JP3257997B2 - 貯留糞尿液のエアーリフト撹拌機構、及びこれを用いた糞尿液の発酵処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回収した家畜等の
糞尿を脱水装置などで固液分離した後の液状又はスラリ
ー状をした液状糞尿（以下「糞尿液」）を処理槽内に貯
留させ、これを所定時間曝気して微生物発酵により処理
する糞尿液の発酵処理装置の技術分野に属し、特に、貯
留糞尿液内をエアーのリフト力（上昇力）を利用して強
力撹拌すると共に満遍なくエアーの拡散を行なわせる貯
留糞尿液のエアーリフト撹拌機構、及びこれを用いた糞
尿液の発酵処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の発酵処理装置における曝気は、処
理槽内に配置した散気装置で気泡を放出させ、その撹拌
はこの放出流で行なったり、または回転翼等の攪拌手段
によって行なっていた。貯留液相内を好気性発酵状態に
維持し、かつ曝気効率を上げるには、大量の空気混入と
その均一拡散が必要となるが、このことは反面消え難い
大量の気泡の発生を招いていた。従来は、この泡を消す
ためには大容量で大形又は複数個の消泡機（例えば、せ
ん断翼型打撃式の消泡機）を処理槽の天井面付近に設置
する必要があった。また、液状はともかくスラリー状の
粘度が高い状態にある槽内の攪拌は、散気装置からの放
出流のみでは不充分であり、駆動回転翼などの攪拌機構
を別に設ける必要があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記構成は、
回転翼などの可動部分を槽内に配置するため、複雑化し
て故障が発生し易く、また、このような攪拌機構や高能
力の消泡機を必要とするため、設備の大型化と複雑化を
招き高額な設備導入費用ばかりか、その後の運転維持費
用や保守管理費用も嵩み、小規模な畜産農家にとっては
大きな負担となっていた。

【０００４】このことは、近年ますます厳しくなりつつ
ある廃棄物の環境への影響重視から、かかる高効率的な
処理装置の導入が求められる時代の潮流においては、畜
産業自体の衰退も危惧されるものである。そのため、高
効率的な家畜糞尿の処理を簡易安価な装置で実現できる
発酵処理装置の出現が望まれていた。

【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、エアーリフト管内の上昇流を利用して処理
槽内に強力かつ満遍なく攪拌流を形成すると共に、従来
の消泡機のほかに固定式の消泡機構を配設することによ
り効率的な消泡を行なわせることを目的とした貯留糞尿
液のエアーリフト撹拌機構、及びこれを用いた糞尿液の
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
れに用いるエアー攪拌消泡機構は、以下のように構成し
ている。なお、上記「特許請求の範囲」の欄及び本欄
「課題を解決するための手段」の記載で構成要素に付記
した括弧付き符号は、発明の把握を容易とするため対応
する下記の実施形態の構成要素で用いた符号を便宜的に
用いたもので、この形態に限定するものではない。

【０００７】すなわち、回収した家畜糞尿を固液分離し
た後の液体状の糞尿液（Ｆ）を貯留させた竪型の処理槽
（１）であって、該処理槽（１）内の略中層付近から上
方及び（又は）周辺に向かってエアーを放出させる散気
手段（２）と、該散気手段（２）からの放出エアーの全
部又は一部を取り込むように下端開口（３０）を配置
し、かつ上端開口（３１）を貯留面（Ｓ）上に露出させ
て立設させた筒状の中層エアーリフト管（３）と、該中
層エアーリフト管（３）に併設し、下端開口（４０）を
処理槽（１）の底部付近に配置すると共に上端開口（４
１）を貯留面（Ｓ）上に露出させて立設させた筒状の底
層エアーリフト管（４）と、該底層エアーリフト管
（４）の側面に接続し、該管内にエアーを導入する送気
管（５）と、前記の中層エアーリフト管（３）と底層エ
アーリフト管（４）との一部の長さを取り囲むようにし
て環装配置し、その上端開口（６０）を貯留面上に露出
させて立設させた筒状のセンターウェル（６）と、から
成るものである。

【０００８】また、かかるエアーリフト撹拌機構を備え
ると共に、貯留面（Ｓ）の上位の処理槽（１）内に消泡
機構（７）及び（又は）消泡機（８）を配設することに
より糞尿液（Ｆ）の発酵処理装置を構成している。

【０００９】かかる消泡機構（７）としては、前記セン
ターウェル（６）の上端開口（６０）の上位に所定間隔
をもって、かつ該上端開口（６０）径より大径をもって
覆い被さり、かつ中央部に開孔（７０ａ）を有する円盤
状の分流盤（７０）と、該分流盤（７０）の上位に所定
間隔をもって重ねるように配置した円盤状の蓋盤（７
１）と、から構成したことを特徴とする。

【００１０】また、かかる構成にさらに、該蓋板（７
１）に立設状に配置し、当接部に１個又は複数個の通孔
（８０）を開設した筒状の導入筒（８）と、該導入筒
（８）の各通孔（８０）をそれぞれ覆うようにして配置
し、下側のみを開放した開放口（８１ａ）と通孔（８
０）とを連通させた泡抜け阻止板（８１）と、を取付け
たことを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に、本発明の技術的思想を具体
化した場合を例示的に示す実施形態例について、図面に
基づき詳細に説明する。図１は、本実施例のエアーリフ
ト撹拌機構の全体構成を概略的に示す一部切欠き斜視図
であり、図２は本実施例の発酵処理装置の全体構成を示
す縦断面図であり、図３は本実施例の消泡機構を拡大し
て示す縦断面図である。

【００１２】図示する処理槽１は、液状又はスラリー状
の糞尿液Ｆを所定量貯留して微生物発酵処理させるため
の貯留容器であり、密封円筒状で竪型に設置されてい
る。その底部側を漏斗状に形成し、その下端部には分解
しない浹雑物や塵等を排出させるためのドレン部１０を
形成している。また、処理槽１の上部側面には、処理対
象となる糞尿液Ｆを後述するセンターウェル６の外周付
近に注入するための注入管１２を貫挿配置し、かつ槽内
の所定高さ位置には上方へ開口した排出管１３を配設し
ている。

【００１３】処理槽１内の中央の略中層付近には、散気
手段２を配置している。該散気手段２は、エゼクタ付き
ポンプ（以下、「ポンプ」と称する。）２０を処理槽１
内の底部から略３分の１の高さ位置に配設し、吸入口２
０ｉを当該付近に開口させている。また、エゼクタ部２
０ｅには、外気に連通した吸気管２１を接続している。

【００１４】ボンプ２０の送出側には、略Ｌ字状に屈曲
させた送出管２２を連結し、その先端が上方に開口した
放出口２２ｍには、その上方を覆うようにディストリビ
ュータ２３を取付けている。該ディストリビュータ２３
は、中央に開口２３ｈを有するドーナツ盤状を成し、か
つその周囲を下方へ適宜の曲率で湾曲させている。

【００１５】ディストリビュータ２３の上位には、両端
開放で円筒状をなす中層エアーリフト管３を立設配置
し、ラッパ状に形成した下端開口３０をディストリビュ
ータ２３の開口２３ｈに所定の間隔で被せるように配置
すると共に、上端開口３１を糞尿液Ｆの貯留面Ｓ上に露
出させた状態で保持している。また上端開口３１の縁部
の複数箇所には、略Ｖ字状の切欠き３２を形成してい
る。

【００１６】また、該中層エアーリフト管３に併設し
て、円筒状の底層エアーリフト管４を配設している。該
底層エアーリフト管４は、その下端開口４０を処理槽１
の底部付近に配置し、上端開口４１を貯留面Ｓ上に露出
させた状態で立設させている。また、底層エアーリフト
管４の底部近くの側面には、該管内にエアーを導入する
ための送気管５を接続している。この送気管５は処理槽
１の側部から貫通して配管され、その幹部には送気用の
ブロアー（図示省略）が接続されている。

【００１７】上記中層エアーリフト管３と底層エアーリ
フト管４の外周側には、これらを一定の間隙をもって取
り囲むようにして円筒状のセンターウェル６を配設して
いる。該センターウェル６は、両端開放で、その上端開
口６０を貯留面Ｓから露出させ、下方に所定の長さ（実
施例では底層エアーリフト管６の３分の１の長さ）まで
環装配置している。さらに上端開口６０の縁部の複数箇
所には、略Ｖ字状の切欠き６１を形成している。

【００１８】該センターウェル６の上位には、分流盤７
０と蓋盤７１とからなる消泡機構７配設している。すな
わち、センターウェル６の上端開口６０の上位には、周
縁を下向傾斜させ、かつ中央部に開孔７０ａを形成した
円形笠状の分流盤７０を、所定間隔（本実施例では５０
〜１００ｍｍ）で、かつ上端開口６０の径より大径をも
って覆い被さるようして取付けている。さらに該分流盤
７０の上位には、円盤状の蓋盤７１を、所定間隔（本実
施例では３０〜５０ｍｍ）で重ねるようにして取り付け
ている。また、分流盤７０の周縁には略Ｖ字状の切欠き
７０ｂを均等放射方向の複数箇所に形成している。

【００１９】蓋盤７１の上面には、処理槽１の天井面１
１に形成した導入口１４を取り込むようにした円筒状の
導入筒８を取付け、蓋盤７１と接合する下端縁には、略
半円状の通孔８０を複数個形成している。

【００２０】また、各通孔８０には、それぞれ略断面コ
字状をした泡抜け阻止板８１(以下「阻止板８１」)を配
設しており、該阻止板８１は下側のみを開放させて、か
つこの開放口８１ａから通孔８０へ連通するようにし
て、通孔８０を上部から覆うようにして導入筒８の周側
面に取り付けている。

【００２１】処理槽１の上部外側面には、上記導入口１
４に連通させた消泡機９を配置している。本実施例で用
いた消泡機９は、公知のものであり、消泡空間内でせん
断翼を回転させて、導入口１４から取り込んだ気泡を叩
き潰して液状化させるせん断翼型打撃式のものである。

【００２２】

【上記実施例の作用】次に、上記発酵処理装置の作用に
ついて説明する。先ず、処理槽１には、液状又はスラリ
ー状にした糞尿液Ｆを、注入管１２を介して投入貯留さ
せて置く。ここで、ポンプ２０を起動させて吸入口２０
ｉから中層付近の糞尿液Ｆを吸引し（矢印ａ）、これと
吸気管２１から取り入れた空気とをエゼクタ部２０ｅで
混合させて、送出管２２の先端の放出口２２ｍから上方
に向って放出させる（矢印ｂ）。

【００２３】放出された気泡混合の糞尿液Ｆは、一部が
ディストリビュータ２３によって放射方向斜め下向きに
拡散する流れ（矢印ｃ）と、一部が開口２４ｍを通過し
て上昇して中層エアーリフト管３の下端開口３０から中
層エアーリフト管３内を上昇して行く流れ（矢印ｄ）と
に分けられる。また、気泡混合の糞尿液Ｆ（「混気糞尿
液Ｆ」）は、周りの糞尿より比重量が相対的に小さくな
るため上昇流を生じ、この上昇エネルギーとポンプ２０
からの運動エネルギーとの相乗作用により、この中層エ
アーリフト管３内にはより急速な上昇流を発生させる。
そして、この上昇流（矢印ｄ）は、下端開口３０付近を
相対的に低圧状態にして、付近の糞尿液Ｆを中層エアー
リフト管３内に引き込む（矢印ｅ）働きをする。これに
より、センターウェル６の下端付近を比較的疎の状態に
して、センターウェル６内の糞尿液Ｆの下方流れ（矢印
ｆ）を促進させることになる。

【００２４】また、底層エアーリフト管４の底部付近の
側面に連結された送気管５から注入されたエアーは、管
内に上昇流を発生させる（矢印ｇ）。そして、上昇につ
れて水圧が低下して気泡が膨張し、管上部ほど混気糞尿
液Ｆのみかけ密度が小さくなるため、その上昇流は加速
度的にその速度を増して上端開口４１から勢い良く噴出
することになる（矢印ｈ）。その結果、下端開口４０付
近が相対的に圧力が低くなって処理槽１の底部付近に滞
留していた糞尿液Ｆを下端開口４０から強く引き込み
（矢印ｉ）、上昇させることになる。

【００２５】次に、上記のように中層エアーリフト管３
内、及び底層エアーリフト管４内を急速に上昇した混気
糞尿液Ｆは、それぞれの上端開口３１、４１から勢い良
く吹き上がり（矢印ｈ、ｊ）、分流盤７０に当って、一
部はセンターウェル６の内側へ落下し、また一部は分流
盤７０の裏面に当ってセンターウェル６の外側へ落下し
（矢印ｋ）、また一部は分流盤７０の開孔７０ａを通過
して行き（矢印ｌ）、蓋盤７１に当って運動エネルギー
が弱められる。

【００２６】このとき、糞尿液Ｆは、高粘度のスラリー
状であるときは、中層エアーリフト管３、底層エアーリ
フト管４、及びセンターウェル６に形成した切欠き３
２、４２、６１から越流となって漏出し、発酵が進み粘
度が低い液状体となると、上端開口から勢い良く放出す
ると共に分流盤７０の裏面に沿って放射状に噴射する
（矢印ｍ）。そして、この噴射流と、分流盤７０の開孔
７０ａを通過して蓋盤７１に当って運動エネルギーが減
衰して放射方向へ流れが変えられた糞尿流（矢印ｎ）と
が相俟って、センターウェル６の周辺に停滞している気
泡を消す働きをすることになる。なお、中層エアーリフ
ト管３、底層エアーリフト管４、センターウェル６、及
び分流盤７０の周縁に、それぞれ形成した略Ｖ字状の切
欠き３２、４２、６１、７０ｂは、全周方向へ略均等に
放射させる働きをする。

【００２７】このため、前記エゼクタ部２０ｅで吸気管
２１から取り込まれて糞尿液Ｆ中に溶解しきれなかった
過剰空気、又は消泡されて離散した発酵ガス等の気体
は、導入筒８の通孔８０付近の気泡が消されているた
め、気泡に邪魔されることなく通孔８０を通って（矢印
ｏ）外気に放出される。また、一部の気泡は槽内の貯留
面Ｓ上の空間内にいわゆるブリッジ化して盛り上がって
廻り込んだ気泡は、下方のみが開放した阻止板８１によ
って直接に通孔８０へ進入することを阻止される。そし
て、阻止板８１の下方に開放した開放口８１ａ付近にお
いて、分流盤７０の開口７０ａを通過してきた噴射流に
よって消泡され、気体のみが通孔８０を通過することに
なる。さらに、消泡されずに通孔８０を通過してしまっ
た気泡は、導入口１４に取り付けた消泡機９によって消
泡されて液体に戻され、排出されて二次発酵槽（図示省
略。）へ移送されるか、または再び処理槽１に戻される
ことになる。

【００２８】一方、中層エアーリフト管３と底層エアー
リフト管４とによって貯留面Ｓ上に噴き上げられた糞尿
液Ｆは、多くの酸素を溶存させながらセンターウェル６
の内部を下降して行き（矢印ｆ）、下端開口から処理槽
１内に拡散して行くことになる。

【００２９】上記した処理槽１内の攪拌流によって満遍
なく効率良い曝気によって一定時間の処理後は、排出管
１３を開放して所定の水位（上位略３分１）までの処理
済みの糞尿液Ｆを排出し、再び注入管１２から処理対象
の糞尿液Ｆを補充して上記の発酵処理を繰り返す、いわ
ゆるバッチ式（回分式）で処理を行う。

【００３０】すなわち、所定時間経過後の処理槽１内の
糞尿液Ｆは、効率良くかつ効果的に曝気されて略完熟に
近い状態にあるため、全量を処理槽１から抜くことも可
能であるが、次の処理へ種菌を残す意味で、かつ発酵に
必要な最適温度を確保しておく意味から、３分の１毎に
抜くようにしている。

【００３１】

【発明の効果】本願発明は以上のように構成しているた
め、中層エアーリフト管によって槽内の中層域の糞尿液
を取り込んで上下流による撹拌を行ない、さらに底層エ
アーリフト管によって槽内の底層域の糞尿を取り込んで
上下流による撹拌を行なうようにしているため、槽内の
糞尿液の全体を満遍なく撹拌することができる。その結
果、多くの酸素を処理槽の全域に渡って隅々までに行き
渡らせて、全域に渡って均等かつ良好な好気性環境を形
成することができる。別言すると、従来方法の撹拌によ
って生じていた槽内における好気性環境の片寄りを効果
的に解消することができるものである。

【００３２】また、分流盤と蓋盤とで構成した消泡機構
により、両エアーリフト管からの噴出流を利用して消泡
を行なうことができると共に、消泡機に連通した通孔付
近の泡を消すことにより、気体のみを効率良く回収する
ことができ、消泡機の負担を少なくすることでがきる。

【００３３】以上のように本願発明は、高効率な発酵処
理を実現することができ、しかも可動部分の少ない簡易
な構造であるためイニシャルコスト及びメンテナンスコ
スト共に安価に提供することができる貯留糞尿液のエア
ーリフト撹拌機構、及びこれを用いた糞尿液の発酵処理
装置を提供するものであり、その産業上の利用性から少
なくとも畜産業の発展へ大きく貢献するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本実施例のエアーリフト撹拌機構の全体構成
を概略的に示す一部切欠き斜視図である。

【図２】 本実施例の発酵処理装置の全体構成を示す縦
断面図である。

【図３】 本実施例の消泡機構を拡大して示す縦断面図
である。

【図４】 本実施例の消泡機構を拡大して示す一部切り
欠き説明図である。

【符号の説明】

Ｆ 糞尿液 Ｓ 貯留面 １ 処理槽 １０ ドレン部 １１ 天井面 １２ 注入管 １３ 排出管 １４ 導入口 ２ 散気手段 ２０ ポンプ ２０ｉ 吸入口 ２０ｅ エゼクタ部 ２１ 吸気管 ２２ 送出管 ２２ｍ 放出口 ２３ ディストリビュータ ２３ｈ 開口 ３ 中層エアーリフト管 ３０ 下端開口 ３１ 上端開口 ３２ 切欠き ４ 底層エアーリフト管 ４０ 下端開口 ４１ 上端開口 ４２ 切欠き ５ 送気管 ６ センターウェル ６０ 上端開口 ６１ 切欠き ７ 消泡機構 ７０ 分流盤 ７０ａ 開孔 ７０ｂ 切欠き ７１ 蓋盤 ８ 導入筒 ８０ 通孔 ８１ 泡抜け阻止板 ８１ａ 開放口 ９ 消泡機

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C02F 11/02 ZAB

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回収した家畜糞尿を固液分離した後の液
   体状の糞尿液（Ｆ）を貯留させた竪型の処理槽（１）で
   あって、該処理槽（１）内の略中層付近から上方及び
   （又は）周辺に向かってエアーを放出させる散気手段
   （２）と、 該散気手段（２）からの放出エアーの全部又は一部を取
   り込むように下端開口（３０）を配置し、かつ上端開口
   （３１）を貯留面（Ｓ）上に露出させて立設させた筒状
   の中層エアーリフト管（３）と、 該中層エアーリフト管（３）に併設し、下端開口（４
   ０）を処理槽（１）の底部付近に配置すると共に上端開
   口（４１）を貯留面（Ｓ）上に露出させて立設させた筒
   状の底層エアーリフト管（４）と、 該底層エアーリフト管（４）の側面に接続し、該管内に
   エアーを導入する送気管（５）と、 前記の中層エアーリフト管（３）と底層エアーリフト管
   （４）との一部の長さを取り囲むようにして環装配置
   し、その上端開口（４０）を貯留面上に露出させて立設
   させた筒状のセンターウェル（６）と、からなることを
   特徴とする貯留糞尿液のエアーリフト撹拌機構。
2. 【請求項２】 回収した糞尿を固液分離した後の液状の
   糞尿液（Ｆ）を竪型の処理槽（１）貯留させて、曝気発
   酵処理する家畜糞尿の発酵処理装置において、 請求項１記載のエアーリフト撹拌機構を備えると共に、 貯留面（Ｓ）の上位の処理槽（１）内に消泡機構（７）
   及び（又は）消泡機（８）を配設したことを特徴とする
   糞尿液の発酵処理装置。
3. 【請求項３】 消泡機構（７）を、 前記センターウェル（６）の上端開口（６０）の上位に
   所定間隔をもって、かつ該上端開口径より大径をもって
   覆い被さり、かつ中央部に開孔（７０ａ）を有する円盤
   状の分流盤（７０）と、 該分流盤（７０）の上位に所定間隔をもって重ねるよう
   に配置した円盤状の蓋盤（７１）と、から構成したこと
   を特徴とする請求項２記載の糞尿液の発酵処理装置。
4. 【請求項４】 消泡機構（７）を、 前記センターウェル（６）の上端開口（６０）の上位に
   所定間隔をもって、かつ該上端開口（６０）径より大径
   をもって覆い被さり、かつ中央部に開孔（７０ａ）を有
   する円盤状の分流盤（７０）と、 該分流盤（７０）の上位に所定間隔をもって重ねるよう
   に配置した円盤状の蓋盤（７１）と、 該蓋板（７１）に立設状に配置し、当接部に１個又は複
   数個の通孔（８０）を開設した筒状の導入筒（８）と、 該導入筒（８）の各通孔（８０）をそれぞれ覆うように
   して配置し、下側のみを開放した開放口（８１ａ）と通
   孔（８０）とを連通させた泡抜け阻止板（８１）と、か
   ら構成したことを特徴とする請求項２記載の糞尿液の発
   酵処理装置。