(57)【要約】【課題】旋回噴流攪拌処理による家畜糞尿スラリー浄化・再資源化処理システムを提供する。【解決手段】スラリー状家畜糞尿等の被処理スラリーを浄化処理して再資源化する処理システムであって、１）上記スラリーを収容し、液体又は気体の噴流による旋回攪拌処理とオゾン処理とを組み合わせて該スラリーを浄化処理する第１の攪拌処理槽、２）その処理液中の有機物の分解、吸着作用を有する粘土質土壌及び鉄系触媒を処理資材として収容した土壌吸着保持槽、３）上記保持槽から発生する余剰上澄液を収容し、液体又は噴流による旋回攪拌処理とオゾン処理を組み合わせて該上澄液を更に浄化処理する第２の攪拌処理槽、からなるスラリー処理システム、及び処理方法。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
スラリー状家畜糞尿又は農水産系加工副産物からなる被処理スラリーを浄化処理して再資源化する方法であって、上記スラリーに、液体又は気体の旋回噴流による旋回攪拌処理とオゾンガス混入によるオゾン処理とを同時的に施すことにより、１）スラリー中の易分解性有機物の分解、２）病原性微生物の殺菌、３）悪臭物質の分解・脱臭を行うことを特徴とする、スラリー浄化・再資源化処理方法。
【請求項２】
上記スラリーを、液体又は気体の旋回噴流による旋回攪拌処理手段とオゾンガス混入手段を具備した旋回噴流攪拌処理槽に投入して、該スラリーに上記旋回攪拌処理とオゾン処理とを同時的に施すことを特徴とする、請求項１に記載のスラリー浄化・再資源化処理方法。
【請求項３】
スラリー状家畜糞尿又は農水産系加工副産物からなる被処理スラリーを浄化処理して再資源化する方法であって、以下のステップ；
（１）上記スラリーに、液体又は気体の旋回噴流による旋回攪拌処理とオゾンガス混入によるオゾン処理とを同時的に施すことにより、１）スラリー中の易分解性有機物の分解、２）病原性微生物の殺菌、３）悪臭物質の分解・脱臭を行うステップ、
（２）その処理液を、粘土質土壌及び鉄系触媒からなる処理資材と組み合わせて、攪拌混合、静置する操作を反復して、肥料用成分を土壌に吸着させるとともに、肥料用成分を吸着した土壌と余剰上澄液を分離させるステップ、
からなることを特徴とする、スラリー浄化・再資源化処理方法。
【請求項４】
上記処理液を、粘土質土壌及び鉄系触媒からなる処理資材を収容した土壌吸着保持槽に投入して、該処理液を攪拌混合し、静置する操作を反復して、肥料用成分を土壌に吸着させることを特徴とする、請求項３に記載のスラリー浄化・再資源化処理方法。
【請求項５】
吸着処理後、肥料用成分を吸着した土壌を有機肥料として槽外搬出することを特徴とする、請求項４に記載のスラリー浄化・再資源化方法。
【請求項６】
スラリー状家畜糞尿又は農水産系加工副産物からなる被処理スラリーを浄化処理して再資源化する方法であって、以下のステップ；
（１）上記スラリーを、液体又は気体の旋回噴流による旋回攪拌処理手段とオゾンガス混入手段を具備した第１の旋回噴流攪拌処理槽に投入して、液体又は気体の旋回噴流による旋回攪拌処理とオゾンガス混入によるオゾン処理とを同時的に施して該スラリーを浄化処理するステップ、
（２）その処理液を、粘土質土壌及び鉄系触媒を含む処理資材を収容した土壌吸着保持槽に移送し、攪拌混合、静置する操作を反復して、肥料用成分を吸着した土壌と余剰上澄液に分離させるステップ、
（３）肥料用成分を吸着した土壌を有機肥料として槽外搬出するステップ、
（４）上記余剰上澄液を、第２の旋回噴流攪拌処理槽に移送し、液体又は気体の旋回噴流による旋回攪拌処理とオゾンガス混入によるオゾン処理とを同時的に施して該上澄液を更に浄化処理するステップ、
からなることを特徴とする、スラリー浄化・再資源化処理方法。
【請求項７】
スラリー状家畜糞尿又は農水産系加工副産物からなる被処理スラリーを浄化処理して再資源化する処理システムであって、円筒状槽と、該槽に投入したスラリーを液体又は気体の旋回噴流により旋回攪拌する手段と、該スラリーにオゾンガスを混合する手段とを具備し、上記スラリーを円筒状槽に投入し、上記旋回攪拌処理とオゾン処理とを組み合わせて該スラリーを浄化処理するようにしたことを特徴とする、スラリー浄化・再資源化処理システム。
【請求項８】
スラリー状家畜糞尿又は農水産系加工副産物からなる被処理スラリーを浄化処理して再資源化する処理システムであって、以下の（１）〜（２）の槽；
（１）円筒状槽と、該槽に投入したスラリーを液体又は気体の旋回噴流により旋回攪拌する手段と、該スラリーにオゾンガスを混入する手段とを具備した旋回噴流攪拌処理槽、
（２）円筒状槽と、該槽に投入した処理液を攪拌する手段とを具備し、該槽内に粘土質土壌及び鉄系触媒からなる処理資材を収容した土壌吸着保持槽、
からなり、上記旋回噴流攪拌処理槽で浄化処理した処理液を、上記土壌吸着保持槽に移送し、該処理液を攪拌混合して該処理液中の肥料用成分を土壌に吸着させるようにしたことを特徴とする、スラリー浄化・再資源化処理システム。
【請求項９】
スラリー状家畜糞尿又は農水産系加工副産物からなる被処理スラリーを浄化処理して再資源化する処理システムであって、以下の（１）〜（３）の槽；
（１）円筒状槽と、該槽に投入したスラリーを液体又は気体の旋回噴流により旋回攪拌する手段と、該スラリーにオゾンガスを混入する手段とを具備した第１の旋回噴流攪拌処理槽、
（２）円筒状槽と、該槽に投入した処理液を攪拌する手段とを具備し、該槽内に粘土質土壌及び鉄系触媒からなる処理資材を収容した土壌吸着保持槽、
（３）上記保持槽から発生する余剰上澄液を収容し、液体又は噴流による旋回攪拌処理とオゾンガスによるオゾン処理とを組み合わせて該上澄液を浄化処理する第２の旋回噴流攪拌処理槽、
からなり、第１の旋回噴流攪拌処理槽に投入したスラリーを浄化処理後、その処理液を土壌吸着保持槽へ移送し、攪拌混合、静置する操作を反復して、肥料用成分を吸着した土壌と余剰上澄液に分離させ、該土壌を有機肥料として槽外搬出し、上記余剰上澄液を第２の旋回噴流攪拌処理槽に移送し、浄化処理するようにしたことを特徴とする、スラリー浄化・再資源化処理システム。
【請求項１０】
第１及び第２の旋回噴流攪拌処理槽にオゾンガスを供給するためのオゾン発生機及び配管を有する、請求項９に記載のスラリー浄化・再資源化処理システム。
【請求項１１】
第１の旋回噴流攪拌処理槽、土壌吸着保持槽及び第２の旋回噴流攪拌処理槽へ処理液又は余剰上澄液を移送する循環ポンプ及び配管を有する、請求項９に記載のスラリー浄化・再資源化処理システム。
【請求項１２】
第１及び第２の旋回噴流攪拌処理槽から発生する臭気・廃オゾン、土壌吸着保持槽から発生する臭気を処理する脱臭・脱オゾン装置を有する、請求項９に記載のスラリー浄化・再資源化処理システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、旋回噴流攪拌処理による家畜糞尿スラリー等の浄化・再資源化処理システムに関するものであり、更に詳しくは、１）液体又は気体の旋回噴流による旋回攪拌処理と、２）オゾン混入によるオゾン処理と、３）イオン吸着作用を有する粘土質土壌及び鉄系触媒からなる処理資材による処理とを組み合わせて、従来の微生物・曝気処理を主体としたスラリー処理技術における種々の問題点を確実に解消して、高効率、省エネルギーでスラリーの浄化・再資源化を実現化することを可能とする新しい省エネルギー型の家畜糞尿スラリー等の浄化・再資源化処理技術に関するものである。
本発明のスラリー浄化・再資源化処理システムは、処理施設の小規模化と低コスト化を実現化するものであり、酪農家が簡便に設置し、利用することを可能とする小規模・高機能スラリー処理システムとして有用である。
【０００２】
【従来の技術】
従来、家畜糞尿や農水産系加工副産物に起因する環境問題や、Ｏ−１５７・クリプトスポリジウム等の病原性微生物の流出問題が社会的な問題となっている。一方、農業にとって、無農薬・有機肥料農産物による付加価値化が強く求められる状況になっており、家畜糞尿等の有効な浄化処理による環境対策とその再資源化による新しい高機能性有機肥料化が急務の課題となっている。
また、政策面からも、「家畜排せつ物法」の施行（平成１１年）に伴い、平成１６年度末までに糞尿処理に関する施設整備が求められており、それに適合する新しい家畜糞尿スラリー等の浄化及び再資源化技術の開発は不可欠の課題となっている。
このように、現在、スラリー状家畜糞尿等の処理技術は、それらが悪臭や河川、地下水の汚染等の深刻な環境問題を引き起こしているにもかかわらず、未だ有効な処理技術が未確立な状況にあると言っても過言ではない。
【０００３】
一方、これまでの従来技術の代表的なものとして、曝気・微生物処理法による家畜糞尿スラリーの腐熟化（液肥化）技術があげられるが、この方法では、例えば、スラリーを、第一曝気槽、第二曝気槽、貯留槽で処理した後、圃場散布しているのが実情である。しかしながら、曝気法によるスラリー処理技術には、以下のような問題点がある。
（１）処理プロセスが高温にならないため、土壌病原菌やＯ−１５７等の病原性微生物の死滅が不十分である。
（２）液肥では主要な肥料成分（ＮＰＫ）が少なく、その用途も限られることとなり、その市場性を確保する上で種々の難点がある。
（３）処理したスラリーは、量が多く、扱いにくく、遠方への運搬は困難であるため、その利用は近隣圃場に止まり、その全量を消費することができない。
（４）処理時間が長く（曝気日数：約３０日）、しかも、大規模な貯留槽設備を必要とする。
（５）曝気中の泡の発生とその飛散による環境汚染の問題がある。
（６）長時間処理によるアンモニアの揮散（悪臭、土壌酸性化、窒素損失）の問題がある。
（７）イニシャルコスト、及びランニングコストが高コストである。
【０００４】
これらのことを踏まえて、従来、曝気法によるスラリー処理技術を種々改良する試みが行われているが、上記問題点を根本的に解消することができる新しい技術は未だ確立されていないのが実情である。したがって、当該技術分野においては上記従来技術の問題点を確実に解消し得る新しい技術を開発することが強く要請されていた。
上記先行技術として、オゾンの強い酸化力を利用した機械的攪拌によるスラリー処理技術及び生活水等を湖沼に流す際に前もってその中に含まれるＫ．Ｐ等の成分を土壌にその緩衝作用により吸着させる汚水の浄化法等の試みがあげられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような状況の中で、本発明者らは、上記従来技術に鑑みて、上記従来技術の問題点を確実に解消することができる新しいスラリー浄化・再資源化処理技術を開発することを目標として鋭意研究を積み重ねた結果、液体又は気体の旋回噴流による旋回攪拌処理手段とオゾンガス混入手段を具備した旋回噴流攪拌槽、粘土質土壌及び鉄系触媒からなる資材を収容した土壌吸着保持槽を組み合わせた新しいスラリー浄化・再資源化処理システムを使用することにより所期の目的を達成し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明は、スラリー状家畜糞尿又は農水産系加工副産物からなる被処理スラリーの新しい浄化・再資源化処理方法及びその処理システムを提供することを目的とするものである。
また、本発明は、従来の曝気法によるスラリー処理技術に代えて、旋回噴流攪拌処理、高濃度オゾン処理、及び、粘土質土壌及び微量鉄系触媒による有機物の無機化及び吸着処理を適宜組み合わせた処理システムを使用することにより、スラリー状家畜糞尿又は農水産系加工副産物からなる被処理スラリーを、高能率、低コストで処理することを実現化する、新しいスラリー浄化・再資源化処理システムを提供することを目的とするものである。
また、本発明は、スラリー状家畜糞尿等を高機能性有機肥料として再資源化することができる新しいスラリー処理システムを提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明は、以下の技術的手段から構成される。
（１）スラリー状家畜糞尿又は農水産系加工副産物からなる被処理スラリーを浄化処理して再資源化する方法であって、上記スラリーに、液体又は気体の旋回噴流による旋回攪拌処理とオゾンガス混入によるオゾン処理とを同時的に施すことにより、１）スラリー中の易分解性有機物の分解、２）病原性微生物の殺菌、３）悪臭物質の分解・脱臭を行うことを特徴とする、スラリー浄化・再資源化処理方法。
（２）上記スラリーを、液体又は気体の旋回噴流による旋回攪拌処理手段とオゾンガス混入手段を具備した旋回噴流攪拌処理槽に投入して、該スラリーに上記旋回攪拌処理とオゾン処理とを同時的に施すことを特徴とする、前記（１）に記載のスラリー浄化・再資源化処理方法。
（３）スラリー状家畜糞尿又は農水産系加工副産物からなる被処理スラリーを浄化処理して再資源化する方法であって、以下のステップ；
（ａ）上記スラリーに、液体又は気体の旋回噴流による旋回攪拌処理とオゾンガス混入によるオゾン処理とを同時的に施すことにより、１）スラリー中の易分解性有機物の分解、２）病原性微生物の殺菌、３）悪臭物質の分解・脱臭を行うステップ、
（ｂ）その処理液を、粘土質土壌及び鉄系触媒からなる処理資材と組み合わせて、攪拌混合、静置する操作を反復して、肥料用成分を土壌に吸着させるとともに、肥料用成分を吸着した土壌と余剰上澄液を分離させるステップ、
からなることを特徴とする、スラリー浄化・再資源化処理方法。
（４）上記処理液を、粘土質土壌及び鉄系触媒からなる処理資材を収容した土壌吸着保持槽に投入して、該処理液を攪拌混合し、静置する操作を反復して、肥料用成分を土壌に吸着させることを特徴とする、前記（３）に記載のスラリー浄化・再資源化処理方法。
（５）吸着処理後、肥料用成分を吸着した土壌を有機肥料として槽外搬出することを特徴とする、前記（４）に記載のスラリー浄化・再資源化方法。
（６）スラリー状家畜糞尿又は農水産系加工副産物からなる被処理スラリーを浄化処理して再資源化する方法であって、以下のステップ；
（ａ）上記スラリーを、液体又は気体の旋回噴流による旋回攪拌処理手段とオゾンガス混入手段を具備した第１の旋回噴流攪拌処理槽に投入して、液体又は気体の旋回噴流による旋回攪拌処理とオゾンガス混入によるオゾン処理とを同時的に施して該スラリーを浄化処理するステップ、
（ｂ）その処理液を、粘土質土壌及び鉄系触媒を含む処理資材を収容した土壌吸着保持槽に移送し、攪拌混合、静置する操作を反復して、肥料用成分を吸着した土壌と余剰上澄液に分離させるステップ、
（ｃ）肥料用成分を吸着した土壌を有機肥料として槽外搬出するステップ、
（ｄ）上記余剰上澄液を、第２の旋回噴流攪拌処理槽に移送し、液体又は気体の旋回噴流による旋回攪拌処理とオゾンガス混入によるオゾン処理とを同時的に施して該上澄液を更に浄化処理するステップ、
からなることを特徴とする、スラリー浄化・再資源化処理方法。
（７）スラリー状家畜糞尿又は農水産系加工副産物からなる被処理スラリーを浄化処理して再資源化する処理システムであって、円筒状槽と、該槽に投入したスラリーを液体又は気体の旋回噴流により旋回攪拌する手段と、該スラリーにオゾンガスを混合する手段とを具備し、上記スラリーを円筒状槽に投入し、上記旋回攪拌処理とオゾン処理とを組み合わせて該スラリーを浄化処理するようにしたことを特徴とする、スラリー浄化・再資源化処理システム。
（８）スラリー状家畜糞尿又は農水産系加工副産物からなる被処理スラリーを浄化処理して再資源化する処理システムであって、以下の（ａ）〜（ｂ）の槽；
（ａ）円筒状槽と、該槽に投入したスラリーを液体又は気体の旋回噴流により旋回攪拌する手段と、該スラリーにオゾンガスを混入する手段とを具備した旋回噴流攪拌処理槽、
（ｂ）円筒状槽と、該槽に投入した処理液を攪拌する手段とを具備し、該槽内に粘土質土壌及び鉄系触媒からなる処理資材を収容した土壌吸着保持槽、
からなり、上記旋回噴流攪拌処理槽で浄化処理した処理液を、上記土壌吸着保持槽に移送し、該処理液を攪拌混合して該処理液中の肥料用成分を土壌に吸着させるようにしたことを特徴とする、スラリー浄化・再資源化処理システム。
（９）スラリー状家畜糞尿又は農水産系加工副産物からなる被処理スラリーを浄化処理して再資源化する処理システムであって、以下の（ａ）〜（ｃ）の槽；
（ａ）円筒状槽と、該槽に投入したスラリーを液体又は気体の旋回噴流により旋回攪拌する手段と、該スラリーにオゾンガスを混入する手段とを具備した第１の旋回噴流攪拌処理槽、
（ｂ）円筒状槽と、該槽に投入した処理液を攪拌する手段とを具備し、該槽内に粘土質土壌及び鉄系触媒からなる処理資材を収容した土壌吸着保持槽、
（ｃ）上記保持槽から発生する余剰上澄液を収容し、液体又は噴流による旋回攪拌処理とオゾンガスによるオゾン処理とを組み合わせて該上澄液を浄化処理する第２の旋回噴流攪拌処理槽、
からなり、第１の旋回噴流攪拌処理槽に投入したスラリーを浄化処理後、その処理液を土壌吸着保持槽へ移送し、攪拌混合、静置する操作を反復して、肥料用成分を吸着した土壌と余剰上澄液に分離させ、該土壌を有機肥料として槽外搬出し、上記余剰上澄液を第２の旋回噴流攪拌処理槽に移送し、浄化処理するようにしたことを特徴とする、スラリー浄化・再資源化処理システム。
（１０）第１及び第２の旋回噴流攪拌処理槽にオゾンガスを供給するためのオゾン発生機及び配管を有する、前記（９）に記載のスラリー浄化・再資源化処理システム。
（１１）第１の旋回噴流攪拌処理槽、土壌吸着保持槽及び第２の旋回噴流攪拌処理槽へ処理液又は余剰上澄液を移送する循環ポンプ及び配管を有する、前記（９）に記載のスラリー浄化・再資源化処理システム。
（１２）第１及び第２の旋回噴流攪拌処理槽から発生する臭気・廃オゾン、土壌吸着保持槽から発生する臭気を処理する脱臭・脱オゾン装置を有する、前記（９）に記載のスラリー浄化・再資源化処理システム。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明について更に詳細に説明する。
本発明のシステムは、好適には第１の旋回噴流攪拌処理槽、土壌吸着保持槽及び第２の旋回噴流攪拌処理槽から構成されるが、これに制限されるものではなく、第１の攪拌処理槽、又は該攪拌槽と土壌保持槽からなる構成とすることも適宜可能である。本発明で使用される旋回噴流攪拌処理槽は、プロペラ等の機械的な駆動源を必要とすることなしに、液体を効率的に攪拌することを可能とする装置である。この攪拌処理槽は、円筒状槽中に入れた液体（スラリー）に対し、気体あるいは液体を吹き込み、その噴流の旋回現象に伴う高速攪拌作用により液体を旋回攪拌処理するようにしたものである。該攪拌処理槽としては、好適には、円筒形容器（円筒状槽）を備え、容器内に収容した液体の液面又は水面から所定の深さのところに上向きに配向され、液体に気体を吹き込むための１又は複数のノズルが配置され、該ノズルから液体に吹き込まれる気体あるいは液体の流量を調整することで、液体の旋回高速攪拌作用を制御できるようにした装置が用いられる。本発明では、システムの一要素として、この装置が用いられ、この装置として、上記構成のもの又はそれを設計変更したものが適宜用いられる。
【０００８】
次に、本発明で使用される土壌吸着保持槽は、イオン交換能を有する粘土質土壌等をベースとして、これに鉄系触媒を吸着処理した処理資材を入れた円筒状槽からなり、攪拌装置が設置され、処理液と土壌を混合する機能を有する。上記鉄系触媒入りの粘土質土壌は、処理液との容積比が好適には、１：１〜１：１．５程度として槽内において混合・静置による処理を行う。イオン交換能を有する粘土質土壌等として、好適には、例えば、カオリナイト、モンモリロナイト、ムライト等の粘土鉱物を含む粘土質土壌、これに凝灰岩質ゼオライトを含むもの、及びこれらと同効のものが例示される。特に、多孔質でイオン交換能が大きく肥料成分の吸着性に優れることから、一般的な土壌に凝灰岩質ゼオライトを配合したものが好適に用いられる。また、粘土質土壌等の吸着処理に使用する鉄系触媒として、水溶性の鉄錯体及びそれと同効のものが例示される。その使用にあたっては水で希釈して粘土質土壌等に対してｐｐｍオーダーに相当する微量のものが用いられる。また、そのような処理資材に少量の硫酸第１鉄、硫酸マグネシウム及び光触媒作用を有する酸化チタンを配合することによってその効果を更に高めることができる。
【０００９】
本発明は、好適には、上記旋回噴流攪拌処理槽と土壌吸着保持槽を特定の配置で組み合わせて新しいトータル処理システムを構築した点に特徴を有するものであり、それにより、個々の装置では到底期待し得ない格別のスラリー浄化・再資源化処理効果を達成するものである。
即ち、本発明の上記個別装置を構成要素として用いることにより構築されたトータル処理システムは、これらの個別装置とは全く別異の作用効果を奏する新規処理技術として位置づけられるものである。
【００１０】
次に、本発明の処理システムについて図面に基づいて具体的に説明する。
図１に、本発明の処理システムの概略図を示す。図１に示されるように、本発明の処理システムは、第１の旋回噴流攪拌処理槽１、その下流に配置された土壌吸着保持槽２、その下流に第２の旋回噴流攪拌処理槽２を構成要素として含んでなり、更に、好適には、第１の旋回噴流攪拌処理槽１（以下、攪拌処理槽１と記載する）と第２の旋回噴流攪拌処理２（以下、攪拌処理槽２と記載する）に、オゾン発生機４からオゾンガスをエジェクター（図示せず）により混入させる配管、土壌吸着保持槽２（以下、土壌吸着槽２と記載する）に設置した攪拌装置６、攪拌処理槽１と土壌吸着槽２と攪拌処理槽２を、循環ポンプ７を介して連結する配管、各槽から発生した臭気・廃オゾンを処理する脱臭・脱オゾン装置５を具備している。
各槽は、好適には、円筒状で底部が円錐状ないし平面状に形成されるが、これらに限らず、これらと同等の形態のものであればいずれの形態のものでもよく、その処理目的に応じて、適宜、設計変更することができる。
【００１１】
オゾンガスは、好適には、エジェクターにより攪拌処理槽１及び２の液面に吹き込まれるが、オゾンガスは、液面又は水面から所定の深さのところに配置した１以上のノズルから吹き込むことも適宜可能である。
攪拌処理槽１及び２の液面へのオゾンガスの吹き込み、循環ポンプ７による処理液等の循環、土壌吸着槽に設置された攪拌装置６による攪拌、脱臭・脱オゾン装置による臭気・廃オゾン処理の操作は、公知の自動制御手段を付加して自動化し、それらを自動制御するようにすることも適宜可能である。
【００１２】
本発明では、攪拌処理槽として、例えば、底部に単孔ノズルを備えた内径Ｄの円筒形容器であって、容器内に収容した液体の液面の高さをＨ１とすると、ＤとＨ１の関係が約０．３＜Ｈ１／Ｄ＜約１を満たす装置、が例示される。上記関係を満たす場合に、単孔ノズルから液体内に気体を吹き込むと上昇泡噴流が形成され、これによって、液体の攪拌に好適な旋回現象が発生する。上述の旋回現象が気体による液体への周期的な加振によって誘起されるため、液体の攪拌に好ましい旋回現象が発生するためには、吹き込まれる気体の流量が臨界値以上であり、かつ、気体が液面から外部へ出ない流量以下であることが必要である。
【００１３】
この場合、液体の慣性力と表面張力の比として定義されるウェーバー数Ｗｅ＝ρＬＱｇ２  ／（σＬＤ３  ）が１０−５以上であれば、液体の攪拌に好ましい旋回現象が発生する。ここで、ρＬは液体の密度、Ｑｇは気体の吹き込み流量、σＬは液体の表面張力である。上記関係式において、Ｈ１／Ｄ＝約０．５の場合に、最も好適な攪拌効果が得られる旋回現象が発生する。上記装置において、単孔ノズルより上方の液体が、一方向に旋回すると、単孔ノズルより下方の液体は、逆方向に旋回する。単孔ノズルより下方における旋回流は、単孔ノズルより上方における旋回流を安定化させている。このため、単孔ノズルより下方に一定の深さの領域を設けることが好ましい。容器の底面と単孔ノズルの高さの差をＨ２とすると、約０．５Ｄ＜Ｈ２＜約２Ｄが好ましい。
【００１４】
また、攪拌処理槽として、例えば、内径Ｄの円筒形容器内に収容した液体の液面から深さＨ１のところに上向きに配置され、液体に気体を吹き込むための１又は複数のノズルが配置されており、深さＨ１と内径Ｄとの比Ｈ１／Ｄが、０．３〜１の範囲にあり、第１のノズルから液体内に吹き込まれる気体の流量Ｑａ  が、ρＬＱａ ２  ／（σＬＤ３  ）＝１０−５（ここで、ρＬは液体の密度、σＬは液体の表面張力）を満足する流量以上であり、かつ、気体の吹き込まれた液体が液面を吹き抜けない流量以下である装置において、上記容器の側面に、上記第１のノズルの先端よりも下方に位置する高さのところに上記側壁の接線方向に配向された、１又は複数の第２のノズルが配置されており、第２のノズルから容器内に液体が噴出される装置、が例示される。この装置において、上記第１のノズルのうち少なくとも１つは、容器内のほぼ中央に配置されていること、上記気体として空気を用いること、深さＨ１と内径Ｄとの比Ｈ１／Ｄは０．５であること、容器の底から液面までの深さがＨ１以上であること、容器の底からノズルまでの深さは０．５〜２Ｄの範囲であること、が好ましい。
【００１５】
図３に、上記装置の好適な一例を示す。この装置は、側壁９と底壁１０とを有する円筒形容器８を備えている。円筒形容器の内径は、Ｄである。円筒形容器には、底壁１０から液面までの高さがＨ１＋Ｈ２となるように、攪拌しようとする液体が収容されている。円筒形容器のほぼ中央には、液面からの深さがＨ１のところに上向きに配向された第１のノズル１１が配置されており、第１のノズル１１は、気体供給源に連結され、気体供給源から供給された気体が第１のノズルから液体内に噴射される。液面からノズルまでの深さＨ１と円筒形容器の内径Ｄとの比Ｈ１／Ｄは、約０．３〜約１の範囲にある。更に、円筒形容器の側壁には、第１のノズル１１の先端よりも下方に位置する高さのところに側壁の接線方向に配向された第２のノズル１２が配置されており、第２のノズル１２は、適宜の方式の液体供給源に連結されている。円筒形容器の底壁には、液体排出口が設けられている。
【００１６】
図４は、上記攪拌装置において、第１のノズル１１から空気が噴射され、これにより、液体が、矢印Ａで示されるように旋回している状態を模式的に示したものである。ノズルから噴射される空気の流量Ｑａ  は、ρＬＱａ ２  ／（σＬＤ３  ）＝１０−５を満足する流量以上であり、かつ、空気の気泡が液面から出ない流量以下である。一方、第１のノズル１１より下方の液体は、逆方向に旋回する。更に、第２のノズル１２から噴射される液体により、矢印Ｂで示される旋回が加速され、これにより、更に、矢印Ａで示される旋回も加速される。これにより、円筒形容器内の液体の攪拌が一層効率的に行われる。第２のノズルを配置することにより、第１のノズルのみの場合と比べて、旋回による攪拌効果が向上し、例えば、水の均一混合時間が約１／２になる。第１のノズルから噴射される気体として、例えば、空気の他、酸素、オゾン、その他、適宜の気体が用いられる。上記第１のノズル、及び第２のノズルの数及びその配置位置は、目的に応じて、任意に設計変更することができる。
【００１７】
次に、本発明の処理システムの動作について説明する。
まず、攪拌処理槽１に、被処理スラリーａ（家畜糞尿スラリーなど）を一定量投入する。投入後、攪拌処理槽１の底部に配置したノズルから液体を吹き込み、噴流による旋回高速攪拌を行う。これと同時に、オゾン発生機４で発生させたオゾンガスを、エジェクターにより、攪拌処理槽１に混入させる。このとき、円筒状槽内の円周方向、及び上下方向に旋回現象が生じ、この旋回により、高速攪拌・溶解・混合・レーリージェット効果がもたらされ、微細気泡として微粒子分散状態にあるオゾンと被処理スラリーとが持続的に反応する条件が得られる。これにより、攪拌処理槽１において、被処理スラリー中の、１）易分解性有機物の分散、２）病原性微生物の殺菌、３）悪臭物質（メチルメルカプタン等の有機硫黄化合物）の分解・脱臭が行われる。好適には、処理時間は約１〜２時間である。処理時間が極めて短いため、アンモニアの揮散による窒素損失の問題はほとんどない。
【００１８】
次に、その処理液を、循環ポンプ７により土壌吸着槽２へ移送する。この土壌吸着槽には、鉄系触媒入りの粘土質土壌が槽の約１／３程度入れてある。処理液の移送完了後、攪拌装置６を作動させ、処理液と粘土質土壌を混合する。この粘土質土壌は、小さな粒子の集合体であり、その表面積はかなり大きく、イオン交換容量も通常の土壌より大きく、その緩衝作用による無機イオンの吸着作用を有し、また、鉄系触媒の反応効果により、土壌の肥料成分吸着能力（保肥力）は、飛躍的に向上する。また、鉄系触媒の作用により、有機物の無機化が促進され、肥料価値が高まる。この土壌吸着槽２において、攪拌混合を約１５分〜１時間行った後、攪拌装置を停止し、約２〜４時間静置する。これにより、肥料用成分が土壌に吸着され、土壌と余剰上澄液がきれいに分離した状態となる。この吸着反応を、同一処理資材で約３０〜５０回繰り返し処理を行った後、有機肥料として槽外に搬出する。有機肥料の槽外への搬出手段は、特に限定されない。
【００１９】
本発明において使用する粘土質土壌及び鉄系触媒からなる処理資材は、イオン交換容量が大きく、その緩衝作用により高いイオン吸着能を有する粘土質土壌に、微量の鉄系触媒を含む水溶液を添加、混合して製造される。この場合、粘土質土壌の、例えば、粘土鉱物を含む一般的な土壌、赤レンガの原料として使用されている作物育成に適さない低品位質粘土質土壌、あるいはその凝灰岩質ゼオライトとの配合物等に、鉄系触媒として、水溶性の鉄錯体で水希釈物を鉄錯体の含有量がｐｐｍオーダーの配合割合で添加すること例示されるが、これに限らず、これと同効のものであれば同様に使用することができる。
この処理資材に含まれる鉄イオンにより反応性の高い活性酸素が生成し、更に、活性の高い粘土−鉄錯体を生成し、これらが処理液中のタンパク質や脂質などの有機物と反応して、ラジカル連鎖反応を引き起こし、有機物を急速に分解するとともに、生成した肥料成分は、粘土質土壌の高い吸着能力（保肥力）により該土壌に吸着保持され、攪拌混合と静置の操作を反復してこれらの分解及び吸着反応を同一資材で繰り返すことにより、固形分の肥料成分を吸着した土壌と液分の余剰上澄はきれいに分離した状態となる。
【００２０】
次に、１回毎の吸着反応終了後、分離した余剰上澄液を循環ポンプにより、攪拌処理槽２へ移送し、投入後、攪拌処理槽１で行った処理と同様の処理を行う。攪拌処理槽２においては、ＢＯＤ等の濃度に合わせて約３〜１０時間処理を行うことで、放流水質基準をクリアーするレベルまで確実に浄化することができる。また、各槽での処理が行われている際に、脱臭・脱イオン装置により、臭気・廃オゾンの処理を行う。この場合、臭気は、攪拌処理槽１においてオゾン反応によりほとんど分解・脱臭されるが、更に、土壌吸着槽における鉄系触媒により分解及び脱臭装置において、二次、三次処理を行うことにより、脱臭機能を高めることができる。廃オゾンは、脱オゾン装置において、速やかに酸素に分解される。脱オゾン装置として、例えば、低廉なＳｉＯ２  ・Ａｌ２  Ｏ３  を原料とした触媒槽を組み込んだ装置が使用されるが、これに限定されるものではなく、適宜の装置が用いられる。これにより、攪拌処理槽１及び２から発生する臭気・廃オゾンｂ、ｄ、及び土壌吸着槽２から発生する臭気ｃは、脱臭・脱オゾン装置５で処理され、脱臭・分解されて、排気される。
【００２１】
次に、本発明の処理システムによる、被処理スラリー（家畜糞尿スラリーなど）の無害化、有機系廃棄物の再資源化の作用について説明する。
攪拌処理槽１に投入された被処理スラリーは、投入後、液体の噴流による旋回高速攪拌と、オゾンガスの混入により、円筒状槽内の円周方向、及び上下方向に旋回現象が生じ、この旋回により、高速攪拌・溶解・混合・レーリージェット効果がもたらされ、微細気泡として微粒子分散状態にあるオゾンと被処理スラリーの、持続的な反応条件が確保される。これにより、攪拌処理槽１において、被処理スラリー中の、易分解性有機物の分解、病原性微生物の殺菌、悪臭物質の分解・脱臭、が行われる。次に、その処理液は、土壌吸着槽へ移送され、攪拌混合により、処理液と粘土質土壌を混合することで、粘土質土壌の緩衝作用による無機イオンの吸着能と鉄系触媒との反応により、粘土質土壌への肥料成分吸着能力（保肥力）が向上し、有機物の無機化が促進される。土壌吸着槽で攪拌混合を行った後、攪拌混合を停止し、数時間静置することで、肥料成分が粘土質土壌に吸着され、土壌と余剰上澄液がきれいに分離した状態となる。この吸着反応を同一資材で反復した後、有機肥料ｅとして回収する。上記余剰上澄液は、１回毎の吸着反応後、攪拌処理槽２へ移送され、攪拌処理槽１で行った処理と同様の処理を、放流水質基準をクリアーするレベルのＢＯＤ等の濃度になるまで繰り返し、放流ｆされる。同時に、各槽から発生する臭気・廃オゾンは脱臭・脱オゾン装置で脱臭・分解され、安全性を確保して排出される。
【００２２】
攪拌処理槽１による旋回高速攪拌処理と、オゾンガスによるオゾン処理を組合せることにより、オゾンガスを微細な気泡として、液体（糞尿スラリー）中に微粒子分散させ、オゾンの溶解量がヘンリーの法則に限定される以上の過剰な溶存量として確保することが可能となる。それと同時に、速やかな反応により溶解しているオゾンが消費された際に、液体中に微粒子分散していることにより、すぐにこれを補充し得る状態を維持できる。それにより、オゾンの反応量、反応効率、反応の持続性（安定性）を確保することが可能となり、これにより、高いスラリーの浄化効果が得られる。
【００２３】
次に、土壌吸着槽２では、鉄系触媒により有機物の分解が促進され、その分解物は、イオン交換能を有する粘土質土壌へ連続的に置換及び吸着される。この場合、分解生成物は、水が主であり、二酸化炭素、硫黄酸化物、窒素酸化物、塩素、微量金属等は粘土に吸着され保持される。そのため、塩化水素、窒素、亜硝酸等は排出されない。
更に、攪拌処理槽２では、上記攪拌処理槽１と同様に、旋回高速攪拌処理とオゾンガスによるオゾン処理により、放流水質基準をクリアーするレベルまでスラリーを浄化することができる。
本発明の処理システムは、好適には、スラリー状家畜糞尿の処理技術として利用されるが、更に、農水産系加工副産物やそれらと同等の性状の被処理スラリーの処理技術及びリサイクル技術としても広く利用することができる。
【００２４】
次に、試験例に基づいて本発明を具体的に説明する。
試験例
（１）スラリー処理液のＢＯＤ、ＣＯＤ分析
酪農農家より排出されるスラリー（家畜糞尿スラリー）を、攪拌処理槽１で２４時間処理した処理液のＢＯＤ、ＣＯＤを分析した。ＢＯＤについては隔膜電極法（ＪＩＳ  Ｋ０１０２−２１、ＪＩＳ  Ｋ０１０２−３２．３）により、また、ＣＯＤは、滴定法（ＪＩＳ  Ｋ０１０２−１７）により測定した。その結果を表１に示す。表１に示されるように、オゾン曝気と旋回を組み合わせる方法により、ＢＯＤ及びＣＯＤ値が顕著に改善することが分かった。
【００２５】
【表１】
2004167436.tif 000002
【００２６】
（２）スラリー処理液の土壌吸着反応後のＢＯＤ分析
スラリーを攪拌処理槽１で２時間処理した処理液と、これを土壌吸着槽２で吸着反応させた後の処理液について、ＢＯＤ分析（隔膜電極法）を行った。その結果を表２に示す。表２に示されるように、土壌吸着反応により処理液のＢＯＤ値が顕著に改善されることが分かった。
【００２７】
【表２】
2004167436.tif 000003
【００２８】
（３）土壌吸着反応によるＢＯＤの変化
スラリー原液と、これを攪拌処理槽１で２時間処理した処理液と、これを土壌吸着槽２で土壌吸着させた後の上澄液について、ＢＯＤ分析（隔膜電極法）を行った。土壌吸着を１０回繰り返し、各上澄液についてＢＯＤを測定した。その結果を表３に示す。表３に示されるように、スラリー原液、２時間処理液に比べて、土壌吸着後の上澄液のＢＯＤ値は、１〜１０回目の上澄液の全てにおいて、大きく改善されることが分かった。スラリー原液、２時間処理液及び土壌吸着後のスラリー上澄液の外観写真を図２に示す。
【００２９】
【表３】
2004167436.tif 000004
【００３０】
（４）土壌の肥料成分の分析
スラリーを攪拌処理槽１により２時間処理した処理液を土壌吸着槽２で土壌吸着させた（吸着反応を１０回繰り返した）後の土壌に吸着された肥料成分について分析した。その結果を吸着前の土壌の値と比較して表４に示す。各上澄液は、１回毎の吸着反応後の上澄液である。表４に示されるように、吸着前土壌と比べて、吸着土壌の肥料成分、窒素（Ｔ−Ｎ）、リン酸（Ｔ−Ｐ２  Ｏ５  ）、カリウム（Ｔ−Ｋ２  Ｏ）の含有量が向上することが分かった。
【００３１】
【表４】
2004167436.tif 000005
【００３２】
（５）スラリー原液及び処理液の窒素成分の分析
スラリー原液と、これを攪拌処理槽１で２時間処理した処理液について窒素成分を分析した。その結果を表５に示す。
表５に示されるように、攪拌処理槽１では、処理時間が極めて短いため、アンモニアの揮散による窒素損失の問題はほとんどないことが分かった。
【００３３】
【表５】
2004167436.tif 000006
【００３４】
（６）高濃度オゾン処理によるスラリーの悪臭成分の変化
スラリーの悪臭成分であるアンモニア、メルカプタン類について、スラリー原液とオゾン処理（１６０ｐｐｍ、４００ｐｐｍ）後の値を分析した。オゾン処理は、１２０時間、処理量は１０ｌ、測定は真空法ガス採取器（ＡＰ−１：光明理化学工業）により行った。その結果を表６に示す。表６に示されるように、オゾン処理（１６０ｐｐｍ）により、スラリーの悪臭成分が分解・脱臭されることが分かった。
【００３５】
【表６】
2004167436.tif 000007
【００３６】
（７）廃オゾン処理
オゾンガス（２０ｐｐｍ、１６０ｐｐｍ）を用いて、オゾンイレーサーにより処理して、その脱オゾン効果を調べた。オゾンの測定は、真空法ガス採取器（ＡＰ−１：光明理化学工業）により行った。その結果を表７に示す。表７に示されるように、イレーサーにより確実に廃オゾン処理できることが分かった。
【００３７】
【表７】
2004167436.tif 000008
【００３８】
（８）高濃度オゾン処理によるスラリーのＢＯＤ、ＣＯＤ、ＳＳの変化
スラリー原液１０ｌを高濃度オゾン（１６０ｐｐｍ、４００ｐｐｍ）で１２０時間処理して、スラリーのＢＯＤ、ＣＯＤ、ＳＳの変化を調べた。ＢＯＤは隔膜電極法（ＪＩＳ  Ｋ０１０２−２１、ＪＩＳ  Ｋ０１０２−３２．３）、ＣＯＤは、滴定法（ＪＩＳ  Ｋ０１０２−１７）、ＳＳは、ろ過重量法（昭和４６年環境庁告示第５９号付表８）により分析した。その結果を表８に示す。表８に示されるように、オゾン処理により、スラリーのＢＯＤ、ＣＯＤ及びＳＳ値が顕著に改善されることが分かった。
【００３９】
【表８】
2004167436.tif 000009
【００４０】
（９）高濃度オゾン処理によるスラリーの一般生菌数の変化
スラリー原液１０ｌを高濃度オゾン（１６０ｐｐｍ、４００ｐｐｍ）で１２０時間処理して、スラリーの一般生菌数の変化を調べた。一般生菌数はＰＤＡ培地により測定した。その結果を表９に示す。表９に示されるように、オゾン処理により、スラリーの一般生菌数は、顕著に低減することが分かった。
【００４１】
【表９】
2004167436.tif 000010
【００４２】
（１０）高濃度オゾン処理によるスラリーの吸光度の変化
スラリー原液１０ｌを高濃度オゾン（１６０ｐｐｍ、４００ｐｐｍ）で１２０時間処理して、スラリーの吸光度（Ａ５３０）の変化を調べた。吸光度は分光光度計（ＵＶ−１６００：島津製作所）により測定した。その結果を表１０に示す。表１０に示されるように、オゾン処理によりスラリーの吸光度（Ａ５３０）は顕著に低減することが分かった。
【００４３】
【表１０】
2004167436.tif 000011
【００４４】
（１１）高濃度オゾン処理によるスラリーの水温、ＤＯ、ＯＲＰ及びｐＨの変化スラリー原液１０ｌを高濃度オゾン（１６０ｐｐｍ、４００ｐｐｍ）で１２０時間処理して、スラリーの水温、ＤＯ、ＯＲＰ及びｐＨの変化を調べた。ＤＯはＤＯ計（ＤＯ−１４Ｐ：東亜電波工業）、ＯＲＰはＯＲＰ計（ＲＭ−１２Ｐ：東亜電波工業）、ｐＨはｐＨ計（ＨＭ−１４Ｐ：東亜電波工業）により測定した。その結果を表１１に示す。表１１に示されるように、オゾン処理においてその濃度が増大すると共にＤＯ（溶存酸素）及びＯＲＰ（酸化還元電位）が顕著に上昇し、オゾンによる処理効果が大きく示唆された。また、ｐＨは１６０ｐｐｍではアルカリ側にシフトするが、４００、１１００ｐｐｍではオゾンによる酸化により酸化側にシフトすることが分かった。
【００４５】
【表１１】
2004167436.tif 000012
【００４６】
（１２）スラリー処理液の肥料成分の分析
スラリー原液を、攪拌処理槽１で２４時間処理した処理液の肥料成分について分析した。その結果を表１２に示す。表１２に示されるように、スラリー処理液中に、窒素、リン、カリウムの他、多くの肥料成分が含まれていることが分かった
【００４７】
【表１２】
2004167436.tif 000013
【００４８】
【実施例】
次に、実施例を示して本発明の処理方法を具体的に説明する。
実施例
酪農農家より排出された家畜糞尿スラリー原液を、攪拌処理槽１に投入し、液体による旋回噴流により該スラリーを旋回攪拌処理し、同時にオゾン発生機４にて発生させたオゾンガスを、エジェクターにより、攪拌処理槽１に混入して、オゾンと糞尿スラリーの、持続的反応条件を確保し、約２時間処理して、糞尿スラリー中の、易分解性有機物の分解、病原性微生物の殺菌、悪臭物質の分解・脱臭を行った。
次に、その処理液を循環ポンプ７にて土壌吸着槽２へ移送し、投入後、攪拌装置６を作動させ、処理液と土壌を攪拌混合した。この攪拌混合を約１時間行った後、攪拌装置を停止し、約２時間静置した。これにより得られた土壌吸着後の上澄液のＢＯＤは３９８ｍｇ／ｌであった。この吸着反応を、同一資材で５０回繰り返して行った後、肥料成分を吸着した土壌を有機肥料として槽外搬出し、再資源化した。一方、１回毎の吸着反応終了後、分離した余剰上澄液を循環ポンプ７にて、第２の攪拌処理槽３へ移送し、投入後、第１の攪拌処理槽１で行った処理と同様の処理を約１０時間行ってＢＯＤ、ＣＯＤ等の数値が放出水質基準をクリアーするレベルまで浄化した後、放流した。また、各槽での処理が行われている際に、各槽から発生した臭気・廃オゾンを脱臭・脱オゾン装置５で処理した後、排出した。
【００４９】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明は、旋回噴流攪拌処理による家畜糞尿スラリー等の浄化・再資源化処理システムに係るものであり、本発明により、１）従来の曝気法によるスラリー処理技術の問題点を確実に解決することができる新しい処理システムを提供することができる、２）低コストの粘土質土壌と微量の鉄系触媒を含む処理資材を用いて、スラリーを放流水質基準をクリアーするレベルまで浄化できる、３）肥料成分を吸着した土壌を有機肥料として再資源化することができる、４）処理過程で発生する臭気・廃オゾンは確実に脱臭・脱オゾンして排出される、５）処理施設の小規模化が実現できる、６）処理時間が短く、低コスト化が実現できる、７）余剰廃水を浄化して放流できるので環境負荷が大幅に低減される、８）高速処理により、アンモニアの揮散を最小限にできるので、窒素損失の問題がない、９）病原性微生物が確実に殺菌される、１０）省スペース・省エネルギーの処理システムであるため、酪農家が簡便に導入・利用することが可能である、という格別の効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明のスラリー処理システムの概要を示す説明図である。
【図２】図２は、スラリー原液、２時間処理液及び土壌吸着後のスラリー上澄液の外観を示す説明図である。
【図３】攪拌処理槽の一例を示す。
【図４】攪拌処理槽内の液体が旋回している状態を模式的に示す。
【符号の説明】
１  第１の旋回噴流攪拌処理槽
２  土壌吸着保持槽
３  第２の旋回噴流攪拌処理槽
４  オゾン発生機
５  脱臭・脱オゾン装置
６  攪拌装置
７  循環ポンプ
８  円筒形容器
９  側壁
１０  底壁
１１  第１のノズル
１２  第２のノズル
１３  液体排出口
ａ  被処理スラリー
ｂ  臭気・廃オゾン
ｃ  臭気
ｄ  臭気・廃オゾン
ｅ  有機肥料
ｆ  放流
【図１】
2004167436.tif 000014
【図２】
2004167436.tif 000015
【図３】
2004167436.tif 000016
【図４】
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