JP2010247094A - 家畜の排せつ物を含む畜産排水の処理方法及びそれに用いる畜産排水処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低コストで、処理効率を向上可能な畜産排水の処理方法を提供する。
【解決手段】本発明の畜産排水の処理方法は、家畜の排せつ物を含む畜産排水を含む被処理水に、好気性高温菌の存在下でマイクロバブルを導入することを含む。本発明の畜産排水の処理方法は、畜舎１１等から回収した、例えば、豚、牛、馬等の家畜の排せつ物や、畜舎１１の洗浄水等を含む畜産排水を被処理水として処理槽１３に導入し、処理槽１３において、マイクロバブル発生装置１５を用いて、好気性高温菌の存在下で被処理水にマイクロバブルを導入することにより行うことができる。マイクロバブルの導入は、連続的に行ってもよいし、断続的に行ってもよい。
【選択図】図１

Description

本発明は、家畜の排せつ物を含む畜産排水の処理方法及びそれに用いる畜産排水処理装置に関する。

従来、畜舎等から排出される家畜の排せつ物は、例えば、図３に示すよう処理されている。まず、畜舎から原水槽３１に回収した家畜の排せつ物を含む排水を沈殿槽３２に導入し、そこで排水中の糞等の固形物を沈殿させる。ついで、沈殿槽３２の液相部分を固液分離装置３３において固液分離した後、微生物が配置された曝気槽３４において微生物処理し、そして、濾過槽３５において濾過処理を行い、河川等に放流される。しかしながら、この方法では、微生物の維持管理が困難であり、また、河川等に放流可能なレベルにまで処理するには長い時間を要するという問題があった。

その他の処理方法として、家畜の排せつ物を含む排水中の有機物の分解を促進するために、オゾンのマイクロバブルを用いた処理方法が提案されている（特許文献１）。しかしながら、この方法では、オゾンを発生させるための特別な装置が必要であるためイニシャルコストが高く、また、オゾン発生のための電力が必要であるためランニングコストが高いという問題があった。

また、家畜排せつ物の管理の適正化及び利用の促進に関する法律が施行されたことに伴い、尿等を含む家畜排せつ物の適切な処理が求められている。さらに、地下水の水質汚濁や土壌汚染等の環境汚染を防ぐ観点から、家畜の排せつ物を含む排水の排出時の水質基準が強化されつつある。これらの観点からも、家畜排せつ物を効率よく処理可能な新たな処理方法が求められている。

特開２００７−２６０５９８号公報

そこで、本発明は、処理効率を向上可能な、家畜の排せつ物を含む畜産排水の処理方法を提供する。また、本発明は、処理効率を向上可能な、生物脱臭装置の循環水の処理方法を提供する。

本発明は、家畜の排せつ物を含む畜産排水を処理する方法であって、前記畜産排水を含む被処理水に、好気性高温菌の存在下でマイクロバブルを導入することを特徴とする処理方法に関する。

また、本発明は、生物脱臭装置の循環水を処理する方法であって、生物脱臭装置の循環水を含む被処理水に、好気性高温菌の存在下でマイクロバブルを導入することを特徴とする処理方法に関する。

また、本発明は、本発明の畜産排水の処理方法に使用する畜産排水処理装置であって、畜産排水を導入可能な処理槽と、前記処理槽内の被処理水にマイクロバブルを導入可能なマイクロバブル発生装置と、前記マイクロバブル発生装置の運転条件を制御する制御手段とを備える、畜産排水処理装置に関する。

本発明によれば、好ましくは、処理効率を向上可能な畜産排水の処理方法を提供できる。また、本発明によれば、好ましくは、処理効率を向上可能な生物脱臭装置の循環水の処理方法を提供できる。

図１は、本発明の畜産排水の処理方法の一例を示す概略構成図である。 図２Ａは実施例１におけるＢＯＤの変化の一例を示すグラフであり、図２Ｂは実施例２におけるＢＯＤの変化の一例を示すグラフであり、図２Ｃは比較例におけるＢＯＤの変化の一例を示すグラフである。 図３は、従来の家畜排せつ物の処理方法の一例を示す概略構成図である。

本発明の方法は、家畜の排せつ物を含む畜産排水に、好気性高温菌の存在下でマイクロバブルを導入すれば、家畜の排せつ物を含む畜産排水を効率よく処理することができるという知見に基づく。本発明の畜産排水の処理方法によれば、例えば、オゾン発生装置等の特別な装置を使用することなく、畜産排水を処理することができるという効果を奏する。本発明において「畜産排水を処理する」とは、例えば、畜産排水の粘度を低減させること、ＢＯＤ（生物化学的酸素要求（消費）量）を低減させること、畜産排水中の病原菌等を死滅させること、及び、被処理水の臭気を低減させること等を含み、好ましくは液肥として使用可能な状態にすること、河川等に放流可能なレベルにまでＢＯＤを低減させることを含み、より好ましくは河川等に放流可能なレベルにまでＢＯＤ及び窒素濃度を低減させることを含む。

本発明の生物脱臭装置の循環水の処理方法によれば、生物脱臭装置の循環水を効率よく処理することができるという効果を奏する。本発明において「生物脱臭装置の循環水を処理する」とは、例えば、生物脱臭装置の循環水を浄化することを含み、好ましくは生物脱臭装置の循環水の窒素濃度を低減させることを含み、より好ましくは下水等に排出可能なレベルにまで窒素濃度を低減させること、処理後の被処理水を生物脱臭装置の循環水として使用した場合に、生物脱臭装置の脱臭効率を低下させない程度に窒素濃度を低減させることを含む。

本発明の畜産排水の処理方法及び生物脱臭装置の循環水の処理方法によれば、オゾン発生装置等の特別な装置を使用しないためイニシャルコストが低く、オゾン等の発生を必要としないため低ランニングコストで畜産排水又は生物脱臭装置の循環水を処理することができるという効果を好ましくは奏する。本発明の畜産排水の処理方法によれば、家畜排水に含まれる病原菌等を効率よく死滅させることができるという効果を好ましくは奏する。

本発明の畜産排水の処理方法において、家畜の排せつ物を含む畜産排水の処理が促進されるメカニズムの詳細は明らかではないが、好気性高温菌の存在下で畜産排水を含む被処理水にマイクロバブルを導入することにより、被処理水中の微細気泡（空気）量の増加、被処理水の温度の上昇、好気性高温菌の活性化等が生じる。そして、好気性高温菌から産生されるガスとマイクロバブルとの間のガス交換や、好気性高温菌による被処理物中の有機物の分解、マイクロバブルによる酸化等が起こり、これらの相乗効果により畜産排水の浄化が促進されると推測される。また、本発明の生物脱臭装置の循環水の処理方法についても同様のメカニズムにより浄化が促進されると推測される。但し、本発明はこのメカニズムに限定されない。

［畜産排水の処理方法］
本発明の畜産排水の処理方法は、家畜の排せつ物を含む畜産排水を処理する方法であって、上記畜産排水を含む被処理水に、好気性高温菌の存在下でマイクロバブルを導入することを含む。本発明の畜産排水の処理方法は、例えば、以下のようにして行うことができる。

まず、家畜の排せつ物を含む畜産排水を畜舎等から回収し、回収した畜産排水をマイクロバブルの導入を行う処理槽に導入する。

家畜の排せつ物を含む畜産排水は、例えば、畜産場で飼育されている家畜から排出される尿を含み、好適には、家畜の排せつ物を含む畜舎から排出される排水を含む。家畜としては、例えば、豚、牛、鶏及び馬等が挙げられる。畜舎としては、例えば、豚舎、牛舎及び鶏舎等が挙げられる。中でも、本発明の畜産排水の処理方法は、多量の尿が排出される豚舎からの畜産排水の処理に適している。また、畜産排水は、例えば、家畜の糞、豚舎、牛舎及び鶏舎等の畜舎の洗浄水、畜舎や堆肥製造施設等の脱臭装置や排気処理装置等における循環水及び洗浄水、ワラ及びオガクズ等の畜舎の敷料等を含んでもよい。

処理槽に導入される被処理水のアンモニア態窒素濃度及びＢＯＤ等は、畜舎の規模、家畜の種類及び数等に応じて異なるが、例えば、アンモニア態窒素が５０００〜１０００ｍｇ／Ｌであり、ＢＯＤが５０００〜１００００ｐｐｍである。本発明の畜産排水の処理方法によれば、このように高ＢＯＤ負荷・高濃度の被処理水であっても、希釈することなく、畜舎等から排出される畜産排水をそのままの状態で処理できるという効果を好ましくは奏する。

畜産排水の回収は、特に制限されず、通常の方法で行うことができるが、例えば、煩雑な固液分離処理等を行うことなく尿や畜舎の洗浄水等といった液状物を簡単に回収できる点から、スノコ式（自然流下式）畜舎の底面に形成された尿等を回収可能な排水溝を通じて回収することが好ましい。

処理効率の向上及び被処理水中の固形物量低減の点から、畜舎等から回収した畜産排水を、流量調整槽に回収した後、処理槽に導入することが好ましく、流量調整槽に回収した後、流量調整槽の上澄液を処理槽に導入することがより好ましい。また、回収した畜産排水は、固液分離して得られた液状物を被処理水として処理槽に導入してもよいし、固液分離を行うことなくそのまま導入してもよい。

つぎに、処理槽において、好気性高温菌の存在下で被処理水にマイクロバブルを導入する。このマイクロバブルの導入及び好気性高温菌により、好ましくは被処理水が処理される。

本発明の畜産排水の処理方法に使用する好気性高温菌は、例えば、高温で活動可能な好気性細菌であり、好適には、空気が存在し、かつ、高温下で活発に活動可能な微生物をいう。本発明において、好気性高温菌は、菌種を問わず使用できる。本発明において、好気性高温菌は好気性好熱菌を含む。本発明の畜産排水の処理方法に使用する好気性高温菌は、最適温度(至適温度)が、好ましくは５０℃以上である好気性高温菌であり、より好ましくは５５〜１００℃、さらに好ましくは６０〜９５℃、さらにより好ましくは６５〜９０℃である。好気性高温菌としては、例えば、バチルス属菌、放線菌、乳酸菌カルドトリックス属菌、アクイフェックス（Aquifex pyrophilius）、サーモトーガ（Themotoga maritima）、デイノコカス・サーマス（Thermus themophilius）、ファーミキューテス（Geobacillus strearothemophilius）等が挙げられる。また、好気性高温菌は、外部から被処理水に添加してもよいし、添加しなくてもよい。

マイクロバブルの導入は、公知の方法や、公知のマイクロバブル発生装置を用いて行うことができ、例えば、以下のように行うことができる。まず、処理槽内の被処理水を、例えば、ポンプ等で吸引し、公知のマイクロバブル発生装置に導入する。被処理水が導入されると、マイクロバブル発生装置において導入された被処理水の旋回流が形成される。その被処理水の旋回流に気体が導入されると、導入された気体が被処理水の旋回流によって剪断・粉砕され、マイクロバブルを含む被処理水が形成される。その際に、例えば、被処理水中に含まれるアンモニア等の気体を含むマイクロバブルも形成される。そしてマイクロバブル発生装置において形成されたマイクロバブルを含む被処理水を、ノズル等を通じて処理槽内の被処理水に導入することにより、被処理水にマイクロバブルを導入することができる。また、マイクロバブル導入のその他の方法としては、例えば、気体を加圧することにより被処理水中に過飽和状態にし、この気液混合流をマイクロバブル発生装置の吐出口の開口部付近で急減圧してマイクロバブルを形成し、被処理水中に導入することができる。

被処理水に導入されるマイクロバブルは、例えば、被処理水中の気泡径（直径）が１００μｍ未満である気泡を含み、好ましくは５０μｍ以下、より好ましくは１０〜３０μｍの気泡を含む。また、被処理水中のマイクロバブルにおける気泡径の分布のピークは、３０μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは１０μｍ付近である。被処理水中に導入されるマイクロバブルの個数は特に制限されないが、例えば、１００個／ｍＬ以上であり、好ましくは３００個／ｍＬ以上、１０００個／ｍＬ以上である。また、マイクロバブルは、例えば、少なくとも酸素を含むことが好ましい。マイクロバブルは、さらに、例えば、アンモニアを含むマイクロバブルを含んでいてもよい。

また、マイクロバブルの導入は、例えば、特開２００８−２３５１３号公報、特開２００３−６２４４１号公報、特開２００１−２０５２７８号公報、特開２０００−６１４８９号公報、特開平１１−２２１５８２号公報、特開平８−２９０１９２号公報等に記載の装置を用いて行うことができる。

マイクロバブルの導入は、連続して行ってもよいし、断続的に行ってもよく、ランニングコスト及び処理効率の点から、断続的に行うことが好ましい。マイクロバブルの導入を断続的に行い、マイクロバブルを導入する時間帯と導入しない時間帯とを形成することによって、例えば、より効率的に高温菌を活性化でき、また、被処理水の温度を適度に上昇させることができる。また、マイクロバブルの導入は、処理開始から一定の時間、連続運転で行った後、間欠運転に切り換えてもよい。断続的なマイクロバブルの導入（間欠運転）は、例えば、３０〜１２０分間の導入と、１０〜４０分間の停止とを交互に繰り返すことにより行うことができる。マイクロバブルの断続的な導入は、例えば、マイクロバブルの発生装置やポンプに併設した制御手段等を用いて行うことができる。制御手段としては、例えば、タイマーを用いた制御手段及びインバータを用いた制御手段等が挙げられる。

処理槽における被処理水の温度は、好気性高温菌の活性を向上させる点から、例えば、５０℃以上であり、好ましくは６０〜９０℃、より好ましくは６５〜８５℃である。本発明の畜産排水の処理方法は、好適な好気性高温菌の菌群を得る観点から、処理槽内の被処理水を加熱して、上述の温度範囲とする工程を含んでいてもよく、同工程において上述の温度範囲となるように加熱とともにバブリングを行ってもよい。

好気性高温菌の存在下でのマイクロバブルの導入は、処理後の被処理水を河川や下水等に放流する観点からは、被処理水中のＢＯＤが、例えば、１００ｐｐｍ以下になるまで行うことが好ましい。また、同様の観点からは、被処理水中の窒素濃度が、例えば、９００ｍｇ／Ｌ以下、好ましくは１２０ｍｇ／Ｌ、より好ましくは１００ｍｇ／Ｌ以下になるまで行うことが好ましい。被処理水中のＢＯＤや窒素濃度が上記レベルであれば、処理後の被処理水を、例えば、河川や下水等に放流したり、畜舎の洗浄水として再利用することできる。

本発明の畜産排水の処理方法によれば、上述の通り、例えば、家畜排水に含まれる病原菌等を効率よく死滅させることができるという効果を好ましくは奏する。このため、マイクロバブルの導入時間及び量等を適宜設定すること等により、処理後の被処理水を液肥として使用することもできる。処理後の被処理水を液肥等として使用する観点からは、好気性高温菌の存在下でのマイクロバブルの導入は、被処理水中のＢＯＤが１０００ｐｐｍ以下になるまで行うことが好ましい。また、同様の観点からは、被処理水中のアンモニア態窒素濃度が、好ましくは５０００ｍｇ／Ｌ以下、より好ましくは３０００〜５０００ｍｇ／Ｌになるまでマイクロバブルの導入を行うことが好ましい。

本発明の畜産排水の処理方法によれば、液肥を製造することができる。したがって、本発明は、その他の態様として、家畜の排せつ物を含む畜産排水から液肥を製造する方法であって、畜産排水を含む被処理水に、好気性高温菌の存在下でマイクロバブルを導入することを含む液肥の製造方法に関する。本発明の液肥の製造方法によれば、短時間で効率よく液肥を製造できるという効果を好ましくは奏する。

［生物脱臭装置の循環水の処理方法］
本発明は、さらに、生物脱臭装置の循環水を処理する方法であって、生物脱臭装置の循環水を含む被処理水に、好気性高温菌の存在下でマイクロバブルを導入することを含む処理方法に関する。本発明の生物脱臭装置の循環水の処理方法によれば、生物脱臭装置の循環水の処理効率を向上できるという効果を好ましくは奏する。

本発明の生物脱臭装置の循環水の処理方法は、好気性高温菌の存在下でマイクロバブルを導入すれば、生物脱臭装置の循環水を効率よく処理することができるという知見に基づく。生物脱臭装置の循環水は、例えば、微生物の栄養源や微生物の死骸等を含む。また、生物脱臭装置の循環水には、臭気ガスに含まれていたアンモニアや硝酸等が溶解している。このため、生物脱臭装置の循環水を定期的に引き抜き、同量の清水を供給する場合がある。また、その他には、ＢＯＤ等の低減といった浄化処理を行った後、下水として排出するか又は再度循環水として使用されている。本発明の生物脱臭装置の循環水の処理方法によれば、好気性高温菌の存在下でマイクロバブルを導入することにより、引き抜き回収された生物脱臭装置の循環水中の、例えば、窒素濃度を低減し、循環水として再利用できるという効果を好ましくは奏する。

本発明の生物脱臭装置の循環水の処理方法は、被処理水が生物脱臭装置の循環水を含む以外は、上述した本発明の畜産排水の処理方法と同様に行うことができる。また、処理後の被処理水は、例えば、生物脱臭装置の循環水として再利用してもよいし、下水等に排出してもよい。

本発明において、生物脱臭装置は、例えば、微生物を用いて臭気成分を除去するための装置を含み、好ましくは微生物を用いて被処理ガス中の臭気を除去するための装置を含む。生物脱臭装置の循環水は、例えば、生物脱臭装置における微生物の生育環境の維持、臭気の吸着材や微生物担持担体の含水率の維持、臭気の脱臭等に使用された及び使用されうる水等の液体を含む。生物脱臭装置の循環水は、好ましくは、生物脱臭装置に配置された微生物や、吸着材、微生物担持担体又は被処理ガス等と接触した水等を含みうる。生物脱臭装置としては、例えば、特許第３８４５６８３号の脱臭装置等が挙げられる。また、被処理水とする生物脱臭装置の循環水としては、例えば、特許第３８４５６８３号に記載された排水槽に貯溜された排水等が挙げられる。生物脱臭装置の循環水は、例えば、微生物の栄養源、微生物の死骸、家畜の排せつ物、豚舎、牛舎及び鶏舎等の畜舎の洗浄水、ワラ及びオガクズ等の畜舎の敷料等を含んでもよい。微生物の栄養源としては、例えば、フェノール及びトルエン等の芳香族系炭化水素、ピルビン酸、フマル酸、酢酸、ギ酸、酪酸、安息香酸及び乳酸等の有機酸、グルコース、トレハロース、スクロース等の糖、アミノ酸、核酸及びビタミン等の活性化物質等が挙げられる。

［畜産排水処理装置］
本発明は、さらに、上述した本発明の畜産排水の処理方法に使用する畜産排水処理装置であって、畜産排水を含む被処理水を導入可能な処理槽と、前記処理槽内の被処理水にマイクロバブルを導入可能なマイクロバブル発生装置と、前記マイクロバブル発生装置の運転条件を制御する制御手段とを備える畜産排水処理装置に関する。本発明の畜産排水処理装置によれば、畜産排水の処理効率を向上できるという効果を好ましくは奏する。

マイクロバブル発生装置は、公知のマイクロバブル発生装置を使用でき、例えば、被処理水内にマイクロバブルを形成するためのマイクロバブル発生手段と、マイクロバブル発生手段に処理槽内の被処理水を導入するポンプとを含むことが好ましい。

制御手段は、例えば、被処理水の温度、ｐＨ、及び無機態窒素濃度からなる群から選択されるデータに基づき、マイクロバブル発生装置の運転条件を制御することができ、被処理水の温度、ｐＨ、及び無機態窒素濃度の３つのデータに基づきマイクロバブル発生装置の運転条件を制御することが好ましい。このようなデータに基づきマイクロバブルの導入を制御することにより、例えば、処理効率をさらに向上でき、また、ランニングコストを低減できる。被処理水の温度に基づく制御手段による運転条件の制御としては、例えば、被処理水の温度が所定値よりも高くなったときに処理槽内に被処理水を導入すること、被処理水の温度が所定値よりも高くなったときにマイクロバブルの導入を停止すること、被処理水の温度が所定値よりも低くなったときにマイクロバブルの導入を行うこと等を含む。また、ｐＨに基づく制御手段による運転条件の制御としては、例えば、ｐＨが酸性側（例えば、ｐＨ５．５以下）になったときに処理槽内に被処理水を導入すること、ｐＨが酸性側（例えば、ｐＨ５．５以下）になったときにマイクロバブルの導入を停止すること、ｐＨがアルカリ性側（例えば、ｐＨ８以上）になったときにマイクロバブルの導入を行うこと等を含む。また、無機態窒素濃度に基づく制御手段による運転条件の制御としては、例えば、無機態窒素濃度が肥料に適した濃度となったときにマイクロバブルの導入を停止し、肥料として使用するために排出することを含む。本発明において無機態窒素濃度とは、アンモニア態窒素濃度と酸化態窒素濃度とを合計したものをいう。酸化態窒素としては、例えば、硝酸態窒素、亜硝酸態窒素等があげられる。

また、制御手段において、その他に、処理槽内の被処理水中のマイクロバブル導入量、マイクロバブル導入時間、被処理水の温度変化量、ｐＨ変化量、無機態窒素濃度変化量、ＣＯＤ（化学的酸素要求（消費）量）変化量、ＳＳ（懸濁物）変化量、大腸菌群数の変化量等の各種データに基づき、マイクロバブル発生装置の運転条件を制御してもよい。上記変化量は、例えば、増加量、増加率、減少量、減少率等を含む。運転条件の制御としては、例えば、マイクロバブルの導入開始、マイクロバブルの導入停止、マイクロバブルの導入量の増加又は減少、加温、加温の停止等が挙げられる。処理槽は、さらに、例えば、ｐＨセンサ、温度検出手段、アンモニア測定装置、ＣＯＤ測定装置、ＳＳ測定装置等を備えていてもよい。これらの装置を備えることにより、ｐＨ、被処理水の温度等を容易にモニタリングでき、ｐＨや被処理水の温度等の経時的変化をより簡単に把握できる。

本発明の畜産排水処理装置は、さらに、畜産排水を回収する流量調整槽を備え、流量調整槽の上澄液は、流量調整槽と処理槽とを接続するパイプを通じて処理槽に導入可能であることが好ましい。流量調整槽を備えることにより、例えば、処理槽内の被処理水の量、ＢＯＤ及び窒素濃度を所望の範囲に制御することができ、処理効率を向上できるという効果を好ましくは奏する。

処理槽は、雨水等の流入や、臭気の外部への流出を防ぐ観点から、槽の上面を覆う蓋や屋根を有していてもよい。流量調整槽についても同様に、雨水等の流入や、臭気の外部への流出を防ぐ観点から、槽の上面を覆う蓋や屋根を有していてもよい。また、処理槽は、例えば、畜舎の地下部に形成されていてもよく、流量調整槽についても同様に、例えば、畜舎の地下部に形成されていてもよい。

また、上述のとおり、本発明の畜産排水の処理方法によれば、処理後の被処理水を液肥として使用することもできる。また、本発明の生物脱臭装置の循環水の処理方法は、本発明の畜産排水の処理方法と同様に行うことができる。このため、本発明の畜産排水処理装置は、例えば、液肥製造装置、液肥化装置、液肥化施設、生物脱臭装置の循環水の処理装置としても使用することができる。したがって、本発明は、その他の態様として、畜産排水を含む被処理水に、好気性高温菌の存在下でマイクロバブルを導入して液肥化することを含む液肥の製造方法に使用するための液肥製造装置であって、畜産排水を含む被処理水を導入可能な処理槽と、前記処理槽内の被処理水にマイクロバブルを導入可能なマイクロバブル発生装置と、前記マイクロバブル発生装置の運転条件を制御する制御手段とを備える液肥製造装置に関する。本発明の液肥製造装置によれば、短時間で液肥を製造できるという効果を好ましくは奏する。

本発明の畜産排水の処理方法は、例えば、図１に示すように行うことができる。但し、本発明は以下の例に制限されない。

図１は、本発明の畜産排水の処理方法の一例を概略的に示す概略構成図である。図１に示すように、畜舎１１から排出される畜産排水は、流量調整槽１２に回収され、ついで処理槽１３に導入される。流量調整槽１２と処理槽１３とは、流量調整槽１２の上澄液が処理槽１３に導入可能なように接続されている。また、処理槽１３には、水中ポンプ１４と、水中ポンプ１４に取り付けられたマイクロバブル発生装置１５とが配置されている。

マイクロバブル発生装置１５において、マイクロバブルを含む被処理水を導入するノズルは、可動式のノズルであることが好ましい。また、マイクロバブルを含む被処理水を導入するノズルには、槽内を均一な温度に保つという点から、水流偏向ノズルが取り付けられていることが好ましい。

処理槽１３内に配置するマイクロバブル発生装置１５の数量は、例えば、処理槽１３の大きさ及び形状、ポンプの送風量等に応じて適宜決定でき、１台であってもよく、２台以上であってもよい。

処理槽１３内には、例えば、サーミスタ等の温度検出手段を配置してもよい。温度検出手段によって測定された被処理水の温度に応じて、例えば、マイクロバブルの導入時間及び量等を制御することにより、被処理水の温度を所定の範囲に制御することができる。

水中ポンプ１４は、被処理水中の固形物等の吸引を低減する点から、例えば、水中ポンプ１４の吸水口と処理槽１３の底面とが離間するように配置することが好ましい。また、被処理水中のワラ等の吸引を抑制し、ポンプの吸引力の低下を抑制する点から、少なくとも水中ポンプ１４の吸水口付近がフィルター状の筐体で覆われていることが好ましく、水中ポンプ１４がフィルター状の筐体内に配置されていることが好ましい。

図１では、被処理水を吸引するためのポンプを、処理槽内の被処理水中に配置した形態を例にとり説明したが、ポンプは処理槽の外に配置してもよい。ポンプの送風量は、処理槽の大きさ及び形状等に応じて適宜決定でき、例えば、１〜５ｍ³／ｈのものが使用できる。ポンプの容量は、処理槽の容量や被処理水の量等に応じて適宜決定でき、例えば、１．５〜２．２ｋｗのものを使用できる。また、ポンプは、ランニングコストの低減の点から、太陽発電と商用電源との双方を利用可能なようにＡＣ／ＤＣコンバータを備えていることが好ましい。

図１に示す処理装置を用いた畜産排水の処理方法の一例について説明する。

まず、畜舎１１等から排出された家畜の排せつ物や、畜舎１１等の脱臭装置の循環水を含む畜産排水を流量調整槽１２に回収する。ついで、流量調整槽１２に回収された畜産排水の上澄液を、流量調整槽１２と処理槽１３とを接続するパイプを通じて被処理水として処理槽１３に導入する。処理槽１３に導入される被処理水のアンモニア態窒素濃度は例えば５０００〜１０００ｍｇ／Ｌであり、ＢＯＤは例えば５０００〜１００００ｐｐｍである。また、導入される被処理水は通常アルカリ性であり、そのｐＨは例えば１０〜９である。

そして、処理槽１３に導入された被処理水に、マイクロバブル発生装置１５を用いてマイクロバブルを導入して被処理水を処理する。まず、処理槽１３内の被処理水は、水中ポンプ１４により吸引され、そしてマイクロバブル発生装置１５に導入される。マイクロバブル発生装置１５に被処理水が導入されるとともに、気体がノズルを通じて導入され、マイクロバブル発生装置１５内において被処理水にマイクロバブルが形成される。形成されたマイクロバブルを含む被処理水は、マイクロバブル発生装置１５のノズルを通じて処理槽１３に導入される。マイクロバブル発生装置１５に導入される気体は、少なくとも酸素を含んでいればよく、例えば、空気、酸素、これらの混合ガス等が使用できる。ランニングコストの点から、空気を使用することが好ましい。

好気性高温菌は、外部から添加しても良いし、マイクロバブルの導入や被処理水の温度上昇により被処理水中に内在する好気性高温菌や大気中に浮遊する微生物等を活性化／増殖させてもよい。また、被処理水の処理条件、例えば、マイクロバブルの導入量、導入時間、処理時間、処理温度等は、処理後の被処理水の用途に応じて適宜決定できる。

上記マイクロバブルの導入及び好気性高温菌による処理を行い、処理槽１３の被処理水のＢＯＤが、例えば１０００ｐｐｍ以下まで低減されると、臭気が格段に低減される。また、被処理水中のアンモニア態窒素濃度が例えば３０００〜５０００ｍｇ／Ｌにまで低減されると、処理槽１３内の被処理水は硝酸アンモニウム等を含み、液体肥料として利用することができる。

ＢＯＤが例えば１０００ｐｐｍ以下、好ましくは６５０ｐｐｍ以下に低減するまで被処理水の処理を行うと、被処理水のｐＨは例えばｐＨ６．５〜６．０まで低下し、アンモニアを亜硝酸態窒素又は硝酸態窒素に酸化する硝化反応が促進される。これにより、被処理水中のアンモニア態窒素の濃度は低減され、また、被処理水のｐＨはさらに酸性側となる。

上記マイクロバブルの導入及び好気性高温菌による被処理水の処理を行い、被処理水中のＢＯＤが１６０ｍｇ／Ｌ以下、窒素濃度が２６０ｍｇ／Ｌ以下等の排出基準を満たすレベルまで浄化処理を行うことによって、処理槽１３の被処理水を河川等に放流することができる。

養豚場から排出される畜産排水の浄化を行った。豚舎（自然流下式）から排出される尿及び畜舎の洗浄水等を含む畜産排水を、まず、流量調整槽に回収し、ついで、処理槽に導入した。処理槽内に導入された畜産排水は、ＢＯＤが１００００ｐｐｍ、アンモニア態窒素濃度が５０００〜８０００ｍｇ／Ｌ、ｐＨが９．２であった。処理槽内に配置されたマイクロバブル発生装置を用いて、処理槽内の畜産排水にマイクロバブルを導入して畜産排水の浄化を行った。マイクロバブルの導入は１０日間行った。マイクロバブルの導入は、有限会社バイクリーン製のＹＪ式曝気水噴射装置を用いて行った。

実施例１では、マイクロバブルの導入を連続して行った。処理槽内の被処理水の温度は、処理開始後８日目では６５℃であった。また、処理槽内の被処理水に好気性高温菌が確認された。マイクロバブル導入開始（処理開始）から１日おきに被処理水中のＢＯＤを測定した。得られたＢＯＤの変化を図２Ａのグラフに示す。

実施例２では、マイクロバブルの導入を４５分導入１５分停止の間欠運転によって行った以外は実施例１と同様に行った。得られたＢＯＤの変化を図２Ｂのグラフに示す。なお、処理槽内の被処理水の温度は、処理開始後８日目では６５℃であった。また、処理槽内の被処理水に好気性高温菌が確認された。

比較例として、ＹＪ式曝気水噴射装置を用いたマイクロバブルの導入に替えて通常の散気管を用いた曝気処理を行った以外は、実施例１と同様に行った。得られたＢＯＤの変化を図２Ｃのグラフに示す。なお、被処理水中には好気性高温菌は確認されなかった。

処理前の被処理水は粘性が高い状態であったが、好気性高温菌の存在下で被処理水中にマイクロバブルを導入した実施例１及び実施例２では、処理後の被処理水は粘性が低く、粘性が大幅に低減されていることが確認できた。

被処理水中のＢＯＤについては、図２Ａ及びＢのグラフに示すように、好気性高温菌の存在下で被処理水中にマイクロバブルを導入した実施例１及び実施例２では、導入開始後５日目で、ＢＯＤが導入前（１００００ｐｐｍ）の１０分の１程度にまで低減され、導入開始後７日目では下水として放流可能なレベル（１００ｐｐｍ以下）にまで低減された。すなわち、実施例１及び２では、導入開始後７日目でＢＯＤを約９９％除去できた。これに対し、図２Ｃに示すように、通常の散気管を用いた曝気処理を行った比較例では、処理開始後１０日を経過しても、ＢＯＤに変化が見られなかった。

実施例１及び２では、ＢＯＤが１０００ｐｐｍ以下に低減された時点で、被処理水の臭気が格段に低減されていた。また、ＢＯＤが６５０ｐｐｍ付近まで低減された時点で、被処理水のｐＨはｐＨ６．１程度にまで低下していたことから、硝化反応が進んでいるものと推測される。

マイクロバブルの導入とマイクロバブルの導入停止とを繰り返し行った実施例２では、マイクロバブルを導入しなかった時間帯をつくることにより、処理槽内のバブルの量を適度に調節でき、連続してマイクロバブルを導入した実施例１と比べて、効率よく処理できた。また、マイクロバブルの導入を間欠運転で行った実施例２では、連続運転の実施例１と比べて導入開始初期（導入開始後２日目から５日目、特に、３日目から４日目）におけるＢＯＤの減少速度を向上できた。

本発明は、例えば、養豚場や牧場等から排出される畜産排水の浄化・肥料化に有用である。また、生物脱臭装置の循環水の浄化処理などにも効果がある。

１１・・・畜舎
１２・・・流量調整槽
１３・・・処理槽
１４・・・ポンプ
１５・・・マイクロバブル発生装置
３１・・・原水槽
３２・・・沈殿槽
３３・・・固液分離装置
３４・・・曝気槽
３５・・・濾過槽

Claims (6)

1. 家畜の排せつ物を含む畜産排水を処理する方法であって、
   前記畜産排水を含む被処理水に、好気性高温菌の存在下でマイクロバブルを導入することを特徴とする、畜産排水の処理方法。
2. 前記マイクロバブルの導入を、断続的に行うことを含む、請求項１記載の畜産排水の処理方法。
3. 前記マイクロバブルを含む被処理水の温度が、５０℃以上である、請求項１又は２に記載の畜産排水の処理方法。
4. 前記マイクロバブルが、酸素を含む、請求項１から３のいずれかに記載の畜産排水の処理方法。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の畜産排水の処理方法に使用する畜産排水処理装置であって、
   畜産排水を導入可能な処理槽と、前記処理槽内の被処理水にマイクロバブルを導入可能なマイクロバブル発生装置と、前記マイクロバブル発生装置の運転条件を制御する制御手段とを備える、畜産排水処理装置。
6. 前記制御手段は、被処理水の温度、ｐＨ、及び無機態窒素濃度に基づき、前記マイクロバブル発生装置の運転条件を制御する、請求項５記載の畜産排水処理装置。

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