JPH1150509A - 汚水処理槽付処理水再利用式水洗便所 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 僻地や震災被災地等において、上下水道や電
気等の供給なく、その環境下で得られる給水と電源によ
って運用可能であり、また、周辺環境を汚染することの
ない水洗式の便所設備の提供 【構成】 便所建物１４下部に汚水処理槽１を設け、便
器からの汚水を前処理室５、微生物生物処理を行う第
１、第２接触酸化室６、７及び沈澱室８、浄化室９を経
由してポンプ４０により配水して洗浄水等として再利用
すると共に、余剰の浄化水を浄化室から蒸発室５０にオ
ーバーフローさせ、蒸発させて大気中に放出し、前記建
物上に太陽電池パネルを設置してこれら便所設備の電源
とすると共に、該パネルを雨水の受水面として集められ
た雨水を雨水タンクに導いて、手洗い水として利用する
と共に再利用する洗浄水の補充水として用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、汚水処理装置を備えた
水洗便所に関し、電源及び水道供給の確保が困難な国立
公園や離島の観光地等の公衆便所等に適し、特に環境規
制の厳しい立地条件においても環境を汚染する虞れがな
く設置可能であって、しかも他に格別の支援設備を必要
とせず、メンテナンスの容易な水洗便所に関する。

【０００２】

【従来の技術】国立公園内や離島等のように一般に人口
が少ない僻地においては、従来は汚水は溜めタンクに貯
留しても十分な処理ができずに河川に放流することが多
く、せっかくの環境を著しく汚染し、また、これらの処
理設備や換気設備等の充実・改善を図ることが困難であ
るため、臭気がひどい等設備の使用環境は劣悪なもので
あった。近年、ライフスタイルの変化や自然環境への関
心が高まることもあって、これらの地域における便所等
の衛生設備の充実が望まれているものの上下水道や電気
等の便がないため、また、従来の汚水処理設備では水洗
化等に大量の給水と排出水を伴い、そのための設備や照
明等に電源を必要とするため、これらの僻地においては
水洗化された衛生的な便所設備の普及を図ることが困難
であった。

【０００３】このような僻地においても、最近では太陽
電池が普及していることから、その発電電流を電源とし
て用いることや、雨水を水源として利用することも試み
られていて、例えば、特開平６−１６９８５７号公報、
特開平６−１６９８５８号公報に提案されているように
太陽電池によりユニットタイプの泡沫式トイレのエアー
ポンプや照明用の電源とすることや、特開平７−３３１
７１９号公報記載のように簡易トイレの微生物による汚
物処理のための電熱源とすることが試みられ、また、特
公昭５７−３４４１２号公報、実開昭５５−２１３７６
号公報や実開昭５６−５１８７８号公報記載のように屋
根等から雨水を取り込んで貯水タンクに蓄えて水洗トイ
レの洗浄水に利用したり、或いは実公平３−２２３８５
号公報記載のように、仮設トイレットの汚水を地中に埋
設した木質細片等からなる処理層を経由して地中浸透せ
しめるもの等が提案されている。

【０００４】しかしながら、これらはいずれも電源、給
水或いは排水環境のすべてをこれら立地環境から賄うも
のではなく、このため、このようないわゆる基盤整備の
行き届かない僻地においては必ずしも適さない。また、
このような立地条件のもとで設置するためには、その電
力使用量、水の使用量及び排水量がそれぞれの間でバラ
ンスし、全体システムとして自己完結可能なものとなっ
ていなければならないが、これら従来の技術において
は、このような観点並びに条件を満足するものとはなっ
ていなかった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
問題を解消すべく案出されたものであり、これらの山間
僻地等のように上下水道や電気の供給が得られず、環境
規制の厳しい立地条件下で設置運用が可能であり、ま
た、周辺環境を汚染することのない水洗式の衛生的な便
所設備の提供を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、その目的を達
成するため、便所建物の下部又は便所建物近傍に汚水処
理槽を設け、便器からの汚水を微生物処理して便器洗浄
水として再利用すると共に、前記建物上に太陽電池パネ
ルを設置して発電して便所設備の電源とし、該パネルを
雨水の受水面として集められた雨水を雨樋により雨水タ
ンクに導いて手洗い水として利用すると共に、再利用す
る便器洗浄水の補充水として用いる汚水処理槽付処理水
再利用式水洗便所である。

【０００７】また、前記汚水処理槽は、前処理室、接触
酸化室、沈澱室、浄化室、余剰水蒸発室よりなるもので
あり、上記接触酸化室内に皺等を形成して表面積を増大
したプラスチック製の接触酸化材を設け、該接触酸化材
の間の処理水を曝気の気泡によって生ずる循環水流によ
り攪拌せしめ、上記浄化室内の処理水中に紫外線殺菌灯
を設置し、上記余剰水蒸発室は、浄化室よりオーバーフ
ローした余剰水にエアーポンプにより空気を気泡として
吹き込み、余剰水を蒸発させるものとし、上記汚水処理
槽の前処理室に、大きな固形物を分離する粗い繊維状の
フィルタを設け、上記汚水処理槽の沈澱室内に、木質の
チップ等の片状の素材を集積した濾過材を設けて洗浄水
及びオーバーフロー水を高度浄化することを可能とし、
更に前記太陽電池の発電電流をバッテリーに充電して雨
天時や夜間等の電源を安定的に供給可能とすると共に、
必要に応じて他の自家発電設備を並設してバッテリー電
圧が一定値以下となると充電して電源を安定供給可能と
する汚水処理槽付処理水再利用式水洗便所である。

【０００８】

【作用】本発明の汚水処理槽付処理水再利用式水洗便所
は、便所建物の下部又は便所建物近傍に汚水処理槽を設
け、便器からの汚水を微生物処理して洗浄水等として再
利用するものであって、このようなサイクルを有する汚
水処理システムは水の使用量が少なく、また排水量は使
用人員当たり汚水量が約０．２リットル／人程度として
これから曝気処理等の際の蒸発量を引いた量が余剰とな
るから、余剰水量も極く少なくて済む。また、処理水中
の塩素イオン（尿中に含まれる）が濃縮されると微生物
処理に影響するため、適宜希釈する必要があり、また、
便所の手洗い水等はときに口に入れられることもあるた
め再利用水を使用できずより清浄な水を必要とするが、
建物上に設置した太陽電池パネルを受水面として利用し
て集めた雨水を溜めておき、この雨水を供給源として直
接又は手洗い水として使用した後に処理水を希釈する補
充水として用いることにより、所要の給水量を確保する
事ができる。

【０００９】このシステムにおいては、再利用水として
使用される量より処理された水量が多くなった場合、浄
化室よりのオーバーフロー水すなわち余剰水が生じて
も、蒸散処理されるため格別の排水経路を必要としな
い。また、オーバーフロー水は、既に浄化室で紫外線殺
菌灯により殺菌処理されているため、環境汚染の心配は
ない。この様に本発明に係る便所設備のシステムは、太
陽電池を電源とする技術、便器からの汚水を微生物処理
法により浄化処理する技術、及び汚水の処理水を再利用
するシステム等の要素技術からなり、これらの個々の技
術はある程度知られたものであるが、この様に自己完結
システムとして組合せたことにより、国立公園や離島
等、或いは震災地の緊急用等に用いられる便所として、
格別の水源や電力の供給なしに設置可能であり、排水に
ついても格別の立地条件を必要としないため独立して運
用可能である。

【００１０】また、この様な本発明の便所システムを構
成する要素として、前記汚水処理槽は、前処理室、接触
酸化室、沈澱室、浄化室、余剰水蒸発室よりなる。汚水
処理槽内に皺等を形成して表面積を増大したプラスチッ
ク製の接触酸化材を設けることは、汚水を処理する微生
物の付着面積を拡大し、処理能力を向上することができ
るものである。この接触酸化材は処理汚水中に浸漬され
ていて、その間にエアーポンプにより空気を送り込んで
曝気するが、その際の空気は気泡となって上昇し、この
気泡に連れて周辺の処理水も上昇する。このため、接触
酸化材の間で曝気を行うことにより気泡と共に上昇し、
接触酸化材を挟んでその外周で下降する循環水流を形成
することができ、併せて攪拌作用を発揮することができ
る。汚水処理槽の浄化水室部の処理水は、最終的に便器
洗浄水として再利用及び余剰水として蒸発させて大気中
に排出するがこのためには殺菌する必要があるが、浄化
水室中に紫外線殺菌灯を設けることにより、効果的に殺
菌処理を行うことができる。紫外線殺菌によれば処理水
中に塩素の濃縮を来すことがない。また、浄化室よりオ
ーバーフローした余剰水は蒸発させて処理し、外部に排
出しないので環境汚染を生じない。

【００１１】前記汚水処理槽の前処理室部に、粗い繊維
状のフィルタを設けることにより、処理負担の大きなも
のが次の処理工程に入ることを一旦阻止し、また、予想
されない異物等に対しても次の処理工程のための設備を
損傷することを防止する。粗い繊維状のフィルタは、長
期間の使用においても目詰まり等を生じることがなくメ
ンテナンスも容易である。前記汚水処理槽の沈澱室部内
に、木質のチップ等の片状の素材を集積した濾過材を設
け、洗浄水及びオーバーフロー水を通過させることによ
り接触酸化室において微生物処理された汚水は、更にこ
れらの担体上に繁殖する微生物により高度に浄化処理及
び濾過される。

【００１２】更に、太陽電池は雨天や夜間においては発
電量が著しく変動低下するが、その発電電流をバッテリ
ーに蓄電して雨天時や夜間等の電源を安定的に供給可能
とすることができる。また、ガソリンエンジン等による
自家発電設備を並設してバッテリー電圧が一定値以下と
なるとこれを稼働して充電することにより、使用頻度の
高い場合や気候の不安定な季節にも電源の安定供給可能
とすることができる。なお、雨水タンクがオーバーフロ
ーしても、これは清浄な雨水のため適宜排水すれば問題
ない。

【００１３】

【発明の実施の態様】以下、図面の記載に基づいて、本
発明の１実施例を詳述する。図１は、本発明の便所を上
方より見た断面図であり、便所建物に付設した処理槽１
を示す。図において、和式大便器２、２及び小便器３及
び手洗器４を示す。図２（ａ）は図１における処理槽１
のＡ−Ａ線断面を示す。処理槽１は、便所の建物の地下
に設置されたコンクリート製の囲い１０の中に設置され
た鋼板製又はＦＲＰ製の処理槽からなり、内部に水が溜
められて図のような水位を保っている。処理槽１は、前
処理室５と第一接触酸化室６と第二接触酸化室７と沈澱
室８と浄化室９及び蒸発室５０とからなり、それぞれ仕
切壁１１、１２及び１３等によって仕切られている。

【００１４】便器２、３及び手洗器４から流下した汚水
は流入管１７より前処理室５に流入する。前処理室５に
は粗い繊維によるフィルタ１８が室の上端から室を仕切
るように取り付けられていて次の第一接触酸化室との間
に固形物分離室５５を形成し、大きな固形物はフィルタ
に阻止されて固形物分離室には入らないが、液体と小さ
な固形物のみフィルタを通過して固形物分離室を経由し
て次工程に行くようになっていて、固液分離が行われ
る。前処理室５に汚水が流入すると、仕切壁１１の上部
の前処理室溢流部４６より第一接触酸化室６へ固形物分
離室５５の汚水が流入する。

【００１５】第一接触酸化室６には塩化ビニール製等の
プラスチック製の複雑な皺を形成して表面積を増大した
接触酸化材１６があり、酸化材１６は体積の割りに大き
な表面積により効率良く多数の微生物を付着させて繁殖
させることができ、装置を比較的小型にすることができ
る。５４は処理槽の側面に取り付けられた電動ブロワー
であって、空気管１５によって第一接触酸化室６と第二
接触酸化室７との水中下部にブロワーにより圧縮空気を
送って各室内の接触酸化材１６、１６に付着する微生物
に酸素を供給すると共に、発生する気泡の浮力によって
上昇する循環水流を発生させ、好気性微生物を接触酸化
材表面に培養して汚水を浄化する。酸化材表面には曝気
によって酸素が供給されているので、好気性微生物が多
数発生、繁殖して汚水中の有機物からなる汚物を摂取し
て炭酸ガスと水とに変え、無臭化する。仕切壁１２の上
部の第二接触酸化室７への第一接触酸化室溢流部４７の
手前に室頂部から下がった邪魔板２８があって、仕切壁
１１の溢流部４６からの汚水が直接仕切壁１２の溢流部
に流出しないようになっている。

【００１６】第二接触酸化室７は第一接触酸化室６とほ
ぼ同一の構造・作用を有するもので、便器の数が少ない
等汚水処理の負担が小さい場合は第一接触酸化室のみで
良い。第二接触酸化室の仕切壁１３の上部溢流部４８を
出た浄化水は沈澱室８に流入する。沈澱室８で浄化水中
の残った固形分を沈澱分離した浄化水は浄化室９に溢流
する。図２（ａ）及び同図のＥ−Ｅ線断面図である図２
（ｂ）に示される沈澱室８と浄化室９との断面図に示す
ように沈澱室８と浄化室９とは仕切壁２０によって前後
に分割されている。浄化室９の上部から空気抜き管４４
が引き出されていて曝気の排気を放出する。

【００１７】前処理室５の上部には清掃口２１がありバ
キューム車によってホースを入れて沈澱物を吸引するこ
とができる。同様に、第一、第二接触酸化室６、７にも
酸化材の配置及び作業上支障のない位置に清掃口２１、
２１を設けて沈澱物を吸引除去することができる。沈澱
室８の上部にも同様の清掃口２１があり、沈澱物を吸引
除去する。浄化室９の下部には紫外線殺菌灯５３が水中
にあり、浄化水を殺菌する。浄化水はこのように殺菌さ
れた後洗浄水ポンプ４０によって便所内の各便器に送ら
れるので、洗浄水を再使用しても衛生的に安全である。
殺菌灯で殺菌するので、通常使用される塩素剤のように
再利用水に濃縮されることなく浄化室９以外の第一、第
二接触酸化室の微生物に害を与えることはない。後述す
るように余剰の排水等を周囲の大気中に蒸散させても環
境汚染を生じることがなく、メンテナンスも容易で且つ
運用コストも安価である。

【００１８】図中、５０は浄化室９に隣接して設けられ
た蒸発室である。便器及び手洗水の使用により前処理室
５に送られ各処理室を経て浄化室９に入った浄化水がオ
ーバーフローした場合、このオーバーフロー水が蒸発室
５０に入る。図１のＤ−Ｄ線に沿った断面である図２
（ｃ）に示すように、この蒸発室の底部に前述のブロア
ー５４よりの空気が気泡として吹き出され、これにより
浄化室９よりオーバーフローした清浄水は蒸発される。
また、蒸発室の上方空間には前記空気抜き管４４の下端
が分岐して接続され、外気への蒸散を容易にしている。

【００１９】図３は、図１におけるＢ−Ｂ線断面図で、
便所の建物１４と２個の和式便器２、２及び小便器３の
配管系を示す。和式便器と小便器とは共通の便管２５に
よって処理槽１の前処理室５に接続されている。２６は
和式大便器２の洗浄水の入口に設けられた電磁弁であ
る。２７は和式大便器２の上方壁面に取りつけられた電
気的押しボタンであって、押しボタンを押すと洗浄水ポ
ンプ４０が作動し、電磁弁２６が開いて浄化された洗浄
水を大便器２、２に送る。小便器用押しボタン３０を押
すとポンプ４０が作動し電磁弁２６Ａが開いて洗浄水を
小便器に送る。各便器の排水は共通の便管２５により流
入管１７に導かれ、処理槽の前処理室５に流入する。

【００２０】図４は図１のＣ−Ｃ線に沿った断面図であ
る。図中１４は便所の建物であって、４、４は壁面に取
りつけられた手洗器である。３１は便所の建物１４の屋
根に取り付けられた太陽電池パネルであって南向きに傾
斜して取りつけられ、太陽光によって発電し、ブロワー
やポンプや制御装置の電源となっている。屋根の傾斜下
端に雨樋３２が取り付けられていて、太陽電池パネルに
よって集められた雨水６５を配管３３によって雨水タン
ク３４に貯水する。

【００２１】雨水タンク３４上部には浮子式水位制御器
３５があり、雨水が溜って上部の浮子３６まで水位が上
昇するとスイッチが入って電磁式ポンプ３８が作動し、
処理槽１の前処理室５に雨水を送り、循環使用によって
濃縮された塩分や塩素濃度を薄める。下部の浮子３７ま
で水位が下がると、電磁式ポンプ３８は停止する。３９
は押しボタン式の手洗弁であって押すと一定量の水が手
洗器４内に流出する。水が出ると水圧が下がるので、電
磁式ポンプ３８は自動的に自己タンク内の水圧が規程圧
になるまで作動し、加圧して次の使用に備える。尚、上
記前処理室５に送られる雨水量は適当に制御される。こ
のため雨水のタンク３４への流入量は適量になるような
槽の構造となっている（図示略）。

【００２２】６０はバッテリーであって、太陽電池によ
って充電される。太陽電池は日射量の少ない雨天や夜間
には発電量が不足し、また、公園等の便所であると夜間
や雨天のときは使用人員は少ないが、照明用等の電源も
必要であるためその間はバッテリーにより電力の安定供
給を図る。更に、屋根面積が小さく、十分な発電容量が
得られない場合や震災被災地等でのように使用人員が多
い場合等にはガソリンエンジン発電機等を自動充電機と
して併用することができる。図１の４５は電源制御盤で
あって、便所の壁面に設けられている。制御盤内には逆
流防止機−プログラム制御器等が納められていて、上記
の各種の作動を自動的に制御することによって無人運転
される。図５は沈澱室８の内部に、例えば木質チップ等
の濾過材４１を設けた例を示す。第二接触酸化室７より
溢流部４８を通って溢流した水は濾過材４１によって濾
過され沈澱室８の下部に流れ、浄化室９に溢流部４９を
通って流入する。この方法はＳＳ並びにＢＯＤが更に少
なくできるので有効である。

【００２３】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、電気や水道等のない、また排水の規制が厳しい国立
公園や離島等の僻地の公園等に設置する便所を水洗化
し、衛生的な便所を設置することができるものであっ
て、その汚水を微生物処理することによって薬品等を使
用せずに浄化でき、沈澱物の発生の少ない接触酸化式と
して清掃の頻度を少なくしてメンテナンスの間隔を長期
化できるため、運用も容易で低コストでの維持管理がで
きる。また、電源として便所建物の屋根に設けた太陽電
池パネルと、建物下部等に設けたバッテリーにより送風
機、ポンプなどを動かして他からの電源の供給を必要と
せずに運用可能とし、システムとして浄化した水を便器
洗浄水として再利用すると共に、屋根に降る雨水を太陽
電池パネルを集水面として集めて手洗い水と処理槽の補
水と希釈に使用することによって、他からの給水の便を
必要とせず、かつ排水の放流の必要がないため環境を汚
染しない、使用者にとっても衛生的で快適な水洗便所と
することができるものであり、国立公園や離島等の僻地
はもとより、震災被災地等の電源や水の供給の受けられ
ない地域において設置しても独立して運営可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明便所建物部及び処理槽平面

【図２】 図１のＡ−Ａ線断面：処理槽（ａ）、同Ｅ−
Ｅ線断面：沈澱室と浄化室（ｂ）、同Ｄ−Ｄ線断面：浄
化室と余剰水蒸発室（ｃ）

【図３】 図１のＢ−Ｂ線断面：便器及び処理槽側面

【図４】 図１のＣ−Ｃ線断面図：手洗器及び雨水タン
ク

【図５】 濾過材を備えた高度処理沈澱室と浄化室の断
面図

【符号の説明】

１：処理槽 ２：大便器 ３：小便器 ４：手洗
器 ５：前処理室 ６：第一接触酸化室 ７：第二接触酸化室 ８：沈
澱室 ９：浄化室 １０：コンクリート囲 １１、１２、１３：仕切壁
１４：便所建物 １５：空気管 １６：接触酸化
材 １７：流入管 １８：フィルタ ２０：沈澱
室仕切壁 ２１：清掃口 ２５：便菅 ２６、２
６Ａ：電磁弁 ２７：大便器押しボタン ２８、２９：邪魔板 ３
０：小便器押しボタン ３１：太陽電池パネル ３２：雨樋 ３３：雨水配
管 ３４：雨水タンク ３５：浮子式水位制御器
３６：上部浮子 ３７：下部浮子 ３８：電磁式
ポンプ ３９：手洗弁 ４０：洗浄水ポンプ ４
１：濾過材 ４４：空気抜管 ４５：電源制御盤 ４６：前処理
室溢流部 ４７：第一接触酸化室溢流部 ４８：第
二接触酸化室溢流部 ４９：沈澱室溢流部 ５０：余剰水蒸発室 ５３：紫外線殺菌灯 ５４：
ブロワー ５５：固形物分離室 ６０：バッテリー
６５：雨水

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【手続補正書】

【提出日】平成９年８月２０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】

フロントページの続き (72)発明者 高階 経雄 東京都目黒区中根２丁目９番５号 株式会 社五光製作所目黒工場内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 便所建物の下部又は便所建物近傍に汚水
   処理槽を設け、便器からの汚水を微生物処理して便器洗
   浄水として再利用すると共に、前記建物上に太陽電池パ
   ネルを設置して発電して便所設備の電源とし、該パネル
   を雨水の受水面として集められた雨水を雨樋により雨水
   タンクに導いて手洗い水として利用すると共に、再利用
   する便器洗浄水の補充水として用いる汚水処理槽付処理
   水再利用式水洗便所。
2. 【請求項２】 前記汚水処理槽は、前処理室、接触酸化
   室、沈澱室、浄化室、余剰水蒸発室よりなる請求項１記
   載の汚水処理槽付処理水再利用式水洗便所。
3. 【請求項３】 前記汚水処理槽の接触酸化室内に皺等を
   形成して表面積を増大したプラスチック製の接触酸化材
   を設け、該接触酸化材の間の処理水を曝気の気泡によっ
   て生ずる循環水流により攪拌せしめる請求項２記載の汚
   水処理槽付処理水再利用式水洗便所。
4. 【請求項４】 前記汚水処理槽の浄化室内の処理水中に
   紫外線殺菌灯を設置してなる請求項２又は３記載の汚水
   処理槽付処理水再利用式水洗便所。
5. 【請求項５】 前記余剰水蒸発室は、浄化室よりオーバ
   ーフローした余剰水にエアーポンプにより空気を気泡と
   して吹き込み、余剰水を蒸発させる請求項２乃至４記載
   の汚水処理槽付処理水再利用式水洗便所。
6. 【請求項６】 前記汚水処理槽の前処理室に、大きな固
   形物を分離する粗い繊維状のフィルタを設けた請求項２
   乃至５記載の汚水処理槽付処理水再利用式水洗便所。
7. 【請求項７】 前記汚水処理槽の沈澱室内に、木質のチ
   ップ等の片状の素材を集積した濾過材を設け、洗浄水及
   びオーバーフロー水を高度浄化することを可能とした請
   求項２乃至６記載の汚水処理槽付処理水再利用式水洗便
   所。
8. 【請求項８】 前記太陽電池の発電電流をバッテリーに
   充電して雨天時や夜間等の電源を安定的に供給可能とす
   ると共に、必要に応じて他の自家発電設備を並設してバ
   ッテリー電圧が一定値以下となると充電して電源を安定
   供給可能とする請求項１乃至７記載の汚水処理槽付処理
   水再利用式水洗便所。