JP2020037825A - バイオトイレシステム - Google Patents

Abstract

【課題】便器の位置を高くすることなく、当該便器から排出される汚物等を次段の原水槽に送出すると共に、原水槽において固形物等の細かい粉砕を十分に行うことができるバイオトイレシステムを提供する。【解決手段】汚物を含む被処理水３１を微生物処理し、洗浄水として循環するバイオトイレシステム１において、便器から排出される汚物を含む被処理水が投入される原水槽３と、被処理水３１を微生物処理する浄化槽５と、浄化された被処理水３１を便器の洗浄水として貯留する洗浄水槽８とを備え、原水槽３が、便器からの汚物を含む被処理水３１が直接投入される投入領域３２を有し、当該投入領域３２において汚物を粉砕するための撹拌手段が配設されており、当該投入領域３２の高さが、便器が設置されている床面から便器が汚物を排出する排出口までの高さの範囲内とするものである。【選択図】図１

Description

本発明は、汚物を含む被処理水を微生物処理し、洗浄水として循環するバイオトイレシステムに関する。

バイオトイレ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、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生物処理槽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と、処理された前記洗浄水を貯留する洗浄水槽とを備え、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に移送するものである。

特開２０１６−８９５３８号公報

ここで、特許文献１に示すようなバイオトイレシステムにおいて、一般のトイレと同様にバリアフリー化する技術が望まれている。一般のトイレであれば、下水処理施設を利用して、便器から排出される汚物等を床下の配管に沿って浄化槽に送出することができるが、下水処理施設を不要とする移動式の仮設トイレの場合は、便器の位置をある程度高くした上で床上に設置されている処理槽に汚物等を送出する必要がある。すなわち、便器の位置が高くなることで、段差が生じてしまいバリアフリー化することが極めて困難となる（図７を参照）。

特許文献１に示すバイオトイレシステムは、このようなバリアフリー化の問題を解決できる技術ではない。

本発明は、便器の位置を高くすることなく、当該便器から排出される汚物等を次段の原水槽に送出すると共に、原水槽において固形物等の細かい粉砕を十分に行うことができ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、汚物を含む被処理水を微生物処理し、洗浄水として循環するバイオトイレシステムにおいて、便器から排出される汚物を含む被処理水が投入される原水槽と、前記被処理水を微生物処理する浄化槽と、浄化された被処理水を便器の洗浄水として貯留する洗浄水槽とを備え、前記原水槽が、前記便器からの汚物を含む被処理水が直接投入される汚物投入領域を有し、当該汚物投入領域において前記汚物を粉砕するための撹拌手段が配設されており、当該汚物投入領域の高さが、前記便器が設置されている床面から前記便器が汚物を排出する排出口までの高さの範囲内であるものである。

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、便器から排出される汚物を含む被処理水が投入される原水槽と、被処理水を微生物処理する浄化槽と、浄化された被処理水を便器の洗浄水として貯留する洗浄水槽とを備え、原水槽が、便器からの汚物を含む被処理水が直接投入される汚物投入領域を有し、当該汚物投入領域において汚物を粉砕するための撹拌手段が配設されており、当該汚物投入領域の高さが、便器が設置されている床面から便器が汚物を排出する排出口までの高さの範囲内とするため、便器を床面に設置したバリアフリーの状態で汚物等を原水槽に確実に送出することができると共に、原水槽においては撹拌手段により固形物を確実に破砕して細かくし、後段の微生物処理への負荷を抑えて高品質な洗浄水を作ることが可能にな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、前記汚物投入領域が、被処理水が流通可能な穿孔を有する投入領域仕切板により原水槽内の他の領域と区分けされているものである。

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、汚物投入領域が、被処理水が流通可能な穿孔を有する投入領域仕切板により原水槽内の他の領域と区分けされているため、汚物投入領域に投入された固形の汚物が、撹拌羽によりある程度小さく粉砕されるまで汚物投入領域外に流出してしまうことを防止し、ポンプ等の詰まりを防ぐ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、前記投入領域仕切板が円筒状に形成され、当該円筒状の中心軸で前記撹拌羽が回動するものである。

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、投入領域仕切板が円筒状に形成され、当該円筒状の中心軸で前記撹拌羽が回動するため、撹拌羽の回転形状に合わせた投入領域仕切板内で固形物を効率良く破砕することができるという効果を奏する。また、投入領域仕切板が円筒状に形成されることで、破砕された固形物が被処理水の撹拌羽による流動に伴って常に移動することができ、一定の箇所に止まって凝集することを防止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、前記原水槽が、前記汚物投入領域を含む第１領域と、粉砕された汚物を含む被処理水を次段の処理に送出するための第２領域と、前記第１領域と前記第２領域とを区画するための原水槽仕切板とを備え、前記原水槽仕切板が、少なくとも粉砕された汚物及び被処理水が流通する大きさの穿孔を有するものである。

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、原水槽が、前記汚物投入領域を含む第１領域と、粉砕された汚物を含む被処理水を次段の処理に送出するための第２領域と、前記第１領域と前記第２領域とを区画するための原水槽仕切板とを備え、前記原水槽仕切板が、少なくとも粉砕された汚物及び被処理水が流通する大きさの穿孔を有するため、汚物投入領域である程度破砕された固形物が、投入領域仕切板を通して汚物投入領域外の第１領域内に移動し、その移動した固形物が原水槽仕切板を通して第２領域に移動することで、原水槽の次段の処理に送出される被処理水にはポンプや配管の詰まりの原因となる大き目の固形物を確実に排除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、前記原水槽仕切板の上方に前記第１領域の空間と前記第２領域の空間とを連通する解放領域を有するものである。

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、原水槽仕切板の上方に前記第１領域の空間と前記第２領域の空間とを連通する解放領域を有するため、万が一、原水槽仕切板の穿孔が詰まった場合であっても解放領域から被処理水を流通させて、原水槽のオーバーフローの発生を防止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、前記汚物投入領域の上端部に配設され、当該汚物投入領域からオーバーフローする被処理水を当該汚物投入領域を除く前記第１領域に送出する汚物配管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、汚物投入領域の上端部に配設され、当該汚物投入領域からオーバーフローする被処理水を当該汚物投入領域を除く前記第１領域に送出する汚物配管を備えるため、万が一、投入領域仕切板の穿孔が詰まった場合であっても、オーバーフローした被処理水を汚物投入領域外の第１領域に送出することができ、オーバーフローによるシステム停止等を防ぐ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、前記汚物投入領域の内面から、当該汚物投入領域の内側方向で且つ前記撹拌手段による撹拌方向に傾斜した方向に突起状の破砕部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、汚物投入領域の内面から、当該汚物投入領域の内側方向で且つ前記撹拌手段による撹拌方向に傾斜した方向に突起状の破砕部を備えるため、破砕部により固形物の破砕効率を上げることができると共に、破砕部が撹拌手段の撹拌方向に傾斜しているため、固形物が破砕部に引っ掛かることなく常に移動することで、当該固形物が一定の箇所に止まって凝集することを防止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、前記撹拌手段が、前記原水槽内における前記汚物投入領域外に貯留されている被処理水を前記汚物投入領域内に戻す際に生じる水流で撹拌を行うものである。

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、撹拌手段が、前記原水槽内における前記汚物投入領域外に貯留されている被処理水を前記汚物投入領域内に戻す際に生じる水流で撹拌を行うため、撹拌するための部品（例えば、撹拌棒、撹拌羽、撹拌刃、モーター等）が不要となり、コスト及びメンテナンスに掛かる労力を低減することが可能になると共に、汚物投入領域外の被処理水が汚物投入領域内に循環することで、固形物をより細かく破砕することが可能にな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構成を示す模式図である。 第１の実施形態に係るバイオトイレシステムにおけるトイレと原水槽との配置関係を示す図である。 第１の実施形態に係るバイオトイレシステムにおける原水槽の構造を示す斜視図である。 第１の実施形態に係るバイオトイレシステムにおける原水槽の側断面図である。 第１の実施形態に係るバイオトイレシステムにおける原水槽の上面図である。 第２の実施形態に係るバイオトイレシステムにおける原水槽の上面図である。 従来のバイオトイレシステムにおけるトイレと原水槽との配置関係を示す図である。

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５を用いて説明する。本実施形態に係るバイオトイレシステムは、トイレの洗浄に使用した水を微生物処理することで再び洗浄水として再利用可能とする循環式のバイオトイレシステムである。なお、必要なエネルギーは、太陽光などの自然エネルギーを利用することで、独立して機能することができる完全独立型の循環式バイオトイレシステムとしてもよい。

図１は、本実施形態に係るバイオトイレシステムの構成を示す模式図、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トイレと原水槽との配置関係を示す図である。図１において、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物理的に細かく分解する原水槽３と、細かくなった汚物を含む処理対象となる被処理水３１を貯留しながら好気性菌による第１の好気処理を行う第１調整槽４と、嫌気性菌による第１の嫌気処理、及び好気性菌による第２の好気処理を行う浄化槽５と、浄化槽５で処理された被処理水３１を貯留しながら嫌気性菌による嫌気処理を行う第２調整槽６と、被処理水に含まれる有機物を二酸化炭素と水に分解する反応槽７と、再生水として浄化された処理水を貯留する洗浄槽８と、システム全体を監視・制御する制御装置１０１や各槽内に配設されている散気管に空気を送出するブロア１０２等を有する制御部１００とを備える。

なお、バイオトイレシステム１は、太陽光から得られるエネルギーを電気に変換する太陽光パネルや、発電した電気を充電する二次電池を備えるようにしてもよい。

ここで、上述したように、一般的には便器から水洗された汚物はその下方に設置されている汚物排出用の配管を通して下水処理システムに排出される。下水処理システムを不要とする簡易トイレや移動式トイレの場合は、図７に示したように、トイレ２を床面から上げて汚物を排出するための高さを稼ぐ必要がある。そうすると、足腰が弱っているお年寄りや車椅子での利用が非常に不便なものとなりバリアフリーを実現することができない。

本実施形態においては、図２に示すように、トイレ２から水洗された汚物を受け入れる原水槽３の高さをトイレ２が設置されている床面から汚物が排出される排出口までの間に設定する。そうすると、原水槽３の高さが従来から知られているバイオトイレシステムよりも非常に低くなるが、本実施形態においては、高さが低い原水槽であっても固形物を確実に粉砕して後段の処理への負荷を低減する機能を有している。

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原水槽の構造を示す斜視図、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原水槽の側断面図、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原水槽の上面図である。トイレ２で洗浄に使用された洗浄水と排泄物等の汚物とが混合された被処理水３１は、まず図３、図４及び図５に示す原水槽３に投入される。この原水槽３の高さは、トイレ２が設置されている床面からトイレ２の排出口の最下端部の高さ以下の高さとなっている。

原水槽３は、被処理水３１が投入される投入領域３２と、当該投入領域３２を含む第１領域３５と、固形物が細かく分解された被処理水３１を次の槽に送出する第２領域３４とを有している。投入領域３２は投入領域仕切板３２ａで他の領域と区切られており、第１領域３５と第２領域３４とは第１原水槽仕切板３５ａ及び第２原水槽仕切板３６で区切られている。第１原水槽仕切板３５ａは大き目の固形物を第２領域３４に流通されることを防止すると共に、第２原水槽仕切板３６は第１領域３５の水位を所定の高さに保つために設置されている。投入領域３２内には原水槽３の垂直方向を軸として回動する撹拌羽３２ｅが配設されており、この撹拌羽３２ｅが投入領域３２の上部に配設されたモータ３２ｆを動力として回動することで、投入領域３２内の被処理水３１に含まれる固形物を細かく破砕すると共に、撹拌羽３２ｅの回動により投入領域３２内の被処理水３１が撹拌されて固形物を細かく分解する。

投入領域仕切板３２ａには小さな孔３２ｂが開けられており、撹拌羽３２ｅの回動により小さく破砕された固形物と被処理水３１は、その孔３２ｂを通じて投入領域３２外の第１領域３５内に流通される。このとき、撹拌羽３２ｅによる破砕が十分ではない固形物は、孔３２ｂに引っ掛かって投入領域３２の外に流通することができない。つまり、投入領域仕切板３２ａがフィルタの役割をしており、破砕が十分でない固形物を投入領域３２外に移動させないことで、ポンプ３３や配管の詰まりを防止する。

投入領域仕切板３２ａの内側面には突起状の破砕部６０３が形成されている。この破砕部６０３は、被処理水３１に含まれる固形物が、撹拌羽３２ｅの回転に伴って生じる流水により流動し、破砕部６０３に衝突することで当該固形物の破砕を促進するものである。破砕部６０３は、例えば、図４及び図５に示すように、投入領域仕切板３２ａの内側側面から突起状に形成されており、且つ、被処理水３１の撹拌方向（図３〜図５の場合は仮に左時計回りの方向とする）に傾斜して配設されている。このような破砕部６０３を形成することで、固形物の破砕効率を上げることができると共に、固形物が破砕部６０３に引っ掛かることなく常に移動させることができ、当該固形物が一定の箇所に止まって凝集することを防止し、メンテナンスの手間を格段に低減することができる。

なお、破砕部６０３は、投入領域仕切板３２ａの内側面に限らず、投入領域３２の内面から内側方向に向かって突起状に形成されていればよく、例えば、投入領域３２の上面内側、下面内側、及びそれらのいずれかを組み合わせて突起状に形成されてもよい。

投入領域３２の上面３２ｃには、トイレ２の排出口にも連通している配管３２ｄと、撹拌羽３２ｅを駆動するモータ３２ｆと、投入領域３２において被処理水３１のオーバーフローが発生した場合に、溢れた被処理水３１を投入領域３２外の第１領域３５内に送出する配管３２ｇとが配設されている。そして、上面３２ｃにおける配管３２ｄ及び配管３２ｇ以外の領域は蓋３２ｈで閉じられている。この蓋３２ｈで上面３２ｃを閉じることで、撹拌羽３２ｅの回転により破砕される固形物や被処理水３１が外部に飛散するのを防止することができる。また、投入領域仕切板３２ａの孔３２ｂが目詰まりし、投入領域３２において万が一被処理水３１のオーバーフローが発生した場合であっても、配管３２ｃにより固形物及び被処理水３１を投入領域３２外に放出し、オーバーフローによるシステム停止等を防止することができる。

なお、投入領域３２からオーバーフローしてしまった固形物は、撹拌羽３２ｅにより十分に破砕されていない可能性があるが、第１領域３５と第２領域３４との間には、第１原水槽仕切板３５ａが設置されており、この第１原水槽仕切板３５ａには孔３５ｂが開けられているため、大き目の固形物（孔３５ｂの径よりも大きい径を有する固形物）が第２領域３４に流通することがなく、第２領域３４に設置されているポンプ３３や配管の詰まりの原因となることはない。

また、配管３２ｇを通じて投入領域３２外の第１領域３５内に送出された固形物が大き目であったとしても、第１領域３４内は撹拌羽３２ｅにより常に流動しているため、多少の時間を要するもののいずれ細かく分解されて孔３５ｂを通って第２領域３４に移動して次段の処理で生物処理を行うことが可能となる。

第１領域３５と第２領域３４との間に配設される第１原水槽仕切板３５ａの上方部分には、孔３５ｂよりも大きく、第１領域３５の空間と第２領域３４の空間とを繋ぐ解放領域３５ｃが設けられている。この解放領域３５ｃは、万が一孔３５ｂが塞がって目詰まりした場合であっても、第１領域３５から第２領域３４への固形物及び被処理水３１の流通を可能とすることで、原水槽３のオーバーフローを防止することができる。

第２領域３４には、第１領域３５に貯留されている被処理水３１のうち、第２原水槽仕切板３６をオーバーフローした被処理水３１が投入される。第２領域３４に投入される被処理水３１は、固形物が細かく破砕されて次段以降の生物処理を効率よく行うことができる状態となっている。第２領域３４の被処理水３１は、ポンプ３３により次段の第１調整槽４に送出される。ポンプ３３の駆動は、制御部１００の制御装置１０１により行われるが、制御装置１０１は、後段の第１調整槽４の水位に余裕がある場合は、随時原水槽３の被処理水３１を第１調整槽４にポンプアップする。第１調整槽４の水位に余裕がない場合は、ポンプ３３を駆動せずに第２領域３４に被処理水３１を貯留するが、送出領域３４にはフロート３０２が設置されており、予め設定されている水位を超える場合は、第１調整槽４の水位に関係なく、ポンプアップして被処理水３１を送出する。

なお、水位センサとしては、例えば静電容量式のセンサを用いるようにしてもよい。原水槽３の外側面の任意の位置に静電容量センサを設置し、内側方向に向かって静電容量を測定することで、その高さにおける被処理水３１の有無を判定し水位を検出するようにしてもよい。また、水位の測定は後段処理の性能に影響してくることから、より正確に測定されることが望ましい。そこで、上記のフロート３０２及び他の水位センサを複合的に利用して感度を高めるようにしてもよい。

原水槽３の第２領域３４からポンプ３３で送出された被処理水３１は、第１調整槽４に貯留される。この第１調整槽４では、次段の浄化槽５の処理の進行具合に応じて被処理水３１が貯留される。これは、制御装置１０１において、浄化槽５の浄化処理が遅れていると判断された場合、すなわち、第２調整槽６の水位が高くなり浄化槽５から排出される被処理水３１が増加していると判断される場合には、浄化槽５の浄化処理をスローペースにするために、被処理水３１を第１調整槽４に貯留する。また、浄化槽５の浄化処理が順調に進行していると判断された場合、すなわち、第２調整槽６の水位が低く浄化槽５から排出される被処理水３１がそれほど多くないと判断される場合には、浄化槽５の浄化処理を進めるために、直ちに被処理水３１を浄化槽５に投入する。

そして、この第１調整槽４には好気性菌が存在しており、ブロア１０２からの散気管４２を通じた曝気処理により好気処理が行われる。また、同時に、散気管４２から吐き出される空気の曝気処理により被処理水３１の溶存酸素が増加され、以降の処理における菌の活動を活性化させる。つまり、第１調整槽４に被処理水３１が貯留される間は、浄化槽５の前処理として事前に好気処理を行うことが可能となり、後段の浄化槽５の浄化処理の負担を軽減することが可能となる。

なお、この第１調整槽４においては、好気性菌の菌床となる第１の菌床領域４１を設け、この菌床で活性化した菌が第１調整槽４の内壁にバイオフィルムを形成し、ブロア１０２からの散気管４２を通じた曝気処理により好気処理を行うようにしてもよい。

また、第１調整槽４から浄化槽５への被処理水３１の送出は、ポンプ４３によるポンプアップで行われ、ポンプ４３の駆動制御は、第２調整槽６の水位に基づいて制御装置１０１の制御により行われる。

さらに、第１調整槽４の上部には、撹拌羽根４４と当該撹拌羽根４４を回転駆動するモータ４５を配設するようにしてもよい。第１調整槽４の上部に固形物が堆積される（原水槽３で細かく粉砕された固形物が浮いて堆積される）可能性があり、ブロア１０２からの散気管４２を通じた曝気処理だけでは、堆積した固形物の拡散が困難な場合に、撹拌羽根４４を駆動することで、堆積した固形物を再び粉砕して、後段の処理槽５に送出することが可能となる。モータ４５の駆動制御は、制御装置１０１により行われる。駆動のタイミングは、例えば、モータ４５を定期的に駆動してもよいし、定期的に駆動してみて、その摩擦力を測定し、摩擦が大きい場合には固形物が堆積していると推定してモータ４５を本格的に駆動してもよい。

さらにまた、ポンプ４３は、ブロア１０２からの散気管４２を通じた曝気処理を直接受ける位置に設置されてもよい。そうすることで、曝気処理によりポンプ４３の詰まりを防止することが可能となる。

さらにまた、第２調整槽６に水質センサを設置し（図示しない）、制御装置１０１は、この水質センサの情報に基づいて、第１調整部４のポンプ４３の駆動を制御してもよい。すなわち、第２調整槽６の水質が良好な場合は、浄化処理が十分行われているとして、浄化槽５に被処理水３１を送出し、水質が不良である場合は、浄化槽５での浄化処理が十分であるとして、できるだけ第１調整槽４に被処理水３１を貯留し、浄化処理をスローペースにしてもよい。また、このとき、詳細は後述するが、第２調整槽６から原水槽３への返送をペースアップするように制御してもよい。そうすることで、浄化処理が不十分な被処理水３１を再度浄化処理して、水質を上げることができる。

第１調整槽４から送出された被処理水３１は、浄化槽５において、本格的に微生物処理がなされる。浄化槽５は、第１の嫌気処理を行う嫌気処理領域５１と、第２の好気処理を行う好気処理領域５２と、被処理水３１を後段の反応槽６に送出する送出領域５３とを有する。

第１調整槽４から投入された被処理水３１は、まず、嫌気処理領域５１で第１の嫌気処理が行われる。この第１の嫌気処理は、ある程度時間を掛けて行うために、嫌気処理領域５１を２つに区切り、それぞれの区画で順次嫌気処理が行われる構造となっている。それぞれの区画は、連通するパイプで接続されており、被処理水３１は自然流下により区画間を流通する。嫌気処理領域５１と好気処理領域５２とは、それぞれの領域の上方で被処理水３１が流通可能に連通しており、第１の嫌気処理がなされた被処理水３１は、その連通路を通して好気処理領域５２に送出される。好気処理領域５２では、網目状の枠体５５に収納され、好気性菌が常駐する接触材５６に対してブロア１０２から散気管５７を通じて空気が送られ、好気処理が行われる。好気処理領域５２と送出領域５３とは、それぞれの領域の下方で連通しており、好気処理された被処理水３１は、次の第２調整槽６に送出される。この浄化槽５の処理は、ポンプ等を用いずに、全て自然流下により行われる。そのため、被処理水３１が投入された分、同時に同量の被処理水が第２調整槽６に送出されることとなる。

また、好気処理領域５２で好気処理が行われた被処理水３１の一部は、再度十分な微生物処理を行うために、ポンプや曝気処理を利用してパイプを通して嫌気処理領域５１に返送され、より綺麗な被処理水３１となるように繰り返して処理される。なお、ブロア１０２やポンプの駆動制御は、制御装置１０１により行われる。

浄化槽５で処理された被処理水３１は、第２調整槽６に貯留される。第２調整槽６は、後述する洗浄水の残量や浄化槽５の処理の進行度合い、すなわち、第２調整槽６の水位、後述する反応槽７におけるパーキング領域７３の水位、必要に応じて洗浄槽８の水位等に基づいて制御装置１０１が浄化処理の進行度合いを判断し、その制御装置１０１の判断に応じて、被処理水３１が貯留されたり、次段の反応槽７に送出されたりする。つまり、洗浄槽８や反応槽７のパーキング領域７３の水位が下がっているときは、洗浄水が不足しがちであると判断し、被処理水３１を反応槽７へ送出する。洗浄槽８や反応槽７のパーキング領域７３の水位が上がっているときは、洗浄水が十分に確保されていると判断し、被処理水３１を第２調整槽６内に貯留する。この第２調整槽６の水位も上がった場合は、前述したように、被処理水３１を第１調整槽４に貯留することで、処理の進行度合いを調整する。なお、第２調整槽６から反応槽７への被処理水３１の送出は、ポンプ６２により行われ、ポンプ６２の駆動制御は、上述したように制御装置１０１の判断に基づいて行われる。

被処理水３１が浄化槽５における浄化処理が不十分な状態でこの第２調整槽６に送出された場合は、第２調整槽６の下方に汚泥が沈殿してしまう場合がある。そこで、第２調整槽６の被処理水３１が貯留される底面部分を傾斜させ、その先端部分６１に汚泥が沈殿する構造としている。この傾斜の先端部分６１は、高さが原水槽３の上面位置に対応しており、沈殿した汚泥を引き抜いて原水槽３に返送する構造となっている。具体的には、先端部分６１と原水槽５の上面部分が配管で接続されており、その配管には電磁弁が設置されている。この電磁弁は、制御装置１０１の制御により、定期又は不定期に開放される構造となっており、電磁弁が開放されることで、先端部分６１に溜まった汚泥を引き抜いて原水槽３に返送することができる。原水槽３と第２調整槽６とは、隣接又は上下に配設されており、配管の長さを最小限に抑えることで、第２調整槽６に沈殿した汚泥を容易に原水槽３に返送すると共に、メンテナンスの手間を低減することが可能となっている。

なお、この第２調整槽６にも第１調整槽４と同様の菌床領域６３を設け、そこで活性化した菌が第２調整槽６の内壁にバイオフィルムを形成するようにしてもよい。そうすることで、第２調整槽６に貯留された被処理水３１に対して再び嫌気処理を行うことが可能になると共に、接触材が槽内に散在することを防止しつつ、接触材による配管の詰まり等を防止することができる。

また、上述したように、第２調整槽６に水質センサを設置し（図示しない）、水質センサからの情報に基づいて、原水槽３への返送のペースを制御装置１０１が制御してもよい。すなわち、水質が悪い場合には、原水槽３への返送のペース（又は返送の量）を増大させ、水質が良い場合には、原水槽３への返送のペース（又は返送の量）を減少させるようにしてもよい。

第２調整槽６から送出された被処理水３１は、反応槽７の上方に設置された散布部７１から散布されて反応槽７に投入される。反応槽７は、被処理水３１に含まれる有機物を二酸化炭素と水に分解して除去する分解領域７２（上側の領域）と、有機物が除去された被処理水３１を貯留するパーキング領域７３（下側の領域）とを有する。分解領域７２には、有機物を二酸化炭素と水に分解する菌を着床したバイオチップ７４（例えば、杉チップ等）が充填されており、散布部７１から散布された被処理水３１は、このバイオチップ７４を通過しながら、有機物が除去される。バイオチップ７４を通過した被処理水３１は、下方に配設されているパーキング領域７３に貯留される。

パーキング領域７３に貯留された被処理水３１は、洗浄水として利用可能なレベルまで浄水されている。しかしながら、パーキング領域７３に貯留された被処理水３１は、分解領域７２においてバイオチップ７４に接触しながら通過しているため、茶色に着色されてしまう。浄化レベルとしては十分であっても、茶色い水が洗浄水として出てきた場合に、使用者にとって心地がいいものではない。このような場合、この茶色い着色を除去するために、着色除去フィルタを使用したり、また同時に、次段の洗浄槽８への菌の流出をなくすために、菌除去フィルタを用いることもできる。

なお、このパーキング領域７３にも第１調整槽４や第２調整槽６と同様の菌床領域７７を設け、そこで活性化した菌がパーキング領域７３の内壁にバイオフィルムを形成するようにしてもよい。そうすることで、パーキング領域７３に貯留された被処理水３１に対して再び嫌気処理を行うことが可能となる。

上述したフィルタ処理を行うことで透明化された綺麗な被処理水３１（この時点で洗浄用に再利用する処理水となっている）は、制御装置１０１の制御に基づいて、パーキング領域７３からポンプアップにより洗浄槽８に送出される。トイレ２で用を足した後に水を流すと、この洗浄槽８の処理水がポンプ８１で送出され、トイレ２が洗浄され、再びシステム内を循環する。

以上のような一連の処理により、洗浄水を循環させることができる。本実施形態においては、各処理において必要なポンプアップや制御部１００の駆動のための電力は、太陽光パネル１２で発電した電力を利用することができる。太陽光パネル１２で発電した電力は、二次電池１３に蓄電され、必要に応じて各ポンプや制御部１００が電力を消費しながら処理を行う。太陽光パネル１２は、屋根の上に設置されてもよいし、シート型をバイオトイレシステム１の側壁に付設するようにしてもよい。

（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６を用いて説明する。本実施形態に係るバイオトイレシステムは、前記第１の実施形態に係るバイオトイレシステムの原水槽を改良したものであり、撹拌手段として、原水槽３内における投入領域３２の外側に貯留されている被処理水３１を投入領域３２内に戻す際に生じる水流で投入領域３２内を撹拌するものである。なお、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６は、本実施形態に係るバイオトイレシステムにおける原水槽の上面図である。図３ないし図５に示す原水槽３においては、撹拌手段として撹拌羽３２ｅと当該撹拌羽３２ｅを回動するモーター３２ｆを備える構成としたが、本実施形態においては、投入領域３２の外側に配設された循環ポンプ６０１が当該投入領域３２の外側に存在する被処理水３１を吸引すると共に、吸引した被処理水３１を投入領域３２内に排出する。このとき、投入領域３２内に貫入され、先端部分の断面積が先端に行くにしたがって次第に小さく形成されている噴出部６０２ａ，６０２ｂから循環ポンプ６０１で吸引した被処理水３１が噴出されることで、投入領域３２内に流水が生じる。

特に、噴出部６０２ａ，６０２ｂを投入領域３２の径方向より同一の側面方向に沿って傾斜させることで、一定方向の流水を生じさせることができる。図６の場合は、上方向から見て左回転する流水が生じる。この流水により投入領域３２内が撹拌されて固形物を破砕することが可能となる。

また、投入領域３２内には固形物の流通路となり得る箇所に突起状の破砕部６０３が形成されている。投入領域３２内に生じた流れに乗って流動する固形物が破砕部６０３に衝突することで破砕が促進される。このとき、破砕部６０３を例えば図６に示すように流通路に沿ってジグザグ状に配置することで、より効果的に固形物を衝突させて破砕することが可能となる。

なお、破砕部６０３の形状は、図６に示すような円柱状に限定されるものではなく、例えば円錐状、多角柱状、球体状、凸凹状等でもよく、配置構成もジグザグ状以外に、平行、直線、垂直、ランダム等のように様々に配置されてもよい。また、噴出部６０２ａ，６０２ｂの数は、図６のように２箇所に限らず、１箇所以上備えていればよい。さらに、噴出部６０２ａ，６０２ｂの噴出口近傍は吐出圧により流速が速いため、噴出口からの距離に応じて破砕部６０３の大きさ、形状を次第に変化させるようにしてもよい。例えば、噴出口の近傍には小さ目の破砕部６０３を配置し、噴出口からの距離が遠ざかるに連れて破砕部６０３を大きくしたり、刃状に鋭く形成するようにしてもよい。

また、循環ポンプ６０１から噴出部６０２ａ，６０２ｂまでの途中の配管には切替弁６０４ａ，６０４ｂが配設されており、噴出部６０２ａ，６０２ｂとは別に切替弁６０４ａ，６０４ｂから延出する逆噴射部６０５ａ，６０５ｂを備える構成としてもよい。この逆噴射部６０５ａ，６０５ｂは、投入領域仕切板３２ａの孔３２ｂが詰まった場合に、切替弁６０４ａ，６０４ｂを切り替え、投入領域３２の外側から逆噴射部６０５ａ，６０５ｂで被処理水３１を噴出させることで、孔３２ｂの詰まりを解消するものである。こうすることで、原水槽３のメンテナンスに要する労力を低減することが可能となる。

さらに、循環ポンプ６０１はポンプ３３と併用してもよい。すなわち、被処理水３１を第１調整槽４と噴出部６０２ａ，６０２ｂの両方に送出するように制御してもよいし、処理のタイミングにより（例えば、第１調整槽４への送出が少なく原水槽３への汚物投入が多いときやその逆のとき）、第１調整槽４にのみ被処理水３１を送出するように制御してもよいし、噴出部６０２ａ，６０２ｂにのみ被処理水３１を送出するように制御してもよい。

このように、本実施形態に係るバイオトイレシステムにおいては、原水槽３内における投入領域３２外に貯留されている被処理水３１を投入領域３２内に戻す際に生じる水流で撹拌を行うため、撹拌するための部品（例えば、撹拌棒、撹拌羽、撹拌刃、モーター等）が不要となり、コスト及びメンテナンスに掛かる労力を低減することが可能になると共に、投入領域３２外の被処理水３１が投入領域３２内に循環することで、固形物をより細かく破砕することが可能になる。

１ バイオトイレシステム
２ トイレ
３ 原水槽
４ 第１調整槽
５ 浄化槽
６ 第２調整槽
７ 反応槽
８ 洗浄槽
１２ 太陽光パネル
３１ 被処理水
３２ 投入領域
３２ａ 投入領域仕切板
３２ｂ，３５ｂ 孔
３２ｃ 上面
３２ｄ，３２ｇ 配管
３２ｅ 撹拌羽
３２ｆ モータ
３２ｈ 蓋
３３ ポンプ
３４ 第２領域
３５ 第１領域
３５ａ 第１原水槽仕切板
３５ｃ 解放領域
３６ 第２原水槽仕切板
４１ 菌床領域
４２ 散気管
４３ ポンプ
４４ 撹拌羽根
４５ モーター
５１ 嫌気処理領域
５２ 好気処理領域
５３ 送出領域
５５ 枠体
５６ 接触材
５７ 散気管
６１ 先端部分
６２ ポンプ
６３ 菌床領域
７１ 散布部
７２ 分解領域
７３ パーキング領域
７４ バイオチップ
８２ 配管
８２ａ 流入口
８３ ファン
８４ 底面部分
１００ 制御部
１０１ 制御装置
１０２（１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ） ブロア
１０３ ＡＣ／ＤＣコンバータ
１０４ 二次電池
１１０ 筐体
１１１ａ，１１１ｂ 流通口
１１２ 電磁弁
３０２ フロート
６０１ 循環ポンプ
６０２ａ，６０２ｂ 噴出部
６０３ 破砕部
６０４ａ，６０４ｂ 切替弁
６０５ａ，６０５ｂ 逆噴射部

Claims (8)

1. 汚物を含む被処理水を微生物処理し、洗浄水として循環するバイオトイレシステムにおいて、
   便器から排出される汚物を含む被処理水が投入される原水槽と、
   前記被処理水を微生物処理する浄化槽と、
   浄化された被処理水を便器の洗浄水として貯留する洗浄水槽とを備え、
   前記原水槽が、前記便器からの汚物を含む被処理水が直接投入される汚物投入領域を有し、当該汚物投入領域において前記汚物を粉砕するための撹拌手段が配設されており、当該汚物投入領域の高さが、前記便器が設置されている床面から前記便器が汚物を排出する排出口までの高さの範囲内であることを特徴とするバイオトイレシステム。
2. 請求項１に記載のバイオトイレシステムにおいて、
   前記汚物投入領域が、被処理水が流通可能な穿孔を有する投入領域仕切板により原水槽内の他の領域と区分けされているバイオトイレシステム。
3. 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、
   前記投入領域仕切板が円筒状に形成され、当該円筒状の中心軸で撹拌羽が回動するバイオトイレシステム。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載のバイオトイレシステムにおいて、
   前記原水槽が、
   前記汚物投入領域を含む第１領域と、
   粉砕された汚物を含む被処理水を次段の処理に送出するための第２領域と、
   前記第１領域と前記第２領域とを区画するための原水槽仕切板とを備え、
   前記原水槽仕切板が、少なくとも粉砕された汚物及び被処理水が流通する大きさの穿孔を有するバイオトイレシステム。
5. 請求項４に記載のバイオトイレシステムにおいて、
   前記原水槽仕切板の上方に前記第１領域の空間と前記第２領域の空間とを連通する解放領域を有するバイオトイレシステム。
6. 請求項４又は５に記載のバイオトイレシステムにおいて、
   前記汚物投入領域の上端部に配設され、当該汚物投入領域からオーバーフローする被処理水を当該汚物投入領域を除く前記第１領域に送出する汚物配管を備えるバイオトイレシステム。
7. 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、
   前記汚物投入領域の内面から、当該汚物投入領域の内側方向で且つ前記撹拌手段による撹拌方向に傾斜した方向に突起状の破砕部を備えるバイオトイレシステム。
8. 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、
   前記撹拌手段が、前記原水槽内における前記汚物投入領域外に貯留されている被処理水を前記汚物投入領域内に戻す際に生じる水流で撹拌を行うバイオトイレシステム。

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