JP2003010893A - メタン発酵槽の制御方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】メタン発酵槽中の有機性廃棄物又は有機性廃水
の有機酸濃度を正確に測定すること等を課題とする。 【解決手段】メタン発酵槽からの有機性廃棄物又は有機
性廃水中から固形物を除いた脱離水中の有機酸量を測定
してメタン発酵槽を制御する方法で、脱離水をＣＯ_２溶
解槽31に移動させ、溶解槽31でＣＯ_２を用いて脱離水を
攪拌する工程と、溶解槽31から有機酸,溶解ＣＯ_２を放
散槽35に移動させ、放散槽35で硫酸を用いて有機酸,溶
解ＣＯ_２を攪拌させ、流量計38で放散槽35からの放散Ｃ
Ｏ_２を測定する工程と、放散槽35から有機酸を放散槽40
に移動させ、放散槽40でＮａＯＨを用いて有機酸を攪拌
させ、放散槽40からの放散ＮＨ_３をセンサーにより測定
する工程と、測定したＣＯ_２,放散ＮＨ_３に基づいて有
機性廃棄物又は有機性廃水のメタン発酵槽への投入量,
メタン発酵槽への栄養塩の添加量、メタン発酵槽中のア
ンモニア濃度のいずれか１つ以上を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、メタン発酵槽の制
御方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知の如く、メタン発酵槽内部液は、Ｃ
ａ，Ｎａ等のアルカリ金属、アンモニア、炭酸ガスなど
が高濃度に溶解しているため、緩衝能力が高く、メタン
発酵不具合が発生し、有機酸が蓄積してもｐＨの変化に
は相当高濃度の有機酸が蓄積（アルカリ度が０になるま
で）しないと検出できない。

【０００３】ところで、メタン発酵槽内の蓄積量を求め
るには、以下に述べるように、ガスクロ法、ハック法、
滴定法、ＣＯ_２溶解アルカリ度測定法が挙げられる。

【０００４】１）ガスクロ法 この方法は、例えば図９に示すように、試料をろ過した
後、蟻酸（１％）を試料に加え、更にろ過してからガス
クロマト法（ＧＣ法）により試料中の揮発性有機酸（Ｖ
ＦＡ）を定量的に測定する方法を示す（第６回衛生工学
シンポジウム、発表：１９９８．１１、場所：北海道大
学学術交流会館、「５−２：揮発性有機酸の簡易定量方
法について」参照。） ２）ハック法 ハック法はハック（ＨＡＣＨ）社によるＶＦＡの簡易定
量法であり、図１０に示すようにＶＦＡをエチレングリ
コールとエステル結合させ、そのエステルをヒドロキサ
ム酸鉄塩法で定量するものである（上記と同様に、「５
−２：揮発性有機酸の簡易定量方法について」参照。） ３）滴定法 滴定法の一例としては、図１１に示すように、メタン発
酵槽１から自動試料採取装置２を経て採取された試料
を、試料前処理装置３によりりん酸イオンを不溶性の塩
とし、限外濾過装置４を透過した一定量の試料が、内部
にｐＨ計５が配設された滴定用反応器６に限外濾過膜透
過液貯留槽７，試料定量注入装置８を経て注入され、前
記滴定用反応器６内の試料に窒素ガス又は二酸化炭素を
除去した空気をバブリングして、試料中の炭酸と硫化水
素等を揮散装置９によって中和滴定を行って、この中和
滴定に要したアルカリ溶液の量から試料中の有機酸の総
量を算出するメタン発酵槽の有機酸測定方法及び装置
（特開平５−５７２９８）が知られている。なお、図１
１において、符番１０はリン酸不溶化試薬注入装置、符
番１１は攪拌機、符番１２はエアポンプ又は窒素ガスボ
ンベ、符番１３は電動弁、符番１４は自動ビュレットを
示す。

【０００５】４）ＣＯ_２溶解アルカリ度測定法 この測定法は、例えば図１２に示すように、サンプル容
器２１からぜん動性ポンプ２２、試料ロタメータ２３を
経た試料とＣＯ_２ガスロタメータ２４からのＣＯ_２ガス
を混合し、これを飽和室２５からの混合液とともに双遠
心ポンプ２６に送り、飽和室２５の溶液をＣＯ_２と混合
飽和させる。飽和室２５の溶液は内部のオーバーフロー
管を通り酸性室２９へ送られる。硫酸容器２７からの硫
酸をぜん動性ポンプ２８を経て双遠心ポンプ２６に送
り、この双遠心ポンプ２６から混合溶液を酸性室２９に
送った後、発生したＣＯ_２を流量計３０で測定するもの
である（Wat．Res．Vol．2７，No．1，pp．167-170，19
93，Printed in Great Britain．All rights rese
rved，「A NEW INSTRUMENT FOR ON-LINE MEASUREM
ENT OF BICARBONATE ALKALINITY」）。なお、図８中
の符番は３１はガス管、符番３２はオバーフロー管を示
す。

【０００６】つまり、上記測定法は、ＣＯ_２を用いて以
下の２ステップアルカリ度を自動測定するものである。 ステップ１：液のアルカリ度をＣＯ_２で置換 アルカリ度をＮａで表すと、この反応は次式で表され
る。 Ｎａ＋ＣＯ_２＋Ｈ_２Ｏ→ＮａＨＣＯ_３ ステップ２：溶解したＣＯ_２を硫酸で置換し、発生した
ＣＯ_２の体積を流量計で連続的に測定する。 ２ＮａＨＣＯ_３＋Ｈ_２ＳＯ_４→２ＣＯ_２＋Ｎａ_２ＳＯ_４
＋２Ｈ_２Ｏ

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した各従
来技術によれば、以下に述べる長所、短所を有してい
る。 １）ガスクロ法：測定機器が高価であるという短所を有
している。 ２）ハック法：簡便な方法であるが、自動化が困難であ
るという短所を有している。 ３）滴定法：自動測定が可能であるが、機器構成が複雑
であるという短所を有している。 ４）ＣＯ_２溶解アルカリ度測定法：この測定法は、簡便
で連続測定可能な手法であるという利点を有するが、ア
ルカリ度に影響するアンモニア濃度変化が誤差の要因と
なるという短所を有する。これは次のような理由によ
る。つまり、この測定法は、アルカリ度が常に一定で、
有機酸の濃度のみ変化するという前提にたっている。し
かし、実機メタン発酵ではアルカリ度が常に一定という
のはごく限られた廃液しかなく、通常はアルカリ度に影
響を与えるアンモニア濃度が変動し、アルカリ度もアン
モニア濃度変化に伴い変動する。

【０００８】本発明はこうした事情を考慮してなされた
ので、第２の放散槽からの放散ＮＨ _３をセンサーにより
測定する構成とすることにより、ＣＯ_２によるアルカリ
度変化と対比させることで、メタン発酵槽中の有機性廃
棄物又は有機性廃水の有機酸濃度をより正確に測定する
ことが可能なメタン発酵槽の制御方法を提供することを
目的とする。

【０００９】また、本発明は、第１の放散槽からの放散
ＮＨ_３をセンサーにより測定する構成とすることによ
り、上記と同様、ＣＯ_２によるアルカリ度変化と対比さ
せることで、メタン発酵槽中の有機性廃棄物又は有機性
廃水の有機酸濃度をより正確に測定することが可能なメ
タン発酵槽の制御方法を提供することを目的とする。

【００１０】更に、本発明は、第１の放散槽及び第２放
散槽からの有機酸の臭気を夫々別々に臭気センサーで測
定して有機酸の濃度変化をクロスチェックする構成とす
ることにより、低コストで簡便な、完全自動化可能な有
機酸モニターシステムを実現可能なメタン発酵槽の制御
方法を提供することを目的とする。

【００１１】更には、本発明は、ＣＯ_２を用いて脱離水
を攪拌するＣＯ_２溶解槽と、該溶解槽から移動される有
機酸及び溶解ＣＯ_２を硫酸を用いて攪拌する第１の放散
槽と、第１の放散槽からの放散ＣＯ_２を測定する流量計
と、第１の放散槽から移動される有機酸をＮａＯＨを用
いて攪拌する第２の放散槽と、第２の放散槽からの放散
ＮＨ_３を測定するセンサーとを具備し、測定した前記放
散ＣＯ_２及び放散ＮＨ _３に基づいて有機性廃棄物又は有
機性廃水のメタン発酵槽への投入量及びメタン発酵槽へ
の栄養塩の添加量、メタン発酵槽中のアンモニア濃度の
いずれか１つ以上を制御する構成にすることにより、メ
タン発酵槽中の有機性廃棄物又は有機性廃水の有機酸濃
度をより正確に測定することが可能なメタン発酵槽の制
御装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、メタン発
酵槽からの有機性廃棄物又は有機性廃水中から固形物を
除いた脱離水中の有機酸量を測定してメタン発酵槽を制
御する方法であり、前記脱離水をＣＯ_２溶解槽に移動さ
せ、該溶解槽でＣＯ_２を用いて脱離水を攪拌する工程
と、前記溶解槽から有機酸及び溶解ＣＯ_２を第１の放散
槽に移動させ、該放散槽で硫酸を用いて有機酸及び溶解
ＣＯ_２を攪拌させ、流量計で第１の放散槽からの放散Ｃ
Ｏ_２を測定する工程と、前記第１の放散槽から有機酸を
第２の放散槽に移動させ、該放散槽でＮａＯＨを用いて
有機酸を攪拌させ、第２の放散槽からの放散ＮＨ_３をセ
ンサーにより測定する工程と、測定した前記放散ＣＯ_２
及び放散ＮＨ_３に基づいて有機性廃棄物又は有機性廃水
のメタン発酵槽への投入量及びメタン発酵槽への栄養塩
の添加量、メタン発酵槽中のアンモニア濃度のいずれか
１つを制御することを特徴とするメタン発酵槽の制御方
法である。

【００１３】第２の発明は、メタン発酵槽からの有機性
廃棄物又は有機性廃水中から固形物を除いた脱離水中の
有機酸量を測定してメタン発酵槽のメタン発酵を制御す
る方法であり、前記脱離水を放散槽に移動させ、該放散
槽で硫酸を用いて前記脱離水を攪拌させ、前記放散槽か
らの有機酸をセンサーで測定して、有機性廃棄物又は有
機性廃水のメタン発酵槽への投入量及びメタン発酵槽へ
の栄養塩の添加量、メタン発酵槽中のアンモニア濃度の
いずれか１つ以上を制御することを特徴とするメタン発
酵槽の制御方法である。

【００１４】第３の発明は、メタン発酵槽からの有機性
廃棄物又は有機性廃水中から固形物を除いた脱離水中の
有機酸量を測定してメタン発酵槽を制御する方法であ
り、前記脱離水を第１の放散槽に移動させ、該放散槽で
硫酸を用いて脱離水を攪拌させ、前記放散槽からの有機
酸を臭気センサーで測定する工程と、前記第１の放散槽
から有機酸を第２の放散槽に移動させ、該放散槽でＮａ
ＯＨを用いて有機酸を攪拌させ、第２の放散槽からの放
散ＮＨ_３を前記臭気センサーにより測定する工程と、測
定した前記有機酸及び放散ＮＨ_３に基づいて有機性廃棄
物又は有機性廃水のメタン発酵槽への投入量及びメタン
発酵槽への栄養塩の添加量、メタン発酵槽中のアンモニ
ア濃度のいずれか１つ以上を制御することを特徴とする
メタン発酵槽の制御方法である。

【００１５】第４の発明は、メタン発酵槽からの有機性
廃棄物又は有機性廃水中から固形物を除いた脱離水中の
有機酸量を測定してメタン発酵槽を制御する装置であ
り、ＣＯ_２を用いて脱離水を攪拌するＣＯ_２溶解槽と、
この溶解槽に接続され、該溶解槽から移動される有機酸
及び溶解ＣＯ_２を硫酸を用いて攪拌する第１の放散槽
と、第１の放散槽からの放散ＣＯ_２を測定する流量計
と、前記第１の放散槽に接続され、該第１の放散槽から
移動される有機酸をＮａＯＨを用いて攪拌する第２の放
散槽と、第２の放散槽からの放散ＮＨ_３を測定するセン
サーとを具備し、測定した前記放散ＣＯ_２及び放散ＮＨ
_３に基づいて有機性廃棄物又は有機性廃水のメタン発酵
槽への投入量及びメタン発酵槽への栄養塩の添加量、メ
タン発酵槽中のアンモニア濃度のいずれか１つ以上を制
御することを特徴とするメタン発酵槽の制御装置であ
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明について更に詳細に
説明する。第１、２の発明において、センサーとして
は、例えばアンモニアセンサーなどの臭気センサーが挙
げられるが、これに限定されない。

【００１７】第１、第２の発明において、メタン発酵槽
中の有機性廃棄物又は有機性廃水をアンモニアを含まな
いガスでバブリングすることが好ましい。ここで、アン
モニアを含まないガスの具体例としては、窒素ガスやＡ
ｒガスが挙げられるが、これに限定されない。前記バブ
リングにより、メタン発酵槽の液中のアンモニア濃度が
低下し、メタン菌の活性低下の要因を除去でき、長期に
わたって安定な運転を維持することができる。

【００１８】第１〜第３の発明において、メタン発酵槽
の上流側に配管を接続させ、メタン発酵槽へ供給する有
機性廃棄物又は有機性廃水の量を調整可能なバルブを前
記配管に介在させたことが好ましい。これにより、メタ
ン発酵槽への有機性廃棄物又は有機性廃水の負荷調整を
行なうことができる。なお、沈殿槽から脱離水中の有機
酸濃度を測定し、これを制御系に送り、有機酸濃度の上
昇を認めた時に上記バルブの開閉度合を調整することに
より、負荷調整を自動で行なうことができる。従って、
メタン菌の不調を早期に発見でき、負荷をメタン菌の能
力に見合う程度に常に調整することで、有機酸の蓄積が
防止でき、菌を常に良好な状態に維持することができ
る。

【００１９】第１〜第３の発明において、メタン発酵槽
への有機性廃棄物又は有機性廃水の過負荷あるいはメタ
ン発酵槽からの脱離水中のアンモニア濃度変化を自動で
対応させ、その状況のデータをオンラインでモニターす
る機構を備えることが好ましい。こうした構成にすれ
ば、遠隔監視により、離れた所にある複数のメタン発酵
槽も一ヶ所で並行してモニターすることができ、負荷変
動やメタン濃度変化などの自動制御状況を常にモニタリ
ングしていくことで、それ以外の要因（毒性物質の混入
等）による不具合の早期発見が可能となる。

【００２０】第１〜第３の発明において、メタン発酵槽
への栄養塩を添加する装置を持つことが好ましい。栄養
塩としては、メタン生成菌の必須物質として知られる、
鉄、ニッケル、コバルトの塩化物を添加することが好適
である。これにより、メタン菌の能力向上を行なうこと
ができる。なお、脱離水中の有機酸濃度を測定し、これ
を制御系に送り、有機酸濃度の上昇を認めた時に栄養塩
の添加量を調整することにより、負荷調整を自動で行な
うことができる。従って、メタン菌の不調を早期に発見
でき、負荷に見合う程度のメタン菌の能力を常に調整す
ることで、有機酸の蓄積が防止でき、菌を常に良好な状
態に維持することができる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の各実施例に係るメタン発酵槽
の制御方法について図面を参照して説明する。なお、下
記実施例で述べる部材の材料、数値などは一例を示すも
ので、本発明の権利範囲をこれらに限らない。

【００２２】（実施例１）図１を参照する。図中の符番
３１はＣＯ_２溶解槽を示す。この溶解槽３１には図示し
ないメタン発酵槽、沈殿槽を経て脱離水がポンプ３２を
介して１０ｃｍ^３／分で送られるとともに、ＣＯ_２ボン
ベ３３からＣＯ_２が例えば１５ｃｍ^３／分で送られる。
前記溶解槽３１には、該溶解槽３１内の脱離水とＣＯ_２
を攪拌する攪拌ポンプ３４が設けられている。前記沈殿
槽にはメタン発酵槽を経由した有機性廃棄物又は有機性
廃水が送られ、ここで固形物としての汚泥と脱離水とに
分けられる。未溶解ＣＯ_２は、前記溶解槽３１から正常
時３〜５ｃｍ^３／分で得られる。

【００２３】前記溶解槽３１には、該溶解槽３１からの
有機酸と溶解ＣＯ_２が送られるＣＯ _２・有機酸放散槽
（以下、第１の放散槽と呼ぶ）３５が接続されている。
前記放散槽３５には、該放散槽３５内の有機酸及び溶解
ＣＯ_２を攪拌する攪拌ポンプ３６が設けられている。前
記放散槽３５には、硫酸タンク３７から硫酸が例えば
０．２５ｃｍ^３／分で供給される。前記放散槽３５に
は、該放散槽３５からの放散ＣＯ_２の流量を測定する流
量計３８が接続され、この流量計３８は制御系３９に接
続されている。

【００２４】前記第１の放散槽３５には、該放散槽３５
からの有機酸が送られるＮＨ_３放散槽（以下、第２の放
散槽と呼ぶ）４０が接続されている。この第２の放散槽
４０には、該放散槽４０内の有機酸を攪拌する攪拌ポン
プ４１が設けられている。前記第２の放散槽４０には、
ＮａＯＨタンク４２からＮａＯＨが例えば０．５ｃｍ ^３
／分で供給される。前記第２の放散槽４０からの放散Ｎ
Ｈ_３はアンモニアセンサー４３により測定され、アンモ
ニアセンサー４３には前記制御系３９に接続されてい
る。

【００２５】上述したように、実施例１に係るメタン発
酵槽の制御装置は、メタン発酵槽と、沈殿槽と、この沈
殿槽からの有機性廃棄物又は有機性廃水中の汚泥（固形
物）を除いた脱離水を送るＣＯ_２溶解槽３１と、このＣ
Ｏ_２溶解槽３１からの有機物及び溶解ＣＯ_２が送られる
第１の放散槽３５と、この放散槽３５からの放散ＣＯ _２
の量を測定する流量計３８と、前記第１の放散槽３５か
らの有機酸が送られる第２の放散槽４０と、この第２の
放散槽４０からの放散ＮＨ３を測定するアンモニアセン
サー４３等を具備した構成となっている。

【００２６】こうした構成の制御装置の作用は次の通り
である。まず、メタン発酵槽に供給された有機性廃棄物
又は有機性廃水は、沈殿槽へ送られる。ここで、固形物
としての汚泥と脱離水とに区分けされる。脱離水は、ポ
ンプ３２によりＣＯ_２溶解槽３１に送られる。ここで、
ＣＯ_２ボンベ３３からＣＯ_２が溶解槽３１に送られ、攪
拌ポンプ３４により攪拌され、未溶解ＣＯ_２と、有機酸
及び溶解ＣＯ_２に分けられる。

【００２７】有機酸及び溶解ＣＯ_２は、第１の放散槽３
５に送られる。この放散槽３５には硫酸タンク３７より
硫酸が送られ、攪拌ポンプ３６により前記有機酸、溶解
ＣＯ _２及び硫酸が攪拌され、反応が起こる。その結果、
第１の放散槽３５からは放散ＣＯ_２と、有機酸とに分離
される。放散ＣＯ_２は、流量計３８でその量を測定さ
れ、ＣＯ_２流量変化が制御系３９に入力される。一方、
有機酸は第２の放散槽４０に送られる。

【００２８】第２放散槽４０にはＮａＯＨタンク４２よ
りＮａＯＨが送られ、攪拌ポンプ４１により有機酸とＮ
ａＯＨが攪拌され、反応が起こる。その結果、第２の放
散槽４０からは放散ＮＨ_３が得られてアンモニアセンサ
ー４３によりその量が測定され、残りは排水処理系へ戻
される。センサー４３で測定された結果は前記制御系３
９へ送られる。そして、前記前記放散ＣＯ_２及び放散Ｎ
Ｈ_３に基づいて有機性廃棄物又は有機性廃水のメタン発
酵槽への投入量及びメタン発酵槽への栄養塩の添加量、
メタン発酵槽中のアンモニア濃度のいずれか１つ以上が
制御される。

【００２９】従って、実施例１によれば、アルカリ度に
影響するアンモニア濃度をアンモニアセンサー４３で定
量できるので、ＣＯ_２によるアルカリ度変化と対比させ
ることで、メタン発酵槽中の有機性廃棄物又は有機性廃
水の有機酸濃度をより正確に測定することができる。

【００３０】（実施例２）図２を参照する。但し、図１
と同部材は同符番を付して説明を省略する。本実施例２
は、メタン発酵槽から沈殿槽を経た脱離水に高濃度の炭
酸アンモニウムが溶解している場合に適した例を示す。
つまり、こうした場合、第１の溶解槽で硫酸を添加する
と大量のＣＯ_２が発生し、アルカリ度の指標となる溶解
−放散したＣＯ_２の放散量の定量が困難になる。

【００３１】そこで、実施例２では、その対策として、
前処理で窒素等炭酸ガスやアンモニアを含まないガスで
パージし、硫酸添加時に発生するガスを減少させようと
したものである。具体的には、図２に示すように、ＣＯ
_２溶解槽３１の上流側の配管４４にアンモニアを含まな
いガスを配管４４に送る供給装置４５を設けた。

【００３２】実施例２によれば、ＣＯ_２溶解槽３１の上
流側の配管４４にアンモニアを含まないガスを送る供給
装置４５を設けることにより、アンモニアと炭酸ガスが
当量に炭酸アンモニアとして拡散するので、アルカリ度
には影響せず、放散を十分することで、アルカリ度測定
の指標となるＣＯ２の定量の誤差要因を低減させること
ができる。その結果、低コストで簡便な、完全自動化可
能な有機酸モニターシステムができる。

【００３３】（実施例３）図３を参照する。但し、図１
と同部材は同符番を付して説明を省略する。本実施例３
は、沈殿槽からの脱離水をポンプ３２を介して直接第１
の放散槽３５に送り、この後第１の放散槽からの放散Ｎ
Ｈ_３をアンモニアセンサー４３により測定することを特
徴とする。実施例３によれば、実施例１と同様、アルカ
リ度に影響するアンモニア濃度をアンモニアセンサー４
３で定量できるので、ＣＯ_２によるアルカリ度変化と対
比させることで、メタン発酵槽中の有機性廃棄物又は有
機性廃水の有機酸濃度をより正確に測定することができ
る。

【００３４】なお、実施例３では、アンモニアセンサー
を用いた場合について述べたが、これに限らず、ガスク
ロマトグラフィーによる計測計を用いてもよい。

【００３５】（実施例４）図４及び図５を参照する。こ
こで、図４は実施例４に係るメタン発酵槽の制御装置の
要部の説明図、図５はその制御装置における制御方法を
模式的に示す説明図である。但し、図１と同部材は同符
番を付して説明を省略する。

【００３６】図中の符番４６は、有機酸測定用サンプル
あるいはＮＨ_３測定用サンプルのために切り替え可能な
三方電磁弁を示す。この三方電磁弁４６には臭気センサ
ー４７が電気的に接続されている。

【００３７】つまり、本実施例４では、ＣＯ_２によるア
ルカリ度測定は、臭気センサー４７による臭気測定でも
代替可能なので、第１の放散槽３５からの有機酸をルー
ト１に沿って三方電磁弁４６を経て臭気センサー４７に
送って臭気を測定する一方、第２の放散槽４０からの放
散ＮＨ_３をルート２に沿って三方電磁弁４６を経て臭気
センサー４７に送って放散ＮＨ_３の臭気を測定し、これ
らの情報を制御系３９に送る構成になっている。

【００３８】このように、有機酸の濃度変化をクロスチ
ェックすることにより、運転が厳しくなければ、実施例
１のＣＯ_２によるアルカリ度測定を省略することができ
る。従って、システムがシンプルになり、コストが低下
し、メンテナンス性が向上するので、低コストで簡便
な、完全自動化可能な有機酸モニターシステムを実現で
きる。

【００３９】（実施例５）図６を参照する。但し、図
１、図２と同部材は同符番を付して説明を省略する。本
実施例５は、有機酸が上昇して有機酸の処理能力（メタ
ン菌の活性）と負荷のバランスが崩れる場合を想定して
考慮してなされたものである。

【００４０】図中の符番４８はメタン発酵槽を示し、こ
のメタン発酵槽４８の下流側には沈降槽４９が接続され
ている。前記メタン発酵槽４８の上流側には、開閉バル
ブ５０を介装した配管５１が接続されている。前記開閉
バルブ５０には制御系３９が接続されている。また、沈
殿槽４９から得られる脱離水を送る配管４４には、配管
４４を通る脱離水の有機酸の濃度を測定する測定装置５
２が設けられている。この測定装置５２は前記制御系３
９に接続されている。

【００４１】実施例５では、沈降槽４９から得られる脱
離水中の有機酸濃度を測定装置５２により測定し、これ
を制御系３９に送り、有機酸濃度の上昇を認めた時に開
閉バルブ５０の開閉度合を少なくして負荷調整を自動で
行なう構成となっている。従って、測定装置５２でメタ
ン菌の不調を早期に発見でき、負荷をメタン菌の能力に
見合う程度に常に調整することで、有機酸の蓄積が防止
でき、菌を常に良好な状態に維持することができる。

【００４２】なお、上記実施例５では、測定装置５２に
より脱離水中の有機酸の濃度を測定する場合について述
べたが、これに限らず、脱離水中のアンモニア濃度、あ
るいは有機酸濃度及びアンモニア濃度の両方を測定する
場合にも適用できる。

【００４３】（実施例６）図７を参照する。但し、図
１、図２、図６と同部材は同符番を付して説明を省略す
る。本実施例６は、次のような背景に基づいてなされた
ものである。つまり、アンモニアは生物に毒性があり、
メタン菌もアンモニア濃度が高くなれば活性が低下する
ことが知られている。また、有機酸濃度とアンモニア濃
度、両方の濃度が高くなってきた場合は、アンモニア濃
度の影響が疑われる。更に、アンモニア濃度がメタン菌
の活性に影響する位の条件では、アンモニアの蒸気圧も
正常な条件の何倍にもなっている。そこで、実施例６で
は、窒素やメタンなどのアンモニアを含まないガスでメ
タン発酵槽４８中の液をバブリングすることを特徴とす
る。

【００４４】図中の符番５３は、例えば窒素をメタン発
酵槽４８中の液中に送る開閉バルブを示す。実施例６で
は、沈降槽４９から得られる脱離水中の有機酸濃度を測
定装置５２により測定し、これを制御系３９に送り、有
機酸濃度の上昇を認めた時に開閉バルブ５３を開閉して
窒素をメタン発酵槽４８中の液中に送る構成となってい
る。

【００４５】実施例６によれば、低コストで簡便な、完
全自動化が可能な有機酸モニターシステムを実現して、
連続でメタン発酵槽４８の監視ができる。従って、アン
モニア濃度上昇による有機酸蓄積という不具合を早期に
発見でき、窒素パージで液中のアンモニア濃度が低下
し、メタン菌の活性低下の要因を除去でき、長期にわた
って安定な運転を維持することができる。

【００４６】なお、上記実施例６では、測定装置５２に
より脱離水中の有機酸の濃度を測定する場合について述
べたが、これに限らず、脱離水中のアンモニア濃度、あ
るいは有機酸濃度及びアンモニア濃度の両方を測定する
場合にも適用できる。

【００４７】（実施例７）図１３を参照する。但し、図
１、図２、図６、図７と同部材は同符番を付して説明を
省略する。本実施例７は、有機酸が上昇して有機酸の処
理能力（メタン菌の活性）と負荷のバランスが崩れる場
合を想定して考慮してなされたものである。図中の符番
５５は、栄養塩をメタン発酵槽４８中の液中に送る開閉
バルブを示す。前記開閉バルブ５５には制御系３９が接
続されている。栄養塩の添加位置は、図１３のようにメ
タン発酵槽に直接添加するのが好適であるが、メタン発
酵槽４８の上流側であればいずれの場所でもよい。

【００４８】実施例７では、沈殿槽４９から得られる脱
離水中の有機酸濃度を測定装置５２により測定し、これ
を制御系３９に送り、有機酸濃度の上昇を認めた時に開
閉バルブ５５を開閉して栄養塩をメタン発酵槽４８中の
液中に添加する構成となっている。栄養塩としては、メ
タン生成菌の必須物質として知られる、鉄、ニッケル、
コバルトの塩化物を添加することが好適である。これに
より、メタン菌の能力向上を行うことができる。従っ
て、測定装置５２でメタン菌の不調を早期に発見でき、
有機酸の蓄積が防止でき、菌を常に良好な状態に維持す
ることができる。

【００４９】実施例７によれば、低コストで簡便な、完
全自動化が可能な有機酸モニターシステムを実現して、
連続でメタン発酵槽４８の監視ができる。従って、有機
酸蓄積という不具合を早期に発見でき、栄養塩添加でメ
タン菌の活性を向上させ、長期にわたって安定な運転を
維持することができる。

【００５０】なお、上記実施例７では、測定装置５２に
より脱離水中の有機酸の濃度を測定する場合について述
べたが、これに限らず、脱離水中のアンモニア濃度、あ
るいは有機酸濃度及びアンモニア濃度の両方を測定する
場合にも適用できる。

【００５１】（実施例８）図８を参照する。但し、図
１、図２、図６、図７、図１３と同部材は同符番を付し
て説明を省略する。本実施例８は、前記メタン発酵槽４
８への有機酸廃棄物又は有機酸廃水の過負荷あるいはメ
タン発酵槽４８から沈殿槽４９を経た後の脱離水中のア
ンモニア濃度変化を自動で対応させ、その状況のデータ
をオンラインでモニターする構成となっている。

【００５２】図中の符番５４は、制御系３９からの有機
酸やアンモニアの蓄積評価のデータが電話回線などでオ
ンラインでデータが送られる遠隔監視装置を示す。つま
り、実施例８では、上記有機性廃棄物又は有機性廃水の
過負荷あるいはアンモニア濃度を自動で対応させてお
き、その状況を遠隔監視装置５４によりオンラインでモ
ニターするものである。なお、過負荷やアンモニア濃度
増加以外の要因でメタン発酵が不具合になった時、常時
モニタリングで早期発見、早期対応を人力で行なう。

【００５３】このように、実施例８によれば、遠隔監視
により、離れた所にある複数のメタン発酵槽４８も一ヶ
所で並行してモニターすることができる。そして、負荷
変動やメタン濃度変化などの自動制御状況を常にモニタ
リングしていくことで、それ以外の要因（毒性物質の混
入等）による不具合の早期発見が可能となる。

【００５４】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、第
２の放散槽からの放散ＮＨ_３をセンサーにより測定する
構成とすることにより、ＣＯ_２によるアルカリ度変化と
対比させることで、メタン発酵槽中の有機性廃棄物又は
有機性廃水の有機酸濃度をより正確に測定することが可
能なメタン発酵槽の制御方法を提供できる。

【００５５】また、本発明によれば、第１の放散槽から
の放散ＮＨ_３をセンサーにより測定する構成とすること
により、上記と同様、ＣＯ_２によるアルカリ度変化と対
比させることで、メタン発酵槽中の有機性廃棄物又は有
機性廃水の有機酸濃度をより正確に測定することが可能
なメタン発酵槽の制御方法を提供できる。

【００５６】更に、本発明によれば、第１の放散槽及び
第２放散槽からの有機酸の臭気を夫々別々に臭気センサ
ーで測定して有機酸の濃度変化をクロスチェックする構
成とすることにより、低コストで簡便な、完全自動化可
能な有機酸モニターシステムを実現可能なメタン発酵槽
の制御方法を提供できる。

【００５７】更には、本発明によれば、ＣＯ_２を用いて
脱離水を攪拌するＣＯ_２溶解槽と、該溶解槽から移動さ
れる有機酸及び溶解ＣＯ_２を硫酸を用いて攪拌する第１
の放散槽と、第１の放散槽からの放散ＣＯ_２を測定する
流量計と、第１の放散槽から移動される有機酸をＮａＯ
Ｈを用いて攪拌する第２の放散槽と、第２の放散槽から
の放散ＮＨ_３を測定するセンサーとを具備し、測定した
前記放散ＣＯ_２及び放散ＮＨ_３に基づいて有機性廃棄物
又は有機性廃水のメタン発酵槽への投入量及びメタン発
酵槽への栄養塩の添加量、メタン発酵槽中のアンモニア
濃度のいずれか１つ以上を制御する構成にすることによ
り、メタン発酵槽中の有機性廃棄物又は有機性廃水の有
機酸濃度をより正確に測定することが可能なメタン発酵
槽の制御装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１に係るメタン発酵槽の制御装
置の説明図。

【図２】本発明の実施例２に係るメタン発酵槽の制御装
置の説明図。

【図３】本発明の実施例３に係るメタン発酵槽の制御装
置の説明図。

【図４】本発明の実施例４に係るメタン発酵槽の制御装
置の説明図。

【図５】図４の制御装置における制御方法の概念図。

【図６】本発明の実施例５に係るメタン発酵槽の制御装
置の説明図。

【図７】本発明の実施例６に係るメタン発酵槽の制御装
置の説明図。

【図８】本発明の実施例８に係るメタン発酵槽の制御装
置の説明図

【図９】従来技術に係るガスクロ法の説明図。

【図１０】従来技術に係るハック法の説明図。

【図１１】従来技術に係る滴定法の説明図。

【図１２】従来技術に係るＣＯ_２溶解アルカリ度法の説
明図。

【図１３】本発明の実施例７に係るメタン発酵槽の制御
装置の説明図。

【符号の説明】 ３１…ＣＯ_２溶解槽、 ３３…ＣＯ_２ボンベ、 ３５…第１の放散槽、 ３６，４１…攪拌ポンプ、 ３７…硫酸タンク、 ３８…流量計、 ３９…制御系、 ４０…第２の放散槽、 ４２…ＮａＯＨタンク、 ４３…アンモニアセンサー、 ４５…供給装置、 ４８…メタン発酵槽、 ４９…沈殿槽、 ５０，５３，５５…開閉バルブ、 ５４…遠隔監視装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 宏 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者 菅田 清 神奈川県横浜市金沢区幸浦一丁目８番地１ 三菱重工業株式会社横浜研究所内 (72)発明者 大村 友章 神奈川県横浜市金沢区幸浦一丁目８番地１ 三菱重工業株式会社横浜研究所内 (72)発明者 鵜飼 展行 神奈川県横浜市金沢区幸浦一丁目８番地１ 三菱重工業株式会社横浜研究所内 (72)発明者 中村 剛 神奈川県横浜市金沢区幸浦一丁目８番地１ 三菱重工業株式会社基盤技術研究所内 (72)発明者 進藤 義剛 神奈川県横浜市金沢区幸浦一丁目８番地１ 三菱重工業株式会社基盤技術研究所内 (72)発明者 植田 良平 神奈川県横浜市金沢区幸浦一丁目８番地１ 三菱重工業株式会社基盤技術研究所内 Ｆターム(参考） 4D004 AA01 BA06 CA18 DA01 DA02 DA10 DA11 DA16 4D037 AA11 AB11 AB12 BA23 BB02 BB04 BB09 CA06 CA07 4D059 AA07 BA12 BK15 CB19 DA21 DA22 EA08 EA20 EB09 EB11 EB20

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 メタン発酵槽からの有機性廃棄物又は有
   機性廃水中から固形物を除いた脱離水中の有機酸量を測
   定してメタン発酵槽を制御する方法であり、前記脱離水
   をＣＯ_２溶解槽に移動させ、該溶解槽でＣＯ_２を用いて
   脱離水を攪拌する工程と、前記溶解槽から有機酸及び溶
   解ＣＯ_２を第１の放散槽に移動させ、該放散槽で硫酸を
   用いて有機酸及び溶解ＣＯ_２を攪拌させ、流量計で第１
   の放散槽からの放散ＣＯ_２を測定する工程と、前記第１
   の放散槽から有機酸を第２の放散槽に移動させ、該放散
   槽でＮａＯＨを用いて有機酸を攪拌させ、第２の放散槽
   からの放散ＮＨ_３をセンサーにより測定する工程と、測
   定した前記放散ＣＯ_２及び放散ＮＨ_３に基づいて有機性
   廃棄物又は有機性廃水のメタン発酵槽への投入量及びメ
   タン発酵槽への栄養塩の添加量、メタン発酵槽中のアン
   モニア濃度のいずれか１つ以上を制御することを特徴と
   するメタン発酵槽の制御方法。
2. 【請求項２】 メタン発酵槽からの有機性廃棄物又は有
   機性廃水中から固形物を除いた脱離水中の有機酸量を測
   定してメタン発酵槽のメタン発酵を制御する方法であ
   り、前記脱離水を放散槽に移動させ、該放散槽で硫酸を
   用いて前記脱離水を攪拌させ、前記放散槽からの有機酸
   をセンサーで測定して、有機性廃棄物又は有機性廃水の
   メタン発酵槽への投入量及びメタン発酵槽へ栄養塩の添
   加量、メタン発酵槽中のアンモニア濃度のいずれか１つ
   以上を制御することを特徴とするメタン発酵槽の制御方
   法。
3. 【請求項３】 メタン発酵槽からの有機性廃棄物又は有
   機性廃水中から固形物を除いた脱離水中の有機酸量を測
   定してメタン発酵槽を制御する方法であり、前記脱離水
   を第１の放散槽に移動させ、該放散槽で硫酸を用いて脱
   離水を攪拌させ、前記放散槽からの有機酸を臭気センサ
   ーで測定する工程と、前記第１の放散槽から有機酸を第
   ２の放散槽に移動させ、該放散槽でＮａＯＨを用いて有
   機酸を攪拌させ、第２の放散槽からの放散ＮＨ_３を前記
   臭気センサーにより測定する工程と、測定した前記有機
   酸及び放散ＮＨ_３に基づいて有機性廃棄物又は有機性廃
   水のメタン発酵槽への投入量及びメタン発酵槽への栄養
   塩の添加量、メタン発酵槽中のアンモニア濃度のいずれ
   か１つを制御することを特徴とするメタン発酵槽の制御
   方法。
4. 【請求項４】 前記メタン発酵槽中の有機性廃棄物又は
   有機性廃水を、アンモニアを含まないガスでバブリング
   することを特徴とする請求項1〜３いずれか記載のメタ
   ン発酵槽の制御方法。
5. 【請求項５】 前記メタン発酵槽の上流側に配管を接続
   させ、メタン発酵槽へ供給する有機性廃棄物又は有機性
   廃水の量を調整可能なバルブを前記配管に介在させたこ
   とを特徴とする請求項１〜３いずれか記載のメタン発酵
   槽の制御方法。
6. 【請求項６】 前記メタン発酵槽に、該メタン発酵槽中
   の有機性廃棄物又は有機性廃水をアンモニアを含まない
   ガスでバブリングする機構を備えていることを特徴とす
   る請求項１〜３いずれか記載のメタン発酵の制御方法。
7. 【請求項７】 前記メタン発酵槽に、栄養塩の添加装置
   を備えていることを特徴とする請求項１〜３いずれか記
   載のメタン発酵の制御方法。
8. 【請求項８】 前記メタン発酵槽への有機性廃棄物又は
   有機性廃水の過負荷あるいはメタン発酵槽からの脱離水
   中のアンモニア濃度変化を自動で対応させ、その状況の
   データをオンラインでモニターする機構を備えているこ
   とを特徴とする請求項１〜３いずれか記載のメタン発酵
   槽の制御方法。
9. 【請求項９】 メタン発酵槽からの有機性廃棄物又は有
   機性廃水中から固形物を除いた脱離水中の有機酸量を測
   定してメタン発酵槽を制御する装置であり、ＣＯ_２を用
   いて脱離水を攪拌するＣＯ_２溶解槽と、この溶解槽に接
   続され、該溶解槽から移動される有機酸及び溶解ＣＯ_２
   を硫酸を用いて攪拌する第１の放散槽と、第１の放散槽
   からの放散ＣＯ_２を測定する流量計と、前記第１の放散
   槽に接続され、該第１の放散槽から移動される有機酸を
   ＮａＯＨを用いて攪拌する第２の放散槽と、第２の放散
   槽からの放散ＮＨ_３を測定するセンサーとを具備し、測
   定した前記放散ＣＯ_２及び放散ＮＨ_３に基づいて有機性
   廃棄物又は有機性廃水のメタン発酵槽への投入量及びメ
   タン発酵槽への栄養塩の添加量、メタン発酵槽中のアン
   モニア濃度のいずれか１つ以上を制御することを特徴と
   するメタン発酵槽の制御装置。