JP2003145105A - 有機性廃棄物発酵処理装置および処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 生ごみなどの有機性廃棄物発酵処理におい
て、好気性微生物の増殖にとっての最適な環境を実現す
るように装置を運転する。 【解決手段】 測定した菌床の重量、濃度から実処理
率、予測処理率を算出する（Ｓ１１）。Ｓ１２で予測処
理率が悪い場合は、Ｓ１５〜Ｓ２３の異常処理対応フロ
ーに移る。とりあえず含水率が高いためと仮定して、水
分発散運転モードでの運転を行なう。状況が好転すれば
Ｓ１８から標準運転に戻る。好転しない場合は、Ｓ２
０，Ｓ２２で乾燥し過ぎか、含水率高過ぎかを判定し
て、乾燥防止運転、水分発散運転を行なう。Ｓ１２で予
測処理率がよい場合でも、Ｓ１４で、菌床の温度が低い
場合は、乾燥防止運転を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、微生物が生育する
菌床を用いて、有機性廃棄物は発酵処理する有機性廃棄
物発酵処理装置および処理方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】有機性廃棄物として典型的な生ごみ（厨
芥）を処理する厨芥処理装置として、特開平７−２９４
１４０号公報や特開平８−２２６７６４号公報に記載さ
れているように、乾燥処理させるものが知られている。
しかし、乾燥処理を行なうだけであるから、水分以外の
物質はすべて乾燥状態で残るから、焼却処理等の問題が
ある。

【０００３】微生物を利用して有機性廃棄物を発酵処理
する廃棄物処理装置も広く知られている。図１３は、一
般的な有機性廃棄物発酵処理装置の一例の内部構造を概
略的に説明するためのもので、図１３（Ａ）は撹拌翼の
中心軸を通る断面図、図１３（Ｂ）は撹拌翼の中心軸に
直交する方向の断面図である。図中、２１は処理槽、２
２は撹拌翼、２３は電動機、２４は伝達ベルト、２５は
保温装置、２６は制御装置である。

【０００４】処理槽２１は、菌床が入れられ、有機性廃
棄物が投入されるものである。撹拌翼２２は、処理物の
破砕および酸素供給を行なうために設けられ、電動機２
３により、伝達ベルト２４を介して回転される。処理槽
２１内の温度を、微生物が活動し易い温度にするための
ヒーターを有する保温装置２５が設けられ、これらを制
御するための制御装置２６が設けられている。制御装置
２６は、設定した時間間隔で一定時間の撹拌を行なうよ
う電動機２３を制御し、設定した温度になるよう保温装
置２５を制御する。

【０００５】このような従来の有機性廃棄物発酵処理装
置および制御方法を、図１３を参照して説明する。生ご
みなどの有機性廃棄物を処理槽２１に投入する。制御装
置２６により、一定時間間隔で電動機２３が駆動され、
撹拌翼２２が回転されて、有機性廃棄物と微生物が付着
している菌床とが混合、撹拌され、好気性微生物に必要
な栄養（処理物）と酸素が供給される。また、好気性微
生物がもっとも活動しやすい温度になるように、あらか
じめ設定された温度設定値に基づき、制御装置２６によ
り保温装置２５が動作し、処理槽２１の槽内が一定温度
になるように制御される。このように、従来の有機性廃
棄物発酵処理装置および制御方法は、あらかじめ設定さ
れた撹拌時間や温度により、撹拌装置や保温装置を制御
するものであった。

【０００６】次に、このような従来の有機性廃棄物発酵
処理装置および制御方法を用いて、重量と温度を計測し
ながら発酵処理の実験をした。その実験における重量と
温度の関係を図１４と図１５に示す。

【０００７】図１４は、時間Ｔ₃₁の時点において、処理
物を投入して処理を行なっている状態において、時間Ｔ
₃₂，Ｔ₃₃，Ｔ₃₄において、処理物を追加投入したことを
示している。各時点で追加された処理物の重量は、各時
点における重量差によって分かる。時間Ｔ₃₂で、処理物
が投入された時の重量Ｗ₃₂から、次の処理物が投入され
る時間Ｔ₃₃の直前までの間は、重量も順調に減量してい
き、温度は、発酵熱の影響も受けて、上昇している。こ
の状態が、微生物が有効に働いて良好な処理が行なわれ
ている状態である。

【０００８】次に、時間Ｔ₃₃で処理物が投入された時の
重量Ｗ₃₃から、次に処理物が投入される時間Ｔ₃₄までの
間は、重量は順調に減量しているが、時間Ｔ₃₄の直前で
は、重量は、時間Ｔ₃₃で投入された処理物の追加重量
（時間Ｔ₃₂における重量差）以上に減量してしまってい
る。このような状態は、保温装置２５のヒーターの加熱
によって、菌床の水分が蒸発して重量が減少した状態、
つまり、乾燥してしまった状態となっている。

【０００９】次に、時間Ｔ₃₄で、処理物が投入された時
では、時間Ｔ₃₃の温度Ｐ₃₃以降の良好なときの状態のよ
うな温度上昇がみられない。つまり、菌床の乾燥が原因
で微生物の活動が低迷している状態である。

【００１０】このように、処理物の投入が適切に行なわ
れず、処理物が不足状態となってしまい、微生物が有効
に活動する状態が維持できないと、菌床が乾燥状態とな
り、その後は、発酵処理が停止してしまうことにもなっ
てしまう。また、処理物があっても、乾燥したものなら
ば菌床が乾いてしまう。

【００１１】図１５においては、時間Ｔ₄₁から時間Ｔ₄₂
の直前までの間は、重量が減量しており、温度も上昇し
た後に低下している。しかし、時間Ｔ₄₂で処理物を投入
しても温度の上昇は少ない。この傾向は、時間Ｔ₄₃でさ
らに助長され、時間Ｔ₄₃では、処理物を投入しても、温
度の上昇がない。この状態は、投入された処理物の含水
率が高く、かつ、処理が進むにつれ発生する水分により
菌床の含水率が上昇した状態である。これにより菌床の
通気性が悪化し、酸素不足により好気性微生物の活動が
低迷している状態である。時間Ｔ₄₃と時間Ｔ₄₄の間にお
いては、温度Ｐ ₄₀の直前まではヒーターの熱により余分
な水分が蒸発し、温度Ｐ₄₀以降は微生物が活動しはじめ
温度が上昇している状態である。このように、含水率が
上昇して、撹拌を行なっても、酸素不足になってしまう
と、微生物の活動は低下してしまう。

【００１２】このように、従来の有機性廃棄物発酵処理
装置および制御方法は、次に列挙するような課題があっ
た。

【００１３】すなわち、第１点として、投入する処理物
の含水率により、菌床が乾燥、または湿りすぎになり、
好気性微生物の活動ができなくなる状況になりやすいと
いう問題があった。第２点として、計測する項目が温度
や湿度であり、これらのデータからは、実際に良好な処
理が行なわれているかどうかを判断するのは極めて困難
であり、最終的には目視にて確認するしかないという問
題があった。第３点として、乾燥しているか湿りすぎか
どうか、良好な処理状態かなどを目視にて判断するに
は、それなりの知識と経験がないと難しいという問題が
あった。第４点として、処理物の投入量が少ない場合や
投入がない時などは、処理物が分解されてしまった後も
保温装置が作動し続けるため、菌床が必要以上に乾燥し
てしまい、次の投入時から良好な処理が行なえなくなる
という問題があった。第５点として、処理物の投入量を
実際に計測しながら投入する場合が少なく、また、複数
の人が使用する場合、全体としてどれだけ投入したかを
把握できず、処理能力以上に処理物を投入してしまい、
悪臭の発生や良好な処理が行なえなくなるという問題が
あった。第６点として、微生物による発酵処理装置と称
しながら、実質的には、発酵状態を継続できず、乾燥処
理になっているものが多いという問題があった。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した問
題点に鑑みてなされたもので、生ごみなどの有機性廃棄
物発酵処理において、菌床の重量または重量変化と温度
または温度変化などを測定、蓄積し、これらの解析によ
り発酵処理状態を把握したうえで、現在の発酵処理状態
を判定して、さらには、今後の発酵処理状態を予測し
て、それに対応する運転モードを選択して装置を制御す
ることにより、発酵処理に関与する好気性微生物の増殖
にとっての最適な環境を実現するように装置を運転する
ことができる有機性廃棄物発酵処理装置および処理方法
を提供することを目的とするものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、有機性廃棄物
発酵処理装置において、菌床の重量または重量変化量を
計測するための重量計測手段と、菌床の温度または温度
変化量を計測するための温度計測手段と、前記重量測定
手段および前記温度計測手段で計測したデータを時系列
的に記憶する記憶手段と、前記データを解析、処理する
ための演算手段を有することを特徴とするものである。

【００１６】また、本発明は、有機性廃棄物発酵処理方
法において、菌床の重量または重量変化量を計測するた
めの重量計測手段と、菌床の温度または温度変化量を計
測するための温度計測手段と、前記重量測定手段および
前記温度計測手段で計測したデータを時系列的に記憶す
る記憶手段と、前記データを解析、処理するための演算
手段を有し、該演算手段の演算結果に基づいて、前記菌
床の水分状態および／または酸素供給量を制御すること
を特徴とするものである。

【００１７】なお、「菌床」とは、好気性微生物が生育
する住みかとなるところであり、一般的には、おが屑、
モミガラやヤシガラなどが利用されるが、本発明では、
これに加えて投入された有機物も含むものである。「好
気性微生物」は、酸素が存在する環境で生育する微生物
であり、その活動によって、有機物は分解されて栄養源
になるとともに、水と二酸化炭素を排出する。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態による有機物
処理装置と制御方法を、家庭用生ごみ処理装置を例に図
１〜図７を参照して説明する。

【００１９】図１は、本発明の有機物発酵処理装置の実
施の形態の一例の概略構成図である。図中、１１は重量
計測装置、１２は温度計測装置、１３はデータ記憶装
置、１４はＣＰＵ（中央処理装置）、１４ａは各種情報
取得部、１４ｂは各種情報判定部、１４ｃは制御部、１
５は表示装置、１６は報知装置、１７は各種調整装置で
ある。

【００２０】重量計測装置１１は、図示しない処理槽内
の菌床の重量を計測する。処理槽は、図１３で説明した
ような、保温装置と撹拌装置を有するものでもよい。処
理槽内には、投入した処理物を含めて菌床が収容されて
おり、好気性微生物によって分解が行なわれている。菌
床の重量は、図１３でいえば、装置全体の重量を計測し
てもよい。その場合は、装置全体を、例えば４個所にお
いてロードセルで支持して、その出力データから計測す
ることができる。すなわち、処理槽内を空にした状態の
重量を風袋として、処理槽内に菌床を投入した状態での
重量から風袋を差し引くことによって菌床の重量を計測
することができる。

【００２１】また、処理槽をロードセルによって支持す
るようにしてもよい。ただし、撹拌装置の重量が処理槽
の重量に加えられないように、撹拌装置を支持する必要
がある。重量を計測するときは、撹拌装置の運転を休止
するのがよい。このように、処理槽の重量を計測するよ
う構成する場合は、処理槽の重量が風袋となる。撹拌装
置の重量が処理槽の重量に加算される場合は、撹拌装置
の重量の風袋に加算すればよい。

【００２２】さらに、処理槽自体が大型となるような処
理プラントに適用される場合であって、処理槽の重量を
計測することが困難な場合には、処理槽内の菌床を複数
個所、例えば、上層と中層と下層から、一定量を取り出
して、その重量をサンプリングデータとして、平均比重
を演算し、処理槽内の菌床の液面を計測して求めた体積
と上記の平均比重から、菌床の重量を演算するようにし
てもよい。

【００２３】なお、上述した例では、ロードセルを用い
たが、ロードセルに限らず、重量を電気信号に変換でき
る適宜の重量計測手段を用いることができるものであ
る。

【００２４】温度計測装置１２は、菌床の温度を計測す
る。熱電対や抵抗温度計など、温度を電気信号に変換で
きる適宜の温度計測手段を用いることができる。計測点
は、１個所、または、複数個所において菌床の温度を計
測する。熱電対などを菌床内に挿入してもよく、あるい
は、処理槽の内壁に取り付けて、あるいは、処理槽の外
壁に取り付けて、菌床の温度を計測する。取り付け個所
に応じて補正を行なったり、また、複数個所に取り付け
た場合には、適宜の演算処理、例えば、平均処理や加重
平均処理を行なって、温度を計測することができる。な
お、これら、重量や温度は、変化量として計測してもよ
い。

【００２５】データ記憶装置１３は、計測された重量デ
ータと温度データを、適宜にサンプリングして、運転デ
ータとして、時系列的に記憶する。一定時間ごと、たと
えば３０分ごとにサンプリングするようにしてもよく、
時系列的な記憶は、所定期間、例えば、１日、数日、あ
るいは、それ以上の期間をもって、順次に更新するよう
にしてもよい。

【００２６】データ記憶装置１３には、上述した運転デ
ータのほか、実験により求められた既知のデータも時系
列的なデータとして記憶されている。また、過去の運転
データにおける解析データ、例えば、最大値、最小値、
増減量などについても記憶されている。これら過去のデ
ータについては、正常な状態であるか、異常な状態であ
るかの評価を行なった評価結果のデータを付加しておく
のがよい。

【００２７】ＣＰＵ１４は、各種情報取得部１４ａ，各
種情報判定部１４ｂ，出力部１４ｃを有している。各種
情報取得部１４ａは、運転データを取得し、増量の合計
値，減量の合計値，重量や温度の最大値および最小値，
最大値となった時刻，最小値となった時刻などを演算し
て記憶手段１３に記憶させる。各種情報判定部１４ｂ
は、運転データを取得し、実験により求められた既知の
データや過去の所定期間の解析データと比較して、演算
結果を出力部１４ｃに出力する。出力部１４ｃは、演算
結果に基づいて、適宜の出力を送出する。この実施の形
態では、投入可能量，水分状態，温度，水分調整量など
の、適宜のデータを表示装置１５に送出して表示させ
る。報知装置１６は、出力部１４ｃからの信号により、
温度，水分率は酸素含有量等が限界値を超えた場合や、
限界値に近づいた場合に、表示灯等による光での報知、
あるいは、警報音を発するなどの報知を行なうものであ
る。処理物の投入を許容する報知信号、または、禁止す
る報知信号を出すようにしてもよい。また、各種調整装
置１７に制御信号を送るようにも構成できる。制御信号
としては、保温装置のヒーターへ通電を制御する制御信
号，撹拌装置の駆動を制御する制御信号，排気ファンの
駆動を制御する制御信号，空気を処理槽内に吹き込む曝
気装置など、適宜の信号を対象とすることができる。こ
れら、表示装置１５，報知装置１６，各種調整装置１７
は、１つのブロックとして図示したが、各対象別の装置
としてそれぞれ構成され、出力部１４ｃからそれぞれに
信号が送出されるのが普通である。

【００２８】図２は、生ごみを投入した後の発酵処理状
態における重量と温度の典型的な現象を示した図であ
る。本発明では、かかる現象を判定の基本としている。
すなわち、本発明において、菌床の状態を判断するにあ
たっての特徴点は、重量変化と温度変化の組み合わせに
着目して、重量変化量と温度変化量から菌床の状態を解
析して判断するという点にある。ある時点の状態と、一
定時間以上経過した時点の状態において、図２に示すよ
うな菌床の重量変化量と温度変化量の組み合わせにより
状態の予測をする。

【００２９】現象１は、処理が良好な状態であり、この
状態においては、菌床の重量は減量し、温度が上昇す
る。

【００３０】現象２は、異常状態であり、重量は減るが
温度も下がるという状態であって、水分が多い処理物が
投入されたことにより菌床の含水率が上昇したり、酸素
不足になったことが原因と考える。したがって、菌床の
重量の減少は、ヒーターによる水分の蒸発によるものと
考える。

【００３１】現象３も、異常状態である。重量は減らな
いが温度は上昇するという異常状態のときには、乾燥し
た処理物が投入されたことにより、菌床の含水率が低下
し、水不足になったことが原因と考える。温度上昇はヒ
ーターによるものと考えられ、水分が少ないため蒸発も
少なく重量が減少しないと考える。

【００３２】現象４も異常状態である。重量は減少せ
ず、温度も下がるという異常状態のときは、現実的には
あまり起こりえない状態ではあるが、含水率が高い場合
はヒーターの能力が不十分で水分を蒸発させることがで
きず、含水率が低い場合はヒーターの能力が不十分で菌
床を保温するだけの能力がないと考える。

【００３３】図３は、本発明の実施の形態による発酵処
理状態の判定方法を含む有機物発酵処理方法の一例の概
略を説明するためのフローチャートである。

【００３４】装置の運転が開始されると、ステップＳ１
で、有機性廃棄物投入前（初期状態）における菌床の重
量，温度などのデータを測定し、記憶する。

【００３５】ステップＳ２はタイマーである。菌床の重
量，温度などのデータの測定は、運転中においては、一
定時間間隔Ｔ₀ にて行なわれる。このＴ₀ の経過を監視
するのがステップＳ２のタイマーである。このタイマー
出力をフローの中に入れずに割り込みタイマーとして用
いて、フローに割り込み指令をかけるようにしてもよ
い。この時間間隔（Ｔ₀ ）は、発酵処理における良好状
態と異常状態を判定するための重量変化と温度変化を測
定できる適度な時間間隔となるように設定する。一例で
は、Ｔ₀ ＝３０分である。

【００３６】ステップＳ３では、菌床の重量や温度など
の測定してメモリに記憶する。このデータの記憶は、Ｔ
₀ ごとに行なわれるから、逐次的なデータ列が形成でき
ることとなる。この測定結果に基づいて運転モードの変
更が行なわれるが、これについては、後述する。

【００３７】ステップＳ４に進んで、有機性廃棄物の投
入量を算出する。投入量が多すぎたり、少なすぎると、
良好な処理は期待できない。投入量の算出方法の一例
は、過去１日の重量変化量から過去１日の投入量を算出
し、その値と１日の規定処理量や前回投入分の処理量な
どを加味して、現在の投入可能量を算出する方法が採用
できる。算出した投入量は、管理者に報知される。これ
により入れすぎによる不具合を防止できる。

【００３８】ステップＳ５〜Ｓ８は、重量変化と温度変
化などの測定データや既知のデータとの比較により、現
在の処理状態を判断し、今後の処理状態を予測して、そ
の結果により、たとえば、３つの運転モード（標準運転
モード、乾燥防止運転モード、水分発散運転モード）を
切り替える。この運転モードの切り替えは自動的に行な
うこようにすることができる。本発明は、このステップ
における現在の処理状態の判断と今後の処理状態を予測
にポイントを有するものであり、その詳細は後述する。

【００３９】したがって、このフローでは、ステップＳ
６〜Ｓ８の運転モードの変更は、ステップＳ２のＴ₀ 時
間間隔ごとに行なわれることになるが、同時に、ステッ
プＳ９での判定も行なわれる。有機性廃棄物を投入し続
けると、無機物の蓄積、塩分濃度の上昇などによって、
好気性微生物による分解能力が低下してくる。好気性微
生物の活動に問題がない状態では、ステップＳ９からス
テップＳ２へループするが、好気性微生物の活動が十分
でない状態と判定した場合は、ステップＳ９からステッ
プＳ１０へ移行して、菌床の一部、または全部取り替え
る処置を行なうよう、管理者に報知する。処置が終了し
た後、フローはリセットされ、新たなフローが開始され
る。ステップＳ９における取替え時期の判定は、ステッ
プＳ１での初期データとの比較を行ない、運転開始から
の期問、増加重量などの各種情報から判断して行なわれ
る。

【００４０】図４は、図３のステップＳ５における判定
方法の実施の形態の一例を説明するためのフローであ
る。このフローは、測定した菌床の重量、濃度から現在
の処理状態を把握して、または、今後の処理状態を予測
して、それに対応する運転モードに切り替える制御方法
である。基本的には、有機性廃棄物の処理状況を重量と
その変化量から判断し（予測処理率、実処理率）、好気
性微生物の活動状況を菌床の温度とその変化量から判断
して、３つの運転モードの切り替え運転をする制御方法
となっている。

【００４１】図３のステップＳ４から図４のステップＳ
１１に移行する。ステップＳ１１では、現在の処理を続
けた場合の処理率を予測し、予測処理率を算出する。ま
た、投入があった時から現在までの実際の処理率を算出
する。この詳細を図５のフローで説明する。

【００４２】図５のステップＳ３１で、実処理率Ｒ_R ％
を算出し、重量と実処理率Ｒ_R ％に基づいて予測処理率
Ｒ₁ ％を算出する（算出方法は後述する）。この例で
は、ステップＳ３３で実処理率Ｒ_R ％が４０％以下であ
るか否かを判断し、ステップＳ３４で菌床の温度が４５
℃以下であるか否かを判断する。実処理率Ｒ_R ％が４０
％以下であり、菌床の温度が４５℃以下の場合は、好気
性微生物の働きがよくないと判断し、その後の処理が悪
化すると判断して予測処理率Ｒ₁ ％から、一定値（この
例では１０％）を差し引いた値を予測処理率Ｒ₁ ％と
し、そうでない場合は、算出したＲ₁ ％を予測処理率Ｒ
₁ ％とする。

【００４３】図４に戻って、図５のフローで得られた予
測処理率Ｒ₁ ％について、処理が悪い、あるいは、今後
処理が悪くなると判断した場合は、ステップにＳ１５〜
Ｓ２３の異常処理対応フローに移るが、その悪化の原因
について、この例では、とりあえず含水率が高いためと
仮定して、水分発散運転モードでの運転を行なう。処理
が悪い、あるいは、今後処理が悪くなると判断する予測
処理率Ｒ₁ ％は、投入する有機性廃棄物の含水率や処理
装置の能力などから実験により決定する。この例では、
判断する予測処理率Ｒ₁ ％を６０％としている。

【００４４】図５のフローで得られた予測処理率Ｒ₁ ％
が６０％以上である場合には、ステップＳ１３に移行し
て、実処理率Ｒ_R ％について調べる。実処理率Ｒ_R ％が
１００％以上であるときは、投入した量よりも滅量され
た状態である。菌が活動していて、実処理率Ｒ_R ％が１
００％以上の場合は、菌が十分に活動していると判断で
きる。したがって、菌の活動状態を推測する。そのため
に、菌床の温度をメモリから読み出し、あるいは、測定
して、菌床の温度が発酵最低温度以下、すなわち、菌が
活動を停止した状態の温度であれば、菌が活動せず、か
つ、水分が異常に蒸発されて菌床が乾燥状態に向かいつ
つあると判断して、ステップＳ６の乾燥防止運転モード
で運転を行ない、それ以外は標準運転モードでの運転を
行なう。この例では、発酵最低温度を３５℃としてい
る。

【００４５】標準運転モードでは、菌がもっとも活動し
易い温度になるように保温を行ない、適当な撹拌を行な
って酸素を供給する。この例では、槽の外側の温度が３
５℃になるようにヒーターで加熱を行ない、３０分ごと
に撹拌を行なうようにしている。なお、可能な限り保温
性のよい処理槽を用いることで菌の発酵熱を蓄熱できれ
ば、ヒーターによる加熱を最小限、または、ヒーターを
使わなくてもすむようにすることが可能になる。

【００４６】異常処理対応フローについて説明する。異
常処理対応フローの概要は、一定時間菌床に温度をかけ
て、その加熱時の菌床の重量と温度変化から不具合内容
を推測し、それに対応する処置をすることにある。基本
的には、含水率が高いときは菌床の温度上昇は少なく、
重量は減少し、含水率が低いときは菌床の温度上昇が高
く、重量が減少しにくくなることを利用している。

【００４７】まず、ステップＳ１５で、水分発散運転モ
ードでの運転を行なう。水分発散運転モードは、ヒータ
ーで加温をし、適当な撹拌を行なう。ステップＳ１６〜
Ｓ１７では、通常運転時と同じ処理で、一定間隔Ｔ
₀ （この例ではＴ₀ ＝３０分）にて測定を行ない、実処
理率と予測処理率を求める。

【００４８】異常処理フロー中であっても、予測処理率
が艮好状態になった場合は、異常状態が良好状態に回復
したと判断して、ステップＳ１８からステップＳ７へ移
行して標準運転モードに戻す。

【００４９】ステップＳ１６〜Ｓ１９のループは、異常
処理フローに入ってから不具合内容を判断するステップ
であるが、このループは、所定時間Ｔ₁ の間行なわれ
る。Ｔ ₁ は、異常状態を判断するのに必要な重量と温度
変化が分かる範囲での時間に設定されるが、この例では
Ｔ₁ ＝２時間に設定している。

【００５０】時間Ｔ₁ の経過後、ステップＳ２０へ移行
して、乾燥し過ぎか否かを判定する。菌床が乾燥し過ぎ
の時に一定時間ヒーターにて加熱した場合、良好状熊に
比べて、水分の蒸発は少ないから、減量は少なく、温度
上昇は大きくなる。このことを利用し、乾燥し過ぎかど
うかの判定を行なう。この例では、減量分が投入量の５
％以下、温度上昇分が１０℃以上の場合を乾燥しすぎと
判定している。これらの値は槽の容量や蓄熱性、ヒータ
ーの能力等などから実験や計算により決定する。

【００５１】図６は、ステップＳ２０の一例のフローで
ある。ステップＳ４１で、水分発散運転にしてからの減
量分が所定量以下であるか否かが判断され、ステップＳ
４２で、水分発散運転にしてからの温度上昇が所定値以
上であるか否かが判断される。この例では、減量分の所
定量が投入量の５％以下、温度上昇分が１０℃以上であ
ることは上述したとおりである。

【００５２】図４に戻って、ステップＳ２０で、乾燥し
過ぎと判断された場合は、ステップＳ２１へ移行して、
管理者に水分補給を指示、あるいは散水装置等を作動さ
せるなどにより、水分補給処理を行なうとともに、ステ
ップＳ６の乾燥防止運転モードに切り替える。

【００５３】ステップＳ２０で、乾燥し過ぎに該当しな
いと判断された場合は、ステップＳ２２へ移行して、含
水率が高すぎるか否か、すなわち、水分が多すぎるか否
かを判定する。菌床の含水率が高過ぎる状態では、ヒー
ターで一定時間の加熱を行なった場合に、良好状態に比
べて温度上昇は小さくなる。また、温度が上昇しにくい
ため減量も少なくなる。このことを利用し、含水率が高
過ぎかどうかの判定を行なう。

【００５４】図７は、ステップＳ２２の一例のフローで
ある。ステップＳ５１で、水分発散運転にしてからの減
量分が所定量以下であるか否かが判断され、ステップＳ
５２で、水分発散運転にしてからの温度上昇が所定値以
下であるか否かが判断される。この例では、減量分の所
定量が投入量の９％以下、温度上昇分が５℃以下である
としたが、これらの値は槽の容量や蓄熱性、ヒーターの
能力等などから実験や計算により決定する。

【００５５】図４に戻って、ステップＳ２２で含水率が
高すぎると判定された場合は、ステップＳ２３へ移行し
て、投入を控えるように指示したり、水分調整（空隙）
材の追加や投入を控えるなど、水分調整処理を行なうよ
うに管理者に報知する。またこれらを自動装置で行なう
こともできる。運転モードは、ステップＳ８の水分発散
運転モードに切り替える。

【００５６】以上のような方法の他に、ステップＳ２０
とＳ２２の判定処理の精度をあげる方法として、過去の
実験で既知となっている投入量に対する時系列的な重量
変化量や温度変化量、重量と温度の最大値、最小値など
の各種パラメータとその時の処理状態をデータベース化
し、その値と現在の測定値から得た値を照合し、近似し
ている条件から処理状態を把握するという方法も採用す
ることができる。

【００５７】図８により、その一例を説明する。予め実
験や過去のデータから作成した図８のテーブル（データ
ベース）において、異常処理フローにて測定した各デー
タを入力値とし、それにあう条件をテーブルから照合す
る。

【００５８】照合された条件によって判定を行ない、出
力として（運転モード）を取得し、それに基づいて運転
モードを切り替える。条件１〜４以外の状態は、正常状
態であると判定して、標準運転モードが選択される。な
お、この例は、パラメータを簡略化しているが、必要に
応じテーブルの条件数や入力値（菌床の最大，最小温
度、気温や槽内の湿度など）を増やすことにより、より
精度の高い制御を行なうことが可能となる。

【００５９】なお、上述の例では、運転モードとして、
標準運転モード、菌床の乾燥を防止する乾燥防止運転モ
ード、および、菌床の水分を発散させる水分発散運転モ
ードの３つのモードを用いたが、本発明は、この３つの
モードに限られるものではない。例えば、投入量や処理
状態に応じて、乾燥防止運転モード、水分発散運転モー
ドを細分化して、水分補給量を少なくした弱乾燥防止運
転モード、水分補給量を多くした強乾燥防止運転モード
や、加熱温度を弱くした弱水分発散運転モード、加熱温
度を強くした強水分発散運転モードなど、適宜の運転モ
ードを用意してもよい。

【００６０】図９は、本発明の実施の形態による有機物
発酵処理方法における処理率の算出方法を説明するため
の重量と時間の関係を示す説明図である。

【００６１】現時点００において、投入０１の投入量に
対する処理率Ｒ₁ （％）を、以下の手順で予測する。ま
ず、投入があってからの経過時間Ｔ₁ と、減量分ＷＭ₁
を算出する。１日の処理能力をＷＤとし、投入量ＷＰ₁
から予測処理時間Ｔ₂ を次式により算出する。 Ｔ₂ ＝ＷＰ₁ ／（ＷＤ／２４） （時間） ・・・（１） 次に、予測処理時間Ｔ₂ と、現時点００での減量分ＷＭ
₁ から予測減量分ＷＭ ₃ を次式により算出する。 ＷＭ₃ ＝（ＷＭ₁ ／Ｔ₁ ）×Ｔ₂ ・・・（２） さらに、２式により算出された予測減量分ＷＭ₃ と投入
量ＷＰ₁ より、投入０１の予測処理率Ｒ₁ （％）を次式
により算出する。 Ｒ₁ ＝（ＷＭ₃ ／ＷＰ₁ ）×１００ （％） ・・・（３）

【００６２】ここで、処理率を算出する際に、単純に投
入後の予測処理率だけを用いた場合、それ以前の処理状
態が考慮されなくなってしまう。それを防ぐため、処理
を予測した以前の投入までの処理の実績も考慮して、そ
の時間配分と比例して最終的な処理率Ｒ₀ （％）を算出
する。

【００６３】まず、処理を予測した以前の投入０２に対
する実績の処理率Ｒ₂ （％）を次式により算出する。 Ｒ₂ ＝（ＷＭ₂ ／ＷＰ₂ ）×１００ （％） ・・・（４） 投入０１以降の予測処理率Ｒ₁ （％）と投入前の処理率
実績Ｒ₂ （％）を、それぞれの経過時間Ｔ₁ ，Ｔ₃ の比
で配分したものを最終的な予測処理率Ｒ₀ （％）とす
る。Ｒ₁ ＜Ｒ₂ のときは Ｒ₀ ＝Ｒ₁ （％） ・・・（５） とするが、Ｒ₁ ＞Ｒ₂ のときは Ｒ₀ ＝（Ｒ₁ ×Ｔ₁ ）／（Ｔ₁ ＋Ｔ₃ ）＋（Ｒ₂ ×Ｔ₃ ）／（Ｔ₁ ＋Ｔ₃ ） （％） ・・・（６） とする。

【００６４】基本的には、予測処理率Ｒ₀ （％）を式
（５），式（６）の例により算出することができるが、
図１０に示すように、良い方向から悪い処理へと向かっ
ているような一定時間Ｔ₄ における処理状態が悪い場
合、実際に処理が悪くなってからでないと、ヒーターが
動作しないという問題が発生した。つまり、最終的には
ＷＭ₅ の減量しかしない方向であるのに、ＷＭ₃ の減量
と予測していた。そこで、投入後の予測処理率Ｒ
₁ （％）を以下のように算出するように変更するのがよ
い。

【００６５】この例では、過去一定時間Ｔ₄ （この例で
は２時間）における処理量に基づくＴ₂ 時間の予測減量
分ＷＭ₅ は、 ＷＭ₅ ＝ＷＭ₄ （Ｔ₂ ／Ｔ₄ ） ・・・（７） また、過去一定時問Ｔ₄ に基づく予測処理率Ｒ₃ （％）
は、 Ｒ₃ ＝（ＷＭ₅ ／ＷＰ₁ ）×１００ （％） ・・・（８） 変更された予測処理率Ｒ₁ ’（％）は、Ｒ₁ ＜Ｒ₃ のと
きは、 Ｒ₁ ’＝Ｒ₁ （％） ・・・（９） Ｒ₁ ＞Ｒ₃ のときは、 Ｒ₁ ’＝Ｒ₁ ×（Ｔ₁ ／Ｔ₂ ）＋Ｒ₃ ×（１−Ｔ₁ ／Ｔ₂ ） （％） ・・・（１０） なお、Ｔ₁ ＝Ｔ₂ のとき、Ｒ₁ （％）は予測でなく実績
になるため、Ｔ₁ がＴ ₂ に近づくにつれＲ₁ （％）を重
視するような配分にしてある。

【００６６】最終的な予測処理率Ｒ₀ ％は式（５）また
は式（６）において、Ｒ₁ （％）の代わりにＲ₁ ’
（％）を使って算出する。実際の予測処理率はこれに菌
床の温度や実処理率を加味して算出する。

【００６７】また、実処理率Ｒ_R （％）の算出方法は以
下のとおりとする。 Ｒ_R ＝（ＷＭ₁ ／ＷＰ₁ ）×１００ （％） ・・・（１１）

【００６８】図１１は、本発明の実施の形態による有機
物処理装置に於ける重量と温度の関係の一例の説明図で
ある。重量Ｗ₁₁の時点を最後に処理物の投入がない場合
を説明する。重量Ｗ₁₂の時点で投入したものがほぼ分解
されている。この時点において温度はまだ高く、好気性
微生物が活発に活動しているのでヒーターは維持され
る。処理が進み重量Ｗ₁₃の時点において温度が低下し微
生物の活動が低迷した時点で、乾燥を防ぐため乾燥防止
運転に切り替わり、それ以降重量は一定になり乾燥を防
いでいることが分かる。

【００６９】図１２は、本発明の実施の形態による有機
物発酵処理装置における重量と温度の関係の他の例の説
明図であり、本発明による水分発散運転の効果を示すこ
とができる。重量Ｗ₂₁の投入があってから、重量Ｗ₂₂と
減量していく間は、水分発散運転によりヒーターが入っ
ているのが分かる。これらの水分発散運転により、徐々
に微生物が活動をはじめる。

【００７０】重量Ｗ₂₂から重量Ｗ₂₃までは、ヒーターの
温度より菌床の温度が高くなっていて、重量も減少して
いる。これらは、微生物が良好に働いていることにより
発酵熱が発生し、ヒーターが入っていない状態でも良好
な処理が行なわれている状態である。

【００７１】このように、本発明においては、投入され
る有機性廃棄物を発酵処理によって分解して減量するこ
とができる。なお、処理を継続すると、分解されない未
処理物が残留し、その量が増加していく。この残留物
は、適当な時期において、乾燥処理して焼却処分をする
ようにすることができる。また、残留物を、肥料として
用いることができる程度に水分率を減少させるように乾
燥処理を行なうようにしてもよい。肥料として用いるに
は塩分濃度が高くなると用途に適さないので、塩分濃度
を監視しながら、適当な時期で残留物を沈殿処理によっ
て抜き取るようにするのがよい。

【００７２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
による効果を列挙すると下記のとおりである。第１点と
して、重量変化と温度の変化量の解析から処理状態を予
測し自動運転を行なうため、投入する処理物の含水率に
影響されない、好気性微生物が活動するのに良好な環境
を提供することができる効果がある。第２点として、処
理具合の判断基準である重量そのものを測定するため、
処理状態を正確に把握でき、運転モードを選択すること
ができる効果がある。第３点として、乾燥しているか湿
りすぎかどうかなどの状態を自動で判断し、制御または
管理者に通知するため専門の知識や経験を必要としなく
ても管理できる効果がある。第４点として、投入直前の
重量より軽くなった場合は完全に処理したと判断し水分
蒸発防止運転をすることで乾燥を防止でき、次の投入時
に乾燥し過ぎで処理が行なえなくなることを防止できる
効果がある。第５点として、投入可能な量を管理者に指
示することにより、装置の処理能力以上に投入すること
を防止でき、結果として入れすぎによる処理能力の低下
や悪臭の発生を防止できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の有機物発酵処理装置の実施の形態の一
例の概略構成図である。

【図２】本発明の実施の形態による重量変化と温度変化
の組み合わせによる状態予測を示した図である。

【図３】本発明の実施の形態による発酵処理状態の判定
方法を含む有機物発酵処理方法の一例の概略を説明する
ためのフローチャートである。

【図４】図３のステップＳ５における判定方法の実施の
形態の一例を説明するためのフローである。

【図５】図３のステップＳ１１の詳細を説明するための
フローである。

【図６】図３のステップＳ２０の詳細を説明するための
フローである。

【図７】図３のステップＳ２２の詳細を説明するための
フローである。

【図８】データベースの一例の説明図である。

【図９】本発明の実施の形態による有機物処理制御方法
における処理率の算出方法の一例を説明するための重量
と時間の関係の説明図である。

【図１０】本発明の実施の形態による有機物処理制御方
法における処理率の算出方法の他の例を説明するための
重量と時間の関係の説明図である。

【図１１】本発明の実施の形態による有機物処理装置に
おける重量と温度の関係の説明図である。

【図１２】本発明の実施の形態による有機物処理装置に
おける重量と温度の関係の説明図である。

【図１３】一般的な有機性廃棄物発酵処理装置の一例の
内部構造を概略的に説明するためのもので、図１３
（Ａ）は撹拌翼の中心軸を通る断面図、図１３（Ｂ）は
撹拌翼の中心軸に直交する方向の断面図である。

【図１４】従来の有機性廃棄物発酵処理装置における発
酵処理の実験結果の説明図である。

【図１５】従来の有機性廃棄物発酵処理装置における発
酵処理の実験結果の説明図である。

【符号の説明】

１１…重量計測装置、１２…温度計測装置、１３…デー
タ記憶装置、１４…ＣＰＵ（中央処理装置）、１４ａ…
各種情報取得部、１４ｂ…各種情報判定部、１４ｃ…制
御部、１５…表示装置、１６…報知装置、１７…各種調
整装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坪木 光男 長野県伊那市大字美篶8871−２ Ｆターム(参考） 4D004 AA01 AA03 CA15 CA19 CB04 CB28 CB32 CC08 DA01 DA02 DA04 DA06 DA09 DA11 DA16 DA20

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 菌床の重量または重量変化量を計測する
   ための重量計測手段と、菌床の温度または温度変化量を
   計測するための温度計測手段と、前記重量測定手段およ
   び前記温度計測手段で計測したデータを時系列的に記憶
   する記憶手段と、前記データを解析、処理するための演
   算手段を有することを特徴とする有機性廃棄物発酵処理
   装置。
2. 【請求項２】 前記演算手段の演算結果に基づいて、前
   記菌床の水分状態、および／または、温度を報知する報
   知手段を有することを特徴とする請求項１に記載の有機
   性廃棄物発酵処理装置。
3. 【請求項３】 前記演算手段は、菌床の重量の変化率、
   および、菌床の温度の変化率に基づいて、菌床の状態を
   判定することを特徴とする請求項１に記載の有機性廃棄
   物発酵処理装置。
4. 【請求項４】 前記菌床の重量の変化率に、予測変化率
   を加味することを特徴とする請求項３に記載の有機性廃
   棄物発酵処理装置。
5. 【請求項５】 前記演算手段の判定結果に基づいて、運
   転モードを選択することを特徴とする請求項３または４
   に記載の有機性廃棄物発酵処理装置。
6. 【請求項６】 前記運転モードが、標準運転モード、菌
   床の乾燥を防止する乾燥防止運転モード、および、菌床
   の水分を発散させる水分発散運転モードであることを特
   徴とする請求項５に記載の有機性廃棄物発酵処理装置。
7. 【請求項７】 前記演算手段は、過去の所定の期間にお
   ける重量変化と温度変化のデータ、および／または、実
   験により既知となっている各種状態時のデータとの比較
   から、現在の処理状態と前記菌床の微生物の状態を判定
   するものであることを特徴とする請求項１に記載の有機
   性廃棄物発酵処理装置。
8. 【請求項８】 菌床の重量または重量変化量を計測する
   ための重量計測手段と、菌床の温度または温度変化量を
   計測するための温度計測手段と、前記重量測定手段およ
   び前記温度計測手段で計測したデータを時系列的に記憶
   する記憶手段と、前記データを解析、処理するための演
   算手段を有し、該演算手段の演算結果に基づいて、前記
   菌床の水分状態および／または酸素供給量を制御するこ
   とを特徴とする有機性廃棄物発酵処理方法。
9. 【請求項９】 前記演算手段の演算結果に基づいて、前
   記菌床の水分状態、および／または、温度を報知するこ
   とを特徴とする請求項８に記載の有機性廃棄物発酵処理
   方法。
10. 【請求項１０】 前記演算手段は、菌床の重量の変化
    率、および、菌床の温度の変化率に基づいて、菌床の状
    態を判定することを特徴とする請求項８に記載の有機性
    廃棄物発酵処理方法。
11. 【請求項１１】 前記菌床の重量の変化率に、予測変化
    率を加味することを特徴とする請求項１０に記載の有機
    性廃棄物発酵処理方法。
12. 【請求項１２】 前記演算手段の判定結果に基づいて、
    運転モードを選択することを特徴とする請求項１０また
    は１１に記載の有機性廃棄物発酵処理方法。
13. 【請求項１３】 前記運転モードが、標準運転モード、
    菌床の乾燥を防止する乾燥防止運転モード、および、菌
    床の水分を発散させる水分発散運転モードであることを
    特徴とする請求項１２に記載の有機性廃棄物発酵処理方
    法。
14. 【請求項１４】 前記演算手段は、過去の所定の期間に
    おける重量変化と温度変化のデータ、および／または、
    実験により既知となっている各種状態時のデータとの比
    較から、現在の処理状態と前記菌床の微生物の状態を判
    定するものであることを特徴とする請求項８に記載の有
    機性廃棄物発酵処理方法。