JP4313475B2

JP4313475B2 - Feces and urine purification processing apparatus and feces and urine purification processing method

Info

Publication number: JP4313475B2
Application number: JP22950599A
Authority: JP
Inventors: 邦昭堀越; 忠関根
Original assignee: 邦昭堀越
Priority date: 1999-08-13
Filing date: 1999-08-13
Publication date: 2009-08-12
Anticipated expiration: 2019-08-13
Also published as: JP2001047096A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は糞尿処理装置および糞尿処理方法に係り、詳しくは、糞尿混合液を固液分離することなく浄化することができる糞尿浄化処理装置および糞尿浄化処理方法に関するものである。本明細書においては、牛や豚等の家畜の糞尿処理を好適な実施の形態として説明するが、本発明に係る装置および方法は人糞尿（例えば仮設トイレに用いる）やペットの糞尿の浄化処理にも採用され得るものである。
【０００２】
【従来の技術】
牛や豚等が排出する糞尿をどのように処理するかは畜産農業に携わる者にとって大きな関心事である。特に、畜産において多頭飼育が一般的であることに鑑みれば、排泄される糞尿の量は膨大であり、糞尿は悪臭を放つと共に衛生面でも問題を有しており、これをそのまま放置したり、あるいは廃棄すれば大きな公害問題・社会問題となる。
【０００３】
従来の糞尿処理は、糞尿を固液分離して、得られた固形物を肥料等として再利用する一方、固形物を分離することで得られる処理水を循環利用するものであり、固液分離処理の分だけ工程が複雑になっていた。しかも、得られる処理水の水質には限界があるため、処理水の再利用方法にも制限があり、例えば、装置洗浄用の洗浄水として循環利用するに止まっていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記不具合を解決するために創案されたものであって、糞尿混合液を固液分離することなく、該混合液を直接処理することで、比較的短時間で良好な水質を有する処理水を得ることを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を達成するために本発明が採用した技術手段は、糞尿混合液を収容すると共に、該混合液に４０ｇ／ｍ³以上の濃度を有するオゾンを供給するように構成されており、オゾン処理によって該糞尿混合液の有機物質を分解して一次処理液を生成する第一反応槽と、内部に充填濾過層を有しており、該第一反応槽から排出された一次処理液を濾過することで、二次処理液を生成する第一濾過槽と、該第一濾過槽から排出された二次処理液にオゾンを供給することで、三次処理液を生成する第二反応槽と、内部に充填濾過層を有しており、該第二反応槽から排出された三次処理液を濾過することで四次処理液を生成する第二濾過槽とを有することを特徴とするものである。
【０００６】
本発明では、糞尿混合液に対して、４０ｇ／ｍ^３以上（より濃度が高い方が糞尿混合液の分解速度が速く、好ましくは６０ｇ／ｍ^３の濃度）を有する高濃度オゾンを注入することに特徴を有する。ここで付言すると、オゾンに殺菌作用、脱臭作用があることは周知であり、このようなオゾンの性質を用いた糞尿処理手段は、例えば、特開平１１−１８８３７３号に開示されている。このものでは、糞尿を固液分離した後、分離された液体にオゾンを供給することで、処理液を脱臭するものである。
【０００７】
これに対して、本発明に係る出願人が鋭意実験したところ、ある濃度以上の高濃度を有するオゾンを糞尿に供給することで、実施化に耐え得る程度の比較的短時間で糞尿が分解されることが観察された。これは驚くべきことである。なぜなら、通常のオゾン発生機によって得られるオゾンの濃度は３０ｇ／ｍ^３から３５ｇ／ｍ^３であり、この程度の濃度のオゾンを糞尿に注入した時には、糞尿の分解は観察されないからである。高濃度オゾンを注入することによる糞尿の時系的な変化は実施の形態に詳述する。
【０００８】
本発明の他の特徴は、活性化されたオゾンを供給することにある。活性化されたオゾンとは、Ｏ_２に結合した酸素原子が、その最外殻電子がラジカル化されることで、より活性化されたオゾンを言う。活性化されたオゾンは、糞尿混合液における有機物質の分解効率を高める（すなわち、有機物質の分解速度を早くする）。活性化されたオゾンは、オゾン発生装置によって生成されたオゾンを反応槽に供給するための供給路に、オゾン活性化装置を配設することによって得られる。オゾン活性化装置は、オゾンの供給路に臨むと共に、負の高電圧を印加するようにしたマイナス電極を有しており、例えば、オゾンの供給路と、該供給路に沿って延出するワイヤー状のマイナス電極を有している。そして、該マイナス電極に負の高電圧を印加させることで、オゾンが通過する時に、Ｏ_２に結合した酸素原子が、その最外殻電子をラジカル化されるように構成されている。尚、マイナス電極の構成はワイヤー状のものに限定されるものではなく、例えば、フィン状のものでもよい。
【０００９】
本発明の他の特徴は、濾過槽において電圧を負荷することで、電界式濾過槽を形成することにある。濾過槽は充填濾過層を有すると共に、濾過槽の上側にはプラス電極が、下側にはマイナス電極がそれぞれ配設されている。両電極に電流を流すことで、濾過槽において、濾過方法と反対の方向に向かって電子流が発生し、このことによって濾過効率が高められる。実際に電流を流さない場合と比較したところ、電流を流さない場合では、硝酸性窒素の値が１００ｐｐｍから５０ｐｐｍに、電流を流した場合では、硝酸性窒素の値が１００ｐｐｍから２５ｐｐｍになった。したがって、電流を流すことで２倍の濾過効率を得られることがわかった。
【００１０】
充填濾過槽に用いられる濾材は、糞尿処理や水処理に用いられる公知の濾材から好適に選択され、好ましくは、濾材はゼオライトである。もっとも、充填濾過層に充填される濾材はゼオライト系の濾材に限定されるものではなく、例えば、セラミックス系の濾材、コークス等を用いてもよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、牛豚等の糞尿浄化処理装置のフローチャートであり、図２はフローチャートを部分的に示す詳細図である。糞尿浄化処理装置は、糞尿混合原液ないし未処理の糞尿混合液を貯留する糞尿ピット１と、糞尿混合液をオゾン処理する第一反応槽２と、一次処理液を濾過する第一濾過槽３と、二次処理液をオゾン処理する第二反応槽４と、三次処理液を濾過する第二濾過槽５と、該オゾン処理に用いるオゾンを生成するオゾン発生機６とを備えている。実施の形態のものでは、糞尿ピット１、第一反応槽２、第一濾過槽３、第二反応槽４、第二濾過槽５はいずれも上下方向に延出している。図２は、第二反応槽４および第二濾過槽５を示しているが、第一反応槽２と第二反応槽４、第一濾過槽３と第二濾過槽５はそれぞれ同一の構成を有しており、第一反応槽２、第一濾過槽３の説明については適宜図２を参酌することができる。
【００１２】
先ず、処理液の流れについて説明する。糞尿ピット１と第一反応槽２とは搬送路７を介して流体連通されており、糞尿ピット１に収容された未処理の糞尿混合汚水は搬送路７を介して第一反応槽２に搬送される。搬送路７は上下方向に延在する第一反応槽２の内部の下方部位まで延出しており、搬送路７の排出口は第一反応槽２の内部の下方部位に臨んでいる。尚、搬送路７には逆止弁、定量ポンプが介装されている。
【００１３】
第一反応槽２と第一濾過槽３とは搬送路８を介して連通されている。搬送路８の一端側の溢出口は第一反応槽２の上端側の側壁より第一反応槽２の内部に連通しており、搬送路８の他端側の排出口は第一濾過槽３の上端部位に臨んでいる。したがって、第一反応槽２でオゾン処理されオーバーフローした一次処理液は搬送路８を介して第一濾過槽３に上方から供給されるようになっている。
【００１４】
第一濾過槽３と第二反応槽４とは搬送路９を介して連通されている。搬送路９の一端側は上下方向に延在する第一濾過槽３の下方部位の二次処理液槽３ａと連通しており、搬送路９の他端側は上下方向に延出する第二反応槽４の内部の下方部位まで延出しており、搬送路９の排出口は第二反応槽４の内部の下方部位に臨んでいる。したがって、二次処理液は、第一濾過槽３を下方に向かって流れることで濾過処理され、三次処理液として搬送路９を介して第二反応槽４に導入される。尚、搬送路９には定量ポンプが介装されている。
【００１５】
第二反応槽４と第二濾過槽５とは搬送路１０を介して連通されている。搬送路１０の一端側の溢出口は第一反応槽４の上端側の側壁より第一反応槽４の内部に連通しており、搬送路１０の他端側の排出口は第一濾過槽５の上端部位に臨んでいる。したがって、第一反応槽４でオゾン処理されてオーバーフローした三次処理液は、搬送路１０を介して第一濾過槽５に上方から供給されるようになっている。そして、三次処理液は、第一濾過槽５を下方に向かって流れることで、下方の四次処理液槽５ａに収容され、排出口を介して四次処理液として排出される。
【００１６】
次に、第一反応槽２および第二反応槽４におけるオゾン処理について説明する。オゾンを供給する構成は第一反応槽２と第二反応槽４とで同様なので、第一反応槽２に基づいて説明する。第一反応槽２に導入されるオゾンは、オゾン発生機６によって生成される。オゾン発生機６では、６０ｇ／ｍ^３の高濃度のオゾンが生成され、高濃度オゾンを第一反応槽２に導入するように構成されている。
【００１７】
オゾン発生機６で生成されたオゾンは、オゾン供給路１１を介して第一反応槽２に供給される。第一反応槽２に貯留された糞尿混合液は、循環ポンプを備えた循環路１２を介して循環しており、オゾン供給路１１と循環路１２とはエジェクタ１３を介して連通しており、エジェクタ１３からオゾンが循環路１２内を循環する糞尿混合液に注入される。
【００１８】
循環路１２の排出端部は第一反応槽２内部下方部位に位置しており、該排出口近傍には攪拌手段として例示する回転ミキサー１４（図２参照）が配設されている。第一反応槽２の内部下方に注入されたオゾン混合糞尿液は第一反応槽２内の糞尿混合液と接触・攪拌されながら、略均質にオゾン処理がなされる。そして、第一反応槽２でオゾンと攪拌されることで処理された一次処理液はオーバーフローしながら搬送路８を介して第一濾過槽３に供給されるようになっている。
【００１９】
オゾン発生機６で生成されるオゾンの濃度は通常のオゾン発生装置で生成されるオゾン濃度に比べて極めて高濃度であることに加えて、さらに、オゾンの供給路１１にはオゾン活性化装置１５が配設されている。オゾン活性化装置１５は、オゾン発生機６とエジェクタ１３との間に位置して配設されている。
【００２０】
オゾン活性化装置１５は、円筒状の筒体１５ａとその内部を延出するワイヤー電極１５ｂとからなり、筒体１５ａ内部がオゾン搬送路を形成している。直流電源２０ａから、放電ワイヤー１５ｂにはマイナスの直流高電圧（―６ＫＶ）が印加されるように構成されており、筒体１５ａには正の直流高電圧（６ＫＶ）を印加するように構成されている。オゾンが円筒状のオゾン供給路を通過する時、Ｏ_２に結合した酸素原子がその最外殻電子をラジカル化し、活性化されたＯ_３となって、第一反応槽２に供給される。
【００２１】
第二反応槽４におけるオゾン供給手段は、前述した第一反応槽２におけるオゾン供給手段と同様である。本実施の形態では、第二反応槽４にも高濃度かつ活性化されたオゾンが導入されるが、第二反応槽４においては、通常の濃度（例えば３５ｇ／ｍ^３）のオゾンであっても、ある程度の有効な効果が得られる。これに対して、第一反応槽２では、糞尿混合原液の有機物質を分解させるには、高濃度のオゾンが不可欠である。もっとも、処理時間を短くするためには、第二反応槽４においても、高濃度のオゾンを注入することが好ましく、また、活性化したオゾンを注入することが好ましい。
【００２２】
次に、第一濾過槽３、第二濾過槽５の構成について説明する。両者の構成は同様なので、図２に示す第一濾過槽５に基づいて説明する。第一濾過槽５は上下方向に延出する側壁を備えた略円筒状部材であり、内部に濾過材として例示する小径のゼオライト粒子が充填されており、下側にマイナス電極１６を配設し、上側にプラス電極１７が配設されている。両電極１６，１７間には上下方向に間隔を存して円板状の多孔導電性プレート１８が配設されており、各プレート１８間にはゼオライトが充填されている。このようなプレート１８を設けることで、電気抵抗を下げることができるものと考えられる。円板状のプレート１８には複数の孔が形成されており、第一反応槽２より導入された一次処理液が濾過されながら下方に移動することが可能なようになっている。各充填層を形成するゼオライトの粒径は、層毎に下方から上方に向かって小さくなっており、最下層では５ｍｍの粒径、最上層では０．１ｍｍの粒径を有している。粒径の寸法を上下逆転させて実験したところ、本実施の形態のように、上から下へと粒径を大きくした方が濾過の効率が良いことがわかった。
【００２３】
直流電源２０ｂより、マイナス電極１６、プラス電極１７に直流電圧（３０から３５Ｖ）を印加することで、電子が濾過層の下側から上側に向かって流れ、濾液が下方に流れる際、水以外の物質を通過させにくくし、濾過効果を高めるように構成されている。また、電子の流れはゼオライトの還元作用を高める効果をも有しており、これによって後述する逆洗の頻度を少なくする。
【００２４】
図２から明らかなように、濾過槽５はそれぞれ二つの槽を備えており、搬送路１０に設けた三方弁１９の選択によって、いずれかの槽を選択するようになっている（濾過槽３も同様の構成である。）。それぞれの槽には逆洗用の搬送路２１が連通されており、稼動していない方の槽に逆洗用水を供給し、濾過槽の残渣を洗い出すことで、目詰まりを防止する。そして、残渣や滓を含む逆洗処理水は逆洗処理水供給路２２を介して糞尿ピット１に送られる。
【００２５】
【実験例１】
牛の糞尿処理を視覚的に観察した。オゾン発生機は４０ｇ／ｈであり、試料は牛の糞尿５００ｃｃである。また、オゾンの濃度は６０ｇ／ｍ^３であり、オゾン活性化装置を用いた。
まず、第一工程として、沈殿物含有糞尿にオゾンを注入し、経時的な変化を観察した。
０．５時間経過後：発泡が弱くなる。
１．０時間経過後：発泡はかなり治まり液は濃茶褐色である。
１．５時間経過後：発泡はかなり治まり液は茶褐色となる。
２．０時間経過後：琥珀色の不透明な液となる。
２．５時間経過後：オレンジ色の不透明な液となる。
３．０時間経過後：半透明な薄い黄色の液となる。
３．５時間経過後：少し濃い目のレモンイエローの液となる。
４．０時間経過後：レモンイエローの液となる。
４．５時間経過後：淡いレモンイエローの液となる。
高濃度のオゾンを注入することで、糞尿の有機物質が分解されたものと考えられる。尚、第一工程の処理時間は約５時間である。
【００２６】
第二工程において、前記一次処理液を濾過することで、少し白濁していたレモンイエローが透明な黄色（淡黄色）となった。第二工程では、高濃度オゾン処理によって分断された有機物質の残骸・残滓（分解されたウロビリン、ステルコビリン等の成分を含む）が除去されたものと考えられる。尚、第二工程に要した時間は約５分である。
【００２７】
第三工程において、前記二次処理液にオゾンを投入すると、数分後で液の色が黄色から白色に変化した。２時間経過後、液は白濁した。ここでは、ウロビリン、ステルコビリン等の成分がオゾンによって分解されたものと考えられる。し尿着色成分は、ステルコビリンおよびウロビリンと呼ばれる酸化物に起因するものと考えられ、これらはその分子構造から発色団や助色団を有し、尿特有の黄褐色を呈する。オゾンはステルコビリンおよびウロビリンの不飽和結合を容易に切断し発色機能を消失させる。尚、第三工程の処理時間は約２時間である。
【００２８】
第四工程において、前記三次処理液を濾過することで、白濁していた液が透明無色（無臭）の液体となった。ここでは、主として、分解された発色団（分解されたウロビリン、ステルコビリン）の除去が行われたものと考えられる。尚、第四工程に要した時間は、約５分である。
【００２９】
【実験例２】
実験例１の工程に従って二つの豚の糞尿を試料として浄化処理を行い、得られた浄化水（四次処理液）の成分を分析した。尚、一部検査項目が異なる。結果は、従来の糞尿処理（例えば微生物を用いたもの）に比べて有利なものである。
【表１】

【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、固液分離することなく、簡単な工程で、比較的短時間で糞尿混合液を浄化することができる。しかも、得られた浄化水は従来の糞尿処理装置によって得られる処理水と比較してより清浄であり、本発明によって得られる処理水は様々な再利用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る糞尿浄化処理装置のフローチャートである。
【図２】図１の一部を詳細に示すフローチャートである。
【図３】オゾン活性化装置の概略図である。
【符号の説明】
２第一反応槽
３第一濾過槽
４第二反応槽
５第二濾過槽
６オゾン発生機
１５オゾン活性化装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an excrement processing apparatus and an excrement processing method, and more particularly to an excrement purification processing apparatus and an excrement purification processing method capable of purifying an excrement mixture without solid-liquid separation. In the present specification, the excrement treatment of livestock such as cattle and pigs will be described as a preferred embodiment. However, the apparatus and method according to the present invention is a purification treatment of human excrement (for example, used for a temporary toilet) or pet excrement. Can also be employed.
[0002]
[Prior art]
How to treat manure discharged from cattle and pigs is a major concern for those involved in livestock farming. In particular, in view of the fact that multi-headed breeding is common in livestock production, the amount of excreta excreted is enormous, and manure emits a bad odor and has problems in terms of hygiene. Or if it is discarded, it becomes a big pollution problem and social problem.
[0003]
Conventional manure treatment separates manure into solid and liquid and reuses the obtained solid matter as fertilizer, etc., while circulating the treated water obtained by separating the solid matter. The process was complicated by the amount of processing. In addition, since the quality of the treated water obtained is limited, the method for reusing the treated water is also limited. For example, the treated water can only be circulated as washing water for apparatus cleaning.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention was devised to solve the above problems, and has a good water quality in a relatively short time by directly processing the mixed solution without solid-liquid separation of the manure mixed solution. The purpose is to obtain treated water.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The technical means adopted by the present invention in order to achieve such a problem is configured to contain a manure mixture and to supply ozone having a concentration of 40 g / m ³ or more to the mixture. A first reaction tank for decomposing organic substances in the manure mixture to produce a primary treatment liquid, and a filled filtration layer inside, and filtering the primary treatment liquid discharged from the first reaction tank A first filtration tank for producing a secondary treatment liquid, a second reaction tank for producing a tertiary treatment liquid by supplying ozone to the secondary treatment liquid discharged from the first filtration tank, and an internal And a second filtration tank for producing a quaternary treatment liquid by filtering the tertiary treatment liquid discharged from the second reaction tank.
[0006]
In the present invention, high-concentration ozone having a concentration of 40 g / m ³ or more (the higher the concentration, the faster the decomposition rate of the manure mixture, preferably 60 g / m ³ ) is injected into the manure mixture. It has the characteristics. If it adds here, it is known that ozone has a bactericidal action and a deodorizing action, and the excrement processing means using the property of such ozone is disclosed by Unexamined-Japanese-Patent No. 11-188373, for example. In this apparatus, after the urine is separated into solid and liquid, ozone is supplied to the separated liquid to deodorize the treatment liquid.
[0007]
On the other hand, when the applicant according to the present invention diligently experimented, by supplying ozone having a high concentration higher than a certain concentration to manure, manure is decomposed in a relatively short time enough to withstand implementation. It was observed that This is surprising. This is because the concentration of ozone obtained by a normal ozone generator is from 30 g / m ³ to 35 g / m ³ , and decomposition of manure is not observed when ozone of this level is injected into manure. The temporal changes in manure due to the injection of high-concentration ozone will be described in detail in the embodiment.
[0008]
Another feature of the present invention is to provide activated ozone. Activated ozone refers to ozone that has been activated by oxygen atoms bonded to O ₂ being radicalized at its outermost electrons. The activated ozone increases the decomposition efficiency of the organic substance in the manure mixture (that is, increases the decomposition speed of the organic substance). The activated ozone is obtained by disposing an ozone activation device in a supply path for supplying ozone generated by the ozone generator to the reaction tank. The ozone activation device has a negative electrode that faces the ozone supply path and applies a negative high voltage. For example, the ozone supply path and a wire extending along the supply path -Like negative electrode. By applying a negative high voltage to the negative electrode, the oxygen atoms bonded to O ₂ are configured to radicalize the outermost electrons when ozone passes. The configuration of the negative electrode is not limited to a wire shape, and may be a fin shape, for example.
[0009]
Another feature of the present invention is to form an electric field filtration tank by applying a voltage to the filtration tank. The filtration tank has a filled filtration layer, and a plus electrode is disposed on the upper side of the filtration tank, and a minus electrode is disposed on the lower side. By passing an electric current through both electrodes, an electron flow is generated in the filtration tank in the direction opposite to the filtration method, thereby increasing the filtration efficiency. As compared with the case where no current was actually passed, the value of nitrate nitrogen was changed from 100 ppm to 50 ppm when no current was passed, and the value of nitrate nitrogen was changed from 100 ppm to 25 ppm when the current was passed. Therefore, it was found that the filtration efficiency was doubled by passing the current.
[0010]
The filter medium used in the filled filtration tank is suitably selected from known filter mediums used for excrement treatment and water treatment, and preferably the filter medium is zeolite. But the filter medium with which a filling filtration layer is filled is not limited to a zeolite type filter medium, For example, you may use a ceramic type filter medium, coke, etc.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a flowchart of a feces and urine purification apparatus for cows and pigs, and FIG. 2 is a detailed view partially showing the flowchart. The excrement purification apparatus includes an excrement pit 1 for storing an excrement mixed solution or an untreated excrement mixture, a first reaction tank 2 for ozone treatment of the excrement mixture, and a first filtration tank 3 for filtering the primary treatment liquid. , A second reaction tank 4 for ozone treatment of the secondary treatment liquid, a second filtration tank 5 for filtering the tertiary treatment liquid, and an ozone generator 6 for generating ozone used for the ozone treatment. In the embodiment, the manure pit 1, the first reaction tank 2, the first filtration tank 3, the second reaction tank 4, and the second filtration tank 5 all extend in the vertical direction. FIG. 2 shows the second reaction tank 4 and the second filtration tank 5, but the first reaction tank 2 and the second reaction tank 4, and the first filtration tank 3 and the second filtration tank 5 have the same configuration. FIG. 2 can be referred to as appropriate for the description of the first reaction tank 2 and the first filtration tank 3.
[0012]
First, the flow of the processing liquid will be described. The manure pit 1 and the first reaction tank 2 are in fluid communication with each other through the conveyance path 7, and untreated manure mixed sewage accommodated in the manure pit 1 is conveyed to the first reaction tank 2 through the conveyance path 7. Is done. The conveyance path 7 extends to the lower part inside the first reaction tank 2 extending in the vertical direction, and the discharge port of the conveyance path 7 faces the lower part inside the first reaction tank 2. In addition, a check valve and a metering pump are interposed in the conveyance path 7.
[0013]
The first reaction tank 2 and the first filtration tank 3 are communicated with each other via a conveyance path 8. The overflow outlet on one end side of the conveyance path 8 communicates with the inside of the first reaction tank 2 from the side wall on the upper end side of the first reaction tank 2, and the discharge port on the other end side of the conveyance path 8 is the first filtration tank 3. It faces the upper end part. Therefore, the primary treatment liquid that has been subjected to the ozone treatment in the first reaction tank 2 and overflowed is supplied to the first filtration tank 3 from above via the transport path 8.
[0014]
The first filtration tank 3 and the second reaction tank 4 are communicated with each other via a conveyance path 9. One end side of the conveyance path 9 communicates with the secondary treatment liquid tank 3a below the first filtration tank 3 extending in the vertical direction, and the other end side of the conveyance path 9 extends in the vertical direction. It extends to the lower part inside the reaction tank 4, and the discharge port of the transport path 9 faces the lower part inside the second reaction tank 4. Therefore, the secondary treatment liquid is filtered by flowing downward in the first filtration tank 3 and introduced into the second reaction tank 4 through the conveyance path 9 as the tertiary treatment liquid. In addition, a metering pump is interposed in the conveyance path 9.
[0015]
The 2nd reaction tank 4 and the 2nd filtration tank 5 are connected via the conveyance path 10. FIG. The overflow outlet on one end side of the transfer path 10 communicates with the inside of the first reaction tank 4 from the side wall on the upper end side of the first reaction tank 4, and the discharge port on the other end side of the transfer path 10 is in the first filtration tank 5. It faces the upper end part. Therefore, the tertiary treatment liquid that has been subjected to ozone treatment in the first reaction tank 4 and overflowed is supplied to the first filtration tank 5 from above via the transport path 10. Then, the tertiary treatment liquid flows downward in the first filtration tank 5, so that it is accommodated in the lower quaternary treatment liquid tank 5a and is discharged as a quaternary treatment liquid through the discharge port.
[0016]
Next, the ozone treatment in the first reaction tank 2 and the second reaction tank 4 will be described. Since the structure which supplies ozone is the same with the 1st reaction tank 2 and the 2nd reaction tank 4, it demonstrates based on the 1st reaction tank 2. FIG. The ozone introduced into the first reaction tank 2 is generated by the ozone generator 6. The ozone generator 6 is configured to generate high-concentration ozone of 60 g / m ³ and introduce the high-concentration ozone into the first reaction tank 2.
[0017]
The ozone generated by the ozone generator 6 is supplied to the first reaction tank 2 through the ozone supply path 11. The manure mixed liquid stored in the first reaction tank 2 is circulated through a circulation path 12 equipped with a circulation pump, and the ozone supply path 11 and the circulation path 12 communicate with each other via an ejector 13. Ozone is injected from the ejector 13 into the manure mixture that circulates in the circulation path 12.
[0018]
The discharge end of the circulation path 12 is located in the lower part inside the first reaction tank 2, and a rotary mixer 14 (see FIG. 2) exemplified as a stirring means is disposed in the vicinity of the discharge port. The ozone-mixed manure liquid injected into the lower part of the first reaction tank 2 is subjected to ozone treatment substantially uniformly while being contacted and stirred with the manure-mixed liquid in the first reaction tank 2. And the primary processing liquid processed by stirring with ozone in the 1st reaction tank 2 is supplied to the 1st filtration tank 3 via the conveyance path 8, overflowing.
[0019]
In addition to the concentration of ozone generated by the ozone generator 6 being extremely higher than the ozone concentration generated by a normal ozone generator, an ozone activation device 15 is provided in the ozone supply path 11. Is arranged. The ozone activation device 15 is disposed between the ozone generator 6 and the ejector 13.
[0020]
The ozone activation device 15 includes a cylindrical tube 15a and a wire electrode 15b extending inside the tube 15a, and the inside of the tube 15a forms an ozone transport path. The DC power supply 20a is configured to apply a negative DC high voltage (-6KV) to the discharge wire 15b, and the cylinder 15a is configured to apply a positive DC high voltage (6KV). ing. When ozone passes through the cylindrical ozone supply path, oxygen atoms bonded to O ₂ radicalize its outermost electrons to become activated O ₃ and are supplied to the first reaction tank 2.
[0021]
The ozone supply means in the second reaction tank 4 is the same as the ozone supply means in the first reaction tank 2 described above. In the present embodiment, ozone having a high concentration and activation is also introduced into the second reaction tank 4, but in the second reaction tank 4, the ozone has a normal concentration (for example, 35 g / m ³ ). However, a certain effective effect can be obtained. On the other hand, in the 1st reaction tank 2, in order to decompose | disassemble the organic substance of manure mixed undiluted | stock solution, high concentration ozone is indispensable. But in order to shorten processing time, it is preferable to inject | pour high concentration ozone also in the 2nd reaction tank 4, and it is preferable to inject | pour activated ozone.
[0022]
Next, the structure of the 1st filtration tank 3 and the 2nd filtration tank 5 is demonstrated. Since both structures are the same, it demonstrates based on the 1st filtration tank 5 shown in FIG. The first filtration tank 5 is a substantially cylindrical member having a side wall extending in the vertical direction. The first filtration tank 5 is filled with small-diameter zeolite particles exemplified as a filtering material, and a negative electrode 16 is disposed on the lower side. A plus electrode 17 is disposed on the upper side. A disc-shaped porous conductive plate 18 is disposed between the

electrodes

16 and 17 with a space in the vertical direction, and between each plate 18 is filled with zeolite. It is considered that the electrical resistance can be lowered by providing such a plate 18. A plurality of holes are formed in the disc-like plate 18 so that the primary treatment liquid introduced from the first reaction tank 2 can move downward while being filtered. The particle size of the zeolite forming each packed bed decreases from the bottom to the top for each layer, and the particle size of the bottom layer is 5 mm, and the particle size of the top layer is 0.1 mm. As a result of experiments in which the particle size was turned upside down, it was found that the filtration efficiency was better when the particle size was increased from top to bottom as in the present embodiment.
[0023]
By applying a DC voltage (30 to 35V) to the negative electrode 16 and the positive electrode 17 from the DC power source 20b, electrons flow from the lower side to the upper side of the filtration layer, and when the filtrate flows downward, It is configured to make the substance difficult to pass and enhance the filtration effect. The electron flow also has the effect of enhancing the reducing action of the zeolite, thereby reducing the frequency of backwashing described below.
[0024]
As is clear from FIG. 2, each of the filtration tanks 5 includes two tanks, and one of the tanks is selected by selecting a three-way valve 19 provided in the transport path 10 (filter tank 3). Is the same configuration). Each tank is connected to a backwashing conveyance path 21, and the backwash water is supplied to the tank that is not in operation, and the residue in the filtration tank is washed out to prevent clogging. Then, the backwash water containing residue and soot is sent to the urine pit 1 via the backwash water supply path 22.
[0025]
[Experiment 1]
Cattle manure treatment was visually observed. The ozone generator is 40 g / h, and the sample is cow urine 500 cc. Moreover, the density | concentration of ozone is 60 g / m < ³ > and the ozone activation apparatus was used.
First, as a first step, ozone was injected into sediment-containing manure, and changes over time were observed.
After 0.5 hours: Foaming is weakened.
After 1.0 hour: The foaming is considerably cured and the liquid is dark brown.
After 1.5 hours: Foaming is considerably cured and the liquid turns brown.
After 2.0 hours: It becomes an amber opaque liquid.
After 2.5 hours: It becomes an orange opaque liquid.
After 3.0 hours: Translucent light yellow liquid.
After 3.5 hours: It becomes a slightly dark lemon yellow liquid.
After 4.0 hours: Lemon yellow liquid.
After 4.5 hours: It becomes a pale lemon yellow liquid.
It is thought that the organic matter of manure was decomposed by injecting high-concentration ozone. The processing time for the first step is about 5 hours.
[0026]
In the second step, by filtering the primary treatment liquid, lemon yellow, which was slightly cloudy, became transparent yellow (pale yellow). In the second step, it is considered that the remnants and residues of organic substances (including components such as decomposed urobilin and stercobilin) separated by the high-concentration ozone treatment were removed. The time required for the second step is about 5 minutes.
[0027]
In the third step, when ozone was added to the secondary treatment liquid, the color of the liquid changed from yellow to white after a few minutes. After 2 hours, the liquid became cloudy. Here, it is considered that components such as urobilin and stercobilin are decomposed by ozone. The human coloring component is considered to be caused by oxides called stercobilin and urobilin, which have a chromophore and an auxiliary chromophore due to their molecular structure, and exhibit a tan characteristic of urine. Ozone easily breaks the unsaturated bond of stercobilin and urobilin and loses the coloring function. The processing time for the third step is about 2 hours.
[0028]
In the fourth step, by filtering the tertiary treatment liquid, the liquid that was cloudy became a transparent colorless (odorless) liquid. Here, it is considered that removal of decomposed chromophores (decomposed urobilin, stercobilin) was mainly performed. The time required for the fourth step is about 5 minutes.
[0029]
[Experimental example 2]
According to the process of Experimental Example 1, purification treatment was performed using two pig excrements as samples, and components of the obtained purified water (quaternary treatment liquid) were analyzed. Some inspection items are different. The result is more advantageous than conventional manure treatment (for example, using microorganisms).
[Table 1]

[0030]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to purify the feces and urine mixed solution in a relatively short time without performing solid-liquid separation. Moreover, the purified water obtained is cleaner than the treated water obtained by the conventional manure treatment apparatus, and the treated water obtained by the present invention can be reused in various ways.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart of an excrement purification processing apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing a part of FIG. 1 in detail.
FIG. 3 is a schematic view of an ozone activation device.
[Explanation of symbols]
2 1st reaction tank 3 1st filtration tank 4 2nd reaction tank 5 2nd filtration tank 6 Ozone generator 15 Ozone activation apparatus

Claims

(A) It is configured to store the manure mixture and to supply ozone having a concentration of 40 g / m ³ or more to the mixture, and decomposes the organic substances in the manure mixture by ozone treatment to be primary. A first reaction tank that generates a treatment liquid, and (b) has a filled filtration layer inside, and a secondary treatment liquid is generated by filtering the primary treatment liquid discharged from the first reaction tank. A first filtration tank; (c) a second reaction tank for generating a tertiary treatment liquid by supplying ozone to the secondary treatment liquid discharged from the first filtration tank; and (d) a filled filtration layer inside. the has a second filtering tank for generating a quaternary treatment liquid by filtering the tertiary treatment liquid discharged from the second reactor, was closed, the first, the inside of the second filtering tank Is extended vertically, with a positive electrode on the top and a negative electrode on the bottom. Ri, wherein by applying a voltage to both electrodes, manure purification treatment unit and forming an electron flow from the lower side to the upper side.

The feces and urine purification apparatus according to claim 1, wherein ozone having a concentration of 40 g / m ³ or more is supplied to the second reaction tank.

The apparatus for purifying feces and urine according to any one of claims 1 and 2, wherein ozone supplied to the first reaction tank has a concentration of 60 g / m ³ or more.

An ozone activation device is disposed in the ozone supply path, and the apparatus has a cylindrical body that forms the ozone supply path and a wire electrode that extends in the length direction along the ozone supply path. The feces and urine purification processing device according to any one of claims 1 to 3 , wherein a negative high voltage is applied to the wire electrode.

The feces and urine purification processing apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein at least one porous conductive plate is interposed between the electrodes.

6. The excrement purification apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the filter medium is a granular body and has a diameter that decreases from the bottom to the top.

The excrement purification apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the filter medium used in the packed filtration layer is zeolite.