JP4200886B2 - バイオガスを用いた発電方法及びバイオガス発電システム - Google Patents

Description

本発明は、有機性廃棄物の嫌気性発酵によって発生するバイオガスを無駄なく有効に利用することができる発電方法及びバイオガス発電システムに関する。

糞尿、生ゴミ、食品加工残滓、消化汚泥等の有機性廃棄物のほとんどは焼却や埋立処分されているが、焼却に伴うダイオキシンの発生や埋立処分地の逼迫、悪臭等の問題から、環境負荷の少ない処理方法が求められている。これらの問題を解決するために有機性廃棄物を嫌気性発酵処理し、発生したバイオガスをエネルギーとして用い、燃料電池やガスエンジンにより発電するシステムが開発されている。

この発電システムは、有機性廃棄物を粉砕・スラリー化した後、嫌気性発酵槽に投入し、嫌気性下でメタン菌や酸生成菌等の嫌気性微生物により発酵処理することで有機性廃棄物をバイオガスに転換し、発生したバイオガスを発電エネルギとして利用するシステムである。

図４に従来のバイオガス発電システムを示す。従来のバイオガス発電システムにおいては、生ゴミスラリー（有機性廃棄物）を嫌気性発酵槽１０に投入して嫌気性発酵を行い、発生したバイオガスを一旦ガスホルダー１１に貯め、そこから発電装置１２に供給していた。

しかしながら、発酵原料となる有機性廃棄物の性状や処理量、嫌気性発酵槽内の嫌気性微生物の活性状態等の様々な要因によりバイオガス発生量の変動が起き易いため、従来のバイオガス発電システムにおいてはバイオガス発生量の変動を吸収し、できるだけ安定して発電装置の運転を行うために、バッファとなるガスホルダー１１が設けられているが、バッファ機能に余裕を持たせようとすると、ガスホルダーが大きくなりすぎるので十分な容量のガスホルダーを設けることができず、安定に運転を行うことが難しかった。

以上のような理由から、従来のバイオガス発電システムにおいては、バイオガス不足による発電システムの強制停止や頻繁な停止を避けるために、バイオガスに余剰が生じるような負荷で発電を行い、余剰のバイオガスは弁１５を切替えてフレアスタック１３に送って燃焼させていたため、バイオガスの無駄が多くなり、効率的な発電システムとは言えなかった。

そのため、発生したバイオガスを無駄なく発電装置の原料として利用できる効率のよい発電システムの開発も進められており、例えば、下記特許文献１には、有機性廃棄物から発生した発酵ガスを燃料とする燃料電池本体と、有機性廃棄物を貯蔵する貯蔵タンクと、前記貯蔵タンクから前記有機性廃棄物を取り込んで前記発酵ガスを製造する発酵ガス製造装置と、前記発酵ガスを前記燃料電池本体に供給する移送ポンプとが備えられた有機性廃棄物の発酵ガスによる燃料電池プラントにおいて、前記貯蔵タンクには該貯蔵タンク内の前記有機性廃棄物の量を検出する有機物量センサが設置され、前記有機物量センサには該有機物量センサから検出値を入力しこの検出値に基づいて前記発酵ガスの製造量を算出する集計部が接続され、前記集計部には該集計部が算出した前記発酵ガスの製造量に応じて前記燃料電池本体に対して発電量を指示する発電量指示部が接続されたことを特徴とする有機性廃棄物の発酵ガスによる燃料電池プラントが開示されている。

また、下記特許文献２には、空気極及び燃料極を有し、空気極に酸化剤を、燃料極に還元剤を導入して発電を行う燃料電池本体と、生物化学反応を用いて前記還元剤の原燃料を生成する原燃料生成装置と、前記原燃料生成装置にて生成された原燃料を貯蔵する原燃料貯蔵設備と、前記原燃料貯蔵設備から原燃料を導入して前記還元剤を生成すると共に、前記燃料極への前記還元剤の供給量を調整する還元剤調整設備とを備えた燃料電池発電システムにおいて、前記原燃料生成装置における原燃料の生成状態データを検出する生成状態データ検出手段が設けられ、前記生成状態データを元に前記燃料電池本体が出力可能な最大出力値を計算する演算器が設けられ、前記演算器が計算した前記最大出力値に基づいて、前記燃料電池本体における発電出力の制御を行うように構成されたことを特徴とする燃料電池発電システムが開示されている。

また、下記特許文献３には、電解質層を挟んで対向配置された燃料極および酸化剤極に燃料および酸化剤をそれぞれ供給し、これら燃料と酸化剤との電気化学反応により発電を行い、この発電された電力を負荷へ供給する燃料電池本体を備えた燃料電池発電設備と、この燃料電池発電設備へ燃料を供給する嫌気性排水処理による嫌気性ガス発生設備とを備えて構成される燃料電池発電システムにおいて、前記嫌気性ガス発生設備からの燃料供給量と前記燃料電池発電設備による燃料消費量との偏差の積分値を計測する偏差の積分値計測手段と、この偏差の積分値計測手段により計測された偏差の積分値を常時所定範囲値内となるように前記燃料電池発電設備の発電出力を制御する出力制御手段とを備えたことを特徴とする燃料電池発電システムが開示されている。
特開平１１−１４９９３３号公報 特開２０００−６７８９５号公報 特開２００１−２５０５７２号公報

上記特許文献１〜３に開示された発電システムでは、バイオガスの発生量を測定、予測し、それに応じて発電装置の出力を調整するので、図４に示すような従来の発電システムに比べてバイオガスの無駄なく利用して効率よく発電することができるものの、十分に満足できるほど効率のよい発電システムとは言えなかった。

すなわち、バイオガスの発生量は、嫌気性発酵槽に投入する有機性廃棄物の量や有機物量だけでなく、嫌気性発酵槽内の嫌気性微生物の菌数や活性状態等にも大きく左右されるが、これら全ての要因を考慮していない上記従来の方法では、バイオガスの発生量を正確に予測することが難しかった。

したがって、本発明の目的は、嫌気性発酵によって発生するバイオガスの量をより正確に予測することにより、発生したバイオガスを発電装置のエネルギーとして無駄なく使用することを可能とし、より効率よく発電することができる発電方法及び発電システムを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、有機性廃棄物を嫌気性発酵槽内で嫌気性発酵させることによりバイオガスを発生させ、このバイオガスを利用して発電装置で発電する方法において、
前記嫌気性発酵槽内の嫌気性微生物の菌数と、前記嫌気性発酵槽に供給できる有機性廃棄物量と、前記嫌気性発酵槽内の温度とを計測し、
あらかじめ、温度と嫌気性微生物の菌活性との関係を求めておき、前記計測した嫌気性発酵槽内の温度から、該温度に対応した嫌気性微生物の菌活性の値を算出し、
前記嫌気性微生物の菌数の値と、前記有機性廃棄物量の値と、前記菌活性の値とから下式（２）に基づいてバイオガス発生量を演算・予測し、
バイオガス発生量の予測値に基づいて前記発電装置の出力を制御することを特徴とする。
バイオガス発生量＝有機性廃棄物量×菌数×定数×菌活性…（２）
（式中、定数は、予め実験により求めた菌の処理能力から決定した値である）

本発明のバイオガスを用いた発電方法によれば、嫌気性発酵槽内の嫌気性微生物の菌数と、嫌気性発酵槽に供給できる有機性廃棄物量と、嫌気性発酵槽内の温度とを計測し、これらの値からバイオガス発生量を演算・予測することにより、バイオガス発生量を高精度に予測することができる。その結果、バイオガス発生量に応じて発電装置の出力を容易かつ正確に追従させることが可能となり、発生したバイオガスを無駄なく有効に利用することができる。

本発明のバイオガスを用いた発電方法においては、前記有機性廃棄物量の計測は、前記有機性廃棄物の流量又は有機物量に基づいて行うことが好ましい。

この態様によれば、発酵原料となる有機性廃棄物の量を簡便かつ正確に計測することができる。

更に、前記嫌気性発酵槽内のバイオガス層の圧力を測定し、バイオガス発生量の予測値に基づいて、前記圧力が一定に保たれるように前記発電装置の出力を制御することが好ましい。

この態様によれば、バイオガス発生量とバイオガス消費量のアンマッチを防止することができ、ガスホルダー等の過大なバッファ装置がなくても、安定して発電装置の運転を行うことができる。

一方、本発明のバイオガス発電システムは、バイオガスを発生させるための嫌気性発酵槽を有するバイオガス発生装置と、バイオガスを原料とする発電装置とを備えたバイオガス発電システムにおいて、
前記嫌気性発酵槽内の嫌気性微生物の菌数を測定する手段と、
前記嫌気性発酵槽に供給できる有機性廃棄物量を計測する手段と、
前記嫌気性発酵槽の温度を測定して嫌気性微生物の菌活性を計測する手段と、
前記菌数と、前記有機性廃棄物量と、前記菌活性の値から、下式（２）に基づき、予測されるバイオガス発生量を演算する手段と、
前記バイオガス発生量の予測値に基づいて、前記発電装置の出力を制御する手段とを備えていることを特徴とする。
バイオガス発生量＝有機性廃棄物量×菌数×定数×菌活性…（２）
（式中、定数は、予め実験により求めた菌の処理能力から決定した値である）

本発明のバイオガス発電システムにおいては、前記有機性廃棄物量の計測手段は、前記有機性廃棄物の流量又は有機物量に基づいて計測する手段であることが好ましい。

本発明のバイオガス発電システムにおいては、前記嫌気性発酵槽内のバイオガス層の圧力を測定する手段を備え、前記出力を制御する手段は、前記バイオガス発生量の予測値に基づいて、前記嫌気性発酵槽内のバイオガス層の圧力が一定に保たれるように前記発電装置の出力を制御するように構成されていることが好ましい。

本発明のバイオガス発電システムによれば、嫌気性発酵槽内の嫌気性微生物の菌数を測定する手段と、前記嫌気性発酵槽に供給できる有機性廃棄物量を計測する手段と、前記菌数と前記有機性廃棄物量から予測されるバイオガス発生量を演算する手段とを備えているので、バイオガス発生量を高精度に演算して予測することができる。そして、前記バイオガス発生量に基づいて前記発電装置の出力を制御する手段を備えているので、予測したバイオガス発生量に応じて発電装置の出力を、容易かつ正確に追従させることが可能となり、発生したバイオガスを無駄なく有効に利用することができる発電システムを提供できる。また、ガスホルダー等のバッファ装置が無くても発電装置の安定運転が可能となるので、システム自体のコンパクト化も図ることができる。

本発明によれば、嫌気性発酵槽内の嫌気性微生物の菌数と、嫌気性発酵槽に供給できる有機性廃棄物量と、嫌気性発酵槽内の温度とを計測し、これらの値からバイオガス発生量を演算・予測することにより、バイオガス発生量を高精度に予測することができる。

その結果、嫌気性発酵槽に供給する有機性廃棄物（生ゴミスラリーや下水汚泥等）の変動や制約によってバイオガス発生量が変動する場合でも、バイオガス発生量に応じて発電装置の出力を容易かつ正確に追従させることが可能となり、発生したバイオガス全量を無駄なく有効に利用することができる。また、ガスホルダー等のバッファ装置を省くことも可能となり、システム自体のコンパクト化も図ることができる。

更に、バイオガスを有効に利用することが可能となるので、石油系燃料による発電量を削減することができ、現在、地球規模で問題となっている温室効果ガスの排出量を削減することも可能となる。

以下、本発明について図面を用いて更に詳細に説明する。図１には、本発明の参考例となるバイオガス発電システムの概略構成図が示されている。

図１に示すバイオガス発電システムは、有機性廃棄物の嫌気性発酵を行い、バイオガスを発生させるための嫌気性発酵槽１と、バイオガスの発生量を演算・予測するバイオガス発生量演算装置２と、バイオガスを用いて発電を行う発電装置３とから構成されている。なお、この実施形態においては、前記バイオガス発生量演算装置２は、前記バイオガス発生量に基づいて前記発電装置３の出力を調整する手段も兼ねている。

前記嫌気性発酵槽１には、該嫌気性発酵槽１に供給できる有機性廃棄物量を計測するための流量計４と、該嫌気性発酵槽１内の嫌気性微生物の菌数測定手段５と、該嫌気性発酵槽１内のバイオガス層の圧力を計測するための圧力計６が設けられており、それぞれのデータはバイオガス発生量演算装置２に送信されるようになっている。また、前記嫌気性発酵槽１には、図示しない温度調整手段が設けられており、該発酵槽の温度を適当な温度に保持できるようになっている。

次に、上記バイオガス発電システムを用いた発電方法について説明する。まず、生ゴミや消化汚泥等の有機性廃棄物は、必要に応じて図示しない粉砕機で粗砕された後、更に分解速度及び消化率の向上を図るために微粉砕機で微粉砕・ペースト化された後、希釈水により適当な固形分濃度に調整されてスラリー化されてから嫌気性発酵槽１に投入される。前記嫌気性発酵槽１に供給できる有機性廃棄物スラリーの量は流量計４によって計測される。なお、有機性廃棄物スラリーの水分濃度が大きく変動する場合には、有機性廃棄物スラリー量の代わりに、有機性廃棄物スラリー中の固形分濃度を定期的に固形分濃度をバッチで測定し、有機物量を測定してもよい。これによりバイオガス発生量の予測の精度をさらに向上させることができる。

前記嫌気性発酵槽１には、メタン菌等の嫌気性微生物が付着・担持された固定化微生物を充填した固定ろ床が設置されており、該嫌気性発酵槽１内において有機性廃棄物スラリーは、イ）ポンプにより循環させる、ロ）撹拌羽根で撹拌する、ハ）バイオガスの一部をポンプにより嫌気性発酵槽１の下部に吹き込んでバブリングして撹拌する等の方法で撹拌が行われ、嫌気性微生物による分解が行われる。嫌気性発酵は５３〜５７℃で２〜１０日間行うことが好ましい。これにより、嫌気性発酵槽１に投入された有機物の９０％程度がバイオガスに変換される。なお、発酵廃液は嫌気性発酵槽１から抜き取られ、必要に応じて図示しない廃液処理装置に送られて処理される。

本発明においては、嫌気性発酵槽１内の菌数（発酵状態）を把握するために菌数測定手段５により嫌気性発酵槽１内の嫌気性微生物の菌数を測定する。なお、菌数測定は、菌数（発酵状態）を正確に把握するために所定の間隔で行うことが好ましく、１〜７日間隔で行うことが好ましい。

嫌気性微生物の菌数を測定する方法としては、図２に示すような概略工程からなる測定方法が好ましく採用される。図２に示すように、この測定方法は、嫌気性発酵槽内から取出した消化液（測定試料）を前処理する前処理工程Ｓ１と、前処理工程Ｓ１後の消化液に蛍光試薬を混合する蛍光試薬混合工程Ｓ２と、蛍光法によって蛍光を呈する菌数を測定する菌数測定工程Ｓ３とからなっている。

以下、上記各工程について例を挙げて詳細に説明する。
まず、測定試料となる消化液を、嫌気性発酵槽内から取出す。測定試料として必要な消化液の量としては１〜１０ｍｌあれば充分である。次に、図２に示すように、まず、前処理工程Ｓ１の希釈工程Ｓ１１により、上記の測定試料から更に一部をサンプリングして水で希釈する。この希釈工程Ｓ１１におけるサンプリング量としては１〜５ｍｌであることが好ましい。また、希釈量としてはサンプリングした消化液に対して、体積で５〜２０倍、好ましくは１０〜１５倍に希釈することが好ましい。

次に、ろ過工程Ｓ１２によって固形分を除去する。ろ過方法は従来公知のフィルターろ過等が使用でき、特に孔径２０〜３０μｍのフィルターを用いることが好ましい。

ろ過工程Ｓ１２後、超音波分散工程Ｓ３を行う。この工程によって菌をばらばらにして数え易くする。超音波装置としては従来公知のものが使用できる。また、分散時間としては５〜１５分行うことが好ましい。

次に、ｐＨが酸性となっている場合には、必要に応じてｐＨ調整工程Ｓ１４を行う。このように測定試料のｐＨをアルカリ性に調整することにより菌の活動領域にｐＨを維持できる。なお、ｐＨとしては７．５〜８となるように調整することが好ましい。ｐＨ調整手段としては、ｐＨ緩衝液を加えることが好ましく、具体的には、ＮａＯＨやＫＯＨにＫＨ_２ＰＯ_４を加えてアルカリ性に調整することができる。また、このｐＨ調整工程Ｓ１４は、予めｐＨが上記の７．５〜８の範囲となっていれば行わなくてもよい。

次に、蛍光試薬混合工程Ｓ２について説明する。本工程において、上記の前処理工程Ｓ１後の消化液に蛍光試薬を加えることにより、この蛍光試薬が、活性菌内に存在する加水分解酵素であるエステラーゼ酵素によって加水分解されることにより蛍光物質を生成するので、メタン菌のみならず、酸生成菌等を含む全ての活性菌の測定が可能となる。

上記のようにエステラーゼ酵素によって加水分解されて蛍光を発する蛍光試薬としては、５−(６−)カルボキシフルオレセインジアセテート、５−カルボキシフルオレセインジアセテートアセトキシメチルエステート等が好ましく例示できる。

これらの蛍光試薬は、元来蛍光性を有していないが、拡散によって生細胞内に取込まれると、全ての細胞が共通に持っている酵素のエステラーゼによってエステル結合が加水分解され、蛍光物質として細胞内に蓄積される。一方、死菌はエステラーゼ活性が失われており染色されないため、活性菌だけの検出が可能となる。

上記蛍光試薬の添加量としては、ｐＨ調整工程Ｓ１４後の希釈サンプル液２００μｌに対して２０〜３０μｌ添加することが好ましい。蛍光試薬の添加量が２０μｌ以下であると蛍光試料の発光強度が不足し、微弱な蛍光しか得られないので好ましくなく、３０μｌを超えると、水分等による菌以外のバックグラウンドが強くなるので好ましくない。

蛍光試薬混合工程Ｓ２の後、菌数測定工程Ｓ３において、活性菌の菌数を測定する。測定方法には、従来公知の蛍光顕微鏡による測定が使用できる。具体的には、蛍光試薬混合工程Ｓ２後の測定試料をバクテリア計測盤等の一定の深さを持つプレパラート上に垂らした後、蛍光顕微鏡により上記の蛍光物質が蛍光を発することを利用して、蛍光画像を観察して菌数をカウントする。蛍光を発生させる励起波長としては３８０〜４２０ｎｍの青色が好ましい。菌数のカウントについては、従来公知の画像解析ソフト等が利用できる。

以上の菌数測定方法により、メタン菌、酸生成菌等の嫌気性発酵槽内の全ての活性菌数の合計を測定することができる。なお、上記の菌数測定に要する時間は３０〜６０分で行うことができるので、本方法により、簡便で、短時間に測定を行うことができ、しかも、発酵槽内の菌数（発酵状態）を正確に把握することができる。

なお、嫌気性発酵槽１内の菌数は１×１０^９〜１×１０^１０個／ｍｌに維持することが好ましく、例えば、運転中に菌数の低下が認められてきたら、嫌気性発酵槽１の発酵条件を調整して嫌気性発酵槽の制御を行う。

発酵条件の調整方法としては、嫌気性発酵槽１内への有機性廃棄物の投入量を調節する方法、アルカリ添加によって嫌気性発酵槽１内のｐＨ調整を行い、嫌気性微生物の至適ｐＨに維持する方法、あるいはこれらの方法を組み合わせた方法等が例示できる。例えば、有機性廃棄物の投入量を調節する方法では、嫌気性発酵槽１内の菌数の低下に合わせて、投入量を徐々に減少させればよく、これによって嫌気性発酵槽１内の菌数を上記範囲に容易に維持することができる。有機性廃棄物の投入量の調節範囲としては、通常投入量に対して５０質量％までとすることが好ましい。

上記のようにして測定された嫌気性発酵槽に供給できる有機性廃棄物スラリー量（又は有機物量）と嫌気性発酵槽内の菌数のデータは、バイオガス発生量演算装置２に信号として送られ、下記式（１）によりバイオガス発生量が算出されるようになっている。
バイオガス発生量＝有機性廃棄物量（又は有機物量）×菌数×定数…（１）
なお、定数は、予め実験により求めた菌の処理能力から決定する。

そして、発生したバイオガスを無駄なく利用できるように、算出されたバイオガス発生量に応じて、前記バイオガス発生量演算装置２によって発電装置３の出力が制御される。

前記発電装置３としては、バイオガスをエネルギー源として発電できる装置であればよく、例えば、燃料電池やガスエンジン等の公知の発電装置が挙げられる。

本発明においては、発電装置３の出力を制御する際に、嫌気性発酵槽１内のバイオガス層の圧力を一定に保つように発電出力を制御することが好ましく、通常、前記バイオガス層の圧力が１〜５ｋＰａとなるようにすることが好ましい。すなわち、バイオガス発生量とバイオガス消費量（発電負荷）のアンマッチが生じるとバイオガス層の圧力に変化が現れるので、その変化に対応してバイオガス消費量を微調整することで上記のようなアンマッチを防止して、より安定した運転を行うことが可能になる。具体的には、バイオガス層の圧力が下がり傾向であれば発電負荷が過大であるので発電出力を下げ、反対に上がり傾向であれば発電負荷が足りないので発電出力を上げればよい。

なお、発電機としての機能を重視する場合、すなわち、発電機の出力を一定に保つことを優先する場合は、必要に応じてバイオガスの不足分として都市ガスを補充するなどの操作を行ってもよい。

図３には、本発明のバイオガス発電システムの一実施形態である概略構成図が示されている。なお、以下の説明においては、図１と基本的に同一の部分には同じ符号を付してその説明を省略する。

図３に示すバイオガス発電システムは、嫌気性発酵槽１内の温度を測定する温度計７が設けられている点で図１に示す発電システムと相違する。

図３に示すバイオガス発電システムは、有機性廃棄物の嫌気性発酵を行い、バイオガスを発生させるための嫌気性発酵槽１と、バイオガスの発生量を演算・予測するバイオガス発生量演算装置２と、バイオガスを用いて発電を行う発電装置３とから構成されている。なお、前記バイオガス発生量演算装置２は、前記バイオガス発生量に基づいて前記発電装置３の出力を調整する手段も兼ねている。

前記嫌気性発酵槽１には、該嫌気性発酵槽１に供給できる有機性廃棄物量を計測するための流量計４と、該嫌気性発酵槽１内の嫌気性微生物の菌数測定手段５と、該嫌気性発酵槽１内のバイオガス層の圧力を計測するための圧力計６と、嫌気性発酵槽１内の温度を測定する温度計７が設けられており、それぞれのデータはバイオガス発生量演算装置２に送信されるようになっている。また、前記嫌気性発酵槽１には、図示しない温度調整手段が設けられており、該発酵槽の温度を適当な温度に保持できるようになっている。

このバイオガス発電システムにおいては、バイオガス発生量演算装置２は、流量計４によって計測された有機性廃棄物量（又は有機物量）と、菌数測定手段５によって計測された嫌気性発酵槽１内の嫌気性微生物の菌数に加えて、前記温度計７によって計測された温度に基づいて、下記式（２）によりバイオガス発生量を算出するようになっている。
バイオガス発生量＝有機性廃棄物量（又は有機物量）×菌数×定数×菌活性…（２）
上記式（２）中の菌活性とは、下記表１に示すように、通常の嫌気性発酵槽温度（５５℃）における菌活性を基準（１００％）とした場合の各温度における菌活性であり、嫌気性発酵槽１の温度に応じた菌活性を求めればよい。なお、上記式（２）中の定数は上記式（１）と同じである。

すなわち、嫌気性微生物の活性は温度への依存性が高く、５５℃高温発酵の場合、５℃変化すると菌活性は２０％程度低下することが知られている。実プラントでは、嫌気性発酵槽温度の変動幅は±２℃以下に制御されおり、通常に運転されている場合はあまり温度の影響を考慮する必要はないが、トラブル等により一時的に温度が変動した場合等は嫌気性発酵槽の温度も測定し、有機性廃棄物の投入量と嫌気性発酵槽内の嫌気性微生物の菌数より算出されるバイオガス発生量に温度の補正をかけることで、より正確なバイオガス発生量を計算することができる。そして、その結果に基づいて発電機の出力を制御することで、より安定した運転が可能になる。

本発明は、嫌気性微生物を用いて、糞尿、生ゴミ、食品加工残滓、消化汚泥等の有機性廃棄物を処理する際に発生するバイオガスを利用した発電システムに好適に利用できる。

本発明の参考例となるバイオガス発電システムを示す概略構成図である。 嫌気性発酵槽内の嫌気性微生物の菌数測定方法の概略工程を示す説明図である。 本発明のバイオガス発電システムの一実施形態を示す概略構成図である。 従来のバイオガス発電システムの概略構成図である。

符号の説明

１．嫌気性発酵槽
２．バイオガス発生量演算装置
３．発電装置
４．流量計
５．菌数測定手段
６．圧力計
７．温度計

Claims (6)

1. 有機性廃棄物を嫌気性発酵槽内で嫌気性発酵させることによりバイオガスを発生させ、このバイオガスを利用して発電装置で発電する方法において、
   前記嫌気性発酵槽内の嫌気性微生物の菌数と、前記嫌気性発酵槽に供給できる有機性廃棄物量と、前記嫌気性発酵槽内の温度とを計測し、
   あらかじめ、温度と嫌気性微生物の菌活性との関係を求めておき、前記計測した嫌気性発酵槽内の温度から、該温度に対応した嫌気性微生物の菌活性の値を算出し、
   前記嫌気性微生物の菌数の値と、前記有機性廃棄物量の値と、前記菌活性の値とから下式（２）に基づいてバイオガス発生量を演算・予測し、
   バイオガス発生量の予測値に基づいて前記発電装置の出力を制御することを特徴とするバイオガスを用いた発電方法。
   バイオガス発生量＝有機性廃棄物量×菌数×定数×菌活性…（２）
   （式中、定数は、予め実験により求めた菌の処理能力から決定した値である）
2. 前記有機性廃棄物量の計測は、前記有機性廃棄物の流量又は有機物量に基づいて行う請求項１記載のバイオガスを用いた発電方法。
3. 前記嫌気性発酵槽内のバイオガス層の圧力を測定し、バイオガス発生量の予測値に基づいて、前記圧力が一定に保たれるように前記発電装置の出力を制御する請求項１又は２に記載のバイオガスを用いた発電方法。
4. バイオガスを発生させるための嫌気性発酵槽を有するバイオガス発生装置と、バイオガスを原料とする発電装置とを備えたバイオガス発電システムにおいて、
   前記嫌気性発酵槽内の嫌気性微生物の菌数を測定する手段と、
   前記嫌気性発酵槽に供給できる有機性廃棄物量を計測する手段と、
   前記嫌気性発酵槽の温度を測定して嫌気性微生物の菌活性を計測する手段と、
   前記菌数と、前記有機性廃棄物量と、前記菌活性の値から、下式（２）に基づき、予測されるバイオガス発生量を演算する手段と、
   前記バイオガス発生量の予測値に基づいて、前記発電装置の出力を制御する手段とを備えていることを特徴とするバイオガス発電システム。
   バイオガス発生量＝有機性廃棄物量×菌数×定数×菌活性…（２）
   （式中、定数は、予め実験により求めた菌の処理能力から決定した値である）
5. 前記有機性廃棄物量の計測手段は、前記有機性廃棄物の流量又は有機物量に基づいて計測する手段である請求項４記載のバイオガス発電システム。
6. 前記嫌気性発酵槽内のバイオガス層の圧力を測定する手段を更に備え、
   前記出力を制御する手段は、前記バイオガス発生量の予測値に基づいて、前記嫌気性発酵槽内のバイオガス層の圧力が一定に保たれるように前記発電装置の出力を制御するように構成されている請求項４又は５に記載のバイオガス発電システム。

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