JP2999770B1 - 家畜糞尿の発酵処理装置 - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】従来の処理槽では、槽内を均一に曝気して発酵
させにくく粘性の高い液状糞尿内への空気注入のみでは
多量の泡が発生する問題があった。 【解決手段】処理槽（１）の底部（１１）付近に配置し
たガイドパイプ（２１）から吸引した液状糞尿（Ｆ）と
空気を混合させ、ディストリビュータ（３）の上方及び
放射方向に分配して噴出させる混気ポンプ機構（２）
と、該ディストリビュータの上位に配置して上下二段の
同軸上で回転する撹拌翼（４１）と、該上下の撹拌翼の
間に配置して放射方向の流れを形成するためのガイド体
（５）と、から構成する。また、前記ガイドパイプに
ば、吸引手段（２１ｂ）を介して適宜に液肥（Ｌ）を追
加注入する。さらに、処理槽内の内壁面（１７）には、
環流する液状糞尿を処理槽の略中央方向へ誘導する誘導
板（１７ａ）を設けている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、家畜糞尿を固液
分離して、液状分の糞尿（以下「液状糞尿」）を処理槽
内に貯留し、これを曝気して微生物発酵処理する家畜糞
尿の発酵処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術とその課題】かかる発酵処理装置において
は、従来一般的にコンクリートや金属板で矩形箱型に形
成された発酵処理槽が用いられていた。

【０００３】しかし、上記形状の処理槽では、矩形箱型
であるため隅々まで酸素を行き渡らせることが難しく、
槽内を均一に曝気して発酵させることが十分に行われな
いという問題点があった。そのため、十分な発酵処理を
行うためには、長時間を要して処理効率が悪く、逆に曝
気ポンプの容量を増すことは、電力量等の増加からラン
ニングコストの上昇を招くなどの多くの課題があった。

【０００４】また、比較的粘性の高い液状糞尿内への空
気注入のみによっては液相内に溶け切ることなく液面上
に噴出して多量の泡が発生し、これを消泡することが困
難であるという問題もあった。

【０００５】

【目的】そこで、本願発明は、上記課題に着目して為さ
れたもので、混気ポンプ手段と共に機械的な撹拌手段を
用いることにより、処理槽内に良好な循環流路を形成し
て均一にかつ効率的な発酵処理を行うことを目的とする
家畜糞尿の発酵処理装置を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本願発明にかかる家畜糞尿の発酵処理装置、及びこ
れに用いる消泡機構は、以下のように構成している。

【０００７】すなわち、ホッパー状下部を有する筒状竪
型処理槽（１）に固液分離した家畜の液状糞尿（Ｆ）を
貯留させ、曝気して発酵処理する家畜糞尿の発酵処理装
置（Ａ）において、前記処理槽（１）の底部（１１）付
近から吸引した液状糞尿（Ｆ）と空気を混合させて処理
槽（１）内に送る混気ポンプ機構（２）と、該混気ポン
プ機構（２）により送られてきた空気混合の液状糞尿
（Ｆ）を、処理槽内の上方及び放射方向に分配して噴出
させるディストリビュータ（３）と、該ディストリビュ
ータ（３）の上方噴出流の上位に配置して、該噴出流を
拡散及び（又は）下降させる撹拌手段（４）と、から成
ることを特徴とする。

【０００８】また、上記混気ポンプ機構（２）の吸込側
（２０）に、処理槽（１）内の底部（１１）付近に取入
口（２１ａ）を配置したガイドパイプ（２１）を接続
し、該ガイドパイプ（２１）に、吸引手段を設け、該吸
引手段（２１ｂ）により液肥（Ｌ）を適宜追入するよう
にしたことを特徴とする。より具体的には、上記撹拌手
段（４）を、上下二段の同軸上で回転する撹拌翼（４
１）と、該上下の撹拌翼（４１）の間に配置して放射方
向の流れを形成するためのガイド体（５）と、から構成
してもよい。

【０００９】さらに、処理槽（1）内を環流する液状糞
尿（Ｆ）を、処理槽（1）の略中央方向へ誘導するため
の誘導板（１７ａ）を、処理槽（1）の内壁面（１７）
に設けるようにすることが好ましい。

【作用】上記構成により、本願発明は以下のように作用
するものである。すなわち、粘度の高い液状糞尿であっ
ても効率良く撹拌曝気され、反復回分量を大きくしても
短時間で大量に処理される。

【００１０】また、請求項２の構成により、処理槽内の
底部まで届く循環流が形成され、処理槽の底部付近にお
いても、嫌気性化することなく好気性発酵が促進される
ので、短時間で迅速な発酵処理が行われることとなる。

【００１１】さらに、請求項3の構成により、処理槽の
中程から底部に向かう気泡を含む糞尿の流れが形成され
る。また、請求項４の構成により、糞尿は同心状の定常
流となることなく中心方向に向かうように撹拌されるこ
ととなる。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に、本願発明の実施例（実施例
１）の形態について、図面に基づき詳細に説明する。
図１は、本実施例の全体構成を概略的に示す縦断面図で
あり、図２は本実施例の底部付近を拡大して示す縦断面
図であり、図３は本実施例の要部を示す斜視図である。

【００１３】図示する発酵処理装置Ａは、主に、処理槽
１、混気ポンプ機構としてのエゼクタ付きポンプ２、デ
ィストリビュータ３、撹拌手段４、ガイド体５、及び消
泡機構６とから構成している。

【００１４】処理槽１は、回収した家畜の糞や尿を固液
分離装置（図示省略。）で分離した液状糞尿Ｆを注入し
て貯留するためのものであり、密閉形態の円筒状に形成
して竪型に配置している。処理槽１の下部は下方漸次縮
径のホッパー状１０に形成すると共に、その底部１１に
は溜まった砂や砂利等の沈殿物を取り出すためのドレン
部１２を形成している。

【００１５】該処理槽１には、その天井面１３に、処理
対象となる液状糞尿Ｆを注入するための注入管１４を貫
挿配置し、また所定の満水位から所定の距離だけ下がっ
た位置（実施例では底部から約３分の２の高さ）に、処
理槽１外の二次発酵槽８へ連通させた排出管１５を取り
付けている。

【００１６】混気ポンプ機構を構成するエゼクタ付きポ
ンプ（以下、「ポンプ」と称する。）２は、処理槽１内
の底部１１より略３分の１の高さの位置に配置してい
る。該ポンプ２の吸込側２０には、取入口２１ａを底部
付近に配置したガイドパイプ２１を取り付けている。

【００１７】該ガイドパイプ２１には、その中程に漸次
縮径の喉部２１ｂを形成してベンチュリー管機構を形成
しており、その喉部２１ｂには液送管２２を接続して、
後述する二次発酵槽８で完熟発酵させた液肥Ｌを、開閉
弁２２ａを介してガイドパイプ２１内へ適宜送るように
している。また、エゼクタ２２の送出側には、上方へ略
Ｌ状に屈曲させた送流管２４を連結し、その先端の噴出
口２４aを処理槽１の略中央位置で上方に向けて配置し
ている。なお、エゼクタ２２には、外気から空気を導入
するための吸気管２５を接続している。

【００１８】ディストリビュータ３は、送流管２４の噴
出口２４aの上方を略覆うようにして拡散板３０を取り
付けることにより構成している。該拡散板３０は、中心
に前記噴出口２４aの開口径より小さい径の開口３０ａ
を有するドーナツ盤状を成し、かつその周囲を下方へ笠
状に湾曲させると共に、その外周縁部には、放射状に複
数の楔状切欠き３０ｂを形成して成るものである。な
お、該拡散板３０は、取付け部材３１によって、前記噴
出口２４aから所定の離隔距離をもって送流管２４に取
り付けている。

【００１９】かかる送流管２４の噴出口２４aと拡散板
３０との配置構成により、噴出する空気混入(「混気」)
の糞尿Ｆを上方と放射方向の若干下方向に分散させるよ
うにしている。また、楔状切欠き３０ｂを設けることよ
り、拡散板３０の設置誤差を吸収して放射方向に略均等
分配するようにしている。

【００２０】撹拌手段４は、処理槽内の液状糞尿（Ｆ）
に下降流を与えつつ撹拌するものであり、処理槽１の天
井面１３の中央付近に取付けた駆動モータ４０からディ
ストリビュータ３付近まで垂下した回転軸４０ａと、該
回転軸４０ａに所定間隔をもって上下二段に取付けた２
枚の撹拌翼４１とから構成している。かかる撹拌翼４１
の構成自体は、既製のものであり、直線上に構成した各
撹拌翼４１を、位相差９０度に取付けたものであり、回
転による推力が下向きとなるように、回転方向と翼面傾
斜を設定している。

【００２１】また、上下の撹拌翼４１の間の回転軸４０
ａには、略逆円錐状のガイド体５を取り付けている。該
ガイド体５の下面は、上方凸曲の回転方物面５０を形成
し、かつ上面の回転中心の周囲には上下に貫通した複数
個の貫通口５１を形成している。

【００２２】さらに、処理槽の内壁面１７の複数箇所に
は、処理槽１の略中央方向に突出し、かつ上下方向に峰
状に伸びた誘導板１７ａを形成配置している。かかる誘
導板１７ａにより、処理槽内を環流する液状糞尿Ｆを、
処理槽の中央方向へ誘導するようにしている。

【００２３】さらに、処理槽１の天井面１３付近には、
処理槽１の内側へ開口３０ａさせた導入口１６を設けた
消泡装置７を取り付けている。この消泡装置７は、必要
により取り付けられるものであり、その装置構成は、生
じた泡を回転するせん断翼（図示省略。）で叩き潰して
泡を消滅させるせん断翼型打撃式のものである。なお、
かかる装置は、従来から存する一般的な技術であるた
め、詳細な構成は省略する。

【００２４】上記消泡装置７で消泡されて液状となった
糞尿Ｆは、液送管２２に接続される吸引管７０に送られ
て処理槽１内に再導入されるが、過剰分については適宜
排水シュート管７１を介して二次発酵槽８へ送るように
している。

【００２５】かかる二次発酵槽８は、本処理装置１で処
理した液状糞尿Ｆを溜置く開放槽であり、ブロアー８０
と気泡発生装置８１でさらに曝気してより完全に発酵
（「完熟発酵」）させるためのものである。

【００２６】［実施例の作用］次に、上記発酵処理装置
Ａにおける作用について説明する。先ず、家畜の糞や
尿、及びこれら糞尿Ｆが付着した藁やおが屑等の敷料等
を、既存機器の固液分離機（図示せず。）で固形分と液
状分に分離させた液状糞尿Ｆ（又は単に「糞尿Ｆ」と略
称。）を、注入管１４によって処理槽１に所定水位まで
注ぎ込み貯留させる。

【００２７】次に、エゼクタ付きポンプ２を起動させ
て、ガイドパイプ２１の取入口２１ａから処理槽１の底
部１１に滞留している糞尿Ｆを吸引する（矢印ａ）と共
に、これに吸気管２５から取り入れた空気とをエゼクタ
２２によって混合させて、混気糞尿Ｆを送流管２４から
処理槽１内へ噴出させる（矢印ｂ）。

【００２８】送流管２４の噴出口２４ａから噴出する混
気した糞尿流は、ディストリビュータ３の拡散板３０に
よって、開口３０ａを通過して上昇する流れ（矢印ｃ）
と、拡散板３０の裏面側を通った放射方向の流れ（矢印
ｄ）とに分配される。この放射方向の流れは、楔状切欠
き３０ｂから剥離して処理槽１内に拡散すると共に、撹
拌手段４の作用により下方への流れ（矢印ｅ）が付加さ
れる。

【００２９】一方、開口３０ａを通過して上昇した糞尿
Ｆは、下位の撹拌翼４１の推力によって下方へ送られる
ほか、ここを通過して上昇し、ガイド体５に当たって、
回転方物面５０に沿って放射方向に導かれる流れ（矢印
ｆ）と、貫通口５１を通過してさらに上方へ向かう流れ
（矢印ｇ）とに分配される（図4）。そして、放射方向
の流れは、上位の撹拌翼４１の推力によって下方へ送ら
れ（矢印ｈ）、さらに下位の撹拌翼４１によって下方へ
送られる（矢印ｅ）。通過した上昇流はそのまま自然上
昇するほか、撹拌翼４１の引き込みと回転より撹拌され
ることになる。

【００３０】なお、送流管２４から送出される糞尿Ｆの
噴出流の勢いは、上昇流と放射流の分配割合を考慮し
て、エゼクタ２２の出力調整により適宜に行われる。

【００３１】このような撹拌手段４とディストリビュー
タ３とガイド体５との働きにより、処理槽１内の糞尿Ｆ
には下降流と共に回転流が形成される。そしてこの回転
流は、誘導板１７ａに邪魔されて同心状の定常流となる
ことなく、中心方向に誘導されて撹拌され（矢印ｉ）、
これらが相俟って処理槽１の全域にわたって気泡が均一
に運ばれて、好気性雰囲気が形成されることになる（図
5）。

【００３２】また、ベンチュリー管として機能するガイ
ドパイプ２１の喉部２１ｂに接続した液送管２２から
は、開閉弁２２ａを開けることで二次発酵槽８からの完
熟液肥Ｌを適宜にと吸引添加する。これにより処理槽１
内の発酵力を調整している。

【００３３】さらに、せん断翼型打撃式の消泡装置７に
よって消泡されて液状となった糞尿Ｆは、液送管２２に
接続した吸引管７０から処理槽内に再導入されるが、過
剰分については排水シュート管７１により二次発酵槽８
へ送る。この二次発酵槽８では、ブロアー８０が接続さ
れた気泡発生装置８１によって再曝気が行われ、発酵が
促進されて完熟した液肥となる。

【００３４】上記した処理槽１内の液流によって均一な
曝気を所定時間行った後は、排出管１５を開放して、所
定の水位（上側略３分１）までの処理糞尿Ｆを二次発酵
槽８へ排出する。そして、再び注入管１４から液状糞尿
Ｆを注入補充し、上記した気泡注入と撹拌を行って発酵
処理を繰り返すものである。

【００３５】このように本願発明にかかる処理装置は、
いわゆるバッチ式（回分式）で処理を行うものであるた
め、処理後は全量交換とすることも可能であるが、本実
施例では、次の処理へ種菌を残す意味と必要な発酵温度
を確保しておく意味から、３分の１（反復回分量）だけ
抜いて未処理糞尿と交換することとしている。

【００３６】

【発明の効果】本願発明は以上のように構成しているた
め、以下に列挙した効果を奏する。 （1）機械的撹拌手段を用いているため、粘度の高い液
状糞尿であっても効率良く撹拌することができ、その結
果、反復回分量を大きくして短時間で大量に曝気処理す
ることができる。その結果、単位処理量当たりのエネル
ギー量を少なくすることが可能となり、経済的効果も顕
著なものである。

【００３７】（２）ホッパー状に形成した底部にエゼク
タ付きポンプの取入口を配置しているため、これが引き
込み要因となって、処理槽内の底部まで届く循環流を形
成することができる。すなわち、処理槽の底部付近にお
いても、嫌気性化を防止して好気性発酵を行わせること
ができ、その結果、発酵処理時間を著しく短縮すること
ができる。

【００３８】（３）また、ディストリビュータと撹拌手
段との協働により、処理槽の中程から底部に向かう混気
糞尿の流れを形成することができる効果もある。

【００３９】（４）本構成の消泡機構の構成により、消
泡されて液状となった糞尿は処理槽内に再注入するよう
にしているので、液面の低下がなく、十分な生物酸化時
間も確保でき、良好な液肥とすることができる。

【００４０】（５）以上のように本願発明は、各構成要
素が相乗作用することで処理槽内の糞尿を底部まで行き
渡らせた循環流を形成してより均一な曝気を促進し、そ
の結果、いままでその処理に苦慮していた家畜の糞尿の
発酵処理を効率良く処理できるものであり、産業上有益
性の非常に高い家畜糞尿の発酵処理装置を提供するもの
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本実施例の全体構成を概略的に示す縦断面図
である。

【図２】 本実施例の底部付近を拡大して示す縦断面図
である。

【図３】 本実施例のディストリビュータの要部を示す
斜視図である。

【図４】 本実施例のディストリビュータ付近の縦断面
拡大図である。

【図５】 図1のC-C線断面図である。

【符号の説明】

Ａ 発酵処理装置 Ｆ 液状糞尿（又は、糞尿） Ｓ 液面 Ｌ 液肥 １ 円筒形竪型処理槽（処理槽） １０ ホッパー状 １１ 底部 １２ ドレンコック １３ 天井面 １４ 注入管 １５ 排出管 １６ 導入口 １７ 内壁面 １７ａ 誘導板 ２ エゼクタ付きポンプ（混気ポンプ機構） ２０ 吸込側 ２１ ガイドパイプ ２１ａ 取入口 ２１ｂ 喉部 ２２ 液送管 ２２ａ 開閉弁 ２３ エゼクタ ２４ 送流管 ２４ａ 噴出口 ２５ 吸気管 ３ ディストリビュータ ３０ 拡散板 ３０ａ 開口 ３０ｂ 楔状切欠き ３１ 取付け部材 ４ 攪拌手段 ４０ 駆動モータ ４０ａ 回転軸 ４１ 撹拌翼 ５ ガイド体 ５０ 回転方物面 ５１ 貫通口 ７ （せん断翼型打撃式）消泡装置 ７０吸引管 ７１ 排水シュート管 ８ 二次発酵槽 ８０ ブロアー ８１ 気泡発生装置

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−168792（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−76899（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−107996（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭55−37316（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C02F 11/00 - 11/20 C02F 3/00 C02F 3/12

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 家畜糞尿から固液分離した液状糞尿
   （Ｆ）を筒状竪型処理槽（１）に貯留し、これを曝気し
   て発酵処理する家畜糞尿の発酵処理装置（Ａ）におい
   て、 前記処理槽（１）の底部（１１）付近から吸引した液状
   糞尿（Ｆ）と空気を混合させて処理槽（１）内に送る混
   気ポンプ機構（２）と、 該混気ポンプ機構（２）により送られてきた空気混合の
   液状糞尿（Ｆ）を、処理槽内の上方及び放射方向に分配
   して噴出させるディストリビュータ（３）と、 該ディストリビュータ（３）の上方噴出流の上位に配置
   して、該噴出流を拡散及び（又は）下降させる撹拌手段
   （４）と、 から成ることを特徴とした家畜糞尿の発酵処理装置。
2. 【請求項２】 上記混気ポンプ機構（２）の吸込側（２
   ０）に、処理槽（１）内の底部（１１）付近に取入口
   （２１ａ）を配置したガイドパイプ（２１）を接続し、 該ガイドパイプ（２１）に、吸引手段を設け、該吸引手
   段（２１ｂ）により液肥（Ｌ）を適宜追入するようにし
   たことを特徴とする請求項１記載の家畜糞尿の発酵処理
   装置。
3. 【請求項３】 上記撹拌手段（４）を、 上下二段の同軸上で回転する撹拌翼（４１）と、該上下
   の撹拌翼（４１）の間に配置して放射方向の流れを形成
   するためのガイド体（５）と、 から構成したことを特徴とする請求項１、又は２記載の
   家畜糞尿の発酵処理装置。
4. 【請求項４】 処理槽（1）内を環流する液状糞尿
   （Ｆ）を、処理槽（1）の略中央方向へ誘導するための
   誘導板（１７ａ）を、処理槽（1）の内壁面（１７）に
   設けたことを特徴とする請求項１、２、又は３記載の家
   畜糞尿の発酵処理装置。