良いものが多すぎる
何世紀にもわたり、農家は家畜の糞を肥料として利用してきた。この糞は栄養分と水分が豊富で、畑に撒くだけで作物の生育を助ける。しかし、現代農業を席巻する大規模畜産は、かつて同じ面積の土地で生産されていた量よりもはるかに多くの糞を生産している。

「堆肥は良質な肥料ではありますが、散布すると流出水が発生し、貴重な水源を汚染する可能性があります」とサーストン氏は述べた。「LWRの技術は、水を回収・浄化し、下水から栄養分を濃縮することができます。」

同氏は、このような処理方法は総処理量を削減するため、「畜産業者にとって費用対効果が高く、環境に優しい代替手段となる」と述べた。

サーストン氏は、このプロセスには機械的および化学的な水処理が含まれており、糞便から栄養分と病原体を分離すると説明した。

「この技術は、リン、カリウム、アンモニア、窒素などの固体状で貴重な栄養素の分離と濃縮に重点を置いています」と彼は述べた。

このプロセスの各段階では異なる栄養素が除去され、そして「最終段階では膜ろ過システムを用いてきれいな水を回収する」。

同時に、「排出量ゼロを実現するため、最初の取水工程で使用した水はすべて再利用・リサイクルされ、貴重な生産物として畜産業で再利用される」とサーストン氏は述べた。

流入物質は家畜糞尿と水の混合物で、スクリューポンプを通してLWRシステムに供給されます。分離器とスクリーンによって液体から固形物が除去されます。固形物が分離された後、液体は移送タンクに集められます。微細固形物除去段階へ液体を移送するポンプは、流入ポンプと同じです。その後、液体は膜ろ過システムの供給タンクにポンプで送られます。

遠心ポンプは液体を膜を通して送り込み、処理液を濃縮された栄養液ときれいな水に分離します。膜ろ過システムの栄養液排出端にあるスロットルバルブは、膜の性能を制御します。

システム内のバルブ
LWRは2種類のバルブ膜ろ過システムの流量調整用システムグローブバルブおよびボールバルブ隔離のため。

サーストン氏によると、ボールバルブのほとんどはPVC製で、メンテナンスやサービスのためにシステムコンポーネントを隔離する役割を果たす。また、小型のバルブの中には、プロセスストリームからサンプルを採取・分析するためにも使用されるものがある。遮断弁は、膜ろ過の排出流量を調整し、栄養素と清浄水を所定の割合で分離できるようにする。

「これらのシステムのバルブは、糞便に含まれる成分に耐えられるものでなければなりません」とサーストン氏は述べた。「地域や家畜の種類によって異なる場合もありますが、当社のバルブはすべてPVCまたはステンレス鋼製です。バルブシートはすべてEPDMまたはニトリルゴム製です」と付け加えた。

システム全体のバルブのほとんどは手動操作です。膜ろ過システムを通常運転から現場洗浄プロセスに自動的に切り替えるバルブもいくつかありますが、これらは電気式です。洗浄プロセスが完了すると、これらのバルブへの通電が停止され、膜ろ過システムは通常運転に戻ります。

プロセス全体は、プログラマブルロジックコントローラ（PLC）とオペレータインターフェースによって制御されます。システムにはリモートアクセスが可能で、システムパラメータの確認、操作変更、トラブルシューティングを行うことができます。

「このプロセスにおいて、バルブやアクチュエータが直面する最大の課題は腐食性の雰囲気です」とサーストン氏は述べた。「プロセス流体にはアンモニウムが含まれており、建物内のアンモニアと硫化水素の濃度も非常に低いのです。」

地理的な地域や家畜の種類によって直面する課題は異なりますが、基本的なプロセスはどの場所でも共通しています。糞便の種類によって処理システムに微妙な違いがあるため、「装置を製造する前に、各顧客の糞便を研究所で検査し、最適な処理計画を決定します。これはパーソナライズされたシステムです」とスース・ヒー氏は述べています。

需要の高まり
国連水資源開発報告書によると、現在、世界の淡水取水量の70%は農業によるものである。同時に、2050年までに推定90億人の食料需要を満たすためには、世界の食料生産量を70%増加させる必要がある。技術革新がなければ、それは不可能である。

この需要に応えるため、家畜用水のリサイクルやバルブの革新といった新素材や技術革新が開発され、これらの取り組みの成功が確実視されるようになった。これは、地球が限られた貴重な水資源をより有効活用し、世界の食糧供給に貢献できる可能性が高まることを意味する。

このプロセスに関する詳細については、www.LivestockWaterRecycling.comをご覧ください。