JP2008031744A - 循環式トイレシステム - Google Patents

Abstract

【目的】トイレの不使用時において、脱色槽から生物処理槽への処理水の循環を行いつつ、生物処理槽に存在する微生物の活性を維持して、トイレの使用再開時に、迅速に浄化処理を行う。
【構成】水洗便器１からの汚水を受け入れて生物処理する生物処理槽２と、生物処理水を固液分離するろ過槽３と、ろ過水を酸化・脱色処理するオゾン処理槽４とからなる。トイレの使用頻度が低いときに、オゾン処理槽４が所定の水位となった場合には、オゾン処理槽４で酸化処理された酸化処理水は、第二循環ポンプ９によって第二配管１０を経由して生物処理槽２に戻される。第二配管１０における生物処理槽２側一端は有機物添加容器５の上方に固定しているため、酸化処理水は有機物添加容器５に流入する。酸化処理水は、有機物添加容器５内部に載置した易分解性有機物と接触してその下方に位置する嫌気槽２ａに流入する。

【選択図】 図２

Description

本発明は、水洗便器から出る汚水を微生物を用いて浄化し、浄化した処理水を洗浄水として水洗便器に循環させる循環式水洗トイレシステムに関する。

従来の循環式トイレシステムでは、水洗便器から流れ出る汚水を、曝気槽に存在する微生物で有機物分解及びアンモニアの硝化・脱窒処理をした後、沈殿槽等で固液分離する。固液分離した処理水を脱色槽でオゾン等の酸化剤と接触させて脱色し、脱色された脱色水を洗浄水として再度利用している（例えば特許文献１）。ここで、従来の循環式トイレシステムでは夜間等のトイレの未使用時に脱色槽の水が循環しないために入れ替わらず、脱色効率が低下するため、脱色槽から微生物が存在する曝気槽へ処理水を循環させる方法が用いられている。しかしながら、単に脱色槽から曝気槽へ連続的に循環させるのみでは、処理水中の有機物等が微生物によって分解・消費され続けて不足し、曝気槽に存在する細菌が死滅・活性低下することとなる。微生物は、有機物等の分解によってエネルギーを獲得し生存するものであるからである。したがって、トイレの使用再開直後は、曝気槽での有機物分解及びアンモニアの硝化・脱窒が不十分となり、処理が不十分な状態の処理水をトイレに循環させる場合があった。
特開平５−２３０８５８

本発明においては、夜間等のトイレの不使用時において、脱色槽から生物処理槽（前記背景技術における曝気槽）への処理水の循環を行いつつ、生物処理槽に存在する微生物の活性を維持し続けることによって、トイレの使用再開時に、迅速に微生物による有機物分解及び硝化・脱窒処理を行い、十分な浄化処理を行った循環水をトイレに供給することを目的とする。

前記目的を達成すべく請求項１に記載した本発明は、水洗便器と、当該水洗便器からの汚水を受け入れて汚水中の有機物を分解する生物処理槽と、当該生物処理槽で処理された一次処理水を固液分離する固液分離槽と、当該固液分離槽で固液分離された二次処理水を酸化処理する酸化処理槽と、当該酸化処理槽で酸化処理された酸化処理水を洗浄水として前記水洗便器に循環させる循環ポンプと、前記酸化処理槽が所定以上の水位になった場合に、酸化処理水を前記生物処理槽に戻す還流手段を備え、前記還流手段によって還流される酸化処理水に易分解性有機物を混入する混入手段を備えた循環式トイレシステムである。

また、前記目的を達成すべく請求項２に記載した本発明は、水洗便器と、当該水洗便器からの汚水を受け入れて汚水中の有機物を分解する生物処理槽と、当該生物処理槽で処理された一次処理水を固液分離する固液分離槽と、当該固液分離槽で固液分離された二次処理水を酸化処理する酸化処理槽と、当該酸化処理槽で酸化処理された酸化処理水を洗浄水として前記水洗便器に循環させる循環ポンプと、前記水洗便器が一定時間不使用である場合に酸化処理水を前記生物処理槽に戻す還流手段を備え、前記還流手段によって還流される酸化処理水に易分解性有機物を混入する混入手段を備えた循環式トイレシステムである。ここで、「固液分離槽」とは、生物処理した一次処理水に含まれる汚泥等の固体と液体を分離する為の槽であって、分離手段としては、沈殿分離、ろ過分離等が挙げられる。また、「酸化処理槽」とは、固液分離した二次処理水を酸化するための槽であって、酸化手段としては、オゾン処理、紫外線処理、過酸化水素処理、こららを複数組み合わせた促進酸化処理等が挙げられる。

また、前記目的を達成すべく請求項３に記載した本発明は、請求項１もしくは請求項２に記載した循環式トイレシステムにおいて、前記混入手段は、あらかじめ固形化させた易分解性有機物を前記還流手段によって還流される前記酸化処理水に接触させるものである。

次に、前記目的を達成すべく請求項４に記載した本発明は、請求項３に記載の循環式トイレシステムにおいて、前記混入手段は、固形化した易分解性有機物を内部に載置する容器を生物処理槽上に固定し、前記還流手段によって還流される前記酸化処理水を前記容器に流入させて前記易分解性有機物と接触させ、前記容器に流入して易分解性有機物が混入した前記酸化処理水を、前記生物処理槽に流入させるものである。ここで、「易分解性有機物」とは、酢酸ナトリウム、クエン酸ナトリウム、グルコース等、微生物によって容易に分解され、エネルギー源となって微生物の活性化につながるものをいう。

＜請求項１の発明＞
請求項１に記載の本発明における循環式トイレシステムによれば、前記酸化処理槽が所定以上の水位になった場合（例えば満水になった場合）に、酸化処理槽で酸化された酸化処理水に易分解性有機物を混入した状態で生物処理槽へ循環させる。その結果、生物処理槽に存在する微生物が易分解性有機物を分解するとともに、エネルギー源とすることができる為、微生物の活性を維持することができる。したがって、トイレの浄化処理能力を低下させる恐れを軽減することができる。

＜請求項２の発明＞
請求項２に記載の本発明における循環式トイレシステムによれば、トイレの不使用時には、酸化処理槽で酸化処理された酸化処理水に易分解性有機物を混入した状態で生物処理槽へ循環させる為、生物処理槽に存在する微生物の活性を維持し、トイレの使用開始直後も処理能力が低下することなく汚水の生物処理を行うことができる。

＜請求項３の発明＞
請求項３に記載の本発明における循環式トイレシステムによれば、還流手段によって還流する酸化処理水に混入する易分解性有機物の濃度のばらつきを軽減させることが可能となる。すなわち、易分解性有機物を固形化することによって、酸化処理水との接触面積を小さくした為、少なくとも粉末状の易分解性有機物を酸化処理水と接触させる場合に比して易分解性有機物が酸化処理水に溶解し難い為、一定時間の間に大部分の易分解性有機物が溶解してしまう恐れを軽減することができる。

請求項４に記載の本発明における循環式トイレシステムによれば、簡易な構造で本発明を実現できる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

＜第一実施形態＞
図１に本発明の循環式トイレシステムの概念図を示す。図２に本発明の循環式トイレシステムの具体的構成図を示す。

循環式トイレシステムは、図１に示すように、主に水洗便器１と水洗便器１からの汚水を受け入れて汚水に含まれる有機物の分解やアンモニアを硝化・脱窒処理する生物処理槽２と、生物処理槽２で生物処理され、汚泥が混在する生物処理水を固液分離するろ過槽３（請求項における固液分離槽）と、ろ過水をオゾンによって酸化・脱色処理するオゾン処理槽４（請求項における酸化処理槽）とからなる。

生物処理槽２は、図２に示すように、汚水中のアンモニアを硝化処理して硝酸に変換する好気槽２ｂと、当該好気槽２ｂもしくは後述するろ過槽３で硝化処理された硝酸を脱窒処理して窒素ガスに変換する嫌気槽２ａとから構成されており、各槽が仕切られた状態となっている。水洗便器１からの汚水は、嫌気槽２ａを通過し、好気槽２ｂで汚水中のアンモニアが硝化処理されて硝酸に変換される。生物処理槽２で有機物分解された生物処理水（請求項における一次処理水）は、その後ろ過槽３でろ過膜３ａによって固液分離される。そして、ろ過槽３で固液分離されたろ過水（請求項における二次処理水）は、オゾン処理槽４にてオゾン発生器４ａで発生したオゾンによって酸化処理されることになる。なお、好気槽２ｂとろ過槽３とは、共通のエアーブロワー８に接続されており、エアーブロワー８で発生した空気が散気管８ａ，８ｂを通じて各槽に送り込まれるようになっている。

また、図２に示すように、嫌気槽２ａの略中央部には、複数の生分解性プラスチック板を収納したケース２ｃが固設されている。このケース２ｃに収納されている生分解性プラスチック板は、粒状の生分解性プラスチックを加熱押圧して成形されており、所定厚を有する板状に成形されている。この生分解性プラスチック板は、嫌気槽２ａ内の微生物によって分解されるものであり、汚水中の有機物と相まって脱窒処理のための有機物として利用される。また、好気槽２ｂは、間欠式のエアーブロワー８で発生した空気が散気管８ａを通じて槽内に送り込まれることによって、好気槽２ｂ内で活性汚泥と汚水が撹拌され、活性汚泥中の微生物と有機物やアンモニア等の接触が促進されるようになっている。

次に、ろ過槽３について説明する。ろ過槽３には、好気槽２ｂに設けられた水中ポンプ２ｄにより生物処理水が汲み上げられて流入する。そして、ろ過槽３に流入した生物処理水には、汚泥が混在しているので、ろ過膜３ａにより固液分離される。次いで、固液分離されたろ過水は、ろ過槽３から、ろ過槽３より水面の低いオゾン処理槽４に向かって、配管を通じて自然に流下するようになっている。また、ろ過槽３の底部略中央近傍には、エアーブロワー８に接続された散気管８ｂが設けられており、散気管８ｂを通じて空気がろ過槽３に送り込まれる。そして、その水流により、ろ過膜３ａに付着した汚泥を除去する。また、エアーブロワー８で発生した空気によって、ろ過槽３内で活性汚泥と汚水が撹拌され、活性汚泥中の微生物と有機物との接触が促進される。さらに、ろ過槽３は、生物処理槽２に対して内部底面が高く、生物処理槽２よりも槽の幅が狭い為、内部容積が小さい。したがって、ろ過槽３の水位は生物処理槽２に対して高い水位となる。その結果、ろ過槽３での固液分離による残留汚泥は、第三配管１１を介して自然流入により嫌気槽２ａに循環される。嫌気槽２ａでは、流入した残留汚泥に含まれる硝酸が脱窒処理されて窒素ガスとして大気中に放出される。なお、このろ過槽３においても、前述した生物処理槽２の好気槽２ｂと同じ作用で生物処理水に対して硝化処理が行われている。

次に、オゾン処理槽４について説明する。ろ過装置３で固液分離されたろ過水は、オゾン発生器４ａで発生したオゾンによってオゾン処理槽４内で酸化処理され、ろ過水中の色度成分が分解されることで脱色される。それと共に、オゾン処理槽４では、ろ過水中の難分解性有機物が易分解性有機物に変換される。オゾン処理槽４で酸化処理（脱色）された処理水は、第一循環ポンプ６（請求項における循環ポンプ）によって配管７を経由して水洗便器１に戻され、洗浄水として再利用される。

なお、夜間等のトイレの使用頻度が低いときに、オゾン処理槽４が所定以上の水位になった場合には、図示しないセンサがそれを感知して第二循環ポンプ９を作動させる。その結果、オゾン処理槽４で酸化処理された酸化処理水は、第二配管１０を経由して生物処理槽２の嫌気槽２ａに戻されることになる（請求項における還流手段）。そして、酸化処理によって難分解性有機物から易分解性有機物に変換された有機物が、嫌気槽２ａ及び好気槽２ｂにより生物処理されて分解される。

ここで、オゾン処理した酸化処理水を生物処理槽２に戻す第二配管１０は、その一端がオゾン処理槽４内に位置し、他端は有機物添加容器５上に位置して、酸化処理水を有機物添加容器５に流入する。

この有機物添加容器５は、請求項における「容器」に相当するものであって、上面が開口した円柱状プラスチック容器の内側底面には、易分解性有機物である酢酸ナトリウムの粒状物を、水道水で湿らせて固化させることによって固形化した有機固形物５ａを載置している。また、図３（有機物添加容器５の構成図）に示すように、側面上方には、複数の開口５ｂが設けられている。この有機物添加容器５は生物処理槽２の嫌気槽２ａの上方に固設されているため、酸化処理水が第二循環ポンプ９によって汲み上げられ、有機物添加容器５に流入され続けた結果、有機物添加容器５内の開口部５ｂまで水位が上昇すると、酸化処理水は有機物添加容器５の開口部５ｂから外部に漏れ、その下方に位置する嫌気槽２ａに流入することとなる。ここで、酸化処理水は、有機物添加容器５内で有機固形物５ａと接触する為、有機固形物５ａの一部が酸化処理水内に溶解する。したがって、酸化処理水が嫌気槽２ａに流入すると、嫌気槽２ａ内の微生物が酸化処理水に溶解する易分解性有機物の酢酸ナトリウムを利用してアンモニアの硝化・脱窒処理を促進する。特に、固形化した易分解性有機物を酸化処理水と接触させている為、粉末状の易分解性有機物に比べて酸化処理水との接触面積を小さくし、短時間で易分解性有機物が溶解してしまう恐れを軽減して、濃度のばらつきを抑制することができる。なお、開口部５ｂは、有機物添加容器５の側面下方に設ける、底面に設ける、開口形状を変更する等により、酸化処理水と易分解性有機物の接触時間を適宜変更することができる。加えて、前述した方法により酸化処理水内に易分解性有機物を溶解させる方法は、請求項における「混入手段」に該当する。

＜第二実施形態＞
次に、本発明の循環式トイレシステムにおける第二実施形態について説明する。
第二実施形態については、具体的構成については第一実施形態とほぼ変わるところがない。但し、酸化処理水に対する分解性有機物の混入手段と、第二循環ポンプ９の作動させるタイミングを変更している。具体的には、第一実施形態における有機物添加容器５を用いずに、第二配管１０の嫌気槽２ａ側一端から嫌気槽２ａに向けて直接酸化処理水を流入させる。そして、第二循環ポンプ９と第二配管１０における嫌気処理槽側一端のいずれかの部位に図４に示すような分岐管１０ａを設け、分岐管１０ａから第一実施形態で記した有機固形物５ａを複数投入しておくことによって、第二配管１０内を循環する酸化処理水と有機固形物５ａとが接触して有機固形物５ａが酸化処理水中に溶解することとなる。なお、第二配管１０内における分岐管１０ａとの分岐部には図４に示すような不溶解性の網状の樹脂１０ｂを設置することによって、有機固形物５ａが流されることを防止している。

また、第一実施形態においては、オゾン処理槽４が所定水位になったときに第二循環ポンプ９を作動させて嫌気槽２ａに酸化処理水を循環させている。しかしながら、第二実施形態においては、オゾン処理槽４の水位によらず、水洗便器の使用状況によって循環させる。すなわち、図示しないセンサによって洗浄水の使用状況をモニタリングし、例えば洗浄水の使用後３時間経過しても洗浄水が使用されない場合においては、第二循環ポンプ９を作動させることにより、オゾン処理槽４の酸化処理水を嫌気処理槽２ａに循環させる。第二の実施形態においては、オゾン処理槽４の水位に関わらず、一定時間水洗便器が不使用である場合には、トイレ循環処理システムの処理水に易分解有機物を溶解させつつ循環させることができるため、嫌気槽２ａ、好気槽２ｂ及びろ過槽３に存在する微生物の活性を維持することができる。したがって、トイレの使用再開時に生物処理槽２に供給される汚水を生物処理槽２及びろ過槽３に存在する微生物が有機物分解及びアンモニアの硝化・脱窒処理を迅速に行うことができる。

＜その他の実施形態＞
以上に本実施形態を示したが、本発明は以上の実施形態に限定されるものでない。例えば以下の実施形態が考えられる。

本実施形態では、オゾン処理槽４から嫌気槽２ａに酸化処理水を循環させているが、オゾン処理槽４から好気槽２ｂへ循環させてもよい。

また、本実施形態における生物処理槽２では、嫌気槽２ａと好気槽２ｂの二つに分離しているが、各槽を合体して一つの槽にする、もしくはさらに槽を増やしてより生物処理能力を上げる等の手段を取ることも考えられる。

さらに、本実施形態において酸化処理水をオゾン処理槽４から嫌気層２ａに循環させる為に第二循環ポンプ９を用いているが、オゾン処理槽の高さ位置を生物処理槽２より高い位置に設ける等することにより、オゾン処理槽４内の水位が高まった際に各槽内の処理水の高低差を利用して、ポンプを使用することなくオゾン処理槽４内で高水位にある酸化処理水を嫌気槽２ａへ流入させることもできる。

加えて、本実施形態においては、オゾン処理槽から洗浄水として便器に循環させる為の第一配管７と、オゾン処理槽から易分解有機物を溶解させた上で微生物活性維持を目的として循環させる第二配管１０を別々に設けている。しかしながら、両配管を一体とし、当該配管に水洗便器１と嫌気槽２ａに分岐させる分岐点を設けて、かつ分岐点に電磁弁を設ければ、必要に応じて酸化処理水を水洗便器１と嫌気槽２ａとに流入を切り替えることができる。

本発明における循環式トイレシステムの概念図である。 本発明における循環式トイレシステムの構成図である。 本発明における循環式トイレシステムの有機物添加容器５の構成図である。 本発明における循環式トイレシステムの別の実施形態における易分解性有機物の混入手段を示した図である。

符号の説明

１ 水洗便器
２ 生物処理槽
３ ろ過槽
４ オゾン処理槽
５ 有機物添加容器
６ 第一循環ポンプ
７ 第一配管
８ エアーブロワー
９ 第ニ循環ポンプ
１０ 第二配管
１１ 第三配管

Claims (4)

1. 水洗便器と、当該水洗便器からの汚水を受け入れて汚水中の有機物を分解する生物処理槽と、当該生物処理槽で処理された一次処理水を固液分離する固液分離槽と、当該固液分離槽で固液分離された二次処理水を酸化処理する酸化処理槽と、当該酸化処理槽で酸化処理された酸化処理水を洗浄水として前記水洗便器に循環させる循環ポンプと、前記酸化処理槽が所定以上の水位になった場合に、酸化処理水を前記生物処理槽に戻す還流手段を備え、前記還流手段によって還流される酸化処理水に易分解性有機物を混入する混入手段を備えた循環式トイレシステム。
2. 水洗便器と、当該水洗便器からの汚水を受け入れて汚水中の有機物を分解する生物処理槽と、当該生物処理槽で処理された一次処理水を固液分離する固液分離槽と、当該固液分離槽で固液分離された二次処理水を酸化処理する酸化処理槽と、当該参加処理槽で酸化処理された酸化処理水を洗浄水として前記水洗便器に循環させる循環ポンプと、前記水洗便器が一定時間不使用である場合に酸化処理水を前記生物処理槽に戻す還流手段を備え、前記還流手段によって還流される酸化処理水に易分解性有機物を混入する混入手段を備えた循環式トイレシステム。
3. 前記混入手段は、あらかじめ固形化させた易分解性有機物を前記還流手段によって還流される前記酸化処理水に接触させるものである請求項1もしくは請求項２に記載した循環式トイレシステム。
4. 前記混入手段は、固形化した易分解性有機物を内部に載置する容器を生物処理槽上に固定し、前記還流手段によって還流される前記酸化処理水を前記容器に流入させて前記易分解性有機物と接触させ、前記容器に流入して易分解性有機物が混入した前記酸化処理水を、前記生物処理槽に流入させるものである請求項３に記載した循環式トイレシステム。