JPS58207996A - 曝気槽 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 理装置の４気槽に関する。

従来、牛のふん尿を処理するためビットを地下に設けて
曝気処理を行い液肥化が行われている。処が牛一頭，；
つき一日ＳＯ−の牛ふんが排出される。そして北海道で
は多数の牛を飼育することも普通のことであり、今ｉｏ
ｏ頭の牛を飼育すると一日！屯のふん尿が発生する。そ
してそのふん尿処理槽は２００屯〜１０００屯のものが
選＋ｉ′れる。従ってふん尿の処理槽は大規模となるの
で比較的土地利用の容易な北海道ではふん尿処理槽の価
格との絡みで地上タンクによる地上式ふん尿処理システ
ムが多用される。

従来、地上式ふん尿処理システムとして．よ地上Ｄスラ
リータンクと、地上式のスラリータンクから自然流下に
よる送液管によりゲート弁を介して連通ずるサブピント
とサブピントに送液ポンプ全備え該送液ポンプから地上
のスラリータンクへの送液配管とスラリーローリへの液
肥卓出配管を備え、地上のスラリータンクには表面曝気
装置を配している。又、サブピントより送られるふん尿
液はスラリータンク槽底にて開口するＶ口く配管もされ
ている。このような従来例の地上式ふん尿処理装置の表
面曝気装置ではスラリータンク中でのふん尿の鷹拌力が
弱く、攪拌半径が小さく、しかも槽底まで攪拌が及ばな
いため、サブビットに設置したポンプでスラリータンク
へふん尿液を送ってそのふん尿の噴出力等により攪拌力
の不足を補う操作が必要である。処が前述した該ポンプ
により送られスラリータンクの槽底に開口する配管の該
開口よりの噴出する液の力では一部その噴出口の回りの
液を攪拌するのみで槽表面を除く液は攪拌も曝気も極め
て弱いのである。しかも厳冬期には表面噴気装置は十分
な攪拌曝気ができず、外気（最低一コθ℃〜−３０℃）
の影響で到底好気性菌の発酵適温とはならず、結局表面
曝気は何等生物化学的処理の役目を果さず、従って発酵
熱の発生も微々たるものとなる。そして外気によりスラ
リータンク内液面が凍結することになる。従って、春一
番の牧草地へ施肥ｒべきときに、肥料としてのふん尿が
液肥化されておらず且つ凍結により散布出来ず、地上式
ふん尿処理システムの運用に支障を来していた。

これらの従来方式に対してスラリータンクの槽底に水中
曝気装置を備えると共に地上のスラリ−タンクの上部に
消泡機を備えた地上式ふん尿処理装置が開発されている
。該装置によると従来厳寒期（最低気温−２θ℃〜−３
θ℃）にはスラリータンク内の液面が凍結し、春一番の
施肥すべき時期でも解氷せず氷が厚く張ってしまってい
るが厳寒期に於てｌ腐熟が進み適時に液肥が取出せる効
果を生じている。そして２ラリ−タンク温度は第１図に
示すような温度変化を示す如（なった。

第１図において横軸には日数をとり縦軸には温度及び曝
′ｇＡ１を示す。

符号ｌはスラリータンク内のふん尿の温度を示す線でこ
の温度に液の深さの倒れの場所も同一であった。即ち、
、攪拌が光分行イ）几ていることが間接的に示されてい
る。符号コは＠気量−／ｈｒ、符号３１・よ外気の８温
を示す線である。

第３図に示すヌラリータンクダ中では水中４気装置ｌダ
が運転される。この運転方法は液肥化発酵過程の当初は
好気性菌のタネ菌をまず作り、さらに早期に増殖させる
ことを目的として、連続運転に近い運転を行う。ｖ期の
このような連続運転は粘性の高い原液（ふん尿）を曝気
により、粘性を低下させスラリータンク内に効果的な攪
拌による対流を形成することにも役立つ。

第２図：よスラリ−タンクダ中のふん尿原水の粘度の低
下を示す線図であって、横軸に４気装置の運転日数を縦
軸にスラリータンク内θふん尿の粘４ＣＰｉ示す。線Ａ
で示されるように当初の六日間で約ｌ−〇　〇　ＣＩ’
　橿１ｉのふん尿は約ｇｏＣＰ程Ｋまで急激に下り、そ
れ以降は少ない変化である。従って液肥化初期は連続運
転して粘度を下げることにより＠気空気がふん尿に充分
混入して好気性菌が空ｆｆ、にふれる磯−＝に多くする
訳である。

このような運転が続（と、発酵が進み、液温の上昇がみ
られる。同時に粘性は著しく低下し、攪拌流がスラリー
タンク内に効果的に対流を行なうようＫなり、水中ｄｌ
気装置ｌダのエゼクタ／６により供給された酸素はスラ
リータンク内の隅々まで行きわたる。そしである程度液
温が上昇すると、好気性菌の活性化が著しく行なわれる
ようになり、間欠運転に切換えても、液温は連続運転に
近い上昇をする。（水中曝気！！直により供給される空
気型が多いため）何故ならば、前述した水中曝気装置１
４ｔでは既に連続運転によりエゼクタ１６により供給さ
れた空気は微細なス泡となり、槽底部からスラリータン
ク内の隅々まで攪拌されるためふん尿への溶解効率が良
く好気性菌の呼吸に遍した長時間の滞溜状態となってい
、るためである。

以上のように地上式スラリータンクの槽底に４気′装置
と備え、槽液面上に消泡機を備えた新しいふん尿処理装
置ｔによれば厳寒期においても４０℃以上の温度を生じ
、腐熟が進行することが立証されている。

処が上述Ｊ）スラリータンク槽底への曝気装置の配置に
より、曝気の効果が異なり、牛のふん尿の腐熟の進行の
遅速、スラリータンク内温度上昇が異ることが判明して
いる。

本発明は上記スラリータンクの槽底に曝気装置を配した
ふん尿処理装置において最適な曝気が行える如く４気装
債を配した地上式スラリータンクを潜ることを目的と−
ｊ−る。

本発明は円筒形の地上式スラリータンクの槽底の１１Ｉ
Ｉ壁内ｆｌｌに近い［置にスラリータンクの中心を点対
称の中心として複数の曝気ｍ１蔵をスラリータンク内の
円周方向と交叉してスラリータンクの中心１ｔ！ＩＩへ
傾けて円周方向？ａいに同一の向きに配すると共に地上
式スラリータンクの上部に消泡手段を囲えたものである
。

本発明の水中＊気装−は好ましくは無閉塞証水中ポンプ
を備える唾気装檗が備えられる。

本発明の水中曝気装置の好適な消泡機は置気装置に近い
スラリータンクの周壁と曝気装置の噴流中心間の水面上
方に設けられる。

以下、図面に従ってこの発明の実施例にらいてのべる。

請３図！・よ縦断面図である。地上式のスラリータンク
ダと地下式のサブビットｊはゲート弁６を介してサブビ
ットＳ中に開口する送液管７により自然流下するように
結ばれ、サブピッ）ｊ中の牛のふん尿は車軸スラリーポ
ンプｌにより吸込まれて吐出管９へ吐出される。車軸ス
ラリーポンプｔは水中ポンプによることもできる。吐出
管デより出た牛のふん尿は送液管／／を通じてスラリー
タンクダへ送られ、又吐出管９より分岐して制止弁ｌコ
を介して液肥取出管／３につながれている。地上式のス
ラリータンクｑの槽底には曝気装置ｌダが設けられてい
る。

曝気装置ＩＬ／ｅは水中モータポンプ／！の吐出口にノ
ズルを備えノズル出口端に空気室をそして空気室先端に
ノズルと一直線になるようにディフューザｔＷえたエゼ
クタ１６とエゼクタ１６の空気室に一万が開口し他方が
仕切弁ｌり、消音器／１を介し℃大気中に開口する空気
導入ｆｔｔを備える。

曝気装置／ダはスラリータンクダの槽底にあり、水中４
気装置であればよいがふん尿処理はボルテンクスボンプ
とエゼクタを結合しに処理される液体中において、ｉｓ
されるポンプと、該ポンプに液体的ン二連結されている
エゼクタとう１ら成り、該エゼクタは前記ポンプからの
液体が供給されるノズルと、該ノズルを囲繞する工うに
形成されていて気体を導入するための空気漢人管が開口
している空気室と、前記ノズルから噴出される液体が通
るディフューザとから構成されているものにおいて、前
面が解放されている羽根車を備えており、羽、鼠車開放
ｇＡ前面より吸込口間に空間をおいて渦巻室を構成する
ポンプであって、該ポンプによって得られ、を流体の旋
回力を引き続きノズル部においても維持すべく、前記空
間に吐出口の大部分を設け、且つ該吐出口と隣接する位
置ン；ノズルが連結さ２２でいる曝気装置（４Ｈａｌｌ
ｌ（３ｔｔ−ｔざ！ｒｓｉｓ号）が好適である。

この特許用Ｉｍに係りる曝気装置によればポンプの旋回
流がノズルを通じ、空気室、ディフューザまで維持され
るので空気吸入量が著しく増大す乙ａポルテックスポン
プであるから固形物もスラリータンク４中を循環させる
ことができ曝気装置より固形物が液体と共に噴出され曝
気が被処理液体含有物、組成物について有効に作用する
。

スラリータンクｑの上部には消泡機コｌが配される。

消泡機コｌはスラリータンクダの上縁間にわたした梁コ
コ上に軸受ブラケットコ３を取付け、軸受ブラケットコ
３にモータコダを取付ける。

軸受ブラケットコ３に装架した軸受（図示されない）に
より回転軸を軸方向移動しないように支持し、回転軸と
モータ軸を軸継手で連結しく図示されない）、回転軸端
に泡切りに適する例えばセミオープンの羽根車コ！を取
付ける。

消泡磯コｌの作用２よ羽根車、２５下ま−では泡、よ上
昇してくるが、羽根車−３により泡は液化６ｎとばされ
る。従って或範囲について消泡され、ヌラリータンクダ
の液面上から羽根車コＳまでは泡は残るがそれ以上には
泡が上昇しないことである。

尚、消泡機としてモータと泡切りカッタにより構成され
る泡切装置において、モータに外気に連通ずる開口と曝
気装置の臣気室に連通ずる開口を設けた該両開口間を密
閉してモータフレームの内又は外凄とおる空気通路を形
成し、曝気装置の吸引作用によりモータを冷却すること
を特徴とする泡切装［１（夷顧昭、ｔ４−０７９ダクコ
号）を用いると消泡機のモータの発熱を利用して流入す
る空気を加温させ、かつモータの冷却を計る効果を持つ
から曝気装置が導入する空気が加温され、発酵を促進す
るのに都合がよい。この消泡機を用いるときは曝気装置
ｌダの空気導入管１９は消泡機ユｌに連結される。

このように構成されたスラリータンク亭の槽底コロはコ
ンクリートで出来ており、周壁コアは円筒形で鉄板構造
であり、周壁コクに、・よ図示されないが必要な補強リ
ブが附されている。周壁−１７の外周は保温材で蔽われ
、スラリータンク上部にはスラリータンクの保温を計る
屋根が設けられている（図示されない）。

第４Ｉ図は不ラリ−タンクの平面図であって曝気装［ｔ
１４Ｉと消泡機コｌの配置を示すものである。この実施
例では曝気装置ｌダ、消泡機コｌは夫々コ台設けである
。

曝気装置ｌダはスラリータンク亭の周壁コアに近寄せて
対称にエゼクタ１６よりの噴流中心コｌが互に反対方向
と向いて平行となるように配される。そして消泡機コｌ
はエゼクタｌ乙の噴流中心コｔとスラリータンク亭の噴
流中心−ｇに近い万の周壁の間に配される。そして消泡
機コ／ｉ−支持する梁ココは４気装ａ／ダの上方を通る
ように配される。この梁ココをこのように配することに
より曝気装置／ｌＩ、消泡磯消泡ベコ電気配線、空気導
入管／９の支持が一つの梁により行、われ、且つ曝気装
置ｌダを槽底に下し、槽底より引上げる荷役装置の支持
部材となるので０便利である。

４気装置／４１のスラリータンク４の［Ｅへの配置の向
きはスラリータンク亭の周壁コクの円の中心Ｚを対称の
中心として曝気装置／グは周壁２７に近づけて配され、
曝気装Ｗｔｌｌｌの水中ポンプの中心きとおりスラリー
タンク亭の中心Ｚを中心とする円Ｊコの円周と交叉して
円周を同方向に同じ向きを向くように配される。即ちエ
ゼクタ／Ａ）よ曝気装置’／　４＜の水中ポンプの中心
における円３コの接合に対して角度６をなしてスラリー
タンク亭の中心側を向いている。

このように構成された本発明の地上式ふん尿処理装置は
車軸ホンプざを運転してサブピントＳ中の牛のふん尿原
水を含む液は吐出管９、送液Ｍｌ／をとおってスラリー
タンク亭に送り込まれる。スラリータンク亭が満水にな
らない限り、サブピントＳ中の原水はスラリータンク亭
へ移される。そして冬期スラリータンク亭が満水となる
と車軸ボ・ンブｇは間欠して運転され、ゲート弁６も室
軸ポンプｇの運転に合せて間欠して開閉する。これに工
ってサブピントＳはゲート弁ｔを出る液によって攪拌さ
れ好気性菌の混合が促進される。そしてサブピントＳ中
の牛のふん尿の原水の割合が多いからサブビット５かう
スラリータンク亭へ有機物の供給が行われる。

スラリータンク上部での水中曝気装置／タノ運転は既Ｃ
・てのべたような理由で初期連続運転、後に断続運転で
ある。

曝気装置ｌダが運転されると第３図に符号Ｃで示すよう
に気液混合物は流れる◇従って、スラリータンク弘中の
牛のふん尿は槽底より液面まで好気性発酵に必要な空気
をくまなく供給される。−刀牛のふん尿の新しい有機物
は送ｇ、ｆ／／端よりスラリータンク亭の液面上に供給
され、下方に徐々に移動し、槽底より送液管７によって
サブビン）ｊに送られ循環する。曝気が行われると液面
上には泡が発生する。この泡は放ｉ１ｊるとスラリータ
ンク亭の上縁を越えて溢れ出るようになる。そこで消泡
機コｌが運転される。消泡磯コｌは泡が上昇しない程度
であればよいので間欠運転によってもよい。

−万、曝気装７！／４’のエゼクタ１６より噴出する気
水は第３図の平面図の第ダレ１に符号り。

Ｅで示すようにエゼクタ／６の噴流中心−ｔより花台に
広がる。４気装置ｌダより噴流の方向を見て右側へ分れ
る流れをり、同じく左側への流れをＥとするとスラリー
タンク亭の中心１１　ヘ偏向して渡れる流れＤ、よ両曝
気装置より流れＤにより互に助勢されて渦を生じ、噴流
中心：１ｓは直進し乍ら流れＤ側へ多少偏向して行く。

スラリータンク亭の周壁コアの１１１１への流れＥは湯
気装ｆ／ダの吸込みによる流れのため戻る傾向になる０
又、噴流中心コｌは直進し乍ら側１１シて涙噴流を生起
している＃気ｊｉＧ、前、／りと対称に配、された他の
曝気装置／４！に吸込まれる。そしてこれらの流れＤＳ
Ｂは７ラリータンクダの中心Ｚを中心とする大きな速度
のゆるい渦にのせられて旋回する。第３図、第４図を併
せて矢印Ｃ，Ｄ、Ａを見ると分るようにヌラリータンク
ｑ中の午のふん尿：よ（まなく１〃拌され、空気の供給
を受ける。従って好気性菌によるＭ機つ分解過程はヌラ
リータンクダ中の牛のふん尿について全面的に行われ、
偏りが少い。

既によく知られているように泡はふん尿中より液面上に
出るのである。従って曝気装置のエゼクタ刑面直上が泡
の発生が多いのであるが泡はその部分でふくれ上るのは
わずかであって液間上に広がり泡層を生ずるのである。

そこで実験によつ又最通な泡層保持ができるように既に
・つべ°たｘ５に７−ｍ９図に示すように消泡機コｌを
配し又ある。市泡機コｌが運転されると図示二点鎖線Ｆ
（第３図）内に消泡の効果が及ぶ。羽根にコＳにふれる
泡は液化され、羽根車コＳより遠心力ではね飛ばされ、
飛び乍ら更に他の泡を液化する。従って曝気装置ｔ１４
ｔを運転し泡が連続して発生し１いる状態で消泡機コｌ
を運転すると消泡機コｌを中心とする凹形泡面が出来上
る。そこで消泡−Ｊ／はスラリータンク亭の周壁とエゼ
クタ１６の噴流中心コｌとの間に配しであるから、泡が
スラリータンク亭の周縁を越えてあふれることがないの
である。そして羽根車コｊによ５消泡の性質上羽根車、
２３より下方の泡は消滅しないのでスラリータンク亭の
ふ。

ん尿液面は泡で確実に蔽われ保温される。

ｍｓ図は本発、明の他の実施例を示すもので地上式スラ
リータンクの平面図であるワこの実施例では曝気装置／
ダは３台配されている。配列は前述の実施例と同様であ
って、曝気装置／ダ、ｉスラリータンク亭の周壁コクに
近寄せてスラリータンク亭の中心２を対称の中心として
配される。

曝気装置！／４’のスラリータンクｑの槽底コロへの配
置の向きはスラリータンク亭の周壁コアの円の中心Ｚを
対称の中心として曝気装、１ｔｌＩＩは周壁コアに近づ
けて配され、曝気装置ｌダの水中ポンプ／！の中心とと
おりスラリータンク亭の中心Ｚを中心とする円３コの円
周と交叉して円周を同方向に同じ向きを向くように配さ
れる０即ちエゼクタ１６は曝気装置ｌダの水中ポンプの
中心における円３．：１の接線に対して角度θをなして
スラリータンク亭の中心側を向いている。

第１図の作用は第４図の実施例と同様、中心よりの噴流
中心２ｇは直進し乍ら左右に流れり。

Ｅと分れ、中心流は直進して中心側へ偏向し、流、れＤ
は互に助勢して渦流を生じ、流れＥは曝気装置ｌダの吸
込みの流れにより一部元に戻される。そしてスラリータ
ンク参内全体は４！ｆ図において右回りの渦流れで全体
がゆるヤかに流れる。そして垂直７同の流れの分布は既
に第３図で示した符号Ｃの流れがあるから、スラリータ
ンクダ内のふん尿液は充分攪拌され曝気される。

消泡機°コｌについても第４図と同様に配され同様の作
用を生ずる。

以上つとおり、本発明の地上式スラリータンクは円筒形
の地上式スラリータンクの底に周壁内周に近い位置にス
ラリータンクの中心を点対称の中心として対称に複数の
曝気装置を配し、スラリータンクの中心を中心とする円
の曝気装、ｔの位ｔにおける接線に対して中心側ヘエゼ
ク夕中心を傾けて設けたから、曝気空気がスラリータン
ク内ふん尿液にくまなく作用し、又、攪拌も滞留する被
処理部分を残すことなく行われる。

消泡機を曝気装置の噴流中心と噴流中心の側方の近い万
のスラリータンク周壁との間のスラリータンク内液面上
方に配したからふん尿液から発生する泡が適度に消泡さ
れ、スラリータンクからあふれることす＜、且つスラリ
ータンク内のふん尿液面上に泡層が残るから保温性がよ
くふん尿液の発酵を促進するのに役立つ。

以上の実施例では曝気装置／４１は一台及び３台の場合
をのべたがダ台以上の場合も同様であり、消泡機も同様
に配される。曝気装置／ダの配置は実施例では幾何学的
に正確な表現をしであるが何れも基準位置、方向を示す
ものであり、若干の変位した配置を許されるものである
。

病図面の簡単な説明　　　　　　□ 第１図は牛のふん尿のスラリータンク中における経日温
度変化を示す線図、第２図はスラリータンク内のふん尿
の粘度を示す線図、第３図は地上式ふん尿処理装置の縦
！ＩＴ面図、第ダ図は不発明の実施例を示すもので第３
図の一部平面図、ｆＪＸＩ図は本発明の他の実施例を示
す平面図である。

／・・・温度を示す？ｆｓ　　コ・・・曝気量　３・・
・外気の８温を示すｉｓｅ・・・スラリータンク　５・
・、サブピント　６・・・ゲート弁　り・・・送液管　
ｇ・・・室軸スラリーポンプ　！・・・吐出管　／／・
・・送液管ｌコ・・・制止弁　ｉｓ・・・液肥取出管　
ｌダ・・・嫌気装置　／＆・・・水中モータポンプ　／
Ａ・・・エゼクタ　１７・・・仕切弁　／１・・・消音
器　／９・・・空気導入管　コト・・消泡機　ココ・・
・梁　コ３・・・軸受ブラケット　コア・・・、モータ
　−！・・・カッタ２６・・・槽底　コア・・・周壁　
、２ｇ・・・噴流中心３コ・・・円。

峙杵出願人　株式会社荏原製作所 代　　理　　人　　　　　新　井　−部第４図 第５図 ５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｌ　円筒形の曝気槽の槽底の周壁内周に近い位置に曝気
   槽の中心を点対称の中心として対称もしくはほぼ対称に
   複数の曝気装置を配し曝気槽の中心を中心とし曝気装置
   をとおる円の曝気装置の位置に２ける接線に対して４気
   槽つ中心側へエゼクタの方向を傾けて水中曝気装置を備
   えると共に曝気槽の上部に消泡機を１藺えた円筒形・曝
   気槽。 ユ　消泡機を曝気装置ｔ７つエゼクタ中心延長上の噴流
   中心と該噴流中心の側方の近い刀の曝気槽周壁との間の
   曝気槽液面上方に配した特許請求の範ｆ！Ａ第１項記載
   の円筒形曝気槽０