(57)【要約】【課題】コンポストの腐熟度をコンポストのサンプリングを必要とせず、コンポストから発生するガスを分析して腐熟度を推定するコンポストの品質管理方法を提供する。【解決手段】有機性廃棄物のコンポストから発生するガスを腐熟度の異なるコンポスト毎にガスセンサで計測してガスの臭い強度を求め、臭い強度と腐熟度との相関を定義し、管理対象コンポストから発生するガスの計測における臭い強度を指標として前記相関から管理対象コンポストの腐熟度を推定する。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性廃棄物のコンポストから発生するガスを腐熟度の異なるコンポスト毎にガスセンサで計測してガスの臭い強度を求め、臭い強度と腐熟度との相関を定義し、管理対象コンポストから発生するガスの計測における臭い強度を指標として前記相関から管理対象コンポストの腐熟度を推定することを特徴とするコンポストの品質管理方法。
【請求項２】
分子量の小さい軽質系成分に対して感度の高い半導体からなる第１のガスセンサの出力値と分子量の大きい重質系成分に対して感度の高い半導体からなる第２のガスセンサの出力値とを成分とするベクトルの大きさで臭い強度を規定し、有機性廃棄物のコンポストから発生するガスを腐熟度の異なるコンポスト毎に第１のガスセンサと第２のガスセンサとで計測して臭い強度を求め、臭い強度と腐熟度との相関を定義し、管理対象コンポストから発生するガスの計測における臭い強度を指標として前記相関から管理対象コンポストの腐熟度を推定することを特徴とするコンポストの品質管理方法。
【請求項３】
管理対象コンポストを攪拌機で攪拌するのに伴って、もしくは管理対象コンポストに強制通気するのに伴って発生するガスの成分をガスセンサで計測することを特徴とする請求項１又は２に記載のコンポストの品質管理方法。
【請求項４】
管理対象コンポスト内にガスセンサを挿入してガスの成分を計測することを特徴とする請求項１又は２に記載のコンポストの品質管理方法。
【請求項５】
攪拌機による攪拌もしくは送風機による送風によってコンポストに空気を供給するのに際し、コンポストに供給する空気量を予め腐熟度に応じて規定し、推定した管理対象コンポストの腐熟度に基づいて当該管理対象コンポストに対する空気量を決定し、決定した空気量に見合って攪拌機もしくは送風機の運転制御を行うことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のコンポストの品質管理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はコンポストの品質管理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、家畜糞尿や生ゴミの資源化方法としてコンポスト化して農地還元するものがある。コンポスト化工程は家畜糞尿や生ゴミのコンポスト原料を舎内のヤードに堆積させて好気性発酵させることにより行っており、適宜のタイミングで切り返し操作を行ってコンポストに空気（酸素）を供給してコンポスト化を促進している。
【０００３】
先行技術としては例えば特許文献１、２に記載するものがある。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１０９３８６公報
【０００５】
【特許文献２】特開平１１−２４０７８３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、コンポスト原料は異なる時期に異なる成分を適量ずつヤードに投入するので、ヤードの各所に堆積するコンポストの腐熟度はそれぞれに異なったものとなる。このため、コンポストの品質（腐熟度）を推定するために、ヤードの各所で試料を人手によりサンプリングし、各試料について水分、ｐＨ、温度、Ｃ／Ｎ等の複数の項目を計測する必要があった。
【０００７】
本発明はコンポストの腐熟度をコンポストのサンプリングを必要とせず、コンポストから発生するガスを分析して腐熟度を推定するコンポストの品質管理方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に係る本発明のコンポストの品質管理方法は、有機性廃棄物のコンポストから発生するガスを腐熟度の異なるコンポスト毎にガスセンサで計測してガスの臭い強度を求め、臭い強度と腐熟度との相関を定義し、管理対象コンポストから発生するガスの計測における臭い強度を指標として前記相関から管理対象コンポストの腐熟度を推定するものである。
【０００９】
請求項２に係る本発明のコンポストの品質管理方法は、分子量の小さい軽質系成分に対して感度の高い半導体からなる第１のガスセンサの出力値と分子量の大きい重質系成分に対して感度の高い半導体からなる第２のガスセンサの出力値とを成分とするベクトルの大きさで臭い強度を規定し、有機性廃棄物のコンポストから発生するガスを腐熟度の異なるコンポスト毎に第１のガスセンサと第２のガスセンサとで計測して臭い強度を求め、臭い強度と腐熟度との相関を定義し、管理対象コンポストから発生するガスの計測における臭い強度を指標として前記相関から管理対象コンポストの腐熟度を推定するものである。
【００１０】
請求項３に係る本発明のコンポストの品質管理方法は、管理対象コンポストを攪拌機で攪拌するのに伴って、もしくは管理対象コンポストに強制通気するのに伴って発生するガスの成分をガスセンサで計測するものである。
【００１１】
請求項４に係る本発明のコンポストの品質管理方法は、管理対象コンポスト内にガスセンサを挿入してガスの成分を計測するものである。
請求項５に係る本発明のコンポストの品質管理方法は、攪拌機による攪拌もしくは送風機による送風によってコンポストに空気を供給するのに際し、コンポストに供給する空気量を予め腐熟度に応じて規定し、推定した管理対象コンポストの腐熟度に基づいて当該管理対象コンポストに対する空気量を決定し、決定した空気量に見合って攪拌機もしくは送風機の運転制御を行うものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。コンポスト化工程では家畜糞尿や生ゴミのコンポスト原料を適量ずつ舎内のヤードに順次に場所を変えながら堆積させ、適宜に切り返しを行いながら堆積発酵させる。このコンポストの性質は必ずしも一様ではないが、炭素率（炭素窒素比）Ｃ／Ｎ２０以下にまで腐熟させることが望ましい。舎内に堆積したコンポストは切り返しによって外層と内層が入れ替わり、空気と接触する外層において好気性発酵し、内層において嫌気性発酵するので、切り返しが不十分であるとコンポストと空気の接触が不足して腐熟化の進行が遅くなる。
【００１３】
生ゴミ、家畜糞尿等の有機性廃棄物は硫黄化合物、窒素化合物、炭素化合物を含み、好気性発酵と嫌気性発酵とにおいて生成する臭気に違いがある。好気性発酵においては、硫黄化合物から硫酸塩（無臭）を生成し、窒素化合物からアンモニア（悪臭）を経て硝酸塩（無臭）を生成し、炭素化合物から二酸化炭素（無臭）を生成する。嫌気性発酵においては、硫黄化合物からメチルメルカプタン（悪臭）・硫化水素（悪臭）を生成し、窒素化合物からアンモニア（悪臭）を生成し、炭素化合物から揮発性脂肪酸（悪臭）を経て二酸化炭素（無臭）・メタン（無臭）を生成する。
【００１４】
図１は有機性廃棄物中の有機物分解率の変化を示すものであり、多少の変動はあるが時間の経過にともなって易分解性有機物１および難分解性有機物２は分解が進行し、結果として全有機物３の分解率も高くなる。
【００１５】
コンポストは易分解性有機物が分解するだけでも臭い強度は大きく減少し、易分解性有機物の分解がある程度進んだ段階でコンポスト原料とは明らかに異なる木質系の臭いに変化する。
【００１６】
有機性廃棄物中の悪臭物質としては、アンモニア、メチルメルカプタン、硫化水素、硫化メチル、二硫化メチル、トリメチルアミン、アセトアルデヒド、スチレン、プロピオン酸、ノルマル酪酸、ノルマル吉草酸、トルエン、キシレン、酢酸エチル、メチルイソブチルケトン、イソブタノール、プロピオンアルデヒド、ノルマルブチルアルデヒド、イソブチルアルデヒド、ノルマルバレルアルデヒド、イソバレルアルデヒド等がある。また、無機物のフッ素、塩素、沃素、臭素、ハロゲン、オゾン、硫化水素、酸化硫黄、酸化窒素、アンモニアは不快な刺激臭を発する。
【００１７】
本発明者らはこのコンポストから発生するガスの臭いが堆積発酵の進行に伴って変化することに着目し、ガスの臭い強度と腐熟度との相関を見出して本発明に至った。
【００１８】
本実施の形態においてガスの成分分析に使用するガスセンサは金属酸化物半導体からなり、コンポストから発生するガスの成分物質の分子に感応して出力し、金属酸化物半導体に当接する分子の数の多寡（濃度）によって出力値が変化する。
（実施例１）
コンポストから発生するガスの成分物質の中から腐熟度推定の指標とする成分物質として、例えばアンモニア、低級脂肪酸、メタン、硝酸塩、硫化水素、メチルメルカプタン等を選定し、選定した成分物質に対して感度の高い金属酸化物半導体を使用する。
【００１９】
事前準備として、コンポストから発生するガスの臭い強度と腐熟度との相関のデータを収集する。このため、図２に示すように、Ｘ軸として任意の段階数の腐熟度（相対値）を定義し、Ｙ軸に任意の段階数の臭い強度（相対値）を定義する。次に、コンポスト化工程を行っている舎内のヤードにおいて堆積発酵の進捗が異なる箇所のコンポストの試料を採取し、各試料について水分、ｐＨ、温度、Ｃ／Ｎ等の複数の項目を計測し、計測結果から腐熟の進捗の程度を評価し、腐熟度（評価値）のどの段階にあるかを判定する。
【００２０】
一方、試料を採取した箇所においてコンポストから発生するガスをガスセンサで計測して出力値を得る。そして、腐熟度が最高値と判定した箇所におけるガスセンサの出力値（最小）を臭い強度の最小値とし、腐熟度が最低値と判定した箇所おけるガスセンサの出力値（最大）を臭い強度の最大値として、センサの出力値と臭い強度とを関連付ける。
【００２１】
次に、図２に示すように、各試料の腐熟度と当該試料を採取した箇所における臭い強度とから相関線を定義する。
腐熟度の推定時には、舎内のヤードにおいて堆積発酵する管理対象コンポストから発生するガスの臭い強度をガスセンサで計測し、臭い強度の測定値を指標として図２に示す相関から管理対象コンポストの腐熟度を推定する。
（実施例２）
コンポストから発生するガスには、エタノール、アセトン、アセトアルデヒド等の分子量の小さい軽質系成分と、メチルメルカプタン、硫化水素等の分子量の大きい重質系成分が含まれている。一般に、軽質系成分は芳香臭であり、重質系成分は不快臭の原因となっている。
【００２２】
このため、軽質系成分に対して感度の高い金属酸化物半導体からなる第１のガスセンサと重質系成分に対して感度の高い半導体からなる第２のガスセンサを使用する。
【００２３】
図３は第１のガスセンサと第２のガスセンサによる試験測定例を示すものであり、小さい軽質系成分としてエタノール４、アセトン５、アセトアルデヒド６のそれぞれを単独に測定したものと、重質系成分としてメチルメルカプタン７、硫化水素８のそれぞれを単独に測定したものと、エタノール、アセトン、アセトアルデヒドを混合した軽質系ガス９を測定したものと、メチルメルカプタン、硫化水素を混合した重質系ガス１０を測定したものとを示している。
【００２４】
図３において、各測定結果は、第１のガスセンサの測定値と第２のガスセンサの測定値を成分とするベクトルで示しており、ベクトルの大きさで臭い強度を示している。また、軽質系ガス９のベクトルと重質系ガス１０のベクトルの比較において明示されるように、ベクトルの角度によってガス成分の相違を示している。
【００２５】
図４は、コンポスト化工程において経過日数の異なる、つまり腐熟度の異なるコンポストから発生するガスを第１のガスセンサと第２のガスセンサによって計測した試験測定例を示すものであり、初日と第３週目の測定結果をベクトルで示し、第１週目と第２週目の測定結果はプロットのみで示している。図４に明示するように、コンポストの堆積発酵の進行に伴って第１のガスセンサの測定値と第２のガスセンサの測定値を成分とするベクトルの大きさで規定する臭い強度が減少する。
【００２６】
上述した試験測定をふまえて、事前準備として、コンポストから発生するガスの臭い強度と腐熟度との相関のデータを収集する。このため、図２に示すように、Ｘ軸として任意の段階数の腐熟度（相対値）を定義し、Ｙ軸に任意の段階数の臭い強度（相対値）を定義する。次に、コンポスト化工程を行っている舎内のヤードにおいて堆積発酵の進捗が異なる箇所のコンポストの試料を採取し、各試料について水分、ｐＨ、温度、Ｃ／Ｎ等の複数の項目を計測し、計測結果から腐熟の進捗の程度を評価し、腐熟度（評価値）のどの段階にあるかを判定する。
【００２７】
一方、試料を採取した箇所においてコンポストから発生するガスを第１のガスセンサと第２のガスセンサとで計測して出力値を得るとともに、各測定結果を、第１のガスセンサの測定値と第２のガスセンサの測定値を成分とするベクトルの大きさで示す。
【００２８】
そして、腐熟度が最高値と判定した箇所おけるベクトルの大きさ（最小）を臭い強度の最小値とし、腐熟度が最低値と判定した箇所おけるベクトルの大きさ（最大）を臭い強度の最大値として、ベクトルの大きさと臭い強度とを関連付ける。
【００２９】
次に、図２に示すように、各試料の腐熟度と当該試料を採取した箇所における臭い強度とから相関線を定義する。
腐熟度の推定時には、舎内のヤードにおいて堆積発酵する管理対象コンポストから発生するガスの臭い強度を第１のガスセンサと第２のガスセンサで計測し、その臭い強度を指標として図２に示す相関から管理対象コンポストの腐熟度を推定する。
【００３０】
このとき、ベクトルの角度によってガス質を示すことができ、ベクトルの角度が小さくなるほど重質系であり、ベクトルの角度が大きくなるほど軽質系である。
【００３１】
上記した実施例１および２において、計測時に管理対象コンポストを攪拌機で攪拌し、攪拌に伴って発生するガスの成分をガスセンサで計測することも可能であり、舎内のヤードに堆積する管理対象コンポスト内にガスセンサを挿入してガスの成分を計測することも可能である。また、管理対象コンポストに強制通気して発生するガス成分をガスセンサで計測することも可能である。
【００３２】
さらに、舎内のヤードにおいて攪拌機による攪拌もしくは送風機による送風によってコンポストに空気を供給する場合には、コンポストに供給する空気量を予め腐熟度に応じて規定しておく。そして、ヤードの各箇所においてコンポストの臭い強度を測定し、測定した臭い強度から推定する腐熟度に基づいて、当該箇所の管理対象コンポストに対する空気量を決定し、決定した空気量に見合って攪拌機の回転数、もしくは送風機の送風量等の運転制御を行うことも可能である。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、有機性廃棄物のコンポストから発生するガスの臭い強度と腐熟度との相関から管理対象コンポストの腐熟度を推定することで、腐熟度の推定時にコンポストのサンプリングが不要となり、コンポストの品質管理を容易に行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるコンポストの経過日数と有機物分解率との関係を示すグラフ図である。
【図２】同実施の形態における臭い強度と腐熟度の相関を示すグラフ図である。
【図３】同実施の形態において第１のガスセンサと第２のガスセンサでおこなった試験測定例の計測結果を示すグラフ図である。
【図４】同実施の形態において第１のガスセンサと第２のガスセンサでおこなった試験測定例の計測結果を示すグラフ図である。
【符号の説明】
１　　易分解性有機物
２　　難分解性有機物
３　　全有機物
４　　エタノール
５　　アセトン
６　　アセトアルデヒド
７　　メチルメルカプタン
８　　硫化水素
９　　軽質系ガス
１０　　重質系ガス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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