JPH0891973A - 糞尿処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 家畜の糞尿を効率的に処理して有機固形分の
肥料化およびこの処理にともなって生じる液分について
の廃水浄化処理を合わせて行なう装置を提供する。 【構成】 家畜の糞尿を固液分離する装置と、固液分離
された固体分を微生物による醗酵・分解処理によって肥
料化する肥料化槽２と、固液分離された液分を濾過する
ことにより液中の浮遊懸濁物を濾過する充填濾過槽３
と、前記充填濾過槽により濾過された濾液を木質細片層
を培地とする微生物による消化・分解によって処理し、
濾液のＢＯＤを放流可能な水質基準値以下に低下させる
浄化処理槽４とを備えた家畜の糞尿処理装置。 【効果】 固形分を有機肥料化し、液分を二段処理によ
って最終的に放流可能な水質基準量以下の排水とするこ
とにより、糞尿全体を有機肥料（土壌改良剤）および中
水道水としてリサイクルする形態で総合的に処理するこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は家畜の糞尿処理装置に係
り、特に糞尿中の有機成分の肥料化と廃水処理とを一体
化して行なう家畜の糞尿処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従来
家畜の糞尿の取扱いに関してはそれが極めて好ましくな
い作業環境で行われるいわゆる汚い、臭い、きついの典
型的な３Ｋ作業であるところから、家畜糞尿の有効利用
を前向きに検討するよりも単に地中に滲み込ませたり、
又は水で薄めて流してしまう等廃棄処分するケースが多
かった。

【０００３】しかし、家畜の糞尿排泄量はたとえば乳用
牛一頭当りについて一日平均で糞量約４０ｋｇ、尿量約
２０ｋｇにも上り、その汚濁負荷量も表１に示すように
極めて大きな値となる。近年環境上の問題から廃水の排
出基準が次第に厳格なものとなっており、畜舎等からの
糞尿をそのまゝ放流することは法規制上不可能となりつ
ゝある。

【０００４】

【表１】

【０００５】一方家畜の糞尿はたとえば表２に示すよう
に有用な肥料成分をある程度バランスよく含有してお
り、従来ではこれらを直接農地に肥料として施用するこ
とも行われて来た。しかし、糞尿は匂いや作業性の点で
そのまゝの形態では取扱いが困難であり化学肥料の普及
した現在ではその使用が敬遠されて自家消費以外にはほ
とんど商品価値がない。

【０００６】

【表２】

【０００７】さらに、家畜の糞尿はそのままで施肥する
としても糞尿に含まれている有機物が土壌中の微生物に
より非常に早く分解され易いため種々の障害が発生す
る。たとえば家畜の糞尿は窒素を多く含有するため分解
してアンモニヤ態窒素が過剰になり作物の根に濃度障害
を起す。さらに、アンモニヤ態窒素が細菌により酸化さ
れ亜硝酸及び硝酸態窒素となるので、飼料作物に吸収さ
れてそれが家畜飼料等として用いられたとき硝酸中毒を
引き起こすことがある。また、酸化が進んで土壌中の酸
素が消費され土壌が極度の還元状態になると嫌気性細菌
が作用して有機酸などを発生し作物の根ぐされを起こし
生育が阻害される。従って家畜の糞尿を肥料として利用
するためには、たとえば一旦これらを完熟堆肥の形態に
する必要がある。堆肥の肥料成分含有量は生糞よりは少
ないが、微量要素も多く肥料効果は緩効的であり肥料障
害も非常に少ない。しかし完熟堆肥を作るには多くの手
間あ時間および用地が必要である。

【０００８】一方家畜の尿は従来その肥料としての利用
がほとんど考えられておらず単に地中浸透または自然放
流されていたがいずれも著しい汚染負荷を引き起こし、
特に水質汚染の点では環境上大きな問題となっている。
また豚舎等におけるように混合糞尿としてスラリー化し
ている場合には肥料化するにしても廃液として処理する
にしてもその取扱いが著しく困難である。さらに立地条
件や人件費等の点で厳しい立場にある国内畜産業におい
ては糞尿処理にコストをかけることには経営上大きな制
約がある。従来家畜の糞尿について種々の処理装置や方
法が提案されているにも拘わらず、ほとんど実用化され
ていないのは、現実の蓄舎において敬遠されているこの
種の処理作業の実態ならびに処理設備に投資可能なコス
ト等が必ずしも充分に把握されていないことによるもの
と考えられる。

【０００９】本発明者等はこのような家畜の糞尿処理を
効果的に行ってその有効肥料成分を充分活用し併せて処
理にともなって大量に生じる廃水を周囲環境に悪影響を
及ぼさない程度に同時に処理することができ、人手によ
る作業を極力省くことができかつ比較的設備および運転
コストのかゝらない家畜の糞尿処理装置について実験、
研究を重ねた結果、実用化の可能な具体的にシステム化
された装置を開発して本発明を完成するに到った。

【００１０】

【課題を解決するための技術的手段】前記本発明の目的
は家畜の糞尿を固液分離する装置と、固液分離された固
形分を微生物による醗酵・分解処理によって肥料化する
肥料化槽と、固液分離された液分を濾過することにより
液中の浮遊懸濁物を濾過する充填濾過槽と、前記濾過槽
により濾過された濾液を微生物による消化・分解によっ
て処理し、濾液のＢＯＤを放流可能な水質基準値以下に
低下させる浄化処理槽とを備えた家畜の糞尿処理装置に
よって解決される。

【００１１】本発明においては、家畜の糞尿をまず固液
分離装置によって液分と含水分が約８０％（ほゞ糞の含
水分に相当）の固形分とに分離し、固形分は肥料化槽中
において微生物により醗酵・分解処理して肥料化すると
共に液分は濾過槽に通過させて液中の浮遊懸濁物（Ｓ
Ｓ）を除去して浄化処理工程に導入する。

【００１２】固液分離により水分の減少した固型分に対
しては好ましくはさらに水分３０％程度のコーヒー粕、
木質細片等の乾燥剤を全体の水分が５０〜６５％となる
となるような割合で混合し、特定条件下で培養した高温
菌、中温菌又はそれらの混合物を接種し醗酵処理して肥
料化する。この場合、従来の堆肥の醗酵腐熟に必要とさ
れた８〜１２ケ月の処理期間が本発明では約４〜５週間
に大幅に短縮される。

【００１３】こゝで有機質素材を微生物により肥料化す
る際には、酸化還元等複雑な工程を経て目的の無質化有
機肥料に至る。すなわち酸化還元の形態等に関与する微
生物の種類、生育条件、栄養源、水分、ｐＨ、温度、酸
素の有無、炭素率等の諸条件が複雑に関与して有機肥料
成分が無機化される。醗酵工程において有機成分は微生
物の増殖によって新しい細胞の中に取り入れられたり増
殖に必要なエネルギーとして利用され、分解によってＣ
Ｏ₂ とＨ₂ Ｏが発生する。醗酵中分解に寄与する微生物
相は醗酵の工程によって変化する。例えば有機質中の糖
類、脂肪、蛋白質など分解し易い有機質が好気性バクテ
リアによって分解され、更に温度上昇に従って部分的に
嫌気条件となりセルローズが分解し最後にリグニン分解
菌の増殖により有機肥料化もほぼ終了し堆積物の温度が
低下して肥料化が達成される。

【００１４】固液分離された液分は大量のＳＳやＢＯＤ
等を含んでおり、これを直ちに浄化処理槽で処理して所
定の水質基準値とすることは浄化処理工程に大きな負荷
を与える。このため本発明では前記液分をまず充填濾過
槽に通過させることによりそのＳＳ等を大幅に低下させ
る。こゝで濾過槽としては、たとえばゼオライトや膠質
土（鹿沼土）等のアルミナ、シリカ系の多孔質天然鉱物
粉砕品や木質細片、コーヒー粕等の有機質破砕品を濾材
として充填した充填濾過槽が好ましく用いられる。

【００１５】ゼオライトは一般式Ｎａ_x Ｃａ_y Ａｌ_x+2y
Ｓｉ_6-(x+2y)Ｏ₇₉・２４Ｈ₂ Ｏによって表される鉱物
で、高いカチオン交換容量を示し交換性塩基の含量も大
きい。したがって前記肥料化の際にゼオライトを配合す
ることにより土壌のカチオン交換容量が高められて土壌
の肥料成分保持力が増大し、また植物に吸収され易い養
分の含量が増大する。さらにゼオライトは多孔質な構造
を備えているがベントナイトの様な膨潤性を示さないの
でこの点でも土壌の肥料成分保持力を増大させることが
できる。また天然ゼオライトの選択的イオン交換特性を
利用することによる汚水中のＮＨ₄ ⁺ イオンの選択的な
除去が考えられるが、ゼオライトのＮＨ₄ ⁺ 交換におい
てはその粒度が交換速度に大きく影響する。ＮＨ₄ ⁺ の
除去においては粒径の小さいもの程よいがあまり細いと
充填槽の圧損失が大きくなるため実用的には限度があり
粒径２〜５ｍ／ｍ程度のものが好ましい。ゼオライト充
填槽に対して固液分離後の液分を散水通液することによ
って液中のＳＳは１／１０程度に減少し、ＢＯＤ、ＣＯ
Ｄ、ＮＨ₄ ⁺ もいちじるしく減少する。

【００１６】膠質土はアロフェノンに属するシリカアル
ミナゲルを主成分とする粘土であり、その粒子の表面に
陽電荷を担持していて表面に陰電荷を有するＳＳの吸着
除去に効果的である。また膠質土は主成分のアルミナの
他鉄やその他の成分の相互作用により更に広い比表面積
を有しているのでリン酸イオンを非常によく吸着し被処
理液の浄化につながる。木質細片、コーヒー粕等の有機
性素材の粗砕品は多孔性であり、またその比表面積も大
きく（木質細片で３０ｍ² ／ｇ）、被処理液中のＳＳ分
の除去に加え有機性溶解成分や臭気等も有効に吸着し、
かつ微生物による消化・分解にも寄与する。

【００１７】なお充填濾過槽の処理が進行してＳＳ、Ｂ
ＯＤ、ＣＯＤ等が液分から除去されるにつれて濾過層中
にはこれら有機質成分が次第に蓄積されて来るので、処
理効率がある程度低下したところで濾過槽中の濾過層す
なわち濾材を回収しそれ自体で又は前記固液分離で得ら
れた固形分と混合して微生物による醗酵処理を行い、有
機肥料又は土壌改良剤として利用することが好ましい。

【００１８】充填濾過槽で処理された処理液中にはなお
相当のＳＳ、ＢＯＤ、ＣＯＤが含まれておりこのまゝで
は放流や地中浸透の可能な水質基準値に達していない。
このため本発明ではこの処理液をさらに木質細層を充填
した浄化処理槽に通液し、微生物によって消化・分解処
理させることによって浄化する。

【００１９】本発明に用いられる木質細片としては杉材
を原料とし、セルローズ６０〜６５％、リグニン１５〜
２５％、ペントザン１０〜１５％及び水１１〜１６％か
らなり且つ粉砕した原木原料から微粉末部分を除去して
粒径を実質的に０．２ｍｍ〜５ｍｍ、比表面積を３０ｍ
² ／ｇ、空隙率を７０〜８０％の範囲とした木質細片が
好ましく用いられる。かかる木質細片を充填した浄化処
理槽に攪拌手段と通気手段を設け通気を間欠的に行い好
気性処理と嫌気性処理の併用により汚水中の有機成分を
完全に消化分解してＢＯＤを数十ｐｐｍ以下に低下させ
ると共に前記攪拌手段により処理媒質の目づまり解消を
行なう。

【００２０】家畜の糞尿処理によって生じる廃水の色度
はフミン質に起因するる場合が多く、好気性微生物処理
によって生成される分子量が１０００以上の大きなフミ
ン質については凝集剤による除去も可能であるが分子量
が１００以下のものについては活性炭吸着処理或いはオ
ゾン処理が有効である。活性炭吸着法による処理は分子
量の特に小さいフロボ酸類には効果的であるが、分子量
の大きいフミン質が主体の場合吸着力に限界がありオゾ
ン処理の方が有効である。フミン質による発色はフミン
質構造内に共存する二重結合に原因しておりオゾンによ
る脱色はこの二重結合の一部を開裂させることにより達
成される。このようにＢＯＤが低下されかつ脱色殺菌さ
れた処理液はいわゆる中水道水として畜舎等の自家洗浄
水、肥料化に必要な給水等のためにリサイクルして利用
することができる。

【００２１】したがって本発明によれば、処理の困難な
家畜の糞尿スラリーを固液分離することにより固型分の
肥料化の作業が容易となり、かつ液分を充填濾過槽で処
理してＳＳ、ＢＯＤ等の含有分を予め低下させることに
より廃水処理の際の浄化処理槽の負荷が著しく軽減され
る。浄化処理層では木質細片を媒体とする微生物の消化
・分解作用で有機物が完全に分解されＢＯＤは廃水にお
ける水質基準値を充分に下まわるものとなり、その再利
用も可能となる。

【００２２】尚本発明の処理装置は前記のように肥料化
および廃水処理のいずれもが困難なスラリー状の糞尿混
合物の総合的な処理に特に効果的であるが、糞およびし
尿が夫々別々に回収されるような場合にはこれらを固液
分離装置の下流側の肥料化槽および充填濾過槽に直接導
入することによって夫々の処理が可能であることはいう
までもない。

【００２３】

【実施例】以下本発明を実施例によってさらに詳細に説
明する。

【００２４】実施例１（豚糞尿処理） （肥料化工程）： 豚糞尿混合物を図１に示す糞尿処理
装置の円板式固液分離機１によって固液分離し、得られ
た含水率８２％の固形分（豚糞）（Ａ）１０００ｋｇに
乾剤として含水率３５％のコーヒー粕８００ｋｇを加
え、中温性放線菌および一般細菌ならびに高温性放線菌
および一般細菌を混合した元菌を１．８ｋｇ添加混合
し、有機肥料化槽２中で堆積醗酵を行い、３日ないし７
日の間隔で切返混合を行った。この間水分を５０％〜６
５％に維持するため随時散水を行い４〜５週間で醗酵有
機肥料化が終了した。生成された有機肥料の組成を表３
の「豚肥Ｉ」として示す。

【００２５】

【表３】

【００２６】（充填濾過工程）： 前記固液分離によっ
て固形分と分離された原水（豚尿）（Ｂ）１００リット
ルを直径８０ｃｍで高さ１０００ｃｍの槽に２〜５ｍｍ
に破砕した木質細片３５０ｋｇ（５００リットル）を充
填してなる図１の処理装置の充填濾過層３に導入し、３
時間で通水濾過処理を行った。得られた１次処理液Ｃの
組成を表４に示す。

【００２７】

【表４】

【００２８】（浄化処理工程）： 次いで二次処理とし
て前記一次処理液Ｃ１００リットルを直径８０ｃｍで高
さ２０００ｃｍの槽に０．５〜５ｍｍに破砕した木質細
片７００ｋｇ（１０００リットル）を充填してなる浄化
処理槽４で処理して二次処理液Ｄとした。この浄化処理
工程では、一次処理液Ｃを約８．５リットル／１５分間
隔で間欠的に１２回散水通水処理を行った。二次処理液
Ｄの組成を前記表４に示す。尚通水処理後、浄化処理槽
４の下部より１００リットル／分の流量で７時間通気処
理を行った。

【００２９】さらに三次処理として、前記二次処理液Ｄ
にオゾン発生器５からのオゾンガスを注入し、酸化脱色
処理を行った。得られた三次処理液Ｅの性状および組成
を前記表４に示す。

【００３０】（濾材肥料化工程〕： 前記充填濾過処理
で充填濾過槽３に濾材として用いた木質細片を所定処理
日数の経過後肥料化槽６に回収し、この木質細片３５０
ｋｇに含水率８２％の豚糞５００ｋｇと含水率３５％の
コーヒー粕４００ｋｇを加え中温性放線菌、中温性一般
細菌、高温性放線菌、高温性一般細菌を混合した元菌を
１．３ｋｇ添加混合して堆積醗酵を行い、３日ないし７
日の間隔で切返し混合を行なった。水分を５０％〜６５
％に維持するため必要によって散水を行い延２８〜３５
日間で醗酵有機肥料化が終了した。生成された有機肥料
の組成を表３に「豚肥ＩＩ」として示す。

【００３１】実施例 ２（牛糞尿処理） （肥料化工程）： 牛豚糞尿混合物を前記円板式固液分
離機１によって固液分離し、得られた含水率８５％の固
形物（牛糞）Ａ１０００ｋｇを有機肥料化槽２に収容
し、乾剤として含水率３５％のコーヒー粕８００ｋｇを
加え、中温性放線菌、中温性一般細菌、高温性放線菌、
高温性一般細菌を混合した元菌を１．８ｋｇを添加混合
し堆積醗酵を行なった。この間３日ないし７日の間隔で
切返し混合を行ない、水分が５０％〜６５％に維持され
るように随時散水を行い、約４〜５週間で醗酵有機肥料
化が終了した。生成された有機肥料の組成を表３に「牛
肥Ｉ」として示す。

【００３２】（充填濾過工程）： 前記固液分離によっ
て得られる表５に示す原水Ｂ１００リットルを直径８０
ｃｍ高さ１０００ｃｍの槽に０．５〜５ｍｍに破砕した
木質細片３５０ｋｇ（５００リットル）を充填してなる
前記充填濾過槽３に３時間で通水濾過処理を行った。１
次処理液Ｃの組成を表５に示す。

【００３３】（浄化処理工程）： 次いで２次処理とし
て１次処理液Ｃ１００リットルを直径８０ｃｍ高さ２０
００ｃｍの槽に０．５〜５ｍｍに破砕した木質細片７０
０ｋｇ（１０００リットル）を充填してなる前記浄化処
理槽４に対して導入した。この浄化浄化処理工程では前
記処理液約８．５リットルを１５分間隔間欠的に１２回
通水処理を行った。２次処理液Ｄの組成を表５に示す。
尚通水処理後に充填下部より１０リットル／分の流量で
通気処理を行った。

【００３４】さらに三次処理として２次処理液Ｄにオゾ
ン発生器５よりオゾンガスを注入酸化脱色処理を行い、
得られた三次処理液Ｅの性状組成を表５に示す。

【００３５】

【表５】

【００３６】（濾材肥料化工程）： 前記浄化処理工程
で充填濾過槽３に濾材として用いたゼオライトを所定処
理日数の経過後に肥料化槽６に回収し、このゼオライト
５００ｋｇに含水率８５％の牛糞５００ｋｇと含水率３
５％のコーヒー粕４００ｋｇを加え：中温性放線菌：中
温性一般細菌、高温性放線菌の混合した元菌を１．０ｋ
ｇ添加混合して堆積醗酵を行い、３日ないし７日の間隔
で切返し混合を行った。この間水分を５０％〜６５％に
維持するため随時散水を行い４〜５週間で醗酵有機肥料
化が終了した。生成された有機肥料（土壌改良剤）の組
成を表３に「牛肥ＩＩ」として示す。

【００３７】

【発明の効果】本発明においては、家畜の糞尿を肥料化
処理および廃水処理を組み合わせた総合的なシステムに
よって処理し、特に糞尿の混合スラリーを分別して固形
分の肥料化および廃水の浄化を行うため作業効率が極め
て高い。固形物は濾過処理の残渣まで含めて好適な醗酵
条件下で濾過かつ完全な肥料化が可能であり、一方液分
は処理負荷を軽減する二段処理によりいわゆる中水道水
として利用可能な水質基準値まで効率的に浄化できるの
で夫々に完全な処理を行うことができ、家畜の排泄物を
全体的にリサイクルによって再利用する形態として処理
することができる。

【００３８】また本発明において用いられる、肥料化
槽、充填濾過槽および浄化処理槽等はいずれも広い用地
や設備コストを要せずに設置できると共にその処理工程
においてほとんど人手を要せずかつ頻繁な保守も必要と
しない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に用いる家畜の糞尿処理装置の概要を示
す図である。

【図中の符号】

１…円板式固液分離機 ２…肥料化槽（固液分離による固形物） ３…充填濾過槽 ４…浄化処理槽 ５…オゾン発生器 ６…肥料化槽（充填濾過槽の濾材） Ａ…糞尿分離固形分 Ｂ…糞尿分離液分 Ｃ…一次処理液（充填濾過槽濾液） Ｄ…二次処理液（浄化処理槽排出液） Ｅ…三次処理液（オゾン脱色液）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 弘 千葉県千葉市中央区椿森３ー12ー11 (72)発明者 一ノ宮 薫 千葉県習志野市東習志野３ー５ー12 ラフ ォーレ実籾206号

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 家畜の糞尿を固液分離する装置と、 固液分離された固形分を微生物による醗酵・分解処理に
   よって肥料化する肥料化槽と、 固液分離された液分を濾過することにより液中の浮遊懸
   濁物を濾過する濾過槽と、 前記濾過槽により濾過された濾液を微生物による消化・
   分解によって処理し、濾液のＢＯＤを放流可能な水質基
   準値以下に低下させる浄化処理槽とを備えた家畜の糞尿
   処理装置。
2. 【請求項２】 前記濾過槽が粒径２〜５ｍｍのゼオライ
   ト粒子からなる充填濾過層を有する請求項１記載の家畜
   の糞尿処理装置。
3. 【請求項３】 前記濾過層および／又は浄化処理層が杉
   材を原料とし、セルローズ６０〜６５％、リグニン１５
   〜２５％、ペントザン１０〜１５％及び水１１〜１６％
   からなり、且つ粉砕した原木原料から微粉末部分を除去
   して粒径を実質的に０．２ｍｍ〜５ｍｍ，比表面積３０
   ｍ² ／ｇおよび空隙率７０〜８０％の範囲とした木質細
   片層を有する請求項１記載の家畜の糞尿処理装置。
4. 【請求項４】 前記濾過槽中の使用済の濾過層を濾過残
   渣と共に肥料化する肥料化層を有する請求項１記載の家
   畜の糞尿処理装置。
5. 【請求項５】 前記浄化処理槽が処理液に対してオゾン
   を散気して脱色させる脱色槽を備えている請求項１記載
   の家畜の糞尿処理装置。