畜産環境アドバイザーのひろば
ミルキングパーラー排水の原単位の設定と低コスト浄化処理施設
静岡県畜産技術研究所

飼料環境科

佐藤 克昭

上席研究員

平成21年度のスーパーアドバイザー研修における研究テーマとして、需要が増えているミルキングパー
ラー排水用の浄化処理施設が対象となりました。
そこで、本多先生と受講者の技術と知識と経験を振り絞って、メーカーとは違う発想で、酪農家のためのシンプルで確実な処理を行う低コストな浄化処理施設を設計したので以下に紹介します。
データが必要になります。このため、正確にミルキはじめにングパーラー排水の測定を行った研究事例は少なく、ミルキングパーラーの排水は、比較的少量で汚濁物

わずか 2 例の研究成果（平成 7 年度神奈川県畜産研

質濃度が低いため、水質汚濁防止法の規制を受けない究所試験研究成績書、大分県農林水産研究センター

ことが多かったのですが、近年の多頭化による排水量

平成17年度試験成績報告書）に、10カ所のミルキンの増加と、地方自治体の排水基準上乗せ規制の強化なグパーラー排水の汚水量と性状が明らかにされていどにより、処理施設の必要性が高まっています。しかるのみです。したがって、われわれが検討したミルし、ミルキングパーラー排水の処理はまだ一般的ではキングパーラー排水の原単位も、これらの測定結果なく、いろんな処理方法が提案されており、現場でもをもとに算出を行いました。

どのような方式を取り入れるべきか、悩むところです。

表1 原単位の決定に用いたミルキングパーラー排水の分析データ
表１ 原単位の決定に用いたミルキングパーラー排水の分析データ
ABH

I

搾乳頭数(頭)152244607080104110

180

日排水量(m3 /日)

1.73

1.63

3.30

3.00

3.15

3.19

4.88

4.25

6.00

農場

ミルキングパーラー排水に含まれる汚濁物質は、搾乳機械・装置の洗浄水に含まれる牛乳と、搾乳中や待機場に排せつされたふん尿であることから、畜舎汚水と同様に、好気性微生物を用いた活性汚泥法汚水処理技術が最も妥当であると考えます。
しかし、ここでミルキングパーラー排水の汚濁物質に関する原単位が定まっていないことが問題となりまCEFGJ

日排水量(L/日・頭）

1157475504540473933

SS濃度(mg/L)

341492358277528514405300

461

SS日排出量(g/日)588802 1,181

SS日排出量(g/日･頭)393627142420191215

BOD濃度(mg/L)

138

461

807

648

460

533

202392

107

BOD日排出量(g/日)237

751 2,663 1,944 1,449 1,698

986 1,666643

BOD日排出量(g/日・頭)

163461

830 1,663 1,638 1,976 1,275 2,764

3221219154す。処理装置の規模を決定する上で、最も重要な汚濁

表１は、上記の研究成果から、廃棄乳が混入した 1

物質の原単位がないため、せっかくのアドバイザー研例を除いた 9 カ所の排水量と汚染物質の量を示した修で得られた成果が発揮できません。

ものです。総排水量は搾乳頭数にほぼ比例しますが、搾乳頭数が多くなるほど、搾乳牛 1 頭あたりの排水量や汚濁物質の量は、少なくなる傾向にあります。

1．ミルキングパーラー排水の原単位設定

これは、ミルキングパーラー排水の排水量や水質が、ミルキングパーラー排水の原単位設定には、排出さ搾乳頭数だけでなく、搾乳施設の大きさや構造などれる汚水量と汚濁物質の量を、実際の現場で測定するに左右されるためと思われます。このため、ミルキ必要があります。しかし、一般の酪農場で 1 日の排水ングパーラー排水の原単位は、ふん尿由来の汚水と量と排水の水質を実測することは非常に困難で、正確異なり、搾乳頭数(飼養規模)別に、1 頭あたりの汚濁な測定には、1 日分の排水を貯留できる槽を用意し、物質の排出原単位を設定する必要があります。

槽内に貯まった排水の容積を測定するとともに、槽内そこで、搾乳頭数と1頭あたりの排水量、SS及びを攪拌して濃度が均一になった排水を採取・分析したBODの排出量の関係から、まず統計的な手法を用い25㪈㪇㪇て回帰式を導き出し、推定値を計算する方法を用い㪙㪦㪛ឃ಴㊂䋨㪾㪆ᣣ䊶㗡䋩ました。しかし、この方法では、実排水の排出量が計算による推定値を超える場合があり、確実な処理が必要な排水処理施設の設計には向かないとして、別の方法を模索しました。その結果、1 頭あたりの排水量が似かよった搾乳頭数で区切り、それぞれの区間で上限を決定する方法を試みました。搾乳頭数を数段階に区切り、排水量はそれぞれの区間の最大値

㪏㪇㪍㪇㪋㪇㪉㪇
㪇

を上限とし、BODとSSは全体の最大濃度を採用して排出量の上限を設定しました。図1-1,2,3は、この基準で設定した上限値を、階段状のグラフで示したも㪌㪇㪈㪇㪇㪈㪌㪇៦੃㗡ᢙ㩿㗡㪀㪉㪇㪇࿑㪈㪄㪊䇭៦੃㗡ᢙ䊤䊮䉪೎䈱㪙㪦㪛ᣣឃ಴㊂䈱ታᢙ䈫਄㒢䈱㑐ଥ
図1-3
搾乳頭数ランク別のBOD日排出量の実数と上限の関係のです。この方法を用いれば、すべての実排水データが上限値を超えることはありません。さらに、安ミルキングパーラー排水の汚濁物質原単位（案) )表2表2ミルキングパーラー排水の汚濁物質原単位（案

全性を考慮して、基準の数値を1.2倍して、計算がし

排水量

BOD量

20頭〜50頭

90L

75g

50g

51頭〜100頭

60L

50g

35g

101頭〜150頭

50L

40g

30g

151頭〜200頭

50L

35g

30g

201頭以上

50L

30g

30g

搾乳頭数

やすいように数字を切り上げたものが、表 2 に示す
ミルキングパーラー排水の汚濁物質原単位（案）です。
排水量とSSは、100頭以上の規模になっても 1 頭あたりの汚濁物質量はほとんど低下しませんが、BODは㪈㪉㪇㪈㪇㪇ឃ᳓㊂䋨㪣㪆ᣣ䊶㗡䋩㪇SS量

機械や装置内の残乳の影響が大きいため、機械・装㪏㪇

置の規模で総BOD量が決定され、搾乳頭数が増える

㪍㪇ほど 1 頭あたりのBODは下がると予想されます。実㪋㪇排水データにおいても、180頭規模では100頭規模の1 ／ 2 以下となっているため、BODのみ、100頭以上

㪉㪇
㪇の規模をさらに段階を分けて、原単位を設定しました。また、搾乳頭数が20頭未満でミルキングパーラ
㪇㪌㪇㪈㪇㪇㪈㪌㪇៦੃㗡ᢙ㩿㗡㪀㪉㪇㪇ーを設置する経営はないと思われますので、原単位は搾乳頭数20頭以上で設定しました。

࿑㪈㪄㪈䇭៦੃㗡ᢙ䊤䊮䉪೎䈱ឃ᳓㊂䈱ታᢙ䈫਄㒢䈱㑐ଥ
図1-1 搾乳頭数ランク別の排水量の実数と上限の関係

さて、これで原単位が求められましたので、いよいよ実際の浄化処理施設の設計を行うこととしまし㪪㪪ᣣឃ಴㊂䋨㪾㪆ᣣ䊶㗡䋩㪍㪇

た。

㪋㪇2．ミルキングパーラー排水処理施設モデル
プランの提案㪉㪇

ミルキングパーラー排水は、①汚水の量が少なく、㪇汚濁物質の濃度が低濃度である。②搾乳前後の一定㪇㪌㪇㪈㪇㪇㪈㪌㪇៦੃㗡ᢙ㩿㗡㪀

時間しか汚水が発生しないという 2 点で、ふん尿主㪉㪇㪇

体の畜舎汚水と異なるため、回分式の活性汚泥浄化

図1-2
搾乳頭数ランク別のSS日排出量の実数と上限の関係࿑㪈㪄㪉៦੃㗡ᢙ䊤䊮䉪೎䈱㪪㪪ᣣឃ಴㊂䈱ታᢙ䈫਄㒢䈱㑐ଥ

法が、最も適している処理法と考えました。

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ミルキングパーラー排水の原単位の設定と低コスト浄化処理施設 ●するなど、ちょっとした工夫で、排水のBODを下げる効果があります。

ࣂࣚᤴỀ᭒ẴᵬᨲὮ
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1段目の1.5mm目開き網カゴ上に残った排水中の粗大有機物㹅Ề୯᭒Ẵ⿞⨠

図2 ミルキングパーラー排水処理施設モデルプランのフローシート

図２は、排水処理施設の概略を示したものです。
回分式ばっ気槽の運転は、朝の搾乳時の排水が流入する時間から逆算し、それまでに、ばっ気停止→静置→上澄み液放流の工程を行う必要があります。この工程は、タイマーと電磁弁を用いれば、自動運転が可能です。朝の搾乳時の排水が、ばっ気槽に入ったところでばっ気を開始しますので、20時間程度のばっ気処理を行うことになります。
2段目の0.75mm目開き網カゴ上に残った排水中の粗大有機物

ばっ気槽の余剰汚泥処理については、引抜が必要

まず、前処理ですが、少量で低濃度の排水であるたな量になったら、バキュームカーで引き抜き、農地め、畜舎汚水の処理に用いるスクリーンと沈砂槽、固還元を行います。酪農家は飼料畑を所有している場

液分離機等は設置せず、目開きを変えた 2 段の網カ合が多いので、汚泥の処理は比較的容易であると思ゴにより大形固形物を除去して前処理とします。写真います。

は当研究所で行った実験例ですが、1 段目は目開き1.5mm程度、2 段目は目開き0.75mm程度の金網を使うと、良好な粗大有機物除去効果を示しました。なお、

3．ミルキングパーラー排水処理施設の設計

待機場などに排せつされたふんは、汚濁物質濃度が高次に、原単位と処理方式が決定したので、搾乳牛いので、洗浄前に別途回収しておく必要があります。

100頭規模の処理施設の設計計算を行いました。計算

次は、ばっ気槽への汚水投入法ですが、汚水の発生方法は、アドバイザー講習経験者ならおなじみの方は 1 日 2 回ですので、そのつどポンプアップしてばっ法です。

気槽に投入することで、大きな汚水貯留槽を設置する必要がなくなります。また、ミルキングパーラー排水のBODは、畜舎汚水に比べて低濃度（1,200ppm以下）であるので、希釈せずにばっ気槽に投入することができます。しかし、ミルキングパーラー排水への廃棄乳の混入は、排水のBODを著しく上昇させるので、別途処理することが基本となります。また、パイプラインに傾斜をつけ、ライン内に生乳が残らないように

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パーラー排水の低コスト活性汚泥法浄化処理施設設計計算
設計

諸１．処理対象頭数

搾乳頭数

２．処理対象排水量

１頭１日当たりの排水量を60100頭

100頭 × 60
３．処理対象ＢＯＤ／日とする。

÷ 1,000 ＝６m3／日

搾乳牛１頭当たりのＢＯＤ排出量を50g／頭・日とする。

ＢＯＤ量

100頭 × 50ｇ÷1,000 ＝５kg／日

ＢＯＤ濃度

５kg ÷６m3 × 1,000 ≒ 834ppm

４．処理対象ＳＳ

搾乳牛１頭当たりのＳＳ排出量を35g／頭・日とする。

ＳＳ量100頭 × 35g ÷ 1,000 ＝ 3.5kg／日

ＳＳ濃度

3.5kg ÷６m3 × 1,000 ≒ 584ppm

設
１．投入槽

元計

計

算

１日分の１／３の排水量を貯留できる容積とする。

有効容積６m3 × １／３＝２m3

投入ポンプ

閉塞・故障時の対応を考慮し口径50mm、0.75kwの水中汚物用ポンプを２基設置し、交互運転を行う。自動運転のため上限・下限フロートスイッチ付きのポンプとする。

２．２段式網カゴ

安全設計のためＢＯＤ、ＳＳの除去はないものとする。
ステンレス製網篭とし、上段網篭の目開きを1.5mm、下段網篭の目開きを0.75mmとする。

３．曝気槽有効容積

ＢＯＤ容積負荷量を0.3kg／m3・日とする。
５kg ÷ 0.3kg ≒ 17m3除去ＢＯＤ量

ＢＯＤ、ＳＳの除去率を共に90％とする。
５kg × 0.9 ＝ 4.5kg

除去ＳＳ量

3.5kg × 0.9 ＝ 3.15kg

必要酸素量

ＭＬＳＳ濃度を４,500ppmに、ＢＯＤ酸化係数を1.0、呼吸作用係数を0.03とする。
4.5kg × １＋ 0.03（17m3×4.5kg／m3）＝ 6.795kg

必要空気量

水への酸素溶解効率を８％とする。
6.795kg ÷ 0.08 ÷ 0.28kg／m3 ≒ 304m3
304m3 ÷ 21.5時間 ÷ 60分 ≒ 0.236m3／分
安全性を考慮して1.5kw（２馬力）のバッキレーターを設置する。

４．処理水ＢＯＤ５kg×（１− 0.9）＝ 0.5kg
0.5kg ÷ ６m3 × 1,000 ≒ 84ppm

処理水ＳＳ

3.5kg ×（１− 0.9）＝ 0.35kg
0.35kg÷６m3×1,000 ≒ 59ppm

５．余剰汚泥量

ＢＯＤからの汚泥生成率を0.5に、活性汚泥の減少率を0.075に、MLSSの80％がMLVSSとする。
4.5kg × 0.5 ＋ 3.15kg − 0.075（17m3 × 4.5kg／m3 × 0.8）＝ 0.81kg

引き抜き汚泥量

汚泥濃度１％の沈殿汚泥を引き抜く
0.81kg ÷ 0.01 ＝ 81kg／日
81kg／日 × 30日 ÷ 1,000 ≒ 2.43m3／月

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ミルキングパーラー排水の原単位の設定と低コスト浄化処理施設 ●以上のように、前処理がなく、回分式で汚泥返送がないため、非常にシンプルな計算結果となりました。

4．おわりにミルキングパーラー排水の処理法は、様々な方式が研究され、提案されています。かく言う筆者も、現在新しい処理法の研究を行っています。しかし、今までは基本となる汚濁物質の原単位が明らかでなかったた
め、処理法の有効性を判断できませんでした。今回私たちが提案した原単位と、それに伴う回分式活性汚泥浄化法の設計は、処理法の基本となるもので、この方法と比較することにより、他の処理法のメリット、デメリットが明らかになります。
これからは、ミルキングパーラー排水の処理施設の設置が必要となった場合、今回の成果を参考に、酪農家のために最適な処理法を選択するとが、畜産環境アドバイザーとして、私たちが果たす役割であると思います。

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