JP2016089538A

JP2016089538A - バイオトイレシステム

Info

Publication number: JP2016089538A
Application number: JP2014227320A
Authority: JP
Inventors: 和義宇田川; Kazuyoshi Udagawa
Original assignee: BIO MICT KK
Current assignee: BIO MICT KK
Priority date: 2014-11-07
Filing date: 2014-11-07
Publication date: 2016-05-23

Abstract

【課題】使用環境に影響されることなく、システムを常態化して安定的に運用することを可能とするバイオトイレシステムを提供する。【解決手段】洗浄水によりトイレを洗浄した際の汚物を含む被処理液を複数の槽を介して前記洗浄水に循環するバイオトイレシステム１において、前記被処理液を貯留する受入槽４と、前記受入槽４に貯留された前記被処理液を次の生物処理槽５に移送する移送ポンプと、前記被処理液を前記洗浄液に処理する複数の処理槽５〜７と、処理された前記洗浄水を貯留する洗浄水槽８とを備え、前記移送ポンプが、一定の流量で前記被処理液を次の生物処理槽５に移送するものである。【選択図】図７

Description

本発明は、微生物を利用した循環型のバイオトイレシステムに関する。

洗浄された排泄物を微生物により分解し、洗浄液を浄化して洗浄水として再利用する循環式のバイオトイレが知られている。特に、震災による緊急時や電源の確保が困難な場所においてバイオトイレの活用が期待される。しかしながら、従来のバイオトイレは、分解しきれない排泄物を定期的に除去したり、洗浄水を所定の基準値以上に浄化するために装置が大型化してしまうといった問題があり、実用性に乏しいものとなっている。そこで、最小限のメンテナンスで稼働できる完全循環型のバイオトイレシステムの開発が望まれている。

循環型のバイオトイレシステムに関する技術として、例えば特許文献１に示す技術が開示されている。特許文献１に示す技術は、便器を洗い流した汚水を浄化して循環し、再度、便器を洗い流す浄水として再利用する循環型水洗式簡易トイレであって、連通された複数の汚水流通管の夫々に微生物担体チップを充填し、該連通された複数の汚水流通管に汚水を連続して流通せしめることにより、該微生物担体チップによる浄化処理を行う汚水浄化槽を備え、該汚水浄化槽に充填された微生物担体チップによって固体分の濾過処理を行うと共に、該微生物担体チップに棲息するバクテリアによって液体分の有機物消失処理を行うようにしたものである。

特開２００５−４８４２７号公報

しかしながら、特許文献１に示す技術は、使用環境に応じた循環の制御が行われていないため、使用頻度が高い場合には、汚水が一気に後段の処理に渡ってしまい、微生物が十分な分解を行うことができなくなるという課題を有する。また、使用頻度が低い場合には、循環が停止して水の流れがなくなり、微生物の生存に影響が出たり水の腐敗が進んでしまうという課題を有する。

本発明は、使用環境に影響されることなく、システムを常態化して安定的に運用することを可能とするバイオトイレシステムを提供する。

本発明に係るバイオトイレシステムは、洗浄水によりトイレを洗浄した際の汚物を含む被処理液を複数の槽を介して前記洗浄水に循環するバイオトイレシステムにおいて、前記被処理液を貯留する受入槽と、前記受入槽に貯留された前記被処理液を次の処理槽に移送する移送手段と、前記移送手段の動作を制御する制御手段と、前記被処理液を前記洗浄液に処理する複数の処理槽と、処理された前記洗浄水を貯留する洗浄槽とを備え、前記制御手段が、前記移送手段による前記被処理液の次の処理槽への移送流量が一定となるように制御するものである。

このように、本発明に係るバイオトイレシステムにおいては、被処理液を貯留する受入槽と、前記受入槽に貯留された前記被処理液を次の処理槽に移送する移送手段と、当該移送手段の動作を制御する制御手段と、前記被処理液を前記洗浄液に処理する複数の処理槽と、処理された前記洗浄水を貯留する洗浄槽とを備え、前記制御手段が、一定の流量で前記被処理液を次の処理の処理槽に移送するように前記移送手段を制御するため、バイオトイレの使用状態に因らず、安定した処理で稼働することができるという効果を奏する。

本発明に係るバイオトイレシステムは、前記制御手段が、前記受入槽から次の処理槽に移送する前記被処理液がない場合に、前記洗浄槽に貯留されている前記洗浄液を前記次の処理槽に移送する制御を行うものである。

このように、本発明に係るバイオトイレシステムにおいては、受入槽から次の処理槽に移送する被処理液がない場合に、洗浄槽に貯留されている洗浄液を前記次の処理槽に移送するように制御するため、トイレの使用がなく処理対象がない場合であっても、システム内の水を常時循環させることで、水の腐敗を防止することができると共に微生物の生存を安定的に保つことができるという効果を奏する。

本発明に係るバイオトイレシステムは、前記移送手段が移送する前記被処理液の流量を変更する変更手段を備えるものである。

このように、本発明に係るバイオトイレシステムにおいては、前記移送手段が移送する前記被処理液の流量を変更する変更手段を備えるため、トイレの使用状況に応じて循環する水の量を調整することができ、稼働を安定的に保つと共に、状況に応じた適正な水の循環を可能にするという効果を奏する。

本発明に係るバイオトイレシステムは、前記バイオトイレシステムを稼働する電源に電力を供給する二次電池を備え、前記変更手段が、前記二次電池の電池残量に基づいて、前記被処理液の移送流量を変更するものである。

このように、本発明に係るバイオトイレシステムにおいては、バイオトイレシステムを稼働する電源に電力を供給する二次電池を備え、当該二次電池の電池残量に基づいて、前記被処理液の移送流量を変更するため、電池残量に応じて使用する電力を最小限に抑えた省エネでシステムを稼働することができるという効果を奏する。

本発明に係るバイオトイレシステムは、前記二次電池への充電及び／又は前記バイオトイレシステムを駆動するための電力を自然エネルギーから供給する自然エネルギー供給源を備え、前記変更手段が、翌日の天候に関する情報に基づいて、前記被処理液の移送流量を変更するものである。

このように、本発明に係るバイオトイレシステムにおいては、二次電池への充電及び／又は前記バイオトイレシステムを駆動するための電力を自然エネルギーから供給する自然エネルギー供給源を備え、翌日の天候に関する情報に基づいて、被処理液の移送流量を変更するため、翌日の天候に基づいて推定された自然エネルギーの供給量を考慮してシステムを駆動することができ、安定した稼働を実現することができるという効果を奏する。

本発明に係るバイオトイレシステムは、前記変更手段が、前記受入槽に貯留されている被処理液の残量に基づいて、前記被処理液の移送流量を変更するものである。

このように、本発明に係るバイオトイレシステムにおいては、受入槽に貯留されている被処理液の残量に基づいて、被処理液の移送流量を変更するため、被処理液の残量と当該被処理液の浄化効率に基く適正な移送流量で処理を行うことができるという効果を奏する。

本発明に係るバイオトイレシステムは、前記バイオトイレシステムを稼働する電源に電力を供給する二次電池と、前記各処理槽における被処理液を曝気する曝気手段と、前記曝気手段の駆動状態を制御する制御手段とを備え、前記制御手段が、前記二次電池の電池残量に基づいて、前記曝気手段の駆動状態を制御するものである。

このように、本発明に係るバイオトイレシステムにおいては、システムを稼働する電源に電力を供給する二次電池と、前記各処理槽における被処理液を曝気する曝気手段と、前記曝気手段の駆動状態を制御する制御手段とを備え、前記制御手段が、前記二次電池の電池残量に基づいて、前記曝気手段の駆動状態を制御するため、使用できる電力量に応じた適正な処理を行うことでシステムの安定した稼働を実現することができるという効果を奏する。

本発明に係るバイオトイレシステムは、前記複数の処理槽において処理できなかった被処理液を、当該処理槽に含まれる微生物と共に返送する返送手段と、前記受入槽の被処理液を曝気する受入槽曝気手段と、前記受入槽における被処理液の残量に基づいて、前記受入槽曝気手段の曝気状態を制御する曝気制御手段とを備え、前記返送手段により返送される被処理液が、前記受入槽に流入されるものである。

このように、本発明に係るバイオトイレシステムにおいては、複数の処理槽において処理できなかった被処理液を、当該処理槽に含まれる微生物と共に返送する返送手段と、前記受入槽の被処理液を曝気する受入槽曝気手段と、前記受入槽における被処理液の残量に基づいて、前記受入槽曝気手段の曝気状態を制御する曝気制御手段とを備え、前記返送手段により返送される被処理液が、前記受入槽に流入されるため、処理できなかった被処理液を再度生物処理することで有機物を除去することができると共に、返送される被処理液に含まれる微生物が受入槽にも流入することで微生物が被処理液に接触する時間を長くして、より効果的に生物処理を行うことができるという効果を奏する。

第１の実施形態に係るバイオトイレシステムのシステム構成図である。第１の実施形態に係るバイオトイレシステムにおける生物処理槽の構造を示す図である。第１の実施形態に係るバイオトイレシステムにおける沈降槽の第１の構造を示す図である。第１の実施形態に係るバイオトイレシステムにおける沈降槽の第２の構造を示す図である。第１の実施形態に係るバイオトイレシステムにおける反応槽の構造を示す図である。第１の実施形態に係るバイオトイレシステムを利用した汚物処理方法のフローチャートである。第２の実施形態に係るバイオトイレシステムのシステム構成図である。第２の実施形態に係るバイオトイレシステムの動作を示すフローチャートである。第３の実施形態に係るバイオトイレシステムのシステム構成図である。第３の実施形態に係るバイオトイレシステムの動作を示すフローチャートである。第４の実施形態に係るバイオトイレシステムのシステム構成図である。第４の実施形態に係るバイオトイレシステムの動作を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を説明する。また、本実施形態の全体を通して同じ要素には同じ符号を付けている。

（本発明の第１の実施形態）
本実施形態に係るバイオトイレシステムについて、図１ないし図６を用いて説明する。図１は、本実施形態に係るバイオトイレシステムのシステム構成図である。本実施形態に係るバイオトイレシステム１は、トイレ２から水洗された汚物を貯蔵する原水槽３と、原水槽３から送られる汚物を曝気処理し、生物処理の前段処理である一次処理を行う受入槽４と、受入槽４から送られる処理対象物を好気性菌及び嫌気性菌による生物処理する生物処理槽５と、生物処理で残った固形物を沈降させる沈降槽６と、沈降槽６から送られる有機液を生物処理する反応槽７と、反応槽７で浄化された洗浄水を貯蔵する洗浄水槽８とを備える。

トイレ２で水洗された汚物は原水槽３に貯蔵され、ポンプにより受入槽４に送られる。受入槽４では、ブロア１０の曝気処理により槽内に空気を入れ込んで溶存酸素を高め、次段の生物処理の負荷を小さくすると共に、曝気処理の圧力で汚物を細かく分割する。受入槽４で処理された処理対象物は、自然流下により生物処理槽５に送られる。生物処理槽５では、好気性菌による好気処理と嫌気性菌による嫌気処理とが交互に行われる。この生物処理槽５について、以下詳細に説明する。

図２は、本実施形態に係るバイオトイレシステムにおける生物処理槽の構造を示す図である。生物処理槽５は、好気性菌による好気処理を行う好気処理領域５１ａ，５２ａと嫌気性菌による嫌気処理を行う嫌気処理領域５１ｂ，５２ｂとを備える。好気処理領域５１ａ，５２ａと嫌気処理領域５１ｂ，５２ｂとは隔壁５１ｃ，５２ｃにより区画されており、隔壁５１ｃ，５２ｃの下方では好気処理領域５１ａ，５２ａと嫌気処理領域５１ｂ，５２ｂとが同一の空間に連通している。好気処理領域５１ａ，５２ａにはブロア１０からのエアレーションがなされ、予め投入されているバイオチップに対して接触曝気が行われる。隔壁５１ｃ，５２ｃは下方に向かって好気処理領域５１ａ，５２ａの方向（図２における左方向）に湾曲しており、その湾曲した先から上方に向かって給気されたエアが、隔壁５１ｃ，５２ｃの湾曲に沿って好気処理領域５１ａ，５２ａ全体を循環し（エアの流れを図２の矢印ａで示す）、効率よく接触曝気を行う。

また、隔壁５１ｃ，５２ｃを好気処理領域５１ａの方向に湾曲することで、好気処理領域５１ａ，５２ａにおけるエアの循環や液体の流通による嫌気処理領域５１ｂ，５２ｂへの影響を最小限に抑えている。すなわち、好気処理と嫌気処理とを同一の槽内で行いつつ、互いに悪影響を与えることなく効率的に処理を行うことができる。さらに、好気処理領域５１ａ及び嫌気処理領域５１ｂ、並びに、好気処理領域５２ａ及び嫌気処理領域５２ｂが同一の空間に連通しているため、低温になりがちな嫌気処理領域５１ｂ，５２ｂを好気処理領域５１ａ，５２ａと同様の温度に保つことができ、嫌気処理をより効率よく行うことが可能となる。

好気処理と嫌気処理を繰り返して複数回行う場合は、図２に示すように、相互に同様の機能を備える第１生物処理槽１１及び第２生物処理槽１２を有する構造とし、第１側壁１３の高さｈ１＞第２側壁１４の高さｈ２＞第３側壁１５の高さｈ３、且つ、隔壁５１ｃの上端部が第１側壁１３の上端部よりも上の位置、且つ、隔壁５２ｃの上端部が第２側壁１４の上端部よりも上の位置となるように生物処理槽５全体を形成する。第１生物処理槽１１での処理後、その処理対象物は自然流下で第２生物処理槽１２に送り出され、好気処理と嫌気処理を複数回（図２の場合は２回）繰り返して行うことが可能となる。第２生物処理槽１２で処理された処理対象物は、自然流下で次段の処理部に送られる。

なお、好気処理と嫌気処理との繰り返し回数は、場所の確保やバイオトイレシステム全体のサイズに応じて任意に取り決めされる。すなわち、１回の処理（第１生物処理槽１１のみを備える構成）であってもよいし、複数回繰り返す（第１生物処理槽１１〜第ｎ生物処理槽を備える構成）ようにしてもよい。

図１に戻って、生物処理槽５で生物処理が行われると、残った処理対象物が沈降槽６に送り出される。沈降槽６では、生物処理槽５で処理しきれなかった固形の汚物を沈降させると共に、その上澄み液のみを次段の処理部に送り出す。この沈降槽６について、以下詳細に説明する。

図３は、本実施形態に係るバイオトイレシステムにおける沈降槽の第１の構造を示す図である。沈降槽６は、生物処理槽５において残留した処理対象物が流入される第１沈降領域２１ａ，２２ａと、当該処理対象物の上澄み液が主に貯蔵される第２沈降領域２１ｂ、２２ｂと、第１沈降領域２１ａ及び第２沈降領域２１ｂ、並びに、第１沈降領域２２ａ及び第２沈降領域２２ｂを槽内の下方で連通した状態で区画する沈降槽隔壁２１ｃ，２２ｃとを備える。第１沈降領域２１ａ，２２ａにおける処理対象物が流下する位置には、当該処理対象物を沈降槽隔壁２１ｃ，２２ｃの下方に流し込む誘導板２１ｄ，２２ｄを備える。この誘導板２１ｄ，２２ｄは、任意の角度で設置することが可能であるが、沈降槽６底面との角度がθ＝６３°程度であることが望ましい。処理対象物に含まれる固体物は、この誘導板２１ｄ，２２ｄに沿って第２沈降領域２１ｂ，２２ｂに流入すると共に槽内底面に沈降して堆積される。すなわち、処理対象物における固体物は槽内底面に堆積され、上澄み液が次段の処理部に送り出される。

槽内底面に堆積された固体物は、槽内底面に配設されたポンプ２３によって原水槽３に移送され、これまでの処理が再度行われる。つまり、沈降槽６に残った固体物に対しては、再び受入槽４、生物処理槽５及び沈降槽６を通って曝気処理や生物処理が行われるため、残留物がほとんど残らず、定期的に汚泥の処分をするといったメンテナンスは必要なくなる。

また、沈降処理を繰り返して複数回行う場合は、図３に示すように、相互に同様の機能を備える第１沈降槽２５及び第２沈降槽２６を有する構造とし、第１側壁２７の高さＨ１＞第２側壁２８の高さＨ２、且つ、沈降槽隔壁２１ｃの上端部が第１側壁２７の上端部よりも上の位置、且つ、沈降槽隔壁２２ｃの上端部が第２側壁２８の上端部よりも上の位置となるように沈降槽６全体を形成する。第１沈降槽２５での処理後、その上澄み液は自然流下で第２沈降槽２６に送り出され、沈降処理を複数回（図３の場合は２回）繰り返して行うことが可能となる。第２沈降槽２６に貯蔵された上澄み液は、ポンプ２４により次段の処理部に送られる。

図４は、本実施形態に係るバイオトイレシステムにおける沈降槽の第２の構造を示す図である。図４において、沈降槽６が管状に形成されており、処理対象物が第１流通管４１ａ，４２ａから第２流通管４１ｂ，４２ｂに流入される。第１流通管４１ａ及び第２流通管４１ｂ、並びに、第１流通管４２ａ及び第２流通管４２ｂとが合流する合流位置４１ｃ，４２ｃよりも下方には、固体物を沈降させて堆積するための堆積領域４１ｄ，４２ｄを備える。また、合流位置４１ｃ，４２ｃよりも上方には、第２流入管４１ｂ，４２ｂの断面積を縮小する縮小領域４１ｅ，４２ｅを備える。縮小領域４１ｅ，４２ｅを通過した上澄み液は、ポンプ４３により次段の処理部に送られる。処理対象物に含まれる固体物は堆積領域４１ｄ，４２ｄに沈降すると共に、縮小領域４１ｅ，４２ｅより上方には流通しにくくなり、固体物を効率よく堆積することができる。なお、縮小領域４１ｅ，４２ｅは、予め管の断面積を狭めた構成にしてもよいし、例えば、ピストン等により任意に断面積を設定できる構成にしてもよい。

堆積領域４１ｄ，４２ｄの下方には、当該堆積領域４１ｄ，４２ｄに堆積された固体物を原水槽３に移送するためのポンプ４４を備えており、図３で上述した場合と同様に、堆積した固体物は再び受入槽４、生物処理槽５及び沈降槽６を通って曝気処理や生物処理が行われ、残留物がほとんど残らず、定期的に汚泥の処分をするといったメンテナンスは必要なくなる。

また、沈降処理を繰り返して複数回行う場合は、図４に示すように、同様の機能を有する第１沈降槽４５と第２沈降槽４６とを連接し、第１沈降槽４５の上澄み液が第２沈降槽４６の第１流通管４２ａに送り出されるようにする。第２沈降槽４６で同様の沈降処理が行われ、その上澄み液が次段の処理部に送り出される（図４では２回の沈降処理を行う）。このとき、第１沈降槽４５の第１流通管４１ａの上部管が第２沈降槽４６の第１流通管４２ａの上部管よりも上方の位置となるように沈降槽６全体を形成する。第２沈降槽４６を流通した上澄み液は、ポンプ４３により次段の処理部に送られる。

図１に戻って、図３又は図４に示した構造の沈降槽６で沈降処理が行われると、残留した固体物は上述したように原水槽３に返送されて最終的に全て分解され、上澄み液のみがポンプにより反応槽７に送られる。反応槽７では、沈降槽６の上澄み液（＝有機液）に含まれる有機物を菌により分解して洗浄水として再利用可能なレベルに浄水する。この反応槽７について、以下詳細に説明する。

図５は、本実施形態に係るバイオトイレシステムにおける反応槽の構造を示す図である。反応槽７は、沈降槽６からポンプアップされた上澄み液を散布する散布部７１ａ，７２ａと、散布された上澄み液に含まれる有機物を分解する菌が着床されたバイオチップが充填されている分解領域７１ｂ，７２ｂとを備える。このバイオチップは膨大な表面積と空隙率を有しており、上澄み液が散布されることで液中に含まれる有機物が除去される。有機物が除去された液体は洗浄水として再利用可能なレベルまで浄水されており、槽の下方に設置されているポンプ７１ｃ，７２ｃにより抜水して次段の処理部に送られる。

洗浄レベルをより高めるために、図５に示すように反応槽の処理を複数回（図５の場合は２回）繰り返してもよい。その場合は、図５のように、第１反応槽７３で得られた浄水をポンプアップして再度第２反応槽７４に散布する。

図１に戻って、反応槽７で得られた洗浄水は洗浄水槽８に貯蔵され、トイレ２の洗浄水として再利用される。

以上のように、各処理槽を経ることでトイレ２で水洗された汚物は分解され、水は洗浄水として再利用することができる。また、汚物と共にチップなどの固体物も生物処理で分解されるため、余分な汚泥が発生することがなく、メンテナンス等で定期的に汚泥の除去等の作業を行う必要がない。

次に、本実施形態に係るバイオトイレシステムを利用した汚物処理方法について説明する。図６は、本実施形態に係るバイオトイレシステムを利用した汚物処理方法のフローチャートである。バイオトイレシステム１の運用が開始されトイレ２が使用されると汚物が洗浄される（Ｓ１）。洗浄された汚物には曝気処理が施され、溶存酸素を高めて次段の生物処理の負荷を小さくしつつ、曝気の圧力で汚物を細かく分割する（Ｓ２）。曝気処理が施された処理対象物に対して、好気処理（Ｓ３）及び嫌気処理（Ｓ４）が１又は複数回繰り返して実施される。

Ｓ３及びＳ４の生物処理が行われると、残留した固体物と液体とを分離する沈降処理を行う（Ｓ５）。沈降処理により沈降した汚泥はＳ２に返送されて、再度Ｓ５までの処理が繰り返して行われる。沈降処理による上澄み液は、中間貯蔵され（Ｓ６）、液体中の有機物を菌により分解した後に洗浄水として再生される（Ｓ７）。再生された洗浄水は再びトイレの洗浄水として再利用される。

このように、本実施形態に係るバイオトイレシステムを用いた汚物処理方法においては、固体物として残留した汚泥に対して、完全に分解されるまで繰り返して生物処理が行われるため、定期的に汚泥を除去するような煩わしい作業をなくすことができる。

（本発明の第２の実施形態）
本実施形態に係るバイオトイレシステムについて、図７及び図８を用いて説明する。本実施形態において、前記第１の実施形態と重複する説明は省略する。図７は、本実施形態に係るバイオトイレシステムのシステム構成図である。本実施形態に係るバイオトイレシステム１は、受入槽４に被処理液である処理対象物が貯留され、この貯留された処理対象物を、自然流下ではなく制御部８１によるポンプ制御により一定の流量で生物処理槽５に移送し、沈降槽６及び反応槽７を経由して処理された洗浄水を洗浄水槽８に貯留するものである。

バイオトイレシステム１は、設置環境によってその使用頻度が大きく異なる。例えば、海水浴場に設置されたバイオトイレシステム１は、夏場は大量の利用者の汚物を短時間で処理する必要があるが、冬場はほとんど処理する必要がない。一方、スキー場に設置されたバイオトイレシステム１は、冬場大量の利用者の汚物を短時間で処理する必要があるが、夏場はほとんど処理する必要がない。すなわち、短時間に大量の処理対象物を処理する必要がある場合には、それらを一気に生物処理に回していたのでは、未処理の処理対象物が大量に残留すると共に、後段の処理槽のオーバーフローや微生物の生存に影響を及ぼしてしまう場合がある。

制御部８１は、受入槽４に貯留された被処理液を設定された一定の速度で生物処理槽５に移送する。移送する速度が遅い（単位時間当たりの移送流量が少ない）場合は、受入槽４に被処理液が順次溜まっていくため、受入槽４の大きさは、ある程度大型化する。また、同時に、洗浄水も同様に消費されていくため洗浄水槽８もある程度大型のものが設置される。例えば具体的には、６基のトイレ（１回の洗浄が４〜８リットル程度）を稼働できるバイオトイレシステム１において、体積が１８００リットルの受入槽４及び洗浄水槽８を設置する。そして、制御部８１により被処理液の移送速度を毎分４リットルに設定すると、満タンになった場合受入槽４の被処理液は、およそ７．５時間で全て洗浄水槽８に循環することになる。これは、仮に昼間に全く生物処理が行われなかったと仮定しても、夜間の間に全ての被処理液を処理し、洗浄水に循環することができる。実際には、昼間の間も毎分４リットルの速度で被処理液が処理されているため、安定的にトイレを稼働することが可能となる。このように、短時間で大量に汚物が発生したとしても、その汚物を含む被処理液は受入槽４にある程度貯留されつつ、一定の速度で微生物処理に回して、バイオトイレシステム１の安定稼働を実現できる。

また、受入槽４には水位計８２が配設されており、受入槽４の水位が所定の値以下の（例えば、完全になくなるか、ほぼ無くなった）場合には、制御部８１の制御により、洗浄水槽８に貯留されている洗浄水が受入槽４に移送され、さらに後段の処理に移送される。すなわち、処理対象物がない状態でも洗浄水が常時バイオトイレシステム１内を循環する。

これは、バイオトイレシステム１が長期間使用されない場合（例えば、スキー場に設置された夏場のバイオトイレシステム１や海水浴場に設置された冬場のバイオトイレシステム１等）に微生物が減少したり死滅してしまう可能性を防止するためであり、被処理液がなくても敢えてバイオトイレシステム１全体の液体の流れを作り出すことで、常に微生物を活性化させるためである。

次に、本実施形態に係るバイオトイレシステムの動作について説明する。図８は、本実施形態に係るバイオトイレシステムの動作を示すフローチャートである。まず、受入槽４が空、洗浄水槽８が満水の状態（例えば、朝一の稼働直後）でバイオトイレシステム１の利用が開始され、利用者によりトイレが使用され洗浄される（Ｓ１）。洗浄水と共に汚物が被処理液として受入槽４に貯留され、制御部８１の制御により一定の流速で生物処理槽５に移送される（Ｓ２）。受入槽４に被処理液が満タンかどうかを判定し（Ｓ３）、満タンの場合はこれ以上被処理液を貯留することができないため、トイレのドアにロックを掛けてトイレの使用を禁止する（Ｓ４）。受入槽４に被処理液が満タンではない場合は、受入槽４の水位が所定の閾値以下（完全になくなった又はほぼ無くなった）かどうかを判定する（Ｓ５）。受入槽４の水位が所定の閾値より高い場合は、通常通りに以降の生物処理が行われ（Ｓ６）洗浄水が生成されて洗浄水槽８に貯留される。受入槽４の水位が所定の閾値以下の場合は、制御部８１の制御により洗浄水槽８に貯留されている洗浄水が受入槽４に移送され（Ｓ７）、以降はその洗浄水に対して通常と同様の処理Ｓ６が行われる。

（本発明の第３の実施形態）
本実施形態に係るバイオトイレシステムについて、図９及び図１０を用いて説明する。本実施形態において、前記各実施形態と重複する説明は省略する。図９は、本実施形態に係るバイオトイレシステムのシステム構成図である。本実施形態に係るバイオトイレシステム１は、完全自立型のバイオトイレシステムであり、自然エネルギー源から得られるエネルギーを電気に変換する発電部９１と、発電した電力を充電する二次電池９２とを備える。バイオトイレシステム１は、発電部９１から十分な電力が得られる場合はその電力で駆動しつつ、二次電池９２への充電を行い、発電部９１から十分な電力が得られていない場合は、二次電池に充電された電力を利用して駆動される。

また、本実施形態に係るバイオトイレシステム１は、二次電池９２の電池残量に基づいて、受入槽４から生物処理槽５に移送する被処理液の流量を調整する変更部９３を備える。変更部９３は、電池残量が十分でトイレの使用頻度も高いような場合は、できるだけ多くの被処理液を処理することが望ましいため、受入槽４から生物処理槽５への移送流量を多めに変更する。同時に、ブロア制御部９４がブロア１０による曝気を強くすることで微生物を活性化させ処理能力を上げる。

一方、電池残量が少なく、いずれバイオトイレシステム１の稼働が困難になるような場合は、できるだけ電力を節電するために受入槽４から生物処理槽５への移送流量を少なめに変更する。同時にブロア制御部９４がブロア１０による曝気を弱くすることで電力を節電し、少しでも長い時間バイオトイレシステム１を稼働できるようにする。

変更部９３はさらに、翌日の天候に関する天候情報を通信等の手段を用いて取得し、その天候情報と二次電池９２の電池残量に基づいて、被処理液の移送流量を調整することもできる。例えば、夕方近くで電池残量が少なくなっている場合に、通常であれば電池残量を考慮して処理能力を落とすことになるが、翌日が晴天で太陽光による十分なエネルギーの確保ができると推定される場合や、強風で風力による十分なエネルギーが確保できると推定される場合は、処理能力の低下を電池を使い切るぐらいまで最小限に抑え、処理能力を優先する。仮に電池残量がなくなったとしても、翌日には十分なエネルギーを確保することができ、バイオトイレシステムを稼働することができる。

次に、本実施形態に係るバイオトイレシステムの動作について説明する。図１０は、本実施形態に係るバイオトイレシステムの動作を示すフローチャートである。まず、変更部９３が、二次電池９２の電池残量を取得する（Ｓ１）。取得した電池残量が満充電かどうかを判断し（Ｓ２）、満充電の場合は発電部９１から供給される電力又は不足する場合は二次電９２からの電力でバイオトイレシステム１を運用する（Ｓ３）。満充電じゃない場合は、電池残量が、運用可能な最低基準値以下かどうかを判定する（Ｓ４）。最低基準値以下である場合は、トイレのドアにロックを掛けてトイレの使用を禁止する（Ｓ５）。その後、発電部９２からの電力を充電し（Ｓ６）、再びステップＳ１の処理に戻る。

ステップＳ４で最低基準値以上である場合は、所定の閾値以下であるかどうかを判定する（Ｓ７）。所定の閾値以下である場合は、変更部９３が電池残量に応じて流量を変更し、制御部８１が変更された流量で被処理液を移送制御する（Ｓ８）。

なお、このとき、上述したように、翌日の天候情報を考慮した移送制御がなされるようにしてもよい。すなわち、例えば、電池残量が少なめでトイレの使用量が多く、翌日が晴天である可能性が高いような場合は、ある程度処理効率を優先して被処理液の移送量を多め（翌日が曇り又は雨天の場合に比べて）に設定するようにしてよい。

ステップＳ８の流量の変更に伴って、ブロア制御部９４が曝気の強度を制御することで生物処理等の処理能力を調整する（Ｓ９）。その後又は当該処理時に、発電部９２からの電力を充電し（Ｓ１０）、再びステップＳ１の処理に戻る。

ステップＳ７で所定の閾値以上である場合は、通常運用（発電部９１の発電が十分の場合は、その電力でバイオトイレシステムを運用しつつ二次電池９２に充電し、発電部９１の発電が不十分の場合は、二次電池９２に充電された電力で補って運用）をし（Ｓ１１）、その後又は当該処理時に、発電部９２からの電力を充電し（Ｓ１２）、再びステップＳ１の処理に戻る。

このように、二次電池９２の電池残量に応じてバイオトイレシステム１の稼働状態を制御することで、系統電力を利用せずに自然エネルギーだけで運用した場合であっても、安定してバイオトイレシステム１を稼働することができる。また、利用可能なエネルギー量と使用量（被処理液の処理量）とをバランスよく調整して制御することで、効率的で且つ安定的なバイオトイレシステム１の稼働を実現することが可能となる。

（本発明の第４の実施形態）
本実施形態に係るバイオトイレシステムについて、図１１及び図１２を用いて説明する。本実施形態において、前記各実施形態と重複する説明は省略する。図１１は、本実施形態に係るバイオトイレシステムのシステム構成図である。

本実施形態に係るバイオトイレシステム１は、受入槽４に貯留されている被処理液の量に基づいて、受入槽４から生物処理槽５に移送する被処理液の流量を調整する変更部９３を備える。変更部９３は、被処理液の残量が多い（トイレの使用頻度が高い）ような場合は、できるだけ多くの被処理液を処理することが望ましいため、受入槽４から生物処理槽５への移送流量を多めに変更する。同時に、ブロア制御部９４がブロア１０による曝気を強くすることで微生物を活性化させ処理能力を上げる。

一方、被処理液が少ない場合は、できるだけ電力を節電すると共に、微生物のエネルギー源としての被処理液をできるだけ長く与え続けるために受入槽４から生物処理槽５への移送流量を少なめに変更する。同時にブロア制御部９４がブロア１０による曝気を弱くすることで電力を節電すると共に、微生物の活動を鎮静化させて被処理液を時間を掛けて処理することで微生物の減少や死滅を防止する。

また、本実施形態に係るバイオトイレシステム１は、前記第１の実施形態で示したように、沈降槽６で沈降処理が行われると、残留した固体物が原水槽３に返送される。すなわち、このような固体物が返送された場合は、受入槽４における被処理液の量が一時的に増加する。トイレの使用頻度が高いような場合は、この返送された固体物も被処理液に含めて高い処理能力を実現する必要があり、受入槽４の残量に応じた移送流量の調整とブロア１０の制御が非常に有用である。さらに、返送された固体物には生物処理槽５内の微生物が多少付着しており、この微生物が原水槽３及び受入槽４を経由することで被処理液に対してより生物処理の時間を長くすることができ、処理の効率化を図ることができる。

次に、本実施形態に係るバイオトイレシステムの動作について説明する。図１２は、本実施形態に係るバイオトイレシステムの動作を示すフローチャートである。まず、変更部９３が水位計８２から受入槽４の被処理液の貯留量を取得し（Ｓ１）、貯留量が満タンであるかどうかを判定する（Ｓ２）。貯留量が満タンの場合は、トイレのドアにロックを掛けてトイレの使用を禁止する（Ｓ３）。その後、生物処理が進んで受入槽４の貯留量が所定の閾値を下回った時点でドアロックが解除され、再びトイレの使用が可能となる。

受入槽４が満タンじゃない場合は、変更部９３が被処理液の残量に応じて当該被処理液の生物処理槽５への移送流量を変更し、制御部８１が変更された流量で被処理液を移送制御する（Ｓ４）。この流量の変更に伴って、ブロア制御部９４が曝気の強度を制御することで生物処理等の処理能力を調整する（Ｓ５）。その後、再びステップＳ１の処理に戻る。

なお、本実施形態に係るバイオトイレシステムにおいては、受入槽４に被処理液が貯留される際の態様に基づいて、移送流量を変更するようにしてもよい。例えば、バイオトイレシステム稼働後、急速に被処理液が貯留され始めた場合は、トイレの使用頻度が極めて高いと判断し、被処理液がそれほど溜まっていなくても処理効率を最大限に上げるといった制御を行うようにしてもよい。

また、上記各実施形態における構成要件は適宜組み合わせることが可能である。例えば、変更部９３は、受入槽４における被処理液の残量及び二次電池９２の電池残量に基づいて、移送流量やブロアの動作制御を変更するようにしてもよい。

１バイオトイレシステム
２トイレ
３原水槽
４受入槽
５生物処理槽
６沈降槽
７反応槽
８洗浄水槽
１０ブロア
１１第１生物処理槽
１２第２生物処理槽
１３第１側壁
１４第２側壁
１５第３側壁
２１ａ，２２ａ第１沈降領域
２１ｂ，２２ｂ第２沈降領域
２１ｃ，２２ｃ沈降槽隔壁
２１ｄ，２２ｄ誘導板
２３ポンプ
２４ポンプ
２５第１沈降槽
２６第２沈降槽
４１ａ，４２ａ第１流通管
４１ｂ，４２ｂ第２流通管
４１ｃ，４２ｃ合流位置
４１ｄ，４２ｄ堆積領域
４１ｅ，４２ｅ縮小領域
４３ポンプ
４４ポンプ
４５第１沈降槽
４６第２沈降槽
５１ａ，５２ａ好気処理領域
５１ｂ，５２ｂ嫌気処理領域
５１ｃ，５２ｃ隔壁
７１ａ，７２ａ散布部
７１ｂ，７２ｂ分解領域
７１ｃ，７２ｃポンプ
８１制御部
８２水位計
９１発電部
９２二次電池
９３変更部
９４ブロア制御部

Claims

洗浄水によりトイレを洗浄した際の汚物を含む被処理液を複数の槽を介して前記洗浄水に循環するバイオトイレシステムにおいて、
前記被処理液を貯留する受入槽と、
前記受入槽に貯留された前記被処理液を次の処理槽に移送する移送手段と、
前記移送手段の動作を制御する制御手段と、
前記被処理液を前記洗浄液に処理する複数の処理槽と、
処理された前記洗浄水を貯留する洗浄槽とを備え、
前記制御手段が、前記移送手段による前記被処理液の次の処理槽への移送流量が一定となるように制御することを特徴とするバイオトイレシステム。
請求項１に記載のバイオトイレシステムにおいて、
前記制御手段が、前記受入槽から次の処理槽に移送する前記被処理液がない場合に、前記洗浄槽に貯留されている前記洗浄液を前記次の処理槽に移送する制御を行うことを特徴とするバイオトイレシステム。
請求項１又は２に記載のバイオトイレシステムにおいて、
前記移送手段が移送する前記被処理液の流量を変更する変更手段を備えることを特徴とするバイオトイレシステム。
請求項３に記載のバイオトイレシステムにおいて、
前記バイオトイレシステムを稼働する電源に電力を供給する二次電池を備え、
前記変更手段が、前記二次電池の電池残量に基づいて、前記被処理液の移送流量を変更することを特徴とするバイオトイレシステム。
請求項４に記載のバイオトイレシステムにおいて、
前記二次電池への充電及び／又は前記バイオトイレシステムを駆動するための電力を自然エネルギーから供給する自然エネルギー供給源を備え、
前記変更手段が、翌日の天候に関する情報に基づいて、前記被処理液の移送流量を変更することを特徴とするバイオトイレシステム。
請求項３ないし５のいずれかに記載のバイオトイレシステムにおいて、
前記変更手段が、前記受入槽に貯留されている被処理液の残量に基づいて、前記被処理液の移送流量を変更することを特徴とするバイオトイレシステム。
請求項１ないし６のいずれかに記載のバイオトイレシステムにおいて、
前記バイオトイレシステムを稼働する電源に電力を供給する二次電池と、
前記各処理槽における被処理液を曝気する曝気手段と、
前記曝気手段の駆動状態を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段が、前記二次電池の電池残量に基づいて、前記曝気手段の駆動状態を制御することを特徴とするバイオトイレシステム。
請求項１ないし７のいずれかに記載のバイオトイレシステムにおいて、
前記複数の処理槽において処理できなかった被処理液を、当該処理槽に含まれる微生物と共に返送する返送手段と、
前記受入槽の被処理液を曝気する受入槽曝気手段と、
前記受入槽における被処理液の残量に基づいて、前記受入槽曝気手段の曝気状態を制御する曝気制御手段とを備え、
前記返送手段により返送される被処理液が、前記受入槽に流入されることを特徴とするバイオトイレシステム。