JP2012233335A - 無放流式環境配慮型水洗トイレ - Google Patents

Abstract

【課題】汚水の分解効率向上及び水洗流の最小化を図かり、自然エネルギーを有効利用した独立電源型とすることもでき、移動可能な無放流の水洗トイレの提供を目的とする。
【解決手段】便器と、その下方に汚水処理装置を有し、汚水処理装置は、便器からの汚水を受水し浄化する活性処理室と、活性処理室から移送され固液を分離する分離室と、分離室で分離された上澄み液を前記便器に循環揚水するエアーリフトポンプを有し、前記便器の底部断面が卵形形状又は円弧丸形形状になっていることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、太陽光又は風力等の自然エネルギーを活用することも可能にし、且つ少ないエネルギーにて稼働可能な無放流式の環境配慮型水洗トイレに関する。

近年、公園、キャンプ場、各種イベント会場、屋外土木、建設工事現場等や災害時等においても水洗型トイレに対するニーズが増大している。
このようなトイレの設置場所においては、汚水を下水処理場に送水するのが困難であり、移動可能な循環浄水型水洗トイレが必要となる。
特許文献１は、エアーリフトポンプを用いた揚水循環型水洗トイレを開示する。
本発明は、自然エネルギーを用いて全体を作動させるようにシステム全体として省エネルギー化を図り、長期間使用可能な改良を図ったものである。

特許第３４６３２０８号公報

本発明は、汚水の分解効率向上及び水洗流の最小化を図り、自然エネルギーを有効利用した独立電源型とすることもでき、移動可能な無放流の水洗トイレの提供を目的とする。

本発明に係る水洗トイレは、便器と、その下方に汚水処理装置を有し、汚水処理装置は、便器からの汚水を受水し浄化する活性処理室と、活性処理室から移送され固液を分離する分離室と、分離室で分離された上澄み液を前記便器に循環揚水するエアーリフトポンプを有し、前記便器の底部断面が卵形形状又は円弧丸形形状になっていることを特徴とする。

ここで活性処理室は、汚水を微生物を用いて汚水浄化する処理室をいい、例えば、微生物を付着担持した粒子担体を混合した汚水に、空気を散気し、混合曝気処理する例が挙げられる。
従って、エアーリフトポンプを作動するためと活性処理室に散気するためのブロアーが必要となるが、便器の底部断面を卵形形状にしたので汚物を流す水量が少なくなり、いずれも小電力で済むので太陽光エネルギー、風力エネルギー等の自然エネルギーのみでも作動できる。
卵形形状とは、卵の最小Ｒ形状部に似た断面形状をいい、従来の便器の底部形状に比較し、少ない水量でも高い流水力が発生する。

また、エアーリフトポンプは上下方向に配置したＵ字型配管の一方の配管の途中からエアーを吹き込み、他方の配管の水よりも比重が小さくなるように気液混合体を形成することで液圧差を生じさせ、気液混合側に送水するポンプをいう。

本発明では特にエアーリフトポンプを用いると、汚物をカットする必要がなくなることから小さな容量のブロアー装置で送水できるので、消費電力が小さいという特徴を有することから、太陽光発電機や風力発電機等の自然エネルギーを用いた独立型電源で処理水を循環処理することができる。
本発明は更に小さい消費電力にて稼働できるようにするために、便器の底部形状を卵形形状又は円弧丸形形状にした。
これにより掃流力が増加し、少ない水量にて汚物を流し出すことができ、エアーリフトポンプ用のブロアーの消費電力を少なくできる。
太陽光発電機を用いた場合に晴天時に発電し、バッテリー等に蓄電し利用することになるが、雨天等が続いた場合にも支障が出にくいことを考えると風力発電機を組み合せるのが好ましい。

本発明においては、さらに省エネルギー化を図るべく、前記便器を備えた便室に使用者が入室したことを検知し、エアーリフトポンプが作動するようにしてもよい。
さらに、水分の蒸発以上に水量等が増した場合にも安定して給水室の水位を確保するには、前記エアーリフトポンプで送水するための給水室を有し、給水室が満水になると余剰水を貯留する貯留室を有するようにしてもよい。
このようにすると、便室を複数有し、前記活性処理室以外の処理室の上方に位置する便器からの汚水は活性処理室に流し込むための連結流水路を有するようにすることで、複数の便室を備えた水洗トイレにすることも可能になる。
なお、使用者が長時間いない場合を想定し、通常は活性処理室の散気用エアーブロアーのみ作動しておき、エアーリフトポンプ用のエアーブロアーは所定時間以上使用者がいない場合には、酸欠及び氷結を防ぐことも考慮し、タイマーにより所定時間毎にこのエアーリフトポンプを作動させてもよい。
また、活性処理室の散気ブロアーもタイマー等にて間欠運転させてもよい。
さらに本発明は、給水室に散気管を取り付けて沈殿処理曝気をしてもよく、給水室前に沈殿処理曝気室を設けるとともに上記給水室あるいは貯留室に散気管を設置し、少量のエアーを散気することで嫌な臭いの発生を抑えるようにした。
また、この給水室あるいは貯留室に設けた散気管及び沈殿処理曝気室に設けた散気管にエアーを送り込むためのブロアーもタイマー等にて間欠運転することで、さらに省エネルギー化を図ることができる。
例えば、電源として太陽光エネルギーを使用した場合には夜間の運転を極力少なくし、昼間に太陽光エネルギーで充分に稼働させることができる。

本発明にあっては、トイレの屋根に太陽電池モジュールを配置したり、風車を配置することで、自然エネルギーを活用し、このような自然エネルギーであっても小型のエアーブロアーを充分に作動できるので商用電源のない屋外にても自由に設置できる。
また、従来のような１人用の小型の無放流式循環型水洗トイレのみでなく、複数の便室を有する大型の無放流式循環型水洗トイレにも充分に対応できる。
また、商用電源を用いた場合であってもその消費電力はわずかで済む。
さらには、給水室の前に沈殿処理曝気室を設けると下部で沈殿する嫌気層と上部の曝気による好気層により処理効率が向上する。

本考案に係る水洗トイレの外観例を示す。 水洗トイレの便室平面図を示す。 汚水を浄化処理するタンクの構造例を示す。 複数の便器の配置例を示す。 処理水を移送するバッフルの構造例を示す。 給水室と貯留室との隔壁構造例を示す。 給水室を沈殿処理曝気室としても使用した例を示す。 給水室と沈殿処理曝気室を兼ねた場合の構造例を示す。 便器への揚水構造例を示す。 便器を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ線断面図を示す。 地上設置型の水洗トイレの例を示す。

本発明に係る水洗トイレは循環型であっても長期間に使用可能であることから、汚水を浄化処理するタンク５０を図１に示すように地下に設けることも、図１１に示すように地上に設置することも可能である。

水洗トイレは、床面２の上に便室１を建築し、この床面２の下方に汚水を循環、浄化処理するタンク５０を備えている。
便室１の屋根１ａに太陽電池モジュール５を備え、図示を省略したが太陽光発電装置及び蓄電バッテリーを有する。
また、風車４を備え、図示を省略したが風力発電装置を有する。
本実施例では便室を２つに分けて出入用ドア３ａ，３ｂを２組有する。
その便室平面図を図２に示し、便室の下方のタンク５０の平面図を図３に示す。
第１便器１０は活性処理室５１の上方に位置し、第２便器２０は第２分離室５３の上方に位置している。
図４に示すように、第１便器１０からは汚水が排出口１１を経由して直接、活性処理室５１に落下するが、第２便器２０からの汚水は、この第２便器の下方から活性処理室５１にかけて架け渡した連結流水路５７に沿って排出口２１から活性処理室に流水移送する。
これにより、タンク５０の上部全体を便室として活用できる。
第１便器と第２便器は同じ構造を有し、第１便器を例に説明すると、後述するエアーリフトポンプが作動すると、図１０に示すように流水口１２から水が卵形形状の断面からなる流水路１３に沿って流れ、汚物を排出口１１に流し込む。

タンク５０は、複数の隔壁にて各処理室を形成し、第１隔壁６１と第４隔壁６４の一部にて仕切られた活性処理室５１には図示を省略した粒子状の粒子担体を有し、この粒子担体には微生物が付着していて、散気ブロアー３０にて発生させたエアーを散気管３４を介して汚水中に曝気する。
これにより汚水は浄化処理される。
活性処理室５１からは第２隔壁６２で仕切られた第１分離室５２に処理水がバッフル７１を介して移送される。

バッフル７１の構造例を図５に示す。
第１隔壁６１の両側に平面視、コ字型で下部が開口してバッフル壁７１ａ，７１ｂを形成し、この内側で水面より下に移送孔７１ｃを有する。

第１分離室５２である程度、固液分離した処理水は第２隔壁６２に設けたバッフル７２を経由して第２分離室５３に移送される。
バッフル７２は、バッフル７１と同様の構造になっている。
第２分離室５３と第３分離室５４とが第３隔壁６３にて仕切られていて、バッフル７３を介して移送される。
バッフル７３もバッフル７１と同様の構造になっている。
第３分離室の処理水は、バッフル７４を介して第４隔壁６４等にて仕切られた沈殿処理曝気室５５に移送される。
沈殿処理曝気室５５は槽の底部から水面高さの１／３〜１／２の位置に散気管３１を有し、配管３１ａにてバルブ３１ｂを介して散気ブロアー３０と配管されている。
この沈殿処理曝気室５５では槽の底部付近に活性汚泥が沈降していて、嫌気微生物により分解処理が進行し、散気管３１より上部側が好気性の環境になっている。
沈殿処理曝気室５５から給水室５６に向流され、この給水室５６には図９に示すようにエアーリフトポンプの吸水口４２ａが設けられている。
このエアーリフトポンプは、Ｕ字状の送水配管４２にて連結されていて、便器側の配管の途中にエアーの吹き込み配管４１を接続してあり、エアーリフトブロアー４０，４０ａのエアーをそれぞれの便器１０，２０に配管したエアー吹き込み配管４１に吹き込むことで給水室５６の浄水が便器１０，２０の後部の流水口１２，２２に流れ込み、便器の底部のインバートを断面卵形形状にした傾斜面に沿って汚水を洗浄しながら排出口１１，２１を介して、前述した活性処理室５１に循環流水する。
便器の底部を卵形形状又は円弧水型形状にすることで、掃流力が増加するので流水量を減らすことができる。

汚水の発生量が蒸発量を上回る場合には給水室５６が満水になる。
その場合には、図６に示すように給水室の隣に向流隔壁６６を介して貯留室５６ａが設けてあり、この貯留室５６ａにはフロート等の満水検知手段８０を有する。
このようにすると、給水室５６の水面の高さを一定に保ちつつ、増水した水を貯留室５６ａに貯水することができるので、従来よりも長期間の使用に耐えられる。
本発明では、図３及び図６に示すように散気ブロアー３０から分岐した配管３１ａ，３２ａ，３３ａをバルブ３１ｂ，３２ｂ，３３ｂを介して、沈殿処理曝気室５５には槽の上下方向途中に配置し、散気管３２と散気管３３をそれぞれ給水室５６と貯留室５６ａの底部に取り付けた。
これにより、トイレ特有の嫌な臭いが消えた。
この沈殿処理曝気室５５と給水室５６の曝気効果を確認すべく、次のような実験をした。
通常運転時の溶存酸素量（ＤＯ）を測定したら、沈殿処理曝気室５５：０．２ｍｇ／ｌ（１３．６℃），給水室５６：５．８ｍｇ／ｌであった。
一晩曝気を停止（１８時間）した際に同様に測定すると、沈殿処理曝気室５５：０．０５ｍｇ／ｌ，給水室５６：１．６ｍｇ／ｌと低下した。
その後に１時間曝気すると、沈殿処理曝気室５５：０．２１ｍｇ／ｌ，給水室３．７ｍｇ／ｌに上昇した。
これにより、曝気効果が確認できた。

水洗トイレの便室内には人感知センサーを有し、人が便室内に入室するとエアーリフトポンプが作動し、便室から退室後直ぐにあるいは退室後所定時間経過するとタイマーにてエアーリフトブロアー４０が停止するようになっている。
なお、所定時間以上人が便室内に入室することがない場合には定期的にタイマー等にてエアーリフトブロアー４０が作動するようになっている。

上記実施例では、沈殿処理曝気室５５と給水室５６とを分けたが、図７，図８に示すように給水室５６の散気管３１を槽の高さ１／２〜１／３の間に配置することで、給水室５６と沈殿処理曝気室５５とを１つにまとめてもよい。
その場合には図９で２点鎖線で示したように吸水口４２ａの高さを散気管３１よりも上部に位置させる。

１０ 第１便器
１１ 排出口
１２ 流水口
１３ 流水路
２０ 第２便器
２１ 排出口
２２ 流水口
２３ 流水路
３０ 散気ブロアー
３１ 散気管
３２ 散気管
３３ 散気管
３４ 散気管
４０ エアーリフトブロアー
５１ 活性処理室
５２ 第１分離室
５３ 第２分離室
５４ 第３分離室
５５ 沈殿処理曝気室
５６ 給水室
５６ａ 貯留室
ＡＰ エアーリフトポンプ

Claims (4)

1. 便器と、その下方に汚水処理装置を有し、
   汚水処理装置は、便器からの汚水を受水し浄化する活性処理室と、
   活性処理室から移送され固液を分離する分離室と、
   分離室で分離された上澄み液を前記便器に循環揚水するエアーリフトポンプを有し、
   前記便器の底部断面が卵形形状又は円弧丸形形状になっていることを特徴とする水洗トイレ。
2. 前記エアーリフトポンプで送水するための給水室を有し、給水室が満水になると余剰水を貯留する貯留室を有し、当該給水室の前に沈殿処理曝気室を設けたことを特徴とする請求項１記載の水洗トイレ。
3. 前記便器を備えた便室に使用者が入室したことを検知し、エアーリフトポンプが作動することを特徴とする請求項１又は２記載の水洗トイレ。
4. 所定時間以上使用者が入室しない場合にタイマーにより所定時間エアーリフトポンプが作動することを特徴とする請求項３記載の水洗トイレ。

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