JP2008086991A - 循環式し尿処理方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 維持管理が容易で、トイレ洗浄水に用いられる循環水は衛生的且つ高度のもので、トイレ利用者に対し快適性に優れた水洗トイレを提供できる循環式し尿処理方法及びその装置を提供する。
【解決手段】 膜分離方式を利用した生物処理循環方式のし尿処理方法であって、トイレからの汚水を固液分離槽→膜分離間欠ばっ気槽→脱色槽→貯留槽→トイレの順で循環させ、固液分離槽で自然沈殿と濾材により固形物を除去し、膜分離装置が浸漬され、活性汚泥処理を行う膜分離間欠ばっ気槽においてばっ気を間欠で行い、硝化と脱窒を進行し、濾過した透過水をエアリフトポンプで脱色槽に送り、脱色処理した処理水を貯留槽に送り、貯留槽よりトイレに洗浄水として供給する。
【選択図】 図１

Description

本発明は循環式し尿処理方法及びその装置に係り、更に詳しくは膜分離方式を利用した生物処理循環方式で、トイレの汚水を脱色処理し、その処理水をトイレ洗浄水として循環使用（再使用）するし尿処理方法及びし尿処理装置に関する。

一般的に、上下水道が整備された場所での水洗式トイレは、トイレより排出された汚水（し尿等）を浄化装置で浄化処理し、その処理水を下水に放流すると共に、トイレの洗浄水には上水が使用されている。
しかし、上下水道を敷設できない山岳や河川敷、海岸など、或いは周辺環境との関係で処理水を放流できない場所等への水洗式公衆トイレを設置する場合、浄化装置として無放流型の浄化装置が開発使用されている。そして、その無放流型の浄化装置に求められるのは処理水をトイレ洗浄水として再使用する場合の色度、即ちし尿の脱色である。これらの要望にこたえるものが開発提案されている（例えば、特許文献１参照）。

し尿における着色物質は、血液の色素蛋白ヘモグロビン分解排泄物として、胆汁に分泌された胆汁色素が便と尿に排泄され、空気酸化を受けたステルコビリン，ウロビリンである。また、動植物および微生物の死骸より分解生成するフミン酸、フルボ酸など腐植物質も処理水に色を残し、これらは通常の微生物処理によっては除去されない。

その特許文献１に記載の汚水浄化装置は、貝殻接触ばっ気室に汚水を導入して浄化するように構成された汚水浄化装置において、前記貝殻接触ばっ気室の下流側部に活性炭吸着室を備え、貝殻接触ばっ気室の上流側部に脱窒室を設置すると共に、この脱窒室内に、膜体容器内に水素供与体が封入されたバイオリアクターを配設して構成されている。
そして、上記の汚水浄化装置は、ばっ気室において浄化処理された処理水が、活性炭吸着室に供給されて効果的に脱色され、又、処理水中のアンモニア成分を、亜硝酸及び硝酸を経て窒素ガスに変化させて除去できる為、処理水中のアンモニア成分および窒素化合物を効果的に減少させることができるとしている。

しかし、活性炭吸着法によって吸着されやすい物質は、一般的に脂肪族のものより芳香族、非解離又は極性が小さく、分子量が1,500以下などといわれている。そして、活性炭が充填されている塔に二次処理水を流入させると、最初は上層部に充填されている活性炭から吸着が行われ、時間とともに下層に移動していき、最後には目標水質（色度）濃度以上となり、活性炭の交換が必要となる。仮に、交換しないまでも再生して使用する場合、再生コストが吸着プロセスの経済性に大きな比重を占めている。
また、二次処理水にはＳＳ成分が含まれていることが多いため、直接活性炭が充填された塔に流入させると目詰まりの原因となるので、活性炭吸着室への流入側に濾過装置を設置する必要がある。

更に、貝殻接触ばっ気室に充填する貝殻、例えば炭酸カルシウムで形成されているカキガラは、該カキガラが溶けて処理水を中性にし、微生物が働きやすい環境を整える役割をしている。しかし、上記したようにカキガラは溶けるため、溶けて減った量を補充する必要がある。この補充を怠ると水質の悪化へとつながる。
従って、特許文献１記載の汚水浄化装置は、貝殻の補充、活性炭の交換等、維持管理に手数と経済的負担が掛かるという問題点を有する。

特許第３６５９５９１号公報

本発明は上記した従来の技術が有する問題点に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、維持管理が容易で、トイレ洗浄水に用いられる循環水は衛生的且つ高度のもので、トイレ利用者に対し快適性に優れた水洗トイレを提供できる循環式し尿処理方法及びその装置を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明の循環式し尿処理方法は、膜分離方式を利用した生物処理循環方式のし尿処理方法であって、トイレからの汚水を固液分離槽→膜分離間欠ばっ気槽→脱色槽→貯留槽→トイレの順で循環させ、固液分離槽で自然沈殿と濾材により固形物を除去し、膜分離装置が浸漬され、活性汚泥処理を行う膜分離間欠ばっ気槽においてばっ気を間欠で行い、硝化と脱窒を進行し、濾過した透過水をエアリフトポンプで脱色槽に送り、脱色した処理水を貯留槽に送り、貯留槽よりトイレに洗浄水として供給することを特徴とする（請求項１）。
尚、上記方法の実施に際しては、最初の稼動時に一定量の初期水を用意する必要があるが、以後は給水不要である。

そして、前記膜分離間欠ばっ気槽における間欠ばっ気は、汚水の流入量に応じて可変調整する（請求項２）。即ち、固液分離槽からの一次処理水の流入量に有無によって変更し、例えば、固液分離槽から一次処理水の流入がある時は、１時間当たりの運転と停止の割合を３５分：２５分、２０分：４０分、２５分：３５分等とし、固液分離槽から一次処理水の流入が無い時は、１時間当たりの運転と停止の割合を、１０分：５０分等とする。

前記脱色槽は、透過水をオゾン水により酸化脱色するオゾン脱色槽（請求項３）、透過水中の色素成分を活性炭で吸着脱色する活性炭脱色槽（請求項４）の何れでもよい。脱色槽に流入される透過水（二次処理水）は、膜分離間欠ばっ気方式で処理された透過水である為、該透過水にはＳＳ成分が少なく、従って後段の脱色槽は活性炭吸着筒を用いた構成とし、透過水を直接活性炭吸着筒に通水することが可能となり、目詰まりの問題を解消できる。
尚、活性炭脱色槽に配置する活性炭吸着筒に対する透過水の通水は、活性炭脱色槽に流入された透過水をエアリフトポンプによって活性炭吸着筒の上端より上方位置に揚水し、その揚水した透過水を活性炭吸着筒に上端側から通水する。これにより、透過水の色素成分が活性炭吸着筒に充填された活性炭に吸着されて脱色され、着色のない処理水が得られる。

上記のし尿処理方法を実施するし尿処理装置は、膜分離方式を利用した生物処理循環方式のし尿処理装置であって、トイレからの汚水が固液分離槽→膜分離間欠ばっ気槽→オゾン脱色槽→貯留槽と移流するように構成し、膜分離装置を浸漬し、活性汚泥処理を行う膜分離間欠ばっ気槽におけるばっ気を間欠で行い、硝化と脱窒を進行し、濾過した透過水をエアリフトポンプで後段のオゾン脱色槽に送り、オゾン水により酸化脱色した処理水を貯留槽に送り、貯留槽よりトイレに洗浄水として供給することを特徴とする（請求項５）。
脱色した処理水を貯留する貯留槽は、１室に限らず、複数室（例えば２室）としてもよい。

上記処理装置は単一の槽で構成してもよいが、槽の成形及び運搬設置等を考慮して複数槽、例えば二槽を配管接続して構成してもよい。
具体的には、前記固液分離槽と膜分離間欠ばっ気槽を第１槽に配置構成し、オゾン脱色槽及び貯留槽を第２槽に配置構成し、第１槽の膜分離間欠ばっ気槽の流出口と第２槽のオゾン脱色槽の流入口を移流管で連結して構成する。

又、前記オゾン脱色槽は、同槽の底部側に散気装置を収容配置し、その散気装置は槽外に配置したオゾン発生装置に接続すると共に、該オゾン発生装置をブロワに接続して、オゾンを前記散気装置を介してオゾン脱色槽の水中に溶解させ、オゾン水を生成している。尚、散気装置としては、今日一般的に採用されている多孔性散気管、多孔性散気板、エアレーション格子、袋状散気管、ボックスエアレータ、ディスクディフューザー等の他に、マイクロ・ナノバブルを発生する装置を用いてもよい。

上記手段によれば、トイレからの汚水は、固液分離槽で自然沈殿作用と濾材によって固形分が除かれた後、エアー駆動の移送用ポンプで膜分離間欠ばっ気槽に送られる。尚、固液分離槽は槽上部を流量調整部としており、トイレの利用者が集中した場合でも流入汚水を一時的に貯留し、後段の膜分離間欠ばっ気槽、オゾン脱色槽に対する水量負荷を平準化することができる。
膜分離間欠ばっ気槽は多数の管状膜からなる膜分離装置が浸漬されており、活性汚泥によって汚水中の有機物が酸化分解されると共に、重力濾過によって活性汚泥と透過水に分離される。そして濾過された透過水は、エアー駆動のエアリフトポンプでオゾン脱色槽に送られる。
オゾン脱色槽は、オゾン発生装置からのオゾンがブロワによって散気装置を介して水中に溶解され、オゾン水を生成しており、そのオゾン水と脱色槽内の透過水が反応して酸化脱色された処理水は貯留槽に流れ、貯留槽の処理水はポンプでトイレに送られ、洗浄水として使用される。
そして、膜分離装置が浸漬され、活性汚泥処理を行う膜分離間欠ばっ気槽は、ばっ気を間欠で行うことでｐＨの低下を抑制すると共に、電力消費量の低減を図ることができる。

又、上記し尿処理方法を実施するし尿処理装置は、前記し尿処理装置における脱色槽の構成をオゾン脱色槽に替えて活性炭吸着筒を用いた活性炭脱色槽としてもよい（請求項６）。
活性炭脱色槽は、活性炭を充填した活性炭吸着筒が同槽に収容配置され、脱色槽内の透過水をエアリフトポンプで活性炭吸着筒の上方に揚水して該吸着筒に上側から常時通水し、透過水中の色素成分を活性炭で吸着し、脱色する。脱色処理された処理水は自然移流で下段の貯留槽に送られる。

本発明に係るし尿処理方法は請求項１記載の構成により、最初の稼動時に一定量の初期水を用意するだけで、以後は給水を必要とせず、しかもトイレ洗浄水に使用する循環水は大腸菌群を含まない衛生的且つ高度なもので、トイレ利用者に対し、快適に使用できる水洗トイレを提供できる。即ち、膜分離方式により、ＳＳや大腸菌を略完全に除去した透過水が得られる。その為、この透過水を脱色する方式として、部材の補充、交換等の手間が掛からず、経済的にも優れ、効果的に脱色することができるオゾン脱色、及び目詰まり等の問題を解消して活性炭吸着方式を有効に活用することができる。
そして、請求項２記載の構成により、ｐＨの低下を抑制すると共に、電力消費量の低減を図ることができる。
又、上記処理方法を実施する請求項５記載の処理装置は、従来装置のように部材の補充、交換等の手間が掛からず、経済的にも優れ、効果的に脱色することができる装置を提供できる。そして、オゾン脱色槽の前段に配置された膜分離間欠ばっ気槽において、ばっ気を間欠で行うことで、ｐＨの低下を抑制すると共に、電力消費量の低減を図ることができる。
更に請求項６記載の処理装置は、活性炭脱色槽の前段に配置された膜分離間欠ばっ気槽で濾過された透過水の有機物濃度は低く、ＳＳ成分が含まれないので、活性炭自体及び活性炭充填部の目詰まりがなく、従来のように濾過装置を装備することなく活性炭吸着方式で効果的に脱色することができる。又、圧力損失が小さいため、エアリフトポンプによる活性炭吸着筒への通水が可能となる。
そして、エアリフトポンプによる通水は通常の加圧ポンプによる通水に比べ、下記のメリットが得られる。
・加圧ポンプに比べ、一般的にはブロワの方が低価格で、消費電力が小さい。よってイニシャル、ランニングコストとも削減される。
・加圧ポンプの場合、脱色槽内水を活性炭吸着筒内に通水されるため、加圧ポンプと脱色槽との間に、送水と吸水の２本の配管が必要となるが、エアリフトポンプの場合、送気管のみですみ、配管工事を軽減できる。
・低圧運転のため、活性炭吸着筒の構造（強度）は剛性を要求されず、極めて簡易な筒体ですみ、設置コストを削減できる。
更に、活性炭吸着方式では、前記オゾン脱色方式と比較して大幅に電力消費量を削減することができる。

以下、本発明に係る循環式し尿処理方法について説明する。
先ず、本発明の循環式し尿処理方法は、トイレにて排泄される汚水を、固液分離槽→膜分離間欠ばっ気槽→オゾン脱色槽と順次移送して酸化脱色した処理水とし、その処理水を自然移流で下流の貯留槽に送り、その貯留槽に貯留された処理水は浅井戸用ポンプ（給水ポンプ）でトイレの洗浄水として送られ、再利用する、循環式のし尿処理方法である。

トイレからの汚水は、固液分離槽で自然沈殿と濾材によって固形物が除去され、固形物が除去された一次処理水はエアー駆動の移送用ポンプで下流の膜分離間欠ばっ気槽に送られる。そして、この固液分離槽は槽上部を流量調整部としており、トイレ利用者が集中した場合でも、流入汚水を一時的に貯留し、膜分離間欠ばっ気槽に対する水量負荷を平準化している。

膜分離間欠ばっ気槽は、多数の管状膜からなる膜モジュールを主構成とした膜分離装置が浸漬されており、活性汚泥によって汚水中の有機物が酸化分解されると共に、重力濾過によって活性汚泥と透過水が分離される。そして、膜分離装置の下方に配置した散気装置にエアーを供給してばっ気を行うが、そのばっ気（運転）と停止を間欠でおこなうことで、膜モジュールの洗浄を効果的に行うことができ、それにより膜モジュールの安定した透過性能を長時間維持することができる。

この膜分離間欠ばっ気槽によるばっ気により、固液分離槽からの一次処理水はアンモニア性窒素（ＮＨ_４‐Ｎ）→亜硝酸性窒素（ＮＯ_２‐Ｎ）→硝酸性窒素（ＮＯ_３‐Ｎ）と変化し（硝化工程）、ばっ気停止により脱窒工程が行われる。即ち、ばっ気を間欠に行うことで硝化工程と脱窒工程を適正に行わせることができる。
即ち前段の硝化工程では、一次処理水中のアンモニア性窒素（ＮＨ_４‐Ｎ）を、硝化菌により亜硝酸性窒素（ＮＯ_２‐Ｎ）、若しくは硝酸性窒素（ＮＯ_３‐Ｎ）に酸化する。アンモニア性窒素（ＮＨ_４‐Ｎ）が硝化されるときアルカリ度を消費する。従って、ばっ気を連続で行い、流入アルカリ度が少なくなると、ｐＨの低下をきたす。ｐＨの低下は、処理機能の低下、汚泥の解体が起こる。

脱窒工程では、硝化工程で硝化された水を溶存酸素のない嫌気的条件下におき、脱窒細菌の硝酸呼吸、或いは亜硝酸呼吸を利用して、亜硝酸性窒素（ＮＯ_２‐Ｎ）、硝酸性窒素（ＮＯ_３‐Ｎ）を窒素ガス（Ｎ_２）へ還元する。この脱窒工程でアルカリ度（ＯＨ⁻）が生成され、槽内のｐＨが上昇する。硝化と脱窒とを組み合わせることにより、ｐＨの低下を防ぎ、処理機能が安定する。

膜分離間欠ばっ気槽で濾過された透過水はオゾン脱色槽に送られ、オゾン水によって酸化脱色される。このオゾン脱色槽は、オゾンを多孔質散気管を介して水中に溶解させ、オゾン水を生成している。このオゾン酸化反応は、構造式に不飽和結合をもつ着色物質に対して効果的に作用し、効率よく脱色することができる。尚、オゾンは強い殺菌力を持っているが、水中では比較的短時間で自己分解し酸素に変わるため、残留効果がなく二次公害の虞れが少ない。
しかし、硝化工程において、前記したように蛋白質、アンモニアなどが微生物の酸化を受けて、硝酸性窒素へ変化する途中の亜硝酸性窒素が増加する場合がある。亜硝酸性窒素はオゾンと反応して単純に硝酸性窒素になるが、オゾンによる脱色反応と競争反応となり、脱色効率を大幅に低下させる。従って、亜硝酸性窒素が増加しないように、ばっ気を停止し、嫌気の状態に保ち溶存酸素濃度を下げて脱窒素反応を起こした後で、オゾン処理を行ったほうが効率のよい脱色を確保することができる。即ち、前段の膜分離間欠ばっ気槽における間欠ばっ気が後段のオゾン脱色に好結果を与えるものである。

上記オゾン脱色方法によって脱色処理された処理水は貯留槽に貯留し、貯留槽の処理水を浅井戸用ポンプ（給水ポンプ）で水洗トイレに送り、トイレ洗浄水として再利用する。
又、前記脱色はオゾン水による酸化脱色方法に替えて活性炭を用いた吸着脱色方法を採用することも可能である。それは、前段の膜分離活性汚泥法により膜分離装置で濾過された透過水の有機物濃度は低く、ＳＳ成分が含まれないので、活性炭自体および活性炭充填部の目詰まりがなく、圧力損失が小さいため、エアリフトポンプによる活性炭吸着筒への通水（上側から）が可能となり、脱色効率を高めることができる。

以下、上記した循環式し尿処理方法を実施するし尿処理装置の概要を図面に基いて簡単に説明する。
図１は本発明に係る循環式し尿処理装置の概略を示す平面図で、装置は第１槽と第２槽の二槽からなる浄化槽Ａとトイレ装置Ｂとで、汚水と処理水が循環するように連結構成されている。
即ち、トイレ装置Ｂの汚水を流出する管を、浄化槽Ａの第１槽Ａ１に区画形成した固液分離槽１の流入管に接続配管し、第１槽Ａ１の膜分離間欠ばっ気槽２の出口となる流出管は第２槽Ａ２のオゾン脱色槽３の流入管に移流管を介して連通接続し、更に第２槽Ａ２の貯留槽４の内部は貯留した処理水を前記トイレ装置Ｂにトイレ洗浄水として供給し得るように浅井戸用ポンプ５を介して配管接続され、汚水と処理水が循環するように構成されている。

浄化槽Ａを構成する第１槽Ａ１と第２槽Ａ２は、今日周知の繊維強化樹脂材（ＦＲＰ材）で略直方体形状に形成され、上面には夫々の槽に区画形成される構成を点検等する為の開口６が夫々の構成に応じた口径で形成されており、その開口６にマンホール蓋７が着脱可能に被着されている。

第１槽Ａ１は、該槽の長手方向を略２：１の割合に仕切る仕切り板８で二室に区画形成され、広い方（図面では左側）は固液分離槽１、狭い方（図面では右側）は膜分離間欠ばっ気槽２に構成されている。
固液分離槽１は、長手方向の略中央位置に上半部を左右二室に仕切るバッフル板９が取り付けられ、一方の部屋（図面では左側）の周壁上部には略Ｌ字型に屈曲形成した流入管１０が取り付けられ、その流入管１０にはトイレ装置Ｂから汚水を流出する流出管が接続され、汚水が固液分離槽１に流入するように構成されている。

そして、この固液分離槽１の流入管１０を取り付けた部屋とは反対側の部屋のバッフル板９の下端から所定高さの位置に網マット状の濾材１１が取り付けられ、更に同部屋には自然沈殿と前記濾材１１により固形物が除去された一次処理水を後段の膜分離間欠ばっ気槽２に移送するエアー駆動の移送用ポンプ１２が配置されている。
又、この固液分離槽１の上部は流量調整部１ａとして機能し、トイレの利用者が集中した場合でも流入汚水を一時的に貯留し、後段の膜分離間欠ばっ気槽２、オゾン脱色槽３に対する水量負荷を平準化し得るようになっている。

上記移送用ポンプ１２としては、通常、ポンプ室に一定量溜まった液体を空気圧で押し出す半定量ポンプを使用する。そして、サクション管１２’の入り口１２ａは、水位の変動範囲１３の下限位置にあり、水位が下限以下になると自動的に移送が停止する。
移送用ポンプ１２の出口１２ｂは、定期点検等の作業の邪魔にならず、落下する移送液が膜分離間欠ばっ気槽２に浸漬されている膜分離装置の膜モジュールに直接当たらない位置が好ましい。

膜分離間欠ばっ気槽２には、膜モジュール１４ａと気泡の案内筒１４ｂからなる浸漬型膜分離装置１４が設置されている。膜モジュール１４ａとしては、公知の中空糸型、プレート型など、いずれも本発明に使用できるが、多数の管状膜からなる膜モジュールは、コンパクト性と経済性において格段に優れているので、特に好ましい（例えば、特開２００２−１６６１３７号公報、特開２００２−１６６１３８号公報参照）。また、管状膜自身にエアリフト作用があるので、このモジュールは活性汚泥液からかなり露出した状態でも使用することができる。そのため、膜分離間欠ばっ気槽２の容量を比較的小さくすることもできる。従って、図１ではこのモジュールが用いられている。

管状膜には、孔径が０．１〜１μｍ程度の公知の精密濾過膜が使用される。例えば、特公昭５６‐３５４８３号公報に記載されている方法では、不織布で補強したテープ状の膜を、内径を規定する心棒に螺旋状に巻きつけながら、その長手方向の互いに重ね合わせた周辺部を超音波溶着することによって任意の孔径や内径の管状膜が連続的に製造される。
内径が小さいと汚泥で閉塞しやすく、大きいとモジュールの単位体積あたりの膜面積が小さくなるので、本発明に適した内径は８〜１５ｍｍ、より好ましくは１０〜１３ｍｍである。
管状膜モジュールは非常に軽量・コンパクトであり、例えば、内径１１ｍｍ、厚さ０．２ｍｍの管状膜を、有効長が約５０ｃｍとなるように内径約３０ｃｍ長さ約５７ｃｍの塩ビ製円筒に約６００本集束固定すると、重量は約３ｋｇ、有効膜面積は約１０ｍ^２になる。

気泡の案内筒１４ｂの中には、すべての管状膜にほぼ均等に気泡を送る散気装置１４ｃが装着されている。気泡の案内筒１４ｂから膜モジュール１４ａ全体にほぼ均一に送り込まれた気泡は、活性汚泥液を随伴しながら膜モジュールを上昇した後、その上端から放出される。従って、ばっ気中、活性汚泥液は膜モジュールの内外を循環し、この間に濾過が行われる。
濾過方式として、吸引濾過、サイホン濾過、及び重力濾過のいずれも本発明に使用できるが、設備が単純で所要エネルギーも少ないことから重力濾過方式が好ましく、本例においては、重力濾過方式が用いられている。

濾過液ラインは濾過圧の基準点を決める位置Ｘで二つに分岐し、一方（上側）のラインは先端で大気に開放され、他方のライン（図面では屈曲して描かれているが、実際には、浸漬型膜分離装置１４を簡単に着脱できるようにホースが用いられている）は、透過水ポンプ１５に接続されている。この透過水ポンプ１５には、通常、エアリフト型のポンプが用いられる。
前記透過水ポンプ１５に接続した透過水移送管１５’は、固液分離槽１の上部に区画配置した採水槽１８に接続し、透過水は採水槽１８から流出管１９、移流管２０を介して第２槽Ａ２に仕切り板２５で区画形成したオゾン脱色槽３に送られる。

分岐点Ｘと活性汚泥液の液面の位置との差が濾過圧力になる。活性汚泥液の液面は、破線で示した範囲１６で変動し、上限水位で濾過流量は最大になる。濾過流量が０になる下限の水位が分岐点Ｘよりも低いのは、前記のように、管状膜が持つエアリフト作用によって活性汚泥液の液面よりも高い位置まで活性汚泥液が持ち上げられるためである。

前記移送用ポンプ１２、散気装置１４ｃ、及び透過水ポンプ１５には、空気を1台のブロワから供給し、それぞれの空気流量をバルブで調整するようにしてもよいが、図示の例では、複数のブロワを使って、それぞれの空気流量を制御している。
膜分離間欠ばっ気槽２から固液分離槽１へのオーバーフローは膜分離間欠ばっ気槽２の上限水位を超えると発生し、汚泥移送装置１７の幹管１７ａから枝管１７ｂを経て固液分離槽１の汚水の流入管１０近傍に戻される。ここで、オーバーフロー中の汚泥や濾過抵抗物質は沈殿分離されるので、膜分離間欠ばっ気槽２に移送される液はこれらをほとんど含まない。

オゾン脱色槽３は、槽の底部に多孔質の散気管２１が収容配置され、その散気管２１に槽外に設置したオゾン発生装置２２、ブロワ２３が接続されており、それによりオゾン発生装置２２で発生したオゾンは、ブロワ２３によってオゾン含有気体が散気管２１に送られ、多孔質の散気管２１から槽内の水中に排出されて溶解し、オゾン水が生成されている。
従って、このオゾン水が貯留されたオゾン脱色槽に移流されてきた透過水は酸化脱色（色度除去）される。尚、このオゾン水は、脱色のみならず、臭気の除去、殺菌の効果を発揮するが、水中では比較的短時間で自己分解し、酸素に変わるため残留効果がなく、二次公害の虞れが少ない。
又、このオゾン脱色法は、短所としてイニシャルコストが高い点が上げられるが、近年、オゾン処理の認識が高まり需要が増大する傾向にあり、それに伴い、オゾン発生装置の低価格化、処理システムの検討などの研究開発と普及がなされ、比較的簡単に利用し得るようになっている。
オゾン脱色槽３で酸化脱色された処理水は、移流管２４で貯留槽４に送られる。また、槽内のガスは排気管３１を介して大気中に排出するように構成されている。

貯留槽４は、長手方向の略中央位置に、下部に連通口２７を開設した中仕切り板２６で第１室４ａと第２室４ｂとに区画形成され、前記オゾン脱色槽３に隣接する第１室４ａに移流管２４を介して脱色された処理水が流入されるようになっている。
第２室４ｂには、吸水管２８が収容配管され、その吸水管２８は槽外に設置した浅井戸用ポンプ２９の吸入側に接続され、浅井戸用ポンプ２９の排出側はトイレ装置Ｂに設置された便器の洗浄水供給部に配管接続されている。それにより、貯留槽４内に貯留された処理水は、トイレ装置Ｂが使用され、洗浄水を流出するレバーや押しボタンが操作されることで前記浅井戸用ポンプ２９が作動して処理水をトイレ装置Ｂに供給する。

また、前記貯留槽４の第２室４ｂには、該貯留槽４に貯留される処理水の量の変化を検出する検出手段３０が装備されている。
その検出手段３０は、貯留されている処理水が下限位置まで少なくなったことを検出する渇水警報用フロートスイッチ３０ａと、処理水が上限位置まで達したことを検出する満水警報用フロートスイッチ３０ｂで構成されている。尚、検出手段は、図示のフロートスイッチに限定されず、水位（液面）の変化を検出することができるものであればいずれでもよく、検出信号によって警報機が鳴動、或いは表示装置に表示するなど、何れでもよい。
又、本装置の使用に際しては、使用開始前に、固液分離槽１はＬ．Ｗ．Ｌに、オゾン脱色槽３は満水に、貯留槽４はＬ．Ｗ．Ｌの高さまで清水を張る必要があり、膜分離間欠ばっ気槽２にはＭ．Ｗ．ＬまでＭＬＳＳ濃度が５，０００ｍｇ／ｌ程度の活性汚泥を投入することが必要である。

次に、図１に示したし尿処理装置による実証試験について説明する。
・実証試験場所：出願人会社の埼玉工場（所在地：行田市）内の浄化槽ストックヤード
・トイレ供用開始日：平成１８年２月２０日
・実証装置の仕様及び処理能力
有効容量（ｍ^３）
固液分離槽 Ｈ．Ｗ．Ｌ ２．１４１
Ｌ．Ｗ．Ｌ １．３７７
流量調整部 ０．７６４
汚泥貯留部 １．１０１

膜分離間欠ばっ気槽 Ｈ．Ｗ．Ｌ ０．８８５
Ｌ．Ｗ．Ｌ ０．６１６

オゾン脱色槽 ０．６５５
貯留槽 １．１９９

トイレ装置
便器数（男性小便器：１、男女共用洋式便器：１）
し尿処理装置の処理能力等
利用人数（約５０〜１００人回／日）
必要水量（初期水量：２．５ｍ^３、補充水量：０ｍ^３）
必要活性汚泥液量（初期液量：０．７ｍ^３、補充液量：０ｍ^３）

固液分離槽１はＬ．Ｗ．Ｌに、オゾン脱色槽３は満水に、貯留槽４はＬ．Ｗ．Ｌの高さまで清水を張り、膜分離間欠ばっ気槽２にはＭ．Ｗ．ＬまでＭＬＳＳ濃度が５，０００ｍｇ／ｌ程度の活性汚泥液を投入して試験を開始した。
試験開始後の点検日における水質分析項目（色度、ＳＳ及び大腸菌群数）の結果は図４乃至図６に示すとおりである。
尚、色度はJIS K 0102-11、ＳＳはJIS K 0102-14-1、大腸菌群数は昭37厚・建令１別表１の調査・分析方法により行った。

図４はトイレより排出される汚水の各段階、即ち固液分離槽の一次処理水の色度、膜分離間欠ばっ気槽で処理されオゾン脱色槽に移流される透過水の色度、貯留槽内に貯留されている処理水の色度を示し、固液分離槽の一次処理水の色度、最大４３０度が、オゾン脱色槽では色度４〜８度程度まで脱色改善された。図４では、オゾン脱色槽の色度が貯留槽内に貯留されている処理水の色度の値と略同じで、線図は重なっている。
また図５は、上記同様トイレより排出される汚水の各段階のＳＳを示し、固液分離槽の一次処理水のＳＳ、最大５８ｍｇ／Ｌが膜透過水、オゾン脱色槽、貯留槽の処理水では０となっている。
さらに、貯留槽における処理水中の大腸菌群数については、図６に示すように０で、処理水は浮遊物及び大腸菌群を含まない衛生的且つ高度なものであることがわかる。

図７及び図８は脱色槽を活性炭吸着方式で構成したし尿処理装置の第２槽Ａ２を示す。尚、脱色槽以外の構成（固液分離槽、膜分離間欠ばっ気槽、貯留槽）は前示実施例のオゾン脱色槽を備えたし尿処理装置のそれと同じである為、それらについては説明を省略し、活性炭脱色槽について説明する。又、前示実施例と同じ部材は同一の符号を付し説明を省略する。
活性炭脱色槽３’は、活性炭３２を充填した活性炭吸着筒３３が槽底部から離して略鉛直に支持され、その活性炭吸着筒３３の側部に槽内の水（透過水）を前記活性炭吸着筒３３に供給するエアリフトポンプ３４が配置されて構成されている。
活性炭吸着筒３３に対する活性炭の充填は、活性炭をネット状の袋に充填し、これを上下端が開放された吸着筒に収納セットして行われている。
又、前記活性炭吸着筒３３の支持は、第２槽Ａ２を脱色槽３’と貯留槽とに仕切る仕切り板２５に支持具（図示省略）を介して固定されている。

前記エアリフトポンプ３４は、脱色槽３’内の水（膜分離間欠ばっ気槽から移流された透過水）を前記活性炭吸着筒３３の上端側に揚水する揚水管３４ａと、その揚水管３４ａに空気を送り込む送気管３４ｂとで構成され、送気管３４ｂはブロワ（図示省略）に接続されている。尚、ブロワは前示実施例におけるオゾン発生装置２２に接続したブロワ２３に相当する。
揚水管３４ａは、ストレート管でもよいが、図示するようにＵ字管を用いることで活性炭吸着筒３３内を通過して下側から出てきた脱色された水ではなく、まだ色素成分が残っている脱色槽上部の水を揚水することができ、それにより吸着脱色の効率を高めることができる。
エアリフトポンプ３４で揚水された活性炭脱色槽内水は、活性炭吸着筒３３の上側から下へ向かって通水され、活性炭を通過することで、透過水中の色素成分が活性炭に吸着除去され。そして、この槽内水の揚水→通水は図７（ａ）に矢印で示すように繰り返し行われる。活性炭脱色槽３‘で脱色された処理水は自然移流で下段の貯留槽４に送られる。

活性炭吸着方式による脱色は、上段の膜分離間欠ばっ気槽の膜分離活性汚泥法との組合せにより、下記の特徴を発揮する。
１．分離活性汚泥法により、膜分離装置で濾過された透過水の有機物濃度は低く、ＳＳ成分が含まれないので、活性炭自体及び活性炭充填部の目詰まりがなく、脱色効率が高く、又圧力損失が小さいため、エアリフトポンプによる活性炭吸着筒への通水が可能である。
２．通常、活性炭吸着方式を利用する場合、通水は加圧ポンプにより行われるが、加圧ポンプによる通水に比べて、下記の点がメリットとなる。
・加圧ポンプに比べ、一般的にはブロワの方が低価格で、消費電力が小さい。よってイニシャル、ランニングコストとも削減される。
・加圧ポンプの場合、脱色槽内水を活性炭吸着筒内に通水されるため、加圧ポンプと脱色槽との間に、送水と吸水の２本の配管が必要となるが、エアリフトポンプの場合、送気管のみですみ、配管工事を軽減できる。
・低圧運転のため、活性炭吸着筒は剛性を要求されず、極めて簡易な筒体ですみ、設置コストを削減できる。

又、エアリフトポンプを用いた活性炭吸着方式の脱色槽は、前記した構成により脱色の方式を活性炭吸着方式からオゾン方式（或いはオゾン方式から活性炭吸着方式）に容易に変更可能である。以下に、オゾン方式（前示実施例）から活性炭吸着方式に変更する場合の手順を説明する。
１．脱色槽上部の送気口（オゾン発生装置に接続された管）ソケットのユニオンを緩める。
２．多孔質散気管２１の送気配管を、仕切り板２５に取り付けられている支持具（水面より上方に設置）から外す。
３．送気配管の上部を持ち、脱色槽内の多孔質散気管２１をマンホールから取り出す。
４．エアリフトポンプ３４が一体となった活性炭吸着筒３３をマンホールから脱色槽内に挿入し浸漬する。
５．活性炭吸着筒３３を仕切り板２５に支持具を介して固定する。
６．活性炭が充填されたネット上の袋を活性炭吸着筒にセットする。
７．エアリフトポンプ３４の送気配管を送気口ソケットに接続し、ユニオンで固定する。（但し、ブロワ２３に接続されているオゾン発生装置２２は取り外す。）

本発明に係るし尿処理装置に装備の浅井戸用ポンプ（給水ポンプ）やブロワは商用電源で駆動されるが、災害時（停電時）の使用を確保するために、商用電源の他に災害時（停電時）でも駆動できる電源装置（例えば、風力発電、太陽光発電）を備え、災害時はこれらの電源装置で浅井戸用ポンプ（給水ポンプ)を駆動し、貯留槽の処理水をトイレ装置に供給するようにする。そのシステムフロー図を図９に示し、その概略を簡単に説明する。尚、水、エアー、電気の各流れは、線の種類で示す。
［通常時］
(1)ブロワ１のエアーは一次処理水の膜分離間欠ばっ気槽２への移送と、オゾン脱色（又は活性炭脱色）に用いており、２４時間連続運転されている。
(2)ブロワ２のエアーは膜分離間欠ばっ気槽のばっ気に用い、通常２５−３５分等の運転・停止を繰り返している。汚水の流入がない場合は１０−５０分等の省エネ運転に切り替る。
(3)１日のある時間だけ電力はインバータ、バッテリーを介した自然エネルギー（風力発電又は太陽光発電）に切り替る。
(4)バッテリーには浅井戸用ポンプ（給水ポンプ)を数日（例えば２、３日）使用する分の電力を蓄え、充電量により強制的に使用したり商用電源に切り替えたりする。
(5)浅井戸用ポンプ（給水ポンプ)は交互運転（例えば１日毎）しており、一方が故障するともう一方のポンプが連続運転に切り替ると共に、警報装置等にて管理者に適時知らせる。
(6)汚水の流入が長時間ない場合、膜分離間欠ばっ気槽２の活性汚泥の状態が悪化しないよう、バルブ１を開いて貯留槽４から固液分離槽１へ所定量の処理水を移送し、固液分離槽１の一次処理水が、膜分離間欠ばっ気槽２へ移送されるようにする。

［災害時（停電時）］
(7)強制的に電力はインバータ、バッテリーを介した自然エネルギー（風力発電又は太陽光発電）に切り替る。
(8)電力は浅井戸用ポンプ（給水ポンプ)の運転にのみ使用する。ブロワは運転しない。
(9)貯留槽４が渇水した場合、バルブ２を閉め、バルブ３を開きオゾン脱色槽３（又は活性炭脱色槽３‘）より給水する。オゾン脱色槽３（又は活性炭脱色槽３’）も渇水した場合、バルブ３を閉め、バルブ４を開き固液分離槽１の上澄水又は中間水を給水する。

本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲で変更可能である。
（１）浄化槽Ａは槽を２個連結して構成しているが、単一槽で構成してもよい。
（２）トイレ装置Ｂの換気・脱臭を、し尿処理装置に装備されているブロワを利用して行うようにしてもよい。
（３）オゾン脱色槽に処理水の脱色度合いを検出する自動検出器を装備し、その検出データに基いて膜分離間欠ばっ気槽における間欠ばっ気の割合（運転／停止）を自動的に制御する。
（４）貯留槽にオゾン脱色槽へ処理水を循環できるポンプ（水中ポンプ等）を装備し、処理水が着色した場合でも再度オゾン脱色処理を行えるようにする。
（５）オゾン脱色槽の排気管を固液分離槽上部に接続し、残留オゾンにより臭気低減を図ると共に、残留オゾン濃度も低減させ、オゾンによる悪影響を排除する。

本発明に係る循環式のし尿処理装置は、最初の稼動時に一定量の初期水を用意することで、給水を必要とせず、しかもトイレ洗浄水に用いる循環水は大腸菌群を含まない衛生的で且つ高度なものであるから、上下水道の完備されていない山間部や河川敷、海岸等において有効である。

本発明に係るし尿処理装置の実施の一例を示す概略横断平面図。 図１の（２）−（２）線に沿える拡大断面図。 図１の（３）−（３）線に沿える拡大断面図。 各処理段階における処理水の色度の変化を示す線図。 各処理段階における処理水のＳＳの変化を示す線図。 貯留槽の処理水における大腸菌群数を示す線図。 脱色槽を活性炭吸着方式で構成したし尿処理装置を示し、（ａ）は活性炭脱色槽を備えた第２槽の縦断面図、（ｂ）は同横断面図。 図７の（４）−（４）に沿える縦断側面図。 本発明に係るし尿処理装置のシステムフロー図。

符号の説明

Ａ…浄化槽 Ｂ…トイレ装置
１…固液分離槽 ２…膜分離間欠ばっ気槽
３…オゾン脱色槽 ３‘…活性炭脱色槽
４…貯留槽 １４…浸漬型膜分離装置
２２…オゾン発生装置 ２３…ブロワ
２９…浅井戸用ポンプ（給水ポンプ） ３２…活性炭
３３…活性炭吸着筒 ３４…エアリフトポンプ

Claims (6)

1. 膜分離方式を利用した生物処理循環方式のし尿処理方法であって、トイレからの汚水を固液分離槽→膜分離間欠ばっ気槽→脱色槽→貯留槽→トイレの順で循環させ、固液分離槽で自然沈殿と濾材により固形物を除去し、膜分離装置が浸漬され、活性汚泥処理を行う膜分離間欠ばっ気槽においてばっ気を間欠で行い、硝化と脱窒を進行し、濾過した透過水をエアリフトポンプで脱色槽に送り、脱色処理した処理水を貯留槽に送り、貯留槽よりトイレに洗浄水として供給することを特徴とするし尿処理方法。
2. 前記膜分離間欠ばっ気槽における間欠ばっ気を、汚水の流入量に応じて可変調整することを特徴とする請求項１記載のし尿処理方法。
3. 前記脱色槽がオゾン脱色槽で、オゾン水により酸化脱色することを特徴とする請求項1又は２記載のし尿処理方法。
4. 前記脱色槽が活性炭脱色槽で、脱色槽内の透過水をエアリフトポンプで活性炭を充填した活性炭吸着筒の上側から通水し、吸着により脱色することを特徴とする請求項１又は２記載のし尿処理方法。
5. 膜分離方式を利用した生物処理循環方式のし尿処理装置であって、トイレからの汚水が固液分離槽→膜分離間欠ばっ気槽→オゾン脱色槽→貯留槽と移流するように構成し、膜分離装置を浸漬し、活性汚泥処理を行う膜分離間欠ばっ気槽におけるばっ気を間欠で行い、硝化と脱窒を進行し、濾過した透過水をエアリフトポンプで後段のオゾン脱色槽に送り、オゾン水により酸化脱色した処理水を貯留槽に送り、貯留槽よりトイレに洗浄水として供給することを特徴とするし尿処理装置。
6. 膜分離方式を利用した生物処理循環方式のし尿処理装置であって、トイレからの汚水が固液分離槽→膜分離間欠ばっ気槽→活性炭脱色槽→貯留槽と移流するように構成し、膜分離装置を浸漬し、活性汚泥処理を行う膜分離間欠ばっ気槽におけるばっ気を間欠で行い、硝化と脱窒を進行し、濾過した透過水をエアリフトポンプで後段の活性炭脱色槽に送り、脱色槽に配置した活性炭吸着筒に脱色槽内の透過水をエアリフトポンプで上側から通水し吸着により脱色した処理水を貯留槽に送り、貯留槽よりトイレに洗浄水として供給することを特徴とするし尿処理装置。

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