汚水浄化装置
【課題】汚水の浄化過程において生成される汚泥を効果的に回収するとともに、この汚泥をほぼ完全に分解して消滅させることが可能な汚水浄化装置を提供する。
【解決手段】便器１から流れ込む屎尿を貯留する汚物貯留槽２と、汚物貯留槽２から送られた汚水を微生物の作用により分解する曝気槽５と、曝気槽５で処理された処理水を濾過する濾過槽１３と、濾過槽１３を通った処理水が流入する一次循環脱色槽２０、二次循環脱色槽３０と、一次循環脱色槽２０、二次循環脱色槽３０に沈殿する汚泥を分解する活性炭処理槽２３、３３と、一次循環脱色槽２０、二次循環脱色槽３０から送られた処理水を貯留する貯水槽４０と、貯水槽４０に貯留された処理水を汲み上げて便器１に再生水として流し込むポンプ５０とからなる汚水浄化装置。
【解決手段】便器１から流れ込む屎尿を貯留する汚物貯留槽２と、汚物貯留槽２から送られた汚水を微生物の作用により分解する曝気槽５と、曝気槽５で処理された処理水を濾過する濾過槽１３と、濾過槽１３を通った処理水が流入する一次循環脱色槽２０、二次循環脱色槽３０と、一次循環脱色槽２０、二次循環脱色槽３０に沈殿する汚泥を分解する活性炭処理槽２３、３３と、一次循環脱色槽２０、二次循環脱色槽３０から送られた処理水を貯留する貯水槽４０と、貯水槽４０に貯留された処理水を汲み上げて便器１に再生水として流し込むポンプ５０とからなる汚水浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トイレ等の汚水を清浄化して、洗浄用として再利用することを可能にする汚水浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、トイレは様々な場所に設置されるケースが増えており、従来のトイレにおける汚水の浄化方法では、浄化に使用する水の供給等の点で制約が多いため、設置環境の影響を受けずに汚水の浄化を行うことができる、新しい技術が求められている。例えば、微生物で処理を行う汚泥分解法による循環式トイレでは、清浄化された水はトイレで洗浄水として再利用されるため、節水の観点から有効である。
【０００３】
本発明者は、汚水の溶存酸素濃度を高く維持しながら、汚水を循環させることにより、微生物による浄化機能と、循環による浄化機能とを併せ持った浄化が可能な汚水浄化装置を発明し、この技術が特許文献１において開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１０５６４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された技術は、汚水浄化の促進の観点から有効なものであるが、本発明者は、その後の検討の結果、さらに合理的に汚水浄化を実現できる技術を見出した。
本発明は、汚水の浄化過程において生成される汚泥を効果的に回収するとともに、この汚泥をほぼ完全に分解して消滅させることが可能な汚水浄化装置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】
【０００６】
以上の課題を解決するために、本発明の汚水浄化装置は、便器から流れ込む屎尿を微生物の作用により分解する曝気槽と、前記曝気槽で処理された処理水を濾過する濾過槽と、前記濾過槽を通った処理水が流入する循環脱色槽と、前記循環脱色槽に沈殿する汚泥を分解し脱色する活性炭処理槽と、前記循環脱色槽から送られた処理水を貯留する貯水槽と、前記貯水槽に貯留された処理水を汲み上げて便器に再生水として流し込むポンプとを備えたことを特徴とする。
【０００７】
便器から流れ込む屎尿は、曝気槽中に生存する微生物の作用によって分解される。
また、曝気槽で分解できずに残留する汚泥は、濾過槽で濾過されるとともに、濾過槽を通過してしまう微小な汚泥は、循環脱色槽に流れ込んだ後、活性炭処理槽で分解される。さらに、貯水槽に送られた後も活性炭処理槽で汚泥の分解がなされるため、汚泥の分解を極めて高レベルで実現することができ、高純度の再生水を得ることができる。
【０００８】
本発明の汚水浄化装置においては、前記曝気槽に存在する未分解の汚泥を回収する汚泥回収装置が設けられていることが好ましい。
汚泥回収装置を設けることにより、曝気槽で未分解の汚泥を回収することができ、曝気槽の浄化機能の負担を軽減することができる。
【０００９】
本発明の汚水浄化装置においては、前記濾過槽は、網状箱が容器内に複数配置されて形成され、所定の時間が経過すると、前記網状箱が平行移動される構造とすることができる。
【００１０】
濾過槽には時間の経過とともに汚泥が堆積していくが、汚泥が水分を含んだままであると、重量が重く、汚泥の処理がしにくい。そのため、所定の時間が経過すると、前記網状箱が平行移動される構造とすることにより、汚泥を乾燥させることができ、汚泥の処理がしやすくなる。
【００１１】
本発明の汚水浄化装置においては、前記濾過槽は、容器内に設けられた回転台上に網状箱が複数配置されて形成され、所定の時間が経過すると、前記網状箱が回転台上で回転する構造とすることができる。
所定の時間が経過すると、前記網状箱が回転台上で回転するため、汚泥を乾燥させることができ、汚泥の処理がしやすくなる。
【００１２】
本発明の汚水浄化装置においては、前記循環脱色槽は、仕切りによって隔てられた複数の槽からなり、前記仕切りの上方の一部には第一の切り欠きが設けられるとともに、前記仕切りの下方の一部には第二の切り欠きが設けられ、前記第一の切り欠きは前記第二の切り欠きよりも大きいことが好ましい。
【００１３】
循環脱色槽に汚水が流入すると、汚水は活性炭処理槽で処理された清水の下側に潜り込むが、上側の第一の切り欠きは下側の第二の切り欠きよりも大きいため、清水は汚水に押し出されるようにして、第一の切り欠きを通って出口側の槽に流れ込む。従って、清水が汚水よりも優先的に出口側の槽に流れ込む。また、汚水中に含まれる汚泥は、下側の第二の切り欠きを通って活性炭処理槽へ送られて分解される。従って、汚水中に含まれる汚泥を効率良く分離することができる。
【００１４】
本発明の汚水浄化装置においては、前記活性炭処理槽は、複数の槽が仕切り金網によって仕切られた構造であり、それぞれの槽に活性炭が充填されている構造とすることができる。
こうすることにより、汚水が活性炭を通過する距離が長くなり、活性炭による浄化作用を高めることができる。
【００１５】
本発明の汚水浄化装置においては、前記貯水槽と前記循環脱色槽のいずれか一方または両方には、汚泥を汲み上げポンプにより吸引する吸引管が設けられ、前記汲み上げポンプは処理水の水面上に浮遊する浮遊台上に設置されていることが好ましい。
【００１６】
貯水槽と循環脱色槽に貯留された処理水は自然蒸発するため、水位が変動するが、汲み上げポンプを処理水の水面上に浮遊する浮遊台上に設置すると、貯留槽と循環脱色槽の水位に伴って汲み上げポンプの高さが変動するため、水位の変動の影響を受けずに処理を行うことが可能となる。
【００１７】
本発明の汚水浄化装置においては、前記貯水槽と前記循環脱色槽のいずれか一方または両方は上下方向に多段に配置されており、それぞれの貯水槽または循環脱色槽に貯留された処理水は、それぞれの貯水槽または循環脱色槽に配置された汲み上げポンプによって汲み上げられる構造とすることができる。こうすることにより、汲み上げ能力の拡大を図ることができる。
【００１８】
本発明の汚水浄化装置においては、前記曝気槽と前記循環脱色槽と前記貯水槽とに対してヒータを設けることができる。このヒータによって曝気槽と循環脱色槽と貯水槽の温度が適温に保たれ、微生物が良好な条件化で繁殖し、曝気槽と循環脱色槽と貯水槽での浄化を促進することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によると、汚水の浄化過程において生成される汚泥を効果的に回収するとともに、この汚泥をほぼ完全に分解して消滅させることが可能な汚水浄化装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、本発明をその実施形態に基づいて説明する。
図１に、本発明の実施形態に係る汚水浄化装置の構成を示す。
図１において、便器１から流れ込む屎尿を貯留する汚物貯留槽２が設けられ、汚物貯留槽２に溜まった屎尿は所定の量に達すると、ポンプ３によって汲み上げられて、汚水管４を通って曝気槽５へ送られる。曝気槽５には空気供給管６を介して空気供給部７が接続され、空気供給部７から曝気槽５へ空気が送られる。曝気槽５内では汚水が撹拌されており、汚水と空気とが混合される。曝気槽５には接触材８が配置されており、曝気槽５へ送られた屎尿等に含まれる有機物は接触材８に絡まるが、この接触材８には好気性の微生物が住み着くため、微生物の作用により、有機物が分解されて消滅する。接触材８は、複数の小さなループ状の繊維を集合させて形成され、繊維の材質として、炭素繊維、ポリ塩化ビニリデン、ポリプロピレン等を単独でまたは複合して用いることができる。このような接触材８は、空隙率が大きく、微生物集団を大量に固定することができるため、微生物による水質処理には好適である。曝気槽５中では、接触材８は架台等に取り付けられて設置される。
曝気槽５の大きさは便器１の数によって決定され、基本的には図１に示すように、２個備えるのが良い。
【００２１】
しかし、使用する人員が多いときのように、排泄物の量が多い場合には、曝気槽５によって処理できる限界を超えるため、汚泥が曝気槽５の下方に沈殿する。この汚泥は、汚泥回収管９を介して曝気槽５に接続された汚泥回収装置１０に送られて回収される。その後、汚泥回収装置１０を通過した汚水は汚水管１１を通って曝気槽５に戻り、曝気槽５内の汚水は排水管１２を通って濾過槽１３へ流れ込み、濾過槽１３によって濾過された後、一時貯留槽１４で一時的に貯留される。曝気槽５を出た段階では、未分解な有機物が存在しているため、この未分解有機物がそのまま一時貯留槽１４に流入するのを防止するため、濾過槽１３が設けられている。
【００２２】
一時貯留槽１４は、曝気槽５で処理された処理水の水量を調整するために設けられたものであり、一時貯留槽１４から排水管１５を通って一次循環脱色槽２０へ処理水が流れ込む。一次循環脱色槽２０は、処理水を脱色するために設けられたものであり、複数の槽から形成されている。処理水が入口側の槽から出口側の槽に流れ込むに従って、粒径の小さい汚泥は出口側の槽の底部に集まり、この汚泥は処理水とともに吸引管２１を介して汲み上げポンプ２２によって汲み上げられ、一次循環脱色槽２０の上部に配置された活性炭処理槽２３に流し込まれる。
【００２３】
粒径の小さい汚泥を効率良く吸引管２１で吸い込むためには、吸引管２１の吸入口を一次循環脱色槽２０の底部に接近させておくことが望ましい。活性炭処理槽２３は、活性炭により汚水を脱色するとともに、微生物により未分解有機物を処理するものであり、活性炭処理槽２３に流入した汚泥は、活性炭中の微生物の作用によって徐々に消滅する。
【００２４】
図１では、一次循環脱色槽２０の後に二次循環脱色槽３０を設けたものを示しており、一次循環脱色槽２０から流出した処理水は、排水管２９を通って二次循環脱色槽３０に流れ込み、入口側の槽から出口側の槽に流れ込むに従って、粒子の小さい汚泥は出口側の槽の底部に集まり、この汚泥は処理水とともに吸引管３１を介して汲み上げポンプ３２によって汲み上げられ、二次循環脱色槽３０の上部に配置された活性炭処理槽３３に流し込まれる。活性炭処理槽３３に流入した汚泥は、活性炭中の微生物の作用によって徐々に消滅する。
【００２５】
一次循環脱色槽２０、二次循環脱色槽３０のように、処理水を脱色するための槽の数やその大きさは、汚水の状況に応じて適宜定めることができる。この場合、それぞれの循環脱色槽に対して、活性炭処理槽を設けることができる。
【００２６】
図１に示す構成では、二次循環脱色槽３０で処理された処理水は、排水管３９を通って貯水槽４０に流れ込む。貯水槽４０においても、底部に微少な汚泥が蓄積する場合があり、この汚泥は、吸引管４１を介して汲み上げポンプ４２によって汲み上げられ、貯留槽４０の上部に配置された活性炭処理槽４３に流し込まれる。活性炭処理槽４３に流入した汚泥は、活性炭中の微生物の作用によって徐々に消滅する。貯水槽４０ではこの動作を繰り返して、貯留された水を清浄な状態に維持する。活性炭の脱色能力が低下したとき、または未分解有機物が多く堆積したときは、活性炭を交換する。
【００２７】
貯水槽４０に貯留されている水は、上述した浄化過程を経て浄化されたものであり、ポンプ５０によって汲み上げられ、再生水供給管５１を通って再生水貯留槽５２へ送出され、便器１において再生水として利用される。
【００２８】
図２に、汚物貯留槽２の構造を示す。
汚物貯留槽２は、汚物を一時的に貯留する機能を有するものである。汚物が曝気槽５に一斉に流れ込むと、曝気槽５における微生物による浄化作用が良好な状態で行われなくなる場合があり、このような弊害を防止するために設けられている。
【００２９】
図２に示すように、汚物貯留槽２には汚水の流路に金網５５が設けられており、この金網５５によって、屎尿やトイレットペーパー以外の異物５６を捕獲している。これにより、異物５６が曝気槽５内に流入することを防止することができ、曝気槽５内での汚水の浄化作用を促進することができる。
【００３０】
図３に、汚泥回収装置１０の構造を示す。
図３（ａ）に示すように、汚泥回収装置１０は、複数の筒体６０が連続して配置されて形成されており、それぞれの筒体６０は網状体６１で覆われている。汚泥回収装置１０へ送られた汚泥は、網状体６１によって捕獲され、汚泥回収装置１０内に収納される。その後、この汚泥は１年から５年に一回程度の頻度、または曝気槽５が小さい場合には、数ヶ月に１回の頻度で回収され、汚泥処理剤によって処理されて、水と二酸化炭素とに分解される。
汚泥処理剤は、落葉樹の剪定枝、樹葉、樹皮等を基材とし、これに微生物を着床させたものを用いることができ、これによって汚泥が分解され、消滅する。
図３（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、汚泥回収装置１０と曝気槽５との接続の詳細を示しており、このうち、図３（ｂ）は、汚泥回収装置１０とその周辺部材を示し、図３（ｃ）は、汚泥回収装置１０が曝気槽５に接続された状態の側面図であり、図３（ｄ）は、汚泥回収装置１０が曝気槽５に接続された状態の平面図である。
コック６２を開くと、水圧により曝気槽５から汚水が汚水管６３を通って汚泥回収装置１０に流入し、粒径の大きい汚泥は上段の筒体６０に留まり、粒径の小さい汚泥は下段の筒体６０に留まる。汚泥回収装置１０を通過した汚水は、ポンプ６４により汲み上げられて、汚水管６６を通って曝気槽５に戻る。この作業を数分間行うことにより、未分解汚泥は汚泥回収装置１０内に捉えられ、コック６２とコック６５を閉めることにより、汚泥を回収することができる。
【００３１】
図４、図５に、濾過槽１３の構造を示す。
図４は、濾過槽１３の第一実施形態を示しており、曝気槽５に接続された排水管１２の排水口７０の直下に網状箱７１が配置されている。この網状箱７１は、網状の金属またはプラスチック等で外周が形成された箱であり、網状箱７１の内周は布で覆われている。網状箱７１の上部は開口している。網状箱７１は汚泥を通過させる機能と形状を維持する機能を有している。
【００３２】
排水口７０から流出した汚水は、網状箱７１を通過する際に布で濾過され、汚泥は網状箱７１の内部に堆積する。ある程度時間が経過した時点で、汚泥が堆積した網状箱７１を容器７２内で横方向に移動させて乾燥させ、排水口７０の直下には新たな網状箱７１を配置する。このようにすると、水分を含んで重くなっている網状箱７１を乾燥させて重量を軽くした後、汚泥を処理することができるため、処理がしやすい。
【００３３】
図５は、濾過槽１３の第二実施形態を示しており、（ａ）は平面図、（ｂ）はその側面図、（ｃ）はその斜視図である。容器７２内に回転台７３が設けられ、この回転台７３上に網状箱７４が複数配置されている。網状箱７４は汚泥を通過させる機能と形状を維持する機能を有している。複数の網状箱７４は、回転台７３の回転中心７５の周りを回転可能な構造となっている。網状箱７４は、網状の金属で外周が形成された箱であり、網状の金属の内周は布で覆われている。網状箱７４の上部は開口している。図４に示す排水口７０から流出する汚水は、いずれか一つの網状箱７４に流れ込んで、この網状箱７４に汚泥が堆積する。ある程度時間が経過した時点で、回転台７３を回転させて、他の網状箱７４に汚水を流入させる。すでに汚泥が堆積している網状箱７４は、この間に乾燥するため、重量が軽くなり、汚泥の処理がしやすい。この動作を順次繰り返すことにより、操作性良く、汚泥の処理を行うことができる。
【００３４】
図６に、一次循環脱色槽２０の構造を示す。
一次循環脱色槽２０は、第一槽８０ａ、第二槽８０ｂ、第三槽８０ｃ、第四槽８０ｄからなり、第一槽８０ａと第二槽８０ｂとは仕切り８１ａによって隔てられ、第二槽８０ｂと第三槽８０ｃとは仕切り８１ｂによって隔てられ、第三槽８０ｃと第四槽８０ｄとは仕切り８１ｃによって隔てられている。仕切り８１ａの上方の一部には切り欠き８２ａが設けられ、仕切り８１ｂの上方の一部には切り欠き８２ｂが設けられ、仕切り８１ｃの上方の一部には切り欠き８２ｃが設けられている。また、仕切り８１ａの下方の一部には切り欠き８３ａが設けられ、仕切り８１ｂの下方の一部には切り欠き８３ｂが設けられ、仕切り８１ｃの下方の一部には切り欠き８３ｃが設けられている。下方側の切り欠き８３ａ、切り欠き８３ｂ、切り欠き８３ｃは、上方側の切り欠き８２ａ、切り欠き８２ｂ、切り欠き８２ｃに対して小さくなるように形成されている。
【００３５】
一次循環脱色槽２０の底面は平坦面としてもよいが、効率よく浄化するために、傾斜面とした例について、以下に説明する。一次循環脱色槽２０は、底面の長辺の一方（辺ＡＢ）側から他方（辺ＣＤ）側に向かって下降するように傾斜しており、この傾斜方向を矢印Ｘで示している。また、一次循環脱色槽２０の底面は、汚水の流入側である短辺の一方（辺ＢＣ）側から他方（辺ＡＤ）側に向かって下降するように傾斜しており、この傾斜方向を矢印Ｙで示している。
【００３６】
このような傾斜面を有しているため、一次循環脱色槽２０に流入した汚水は、第一槽８０ａ、第二槽８０ｂ、第三槽８０ｃ、第四槽８０ｄの順に流れ込む。一次循環脱色槽２０には、後述する活性炭処理槽２３によって浄化された清水も流れているが、一次循環脱色槽２０に流入した汚水は不純物を含んでいるため、清水の下側に潜り込む傾向がある。そのため清水は、上方側の切り欠き８２ａ、切り欠き８２ｂ、切り欠き８２ｃを通って出口側の第四槽８０ｄに流れ込み、汚水は下方側の切り欠き８３ａ、切り欠き８３ｂ、切り欠き８３ｃを通って出口側の第四槽８０ｄに流れ込む。ここで、上方側の切り欠き８２ａ、切り欠き８２ｂ、切り欠き８２ｃは、下方側の切り欠き８３ａ、切り欠き８３ｂ、切り欠き８３ｃよりも大きいため、一次循環脱色槽２０に汚水が流入すると、清水は汚水に押し出されるようにして、上方側の切り欠き８２ａ、切り欠き８２ｂ、切り欠き８２ｃを通って出口側の第四槽８０ｄに流れ込む。従って、清水が汚水よりも優先的に出口側の第四槽８０ｄに流れ込み、二次循環脱色槽３０へ送られる。
一方、汚水中に含まれる汚泥は、下方側の切り欠き８３ａ、切り欠き８３ｂ、切り欠き８３ｃを通って、出口側の第四槽８０ｄの底部に集まり、吸引管２１を介して汲み上げポンプ２２によって汲み上げられ、活性炭処理槽２３へ送られる。
二次循環脱色槽３０についても、上述した一次循環脱色槽２０と同様の構造とすることができる。また、一次循環脱色槽２０、二次循環脱色槽３０を構成する各槽の数は特に限定されず、必要に応じて適宜選択される。
【００３７】
図７（ａ）に、活性炭処理槽２３の構造を示す。
活性炭処理槽２３は、複数の槽９０が仕切り金網９１によって仕切られた構造となっており、それぞれの槽９０には活性炭９２が充填されている。仕切り金網９１の網目の粗さは、活性炭９２が仕切り金網９１を通り抜けないようにするために、活性炭９２の粒径よりも小さくなるように設定されている。
【００３８】
流入口９３から活性炭処理槽２３に流入した汚水は、仕切り金網９１を通り抜けて、槽９０内に充填された活性炭９２によって細かい汚泥が吸収され、活性炭中の微生物により徐々に消滅する。
活性炭処理槽２３が単一の大きな槽によって形成されていると、活性炭９２は活性炭処理槽２３内で偏在しやすくなり、活性炭処理槽２３内を通過する汚水は活性炭９２が存在しない領域を通過する可能性が高くなり、活性炭９２による浄化作用を充分に得ることができないが、活性炭処理槽２３が複数の槽９０から形成され、この複数の槽９０のそれぞれに活性炭９２が充填されていると、同じ量の活性炭９２を用いても、活性炭９２が偏在しにくくなるため、汚水は活性炭９２が存在する領域を通過するようになり、また、汚水が活性炭を通過する距離が長くなるため、活性炭による浄化作用を高めることができる。活性炭処理槽２３内で汚水が適正に流れるかどうかは、活性炭処理槽２３での汚水の流入量と流出量とのかねあいによって決まり、流入量が多すぎると汚水が活性炭処理槽２３からあふれて浄化作用を充分に得られない。そのため、活性炭処理槽２３を構成する複数の槽９０の個数は、汚水の流入量に応じて適宜選択される。
浄化された処理水は、流出口９４から活性炭処理槽２３外へ流出する。活性炭９２は、色取り効果が薄れたと判断される時点で適宜交換される。
【００３９】
以上は、一次循環脱色槽２０上に配置された活性炭処理槽２３について説明したが、二次循環脱色槽３０上に配置された活性炭処理槽３３、貯留槽４０上に配置された活性炭処理槽４３についても同様の構造とすることができる。
また、活性炭処理槽２３は、図７（ｂ）に示すように、単一の槽９０によって形成することもできる。注入口９３から流入する水流が多い場合には、流入した汚水はその水流によって活性炭９２が存在する領域を通過して充分に浄化され、流出口９４から流出する。
【００４０】
図１に示す貯水槽４０に貯留された処理水は自然蒸発するため、水位が変動し、特に夏場は水位の変動が顕著である。そのため、汲み上げポンプ４２を処理水の水面上に浮遊する浮遊台上に設置し、貯留槽４０の水位に伴って汲み上げポンプ４２の高さが変動するようにすると、水位の変動の影響を受けずに処理を行うことが可能となる。このような事情は、一次循環脱色槽２０における汲み上げポンプ２２、二次循環脱色槽３０における汲み上げポンプ３２についても同様である。
【００４１】
単一の汲み上げポンプでは高低差の関係で汲み上げ能力に限界がある場合には、図８に示すように、汲み上げポンプを上下方向に多段に配置することによって、汲み上げ能力を拡大することができる。
【００４２】
図８において、貯水槽４０ａ、貯水槽４０ｂ、貯水槽４０ｃは上下方向に多段に配置されており、貯水槽４０ａに貯留された処理水は、吸引管４１ａを介して汲み上げポンプ４２ａによって汲み上げられ、貯水槽４０ａの上部に配置された活性炭処理槽４３ａに流し込まれる。これとともに、貯水槽４０ａに貯留された処理水は、吸引管４１ｂを介して汲み上げポンプ４２ｂによって汲み上げられ、貯水槽４０ａよりも上方に位置する貯水槽４０ｂの上部に配置された活性炭処理槽４３ｂに流し込まれる。さらに、貯水槽４０ｂに貯留された処理水は、吸引管４１ｃを介して汲み上げポンプ４２ｃによって汲み上げられ、貯水槽４０ｂよりも上方に位置する貯水槽４０ｃの上部に配置された活性炭処理槽４３ｃに流し込まれる。
なお、上述した活性炭処理槽４３は、貯水槽４０の大きさによって、複数配置することができる。
【００４３】
このように、上下方向に多段に配置された貯水槽４０ａ、貯水槽４０ｂ、貯水槽４０ｃに対して、複数の汲み上げポンプ４２ａ、４２ｂ、４２ｃを用いることによって、汲み上げ能力の拡大を図り、浄化作用の実効を高めることができる。このような事情は、一次循環脱色槽２０における汲み上げポンプ２２、二次循環脱色槽３０における汲み上げポンプ３２についても同様である。
【００４４】
図９に、車両搭載型または仮設型としての実施形態を示す。
図９に示す実施形態では、トイレハウス１０１と処理槽１０２とから形成されており、処理槽１０２には、曝気槽１０５、濾過槽１０６、循環脱色槽１０８、貯水槽１０９が設けられている。
トイレハウス１０１内に設置された便器１０３から、バキューム吸引により汚物が吸引管１０４を介して曝気槽１０５に流れ込む。この構成では、バキューム吸引により汚物が順次曝気槽１０５に流れ込み、一度に大量に流れ込むことがないため、図１に示す汚物貯留槽２と一時貯留槽１４を必要としない。また、曝気槽１０５、循環脱色槽１０８、貯水槽１０９に対してヒータ１０７が設けられており、このヒータ１０７によって曝気槽１０５、循環脱色槽１０８、貯水槽１０９の温度が適温に保たれ、曝気槽１０５、循環脱色槽１０８、貯水槽１０９内の微生物が良好な条件化で繁殖し、曝気槽１０５、循環脱色槽１０８、貯水槽１０９での浄化が促進する。ヒータ１０７は、曝気槽１０５と、循環脱色槽１０８および貯水槽１０９との間にフィルムヒータを内蔵する構造であり、１つのフィルムヒータによって、曝気槽１０５と、循環脱色槽１０８および貯水槽１０９の両面を暖めることができる。
なお、ヒータ１０７は、曝気槽１０５、循環脱色槽１０８、貯水槽１０９のそれぞれに対して、その全体または一部に設けることもできる。
車両搭載型または仮設型として利用する場合には、重量や使用温度条件について厳しい要求がなされることが多いが、バキューム吸引とすることによって構造を簡単にして軽量化を実現できるとともに、ヒータ１０７を設けることによって、低温環境下で使用する場合にも浄化の効果を充分に発揮することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、汚水の浄化過程において生成される汚泥を効果的に回収するとともに、この汚泥をほぼ完全に分解して消滅させることが可能な汚水浄化装置として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施形態に係る汚水浄化装置の構成を示す図である。
【図２】汚物貯留槽の構造を示す図である。
【図３】汚泥回収装置の構造を示す図である。
【図４】濾過槽の第一実施形態を示す図である。
【図５】濾過槽の第二実施形態を示す図である。
【図６】一次循環脱色槽の構造を示す図である。
【図７】活性炭処理槽の構造を示す図である。
【図８】汲み上げポンプを上下方向に多段に配置した構成図である。
【図９】車両搭載型または仮設型としての実施形態を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１ 便器
２ 汚物貯留槽
３ ポンプ
４ 汚水管
５ 曝気槽
６ 空気供給管
７ 空気供給部
８ 接触材
９ 汚泥回収管
１０ 汚泥回収装置
１１ 汚水管
１２ 排水管
１３ 濾過槽
１４ 一時貯留槽
１５ 排水管
２０ 一次循環脱色槽
２１ 吸引管
２２ 汲み上げポンプ
２３ 活性炭処理槽
２９ 排水管
３０ 二次循環脱色槽
３１ 吸引管
３２ 汲み上げポンプ
３３ 活性炭処理槽
３９ 排水管
４０ 、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ 貯水槽
４１、４１ａ、４１ｂ、４１ｃ 吸引管
４２、４２ａ、４２ｂ、４２ｃ 汲み上げポンプ
４３、４３ａ、４３ｂ、４３ｃ 活性炭処理槽
５０ ポンプ
５１ 再生水供給管
５２ 再生水貯留槽
５５ 金網
５６ 異物
６０ 筒体
６１ 網状体
６２ コック
６３ 汚水管
６４ ポンプ
６５ コック
６６ 汚水管
７０ 排水口
７１ 網状箱
７２ 容器
７３ 回転台
７４ 網状箱
７５ 回転中心
８０ａ 第一槽
８０ｂ 第二槽
８０ｃ 第三槽
８０ｄ 第四槽
８１ａ、８１ｂ、８１ｃ 仕切り
８２ａ、８２ｂ、８２ｃ 切り欠き
８３ａ、８３ｂ、８３ｃ 切り欠き
９０ 槽
９１ 仕切り金網
９２ 活性炭
９３ 流入口
９４ 流出口
１０１ トイレハウス
１０２ 処理槽
１０３ 便器
１０４ 吸引管
１０５ 曝気槽
１０６ 濾過槽
１０７ ヒータ
１０８ 循環脱色槽
１０９ 貯水槽
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トイレ等の汚水を清浄化して、洗浄用として再利用することを可能にする汚水浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、トイレは様々な場所に設置されるケースが増えており、従来のトイレにおける汚水の浄化方法では、浄化に使用する水の供給等の点で制約が多いため、設置環境の影響を受けずに汚水の浄化を行うことができる、新しい技術が求められている。例えば、微生物で処理を行う汚泥分解法による循環式トイレでは、清浄化された水はトイレで洗浄水として再利用されるため、節水の観点から有効である。
【０００３】
本発明者は、汚水の溶存酸素濃度を高く維持しながら、汚水を循環させることにより、微生物による浄化機能と、循環による浄化機能とを併せ持った浄化が可能な汚水浄化装置を発明し、この技術が特許文献１において開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１０５６４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された技術は、汚水浄化の促進の観点から有効なものであるが、本発明者は、その後の検討の結果、さらに合理的に汚水浄化を実現できる技術を見出した。
本発明は、汚水の浄化過程において生成される汚泥を効果的に回収するとともに、この汚泥をほぼ完全に分解して消滅させることが可能な汚水浄化装置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】
【０００６】
以上の課題を解決するために、本発明の汚水浄化装置は、便器から流れ込む屎尿を微生物の作用により分解する曝気槽と、前記曝気槽で処理された処理水を濾過する濾過槽と、前記濾過槽を通った処理水が流入する循環脱色槽と、前記循環脱色槽に沈殿する汚泥を分解し脱色する活性炭処理槽と、前記循環脱色槽から送られた処理水を貯留する貯水槽と、前記貯水槽に貯留された処理水を汲み上げて便器に再生水として流し込むポンプとを備えたことを特徴とする。
【０００７】
便器から流れ込む屎尿は、曝気槽中に生存する微生物の作用によって分解される。
また、曝気槽で分解できずに残留する汚泥は、濾過槽で濾過されるとともに、濾過槽を通過してしまう微小な汚泥は、循環脱色槽に流れ込んだ後、活性炭処理槽で分解される。さらに、貯水槽に送られた後も活性炭処理槽で汚泥の分解がなされるため、汚泥の分解を極めて高レベルで実現することができ、高純度の再生水を得ることができる。
【０００８】
本発明の汚水浄化装置においては、前記曝気槽に存在する未分解の汚泥を回収する汚泥回収装置が設けられていることが好ましい。
汚泥回収装置を設けることにより、曝気槽で未分解の汚泥を回収することができ、曝気槽の浄化機能の負担を軽減することができる。
【０００９】
本発明の汚水浄化装置においては、前記濾過槽は、網状箱が容器内に複数配置されて形成され、所定の時間が経過すると、前記網状箱が平行移動される構造とすることができる。
【００１０】
濾過槽には時間の経過とともに汚泥が堆積していくが、汚泥が水分を含んだままであると、重量が重く、汚泥の処理がしにくい。そのため、所定の時間が経過すると、前記網状箱が平行移動される構造とすることにより、汚泥を乾燥させることができ、汚泥の処理がしやすくなる。
【００１１】
本発明の汚水浄化装置においては、前記濾過槽は、容器内に設けられた回転台上に網状箱が複数配置されて形成され、所定の時間が経過すると、前記網状箱が回転台上で回転する構造とすることができる。
所定の時間が経過すると、前記網状箱が回転台上で回転するため、汚泥を乾燥させることができ、汚泥の処理がしやすくなる。
【００１２】
本発明の汚水浄化装置においては、前記循環脱色槽は、仕切りによって隔てられた複数の槽からなり、前記仕切りの上方の一部には第一の切り欠きが設けられるとともに、前記仕切りの下方の一部には第二の切り欠きが設けられ、前記第一の切り欠きは前記第二の切り欠きよりも大きいことが好ましい。
【００１３】
循環脱色槽に汚水が流入すると、汚水は活性炭処理槽で処理された清水の下側に潜り込むが、上側の第一の切り欠きは下側の第二の切り欠きよりも大きいため、清水は汚水に押し出されるようにして、第一の切り欠きを通って出口側の槽に流れ込む。従って、清水が汚水よりも優先的に出口側の槽に流れ込む。また、汚水中に含まれる汚泥は、下側の第二の切り欠きを通って活性炭処理槽へ送られて分解される。従って、汚水中に含まれる汚泥を効率良く分離することができる。
【００１４】
本発明の汚水浄化装置においては、前記活性炭処理槽は、複数の槽が仕切り金網によって仕切られた構造であり、それぞれの槽に活性炭が充填されている構造とすることができる。
こうすることにより、汚水が活性炭を通過する距離が長くなり、活性炭による浄化作用を高めることができる。
【００１５】
本発明の汚水浄化装置においては、前記貯水槽と前記循環脱色槽のいずれか一方または両方には、汚泥を汲み上げポンプにより吸引する吸引管が設けられ、前記汲み上げポンプは処理水の水面上に浮遊する浮遊台上に設置されていることが好ましい。
【００１６】
貯水槽と循環脱色槽に貯留された処理水は自然蒸発するため、水位が変動するが、汲み上げポンプを処理水の水面上に浮遊する浮遊台上に設置すると、貯留槽と循環脱色槽の水位に伴って汲み上げポンプの高さが変動するため、水位の変動の影響を受けずに処理を行うことが可能となる。
【００１７】
本発明の汚水浄化装置においては、前記貯水槽と前記循環脱色槽のいずれか一方または両方は上下方向に多段に配置されており、それぞれの貯水槽または循環脱色槽に貯留された処理水は、それぞれの貯水槽または循環脱色槽に配置された汲み上げポンプによって汲み上げられる構造とすることができる。こうすることにより、汲み上げ能力の拡大を図ることができる。
【００１８】
本発明の汚水浄化装置においては、前記曝気槽と前記循環脱色槽と前記貯水槽とに対してヒータを設けることができる。このヒータによって曝気槽と循環脱色槽と貯水槽の温度が適温に保たれ、微生物が良好な条件化で繁殖し、曝気槽と循環脱色槽と貯水槽での浄化を促進することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によると、汚水の浄化過程において生成される汚泥を効果的に回収するとともに、この汚泥をほぼ完全に分解して消滅させることが可能な汚水浄化装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、本発明をその実施形態に基づいて説明する。
図１に、本発明の実施形態に係る汚水浄化装置の構成を示す。
図１において、便器１から流れ込む屎尿を貯留する汚物貯留槽２が設けられ、汚物貯留槽２に溜まった屎尿は所定の量に達すると、ポンプ３によって汲み上げられて、汚水管４を通って曝気槽５へ送られる。曝気槽５には空気供給管６を介して空気供給部７が接続され、空気供給部７から曝気槽５へ空気が送られる。曝気槽５内では汚水が撹拌されており、汚水と空気とが混合される。曝気槽５には接触材８が配置されており、曝気槽５へ送られた屎尿等に含まれる有機物は接触材８に絡まるが、この接触材８には好気性の微生物が住み着くため、微生物の作用により、有機物が分解されて消滅する。接触材８は、複数の小さなループ状の繊維を集合させて形成され、繊維の材質として、炭素繊維、ポリ塩化ビニリデン、ポリプロピレン等を単独でまたは複合して用いることができる。このような接触材８は、空隙率が大きく、微生物集団を大量に固定することができるため、微生物による水質処理には好適である。曝気槽５中では、接触材８は架台等に取り付けられて設置される。
曝気槽５の大きさは便器１の数によって決定され、基本的には図１に示すように、２個備えるのが良い。
【００２１】
しかし、使用する人員が多いときのように、排泄物の量が多い場合には、曝気槽５によって処理できる限界を超えるため、汚泥が曝気槽５の下方に沈殿する。この汚泥は、汚泥回収管９を介して曝気槽５に接続された汚泥回収装置１０に送られて回収される。その後、汚泥回収装置１０を通過した汚水は汚水管１１を通って曝気槽５に戻り、曝気槽５内の汚水は排水管１２を通って濾過槽１３へ流れ込み、濾過槽１３によって濾過された後、一時貯留槽１４で一時的に貯留される。曝気槽５を出た段階では、未分解な有機物が存在しているため、この未分解有機物がそのまま一時貯留槽１４に流入するのを防止するため、濾過槽１３が設けられている。
【００２２】
一時貯留槽１４は、曝気槽５で処理された処理水の水量を調整するために設けられたものであり、一時貯留槽１４から排水管１５を通って一次循環脱色槽２０へ処理水が流れ込む。一次循環脱色槽２０は、処理水を脱色するために設けられたものであり、複数の槽から形成されている。処理水が入口側の槽から出口側の槽に流れ込むに従って、粒径の小さい汚泥は出口側の槽の底部に集まり、この汚泥は処理水とともに吸引管２１を介して汲み上げポンプ２２によって汲み上げられ、一次循環脱色槽２０の上部に配置された活性炭処理槽２３に流し込まれる。
【００２３】
粒径の小さい汚泥を効率良く吸引管２１で吸い込むためには、吸引管２１の吸入口を一次循環脱色槽２０の底部に接近させておくことが望ましい。活性炭処理槽２３は、活性炭により汚水を脱色するとともに、微生物により未分解有機物を処理するものであり、活性炭処理槽２３に流入した汚泥は、活性炭中の微生物の作用によって徐々に消滅する。
【００２４】
図１では、一次循環脱色槽２０の後に二次循環脱色槽３０を設けたものを示しており、一次循環脱色槽２０から流出した処理水は、排水管２９を通って二次循環脱色槽３０に流れ込み、入口側の槽から出口側の槽に流れ込むに従って、粒子の小さい汚泥は出口側の槽の底部に集まり、この汚泥は処理水とともに吸引管３１を介して汲み上げポンプ３２によって汲み上げられ、二次循環脱色槽３０の上部に配置された活性炭処理槽３３に流し込まれる。活性炭処理槽３３に流入した汚泥は、活性炭中の微生物の作用によって徐々に消滅する。
【００２５】
一次循環脱色槽２０、二次循環脱色槽３０のように、処理水を脱色するための槽の数やその大きさは、汚水の状況に応じて適宜定めることができる。この場合、それぞれの循環脱色槽に対して、活性炭処理槽を設けることができる。
【００２６】
図１に示す構成では、二次循環脱色槽３０で処理された処理水は、排水管３９を通って貯水槽４０に流れ込む。貯水槽４０においても、底部に微少な汚泥が蓄積する場合があり、この汚泥は、吸引管４１を介して汲み上げポンプ４２によって汲み上げられ、貯留槽４０の上部に配置された活性炭処理槽４３に流し込まれる。活性炭処理槽４３に流入した汚泥は、活性炭中の微生物の作用によって徐々に消滅する。貯水槽４０ではこの動作を繰り返して、貯留された水を清浄な状態に維持する。活性炭の脱色能力が低下したとき、または未分解有機物が多く堆積したときは、活性炭を交換する。
【００２７】
貯水槽４０に貯留されている水は、上述した浄化過程を経て浄化されたものであり、ポンプ５０によって汲み上げられ、再生水供給管５１を通って再生水貯留槽５２へ送出され、便器１において再生水として利用される。
【００２８】
図２に、汚物貯留槽２の構造を示す。
汚物貯留槽２は、汚物を一時的に貯留する機能を有するものである。汚物が曝気槽５に一斉に流れ込むと、曝気槽５における微生物による浄化作用が良好な状態で行われなくなる場合があり、このような弊害を防止するために設けられている。
【００２９】
図２に示すように、汚物貯留槽２には汚水の流路に金網５５が設けられており、この金網５５によって、屎尿やトイレットペーパー以外の異物５６を捕獲している。これにより、異物５６が曝気槽５内に流入することを防止することができ、曝気槽５内での汚水の浄化作用を促進することができる。
【００３０】
図３に、汚泥回収装置１０の構造を示す。
図３（ａ）に示すように、汚泥回収装置１０は、複数の筒体６０が連続して配置されて形成されており、それぞれの筒体６０は網状体６１で覆われている。汚泥回収装置１０へ送られた汚泥は、網状体６１によって捕獲され、汚泥回収装置１０内に収納される。その後、この汚泥は１年から５年に一回程度の頻度、または曝気槽５が小さい場合には、数ヶ月に１回の頻度で回収され、汚泥処理剤によって処理されて、水と二酸化炭素とに分解される。
汚泥処理剤は、落葉樹の剪定枝、樹葉、樹皮等を基材とし、これに微生物を着床させたものを用いることができ、これによって汚泥が分解され、消滅する。
図３（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、汚泥回収装置１０と曝気槽５との接続の詳細を示しており、このうち、図３（ｂ）は、汚泥回収装置１０とその周辺部材を示し、図３（ｃ）は、汚泥回収装置１０が曝気槽５に接続された状態の側面図であり、図３（ｄ）は、汚泥回収装置１０が曝気槽５に接続された状態の平面図である。
コック６２を開くと、水圧により曝気槽５から汚水が汚水管６３を通って汚泥回収装置１０に流入し、粒径の大きい汚泥は上段の筒体６０に留まり、粒径の小さい汚泥は下段の筒体６０に留まる。汚泥回収装置１０を通過した汚水は、ポンプ６４により汲み上げられて、汚水管６６を通って曝気槽５に戻る。この作業を数分間行うことにより、未分解汚泥は汚泥回収装置１０内に捉えられ、コック６２とコック６５を閉めることにより、汚泥を回収することができる。
【００３１】
図４、図５に、濾過槽１３の構造を示す。
図４は、濾過槽１３の第一実施形態を示しており、曝気槽５に接続された排水管１２の排水口７０の直下に網状箱７１が配置されている。この網状箱７１は、網状の金属またはプラスチック等で外周が形成された箱であり、網状箱７１の内周は布で覆われている。網状箱７１の上部は開口している。網状箱７１は汚泥を通過させる機能と形状を維持する機能を有している。
【００３２】
排水口７０から流出した汚水は、網状箱７１を通過する際に布で濾過され、汚泥は網状箱７１の内部に堆積する。ある程度時間が経過した時点で、汚泥が堆積した網状箱７１を容器７２内で横方向に移動させて乾燥させ、排水口７０の直下には新たな網状箱７１を配置する。このようにすると、水分を含んで重くなっている網状箱７１を乾燥させて重量を軽くした後、汚泥を処理することができるため、処理がしやすい。
【００３３】
図５は、濾過槽１３の第二実施形態を示しており、（ａ）は平面図、（ｂ）はその側面図、（ｃ）はその斜視図である。容器７２内に回転台７３が設けられ、この回転台７３上に網状箱７４が複数配置されている。網状箱７４は汚泥を通過させる機能と形状を維持する機能を有している。複数の網状箱７４は、回転台７３の回転中心７５の周りを回転可能な構造となっている。網状箱７４は、網状の金属で外周が形成された箱であり、網状の金属の内周は布で覆われている。網状箱７４の上部は開口している。図４に示す排水口７０から流出する汚水は、いずれか一つの網状箱７４に流れ込んで、この網状箱７４に汚泥が堆積する。ある程度時間が経過した時点で、回転台７３を回転させて、他の網状箱７４に汚水を流入させる。すでに汚泥が堆積している網状箱７４は、この間に乾燥するため、重量が軽くなり、汚泥の処理がしやすい。この動作を順次繰り返すことにより、操作性良く、汚泥の処理を行うことができる。
【００３４】
図６に、一次循環脱色槽２０の構造を示す。
一次循環脱色槽２０は、第一槽８０ａ、第二槽８０ｂ、第三槽８０ｃ、第四槽８０ｄからなり、第一槽８０ａと第二槽８０ｂとは仕切り８１ａによって隔てられ、第二槽８０ｂと第三槽８０ｃとは仕切り８１ｂによって隔てられ、第三槽８０ｃと第四槽８０ｄとは仕切り８１ｃによって隔てられている。仕切り８１ａの上方の一部には切り欠き８２ａが設けられ、仕切り８１ｂの上方の一部には切り欠き８２ｂが設けられ、仕切り８１ｃの上方の一部には切り欠き８２ｃが設けられている。また、仕切り８１ａの下方の一部には切り欠き８３ａが設けられ、仕切り８１ｂの下方の一部には切り欠き８３ｂが設けられ、仕切り８１ｃの下方の一部には切り欠き８３ｃが設けられている。下方側の切り欠き８３ａ、切り欠き８３ｂ、切り欠き８３ｃは、上方側の切り欠き８２ａ、切り欠き８２ｂ、切り欠き８２ｃに対して小さくなるように形成されている。
【００３５】
一次循環脱色槽２０の底面は平坦面としてもよいが、効率よく浄化するために、傾斜面とした例について、以下に説明する。一次循環脱色槽２０は、底面の長辺の一方（辺ＡＢ）側から他方（辺ＣＤ）側に向かって下降するように傾斜しており、この傾斜方向を矢印Ｘで示している。また、一次循環脱色槽２０の底面は、汚水の流入側である短辺の一方（辺ＢＣ）側から他方（辺ＡＤ）側に向かって下降するように傾斜しており、この傾斜方向を矢印Ｙで示している。
【００３６】
このような傾斜面を有しているため、一次循環脱色槽２０に流入した汚水は、第一槽８０ａ、第二槽８０ｂ、第三槽８０ｃ、第四槽８０ｄの順に流れ込む。一次循環脱色槽２０には、後述する活性炭処理槽２３によって浄化された清水も流れているが、一次循環脱色槽２０に流入した汚水は不純物を含んでいるため、清水の下側に潜り込む傾向がある。そのため清水は、上方側の切り欠き８２ａ、切り欠き８２ｂ、切り欠き８２ｃを通って出口側の第四槽８０ｄに流れ込み、汚水は下方側の切り欠き８３ａ、切り欠き８３ｂ、切り欠き８３ｃを通って出口側の第四槽８０ｄに流れ込む。ここで、上方側の切り欠き８２ａ、切り欠き８２ｂ、切り欠き８２ｃは、下方側の切り欠き８３ａ、切り欠き８３ｂ、切り欠き８３ｃよりも大きいため、一次循環脱色槽２０に汚水が流入すると、清水は汚水に押し出されるようにして、上方側の切り欠き８２ａ、切り欠き８２ｂ、切り欠き８２ｃを通って出口側の第四槽８０ｄに流れ込む。従って、清水が汚水よりも優先的に出口側の第四槽８０ｄに流れ込み、二次循環脱色槽３０へ送られる。
一方、汚水中に含まれる汚泥は、下方側の切り欠き８３ａ、切り欠き８３ｂ、切り欠き８３ｃを通って、出口側の第四槽８０ｄの底部に集まり、吸引管２１を介して汲み上げポンプ２２によって汲み上げられ、活性炭処理槽２３へ送られる。
二次循環脱色槽３０についても、上述した一次循環脱色槽２０と同様の構造とすることができる。また、一次循環脱色槽２０、二次循環脱色槽３０を構成する各槽の数は特に限定されず、必要に応じて適宜選択される。
【００３７】
図７（ａ）に、活性炭処理槽２３の構造を示す。
活性炭処理槽２３は、複数の槽９０が仕切り金網９１によって仕切られた構造となっており、それぞれの槽９０には活性炭９２が充填されている。仕切り金網９１の網目の粗さは、活性炭９２が仕切り金網９１を通り抜けないようにするために、活性炭９２の粒径よりも小さくなるように設定されている。
【００３８】
流入口９３から活性炭処理槽２３に流入した汚水は、仕切り金網９１を通り抜けて、槽９０内に充填された活性炭９２によって細かい汚泥が吸収され、活性炭中の微生物により徐々に消滅する。
活性炭処理槽２３が単一の大きな槽によって形成されていると、活性炭９２は活性炭処理槽２３内で偏在しやすくなり、活性炭処理槽２３内を通過する汚水は活性炭９２が存在しない領域を通過する可能性が高くなり、活性炭９２による浄化作用を充分に得ることができないが、活性炭処理槽２３が複数の槽９０から形成され、この複数の槽９０のそれぞれに活性炭９２が充填されていると、同じ量の活性炭９２を用いても、活性炭９２が偏在しにくくなるため、汚水は活性炭９２が存在する領域を通過するようになり、また、汚水が活性炭を通過する距離が長くなるため、活性炭による浄化作用を高めることができる。活性炭処理槽２３内で汚水が適正に流れるかどうかは、活性炭処理槽２３での汚水の流入量と流出量とのかねあいによって決まり、流入量が多すぎると汚水が活性炭処理槽２３からあふれて浄化作用を充分に得られない。そのため、活性炭処理槽２３を構成する複数の槽９０の個数は、汚水の流入量に応じて適宜選択される。
浄化された処理水は、流出口９４から活性炭処理槽２３外へ流出する。活性炭９２は、色取り効果が薄れたと判断される時点で適宜交換される。
【００３９】
以上は、一次循環脱色槽２０上に配置された活性炭処理槽２３について説明したが、二次循環脱色槽３０上に配置された活性炭処理槽３３、貯留槽４０上に配置された活性炭処理槽４３についても同様の構造とすることができる。
また、活性炭処理槽２３は、図７（ｂ）に示すように、単一の槽９０によって形成することもできる。注入口９３から流入する水流が多い場合には、流入した汚水はその水流によって活性炭９２が存在する領域を通過して充分に浄化され、流出口９４から流出する。
【００４０】
図１に示す貯水槽４０に貯留された処理水は自然蒸発するため、水位が変動し、特に夏場は水位の変動が顕著である。そのため、汲み上げポンプ４２を処理水の水面上に浮遊する浮遊台上に設置し、貯留槽４０の水位に伴って汲み上げポンプ４２の高さが変動するようにすると、水位の変動の影響を受けずに処理を行うことが可能となる。このような事情は、一次循環脱色槽２０における汲み上げポンプ２２、二次循環脱色槽３０における汲み上げポンプ３２についても同様である。
【００４１】
単一の汲み上げポンプでは高低差の関係で汲み上げ能力に限界がある場合には、図８に示すように、汲み上げポンプを上下方向に多段に配置することによって、汲み上げ能力を拡大することができる。
【００４２】
図８において、貯水槽４０ａ、貯水槽４０ｂ、貯水槽４０ｃは上下方向に多段に配置されており、貯水槽４０ａに貯留された処理水は、吸引管４１ａを介して汲み上げポンプ４２ａによって汲み上げられ、貯水槽４０ａの上部に配置された活性炭処理槽４３ａに流し込まれる。これとともに、貯水槽４０ａに貯留された処理水は、吸引管４１ｂを介して汲み上げポンプ４２ｂによって汲み上げられ、貯水槽４０ａよりも上方に位置する貯水槽４０ｂの上部に配置された活性炭処理槽４３ｂに流し込まれる。さらに、貯水槽４０ｂに貯留された処理水は、吸引管４１ｃを介して汲み上げポンプ４２ｃによって汲み上げられ、貯水槽４０ｂよりも上方に位置する貯水槽４０ｃの上部に配置された活性炭処理槽４３ｃに流し込まれる。
なお、上述した活性炭処理槽４３は、貯水槽４０の大きさによって、複数配置することができる。
【００４３】
このように、上下方向に多段に配置された貯水槽４０ａ、貯水槽４０ｂ、貯水槽４０ｃに対して、複数の汲み上げポンプ４２ａ、４２ｂ、４２ｃを用いることによって、汲み上げ能力の拡大を図り、浄化作用の実効を高めることができる。このような事情は、一次循環脱色槽２０における汲み上げポンプ２２、二次循環脱色槽３０における汲み上げポンプ３２についても同様である。
【００４４】
図９に、車両搭載型または仮設型としての実施形態を示す。
図９に示す実施形態では、トイレハウス１０１と処理槽１０２とから形成されており、処理槽１０２には、曝気槽１０５、濾過槽１０６、循環脱色槽１０８、貯水槽１０９が設けられている。
トイレハウス１０１内に設置された便器１０３から、バキューム吸引により汚物が吸引管１０４を介して曝気槽１０５に流れ込む。この構成では、バキューム吸引により汚物が順次曝気槽１０５に流れ込み、一度に大量に流れ込むことがないため、図１に示す汚物貯留槽２と一時貯留槽１４を必要としない。また、曝気槽１０５、循環脱色槽１０８、貯水槽１０９に対してヒータ１０７が設けられており、このヒータ１０７によって曝気槽１０５、循環脱色槽１０８、貯水槽１０９の温度が適温に保たれ、曝気槽１０５、循環脱色槽１０８、貯水槽１０９内の微生物が良好な条件化で繁殖し、曝気槽１０５、循環脱色槽１０８、貯水槽１０９での浄化が促進する。ヒータ１０７は、曝気槽１０５と、循環脱色槽１０８および貯水槽１０９との間にフィルムヒータを内蔵する構造であり、１つのフィルムヒータによって、曝気槽１０５と、循環脱色槽１０８および貯水槽１０９の両面を暖めることができる。
なお、ヒータ１０７は、曝気槽１０５、循環脱色槽１０８、貯水槽１０９のそれぞれに対して、その全体または一部に設けることもできる。
車両搭載型または仮設型として利用する場合には、重量や使用温度条件について厳しい要求がなされることが多いが、バキューム吸引とすることによって構造を簡単にして軽量化を実現できるとともに、ヒータ１０７を設けることによって、低温環境下で使用する場合にも浄化の効果を充分に発揮することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、汚水の浄化過程において生成される汚泥を効果的に回収するとともに、この汚泥をほぼ完全に分解して消滅させることが可能な汚水浄化装置として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施形態に係る汚水浄化装置の構成を示す図である。
【図２】汚物貯留槽の構造を示す図である。
【図３】汚泥回収装置の構造を示す図である。
【図４】濾過槽の第一実施形態を示す図である。
【図５】濾過槽の第二実施形態を示す図である。
【図６】一次循環脱色槽の構造を示す図である。
【図７】活性炭処理槽の構造を示す図である。
【図８】汲み上げポンプを上下方向に多段に配置した構成図である。
【図９】車両搭載型または仮設型としての実施形態を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１ 便器
２ 汚物貯留槽
３ ポンプ
４ 汚水管
５ 曝気槽
６ 空気供給管
７ 空気供給部
８ 接触材
９ 汚泥回収管
１０ 汚泥回収装置
１１ 汚水管
１２ 排水管
１３ 濾過槽
１４ 一時貯留槽
１５ 排水管
２０ 一次循環脱色槽
２１ 吸引管
２２ 汲み上げポンプ
２３ 活性炭処理槽
２９ 排水管
３０ 二次循環脱色槽
３１ 吸引管
３２ 汲み上げポンプ
３３ 活性炭処理槽
３９ 排水管
４０ 、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ 貯水槽
４１、４１ａ、４１ｂ、４１ｃ 吸引管
４２、４２ａ、４２ｂ、４２ｃ 汲み上げポンプ
４３、４３ａ、４３ｂ、４３ｃ 活性炭処理槽
５０ ポンプ
５１ 再生水供給管
５２ 再生水貯留槽
５５ 金網
５６ 異物
６０ 筒体
６１ 網状体
６２ コック
６３ 汚水管
６４ ポンプ
６５ コック
６６ 汚水管
７０ 排水口
７１ 網状箱
７２ 容器
７３ 回転台
７４ 網状箱
７５ 回転中心
８０ａ 第一槽
８０ｂ 第二槽
８０ｃ 第三槽
８０ｄ 第四槽
８１ａ、８１ｂ、８１ｃ 仕切り
８２ａ、８２ｂ、８２ｃ 切り欠き
８３ａ、８３ｂ、８３ｃ 切り欠き
９０ 槽
９１ 仕切り金網
９２ 活性炭
９３ 流入口
９４ 流出口
１０１ トイレハウス
１０２ 処理槽
１０３ 便器
１０４ 吸引管
１０５ 曝気槽
１０６ 濾過槽
１０７ ヒータ
１０８ 循環脱色槽
１０９ 貯水槽
【特許請求の範囲】
【請求項１】
便器から流れ込む屎尿を微生物の作用により分解する曝気槽と、前記曝気槽で処理された処理水を濾過する濾過槽と、前記濾過槽を通った処理水が流入する循環脱色槽と、前記循環脱色槽に沈殿する汚泥を分解し脱色する活性炭処理槽と、前記循環脱色槽から送られた処理水を貯留する貯水槽と、前記貯水槽に貯留された処理水を汲み上げて便器に再生水として流し込むポンプとを備えた汚水浄化装置。
【請求項２】
前記曝気槽に存在する未分解の汚泥を回収する汚泥回収装置が設けられていることを特徴とする請求項１記載の汚水浄化装置。
【請求項３】
前記濾過槽は、網状箱が容器内に複数配置されて形成され、所定の時間が経過すると、前記網状箱が平行移動されることを特徴とする請求項１または２記載の汚水浄化装置。
【請求項４】
前記濾過槽は、容器内に設けられた回転台上に網状箱が複数配置されて形成され、所定の時間が経過すると、前記網状箱が回転台上で回転することを特徴とする請求項１または２記載の汚水浄化装置。
【請求項５】
前記循環脱色槽は、仕切りによって隔てられた複数の槽からなり、前記仕切りの上方の一部には第一の切り欠きが設けられるとともに、前記仕切りの下方の一部には第二の切り欠きが設けられ、前記第一の切り欠きは前記第二の切り欠きよりも大きいことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の汚水浄化装置。
【請求項６】
前記活性炭処理槽は、複数の槽が仕切り金網によって仕切られた構造であり、それぞれの槽に活性炭が充填されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の汚水浄化装置。
【請求項７】
前記貯水槽と前記循環脱色槽のいずれか一方または両方には、汚泥を汲み上げポンプにより吸引する吸引管が設けられ、前記汲み上げポンプは処理水の水面上に浮遊する浮遊台上に設置されていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の汚水浄化装置。
【請求項８】
前記貯水槽と前記循環脱色槽のいずれか一方または両方は、上下方向に多段に配置されており、それぞれの貯水槽または循環脱色槽に貯留された処理水は、それぞれの貯水槽または循環脱色槽に配置された汲み上げポンプによって汲み上げられることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の汚水浄化装置。
【請求項９】
前記曝気槽と前記循環脱色槽と前記貯水槽とに対してヒータが設けられていることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の汚水浄化装置。
【請求項１】
便器から流れ込む屎尿を微生物の作用により分解する曝気槽と、前記曝気槽で処理された処理水を濾過する濾過槽と、前記濾過槽を通った処理水が流入する循環脱色槽と、前記循環脱色槽に沈殿する汚泥を分解し脱色する活性炭処理槽と、前記循環脱色槽から送られた処理水を貯留する貯水槽と、前記貯水槽に貯留された処理水を汲み上げて便器に再生水として流し込むポンプとを備えた汚水浄化装置。
【請求項２】
前記曝気槽に存在する未分解の汚泥を回収する汚泥回収装置が設けられていることを特徴とする請求項１記載の汚水浄化装置。
【請求項３】
前記濾過槽は、網状箱が容器内に複数配置されて形成され、所定の時間が経過すると、前記網状箱が平行移動されることを特徴とする請求項１または２記載の汚水浄化装置。
【請求項４】
前記濾過槽は、容器内に設けられた回転台上に網状箱が複数配置されて形成され、所定の時間が経過すると、前記網状箱が回転台上で回転することを特徴とする請求項１または２記載の汚水浄化装置。
【請求項５】
前記循環脱色槽は、仕切りによって隔てられた複数の槽からなり、前記仕切りの上方の一部には第一の切り欠きが設けられるとともに、前記仕切りの下方の一部には第二の切り欠きが設けられ、前記第一の切り欠きは前記第二の切り欠きよりも大きいことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の汚水浄化装置。
【請求項６】
前記活性炭処理槽は、複数の槽が仕切り金網によって仕切られた構造であり、それぞれの槽に活性炭が充填されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の汚水浄化装置。
【請求項７】
前記貯水槽と前記循環脱色槽のいずれか一方または両方には、汚泥を汲み上げポンプにより吸引する吸引管が設けられ、前記汲み上げポンプは処理水の水面上に浮遊する浮遊台上に設置されていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の汚水浄化装置。
【請求項８】
前記貯水槽と前記循環脱色槽のいずれか一方または両方は、上下方向に多段に配置されており、それぞれの貯水槽または循環脱色槽に貯留された処理水は、それぞれの貯水槽または循環脱色槽に配置された汲み上げポンプによって汲み上げられることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の汚水浄化装置。
【請求項９】
前記曝気槽と前記循環脱色槽と前記貯水槽とに対してヒータが設けられていることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の汚水浄化装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−１３７１３９（Ｐ２０１０−１３７１３９Ａ）
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３１４２７１（Ｐ２００８−３１４２７１）
【出願日】平成２０年１２月１０日（２００８．１２．１０）
【出願人】（５０４２７０３０１）東和安全産業株式会社 (4)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月１０日（２００８．１２．１０）
【出願人】（５０４２７０３０１）東和安全産業株式会社 (4)
【Ｆターム（参考）】
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