JP2000204629A - 自己完結型水洗式トイレ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 設置場所の制限を受けないで長期間の運転が
可能な自己完結型水洗式トイレを得る。 【解決手段】 外部から水を供給することなく運転する
ことができる自己完結型水洗式トイレにおいて、糞尿を
水洗水とともに生物化学的に処理する浄化槽、浄化槽に
おいて生物化学的処理を行った後の処理水から、リン化
合物を固形物に補足する脱リン手段と、前記固形物を含
む固形物を分離する固液分離手段、固形物分離後の処理
水から塩類を除去する塩類除去手段、塩類を除去した後
の処理水を水洗水として循環する循環手段を有する自己
完結型水洗式トイレ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、洗浄水を循環使用
する水洗式トイレに関し、使用者に不快感を与えること
なく長時間使用することができ、浄化槽からの処理水を
環境に悪影響を与えることなく放流することが可能な自
己完結型水洗式トイレに関する。

【０００２】

【従来の技術】下水道が備わっていない地域や災害等に
よって下水道が使用できなくなった場合にも、くみ取り
式のトイレに代わり水洗式トイレの使用が求められてい
る。下水道に直接に放流できない場合には、糞尿を浄化
槽によって処理した後に外部へ放流することが行われて
いる。ところが、浄化槽からの排水は、富栄養成分を含
んでいるために、河川等に放流できない地域等もあり、
設置場所に制約を受けるという問題があった。

【０００３】また、山岳地形の多い我が国の自然公園や
都市公園内では、下水処理センターを設置しても、下水
処理施設への配管が容易ではないので、水洗式トイレの
設置には制限があった。また、上下水道が使用できなく
なるような大規模な災害の場合には、水洗式の公衆トイ
レの使用ができなくなり、多くの被災者が困難を余儀な
くされるという事態が生じる。水洗水を生物化学的な処
理をせずにフィルターで簡易ろ過して、生の糞尿成分が
含まれた成分を循環させる様なトイレも提案されている
が、循環水中の糞尿の色が濃縮され、大腸菌も充分殺菌
されない等の衛生上の課題を残したままであり、加えて
有機物の分解が進まないために定期的に汲取を行なわな
ければならず、汲取りトイレの域を出るものではなかっ
た。

【０００４】この様な問題点を解決するためには、系外
に処理水を排出しない水洗式トイレが求められている。
水洗式トイレからの排出水の放流量を減少させるため
に、水洗式トイレの糞尿を浄化槽で処理し、排水を水洗
水として再利用する方法が提案されている。ところが、
浄化槽による処理排水を再生利用するには衛生上の理由
から殺菌消毒が必要であるが、浄化槽処理排水の殺菌消
毒に用いられている薬剤処理方法では薬剤が再生水に残
存することが避けられず、殺菌用の薬剤が水洗水と共に
生物化学的処理を行う浄化槽内に流入すると、浄化槽内
で作用する微生物に悪影響を及ぼし充分な浄化の効果が
得られないという問題点があった。また、浄化槽による
処理排水を自己完結的に再生利用しようとすると糞尿に
由来する塩分が濃縮され、再生水中の塩分濃度が一定値
を上回ると生物化学的処理に支障をきたすという問題点
があった。また、浄化槽処理排水を循環再生利用すると
洗浄水が着色したり、異臭を発するようになり、利用者
に不快感を与えることとなる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、環境に対し
て有害な物質を排出することなく長期間にわたり安定し
て使用可能な設置環境の制限がなく、放流に関するいず
れの水質規制にも対応することが可能な自己完結型水洗
式トイレを提供することを課題とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、外部から水を
供給することなく運転することができる自己完結型水洗
式トイレにおいて、糞尿を水洗水とともに生物化学的に
処理する浄化槽、浄化槽において生物化学的処理を行っ
た後の処理水から、リン化合物を固形物に補足する脱リ
ン手段と、前記固形物を含む固形物を分離する固液分離
手段、固形物分離後の処理水から塩類を除去する塩類除
去手段、塩類を除去した後の処理水を水洗水として循環
する循環手段を有する自己完結型水洗式トイレである。
固形物分離後の処理水中から残留するリンの脱リン手段
を有する前記の自己完結型水洗式トイレである。また、
固形物分離後の処理水中から残留するリンの脱リン手段
を有する自己完結型水洗式トイレである。また、塩類除
去手段が電気透析手段もしくは逆浸透膜手段の少なくと
もいずれか一方である前記の自己完結型水洗式トイレで
ある。

【０００７】処理水を殺菌、脱色するオゾンを注入する
オゾン発生手段を有する前記の自己完結型水洗式トイレ
である。固液分離手段が中空糸フィルターを用いたもの
である前記の自己完結型水洗式トイレである。光触媒へ
の光の照射によって酸化処理する殺菌手段と脱色手段を
有する前記の自己完結型水洗式トイレである。浄化槽内
の溶存酸素濃度を測定する溶存酸素濃度測定手段を有す
る前記の自己完結型水洗式トイレである。また、浄化槽
内で発生した汚泥の発酵によって得られた気体を燃料と
する燃料電池を設け、燃料電池で得られた電力によって
運転する前記の自己完結型水洗式トイレである。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の自己完結型水洗式トイレ
は、浄化槽によって浄化した水を高度の処理をおこなっ
て得られた浄化処理水を水洗水として循環使用するとと
もに、高度処理した浄化処理水を環境に悪影響を及ぼす
ことなく放流することを可能としたものである。その結
果、設置条件の制限を受けることなく設置することが可
能で長期間の運転することができる自己完結型水洗式ト
イレを提供するものである。

【０００９】本発明を図面を参照して説明する。図１
は、本発明の一実施例を説明する図である。水洗便器１
からの糞尿は水洗水とともに被処理物２として、浄化槽
３に送られて生物化学的な処理を受ける。浄化槽３は、
高度処理を行う膜分離型高度合併浄化槽が好ましい。図
１に示した浄化槽は、膜分離型高度合併浄化槽の一例を
説明する図である。被処理物２は、浄化槽３の沈殿槽４
において固形物を分離した後に、比較的大きな浮遊固形
物を分離網５を有する第１分離槽６、小さな浮遊固形物
を分離可能な微細分離網７を有する第２分離槽８によっ
て小さな浮遊固形物も分離した後に、さらに微細分離網
９によって微細な固形物も分離した後に、脱窒槽１０に
流入し、脱窒槽１０から浄化水を分離する膜分離手段１
１を設けた膜分離槽１２へ溢流する。

【００１０】浄化槽の第１、第２分離槽、膜分離槽に
は、それぞれ曝気装置１３を設け、曝気装置から空気を
供給し微生物の活動を活発化させるとともに、膜分離手
段の表面に付着する固形浮遊物の分離を促進することが
好ましい。また、脱窒槽１０では嫌気的環境で窒素含有
化合物の分解が行われる。また、脱窒槽１０中の汚泥の
濃度が高くなった場合には、汚泥は汚泥濃縮貯留槽１４
へ集められ、汚泥濃縮分離槽１４に滞留した汚泥からの
離漿液１５は浄化槽３へ送液される。

【００１１】膜分離手段には、極めて微細な孔を有する
限外濾過膜などの分離膜を用いることが好ましい。分離
膜の形態としては、平板状のもの、中空状のもの等を用
いることができる。また、膜分離手段の内部を減圧して
浄化水を分離膜を介して回収することが好ましい。とく
に中空糸膜からなる分離膜を用いた分離手段は、膜面積
が大きく、取り扱いも容易であるので好ましい。浄化槽
は、糞尿中に含まれる微生物によって浄化処理が進行す
るが、浄化槽の運転当初には、充分な微生物が生育して
いないので、あらかじめ乾燥状態の微生物を浄化槽内に
設ける等の方法によって早期に浄化能力を発揮させるこ
とが好ましい。

【００１２】また、浄化槽内への曝気用の空気の供給量
は、溶存酸素濃度測定手段１６を設けて槽内の溶存酸素
濃度を測定し、溶存酸素濃度が所定の範囲内となるよう
に曝気装置の制御手段１７を調整することが好ましい。
これによって、浄化槽内の微生物による分解を最適条件
に保持するとともに、運転に必要とするエネルギーを減
少させることができる。

【００１３】浄化槽で処理をされたろ過処理水３０は、
ｐＨ調整槽３１において、酸３２を加えてｐＨ３程度の
酸性に調整された後に、脱リン装置３３内に供給されて
脱リン処理される。脱リン装置によって処理された脱リ
ン処理液３４は脱塩装置３５によって処理される。

【００１４】また、図２は、本発明に用いる脱リン装置
について説明する図である。図２（ａ）に示す装置は、
脱リン装置３３には、脱リン槽５０へ、脱リン剤添加装
置５１から塩化第二鉄等の脱リン剤を添加して脱リン処
理した後に、分離槽５２によってリン成分５３を分離す
る装置であり、脱リン処理液３４は、脱塩装置３５へと
供給される。また、図２（ｂ）に示す装置は、脱リン槽
５０において脱リン剤５１によって処理した後に、さら
にリン酸イオンを吸着する活性炭等の吸着剤を備えた吸
着式脱リン装置５４によってさらに脱リンする装置であ
り、より充分なリンの除去が可能となる。吸着式脱リン
装置においてリン酸イオンを吸着した吸着剤は、水酸化
ナトリウム等のアルカリ水溶液からなる再生処理液５５
を加えてリン酸三ナトリウムの形態でリン成分５６を回
収するとともに吸着式脱リン装置５４を再生する。脱リ
ン装置によって処理された脱リン処理液３４は脱塩装置
３５によって処理される。また、ろ過処理水３１には、
凝集剤等を添加して浮遊成分等を除去しても良い。

【００１５】一般に、成人が尿として体外に排出する塩
素イオンの量は、一日当たり約６〜１２ｇである。した
がって、浄化槽の処理水を水洗水として再利用すると、
浄化槽内には、食塩などの塩類が蓄積する。浄化槽内の
塩類の濃度が大きくなると、微生物の活動が不活発とな
り、浄化効率が低下するので、浄化槽での処理水を循環
使用するためには、蓄積する塩類を除去することが不可
欠となる。

【００１６】脱塩装置には、逆浸透膜を用いた逆浸透
法、イオン交換膜で区画した電気透析装置を用いる電気
透析法のいずれの方法を採用することもできるが、電気
透析法は、逆浸透法に不可欠な高圧のポンプが不要で、
水の回収率も逆浸透法に比べて高いという特徴を有して
いるので使用態様等に応じて選択することができる。

【００１７】脱塩装置では、濃縮塩を分離除去し、得ら
れた脱塩処理水３６は、浄化槽内において、既に限外濾
過膜のような微細な孔を有する分離膜によって処理され
ているので、大腸菌なども分離除去されているが、オゾ
ン処理槽３７によってオゾンによって殺菌、脱色、ある
いは含まれている有機物を酸化分解することが好まし
い。

【００１８】オゾン処理槽３７には、オゾン発生装置３
８において発生したオゾンが供給されるが、オゾンの発
生装置としては、無声放電式のオゾン発生装置、水の電
気分解によるオゾン水の発生装置を用いることができ
る。オゾンは、水への溶解度が小さいが、水の電気分解
によるオゾン発生装置では、高濃度のオゾン水を直接に
得ることができるので好適である。

【００１９】オゾン処理した処理水は、水洗水貯槽３９
に蓄えられて水洗水として使用されるが、本発明の水洗
式トイレで処理された水は、高度に処理されているの
で、水質についての制限を受けることなく河川等に放流
４０することが可能である。本発明の水洗式トイレで
は、浄化槽内において発生した汚泥が蓄積するが、汚泥
は、所定量が蓄積すれば、浄化槽内から吸引除去するこ
とが必要となる。

【００２０】除去した汚泥は、乾燥してコンポスト化し
て土壌改良材として使用することも可能であるが、発酵
槽４０において、未分解の有機物をメタン菌による嫌気
性発酵を行って、メタンを発生させて、メタンを熱源と
して利用したり、あるいはメタンを改質装置４１におい
て、水素を取り出して燃料電池４２の燃料として発電
し、得られた電力４２を脱塩用の電気透析装置の電力、
オゾン発生用の電力をはじめとして各種の機器の運転用
の電力として使用しても良い。

【００２１】また、機器類の電力は太陽電池、風力発電
等によって得られた電力を使用しても良く、これらの発
電手段によって得られた電力を蓄積する蓄電池等を備え
ても良い。

【００２２】

【発明の効果】本発明の水洗式トイレは、外部から水洗
水等を補給することなく長期間にわたり安定して運転す
ることができ、浄化によって得られた水は、高度に処理
された優れた水質のものであるので、規制を受けること
なく河川等に放流することができるので、環境の制限を
受けることなく設置することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を説明する図である。

【図２】本発明に用いる脱リン装置について説明する図
である。

【符号の説明】

１…水洗便器、２…被処理物、３…浄化槽、４…沈殿
槽、５…分離網、６…第１分離槽、７…微細分離網、８
…第２分離槽、９…微細分離網、１０…脱窒槽、１１…
膜分離手段、１２…膜分離槽、１３…曝気装置、１４…
汚泥濃縮貯留槽、１５…離漿液、１６…溶存酸素濃度測
定手段、１７…曝気装置の制御手段、３０…ろ過処理
水、３１…ｐＨ調整槽、３２…酸、３３…脱リン装置、
３４…脱リン処理液、３５…脱塩装置、３６…脱塩処理
水、３７…オゾン処理槽、３８…オゾン発生装置、３９
…水洗水貯槽、４０…放流、４１…発酵槽、４２…改質
装置、４３…燃料電池、４３…電力、５０…脱リン槽、
５１…脱リン剤添加装置、５２…分離槽、５３…リン成
分、５４…吸着式脱リン装置、５５…再生処理液、５６
…リン成分

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部から水を供給することなく運転する
   ことができる自己完結型水洗式トイレにおいて、糞尿を
   水洗水とともに生物化学的に処理する浄化槽、浄化槽に
   おいて生物化学的処理を行った後の処理水から、リン化
   合物を固形物に補足する脱リン手段と、前記固形物を含
   む固形物を分離する固液分離手段、固形物分離後の処理
   水から塩類を除去する塩類除去手段、塩類を除去した後
   の処理水を水洗水として循環する循環手段を有すること
   を特徴とする自己完結型水洗式トイレ。
2. 【請求項２】 固形物分離後の処理水中から残留するリ
   ンの脱リン手段を有することを特徴とする請求項１記載
   の自己完結型水洗式トイレ。
3. 【請求項３】 塩類除去手段が電気透析手段もしくは逆
   浸透膜手段の少なくともいずれか一方であることを特徴
   とする請求項１記載の自己完結型水洗式トイレ。
4. 【請求項４】 処理水を殺菌、脱色するオゾンを注入す
   るオゾン発生手段を有することを特徴とする請求項１ま
   たは２のいずれかに記載の自己完結型水洗式トイレ。
5. 【請求項５】 固液分離手段が中空糸フィルターを用い
   たものであることを特徴とする請求項１ないし３のいず
   れかに記載の自己完結型水洗式トイレ。
6. 【請求項６】 浄化槽内で発生した汚泥の発酵によって
   得られた気体を燃料とする燃料電池を設け、燃料電池で
   得られた電力によって運転することを特徴とする請求項
   １ないし４のいずれかに記載の自己完結型水洗式トイ
   レ。