JP7258775B2 - 浄化処理システム - Google Patents

Description

本発明は、微生物処理を利用した循環式の浄化処理システムに関する。

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、システム全体の水量を監視、制御していないため、例えばトイレの使用が集中した場合などでは、処理が追い付かずに未処理の状態の再生水を利用しなければならない可能性がある。

また同時に、処理が追い付かないことで、処理対象物が槽から溢れるといったことが起こり得るため、その後のメンテナンスの手間の増加やシステムの故障に繋がってしまうという問題がある。

本発明は、完全循環式の浄化処理システムにおける浄化槽の前後に、被処理水を貯留可能な調整槽を設けることで、使用が集中した場合であってもシステムを停止することなく安定して提供することができる浄化処理システムを提供する。

本発明に係る浄化処理システムは、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浄化処理システムにおいて、排出される汚物を含む被処理水が投入される原水槽と、エアレーションによる好気性処理を行いながら、前記原水槽から排出される被処理水を貯留し、貯留された被処理水をポンプで排出する第１調整槽と、第１調整槽から排出される被処理水を微生物処理する浄化槽と、浄化槽から排出される被処理水を嫌気性処理を行いながら貯留し、貯留された被処理水をポンプで排出する第２調整槽と、第２調整槽から排出される被処理水中の有機物を分解する反応槽と、反応槽から排出される被処理水を洗浄水として貯留する洗浄水槽とを備えるものである。

このように、本発明に係る浄化処理システムにおいては、汚物を含む被処理水が投入される原水槽と、エアレーションによる好気性処理を行いながら、前記原水槽から排出される被処理水を貯留し、貯留された被処理水をポンプで排出する第１調整槽と、第１調整槽から排出される被処理水を微生物処理する浄化槽と、浄化槽から排出される被処理水を嫌気性処理を行いながら貯留し、貯留された被処理水をポンプで排出する第２調整槽と、第２調整槽から排出される被処理水中の有機物を分解する反応槽と、反応槽から排出される被処理水を洗浄水として貯留する洗浄水槽とを備えるため、浄化槽の処理の前段と後段に設置された第１調整槽と第２調整槽とが予備的に微生物処理を行いつつ、被処理水を貯留するバッファとして機能することができ、使用が集中したような場合であっても、システムを停止することなく安定して駆動することができるという効果を奏する。

本発明に係る浄化処理システムは、少なくとも前記反応槽に貯留されている被処理水の貯留量に基づいて、第２調整槽のポンプの駆動を制御する制御手段を備えるものである。

このように、本発明に係る浄化処理システムにおいては、少なくとも反応槽に貯留されている被処理水の貯留量に基づいて、第２調整槽のポンプの駆動を制御するため、洗浄水が十分にある場合は、第２調整槽で被処理水を貯留でき、洗浄水が不足気味になった場合には、適正な量を反応槽に送り出すことができるという効果を奏する。

本発明に係る浄化処理システムは、少なくとも前記第２調整槽に貯留されている被処理水の貯留量に基づいて、第１調整槽のポンプの駆動を制御する制御手段を備えるものである。

このように、本発明に係る浄化処理システムにおいては、少なくとも第２調整槽に貯留されている被処理水の貯留量に基づいて、第１調整槽のポンプの駆動を制御するため、例えば、第２調整槽の被処理水が多い場合は、浄化処理が追い付いていないと判断して、第１調整槽から浄化槽への被処理水の排出を緩やかにし、第２調整槽の被処理水が少ない場合は、浄化処理が十分間に合っていると判断して、第１調整槽から浄化槽への被処理水の排出を急速に行うといった浄化処理に見合った適正な制御が可能になるという効果を奏する。

本発明に係る浄化処理システムは、少なくとも前記第２調整槽に貯留されている被処理水の水質に基づいて、第１調整槽のポンプの駆動を制御する制御手段を備えるものである。

このように、本発明に係る浄化処理システムにおいては、少なくとも前記第２調整槽に貯留されている被処理水の水質に基づいて、第１調整槽のポンプの駆動を制御するため、水質情報により浄化処理が適正に行われているかを判断することで、浄化処理の状態に見合った適正な制御が可能になるという効果を奏する。

本発明に係る浄化処理システムは、前記第２調整槽と前記原水槽とが隣接配設されると共に、当該第２調整槽及び原水槽が配管を通して接続され、当該配管の途中に弁が配設されており、前記第２調整槽が、当該第２調整槽における前記原水槽の上面位置よりも上方から前記上面位置に向かって内部がテーパ状に加工されており、当該テーパ状の先端部分に開口部を有し、当該開口部から延出する前記配管が前記原水槽の上面部分に接続されているものである。

このように、本発明に係る浄化処理システムにおいては、第２調整槽及び原水槽が配管を通して接続され、当該配管の途中に弁が配設されており、前記第２調整槽が、当該第２調整槽における前記原水槽の上面位置よりも上方から前記上面位置に向かって内部がテーパ状に加工されており、当該テーパ状の先端部分に開口部を有し、当該開口部から延出する前記配管が前記原水槽の上面部分に接続されているため、第２調整槽のテーパ状の先端部分に貯まった未処理の汚物を、配管を通して原水槽に返送して、再度微生物処理により分解することができるという効果を奏する。

本発明に係る浄化処理システムは、前記弁が電磁弁であり、定期又は不定期に前記電磁弁の開放を制御する制御手段を備えるものである。

このように、本発明に係る浄化処理システムにおいては、前記弁が電磁弁であり、定期又は不定期に前記電磁弁の開放を制御する制御手段を備えるため、第２調整槽のテーパ状の先端部分に貯まった未処理の汚物を、自動制御で定期又は不定期に原水槽に返送して、再度微生物処理を行うことができるという効果を奏する。

本発明に係る浄化処理システムは、前記第１調整槽及び前記第２調整槽の内壁面に、菌を着床した接触材が投入された菌床袋が設置されているものである。

このように、本発明に係る浄化処理システムにおいては、第１調整槽及び第２調整槽の内壁面に、菌を着床した接触材が投入された菌床袋が設置されているため、第１調整槽及び第２調整槽を被処理水を貯留するバッファとして機能させつつ、同時に微生物処理も行うことで、より高性能に被処理水を処理することが可能になるという効果を奏する。

また、菌を着床した接触材が投入された菌床袋が設置されているため、菌のメンテナンスを容易にすると共に、大鋸屑等が配管に詰まってしまうことを防止することができるという効果を奏する。

本発明に係る浄化処理システムは、前記反応槽を通過した被処理水を通す中空糸フィルタと、中空糸フィルタを通った被処理水を通す逆浸透膜フィルタとを備えるものである。

このように、本発明に係る浄化処理システムにおいては、反応槽を通過した被処理水を通す中空糸フィルタと、中空糸フィルタを通った被処理水を通す逆浸透膜フィルタとを備えるため、残留している菌を除去しつつ、反応槽の木質チップを通って着色された被処理水の色を除去して透明な洗浄水を生成することができるという効果を奏する。

また、中空糸フィルタで荒い菌を除去した後に、逆浸透膜フィルタで細かい着色を除去するため、フィルタの詰まりを最小限に抑えて、メンテナンスの手間を低減することができるという効果を奏する。

本発明に係る浄化処理システムは、前記洗浄水槽に貯留されている洗浄水を定期的又は不定期にシステム内に循環させる循環制御手段を備えるものである。

このように、本発明に係る浄化処理システムにおいては、洗浄水槽に貯留されている洗浄水を定期的又は不定期にシステム内に循環させる循環制御手段を備えるため、使用頻度が少ない場合には、洗浄水槽内の洗浄水が劣化してしまうことがあるが、システム内に洗浄水を循環させることで洗浄水の劣化を防止し、常に綺麗な洗浄水を使用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。 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構造を示す図である。 第２の実施形態に係るバイオトイレシステムにおける第２調整槽の構造を示す図である。 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。 第３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３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３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３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３の実施形態に係るバイオトイレシステムにおける第２の原水槽の上面図である。 第４の実施形態に係るバイオトイレシステムの構成を示す模式図である。 図１９における制御部１００の構成を示す図である。 図２０の筐体内に流通させる空気を冷却する場合の配管の構成を示す図である。 第４の実施形態に係るバイオトイレシステムにおいてブロアから送出された空気が第１調整槽で曝気される状態を示す図である。 第５の実施形態に係るバイオトイレシステムにおける筐体内に流通させる空気の配管の構成を示す図である。 第６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。

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）
本実施形態に係る浄化処理システムについて、図１ないし図９を用いて説明する。本実施形態においては、浄化処理システムの一例としてバイオトイレシステムについて説明するが、トイレ以外にも家畜のし尿処理、生活排水や生ごみの処分など微生物による分解が可能な汚物の処理に適用することが可能である。本実施形態に示す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。

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（ブロアの散気管）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（ブロアの散気管）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（ブロアの散気管）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。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。

（本発明の第２の実施形態）
本実施形態に係る浄化処理システムについて、図１１及び図１２を用いて説明する。本実施形態においても、前記第１の実施形態の場合と同様に、浄化処理システムの一例としてバイオトイレシステムについて説明するが、トイレ以外にも家畜のし尿処理、生活排水や生ごみの処分など微生物による分解が可能な汚物の処理に適用することが可能である。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１１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１１（Ａ）は原水槽３の上面図、図１１（Ｂ）は図１１（Ａ）の矢印ａから見た場合の断面図である。図１１においては、図３及び図４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１１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１０２ａは、係止部１０２ｂ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１０２ａ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１２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６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１２においては、図１１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及び図４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及び図４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。

（本発明の第３の実施形態）
本実施形態に係る浄化処理システムについて、図１３ないし図１７を用いて説明する。本実施形態においても、前記各実施形態の場合と同様に、浄化処理システムの一例としてバイオトイレシステムについて説明するが、トイレ以外にも家畜のし尿処理、生活排水や生ごみの処分など微生物による分解が可能な汚物の処理に適用することが可能である。なお、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。

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１３を参照）。

そこで、本実施形態においては、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。

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１３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１４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１５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１６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１７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１５、図１６及び図１７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１３５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１３４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１３５と第２領域１３４とは第１原水槽仕切板３５ａ及び第２原水槽仕切板３６ａ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１３４に流通されることを防止すると共に、第２原水槽仕切板３６ａは第１領域１３５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１３５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１６及び図１７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１５～図１７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１３５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３２ｇ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１３５と第２領域１３４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１３４に流通することがなく、第２領域１３４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１３５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１３５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１３４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１３５と第２領域１３４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１３５の空間と第２領域１３４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１３５から第２領域１３４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１３４には、第１領域１３５に貯留されている被処理水３１のうち、第２原水槽仕切板３６ａ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１３４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１３４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１０１１１により行われるが、制御装置１０１１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１３４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。

また、図１８に示す原水槽３は、図１５ないし図１７に示した原水槽３をさらに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内を撹拌するようにしたものである。

図１８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の原水槽の上面図である。図１５ないし図１７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１８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１８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１８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。

（本発明の第４の実施形態）
本実施形態に係る浄化処理システムについて、図１９ないし図２２を用いて説明する。本実施形態においても、前記各実施形態の場合と同様に、浄化処理システムの一例としてバイオトイレシステムについて説明するが、トイレ以外にも家畜のし尿処理、生活排水や生ごみの処分など微生物による分解が可能な汚物の処理に適用することが可能である。なお、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。

トイレシステムを制御するためには制御装置が必要であり、この制御装置は夏季の高温環境や装置の収納環境により損傷してしまう恐れがある。そのため、トイレシステムの正常稼働を維持するためには、制御装置の廃熱や冷却を効率よく行うことが必要になる。また、特に冬場においては、気温の低下により微生物が不活性となってしまうため、処理槽の温度を上げて微生物を活性化するように温度制御する必要がある。

本実施形態においては、制御装置で発生する熱や外気による吸熱を活用することで省エネルギーで極めて効率が良いバイオトイレシステムを提供する。

図１９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・制御する制御装置１０１１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１０２０等を有する制御部１００とを備える。バイオトイレシステムの処理については、前記各実施形態の場合と同じである。

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。

図２０は、図１９における制御部１００の構成を示す図である。上述したように、制御部１００は、バイオトイレシステム１の全体の監視・制御を行う制御装置１０１１と、原水槽３に配設される散気管３８、第１調整槽４に配設される散気管４２、及び浄化槽５に配設される散気管５７に空気を送出するブロア１０２０と少なくとも備える。なお、その他に、交流／直流を変換する電力変換装置１０３や、太陽光パネル１２で発電した電力を貯蔵する二次電池１０４等を備えるようにしてもよい。

これらの各装置は１つの共通の筐体１１０内に収められている。制御装置１０１１や電力変換装置１０３や二次電池１０４は、使用に応じて発熱し、最悪の場合にはその熱により装置が停止してしまう場合がある。一般的には、装置を冷却するために冷却シートを利用したりファンを取り付けるケースが多い。冷却シートを用いる場合は、冷却シートの取り換え等のメンテナンス作業が生じてしまい効率的ではない。そのため、本実施形態においては、ファンにより筐体１１０内に外気を取り込むことで制御装置１０１１を冷却する。

また、一方で、特に冬場などは微生物が不活性となり処理の効率が落ちることがあるため、微生物を活性化するためにある程度温度を上げる必要がある。そのためにヒーターなどを利用すると電力消費の増大につながってしまう。参考文献（特開２００６－２６３４１８号公報）に示すような太陽熱温水器を使うことで電力を消費することなく温度を上げることが可能であるが、太陽熱温水器を設置することでシステムが大型化してしまうと共に、定期的なメンテナンスも発生してしまう。また、太陽熱温水器を設置している領域では太陽光発電等でエネルギーを作る機会が奪われてしまう。

そこで、本実施形態においては、制御部１００で発生した余分な熱をブロア１０２０により各槽に移動させることで、制御部１００の温度を下げつつ、各槽内の温度をできるだけ高く保つことを可能とする。図２０において、筐体１１０の下段には発熱性が高い制御装置１０１１、電力変換装置１０３、二次電池１０４等（以下、制御装置１０１１等という）が配設されており、その上段にブロア１０２０が配設されている。制御装置１０１１等とブロア１０２０との間は空気が流通可能になっており、制御装置１０１１等で暖められた空気がブロア１０２０側に上昇する。

ブロア１０２０は、筐体１１０内の空気を吸引し、その空気を高圧の状態で各散気管（散気管３８，４２，５７）に送出する。ブロア１０２０で送出される空気は、制御装置１０１１等により暖められた空気であり、それが各散気管を通じて各槽に送出されることで、制御装置１０１１等で生じた熱も各散気管を通じて各槽に移動することとなる。

なお、図２０においては、ブロア１０２０を一つの構成として記載しているが、この図の通りに１つのブロア１０２０が、配管の分岐により各散気管３８，４２，５７のそれぞれに空気を送出するようにしてもよいし、各散気管３８，４２，５７ごとに、個別にブロア１０２０（例えば、散気管３８に空気を送出するブロア１０２０ａ、散気管４２に空気を送出するブロア１０２０ｂ、散気管５７に空気を送出するブロア１０２０ｃ）を備えるようにしてもよい。この場合、原水槽３では好気処理が行われないため（原水槽３に存在する微生物を活性化する必要性がないため）、この原水槽３に配設されている散気管３８にはブロア１０２０ａから必ずしても熱を移動させる必要がない。したがって、ブロア１０２０ａについては、制御装置１０１１等の上段部分以外にも、筐体１１０内のいずれの箇所に配設されてもよい。また、第１調整槽４に配設される散気管４２に空気を送出するブロア１０２０ｂと、処理槽５に配設される散気管５７に空気を送出するブロア１０２０ｃとは、いずれも好気処理を行う微生物を活性化するために均等に熱が伝達されるのが望ましいため、ブロア１０２０ｂとブロア１０２０ｃとは水平方向に並列して配設されるようにしてもよい。

図２０に示すように、筐体１１０には外部からの空気を流通させるための流通口１１１ａ，１１１ｂが形成されており、筐体１１０内の温度よりも低い外気が流通できる構成となっている。このような流通口１１１ａ，１１１ｂを設けることで、制御装置１０１１等をより効果的に冷却して装置を保護することが可能となる。また、流通口１１１ａ，１１１ｂを通して外気が流通することで、ブロア１０２０自体を冷却することが可能になる。

なお、このとき、制御装置１０１１等をできるだけ効果的に冷却しつつ、発生した熱をブロア１０２０が各散気管を通して各槽に効果的に移動させるために、流通口１１１ａ，１１１ｂは制御装置１０１１等の下方を流通させることが望ましい。そうすることで、制御装置１０１１等が発生した熱は筐体１１０内の上方に集まり、外部から流入した低温の空気は筐体１１０内の下方に集まるため、制御装置１０１１等を下方から冷却しつつ、制御装置１０１１等により暖められて上昇する筐体１１０内の空気をブロア１０２０が効率よく吸引することが可能となる。

図２０において、筐体１１０の流通口１１１ａ，１１１ｂを流通する空気をより低温にするために、バイオトイレシステム１内に貯留されている水を利用して空気を冷やすようにしてもよい。図２１は、筐体内に流通させる空気を冷却する場合の配管の構成を示す図である。本実施形態に係るバイオトイレシステム１においては、比較的安定的に水が貯留されるのが洗浄槽８である。洗浄槽８に貯留される水は既に処理された水であり、トイレの使用で減少すると共に、浄化処理により常時増加されるため、比較的多くの水が安定的に貯留された状態となる。ここで、図２１に示すように、本実施形態においては洗浄槽８に貯留された水を利用することで、筐体１１０の流通口１１１ａ，１１１ｂを流通する空気を熱交換して冷却する。

図２１において、筐体１１０内に外気を流入するための配管８２が、洗浄槽８内を通して筐体１１０の流入口１１１ａに接続されている。配管８２の流入口８２ａにはファン８３が配設されており、外部の空気を取り込むようになっている。配管８２に取り込まれた外気は、配管８２を通って筐体１１０に流入されるまでの間に洗浄槽８内に貯留されている処理水との間で熱交換がされ冷やされる。冷やされた空気は、そのまま筐体１１０の流通口１１１ａから筐体１１０内に流入し、制御装置１０１１等を効率よく冷却する。

配管８２は、処理水との熱交換を効率よく行うために、熱伝導率が高い素材で形成されている。また、処理水の水位が下がった場合であっても処理水との接触面積をできるだけ大きくするために、少なくとも洗浄槽８の底面部分８４に沿うように配設される。このとき、図２１に示すように、底面部分８４の配管８２の構造を蛇腹状にして接触面積を増大させるようにしてもよい。その他、例えば、配管８２の表面にフィン（図示しない）を配設したり、洗浄槽８の底面に沿って配管８２を渦巻状に形成（図示しない）することで処理水との接触面積を増やすようにしてもよい。

このように、洗浄槽８に貯留されている処理水により外部の空気を冷却し、その冷却された空気を筐体１１０に送出することで、制御装置１０１１等の温度上昇を抑え、機器の故障等を最小限に抑えることが可能になる。

図２２は、ブロア１０２０から送出された空気が第１調整槽４で曝気される状態を示す図である。ここでは、散気管４２から放出される泡がマイクロバブルになっている。散気管４２から放出される泡をマイクロバブルにすることで、泡と被処理水３１との接触面積が大きくなり、ブロア１０２０で吸引された空気に含まれる制御装置１０１１等の熱を被処理水３１に効率よく移動することが可能になる。そうすることで、第１調整槽４内の微生物が活性化し、好気処理を効率よく行うことができる。

なお、第１調整槽４と同様に、処理槽５に配設される散気管５７についても、被処理水３１中にマイクロバブルが放出されることが望ましい。

以上のように、本実施形態に係るバイオトイレシステムにおいては、ブロア１０２０と制御装置１０１１等とが共通の空間内に配設されており、ブロア１０２０が制御装置１０１１等により暖められた空気を吸引し、当該空気を第１調整槽４や処理槽５に配設された散気管４２，５７から排出するため、制御装置１０１１等で発生した熱がブロア１０２０を通して第１調整槽４や処理槽５に移動され、制御装置１０１１等を冷却（制御装置１０１１等の熱を廃熱）しつつ第１調整槽４や処理槽５の微生物を活性化することができ、省エネルギーで効率よくバイオトイレシステム１を駆動させることができる。

また、ブロア１０２０と制御装置１０１１等とが同一の筐体１１０内に配設されており、当該筐体１１０に設けられた流通口１１１ａから外気が流入されるため、制御装置１０１１等で発生する熱が筐体１１０内に籠り、その熱を効率よく処理槽５や第１調整槽４などに移動させることができる。さらに、筐体１１０内には流通口１１１ａから外気が流入するため、この外気により制御装置１０１１等を効率よく冷却すると共に、筐体１１０内で大きな熱落差を生じさせてエネルギーを効果的に利用することができる。

さらにまた、筐体１１０に設けられた流入口１１１ａから流入される外気が、洗浄槽８で熱交換により冷却されているため、流入される外気を処理水でより低い温度に冷却し、この冷却された外気により制御装置１０１１等を効率よく冷却すると共に、筐体１１０内でより大きな熱落差を生じさせてエネルギーを効果的に利用することができる。

さらにまた、外気が流通する配管８２が、少なくとも洗浄槽８の底面部分８４に沿って配設されているため、洗浄槽８の水量が減った場合であっても熱交換の効率低下を最小限に抑えることができると共に、外気が洗浄槽８内の水に配管８２を通して長い距離で熱交換することが可能となり、効率よく外気を冷却することができる。

さらにまた、筐体１１０内でブロア１０２０が制御装置１０１１等の上段に配設されるため、制御装置１０１１等が発生する熱で暖められた空気が筐体１１０内の上方に移動し、その移動した空気をブロア１０２０が効率よく吸引して熱を処理槽５や第１調整槽４に移動することが可能になる。

さらにまた、ブロア１０２０の散気管４２，５７から排出される空気をマイクロバブルとするため、処理槽５や第１調整槽４において細かい泡で空気が送出され、処理槽５や第１調整槽４内の被処理水と送出される空気との接触面積が大きくなり、効率よく熱を移動することが可能になる。

（本発明の第５の実施形態）
本実施形態に係る浄化処理システムについて、図２３を用いて説明する。本実施形態においても、前記各実施形態の場合と同様に、浄化処理システムの一例としてバイオトイレシステムについて説明するが、トイレ以外にも家畜のし尿処理、生活排水や生ごみの処分など微生物による分解が可能な汚物の処理に適用することが可能である。なお、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。本実施形態に係るバイオトイレシステムは、前記第４の実施形態に係るバイオトイレシステムを応用したものであり、ブロア１０２０や制御装置１０１１等が収納されている筐体１１０に流入する空気を外気の温度に応じて切り替えるものである。

図２３は、本実施形態に係るバイオトイレシステムにおける筐体内に流通させる空気の配管の構成を示す図である。図２３において、筐体１１０に流入される空気の流通路が二つ存在する。一方が、外気が洗浄槽８の中を通って熱交換しながら流入口１１１ａから流入する第１ルートで、他方がトイレの室内から取り込んで流入する第２ルートである。それぞれのルートの分岐点には電磁弁１１２が配設されており、制御装置１０１１により弁の開閉が制御される。

具体的には、バイオトイレシステム１の外部に設置された温度計（図示しない）からの温度情報を制御装置１０１１が受信し、外部の気温が氷点下以上であれば、第１ルートから外気を取り込むように制御装置１０１１が電磁弁１１２を制御し、外気の気温が氷点下である場合には、外気温よりも温度が高くなっているトイレ室内からの第２ルートで空気を取り込むように制御装置１０１１が電磁弁１１２を制御する。これは、氷点下の空気で制御装置１０１１等を冷却した場合に、空気の温度が低すぎて制御装置１０１１の一部が凍結により損傷してしまうことを防止するためである。

なお、図２３において、配管８２の分岐点が洗浄槽８の後段で筐体１１０の流入口１１１ａの直前に設けられているが、洗浄槽８の前段部分で分岐するようにしてもよい。

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、筐体１１０に流入する空気を外気温に応じて切り替えることで、制御装置１０１１等の損傷を確実に防止し、メンテナンス作業の手間を低減することができる。

（本発明の第６の実施形態）
本実施形態に係る浄化処理システムについて、図２４を用いて説明する。本実施形態においても、前記各実施形態の場合と同様に、浄化処理システムの一例としてバイオトイレシステムについて説明するが、トイレ以外にも家畜のし尿処理、生活排水や生ごみの処分など微生物による分解が可能な汚物の処理に適用することが可能である。なお、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２４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、前記第１の実施形態における図２の構成を改良したものであり、第２調整槽６から原水槽３への返送汚泥の処理を行わない代わりに、制御装置１０１１がタイマーで測定される時間情報に基づいて、定期的又は不定期にトイレ２の水洗を自動で駆動させ、システム全体の水を循環させるものである。

バイオトイレシステム１は、長時間利用がない場合に洗浄槽８に貯留される洗浄水が劣化してしまう可能性がある。つまり、第１の実施形態において示したように、第２調整槽６から原水槽３への返送汚泥の処理が動いた場合は、原水槽３から第２調整槽６までの被処理水３１が流動することで、被処理水３１が劣化することを防止することができるものの、洗浄槽８に貯留されている洗浄水は流動がないため、水が劣化してしまう可能性がある。本実施形態においては、定期的又は不定期にトイレ２の水洗が自動で駆動することで、システム全体の水が流動し、洗浄水を含めて水の劣化を防止することが可能になる。

また、図２４において、バイオトイレシステム１は、反応槽７を備えない構成となっている。すなわち、第２調整槽６において適度に活性汚泥が存在する状態とすることで、反応槽７の処理を省略してフィルタ処理のみで洗浄水を生成することが可能となる。なお、反応槽７の処理が省略されることで、第１の実施形態において示したような木質のバイオチップ７４を使う必要がなくなるため、着色除去フィルタ７５を用いたフィルタ処理も不要とすることができ、システム構成を簡略化して、コストを下げることが可能となる。

さらに、図２４において、原水槽３の構造は、汚物を破砕しながら粉砕された汚物を含む被処理水３１を第１調整槽４にポンプアップする構造であることが望ましい。

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
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 送出領域
３５ 流入口
３５ａ 第１原水槽仕切板
３５ｃ 解放領域
３６ 投入口
３６ａ 第２原水槽仕切板
３７ 撹拌羽根
３７ａ モータ
３８ ブロア（散気管）
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（散気管）
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（散気管）
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
８２ 配管
８２ａ 流入口
８３ ファン
８４ 底面部分
１００ 制御部
１０１ 汚泥受部
１０２ａ，１０２ｂ 係止部
１０３ 電力変換装置
１０４ 二次電池
１１０ 筐体
１１１ａ，１１１ｂ 流通口
１１２ 電磁弁
１２１ 雨樋
１２２ パイプ
１３４ 第２領域
１３５ 第１領域
３０１ 孔
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
１０１１ 制御装置
１０２０（１０２０ａ，１０２０ｂ，１０２０ｃ） ブロア

Claims (6)

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浄化処理システムにおいて、
   汚物を含む被処理水が投入される原水槽と、
   エアレーションによる好気性処理を行いながら、前記原水槽から排出される被処理水を貯留し、貯留された被処理水をポンプで排出する第１調整槽と、
   第１調整槽から排出される被処理水を微生物処理する浄化槽と、
   浄化槽から排出される被処理水を嫌気性処理を行いながら貯留し、貯留された被処理水をポンプで排出すると共に、貯留された被処理水の一部を引き抜いて前記原水槽に返送する構造を有する第２調整槽と、
   第２調整槽から排出される被処理水から洗浄水を生成する反応槽と、
   生成された洗浄水を貯留する洗浄水槽と、
   前記第１調整槽のポンプ及び前記第２調整槽のポンプの駆動、並びに前記第２調整槽から前記原水槽への前記被処理水の返送量を制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、
   前記反応槽に貯留されている被処理水の水位が下がっているときは前記被処理水を前記反応槽へ送出し、前記反応槽に貯留されている被処理水の水位が上がっているときは前記被処理水を前記第２調整槽に貯留するように前記第２調整槽のポンプを制御し、
   前記第２調整槽の水位が上がった場合には前記被処理水を前記第１調整槽に貯留するように前記第１調整槽のポンプを制御し、
   前記第２調整槽の水質が悪い場合には、当該第２調整槽から前記原水槽への返送量を増大し、前記第２調整槽の水質が良い場合には、当該第２調整槽から前記原水槽への返送量を減少するように制御することを特徴とする浄化処理システム。
2. 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浄化処理システムにおいて、
   汚物を含む被処理水が投入される原水槽と、
   エアレーションによる好気性処理を行いながら、前記原水槽から排出される被処理水を貯留し、貯留された被処理水をポンプで排出する第１調整槽と、
   第１調整槽から排出される被処理水を微生物処理する浄化槽と、
   浄化槽から排出される被処理水を嫌気性処理を行いながら貯留し、貯留された被処理水をポンプで排出する第２調整槽と、
   第２調整槽から排出される被処理水から洗浄水を生成する反応槽と、
   生成された洗浄水を貯留する洗浄水槽とを備え、
   前記第２調整槽と前記原水槽とが隣接配設されると共に、当該第２調整槽及び原水槽が配管を通して接続され、当該配管の途中に弁が配設されており、
   前記第２調整槽が、当該第２調整槽における前記原水槽の上面位置よりも上方から前記上面位置に向かって内部がテーパ状に加工されており、当該テーパ状の先端部分に開口部を有し、当該開口部から延出する前記配管が前記原水槽の上面部分に接続されている浄化処理システム。
3. 請求項２に記載の浄化処理システムにおいて、
   前記弁が電磁弁であり、定期又は不定期に前記電磁弁の開放を制御する制御手段を備える浄化処理システム。
   
4. 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浄化処理システムにおいて、
   汚物を含む被処理水が投入される原水槽と、
   エアレーションによる好気性処理を行いながら、前記原水槽から排出される被処理水を貯留し、貯留された被処理水をポンプで排出する第１調整槽と、
   第１調整槽から排出される被処理水を微生物処理する浄化槽と、
   浄化槽から排出される被処理水を嫌気性処理を行いながら貯留し、貯留された被処理水をポンプで排出する第２調整槽と、
   第２調整槽から排出される被処理水から洗浄水を生成する反応槽と、
   生成された洗浄水を貯留する洗浄水槽とを備え、
   前記第１調整槽及び前記第２調整槽の内壁面に、菌を着床した接触材が投入された菌床袋が設置されている浄化処理システム。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の浄化処理システムにおいて、
   前記反応槽を通過した被処理水を通す中空糸フィルタと、
   中空糸フィルタを通った被処理水を通す逆浸透膜フィルタとを備える浄化処理システム。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載の浄化処理システムにおいて、
   前記洗浄水槽に貯留されている洗浄水を定期的又は不定期にシステム内に循環させる循環制御手段を備える浄化処理システム。
   

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