(57)【要約】【課題】曝気を促進させる大量の空気の注入を行うも、気泡の発生を抑制し、発生した気泡を消泡して効果的に気体を排気させることにより、環境被害のない糞尿曝気処理装置の排気機構を提供する。【解決手段】処理槽１内の上下方向に配置し、かつ上端開口４０ｂを糞尿液面上に露出させ、内部に空気を導入するエアーリフト管４０と、エアーリフト管の上端開口を所定の上下間隔もって覆った笠板４１と、笠板の上面側で処理槽の上部空間と連通させると共に上部空間とは別空間として形成した消泡空間２０ａと、消泡空間に連通させて上部に配置した消泡手段２と、消泡手段に接続した排気手段２６とする。処理槽の上部空間と連通させたドレン口２１ａを消泡空間に設けたり、笠板の上面側から処理槽の上部空間に形成した消泡空間との連通において連通管２７を用いたり、消泡手段をせん断翼２３としてもよい。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯留させた糞尿液を曝気処理する処理槽（１）内の上下方向に配置し、かつ上端開口（４０ｂ）を糞尿液面上に露出させ、内部に空気を導入するエアーリフト管（４０）と、
前記エアーリフト管（４０）の上端開口（４０ｂ）を所定の上下間隔もって覆った笠板（４１）と、
該笠板（４１）の上面側で処理槽（１）の上部空間と連通させると共に該上部空間とは別空間として形成した消泡空間（２０ａ）と、
該消泡空間（２０ａ）に連通させて上部に配置した消泡手段（２）と、
該消泡手段（２）に接続した排気手段（２６）と、
からなることを特徴とする糞尿曝気処理装置の排気機構。
【請求項２】
処理槽（１）の上部空間と連通させたドレン口（２１ａ）を消泡空間（２０ａ）に設けたことを特徴とする請求項１記載の糞尿曝気処理装置の排気機構。
【請求項３】
該笠板（４１）の上面側から処理槽（１）の上部空間に形成した消泡空間（２０ａ）との連通において、連通管（２７）を用いたことを特徴とする請求項１、又は２記載の糞尿曝気処理装置の排気機構。
【請求項４】
消泡手段（２）を、気泡を打撃して消泡するせん断翼（２３）としたことを特徴とする請求項１，２，又は３記載の糞尿曝気処理装置の排気機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、糞尿曝気処理装置の排気機構に関し、詳しくは、曝気のために糞尿液に注入した空気が溶け込みきれない場合に、液面から気泡として排出された気体を効果的に処理槽外に排気させる糞尿曝気処理装置の排気機構に関する。
【０００２】
【従来の技術および課題】
従来から、家畜糞尿の処理手段として、回収した糞尿を固液分離して固形分を肥料とし、液体分の糞尿液を生物処理して液肥とする処理方法が採られていた。この糞尿液の生物処理は、所定量を処理槽に貯留して曝気処理するもので、十分なかつ効果的な好気性発酵を促進させるため、大量の空気を注入して溶存酸素を増やすことが行われている。
【０００３】
一方、大量の空気の注入は、糞尿液に溶け切れない未溶存気体を大量に生じさせ、これが気泡となって液面上に大量の堆積物を形成していた。これらの気泡はその表面に未発酵状態の糞尿液を含み、これらが処理槽の上部空間に充満して外気に排出され、悪臭が周辺に拡散して環境被害を及ぼしていた。そのため、悪臭の拡散を少なくするよう、曝気用の空気注入を抑えて行う必要があり、その結果、処理速度や処理サイクルの遅延化を招いていた。
【０００４】
【目的】
そこで、本願発明は曝気を促進させる大量の空気の注入を行うも、気泡の発生を抑制し、発生した気泡を消泡して効果的に気体を排気させることにより、環境被害のない効率的な糞尿処理を目的とした糞尿曝気処理装置の排気機構を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本願発明の糞尿曝気処理装置の排気機構は以下のように構成している。
すなわち、請求項１では貯留させた糞尿液を曝気処理する処理槽（１）内の上下方向に配置し、かつ上端開口（４０ｂ）を糞尿液面上に露出させ、内部に空気を導入するエアーリフト管（４０）と、前記エアーリフト管（４０）の上端開口（４０ｂ）を所定の上下間隔もって覆った笠板（４１）と、該笠板（４１）の上面側で処理槽（１）の上部空間と連通させると共に該上部空間とは別空間として形成した消泡空間（２０ａ）と、該消泡空間（２０ａ）に連通させて上部に配置した消泡手段（２）と、該消泡手段（２）に接続した排気手段（２６）と、からなることを特徴とする。
【０００６】
請求項２では、請求項１における処理槽（１）の上部空間と連通させたドレン口（２１ａ）を消泡空間（２０ａ）に設けたことを特徴とする。
【０００７】
請求項３では、請求項１、又は２における該笠板（４１）の上面側から処理槽（１）の上部空間に形成した消泡空間（２０ａ）との連通において、連通管（２７）を用いたことを特徴とする。
【０００８】
請求項４では、請求項１，２，又は３における消泡手段（２）を、気泡を打撃して消泡するせん断翼（２３）としたことを特徴とする。
なお、本欄及び上記特許請求の範囲で各構成要素に付した記号は、理解を容易にするために便宜上用いたものであって、かかる形態に限定するものでないことはもちろんである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、本願発明の実施形態について、図面に基づき詳細に説明する。図１は本実施形態の糞尿発酵処理装置を示す外観図であり、図２は本実施形態の糞尿発酵処理装置を示す要部斜視図であり、図３は本実施形態の糞尿発酵処理装置を示す要部説明図である。
【００１０】
図示符号１は、回収した家畜糞尿を固液分離し、液状分の糞尿液ＦＬを貯留して微生物発酵処理を行う略密閉形態の竪型円筒状の処理槽であり、主に、消泡手段２、曝気手段３、気泡抑制手段４、とを備えている。
【００１１】
処理槽１の上部の天井面１１付近には、後述する糞尿液貯留槽５から処理対象となる糞尿液ＦＬを導入する投入管１２を取り付けている。また、処理槽１の下部側には、下方へ漸次縮径させたホッパー状の底部１３を形成しており、その最下部には、敷き藁、土砂、砂利、など分解されないで沈殿した堆積物を取り出すためのドレン部１４を配設している。さらに、処理槽１内部の略中間高さには、開閉弁１５ａを有する排出管１５を配しており、これにより所定の発酵処理が済んで液肥化した糞尿液ＦＬを後述の二次発酵槽６へ排出するようにしている。
【００１２】
消泡手段２は、当該処理槽１内の液面Ｓの上位に配設しており、枠体２０、仕切板２１、盲板２２、せん断翼２３、及び連通管２７を主な構成要素としている。
以下に、これら各構成要素の構成について詳述する。
枠体２０は、処理槽１の天井面１１の中央付近に取り付けており、その下部側を処理槽１の上部空間１６へ延出させて配設した円筒状を成し、内部側を消泡空間２０ａとしている。また、枠体２０の略中間高さ位置の内側には、外周付近に複数個の第１ドレン口２１ａを開設した円板状の仕切板２１を取り付けて、この消泡空間２０ａを上下に仕切っている。
【００１３】
また、この仕切板２１より下位の枠体２０の内面側には、後述する笠板４１の外周径より若干小さい中央開口を有するドーナツ円板状の盲板２２を取り付けている。そして、該中央開口の開口縁には、半円状の切り欠きからなる適宜個数の第２ドレン口２２ａを形成している。
【００１４】
せん断翼２３は、打撃式消泡装置としての回転翼であり、枠体２０の消泡空間２０ａの上部に若干傾斜した状態で取り付けており、枠体２０の外側上部に配置した駆動モータＭにより軸回転するように構成している。この回転するせん断翼２３に対応した外周囲には、打撃により消泡されて液化した糞尿液ＦＬを回収するための回収樋２４が内周面に沿って連続して設けられている。この回収樋２４には送液管２５を接続して、回収した糞尿液ＦＬを処理槽１の外部に配置した二次発酵槽６へ液送している。また、枠体２０の上部には、外気へ開放された排気管２６を取り付けている。
【００１５】
連通管２７は、仕切板２１の略中央付近から枠体２０の下部側へ向けて斜め下方に延出した円筒管である。この連通管２７の下端側は、後述する笠板４１の外周部付近から下方へ開口した連通口２７ａを介して、処理槽１の上部空間１６と連通している。また、連通管２７の上端開口から軸線延長線方向の枠体２０の側面には、連通管２７の内部を覗くための覗き窓２８を取り付けている。
【００１６】
次に、曝気手段３は、処理槽１内の糞尿液ＦＬの好気性発酵を活発化させるための空気（酸素）を混入（以下「曝気」）させるものであり、エゼクタポンプ３０、吸気管３１、ノズル３２、及びディストリビュータ３３を、その構成要素としている。
エゼクタポンプ３０は、外部に連通した吸気管３１を接続して処理槽１内の中位付近に配置しており、その放出側の先端にはノズル３２を上方向きに屈曲させた状態で取り付けている。かつそのノズル開口の上方には、その外周縁部を下方へ湾曲させた環状のディストリビュータ３３を取付けている。
【００１７】
最後に、気泡抑制手段４は、処理槽１内の中央部に上下方向に立設した状態で配置した円筒状のエアーリフト管４０を主構成要素としている。その下端開口４０ａは、処理槽１内の底部１３側に位置し、上端開口４０ｂは糞尿液ＦＬの液面Ｓ上に露出させた状態で保持している。また、エアーリフト管４０内に送気管４２を介して外気を上向きに吹き込むためのブロワーＢを外部に配置している。また、上端開口４０ｂの上位には笠状の笠板４１を配置し、この笠板４１はその上面側を盲板２２の内周縁へ下側から適合させるようにして取り付けている。
【００１８】
処理槽１の外部には、家畜の糞や尿、及びこれらが付着した藁やおが屑等の敷料等から固形分を除去した糞尿液ＦＬを貯留するための糞尿液貯留槽５を配設している。この糞尿液貯留槽５には投入管１２を介して糞尿液ＦＬを処理槽１へ移送するための移送ポンプ５０を設けており、処理槽１内の液面Ｓの高さを検出する液面センサ５１からの情報を基に適宜駆動制御している。
また、処理槽１の外部には、発酵処理後の糞尿液ＦＬを送液するための二次発酵槽６を設けており、排出管１５と送液管２５の排出側を各々接続している。
【００１９】
【実施例の作用】
次に、上記処理槽１における作用について説明する。先ず、糞尿液貯留槽５の移送ポンプ５０を駆動して、液面センサ５１による上限位置に達するまで投入管１２を通じて糞尿液ＦＬを処理槽１へ移送して貯留する。
次いで、曝気手段３のポンプ３０を起動し、吸気管３１から取り入れた空気と処理槽１内の糞尿液ＦＬとをエゼクタポンプ３０で混合して、ノズル３２から上方に向って放出する。放出された気泡混合の糞尿液ＦＬは、ディストリビュータ３３よって放射方向斜め下向きに拡散する拡散流と、中央開口を通って上昇して行く上昇流とに分けられる。
【００２０】
一方、ブロワーＢを駆動し、送気管４２を介してエアーリフト管４０へ加圧空気を供給すると、気泡が混合した糞尿液ＦＬは周りの糞尿液ＦＬより比重が相対的に小さくなって上昇流を生じる。そして、勢い良く上昇した上昇流は、エアーリフト管４０の開口から笠板４１の下面に当たって液面Ｓ方向へ変向され、液面上Ｓにシャワー状に降り注ぐことになる（以下「シャワーリング」）。また、底部１３付近に配設したエアーリフト管４０の下端開口４０ａからは、底部１３付近の糞尿液ＦＬを引き込むことにより、処理槽１内に縦方向の大きな循環流を形成し、これにより酸素を豊富に含んだ糞尿液ＦＬを処理槽１内の隅々まで行き渡らせて、好気性発酵を促進させている。
【００２１】
通常、処理槽１内における糞尿液ＦＬが好気性発酵する過程で発生する多量の発酵ガス等により、液面Ｓには気泡が発生する。この気泡は粘度の高い糞尿からなるため表面張力が大きく自然消泡せずに次々と液面Ｓ上の空間内に滞積して行くが、上記シャワーリングによって、液面Ｓ上の気泡を消して液面Ｓを露出させることにより、発酵ガスや余剰エアー等の発泡による気泡が液面Ｓ全体を覆うことを契機する急激な気泡の盛り上がりが防止され、発酵ガスや余剰エアー等の気体成分の通気が確保される。
【００２２】
所定時間の発酵処理を行いながら、液面Ｓで消泡されずに滞積して盛り上がった気泡は、連通口２７ａから連通管２７を経て枠体２０の消泡空間２０ａへ侵入し、回転するせん断翼２３に叩かれて消泡され糞尿液ＦＬに戻る（矢印ａ）。一方、せん断翼２３による消泡で生じた気体成分は排気管２６から外部に排気されるので、必要に応じて悪臭拡散防止措置を採る（矢印ｂ）。液化した糞尿液ＦＬは回収樋２４から送液管２５を経由して外部の二次発酵槽６へ送液される（矢印ｃ）。
【００２３】
なお、液化した糞尿液ＦＬの一部は、回収樋２４には入りきれずに仕切板２１に落下し、仕切板２１に開口した第１ドレン口２１ａを経て盲板２２の内周縁と笠板４１との間に開口した第２ドレン口２２ａから排出されて、シャワーリングに混入して処理槽１内に戻る（矢印ｄ）。なお、処理槽１内で発生する炭酸ガスやアンモニアガス等の溶解ガスは、排気管２６から外部へ速やかに排気しないとガス分圧により有機物の分解速度が低下するため、排気管２６はガス抜きとしても利用している。
二次発酵槽６への送液により、処理槽１内の液面位置が所定高さだけ低下すると、液面センサ５１がこれを検出し、移送ポンプ５０を駆動して処理槽１に糞尿液ＦＬを補充する。補充後は、上記工程を繰り返すこととなる。
【００２４】
【他の実施例の可能性】
上記実施の形態は、本願発明の技術的思想を具現化するのに好ましく、かつ簡易な実施形態であるが、これは一実施形態例に過ぎず、これに限定するものでないことはもちろんであり、その他、以下の形態を採っても発明の技術的思想としては同一範疇に含まれるものである。
【００２５】
すなわち、気泡抑制手段４としてエアーリフト管４０と第２ドレン口２２ａからの糞尿液ＦＬによる液面Ｓ上位からシャワーリングを行っているが、エアーリフト管４０に替えて、処理槽１内の糞尿液ＦＬを汲み上げて散布する気泡抑制手段とすることも出来る。
【００２６】
【発明の効果】
本願発明は以上のように構成しているため、以下に列挙した効果を奏する。すなわち、処理槽内への大量の空気注入による糞尿の好気性発酵を行う場合でも気泡の発生を抑制でき、発生した気泡を消泡して効果的に気体を排気させることが可能となる。従って、悪臭の拡散を少なくするために曝気用の空気注入を抑えて行う必要がなく、環境被害のない効率的な糞尿処理を行うことができる等、その効果は顕著である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の糞尿発酵処理装置を示す外観図である。
【図２】本実施形態の糞尿発酵処理装置を示す要部斜視図である。
【図３】本実施形態の糞尿発酵処理装置を示す要部説明図である。
【符号の説明】
１  処理槽
１１  天井面
１２  投入管
１３  底部
１４  ドレン部
１５  排出管
１５ａ  開閉弁
１６  上部空間
２  消泡手段
２０  枠体
２０ａ  消泡空間
２１  仕切板
２１ａ  第１ドレン口
２２  盲板
２２ａ  第２ドレン口
２３  せん断翼
２４  回収樋
２５  送液管
２６  排気管
２７  連通管
２７ａ  連通口
２８  覗き窓
３  曝気手段
３０  エゼクタポンプ
３１  吸気管
３２  ノズル
３３  ディストリビュータ
４  気泡抑制手段
４０  エアーリフト管
４０ａ  下端開口
４０ｂ  上端開口
４１  笠板
４２  送気管
５  糞尿液貯留槽
５０  移送ポンプ
５１  液面センサ
６  二次発酵槽
Ｂ  ブロワー
ＦＬ  糞尿液
Ｍ  駆動モータ
Ｓ  液面
【図１】
2004202344.tif 000003
【図２】
2004202344.tif 000004
【図３】
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