JP2002160988A - 液肥供給装置および液肥供給の方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】屎尿を完全に分解して液肥化し土中より植物に
供給し、植物の生長に合わせて必要な畝に液肥を供給す
る装置を提供することにある。 【解決手段】断熱保温された屎尿分解槽を隔壁により多
槽に分割し、各槽の中間水のみを次槽に送り、微生物を
添加した嫌気分解により良質の液肥を得て、これをポン
プと切替バルブにより土壌中より植物に供給するように
した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は人間の屎尿から肥料
を作りこれを植物に施肥する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】日本に於いては人間の屎尿は今世紀の半
ばまで、肥料として利用されていた。それは極めて素朴
な技術であり、屎尿を一定期間貯留し、腐敗、発酵させ
て植物の根元に施し、アンモニアの揮散と臭気を防ぐた
めに覆土するというものであった。そのため腐熟不完全
な屎尿では寄生虫卵や病原菌が死滅せず、又、当時は畝
間に施肥するのに肥柄杓を使用していたために葉菜類に
寄生虫卵が付着し、衛生問題から次第に肥料として使わ
れなくなった。

【０００３】しかし化学肥料のみに頼って半世紀を経た
現在、土壌は疲弊し、改めて堆肥等の有機物を施して地
力を回復させる必要に迫られている。又資源の面からも
天然の燐鉱石に頼るリン酸肥料はその枯渇が次第に近く
なり、人糞、畜糞等に含まれるリンの有効再利用も大い
に期待されている。水洗便器を使用し、大量の水と一緒
に屎尿を処理する方法では、いったん水に溶けてしまっ
たリン分、チッソ分を再び回収することは困難で、合併
浄化槽にしても汚水処理場にしても、リン分、チッソ分
を放流するため、河川や海洋の富栄養化は避けられな
い。最近に至って生活排水の処理水から燐を回収し、リ
ン酸カルシウム化して肥料にする装置が開発され、屎尿
中のリン分の４０〜５０％が肥料化出来るというが、そ
れは汚水処理場に新たな設備を加えてのことで、個人宅
の発生源で回収されるものではない。

【０００４】屎尿を出来るだけ長く貯留して腐敗させ、
液肥として利用する目的の改良便槽があるが、図７に示
すようなものが一般的で、区分された各槽の隔壁が不完
全で、各槽で屎尿の分解を進め次槽に移送する手段に問
題があった。これは隔壁の上方に曲がり管やＴ字管を取
りつけても、発生するスカムで詰まってしまうのでやむ
得ないものであったが、分解後の液から出来るだけ浮遊
物を除いて次槽に移し、より流動性に富んだ液肥にして
いくことが出来なかった。また酵素、微生物の投入や、
加温、保温の設備が無いため、槽を大きくして貯留期間
を長くし、寄生虫卵や病原菌を殺すしかなかった。又出
来た液肥もこれを汲み上げて、古来からの畝間に撒き覆
土するという方法で施肥するより無かった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】解決しようとする課題
は人間の屎尿を水洗便器を使って流し去るのではなく、
少量の水で便器を洗浄する簡易水洗便器を使用し、液肥
化に適した濃度を得た上で、第１に従来より小さい容積
の屎尿分解槽で、温度と投入酵素、微生物の力を借りて
効率よく液肥を作る装置を、第２にはその液肥を汲み上
げて地上に散布することなく、地下から植物の根に供給
し、しかも植物の生育状態により供給を操作出来る装置
を、第３に必要ならば家庭台所より出る有機生ゴミも粉
砕して投入、分解して液肥に変える装置を、第４に個人
宅の屎尿発生源で屎尿分解槽を使い、温度、微生物の力
を借りて完熟液肥を作り、半永久的に畑地に供給する方
法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は前記の課題を達
成するために横長箱形の槽を横置きに埋設して屎尿分解
槽とし、内部を三つ以上に区画し、第１槽から最終槽ま
での隔壁の上部に連通管を設け、。これにろ過装置を備
え、且つ槽全体を断熱し、１回の洗浄水量が２００〜２
５０ミリリットルの簡易水洗便器を第１槽に接続し、最
終槽にはポンプ装置を設け、ポンプに接続する管路を任
意の畑地まで配設し、畑地の土壌面下約３０センチの深
さに不透水性樋状受皿部の上面に多孔管を配した配肥管
を数本並列に埋設し、配肥管の流入口に切替バルブを備
えた上、前記ポンプ装置よりの管路に接続し、屎尿分解
槽で生成した液肥を所望の配肥管に送る機構を備えたこ
とを特徴とする。また、本発明の液肥供給装置では第１
槽に電気または温水による熱交換器を設置し、通電する
ことにより、又は給湯器や太陽熱温水器で得られた温水
を循環させることにより、第１槽を保温することを特徴
とする。また本発明の液肥供給装置では、第１槽に手動
または電動の生ゴミ破砕装置を連結し、家庭台所で出る
有機物生ゴミを粉砕し投入することも特徴とする。

【０００７】また横長箱形の槽を埋設し、屎尿分解槽と
し、第１槽から最終槽までの隔壁の上部に連通管を設
け、これにろ過装置を備え、且つ槽全体を断熱保温し、
更に、１回の洗浄水量が２００〜２５０ミリリットルの
簡易水洗便器を使用することにより、適切な有機物濃度
に保つと共に、第１槽内にセルロース分解酵素及び数種
類の嫌気性細菌群を投入し、更に必要とあれば第１槽を
加温し、常時恒温にて微生物による屎尿の分解を促進
し、短期間に液肥を熟成させると共に、その液肥を土壌
中の毛管水領域を経て植物の根に吸収させる液肥の供給
方法を特徴とする。

【０００８】本発明の装置に於ける屎尿分解槽の大きさ
は建築基準法改良便槽に従い０．７５立方米としている
が、従来の改良便槽は自然の状態で何ら手を加えず放置
することを前提としており、本発明の重要点である第１
槽以下の各槽の区画を隔壁でしっかりと行い、各槽の嫌
気性を保ち、ろ過された中間水のみが次槽に移行する形
式を取る本発明の屎尿分解槽に対し、中途半端な隔壁で
下部で連通しているような槽まで１槽と見なされている
現状の改良便槽では本発明の装置とは性能に於いて比ぶ
べきもないが、当面改良便槽の寸法に従う。

【０００９】改良便槽では常温に於いて約１００日間の
貯留期間を定めているが、これはこの日数で大多数の寄
生虫卵、病原菌が死滅することを根拠にしているが、本
発明では液肥は手にも植物の葉にも触れずに土壌中を浸
透し、又土壌微生物によって病原菌も寄生虫卵も直ちに
処理されてしまうため全く心配ない。最低２０℃を保つ
本装置にあっては５０日間の貯留により、病原菌の中で
一番抵抗力のある腸チフス菌も、寄生虫卵で一番生存期
間の長い回虫卵も完全に死滅する。本装置では屎尿分解
槽を合成樹脂発泡体等で被覆するか、或いは地下に設け
た断熱体の箱の中に屎尿分解槽を入れ断熱し、冬期温度
が下がる場合には加熱によって第１槽を温めるほか微生
物、酵素を投入し分解を促進しているので、５０日の貯
留で液肥の完熟と滅菌、殺卵が出来る。これは屎尿処理
場の嫌気処理過程に於いて５０〜５５℃で約１５日、３
０〜４０℃で約２５日、１５〜２０℃で約５０日で屎尿
が液化され同時に滅菌、殺卵が出来るという事実に基づ
いている。

【００１０】嫌気分解が効率よく進むには約１％以上の
有機物濃度が必要とされるが生屎尿の有機物濃度は２．
８から３．２％なので、それが簡易水洗便器の使用によ
って２倍強に希釈されても十分有効な濃度を保ち得る。
生ゴミを粉砕して投入することも有機物濃度を高め、嫌
気分解にあってはプラスの方向に働く。生ゴミに含まれ
ている炭水化物、タンパク質、脂肪、セルロースなどす
べて酢酸、酪酸、アミノ酸、脂肪酸に変り、アセトン、
アルコールなどに液化し、これら有機酸の分解生成物は
メタン、炭酸ガスにガス化してしまう。事実、通性嫌気
菌群の投入と２０℃程度の恒温に保つことによって汚泥
は殆ど生じない。トイレットペーパーを使う限り紙も消
滅する。毎月１回投入する酵素はセルラーゼ酵素の他、
アビセル分解酵素、変性セルロース分解酵素に加えてク
リストリジウム属を中心とする脂肪分解菌、繊維素分解
菌などの通性嫌気性菌群である。屎尿の量であるが一人
１日の屎尿が成人男子で１．５リットル、家族５人が終
日家で用便したとして屎尿で７．５リットル、簡易水洗
便器の洗浄水７．５リットル、合わせて１５リットルが
１日の全量となり、０．７５立方米の屎尿分解槽で、約
５０日貯留されることになる。

【００１１】次に液肥の肥料としての効果であるが水を
混ぜない都市汲取屎尿の成分で、チッソ０．５〜０．６
％、リン酸０．１〜０．２％、カリ０．２〜０．３％と
されており、屎尿中に残る１．５〜２．０％の有機物が
分解槽で分解されたとしても、チッソ１％、リン酸０．
３％、カリ０．２％程度のチッソ分のやや多い極めて薄
い液肥といえる。この成分を２倍に希釈して施すわけで
あるから濃度障害の心配はなく、肥料の効き過ぎを恐れ
ず、十分な量を供給できる。しかしこの液肥中には遅効
性と即効性の成分がバランス良く含まれているので、長
期に亘り肥料効果が出るのも特徴である。従って作柄を
見ながらリン酸分、カリ分を追加し、液肥を切り替える
ことで成果が上がり、家庭菜園を楽しめる特徴を持って
いる。

【００１２】土壌中に液肥を送り込む必要性について述
べる。良く腐熟した屎尿中のチッソ分は炭酸アンモニウ
ムの形態であるため、嫌気状態の槽中にあっては揮散し
ないが、空気中では揮散するため、昔ながらの方法で施
肥する場合には直ちに覆土する必要があった。本装置で
は土壌中の毛管水領域に水と共に浸透していくので、好
気的条件で次第にアンモニアに変わりながら植物に吸収
されていくので肥効の無駄がない。その他液肥が全く目
に触れず、臭気も感じられないことも特徴である。

【００１３】湿った土の中では土壌粒子はこれを取り巻
く水を介してつながっている。これが毛管水で毛管水は
土粒の間を表面張力でつなぎ地表まで連通している。大
きな空間があると毛管水はその空間に入らず土粒と密着
した毛管膜を作る。固相、液相、気相の土壌三相は普通
固相４０％、液相３０％、気相３０％の割合になってお
り、植物の根にとって２０〜３０％の気相は必要不可欠
のものである。降雨のように本来の気相を通って、水が
土中を重力移動すると一時的にだが、気相が少なくな
る。それに対して土壌中に送る液肥は、土壌の毛管水領
域を通って土壌中を移動するので、液肥によって土壌中
の気相をふさぐことがない。又植物の根はこの毛管水帯
の水を一番良く吸い上げることは広く知られている。更
に液肥の毛管水領域の移動により、液肥は土壌中に棲息
する硝酸菌、亜硝酸菌の働きでアンモニア態であったチ
ッソも硝酸性チッソに変り、より植物に吸収されやすい
形態になる。

【００１４】

【発明実施の形態】屎尿分解槽１は深さ８０センチ幅６
０センチで長さ約１．５メートルの箱形のものが考えら
れる。全容積は建築基準法による改良便槽に基づいてい
るが、実績によって更に小型化することが可能である。
槽内に隔壁を作り三つ以上の槽に分けるが、最低でも３
槽は必要である。沈殿分離を繰り返し、浮遊物を除去し
ていくが、本発明の装置のように微生物、酵素の使用に
加えて温度の維持を図る装置では３槽でよい。全槽を硬
質低発泡合成樹脂または発泡コンクリート層５を作り断
熱する。又断熱をしない屎尿分解槽を土中に埋設する際
に図５に示すように低発泡スチロールのブロックを底
部、側部に当て埋設し断熱することも可能である。第１
槽には１回の洗浄水量２００〜２５０ミリリットルの洗
浄水を流す簡易水洗小便器６を接続し屎尿を導入する。
男子小便器を使用する場合も１５０〜２００ミリリット
ルの洗浄水を流す簡易水洗小便器を使用する。台所生ゴ
ミを処理する場合には投入器１５を有するディスポーザ
１６を第１槽に接続する。

【００１５】第１槽２の上面にはマンホール７を設け、
マンホール７より耐食性の強い金属をコイルした熱交換
器８をつり下げ、密閉蓋にて外気を遮断する。熱交換器
は温水が循環するようになっており、熱源（図示せず）
は石油またはガスを燃料とする給湯器で加温した湯や、
太陽熱温水器で得られた湯を循環させたり、耐食性の金
属管内に電気発熱体を封入して電気で加温したりする。
熱源を操作するセンサーは底面近く設置する。

【００１６】第２槽３，第３槽４の隔壁の上部に同じ高
さで連通口を開け液肥を移動させるが、第１槽の第２槽
側の側壁には第１取水口２ａを形成して汚泥層とスカム
層の中間水を取水して第２槽へ移送可能にしてある。そ
のため第１取水口２ａは横向きＴ字管２ｂの垂直管部２
ｃから第１取水体２ｄを垂設してある。第１取水体２ｄ
は垂直管部２ｃの内径と等しいリング状のプラスチック
繊維体２ｆを上下に多数積層して、これらの多孔管芯管
２ｅを串刺すと共に上下の固定板２ｇ、２ｈで狭持した
状態に、芯管２ｅ内に貫挿されている螺子杆２ｉに螺着
した上下のナット２ｊ、２ｋで保持固定してある。螺子
杆２ｉ上端は垂直管部２ｃ上端の蓋部２ｍに接続してい
て、蓋部２ｍを外すことにより、第１取水体２ｄ全体を
垂直管部２ｃから抜き出して、点検、補修、さらにプラ
スチック繊維体２ｆの交換を可能にしてある。プラスチ
ック繊維体２ｆは、直径０．５〜１ミリくらいのプラス
チック製巻縮繊維を無作為に集めてバインダーで固めた
もので、仮に繊維体の一部に紙類が巻き付いても繊維体
の全長（上下長さ）の外周面部分から通水するので目詰
まりすることがない。即ち、全管の側壁から集水するパ
イプを下げているのと同じわけであり、しかも、繊維体
の内部で異物を捕捉・ろ過して、少しでも異物が少ない
汚水を沈殿分離槽３へ送れるようにしてある。この第１
取水体２ｄにおける上下積層状のプラスチック繊維体２
ｆは、上側の一部が垂直管部２ｃ内に収まっている一方
で、下側の大部分が第１槽２内の中間層位置に在って、
中間層の汚水がプラスチック繊維体２ｆを通過する過程
で固形分をろ過されて多孔状芯管２ｅ内に流入した後、
同芯管２ｅ上部内からプラスチック繊維体２ｆを通過し
て横向きＴ字管２ｂより第２槽３へ流入するようにして
ある。第２槽の第３槽側の側壁にも同じフィルター付き
Ｔ字管を取付け中間水をろ過して次槽へ送る。各隔壁の
上部に通気のための小孔１０を開け、全体を通気させ、
槽の上面に通気パイプ１１を設ける。その先端には多孔
管をつなぎ、、土中に埋設し発生するメタンガスを土壌
中に放出する。第３槽（最終槽）は液肥の貯留部とな
り、この槽にポンプ設備１２を設け、液肥を自由に揚水
できるようにする。

【００１７】菜園又は花壇用地を決めて、地下３０セン
チくらいに配肥管の底面を置き埋設する。１本２メート
ルの配肥管１３を任意の数（大体３本位）を２列もしく
は３列に並べて配置するが、その際各配管の入り口に二
方弁の切替バルブ１４を設置して埋設する。主管路を液
肥ポンプに接続する。配肥管の間隔は１メートル以上と
り、その間に畝を作り植物を植える。配肥管の上を土盛
りしてその両側に植えると配肥管の位置が分かって良
い。

【００１８】

【発明の効果】Ａ．一体型で設置しやすい。断熱材によ
り保温されている効果が大きく、請求項２による加温効
果は凍結対策のみでなく屎尿の液化滅菌の効力を大きく
する。 Ｂ．液肥を汲み上げることなく畑地の地下から供給する
ため、臭気もなく極めて衛 生的で植物の吸収にも良
い。 Ｃ．ポンプによる注水と切替バルブによって必要な時
に、必要な畝へ液肥の供給が出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液肥供給装置の縦断側面図

【図２】同斜視図

【図３】配肥管斜視図

【図４】配肥管断面模式図

【図５】断熱ブロック埋設断面図

【図６】取水体の拡大断面図

【図７】厚生省式改良便所断面図

【符号の説明】

１ 屎尿分解槽 １５ 生ゴミ投
入器 ２ 第１槽 １６ ディスポ
ーザー ３ 第２槽 １７ 断熱ブロ
ック ４ 第３槽 ２ａ 第１取水
口 ５ 断熱材 ２ｂ 横向きＴ
字管 ６ 便器 ２ｃ 横向きＴ
字管垂管部 ７ マンホール ２ｄ 第１取水
体 ８ 熱交換器 ２ｅ 多孔状芯
管 ９ 取水体 ２ｆ プラスチ
ック繊維体 １０ 通気孔 ２ｇ 取水体の
固定板 １１ ガス抜き管 ２ｈ 取水体の
固定板 １２ ポンプ ２ｉ 螺子杆 １３ 配肥管 ２ｊ ２ｋ ナ
ット １４ 切替バルブ ２ｍ 蓋部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０２Ｆ 3/00 Ｃ０２Ｆ 3/28 Ａ ４Ｈ０６１ 3/28 Ｃ０５Ｆ 3/04 Ｃ０５Ｆ 3/04 Ｃ０５Ｇ 5/00 Ａ Ｃ０５Ｇ 5/00 Ｂ０９Ｂ 3/00 Ｃ Ｄ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項1】横長箱形の槽を横置きに埋設し屎尿分解槽
   とし、内部を三つ以上に区画し、第１槽から最終槽まで
   隔壁の上部に連通管を設け、これにろ過装置を備え、且
   つ槽全体を断熱し、１回の洗浄水量が２００〜２５０ミ
   リリットルの簡易水洗便器を第１槽に接続し、最終槽に
   はポンプ装置を設け、ポンプに接続する管路を任意の畑
   地まで配設し、畑地の土壌面下約３０センチの深さに不
   透水性の樋状受皿部の上面に多孔管を配した配肥管を数
   本並列に埋設し、配肥管の流入口に切替バルブを備えた
   上、前記ポンプ装置よりの管路に接続し、屎尿分解槽で
   生成した液肥を所望の配肥管へ送る機構を持つ液肥供給
   装置。
2. 【請求項２】第１槽に電気または温水による熱交換器を
   設置した請求項１記載の液肥供給装置。
3. 【請求項３】 第１槽に手動または電動による生ゴミ破
   砕装置を連結した請求項１記載の液肥供給装置。
4. 【請求項４】横長箱形の槽を埋設し屎尿分解槽とし、内
   部を三つ以上に区画し、第１槽から最終槽まで隔壁の上
   部に連通管を設け、これにろ過装置を備え、且つ槽全体
   を断熱保温し、更に１回の洗浄水量が２００〜２５０ミ
   リリットルの簡易水洗便器を使用する事により、適切な
   有機物濃度を保つと共に、第１槽内に有機物分解酵素及
   び数種類の嫌気性細菌群を投入し、更に必要とあれば第
   １槽を加温し、常時恒温にて微生物による分解を促進
   し、短期間に液肥を熟成させると共にその液肥を土壌中
   の毛管水領域を経て植物の根に吸収させる液肥供給方
   法。