JP2009244220A - Ammonia concentration monitoring device, and fodder manufacturing system and method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ammonia concentration monitoring device for monitoring increase/decrease variation in ammonia concentration in gas, and to provide a fodder manufacturing system and method using the ammonia concentration monitoring device. <P>SOLUTION: The ammonia concentration monitoring device for monitoring the variation in ammonia concentration in the gas includes a glass film object, an internal liquid put into the glass film object, a first electrode in contact with the internal liquid, a liquid film forming section disposed on the surface of the outside of the glass film object, a second electrode in contact with the liquid film formed by the liquid film forming section, and a detection section for determining the physical quantity corresponding to the ammonia concentration in the gas based on the voltage difference between the first electrode and second electrode. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、気体中のアンモニア濃度の変化をモニターすることができるアンモニア濃度モニター装置、該アンモニア濃度モニター装置を用いた飼料製造システムおよび方法に関するものである。   The present invention relates to an ammonia concentration monitoring device capable of monitoring a change in ammonia concentration in a gas, and a feed production system and method using the ammonia concentration monitoring device.

畜産廃棄物や生ゴミ等の有機性廃棄物の処理として、メタン発酵菌による発酵処理がある。発酵処理後の残滓である発酵液中にはアンモニア態窒素が多量に含まれている。そこで、このアンモニアの有効利用技術の一つとして、前記発酵液に空気を接触させてアンモニアを回収し、回収したアンモニアを含む気体をアンモニア処理槽内に送り、該処理槽内で穀物の葉茎(例えば、藁類や半乾燥牧草)にアンモニア処理を施すことにより、飼料としての消化性、栄養価及び家畜の嗜好性を向上させて、付加価値の高い飼料を製造する技術が知られている(例えば特許文献1)。   As processing of organic waste such as livestock waste and garbage, there is a fermentation process using methane fermentation bacteria. A large amount of ammonia nitrogen is contained in the fermentation broth which is the residue after the fermentation treatment. Therefore, as one of the effective utilization techniques of ammonia, air is brought into contact with the fermentation broth to recover ammonia, a gas containing the recovered ammonia is sent into the ammonia treatment tank, and the grain leaves and stems in the treatment tank There is known a technique for producing a feed with high added value by improving the digestibility, nutritional value, and livestock preference of feed by applying ammonia treatment to (for example, moss and semi-dry grass). (For example, patent document 1).

この飼料製造技術で得られる飼料の品質には、アンモニア処理槽に供給するアンモニアを含む気体中のアンモニア濃度が影響する。従って、アンモニア濃度の測定が必要となる。
特開2005−13909
The quality of feed obtained by this feed production technology is affected by the ammonia concentration in the gas containing ammonia supplied to the ammonia treatment tank. Therefore, it is necessary to measure the ammonia concentration.
JP-A-2005-13909

しかし、従来行われている気体中のアンモニア濃度の測定は、アンモニアの吸着性という性質により、その測定方法は限られている。現状は、試料を採取して別途分析センターに運んで分析にかける。或いはアンモニア濃度検知管により測定するという程度である。前者は、測定結果を得るまで数日かかり、後者も数時間かかり、リアルタイムでアンモニア濃度を検出することができない。更に、いずれもアンモニア濃度の増減変化をモニターすることはできないので、アンモニア濃度の増減変化に対してリアルタイムで対応することができなかった。そのため、飼料の品質にバラツキが生じる問題があった。   However, the measurement method of ammonia concentration in a gas conventionally performed is limited due to the property of ammonia adsorption. At present, a sample is collected and transported to a separate analysis center for analysis. Or it is a grade which measures with an ammonia concentration detection tube. The former takes several days to obtain a measurement result, and the latter also takes several hours, and the ammonia concentration cannot be detected in real time. Furthermore, since neither can monitor the change in the ammonia concentration, it was impossible to respond in real time to the change in the ammonia concentration. Therefore, there has been a problem that the quality of the feed varies.

本発明の目的は、気体中のアンモニア濃度の増減変化をモニターすることができるアンモニア濃度モニター装置、該アンモニア濃度モニター装置を用いた飼料製造システムおよび方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide an ammonia concentration monitoring device capable of monitoring an increase / decrease change in ammonia concentration in a gas, and a feed production system and method using the ammonia concentration monitoring device.

上記目的を達成するため、本発明の第1の態様は、気体中のアンモニア濃度の変化をモニターするアンモニア濃度モニター装置であって、ガラス膜体と、前記ガラス膜体内に入れられた内部液と、該内部液に接触する第1電極と、前記ガラス膜体の外側の表面に設けられた液膜形成部と、該液膜形成部によって形成される液膜と接触する第2電極と、気体中のアンモニア濃度に対応する物理量を前記第1電極と第2電極間の電圧差により求める検出部と、を備えることを特徴とするものである。   In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention is an ammonia concentration monitoring device for monitoring a change in ammonia concentration in a gas, comprising a glass film body and an internal liquid contained in the glass film body. A first electrode in contact with the internal liquid, a liquid film forming part provided on the outer surface of the glass film body, a second electrode in contact with the liquid film formed by the liquid film forming part, and a gas And a detection unit that obtains a physical quantity corresponding to the ammonia concentration in the medium based on a voltage difference between the first electrode and the second electrode.

ここで、液膜形成部とはその部分に水等の液体の膜を形成することができる保水性構造であることを意味する。典型的には、布、紙、多孔質体等の保水性シート等が挙げられる。尚、ガラス膜の外表面自体の構造で液膜を形成できるようにしてもよい。   Here, the liquid film forming portion means a water retention structure capable of forming a film of liquid such as water in the portion. Typically, water-retaining sheets such as cloth, paper, and porous bodies are exemplified. In addition, you may enable it to form a liquid film with the structure of the outer surface itself of a glass film.

当該液膜形成部に気体中に含まれる水が付着して、或いは水が噴き付けられる等により水の液膜が形成されると、気体中のアンモニアは液膜中に溶け込む。アンモニア濃度が高ければ多く溶け込み、アンモニア濃度が低ければ少なく溶け込む。液膜中に溶けるアンモニア濃度は、気体中のアンモニア濃度と平衡に達するまで増減変化する。従って、液膜中のアンモニア濃度は、気体中のアンモニア濃度に対応している。   When water contained in the gas adheres to the liquid film forming part or when a liquid film of water is formed by spraying water or the like, ammonia in the gas dissolves in the liquid film. If the ammonia concentration is high, it dissolves much, and if the ammonia concentration is low, it dissolves little. The ammonia concentration dissolved in the liquid film changes up and down until it reaches equilibrium with the ammonia concentration in the gas. Therefore, the ammonia concentration in the liquid film corresponds to the ammonia concentration in the gas.

液膜中にアンモニアが多く溶ければ液膜の物理量、例えばpH値等が大きくなる。以下、説明を簡易にするために物理量をpH値に固定して説明する。勿論pH値には限定されない。例えば、電圧差の値そのままであってもよい。アンモニア濃度が増減すればpH値も増減する。気体中のアンモニア濃度に対応する物理量である例えばpH値は、前記第1電極と第2電極間の電圧差によって、検出部で検出することができる。従って、気体中のアンモニア濃度が検知管等により予め求められた濃度既知の気体を数種類用意し、該気体を液膜に接触させ、平衡に達した状態で液膜中のpH値を測定することによって、両者の関係を予め求め、検量線を作成しておくことによって、液膜のpH値を測定することにより、対応する気体中のアンモニア濃度を把握することができる。液膜のペーハー値の増減により対応する気体中のアンモニア濃度の増減をリアルタイムで把握することができる。
すなわち本態様によれば、アンモニアが溶けた液膜のpH値等の物理量の増減を測定することによって気体中のアンモニア濃度の増減変化をモニターすることができる。
If a large amount of ammonia is dissolved in the liquid film, the physical quantity of the liquid film, such as the pH value, becomes large. Hereinafter, in order to simplify the explanation, the physical quantity is fixed to the pH value. Of course, the pH value is not limited. For example, the voltage difference value may be used as it is. If the ammonia concentration increases or decreases, the pH value also increases or decreases. For example, the pH value, which is a physical quantity corresponding to the ammonia concentration in the gas, can be detected by the detection unit based on the voltage difference between the first electrode and the second electrode. Therefore, prepare several kinds of gas whose ammonia concentration in the gas is determined in advance with a detector tube, etc., bring the gas into contact with the liquid film, and measure the pH value in the liquid film in an equilibrium state. Thus, the ammonia concentration in the corresponding gas can be grasped by measuring the pH value of the liquid film by previously obtaining the relationship between them and preparing a calibration curve. The increase or decrease of the ammonia concentration in the corresponding gas can be grasped in real time by increasing or decreasing the pH value of the liquid film.
That is, according to this aspect, the change in the ammonia concentration in the gas can be monitored by measuring the increase or decrease in the physical quantity such as the pH value of the liquid film in which ammonia is dissolved.

本発明の第2の態様は、前記第1の態様のアンモニア濃度モニター装置において、前記検出部は、気体中のアンモニア濃度に対応する物理量として、前記液膜のpH値を求めるように構成されていることを特徴とするものである。記述の通り、液膜のpH値の増減を測定することによって気体中のアンモニア濃度の増減変化をモニターすることができる。   According to a second aspect of the present invention, in the ammonia concentration monitoring device according to the first aspect, the detection unit is configured to obtain a pH value of the liquid film as a physical quantity corresponding to the ammonia concentration in the gas. It is characterized by being. As described, the change in the ammonia concentration in the gas can be monitored by measuring the change in the pH value of the liquid film.

本発明の第3の態様は、前記第1の態様又は第2の態様のアンモニア濃度モニター装置において、前記検出部は、求めた前記物理量に対応するアンモニア濃度の値を表示する表示部を備えていることを特徴とするものである。   According to a third aspect of the present invention, in the ammonia concentration monitoring apparatus according to the first or second aspect, the detection unit includes a display unit that displays a value of the ammonia concentration corresponding to the obtained physical quantity. It is characterized by being.

本態様によれば、ユーザーがアンモニア濃度の増減変化を用意に把握することができるので、その後、適切な措置を講ずることができる。   According to this aspect, since the user can grasp the increase / decrease change in the ammonia concentration, an appropriate measure can be taken thereafter.

本発明の第4の態様に係る飼料製造システムは、気体供給部と、有機性廃棄物をメタン発酵させて生じる発酵液から、発酵によって生成するアンモニアを、前記気体供給部から送られる気体と前記発酵液との気液接触により該気体中に回収するアンモニア回収塔と、前記アンモニア回収塔で前記気体中に回収されたアンモニアを、飼料原料と接触させるアンモニア処理槽と、前記アンモニア回収塔の出口とアンモニア処理槽との間の気体送りラインに設けられた第1のアンモニア濃度モニター装置とを備えた飼料製造システムであって、前記第1のアンモニア濃度モニター装置は、前記第1の態様から第3の態様いずれか一つのアンモニア濃度モニター装置であることを特徴とするものである。   The feed production system according to the fourth aspect of the present invention includes a gas supply unit, a fermentation liquid produced by subjecting an organic waste to methane fermentation, ammonia produced by fermentation, a gas sent from the gas supply unit, and the An ammonia recovery tower that recovers in the gas by gas-liquid contact with the fermentation broth, an ammonia treatment tank that contacts the ammonia recovered in the gas with the ammonia recovery tower with the feed material, and an outlet of the ammonia recovery tower A feed production system comprising a first ammonia concentration monitoring device provided in a gas feed line between the ammonia treatment tank and the ammonia treatment tank, wherein the first ammonia concentration monitoring device is the first to the first embodiment. The ammonia concentration monitoring device according to any one of the three embodiments is characterized in that

本態様によれば、アンモニア回収塔で気液接触により回収された気体中のアンモニア濃度が、当該アンモニア濃度モニター装置によってモニターされるので、回収されたアンモニアの濃度の増減変化をリアルタイムで把握することができる。従って、アンモニア濃度が減少したときは、或いは過剰に増加したとき、その変化を修正する方向に、気液接触における気体と発酵液のそれぞれの量を調整すること等によって、気体中のアンモニア濃度を一定範囲に保持することができる。これにより、飼料としての消化性、栄養価及び家畜の嗜好性を向上させた付加価値の高い飼料を品質のバラツキ無く製造することができる。   According to this aspect, the ammonia concentration in the gas recovered by gas-liquid contact in the ammonia recovery tower is monitored by the ammonia concentration monitoring device, so that the change in concentration of the recovered ammonia can be grasped in real time. Can do. Therefore, when the ammonia concentration decreases or increases excessively, the ammonia concentration in the gas is adjusted by adjusting the amounts of the gas and the fermentation broth in the gas-liquid contact in a direction to correct the change. It can be kept within a certain range. Thereby, the feed with high added value which improved the digestibility as a feed, a nutritional value, and the preference of livestock can be manufactured without quality variation.

本発明の第5の態様は、前記第4の態様の飼料製造システムにおいて、前記アンモニア処理槽の出口と前記気体供給部との間に気体戻しラインを備え、前記気体送りラインと該気体戻しラインにより気体循環ラインが構成され、前記気体戻しラインに第2のアンモニア濃度モニター装置が設けられ、前記第2のアンモニア濃度モニター装置は、前記第1の態様から第3の態様いずれか一つのアンモニア濃度モニター装置であることを特徴とするものである。   According to a fifth aspect of the present invention, in the feed production system according to the fourth aspect, a gas return line is provided between an outlet of the ammonia treatment tank and the gas supply unit, and the gas feed line and the gas return line are provided. A gas circulation line is configured, and a second ammonia concentration monitor device is provided in the gas return line. The second ammonia concentration monitor device is the ammonia concentration according to any one of the first to third embodiments. It is a monitor device.

本態様によれば、回収したアンモニアを含む気体は、気体送りラインを通ってアンモニア処理槽に送られ、該アンモニア処理槽で飼料作りにアンモニアが消費され、アンモニア濃度が減少した(ほとんどゼロまで消費される)気体が気体戻しラインを通って気体供給部に戻されて循環されるようになっている。そして、アンモニア処理槽に入る前のアンモニア濃度が第1のアンモニア濃度モニター装置でモニターされ、アンモニア処理槽を出た後のアンモニア濃度が第2のアンモニア濃度モニター装置でモニターされるようになっている。   According to this aspect, the recovered ammonia-containing gas is sent to the ammonia treatment tank through the gas feed line, where ammonia is consumed for making feed in the ammonia treatment tank, and the ammonia concentration is reduced (consumed to almost zero). Gas) is returned to the gas supply section through the gas return line and circulated. The ammonia concentration before entering the ammonia treatment tank is monitored by the first ammonia concentration monitor device, and the ammonia concentration after leaving the ammonia treatment tank is monitored by the second ammonia concentration monitor device. .

従って、アンモニア処理槽内におけるアンモニアの消費量の増減変化もリアルタイムで検出することができるので、このアンモニアの消費量の情報も加味して、その後の対応を取ることが可能になる。   Therefore, since the increase / decrease change of the consumption amount of ammonia in the ammonia treatment tank can be detected in real time, it is possible to take subsequent measures in consideration of the information on the consumption amount of ammonia.

本発明の第6の態様は、前記第5の態様の飼料製造システムにおいて、前記第1のアンモニア濃度モニター装置および第2のアンモニア濃度モニター装置の検出結果を受けて、前記アンモニア回収塔に送る発酵液の量および気体の量を調整する制御、前記アンモニア処理槽の運転条件設定部の制御を実行する制御部を備えていることを特徴とするものである。   According to a sixth aspect of the present invention, in the feed production system according to the fifth aspect, the fermentation which receives the detection results of the first ammonia concentration monitoring device and the second ammonia concentration monitoring device and sends the results to the ammonia recovery tower. A control unit for adjusting the amount of liquid and the amount of gas, and a control unit for controlling the operation condition setting unit of the ammonia treatment tank is provided.

本態様によれば、アンモニア処理槽に送る気体中のアンモニア濃度を自動的に一定範囲に保持することができ、また、アンモニア処理槽の温度等の運転条件を自動的に最適化する方向に調整することができる。   According to this aspect, the ammonia concentration in the gas sent to the ammonia treatment tank can be automatically maintained within a certain range, and the operating conditions such as the temperature of the ammonia treatment tank can be automatically optimized. can do.

本発明の第7の態様に係る飼料製造方法は、メタン発酵後の発酵液から、発酵によって生成するアンモニアを、気体供給部から送られる気体と前記発酵液との気液接触により該気体中に回収するアンモニア回収工程と、前記アンモニア回収工程で前記気体中に回収されたアンモニアを、飼料原料と接触させるアンモニア処理工程と、前記アンモニア処理工程に送られる気体中のアンモニア濃度の増減変化を検出し、該検出結果に基づいて前記アンモニア回収塔に送る発酵液の量および気体の量を制御する工程と有するものである。
本態様によれば、アンモニア処理槽に送る気体中のアンモニア濃度を自動的に一定範囲に保持することができる。
In the feed production method according to the seventh aspect of the present invention, ammonia produced by fermentation from the fermentation liquid after methane fermentation is brought into the gas by gas-liquid contact between the gas sent from the gas supply unit and the fermentation liquid. An ammonia recovery step to be recovered; an ammonia treatment step in which ammonia recovered in the gas in the ammonia recovery step is brought into contact with a feed material; and an increase or decrease in the concentration of ammonia in the gas sent to the ammonia treatment step is detected. And a step of controlling the amount of fermentation liquid and the amount of gas sent to the ammonia recovery tower based on the detection result.
According to this aspect, the ammonia concentration in the gas sent to the ammonia treatment tank can be automatically maintained within a certain range.

本発明によれば、気体中のアンモニア濃度の増減変化をモニターすることができる。従って、アンモニア回収塔で気液接触により回収された気体中のアンモニア濃度が、当該アンモニア濃度モニター装置によってモニターされるので、回収されたアンモニアの濃度の増減変化をリアルタイムで把握することができる。従って、アンモニア濃度が減少したときは、或いは過剰に増加したとき、その変化を修正する方向に、気液接触における気体と発酵液のそれぞれの量を調整すること等によって、気体中のアンモニア濃度を一定範囲に保持することができる。   According to the present invention, an increase / decrease change in the ammonia concentration in the gas can be monitored. Therefore, the ammonia concentration in the gas recovered by gas-liquid contact in the ammonia recovery tower is monitored by the ammonia concentration monitoring device, so that the change in concentration of the recovered ammonia can be grasped in real time. Therefore, when the ammonia concentration decreases or increases excessively, the ammonia concentration in the gas is adjusted by adjusting the amounts of the gas and the fermentation broth in the gas-liquid contact in a direction to correct the change. It can be kept within a certain range.

先ず、本発明に係る飼料製造システム及び飼料製造方法の概要について説明する。   First, an overview of a feed production system and a feed production method according to the present invention will be described.

[有機性廃棄物]
本発明において有機性廃棄物とは、例えば、畜産廃棄物や緑農廃棄物、排水処理汚泥などが挙げられる。ここで畜産廃棄物としては、家畜の糞尿や、屠体および/またはその加工品が挙げられ、より具体的には牛、羊、山羊、ニワトリ等の家畜の屠体、そこから分離された骨、肉、脂肪、内蔵、血液、脳、眼球、皮、蹄、角などのほか、例えば肉骨粉、肉粉、骨粉、血粉などに代表される、家畜屠体の骨、肉等を破砕した破砕物や、血液などを乾燥した乾燥物も含まれる。また緑農廃棄物には、家庭の生ごみのほか、産業廃棄物生ごみとして、農水産業廃棄物、食品加工廃棄物等が含まれる。
[Organic waste]
In the present invention, organic waste includes, for example, livestock waste, green farm waste, wastewater treatment sludge, and the like. Examples of livestock waste include livestock manure, carcass and / or processed products thereof. More specifically, livestock carcasses such as cattle, sheep, goats and chickens, and bones separated therefrom. In addition to meat, fat, internal organs, blood, brain, eyeballs, skin, hoofs, horns, etc., crushed material of bones, meat, etc. of livestock carcasses represented by meat and bone meal, meat meal, bone meal, blood meal In addition, a dried product obtained by drying blood or the like is also included. In addition to household garbage, green agricultural waste includes agricultural and industrial waste, food processing waste, etc. as industrial waste.

[発酵工程]
超高温メタン発酵(60℃以上で行うメタン発酵)
超高温メタン発酵に先立ち、原料となる有機性廃棄物の状態により、必要に応じて前処理として破砕・分別工程、夾雑物除去を実施することができる。破砕・分別工程は、例えば、以下に示すような分別破砕、あるいは全量破砕により行うことができる。
[Fermentation process]
Ultra-high temperature methane fermentation (methane fermentation at 60 ° C or higher)
Prior to ultra-high temperature methane fermentation, depending on the state of the organic waste as a raw material, a crushing / sorting step and removal of contaminants can be carried out as a pretreatment as necessary. The crushing / sorting step can be performed by, for example, fractionating crushing as shown below, or crushing the entire amount.

分別破砕の場合は、破砕分別機を用い、有機性廃棄物の中で容易に破砕可能な部位を液と共にスラリーとして回収する。一方、破砕しにくい部位は塊状物として別途収集する。スラリーの含水率は、70〜90重量%、塊状物の含水率は40〜60重量%程度である。破砕分別機は、有機性の固形物をせん断力、引っ張り力によって破砕するもので、カッター部分は2軸式または3軸式のものが利用できる。牛などの動物屠体を原料とする場合は、3軸式で破砕処理する方が破砕の細かさや均一性の観点から好ましい。   In the case of fractional crushing, a crushing / separating machine is used to collect a portion of the organic waste that can be easily crushed as a slurry together with the liquid. On the other hand, parts that are difficult to crush are collected separately as a lump. The water content of the slurry is 70 to 90% by weight, and the water content of the lump is about 40 to 60% by weight. The crushing / separating machine crushes organic solids by a shearing force and a pulling force, and a two-axis type or a three-axis type cutter can be used. When animal carcasses such as cattle are used as raw materials, it is preferable to crush the triaxial type from the viewpoint of crushing fineness and uniformity.

選別除去すべき混入プラスチック類、シート類などは、メッシュによる選別、風選(風力による選別)などで除去することができる。   The mixed plastics and sheets to be sorted and removed can be removed by mesh sorting, wind sorting (wind sorting), or the like.

また、全量粉砕の場合は、例えばディスポーザー等の破砕機を使用して全対象物を破砕する。含水率は、一例として60〜70重量%であるが、加工品の場合は広い範囲をとる。   In the case of pulverizing the entire amount, for example, the entire object is crushed using a crusher such as a disposer. The moisture content is, for example, 60 to 70% by weight, but takes a wide range in the case of processed products.

超高温メタン発酵は、超高温型、またスラリー(湿式)型、ドライ(乾式)型のいずれのタイプでも適用可能である。   The ultra-high temperature methane fermentation can be applied to any of an ultra-high temperature type, a slurry (wet) type, and a dry (dry) type.

夾雑物除去の場合は、例えば、牛舎からの糞尿を処理する場合には飼料の稲わらや麦稈が夾雑物として含まれるのでスクリーンやフィルターによって除去しておくとよい。   In the case of removing impurities, for example, when processing manure from a barn, feed rice straw and wheat straw are included as impurities, so it is preferable to remove them with a screen or a filter.

発酵槽は、超高温メタン発酵菌による活動を維持するために、発酵槽内の温度を60℃以上に維持し空気を完全に遮断したタンクにより構成される。発酵槽は固形物濃度(通常3〜40重量%の範囲)等によって、形状や運転条件が異なってくる。例えば、洗浄廃水が混合したりして高含水率になった原料(固形物濃度10重量%まで)の場合は湿式型の完全混合方式の発酵槽、低含水率の原料(固形物濃度30〜40重量%)の場合は、いわゆる乾式型のプラグフロー式(押出し式)の発酵槽を用いることが好ましい。   The fermenter is composed of a tank in which the temperature in the fermenter is maintained at 60 ° C. or higher and air is completely shut off in order to maintain the activity of the ultrahigh temperature methane fermentation bacteria. The fermenter has different shapes and operating conditions depending on the solids concentration (usually in the range of 3 to 40% by weight). For example, in the case of a raw material having a high water content (up to a solid concentration of 10% by weight) mixed with washing waste water, a wet type complete mixing method fermenter, a raw material having a low water content (solids concentration of 30 to 30%) 40 wt%), it is preferable to use a so-called dry type plug flow type (extrusion type) fermenter.

同じ量の有機性廃棄物を処理するのに、中温メタン発酵菌による発酵処理では発酵日数が30日、高温メタン発酵菌による発酵処理では発酵日数が15日と発酵日数に長時間を要するのに対し、超高温メタン発酵菌(60℃以上)では、発酵日数を10日間程度とすることが可能である。   To process the same amount of organic waste, it takes 30 days for fermentation with medium temperature methane fermentation, and 15 days for fermentation with high temperature methane fermentation. On the other hand, in ultra-high temperature methane fermentation bacteria (60 ° C. or higher), the fermentation days can be set to about 10 days.

従って、滞留時間(Retention Time)が15日間程度の高温メタン発酵菌(至適温度55℃)や滞留時間が30日間程度の中温メタン発酵菌(至適温度37℃)よりも、小さな発酵槽で発酵工程を行うことが可能となり、設備もコンパクト化でき設備にかかるコストも抑えることが可能となる。   Therefore, in a fermenter with a retention time (Retention Time) of 15 days or less than a high-temperature methane-fermenting bacterium (optimum temperature 55 ° C.) or a residence time of 30 days or so The fermentation process can be performed, the equipment can be made compact, and the cost for the equipment can be reduced.

[アンモニア回収工程]
発酵槽から抜出ポンプによって抜出された発酵液は、液中に含まれているアンモニアを
回収するために、アンモニア回収塔へ送られる。
[Ammonia recovery process]
The fermentation liquid extracted from the fermenter by the extraction pump is sent to an ammonia recovery tower in order to recover the ammonia contained in the liquid.

アンモニア回収塔は、発酵液を噴霧するシャワー、発酵液とアンモニア回収塔内を流れる気体とを気液接触させる充填層およびアンモニア回収後の液体を貯留しておく循環タンクから構成されている。   The ammonia recovery tower is composed of a shower for spraying the fermentation liquid, a packed bed for bringing the fermentation liquid and the gas flowing in the ammonia recovery tower into gas-liquid contact, and a circulation tank for storing the liquid after ammonia recovery.

上記アンモニア回収塔で発酵液中のアンモニアが放散するので、そのアンモニアを回収し、次工程のアンモニア処理槽へ移送する前までが本工程である。   Since ammonia in the fermented liquid is diffused in the ammonia recovery tower, this step is until the ammonia is recovered and transferred to the ammonia treatment tank in the next step.

アンモニア回収塔内の温度は発酵槽内の温度と同程度かそれ以上に維持しておくことが好ましい。発酵液中のアンモニアを大量に放散させ、回収するためである。具体的には、55〜75℃である。   The temperature in the ammonia recovery tower is preferably maintained at the same level or higher than the temperature in the fermenter. This is because a large amount of ammonia in the fermentation broth is diffused and recovered. Specifically, it is 55-75 degreeC.

充填層については、発酵液とアンモニア回収塔内を流れる気体とが接触できるものであれば既知の構造をすべて採用することができる。例えば多孔質マット等を使用できる。気液接触を充分行わせようとすれば、多孔質マット等を棚段的に設けるのが好ましい。   As for the packed bed, all known structures can be adopted as long as the fermentation liquid and the gas flowing in the ammonia recovery tower can come into contact with each other. For example, a porous mat can be used. In order to achieve sufficient gas-liquid contact, it is preferable to provide a porous mat or the like in a shelf manner.

なお、循環タンクに蓄えられたアンモニア回収後の発酵液は、一度目で回収しきれなかったアンモニアを回収するために、再度循環ポンプによってアンモニア回収塔に送られる。また、循環タンクに蓄えられたアンモニア回収後の液体は所定量になった場合には図示しないスラリータンクへ送られるかあるいは発酵槽へ戻される。   In addition, in order to collect | recover the ammonia which could not be collect | recovered once, the fermentation liquid after the ammonia collection | recovery stored in the circulation tank is again sent to an ammonia collection tower by a circulation pump. Further, when the ammonia-recovered liquid stored in the circulation tank reaches a predetermined amount, it is sent to a slurry tank (not shown) or returned to the fermenter.

発酵槽へアンモニア回収後の液体を戻すと以下のような効果がある。
発酵槽内で有機性廃棄物に含まれている有機態窒素(ケルダール窒素)が分解されてアンモニア態窒素となり、発酵液中のアンモニア態窒素の量が一定以上になると、発酵槽内のメタン発酵菌の活性を下げることになる(アンモニア阻害)。そこで、アンモニアを回収した後の発酵液を発酵槽に戻すことで、発酵槽内の発酵液中のアンモニアの濃度を薄めることができ、メタン発酵菌の活性を維持することが可能となる。メタン発酵菌がアンモニア阻害を起こす発酵液中のアンモニア態窒素の濃度は、3000〜3500mg/Lである。
Returning the liquid after ammonia recovery to the fermenter has the following effects.
When the organic nitrogen (Kjeldahl nitrogen) contained in the organic waste in the fermenter is decomposed into ammonia nitrogen, and the amount of ammonia nitrogen in the fermentation liquid exceeds a certain level, methane fermentation in the fermenter It will lower the activity of the fungus (ammonia inhibition). Therefore, by returning the fermented liquid after recovering ammonia to the fermenter, the concentration of ammonia in the fermented liquid in the fermenter can be reduced, and the activity of the methane fermenting bacteria can be maintained. The density | concentration of ammonia nitrogen in the fermented liquor which methane fermentation microbe causes ammonia inhibition is 3000-3500 mg / L.

[アンモニア処理工程(飼料の製造)]
アンモニア回収工程で回収したアンモニアを、アンモニア回収塔とアンモニア処理槽との間を循環している気液接触させた気体(以下「循環空気」という)が、アンモニア回収塔からアンモニア処理槽へ移送し、アンモニア処理槽において飼料原料と接触させる(アンモニア処理)工程である。
[Ammonia treatment process (feed production)]
The gas recovered in the gas-liquid contact between the ammonia recovery tower and the ammonia treatment tank (hereinafter referred to as “circulated air”) is transferred from the ammonia recovery tower to the ammonia treatment tank. In the ammonia treatment tank, the feed material is brought into contact (ammonia treatment).

循環空気はアンモニア回収塔で回収したアンモニアを、アンモニア処理槽へ移送する。
そして、移送されたアンモニアの殆どはアンモニア処理槽内で飼料と接触し反応して消費される。よって、循環空気がアンモニア処理槽を出てからアンモニア回収塔へ流入する際には、循環空気にはアンモニアは殆ど含まれていない。
The circulating air transfers the ammonia recovered by the ammonia recovery tower to the ammonia treatment tank.
And most of the transferred ammonia comes into contact with feed in the ammonia treatment tank, reacts and is consumed. Therefore, when the circulating air exits the ammonia treatment tank and flows into the ammonia recovery tower, the circulating air contains almost no ammonia.

アンモニア処理槽内におけるアンモニア処理(アンモニアの長時間曝気)は、常温から加温条件において、飼料原料の乾物重量あたり、例えば1〜3重量%程度のアンモニアを添加することにより行われる。添加するアンモニアの使用量は本発明で発生するアンモニアで充分にまかなうことができる。   Ammonia treatment (ammonia long-time aeration) in the ammonia treatment tank is performed by adding, for example, about 1 to 3% by weight of ammonia per dry matter weight of the feed material under normal temperature to warming conditions. The amount of ammonia to be added can be sufficiently covered by the ammonia generated in the present invention.

アンモニア処理は、密閉した室内などで行うことができる。アンモニア処理の期間は、概ね20〜30日間程度とすることが好ましい。   The ammonia treatment can be performed in a sealed room. The ammonia treatment period is preferably about 20 to 30 days.

穀物の葉茎(例えば、藁類や半乾燥牧草など)をアンモニア処理することによって、飼料としての消化性、栄養価及び家畜の嗜好性が向上するとともに、保存時の品質も維持される。藁類の主成分であるセルロース、ヘミセルロース及びリグンなどは、互いに複雑に絡み合い、硬い組織を作って、微生物や酸素では分解されにくい組織を形成している。これにアンモニアを作用させると、加安分解(架橋結合の開裂などの分解反応と窒素が添加される反応)などが起って、そのままでは家畜が消化吸収することが困難な穀物の葉茎などが、消化吸収されやすくなり、粗蛋白価が高く、付加価値の高い飼料になる。   Treating the leaves and stems of cereals (for example, moss and semi-dry grass) with ammonia improves the digestibility as feed, nutritional value, and livestock preference, and also maintains the quality during storage. Cellulose, hemicellulose, ligno, and the like, which are main components of moss, are intertwined in a complex manner to form a hard tissue and form a tissue that is difficult to be decomposed by microorganisms and oxygen. When ammonia is allowed to act on this, amyloid decomposition (decomposition reaction such as cleavage of the cross-linking bond and reaction in which nitrogen is added) occurs, and the leaf stems of grains that are difficult for livestock to digest and absorb. However, it is easily digested and absorbed, has a high crude protein value, and becomes a feed with high added value.

すなわち、アンモニア処理によって、穀物葉茎などの飼料原料では、セルロースやヘミセルロースにアンモニアが作用して加安分解が起こり、さらにアミノ化された分解物からアミノ酸重合体が形成される結果、消化吸収性の向上と粗蛋白価の増加が起こる。   In other words, in feed materials such as cereal leaves and stems by ammonia treatment, ammonia acts on cellulose and hemicellulose to cause amylolysis, and as a result, amino acid polymers are formed from aminated degradation products. And increases in crude protein value.

アンモニア処理の効果を数値的に示す方法としては、例えば、(1)高消化性繊維の低消化性繊維に対する割合の増加、(2)全溶解性窒素量の増加など、を測定する方法がある。良好なアンモニア処理を行えば、上記(1)、(2)の数値を未処理品の2倍以上にすることも可能である。   Methods for numerically indicating the effect of ammonia treatment include, for example, methods of measuring (1) an increase in the ratio of highly digestible fibers to low digestible fibers, and (2) an increase in total soluble nitrogen content. . If good ammonia treatment is performed, the numerical values of the above (1) and (2) can be made twice or more that of untreated products.

本発明の飼料製造方法では、高付加価値を持つ飼料を作る際のアンモニアとして、有機性廃棄物を超高温メタン発酵した発酵液中に存在するアンモニアを回収し、使用する。このように、有機性廃棄物からアンモニアを回収することによって、工業薬品のアンモニアを使用する場合に比べて、アンモニア処理のコストを格段に低減することが可能となる。   In the feed production method of the present invention, ammonia present in a fermented liquid obtained by subjecting organic waste to ultrahigh temperature methane fermentation is recovered and used as ammonia for producing feed with high added value. Thus, by recovering ammonia from organic waste, it is possible to significantly reduce the cost of ammonia treatment compared to the case of using industrial chemical ammonia.

アンモニア処理においては、回収アンモニアの濃度が10重量%程度である場合、穀物葉茎類に対する効果を充分に得るためには、常温(外気温)よりは、例えば40℃程度の加熱条件で処理することが好ましい。加熱によって反応速度が上がり、充分にアンモニア処理の効果を得ることができる。アンモニア処理時の加熱温度範囲は、好ましくは20℃から60℃程度である。   In the ammonia treatment, when the concentration of recovered ammonia is about 10% by weight, the treatment is performed under heating conditions of, for example, about 40 ° C. rather than room temperature (outside temperature) in order to sufficiently obtain an effect on the grains and leaves. It is preferable. The reaction rate is increased by heating, and a sufficient ammonia treatment effect can be obtained. The heating temperature range during the ammonia treatment is preferably about 20 to 60 ° C.

以上、各工程及び各工程における装置について説明したが、一連の工程における各装置内の温度は、メタン発酵槽の温度付近あるいはそれ以上に保たれていることが熱収支上好ましい。   As mentioned above, although demonstrated about each process and the apparatus in each process, it is preferable on heat balance that the temperature in each apparatus in a series of processes is maintained at the temperature vicinity or more of a methane fermenter.

本発明の実施例について図5を参考にしながら説明する。
図5には本発明の飼料製造システムの概略図が示されている。最初に、発酵槽から抜出される発酵液の流れについて説明する。
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 5 shows a schematic diagram of the feed production system of the present invention. First, the flow of the fermentation liquid extracted from the fermenter will be described.

発酵槽1からスネークポンプ7によって抜出された発酵液(必要に応じてろ過等を行う)は、循環ポンプ8を経てアンモニア回収塔2の上部に設けられたシャワー3から、充填層4に向けて散布される。一方、アンモニア回収塔2の充填層4の下部からは、アンモニア回収塔2とアンモニア処理槽6とを循環している循環空気が上昇してきて充填層4で発酵液と気液接触する。   The fermented liquor extracted from the fermenter 1 by the snake pump 7 (filtered as necessary) is directed to the packed bed 4 from the shower 3 provided in the upper part of the ammonia recovery tower 2 via the circulation pump 8. Sprayed. On the other hand, from the lower part of the packed bed 4 of the ammonia collecting tower 2, the circulating air circulating through the ammonia collecting tower 2 and the ammonia treatment tank 6 rises and comes into gas-liquid contact with the fermentation liquid in the packed bed 4.

そして、アンモニア回収塔2で発酵液から放散(回収)したアンモニアを、循環空気がアンモニア処理槽6へ移送して、アンモニア処理槽6内部でアンモニアと飼料が接触し反応する。   And the circulating air transfers the ammonia diffused (recovered) from the fermentation liquor in the ammonia recovery tower 2 to the ammonia treatment tank 6, and the ammonia and feed contact and react inside the ammonia treatment tank 6.

アンモニア回収塔2でアンモニアを回収した後の発酵液は循環タンク5に蓄えられ、再度循環ポンプ8によってアンモニア回収塔2に送られる。循環ポンプ8内の発酵液が所定量になったら、抜出しポンプ9によって、発酵液は図示しないスラリータンクへ送られる。   The fermentation liquor after the ammonia is recovered by the ammonia recovery tower 2 is stored in the circulation tank 5 and sent again to the ammonia recovery tower 2 by the circulation pump 8. When the fermentation liquid in the circulation pump 8 reaches a predetermined amount, the fermentation liquid is sent to a slurry tank (not shown) by the extraction pump 9.

[発酵槽での発酵]
麦稈片が混入する搾乳牛糞尿を発酵槽1に投入し、発酵槽内1の温度を65℃に維持して10日間メタン発酵(超高温メタン発酵)を行った。なお、超高温メタン発酵菌は、水素資化性メタン生成菌である。
[Fermentation in fermenter]
Milking cow manure mixed with wheat straw pieces was put into the fermenter 1, and the temperature in the fermenter 1 was maintained at 65 ° C., and methane fermentation (ultrahigh temperature methane fermentation) was performed for 10 days. The ultra-high temperature methane-fermenting bacterium is a hydrogen-assimilating methane-producing bacterium.

[アンモニア回収塔でのアンモニア回収]
その後、65℃の発酵液を抜出し量5L/分で発酵槽1から発酵液をスネークポンプ7によって抜出し、自動スクリーン処理(ろ過)を行った後、循環ポンプ8にてアンモニア回収塔2へ送りシャワー3から充填層4に向けて発酵液を散布し、気体供給部である循環ブロワー10から供給される循環空気と充填層4にて気液接触させた。充填層4は多孔質マットを棚段的に設けて構成した。
[Ammonia recovery at ammonia recovery tower]
Thereafter, the fermented liquid at 65 ° C. is extracted from the fermenter 1 at a withdrawal rate of 5 L / min by the snake pump 7, subjected to automatic screen processing (filtration), and then sent to the ammonia recovery tower 2 by the circulation pump 8 and showered. The fermented liquor was sprayed from 3 to the packed bed 4 and brought into gas-liquid contact with the circulating air supplied from the circulating blower 10 serving as a gas supply unit in the packed bed 4. The packed layer 4 was formed by providing a porous mat in a stepped manner.

アンモニア回収塔2内の温度は60℃、充填層の温度は58℃、アンモニア回収塔2とアンモニア処理槽6を循環している循環空気の流量を3m/分とした。
発酵液のpHは8.0、有機態窒素の濃度は600mg/L、アンモニア態窒素の濃度は3900mg/Lであった。
The temperature in the ammonia recovery tower 2 was 60 ° C., the temperature of the packed bed was 58 ° C., and the flow rate of circulating air circulating through the ammonia recovery tower 2 and the ammonia treatment tank 6 was 3 m 3 / min.
The pH of the fermentation broth was 8.0, the concentration of organic nitrogen was 600 mg / L, and the concentration of ammonia nitrogen was 3900 mg / L.

以上の状態で、アンモニア回収塔2の出口に設けた後述する第1のアンモニア濃度モニター装置11で、循環空気内に含まれるアンモニアの濃度を測定した。さらに、アンモニア回収塔2内の温度のみを50℃、40℃、30℃と変化させて同様に循環空気内に含まれるアンモニアの濃度を測定した。
結果を図6に示す。この結果から発酵液のpHが高く、アンモニア回収塔2の温度が高い程、アンモニアがよく回収されていることがわかる。
In the above state, the concentration of ammonia contained in the circulating air was measured by a first ammonia concentration monitor device 11 described later provided at the outlet of the ammonia recovery tower 2. Furthermore, only the temperature in the ammonia recovery tower 2 was changed to 50 ° C., 40 ° C., and 30 ° C., and similarly the concentration of ammonia contained in the circulating air was measured.
The results are shown in FIG. From this result, it can be seen that the higher the pH of the fermentation broth and the higher the temperature of the ammonia recovery tower 2, the better the ammonia is recovered.

[アンモニア濃度モニター装置]
前記アンモニア回収塔2の出口とアンモニア処理槽6との間の気体送りライン12には第1のアンモニア濃度モニター装置11が設けられている。また、前記アンモニア処理槽6の出口と前記循環ブロワー10との間に気体戻しライン14が設けられ、前記気体送りライン12と該気体戻しライン14により気体循環ライン15が構成されている。そして、前記気体戻しライン14に第2のアンモニア濃度モニター装置16が設けられている。
[Ammonia concentration monitor]
A first ammonia concentration monitoring device 11 is provided in a gas feed line 12 between the outlet of the ammonia recovery tower 2 and the ammonia treatment tank 6. A gas return line 14 is provided between the outlet of the ammonia treatment tank 6 and the circulation blower 10, and a gas circulation line 15 is constituted by the gas feed line 12 and the gas return line 14. The gas return line 14 is provided with a second ammonia concentration monitor device 16.

更に、第1のアンモニア濃度モニター装置11および第2のアンモニア濃度モニター装置16の検出結果を受けて、前記アンモニア回収塔2に送る発酵液の量および気体の量を調整する制御、前記アンモニア処理槽6の運転条件設定部17の制御を実行する制御部18を備えている。制御部18の制御信号が循環ポンプ8及び循環ブロワー10に送られて前記アンモニア回収塔2に送る発酵液の量および気体の量を調整するようになっている。   Further, a control for adjusting the amount of fermentation liquid and the amount of gas sent to the ammonia recovery tower 2 in response to the detection results of the first ammonia concentration monitoring device 11 and the second ammonia concentration monitoring device 16, the ammonia treatment tank The control part 18 which performs control of the 6 driving condition setting parts 17 is provided. A control signal from the control unit 18 is sent to the circulation pump 8 and the circulation blower 10 to adjust the amount of fermentation liquid and the amount of gas sent to the ammonia recovery tower 2.

次に、アンモニア濃度モニター装置11,16の構造を図1及び図2に基づいて説明する。
アンモニア濃度モニター装置11,16は、ガラス膜体20と、前記ガラス膜体20内に入れられた内部液21と、該内部液21に接触する第1電極22と、前記ガラス膜体20の外側の表面に設けられた液膜形成部23と、該液膜形成部23によって形成される液膜29と接触する第2電極24と、気体中のアンモニア濃度に対応する物理量を前記第1電極と第2電極間の電圧差により求める検出部25とを備えている。
Next, the structure of the ammonia concentration monitoring devices 11 and 16 will be described with reference to FIGS.
The ammonia concentration monitoring devices 11 and 16 include a glass film body 20, an internal liquid 21 placed in the glass film body 20, a first electrode 22 in contact with the internal liquid 21, and the outside of the glass film body 20. A liquid film forming part 23 provided on the surface of the liquid film, a second electrode 24 in contact with the liquid film 29 formed by the liquid film forming part 23, and a physical quantity corresponding to the ammonia concentration in the gas with the first electrode. And a detection unit 25 that is obtained from a voltage difference between the second electrodes.

本実施例では、前記ガラス膜体20と内部液21と第1電極22の関係は、pHメータにおける指示電極及び内部液を有するガラス電極と同様の電極構造になっている。また、前記第2電極24は、pHメータにおける参照電極に対応する電極である。   In this embodiment, the glass film body 20, the internal liquid 21, and the first electrode 22 have the same electrode structure as that of the glass electrode having the indicator electrode and the internal liquid in the pH meter. The second electrode 24 is an electrode corresponding to the reference electrode in the pH meter.

液膜形成部23によって形成される液膜29は、pHメータにおける参照電極が浸漬される測定対象の液体に相当する。ここで、液膜形成部23は、布、紙、多孔質体等の保水性シートで構成されている。尚、ガラス膜の外表面自体の構造で液膜29を形成できるようにしてもよい。基本的には、ガラス膜20を介して内部液中の水素イオン濃度と液膜29中の水素イオン濃度の差に基づく電圧差から、該液膜中のpHを測定できる装置である。   The liquid film 29 formed by the liquid film forming unit 23 corresponds to the liquid to be measured in which the reference electrode in the pH meter is immersed. Here, the liquid film formation part 23 is comprised with water retention sheets, such as cloth, paper, and a porous body. The liquid film 29 may be formed with the structure of the outer surface of the glass film itself. Basically, it is an apparatus that can measure the pH in the liquid film from the voltage difference based on the difference between the hydrogen ion concentration in the internal liquid and the hydrogen ion concentration in the liquid film 29 via the glass film 20.

ガラス膜体20は、その先端部が風箱26内に密閉されている。風箱26には、測定対象である気体の入口27と出口28が設けられている。また、検出部25は、求めた前記物理量又は該物理量に対応するアンモニア濃度の値を表示する表示部30を備えている。   The tip of the glass film body 20 is sealed in the wind box 26. The wind box 26 is provided with an inlet 27 and an outlet 28 for a gas to be measured. The detection unit 25 includes a display unit 30 that displays the obtained physical quantity or the ammonia concentration value corresponding to the physical quantity.

次に、測定原理を説明する。風箱26の入口から流入したアンモニアを含む気体Gは、液膜形成部23と接触しつつ通過して出口28から流出する。液膜形成部23には水の液膜29を形成しておく。尚、該水の液膜29は気体G中に含まれる水が付着して形成される場合もあり、その場合は予め水の液膜29を形成しておかなくてもよい。   Next, the measurement principle will be described. The gas G containing ammonia that has flowed in from the inlet of the wind box 26 passes through the liquid film forming unit 23 while being in contact with it, and flows out from the outlet 28. A liquid film 29 of water is formed in the liquid film forming part 23. The water liquid film 29 may be formed by adhering water contained in the gas G. In this case, the water liquid film 29 may not be formed in advance.

液膜形成部23に気体中に含まれる水が付着して、或いは水が噴き付けられる等により水の液膜29が形成されると、気体中のアンモニアは液膜29中に溶け込む。アンモニア濃度が高ければ多く溶け込み、アンモニア濃度が低ければ少なく溶け込む。液膜29中に溶けるアンモニア濃度は、気体中のアンモニア濃度と平衡に達するまで増減変化する(図2)。従って、液膜29中のアンモニア濃度は、気体中のアンモニア濃度に対応していることになる。   When water contained in the gas adheres to the liquid film forming unit 23 or when a liquid film 29 of water is formed by spraying water or the like, ammonia in the gas dissolves in the liquid film 29. If the ammonia concentration is high, it dissolves much, and if the ammonia concentration is low, it dissolves little. The concentration of ammonia dissolved in the liquid film 29 increases and decreases until it reaches equilibrium with the ammonia concentration in the gas (FIG. 2). Therefore, the ammonia concentration in the liquid film 29 corresponds to the ammonia concentration in the gas.

液膜29中にアンモニアが多く溶ければ、そのアルカリ性によって液膜29の物理量であるpH値が大きくなる。アンモニア濃度が増減すればpH値も増減する。気体中のアンモニア濃度に対応する物理量であるpH値は、前記第1電極22と第2電極24間の電圧差によって、検出部25で検出することができる。   If a large amount of ammonia is dissolved in the liquid film 29, the pH value, which is a physical quantity of the liquid film 29, increases due to its alkalinity. If the ammonia concentration increases or decreases, the pH value also increases or decreases. The pH value, which is a physical quantity corresponding to the ammonia concentration in the gas, can be detected by the detection unit 25 based on the voltage difference between the first electrode 22 and the second electrode 24.

従って、気体中のアンモニア濃度が検知管等により予め求められた濃度既知の気体を数種類用意し、該気体を液膜に接触させ、平衡に達した状態で液膜中のpH値を測定することによって、両者の関係を予め求め、検量線を作成しておくことによって、液膜のpH値を測定することにより、対応する気体中のアンモニア濃度を把握することができる。   Therefore, prepare several kinds of gas whose ammonia concentration in the gas is determined in advance with a detector tube, etc., bring the gas into contact with the liquid film, and measure the pH value in the liquid film in an equilibrium state. Thus, the ammonia concentration in the corresponding gas can be grasped by measuring the pH value of the liquid film by previously obtaining the relationship between them and preparing a calibration curve.

図3はその検量線を示す。この図3に示した検量線は、気体中に二酸化炭素が含まれている場合に用いる検量線である。図3から分かるように、アンモニア濃度が10〜1000ppmの範囲でpH値7〜10との間で直線性があり、この範囲のアンモニア濃度を測定するために当該検量線を用いることができる。これは、二酸化炭素の存在により、液膜中で炭酸(HCO)と水酸化アンモニウム(NHOH)が反応して、炭酸アンモニウムが生成することによって、高濃度のアンモニア濃度の変化をpH値の変化で検出できるようになっていると考えられる。本発明の飼料の製造においては、アンモニア濃度は高濃度(1000ppm以上)であり、且つ気体中には二酸化炭素が含まれるため、当該検量線が使われる。 FIG. 3 shows the calibration curve. The calibration curve shown in FIG. 3 is a calibration curve used when carbon dioxide is contained in the gas. As can be seen from FIG. 3, there is linearity between pH values 7 and 10 when the ammonia concentration is in the range of 10 to 1000 ppm, and the calibration curve can be used to measure the ammonia concentration in this range. This is because carbon dioxide (H 2 CO 3 ) and ammonium hydroxide (NH 4 OH) react with each other in the liquid film due to the presence of carbon dioxide to produce ammonium carbonate, thereby changing the high concentration of ammonia concentration. It is thought that it can detect by the change of pH value. In the production of the feed of the present invention, the calibration curve is used because the ammonia concentration is high (1000 ppm or more) and carbon dioxide is contained in the gas.

図4は気体中に二酸化炭素を僅か又は全く含まない場合の検量線である。この図4から分かるように、アンモニア濃度が低濃度(10ppm以下)でpH値7〜9との間で直線性があり、この低濃度の範囲のアンモニア濃度を測定するために当該検量線を用いることができる。   FIG. 4 is a calibration curve in the case where the gas contains little or no carbon dioxide. As can be seen from FIG. 4, the ammonia concentration is low (10 ppm or less) and linear between pH values 7 and 9, and the calibration curve is used to measure the ammonia concentration in this low concentration range. be able to.

即ち、当該アンモニア濃度モニター装置11,16を用いることにより、液膜29のペーハー値の増減により対応する気体中のアンモニア濃度の増減をリアルタイムで把握することができ、アンモニアが溶けた液膜のpH値等の物理量の増減を測定することによって気体中のアンモニア濃度の増減変化をモニターすることができる。   That is, by using the ammonia concentration monitoring devices 11 and 16, it is possible to grasp in real time the increase or decrease in the ammonia concentration in the corresponding gas by increasing or decreasing the pH value of the liquid film 29, and the pH of the liquid film in which ammonia is dissolved. By measuring the increase / decrease in the physical quantity such as the value, the increase / decrease change in the ammonia concentration in the gas can be monitored.

そして、本実施例に係る飼料製造装置においては、アンモニア回収塔2で気液接触により回収された気体中のアンモニア濃度が、当該アンモニア濃度モニター装置11によってモニターされるので、回収されたアンモニアの濃度の増減変化をリアルタイムで把握することができる。従って、アンモニア濃度が減少したときは、或いは過剰に増加したとき、その変化を修正する方向に、気液接触における気体と発酵液のそれぞれの量を調整すること等によって、気体中のアンモニア濃度を一定範囲に保持することができる。これにより、飼料としての消化性、栄養価及び家畜の嗜好性を向上させた付加価値の高い飼料を品質のバラツキ無く製造することができる。   In the feed production apparatus according to the present embodiment, the ammonia concentration in the gas recovered by gas-liquid contact in the ammonia recovery tower 2 is monitored by the ammonia concentration monitor device 11, so the concentration of the recovered ammonia It is possible to grasp the increase and decrease change in real time. Therefore, when the ammonia concentration decreases or increases excessively, the ammonia concentration in the gas is adjusted by adjusting the amounts of the gas and the fermentation broth in the gas-liquid contact in a direction to correct the change. It can be kept within a certain range. Thereby, the feed with high added value which improved the digestibility as a feed, a nutritional value, and the preference of livestock can be manufactured without quality variation.

更に、回収したアンモニアを含む気体は、気体送りライン12を通ってアンモニア処理槽6に送られ、該アンモニア処理槽6で飼料作りにアンモニアが消費され、アンモニア濃度が減少した(ほとんどゼロまで消費される)気体が気体戻しライン14を通って循環ブロワー10に戻されて循環される。そして、アンモニア処理槽6に入る前のアンモニア濃度が第1のアンモニア濃度モニター装置11でモニターされ、アンモニア処理槽6を出た後のアンモニア濃度が第2のアンモニア濃度モニター装置16でモニターされるようになっている。従って、アンモニア処理槽6内におけるアンモニアの消費量の増減変化もリアルタイムで検出することができるので、このアンモニアの消費量の情報も加味して、その後の対応として、アンモニア処理槽6の運転条件設定部17を調整することが可能になる。   Further, the recovered gas containing ammonia is sent to the ammonia treatment tank 6 through the gas feed line 12, where ammonia is consumed for making feed in the ammonia treatment tank 6, and the ammonia concentration is reduced (consumed to almost zero). The gas is returned to the circulation blower 10 through the gas return line 14 and circulated. The ammonia concentration before entering the ammonia treatment tank 6 is monitored by the first ammonia concentration monitor device 11, and the ammonia concentration after leaving the ammonia treatment tank 6 is monitored by the second ammonia concentration monitor device 16. It has become. Therefore, since the increase / decrease change of the consumption amount of ammonia in the ammonia treatment tank 6 can also be detected in real time, the operation condition setting of the ammonia treatment tank 6 is set as a subsequent response in consideration of the information on the consumption amount of ammonia. The part 17 can be adjusted.

本実施例では、制御部18によって、アンモニア処理槽6に送る気体中のアンモニア濃度を自動的に一定範囲に保持することができ、また、アンモニア処理槽6の温度等の運転条件を自動的に最適化する方向に調整することができる。   In the present embodiment, the control unit 18 can automatically maintain the ammonia concentration in the gas sent to the ammonia treatment tank 6 within a certain range, and the operating conditions such as the temperature of the ammonia treatment tank 6 can be automatically set. It can be adjusted in the direction of optimization.

本発明の実施例のアンモニア濃度モニター装置の断面図である。It is sectional drawing of the ammonia concentration monitoring apparatus of the Example of this invention. 同装置の要部拡大断面図である。It is a principal part expanded sectional view of the same apparatus. 二酸化炭素を多く含む気体中のアンモニア濃度と液膜のpH値との関係を示す検量線の図である。It is a figure of the calibration curve which shows the relationship between the ammonia concentration in the gas containing many carbon dioxides, and the pH value of a liquid film. 二酸化炭素をほとんど含まない気体中のアンモニア濃度と液膜のpH値との関係を示す検量線の図である。It is a figure of the calibration curve which shows the relationship between the ammonia concentration in the gas which hardly contains a carbon dioxide, and the pH value of a liquid film. 本発明の飼料製造システムの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the feed manufacturing system of this invention. アンモニア回収塔におけるアンモニア濃度の温度依存性を示す図である。It is a figure which shows the temperature dependence of the ammonia concentration in an ammonia recovery tower.

符号の説明Explanation of symbols

1 発酵槽 2 アンモニア回収塔 3シャワー 4 充填層 5 循環タンク
6 アンモニア処理槽 7 スネークポンプ 8 循環ポンプ 9 抜出しポンプ
10 循環ブロワー 11a、b アンモニアガス検知管
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fermenter 2 Ammonia recovery tower 3 Shower 4 Packing bed 5 Circulation tank 6 Ammonia treatment tank 7 Snake pump 8 Circulation pump 9 Extraction pump 10 Circulation blower 11a, b Ammonia gas detection tube

Claims (7)

気体中のアンモニア濃度の変化をモニターするアンモニア濃度モニター装置であって、
ガラス膜体と、
前記ガラス膜体内に入れられた内部液と、該内部液に接触する第1電極と、
前記ガラス膜体の外側の表面に設けられた液膜形成部と、該液膜形成部によって形成される液膜と接触する第2電極と、
気体中のアンモニア濃度に対応する物理量を前記第1電極と第2電極間の電圧差により求める検出部と、を備えることを特徴とするアンモニア濃度モニター装置。
An ammonia concentration monitoring device for monitoring changes in ammonia concentration in a gas,
A glass membrane body;
An internal liquid placed in the glass film, a first electrode in contact with the internal liquid,
A liquid film forming part provided on the outer surface of the glass film body, a second electrode in contact with the liquid film formed by the liquid film forming part,
An ammonia concentration monitoring apparatus, comprising: a detection unit that obtains a physical quantity corresponding to the ammonia concentration in the gas from a voltage difference between the first electrode and the second electrode.
請求項1に記載のアンモニア濃度モニター装置において、
前記検出部は、気体中のアンモニア濃度に対応する物理量として、前記液膜のpH値を求めるように構成されていることを特徴とするアンモニア濃度モニター装置。
The ammonia concentration monitoring device according to claim 1,
The ammonia concentration monitoring device, wherein the detection unit is configured to obtain a pH value of the liquid film as a physical quantity corresponding to an ammonia concentration in a gas.
請求項1又は2に記載のアンモニア濃度モニター装置において、
前記検出部は、求めた前記物理量又は該物理量に対応するアンモニア濃度の値を表示する表示部を備えていることを特徴とするアンモニア濃度モニター装置。
The ammonia concentration monitoring device according to claim 1 or 2,
The said detection part is provided with the display part which displays the value of the calculated | required physical quantity or the ammonia concentration corresponding to this physical quantity, The ammonia concentration monitor apparatus characterized by the above-mentioned.
気体供給部と、
有機性廃棄物をメタン発酵させて生じる発酵液から、発酵によって生成するアンモニアを、前記気体供給部から送られる気体と前記発酵液との気液接触により該気体中に回収するアンモニア回収塔と、
前記アンモニア回収塔で前記気体中に回収されたアンモニアを、飼料原料と接触させるアンモニア処理槽と、
前記アンモニア回収塔の出口とアンモニア処理槽との間の気体送りラインに設けられた第1のアンモニア濃度モニター装置と、を備えた飼料製造システムであって、
前記第1のアンモニア濃度モニター装置は、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のアンモニア濃度モニター装置であることを特徴とする飼料製造システム。
A gas supply unit;
An ammonia recovery tower that recovers ammonia produced by fermentation from a fermentation liquid produced by subjecting organic waste to methane fermentation into the gas by gas-liquid contact between the gas sent from the gas supply unit and the fermentation liquid,
An ammonia treatment tank in which the ammonia recovered in the gas in the ammonia recovery tower is brought into contact with a feed raw material;
A first ammonia concentration monitoring device provided in a gas feed line between an outlet of the ammonia recovery tower and an ammonia treatment tank, and a feed production system comprising:
4. The feed production system according to claim 1, wherein the first ammonia concentration monitor device is the ammonia concentration monitor device according to claim 1.
請求項4に記載の飼料製造システムにおいて、
前記アンモニア処理槽の出口と前記気体供給部との間に気体戻しラインを備え、前記気体送りラインと該気体戻しラインにより気体循環ラインが構成され、
前記気体戻しラインに第2のアンモニア濃度モニター装置が設けられ、
前記第2のアンモニア濃度モニター装置は、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のアンモニア濃度モニター装置であることを特徴とする飼料製造システム。
In the feed production system according to claim 4,
A gas return line is provided between the outlet of the ammonia treatment tank and the gas supply unit, and a gas circulation line is constituted by the gas feed line and the gas return line.
A second ammonia concentration monitoring device is provided in the gas return line;
4. The feed production system according to claim 1, wherein the second ammonia concentration monitoring device is the ammonia concentration monitoring device according to claim 1.
請求項5に記載の飼料製造システムにおいて、
前記第1のアンモニア濃度モニター装置および第2のアンモニア濃度モニター装置の検出結果を受けて、前記アンモニア回収塔に送る発酵液の量および気体の量を調整する制御、前記アンモニア処理槽の運転条件設定部の制御を実行する制御部を備えていることを特徴とする飼料製造システム。
In the feed production system according to claim 5,
Control for adjusting the amount of fermentation liquor and the amount of gas sent to the ammonia recovery tower in response to the detection results of the first ammonia concentration monitoring device and the second ammonia concentration monitoring device, and setting the operating conditions of the ammonia treatment tank The feed manufacturing system characterized by including the control part which performs control of a part.
メタン発酵後の発酵液から、発酵によって生成するアンモニアを、気体供給部から送られる気体と前記発酵液との気液接触により該気体中に回収するアンモニア回収工程と、
前記アンモニア回収工程で前記気体中に回収されたアンモニアを、飼料原料と接触させるアンモニア処理工程と、
前記アンモニア処理工程に送られる気体中のアンモニア濃度の増減変化を検出し、該検出結果に基づいて前記アンモニア回収塔に送る発酵液の量および気体の量を制御する工程と、有する飼料製造方法。
Ammonia recovery step of recovering ammonia produced by fermentation from the fermentation liquid after methane fermentation into the gas by gas-liquid contact between the gas sent from the gas supply unit and the fermentation liquid,
An ammonia treatment step in which the ammonia recovered in the gas in the ammonia recovery step is brought into contact with a feed raw material;
A step of detecting an increase or decrease in the concentration of ammonia in the gas sent to the ammonia treatment step and controlling the amount of fermentation liquid and gas sent to the ammonia recovery tower based on the detection result;
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