JP4007485B2

JP4007485B2 - Organic waste fermentation treatment equipment

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Publication number: JP4007485B2
Application number: JP2001351324A
Authority: JP
Inventors: 満青木; 光男坪木
Original assignee: Koa Corp
Current assignee: Koa Corp
Priority date: 2001-11-16
Filing date: 2001-11-16
Publication date: 2007-11-14
Anticipated expiration: 2021-11-16
Also published as: JP2003145105A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微生物が生育する菌床を用いて、有機性廃棄物を発酵処理する有機性廃棄物発酵処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
有機性廃棄物として典型的な生ごみ（厨芥）を処理する厨芥処理装置として、特開平７−２９４１４０号公報や特開平８−２２６７６４号公報に記載されているように、乾燥処理させるものが知られている。しかし、乾燥処理を行なうだけであるから、水分以外の物質はすべて乾燥状態で残るから、焼却処理等の問題がある。
【０００３】
微生物を利用して有機性廃棄物を発酵処理する廃棄物処理装置も広く知られている。図１３は、一般的な有機性廃棄物発酵処理装置の一例の内部構造を概略的に説明するためのもので、図１３（Ａ）は撹拌翼の中心軸を通る断面図、図１３（Ｂ）は撹拌翼の中心軸に直交する方向の断面図である。図中、２１は処理槽、２２は撹拌翼、２３は電動機、２４は伝達ベルト、２５は保温装置、２６は制御装置である。
【０００４】
処理槽２１は、菌床が入れられ、有機性廃棄物が投入されるものである。撹拌翼２２は、処理物の破砕および酸素供給を行なうために設けられ、電動機２３により、伝達ベルト２４を介して回転される。処理槽２１内の温度を、微生物が活動し易い温度にするためのヒーターを有する保温装置２５が設けられ、これらを制御するための制御装置２６が設けられている。制御装置２６は、設定した時間間隔で一定時間の撹拌を行なうよう電動機２３を制御し、設定した温度になるよう保温装置２５を制御する。
【０００５】
このような従来の有機性廃棄物発酵処理装置および制御方法を、図１３を参照して説明する。生ごみなどの有機性廃棄物を処理槽２１に投入する。制御装置２６により、一定時間間隔で電動機２３が駆動され、撹拌翼２２が回転されて、有機性廃棄物と微生物が付着している菌床とが混合、撹拌され、好気性微生物に必要な栄養（処理物）と酸素が供給される。また、好気性微生物がもっとも活動しやすい温度になるように、あらかじめ設定された温度設定値に基づき、制御装置２６により保温装置２５が動作し、処理槽２１の槽内が一定温度になるように制御される。このように、従来の有機性廃棄物発酵処理装置および制御方法は、あらかじめ設定された撹拌時間や温度により、撹拌装置や保温装置を制御するものであった。
【０００６】
次に、このような従来の有機性廃棄物発酵処理装置および制御方法を用いて、重量と温度を計測しながら発酵処理の実験をした。その実験における重量と温度の関係を図１４と図１５に示す。
【０００７】
図１４は、時間Ｔ₃₁の時点において、処理物を投入して処理を行なっている状態において、時間Ｔ₃₂，Ｔ₃₃，Ｔ₃₄において、処理物を追加投入したことを示している。各時点で追加された処理物の重量は、各時点における重量差によって分かる。時間Ｔ₃₂で、処理物が投入された時の重量Ｗ₃₂から、次の処理物が投入される時間Ｔ₃₃の直前までの間は、重量も順調に減量していき、温度は、発酵熱の影響も受けて、上昇している。この状態が、微生物が有効に働いて良好な処理が行なわれている状態である。
【０００８】
次に、時間Ｔ₃₃で処理物が投入された時の重量Ｗ₃₃から、次に処理物が投入される時間Ｔ₃₄までの間は、重量は順調に減量しているが、時間Ｔ₃₄の直前では、重量は、時間Ｔ₃₃で投入された処理物の追加重量（時間Ｔ₃₂における重量差）以上に減量してしまっている。このような状態は、保温装置２５のヒーターの加熱によって、菌床の水分が蒸発して重量が減少した状態、つまり、乾燥してしまった状態となっている。
【０００９】
次に、時間Ｔ₃₄で、処理物が投入された時では、時間Ｔ₃₃の温度Ｐ₃₃以降の良好なときの状態のような温度上昇がみられない。つまり、菌床の乾燥が原因で微生物の活動が低迷している状態である。
【００１０】
このように、処理物の投入が適切に行なわれず、処理物が不足状態となってしまい、微生物が有効に活動する状態が維持できないと、菌床が乾燥状態となり、その後は、発酵処理が停止してしまうことにもなってしまう。また、処理物があっても、乾燥したものならば菌床が乾いてしまう。
【００１１】
図１５においては、時間Ｔ₄₁から時間Ｔ₄₂の直前までの間は、重量が減量しており、温度も上昇した後に低下している。しかし、時間Ｔ₄₂で処理物を投入しても温度の上昇は少ない。この傾向は、時間Ｔ₄₃でさらに助長され、時間Ｔ₄₃では、処理物を投入しても、温度の上昇がない。この状態は、投入された処理物の含水率が高く、かつ、処理が進むにつれ発生する水分により菌床の含水率が上昇した状態である。これにより菌床の通気性が悪化し、酸素不足により好気性微生物の活動が低迷している状態である。時間Ｔ₄₃と時間Ｔ₄₄の間においては、温度Ｐ₄₀の直前まではヒーターの熱により余分な水分が蒸発し、温度Ｐ₄₀以降は微生物が活動しはじめ温度が上昇している状態である。このように、含水率が上昇して、撹拌を行なっても、酸素不足になってしまうと、微生物の活動は低下してしまう。
【００１２】
このように、従来の有機性廃棄物発酵処理装置および制御方法は、次に列挙するような課題があった。
【００１３】
すなわち、第１点として、投入する処理物の含水率により、菌床が乾燥、または湿りすぎになり、好気性微生物の活動ができなくなる状況になりやすいという問題があった。
第２点として、計測する項目が温度や湿度であり、これらのデータからは、実際に良好な処理が行なわれているかどうかを判断するのは極めて困難であり、最終的には目視にて確認するしかないという問題があった。
第３点として、乾燥しているか湿りすぎかどうか、良好な処理状態かなどを目視にて判断するには、それなりの知識と経験がないと難しいという問題があった。
第４点として、処理物の投入量が少ない場合や投入がない時などは、処理物が分解されてしまった後も保温装置が作動し続けるため、菌床が必要以上に乾燥してしまい、次の投入時から良好な処理が行なえなくなるという問題があった。
第５点として、処理物の投入量を実際に計測しながら投入する場合が少なく、また、複数の人が使用する場合、全体としてどれだけ投入したかを把握できず、処理能力以上に処理物を投入してしまい、悪臭の発生や良好な処理が行なえなくなるという問題があった。
第６点として、微生物による発酵処理装置と称しながら、実質的には、発酵状態を継続できず、乾燥処理になっているものが多いという問題があった。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたもので、生ごみなどの有機性廃棄物発酵処理において、菌床の重量または重量変化と温度または温度変化などを測定、蓄積し、これらの解析により発酵処理状態を把握したうえで、現在の発酵処理状態を判定して、さらには、今後の発酵処理状態を予測して、それに対応する運転モードを選択して装置を制御することにより、発酵処理に関与する好気性微生物の増殖にとっての最適な環境を実現するように装置を運転することができる有機性廃棄物発酵処理装置を提供することを目的とするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、有機性廃棄物発酵処理装置において、有機物を分解する好気性微生物および有機性廃棄物を含む菌床と、前記菌床の重量を計測するための重量計測手段と、前記菌床の温度を計測するための温度計測手段と、前記重量測定手段および前記温度計測手段で計測したデータを時系列的に記憶する記憶手段と、前記菌床を加熱するためのヒーターと、前記菌床を撹拌するための撹拌手段と、前記記憶手段に記憶されたデータから、有機性廃棄物の投入に対する発酵処理に伴う現時点の菌床の減量から予測処理率を算出し、それ以前の有機性廃棄物の投入に対する発酵処理に伴う菌床の減量から実処理率を算出し、前記予測処理率と前記実処理率をそれぞれの発酵処理の経過時間の比で配分して最終的な予測処理率を算出し、前記ヒーターおよび前記撹拌手段に対して前記最終的な予測処理率に基づいた制御をするための演算手段を有することを特徴とするものである。
【００１６】
前記演算手段の算出結果に基づいて、前記菌床の水分状態、および／または、温度を報知する報知手段を有するようにすることができる。
【００１７】
なお、「菌床」とは、好気性微生物が生育する住みかとなるところであり、一般的には、おが屑、モミガラやヤシガラなどが利用されるが、本発明では、これに加えて投入された有機物も含むものである。「好気性微生物」は、酸素が存在する環境で生育する微生物であり、その活動によって、有機物は分解されて栄養源になるとともに、水と二酸化炭素を排出する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態による有機物処理装置と制御方法を、家庭用生ごみ処理装置を例に図１〜図７を参照して説明する。
【００１９】
図１は、本発明の有機物発酵処理装置の実施の形態の一例の概略構成図である。図中、１１は重量計測装置、１２は温度計測装置、１３はデータ記憶装置、１４はＣＰＵ（中央処理装置）、１４ａは各種情報取得部、１４ｂは各種情報判定部、１４ｃは制御部、１５は表示装置、１６は報知装置、１７は各種調整装置である。
【００２０】
重量計測装置１１は、図示しない処理槽内の菌床の重量を計測する。処理槽は、図１３で説明したような、保温装置と撹拌装置を有する。処理槽内には、投入した処理物を含めて菌床が収容されており、好気性微生物によって分解が行なわれている。菌床の重量は、図１３でいえば、装置全体の重量を計測してもよい。その場合は、装置全体を、例えば４個所においてロードセルで支持して、その出力データから計測することができる。すなわち、処理槽内を空にした状態の重量を風袋として、処理槽内に菌床を投入した状態での重量から風袋を差し引くことによって菌床の重量を計測することができる。
【００２１】
また、処理槽をロードセルによって支持するようにしてもよい。ただし、撹拌装置の重量が処理槽の重量に加えられないように、撹拌装置を支持する必要がある。重量を計測するときは、撹拌装置の運転を休止するのがよい。このように、処理槽の重量を計測するよう構成する場合は、処理槽の重量が風袋となる。撹拌装置の重量が処理槽の重量に加算される場合は、撹拌装置の重量の風袋に加算すればよい。
【００２２】
さらに、処理槽自体が大型となるような処理プラントに適用される場合であって、処理槽の重量を計測することが困難な場合には、処理槽内の菌床を複数個所、例えば、上層と中層と下層から、一定量を取り出して、その重量をサンプリングデータとして、平均比重を演算し、処理槽内の菌床の液面を計測して求めた体積と上記の平均比重から、菌床の重量を演算するようにしてもよい。
【００２３】
なお、上述した例では、ロードセルを用いたが、ロードセルに限らず、重量を電気信号に変換できる適宜の重量計測手段を用いることができるものである。
【００２４】
温度計測装置１２は、菌床の温度を計測する。熱電対や抵抗温度計など、温度を電気信号に変換できる適宜の温度計測手段を用いることができる。計測点は、１個所、または、複数個所において菌床の温度を計測する。熱電対などを菌床内に挿入してもよく、あるいは、処理槽の内壁に取り付けて、あるいは、処理槽の外壁に取り付けて、菌床の温度を計測する。取り付け個所に応じて補正を行なったり、また、複数個所に取り付けた場合には、適宜の演算処理、例えば、平均処理や加重平均処理を行なって、温度を計測することができる。なお、これら、重量や温度は、変化量として計測してもよい。
【００２５】
データ記憶装置１３は、計測された重量データと温度データを、適宜にサンプリングして、運転データとして、時系列的に記憶する。一定時間ごと、たとえば３０分ごとにサンプリングするようにしてもよく、時系列的な記憶は、所定期間、例えば、１日、数日、あるいは、それ以上の期間をもって、順次に更新するようにしてもよい。
【００２６】
データ記憶装置１３には、上述した運転データのほか、実験により求められた既知のデータも時系列的なデータとして記憶されている。また、過去の運転データにおける解析データ、例えば、最大値、最小値、増減量などについても記憶されている。これら過去のデータについては、正常な状態であるか、異常な状態であるかの評価を行なった評価結果のデータを付加しておくのがよい。
【００２７】
ＣＰＵ１４は、各種情報取得部１４ａ，各種情報判定部１４ｂ，出力部１４ｃを有している。各種情報取得部１４ａは、運転データを取得し、増量の合計値，減量の合計値，重量や温度の最大値および最小値，最大値となった時刻，最小値となった時刻などを演算して記憶手段１３に記憶させる。各種情報判定部１４ｂは、運転データを取得し、実験により求められた既知のデータや過去の所定期間の解析データと比較して、演算結果を出力部１４ｃに出力する。出力部１４ｃは、演算結果に基づいて、適宜の出力を送出する。この実施の形態では、投入可能量，水分状態，温度，水分調整量などの、適宜のデータを表示装置１５に送出して表示させる。報知装置１６は、出力部１４ｃからの信号により、温度，水分率は酸素含有量等が限界値を超えた場合や、限界値に近づいた場合に、表示灯等による光での報知、あるいは、警報音を発するなどの報知を行なうものである。処理物の投入を許容する報知信号、または、禁止する報知信号を出すようにしてもよい。また、各種調整装置１７に制御信号を送るようにも構成できる。制御信号としては、保温装置のヒーターへ通電を制御する制御信号，撹拌装置の駆動を制御する制御信号，排気ファンの駆動を制御する制御信号，空気を処理槽内に吹き込む曝気装置など、適宜の信号を対象とすることができる。これら、表示装置１５，報知装置１６，各種調整装置１７は、１つのブロックとして図示したが、各対象別の装置としてそれぞれ構成され、出力部１４ｃからそれぞれに信号が送出されるのが普通である。
【００２８】
図２は、生ごみを投入した後の発酵処理状態における重量と温度の典型的な現象を示した図である。本発明では、かかる現象を判定の基本としている。すなわち、本発明において、菌床の状態を判断するにあたっての特徴点は、重量変化と温度変化の組み合わせに着目して、重量変化量と温度変化量から菌床の状態を解析して判断するという点にある。ある時点の状態と、一定時間以上経過した時点の状態において、図２に示すような菌床の重量変化量と温度変化量の組み合わせにより状態の予測をする。
【００２９】
現象１は、処理が良好な状態であり、この状態においては、菌床の重量は減量し、温度が上昇する。
【００３０】
現象２は、異常状態であり、重量は減るが温度も下がるという状態であって、水分が多い処理物が投入されたことにより菌床の含水率が上昇したり、酸素不足になったことが原因と考える。したがって、菌床の重量の減少は、ヒーターによる水分の蒸発によるものと考える。
【００３１】
現象３も、異常状態である。重量は減らないが温度は上昇するという異常状態のときには、乾燥した処理物が投入されたことにより、菌床の含水率が低下し、水不足になったことが原因と考える。温度上昇はヒーターによるものと考えられ、水分が少ないため蒸発も少なく重量が減少しないと考える。
【００３２】
現象４も異常状態である。重量は減少せず、温度も下がるという異常状態のときは、現実的にはあまり起こりえない状態ではあるが、含水率が高い場合はヒーターの能力が不十分で水分を蒸発させることができず、含水率が低い場合はヒーターの能力が不十分で菌床を保温するだけの能力がないと考える。
【００３３】
図３は、本発明の実施の形態による発酵処理状態の判定方法を含む有機物発酵処理方法の一例の概略を説明するためのフローチャートである。
【００３４】
装置の運転が開始されると、ステップＳ１で、有機性廃棄物投入前（初期状態）における菌床の重量，温度などのデータを測定し、記憶する。
【００３５】
ステップＳ２はタイマーである。菌床の重量，温度などのデータの測定は、運転中においては、一定時間間隔Ｔ₀にて行なわれる。このＴ₀の経過を監視するのがステップＳ２のタイマーである。このタイマー出力をフローの中に入れずに割り込みタイマーとして用いて、フローに割り込み指令をかけるようにしてもよい。この時間間隔（Ｔ₀）は、発酵処理における良好状態と異常状態を判定するための重量変化と温度変化を測定できる適度な時間間隔となるように設定する。一例では、Ｔ₀＝３０分である。
【００３６】
ステップＳ３では、菌床の重量や温度などの測定してメモリに記憶する。このデータの記憶は、Ｔ₀ごとに行なわれるから、逐次的なデータ列が形成できることとなる。この測定結果に基づいて運転モードの変更が行なわれるが、これについては、後述する。
【００３７】
ステップＳ４に進んで、有機性廃棄物の投入量を算出する。投入量が多すぎたり、少なすぎると、良好な処理は期待できない。投入量の算出方法の一例は、過去１日の重量変化量から過去１日の投入量を算出し、その値と１日の規定処理量や前回投入分の処理量などを加味して、現在の投入可能量を算出する方法が採用できる。算出した投入量は、管理者に報知される。これにより入れすぎによる不具合を防止できる。
【００３８】
ステップＳ５〜Ｓ８は、重量変化と温度変化などの測定データや既知のデータとの比較により、現在の処理状態を判断し、今後の処理状態を予測して、その結果により、たとえば、３つの運転モード（標準運転モード、乾燥防止運転モード、水分発散運転モード）を切り替える。この運転モードの切り替えは自動的に行なうこようにすることができる。本発明は、このステップにおける現在の処理状態の判断と今後の処理状態を予測にポイントを有するものであり、その詳細は後述する。
【００３９】
したがって、このフローでは、ステップＳ６〜Ｓ８の運転モードの変更は、ステップＳ２のＴ₀時間間隔ごとに行なわれることになるが、同時に、ステップＳ９での判定も行なわれる。有機性廃棄物を投入し続けると、無機物の蓄積、塩分濃度の上昇などによって、好気性微生物による分解能力が低下してくる。好気性微生物の活動に問題がない状態では、ステップＳ９からステップＳ２へループするが、好気性微生物の活動が十分でない状態と判定した場合は、ステップＳ９からステップＳ１０へ移行して、菌床の一部、または全部取り替える処置を行なうよう、管理者に報知する。処置が終了した後、フローはリセットされ、新たなフローが開始される。ステップＳ９における取替え時期の判定は、ステップＳ１での初期データとの比較を行ない、運転開始からの期問、増加重量などの各種情報から判断して行なわれる。
【００４０】
図４は、図３のステップＳ５における判定方法の実施の形態の一例を説明するためのフローである。このフローは、測定した菌床の重量、濃度から現在の処理状態を把握して、または、今後の処理状態を予測して、それに対応する運転モードに切り替える制御方法である。基本的には、有機性廃棄物の処理状況を重量とその変化量から判断し（予測処理率、実処理率）、好気性微生物の活動状況を菌床の温度とその変化量から判断して、３つの運転モードの切り替え運転をする制御方法となっている。
【００４１】
図３のステップＳ４から図４のステップＳ１１に移行する。ステップＳ１１では、現在の処理を続けた場合の処理率を予測し、予測処理率を算出する。また、投入があった時から現在までの実際の処理率を算出する。この詳細を図５のフローで説明する。
【００４２】
図５のステップＳ３１で、実処理率Ｒ_R％を算出し、重量と実処理率Ｒ_R％に基づいて予測処理率Ｒ₁％を算出する（算出方法は後述する）。この例では、ステップＳ３３で実処理率Ｒ_R％が４０％以下であるか否かを判断し、ステップＳ３４で菌床の温度が４５℃以下であるか否かを判断する。実処理率Ｒ_R％が４０％以下であり、菌床の温度が４５℃以下の場合は、好気性微生物の働きがよくないと判断し、その後の処理が悪化すると判断して予測処理率Ｒ₁％から、一定値（この例では１０％）を差し引いた値を予測処理率Ｒ₁％とし、そうでない場合は、算出したＲ₁％を予測処理率Ｒ₁％とする。
【００４３】
図４に戻って、図５のフローで得られた予測処理率Ｒ₁％について、処理が悪い、あるいは、今後処理が悪くなると判断した場合は、ステップにＳ１５〜Ｓ２３の異常処理対応フローに移るが、その悪化の原因について、この例では、とりあえず含水率が高いためと仮定して、水分発散運転モードでの運転を行なう。処理が悪い、あるいは、今後処理が悪くなると判断する予測処理率Ｒ₁％は、投入する有機性廃棄物の含水率や処理装置の能力などから実験により決定する。この例では、判断する予測処理率Ｒ₁％を６０％としている。
【００４４】
図５のフローで得られた予測処理率Ｒ₁％が６０％以上である場合には、ステップＳ１３に移行して、実処理率Ｒ_R％について調べる。実処理率Ｒ_R％が１００％以上であるときは、投入した量よりも滅量された状態である。菌が活動していて、実処理率Ｒ_R％が１００％以上の場合は、菌が十分に活動していると判断できる。したがって、菌の活動状態を推測する。そのために、菌床の温度をメモリから読み出し、あるいは、測定して、菌床の温度が発酵最低温度以下、すなわち、菌が活動を停止した状態の温度であれば、菌が活動せず、かつ、水分が異常に蒸発されて菌床が乾燥状態に向かいつつあると判断して、ステップＳ６の乾燥防止運転モードで運転を行ない、それ以外は標準運転モードでの運転を行なう。この例では、発酵最低温度を３５℃としている。
【００４５】
標準運転モードでは、菌がもっとも活動し易い温度になるように保温を行ない、適当な撹拌を行なって酸素を供給する。この例では、槽の外側の温度が３５℃になるようにヒーターで加熱を行ない、３０分ごとに撹拌を行なうようにしている。なお、可能な限り保温性のよい処理槽を用いることで菌の発酵熱を蓄熱できれば、ヒーターによる加熱を最小限、または、ヒーターを使わなくてもすむようにすることが可能になる。
【００４６】
異常処理対応フローについて説明する。異常処理対応フローの概要は、一定時間菌床に温度をかけて、その加熱時の菌床の重量と温度変化から不具合内容を推測し、それに対応する処置をすることにある。基本的には、含水率が高いときは菌床の温度上昇は少なく、重量は減少し、含水率が低いときは菌床の温度上昇が高く、重量が減少しにくくなることを利用している。
【００４７】
まず、ステップＳ１５で、水分発散運転モードでの運転を行なう。水分発散運転モードは、ヒーターで加温をし、適当な撹拌を行なう。ステップＳ１６〜Ｓ１７では、通常運転時と同じ処理で、一定間隔Ｔ₀（この例ではＴ₀＝３０分）にて測定を行ない、実処理率と予測処理率を求める。
【００４８】
異常処理フロー中であっても、予測処理率が艮好状態になった場合は、異常状態が良好状態に回復したと判断して、ステップＳ１８からステップＳ７へ移行して標準運転モードに戻す。
【００４９】
ステップＳ１６〜Ｓ１９のループは、異常処理フローに入ってから不具合内容を判断するステップであるが、このループは、所定時間Ｔ₁の間行なわれる。Ｔ₁は、異常状態を判断するのに必要な重量と温度変化が分かる範囲での時間に設定されるが、この例ではＴ₁＝２時間に設定している。
【００５０】
時間Ｔ₁の経過後、ステップＳ２０へ移行して、乾燥し過ぎか否かを判定する。菌床が乾燥し過ぎの時に一定時間ヒーターにて加熱した場合、良好状熊に比べて、水分の蒸発は少ないから、減量は少なく、温度上昇は大きくなる。このことを利用し、乾燥し過ぎかどうかの判定を行なう。この例では、減量分が投入量の５％以下、温度上昇分が１０℃以上の場合を乾燥しすぎと判定している。これらの値は槽の容量や蓄熱性、ヒーターの能力等などから実験や計算により決定する。
【００５１】
図６は、ステップＳ２０の一例のフローである。ステップＳ４１で、水分発散運転にしてからの減量分が所定量以下であるか否かが判断され、ステップＳ４２で、水分発散運転にしてからの温度上昇が所定値以上であるか否かが判断される。この例では、減量分の所定量が投入量の５％以下、温度上昇分が１０℃以上であることは上述したとおりである。
【００５２】
図４に戻って、ステップＳ２０で、乾燥し過ぎと判断された場合は、ステップＳ２１へ移行して、管理者に水分補給を指示、あるいは散水装置等を作動させるなどにより、水分補給処理を行なうとともに、ステップＳ６の乾燥防止運転モードに切り替える。
【００５３】
ステップＳ２０で、乾燥し過ぎに該当しないと判断された場合は、ステップＳ２２へ移行して、含水率が高すぎるか否か、すなわち、水分が多すぎるか否かを判定する。菌床の含水率が高過ぎる状態では、ヒーターで一定時間の加熱を行なった場合に、良好状態に比べて温度上昇は小さくなる。また、温度が上昇しにくいため減量も少なくなる。このことを利用し、含水率が高過ぎかどうかの判定を行なう。
【００５４】
図７は、ステップＳ２２の一例のフローである。ステップＳ５１で、水分発散運転にしてからの減量分が所定量以下であるか否かが判断され、ステップＳ５２で、水分発散運転にしてからの温度上昇が所定値以下であるか否かが判断される。この例では、減量分の所定量が投入量の９％以下、温度上昇分が５℃以下であるとしたが、これらの値は槽の容量や蓄熱性、ヒーターの能力等などから実験や計算により決定する。
【００５５】
図４に戻って、ステップＳ２２で含水率が高すぎると判定された場合は、ステップＳ２３へ移行して、投入を控えるように指示したり、水分調整（空隙）材の追加や投入を控えるなど、水分調整処理を行なうように管理者に報知する。またこれらを自動装置で行なうこともできる。運転モードは、ステップＳ８の水分発散運転モードに切り替える。
【００５６】
以上のような方法の他に、ステップＳ２０とＳ２２の判定処理の精度をあげる方法として、過去の実験で既知となっている投入量に対する時系列的な重量変化量や温度変化量、重量と温度の最大値、最小値などの各種パラメータとその時の処理状態をデータベース化し、その値と現在の測定値から得た値を照合し、近似している条件から処理状態を把握するという方法も採用することができる。
【００５７】
図８により、その一例を説明する。予め実験や過去のデータから作成した図８のテーブル（データベース）において、異常処理フローにて測定した各データを入力値とし、それにあう条件をテーブルから照合する。
【００５８】
照合された条件によって判定を行ない、出力として（運転モード）を取得し、それに基づいて運転モードを切り替える。条件１〜４以外の状態は、正常状態であると判定して、標準運転モードが選択される。なお、この例は、パラメータを簡略化しているが、必要に応じテーブルの条件数や入力値（菌床の最大，最小温度、気温や槽内の湿度など）を増やすことにより、より精度の高い制御を行なうことが可能となる。
【００５９】
なお、上述の例では、運転モードとして、標準運転モード、菌床の乾燥を防止する乾燥防止運転モード、および、菌床の水分を発散させる水分発散運転モードの３つのモードを用いたが、本発明は、この３つのモードに限られるものではない。例えば、投入量や処理状態に応じて、乾燥防止運転モード、水分発散運転モードを細分化して、水分補給量を少なくした弱乾燥防止運転モード、水分補給量を多くした強乾燥防止運転モードや、加熱温度を弱くした弱水分発散運転モード、加熱温度を強くした強水分発散運転モードなど、適宜の運転モードを用意してもよい。
【００６０】
図９は、本発明の実施の形態による有機物発酵処理方法における処理率の算出方法を説明するための重量と時間の関係を示す説明図である。
【００６１】
現時点００において、投入０１の投入量に対する処理率Ｒ₁（％）を、以下の手順で予測する。まず、投入があってからの経過時間Ｔ₁と、減量分ＷＭ₁を算出する。１日の処理能力をＷＤとし、投入量ＷＰ₁から予測処理時間Ｔ₂を次式により算出する。
Ｔ₂＝ＷＰ₁／（ＷＤ／２４）（時間）・・・（１）
次に、予測処理時間Ｔ₂と、現時点００での減量分ＷＭ₁から予測減量分ＷＭ₃を次式により算出する。
ＷＭ₃＝（ＷＭ₁／Ｔ₁）×Ｔ₂ ・・・（２）
さらに、２式により算出された予測減量分ＷＭ₃と投入量ＷＰ₁より、投入０１の予測処理率Ｒ₁（％）を次式により算出する。
Ｒ₁＝（ＷＭ₃／ＷＰ₁）×１００（％）・・・（３）
【００６２】
ここで、処理率を算出する際に、単純に投入後の予測処理率だけを用いた場合、それ以前の処理状態が考慮されなくなってしまう。それを防ぐため、処理を予測した以前の投入までの処理の実績も考慮して、その時間配分と比例して最終的な処理率Ｒ₀（％）を算出する。
【００６３】
まず、処理を予測した以前の投入０２に対する実績の処理率Ｒ₂（％）を次式により算出する。
Ｒ₂＝（ＷＭ₂／ＷＰ₂）×１００（％）・・・（４）
投入０１以降の予測処理率Ｒ₁（％）と投入前の処理率実績Ｒ₂（％）を、それぞれの経過時間Ｔ₁，Ｔ₃の比で配分したものを最終的な予測処理率Ｒ₀（％）とする。
Ｒ₁＜Ｒ₂のときは
Ｒ₀＝Ｒ₁ （％）・・・（５）
とするが、
Ｒ₁＞Ｒ₂のときは
Ｒ₀＝（Ｒ₁×Ｔ₁）／（Ｔ₁＋Ｔ₃）＋（Ｒ₂×Ｔ₃）／（Ｔ₁＋Ｔ₃）（％）・・・（６）
とする。
【００６４】
基本的には、予測処理率Ｒ₀（％）を式（５），式（６）の例により算出することができるが、図１０に示すように、良い方向から悪い処理へと向かっているような一定時間Ｔ₄における処理状態が悪い場合、実際に処理が悪くなってからでないと、ヒーターが動作しないという問題が発生した。つまり、最終的にはＷＭ₅の減量しかしない方向であるのに、ＷＭ₃の減量と予測していた。そこで、投入後の予測処理率Ｒ₁（％）を以下のように算出するように変更するのがよい。
【００６５】
この例では、過去一定時間Ｔ₄（この例では２時間）における処理量に基づくＴ₂時間の予測減量分ＷＭ₅は、
ＷＭ₅＝ＷＭ₄（Ｔ₂／Ｔ₄）・・・（７）
また、過去一定時問Ｔ₄に基づく予測処理率Ｒ₃（％）は、
Ｒ₃＝（ＷＭ₅／ＷＰ₁）×１００（％）・・・（８）
変更された予測処理率Ｒ₁’（％）は、
Ｒ₁＜Ｒ₃のときは、
Ｒ₁’＝Ｒ₁ （％）・・・（９）
Ｒ₁＞Ｒ₃のときは、
Ｒ₁’＝Ｒ₁×（Ｔ₁／Ｔ₂）＋Ｒ₃×（１−Ｔ₁／Ｔ₂）（％）・・・（１０）
なお、Ｔ₁＝Ｔ₂のとき、Ｒ₁（％）は予測でなく実績になるため、Ｔ₁がＴ₂に近づくにつれＲ₁（％）を重視するような配分にしてある。
【００６６】
最終的な予測処理率Ｒ₀％は式（５）または式（６）において、Ｒ₁（％）の代わりにＲ₁’（％）を使って算出する。実際の予測処理率はこれに菌床の温度や実処理率を加味して算出する。
【００６７】
また、実処理率Ｒ_R（％）の算出方法は以下のとおりとする。
Ｒ_R＝（ＷＭ₁／ＷＰ₁）×１００（％）・・・（１１）
【００６８】
図１１は、本発明の実施の形態による有機物処理装置に於ける重量と温度の関係の一例の説明図である。重量Ｗ₁₁の時点を最後に処理物の投入がない場合を説明する。重量Ｗ₁₂の時点で投入したものがほぼ分解されている。この時点において温度はまだ高く、好気性微生物が活発に活動しているのでヒーターは維持される。処理が進み重量Ｗ₁₃の時点において温度が低下し微生物の活動が低迷した時点で、乾燥を防ぐため乾燥防止運転に切り替わり、それ以降重量は一定になり乾燥を防いでいることが分かる。
【００６９】
図１２は、本発明の実施の形態による有機物発酵処理装置における重量と温度の関係の他の例の説明図であり、本発明による水分発散運転の効果を示すことができる。重量Ｗ₂₁の投入があってから、重量Ｗ₂₂と減量していく間は、水分発散運転によりヒーターが入っているのが分かる。これらの水分発散運転により、徐々に微生物が活動をはじめる。
【００７０】
重量Ｗ₂₂から重量Ｗ₂₃までは、ヒーターの温度より菌床の温度が高くなっていて、重量も減少している。これらは、微生物が良好に働いていることにより発酵熱が発生し、ヒーターが入っていない状態でも良好な処理が行なわれている状態である。
【００７１】
このように、本発明においては、投入される有機性廃棄物を発酵処理によって分解して減量することができる。なお、処理を継続すると、分解されない未処理物が残留し、その量が増加していく。この残留物は、適当な時期において、乾燥処理して焼却処分をするようにすることができる。また、残留物を、肥料として用いることができる程度に水分率を減少させるように乾燥処理を行なうようにしてもよい。肥料として用いるには塩分濃度が高くなると用途に適さないので、塩分濃度を監視しながら、適当な時期で残留物を沈殿処理によって抜き取るようにするのがよい。
【００７２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明による効果を列挙すると下記のとおりである。
第１点として、重量変化と温度の変化量の解析から処理状態を予測し自動運転を行なうため、投入する処理物の含水率に影響されない、好気性微生物が活動するのに良好な環境を提供することができる効果がある。
第２点として、処理具合の判断基準である重量そのものを測定するため、処理状態を正確に把握でき、運転モードを選択することができる効果がある。
第３点として、乾燥しているか湿りすぎかどうかなどの状態を自動で判断し、制御または管理者に通知するため専門の知識や経験を必要としなくても管理できる効果がある。
第４点として、投入直前の重量より軽くなった場合は完全に処理したと判断し水分蒸発防止運転をすることで乾燥を防止でき、次の投入時に乾燥し過ぎで処理が行なえなくなることを防止できる効果がある。
第５点として、投入可能な量を管理者に指示することにより、装置の処理能力以上に投入することを防止でき、結果として入れすぎによる処理能力の低下や悪臭の発生を防止できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の有機物発酵処理装置の実施の形態の一例の概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態による重量変化と温度変化の組み合わせによる状態予測を示した図である。
【図３】本発明の実施の形態による発酵処理状態の判定方法を含む有機物発酵処理方法の一例の概略を説明するためのフローチャートである。
【図４】図３のステップＳ５における判定方法の実施の形態の一例を説明するためのフローである。
【図５】図３のステップＳ１１の詳細を説明するためのフローである。
【図６】図３のステップＳ２０の詳細を説明するためのフローである。
【図７】図３のステップＳ２２の詳細を説明するためのフローである。
【図８】データベースの一例の説明図である。
【図９】本発明の実施の形態による有機物処理制御方法における処理率の算出方法の一例を説明するための重量と時間の関係の説明図である。
【図１０】本発明の実施の形態による有機物処理制御方法における処理率の算出方法の他の例を説明するための重量と時間の関係の説明図である。
【図１１】本発明の実施の形態による有機物処理装置における重量と温度の関係の説明図である。
【図１２】本発明の実施の形態による有機物処理装置における重量と温度の関係の説明図である。
【図１３】一般的な有機性廃棄物発酵処理装置の一例の内部構造を概略的に説明するためのもので、図１３（Ａ）は撹拌翼の中心軸を通る断面図、図１３（Ｂ）は撹拌翼の中心軸に直交する方向の断面図である。
【図１４】従来の有機性廃棄物発酵処理装置における発酵処理の実験結果の説明図である。
【図１５】従来の有機性廃棄物発酵処理装置における発酵処理の実験結果の説明図である。
【符号の説明】
１１…重量計測装置、１２…温度計測装置、１３…データ記憶装置、１４…ＣＰＵ（中央処理装置）、１４ａ…各種情報取得部、１４ｂ…各種情報判定部、１４ｃ…制御部、１５…表示装置、１６…報知装置、１７…各種調整装置。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to organic waste using a fungus bed on which microorganisms grow. The Organic waste fermentation treatment equipment to be fermented In place It is related.
[0002]
[Prior art]
As a soot processing apparatus for processing typical garbage (soil) as an organic waste, there is known a desiccation apparatus as described in JP-A-7-294140 and JP-A-8-226774. It has been. However, since only the drying process is performed, all substances other than moisture remain in a dry state, which causes problems such as incineration.
[0003]
Waste treatment apparatuses that ferment organic waste using microorganisms are also widely known. FIG. 13 is a diagram for schematically explaining the internal structure of an example of a general organic waste fermentation treatment apparatus. FIG. 13 (A) is a cross-sectional view passing through the central axis of a stirring blade, and FIG. ) Is a cross-sectional view in a direction perpendicular to the central axis of the stirring blade. In the figure, 21 is a processing tank, 22 is a stirring blade, 23 is an electric motor, 24 is a transmission belt, 25 is a heat retaining device, and 26 is a control device.
[0004]
In the treatment tank 21, a fungus bed is placed and an organic waste is placed. The stirring blade 22 is provided for crushing the processed material and supplying oxygen, and is rotated by the electric motor 23 via the transmission belt 24. A heat retaining device 25 having a heater for setting the temperature in the processing tank 21 to a temperature at which microorganisms easily operate is provided, and a control device 26 for controlling these is provided. The control device 26 controls the electric motor 23 so as to perform stirring for a fixed time at set time intervals, and controls the heat retaining device 25 so as to reach the set temperature.
[0005]
Such a conventional organic waste fermentation treatment apparatus and control method will be described with reference to FIG. Organic waste such as garbage is put into the treatment tank 21. The control device 26 drives the motor 23 at regular time intervals, rotates the stirring blade 22, mixes and stirs the organic waste and the fungus bed to which the microorganisms adhere, and provides nutrients necessary for the aerobic microorganism. (Processed product) and oxygen are supplied. Further, based on a preset temperature setting value, the heat retaining device 25 is operated by the control device 26 so that the aerobic microorganisms are most likely to act, so that the inside of the processing bath 21 is kept at a constant temperature. Be controlled. As described above, the conventional organic waste fermentation treatment apparatus and the control method control the stirring apparatus and the heat retaining apparatus by the preset stirring time and temperature.
[0006]
Next, using such a conventional organic waste fermentation treatment apparatus and control method, an experiment of fermentation treatment was performed while measuring weight and temperature. The relationship between weight and temperature in the experiment is shown in FIGS.
[0007]
FIG. 14 shows the time T ₃₁ In the state where the processing object is charged and processing is performed at time t, the time T ₃₂ , T ₃₃ , T ₃₄ In Fig. 4, it is shown that the processed material is additionally input. The weight of the treatment added at each time point is known by the weight difference at each time point. Time T ₃₂ The weight W when the processed material is charged ₃₂ From time T when the next processed material is charged ₃₃ Until just before, the weight is also steadily decreasing, and the temperature is rising due to the influence of heat of fermentation. This state is a state in which the microorganisms work effectively and a good treatment is performed.
[0008]
Next, time T ₃₃ The weight W when the processed material is thrown in ₃₃ Time T ₃₄ Until then, the weight is decreasing smoothly, but the time T ₃₄ Immediately before the weight is the time T ₃₃ Additional weight (time T ₃₂ The weight has been reduced more than the difference in weight. Such a state is a state in which the moisture in the fungus bed has evaporated and the weight has decreased due to the heating of the heater of the heat retaining device 25, that is, the state has been dried.
[0009]
Next, time T ₃₄ Then, when the processed material is charged, the time T ₃₃ Temperature P ₃₃ There is no increase in temperature as in the subsequent good state. That is, the activity of microorganisms is sluggish due to drying of the fungus bed.
[0010]
In this way, if the processed material is not properly put in, the processed material becomes insufficient, and the state in which the microorganisms are effectively active cannot be maintained, the bacterial bed becomes dry, and then the fermentation process is stopped. It will also end up. In addition, even if there is a processed product, if it is dried, the bacteria bed will be dried.
[0011]
In FIG. 15, time T ₄₁ To time T ₄₂ Until just before, the weight has decreased, and the temperature has decreased after increasing. But time T ₄₂ In this case, the temperature rise is small even when the processed material is added. This trend is the time T ₄₃ Was further encouraged by time T ₄₃ Then, even if it puts in a processed material, there is no temperature rise. This state is a state in which the moisture content of the treated product is high and the moisture content of the fungus bed is increased by moisture generated as the treatment proceeds. As a result, the air permeability of the fungus bed deteriorates, and the activity of aerobic microorganisms is sluggish due to lack of oxygen. Time T ₄₃ And time T ₄₄ In the meantime, the temperature P ₄₀ Excess water is evaporated by the heat of the heater until just before the temperature P ₄₀ Thereafter, the temperature starts to increase and the temperature is rising. Thus, even if a water content rises and it stirs, if oxygen becomes insufficient, the activity of microorganisms will fall.
[0012]
As described above, the conventional organic waste fermentation treatment apparatus and control method have the following problems.
[0013]
That is, as a first point, there is a problem that the bacterial bed becomes dry or too wet depending on the moisture content of the processed product to be introduced, and the aerobic microorganisms cannot easily be activated.
Secondly, the items to be measured are temperature and humidity. From these data, it is extremely difficult to judge whether or not good processing is actually performed. There was a problem that there was no choice but to do.
As a third point, there is a problem that it is difficult to visually determine whether it is dry or excessively wet or whether it is in a good processing state without some knowledge and experience.
As a fourth point, when the amount of processed material is small or when there is no input, since the heat retaining device continues to operate even after the processed material has been decomposed, the bacteria bed dries more than necessary, There was a problem that good processing could not be performed from the next input.
As a fifth point, there are few cases where the input amount of the processed material is actually measured, and when multiple people use it, it is impossible to grasp how much it has been input as a whole, and the processed material exceeds the processing capacity. There was a problem that bad smell was generated and good treatment could not be performed.
As a sixth point, there is a problem that there are many cases where the fermentation state cannot be continued substantially and a dry process is performed while referring to a fermentation treatment apparatus using microorganisms.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and measures and accumulates the weight or weight change and temperature or temperature change of the fungus bed in organic waste fermentation processing such as garbage, and analyzes them. By determining the current fermentation treatment state, and then predicting the future fermentation treatment state, selecting the corresponding operation mode and controlling the device, Organic waste fermentation treatment equipment that can operate the equipment to realize an optimal environment for the growth of aerobic microorganisms involved in the treatment Place It is intended to provide.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In the organic waste fermentation treatment apparatus, the present invention provides an aerobic microorganism for decomposing organic matter and a fungus bed containing organic waste, and a weight of the fungus bed. Amount A weight measuring means for measuring the temperature of the fungus bed; Degree Temperature measuring means for measuring, storage means for storing data measured by the weight measuring means and the temperature measuring means in time series, a heater for heating the fungus bed, and stirring the fungus bed Agitation means and data stored in the storage means Therefore, the predicted treatment rate is calculated from the current weight loss of the bacterial bed due to the fermentation treatment for the input of organic waste, and the actual treatment rate is calculated from the weight loss of the bacterial bed due to the fermentation treatment for the previous input of organic waste. And calculate the final predicted processing rate by allocating the predicted processing rate and the actual processing rate by the ratio of the elapsed time of each fermentation process, For the heater and the stirring means Final forecast processing rate It has a calculation means for performing control based on this.
[0016]
Of the computing means Calculation Based on the result, it is possible to have an informing means for informing the moisture state and / or temperature of the microbial bed.
[0017]
The “fungal bed” is a place where aerobic microorganisms grow. Generally, sawdust, rice crackers, coconut husks, etc. are used. Is also included. “Aerobic microorganisms” are microorganisms that grow in an environment where oxygen is present, and by their activities, organic matter is decomposed to become a nutrient source and emit water and carbon dioxide.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An organic matter processing apparatus and a control method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0019]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an example of an embodiment of an organic matter fermentation treatment apparatus of the present invention. In the figure, 11 is a weight measuring device, 12 is a temperature measuring device, 13 is a data storage device, 14 is a CPU (central processing unit), 14a is various information acquisition units, 14b is various information determination units, 14c is a control unit, 15 Is a display device, 16 is a notification device, and 17 is various adjustment devices.
[0020]
The weight measuring device 11 measures the weight of the fungus bed in a treatment tank (not shown). The treatment tank has a heat retaining device and a stirring device as described in FIG. The In the treatment tank, a fungus bed including the treated product is accommodated and decomposed by aerobic microorganisms. As for the weight of the fungus bed, the weight of the entire apparatus may be measured in FIG. In that case, the entire apparatus can be supported by, for example, load cells at four locations and measured from the output data. That is, the weight of the fungus bed can be measured by subtracting the tare from the weight when the fungus bed is placed in the treatment tank, with the weight when the treatment tank is emptied.
[0021]
Moreover, you may make it support a process tank with a load cell. However, it is necessary to support the stirring device so that the weight of the stirring device is not added to the weight of the treatment tank. When measuring the weight, the operation of the stirring device should be stopped. Thus, when comprised so that the weight of a processing tank may be measured, the weight of a processing tank becomes a tare. When the weight of the stirring device is added to the weight of the treatment tank, it may be added to the tare of the weight of the stirring device.
[0022]
Furthermore, when it is applied to a processing plant in which the processing tank itself is large and it is difficult to measure the weight of the processing tank, a plurality of fungal beds in the processing tank, for example, upper layers are used. From the middle layer and the lower layer, take a certain amount, use the weight as sampling data, calculate the average specific gravity, measure the liquid level of the bacterial bed in the treatment tank and the above average specific gravity, May be calculated.
[0023]
In the above-described example, the load cell is used. However, not only the load cell but also an appropriate weight measuring unit capable of converting the weight into an electric signal can be used.
[0024]
The temperature measuring device 12 measures the temperature of the fungus bed. Appropriate temperature measuring means capable of converting the temperature into an electric signal, such as a thermocouple or a resistance thermometer, can be used. The measurement point measures the temperature of the fungus bed at one place or a plurality of places. A thermocouple or the like may be inserted into the fungus bed, or attached to the inner wall of the treatment tank, or attached to the outer wall of the treatment tank, and the temperature of the fungus bed is measured. The temperature can be measured by performing correction according to the attachment location, or when it is attached at a plurality of locations, by performing an appropriate arithmetic process, for example, an average process or a weighted average process. In addition, you may measure these weight and temperature as a variation | change_quantity.
[0025]
The data storage device 13 samples the measured weight data and temperature data as appropriate and stores them as operation data in time series. Sampling may be performed at regular intervals, for example, every 30 minutes, and time-series storage may be updated sequentially over a predetermined period, for example, one day, several days, or more. Also good.
[0026]
In addition to the above-described operation data, the data storage device 13 also stores known data obtained through experiments as time-series data. Also, analysis data in the past operation data, for example, maximum value, minimum value, increase / decrease amount, etc. are stored. For these past data, it is preferable to add data of an evaluation result obtained by evaluating whether the data is in a normal state or an abnormal state.
[0027]
The CPU 14 includes various information acquisition units 14a, various information determination units 14b, and an output unit 14c. The various information acquisition unit 14a acquires operation data and calculates the total value of increase, the total value of decrease, the maximum and minimum values of weight and temperature, the time when the maximum value is reached, the time when the minimum value is reached, and the like. To be stored in the storage means 13. The various information determination unit 14b acquires operation data, compares it with known data obtained through experiments and analysis data for a predetermined period in the past, and outputs a calculation result to the output unit 14c. The output unit 14c sends an appropriate output based on the calculation result. In this embodiment, appropriate data such as the amount that can be charged, the moisture state, the temperature, and the amount of moisture adjustment are sent to the display device 15 for display. The notification device 16 uses a signal from the output unit 14c to notify the temperature and moisture content with light from an indicator lamp or the like when the oxygen content exceeds the limit value or when the oxygen content approaches the limit value, or Notifications such as sounding an alarm sound are made. You may make it output the alerting signal which permits injection | throwing-in of a processed material, or the alerting signal which prohibits. Moreover, it can also be configured to send control signals to various adjustment devices 17. As the control signal, a control signal for controlling energization to the heater of the heat retaining device, a control signal for controlling the driving of the stirring device, a control signal for controlling the driving of the exhaust fan, an aeration device for blowing air into the processing tank, etc. Signals can be targeted. Although the display device 15, the notification device 16, and the various adjustment devices 17 are illustrated as one block, they are each configured as a device for each object, and a signal is normally sent to each from the output unit 14c. .
[0028]
FIG. 2 is a diagram showing a typical phenomenon of weight and temperature in a fermentation treatment state after putting raw garbage. In the present invention, such a phenomenon is the basis of determination. That is, in the present invention, the characteristic point in determining the state of the fungus bed is that it is determined by analyzing the state of the fungus bed from the weight change amount and the temperature change amount, focusing on the combination of the weight change and the temperature change. In the point. In a state at a certain time point and a state at a time point when a certain time or more has elapsed, the state is predicted by a combination of the weight change amount and the temperature change amount of the fungus bed as shown in FIG.
[0029]
Phenomenon 1 is a state in which the treatment is good. In this state, the weight of the fungus bed is reduced and the temperature rises.
[0030]
Phenomenon 2 is an abnormal state in which the weight decreases but the temperature also decreases, and the moisture content of the fungus bed has increased or oxygen has become deficient due to the introduction of a processed material with a large amount of moisture. Consider the cause. Therefore, the decrease in the weight of the fungus bed is considered to be due to the evaporation of moisture by the heater.
[0031]
Phenomenon 3 is also an abnormal condition. In an abnormal state where the temperature does not decrease but the temperature rises, it is considered that the dried bed was put in and the moisture content of the fungus bed decreased, resulting in water shortage. The increase in temperature is thought to be due to the heater, and because the amount of water is small, evaporation is small and the weight does not decrease.
[0032]
Phenomenon 4 is also an abnormal condition. In an abnormal state where the weight does not decrease and the temperature also decreases, it is a state that rarely occurs in reality, but if the moisture content is high, the capacity of the heater is insufficient and moisture cannot be evaporated. If the moisture content is low, the heater capacity is insufficient, and the capacity to keep the fungus bed is not sufficient.
[0033]
FIG. 3 is a flowchart for explaining an outline of an example of the organic matter fermentation treatment method including the fermentation treatment state determination method according to the embodiment of the present invention.
[0034]
When the operation of the apparatus is started, in step S1, data such as the weight and temperature of the fungus bed before the organic waste is charged (initial state) is measured and stored.
[0035]
Step S2 is a timer. Measurement of data such as the weight and temperature of the fungus bed is performed at regular intervals T during operation. ₀ It is done at. This T ₀ It is the timer in step S2 that monitors the progress of. The timer output may be used as an interrupt timer without entering the flow, and an interrupt command may be issued to the flow. This time interval (T ₀ ) Is set so as to have an appropriate time interval for measuring a change in weight and a change in temperature for determining a good state and an abnormal state in the fermentation process. In one example, T ₀ = 30 minutes.
[0036]
In step S3, the weight and temperature of the fungus bed are measured and stored in the memory. This data is stored in T ₀ Therefore, a sequential data string can be formed. The operation mode is changed based on the measurement result, which will be described later.
[0037]
Proceeding to step S4, the input amount of organic waste is calculated. If the amount is too much or too little, good treatment cannot be expected. An example of the calculation method of the input amount is to calculate the input amount of the past day from the weight change amount of the past day, and to consider the value, the specified processing amount of the day, the processing amount of the previous input, etc. It is possible to adopt a method of calculating the possible amount of input. The calculated input amount is notified to the administrator. Thereby, the malfunction by putting too much can be prevented.
[0038]
In steps S5 to S8, the current processing state is determined by comparing measured data such as weight change and temperature change or known data, and the future processing state is predicted. Switch modes (standard operation mode, drying prevention operation mode, moisture-dispersion operation mode). This operation mode switching can be automatically performed. The present invention has a point in judging the current processing state in this step and predicting the future processing state, and details thereof will be described later.
[0039]
Therefore, in this flow, the change of the operation mode in steps S6 to S8 is performed in step S2. ₀ The determination is made at every time interval, but at the same time, the determination at step S9 is also performed. If organic waste is continuously added, the ability to decompose by aerobic microorganisms will decrease due to the accumulation of inorganic substances and the increase in salt concentration. When there is no problem in the activity of the aerobic microorganism, the process loops from step S9 to step S2. However, when it is determined that the activity of the aerobic microorganism is not sufficient, the process proceeds from step S9 to step S10, Notify the administrator to take some or all replacement measures. After the treatment is finished, the flow is reset and a new flow is started. The determination of the replacement time in step S9 is performed by comparing with the initial data in step S1 and judging from various information such as the period from the start of operation and increased weight.
[0040]
FIG. 4 is a flow for explaining an example of the embodiment of the determination method in step S5 of FIG. This flow is a control method for grasping the current processing state from the measured weight and concentration of the fungus bed or predicting the future processing state and switching to the corresponding operation mode. Basically, the treatment status of organic waste is judged from the weight and the amount of change (predicted treatment rate, actual treatment rate), and the aerobic microorganism activity is judged from the temperature of the fungus bed and the amount of change. This is a control method that switches between three operation modes.
[0041]
The process proceeds from step S4 in FIG. 3 to step S11 in FIG. In step S11, a processing rate when the current processing is continued is predicted, and a predicted processing rate is calculated. Also, the actual processing rate from the time of input to the present is calculated. The details will be described with reference to the flowchart of FIG.
[0042]
In step S31 of FIG. 5, the actual processing rate R _R %, Weight and actual processing rate R _R Predicted processing rate R based on% ₁ % Is calculated (the calculation method will be described later). In this example, the actual processing rate R in step S33. _R % Is 40% or less, and it is determined in step S34 whether the temperature of the microbial bed is 45 ° C. or less. Actual processing rate R _R % Is 40% or less, and the temperature of the microbial bed is 45 ° C. or less, it is determined that the aerobic microorganisms do not work well, and the subsequent processing is determined to be deteriorated. ₁ The value obtained by subtracting a constant value (10% in this example) from% is the predicted processing rate R ₁ %, Otherwise calculated R ₁ % Is the predicted processing rate R ₁ %.
[0043]
Returning to FIG. 4, the prediction processing rate R obtained by the flow of FIG. ₁ %, If it is determined that the process is bad or the process will be worse in the future, the flow proceeds to the abnormal process correspondence flow of steps S15 to S23. However, in this example, the moisture content is high for the time being. It is assumed that the operation is performed in the moisture diffusing operation mode. Predictive processing rate R for judging that processing is bad or processing will be worse in the future ₁ % Is determined by experiments based on the water content of the organic waste to be input and the capacity of the treatment equipment. In this example, the predicted processing rate R to be determined ₁ % Is 60%.
[0044]
Prediction processing rate R obtained by the flow of FIG. ₁ If% is 60% or more, the process proceeds to step S13 and the actual processing rate R _R Find out about%. Actual processing rate R _R When% is 100% or more, it is in a state of being depleted rather than being charged. The fungus is active and the actual treatment rate R _R When% is 100% or more, it can be determined that the bacteria are sufficiently active. Therefore, the activity state of bacteria is estimated. Therefore, if the temperature of the fungus bed is read from the memory or measured and the temperature of the fungus bed is lower than the fermentation minimum temperature, that is, the temperature at which the fungus has stopped its activity, the fungus is not active, and Then, it is determined that the moisture is abnormally evaporated and the fungus bed is moving to the dry state, and the operation is performed in the dry prevention operation mode in Step S6, and otherwise the operation is performed in the standard operation mode. In this example, the minimum fermentation temperature is 35 ° C.
[0045]
In the standard operation mode, the temperature is kept at a temperature at which bacteria are most likely to be active, and oxygen is supplied with appropriate stirring. In this example, heating is performed with a heater so that the temperature outside the tank becomes 35 ° C., and stirring is performed every 30 minutes. In addition, if the heat of fermentation of the bacteria can be stored by using a treatment tank having as good a heat retention as possible, it is possible to minimize heating by the heater or not to use the heater.
[0046]
The abnormal process handling flow will be described. The outline of the abnormality handling flow is to apply temperature to the bacteria bed for a certain period of time, to estimate the contents of the malfunction from the weight and temperature change of the bacteria bed at the time of heating, and to take measures corresponding to it. Basically, when the moisture content is high, the temperature rise of the fungus bed is small and the weight decreases, and when the moisture content is low, the temperature rise of the fungus bed is high and the weight is difficult to reduce. .
[0047]
First, in step S15, the operation in the moisture diffusing operation mode is performed. In the moisture-dispersing operation mode, warming is performed with a heater and appropriate stirring is performed. In steps S16 to S17, the same processing as that during normal operation is performed at a constant interval T. ₀ (In this example T ₀ = 30 minutes), the actual processing rate and the predicted processing rate are obtained.
[0048]
Even during the abnormal process flow, if the predicted processing rate is in a favorable state, it is determined that the abnormal state has recovered to a good state, the process proceeds from step S18 to step S7, and the standard operation mode is restored.
[0049]
The loop of steps S16 to S19 is a step of determining the content of the defect after entering the abnormality processing flow. ₁ It is performed during T ₁ Is set to a time within a range in which the weight and temperature change necessary for judging the abnormal state can be understood. ₁ = 2 hours.
[0050]
Time T ₁ After that, the process proceeds to step S20, and it is determined whether or not it is too dry. When heated with a heater for a certain period of time when the fungus bed is too dry, the evaporation of water is less than that of a good bear, so the weight loss is small and the temperature rise is large. Using this fact, it is determined whether or not it is too dry. In this example, it is determined that the amount of decrease is 5% or less of the input amount and the temperature increase is 10 ° C. or more is too dry. These values are determined by experiments and calculations based on the capacity of the tank, heat storage, heater capacity, and the like.
[0051]
FIG. 6 is a flowchart of an example of step S20. In step S41, it is determined whether or not the amount of decrease after the moisture diffusing operation is equal to or less than a predetermined amount. In step S42, it is determined whether or not the temperature increase after the moisture diffusing operation is equal to or greater than a predetermined value. Is done. In this example, as described above, the predetermined amount of the reduced amount is 5% or less of the input amount, and the temperature increase is 10 ° C. or more.
[0052]
Returning to FIG. 4, if it is determined in step S20 that the water is too dry, the process proceeds to step S21, and the water supply process is performed by instructing the administrator to supply water or operating a watering device or the like. At the same time, the operation mode is switched to the drying prevention operation mode in step S6.
[0053]
If it is determined in step S20 that it does not fall under excessive drying, the process proceeds to step S22 to determine whether the moisture content is too high, that is, whether there is too much moisture. In a state where the moisture content of the fungus bed is too high, the temperature rise is smaller than that in a good state when heating is performed for a certain time with a heater. Further, since the temperature does not easily rise, the weight loss is reduced. Using this, it is determined whether the moisture content is too high.
[0054]
FIG. 7 is a flowchart of an example of step S22. In step S51, it is determined whether or not the amount of decrease after the moisture diffusing operation is equal to or less than a predetermined amount. In step S52, it is determined whether or not the temperature increase after the moisture diffusing operation is equal to or less than a predetermined value. Is done. In this example, it was assumed that the predetermined amount for the reduced amount was 9% or less of the input amount, and the temperature increase was 5 ° C. or less, but these values were experimentally and calculated from the capacity of the tank, heat storage, heater capacity, etc. Determined by
[0055]
Returning to FIG. 4, if it is determined in step S22 that the moisture content is too high, the process proceeds to step S23 to instruct to refrain from charging, to refrain from adding or charging moisture adjusting (void) material, etc. The administrator is notified to perform the moisture adjustment process. These can also be performed by an automatic device. The operation mode is switched to the moisture diffusing operation mode in step S8.
[0056]
In addition to the methods described above, as a method for improving the accuracy of the determination processing in steps S20 and S22, a time-series weight change amount, temperature change amount, weight and temperature with respect to the input amount known in past experiments. It is also possible to create a database of various parameters such as maximum and minimum values and the processing status at that time, collate the values with the values obtained from the current measurement values, and grasp the processing status from the approximate conditions. be able to.
[0057]
One example will be described with reference to FIG. In the table (database) of FIG. 8 created from experiments and past data in advance, each data measured in the abnormal processing flow is used as an input value, and the conditions matching therewith are collated from the table.
[0058]
Judgment is made according to the checked condition, (operation mode) is acquired as an output, and the operation mode is switched based on it. The states other than the conditions 1 to 4 are determined to be normal states, and the standard operation mode is selected. In this example, the parameters are simplified, but more accurate by increasing the number of table conditions and input values (maximum, minimum temperature, temperature, humidity in the tank, etc.) as necessary. Control can be performed.
[0059]
In the above-described example, three modes are used as the operation mode: the standard operation mode, the dry prevention operation mode for preventing the drying of the fungus bed, and the moisture diffusion operation mode for releasing the moisture of the fungus bed. The invention is not limited to these three modes. For example, according to the input amount and processing state, the dry prevention operation mode and the moisture divergence operation mode are subdivided, the weak dry prevention operation mode in which the water replenishment amount is reduced, the strong dry prevention operation mode in which the water replenishment amount is increased, Appropriate operation modes such as a weak moisture diffusion operation mode in which the heating temperature is reduced and a strong moisture emission operation mode in which the heating temperature is increased may be prepared.
[0060]
FIG. 9 is an explanatory diagram showing the relationship between weight and time for explaining the method of calculating the treatment rate in the organic matter fermentation treatment method according to the embodiment of the present invention.
[0061]
Processing rate R for the input amount of input 01 at the current 00 ₁ (%) Is predicted by the following procedure. First, the elapsed time T ₁ And weight loss WM ₁ Is calculated. The daily processing capacity is WD, and the input amount WP ₁ To predicted processing time T ₂ Is calculated by the following equation.
T ₂ = WP ₁ / (WD / 24) (Time) (1)
Next, the prediction processing time T ₂ And WM weight loss at the current 00 ₁ WM predicted weight loss WM _Three Is calculated by the following equation.
WM _Three = (WM ₁ / T ₁ ) × T ₂ ... (2)
Further, the predicted weight loss WM calculated by the two formulas _Three And input WP ₁ Therefore, the predicted processing rate R of the input 01 ₁ (%) Is calculated by the following formula.
R ₁ = (WM _Three / WP ₁ ) × 100 (%) (3)
[0062]
Here, when calculating the processing rate, if only the predicted processing rate after the input is used, the processing state before that is not considered. In order to prevent this, the final processing rate R is proportional to the time distribution in consideration of the processing results up to the previous input when the processing is predicted. ₀ (%) Is calculated.
[0063]
First, the actual processing rate R for the previous input 02 that predicted the processing ₂ (%) Is calculated by the following formula.
R ₂ = (WM ₂ / WP ₂ ) × 100 (%) (4)
Predicted processing rate R after input 01 ₁ (%) And processing rate results R before launch ₂ (%) For each elapsed time T ₁ , T _Three The final forecast processing rate R is allocated by the ratio of ₀ (%).
R ₁ <R ₂ When
R ₀ = R ₁ (%) (5)
But
R ₁ > R ₂ When
R ₀ = (R ₁ × T ₁ ) / (T ₁ + T _Three ) + (R ₂ × T _Three ) / (T ₁ + T _Three ) (%) (6)
And
[0064]
Basically, the predicted processing rate R ₀ (%) Can be calculated by the examples of the formulas (5) and (6), but as shown in FIG. _Four In the case where the processing state is poor, the heater does not operate until the processing actually becomes worse. In other words, finally WM _Five WM is the only way to lose weight _Three Was expected to lose weight. Therefore, the predicted processing rate R after the input ₁ It is better to change (%) to be calculated as follows.
[0065]
In this example, the past fixed time T _Four T based on throughput in this example (2 hours) ₂ Expected weight loss WM _Five Is
WM _Five = WM _Four (T ₂ / T _Four (7)
In addition, past fixed time T _Four Predictive processing rate R based on _Three (%) Is
R _Three = (WM _Five / WP ₁ ) X 100 (%) (8)
Changed forecast processing rate R ₁ '(%)
R ₁ <R _Three When
R ₁ '= R ₁ (%) (9)
R ₁ > R _Three When
R ₁ '= R ₁ × (T ₁ / T ₂ ) + R _Three × (1-T ₁ / T ₂ (%) ... (10)
T ₁ = T ₂ When R ₁ (%) Is not a forecast but an actual result. ₁ Is T ₂ R as it approaches ₁ The distribution is such that emphasis is placed on (%).
[0066]
Final forecast processing rate R ₀ % In formula (5) or formula (6) R ₁ R instead of (%) ₁ Calculate using '(%). The actual predicted processing rate is calculated by adding the temperature of the fungus bed and the actual processing rate.
[0067]
Actual processing rate R _R The calculation method of (%) is as follows.
R _R = (WM ₁ / WP ₁ ) × 100 (%) (11)
[0068]
FIG. 11 is an explanatory diagram showing an example of the relationship between weight and temperature in the organic matter processing apparatus according to the embodiment of the present invention. Weight W ₁₁ The case where the processing object is not input will be described at the last point. Weight W ₁₂ What was put in at the time of is almost disassembled. At this point the temperature is still high and the aerobic microorganisms are active so the heater is maintained. Processing progresses weight W ₁₃ At the point of time, when the temperature drops and the activity of the microorganisms is sluggish, the operation is switched to a dry prevention operation to prevent drying, and thereafter, the weight becomes constant and the drying is prevented.
[0069]
FIG. 12 is an explanatory diagram of another example of the relationship between the weight and the temperature in the organic matter fermentation apparatus according to the embodiment of the present invention, and can show the effect of the moisture-dispersing operation according to the present invention. Weight W _{twenty one} Weight W _{twenty two} While the weight is being reduced, it can be seen that the heater is turned on due to the moisture emission operation. Microorganisms gradually start to act through these moisture-dispersing operations.
[0070]
Weight W _{twenty two} To weight W _{twenty three} Until then, the temperature of the fungus bed is higher than the temperature of the heater, and the weight is also reduced. These are states in which fermentation heat is generated due to good working of microorganisms, and good treatment is performed even in the absence of a heater.
[0071]
Thus, in this invention, the organic waste thrown in can be decomposed | disassembled and reduced by fermentation processing. If the process is continued, unprocessed materials that are not decomposed remain, and the amount thereof increases. The residue can be dried and incinerated at an appropriate time. Moreover, you may make it perform a drying process so that a moisture content may be reduced to such an extent that a residue can be used as a fertilizer. If the salt concentration becomes high, it is not suitable for use as a fertilizer. Therefore, it is preferable to extract the residue by precipitation at an appropriate time while monitoring the salt concentration.
[0072]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, the effects of the present invention are listed as follows.
The first point is that the processing state is predicted from the analysis of the change in weight and temperature, and the automatic operation is performed, so it provides a good environment for aerobic microorganisms to work without being affected by the moisture content of the processed material to be added. There is an effect that can be done.
Second, since the weight itself, which is a criterion for determining the degree of processing, is measured, the processing state can be accurately grasped and the operation mode can be selected.
As a third point, there is an effect that it is possible to manage without requiring specialized knowledge or experience because it automatically determines whether it is dry or too wet, and notifies the control or manager.
The fourth point is that if it becomes lighter than the weight just before charging, it can be judged that it has been completely treated and the moisture evaporation prevention operation can prevent drying. There is an effect that can be done.
As a fifth point, by instructing the administrator of the amount that can be thrown in, it is possible to prevent throwing in more than the processing capacity of the device, and as a result, there is an effect of preventing the processing capacity from being lowered and the generation of bad odor due to excessive loading. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an example of an embodiment of an organic matter fermentation treatment apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing state prediction based on a combination of weight change and temperature change according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a flow chart for explaining an outline of an example of an organic matter fermentation treatment method including a fermentation treatment state determination method according to an embodiment of the present invention.
4 is a flow for explaining an example of an embodiment of a determination method in step S5 of FIG.
FIG. 5 is a flowchart for explaining details of step S11 in FIG. 3;
FIG. 6 is a flowchart for explaining details of step S20 in FIG. 3;
FIG. 7 is a flowchart for explaining details of step S22 in FIG. 3;
FIG. 8 is an explanatory diagram of an example of a database.
FIG. 9 is an explanatory diagram of a relationship between weight and time for explaining an example of a processing rate calculation method in the organic matter processing control method according to the embodiment of the present invention;
FIG. 10 is an explanatory diagram of the relationship between weight and time for explaining another example of the processing rate calculation method in the organic matter processing control method according to the embodiment of the present invention.
FIG. 11 is an explanatory diagram of the relationship between weight and temperature in an organic matter processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 12 is an explanatory diagram of the relationship between weight and temperature in the organic matter processing apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a diagram for schematically explaining the internal structure of an example of a general organic waste fermentation treatment apparatus. FIG. 13 (A) is a cross-sectional view passing through the central axis of a stirring blade, and FIG. ) Is a cross-sectional view in a direction perpendicular to the central axis of the stirring blade.
FIG. 14 is an explanatory diagram of a result of an experiment of a fermentation process in a conventional organic waste fermentation processing apparatus.
FIG. 15 is an explanatory diagram of an experimental result of fermentation treatment in a conventional organic waste fermentation treatment apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Weight measuring device, 12 ... Temperature measuring device, 13 ... Data storage device, 14 ... CPU (central processing unit), 14a ... Various information acquisition part, 14b ... Various information determination part, 14c ... Control part, 15 ... Display apparatus , 16 ... notification device, 17 ... various adjustment devices.

Claims

A fungus bed containing aerobic microorganisms and organic waste that decompose organic matter;
A weight measuring means for measuring the weight of the said mushroom bed,
And temperature measuring means for measuring the temperature of the mushroom bed,
Storage means for storing data measured by the weight measuring means and the temperature measuring means in time series;
A heater for heating the fungus bed;
A stirring means for stirring the fungus bed;
From the data stored in the storage means, the predicted treatment rate is calculated from the current weight loss of the bacterial bed accompanying the fermentation process with respect to the input of the organic waste, and the fungus accompanying the fermentation process with respect to the input of the organic waste before that The actual processing rate is calculated from the weight loss of the floor, and the predicted processing rate and the actual processing rate are distributed by the ratio of the elapsed time of each fermentation process to calculate the final predicted processing rate, and the heater and the stirring means An organic waste fermentation treatment apparatus, comprising a computing means for performing control based on the final predicted treatment rate .

2. The organic waste fermentation treatment apparatus according to claim 1, further comprising a notification unit configured to notify a moisture state and / or temperature of the fungus bed based on a calculation result of the calculation unit.