II 微生物分解処理技術の中規模フィールド実験
今年度に実施した「中規模フィールド実験」は、昨年度までの基礎的研究を基にした、ステップアップ実験の位置づけである。このため、これまでの経緯につきII-1に概要を述べた後、今年度の実験の内容につきII-2および3に記述する。なお、II-2は本実験であるII-3に先立って行われた「誤差評価のための実験」となっている。
杉樹皮製油吸着材の微生物分解処理技術の開発は、平成13年度に日本財団調査研究事業で行われた「杉の皮を使った流出油回収技術の機能向上と微生物分解処理技術の開発研究」において基本的な可能性調査を実施し、杉樹皮と畜糞を原料とする「バーク堆肥」の製造工程の好気発酵微生物を用いることが有望であるとの感触を得た。
これをもとに、昨年度すなわち平成14年度、海上災害防止センター委託事業「杉樹皮製油吸着材の微生物分解処理技術に関する調査研究」にて、小型および中型好気発酵処理装置による油分分解実験、および小規模フィールドにおける油分分解実験を行い、その可能性調査を更に推し進めた。
1 平成13年度の研究成果(日本財団調査研究事業「杉の皮を使った流出油回収技術の機能向上と微生物分解処理技術の開発研究」
ビーカー(約20g規模)、好気発酵処理装置(約20kg規模)、フィールド(数十kg規模)の三種の実験が行われ、ビーカーでの実験は有意のデータが得られなかったものの、中型好気発酵処理装置の実験データでは、比較対象のオガクズに対して2週間後で23%、4週間後で15%まで残留油分が減少していた。また、フィールドにおいては8週間経過後に臭気や蝕感で油分を感知できない程度になっており、油分が微生物により分解されたことを示す結果であると考えられた。
一方、これまで得られたデータはいずれも単発の実験であり、再現性や実験・分析方法の検証が必要なことから、昨年度と同様の実験に加え、新たに小型好気発酵処理装置による油分分解を試みることとした。
2 平成14年度の研究成果(海上災害防止センター委託事業「杉樹皮製油吸着材の微生物分解処理技術に関する調査研究」)
(1)小型好気発酵処理装置による油分分解実験
小型好気発酵処理装置(家庭用生ゴミ処理装置)にて、活性なバーク堆肥中に投入したC重油について、8週間の実験期間における油分濃度(0〜100000ppm)の変化を追った(表−II.1.1)。
表−II.1.1 小型好気発酵処理装置による油分分解実験のサンプル
サンプル |
C重油
(kg) |
堆肥原料
(kg) |
総量
(kg) |
油分濃度
(ppm) |
備考 |
No.1 |
0.2 |
3.8 |
4.0 |
50000 |
|
No.2 |
0.4 |
3.6 |
4.0 |
100000 |
|
No.3 |
0.0 |
4.0 |
4.0 |
0 |
|
No.4 |
0.2 |
3.8 |
4.0 |
50000 |
実験開始直前に120℃にて48時間殺菌処理 |
|
結果として、図−II.1.1に示すとおり、いずれのサンプルの測定値からも傾向らしきものは読み取ることはできなかった。原因として、
(1)油分計測のためのサンプル採取の問題(槽内が均質でない)
(2)微生物活動の問題(温度、水分量、加温方法、換気、攪拌頻度、装置規模など)
(3)装置間(No.1〜4)の遮蔽の問題
などが考えられた。
特に、(1)では見かけ容積約10L程度の試験体の10箇所以上から薬匙で油分測定用サンプルの採取を行っているが、この際に油が塊状に集まっている部分を採取したり、逆に油分の著しく希薄な部分を採取したりしている可能性があった。表−II.1.2に示すとおり、実験開始時における油分濃度は理論値と実測値に大きな開きがあり、また、実測値はNo.1とNo.2の差を反映しておらず、このサンプル採取法における問題を表している。このため、このようなサンプル採取によるデータの変動範囲を検証しておく必要があると結論付けられた。
また、(2)については、温度、水分量、加温方法、換気、攪拌頻度、装置規模などの要因を個別に検討することにより、微生物活動の状態を把握することが出来ると考えられたが、本調査研究の趣旨はあくまで「油分解技術の実用化」にあるため、すでに油分分解の実績があるフィールドに近い状態、すなわち一定規模の発酵環境において実験を行うことが早道であり、現実的であると判断された。
図−II.1.1 残留油分の推移
表−II.1.2 開始時における油分濃度(ppm)
|
実測値 |
理論値 |
No.1 |
13000 |
50000 |
No.2 |
12000 |
100000 |
No.3 |
200 |
0 |
No.4 |
13000 |
50000 |
|
表−II.1.3 8週経過時の生菌数 [cfu/g wet weight]
|
好気性好熱菌数 |
好気性常温菌数 |
大腸菌群数 |
No.1 |
2.80×107 |
6.40×107 |
1.20×106 |
No.2 |
4.60×107 |
2.60×107 |
6.40×104 |
No.3 |
4.40×107 |
3.40×107 |
5.40×104 |
No.4 |
1.50×106 |
2.00×107 |
7.72×106 |
|
(2)中型好気発酵処理装置による油分分解実験
より大きな規模で安定した条件で微生物活動が行えると想定される中型好気発酵処理装置(産業用生ゴミ処理装置)による油分分解実験を行った。C重油0.6kgを杉樹皮製油吸着材(マット型15×15cm)8枚に吸着させたものを堆肥原料とともに投入し、サンプル全体で12kg(油分濃度50000ppm)とし、残留油分の推移を調べた(図−II.1.2)。この実験はC重油を杉樹皮製油吸着材に吸油させた後に分解槽に投入する方法であり、吸着材の形が残っている間は槽内の油分濃度が一定になり得ないため、開始直後の油分は測定していない(理論上は50000ppm)。従って、1週経過時の油分10000ppmを基準に考えることになるが、2〜8週はいずれも5000ppm以下のレベルに保たれており、油分濃度は減少した。また、生菌数(図−II.1.3)については実験期間を通じて、高いレベルに保たれた。
図−II.1.2 残留油分の推移
図−II.1.3 生菌数の推移
|