(57)【要約】  【課題】  簡易的な測定方法によってメタン発酵槽内におけるアンモニア性窒素濃度を監視して、メタン発酵を安定して行うことができるメタン発酵処理方法を提供する。  【解決手段】  有機性廃棄物をスラリー調整槽１２にてスラリー化してメタン発酵槽１３内に投入し、嫌気性微生物によりメタン発酵させて発酵液として取り出し、この発酵液を廃液処理槽１４にて脱窒処理するメタン発酵処理方法において、電気伝導率計３０によりスラリー調整槽１１内の電気伝導率を測定し、この調整槽内の測定値が所定の範囲を上回っている場合は水道水を投入し、また所定の範囲を下回っている場合はペースト状の有機性廃棄物を投入して、スラリー調整槽内の電気伝導率が所定範囲内となるよう調整する。  【選択図】  図１
2005211712.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性廃棄物をスラリー調整槽にてスラリー化してメタン発酵槽内に投入し、嫌気性微生物によりメタン発酵させてバイオガスを発生させた後、発酵液を取り出して廃液処理槽にて処理するメタン発酵処理方法において、
前記スラリー調整槽の電気伝導率を測定し、このスラリー調整槽の電気伝導率が所定の範囲となるように、前記スラリー調整槽へのペースト供給量及び／又は希釈水供給量を制御することを特徴とするメタン発酵処理方法。
【請求項２】
前記スラリー調整槽の電気伝導率を測定し、前記スラリー調整槽の電気伝導率が所定の範囲となるように、前記スラリー調整槽へのペースト供給量及び／又は希釈水供給量を制御すると共に、前記メタン発酵槽の電気伝導率を測定し、前記メタン発酵槽の電気伝導率と前記スラリー調整槽の電気伝導率との差が所定値を超えないように、前記メタン発酵槽への希釈水供給量を制御する請求項１記載のメタン発酵処理方法。
【請求項３】
前記電気伝導率の差が９ｍＳ／ｃｍ以上の場合に、前記メタン発酵槽内に希釈水を供給する請求項２記載のメタン発酵処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、嫌気性微生物を用いて、糞尿、生ゴミ、食品加工残滓等の有機性廃棄物を処理するメタン発酵処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
生ごみ、消化汚泥等の有機性廃棄物のほとんどは、焼却や埋め立て処分されているが、焼却に伴うダイオキシンの発生や埋め立て処分地の逼迫、悪臭などの問題から、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、有機性廃棄物をメタン発酵処理し、発生したメタンガスを燃料電池やガスエンジンを用いて発電するシステムが開発されている。
【０００３】
このメタン発酵は、有機性廃棄物をバイオガスと水とに分解して大幅に減量することができ、嫌気性のため曝気動力が不要であるため省エネルギーな処理法であり、しかも副産物として生成するメタンガスをエネルギーとして回収できるメリットがある。
【０００４】
メタン発酵処理においては、有機性廃棄物を粉砕、スラリー化した後、このスラリーを発酵槽に投入し、嫌気性下でメタン菌により発酵処理することで、有機性廃棄物をメタンガスに転換する。そして、投入原料の性状や運転条件などにより様々な処理方法、発酵槽が提案されている。
【０００５】
メタン発酵においては、発酵が安定しているときは、生ゴミ等の有機性廃棄物が規定量投入されていればバイオガスが一定量生成する。しかし、発酵温度やゴミ投入量の変動によって発酵状態も変動し、この変動は発酵性能を低下させる要因となる。発酵性能が低下するのは、主としてメタン発酵に関係する嫌気性細菌群の活性が低下するためであり、活性の低下要因としては、ｐＨや温度の他にアンモニアなどの阻害物質の生成がある。したがって、このアンモニア、特にアンモニア性窒素濃度が所定濃度以下になるように発酵状態を制御する技術が知られている。
【０００６】
例えば、下記特許文献１には、有機性廃水をメタン発酵処理する際に、槽内のアンモニア性窒素の濃度が２０００ｍｇ／Ｌ以下になるように有機性廃水を希釈することが開示されている。
【０００７】
また、下記特許文献２には、有機性廃棄物を処理するメタン発酵槽内のアンモニア性窒素濃度を検出部にて検知し、この濃度が５０００ｍｇ／Ｌ以下となるように発酵槽内へ水を供給し、希釈することが開示されている。
【０００８】
更に、下記特許文献３には、廃水処理槽で脱窒素処理した廃水を希釈水として生ゴミに注入し、メタン発酵槽内のアンモニア濃度を低下させることが開示されている。
【特許文献１】特公平７−１１５０３０号公報
【特許文献２】特開２００３−３９０３９号公報
【特許文献３】特開平１１−５７６６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記のように、メタン発酵の阻害物質の一つであるアンモニアは、メタン発酵に関わる菌の活動を阻害し、その発酵性能を著しく低下させるため、発酵液中のアンモニア性窒素濃度の検知及び制御は非常に重要である。そして、上記の従来技術においても、希釈水によってアンモニア性窒素濃度を低下させることが開示されている。
【００１０】
しかし、上記の特許文献１〜３においては、アンモニア性窒素濃度の検出方法については詳細に開示されていない。通常、検出方法としては、イオンクロマトグラフィーなどの分析機器を用いてアンモニア性窒素を検出することが考えられる。しかし、この測定法では高価な精密測定機器が必要であり、管理、保守にもコストがかかる。また、検出に要する時間も長く、手間もかかることから常時監視には不適である。
【００１１】
このため、メタン発酵処理中に常時アンモニア性窒素濃度をモニタリングしながら、希釈によってアンモニア性窒素濃度を最適範囲にコントロールすることは実用的には困難であった。
【００１２】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、従来より簡易的な測定方法によって、メタン発酵槽におけるアンモニア性窒素濃度を監視して、メタン発酵を安定して行うことができるメタン発酵処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
すなわち、本発明のメタン発酵処理方法は、有機性廃棄物をスラリー調整槽にてスラリー化してメタン発酵槽内に投入し、嫌気性微生物によりメタン発酵させてバイオガスを発生させた後、発酵液を取り出して廃液処理槽にて処理するメタン発酵処理方法において、
前記スラリー調整槽の電気伝導率を測定し、このスラリー調整槽の電気伝導率が所定の範囲となるように、前記スラリー調整槽へのペースト供給量及び／又は希釈水供給量を制御することを特徴とする。
【００１４】
上記発明の作用、効果について説明すると、有機性廃棄物の電気伝導率は含有する塩濃度（例えば、Ｎａ、Ｃａ、Ｋ、Ｍｇ等）により変動が認められるが、成分変化の少ない都市ゴミなどの有機性廃棄物の場合、ほぼ一定割合の塩濃度となる。このため、特に成分変化の少ない都市ゴミなどの有機性廃棄物の場合、スラリーの固形分濃度と電気伝導率は正の相関がある。また、スラリー固形分濃度とメタン発酵槽内のアンモニア性窒素濃度にも相関関係がある。したがって、スラリー調整槽の電気伝導率を所定の範囲内に制御することにより、発酵槽内のアンモニア性窒素濃度をメタン発酵の阻害領域以下に制御することが可能となる。
【００１５】
そして、電気伝導率の測定は、ガスクロロマトグラフィーのような複雑で高価な分析機器が不要であり、低コスト、短時間で簡単に測定することができ、常時監視することも可能である。したがって、電気伝導率を指標としてアンモニア性窒素濃度を監視でき、この電気伝導率を所定値未満に維持することによってメタン発酵状態を良好に維持することができる。
【００１６】
また、本発明においては、スラリー調整槽の電気伝導率を測定し、前記スラリー調整槽の電気伝導率が所定の範囲となるように、前記スラリー調整槽へのペースト供給量及び／又は希釈水供給量を制御すると共に、メタン発酵槽の電気伝導率を測定し、前記メタン発酵槽の電気伝導率と前記スラリー調整槽の電気伝導率との差が所定値を超えないように、前記メタン発酵槽への希釈水供給量を制御することが好ましい。
【００１７】
メタン発酵処理装置に投入される有機性廃棄物が、例えば献立により塩濃度の変化がある厨芥ゴミの様に塩濃度変化がある場合、スラリー調整槽内の電気伝導率よりスラリー固形分濃度を調整することは困難であるので、スラリー調整槽内の電気伝導率値のみからではメタン発酵槽内のアンモニア性窒素濃度を監視、制御することは難しい。しかし、この態様によれば、発酵槽内の電気伝導率の測定値からスラリー調整槽内の電気伝導率の測定値を減ずることにより、アンモニア性窒素に起因する電気伝導率値を得ることができるため、メタン発酵槽内に存在するアンモニア性窒素濃度を監視、制御することができる。更に、スラリー調整槽へのペースト供給量及び／又は希釈水量を調整し、スラリー調整槽内の電気伝導率を所定値範囲内となるよう調整することで、メタン発酵槽内の電気伝導率値からスラリー調整槽内の電気伝導率値を減ずることで得られる演算値を、精度のよいアンモニア性窒素に起因する電気伝導率値とすることができる。
【００１８】
そして、前記メタン発酵槽の電気伝導率と前記スラリー調整槽の電気伝導率との差が所定値を超えないように、前記メタン発酵槽への希釈水供給量を制御することにより、メタン発酵槽内のアンモニア濃度をより正確に制御して、厨芥ゴミの様に塩濃度変化のある有機性廃棄物の場合であっても安定した発酵を行うことが可能となる。
【００１９】
更に、本発明においては、前記測定値の差が９ｍＳ／ｃｍ以上の場合に、前記メタン発酵槽内に希釈水を供給することが好ましい。この態様によれば、メタン発酵槽内のアンモニア性窒素濃度を一般に阻害領域と言われている１５００ｍｇ／Ｌ以下に維持できるので、メタン発酵槽内の発酵状態を安定に維持することが出来る。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、スラリー調整槽の電気伝導率を測定し、スラリー調整槽の電気伝導率が所定の範囲となるように、スラリー調整槽へのペースト供給量及び／又は希釈水供給量を制御することにより、メタン発酵槽内のアンモニア性窒素濃度の増加を抑制でき、嫌気性細菌の活性阻害が起こらないように運転できるため、メタン発酵を安定して行うことができる。
【００２１】
また、本発明の好ましい態様において、スラリー調整槽の電気伝導率を測定し、スラリー調整槽の電気伝導率が所定の範囲となるように、スラリー調整槽へのペースト供給量及び／又は希釈水供給量を制御すると共に、メタン発酵槽の電気伝導率を測定し、メタン発酵槽の電気伝導率とスラリー調整槽の電気伝導率との差が所定値を超えないように、メタン発酵槽への希釈水供給量を制御する場合には、成分変化の大きい有機性廃棄物の場合でも、安定な発酵状態を維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
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、本発明のメタン発酵処理方法に用いることができるメタン発酵処理装置の一実施形態の概略構成図が示されている。
【００２３】
まず、図１の処理装置について説明すると、この処理装置は、有機性廃棄物をペースト状に処理する粉砕処理槽１０と、このペーストをスラリー化して貯留するスラリー調整槽１２と、このスラリー調整槽１２のスラリー濃度を調整するための水道水タンク１１と、メタン発酵槽１３と、メタン発酵処理後の発酵液を処理するための廃液処理槽１４とで主に構成されている。
【００２４】
粉砕処理槽１１からの配管は、ペースト供給ポンプ２０を介してスラリー調整槽１２に連結されており、また水道水タンク１１からの配管は、水道水供給電磁弁２１を介してスラリー調整槽１２に連結されている。また、スラリー調整槽１２からの配管は、スラリー供給ポンプ２２を介してメタン発酵槽１３に連結されている。そして、メタン発酵槽１３からの配管は廃液処理槽１４に配管を介して連結されている。
【００２５】
廃液処理槽１４としては脱窒処理が可能であればよく、例えば、微生物によって有機物や窒素を除去する生物処理法を行うための活性汚泥槽や、アンモニアを曝気処理した後に空気と触媒燃焼して窒素ガスに無害化するアンモニアストリッピング法を行う装置等を用いることができる。
【００２６】
また、メタン発酵槽１３の底部からは、メタン発酵処理後のスラリーを引き抜くための配管が、スラリー引き抜きポンプ２３を介して接続されている。
【００２７】
更に、メタン発酵槽１３の上部には、発生したバイオガスを取り出すための配管が接続されており、このバイオガスは、図示しないガスホルダーで回収される。
【００２８】
スラリー調整槽１２には、電気伝導率計３０が接続されており、スラリー調整槽１２内の電気伝導率が測定可能となっている。ここで、電気伝導率計３０としては従来公知のものを用いることができ特に限定されない。
【００２９】
この電気伝導率計３０からの測定値は、演算器であるＰＬＣ４０（プログラマブルロジックコントローラ）に入力されるように構成されている。演算器ＰＬＣ４０では、図２のフローチャートに示した処理が行われている。
【００３０】
ＰＬＣによる演算処理及び制御を図２を用いて説明する。まずステップＳ１で、電気伝導率計３０を用いて測定されたスラリー調整槽１２内のスラリーの電気伝導率がＰＬＣ４０へ測定値として入力される。
【００３１】
そして、ステップＳ２へ進み、測定値が所定の範囲内であるかの判断が行われ、所定の範囲内であるならば、メタン発酵槽１３へスラリーが送り込まれるが、測定値が所定の範囲外である場合ステップＳ３へと移される。
【００３２】
ステップＳ３では測定値が所定範囲を超えているかどうかの判断が行わる。測定値が所定範囲以上である場合、ステップＳ４に進み、水道水供給電磁弁２１を作動させ、スラリー調整槽１２内に水道水を供給させ、スラリーの希釈を行う。また、測定値が所定範囲値を下回っている場合、ステップＳ５へと進み、ペースト供給ポンプ２０を作動させてスラリー調整槽１２にペースト状の有機性廃棄物を投入し、スラリー固形分濃度を調整する。
【００３３】
このようにＰＬＣ４０内では、スラリーの電気伝導率が所定値範囲内での制御が行えるよう構成されている。
【００３４】
次にこの処理装置を用いた、本発明のメタン発酵処理方法について説明する。
【００３５】
有機性廃棄物は、粉砕処理槽１０にまず貯蔵され、破砕、粉砕され、ペースト化される。ペースト化された有機性廃棄物はペースト供給ポンプ２０を介してスラリー調整槽１２に貯留される。ここで水道水タンク１１からの適度な水で希釈されてスラリー化される。
【００３６】
本発明においては、スラリー調整槽１２において、電気伝導率計３０による電気伝導率の測定が行なわれ、これがＰＬＣ４０に入力される。
【００３７】
そして、ＰＬＣ４０においては、入力された測定値に基づき演算処理、制御が行なわれ、必要に応じてペースト供給ポンプ２０もしくは水道水供給電磁弁２１を作動させて、スラリー調整槽１２の電気伝導率が所定値範囲内となるように制御する。
【００３８】
次に、このスラリーは、スラリー供給ポンプ２２によってメタン発酵槽１３に投入されてメタン発酵が行なわれる。
【００３９】
メタン発酵槽１３には、図示しない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等が設置されており、ここでスラリーのメタン発酵が行なわれ、嫌気性微生物による有機性廃棄物の分解が行われる。メタン発酵における温度は５０〜６０℃で行うことが好ましい。これによれば、より活性の高い、高温メタン菌での発酵が行えるので、有機性廃棄物の分解速度を更に向上することができる。
【００４０】
なお、一定時間毎に供給されるスラリーと同量の発酵液が、スラリー引抜きポンプ２３によってメタン発酵槽１３の底部から引き抜かれ、メタン発酵槽１３内は、常に一定量のスラリーで満たされている。また、発酵により生成したバイオガスは、図示しないガスホルダーに回収され、燃料電池発電装置、ガスエンジン等の発電機やボイラーの燃料として有効利用されるようになっている。
【００４１】
このように、本発明は、スラリー調整槽の電気伝導率を所定範囲で制御することによりメタン発酵を実施することを特徴としている。
【００４２】
有機性廃棄物のスラリー固形分濃度と電気伝導率の関係は図３で示すように正の相関関係にあり、表１にその数値をまとめて示す。有機性廃棄物には、例えば、Ｎａ、Ｃａ、Ｋ、Ｍｇ等の塩が含まれているため、これら塩類が電気伝導率として表され、たとえ未発酵状態のスラリーであっても電気伝導率を有している。
【００４３】
【表１】
2005211712.tif 000003
【００４４】
図３及び表１より、スラリーの固形分濃度とその電気伝導率とは高い相関性があることがわかる。これにより、スラリーの固形分濃度を制御する際において、スラリーの重量を測定することをせず、電気伝導率を測定することにより固形分量の制御が可能である。
【００４５】
また、都市ゴミなどのように成分がほとんど変化することがなく、塩濃度がほぼ一定であるような有機性廃棄物については、スラリー固形分濃度とメタン発酵により生じるアンモニア性窒素濃度は図４で示すように正の相関関係にあり、表２にその数値をまとめて示す。
【００４６】
【表２】
2005211712.tif 000004
【００４７】
図４及び表２より、スラリーの固形分濃度とメタン発酵により生じるアンモニア性窒素濃度は高い相関性を持っていることがわかる。したがって、スラリーの固形分濃度を調整することで、メタン発酵により発生するアンモニア性窒素濃度を把握することが出来るので、アンモニア性窒素が阻害領域以下となるようにメタン発酵処理を実施することが可能である。
【００４８】
また、アンモニアによる、メタン菌などの嫌気性細菌の阻害は、主に非解離アンモニア（ＮＨ３）のほうがアンモニウムイオン（ＮＨ４＋）より強い。しかし、イオンクロマトグラフ法などでアンモニウムイオンを測定し、アンモニア性窒素として換算した濃度がある一定値を超えると阻害領域となることが知られている(K.H.Hansenら,Water Research, vol.32,No.1,p5-12(1998))。この文献によれば、アンモニアによる阻害は、アンモニア性窒素濃度が４０００ｍｇ／Ｌで起こり、馴養を行っていない場合は、１５００〜２０００ｍｇ／Ｌでも生じるとされている。
【００４９】
したがって、アンモニア性窒素濃度を上記の１５００ｍｇ／Ｌ以下とすれば安定なメタン発酵が維持できると考えられる。
【００５０】
処理に用いる有機性廃棄物の種類、塩濃度及び固形分濃度により、メタン発酵実施の実施に最適な電気伝導率は異なるため、ゴミの種類に応じて図３及び図４のような回帰式を作り、アンモニア性窒素濃度１５００ｍｇ／Ｌとなるときの電気伝導率を求め、基準値を設定する必要があり、求め得られた基準値から（基準値−０．５ｍＳ／ｃｍ）〜（基準値＋０．５ｍＳ／ｃｍ）の範囲内でスラリーの電気伝導率を調整することで安定したメタン発酵を実施することができ、更には、（基準値−０．２ｍＳ／ｃｍ）〜（基準値＋０．２ｍＳ／ｃｍ）となるよう調整することで、より効果的に精度の良いメタン発酵槽の制御運転を実施することが出来る。
【００５１】
なお、上記の実施形態において、有機性廃棄物は都市ゴミなどのように成分がほとんど変化することがなく、塩濃度がほぼ一定であるような有機性廃棄物を想定している。
【００５２】
また、図５には、本発明のメタン発酵処理に用いることができるメタン発酵処理装置の他の実施形態が示されている。なお、以下の実施形態の説明においては、前記実施形態と同一部分においては同符号を付して、その説明を省略することにする。
【００５３】
前記図１に示した実施形態による処理装置との変更点は、メタン発酵槽１２内に電気伝導計３１が新たに設置されている点、廃液処理槽１４からの配管が循環処理ポンプ２４を介してメタン発酵槽１３に接続されており、廃液処理槽１４において脱窒素処理をおこなった処理水の一部がメタン発酵槽１３に返送できるよう構成されている点、及び、電気伝導率計３０、３１からの測定値が、演算器であるＰＬＣ４１（プログラマブルロジックコントローラ）に入力され、ここでの演算結果に応じて廃液処理槽１４の処理水がメタン発酵槽１３に返送されるように構成されている点の３点である。
【００５４】
次にＰＬＣ４１による演算処理及び制御を、図６を用いて説明する。ステップＳ１からステップＳ５までの処理については前記実施形態と同一であるため、ここでは省略する。
【００５５】
ステップＳ６では、ステップＳ２を経て、電気伝導率が所定の範囲内に制御されたスラリーがメタン発酵槽１３へ移されメタン発酵が実施される。ここで、電気伝導率計３１によりメタン発酵槽１３内の発酵液の電気伝導率測定が行われ、その測定結果がＰＬＣ４１へ入力される。そして、次にステップＳ７へと移り電気伝導率計３０と電気伝導率計３１の測定値の差が演算され、演算値の差が所定値未満であるかどうかの判断が行われる。所定値未満であるならば、このままメタン発酵処理が行われる。しかし、この演算値の差が所定値以上であった場合はステップＳ８へと進み、処理液循環ポンプ２４を作動させて処理水の一部をメタン発酵槽１３内へ供給し、メタン発酵槽１３内の発酵液を希釈がおこなわれる。
【００５６】
すなわち、ＰＬＣ４１では、スラリーの電気伝導率が所定値範囲内とするように制御させ、更にはスラリー調整槽１２内とメタン発酵槽１３内の電気伝導率差が所定値以下とするような構成となっている。
【００５７】
次に、この処理装置を用いた発酵処理方法について説明する。      
有機性廃棄物は、粉砕処理槽１０にまず貯蔵され、破砕、粉砕され、ペースト化される。ペースト化された有機性廃棄物はペースト供給ポンプ２０を介してスラリー調整槽１２に貯留される。ここで水道水タンク１１からの適度な水で希釈されてスラリー化される。
【００５８】
ここで、スラリー調整槽１２において、電気伝導率計３０による電気伝導率の測定が行なわれ、これがＰＬＣ４１に入力される。
【００５９】
そして、ＰＬＣ４１においては、入力された測定値に基づき、必要に応じてペースト供給ポンプ２０もしくは水道水供給電磁弁２１を作動させて、スラリー調整槽１２の電気伝導率計が所定値範囲内となるように制御する。
【００６０】
次に、このスラリーは、スラリー供給ポンプ２２によってメタン発酵槽１３に投入されてメタン発酵が行なわれる。
【００６１】
ここでメタン発酵槽１３内において、電気伝導率計３１による電気伝導率の測定が行なわれ、これがＰＬＣ４１に入力される。ＰＬＣ４１内で電気伝導率計３０からと電気伝導率計３１からの測定値の差が演算され、必要に応じて処理液循環ポンプ２４を作動させて処理水の一部をメタン発酵槽１３内へ供給し、この測定値の差が所定値未満となるように発酵液の希釈がなされ、メタン発酵がおこなわれている。
【００６２】
このように、この実施形態では、スラリー調整槽の電気伝導率を所定範囲に調整し、メタン発酵槽内の電気伝導率との差が所定値未満となるように制御してメタン発酵を実施することを特徴としている。
【００６３】
有機性廃棄物には、例えば、Ｎａ、Ｃａ、Ｋ、Ｍｇ等の塩が含まれているため、これら塩類が電気伝導率として表され、たとえ未発酵状態のスラリーであっても電気伝導率を有している。しかし、献立により塩濃度の変化がある厨芥ゴミの様に、塩濃度の変化のある有機性廃棄物の場合、スラリーの希釈率を一定にして調整したとしても、塩濃度が異なっているため、電気伝導率にバラツキが生じる。
【００６４】
塩濃度の変化がある厨芥ゴミを有機性廃棄物として使用したスラリーで、希釈率を一定とした時の電気伝導率は、図７で示すようにバラツキがあり、表３にその数値をまとめて示す。
【００６５】
【表３】
2005211712.tif 000005
【００６６】
図７及び表３より、スラリーの希釈率を一定にして調整したとしても、その時の電気伝導率が、最大値と最小値とでおよそ２．３ｍＳ／ｃｍの差が存在している。そのため、塩濃度の変化がある厨芥ゴミを有機性廃棄物のメタン発酵処理を実施するにあたり、スラリー調整槽の電気伝導率を調整することのみではメタン発酵槽内のアンモニア性窒素濃度を制御することは困難である。
【００６７】
しかし、メタン発酵槽内の電気伝導率からスラリー調整槽内の電気伝導率を減することにより、有機性廃棄物に当初より含まれている塩成分に起因する電気伝導率値を除くことが出来るため、精度の良いアンモニア性窒素濃度と高い相関性のある電気伝導率値が得られる。よって、この電気伝導率の差が所定値以下となるように制御することで安定なメタン発酵処理状態を得ることができる。
【００６８】
また、このスラリー調整槽１２とメタン発酵槽１３の電気伝導率の差が９ｍＳ／ｃｍ未満となるようメタン発酵槽１３内の発酵液を希釈調整することでメタン発酵槽１３内のアンモニア性窒素濃度を１５００ｍｇ／Ｌ以下とすることができるので、安定したメタン発酵を維持することができる。
【００６９】
このように、本発明によれば、塩濃度及び成分変化の少ない有機性廃棄物を処理する場合には、スラリー調整槽内の電気伝導率を所定値範囲内となるよう制御することにより、また、塩濃度及び成分変化の著しい有機性廃棄物を処理する場合には、メタン発酵槽の電気伝導率とスラリー調整槽の電気伝導率との差が所定値を超えないように制御することにより、メタン発酵槽内での発酵状態を常時安定して維持できる。なお、本発明における電気伝導率の測定は連続的に行ってもよく、必要に応じて間欠的に行ってもよい。
【実施例】
【００７０】
以下、本発明を実施例によって更に詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００７１】
なお、以下の実施例では、メタン発酵槽として容量１０リットルの発酵槽を使用し、発酵温度は５５℃とした。電気伝導率計としてはＨＯＲＩＢＡ社製の導電率計ＥＳ−５１を用いた。
【００７２】
実施例１
図１に示すような処理装置を用い、本発明のメタン発酵処理方法によって連続運転を行った。
【００７３】
有機性廃棄物としては、成分変化の少ない都市ゴミを使用した。スラリー調整槽の電気伝導率は２．５ｍＳ／ｃｍ〜３．５ｍＳ／ｃｍとなるようにスラリー調整槽内にペースト状の有機性廃棄物もしくは水道水を投入し、調整槽内の電気伝導率の調整をおこなった。このときのスラリーの固形分は１０％程度であった。
【００７４】
図８には、運転中の電気伝導率と、イオンクロマトグラフ法から求めたメタン発酵槽のアンモニア性窒素濃度の経時変化を、表４には、その数値をまとめて示す。
【００７５】
【表４】
2005211712.tif 000006
【００７６】
図８、表４の結果より、スラリー調整槽の電気伝導率を２．５ｍＳ／ｃｍ〜３．５ｍＳ／ｃｍとなるように前記スラリー調整槽へのペースト供給量及び／又は希釈水供給量の制御をおこない、電気伝導率を３．５ｍＳ／ｃｍ以下にすることで、メタン発酵槽内のアンモニア性窒素濃度を一般に阻害領域と言われている１５００ｍｇ／Ｌ以下に維持できたので、メタン発酵槽内の発酵状態を安定に維持することが出来た。
【００７７】
実施例２
図５に示すような処理装置を用い、本発明のメタン発酵処理方法を用いて連続運転を行った。
【００７８】
有機性廃棄物としては、献立により含まれる塩濃度の変化の著しい厨芥ゴミを使用した。スラリー調整槽の電気伝導率は２．５ｍＳ／ｃｍ〜３．５ｍＳ／ｃｍとなるようスラリー槽にペースト状の有機性廃棄物もしくは水道水を投入し、調整を行った。
【００７９】
図９には、所定値に調整したスラリー調整槽の電気伝導率と、メタン発酵槽での電気伝導率の差及び、イオンクロマトグラフ法から求めたメタン発酵槽のアンモニア性窒素の経時変化を、表５にはその数値をまとめて示す。
【００８０】
【表５】
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【００８１】
図９、表５の結果より、電気伝導率の差が９ｍＳ／ｃｍ以下では１５００ｍｇ／Ｌ未満に維持することができ、また、電気伝導率の差が９ｍＳ／ｃｍを超えたときアンモニア性窒素濃度は１５００ｍｇ／Ｌとなりメタン発酵に阻害発生が生じてしまっているが、廃液処理槽から処理液を循環し、９ｍＳ／ｃｍ未満に下げた結果、アンモニア性窒素濃度を１５００ｍｇ／Ｌ未満に下げることができ、メタン発酵槽内の発酵状態を安定に維持することが出来た。
【００８２】
これにより成分変化の著しい厨芥ゴミであっても発酵槽でのアンモニア性窒素濃度を正確に把握することができるため、安定したメタン発酵処理をおこなうことができる。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明のメタン発酵処理方法は、例えば、糞尿、生ゴミ、食品加工残滓等の有機性廃棄物を処理するために好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明に用いるメタン発酵処理装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】ＰＬＣ４０による演算処理、制御方法を示すフローチャート図である。
【図３】スラリー固形分濃度と電気伝導率の相関を求めたグラフである。
【図４】スラリー固形分濃度とアンモニア性窒素濃度の相関を求めたグラフである。
【図５】本発明に用いるメタン発酵処理装置の他の実施形態を示す概略構成図である。
【図６】ＰＬＣ４１による演算処理、制御方法を示すフローチャート図である。
【図７】厨芥ゴミの希釈率を一定とした時の電気伝導率を示したグラフである。
【図８】実施例１におけるスラリー調整槽内の電気伝導率とメタン発酵槽内のアンモニア性窒素濃度の経時変化を測定したグラフである。
【図９】実施例２における電気伝導率の差とメタン発酵槽内のアンモニア性窒素濃度の経時変化を測定したグラフである。
【符号の説明】
【００８５】
１０  粉砕処理槽
１１  水道水タンク
１２  スラリー調整槽
１３  メタン発酵槽
１４  廃液処理槽
２０  ペースト供給ポンプ
２１  水道水供給電磁弁
２２  スラリー供給ポンプ
２３  スラリー引抜きポンプ
２４  処理液循環供給ポンプ
３０、３１  電気伝導率計
４０、４１  ＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）
【図１】
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【図２】
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【図５】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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