(57)【要約】【課題】し尿を基材に接触させて生物学的分解処理を行うし尿処理方法において、有機物分解能を飛躍的に向上させるし尿処理方法及び装置を提供する。【解決手段】し尿に、スギ科植物の木材から抽出溶媒により抽出された抽出液を混合する。【効果】抽出液に含まれる成長促進因子により、菌類、微生物、原生小動物のの増殖、成長が促進されるため、し尿処理装置Ｓの有機物分解能が飛躍的に向上する。基材５としては、杉チップを用いる方がより望ましく、また、抽出溶媒としては、２５℃以下の冷水を用いることが望ましい。【選択図】        図１
2004209380.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
し尿を基材に接触させて生物学的分解処理を行うし尿処理方法において、し尿に、スギ科植物の木材から抽出溶媒により抽出された抽出液を混合することを特徴とするし尿処理方法。
【請求項２】
前記基材が、杉チップであることを特徴とする請求項１記載のし尿処理方法。
【請求項３】
前記抽出溶媒が、水であることを特徴とする請求項１又は２記載のし尿処理方法。
【請求項４】
前記抽出溶媒が、２５℃以下の冷水であることを特徴とする請求項３記載のし尿処理方法。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかに記載のし尿処理方法に使用する装置であって、し尿を導入して曝気処理を行う曝気散塊槽と、前記基材が充填された分解消滅槽と、を備えたことを特徴とするし尿処理装置。
【請求項６】
前記分解消滅槽を通過した分解処理済みの水を、トイレの洗浄水として再利用する再利用手段を設けたことを特徴とする請求項５記載のし尿処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、周辺環境への影響が極めて少なく、例えば、観光地、キャンプ地、イベント会場、高速道路のサービスエリア、駅、建築現場等に設置する水洗式トイレや、養鶏場、養豚場等における糞尿処理装置として最適な、し尿処理方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
観光地、キャンプ地、イベント会場、高速道路のサービスエリア、駅、建築現場等に設置する水洗式のトイレは、薬液化学処理を用いると、化学物質によって周辺環境を汚染するおそれがあるため、生物学的分解処理を用いたし尿処理方法及び装置を用いるのが望ましい。
【０００３】
そこで、従来、処理液を曝気して、処理液中の有機物を好気性微生物の代謝作用によって分解する曝気処理と、分解槽に基材を充填してし尿と接触させ、生物学的処理によって有機物を分解する散水濾床法を組み合わせ、各処理の利点を生かすように構成したし尿処理方法及び装置が提案されている。
また、従来、上記基材として、例えば杉材等の木質細片を用いることが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−９１９７３号（第２頁）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記した従来のし尿処理方法及び装置は、有機物を分解する処理能力の点で必ずしも十分ではなく、処理能力を向上しようとすれば、装置を大型化せざるを得ないという問題があった。
【０００６】
また、逆に、設置スペースの関係上、装置の大きさが制限される場合には、処理能力不足が顕在化し、その結果、基材の入れ替え等のメンテナンスを頻繁に行わなければならないという問題も生じていた。
【０００７】
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、し尿中の有機物を分解する処理能力を、従来よりも飛躍的に高めることができるし尿処理方法及び装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明のし尿処理方法は、し尿を基材に接触させて生物学的分解処理を行うし尿処理方法において、し尿に、スギ科植物の木材から抽出溶媒により抽出された抽出液を混合するようにしたのである。
【０００９】
そして、このようにすることで、スギ科植物の木材から抽出された抽出液に含まれる成長促進因子により、菌類、微生物、原生小動物の増殖、成長が促進されるから、本発明のし尿処理方法及び装置では、有機物を分解する処理能力を飛躍的に高めることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明のし尿処理方法は、し尿を基材に接触させて生物学的分解処理を行うし尿処理方法において、し尿に、スギ科植物の木材から抽出溶媒により抽出された抽出液を混合する方法である。
【００１１】
本発明者は、鋭意研究を重ねた結果、スギ科植物の木材から抽出溶媒により抽出された抽出液には、もとから樹木に棲息していた微小球菌等の菌類、微生物が多数存在するのみならず、菌類、微生物、原生小動物等の増殖、成長を促す成長促進因子が含まれていることを知見し、本発明を完成させた。
【００１２】
なお、現時点において、スギ科植物の木材から抽出された抽出液に含まれる成長促進因子は特定されていないが、スギ科植物の木材を構成する主要な成分であるセルロース（４５％）、へミセルロース（３０％）、リグニン（２５％）の中で言うと、リグニンの部分に含まれる何らかの物質が影響して、菌類、微生物、原生小動物の増殖、成長を促進しているものと考えられる。
【００１３】
本発明のし尿処理方法及び装置では、基材の材質は限定されないが、菌類、微生物、原生小動物の増殖を好適にするためには、単位体積当りの表面積の大きい基材を採用する方が望ましい。具体的には、例えば、杉チップやガラスビーズを用いることができる。
【００１４】
しかし、本発明者が試験した結果によると、基材としては、杉チップを用いる方がより望ましいことが判明している。これは、ガラスビーズを用いた場合、試験開始後９〜１２日目において、ガラスビーズに付着していた菌類、微生物が剥離して、有機物濃度が若干上昇する現象が確認されるのに対し、杉チップを用いた場合には、このような現象は生じず、有機物量は低下し続けるからである。
【００１５】
また、本発明では、抽出溶媒の種類は特に限定されないが、本発明者が試験した結果によると、有機物分解能の点では、エタノールやアセトン等の有機系溶媒を用いるよりも、水を用いる方が望ましいことが判明している。
また、熱水を用いるよりも、２５℃以下の冷水を用いる方が、さらに望ましいことが判明している。
【００１６】
本発明のし尿処理装置は、上記した何れかのし尿処理方法に使用する装置であって、し尿を導入して曝気処理を行う曝気散塊槽と、前記基材が充填された分解消滅槽と、を備えた装置である。
【００１７】
ここで、分解消滅槽を通過した分解処理済みの水の用途は、特に限定をするものではない。
しかし、キャンプ地等の水の確保が困難な場所に設置することも想定すると、本発明のし尿処理装置では、分解消滅槽を通過した分解処理済みの水を、トイレの洗浄水として再利用する再利用手段を設ける方がより望ましい。なお、本発明のし尿処理装置では、分解処理済みの水に汚臭は全く感じられないため、トイレの洗浄水として再利用することは十分可能である。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明のし尿処理方法及びその方法に使用する装置の実施例を、添付図面を用いて説明する。
図１は、本実施例のし尿処理装置の構成を説明する模式図、図２は、基材の種類と有機物除去能の関係を確認した試験１の結果を表したグラフ、図３は、抽出溶媒及び抽出温度の条件と有機物除去能の関係を確認した試験２の結果を表したグラフ、図４は、人工排水、人糞尿、鶏糞、豚糞の各試料について、有機物除去能を確認した試験３の結果を表したグラフである。
【００１９】
図１に示すように、本実施例のし尿処理装置Ｓは、トイレ１からのし尿を貯留する貯溜槽２ａと、この貯溜槽２に貯留したし尿をポンプ３の作用によって吸引して導入し、曝気を行って、好気性微生物の代謝作用によって有機物を分解する曝気散塊槽４と、内部に基材５が充填された分解消滅槽６と、この分解消滅槽６を通過した分解処理済みの水を貯留する貯溜槽２ｂと、この貯溜槽２ｂに貯留した分解処理済みの水をトイレ１の洗浄水として再利用するために、貯溜槽２ｂとトイレ１の洗浄水タンクの間を繋ぐ洗浄水用管Ｒにより構成される。
このように、本実施例のし尿処理装置Ｓでは、洗浄水用管Ｒを用いて貯溜槽２ｂとトイレ１の洗浄水タンクの間を繋いだので、これが再利用手段として機能して、分解消滅槽を通過した分解処理済みの水をトイレの洗浄水として再利用することができる。
【００２０】
なお、本実施例のし尿処理装置Ｓでは、し尿中に含まれる有機物は、分解消滅槽６において、ＣＯ２  、ＣＨＸ  、ＮＨＸ  、ＮＯＸ  、Ｈ２  Ｏ等に分解され、これらのうち一部は空気中に蒸散するため、分解消滅槽６の上方には、その蒸散した気体を外部に逃がすための通気口６ａを設けている。
【００２１】
また、分解消滅槽６は、基材５の表面付近の好気的条件下で、抽出液に含まれる菌類、微生物、並びに空中に飛散している菌類、微生物、原生小動物の胞子、卵を取り入れて、これらが増殖、活性することで、し尿を吸着、凝集し、また、酸化反応により分解する好気性処理部６ｂと、嫌気的条件下で、上記菌類、微生物、原生小動物の増殖、活性作用により、し尿を脱窒、硝酸化して減容、消滅する嫌気性処理部６ｃとに分かれている。
【００２２】
そして、本発明のし尿処理方法は、例えば、上記のように構成した本実施例のし尿処理装置Ｓを用いてし尿浄化処理をする際に、し尿に、スギ科植物の木材から抽出溶媒により抽出された抽出液を混合することを特徴とするものである。
【００２３】
以下、本発明のし尿処理方法の好適な実施条件及び性能を確認するために行った試験１〜３の内容及び試験結果について説明する。
先ず、試験１は、基材の種類と有機物除去能の関係を確認した試験であり、図１は、その結果を表したグラフである。
【００２４】
試験１では、先ず、以下の物質を混合し、１４０００ｐｐｍ・ＣＯＤ−Ｃｒの有機物濃度に調整した人工排水を準備した。なお、人工排水は、１１５℃、１５分間の滅菌処理を２回繰り返したものを用いた。また、曝気用の空気は非滅菌のものを用い、各試料への送気量は略一定量となるように調整した。
【００２５】
（人工排水の成分）
デキストリン                      ４ｇ
Ｂａｃｔｏ  ｐｅｐｔｏｎ          ８ｇ
塩化ナトリウム                ０．８ｇ
硫酸マグネシウム７水和物      ０．２ｇ
燐酸二水素カリウム                ２ｇ
塩化カリウム                  ０．４ｇ
尿素                              ２ｇ
蒸留純水                          １Ｌ
【００２６】
一方、２５℃の冷水を抽出溶媒とし、約１週間の抽出時間で杉から抽出された抽出液を別途準備しておき、その抽出液を上記人工排水に等量混合して、人工排水の有機物濃度を７０００ｐｐｍ・ＣＯＤ−Ｃｒ前後に調整した。
【００２７】
そして、図１に示す実施例のし尿処理装置Ｓにおいて、基材５として、杉チップを用いたものと、ガラスビーズを用いたものを準備し、上記試料を循環させて有機物分解能を比較した。なお、対照試験として、人工排水のみを循環させ、抽出液を混合しない場合のデータも採取した。
【００２８】
試験１の結果は、図２に示す通りであり、人工排水のみを用い、抽出液を混合しなかった「ブランク」では、「△」でプロットしたデータが示すように、時間の経過と共に空気中の菌類、微生物の影響を受けて、僅かに有機物濃度の低下が見られたが、その低下率は緩慢なものとなった。
【００２９】
これに対して、し尿に、杉から抽出された抽出液を混合した「杉チップ」及び「ガラスビーズ」では、「○」又は「×」でプロットしたデータが示すように、２〜３日経過後から、顕著に有機物濃度が低下することが確認された。
【００３０】
また、基材５の種類を変えた場合の影響について見ると、「杉チップ」では、２〜４日にかけての有機物濃度の下がり方が顕著である一方、「ガラスチップ」では、９〜１２日経過時に、有機物濃度が若干上昇してしまう現象（図２のグラフ中「Δｘ」で示した部分の上昇）が確認された。
以上より、本発明のし尿処理方法及び装置では、基材５としては、杉チップを用いる方がより望ましいと言える。
【００３１】
但し、「Δｘ」の上昇は僅かであり、また、本発明者が確認したところによると、「Δｘ」の上昇は、人工排水の有機物濃度が再び上昇したことによるものではなく、ガラスビーズ表面に固着していた菌類や微生物の生物膜層が剥離し、処理液中に遊離したことが原因であることが判明している。よって、基材５としてガラスビーズを用いた場合でも、有機物分解能としては十分であると言える。
【００３２】
次に、図３を用いて、抽出溶媒及び抽出温度の条件と有機物除去能の関係を確認した試験２の内容及び試験結果について説明する。
【００３３】
人工排水は、試験１と同じものを用い、１４０００ｐｐｍ・ＣＯＤ−Ｃｒの有機物濃度に調整した。
一方、抽出液については、抽出溶媒、抽出温度、抽出時間の条件を変えて、以下の（Ａ）〜（Ｄ）の４種類を準備し、上記人工排水に各抽出液を等量混合して、有機物濃度を７０００ｐｐｍ・ＣＯＤ−Ｃｒ前後に調整した。
【００３４】
（抽出液の種類）
（Ａ）：２５℃の冷水を抽出溶媒とし、約１週間抽出させた抽出液
（Ｂ）：１００℃の熱水を抽出溶媒とし、約２時間抽出させた抽出液
（Ｃ）：２５℃のエタノールを抽出溶媒とし、約１．５時間抽出させた抽出液
（Ｄ）：２５℃のアセトンを抽出溶媒とし、約１．５時間抽出させた抽出液
【００３５】
そして、図１に示す実施例のし尿処理装置Ｓにおいて、基材５として、杉チップを用いたものを準備し、各試料を循環させて有機物分解能を比較した。
試験２の結果は、図３に示す通りであり、抽出溶媒として、エタノール、アセトン等の有機溶媒を用いた（Ｃ）、（Ｄ）では、「△」又は「×」でプロットしたデータが示すように、時間の経過とともに有機物濃度の低下が見られたが、その低下率は緩やかなものとなった。
【００３６】
これに対して、抽出溶媒として水を用いた（Ａ）、（Ｂ）では、「○」又は「□」でプロットしたデータが示すように、２〜３日経過後から、顕著に有機物濃度が低下することが確認できた。
以上より、本発明のし尿処理方法及び装置では、抽出溶媒として水を用いる方がより望ましいと言える。
【００３７】
また、抽出溶媒として水を用いた場合において、抽出温度を２５℃以下の冷水とすると、抽出時間としては１週間を要するものの、有機物分解能としては、最も良好であることも確認された。
【００３８】
もっとも、抽出溶媒として１００℃の熱水を用いたものも、２〜５日経過時の有機物濃度の低下率がやや劣るものの、エタノールやアセトン等の有機溶媒を用いた場合と比較すれば、全体として良好な結果が得られており、有機物分解能としては十分であると言える。また、抽出時間が約２時間で済むという点については、２５℃の冷水を用いた場合よりも有利とも言える。
【００３９】
最後に、試験３は、本発明のし尿処理方法及び装置が、人工排水だけでなく、人糞尿、鶏糞、豚糞にも十分な効果を発揮するものであることを検証した試験であり、図４は、その結果を表したグラフである。
【００４０】
試験４では、試験２〜３に用いたものと同じ人工排水のほか、人糞尿、鶏糞、豚糞を使用し、これに、２５℃の冷水を抽出溶媒として杉から抽出された抽出液を等量混合して、７０００ｐｐｍ・ＣＯＤ−Ｃｒの有機物濃度に調整したものを試料とし、実施例のし尿処理装置Ｓを用いて各試料を循環させ、有機物濃度のデータを採取した。
【００４１】
なお、図４において、「●」は人工排水を用いた場合の結果を、「▲」は人糞尿を用いた場合の結果を、「■」は鶏糞を用いた場合の結果を、「×」は豚糞を用いた場合の結果を表している。
試験３の結果は、図４に示す通りであり、本実施例のし尿処理方法及び装置では、人工排水のみならず、人糞尿、鶏糞、豚糞についても、ほぼ同様に顕著に有機物濃度の減少させる効果が確認できた。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のし尿処理方法及び装置では、し尿に、スギ科植物の木材から抽出溶媒により抽出された抽出液を混合することにより、従来の方法及び装置と比較して、有機物分解能を飛躍的に高めることができた。そのため、本発明では、装置を小型化することも可能となった。
また、本発明のし尿処理方法及び装置は、ｐＨ調整剤、凝集剤、殺菌剤等の化学物質は一切用いる必要がなく、動力も、し尿を引き上げるポンプを使用するのみであるため、周辺環境への影響は極めて少ない。
従って、本発明のし尿処理方法及び装置は、例えば、観光地、キャンプ地、イベント会場、高速道路のサービスエリア、駅、建築現場等に設置する水洗式トイレや、養鶏場、養豚場等における糞尿処理装置として最適と考えられ、極めて利用価値が高いものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例のし尿処理装置の構成を説明する模式図である。
【図２】基材の種類と有機物除去能の関係を確認した試験１の結果を表したグラフである。
【図３】抽出溶媒及び抽出温度の条件と有機物除去能の関係を確認した試験２の結果を表したグラフである。
【図４】人工排水、人糞尿、鶏糞、豚糞の各試料について、有機物除去能を確認した試験３の結果を表したグラフである。
【符号の説明】
Ｓ  し尿処理装置
１  トイレ
４  曝気散塊槽
５  基材
６  分解消滅槽
Ｒ  洗浄水用管（再利用手段）
【図１】
2004209380.tif 000003
【図２】
2004209380.tif 000004
【図３】
2004209380.tif 000005
【図４】
2004209380.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成15年1月10日(2003.1.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
図１に示すように、本実施例のし尿処理装置Ｓは、トイレ１からのし尿を貯留する貯留槽２ａと、この貯留槽２ａに貯留したし尿をポンプ３の作用によって吸引して導入し、曝気を行って、好気性微生物の代謝作用によって有機物を分解する曝気散塊槽４と、内部に基材５が充填された分解消滅槽６と、この分解消滅槽６を通過した分解処理済みの水を貯留する貯留槽２ｂと、この貯留槽２ｂに貯留した分解処理済みの水をトイレ１の洗浄水として再利用するために、貯留槽２ｂとトイレ１の洗浄水タンクの間を繋ぐ洗浄水用管Ｒにより構成される。
このように、本実施例のし尿処理装置Ｓでは、洗浄水用管Ｒを用いて貯留槽２ｂとトイレ１の洗浄水タンクの間を繋いだので、これが再利用手段として機能して、分解消滅槽６を通過した分解処理済みの水をトイレの洗浄水として再利用することができる。


【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
以下、本発明のし尿処理方法の好適な実施条件及び性能を確認するために行った試験１〜３の内容及び試験結果について説明する。
先ず、試験１は、基材の種類と有機物除去能の関係を確認した試験であり、図２は、その結果を表したグラフである。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
また、基材５の種類を変えた場合の影響について見ると、「杉チップ」では、２〜４日にかけての有機物濃度の下がり方が顕著である一方、「ガラスビーズ」では、９〜１２日経過時に、有機物濃度が若干上昇してしまう現象（図２のグラフ中「Δｘ」で示した部分の上昇）が確認された。
以上より、本発明のし尿処理方法及び装置では、基材５としては、杉チップを用いる方がより望ましいと言える。


【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2004209380.tif 000007