JP2018043224A - 紙ごみ系有機性廃棄物発電システム - Google Patents

Abstract

【課題】建築物内での電力・燃料等のエネルギ需要に対する、電力・燃料供給不足のエネルギを補うことができる紙ごみ系有機性廃棄物発電システを提供する。【解決手段】実施形態の紙ごみ系有機性廃棄物発電システムは、紙ごみ系有機性廃棄物バイオガス化システムと、エネルギ制御装置とを持つ。紙ごみ系有機性廃棄物バイオガス化システムは、セルロース分解槽と、バイオガス化槽と、セルロース分解液送液ポンプと、処理液排出ポンプと、送液制御装置と、バイオガス処理機と、バイオガス発電機とを持つ。【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、紙ごみ系有機性廃棄物発電システムに関する。

化石燃料の消費による温室効果ガスの排出によって、気温の上昇が進んでいる。気温の上昇を抑制するには、エネルギ供給側によるエネルギ源のシフトや、エネルギ需要側による省エネルギ化が必要である。しかし、エネルギ供給側による低炭素化を推進することによって十分な対策を講じることは、現状予想される技術範囲では非常に難しい。従って、エネルギ需要側による省エネルギ化を推進することが重要である。国際的には、先進国を中心として、住宅やオフィスビル等の建築物における省エネルギ化が義務付けられる方針で、省エネルギ化策が検討されている。

建物のエネルギ性能に関する欧州指令では、２０２０年末までに全ての住宅や建築物をｎＺＥＢ（ｎｅａｒｌｙ Ｚｅｒｏ Ｅｎｅｒｇｙ Ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ）とすることを要求している。しかし、太陽光発電と省エネルギ化の推進だけでは、ｎＺＥＢを達成することは非常に難しい。
一方、創エネルギ技術の１つとして、有機性廃棄物の再資源化が挙げられる。微生物によって有機性廃棄物をバイオガス化する技術も次々に開発され、これらの技術により、エネルギ回収効率の向上等が進められている。

有機性廃水や有機性廃棄物等（以下、これらを総称して「有機性廃棄物」と言う。）を微生物によりバイオガス化する場合、主として、嫌気性微生物による嫌気性消化が行われる。嫌気性消化により、有機性廃棄物に含まれる有機物の一部は、メタンと二酸化炭素を主成分としたバイオガスとなる。また、嫌気性微生物にとって分解性し難い有機物の一部や無機物等は、残渣となる。また、有機性廃棄物にタンパク質等のような高分子の窒素化合物が含まれている場合、その大半が最終的にアンモニア等の低分子の窒素化合物まで分解されて、その分解生成物が消化ガスの一成分となるか、または、消化液に溶解した状態となる。可燃性ガスであるメタンが含まれるバイオガスは、必要に応じて精製されガスホルダ等に貯められた後、ガスボイラやガスエンジン、ガスタービン等でエネルギに変換され有効利用される。消化液は、固形物と分離されて、一部は処理設備系内の循環液となり、一部は必要に応じて好気性微生物による処理プロセス等でさらに浄化された後、処理設備系外に排出される。

前述の嫌気性微生物にとって分解性の低い有機物としては、紙類の主成分でもあるセルロース系高分子有機物が挙げられる。セルロースは、植物細胞の細胞壁および植物繊維の主成分であり、自然状態においてはヘミセルロースやリグニンと結合して存在する地球上で最も多く存在する炭水化物である。国内の木質系バイオマスや農業残渣等は、バイオマスエネルギの賦存量の大半を占める。そのため、このバイオマスエネルギは、利用可能となれば、エネルギ供給の一部を担うことができる。また、セルロース系高分子有機物の分解に関しても研究が進められており、その分解に関する新しい技術やアイデアが創出されている。実用化された例はないが、今後、開発が進めば実用されていくと考えられる。例えば、セルロース系高分子有機物を分解するセルロース分解槽と、セルロース分解後のセルロース系高分子有機物の嫌気性消化を行うバイオガス化槽とを備え、それぞれの槽において、それぞれの分解に寄与する微生物に適したｐＨ、水温等の環境を調整するセルロース系高分子有機物の嫌気性処理装置および方法が知られている。

建築物の再生可能エネルギの未利用ゼロ化に向けて、集合住宅やオフィスビル等で太陽光発電システムを設置する場合がある。この場合、屋上等の太陽光を集光しやすい環境では、太陽電池パネルの設置可能面積が小さく、電力消費量に対して電力供給量が不十分となることがある。その場合、太陽光以外の再生可能エネルギを創生する必要がある。

特許第５１２１１１１号公報 特許第４８４４９５１号公報

本発明が解決しようとする課題は、建築物内での電力・燃料等のエネルギ需要に対する、電力・燃料供給不足のエネルギを補うことができる紙ごみ系有機性廃棄物発電システムを提供することである。

実施形態の紙ごみ系有機性廃棄物発電システムは、紙ごみ系有機性廃棄物バイオガス化システムと、エネルギ制御装置とを持つ。紙ごみ系有機性廃棄物バイオガス化システムは、セルロース分解槽と、バイオガス化槽と、セルロース分解液送液ポンプと、処理液排出ポンプと、送液制御装置と、バイオガス処理機と、バイオガス発電機とを持つ。送液制御装置は、予めセルロース分解槽またはバイオガス化槽における撹拌を停止して、セルロース分解槽またはバイオガス化槽の培養液に含まれる固形物を沈降させた後、セルロース分解液送液ポンプまたは処理液排出ポンプを動作させて、培養液の上澄み液を送液する。

実施形態の紙ごみ系有機性廃棄物発電システムの構成要素の１つである紙ごみ系有機性廃棄物バイオガス化システムを示す模式図。 第１の実施形態に係る紙ごみ系有機性廃棄物発電システムを示す模式図。 第２の実施形態に係る紙ごみ系有機性廃棄物発電システムを示す模式図。 第３の実施形態に係る紙ごみ系有機性廃棄物発電システムを示す模式図。 第４の実施形態に係る紙ごみ系有機性廃棄物発電システムを示す模式図。 第５の実施形態に係る紙ごみ系有機性廃棄物発電システムを示す模式図。

以下、実施形態の紙ごみ系有機性廃棄物発電システムを、図面を参照して説明する。

［紙ごみ系有機性廃棄物バイオガス化装置］
図１を用いて、実施形態の紙ごみ系有機性廃棄物発電システムの構成要素の１つである紙ごみ系有機性廃棄物バイオガス化システムを説明する。
図１に示す紙ごみ系有機性廃棄物バイオガス化システム１００は、紙ごみ系有機性廃棄物を分解して低分子化したセルロース系有機性廃棄物を得るセルロース分解槽１と、セルロース分解槽１において生成した低分子化したセルロース系有機性廃棄物を分解してバイオガスを発生させるバイオガス化槽３と、セルロース分解槽１において生成した、低分子化したセルロース系有機性廃棄物を含む培養液の一部を、セルロース分解槽１からバイオガス化槽３に送液するセルロース分解液送液ポンプ２と、バイオガス化槽３において生成した低分子化したセルロース系有機性廃棄物の分解物（バイオガス）が除去された培養液の一部を嫌気性消化反応の系外に排出する処理液排出ポンプ８と、予めセルロース分解槽１またはバイオガス化槽３における撹拌を停止して、セルロース分解槽１またはバイオガス化槽３の培養液に含まれる固形物を沈降させた後、セルロース分解液送液ポンプ２または処理液排出ポンプ８を動作させて、培養液の上澄み液を送液する送液制御装置１３と、セルロース分解槽１およびバイオガス化槽３で発生したバイオガスを処理するバイオガス処理機４と、バイオガスを電気的エネルギおよび熱的エネルギに変換するバイオガス発電機５ととから概略構成されている。

また、図１に示すように、紙ごみ系有機性廃棄物バイオガス化システム１００は、セルロース分解槽１に設けられ、その内部の培養液や紙ごみ系有機性廃棄物を撹拌するセルロース分解槽撹拌機６と、バイオガス化槽３に設けられ、その内部の培養液を撹拌するバイオガス化槽撹拌機７とバイオガス処理機４に接続され、バイオガスに含まれる硫化水素等の硫黄分を除去する脱硫塔９と、脱硫後のバイオガスを貯留するガスホルダ１０と、を有していてもよい。

また、図１に示すように、紙ごみ系有機性廃棄物バイオガス化システム１００は、バイオガス化槽３内の培養液の一部をセルロース分解槽１へ循環する培養液循環ポンプ１１および培養液循環配管１２を有していてもよい。
これらの構成要素は配管等で接続されている。

紙ごみ系有機性廃棄物バイオガス化システム１００による紙ごみ系有機性廃棄物のバイオガス化処理では、処理対象の紙ごみ系有機性廃棄物は、ベルトコンベヤや輸送用機器により、貯留場からセルロース分解槽１へ移送される。

セルロース分解槽１では、セルロース分解酵素等を利用してセルロースを分解する微生物が保持されている。この微生物により、紙ごみ系有機性廃棄物が分解されて低分子化し、低級脂肪酸等の低分子化したセルロース系有機性廃棄物が生成する。セルロース分解槽１にメタン生成を行うメタン生成菌等の微生物が混入している場合には、一部の紙ごみ系有機性廃棄物がメタンや二酸化炭素へ転換されることもある。すなわち、セルロース分解槽１においても、紙ごみ系有機性廃棄物の一部が分解して、メタンや二酸化炭素を含むバイオガスが発生する。
また、セルロース分解槽１では、紙ごみ系有機性廃棄物を分解している間に、セルロース分解槽撹拌機６によってセルロース分解槽１内の培養液や紙ごみ系有機性廃棄物を撹拌する。

セルロース分解液送液ポンプ２は、セルロース分解槽１における、紙ごみ系有機性廃棄物の分解によって低分子化された、低級脂肪酸等の低分子化したセルロース系有機性廃棄物を含む培養液の一部を、セルロース分解槽１からバイオガス化槽３へ送液する。

バイオガス化槽３では、セルロース分解槽１で低分子化された低級脂肪酸等の低分子化したセルロース系有機性廃棄物を分解するメタン生成菌等の微生物が保持されている。この微生物により、低級脂肪酸等の有機物が分解されて、メタンや二酸化炭素を含むバイオガスが生成する。
また、バイオガス化槽３では、低分子化された有機物を分解している間に、バイオガス化槽撹拌機７によってバイオガス化槽３内の培養液を撹拌する。

バイオガス処理機（ミストセパレータ）４では、セルロース分解槽３およびバイオガス化槽６で発生したバイオガスに含まれるバイオガス発電機５等に悪影響を及ぼす物質（例えば：ミスト（液滴））を除去する。

脱硫塔９では、バイオガス処理機４を経たバイオガスに含まれる硫化水素等の硫黄分を除去する。

ガスホルダ１０は、脱硫塔９において硫黄分が除去されたバイオガスを貯留する。

バイオガス発電機５は、ガスエンジン等からなる。バイオガス発電機５は、ガスホルダ１０に貯留されているバイオガスを電気的エネルギおよび熱的エネルギに変換する。

処理液排出ポンプ８は、バイオガス化槽３内において、低分子化したセルロース系有機性廃棄物の分解物（バイオガス）が除去された培養液の一部を、必要に応じて、嫌気性消化反応の系外に排出する。処理液排出ポンプ８で排出された培養液は、排出先の基準に応じて、固液分離や生物処理等の適切な処理プロセスを経て放流される。

培養液循環ポンプ１１は、培養液循環配管１２を介して、バイオガス化槽３内の培養液の一部をセルロース分解槽１へ循環する。

送液制御装置１３は、セルロース分解槽１における紙ごみ系有機性廃棄物の分解またはバイオガス化槽３における低分子化したセルロース系有機性廃棄物のバイオガス化を所定時間行った後、セルロース分解槽１内に、セルロース系有機性廃棄物の分解に寄与する微生物を保持するためや、バイオガス化槽３内に、低分子化したセルロース系有機性廃棄物の分解に寄与する微生物を保持するために、次のような第１〜第４の送液制御を行う。

セルロース分解槽１内に、セルロースの分解に寄与する微生物を保持するために、送液制御装置１３により、セルロース分解槽撹拌機６を培養液における微生物の沈降に必要な時間停止する（第１の送液制御）。
さらに、セルロース分解槽撹拌機６を停止している間に、セルロース分解槽１内の所定の位置（例えば、セルロース分解槽１の高さ方向の中間位置）にて培養液に含まれる微生物の濃度を検知（測定）することにより、セルロース分解槽１内にて培養液における微生物の沈降を確認する。セルロース分解槽１内にて微生物の濃度を検知（測定）する方法としては、例えば、日本工業規格 ＪＩＳ Ｋ０１０２：２０１６「工場排水試験方法」に示される活性汚泥浮遊物質（Ｍｉｘｅｄ Ｌｉｑｕｏｒ Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ Ｓｏｌｉｄｓ、ＭＬＳＳ）の測定方法に準拠する方法が用いられる。なお、送液制御装置１３には、セルロース分解槽１内の所定の位置に設けられ、セルロース分解槽１内の培養液に含まれる微生物の濃度を検知（測定）するセンサ（図示略）が接続されている。

セルロース分解槽１内の所定の位置にて培養液に含まれる微生物の濃度が所定の値（閾値）に達した後、送液制御装置１３により、セルロース分解液送液ポンプ２を動作させて、セルロース分解槽１の培養液の上澄み液をバイオガス化槽３に送液する（第２の送液制御）。
なお、セルロース分解槽３内の所定の位置にて培養液に含まれる微生物の濃度が所定の値（閾値）に達した場合に、セルロース分解槽１内の培養液において、微生物が充分に沈降したものと判断する。また、培養液において微生物が充分に沈降したとは、セルロース分解槽１内に、微生物をほとんど損失することなく保持した状態を保てることを言う。
これにより、セルロース分解槽１内に、セルロース系有機性廃棄物の分解に必要量の微生物を保持することができる。また、微生物が充分に沈降した状態では、未分解のセルロース系有機性廃棄物もセルロース分解槽１内に保持されるため、セルロース系有機性廃棄物はセルロース分解槽１内で充分な分解処理を受ける効果も得られる。

また、バイオガス化槽３内に、低分子化したセルロース系有機性廃棄物の分解に寄与する微生物を保持するために、送液制御装置１３により、バイオガス化槽撹拌機７を培養液における微生物の沈降に必要な時間停止する（第３の送液制御）。
さらに、バイオガス化槽撹拌機７を停止している間に、バイオガス化槽３内の所定の位置（例えば、バイオガス化槽３の高さ方向の中間位置）にて培養液に含まれる微生物の濃度を検知（測定）することにより、バイオガス化槽３内にて培養液における微生物の沈降を確認する。バイオガス化槽３内にて微生物の濃度を検知（測定）する方法としては、例えば、セルロース分解槽１内にて微生物の濃度を検知（測定）する方法と同様の方法が用いられる。なお、送液制御装置１３には、バイオガス化槽３内の所定に位置に設けられ、バイオガス化槽３内の培養液に含まれる微生物の濃度を検知（測定）するセンサ（図示略）が接続されている。

バイオガス化槽３内の所定の位置にて培養液に含まれる微生物の濃度が所定の値（閾値）に達した後、送液制御装置１３により、処理液排出ポンプ８を動作させて、バイオガス化槽３の培養液の上澄み液を嫌気性消化反応の系外に排出する（第４の送液制御）。
なお、バイオガス化槽３内の所定の位置にて培養液に含まれる微生物の濃度が所定の値（閾値）に達した場合に、バイオガス化槽３内の培養液において、微生物が充分に沈降したものと判断する。また、培養液において微生物が充分に沈降したとは、バイオガス化槽３内に、微生物をほとんど損失することなく保持した状態を保てることを言う。
これにより、低分子化したセルロース系有機性廃棄物の分解物（バイオガス）が除去された培養液の一部を、バイオガス化槽３から嫌気性消化反応の系外に排出することができるとともに、バイオガス化槽３内に、低分子化したセルロース系有機性廃棄物の分解に必要量の微生物を保持することができる。

ここで、セルロース分解槽１またはバイオガス化槽３において、培養液のｐＨを調整するために、培養液にｐＨ調整剤を添加する場合がある。それぞれの槽にｐＨ調整剤を添加する場合には、送液制御装置１３により、セルロース分解槽１のセルロース分解槽撹拌機６またはバイオガス化槽３のバイオガス化槽撹拌機７を動作させている状態で行うことが好ましい。

［紙ごみ系有機性廃棄物発電システム］
（第１の実施形態）
図２を用いて、第１の実施形態に係る紙ごみ系有機性廃棄物発電システムを説明する。なお、図１に示した紙ごみ系有機性廃棄物バイオガス化システムと同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図２に示す第１の実施形態に係る紙ごみ系有機性廃棄物発電システム２００は、集合住宅やオフィスビル等の建築物１０００内部、あるいは建築物１０００外部で発生した紙ごみ系有機性廃棄物２０００を嫌気性微生物によって分解して得られたバイオガスを電気的エネルギおよび熱的エネルギとして回収する紙ごみ系有機性廃棄物バイオガス化システム１００と、紙ごみ系有機性廃棄物バイオガス化システム１００で得られた電気的エネルギおよび熱的エネルギを、建築物１０００内に供給する制御を行うエネルギ制御装置２１０と、建築物１０００の屋上等の太陽光を集光しやすい場所に設置された太陽電池パネル２４０とから概略構成されている。また、エネルギ制御装置２１０は、紙ごみ系有機性廃棄物バイオガス化システム１００で得られた電気的エネルギを建築物１０００内に供給する制御を行う電気的エネルギ制御装置２２０と、紙ごみ系有機性廃棄物バイオガス化装置１００で得られた熱的エネルギを建築物１０００内に供給する制御を行う熱的エネルギ制御装置２３０とを有する。
本実施形態の紙ごみ系有機性廃棄物発電システム２００では、紙ごみ系有機性廃棄物バイオガス化システム１００が、建築物１０００の地下等の低層部に設置されている。

建築物１０００内部で発生した紙ごみ系有機性廃棄物２０００は、紙ごみ系有機性廃棄物バイオガス化システム１００が設置されている場所に収集される。収集された紙ごみ系有機性廃棄物２０００は、紙ごみ系有機性廃棄物バイオガス化システム１００のセルロース分解槽１に供給され、上述のような工程を経て、バイオガス化される。得られたバイオガスは、上述のようにしてバイオガス発電機５にて電気的エネルギおよび熱的エネルギに変換される。得られた電気的エネルギは、電気的エネルギ制御装置２２０で、直流電流であれば交流電流に変換され、得られた交流電流（電力）は本システムの動力を賄う電力として供給されるとともに、電気的エネルギ制御装置２２０内の系統電源に連係され、送電線２５０を介して、建築物１０００内に設置された照明装置２６０等に供給される。得られた熱的エネルギは、熱的エネルギ制御装置２３０で、紙ごみ系有機性廃棄物バイオガス化システム１００におけるセルロース分解槽１およびバイオガス化槽３の加温を賄う熱源として供給されるとともに、必要に応じて建築物１０００内に設置されたヒートポンプやボイラの熱源として供給される。

建築物１０００内部での紙ごみ系有機性廃棄物２０００の発生量が少なく、紙ごみ系有機性廃棄物２０００をバイオガス化して得られた電気的エネルギおよび熱的エネルギだけでは建築物１０００内の電力需要および熱需要を賄うことができない場合も想定される。そのため、処理対象物として、建築物１０００外部の紙ごみ系有機性廃棄物を用いてもよい。また、紙ごみ系有機性廃棄物発電システム２００は、生ごみ等を紙ごみ系有機性廃棄物バイオガス化システム１００のバイオガス化槽３に投入する機構を有していてもよい。

太陽電池パネル２４０は、送電線２５０と電力変換装置２７０を介して、電気的エネルギ制御装置２２０に接続されている。太陽電池パネル２４０で得られた電気的エネルギは、電力変換装置２７０で直流電流から交流電流に変換される。得られた交流電流（電力）は、送電線２５０を介して、建築物１０００内に設置された照明装置２６０等に供給される。また、太陽電池パネル２４０で得られた電気的エネルギにより、紙ごみ系有機性廃棄物バイオガス化システム１００のセルロース分解槽撹拌機６やバイオガス化槽撹拌機７を動作させてもよい。
なお、太陽電池パネル２４０で得られた電気的エネルギによって建築物１０００内の電力需要および熱需要を賄うことができる場合には、紙ごみ系有機性廃棄物バイオガス化システム１００による紙ごみ系有機性廃棄物２０００のバイオガス化を停止（休止）または有機物投入量を低減するか、あるいは、紙ごみ系有機性廃棄物バイオガス化システム１００によって得られたバイオガスをガスホルダ１０に貯留して、バイオガス発電機５による発電を停止（休止）する。このような紙ごみ系有機性廃棄物バイオガス化システム１００によるバイオガスの生成やバイオガス発電機５による発電も電気的エネルギ制御装置２２０で制御する。

本実施形態の紙ごみ系有機性廃棄物発電システム２００では、建築物１０００内で発生する紙ごみ系有機性廃棄物２０００を、紙ごみ系有機性廃棄物バイオガス化システム１００のセルロース分解槽１に直接供給し、紙ごみ系有機性廃棄物２０００から電気的エネルギを回収し、その電気的エネルギを電力として建築物１０００内に供給する。また、紙ごみ系有機性廃棄物２０００から熱的エネルギを回収し、その熱的エネルギを熱源として建築物１０００内に供給する。これにより、建物のエネルギ性能に関する欧州指令のｎＺＥＢ化を達成することが可能となる。

（第２の実施形態）
図３を用いて、第２の実施形態に係る紙ごみ系有機性廃棄物発電システムを説明する。なお、図１に示した紙ごみ系有機性廃棄物バイオガス化システムおよび図２に示した第１の実施形態に係る紙ごみ系有機性廃棄物発電システムと同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図３に示す第１の実施形態に係る紙ごみ系有機性廃棄物発電システム３００は、紙ごみ系有機性廃棄物バイオガス化システム１００と、電気的エネルギ制御装置２２０と、熱的エネルギ制御装置２３０と、紙ごみ系有機性廃棄物バイオガス化システム１００に紙ごみ系有機性廃棄物２０００を投入するための投入路３１０とから概略構成されている。

本実施形態の紙ごみ系有機性廃棄物発電システム３００では、投入路３１０が、建築物１０００内にて、建築物１０００を高さ方向に貫通して、その最下部が紙ごみ系有機性廃棄物バイオガス化装置１００に連結するように設けられている。また、投入路３１０における建築物１０００の各階に、投入路３１０内に紙ごみ系有機性廃棄物２０００を投入するための投入口（図示略）が設けられている。

建築物１０００が高層建築物である場合、紙ごみ系有機性廃棄物２０００を紙ごみ系有機性廃棄物バイオガス化システム１００に投入するために、高層階から紙ごみ系有機性廃棄物バイオガス化システム１００へ運搬するには多くの労力を必要とする。本実施形態の紙ごみ系有機性廃棄物発電システム３００では、建築物１０００内に、建築物１０００を高さ方向に貫通する投入路３１０を設け、建築物１０００の各階で発生した紙ごみ系有機性廃棄物２０００を投入路３１０に投入することにより、紙ごみ系有機性廃棄物２０００を運搬することなく、紙ごみ系有機性廃棄物バイオガス化装置１００に投入することができる。

（第３の実施形態）
図４を用いて、第３の実施形態に係る紙ごみ系有機性廃棄物発電システムを説明する。なお、図１に示した紙ごみ系有機性廃棄物バイオガス化システム、図２に示した第１の実施形態に係る紙ごみ系有機性廃棄物発電システムおよび図３に示した第２の実施形態に係る紙ごみ系有機性廃棄物発電システムと同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図４に示す第３の実施形態に係る紙ごみ系有機性廃棄物発電システム４００は、紙ごみ系有機性廃棄物バイオガス化システム１００と、電気的エネルギ制御装置２２０と、熱的エネルギ制御装置２３０と、投入路３１０と、投入路３１０と紙ごみ系有機性廃棄物バイオガス化システム１００との間に設けられた前処理機４１０とから概略構成されている。

本実施形態の紙ごみ系有機性廃棄物発電システム４００では、投入路３１０の最下部と紙ごみ系有機性廃棄物バイオガス化システム１００との間、すなわち、紙ごみ系有機性廃棄物バイオガス化システム１００に隣接して、紙ごみ系有機性廃棄物２０００の破砕や粉砕を行う前処理機４１０が設けられている。前処理機４１０としては、具体的には、破砕機、粉砕機、パルパー等が挙げられる。

本実施形態の紙ごみ系有機性廃棄物発電システム４００では、投入路３１０と紙ごみ系有機性廃棄物バイオガス化システム１００との間に設けられた前処理機４１０を設けることにより、紙ごみ系有機性廃棄物バイオガス化システム１００に投入する前に、紙ごみ系有機性廃棄物２０００を粉砕することができる。これにより、紙ごみ系有機性廃棄物２０００が紙ごみ系有機性廃棄物バイオガス化システム１００のセルロース分解槽１の投入口を閉塞することを抑制することができ、また、セルロース分解槽１内を撹拌混合し易い状態に保つことができる。

（第４の実施形態）
図５を用いて、第４の実施形態に係る紙ごみ系有機性廃棄物発電システムを説明する。なお、図１に示した紙ごみ系有機性廃棄物バイオガス化システム、図２に示した第１の実施形態に係る紙ごみ系有機性廃棄物発電システムおよび図３に示した第２の実施形態に係る紙ごみ系有機性廃棄物発電システムと同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図５に示す第４の実施形態に係る紙ごみ系有機性廃棄物発電システム５００は、紙ごみ系有機性廃棄物バイオガス化システム１００と、電気的エネルギ制御装置２２０と、熱的エネルギ制御装置２３０と、投入路３１０と、投入路３１０における建築物１０００の各階に設けられた投入口の近傍に設けられた前処理機４１０とから概略構成されている。

本実施形態の紙ごみ系有機性廃棄物発電システム５００では、投入路３１０における建築物１０００の各階に設けられた投入口の近傍、すなわち、投入口に隣接して、紙ごみ系有機性廃棄物２０００の破砕や粉砕を行う前処理機４１０が設けられている。

本実施形態の紙ごみ系有機性廃棄物発電システム５００では、投入路３１０における建築物１０００の各階に設けられた投入口の近傍に前処理機４１０を設けて、前処理機４１０で粉砕した後に紙ごみ系有機性廃棄物２０００を投入路３１０に投入することにより、例えば、ストッカー等で収集してまとめた紙ごみ系有機性廃棄物２０００を建築物１０００の下層側に落下させた場合の衝撃が緩和される。また、第３の実施形態の紙ごみ系有機性廃棄物発電システム４００のように、投入路３１０の最下部に前処理機４１０を設置した場合に発生する可能性がある、紙ごみ系有機性廃棄物の負荷が一時的に増加したことに起因する紙詰まり等を低減することができる。

なお、本実施形態の紙ごみ系有機性廃棄物発電システム５００では、第３の実施形態の紙ごみ系有機性廃棄物発電システム４００と同様に、紙ごみ系有機性廃棄物バイオガス化システム１００に隣接して前処理機４１０を設けてもよい。また、紙ごみ系有機性廃棄物バイオガス化システム１００に隣接して、建築物１０００の各階に設けた前処理機４１０と異なる処理能力（より微細な粉砕が可能な能力）を有する前処理機を設けてもよい。さらに、前処理機４１０で粉砕した後の紙ごみ系有機性廃棄物２０００から、紙ごみ系有機性廃棄物２０００とは重さが異なるものや鉄等の金属を選別して取り除くために、サイクロン式の吸引装置や磁石等の機構を設けてもよい。

（第５の実施形態）
図６を用いて、第５の実施形態に係る紙ごみ系有機性廃棄物発電システムを説明する。なお、図１に示した紙ごみ系有機性廃棄物バイオガス化システム、図２に示した第１の実施形態に係る紙ごみ系有機性廃棄物発電システムおよび図３に示した第２の実施形態に係る紙ごみ系有機性廃棄物発電システムと同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図６に示す第５の実施形態に係る紙ごみ系有機性廃棄物発電システム６００は、紙ごみ系有機性廃棄物バイオガス化システム１００と、電気的エネルギ制御装置２２０と、熱的エネルギ制御装置２３０と、投入路３１０と、紙ごみ系有機性廃棄物バイオガス化システム１００に隣接して設けられた前処理機４１０と、投入路３１０における紙ごみ系有機性廃棄物バイオガス化システム１００の近傍に設けられ、紙ごみ系有機性廃棄物２０００を一次貯留する貯留槽６１０とから概略構成されている。

本実施形態の紙ごみ系有機性廃棄物発電システム６００では、投入路３１０における紙ごみ系有機性廃棄物バイオガス化システム１００の近傍、すなわち、投入路３１０の最下部と紙ごみ系有機性廃棄物バイオガス化システム１００との間に、紙ごみ系有機性廃棄物２０００を一次貯留する貯留槽６１０が設けられている。貯留槽６１０は、紙ごみ系有機性廃棄物バイオガス化システム１００に隣接して設けられた前処理機４１０よりも投入路３１０側、すなわち、前処理機４１０における紙ごみ系有機性廃棄物２０００を投入する投入口の近傍に設けられている。

紙ごみ系有機性廃棄物バイオガス化システム１００は、微生物を利用して、紙ごみ系有機性廃棄物２０００の分解を行っているため、微生物量の増減よりも大きい変動で、紙ごみ系有機性廃棄物２０００の供給量を増減すると、過負荷となり、未分解物が残留したり、餌不足の状態となって、微生物の活性が低下したりする等の不具合を生じる可能性がある。本実施形態の紙ごみ系有機性廃棄物発電システム６００では、投入路３１０における紙ごみ系有機性廃棄物バイオガス化システム１００の近傍に紙ごみ系有機性廃棄物２０００を一次貯留する貯留槽６１０を設けて、紙ごみ系有機性廃棄物バイオガス化システム１００への紙ごみ系有機性廃棄物２０００の供給速度を一定に調整することにより、紙ごみ系有機性廃棄物バイオガス化システム１００におけるバイオガス化を安定に行うことができる。

上述した第１〜第５の実施形態に係る紙ごみ系有機性廃棄物発電システムでは、建築物１０００内の電力需要および熱需要の少なくとも一方に応じて、紙ごみ系有機性廃棄物バイオガス化システム１００に対する紙ごみ系有機性廃棄物２０００の供給量を調整することができる。これにより、紙ごみ系有機性廃棄物バイオガス化システム１００によって得られる電気的エネルギおよび熱的エネルギを有効に利用することができる。

以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、建築物１０００内で発生した紙ごみ系有機性廃棄物２０００を嫌気性微生物によって分解して得られたバイオガスを電気的エネルギおよび熱的エネルギとして回収する紙ごみ系有機性廃棄物バイオガス化システム１００と、紙ごみ系有機性廃棄物バイオガス化システム１００で得られた電気的エネルギを、建築物１０００内に供給する制御を行う電気的エネルギ制御装置２２０と、紙ごみ系有機性廃棄物バイオガス化システム１００で得られた熱的エネルギを、温水または蒸気等の形で建築物１０００内に供給する機能を持つ熱的エネルギ制御装置２３０と、を持つことにより、建築物１０００内での電力需要および熱需要に対する、電力・燃料供給不足のエネルギを補うことができる。

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・・・セルロース分解槽、２・・・セルロース分解液送液ポンプ、３・・・バイオガス化槽、４・・・バイオガス処理機、５・・・バイオガス発電機、６・・・セルロース分解槽撹拌機、７・・・バイオガス化槽撹拌機、８・・・処理液排出ポンプ、９・・・脱硫塔、１０・・・ガスホルダ、１１・・・培養液循環ポンプ、１２・・・培養液循環配管、１３・・・送液制御装置、１００・・・紙ごみ系有機性廃棄物バイオガス化システム、２００，３００，４００，５００，６００・・・紙ごみ系有機性廃棄物発電システム、２１０・・・エネルギ制御装置、２２０・・・電気的エネルギ制御装置、２３０・・・熱的エネルギ制御装置、２４０・・・太陽電池パネル、２５０・・・送電線、２６０・・・照明装置、２７０・・・電力変換装置、３１０・・・投入路、４１０・・・前処理機、６１０・・・、１０００・・・建築物、２０００・・・紙ごみ系有機性廃棄物。

Claims (7)

1. 紙ごみ系有機性廃棄物を嫌気性微生物によって分解して得られたバイオガスを電気的エネルギおよび熱的エネルギとして回収する紙ごみ系有機性廃棄物バイオガス化システムと、
   前記紙ごみ系有機性廃棄物バイオガス化システムで得られた電気的エネルギおよび熱的エネルギを、建築物内に供給する制御を行うエネルギ制御装置と、を具備し、
   前記紙ごみ系有機性廃棄物バイオガス化システムは、前記紙ごみ系有機性廃棄物を分解して低分子化したセルロース系有機性廃棄物を得るセルロース分解槽と、
   前記低分子化したセルロース系有機性廃棄物を分解してバイオガスを発生させるバイオガス化槽と、
   前記低分子化したセルロース系有機性廃棄物を含む培養液の一部を、前記セルロース分解槽から前記バイオガス化槽に送液するセルロース分解液送液ポンプと、
   前記低分子化したセルロース系有機性廃棄物の分解物が除去された前記培養液の一部を、前記バイオガス化槽から嫌気性消化反応の系外に排出する処理液排出ポンプと、
   予め前記セルロース分解槽または前記バイオガス化槽における撹拌を停止して、前記セルロース分解槽または前記バイオガス化槽の前記培養液に含まれる固形物を沈降させた後、前記セルロース分解液送液ポンプまたは前記処理液排出ポンプを動作させて、前記培養液の上澄み液を送液する送液制御装置と、
   前記セルロース分解槽および前記バイオガス化槽で発生したバイオガスを処理するバイオガス処理機と、
   前記バイオガスを電気的エネルギおよび熱的エネルギに変換するバイオガス発電機と、を有する紙ごみ系有機性廃棄物発電システム。
2. 前記バイオガス化槽内の前記培養液の一部を前記セルロース分解槽へ循環する培養液循環ポンプおよび培養液循環配管を有する請求項１に記載の紙ごみ系有機性廃棄物発電システム。
3. 太陽電池パネルを有する請求項１または２に記載の紙ごみ系有機性廃棄物発電システム。
4. 前記建築物内に、前記建築物を高さ方向に貫通して、前記紙ごみ系有機性廃棄物バイオガス化装置に連結された前記紙ごみ系有機性廃棄物の投入路を有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の紙ごみ系有機性廃棄物発電システム。
5. 前記投入路と前記紙ごみ系有機性廃棄物バイオガス化装置との間に前記紙ごみ系有機性廃棄物を前処理する前処理機を有する請求項１〜４のいずれか１項に記載の紙ごみ系有機性廃棄物発電システム。
6. 前記投入路における前記建築物の各階に設けられた投入口の近傍に、前記紙ごみ系有機性廃棄物を前処理する前処理機を有する請求項１〜４のいずれか１項に記載の紙ごみ系有機性廃棄物発電システム。
7. 前記投入路における前記紙ごみ系有機性廃棄物バイオガス化装置の近傍に前記紙ごみ系有機性廃棄物を一次貯留する貯留槽を有する請求項１〜６のいずれか１項に記載の紙ごみ系有機性廃棄物発電システム。

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