JP4139766B2 - 排出物処理システムの改造方法 - Google Patents

Description

本発明は、排出物処理システム、排出物処理方法、及び排出物処理システムの改造方法に関する。

現在、河川、湖沼、貯水池、内湾等の公共用水域の富栄養化が進み、アオコや赤潮等の発生等が深刻な問題となっている。この富栄養化を抑制するためには、公共用水域の汚濁負荷の５０−７０％近くを占めている生活排水の高度処理が欠かせない。ここで、生活排水とは、し尿と、し尿以外の台所排水や風呂排水等の生活雑排水と、を合わせたものである。

ところで、現在日本国内には７００万基以上の単独処理浄化槽が設置されていると言われている。この単独処理浄化槽は、生活排水の内し尿のみを浄化処理するものである。したがって、単独処理浄化槽が設置された家庭等からは生活雑排水が公共用水域に垂れ流しとなっており、また、し尿を処理する単独処理浄化槽からも多くの汚濁負荷が流出している。このため、このような単独処理浄化槽による排出物処理システムを、生活排水の高度処理が可能な新しい排出物処理システムに転換することが急務となっている。

そして、このような単独処理浄化槽に代わる排出物処理システムとして、し尿と生活雑排水とを併せて処理する合併処理浄化槽を用いたシステムが知られている。

しかしながら、単独処理浄化槽を合併処理浄化槽に変換等するためのコストは非常に高く、また、合併処理浄化槽からの処理済み水のＢＯＤ、窒素、りん等の濃度も十分に低減されるわけではない。

また、単独処理浄化槽や合併処理浄化槽による処理方法は、再資源化可能なし尿等のバイオマスを水洗により希釈することを前提とした方法であり、水資源を多量に消費し、また、処理水量及び処理負荷が増えることにより排水処理コストも増大する。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、し尿及び生活雑排水を、低コストで、かつ、環境への負荷が十分に少なくなるように処理できる排出物処理システム、排出物処理方法及びこの排出物処理システムの実現のための排出物処理システムの改造方法を提供することを目的とする。

本発明に係る排出物処理システムは、し尿及び生活雑排水を処理する排出物処理システムであって、し尿を多孔質材と混合して攪拌するし尿処理装置と、生活雑排水を土壌と接触させる生活雑排水処理装置と、を備え、生活雑排水処理装置は、土壌の層を内部に有し生活雑排水が前記土壌の層の上部に供給される容器と、容器から処理済み水を排出させることにより、土壌の層の上部が常時空気に暴露し、かつ、土壌の層の下部が常時前記生活雑排水に浸漬されるように容器内の水位を調節する手段と、を有する。

また、本発明に係る排出物処理方法は、し尿及び生活雑排水を処理する排出物処理方法であって、し尿を多孔質材と混合して攪拌するし尿処理工程と、生活雑排水を土壌と接触させる生活雑排水処理工程と、を備え、生活雑排水処理工程は、容器内に形成された土壌の層の上部に生活雑排水を供給するステップと、容器から処理済み水を排出させることにより、土壌の層の上部が常時空気に暴露し、かつ、土壌の層の下部が常時前記生活雑排水に浸漬されるように容器内の水位を調節するステップと、を有する。

また、本発明に係る排出物処理システムの改造方法は、水洗トイレで発生したし尿を含む排水を単独処理浄化槽で処理して排出する一方、生活雑排水を浄化槽で処理することなく排出する排出物処理システムの改造方法であって、生活雑排水を単独処理浄化槽内に導く供給ラインを設ける供給ライン設置工程と、単独処理浄化槽内に土壌を投入する単独処理浄化槽改造工程と、水洗トイレを、し尿を多孔質材と混合して攪拌するし尿処理装置と交換する水洗トイレ交換工程と、を備える。

これらの発明によれば、し尿処理装置やし尿処理工程において、し尿が多孔質材と混合して攪拌されることによりし尿の脱水乾燥や微生物によるし尿の発酵・分解が起こり、し尿を腐植化、堆肥化することができる。このため、このようにして得られた堆肥を緑農地等に散布することができ、し尿に由来する炭素、窒素、炭素、りん等の成分を土壌中に固形物としてリサイクルすることができる。言い換えると、し尿由来の有機物、窒素、リン等がほとんど排水中に排出されない。

また、生活雑排水処理装置や生活雑排水処理方法において、生活雑排水を土壌と接触させることにより、生活雑排水から懸濁物質、有機物、りん、窒素等を十分に除去することができる。このとき、合併処理浄化槽を用いた場合と異なり、し尿を生活雑排水と混合しないので、生活雑排水を処理する生活雑排水処理装置の処理負荷がそれほど大きくならない。したがって、生活雑排水処理装置を小型化することができ、生活雑排水処理装置の設置のイニシャルコストが十分に低くなるのに加えて、処理済み水に含まれて排出される有機物、窒素、リン等の量を、単独処理浄化槽を用いた場合の排水や、合併処理浄化槽を用いた場合の排水に比べて十分低くすることができる。

特に、し尿のみを処理する既設の単独処理浄化槽を、し尿及び生活雑排水を処理する合併処理浄化槽に交換する場合には、処理すべき水量及び負荷が増えるので合併処理浄化槽の容積を単独処理浄化槽の容積よりも大型化することが不可避となる。したがって、コストが非常に高くなり、単独処理浄化槽から合併処理浄化槽への交換が進みにくい一つの原因となっている。

しかしながら、本発明において、生活雑排水処理装置ではし尿を処理しないので、生活雑排水処理装置の容積は、既設置の単独処理浄化槽の容積と同等またはそれ以下で十分な場合が多い。したがって、本発明の改造方法のように、既設の単独処理浄化槽を改造、すなわち、既設の単独処理浄化槽内に土壌を投入し、この土壌に対して生活雑排水を供給して生活雑排水処理装置とすることにより、既設の単独処理浄化槽よりも大きな槽を新設せずに本発明の排出物処理システムを実現できる。したがって、単独処理浄化槽による排出物処理システムから、し尿及び生活雑排水の両方を高度処理する排出物処理システムへの転換が極めて低コストで可能となる。

ここで、生活雑排水処理装置は土壌の層を有し、土壌の層に対して生活雑排水を土壌の層の厚み方向と交差する方向に流通させることが好ましい。

また、生活雑排水処理工程において、土壌の層に対して生活雑排水を土壌の層の厚み方向と交差する方向に流通させることが好ましい。

また、単独処理浄化槽改造工程では、単独処理浄化槽内に土壌の層を形成し、土壌の層に対して供給ラインからの生活雑排水が土壌の層の厚み方向と交差する方向に流通するように、生活雑排水の流路を構成することが好ましい。

これらによれば、曝気の必要性がなくなる程度まで土壌の層を薄くしつつ十分効率よく土壌と生活雑排水とを接触できる。

また、生活雑排水処理装置は土壌の層を上下方向に複数段有し、最上段の土壌の層から順に、生活雑排水を各土壌の層に対して土壌の層の厚み方向と交差する方向に流通させることが好ましい。

また、生活雑排水処理工程において、上下方向に複数段配置された土壌の層に対し、最上段の土壌の層から順に、生活雑排水を各土壌の層に対して土壌の層の厚み方向と交差する方向に流通させることが好ましい。

また、単独処理浄化槽改造工程では、土壌の層を上下方向に複数段形成し、最上段の土壌の層から順に、供給ラインからの生活雑排水が各土壌の層に対して土壌の層の厚み方向と交差する方向に流通するように生活雑排水の流路を構成することが好ましい。

これらによれば、生活雑排水が各土壌の層内を順番に流れて十分に長い距離土壌と接触する。したがって、コンパクトかつ十分な処理能力を有する処理装置が実現される。

このとき、生活雑排水処理装置や、生活雑排水処理工程において、土壌の層の底面は、生活雑排水の流通方向に沿って下る傾斜面とされることが好ましい。

また、単独処理浄化槽改造工程では、土壌の層の底面を、生活雑排水の流通方向に沿って下る傾斜面とすることが好ましい。

これらによって、各土壌の層における排水性が高まるため生活雑排水が流れやすくなり、目詰まりしにくくなる。

また、生活雑排水処理装置は、土壌の層が形成された容器を有し、容器内に生活雑排水を供給して土壌の層を所定時間生活雑排水で浸漬した後、容器内から生活雑排水を排出させるものであっても良い。

また、生活雑排水処理工程において、土壌の層が形成された容器内に生活雑排水を供給し土壌の層を所定時間生活雑排水で浸漬した後、容器内から生活雑排水を排出してもよい。

また、単独処理浄化槽改造工程では、単独処理浄化槽内に土壌の層を形成し、土壌の層を供給ラインからの生活雑排水で浸漬でき、かつ、浸漬した生活雑排水を単独処理浄化槽から排出可能に、生活雑排水の流路を構成しても良い。

これらによれば、容器や改造後の単独処理浄化槽内の土壌に生活雑排水が浸漬することにより生活雑排水中の汚濁負荷が減少する。そして、その後処理済みの生活雑排水を排出すると、土壌が空気に暴露する。したがって、この操作を繰り返すことにより、曝気装置等を用いることなく、簡単な構造及び操作で生活雑排水の処理が好適に行える。

また、生活雑排水処理装置、生活雑排水処理工程、及び単独処理浄化槽改造工程において、土壌として、焼赤玉土、鹿沼土、ゼオライト、軽石、黒ボク土等の団粒土壌を用いると、土壌中を生活雑排水が流通し易いため、目詰まりをより起こしにくくなって、メンテナンスコストを削減できる。

ここで、団粒とは、粘土，砂，シルト，及び有機物などを構成要素とする高次の土壌粒子集合体のことをいう。団粒の構造を備えた土壌は孔隙に富んでおり、透水性や通気性が高い。

また、し尿処理装置、し尿処理工程、及び水洗トイレ交換工程において、多孔質材として、おがくず、椰子殻、籾殻等の主として有機物により形成された有機多孔質材を用いることが好ましい。

この場合、このような多孔質材自身も堆肥化されるので、し尿処理装置の残渣を堆肥として緑農地等に散布するのに好適となる。なかでも、多孔質材として、し尿の発酵分解用の担体としての能力が極めて高いおがくずを用いることが好ましい。

また、し尿処理装置やし尿処理工程では、生ごみを投入してもよく、この生ごみも多孔質材との混合攪拌により、発酵・分解が起こり、生ごみの腐植化、堆肥化が行える。

本発明によれば、し尿及び生活雑排水を、低コストで、かつ、環境への負荷を十分に少なくして処理できる。

以下、図面を参照しながら本発明のトイレ装置について、その好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同一または相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

（第一実施形態）
本発明に係る排出物処理システムの第一の実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。

本実施形態の排出物処理システム１００は、図１に示すように、人１が生活する家屋２で発生した、し尿１６及び生活雑排水１８を処理するものであり、し尿１６を処理して堆肥化するトイレ装置（し尿処理装置）２０と、生活雑排水１８を処理する生活雑排水処理装置５０と、を備えている。

ここで、生活雑排水１８とは、生活排水のうち、し尿１６を除くもののことである。

トイレ装置２０は、トイレ４内に設置されている。トイレ装置２０は、糞１１や尿１２を合わせたし尿１６とおがくず３０ａとを混合・攪拌することにより堆肥１９を生成する。生成した堆肥１９は、適宜、家庭菜園３等に散布される。

一方、生活雑排水処理装置５０は、家屋２の近くの地中に埋設されており、風呂場５の浴槽５ａからの排水１３や台所６のシンク６ａからの排水１４を合わせた生活雑排水１８を、ライン８を通して受け入れて土壌層１０１，１０２，１０３，１０４と接触させて処理し、処理済み液をライン９を通して排水溝９０に排出する。

続いて、図２を参照して、トイレ装置２０について説明する。

トイレ装置２０は、便器４ａ、便器４ａと連通する容器２４、容器２４内に設けられたスクリュー２６、スクリュー２６を回転させるモータ２８、おがくず等の多孔質材３０ａが蓄えられている多孔質材用容器３０、容器２４内のガスを吸引するファン３２、及びトイレ装置２０を制御する制御装置３６を主として備えている。このトイレ装置２０は、バイオトイレとも言われ、し尿を処理する際に水を加えない非水洗式のトイレである。

便器４ａは、人が排泄する糞１１や尿１２を受けて、下方に接続された容器２４に供給する。

容器２４は、便器４ａから供給された糞１１や尿１２を受け入れる、プラスチック製や金属製の容器である。容器２４内には、容器２４外に設けられたモータ２８によって水平軸周りに回転するスクリュー２６が設けられており、容器２４内の内容物２４ｂが攪拌される。

また、容器２４には、開閉可能なフタ２４ａが設置されており、必要に応じて容器２４の内部の点検や内部からの堆肥１９等の取出が可能となっている。

多孔質材用容器３０には、多孔質材３０ａが蓄えられている。ここで、多孔質材３０ａは、多孔質の材料であれば特に限定されず、おがくず、籾殻、やし殻等の有機多孔質材、活性炭やゼオライト等の無機多孔質材を利用できる。特に、処理後の堆肥を緑農地に散布することを考えると、腐食化、堆肥化の可能な有機多孔質材が好ましく、特に、し尿の分解効率の高いおがくずを用いることがより好ましい。

この多孔質材用容器３０は、粉体供給バルブ３４を介して容器２４に接続されており、所定量の多孔質材３０ａを容器２４内に供給可能である。

ファン３２は、容器２４内の空気を一定量吸引し外部に排出する物であり、このファン３２からの排気は、図１の家屋２の外に排出されるようになっている。

制御装置３６は、いわゆるＣＰＵを備えるコンピュータである。この制御装置３６には、ファン３２、多孔質材３０ａ用の粉体供給バルブ３４及びモータ２８が接続されており、例えば、定期的に、あるいは、トイレの使用時等に、これらファン３２、粉体供給バルブ３４及びモータ２８の駆動を制御し、臭気の排出、多孔質材３０ａの容器２４内への供給及び容器２４の内容物２４ｂの攪拌を行う。

ここで、容器２４の内容物２４ｂとは、糞１１や尿１２に加えて、多孔質材用容器３０から供給される多孔質材３０ａを含むものである。

続いて、図３を参照して生活雑排水処理装置５０について説明する。

本実施形態に係る生活雑排水処理装置５０は、いわゆる傾斜土槽式といわれるものである。この生活雑排水処理装置５０は、直方体状の容器５２を備えている。容器５２内には、垂直に配置されると共に下端が容器５２の底面から所定距離離間された板状の分離壁５３が設けられている。

この分離壁５３は、容器５２内を、分離壁５３よりも図示左側の土壌層部５５ａと、分離壁５３よりも図示右側の排出ライン部５５ｂとに区画している。

土壌層部５５ａは、水平に延びる複数の分離板６１〜６４によって上下方向に複数の領域７１〜７４に区画されている。ここで、分離板を上から６１，６２，６３，６４とし、分離板６１より上を領域７１、分離板６１と分離板６２との間を領域７２、分離板６２と分離板６３との間を領域７３、分離板６３と分離板６４との間を領域７４とする。各領域７１〜７４の高さはほぼ同等とされている。

分離板６１〜６４には、それぞれ、各領域７１〜７４に存在する水を直下の領域に向けて排出させるための貫通孔である排水口８１，８２，８３，８４がそれぞれ形成されている。ここで、排水口８１〜８４は、分離板６１〜６４の一端又は他端に互い違いに設けられている。具体的には、排水口８１，８３は、それぞれ分離板６１，６３の一端側（図示右端側）に設けられている一方、排水口８２，８４は、分離板６２，６４の他端側（図示左端側）に形成されている。ここで、排水口８１〜８４の具体的形状としては、例えばスリットやメッシュ、多孔板等が挙げられる。

各分離板６１〜６４の表面は排水口８１〜８４に向かって下る傾斜面６１ａ，６２ａ，６３ａ，６４ａとされている。

各分離板６１〜６４の各傾斜面６１ａ〜６４ａ上には、上方に向かって突出し、傾斜面６１ａ，６２ａ，６３ａ，６４ａの傾斜の方向と直交する水平方向（図３の紙面と垂直な方向）に延在する遮水板５６が、傾斜方向に離間して３つそれぞれ設けられている。

そして、各領域７１〜７４内において分離板６１〜６４上、すなわち、傾斜面６１ａ〜６４ａ及び排水口８１〜８４上には、土壌が堆積されて土壌層１０１、１０２，１０３，１０４を形成している。

この土壌層１０１〜１０４における土壌は特に限定されないが、団粒土壌を用いることが好ましく、例えば、焼赤玉土、鹿沼土、ゼオライト、軽石、黒ボク土等の団粒土壌をろ材として用いることができる。これらのような団粒土壌を用いると、土壌中を生活雑排水が流通し易いため、目詰まりを起こしにくくなって、メンテナンスコストを削減できる。団粒土壌の粒径は、例えば、１〜１０ｍｍである。また、このような土壌にはミミズ等、土壌中の有機物等を捕食する動物類が生息していることが好ましく、これによって、更に目詰まりを防止できる。

一方、容器５２の底部には、容器５２の底部に溜る処理済水７６をくみ上げるためのポンプ６８と、このポンプ６８の駆動を制御する水位センサ６９が設けられている。水位センサ６９は、容器５２内の水位が、最下の分離板６４より下である所定の水位を上回った場合にポンプ６８を駆動する。ポンプ６８は、ライン９を介して処理済み水を排水溝９０にくみあげる。

生活雑排水１８を受け入れるライン８は、容器５２の天井の内の図示左側、すなわち、分離板６１の他端側と面する位置に開口されている。以上で本実施形態に係る排出物処理システム１０００の構成の説明を終了する。

ここで、このような排出物処理システム１０００は、あらたに新設することもできるが、図４に示すような既設の単独処理浄化槽を有する排出物処理システム１０００を改造することによって、さらに低コストに上述の排出物処理システム１００を得ることができる。

ここで、この既設の排出物処理システム１０００は、トイレ４の水洗便器１００４からの水洗水を含むし尿１６を、ライン１０２０を介して単独処理浄化槽１０５０が受け入れ、単独処理浄化槽１０５０からの処理済み水はライン１００７を介して排水溝９０に放流される。このような単独処理浄化槽１０５０は、通常、上流側から順に、嫌気ろ床１０５２、好気ろ床１０５４、沈殿部１０５６を有している。また、生活雑排水１８は、浄化槽を通ることなく排水溝９０からそのまま放流される。

このような排出物処理システム１０００を改造する場合には、この単独処理浄化槽１０５の容器をそのまま上述の生活雑排水処理装置５０の容器５２として利用する。具体的には、単独処理浄化槽１０５０中の仕切壁等の内部構造体を取り除いた上で、この単独処理浄化槽１０５内に分離壁５３、分離板６１〜６４、土壌層１０１〜１０４等を形成すればよい。

続いて、このような排出物処理システム１００の作用について説明する。

人１が家屋２内で生活すると、トイレ４ではし尿１６が、風呂場５や台所６では生活雑排水１８が発生する。

そして、し尿１６は、便器４ａからトイレ装置２０の容器２４内に入る。ここで、容器２４内には、多孔質材用容器３０から粉体供給バルブ３４を介して、あらかじめ、あるいは、使用中等に適宜、多孔質材３０ａが投入される。そして、スクリュー２６が作動することにより、容器２４内でし尿１６と多孔質材３０ａとが攪拌・混合される。

これによって、し尿１６の水分が適切に多孔質材３０ａに吸収されると共に、さらに、この多孔質材３０ａが担体となって好気性の菌が効率よく増殖する。従って、し尿１６が発酵・分解し、においの少ないかつ減容、減重量された状態の腐植質の有機物となる。

ここで、容器２４内において、し尿１６やその発酵・分解物は、水分の少ない状態に所定期間おかれ、かつ、発酵時には６０℃程度やそれ以上にまで昇温されるため減菌された状態となる。また、し尿１６から発生するアンモニア等の臭気ガスも多孔質材３０ａによってかなりの部分が吸着されると共に、ファン３２によって外部に排出されるので不快なにおいはほとんどない。なお、ファン３２によって容器２４内の水分が水蒸気として排出されるため、し尿の脱水はより効率よく進む。

また、多孔質材３０ａとしておがくず等の有機多孔質材を用いた場合には、有機多孔質材自身も分解・発酵により腐植化・堆肥化がなされることとなる。そして、このようにして容器５２内に蓄積した堆肥は、適宜排出されて、好適な有機肥料として、家庭菜園３等に散布できる。このような堆肥からは、有機物、窒素、リン等は溶解しにくい。

一方、生活雑排水１８は、ライン８を介して生活雑排水処理装置５０に供給される。ライン８から供給された生活雑排水１８は、まず、領域７１における土壌層１０１内を図示矢印方向に、すなわち、土壌層１０１の厚み方向と交差する方向に流下しつつ土壌と接触し、その後排水口８１から領域７２に落下して領域７２の土壌層１０２を図示矢印方向に流下し、続いて、同様にして、排水口８２、土壌層１０３、排水口８３、土壌層１０４、排水口８４を介して容器５２の底部に到達して貯留される。

このとき、生活雑排水１８は、各土壌層１０１〜１０４中を流れる際に、土壌中の微生物による有機物の分解、硝化、脱窒、リンの吸着、懸濁物質のろ過作用を受けることにより浄化され、低ＢＯＤ、低窒素、低リン、低ＳＳの処理済み水７６となる。このような処理済み水７６が、容器５２の底部に所定量溜ると、ポンプ６８によってくみ上げられて排水溝９０に排出される。

ここで、土壌層１０１〜１０４に対して、生活雑排水１８を層の厚みに対して交差する方向に流通させて接触させているので、曝気の必要性がなくなる程度まで土壌層１０１〜１０４の厚みを薄くしても十分効率よく土壌と生活雑排水１８とを接触できる。曝気することなく土壌の大部分を好気性雰囲気に保つためには、土壌層１０１の厚みを、例えば、１０ｍｍ〜１００ｍｍとすることが好ましい。

さらに、このような土壌層１０１〜１０４が上下に多段に形成されているので、生活雑排水１８が各土壌層１０１〜１０４内を順番に流れて十分に長い距離土壌と接触する。したがって、コンパクトかつ十分な処理能力を有する生活雑排水処理装置５０が実現されている。

また、各土壌層１０１〜１０４の底面が傾斜面６１ａ〜６４ａとされているので、生活雑排水１８の流れがスムーズとされて、目詰まりが生じにくい。また、分離板６１〜６４は、それぞれ遮水板５６を有するので、生活雑排水１８の偏流防止が図られると共に、土壌層１０１〜１０４の底部に嫌気性領域ができて脱窒微生物による窒素の低減を確実に行うことができている。

このように、本実施形態に係る排出物処理システム１００によれば、まず、トイレ装置２０において、し尿１６を多孔質材３０ａと混合して攪拌することによりし尿１６を堆肥化している。このため、このようにして得られた堆肥を緑農地等に散布することができる。したがって、し尿由来の窒素やリン等をほとんど水域に放出することなく、し尿由来の有機物、窒素、りん等を土壌中に固体状のままでリサイクルすることができる。これによって、従来廃棄物として扱われさらに水で薄められて処理され水域を汚染する主要な原因であったし尿を資源化することができるという画期的な効果が奏される。ここで、トイレ装置２０には、生ゴミを投入してもよく、この場合でも同様にして堆肥が生成される。このようにして、し尿や生ゴミを堆肥化することにより、し尿や生ゴミの堆積は１／５程度にまで減容化される。さらに、水洗しないので、水の節約もでき、例えば、水洗トイレを用いた場合に比べてトータルで家庭の水の使用量を約１／３節約することができ、水資源の枯渇問題を解決可能となる。

また、生活雑排水処理装置５０によって、生活雑排水１８を土壌と接触させているので、生活雑排水１８から懸濁物質、有機物、りん、窒素等を十分に除去することができる。したがって、単独処理浄化槽を備えた場合に比べて極めて環境への負荷を小さくできる。

また、本実施形態では、合併処理浄化槽を用いる場合と異なり、上述のようにし尿１６を生活雑排水１８と混合せず別々に処理している。したがって、生活雑排水１８を処理する生活雑排水処理装置５０の処理負荷が合併処理浄化槽ほど大きくならない。これにより、生活雑排水処理装置５０の容積を合併処理浄化槽に比べて十分に小型化することができ、合併処理浄化槽を導入するのに比してイニシャルコストが十分に低くなる。また、処理済み水に含まれて排出される有機物や窒素、リンの総量も、合併処理浄化槽を用いた場合に比べても十分に低減される。具体的には、合併処理浄化槽を設置した場合に比べて、例えば、Ｔ−Ｎ及びＴ−Ｐの排出量をそれぞれ１／４以下に削減することができる。

また、し尿のみを処理する単独処理浄化槽１０５０から、本実施形態に係る排出物処理システム１００に変更する場合、生活雑排水処理装置５０の容積は、既設の単独処理浄化槽１０５０の容量で十分である。したがって、単独処理浄化槽１０５０（例えば５人用で通常０．８５ｍ^３）から合併処理浄化槽（５人用で通常２．５ｍ^３）に切り替える時のように、あらたに地中等に槽を新設する必要なく、既存の単独処理浄化槽１０５０内を改造するのみで、本実施形態に係る生活雑排水処理装置５０とすることができる。したがって、単独処理浄化槽１０５０からの切り替えのコストは、合併処理浄化槽に切り替える際に比べて極めて低くなる。

詳しくは、平成１２年において浄化槽は８７８万基あるが、そのうち７２３万基が単独処理浄化槽（８２％）である。そして、特に人口密度の低い地域では、単独処理浄化槽の新設が禁止されたため、合併処理浄化槽の設置が求められている。しかし、合併処理浄化槽の設置には一基あたり例えば８０−１００万円を要し、国等からの補助があっても５０万円程度の出費が必要である。また、処理後の水質も、窒素、リン等が多く、富栄養化を抑制する効果がほとんどない。さらに、汚泥の回収処理のために年間４〜５万円程度の経費を要すると共に、汚泥の処理場が必要となる。

しかしながら、本実施形態においては、し尿をトイレ装置２０で水を加えず乾式に処理するので、生活雑排水処理装置５０の容積は既設置の単独処理浄化槽１０５０の容積で十分であり、単独処理浄化槽による排出物処理システムから、本実施形態のような高度処理をおこなう排出物処理システム１００への転換が極めて低コストでできる。具体的には、量産が進めば、単独処理浄化槽による排出物処理システムから合併処理浄化槽による排出物処理システムに転換するのに比べて概ね１／２のコスト、例えば、一システムあたり５０万円程度で本排出物処理システム１００への転換が可能となり、従来の半額程度になる。したがって、国等の補助があるとすると個人負担はさらに低額となり、普及を急速に進めることが出来る。また、この生活雑排水処理装置５０によれば汚泥の発生も少ない。

以上をまとめると、本実施形態では、生活に由来するし尿や生ゴミが直接養分として大地に還元され、廃棄物でなく資源として用いられることとなり、し尿や生ごみの処理コストが低くなる。一方、生活雑排水は低コストかつ高度に処理されて公共水域に流入する。したがって、河川、湖沼、内海、内湾、貯水池等の水域や地下水域等の公共用水域の再生・保全をしつつ、し尿や生ゴミ等の再資源化をすることができ、環境低負荷・資源循環型社会の構築の上で欠かせないパラダイムシフト技術となる。

なお、このような排出物処理システム１００は、例えば、次のような地域に設けるとより効果的となる。例えば、（１）水環境の改善が強く求められている地域、（２）水道用水の枯渇が懸念されている地域、（３）有機農業の推進が求められている地域である。

まず、水環境の改善が強く求められている地域では、河川、湖沼、貯水池、内湾、等の水環境を改善することが可能であり、とくに、水道水源となっている貯水池上流域の水質改善により、飲料水の水質改善効果が計れる。また、下水道や集落排水事業の伸展などで水道用水の使用が増加して渇水のリスクが増加しているような地域では、水道水の節約により渇水の恐れを低減することが可能となる。さらに、有機農業の推進が求められている地域では、自家用菜園において有機農業を実践しておいしい野菜／果実の収穫を体験させることで農家の有機農業への参加を推進させることが可能となる。

（第二実施形態）
続いて、第二実施形態に係る排出物処理装置について図５を参照して説明する。本実施形態の排出物処理装置において、第一実施形態と異なる点は、生活雑排水処理装置１５０のみであるので、以下この生活雑排水処理装置１５０についてのみ説明する。

本実施形態の生活雑排水処理装置１５０が、第一実施形態に係る生活雑排水処理装置５０と異なる主な点は、容器５２に隣接するバッファタンク１５２を設けた点と、バッファタンク１５２中にさらに間欠定量ポンプ１１５を設けた点である。

バッファタンク１５２は、ライン８を介して送られてくる生活雑排水１８を一時的に貯留しておく容器である。

一方、間欠定量ポンプ１１５は、バッファタンク１５２内の生活雑排水１８を間欠的にかつ定量的に容器５２内の領域７１に対して供給する。

この間欠定量ポンプ１１５は、容器１１７と、この容器１１７の上面に開口しブロワ１１９からのエアを三方コック１２１を介して容器１１７内に供給するエアノズル１２３と、容器１１７の底面に開口し外部から容器１１７内への生活雑排水１８の供給のみを許可する逆止弁１２５と、容器１１７内の下部に開口し、容器１０７と容器５２の領域７１内を連通する連通管１２７を備えている。なお、間欠定量ポンプ１１５は一例であり、本実施形態の以外の構造の物でも良い。

このような生活雑排水処理装置１５０においては、まず、ライン８を介して生活雑排水１８がバッファタンク１５２に貯留する。あらかじめ、三方コック１２１は、容器１１７と大気とを連通しているので、逆止弁１２５を介してバッファタンク１５２内の生活雑排水１８が容器１１７内に充填される。つづいて、所定時間毎に、三方コック１２１を切り替えて、ブロワ１１９とエアノズル１２３とを連通すると、容器１１７内にエアが供給され、容器１１７内の生活雑排水１８ａが押し出されて連通管１２７を介して領域７１に移送される。このとき、バッファタンク１５２内の生活雑排水１８が逆止弁１２５から外部に出ることはない。続いて、所定時間経過後に三方コック１２１を切り替えて、大気と容器１１７とを連通すると、再び逆止弁１２５から容器１１７内に生活雑排水１８が流入する。

このようにして、三方コック１２１の切り替えによるエアの供給・遮断を定期的にタイマー等により行うことにより、間欠的かつ定量的に生活雑排水１８を領域７１に供給できる。これによれば、生活雑排水処理装置１５０は、バッファタンク１５２を有しているので、家屋２において、風呂場５の浴槽５ａからの排水が流れ込む場合等、一度に大量の生活雑排水１８が流入する場合にでも、各土壌層１０１〜１０４の処理負荷を一定に保ことができ、効率の良い処理が可能となっている。

（第三実施形態）
続いて、第三実施形態に係る排出物処理装置について図６を参照して説明する。本実施形態の排出物処理装置が第一実施形態と異なる点は、生活雑排水処理装置２５０のみであるので、以下この生活雑排水処理装置２５０についてのみ説明する。

本実施形態の生活雑排水処理装置２５０は、容器２５２と、この容器２５２内の底面２５２ａ寄りに水平に設けられ容器２５２内を上下に区画する透水性の分散板２５４と、ライン８を介して供給される生活雑排水１８を容器２５２の底面２５２ａと分散板２５４との間に供給する供給パイプ２５６、さらに、容器２５２内における底面２５２ａと分散板２５４との間の水を外部に排出する排出ノズル２５８と、排出ノズル２５８に接続されたバルブ２６２と、容器２５２の分散板２５４上に形成された土壌層２６０を備えている。バルブ２６２を介して排出される処理済み水は、ポンプ２７０等を利用して排水溝９０へ移送される。

このような生活雑排水処理装置２５０においては、予めバルブ２６２を閉じておいてから供給パイプ２５６によって容器２５２内に生活雑排水１８を供給し、土壌層２６０を所定の時間浸漬し、その間に土壌中の微生物でＢＯＤ、窒素の除去を行い、また、土壌中にリンを吸着させる。所定時間経過後、バルブ２６２を開放して、処理済み水を排出して、土壌層２６０を空気に暴露させる。このような土壌を用いた生活雑排水処理装置２５０でも、生活雑排水１８の処理が好適に行える。なお、浸漬回数の好適な条件としては、例えば、１日６回程度であり、浸漬時間の好適な条件は４〜８時間程度が好ましい。

（第四実施形態）
続いて、第四実施形態に係る排出物処理装置について図７及び図８を参照して説明する。本実施形態の排出物処理装置が第三実施形態と異なる点は、生活雑排水処理装置３５０のみであるので、以下この生活雑排水処理装置３５０についてのみ説明する。

本実施形態の生活雑排水処理装置３５０は、バッファタンク１５２、及び第三実施形態と同様の容器２５２を有している。容器２５２内の底面２５２ａ寄りには、容器２５２内を上下に区画するべく水平に設けられた透水性の分散板２５４が設けられている。また容器２５２には、容器２５２内における底面２５２ａと分散板２５４との間の水を外部に排出する排出ノズル２５８が設けられ、排出ノズル２５８には、バルブ２６２及びこのバルブ２６２を介して処理済み水を排水溝９０へ移送するポンプ２７０がそれぞれ接続されている。また、容器２５２の分散板２５４上には、土壌層２６０が形成されている。

そして、土壌層２６０の上部２６０ａにおける表面に近い部分にはトレンチ装置３０２が設けられている。トレンチ装置３０２は水平方向に延びる樋状のトレンチ３０４を有している。トレンチ３０４内には、トレンチ３０４にそって延びるトレンチパイプ３０６が設けられている。トレンチパイプ３０６には、トレンチパイプ３０６内から生活雑排水を外部に排出するための貫通孔３０８が、トレンチパイプ３０６の長さ方向に多数並んで形成されている（図８参照）。トレンチ３０４内には、トレンチパイプ３０６を覆うように砂利３１０が充填されている。

一方、図７に示すように、バッファタンク１５２内には、ライン８を介して生活雑排水が供給される。また、バッファタンク１５２内には、バッファタンク１５２内の生活雑排水１８を間欠的にかつ定量的に容器２５２内のトレンチパイプ３０６に対して供給する間欠定量ポンプ１１５が設けられている。

この間欠定量ポンプ１１５は、容器１１７と、この容器１１７の上面に開口しブロワ１１９からのエアを三方コック１２１を介して容器１１７内に供給するエアノズル１２３と、容器１１７の底面に開口し外部から容器１１７内への生活雑排水１８の供給のみを許可する逆止弁１２５と、容器１１７内の下部に開口し、容器１０７と容器２５２のトレンチパイプ３０６とを連通する連通管１２７と、を備えている。なお、間欠定量ポンプ１１５は一例であり、本実施形態の以外の構造の物でも良い。

このような生活雑排水処理装置３５０によれば、予めバルブ２６２を閉じておいてから間欠定量ポンプ１１５によってバッファタンク１５２からトレンチ装置３０２内に間欠的かつ定量的に生活雑排水１８を供給する。供給された生活雑排水１８は、トレンチ装置３０２から溢流して土壌層２６０の上部２６０ａを流下して土壌層２６０の下部２６０ｂを浸漬する。生活雑排水が流下する土壌層２６０の上部２６０ａは比較的好気的雰囲気であるので生活雑排水中の有機物の分解や硝化が行われる一方、生活雑排水に浸漬される土壌層２６０の下部２６０ｂは比較的嫌気雰囲気となるので硝化された窒素成分の脱窒が行われる。また、リンは、土壌層２６０のいずれの場所でも吸着される。

そして、例えば、一定時間毎にバルブ２６２を開放し、ポンプ２７０により処理済み水を排出することにより、土壌層２６０の上部２６０ａが常時空気に暴露し、かつ、土壌層２６０の下部２６０ｂが常時生活雑排水に浸漬されるようにする。バルブ２６２やポンプ２７０は、タイマーにより間欠定量ポンプ１１５の移送量に応じた時間間隔で定期的に駆動される構成とすればよい。また、容器２５２内に水位センサ（不図示）を設け、この水位センサの検出信号等によりバルブ２６２やポンプ２７０を駆動してもよい。ここで、容器２５２内の水面の位置が、概ね、土壌層２６０の深さの下から１／３程度となるように、バルブ２６２やポンプ２７０の駆動タイミングを制御することが好ましい。このような生活雑排水処理装置３５０でも、生活雑排水１８の処理が好適に行える。

ここで、従来の５人用の単独処理浄化槽（１ｍ^３）を改造して本実施形態の生活雑排水処理装置３５０にする場合には、例えば、バッファタンクの容量を０．４ｍ^３、土壌が充填される容器２５２の大きさを０．４ｍ^３とすることができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されず様々な変形態様が可能である。

例えば、上記実施形態では、生活雑排水処理装置５０，１５０，２５０，３５０は地中に埋設されているが、生活雑排水１８をポンプ等により供給可能であれば生活雑排水処理装置５０，１５０，２５０，３５０は地上に設置されていても構わない。

また、生活雑排水処理装置も上述の物に限られず、他の方法により生活雑排水１８と土壌とを接触させる方法でもよい。

また、上記実施形態では、糞と尿とを混合して処理するトイレ装置２０を採用しているが、糞と尿とを分離する便器を有して糞と尿とを別々に回収し、糞と尿とを分離した状態でそれぞれ分解・発酵等の処理をさせるいわゆる糞尿分離型のトイレ装置を利用しても良い。この場合は、糞による堆肥と、尿による肥料とを分離して得ることができるので、高度な再資源化ができる。また、においの発生も少ない。

また、生活雑排水処理装置５０，１５０，２５０，３５０に対して、風呂場５やトイレ４以外の例えば、洗面所等からの排水を供給しても良いことは言うまでもない。

一方、事情により生活雑排水処理装置５０等の容積が十分でない場合には、例えば、大量の排水を短時間の内に供給する風呂場５の浴槽５ａからの排水１３を、台所６のシンク６ａからの排水１４に比較して汚染負荷が少ないとして、排水溝９０等に直接放流しても本発明の効果を奏することはできる。

ここで、単独処理浄化槽を備えた排出物処理システム、合併処理浄化槽を備えた排出物処理システム及び上記実施形態のようなトイレ装置２０及び生活雑排水処理装置５０を有する排出物処理システム１００のそれぞれについて、水域に与える環境負荷の大きさについて評価を行った。

一般家庭は、通常大人一人当たり、一日にし尿（水洗水を含む）を５０Ｌ、生活雑排水を２００Ｌ排出する。この５０Ｌのし尿は、ＢＯＤを１３ｇ、Ｔ−Ｎを８ｇ、Ｔ−Ｐを０．７ｇ程度含み、ＢＯＤ濃度は２６０ｍｇ／Ｌ、Ｔ−Ｎ濃度は１６０ｍｇ／Ｌ、Ｔ−Ｐ濃度は１４ｍｇ／Ｌ程度である。また、２００Ｌの生活雑排水は、ＢＯＤを２７ｇ、Ｔ−Ｎを２ｇ、Ｔ−Ｐを０．３ｇ程度含み、ＢＯＤ濃度は１３５ｍｇ／Ｌ、Ｔ−Ｎ濃度は１０ｍｇ／Ｌ、Ｔ−Ｐ濃度は１．５ｍｇ／Ｌ程度である。

以下では、各システムについて、大人一人一日分のし尿を処理した後の水域に対する環境負荷を示す。

まず、単独処理浄化槽を備えた排出物処理システムは、単独処理浄化槽から、ＢＯＤを４．５ｇ、Ｔ−Ｎを６ｇ、Ｔ−Ｐを０．５ｇ程度を水域に排出し（ＢＯＤ濃度９０ｍｇ／Ｌ、Ｔ−Ｎ濃度１２０ｍｇ／Ｌ、Ｔ−Ｐ濃度１０ｍｇ／Ｌ）、さらに生活雑排水としてＢＯＤ２７ｇ、Ｔ−Ｎ２ｇ、Ｔ−Ｐ０．３ｇ程度を水域に排出する。したがって、水域への環境負荷は、ＢＯＤ３１．５ｇ、Ｔ−Ｎ８ｇ、Ｔ−Ｐ０．８ｇ程度となる。

また、合併処理浄化槽を備えた排出物処理システムは、ＢＯＤ５ｇ、Ｔ−Ｎ６ｇ、Ｔ−Ｐ０．７ｇ程度（ＢＯＤ濃度２０ｍｇ／Ｌ、Ｔ−Ｎ３０ｍｇ／Ｌ、Ｔ−Ｐ３．５ｍｇ／Ｌ程度）を水域に排出する。

一方、本実施形態のトイレ装置２０及び生活雑排水処理装置５０を備える排出物処理システム１００は、し尿の処理においては水を使わないためにトイレ装置２０からの水域へのＢＯＤ，Ｔ−Ｎ，Ｔ−Ｐの排出量はいずれもほぼ０となる。一方、生活雑排水処理装置５０からは、ＢＯＤ２ｇ、Ｔ−Ｎ１ｇ，Ｔ−Ｐ０．１ｇ程度（ＢＯＤ濃度１０ｍｇ／Ｌ、Ｔ−Ｎ５ｍｇ／Ｌ、Ｔ−Ｐ０．５ｍｇ／Ｌ程度）を水域へ排出する。

したがって、単独処理浄化槽を備える排出物処理システムから本実施形態に係る排出物処理システムに転換すると、例えば、ＢＯＤ９４％、Ｔ−Ｎ８８％、Ｔ−Ｐ８８％の削減がなされる。

また、合併処理浄化槽を備える排出物処理システムから本実施形態に係る排出物処理システムに転換しても、例えば、ＢＯＤ６０％、Ｔ−Ｎ８３％、Ｔ−Ｐ８６％の削減が可能である。

第一実施形態に係る排出物処理システムを示す概略構成図である。 図１中のトイレ装置を示す概略断面図である。 図１中の生活雑排水処理装置の概略断面図である。 単独処理浄化槽を有する改造前の排出物処理システムを示す概略構成図である。 第二実施形態に係る排出処理システムにおける生活雑排水処理装置の概略断面図である。 第三実施形態に係る排出処理システムにおける生活雑排水処理装置の概略断面図である。 第四実施形態に係る排出処理システムにおける生活雑排水処理装置の概略断面図である。 図８のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ矢視図である。

符号の説明

２０…トイレ装置（し尿処理装置）、５０，１５０，２５０，３５０…生活雑排水処理装置、５２…容器、６１ａ，６２ａ，６３ａ，６４ａ…傾斜面、１６…し尿、１８…生活雑排水、３０ａ…多孔質材、１０１，１０２，１０３，１０４，２６０…土壌層（土壌）。

Claims (1)

1. 水洗トイレで発生したし尿を含む排水を単独処理浄化槽で処理して排出する一方、生活雑排水を浄化槽で処理することなく排出する排出物処理システムの改造方法であって、
   前記生活雑排水を単独処理浄化槽内に導く供給ラインを設ける供給ライン設置工程と、 前記単独処理浄化槽内に土壌を投入する単独処理浄化槽改造工程と、
   前記水洗トイレを、前記し尿を多孔質材と混合して攪拌するし尿処理装置と交換する水洗トイレ交換工程と、
   を備える排出物処理システムの改造方法。

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