JP7750748B2

JP7750748B2 - 有機物分解材及びその使用

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Publication number: JP7750748B2
Application number: JP2021572822A
Authority: JP
Inventors: 誠 ▲高▼谷; 昌宏島村; 淳一諸田
Original assignee: JAPAN ENVIRONMENTAL SCIENCE CO., LTD.; Murakami Corp
Current assignee: JAPAN ENVIRONMENTAL SCIENCE CO., LTD.; Murakami Corp
Priority date: 2020-01-24
Filing date: 2021-01-22
Publication date: 2025-10-07
Anticipated expiration: 2041-01-22
Also published as: WO2021149811A1; JPWO2021149811A1

Description

NPMD

NITE BP-02608

本発明は、有機物分解材及びその使用に関する。２０２０年１月２４日に日本に出願された特願２０２０－０１０２４１号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

生活排水等の排水は有機物、窒素、リン、油脂等を含有し、これらが河川へ直接流れ込むと、近隣の海域が富栄養化して赤潮等が発生し、漁業被害が引き起こされたり、生態系が破壊されたりする場合がある。

生活排水に含まれる有機汚濁物を分解する方法として、例えば、活性汚泥法が知られており、この方法においては、数十種類の好気性細菌・原生動物・微小後生動物を含む活性汚泥を用いて、微生物集団の代謝により汚水の有機物が分解される。

有機汚濁物を含む排水を生物学的に処理するシステムとして、例えば、バチルス・サブチリス（Ｂａｃｉｌｌｕｓｓｕｂｔｉｌｉｓ）ＢＮ１００１菌及び納豆菌（Ｂａｃｉｌｌｕｓｓｕｂｔｉｌｉｓｖａｒ．ｎａｔｔｏ）が担持されている担体を用いた排水処理システムが開示されている（特許文献１）。

このような処理システムにおいて、微生物を担持する担体として、例えば、ウレタン等の樹脂を含むスポンジが利用されている（特許文献２）。しかし、近年、自然環境、生活環境において樹脂を起源とする微小なプラスチック粒子（マイクロプラスチック）の発生が問題視されている。

ところで、堆肥は、通常、堆肥の原料である植物性有機物、家畜糞尿等を土壌微生物と混合し、有機物を分解させることにより製造され、堆肥の製造には数か月程度の期間を要する。

国際公開第２０１６／０３１８０４号特許第５６４１５４８号公報

しかしながら、従来の微生物が担持されている担体は、有機物の分解効率の点において改良の余地があった。そこで、本発明は、より有機物の分解効率の高い、微生物が担持された担体（有機物分解材）を提供することを目的とする。また、本発明は、有機物分解材を用いた、水質浄化方法、堆肥製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、以下の態様を含む。
［１］担体と、前記担体に担持されている微生物集団と、を含有する有機物分解材であって、前記担体は発泡ガラスを含み、前記微生物集団はバチルス・サブチリス（Ｂａｃｉｌｌｕｓｓｕｂｔｉｌｉｓ）ＢＮ１００１菌（国際寄託の受託番号ＮＩＴＥＢＰ－０２６０８）及び納豆菌（Ｂａｃｉｌｌｕｓｓｕｂｔｉｌｉｓｖａｒ．ｎａｔｔｏ）を含む、有機物分解材。
［２］汚染水の浄化用である、［１］に記載の有機物分解材。
［３］前記汚染水が海水である、［２］に記載の有機物分解材。
［４］前記汚染水が水中生物の飼育水である、［２］又は［３］に記載の有機物分解材。［５］前記水中生物が養殖水産生物である、［４］に記載の有機物分解材。
［６］有機物の堆肥化促進用である、［１］に記載の有機物分解材。
［７］前記有機物が動物の排泄物である、［６］に記載の有機物分解材。
［８］前記有機物が食品残渣である、［６］に記載の有機物分解材。
［９］［２］～［５］のいずれかに記載の有機物分解材を汚染水に接触させる工程を含む、前記汚染水の水質浄化方法。
［１０］有機物から堆肥を製造する堆肥製造方法であって、［６］～［８］のいずれかに記載の有機物分解材を前記有機物に接触させる工程を含む、堆肥製造方法。

本発明によれば、より有機物の分解効率の高い有機物分解材を提供することができる。また、本発明によれば、有機物分解材を用いた、水質浄化方法、堆肥製造方法を提供することができる。

実施例１における、対照区の水槽の底面の写真である。実施例１における、微生物のみを添加した水槽の底面の写真である。実施例１における、微生物を担持していない発泡ガラスを設置した水槽の底面の写真である。実施例１における、有機物分解材を設置した水槽の底面の写真である。実施例２における、ＣＯＤの経時的変化を示すグラフである。実施例２における、総窒素濃度の経時変化を表すグラフである。実施例２における、亜硝酸態窒素濃度の経時変化を表すグラフである。実施例２における、総リン濃度の経時変化を表すグラフである。実施例２における、対象区、実験区のろ過水槽の写真である。実施例２における、有機物分解材を設置したろ化水槽の写真である。実施例２における、ろ過水槽に設置して１か月後の有機物分解材の写真である。実施例２における、対照区アオコ発生室内水槽の写真である。実施例２における、実験区アオコ発生なし室内水槽の写真である。実施例３における、夏季における堆肥の温度推移を表すグラフである。実施例３における、冬季における堆肥の温度推移を表すグラフである。実施例３における、実験区分別主要堆肥成分を表すグラフである。実施例４における、実験区１の亜硝酸態窒素濃度経時変化を表すグラフである。実施例４における、実験区２の亜硝酸態窒素濃度経時変化を表すグラフである。実施例４における、実験区３の亜硝酸態窒素濃度経時変化を表すグラフである。

［有機物分解材］
本発明は、１実施形態において、担体と、前記担体に担持されている微生物集団と、を含有する有機物分解材であって、前記担体は発泡ガラスを含み、前記微生物集団はバチルス・サブチリス（Ｂａｃｉｌｌｕｓｓｕｂｔｉｌｉｓ）ＢＮ１００１菌（国際寄託の受託番号ＮＩＴＥＢＰ－０２６０８）及び納豆菌（Ｂａｃｉｌｌｕｓｓｕｂｔｉｌｉｓｖａｒ．ｎａｔｔｏ）を含む、有機物分解材を提供する。
本実施形態に係る有機物分解材は、特許文献１に記載のバチルス・サブチリス（Ｂａｃｉｌｌｕｓｓｕｂｔｉｌｉｓ）ＢＮ１００１菌（国際寄託の受託番号ＮＩＴＥＢＰ－０２６０８）及び納豆菌（Ｂａｃｉｌｌｕｓｓｕｂｔｉｌｉｓｖａｒ．ｎａｔｔｏ）を含む微生物集団、並びに、発泡ガラスを含む担体よりも、高い有機物分解効率を有する。

ＢＮ１００１菌は、土壌由来のバチルス・サブチリス（枯草菌）の一種であり、２０１８年１月１１日付で、独立行政法人製品評価技術基盤機構特許微生物寄託センター（日本国千葉県木更津市かずさ鎌足２－５－８）に、受託番号ＮＩＴＥＢＰ－０２６０８として国際寄託されている。納豆菌としては、Ｂａｃｉｌｌｕｓｓｕｂｔｉｌｉｓｖａｒ．ｎａｔｔｏに分類される菌であれば、特に制限なく用いることができる。以下、バチルス・サブチリス（Ｂａｃｉｌｌｕｓｓｕｂｔｉｌｉｓ）ＢＮ１００１菌（国際寄託の受託番号ＮＩＴＥＢＰ－０２６０８）及び納豆菌（Ｂａｃｉｌｌｕｓｓｕｂｔｉｌｉｓｖａｒ．ｎａｔｔｏ）の混合物を微生物Ａと呼ぶ場合がある。

微生物Ａを含む微生物集団は、担体に担持されていることにより、取り扱い性が向上する。例えば、微生物Ａを含む微生物集団が水に接触した場合、微生物Ａを含む微生物集団が水とともに流失して失われてしまう場合があるが、微生物Ａを含む微生物集団を担体に担持させておくことにより微生物Ａを含む微生物集団を定着させやすくなる。これにより、微生物Ａを含む微生物集団は担体において安定して増殖することができ、その結果、本実施形態に係る有機物分解材の有機物分解効率が向上する。

上述の担体は発泡ガラスを含む。ガラスは一般的に、自然環境において化学的に安定で腐食されにくく、生物に対する毒性が低く、適度な強度を有し摩耗しにくい。そのため、本実施形態に係る有機物分解材は機能を保持したまま長期間にわたり使用することができる。

また、本実施形態に係る有機物分解材を自然環境に配置したまま長期間にわたり回収しない場合であっても、有機物分解材は自然環境に悪影響を及ぼさない。すなわち、本実施形態に係る有機物分解材は環境負荷が低い。そのため、有機物分解材が環境中へ流出した場合であっても、環境に対する影響は小さい。

微生物を保持する担体として、例えば、ウレタン等の樹脂を含むスポンジが利用されているが（例えば、特許文献２を参照）、近年、自然環境、生活環境において微小なプラスチック粒子（マイクロプラスチック）の発生が問題視されている。本実施形態に係る有機物分解材はプラスチックを含まないため、マイクロプラスチックを発生させない。

（担体）
本実施形態において、上述の有機物分解材が含有する担体は、発泡ガラスを含む。発泡ガラスは、多数の細孔を有しており、これらの細孔の一部は発泡ガラスの外部へ通じている。発泡ガラスは多孔質ガラスということもできる。

発泡ガラスの形状としては特に限定されず、例えば、球状、棒状、針状、板状、不定形状、鱗片状、紡錘状、ブロック等が挙げられる。発泡ガラスの大きさは特に限定されず、発泡ガラスの形状が球状である場合、発泡ガラスの直径は、０．１ｃｍ～１０ｃｍであってもよい。また、発泡ガラスの形状が棒状である場合、長さは１ｃｍ～１００ｃｍであってもよい。また、発泡ガラスの形状が板状である場合、厚さは１ｃｍ～１０ｃｍであってもよい。

発泡ガラスの気孔率は、例えば、４０～７５％であってもよい。発泡ガラスの気孔率は水銀圧入法などで測定することができる。

発泡ガラスの細孔の直径は、例えば、０．０１μｍ～１０ｍｍで分布があってもよい。好ましくは２．０μｍ～１０ｍｍの分布である。

発泡ガラスの製造方法は特に限定されず、例えば、微生物Ａを含む微生物集団が担持される前に、粉砕したガラスと発泡剤とを混合して混合物を得て、この混合物を焼成することにより製造することができる（例えば、特許第５３８２６５７号公報を参照）。

発泡ガラスの原料となるガラスの種類は特に限定されず、例えば、ソーダ石灰ガラス、ほうケイ酸ガラス、アルミノケイ酸ガラス等が挙げられる。原料のガラスとしては、特に限定されず、例えば、鏡、ブラウン管、液晶、プラズマディスプレイ等に由来する廃ガラスを用いてもよい。

発泡剤としては、例えば、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム等のカルシウム；炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウム等のマグネシウム；ベンガラ、フェライト等が挙げられる。

焼成温度及び焼成時間は、特に限定されず、当業者であれば、適宜設定することができる。焼成する工程において、上述の発泡剤は、ガラスが軟化する温度でガスを発生させ、その結果、ガラス内部に多数の細孔が形成されて、発泡ガラスが製造される。

上述の有機物分解材が含有する担体は、更に、発泡ガラス以外の担体（その他の担体）を含んでもよい。その他の担体の材料としては、例えば、炭化物、鉱物、金属又は金属塩、ケイ素、高分子等が挙げられる。より具体的には、炭、砂、珪藻土、ゼオライト、パーライト、ベントナイト、セラミクス、アルミナ、石膏、シリカゲル等が挙げられる。

（微生物集団）
本実施形態に係る有機物分解材が含有する担体には、微生物Ａが担持されている。担体には、更に、微生物Ａ以外の微生物が担持されていてもよい。微生物Ａ以外の微生物としては、ＢＮ１００１菌以外の枯草菌、乳酸菌、酵母菌などを挙げることができる。

本実施形態に係る有機物分解材において、担体に担持される微生物Ａの質量は、微生物Ａが本願発明の効果を奏する程度に含有されていれば特に限定されないが、担体の質量に対して、０．０００１％～０．００１％であってもよい。

また、本実施形態に係る有機物分解材が含有する担体に担持されている微生物Ａを含む微生物集団全体を基準として、乾燥質量で、好ましくは、ＢＮ１００１菌は１０質量％～９０質量％、納豆菌は１０質量％～９０質量％含まれ、より好ましくは、ＢＮ１００１菌が４０質量％～６０質量％、納豆菌が６０質量％～４０質量％含まれる。

本実施形態に係る有機物分解材は、使用時に微生物Ａを含む微生物集団が生存し増殖できる限り、微生物Ａを含む微生物集団が担持されている状態は限定されず、例えば、微生物Ａを含む微生物集団が担体に担持されており、担体が培養液、水等で濡れている状態であってもよい。

また、本実施形態に係る有機物分解材は、例えば、休眠状態の芽胞等が担持されていてもよく、この場合、担体が乾燥している状態であってもよい。バチルス・サブチリスの芽胞は、１００℃近くの高温、氷点下の低温、紫外線、高圧、薬品等に対する耐性に優れるため、バチルス・サブチリスの芽胞が担持されている有機物分解材は保存安定性に優れる。

本実施形態に係る有機物分解材は、更に、炭素源、窒素源、無機栄養源、固着剤等を含んでいてもよい。

炭素源としては、例えば、グルコース、フルクトース、スクロース、マルトース、ラクトース、デンプン等が挙げられる。

窒素源としては、例えば、アミノ酸、尿素、ペプトン、ブイヨン、酵母エキス、大豆粉、大豆粕、綿実油粕、コーンスティープリカー、フスマ、豆乳、肉エキス等が挙げられる。

無機栄養源としては、塩化カリウム、硫酸マグネシウム、塩化ナトリウム、リン酸カリウム、炭酸カルシウム、ビタミン類、その他の微量元素等が挙げられる。

固着剤の材料としては、無機粉体、多糖類、高分子等が挙げられる。無機粉体としては、例えば、ベントナイト、カオリン、石膏等が挙げられる。多糖類としては、例えば、デンプン、セルロース等が挙げられる。

微生物Ａを含む微生物集団を担体に担持させる方法としては特に限定されず、例えば、担体を微生物Ａを含む微生物集団の培養液に含浸させる、スプレー等を用いて微生物Ａを含む微生物集団を含む液体を担体に吹き付ける、乾燥した粉末状の微生物Ａを含む微生物集団を担体に接触させる、微生物Ａを含む微生物集団と固着剤との混合物を担体に塗布する等の方法が挙げられる。

１実施形態において、上述の有機物分解材は、汚染水の浄化用であってもよい。汚染水としては、有機物分解材により浄化できるものである限り特に限定されず、キッチン、厨房、トイレ、浴室等において発生した生活排水；水中生物の飼育水；養豚場、養鶏場等の畜舎等において発生した排水；食品工場、飲料水工場等において発生した工場排水；下水処理場等における排水；雨水、河川、湖沼、海洋等の自然環境中の水等が挙げられる。上述の汚染水は、海水であってもよいし、淡水であってもよい。
微生物Ａは、バチルス・サブチリスであり、海水中であっても生存することができるため、上述の有機物分解材は、海水の汚染水を浄化することができる。

水中生物の飼育水は、有機物分解材によって浄化できるものであれば特に限定されず、例えば、水中生物が接触した水、水中生物の餌の残渣を含む水、水中生物の排泄物を含む水等であってもよい。飼育水は、水槽等の容器に収容されていてもよいし、湖沼、海洋等の自然環境にある水であってもよい。

また、有機物分解材が汚染水に接触することができる限り、有機物分解材は収容容器に入れて用いてもよく、例えば、この収容容器を、汚染水に沈めて用いてもよいし、汚染水に浮かべて用いてもよい。

水中生物としては特に限定されず、例えば、魚類、爬虫類、甲殻類、貝類、哺乳類、鳥類、昆虫等であってもよい。また、水中生物は、養殖水産生物であってもよい。養殖水産生物としては、例えば、魚類、甲殻類、貝類等が挙げられる。

水中生物の飼育水のより具体的な例としては、観賞用の水中生物の飼育水、養殖水産生物の水槽内の飼育水、湖沼、海洋等における養殖水産生物の飼育水等が挙げられる。

１実施形態において、上述の有機物分解材は、有機物の堆肥化促進用であってもよい。有機物としては、担体に担持されている微生物Ａを含む微生物集団によって分解されるものであれば特に限定されず、例えば、糞、尿等の動物の排泄物；木材、緑肥、落葉、もみ殻、おがくず、ワラ、雑草、水草、海草、竹、竹粉等の植物体；食品残渣、排水生物処理余剰汚泥等が挙げられる。

有機物分解材が含有する微生物Ａを含む微生物集団は、担体に含まれる発泡ガラスの細孔内で効率よく増殖し、増殖した微生物Ａを含む微生物集団は効率よく有機物を分解する。実施例において後述するように、有機物と有機物分解材とを接触させることにより、有機物の分解速度を高めることができ、その結果、短時間で有機物から堆肥を製造することができる。
また、実施例において後述するように、有機物と担体に担持されていない微生物Ａを含む微生物集団とを接触させて製造した堆肥よりも、有機物と有機物分解材とを接触させて製造した堆肥は、Ｃ／Ｎ比が低く、窒素、リン酸、カリウムの含有量が高く、高品質である。

１実施形態において、本発明は、上述の有機物分解材の、上述の汚染水の浄化のための使用を提供する。
１実施形態において、本発明は、上述の有機物分解材の、上述の有機物の堆肥化促進のための使用を提供する。

［水質浄化方法］
１実施形態において、本発明は、上述の有機物分解材を汚染水に接触させる工程を含む、汚染水の水質浄化方法を提供する。上述したように、有機物分解材には、微生物Ａ以外の微生物が更に担持されていてもよい。また、汚染水としては、上述したものと同様のものを例示できる。

本実施形態に係る汚染水を生物学的に処理する方法は、例えば、次のようなものであってもよい。また、上述の有機物分解材は、例えば、排水処理システムの生物処理槽において用いることもできる。本明細書において、汚染水は排水という場合がある。

（排水処理方法）
本実施形態の排水処理方法は、上述の有機物分解材の存在下で排水を曝気する工程と、を備える、排水を生物学的に処理する方法であって、曝気風量は、５００Ｌ／分以上である。

排水は、どのようなものであってもよいが、油脂含有排水であってもよい。排水が油脂を含有する場合、排水中の油脂の濃度は、特に限定されることではないが、例えば３０～１０００ｍｇ／Ｌであってもよい。

微生物Ａは有機物加水分解酵素を分泌する。有機物加水分解酵素としては特に限定されず、油脂分解酵素リパーゼ、デンプン分解酵素アミラーゼ、またはタンパク質分解酵素プロテアーゼが含まれていることが好ましく、油脂分解酵素リパーゼが含まれていることがより好ましい。また、排水に対して、さらに、上述の有機物加水分解酵素を添加してもよい。

曝気風量は、１０００Ｌ／分以上であることが好ましく、１５００Ｌ／分以上であることがより好ましい。曝気風量が上記範囲内であることにより、微生物Ａの増殖に必要な酸素を供給することができる。曝気風量の上限値は特に限定されないが、曝気装置の性能上、２０００Ｌ／分以下程度が現実的である。

前記曝気工程はグリーストラップ中で行ってもよい。この場合、グリーストラップに曝気装置を追加して、微生物Ａの増殖に必要な酸素を供給することが好ましい。なお、グリーストラップとは、槽内が複数の区画に区切られた貯水槽であり、排水が導入される入水口と、排水が排出される排水口を備え、排水中の油脂をトラップ内に捕捉して、直接下水道等に流出するのを防ぐものである。

通常のグリーストラップは、排水を生物学的に処理するものではないが、このようなグリーストラップは、排水を生物学的に処理するものであるといえる。

前記曝気工程をグリーストラップ中で行うことにより、グリーストラップに溜まる油脂がほとんど目立たなくなり、スカムもほぼなくなり、悪臭も低減する。このため、グリーストラップの清掃作業を簡略化することができる。

本実施形態の排水処理方法によれば、排水中の油脂、デンプン、タンパク質等の難分解成分を格段に効率よく分解することができるため、高い処理水質が得られ、悪臭や汚泥の発生も少ない。このため、本実施形態の排水処理方法は、食品工場、食品加工工場に限らず、有機汚染物質を含む排水を排出する工場や研究施設、畜舎、下水処理場等における排水処理に好適に用いることができる。

排水は、上述の有機物分解材を用いて、次に示すような回分式排水処理方法によって処理することもできる。

（回分式排水処理方法）
本実施形態の回分式排水処理方法は、排水を生物学的に処理する原水槽及び流量調整槽内に排水を導入する排水導入工程と、導入した排水を曝気する曝気工程と、曝気後に静置する静置工程と、静置後に処理水を排出する排出工程と、を備え、排水導入工程、曝気工程、静置工程及び排出工程の各工程を繰り返す方法であって、原水槽及び／又は流量調整槽は、上述の有機物分解材を含み、流量調整槽の曝気風量は、５００Ｌ／分以上である。

排水、有機物加水分解酵素としては、上述したものと同様のものを例示できる。

（原水槽）
原水槽は、排水を収容するだけでなく、排水を生物学的に処理してもよい。原水槽において排水を生物学的に処理する場合、原水槽中に有機物分解材が含まれていてもよい。原水槽において、微生物Ａから分泌された有機物加水分解酵素により、高分子有機汚濁物を中・低分子化することができる。また、さらに、有機物加水分解酵素を原水槽に添加してもよい。

（流量調整槽）
流量調整槽は、排水の量を調整するだけでなく、排水を生物学的に処理する。具体的には、流量調整槽中には、有機物分解材が含まれる。流量調整槽中に有機物分解材が含まれることにより、原水槽中で中・低分子化された有機汚濁物を、更に生物分解処理することができる。

流量調整槽の曝気風量は、１０００Ｌ／分以上であることが好ましく、１５００Ｌ／分以上であることがより好ましい。流量調整槽の曝気風量が上記範囲内であることにより、流量調整槽中の微生物Ａの増殖に必要な酸素を供給することができる。流量調整槽の曝気風量の上限値は特に限定されないが、曝気装置の性能上、２０００Ｌ／分以下程度が現実的である。

回分式排水処理方法とは、１つの生物処理槽内で、排水導入、曝気、静置（沈殿）、処理水（上澄水）を排出するサイクルを繰り返しながら排水処理を行う方法である。静置工程中に、表面にＳＳ（浮遊物質）が浮上することが多いため、処理水の排出は、水面からではなく、水中（汚泥界面と水面の間）から行うことが好ましい。

回分式排水処理方法では、排水導入時や静置時に嫌気状態となるため、脱窒菌による脱窒効果が期待できること、静置時間を長くとることができるため、汚泥の沈降性がよいこと、１つの生物処理槽が、曝気槽と沈殿槽を兼ねるため、装置の構造が単純であること等の利点がある。また、曝気時間や静置時間等を容易に変更できるため、排水量や水温等の変化に合わせて排水処理条件を容易に調整することができる。

本実施形態の回分式排水処理方法によれば、排水中の油脂、デンプン、タンパク質等の難分解成分を格段に効率よく分解することができるため、高い処理水質が得られ、悪臭や汚泥の発生も少ない。このため、本実施形態の回分式排水処理方法は、食品製造工場、食品加工工場に限らず、有機汚染物質を含む排水を排出する工場や研究施設、畜舎、下水処理場等における排水処理に好適に用いることができる。

［堆肥製造方法］
１実施形態において、本発明は、有機物から堆肥を製造する堆肥製造方法であって、上述の有機物分解材を有機物に接触させる工程を含む、堆肥製造方法を提供する。上述したように、有機物分解材の担体には、微生物Ａ以外の微生物がさらに担持されていてもよい。堆肥の原料となる有機物としては、上述したものと同様のものを例示できる。

より具体的には、有機物分解材を用いて、例えば、次に示すような方法により堆肥を製造することができる。

本実施形態の堆肥製造方法においては、堆肥の原料を好気性の状態に保つことが好ましい。本実施形態の堆肥製造方法は、例えば、前処理工程、発酵工程を含むものであってもよい。

前処理工程においては、堆肥原料の、通気性、水分量、ｐＨ等を調節してもよい。また、前処理工程においては、食品包装プラスチック、金属等の発酵不適物を除去してもよい。発酵工程においては、堆肥原料の有機物を分解する。

堆肥原料である有機物は副資材と混合されて堆肥化されてもよい。副資材としては、例えば、ゼオライト、バーミキュライト、パーライト等の無機資材；もみ殻、おがくずなどの木質系原料等の土壌改良材が挙げられる。また、堆肥原料に、堆肥を返送堆肥として添加してもよい。また、ｐＨを調整するために、石灰等を堆肥原料に添加してもよい。

堆肥原料として水分量の多い動物の糞尿等を用いる場合、水分調整を行ってもよい。堆肥原料に含まれる水分量を適切な量に保つことにより、嫌気性発酵を抑制することができ、嫌気性発酵に伴う硫化水素等の発生、異臭の発生を抑制することができる。

堆肥原料の粒径は良質な堆肥を製造することができる限り特に限定されず、例えば、当業者に公知の技術を参照して堆肥原料の粒径を設定することにより、通気性を向上させて好気性発酵を促進させることができる。

一般的に発酵工程においては、通気性、水分量、ｐＨ等が適切な範囲内で発酵を行うことにより、好気性発酵が行われる。初期の発酵工程（切替し前）においては、好気性発酵を適度に進めて、４８時間以上にわたり、堆肥原料の温度が６０℃以上に保持されることが好ましい。これにより、堆肥原料に含まれ得る病原菌、寄生虫卵等を死滅させ、雑草種子等を不活化することができる。また、初期の発酵工程（切替し前）において、堆肥原料温度が６０℃に到達するまでの時間が早いほど、発酵工程の短縮化につながる。

前処理工程及び／又は発酵工程において、上述の有機物分解材は堆肥原料と混合される。また、初期の発酵工程（切替し前）において、上述の有機物分解材を用いて堆肥原料を発酵させることにより、４８時間以上にわたり、堆肥原料の温度が６０℃以上に保持することができる。これにより、堆肥原料に含まれ得る病原菌、寄生虫卵等を死滅させる効果、雑草種子等を不活化する効果がより一層向上する。また、これにより、堆肥原料温度が６０℃に到達するまでの時間は２５時間以内に短縮することができ、発酵工程の短縮化につながる。

実施例において後述するように、有機物と有機物分解材とを接触させることにより、短時間で有機物から堆肥を製造することができる。

発酵工程において用いられる設備としては、例えば、堆積式、サイロ式、トンネル式、回分式等が挙げられる。発酵工程においては、好気性発酵を進めるために、堆肥原料を混合することが好ましい。混合する方法としては、例えば、切り返しによる方法であってもよいし、混合機を用いた方法であってもよい。

発酵工程において、堆肥原料へ通気する方法としては、例えば、送気方式、吸気方式等が挙げられる。

堆肥原料が発酵して有機物が分解されるために要する時間を短縮するために、例えば、外気温が低い場合には、堆肥原料を加温、保温してもよい。

以下、実施例により本発明を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

［実施例１］
（金魚の飼育水の浄化）
市販の外部接続方式のろ過装置（２Ｌ）を備えた２０Ｌサイズの水槽（実質１２Ｌ）を４槽用意し、市販のろ材と有機物分解材を場合わけして金魚を飼育し、水槽底面の汚物（金魚の糞、餌の残渣等）を観察することにより、有機物分解材の水質浄化作用を検討した。実施条件及び結果を表１に示す。

対照区では、市販のろ過装置を備えた水槽を用意した。また、実験区では、微生物Ａを含む微生物集団のみを添加した水槽（実験区１）、微生物Ａを含む微生物集団が担持されていない発泡ガラスを置いた水槽（実験区２）、事前に１ｍｇ／Ｌの微生物Ａを含む微生物集団を発泡ガラスに含浸させた有機物分解材を置いた水槽（実験区３）を準備した。実験区１では、１週間毎に、０．０１２ｍＬ（濃度は１ｍｇ／Ｌ相当）の微生物Ａを含む微生物集団を水槽中に滴下した。実験区３では、１週間毎に、０．０１２ｍＬ（濃度は１ｍｇ／Ｌ相当）の微生物Ａを含む微生物集団を有機物分解材に含浸させた。発泡ガラスは、サイズが３～１０ｍｍのものを用いた。

ここで、微生物Ａを含む微生物集団として、バチルス・サブチリス（Ｂａｃｉｌｌｕｓｓｕｂｔｉｌｉｓ）ＢＮ１００１菌及び納豆菌（Ｂａｃｉｌｌｕｓｓｕｂｔｉｌｉｓｖａｒ．ｎａｔｔｏ）からなる微生物集団を用いた。

発泡ガラスは、自動車ミラー製造において発生したガラス廃材を材料として、発泡剤を用いて焼成して製造したものを用いた。有機物分解材は、発泡ガラスに上述の微生物Ａを含む微生物集団を担持させたものを用いた。

これらの水槽において、５匹の金魚を２８日間飼育した。各水槽の底面において、金魚の糞、餌の食べ残し等の汚物の有無について観察した。観察結果を図１～４に示す。

その結果、対照区の水槽の底面、実験区１、２の水槽の底面のいずれにおいても、汚物が確認された。これに対し、実験区３の水槽の底面においては、汚物は確認されなかった。

以上の結果から、有機物分解材を設置した水槽においては、有機物が効率的に分解されることが明らかになった。また、微生物Ａを含む微生物集団のみを水槽に添加する場合や、微生物Ａを含む微生物集団が担持されていない発泡ガラスを水槽に設置する場合よりも、微生物Ａを含む微生物集団と発泡ガラスを含有する有機物分解材を水槽に設置した場合の方が、有機物の分解がより効率的に進行することが明らかになった。

［実施例２］
（コイの飼育水の浄化）
室内水槽においてコイを飼育し、室内水槽における水質分析、アオコの観察により、有機物分解材の水質浄化作用を検討した。有機物分解材が含有する発泡ガラスのサイズは３～３５ｍｍであった。また、実験区においては、２８日毎に、４ｍＬ（濃度は１ｍｇ／Ｌ相当）の微生物Ａを含む微生物集団を有機物分解材に含浸させた。微生物Ａを含む微生物集団は実施例１と同一のものを用いた。

対照区では、従来方式のポリプロピレン製担体と牡蠣殻をろ材としたろ過水槽（４ｍ^３）を備えた室内水槽（１２ｍ^３）を用意した。また、実験区では、対照区と同等の従来方式のろ過水槽に加えて、事前に４ｍＬの微生物Ａを含む微生物集団（濃度は１ｍｇ／Ｌ相当）を発泡ガラスに含浸させた有機物分解材をろ材としたろ過水槽（４ｍ^３）を備えた室内水槽（１２ｍ^３）を準備した。図９は、対照区の従来方式のろ過水槽及び実験区のろ過水槽の写真である。実施条件及び結果を表２に示す。

これら室内水槽において、各室内水槽に１００匹のコイを５６日間飼育した。続いて、各水槽の飼育水について、化学的酸素要求量（ＣｈｅｍｉｃａｌＯｘｙｇｅｎＤｅｍａｎｄ，ＣＯＤ）、総窒素濃度、亜硝酸態窒素濃度、総リン濃度を測定した。また、室内水槽内のアオコを観察した。

図５はＣＯＤの経時変化を表すグラフであり、図６は総窒素濃度の経時変化を表すグラフであり、図７は亜硝酸態窒素濃度の経時変化を表すグラフであり、図８は総リン濃度の経時変化を表すグラフである。その結果、いずれの数値も、有機物分解材を設置した水槽において、値は低かった。特に亜硝酸態窒素濃度と総リン濃度に関しては、観察開始後５６日目においても実験区は検出限界以下の結果であった。

図１２は対照区のろ過水槽におけるアオコの観察結果を示す写真であり、図１３は実験区のろ過水槽におけるアオコの観察結果を示す写真である。その結果、対照区の室内水槽においてはアオコが確認された。これに対し、実験区の室内水槽においてはアオコは確認されなかった。

以上の結果から、有機物分解材を設置した室内水槽においては、有機物が効率的に分解されることが明らかになった。

また、ろ過水槽に設置した実験区の有機物分解材がどのように変化するかについて、観察した。結果を図１０、１１に示す。図１０は、ろ過水槽に設置した直後の有機物分解材の写真である。図１１は、ろ過水槽に設置して３０日後の有機物分解材の写真である。その結果、ろ過水槽に設置して３０日後の有機物分解材は、微生物Ａを含む微生物集団が繁殖していることが確認された。

［実施例３］
（堆肥製造の促進作用）
有機物分解材と牛糞を混合して堆肥を製造し、有機物分解材の堆肥化促進作用を検討した。有機物分解材を構成する微生物Ａを含む微生物集団は実施例１において用いたものと同一のものを用いた。発泡ガラスは、粉砕された粉末状のものを用いた。

初期発酵工程（切替し前７６時間）の実証実験を夏季（外気温１２℃～３０℃）及び冬季（外気温１℃～１６℃）の２回実施した。
対照区では、牛糞と竹粉のみから堆肥を製造した。また、実験区では、牛糞と竹粉を材料として、微生物Ａを含む微生物集団が担持されていない発泡ガラスを用いた場合（実験区１）、微生物集団のみを用いた場合（実験区２）、微生物Ａを含む微生物集団と発泡ガラスからなる有機物分解材を用いた場合（実験区３）について検討した。それぞれについて、堆肥製造時の温度、臭気、Ｃ／Ｎ比、窒素、リン酸、カリウムについて解析した。温度については、自動記録機能のついた自動温度計を用いて１時間毎に測定した。Ｃ／Ｎ比、窒素、リン酸、カリウムについては、財団法人日本土壌協会「堆肥等有機物分析法」（２０１０年版）に準じた方法で分析した。また、製造中の堆肥の臭気を３段階で評価した。実施条件と結果を、表３、４に示す。

表３に示すように、対照区及び実験区において、材料として、１トンの牛糞と、５０ｋｇの竹粉とを用いた。実験区１、３において用いた発泡ガラスの重量は２０ｋｇであった。また、実験区２、３においては、２０ｋｇの培地を用いて培養した微生物Ａを含む微生物集団の菌数に相当する微生物Ａを含む微生物集団を用いた。実験区３においては、予め微生物Ａを含む微生物集団を発泡ガラスに含侵させた有機物分解材を用いた。

夏季及び冬季における１か月経過した堆肥の主要成分の分析結果を表４及び図１６に示す。ただし、夏季の対照区では、６か月経過させて堆肥を完成させた後に成分を分析し、これを従来の製造方法によって製造された堆肥の成分の指標とした。分析の結果、夏季では、製造開始６か月経過後の対照区と、製造開始１か月経過後の実験区３の有機物分解材を用いた場合とが、ほぼ同様な結果となった。冬季では、製造開始１か月経過後の対照区より、実験区３の有機物分解材を用いた場合が、Ｃ／Ｎ比は低く、窒素、リン酸、カリウムの値が高かった。また、冬季では、実験区２よりも実験区３の堆肥の方が、Ｃ／Ｎ比は低く、窒素、リン酸、カリウムの値が高く、高品質であった。
また、夏季及び冬季では、有機物分解材を用いた場合、堆肥の臭気が低減された。

図１４は夏季に製造した堆肥の温度推移を表すグラフであり、図１５は冬季に製造した堆肥の温度推移を表すグラフである。その結果、いずれの場合も、実験区３の堆肥が６０℃に到達するまでの時間が最も短かった。

以上の結果から、有機物分解材を用いた堆肥製造においては、有機物が効率的に分解され、従来方式に比べ早期製造が可能であることが明らかになった。

［実施例４］
１５Ｌの海水を入れた水槽を３個用意し、１個の水槽あたり５匹のスズメダイを飼育した。飼育水の亜硝酸態窒素濃度を経時的に測定し、有機物分解材の水質浄化作用を検討した。微生物Ａを含む微生物集団は、実施例１と同一のものを用いた。

微生物Ａを含む微生物集団のみを添加した水槽（実験区１）、微生物Ａを含む微生物集団が担持されていない発泡ガラスを置いた水槽（実験区２）、事前に１ｍｇ／Ｌの微生物Ａを含む微生物集団を発泡ガラスに含浸させた有機物分解材を置いた水槽（実験区３）を準備した。
実験区１では、１５ｍＬ（濃度は１ｍｇ／Ｌ相当）の微生物Ａを含む微生物集団を水槽中に滴下した。実験区１では、実験開始から２０日目に、１．５ｍＬ（濃度は１ｍｇ／Ｌ相当）の微生物Ａを含む微生物集団を追加で投与した。
実験区３では、１５ｍＬ（濃度は１ｍｇ／Ｌ相当）の微生物Ａを含む微生物集団を有機物分解材に含浸させた。実験区３では、実験開始から２０日目に、１．５ｍＬ（濃度は１ｍｇ／Ｌ相当）の微生物Ａを含む微生物集団を追加で有機物分解材に含浸させた。
実験区２、実験区３では、それぞれ、２００ｇの発泡ガラスを用いた。発泡ガラスは、実施例１と同一のものを用いた。
飼育水の亜硝酸態窒素濃度は、アクアチェックＥＣＯを用いて測定した。

飼育水の亜硝酸態窒素濃度の測定結果を図１７～２０に示す。図１７は、実験区１の測定結果を示すグラフであり、図１８は、実験区２の測定結果を示すグラフであり、図１９は、実験区３の測定結果を示すグラフである。

この結果から、海水中において、微生物Ａを含む微生物集団のみを水槽に添加する場合や、微生物Ａを含む微生物集団が担持されていない発泡ガラスを水槽に設置する場合よりも、微生物Ａを含む微生物集団と発泡ガラスを含有する有機物分解材を水槽に設置した場合の方が、亜硝酸態窒素等の有機物の分解がより効率的に進行することが明らかになった。

Claims

担体と、
前記担体に担持されている微生物集団と、を含有する有機物分解材であって、
前記担体は発泡ガラスを含み、
前記微生物集団はバチルス・サブチリス（Ｂａｃｉｌｌｕｓｓｕｂｔｉｌｉｓ）ＢＮ１００１菌（国際寄託の受託番号ＮＩＴＥＢＰ－０２６０８）及び納豆菌（Ｂａｃｉｌｌｕｓｓｕｂｔｉｌｉｓｖａｒ．ｎａｔｔｏ）を含む、有機物分解材。
汚染水の浄化用である、請求項１に記載の有機物分解材。
前記汚染水が海水である、請求項２に記載の有機物分解材。
前記汚染水が水中生物の飼育水である、請求項２又は３に記載の有機物分解材。
前記水中生物が養殖水産生物である、請求項４に記載の有機物分解材。
有機物の堆肥化促進用である、請求項１に記載の有機物分解材。
前記有機物が動物の排泄物である、請求項６に記載の有機物分解材。
前記有機物が食品残渣である、請求項６に記載の有機物分解材。
請求項２～５のいずれか一項に記載の有機物分解材を汚染水に接触させる工程を含む、前記汚染水の水質浄化方法。
有機物から堆肥を製造する堆肥製造方法であって、請求項６～８のいずれか一項に記載の有機物分解材を前記有機物に接触させる工程を含む、堆肥製造方法。