JP2021159807A - Fermentation drying method, cement production method and method for using fermented dried matter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発酵乾燥方法、セメントの製造方法、および発酵乾燥物の使用方法に関する。 The present invention relates to a method for fermenting and drying, a method for producing cement, and a method for using a fermented and dried product.
従来、家畜排泄物や、食品廃棄物、下水汚泥などの発酵原料の発酵・乾燥を行う装置として、微生物の発酵作用を利用した発酵乾燥装置が知られている。この装置は、円筒縦型のタンク形状であり、密閉容器内に投入された発酵原料に強制通気しつつ乾燥と発酵を行なっている。 Conventionally, as a device for fermenting and drying fermentative raw materials such as livestock excrement, food waste, and sewage sludge, a fermentation and drying device using the fermentation action of microorganisms is known. This device has a cylindrical vertical tank shape, and performs drying and fermentation while forcibly aerating the fermentation raw materials put into the closed container.
発酵乾燥装置では、容器内の温度分布によって、発酵原料の投入量や、発酵原料の組成、発酵乾燥物の排出量などが調整されている。しかし、容器内の温度分布は変動が大きいため、発酵原料の投入量などの管理指標として使用するのは限界がある。例えば、下水汚泥の発酵乾燥においては、発酵助剤として廃白土などの高カロリー資材、もしくは高発熱原料が配合される場合が多く、発酵助剤の配合比率によって発酵状況は変化する。しかし、容器内の温度分布だけで発酵状況を把握することは困難であり、例えば、排出された発酵乾燥物の品質によって発酵状況を推定し、発酵原料の投入量などを調整するとしても、仮に発酵不良となった場合にその状況を把握するのには、手遅れになるおそれがある。 In the fermentation / drying apparatus, the input amount of the fermentation raw material, the composition of the fermentation raw material, the discharge amount of the fermented dried product, and the like are adjusted according to the temperature distribution in the container. However, since the temperature distribution in the container fluctuates greatly, there is a limit to using it as a control index such as the input amount of fermentation raw materials. For example, in the fermentation and drying of sewage sludge, a high-calorie material such as waste white clay or a high heat-generating raw material is often blended as a fermentation aid, and the fermentation status changes depending on the blending ratio of the fermentation aid. However, it is difficult to grasp the fermentation status only from the temperature distribution in the container. For example, even if the fermentation status is estimated from the quality of the discharged fermented dried product and the input amount of the fermentation raw material is adjusted, even if it is adjusted. It may be too late to grasp the situation in the event of poor fermentation.
例えば、特許文献1には、容器内に設けられた回転軸およびこれに付設された複数の撹拌翼と、送気手段と、排気手段とを備えてなる密閉型の発酵乾燥装置が開示されている。この装置では、所定時間当たりの発酵熱量や蒸発水分量を発酵指標とし、この発酵指標に基づいて容器内に導入される外気の量を調整している。指標となる発酵熱量や蒸発水分量は、容器に導入する外気の温度と流量、および容器内から排出される内気の温度と流量に基づいて算出されている。
For example,
ところで、発酵乾燥処理において、入気量の調整は、短期的なサイクル(例えば時分単位)で行われるのに対して、発酵原料の投入や容器からの発酵乾燥物の排出といった操作は、長期的なサイクル(例えば日単位)で行われることが一般的である。上記特許文献1の発酵指標である発酵熱量は、入気量の調整などの短期的な運転管理には有効であるものの、発酵原料の投入量の調整などの長期的な運転管理には必ずしも適しているとは言えない。
By the way, in the fermentation and drying process, the amount of air intake is adjusted in a short-term cycle (for example, in units of hours and minutes), whereas operations such as inputting fermentation raw materials and discharging fermented and dried products from a container are long-term. It is generally performed in a typical cycle (for example, on a daily basis). Although the amount of heat of fermentation, which is the fermentation index of
本発明はこのような問題に対処するためになされたものであり、各運転管理に適した指標を用いることで、発酵原料の発酵乾燥をより安定的に実施できる発酵乾燥方法、およびセメントの製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to deal with such a problem, and by using an index suitable for each operation control, a fermentation and drying method capable of more stably fermenting and drying the fermentation raw material, and the production of cement. The purpose is to provide a method.
本発明の発酵乾燥方法は、容器内に設けられた回転軸およびこれに付設された複数の撹拌翼と、該容器内に外気を取り入れるための送気手段と、該容器内に蓄積する内気を容器外部に排出するための排気手段とを備えてなる密閉型の発酵乾燥装置における発酵乾燥方法であって、上記発酵乾燥装置は、上記送気手段により上記容器内に外気を導入し、かつ、上記排気手段により上記容器内から内気を排気しつつ、上記容器内に投入される発酵原料を上記撹拌翼で撹拌しながら発酵および乾燥させて、発酵乾燥物を排出する装置であり、上記発酵乾燥装置は、上記容器内の上記発酵原料の重量を直接的または間接的に算出する重量センサを有し、上記発酵乾燥方法は、上記発酵乾燥装置における発酵熱量、上記排気手段によって排出される内気の温度(排気温度)、および、上記発酵乾燥装置における二酸化炭素の発生速度の少なくとも1つの第1発酵指標を算出する第1算出工程と、上記第1算出工程で算出された上記第1発酵指標に基づいて、上記容器内に導入される外気の量(入気量)を調整する第1調整工程と、上記重量センサによって算出された上記発酵原料の重量に基づき、単位時間あたりの減少重量である減少重量速度を第2発酵指標として算出する第2算出工程と、上記第2算出工程で算出された上記減少重量速度に基づいて、上記発酵原料の投入量、上記発酵原料の組成、および、上記発酵乾燥物の排出量の少なくとも1つを調整する第2調整工程とを有することを特徴とする。 In the fermentation and drying method of the present invention, a rotating shaft provided in the container, a plurality of stirring blades attached to the rotating shaft, an air supply means for taking in outside air into the container, and an inside air accumulated in the container are used. It is a fermentation and drying method in a closed type fermentation and drying device provided with an exhaust means for discharging to the outside of the container. It is a device that exhausts the inside air from the container by the exhaust means, ferments and dries the fermentation raw material to be put into the container while stirring with the stirring blade, and discharges the fermented dried product. The apparatus has a weight sensor that directly or indirectly calculates the weight of the fermentation raw material in the container, and the fermentation / drying method is based on the amount of heat of fermentation in the fermentation / drying apparatus and the amount of the inside air discharged by the exhaust means. In the first calculation step of calculating at least one first fermentation index of the temperature (exhaust temperature) and the generation rate of carbon dioxide in the fermentation / drying apparatus, and the first fermentation index calculated in the first calculation step. Based on the first adjustment step for adjusting the amount of outside air (intake amount) introduced into the container and the weight of the fermentation raw material calculated by the weight sensor, the weight is reduced per unit time. Based on the second calculation step of calculating the reduced weight rate as the second fermentation index and the reduced weight rate calculated in the second calculation step, the input amount of the fermentation raw material, the composition of the fermentation raw material, and the above It is characterized by having a second adjusting step for adjusting at least one of the emissions of the fermented dried product.
上記第1算出工程は、上記第1発酵指標として上記内気の温度を算出する工程であり、上記第1調整工程は、複数に分割された温度領域のうち、上記内気の温度が属する温度領域に応じて上記外気の量を調整することを特徴とする。 The first calculation step is a step of calculating the temperature of the inside air as the first fermentation index, and the first adjustment step is a temperature range to which the temperature of the inside air belongs among a plurality of divided temperature ranges. It is characterized in that the amount of the outside air is adjusted accordingly.
上記第1算出工程は、所定時間間隔で、上記第1発酵指標として上記発酵熱量および上記内気の温度を算出する工程であり、上記第1調整工程は、任意の算出時の発酵熱量および内気の温度が、その前回に算出された発酵熱量および内気の温度に対して両方増加した場合に、上記外気の量を増加させ、任意の算出時の発酵熱量および内気の温度が、その前回に算出された発酵熱量および内気の温度に対して両方減少した場合に、上記外気の量を減少させることを特徴とする。 The first calculation step is a step of calculating the fermentation heat amount and the temperature of the inside air as the first fermentation index at predetermined time intervals, and the first adjustment step is a step of calculating the fermentation heat amount and the inside air at an arbitrary calculation. When the temperature increases with respect to both the heat of fermentation calculated last time and the temperature of the inside air, the amount of the outside air is increased, and the heat of fermentation and the temperature of the inside air at an arbitrary calculation are calculated at the previous time. It is characterized in that the amount of the outside air is reduced when both the amount of heat of fermentation and the temperature of the inside air are reduced.
上記排気手段は上記内気に係る処理を行う湿式脱臭装置を有し、該湿式脱臭装置よりも下流側の排気経路に、上記内気に含まれる二酸化炭素の濃度に係る情報を取得する濃度センサと排気流量に係る情報を取得する流量センサが設けられており、上記第1算出工程は、上記濃度センサおよび上記流量センサによって取得された二酸化炭素の濃度および排気流量に係る情報に基づいて、上記第1発酵指標として上記二酸化炭素の発生速度を算出することを特徴とする。また、排気流量センサを設ける代わりに、容器(発酵槽)の圧力を微負圧に維持する機能を付加することにより、乾きガス基準の排気流量の代わりに送気流量を使用してもよい。送気流量は、流量センサによる測定結果でもよいし、送気手段(例えば送気ブロワ)の回転数より推算される流量を用いてもよい。 The exhaust means has a wet deodorizing device that performs a treatment related to the inside air, and a concentration sensor and exhaust that acquire information on the concentration of carbon dioxide contained in the inside air in an exhaust path downstream of the wet deodorizing device. A flow rate sensor for acquiring information on the flow rate is provided, and the first calculation step is based on the concentration sensor and the information on the carbon dioxide concentration and the exhaust flow rate acquired by the flow rate sensor. It is characterized in that the generation rate of carbon dioxide is calculated as a fermentation index. Further, instead of providing the exhaust gas flow rate sensor, the air supply flow rate may be used instead of the exhaust gas flow rate based on the dry gas by adding a function of maintaining the pressure of the container (fermenter) at a slightly negative pressure. The air supply flow rate may be a measurement result by a flow rate sensor, or a flow rate estimated from the rotation speed of the air supply means (for example, an air supply blower) may be used.
上記発酵乾燥方法は、上記発酵乾燥装置に対して上記発酵原料の投入と上記発酵乾燥物の一部取り出しを1日1回行うサイクルを、2日以上実施する方法であり、上記第2算出工程で算出された、任意の時間帯における上記減少重量速度が、前日の同時間帯における上記減少重量速度に対して増加した場合は、上記発酵原料の投入量と上記発酵乾燥物の排出量の両方又はどちらか一方を増加させ、減少した場合は、上記発酵原料の投入量と上記発酵乾燥物の排出量の両方又はどちらか一方を減少させるか、発酵助剤の添加量を増加させるか、または発酵助剤の種類を変更することを特徴とする。 The fermentation-drying method is a method in which a cycle of adding the fermentation raw material to the fermentation-drying apparatus and taking out a part of the fermentation-dried product once a day is carried out for two days or more, and the second calculation step is performed. When the weight loss rate in any time zone calculated in the above increases with respect to the weight loss rate in the same time zone on the previous day, both the input amount of the fermentation raw material and the discharge amount of the fermented dried product are both. Or, if either one is increased and decreased, either the input amount of the fermentation raw material and the discharge amount of the fermented dried product are decreased, or the addition amount of the fermentation aid is increased. It is characterized by changing the type of fermentation aid.
上記発酵原料が下水汚泥を含むことを特徴とする。 The fermentation raw material is characterized by containing sewage sludge.
本発明のセメントの製造方法は、本発明の発酵乾燥方法によって得られた発酵乾燥物を原料としてセメントを製造することを特徴とする。 The method for producing cement of the present invention is characterized in that cement is produced from a fermented and dried product obtained by the fermented and dried product of the present invention as a raw material.
本発明の発酵乾燥物の使用方法は、本発明の発酵乾燥方法によって得られた発酵乾燥物を熱エネルギー源として使用することを特徴とする。 The method of using the fermented dried product of the present invention is characterized in that the fermented dried product obtained by the fermented dried product of the present invention is used as a heat energy source.
本発明の発酵乾燥方法は、密閉型の発酵乾燥装置を用い、発酵熱量、排気温度、および二酸化炭素の発生速度の少なくとも1つの第1発酵指標に基づいて、容器内に導入される入気量を調整するとともに、減少重量速度(第2発酵指標)に基づいて、発酵原料の投入量などを調整する。上記第1発酵指標は短期間でも変動が大きく、その時々の短期的な発酵状態を反映しているのに対して、上記第2発酵指標の減少重量速度に係る重量は短期間でほとんど変化がなく、長期的な発酵状態の把握に適しているといえる。そのため、短期的なサイクルで行う運転操作と、長期的なサイクルで行う運転操作を異なる発酵指標に基づいて調整することで、発酵原料の発酵乾燥をより安定的に実施できる。 The fermentation and drying method of the present invention uses a closed fermentation and drying apparatus, and the amount of air intake introduced into the container based on at least one first fermentation index of fermentation heat quantity, exhaust temperature, and carbon dioxide generation rate. And adjust the amount of fermentation raw material input based on the reduced weight rate (second fermentation index). The first fermentation index fluctuates greatly even in a short period of time and reflects the short-term fermentation state at that time, whereas the weight related to the decrease weight rate of the second fermentation index hardly changes in a short period of time. It can be said that it is suitable for grasping the long-term fermentation state. Therefore, by adjusting the operation operation performed in the short-term cycle and the operation operation performed in the long-term cycle based on different fermentation indexes, fermentation and drying of the fermentation raw material can be carried out more stably.
本発明に係る発酵乾燥装置の概要を図1に基づいて説明する。図1は発酵乾燥装置の構成の一例を示す縦断面図である。図1に示すように、発酵乾燥装置1は、円筒縦型の容器2と、容器2内に縦方向に設けられた回転軸3と、回転軸3周りに多段に付設された複数枚の撹拌翼4と、容器2内に外気を取り入れるための送気手段としての送気ブロワ6と、容器2内に蓄積する内気を容器外部に排出するための排気手段9とを備えてなる密閉縦型の発酵乾燥装置(コンポ)である。本発明における該装置は、容器2の内容積が10m3以上である業務用の大型の装置を主な対象としている。撹拌翼4の形状は、特に制限なく、例えば、回転軸3から容器2の内壁側に向けて直線的に延設されたピッチドパドル形状とし、その回転方向前側に傾斜面を有する形状などとできる。
The outline of the fermentation / drying apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a vertical cross-sectional view showing an example of the configuration of the fermentation / drying apparatus. As shown in FIG. 1, the fermentation /
最下段の撹拌翼の下部に通気孔4aを有し、送気ブロワ6から送られる外気(入気)を回転軸内に設けられた配管6aを介して該通気孔より容器内に導入している。発酵槽である容器2は、金属製外層と断熱層とを有する断熱容器であり、かつ、通気孔から導入される以外の外気とは接触しにくい気密性容器である。また、容器2の上部に発酵原料の投入口2aと、排気口2cとを有し、底部に処理後の発酵乾燥物の取出口2bを有する。排気口2cは排気手段9に連結されている。投入口2aおよび取出口2bには、容器の気密性を確保するための開閉可能な蓋などが設けられている。
A ventilation hole 4a is provided in the lower part of the lowermost stirring blade, and the outside air (inlet air) sent from the
図1に示す形態では、容器2の下方に機械室5が設けられ、この機械室内に回転軸3の駆動手段である油圧シリンダ8と、上述の送気ブロワ6が設けられている。回転軸3は、機械室5内に貫通しており、油圧シリンダ8により所定回転数で回転させられる。送気ブロワ6としては、入気量を調整可能とするため、ブロワ回転数をインバータ周波数で制御できるものを用いることが好ましい。また、配管6aの途中に、送気量を調整する送気バルブを設けてもよい。
In the form shown in FIG. 1, a
容器内で発生したガスや水蒸気などは、排気口2cから排気手段9を介して外気へ排気される。排気手段9は、排気管10と、排気ブロワ11と、湿式脱臭装置12とを有する。排気ブロワ11は、容器内のガスなどを強制的に排気させる。湿式脱臭装置12は内気に係る処理を行う装置であり、例えば、ガスなどに洗浄液としての水や酸などを接触させて臭気成分を捕捉する吸収塔などである。臭気成分としては、プロピオン酸、ノルマル酪酸、イソ吉草酸などの低級脂肪酸やアンモニアなどが挙げられる。
Gas, water vapor, etc. generated in the container are exhausted from the exhaust port 2c to the outside air via the exhaust means 9. The exhaust means 9 includes an
排気管10において、排気口2cから排気ブロワ11までの排気経路上には、容器2内から排出される内気の温度を検出する温度センサ14が設けられる。また、湿式脱臭装置12よりも下流側の排気経路上には、湿式脱臭装置12による処理後のガスの温度を検出する温度センサ15と、該ガスの流量を検出する流量センサ16と、該ガスの酸素濃度を検出する酸素センサ17と、該ガスの圧力(気圧)を検出する圧力センサ18が設けられる。なお、酸素センサ17は、二酸化炭素の濃度に係る情報を取得する濃度センサとして設けられており、酸素センサに代えて、二酸化炭素センサを設けてもよい。
In the
また、発酵乾燥装置1は、容器2の内部の発酵原料(以下、内容物ともいう)の重量を直接的または間接的に算出する重量センサ13を有する。図1において、重量センサ13は、容器2および機械室5を有する装置本体1aの外側の底面に複数設けられている。重量センサ13は、ロードセルとも呼ばれ、荷重を測定するためのセンサである。図1の形態では、重量センサ13によって、発酵原料を含む装置本体1aの重量が検出される。検出された重量から、容器内に発酵原料がない状態(容器2が空の状態)の装置本体1aの重量を減算することで、容器内の発酵原料の重量を間接的に算出できる。なお、容器内の下部に重量センサを設ける構成とすることで、容器内の発酵原料の重量を直接的に算出することもできる。重量センサ13は、振動の少ない、高剛性で水平な基礎の上に設置されることが好ましい。例えば、屋外環境に設置する場合、コンクリートや、鉄板などの基礎の上に設置される。
Further, the fermentation /
また、図1では省略するが、送気経路上には、容器2へ導入する空気の温度を検出する温度センサや、容器2へ導入する空気の流量を検出する流量センサ、容器2へ導入する空気の圧力を検出する圧力センサなどが設けられる。
Further, although omitted in FIG. 1, on the air supply path, a temperature sensor that detects the temperature of the air introduced into the
このように発酵乾燥装置1には、その動作を確認するための種々のセンサが設けられている。制御装置20では、これらのセンサにおける検出結果を出力信号として取得し、その検出結果に基づいて各種制御を行う。制御装置20は、周知のCPU、ROM、RAMなどからなるマイクロコンピュータを主体として構成されている。制御装置20は、各種検出結果を連続で取得、記憶できる構成となっており、各種演算機能も有している。
As described above, the fermentation /
図1において、制御装置20は、発酵乾燥装置1の運転を制御する制御盤19に備え付けられている。制御盤19により、例えば、自動運転モードと手動運転モードの切り替えや、自動運転モードの各種設定操作、手動運転モードにおける各種操作(例えば、送気ブロワ6のON/OFF、排気ブロワ11のON/OFF、油圧シリンダ8のON/OFF、バケット(図示省略)の昇降など)を行うことができる。
In FIG. 1, the
本発明に係る発酵乾燥装置において、発酵乾燥処理の対象となる発酵原料には、家畜排泄物や、食品廃棄物、下水汚泥などを用いることができ、発酵原料が下水汚泥を含むことが好ましい。下水汚泥は、生活排水などの下水を浄化処理する浄化施設において生じる汚泥である。発酵原料に用いる下水汚泥の含水率は、例えば70質量%〜90質量%であり、好ましくは、75質量%〜85質量%である。発酵乾燥装置における発酵乾燥処理は、容器内において、好気性発酵菌の存在下で通気しながら好気発酵させて行なう。好気性発酵菌としては、30〜90℃程度で活性化する発酵菌が好ましく、例えば、ジオバチルス属やバチルス属などが挙げられる。 In the fermentation and drying apparatus according to the present invention, livestock excrement, food waste, sewage sludge and the like can be used as the fermentation raw material to be subjected to the fermentation and drying treatment, and it is preferable that the fermentation raw material contains sewage sludge. Sewage sludge is sludge generated in a purification facility that purifies sewage such as domestic wastewater. The water content of the sewage sludge used as a fermentation raw material is, for example, 70% by mass to 90% by mass, preferably 75% by mass to 85% by mass. The fermentation and drying treatment in the fermentation and drying apparatus is carried out by aerobic fermentation in a container in the presence of aerobic fermenting bacteria while aerating. As the aerobic fermenting bacterium, a fermenting bacterium that is activated at about 30 to 90 ° C. is preferable, and examples thereof include the genus Geobacillus and the genus Bacillus.
下水汚泥を発酵乾燥させる場合、発酵原料としては、下水汚泥に、さらに肉骨粉、石炭灰、および種汚泥を加えることが好ましい。具体的な数値としては、発酵原料全体に対して、下水汚泥が70質量%〜85質量%、肉骨粉が10質量%〜20質量%、石炭灰が5質量%〜20質量%、種汚泥が1質量%〜5質量%含まれることが好ましい。石炭灰は、石炭火力発電所などにおいて、副産物として発生するフライアッシュやクリンカーアッシュを指す。種汚泥は順養化された発酵菌(好気性微生物)を含む汚泥堆肥または乾燥汚泥である。また、上記発酵原料には、さらに消石灰や廃白土などが含まれていてもよい。 When the sewage sludge is fermented and dried, it is preferable to add meat-and-bone meal, coal ash, and seed sludge to the sewage sludge as a fermentation raw material. As specific values, sewage sludge is 70% by mass to 85% by mass, meat-and-bone meal is 10% by mass to 20% by mass, coal ash is 5% by mass to 20% by mass, and seed sludge is the total amount of fermented raw materials. It is preferably contained in an amount of 1% by mass to 5% by mass. Coal ash refers to fly ash and clinker ash generated as by-products in coal-fired power plants and the like. Seed sludge is sludge compost or dry sludge containing eutrophic fermenting bacteria (aerobic microorganisms). In addition, the fermentation raw material may further contain slaked lime, waste white clay, and the like.
図1の発酵乾燥装置1において、投入口2aから発酵原料を容器2の内部に投入し、容器内で発酵乾燥後に容器下部の取出口2bより発酵乾燥物を取り出す。発酵乾燥物の含水率は、例えば10質量%〜40質量%であり、好ましくは15質量%〜30質量%である。発酵および乾燥は、送気ブロワ6により最下段の撹拌翼の通気孔4aから所定の入気量で外気を導入し、かつ、排気口2cと排気手段9から内気を排気しつつ、各撹拌翼4を低速で回転させて、発酵原料の下水汚泥などを通気撹拌し、好気発酵させることで行なう。また、通気により同時に乾燥もされる。排気口2cから排気される空気は、通気孔から容器内に導入されて処理物中を通過しながら上方へ流れてきた空気に、発酵原料より生じたガスや水蒸気を含むものである。
In the fermentation /
運転手順としては、まず、発酵乾燥装置に、該装置の内容積に対して10〜30%の空間(ヘッドスペース)を残して、発酵原料を投入する。10〜30%の空間を残して発酵原料を投入することにより、撹拌が十分になされるため、発酵および乾燥が効率よくなされる。投入は毎日行ない、所定の滞留期間(3日〜20日程度)発酵および乾燥して、一定期間(例えば毎日)毎に所定量(例えば20質量%程度)の発酵乾燥物を取り出す。上記投入は、発酵乾燥物を取り出した後に行なう。このように、一定時間サイクルで発酵原料の一部投入と発酵乾燥物の一部取り出しを繰り返して、連続的に処理を行なう。得られる発酵乾燥物は、通常はサラサラとした粉粒状となっている。 As an operation procedure, first, the fermentation raw material is put into the fermentation / drying apparatus, leaving a space (head space) of 10 to 30% with respect to the internal volume of the apparatus. By adding the fermentation raw material leaving a space of 10 to 30%, stirring is sufficiently performed, so that fermentation and drying are efficiently performed. It is charged every day, fermented and dried for a predetermined residence period (about 3 to 20 days), and a predetermined amount (for example, about 20% by mass) of fermented and dried product is taken out at regular intervals (for example, every day). The above-mentioned input is performed after the fermented dried product is taken out. In this way, a part of the fermentation raw material is added and a part of the fermented dried product is taken out repeatedly in a fixed time cycle, and the treatment is continuously performed. The obtained fermented dried product is usually in the form of smooth powder.
本発明の発酵乾燥方法は、大別して(1)発酵熱量、排気温度、二酸化炭素の発生速度の少なくとも1つの発酵指標を算出し、その算出された発酵指標に基づいて、入気量を調整する工程と、(2)発酵原料の重量に基づいて、発酵指標として減少重量速度ΔW/tを算出し、その算出されたΔW/tに基づいて、発酵原料の投入量、発酵原料の組成、および、発酵乾燥物の排出量の少なくとも1つを調整する工程とを有する。通常、上記(1)に係る入気量の調整は、時分単位で行なわれ、上記(2)に係る発酵原料などの調整は、日単位で行なわれる。このような時間的な相違から、本明細書において、(1)に係る要素を「短期」、(2)に係る要素を「長期」ともいう。 The fermentation and drying method of the present invention is roughly classified into (1) calculating at least one fermentation index of fermentation calorific value, exhaust temperature, and carbon dioxide generation rate, and adjusting the amount of air intake based on the calculated fermentation index. Based on the process and (2) the weight of the fermentation raw material, the reduced weight rate ΔW / t is calculated as a fermentation index, and based on the calculated ΔW / t, the input amount of the fermentation raw material, the composition of the fermentation raw material, and It has a step of adjusting at least one of the emissions of the fermented dried product. Normally, the adjustment of the amount of air intake according to the above (1) is performed on an hour and minute basis, and the adjustment of the fermentation raw material and the like according to the above (2) is performed on a daily basis. Due to such a time difference, the element related to (1) is also referred to as “short term” and the element related to (2) is also referred to as “long term” in the present specification.
以下には、短期制御について(a)〜(d)の4つの方法について順に説明する。この短期制御では、短期的な発酵指標を用いて入気量の調整を行なう。入気量の調整は、例えば、送気ブロワのインバータ周波数の増減により行なえる。また、送気量を調整可能な送気バルブを設けた構成では、この送気バルブの開度を増減させて、入気量を調整してもよい。なお、以後は、インバータ周波数を用いた制御について述べる。 Hereinafter, the four methods (a) to (d) for short-term control will be described in order. In this short-term control, the amount of air intake is adjusted using a short-term fermentation index. The amount of air intake can be adjusted, for example, by increasing or decreasing the inverter frequency of the air supply blower. Further, in a configuration provided with an air supply valve capable of adjusting the amount of air supply, the opening degree of the air supply valve may be increased or decreased to adjust the amount of air intake. In the following, control using the inverter frequency will be described.
(a)排気温度を指標とする短期制御方法
図1に示す温度センサ14によって検出される排気温度は30℃〜70℃程度である。排気温度が高いほど発酵が活発に行われているため、排気温度が高い場合には、インバータ周波数を増加させて入気量を増大させることが好ましい。例えば、周波数制御としては、全温度範囲において排気温度が高くなるほどインバータ周波数を一定割合で増加させる比例制御としてもよく、複数の温度領域ごとに応じた制御としてもよい。本発明では、特に、後者の周波数制御が好ましい。この場合、複数の温度領域は、例えば3つ以上であり、好ましくは5つ以上である。
(A) Short-term control method using the exhaust temperature as an index The exhaust temperature detected by the
図2には、排気温度を6つの領域に分割した周波数制御の一例を示す。なお、図中の丸数字は各ステージを表している。この周波数制御では、排気温度が40℃未満の領域(ステージ1)および排気温度が60℃以上の領域(ステージ6)では、周波数が一定であり、排気温度が40℃以上60℃未満の領域(ステージ2〜5)では、比例制御になっている。さらに、ステージ2〜5の各比例制御の比例定数(傾き)は互いに異なっている。各比例定数は、ステージ2、ステージ4、ステージ5、ステージ3の順で大きくなっている。このように、排気温度の温度域を複数の温度領域に分割するとともに、一定制御と比例定数が異なる複数の比例制御とを組み合わせることで、発酵状態により適した送気を行なうことができる。
FIG. 2 shows an example of frequency control in which the exhaust temperature is divided into six regions. The circled numbers in the figure represent each stage. In this frequency control, in the region where the exhaust temperature is less than 40 ° C. (stage 1) and the region where the exhaust temperature is 60 ° C. or higher (stage 6), the frequency is constant and the exhaust temperature is 40 ° C. or higher and lower than 60 ° C. (stage 6). In stages 2 to 5), proportional control is performed. Further, the proportionality constants (slopes) of the proportional controls of the
図3には、図2の周波数制御の設定画面の一例を示す。この設定画面は、制御盤の画面に表示される。図3の左側は、ステージ(温度領域)、排気温度、およびインバータ周波数の項目が表示された表であり、ステージ間の境界値となる排気温度やインバータ周波数をそれぞれ設定することができる。 FIG. 3 shows an example of the frequency control setting screen of FIG. This setting screen is displayed on the screen of the control panel. The left side of FIG. 3 is a table displaying items of the stage (temperature range), the exhaust temperature, and the inverter frequency, and the exhaust temperature and the inverter frequency, which are the boundary values between the stages, can be set respectively.
また、図3の右側には、ステージ移行の待機時間とサンプリング周期の項目が表示されている。例えば、任意のステージに属する状態において、現排気温度が、隣接する低温側のステージとの境界値を下回った場合には、直ちにそのステージに移行せずに、待機時間経過後にステージの移行を判定する。そして、その判定結果によって、ステージを移行またはステイさせる。
この待機時間中には、サンプリング周期ごとに排気温度を収集し、待機時間中における平均排気温度Tavを算出する。そして、算出された平均排気温度Tavを、待機時間直前の排気温度Tpreなどと比較することで、ステージの移行を判定する。例えば、排気温度Tpreよりも平均排気温度Tavの方が小さければ隣接する低温側のステージに移行し、そうでなければ現状のステージにステイさせる。このように待機時間経過後に移行の可否を判断することで、任意の温度帯ごとの排気温度のバラつきによる周波数の乱れをなくすことができる。つまり、この移行の可否を判断する工程は、排気温度の補正モードといえる。なお、待機時間やその間のサンプリング周期は、適宜設定することができる。
Further, on the right side of FIG. 3, items of the waiting time for stage transition and the sampling cycle are displayed. For example, in a state belonging to an arbitrary stage, if the current exhaust temperature falls below the boundary value with the adjacent low temperature side stage, the stage shift is determined after the standby time elapses without immediately shifting to that stage. do. Then, depending on the determination result, the stage is shifted or stayed.
During this standby time, the exhaust temperature is collected for each sampling cycle, and the average exhaust temperature Tav during the standby time is calculated. Then, the transition of the stage is determined by comparing the calculated average exhaust temperature Tav with the exhaust temperature Tpre immediately before the standby time. For example, if the average exhaust temperature T av is smaller than the exhaust temperature T pre, the stage shifts to the adjacent low temperature side stage, and if not, the current stage is stayed. By determining whether or not the transition is possible after the standby time has elapsed in this way, it is possible to eliminate frequency disturbance due to variations in the exhaust temperature for each arbitrary temperature zone. That is, it can be said that the step of determining whether or not this transition is possible is the exhaust temperature correction mode. The standby time and the sampling cycle during that time can be set as appropriate.
ここで、制御装置によるインバータ周波数の調整処理について、図4のフローチャートを用いて説明する。図4のスタートからエンドに至るまでの処理は、所定時間毎(例えば3分ごと)に繰り返し実施される。なお、ステップS11〜ステップS14までの処理は、瞬時に行われる。 Here, the inverter frequency adjustment process by the control device will be described with reference to the flowchart of FIG. The process from the start to the end of FIG. 4 is repeatedly performed at predetermined time intervals (for example, every 3 minutes). The processes from steps S11 to S14 are performed instantaneously.
まず、ステップS11において、温度センサで検出された排気温度Tを取得する。続くステップS12では、取得された排気温度Tがどの領域に属するかを判定する。具体的には、排気温度Tが、各境界値未満である否かを、温度が高い境界値から順に判定することなどで行なわれる。例えば、図2において、排気温度Tが48℃未満であり、かつ、40℃未満でない場合にステージ2と判定される。
First, in step S11, the exhaust temperature T detected by the temperature sensor is acquired. In the following step S12, it is determined to which region the acquired exhaust temperature T belongs. Specifically, it is determined whether or not the exhaust temperature T is less than each boundary value in order from the boundary value having the highest temperature. For example, in FIG. 2, when the exhaust temperature T is less than 48 ° C. and not less than 40 ° C., the
ステップS13では、ステップS12で判定された領域が、前回判定された領域と同じ領域であるか否かを判定する。同じ領域である場合(ステップS13がYesの場合)、そのままの領域で周波数を設定する(ステップS14)。例えば、図2において、ステージ2であれば、排気温度Tが44℃の場合に周波数が31Hzに設定される。また、ステージ5であれば、排気温度Tが59℃の場合に周波数が48Hzに設定される。
In step S13, it is determined whether or not the region determined in step S12 is the same region as the region determined last time. If they are in the same region (when step S13 is Yes), the frequency is set in the same region (step S14). For example, in FIG. 2, in the case of the
ステップS13がNoの場合、つまり今回判定された領域が前回判定された領域と異なる場合、移行の可否を判断する工程に進む。まずは、ステップS15でインバータ周波数が2つの領域間の境界値の周波数に固定される。例えば、図2において、前回判定された領域がステージ2であり、今回判定された領域がステージ3の場合には、インバータ周波数がステージ2とステージ3の境界値である32Hzに固定される。
When step S13 is No, that is, when the region determined this time is different from the region determined last time, the process proceeds to the step of determining whether or not the transition is possible. First, in step S15, the inverter frequency is fixed to the frequency of the boundary value between the two regions. For example, in FIG. 2, when the region determined last time is the
インバータ周波数が固定された状態になると、所定の待機時間が経過するまでその周波数で固定される。この待機時間中において平均排気温度Tavを取得する(ステップS17)。例えば、図3の設定であれば、待機時間5分の間に10秒ごとに排気温度Tを取得し、その5分間における平均排気温度Tavを取得する。 When the inverter frequency is fixed, it is fixed at that frequency until a predetermined standby time elapses. During this standby time, the average exhaust temperature Tav is acquired (step S17). For example, in the case of the setting of FIG. 3, the exhaust temperature T is acquired every 10 seconds during the standby time of 5 minutes, and the average exhaust temperature Tav in the 5 minutes is acquired.
待機時間が終了すると(ステップS18)、ステップS19にて移行の可否を判定する。この判定は、例えば、待機状態の直前の排気温度TpreとステップS17で取得した平均排気温度Tavの大小を判定することで行われる。例えば、任意の領域から高温側領域への移行の可否は、平均排気温度Tavが排気温度Tpreよりも大きい場合、つまり排気温度が上昇傾向にある場合に移行すると判定し、そうでない場合(Tav≦Tpre)に移行しないと判定する。一方、任意の領域から低温側領域への移行の可否は、平均排気温度Tavが排気温度Tpreよりも小さい場合、つまり排気温度が下降傾向にある場合に移行すると判定し、そうでない場合(Tav≧Tpre)に移行しないと判定する。なお、移行の可否のその他の判定方法として、排気温度Tが任意の温度領域とは異なる温度領域に属する状態が所定時間継続した場合に、その異なる温度領域に移行すると判定するようにしてもよい。 When the waiting time ends (step S18), it is determined in step S19 whether or not the transition is possible. This determination is performed, for example, by determining the magnitude of the exhaust temperature T pre immediately before the standby state and the average exhaust temperature T av acquired in step S17. For example, whether or not the transition from an arbitrary region to the high temperature side region is possible is determined when the average exhaust temperature Tav is larger than the exhaust temperature Tpre , that is, when the exhaust temperature tends to rise, and when it is not ( It is determined that the transition to T av ≤ T pre) does not occur. On the other hand, whether or not the transition from an arbitrary region to the low temperature side region is possible is determined when the average exhaust temperature Tav is smaller than the exhaust temperature Tpre , that is, when the exhaust temperature tends to decrease, and when it is not ( It is determined that the transition to T av ≥ T pre) does not occur. As another method for determining whether or not the transition is possible, it may be determined that the exhaust temperature T shifts to the different temperature region when the state in which the exhaust temperature T belongs to a temperature region different from the arbitrary temperature region continues for a predetermined time. ..
ステップS19がYesの場合、隣接する領域へ領域を変更し(ステップS20)、変更された領域での比例制御などに応じてインバータ周波数が設定される(ステップS21)。また、ステップS19がNoの場合、現状の領域を維持する。 When step S19 is Yes, the area is changed to the adjacent area (step S20), and the inverter frequency is set according to the proportional control in the changed area (step S21). If step S19 is No, the current region is maintained.
以上、図4ではインバータ周波数の調整処理を示したが、制御装置による調整処理は、これに限定されるものではない。例えば、領域移行の判断の工程(ステップS15〜S21)を省略して、その都度判定された領域に応じて周波数を設定する処理としてもよい。ただし、任意の温度領域から異なる温度領域に移行する際には、図4に示すように、周波数を所定の待機時間固定して、その後に移行の可否を判定する方が好ましい。これにより、一過的な温度の誤検出や温度変動によって周波数が大きく変動することを防ぐことができる。 As described above, although the inverter frequency adjustment process is shown in FIG. 4, the adjustment process by the control device is not limited to this. For example, the process of determining the region transition (steps S15 to S21) may be omitted, and the frequency may be set according to the region determined each time. However, when shifting from an arbitrary temperature range to a different temperature range, as shown in FIG. 4, it is preferable to fix the frequency for a predetermined standby time and then determine whether or not the shift is possible. This makes it possible to prevent the frequency from fluctuating significantly due to transient erroneous detection of temperature or temperature fluctuation.
(b)発酵熱量を指標とする短期制御方法
発酵熱量は、特許文献1に従って、下記の式(1)より算出した。
上記式(1)中の排気エンタルピーは、排気中の(A)水蒸気エンタルピー+(B)乾き空気エンタルピー、の式より算出した。
(A)排気(水蒸気)エンタルピーは、ノルマル換算した排気(水蒸気)流量、水分子量、標準状態モル体積、飽和蒸気比エンタルピーから算出した。飽和蒸気比エンタルピーは、飽和蒸気表のデータセットをプロットして作られた近似式より求めた。なお、ノルマル換算した排気(水蒸気)流量算出時の相対湿度(%RH)は、100%RHに固定した。
(B)排気(乾き空気)エンタルピーは、ノルマル換算した排気(乾き空気)流量、乾き空気分子量、標準状態モル体積、空気比熱、排気温度から算出した。
The exhaust enthalpy in the above formula (1) was calculated from the formula of (A) water vapor enthalpy in exhaust + (B) dry air enthalpy.
(A) The exhaust (water vapor) enthalpy was calculated from the normal-converted exhaust (water vapor) flow rate, water molecular weight, standard state molar volume, and saturated steam ratio enthalpy. The saturated vapor ratio enthalpy was obtained from an approximate expression created by plotting the dataset of the saturated vapor table. The relative humidity (% RH) at the time of calculating the exhaust (water vapor) flow rate converted into normal was fixed at 100% RH.
(B) The exhaust (dry air) enthalpy was calculated from the normal equivalent exhaust (dry air) flow rate, dry air molecular weight, standard molar volume, air specific heat, and exhaust temperature.
上記式(1)中の送気エンタルピーは、送気中の(A)水蒸気エンタルピー+(B)乾き空気エンタルピー、の式より算出した。
(A)送気(水蒸気)エンタルピーは、ノルマル換算した送気(水蒸気)流量、水分子量、標準状態モル体積、飽和蒸気比エンタルピーから算出した。飽和蒸気比エンタルピーは、飽和蒸気表のデータセットをプロットして作られた近似式より求めた。なお、ノルマル換算した送気(水蒸気)流量算出時の相対湿度(%RH)は、75%RHに固定した。
(B)送気(乾き空気)エンタルピーは、ノルマル換算した送気(乾き空気)流量、乾き空気分子量、標準状態モル体積、空気比熱、送気温度から算出した。
The air supply enthalpy in the above formula (1) was calculated from the formula (A) water vapor enthalpy + (B) dry air enthalpy during air supply.
(A) The air supply (water vapor) enthalpy was calculated from the normal conversion air supply (water vapor) flow rate, water molecular weight, standard state molar volume, and saturated steam ratio enthalpy. The saturated vapor ratio enthalpy was obtained from an approximate expression created by plotting the dataset of the saturated vapor table. The relative humidity (% RH) at the time of calculating the normalized air supply (water vapor) flow rate was fixed at 75% RH.
(B) The air supply (dry air) enthalpy was calculated from the normal conversion air supply (dry air) flow rate, the dry air molecular weight, the standard molar volume, the specific heat of the air, and the air supply temperature.
[送気流量(入気量)]
上記における送気流量は、送気ブロワのブロワ回転数を制御するためのインバータ周波数と送気流量とに線形の関係があることに基づいて、下記の式(2)より算出した。
The air supply flow rate in the above was calculated from the following equation (2) based on the linear relationship between the inverter frequency for controlling the blower rotation speed of the air supply blower and the air supply flow rate.
ノルマル換算した排気(水蒸気)流量算出時の相対湿度(%RH)は、100%RHに固定した。 The relative humidity (% RH) at the time of calculating the exhaust (water vapor) flow rate converted to normal was fixed at 100% RH.
制御パラメータの設定事例を以下に示す。例えば、3分間隔で発酵熱量を算出し、3分前の発酵熱量Aと現在の発酵熱量Bとを対比して、発酵熱量Bが増加している場合(B>A)には入気量を増加させ、発酵熱量Bが減少している場合(B<A)には入気量を減少させ、これらが等しい場合(B=A)には入気量を維持する。入気量の増減は、ブロワのインバータ周波数の増減(±0.2Hz)により行なうことができる。この場合、インバータ周波数変更のインターバル中に、発酵熱量が算出される。
An example of setting control parameters is shown below. For example, the amount of heat of fermentation is calculated at intervals of 3 minutes, and the amount of heat of
(c)発酵熱量および排気温度を指標とする短期制御方法
上記(b)の改良方法として、発酵熱量と排気温度の両方を短期指標としてもよい。つまり、発酵熱量および排気温度が両方増大している場合に、送気ブロワによる送気量を増大させ、発酵熱量および排気温度が両方減少している場合に、送気ブロワによる送気量を減少させる構成でもよい。
(C) Short-term control method using the amount of heat of fermentation and the exhaust temperature as indicators As the improvement method of the above (b), both the amount of heat of fermentation and the exhaust temperature may be used as short-term indicators. That is, when both the fermentation heat amount and the exhaust temperature are increasing, the air supply amount by the air supply blower is increased, and when both the fermentation heat amount and the exhaust temperature are decreasing, the air supply amount by the air supply blower is decreased. It may be configured to be allowed.
(d)二酸化炭素の発生速度を指標とする短期制御方法
排気経路上に設けられたセンサ(図1では酸素センサ17)によって、排気ガス中に含まれる二酸化炭素の濃度に係る情報を取得し、容器における二酸化炭素の発生速度を算出し、これを指標として入気量を調整してもよい。
(D) Short-term control method using the carbon dioxide generation rate as an index The information related to the concentration of carbon dioxide contained in the exhaust gas is acquired by a sensor (oxygen sensor 17 in FIG. 1) provided on the exhaust path. The rate of carbon dioxide generation in the container may be calculated, and the amount of air intake may be adjusted using this as an index.
以上のとおり、上記(a)〜(d)に示す発酵指標を用いて、容器内に導入される入気量を調整することで、短期的な発酵状態に合わせて追随性良く送気を行なうことができ、発酵原料の発酵乾燥を安定的に実施できる。なお、上記(a)〜(d)に示す発酵指標同士を組み合わせて入気量の調整を行ってもよい。 As described above, by adjusting the amount of air intake introduced into the container using the fermentation indexes shown in the above (a) to (d), air is supplied with good followability according to the short-term fermentation state. It is possible to stably carry out fermentation and drying of the fermentation raw material. The amount of air intake may be adjusted by combining the fermentation indexes shown in (a) to (d) above.
例えば、(a)と(c)を組み合わせることが考えられる。上記(a)の排気温度を短期指標とする制御は、設定した温度領域に対応してインバータ周波数が決定される絶対制御である。絶対制御の場合、排気温度に対してインバータ周波数の追随性は良好であるが、インバータ周波数の変動幅が大きくなるため、それに伴って排気温度の変動幅も大きくなる傾向がある。 For example, it is conceivable to combine (a) and (c). The control using the exhaust temperature as a short-term index in (a) is an absolute control in which the inverter frequency is determined according to the set temperature range. In the case of absolute control, the followability of the inverter frequency with respect to the exhaust temperature is good, but since the fluctuation range of the inverter frequency becomes large, the fluctuation range of the exhaust temperature tends to increase accordingly.
これに対して、上記(c)の発酵熱量および排気温度を短期指標とする制御は、過去の発酵熱量および排気温度と比較してインバータ周波数が決定される相対制御である。相対制御の場合、インバータ周波数の変動幅は小さいため、排気温度の変動幅は小さくなる。また、排気温度いかんによっては、排気温度が上がる傾向になるとインバータ周波数の追随性が低下するおそれがある。したがって、(a)と(c)を組み合わせることにより、互いに補完した制御が可能となる。この場合、(a)および(c)のいずれかをベースの制御とし、例えば、排気温度が上昇傾向の場合には(a)の制御となるように、また、排気温度が下降傾向にあるときには(c)の制御となるようにすることが考えられる。 On the other hand, the control using the fermentation heat amount and the exhaust temperature as the short-term index in (c) above is a relative control in which the inverter frequency is determined in comparison with the past fermentation heat amount and the exhaust temperature. In the case of relative control, the fluctuation range of the inverter frequency is small, so the fluctuation range of the exhaust temperature is small. Further, depending on the exhaust temperature, if the exhaust temperature tends to rise, the followability of the inverter frequency may decrease. Therefore, by combining (a) and (c), it is possible to perform controls that complement each other. In this case, either (a) or (c) is used as the base control, for example, when the exhaust temperature tends to rise, the control (a) is used, and when the exhaust temperature tends to decrease, the control is performed. It is conceivable to control (c).
次に、長期指標による運転管理について説明する。長期的な発酵指標として、単位時間あたりの減少重量である減少重量速度ΔW/tを用い、発酵原料などの調整を行なう。容器(発酵槽)内では発酵の進行に伴い、有機物が分解し及び発酵熱により水分が蒸発し、結果として、内容物の重量が減少する。従って、内容物の重量変化は発酵指標として有効であると考えられる。 Next, operation management based on long-term indicators will be described. As a long-term fermentation index, the weight loss rate ΔW / t, which is the weight loss per unit time, is used to adjust the fermentation raw materials and the like. In the container (fermentation tank), as the fermentation progresses, the organic matter decomposes and the water evaporates due to the heat of fermentation, and as a result, the weight of the contents decreases. Therefore, the change in weight of the contents is considered to be effective as a fermentation index.
図1において、減少重量速度ΔW/tは、重量センサ13によって算出される発酵原料の重量に基づいて算出される。ΔW/tの算出は、例えば制御装置20で行われる。制御装置20は、発酵原料の重量(算出値)を任意の取得間隔(例えば1分間隔)で繰り返し取得する。そして、取得の都度、現在の時点における発酵原料の重量と、所定時間前の時点における発酵原料の重量との差分をとり、その差分を時間の差分で除算して、発酵指標となる減少重量速度ΔW/tを算出する。
In FIG. 1, the reduced weight rate ΔW / t is calculated based on the weight of the fermentation raw material calculated by the
本発明において、上記ΔW/tの算出における、現在の時点と所定時間前の時点の時間間隔を算出スパンという。算出スパンは適宜設定できるが、発酵原料の重量は、水の蒸発速度や発酵原料の分解速度からして数分単位では大きく変化せず、また、本発明ではΔW/tを長期的な発酵指標として用いることから、算出スパンは1時間〜24時間程度の間隔や、更に1週間程度の長期スパンでもよい。ΔW/tの単位は、例えばkg/minである。 In the present invention, the time interval between the current time point and the time point before a predetermined time in the calculation of ΔW / t is referred to as a calculation span. Although the calculation span can be set as appropriate, the weight of the fermentation raw material does not change significantly in a few minutes from the evaporation rate of water and the decomposition rate of the fermentation raw material, and in the present invention, ΔW / t is set as a long-term fermentation index. The calculated span may be an interval of about 1 hour to 24 hours, or a long-term span of about 1 week. The unit of ΔW / t is, for example, kg / min.
発酵乾燥装置の発酵乾燥処理において、発酵原料の投入が1日1回行なわれており、発酵原料の投入時間や、投入量、組成がある程度定まっているような運転方法がよく行われている。このように毎日同様の運転を行なう場合、例えば、任意の時間帯における減少重量速度と、前日の同時間帯における減少重量速度とを比較して、その大小によって、発酵原料の投入量の増減、発酵原料の組成の変更、発酵乾燥物の排出量の増減を調整することができる。発酵原料の組成の変更としては、例えば、副資材や発酵助剤の増減などがある。なお、同時間帯とは、完全に同じ時間帯に限らず、時間帯が半分以上重複する時間帯を含む。 In the fermentation and drying process of the fermentation and drying apparatus, the fermentation raw material is added once a day, and an operation method is often used in which the addition time, the amount and composition of the fermentation material are fixed to some extent. When the same operation is performed every day in this way, for example, the weight loss rate in an arbitrary time zone is compared with the weight loss rate in the same time zone on the previous day, and the amount of the fermentation raw material input is increased or decreased depending on the magnitude. It is possible to change the composition of the fermentation raw material and adjust the increase / decrease in the amount of the fermented dried product discharged. Changes in the composition of fermentation raw materials include, for example, increasing or decreasing auxiliary materials and fermentation auxiliaries. The same time zone is not limited to the exact same time zone, but includes a time zone in which more than half of the time zones overlap.
具体的には、その日の任意の時間帯(例えば、18時〜翌6時までの時間帯)における減少重量速度が、前日の同時間帯(例えば、18時〜翌6時までの時間帯)における減少重量速度に対して増加した場合は、発酵原料の投入量または発酵乾燥物の排出量を、前日の投入量または排出量よりも増加させる。具体的な数値として、前日の投入量または排出量の105%〜120%の量にする。この場合は、発酵原料の発酵が促進されていることから、投入量を多くする、または排出量を多くすることが可能である。なお、投入量および排出量を多くしてもよい。一方、その日の任意の時間帯における減少重量速度が、前日の同時間帯における減少重量速度に対して減少した場合は、発酵原料の投入量を減少させるか、発酵助剤の添加量を増加させる。具体的な数値として、前日の発酵原料の投入量の80%〜95%の量にする。この場合は、前日に比べて、その日の発酵状態が低下していることから、発酵原料の投入量を少なくするか、発酵助剤を増量することで、発酵状態の改善を図ることができる。 Specifically, the weight loss rate in any time zone of the day (for example, the time zone from 18:00 to 6:00 the next day) is the same time zone of the previous day (for example, the time zone from 18:00 to 6:00 the next day). When it increases with respect to the rate of decrease in weight in, the input amount of the fermentation raw material or the discharge amount of the fermented dried product is increased from the input amount or the discharge amount of the previous day. As a specific numerical value, the amount is 105% to 120% of the input amount or the emission amount on the previous day. In this case, since the fermentation of the fermentation raw material is promoted, it is possible to increase the input amount or the discharge amount. The input amount and the discharge amount may be increased. On the other hand, when the weight loss rate in any time zone of the day decreases with respect to the weight loss rate in the same time zone of the previous day, the input amount of the fermentation raw material is reduced or the addition amount of the fermentation aid is increased. .. As a specific numerical value, the amount is set to 80% to 95% of the input amount of the fermentation raw material on the previous day. In this case, since the fermentation state of the day is lower than that of the previous day, the fermentation state can be improved by reducing the amount of the fermentation raw material input or increasing the amount of the fermentation aid.
副資材は、発酵原料の好気発酵を安定的に促進するための資材であり、具体的には発酵原料の含水率やpHを調整する資材や、通気性の向上を目的とする資材などがある。副資材として、例えば、肉骨粉や、石炭灰、消石灰、廃白土などが挙げられる。 Auxiliary materials are materials for stably promoting aerobic fermentation of fermentation raw materials, and specifically, materials for adjusting the water content and pH of fermentation raw materials, materials for improving air permeability, and the like. be. Examples of auxiliary materials include meat-and-bone meal, coal ash, slaked lime, and waste white clay.
発酵助剤としては、例えば鶏糞が挙げられる。鶏糞としては、発酵していない鶏糞に加えて、鶏糞に好気発酵処理を施した発酵鶏糞を用いることができる。発酵鶏糞は、発酵処理により水分が減少しており、通常含水率が30質量%未満である。発酵鶏糞としては、1次発酵鶏糞、2次発酵鶏糞などを用いることができるが、発酵促進の点で1次発酵鶏糞が好ましい。なお、上記のいずれの鶏糞にも、採卵鶏、肉鶏が含まれる。 Examples of the fermentation aid include chicken manure. As the chicken manure, in addition to the unfermented chicken manure, fermented chicken manure obtained by subjecting the chicken manure to an aerobic fermentation treatment can be used. The water content of fermented chicken manure is reduced by the fermentation treatment, and the water content is usually less than 30% by mass. As the fermented chicken manure, primary fermented chicken manure, secondary fermented chicken manure and the like can be used, but primary fermented chicken manure is preferable from the viewpoint of promoting fermentation. In addition, all of the above-mentioned chicken manure includes egg-collecting chickens and meat chickens.
発酵助剤の添加量を増加する方法として、例えば、発酵鶏糞を追加する方法がある。一形態として、発酵鶏糞の添加量は、容器内の発酵原料全量に対して3質量%以上であり、好ましくは3質量%〜30質量%であり、より好ましくは3質量%〜20質量%である。また、別形態として、発酵鶏糞の添加量は、容器へ投入する下水汚泥に対して3質量%〜20質量%である。後述の実施例で示すように、発酵鶏糞を添加することで発酵を促進させることができる。 As a method of increasing the amount of the fermentation aid added, for example, there is a method of adding fermented chicken manure. As one form, the amount of fermented chicken manure added is 3% by mass or more, preferably 3% by mass to 30% by mass, and more preferably 3% by mass to 20% by mass, based on the total amount of fermented raw materials in the container. be. As another form, the amount of fermented chicken manure added is 3% by mass to 20% by mass with respect to the sewage sludge charged into the container. As shown in Examples described later, fermentation can be promoted by adding fermented chicken manure.
また、減少重量速度を用いた別の方法として、その日の任意の時間帯における減少重量速度ΔW/tと、設定された目標値ΔW/ttargetとの乖離具合に応じて、発酵原料の投入量の増減や、発酵原料の組成の変更、発酵乾燥物の排出量の増減を調整してもよい。 Further, as another method using the reduced weight rate, the amount of the fermentation raw material input depends on the degree of deviation between the reduced weight rate ΔW / t at an arbitrary time zone of the day and the set target value ΔW / t target. The increase / decrease in the amount of fermented dried matter may be adjusted, the composition of the fermented raw material may be changed, and the amount of the fermented dried product discharged may be adjusted.
発酵乾燥装置1による発酵・乾燥の処理において、回転軸3は常時回転しておらず、回転時と非回転時を繰り返している。つまり、発酵乾燥装置1は、回転軸3を間欠的に回転させて発酵原料を発酵・乾燥させている。回転軸3の回転時(油圧シリンダ8の駆動時)には、油圧シリンダ8のピストンの伸縮に伴って振動が生じるおそれがある。また、回転軸3の回転に伴って撹拌翼4が回転することで、発酵原料がかき分けられ、押し潰されることで鉛直方向下向きに荷重がかかることが考えられる。図1の構成では、重量センサ13は、容器2および油圧シリンダ8を含む装置本体1aの荷重を受けるように配置されているため、回転時における油圧シリンダ8の振動や荷重変化を検出するおそれがある。その結果、発酵原料の重量の検出に影響を及ぼす可能性がある。
In the fermentation / drying process by the fermentation /
このような影響を考慮して、発酵乾燥装置1は、重量センサ13によって算出される発酵原料の重量の算出値からノイズを除去するノイズ除去手段を有することが好ましい。この場合、制御装置20は、ノイズ除去手段によって除去された重量に基づいて、ΔW/tを算出する。ノイズ除去手段は、例えば、制御装置20や重量センサ13に備えられる。
In consideration of such an influence, it is preferable that the fermentation /
ノイズを除去する方法は特に限定されないが、例えば、回転軸3の回転時に重量センサ13によって算出される発酵原料の重量を、ノイズとして除去することができる。この場合、回転時の発酵原料の重量値(実測値)はΔW/tの算出に使用されず、固定値がΔW/tの算出に使用される。固定値としては、例えば、直前の回転停止時に算出された重量値が用いられる。これにより、回転軸の回転に伴うノイズ(特に、上振れ)がカットされ、重量値が安定することで、ΔW/tを安定して算出することができる。また、ノイズを除去するその他の方法としては、回転軸の回転とは関係なく、所定時間(例えば、5分間)の間に算出された最小の重量値を、次回の所定時間(例えば、5分間)の重量として引き継いでいく方法がある。
The method for removing noise is not particularly limited, but for example, the weight of the fermentation raw material calculated by the
次に、重量センサ13の設置位置について、図5を用いて説明する。図5は重量センサの設置位置の一例(装置本体の底面)を示す図である。図5に示すように、重量センサ13は、円筒縦型の装置本体1aの円周上の外側の底面に、周方向に均等に配置できる。図5(a)における重量センサ13は、装置本体1aの荷重を支持し、装置本体1aの安定性を保つために、3つ設けられている。設置する重量センサの数は、容器の安定性を高めたい場合や、算出される重量の精度を高めたい場合には、4つ以上としてもよい。例えば、図5(b)では、重量センサ13が4つ設けられている。このように複数個の重量センサを設けることで、一つ当たりの重量センサに加わる荷重が過大にならないため、容器内の処理物の重量を正確に算出することができる。
Next, the installation position of the
実施例1
短期指標と長期指標を組み合わせた運転管理事例(実施例1)を、表1および図7〜図9の試験結果に基づいて説明する。
Example 1
An operation management example (Example 1) in which a short-term index and a long-term index are combined will be described based on the test results of Table 1 and FIGS. 7 to 9.
中部エコテック社製コンポC−40ET(容積39m3)を用いて約2週間(10月1日〜10月13日)発酵乾燥試験を行った。発酵乾燥物の排出および発酵原料の投入は基本的に毎日所定時刻(9時〜11時の間)に実施した。後述するように、発酵槽の重量変化や発酵乾燥物の排出状況を考慮して、発酵原料の投入量および配合を調整した。試験期間中の下水汚泥及び発酵助剤の投入量を表1に示す。 A fermentation and drying test was conducted for about 2 weeks (October 1st to October 13th) using a component C-40ET (volume 39m 3) manufactured by Chubu Ecotech Co., Ltd. The discharge of the fermented dried product and the input of the fermented raw material were basically carried out every day at a predetermined time (between 9:00 and 11:00). As will be described later, the input amount and composition of the fermentation raw material were adjusted in consideration of the weight change of the fermenter and the discharge status of the fermented dried product. Table 1 shows the input amounts of sewage sludge and fermentation aids during the test period.
短期制御は、排気温度を指標として、送気ブロワのインバータ周波数を変化させた(上述の(a)の方法)。周波数制御は、排気温度を6つの領域に分割し、排気温度が45℃未満の領域(ステージ1)および排気温度が65℃以上の領域(ステージ6)では、周波数が一定であり、排気温度が45℃以上65℃未満の領域(ステージ2〜5)では、それぞれ比例定数の異なる比例制御とした(図6参照)。長期制御は、ΔW/tを指標として、ΔW/tが増加するように、発酵助剤の種類・配合比を調整した。
In the short-term control, the inverter frequency of the air supply blower was changed using the exhaust temperature as an index (method (a) described above). The frequency control divides the exhaust temperature into six regions, and the frequency is constant and the exhaust temperature is constant in the region where the exhaust temperature is less than 45 ° C (stage 1) and the region where the exhaust temperature is 65 ° C or higher (stage 6). In the region of 45 ° C. or higher and lower than 65 ° C. (
図7および図8は、上記試験期間における排気温度と容器内の内容物の重量変化の推移を示している、図9は、同試験期間における送気ブロワのインバータ周波数と排気温度の推移を示している。 7 and 8 show the transition of the exhaust temperature and the weight change of the contents in the container during the test period, and FIG. 9 shows the transition of the inverter frequency and the exhaust temperature of the air supply blower during the same test period. ing.
図7および図9より、排気温度の変化に追従して、送気ブロワのインバータ周波数が変化していることが確認できる。図8では、10月1日〜13日の各日における原料投入〜翌日の発酵乾燥物の排出までの重量Wが、いずれの日においても直線的に減少している。これは、原料投入〜翌日の発酵乾燥物の排出までの間、発酵速度がほぼ一定値に保たれていることを意味し、上記の短期制御が有効に機能していると考えられる。 From FIGS. 7 and 9, it can be confirmed that the inverter frequency of the air supply blower changes following the change in the exhaust temperature. In FIG. 8, the weight W from the raw material input to the discharge of the fermented dried product on the next day from October 1st to 13th is linearly decreased on each day. This means that the fermentation rate is maintained at a substantially constant value from the input of the raw material to the discharge of the fermented dried product on the next day, and it is considered that the above-mentioned short-term control is effectively functioning.
図8より、上記試験期間の各日において、18時の時点の容器内の内容物の重量と、翌日の6時の時点の容器内の内容物の重量を算出し、これらの差分ΔWおよび減少重量速度ΔW/tを算出した結果を表1に併記する。この場合、ΔW/tの算出スパンは12時間となる。 From FIG. 8, the weight of the contents in the container at 18:00 and the weight of the contents in the container at 6 o'clock on the next day were calculated on each day of the test period, and the difference ΔW and the decrease thereof were calculated. The results of calculating the weight velocity ΔW / t are also shown in Table 1. In this case, the calculation span of ΔW / t is 12 hours.
試験期間第1週目は、ΔW/tが低く、発酵乾燥物の水分が高く不均質であったことより、発酵不良と評価される。これに基づき、発酵助剤の種類・配合比を変更したが、ΔW/tの改善は見られなかった。そこで、試験期間の2週目からは、発酵助剤として発酵鶏糞を所定量添加した。具体的には、10月8日には、容器内の内容物の重量に対して約10質量%の発酵鶏糞を添加し、10月9日〜11日には、投入する下水汚泥の重量に対して約10質量%の発酵鶏糞を添加した。 In the first week of the test period, ΔW / t was low, and the water content of the fermented dried product was high and inhomogeneous, so that it was evaluated as poor fermentation. Based on this, the type and compounding ratio of the fermentation aid were changed, but no improvement in ΔW / t was observed. Therefore, from the second week of the test period, a predetermined amount of fermented chicken manure was added as a fermentation aid. Specifically, on October 8th, about 10% by mass of fermented chicken manure was added to the weight of the contents in the container, and from October 9th to 11th, the weight of the sewage sludge to be added was increased. On the other hand, about 10% by mass of fermented chicken manure was added.
表2および図8に示すように、発酵鶏糞を添加していない期間内における減少重量速度ΔW/t(例えば直線Xの傾き)は、概ね0.4〜0.5kg/minであった。これに対して、発酵鶏糞を添加した期間内における減少重量速度ΔW/t(例えば直線Yの傾き)は概ね0.8〜1.1kg/minであった。発酵鶏糞を添加することで、発酵が促進され、減少重量速度ΔW/tが大幅に増大したことが分かる。このように、重量減少の傾き、つまりΔW/tは、発酵鶏糞の有無などによる発酵状態の指標となり、単純に数値の違いとして定量的に比較することができ、ΔW/tは長期的な指標として適しているといえる。 As shown in Table 2 and FIG. 8, the weight loss rate ΔW / t (for example, the slope of the straight line X) during the period when the fermented chicken manure was not added was approximately 0.4 to 0.5 kg / min. On the other hand, the weight loss rate ΔW / t (for example, the slope of the straight line Y) during the period in which the fermented chicken manure was added was approximately 0.8 to 1.1 kg / min. It can be seen that the addition of fermented chicken manure promoted fermentation and significantly increased the weight loss rate ΔW / t. In this way, the slope of weight loss, that is, ΔW / t, is an index of the fermentation state depending on the presence or absence of fermented chicken manure, and can be simply compared quantitatively as a difference in numerical values, and ΔW / t is a long-term index. It can be said that it is suitable as.
このように、短期的制御により短期スパン(数分スパン)で発酵を安定させつつ、減少重量速度ΔW/tに基づいて、発酵状態の良し悪しを判断し、例えば発酵状態が悪い場合には、発酵原料に発酵助剤を添加するといった対応(数時間〜1日スパンの長期的制御)が有効である。これにより、発酵乾燥を安定的かつ効率的に行うことができる。長期的制御の具体的な手法として、毎日同じ時間帯における減少重量速度ΔW/tを算出し、算出したΔW/tが所定の値以下(例えば0.5kg/min以下)である場合に、次回の発酵原料に発酵鶏糞を所定量添加することができる。 In this way, while stabilizing fermentation in a short span (span of several minutes) by short-term control, the quality of the fermentation state is judged based on the weight loss rate ΔW / t. For example, when the fermentation state is bad, It is effective to add a fermentation aid to the fermentation raw material (long-term control over a span of several hours to one day). As a result, fermentation and drying can be performed stably and efficiently. As a specific method of long-term control, the weight loss rate ΔW / t in the same time zone is calculated every day, and when the calculated ΔW / t is equal to or less than a predetermined value (for example, 0.5 kg / min or less), the next time. A predetermined amount of fermented chicken manure can be added to the fermented raw material of.
実施例2
短期指標と長期指標を組み合わせた運転管理事例(実施例2)を、期間A(11月12日〜15日)と期間B(2月4日〜7日)の試験結果に基づいて説明する。
Example 2
An operation management example (Example 2) in which a short-term index and a long-term index are combined will be described based on the test results of period A (November 12 to 15) and period B (February 4 to 7).
両期間ともに、中部エコテック社製コンポC−40ET(容積39m3)を用いた。発酵原料の投入は基本的に毎日行ない、発酵乾燥物の排出後、容器内での発酵状況などを考慮して発酵原料の投入量および配合を調整しながら、所定時刻(10時〜11時の間)に発酵原料を投入した。両試験期間中の下水汚泥及び発酵助剤の投入量を表2に示す。期間Aおよび期間Bともに、短期制御としては、実施例1において使用した排気温度を指標とする送気量制御を適用した。また、実施例1において有効な発酵助剤と考えられた発酵鶏糞を、下水汚泥に対して、期間Aでは5質量%程度、期間Bでは10質量%程度添加して、長期指標であるΔW/tへの影響を確認した。 For both periods, a component C-40ET (volume 39 m 3 ) manufactured by Chubu Ecotech Co., Ltd. was used. Fermentation raw materials are basically added every day, and after the fermented dried products are discharged, the amount and composition of the fermentation materials are adjusted in consideration of the fermentation situation in the container, and the specified time (between 10:00 and 11:00). Fermentation raw material was put into. Table 2 shows the input amounts of sewage sludge and fermentation aid during both test periods. For both period A and period B, as the short-term control, the air supply amount control using the exhaust temperature used in Example 1 as an index was applied. Further, fermented chicken manure, which was considered to be an effective fermentation aid in Example 1, was added to the sewage sludge by about 5% by mass in period A and about 10% by mass in period B, which is a long-term index of ΔW /. The effect on t was confirmed.
発酵原料の投入量および組成を下記の表2に示す。図10は、期間Aおよび期間Bにおける、3日目の所定の時間帯(18時〜翌6時までの時間帯)の容器内の内容物の重量の推移を示している。 The input amount and composition of the fermentation raw material are shown in Table 2 below. FIG. 10 shows the transition of the weight of the contents in the container in the predetermined time zone (time zone from 18:00 to 6:00 the next day) on the third day in the period A and the period B.
図10より、期間Aおよび期間Bともに、直線的な重量減少を示し、発酵速度がほぼ一定値に保たれている。以上より、両試験期間ともに、上記の短期制御が有効に機能していると考えられる。 From FIG. 10, both the period A and the period B show a linear weight loss, and the fermentation rate is kept at a substantially constant value. From the above, it is considered that the above short-term control is functioning effectively in both test periods.
図10より、期間Aおよび期間Bともに、所定の時間帯における減少重量速度ΔW/t(各図の近似式の傾き)は1.0kg/min以上であり、発酵状態は良好であると考えられる。さらに、添加量10質量%の方が、添加量5質量%に比べて減少重量速度ΔW/tが大きいことより、発酵鶏糞の添加量増加により、発酵状態が一層改善したと考えられる。このことより、発酵鶏糞などの発酵助剤の効果の長期的指標として、減少重量速度ΔW/tは有効であるといえる。 From FIG. 10, both the period A and the period B have a weight loss rate ΔW / t (slope of the approximate expression in each figure) of 1.0 kg / min or more in a predetermined time zone, and it is considered that the fermentation state is good. .. Further, since the weight loss rate ΔW / t was larger when the addition amount was 10% by mass than when the addition amount was 5% by mass, it is considered that the fermentation state was further improved by increasing the addition amount of fermented chicken manure. From this, it can be said that the weight loss rate ΔW / t is effective as a long-term index of the effect of the fermentation aid such as fermented chicken manure.
実施例1および実施例2より、本発明の発酵乾燥方法では、短期的な指標に基づいて入気量を調整するとともに、長期的な指標に基づいて発酵原料の投入量などの調整を行うものであり、ミクロ的な視点とマクロ的な視点で補完し合った発酵乾燥方法である。これにより、発酵原料の発酵乾燥をより安定的に実施できる。 From Example 1 and Example 2, in the fermentation and drying method of the present invention, the amount of air intake is adjusted based on a short-term index, and the amount of fermentation raw material input is adjusted based on a long-term index. It is a fermentation and drying method that complements each other from a micro perspective and a macro perspective. As a result, fermentation and drying of the fermentation raw material can be carried out more stably.
本発明の発酵乾燥方法によって得られる発酵乾燥物は、例えば、セメント原料、熱エネルギー源などのセメントの製造用途に用いることができる。さらに、本発明の発酵乾燥方法は、セメントの製造に使用される発酵乾燥物の製造方法でもある。以下には、本発明のセメントの製造方法について説明する。この製造方法では、下水汚泥などから得られた上記の発酵乾燥物をセメント原料として使用している。 The fermented and dried product obtained by the fermentation and drying method of the present invention can be used, for example, for the production of cement such as a cement raw material and a heat energy source. Furthermore, the fermentation and drying method of the present invention is also a method for producing a fermented and dried product used for producing cement. The method for producing cement of the present invention will be described below. In this production method, the above-mentioned fermented dried product obtained from sewage sludge or the like is used as a cement raw material.
本発明のセメントの製造方法では、上述した発酵乾燥装置とセメント製造装置を使用する。このセメント製造装置は、発酵乾燥物からセメントクリンカーを焼成するまでの工程にかかる装置である。セメント製造装置は、例えば、上述の発酵乾燥装置における発酵乾燥方法によって得られる発酵乾燥物を予熱する予熱装置と、予熱された発酵乾燥物を仮焼成する仮焼炉と、仮焼成された発酵乾燥物を焼成するロータリーキルンと、ロータリーキルンによる焼成で得られたセメントクリンカーを冷却するクリンカークーラとを備えている。予熱装置としては、複数のプレヒータサイクロンを備えたサスペンションプレヒータを用いることができる。仮焼炉は、ロータリーキルンの原料供給側に接続され、クリンカークーラは、ロータリーキルンのクリンカー排出側に接続されている。 In the method for producing cement of the present invention, the above-mentioned fermentation / drying apparatus and cement manufacturing apparatus are used. This cement manufacturing device is a device involved in the process from the fermented dried product to the firing of the cement clinker. The cement manufacturing apparatus includes, for example, a preheating apparatus for preheating the fermented and dried product obtained by the fermentation and drying method in the above-mentioned fermentation and drying apparatus, a calcining furnace for preheating the preheated fermented and dried product, and a calcined and dried product. It is equipped with a rotary kiln that fires objects and a clinker cooler that cools the cement clinker obtained by firing with the rotary kiln. As the preheating device, a suspension preheater provided with a plurality of preheater cyclones can be used. The calciner is connected to the raw material supply side of the rotary kiln, and the clinker cooler is connected to the clinker discharge side of the rotary kiln.
発酵乾燥物は、原料供給口を介して予熱装置に投入され、複数のプレヒータサイクロンで順次予熱された後、仮焼炉に導入されて仮焼成される。仮焼成された発酵乾燥物は、ロータリーキルン内に導入されて、バーナーによって焼成される。焼成された発酵乾燥物は、ロータリーキルンから排出された後、クリンカークーラで冷却されて、外部へ排出される。これにより、発酵乾燥物を原料としたセメントクリンカーを製造することができる。なお、本発明のセメントの製造方法は、上記構成に限定されない。 The fermented dried product is put into a preheating device via a raw material supply port, is sequentially preheated by a plurality of preheater cyclones, and then introduced into a calcining furnace to be calcined. The tentatively fired fermented dried product is introduced into a rotary kiln and fired by a burner. The fired fermented and dried product is discharged from the rotary kiln, cooled by a clinker cooler, and discharged to the outside. This makes it possible to produce a cement clinker using a fermented and dried product as a raw material. The method for producing cement of the present invention is not limited to the above configuration.
本発明の発酵乾燥方法で得られた発酵乾燥物は、熱エネルギー源として、例えば、セメント製造以外のプラントに使用してもよい。一例として、発電所など熱源が必要とされる各種プラントなどが挙げられる。 The fermented and dried product obtained by the fermentation and drying method of the present invention may be used as a heat energy source in, for example, a plant other than cement production. One example is various plants such as power plants that require a heat source.
本発明の発酵乾燥方法は、各運転管理に適した指標を用いることで、発酵原料の発酵乾燥をより安定的に実施できるので、例えば、下水処理施設で生じる下水汚泥を発酵乾燥するための装置として好適に利用できる。 The fermentation and drying method of the present invention can more stably ferment and dry the fermentation raw material by using an index suitable for each operation control. Therefore, for example, an apparatus for fermenting and drying sewage sludge generated in a sewage treatment facility. Can be suitably used as.
1 発酵乾燥装置
1a 装置本体
2 容器
2a 投入口
2b 取出口
2c 排気口
3 回転軸
4 撹拌翼
4a 通気孔
5 機械室
6 送気ブロワ
7 ヒータ
8 油圧シリンダ
9 排気手段
10 排気管
11 排気ブロワ
12 脱臭装置
13 重量センサ
14 温度センサ
15 温度センサ
16 流量センサ
17 酸素センサ
18 圧力センサ
19 制御盤
20 制御装置
1 Fermentation and drying device
Claims (8)
前記発酵乾燥装置は、前記送気手段により前記容器内に外気を導入し、かつ、前記排気手段により前記容器内から内気を排気しつつ、前記容器内に投入される発酵原料を前記撹拌翼で撹拌しながら発酵および乾燥させて、発酵乾燥物を排出する装置であり、
前記発酵乾燥装置は、前記容器内の前記発酵原料の重量を直接的または間接的に算出する重量センサを有し、
前記発酵乾燥方法は、前記発酵乾燥装置における発酵熱量、前記排気手段によって排出される内気の温度、および、前記発酵乾燥装置における二酸化炭素の発生速度の少なくとも1つの第1発酵指標を算出する第1算出工程と、前記第1算出工程で算出された前記第1発酵指標に基づいて、前記容器内に導入される外気の量を調整する第1調整工程と、前記重量センサによって算出された前記発酵原料の重量に基づき、単位時間あたりの減少重量である減少重量速度を第2発酵指標として算出する第2算出工程と、前記第2算出工程で算出された前記減少重量速度に基づいて、前記発酵原料の投入量、前記発酵原料の組成、および、前記発酵乾燥物の排出量の少なくとも1つを調整する第2調整工程とを有することを特徴とする発酵乾燥方法。 A rotating shaft provided in the container, a plurality of stirring blades attached to the rotating shaft, an air supply means for taking in outside air into the container, and an exhaust for discharging the inside air accumulated in the container to the outside of the container. It is a fermentation and drying method in a closed type fermentation and drying apparatus provided with means.
In the fermentation / drying apparatus, the outside air is introduced into the container by the air supply means, and the inside air is exhausted from the container by the exhaust means, and the fermentation raw material charged into the container is introduced by the stirring blade. It is a device that ferments and dries with stirring and discharges the fermented dried product.
The fermentation / drying apparatus has a weight sensor that directly or indirectly calculates the weight of the fermentation raw material in the container.
The fermentation / drying method calculates at least one first fermentation index of the amount of heat of fermentation in the fermentation / drying apparatus, the temperature of the inside air discharged by the exhaust means, and the rate of generation of carbon dioxide in the fermentation / drying apparatus. The calculation step, the first adjustment step of adjusting the amount of outside air introduced into the container based on the first fermentation index calculated in the first calculation step, and the fermentation calculated by the weight sensor. Based on the weight of the raw material, the second calculation step of calculating the weight loss rate, which is the weight loss per unit time, as the second fermentation index, and the fermentation based on the weight loss rate calculated in the second calculation step. A method for fermenting and drying, which comprises a second adjusting step for adjusting at least one of the input amount of the raw material, the composition of the fermentation raw material, and the discharge amount of the fermented dried product.
前記第1算出工程は、前記濃度センサによって取得された二酸化炭素の濃度に係る情報に基づいて、前記第1発酵指標として前記二酸化炭素の発生速度を算出することを特徴とする請求項1記載の発酵乾燥方法。 The exhaust means has a wet deodorizing device that performs a treatment related to the internal air, and a concentration sensor for acquiring information on the concentration of carbon dioxide contained in the internal air is provided in an exhaust path on the downstream side of the wet deodorizing device. Has been
The first calculation step according to claim 1, wherein the first calculation step calculates the carbon dioxide generation rate as the first fermentation index based on the information related to the carbon dioxide concentration acquired by the concentration sensor. Fermentation and drying method.
前記第2算出工程で算出された、任意の時間帯における前記減少重量速度が、前日の同時間帯における前記減少重量速度に対して増加した場合は、前記発酵原料の投入量、または前記発酵乾燥物の排出量を増加させ、減少した場合は、前記発酵原料の投入量を減少させる、または発酵助剤の添加量を増加させることを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか1項記載の発酵乾燥方法。 The fermentation / drying method is a method in which a cycle of adding the fermentation raw material to the fermentation / drying apparatus and taking out a part of the fermentation / drying product once a day is carried out for two days or more.
When the reduced weight rate in an arbitrary time zone calculated in the second calculation step increases with respect to the reduced weight rate in the same time zone on the previous day, the input amount of the fermentation raw material or the fermentation drying Any one of claims 1 to 4, characterized in that the amount of the fermentation raw material input is reduced or the amount of the fermentation aid added is increased when the amount of the substance discharged is increased and decreased. The fermentation and drying method according to the item.
A method for using a fermented dried product, which uses the fermented dried product obtained by the fermented dried product according to any one of claims 1 to 6 as a heat energy source.
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