(57)【要約】【課題】畜産廃棄物等有機汚泥水に土壌浄化処理を施した後の消化液を地下水に浸透させることなく、土壌を加熱する手段を設け、かつ、消化液が気化した後の蒸気を外に排出する手段を設けることにより、消化液を蒸気に変換して大気中へ蒸散させるもので、汚泥水の排水設備を必要としない簡易な土壌浄化蒸散装置および土壌浄化蒸散方法を提供することを目的とする。【解決手段】周囲を不浸透壁で囲った礫層に消化液を導入し、この礫層の上段に細粒層を積層して前記消化液を蒸散させる装置において、前記細粒層には多孔管を埋設するとともに、この多孔管の末端部に吸引用のファンを設け、更には、細粒層を加熱する手段あるいは細粒層の上部をドームにより覆設するよう構成した。【選択図】      図５
2005169226.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周囲を不浸透壁で囲った礫層に消化液を導入し、この礫層の上段に細粒層を積層して前記消化液を蒸散させる装置において、前記細粒層には多孔管を埋設するとともに、この多孔管の末端部に吸引用のファンを設けることを特徴とする汚泥水の土壌浄化蒸散装置。
【請求項２】
前記細粒層には前記多孔管の周囲に熱管を設けることを特徴とする請求項１記載の汚泥水の土壌浄化蒸散装置。
【請求項３】
前記細粒層の上部をドームにより覆設することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の汚泥水の土壌浄化蒸散装置。
【請求項４】
周囲を不浸透壁で囲った礫層の上段に細粒層を積層した土壌層において、前記礫層に消化液を導入し、前記細粒層の毛細管現象により礫層の消化液を吸い上げ、ついで、前記細粒層を加熱することにより発生した蒸気を吸引して大気へ放出することを特徴とする土壌浄化蒸散方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、畜産廃棄物等の有機汚泥水に土壌浄化処理を施した後の消化液を蒸散させる装置および方法に関する。詳しくは、土壌中に生息している土壌菌の作用により有機汚泥水をメタン発酵処理し、ついで、含まれる藁、木屑等の浮遊懸濁物質であるＳＳ分を脱水除去処理をした後の消化液を大気中へ蒸散させる汚泥水の土壌浄化蒸散装置および土壌浄化蒸散方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
土壌浄化層による浄化方法は、土壌中の小動物や土壌菌による有機物の炭水化物あるいは窒素化合物の消化、分解機能を利用するもので、悪臭を押さえ、燐や窒素の除去を効果的に行うことができ、低コストで汚泥水の浄化を達成できる方法である。
【０００３】
一方、土壌中に含まれる土壌菌による消化、分解機能を利用して汚染された土壌を浄化することが提案されている（特許文献１）。即ち、土壌に空気を供給する手段と、さらにこの空気の温度を上昇させる発熱手段を設けるもので、熱せられた温風が土壌中に注入され、土壌の温度を上昇させるとともに、酸素を供給する。このようにして、土壌を所望の温度に保つことにより土壌菌が活性化する。また、酸素を供給することにより、減少した酸素濃度を維持することができ、土壌菌の働きを常に活発にすることができる。このように、土壌中に空気の温度を上昇させる発熱手段を設けるので、土壌と空気供給手段および土壌を加熱する手段の組み合わせは後述する本発明の構成に一見類似するように思われる。しかしながら、この特許文献１による手段が空気を土壌中へ供給する手段を備えているのに対し、本発明の構成は逆に土壌側から蒸気を大気中へ排出する手段を備えている点で異なる。また、浄化される対象が異なり、この文献１の目的が土壌を浄化するのに対し、本発明が汚泥水を浄化、蒸散する点で異なる。
【０００４】
また、上記した特許文献１の土壌浄化方法が土壌菌による消化、分解機能を利用して汚染された土壌を浄化するのに対し、一方、汚泥水を浄化するために、土壌中の小動物や土壌菌による消化、分解機能を利用することが提案されている（特許文献２）。即ち、この文献に記載されたに土壌浄化方法よれば、特に下水道が完備されていない地域、放流禁止や放流規制がある地域での浄化手段として利用することが可能である。この方法では、土壌層に有機物の目詰まりが生じやすく、汚泥水の浄化処理機能の低下を招くという問題がある。そこで、土壌層へ空気を供給して好気状態に保持するという手段を採用している。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２３７７３７号公報
【特許文献２】特開平９−１２２６６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２による手段は、土壌浄化処理を施した後の消化液を地下水に浸透させている。長期間これを継続するうちに地下水を汚染することになり、環境規制が厳しくなってきた昨今これを採用するには問題がある。
【０００７】
また、従来、畜産廃棄物等有機汚泥水のメタン発酵後の消化液は、農地還元や排水処理施設で処理されているが、前者は広大な農地が必要であるため地域が限定される。後者は高額の設備投資費用を要するという事情から、消化液の安価な処理方式が望まれている。
【０００８】
そこで本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、畜産廃棄物等有機汚泥水に土壌浄化処理を施した後の消化液を地下水に浸透させることなく、土壌を加熱する手段を設け、かつ、消化液が気化した後の蒸気を外に排出する手段を設けることにより、消化液を蒸気に変換して大気中へ蒸散させるもので、汚泥水の排水設備を必要としない簡易な土壌浄化蒸散装置および土壌浄化蒸散方法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】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、周囲を不浸透壁で囲った礫層に消化液を導入し、この礫層の上段に細粒層を積層して前記消化液を蒸散させる装置において、前記細粒層には多孔管を埋設するとともに、この多孔管の末端部に吸引用のファンを設けることを特徴とする汚泥水の土壌浄化蒸散装置である。
【００１０】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明の上記特徴に加えて、前記細粒層には前記多孔管の周囲に熱管を設けることを特徴とする請求項１記載の汚泥水の土壌浄化蒸散装置である。
【００１１】
また、請求項３の発明は、前記細粒層の上部をドームにより覆設することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の汚泥水の土壌浄化蒸散装置である。
【００１２】
また、請求項４の発明は、周囲を不浸透壁で囲った礫層の上段に細粒層を積層した土壌層において、前記礫層に消化液を導入し、前記細粒層の毛細管現象により礫層の消化液を吸い上げ、ついで、前記細粒層を加熱することにより発生した蒸気を吸引して大気へ放出することを特徴とする土壌浄化蒸散方法である。
【００１３】
ここで、本明細書でいう「消化液」とは、畜産廃棄物等の有機性汚泥水を土壌菌によりメタン発酵処理を施した後、藁、木屑等の浮遊懸濁物質であるＳＳ分を脱水除去した後のＢＯＤ分を含有する液体をいう。
【００１４】
「蒸散」とは、土壌中の水分が加熱され水蒸気となって大気中へ発散されることを言う。
【００１５】
「不浸透壁」とは、土壌層と礫層との間を仕切る壁であり、この壁を介して水が土壌層と礫層の相互へ漏れ出たり、浸透することがないように土壌層と礫層との間の縁を切る機能を有する膜あるいは壁である。必ずしも厚みを有することを必要としない。
【００１６】
「ドーム」とは、細粒層の上部を覆設する囲いであり、この囲いを通して降雨が中に漏れ、浸入しないように機能するもので、形状は必ずしも円形とは限らず角型でもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、畜産廃棄物等の有機汚泥水中に含まれる有機物を土壌中に生息している土壌菌の作用により分解処理を施した後、処理された消化液を大気中へ気化、蒸散させる無排水の処理装置および処理方法に関するものである。即ち、別途排水設備を必要としない汚泥水処理のシステムに関するものである。従って、土壌浄化処理を施した後の消化液を地下水に浸透させないので、地下水を汚染することがなく、環境規制が厳しくなってきた昨今の事情にマッチする効果を奏するものである。特に下水道が完備されていない地域、放流禁止や放流規制がある地域での浄化手段として利用することが可能であり、これらの地域での環境保全に寄与できる。また、本発明によれば、設備費および運転メンテナンス費用が安価であり、低コストで汚泥水の浄化が達成できる。通常、排水を土壌蒸散させるには広い蒸散面積を必要とするが、本発明では、土壌の電熱線や蒸気管の強制加熱や蒸気の吸引処理を施すことにより気化、蒸散の速度が促進されるので、蒸散面積を必要とせず実用的なコンパクトな土壌浄化蒸散システムを実現できる。
【００１８】
なお、礫層および細粒層に使用する土壌は、再使用できるのでメンテナンス費用が安価となる。即ち、消化液の蒸散を続けるうちに溶解性塩類が細粒層に析出して蒸散速度が低下する。この場合は、細粒層の水洗を施すことにより再生できる。また、礫層もスラッジやフロック等で目詰まりし有機物の分解や処理液の流動が緩慢になる。この場合は、同様に水洗により再生可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の実施の形態を、添付図面に例示した本発明の実施例に基づいて以下に具体的に説明する。
【実施例１】
【００２０】
本発明の実施の形態を、添付図面に例示した本発明の実施例に基づいて以下に具体的に説明する。先ず、本発明の第一実施例ついて、図１、図２を参照しながら説明する。図１は、本発明の土壌浄化蒸散装置に係る実施の形態の一例を示す断面図である。図２は同上横断面図である。
【００２１】
図１および図２に示すように、土壌層１３を不浸透壁１４で仕切り、その中を礫層１１とし、その上部に細粒層１２を積層したものである。ここで、不浸透壁１４は強化塩化ビニール製のシートを用いる。礫層１１は汚泥水を浸透させ易いように隙間を多く有する多孔質の土壌層で、石炭灰を原料とする人工ゼオライトからなる。細粒層１２はおが屑やきのこ廃培屑を使用する。礫層１１に導水管３を埋設し、消化液を投入口４から、礫層１１に埋設した下層の導水管３に導く。そして、導水管３の長手方向に等間隔に設けた排出口５から、消化液を礫層１１へと浸透させる。なお、導水管３には塩化ビニール樹脂製の管を使用する。上部の細粒層１２には複数本の多孔管１が埋設されており、消化液は細粒層に吸い上げられ加熱されて蒸気となり、多孔管１からファン２により吸引され、終には、大気中へ蒸散、放出される。多孔管１は、細粒層で加熱された蒸気を管の中へと吸い込み易くするため、プラスチック製の網目管を使用する。なお、投入口４から投入された消化液の蒸散速度が遅く、貯水槽８に溜まった場合は、リターン口１０からポンプ６で吸出し、再び投入口４へ戻され循環処理する。また、消化液の溜まり水が礫層の上限レベルに達した場合は、消化液の導入を一時的に中止し、蒸散によるレベル低下を待つ。
【００２２】
以上のように構成され、次に作用について説明する。
【００２３】
導水管３から礫層１１へ浸透した消化液は、例えば、約６００ｍｍの層厚を１〜３週間かけて通る間に、礫層に存在する好気性あるいは嫌気性の土壌菌の作用により、消化液中の残留する有機物を分解する。即ち、消化液中のＢＯＤ分、ＣＯＤ分、アンモニアその他の有機物が分解、浄化、あるいは、臭気成分も同時に分解される。この後、細粒層１２の毛細管現象により、礫層１１中に浸透している有機物が分解された後の消化液を吸い上げるとともに、宿している土壌菌により残留有機物と臭気分が分解される。細粒層１２へと吸い上げられた消化液は細粒層１２の土壌菌による発酵熱によって気化する。あるいは、消化液は、昼間は太陽熱により気化する。そして生成された蒸気は、細粒層１２に埋設された多孔管１からファン２で吸引され、大気中へ放出、蒸散される。
【実施例２】
【００２４】
次に、本発明の第二実施例ついて、図３および図４を参照しながら説明する。図３は土壌浄化蒸散装置に係る実施の形態の例を示す断面図である。図４は強制加熱による蒸散と自然蒸散による試験結果である。
【００２５】
本実施例の第一実施例との主たる相違点は、細粒層に熱源として熱管を埋設することにより消化液の気化を促進するところにある。
【００２６】
図３に示すように、土壌は、土壌層１３の中を不浸透壁１４で仕切り、その中に礫層１１と、その上部に細粒層１２を積層したものである。細粒層１２の中に埋設した多孔管１に平行して複数本の熱管７を配設する。他は実施例１と同様である。
【００２７】
以上のように構成、試験され、次に作用について説明する。
【００２８】
通常は、細粒層１２へと吸い上げられた消化液は細粒層１２の土壌菌による発酵熱によって、消化液は気化される。あるいは、昼間は太陽熱により気化される。そして生成された蒸気は、細粒層１２に埋設された多孔管１から真空ポンプからなるファン２で吸引され、大気中へ放出、蒸散される。しかしながら、外気が高湿度で気化速度が遅い場合や太陽熱等の熱量が不足する場合を想定して本実施例では別途熱源を設けることにより、消化液の気化を促進させた。熱源としての熱管７は電熱線あるいは蒸気管を使用する。以下の実施例についても同様である。これらの熱によって、細粒層１２に浸透した消化液の気化が促進される。
【００２９】
本実施例に関する試験例の詳細を説明する。本試験では試験用土として細粒層１２と礫層１１とを混合した園芸用赤玉土を使用したもので、強制加熱による蒸散の効果を確認するものである。ここで、園芸用赤玉土は平均粒径３．４ｍｍを採用し、水分の含有率は２７．５％である。園芸用赤玉土１ｋｇ当たり７５０ｇの水を加えて土の水分含有率を調整した。この調整した土を短辺１６０ｍｍ、長辺４１０ｍｍの断面の容器に入れる。そして、この容器短辺の上面から５０ｍｍ下に多孔管１として直径５０ｍｍのネットパイプを長手方向に貫通し、ネットパイプの片端部を閉止する。かつ、このネットパイプと平行に１０ｍｍ離して熱管７として温度調節機能付き電気ヒータを埋設する。また、このネットパイプの開口端部に真空ポンプを吸引用のファン２として設ける。ここで、試験用の温度計は園芸用赤玉土の表層部にセットした。
【００３０】
上記試験装置を用い次の方法により試験した。即ち、室温２６℃、湿度は３０〜３７％に空調し、真空ポンプからの吸引量１３リットル／分、電気ヒータの温度調節３０〜３５℃にセットした。この状態でネットパイプの開口端部から吸引される水分量を蒸散量ｇおよび蒸散速度ｇ／ｍ２・時として、３０分毎に電子天秤を用いて秤量した。
【００３１】
上記試験結果を表１および図４に、強制加熱による蒸散と自然蒸散による試験結果として示す。ここで、表１および図４中の自然蒸散とは、水分が室温あるいは土壌菌による発酵熱によって気化、蒸散することをいう。また強制蒸散とは、本試験例の電気ヒータによる強制加熱によって水分が気化、蒸散することを称し、多孔管を介して真空ポンプからなるファンにより吸引された水分を強制蒸散量として測定した。本試験例の電気ヒータによる強制加熱の蒸散の場合は自然蒸散の場合より約４倍の蒸散効果が認められた。
【表１】
2005169226.tif 000003
【実施例３】
【００３２】
次に、本発明の第三実施例ついて、図５および図６を参照しながら説明する。図５は土壌浄化蒸散装置に係る実施の形態の例を示す断面図である。図６は同上横断面図である。
【００３３】
本実施例の第二実施例との主たる相違点は、細粒層の上部をドームにより覆設して消化液の気化を促進するところにある。
【００３４】
図５および図６に示すように、土壌は、土壌層１３の中を不浸透壁１４で仕切り、その中に礫層１１と、その上部に細粒層１２を積層したものである。細粒層１２の中に埋設した多孔管１に平行して複数本の熱管７を配設する。そして、細粒層１２の上部をドーム９により覆設する。ドーム９は雨水の浸透を防止するため、防滴性の塩化ビニール樹脂製のフイルムを使用する。他は実施例２と同様である。
【００３５】
以上のように構成され、次に作用について説明する。
【００３６】
通常は、細粒層１２へと吸い上げられた消化液は細粒層１２の土壌菌による発酵により発熱して、消化液は気化される。あるいは、昼間は太陽熱により気化される。そして生成された蒸気は、細粒層１２に埋設された多孔管１からファン２で吸引され、大気中へ放出、蒸散される。しかしながら、これらの熱量が不足する場合は上記したように別途熱源を設け、消化液の気化を促進する。熱管７の中に熱源として電熱線あるいは蒸気を閉じ込める。更に消化液の気化効率を上げるために、以上の熱源に加えて、細粒層１２の上部をドーム９で覆設することによって、熱源として太陽熱をドームの中へ取り込むことができ、消化液の気化、蒸散が促進される。
【００３７】
以上実施例に示したように、細粒層１２に浸透した消化液を気化させる熱源としては、土壌菌による発酵、太陽熱、電熱線、蒸気管、ドームに取り込んだ太陽熱が挙げられる。本発明によれば、湿度等天候の条件によってこれらの熱源を適宜選択的に組み合わせて構成することにより、効率的な土壌浄化蒸散システムを運営できる。
【００３８】
また、ドームの別の作用として、降雨による雨水の浸入を防止できるので、雨水が消化液に混入して地下水となって環境を汚染することがない。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
各実施例では、畜産廃棄物等の有機汚泥水を対象として説明した。しかし、必ずしも、これらに限定して採用する必要はない。生活や食品等の有機廃棄物の分解のＢＯＤ処理排水の浄化、さらには無排水化に寄与するものである。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の土壌浄化蒸散装置に係る実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】同上、横断面図である。
【図３】本発明の土壌浄化蒸散装置に係る実施の形態の他の例を示す断面図である。
【図４】強制加熱による蒸散および自然蒸散による試験結果を示す線図である。
【図５】本発明の土壌浄化蒸散装置に係る実施の形態の他の例を示す断面図である。
【図６】同上、横断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  多孔管
２  ファン
３  導水管
４  投入口
５  排出口
６  ポンプ
７  熱管
８  貯水槽
９  ドーム
１０  リターン口
１１  礫層
１２  細粒層
１３  土壌層
１４  不浸透壁
【図１】
2005169226.tif 000004
【図２】
2005169226.tif 000005
【図３】
2005169226.tif 000006
【図４】
2005169226.tif 000007
【図５】
2005169226.tif 000008
【図６】
2005169226.tif 000009