JP4309607B2 - Organic waste treatment system - Google Patents

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JP4309607B2 JP2001230134A JP2001230134A JP4309607B2 JP 4309607 B2 JP4309607 B2 JP 4309607B2 JP 2001230134 A JP2001230134 A JP 2001230134A JP 2001230134 A JP2001230134 A JP 2001230134A JP 4309607 B2 JP4309607 B2 JP 4309607B2
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崎 和 夫 柴
哲 哉 峰
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  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Treatment Of Sludge (AREA)

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機性廃棄物をメタン発酵により処理する有機性廃棄物の処理システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
メタン発酵を用いた有機性廃棄物の処理システムを制御する場合、測定項目としてガス発生速度、ガス組成、液相ｐＨ、揮発性有機酸（以下、ＶＦＡと略称する）濃度、アンモニア濃度などが用いられている。
【０００３】
このうち、揮発性有機酸濃度は最も有用性が高い測定項目であるが、測定機器が高価であったり、測定に熟練を要するなどの理由により、制御パラメータとして連続測定したり高頻度に測定したりすることは現実的ではない。
【０００４】
一方、ｐＨやガス発生速度は測定が容易であるので、日常的に測定されるが、メタン発酵システムを運転管理する目的でｐＨを測定する場合には、メタン発酵槽内のｐＨを測定するのが一般的である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、メタン発酵槽内の汚泥がもつ緩衝作用によって、ｐＨ値が発酵槽内の状態を必ずしも反映しないという問題がある。また、ガス発生速度によって阻害の有無や程度を判定する基準がなく、システムを制御する具体的な方法は未だ確立されていないのが実情である。
【０００６】
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、システムへの有機性廃棄物の供給量を制御することによって、システムの立ち上げ、長期運転管理を自動化することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、メタン発酵菌により有機性廃棄物を分解する有機性廃棄物の処理システムにおいて、メタン発酵槽と、メタン発酵槽からの固形成分と液体成分とを分離する固液分離部と、メタン発酵槽へ有機性廃棄物を間欠的に供給する有機性廃棄物供給部と、メタン発酵槽への有機性廃棄物の供給量を検出する流量検出部と、メタン発酵槽への有機性廃棄物の濃度を検出する入側濃度検出部と、メタン発酵槽内の有機性廃棄物の濃度を求める濃度検出部と、固液分離部に設けられたｐＨ検出部と、メタン発酵槽からのバイオガスの生成量を検出するバイオガス量検出部と、流量検出部、入側濃度検出部および発酵槽濃度検出部からの情報に基づいて、メタン発酵槽からのバイオガス生成量の推定値と、この推定値までに要する推定時間を演算する算出部と、算出部からのバイオガス生成量の推定値および推定時間と、バイオガス量検出部からのバイオガス生成量の測定値および測定時間とを比較し、ｐＨ検出部からの情報に基づいてメタン発酵槽内の過負荷および阻害物質の有無を判定する解析・判定部と、この解析・判定部からの判定結果に基づいて有機性廃棄物供給部を制御する操作部と、を備えたことを特徴とする有機性廃棄物の処理システムである。
【０００８】
本発明は、解析・判定部は、メタン発酵槽内の過負荷および阻害物質の影響無しと判定し、かつバイオガス生成量の推定値までに要する推定時間よりも、バイオガス生成量の測定値が推定値に到達するのに要した測定時間が大きい場合には、バイオガス生成量の測定値が推定値まで到達するのに要した測定時間後に有機性廃棄物の供給を行なうよう操作部を制御することを特徴とする有機性廃棄物の処理システムである。
【０００９】
本発明は、解析・判定部は、メタン発酵槽内の過負荷および阻害物質の影響無しと判定し、かつバイオガス生成量の推定値までに要する推定時間よりも、バイオガス生成量の測定値が推定値に到達するのに要した測定時間が小さい場合には、バイオガス生成量の推定値までに要する推定時間後に有機性廃棄物の供給を行なうよう操作部を制御することを特徴とする有機性廃棄物の処理システム。
【００１０】
本発明は、解析、判定部は、バイオガス生成量の推定値までに要する推定時間後に有機性破棄物の供給を行った後、所定の安定期間が経過した場合、バイオガス生成量の測定値が推定値まで到達するのに要した測定時間後に有機性廃棄物の供給を行うよう操作部を制御することを特徴とする有機性廃棄物の処理システムである。
【００１１】
本発明は、解析・判定部は、メタン発酵槽内の過負荷または阻害物質の影響有と判定した場合には、バイオガス生成量の測定値が推定値の１１０〜１３０％に達した後に有機性廃棄物の供給を行なうよう操作部を操作することを特徴とする有機性廃棄物の処理システムである。
【００１２】
本発明は、固液分離部は膜を有することを特徴とする有機性廃棄物の処理システムである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００１４】
図１は本発明による有機性廃棄物の処理システムの構成例を示すブロック図である。図１に示すように、有機性廃棄物の処理システムは、有機性廃棄物を貯留する原液槽１と、有機性廃棄物を間欠的に供給する有機性廃棄物供給部（ポンプ）２と、有機性廃棄物をメタン発酵するメタン発酵槽３と、メタン発酵槽３から流出する固形成分と液体成分を膜４ａにより固液分離する固液分離部４とを備えており、固液分離部４には、ｐＨ検出部５が接続されている。
【００１５】
またメタン発酵槽３の前段には有機性廃棄物の供給量を検出する流量検出部６と、有機性廃棄物中の固形物量を検出する入側濃度検出部７が設けられている。
【００１６】
メタン発酵槽３には発酵槽３内の固形物濃度を測定する発酵槽濃度検出部８が接続されている。さらにメタン発酵槽３には、メタン発酵槽３から生成したバイオガス生成量を検出するバイオガス量検出部９と、バイオガス中のメタン濃度を検出するバイオガス組成検出部１０が各々接続される。
【００１７】
また、固液分離部４からの固形成分はメタン発酵槽３内へ戻され、他方固液分離部４からの液体成分は外方へ放出される。さらにメタン発酵槽３から生成したバイオガスは外方へ放出されるとともに、その一部はポンプ３ａによって固液分離部４へ送られて膜４ａを洗浄することができる。
【００１８】
なお有機性廃棄物中の固形物量とバイオガス組成が一定と見なせる場合には、入側濃度検出部７とバイオガス組成検出部１０を省略することができる。
【００１９】
流量検出部６と、入側濃度検出部７と、発酵槽濃度検出部８には、メタン発酵槽３内の固形物濃度に応じたバイオガス発生速度および供給固形物量あたりのバイオガス生成量の推定値を算出し、この値までに要する推定時間を演算する算出部１１が接続されている。
【００２０】
またバイオガス組成検出部１０と、算出部１１は、バイオガス生成量の測定値と推定値を比較解析する解析部１２に接続されている。さらに解析部１２とｐＨ検出部５は、過負荷および阻害物質の有無を判定する判定部１３に接続される。判定部１３はポンプ２を操作する操作部１４を介してポンプ２に接続されている。ところで入側濃度検出部７は、有機性廃棄物の粘度から間接的に有機性廃棄物の濃度を求めることができる。
【００２１】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
原液槽１に貯留された有機性廃棄物は、ポンプ２によりメタン発酵槽３内へ一定量供給され、その後ポンプ２が停止する。有機性廃棄物はメタン発酵槽３において、メタン発酵により、メタンを主成分とするバイオガスに分解される。メタン発酵槽３内で発生するバイオガスの量および速度は、メタン発酵槽へ供給される有機性廃棄物量を検出する流量検出部６と、固形物量を検出する入側濃度検出部７と、メタン発酵槽３内の固形物量を検出する発酵槽濃度検出部８とからの情報に基づいて、算出部１１で推定することができる。
【００２２】
一方、有機性廃棄物が供給された時点からメタン発酵槽３内で発生するバイオガス生成量がバイオガス量検出部９で測定され、この測定値はバイオガスの組成を検出するバイオガス組成検出部１０においてバイオガス中のメタン量に変換される。算出部１１で推定された値と、バイオガス組成検出部１０からの測定値が解析部１２で比較され、ｐＨ検出部５と解析部１２からの情報に基づいて判定部１３においてメタン発酵槽３内における過負荷および阻害物質の有無を判定する。判定部１３はその後、一定時間経過後に操作部１４を介してポンプ２を作動させ、一定量の有機性廃棄物を再度メタン発酵槽３へ供給する。
【００２３】
次に算出部１１、解析部１２および判定部１３における作用について詳述する。
メタン発酵槽からのバイオガスのガス発生速度に関して、発明者らはレストランから排出される食品廃棄物を模擬した連続試験を実施したところ以下のような結果が得られた。
【００２４】
図２はメタン発酵槽から採取したメタン菌へ一定量の人工基質を投入し、バイオガス生成速度を測定した結果である。図２から、投入基質中に含まれる単位炭素あたりに換算したバイオガス生成量は、メタン発酵が阻害されていない限り一定で、メタン発酵槽内の固形物濃度が、２５０００ｍｇ／ｋｇ、５５０００ｍｇ／ｋｇ、７００００ｍｇ／ｋｇおよび９００００ｍｇ／ｋｇと徐々に増加するのにともない、ガスの生成速度は上昇することが分かる。
【００２５】
図３はメタン発酵槽内の固形物濃度５５０００ｍｇ／ｋｇにおける生ごみ投入直後から６時間後までのバイオガス生成速度と、積算ガス量と、メタン濃度を示したものである。投入直後１０分間で、一時的にガス発生速度が増加するが、その後ガス生成速度はほぼ一定となり、メタン濃度もほぼ一定を保っている。
【００２６】
これらの結果を用いて、算出部１１では供給する有機性廃棄物中の有機物量に基づいて、メタン発酵槽３から生成するバイオガスの生成量を推定する。
【００２７】
すなわち、まず有機性廃棄物中の固形物濃度と供給量を各々入側濃度検出部７と流量検出部６において検出し、これら固形物濃度と供給量を掛け合わせることにより有機性廃棄物中の有機物量を求める。。
【００２８】
またメタン発酵槽３内の固形物量が発酵槽濃度検出部８において検出され、有機性廃棄物中の有機物量と、メタン発酵槽３内の固形物濃度とに基づいて、算出部１１においてバイオガス生成量とバイオガス生成速度を推定する。更に算出部１１は、このバイオガス生成速度からバイオガスの推定値に到達するのに要した推定時間を算出する。
【００２９】
次に解析部１２において、算出部１１において求められたバイオガス生成量の推定値およびこの推定値に到達するまでの推定時間と、バイオガス量検出部９およびバイオガス組成検出部１０から送られてくるバイオガス生成量の測定値および測定時間とを比較する。
【００３０】
判定部１３では、解析部１２からの比較結果と、ｐＨ検出部からのｐＨ検出値に基づいて、メタン発酵槽３内の過負荷および阻害物質の有無を判定する。
【００３１】
ところで、メタン発酵槽３からの固形成分と液体成分は固液分離部４において分離されており、分離液からは緩衝能をもつ汚泥が除去されているため、固液分離部４の分離液のｐＨを検出することにより、メタン発酵槽３内の状態をより正確に判定することができる。
【００３２】
すなわち判定部１３はｐＨ値が７．５以上のときは、過負荷および阻害なしの安全領域と判定し、ｐＨ値が７未満のときは過負荷および阻害有りの危険領域と判定する。また判定部１３はｐＨ値が７．０〜７．５のときは、過負荷および阻害の可能性がある注意領域と判定する。
【００３３】
判定部１３は次に過負荷および阻害物質の影響無しと判定し、かつバイオガス生成量の推定値までに要する推定時間よりも、バイオガス生成量の測定値が推定値に到達するのに要した測定時間が大きい場合には、バイオガス生成量の測定値が推定値まで到達するのに要した測定時間後に有機性廃棄物の供給を行なうよう、操作部１４を制御し、ポンプ２により一定量の有機性廃棄物をメタン発酵槽３へ供給する（図５）。
【００３４】
一方、判定部１３は過負荷および阻害物質の影響無しと判定し、かつバイオガス生成量の推定値までに要する推定時間よりも、バイオガス生成量の測定値が推定値に到達するのに要した測定時間が小さい場合には、バイオガス生成量の推定値までに要する推定時間後に有機性廃棄物の供給を行うよう操作部１４を制御する（図６）。
【００３５】
ところで、判定部１３は、図６に示すような制御作用を何回か繰り返して行った後、所定の安定期間が経過した場合、メタン発酵槽３内のメタン発酵作用から順調に行われていると判断する。この場合は、バイオガス生成量の測定値が推定値まで到達するのに要した測定時間後に、有機性廃棄物の供給を行うよう操作部１４を制御してもよい。
【００３６】
また判定部１３は過負荷または阻害物質の影響有と判定した場合には、操作部１４を制御して、有機性廃棄物の供給を一時的に停止する。この場合は、メタン発酵槽内のＶＦＡ、アンモニア濃度等、詳細な分析を行った後、供給を再開する。
【００３７】
ところでメタン発酵槽３内の固形物濃度を発酵槽濃度検出部８により検出する方法は公知の種々の態様が採用され得るが、図４に示したようにメタン発酵槽３内の粘性から固形物濃度（ＴＳ濃度）を間接的に求めることもできる。とくに固液分離部４が膜を有する場合には、メタン発酵槽３内の粘性が重要となる。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、メタン発酵槽内への有機性廃棄物の供給量を制御することによって、システムの立ち上げおよび運転管理を自動化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による有機性廃棄物の処理システムの一実施形態を示す構成図。
【図２】固形物濃度とガス発生速度との関係を示す図。
【図３】生ごみ投入後のガス発生を示す図。
【図４】ＴＳ濃度と粘性との関係を示す図。
【図５】判定部による制御作用を示す図。
【図６】判定部による制御作用を示す図。
【図７】判定部による制御作用を示す図。
【符号の説明】
１ 原液槽
２ ポンプ
３ メタン発酵槽
４ 固液分離部
５ ｐＨ検出部
６ 流量検出部
７ 入側濃度検出部
８ 発酵槽濃度検出部
９ バイオガス量検出部
１０ バイオガス組成検出部
１１ 算出部
１２ 解析部
１３ 判定部
１４ 操作部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an organic waste treatment system for treating organic waste by methane fermentation.
[0002]
[Prior art]
When controlling an organic waste treatment system using methane fermentation, gas generation rate, gas composition, liquid phase pH, volatile organic acid (hereinafter abbreviated as VFA) concentration, ammonia concentration, etc. are used as measurement items. It has been.
[0003]
Of these, the volatile organic acid concentration is the most useful measurement item, but it can be measured continuously or frequently as a control parameter because the measurement equipment is expensive or requires skill in measurement. Is not realistic.
[0004]
On the other hand, since the pH and gas generation rate are easy to measure, they are measured on a daily basis. However, when measuring pH for the purpose of operating and managing the methane fermentation system, the pH in the methane fermentation tank is measured. Is common.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, there exists a problem that pH value does not necessarily reflect the state in a fermenter by the buffer action which the sludge in a methane fermenter has. In addition, there is no standard for determining the presence or absence of inhibition based on the gas generation rate, and a specific method for controlling the system has not yet been established.
[0006]
The present invention has been made in consideration of such points, and an object thereof is to automate system startup and long-term operation management by controlling the amount of organic waste supplied to the system.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to an organic waste treatment system for decomposing organic waste by methane fermentation bacteria, a methane fermentation tank, a solid-liquid separation unit for separating a solid component and a liquid component from the methane fermentation tank, Organic waste supply unit that intermittently supplies organic waste to the fermenter, flow rate detection unit that detects the amount of organic waste supplied to the methane fermenter, and organic waste to the methane fermenter The concentration detection unit for detecting the concentration of the organic waste, the concentration detection unit for determining the concentration of the organic waste in the methane fermentation tank, the pH detection unit provided in the solid-liquid separation unit, and the biogas from the methane fermentation tank Based on the information from the biogas amount detection unit for detecting the production amount of the gas, the flow rate detection unit, the inlet concentration detection unit and the fermenter concentration detection unit, the estimated value of the biogas production amount from the methane fermentation tank, and this Calculate the estimated time required to estimate Comparing the estimated value and estimated time of the biogas production amount from the calculation unit and the calculation unit with the measured value and measurement time of the biogas production amount from the biogas amount detection unit, and based on the information from the pH detection unit An analysis / determination unit that determines the presence or absence of an overload and an inhibitor in the methane fermentation tank, and an operation unit that controls the organic waste supply unit based on the determination result from the analysis / determination unit This is an organic waste processing system.
[0008]
In the present invention, the analysis / determination unit determines that there is no influence of an overload and an inhibitory substance in the methane fermentation tank, and the measured value of the biogas production amount is longer than the estimated time required until the estimated value of the biogas production amount. If the measurement time required to reach the estimated value is long, the operation unit should be set to supply organic waste after the measurement time required for the measured value of the biogas production to reach the estimated value. An organic waste treatment system characterized by controlling.
[0009]
In the present invention, the analysis / determination unit determines that there is no influence of an overload and an inhibitory substance in the methane fermentation tank, and the measured value of the biogas production amount is longer than the estimated time required until the estimated value of the biogas production amount. When the measurement time required to reach the estimated value is small, the operation unit is controlled to supply the organic waste after the estimated time required until the estimated amount of biogas production. Organic waste treatment system.
[0010]
In the present invention, the analysis / determination unit supplies the organic waste after the estimated time required until the estimated value of the biogas generation amount, and then when the predetermined stable period has elapsed, the measured value of the biogas generation amount Is an organic waste processing system that controls an operation unit to supply organic waste after a measurement time required to reach an estimated value.
[0011]
In the present invention, when the analysis / determination unit determines that the overload in the methane fermenter or the influence of the inhibitory substance is present, the measured value of the biogas generation amount reaches 110 to 130% of the estimated value, and then the organic The organic waste processing system is characterized in that the operation unit is operated so as to supply the organic waste.
[0012]
The present invention is an organic waste treatment system, wherein the solid-liquid separation unit has a membrane.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0014]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of an organic waste treatment system according to the present invention. As shown in FIG. 1, the organic waste treatment system includes a stock tank 1 for storing organic waste, an organic waste supply unit (pump) 2 for intermittently supplying organic waste, A methane fermentation tank 3 for methane fermentation of organic waste, and a solid-liquid separation unit 4 for solid-liquid separation of solid components and liquid components flowing out from the methane fermentation tank 3 by a membrane 4a are provided. The pH detection unit 5 is connected to the.
[0015]
In addition, a flow rate detection unit 6 that detects the supply amount of organic waste and an entry-side concentration detection unit 7 that detects the amount of solid matter in the organic waste are provided in the preceding stage of the methane fermentation tank 3.
[0016]
The methane fermenter 3 is connected to a fermenter concentration detector 8 for measuring the solid concentration in the fermenter 3. Further, the methane fermentation tank 3 is connected to a biogas amount detection unit 9 that detects the amount of biogas produced from the methane fermentation tank 3 and a biogas composition detection unit 10 that detects the methane concentration in the biogas. .
[0017]
Moreover, the solid component from the solid-liquid separation part 4 is returned into the methane fermentation tank 3, while the liquid component from the solid-liquid separation part 4 is discharged outward. Further, the biogas generated from the methane fermentation tank 3 is discharged outward, and a part of the biogas is sent to the solid-liquid separation unit 4 by the pump 3a to clean the membrane 4a.
[0018]
In addition, when the amount of solids in the organic waste and the biogas composition can be regarded as constant, the entry side concentration detection unit 7 and the biogas composition detection unit 10 can be omitted.
[0019]
The flow rate detection unit 6, the inlet side concentration detection unit 7, and the fermenter concentration detection unit 8 include the biogas generation rate according to the solid matter concentration in the methane fermentation tank 3 and the biogas production amount per supplied solid amount. A calculation unit 11 that calculates an estimated value and calculates an estimated time required to reach this value is connected.
[0020]
Moreover, the biogas composition detection part 10 and the calculation part 11 are connected to the analysis part 12 which compares and analyzes the measured value and estimated value of biogas production amount. Furthermore, the analysis unit 12 and the pH detection unit 5 are connected to a determination unit 13 that determines the presence or absence of an overload and an inhibitor. The determination unit 13 is connected to the pump 2 via an operation unit 14 that operates the pump 2. By the way, the entrance concentration detector 7 can indirectly determine the concentration of the organic waste from the viscosity of the organic waste.
[0021]
Next, the operation of the present embodiment having such a configuration will be described.
A certain amount of the organic waste stored in the stock solution tank 1 is supplied into the methane fermentation tank 3 by the pump 2, and then the pump 2 stops. The organic waste is decomposed into biogas mainly composed of methane by methane fermentation in the methane fermentation tank 3. The amount and speed of the biogas generated in the methane fermentation tank 3 are as follows: a flow rate detection unit 6 that detects the amount of organic waste supplied to the methane fermentation tank; an inlet concentration detection unit 7 that detects the amount of solid matter; Based on information from the fermenter concentration detection unit 8 that detects the amount of solid matter in the fermenter 3, it can be estimated by the calculation unit 11.
[0022]
On the other hand, the amount of biogas generated in the methane fermentation tank 3 from the time when the organic waste is supplied is measured by the biogas amount detection unit 9, and this measured value is a biogas composition detection for detecting the composition of the biogas. In part 10, it is converted into the amount of methane in the biogas. The value estimated by the calculation unit 11 and the measurement value from the biogas composition detection unit 10 are compared by the analysis unit 12, and the methane fermenter 3 is determined by the determination unit 13 based on the information from the pH detection unit 5 and the analysis unit 12. Determine the presence or absence of overload and inhibitors. Thereafter, the determination unit 13 operates the pump 2 via the operation unit 14 after a predetermined time has elapsed, and supplies a predetermined amount of organic waste to the methane fermentation tank 3 again.
[0023]
Next, the operation of the calculation unit 11, the analysis unit 12, and the determination unit 13 will be described in detail.
Regarding the gas generation rate of biogas from the methane fermenter, the inventors conducted a continuous test simulating food waste discharged from a restaurant, and the following results were obtained.
[0024]
FIG. 2 shows the result of measuring a biogas production rate by introducing a certain amount of an artificial substrate into methane bacteria collected from a methane fermentation tank. From FIG. 2, the amount of biogas generated per unit carbon contained in the input substrate is constant unless methane fermentation is inhibited, and the solids concentration in the methane fermentation tank is 25000 mg / kg, 55000 mg / kg. It can be seen that the rate of gas generation increases with a gradual increase to 70000 mg / kg and 90000 mg / kg.
[0025]
FIG. 3 shows the biogas production rate, the integrated gas amount, and the methane concentration immediately after the garbage is charged up to 6 hours after the solid waste concentration of 55000 mg / kg in the methane fermentation tank. The gas generation rate temporarily increases in 10 minutes immediately after the addition, but thereafter the gas generation rate becomes substantially constant, and the methane concentration also remains substantially constant.
[0026]
Using these results, the calculation unit 11 estimates the amount of biogas produced from the methane fermentation tank 3 based on the amount of organic matter in the organic waste to be supplied.
[0027]
That is, first, the solid concentration and the supply amount in the organic waste are respectively detected by the inlet-side concentration detection unit 7 and the flow rate detection unit 6, and the solids concentration and the supply amount are multiplied to thereby detect the concentration in the organic waste. Obtain the amount of organic matter. .
[0028]
Further, the solid matter amount in the methane fermenter 3 is detected by the fermenter concentration detector 8, and the biogas is calculated in the calculator 11 based on the amount of organic matter in the organic waste and the solid matter concentration in the methane fermenter 3. Estimate production volume and biogas production rate. Furthermore, the calculation unit 11 calculates the estimated time required to reach the estimated value of biogas from this biogas generation rate.
[0029]
Next, in the analysis unit 12, the estimated value of the biogas generation amount obtained in the calculation unit 11, the estimated time until the estimated value is reached, and the biogas amount detection unit 9 and the biogas composition detection unit 10 are sent. The measured value of biogas production amount and the measurement time are compared.
[0030]
In the determination part 13, based on the comparison result from the analysis part 12, and the pH detection value from a pH detection part, the presence or absence of the overload in the methane fermenter 3 and an inhibitory substance is determined.
[0031]
By the way, since the solid component and the liquid component from the methane fermentation tank 3 are separated in the solid-liquid separation unit 4 and the sludge having a buffering capacity is removed from the separation solution, the separation liquid of the solid-liquid separation unit 4 By detecting the pH, the state in the methane fermentation tank 3 can be determined more accurately.
[0032]
That is, when the pH value is 7.5 or more, the determination unit 13 determines that the safety region is free from overload and inhibition, and when the pH value is less than 7, the determination unit 13 determines that the risk region is overload and inhibition. Further, when the pH value is 7.0 to 7.5, the determination unit 13 determines that the region is a caution area that may be overloaded and inhibited.
[0033]
The determination unit 13 next determines that there is no influence of overload and inhibitory substances, and it takes more time for the measured value of the biogas production amount to reach the estimated value than the estimated time required until the estimated value of the biogas production amount. When the measured time is long, the operation unit 14 is controlled so that the organic waste is supplied after the measurement time required for the measured value of the biogas production amount to reach the estimated value. An amount of organic waste is supplied to the methane fermentation tank 3 (FIG. 5).
[0034]
On the other hand, the determination unit 13 determines that there is no influence of the overload and the inhibitory substance, and the measurement value of the biogas generation amount is required to reach the estimation value than the estimated time required until the estimation value of the biogas generation amount. When the measured time is short, the operation unit 14 is controlled to supply the organic waste after the estimated time required until the estimated value of the biogas generation amount (FIG. 6).
[0035]
By the way, the determination part 13 is performed smoothly from the methane fermentation action in the methane fermentation tank 3 when the predetermined stable period has passed after repeatedly performing the control action as shown in FIG. Judge. In this case, you may control the operation part 14 to supply organic waste after the measurement time required for the measured value of biogas production amount to reach an estimated value.
[0036]
Further, when the determination unit 13 determines that there is an overload or an influence of an inhibitory substance, the determination unit 13 controls the operation unit 14 to temporarily stop the supply of organic waste. In this case, supply is resumed after detailed analysis of VFA, ammonia concentration, etc. in the methane fermenter.
[0037]
By the way, as a method for detecting the solid matter concentration in the methane fermenter 3 by the fermenter concentration detector 8, various known modes can be adopted. However, as shown in FIG. The concentration (TS concentration) can also be obtained indirectly. In particular, when the solid-liquid separator 4 has a membrane, the viscosity in the methane fermentation tank 3 is important.
[0038]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, system startup and operation management can be automated by controlling the amount of organic waste supplied to the methane fermentation tank.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of an organic waste treatment system according to the present invention.
FIG. 2 is a graph showing the relationship between solid concentration and gas generation rate.
FIG. 3 is a diagram showing gas generation after garbage is thrown in.
FIG. 4 is a graph showing the relationship between TS concentration and viscosity.
FIG. 5 is a diagram illustrating a control action by a determination unit.
FIG. 6 is a diagram illustrating a control action by a determination unit.
FIG. 7 is a diagram illustrating a control action by a determination unit.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Stock solution tank 2 Pump 3 Methane fermentation tank 4 Solid-liquid separation part 5 pH detection part 6 Flow rate detection part 7 Inlet concentration detection part 8 Fermenter concentration detection part 9 Biogas amount detection part 10 Biogas composition detection part 11 Calculation part 12 Analysis unit 13 Determination unit 14 Operation unit

Claims (5)

メタン発酵菌により有機性廃棄物を分解する有機性廃棄物の処理システムにおいて、
メタン発酵槽と、
メタン発酵槽からの固形成分と液体成分とを分離する固液分離部と、
メタン発酵槽へ有機性廃棄物を間欠的に供給する有機性廃棄物供給部と、
メタン発酵槽への有機性廃棄物の供給量を求める流量検出部と、
メタン発酵槽への有機性破棄物の濃度を求める入側濃度検出部と、
メタン発酵槽内の有機性廃棄物の濃度を求める発酵槽濃度検出部と、
固液分離部に設けられたｐＨ検出部と、
メタン発酵槽からのバイオガスの生成量を検出するバイオガス量検出部と、
流量検出部、入側濃度検出部および発酵槽濃度検出部からの情報に基づいて、メタン発酵槽からのバイオガス生成量の推定値と、この推定値までに要する推定時間を演算する算出部と、
算出部からのバイオガス生成量の推定値および推定時間と、バイオガス量検出部からのバイオガス生成量の測定値および測定時間とを比較し、ｐＨ検出部からの情報に基づいてメタン発酵槽内の過負荷および阻害物質の有無を判定する解析・判定部と、
この解析・判定部からの判定結果に基づいて有機性廃棄物供給部を制御する操作部と、を備え、
解析・判定部は、メタン発酵槽内の過負荷および阻害物質の影響無しと判定し、かつバイオガス生成量の推定値までに要する推定時間よりも、バイオガス生成量の測定値が推定値に到達するのに要した測定時間が大きい場合には、バイオガス生成量の測定値が推定値まで到達するのに要した測定時間後に有機性廃棄物の供給を行なうよう操作部を制御することを特徴とする有機性廃棄物の処理システム。In the organic waste treatment system that decomposes organic waste with methane fermentation bacteria,
A methane fermenter,
A solid-liquid separation unit for separating the solid component and the liquid component from the methane fermentation tank;
An organic waste supply unit that intermittently supplies organic waste to the methane fermentation tank;
A flow rate detection unit for determining the amount of organic waste supplied to the methane fermentation tank,
An entry-side concentration detector for determining the concentration of organic waste in the methane fermentation tank;
A fermenter concentration detector for determining the concentration of organic waste in the methane fermenter;
A pH detection unit provided in the solid-liquid separation unit;
A biogas amount detection unit for detecting the amount of biogas produced from the methane fermentation tank;
Based on information from the flow rate detection unit, the inlet concentration detection unit, and the fermenter concentration detection unit, a calculation unit that calculates an estimated value of the amount of biogas produced from the methane fermentation tank and an estimated time required to reach this estimated value; ,
The estimated value and estimated time of the biogas production amount from the calculation unit are compared with the measured value and measurement time of the biogas production amount from the biogas amount detection unit, and based on the information from the pH detection unit, the methane fermenter An analysis / determination unit to determine the presence or absence of overload and inhibitors in the
An operation unit that controls the organic waste supply unit based on the determination result from the analysis / determination unit ,
The analysis / determination unit determines that there is no influence of overload and inhibitors in the methane fermentation tank, and the measured value of the biogas production amount is estimated to be the estimated value than the estimated time required to estimate the biogas production amount. If the measurement time required to reach is long, the operation unit should be controlled to supply the organic waste after the measurement time required for the measured value of biogas production to reach the estimated value. A characteristic organic waste treatment system. メタン発酵菌により有機性廃棄物を分解する有機性廃棄物の処理システムにおいて、
メタン発酵槽と、
メタン発酵槽からの固形成分と液体成分とを分離する固液分離部と、
メタン発酵槽へ有機性廃棄物を間欠的に供給する有機性廃棄物供給部と、
メタン発酵槽への有機性廃棄物の供給量を求める流量検出部と、
メタン発酵槽への有機性破棄物の濃度を求める入側濃度検出部と、
メタン発酵槽内の有機性廃棄物の濃度を求める発酵槽濃度検出部と、
固液分離部に設けられたｐＨ検出部と、
メタン発酵槽からのバイオガスの生成量を検出するバイオガス量検出部と、
流量検出部、入側濃度検出部および発酵槽濃度検出部からの情報に基づいて、メタン発酵槽からのバイオガス生成量の推定値と、この推定値までに要する推定時間を演算する算出部と、
算出部からのバイオガス生成量の推定値および推定時間と、バイオガス量検出部からのバイオガス生成量の測定値および測定時間とを比較し、ｐＨ検出部からの情報に基づいてメタン発酵槽内の過負荷および阻害物質の有無を判定する解析・判定部と、
この解析・判定部からの判定結果に基づいて有機性廃棄物供給部を制御する操作部と、を備え、
解析・判定部は、メタン発酵槽内の過負荷および阻害物質の影響無しと判定し、かつバイオガス生成量の推定値までに要する推定時間よりも、バイオガス生成量の測定値が推定値に到達するのに要した測定時間が小さい場合には、バイオガス生成量の推定値までに要する推定時間後に有機性廃棄物の供給を行なうよう操作部を制御することを特徴とする有機性廃棄物の処理システム。In the organic waste treatment system that decomposes organic waste with methane fermentation bacteria,
A methane fermenter,
A solid-liquid separation unit for separating the solid component and the liquid component from the methane fermentation tank;
An organic waste supply unit that intermittently supplies organic waste to the methane fermentation tank;
A flow rate detection unit for determining the amount of organic waste supplied to the methane fermentation tank,
An entry-side concentration detector for determining the concentration of organic waste in the methane fermentation tank;
A fermenter concentration detector for determining the concentration of organic waste in the methane fermenter;
A pH detection unit provided in the solid-liquid separation unit;
A biogas amount detection unit for detecting the amount of biogas produced from the methane fermentation tank;
Based on information from the flow rate detection unit, the inlet concentration detection unit, and the fermenter concentration detection unit, a calculation unit that calculates an estimated value of the amount of biogas produced from the methane fermentation tank and an estimated time required to reach this estimated value; ,
The estimated value and estimated time of the biogas production amount from the calculation unit are compared with the measured value and measurement time of the biogas production amount from the biogas amount detection unit, and based on the information from the pH detection unit, the methane fermenter An analysis / determination unit to determine the presence or absence of overload and inhibitors in the
An operation unit that controls the organic waste supply unit based on the determination result from the analysis / determination unit ,
The analysis / determination unit determines that there is no influence of overload and inhibitors in the methane fermentation tank, and the measured value of the biogas production amount is estimated to be the estimated value than the estimated time required to estimate the biogas production amount. Organic waste characterized by controlling the operation unit to supply organic waste after the estimated time required for the estimated amount of biogas production when the measurement time required to reach is short Processing system. 解析、判定部は、バイオガス生成量の推定値までに要する推定時間後に有機性破棄物の供給を行った後、所定の安定期間が経過した場合、バイオガス生成量の測定値が推定値まで到達するのに要した測定時間後に有機性廃棄物の供給を行うよう操作部を制御することを特徴とする請求項２記載の有機性廃棄物の処理システム。The analysis / determination unit supplies the organic waste after the estimated time required until the estimated value of the biogas production amount, and when the predetermined stable period has elapsed, the measured value of the biogas production amount reaches the estimated value. 3. The organic waste treatment system according to claim 2, wherein the operation unit is controlled to supply the organic waste after a measurement time required to reach the organic waste. メタン発酵菌により有機性廃棄物を分解する有機性廃棄物の処理システムにおいて、
メタン発酵槽と、
メタン発酵槽からの固形成分と液体成分とを分離する固液分離部と、
メタン発酵槽へ有機性廃棄物を間欠的に供給する有機性廃棄物供給部と、
メタン発酵槽への有機性廃棄物の供給量を求める流量検出部と、
メタン発酵槽への有機性破棄物の濃度を求める入側濃度検出部と、
メタン発酵槽内の有機性廃棄物の濃度を求める発酵槽濃度検出部と、
固液分離部に設けられたｐＨ検出部と、
メタン発酵槽からのバイオガスの生成量を検出するバイオガス量検出部と、
流量検出部、入側濃度検出部および発酵槽濃度検出部からの情報に基づいて、メタン発酵槽からのバイオガス生成量の推定値と、この推定値までに要する推定時間を演算する算出部と、
算出部からのバイオガス生成量の推定値および推定時間と、バイオガス量検出部からのバイオガス生成量の測定値および測定時間とを比較し、ｐＨ検出部からの情報に基づいてメタン発酵槽内の過負荷および阻害物質の有無を判定する解析・判定部と、
この解析・判定部からの判定結果に基づいて有機性廃棄物供給部を制御する操作部と、を備え、
解析・判定部は、メタン発酵槽内の過負荷または阻害物質の影響有と判定した場合には、有機性廃棄物の供給を一時的に停止するよう操作部を制御することを特徴とする有機性廃棄物の処理システム。In the organic waste treatment system that decomposes organic waste with methane fermentation bacteria,
A methane fermenter,
A solid-liquid separation unit for separating the solid component and the liquid component from the methane fermentation tank;
An organic waste supply unit that intermittently supplies organic waste to the methane fermentation tank;
A flow rate detection unit for determining the amount of organic waste supplied to the methane fermentation tank,
An entry-side concentration detector for determining the concentration of organic waste in the methane fermentation tank;
A fermenter concentration detector for determining the concentration of organic waste in the methane fermenter;
A pH detection unit provided in the solid-liquid separation unit;
A biogas amount detection unit for detecting the amount of biogas produced from the methane fermentation tank;
Based on information from the flow rate detection unit, the inlet concentration detection unit, and the fermenter concentration detection unit, a calculation unit that calculates an estimated value of the amount of biogas produced from the methane fermentation tank and an estimated time required to reach this estimated value; ,
The estimated value and estimated time of the biogas production amount from the calculation unit are compared with the measured value and measurement time of the biogas production amount from the biogas amount detection unit, and based on the information from the pH detection unit, the methane fermenter An analysis / determination unit to determine the presence or absence of overload and inhibitors in the
An operation unit that controls the organic waste supply unit based on the determination result from the analysis / determination unit ,
The analysis / determination unit controls the operation unit to temporarily stop the supply of organic waste when it is determined that there is an overload in the methane fermentation tank or an influence of an inhibitory substance. Waste treatment system. 固液分離部は膜を有することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の有機性廃棄物の処理システム。  5. The organic waste treatment system according to claim 1, wherein the solid-liquid separation unit has a membrane.
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