(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
深層曝気槽内へ有機性汚水を投入し、コンプレッサーにより加温して送る高温の圧縮空気の熱量を設定し散気管を通じて供給し曝気処理することにより有機性汚水を２０℃〜３８℃に加温すると共に前記深層曝気槽内で自然に発生・繁殖した微生物で有機性汚水の酸化分解処理を一定期間連続して行う第１処理工程と、
前記第１処理工程で酸化分解処理され加温した有機性汚水は消化処理槽へ移して貯留し、嫌気性消化を一定期間連続して行う第２処理工程と、
更に、前記第２処理工程で嫌気性消化した有機性汚水を曝気処理槽へ移し、同曝気処理槽内へ散気管を通じて空気を供給して有機性汚水の曝気処理を行う第３処理工程とから成ることを特徴とする、深層曝気槽を用いた有機性汚水の液肥化処理方法。
【請求項２】
第１処理工程における汚水の酸化分解処理は７日〜１４日をかけて連続的に行い、第２処理工程の嫌気性消化は３０日くらいかけて行うことを特徴とする、請求項１に記載した深層曝気槽を用いた有機性汚水の液肥化処理方法。
【請求項３】
第２処理工程の嫌気性消化は、有機性汚水を複数の消化処理槽を段階的に移動させて順次に嫌気性消化を進めることを特徴とする、請求項１に記載した深層曝気槽を用いた有機性汚水の液肥化処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、畜産スラリー等の超高濃度・高粘性の有機性汚水処理技術の分野に属し、更に云えば、深層曝気槽を利用して有機性汚水を微生物で酸化分解処理し、更に嫌気性消化処理して農地へ還元可能に液肥化する処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
畜産農家で実施されている畜産スラリー等の超高濃度・高粘性の有機性汚水（以下、単に有機性汚水と云う。）の処理方法の一つに圃場還元処理がある。
【０００３】
前記圃場還元処理は、有機性汚水を液肥として圃場（農場を含む。以下、同じ。）へ直接散布する処理方法であり、維持管理等の費用を低く押さえられるために国内の大多数の畜産農家で広く採用実施されている。
【０００４】
【本発明が解決しようとする課題】
現在、畜産農家における有機性汚水の処理手段は、圃場還元処理が主流であり、大量の有機性汚水が液肥として圃場に散布されている。
【０００５】
そのため、圃場には作物や微生物に吸収又は利用されない余分な窒素やリン等の栄養塩類が過剰に蓄積され、田畑が機能障害を起こすほか、当該余剰栄養塩類が河川や地下水へ流出して河川の富栄養化や硝酸態窒素による地下水汚染を引き起こし深刻な環境問題となっている。
【０００６】
また、上記した大量の液肥散布は、土壌中の過剰養分の蓄積により土壌の肥料成分のアンバランスを生じ、作物の生育不良や根腐れを引き起こす問題も生じている。特に飼料作物では硝酸態窒素の含有量が高くなり家畜の栄養管理面で大きな課題となっている。
【０００７】
更に、農村地域の宅地開発に伴い、圃場に散布した液肥に起因する悪臭も地域的な社会問題となっている。
【０００８】
本発明の目的は、有機性汚水の臭気を低減し、且つ栄養塩類及び有機物の含有量を低減して圃場還元処理に適する液肥を生成する、深層曝気槽を用いた有機性汚水の液肥化処理方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述した従来技術の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係る深層曝気槽を用いた有機性汚水の液肥化処理方法は、
深層曝気槽内へ有機性汚水を投入し、コンプレッサーにより加温して送る高温の圧縮空気の熱量を設定し散気管を通じて供給し曝気処理することにより有機性汚水を２０℃〜３８℃に加温すると共に前記深層曝気槽内で自然に発生・繁殖した微生物で有機性汚水の酸化分解処理を一定期間連続して行う第１処理工程と、
前記第１処理工程で酸化分解処理され加温した有機性汚水は消化処理槽へ移して貯留し、嫌気性消化を一定期間連続して行う第２処理工程と、
更に、前記第２処理工程で嫌気性消化した有機性汚水を曝気処理槽へ移し、同曝気処理槽内へ散気管を通じて空気を供給して有機性汚水の曝気処理を行う第３処理工程とから成ることを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載した深層曝気槽を用いた有機性汚水の液肥化処理方法において、
第１処理工程における汚水の酸化分解処理は７日〜１４日をかけて連続的に行い、第２処理工程の嫌気性消化は３０日くらいかけて行うことを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１に記載した深層曝気槽を用いた有機性汚水の液肥化処理方法において、
第２処理工程の嫌気性消化は、有機性汚水を複数の消化処理槽を段階的に移動させて順次に嫌気性消化を進めることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施形態及び実施例】
請求項１〜４に記載した発明に係る深層曝気槽を用いた有機性汚水の液肥化処理方法は、家畜の糞尿を固形物と液体とに分離して抽出した液体、所謂畜産スラリーと呼ばれる有機性汚水を液肥化処理し、液肥として圃場等に散布できるように好適に実施される。
【００１４】
基本的な液肥化処理工程は、回収した有機性汚水を水深１０ｍ以上の深層曝気槽１内で曝気し有機性汚水を自然に発生・繁殖させた好気性の微生物により酸化分解する第１処理工程（図１Ａ）と、前記第１処理工程を経た有機性汚水を消化処理槽２で嫌気性消化により処理する第２処理工程（図１Ｂ）と、前記第２処理工程を経た有機性汚水を曝気処理槽３内で再度曝気し微生物による酸化分解処理を行う第３処理工程（図１Ｃ）との３工程から成る。
【００１５】
第１処理工程を示す図１Ａにおいて、前記深層曝気槽１は、深さ１０ｍ以上の深層水槽で構成される。この深層曝気槽１内には畜舎等から回収した有機性汚水を投入し、前記深層曝気槽１内に噴気口を開口させて設置した散気管７を通じてコンプレッサー８から高温の圧縮空気を供給し曝気処理を行う。従って、深層曝気槽１内の有機性汚水は、曝気処理で供給される圧縮空気により当該深層曝気槽１内を攪拌・旋回する。
【００１６】
なお、前記深層曝気槽１内で酸化分解処理される有機性汚水の温度は常時２０℃〜３８℃に加温できるよう散気管６を通じて送る前記圧縮空気の熱量を設定する（請求項２記載の発明）。即ち、コンプレッサー８による圧縮により熱量が増加した空気、即ち加温された空気による曝気処理で前記深層曝気槽１内の温度を２０℃〜３８℃に加温・維持する。前記深層曝気槽１内での第１処理工程は、７日〜１４日間をかけてじっくり連続的に行われるので空気熱による有機性汚水等の加温が十分に可能である。
【００１７】
このように深層曝気槽１内の有機性汚水を２０℃〜３８℃に加温することで、消化処理槽２へ流入する有機性汚水によって当該消化処理槽２内の温度が一時的に嫌気性消化の至適温度２０℃未満に低下し、消化効率が著しく低下することを防止できる（図２参照）。また、前記加温領域は第１処理工程における深層曝気槽１内で発生・繁殖した前記微生物にとっても酸化分解の至適温度であるので、冬期等関係なく年間を通じて安定且つ効率のよい分解処理を行うことができる。
【００１８】
斯くして、前記有機性汚水は、上記のとおり加温されながら前記深層曝気槽１内を７日〜１４日間連続的に循環流動し、当該深層曝気槽１内を共に循環流動する前記微生物により酸化分解される。
【００１９】
その後、十分に酸化分解処理された有機性汚水は、ポンプ１０又はオーバーフローにより前記深層曝気槽１から排出せしめ、次の第２処理工程へ移行させる。
【００２０】
次に図１Ｂは、上記第１処理工程に続く第２処理工程を示している。この工程では、前記第１処理工程で分解処理されなかった有機物等を嫌気性消化により更に分解処理を進め、より栄養塩類及び有機物の含有量等を低減した液肥を生成することを目的とする。即ち、前記深層曝気槽１から排出した第１処理工程後の有機性汚水を前記消化処理槽２へ移して貯留し、図２に示す表に基いて３０日間位をかけてじっくりと嫌気性消化を行うのである。前記消化処理槽２は、一般的な標準消化槽又はドラフトチューブ機械攪拌方式消化槽を用いることもできる。
【００２１】
更に、本実施例では、図１Ｂに示すような単槽の消化処理槽２を用いているが、例えば、図３に示すような複数の処理分槽５ａ〜５ｃから構成される消化処理槽５を用いても好適に実施できる。この消化処理槽５における処理工程の概要は、前記第１処理工程を経た有機性汚水を前記処理分槽５ａから処理分槽５ｂ、そして処理分槽５ｃへと段階的に移動させて順次嫌気性消化を進める。即ち、第１処理工程を経た有機性汚水は、全ての処理分槽５ａ〜５ｃで嫌気性消化による分解処理が行われる。このように消化処理槽２での消化処理を複数回繰り返して行うことにより、より嫌気性消化による有機物の消化度を高めることができる。もっとも、複数の消化処理槽を独立して用意し、順次段階的に移動させても同様な目的を達成できる（以上、請求項３記載の発明）。
【００２２】
斯くして、第２処理工程にて十分に嫌気性消化された有機性汚水は、ポンプ１１又はオーバーフローにより前記消化処理槽２から排出せしめ、次の第３処理工程へ移行させる。
【００２３】
次に図１Ｃは、上記第２処理工程に続く第３処理工程を示している。この工程では、第１処理工程及び第２処理工程で分解されなかった有機態窒素及びアンモニア性窒素を微生物の酸化分解処理で更に分解することを目的とする。即ち、前記消化処理槽２から排出した第２処理工程後の有機性汚水を前記曝気処理槽３へ移し、ブロアー又はコンプレッサー等の送気装置９から散気管６を通じて空気を送気し曝気処理を行う。このように曝気処理による好気性微生物の酸化分解処理を行い、悪臭又は富栄養化等の起因である有機性窒素及びアンモニア性窒素を大幅に低減させるのである。
【００２４】
斯くして、第３処理工程にて曝気処理された有機性汚水は、ポンプ１２又はオーバーフローにより前記曝気処理槽３から排出せしめ、貯留槽４に一時的に貯留される。そして、貯留された有機性汚水は、必要なときに必要な量だけ前記貯留槽４からポンプ１３等で汲み出され、圃場へ液肥として散布される。
【００２５】
次に、以上に説明した本発明の実施例に基づいた実験結果、即ち、畜舎から回収された有機性汚水と液肥化処理が行われた有機性汚水の水質データとの測定結果を、下記の［表１］に示す。
【００２６】
【表１】
0004202035.tif 000002
【００２７】
上記した［表１］によれば、ＢＯＤをはじめとする全ての項目でその値が明確に減少している。
【００２８】
このうち、ＢＯＤ、溶解性ＢＯＤ、ＳＳの各値の減少は、液肥化処理された有機性汚水中の有機物の減少を示している。従って、根腐れ等の作物の生育阻害が抑制される。
【００２９】
一方、Ｔ−Ｎ値（総窒素）、有機性窒素及びアンモニア性窒素の減少は、圃場の土壌中に蓄積される栄養塩類及び硝酸態窒素の減少を示唆しており、圃場中の栄養塩類を起因とする河川の富栄養化、及び圃場中の硝酸態窒素を起因とする地下水汚染の減少を示唆している。
【００３０】
更に、上記有機性窒素及びアンモニア性窒素の減少は、アンモニア又は硫化窒素等の悪臭成分の減少をも示している。
【００３１】
以上に説明したように、請求項１〜３に記載した発明に係る深層曝気槽を用いた有機性汚水の液肥化処理方法によれば、圃場を起因とする環境汚染を引き起こす栄養塩類及び有機物の含有量を低減した圃場還元処理に適する液肥を有機性汚水から生成することができる。
【００３２】
また、液肥中の有機物含量の削減と共に有機性汚水に含有されていたアンモニア、硫化水素等の悪臭成分の減少により、悪臭及び作物の生育阻害をも大幅に低減される。
【００３３】
【本発明が奏する効果】
請求項１〜３に記載した発明に係る深層曝気槽を用いた有機性汚水の液肥化処理方法によれば、栄養塩類及び有機物の含有量を低減し、環境汚染や作物の生育阻害を引き起こさない圃場還元処理に適した液肥を有機性汚水から生成することができる。
【００３４】
また、液肥中の有機物及び悪臭成分を削減し、液肥散布による悪臭の発生及び作物の生育阻害をも大幅に低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ａ〜Ｃは、本発明に係る有機性汚水の液肥化処理方法の概略を示した説明図である。
【図２】嫌気性消化の温度と日数との関係を示すグラフである。
【図３】複数の処理分槽から成る消化処理槽の概略を示した説明図である。
【符号の説明】
１        深層曝気槽
２、５    消化処理槽
３        曝気処理槽
６、７    散気管
８        コンプレッサー
【図１】
0004202035.tif 000003
【図２】
0004202035.tif 000004
【図３】
0004202035.tif 000005