JP2002534263A - 動物からの搾乳方法および装置 - Google Patents

動物からの搾乳方法および装置

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JP2002534263A
JP2002534263A JP2000593548A JP2000593548A JP2002534263A JP 2002534263 A JP2002534263 A JP 2002534263A JP 2000593548 A JP2000593548 A JP 2000593548A JP 2000593548 A JP2000593548 A JP 2000593548A JP 2002534263 A JP2002534263 A JP 2002534263A
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membrane
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milking
filtration
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ポルズ、ロナルド、マールテン
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Maasland NV
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Abstract

(57)【要約】 牛などの動物の搾乳装置から送られて来る、一つ或いは二つ以上の排出物を含む廃水の濾過方法および装置であって、該廃水がフィルタ（５）の一の面に沿って運ばれる一方、液体、好ましくは水が該フィルタ（５）の他の面に沿って運ばれ、結果として、該一の面から水および／または一つ或いは二つ以上の該排出物が該フィルタ（５）を貫通して運ばれ、かくして、該フィルタの該一の面に濃縮物が形成され、該フィルタの該他の面に少なくとも水から成る濾過液が形成されることを特徴とする廃水の濾過方法および装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 技術分野 本発明は、牛などの動物の搾乳装置から排出され、一つ或いは二つ以上の排出
物を含む廃水を濾過する方法に関する。
【０００２】 背景技術 以下に示すような方法が知られている。 搾乳装置を清掃・消毒するために用いられる作用剤は、装置を清掃する清掃剤
と、装置を消毒する消毒剤と、清掃作用と消毒作用を同時にさせる結合剤と、沈
澱物を除去するための酸剤とに小分けされる。搾乳装置の清掃に使用される前に
、これらの作用剤は通常、水に溶解される。
【０００３】 搾乳装置の清掃は、予め決められたスケジュールにしたがって行われる。まず
、装置に予備リンスを施して、容易に取り除けるミルクの沈澱物を洗い流し、次
いで、装置を清掃・消毒し、沈澱物を除去する。この後、装置を再びリンスして
、残留している前記清掃剤、消毒剤、結合剤および／または酸剤を除去する。
【０００４】 以上のことから明らかなように、装置の清掃・消毒過程で大量の水が使い果た
されるので、高価となる。また、それと同時に大量の廃水を生むことになる。装
置の規模や機種にも依るが、廃水の総量は年間約100 m3から500 m3に達する（Mi
lk Production, Manual August 1996, Practical Research Cattle Sheep and H
orses）。この廃水は、予備リンスに使った水に含まれるミルクの沈澱物に起因
する有機汚濁物と、清掃剤および／または消毒剤の残留物に起因する化学汚濁物
を含む。したがって、廃水は環境に対して相当な負荷をもたらす。そこで、多く
の国では、この廃水を直接地上水に排出することを禁じている。しかしながら、
廃水をスラリーピットに排出すると、スラリーピットがすぐいっぱいになってし
まうという不都合が生じる。肥料を散布すると、汚染物質が依然として地上水の
中に残留する。この理由により、廃水はしばしば下水道に排出される。廃水の排
出に特別の税金を課している国もある。その他にも、搾乳装置の清掃過程では、
大量の清掃剤と消毒剤が使用されるが、それが大きなコスト発生を余儀なくさせ
ている。
【０００５】 搾乳ロボットの導入によって、農場での水の消費量は著しく増加している。個
々の牛についてその一搾乳操業当たり、この搾乳ロボットは予備リンスされ、清
掃され、消毒され、再リンスされる。群れの中の牛は、しばしば一日当たり３回
ないし４回搾乳されて、大量の廃水が生成され、一方で、大量の清掃剤と消毒剤
が消費される。その他にも、搾乳ロボットを含めた全搾乳装置が、一日に少なく
とも２回一緒に清掃され、消毒される。
【０００６】 発明の開示 本発明の目的は、上記した問題を解消するか、或いは少なくとも問題の発生を
最小限にすることである。この目的を達成するために、本発明によれば、該廃水
が膜の一の面に沿って運ばれる一方、液体、好ましくは水が該膜の他の面に沿っ
て運ばれ、その結果として、該一の面から水および／または一つ或いは二つ以上
の該排出物が該膜を貫通して運ばれ、かくして、該膜の該一の面に濃縮物が形成
され、該膜の該他の面に少なくとも水から成る濾過液が形成される。膜の細孔サ
イズと印加される圧力に依存して、濾過液は、水からなるか、或いは清掃および
／または消毒用成分と水からなるか、或いはミルクの一部と清掃および消毒用成
分と水からなる。廃水は膜に供給される前に、スラリーや泥などの粗い粒子を取
り除く目的で、通常用いられるフィルタで濾過しておくことが好ましい。
【０００７】 好ましくは、濾過液は搾乳装置を再び清掃するために再使用される。廃水の成
分、すなわち、水、および／または清掃作用剤、および／または消毒作用剤、お
よび／または沈澱物を除去するための酸剤などがこのように再使用される。これ
ら再使用によって、それらの消費量を節約し、かつ搾乳装置由来の廃水の排出に
よる環境への負荷を小さくすることができる。従来、清掃工程で使い切られてい
た清掃作用剤および／または消毒作用剤の成分は、この方法により補充されるの
で、搾乳装置を清掃・消毒するために濾過液が再び使用されることになる。濃縮
物は老廃物として排出される。上記方法にしたがって廃水を濾過すれば、排出さ
れる汚染物質の量は著しく減少する。濾過液はまた、老廃物として排出すること
もできる。結果として、濾過液は実質的に水からなるので、濾過液を直接地上水
に排出することができる。
【０００８】 発明の一つの側面として、廃水は一つ或いは二つ以上の膜に沿って、回路中を
循環する。この方法によれば、大きな面積の膜の使用を必要とせずに、濾過工程
で廃水の取り扱い容量を大きくすることができる。そのうえ、膜が容易に詰まる
こともなくなる。本発明の一つの実施形態によれば、濾過中に、廃水と水が膜に
沿って相等しい流れ方向に運ばれる。このようにして、濾過の効率が顕著に向上
する。発明の一つの側面として、別の実施形態においては、濾過中に、廃水と水
が膜に沿って相反対する流れ方向に運ばれる。両者のうちでは、後者の方が、膜
の性能を最大限引き出すため、また膜の汚染や詰まりを回避するために、より効
率的な方法であることがわかっている。
【０００９】 本発明の実施形態によれば、廃水の流れが薄層状になる速度で、廃水が該膜に
沿って運ばれる。廃水の流れが薄層状になると、膜は最も効率良く作用する。廃
水は膜に沿って運ばれる前に加熱されてもよい。このようにして、濾過工程は加
速されて、より良く濾過がなされる。
【００１０】 発明の特別の側面として、廃水は搾乳ロボットから膜へ供給される。規模によ
っては、搾乳装置は一搾乳当たり約５００リットルもの廃水を生成する。その結
果、膜フィルタを有する装置は、通常の搾乳装置から出るこれら大量の廃水を処
理できるだけの十分な大きさを備えていなければならない。したがって、本発明
は、搾乳ロボットから膜へ供給される廃水の濾過に特に適している。搾乳ロボッ
トは一搾乳当たり比較的少量の廃水を生成するので、コンパクトな膜濾過装置で
足りる。
【００１１】 本発明は、また、上記の方法を用いるのに適切な一つ或いは二つ以上の濾過装
置を有する搾乳装置に関する。そのために、該濾過装置が、一つ或いは二つ以上
の膜を有する一つ或いは二つ以上のフィルタと、一つ或いは二つ以上のカットオ
フ手段と、廃水、水、濾過液と濃縮物を運ぶ運搬手段とからなる。カットオフ手
段はバルブ、または（遠隔操作可能であってよい）制御バルブを含む。運搬手段
は管路あるいは管と、一つ或いは二つ以上のポンプを含む。
【００１２】 本発明のいま一つの側面においては、フィルタが、逆浸透を行わせるのに適し
た細孔サイズを持つ少なくとも一つの膜を有することである。逆浸透を行わせる
のに適した膜の細孔サイズは１０-4μｍより小さい。逆浸透が起こっている場合
、濾過液は実質的に水からなる。一つ或いは二つ以上のフィルタが、ナノメート
ルサイズの微小物を濾過するのに適切な細孔をもつ膜を少なくとも一つ有する。
ナノメートルサイズの微小物を濾過するのに適切な膜の細孔サイズは、１０-4μ
ｍよりは大きく、１０-3μｍよりは小さい。ナノメートルサイズの微小物を濾過
する場合、濾過液は実質的に水と無機物からなる。ここで無機物とは、清掃作用
剤、および／または消毒作用剤、および／または沈澱物除去ための作用剤である
。本発明の他の側面においては、膜の細孔サイズが１０-3μｍよりは大きく、１
０-2μｍよりは小さい。この場合、細孔サイズは、限外濾過に適するように選ば
れた膜のものである。このとき、濾過液は、水と、無機物と、ミルクの成分、た
とえば乳糖よりなる。また、膜の細孔サイズは１０-1μｍよりは大きく、１０μ
ｍよりは小さくてもよい。この場合は、濾過液は、水と、無機物と、乳糖および
／または蛋白質と、廃水の（もしあれば）他の成分よりなる。濾過装置は相異な
る細孔サイズを持つ膜の組み立て体を含んでもよい。
【００１３】 本発明の一つの側面において、濾過装置は廃水を加熱する加熱手段を有する。
これにより、濾過工程の速度と効率を向上させることができる。この目的のため
、濾過装置は熱交換器を含んでもよい。熱交換器の一方の側に廃水が供給され、
他の側に濾過液が供給される。廃水は濾過液によって加熱され、濾過液はその結
果冷却されることになる。廃水は加熱要素によってさらに加熱され、濾過液は冷
却要素によってさらに冷却される。
【００１４】 本発明の一つの側面において、濾過装置は廃水を蓄えるためのバッファータン
クを一つ或いは二つ以上有する。これにより、濾過装置が廃水を連続的に処理で
き、廃水の供給量が大きかろうと小さかろうと装置の操業に影響しない。濾過装
置は、濾過液および／または濃縮物を蓄えるための貯蔵容器を一つ或いは二つ以
上有する。これにより、濾過液および／または濃縮物をすぐに排出する必要がな
くなる。
【００１５】 本発明の実施形態として、濾過装置は廃水の濾過を制御するための自動制御ユ
ニットを有する。これにより、操業員なしで、装置の連続操業が可能となる。こ
れは、濾過装置を完全自動搾乳装置、たとえば搾乳ロボットを含む搾乳装置と組
み合わせて使用する場合は特に有利である。
【００１６】 本発明は、上記した搾乳装置において、上記した濾過方法に適する廃水を濾過
するための濾過装置よりなる。この目的のため、濾過装置は、一つ或いは二つ以
上の膜を有する一つ或いは二つ以上のフィルタと、一つ或いは二つ以上のカット
オフ手段と、廃水、水、濾過液と濃縮物を運ぶ運搬手段とを含む。
【００１７】 また、本発明は、一つ或いは二つ以上の排出物を含む廃水の分離方法に関し、
該分離方法は一つ或いは二つ以上の分離手段を用いており、該廃水は牛などの動
物の搾乳装置から排出され、一つ或いは二つ以上の成分が該廃水から分離される
ものである。これにより、膜の使用を必要とせずに、特に有利に効率良く廃水を
相異なる成分に分離することができる。この分離手段は、たとえばバイオフィル
タ、或いは化学的分離方法、たとえばイオン交換器や沈澱物濾過などを含む。本
発明の他の側面は、廃水から分離された一つ或いは二つ以上の該成分が、搾乳装
置を再び清掃するために再利用するのに適していることである。廃水から分離さ
れた一つ或いは二つ以上の成分が、老廃物として排出される。また、廃水が搾乳
ロボットから廃水の分離手段へ供給される。
【００１８】 また、本発明は、上記した廃水の分離方法を使用するのに適した一つ或いは二
つ以上の分離手段を有する搾乳装置に関する。
【００１９】 発明を実施するための最良の形態 以下に、第１図および第２図に示された実施形態を参照して、本発明をさらに
詳細に説明する。
【００２０】 濾過装置は、バッファータンク２と、一つ或いは二つ以上のフィルタ５と、貯
蔵容器１５と、濾過工程を制御するための自動制御ユニット８と、運搬手段１，
３，４，６，７，９，１０，１６とから構成される。運搬手段は、管路１，３，
４，６，７，１６とポンプ９，１０とからなる。バッファータンク２とフィルタ
５と貯蔵容器１５は、管路３，４，７を介して互いに連結しており、途中に制御
バルブ２０とポンプ９，１０が配設されている。供給管路１は、廃水を供給する
ため、バッファータンクと連結している。制御バルブ１３を有する排出管路６は
、フィルタ５を取り囲む環状管路４に連結しており、濃縮物の排出に使用される
。排出管路７は貯蔵容器１５に連結しており、濾過液の排出に使用される。貯蔵
容器１５は空気供給用管路１４と制御バルブ１２を含む。貯蔵容器１５は更に、
排出管路１６と制御バルブ１１を備えており、これによって濾過液が貯蔵容器１
５から排出される。自動制御ユニット８は、ポンプ９，１０と制御バルブ１１，
１２，１３，２０に連結している。
【００２１】 第１図に示された濾過装置の操作について、以下に説明する。 搾乳装置から来る廃水は、管路１を通ってバッファータンク２に供給される。
これによって廃水供給のばらつきが補償され、濾過装置を連続的に運転すること
が可能となる。廃水は、ポンプ９と供給管路３を通って運ばれ、膜フィルタ５を
含む回路中を循環する。回路は環状管路４とポンプ１０とから構成される。膜フ
ィルタ５は、細孔サイズが異なる数個の膜を含む。数個の独立した膜フィルタを
用いることにより、全濾過工程を停止させないで、欠陥フィルタを容易に交換す
ることができる。濃縮物は、回路から排出管路６を通り、制御バルブ１３によっ
て定期的に排出される。濾過液は排出管路７を通って貯蔵容器１５に排出される
。圧縮空気を、制御バルブ１２を有する供給管路１４を通して貯蔵容器１５へ供
給することにより、貯蔵容器１５の中身が定期的に空にされる。制御バルブ１１
と排出管路１６を通って、濾過液が搾乳装置へ返され、搾乳装置の清掃のため再
使用される。自動制御ユニット８が全工程を制御し、制御バルブ１１，１２，１
３，２０とポンプ９，１０が自動制御ユニット８に連結している。
【００２２】 搾乳装置から送られてくる廃水を、膜フィルタ５に供給する前に加熱手段によ
り加熱すれば、廃水の濾過をより効率的に行うことができる。この加熱手段は、
加熱要素と冷却要素と熱交換器を含んでよい。第２図は熱交換器１７を示し、こ
の中で廃水が加熱され、濾過液が冷却される。熱交換器１７は、加熱要素１８と
冷却要素１９と廃水用の管路３と濾過液用の管路１６を備える。好ましい実施形
態として、熱交換器は、ポンプ９とバルブ２０の間の管路３に配設される。
【００２３】 廃水が供給管路３とポンプ９を経由して熱交換器１７を通って流れる一方、濾
過液が排出管路１６を経由して熱交換器１７を通って流れる。これにより、濾過
液が廃水に熱を与えて、濾過液が冷却され、廃水が加熱される。その後、廃水は
加熱要素１８によって更に加熱され、他方、濾過液は冷却要素１９によって更に
冷却される。このように、エネルギー消費量を効率的に少なくして、廃水を温め
、濾過液を冷やすことができる
【図面の簡単な説明】
第１図は搾乳装置と組み合わせて用いられる濾過装置であり、好ましくは該搾
乳装置が搾乳ロボットを含む。第２図は第１図に示された濾過装置に用いられる
熱交換器の詳細を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ０１Ｄ 61/14 ５００ Ｂ０１Ｄ 61/14 ５００ 61/20 61/20 61/22 61/22 61/58 61/58

Claims (27)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 牛などの動物の搾乳装置から送られて来る、一つ或いは二つ
    以上の排出物を含む廃水の濾過方法であって、該廃水が膜の一の面に沿って運ば
    れる一方、液体、好ましくは水が該膜の他の面に沿って運ばれ、その結果として
    、該一の面から水および／または一つ或いは二つ以上の該排出物が該膜を貫通し
    て運ばれ、かくして、該膜の該一の面に濃縮物が形成され、該膜の該他の面に少
    なくとも水から成る濾過液が形成されることを特徴とする廃水の濾過方法。
  2. 【請求項２】 該濾過液が該搾乳装置を再び清掃するために再使用されるこ
    とを特徴とする請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 濾過された濃縮物および／または濾過液が、老廃物として排
    出されることを特徴とする請求項１または２記載の方法。
  4. 【請求項４】 該廃水が一つ或いは二つ以上の膜に沿って回路中を循環する
    ことを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の方法。
  5. 【請求項５】 濾過中に、該廃水と水が該膜に沿って相等しい流れ方向に運
    ばれることを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１項に記載の方法。
  6. 【請求項６】 濾過中に、該廃水と水が該膜に沿って相反対する流れ方向に
    運ばれることを特徴とする請求項１〜５のうちいずれか１項に記載の方法。
  7. 【請求項７】 濾過中に、該廃水の流れが薄層状になる速度で、該廃水が該
    膜に沿って運ばれることを特徴とする請求項１〜６のうちいずれか１項に記載の
    方法。
  8. 【請求項８】 該廃水が該膜に沿って運ばれる前に加熱されることを特徴と
    する請求項１〜７のうちいずれか１項に記載の方法。
  9. 【請求項９】 該廃水が、乳首カップを自動的に接続するための搾乳ロボッ
    トから該膜に供給されることを特徴とする請求項１〜８のうちいずれか１項に記
    載の方法。
  10. 【請求項１０】 請求項１〜９のうちいずれか１項に記載の方法を用いるの
    に適した一つ或いは二つ以上の濾過装置を有する搾乳装置であって、該濾過装置
    が、一つ或いは二つ以上の膜を有する一つ或いは二つ以上のフィルタ（５）と、
    一つ或いは二つ以上のカットオフ手段（１１，１２，１３，２０）と、廃水、水
    、濾過液と濃縮物を運ぶ運搬手段（１，３，４，６，７，９，１０，１６）とか
    らなることを特徴とする搾乳装置。
  11. 【請求項１１】 一つ或いは二つ以上のフィルタ（５）が、逆浸透を行わせ
    るのに適した細孔サイズを持つ少なくとも一つの膜を有することを特徴とする請
    求項１０記載の装置。
  12. 【請求項１２】 該膜の細孔サイズが１０-4μｍより小さいことを特徴とす
    る請求項１１記載の装置。
  13. 【請求項１３】 一つ或いは二つ以上のフィルタ（５）が、ナノメートルサ
    イズの微小物を濾過するのに適切な細孔をもつ膜を少なくとも一つ有することを
    特徴とする請求項１０記載の装置。
  14. 【請求項１４】 該膜の該細孔サイズが１０-4μｍよりは大きく、１０-3μ
    ｍよりは小さいことを特徴とする請求項１３記載の装置。
  15. 【請求項１５】 該膜の該細孔サイズが１０-3μｍよりは大きく、１０-2μ
    ｍよりは小さいことを特徴とする請求項１０記載の装置。
  16. 【請求項１６】 該膜の該細孔サイズが１０-1μｍよりは大きく、１０μｍ
    よりは小さいことを特徴とする請求項１０記載の装置。
  17. 【請求項１７】 該搾乳装置が、廃水を加熱するための加熱手段（１７，１
    ８）を有することを特徴とする、請求項１０〜１６のうちいずれか１項に記載の
    装置。
  18. 【請求項１８】 該加熱手段（１７，１８）が熱交換器（１７）を含むこと
    を特徴とする請求項１７記載の装置。
  19. 【請求項１９】 該装置が、廃水を蓄えるためのバッファータンク（２）を
    一つ或いは二つ以上有することを特徴とする、請求項１０〜１８のうちいずれか
    １項に記載の装置。
  20. 【請求項２０】 該装置が、濾過液および／または濃縮物を蓄えるための貯
    蔵容器（１５）を一つ或いは二つ以上有することを特徴とする、請求項１０〜１
    ９のうちいずれか１項に記載の装置。
  21. 【請求項２１】 該装置が、廃水の濾過を制御するための自動制御ユニット
    （８）を有することを特徴とする、請求項１０〜２０のうちいずれか１項に記載
    の装置。
  22. 【請求項２２】 該装置が、乳首カップを自動的に接続するための搾乳ロボ
    ットを含むことを特徴とする、請求項１０〜２１のうちいずれか１項に記載の装
    置。
  23. 【請求項２３】 請求項１〜９のうちいずれか１項に記載の方法と請求項１
    ０〜２２のうちいずれか１項に記載の装置を使用するのに適した、廃水を濾過す
    るための濾過装置であって、該濾過装置が、一つ或いは二つ以上の膜を有する一
    つ或いは二つ以上のフィルタ（５）と、一つ或いは二つ以上のカットオフ手段（
    １１，１２，１３，２０）と、廃水、水、濾過液と濃縮物を運ぶ運搬手段（１，
    ３，６，７，９，１０，１６）とからなることを特徴とする搾乳装置。
  24. 【請求項２４】 一つ或いは二つ以上の排出物を含む廃水の分離方法であっ
    て、該分離方法は一つ或いは二つ以上の分離手段を用いており、該廃水は牛など
    の動物の搾乳装置から排出され、一つ或いは二つ以上の成分が該廃水から分離さ
    れることを特徴とする分離方法。
  25. 【請求項２５】 該廃水から分離された一つ或いは二つ以上の該成分が、搾
    乳装置を再び清掃するために再利用するのに適していることを特徴とする請求項
    ２４記載の方法。
  26. 【請求項２６】 該廃水から分離された一つ或いは二つ以上の該成分が、老
    廃物として排出されることを特徴とする請求項２４または２５記載の方法。
  27. 【請求項２７】 該廃水が、乳首カップを自動的に接続するための搾乳ロボ
    ットから廃水の分離手段へ供給されることを特徴とする、請求項１〜２６のうち
    いずれか１項に記載の装置。
JP2000593548A 1999-01-14 2000-01-13 動物からの搾乳方法および装置 Withdrawn JP2002534263A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
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