JP7028640B2

JP7028640B2 - バイオトイレシステム

Info

Publication number: JP7028640B2
Application number: JP2017253948A
Authority: JP
Inventors: 功治倉山; 裕治荒巻; 将和田; 遼介天本
Original assignee: Nishimu Electronics Industries Co Inc
Current assignee: Nishimu Electronics Industries Co Inc
Priority date: 2017-12-28
Filing date: 2017-12-28
Publication date: 2022-03-02
Anticipated expiration: 2037-12-28
Also published as: JP2019120009A

Description

本発明は、循環式のバイオトイレシステムに関する。

排泄物を微生物により分解し、排泄物の洗浄に利用した水を再度新たな洗浄水として再利用する循環式のバイオトイレシステムが知られている（例えば、特許文献１を参照）。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。このようなバイオトイレシステムは、電源や上下水道の設備が不要となるため、災害発生時やインフラが整っていない地域など、制約を受けることなく使用可能である。

特開２０１６－８９５３８号公報

しかしながら、特許文献１に示すバイオトイレシステムは、特に使用頻度が多いような場合に、受入槽において固形物等の細かい粉砕や曝気等による十分な溶存酸素の確保がなされていないと後段の処理に負担が掛かり、十分に浄化処理を行うことができない可能性がある。

また、受入槽において、大きい固形物を残した状態で次の生物処理槽に被処理液を送出してしまうと、途中の配管やポンプの詰まりの原因となったり、フィルタリングを行っているような場合は目詰まりを起こしてしまい、メンテナンスに非常に多くの手間を要してしまうという課題を有する。

本発明は、汚物が便器から最初に投入される原水槽において、固形物等を細かく粉砕すると共に、大きい固形物が次段の処理に運搬されないように仕切ることで、後段の浄化処理の効率を上げ、トイレの使用頻度が多い場合であっても十分に浄化処理を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、前記原水槽は、少なくとも液体が流通可能な穿孔を有する仕切板により区分けされた、前記被処理水が投入される投入領域と前記被処理水を次段の槽に送出する送出領域とを有しており、少なくとも前記送出領域側にブロアを配設し、当該ブロアが前記仕切板の穿孔に対して、送出領域側から投入領域側に向かってエアレーションを行うものである。

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、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、前記原水槽は、少なくとも液体が流通可能な穿孔を有する仕切板により区分けされた、前記被処理水が投入される投入領域と前記被処理水を次段の槽に送出する送出領域とを有しており、少なくとも前記送出領域側にブロアを配設し、当該ブロアが前記仕切板の穿孔に対して、送出領域側から投入領域側に向かってエアレーションを行うため、仕切板により、大き目の固形物が次段以降の処理に運搬され、ポンプや配管を詰まらせることを防止すると共に、細かく粉砕された固形物のみを次段以降の処理に運搬可能とすることで、次段以降の処理の負荷を軽減して水質を向上させることができるという効果を奏する。

また、仕切板の穿孔に対して、送出領域側から投入領域側に向かってエアレーションを行うため、仕切板の穿孔が固形物で目詰まり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、前記仕切板が、前記原水槽の垂直方向に対して投入領域の上方から下方に向かって開口面が小さくなるように傾斜した部位を少なくとも形成しているものである。

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、仕切板が、前記原水槽の垂直方向に対して投入領域の上方から下方に向かって開口面が小さくなるように傾斜した部位を少なくとも形成しているため、仕切板の傾斜により穿孔を通過できない固形物を自然流下させ、投入領域の下方に集めてまとめて処理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、前記ブロアが、前記送出領域で且つ前記仕切板の傾斜部位の下方の領域に配設されており、上方に向かってエアレーションを行うものである。

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、ブロアが、前記送出領域で且つ前記仕切板の傾斜部位の下方の領域に配設されており、上方に向かってエアレーションを行うため、原水槽の下方から上方に向かって全体的にエアレーションを行って、溶存酸素を十分に増大させつつ、そのエアレーションにより仕切板の穿孔に詰まった固形物を解放して、再度投入領域内を循環させて粉砕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、前記投入領域内に配設される撹拌羽根と、前記投入領域の外側に前記撹拌羽根を回動させる駆動部と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、投入領域内に配設される撹拌羽根と、前記投入領域の外側に前記撹拌羽根を回動させる駆動部とを備えるため、投入領域に投入された固形物を撹拌羽根で粉砕し細かく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、前記仕切板が、前記原水槽の垂直方向に対して投入領域の上方から下方に向かって開口面が小さくなるように傾斜した部位を少なくとも形成しており、前記撹拌羽根が、前記投入領域の下方に配設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、仕切板が、前記原水槽の垂直方向に対して投入領域の上方から下方に向かって開口面が小さくなるように傾斜した部位を少なくとも形成しており、前記撹拌羽根が、前記投入領域の下方に配設されているため、仕切板の穿孔を通らずに傾斜部位に沿って流下した固形物を、投入領域の下方に配設された撹拌羽根で直接的に粉砕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、前記投入領域に、前記浄化槽の処理後に残留した汚物及び被処理水が投入される投入口が形成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、投入領域に、前記浄化槽の処理後に残留した汚物及び被処理水が投入される投入口が形成されているため、万が一、浄化槽の処理後に汚物等が残留した場合であっても、再度原水槽の投入領域に返送されることで再度浄化処理を行い、水質を向上させる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構成を示す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構造を示す断面図及び上面図である。第１の実施形態に係るバイオトイレシステムにおける浄化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第２調整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における反応槽のパーキング領域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いて、増加したシステム内の水分を排出する機構の一例を示す図である。第１の実施形態に係るバイオトイレシステムにおいて、増加したシステム内の水分の排出に換気扇の気流を利用する場合の構成を示す図である。その他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図である。その他の実施形態に係るバイオトイレシステムにおける第２調整槽の構造を示す図である。

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１０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システム構成図、図２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である。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・制御する制御部１００とを備える。

また、トイレ２の便座には、洗浄便座９が設置されており、この洗浄便座９に使用するための雨水を貯留する雨水貯留槽１０と、雨水貯留槽１０に貯留されている雨水処理水を洗浄便座９に使用するために、当該雨水処理水を加圧する加圧部１１とを備える。

さらに、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１２と、発電した電気を充電する二次電池１３とを備える。

なお、上記バイオトイレシステムの構成はあくまで一例であり、原水槽３以降の構成については、他の構成であっても本発明の技術を適用可能である。

図３及び図４は、本実施形態に係る原水槽の構造を示す図である。図３は、原水槽３の全体斜視図、図４は原水槽３の上面図及び断面図（図４（Ａ）は原水槽３の上面図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）の矢印ａから見た場合の断面図）である。原水槽３には、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が投入される。原水槽３は、この被処理水３１が投入される投入領域３２と、被処理水３１に含まれる固形物が細かく分解された状態の被処理水３１を次の処理槽にポンプ３３で送り出す送出領域３４とを有する。このときのポンプ３３の駆動制御は、制御部１００により行われる。

図３及び図４において、投入領域３２には、トイレ２からの被処理水３１が流入する流入口３５が配設されており、トイレ２の排出口と配管で接続されている。また、詳細は後述するが、第２調整槽６からの返送汚泥が投入される投入口３６が配設されている。流入口３５及び投入口３６から投入された被処理水３１中の固形物は、投入領域３２において、撹拌羽根３７の回転とブロア３８によるエアレーションにより、細かく破砕される。撹拌羽根３７の回転は、モータ３７ａの駆動により行われ、このモータ３７ａの駆動制御は、制御部１００により行われる。

投入領域３２と送出領域３４とを仕切る仕切板３９は、３つの平板状の部位で形成されており、原水槽３に対して垂直方向に上面から下面近傍にまで配設される第１部材３９ａと、第１部材３９ａの中途の位置から投入領域３２側の下方に向かって傾斜するように配設される第２部材３９ｂと、原水槽３に対して垂直方向に第２部材３９ｂの端部から原水槽３の下面にまで配設される第３部材３９ｃとからなる。それぞれの部材は、原水槽３の側壁面と隙間なく接着されており、側面部分から被処理水３１が流通しない構造となっている。なお、第１部材３９ａと第３部材３９ｃとは、原水槽３に対して厳密に垂直に配設される必要はなく、多少水平方向に傾斜していてもよい。

第１部材３９ａにおいて、当該第１部材３９ａにおける第２部材３９ｂと接合している接合位置Ｓより上方の領域と、第２部材３９ｂとには、小さな孔３０１開けられており、投入領域３２で小さく破砕された固形物と被処理水３１は送出領域３４に流通され、破砕が十分ではない固形物は、孔３０１に引っ掛かって、送出領域３４側に移動することができない。つまり、仕切板３９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送出領域３４に移動させないことで、ポンプ３３や配管の詰まりを防止している。

また、ブロア３８は、第２部材３９ｂを挟んで送出領域３４側に設置されており、第２部材３９ｂの孔３０１を介して投入領域３２側に向かってエアレーションを行う構造となっている。こうすることで、孔３０１に引っ掛かった大き目の固形物を第２部材３９ｂから乖離させて、孔３０１の詰まりを防止しつつ、大き目の固形物を投入領域３２内に拡散させ、再度粉砕処理を行うことが可能となる。

第１部材３９ａの接合位置Ｓより下方の領域には、孔３０１は形成されておらず、ブロア３８のエアレーションが効率よく投入領域３２側に伝わるようになっている。なお、第３部材３９ｃについては、孔３０１を形成してもしなくてもよい。

ポンプ３３の駆動は、制御部１００により行われるが、制御部１００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を駆動せずに送出領域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。

原水槽３の送出領域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、制御部１００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、好気性菌の菌床となる第１の菌床領域４１が設けられており、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４２からのエアレーションにより好気処理を行う。また、同時に、ブロア４２からのエアレーションにより被処理水３１の溶存酸素を増加させ、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、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の水位に基づいた制御部１００の制御により行われる。また、菌床領域４１には、例えば網目状の菌床袋に菌が着床した接触材が投入されており、そこ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するようにしてもよい。そうすることで、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、図２に示すように、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４２のエアレーションだけでは、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、制御部１００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、ポンプ４３は、ブロア４２のエアレーションを直接受ける位置に設置されてもよい。そうすることで、エアレーションによりポンプ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）、制御部１００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。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浄化槽の構造を示す図である。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、図５に示すように嫌気処理領域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５７から空気が送られ、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、ポンプやエアレーション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５７やポンプの駆動制御は、制御部１００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。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第２調整槽の構造を示す図である。この第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部１００が処理の進行度合いを判断し、その制御部１００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部１００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、図６に示すように、第２調整槽６の被処理水３１が貯留される底面部分をに傾斜させ、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６７で接続されており、その配管６７には電磁弁６８が設置されている。この電磁弁６８は、制御部１００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６８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、隣接して配設されており、配管６７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に投入される。図７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。被処理水３１が反応槽７に投入される際には、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。そこで、この茶色い着色を除去するために、着色除去フィルタ７５を用いる。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７６を用いる。

図８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パーキング領域の構造を示す図である。図８（Ａ）はフィルタ処理前と後とを領域分けして、１つのフィルタで処理する場合、図８（Ｂ）はフィルタ処理前と後とを領域分けして、２つのフィルタで処理する場合、図８（Ｃ）はフィルタ処理前と後とを領域分けせず、１つのフィルタで処理する場合、図８（Ｄ）はフィルタ処理前と後とを領域分けせず、２つのフィルタで処理する場合の構造を示す。上述したように、ここでは、茶色の着色と菌とを除去することが目的であり、茶色の着色は逆浸透膜を使った着色除去フィルタ７５、菌は中空糸を使った菌除去フィルタ７６を使用するのが効率的である。

図８（Ａ）の場合は、着色除去フィルタ７５と菌除去フィルタ７６とが一体となっており、フィルタ処理された被処理水３１のみが洗浄槽８に送出される。この場合は、１つのフィルタで機能を実現するため、構成を簡素化することができるが、フィルタが詰まり易くなる可能性がある。また、フィルタ処理された被処理水３１のみが洗浄槽８に送出されるため、フィルタ交換時やフィルタが詰まった場合などには、バイオトイレシステム１全体を停止させる必要がある。図８（Ｂ）の場合は、先に菌除去フィルタ７６で菌を除去した後に着色除去フィルタ７５を通すため、サイズが大きい菌が先に除去された後に着色除去となり、フィルタの詰まりを抑えることができる。しかしながら、この場合も、フィルタ交換時やフィルタが詰まった場合などには、バイオトイレシステム１全体を停止させる必要がある。

図８（Ｃ）の場合は、着色除去フィルタ７５と菌除去フィルタ７６とが一体となっており、フィルタ処理の前後を問わず被処理水３１が洗浄槽８に送出される。この場合は、図８（Ａ）と同様に、１つのフィルタで機能を実現するため、構成を簡素化することができるが、フィルタが詰まり易くなる可能性がある。一方、フィルタ処理の前後を問わず被処理水３１が洗浄槽８に送出されるため、フィルタ交換時やフィルタが詰まった場合などでも、バイオトイレシステム１全体を停止させる必要がない。図８（Ｄ）の場合は、先に菌除去フィルタ７６で菌を除去した後に着色除去フィルタ７５を通すため、サイズが大きい菌が先に除去された後に着色除去となり、フィルタの詰まりを抑えることができる。また、フィルタ交換時やフィルタが詰まった場合などでも、バイオトイレシステム１全体を停止させる必要がない。

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。

図８に示すような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）を生成することができる。透明化された被処理水３１は、制御部１００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。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。

また、本実施形態においては、使用者は用を足した後に浄水便座９を使用することができる。浄水便座９用の水は、雨水貯留槽１０に貯留された雨水を使用する。雨水貯留槽１０では、例えば、塩素等の薬品や光触媒などにより殺菌・消毒が行われており、体に接触しても問題ないレベルの浄水が雨水処理水として確保されている。浄水便座９を使用する際は、洗浄用の雨水処理水を所定の勢いで噴出させる必要があるため、加圧部１１により加圧処理が行われる。これらの制御は、全て制御部１００により行われ、必要な電力は二次電池１３に蓄電された電力により補われる。

洗浄便座９で雨水処理水が使用された場合は、トイレ２に流れる水の量がその分増加する。また、排尿などによっても水分が投入されることから、バイオトイレシステム１内の全体の水分量が、浄化処理に影響を及ぼす程に増加してしまう場合がある。そこで、本実施形態においては、増加した水分をバイオトイレシステム１の外部に効率よく排出する機能を有している。

図９は、本実施形態に係るバイオトイレシステムにおいて、増加したシステム内の水分を排出する機構の一例を示す図である。図９（Ａ）はバイオトイレシステムの正面図、図９（Ｂ）はバイオトイレシステムの側面図である。図９において、増加した水分は、洗浄槽８の処理水として再利用できるレベルにまで浄化された後に、太陽光パネル１２に放出される。図９に示すように、例えば、太陽光パネル１２の上方端部（上辺部分）に小さい孔が開いた雨樋１２１を設け、バイオトイレシステムの室内からのパイプ１２２を通ってポンプアップでこの雨樋１２１まで運ばれた処理水を太陽光パネル１２の表面に放出する。太陽光パネル１２の表面はこの処理水により冷却され、温度が低下し、特に夏場の発電効率を格段に向上させることが可能となる。また、同時に太陽光パネル１２の表面が洗浄され、発電効率を上げることができる。

なお、太陽光パネル１２がバイオトイレシステム１の側壁に付設されている場合も同様で、太陽光パネル１２の上方端部（太陽光パネル１２の上辺部分）から太陽光パネル１２の表面に処理水を放出することで、太陽光パネル１２の温度を下げ、発電効率を上げることができる。

図９のような太陽光パネル１２への処理水の放出は、特に夏場などで太陽光パネル１２の温度上昇により発電効率が下がっているときに極めて有効であるが、冬場になるとあまりメリットが得られなくなってしまう。また、環境によっては、放出した処理水が外気温で冷却されて氷になってしまい、太陽光パネル１２を劣化させてしまう可能性がある。そのような場合に、各処理槽内に空気の気流を送り込むことで、水分に気体流を接触させて水分を蒸発させることができる。例えば、ブロアを使ってエアレーション処理をしている原水槽３、第１調整槽４及び好気処理領域５３などにおいては、上部を開放するだけでも水分を蒸発させて水を減少させることができる。

また、より効率よく水分を蒸発させるために、トイレ２内に設置される換気扇で発生する気流を利用してもよい。換気扇で発生する気流を各槽に通すだけでも水分を蒸発を促すことが可能である。図１０は、本実施形態に係るバイオトイレシステムにおいて、増加したシステム内の水分の排出に換気扇の気流を利用する場合の構成を示す図である。図１０は、バイオトイレシステムの内部構造を示す上面図であり、換気扇１３１からの気流の方向を示している。

図１０において、着色部分が気流が流れる経路であり、各槽に貯留されている被処理水３１や処理水と接触可能な状態で流れることができる。気流の方向（図１０の破線矢印で示す）は複数あり、バイオトイレシステム１内の水量に応じて経路が変更できるようになっている。すなわち、バイオトイレシステム１内の水量が非常に増加しており、多くの水分を蒸発させる必要がある場合は、できるだけ多くの槽を経由して気流が流れるように弁（１）及び／又は弁（２）で気流の経路を制御し、それほど水分を蒸発させる必要がない場合は、最小限の槽のみを経由して気流が流れるように弁（１）及び／又は弁（２）で気流の経路を制御する。この弁（１）及び／又は弁（２）の制御は、制御部１００により行われる。

なお、洗浄便座９に利用する水は、洗浄槽８に貯留された処理水を殺菌・消毒したものを利用してもよい。

（本発明のその他の実施形態）
本実施形態に係るバイオトイレシステムについて、図１０及び図１１を用いて説明する。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１０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図である。図１０（Ａ）は原水槽３の上面図、図１０（Ｂ）は図１０（Ａ）の矢印ａから見た場合の断面図である。図１０においては、図３の場合のような撹拌羽根３７を備えておらず、ブロア３８によるエアレーションだけで被処理水３１中の固形物を処理する構成となっている。

図１０において、被処理水３１が投入される投入領域３２と、被処理水３１に含まれる固形物が細かく分解された状態の被処理水３１を次の処理槽にポンプ３３で送り出す送出領域３４とを有する。投入領域３２と送出領域３４とは、小さな孔３０１を有する第１部材３９ａで仕切られている。投入領域３２には、トイレ２からの被処理水３１が流入する流入口３５が配設されており、トイレ２の排出口と配管で接続されている。また、詳細は図１１において後述するが、第２調整槽６からの返送汚泥が投入される投入口３６が配設されている。

流入口３５及び投入口３６から投入された被処理水３１中の固形物は、投入領域３２に配設されている第２部材３９ｂ及び第３部材３９ｃからなる汚泥受部１０１に沈降し、ここでブロア３８によるエアレーションにより細かく破砕される。汚泥受部１０１は、原水槽３の垂直方向に対して傾斜して配設される第２部材３９ｂと、当該第２部材３９ｂに連接し原水槽３に水平に配設される第３部材３９ｃとからなり、それぞれの部材には小さな孔３０１開けられている。投入領域３２で小さく破砕された固形物と被処理水３１は汚泥受部１０１及び第１部材の孔３０１を通って送出領域３４に流通され、破砕が十分ではない固形物は、孔３０１に引っ掛かって、送出領域３４側に移動することができない。

また、第２部材３９ｂと第３部材３９ｃとは、内側壁面に固定されている係止部１０２ａ，１０２ｂにより係止されている。係止部１０１は、係止部１０２よりも高い位置に配設されており、第２部材３９ｂの傾斜を利用して汚泥を第３部材３９ｃの水平部分に集め、効率よくエアレーションできる構造となっている。

さらに、係止部１０１は、第１部材３９ａよりも高い位置で且つ投入領域３２側に配設されている。こうすることで、仮に被処理水３１が大量に投入された場合であっても、汚泥受部１０１から溢れた汚泥が送出領域３４に直接投入されずに、投入領域３２側に溢れることとなり、送出領域３４側のポンプ３３等の詰まりを防止することができる。

なお、原水槽３の水位はフロート３０２で計測され、第１部材３９ａの高さを超えないように調整されている。

図１１は、本実施形態に係るバイオトイレシステムにおける第２調整槽の構造を示す図である。図５の場合と異なるのは、第２調整槽６の下方に原水槽３が配置されて一体的に形成されており、第２調整槽６の先端部分６１から排出される汚泥がそのまま下方の原水槽３に投入される構造となっている。先端部分６１から返送される汚泥は、先端部分６１の排出口と原水槽３の投入口３６とをパイプ等を伝って原水槽３に返送されてもよいし、直接接続して原水槽３に返送されてもよい。

なお、図１１においては、図１０の原水槽３が第２調整槽６に下方に配置されるような構成としているが、図３の原水槽３において撹拌羽根３７の駆動機構を排除すれば、図３の原水槽３を第２調整槽６と一体的に形成することが可能となる。

このように、原水槽３と第２調整槽６とを一体的に形成することで、省スペースを実現し、バイオトイレシステムのコンパクト化及びトイレ基数の増設が可能になる。

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
９洗浄便座
１０雨水貯留槽
１１加圧部
１２太陽光パネル
１３二次電池
３１被処理水
３２投入領域
３３ポンプ
３４送出領域
３５流入口
３６投入口
３７撹拌羽根
３７ａモータ
３８ブロア
３９仕切板
３９ａ第１部材
３９ｂ第２部材
３９ｃ第３部材
４１菌床領域
４２ブロア
４３ポンプ
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ブロア
６１先端部分
６２ポンプ
６３菌床領域
６７配管
６８電磁弁
７１散布部
７２分解領域
７３パーキング領域
７４バイオチップ
７５着色除去フィルタ
７６菌除去フィルタ
１００制御部
１０１汚泥受部
１０２ａ，１０２ｂ係止部
１２１雨樋
１２２パイプ
３０１孔
３０２フロート

Claims

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、
前記原水槽は、少なくとも液体が流通可能な穿孔を有し、前記原水槽の垂直方向に対して投入領域の上方から下方に向かって開口面が小さくなるように傾斜した部位を少なくとも形成している仕切板により区分けされた、前記被処理水が投入される投入領域と前記被処理水を次段の槽に送出する送出領域とを有しており、少なくとも前記送出領域側にブロアを配設し、当該ブロアが前記仕切板の穿孔に対して、送出領域側から投入領域側に向かってエアレーション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に記載のバイオトイレシステムにおいて、
前記ブロアが、前記送出領域で且つ前記仕切板の傾斜部位の下方の領域に配設されており、上方に向かってエアレーションを行うバイオトイレシステム。
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、
前記原水槽は、
少なくとも液体が流通可能な穿孔を有する仕切板により区分けされた、前記被処理水が投入される投入領域と、
前記被処理水を次段の槽に送出する送出領域と、
前記投入領域内に配設される撹拌羽根と、
前記投入領域の外側に前記撹拌羽根を回動させる駆動部とを有しており、
少なくとも前記送出領域側にブロアを配設し、当該ブロアが前記仕切板の穿孔に対して、送出領域側から投入領域側に向かってエアレーションを行う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、
前記仕切板が、前記原水槽の垂直方向に対して投入領域の上方から下方に向かって開口面が小さくなるように傾斜した部位を少なくとも形成しており、
前記撹拌羽根が、前記投入領域の下方に配設されているバイオトイレシステム。
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、
前記原水槽は、少なくとも液体が流通可能な穿孔を有する仕切板により区分けされ、前記被処理水が投入され、前記浄化槽の処理後に残留した汚物及び被処理水が投入される投入口が形成されている投入領域と前記被処理水を次段の槽に送出する送出領域とを有しており、少なくとも前記送出領域側にブロアを配設し、当該ブロアが前記仕切板の穿孔に対して、送出領域側から投入領域側に向かってエアレーションを行うことを特徴とするバイオトイレシステム。