JP4018409B2 - 糞尿処理装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、糞尿処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年環境保全に関する問題がクローズアップされ、人と動物等の共生化を図るために、人の生活環境を壊さない状態を維持しながら如何にお互いに満足できるような環境を創るかが真剣に議論されるようになってきた。その際、人の排泄物はもちろんのこと家畜の排泄物の処理についても注目されるようになってきた。
【０００３】
一般に牛、豚、その他の家畜等の糞尿を処理する場合、排泄された糞尿から固形物を除去した後、大型タンクにこの糞尿液を貯留して曝気処理を行うことにより糞尿液の臭いを軽減しかつ微生物の自己分解能を促して酸化発酵処理を行い、所望の曝気糞尿処理液に加工し、これを肥料等に使っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来方法では、曝気処理を行うために粘度の高い糞尿液をタンクに投入すると、糞尿液は粘度が高いために曝気処理されずにタンク底部に停留してしまい、その結果、微生物の自己分解能を促して酸化発酵処理する効率が悪くなり、また所望の曝気処理糞尿流体に加工するのに時間を要していた。
さらに従来のシステムでは、糞尿流体に曝気処理を施したとはいえ糞尿流体を所望するｐＨ値やＢＯＤ（Biological oxygen demand）値等の所定特性を有した曝気処理液に加工するのが困難であり、希望する曝気処理液が得られたとしても所定の特性を有した状態で曝気処理液を貯留することが困難であった。
【０００５】
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、糞尿流体に従来よりも効率よく曝気処理を行って所定の特性を持った曝気処理糞尿流体を得ることができる糞尿処理装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明にかかる糞尿処理装置は、糞尿流体を曝気処理する少なくとも１個の曝気処理槽と、曝気処理槽に曝気処理するための空気を供給する空気供給手段と、曝気処理槽の内部に配置されて、曝気処理状態を測定するパラメータ値測定部と、曝気処理槽の曝気処理状態を制御する制御部とを備え、この制御部は、パラメータ値測定部で得られた測定値に基づき、曝気処理槽のパラメータ値が希望する値になるように空気供給手段を駆動して曝気処理槽の曝気処理状態を制御することを特徴とする。この糞尿処理装置によれば、糞尿流体は、曝気処理槽のパラメータ値が希望する値になるまで曝気処理が行われる。
【０００７】
上記糞尿処理装置において、曝気処理槽は、第１と第２の曝気処理槽から構成するようにしてもよい。この糞尿処理装置によれば、糞尿流体は、２つの曝気処理槽で曝気処理が行われる。
【０００８】
上記糞尿処理装置において、パラメータ値は、ｐＨ値、ＢＯＤ値、ＣＯＤ値、電気伝導度、温度および圧力の中から選ばれた少なくとも一つでもよい。この糞尿処理装置によれば、糞尿流体には、ｐＨ値、ＢＯＤ値、ＣＯＤ値、電気伝導度、温度および圧力に基づいて曝気処理が行われる。
【０００９】
上記糞尿処理装置において、曝気処理槽は、この曝気処理槽内部の糞尿流体を後段に送出する送出手段を有するようにしてもよい。この糞尿処理装置によれば、曝気処理槽で希望するパラメータ値になるまで曝気処理が行われた糞尿流体は、送出手段により後段に送出される。
【００１０】
上記糞尿処理装置において、制御部は、曝気処理槽内部の糞尿流体が所定のｐＨ値、ＢＯＤ値、ＣＯＤ値または電気伝導度になるまで曝気処理を行い、その後は、曝気処理槽内の糞尿流体を送出手段により定量ずつ後段に出力するように曝気処理槽の曝気処理状態を制御するようにしてもよい。この糞尿処理装置によれば、所定のｐＨ値、ＢＯＤ値、ＣＯＤ値または電気伝導度になるまで曝気処理が行われた糞尿流体は、送出手段により定量ずつ後段に出力される。
【００１１】
上記糞尿処理装置において、制御部は、曝気処理槽のそれぞれが所定の圧力になったとき空気供給手段のそれぞれを停止してもよい。この糞尿処理装置によれば、曝気処理槽内部の圧力が所定の値に達すると、空気供給手段が停止する。
【００１２】
上記糞尿処理装置において、さらに測定するパラメータ値に対応した基準値を記録するメモリを備え、パラメータ値測定部で得られた測定値とメモリに記録されている基準値とに基づいて曝気処理槽の曝気状態を制御するようにしてもよい。この糞尿処理装置によれば、曝気処理槽の曝気状態は、メモリに予め記録された基準値と、パラメータ値測定部で測定された測定値とを比較することにより制御される。
【００１３】
上記糞尿処理装置において、制御部は、基準値と測定値との差に基づいて制御するようにしてもよい。この糞尿処理装置によれば、曝気処理槽の曝気処理状態は、メモリに記録された基準値と、パラメータ値測定部により測定された測定値とを比較し、その差分により制御される。
また、制御部は、基準値をパラメータ値測定部で得られた測定値に基づいて更正し、この更正した値に基づいて制御するにしてもよい。
【００１４】
上記糞尿処理装置において、制御部は、基準値をパラメータ値測定部で得られた複数の測定値の平均値に基づいて更正するようにしてもよい。この糞尿処理装置によれば、メモリに記録された基準値は、パラメータ値測定部により測定された複数の測定値から平均を算出し、この平均値に基づいて更正される。
【００１５】
上記糞尿処理装置において、さらに曝気処理槽に糞尿流体を入力する入力手段を備え、この入力手段は、前記出力手段により前記曝気処理槽から所定量の糞尿流体が出力された後、前記曝気処理槽に前記入力手段から同じ量の糞尿流体を入力するようにしてもよい。この糞尿処理装置によれば、曝気処理槽のパラメータ値が希望する値になるまで曝気処理が行われた糞尿流体が送出手段により後段に所定量出力されると、後段に送出した量と同じ量の糞尿流体が、入力手段により入力される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１ないし図６に示された本発明が適用された糞尿処理装置は、糞尿流体の曝気処理を行う第１曝気処理槽１と、この第１曝気処理槽１の後段に配置された第２曝気処理槽２と、上述した曝気処理槽１、２で曝気処理された糞尿流体を所定特性を有した状態で貯留する第１熟成槽３と、この第１熟成槽３の後段に配置された第２熟成槽４と、排泄物から固液分離された糞尿流体を投入して前述した第１曝気処理槽１に糞尿流体を供給する前貯留槽５と、第２熟成槽４からの曝気処理液を貯留する外部貯留槽６と、上述した曝気処理槽１、２の槽下部の沈殿物を貯留するドレーンタンク７と、処理槽全体の各部の動作制御を行う、コントローラ８と、制御装置９とから構成されている。
なお、本実施の形態は曝気処理槽が２つ設けられているが、曝気処理槽の数は２つに限定されず例えば１つなど適宜自由に変更することができる。
【００１７】
第１曝気処理槽１について、図２を用いて具体的に説明すると、第１曝気処理槽１の外形を定める箱体１０は、全体として直方体であり隔壁１１により内部が曝気処理部１ａと循環部１ｂに仕切られている。曝気処理部１ａの上方には、糞尿流体拡散部１２と、出力装置１３、１４、消泡された糞尿流体（消泡水）を貯留する消泡水タンク２５が設けられている。曝気処理部１ａおよび循環部１ｂの内部上方には、糞尿流体を出力するシャワー１５が配設され、曝気処理部１ａの内部下方には、糞尿流体と空気を混ぜ合わせて吐出する曝気レータ１６と曝気処理部１ａ内の糞尿流体中に直接供給されて曝気処理をさらに促進させる空気供給装置１７が配設され、曝気処理槽１底部には、曝気処理槽１底部の沈殿物を循環部１ｂに移動させるミキサ１８が配設されている。曝気処理部１ａに併設された循環部１ｂの内部下方には、曝気処理部１ａから移動してきた糞尿流体を糞尿流体拡散部１２へ送出するポンプ１９、曝気処理部２ａから移動してきた糞尿流体をシャワー１５および消泡水タンク２５もしくは後述する第２曝気処理槽２のシャワー３７へ送出するポンプ２０、第１曝気処理槽１下部の沈殿物を第１曝気処理槽１外部に排出するするドレーンパイプ２１が配設され、循環部２ｂの下部側壁には、糞尿流体を第１曝気処理槽１と第２曝気処理槽２との間を往来させるパイプ２２が接続されている。箱体１０底部外周には、加熱パイプ２３が配設されており、箱体１０の露出した外面は保温材２４により被覆されている。箱体１０上部には圧力センサ２０２が設けられ、箱体１０内部には箱体１０上部から垂下されたｐＨセンサ２０１、温度センサ２０３およびレベルセンサ２０４が配設されている。
【００１８】
糞尿流体拡散部１２は、拡散板１２ｃが軸１２ｅにより曝気処理部１ａ上部より垂下されており、この軸１２ｅはモーター１２ｄに取り付けられている。
図１および図２によく示されるように、箱体１０内部から糞尿流体拡散部１２付近で箱体１０外部に導出されているパイプ１２ａは、バルブ１１４を介して第１曝気処理槽１の循環部１ｂに配設されたポンプ１９のパイプ１９ｂに接続されている。これにより第１曝気処理槽１内部において、曝気処理部１ａから循環部１ｂに導かれた糞尿流体は、糞尿流体拡散部１２から再び曝気処理部１ａに導かれ、第１曝気処理槽１内部を循環して連続的な曝気処理が施される。
また、パイプ１２ａは、バルブ１１１、１１２、１１３、１１４を介して後述する第２曝気処理槽２、前貯留槽５およびドレーンタンク７にも接続されている。
【００１９】
引き込み管１２ｂは、前述したパイプ１２ａに接続され、このパイプ１２ａから送られてきた糞尿流体が、糞尿流体拡散部１２の下端部に設けられた複数の孔からその下方に垂下された拡散板１２ｃに向けて放出される。
ここに示される拡散板１２ｃは、大小２個の円盤からなり、モーター１２ｄにより回転されると、拡散板１２ｃに衝突した糞尿流体は、拡散板１２ｃの遠心力によって周方向に飛ばされ、曝気処理部１ａ内に効果的に拡散される。
【００２０】
なお、図２に示される本実施の形態において、糞尿流体拡散部１２に引き込み管１２ｃが設けられているが、この引き込み管１２ｃは設けられていなくてもよい。パイプ１２ａから送られてくる糞尿流体を、曝気処理部１ａ上部から直接拡散板１２ｃに落とし込むようにしてもよい。また、拡散板１２ｃに糞尿流体が確実に衝突するようガイド等を設けるようにすることもできる。
【００２１】
シャワー１５は、図２に示すようにバルブ１１５介してポンプ２０と接続されており、ポンプ２０から送出される糞尿流体を曝気処理部１ａおよび循環部１ｂ内部に複数のノズル１５ａから出力する。これにより第１曝気処理槽１底部の糞尿流体は、シャワー１５から第１曝気処理槽１上方から出力されることにより、空気との接触面積が大きくなり、効果的に曝気処理が施されることになる。
また、シャワー１５は、バルブ１１６を介して消泡水タンク２５に接続されたパイプ１５ｂを有し、このパイプ１５ｂにより第１曝気処理槽１内部の糞尿流体は選択的に消泡水タンク２５に出力される。
【００２２】
曝気レータ１６は、図２に示すように曝気処理部１ａ下方の中央付近に配設されており、この曝気レータ１６から箱体１０外部に空気導入管１６ａが導出されている。曝気レータ１６は、コントローラ８の指示により曝気レータ１６付近の糞尿流体と空気導入管１６ａから取り込まれた空気を混合し、この混合物を糞尿流体中に放出する。
【００２３】
空気供給装置１７は、筒の形状を有し、曝気処理部１ａ下方付近に配設された端部には空気供給口１７ａが形成され、この空気供給口１７ａから糞尿流体中に空気が放出される。また、空気供給装置１７の一端は箱体１０の外部に導出されて、後述する制御装置９の空気供給口１０５に接続されており、この空気供給口１０５から図１および図２において符号▲５▼で示す空気が供給される。このように第１曝気処理槽１内部に曝気レータ１６に加えて空気供給装置１７を設けることにより、曝気処理部１ａ内の糞尿流体中に空気が十分に供給されて、糞尿流体は効果的に曝気処理される。
【００２４】
ポンプ部１９ａとパイプ１９ｂから構成されるポンプ１９は、図１および図２に示すように、パイプ１９ｂがバルブ１１４を介して糞尿流体拡散部１２のパイプ１２ａに接続されており、ポンプ１９から送出される糞尿流体は、糞尿流体拡散部１２から曝気処理部１ａに放出される。これにより糞尿流体は、曝気処理部１ａと循環部１ｂを循環し、連続的に曝気処理が施される。
【００２５】
また、ポンプ１９は、バルブ１１４、１１２、１３４を介して第１熟成槽３のパイプ５３に接続されており、第１曝気処理槽１内部の糞尿流体を第１熟成槽３に送出することにより送出手段を実現する。このように第１曝気処理槽１内部の糞尿流体を第１熟成槽３に送出することにより第１曝気処理槽１のメンテナンスが容易になる。
【００２６】
ポンプ部２０ａとパイプ２０ｂから構成されるポンプ２０は、図１および図２に示すように、パイプ２０ｂがバルブ１１５を介してシャワー１５に接続されており、ポンプ２０から送出される糞尿流体は、シャワー１５から曝気処理部１ａ、循環部１ｂおよびバルブ１１６を介して消泡水タンク２５に放出される。これにより糞尿流体は、曝気処理部１ａと循環部１ｂを循環し、連続的に曝気処理が施される。
なお、ポンプ２０は、シャワー１５に設けられているバルブ１１６により、消泡水タンク２５に糞尿流体を送出するかどうかを選択することができる。
また、パイプ２０ｂは、バルブ１１７を介して後述する第２曝気処理槽２のパイプ４７に接続されており、ポンプ２０から送出される糞尿流体を第２曝気処理槽２に送出することができ、これによりポンプ２０は、送出手段および入力手段を実現する。これにより糞尿流体は、第１曝気処理槽１から第２曝気処理槽２に送出され、段階的に曝気処理が施される。
【００２７】
なお、ポンプ１９ｂは、ポンプ２０ｂより循環部１ｂ内において上方に配設されている。このようにポンプ１９ｂと２０ｂが循環部１ｂ内において異なる高さに配設されることにより、曝気処理を施された度合いが異なる糞尿流体を選択的に第１曝気処理槽内部で循環させることができる。
【００２８】
ドレーンパイプ２１は、図１および図２に示すように循環部１ｂ下方から箱体１０外部に導出され、バルブ１３５およびポンプ９８を介してドレーンタンク７に接続される。循環部１ｂ底部に堆積している沈殿物は、ドレーンパイプ２１によりドレーンタンク７へ送出される。これにより、第１曝気処理槽１底部の沈殿物は第１曝気処理槽１外部に送出され、第１曝気処理槽１は、糞尿流体のみに曝気処理を施すことになり、曝気処理の効率が向上する。
【００２９】
パイプ２２は、図１および図２に示すように片方の端部を循環部１ｂ下方の箱体１０側壁に、もう片方の端部を後述する第２曝気処理槽２の循環部２ｂ下方の箱体３１の側壁にバルブ１１９を介して接続されており、同図において符号▲２▼で示す第１曝気処理槽および第２曝気処理槽内部の糞尿流体を移動させる。
第１曝気処理槽１内部の糞尿流体が第２曝気処理槽２内部の糞尿流体の量より少ないときに、バルブ１１９を開放すると、第２曝気処理槽２から糞尿流体が第１曝気処理槽１に送出される。このようにパイプ２２により第１曝気処理槽１と第２曝気処理槽２の糞尿流体の量を調節することにより、糞尿流体の曝気処理効率を安定させることができる。
なお、このパイプ２２は、第１曝気処理槽１内部の糞尿流体を、第２曝気処理槽２に送出することもできる。
【００３０】
加熱パイプ２３は、図１および図２に示すように、箱体１０底部の側壁に沿って箱体１０底部に配設され、両方の端部が後述する制御装置９の流体出力口１０６および流体入力口１０７に接続されている。図１および図２において符号▲６▼で示す流体出力口１０６出力された加熱された流体は、加熱パイプ２３内部を通り、図１および図２において符号▲７▼で示す加熱パイプ２３内部を通ってきた流体は、流体入力口１０７に出力される。このように加熱パイプ２３は、この加熱パイプ２３内部に制御装置９から送出される加熱された流体を循環させることにより、第１曝気処理槽内部を加熱する。
【００３１】
出力装置１３、１４は、上端が開口に向かって狭められるテーパを有する筒状ガイド部１３ａ、１４ａの上部に筒状の外囲器１３ｂ、１４ｂが設けられ、この外囲器１３ｂ、１４ｂには曝気処理されて発生した泡を消泡する消泡部材１３ｃ、１４ｃが内設されている。また、外囲器１３ｂ、１４ｂの側壁には出口部１３ｄ、１４ｄとガス出力部１３ｅ、１４ｅが設けられ、それぞれはパイプ１３ｇ、１４ｇに接続されている。パイプ１３ｇ、１４ｇの片方の端部にはガス排気口１３ｆ、１４ｆが設けられ、もう片方の端部は後述する第２曝気処理槽２の消泡水タンク３６に接続されている。そして、外囲器１３ｂ、１４ｂの上部には、ガス排気管１３ｈ、１４ｈが少なくとも一つ設けられている。
【００３２】
曝気処理部１ａで曝気処理されて発生した大量の泡は、筒状ガイド部１３ａ、１４ａに導かれ、この筒状ガイド部１３ａ、１４ａ内を上昇してきた泡は、円錐状の消泡部材１３ｃ、１４ｃにより液化され、液化した糞尿流体（消泡水）は出口部１３ｄ、１４ｄに滴下し、パイプ１３ｇ、１４ｇから後述する消泡水タンク２５に送出される。
ガス排気口１３ｆ、１４ｆは、筒の形状を有し、パイプ１３ｇ、１４ｇの上端に接続されている。このガス排気口１３ｆ、１４ｆを設けることにより、消泡部１３ｃ、１４ｃにより液化された糞尿流体がパイプ１３ｇ、１４ｇから効率的に出力される。
上述した出力装置１３、１４のそれぞれの部品は、公知の材料から構成される。
【００３３】
図１および図２によく示されるように第１曝気処理槽１の出力装置１３、１４のパイプ１３ｇ、１４ｇから送出される消泡された糞尿流体（消泡水）は、公知のタンクからなる消泡水タンク２５に導かれる。この消泡水タンク２５に導かれた糞尿流体は、消泡水タンク２５の底部に片方の端部が接続された設けられたパイプ２５ａまたはポンプ２５ｂに接続されたパイプ２５ｃから曝気処理部１ａ底部に放出される。これにより糞尿流体は、第１曝気処理槽１内部で行われている曝気処理の促進を妨げることなく曝気処理部１ａの内部を循環し、連続的に曝気処理が施される。
【００３４】
なお、パイプ２５ａおよびパイプ２５ｃは、片方の端部を曝気レータ１６に接続するようにしてもよい。このような構成にすると、パイプ２５ａおよびパイプ２５ｃから送出される糞尿流体は、曝気レータ１６により空気と混合され、より効率よく曝気処理が施される。
また、消泡水タンク２５に消泡水タンク２５の所定量より多くの消泡水が送出されてくると、図２において符号▲４▼で示す過剰の消泡水は、消泡水タンク２５の側壁に接続されたパイプ２５ｄから第１熟成槽３へ送出される。
また、消泡水タンク２５上部にはガス排気管２５ｅが設けられており、このガス排気管２５ｅにより消泡水タンク２５内部に発生したガスは消泡水タンク２５外部に放出される。
【００３５】
ｐＨセンサ２０１は、公知のｐＨセンサからなり、図２に示すように箱体１０上部から糞尿流体中に垂下されており、糞尿流体のｐＨ値を測定し、測定した値をコントローラ８に出力する。なお、ｐＨセンサ２０１を配設する位置は、糞尿流体のｐＨ値を測定できる場所であるならば、第１曝気処理槽１内部のどの位置にでも適宜自由に変更することができる。
【００３６】
圧力センサ２０２は、公知の圧力センサからなり、図２に示すように箱体１０上部に設けられており、箱体１０内部の圧力を測定し、この測定した値をコントローラ８に出力する。なお、圧力センサ２０２を配設する位置は、第１曝気処理槽１内部の圧力を測定できる場所であるならば、第１曝気処理槽１のどの位置にでも適宜自由に変更することができる。
【００３７】
温度センサ２０３は、温度計等の公知の温度センサからなり、図２に示すように箱体１０上部から糞尿流体中に垂下されており、糞尿流体の温度を測定し、測定した値をコントローラ８に出力する。なお、温度センサ２０３を配設する位置は、第１曝気処理槽１内部の糞尿流体の温度を測定できる場所であるならば、第１曝気処理槽１のどの位置にでも適宜自由に変更することができる。
【００３８】
レベルセンサ２０４は、公知のレベルセンサからなり、図２に示すように箱体１０上部から糞尿流体中に垂下されており、箱体１０内部の糞尿の量を測定し、測定した値をコントローラ８に出力する。なお、レベルセンサ２０４を配設する位置は、第１曝気処理槽１内部の糞尿流体の量を測定できる場所であるならば、適宜自由に変更することができる。
【００３９】
上述したそれぞれの部品は、公知の材料から構成される。
【００４０】
次に、第２曝気処理槽２について説明する。なお、第２曝気処理槽２は、第１曝気処理槽１とほぼ同等の構成をなしており、同等の構成要素については同じ名前を付して、説明を適宜省略する。
糞尿流体拡散部３３のパイプ３３ａは、バルブ１１３を介して後述する前貯留槽５のポンプ８６に接続されており、前貯留槽５に投入された糞尿流体は、選択的に第２曝気処理槽２に導かれる。
【００４１】
パイプ４７は、前述したように端部が第１曝気処理槽１のポンプ２０に接続されており、第１曝気処理槽１で曝気処理を施された糞尿流体を第２曝気処理槽２へ送出する。パイプ４７は、その開口した端部がバルブ１３７を介して曝気処理部２ａ底部の曝気レータ３８付近に配設されており、第１曝気処理槽１から送出されてくる糞尿流体を、曝気レータ３８付近に出力する。これにより、第１曝気処理槽１から送出されてくる糞尿流体は、曝気レータ３８に取り込まれ、第２曝気処理槽２においても曝気処理が施される。
また、パイプ４７は、バルブ１３８を介して糞尿流体拡散部３３にも接続されている。これにより第１曝気処理槽１から送出されてくる糞尿流体は、第２曝気処理槽２の糞尿流体拡散部３３から第２曝気処理槽２内部に放出され、第１曝気処理槽１に引き続いて第２曝気処理槽２で段階的に曝気処理が施される。
なお、パイプ４７から出力される糞尿流体は、バルブ１３８および１３９により選択的に第２曝気処理槽２内部に出力される。
【００４２】
消泡水タンク３６に消泡水タンク３６の所定量より多くの消泡水が送出されてくると、過剰の消泡水は、消泡水タンク３６の側壁および前述した第１曝気処理槽１の消泡水タンク２５のパイプ２５ｄに接続されたパイプ３６ｄから第１熟成槽３へ送出される。
【００４３】
ポンプ部４１ａとパイプ４１ｂから構成されるポンプ４１は、図１に示すように、パイプ４１ｂがバルブ１２０を介してシャワー３７に接続されており、ポンプ４１から送出される糞尿流体は、シャワー３７から第２曝気処理槽２およびバルブ１３９を介して消泡水タンク３６に放出される。これにより糞尿流体は第２曝気処理槽２内部を循環し、連続的に曝気処理が施される。
なお、ポンプ４１は、シャワー３７に設けられているバルブ１３９により、消泡水タンク３６に糞尿流体を送出するかどうかを選択することができる。
また、パイプ４１ｂは、バルブ１２１を介して後述する第１熟成槽３に接続されたパイプ５３に接続されており、ポンプ４１から送出される糞尿流体は、第１熟成槽３に導かれる。これによりポンプ４１は、送出手段を実現する。
【００４４】
ポンプ部４２ａとパイプ４２ｂから構成されるポンプ４２は、図１に示すように、パイプ４２ｂがバルブ１１８を介して糞尿流体拡散部３３のパイプ３３ａに接続されており、ポンプ４２から送出される糞尿流体は、糞尿流体拡散部３３から曝気処理部２ａに放出される。これにより糞尿流体は、曝気処理部２ａと循環部２ｂを循環し、連続的に曝気処理が施される。
さらに、パイプ４２ｂは、バルブ１１８、１１３、１３４、１１２を介して第１曝気処理槽１の糞尿流体拡散部１２のパイプ１２ａに接続されており、ポンプ４２から送出される糞尿流体は、選択的に第１曝気処理槽１に導かれる。これによりポンプ４２は、入力手段を実現する。
なお、ポンプ４２は、ポンプ４１より下方に配設される。
【００４５】
前述したように箱体３１の循環部２ｂの下方側壁には第１曝気処理槽１の循環部１ｂと第２曝気処理槽２の循環部を接続するパイプ２２の片方の端部が接続されている。このパイプ２２は、第１曝気処理槽１内部の糞尿流体が第２曝気処理槽２内部の糞尿流体より少ないときにバルブ１１９を開放することにより、第２曝気処理槽２内部の糞尿流体を選択的に第１曝気処理槽１に送出する。
【００４６】
次に、第１熟成槽３について説明する。図３に示すように、箱体５１は、隔壁５２により内部を熟成部３ａと熟成部３ｂに仕切られている。熟成部３ａの内部上方にはパイプ５３が配設され、熟成部３ａの下方側壁には前述した第２曝気処理槽２の消泡水タンク３６のパイプ３６ｄが接続されている。熟成部３ａおよび熟成部３ｂの底部にはポンプ５４、５５が設置され、このポンプ５４、５５に接続されたシャワー５６、５７が熟成部３ａ、３ｂの内部上方に配設されている。また、ポンプ５４に接続されたパイプ５８は、熟成部３ｂの内部上方に導出され、ポンプ５５に接続されたパイプ５９は、第１熟成槽３外部に導出されている。また、熟成部３ａおよび３ｂの両方において、内部下方には空気供給装置６０が配設され、底部には加熱パイプ６１が設けられている。熟成部３ａ、３ｂには、箱体５１上部から糞尿流体中に垂下されたｐＨセンサ２２１、２２２、温度センサ２２３、２２４およびレベルセンサ２２５、２２６が配設されている。また、箱体５１の外部は、保温材６２により被覆されている。
【００４７】
箱体５１の熟成部３ａの下方側壁にはパイプ３６ｄが接続されており、このパイプ３６ｄからは、図２および図３において符号▲４▼で示す前述した消泡水タンク３６の所定量を越えた消泡された糞尿流体（消泡水）が送出されてくる。
【００４８】
パイプ５３は、片方の端部は熟成部３ａ上部に配設され、もう片方の端部は箱体５１外部に導出されて第２曝気処理槽２のポンプ４１のパイプ４１ｂに接続されている。前述したように第２曝気処理槽２のポンプ４１から送出される曝気処理が施された糞尿流体（曝気処理液）は、パイプ５３を経由して熟成槽３ａに送出される。
【００４９】
ポンプ部５４ａとパイプ５４ｂから構成されるポンプ５４は、図１および図３に示されるように、パイプ５４ｂがバルブ１２２を介してシャワー５６に接続されており、ポンプ５４から送出される曝気処理液は、シャワー５６から放出される。これにより曝気処理液は、熟成部３ａを循環して所定の特性を有した状態で熟成部３ａ内部に貯留される。
また、パイプ５４ｂは、バルブ１２３を介してパイプ５８に接続されており、熟成部３ａに貯留された曝気処理液は、ポンプ５４により隔壁５２によって隔てられた熟成部３ｂに送出される。
【００５０】
ポンプ５５は、上述したポンプ５４と同等の構成を有し、パイプ５５ｂはバルブ１２４を介してシャワー５７に接続されており、パイプ５８により熟成部３ｂに送出された曝気処理液は、ポンプ５５とシャワー５７により熟成部３ｂを循環して、所定の特性を有した状態で熟成部３ｂに貯留される。
また、パイプ５５ｂは、バルブ１２５を介して第２熟成槽４に接続されたパイプ５９に接続されており、熟成部３ｂに貯留された曝気処理液は、ポンプ５５によって第２熟成槽４に送出される。
【００５１】
空気供給装置６０は、その表面に複数の空気供給口６０ａが形成され、箱体５１下方に配設されている。空気供給装置６０の一端は、箱体６１の外部に導出され、後述する制御装置９の空気供給口１０５に接続されており、この空気供給口１０５から図１および図３において符号▲５▼で示す空気が供給される。空気供給装置６０が曝気処理液中に空気を供給することにより曝気処理液は、所定の特性を保った状態で第１熟成槽３内部に貯留される。
【００５２】
箱体５１の底部に張り巡らされている加熱パイプ６１は、両方の端部が後述する制御装置９の流体出力口１０６および流体入力口１０７に接続されている。図１および図３において符号▲６▼で示す流体出力口１０６から出力された加熱された流体は、加熱パイプ６１内部を通り、図１および図３において符号▲７▼で示す加熱パイプ６１内部を通ってきた流体として、流体入力口１０７に出力される。このように加熱パイプ６１は、制御装置９から送出される加熱された流体を循環させることにより、第１曝気処理槽内部を加熱する。
【００５３】
熟成部３ａ、３ｂそれぞれには、ｐＨセンサ２２１、２２２、温度センサ２２３、２２４およびレベルセンサ２２５、２２６が配設されており、それぞれにより測定された値は、コントローラ８に出力される。なお、ｐＨセンサ２２１、２２２、温度センサ２２３、２２４およびレベルセンサ２２５、２２６を配設する位置は、第１熟成槽３内部の糞尿流体のｐＨ値、温度および量を測定できる場所であれば、適宜自由に設定することができる。
【００５４】
上述したそれぞれの部品は、公知の材料から構成される。
【００５５】
次に、第２熟成槽４について説明する。第２熟成槽４は、前述した第１熟成槽３と同等の構成をなしており、同じ機能を有するものには同じ名称を用いており、したがって説明は適宜省略する。
【００５６】
パイプ５９は、片方の端部は熟成槽４ａ上部に接続され、もう片方の端部は箱体６５の外部に導出され、バルブ１２５を介して第１熟成槽３のポンプ５５のパイプ５５ｂに接続されている。第１熟成槽３の熟成部３ｂに貯留された曝気処理液は、パイプ５９を経由して熟成槽４ａに送出される。
【００５７】
ポンプ６９の片方の端部は、図１に示すように箱体５１外部に導出され、後述する前貯留槽５から導出されているパイプ８５および外部貯留槽６から導出されているパイプ９１に接続されている。熟成部４ｂに貯留された曝気処理液は、前貯留槽５もしくは外部貯留槽６に送出される。
第２熟成槽を構成する全ての要素は、公知の材料で構成される。
【００５８】
上述した第１熟成槽３、第２熟成槽４は、第１曝気処理槽１および第２曝気処理槽２において所定の特性を有するよう曝気処理が施された曝気処理液を、空気供給装置により空気を供給しかつ補助的に曝気処理を行うことよって、所定の特性を有した状態のままで貯留する。
【００５９】
次に、前貯留槽５について説明する。図４に示すように、箱体８１は、隔壁８２により前貯留部５ａ、５ｂに糞尿流体がそれぞれの前貯留部を移動可能なように仕切られている。前貯留部５ａ上部には投入口８３が、前貯留部５ａ底部にはミキサ８４が設置されており、前貯留部５ｂ上方にはパイプ８５が、前貯留部５ｂ底部にはポンプ８６が配設され、前貯留部５ａおよび５ｂの底部には加熱パイプ８７が配設されている。箱体８１内部には、ｐＨセンサ２４１、温度センサ２４２およびレベルセンサ２４３が配設されている。また、箱体８１の外部は、保温材８８により被覆されている。
【００６０】
隔壁８２は、板状の形状を有し、箱体８１を前貯留部５ａと５ｂに仕切る。この隔壁８２には、糞尿流体が前貯留部５ａと５ｂのそれぞれの間を移動できるように複数の孔が形成されている。
【００６１】
投入口８３は、前貯留部５ａ上部に形成され、ここから固液分離された糞尿流体が前貯留槽５に投入される。
ミキサ８４は、前貯留部５ａに設置され前貯留槽５内の糞尿流体を攪拌する。パイプ８５は、片方の端部は前貯留部５ｂ上部に接続され、もう片方の端部は図１に示すように箱体８１の外部に導出され、バルブ１２８、１３０、１３１を介して第２熟成槽４のポンプ６９のパイプ６９ｂと、バルブ１３１、１３３を介して後述する外部貯留槽６のポンプ９２のパイプ９２ｂに接続されている。これにより、第２熟成槽４の熟成部４ｂに貯留されている曝気処理液は、選択的に前貯留槽５に送出される。また、外部貯留槽６に貯留されている曝気処理液も、選択的に前貯留槽５に送出される。
【００６２】
ポンプ８６は、ポンプ部８６ａとパイプ８６ｂから構成され、パイプ８６ｂは、片方の端部はポンプ部８６ａに接続され、もう片方の端部は図１に示すように箱体８１外部に導出されてバルブ１１２、１３４を介して第１曝気処理槽１のパイプ１２ａに接続されている。これにより、前貯留槽５に投入された糞尿流体は、第１曝気処理槽１に送出される。
【００６３】
加熱パイプ８７は、前述した加熱パイプ６１、７５と同等の構成を有する。この加熱パイプ８７により前貯留槽５内部の糞尿流体を加熱することができる。
【００６４】
箱体８１内部には、箱体８１上部から垂下されたｐＨセンサ２４１、温度センサ２４２およびレベルセンサ２４３が配設されており、それぞれにより測定された値は、コントローラ８に出力される。なお、ｐＨセンサ２４１、温度センサ２４２およびレベルセンサ２４３を配設する位置は、前貯留槽５内部の糞尿流体のｐＨ値、温度および容量を測定できる場所であれば、適宜自由に変更することができる。
【００６５】
上述した隔壁８２、投入口８３、ミキサ８４、パイプ８５、ポンプ８６、加熱パイプ８７、保温材８８は、公知の材料から構成される。
【００６６】
次に、外部貯留槽６について説明する。外部貯留槽６は、公知のタンク９０から構成され、その内部上方にパイプ９１、内部下方にはポンプ９２が配設されている。
図１に示すように、パイプ９１は、第２熟成槽４のパイプ６９ａに接続されており、ポンプ６９から送出される曝気処理液を貯留する。
また、ポンプ部９２ａとパイプ９２ｂから構成されるポンプ９２は、図１に示すようにパイプ６９ａとパイプ８５に接続されている。これにより外部貯留槽６に貯留されている曝気処理液は、第２熟成槽４または前貯留槽５に選択的に送出される。
【００６７】
次に、ドレーンタンク７について説明する。図１に示すようにドレーンタンク７は、公知のタンク９５から構成され、タンク９５上部にはポンプ９８に接続されたパイプ９６が配設され、タンク９５内部上方にはポンプ部９７ａとパイプ９７ｂからなるポンプ９７が配設されている。ドレーンタンク７を構成する各要素は、それぞれ公知の材料から構成される。
【００６８】
パイプ９６は、第１曝気処理槽１のドレーンパイプ２１と第２曝気処理槽２のドレーンパイプ４３にバルブ１３５、１３６およびポンプ９８を介して接続されており、第１曝気処理槽１および第２曝気処理槽２底部に停留している沈殿物をポンプ９８によりタンク９７に送出する。
【００６９】
パイプ９７ｂは、ドレーンタンク７外部に導出され、バルブ１１１を介して第１曝気処理槽１のパイプ１２ａに接続されている。これによりタンク９５内部に貯留された沈殿物の上澄みの流体成分は、第１曝気処理槽１に送出されて、曝気処理が施される。
【００７０】
次に、コントローラ８について説明する。図１に示すようにコントローラ８は、モーター１２ｄ、３３ｄ、曝気レータ１６、３８、ミキサ１８、４０、ポンプ１９、２０、４１、４２、５４、５５、６８、６９、８６、９２、９７、バルブ１１１〜１４１と電気的に接続され、ｐＨセンサ２０１、２１１、２２１、２２２、２３１、２３２、圧力センサ２０２、２１２、温度センサ２０３、２１３、２２３、２２４、２３３、２３４、２４２から受信する値に基づいて、それぞれの制御を行う。
また、コントローラ８は、コンプレッサー１０１、タンク１０２、ボイラー１０３の制御も行う。
なお、コントローラ８およびバルブ１１１〜１４１は公知の材料から構成される。
【００７１】
コントローラ８の構成を図６に示す。コントローラ８は、コントローラ８全体の動作を制御する制御部８ａと、制御部８ａの動作に関するプログラムやデータが予め格納されかつＩ／Ｆ８ｃが受信する各データを記憶するメモリ８ｂと、電気的に接続されたモーター、曝気レータ、ミキサ、ポンプ、バルブなどと信号の送受信を行い、かつ、ｐＨセンサ、圧力センサ、温度センサおよびレベルセンサからデータを受信するＩ／Ｆ８ｃと、オペレータからの操作入力を検出して制御部８ａに出力する操作部８ｄと、糞尿処理装置の運転状態等を出力する表示部８ｅとから構成される。
【００７２】
制御部８ａは、メモリ８ｂに予め格納されたプログラムに基づき、Ｉ／Ｆ８ｃがｐＨセンサ、圧力センサ、温度センサおよびレベルセンサ等の各センサから受信したデータを参照して、モーター、曝気レータ、、空気供給装置、ミキサ、ポンプ、バルブなどと信号を送受信することにより糞尿処理装置全体の制御を行う。
メモリ８ｂは、制御部８ａが糞尿処理装置全体の制御を行うためのプログラムや各センサの基準値等のデータを予め記憶し、かつｐＨセンサ、圧力センサ、温度センサおよびレベルセンサから受信したデータ、糞尿処理装置の運転状況等の履歴などを記憶する。
Ｉ／Ｆ８ｃは、制御部８ａの指令に基づいて、電気的に接続されたモーター、曝気レータ、ミキサ、ポンプ、バルブなどと信号の送受信を行い、かつｐＨセンサ、圧力センサ、温度センサおよびレベルセンサ等の各センサが測定した測定値等のデータを受信する。
操作部８ｄは、キーボード、マウス、タッチパネル、ボタン等からなり、オペレータの操作入力を検出し、制御部８ａに出力する。
表示部８ｅは、ＣＲＴディスプレイ等の画面表示装置からなり、糞尿処理装置の運転状況や各処理槽の情報等を表示する。
【００７３】
コントローラ８は、上述したような構成を有することにより、本発明の曝気処理装置において行われる糞尿流体の曝気処理に関する全ての動作を制御することができる。
【００７４】
次に、制御装置９について説明する。図１に示すように制御装置９は、コンプレッサー１０１、タンク１０２、ボイラー１０３、空気供給口１０５、流体出力口１０６、流体入力口１０７から構成されている。この制御装置９は、コントローラ８の指示に基づいて、本発明の糞尿処理装置の動作およびこれに付随する制御を行う。
コンプレッサー１０１、タンク１０２、ボイラー１０３は公知の材料から構成される。
なお、ボイラー１０３は、電気温水器から構成されるようにしてもよい。
【００７５】
空気供給口１０５は、空気供給装置１７、３９、６０、７４に接続されており、コントローラ８の指示に基づいてそれぞれにコンプレッサー１０１から図１〜４において符号▲５▼で示す空気を供給する。
流体出力口１０６は、加熱パイプ２３、４５、６１、７５、８７の片方の端部に接続されており、コントローラ８の指示に基づいてそれぞれにボイラー１０３により図１〜６において符号▲６▼で示す加熱した水や不凍液等の流体を出力する。流体入力口１０７は、加熱パイプ２３、４５、６１、７５、８７の片方の端部に接続されており、コントローラ８の指示に基づいてそれぞれから図１〜６において符号▲７▼で示す流体出力口１０６が出力した水や不凍液等の流体を回収する。
【００７６】
次に、本発明の糞尿処理装置の曝気処理槽の制御方法について図１および図７を参照して説明する。
前貯留槽５に投入された糞尿流体は、第１曝気処理槽１に送出される。この第１曝気処理槽１では、図７のフローチャートに示すような方法で曝気処理が施される。なお、本実施の形態では、曝気処理槽での曝気処理を制御するパラメータとして曝気処理槽内部の圧力および曝気処理槽内部の糞尿流体のｐＨ値を用いて説明する。
【００７７】
まず、コントローラ８は、レベルセンサ２０４により第１曝気処理槽１内部に所定量の糞尿流体があるか否かを検出する（ステップＳ１）。第１曝気処理槽１内部の糞尿流体が所定量に満たない場合には（ステップＳ１：ＮＯ）、コントローラ８は、前貯留槽５のポンプ８６を駆動し、バルブ１１１、１１２、１１３、１１４、１３４、１４０、１４１を調整することにより、前貯留槽５内の糞尿流体を第１曝気処理槽１に供給する（ステップＳ７）。
第１曝気処理槽１内の糞尿流体が所定量を満たしていると（ステップＳ１：ＹＥＳ）、コントローラ８は、空気供給手段を実現する曝気レータ１６および空気供給装置１７に駆動させ（ステップＳ２）、糞尿流体に曝気処理を施す。
【００７８】
空気供給手段から出力される空気および微生物の酸化発酵により生成されるガス等により曝気処理槽内部の圧力が高くなり過ぎると、曝気処理槽が破裂してしまう恐れがあり、危険である。また、空気供給手段により空気が糞尿流体中に十分に供給されないと、糞尿流体中の微生物の酸化発酵処理が促進されず、糞尿流体に十分に曝気処理を行うことができない。
そこで、制御部８ａは、第１曝気処理槽１内部の圧力（Ｐ）が所定の範囲内（Ｐ₀₂＜Ｐ＜Ｐ₀₁）で、第１曝気処理槽１内の糞尿流体のｐＨ値が所定の値（Ｓ１）を超えるまで曝気処理を続けるように第１曝気処理槽１の各部を制御する。
すなわち、制御部８ａは、第１曝気処理槽１内部の圧力がＰ₀₁（圧力の上限値）を超えた場合は（ステップＳ３：ＮＯ）、第１曝気処理槽１内部の圧力が高過ぎるので曝気レータ１６および空気供給装置１７を停止し（ステップＳ８）、第１曝気処理槽１の内部圧力がこれ以上上昇するのを防ぐ。また、コントローラ８は、第１曝気処理槽１内部の圧力がＰ₀₂（圧力の下限値）より低い場合は（ステップＳ４：ＮＯ）、糞尿流体中の微生物の酸化発酵処理が十分に行われていないので、曝気レータ１６および空気供給装置１７が停止している場合は、曝気レータ１６および空気供給装置１７駆動させ、曝気レータ１６および空気供給装置１７が駆動している場合は、継続して曝気レータ１６および空気供給装置１７を駆動させる（ステップＳ９）。
なお、Ｐ₀₁、Ｐ₀₂、Ｓ１等の基準値は、メモリ８ｂに記録されている。
【００７９】
制御部８ａは、第１曝気処理槽１内部の圧力が所定の範囲内の状態で（ステップＳ３、４：ＹＥＳ）、ｐＨセンサ２０１を参照して第１曝気処理槽１内部の糞尿流体のｐＨ値が所定の値に達するまで曝気処理を行う（ステップＳ５：ＮＯ）。そして、第１曝気処理槽１内部の糞尿流体のｐＨ値が所定の値に達すると（ステップＳ５：ＹＥＳ）、制御部８ａは、ポンプ２０を駆動し、かつバルブ１１５、１１７を調節することにより、所定のｐＨ値になるまで曝気処理が行われた第１曝気処理槽１内部の糞尿流体を、所定量ずつ第２曝気処理槽へ送出する。
なお、制御部８ａは、ｐＨセンサ２０１が、第１曝気処理槽１内部の糞尿流体のｐＨ値が所定の値に達したことを、所定回数もしくは所定時間測定したことを確認した後に、第２曝気処理槽２に糞尿流体を送出するようにすることもできる。
【００８０】
第２曝気処理槽２へ送出された糞尿流体は、制御部８ａにより上述したのと同様の制御方法で、所定のｐＨ値に達するまで曝気処理が行われる。そして、第２曝気処理槽２において、所定のｐＨ値に達するまで曝気処理が行われた糞尿流体は、定量ずつ第１熟成槽３に送出される。
【００８１】
なお、曝気処理槽での曝気処理を制御するのに用いるパラメータは、上述した圧力の替わりに、曝気処理槽内部の糞尿流体の温度も用いることができる。この場合、曝気処理槽内部の温度が所定の範囲内（例えば、約５０〜５３℃）に収まるように曝気レータや空気供給装置等の空気供給手段や加熱パイプ等の加熱装置を制御する。例えば、糞尿流体のｐＨ値が所定の値（Ｓ１）になるまで、曝気処理槽内部の温度（Ｔ）が所定の範囲内（Ｔ₀₂＜Ｔ＜Ｔ₀₁）で曝気処理が行われるよう、温度が上限値（Ｔ₀₁）より高い場合には空気供給手段を停止し、温度が下限値（Ｔ₀₂）より低い場合には空気供給手段および寒冷下においては加熱装置を駆動させる。このようにして、曝気処理槽の曝気処理を制御することもできる。
【００８２】
また、曝気処理槽での曝気処理を制御するのに用いるパラメータは、上述した圧力、温度およびｐＨ値を組み合わせて用いることもできる。この場合、糞尿流体のｐＨ値が所定の値になるまで、曝気処理槽内部の圧力および温度が所定の範囲内に収まるように曝気レータや空気供給装置等の空気供給手段や加熱パイプ等の加熱装置を制御するようにすればよい。具体的な方法については、上述したパラメータに圧力を用いた場合と、温度を用いた場合とを組み合わせればよいので、説明は省略する。
【００８３】
また、本実施の形態において、曝気処理槽での曝気処理を制御するのに用いるパラメータは、上述したｐＨ値の替わりにＢＯＤ値を用いることもできる。このＢＯＤ（Biochemical Oxygen Demand／生物化学的酸素要求量）値とは、水中の有機汚濁物質が水中の好気性微生物により生物化学的に酸化されるために消費する酸素量を表したものである。この場合、曝気処理槽内部にＢＯＤ値を検出するセンサを設け、ＢＯＤ値が所定の値になるまで、曝気処理槽内部の圧力または温度もしくは圧力および温度が所定の範囲内に収まるように曝気レータや空気供給装置等の空気供給手段や加熱パイプ等の加熱装置を制御するようにすればよい。具体的な方法については、図６のステップＳ５の所定のｐＨ値を所定のＢＯＤ値に置き換えればよいので、詳細な説明は省略する。
【００８４】
また、本実施の形態において、曝気処理槽での曝気処理を制御するのに用いるパラメータは、前述したｐＨ値の替わりにＣＯＤ値を用いることもできる。このＣＯＤ（Chemical Oxygen Demand／化学的酸素要求量）値とは、水中の、主として有機汚濁物質が酸化物質によって処理される際に消費される酸素量を表したものである。この場合、曝気処理槽内部にＣＯＤ値を検出するセンサを設け、ＣＯＤ値が所定の値になるまで、曝気処理槽内部の圧力または温度もしくは圧力および温度が所定の範囲内に収まるように曝気レータや空気供給装置等の空気供給手段や加熱パイプ等の加熱装置を制御するようにすればよい。具体的な方法については、図６のステップＳ５の所定のｐＨ値を所定のＣＯＤ値に置き換えればよいので、詳細な説明は省略する。
【００８５】
また、本実施の形態において、曝気処理槽での曝気処理を制御するのに用いるパラメータは、前述したｐＨ値の替わりに電気伝導度を用いることもできる。この電気伝導度は、糞尿流体中の不純物の混濁具合を表す。この場合、曝気処理槽内部に糞尿流体の電気伝導度を検出するセンサを設け、電気伝導度が所定の値になるまで、曝気処理槽内部の圧力または温度もしくは圧力および温度が所定の範囲内に収まるように曝気レータや空気供給装置等の空気供給手段や加熱パイプ等の加熱装置を制御するようにすればよい。具体的な方法については、図６のステップＳ５の所定のｐＨ値を所定の電気伝導度に置き換えればよいので、詳細な説明は省略する。
【００８６】
また、制御部８ａは、ｐＨセンサ、圧力センサ、温度センサ、ＢＯＤ値センサ、ＣＯＤ値センサおよび電気伝導度センサ等のパラメータ値測定部で得られた測定値と、メモリ８ｂに記録されている基準値とを比較して差分を算出し、この差分に基づいて曝気処理槽を制御するようにすることもできる。制御部８ａは、差分の度合いによって空気供給手段が供給する空気の量を調節することにより、円滑に曝気処理槽内の曝気処理の制御を行うことが可能となる。
【００８７】
また、メモリ８ｂには、ｐＨセンサ、圧力センサ、温度センサ、ＢＯＤ値センサ、ＣＯＤ値センサおよび電気伝導度センサ等のパラメータ値測定部で得られた測定値に対応した基準値が複数記録されており、制御部８ａは、ｐＨセンサ、圧力センサ、温度センサ、ＢＯＤ値センサ、ＣＯＤ値センサおよび電気伝導度センサ等のパラメータ値測定部で得られた測定値に、基準値を乗算等をすることによって更正し、この更正した値に基づいて制御するようにすることもできる。これにより、本実施の形態にかかる糞尿処理装置は、曝気処理槽内の糞尿流体の状態に応じて、空気供給手段が供給する空気の量および駆動時間等を調節して、あらゆる状態の糞尿流体に効果的に曝気処理を行うことができる。
【００８８】
また、メモリ８ｂに記録されている基準値は、ｐＨセンサ、圧力センサ、温度センサ、ＢＯＤ値センサ、ＣＯＤ値センサおよび電気伝導度センサ等の各パラメータ値測定部で得られた時点の異なるそれぞれの複数の測定値の平均値に基づいて更正することができる。パラメータ値測定部が測定する測定値は、糞尿流体の特性や曝気処理槽内の曝気処理の状態により、測定した時点、つまり測定した時点でのパラメータ値測定部のセンサ付近の糞尿流体の状態によって異なる場合がある。そこで、制御部８ａは、時点が異なる測定値の平均値を算出し、この平均値に基づいて空気供給手段等の制御を行う。なお、メモリ８ｂには、パラメータ値測定部が測定した時点が異なる測定値が記録されており、制御部８ａは、メモリ８ｂに記録されている時点が異なる測定値に基づいて基準値を更正する。
これにより、本発明の糞尿処理装置は、糞尿流体全体に安定した曝気処理を行うことができる。
【００８９】
また、シャワー１５は、第１曝気処理槽１底部の糞尿流体を第１曝気処理槽１の液面の上方から出力して空気と接触させることにより、糞尿流体の酸化発酵を促進させるため、曝気レータ１６および空気供給装置１７と同様に空気供給手段として駆動させることもできる。これにより、糞尿流体は、効果的に曝気処理が施される。なお、第２曝気処理槽２においても、シャワーを空気供給手段として駆動させることができるのは言うまでもない。
【００９０】
次に、本発明の糞尿処理装置の動作について説明する。
家畜が排泄した糞尿は、一般に用いられている固液分離装置により、固体成分と液体成分に分離される。次いで液体成分（糞尿流体）は、前貯留槽５の上部に設けられている投入口８３より箱体４８内部の前貯留部５ａに投入される。この前貯留槽５に投入された糞尿流体のｐＨ値は、約５．０〜７．０である。
【００９１】
前貯留部５ａに投入された糞尿流体は、固液分離されたばかりであるため、糞尿流体中に残留固形物が混じっていて、粘性が高い。そこで、前貯留部５ａに投入した糞尿流体を、ミキサ８４で攪拌する。このようにすると、糞尿流体は、糞尿流体中の液体成分と残留固液物が攪拌されて粘性が低くなり、後の曝気処理が効果的に行われる。
また、隔壁８２が孔８２ａを有しているので、糞尿流体は、ミキサ８４で攪拌されるときに孔８２ａを通過し、前貯留部５ａおよび前貯留部５ｂの間を移動することにより効果的に攪拌される。
【００９２】
上述したように前貯留槽５に投入されてミキサ８４により攪拌された糞尿流体は、ポンプ８６により、パイプ８６ｂおよびパイプ１２ａを経由して、第１曝気処理槽１の糞尿流体拡散部１２に送出される。
【００９３】
前貯留槽５から送出された糞尿流体は、糞尿流体拡散部１２のパイプ１２ａから引き込み管１２ｂ内部を通り、引き込み管１２ｂの下端部から拡散板１２ｃに向けて放出される。モーター１２ｄにより回転させられている拡散板１２ｃに衝突した糞尿流体は、曝気処理部１ａ内部に効果的に拡散する。これにより、第１曝気処理槽１内部に放出された糞尿流体が１ヶ所に堆積してしまうのを防ぐことができ、糞尿流体全体が効果的に曝気処理される。
【００９４】
糞尿流体拡散部１２により曝気処理部１ａ内部に拡散された糞尿流体は、曝気処理部１ａ底部に貯留し、曝気レータ１６により曝気処理が行われる。このとき、空気供給装置１７により補助的に空気が糞尿流体中に供給されることにより、糞尿流体の曝気処理の効率が向上する。
【００９５】
糞尿流体に曝気処理を施すと、糞尿流体は大量の泡を発生する。この泡は、出力装置１３、１４の筒状ガイド部１３ａ、１４ａを通って消泡部１３ｃ、１４ｃに達し、この消泡部１３ｃ、１４ｃにより消泡されて液体となり、出口部１３ｄ、１４ｄを通ってパイプ１３ｇ、１４ｇを経由し、消泡水タンク２５に出力される。
【００９６】
パイプ１３ｇ、１４ｇから消泡水タンク２５へ送出された糞尿流体は、消泡水タンク２５の底部に片方の端部が接続された設けられたパイプ２５ａまたはポンプ２５ｂに接続されたパイプ２５ｃから曝気処理部１ａ底部に放出され、曝気処理部１ａにおいて曝気処理が施される。
曝気処理部１ａで糞尿流体が曝気処理が施されることにより発生した泡は、出力装置１３、１４により消泡水タンク２５に出力される。これにより曝気処理部１ａ内部の糞尿流体は、曝気処理部１ａ内部を循環し、連続的に曝気処理が施される。
なお、消泡水タンク２５に消泡水タンク２５の所定量より多くの糞尿流体が送出されてきたときには、過剰の糞尿流体は、消泡水タンク２５の側壁に接続されたパイプ２５ｄから第１熟成槽３へ送出される。
【００９７】
曝気処理部１ａ底部に溜まっている糞尿流体は、ミキサ１８により隔壁１１の下端部と箱体１０から構成される隙間を通過して循環部１ｂに侵入する。この循環部１ｂに侵入した糞尿流体は、ポンプ１９によりパイプ１９ｂを経由してパイプ１２ａを通り、再び糞尿流体拡散部１２に送られ、曝気処理部１ａ内部に拡散される。これにより、糞尿流体全体が効果的に曝気処理される。
また、循環部１ｂに侵入した糞尿流体は、ポンプ２０によりパイプ２０ｂを経由してシャワー１５に送られ、曝気処理部１ａ内部に放出され、第１曝気処理槽１内部を循環して曝気処理が施される。
【００９８】
第１曝気処理槽１内部の糞尿流体は、ｐＨ値が約７．５〜８．５になるまで上述したような方法で曝気処理が行われた後、ポンプ２０によりパイプ２０ｂおよびパイプ４７を経由して第２曝気処理槽２の曝気処理部２ａ底部もしくは糞尿流体拡散部３３に導かれる。
【００９９】
なお、第１曝気処理槽１内部の糞尿流体は、必要に応じてポンプ１９によりパイプ１９ｂおよびパイプ８６ｂを経由してパイプ５３を通り、第１熟成槽３に送出される。このようにすることにより、第１曝気処理槽１と第２曝気処理槽２の両方で２倍の量の糞尿流体の曝気処理を行うことが可能となる。また、第１曝気処理槽１内部の糞尿流体を第２曝気処理槽を経由せずに第１熟成槽３に糞尿流体を送出することができるので、第２曝気処理槽２内部を空にして、メンテナンスを行うことができる。
【０１００】
なお、曝気処理部１ａ底部に溜まっている堆積物は、ドレーンパイプ２１によりドレーンタンク７に送出される。
また、ドレーンタンク７に部に貯留された沈殿物の上澄みの流体成分は、ポンプ９７により第１曝気処理槽１に送出されて、曝気処理が施される
【０１０１】
ポンプ２０により第２曝気処理槽２の曝気処理部２ａに放出された糞尿流体は、第１曝気処理槽１と同様の曝気処理が行われる。
隔壁３２の下端部と箱体３１から構成される隙間から出力部２ｂに侵入した糞尿流体のうち出力部２ｂの下方にある糞尿流体は、ポンプ４２により糞尿流体拡散部３３に送出され、この糞尿流体拡散部３３から曝気処理部２ａ内部に拡散されるか、もしくは第１曝気処理槽１の糞尿流体拡散部１２に送出され、第１曝気処理槽１と第２曝気処理槽２を循環し連続的に曝気処理が行われる。これにより所定の特性を有する曝気処理液を得ることができる。
【０１０２】
隔壁３２の下端部と箱体３１から構成される隙間から出力部２ｂに侵入した糞尿流体のうち出力部２ｂの液面に近い糞尿流体は、ポンプ４１によりシャワー３７に送出され、このシャワー３７から第２曝気処理槽２内部に放出され、第２曝気処理槽２内部を循環して効果的に曝気処理が施される。
第２曝気処理槽２内部の糞尿流体は、ｐＨ値が約８．３〜８．５になると、ポンプ４１によりパイプ４１ｂを経由してパイプ５３から第１熟成槽３の熟成部３ａに送出される。
【０１０３】
なお、本発明の糞尿処理装置は、必要に応じてパイプ２２により第２曝気処理槽２の糞尿流体を第１曝気処理槽１に送出することができる。これにより本発明の糞尿処理装置は、投入される糞尿流体の量が少ない場合でも常に曝気処理槽で処理する糞尿流体を確保でき、糞尿流体中の菌の死滅を防ぐことができる。
【０１０４】
第１曝気処理槽１および第２曝気処理槽２で曝気処理が行われると、微生物が酸化発酵する際に熱を放出し、そのときの糞尿流体の温度は、約５０〜５３℃になる。寒冷下で曝気処理を行う際には、微生物の酸化発酵を促進させるために、加熱パイプ２３、４５で曝気処理槽内部を加熱することにより、糞尿流体を効果的に曝気処理することができる。
【０１０５】
ポンプ４１によりパイプ４１ｂおよびパイプ５３を経由して第１熟成槽３に送出された曝気処理液およびパイプ２５ｄおよび３６ｄにより消泡水タンク２５および３６から送出された曝気処理液は、熟成部３ａに貯留される。熟成部３ａに貯留された曝気処理液は、必要に応じて空気供給装置６０により空気を供給することにより、曝気処理液中の菌が死滅を防ぎかつ曝気処理液が有する所定の特性、すなわち所定のｐＨ値を有した状態に維持することができる。また、熟成部３ａに貯留された曝気処理液は、必要に応じてポンプ５４によりシャワー５６から熟成部３ａに放出することにより、熟成部３ａ内部を循環させることができる。これによっても曝気処理液中の菌が死滅を防ぎかつ曝気処理液が有する所定の特性有した状態に維持することができる。
【０１０６】
所定の期間熟成部３ａに貯留された曝気処理液は、ポンプ５４により熟成部３ｂに送出される。熟成部３ｂに送出された曝気処理液は、熟成部３ｂにおいて熟成部３ａと同様に所定の特性を有した状態で貯留され、第２熟成槽の熟成部４ａに送出される。以下同様に熟成部４ａおよび４ｂにおいても熟成部３ａと同様に貯留されて、最終的に曝気処理液は、所定の特性を有した状態で熟成部４ｂから外部貯留槽６に出力され、液肥として耕種作物の栽培に用いる。
また、必要に応じて曝気処理液は、ポンプ６９により前貯留槽５に送出される。これにより前貯留槽５は、投入される糞尿流体の量が少ない場合でも常に糞尿流体を確保でき、糞尿流体中の菌の死滅を防ぐことができる。
【０１０７】
本実施の形態において、例えば搾乳牛１００頭の糞尿処理を行うとすると、１日につき搾乳牛は１頭あたり６０ｋｇの糞尿（内訳は糞４０ｋｇ、尿２０ｋｇ）を排出し、この糞尿を固液分離装置で固液分離すると搾乳牛１頭あたり５０ｋｇの糞尿流体が得られるので、搾乳牛１００頭では１日につき５ｔ（５ｍ³）の糞尿流体が排出されることになる。この場合は、第１曝気処理槽１および第２曝気処理槽２の容量を１５ｍ³、第１熟成槽３、第２熟成槽４および前貯留槽５の容量を１０ｍ³と設定すると、それぞれの糞尿処理装置が１日につき５ｍ³ずつ糞尿流体を次段階処理装置に移行することになり、その結果約６日間という短期間で１日分の糞尿流体の曝気処理が完了する。
上述したように最初に糞尿流体を前貯留槽５に投入してから６日以降は、毎日５ｍ³の糞尿流体を前貯留槽５に投入すると、毎日５ｍ³の曝気処理液が第２熟成槽４から得られることになり、糞尿流体の曝気処理を連続的に行うことが可能となる。
【０１０８】
次に、第１曝気処理槽１の変形例を図５に示す。図５に示す第１曝気処理槽１と同等の要素については同じ符号および名前を付し、適宜説明を省略する。
図５に示す第１曝気処理槽１には、図２に示す第１曝気処理槽１に設けられていた消泡水タンク２５が設けられていない。そして、消泡装置１３、１４のパイプ１３ｇ、１４ｇが、バルブ１４５、１４７を介して糞尿流体拡散部１２のパイプ１２ａおよびバルブ１４４、１４６を介してシャワー１５に接続されている。これにより、消泡装置１３、１４から出力される消泡水は、糞尿流体拡散部１２またはシャワー１５から曝気処理部１ａ内部に拡散される。このような構成にしても、本発明の糞尿処理装置は、糞尿流体に効率よく曝気処理を施すことができる。
【０１０９】
また、図５において、曝気レータ１６には、パイプ１６ｂが設けられており。このパイプ１６ｂは、前貯留槽５のパイプ８６ｂに接続されている。このような構成にすることにより、符号▲１▼で示す前貯留槽５に貯留されている糞尿流体は、曝気レータ１６に送出され、この曝気レータ１６により空気と効果的に攪拌される。なお、図２に示した第１曝気処理槽１も同様の構成にすることができる。
【０１１０】
なお、消泡装置１３、１４から出力される消泡水は、自身の曝気処理槽に出力するのみならず、例えば第２曝気処理槽２の拡散部３３またはシャワー３７などの他の槽に出力することもできる。
また、消泡装置１３、１４から出力される消泡水は、拡散部やシャワー等を介せずに直接槽上部から槽内部に落とし込むこともできる。これは、他の処理槽に消泡水を出力する場合も同様に行える。
【０１１１】
本発明の糞尿処理装置は、第１曝気処理槽１、第２曝気処理槽２、第１熟成槽３、第２熟成槽４、前貯留槽５のそれぞれがステンレスユニット構造体によって構成されている。これにより、各ユニットを予め工場で作っておき、設置現場では、このユニットの設置と各ユニット間の接続を行うだけでよく、工期を従来工法より格段に短くすることが可能となる。
【０１１２】
本実施の形態では、第１曝気処理槽１、第２曝気処理槽２、第１熟成槽３、第２熟成槽４、前貯留槽５、外部貯留槽６、ドレーンタンク７、コントローラ８および制御装置９から構成されたが、処理槽の数および容量、糞尿処理の曝気処理の順番およびそれぞれの槽のレイアウト等は、これに限定されず、頭数、設置場所等必要に応じて自由に変形、変更することができる。
【０１１３】
また、本実施の形態では、曝気処理槽を制御するパラメータとして圧力およびｐＨ値を用いて説明したが、曝気処理槽を制御するパラメータはこれに限定されず、例えば温度、ＢＯＤ値、ＣＯＤ値および電気伝導度など必要に応じて自由に変更することができる。また、曝気処理槽を制御するパラメータとして圧力、ｐＨ値、温度、ＢＯＤ値、ＣＯＤ値および電気伝導度等を適宜自由に組み合わせて用いることもできる。これらは、コントローラ８と電気的に接続された温度、ＢＯＤ値、ＣＯＤ値および電気伝導度を検出するセンサを曝気処理槽内部に設けることにより実現することができる。
これにより、より詳細な特性を有する曝気処理糞尿流体を得ることができる。
【０１１４】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば、糞尿流体を曝気処理する第１および第２の曝気処理槽と、第１および第２曝気処理槽にそれぞれ曝気処理するための空気を供給する第１および第２の空気供給手段と、第１および第２曝気処理槽それぞれの曝気処理状態を測定するパラメータ値測定部と、第１および第２曝気処理槽の曝気処理状態を制御する制御部とを備え、この制御部は、パラメータ値測定部で得られた各測定値に基づき、第１および第２曝気処理槽のパラメータ値がそれぞれに希望する値になるように空気供給手段を駆動して第１および第２曝気処理槽の曝気処理状態を制御することにより、糞尿流体に従来よりも効率よく曝気処理を行って所定の特性を持った曝気処理糞尿流体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の糞尿処理装置の概略図である。
【図２】 図１におけるII−II線断面図である。
【図３】 図１におけるIII−III線断面図である。
【図４】 図１におけるIV−IV線断面図である。
【図５】 第１曝気処理槽１の変形例を示す図である。
【図６】 コントローラ８の構成を示すブロック図である。
【図７】 コントローラ８の制御方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…第１曝気処理槽、１ａ…曝気処理部、１ｂ…循環部、２…第２曝気処理槽、２ａ…曝気処理部、２ｂ…循環部、３…第１熟成槽、３ａ、３ｂ…熟成部、４…第２熟成槽、４ａ、４ｂ…熟成部、５…前貯留槽、５ａ、５ｂ…前貯留部、６…外部貯留槽、７…ドレーンタンク、８…コントローラ、８ａ…制御部、８ｂ…メモリ、８ｃ…Ｉ／Ｆ、８ｄ…操作部、８ｅ…表示部、９…制御装置、１０１…コンプレッサー、１０２…タンク、１０３…ボイラー、１０５…空気供給口、１０６…流体出力口、１０７…流体入力口、１１１〜１４１…バルブ、２０１、２１１、２２１、２２２、２３１、２３２、２４１…ｐＨセンサ、２０２、２１２…圧力センサ、２０３、２１３、２２３、２２４、２３３、２３４、２４２…温度センサ、２０４、２１４、２２５、２２６、２３５、２３６、２４３…レベルセンサ。

Claims (11)

1. 糞尿流体を曝気処理する少なくとも１個の曝気処理槽と、
   この曝気処理槽に曝気処理するための空気を供給する空気供給手段と、
   前記曝気処理槽の内部に配置されて、曝気処理状態を測定するパラメータ値測定部と、
   前記曝気処理槽の曝気処理状態を制御する制御部と、
   前記曝気処理槽の上部に配置された少なくとも１個の消泡部と、
   この消泡部から生じる消泡水を前記曝気処理槽自身に供給する消泡水供給手段と、
   前記曝気処理槽を加熱する加熱手段と
   を備え、
   前記制御部は、前記パラメータ値測定部で得られた測定値に基づき、前記曝気処理槽のパラメータ値が希望する値になるように前記空気供給手段を駆動して前記曝気処理槽の曝気処理状態を制御することを特徴とする糞尿処理装置。
2. 請求項１記載の糞尿処理装置において、
   前記曝気処理槽は、第１と第２の曝気処理槽から構成されていることを特徴とする糞尿処理装置。
3. 請求項１記載の糞尿処理装置において、
   前記パラメータ値は、ｐＨ値、ＢＯＤ値、ＣＯＤ値、電気伝導度、温度および圧力の中から選ばれた少なくとも一つであることを特徴とする糞尿処理装置。
4. 請求項１ないし３のそれぞれに記載の糞尿処理装置において、
   前記曝気処理槽は、この曝気処理槽内部の糞尿流体を後段に送出する送出手段を有することを特徴とする糞尿処理装置。
5. 請求項４記載の糞尿処理装置において、
   前記制御部は、前記曝気処理槽内部の糞尿流体が所定のｐＨ値、ＢＯＤ値、ＣＯＤ値または電気伝導度になるまで曝気処理を行い、その後は、前記曝気処理槽内の糞尿流体を前記送出手段により定量ずつ後段に出力するように前記曝気処理槽の曝気処理状態を制御することを特徴とする糞尿処理装置。
6. 請求項１または４記載の糞尿処理装置において、
   前記制御部は、前記曝気処理槽のそれぞれが所定の圧力になったとき前記空気供給手段のそれぞれを停止することを特徴とする糞尿処理装置。
7. 請求項１記載の糞尿処理装置において、
   さらに測定するパラメータ値に対応した基準値を記録するメモリを備え、
   前記パラメータ値測定部で得られた測定値と前記メモリに記録されている基準値とに基づいて前記曝気処理槽の曝気処理状態を制御するようにしたことを特徴とする糞尿処理装置。
8. 請求項７記載の糞尿処理装置において、
   前記制御部は、前記基準値と前記測定値との差に基づいて制御することを特徴とする糞尿処理装置。
9. 請求項７記載の糞尿処理装置において、
   前記制御部は、前記基準値を前記パラメータ値測定部で測定された測定値に基づいて更正し、この更正した値に基づいて制御することを特徴とする糞尿処理装置。
10. 請求項９記載の糞尿処理装置において、
    前記制御部は、前記基準値を前記パラメータ値測定部で得られた複数の測定値の平均値に基づいて制御することを特徴とする糞尿処理装置。
11. 請求項５記載の糞尿処理装置において、
    さらに曝気処理槽に糞尿流体を入力する入力手段を備え、
    この入力手段は、前記出力手段により前記曝気処理槽から所定量の糞尿流体が出力された後、前記曝気処理槽に前記入力手段から同じ量の糞尿流体を入力することを特徴とする糞尿処理装置。

Images