(57)【要約】【課題】効率よく曝気処理を行うことができる糞尿処理装置を提供する。【解決手段】レベルセンサ２４３により、前貯留槽４内部の糞尿流体の液面が所定の高さよりも低くなり、前貯留槽４内部の糞尿流体の量が所定の値よりも少なくなったことが検出されると、コントローラ８は、バルブ１４２を閉じ、かつ、バルブ１４３を開放する。すると、消泡水タンク２５に貯留された糞尿流体（消泡水）は、パイプ２５ｄおよびフィードバックパイプ１５２を介して、前貯留槽４の前貯留部５ｂに送出される。これにより、例えば、前貯留槽４に投入される糞尿流体の量が少ない場合でも常に糞尿流体を確保でき、前貯留槽４内部の糞尿流体の酸化発酵処理が滞るのを防ぐことができる。結果として、曝気処理槽１、第１熟成槽２および第２熟成槽３における曝気処理が滞るのを防ぐことが可能となり、曝気処理を効率的に行なうことができる。【選択図】  図１
2008173560.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
糞尿を固形物と糞尿流体とに分離する固液分離器と、
この固液分離器により分離された固体を蓄える堆肥ユニットと、
前記固液分離器により分離された前記糞尿流体を貯留する前貯留槽と、
この前貯留槽に貯留された前記糞尿流体を曝気処理する曝気処理槽と、
この曝気処理槽からの出力を貯留する熟成槽と、
前記前貯留槽と前記曝気処理槽との間に設けられ、前記前貯留槽内の糞尿流体を前記曝気処理槽に送出するパイプと、
前記前貯留槽と前記曝気処理槽との間に設けられ、前記曝気処理槽内の糞尿流体を前記前貯留槽に送出する第１のパイプと、
前記第１のパイプに設けられた第１のバルブと、
この第１のバルブを開閉する制御装置と
を備え、
前記曝気処理槽は、
槽内の底部付近に配置された曝気レータと、
上部に槽内に発生した泡を消泡することにより消泡水化し、これを前記熟成槽に出力する出力部と
を備え、
前記前貯留槽は、
槽内に所定レベルで常時貯留された糞尿流体の液面より低い位置に設けられた循環ポンプと、
前記槽内の液面の高さを検出する前貯留槽レベルセンサと
を備え、
前記制御装置は、前記前貯留槽レベルセンサにより前記前貯留槽の液面が所定レベルよりも低いことが検出されると、前記第１のバルブを開くことにより、前記曝気処理槽から前記第１のパイプを介して前記前貯留槽に前記糞尿流体を出力させる
ことを特徴とする糞尿処理装置。
【請求項２】
前記前貯留槽と前記熟成槽との間に設けられ、前記熟成槽内の糞尿流体を前記前貯留槽に送出するパイプと、
このパイプに設けられた第２のバルブと
をさらに備え、
前記曝気処理槽は、槽内の液面の高さを検出する曝気処理槽レベルセンサをさらに備え、
前記熟成槽は、槽内の液面の高さを検出する熟成槽レベルセンサをさらに備え、
前記制御装置は、前記前貯留槽レベルセンサにより前記前貯留槽の液面が所定レベルよりも低いことが検出されると、前記曝気処理槽レベルセンサおよび前記熟成槽レベルセンサにより前記曝気処理槽および前記熟成槽の液面の高さを検出し、この検出した値に基づいて前記第１のバルブまたは前記第２のバルブを選択的に開き、前記曝気処理槽または前記熟成槽から前記前貯留槽に前記糞尿流体を出力させる
ことを特徴とする請求項１記載の糞尿処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、糞尿処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年環境保全に対する問題がクローズアップされ、人と動物等の共生化を図るために、人の生活環境を壊さない状態を維持しながら如何にお互いに満足できるような環境を創るかが真剣に議論されるようになってきた。その際、人の排泄物はもちろんのこと家畜の排泄物の処理についても注目されるようになってきた。
【０００３】
一般に牛、豚、その他の家畜等の糞尿を処理する場合、排泄された糞尿から固形物を除去した後、大型タンクにこの糞尿液を貯留して曝気処理を行うことにより糞尿液の臭いを軽減しかつ微生物の自己分解能を促して酸化発酵処理を行い、所望の曝気糞尿処理液に加工し、これを肥料等に使っている。例えば、特許文献１では、糞尿流体を前貯留槽に貯留し、この貯留された糞尿流体を曝気処理槽で曝気処理を行い、この曝気処理された曝気処理糞尿流体を熟成槽で熟成させることにより、所望の曝気処理糞尿流体に加工している。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１２６８９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の糞尿処理装置において、前貯留槽内部の糞尿流体の量が少なくなると、前貯留槽内部における酸化発酵処理が滞ることが生じていた。前貯留槽における酸化発酵処理が滞ると、曝気処理槽や熟成槽における酸化発酵処理にも時間がかかってしまい、最終的に所望の特性を有する曝気処理流体を生成するのにも時間がかかり、結果として、曝気処理を効率的に行うことができない。
【０００６】
そこで、本願発明は、効率よく曝気処理を行うことができる糞尿処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述したような課題を解消するために、本発明にかかる糞尿処理装置は、糞尿を固形物と糞尿流体とに分離する固液分離器と、この固液分離器により分離された固体を蓄える堆肥ユニットと、前記固液分離器により分離された前記糞尿流体を貯留する前貯留槽と、この前貯留槽に貯留された前記糞尿流体を曝気処理する曝気処理槽と、この曝気処理槽からの出力を貯留する熟成槽と、前記前貯留槽と前記曝気処理槽との間に設けられ、前記前貯留槽内の糞尿流体を前記曝気処理槽に送出するパイプと、前記前貯留槽と前記曝気処理槽との間に設けられ、前記曝気処理槽内の糞尿流体を前記前貯留槽に送出する第１のパイプと、前記第１のパイプに設けられた第１のバルブと、この第１のバルブを開閉する制御装置とを備え、前記曝気処理槽は、槽内の底部付近に配置された曝気レータと、上部に槽内に発生した泡を消泡することにより消泡水化し、これを前記熟成槽に出力する出力部とを備え、前記前貯留槽は、槽内に所定レベルで常時貯留された糞尿流体の液面より低い位置に設けられた循環ポンプと、前記槽内の液面の高さを検出する前貯留槽レベルセンサとを備え、前記制御装置は、前記前貯留槽レベルセンサにより前記前貯留槽の液面が所定レベルよりも低いことが検出されると、前記第１のバルブを開くことにより、前記曝気処理槽から前記第１のパイプを介して前記前貯留槽に前記糞尿流体を出力させることを特徴とする。
【０００８】
ここで、前記前貯留槽と前記熟成槽との間に設けられ、前記熟成槽内の糞尿流体を前記前貯留槽に送出するパイプと、このパイプに設けられた第２のバルブとをさらに備え、前記曝気処理槽は、槽内の液面の高さを検出する曝気処理槽レベルセンサをさらに備え、前記熟成槽は、槽内の液面の高さを検出する熟成槽レベルセンサをさらに備え、前記制御装置は、前記前貯留槽レベルセンサにより前記前貯留槽の液面が所定レベルよりも低いことが検出されると、前記曝気処理槽レベルセンサおよび前記熟成槽レベルセンサにより前記曝気処理槽および前記熟成槽の液面の高さを検出し、この検出した値に基づいて前記第１のバルブまたは前記第２のバルブを選択的に開き、前記曝気処理槽または前記熟成槽から前記前貯留槽に前記糞尿流体を出力させるようにしてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、前貯留槽の液面が所定レベルよりも低いときに、第１のバルブを開くことにより、曝気処理槽から第１のパイプを介して前貯留槽に糞尿流体を出力させることにより、前貯留槽内部の糞尿流体の量を所定の値に保つことが可能となり、曝気処理を効率的に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明にかかる糞尿処理装置の実施の形態について詳細に説明する。
【００１１】
［糞尿処理装置の構成］
図１〜図５に示すように、本実施の形態にかかる糞尿処理装置は、糞尿流体の曝気処理を行う曝気処理槽１と、上述した曝気処理槽１で曝気処理された糞尿流体を所定特性を有した状態で貯留する熟成槽２と、この熟成槽２の後段に配置され排泄物から固液分離された糞尿流体を投入して前述した曝気処理槽１に糞尿流体を供給する前貯留槽３と、熟成槽２からの曝気処理液を貯留する外部貯留槽４と、上述した曝気処理槽１の槽下部の沈殿物を貯留するドレーンタンク５と、家畜等の排泄物を固形物と糞尿流体に分離する固液分離器６と、処理槽全体の各部の動作制御を行うコントローラ７と、このコントローラ７の指示に基づいて曝気処理槽全体の制御に関わる動作を行う制御装置８とから構成されている。
【００１２】
なお、本実施の形態は曝気処理槽が１つ設けられているが、曝気処理槽の数は１つに限定されず例えば２つなど適宜自由に変更することができる。
【００１３】
＜曝気処理槽の構成＞
曝気処理槽１について、図２を用いて具体的に説明すると、曝気処理槽１の外形を定める箱体１０は、全体として直方体であり隔壁１１により内部が曝気処理部１ａと循環部１ｂに仕切られている。曝気処理部１ａの上方には、糞尿流体拡散部１２と、出力装置１３，１４、消泡された糞尿流体（消泡水）を貯留する消泡水タンク２５が設けられている。曝気処理部１ａおよび循環部１ｂの内部上方には、糞尿流体を出力するシャワー１５が配設され、曝気処理部１ａの内部下方には、糞尿流体と空気を混ぜ合わせて吐出する曝気レータ１６と曝気処理部１ａ内の糞尿流体中に直接供給されて曝気処理をさらに促進させる空気供給装置１７が配設され、曝気処理槽１底部には、曝気処理槽１底部の沈殿物を循環部１ｂに移動させるミキサ１８が配設されている。曝気処理部１ａに併設された循環部１ｂの内部下方には、曝気処理部１ａから移動してきた糞尿流体を糞尿流体拡散部１２へ送出するポンプ１９、曝気処理部２ａから移動してきた糞尿流体をシャワー１５および消泡水タンク２５または後述する熟成槽２へ送出するポンプ２０、曝気処理槽１下部の沈殿物を曝気処理槽１外部に排出するするドレーンパイプ２１が配設されている。箱体１０底部外周には、加熱パイプ２３が配設されており、箱体１０の露出した外面は保温材２４により被覆されている。出力装置１３，１４の後述するパイプ１３ｇ，１４ｇには流量センサ２０２が設けられ、箱体１０内部には箱体１０上部から垂下されたｐＨセンサ２０１、温度センサ２０３およびレベルセンサ２０４が配設されている。
【００１４】
糞尿流体拡散部１２は、拡散板１２ｃが軸１２ｅにより曝気処理部１ａ上部より垂下されており、この軸１２ｅはモータ１２ｄに取り付けられている。図１および図２によく示されるように、箱体１０内部から糞尿流体拡散部１２付近で箱体１０外部に導出されているパイプ１２ａは、バルブ１１４を介して曝気処理槽１の循環部１ｂに配設されたポンプ１９のパイプ１９ｂに接続されている。これにより曝気処理槽１内部において、曝気処理部１ａから循環部１ｂに導かれた糞尿流体は、糞尿流体拡散部１２から再び曝気処理部１ａに導かれ、曝気処理槽１内部を循環して連続的な曝気処理が施される。また、パイプ１２ａは、バルブ１１１，１１２，１１４，１４０，１４１を介して熟成槽２、前貯留槽３およびドレーンタンク５にも接続されている。
【００１５】
引き込み管１２ｂは、前述したパイプ１２ａに接続され、このパイプ１２ａから送られてきた糞尿流体が、糞尿流体拡散部１２の下端部に設けられた複数の孔からその下方に垂下された拡散板１２ｃに向けて放出される。ここに示される拡散板１２ｃは、大小２個の円盤からなり、モータ１２ｄにより回転されると、拡散板１２ｃに衝突した糞尿流体は、拡散板１２ｃの遠心力によって周方向に飛ばされ、曝気処理部１ａ内に効果的に拡散される。
【００１６】
なお、図２に示される本実施の形態において、糞尿流体拡散部１２に引き込み管１２ｃが設けられているが、この引き込み管１２ｃは設けられていなくてもよい。パイプ１２ａから送られてくる糞尿流体を、曝気処理部１ａ上部から直接拡散板１２ｃに落とし込むようにしてもよい。また、拡散板１２ｃに糞尿流体が確実に衝突するようガイド等を設けるようにすることもできる。
【００１７】
シャワー１５は、図２に示すようにバルブ１１５介してポンプ２０と接続されており、ポンプ２０から送出される糞尿流体を曝気処理部１ａおよび循環部１ｂ内部に複数のノズル１５ａから出力する。これにより曝気処理槽１底部の糞尿流体は、シャワー１５から曝気処理槽１上方から出力されることにより、空気との接触面積が大きくなり、効果的に曝気処理が施されることになる。また、シャワー１５は、バルブ１１６を介して消泡水タンク２５に接続されたパイプ１５ｂを有し、このパイプ１５ｂにより曝気処理槽１内部の糞尿流体は選択的に消泡水タンク２５に出力される。
【００１８】
曝気レータ１６は、図２に示すように曝気処理部１ａ下方の中央付近に配設されており、この曝気レータ１６から箱体１０外部に空気導入管１６ａが導出されている。曝気レータ１６は、コントローラ７の指示により曝気レータ１６付近の糞尿流体と空気導入管１６ａから取り込まれた空気を混合し、この混合物を糞尿流体中に放出する。
【００１９】
空気供給装置１７は、筒の形状を有し、曝気処理部１ａ下方付近に配設された端部には空気供給口１７ａが形成され、この空気供給口１７ａから糞尿流体中に空気が放出される。また、空気供給装置１７の一端は、箱体１０の外部に導出されて、後述する制御装置８の空気供給口１０５に接続されており、この空気供給口１０５から図１および図２において丸付き符号５で示す空気が供給される。このように曝気処理槽１内部に曝気レータ１６に加えて空気供給装置１７を設けることにより、曝気処理部１ａ内の糞尿流体中に空気が十分に供給され、糞尿流体は効果的に曝気処理される。
【００２０】
ポンプ部１９ａとパイプ１９ｂから構成されるポンプ１９は、図１および図２に示すように、パイプ１９ｂがバルブ１１４を介して糞尿流体拡散部１２のパイプ１２ａに接続されており、ポンプ１９から送出される糞尿流体は、糞尿流体拡散部１２から曝気処理部１ａに放出される。これにより糞尿流体は、曝気処理部１ａと循環部１ｂを循環し、連続的に曝気処理が施される。
【００２１】
また、ポンプ１９は、バルブ１１４，１１２，１４１を介して熟成槽２のパイプ５３に接続されており、曝気処理槽１内部の糞尿流体を熟成槽２に送出する。これにより糞尿流体は、曝気処理槽１から第２曝気処理槽２に送出されて、段階的に曝気処理が施される。
【００２２】
ポンプ部２０ａとパイプ２０ｂから構成されるポンプ２０は、図１および図２に示すように、パイプ２０ｂがバルブ１１５を介してシャワー１５に接続されており、ポンプ２０から送出される糞尿流体は、シャワー１５から曝気処理部１ａ、循環部１ｂおよびバルブ１１６を介して消泡水タンク２５に放出される。これにより糞尿流体は、曝気処理部１ａと循環部１ｂを循環し、連続的に曝気処理が施される。
【００２３】
なお、ポンプ２０は、シャワー１５に設けられているバルブ１１６により、消泡水タンク２５に糞尿流体を送出するか否かを選択することができる。また、パイプ２０ｂは、バルブ１１７を介して熟成槽２のパイプ５３に接続されており、ポンプ２０から送出される糞尿流体を熟成槽２に送出するする。これにより糞尿流体は、曝気処理槽１から熟成槽２に送出されて、段階的に曝気処理が施される。
【００２４】
また、ポンプ１９ｂは、ポンプ２０ｂより循環部１ｂ内において上方に配設されている。このようにポンプ１９ｂと２０ｂが循環部１ｂ内において異なる高さに配設されることにより、曝気処理を施された度合いが異なる糞尿流体を選択的に曝気処理槽内部で循環させることができる。
【００２５】
ドレーンパイプ２１は、図１および図２に示すように循環部１ｂ下方から箱体１０外部に導出され、バルブ１３５およびポンプ９８を介してドレーンタンク５に接続される。循環部１ｂ底部に堆積している沈殿物は、ドレーンパイプ２１によりドレーンタンク５へ送出される。これにより、曝気処理槽１底部の沈殿物は曝気処理槽１外部に送出され、曝気処理槽１は、糞尿流体のみに曝気処理を施すことになり、結果として曝気処理の効率が向上する。
【００２６】
加熱パイプ２３は、図１および図２に示すように、箱体１０底部の側壁に沿って箱体１０底部に配設され、両方の端部が後述する制御装置８の流体出力口１０６および流体入力口１０７に接続されている。図１および図２において丸付き符号６で示す流体出力口１０６出力された加熱された流体は、加熱パイプ２３内部を通り、図１および図２において丸付き符号７で示す加熱パイプ２３内部を通ってきた流体は、流体入力口１０７に出力される。このように加熱パイプ２３は、この加熱パイプ２３内部に制御装置８から送出される加熱された流体を循環させることにより、曝気処理槽１内部を加熱する。
【００２７】
出力装置１３、１４は、上端が開口に向かって狭められるテーパを有する筒状ガイド部１３ａ、１４ａの上部に筒状の外囲器１３ｂ、１４ｂが設けられ、この外囲器１３ｂ、１４ｂには曝気処理されて発生した泡を消泡する消泡部材１３ｃ、１４ｃが内設されている。また、外囲器１３ｂ、１４ｂの側壁には出口部１３ｄ、１４ｄとガス出力部１３ｅ、１４ｅが設けられ、それぞれはパイプ１３ｇ、１４ｇに接続されている。パイプ１３ｇ、１４ｇの一端にはガス排気口１３ｆ、１４ｆが設けられ、他端は後述する第２曝気処理槽２の消泡水タンク３６に接続されている。そして、外囲器１３ｂ、１４ｂの上部には、ガス排気管１３ｈ、１４ｈが少なくとも１つ設けられている。
【００２８】
曝気処理部１ａで曝気処理されて発生した大量の泡は、筒状ガイド部１３ａ、１４ａに導かれ、この筒状ガイド部１３ａ、１４ａ内を上昇してきた泡は、円錐状の消泡部材１３ｃ、１４ｃにより液化され、液化した糞尿流体（消泡水）は出口部１３ｄ、１４ｄに滴下し、パイプ１３ｇ、１４ｇから後述する消泡水タンク２５に送出される。
【００２９】
ガス排気口１３ｆ、１４ｆは、筒の形状を有し、パイプ１３ｇ、１４ｇの上端に接続されている。このガス排気口１３ｆ、１４ｆを設けることにより、消泡部１３ｃ、１４ｃにより液化された糞尿流体がパイプ１３ｇ、１４ｇから効率的に出力される。
上述した出力装置１３、１４のそれぞれの部品は、公知の材料から構成される。
【００３０】
図１および図２によく示されるように消泡部を実現する曝気処理槽１の出力装置１３，１４のパイプ１３ｇ，１４ｇから送出される消泡された糞尿流体（消泡水）は、公知のタンクからなる消泡水タンク２５に導かれる。この消泡水タンク２５に導かれた糞尿流体は、消泡水タンク２５の底部に一端が接続された設けられたパイプ２５ａまたはポンプ２５ｂに接続されたパイプ２５ｃから曝気処理部１ａ底部に放出される。これにより糞尿流体は、曝気処理槽１内部で行われている曝気処理の促進を妨げることなく曝気処理部１ａの内部を循環し、連続的に曝気処理が施される。
【００３１】
なお、パイプ２５ａおよびパイプ２５ｃは、一端を曝気レータ１６に接続するようにしてもよい。このような構成にすると、パイプ２５ａおよびパイプ２５ｃから送出される糞尿流体は、曝気レータ１６により空気と混合され、より効率よく曝気処理が施される。
【００３２】
また、消泡水タンク２５に貯留された消泡水は、図２において丸付き符号４で示すように、消泡水タンク２５の側壁に接続されたパイプ２５ｄからバルブ１４２，１４３およびパイプ１５１，フィードバックパイプ１５２介して、熟成槽２または前貯留槽３へ送出される。
【００３３】
また、消泡水タンク２５上部にはガス排気管２５ｅが設けられており、このガス排気管２５ｅにより消泡水タンク２５内部に発生したガスは消泡水タンク２５外部に放出される。
【００３４】
ｐＨセンサ２０１は、公知のｐＨセンサからなり、図２に示すように箱体１０上部から糞尿流体中に垂下されており、糞尿流体のｐＨ値を測定し、測定した値をコントローラ７に出力する。なお、ｐＨセンサ２０１を配設する位置は、糞尿流体のｐＨ値を測定できる場所であるならば、曝気処理槽１内部のどの位置にでも適宜自由に変更することができる。
【００３５】
流量センサ２０２は、電磁流量計等の公知の流量計からなり、図１および図２に示すように出力装置１３，１４のパイプ１３ｇ，１４ｇに取り付けられており、出力装置１３，１４から出力される消泡水の流量を測定し、この測定した値をコントローラ７に出力する。なお、流量センサ２０２を配設する位置は、出力装置１３，１４から出力される消泡水の流量を測定できる場所であるならば、曝気処理槽１のどの位置にでも適宜自由に変更することができる。
【００３６】
温度センサ２０３は、公知の温度計からなり、図２に示すように箱体１０上部から糞尿流体中に垂下されており、糞尿流体の温度を測定し、測定した値をコントローラ７に出力する。なお、温度センサ２０３を配設する位置は、曝気処理槽１内部の糞尿流体の温度を測定できる場所であるならば、曝気処理槽１のどの位置にでも適宜自由に変更することができる。
【００３７】
レベルセンサ２０４は、公知のレベルセンサからなり、図２に示すように箱体１０上部から糞尿流体中に垂下されており、箱体１０内部の糞尿の量を測定し、測定した値をコントローラ７に出力する。なお、レベルセンサ２０４を配設する位置は、曝気処理槽１内部の糞尿流体の量を測定できる場所であるならば、適宜自由に変更することができる。
【００３８】
上述したそれぞれの部品は、公知の材料から構成される。
【００３９】
＜熟成槽の構成＞
次に、熟成槽２について説明する。図３に示すように、箱体５１は、隔壁５２により内部を熟成部３ａと熟成部３ｂに仕切られている。熟成部３ａの内部上方にはパイプ５３が配設され、熟成部３ａの下方側壁には前述した曝気処理槽１の消泡水タンク２５のパイプ２５ｄが接続されている。熟成部３ａおよび熟成部３ｂの底部にはポンプ５４，５５が設置され、このポンプ５４，５５に接続されたシャワー５６，５７が熟成部３ａ，３ｂの内部上方に配設されている。また、ポンプ５４に接続されたパイプ５８は、熟成部３ｂの内部上方に導出され、ポンプ５５に接続されたパイプ５９は、熟成槽２外部に導出されている。また、熟成部３ａおよび３ｂの両方において、内部下方には空気供給装置６０が配設され、底部には加熱パイプ６１が設けられている。熟成部３ａ，３ｂには、箱体５１上部から糞尿流体中に垂下されたｐＨセンサ２２１，２２２、温度センサ２２３，２２４およびレベルセンサ２２５，２２６が配設されている。また、箱体５１の外部は、保温材６２により被覆されている。
【００４０】
箱体５１の熟成部３ａの下方側壁にはパイプ２５ｄが接続されており、このパイプ２５ｄからは、図２および図３において丸付き符号４で示す前述した消泡水タンク２５から消泡された糞尿流体（消泡水）が送出されてくる。
【００４１】
パイプ５３は、一端は熟成部３ａ上部に配設され、他端は箱体５１外部に導出されて曝気処理槽１のポンプ１９のパイプ１９ｂおよびポンプ２０のパイプ２０ｂに接続されている。前述したように曝気処理槽１のポンプ１９，２０から送出される曝気処理が施された糞尿流体（曝気処理液）は、パイプ５３を経由して熟成槽３ａに送出される。
【００４２】
ポンプ部５４ａとパイプ５４ｂから構成されるポンプ５４は、図１および図３に示されるように、パイプ５４ｂがバルブ１２２を介してシャワー５６に接続されており、ポンプ５４から送出される曝気処理液は、シャワー５６から放出される。これにより曝気処理液は、熟成部３ａを循環して所定の特性を有した状態で熟成部３ａ内部に貯留される。パイプ５４ｂは、バルブ１２３を介してパイプ５８に接続されており、熟成部３ａに貯留された曝気処理液は、ポンプ５４により隔壁５２によって隔てられた熟成部３ｂに送出される。 
【００４３】
ポンプ５５は、上述したポンプ５４と同等の構成を有し、パイプ５５ｂはバルブ１２４を介してシャワー５７に接続されており、パイプ５８により熟成部３ｂに送出された曝気処理液は、ポンプ５５とシャワー５７により熟成部３ｂを循環して、所定の特性を有した状態で熟成部３ｂに貯留される。なお、パイプ５５ｂは、バルブ１３０，１３１を介して前貯留槽３に接続されたパイプ８５、および、バルブ１３２を介して外部貯留槽４から導出されているパイプ９１に接続されている。これにより、熟成部３ｂに貯留された曝気処理液は、前貯留槽３または外部貯留槽４に送出される。
【００４４】
空気供給装置６０は、その表面に複数の空気供給口６０ａが形成され、箱体５１下方に配設されている。空気供給装置６０の一端は、箱体６１の外部に導出され、後述する制御装置８の空気供給口１０５に接続されており、この空気供給口１０５から図１および図３において丸付き符号５で示す空気が供給される。空気供給装置６０が曝気処理液中に空気を供給することにより曝気処理液は、所定の特性を保った状態で熟成槽２内部に貯留される。
【００４５】
箱体５１の底部に張り巡らされている加熱パイプ６１は、両方の端部が後述する制御装置８の流体出力口１０６および流体入力口１０７に接続されている。図１および図３において丸付き符号６で示す流体出力口１０６から出力された加熱された流体は、加熱パイプ６１内部を通り、図１および図３において丸付き符号７で示す加熱パイプ６１内部を通ってきた流体として、流体入力口１０７に出力される。このように加熱パイプ６１は、制御装置８から送出される加熱された流体を循環させることにより、熟成槽２内部を加熱する。
【００４６】
熟成部３ａ，３ｂそれぞれには、ｐＨセンサ２２１，２２２、温度センサ２２３，２２４およびレベルセンサ２２５，２２６が配設されており、それぞれにより測定された値は、コントローラ７に出力される。なお、ｐＨセンサ２２１，２２２、温度センサ２２３，２２４およびレベルセンサ２２５，２２６を配設する位置は、熟成槽２内部の糞尿流体のｐＨ値、温度および量を測定できる場所であれば、適宜自由に設定することができる。
【００４７】
上述したそれぞれの部品は、公知の材料から構成されている。
【００４８】
＜前貯留槽の構成＞
次に、前貯留槽３について説明する。図４に示すように、箱体８１は、隔壁８２により前貯留部５ａ，５ｂ中の糞尿流体がそれぞれの前貯留部を移動可能なように仕切られている。前貯留部５ａ上部には投入口８３が、前貯留部５ａ底部にはミキサ８４が設置されており、前貯留部５ｂ上方にはパイプ８５が、前貯留部５ｂ底部にはポンプ８６が配設され、前貯留部５ａおよび５ｂの底部には加熱パイプ８７が配設されている。箱体８１内部には、ｐＨセンサ２４１、温度センサ２４２およびレベルセンサ２４３が配設されている。また、箱体８１の外部は、保温材８８により被覆されている。さらに、前貯留部５ａの底部には、循環ポンプ８９が配設されている。
【００４９】
隔壁８２は、板状の形状を有し、箱体８１を前貯留部５ａと５ｂに仕切る。この隔壁８２には、糞尿流体が前貯留部５ａと５ｂのそれぞれの間を移動できるように複数の孔が形成されている。
【００５０】
投入口８３は、前貯留部５ａ上部に形成され、ここから固液分離された糞尿流体が前貯留槽３に投入される。
【００５１】
ミキサ８４は、前貯留部５ａに設置され、前貯留槽３内の糞尿流体を攪拌する。
【００５２】
パイプ８５は、一端は前貯留部５ｂ上部に接続され、他端は図１に示すように箱体８１の外部に導出され、バルブ１３０，１３１を介して熟成槽２のポンプ５５のパイプ５５ｂと、バルブ１３１，１３３を介して後述する外部貯留槽４のポンプ９２のパイプ９２ｂに接続されている。これにより、熟成槽２の熟成部３ｂに貯留されている曝気処理液は、選択的に前貯留槽３に送出される。また、外部貯留槽４に貯留されている曝気処理液も、選択的に前貯留槽３に送出される。
【００５３】
ポンプ８６は、ポンプ部８６ａとパイプ８６ｂから構成され、パイプ８６ｂは、一端はポンプ部８６ａに接続され、他端は図１に示すように箱体８１外部に導出されてバルブ１１２，１４０を介して曝気処理槽１のパイプ１２ａに接続されている。これにより、前貯留槽３に投入された糞尿流体は、曝気処理槽１に送出される。
【００５４】
加熱パイプ８７は、前述した加熱パイプ６１，７５と同等の構成を有する。この加熱パイプ８７により前貯留槽３内部の糞尿流体を加熱することができる。
【００５５】
循環ポンプ８９は、ポンプ部８９ａとパイプ８９ｂとから構成される。ポンプ部８９ｂは、前貯留部５ａにおいて糞尿流体の液面よりも下方、例えば前貯留部５ａの底部に配設されており、前貯留部５ａ内部の糞尿流体を吸入しパイプ８９ｂに送出する。パイプ８９ｂは、一端はポンプ部８９ａに接続され、他端は前貯留部５ａの上方に配設されている。これにより、前貯留部５ａ内に貯留された糞尿流体は、循環ポンプ８９により前貯留部５ａの上方から前貯留部５ａの下方に向けて放出されることにより、前貯留部５ａ内部を循環させられる。
【００５６】
箱体８１内部には、箱体８１上部から垂下されたｐＨセンサ２４１、温度センサ２４２およびレベルセンサ２４３が配設されており、それぞれにより測定された値は、コントローラ７に出力される。なお、ｐＨセンサ２４１、温度センサ２４２およびレベルセンサ２４３を配設する位置は、前貯留槽３内部の糞尿流体のｐＨ値、温度および容量を測定できる場所であれば、適宜自由に変更することができる。
【００５７】
上述した隔壁８２、投入口８３、ミキサ８４、パイプ８５、ポンプ８６、加熱パイプ８７、保温材８８および循環ポンプ８９は、公知の材料から構成される。
【００５８】
また、前貯留槽３の前貯留部５ｂには、一端がパイプ２５ｄに接続されたフィードバックパイプ１５２が接続されている。これにより、曝気処理槽１の消泡水タンク２５に貯留された消泡水は、パイプ２５ｄ、バルブ１４３およびフィードバックパイプ１５２を介して前貯留槽３に送出される。
【００５９】
＜外部貯留槽の構成＞
次に、外部貯留槽４について説明する。外部貯留槽４は、公知のタンク９０から構成され、その内部上方にパイプ９１、内部下方にはポンプ９２が配設されている。
【００６０】
図１に示すように、パイプ９１は、バルブ１３２を介して熟成槽２のパイプ５５ｂに接続されており、ポンプ５５から送出される曝気処理液を貯留する。
【００６１】
また、ポンプ部９２ａとパイプ９２ｂから構成されるポンプ９２は、図１に示すようにシャワー５７とパイプ８５に接続されている。これにより外部貯留槽４に貯留されている曝気処理液は、熟成槽２または前貯留槽３に選択的に送出される。
【００６２】
＜ドレーンタンクの構成＞
次に、ドレーンタンク５について説明する。図１に示すようにドレーンタンク５は、公知のタンク９５から構成され、タンク９５上部にはポンプ９８に接続されたパイプ９６が配設され、タンク９５内部上方にはポンプ部９７ａとパイプ９７ｂからなるポンプ９７が配設されている。ドレーンタンク５を構成する各要素は、それぞれ公知の材料から構成される。
【００６３】
パイプ９６は、曝気処理槽１のドレーンパイプ２１にバルブ１３５およびポンプ９８を介して接続されており、曝気処理槽１底部に停留している沈殿物をポンプ９８によりタンク９７に送出する。
【００６４】
パイプ９７ｂは、ドレーンタンク５外部に導出され、バルブ１１１を介して曝気処理槽１のパイプ１２ａに接続されている。これによりタンク９５内部に貯留された沈殿物の上澄みの流体成分は、曝気処理槽１に送出されて、曝気処理が施される。
【００６５】
＜固液分離器の構成＞
次に、固液分離器６について説明する。図１および図５に示すように、固液分離器６は、スクリュープレス式の固液分離器から構成され、平面視略矩形のベース３０１と、このベース３０１上に配設された分離部３０２と、この分離部３０２上に配設された受入ホッパ３０３と、分離部３０２の後述する固形物排出口側に設けられた加圧部３０４と、分離部３０２の加圧部３０４とは反対側に設けられたモータ３０５とから構成される。
【００６６】
分離部３０２は、円筒形のカバー３０２ａと、カバー３０２ａの一端側において軸線がカバー３０２ａの軸線と一致するようにカバー３０２ａ内部に設けられたスクリューシャフト３０２ｂと、カバー３０２ａの他端側においてスクリューシャフト３０２ｂと隣接して設けられたスクリーン３０２ｃとから構成される。ここで、スクリューシャフト３０２ｂの一端はモータ３０５に接続され、他端は軸部が加圧部３０４に支持されている。スクリーン３０２ｃは、円筒状パンチングメタルから構成され、円形の孔が所定間隔で千鳥に配置されている。このスクリーン３０２ｃ下方に位置するカバー３０２ａおよびベース３０１には、糞尿流体を排出する糞尿流体排出口（図示せず）が設けられている。
【００６７】
受入ホッパ３０３は、鉛直下方から鉛直上方に向けて開口した中空の略円錐台または角錐台の形状を有する。この受入ホッパ３０３の底部は、分離部３０２のスクリューシャフト３０２ｂ上方に相当する位置でカバー３０２ａに接続されている。
【００６８】
加圧部３０４は、箱体の形状を有するカバー３０４ａと、このカバー３０４内部において分離部３０２側に配設された圧力調整板３０４ｂと、この圧力調節板３０４ｂの分離部３０２側と反対側の面に取り付けられた支持部３０４ｃと、支持部３０４ｃを分離部３０２側に押圧するスプリング３０４ｄとから構成される。カバー３０４ａの分離部３０２側の面は開口しており、この開口を塞ぐように圧力調整板３０４ｂが配設されている。カバー３０４ａ底部およびこの位置に対応するベース３０１には、固形物を排出する固形物排出口（図示せず）が設けられている。
【００６９】
このような固液分離器６は、受入ホッパ３０３に家畜等の排泄物が投入されると、この排泄物はスクリューシャフト３０２に到達する。スクリューシャフト３０２ｂをモータ３０５により回転させると、排泄物は、スクリューシャフト３０２ｂにより攪拌されながらスクリーン３０２ｃ側に押圧され、スクリーン３０２ｃを通過しながら固形物と糞尿流体とに分離される。分離された糞尿流体は、糞尿流体排出口から液分貯留槽６ａに貯留される。スクリーン３０２ｃを通過して加圧部３０４にまで到達した排泄物は、圧力調整板３０４ｂにより分離部３０２側に押圧される。これにより、排泄物は、圧力調整板３０４ｂおよびスクリューシャフト３０２ｂによる押圧力によって、挟まれるように押圧され、液体成分が除去される。この液体成分が除去された固形物は、固形物排出口より排出され、ベルトコンベア等の搬送装置によって、堆肥ユニット６ｂに搬送される。
【００７０】
液分貯留槽６ａに貯留された糞尿流体は、ポンプ３１０およびパイプ３１１により、前貯留槽３の投入口８３から前貯留槽３内部に送出される。堆肥ユニット６ｂに蓄積された固形物は、農地や牧草地において、堆肥として用いられる。
【００７１】
＜コントローラの構成＞
次に、コントローラ７について説明する。図１に示すようにコントローラ７は、各モータ１２ｄ、曝気レータ１６、ミキサ１８、ポンプ１９，２０，５４，５５，８６，９２，９７、循環ポンプ８９、各バルブと電気的に接続され、ｐＨセンサ２０１，２１１，２２２、流量センサ２０２、温度センサ２０３，２２３，２２４，２４２から受信する値に基づいて、それぞれの制御を行う。
また、コントローラ７は、制御装置８のコンプレッサー１０１、タンク１０２、ボイラー１０３と電気的に接続され、それぞれの制御も行う。
なお、コントローラ７および各バルブは公知の材料から構成される。
【００７２】
コントローラ７の構成を図６に示す。コントローラ７は、コントローラ７全体の動作を制御する制御部８ａと、制御部８ａの動作に関するプログラムやデータが予め格納されかつＩ／Ｆ８ｃが受信する各データを記憶するメモリ８ｂと、電気的に接続されたモータ、曝気レータ、ミキサ、ポンプ、バルブなどと信号の送受信を行い、かつ、ｐＨセンサ、流量センサ、温度センサおよびレベルセンサからデータを受信するＩ／Ｆ８ｃと、オペレータからの操作入力を検出して制御部８ａに出力する操作部８ｄと、糞尿処理装置の運転状態等を出力する表示部８ｅとから構成される。
【００７３】
制御部８ａは、メモリ８ｂに予め格納されたプログラムに基づき、Ｉ／Ｆ８ｃがｐＨセンサ、流量センサ、温度センサおよびレベルセンサ等の各センサから受信したデータを参照して、モータ、曝気レータ、空気供給装置、ミキサ、ポンプ、バルブなどと信号を送受信することにより糞尿処理装置全体の制御を行う。
【００７４】
メモリ８ｂは、制御部８ａが糞尿処理装置全体の制御を行うためのプログラムや各センサの基準値等のデータを予め記憶し、かつｐＨセンサ、流量センサ、温度センサおよびレベルセンサから受信したデータ、糞尿処理装置の運転状況等の履歴などを記憶する。
【００７５】
Ｉ／Ｆ８ｃは、制御部８ａの指令に基づいて、電気的に接続されたモータ、曝気レータ、ミキサ、ポンプ、バルブなどと信号の送受信を行い、かつｐＨセンサ、流量センサ、温度センサおよびレベルセンサ等の各センサが測定した測定値等のデータを受信する。
【００７６】
操作部８ｄは、キーボード、マウス、タッチパネル、ボタン等からなり、オペレータの操作入力を検出し、制御部８ａに出力する。
【００７７】
表示部８ｅは、ＣＲＴディスプレイや液晶ディスプレイ等の画面表示装置からなり、糞尿処理装置の運転状況や各処理槽の情報等を表示する。
【００７８】
コントローラ７は、上述したような構成を有することにより、本実施の形態にかかる曝気処理装置において行われる糞尿流体の曝気処理に関する全ての動作を制御することができる。
【００７９】
＜制御装置の構成＞
次に、制御装置８について説明する。図１に示すように制御装置８は、コンプレッサー１０１、タンク１０２、ボイラー１０３、制御盤１０４、空気供給口１０５、流体出力口１０６、流体入力口１０７から構成されている。この制御装置８は、コントローラ７の指示に基づいて、本実施の形態にかかる糞尿処理装置の動作およびこれに付随する制御を行う。ここで、コンプレッサー１０１、タンク１０２、ボイラー１０３は公知の材料から構成される。なお、ボイラー１０３は、電気温水器から構成されるようにしてもよい。
【００８０】
空気供給口１０５は、空気供給装置１７，６０に接続されており、コントローラ７の指示に基づいてそれぞれにコンプレッサー１０１から図１〜図４において丸付き符号５で示す空気を供給する。
【００８１】
流体出力口１０６は、加熱パイプ２３，６１，８７の一端に接続されており、コントローラ７の指示に基づいてそれぞれにボイラー１０３により図１〜図４において丸付き符号６で示す加熱した水や不凍液等の流体を出力する。
【００８２】
流体入力口１０７は、加熱パイプ２３，６１，８７の一端に接続されており、コントローラ７の指示に基づいてそれぞれから図１〜図４おいて丸付き符号７で示す流体出力口１０６が出力した水や不凍液等の流体を回収する。
【００８３】
［前貯留槽内の糞尿流体の量の制御方法］
次に、本実施の形態にかかる糞尿処理装置の前貯留槽３内部の糞尿流体の量の制御方法について図１および図４を参照して説明する。
【００８４】
レベルセンサ２４３により、前貯留槽３内部の糞尿流体の液面が所定の高さよりも低くなり、前貯留槽３内部の糞尿流体の量が所定の値よりも少なくなったことが検出されると、コントローラ７は、バルブ１４２を閉じ、かつ、バルブ１４３を開放する。すると、消泡水タンク２５に貯留された糞尿流体（消泡水）は、パイプ２５ｄおよびフィードバックパイプ１５２を介して、前貯留槽３の前貯留部５ｂに送出される。これにより、例えば、前貯留槽３に投入される糞尿流体の量が少ない場合でも常に糞尿流体を確保でき、前貯留槽３内部の糞尿流体の酸化発酵処理が滞るのを防ぐことができる。結果として、曝気処理槽１、熟成槽２および熟成槽２における曝気処理が滞るのを防ぐことが可能となり、曝気処理を効率的に行うことができる。
【００８５】
［曝気処理槽の制御方法］
次に、本実施の形態にかかる糞尿処理装置の曝気処理槽１の制御方法について図１および図７を参照して説明する。
【００８６】
前貯留槽３に投入された糞尿流体は、曝気処理槽１に送出される。この曝気処理槽１では、図７のフローチャートに示すように曝気処理が施される。
【００８７】
まず、コントローラ７は、レベルセンサ２０４により曝気処理槽１内部に所定量の糞尿流体があるか否かを検出する（ステップＳ１）。曝気処理槽１内部の糞尿流体が所定量に満たない場合には（ステップＳ１：ＮＯ）、コントローラ７は、前貯留槽３のポンプ８６を駆動し、バルブ１１１，１１２，１１４，１４０，１４１を調整することにより、前貯留槽３内の糞尿流体を曝気処理槽１へ糞尿流体を供給する（ステップＳ７）。
【００８８】
曝気処理槽１内の糞尿流体が所定量を満たしていると（ステップＳ１：ＹＥＳ）、コントローラ７は、空気供給手段を実現する曝気レータ１６および空気供給装置１７に駆動させ（ステップＳ２）、糞尿流体に曝気処理を施す。
【００８９】
空気供給手段から糞尿流体中に空気が供給されると、糞尿流体中の微生物の酸化発酵が促進され、曝気処理槽内部には、大量の泡が発生する。このような曝気処理が過剰に行われると、空気供給手段から供給される空気と糞尿流体中の微生物の酸化発酵により生成されるガス等で曝気処理槽内部が高圧になり、場合によっては曝気処理槽が破裂してしまう恐れがあり、危険である。その一方で、空気供給手段により空気が糞尿流体中に十分に供給されないと、糞尿流体中の微生物の酸化発酵処理が促進されず、糞尿流体に十分に曝気処理を行うことができない。そこで、制御部８ａは、出力装置１３，１４から出力される消泡水の流量（Ｑ）が所定の範囲内（Ｑ02＜Ｑ＜Ｑ01）で、曝気処理槽１内の糞尿流体のｐＨ値が所定の値（Ｓ１）を超えるまで曝気処理を続けるように曝気処理槽１の各部を制御する。
【００９０】
すなわち、制御部８ａは、出力装置１３，１４から出力される消泡水の流量がＱ01（流量の上限値）を超えた場合は（ステップＳ３：ＮＯ）、曝気処理槽１内部で過剰に曝気処理が行われているので曝気レータ１６および空気供給装置１７を停止し（ステップＳ８）、曝気処理槽１の内部圧力がこれ以上上昇するのを防ぐ。
【００９１】
また、コントローラ７は、出力装置１３，１４から出力される消泡水の流量がＱ02（流量の下限値）より低い場合は（ステップＳ４：ＮＯ）、糞尿流体中の微生物の酸化発酵処理が十分に行われていないので、曝気レータ１６および空気供給装置１７が停止している場合は、曝気レータ１６および空気供給装置１７駆動させ、曝気レータ１６および空気供給装置１７が駆動している場合は、継続して曝気レータ１６および空気供給装置１７を駆動させる（ステップＳ９）。なお、Ｑ01，Ｑ02，Ｓ１等の基準値は、メモリ８ｂに記録されている。
【００９２】
制御部８ａは、出力装置１３，１４から出力される消泡水の流量が所定の範囲内の状態で（ステップＳ３，４：ＹＥＳ）、ｐＨセンサ２０１を参照して曝気処理槽１内部の糞尿流体のｐＨ値が所定の値に達するまで曝気処理を行う（ステップＳ５：ＮＯ）。そして、曝気処理槽１内部の糞尿流体のｐＨ値が所定の値に達すると（ステップＳ５：ＹＥＳ）、制御部８ａは、ポンプ２０を駆動し、かつバルブ１１５，１１７を調節することにより、所定のｐＨ値になるまで曝気処理が行われた曝気処理槽１内部の糞尿流体を、所定量ずつ熟成槽２へ送出する。
【００９３】
なお、制御部８ａは、ｐＨセンサ２０１が、曝気処理槽１内部の糞尿流体のｐＨ値が所定の値に達したことを、所定回数もしくは所定時間測定したことを確認した後に、熟成槽２に糞尿流体を送出するようにすることもできる。
【００９４】
また、本実施の形態において、曝気処理槽での曝気処理を制御するのに用いるパラメータは、上述したｐＨ値の替わりにＢＯＤ値を用いることもできる。このＢＯＤ（Biochemical Oxygen Demand／生物化学的酸素要求量）値とは、水中の有機汚濁物質が水中の好気性微生物により生物化学的に酸化されるために消費する酸素量を表したものである。この場合、曝気処理槽内部にＢＯＤ値を検出するセンサを設け、ＢＯＤ値が所定の値になるまで、出力装置から出力される消泡水の流量が所定の範囲内に収まるように曝気レータや空気供給装置等の空気供給手段や加熱パイプ等の加熱装置を制御するようにすればよい。具体的な方法については、図７のステップＳ５の所定のｐＨ値を所定のＢＯＤ値に置き換えればよいので、詳細な説明は省略する。
【００９５】
また、本実施の形態において、曝気処理槽での曝気処理を制御するのに用いるパラメータは、前述したｐＨ値の替わりにＣＯＤ値を用いることもできる。このＣＯＤ（Chemical Oxygen Demand／化学的酸素要求量）値とは、水中の、主として有機汚濁物質が酸化物質によって処理される際に消費される酸素量を表したものである。この場合、曝気処理槽内部にＣＯＤ値を検出するセンサを設け、ＣＯＤ値が所定の値になるまで、出力装置から出力される消泡水の流量が所定の範囲内に収まるように曝気レータや空気供給装置等の空気供給手段や加熱パイプ等の加熱装置を制御するようにすればよい。具体的な方法については、図７のステップＳ５の所定のｐＨ値を所定のＣＯＤ値に置き換えればよいので、詳細な説明は省略する。
【００９６】
また、本実施の形態において、曝気処理槽での曝気処理を制御するのに用いるパラメータは、前述したｐＨ値の替わりに電気伝導度を用いることもできる。この電気伝導度は、糞尿流体中の不純物の混濁具合を表す。この場合、曝気処理槽内部に糞尿流体の電気伝導度を検出するセンサを設け、電気伝導度が所定の値になるまで、出力装置から出力される消泡水の流量が所定の範囲内に収まるように曝気レータや空気供給装置等の空気供給手段や加熱パイプ等の加熱装置を制御するようにすればよい。具体的な方法については、図７のステップＳ５の所定のｐＨ値を所定の電気伝導度に置き換えればよいので、詳細な説明は省略する。
【００９７】
［曝気処理槽の他の制御方法］
また、本実施の形態において、曝気処理槽での曝気処理を制御するのに用いる値は、上述した流量に、曝気処理槽内部の糞尿流体の温度と、曝気処理槽内部の圧力のうち少なくとも一方を組み合わせて用いることができる。この場合、曝気処理槽内部の温度および圧力が所定の範囲内に収まるように曝気レータや空気供給装置等の空気供給手段や加熱パイプ等の加熱装置を制御すればよい。この制御方法の構成を、図８に示す。
【００９８】
曝気処理槽１には、流量センサ２０２に加えて、曝気処理槽１内部の圧力を測定する圧力センサと、曝気処理槽１内部の糞尿流体の温度を測定する温度センサ２０３を設ける。これらの流量センサ２０２、圧力センサおよび温度センサ２０３は、コントローラ７と電気的に接続されており、各センサで測定された値は、コントローラ７に出力される。コントローラ７は、流量センサ、圧力センサおよび温度センサで測定される値に所定の範囲を設け、この範囲内に流量センサ２０２、圧力センサおよび温度センサ２０３から測定される値が収まるよう制御装置８および曝気レータ１６等を制御し、糞尿流体が所定のパラメータ値を有するようになるまで曝気処理を行う。なお、温度センサ２０３および圧力センサは、曝気処理槽内部の糞尿流体の温度または曝気処理槽内部の温度を測定できる場所であれば、曝気処理槽１のどの位置にでも設けることができる。
【００９９】
コントローラ７は、糞尿流体のパラメータ値が所定の値になるまで、曝気処理槽１内部の圧力が所定の範囲内で曝気処理が行われるよう、圧力センサで測定される値に上限値と下限値を設け、その圧力が上限値を超えると曝気レータ１６等の空気供給手段を停止し、曝気処理槽１内部の圧力が下限値を下回ると曝気レータ１６等の空気供給手段を駆動させる。
【０１００】
また、コントローラ７は、糞尿流体のパラメータ値が所定の値になるまで、曝気処理槽１内部の糞尿流体の温度が所定の範囲内で曝気処理が行われるよう、温度センサ２０３で測定される値に上限値と下限値を設け、その温度が上限値を超えると曝気レータ１６等の空気供給手段や加熱手段を停止し、曝気処理槽１内部の糞尿流体の温度が下限値を下回ると曝気レータ１６等の空気供給手段や加熱パイプ等の加熱装置等を駆動させる。
【０１０１】
上述したこれらの制御方法に、図７を参照した流量センサを用いた制御方法を組み合わせることにより、本実施の形態にかかる糞尿処理装置は、糞尿流体に安定した曝気処理を行い、かつ所定の特性を有した曝気処理糞尿流体を得ることができる。
【０１０２】
なお、制御部８ａは、ｐＨセンサ、流量センサ、温度センサ、圧力センサ、ＢＯＤ値センサ、ＣＯＤ値センサおよび電気伝導度センサ等のパラメータ値測定部で得られた測定値と、メモリ８ｂに記録されている基準値とを比較して差分を算出し、この差分に基づいて曝気処理槽を制御するようにすることもできる。制御部８ａは、差分の度合いによって空気供給手段が供給する空気の量を調節することにより、円滑に曝気処理槽内の曝気処理の制御を行うことが可能となる。
【０１０３】
また、メモリ８ｂには、ｐＨセンサ、流量センサ、温度センサ、圧力センサ、ＢＯＤ値センサ、ＣＯＤ値センサおよび電気伝導度センサ等のパラメータ値測定部で得られた測定値に対応した基準値が複数記録されており、制御部８ａは、ｐＨセンサ、流量センサ、温度センサ、圧力センサ、ＢＯＤ値センサ、ＣＯＤ値センサおよび電気伝導度センサ等等のパラメータ値測定部で得られた測定値に、基準値を乗算等をすることにより更正し、この更正した値に基づいて制御するようにすることもできる。これにより、本実施の形態にかかる糞尿処理装置は、曝気処理槽内の糞尿流体の状態に応じて、空気供給手段が供給する空気の量の加減および駆動時間等を調節して、あらゆる状態の糞尿流体に効果的に曝気処理を行うことができる。
【０１０４】
また、メモリ８ｂに記録されている基準値は、ｐＨセンサ、流量センサ、温度センサ、圧力センサ、ＢＯＤ値センサ、ＣＯＤ値センサおよび電気伝導度センサ等のパラメータ値測定部で得られた時点の異なるそれぞれの複数の測定値の平均値に基づいて更正することができる。パラメータ値測定部が測定する測定値は、糞尿流体の特性や曝気処理槽内の曝気処理の状態により、測定した時点、つまり測定した時点でのパラメータ値測定部のセンサ付近の糞尿流体の状態によって異なる場合がある。そこで、制御部８ａは、時点が異なる測定値の平均値を算出し、この平均値に基づいて空気供給手段等の制御を行う。なお、メモリ８ｂには、パラメータ値測定部が測定した時点が異なる測定値が記録されており、制御部８ａは、メモリ８ｂに記録されている時点が異なる測定値に基づいて基準値を更正する。
【０１０５】
これにより、本実施の形態にかかる糞尿処理装置は、糞尿流体全体に安定した曝気処理を行うことができる。
【０１０６】
また、シャワー１５は、曝気処理槽１底部の糞尿流体を曝気処理槽１の液面の上方から出力して空気と接触させることにより、糞尿流体の酸化発酵を促進させるため、曝気レータ１６および空気供給装置１７と同様に空気供給手段として駆動させることもできる。これにより、糞尿流体は、効果的に曝気処理が施される
【０１０７】
［糞尿処理装置の動作］
次に、本実施の形態にかかる糞尿処理装置の動作について説明する。
【０１０８】
家畜が排泄した糞尿は、固液分離器６により、固体成分と液体成分に分離され、液体成分（糞尿流体）は液分貯留槽６ａに貯留され、固体成分（固形物）は堆肥ユニット６ｂに搬送される。
【０１０９】
液分貯留槽６ａに貯留された糞尿流体は、ポンプ３１０およびパイプ３１１を介して前貯留槽３の上部に設けられている投入口８３より箱体４８内部の前貯留部５ａに投入される。この前貯留槽３に投入された糞尿流体のｐＨ値は、約５．０〜７．０である。なお、本実施の形態において、パラメータ値にｐＨ値を用いて動作について説明するが、ｐＨ値の替わりにＢＯＤ値、ＣＯＤ値または電気伝導度を適用できることは言うまでもない。また、パラメータ値にｐＨ値、ＢＯＤ値、ＣＯＤ値または電気伝導度のうち少なくとも２つを組み合わせることもできる。
【０１１０】
前貯留部５ａに投入された糞尿流体は、固液分離されたばかりであるため、糞尿流体中に残留固形物が混じっていて、粘性が高い。そこで、前貯留部５ａに設けられたミキサ８４や循環ポンプ８９を駆動させる。ミキサ８４を駆動させると、糞尿流体は、糞尿流体中の液体成分と残留固液物が攪拌されて粘性が低くなり、後の曝気処理が効果的に行われる。また、循環ポンプ８９を駆動させると、前貯留部５ａ底部の糞尿流体が前貯留部５ａ上部より排出されることにより、糞尿流体が攪拌されるので、糞尿流体の粘性を低下させることができる。
【０１１１】
また、隔壁８２が孔８２ａを有しているので、糞尿流体は、ミキサ８４や循環ポンプ８９により攪拌されるときに孔８２ａを通過し、前貯留部５ａおよび前貯留部５ｂの間を移動することにより効果的に攪拌される。
【０１１２】
上述したように前貯留槽３に投入されてミキサ８４により攪拌された糞尿流体は、ポンプ８６により、パイプ８６ｂおよびパイプ１２ａを経由して、曝気処理槽１の糞尿流体拡散部１２に送出される。
【０１１３】
前貯留槽３から送出された糞尿流体は、糞尿流体拡散部１２のパイプ１２ａから引き込み管１２ｂ内部を通り、引き込み管１２ｂの下端部から拡散板１２ｃに向けて放出される。モータ１２ｄにより回転させられている拡散板１２ｃに衝突した糞尿流体は、曝気処理部１ａ内部に効果的に拡散する。これにより、曝気処理槽１内部に放出された糞尿流体が１ヶ所に堆積してしまうのを防ぐことができ、糞尿流体全体が効果的に曝気処理される。
【０１１４】
糞尿流体拡散部１２により曝気処理部１ａ内部に拡散された糞尿流体は、曝気処理部１ａ底部に貯留し、曝気レータ１６により曝気処理が行われる。このとき、空気供給装置１７により補助的に空気が糞尿流体中に供給されることにより、糞尿流体の曝気処理の効率が向上する。
【０１１５】
糞尿流体に曝気処理を施すと、糞尿流体は大量の泡を発生する。この泡は、出力装置１３，１４の筒状ガイド部１３ａ，１４ａを通って消泡部１３ｃ，１４ｃに達し、この消泡部１３ｃ，１４ｃにより消泡されて液体となり、出口部１３ｄ，１４ｄを通ってパイプ１３ｇ，１４ｇを経由し、消泡水タンク２５に出力される。
【０１１６】
パイプ１３ｇ，１４ｇから消泡水タンク２５へ送出された糞尿流体は、消泡水タンク２５の底部に一端が接続された設けられたパイプ２５ａまたはポンプ２５ｂに接続されたパイプ２５ｃから曝気処理部１ａ底部に放出され、曝気処理部１ａにおいて曝気処理が施される。
【０１１７】
曝気処理部１ａで糞尿流体が曝気処理が施されることにより発生した泡は、出力装置１３，１４により消泡水タンク２５に出力される。これにより曝気処理部１ａ内部の糞尿流体は、曝気処理部１ａ内部を循環し、連続的に曝気処理が施される。なお、消泡水タンク２５に消泡水タンク２５の所定量より多くの糞尿流体が送出されてきたときには、過剰の糞尿流体は、消泡水タンク２５の側壁に接続されたパイプ２５ｄから熟成槽２や前貯留槽３へ送出される。
【０１１８】
曝気処理部１ａ底部に溜まっている糞尿流体は、ミキサ１８により隔壁１１の下端部と箱体１０から構成される隙間を通過して循環部１ｂに侵入する。この循環部１ｂに侵入した糞尿流体は、ポンプ１９によりパイプ１９ｂを経由してパイプ１２ａを通り、再び糞尿流体拡散部１２に送られ、曝気処理部１ａ内部に拡散される。これにより、糞尿流体全体が効果的に曝気処理される。また、循環部１ｂに侵入した糞尿流体は、ポンプ２０によりパイプ２０ｂを経由してシャワー１５に送られ、曝気処理部１ａ内部に放出され、曝気処理槽１内部を循環して曝気処理が施される。
【０１１９】
曝気処理槽１内部の糞尿流体は、ｐＨ値が約７．５〜８．５になるまで上述したような方法で曝気処理が行われた後、ポンプ２０によりパイプ２０ｂおよびパイプ５３を経由して熟成槽２の熟成部３ａに送出される。なお、曝気処理槽１内部の糞尿流体は、必要に応じてポンプ１９によりパイプ１９ｂおよびパイプ８６ｂを経由してパイプ５３を通り、熟成槽２に送出するようにしてもよい。
【０１２０】
曝気処理部１ａ底部に溜まっている堆積物は、ドレーンパイプ２１によりドレーンタンク５に送出される。また、ドレーンタンク５に部に貯留された沈殿物の上澄みの流体成分は、ポンプ９７により曝気処理槽１に送出されて、曝気処理が施される
【０１２１】
曝気処理槽１で曝気処理が行われると、微生物が酸化発酵する際に熱を放出し、そのときの糞尿流体の温度は、約５０〜５３℃になる。寒冷下で曝気処理を行う際には、微生物の酸化発酵を促進させるために、加熱パイプ２３，４５で曝気処理槽内部を加熱することにより、糞尿流体を効果的に曝気処理することができる。
【０１２２】
ポンプ２０によりパイプ２０ｂおよびパイプ５３を経由して熟成槽２に送出された曝気処理液およびパイプ２５ｄおよび１５１により消泡水タンク２５から送出された曝気処理液は、熟成部３ａに貯留される。熟成部３ａに貯留された曝気処理液は、必要に応じて空気供給装置６０により空気を供給することにより、曝気処理液中の菌が死滅を防ぎかつ曝気処理液が有する所定の特性、すなわち所定のｐＨ値を有した状態に維持することができる。また、熟成部３ａに貯留された曝気処理液は、必要に応じてポンプ５４によりシャワー５６から熟成部３ａに放出することにより、熟成部３ａ内部を循環させることができる。これによっても曝気処理液中の菌が死滅を防ぎかつ曝気処理液が有する所定の特性有した状態に維持することができる。
【０１２３】
所定の期間熟成部３ａに貯留された曝気処理液は、ポンプ５４により熟成部３ｂに送出される。熟成部３ｂに送出された曝気処理液は、熟成部３ｂにおいて熟成部３ａと同様に所定の特性を有した状態で貯留されて、最終的に曝気処理液は、所定の特性を有した状態で熟成部４ｂから外部貯留槽４に出力され、液肥として耕種作物の栽培に用いる。
【０１２４】
なお、必要に応じて曝気処理液は、熟成槽２に貯留された糞尿流体を前貯留槽３に送出するようにしてもよい。例えば、レベルセンサ２４３により前貯留槽３内部の糞尿流体の量が所定の量よりも少ないことが検出され、かつ、レベルセンサ２０４により曝気処理槽１内部の糞尿流体の量も少ないことが検出された場合、バルブ１３０，１３１を開放し、かつ、バルブ１２４，１３２，１３３を閉じ、ポンプ５５を駆動させるにより、パイプ５５ｂ、８５を介して熟成槽２に貯留された糞尿流体を前貯留槽３に送出するようにしてもよい。これにより前貯留槽３は、投入される糞尿流体や曝気処理槽１内部の糞尿流体の量が少ない場合でも常に糞尿流体を確保でき、糞尿流体中の菌の死滅を防ぐことができる。
【０１２５】
また、曝気処理液は、曝気処理槽１および熟成槽２から選択的に前貯留槽３に送出するようにしてもよい。例えば、レベルセンサ２４３により前貯留槽３内部の糞尿流体の量が所定の量よりも少ないことが検出されると、曝気処理槽１のレベルセンサ２０４の値と、熟成槽２のレベルセンサ２２５，２２６の値とを比較し、曝気処理液が多い方から前貯留槽３に曝気処理液を送出するようにしてもよい。このようにしても、前貯留槽３は、投入される糞尿流体や曝気処理槽１内部の糞尿流体の量が少ない場合でも常に糞尿流体を確保でき、糞尿流体中の菌の死滅を防ぐことができる。
【０１２６】
本実施の形態において、例えば搾乳牛１００頭の糞尿処理を行うとすると、１日につき搾乳牛は１頭あたり６０ｋｇの糞尿（内訳は糞４０ｋｇ、尿２０ｋｇ）を排出し、この糞尿を固液分離装置で固液分離すると搾乳牛１頭あたり５０ｋｇの糞尿流体が得られるので、搾乳牛１００頭では１日につき５ｔ（５ｍ3）の糞尿流体が排出されることになる。この場合は、曝気処理槽１の容量を１５ｍ3、熟成槽２および前貯留槽３の容量を１０ｍ3と設定すると、それぞれの糞尿処理装置が１日につき５ｍ3ずつ糞尿流体を次段階処理装置に移行することになり、その結果約５日間という短期間で１日分の糞尿流体の曝気処理が完了する。上述したように最初に糞尿流体を前貯留槽３に投入してから５日目以降は、毎日５ｍ3の糞尿流体を前貯留槽３に投入すると、毎日５ｍ3の曝気処理液が熟成槽２から得られることになり、糞尿流体の曝気処理を連続的に行うことが可能となる。
【０１２７】
本実施の形態にかかる糞尿処理装置は、曝気処理槽１、熟成槽２、前貯留槽３のそれぞれがステンレスユニット構造体によって構成されている。これにより、各ユニットを予め工場で作っておき、設置現場では、このユニットの設置と各ユニット間の接続を行うだけでよく、工期を従来工法より格段に短くすることが可能となる。
【０１２８】
本実施の形態では、曝気処理槽１、熟成槽２、前貯留槽３、外部貯留槽４、ドレーンタンク５、固液分離器６、コントローラ７および制御装置８から構成されたが、処理槽の数および容量、糞尿処理の曝気処理の順番およびそれぞれの槽のレイアウト等は、これに限定されず、頭数、設置場所等必要に応じて自由に変形、変更することができる。
【０１２９】
また、本実施の形態では、曝気処理槽を制御するパラメータとして流量およびｐＨ値を用いて説明したが、曝気処理槽を制御するパラメータはこれに限定されず、例えばＢＯＤ値、ＣＯＤ値および電気伝導度など必要に応じて自由に変更することができる。また、曝気処理槽を制御するパラメータとして流量、ｐＨ値、ＢＯＤ値、ＣＯＤ値および電気伝導度等を適宜自由に組み合わせて用いることもできる。これらは、コントローラ７と電気的に接続されたＢＯＤ値、ＣＯＤ値および電気伝導度を検出するセンサを曝気処理槽内部に設けることにより実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１３０】
本発明は、曝気処理を行う装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３１】
【図１】本発明の糞尿処理装置の概略図である。
【図２】図１におけるII−II線断面図である。
【図３】図１におけるIII−III線断面図である。
【図４】図１におけるIV−IV線断面図である。
【図５】固液分離器の構成を示す模式図である。
【図６】コントローラ７の構成を示すブロック図である。
【図７】コントローラ７の制御方法を示すフローチャートである。
【図８】曝気処理槽の他の制御例を説明するためのブロック図である。
【符号の説明】
【０１３２】
１…曝気処理槽、１ａ…曝気処理部、１ｂ…循環部、２…熟成槽、３ａ，３ｂ…熟成部、３…前貯留槽、５ａ，５ｂ…前貯留部、４…外部貯留槽、５…ドレーンタンク、６…固液分離器、６ａ…液分貯留槽、６ｂ…堆肥ユニット、７…コントローラ、８ａ…制御部、８ｂ…メモリ、８ｃ…Ｉ／Ｆ、８ｄ…操作部、８ｅ…表示部、８…制御装置、８９…循環ポンプ、８９ａ…ポンプ部、８９ｂ…パイプ、１０１…コンプレッサー、１０２…タンク、１０３…ボイラー、１０５…空気供給口、１０６…流体出力口、１０７…流体入力口、１１１〜１４３…バルブ、１５２…フィードバックパイプ、２０１，２２１，２２２，２４１…ｐＨセンサ、２０２…流量センサ、２０３，２２３，２２４，２４２…温度センサ、２０４，２２５，２２６，２４３…レベルセンサ、３０１…ベース、３０２…分離部、３０２ａ…カバー、３０２ｂ…スクリューシャフト、３０２ｃ…スクリーン、３０３…受入ホッパ、３０４…加圧部、３０４ａ…カバー、３０４ｂ…圧力調整板、３０４ｃ…支持部、３０４ｄ…スプリング、３０５…モータ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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