(57)【要約】【課題】本発明の課題は、畜産動物等の糞尿から固液分離した液体としての屎尿水を好気性微生物の代謝作用で処理する曝気処理システムであって、広い用地も大掛かりな土木工事も必要としない、小規模な設備で臭い、色及び泡が無く、濁りも殆ど無い透明な水を得る高効率の屎尿水処理システムを提供することにある。【解決手段】本発明の屎尿水処理システムは、複数の槽間を配管で連結すると共に、該配管には酸素及び／又はオゾンを供給する手段と、回転翼とが配備され、固体分離した屎尿水が該配管を圧送される過程で前記回転翼により撹拌され曝気処理効果を高めることを基本的特徴とする。その回転翼による撹拌を羽根の迎角が逆の回転翼をシリーズに配置することにより、撹拌方向を反転させて曝気処理効果を更に高めるようにした。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の槽間をポンプを介して配管で連結すると共に、該配管には酸素及び／又はオゾンを供給する手段と、回転翼とが配備され、固体分離した屎尿水が該配管を圧送される過程で前記回転翼により撹拌され曝気処理効果を高めたことを特徴とする屎尿水処理システム。
【請求項２】
羽根の迎角が逆の回転翼を交互にシリーズに配置し、撹拌方向を反転させて曝気処理効果を高めたことを特徴とする請求項１に記載の屎尿水処理システム。
【請求項３】
複数の槽間を連結する配管は蛇行構造とすることにより、槽の配置が近くても槽間の曝気処理工程を長く採るようにした請求項１又は２に記載の屎尿水処理システム。
【請求項４】
複数の槽は地上に設置できる金属槽で形成したものである請求項１乃至３のいずれかに記載の屎尿水処理システム。
【請求項５】
複数の槽を経由した糞尿処理液は元の槽に戻され循環する形態をとると共に、最終槽から元の槽に戻される配管の移送液の一部を処理済み液として排出する手段を前記配管に備えた請求項１乃至４のいずれかに記載の屎尿水処理システム。
【請求項６】
処理済み液は脱色処理工程を経て排水するようにした請求項１乃至５のいずれかに記載の屎尿水処理システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、畜産動物等の糞尿から固液分離した液体としての屎尿水を好気性微生物の代謝作用で処理する曝気処理システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、畜舎から排出される糞尿等の畜舎汚水（以下、原水という。）は、原水槽に貯留して、そこからポンプにより糞尿固液分離装置に供給して糞等の固形分と液分に分離してそれぞれを処理する方法が採られている。これらの従来の振動篩方式及び傾斜スクリーン方式の固液分離システムは、ホッパー状の汚水受けの傾斜開口部に傾斜状の網目スクリーンを配置してなり、傾斜スクリーンの上部に糞尿をポンプにより供給して、網目スクリーンに沿って落下させることにより、液分はスクリーンの網目より落下しホッパー状の汚水受けから濾液槽に一旦ためてから、曝気槽等の次処理工程に送られる。一方、固形分はスクリーンに沿って流れてスクリーンの下端部から固形分収納ピッチに落下して堆積される。
【０００３】
ところで、従来からこの種糞尿を取り扱う活性汚泥処理は大がかりな設備が必要となって、その設備に莫大な費用が掛かるばかりでなく、悪臭の強い汚泥が大量に生じて、その汚泥の処理にも煩わしい工程と多大の費用が必要となって、零細な畜産農家には負担が重く特に適していないという問題があった。この様な事情の中で、図５に示すような特許文献１（特開平１１−３３５８８号公報）の「豚その他の家畜の屎尿処理方法及び処理装置」が提案されている。この発明は、「（１）　豚その他の家畜の屎尿に固液分離処理を施して、屎尿中に含まれる固形物を除去し、（２）　前記固液分離によって分離された液体に光合成菌の存在下で一次曝気処理を施して屎尿中の有機物を分解し、ついで（３）　このように一次曝気処理が施された液体に放射菌の存在下で更に二次曝気処理を施して屎尿中に残留している有機物を分解し、（４）　多孔質の珪酸カルシウムを濾材として、前記二次曝気処理で生じた前記液体中の燐酸分と窒素分を除去し、（５）　蘇生型の微生物を生成させる酵素がシラスに固定されているセラミックおよび磁鉄鉱を濾材として、前記濾過によって分離された水性液から不純物を除去して、この水性液を清水に変える、という工程からなる方法によって、前記屎尿を処理する。」ものである。その曝気処理の形態は、曝気槽内に水中ポンプ９、吸気管１０及びディフュ−ザ−１１が構成されており、水中ポンプ９が起動されると、その吐出水流が起こす吸引力（減圧）により液面上の吸気筒１２から供給される空気が吸気管１０を通じて吸引され、この空気によって形成された気液混合流１５が超微細な気泡１６を同伴して水中に噴出される。この一次曝気槽８では光合成菌（紅色土壌細菌）の存在下に一次曝気処理が施されて、その液体中に含まれている有機物が分解され、それによって屎尿に起因する臭気が軽減されるとともに、後の濾過工程で除去し易い形の燐酸分と窒素分を生ずる。しかしこのシステムにしても、図５に示されるように固液分離された屎尿水の処理において、一次曝気槽８、二次曝気槽１８、第一の濾過槽２３が収められている容器２２、第二の濾過槽２７を収納している容器２６そして同一の槽で形成された貯留槽３１と凝集沈殿槽３２の設備を必要としている。これらの槽は従来の活性汚泥処理施設と比較すれば規模は小さくなっているとはいえ、それなりの広い用地を要すると共に、大きな穴を掘りコンクリート打ちによって槽を構築するといった大掛かりな土木工事を要するため、畜産農家にはやはり負担が相当に重いものである。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−３３５８８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、畜産動物等の糞尿から固液分離した液体としての屎尿水を好気性微生物の代謝作用で処理する曝気処理システムであって、広い用地も大掛かりな土木工事も必要としない、小規模な設備で臭い、色及び泡が無く、濁りも殆ど無い透明な水を得る高効率の屎尿水処理システムを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の屎尿水処理システムは、複数の槽間を配管で連結すると共に、該配管には酸素及び／又はオゾンを供給する手段と、回転翼とが配備され、固体分離した屎尿水が該配管を圧送される過程で前記回転翼により撹拌され曝気処理効果を高めることを基本的特徴とする。その回転翼による撹拌を羽根の迎角が逆の回転翼をシリーズに配置することにより、撹拌方向を反転させて曝気処理効果を更に高めるようにした。また、複数の槽間を連結する配管は蛇行構造とすることにより、槽の配置を近くしたコンパクトな構造でも曝気処理工程を長く採ることができるようにし、曝気処理効果を更に高めるようにした。
そして、本発明の屎尿水処理システムは、上記のような構成で高効率の曝気処理効果を達成できたことにより、容量の小さな槽とそれを連結する配管とで構成できることとなり、複数の槽は土木工事を必要としない地上に設置された金属槽で実現できる。しかも広い用地を必要としないコンパクトな構造にできる。
また、本発明の屎尿水処理システムは、連続処理が可能であるように複数の槽を経由した屎尿水処理液は元の槽に戻され循環する形態をとると共に、最終槽から元の槽に戻される配管の移送液の一部を処理済み液として排出する手段を備えるようにした。そして、その処理済み液は高効率の曝気処理効果を達成できたことに加え、脱色処理工程を経て排水するようにしたことで、臭い、色及び泡が無く、濁りも殆ど無い透明な水を得ることができ一般下水道にそのまま排出することが可能となる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
従来の曝気槽における空気の曝し方、すなわち屎尿水と空気との接触は、槽の底部に空気噴射口を配置して圧縮空気を噴出させるようにしたものが一般的である。この形態は空気の気泡が底部から屎尿水内をブクブクと上昇する過程で空気が接触する屎尿水に解け込み、好気性のバクテリアの活性を高めるのであるが、接触する屎尿水が広い槽内に流動自在の状態であるため、すべての屎尿水と空気を万遍なく接触させることが難しく、また接触状態を保つことも難しい。先の特許文献１に示された曝気処理形態は、前述したように曝気槽内に水中ポンプ９、吸気管１０及びディフュ−ザ−１１が構成されており（図５参照）、水中ポンプ９が起動されると、その吐出水流が起こす吸引力（減圧）により液面上の吸気筒１２から供給される空気が吸気管１０を通じて吸引され、この空気によって形成された気液混合流１５が超微細な気泡１６を同伴して水中に噴出されるというものであり、ディフュ−ザ−１１内では気液混合流が超微細な気泡を同伴するものの、ここでも接触する屎尿水が広い槽内に噴出され、流動自在の状態となるため、すべての屎尿水と万遍なく接触させることが難しく、また接触状態を保つことも難しい。そこで、本発明では流動自在の槽内ではなく流動制約を受ける管内という領域で気液を混合すること、そして気体と混合された液体は元の槽に戻すこと無く次の槽に移送する形態を想到したものである。そうすることにより屎尿水と気体との接触は密にされ、曝気処理された屎尿水だけが次の槽に送られる。そして、接触させる気体としては空気でもよいがバクテリアに好まれる高純度の酸素を用いるようにすると、より効率化が図れる。また、気液混合のため管内に羽根のついた回転翼を配置し、屎尿水がポンプにより圧送されてくると該回転翼が回転させられ、渦流を生じ注入される酸素と撹拌させられるように構成した。この回転翼を配管内に複数個シリーズに配置し、羽根の向きが逆のものを１つおきに配備する。この構成を採ることにより、管内の屎尿水はこの回転翼を通過する毎に渦流が反転させられることとなり、気液混合がより促進させられる。
【０００８】
本発明では複数の槽間を配管で連結する構成を採るようにしているが、曝気処理は従来のように槽内で行なうのでは無く配管内で行なうようにしているので、二つの槽を連結する配管の長さは長いほど曝気処理工程を長くすることができる。といって、二つの槽の距離を長くとるとシステムそのものの規模が大きくなってしまうため、本発明では管を蛇行配置して二つの槽を連結するようにした。
本発明の屎尿水処理システムは、流動制約を受ける管内という領域で気液を混合すること、接触させる気体としては酸素を用いるようにしたこと、気液混合のため管内に羽根のついた回転翼を配管内に複数個シリーズに配置し、羽根の向きが逆のものを１つおきに配備したこと、管を蛇行配置するなどの構成で高効率の曝気処理効果を達成できたことにより、従来の曝気槽設備に較べて格段に容量の小さな槽とそれを連結する配管とで同じ処理能力を持ったシステムを構成できることとなった。コンパクトな構造でシステムが実現できるため、複数の槽は土木工事を必要としない地上に設置された金属槽で実現でき、しかも広い用地を必要としない。
【０００９】
【実施例１】
本発明の実施例を図１を参照しながら説明する。図の上段はパイプ式曝気システム実施例の平面図であり、下段は第１槽から第２槽への配管部分の側面図である。図から判るようにこの実施例は４槽を第１槽Ｔ１と第３槽Ｔ３及び第２槽Ｔ２と第４槽Ｔ４がそれぞれ仕切り板Ｓで仕切られた隣接槽とし、第１槽Ｔ１から第４槽Ｔ４を順次配管で連結した構造となっている。各槽内には水中ポンプＰが配設され、槽内屎尿水を連結された配管Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４を通して次段の槽に圧送する。この実施例では５．５ｋｗのポンプＰを用い、配管Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４には１００ｍｍφのステンレス管を、各槽もステンレス製のものを採用している。
【００１０】
第１槽Ｔ１に固液分離された屎尿水が供給され、活性汚泥が混入される。吸気機構は図２の右下隅の部分拡大図に示すようにポンプＰのすぐ下流部分の配管Ｌ１（Ｌ３）に吸気管Ｋが立てられており、圧送される屎尿水の流れによる負圧で該吸気管からガスを吸い込み配管内で気液混合させる。混合ガスは大気であってもよいが、この実施例ではバクテリアの活性を高めるため酸素ガスをボンベから供給するようにした。ボンベに替えて酸素発生装置を接続するようにしてもよい。配管Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４は図１の下段に示すように次段の槽との間を二往復半するように蛇行させて移送する。その間図３に示すように迎角が逆となっている回転翼を交互に直列に５つ配置するようにした。これによって、屎尿水は該回転翼を通過する度に逆巻の渦流とされ、気液混合が促進される。最終段の第４槽からの配管Ｌ４では酸素の他にオゾンを加えるようにし、屎尿水の脱色を行う。脱色手段にはオゾンの他炭を用いたり、特殊な土や薬品を使うことも可能である。この配管Ｌ４はバルブ２を介して第１槽Ｔ１に接続されると共にバルブ３を介して排出管Ｌｏにも接続されている。このバルブ２，３の開口を調節することにより第１槽Ｔ１に戻す処理済み屎尿水と排出管Ｌｏから排出させる処理済み屎尿水との割合が決められる。一般には８０％〜９０％が第１槽Ｔ１に戻され、供給される新たな屎尿水を希釈すると共に、次のサイクルで再度曝気処理が加えられる。
この実施例は各槽の幅寸法は１．２ｍ×１．２ｍで高さ寸法も１．２ｍｍとした。第１槽Ｔ１と第３槽Ｔ３及び第２槽Ｔ２と第４槽Ｔ４間の距離は６ｍ余りとしたので、３ｍ×９ｍ程度の用地が有れば足り、地上設置が可能である。
【００１１】
【実施例２】
本発明の異なる実施例を図４を参照しながら説明する。この実施例は基本的に先の実施例１のシステムを１ユニットとし、複数ユニットをシリーズに連結したもので、必要処理能力に応じて使い分けるものである。１ユニットは豚２００頭規模の処理の目安であり、４００頭規模であれば２ユニットが６００頭規模であれば３ユニットが連設される。畜産農家の飼育規模に応じたユニット数を設置することができるし、最大飼育規模に合わせて設置しておき、飼育規模を小さくする時期には後段のユニットから必要ユニットのみを使用する形態も採れる。
【００１２】
【発明の効果】
本発明の屎尿水処理システムは、複数の槽間を配管で連結すると共に、該配管には酸素及び／又はオゾンを供給する手段と、回転翼とが配備され、固体分離した屎尿水が流動制限を受けている該配管を圧送される過程で前記回転翼により撹拌される形態を取っているので、気液混合が効率よく行なわれると共に、処理された屎尿水は未処理の屎尿水と混合されること無く次段の槽に移送されるので確実で高い曝気処理効果を奏する。
また、本発明では回転翼による撹拌を羽根の迎角が逆の回転翼をシリーズに配置することにより撹拌方向が反転させられるので、気液混合が効率よく行なわれ、更に高い曝気処理効果を奏する。複数の槽間を連結する配管は蛇行構造とすることにより、槽の配置を近くしたコンパクトな構造でも曝気処理工程を長く採ることができるようにし、曝気処理効果を更に高めることが可能となる。
そして、本発明の屎尿水処理システムは、上記のような構成で高効率の曝気処理効果を達成できたことにより、容量の小さな槽とそれを連結する配管とで構成できることとなり、複数の槽は土木工事を必要としない地上に設置された金属槽で実現できる。しかも広い用地を必要としないコンパクトな構造として実現できる。
また、本発明の屎尿水処理システムは、複数の槽を経由した屎尿水処理液は元の槽に戻され循環する形態をとると共に、最終槽から元の槽に戻される配管の移送液の一部を処理済み液として排出する手段を備えるようにしたことにより、数十日というような長期間のバッチ処理では無く連続処理が可能となった。そして、その処理済み液は高効率の曝気処理効果を達成できたことに加え、脱色処理工程を経て排水するようにしたことで、臭い、色及び泡を無くし、濁りも殆ど無い透明な水を得ることができ一般下水道にそのまま排出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施例を示す図であり、上段が平面図で下段が第１槽から第２槽への配管部分の側面図である。
【図２】本発明の１実施例の槽構造を示す断面図である。
【図３】実施例において配管内に回転翼を設置した形態を示す透過斜視図である。
【図４】本発明のパイプ式曝気システムの設計における規模に応じた対応を説明する例である。
【図５】従来の曝気システムを説明する図である。
【符号の説明】
Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４　第１槽乃至第４槽　　ＢＲ　右巻き回転翼
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４　配管　　　　　　　　ＢＬ　左巻き回転翼
Ｐ　水中ポンプ
Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３　バルブ
【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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