JP2000334497A - 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 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】曝気効率を上げための大量の空気混入は、難い
気泡の大量発生を招くため、大容量で大形又は複数個の
消泡機必要とし、粘度の高い糞尿に対しては回転翼など
の攪拌機構を別に設ける必要があった。 【解決手段】処理槽（１）の底部付近から略上方に向か
って放出させる散気手段（２）と、散気手段の上向きの
放出口（２２ｍ）に所定の間隔で被せるように下端開口
（３０）を配置し、上端開口（３１）の貯留面（Ｓ）上
に露出させて立設配置したエアーリフト管（３）と、エ
アーリフト管の外側に環装配置し、その上端開口（４
０）をエアーリフト管の上端開口以上に配置したセンタ
ーウェル（４）と、センターウェルの上端開口の上位で
笠状に覆い被さり、かつ中央部に開孔（５０）を有する
笠状の分流盤（５）と、分流盤の上位に重ねて配置した
蓋盤（６）と、蓋盤の上位の処理槽の天井空間と連通さ
せた消泡機（８）とからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、家畜等の糞尿を収
集して、液状又はスラリー状にした糞尿を処理槽内に貯
留し、これを所定時間曝気して微生物発酵により処理す
る家畜糞尿の発酵処理装置、及びこれに用いるエアー攪
拌消泡機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の発酵処理装置の曝気は、処理槽内
に気泡を放出させる散気装置を配置し、この気泡の放出
流で攪拌させるか、又は別に回転翼等の攪拌手段を配置
することによっていた。そして曝気効率を上げるには、
大量の空気混入が必要となるが、このことは反面消え難
い気泡の大量発生を招いていた。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
い状態での攪拌は、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、
攪拌機構として可動部分を槽内に配置するため、複雑化
して故障が頻発する恐れがあり、また、攪拌機構や大形
の消泡機などのため、設備が大形化及び機構の複雑化を
招き、設備導入費用ばかりか、運転維持費用や保守管理
費用も多大となり、畜産農家の大きな負担となってい
た。

【０００４】このことは、零細な畜産農家の糞尿処理の
意欲を削ぎ、ひいては糞尿の希釈放棄や自然放棄を助長
して、一層の環境悪化に繋がる恐れがあった。そのた
め、簡易で安価な糞尿の発酵処理装置が求められてい
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、固定したエアーリフト管内の上昇流を利用
して処理槽内に攪拌流を形成すると共に、固定式の消泡
機構を構成することにより消泡機の負担を少なくして排
気を容易とし、その結果簡易な構成で安価な家畜糞尿の
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、竪型の処理槽（１）に液状又は
スラリー状の糞尿（Ｆ）を貯留させて、曝気発酵処理す
る家畜糞尿の発酵処理装置において、上記糞尿（Ｆ）に
空気を混入させて処理槽（１）の底部付近から略上方に
向かって放出させる散気手段（２）と、該散気手段
（２）の上向きの放出口（２２ｍ）に所定の間隔で被せ
るように下端開口（３０）を配置し、かつ上端開口（３
１）を糞尿（Ｆ）の貯留面（Ｓ）上に露出させて立設配
置した筒状のエアーリフト管（３）と、該エアーリフト
管（３）の外側に所定間隔で環装配置し、その上端開口
（４０）をエアーリフト管（３）の上端開口（３１）以
上に配置した筒状のセンターウェル（４）と、該センタ
ーウェル（４）の上端開口（４０）に所定間隔の上位で
笠状に覆い被さり、かつ中央部に開孔（５０）を有する
笠状の分流盤（５）と、該分流盤（５）の所定間隔の上
位に重ねて配置した蓋盤（６）と、該蓋盤（６）の上位
の処理槽（１）の天井空間と連通した消泡機（８）と、
からなることを特徴とする。

【０００８】また、エアーリフト管（３）及び（又は）
センターウェル（４）の各上端開口（３１、４０）の縁
部の複数箇所には、略Ｖ字状の切欠き（３２、４１）を
形成し、分流盤（５）の周縁の複数箇所には、略Ｖ字状
の切欠き（５１）を形成すれはより効果的である。

【０００９】さらに、上記家畜糞尿の発酵処理装置に用
いるエアー攪拌消泡機構は、処理槽（１）内に配置され
た散気手段（２）の放出口（２２ｍ）に、下端開口（３
０）を所定の間隔で被せるようにして立設配置する両端
開放筒状のエアーリフト管（３）と、該エアーリフト管
（３）の外側に、所定間隔で環装させて立設配置した両
端開放筒状のセンターウェル（４）と、該センターウェ
ル（４）の上端開口（４０）の所定間隔の上位に、覆い
被さりかつ中央部に開孔（５０）を有する笠状の分流盤
（５）と、該分流盤（５）の所定間隔の上位に重ねて配
置した蓋盤（６）と、からなる。

【００１０】

【作用】上記構成により、処理槽（１）には、液状又は
スラリー状にした家畜糞尿Ｆを注入貯留し、散気手段
（２）の放出口（２２ｍ）から上方に向かって気泡混合
の糞尿（Ｆ）を放出させる。該糞尿（Ｆ）は、エアーリ
フト管（３）の下端開口（３０）から進入してエアーリ
フト管（３）内を上昇すると共に、下端開口（３０）付
近に負圧状態を形成して、付近の糞尿（Ｆ）をエアーリ
フト管（３）内に引き込む働きをする。これにより、セ
ンターウェル（４）の下端付近は比較的疎の状態になっ
て、センターウェル（４）内の糞尿（Ｆ）の下方流れを
助長することになる。ここで、放出口（２２ｍ）から放
出させる空気量は、気泡混合の糞尿（Ｆ）の比重量を下
げて上昇エネルギーを発生させる目的で、糞尿(Ｆ)中に
溶け込み可能な量以上の量の過剰空気を供給するように
している。

【００１１】このようにして、エアーリフト管（３）内
を上昇した糞尿Ｆは、上端開口（３１）から勢い良く吹
き上がり、分流盤（５）に当って、一部はセンターウェ
ル（４）の内側へ落下し、さらに一部はセンターウェル
（４）の上端開口（４０）を越えて外側へ落下し、また
一部は分流盤（５）の開孔（５０）を通過して上方へ漏
出する。

【００１２】このとき、糞尿（Ｆ）が高粘度のスラリー
状のあるときは、エアーリフト管（３）及びセンターウ
ェル（４）に形成した切欠き（３２、４１）から越流と
なって漏出し、発酵が進み粘度が低い液状体になると、
上端開口（３１）から勢い良く放出することになる。そ
して、この放出糞尿流と、分流盤（５）の開孔（５０）
を通過して蓋盤（６）に当って放射方向へ流れが変えら
れて運動エネルギーを弱められた糞尿流とが相俟って、
センターウェル（４）の周辺に停滞している気泡に当っ
て消泡することになる。なおここで、分流盤（５）の周
縁を均等放射方向に形成した略Ｖ字状の切欠きは、周辺
部の放射方向へ略均等に放出させる働きをする。

【００１３】これにより散気手段（２）から放出させた
上記した過剰供給の空気は、導入筒（７）の通孔（７
０）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（７０）を通って外気に放出される。ま
た、消泡されずに通孔（７０）を通過してしまった気泡
は、導入口（１５）に連通して取り付けた消泡機（８）
によって消泡され液体に戻され、排出されるか又は処理
槽（１）に戻されることになる。

【００１４】

【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。

【００１５】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は本実施例のエアー攪拌消泡機
構を示す切欠き斜視図であり、図３は本実施例のエアー
攪拌消泡機構内の流れの状態を示す縦断面図であり、図
４は本実施例のエアー攪拌消泡機構の要部を拡大して示
す縦断面図である。

【００１６】図示する処理槽１は、液状又はスラリー状
の糞尿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１０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１１を
形成している。また、天井面１２には、処理対象となる
糞尿Ｆを注入するための注入管１３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１４を配
設している。

【００１７】処理槽１内の中央の底部付近には、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
の底部側略３分の１の高さ位置に配置し、当該吸引側２
０ｉには取入口２１ｍを底部付近に延ばしたガイドパイ
プ２１を接続し、当該送出側には略Ｌ状に屈曲させた送
流管２２を取付けている。また、エゼクタ部２０ｅに
は、外気に連通した吸気管２３を接続している。

【００１８】さらに、上方に開口した送流管２２の放出
口２２ｍには、その上方を覆うようにディストリビュー
タ２４を取付けている。該ディストリビュータ２４は、
中央に開口２４ｈ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た形状としている。

【００１９】ディストリビュータ２４の上位には、両端
開放で円筒状をなすエアーリフト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２４
の開口２４ｈ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。

【００２０】このエアーリフト管３の外周側には、略下
側３分の１から上方に向かって円筒状のセンターウェル
４を配置する。該センターウェル４は、両端開放でエア
ーリフト管３の外周側から一定間隔をもった同心状に配
置し、その上端開口４０はエアーリフト管３の上端開口
３１より上位となるようにして立設配置している。また
上端開口４１の縁部の複数箇所には、略Ｖ字状の切欠き
４１を形成している。

【００２１】センターウェル４の上端開口４０の上位に
は、周縁を下向傾斜させ、かつ中央部に開孔５０を形成
した笠状の分流盤５を、所定間隔（本実施例では５０〜
１００ｍｍ）で覆い被さるようして取付け、さらに該分
流盤５の上位には、円盤状の蓋盤６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５の周縁には略Ｖ字状の切欠き５
１を均等放射方向の複数箇所に形成している。

【００２２】蓋盤６の上面には、処理槽１の天井面１２
に形成した導入口１５にその内部を取り込むようにした
円筒状の導入筒７を取付け、蓋盤６と接合する下端縁に
は、略半円状の通孔７０を複数個形成している。

【００２３】処理槽１の上部外側面には、消泡機８を配
置している。当該消泡機８は、上記導入口１５に連通さ
せた消泡空間８０内でせん断翼８１を回転させ、導入口
１５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。なお、該せん断翼型打撃式
の消泡機８は、既に公知のものであるため詳細な構成の
説明は省略する。

【００２４】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
た家畜糞尿Ｆを、注入管１３を介して投入貯留させて置
く。ここで、ポンプ２０を起動させてガイドパイプ２１
の取入口２１ｍから糞尿Ｆを吸引し（矢印ａ）、これと
吸気管２３から取り入れた空気とをエゼクタ部２０ｅで
混合させて、送流管２２の放出口２２ｍから上方に向っ
て放出させる（矢印ｂ）。

【００２５】放出された気泡混合の糞尿Ｆは、ディスト
リビュータ２４よって放射方向斜め下向きに拡散する流
れ（矢印ｃ）と、開口２４ｍを通過して上昇してエアー
リフト管３の下端開口３０からエアーリフト管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、この上昇方向の流れ（矢印ｄ）は、下端開口３
０付近に負圧状態を形成して、付近の糞尿Ｆをエアーリ
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４の下端付近を比較的疎の状態にし
て、センターウェル４内の糞尿Ｆの下方流れ（矢印ｆ）
を助長することになる。

【００２６】また、上記のようにエアーリフト管３内を
急速に上昇した気泡混合の糞尿Ｆは、上端開口３１から
勢い良く吹き上がり（矢印ｇ）、分流盤５に当って、一
部はセンターウェル４の内側へ落下し、また一部はセン
ターウェル４の上端開口４０を越えて外側へ落下し（矢
印ｈ）、また一部は分流盤５の開孔５０を通過して行き
（矢印ｊ）、蓋盤６に当って運動エネルギーが弱められ
ることになる。

【００２７】このとき、高粘度のスラリー状の糞尿Ｆで
あるときは、エアーリフト管３及びセンターウェル４に
形成した切欠き３２、４１から越流となって漏出し（矢
印ｋ）、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５の裏面に沿って
放射状に噴射されることになる（矢印ｌ）。そしてこれ
が、この噴射流と、分流盤５の開孔５０を通過して蓋盤
６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ｍ）とが相俟って、センターウ
ェル４の周辺に停滞している気泡を消す働きをする。な
お、分流盤５の周縁に形成した略Ｖ字状の切欠き５１
は、３６０度の放射方向へ略均等に放射する働きをす
る。

【００２８】このため、前記エゼクタ部２０ｅで吸気管
２３から取り込まれて糞尿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７の通孔７０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７０を通って（矢印ｎ）外
気に放出されることになる。また、消泡されずに通孔７
０を通過してしまった気泡は、導入口１５に取り付けた
消泡機８によって消泡されて液体に戻され、排出される
か、又は処理槽１に戻される。

【００２９】一方、エアーリフト管３によって貯留面Ｓ
上に噴き上げられた糞尿Ｆは、多くの酸素を溶存させな
がらセンターウェル４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。

【００３０】上記した処理槽１内の攪拌流によって効率
良い曝気を行った後は、排出管１４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Ｆを排出
し、再び注入管１３から処理対象の糞尿Ｆを補充して、
発酵処理を繰り返すことで、いわゆるバッチ式（回分
式）で処理を行う。

【００３１】すなわち、所定時間経過後の処理槽１内の
糞尿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。

【００３２】

【発明の効果】本願発明は以上のように構成しているた
め、エアーリフト管内の上昇流と、センターウェル内の
下降流を利用して循環攪拌させることができる。これに
より、多くの酸素を糞尿中に溶解させて、良好な好気性
環境を形成することができる。

【００３３】また、分流盤と蓋盤とで構成した消泡機構
により、通孔付近の泡を消すことにより、気体のみを効
率良く外部に放出することができ、消泡機の負担を少な
くすることでがきる。

【００３４】この結果、可動部分の少ない簡易な構造と
する安価で故障の少な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】 本実施例のエアー攪拌消泡機構を示す切欠き
斜視図である。

【図３】 本実施例のエアー攪拌消泡機構内の流れの状
態を示す縦断面図である。

【図４】 本実施例のエアー攪拌消泡機構の要部を拡大
して示す縦断面図である。

【符号の説明】

Ｆ 糞尿 Ｓ 貯留面 １ 処理槽 １０ 漏斗状 １１ ドレン部 １２ 天井面 １３ 注入管 １４ 排出管 １５ 導入口 ２ 散気手段 ２０ ポンプ ２０ｉ 吸引側 ２０ｅ エゼクタ部 ２１ ガイドパイプ ２１ｍ 取入口 ２２ 送流管 ２２ｍ 放出口 ２３ 吸気管 ２４ ディストリビュータ ２４ｈ 開口 ３ エアーリフト管 ３０ 下端開口 ３１ 上端開口 ３２ 切欠き ４ センターウェル ４０ 上端開口 ４１ 切欠き ５ 分流盤 ５０ 開孔 ５１ 切欠き ６ 蓋盤 ７ 導入筒 ７０ 通孔 ８ 消泡機（せん断翼型打撃式） ８０ 消泡空間 ８１ せん断翼

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 味田 昌悦 福島県郡山市久留米６丁目２番５号 株式 会社新東エコテクノ内 Ｆターム(参考） 4D059 AA01 BA08 BA48 BK30

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 竪型の処理槽（１）に液状又はスラリー
   状の糞尿（Ｆ）を貯留させて、曝気発酵処理する家畜糞
   尿の発酵処理装置において、 糞尿（Ｆ）に空気を混入させて処理槽（１）の底部付近
   から略上方に向かって放出させる散気手段（２）と、 該散気手段（２）の放出口（２２ｍ）に所定の間隔で被
   せるように下端開口（３０）を配置し、かつ上端開口
   （３１）を糞尿（Ｆ）の貯留面（Ｓ）上に露出させて立
   設配置した筒状のエアーリフト管（３）と、 該エアーリフト管（３）の外側に所定間隔で環装配置
   し、その上端開口（４０）をエアーリフト管（３）の上
   端開口（３１）以上に配置した筒状のセンターウェル
   （４）と、 該センターウェル（４）の上端開口（４０）に所定間隔
   の上位で笠状に覆い被さり、かつ中央部に開孔（５０）
   を有する笠状の分流盤（５）と、 該分流盤（５）の所定間隔の上位に重ねて配置した蓋盤
   （６）と、 該蓋盤（６）の上位の処理槽（１）の天井空間と連通し
   た消泡機（８）と、からなることを特徴とする家畜糞尿
   の発酵処理装置。
2. 【請求項２】 エアーリフト管（３）及び（又は）セン
   ターウェル（４）の各上端開口（３１、４０）の縁部の
   複数箇所に、略Ｖ字状の切欠き（３２、４１）を形成し
   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】 分流盤（５）の周縁の複数箇所に、略Ｖ
   字状の切欠き（５１）を形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）内に配置された散気手段
   （２）の放出口（２２ｍ）に、下端開口（３０）を所定
   の間隔で被せるようにして立設配置した両端開放筒状の
   エアーリフト管（３）と、 該エアーリフト管（３）の外側に、所定間隔で環装させ
   て立設配置した両端開放筒状のセンターウェル（４）
   と、 該センターウェル（４）の上端開口（４０）の所定間隔
   の上位に、覆い被さりかつ中央部に開孔（５０）を有す
   る笠状の分流盤（５）と、 該分流盤（５）の所定間隔の上位に重ねて配置した蓋盤
   （６）と、からなることを特徴とする家畜糞尿の発酵処
   理装置に用いるエアー攪拌消泡機構。