特許 7534810 有機ゴミと汚水の同時処理可能な装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-06

(45)【発行日】2024-08-15

(54)【発明の名称】有機ゴミと汚水の同時処理可能な装置

(51)【国際特許分類】

   B09B 3/60 20220101AFI20240807BHJP

   B01F 27/1121 20220101ALI20240807BHJP

   B01F 27/90 20220101ALI20240807BHJP

   C02F 1/461 20230101ALI20240807BHJP

   C02F 3/00 20230101ALI20240807BHJP

   C02F 11/02 20060101ALI20240807BHJP

   C05F 9/02 20060101ALI20240807BHJP

   B09B 101/70 20220101ALN20240807BHJP

【ＦＩ】

B09B3/60 ZAB

B01F27/1121

B01F27/90

C02F1/461 Z

C02F3/00 C

C02F11/02

C05F9/02 A

B09B101:70

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2023007411

(22)【出願日】2023-01-20

(65)【公開番号】P2024072750

(43)【公開日】2024-05-28

【審査請求日】2023-01-20

(31)【優先権主張番号】202211435572.3

(32)【優先日】2022-11-16

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(73)【特許権者】

【識別番号】523023960

【氏名又は名称】温州大学

(74)【代理人】

【識別番号】100177220

【弁理士】

【氏名又は名称】小木 智彦

(72)【発明者】

【氏名】鄭 向勇

(72)【発明者】

【氏名】王 篠詠

(72)【発明者】

【氏名】韓 文娟

(72)【発明者】

【氏名】劉 仁蘭

(72)【発明者】

【氏名】濮 夢▲ジエ▼

(72)【発明者】

【氏名】徐 奔拓

(72)【発明者】

【氏名】範 春貞

(72)【発明者】

【氏名】趙 敏

(72)【発明者】

【氏名】井 芹寧

(72)【発明者】

【氏名】藤井 忠幸

【審査官】中田 光祐

(56)【参考文献】

【文献】中国特許出願公開第１０１７８６０９２（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許第１１１８０１００６（ＣＮ，Ｂ）

【文献】特開２０００－３２５９９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－１５６３３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－２２６５８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０４５８２８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０９Ｂ １／００－ ５／００

Ｃ０２Ｆ １／００－ １１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

有機ゴミと汚水を同時に処理できる装置であって、
前記有機ゴミを処理するための好気性生物リアクター（４）、緑化モジュール（２４）、前記汚水を処理するための地下パーコレーション装置を含有し、
前記好気性生物リアクター（４）は曝気管（３）、ガス排出管（２）、保温・ガス収集装置（９）及び好気性生物リアクター（４）の内部に設置される機械攪拌装置（１１）を含み、
前記保温・ガス収集装置（９）はファン（５）を介して曝気管（３）に接続されており、
前記ガス排出管（２）は地下パーコレーション装置中に連通し、
前記地下パーコレーション装置は、給水管（７）、土壌及び／又はフィラー（２５）、土壌及び／又はフィラー（２５）中に設置された補光ランプ（６）、好気性生物リアクター（４）の下方位置に設置されている水排出管（１０）及び水切り材（１）を含むことを特徴とする有機ゴミと汚水の同時処理可能な装置。

【請求項2】

前記好気性生物リアクター（４）は、上半分での保温材が充填されている保温・ガス収集装置（９）、及び下半分での螺旋攪拌器を内部に含有する機械攪拌装置（１１）を備え、
前記保温・ガス収集装置（９）と機械攪拌装置（１１）は回転ハンドルを介して接続され、
前記機械攪拌装置（１１）の底部に曝気管（３）が接続され、頂部にガス排出管（２）が接続されていることを特徴する請求項１に記載の有機ゴミと汚水の同時処理可能な装置。

【請求項3】

前記機械攪拌装置（１１）は、上から下まで等間隔に棒状攪拌棒が設置されていることを特徴とすることを特徴する請求項２に記載の有機ゴミと汚水の同時処理可能な装置。

【請求項4】

前記給水管（７）は、散水ろ床装置を含み、さらに給水管の流量を制御する調整弁（１７）が配設されている調整槽（１２）を外接していることを特徴とする請求項１に記載の有機ゴミと汚水の同時処理可能な装置。

【請求項5】

前記水排出管（１０）は出水槽（１５）に外接し、前記出水槽（１５）に汚水ポンプ（１６）とろ過膜（２３）が設けられ、前記出水槽内に曝気ディスクが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の有機ゴミと汚水の同時処理可能な装置。

【請求項6】

前記出水槽（１５）内に水中に浸漬されているチタン制塩素発生電解極板が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の有機ゴミと汚水の同時処理可能な装置。

【請求項7】

前記緑化モジュール（２４）は移動可能に設置され、その下部に取り外し可能なブロックが設けられ、前記緑化モジュール（２４）に植物（１３）が植栽されていることを特徴とする請求項１に記載の有機ゴミと汚水の同時処理可能な装置。

【請求項8】

前記補光ランプ（６）のカバーにランプシェードが設けられ、かつランプシェードの外に透明フィラー（２６）及びランプシェードを洗浄する洗浄器（１９）が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の有機ゴミと汚水の同時処理可能な装置。

【請求項9】

前記洗浄器（１９）は、給水管（７）に接続されているランプシェードの上方に一定距離で環状に設けられている複数の洗浄ヘッドを含み、前記複数の洗浄ヘッドはいずれもランプシェードに向かって設けられていることを特徴とする請求項８に記載の有機ゴミと汚水の同時処理可能な装置。

【請求項10】

前記有機ゴミと汚水の同時処理可能な装置の外をカバーし設置されているビニールハウス（８）をさらに含むことを特徴とする請求項１～９のいずれか１項に記載の有機ゴミと汚水の同時処理可能な装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は環境保護設備分野に関し、具体的には有機ゴミと汚水の同時処理可能な装置に関する。

【背景技術】

【0002】

現在、我が国の農村生活汚水には主に以下の特徴がある：（１）各戸の生活汚水量は都市生活汚水に比べて大きくないが、空間的に分散している、（２）汚水の排出には一定の粗放型の特徴があり、つまり独自の法則があり、ある日の中で汚水の排出には強い差異があり、一部の農村生活汚水は勝手に溝の中に排出されている。そのため、これに対する伝統的な汚水管網の収集方法は、短所が表れてくる。例えば、（１）汚水管網システムが各戸に接続されるコストが高い、（２）輸送には大量の動力の消費が必要で、コストが高い、（３）汚水は管網輸送中に漏れやすく、分散型住民のメンテナンスが困難である。従って、我が国の汚水処理技術の発展に伴い、農村の汚水処理技術である分散式汚水処理技術も徐々に発展している。その中、技術面で、物理的および化学的処理技術、生物的処理技術、生態学的処理技術に具体的に細分化される。

【0003】

農村生活ごみの伝統的な処理法は（１）鳥獣の糞便が簡単な堆肥処理を経て広大な農村土地に吸収されることができる簡単な堆肥、（２）露天焼却または簡易埋立によって行う焼却法に分けることができる。農村の生活ごみ成分の中で大きいな比率（５０％以上）を占めている腐りがちごみは伝統的な簡易処理方式による二次汚染の潜在的な危険性が顕在化しており、この腐りがちごみを分離してその場で処理することで、生活ごみの収集処理コストを大幅に下げることができ、その場で堆肥処理することは農村の腐りがちごみの「三化」を実現する有効な措置である。
現在、農村生活ゴミと生活汚水処理技術のよくある考え方はそれを分けて処理することであり、統一的な処理過程はなく、両者の間の協同性を無視して、大量のエネルギーの浪費をもたらして、例えば好気性生物リアクターが発生した熱は土壌内の微生物、土壌上層植物の成長を供給して、北方とその冬の土壌活動に適切な温度を提供することができる。逆に土壌の優れた保温性能は好気性生物リアクターの恒温材料として、温度の断層の発生、好気反応が不十分であることなどを防止することができる。また、土壌内部の豊富な微生物活動は好気反応器が産生した臭気に天然の分解を提供することができる。土壌微生物の活動と同時に、上層植物に絶え間ない二酸化炭素を提供して成長を促進する。そこで本発明は従来技術の不足に対して、比較的合理的な農村生活汚水処理及び再利用の方案を探す。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の目的は、従来技術に存在する欠点と不足を克服するために、有機ゴミと汚水の同時処理可能な装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明が採用した技術方案は以下の通りである：
有機ゴミと汚水の同時処理可能な装置であって、前記有機ゴミを処理するための好気性生物リアクター、緑化モジュール、前記汚水を処理するための地下パーコレーション装置を含有し、前記好気性生物リアクターは曝気管、ガス排出管、保温・ガス収集装置及び好気性生物リアクターの内部に設置される機械攪拌装置を含み、前記保温・ガス収集装置はファンを介して曝気管に接続されており、前記ガス排出管は地下パーコレーション装置中に連通し、前記地下パーコレーション装置は、給水管、土壌及び／又はフィラー、土壌及び／又はフィラー中に設置された補光ランプ、好気性生物リアクターの下方位置に設置されている水排出管及び水切り材を含み、前記有機ゴミと汚水の同時処理可能な装置は、地上部分がビニールハウスにカバーされるように、設置され、地下の部分が隔水性材料（例えば、ジオテクスタイル）によって周囲の土壌から隔離されている。

【0006】

前記好気性生物リアクターは腐りがちのゴミを内蔵し、具体的には残菜残飯、菜梗菜葉、肉食内臓、果皮瓜皮の中の１種または複数であり、分解しやすい生ゴミの含水量を下げるために、木屑、茎、干し草の中の１種または複数である乾燥物を一部的に添加することができ、好気性生物リアクターで処理した後に好気性堆肥を形成し、人工的に取り出す。

【0007】

好ましくは、前記好気性生物リアクターは、上半分での発泡ポリウレタン、ゴム塑性保温材、膨張ポリベンゼン板、グラスファイバーボードの１種以上である保温材が充填されている保温・ガス収集装置、及び下半分での螺旋攪拌器を内部に含有する機械攪拌装置を備え、前記保温・ガス収集装置と機械攪拌装置は回転ハンドルを介して接続され、機械攪拌装置の底部に曝気管が接続され、頂部にガス排出管が接続され、前記機械攪拌装置は、上から下まで等間隔に棒状攪拌棒が設置されている。

【0008】

好ましくは、前記給水管は、散水ろ床装置を含み、さらに調整槽を外接しており、汚水を重力作用によりフィラー層に均一に分布させ、土壌とフィラーにより給水の懸濁物が吸着されて、閉塞の可能性を低減し、表面に付着の微生物により汚染物の一部を除去することができる。前記調整槽には、給水管の流量を制御する調整弁が配設されている。

【0009】

好ましくは、前記水排出管は出水槽に外接し、前記出水槽に汚水ポンプとろ過膜が設けられ、前記出水槽内に曝気ディスクが設けられており、前記出水槽内に水中に浸漬されているチタン制塩素発生電解極板が設けられており、前記塩素発生電解極板は商用電源又はソーラーパネルを介して電力を供給し、出水槽に入った汚水は塩素発生電解極板によって水中の塩素を分解し塩素ガスを発生し、出水槽内の病害菌を殺滅した後、出水槽内の水質を検出し、基準を満たさなければ還流装置を起動して汚水を緩衝槽に注入して再処理し、その還流比を１０％から３００％とし、検出基準に満たした後も排出し、排出と同時にオゾンを混入して、更に病害原体と細菌を殺滅することにより、処理手順全体が完了する。

【0010】

好ましくは、出水槽の出水口は出水槽の総高さの約８０％に位置し、出水槽に汚水貯蔵のための十分な貯蔵空間を持たせて、汚水の還流と再処理、及び全スペクトル植物成長灯の洗浄に便利である。

【0011】

好ましくは、前記緑化モジュールに植物が植栽され、かつ緑化モジュールは移動可能に設置され、その下部には取り外し可能なブロックが設けられ、腐りがちの有機ゴミと処理後堆肥の交換を容易にする。

【0012】

好ましくは、前記補光ランプのカバーにランプシェードが設けられ、かつランプシェードの外に透明フィラー及びランプシェードを洗浄する洗浄器が設けられており、前記洗浄器は、給水管に接続されているランプシェードの上方に一定距離で環状に設けられている複数の洗浄ヘッドを含み、前記複数の洗浄ヘッドはいずれもランプシェードに向かって設けられているが、洗浄装置はより良い光透過効果を達成するために、ランプシェードの長手方向に追従し上下運動させて洗浄を行うように、設置されてもよい。

【発明の効果】

【0013】

上記の方案を採用することにより、本発明は腐りがちの有機ゴミと汚水を同時に効果的に処理することができ、しかも環境適合性が良く、処理が効率的で、臭気がなく、景観効果が良いなどの利点を有する。

【0014】

本発明の有益な効果は以下の通りである：汚水に対して地下パーコレーション装置を用いて処理し、腐りがちの有機ゴミを好気性生物リアクターで処理し、土壌の保温作用を通じてガス供給と腐りがちの有機ゴミの好気生物反応を促進し、この時、好気性生物リアクターは有機ゴミを分解する過程で熱を発生し、地下パーコレーション装置中の微生物活動の高効率性を維持し、高い土壌微生物活性が、汚水処理効果をさらに促進すると同時に二酸化炭素を放出して植物の光合成を促進し、生産率を高めることができる。好気リアクターの排出ガス中に含まれる残留酸素ガスは土壌パーコレーション装置中の汚水処理細菌に利用され、汚水処理効率を向上させることができ、同時に土壌中の微生物を利用して好気リアクターの排出ガス中に含まれる臭気の浄化を実現することができる。土壌中に設置された補光ランプ及び透明フィラーは藻類、コケ等を土壌内部及び透明フィラー表面に成長させ、藻類及びコケは汚水中の窒素、リンを吸収し、酸素を放出し、さらに土壌パーコレーションシステム中の好気性細菌の使用に供給することができる。この装置は資源の多用を実現し、しかもコストが低いながら、異なる汚染物のタイプを迅速に処理することができ、土壌の肥力を回復すると同時に、植物の成長に良好な条件を提供する。

【図面の簡単な説明】

【0015】

本発明の実施例又は従来技術の技術案をより明確に説明するために、以下に実施例又は従来技術で使用に必要とする図面を簡単に説明し、以下に説明する図面は本発明の一部の実施例に過ぎず、当業者であれば、創造的な労力しない前提で、これらの図面に基づいて、得られた他の図面も本願発明の範囲であることが明らかである。

【0016】

【図1】図１は本発明の実施例の全体構成図である。

【図2】図２は本発明におけるガス、汚水の流れ方向の模式図である。

【図3】図３は本発明における好気性生物リアクターである。

【図4】図４において、Ａは図３のａ－ａ断面図、Ｂは図３のｂ－ｂ断面図、Ｃは図３のｃ－ｃ断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

本発明の目的、技術案及び利点をより明確にするために、以下に添付図面を参照して本発明をさらに詳細に説明する。

【0018】

本発明で言及される方向及び位置用語、例えば、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「内」、「外」、「頂部」、「底部」、「側面」などは、図面を参照する方向又は位置だけである。したがって、使用される方向および位置の用語は、本発明の保護範囲の制限ではなく、本発明を説明および理解するために使用される。

【0019】

図１に示すように、本発明の実施例では、汚水はまず調整槽１２によって汚水の緩衝を行い、系への有毒物質の入りによる汚染を回避し、その後、フィラー２５の担持系とともに汚水の窒素及びリンの除去を行うように、給水管７中の散水ろ床によって土壌に滴下し、且つ地下パーコレーション装置は無動力運転方式を採用し、窒素及びリンの除去において重力作用に従って水体を上から下まで補光ランプ６に濃厚になっている微生物によって水体内の有機物をさらに除去した後、各フィラー層を経て粗濾過から精濾過した後、緩衝槽に入って再び水排出管１０に流入し、汚水ポンプ１６によって出水槽１５に引き上げ、出水槽の上部に位置した濾過膜２３によって濾過し、濾過後に水体を消毒処理（オゾン、紫外、投薬の三者から一つを選択）し、トイレを流す基準を満たしたら再利用する。

【0020】

その協同作用原理：好気性生物リアクター４は腐りがちの有機ゴミを分解する過程で、放出された熱により、周辺の土壌に加熱を実現し、微生物活動の効率性を維持することができる同時、土壌微生物はゴミ分解過程における排出臭気の処理を実現することができる。前記地下パーコレーション装置の処理時間は１トンの水及び２～１０平方メートルの土地面積あたり１日であり、好気性生物リアクターは３６０ｃｍ^３／個に制御され、単一反応時間は腐りがちのごみの含水量に応じて７～１０日であり、地下パーコレーション装置中の水力負荷は１２．５～１６．７ｃｍ／ｄの間に制御される。

【0021】

図３～４に示すように、好気性生物リアクターに接続された曝気管３は好気性生物リアクターに対して空気を吹き込み続けるが、好気性生物リアクター４の頂部が円形孔状構造２０を有し、均一な孔は好気性生物リアクター４の内部で発生したガスの吹き出しに有利であり、吹き出し後にリアクター上のガス排出口２１からそれに接続されているガス排出管２に導入され、さらにガス排出管２から土壌と充填材２５に入って反応する。

【0022】

図３に示すように、好気性生物リアクター４は手回しまたは電動式機械攪拌装置１１を内蔵し、前記機械攪拌装置１１は上から下まで等間隔に棒状攪拌棒が設置されており、具体的には好気性生物リアクター４内部の腐りがちのゴミに応じて０．５日又は１日に１回攪拌することを選んで、毎回攪拌時間は５ｍｉｎ以上である。

【0023】

本装置の上方には、曝気及び生化学反応中に吹き込まれたガス及び発生したガスを収集する光透過性の保温・ガス収集フード９が設置され、ファン５は収集したガスを曝気管３に送り込んで好気性生物リアクター４に送入し、送風機による送風の前記曝気管３はＤＮ １５０ＰＶＣ管で形成され、好気性生物リアクターのガス排出管２は開孔直径２ｍｍ、開孔率３０％のＤＮ １５０ＰＶＣ管であり、ガス排出管は地表面から３０～７０ｃｍであり、ガス排出管の表面は厚さ８～１２ｍｍの不織布で被覆される。

【0024】

前記給水管７は、開孔直径２ｍｍ、開孔率３０％のＤＮ １５０ＰＶＣを用いて形成され、地表面からの距離が１～１．２ｃｍ、表面が厚さ８～１２ｍｍの不織布で被覆され、１～１．５ｍ間隔の密度で配置される。

【0025】

前記可動式緑化モジュール２４内には植物１３が設置され、植物種類はニラ、トマト、ピーマン、ペパーミント、エゾミソハギ、イチハツ、キショウブ、Ｓｃｉｒｐｕｓ ｖａｌｉｄｕｓ Ｖａｈｌ、カタローの１種または数種であり、植物の栽培密度は１５～３０本／ｍ^２とし、可動式緑化モジュール２４はステンレス製の網状の枠で構成され、腐りがちの有機ゴミの交換と処理後の堆肥の処理に便利な取り外し可能なブロックを設置することもできる。

【0026】

補光ランプ６の外部はｐｖ材料の透明ランプシェード１８で囲まれており、ランプシェードを定期洗浄するためにランプシェード１８の上方に洗浄器１９が接続されており、前記洗浄器１９はランプシェード１８との間隔を保つように環状に設けられて、洗浄器１９のヘッドは複数であり、かついずれもランプシェードに向かっており、死角なしで３６０度の洗浄を実現できるようになっている。洗浄装置による補光ランプに対する洗浄周期は状況に応じて０．５～１０日あたり１回が選択され、毎回の洗浄時間は１ｍｉｎ以上になるようにする。

【0027】

補光ランプカバー６の周囲には、ガラス材質の透明フィラー２６が１周で設けられ、ガラスフィラーの厚さは３～３０センチに設置することができる。微細なガラスフィラー２６による光の反射と屈折により、補光ランプ６の光路を延長し、暗所である密閉した土壌環境に光の利用率を高め、コストを削減するとともに、コロニー富化のためにより有利な生存条件を高め、光路延長を行うことで、土壌内部の藻類、コケ類の成長を促進でき、それによって土壌施設内部への酸素供給を実現し、装置の汚水処理効率を高めることができる。

【0028】

調整槽１２を通じてまとめて調整した後、給水管７を通じて地下パーコレーション装置に入り、地下パーコレーション装置の外部はジオテクスタイル１を通じて周囲の土壌と隔離し、地下パーコレーション装置の高さは１．５～２ｍで、しかもその底部に水排出管１０を配置し、水排出管１０は開孔直径２ｍｍ、開孔率１０％のＤＮ５０ ＰＶＣ管を用いて制管し、外部に厚さ８～１２ｍｍの不織布が被覆され、間隔１～１．５ｍの密度で配置し、地下パーコレーション装置内部には管材を除いて土壌を充填する。

【0029】

最後に地下パーコレーション装置で処理した水はオゾン、紫外線ランプ或いは塩素プロセスで消毒し、オゾン消毒時の酸化剤の投入量は３～５ｇ／ｍ^３、紫外線ランプによる消毒時は４Ｗ紫外線ランプを採用し、消毒時間は５～７ｍｉｎ／１トン汚水とし、塩素プロセスで消毒時の酸化剤の投入量は８～１０ｇ／ｍ^３である。
以上開示したのは本発明の好適な実施例にすぎず、もちろんこれによって本発明の請求項の範囲を限定することはできないので、本発明の請求項に基づいて、同等な変化は、依然として本発明の範囲に属する。

【符号の説明】

【0030】

１ 水切り材
２ ガス排出管
３ 曝気管
４ 好気性生物リアクター
５ ファン
６ 補光ランプ
７ 給水管
８ ビニールハウス
９ 保温・ガス収集装置
１０ 水排出管
１１ 機械攪拌装置
１２ 調整槽
１３ 植物
１４ エアレーションディスク
１５ 出水槽
１６ ポンプ
１７ 調整弁
１８ ランプシェード
１９ 洗浄器
２０ 頂部孔
２１ ガス排出口
２２ 機械つまみ
２３ 濾過膜
２４ 緑化モジュール
２５ 土壌及び／又はフィラー
２６ 透明フィラー。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】