(57)【要約】【課題】液体を適切に処理でき、固体から過剰な塩類が除去され高い効率で堆肥化でき、水分調整用のおが屑等を低減できる有機廃棄物の固液分離ろ過システムを提供する。【解決手段】固液分離ろ過システムが、遮水性を有する側面及び底面で囲まれた箱形空間Sと、箱形空の底面近傍にて水平方向に延設された暗渠管5と、箱形空間の上縁を基部3cの位置として上方に所定の高さをもって該上縁の全周のうち入出口以外の部分に設置されかつ複数の縦スリット3dを穿設されている堆肥盤擁壁3と、少なくとも箱形空間全体に充填された砂利により形成される砂利層9と、有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
遮水性を有する側面及び底面で囲まれた箱形空間（S）と、
前記箱形空間（S）の底面近傍にて略水平方向に延設された暗渠管（5）と、
前記箱形空間（S）の上縁から上方に所定の高さで起立する壁部（3a）と該壁部（3a）に穿設された複数の縦スリット（3d）とを具備しかつ該箱形空間（S）の上縁の全周のうち入出口以外の部分に設置されている堆肥盤擁壁（3）と、
少なくとも前記箱形空間（S）全体に充填された砂利により形成される砂利層（9）と、を有することを特徴とする
固液分離ろ過システム。
【請求項２】
前記箱形空間（S）の上縁が平面視にて長方形であり、該長方形の一辺（L1）又は一辺の一部を前記入出口とすることを特徴とする請求項１に記載の固液分離ろ過システム。
【請求項３】
前記箱形空間（S）の上縁の全周を囲むように、又は、上縁の全周のうち前記入出口以外の部分を囲むように設置された排液溝（4）を有し、該排液溝（4）は前記堆肥盤擁壁（3）が設置されている箇所においては該堆肥盤擁壁（3）の外側に設置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の固液分離ろ過システム。
【請求項４】
前記砂利層（9）を形成する砂利が、前記堆肥盤擁壁（3）の壁部（3a）の中間の高さまでさらに充填されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の固液分離ろ過システム。
【請求項５】
前記砂利層（9）の表面全体が、水平な平坦面であるか又は前記入出口に向かって高くなるように傾斜していることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の固液分離ろ過システム。
【請求項６】
前記砂利層（9）の表面が、前記入出口の近傍において該入出口に向かって高くなるように傾斜していることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の固液分離ろ過システム。
【請求項７】
前記砂利層（9）の表面全体を覆うように設置された所定の厚さの床スラブ（11）を有し、前記床スラブ（11）は鉛直方向に貫通する多数のスリット（11a）を形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の固液分離ろ過システム。
【請求項８】
前記暗渠管（5）に一端が連結されかつ前記箱形空間（S）の側面を貫通して外部に延在する排液導管（6）と、
前記排液導管（6）に連結されかつ該排液導管（6）の他端が側壁を貫通して内部空間に開口している排液貯留槽（8）と、
前記排液導管（6）の他端近傍に設置された空気吸引装置（30）と、を有し、
前記空気吸引装置（30）は、
前記排液導管（6）の内部にて該排液導管（6）の開口の方に向かってエアを噴射可能に設置されたノズル（33）と、
前記ノズル（33）に対してエアを圧送するための送風機（31）と、を具備することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の固液分離ろ過システム。
【請求項９】
前記箱形空間（S）の側面及び底面が遮水シート（2）で覆われていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の固液分離ろ過システム。
【請求項１０】
前記砂利層（9）内の空気を排出するための排気管（7）をさらに備え、該排気管（7）の一端（7a）は前記暗渠管（5）の端部に接続されかつ他端（7b）は前記箱形空間（S）の外部の大気中に開口することを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の固液分離ろ過システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体と固体を含む有機廃棄物の固体と液体の分離を行う固液分離ろ過システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
日本全国の畑地や水田は、この３０年間、土壌中の有機物が減少傾向にあり、土壌の物理性や生物性が悪化していることが問題となっている。家畜糞尿等の畜産排泄物などには、有機物とともにリン・窒素などの栄養塩類が豊富に含まれており、堆肥化が試みられている（非特許文献１）。しかしながら畜産排泄物は、堆肥化するには水分が多すぎて通気性が無いため、材料中の空隙率を高くして通気性を確保するために水分調整材としておが屑や籾殻等を大量に混ぜる必要がある。また、堆肥化発酵時の発酵熱により水分を蒸発させるために、屋根付きの堆肥舎（特許文献１）や遮水シート（非特許文献２）で覆うことにより堆肥化が行われている。【０００３】
元々、畜産排泄物に含まれる肥料成分は、農作物が必要とするリン・窒素よりもカリウムが過剰であり、カリウム＞窒素＞リンの成分割合となっている。これに加えて、畜産排泄物を用いて屋根付きの堆肥舎や遮水シートの下で堆肥を生産すると、カリウム・ナトリウムを含む塩類が雨水で流されることがないため、堆肥中にこれらの塩類が多量に残るという問題がある。【０００４】
特許文献１では、露天放牧型であるが、降雨による家畜排泄物などの施設外溢出を防止する構造を持ち、家畜排泄物を飼育場所で処理し、排泄物処理水の再生循環利用、並びに生物資源資材（おが屑等）の堆肥化促進と糞尿の消臭を行う畜産施設が開示されている。この施設は、屋根付きであり、箱形容器状で遮水構造の畜産施設の中に家畜を露天放牧飼育するための、生物資源資材からなる敷料層を形成し、敷料層上に排泄された糞尿が敷料層内に浸透してろ過され、傾斜付き自然集水床面を通して活性水槽に集められ、さらに熟成槽で活性化された後、ポンプで敷料層に散布されるという、液体については循環利用型となっている。固形排泄物（固体）については敷料層とともに堆肥化される。【０００５】
特許文献２では、畜産排泄物である糞尿を含水率が低く肥料として利用しやすい圧搾ケーキと、臭いが少なく土壌蒸散又は散布に適した濾液に分離することができる家畜の糞尿の処理方法及び装置が開示されている。この方法及び装置では、セパレータで粗大固形分を除去した後、反応槽で凝集反応させて微細固形分を凝集させた後、フィルタープレスで圧搾ケーキ（固体）と濾液（液体）を分離する。その後、圧搾ケーキを発酵槽で堆肥化させる。【０００６】
特許文献３には、汚水を浄化するための伏流式人工湿地システムが開示されている。これは、主として液体処理のためのシステムであり、汚水の酸化的浄化を行う２段の縦型湿地と還元的浄化を行う１段の横型湿地を組み合わせている。非特許文献３には、特許文献３の伏流式人工湿地システムをさらに改良した伏流式人工湿地システムが開示されている。非特許文献３のシステムでは、汚水の量と濃度、現地の年平均気温、処理水の目標濃度に応じて、伏流式人工湿地システムの面積・段数を設計できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−３３７１３６号公報
【特許文献２】特開平７−２５６２９６号公報
【特許文献３】特開２００８−６８２１１号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】「バンカーサイロ型貯留施設」阿部英則（2002年12月）北海道立畜産試験場、畜産環境情報19号
【非特許文献２】「シートを利用した簡易貯留施設」阿部英則（2002年12月）北海道立畜産試験場、畜産環境情報19号
【非特許文献３】「Designandperformanceofhybridconstructedwetlandsystemsforhigh-contentwastewatertreatmentinthecoldclimateofHokkaido,northernJapan」K.Kato,T.Inoue,H.Ietsugu,H.Sasaki,J.Harada,K.KitagawaandP.K.Sharma(2013)WaterScienceandTechnology,68(7),1468-1476
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来技術によれば、以下のような問題点がある。
・畜産排泄物の固液分離ができず、堆肥化過程で滲出するレキ汁の処理が考慮されていない（非特許文献１）。
・畜産排泄物の上面が遮水シート又は屋根で覆われているため、カリウム・ナトリウムを含む過剰な塩類、特にカリウムがそのまま残留する（非特許文献１、特許文献１）。
・畜産排泄物を機械的に固液分離するため、専用の装置及び動力源が必要である（特許文献２）。また、一般的な固液分離装置では多くとも畜産排泄物の２割程度までしか固液分離できず、畜産排泄物を十分に堆肥化に利用できない。
・畜産排泄物に水分調整材として大量におが屑や籾殻等の副資材を投入する場合、これらの副資材の準備に多額の費用と手間がかかる。【００１０】
以上の現状に鑑み本発明は、畜産排泄物等の、固体と液体を含む有機廃棄物の固体と液体を適切に分離できる固液分離ろ過システムを提供することを目的とする。さらに、固液分離と併せて堆肥化を行う場合には、堆肥化過程で発生するレキ汁を分離でき、固体から過剰な塩類が除去されるとともに高い割合で堆肥化でき、かつ、水分調整用のおが屑等の副資材を大幅に低減できる、固液分離ろ過システム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】
【００１１】
上記の課題を解決すべく、本発明は以下の構成を提供する。括弧内の数字は、後述する図面中の符号であり、参考のために付するものである。【００１２】
本発明の固液分離ろ過システムの態様は、遮水性を有する側面及び底面で囲まれた箱形空間（S）と、
前記箱形空間（S）の底面近傍にて略水平方向に延設された暗渠管（5）と、
前記箱形空間（S）の上縁から上方に所定の高さで起立する壁部（3a）と該壁部（3a）に穿設された複数の縦スリット（3d）とを具備しかつ該箱形空間（S）の上縁の全周のうち入出口以外の部分に設置されている堆肥盤擁壁（3）と、
少なくとも前記箱形空間（S）全体に充填された砂利により形成される砂利層（9）と、を有することを特徴とする。【００１３】
上記態様において、前記箱形空間（S）の上縁が平面視にて長方形であり、該長方形の一辺（L1）を前記入出口とし他の三辺に前記堆肥盤擁壁（3）が設置されていることが好適である。【００１４】
上記態様において、前記箱形空間（S）の上縁の全周を囲むように、又は、上縁の全周のうち入出口以外の部分を囲むように設置された排液溝（4）を有し、該排液溝（4）は前記堆肥盤擁壁（3）が設置されている箇所においては該堆肥盤擁壁（3）の外側に設置されていることが好適である。【００１５】
上記態様において、前記砂利層（9）を形成する砂利が、前記堆肥盤擁壁（3）の壁部（3a）の中間の高さまでさらに充填されていることが好適である。【００１６】
上記態様において、前記砂利層（9）の表面全体が、水平な平坦面であるか又は前記入出口に向かって高くなるように傾斜していることが好適である。
上記態様において、前記砂利層（9）の表面が、前記入出口の近傍において該入出口に向かって高くなるように傾斜していることが好適である。【００１７】
上記態様において、前記砂利層（9）の表面全体を覆うように設置された所定の厚さの床スラブ（11）を有し、前記床スラブ（11）は鉛直方向に貫通する多数のスリット（11a）を形成されていることが好適である。【００１８】
上記態様において、前記暗渠管（5）に一端が連結されかつ前記箱形空間（S）の側面を貫通して外部に延在する排液導管（6）と、
前記排液導管（6）に連結されかつ該排液導管（6）の他端が側壁を貫通して内部空間に開口している排液貯留槽（8）と、
前記排液導管（6）の他端近傍に設置された空気吸引装置（30）と、を有し、
前記空気吸引装置（30）は、
前記排液導管（6）の内部にて該排液導管（6）の開口の方に向かってエアを噴射可能に設置されたノズル（33）と、
前記ノズル（33）に対してエアを圧送するための送風機（31）と、を具備することが好適である。【００１９】
上記態様において、前記箱形空間（S）の側面及び底面が遮水シート（2）で覆われていることが好適である。【００２０】
上記態様において、前記砂利層（9）内の空気を排出するための排気管（7）をさらに備え、該排気管（7）の一端（7a）は前記暗渠管（5）の端部に接続されかつ他端（7b）は前記箱形空間（S）の外部の大気中に開口することが好適である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の固液分離ろ過システムによれば、固体と液体を含む有機廃棄物が砂利層の表面に投入されたとき、液体が該砂利層に浸透することにより固体から分離ろ過されると共に、暗渠管を通して又は堆肥盤擁壁のスリットを通して外部に排出される一方、固体が砂利層の表面に残留する。【００２２】
この結果、固体と液体を含む有機廃棄物の液体及び堆肥化過程で発生するレキ汁を固体から適切に分離することができる。さらに、残留する固体から過剰な塩類が除去され、固体を高い効率で回収して堆肥化でき、かつ、水分調整用のおが屑等の副資材を大幅に低減又は不要とすることができる。【００２３】
本システムによれば、残留する固体を堆肥化する場合、畜産排泄物等の有機廃棄物の４割程度まで固液分離できるので、従来の機械的な固液分離よりも多くの堆肥が得られる。また上面が開放されているので降雨により塩類が洗い流されることから、得られた堆肥中の栄養塩類は、従来の堆肥に比べてリン＞窒素＞カリウムの成分割合となり、肥料として良質の堆肥を生産できる。良質な堆肥が生産できることにより、畑地や水田での堆肥の利用が促進され、土壌の物理性や生物性の向上に貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態における固液分離ろ過システムの外郭構造を示した概略平面図である。
【図２】図２（ａ）は図１のＩ−Ｉラインに沿った概略断面図であり、（ｂ）は（ａ）に砂利層及び有機廃棄物を付加したシステム全体の概略断面図である。
【図３】図３（ａ）は図１のＩＩ−ＩＩラインに沿った概略断面図であり、（ｂ）は（ａ）に砂利層及び有機廃棄物を付加したシステム全体の概略断面図である。
【図４】図４は、本発明の第２の実施形態における固液分離ろ過システムの外郭構造を示した概略平面図である。
【図５】図５（ａ）は図４のＩＩＩ−ＩＩＩラインに沿った概略断面図であり、（ｂ）は（ａ）に砂利層及び有機廃棄物を付加したシステム全体の概略断面図である。
【図６】図６（ａ）は図４のＩＶ−ＩＶラインに沿った概略断面図であり、（ｂ）は（ａ）に砂利層及び有機廃棄物を付加したシステム全体の概略断面図である。
【図７】図７は、本発明の第３の実施形態における固液分離ろ過システムの外郭構造を示した概略平面図である。
【図８】図８は、図７のＶ−Ｖラインに沿った概略断面図である。
【図９】図９は、図７のＶＩ−ＶＩラインに沿った概略断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の固液分離ろ過システムに設置された空気吸引装置を概略的に示す拡大平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。
本発明の固液分離ろ過システムの好適な処理対象物は、畜産業における家畜糞尿等の畜産排泄物であるが、その他に、比較的固体（繊維）が多く含まれる乳牛のスラリーや、液体が大部分を占める搾乳パーラーの洗浄排水なども本発明の処理対象物となり得る。また、畜産業に限らず水産業、農業、林業、食品加工業等において発生する液体と固体を含む有機廃棄物に対しても適用可能である。
【００２６】
（１）第１の実施形態の構成
図１は、本発明の第１の実施形態における固液分離ろ過システム１の外郭構造を示した概略平面図である。図２（ａ）は図１のＩ−Ｉラインに沿った概略断面図であり、（ｂ）は（ａ）に砂利層及び有機廃棄物を付加したシステム全体の概略断面図である。図３（ａ）は図１のＩＩ−ＩＩラインに沿った概略断面図であり、（ｂ）は（ａ）に砂利層及び有機廃棄物を付加したシステム全体の概略断面図である。
【００２７】
図１、図２（ａ）及び図３（ａ）は、固液分離ろ過システム１の外郭構造を示している。この外郭構造は、図２（ｂ）及び図３（ｂ）に示す砂利層及び有機廃棄物を除いた状態に相当する。以下、各構成要素について説明する。
【００２８】
＜箱形空間Ｓ＞
本システムは、遮水性を有する側面及び底面で囲まれた箱形空間Ｓを有する。箱形空間Ｓは、好適例では、地盤を掘削するか又は盛土をすることにより形成された穴である。典型的には、図示のような直方体形状の空間であるが、円柱形や多角柱形でもよい。箱形空間Ｓの底面は水平であるが、側面の輪郭形状は任意である。側面は、好適には垂直面であるが、外側に傾斜した傾斜面でもよい。箱形空間Ｓが直方体形状の場合、大きさの一例は、左右方向１４ｍ、前後方向８ｍ、高さ１ｍである。箱形空間Ｓの大きさは、有機廃棄物の処理量に応じて適宜設定する。
【００２９】
箱形空間Ｓの底面及び側面の遮水性は、好適例では遮水シート２を敷設することにより確保される。別の例として他の遮水性材料で底面及び側面を構築してもよく、遮水性材料で底面及び側面を塗装してもよい。箱形空間Ｓの上縁（側面の上端）は、周囲から水や土砂が浸入しないように周囲地盤の地表より高い位置とする（図２及び図３の側面図参照）。このためには、例えば箱形空間Ｓの周囲に盛土を行う。
【００３０】
＜暗渠管５＞
箱形空間Ｓの底面近傍には暗渠管５が略水平方向に延設されている。底面近傍とは、底面に接する場合も底面との間に間隙がある場合も含む。暗渠管５と底面との間に間隙がある場合、その間隙には図２（ｂ）、図３（ｂ）に示す砂利層９の砂利が充填されている。暗渠管５は、図示の例では、左右方向に符号５ａで示す２本、前後方向に符号５ｂで示す３本が配置されている。これら複数の暗渠管５は全て連結され、内部が連通している。
【００３１】
暗渠管５の一箇所には、排液導管６が連結されている。排液導管６は、箱形空間Ｓの側面を貫通して箱形空間Ｓの外部に延在し、外部に設置されている排液貯留槽８に連結されている。排液導管６には暗渠管５のような孔が無いため、排液貯留槽８を除いて排液が外部に漏れることはなく、外部からも液体が浸入することはない。
【００３２】
暗渠管５は、完全に水平に設置してもよいが、排液導管６に向かって液体が自然に集束するように若干傾斜させることが好適である。すなわち図示の例では、左右方向の暗渠管５ａは右側が低くなるように、前後方向の暗渠管５ｂは後側が低くなるように若干傾斜を設ける。図３（ａ）（ｂ）に示すように、排液導管６は排液貯留槽８に向かって低くなるように傾斜して設置されている。
【００３３】
暗渠管５の大きさ、数及び配置は、箱形空間Ｓの大きさに応じて又は有機廃棄物の処理量に応じて適宜設定する。暗渠管５としては、素焼きの土管又はポリエチレン製のコルゲート管等を採用できる。排液導管６としては、塩化ビニル製の管を採用できる。一例として、暗渠管５は内径８０ｍｍ、外径９５ｍｍである。
【００３４】
＜排気管７＞
好適には、左右方向に延在する２本の暗渠管５ａの両端に、それぞれ排気管７の一端７ａが連結されている。排気管７は、箱形空間Ｓの側面を貫通して地中で水平方向に延在し、さらに鉛直方向上方に折れて地表に現れ、所定の高さまで延在する。そして、排気管７の他端７ｂは大気中に開口している。雨水等の浸入を避けるために排気管７の他端７ｂは、下向きに開口している。排気管７の開口を、砂利層９の表面上ではなく箱形空間Ｓの外部に設けている理由は、砂利層９の表面上で行う作業の支障とならないためである。
【００３５】
排気管７は、図２（ｂ）、図３（ｂ）に示す砂利層９の砂利の間隙にある空気を排気するためのものである。これにより、砂利層９における液体のろ過効率が向上する。図２（ｂ）に、空気の流れを白矢印で示している。排気管７には暗渠管５のような孔は無いため、暗渠管５内の排液が排気管７を通して外部に漏れることはなく、外部からも液体が浸入することはない。排気管７としては、塩化ビニル製の管を採用できる。連結部においては、例えば、外径９５ｍｍの暗渠管を包むように、内径１００ｍｍの塩化ビニル製の管を両者が３０ｃｍ以上重なるように嵌挿する。
【００３６】
＜堆肥盤擁壁３＞
さらに、箱形空間Ｓの上縁を囲むように堆肥盤擁壁３が設置されている。図示の例では、複数のブロックを並設して連続的な堆肥盤擁壁３が形成されている。堆肥盤擁壁３は、箱形空間Ｓの上縁の全周のうち、入出口を残してそれ以外の部分に設置されている。図示の例では、箱形空間Ｓが直方体形状で上縁が平面視において長方形であるので、長方形の長い一辺Ｌ１を入出口として残し、他の三辺に堆肥盤擁壁３が設置されている。
【００３７】
堆肥盤擁壁３を形成する１つのブロックは、上方に所定の高さをもって起立する壁部３ａと、壁部３ａの下端を支持する基部３ｂと外側の基部３ｃとからなる。基部３ｂ、３ｃは、所定の厚さの平板状でありそれぞれ内側と外側に水平に張り出し地表に載置されている。壁部３ａには複数の縦スリット３ｄが穿設されている。縦スリット３ｄは、基部３ｂ、３ｃの上面の高さから壁部３ａの天端近傍の高さまで延在する細長い貫通孔である。複数の縦スリット３ｄは、壁部３ａの幅方向に所定の間隔（等間隔に限られない）で配置されている。
【００３８】
好適には、堆肥盤擁壁３はコンクリート製である。内側の基部３ｂの内縁の位置が、箱形空間Ｓの上縁の位置と一致している。壁部３ａの高さは、１．５ｍ〜２ｍ程度であり、有機廃棄物の処理量に応じて適宜設定する。
【００３９】
＜砂利層９＞
さらに本システムでは、少なくとも箱形空間Ｓ全体に砂利が充填され、砂利層９が形成されている。砂利層９の表面に有機廃棄物１０が投入される。砂利は、一例として、直径２ｃｍ〜５ｃｍ程度の石から構成されたもの、又は、この程度の粒度の石とさらに細かい小石や砂との混合物である。本システムにおける砂利層９の砂利は、ろ材すなわちフィルター材として機能する。砂利の粒度及び粒度分布は、必要とされるろ過性能によって適宜選択される。
【００４０】
図２（ｂ）、図３（ｂ）に示すように、砂利層９を形成する砂利が、箱形空間Ｓ全体に加え、堆肥盤擁壁３の壁部３ａの中間の高さまでさらに充填されていることが好適である。中間の高さとは、半分の高さの意味ではなく、基部３ｂ、３ｃと天端の間の任意の高さの意味である。例えば、壁部３ａの高さが１．５ｍのとき、下端から３０ｃｍ程度の高さまで砂利を充填する。これにより、堆肥盤擁壁３の内側の基部３ｂが砂利の重量で固定される。従って、砂利層９の表面で稼動させる作業機械が堆肥盤擁壁３と接触や衝突した際にも、堆肥盤擁壁３の安定性が確保できる。
なお、砂利層９は、図示の例のように表面全体が水平な平坦面であってもよいが、表面全体が入出口に向かって緩やかに高くなるように傾斜していてもよい。
【００４１】
＜排液溝４＞
好適には、箱形空間Ｓの上縁の全周を囲むように、断面Ｕ字形の排液溝４が設置されている。図１、図３（ａ）（ｂ）に示すように、排液溝４は、箱形空間Ｓの全周囲を囲み液体を受けるための周囲溝４ａと、周囲溝４ａの一箇所から排液貯留槽８へと液体を誘導するための誘導溝４ｂとから構成されている。周囲溝４ａは、水平でもよいが、誘導溝４ｂの方へ向かって若干傾斜させることが好適である。誘導溝４ｂは、排液貯留槽８へ向かって傾斜させる。排液溝４として、コンクリート製Ｕ字溝を採用できる。さらに排液溝４には、塵などが浸入しないように、格子や孔空き板等の蓋４ｃを設けることが好適である。
【００４２】
排液溝４は、堆肥盤擁壁３が設置されている箇所（上縁の長方形の三辺）においては、堆肥盤擁壁３の壁部３ａよりも外側に設置されている。堆肥盤擁壁３が設置されていない箇所（上縁の長方形の一辺Ｌ１）においては上縁の直ぐ外側に設置され、かつ箱形空間Ｓに充填した砂利層９の表面と排液溝４の上端の高さが揃うように設置されている。長方形の一辺Ｌ１に沿った排液溝４は他の三辺に沿った排液溝４よりも高い位置にあるので、一辺Ｌ１に沿った排液溝４の両端部分において傾斜を設ける。
【００４３】
好適には、堆肥盤擁壁３のある箇所では、堆肥盤擁壁３の外側の基部３ｃと排液溝４が隣接している。これにより、堆肥盤擁壁３の縦スリット３ｄを通って外側に排出された液体が、直接、排液溝４に流入することができる。図示の例では、基部３ｃの上面と排液溝４の上端の高さが一致しているが、別の例として、排液溝４の上端を基部３ｃの上面よりも若干低くしてもよい。さらに別の例として、排液溝４を堆肥盤擁壁３の外側の基部３ｃの上面に載せてもよいが、その場合、砂利層９の表面の位置は、排液溝４の上端の位置より高くする。
【００４４】
（２）第１の実施形態の使用形態
次に、図１〜図３をさらに参照して、固液分離ろ過システムの第１の実施形態の使用形態の一例を説明する。
【００４５】
＜有機廃棄物の投入工程＞
図２（ｂ）、図３（ｂ）に示すように、畜産排泄物等の有機廃棄物１０を砂利層９の表面に投入する。有機廃棄物１０は、液体と固体を含む混合物である。有機廃棄物１０の水分量によって投入方法を適宜選択する。比較的水分量が多くポンプ圧送が可能な場合は、ポンプを用いてホースで投入する。比較的水分量が少なくポンプ圧送できない場合は、バケットローダーやバーンクリーナ等の作業機械を用いて投入する。いずれの場合も、新規に投入された有機廃棄物１０を砂利層９の表面に均一に分散させることが好ましい。
【００４６】
＜固液分離ろ過工程＞
投入された有機廃棄物１０に含まれる液体は、図２（ｂ）、図３（ｂ）に黒矢印で示す経路で移動する。１つの液体経路は、砂利層９に浸透し、表面から底面へ向かって重力によりゆっくりと降下する経路である。この経路においては、砂利層９による液体のろ過が行われる。底面まで到達した液体は、遮水シート２があるので底面近傍に滞留するが、その水位が暗渠管５の高さになると暗渠管５内に流入し、排液導管６を通って排出され、排液貯留槽８に貯留される。排気管７を通して砂利層９内の空気が外部に放出されることによって液体の降下を促進し、ろ過を効率的に行うことができる。
【００４７】
もう１つの液体経路は、砂利層９に浸透し、比較的表面近くにおいて堆肥盤擁壁３の縦スリット３ｄから排出される経路である。この経路で流出した液体は、排液溝４の周囲溝４ａに流入し、誘導溝４ｂを通って排液貯留槽８に貯留される。
【００４８】
本システムは、屋外に設けられかつ屋根が無いので、降雨により有機廃棄物１０が洗われることで塩類が液体とともに流出する。これにより、表面に残る固体中の余分な塩類が低減される。
【００４９】
本システムで排液貯留槽８に集められる排液は、有機廃棄物に元々含まれていた液体、堆肥化を行う場合は堆肥化過程で発生するレキ汁、及び降雨を含むものである。
【００５０】
＜堆肥化工程＞
本システムで堆肥化を行う場合における堆肥化工程について説明する。砂利層９の表面の残留物は、適度な水分を含む固体であり、そのまま放置することで堆肥化が進行する。堆肥化の進行中、１回又は複数回のバケットローダーによる切り返しを適切な時期に行う。切り返し作業を行う際には、入出口からバケットローダーを乗り入れ、表面の固体を集め切り返しを行う。
【００５１】
＜堆肥の取り出し工程＞
堆肥化過程は、最終的に完熟状態となるまで段階がある。一例として、完熟前の段階の堆肥を取り出し、畑地等へ運搬して利用してもよい。完熟状態の堆肥は良質堆肥となる。
【００５２】
別の例として、完熟前の堆肥をバケットローダーで集めて砂利層９の表面の一部に高さ２ｍ以下の山に積み上げて完熟状態となるまで堆肥化を進めてもよい。積み上げることで発酵熱の保温効果が得られ堆肥化が促進される。また、堆肥を一部に集めることで空いた砂利層９の表面には、新たに有機廃棄物を投入できる。
【００５３】
また別の例として、完熟状態の堆肥の一部を、新たに投入した有機廃棄物に混ぜることにより、水分調整材と堆肥化促進の種菌として利用してもよい。
【００５４】
＜本システムで堆肥化を行わない場合の固体処理＞
本システムで堆肥化を行わない場合、固液分離された有機廃棄物の残留固体を作業機械で集め、搬出する。その後、別の場所で堆肥化を行ったり、そのまま利用したり、適切な廃棄物処理を行ったりする。
【００５５】
＜排液処理＞
排液貯留槽８に貯留された排液は、例えば特許文献３又は非特許文献３のような伏流式人工湿地システムを利用することにより目標とする水質基準まで浄化し、河川等に放流することができる。別の例として、他の浄化処理方法を適用して浄化した後、放流してもよい。さらに別の例として、そのまま肥料として利用可能であればそのまま利用してもよい。
【００５６】
（３）第２の実施形態の構成
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態は、比較的液体が多い有機廃棄物に好適な形態である。
【００５７】
図４は、本発明の第２の実施形態における固液分離ろ過システム１Ａの外郭構造を示した概略平面図である。図５（ａ）は図４のＩＩＩ−ＩＩＩラインに沿った概略断面図であり、（ｂ）は（ａ）に砂利層及び有機廃棄物を付加したシステム全体の概略断面図である。図６（ａ）は図４のＩＶ−ＩＶラインに沿った概略断面図であり、（ｂ）は（ａ）に砂利層及び有機廃棄物を付加したシステム全体の概略断面図である。
【００５８】
図４、図５（ａ）及び図６（ａ）は、固液分離ろ過システム１Ａの外郭構造を示している。この外郭構造は、図２（ｂ）及び図３（ｂ）に示す砂利層及び有機廃棄物を除いた状態に相当する。以下、主として、第１の実施形態と異なる構成について第２の実施形態を説明し、第１の実施形態と同じ構成については説明を簡略化する。
【００５９】
固液分離ろ過システム１Ａでは、第１の実施形態と同じく箱形空間Ｓが平面視において長方形であり、入出口となる一辺Ｌ１以外の三辺の周囲に堆肥盤擁壁３が設けられ、堆肥盤擁壁３の外側には排液溝４が設けられている。
【００６０】
固液分離ろ過システム１Ａでは、砂利層９の表面全体が平坦ではなく、入出口となる一辺Ｌ１近傍において一辺Ｌ１の方に向かって高くなるように傾斜が設けられている（図６参照）。図示の例では、箱形空間Ｓの底面が、前後方向の後端からＬ２の位置までの平坦面であり、この平坦面の部分に暗渠管５が配置されている。箱形空間ＳにおけるＬ２の位置から前端Ｌ１’までは、前端Ｌ１’に向かって高くなる傾斜側面となっており、前端Ｌ１’と一辺Ｌ１の間は鉛直側面となっている。砂利層９の表面は、この傾斜側面に沿って高くなるように傾斜を設けられている。このような砂利層９の表面に、比較的液体の多い有機廃棄物１０Ａが投入される。
【００６１】
入出口の位置が砂利層９の表面の最高位置となっている。第２の実施形態では入出口には排液溝４は設けられず、直接、周囲の地盤に繋がっている。周囲の地盤は、入出口の砂利層９の表面と同じ高さまで盛り上げられている。
【００６２】
（４）第２の実施形態の使用形態
次に、図４〜図６をさらに参照して、固液分離ろ過システムの第２の実施形態の使用形態の一例を説明する。
【００６３】
＜有機廃棄物の投入工程＞
図５（ｂ）、図６（ｂ）に示すように、有機廃棄物１０Ａを砂利層９の表面に投入する。この場合、有機廃棄物１０Ａは、搾乳パーラーの洗浄排水のように固体に比べて液体が多い。従って基本的にポンプを用いてホースで投入する。
【００６４】
＜固液分離ろ過工程＞
比較的液体の多い有機廃棄物１０Ａは、砂利層９の表面の低い位置に溜まる。入出口の近傍は土手のように高くなっているので、有機廃棄物１０Ａが入出口から流出することはない。液体が多いため、その一部は、砂利層９に浸透する前に縦スリット３ｄから外側に流出し、排液溝４に流れ込み、排液貯留槽８に貯留される。砂利層９に浸透した液体は、表面から底面へ向かって重力によりゆっくりと降下して暗渠管５内に流入し、排液導管６を通って排出され、排液貯留槽８に貯留される。排液貯留槽８に貯留された排液の処理は、第１の実施形態と同様である。また、第１の実施形態に比べれば少量であるが、砂利層９の表面に残留した固体の処理についても第１の実施形態と同様である。
【００６５】
（５）第３の実施形態の構成
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。第３の実施形態は、バケットローダー作業の効率を向上させるとともに、液体分離の効率を向上させることを考慮した形態である。
【００６６】
図７は、本発明の第３の実施形態における固液分離ろ過システム１Ｂの概略平面図である。図８は、図７のＶ−Ｖラインに沿った概略断面図であり、図９は、図７のＶＩ−ＶＩラインに沿った概略断面図である。図１０は、第３の実施形態の固液分離システム１Ｂと好適に組み合わせることができる空気吸引装置を概略的に示した拡大平面図である。
【００６７】
図７〜図９では、固液分離ろ過システム１Ｂの箱形空間に砂利を充電して砂利層９を形成した状態である。これらの図では有機廃棄物は示していない。以下、主として、第１の実施形態と異なる構成について第３の実施形態を説明し、第１の実施形態と同じ構成については説明を簡略化する。
【００６８】
固液分離ろ過システム１Ｂでは、第１の実施形態と同じく箱形空間Ｓが平面視において長方形であり、長方形の一辺Ｌ１の一部に入出口が設けられている。入出口以外の箱形空間Ｓの上縁周囲には堆肥盤擁壁３が設置されている。堆肥盤擁壁３の外側には排液溝４が設置されている。
【００６９】
固液分離ろ過システム１Ｂでは、箱形空間Ｓの上縁と砂利層９の表面が基本的に同じ高さ位置となるように砂利が充填されている。第３の実施形態の特徴は、砂利層９の表面上に、床スラブ１１が設置されていることである。床スラブ１１は、所定の厚さを有する剛体板であり、好適には鉄筋コンクリート製である。
【００７０】
さらに床スラブ１１は、鉛直方向に貫通する多数のスリット１１ａを形成されている。図示の例ではスリット１１ａは、平面視にて細長い形状の貫通孔である。複数のスリット１１ａが、スリットの幅方向に所定の間隔で形成され、さらにスリットの長さ方向に複数の列が形成されている。なお、スリット１１ａ内に有機廃棄物が入り込まないように、スリット１１ａ内にも砂利が充填されている。従って本実施形態では、砂利層９の表面は、実質的に床スラブ１１の上面と同一面となる。本実施形態における砂利層９の表面積は、床スラブ１１のスリット１１ａの面積の総和であるので、第１及び第２の実施形態と比べて小さくなる。
【００７１】
鉄筋コンクリート製の床スラブ１１を設置する場合、先ず、砂利層９の表面に、所定の形状の型枠を配置し、縦横に鉄筋を設置する。その後、型枠にコンクリートを打設し、固化させる。コンクリートが固化するまで養生させる。型枠はそのまま残してもよい。
【００７２】
図示の通り、床スラブ１１の周辺部が、堆肥盤擁壁３の内側の基部の上を覆うことが好適である。これにより、堆肥盤擁壁３がさらに安定化する。床スラブ１１は、鉄筋コンクリート製以外に、Ｈ鋼等の鋼材を用いても作製可能であるが、コスト的には鉄筋コンクリート製が有利である。
【００７３】
床スラブ１１を設置することにより、バケットローダー等の作業機による作業の際に、作業機の走行安定性が向上する。また、床スラブ１１の表面上の固体（液体を分離された固体、完熟前の堆肥、又は完熟した堆肥）をバケットにより掬って取り出す場合、床スラブ１１が硬い平坦面であるので、砂利層９の表面からそれらを掬う場合に比べて、固体のみを容易に掬うことができる。
【００７４】
好適には、図９の断面図に示すように、床スラブ１１を入出口の外側に延長し、かつ、入出口の位置１１ｂから端部１１ｃに向かって高くなるように傾斜を設ける。この延長部分にはスリットは設けない。図示の例では、床スラブ１１の延長部分の端部１１ｃが、堆肥舎２０の床と連続している。堆肥舎２０内には、例えば、その隣に設けられた牛舎等の家畜舎から排出された糞尿等の有機廃棄物が蓄積されている。それらの有機廃棄物は、傾斜した床スラブ１１の延長部分を介して固液分離ろ過システム１Ｂへと移動させることができる。この部分に傾斜を設けたことにより、有機廃棄物が逆行することはない。
【００７５】
図７及び図９を参照すると、暗渠管５と排液貯留槽８の間を連結する排液導管６が示されている。排液導管６の一端は、箱形空間Ｓ内で暗渠管５に接続されている。排液導管６の他端は、排液貯留槽８の側壁を貫通し、排液貯留槽８の内部空間に突出している。排液導管６の他端近傍に、空気吸引装置３０が設置されている。
【００７６】
固液分離ろ過システム１Ｂは、上述した通り床スラブ１１を設置したことにより、有機廃棄物と砂利層９との接触面積が実質的に小さくなっていることから、重力を利用して砂利層９内に液体を誘導する能力は第１及び第２の実施形態に比べて低くなる。空気吸引装置３０は、この欠点を補うために設けたものである。
【００７７】
図１０は、図７に示した空気吸引装置３０の近傍領域を拡大した概略平面図である。排液貯留槽８の内部空間において、一例として排液導管６の他端にほぼ同じ直径をもつ吸引管３４が連結されている。図１０では、吸引管３４の管壁の一部を切り欠いて示している。吸引管３４は、実質的に排液導管６の延長部分である。吸引管３４の先端は、排液貯留槽８の内部空間に開口している。従って、吸引管３４の開口は、実質的に排液導管６の開口である。
【００７８】
吸引管３４の内部には、ノズル３３が配置されている。ノズル３３は、吸引管３４の開口から適切な距離だけ離間して配置されることが好適である。ノズル３３は、吸引管３４の中心軸上に延在し、その噴射口は吸引管３４の開口の方に向いている。ノズル３３の後部に連結された送管３２は、吸引管３４の管壁を貫通し、さらに排液貯留槽８の側壁を貫通して外部に延在している。送管３２は、送風機３１に接続されている。送風機３１を稼動させると、高圧エアが送管３２を通してノズル３３へと移送される。なお、吸引管３４の外部における送管３２の配管経路は任意である。別の例として、送管３２は、吸引管３４の管壁を貫通した後、排液貯留槽８の上端開口から出て、送風機３１に接続されてもよい。
【００７９】
（６）第３の実施形態の使用形態
次に、図７〜図１０をさらに参照して、固液分離ろ過システムの第３の実施形態の使用形態の一例を説明する。
【００８０】
＜有機廃棄物の投入工程＞
一例として、図７に示す堆肥舎２０内に蓄積された有機廃棄物が、バケットローダーを用いて固液分離ろ過システム１Ｂの床スラブ１１上に移動させられる。新規に投入された有機廃棄物は、床スラブ１１上に均一に分散させられる。
【００８１】
＜固液分離ろ過工程＞
有機廃棄物に含まれる液体の移動経路は、上述した第１及び第２実施形態と基本的に同じである。床スラブ１１上に残留した固体の処理も、上述した第１及び第２実施形態と基本的に同じである。本実施形態では、有機廃棄物と砂利層９との接触面積が小さいことを補うために、空気吸引装置３０を稼動させる。
【００８２】
空気吸引装置３０を稼動させる際は、先ず、図８に示すように、暗渠管５に接続された排気管７の開口を閉じる。このために、例えば、排気管７の開口に開閉可能な蓋７ｃ等の閉鎖手段を取り付ける。別の例として、蓋に替えてバルブを取り付けてもよい。
【００８３】
続いて、送風機３１を始動させる。図１０を参照すると、送管３２を通して圧送されたエアはノズル３３の噴射口から吸引管３４の開口へ向かって噴射される。これにより、高圧エアによるエア流Ｆ１が生成される。所定の強度の安定なエア流Ｆ１を生成するために、ノズル３３と吸引管３４の開口との間の距離を適切な長さとすることが好ましい。距離が短すぎると、強く安定なエア流Ｆ１が得られない。
【００８４】
エア流Ｆ１が生成されることにより、ノズル３３の後方すなわち排液導管６の内部空間は負圧となる。この結果、エア流Ｆ２が生成される。エア流Ｆ２は、固液分離ろ過システム１Ｂの暗渠管５の内部の空気を吸引する吸引流となる。さらにこのエア流Ｆ２は、砂利層９の砂利の間隙にある空気を吸引し、さらにその間隙を通して液体を吸引する。排気管７は閉じられているので、エア流Ｆ２による吸引力は、砂利層９の表面、すなわち床スラブ１１のスリット１１ａに充填された砂利の表面に対して作用する。その結果、このエア流Ｆ２により、砂利の表面に接触する有機廃棄物から液体が砂利層９内に引き込まれることとなる。暗渠管５及び排液導管６の内部においては、空間の下部を液体が流れ、液体の上方空間をエア流Ｆ２が流れる。
【００８５】
さらに、エア流Ｆ２が、砂利の表面に接触する有機廃棄物を通して周囲の空気も引き込む場合は、有機廃棄物の中を空気が通ることになり、好気性反応による堆肥化を促進する効果も得られる。
【００８６】
このようにして、空気吸引装置３０により発生する吸引流により、有機廃棄物からの液体の分離が促進される。本実施形態では、重力による液体の降下に加え、強制的に液体を吸引することで、固液分離の効率を向上させている。
【００８７】
なお、第３の実施形態に適用した空気吸引装置３０は、上述した第１及び第２の実施形態において適用することも可能である。
【符号の説明】
【００８８】
１、１Ａ  固液分離ろ過システム
２  遮水シート
３  堆肥盤擁壁
４  排液溝
５  暗渠管
６  排液導管
７  排気管
８  排液貯留槽
９、９Ａ  砂利層
１０、１０Ａ  有機廃棄物
１１  スリット付スラブ
２０  堆肥舎
３０  空気吸引装置
３１  送風機
３２  送管
３３  ノズル
３４  吸引管  
Ｓ  箱形空間
【図１】
2017179246.tif 000003
【図２】
2017179246.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2017179246.tif 000012
【国際調査報告】
2017179246.tif 000013
2017179246.tif 000014
2017179246.tif 000015
2017179246.tif 000016