JP4016933B2 - 循環式水洗トイレシステム - Google Patents

Description

本発明は循環式水洗トイレシステムに関し、詳細には微生物により汚水を浄化する循環式水洗トイレシステムに関する。

従来の循環式水洗トイレシステムによれば、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・脱窒処理を行い、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、脱色されたろ過水を洗浄水として再度利用している。このような循環式水洗トイレシステムでは、水を有効に再利用できるので、水道水の使用量を著しく節約できる。また、汚水を排出しないため、下水処理が完備していない場所（例えば、山の頂上など）でも使用可能であり、環境汚染などの心配もない。

しかし、このような従来の循環式水洗トイレシステムでは、汚水が排出されずにシステム内を循環するため、トイレの使用頻度が高い場合には、し尿量が増加し、システム内の総水量が増加する。また、システム内の総水量が、さらに増加した場合には、生物処理槽などの各槽から、汚水が溢れしてしまい、システム本体の運転を停止しなければならなかった。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）。この浄化システムでは、ろ過部材によって浄化された浄化水は溜槽に貯留され、その水位が所定水位に達すると、その所定水位を超えた水量だけが、オーバーフロー口から蒸発槽に向かって流れ込む。そして、蒸発槽に流れこんた余剰水は、超音波振動によって霧化され、浄化システム内の水量が減少する仕組みとなっている。
実公平６−１７８８９号公報

しかしながら、特許文献１に記載の水洗トイレの浄化システムでは、溜槽の水面レベルがオーバーフロー口よりも高くなると、浄化水がここから気化手段にオーバーフローするようになっており、溜槽の水面レベルのみで余剰水の気化をコントロールしているため、総水量を安定化させることが困難であった。すなわち、トイレの使用頻度が高い場合には、溜槽の浄化水が循環ポンプによりシスタンクに頻繁に供給されるため、溜槽の水面レベルがオーバーフロー口よりも高くなることが少なくなり、余剰水を気化できない。また、逆にトイレの使用頻度が低い場合には、浄化水を過剰に気化させるからである。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、システム内の総水量を安定的に維持できる循環式水洗トイレシステムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の循環式水洗トイレシステムでは、水洗便器からの汚水を受け入れ、汚水中の有機物を分解するとともに硝化および脱窒処理する生物処理槽と、当該生物処理槽で処理された生物処理水を固液分離するろ過槽と、当該ろ過槽で固液分離されたろ過水を脱色処理する脱色槽とを有し、当該脱色槽で脱色された処理水を洗浄水として前記水洗便器に循環させるとともに、前記脱色槽からのオーバーフロー水を前記生物処理槽に戻すようにした循環式水洗トイレシステムにおいて、前記ろ過槽と前記脱色槽との間に設けられ、前記ろ過槽により固液分離されたろ過水を受け入れて貯留するとともにろ過水の一部を蒸発させる、前記脱色槽と連通した蒸発槽と、当該蒸発槽内に設けられ、ろ過水の一部を蒸発させるための蒸発手段と、前記生物処理槽内に設けられ、前記生物処理槽の水位を検出する第一の水位検出手段と、前記蒸発槽内に設けられ、前記蒸発槽の水位を検出する第二の水位検出手段と、前記第一の水位検出手段により検出される前記生物処理槽の水位が予め設定された下限水位を超えており、かつ、前記第二の水位検出手段により検出される前記蒸発槽の水位も予め設定された下限水位を超えている場合に、前記蒸発手段を動作させる蒸発制御手段とを備えている。

また、請求項２に記載の循環式水洗トイレシステムでは、請求項１に記載の発明の構成に加えて、前記第一の水位検出手段により検出される前記生物処理槽の水位が予め設定された上限水位を超えた場合には、トイレの使用を禁止する警報手段を備えている。

さらに、請求項３に記載の循環式水洗トイレシステムでは、請求項１又は２に記載の発明の構成に加えて、前記第一の水位検出手段により検出される前記生物処理槽の水位を下限水位と上限水位との間で複数の領域に区分し、一方、前記蒸発手段として複数のものを設定し、前記第一の水位検出手段により検出される前記生物処理槽の水位が、上限水位に近い領域ほど動作させる前記蒸発手段の数を多くし、下限水位に近い領域ほど動作させる前記蒸発手段の数を少なくするように制御することを特徴とする。

また、請求項４に記載の循環式水洗トイレシステムでは、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明の構成に加えて、前記生物処理槽、前記ろ過槽、前記蒸発槽および前記脱色槽のうち、少なくとも一つの槽から自然蒸発する水蒸気を収集して凝縮し、水に変換して前記生物処理槽に返送する凝縮手段と、前記第一の水位検出手段により検出される前記生物処理槽の水位が下限水位以下になった場合に、前記凝縮手段を動作させる凝縮制御手段とを備えている。

本発明の請求項１に記載の循環式水洗トイレシステムでは、水洗便器から受け入れた汚水中の有機物およびアンモニアを生物処理槽で有機物分解および硝化・脱窒処理を行い、生物処理水としてろ過槽に送出される。次いで、生物処理水はろ過槽で固液分離される。固液分離されたろ過水は、脱色槽に送られて脱色槽にてオゾンガスが吹き込まれて脱色処理され、洗浄水として再度水洗便器で使用される。また、脱色槽からのオーバーフロー水は、生物処理槽に返送される。そして、ろ過槽と脱色槽との間には、脱色槽と連通する蒸発槽が設けられている。そして、生物処理槽には槽内の水位を検出する第一の水位検出手段が設けられ、蒸発槽にも槽内の水位を検出する第二の水位検出手段が設けられている。さらに、蒸発槽にはろ過水の一部を蒸発する蒸発手段が設けられている。そして、蒸発制御手段は、第一の水位検出手段により検出される生物処理槽の水位が、予め設定された下限水位を超えており、かつ、第二の水位検出手段により検出される蒸発槽の水位も予め設定された下限水位を超えている場合に蒸発手段を動作させる。具体的には、トイレの使用頻度が高い場合は、生物処理槽内の水位が高くなり、システム内の総水量が増加するので、蒸発槽内の蒸発手段を動作させて、ろ過水の一部を蒸発させる。したがって、システム内の総水量を減少させることができる。また、蒸発槽は、大量のろ過水を貯留しながら、槽全体で水分を蒸発させるので、余剰水を効率的に気化させることができ、システム内の総水量を適切に保つことができる。さらに、蒸発手段は生物処理槽には設けず、蒸発槽に設けられているので、生物処理槽の水素イオン濃度に影響を与えない。したがって、微生物活性に影響を与えることなく、システム内の総水量を安定的に維持することができる。さらに、蒸発槽の水位が下限水位以下になった場合、蒸発制御手段は、蒸発手段の動作を停止させるので、蒸発槽及びこれに連通する脱色槽内の処理水が不足するのを防止することができる。

また、請求項２に記載の循環式水洗トイレシステムでは、請求項１に記載の発明の効果に加えて、生物処理槽の水位が上限水位を超えた場合には、警報手段がトイレの使用を禁止する。したがって、生物処理槽の水位が上昇して、生物処理槽から汚水が溢れてしまうのを防止することができる。

また、請求項３に記載の循環式水洗トイレシステムでは、請求項１又は２に記載の発明の効果に加えて、生物処理槽の水位は、下限水位と上限水位との間で複数の領域に区分されており、第一の水位検出手段が検出する水位が含まれる領域によって、蒸発制御手段は、複数の蒸発手段を各々制御する。したがって、生物処理槽の水位の大きな変動にも迅速に対応できる。さらに、複数の蒸発手段を各々制御するので、蒸発槽での蒸発量を細かく調整することができる。また、第一の水位検出手段が検出した生物処理槽の水位が、上限水位に近い領域ほど動作させる蒸発手段の数を多くするように、蒸発制御手段は、複数の蒸発手段を各々制御する。したがって、生物処理槽の水位の大きな変動にも迅速に対応でき、生物処理槽の水位が高いほど蒸発槽での蒸発量を多くできる。さらに、第一の水位検出手段が検出した生物処理槽の水位が含まれる領域が、下限水位に近い領域ほど、動作させる蒸発手段の数を少なくするように、蒸発制御手段は、複数の蒸発手段を各々制御する。したがって、生物処理槽の水位が低いほど水分の蒸発量を低くすることができる。こうして、生物処理槽の水位は、上限水位と下限水位との範囲内になるように制御されるため、生物処理槽から汚水が溢れたりするのを防止することができる。

また、請求項４に記載の循環式水洗トイレシステムでは、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明の効果に加えて、凝縮手段は、生物処理槽の水位が下限水位以下になった場合に、生物処理槽、ろ過槽、蒸発槽および脱色槽のうち、少なくとも一つの槽から自然蒸発する水蒸気を収集して凝縮するため、循環式水洗トイレシステム内の総水量が不足するのを防止することができる。また、その凝縮手段の動作は、凝縮制御手段によって制御され、第一の水位検出手段により検出された生物処理槽の水位が下限水位以下になった場合に、凝縮手段が動作する。したがって、生物処理槽の水位が下限水以下になった場合のみ、各槽から自然蒸発する水蒸気を収集し、凝縮装置により凝縮させて生物処理槽に戻すので、生物処理槽内の水位を再度上昇させて回復させることができる。

以下、本発明を循環式水洗トイレシステム１に適用した第１の実施形態について、図面に基づいて説明する。図１は、本発明の第１の実施形態である循環式水洗トイレシステム１の概念図であり、図２は、本発明の第１の実施形態である循環式水洗トイレシステム１の構成図である。なお、本発明の第１の実施形態の循環式水洗トイレシステム１は、水洗便器５から排出される汚水を、生物処理および脱色処理し、その処理水を水洗便器５の洗浄水として再度使用できる無排水型のトイレシステムである。

はじめに、循環式水洗トイレシステム１の概略構成について説明する。図１および図２に示すように、循環式水洗トイレシステム１は、水洗便器５と、水洗便器５から排出される汚水を受け入れ、微生物による有機物分解およびアンモニアの硝化・脱窒処理を行う生物処理槽６と、当該生物処理槽６で処理された生物処理水をろ過するろ過槽７と、当該ろ過槽７でろ過されたろ過水を貯留し、そのろ過水の一部を蒸発させる蒸発槽８と、当該蒸発槽８と連通し、ろ過水をオゾンによって脱色処理（酸化処理）する脱色槽９と、当該脱色槽９によって脱色処理された処理水を、水洗便器５に洗浄水として供給するポンプ１２とから構成されている。

さらに、図１および図２に示すように、循環式水洗トイレシステム１には、生物処理槽６に圧縮空気を供給するブロワー２３、蒸発槽８に圧縮空気を供給するブロワー２５、ろ過槽７に圧縮空気を供給するブロワー２４が各々設けられている。また、生物処理槽６および蒸発槽８には、各槽の水位を検出するためのフロートスイッチが複数設けられ、生物処理槽６内には、上限フロートスイッチ３０および下限フロートスイッチ３３、蒸発槽８内には、下限フロートスイッチ４１が設けられている。さらに、ろ過槽７には、生物処理水のｐＨ（水素イオン濃度）を検出するｐＨセンサ４が設けられている。そして、生物処理槽６および蒸発槽８の各水位と、ろ過槽７のｐＨに基づいて、各ブロワーの動作を各々制御する制御装置１１が設けられている。また、生物処理槽６，ろ過槽７，蒸発槽８および脱色槽９から回収して得られた水蒸気を凝縮して凝縮水を生成し、その凝縮水を生物処理槽６に供給する凝縮装置５０が設けられている。さらに、トイレの入り口には、トイレ使用者に使用禁止を報知する警告ランプ４５が設けられている。

次に、生物処理槽６について説明する。この生物処理槽６では、水洗便器５からの汚水が流入し、微生物による有機物分解と、硝化・脱窒処理とが各々行われる。図２に示すように、生物処理槽６の、汚水が流入する側の内壁面６ａには、上面が開口する箱型の除去スクリーン３が設けられている。この除去スクリーン３は、網目状になっており、汚水中の大きな夾雑物を除去する。そして、生物処理槽６の底面の略中央には、水中ポンプ１４が設けられている。この水中ポンプ１４は、モータを駆動させて水流を形成することにより、生物処理槽６内の汚泥を撹拌する。さらに、水中ポンプ１４の上方には、複数の生分解性プラスチック板を内部に収納する収納ケース１８が、チェーン２１，２１によって、生物処理槽６の上部から吊るされている。この収納ケース１８は網目状になっているため、水中ポンプ１４が形成する汚泥の流れはケース内を通過できる。なお、生分解性プラスチック板は、収納ケース１８内に１０枚収納されており、収納ケース１８内の底面に対して垂直に立つようにして並列に収納されている。したがって、収納ケース１８内を通過する汚泥は、生分解性プラスチック板の表面および裏面に接触しながら、収納ケース１８内を通過する。なお、生分解性プラスチック板の役割については後述する。

さらに、図２に示すように、生物処理槽６の底部には、散気管２３ａ，２３ｂが、水中ポンプ１４を中央に挟むようにして設けられている。そして、散気管２３ａは、除去スクリーン３の下方に位置するように設けられている。さらに、除去スクリーン３の下方からは、散気管２３ａから放出される気泡が上昇し、除去スクリーン３の網目を通過する。したがって、除去スクリーン３の網目には夾雑物による目詰まりが生じにくい。そして、散気管２３ａ，２３ｂは、ブロワー２３に接続され、ブロワー２３は制御装置１１に接続されている。このブロワー２３は、制御装置１１の制御により、圧縮空気を生成し、その圧縮空気を散気管２３ａ，２３ｂに各々供給する。そして、散気管２３ａ，２３ｂからは多数の気泡が放出され、生物処理槽６内の汚泥が曝気されるようになっている。

また、生物処理槽６の底部には、生物処理槽６内の生物処理水を汲み上げ、ろ過槽７に供給する水中ポンプ１５が設けられている。この水中ポンプ１５は、水中ポンプ１４と同種の一般的な水中ポンプである。さらに、生物処理槽６の槽内には、上限水位を検出する上限フロートスイッチ３０と、下限水位を検出する下限フロートスイッチ３３とが各水位地点に各々設けられている。これらの上限フロートスイッチ３０，下限フロートスイッチ３３は、一般的なフロートスイッチである。これらのフロートスイッチは、図示外の可動ウエイト，マグネット，リードスイッチからなるセンサを内部に備える。そして、生物処理槽６の水位に応じてリードスイッチのＯＮ、ＯＦＦが切り替わるようになっている。上限フロートスイッチ３０は、生物処理槽６の水位が上限水位以下になるとオフ信号を、上限水位を超えるとオン信号を制御装置１１に出力する。一方、下限フロートスイッチ３３は、生物処理槽６の水位が下限水位以下になるとオフ信号を、下限水位を超えるとオン信号を制御装置１１に出力する。さらに、このような上限フロートスイッチ３０，下限フロートスイッチ３３は、制御装置１１に接続されている。また、制御装置１１は、上限フロートスイッチ３０および下限フロートスイッチ３３が出力するオン、オフ信号に基づいて、生物処理槽６の水位を判断する。そして、以上のような構成からなる生物処理槽６には、硝化菌および脱窒菌などの微生物が常在する汚泥が貯留する。なお、図１および図２に示す上限フロートスイッチ３０と、下限フロートスイッチ３３とが、「第一の水位検出手段」に相当する。

次に、ろ過槽７について説明する。このろ過槽７では、生物処理槽６の水中ポンプ１５から供給される生物処理水のろ過処理が行われる。図２に示すように、ろ過槽７での生物処理水の固液分離は、ろ過槽７の内部に設けられたろ過膜２８によって行われる。ろ過槽７の水位は、蒸発槽８の水位より高めに設定されているため、ろ過槽７と蒸発槽８との水頭圧による圧力差が生じ、ろ過槽７の生物処理水は、ろ過膜２８によって固液分離され、そのろ過水は、蒸発槽８に自然流入する。

また、図２に示すように、ろ過槽７には、ｐＨセンサ４が設けられている。そして、ｐＨセンサ４は、制御装置１１に接続されている。このｐＨセンサ４は、生物処理水のｐＨを検出し、そのｐＨの検出値を検出信号に変換して、制御装置１１に出力する。さらに、ろ過膜２８およびｐＨセンサ４の下方には、ブロワー２４に接続された散気管２４ａが設けられている。ブロワー２４は常時稼働するため、ブロワー２４から供給される圧縮空気は、散気管２４ａから放出され、気泡となって上昇する。そして、散気管２４ａから放出された気泡により、ろ過膜２８およびｐＨセンサ４の電極周囲に付着する汚泥が取り除かれる。したがって、ろ過膜２８の汚泥による目詰まりを防止でき、さらに、ｐＨセンサ４の汚泥付着による感度不良などを防止できる。また、ろ過膜２８で固液分離されて、ろ過槽７に残存する残留高濃度汚泥は、水中ポンプ１５から生物処理水が供給される際に水量が増加し、ろ過槽７よりオーバーフローして、図示外の返送汚泥管により、生物処理槽６に返送される。

次に、蒸発槽８について説明する。この蒸発槽８では、ろ過槽７によってろ過されたろ過水を一時的に貯留し、そのろ過水の一部を蒸発させて、循環式水洗トイレシステム１の総水量の調整を行う。図２に示すように、蒸発槽８には、槽内の下限水位を検出する下限フロートスイッチ４１が槽内に予め設定された下限水位地点に設けられている。さらに、下限フロートスイッチ４１は、制御装置１１に接続されている。そして、制御装置１１は、下限フロートスイッチ４１が出力する検出信号に基づいて、蒸発槽８の水位を判断する。なお、下限フロートスイッチ４１は、上限フロートスイッチ３０，下限フロートスイッチ３３と同種のフロートスイッチを使用する。そして、下限フロートスイッチ４１は、蒸発槽８の水位が下限水位以下になるとオフ信号を、下限水位を超えるとオン信号を制御装置１１に出力する。なお、図２に示す下限フロートスイッチ４１が、「第二の水位検出手段」に相当する。

さらに、図２に示すように、蒸発槽８の底部には、ブロワー２５に接続された散気管２５ａが設けられている。そして、ブロワー２５が、圧縮空気を生成し、その生成した圧縮空気を散気管２５ａに供給する。さらに、散気管２５ａから気泡が放出されると、蒸発槽８内のろ過水が曝気される。そして、蒸発槽８内のろ過水が曝気されることにより、水分が蒸発し、蒸発槽８内の水量が減少する。そして、ブロワー２５の動作は、制御装置１１によって制御されることにより、蒸発槽８内の水分の蒸発量が調整される。

次に、蒸発槽８と連通する脱色槽９について説明する。この脱色槽９では、ろ過槽７から供給されるろ過水のオゾンによる脱色および殺菌処理などが行われる。図２に示すように、蒸発槽８と、脱色槽９とを仕切る内壁の下部近傍には、互いの槽が連通する連通口４７が設けられている。そして、蒸発槽８に貯留するろ過水は、連通口４７を通じて、脱色槽９に自然に流入する。さらに、脱色槽９の底部には、オゾン発生器２０に接続された散気管２０ａが設けられている。そして、オゾン発生器２０が稼働する時、散気管２０ａからはオゾンの気泡が水中に連続的に放出される。さらに、ろ過水がオゾンによって酸化処理されると、ろ過水中の色度成分が分解されてろ過水が脱色される。なお、オゾン処理前のろ過水は、薄い黄色を呈しているが、オゾン処理されることにより、ほぼ透明の処理水を得ることができる。また、オゾンによる酸化処理の効果は、色素成分の分解（脱色）に加え、ろ過水中に含まれる難分解性有機物を易分解性有機物に変換する効果がある。さらに、生物処理槽６での硝化処理が十分ではなく、アンモニアから硝酸に変化しきれなかった亜硝酸に対して、オゾンから酸素を付与することにより硝酸に変換する効果がある。

そして、図２に示すように、脱色槽９でオゾン処理された処理水は、ポンプ１２によって汲み上げられ、洗浄水として水洗便器５に供給される。なお、トイレの使用頻度が低い場合には、水洗便器５では洗浄水が使用されない上、ろ過槽７から蒸発槽８にろ過水が供給され続けるため、脱色槽９は処理水で満タン状態になる。この場合、オゾン処理水の一部はオーバーフロー水として、図示外の配管により再度生物処理槽６に返送される。したがって、返送されたオーバーフロー水中の易分解性有機物および硝酸は、生物処理槽６において、易分解性有機物は分解され、硝酸は脱窒菌により脱窒される。

次に、警告ランプ４５について説明する。この警告ランプ４５は、使用者にわかりやすい位置（例えば、トイレの入り口付近）に設けられる。図１および図２に示すように、警告ランプ４５は、制御装置１１に接続されている。そして、警告ランプ４５は、制御装置１１から出力される制御信号に基づいて点灯する。さらに、制御装置１１は、生物処理槽６の水位が上限水位を超えた場合に、警告ランプ４５を点灯させる。そして、使用者にトイレの使用禁止を報知する。したがって、生物処理槽６から汚水が溢れるのを事前に防止することができる。なお、第１の実施形態の循環式水洗トイレシステム１の警告を報知する警告手段は、警告ランプ４５であるが、警告ランプ４５に併せて音声ブザーなどを設けてもよく、警告ランプ４５にかえて音声ブザーのみを設けてもよい。なお、図１および図２に示す警告ランプ４５が、「警報手段」に相当する。

次に、制御装置１１について説明する。この制御装置１１には、ブロワー２３，２５、上限フロートスイッチ３０，下限フロートスイッチ３３，下限フロートスイッチ４１，ｐＨセンサ４および凝縮装置５０が各々接続されている。そして、制御装置１１は、生物処理水のｐＨに基づくブロワー２３の制御と、生物処理槽６および蒸発槽８の各水位に基づくブロワー２５の制御とをそれぞれ行っている。また、制御装置１１は、凝縮装置５０の動作を制御することにより、各槽から蒸発する水蒸気を凝縮水に変換して生物処理槽６に供給する。また、図示しないが、制御装置１１は、中央処理演算装置としてのＣＰＵと、各種プログラムなどを記憶する読み出し専用のメモリであるＲＯＭと、実行中のプログラムを一時的に記憶したり、各種データなどを記憶する読み出しおよび書き込み可能なメモリであるＲＡＭとを備えている。なお、制御装置１１の制御動作については後述する。なお、図２に示す、制御装置１１が、「蒸発制御手段」、「凝縮制御手段」に相当する。

次に、凝縮装置５０について説明する。この凝縮装置５０は、生物処理槽６、ろ過槽７、蒸発槽８および脱色槽９から回収して得られる水蒸気を凝縮し、凝縮して得られた凝縮水を生物処理槽６に供給する。そして、生物処理槽６には、生物処理槽６内の水蒸気が流入する流入管５４が設けられ、ろ過槽７には、ろ過槽７内の水蒸気が流入する流入管５５が設けられている。さらに、蒸発槽８には、蒸発槽８内の水蒸気が流入する流入管５６が設けられ、脱色槽９には、脱色槽９内の水蒸気が流入する流入管５７が設けられている。そして、流入管５４，５５，５６および５７の水蒸気が通過する下流側の各先端部は、一本の流入管５２に連結され、その流入管５２の下流側先端部は、凝縮装置５０に接続されている。したがって、各槽から蒸発する水蒸気は、流入管５４〜５７を各々通過して、流入管５２で合流し、さらに凝縮装置５０に流れ込むようになっている。そして、凝縮装置５０では、流入した水蒸気が凝縮されて凝縮水に変換され、変換された凝縮水は、凝縮水供給管５１から生物処理槽６に供給される。なお、図１および図２に示す凝縮装置５０が、「凝縮手段」に相当する。

そして、図１および図２に示すように、凝縮装置５０は、制御装置１１に接続され、制御装置１１の制御信号に基づいて、凝縮装置５０の動作が制御されている。また、凝縮装置５０が動作しない場合は、凝縮装置５０に流入する水蒸気は、凝縮装置５０に設けられた排気口（図示外）から外部に放出される。さらに、凝縮装置５０の水蒸気の凝縮方法は、様々な形態のものが適用可能であり、例えばコンプレッサーで水蒸気に圧力をかけ、凝縮してもよい。また、コンピュータのＣＰＵの冷却装置や、冷蔵庫などに利用されているペルチェ素子などを用いて、冷却して液化するようにしてもよい。なお、制御装置１１の凝縮装置５０の制御については後述する。

次に、生物処理槽６における微生物処理について説明する。生物処理槽６における微生物処理は、汚水中の有機物分解に加え、硝化菌による硝化処理、および脱窒菌による脱窒処理が行われる。具体的には、水洗便器５から流入する汚水中のアンモニアは、硝化菌によって硝酸に変換される。そして、硝化されて生成した硝酸は、脱窒菌によって脱窒され、大気中に放出される。特に、脱窒菌は、汚水中の有機物を資化源（エネルギー源）として利用することにより、脱窒処理を行う。ここで例えば、循環式水洗トイレシステム１の使用頻度が低い場合は、生物処理槽６への汚水の流入量が減少するため、汚水中の有機物濃度は一時的に低下することがある。このように汚水中の有機物濃度が低い状態が継続する場合は、脱窒菌は十分な脱窒処理を行うことができない。そこで、汚水中の有機物濃度が低い場合、脱窒菌は、収納ケース１８に収容された生分解性プラスチック板を資化源として利用する。したがって、生物処理槽６の汚水の有機物濃度は、生分解性プラスチック板の投入により、少なくとも脱窒菌が脱窒処理に必要な濃度に常時確保されている。また、生分解性プラスチック板は、微生物によって分解されるので、収納ケース１８を水面より引き上げ、生分解性プラスチック板を定期的に補充する。なお、第１の実施形態の生分解性プラスチック板は、収納ケース１８に１０枚収納されているが、生分解性プラスチック板の枚数は、汚水中の有機物濃度を考慮して決定するのが好ましい。

次に、微生物活性とｐＨとの関係について説明する。上述したように、図２に示す生物処理槽６の汚水には、好気性の硝化菌と、嫌気性の脱窒菌とが存在する。そして、生物処理槽６の汚水を好気的条件下にすると、硝化菌の活性が優勢となり、硝化菌により生成された硝酸が汚水に蓄積され、ｐＨは低下する。また、汚水を嫌気的条件下にすると、脱窒菌の活性が優勢となり、汚水に蓄積された硝酸は脱窒されるので、前者とは反対にｐＨは上昇する。また、これら硝化菌および脱窒菌の活性は、ｐＨに大きく依存する。例えば、硝化菌の活性が最も高くなる至適ｐＨは一般的に６．５〜８．０と言われ、脱窒菌の活性の至適ｐＨは７．０〜８．５と言われている。したがって、ｐＨが７〜８の範囲内にあれば、硝化・脱窒処理は安定して行われる。そこで、制御装置１１は、ろ過槽７に設けられたｐＨセンサ４が検出する生物処理水のｐＨに基づいて、生物処理槽６のブロワー２３の動作を制御する。そして、生物処理槽６の曝気量を制御し、ｐＨが７〜８付近になるように調整する。なお、第一の実施形態の制御装置１１では、ブロワー２３を動作させるｐＨの閾値をｐＨ７．５に設定して、生物処理槽６内のｐＨを制御している。

次に、制御装置１１によるブロワー２３の制御について、図２を参照して説明する。まず、ろ過槽７に設けられたｐＨセンサ４が、生物処理槽６から汲み上げられた生物処理水のｐＨを検出する。そして、ｐＨセンサ４は、ｐＨ検出値を検出信号として、制御装置１１に出力する。さらに、制御装置１１は、そのｐＨセンサ４から出力された検出信号に基づくｐＨ検出値が、７．５を超えているかどうかを判断する。そして、生物処理水のｐＨが７．５を超えている場合は、生物処理槽６内のｐＨが高いので、汚水中の硝酸濃度が低く、脱窒処理が進んでいることが考えられる。さらに、硝化処理を行う硝化菌の活性が低下しているとも考えられる。そこで、制御装置１１は、ブロワー２３に動作を「オン」とするための制御信号を送信する。すると、ブロワー２３が動作を開始し、ブロワー２３から供給される圧縮空気は、散気管２３ａ，２３ｂから生物処理槽６内に放出される。すると、汚水が好気的条件下になり、好気性菌である硝化菌の活性が高くなり、嫌気性菌である脱窒菌の活性が抑えられるので、ｐＨが低下する。

また、生物処理水のｐＨが７．５以下の場合は、生物処理槽６内のｐＨが低いので、汚水中の硝酸濃度が高く、硝化処理が進んでいることが考えられる。さらに、脱窒処理を行う脱窒菌の活性が低下していることも考えられる。そこで、制御装置１１は、ブロワー２３に動作を「オフ」とするための制御信号を送信する。すると、ブロワー２３は動作を停止する。そして、汚水が嫌気的条件下になり、嫌気性菌である脱窒菌の活性が高くなり、好気性菌である硝化菌の活性が抑えられるので、ｐＨが上昇する。こうして制御装置１１は、ｐＨセンサ４の検出結果と、ｐＨの閾値とを比較して、ブロワー２３の動作を制御することにより、生物処理槽６内のｐＨを制御し、硝化菌および脱窒菌の活性を調整する。

次に、本発明の要部である生物処理槽６の水位の調整について説明する。第１の実施形態の循環式水洗トイレシステム１では、トイレの使用頻度が高い場合、水洗便器５から生物処理槽６への汚水の流入量は多くなる。そして、汚水の流入量が多いと、生物処理槽６の水位は上昇し、それに伴ってシステム内の総水量が多くなる。さらに、生物処理槽６の水位が上昇した場合、放っておけば、生物処理槽から汚水が溢れてしまい、トイレの使用を中止しなければならない。そこで、本発明の第１の実施形態である循環式水洗トイレシステム１の制御装置１１は、生物処理槽６および蒸発槽８の各水位を検出し、その検出された水位に基づいて、蒸発槽８に設けられたブロワー２５の動作を制御する。そして、ブロワー２５によって、蒸発槽８内のろ過水が曝気され、ろ過水から蒸発する水蒸気量が調整されることにより、システム内の総水量が適正に調整される。

また、それとは反対に、トイレの使用頻度が低い場合、または各槽から蒸発する水蒸気量が多い場合は、システム内の総水量が少なくなり、特に生物処理槽６の水位が低下した場合は、微生物処理能力の低下を招く。このような場合、制御装置１１は凝縮装置５０を動作させる。そして、各槽から蒸発する水蒸気を回収して、凝縮装置５０にて水蒸気を凝縮させることにより、凝縮水を生成する。次いで、その凝縮水を生物処理槽６に供給することにより、水量の減少を抑えることができる。

次に、制御装置１１における、ブロワー２５、凝縮装置５０および警告ランプ４５の制御について、図２乃至図４を参照して説明する。図３は、生物処理槽６および蒸発槽８の各水位領域に基づく、ブロワー２５、凝縮装置５０および警告ランプ４５の動作について示した表であり、図４は、制御装置１１の、ブロワー２５、凝縮装置５０および警告ランプ４５の制御について示すフローチャートである。図２に示すように、生物処理槽６には、上限フロートスイッチ３０、下限フロートスイッチ３３が設けられている。そして、図３に示すように、生物処理槽６の水位において、上限水位と、下限水位とを各々設定する。さらに、上限水位を超える領域を「領域Ａ」，下限水位を超えて上限水位以下までの領域を「領域Ｂ」，下限水位以下の領域を「領域Ｃ」として設定する。また、図２に示すように、蒸発槽８にも同様に、下限フロートスイッチ４１が設けられている。そして、図３に示すように、蒸発槽８の水位において、下限水位を設定する。さらに、下限水位を超える領域を「領域ア」，下限水位以下の領域を「領域イ」として設定する。そして、図３に示すように生物処理槽６の水位および蒸発槽８の水位が、領域Ａ〜Ｃおよび領域ア、イのいずれに該当するかを制御装置１１が判断することにより、ブロワー２５、凝縮装置５０および警告ランプ４５の動作を制御する。

図４のフローチャートに示すように、具体的には、まず、生物処理槽６において、上限フロートスイッチ３０，下限フロートスイッチ３３のオン、オフ信号を各々受信する。そして、受信したオン、オフ信号より、生物処理槽６の水位が、図３に示す「領域Ａ」、「領域Ｂ」、「領域Ｃ」のいずれの領域に該当するか判断する（Ｓ１）。さらに、蒸発槽８において、下限フロートスイッチ４１のオン、オフ信号を各々受信する（Ｓ２）。そして、受信したオン、オフ信号より、蒸発槽８の水位が、図３に示す「領域ア」、「領域イ」のいずれの領域に該当するか判断する。

そして、生物処理槽６の水位が、領域Ａ内かどうかを判断する（Ｓ３）。生物処理槽６の水位が領域Ａ内にあれば（Ｓ３：ＹＥＳ）、生物処理槽６に予め設定された上限水位を超えている。水位が上限水位を超えると、生物処理槽６から汚泥が溢れてしまう危険性があり、トイレの使用を禁止する必要性があると判断するものである。したがって、警告ランプ４５に運転信号を送信し、運転信号を受けた警告ランプ４５は点灯する（Ｓ７）。警告ランプ４５が点灯することにより、トイレの使用禁止を使用者に報知する。よって、生物処理槽６には、水洗便器５から汚水が流入することがないので、生物処理槽６の水位が、これ以上上昇するのを防止することができる。

次に、蒸発槽８の水位が、領域ア内かどうかを判断する（Ｓ８）。蒸発槽８の水位が領域ア内にあると、蒸発槽８の予め設定された下限水位を超えている。よって、生物処理槽６および蒸発槽８の水位はいずれも高いため、システム内の総水量を減少させる必要があると判断するものである。そして、蒸発槽８の水位が領域ア内であれば（Ｓ８：ＹＥＳ）、ブロワー２５を運転させて、凝縮装置５０を停止させる（Ｓ１３）。ブロワー２５の運転により、蒸発槽８内のろ過水の一部が蒸発する。よって、蒸発槽８の水位が低下し、システム全体の総水量が減少する。さらに、生物処理槽６の水位も低下する。また、蒸発槽８の水位が領域ア内でない場合は（Ｓ８：ＮＯ）、水位は領域イ内であるので、蒸発槽８内の水位は予め設定された下限水位以下である。蒸発槽８の水位が下限水位以下になると、全体の水量が減少していると判断するものである。よって、ブロワー２５，凝縮装置５０を停止させる（Ｓ１２）。

また、生物処理槽６の水位が、領域Ａ内にはない場合（Ｓ３：ＮＯ）、水位は、上限水位以下であるので、警告ランプ４５に停止信号を送信し、警告ランプ４５を消灯させる（Ｓ４）。そして、生物処理槽６の水位が、領域Ｂ内であるかどうかを判断する（Ｓ５）。水位が領域Ｂ内であれば（Ｓ５：ＹＥＳ）、生物処理槽６の水位は、予め設定された下限水位を超えている。さらに、生物処理槽６に併せ、蒸発槽８の水位が領域ア内かどうかを判断する（Ｓ６）。蒸発槽８の水位が、領域ア内であれば（Ｓ６：ＹＥＳ）、蒸発槽８の水位も下限水位を超えているので、生物処理槽６の水位をこれ以上上昇させないためにも、システム内の水量を低下させる必要があるものと判断し、ブロワー２５を運転させ、凝縮装置５０を停止させる（Ｓ１１）。よって、蒸発槽８のろ過水の一部は蒸発するので、システム内の総水量が減少する。また、蒸発槽８の水位が、領域ア内にない場合（Ｓ６：ＮＯ）、領域イ内にあるので、ブロワー２５、凝縮装置５０を共に停止させる（Ｓ１０）。

また、生物処理槽６の水位が、領域Ａ内にも領域Ｂ内にもない場合（Ｓ３：ＮＯ、Ｓ５：ＮＯ）、水位は領域Ｃ内にある。生物処理槽６の水位が領域Ｃ内にある場合、トイレの使用頻度が低く、生物処理槽６に汚水がほとんど流入していないか、夏場などで気温が高く、水分の蒸発量が多いことが考えられる。このような場合は、ブロワー２５を停止させ、凝縮装置５０を運転させる（Ｓ９）。凝縮装置５０が運転すると、各槽から蒸発する水蒸気は、凝縮装置５０により凝縮され、凝縮水となって、生物処理槽６に供給される。したがって、システム内の総水量が適切に保持される。

このように、ブロワー２５，凝縮装置５０は、生物処理槽６および蒸発槽８の各水位に基づいて動作し、循環式水洗トイレシステム１内の総水量を、曝気および凝縮により調整する。なお、循環式水洗トイレシステム１内の各槽に貯留する汚水または処理水は、季節によって、水分が蒸発しやすい時期と、蒸発しにくい時期とがある。したがって、夏場のように水分が蒸発しやすい時期には、生物処理槽６に設定される下限水位を高めに設定する。すると、ブロワー２５の運転により、水分が過度に蒸発するのを防ぐことができる。また、夏場とは反対に冬場のように水分が蒸発しにくい場合には、下限水位を低めに設定して、蒸発量が多くなるように設定する。また、下限水位は、生物処理槽６の下限水位のみならず、蒸発槽８の下限水位も、状況に応じて設定を変えるようにしてもよい。

以上説明したように、第１の実施形態の循環式水洗トイレシステム１によれば、制御装置１１は、生物処理槽６の水位、および蒸発槽８の水位を、各フロートスイッチにより検出する。そして、生物処理槽６および蒸発槽８の各水位が高い場合は、ブロワー２５を動作させ、蒸発槽８内のろ過水を曝気して、ろ過水の一部を蒸発させる。そして、ろ過水の蒸発量を調整することにより、生物処理槽６の水位を適正に調整し、循環式水洗トイレシステム１内の総水量を適正に調整することができる。さらに、生物処理槽６から汚水が溢れたりするのを未然に防ぐことができるので、循環式水洗トイレシステム１全体の運転を停止させる必要がない。

また、トイレの使用頻度が低く、生物処理槽６および蒸発槽８の水位が低い場合、凝縮装置５０を運転させる。凝縮装置５０が運転されると、各槽から蒸発する水蒸気は、凝縮装置５０により凝縮され、凝縮水となって、生物処理槽６に供給される。そして、システム内の総水量が適切に保持される。さらに、ブロワー２５は生物処理槽６には設けず、蒸発槽８に設けられているので、生物処理槽６の汚水中の水素イオン濃度に影響を与えない。したがって、微生物活性に影響を与えることなく、生物処理槽６の水位を調整することができる。このように、循環式水洗トイレシステム１内を循環する水量は、適切に調整されるため、微生物処理を安定して行うことができる。

次に、本発明の第２の実施形態の循環式水洗トイレシステム１００について説明する。第２の実施形態の循環式水洗トイレシステム１００では、生物処理槽６の水位および蒸発槽８の水位に基づいて、蒸発槽８に設けられた３つの蒸発手段（ブロワー２５，ブロワー２６，ヒータ２７）を各々制御する。また、生物処理槽６の水位において、上限水位、下限水位に加え、これらの間で第１の水位と、第２の水位とを各々設定し、水位領域をさらに細かく分割することにより、各水位領域に応じた適切な蒸発量を調整するものである。

はじめに、第２の実施形態である循環式水洗トイレシステム１００の概略構成について図５を参照して説明する。図５は、本発明の第２の実施形態である循環式水洗トイレシステム１００の構成図である。図５に示すように、循環式水洗トイレシステム１００の構成は、第１の実施形態の循環式水洗トイレシステム１の構成とほぼ同じ構成からなり、生物処理槽６および蒸発槽８において異なる構成を備える。なお、以下の説明において、第１の実施形態の循環式水洗トイレシステム１と異なる構成についてのみ説明し、同じ構成部分は省略するものとする。図５に示すように、第２の実施形態の循環式水洗トイレシステム１００の蒸発槽８には、ブロワー２５に接続された散気管２５ａと、ブロワー２６に接続された散気管２６ａと、ヒータ２７とが設けられている。そして、これらのブロワー２５、ブロワー２６およびヒータ２７は、制御装置１１０に接続されている。また、ヒータ２７は、加熱することにより、ろ過水を蒸発させるものである。なお、散気管２５ａ、または散気管２６ａは、固定型の散気管であるが、蒸発槽８の水位に合わせて移動し、水面付近を曝気する（上部曝気）移動型の散気管を用いてもよい。

そして、生物処理槽６の水位を検出するフロートスイッチは、第１の実施形態では上限フロートスイッチ３０および下限フロートスイッチ３３の２つであったが、第２の実施形態の生物処理槽６では、上限フロートスイッチ３０と下限フロートスイッチ３３との間に、第１フロートスイッチ３１、第２フロートスイッチ３２が設けられている。そして、第１フロートスイッチ３１は、上限水位側の水位地点に設けられ、第２フロートスイッチ３２は下限水位側の水位地点に設けられている。そして、第１フロートスイッチ３１，第２フロートスイッチ３２は、他のフロートスイッチ（第１フロートスイッチ３１、第２フロートスイッチ３２）と同様に、制御装置１１０に接続されている。こうして、制御装置１１０は、上限フロートスイッチ３０、第１フロートスイッチ３１、第２フロートスイッチ３２および下限フロートスイッチ３３の検出信号に基づいて、生物処理槽６の水位を検出する。

次に、制御装置１１０における、ブロワー２５、ブロワー２６、ヒータ２７、凝縮装置５０および警告ランプ４５の制御について、図５乃至図７を参照して説明する。図６は、生物処理槽６および蒸発槽８の各水位領域に基づく、ブロワー２５、ブロワー２６，ヒータ２７、凝縮装置５０および警告ランプ４５の動作について示した表であり、図７は、制御装置１１の、ブロワー２５、ブロワー２６、ヒータ２７、凝縮装置５０および警告ランプ４５の制御について示すフローチャートである。図６に示すように、生物処理槽６の水位において、上限水位と、第１水位と、第２水位と、下限水位とが各々設定されている。そして、上限水位を超える領域を「領域Ａ」，第１水位を超えて上限水位以下の領域を「領域Ｂ」、第２水位を超えて第１水位以下の領域を「領域Ｃ」、下限水位を超えて第２水位以下の領域を「領域Ｄ」、下限水位以下の領域を「領域Ｅ」として５つの領域に分割する。また、図６に示すように、蒸発槽８の水位においては、第１の実施形態と同様に、下限水位を設定することにより、下限水位を超える領域を「領域ア」，下限水位以下の領域を「領域イ」として設定する。そして、生物処理槽６および蒸発槽８の各水位に基づいて、ブロワー２５、ブロワー２６、ヒータ２７、凝縮装置５０および警告ランプ４５の動作が予め設定されている。

次に、具体的な制御装置１１０の動作について、図６および図７を参照して説明する。まず、生物処理槽６において、上限フロートスイッチ３０，第１フロートスイッチ３１，第２フロートスイッチ３２および下限フロートスイッチ３３のオン、オフ信号を各々受信する（Ｓ２１）。そして、受信したオン、オフ信号より、生物処理槽６の水位が、図６に示す「領域Ａ」、「領域Ｂ」、「領域Ｃ」、「領域Ｄ」、「領域Ｅ」のいずれの領域に該当するかを判断する。さらに、蒸発槽８において、下限フロートスイッチ４１のオン、オフ信号を各々受信する（Ｓ２２）。そして、受信したオン、オフ信号より、蒸発槽８の水位が、図６に示す「領域ア」、「領域イ」のいずれの領域に該当するかを判断する。

そして、生物処理槽６の水位が、領域Ａかどうかを判断する（Ｓ２３）。生物処理槽６の水位が、領域Ａ内にあれば（Ｓ２３：ＹＥＳ）、警告ランプ４５に運転信号を送信する（Ｓ２８）。次いで、運転信号を受けて、警告ランプ４５は点灯する。警告ランプ４５が点灯することにより、トイレの使用禁止を使用者に報知する。よって、生物処理槽６には、水洗便器５から汚水が流入することがないので、生物処理槽６の水位が、これ以上上昇するのを防止することができる。

次に、蒸発槽８の水位が、領域アかどうかを判断する（Ｓ３２）。そして、蒸発槽８の水位が領域ア内であれば（Ｓ３２：ＹＥＳ）、ブロワー２５，ブロワー２６およびヒータ２７を運転させて、凝縮装置５０は停止させる（Ｓ４１）。ブロワー２５，ブロワー２６およびヒータ２７の全てを運転させるので、蒸発槽８内のろ過水の蒸発量を多くすることができる。そして、蒸発槽８の水位が低下し、システム全体の総水量が減少する。さらに、生物処理槽６の水位も低下する。また、蒸発槽８の水位が領域ア内でない場合は（Ｓ３２：ＮＯ）、水位は領域イ内であるので、ブロワー２５，ブロワー２６，ヒータ２７および凝縮装置５０を停止させる（Ｓ４０）。

また、生物処理槽６の水位が、領域Ａ内にはない場合（Ｓ２３：ＮＯ）、水位は、上限水位以下であるので、警告ランプ４５に停止信号を送信し、警告ランプ４５を消灯させる（Ｓ２４）。そして、生物処理槽６の水位が、領域Ｂ内であるかどうかを判断する（Ｓ２５）。水位が領域Ｂ内であれば（Ｓ２５：ＹＥＳ）、生物処理槽６の水位は、予め設定された下限水位を超えている。また、生物処理槽６に併せ、蒸発槽８の水位が領域ア内かどうかを判断する（Ｓ３１）。蒸発槽８の水位が、領域ア内であれば（Ｓ３１：ＹＥＳ）、蒸発槽８の水位も下限水位を超えているので、システム内の水量を低下させる必要性があるものと判断し、ブロワー２５，ブロワー２６，ヒータ２７の全てを運転させ、凝縮装置５０は停止させる（Ｓ３９）。よって、蒸発槽８のろ過水の一部は大量に蒸発するので、システム内の水量が急速に減少する。また、蒸発槽８内の水位が、領域ア内にない場合（Ｓ３１：ＮＯ）、領域イ内にあるので、ブロワー２５、ブロワー２６，ヒータ２７および凝縮装置５０を全て停止させる（Ｓ３８）。

また、生物処理槽６の水位が、領域Ａ内および領域Ｂ内にはない場合（Ｓ２３：ＮＯ，Ｓ２５：ＮＯ）、水位が領域Ｃにあるかどうかを判断する（Ｓ２６）。水位が領域Ｃ内であれば（Ｓ２６：ＹＥＳ）、生物処理槽６の水位は、上限水位と下限水位との中間水位辺りにある。さらに、生物処理槽６に併せ、蒸発槽８の水位が領域ア内かどうかを判断する（Ｓ３０）。蒸発槽８の水位が、領域ア内であれば（Ｓ３０：ＹＥＳ）、蒸発槽８の水位も下限水位を超えているので、システム内の水量を低下させる必要性があるものと判断し、ブロワー２５およびブロワー２６を運転させ、ヒータ２７および凝縮装置５０を停止させる（Ｓ３７）。よって、蒸発槽８のろ過水の蒸発量はやや減少するので、システム内の水量はやや緩やかに減少する。また、蒸発槽８の水位が、領域ア内にない場合（Ｓ３０：ＮＯ）、領域イ内にあるので、ブロワー２５、ブロワー２６，ヒータ２７および凝縮装置５０を全て停止させる（Ｓ３６）。

また、生物処理槽６の水位が、領域Ａ内，領域Ｂおよび領域Ｃ内にはない場合（Ｓ２３：ＮＯ、Ｓ２５：ＮＯ、Ｓ２６：ＮＯ）、水位が領域Ｄ内にあるかどうかを判断する（Ｓ２７）。水位が領域Ｄ内であれば（Ｓ２７：ＹＥＳ）、生物処理槽６の水位は、上限水位と下限水位との中間水位よりもやや低い水位辺りにある。そして、生物処理槽６に併せ、蒸発槽８の水位が領域ア内かどうかを判断する（Ｓ２９）。蒸発槽８の水位が、領域ア内であれば（Ｓ２９：ＹＥＳ）、蒸発槽８の水位は下限水位を超えているので、システム内の水量を少し低下させる必要性があるものと判断し、ブロワー２５のみを運転させ、ブロワー２６，ヒータ２７および凝縮装置５０を停止させる（Ｓ３５）。よって、蒸発槽８のろ過水の蒸発量は少量となり、システム内の水量はかなり緩やかに減少する。また、蒸発槽８内の水位が、領域ア内にない場合（Ｓ２９：ＮＯ）、領域イ内にあるので、ブロワー２５、ブロワー２６，ヒータ２７および凝縮装置５０を全て停止させる（Ｓ３４）。

また、生物処理槽６の水位が、領域Ａ内，領域Ｂ，領域Ｃおよび領域Ｄ内にはない場合（Ｓ２３：ＮＯ，Ｓ２５：ＮＯ，Ｓ２６：ＮＯ，Ｓ２７：ＮＯ）、水位は領域Ｅにあると判断される（Ｓ２７：ＮＯ）。この時、生物処理槽６の水位は、下限水位以下であるため、システム内の水量は不足していると判断するものである。したがって、蒸発槽８での曝気および加熱を止め、各槽から蒸発する水蒸気を回収して、生物処理槽６に戻すように制御する。そこで、ブロワー２５、ブロワー２６，ヒータ２７を全て停止させ、凝縮装置５０のみを運転させる（Ｓ３３）。すると、蒸発槽８のろ過水の蒸発量は少量となり、一方、各槽から蒸発する水蒸気は、凝縮装置５０にて凝縮水に変換され、生物処理槽６に供給される。こうして、システム内の水量は減少せず、生物処理槽６の水位の低下を抑えることができる。

以上説明したように、第２の実施形態の循環式水洗トイレシステム１００よれば、生物処理槽６の水位および蒸発槽８の水位に基づいて、蒸発槽８に設けられた３つの蒸発手段（ブロワー２５，ブロワー２６，ヒータ２７）を各々制御する。そして、生物処理槽６の水位において、上限水位、下限水位に加え、第１の水位と、第２の水位とを設定し、水位領域をさらに細かく分割することにより、各水位領域に対応した蒸発量を各々調整する。したがって、生物処理槽６の水位の変動に対して、蒸発量を細かく調整することができる。また、生物処理槽６の水位の変動を小さくすることができるので、汚水の微生物処理を安定して持続させることができる。

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。例えば、生物処理槽６のｐＨが低く、脱窒菌の活性が低いような場合、またはシステム立ち上げ時のような場合に、易分解性有機物を供給する供給ポンプを設けてもよい。また、それら供給ポンプを制御装置により制御するようにしてもよい。

また、第１および第２の実施形態の生物処理槽６は一槽からなるが、例えば二槽からなる生物処理槽を設け、曝気量制御によって、好気槽（硝化槽）と嫌気槽（脱窒槽）とに分けてもよい。また、二槽のみならず、複数の槽からなる生物処理槽を設けてもよい。そして、各槽にブロワーを設け、ｐＨに応じて、各々の動作を制御するようにしてもよい。

さらに、第１および第２の実施形態の脱色槽９と水洗便器５との間に、オゾン脱色処理された処理水を一時的に貯蔵する処理水タンクなどを設けてもよい。

また、第１および第２の実施形態の制御装置１１，１１０は、ブロワー２３を動作させるｐＨの閾値をｐＨ７．５に設定して、生物処理槽６内のｐＨを制御しているが、この閾値は自由に設定可能である。また、ｐＨの閾値を複数設け、ｐＨセンサにより検出されたｐＨと各閾値とを互いに比較することにより、複数のブロワーを各々制御するようにしてもよい。また、ｐＨの上限値（例えば、ｐＨ８）および下限値（例えば、ｐＨ７）を設定して、検出されたｐＨ値と、各設定値とを比較することにより、ブロワーを制御するようにしてもよい。

さらに、第１および第２の実施形態のｐＨセンサ４は、ろ過槽７に設けられているが、ろ過槽７，生物処理槽６，蒸発槽８および脱色槽９のいずれの槽に設けてもよい。また、このｐＨセンサ４を、ろ過槽７，生物処理槽６，蒸発槽８および脱色槽９の全ての槽に設けてもよい。さらに、ｐＨセンサ４を、汚泥または処理水が流れる管路内に設けてもよい。

本発明の循環式水洗トイレシステムは、トイレに限らず、生活排水および工業排水などの排水処理にも利用できる。

本発明の第１の実施形態である循環式水洗トイレシステム１の概念図である。 本発明の第１の実施形態である循環式水洗トイレシステム１の構成図である。 生物処理槽６および蒸発槽８の各水位領域に基づく、ブロワー２５、凝縮装置５０および警告ランプ４５の動作について示した表である。 制御装置１１の、ブロワー２５、凝縮装置５０および警告ランプ４５の制御について示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態である循環式水洗トイレシステム１００の構成図である。 生物処理槽６および蒸発槽８の各水位領域に基づく、ブロワー２５、ブロワー２６，ヒータ２７、凝縮装置５０および警告ランプ４５の動作について示した表である。 制御装置１１の、ブロワー２５、ブロワー２６、ヒータ２７、凝縮装置５０および警告ランプ４５の制御について示すフローチャートである。

符号の説明

１ 循環式水洗トイレシステム
５ 水洗便器
６ 生物処理槽
７ ろ過槽
８ 蒸発槽
９ 脱色槽
１１ 制御装置
２５ ブロワー
２６ ブロワー
２７ ヒータ
３０ 上限フロートスイッチ
３３ 下限フロートスイッチ
４１ 下限フロートスイッチ
４５ 警告ランプ
５０ 凝縮装置
１００ 循環式水洗トイレシステム
１１０ 制御装置

Claims (4)

1. 水洗便器からの汚水を受け入れ、汚水中の有機物を分解するとともに硝化および脱窒処理する生物処理槽と、当該生物処理槽で処理された生物処理水を固液分離するろ過槽と、当該ろ過槽で固液分離されたろ過水を脱色処理する脱色槽とを有し、当該脱色槽で脱色された処理水を洗浄水として前記水洗便器に循環させるとともに、前記脱色槽からのオーバーフロー水を前記生物処理槽に戻すようにした循環式水洗トイレシステムにおいて、
   前記ろ過槽と前記脱色槽との間に設けられ、前記ろ過槽により固液分離されたろ過水を受け入れて貯留するとともにろ過水の一部を蒸発させる、前記脱色槽と連通した蒸発槽と、
   当該蒸発槽内に設けられ、ろ過水の一部を蒸発させるための蒸発手段と、
   前記生物処理槽内に設けられ、前記生物処理槽の水位を検出する第一の水位検出手段と、
   前記蒸発槽内に設けられ、前記蒸発槽の水位を検出する第二の水位検出手段と、
   前記第一の水位検出手段により検出される前記生物処理槽の水位が予め設定された下限水位を超えており、かつ、前記第二の水位検出手段により検出される前記蒸発槽の水位も予め設定された下限水位を超えている場合に、前記蒸発手段を動作させる蒸発制御手段と
   を備えたことを特徴とする循環式水洗トイレシステム。
2. 前記第一の水位検出手段により検出される前記生物処理槽の水位が予め設定された上限水位を超えた場合には、トイレの使用を禁止する警報手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の循環式水洗トイレシステム。
3. 前記第一の水位検出手段により検出される前記生物処理槽の水位を下限水位と上限水位との間で複数の領域に区分し、
   一方、前記蒸発手段として複数のものを設定し、
   前記第一の水位検出手段により検出される前記生物処理槽の水位が、上限水位に近い領域ほど動作させる前記蒸発手段の数を多くし、下限水位に近い領域ほど動作させる前記蒸発手段の数を少なくするように制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の循環式水洗トイレシステム。
4. 前記生物処理槽、前記ろ過槽、前記蒸発槽および前記脱色槽のうち、少なくとも一つの槽から自然蒸発する水蒸気を収集して凝縮し、水に変換して前記生物処理槽に返送する凝縮手段と、
   前記第一の水位検出手段により検出される前記生物処理槽の水位が下限水位以下になった場合に、前記凝縮手段を動作させる凝縮制御手段と
   を備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の循環式水洗トイレシステム。

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