(57)【要約】【課題】  排出される糞が混濁状に混入した尿等、即ちスラリー状BOD 15000〜35000mg/l程度の高濃度有機性廃液が木質チップ等の微生物担体を充填した濾床式処理槽に注加され、余すことなく高温好気性微生物で発酵処理し、牧草地、田畑等に液肥として、又は更なる高度処理に供し得らしめる。【解決手段】  外周囲を断熱マフラーで囲繞したBOD負荷5〜10kg/m3日の濾床式処理槽にBOD 15000〜35000mg/lの糞尿等のスラリー状高濃度有機性廃液を短時間注加し、濾床下方より空気を常時通風させて微生物担体に担持された高温好気性微生物で発酵し、微生物担体間を洗い流すように透過されて濾床下に貯留した透過液を上記濾床式処理槽の濾床上に循環させることによって、１〜２日程でBOD 1000〜2000mg/lの液肥として、又は更なる高度処理に供する処理液へ処理する高濃度有機性廃液の処理方法、及びその処理装置である。【選択図】  図１
2005288271.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１日当りのBOD負荷5〜10kg/m3日となるように決めた濾床式処理槽にBOD 15000〜35000 mg/lの糞尿等のスラリー状高濃度有機性廃液を短時間注加し、濾床下方より空気を常時通風させて微生物担体に担持された高温好気性微生物で発酵し、微生物担体間を洗い流すように透過されて濾床下に貯留した透過液を上記濾床式処理槽の濾床上に循環させることによって、１〜２日程でBOD 1000〜2000mg/lの液肥、又は更なる高度処理に供する処理液へ処理する高濃度有機性廃液の処理方法。
【請求項２】
請求項１記載の発明において、木質チップ等の微生物担体で充填され、常時、濾床下より空気を通風させた濾床式処理槽にあって、１日当りのBOD負荷5〜10kg/m3日となるように決められた濾床式処理槽が高温好気性微生物を微生物担体に担持させる濾床の深さを微生物担体のチップの大きさに比例させ、高温好気性微生物の発酵処理熱を放熱させないように濾床式処理槽の外周囲を断熱マフラーで囲繞し、濾床下へ透過した透過液の循環で発酵処理熱の熱量を熱交換することで有効保持させる高濃度有機性廃液の処理方法。
【請求項３】
約10mmの木質チップ等の微生物担体が、深さ約１〜２ｍに充填され、常時濾床下より空気を通風させた濾床式処理槽に、その外周囲を放熱しないように断熱マフラーで囲繞することによって、濾床内温度を約30〜50℃に維持し、微生物担体に高温好気性微生物が担持され、１日当りのBOD負荷5〜10kg/m3日となるように決めた濾床式処理槽を形成し、この濾床式処理槽にBOD 15000〜35000mg/lのスラリー状高濃度有機性廃液を短時間注加し、微生物担体間を洗い流すように透過させることによって、フロックの形成を生ぜず、濾床下に貯留した透過液を上記濾床式処理槽の濾床上へ循環させることによって１〜２日程でBOD 1000〜2000mg/lの液肥、又は更なる高度処理に供する処理液へ処理する請求項１、または２記載のいずれか１つによる高濃度有機性廃液の処理方法。
【請求項４】
BOD 15000〜35000mg/lの高濃度有機性廃液を短時間注加し、微生物担体間を洗い流すように透過させて濾床下に貯留した透過液を濾床上に３〜８分間散布し、10〜30分間休止する循環を行う請求項１〜３記載のいずれか一つによる高濃度有機性廃液の処理方法。
【請求項５】
請求項１〜４記載のいずれか一つによる木質チップ等の微生物担体を充填し、外周囲を断熱マフラーで囲繞した濾床式処理槽の濾床下より常時空気を通風させる濾床式処理槽を２基並列し、第一次の濾床式処理槽にBOD 15000〜35000mg/lの高濃度有機性廃液を短時間に注加し、この濾床下に貯留した透過液を濾床上へ循環した後、第二次の濾床式処理槽に注加し、第一次の濾床式処理槽と同様に循環して処理する高温好気性微生物による発酵処理であって、第一次、第二次の濾床式処理槽の透過液が混合されないようにして濾床内の温度損失を起こさないようにした高濃度有機性廃液の処理方法。
【請求項６】
木質チップ等の微生物担体が濾床式処理槽に充填され、濾床の深さは、微生物担体のチップの大きさに比例し、該微生物担体に高温好気性微生物が担持され、濾床下より常時空気を通風させることにより、高温好気性微生物が活発に活動するが、発酵処理熱を放熱させないように濾床式処理槽外周囲を断熱マフラーで囲繞し、１日当りのBOD負荷５〜10kg/m3日となるように決めた濾床式処理槽に、BOD 15000〜35000mg/lのスラリー状高濃度有機性廃液を短時間に注加し、洗い流すように透過させて濾床下に貯留した透過液を濾床上へ循環させて液肥、又は更なる高度処理に供するBOD 1000〜2000mg/lの処理液に処理する高濃度有機性廃液の処理装置。
【請求項７】
約10mmの木質チップ等の微生物担体とし、濾床深さを約１〜２ｍとし、濾床下より常時空気が濾床を通風するようにした外周囲を断熱マフラーで囲繞した１日当りのBOD負荷5〜10kg/m3日となるように決めた濾床式処理槽であって、BOD 15000〜35000mg/lのスラリー状高濃度有機性廃液を短時間注加し、微生物担体間を洗い流すように透過させて濾床下に貯留した透過液を濾床上に３〜８分間散布し、10〜30分間休止する循環を行い、１〜２日程で、液肥、又は更なる高度処理に供するBOD 1000〜2000mg/lの処理液に発酵処理する請求項６記載の高濃度有機性廃液の処理装置。
【請求項８】
微生物担体を充填し、外周囲を断熱マフラーで囲繞した濾床下より常時空気が通風される１日当りのBOD負荷5〜10kg/m3日となるように決めた濾床式処理槽にBOD 15000〜35000 mg/lの高濃度有機性廃液を短時間に注加し、微生物担体を洗い流すように透過させ、濾床下に貯留した透過液を濾床上へ循環させる濾床の面積は、処理する高濃度有機性廃液の処理量に比例する請求項６、７記載のいずれか１つによる高濃度有機性廃液の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
事業が大規模化されることによって、畜産業であると、家畜から排出される多量の糞尿、食品加工業であると、衛生上の強化に基づく洗浄廃液等の後処理について困窮している。本発明は、これらの高濃度有機性廃液を高温好気性微生物で発酵処理する処理方法、及びその処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、中小規模酪農家における排出される乳牛などの家畜の糞尿の典型的処理方法は、糞を主とする固形部分と、尿を主とする液状部分とに分離し、固形部分は発酵処理による堆肥化の後、畑地や、牧草地に敷布して利用し、液状部分は貯留の後、そのまま牧草地に散布させていた。
また、食品加工業では、廃液を希釈して放流していた。
【０００３】
ところで、養豚業について、豚から排出される尿は、糞に較べると圧倒的に多量で、畜産事業が大規模化されると、その尿の量は、常識的に考えられる処理量を越えた莫大な量となる。
【０００４】
かつては、酪農業では糞と分離された尿も、一部で曝気処理された例もあったが、現実的には、糞尿が畜舎からバーンクリーナ方式等で排出され、尿が尿溜へ流入溜めさせられ、それが多量であるので、糞が混濁状態に含有された尿を、殆どは無処理のままで、牧草地に散布されているのが現状であった。
よって、無処理のこのような尿を大量散布すると、このことによって悪臭が発生し、周辺住民に嫌悪感を与え、ましては、汚物感が強く、散布作業者にも嫌われると共に、このような尿が付着した草を乳牛などの家畜すら暫らくの間、食べないという状況である。
【０００５】
このような状況下では、このような尿の牧草地への散布は困難となり、この処理に躊躇していると、糞尿貯留池が溢れて河川に流入し、河川を汚染したりし、また、該貯留池が素掘り池であると、地下浸透して、結果的には、地下水汚染の原因となる。
【０００６】
また、養豚業にあっては、豚舎からスラット床式などで排出された糞尿は、糞より所詮大量である尿が1000頭に至る程の大規模ともなれば格段的に多く、この糞の混濁状態に含む尿は、曝気処理などで処理をしていても、自ずと限界があって、河川へ流出してしまっているのが現状である。
そこで、最近では、「家畜排泄物の管理の適正化、及び利用の促進に関する法律」が制定されることになった。
【０００７】
また、食品加工業については、洗浄などで生じた廃液が濃度を薄めるために希釈されて放流されていたが、それでも河川等を汚染し、公害問題の起因となっている。
【０００８】
そこで、従来においても、例えば、乳牛についていうと、これらの課題を解決するべく、糞混濁状態の尿、即ち、スラリー状の糞尿等の高濃度有機性廃液を貯留し、沈澱分離された尿に曝気による好気性微生物を増殖させて、悪臭や汚物感の原因となる有機性物質を分解処理すればよいことは、一応知られているが、この処理方法、及び処理装置は、処理時間を要し、施設も大型化し、イニシャルコストが高くなる上、冬期間には、低温となるので、高温を好む好気性微生物の活性を低下し、処理の困難性を生ずる。また、ときとしては、著しく発泡をすることがあり、これを防止するための困難さがあり、これを防止するための破泡機の電力コストが高くなるなどの問題点があった。
【０００９】
このような曝気法による問題点を解決するには、先ず、施設の相当程度の小型化が望まれ、それには、高いBOD負荷での処理を可能にすることであって、その一解決策が、高密度の担体で高温好気性微生物を増殖させるにある。例えば、高密度担体としては、木チップが該当する。
【００１０】
この木質チップを微生物担体に用い、高濃度有機性廃液を処理するものとして、断熱された発酵槽にこの木質チップの微生物担体と高濃度有機性廃液とを攪拌装置で攪拌混合し、攪拌することによって微生物に空気を連続供給し、高濃度有機性廃液の有機物を発酵処理する方法が知られており、それには、過剰水分、有機物の発酵処理で生じた水分を常に排出するドレン口が備えられている。
また、高温好気性微生物の活動を活発化するため、家畜糞尿に廃油または動植物性残滓を投入して有機物濃度を高めることも知られている。
【特許文献１】特開平６−９１２８５号（特許第２５３６８１０号）
【特許文献２】特開平７−１９４２６７号
【００１１】
また、木質チップを微生物担体に用いたものとして、強いフロックを形成する微生物の誘導期より短い時間で、且つ微生物の代謝活動を利用するのに充分な時間を周期とし、有機性廃液の有機物濃度と性状に応じ、濾床面積当り、または濾床容積当りの注加水量を定め、10mm以下粒径の木質チップの微生物担体を充填した散水濾床式廃液処理装置に、有機性廃液を極めて短時間で急激に注加することを繰り返すことにより、フロックの生成を著しく減少させ、且つ有機性廃液を高度に処理する有機性廃液処理方法、及び処理装置も知られている。
【特許文献３】特開平６−３３５６９１号（特許第２６０２１６４号）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献１における高温、好気の条件下で発酵させる高濃度有機性廃液処理方法では、１〜５mm粒径の杉の木質チップを使用し、この木質チップと、水分80％位の汚泥状の有機性廃液とを断熱保温が施された槽内に入れて攪拌混合し、木質チップの含水量が50〜60％の状態下にした上で空気を通気し、好気性微生物が木質チップを住み家として繁殖し、有機物を分解し、また、このとき発生する分解熱によって槽内温度が50〜70℃に上昇し、有機性廃液に含まれている水分を蒸発させる。
よって、該方法では、木質チップの微生物担体と有機性廃液とを攪拌混合し、好気性微生物が均一に繁殖されるようにする攪拌装置を必要とし、ランニングコストが大きい負担となる。そして、装置の大型化が困難である上に有機性廃液の処理量にも限界があり、大量の処理が不可能であった。
また、木質チップは、より多くの微生物の担持をさせる為に、その木質チップの細胞壁孔の閉鎖を低圧爆破法、その他真空破砕法や減圧破砕法によって破砕し、このような特別な加工を施して細胞壁孔に大量の微生物を担持できるようにしている。
【００１３】
特許文献２における高濃度有機性廃液処理方法は、高温好気性微生物が高濃度廃液での活動に適し、最適な濃度を形成するために、糞尿BOD 30000mg/lに対し、廃油BOD 2200000mg/lを、担体、糞尿、廃油の質量比100:10:1の割合で攪拌混合している。よって、高濃度有機性廃液と大量の担体との攪拌混合をして高温好気微生物により効果的な分解処理が行われるとしても、大量の家畜糞尿を処理しなければならないとなると装置が小型でこの装置では処理量の上で限界があり、また攪拌装置の大型化は困難で、いずれにしても大量の家畜糞尿処理装置には不適当である。
【００１４】
特許文献３における有機性廃液処理方法は、攪拌装置を備え、有機性廃液と木質チップとを攪拌混合させて処理する方法でなく、散水濾床式濾過槽に約10mm粒径以下の木質チップが充填され、該濾床に有機性廃液を急激に注加することによって、強いフロックを形成する微生物の対数増殖（分裂）を抑制する、強いフロックを形成する微生物の誘導期より短い時間であり、且つ微生物の代謝活動を利用するに充分な時間が周期とされる極めて短時間で有機性廃液を集中的に供給することが繰り返されることによって、処理が実現されるものである。
しかし、いずれにしても、１日当りのBOD負荷は、2.8〜3.0kg/m3日の装置であって、また、注加廃液がBOD 3000mg/lと低濃度のものであった。
【００１５】
ところで、一般的には、乳牛などの家畜の糞のみのBODは、30000〜50000mg/l、尿のみのBODは、3000〜4000mg/lであるが、中小規模の酪農家で現在行われている家畜糞尿処理の実態は、糞尿が、バーンクリーナ方式等で畜舎から排出されるが尿溜に流れ溜められた尿は、糞の混濁状態の尿であって、この生のスラリー状の糞尿はBOD 15000〜35000mg/l程度である。このスラリー状の糞尿混濁状態の高濃度有機性廃液は、糞のTS（固形物）濃度5〜10％程の上、その70〜75％が有機物である。
このような糞尿等の高濃度有機性廃液を直接処理するに当って、特許文献１，２に記載のもののように高濃度の有機性廃液を木質チップ等の微生物担体に攪拌混合して、高温好気性微生物による発酵処理するには、尿の水分が多量過ぎ、また、大量排出されるスラリー状糞尿を処理するには、このような装置では処理量が過剰過ぎて不適当であった。
【００１６】
また、特許文献３に記載のもののように、散水濾床式であるので、水分が多量であっても、一応発酵処理することができ、強いフロックを形成しないよう注加できる装置としたとしても、１日当りのBOD負荷がやっと2.8〜3.0kg/m3日を記録する装置であるため、その発酵処理量に自ら限界があり、その為、好気性微生物のみならず、嫌気性微生物による発酵処理をも期待している装置である。
また、注加される有機性廃液は3000mg/l 程度の低濃度のものであって、現状の15000〜35000mg/l程度の高濃度有機性廃液の処理には不適任なものである。
【００１７】
そこで、本発明の目的は、排出される糞が混濁状に混入した尿のようなスラリー状高濃度有機性廃液、即ち、BOD 15000〜35000mg/l程度の高濃度有機性廃液が木質チップ等の微生物担体を充填した濾床式処理槽に注加され、余すことなく高温好気性微生物で発酵処理し、牧草地、田畑等に液肥、又は更なる高度処理に供し得らしめることにある。
【００１８】
ところで、この好気発酵処理が行われるには、微生物の栄養源である有機物、微生物呼吸のための空気（酸素）、微生物の生命を保つ水分、微生物の活動に適した温度、の四条件が調っていなければならない。
高濃度有機性廃液に保有する好気性微生物を微生物担体に担持した濾床式処理槽で、高濃度有機性廃液が発酵処理されるに当り、前記スラリー状の高濃度有機性廃液には、栄養源の有機物、又は水分を十分に保有しているものの、好気性微生物に空気（酸素）が不足することなく均一に供給させ得ることができるかにある。また、好気性微生物が活動し、発酵処理熱でその雰囲気を60℃以上にも上昇させるが、このような微生物が好む高温度を維持できるかにある。好気性微生物に充分に空気が与えられ、高温度の雰囲気で活発な発酵処理が行われると、濾床にフロックを形成させることなく、空気の通過、有機性廃液の透過が最適に進行し、高濃度有機性廃液の発酵処理を順当にできるので、濾床式処理槽のBOD負荷が上昇させられる。
よって、この濾床式処理槽のBOD負荷を高めることによって、規模を左程大きくせずして大量の高濃度有機性廃液の処理ができ、結局は、イニシャルコスト、ランニングコストの低下の誘因になる。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、上記目的を達成するものであって、請求項１記載の発明は、１日当りのBOD負荷5〜10kg/m3日となるように決めた濾床式処理槽にBOD 15000〜35000mg/lの糞尿等のスラリー状高濃度有機性廃液を短時間注加し、濾床下方より空気を常時通風させて微生物担体に担持された高温好気性微生物で発酵し、微生物担体間を洗い流すように透過されて濾床下に貯留した透過液を上記濾床式処理槽の濾床上に循環させることによって、１〜２日程でBOD 1000〜2000mg/lの液肥、又は更なる高度処理に供する処理液へ処理する高濃度有機性廃液の処理方法である。
【００２０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、木質チップ等の微生物担体が充填され、常時、濾床下より空気を通風させた濾床式処理槽にあって、１日当りのBOD負荷5〜10kg/m3日となるように決めた濾床式処理槽が、高温好気性微生物を微生物担体に担持させる濾床の深さを微生物担体のチップの大きさに比例させ、高温好気性微生物の発酵処理熱を放熱させないように濾床式処理槽の外周囲を断熱マフラーで囲繞し、濾床下へ透過した透過液の循環で発酵処理熱の熱量を熱交換することで有効保持させる、高濃度有機性廃液の処理方法である。
【００２１】
請求項３記載の発明は、約10mmの木質チップ等の微生物担体が、深さ約１〜２ｍに充填され、常時濾床下より空気を通風させた濾床式処理槽に、その外周囲を放熱しないように断熱マフラーで囲繞することによって、濾床内温度を約30〜50℃に維持し、微生物担体に高温好気性微生物が担持され、１日当りのBOD負荷5〜10kg/m3日となるように決めた濾床式処理槽を形成し、この濾床式処理槽にBOD 15000〜35000mg/lのスラリー状高濃度有機性廃液を短時間注加し、微生物担体間を洗い流すように透過させることによって、フロックの形成を生ぜず、濾床下に貯留した透過液を上記濾床式処理槽の濾床上へ循環させることによって１〜２日程でBOD 1000〜2000mg/lの液肥、又は更なる高度処理に供する処理液へ処理する請求項１または２記載のいずれか１つによる高濃度有機性廃液の処理方法である。
【００２２】
請求項４記載の発明は、BOD 15000〜35000mg/lの高濃度有機性廃液を短時間注加し、微生物担体間を洗い流すように透過させて濾床下に貯留した透過液を濾床上に３〜８分間散布し、10〜30分間休止する循環を行う請求項１〜３記載のいずれか１つによる高濃度有機性廃液の処理方法である。
【００２３】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４記載のいずれか１つによる木質チップ等の微生物担体を充填し、外周囲を断熱マフラーで囲繞した濾床式処理槽の濾床下より常時空気を通風させる濾床式処理槽を２基並列し、第一次の濾床式処理槽にBOD 15000〜35000mg/lの高濃度有機性廃液を短時間に注加し、この濾床下に貯留した透過液を濾床上へ循環した後、第二次の濾床式処理槽に注加し、第一次の濾床式処理槽と同様に循環して処理する高温好気性微生物による発酵処理であって、第一次、第二次の濾床式処理槽の透過液が混合されないようにして濾床内の温度損失を起さないようにした高濃度有機性廃液の処理方法である。
【００２４】
本発明は、上記目的を達成する処理装置であって、請求項６記載の発明は、木質チップ等の微生物担体が濾床式処理槽に充填され、濾床の深さは、微生物担体のチップの大きさに比例し、該微生物担体に高温好気性微生物が担持され、濾床下より常時空気を通風させることにより、高温好気性微生物が活発に活動するが、発酵処理熱を放熱させないように濾床式処理槽外周囲を断熱マフラーで囲繞し、１日当りのBOD負荷5〜10kg/m3日となるように決めた濾床式処理槽とし、BOD 15000〜35000mg/lのスラリー状高濃度有機性廃液を、短時間に注加し、洗い流すように透過させて濾床下に貯留した透過液を濾床上へ循環させて液肥、又は更なる高度処理に供するBOD 1000〜2000mg/lの処理液に処理する高濃度有機性廃液の処理装置である。
【００２５】
請求項７記載の発明は、約10mm木質チップ等の微生物担体とし、濾床深さを約１〜２ｍとし、濾床下より常時空気が濾床を通風するようにした外周囲を断熱マフラーで囲繞した１日当りのBOD負荷5〜10kg/m3日となるように決めた濾床式処理槽であって、BOD 15000〜35000mg/lのスラリー状高濃度有機性廃液を短時間注加し、微生物担体間を洗い流すように透過させて濾床下に貯留した透過液を濾床上に３〜８分間散布し、10〜30分間休止する循環を行い、１〜２日程で液肥、又は更なる高度処理に供するBOD 1000〜2000mg/lの処理液に発酵処理する請求項６記載の高濃度有機性廃液の処理装置である。
【００２６】
請求項８記載の発明は、微生物担体を充填し、外周囲を断熱マフラーで囲繞した濾床下より常時空気が通風される１日当りBOD負荷5〜10kg/m3日となるように決めた濾床式処理槽にBOD 15000〜35000mg/lの高温度有機性廃液を短時間に注加し、微生物担体を洗い流すように透過させ、濾床下に貯留した透過液を濾床上へ循環させる濾床の面積は、処理する高濃度有機性廃液の処理量に比例することを特徴とする請求項６、７記載のいずれか一つによる高濃度有機性廃液の処理装置である。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の高濃度有機性廃液の処理方法、及びその処理装置は、糞尿がバーンクリーナ方式等で畜舎より排出され、固形部分が掃き除かれての後の液部分の尿が糞で混濁状にした尿、即ち生のスラリー状のBOD 15000〜35000mg/l糞尿等の高濃度有機性廃液を濾床式処理槽に注加し、該濾床式処理槽は、木質チップ等の微生物担体が充填され、外周囲を断熱マフラーで囲繞し、濾床内温度を高温好気性微生物の発酵処理熱で30〜50℃に保つことが可能となり、１日当りのBOD負荷5〜10kg/m3日となるように決めた濾床式処理槽の設定をすることができるようになり、よって、BOD 15000〜35000mg/lの糞尿等のスラリー状高濃度有機性廃液を液肥として散布できる、又は更なる高度処理に供せられるBOD 1000〜2000mg/lの処理液にまでになし得ることができ、規模を大きくすることなく、且つ操作を簡単で容易な高濃度有機性廃液の処理方法、及び処理装置にすることができる。更に、イニシャルコスト及びランニングコストの低減をもすることができる。
そして、濾床式処理槽に高濃度有機性廃液が短時間で注加され、濾床を洗い流すように透過させ、濾床下に貯留した透過液を濾床上に散布し、その後の休止による高温好気性微生物の発酵処理によるこの循環で濾床内が高温に保持され続けられることもあって、微生物担体に担持された高温好気性微生物が活発に活動し、フロック等形成することなく、目詰まりを解消し、奇麗さっぱり発酵処理してしまうので、処理効率がよい。
なお、１日当りのBOD負荷5〜10kg/m3日となるように決めた濾床式処理槽に高濃度有機性廃液を短時間注加し、微生物担体間を洗い流すように透過させて濾床下に貯留した透過液を濾床上に３〜８分間散布し、10〜30分間休止しての循環をすることが最も効果的な処理とされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
畜産業において、排出される家畜の糞尿は、大量のスラリー状のBOD 15000〜35000mg/l高濃度有機性廃液であって、これを低イニシャルコスト、低ランニングコストで処理することが望まれている。高濃度有機性廃液の発酵処理には、一応、該廃液と微生物担体とを攪拌混合する処理方法、及びその処理装置が知られているが、この攪拌混合による方法、及びこの処理装置は、装置の大型化が困難であるばかりでなく、大量の廃液の処理ができないし、まして、水分を多量に含む廃液は不向きであり、大量な糞尿等のスラリー状の高濃度有機性廃液の処理方法、及びその処理装置には不適当である。
だからといって、濾床式処理槽による該廃液の注加を連続方式で行ったとしても、注加量を増加させることができたとしてもその規模は大きくなるばかりで、まして、知られている濾床式処理槽の１日当りのBOD負荷は、3.0kg/m3日が限度で、この装置で、処理する廃液もBOD 3000mg/l程度の低濃度有機性廃液の発酵処理用としていたことである。
【００２９】
そこで、高濃度有機性廃液の大量発酵処理を濾床式処理槽の微生物担体に担持される高温好気性微生物によるフロックで目詰まりを起さない発酵処理に注目することになった。
この濾床式処理槽は、好気性微生物を担持するカラマツ等の木質チップの微生物担体からなる濾床がその下方からの空気の常時送風で、この濾床上より注加される糞尿等のスラリー状高濃度有機性廃液が微生物担体に担持した高温好気性微生物で発酵処理され、この濾床内をこの発酵処理熱での高温保持されると、フロックを形成しない旺盛な発酵処理をする。そのため、濾床式処理槽の外周囲を断熱マフラーで囲繞し、この断熱マフラーの囲繞により１日当りのBOD負荷を5〜10kg/m3日となるように決めた濾床式処理槽を得ることができるようになる。
ところで、１日当りのBOD負荷10kg/m3日以上だと、有機性廃液は、大量となり、濾床内の微生物担体に担持された微生物による有機物の分解能力を超えてしまい、BOD 1000〜2000mg/lの処理液が得られなくなる。だからといって、１日当りのBOD負荷5.0kg/m3日以下となると、有機性廃液は少量となり微生物による有機物の分解によって得られる熱量が少なくなり、濾床の温度が上がらず、発酵処理が効果的に進行しない。
【００３０】
１日当りのBOD負荷5〜10kg/m3日となるように決めた濾床式処理槽には、外周囲を断熱マフラーで囲繞することが必要不可欠である。
高濃度有機性廃液は、高温好気性微生物で発酵処理することが最もよく、その処理熱は60〜70℃にも達するようになるが、この高濃度有機性廃液の注加、及び濾床を透過した透過液を濾床の微生物担体が洗い流されるように散布を短時間にするので、実際には、濾床内温度は30〜50℃である。
そして、この濾床内温度を保つには、高濃度有機性廃液の注加する時間は、短時間で、微生物担体間を洗い流すように透過させて濾床下に貯留した透過液を濾床上に３〜８分間で散布し、10〜30分間休止してのその散布と休止との循環による連続で１〜２日程すると、主体である高温好気性微生物による発酵処理で、処理液はBOD 1000〜2000mg/lとなる。
このBOD 1000〜2000mg/l処理液は、元来の糞尿等有機性廃液の悪臭気を発散させているものがアンモニヤガスではなく、プロピオン酸、ノルマル酪酸、ノルマル吉草酸、イソ吉草酸などの揮発性有機酸であって、この揮発性有機酸が高濃度有機性廃液を高温好気性微生物により発酵処理している中に分解され、減少されているので、その臭気は支障ないまでに薄れ、液肥、又は更なる高度処理に供することができるようになる。
【実施例１】
【００３１】
実験装置として、高さ35cm、直径12cmの円筒形濾床式処理槽に、底面から12cmの高さ位置に直径４mmの孔の網仕切板を配置し、この処理槽内には、約10mm大のカラマツ材の木質チップを約２ l（仕切板上約18cmの高さ）充填し、濾床を形成する。
この処理槽の外周囲にはグラスウール等の断熱マフラーを囲繞し、濾床下に透過した透過液を濾床上に循環させる0.13 l/分の循環ポンプを配設した配管がされ、仕切板の直上に空気吐出口を配置した１ l/分の空気ポンプよりの送風で濾床を通過した空気は、処理槽上蓋に付けた排気管から排出されるようにする。
この家畜糞尿等の高濃度有機性廃液の処理方法、及びその処理装置の特徴は、次のとおりである。
【００３２】
１．好気性微生物を利用する
嫌気性微生物の作用は期待しない処理方法、及びその処理装置であって、家畜糞尿のような有機性廃液には、自然に好気性微生物が存在するので、特に、微生物を添加する必要がないが、食品加工煮熱液のように加熱滅菌されているものの場合は、堆肥、市販の微生物製剤等を添加する必要がある。よって、カツオエキスの実験には、市販の生ゴミコンポスト用微生物製剤を実験開始時に添加した。
【００３３】
２．粒状の微生物担体で濾床式処理槽の濾床を構成する
具体的には、木質チップであるが、モミガラでもよい。プラスチックやセラミックス、活性炭等でも１日当りのBOD負荷5〜10kg/m3日が満たされるならばよい。
実際に使用した木質チップ（カラマツ材）は、断面が楕円形をしており、短径は約５mmが90％を占めるが、長径は約10mm以上が50％位である。
【００３４】
３．処理装置全体を断熱保温する
好気性微生物が酸素を利用して有機物を発酵処理分解する際には、発酵処理熱が発生する。この熱を外部に逃さないようにグラスウール等の断熱マフラーで囲繞することによって断熱保温し、上記処理槽の濾床の温度を高くする。一般的には、好気性微生物の活性は、高温ほど高いので、有機物の発酵処理分解が速くなる。温度が更に高い場合（40〜65℃）、好気性微生物のなかでも高温を好む高温好気性微生物が働き、この高温好気性微生物は、有機物の発酵処理分解能力が高いのみでなく、内性呼吸速度が大きく、余剰汚泥（フロック）の生成が少なく、濾床の目詰まりを抑制する。
【００３５】
断熱保温すると、有機物の発酵処理分解が速く進行することを表１で示す。
【００３６】
【表１】
2005288271.tif 000003
【００３７】
４．高濃度有機性廃液を処理対象とする
処理槽の断熱保温の効果を得るには、少なくとも濾床最高温度が40℃程度以上に達する必要がある。この温度を有機物の発酵処理分解熱で満たすには、処理対象とする有機性廃液がBOD 15000〜35000mg/l程度の高濃度でなければならない（BOD約10000mg/lでは困難）。
しかし、廃液が高濃度であればある程よいというのではなく、上限がある。濃度が高すぎると、濾床の微生物担体の間隙をぬって廃液が流下しづらくなり、閉塞を起こすことになる。
【００３８】
５．循環
高濃度有機性廃液の有機物を発酵処理分解するには、微生物担体表面に繁殖した高温好気性微生物とこの高濃度有機性廃液との接触を十分に行う必要がある。特に、BOD濃度の高い高濃度有機性廃液であるから、たかだかBOD 3000mg/lの有機性廃液と比べると、発酵処理分解により長時間を要することになる。
BOD 3000mg/lの有機性廃液を処理する引用文献３における濾床式処理槽では、充填された木質チップの濾床の深さが２〜３ｍで有機性廃液を注加した結果、濾床下に排出された処理液BODが90％以上の十分な除去率を得られたとされているが、それはBOD 3000mg/lの低い濃度の有機性廃液で、BOD 20000mg/lともなる高濃度有機性廃液では、このような高い除去率は望めない。
高い除去率を保つには、濾床の深さを更に深くするか、複数個の処理槽を設けなければならなくなり、実用上、扱いにくい装置となる。また、このような装置だと、BOD 20000mg/lという高濃度有機性廃液が供給されるために閉塞が起きる恐れが高くなる。
それに対して、循環させる処理方法に拠れば濾床の深さを深くする必要がなく、よって、単に濾床面積を大きくできること、循環量を多くすることで閉塞原因となる汚泥（フロック）を洗い流す効果が期待できる。
【００３９】
なお、表２の如くの実験結果では、処理装置に「断熱なし」の条件でもより高い負荷（Ａ／Ｂ比率）にもかかわらず、同程度のBOD除去が可能であった（表２のａとｂの比較）。更に、「断熱した」条件では、高いBOD除去が得られた（表２ａとｃ、ｄの比較）。
【００４０】
【表２】
2005288271.tif 000004
【００４１】
６．強制通風
高温好気性微生物を十分に活性化した状態を保つため、処理槽の濾床下部から毎分0.5〜1.0 lの空気を連続的に供給する。
【実施例２】
【００４２】
循環頻度の影響
（［表３］による）
【００４３】
【表３】
2005288271.tif 000005
以上の表３の実験結果から見ると、循環頻度が高い方がBOD除去が進んでいるといえる。
最高温度についてみれば、１のカツオエキスの実験では一定でないが、２の牛尿の実験では、休止が長い程、高い傾向がある。
【００４４】
循環頻度を高くした処理結果のBOD
実施例１の装置が用いられて循環頻度の実験を行った。
（［表４］による）
【００４５】
【表４】
2005288271.tif 000006
以上の表４の結果から、或る程度以上に循環頻度を高く、または連続して循環すると、処理液のBODは高く、即ち、処理効率が悪くなることがわかった。
その理由は、微生物が働き有機物を発酵処理分解できるのは、カラマツチップの濾床であるから、できるだけ多く糞尿の高濃度有機性廃液が接触するよう循環頻度を高くすることがよいが、一方、循環頻度が高過ぎるとカラマツチップの表面が常に厚い水膜で覆われてしまい、カラマツチップ表面に生息する好気性微生物に有機物を発酵処理分解に必要な酸素が供給されなくなる。この２つの相反する要因によって、処理効率が決まることになり、最適な循環頻度が存在することになる。
この実験では、５分間散布25分間休止の循環頻度が最適であるが、これは、カラマツチップの微生物担体でなる濾床の形状、及び高濃度有機性廃液の濃度、その注加量などによって多少の変化があるものとする。
【実施例３】
【００４６】
モミガラの微生物担体による処理
実験装置は実施例１及び２においてカラマツチップを微生物担体としているのに代えてモミガラにしたに過ぎず、その他は一切同じである。
カラマツチップの代わりにモミガラを濾床式処理槽に充填し、濾床を構成する。処理対象高濃度有機性廃液としては、カツオエキスの希釈液、BOD 20000mg/lと、BOD 30000mg/lの濃度の廃液である。
（［表５］）による）
注加廃液量は１ lとし、循環方法は、５分間散布、１時間休止とする。
【００４７】
【表５】
2005288271.tif 000007
以上の表５からすると、モミガラを微生物担体としたものは、カラマツチップを微生物担体としたものより、処理開始２日後位にBOD処理の減衰の兆しが表われて来ている点で差異が生ずる。
【実施例４】
【００４８】
糞尿等の高濃度有機廃液の発酵処理に当って、元来、有機性廃液には、悪臭気を発散するものであって、この悪臭気がアンモニヤガスに基づくのではなく、プロピオン酸、ノルマル酪酸、ノルマル吉草酸、イソ吉草酸などの揮発性有機酸によるものであって、この揮発性有機酸が高濃度有機性廃液の高温好気性微生物による発酵処理中に分解される。
（［表６］による）
【００４９】
【表６】
2005288271.tif 000008
そして、高濃度有機性廃液の発酵処理後には、その臭気は支障ないまでに薄れている。
【実施例５】
【００５０】
乳牛糞尿の高濃度有機性廃液の処理装置
乳牛５０頭規模の中小酪農家においては、乳牛１頭の１日当りの尿量が20 lといわれている。これからすると、この中小酪農家における１日の尿溜への流入量は１ｍ3となる。
図１は、処理装置を示すものであって、牛舎１にいる乳牛の糞尿は、尿溜２に流れ込み、１時的に貯留される。この糞を混濁状に含む尿のスラリー状廃液は、BOD 20000mg/l程の高濃度有機性廃液であり、この廃液を供給ポンプ３により供給配管31で濾床式処理槽４に注加される。この注加には、濾床上に散水することにより行われる。
この濾床式処理槽は、廃液の注加量と同等量を貯え得れる溜め41を濾床42下に設け、濾床42は、該溜め41上の網状の仕切板43に仕切られて、約10mm大のカラマツチップの微生物担体が、深さ１〜２ｍ程充填されて形成され、この濾床下に濾床を微生物担体の間隙が洗い流されるように透過した透過液を濾床上に循環ポンプ５を介して循環させる循環配管51が配管されている。
仕切板43直上の空気吐出口61より送風機６による送風がされ、濾床42を通過した空気は、処理槽上蓋44に付けた排気管45から排出される。
この濾床式処理槽４のBOD負荷は5〜10kg/m3日である。
高濃度有機性廃液の適宜回の循環によって発酵処理分解された溜め41に貯留した処理液は排出ポンプ７を介して処理済み液の貯留槽８へ排出貯留される。
この処理液は、BOD 1000〜2000mg/lで液肥として供することのできるものである。
そして、この濾床式処理槽がBOD負荷5〜10kg/m3日を維持するために、これらの外周囲をグラスウール等の断熱マフラー９で囲繞し、濾床を常時通風することによって発酵処理分解する高温好気性微生物が活発な活動できる環境にする必要がある。
【００５１】
乳牛糞尿の高濃度有機性廃液の処理方法
乳牛１頭１日当りの尿量が20 lといわれ、50頭規模の中小酪農家であると、１日１ｍ3の糞尿のスラリー状の高濃度有機性廃液が排出される。
実験の結果、尿溜２の糞尿のスラリー状のBOD 20000mg/l程の高濃度有機性廃液容積を微生物担体容積と１対２の割合状態下で発酵処理分解した場合、２日後には、BOD 1000〜2000mg/l迄に処理でき、液肥と供するに十分であった。
また、糞尿のスラリー状の高濃度有機性廃液容積を微生物担体容積との割合が１対４で発酵処理分解した場合には、１日後には満足な処理ができていることになる。
したがって、４ｍ3の微生物担体を充填して濾床42とする濾床式処理槽４を用意すると、
１．毎日１ｍ3の糞尿のスラリー状高濃度有機性廃液を処理槽４に注加し、翌日に処理液を排出し、新たに１ｍ3の糞尿のスラリー状高濃度有機性廃液を注加する方法。
２．１日おきに２ｍ3の糞尿のスラリー状高濃度有機性廃液を処理槽４に注加し、２日後に処理液を排出し、新たに２ｍ3の糞尿のスラリー状高濃度有機性廃液を注加する方法。
の２通りが考えられる。
微生物担体でなる濾床42の深さについては、必要な容積があれば厳密な最適設計を要しないが、薄くすると大きな濾床の面積を取らねばならず設置面積が増大する。また濾床の深さを厚くし過ぎると面積が小さくなり、循環時の単位面積当りの液量が多くなるので、微生物担体の間隙が閉塞して発泡やフラッディング現象を起こしたり、通気性を失う恐れがある。したがって、経験的結果から濾床の深さは１〜２ｍ程度にするのがよい。
１の方法の事例で詳細に述べると、微生物担体でなる濾床42の深さを１ｍとすると、４ｍ3の容積が必要であるから面積は４ｍ3／１ｍ＝４ｍ2となる。この面積の形状は円形、四角形などのいずれでもよい。
【００５２】
濾床式処理槽４は排気管45による排気口を除いて密閉された構造とし、送風機６から送られた空気が濾床42を通過して排気管45から排出されるようにしなければならない。また、BOD約20000mg/lの高濃度有機性廃液が発酵処理分解され、発生したこの処理分解熱が逃げないように外周囲を断熱マフラー９で囲繞する必要がある。
濾床42の下には、注加される１ｍ3の糞尿の高濃度有機性廃液の濾床を透過した透過液が溜められる溜め41を設ける。
溜め41の透過液を間欠的に循環ポンプ５により汲み上げ、濾床42上に散布し、循環ポンプの作動をタイマー制御にしてもよい。この循環ポンプの揚水能力は１分間に透過液量の1/10〜2/10、この方法の事例では100〜200 l程度とする。濾床の上部からできるだけ均一に散布することが必要である。このため、濾床の面積の大きさに合わせて散布口を複数に分岐したり、散布口に多数の細孔を設けた構成にすることがよい。１回の散布量は、0.1〜１ｍ3として１時間に１〜４回程度とする。１日の総散布量は凡そ10〜50ｍ3とする。
送風機６の送風能力は、１分間に濾床の微生物担体容器の1/5〜1/2、この方法の事例では、0.8〜２ｍ3程度とする。
生ゴミが、高温好気性微生物で、微生物担体と攪拌混合して発酵処理するに必要とする送風量の約２倍程度の送風量であるが、この濾床式処理槽における濾床の微生物担体の場合、比較的高い水分を保有するので、酸素拡散の効率化をねらうためのものである。この送風能力が小さ過ぎると十分な空気を高温好気性微生物に供給できない。大き過ぎれば濾床内を冷却して、適性温度30〜50℃とする温度を下げ、処理能力を低下させる。
排出ポンプ７の能力は、特に限定されないが、処理分解済みの処理液を数分間で溜め41から処理済み液貯留槽８へ排出できる程度の能力でよい。空運転を避けるために下限水位検出器付きとする。処理済み液貯留槽８に自然流下するような設置条件であれば、バルブ付きパイプを溜め41の底部に設置するだけでもよい。
牛舎１から排出される糞尿のスラリー状高濃度有機性廃液を少なくとも１日分を受けれる貯留可能な尿溜２を設置しておく。尿溜２には供給ポンプ３を置き、この供給ポンプは尿溜２からスラリー状高濃度有機性廃液を１ｍ3濾床式処理槽４に注加する。供給能力は５分間で１ｍ3程度とすれば運転時間で注加量を加減できる。これにはタイマー制御できることが望ましい。空運転を避けるため下限水位検出器付きとする。
【００５３】
次に毎日の運転要領を記述する。
１．循環ポンプを停止する。
２．排出ポンプを始動し、濾床式処理槽の溜め中の処理済み液を全量、処理済み液貯留槽へ排出する。溜めがカラになると下限水位検出器が作動して排出ポンプは自動的に停止する。
３．供給ポンプを始動し、糞尿のスラリー状高濃度有機性廃液を濾床式処理槽へ注加する。５分間経過後（１ｍ3注加後）に停止する。
４．循環ポンプを始動する。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】乳牛糞尿等の高濃度有機性廃液の処理装置の説明図である。（実施例４）
【符号の説明】
【００５５】
１  牛舎
２  尿溜
３  供給ポンプ
４  濾床式処理槽
41  溜め
42  濾床
43  仕切板
45  排気管
５  循環ポンプ
６  送風機
７  排出ポンプ
８  処理済み液貯留槽
９  断熱マフラー
【図１】
2005288271.tif 000009