JP2017047390A - 廃棄バイオマス処理装置、メタン発酵システム、焼却システム及び発電システム - Google Patents

Abstract

【課題】廃棄バイオマスに含まれる難分解性有機物を効率よく易分解性有機物に分解することができる廃棄バイオマス処理装置を提供する。
【解決手段】実施形態の廃棄バイオマス処理装置は、バイオマス処理槽と、推定装置と、制御装置とを持つ。バイオマス処理槽は、廃棄バイオマスに含まれている難分解性有機物を分解処理して、易分解性有機物を生成させる。推定装置は、前記難分解性有機物の分解状態を推定する。制御装置は、前記難分解性有機物の分解状態の推定結果に基づいて、前記バイオマス処理槽から前記廃棄バイオマスを取り出す操作を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、廃棄バイオマス処理装置、メタン発酵システム、焼却システム及び発電システムに関する。

一般に廃棄の対象とされている、刈草、木質及び生ごみ等に代表される植物由来の廃棄バイオマスから、メタン発酵によってメタンガス（消化ガス）を生成し、これを焼却装置の熱源や発電（消化ガス発電）の燃料として利用することが検討されている。また、廃棄バイオマスをそのまま焼却して熱源や発電（ごみ発電）の燃料として利用することも検討されている。しかしながら、植物由来の廃棄バイオマスには、セルロースやリグニンが多量に含まれている。セルロースやリグニンは、メタン菌による分解が起こりにくく、また燃焼しにくい難分解性の有機物である。このため、植物由来の廃棄バイオマスを熱源や発電の燃料として利用するためには、その中に含まれているセルロースやリグニンなどの難分解性有機物を予め分解して、易分解性の有機物とする必要があった。

廃棄バイオマスに含まれている難分解性有機物を分解して、易分解性有機物を生成させる分解処理方法として、廃棄バイオマスに酵素を加えて、酵素で難分解性有機物を分解する方法が知られている。この酵素を用いた分解処理方法は、難分解性有機物の分解速度を速めるための方法としては有効である。

しかしながら、酵素を用いた分解処理方法は、発明者らの検討によると、分解処理の時間の経過に伴って、分解処理後の廃棄バイオマス（以下、廃棄バイオマス処理物と言うことがある）に含まれる易分解性有機物の量が減少することがあるという問題があった。
廃棄バイオマス処理物に含まれている易分解性有機物の量が少ないと、メタン発酵によって生成するメタンガスの量も少なくなる。メタン発酵によって生成するメタンガスの量が少ない廃棄バイオマス処理物を消化ガス発電の原料として使用すると、発電効率が低下する。さらに易分解性有機物の量が少ない廃棄バイオマス処理物は、燃焼によって発生するカロリーも低くなる。このため、易分解性有機物の量が少ない廃棄バイオマス処理物を、そのまま焼却して熱源として使用すると燃焼効率が低下する。また、ごみ発電の原料として使用すると発電効率が低下する。

特開２０１２−１７９５４６号公報

本発明が解決しようとする課題は、廃棄バイオマスに含まれる難分解性有機物を効率よく易分解性有機物に分解することができる廃棄バイオマス処理装置、メタン発酵システム、焼却システム及び発電システムを提供することである。

実施形態の廃棄バイオマス処理装置は、バイオマス処理槽と、推定装置と、制御装置とを持つ。
バイオマス処理槽は、廃棄バイオマスに含まれている難分解性有機物を分解処理して、易分解性有機物を生成させる。推定装置は、前記難分解性有機物の分解状態を推定する。制御装置は、前記難分解性有機物の分解状態の推定結果に基づいて、前記バイオマス処理槽から前記廃棄バイオマスを取り出す操作を制御する。

第１の実施形態の廃棄バイオマス処理装置の構成を示すブロック図。 第１の実施形態の廃棄バイオマス処理装置を用いて廃棄バイオマスの処理を行ったときの状態量の推移を示すグラフ。 第２の実施形態の廃棄バイオマス処理装置の構成を示すブロック図。 第３の実施形態の廃棄バイオマス処理装置の構成を示すブロック図。 第４の実施形態の廃棄バイオマス処理装置の構成を示すブロック図。 実施形態のメタン発酵システムの構成を示すブロック図。 実施形態の焼却システムの構成を示すブロック図。 第１の実施形態の発電システムの構成を示すブロック図。 第２の実施形態の発電システムの構成を示すブロック図。

以下、実施形態の廃棄バイオマス処理装置、メタン発酵システム、焼却システム及び発電システムを、図面を参照して説明する。

発明者らの検討によると、酵素を用いた分解処理方法において、分解処理の時間の経過に伴って、廃棄バイオマス処理物に含まれる易分解性有機物の量が減少するのは、廃棄バイオマスにメタン菌などの易分解性有機物を餌とする微生物が付着しているためであることが判明した。すなわち、廃棄バイオマス中に易分解性有機物が生成すると、廃棄バイオマスに付着していたメタン菌などの微生物が活性化して、不可避的にメタン発酵などの発酵が進み、易分解性有機物が消費されてメタンガスが生成することが判明した。このメタン発酵を抑える方法として、廃棄バイオマスに付着している微生物を除去することが考えられるが、微生物を完全に除去することは極めて困難である。

そして、発明者らはさらに検討を重ねた結果、バイオマス処理槽内での難分解性有機物の分解状態を推定して、難分解性有機物が分解されて、多量の易分解性有機物が生成したと推定されたときからメタン菌などの微生物が活性化するまでの間に、バイオマス処理槽から廃棄バイオマス処理物を取り出すことによって、廃棄バイオマスに付着している微生物を除去しなくても、廃棄バイオマスに含まれる難分解性有機物を効率よく易分解性有機物に分解することができることを見出した。難分解性有機物の分解状態は、例えば、難分解性有機物を分解させるのに利用するバイオマス処理槽を用いて、予め廃棄バイオマスに含まれている難分解性有機物を分解処理して、易分解性有機物を生成させるのに必要な時間もしくは易分解性有機物を生成させたときの状態量の変化を測定し、その測定した時間もしくは状態量のデータに基づいて推定することができる。易分解性有機物を生成させたときの状態量の変化としては、例えば、バイオマス処理槽内のメタンガス濃度、二酸化炭素ガス濃度、アンモニアガス濃度、硫化水素ガス濃度、酸素ガス濃度、温度、廃棄バイオマスの色、廃棄バイオマスのｐＨ、廃棄バイオマスの質量、廃棄バイオマスの容積量などの変化を用いることができる。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の廃棄バイオマス処理装置の構成を示すブロック図である。
図１において、廃棄バイオマス処理装置１ａは、バイオマス処理槽１０と、温度計２０と、推定装置３０と、制御装置４０とを有する。バイオマス処理槽１０は、廃棄バイオマスを供給するための供給口（図示せず）と分解処理後の廃棄バイオマス処理物を取り出すための取出口（図示せず）とをそれぞれ側面に備える。バイオマス処理槽１０の供給口には供給ポンプ１１が、取出口には取出ポンプ１２がそれぞれ連結されている。バイオマス処理槽１０の供給口及び取出口の位置に特に制限はない。供給口はバイオマス処理槽１０の上面に、取出口はバイオマス処理槽１０の底面に設けてもよい。バイオマス処理槽１０内には、多孔板１３が備えられている。処理対象の廃棄バイオマス１４は、多孔板１３の上に配置される。廃棄バイオマス１４から漏出した水分は、多孔板１３の孔を通ってバイオマス処理槽１０の底部に貯留される。

温度計２０は、バイオマス処理槽１０内の温度を測定して、その測定結果を、推定装置３０に出力する。推定装置３０は、予め測定された、廃棄バイオマス１４に含まれている難分解性有機物を分解処理して、易分解性有機物を生成させたときのバイオマス処理槽１０内の温度の変化に基づいて、難分解性有機物の分解状態を推定する。

ここで、推定装置３０による難分解性有機物の分解状態の推定方法について説明する。
図２は、廃棄バイオマス処理装置１ａを用いて廃棄バイオマスの処理を行ったときの状態量の推移を示すグラフである。なお、廃棄バイオマスとしては、刈草を使用している。図２の（ａ）は物質量の推移であり、図２の（ｂ）はバイオマス処理槽１０内の温度の推移である。図２（ａ）、（ｂ）のグラフの横軸は、バイオマス処理槽１０に廃棄バイオマス（刈草）を導入した時間ｔ_０からの経過時間である。図２（ａ）のグラフの縦軸は、廃棄バイオマス中の難分解性有機物と、その難分解性有機物の分解によって生成する易分解性有機物、そしてその易分解性有機物の発酵によって生成する発酵ガスの量である。Ｃ_０〜Ｃ_４は、易分解性有機物の量である。図２（ｂ）のグラフの縦軸は、バイオマス処理槽１０内の温度である。

時間ｔ_０にて、バイオマス処理槽１０に廃棄バイオマスを供給すると、廃棄バイオマス中に含まれる枯草菌（バチルス属）などのセルロース分解微生物によって、廃棄バイオマスの細胞壁を構成する難分解性有機物（セルロース）が分解される。細胞壁が破壊されると、細胞内から易分解性有機物（酢酸、プロピオン酸）が漏出する。経過時間ｔ_１までの間は、セルロース分解微生物は活性が低いため、増殖速度が遅い。このため、経過時間ｔ_１までの間は、易分解性有機物の量は徐々に増加する（Ｃ_０からＣ_１）。また、このセルロース分解微生物による難分解性有機物の分解反応は、発熱反応であるので、温度も徐々に上昇する（Ｔ_０からＴ_１）。

経過時間ｔ_１にて、セルロース分解微生物が活性化して、増殖速度が早くなると、難分解性有機物の分解が急激に進む。これに伴って、易分解性有機物の量は急激に増加し（Ｃ_１からＣ_２）、温度は急激に上昇する（Ｔ_１からＴ_２）。難分解性有機物の分解が進み、その量が減少すると、易分解性有機物の量の増加と温度の上昇もそれに合わせて鈍化する。特に、温度曲線は丘陵状の曲線となる。

経過時間ｔ_２にて、殆どの難分解性有機物が分解されて、多量の易分解性有機物が生成すると、易分解性有機物を餌とする微生物が徐々に増加する。易分解性有機物を餌とする微生物としては、加水分解菌（でんぷん→ブドウ糖に分解する微生物）や、酢酸生成菌（ブドウ糖→酢酸に分解する微生物）、メタン菌（酢酸→メタンガスに分解する微生物）、アンモニア生成菌（窒素含有有機物→アンモニアガスに分解する微生物）、硫酸還元菌（イオウ性有機物→硫化水素ガスに分解する微生物）などがある。これらの微生物は、処理前の廃棄バイオマス中に少量しか存在していない。このため、増殖するのに時間がかかる。したがって、これらの微生物によって生成する発酵ガスは、易分解性有機物の量が増加しても急には発生しない、いわゆる発酵ガス未発生状態が存することとなる。

経過時間ｔ_３にて、易分解性有機物を餌とする微生物が活性化して、増殖速度が早くなると、易分解性有機物の量が減少して、酢酸ガス、メタンガス等の発酵ガスの量が急激に増加する。この微生物の増加に伴って、温度も急激に上昇する（Ｔ_２からＴ_３）。

推定装置３０は、温度計２０で測定されたバイオマス処理槽１０内の温度が、易分解性有機物の量が多く、かつ発酵ガスの量が少ないとされる温度、すなわちＴ_２になったときに、難分解性有機物の分解処理が終了したと推定する。そして、その推定結果を、制御装置４０に出力する。

制御装置４０は、供給ポンプ１１と取出ポンプ１２に接続されている。制御装置４０は、供給ポンプ１１と取出ポンプ１２のＯＮ−ＯＦＦを切り替えることによって、バイオマス処理槽１０に廃棄バイオマスを供給する操作と、バイオマス処理槽１０から廃棄バイオマス処理物を取り出す操作とを制御する。制御装置４０は、推定装置３０から難分解性有機物の分解処理が終了したとの推定結果が入力されると、取出ポンプ１２を駆動させて、バイオマス処理槽１０から廃棄バイオマス処理物を取り出す操作を実施させる。この取り出す操作が終了後、制御装置４０は、供給ポンプ１１を駆動させて、未処理の廃棄バイオマスをバイオマス処理槽１０に供給する操作を実施させる。なお、バイオマス処理槽１０からの廃棄バイオマス処理物の取り出し操作及びバイオマス処理槽１０への廃棄バイオマスの供給操作はポンプを使用せずに、例えば人力によって行ってもよい。この場合、制御装置４０は、例えば、音や光によって廃棄バイオマス処理物の取り出し時期を、作業者に通知する。

上記の廃棄バイオマス処理装置１ａによる効果として、以下の点が挙げられる。
（１）バイオマス処理槽１０内の温度変化から難分解性有機物の分解状態を推定できるので、簡単かつ迅速に、難分解性有機物の分解状態が把握できる。このためシンプルでメンテナンスが容易な装置構成とすることができる。
（２）バイオマス処理槽１０内の温度が、易分解性有機物の量が多く、かつ発酵ガスの量が少ないときの温度、すなわちＴ_２になったときに、難分解性有機物の分解処理が終了したと推定することによって、易分解性有機物の量が多い廃棄バイオマス処理物を得ることができる。得られた廃棄バイオマス処理物は、メタン発酵、消化ガス発電、ごみ発電の原料として使用する場合でも、効率の高い原料として利用できる。
（３）バイオマス処理槽１０に廃棄バイオマスを供給する操作と、バイオマス処理槽１０から廃棄バイオマス処理物を取り出す操作を、供給ポンプ１１と取出ポンプ１２のＯＮ−ＯＦＦ運転によって制御することができる。このため、原料の廃棄バイオマスが有る場合だけ、これらのポンプを運転することで、原料の有無に合わせた運転が可能となる。
また、廃棄バイオマス処理物をメタン発酵、消化ガス発電、焼却、ゴミ発電等へ供給する場合にも、同一の品質を同時に供給することができ、後工程の運転が効率化する。
（４）バイオマス処理槽１０単独の構成としたので、後工程である、メタン発酵、消化ガス発電、ごみ発電、焼却等複数のプロセスへ供給する場合でも、それらに対応することが可能となる。例えば、廃棄バイオマス処理物をトラックのタンク内に貯留することで、このトラックを、メタン発酵装置のみならず、ごみ発電へも供給することが可能となる。

廃棄バイオマス処理装置１ａにおいて、推定装置３０は、難分解性有機物の分解状態を、温度計２０を用いて測定されたバイオマス処理槽１０内の温度変化に基づいて推定する。なお、温度計の代わりに、メタンガス濃度計、二酸化炭素ガス濃度計、アンモニアガス濃度計、硫化水素ガス濃度計、酸素ガス濃度計、色の計測機、ｐＨ計、質量計、容積測定機を用いて、難分解性有機物の分解状態を推定することもできる。

メタンガス計を用いる場合は、バイオマス処理槽１０内のメタンガス濃度を測定して、その値が設定値を超えたときに、難分解性有機物の分解処理が終了したと推定する。メタン発酵が発生し始めた直後で、メタン発酵を抑えて、易分解性有機物量を最大化することができる。このため、後工程のメタン発酵の原料として、最適の廃棄バイオマス処理物を獲得することが可能となる。

二酸化炭素ガス濃度計を用いる場合は、バイオマス処理槽１０内の二酸化炭素ガス濃度を測定して、その値が設定値を超えたときに、難分解性有機物の分解処理が終了したと推定する。二酸化炭素ガスは、加水分解菌、酸生成菌、メタン菌等、大部分の微生物の反応で生成されるので、発酵ガスが発生した始めた直後で、発酵ガスに係る微生物の増殖を抑えて、易分解性有機物量を最大化することができる。このため、後工程の消化ガスやゴミ発電等の原料として、最適の廃棄バイオマス処理物を獲得することが可能となる。

アンモニアガス濃度計を用いる場合は、バイオマス処理槽１０内のアンモニアガス濃度を測定して、その値が設定値を超えたときに、難分解性有機物の分解処理が終了したと推定する。アンモニア生成菌の増殖を抑制することができ、メタン発酵によって生成する消化ガスからのアンモニアガスの除去が不要又は低減される。

硫化水素ガス濃度計を用いる場合は、バイオマス処理槽１０内の硫化水素ガス濃度を測定して、その値が設定値を超えたときに、難分解性有機物の分解処理が終了したと推定する。硫酸還元菌の増殖を抑制することができ、メタン発酵によって生成する消化ガスからの硫化水素ガスの除去が不要又は低減される。

酸素ガス濃度計を用いる場合は、バイオマス処理槽１０内の酸素ガス濃度を測定して、その値が設定値以下となったときに、難分解性有機物の分解処理が終了したと推定する。二酸化炭素ガスの濃度が増加すると酸素ガス濃度は逆に低下するので、その因果関係を利用して、難分解性有機物の分解状態を推定する。メタン発酵を抑えて、易分解性有機物量を最大化することができる。

色の計測機を用いる場合は、バイオマス処理槽１０内の廃棄バイオマスの色の変化から難分解性有機物の分解状態を推定する。例えば、刈草は、細胞壁が破壊されると、その色が緑色から茶色あるいは黄色に変色する。この色の変化を捉えることにより、難分解性有機物の分解状態を把握することが可能となる。色の計測機の例としては、色彩計、色度計及び分光光度計を挙げることができる。これの計測機は、直接、廃棄バイオマスに接触することなく、色を計測することが可能となるので（非接触型）、センサ部分の劣化や汚れが起こりにくく、安定したメンテナンスフリーの運転が可能となる。

ｐＨ計を用いる場合は、バイオマス処理槽内の廃棄バイオマスのｐＨの変化から難分解性有機物の分解状態を推定する。廃棄バイオマス中の易分解性有機物が発酵すると、廃棄バイオマスのｐＨが変化する。酸生成菌によって易分解性有機物が発酵すると、酢酸が発生し、酸性側にシフトする。アンモニア生成菌によって易分解性有機物が発酵すると、アンモニアが発生し、アルカリ側にシフトする。このため、ｐＨが変化したとき、難分解性有機物の分解が終了し、易分解性有機物の分解が始まったと推定することができる。ｐＨを適正値に制御することにより、アンモニアの発生を抑えて酢酸を多く発生させる運転等が可能となる。

質量計を用いる場合は、バイオマス処理槽内の廃棄バイオマスの質量の変化から難分解性有機物の分解状態を推定する。易分解性有機物が分解すると、その質量が変化する。このため、質量が変化したとき、難分解性有機物の分解が終了し、易分解性有機物の分解が始まったと推定することができる。正確にバイオマス処理槽の廃棄バイオマスの量が把握できるので、誤差の小さい制御運転が可能となる。

容積測定機を用いる場合は、バイオマス処理槽内の廃棄バイオマスの容積量の変化から難分解性有機物の分解状態を推定する。易分解性有機物が分解すると、その容積量が変化する。このため、容積量が変化したとき、難分解性有機物の分解が終了し、易分解性有機物の分解が始まったと推定することができる。容積測定機の例としては、界面計を挙げることができる。容積量を測定することによって、容積率の異なる廃棄物バイオマスが供給されてきても、バイオマス処理槽が一杯になり溢れたり、少なくなったりすることで、効率が低下するといった問題も解消される。

（第２の実施形態）
図３は、第２の実施形態の廃棄バイオマス処理装置の構成を示すブロック図である。図３に示す廃棄バイオマス処理装置１ｂの構成のうち、図１に示した廃棄バイオマス処理装置１ａと同一の構成には、同一の符号を付してその説明を一部省略する。
図３に示すように、本実施形態の廃棄バイオマス処理装置１ｂは、バイオマス処理槽１０と供給ポンプ１１との間に廃棄バイオマスの流入流量計５０を、取出ポンプ１２の後段に廃棄バイオマスの流出流量計５１を有する点、温度計を有しない点で、図１に示した廃棄バイオマス処理装置１ａと相違する。

廃棄バイオマス処理装置１ｂにおいて、推定装置３０は、廃棄バイオマスがバイオマス処理槽に供給されてからの経過時間と、廃棄バイオマスに含まれている難分解性有機物を分解処理して、易分解性有機物を生成させるのに必要な時間とに基づいて、難分解性有機物の分解状態を推定する。易分解性有機物を生成させるのに必要な時間は、予めバイオマス処理槽１０を用いて測定した時間である。

流入流量計５０は、供給ポンプ１１にて供給される廃棄バイオマスの量を測定し、その量が０となると、供給作業が終了したことを推定装置３０に出力する。推定装置３０は、供給作業が終了したことが入力された時間をｔ_０として、廃棄バイオマスの供給からの経過時間の計測を開始する。そして、経過時間が、易分解性有機物を生成させるのに必要な時間（図２（ａ）のｔ_２〜ｔ_３）となると、難分解性有機物の分解が終了したと推定し、その推定結果を制御装置４０に出力する。

制御装置４０は、難分解性有機物の分解処理が終了したとの推定結果が入力されると、取出ポンプ１２を駆動させて、バイオマス処理槽１０から廃棄バイオマス処理物を取り出す。流出流量計５１は、取出ポンプ１２にて取り出された廃棄バイオマス処理物の量を測定し、その量が０となると、取り出し作業が終了したことを推定装置３０に出力する。推定装置３０は、取り出し作業が終了したことが入力されると、経過時間の計測を終了する。

上記の廃棄バイオマス処理装置１ｂによれば、流入流量計５０及び流出流量計５１はほとんどメンテナンスする必要がないため、メンテナンスフリーの運転が可能となる。

（第３の実施形態）
図４は、第３の実施形態の廃棄バイオマス処理装置の構成を示すブロック図である。図４に示す廃棄バイオマス処理装置１ｃの構成のうち、図１に示した廃棄バイオマス処理装置１ａと同一の構成には、同一の符号を付してその説明を一部省略する。

本実施形態の廃棄バイオマス処理装置１ｃは、バイオマス処理槽１０に分解剤投入装置６０が備えられている点で廃棄バイオマス処理装置１ａと相違する。分解剤投入装置６０は、分解剤槽６１と、ポンプ６２を有する配管６３とから構成されている。分解剤の例としては、セルロース分解菌が生息している土壌、セルラーゼ酵素を挙げることができる。

廃棄バイオマス処理装置１ｃにおいて、制御装置４０は、推定装置３０から出力された難分解性有機物の分解状態の推定結果により、難分解性有機物の分解速度が遅いと判断した場合には、ポンプ６２を駆動する。ポンプ６２が駆動することによって、分散剤がバイオマス処理槽１０に投入される。

上記の廃棄バイオマス処理装置１ｃによれば、難分解性有機物の分解が促進され、処理速度が向上する。このため、バイオマス処理槽１０の容積やスペースを縮小化することができる。

（第４の実施形態）
図５は、第４の実施形態の廃棄バイオマス処理装置の構成を示すブロック図である。図５に示す廃棄バイオマス処理装置１ｄの構成のうち、図１に示した廃棄バイオマス処理装置１ａと同一の構成には、同一の符号を付してその説明を一部省略する。

本実施形態の廃棄バイオマス処理装置１ｄは、バイオマス処理槽１０に、水分を供給する水分供給装置７０と水分を排出する水分排出装置７４とを備える点で廃棄バイオマス処理装置１aと相違する。水分供給装置７０は、水槽７１とポンプ７２を有する配管７３とから構成されている。水分排出装置７４は弁７５有する配管７６から構成されている。

廃棄バイオマス処理装置１ｄにおいて、制御装置４０は、推定装置３０から出力された難分解性有機物の分解状態の推定結果により、難分解性有機物の分解速度が早いと判断した場合には、ポンプ７２を駆動する。ポンプ７２が駆動すると、水分がバイオマス処理槽１０に投入される。水分がバイオマス処理槽１０に投入されると、槽内の温度が低下し、難分解性有機物の分解速度が遅くなる。また、制御装置４０は、ポンプ７２を駆動すると共に、弁７５を解放する。弁７５を解放すると、槽内に投入された水分は配管７６を通って槽外に排出される。排出された水分は排水として処理される。なお、水分供給装置７０と水分排出装置７４の代わりに冷風供給装置などの空冷式の冷却装置を用いてもよい。

上記の廃棄バイオマス処理装置１ｃによれば、このようにバイオマス処理槽１０中の水分量をコントロールすることにより、バイオマス処理槽１０内の温度を制御でき、処理制御が安定化するといった効果が生じる。

本実施形態の廃棄バイオマス処理装置において、バイオマス処理槽１０の少なくとも一部は、透明又は半透明であってもよい。例えば、バイオマス処理槽１０の上部と側面を、透明アクリルや透明ガラス等の透明素材で構成することも可能である。この場合の効果としては、太陽光がバイオマス処理槽１０に照射されるので、太陽光の赤外線による温度上昇効果があるので、温度上昇があり、微生物の増殖効率が促進される。
また、太陽光の紫外線による殺菌効果があるので、バイオマス処理槽１０内部に含まれる有用な微生物（難分解性有機物→易分解性有機物等）のみを増殖させて、バイオマス処理槽１０内部に存在する雑菌（コンタミネーション）を抑制することができる。したがって、有用な微生物のみを優先的に増殖させることができ、装置全体の効率が向上する。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、予め前記バイオマス処理槽を用いて測定した、前記廃棄バイオマスに含まれている前記難分解性有機物を分解処理して、前記易分解性有機物を生成させるのに必要な時間もしくは前記易分解性有機物を生成させたときの状態量の変化に基づいて、前記難分解性有機物の分解状態を推定する推定装置を持つことによって、廃棄バイオマスに含まれる難分解性有機物を効率よく易分解性有機物に分解することができる。

次に、上記実施形態の廃棄バイオマス処理装置を利用した、メタン発酵システム、焼却システム及び発電システムを説明する。

図６は、実施形態のメタン発酵システムの構成を示すブロック図である。
図６に示すように、メタン発酵システム２は、廃棄バイオマス処理装置１と、配管を介して廃棄バイオマス処理装置１と接続するメタン発酵装置８０とを有する。メタン発酵装置８０は、配管を介して下水汚泥が供給されるようになっている。メタン発酵装置８０は、廃棄バイオマス処理装置１にて生成した廃棄バイオマス処理物と下水汚泥とを発酵させて、消化ガス（メタンガス）を生成する。

以上に説明したメタン発酵システム２によれば、下水汚泥のみならず易分解性有機物を多量に含む廃棄バイオマス処理物を原料とすることにより、メタン発酵装置８０にて生成する消化ガス量が増加し、メタン発酵効率が向上する。

図７は、実施形態の焼却システムの構成を示すブロック図である。
図７に示すように、焼却システム３は、廃棄バイオマス処理装置１と、配管を介して廃棄バイオマス処理装置１と接続する焼却装置９０とを有する。焼却装置９０は、下水汚泥が配管を介して供給されるようになっている。焼却装置９０は、廃棄バイオマス処理装置１にて生成した廃棄バイオマス処理物と下水汚泥とを焼却し、焼却ガスと焼却灰とに分離する。

以上に説明した焼却システム３によれば、易分解性有機物を多量に含み、燃焼によって生成するカロリー（熱量）が高い廃棄バイオマス処理物を燃料として用いるため、焼却装置９０の焼却効率が高くなる。

図８は、第１の実施形態の発電システムの構成を示すブロック図である。
図８に示すように、発電システム４ａは、廃棄バイオマス処理装置１と、配管を介して廃棄バイオマス処理装置１と接続するメタン発酵装置８０、配管を介してメタン発酵装置８０と接続する消化ガス処理装置１００、そして配管を介して消化ガス処理装置１００と接続する消化ガス発電装置１１０とを有する。メタン発酵装置８０は、下水汚泥が配管を介して供給されるようになっている。

メタン発酵装置８０は、廃棄バイオマス処理装置１にて生成した廃棄バイオマス処理物と下水汚泥とを発酵させて、消化ガス（メタンガス）を生成する。生成した消化ガスは、消化ガス処理装置１００に送られる。

消化ガス処理装置１００は、消化ガス中の不純物質を除去する装置である。消化ガス処理装置１００としては、ＳＯｘ（硫酸、亜硫酸）を除去する脱硫装置、ＮＯｘ（硝酸、亜硝酸）を除去する脱硝装置、シロキサンを除去するシロキサン除去装置などが用いられる。消化ガス処理装置１００によって不純物質が除去された処理ガスは、消化ガス発電装置１１０に送られる。消化ガス発電装置１１０は、処理ガスを用いて発電する。

以上に説明した発電システム４ａによれば、易分解性有機物を多量に含む廃棄バイオマス処理物を燃料として用いるため、メタン発酵装置８０にて生成するメタン発酵ガス量が増加するので、消化ガス処理装置１００にて得られる処理ガス量が増え、消化ガス発電装置１１０での発電量が大きくなる。

図９は、第２の実施形態の発電システムの構成を示すブロック図である。
図９に示すように、発電システム４ｂは、廃棄バイオマス処理装置１と、配管を介して廃棄バイオマス処理装置１と接続するごみ発電装置１１１とを有する。ごみ発電装置１１１は、下水汚泥が配管を介して供給されるようになっている。ごみ発電装置１１１は、廃棄バイオマス処理装置１にて生成した廃棄バイオマス処理物と下水汚泥とを燃焼し、燃焼によって生成するカロリー（熱量）によって発電する。

以上に説明した発電システム４ｂによれば、易分解性有機物を多量に含み、燃焼によって生成するカロリー（熱量）が高い廃棄バイオマス処理物を燃料として用いるため、ごみ発電装置１１１での電気の発生量が高くなり、発電効率が向上する。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ…廃棄バイオマス処理装置、２…メタン発酵システム、３…焼却システム、４ａ、４ｂ…発電システム、１０…バイオマス処理槽、１１…供給ポンプ、１２…取出ポンプ、１３…多孔板、１４…廃棄バイオマス、２０…温度計、３０…推定装置、４０…制御装置、５０…流入流量計、５１…流出流量計、６０…分解剤投入装置、６１…分解剤槽、６２…ポンプ、６３…配管、７０…水分供給装置、７１…水槽、７２…ポンプ、７３…配管、７４…水分排出装置、７５…弁、７６…配管、８０…メタン発酵装置、９０…焼却装置、１００…消化ガス処理装置、１１０…消化ガス発電装置、１１１…ごみ発電装置

Claims (10)

1. 廃棄バイオマスに含まれている難分解性有機物を分解処理して、易分解性有機物を生成させるバイオマス処理槽と、
   前記難分解性有機物の分解状態を推定する推定装置と、
   前記難分解性有機物の分解状態の推定結果に基づいて、前記バイオマス処理槽から前記廃棄バイオマスを取り出す操作を制御する制御装置を有する廃棄バイオマス処理装置。
2. 推定装置が、予め前記バイオマス処理槽を用いて測定した、前記廃棄バイオマスに含まれている前記難分解性有機物を分解処理して、前記易分解性有機物を生成させるのに必要な時間もしくは前記易分解性有機物を生成させたときの状態量の変化に基づいて、前記難分解性有機物の分解状態を推定する請求項１に記載の廃棄バイオマス処理装置。
3. 前記状態量の変化が、バイオマス処理槽内のメタンガス濃度、二酸化炭素ガス濃度、アンモニアガス濃度、硫化水素ガス濃度、酸素ガス濃度、温度、廃棄バイオマスの色、廃棄バイオマスのｐＨ、廃棄バイオマスの質量、廃棄バイオマスの容積量からなる群より選択されるいずれか１つの状態量の変化である請求項２に記載の廃棄バイオマス処理装置。
4. バイオマス処理槽が、難分解性有機物の分解剤を投入する分解剤投入装置を備える請求項１から３のいずれか一項に記載の廃棄バイオマス処理装置。
5. バイオマス処理槽が、冷却装置を備える請求項１から４のいずれか一項に記載の廃棄バイオマス処理装置。
6. バイオマス処理槽の少なくとも一部が、透明又は半透明である請求項１から５のいずれか一項に記載の廃棄バイオマス処理装置。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の廃棄バイオマス処理装置と、
   前記廃棄バイオマス処理装置の後段に配置されたメタン発酵装置とを有するメタン発酵システム。
8. 請求項１から６のいずれか一項に記載の廃棄バイオマス処理装置と、
   前記廃棄バイオマス処理装置の後段に配置された焼却装置とを有する焼却システム。
9. 請求項１から６のいずれか一項に記載の廃棄バイオマス処理装置と、
   前記廃棄バイオマス処理装置の後段に配置されたメタン発酵装置と
   前記メタン発酵装置の後段に配置された消化ガス発電装置とを有する発電システム。
10. 請求項１から６のいずれか一項に記載の廃棄バイオマス処理装置と、
    前記廃棄バイオマス処理装置の後段に配置されたごみ発電装置とを有する発電システム。

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