JP2010260039A - 無水屎尿処理方法と無水屎尿処理トイレシステム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】屎尿を分離し、分離した屎尿をそれぞれ溜める貯蔵用コンテナを具備し、回収するコンテナの貯槽量を検知し、表示する機構と、該コンテナの移送時にコンテナ内部の圧力変動による容器の変形、破損を防止する蓋と運搬、収集、乾燥、消毒工程を行う設備を提供する。
【選択図】図2
Description
屎尿や生活雑排水の処理が可能な排水処理システムとトイレ装置によって、尿と屎とを分離し、微生物によって硝化、BOD源を含有する排水を微生物により脱窒する脱窒部を備える排水処理システムが記載されている。
悪臭を抑制し、また節水できる屎尿分離便器と、屎尿の利用と、施工コスト低減を図る共同トイレ・設備が記載されている。
そのトイレ設備である屎尿分離便器は、屎と尿を別々に受け、屎尿を分離収集する鉢部を有し、微生物の作用を利用し、複数個の屎尿分離・便器・が上下方向に整列配置され、屎を下方に屎用通路で導き、また、尿用鉢部で受けた尿を下方に導く尿用通路を備えた共同トイレ・設備が記載されている。
網状部材を用い、屎と尿とを分離し、便受けの目詰りを防止するための目詰りを防止する針状突起を備え、掃除機構を設けた屎尿分離 便器 装置が記載されている。
屎尿の分離効率よく分離し、屎と尿とをそれぞれ屎槽或いは尿槽へ導く屎尿分離便器装置が記載されている。また、網状部材屎を便受け、尿を便受けの孔を通じて尿槽に落下させ、且つ便受け上に残った屎を便受けの回動運動により送出する屎尿分離便器装置が記載されている。
また、特許文献5には、
ローラコンベヤを用い、屎と尿を効率高く簡単に分離することのできる屎尿分離便器装置が記載されている。更に、特許文献6には尿から有価物として、マグネシウム、りん、アンモニアガスを連続的に回収する方法と装置が記載されている。
しかしながら、これらの発明は、水洗トイレのように上下水を前提としており、また、ベルト状の網や、ローラなどの駆動機構を有するために、その駆動力に電動機を用い、電気、水道、下水などインフラ施設を必要とするなどの課題があった。また、下水に流す場合、汚水処理施設を必要とし、また、その上澄みを河川に流した場合でも環境負荷はさけられない問題がある。
屎尿を分離し、その分離した屎尿をそれぞれコンテナに収集し、太陽熱を集熱する可動式屋根の下に設置し、屎尿それぞれを太陽熱により乾燥することを特徴とする無水屎尿処理装置が記載されている。すなわち、昼間の太陽熱により、それぞれ分離した屎・尿の含む水分を蒸発乾燥させ、発酵を促進するとともに、夜間は屎・尿の自己発酵熱により乾燥を促進するものである。
請求項1において、太陽熱を集熱する屋根に太陽電池を用いることを特徴とする無水屎尿処理装置記載されている。すなわち、太陽電池の内、特に単結晶又は多結晶シリコン結晶系の太陽電池は、赤外光線を通過させ、裏面に伝熱特性の良い金属板を設ければ、太陽光による発電を行いながら、太陽電池の反射防止膜を介して通過した赤外線領域を中心とする熱を集光する効果がある。また、裏面を冷却ファンで冷却すれば、太陽電池の温度上昇による発電効率の低下を防止できるとともに、集熱した熱を冷却ファンによって発生する熱風を被乾燥物である屎尿に宛て、乾燥を促進することができる。
コンテナの中に収めた個別の尿を貯尿タンクに集合し、前記貯尿タンクから落差で尿を乾燥蒸発槽に穴あき配管で尿を分散しながら送りこみ、前記太陽熱を集熱する可動式屋根の下に乾燥蒸発槽を位置させ、尿の水分を蒸発乾燥させることを特徴とする無水尿処理装置が記載されている。コンテナによって運搬して来た個別の尿を貯尿タンクに集合し、貯尿タンクより下方に向かって落差を設け、前記落差を利用し、穴あき配管から第一の乾燥蒸発槽へ散布し、第一の乾燥蒸発槽の液堤を超えた尿が第二の乾燥蒸発槽に注がれ、さらに第三、第四の乾燥蒸発槽に注がれる。最終層の尿の水準が規定水準に達すると貯尿タンクと前記穴あき配管の間に設けた調整弁を閉じ、尿からの脱水を待つ。ここでは、落差を利用しての作業であり、動力を要せず作業が進行する。
太陽熱を集熱した屎尿の乾燥室を密閉し、室内気圧を陽圧下で乾燥作業を行い、乾燥室と外気の差圧を持って排気を行う排気口を有することを特徴とする無水尿処理装置が記載されている。すなわち、該乾燥室は、屋根で太陽熱を集熱し、室内を昇温し、室内の空気が膨張し、また、屎尿の水分が蒸発し、室内気圧が上昇する。この気圧の上昇を利用し、排気口からの排気を行う。
前記排気口にケミカルフィルタを設け、前記差圧を持たせるとともに、臭気対策とすることを特徴とする無水尿処理装置が記載されている。排気口には排気圧を持たせるべくケミカルフィルタを有するため、室内圧力を高めるとともに、ケミカルフィルタによりアンモニアなどの臭気を除去することができる。前記ケミカルフィルタは、電動機により、フィルタ面を劣化しないように、徐々に移動させることもできる。この時の電動機を駆動する電力は太陽熱を集熱する屋根に設置された太陽電池によって発電された電力を用いる。また、アンモニアを除去するには、フィルタを水に浸漬させ、水に吸着させることもできる。
屎尿を分離し、それぞれを利用するトイレシステムにおいて、分離した屎尿を収めるコンテナを貯槽する屎又は尿の量を感知する浮子を有することを特徴とする無水屎尿処理装置が記載されている。分離した屎尿を収めるコンテナは、コンテナの内容物である屎あるいは、尿の蓄積された水準を該浮子により、感知し、コンテナの交換時期を感知することができる。尿は、尿素やウロキナーゼなど成分を分離し利用する場合は、そのまま、分離精製工程に送るが、主に乾燥させ農業用肥料として用いる。
屎尿を収めるコンテナを貯槽する前記貯槽の量を感知する浮子に取り付けた表示機構を設けたことを特徴とする無水屎尿処理装置が記載されている。すなわち、浮子がコンテナの内容物である屎または尿の蓄積が進むことにより、押し上げられて上昇し、一定水準に達すると該浮子の先端部に設けた転倒自在部によって転倒し、コンテナの交換水準となったことを表示する。また、この転倒機構を用いて、使用中の第一のコンテナ口と空の第2のコンテナの口を切り替えるために、切り替えバネを引いて転倒機構によって支えておき、転倒機構が作動した時、転倒機構によって支えがはずれ、コンテナ口に接続が第一のコンテナから第二のコンテナにバネの力で配管ルートを切り替えることもできる。
前記表示機構の表示器に太陽電池によって充電した蓄電池を電源とし、発光ダイオードを用いて表示することを特徴とする無水屎尿処理装置が記載されている。前記浮子の先端部に設けた転倒したことを監視するスイッチにより、電気的に前記先端部転倒を検出し、発光ダイオードを点灯し、コンテナ交換時期に達したことを表示することができる。
屎槽貯蔵用コンテナまたは尿槽貯蔵用コンテナを交換し、乾燥プロセス工程(乾燥室)に移送及び保管する場合において、内容物の漏れを防止する蓋を用いるとこを特徴とする屎尿貯蔵用コンテナが記載されている。コンテナの移動時には、内容物である屎または尿が漏れないための蓋をし、衛生状態を保つことができる。
前記コンテナ容器の蓋の構造をコンテナ内部の減圧または増圧に備え、圧力を逃がすことを特徴とする屎尿貯蔵用コンテナが記載されている。コンテナの内圧は、温度により変動するため、密封状態とするとコンテナの変形や、過度な圧力上昇時には、コンテナの破裂や変形が生じ得る。そこで、一定圧力以上または、一定圧力以下の圧力で圧力を開放する解放弁を有するコンテナの蓋を備えている。
屎尿を貯蔵したコンテナや空の前記コンテナ、容器の蓋および治具工具を、太陽熱を集熱する可動式屋根の下に保管することにより、それぞれを50℃以上の高温にて殺菌し、衛生管理状態を保つことを特徴とする無水屎尿処理装置が記載されている。すなわち太陽熱を集熱する可動式屋根を有する乾燥工程室は、50℃以上更に60℃レベルとなり、室内にあるあらゆる物の殺菌消毒が可能であり、これによって、乾燥対象の屎尿は勿論のこと、コンテナ、容器の蓋および治具工具を殺菌消毒することができる。
屎尿を貯蔵したコンテナや空の前記コンテナ、容器の蓋、運搬作業に使用する治具工具を、水洗し、天日乾燥し、再利用することを特徴とする無水屎尿処理方法が記載されている。乾燥後粉体化した屎尿は容易に且つ衛生的に保管が可能であるが、容器、治工具についても一旦水洗し、直射日光乾燥することにより、その後の再利用を行う上で更に衛生的に使用することができる。従って、空のコンテナや治工具水洗し、天日乾燥する領域を設け、再利用の汚れ対策、清浄化と日光消毒を行う。
乾燥後の結晶化した尿、又は粉体化した屎を農業用の肥料又は土壌改良材とすることを特徴とする無水屎尿処理方法が記載されている。
太陽光発電の電力を用いて、揚水、集尿、結晶化した尿の収集、乾燥し粉体化した屎の粉体移送を行う電動機を駆動する電源とし、また、前記電動機の始動、停止、監視、制御を自動制御すること特徴とする無水屎尿処理システムが記載されている。太陽電池パネルを当該システムの乾燥工程以外の屋根に設置し、発電した電力で蓄電池を充電し、またはそのまま電源として利用し、井戸ポンプの揚水や、粉体移送、また、電磁弁の開閉を行うことができる。
また、太陽光発電設備を併用すれば、電力送電を要することなく、独立電源が確保できる。該発電電力を使用し、電動機を動力源とする粉体移送や、用水の動力源として電動機を用い、また、自動制御も可能となった。
図1は、本発明におけるトイレの平面図である。図において、トイレの踏石8の中心近傍に屎受け穴1を有し、屎は、直接直下に設置した屎用貯蔵用コンテナに落下し溜める。屎、尿はそれぞれ分離できているため、液跳ねによる汚染は無いが、便器には臭気防止用のふたを設けている。
衛生的に使用するために用足し後の屎用貯蔵用コンテナには、灰容器13の中の木灰など植物灰を一握り屎受け穴に撒くことによって、水分の早期除去と虫の発生を防止できる。床板12は、寿命の確保のため、耐食性のある素材として、材質を合成樹脂又は、軽量ダイキャスト素材とし、施工の単純化、工期短縮を図れる構造としている。また、床板12の表面は、汚れにくく、滑りにくい撥水塗装や加工を施し、合成樹脂素材で成型し、使用者の滑り転倒防止をする。
図1の平面図において、トイレ入り口部分は、ドアの取付け位置の例をドア軌跡11として表している。
屎尿分離便器29の屎受け穴1は、下方向に直胴管で接続しており、屎分は、直下の屎槽貯蔵用コンテナ2に落下する構造である。直胴管部の側面から臭気抜き配管10によって、臭気が上方に上がってくるのを防止する。一方、尿受3は、尿を導く尿用蛇管4に接続される尿穴に向かって傾斜を持ち、尿用蛇管4を経由し、図2の尿槽貯蔵用コンテナ5に溜める。植物油を使用前に少量流しておくことで、この尿用蛇管4に当該植物油が滞留し、尿が優先して尿槽貯蔵用コンテナ5にながれ、臭気対策ができる。屎尿分離便器29は、前記屎受け穴1と尿受3で構成しており、屎尿分離を果たしている。
床板は、耐食性のある材質として、合成樹脂又は成型部材を用いる。そして、床板の表層仕上げはスリップ防止及び清潔さを保てる表面処理として、撥水塗装、またはコーティングを行う。同様に、足置き台についても、表層を撥水塗装、またはコーティングを行い、滑り転倒の防止処理を図る。便器と屎貯蔵用コンテナ2、尿貯蔵用コンテナ5の接続部のシール構造を持ち、接続部を設け、空のコンテナと交換する着脱作業を容易に行える構造としている。また、切り離し後、蓋を施し、移送を容易にできる構造としている。作業性を考慮し、該コンテナの内容物容量と風袋を含め、30Kg程度としている。
図3は、図1に示す無水屎尿処理トイレシステムに水洗機能を持つ水洗型トイレの場合の平面図である。
また、図4は、洗水型トイレの側面の断面図である。水洗式のトイレシステムにおいても、無水屎尿処理トイレシステムと同様に屎尿分離処理および乾燥粉体化し、肥料、土壌改良を行うことができる。図2と同じく、屎槽貯蔵用コンテナ2及び尿貯蔵用コンテナ5に浮子取付け栓33を取り付け、屎槽貯蔵用コンテナ2及び尿貯蔵用コンテナ5の内容物である屎尿の貯蔵量の把握ができる(図示せず)。
図6では、本発明におけるフロート構造である。この場合、浮子の状態が内容物を感知した状態である。
図7は、本発明におけるコンテナの圧力解放弁の側面断面図である。前述のように、圧力解放を自由に行っても良いが、図7のコンテナの圧力解放弁を用いることによって、コンテナ内部の圧力が減圧状態でも加圧状態においても加圧リリース弁35、減圧リリース弁36がそれぞれリリース弁のバネで抑制できない加圧・減圧状態に達すると圧力解放ができるものである。
また、図9は、本発明における移送用蓋の平面図である。図において、移送用蓋37、38によって、内容物が移送時に漏れを生じないようにすることができる。
さらに、図11は、本発明における圧力解放蓋の例を示す側面断面図である。この場合、先の図7で示すコンテナの圧力解放弁に代えより簡単な構造の圧力解放蓋を示す。
図において、圧力解放蓋39の雌螺子部をコンテナの開口部の雄螺子に螺合し、固定する。太陽熱による昇温で、コンテナ内部の屎に含まれる水分は、開口部から放出され、乾燥することができる。
また、図13は、図12における本発明における圧力解放蓋をコンテナの受け口部分の雄螺子部に旋回して固定している状態の取付け時の側面断面図である。
また、移動集熱屋根44の内面は、自然対流で屎尿の乾燥を行っても良いが、先の太陽光発電による電力で送風ファンを動作させ、乾燥室内部に強制対流をさせれば、乾燥作業が一層効果的に行える。更に、太陽電池は昇温により、電力変換効率が低下する特性を有するが、移動集熱屋根44の内面を送風ファンで冷やせば太陽電池の裏面の昇温を抑えることができ、発電効率の低下を妨げることもできるため、乾燥の促進と発電効率低下防止の両面について効果を上げることができる。
5 尿槽貯蔵用コンテナ 6 尻洗水 7 洗水用蛇管 8 足置き台
9 洗水槽 10 臭気抜き配管 11 ドア軌跡 12 床 板
13 灰容器 14 蓋 15 固定金具 16 集熱板
17 太陽光線 18 台 19 集熱板 20 排気口
21 吸気口 22 搬入口 23 酸供給タンク
24 尿タンク 25 尿供給バルブ 26 蒸発器 27 台車
28 尿 29 屎尿分離便器 30 浮子 31 浮力伝達軸
32 回転軸 33 浮子取付け栓 34 偏重軸
35 加圧リリース弁 36 減圧リリース弁
37、38 移送用蓋 39 圧力解放蓋 40 太陽電池
41 充放電制御回路 42 水洗システム
43 粉体移送システム 44 移動集熱屋根 45 送風ファン
Claims (15)
- 屎尿を分離し、その分離した屎尿をそれぞれコンテナに収集し、太陽熱を集熱する可動式屋根の下に設置し、屎尿それぞれを太陽熱により乾燥することを特徴とする無水屎尿処理装置。
- 請求項1において、太陽熱を集熱する屋根に太陽電池を用いることを特徴とする無水屎尿処理装置。
- 請求項1又は2において、
コンテナの中に収めた個別の尿を貯尿タンクに集合し、前記貯尿タンクから落差で尿を乾燥蒸発槽に穴あき配管で送りこみ、前記太陽熱を集熱する可動式屋根の下に乾燥蒸発槽を位置させ、尿の水分を蒸発乾燥させることを特徴とする無水尿処理装置。 - 請求項1から3のそれぞれにおいて、
太陽熱を集熱した屎尿の乾燥室を密閉し、室内気圧を陽圧下で乾燥作業を行い、乾燥室と外気の差圧を持って排気を行う排気口を有することを特徴とする無水尿処理装置。 - 請求項4において、
前記排気口にケミカルフィルタを設け、前記差圧を持たせるとともに、臭気対策とすることを特徴とする無水尿処理装置。 - 請求項1から3のそれぞれにおいて、
屎尿を分離し、それぞれを利用するトイレシステムにおいて、分離した屎尿を収めるコンテナを貯槽する屎又は尿の量を感知する浮子を有することを特徴とする無水屎尿処理装置。 - 請求項6において、
屎尿を収めるコンテナを貯槽する前記貯槽の量を感知する浮子に取り付けた表示機構を設けたことを特徴とする無水屎尿処理装置。 - 請求項7において、
前記表示機構の表示器に太陽電池によって充電した蓄電池を電源とし、発光ダイオードを用いて表示することを特徴とする無水屎尿処理装置。 - 請求項6から8のいずれかにおいて、
屎槽貯蔵用コンテナまたは尿槽貯蔵用コンテナを交換し、乾燥プロセス工程(乾燥室)に移送及び保管する場合において、内容物の漏れを防止する蓋を用いるとこを特徴とする屎尿貯蔵用コンテナ。 - 請求項9において、
前記コンテナ容器の蓋の構造をコンテナ内部の減圧または増圧に備え、圧力を逃がすことを特徴とする屎尿貯蔵用コンテナ。 - 請求項1から10のいずれかにおいて、
屎尿を貯蔵したコンテナや空の前記コンテナ、容器の蓋および治具工具を、太陽熱を集熱する可動式屋根の下に保管することにより、それぞれを50℃以上の高温にて殺菌し、衛生管理状態を保つことを特徴とする無水屎尿処理装置。 - 請求項1から11のいずれかにおいて、
屎尿を貯蔵したコンテナや空の前記コンテナ、容器の蓋、運搬作業に使用する治具工具を、水洗し、天日乾燥し、再利用することを特徴とする無水屎尿処理方法。 - 請求項1から3のいずれかにおいて、
乾燥後の結晶化した尿、又は粉体化した屎を農業用の肥料又は土壌改良材として利用し、又は乾燥前の尿は、尿の成分を抽出する原料として尿を収集することを特徴とする無水屎尿処理方法。 - 請求項1から3又は7又は10のいずれかにおいて、
太陽光発電の電力を用いて、揚水、集尿、結晶化した尿の収集、乾燥し粉体化した屎の粉体移送を行う電動機を駆動する電源とし、また、前記電動機の始動、停止、監視、制御を自動制御すること特徴とする無水屎尿処理システム。 - 請求項1から14のいずれか又はそれぞれの組み合わせにおいて、
無水屎尿処理を行うことを特徴とする無水屎尿処理システム。
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