JP2005262077A

JP2005262077A - 屎尿処理装置および屎尿処理方法

Info

Publication number: JP2005262077A
Application number: JP2004077948A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Nakadai; 光雄中台
Original assignee: RINFUOOSU KOGYO KK
Current assignee: RINFUOOSU KOGYO KK
Priority date: 2004-03-18
Filing date: 2004-03-18
Publication date: 2005-09-29

Abstract

【課題】屎尿の浄化水を無放流で処理することが可能な屎尿処理装置を提案すること。
【解決手段】屎尿を土壌処理槽３内の土壌層３ａ中における地表近くの水平状多孔管３ｂに導き、この多孔管３ｂから屎尿を土壌中に毛管浸透させて浄化するようにしてある屎尿処理装置において、土壌処理槽３の内底部３ｃから土壌層３ａ中または土壌層３ａの地表上にまで延びている還流管４を有し、この還流管４における水平状管部分４ａを、土壌層３ａの地表に露出させて散水管４ｂとするか或いは多孔管３ｂよりも地表に近く且つ多孔管３ｂの近くに平行状に配設させて吐水管４ｄとし、水平状管部分４ａの側面に設けた多数の吐水口から土壌処理槽３の内底部３ｃの浄化水が流出して土壌中を毛管移動中に窒素分をガス化されて地表より蒸発するようにしてある。
【選択図】図１

Description

本発明は、水源地涵養林等の無放流を求められる地域あるいは一部放流が可能な地域に有用な屎尿処理装置および屎尿処理方法に関する。

本願出願人は、特開平１１−３３５７５において、電気を使用可能な場所での土壌利用による屎尿循環処理トイレシステムを提案し、特開２０００−４２５７９で電気を使えない場所での同型式のシステムを提案している。
しかし、この２方式ともに、使用していると小便および大便の液化物は増加していくので全水量が増加するのを避けられない。
このシステムでは、主要処理部分である土壌処理槽を屋外に設置することによって雨水を受け、雨水で希釈された浄化水を放流したり、浄化水を液肥として付近の植生に与えたりしていた。
この土壌によって浄化処理された浄化水は無色透明であり、ＢＯＤ値も極めて低いが、硝酸態、亜硝酸態の窒素を５０〜１００ｐｐｍ位の濃度で含有している。普通の場所では、この浄化水で便器洗浄をしたり、その肥料効果を利用して付近に花壇や畑を作っているが、山林の水源に近い水源地涵養林等では窒素分をできる限り少なくするか全く出さないものを要求されている。
特開平１１−３３５７５特開２０００−４２５７９

解決しようとする課題は、第１には、屎尿の浄化水を無放流で処理することが可能な屎尿処理装置を、第２には、さらに、浄化水の放流を避けられない場合でも、窒素の負荷を限りなく小さくした排出で済ますことが可能な屎尿処理装置を、第３には、さらに、処理能力が高く、しかも、設置場所の景観等を損ねぬように配置可能な屎尿処理装置を、第４には、屎尿の浄化水を無放流で処理することが可能な屎尿処理方法を提案することを目的としている。

本発明は前記した課題を達成するため、屎尿処理装置では、以下の構成にしたことを特徴とする。
１．屎尿を土壌処理槽内の土壌層中における地表近くの水平状多孔管に導き、この多孔管から屎尿を土壌中に毛管浸透させて浄化するようにしてある屎尿処理装置において、前記土壌処理槽の内底部から土壌層中または土壌層の地表上にまで延びている還流管を有し、この還流管における水平状管部分を、土壌層の地表に露出させて散水管とするか或いは多孔管よりも地表に近く且つ多孔管の近くに平行状に配設させて吐水管とし、水平状管部分の側面に設けた多数の吐水口から土壌処理槽の内底部の浄化水が流出して土壌中を毛管移動中に窒素分をガス化されて地表より蒸発するようにしてあることを特徴とする。

すなわち、本発明は、硝酸態となった窒素が、酸素の少ない条件で脱窒菌に遭遇すると、炭素分さえあれば容易に窒素ガスになるという現象に着目し、土壌処理槽の内底部に集まった浄化水をもう一度、水平状多孔管よりも土壌層の地面に近くで、しかも、多孔管の近くまで導くことによって、目的を達成できることを知見したものである。
そして、便槽内の汚物は嫌気菌により分解され易い有機物濃度１％以上の濃いものが望まれるので、便器は１回の洗浄水量が３００ｃｃ程度の簡易水洗便器が適している。簡易水洗便器では汚物が適量の洗浄水で希釈されるため、ＢＯＤは２０００〜３０００ｐｐｍと土中微生物が最も繁殖し易く、いわば餌が豊富な屎尿になる。
この場合における装置は、多量の洗浄水で希釈されて汚物のＢＯＤが低過ぎて土壌微生物の繁殖に適さない水洗便器および汚物のＢＯＤが８０００〜１５０００ｐｐｍと高過ぎる汲み取り便器を除いて、少量の洗浄水でボール面を洗浄可能にしてある簡易水洗便器と、この簡易水洗便器に便槽を経て連通状の土壌処理槽を有し、便槽内から屎尿を土壌処理槽内の土壌層中における地表近くの水平状多孔管に導き、この多孔管から屎尿を土壌中に毛管浸透させて浄化するようにしてある屎尿処理装置において、前記土壌処理槽の内底部から土壌層中または土壌層の地表上にまで延びている還流管を有し、この還流管における水平状管部分を、土壌層の地表に露出させて散水管とするか或いは多孔管よりも地表に近く且つ多孔管の近くに平行状に配設させて吐水管とし、水平状管部分の側面に設けた多数の吐水口から土壌処理槽の内底部の浄化水が流出して土壌中を毛管移動中に窒素分をガス化されて地表より蒸発するようにしてある構成になる。

便槽の中で分解された屎尿分解水の中身は、洗浄水の他に、酢酸、プロピオン酸を中心とする有機酸と、小便を元とするアンモニア性窒素が多く含まれ、そのうち有機酸は便槽内で大部分がメタンガス、炭酸ガスとなるが、残りの有機物、有機酸がアンモニア性窒素とともに土壌処理槽の水平状多孔管から土壌中に毛管移動する。土壌の特性は、土壌中の様々な微生物が有機物を分解すると同時に土壌中に多く生きている硝酸菌、亜硝酸菌が土壌の表層の好気性部分で急激に繁殖し、アンモニア性窒素を亜硝酸、硝酸性の窒素に変える。この硝酸、亜硝酸性窒素は、土壌中を毛管移動して降下中に、一部は土中脱窒菌の作用で窒素ガス化されるが、かなりの量の浄化水が硝酸、亜硝酸に変化して土壌処理槽の内底部に溜まる。
そこで、この硝酸性窒素を多く含む浄化水を脱窒するため、土壌処理槽の内底部に集まった浄化水をもう一度、土壌層の表面の極めて浅いところ、それも水平状多孔管近くのすぐ上に戻し、硝酸態となった窒素が酸素の少ない条件で脱窒菌に遭遇すると炭素分さえあれば容易に窒素ガスになるという現象を利用して、窒素ガス化することで硝酸性窒素を減少させ、この浄化水の循環を繰り返すことで放流時の窒素分を限りなく減少させていく。

浄化水は、水平状多孔管から土壌中に入った屎尿中のＢＯＤを炭素源として土壌中を一緒に降下しながら土中脱窒菌の作用を受けて脱窒されていくわけである。水平状多孔管から流出する屎尿中に含まれるアンモニア性窒素は土壌中を降下（毛管移動）しながら、硝酸菌、亜硝酸菌の作用を受けて硝酸、亜硝酸化されていく。土壌層の比較的浅い好気部分では他のＢＯＤ（有機酸）が早くガス化してＢＯＤ値を低下させてしまうので、炭素源を利用できないが、土壌層に還流される浄化水は硝酸体の窒素になっていて、水平状多孔管から周辺に毛管浸透してくる屎尿中のＢＯＤを利用して脱窒されるわけである。
そのため、屎尿が出る水平状多孔管と浄化水が出る還流管の水平状管部分との位置関係は、水平状管部分が多孔管よりも地表に近く且つ多孔管の近くに平行状に位置していること、すなわち、水平状管部分の吐水口から流出する硝酸、亜硝酸性の浄化水が水平状多孔管近くの土壌中を毛管移動中に窒素分を土中脱窒菌に脱窒されて窒素ガス化される関係になっていればよい。

かかる脱窒システムは、蒸発散によって放流をさせない水源地涵養林地区向けにふさわしい。それには、便器は簡易水洗便器が実力を発揮する。すなわち、１回当たり大小便２００ｃｃまたは２００ｇと洗浄水が３００ｃｃで合計５００ｃｃであるから、極めて小さい面積で蒸発させることが可能である。加えるに、水平状多孔管から土壌層に浸透する屎尿を地表近くの土壌中に入れているので相当部分が蒸発することになる。この地表下の深さは大略１０ｃｍ前後程度であるのが望ましい。また、内底部に貯溜した浄化水を好天の日にでも適時ポンプアップして地表近くの土壌中に入れるようにすることで大部分が蒸発するようになる。
内底部に貯溜している浄化水は、硝酸性窒素を含むだけで臭気も細菌も少ないので、適時ポンプアップして地表へスプリンクラー散布することに支障はない。この場合、年平均土壌面蒸発量は３〜５ｌ／ｍ^２と考え、少し大きく設計すれば全量蒸発も可能であり、面積が不足する場合には極く少量の硝酸値の低い浄化水を内底部内から排水管を経て放流する併用方式にすることもできる。１人１回２００ｃｃの小便分の蒸発を考えるなら、１ｍ^２当たり２ｌ／日と見ても、１０ｍ^２の表面で１００人、２０ｍ^２で２００人の蒸発処理が可能である。

したがって、浄化水は、たとえば簡易水洗便器の洗浄に使う量を確保し、余剰分を土壌層に還流して蒸発させられることになり、無放流の水源地涵養林向け、少量の放流が可能な地区向けに適している。
浄化水の移送は、手動ポンプで行うようにしてもよいし、或いは、太陽光発電によってポンプを好天の日だけ作動させてやるだけにしてもよい。
また、近頃は培養された脱窒菌の入手も可能なので、あらかじめ土壌層中に嫌気状マットに菌を含浸させたものを所々に埋めておくようにすればさらに効果的である。

２．前記した１において、土壌処理槽が、内底部の浄化水を槽外に流出可能な排水管を有していることを特徴とする。
少量の放流が可能な地区向けに適している。

３．前記した１または２において、土壌処理槽が、その上面に通風空間が確保された状態に覆い材で覆設してあることを特徴とする。
覆い材は、透明プラスチック製の屋根材であってもよいし、板張りのデッキ材等でもよく、土壌層の地面上に通風空間を確保できるものであればよい。前者であれば、太陽光が透過することになるので浄化水の蒸発が促進され、後者であれば、休息場所の提供に寄与し得るし、景観を害することも無く、山や公園等に適している。

そして、本発明の屎尿処理方法では、以下の構成にしたことを特徴とする。
４．屎尿を土壌処理槽内の土壌層中における地表近くの水平状多孔管に導き、この多孔管から屎尿を土壌中に毛管浸透させて浄化するようにしてある屎尿処理方法において、土壌処理槽の内底部に貯留した浄化水を、内底部から還流管を経て土壌層中または土壌層の地表上に導き、然る後に、還流管における水平状管部分で形成される散水管から浄化水を土壌層の地表に散水するか或いは当該水平状管部で形成される吐水管から浄化水を水平状多孔管よりも地表に近くて且つ多孔管に近い土壌中に吐水することにより、浄化水が土壌中に浸透して毛管移動中に窒素分がガス化されて地表より蒸発するようにしてあることを特徴とする。
また、かかる処理システムは、水洗便器、汲み取り便器を除いて、少量の洗浄水でボール面を洗浄可能にしてある簡易水洗便器と、この簡易水洗便器に便槽を経て連通状の土壌処理槽を有し、便槽内から屎尿を土壌処理槽内の土壌層中における地表近くの水平状多孔管に導き、この多孔管から屎尿を土壌中に毛管浸透させて浄化するようにしてある屎尿処理方法において、土壌処理槽の内底部に貯留した浄化水を、内底部から還流管を経て土壌層中または土壌層の地表上に導き、然る後に、還流管における水平状管部分で形成される散水管から浄化水を土壌層の地表に散水するか或いは当該水平状管部で形成される吐水管から浄化水を水平状多孔管よりも地表に近くて且つ多孔管に近い土壌中に吐水することにより、浄化水が土壌中に浸透して毛管移動中に窒素分がガス化されて地表より蒸発するようにしてある構成にしてもよい。

Ａ．請求項１により、浄化水は、便器たとえば簡易水洗便器の洗浄に使う量を確保し、余剰分を土壌層に還流して蒸発させられることになり、無放流の水源地涵養林地区向けに有用である。
Ｂ．請求項２により、さらに、浄化水の放流を避けられない場合でも、窒素の負荷を限りなく小さくした排出で済ますことができ、少量の放流が可能な地区向けに有用である。
Ｃ．請求項３により、さらに、土壌層の地面上に通風空間を確保できるので、通風がよく、かなりの蒸発力が得られ、無放流に貢献できる。
そして、覆い材が透明プラスチック製の屋根材であれば、太陽光が透過することになるので浄化水の蒸発が促進されることになるし、覆い材が板張りのデッキ材等あれば、休息場所の提供に寄与し得るし、景観を害することも無く、山や公園等に有用である。
Ｄ．請求項４により、浄化水は、便器たとえば簡易水洗便器の洗浄に使う量を確保し、余剰分を土壌層に還流して蒸発させられることになり、無放流の水源地涵養林地区向けに有用である。

図１および図２には本発明の屎尿処理装置における実施の１形態として、簡易水洗便器および便槽と組み合わせて構成した屎尿処理装置を例示しており、少量の洗浄水でボール面を洗浄可能にしてある簡易水洗便器１と、この簡易水洗便器１に便槽２を経て連通状の土壌処理槽３を有している。
簡易水洗便器１から流出した大小便および洗浄水からなる屎尿は、便槽２における第１腐敗室２ａに流入し、次に第１腐敗室２ａから第２腐敗室２ｂに順次流入し、然る後に、第２腐敗室２ｂ内の水中ポンプ２ｃに吸い上げられて同室内から土壌処理槽３内の土壌層３ａ中における地表近くの水平状多孔管３ｂに導かれ、この多孔管３ｂ側面の流出口から土壌中に毛管浸透して、槽底の内底部３ｃまで下降する過程で浄化され、内底部３ｃに浄化水が貯溜されるように形成してある。

そして、土壌処理槽３には、内底部３ｃから土壌層３ａの地表上にまで延びている還流管４を配設してあり、この還流管４における水平状管部分４ａは、土壌層３ａの地表上に露出させて散水管４ｂとしてある。内底部３ｃ内の浄化水は、内底部３c内の水中ポンプ４ｃに吸い上げられて水平状管部分４ａの側面に設けた多数の吐水口から土壌層３ａの地表に散布され、この散布された浄化水は土壌中を毛管移動中に窒素分をガス化されて地表より蒸発するように形成してある。
また、内底部３ｃ内と簡易水洗便器１は送水管５で接続しており、この送水管５は還流管４から分岐して簡易水洗便器１の貯水タンク１ａに接続し、簡易水洗便器１の洗浄に使う量の洗浄水が給水されるようにしてある。散水管４ｂへの送水と貯水タンク１ａへの給水の切り換えは分岐部分に配設した切り換えバルブ６で行なわれる。

土壌処理槽３における土壌層３ａの地表上には、透明プラスチック製の屋根材７を覆設してあり、土壌層３ａの地表上に通風空間８を確保することで、太陽光が透過して地表が加温され、浄化水の蒸発が促進されるようにしてある。
また、土壌処理槽３には集水槽９を接続することで、還流管４から切り換えバルブ１０を経て分岐した回収管１１で不要な浄化水を集水槽９に回収し、同槽の排水管１２から放流し得るようにしてある。
水中ポンプ２ｃ、４ｃおよび切り換えバルブ６、１０は制御装置（図示せず）と連絡しており、ソーラーパネル１３の電力供給を受けて適時運転するようにしてある。

これにより、浄化水は、簡易水洗便器１の洗浄に使う量が確保され、余剰分の浄化水は散水管４ｂから散布して土壌層３ａに還流して蒸発させられる。
さらに、浄化水が集水槽９に流出しないように切り換えバルブ１０を制御して運転することで、浄化水を外部に一切流し出さずに処理する無放流運転になる。また、浄化水が集水槽９に流出するように切り換えバルブ１０を制御して運転することで、浄化水を外部に一部放流し処理する少量放流運転になる。
かかる無放流運転、少量放流運転は、前記したように切り換えバルブ１０を制御することでいずれかに運転して行なうことが可能である。

図３および図４には本発明の屎尿処理装置における実施の１形態として、簡易水洗便器および便槽と組み合わせて構成した他の屎尿処理装置を例示しており、少量の洗浄水でボール面を洗浄可能にしてある簡易水洗便器１と、この簡易水洗便器１に便槽２を経て連通状の土壌処理槽３を有している。
簡易水洗便器１から流出した大小便および洗浄水からなる屎尿は、便槽２における第１腐敗室２ａに流入し、次に第１腐敗室２ａから第２腐敗室２ｂに順次流入し、然る後に、第２腐敗室２ｂ内の水中ポンプ２ｃに吸い上げられて同室内から土壌処理槽３内の土壌層３ａ中における地表近くの水平状多孔管３ｂに導かれ、この多孔管３ｂ側面の流出口から土壌中に毛管浸透して、槽底の内底部３ｃまで下降する過程で浄化され、内底部３ｃに浄化水が貯溜されるように形成してある。

そして、土壌処理槽３には、内底部３ｃから土壌層３ａの地表近くまで延びている還流管４を配設してあり、この還流管４における水平状管部分４ａは、多孔管３ｂよりも地表に近く且つ多孔管３ｂの近くに平行状に配設させて吐水管４ｄとしてある。内底部３ｃ内の浄化水は、内底部３c内の水中ポンプ４ｃに吸い上げられて水平状管部分４ａの側面に設けた多数の吐水口から土壌層３ａの土中に吐出され、この吐出された浄化水は土壌中を毛管移動中に窒素分をガス化されて地表より蒸発するように形成してある。
また、内底部３ｃ内と簡易水洗便器１は送水管５で接続しており、この送水管５は還流管４から分岐して簡易水洗便器１の貯水タンク１ａに接続し、簡易水洗便器１の洗浄に使う量の洗浄水が給水されるようにしてある。吐水管４ｄへの送水と貯水タンク１ａへの給水の切り換えは分岐部分に配設した切り換えバルブ６で行なわれる。

土壌処理槽３における土壌層３ａの地表上には、プラスチック製或いは木材製のデッキ１４を覆設してあり、土壌層３ａの地表上に通風空間８を確保することで、浄化水の蒸発が促進されるようにしてある。このデッキ１４が透光性のプラスチック製であれば、太陽光が透過して地表が加温され、浄化水の蒸発がいっそう促進されることになる。
また、土壌処理槽３には集水槽９を接続することで、還流管４から切り換えバルブ１０を経て分岐した回収管１１で不要な浄化水を集水槽９に回収し、同槽の排水管１２から放流し得るようにしてある。
水中ポンプ２ｃ、４ｃおよび切り換えバルブ６、１０は制御装置（図示せず）と連絡しており、ソーラーパネル１３の電力供給を受けて適時運転するようにしてある。

これにより、浄化水は、簡易水洗便器１の洗浄に使う量が確保され、余剰分の浄化水は吐水管４ｄから吐出して土壌層３ａ中に還流して蒸発させられる。
さらに、浄化水が集水槽９に流出しないように切り換えバルブ１０を制御して運転することで、浄化水を外部に一切流し出さずに処理する無放流運転になる。また、浄化水が集水槽９に流出するように切り換えバルブ１０を制御して運転することで、浄化水を外部に一部放流し処理する少量放流運転になる。
かかる無放流運転、少量放流運転は、前記したように切り換えバルブ１０を制御することでいずれかに運転して行なうことが可能である。

図示していないが、前記した図１および図２の屎尿処理装置で、集水槽９を除いて構成してもよく、この場合は、浄化水を外部に一切流し出さずに処理する無放流運転専用タイプになる。

本発明の屎尿処理装置における実施の１形態を例示している縦断面図。図１の（２）‐（２）拡大縦断面図。本発明の屎尿処理装置における実施の他の１形態を例示している縦断面図。図３の（４）‐（４）拡大縦断面図。

符号の説明

１簡易水洗便器
１ａ貯水タンク
２便槽
２ａ第１腐敗室
２ｂ第２腐敗室
２ｃ、４ｃ水中ポンプ
３土壌処理槽
３ａ土壌層
３ｂ水平状多孔管
３ｃ内底部
４還流管
４ａ水平状管部分
４ｂ散水管
４ｄ吐水管
５送水管
６、１０切り換えバルブ
７屋根材（覆い材）
８通風空間
９集水槽
１１回収管
１２排水管
１３ソーラーパネル
１４デッキ（覆い材）

Claims

屎尿を土壌処理槽内の土壌層中における地表近くの水平状多孔管に導き、この多孔管から屎尿を土壌中に毛管浸透させて浄化するようにしてある屎尿処理装置において、前記土壌処理槽の内底部から土壌層中または土壌層の地表上にまで延びている還流管を有し、この還流管における水平状管部分を、土壌層の地表に露出させて散水管とするか或いは多孔管よりも地表に近く且つ多孔管の近くに平行状に配設させて吐水管とし、水平状管部分の側面に設けた多数の吐水口から土壌処理槽の内底部の浄化水が流出して土壌中を毛管移動中に窒素分をガス化されて地表より蒸発するようにしてあることを特徴とする屎尿処理装置。
土壌処理槽が、内底部の浄化水を槽外に流出可能な排水管を有していることを特徴とする請求項１記載の屎尿処理装置。
土壌処理槽が、その上面に通風空間が確保された状態に覆い材で覆設してあることを特徴とする請求項１または２記載の屎尿処理装置。
屎尿を土壌処理槽内の土壌層中における地表近くの水平状多孔管に導き、この多孔管から屎尿を土壌中に毛管浸透させて浄化するようにしてある屎尿処理方法において、土壌処理槽の内底部に貯留した浄化水を、内底部から還流管を経て土壌層中または土壌層の地表上に導き、然る後に、還流管における水平状管部分で形成される散水管から浄化水を土壌層の地表に散水するか或いは当該水平状管部で形成される吐水管から浄化水を水平状多孔管よりも地表に近くて且つ多孔管に近い土壌中に吐水することにより、浄化水が土壌中に浸透して毛管移動中に窒素分がガス化されて地表より蒸発するようにしてあることを特徴とする屎尿処理方法。