バイオ浄化循環システムトイレ
【課題】 蒸発装置の蒸発量を正確に計測できるバイオ浄化循環システムトイレを提供する。
【解決手段】 蒸発装置１０の蒸発量は、蒸発装置１０の上流側に設けられた第１流量計５２と、蒸発装置１０の下流側に設けられた第２流量計６２との各流量の差から算出する。そして、第２流量計６２内への空気混入を防止するため、空気混入防止ユニット５０では、貯留タンク６１に処理水を一旦貯留させる。このとき、貯留タンク６１内に貯留された処理水はエア抜きされる。そして、エア抜きされた処理水が第２流量計６２に流れるので、第２流量計６２への空気混入を防止できる。よって、第２流量計６２における測定誤差を防止できるので、処理水の流量を正確に計測でき、蒸発量を正確に算出することができる。
【解決手段】 蒸発装置１０の蒸発量は、蒸発装置１０の上流側に設けられた第１流量計５２と、蒸発装置１０の下流側に設けられた第２流量計６２との各流量の差から算出する。そして、第２流量計６２内への空気混入を防止するため、空気混入防止ユニット５０では、貯留タンク６１に処理水を一旦貯留させる。このとき、貯留タンク６１内に貯留された処理水はエア抜きされる。そして、エア抜きされた処理水が第２流量計６２に流れるので、第２流量計６２への空気混入を防止できる。よって、第２流量計６２における測定誤差を防止できるので、処理水の流量を正確に計測でき、蒸発量を正確に算出することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はバイオ浄化循環システムトイレに関し、詳細には微生物により汚水を浄化するバイオ浄化循環システムトイレに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のバイオ浄化循環システムトイレによれば、水洗便器から流れ出る汚水を、生物処理槽で有機物分解および硝化・脱窒処理をおこない、さらにろ過槽で固液分離し、固液分離されたろ過水を脱色槽で脱色し、脱色された処理水を再度洗浄水として、水洗便器に循環している。このようなバイオ浄化循環システムトイレでは、トイレの使用頻度が高くなると、生物処理槽内への汚水流量が増えるので、システム内の総水量は次第に増加する。すると、生物処理槽などの各処理槽から、汚水などが溢れしてしまい、システム自体の運転を停止せざるをえなかった。そこで、例えば、システム内の余剰分の浄化水を、超音波振動により霧化して強制的に水分を蒸発させる機能を備えた水洗トイレの浄化システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかし、この特許文献１に記載の浄化システムでは、余剰水を超音波振動を使用して霧化するため、超音波装置の稼働に電力を使用しなければならず、電力を消費するためコストがかかるという問題点もあった。
【０００３】
そこで、本件出願人は、システム内の総水量を低コストで安定して調整できる循環式水洗トイレシステム（特願２００４−１５５６６３：本件では、「バイオ浄化循環システムトイレ」とよぶ）を提案した。このバイオ浄化循環システムトイレ１００は、図３に示すように、複数の水槽を備え、水洗便器５から流れ出る汚水の生物処理、ろ過処理および脱色処理をおこなう汚水処理部３と、当該汚水処理部３で処理された処理水の一部をトイレ小屋２の屋根上に汲み上げて蒸発させる蒸発装置１０とを主体に構成されている。この蒸発装置１０は、汲み上げられた処理水を貯留する水槽４０を備え、その槽内にジグザグ状に掛け渡された吸水布４５に吸水させることにより、吸水布４５の表面から水分を蒸発させる。水槽４０の所定水量を超える過剰分の処理水は、電磁弁６０の開放によって過剰水戻し管路２５を流れる。さらに、過剰水戻し管路２５を流れた処理水は、連結部２８を介して、水洗便器５の汚水が流れる汚水排出管路２２に流入することにより、再度システム内に戻される。したがって、バイオ浄化循環システムトイレ１００は、電力コストを増大させることなく、蒸発装置１０によって処理水の一部を蒸発させることができるので、システム内の総水量の調整を低コストで安定しておこなうことができる。
【０００４】
一方、蒸発装置１０における水の蒸発量は、天候、温度などの環境条件によって大きく変動するため、システム管理上、この蒸発量の監視が極めて重要となる。そこで、本件出願人は、蒸発装置１０に汲み上げる処理水が流れる第２処理水供給管路２３の途中に、処理水の流量を計測する羽根車式の第１流量計５２を設け、過剰水戻し管路２５の途中にも同様の第２流量計６２を設け、各々計測された各水量の差から、蒸発装置１０の蒸発量を算出することにした。
【０００５】
しかし、過剰水戻し管路２５を流れる過剰分の処理水は、断続的に流れるため、処理水中には空気が混入する。すると、第２流量計６２に空気が混入してしまい、流量計の羽根車が空回りして正確な流量を計測できなくなる問題があった。そこで、第２流量計６２の上流側に、処理水中に含まれる空気を外部に逃がすための空気逃がし管２７を設けた。さらに、過剰水戻し管路２５における第２流量計６２の下流側を一端上方に折り返して第２流量計６２の上方まで延設し、さらに円弧を描くように下方に折り返して、汚水排出管路２２の連結部２８に連結した。これにより、過剰水戻し管路２５に処理水が流入しないときでも、過剰水戻し管路２５内には、第２流量計６２の上方で折り返された高さ位置まで処理水の水位が常時保持される。このことから、第２流量計６２の入り口および出口には処理水が常に充たされるので、第２流量計６２に空気が混入するのをある程度防止できた。
【特許文献１】実公平６−１７８８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、図３に示すバイオ浄化循環システムトイレ１００において、水槽４０から過剰水戻し管路２５に流れる処理水中に多量の空気が含まれると、空気逃がし管２７だけでは十分に空気が抜けきらず、第２流量計６２に空気が混入してしまい、正確な処理水の流量を計測できないという問題点があった。また、過剰水戻し管路２５の空気逃がし管２７付近では、処理水はとどまることなく、空気を含有したまま流れるので、処理水のエア抜きが十分できないという問題点があった。そのため、蒸発装置１０の蒸発量を正確に計測することができなかった。
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、蒸発装置の蒸発量を正確に計測できるバイオ浄化循環システムトイレを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に係るバイオ浄化循環システムトイレによれば、生物処理された処理水の一部を貯留する水槽と、当該水槽内の処理水を蒸発させる蒸発手段とを有する蒸発装置を備えたバイオ浄化循環システムトイレにおいて、前記処理水の一部を前記水槽に供給するための供給管路と、当該供給管路に介装され、管路内を流れる処理水の流量を計測する第１の流量計測手段と、前記水槽内の所定水量を超える処理水の過剰分を、前記バイオ浄化循環システムトイレに戻す戻し管路とを備え、前記戻し管路は、前記水槽から下方に向かって延設され、前記戻し管路には、流路の開閉をおこなう第１の開閉バルブと、当該第１の開閉バルブの下流側に設けられ、前記戻し管路を流れる処理水を一時的に貯留する貯留タンクと、当該貯留タンクの下流側に設けられ、管路内を流れる処理水の流量を計測する第２の流量計測手段と、当該第２の流量計測手段の下流側に設けられ、流路の開閉をおこなう第２の開閉バルブと、当該第２の開閉バルブの下流側に設けられ、前記第２の流量計測手段の入り口および出口の水がサイフォン現象により前記バイオ浄化循環システムトイレ側に引かれるのを防止して前記第２の流量計測手段の入り口および出口の水を常時一定水位に保持させるサイフォン防止手段とが設けられている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の請求項１に係るバイオ浄化循環システムトイレによれば、第１の開閉バルブを開放し、貯留タンクに処理水を一時的に貯留させるので、処理水中に空気が多く混在していても、処理水のエア抜きを十分おこなうことができる。したがって、第２の流量計測手段に空気が混入するのを防止できる。また、第２の開閉バルブを開放すると、貯留タンクよりも低い位置に設けられた第２の流量計測手段に処理水が一気に流れ込むため、第２の流量計測手段に空気が混入していても、その空気を下流側に押し出すことができる。したがって、第２の流量計測手段によって、戻し管路を流れる処理水の流量を正確に計測できる。また、サイフォン防止手段によって、第２の流量計測手段の入り口および出口の水がバイオ浄化循環システムトイレ側に引かれるのを防止できる。さらに、第２の流量計測手段の入り口および出口の水を常時一定水位に保持できるので、第２の流量計測手段に空気が混入するのを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施の形態であるバイオ浄化循環システムトイレ１について、図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態であるバイオ浄化循環システムトイレ１の構成を示す斜視図であり、図２は、空気混入防止ユニット５０の構成を具体的に示す構成図である。なお、本実施形態のバイオ浄化循環システムトイレ１は、システム内の総水量の増加分を蒸発させる蒸発装置１０を備え、当該蒸発装置１０の蒸発量を正確に計測できるものである。
【００１１】
なお、図１および図２に示すバイオ浄化循環システムトイレ１は、図３に示す従来のバイオ浄化循環システムトイレ１００の構成を基本としている。したがって、図１において、図３に示す従来のバイオ浄化循環システムトイレ１００と同じ構成部品および装置に関しては、図３に使用した符号と同符号を使用する。
【００１２】
はじめに、バイオ浄化循環システムトイレ１の概略構成について説明する。図１に示すように、バイオ浄化循環システムトイレ１は、トイレ小屋２の室内に設置された水洗便器５と、当該水洗便器５から排出される汚水を受け入れ、バクテリアによる生物処理をおこなう生物処理槽６と、当該生物処理槽６で処理された生物処理水のろ過処理をおこなうろ過槽７と、当該ろ過槽７でろ過処理されたろ過水のオゾン脱色処理をおこなう脱色槽８と、トイレ小屋２の屋根上に設置され、脱色槽８の処理水の一部を蒸発させて、システム内の総水量を調整する蒸発装置１０とから構成されている。そして、蒸発装置１０には、雨水の侵入を防止するための略直方体状の屋根７０が覆設されている。この屋根７０は、金属製の枠に透明シートが貼られて構成されており、蒸発装置１０の左右を横切る空気の流れを遮断しないように、その左右両側面は開放されている。なお、蒸発装置１０については後述する。
【００１３】
また、水洗便器５と生物処理槽６（第１曝気槽６ａ）との間には、汚水が流れる汚水排出管路２２が配設され、脱色槽８と水洗便器５との間には、水洗便器５に処理水を供給する第１処理水供給管路２１が配設されている。そして、その第１処理水供給管路２１の途中には、脱色槽８によって脱色処理された処理水を、水洗便器５に洗浄水として循環させるポンプ１２が設けられている。また、生物処理槽６、ろ過槽７および脱色槽８で構成される汚水処理部３は、トイレ小屋２付近の地中に設けられた格納室（図示外）に格納されている。そして、汚水処理部３の各処理槽の天面には、図示外の蓋が各々設けられ、それらの蓋を各々開放することにより、各処理槽の内部状況が確認できる。
【００１４】
また、脱色槽８と、蒸発装置１０の水槽４０に設けられた給水口５５との間には、脱色槽８の処理水の一部を蒸発装置１０に供給する第２処理水供給管路２３が配設されている。そして、その第２処理水供給管路２３の途中には、脱色槽８内の処理水を汲み上げるポンプ３０が設けられ、そのポンプ３０の下流側には、流路の開閉をおこなう電磁弁３２が設けられている。さらに、第２処理水供給管路２３の、ポンプ３０と電磁弁３２との間に設けられた連結部３１には、第３処理水供給管路２６が連結されている。そして、第３処理水供給管路２６の下流側先端部は、脱色槽８の内側上部まで延設されている。さらに、第３処理水供給管路２６の下流側先端部には、脱色槽８の内部に処理水を霧状に噴射する噴射ノズル２６ａが設けられている。また、第３処理水供給管路２６の途中には、電磁弁３３が設けられている。
【００１５】
一方、蒸発装置１０の水槽４０に設けられた排水口５６には、過剰水戻し管路２５が接続され、その過剰水戻し管路２５の下流側一端部は、汚水排出管路２２の途中に設けられた連結部２８に連結されている。さらに、過剰水戻し管路２５の途中には、電磁弁６０と、貯留タンク６１と、第２流量計６２と、電磁弁６３と、サイフォン防止管６４とで構成された本発明の特徴である空気混入防止ユニット５０が設けられている。なお、空気混入防止ユニット５０については後述する。また、図１に示す第２処理水供給管路２３が、「供給管路」に相当し、過剰水戻し管路２５が、「戻し管路」に相当する。
【００１６】
次に、生物処理槽６について説明する。図１に示すように、生物処理槽６は、第１曝気槽６ａと、第２曝気槽６ｂとから構成されている。そして、第１曝気槽６ａおよび第２曝気槽６ｂには、種々のバクテリアを含む汚泥が貯留されている。このバクテリアには、主に汚水中の有機物を分解する細菌の他に、アンモニアの硝化をおこなう硝化菌や、脱窒をおこなう脱窒菌などが含まれる。そして、これらのバクテリアを含む汚泥が、汚水と相まって混合されることにより、汚水の生物処理がおこなわれる。また、図示しないが、生物処理槽６には、外気を導入するブロワーが設けられ、第１曝気槽６ａおよび第２曝気槽６ｂの槽内には、そのブロワーに接続された散気管が各々配設されている。そして、ブロワーを間欠運転することにより、各散気管から汚泥内に空気が送出され、汚泥が間欠的に曝気される。すると、第１曝気槽６ａおよび第２曝気槽６ｂの汚泥内では、好気的条件と、嫌気的条件とが交互に形成されるため、好気性菌である硝化菌と、嫌気性菌である脱窒菌とが交互に活性化される。したがって、生物処理槽６では、汚水中に含まれるアンモニアの硝化・脱窒処理が交互に効率よくおこなわれる。また、ブロワーによる曝気によって汚泥が撹拌されるため、汚水と汚泥との接触面積が増大し、生物処理槽６における生物処理が促進される。
【００１７】
また、第１曝気槽６ａには、上面が開口する箱型の除去スクリーン１３が設けられている。そして、水洗便器５から排出される汚水は、汚水排出管路２２を介して、第１曝気槽６ａの除去スクリーン１３内に流入する。汚水中に含まれるゴミ等の異物が網目に引っかかって、汚水中から除去される。さらに、第１曝気槽６ａと、第２曝気槽６ｂとを仕切る仕切壁９の下段には、各槽が互いに連通して汚泥が通過する連通口９ａが設けられている。一方、第２曝気槽６ｂには、複数枚の生分解性プラスチック板１４ａが収納された収納ケース１４が投入されている。この生分解性プラスチック板１４ａは、ポリ乳酸などの有機物から形成され、例えば、トイレの使用頻度が低く、汚泥中の有機物濃度が低い場合に、バクテリアのエネルギー源として利用される。また、第２曝気槽６ｂの槽底部には、生物処理された生物処理水を、ろ過槽７に送出するための水中ポンプ１７が配設されている。
【００１８】
次に、ろ過槽７について説明する。図１に示すように、ろ過槽７は、生物処理槽６の第２曝気槽６ｂの下流側に隣接して設けられている。そして、ろ過槽７内には、水中ポンプ１７によって供給された生物処理水をろ過するろ過装置１５が設けられている。このろ過装置１５は、複数のろ過膜１５ａと、当該ろ過膜１５ａによってろ過されたろ過水を集水する集水管（図示外）と、当該集水管に集水されたろ過水を脱色槽８に供給するろ過水供給管１６とを備えている。また、ろ過槽７の水位は、脱色槽８の水位よりも高めに設定されているため、ろ過槽７と脱色槽８との間には、互いの水位差に起因する水等圧差を生じる。したがって、その水等圧差によって、ろ過槽７に貯留する生物処理水は、ろ過装置１５のろ過膜１５ａによってろ過され、ろ過されたろ過水は集水管に集水され、ろ過水供給管１６を介して脱色槽８に自然に流入する。
【００１９】
また、ろ過水供給管１６は可撓性を有し、略Ｕ字型に垂れ下がった状態で設けられている。よって、ろ過装置１５を槽の上方に引き上げることができるため、ろ過膜１５ａの交換や装置の修理等のメンテナンス作業が容易にできる。一方、ろ過装置１５によってろ過され、槽内に残存する残留高濃度汚泥は、図示外の汚泥返送管によって、再度生物処理槽６の第１曝気槽６ａに返送される。また、ろ過槽７にも曝気用のブロワー（図示外）が設けられ、当該ブロワーに接続され、ろ過槽７のろ過装置１５の下方に配設された散気管（図示外）に空気が送出される構成となっている。なお、このブロワーは常時運転するため、ろ過槽７でも生物処理が好気的におこなわれる。さらに、ろ過膜１５ａに付着する異物（粘性物質等）は、散気管から送出される気泡との接触により除去される。
【００２０】
次に、脱色槽８について説明する。図１に示すように、槽外には、オゾンを生成するオゾン生成装置１１が設けられ、当該オゾン生成装置１１には、脱色槽８に供給されたろ過水中にオゾンを供給するオゾン供給管１１ａが接続されている。例えば、オゾン生成装置１１によって生成したオゾンは、オゾン供給管１１ａを介して、脱色槽８内に貯留するろ過水中に吹き込まれる。すると、オゾン曝気されたろ過水は、オゾンの酸化効果によって、ろ過水中の色度成分が酸化分解されて脱色され、さらにオゾンの殺菌効果によって殺菌される。こうして、脱色槽８には、無色透明の殺菌された処理水が生成される。また、このオゾン生成装置１１は、原料酸素を供給可能なオゾン発生室と、当該オゾン発生室内に配置した無声放電を生じる電極とにより構成され、高濃度のオゾンを生成する。
【００２１】
次に、蒸発装置１０について説明する。図１に示すように、蒸発装置１０は、処理水の一部を貯留する水槽４０と、当該水槽４０の上部に配設され、１枚の吸水布４５および該吸水布４５を水平方向にジグザグ状に支持する略直方体状の枠であるハンガー枠部４２とから構成されている。
【００２２】
水槽４０は、上面が開放された略直方体の箱型の水槽である。そして、水槽４０前面の左端部近傍の上部の縁には、処理水が供給される給水口５５が固定されている。さらに、水槽４０の前面下段の右端部近傍には、水槽４０内の所定水量を超える処理水の過剰分が排出される排水口５６が突設されている。さらに、水槽４０前面の中段の略中央には、例えば、強雨の侵入等によって、水槽４０内で急激な増水があったときに、槽内の水をオーバーフローさせて外部に排出するための排出口５７が突設されている。そして、給水口５５には、第２処理水供給管路２３が接続され、排水口５６には、過剰水戻し管路２５が接続される。
【００２３】
一方、ハンガー枠部４２は、水槽４０を内側に備え、その枠内には略帯状の吸水布４５が水平方向に向かってジグザグ状に掛け渡されている。さらに、この吸水布４５の下部は水槽４０内の処理水に浸漬している。これにより、吸水布４５は、水槽４０に貯留された処理水を、毛細管現象によって上方に吸い上げ、吸収された水分を大気中に自然蒸発させることができる。また、この吸水布４５は、吸水性が高く、かつ保水性の低いもの（例えば、ナイロン、ポリエステル製の化学繊維等）を材質としている。さらに、ハンガー枠部４２にジグザグ状に支持された吸水布４５には、略山状のヒダが連続して形成されている。そして、それらの各ヒダは、何れも蒸発装置１０の左右方向に対して平行に延設され、そのヒダとヒダとの隙間には、空気が通過する空気通路が形成されている。そして、その空気通路に空気が通過すると、吸水する吸水布４５のヒダの側面に空気が接触するため、ヒダの側面から水分が蒸発する。これにより、水と空気との接触面積が広くなり、蒸発装置１０における水分蒸発量の増加を図ることができる。なお、図１に示すハンガー枠部４２、吸水布４５が、「蒸発手段」に相当する。
【００２４】
次に、本発明の特徴である空気混入防止ユニット５０について説明する。この空気混入防止ユニット５０は、第２流量計６２に空気が混入するのを防止して、処理水の流量を正確に計測するためのユニットである。図１に示すように、空気混入防止ユニット５０は、蒸発装置１０の水槽４０の排水口５６と、汚水排出管路２２の連結部２８との間に接続された過剰水戻し管路２５の途中に設けられている。この空気混入防止ユニット５０は、過剰水戻し管路２５の上流側に設けられた電磁弁６０と、当該電磁弁６０の下流側に設けられ、管路内を流れる処理水を一時的に貯留する貯留タンク６１と、該貯留タンク６１の下流側に設けられ、管路内を流れる処理水の流量を計測する第２流量計６２と、当該第２流量計６２の下流側に設けられた電磁弁６３と、該電磁弁６３と連結部２８との間に設けられ、汚水排出管路２２内を流れる汚水に引かれて、過剰水戻し管路２５内の処理水が全て流出するサイフォン現象を防止するサイフォン防止管６４とから構成されている。また、貯留タンク６１は、第２流量計６２よりも高い位置に設けられている。なお、図２に示す電磁弁６０が、「第１の開閉バルブ」に相当し、電磁弁６３が、「第２の開閉バルブ」に相当する。
【００２５】
また、図２に示すように、過剰水戻し管路２５は、第１過剰水戻し管路２５ａから第６過剰水戻し管路２５ｆの６本の管路で構成されている。例えば、水槽４０の排水口５６と電磁弁６０との間には、第１過剰水戻し管路２５ａが設けられ、電磁弁６０と貯留タンク６１との間には、第２過剰水戻し管路２５ｂが設けられ、貯留タンク６１と第２流量計６２との間には、第３過剰水戻し管路２５ｃが設けられ、第２流量計６２と電磁弁６３との間には、第４過剰水戻し管路２５ｄが設けられ、電磁弁６３とサイフォン防止管６４との間には、第５過剰水戻し管路２５ｅが設けられ、サイフォン防止管６４と連結部２８との間には、第６過剰水戻し管路２５ｆが設けられている。
【００２６】
次に、貯留タンク６１について説明する。図２に示すように、貯留タンク６１は、上下方向に長い略円筒状のタンク筒体６１ａと、該タンク筒体６１ａの軸線方向上端部に覆設された上蓋部６１ｂと、タンク筒体６１ａの軸線方向下端部に下側から覆設された略丸底状の下底部６１ｃとから構成されている。そして、上蓋部６１ｂには、２つの挿通穴（図示外）が穿設されている。そのうちの一の挿通穴には、その挿通穴の上方から第２過剰水戻し管路２５ｂが嵌挿され、その貯留タンク６１内に嵌挿された側の一端部は、そのタンク内で側方に折り返されている。また、他方の挿通穴には、タンク内に貯留された処理水中に含まれる空気を外部に逃がすための空気逃がし管４７が嵌挿されている。そして、空気逃がし管４７の外側の一端部が下方に折り返されることにより、空気逃がし管４７から貯留タンク６１内に雨水が侵入するのを防止できる。一方、下底部６１ｃにも、１つの挿通穴（図示外）が穿設され、当該挿通穴には、第３過剰水戻し管路２５ｃの上流側一端部が嵌挿入されている。
【００２７】
そして、このような構成からなる貯留タンク６１内には、第２過剰水戻し管路２５ｂから処理水が断続的に供給される。そして、例えば、電磁弁６３が閉塞されると、その電磁弁６３の上流側にある第４過剰水戻し管路２５ｄと、第２流量計６２と、第３過剰水戻し管路２５ｃとに処理水が充たされ、貯留タンク６１内に一定量の処理水が貯留されるようになっている。
【００２８】
次に、サイフォン防止管６４について説明する。図２に示すように、サイフォン防止管６４は、上下方向に長い略円筒状のサイフォン筒体６４ａと、当該サイフォン筒体６４ａの軸線方向上端部に覆設された上蓋部６４ｂと、サイフォン筒体６４ａの軸線方向下端部に下側から覆設された略丸底状の下底部６４ｃとから構成されている。そして、上蓋部６４ｂには、１つの挿通穴（図示外）が穿設され、そのうちの一の挿通穴には、サイフォン筒体６４ａ内に供給された水に含まれる空気を外部に逃がすための空気逃がし管４８が接続されている。そして、その空気逃がし管４８の先端部が下方に向かって折り返されることにより、空気逃がし管４８からサイフォン防止管６４内に雨水が侵入するのを防止できる。
【００２９】
一方、下底部６４ｃには、２つの挿通穴（図示外）が穿設され、そのうちの一の挿通穴には、第５過剰水戻し管路２５ｅの下流側一端部が嵌挿されている。そして、第５過剰水戻し管路２５ｅの下流側一端部は、サイフォン筒体６４ａの軸線と平行かつ略上方に延設され、サイフォン筒体６４ａの略中段付近まで延設されている。また、下底部６４ｃの他方の挿通穴には、第６過剰水戻し管路２５ｆの一端部が接続され、当該一端部とは反対の他端部が連結部２８に接続されている。なお、図２に示すサイフォン防止管６４が、「サイフォン防止手段」に相当する。
【００３０】
次に、バイオ浄化循環システムトイレ１の動作について説明する。図１に示すように、トイレ小屋２の水洗便器５から汚水が排出され、その汚水は、汚水排出管路２２を介して、地中にある汚水処理部３の第１曝気槽６ａに供給される。そして、第１曝気槽６ａでは、除去スクリーン１３によって、汚水中の異物が除去される。さらに、汚水は、第１曝気槽６ａおよび第２曝気槽６ｂ内の汚泥と混合され、間欠曝気されることにより、汚泥中のバクテリアによる有機物分解、硝化および脱窒処理される。次いで、生物処理槽６で処理された生物処理水は、水中ポンプ１７によって、ろ過槽７に送出される。ろ過槽７に送出された生物処理水は、ろ過装置１５によってろ過され、ろ過水はろ過水供給管１６を介して脱色槽８に供給され、ろ過槽７内の残留高濃度汚泥は、図示外の返送管を通じて、第１曝気槽６ａに返送される。さらに、脱色槽８に供給されたろ過水は、一旦槽内に貯留され、オゾン生成装置１１が生成するオゾンによって曝気される。すると、ろ過水はオゾンによって脱色処理されるので、やや黄色がかったろ過水は無色透明となる。そして、その処理水は、ポンプ１２によって汲み上げられ、第１処理水供給管路２１を介して、再度洗浄水として水洗便器５に供給される。
【００３１】
そして、上記のようにバイオ浄化循環システムトイレ１は、排水を外部にださないシステムトイレであるため、トイレの使用頻度が高くなると、第１曝気槽６ａへの汚水流入量が増加し、システム全体の総水量が増加する。さらにこの状態が放置されると、生物処理槽６、ろ過槽７および脱色槽８の各処理槽から、汚泥や処理水などが溢れてしまい、トイレの使用を禁止せざるを得ない状況となる。そこで、バイオ浄化循環システムトイレ１では、蒸発装置１０によって、処理水の一部を蒸発させることにより、システム内の総水量の調整をおこなう。
【００３２】
次に、蒸発装置１０の動作について説明する。図１に示すように、バイオ浄化循環システムトイレ１において、電磁弁３２は、３０分に１回の割合で３分間開放され、電磁弁３３は、５分に１回の割合で１分間開放される。そして、電磁弁３２および電磁弁３３の開放動作に連動して、ポンプ３０が運転される。なお、電磁弁３２が開放されるときは、電磁弁３３が閉塞されるように、電磁弁３２の開放するタイミングと、電磁弁３３の開放するタイミングとは、互いにずらして設定されている。一方、空気混入防止ユニット５０の電磁弁６０は、電磁弁３２の開放と同時に開放され、電磁弁３２が閉塞して５分経過してから閉塞されるように設定されている。
【００３３】
図１に示すように、まず、電磁弁３２と、電磁弁６０とが同時に開放され、ポンプ３０が運転される。すると、脱色槽８に貯留する処理水の一部は、第２処理水供給管路２３を通過して、蒸発装置１０の給水口５５を介して、水槽４０内に流入する。そして、水槽４０内に貯留された処理水は、吸水布４５によって上方に吸い上げられる。
【００３４】
そして、水槽４０の所定水量を超える過剰分の処理水は、水槽４０の排水口５６から排水され、過剰水戻し管路２５の途中に設けられた空気混入防止ユニット５０の貯留タンク６１に一旦貯留される。
【００３５】
次いで、電磁弁３２が開放されて３分間経過すると、電磁弁３２は自動的に閉塞され、水槽４０への処理水の供給が停止される。このとき、電磁弁３２が閉塞されてから５分経過するまでは、電磁弁６０は開放されている。そのため、水槽４０における過剰分の処理水は、すべて過剰水戻し管路２５に流入する。そして、電磁弁３２が閉塞してから５分経過後に電磁弁６０が閉塞される。電磁弁６０が閉塞されると、同時に電磁弁６３が開放され、貯留タンク６１に貯留されている処理水がサイフォン防止管６４および連結部２８を介して汚水排出管路２２に流入し、生物処理槽６に返送される、このとき、過剰水戻し管路２５を流れる処理水の流量が第２流量計６２によって計測される。
【００３６】
一方、電磁弁３３は、電磁弁３２の閉塞中に１分間開放される。この場合も、ポンプ３０が運転を開始する。このとき、脱色槽８に貯留する処理水の一部は、第２処理水供給管路２３を通過し、連結部３１を介して、第３処理水供給管路２６に流れる。さらに、第３処理水供給管路２６を流れる処理水は、その下流側先端部に設けられた噴射ノズル２６ａより、脱色槽８内にて噴霧される。噴射ノズル２６ａから噴霧された処理水は、微細な霧状となって蒸発する。
【００３７】
また、本実施形態における蒸発装置１０の蒸発量は、蒸発装置１０の上流側および下流側の各管路を流れる処理水の流量の差から算出される。そして、蒸発装置１０の上流側の処理水の流量は、第１流量計５２によって計測される。他方、蒸発装置１０の下流側の処理水の流量は、空気混入防止ユニット５０の第２流量計６２によって計測される。そして、空気混入防止ユニット５０は、第２流量計６２内への空気混入を防止する。
【００３８】
次に、空気混入防止ユニット５０における第２流量計６２の空気混入防止方法について説明する。図２に示すように、第１過剰水戻し管路２５ａには処理水が断続的に流れる。したがって、第１過剰水戻し管路２５ａに流れる処理水には空気が混在する。そこで、本実施形態のバイオ浄化循環システムトイレ１では、空気混入防止ユニット５０において、第１過剰水戻し管路２５ａを流れる処理水を、開放された電磁弁６０を介して、第２過剰水戻し管路２５ｂに流し、貯留タンク６１に流入させる。そして、電磁弁３２および電磁弁６０が開放されると同時に、電磁弁６３が閉塞される。したがって、電磁弁６３の上流側に位置する第４過剰水戻し管路２５ｄと、第２流量計６２と、第３過剰水戻し管路２５ｃとの順に処理水が充たされ、貯留タンク６１内に処理水が貯留される。さらに、貯留タンク６１内に貯留された処理水には空気が混在するが、貯留タンク６１内においてエア抜きされる。そして、処理水から分離された空気は、空気逃がし管４７を介して外部に排出される。
【００３９】
次いで、電磁弁３２（図１参照）が開放から３分間経過後に閉塞し、さらに電磁弁３２が閉塞して５分経過後に、電磁弁６０が閉塞される。そして、それと同時に電磁弁６３が開放される。すると、貯留タンク６１に貯留されていた処理水は、第３過剰水戻し管路２５ｃを一気に流れ、第２流量計６２に流れ込む。このとき、第２流量計６２に流れ込む処理水は、貯留タンク６１で既にエア抜きされているので、第２流量計６２に空気が混入するのを防止できる。また、第２流量計６２に空気が混入した場合でも、貯留タンク６１と第２流量計６２とには高低差があるため、貯留タンク６１内の処理水は、第２流量計６２内に一気に流れ込む。そのため、第２流量計６２内に混入した空気を下流側に押し出すことができる。したがって、第２流量計６２における空気混入による測定誤差を防止できるので、処理水の流量を正確に計測できる。
【００４０】
また、第２流量計６２を処理水が流れた後では、第３過剰水戻し管路２５ｃにおける処理水の水位は、サイフォン防止管６４内に差し込まれた第５過剰水戻し管路２５ｅの下流側一端部の高さ位置と同等の高さ位置に保持される。したがって、第２流量計６２の入り口側および出口側が処理水で常に充たされるため、次回の処理水流入時においても、第２流量計６２に空気が混入するのを未然に防止できる。
【００４１】
以上説明したように、本発明の一実施の形態であるバイオ浄化循環システムトイレ１によれば、システム内の総水量の増加分を蒸発させる蒸発装置１０を備え、当該蒸発装置１０の蒸発量を正確に計測できるものである。この蒸発装置１０の蒸発量は、蒸発装置１０の上流側を流れる処理水の流量を計測する第１流量計５２と、蒸発装置１０の下流側を流れる処理水の流量を計測する第２流量計６２とで計測される各流量の差から算出される。そして、第２流量計６２の空気混入による測定誤差の発生を防止するため、空気混入防止ユニット５０が設けられている。この空気混入防止ユニット５０では、第２流量計６２の上流側に貯留タンク６１を設け、一旦タンク内に処理水を貯留させている。これにより、貯留タンク６１内に貯留された処理水はエア抜きされ、そのエア抜きされた処理水を第２流量計６２に流すことができる。よって、第２流量計６２に空気が混入するのを防止できる。また、貯留タンク６１は、第２流量計６２よりも高い位置に設けられているので、貯留タンク６１内に一旦貯留された処理水は、その高低差によって、第２流量計６２に一気に流れ込む。これにより、例えば、第２流量計６２に空気が混入した場合でも、その空気を下流側に押し出すことができる。したがって、第２流量計６２における空気混入による測定誤差を防止できるので、処理水の流量を正確に計測できる。
【００４２】
また、空気混入防止ユニット５０の下流側には、サイフォン防止管６４が設けられているので、汚水排出管路２２を流れる汚水に引かれて過剰水戻し管路２５内の処理水が全て流出するサイフォン現象を防止できる。また、サイフォン防止管６４により、第２流量計６２の入り口側および出口側を処理水で常に充たすことができるため、次回の処理水流入時においても、第２流量計６２に空気が混入するのを未然に防止できる。以上のことから、第２流量計６２で正確な流量を計測できるので、蒸発装置１０における蒸発量を正確に算出できる。
【００４３】
なお、本発明は、上記の各実施形態に限定されることなく、各種の変形が可能である。屋根７０の裏面側に、ポンプ３０によって汲み上げた処理水を、蒸発装置１０の上から散水する散水装置を設け、吸水布４５に直接散水するようにしてもよい。
【００４４】
また、脱色槽８の水位を水位センサで感知して、その結果に基づいて、電磁弁３２，電磁弁３３、電磁弁６０および電磁弁６３の開閉およびポンプ３０の運転を制御する制御装置を設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本実施形態であるバイオ浄化循環システムトイレ１の構成を示す斜視図である。
【図２】空気混入防止ユニット５０の構成を具体的に示す構成図である。
【図３】従来のバイオ浄化循環システムトイレ１００の構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４６】
１ バイオ浄化循環システムトイレ
１０ 蒸発装置
２３ 第２処理水供給管路
２５ 過剰水戻し管路
４０ 水槽
４２ ハンガー枠部
４５ 吸水布
４７ 空気逃がし管
５２ 第１流量計
６０ 電磁弁
６１ 貯留タンク
６２ 第２流量計
６３ 電磁弁
６４ サイフォン防止管
【技術分野】
【０００１】
本発明はバイオ浄化循環システムトイレに関し、詳細には微生物により汚水を浄化するバイオ浄化循環システムトイレに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のバイオ浄化循環システムトイレによれば、水洗便器から流れ出る汚水を、生物処理槽で有機物分解および硝化・脱窒処理をおこない、さらにろ過槽で固液分離し、固液分離されたろ過水を脱色槽で脱色し、脱色された処理水を再度洗浄水として、水洗便器に循環している。このようなバイオ浄化循環システムトイレでは、トイレの使用頻度が高くなると、生物処理槽内への汚水流量が増えるので、システム内の総水量は次第に増加する。すると、生物処理槽などの各処理槽から、汚水などが溢れしてしまい、システム自体の運転を停止せざるをえなかった。そこで、例えば、システム内の余剰分の浄化水を、超音波振動により霧化して強制的に水分を蒸発させる機能を備えた水洗トイレの浄化システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかし、この特許文献１に記載の浄化システムでは、余剰水を超音波振動を使用して霧化するため、超音波装置の稼働に電力を使用しなければならず、電力を消費するためコストがかかるという問題点もあった。
【０００３】
そこで、本件出願人は、システム内の総水量を低コストで安定して調整できる循環式水洗トイレシステム（特願２００４−１５５６６３：本件では、「バイオ浄化循環システムトイレ」とよぶ）を提案した。このバイオ浄化循環システムトイレ１００は、図３に示すように、複数の水槽を備え、水洗便器５から流れ出る汚水の生物処理、ろ過処理および脱色処理をおこなう汚水処理部３と、当該汚水処理部３で処理された処理水の一部をトイレ小屋２の屋根上に汲み上げて蒸発させる蒸発装置１０とを主体に構成されている。この蒸発装置１０は、汲み上げられた処理水を貯留する水槽４０を備え、その槽内にジグザグ状に掛け渡された吸水布４５に吸水させることにより、吸水布４５の表面から水分を蒸発させる。水槽４０の所定水量を超える過剰分の処理水は、電磁弁６０の開放によって過剰水戻し管路２５を流れる。さらに、過剰水戻し管路２５を流れた処理水は、連結部２８を介して、水洗便器５の汚水が流れる汚水排出管路２２に流入することにより、再度システム内に戻される。したがって、バイオ浄化循環システムトイレ１００は、電力コストを増大させることなく、蒸発装置１０によって処理水の一部を蒸発させることができるので、システム内の総水量の調整を低コストで安定しておこなうことができる。
【０００４】
一方、蒸発装置１０における水の蒸発量は、天候、温度などの環境条件によって大きく変動するため、システム管理上、この蒸発量の監視が極めて重要となる。そこで、本件出願人は、蒸発装置１０に汲み上げる処理水が流れる第２処理水供給管路２３の途中に、処理水の流量を計測する羽根車式の第１流量計５２を設け、過剰水戻し管路２５の途中にも同様の第２流量計６２を設け、各々計測された各水量の差から、蒸発装置１０の蒸発量を算出することにした。
【０００５】
しかし、過剰水戻し管路２５を流れる過剰分の処理水は、断続的に流れるため、処理水中には空気が混入する。すると、第２流量計６２に空気が混入してしまい、流量計の羽根車が空回りして正確な流量を計測できなくなる問題があった。そこで、第２流量計６２の上流側に、処理水中に含まれる空気を外部に逃がすための空気逃がし管２７を設けた。さらに、過剰水戻し管路２５における第２流量計６２の下流側を一端上方に折り返して第２流量計６２の上方まで延設し、さらに円弧を描くように下方に折り返して、汚水排出管路２２の連結部２８に連結した。これにより、過剰水戻し管路２５に処理水が流入しないときでも、過剰水戻し管路２５内には、第２流量計６２の上方で折り返された高さ位置まで処理水の水位が常時保持される。このことから、第２流量計６２の入り口および出口には処理水が常に充たされるので、第２流量計６２に空気が混入するのをある程度防止できた。
【特許文献１】実公平６−１７８８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、図３に示すバイオ浄化循環システムトイレ１００において、水槽４０から過剰水戻し管路２５に流れる処理水中に多量の空気が含まれると、空気逃がし管２７だけでは十分に空気が抜けきらず、第２流量計６２に空気が混入してしまい、正確な処理水の流量を計測できないという問題点があった。また、過剰水戻し管路２５の空気逃がし管２７付近では、処理水はとどまることなく、空気を含有したまま流れるので、処理水のエア抜きが十分できないという問題点があった。そのため、蒸発装置１０の蒸発量を正確に計測することができなかった。
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、蒸発装置の蒸発量を正確に計測できるバイオ浄化循環システムトイレを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に係るバイオ浄化循環システムトイレによれば、生物処理された処理水の一部を貯留する水槽と、当該水槽内の処理水を蒸発させる蒸発手段とを有する蒸発装置を備えたバイオ浄化循環システムトイレにおいて、前記処理水の一部を前記水槽に供給するための供給管路と、当該供給管路に介装され、管路内を流れる処理水の流量を計測する第１の流量計測手段と、前記水槽内の所定水量を超える処理水の過剰分を、前記バイオ浄化循環システムトイレに戻す戻し管路とを備え、前記戻し管路は、前記水槽から下方に向かって延設され、前記戻し管路には、流路の開閉をおこなう第１の開閉バルブと、当該第１の開閉バルブの下流側に設けられ、前記戻し管路を流れる処理水を一時的に貯留する貯留タンクと、当該貯留タンクの下流側に設けられ、管路内を流れる処理水の流量を計測する第２の流量計測手段と、当該第２の流量計測手段の下流側に設けられ、流路の開閉をおこなう第２の開閉バルブと、当該第２の開閉バルブの下流側に設けられ、前記第２の流量計測手段の入り口および出口の水がサイフォン現象により前記バイオ浄化循環システムトイレ側に引かれるのを防止して前記第２の流量計測手段の入り口および出口の水を常時一定水位に保持させるサイフォン防止手段とが設けられている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の請求項１に係るバイオ浄化循環システムトイレによれば、第１の開閉バルブを開放し、貯留タンクに処理水を一時的に貯留させるので、処理水中に空気が多く混在していても、処理水のエア抜きを十分おこなうことができる。したがって、第２の流量計測手段に空気が混入するのを防止できる。また、第２の開閉バルブを開放すると、貯留タンクよりも低い位置に設けられた第２の流量計測手段に処理水が一気に流れ込むため、第２の流量計測手段に空気が混入していても、その空気を下流側に押し出すことができる。したがって、第２の流量計測手段によって、戻し管路を流れる処理水の流量を正確に計測できる。また、サイフォン防止手段によって、第２の流量計測手段の入り口および出口の水がバイオ浄化循環システムトイレ側に引かれるのを防止できる。さらに、第２の流量計測手段の入り口および出口の水を常時一定水位に保持できるので、第２の流量計測手段に空気が混入するのを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施の形態であるバイオ浄化循環システムトイレ１について、図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態であるバイオ浄化循環システムトイレ１の構成を示す斜視図であり、図２は、空気混入防止ユニット５０の構成を具体的に示す構成図である。なお、本実施形態のバイオ浄化循環システムトイレ１は、システム内の総水量の増加分を蒸発させる蒸発装置１０を備え、当該蒸発装置１０の蒸発量を正確に計測できるものである。
【００１１】
なお、図１および図２に示すバイオ浄化循環システムトイレ１は、図３に示す従来のバイオ浄化循環システムトイレ１００の構成を基本としている。したがって、図１において、図３に示す従来のバイオ浄化循環システムトイレ１００と同じ構成部品および装置に関しては、図３に使用した符号と同符号を使用する。
【００１２】
はじめに、バイオ浄化循環システムトイレ１の概略構成について説明する。図１に示すように、バイオ浄化循環システムトイレ１は、トイレ小屋２の室内に設置された水洗便器５と、当該水洗便器５から排出される汚水を受け入れ、バクテリアによる生物処理をおこなう生物処理槽６と、当該生物処理槽６で処理された生物処理水のろ過処理をおこなうろ過槽７と、当該ろ過槽７でろ過処理されたろ過水のオゾン脱色処理をおこなう脱色槽８と、トイレ小屋２の屋根上に設置され、脱色槽８の処理水の一部を蒸発させて、システム内の総水量を調整する蒸発装置１０とから構成されている。そして、蒸発装置１０には、雨水の侵入を防止するための略直方体状の屋根７０が覆設されている。この屋根７０は、金属製の枠に透明シートが貼られて構成されており、蒸発装置１０の左右を横切る空気の流れを遮断しないように、その左右両側面は開放されている。なお、蒸発装置１０については後述する。
【００１３】
また、水洗便器５と生物処理槽６（第１曝気槽６ａ）との間には、汚水が流れる汚水排出管路２２が配設され、脱色槽８と水洗便器５との間には、水洗便器５に処理水を供給する第１処理水供給管路２１が配設されている。そして、その第１処理水供給管路２１の途中には、脱色槽８によって脱色処理された処理水を、水洗便器５に洗浄水として循環させるポンプ１２が設けられている。また、生物処理槽６、ろ過槽７および脱色槽８で構成される汚水処理部３は、トイレ小屋２付近の地中に設けられた格納室（図示外）に格納されている。そして、汚水処理部３の各処理槽の天面には、図示外の蓋が各々設けられ、それらの蓋を各々開放することにより、各処理槽の内部状況が確認できる。
【００１４】
また、脱色槽８と、蒸発装置１０の水槽４０に設けられた給水口５５との間には、脱色槽８の処理水の一部を蒸発装置１０に供給する第２処理水供給管路２３が配設されている。そして、その第２処理水供給管路２３の途中には、脱色槽８内の処理水を汲み上げるポンプ３０が設けられ、そのポンプ３０の下流側には、流路の開閉をおこなう電磁弁３２が設けられている。さらに、第２処理水供給管路２３の、ポンプ３０と電磁弁３２との間に設けられた連結部３１には、第３処理水供給管路２６が連結されている。そして、第３処理水供給管路２６の下流側先端部は、脱色槽８の内側上部まで延設されている。さらに、第３処理水供給管路２６の下流側先端部には、脱色槽８の内部に処理水を霧状に噴射する噴射ノズル２６ａが設けられている。また、第３処理水供給管路２６の途中には、電磁弁３３が設けられている。
【００１５】
一方、蒸発装置１０の水槽４０に設けられた排水口５６には、過剰水戻し管路２５が接続され、その過剰水戻し管路２５の下流側一端部は、汚水排出管路２２の途中に設けられた連結部２８に連結されている。さらに、過剰水戻し管路２５の途中には、電磁弁６０と、貯留タンク６１と、第２流量計６２と、電磁弁６３と、サイフォン防止管６４とで構成された本発明の特徴である空気混入防止ユニット５０が設けられている。なお、空気混入防止ユニット５０については後述する。また、図１に示す第２処理水供給管路２３が、「供給管路」に相当し、過剰水戻し管路２５が、「戻し管路」に相当する。
【００１６】
次に、生物処理槽６について説明する。図１に示すように、生物処理槽６は、第１曝気槽６ａと、第２曝気槽６ｂとから構成されている。そして、第１曝気槽６ａおよび第２曝気槽６ｂには、種々のバクテリアを含む汚泥が貯留されている。このバクテリアには、主に汚水中の有機物を分解する細菌の他に、アンモニアの硝化をおこなう硝化菌や、脱窒をおこなう脱窒菌などが含まれる。そして、これらのバクテリアを含む汚泥が、汚水と相まって混合されることにより、汚水の生物処理がおこなわれる。また、図示しないが、生物処理槽６には、外気を導入するブロワーが設けられ、第１曝気槽６ａおよび第２曝気槽６ｂの槽内には、そのブロワーに接続された散気管が各々配設されている。そして、ブロワーを間欠運転することにより、各散気管から汚泥内に空気が送出され、汚泥が間欠的に曝気される。すると、第１曝気槽６ａおよび第２曝気槽６ｂの汚泥内では、好気的条件と、嫌気的条件とが交互に形成されるため、好気性菌である硝化菌と、嫌気性菌である脱窒菌とが交互に活性化される。したがって、生物処理槽６では、汚水中に含まれるアンモニアの硝化・脱窒処理が交互に効率よくおこなわれる。また、ブロワーによる曝気によって汚泥が撹拌されるため、汚水と汚泥との接触面積が増大し、生物処理槽６における生物処理が促進される。
【００１７】
また、第１曝気槽６ａには、上面が開口する箱型の除去スクリーン１３が設けられている。そして、水洗便器５から排出される汚水は、汚水排出管路２２を介して、第１曝気槽６ａの除去スクリーン１３内に流入する。汚水中に含まれるゴミ等の異物が網目に引っかかって、汚水中から除去される。さらに、第１曝気槽６ａと、第２曝気槽６ｂとを仕切る仕切壁９の下段には、各槽が互いに連通して汚泥が通過する連通口９ａが設けられている。一方、第２曝気槽６ｂには、複数枚の生分解性プラスチック板１４ａが収納された収納ケース１４が投入されている。この生分解性プラスチック板１４ａは、ポリ乳酸などの有機物から形成され、例えば、トイレの使用頻度が低く、汚泥中の有機物濃度が低い場合に、バクテリアのエネルギー源として利用される。また、第２曝気槽６ｂの槽底部には、生物処理された生物処理水を、ろ過槽７に送出するための水中ポンプ１７が配設されている。
【００１８】
次に、ろ過槽７について説明する。図１に示すように、ろ過槽７は、生物処理槽６の第２曝気槽６ｂの下流側に隣接して設けられている。そして、ろ過槽７内には、水中ポンプ１７によって供給された生物処理水をろ過するろ過装置１５が設けられている。このろ過装置１５は、複数のろ過膜１５ａと、当該ろ過膜１５ａによってろ過されたろ過水を集水する集水管（図示外）と、当該集水管に集水されたろ過水を脱色槽８に供給するろ過水供給管１６とを備えている。また、ろ過槽７の水位は、脱色槽８の水位よりも高めに設定されているため、ろ過槽７と脱色槽８との間には、互いの水位差に起因する水等圧差を生じる。したがって、その水等圧差によって、ろ過槽７に貯留する生物処理水は、ろ過装置１５のろ過膜１５ａによってろ過され、ろ過されたろ過水は集水管に集水され、ろ過水供給管１６を介して脱色槽８に自然に流入する。
【００１９】
また、ろ過水供給管１６は可撓性を有し、略Ｕ字型に垂れ下がった状態で設けられている。よって、ろ過装置１５を槽の上方に引き上げることができるため、ろ過膜１５ａの交換や装置の修理等のメンテナンス作業が容易にできる。一方、ろ過装置１５によってろ過され、槽内に残存する残留高濃度汚泥は、図示外の汚泥返送管によって、再度生物処理槽６の第１曝気槽６ａに返送される。また、ろ過槽７にも曝気用のブロワー（図示外）が設けられ、当該ブロワーに接続され、ろ過槽７のろ過装置１５の下方に配設された散気管（図示外）に空気が送出される構成となっている。なお、このブロワーは常時運転するため、ろ過槽７でも生物処理が好気的におこなわれる。さらに、ろ過膜１５ａに付着する異物（粘性物質等）は、散気管から送出される気泡との接触により除去される。
【００２０】
次に、脱色槽８について説明する。図１に示すように、槽外には、オゾンを生成するオゾン生成装置１１が設けられ、当該オゾン生成装置１１には、脱色槽８に供給されたろ過水中にオゾンを供給するオゾン供給管１１ａが接続されている。例えば、オゾン生成装置１１によって生成したオゾンは、オゾン供給管１１ａを介して、脱色槽８内に貯留するろ過水中に吹き込まれる。すると、オゾン曝気されたろ過水は、オゾンの酸化効果によって、ろ過水中の色度成分が酸化分解されて脱色され、さらにオゾンの殺菌効果によって殺菌される。こうして、脱色槽８には、無色透明の殺菌された処理水が生成される。また、このオゾン生成装置１１は、原料酸素を供給可能なオゾン発生室と、当該オゾン発生室内に配置した無声放電を生じる電極とにより構成され、高濃度のオゾンを生成する。
【００２１】
次に、蒸発装置１０について説明する。図１に示すように、蒸発装置１０は、処理水の一部を貯留する水槽４０と、当該水槽４０の上部に配設され、１枚の吸水布４５および該吸水布４５を水平方向にジグザグ状に支持する略直方体状の枠であるハンガー枠部４２とから構成されている。
【００２２】
水槽４０は、上面が開放された略直方体の箱型の水槽である。そして、水槽４０前面の左端部近傍の上部の縁には、処理水が供給される給水口５５が固定されている。さらに、水槽４０の前面下段の右端部近傍には、水槽４０内の所定水量を超える処理水の過剰分が排出される排水口５６が突設されている。さらに、水槽４０前面の中段の略中央には、例えば、強雨の侵入等によって、水槽４０内で急激な増水があったときに、槽内の水をオーバーフローさせて外部に排出するための排出口５７が突設されている。そして、給水口５５には、第２処理水供給管路２３が接続され、排水口５６には、過剰水戻し管路２５が接続される。
【００２３】
一方、ハンガー枠部４２は、水槽４０を内側に備え、その枠内には略帯状の吸水布４５が水平方向に向かってジグザグ状に掛け渡されている。さらに、この吸水布４５の下部は水槽４０内の処理水に浸漬している。これにより、吸水布４５は、水槽４０に貯留された処理水を、毛細管現象によって上方に吸い上げ、吸収された水分を大気中に自然蒸発させることができる。また、この吸水布４５は、吸水性が高く、かつ保水性の低いもの（例えば、ナイロン、ポリエステル製の化学繊維等）を材質としている。さらに、ハンガー枠部４２にジグザグ状に支持された吸水布４５には、略山状のヒダが連続して形成されている。そして、それらの各ヒダは、何れも蒸発装置１０の左右方向に対して平行に延設され、そのヒダとヒダとの隙間には、空気が通過する空気通路が形成されている。そして、その空気通路に空気が通過すると、吸水する吸水布４５のヒダの側面に空気が接触するため、ヒダの側面から水分が蒸発する。これにより、水と空気との接触面積が広くなり、蒸発装置１０における水分蒸発量の増加を図ることができる。なお、図１に示すハンガー枠部４２、吸水布４５が、「蒸発手段」に相当する。
【００２４】
次に、本発明の特徴である空気混入防止ユニット５０について説明する。この空気混入防止ユニット５０は、第２流量計６２に空気が混入するのを防止して、処理水の流量を正確に計測するためのユニットである。図１に示すように、空気混入防止ユニット５０は、蒸発装置１０の水槽４０の排水口５６と、汚水排出管路２２の連結部２８との間に接続された過剰水戻し管路２５の途中に設けられている。この空気混入防止ユニット５０は、過剰水戻し管路２５の上流側に設けられた電磁弁６０と、当該電磁弁６０の下流側に設けられ、管路内を流れる処理水を一時的に貯留する貯留タンク６１と、該貯留タンク６１の下流側に設けられ、管路内を流れる処理水の流量を計測する第２流量計６２と、当該第２流量計６２の下流側に設けられた電磁弁６３と、該電磁弁６３と連結部２８との間に設けられ、汚水排出管路２２内を流れる汚水に引かれて、過剰水戻し管路２５内の処理水が全て流出するサイフォン現象を防止するサイフォン防止管６４とから構成されている。また、貯留タンク６１は、第２流量計６２よりも高い位置に設けられている。なお、図２に示す電磁弁６０が、「第１の開閉バルブ」に相当し、電磁弁６３が、「第２の開閉バルブ」に相当する。
【００２５】
また、図２に示すように、過剰水戻し管路２５は、第１過剰水戻し管路２５ａから第６過剰水戻し管路２５ｆの６本の管路で構成されている。例えば、水槽４０の排水口５６と電磁弁６０との間には、第１過剰水戻し管路２５ａが設けられ、電磁弁６０と貯留タンク６１との間には、第２過剰水戻し管路２５ｂが設けられ、貯留タンク６１と第２流量計６２との間には、第３過剰水戻し管路２５ｃが設けられ、第２流量計６２と電磁弁６３との間には、第４過剰水戻し管路２５ｄが設けられ、電磁弁６３とサイフォン防止管６４との間には、第５過剰水戻し管路２５ｅが設けられ、サイフォン防止管６４と連結部２８との間には、第６過剰水戻し管路２５ｆが設けられている。
【００２６】
次に、貯留タンク６１について説明する。図２に示すように、貯留タンク６１は、上下方向に長い略円筒状のタンク筒体６１ａと、該タンク筒体６１ａの軸線方向上端部に覆設された上蓋部６１ｂと、タンク筒体６１ａの軸線方向下端部に下側から覆設された略丸底状の下底部６１ｃとから構成されている。そして、上蓋部６１ｂには、２つの挿通穴（図示外）が穿設されている。そのうちの一の挿通穴には、その挿通穴の上方から第２過剰水戻し管路２５ｂが嵌挿され、その貯留タンク６１内に嵌挿された側の一端部は、そのタンク内で側方に折り返されている。また、他方の挿通穴には、タンク内に貯留された処理水中に含まれる空気を外部に逃がすための空気逃がし管４７が嵌挿されている。そして、空気逃がし管４７の外側の一端部が下方に折り返されることにより、空気逃がし管４７から貯留タンク６１内に雨水が侵入するのを防止できる。一方、下底部６１ｃにも、１つの挿通穴（図示外）が穿設され、当該挿通穴には、第３過剰水戻し管路２５ｃの上流側一端部が嵌挿入されている。
【００２７】
そして、このような構成からなる貯留タンク６１内には、第２過剰水戻し管路２５ｂから処理水が断続的に供給される。そして、例えば、電磁弁６３が閉塞されると、その電磁弁６３の上流側にある第４過剰水戻し管路２５ｄと、第２流量計６２と、第３過剰水戻し管路２５ｃとに処理水が充たされ、貯留タンク６１内に一定量の処理水が貯留されるようになっている。
【００２８】
次に、サイフォン防止管６４について説明する。図２に示すように、サイフォン防止管６４は、上下方向に長い略円筒状のサイフォン筒体６４ａと、当該サイフォン筒体６４ａの軸線方向上端部に覆設された上蓋部６４ｂと、サイフォン筒体６４ａの軸線方向下端部に下側から覆設された略丸底状の下底部６４ｃとから構成されている。そして、上蓋部６４ｂには、１つの挿通穴（図示外）が穿設され、そのうちの一の挿通穴には、サイフォン筒体６４ａ内に供給された水に含まれる空気を外部に逃がすための空気逃がし管４８が接続されている。そして、その空気逃がし管４８の先端部が下方に向かって折り返されることにより、空気逃がし管４８からサイフォン防止管６４内に雨水が侵入するのを防止できる。
【００２９】
一方、下底部６４ｃには、２つの挿通穴（図示外）が穿設され、そのうちの一の挿通穴には、第５過剰水戻し管路２５ｅの下流側一端部が嵌挿されている。そして、第５過剰水戻し管路２５ｅの下流側一端部は、サイフォン筒体６４ａの軸線と平行かつ略上方に延設され、サイフォン筒体６４ａの略中段付近まで延設されている。また、下底部６４ｃの他方の挿通穴には、第６過剰水戻し管路２５ｆの一端部が接続され、当該一端部とは反対の他端部が連結部２８に接続されている。なお、図２に示すサイフォン防止管６４が、「サイフォン防止手段」に相当する。
【００３０】
次に、バイオ浄化循環システムトイレ１の動作について説明する。図１に示すように、トイレ小屋２の水洗便器５から汚水が排出され、その汚水は、汚水排出管路２２を介して、地中にある汚水処理部３の第１曝気槽６ａに供給される。そして、第１曝気槽６ａでは、除去スクリーン１３によって、汚水中の異物が除去される。さらに、汚水は、第１曝気槽６ａおよび第２曝気槽６ｂ内の汚泥と混合され、間欠曝気されることにより、汚泥中のバクテリアによる有機物分解、硝化および脱窒処理される。次いで、生物処理槽６で処理された生物処理水は、水中ポンプ１７によって、ろ過槽７に送出される。ろ過槽７に送出された生物処理水は、ろ過装置１５によってろ過され、ろ過水はろ過水供給管１６を介して脱色槽８に供給され、ろ過槽７内の残留高濃度汚泥は、図示外の返送管を通じて、第１曝気槽６ａに返送される。さらに、脱色槽８に供給されたろ過水は、一旦槽内に貯留され、オゾン生成装置１１が生成するオゾンによって曝気される。すると、ろ過水はオゾンによって脱色処理されるので、やや黄色がかったろ過水は無色透明となる。そして、その処理水は、ポンプ１２によって汲み上げられ、第１処理水供給管路２１を介して、再度洗浄水として水洗便器５に供給される。
【００３１】
そして、上記のようにバイオ浄化循環システムトイレ１は、排水を外部にださないシステムトイレであるため、トイレの使用頻度が高くなると、第１曝気槽６ａへの汚水流入量が増加し、システム全体の総水量が増加する。さらにこの状態が放置されると、生物処理槽６、ろ過槽７および脱色槽８の各処理槽から、汚泥や処理水などが溢れてしまい、トイレの使用を禁止せざるを得ない状況となる。そこで、バイオ浄化循環システムトイレ１では、蒸発装置１０によって、処理水の一部を蒸発させることにより、システム内の総水量の調整をおこなう。
【００３２】
次に、蒸発装置１０の動作について説明する。図１に示すように、バイオ浄化循環システムトイレ１において、電磁弁３２は、３０分に１回の割合で３分間開放され、電磁弁３３は、５分に１回の割合で１分間開放される。そして、電磁弁３２および電磁弁３３の開放動作に連動して、ポンプ３０が運転される。なお、電磁弁３２が開放されるときは、電磁弁３３が閉塞されるように、電磁弁３２の開放するタイミングと、電磁弁３３の開放するタイミングとは、互いにずらして設定されている。一方、空気混入防止ユニット５０の電磁弁６０は、電磁弁３２の開放と同時に開放され、電磁弁３２が閉塞して５分経過してから閉塞されるように設定されている。
【００３３】
図１に示すように、まず、電磁弁３２と、電磁弁６０とが同時に開放され、ポンプ３０が運転される。すると、脱色槽８に貯留する処理水の一部は、第２処理水供給管路２３を通過して、蒸発装置１０の給水口５５を介して、水槽４０内に流入する。そして、水槽４０内に貯留された処理水は、吸水布４５によって上方に吸い上げられる。
【００３４】
そして、水槽４０の所定水量を超える過剰分の処理水は、水槽４０の排水口５６から排水され、過剰水戻し管路２５の途中に設けられた空気混入防止ユニット５０の貯留タンク６１に一旦貯留される。
【００３５】
次いで、電磁弁３２が開放されて３分間経過すると、電磁弁３２は自動的に閉塞され、水槽４０への処理水の供給が停止される。このとき、電磁弁３２が閉塞されてから５分経過するまでは、電磁弁６０は開放されている。そのため、水槽４０における過剰分の処理水は、すべて過剰水戻し管路２５に流入する。そして、電磁弁３２が閉塞してから５分経過後に電磁弁６０が閉塞される。電磁弁６０が閉塞されると、同時に電磁弁６３が開放され、貯留タンク６１に貯留されている処理水がサイフォン防止管６４および連結部２８を介して汚水排出管路２２に流入し、生物処理槽６に返送される、このとき、過剰水戻し管路２５を流れる処理水の流量が第２流量計６２によって計測される。
【００３６】
一方、電磁弁３３は、電磁弁３２の閉塞中に１分間開放される。この場合も、ポンプ３０が運転を開始する。このとき、脱色槽８に貯留する処理水の一部は、第２処理水供給管路２３を通過し、連結部３１を介して、第３処理水供給管路２６に流れる。さらに、第３処理水供給管路２６を流れる処理水は、その下流側先端部に設けられた噴射ノズル２６ａより、脱色槽８内にて噴霧される。噴射ノズル２６ａから噴霧された処理水は、微細な霧状となって蒸発する。
【００３７】
また、本実施形態における蒸発装置１０の蒸発量は、蒸発装置１０の上流側および下流側の各管路を流れる処理水の流量の差から算出される。そして、蒸発装置１０の上流側の処理水の流量は、第１流量計５２によって計測される。他方、蒸発装置１０の下流側の処理水の流量は、空気混入防止ユニット５０の第２流量計６２によって計測される。そして、空気混入防止ユニット５０は、第２流量計６２内への空気混入を防止する。
【００３８】
次に、空気混入防止ユニット５０における第２流量計６２の空気混入防止方法について説明する。図２に示すように、第１過剰水戻し管路２５ａには処理水が断続的に流れる。したがって、第１過剰水戻し管路２５ａに流れる処理水には空気が混在する。そこで、本実施形態のバイオ浄化循環システムトイレ１では、空気混入防止ユニット５０において、第１過剰水戻し管路２５ａを流れる処理水を、開放された電磁弁６０を介して、第２過剰水戻し管路２５ｂに流し、貯留タンク６１に流入させる。そして、電磁弁３２および電磁弁６０が開放されると同時に、電磁弁６３が閉塞される。したがって、電磁弁６３の上流側に位置する第４過剰水戻し管路２５ｄと、第２流量計６２と、第３過剰水戻し管路２５ｃとの順に処理水が充たされ、貯留タンク６１内に処理水が貯留される。さらに、貯留タンク６１内に貯留された処理水には空気が混在するが、貯留タンク６１内においてエア抜きされる。そして、処理水から分離された空気は、空気逃がし管４７を介して外部に排出される。
【００３９】
次いで、電磁弁３２（図１参照）が開放から３分間経過後に閉塞し、さらに電磁弁３２が閉塞して５分経過後に、電磁弁６０が閉塞される。そして、それと同時に電磁弁６３が開放される。すると、貯留タンク６１に貯留されていた処理水は、第３過剰水戻し管路２５ｃを一気に流れ、第２流量計６２に流れ込む。このとき、第２流量計６２に流れ込む処理水は、貯留タンク６１で既にエア抜きされているので、第２流量計６２に空気が混入するのを防止できる。また、第２流量計６２に空気が混入した場合でも、貯留タンク６１と第２流量計６２とには高低差があるため、貯留タンク６１内の処理水は、第２流量計６２内に一気に流れ込む。そのため、第２流量計６２内に混入した空気を下流側に押し出すことができる。したがって、第２流量計６２における空気混入による測定誤差を防止できるので、処理水の流量を正確に計測できる。
【００４０】
また、第２流量計６２を処理水が流れた後では、第３過剰水戻し管路２５ｃにおける処理水の水位は、サイフォン防止管６４内に差し込まれた第５過剰水戻し管路２５ｅの下流側一端部の高さ位置と同等の高さ位置に保持される。したがって、第２流量計６２の入り口側および出口側が処理水で常に充たされるため、次回の処理水流入時においても、第２流量計６２に空気が混入するのを未然に防止できる。
【００４１】
以上説明したように、本発明の一実施の形態であるバイオ浄化循環システムトイレ１によれば、システム内の総水量の増加分を蒸発させる蒸発装置１０を備え、当該蒸発装置１０の蒸発量を正確に計測できるものである。この蒸発装置１０の蒸発量は、蒸発装置１０の上流側を流れる処理水の流量を計測する第１流量計５２と、蒸発装置１０の下流側を流れる処理水の流量を計測する第２流量計６２とで計測される各流量の差から算出される。そして、第２流量計６２の空気混入による測定誤差の発生を防止するため、空気混入防止ユニット５０が設けられている。この空気混入防止ユニット５０では、第２流量計６２の上流側に貯留タンク６１を設け、一旦タンク内に処理水を貯留させている。これにより、貯留タンク６１内に貯留された処理水はエア抜きされ、そのエア抜きされた処理水を第２流量計６２に流すことができる。よって、第２流量計６２に空気が混入するのを防止できる。また、貯留タンク６１は、第２流量計６２よりも高い位置に設けられているので、貯留タンク６１内に一旦貯留された処理水は、その高低差によって、第２流量計６２に一気に流れ込む。これにより、例えば、第２流量計６２に空気が混入した場合でも、その空気を下流側に押し出すことができる。したがって、第２流量計６２における空気混入による測定誤差を防止できるので、処理水の流量を正確に計測できる。
【００４２】
また、空気混入防止ユニット５０の下流側には、サイフォン防止管６４が設けられているので、汚水排出管路２２を流れる汚水に引かれて過剰水戻し管路２５内の処理水が全て流出するサイフォン現象を防止できる。また、サイフォン防止管６４により、第２流量計６２の入り口側および出口側を処理水で常に充たすことができるため、次回の処理水流入時においても、第２流量計６２に空気が混入するのを未然に防止できる。以上のことから、第２流量計６２で正確な流量を計測できるので、蒸発装置１０における蒸発量を正確に算出できる。
【００４３】
なお、本発明は、上記の各実施形態に限定されることなく、各種の変形が可能である。屋根７０の裏面側に、ポンプ３０によって汲み上げた処理水を、蒸発装置１０の上から散水する散水装置を設け、吸水布４５に直接散水するようにしてもよい。
【００４４】
また、脱色槽８の水位を水位センサで感知して、その結果に基づいて、電磁弁３２，電磁弁３３、電磁弁６０および電磁弁６３の開閉およびポンプ３０の運転を制御する制御装置を設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本実施形態であるバイオ浄化循環システムトイレ１の構成を示す斜視図である。
【図２】空気混入防止ユニット５０の構成を具体的に示す構成図である。
【図３】従来のバイオ浄化循環システムトイレ１００の構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４６】
１ バイオ浄化循環システムトイレ
１０ 蒸発装置
２３ 第２処理水供給管路
２５ 過剰水戻し管路
４０ 水槽
４２ ハンガー枠部
４５ 吸水布
４７ 空気逃がし管
５２ 第１流量計
６０ 電磁弁
６１ 貯留タンク
６２ 第２流量計
６３ 電磁弁
６４ サイフォン防止管
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生物処理された処理水の一部を貯留する水槽と、当該水槽内の処理水を蒸発させる蒸発手段とを有する蒸発装置を備えたバイオ浄化循環システムトイレにおいて、
前記処理水の一部を前記水槽に供給するための供給管路と、
当該供給管路に介装され、管路内を流れる処理水の流量を計測する第１の流量計測手段と、
前記水槽内の所定水量を超える処理水の過剰分を、前記バイオ浄化循環システムトイレに戻す戻し管路と
を備え、
前記戻し管路は、前記水槽から下方に向かって延設され、
前記戻し管路には、
流路の開閉をおこなう第１の開閉バルブと、
当該第１の開閉バルブの下流側に設けられ、前記戻し管路を流れる処理水を一時的に貯留する貯留タンクと、
当該貯留タンクの下流側に設けられ、管路内を流れる処理水の流量を計測する第２の流量計測手段と、
当該第２の流量計測手段の下流側に設けられ、流路の開閉をおこなう第２の開閉バルブと、
当該第２の開閉バルブの下流側に設けられ、前記第２の流量計測手段の入り口および出口の水がサイフォン現象により前記バイオ浄化循環システムトイレ側に引かれるのを防止して前記第２の流量計測手段の入り口および出口の水を常時一定水位に保持させるサイフォン防止手段と
が設けられていることを特徴とするバイオ浄化循環システムトイレ。
【請求項１】
生物処理された処理水の一部を貯留する水槽と、当該水槽内の処理水を蒸発させる蒸発手段とを有する蒸発装置を備えたバイオ浄化循環システムトイレにおいて、
前記処理水の一部を前記水槽に供給するための供給管路と、
当該供給管路に介装され、管路内を流れる処理水の流量を計測する第１の流量計測手段と、
前記水槽内の所定水量を超える処理水の過剰分を、前記バイオ浄化循環システムトイレに戻す戻し管路と
を備え、
前記戻し管路は、前記水槽から下方に向かって延設され、
前記戻し管路には、
流路の開閉をおこなう第１の開閉バルブと、
当該第１の開閉バルブの下流側に設けられ、前記戻し管路を流れる処理水を一時的に貯留する貯留タンクと、
当該貯留タンクの下流側に設けられ、管路内を流れる処理水の流量を計測する第２の流量計測手段と、
当該第２の流量計測手段の下流側に設けられ、流路の開閉をおこなう第２の開閉バルブと、
当該第２の開閉バルブの下流側に設けられ、前記第２の流量計測手段の入り口および出口の水がサイフォン現象により前記バイオ浄化循環システムトイレ側に引かれるのを防止して前記第２の流量計測手段の入り口および出口の水を常時一定水位に保持させるサイフォン防止手段と
が設けられていることを特徴とするバイオ浄化循環システムトイレ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００６−７７４１３（Ｐ２００６−７７４１３Ａ）
【公開日】平成１８年３月２３日（２００６．３．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２６０５２０（Ｐ２００４−２６０５２０）
【出願日】平成１６年９月８日（２００４．９．８）
【出願人】（０００１１０３２１）トヨタ車体株式会社 (1,272)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月２３日（２００６．３．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年９月８日（２００４．９．８）
【出願人】（０００１１０３２１）トヨタ車体株式会社 (1,272)
【Ｆターム（参考）】
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