JP2010248792A - 複合発酵法に基づく循環式トイレ - Google Patents

Abstract

【課題】 限られたスペースで複合発酵法による循環式トイレを提供する。
【解決手段】 便座（１）と、前記便座（１）からの排泄物を処理するための発酵槽（２）と発酵合成槽（３）と、発酵合成槽（３）から出た液状体を菌床部分と水分に分け前記菌床部分を発酵槽に戻す発酵沈殿槽（４）と、前記発酵沈殿槽（４）からの水分を接触曝気して水洗用の水として循環する合成槽（５）と、から構成された複合発酵法による循環式トイレにおいて、水平方向に広く、垂直方向に浅い形状を有する主として好気発酵を行う発酵槽（２）の直上に、下流側にいくに従って嫌気度の高い発酵が生じる水平方向に狭く、垂直方向に深い形状を有する発酵合成槽（３）と発酵沈殿槽（４）と合成槽（５）を配置する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、循環式トイレに関する。より詳しく述べると、複合発酵法の技術を用いてコンパクトでなおかつ悪臭が発生しない循環式トイレに関する。

下水道設備の普及していない地域の住居、公園、河川敷、山小屋等にトイレを設置した場合、通常その排泄物を屎尿収容槽に溜めて、屎尿がある程度の量になるとバキュームカー等で回収して浄化設備を有している場所に移送しここで処理していた。

特許文献１には微生物処理を行い、排泄物の固体と液体とに分離し、固体はコンポスト化し、液体は浄化処理を行ってリサイクルする方法が提案されている。

特開平１１−１３１５５２号公報

しかしながら、従来の屎尿の微生物処理方法において、屎尿収容槽を利用する方法は、悪臭が発生し、これを使用する者に不快感を与える。ここで運搬する屎尿は液体と固体の両者であり、運送費も高い。微生物による浄化設備は、微生物は温度が低くなると働きが鈍くなり、浄化効率が悪くなるという欠点がある。微生物の管理は非常に微妙であり、予期せぬ出来事により微生物が浄化しないことも生じるおそれがある。

また、従来の屎尿の微生物処理では、屎尿収容槽をある程度大きくする必要があり、コンパクトにはならないという欠点があった。そのため、循環式トイレに適用すると、処理槽が巨大化してしまう。

従って、本発明の課題は、限られたスペースで悪臭の発生がない微生物処理、すなわち複合発酵法による循環式トイレを提供することである。

上記課題を解決する本発明は、便座と、前記便座からの排泄物を処理するための発酵槽と発酵合成槽と、前記発酵合成槽から出た流体を菌床部分と水分に分け前記菌床部分を発酵槽に戻す発酵沈殿槽と、前記発酵沈殿槽からの水分を接触曝気して水洗用の水として循環する合成槽と、から構成された複合発酵法による循環式トイレである。

本発明の複合発酵法による循環式トイレにおいて、前記発酵槽は、水平方向に広く、垂直方向に浅い形状を有し、前記発酵合成槽と発酵沈殿槽は、水平方向に狭く、垂直方向に深い形状を有しており、そして前記発酵合成槽と前記発酵沈殿槽と合成槽は、前記発酵槽の直上に配置されている（請求項１）。

本発明の複合発酵法による循環式トイレにおいて、前記発酵槽は、主として好気発酵を行う槽であり、前記発酵合成槽は、主として好気発酵と嫌気発酵の両方を行う槽であり、前記発酵沈殿槽では、嫌気発酵優位の発酵と、前記発酵槽の底部で固形発酵が生じ、前記合成槽は、主として嫌気発酵を行う槽であり、そして前記各槽において、上流側の槽から下流側の槽に移行するに従って嫌気度が高くなる発酵を連続して循環しながら行っている（請求項２）。

本発明の好ましい実施形態によると、前記発酵槽は、２以上の便座の水平方向に渡って配置されている（請求項３）。

本発明の更に好ましい実施形態によると、前記発酵合成槽と、前記発酵沈殿槽と、前記合成槽は、２以上の便座からの排泄物を処理するように構成されている（請求項４）。

また、本発明の循環式トイレにおいて、前記発酵合成槽と前記発酵沈殿槽の下に前記合成槽を配置することができる（請求項５）。

また、本発明の循環式トイレにおいて、合成槽からの水を水洗用の水として循環利用するに当たってマイクロフィルタを設けることができる（請求項６）。

また、発酵槽を土台として、その上に他の構成要件を配置することも本発明の範囲内である（請求項７）。

請求項１および請求項２に記載の循環式トイレによると、複合発酵法を使用して屎尿や紙などの排泄物を処理しているので、悪臭を外部に発生すること無しに排泄物を有効に処理することが可能である。しかも、合成槽で処理した水を、例えばマイクロフィルタなどに通過させることによって水を再循環させることが可能である。

さらに、便座からの排泄物を受ける第一の処理槽である発酵槽を便座と水平方向直下に配置したので、限られたスペースで有効に排泄物を処理できる構成となった。

請求項３および請求項４に記載の循環式トイレによると、更に２以上の便座からの排泄物を１つの複合発酵ユニット（発酵槽、発酵合成槽、合成槽）で処理することが可能となるので、更に省スペースで循環式トイレを実現可能となる。

請求項５に記載の循環式トイレによると、前記発酵合成槽と前記発酵沈殿槽の下に前記合成槽を配置することによって、更に省スペース化を図ることができる。

請求項６に記載の循環式トイレによると、合成槽で処理した水から不純物を除去するためのマクロフィルタが設けられているので、処理水をより安全に再循環させることができる。

請求項７に記載の循環式トイレによると、発酵槽を土台と一体化したので、基礎工事を行わないで本発明の循環式トイレを具現化できる。そのため、例えば、仮設トイレ、移動式のトイレなどを具現化できる。

本発明の第１実施形態を示す図面。 本発明で使用する複合発酵法の概念を示す図面である。 本発明の第２実施形態を示す平面図。 本発明の第３実施形態を示す図面。 本発明の第４実施形態を示す平面図。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図１は本発明の循環式トイレの実施形態を説明するための図面であり、図２は本発明で使用する複合発酵法の概念を示す図面であり、図３は、本発明の第２実施形態を示す平面図であり、図４は、本発明の第３実施形態を示す図面であり、そして図５は、本発明の第４実施形態を示す平面図である。

（第１実施形態）
図１に示す通り本発明の第１実施形態に係る循環式トイレは、複合発酵法に基づいて排泄物を処理し、処理した水を水洗用の水として循環再利用する循環型のトイレである。

なお、本明細書で使用する用語「複合発酵法」とは、単発酵から復発酵、並行復発酵、平衡復発酵、固形発酵の連動と作用を引き起こし、基質と代謝から置換と交換という有機・生物的情報エネルギー触媒を生み出し、その状態を創り上げる連鎖循環式発酵法を言う。このような連鎖循環式発酵によりすべての微生物を有効な生態系へ導き、その微生物の情報とエネルギーの連動サイクルを生じ、微生物の循環作用を発現し、共存・共栄・共生を実現している。

より具体的には、図２に示す通り、まず好気発酵微生物が働き出すことから始まるが、ここで発酵微生物とは酵母、乳酸菌類等であり、アミノ酸、ビタミン、ミネラル等の生理活性物質を作り、大腸菌、糸状菌等の好気性雑菌を浄菌、抑制する。次に乳酸菌が通性嫌気性菌類へとリレーし、放線菌類が現れて抗菌性物質を作り、病原性細菌、ウィルス等の嫌気性雑菌を浄菌する。この２つの浄菌作用が連動すると、アゾトバクター、根粒菌等の窒素固定菌が、空気中より気体を取りこんで固定する働きをし、最後に光合成細菌、藻類、化学合成細菌が固定化された気体を取りこんで光合成等、有用な物質やエネルギーへの変換が行われる。このサイクルが継続されることによって、有機性の汚泥はガスや水に変換（分解）されることになる。

本発明においては、トイレという限られたスペースでこれらの複合発酵を実現するために図１に示すような便器１から水や紙などとともに排泄される屎尿を所定条件で配置された「発酵槽２」、「発酵合成槽３」、「発酵沈殿槽４」、「合成槽５」により、所定の菌体数を維持しつつ異なる嫌気度で連続して発酵させることに特徴がある。

すなわち、本発明においては、トイレからの排泄物（処理対象物）と一日の処理量が数回から数十回の排泄物（処理量）が予め想定された範囲内で省スペースのトイレ、例えばポータブル型トイレにおける排泄物を省スペースでなおかつ確実に複合発酵法により処理可能としている。このために、本実施形態の循環式トイレでは、最初の発酵槽である「発酵槽２」の直上に、「発酵合成槽３」、「発酵沈殿槽４」、「合成槽５」を配置して、これらの槽間に処理物および微生物を絶えず循環させている。

なお、本発明において、後述する通り、「発酵槽２」、「発酵合成槽３」、「発酵沈殿槽４」、「合成槽５」と下流側の発酵槽に移行するに従って、嫌気度が高い発酵（嫌気性菌が好気性菌と比較して優位に作用する複合発酵）が生じる。さらに、発酵沈殿槽４からの菌床部分を発酵槽２に移行させ、循環することにより、発酵処理を行う菌体微生物数を所定数以上（例えば、１０^９個／ｃｃ以上）に確保することができる。

そのために、図１に示すように便器１の直下に第１の処理槽である発酵槽２を配置した。なお、本発明において使用する用語便器１の直下に配置とは、床などの便器の支持部材を介して真下に配置されることを意味する。

また、水平方向に広く、垂直方向に浅い形状とは、一般には床などの設置場所の真下において取れるスペース一杯までの範囲を言う。

本実施形態において便器１の直下に配置される発酵槽２は、便器１の設置面である床下に、前記床面と水平に幅広く配置されている。

発酵槽２は、水平方向に広く垂直方向に短く構成された発酵槽であり、発酵槽２の底部には、複数の曝気手段２１が設けられている。

このように構成された発酵槽２に便器１から水や紙類とともに屎尿が流されると、曝気条件下で主として好気発酵が生じる。

本発明の発酵槽２で生じる発酵は、主として好気発酵（例えば、好気発酵９：嫌気発酵１の割合での発酵）である。なお本明細書で使用する用語「主として好気発酵」とは、好気発酵が優位である好気／嫌気複合発酵を意味し、若干の嫌気発酵が生じていることを意味する。換言すると、本発明の発酵槽２で生じる発酵は、好気性発酵が優位な好気／嫌気複合発酵を意味する（図２に示す複合発酵における発酵（の開始））。

また図１に示す通り、本実施形態において、発酵槽２の直上には、発酵槽２で一次処理された（複合発酵がスタートされた）、処理物を連続処理するための発酵合成槽３、発酵沈殿槽４、合成槽５が配置されている。

発酵合成槽３は、縦方向に長く幅が狭い曝気手段３１を有する第２の発酵槽であり、この発酵合成槽３では、発酵槽２よりも高い嫌気度の発酵が生じる。より、具体的には、発酵合成槽３において、「好気発酵と嫌気発酵の両方」、例えば好気性菌５：嫌気性菌５の割合で複合発酵が生じる。

なお、図１に示す実施形態において、１つの発酵合成槽３を配置したが、発酵合成槽３の数は１つの限定されるものではなく、２から３であってもよい（後述の図５参照）。

次いで、発酵合成槽３で処理された流体は、発酵合成槽３に並列に配置された発酵沈殿槽４に送られる。

発酵沈殿槽４は、発酵合成槽３から送られた流体を菌床部分と水分に分け、そして菌床部分を発酵槽２に戻し、一方水分を後段の合成槽に送る機能を有している。なお、発酵沈殿槽４では、発酵合成槽３よりも高い嫌気度で発酵（嫌気発酵が優位な発酵）が生じており、そして発酵沈殿槽４の底部においては、固形発酵が生じている。なお、本明細書で使用する用語「固形発酵」とは、水を直接使用せず固形物に直接微生物が付着または内部に侵入して行う発酵を意味する（応用微生物学、村尾澤夫、荒井基夫 共編参照）。

発酵沈殿槽４から発酵槽２に戻された菌床部分は、発酵槽２において好適な発酵環境を整えるとともに（有効菌体の増加と酸化細菌の抑制）、循環して発酵を行うことにより未処理の処理物を循環処理する。このように循環処理することによって、発酵槽２における微生物は、より高濃度となり、酵素量が増加する（図２における微生物の高濃度化および酵素の高濃度化）。

また、合成槽５は、発酵沈殿槽４に並列に配置され、発酵沈殿槽４から送られてきた水分を処理して水を最適化する機能を有ししている。

合成槽５は、光合成系微生物群、藻類、藻菌類等による生物触媒及び酵素触媒処理を行うための槽である。これら光合成細菌や藻菌類の触媒作用により生理活性物質の結晶体を獲得し、物質間の作用である常温超伝導を終了さる。合成槽５にて細菌類の働きを終了させると共に、細菌類のＤＮＡを分解させ、塩基類を元のタンパク化させ結晶体として作用に用いる。

また、合成槽５は、さらに有機性エネルギー培地と無機性媒体（Ｃ・ＳｉＯ２、Ｔｉ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｌｉ、Ｂｅ、Ｂ ｅｔｃ．）によるイオン触媒層を有している。これらのイオン触媒槽により、原子、イオンレベルの転移、変位、昇華（消失）を生じさせる。また、有機性タンパク結晶によるエネルギー転移も同時に行われ、発酵沈殿槽４から送られてきた水分を水洗用の水として最適化する。

このようにして、処理された水は、所望によりマイクロフィルタを介して水洗タンク６へと送られる。

第１実施形態に係る循環式トイレにおいて、発酵槽２の直上に、発酵合成槽３、発酵沈殿槽４および合成槽を配置し、限られた空間内で連続的になおかつ循環しながら下流に移行するに従って嫌気度の高い発酵を行い、嫌気度の高い発酵が行われている発酵沈殿槽４で生じた菌体を発酵槽２に戻す構成を有している。そのため、所定以上の菌体数を維持しつつ嫌気度の異なる発酵を連続して行う複合発酵を、限られたスペース内で行うことが可能となった。

このようにして、複合発酵を有効に実施することが可能であるので、紙類とともに水洗された屎尿を無臭で処理することが可能となる。しかも、処理後の水を水洗用の水として水洗タンク６に戻すことにより循環再利用することが可能となる。

そのため、一度水を水洗タンク６に注入しておけば、緊急用トイレ、災害用のトイレ、イベント用のトイレなど種々の場面でも有効に活用できる省スペースのトイレを実現できる。

（第２から第４実施形態）
次に、図３から図６に基づいて本発明の第２から第４実施形態に係る循環式トイレについて説明する。

なお、図３から図６に示す第２から第４実施形態において、図１に示す第１実施形態と同一の部材については同一符号を附しその説明を省略する。

図３に示す循環式トイレは、図１に示す実施形態において、複数の便座１からの排泄物を一組の発酵槽２、発酵合成槽３、発酵沈殿槽４及び合成槽５により複合発酵法により処理する循環式トイレである。

図３に示す通り、本実施形態では二つの便座１、１（トイレルーム）の床面に共用の発酵槽２を配置している。

そして、トイレルームとトイレルームとの間に発酵槽３、発酵沈殿槽４、合成槽５を配置している。

このように構成することによって、１組の複合発酵システムである発酵槽２、発酵合成槽３、発酵沈殿槽４及び合成槽５を効率的に配置し、より省スペースで複合発酵による循環式トイレの実現が可能となる。

図４に示す循環式トイレは、合成槽５を発酵槽２の直上に配置し、合成槽５の上に発酵合成槽３と発酵沈殿槽４を設けた実施形態である。

このように、他の槽（合成槽５）を介して発酵槽３、発酵沈殿槽４を設けることも本発明の範囲内である。

図４に示す通り、発酵槽２を便器１の直下に配置し、その上に合成槽５を設け、更に合成槽５の上に発酵槽３、発酵沈殿槽４を設けることにより、より省スペース化した循環式トイレを具現化することが可能となる。

また、図５に示す循環式トイレは、トイレ設置場所の複数の便器１、１、１の直下に幅広く発酵槽２を配置し、トイレルームの後方に一組の発酵合成槽３、発酵沈殿槽４、合成槽５を配置して、複数の便器１，１、１からの排泄物の複合発酵を実施する環境を共用した例である。

図５に示す実施形態では、床を介して複数のトイレルームの後方に幅広く合成槽５を配置し、その上に発酵合成槽３、３、発酵沈殿槽４を配置している。

そのため、合成槽５の比較的大きい設置面積を有するので、発酵合成槽３を複数設けている。このように、発酵合成槽３を複数設けることにより、より確実に複合発酵が惹起し、より効率的に排泄物を処理可能となる。

なお、図５に示す実施形態では、合成槽５の上に発酵合成槽３と発酵沈殿槽４とを設けたが、図１に示す通り、発酵合成槽３、発酵沈殿槽４、合成槽５を並立することも本発明の範囲内である。

このように、複数の便座（トイレルーム）に対して、一組の発酵槽２、発酵合成槽３、発酵沈殿槽４、合成槽５を共用することにより、より一層省スペース化を図ることが可能となる。

以上説明した通り、本発明の循環式トイレは、所定の配置で発酵槽２、発酵合成槽３、発酵沈殿槽４および合成槽５を配置したので、限られたスペース内で確実に複合発酵法による排泄物を処理することが可能となる。

以上、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。

例えば、上記の実施の形態では、床上に便器を配置し、床下に発酵槽２を配置したが、床以外に、例えば、発酵槽２を覆う形で、循環式トイレの土台を組み、その上に、便器１を有するトイレルームと、他の処理槽を配置することも本発明の範囲内である。

このように、発酵槽を取り囲む状態で土台を作り、その上に便器１を有するトイレルームと、他の処理槽を配置することにより、省スペースで新たに水を加えない災害用の簡易トイレやイベント用等の仮設トイレを実現することが可能である。

このような災害用トイレや緊急用トイレは、各パーツをユニットとして構成しているために複雑な基礎工事を行わないでも、容易に設置可能である。

特に、図４に示す循環式トイレにおいて、ユニット化された発酵槽、発酵合成槽、発酵沈殿槽、合成槽を設けることにより、稼動式の循環式トイレを具現化できる。

Claims (7)

1. 便座と、
   前記便座からの排泄物を処理するための発酵槽と発酵合成槽と、
   前記発酵合成槽から出た流体を菌床部分と水分に分け前記菌床部分を発酵槽に戻す発酵沈殿槽と、
   前記発酵沈殿槽からの水分を接触曝気して水洗用の水として循環する合成槽と、
   から構成された複合発酵法による循環式トイレであって、
   前記発酵槽は、水平方向に広く、垂直方向に浅い形状を有し、
   前記発酵合成槽と発酵沈殿槽は、水平方向に狭く、垂直方向に深い形状を有しており、そして
   前記発酵合成槽と前記発酵沈殿槽と合成槽は、前記発酵槽の直上に配置されている
   ことを特徴とする複合発酵法による循環式トイレ。
2. 前記発酵槽は、主として好気発酵を行う槽であり、
   前記発酵合成槽は、主として好気発酵と嫌気発酵の両方を行う槽であり、
   前記発酵沈殿槽では、嫌気発酵優位の発酵と、前記発酵槽の底部で固形発酵が生じ、
   前記合成槽は、主として嫌気発酵を行う槽であり、そして
   前記各槽において、上流側の槽から下流側の槽に移行するに従って嫌気度が高くなる発酵を連続して循環しながら行うことを特徴とする請求項１に記載の複合発酵法による循環式トイレ。
3. 前記発酵槽は、２以上の便座の水平方向に渡って配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の循環式トイレ。
4. 前記発酵合成槽と、前記発酵沈殿槽と、前記合成槽は、２以上の便座からの排泄物を処理するように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の循環式トイレ。
5. 前記発酵合成槽と前記発酵沈殿槽の下に前記合成槽が配置されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の循環式トイレ。
6. 前記合成槽で処理された水から不純物を除去するためのマイクロフィルタが設けられていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の循環式トイレ。
7. 前記発酵槽は、循環式トイレ全体の土台として形成されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の循環式トイレ。