(57)【要約】【課題】状況に応じて、消化液の脱水処理にかかる時間を短くしたり、コストを抑えたりする。【解決手段】管理装置は、廃棄物を湿式メタン発酵槽で処理してバイオガスを発生させ、該バイオガスを利用する廃棄物処理施設の運転管理を行う。前記廃棄物処理施設には、前記湿式メタン発酵槽の消化液の脱水処理を行う脱水機と、前記消化液に薬品を添加する薬品添加部とが設けられている。管理装置は、前記脱水機の運転モードをコスト優先モードとするか、又は時間優先モードとするか選択を受け付けるモード選択部と、選択された運転モードに基づいて、前記脱水機及び前記薬品添加部を制御する脱水制御部と、を備える。前記コスト優先モードは、前記時間優先モードと比較して、薬品添加量が少なく、脱水機滞留時間が長い運転モードである。【選択図】図１
2019122951.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物をメタン発酵槽で処理してバイオガスを発生させ、該バイオガスを利用する廃棄物処理施設の運転管理を行う管理装置であって、
前記廃棄物処理施設には、前記メタン発酵槽の消化液の脱水処理を行う脱水機と、前記消化液に薬品を添加する薬品添加部とが設けられており、
前記脱水機の運転モードをコスト優先モードとするか、又は時間優先モードとするか選択を受け付けるモード選択部と、
選択された運転モードに基づいて、前記脱水機及び前記薬品添加部を制御する脱水制御部と、
を備え、
前記コスト優先モードは、前記時間優先モードと比較して、薬品添加量が少なく、脱水機滞留時間が長い運転モードであることを特徴とする廃棄物処理施設の管理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の管理装置であって、
前記脱水処理に要する予測コストを計算するコスト計算部と、
前記脱水処理に要する前記脱水機の予測運転時間を計算する運転時間計算部と、
をさらに備えることを特徴とする廃棄物処理施設の管理装置。
【請求項３】
請求項２に記載の管理装置であって、前記コスト計算部は、前記消化液に添加される薬品のコスト、人件費、脱水残渣の処分費、及び前記脱水機の運転に伴う電気代に基づいて前記予測コストを計算することを特徴とする廃棄物処理施設の管理装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の管理装置であって、
選択された運転モードにおける脱水残渣の目標含水率と、脱水処理後の脱水残渣の含水率の測定結果との差に基づいて、前記コスト計算部又は前記運転時間計算部が計算に用いるパラメータを更新する更新部をさらに備えることを特徴とする廃棄物処理施設の管理装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の管理装置であって、前記時間優先モードにおける脱水残渣の目標含水率は、前記コスト優先モードにおける脱水残渣の目標含水率よりも高いことを特徴とする廃棄物処理施設の管理装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の管理装置であって、前記モード選択部は、前記脱水機の運転モードとして標準モードの選択を受け付けることができ、
前記標準モードは、前記コスト優先モードと比較して薬品添加量が多く、脱水機滞留時間が短く、前記時間優先モードと比較して、薬品添加量が少なく、脱水機滞留時間が長い運転モードであることを特徴とする廃棄物処理施設の管理装置。
【請求項７】
廃棄物をメタン発酵槽で処理してバイオガスを発生させ、該バイオガスを利用する廃棄物処理施設の運転管理を管理装置によって行う管理方法であって、
前記廃棄物処理施設には、前記メタン発酵槽の消化液の脱水処理を行う脱水機と、前記消化液に薬品を添加する薬品添加部とが設けられており、
前記脱水機の運転モードをコスト優先モードとするか、又は時間優先モードとするか選択を受け付けるステップと、
選択された運転モードに基づいて、前記脱水機及び前記薬品添加部を制御するステップと、
を備え、
前記コスト優先モードは、前記時間優先モードと比較して、薬品添加量が少なく、脱水機滞留時間が長い運転モードであることを特徴とする廃棄物処理施設の管理方法。
【請求項８】
請求項７に記載の管理方法であって、
前記脱水処理に要する予測コストを計算するステップと、
前記脱水処理に要する前記脱水機の予測運転時間を計算するステップと、
をさらに備えることを特徴とする廃棄物処理施設の管理方法。
【請求項９】
請求項８に記載の管理方法であって、前記消化液に添加される薬品のコスト、人件費、脱水残渣の処分費、及び前記脱水機の運転に伴う電気代に基づいて前記予測コストを計算することを特徴とする廃棄物処理施設の管理方法。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載の管理方法であって、
選択された運転モードにおける脱水残渣の目標含水率と、脱水処理後の脱水残渣の含水率の測定結果との差に基づいて、前記予測コスト又は前記予測運転時間の計算に用いるパラメータを更新するステップをさらに備えることを特徴とする廃棄物処理施設の管理方法。
【請求項１１】
請求項７乃至１０のいずれかに記載の管理方法であって、前記時間優先モードにおける脱水残渣の目標含水率は、前記コスト優先モードにおける脱水残渣の目標含水率よりも高いことを特徴とする廃棄物処理施設の管理方法。
【請求項１２】
請求項７乃至１１のいずれかに記載の管理方法であって、前記脱水機の運転モードとして標準モードの選択を受け付けることができ、
前記標準モードは、前記コスト優先モードと比較して薬品添加量が多く、脱水機滞留時間が短く、前記時間優先モードと比較して、薬品添加量が少なく、脱水機滞留時間が長い運転モードであることを特徴とする廃棄物処理施設の管理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回収した廃棄物を処理してメタンガスを発生させる廃棄物処理施設の管理装置及び管理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、家畜糞尿、食品残渣物等の廃棄物をメタン発酵させてバイオガスを生成させ、生成したバイオガスをガス発電機に供給して発電を行うバイオガス発電が注目されている。バイオガス発電施設では、メタン発酵に適さない異物を除去してから、廃棄物をメタン発酵槽へ投入する。
【０００３】
メタン発酵槽の消化液は、薬品が添加され、含水率が目標値に下がるまで脱水処理されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−７５８０４号公報
【特許文献２】特開２００８−２３７９７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、状況に応じて、消化液の脱水処理にかかる時間を短くしたり、コストを抑えたりできる廃棄物処理施設の管理装置及び廃棄物処理施設の管理方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による廃棄物処理施設の管理装置は、廃棄物をメタン発酵槽で処理してバイオガスを発生させ、該バイオガスを利用する廃棄物処理施設の運転管理を行う管理装置であって、前記廃棄物処理施設には、前記メタン発酵槽の消化液の脱水処理を行う脱水機と、前記消化液に薬品を添加する薬品添加部とが設けられており、前記脱水機の運転モードをコスト優先モードとするか、又は時間優先モードとするか選択を受け付けるモード選択部と、選択された運転モードに基づいて、前記脱水機及び前記薬品添加部を制御する脱水制御部と、を備え、前記コスト優先モードは、前記時間優先モードと比較して、薬品添加量が少なく、脱水機滞留時間が長い運転モードである。
【０００７】
本発明の一態様では、前記脱水処理に要する予測コストを計算するコスト計算部と、前記脱水処理に要する前記脱水機の予測運転時間を計算する運転時間計算部と、をさらに備える。
【０００８】
本発明の一態様において、前記コスト計算部は、前記消化液に添加される薬品のコスト、人件費、脱水残渣の処分費、及び前記脱水機の運転に伴う電気代に基づいて前記予測コストを計算する。
【０００９】
本発明の一態様では、選択された運転モードにおける脱水残渣の目標含水率と、脱水処理後の脱水残渣の含水率の測定結果との差に基づいて、前記コスト計算部又は前記運転時間計算部が計算に用いるパラメータを更新する更新部をさらに備える。
【００１０】
本発明の一態様において、前記時間優先モードにおける脱水残渣の目標含水率は、前記コスト優先モードにおける脱水残渣の目標含水率よりも高い。
【００１１】
本発明の一態様において、前記モード選択部は、前記脱水機の運転モードとして標準モードの選択を受け付けることができ、前記標準モードは、前記コスト優先モードと比較して薬品添加量が多く、脱水機滞留時間が短く、前記時間優先モードと比較して、薬品添加量が少なく、脱水機滞留時間が長い運転モードである。
【００１２】
本発明による廃棄物処理施設の管理方法は、廃棄物をメタン発酵槽で処理してバイオガスを発生させ、該バイオガスを利用する廃棄物処理施設の運転管理を管理装置によって行う管理方法であって、前記廃棄物処理施設には、前記メタン発酵槽の消化液の脱水処理を行う脱水機と、前記消化液に薬品を添加する薬品添加部とが設けられており、前記脱水機の運転モードをコスト優先モードとするか、又は時間優先モードとするか選択を受け付けるステップと、選択された運転モードに基づいて、前記脱水機及び前記薬品添加部を制御するステップと、を備え、前記コスト優先モードは、前記時間優先モードと比較して、薬品添加量が少なく、脱水機滞留時間が長い運転モードである。
【００１３】
本発明の一態様では、前記脱水処理に要する予測コストを計算するステップと、前記脱水処理に要する前記脱水機の予測運転時間を計算するステップと、をさらに備える。
【００１４】
本発明の一態様において、前記消化液に添加される薬品のコスト、人件費、脱水残渣の処分費、及び前記脱水機の運転に伴う電気代に基づいて前記予測コストを計算する。
【００１５】
本発明の一態様では、選択された運転モードにおける脱水残渣の目標含水率と、脱水処理後の脱水残渣の含水率の測定結果との差に基づいて、前記予測コスト又は前記予測運転時間の計算に用いるパラメータを更新するステップをさらに備える。
【００１６】
本発明の一態様において、前記時間優先モードにおける脱水残渣の目標含水率は、前記コスト優先モードにおける脱水残渣の目標含水率よりも高い。
【００１７】
本発明の一態様において、前記脱水機の運転モードとして標準モードの選択を受け付けることができ、前記標準モードは、前記コスト優先モードと比較して薬品添加量が多く、脱水機滞留時間が短く、前記時間優先モードと比較して、薬品添加量が少なく、脱水機滞留時間が長い運転モードである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、状況に応じて、消化液の脱水処理にかかる時間を短くしたり、コストを抑えたりできる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係る廃棄物処理システムの模式図である。
【図２】同実施形態に係る管理装置の機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】
図１は、本発明の実施形態に係る廃棄物処理システムの模式図である。
この廃棄物処理システムは、廃棄物をメタン発酵させてメタンガスを含むバイオガスガスを生成させ、生成したバイオガスを利用するものであり、例えば、産廃処理、一般廃棄物処理、し尿処理、下水処理などの廃棄物処理システムが挙げられる。
バイオガスの利用としては、発電を行う、ボイラ燃料とする、導管注入する、精製又は液化して燃料とする、水素を製造する、などが挙げられる。下記の実施形態では、発電を行う例について説明する。
図１の廃棄物処理システムは、廃棄物をメタン発酵させてメタンガスを含むバイオガスを生成させ、生成したバイオガスを用いて発電を行うものであり、前処理部１、メタン発酵槽２、発電機３、脱水機４、薬品添加部５、管理装置１０等を備える。廃棄物は、家畜糞尿、食品残渣物等の有機ごみである。
【００２２】
前処理部１は、例えば、破砕、選別、調質の機能を有し、メタン発酵に適さない異物を除去したり、水分調整を行ったりする。破砕、選別機能を有する装置としては、多軸式低速回転破砕機や回転ブレード式破砕分別機、湿式破砕分別機等を用いることができる。
【００２３】
メタン発酵槽２は、前処理部１から供給される有機性廃棄物を、嫌気性反応により減量化すると共にバイオガスを発生させる。メタン発酵槽２は、嫌気性条件を維持するために密閉槽であり、熱の拡散を抑えるために断熱構造となっている。
【００２４】
発電機３はガスエンジン発電機であり、メタン発酵槽２で発生したバイオガスを用いて発電を行う。発電された電力は、売電システムを用いて売電される。
【００２５】
メタン発酵槽２で生成するバイオガスの主成分はメタンガス及び二酸化炭素であり、微量の硫化水素が含まれる。そのため、発電機３にバイオガスを供給する前に、脱硫装置（図示略）により硫化水素が除去される。
【００２６】
メタン発酵槽２の消化液は、脱水機４において圧搾脱水される。このとき、消化液には、薬品添加部５により無機凝集剤や高分子凝集剤等の薬品が添加される。脱水濾液は、前処理部１で再利用されたり、分離水処理設備（図示略）で処理されたりする。脱水処理後の脱水残渣（ケーキ）は、焼却処理される。
【００２７】
脱水残渣の含水率（ケーキ含水率）が高いと嵩が増え、焼却処理費用が高くなる。そのため、ケーキ含水率が所定値以下になるように脱水処理を行う。
【００２８】
脱水処理では、薬品添加量が多い程、ケーキ含水率が速やかに低下する。また、脱水機４内の滞留時間（脱水処理時間）を長くするほど、薬品添加量を減らしつつ、ケーキ含水率を下げることができる。
【００２９】
本実施形態では、脱水処理は、薬品添加量を多くして、ケーキ含水率を速やかに低下させる「時間優先モード」と、脱水機４内の滞留時間を長くし、薬品添加量を抑え、脱水処理及びケーキ焼却処理にかかるコストを抑える「コスト優先モード」と、「標準モード」との３種類の運転モードを有する。
【００３０】
「標準モード」は、「時間優先モード」と比較して、ケーキ含水率を目標値にするまでの時間は長いが、コストを抑えることができる。また、「標準モード」は、「コスト優先モード」と比較して、コストはかかるが、ケーキ含水率を目標値にするまでの時間は短い。
【００３１】
管理装置１０は、メタン発酵槽２の消化液を脱水処理するにあたり、「時間優先モード」、「コスト優先モード」、「標準モード」の各々について、廃棄物の種類、含水率等に基づいてコスト及び運転時間を予測する。廃棄物処理施設の運営事業者は、予測されたコスト及び運転時間を参考に、脱水処理の運転モードを決定する。ここで、廃棄物処理施設には、例えば、産廃処理施設、一般廃棄物処理施設、し尿処理施設、下水処理場などが挙げられる。
【００３２】
図２は、管理装置１０の機能を示すブロック図である。管理装置１０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）や、フラッシュメモリ、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ−ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ハードディスク等からなる記憶部２０を有したコンピュータである。
【００３３】
記憶部２０は、管理プログラム、薬品価格、人件費情報、焼却処分費情報、計算式データ等を格納している。
【００３４】
薬品価格は、無機凝集剤や高分子凝集剤等の薬品の価格が記録されている。
【００３５】
人件費情報は、脱水機４の運転を監視する作業者の時間単価が記録されている。
【００３６】
焼却処分費情報は、脱水残渣の体積や重量と、焼却処理にかかる費用とが対応付けて記録されている。
【００３７】
計算式データは、運転モード毎に脱水処理に要するコスト及び運転時間を算出するための計算式を含む。
【００３８】
また、消化液の濃度等の条件毎に、高分子凝集剤注入率、無機凝集剤注入率、脱水機滞留時間、脱水機圧搾圧力、ケーキ含水率の相関関係と必要運転時間が規定された脱水処理基準情報が予め記憶部２０に登録されている。
【００３９】
管理装置１０のＣＰＵが管理プログラムを実行することで、消化液情報入力部１１、コスト計算部１２、運転時間計算部１３、モード選択部１４、脱水制御部１５、含水率入力部１６、更新部１７及び発注部１８が実現される。
【００４０】
消化液情報入力部１１は、脱水処理する消化液の量及び濃度の入力を受け付ける。また、消化液情報入力部１１は、メタン発酵槽２に投入された廃棄物の原料の情報や、メタン発酵槽２内での滞留日数の情報も取得する。
【００４１】
運転時間計算部１３は、消化液の量及び濃度と、消化液の元の廃棄物の組成と、脱水処理基準情報とに基づいて、「時間優先モード」、「コスト優先モード」、「標準モード」の各々について、ケーキ含水率を目標値にするまでの予測運転時間を計算する。ケーキ含水率の目標値は、運転モードによって異なっていてもよい。この場合、時間優先モードの目標値が最も高く、コスト優先モードの目標値が最も低い。
【００４２】
コスト計算部１２は、「時間優先モード」、「コスト優先モード」、「標準モード」の各々について、予測コストを計算する。
【００４３】
コスト計算部１２は、高分子凝集剤のコスト、無機凝集剤のコスト、人件費、ケーキ処分費及び電気代のそれぞれの予測値を合計して、予測コストを算出する。
【００４４】
高分子凝集剤の予測コストは、廃棄物組成、事前の凝集試験で得られた高分子凝集剤注入率、消化液の量、及び高分子凝集剤の価格から算出される。高分子凝集剤注入率は、運転モードによって異なり、時間優先モードの高分子凝集剤注入率が最も高く、コスト優先モードの高分子凝集剤注入率が最も低い。
【００４５】
無機凝集剤の予測コストも高分子凝集剤の予測コストと同様の方法で算出される。
【００４６】
人件費は、作業者の時間単価と、予測運転時間とから算出される。
【００４７】
ケーキ処分費は、焼却処分費情報を参照し、消化液の量及びケーキ含水率の目標値に基づいて算出される。
【００４８】
電気代は、予測運転時間と、脱水機４の消費電力とから算出される。
【００４９】
管理装置１０は、運転モード毎の予測コスト及び予測運転時間の計算結果を、図示しない表示部を用いて、運営事業者に提示する。運営事業者は、提示された計算結果を参考にして、好適な運転モードを選択する。
【００５０】
モード選択部１４は、運転モードの選択を受け付ける。
【００５１】
脱水制御部１５は、選択された運転モードで脱水処理が行われるように、脱水機４の動作及び薬品添加部５による薬品添加量を制御する。
【００５２】
脱水処理後、運営事業者はケーキ含水率を実測定する。含水率入力部１６は、実測定されたケーキ含水率の測定結果の入力を受け付ける。
【００５３】
更新部１７は、ケーキ含水率の目標値と、ケーキ含水率の実測定の結果との差異から、パラメータを修正・更新する。例えば、「時間優先モード」において実測定結果が目標値よりも高い場合、高分子凝集剤注入率及び無機凝集剤注入率を増加させる。「標準モード」において実測定結果が目標値よりも高い場合、高分子凝集剤注入率、無機凝集剤注入率、脱水機滞留時間及び脱水機圧搾圧力を増加させる。「コスト優先モード」において実測定結果が目標値よりも高い場合、脱水機滞留時間及び脱水機圧搾圧力を増加させる。
【００５４】
発注部１８は、薬品添加部５の薬液貯留槽の液位をモニタし、液位が所定値以下となった場合に、薬品を自動発注する。
【００５５】
本実施形態によれば、脱水処理の前後の工程の進捗等の状況に合わせて好適な運転モードを選択できる。例えば、前後の工程の進捗が遅れている場合、コスト優先モードを選択し、緩やかな条件でゆっくり時間をかけて脱水処理を行い、コストを抑える。また、例えば、廃棄物の受入量が多く、消化液の量が多い場合は、時間優先モードを選択し、脱水処理を短時間に行う。
【００５６】
管理装置１０は、日付や時刻から運転モードを自動選択してもよい。例えば、休日や夜間など、廃棄物の搬入がない（少ない）ときは、コスト優先モードを選択し、それ以外のときは時間優先モードを選択する。
【００５７】
脱水処理の前後の工程の進捗状況をセンサで取得し、運転モードを自動選択してもよい。
【００５８】
管理装置１０は、運転データから算出した経済性レポートを出力してもよい。レポート項目は、算出した予測コストや、ケーキ含水率の実測定結果に基づくコスト、運転時間の実績等である。
【００５９】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００６０】
１  前処理部
２  メタン発酵槽
３  発電機
４  脱水機
５  薬品添加部
１０  管理装置
【図１】
2019122951.tif 000003
【図２】
2019122951.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成31年4月15日(2019.4.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回収した廃棄物を処理してメタンガスを発生させる廃棄物処理施設の管理装置及び管理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、家畜糞尿、食品残渣物等の廃棄物をメタン発酵させてバイオガスを生成させ、生成したバイオガスをガス発電機に供給して発電を行うバイオガス発電が注目されている。バイオガス発電施設では、メタン発酵に適さない異物を除去してから、廃棄物を湿式メタン発酵槽へ投入する。
【０００３】
湿式メタン発酵槽の消化液は、薬品が添加され、含水率が目標値に下がるまで脱水処理されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−７５８０４号公報
【特許文献２】特開２００８−２３７９７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、状況に応じて、消化液の脱水処理にかかる時間を短くしたり、コストを抑えたりできる廃棄物処理施設の管理装置及び廃棄物処理施設の管理方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による廃棄物処理施設の管理装置は、廃棄物を湿式メタン発酵槽で処理してバイオガスを発生させ、該バイオガスを利用する廃棄物処理施設の運転管理を行う管理装置であって、前記廃棄物処理施設には、前記湿式メタン発酵槽の消化液の脱水処理を行う脱水機と、前記消化液に薬品を添加する薬品添加部とが設けられており、前記脱水機の運転モードをコスト優先モードとするか、又は時間優先モードとするか選択を受け付けるモード選択部と、選択された運転モードに基づいて、前記脱水機及び前記薬品添加部を制御する脱水制御部と、を備え、前記コスト優先モードは、前記時間優先モードと比較して、薬品添加量が少なく、脱水機滞留時間が長い運転モードである。
【０００７】
本発明の一態様では、前記脱水処理に要する予測コストを計算するコスト計算部と、前記脱水処理に要する前記脱水機の予測運転時間を計算する運転時間計算部と、をさらに備える。
【０００８】
本発明の一態様において、前記コスト計算部は、前記消化液に添加される薬品のコスト、人件費、脱水残渣の処分費、及び前記脱水機の運転に伴う電気代に基づいて前記予測コストを計算する。
【０００９】
本発明の一態様では、選択された運転モードにおける脱水残渣の目標含水率と、脱水処理後の脱水残渣の含水率の測定結果との差に基づいて、前記コスト計算部又は前記運転時間計算部が計算に用いるパラメータを更新する更新部をさらに備える。
【００１０】
本発明の一態様において、前記時間優先モードにおける脱水残渣の目標含水率は、前記
コスト優先モードにおける脱水残渣の目標含水率よりも高い。
【００１１】
本発明の一態様において、前記モード選択部は、前記脱水機の運転モードとして標準モードの選択を受け付けることができ、前記標準モードは、前記コスト優先モードと比較して薬品添加量が多く、脱水機滞留時間が短く、前記時間優先モードと比較して、薬品添加量が少なく、脱水機滞留時間が長い運転モードである。
【００１２】
本発明による廃棄物処理施設の管理方法は、廃棄物を湿式メタン発酵槽で処理してバイオガスを発生させ、該バイオガスを利用する廃棄物処理施設の運転管理を管理装置によって行う管理方法であって、前記廃棄物処理施設には、前記湿式メタン発酵槽の消化液の脱水処理を行う脱水機と、前記消化液に薬品を添加する薬品添加部とが設けられており、前記脱水機の運転モードをコスト優先モードとするか、又は時間優先モードとするか選択を受け付けるステップと、選択された運転モードに基づいて、前記脱水機及び前記薬品添加部を制御するステップと、を備え、前記コスト優先モードは、前記時間優先モードと比較して、薬品添加量が少なく、脱水機滞留時間が長い運転モードである。
【００１３】
本発明の一態様では、前記脱水処理に要する予測コストを計算するステップと、前記脱水処理に要する前記脱水機の予測運転時間を計算するステップと、をさらに備える。
【００１４】
本発明の一態様において、前記消化液に添加される薬品のコスト、人件費、脱水残渣の処分費、及び前記脱水機の運転に伴う電気代に基づいて前記予測コストを計算する。
【００１５】
本発明の一態様では、選択された運転モードにおける脱水残渣の目標含水率と、脱水処理後の脱水残渣の含水率の測定結果との差に基づいて、前記予測コスト又は前記予測運転時間の計算に用いるパラメータを更新するステップをさらに備える。
【００１６】
本発明の一態様において、前記時間優先モードにおける脱水残渣の目標含水率は、前記コスト優先モードにおける脱水残渣の目標含水率よりも高い。
【００１７】
本発明の一態様において、前記脱水機の運転モードとして標準モードの選択を受け付けることができ、前記標準モードは、前記コスト優先モードと比較して薬品添加量が多く、脱水機滞留時間が短く、前記時間優先モードと比較して、薬品添加量が少なく、脱水機滞留時間が長い運転モードである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、状況に応じて、消化液の脱水処理にかかる時間を短くしたり、コストを抑えたりできる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係る廃棄物処理システムの模式図である。
【図２】同実施形態に係る管理装置の機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】
図１は、本発明の実施形態に係る廃棄物処理システムの模式図である。
この廃棄物処理システムは、廃棄物を湿式メタン発酵させてメタンガスを含むバイオガスガスを生成させ、生成したバイオガスを利用するものであり、例えば、産廃処理、一般廃棄物処理、し尿処理、下水処理などの廃棄物処理システムが挙げられる。
バイオガスの利用としては、発電を行う、ボイラ燃料とする、導管注入する、精製又は
液化して燃料とする、水素を製造する、などが挙げられる。下記の実施形態では、発電を行う例について説明する。
図１の廃棄物処理システムは、廃棄物を湿式メタン発酵させてメタンガスを含むバイオガスを生成させ、生成したバイオガスを用いて発電を行うものであり、前処理部１、湿式メタン発酵槽２、発電機３、脱水機４、薬品添加部５、管理装置１０等を備える。廃棄物は、家畜糞尿、食品残渣物等の有機ごみである。
【００２２】
前処理部１は、例えば、破砕、選別、調質の機能を有し、湿式メタン発酵に適さない異物を除去したり、水分調整を行ったりする。破砕、選別機能を有する装置としては、多軸式低速回転破砕機や回転ブレード式破砕分別機、湿式破砕分別機等を用いることができる。
【００２３】
湿式メタン発酵槽２は、前処理部１から供給される有機性廃棄物を、嫌気性反応により減量化すると共にバイオガスを発生させる。湿式メタン発酵槽２は、嫌気性条件を維持するために密閉槽であり、熱の拡散を抑えるために断熱構造となっている。
【００２４】
発電機３はガスエンジン発電機であり、湿式メタン発酵槽２で発生したバイオガスを用いて発電を行う。発電された電力は、売電システムを用いて売電される。
【００２５】
湿式メタン発酵槽２で生成するバイオガスの主成分はメタンガス及び二酸化炭素であり、微量の硫化水素が含まれる。そのため、発電機３にバイオガスを供給する前に、脱硫装置（図示略）により硫化水素が除去される。
【００２６】
湿式メタン発酵槽２の消化液は、脱水機４において圧搾脱水される。このとき、消化液には、薬品添加部５により無機凝集剤や高分子凝集剤等の薬品が添加される。脱水濾液は、前処理部１で再利用されたり、分離水処理設備（図示略）で処理されたりする。脱水処理後の脱水残渣（ケーキ）は、焼却処理される。
【００２７】
脱水残渣の含水率（ケーキ含水率）が高いと嵩が増え、焼却処理費用が高くなる。そのため、ケーキ含水率が所定値以下になるように脱水処理を行う。
【００２８】
脱水処理では、薬品添加量が多い程、ケーキ含水率が速やかに低下する。また、脱水機４内の滞留時間（脱水処理時間）を長くするほど、薬品添加量を減らしつつ、ケーキ含水率を下げることができる。
【００２９】
本実施形態では、脱水処理は、薬品添加量を多くして、ケーキ含水率を速やかに低下させる「時間優先モード」と、脱水機４内の滞留時間を長くし、薬品添加量を抑え、脱水処理及びケーキ焼却処理にかかるコストを抑える「コスト優先モード」と、「標準モード」との３種類の運転モードを有する。
【００３０】
「標準モード」は、「時間優先モード」と比較して、ケーキ含水率を目標値にするまでの時間は長いが、コストを抑えることができる。また、「標準モード」は、「コスト優先モード」と比較して、コストはかかるが、ケーキ含水率を目標値にするまでの時間は短い。
【００３１】
管理装置１０は、湿式メタン発酵槽２の消化液を脱水処理するにあたり、「時間優先モード」、「コスト優先モード」、「標準モード」の各々について、廃棄物の種類、含水率等に基づいてコスト及び運転時間を予測する。廃棄物処理施設の運営事業者は、予測されたコスト及び運転時間を参考に、脱水処理の運転モードを決定する。ここで、廃棄物処理施設には、例えば、産廃処理施設、一般廃棄物処理施設、し尿処理施設、下水処理場などが挙げられる。
【００３２】
図２は、管理装置１０の機能を示すブロック図である。管理装置１０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）や、フラッシュメモリ、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ−ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ハードディスク等からなる記憶部２０を有したコンピュータである。
【００３３】
記憶部２０は、管理プログラム、薬品価格、人件費情報、焼却処分費情報、計算式データ等を格納している。
【００３４】
薬品価格は、無機凝集剤や高分子凝集剤等の薬品の価格が記録されている。
【００３５】
人件費情報は、脱水機４の運転を監視する作業者の時間単価が記録されている。
【００３６】
焼却処分費情報は、脱水残渣の体積や重量と、焼却処理にかかる費用とが対応付けて記録されている。
【００３７】
計算式データは、運転モード毎に脱水処理に要するコスト及び運転時間を算出するための計算式を含む。
【００３８】
また、消化液の濃度等の条件毎に、高分子凝集剤注入率、無機凝集剤注入率、脱水機滞留時間、脱水機圧搾圧力、ケーキ含水率の相関関係と必要運転時間が規定された脱水処理基準情報が予め記憶部２０に登録されている。
【００３９】
管理装置１０のＣＰＵが管理プログラムを実行することで、消化液情報入力部１１、コスト計算部１２、運転時間計算部１３、モード選択部１４、脱水制御部１５、含水率入力部１６、更新部１７及び発注部１８が実現される。
【００４０】
消化液情報入力部１１は、脱水処理する消化液の量及び濃度の入力を受け付ける。また、消化液情報入力部１１は、湿式メタン発酵槽２に投入された廃棄物の原料の情報や、湿式メタン発酵槽２内での滞留日数の情報も取得する。
【００４１】
運転時間計算部１３は、消化液の量及び濃度と、消化液の元の廃棄物の組成と、脱水処理基準情報とに基づいて、「時間優先モード」、「コスト優先モード」、「標準モード」の各々について、ケーキ含水率を目標値にするまでの予測運転時間を計算する。ケーキ含水率の目標値は、運転モードによって異なっていてもよい。この場合、時間優先モードの目標値が最も高く、コスト優先モードの目標値が最も低い。
【００４２】
コスト計算部１２は、「時間優先モード」、「コスト優先モード」、「標準モード」の各々について、予測コストを計算する。
【００４３】
コスト計算部１２は、高分子凝集剤のコスト、無機凝集剤のコスト、人件費、ケーキ処分費及び電気代のそれぞれの予測値を合計して、予測コストを算出する。
【００４４】
高分子凝集剤の予測コストは、廃棄物組成、事前の凝集試験で得られた高分子凝集剤注入率、消化液の量、及び高分子凝集剤の価格から算出される。高分子凝集剤注入率は、運転モードによって異なり、時間優先モードの高分子凝集剤注入率が最も高く、コスト優先モードの高分子凝集剤注入率が最も低い。
【００４５】
無機凝集剤の予測コストも高分子凝集剤の予測コストと同様の方法で算出される。
【００４６】
人件費は、作業者の時間単価と、予測運転時間とから算出される。
【００４７】
ケーキ処分費は、焼却処分費情報を参照し、消化液の量及びケーキ含水率の目標値に基づいて算出される。
【００４８】
電気代は、予測運転時間と、脱水機４の消費電力とから算出される。
【００４９】
管理装置１０は、運転モード毎の予測コスト及び予測運転時間の計算結果を、図示しない表示部を用いて、運営事業者に提示する。運営事業者は、提示された計算結果を参考にして、好適な運転モードを選択する。
【００５０】
モード選択部１４は、運転モードの選択を受け付ける。
【００５１】
脱水制御部１５は、選択された運転モードで脱水処理が行われるように、脱水機４の動作及び薬品添加部５による薬品添加量を制御する。
【００５２】
脱水処理後、運営事業者はケーキ含水率を実測定する。含水率入力部１６は、実測定されたケーキ含水率の測定結果の入力を受け付ける。
【００５３】
更新部１７は、ケーキ含水率の目標値と、ケーキ含水率の実測定の結果との差異から、パラメータを修正・更新する。例えば、「時間優先モード」において実測定結果が目標値よりも高い場合、高分子凝集剤注入率及び無機凝集剤注入率を増加させる。「標準モード」において実測定結果が目標値よりも高い場合、高分子凝集剤注入率、無機凝集剤注入率、脱水機滞留時間及び脱水機圧搾圧力を増加させる。「コスト優先モード」において実測定結果が目標値よりも高い場合、脱水機滞留時間及び脱水機圧搾圧力を増加させる。
【００５４】
発注部１８は、薬品添加部５の薬液貯留槽の液位をモニタし、液位が所定値以下となった場合に、薬品を自動発注する。
【００５５】
本実施形態によれば、脱水処理の前後の工程の進捗等の状況に合わせて好適な運転モードを選択できる。例えば、前後の工程の進捗が遅れている場合、コスト優先モードを選択し、緩やかな条件でゆっくり時間をかけて脱水処理を行い、コストを抑える。また、例えば、廃棄物の受入量が多く、消化液の量が多い場合は、時間優先モードを選択し、脱水処理を短時間に行う。
【００５６】
管理装置１０は、日付や時刻から運転モードを自動選択してもよい。例えば、休日や夜間など、廃棄物の搬入がない（少ない）ときは、コスト優先モードを選択し、それ以外のときは時間優先モードを選択する。
【００５７】
脱水処理の前後の工程の進捗状況をセンサで取得し、運転モードを自動選択してもよい。
【００５８】
管理装置１０は、運転データから算出した経済性レポートを出力してもよい。レポート項目は、算出した予測コストや、ケーキ含水率の実測定結果に基づくコスト、運転時間の実績等である。
【００５９】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実
施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００６０】
１  前処理部
２  湿式メタン発酵槽
３  発電機
４  脱水機
５  薬品添加部
１０  管理装置
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物を湿式メタン発酵槽で処理してバイオガスを発生させ、該バイオガスを利用する廃棄物処理施設の運転管理を行う管理装置であって、
前記廃棄物処理施設には、前記湿式メタン発酵槽の消化液の脱水処理を行う脱水機と、前記消化液に薬品を添加する薬品添加部とが設けられており、
前記脱水機の運転モードをコスト優先モードとするか、又は時間優先モードとするか選択を受け付けるモード選択部と、
選択された運転モードに基づいて、前記脱水機及び前記薬品添加部を制御する脱水制御部と、
を備え、
前記コスト優先モードは、前記時間優先モードと比較して、薬品添加量が少なく、脱水機滞留時間が長い運転モードであることを特徴とする廃棄物処理施設の管理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の管理装置であって、
前記脱水処理に要する予測コストを計算するコスト計算部と、
前記脱水処理に要する前記脱水機の予測運転時間を計算する運転時間計算部と、
をさらに備えることを特徴とする廃棄物処理施設の管理装置。
【請求項３】
請求項２に記載の管理装置であって、前記コスト計算部は、前記消化液に添加される薬品のコスト、人件費、脱水残渣の処分費、及び前記脱水機の運転に伴う電気代に基づいて前記予測コストを計算することを特徴とする廃棄物処理施設の管理装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の管理装置であって、
選択された運転モードにおける脱水残渣の目標含水率と、脱水処理後の脱水残渣の含水率の測定結果との差に基づいて、前記コスト計算部又は前記運転時間計算部が計算に用いるパラメータを更新する更新部をさらに備えることを特徴とする廃棄物処理施設の管理装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の管理装置であって、前記時間優先モードにおける脱水残渣の目標含水率は、前記コスト優先モードにおける脱水残渣の目標含水率よりも高いことを特徴とする廃棄物処理施設の管理装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の管理装置であって、前記モード選択部は、前記脱水機の運転モードとして標準モードの選択を受け付けることができ、
前記標準モードは、前記コスト優先モードと比較して薬品添加量が多く、脱水機滞留時間が短く、前記時間優先モードと比較して、薬品添加量が少なく、脱水機滞留時間が長い運転モードであることを特徴とする廃棄物処理施設の管理装置。
【請求項７】
廃棄物を湿式メタン発酵槽で処理してバイオガスを発生させ、該バイオガスを利用する廃棄物処理施設の運転管理を管理装置によって行う管理方法であって、
前記廃棄物処理施設には、前記湿式メタン発酵槽の消化液の脱水処理を行う脱水機と、前記消化液に薬品を添加する薬品添加部とが設けられており、
前記脱水機の運転モードをコスト優先モードとするか、又は時間優先モードとするか選択を受け付けるステップと、
選択された運転モードに基づいて、前記脱水機及び前記薬品添加部を制御するステップと、
を備え、
前記コスト優先モードは、前記時間優先モードと比較して、薬品添加量が少なく、脱水機滞留時間が長い運転モードであることを特徴とする廃棄物処理施設の管理方法。
【請求項８】
請求項７に記載の管理方法であって、
前記脱水処理に要する予測コストを計算するステップと、
前記脱水処理に要する前記脱水機の予測運転時間を計算するステップと、
をさらに備えることを特徴とする廃棄物処理施設の管理方法。
【請求項９】
請求項８に記載の管理方法であって、前記消化液に添加される薬品のコスト、人件費、脱水残渣の処分費、及び前記脱水機の運転に伴う電気代に基づいて前記予測コストを計算することを特徴とする廃棄物処理施設の管理方法。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載の管理方法であって、
選択された運転モードにおける脱水残渣の目標含水率と、脱水処理後の脱水残渣の含水率の測定結果との差に基づいて、前記予測コスト又は前記予測運転時間の計算に用いるパラメータを更新するステップをさらに備えることを特徴とする廃棄物処理施設の管理方法。
【請求項１１】
請求項７乃至１０のいずれかに記載の管理方法であって、前記時間優先モードにおける脱水残渣の目標含水率は、前記コスト優先モードにおける脱水残渣の目標含水率よりも高いことを特徴とする廃棄物処理施設の管理方法。
【請求項１２】
請求項７乃至１１のいずれかに記載の管理方法であって、前記脱水機の運転モードとして標準モードの選択を受け付けることができ、
前記標準モードは、前記コスト優先モードと比較して薬品添加量が多く、脱水機滞留時間が短く、前記時間優先モードと比較して、薬品添加量が少なく、脱水機滞留時間が長い運転モードであることを特徴とする廃棄物処理施設の管理方法。
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2019122951.tif 000005