(57)【要約】【課題】し尿と基材を接触させて、し尿中の有機物を生物学的に分解するし尿処理装置の有機物分解性能を飛躍的に向上する。【解決手段】水流拡散プレート７、８、９によって、周囲を、縦断面視、略六角形状または略半六角形状に囲まれた嫌気性条件部Ａが、縦断面視、千鳥状に配置されるように、水流拡散プレート７、８、９を、カートリッジ式反応槽６１の内部に複数配設する。【効果】水流拡散プレート７、８、９によってし尿の通過路が蛇行して、基材とし尿の接触時間が長くなるという利点に加え、し尿が、分解特性の異なる好気性条件部Ｂと嫌気性条件部Ａを交互に通過する状態となるため、有機物の分解性能が飛躍的に向上するという効果が得られる。【選択図】        図５
2004243181.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材が充填される反応槽の内部の一側面とその対面に、３枚のプレート部からなり、縦断面が逆Ｙ字形状となるように形成された水流拡散プレートの長手方向両端部を取付けたし尿処理装置であって、前記水流拡散プレートによって、周囲を、縦断面視、略六角形状に囲まれた嫌気性条件部が、縦断面視、千鳥状に配置されるように、前記水流拡散プレートを複数配設したことを特徴とするし尿処理装置。
【請求項２】
前記反応槽の内部において、前記３枚のプレート部からなる水流拡散プレートを取付けていない一対の側面に、２枚のプレート部からなり、縦断面がへの字状となるように形成された水流拡散プレートの、一方のプレート部を取付けた請求項１記載のし尿処理装置であって、前記何れかの種類の水流拡散プレートと前記反応槽の内側面によって、周囲を、縦断面視、略六角形状または略半六角形状に囲まれた嫌気性条件部が、縦断面視、千鳥状に配置されるように、前記何れかの種類の水流拡散プレートを複数配設したことを特徴とするし尿処理装置。
【請求項３】
前記反応槽が、着脱可能な複数のカートリッジ式反応槽と、この複数のカートリッジ式反応槽を収納する枠体とで構成されることを特徴とする請求項１又は２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、し尿処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、基材を充填した反応槽内で、基材に発生、繁殖した微生物とし尿を接触させ、微生物によってし尿中の有機物を生物学的に分解するように構成されたし尿処理装置が利用されている。
【０００３】
このようなタイプのし尿処理装置では、基材が充填された反応槽内で、し尿の通過路が、上下方向に直線状に形成されて短絡してしまうため、基材全体が十分に活用されないという問題があった。また、装置が過負荷状態となって反応槽に一時的に大量のし尿が供給されると、反応槽内を通過するし尿の通過速度が速くなり、し尿が十分に分解されないまま、反応槽から排出されるという問題点もあった。
【０００４】
そこで、従来のし尿処理装置では、例えば、反応槽の内部に、左右交互に複数枚の仕切り板を斜め下向きに取付けて、各仕切り板に上下の直線上に並ばないように、排水が通過する通過路を形成することにより、基材と排水の接触時間をなるべく長くする構成が提案されていた（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−８９７８号（第２頁、第４頁の図１）
【０００６】
【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装置は、排水の通過路を蛇行させて、基材と排水の接触時間を単に長くするのみで、有機物の分解性能を飛躍的に向上することはできないものであった。そのため、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。
【０００７】
また、従来のし尿処理装置は、基材の入れ替え等のメンテナンス作業を行う際には、反応槽に充填した基材をすべて一度に交換する必要があったため、一時的に運用を停止しなければならず、また、反応槽のサイズが大きいため、メンテナンス作業に手間や時間がかかるという問題もあった。
【０００８】
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、従来よりも十分に向上することができるし尿処理装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【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、本発明のし尿処理装置は、基材が充填される反応槽の内部の一側面とその対面に、３枚のプレート部からなり、縦断面が逆Ｙ字形状となるように形成された水流拡散プレートの長手方向両端部を取付けたし尿処理装置であって、前記水流拡散プレートによって、周囲を、縦断面視、略六角形状に囲まれた嫌気性条件部が、縦断面視、千鳥状に配置されるように、前記水流拡散プレートを複数配設したのである。
【００１０】
そして、このようにすることで、反応槽は、嫌気性条件部が、縦断面視、千鳥状となるように配置された状態となるから、本発明のし尿処理装置では、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。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明のし尿処理装置は、基材が充填される反応槽の内部の一側面とその対面に、３枚のプレート部からなり、縦断面が逆Ｙ字形状となるように形成された水流拡散プレートの長手方向両端部を取付けたし尿処理装置であって、前記水流拡散プレートによって、周囲を、縦断面視、略六角形状に囲まれた嫌気性条件部が、縦断面視、千鳥状に配置されるように、前記水流拡散プレートを複数配設した構成である。
【００１２】
本発明者は、鋭意研究を重ねた結果、反応槽の内部に、３枚のプレート部からなり、縦断面が逆Ｙ字形状となるように形成された水流拡散プレートを複数配設し、その水流拡散プレートにより、周囲を、縦断面視、略六角形状に囲まれた区域を形成すると、その区域は、反応槽内の他の部分に比べて、空気の出入りが遮断され、嫌気性微生物の繁殖に好都合な部分（以下、「嫌気性条件部」という。）となることを見出した。
一方、反応槽内において、嫌気性条件部以外の部分は、好気性微生物の繁殖に適した部分（以下、「好気性条件部」という。）となっている。
【００１３】
そこで、本発明者は、嫌気性条件部が、縦断面視、千鳥状となるように、各水流拡散プレートの取付位置を決定すれば、水流拡散プレートによってし尿の通過路が蛇行して、基材とし尿の接触時間が長くなるという利点に加え、し尿が、分解特性の異なる好気性条件部と嫌気性条件部を交互に通過する状態となるので、その結果、し尿処理装置の有機物分解性能が極めて向上することを知見し、本発明を完成させた。
【００１４】
本発明のし尿処理装置では、上記以外の形状の水流拡散プレートを併用することは自由であるが、特に、反応槽の内部の側面を伝って短絡してしまうし尿の流れを効果的に拡散するためには、３枚のプレート部からなる水流拡散プレートを取付けていない一対の側面に、２枚のプレート部からなり、縦断面がへの字状となるように形成された水流拡散プレートの、一方のプレート部を取付けることが望ましい。
このようにすれば、縦断面が逆Ｙ字形状の水流拡散プレートのみでは対応しきれない反応槽内部の側面を伝うし尿の流れを、反応槽の中央寄りに拡散することができるからである。
【００１５】
なお、その際には、上記何れかの種類の水流拡散プレートと反応槽の内側面によって、周囲を、縦断面視、略六角形状または略半六角形状に囲まれた嫌気性条件部が、縦断面視、千鳥状に配置されるように、上記何れかの種類の水流拡散プレートを配設することにより、し尿処理装置の性能が向上する。
【００１６】
また、本発明のし尿処理装置では、反応槽自体の構造は特に限定されないが、基材の入れ替え等のメンテナンス作業を行う際でも運用を継続でき、しかも、メンテナンス作業を容易にするためには、反応槽を、着脱可能な複数のカートリッジ式反応槽と、この複数のカートリッジ式反応槽を収納する枠体とで構成する方がより望ましい。
このようにすれば、反応槽に充填した基材をすべて一度に交換する必要はなくなり、交換が必要となったカートリッジ式反応槽のみを抜き出して、随時メンテナンス作業を行うことができるからである。
【００１７】
また、本発明のし尿処理装置では、基材の材質は限定されず、所望の木質細片や、ガラスビーズ等を用いることができる。しかし、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、木質細片の中でも、特に、杉チップを用いることが望ましい。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明のし尿処理装置の実施例を、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全体構成を表した説明図、図２は、本実施例の反応槽の構成を表した説明図、図３は、本実施例に用いる水流拡散プレートを表した説明図、図４は、本実施例のカートリッジ式反応槽の一つを表した説明図、図５は、嫌気性条件部が、縦断面視、千鳥状に配置されている状態を表した本実施例のカートリッジ式反応槽の縦断面図、図６は、性能比較試験の結果を表したグラフである。
【００１９】
図１は、本実施例のし尿処理装置Ｓの全体構成を表した説明図であって、（ａ）は正面から見た状態を、（ｂ）は側面から見た状態を表している。
図１に示すように、本実施例のし尿処理装置Ｓは、し尿（約７Ｌ）を貯留するバット１と、このバット１に貯留したし尿を水流ポンプ２ａの作用によって吸引して導入する嫌気槽３と、この嫌気槽３を通過したし尿に、エアーポンプ４から空気を送って曝気し、好気性微生物の代謝作用によって有機物を分解する好気槽５と、この好気槽５を通過したし尿を導入して分解処理する反応槽６により構成される。
なお、２ｂは、循環させるし尿の量を調整する水量調整バルブを、Ｆは、各装置を保持する枠を表している。
【００２０】
反応槽６の内部には、基材として杉チップが充填されている。本実施例において、基材として、特に、杉チップを採用した理由は、木質細片の中でも杉チップは、単位体積当りの表面積が大きく、菌類、微生物、原生小動物が増殖するのに好適だからである。
反応槽６に導入されたし尿中の有機物は、反応槽６を通過する間に、杉チップに発生、繁殖した微生物の作用によって分解される。そして、反応槽６を通過したし尿は、再びバット１に貯留され、循環処理されることとなる。
【００２１】
図２は、本実施例の反応槽６の構成を表した説明図であって、（ａ）は正面から見た状態を、（ｂ）は側面から見た状態を表している。
本実施例では、図２に示すように、反応槽６を、着脱可能な同大・同形の３個のカートリッジ式反応槽６１と、このカートリッジ式反応槽６１を縦方向に３段収納する枠体６２とで構成している。そして、この各カートリッジ式反応槽６１の内部に杉チップを充填するようにしている。
【００２２】
従って、本実施例では、杉チップを入れ替えするときは、カートリッジ式反応槽６１の単位で着脱できるから、すべてを一度に交換する必要はなく、運用を継続しながらメンテナンスすることが可能となる。また、カートリッジ式反応槽６１は小型であるため、メンテナンス作業も容易となる。
なお、図２において、６３と６４は、カートリッジ式反応槽６１の上下に取付けたロートを、６１ａは、カートリッジ式反応槽６１の前面に取付けた引き手部を表している。
【００２３】
図３は、本実施例において、カートリッジ式反応槽６１の内部に取付ける水流拡散プレート７〜９を表した説明図であり、（ａ）（ｂ）は、縦断面がへの字状の水流拡散プレート７を、（ｃ）（ｄ）は、縦断面が逆Ｙ字形状の水流拡散プレート８を、（ｅ）（ｆ）は、縦断面がへの字状の水流拡散プレート９を表している。すなわち、本実施例では、取付け位置に応じて、３種類の水流拡散プレート７〜９を使用する。なお、（ａ）（ｃ）（ｅ）は、正面から見た状態を、（ｂ）（ｄ）（ｆ）は、側面から見た状態を表している。
【００２４】
水流拡散プレート７は、カートリッジ式反応槽６１の内部の左右側面に取付ける部材であり、図３の（ａ）（ｂ）に示すように、プレート部７１と、計１２個の孔７２ａを設けたプレート部７２とを、縦断面が、への字状となるように形成したものである。
なお、（ａ）において、プレート部７１とプレート部７２の間の角度は、例えば１２０°となるようにしている。また、カートリッジ式反応槽６１の内部の奥行き方向の長さと、水流拡散プレート７の長手方向の長さは、概ね一致させるようにしている。
【００２５】
水流拡散プレート８は、カートリッジ式反応槽６１の内部の正面と背面の間に取付ける部材であり、図３の（ｃ）（ｄ）に示すように、プレート部８１と、計１２個の孔８２ａを設けたプレート部８２と、同じく計１２個の孔８３ａを設けたプレート部８３とを、縦断面が、逆Ｙ字形状となるように、形成したものである。
なお、（ｃ）において、プレート部８１、８２、８３間の角度は、それぞれ例えば１２０°となるようにしている。また、８４は、水流拡散プレート８の長手方向両端に設けた接着しろを表している。また、カートリッジ式反応槽６１の内部の奥行き方向の長さと、水流拡散プレート８の長手方向の長さは、概ね一致させるようにしている。
【００２６】
水流拡散プレート９は、カートリッジ式反応槽６１の内部の正面と背面の間に取付ける部材であり、図３の（ｅ）（ｆ）に示すように、計１２個の孔９２ａを設けたプレート部９２と、同じく計１２個の孔９３ａを設けたプレート部９３とを、縦断面が、への字状となるように形成したものである。
なお、（ｅ）において、プレート部９２とプレート部９３の間の角度は、例えば１２０°となるようにしている。また、９４は、水流拡散プレート９の長手方向両端に設けた接着しろを表している。また、カートリッジ式反応槽６１の内部の奥行き方向の長さと、水流拡散プレート９の長手方向の長さは、概ね一致させるようにしている。
【００２７】
図４は、カートリッジ式反応槽６１の一つを表した説明図であって、（ａ）は正面から見た状態を、（ｂ）は側面から見た状態を、（ｃ）は背面から見た状態を表している。
図３と図４の（ｃ）を用いて、水流拡散プレート７、８、９をカートリッジ式反応槽６１に取付ける位置について説明すると、先ず、水流拡散プレート７は、プレート部７１を上向きとして、カートリッジ式反応槽６１の内部の左右側面の何れかに、プレート部７１を接着して取付ける。なお、本実施例では、図４の（ｃ）に示すように、カートリッジ式反応槽６１の向かって左側の側面に３個、右側の側面にも３個、水流拡散プレート７を取付けている。
【００２８】
このようにしたので、本実施例のし尿処理装置Ｓでは、カートリッジ式反応槽６１の中央付近に縦断面が逆Ｙ字形状の水流拡散プレート８を取付けたのみでは対応しきれない、カートリッジ式反応槽６１の内部の側面を伝って短絡してしまうし尿の流れを、カートリッジ式反応槽６１の内部の中央寄りの方向に拡散することができる。
【００２９】
次に、水流拡散プレート８は、プレート部８１を上向きとして、カートリッジ式反応槽６１の内部の前面と背面に、水流拡散プレート８の長手方向両端に設けた接着しろ８４の部分を接着して取付ける。なお、本実施例では、図４の（ｃ）に示すように、カートリッジ式反応槽６１の中央付近に水流拡散プレート８を、合計５個取付けている。
【００３０】
また、水流拡散プレート９は、プレート部９２、９３を斜め下向きとして、カートリッジ式反応槽６１の内部の前面と背面に、水流拡散プレート９の長手方向両端に設けた接着しろ９４の部分を接着して取付ける。
なお、本実施例では、図４の（ｃ）に示すように、水流拡散プレート９を、カートリッジ式反応槽６１の中央付近の最上段の位置に１つ取付けた例を開示したが、この水流拡散プレート９は、本発明の構成に必須のものではなく、例えば、水流拡散プレート８で代用することも可能である。
【００３１】
次に、図５を用いて、水流拡散プレート７、８、９の取付位置について、さらに詳しく説明する。図５は、カートリッジ式反応槽６１の縦断面を表した図である。
本実施例では、カートリッジ式反応槽６１の内部に、上記のように、水流拡散プレート７、８、９を取付けたので、図５に示すように、水流拡散プレート７、８、９とカートリッジ式反応槽６１の内側面によって、周囲を、縦断面視、略六角形状または略半六角形状に囲まれた嫌気性条件部Ａが、合計１０箇所形成されている。そして、本発明は、嫌気性条件部Ａが、図５に示すように、縦断面視、千鳥状に配置されるように、水流拡散プレート７、８、９を、それぞれ配設した点に特徴を有するものである。
【００３２】
ここで、本発明において、「千鳥状に配置」とは、例えば図５に示すように、嫌気性条件部Ａが、最上段の位置に３個（＃１、＃２、＃３）、上から２段目の位置に２個（＃４、＃５）、上から３段目の位置に３個（＃６、＃７、＃８）、上から４段目の位置に２個（＃９、＃１０）、形成されている場合を例に説明すると、先ず、最上段の＃１と＃２のほぼ中間に２段目の＃４を、最上段の＃２と＃３のほぼ中間に２段目の＃５を配置して、最上段と２段目の位置を決定した上で、３段目以降については、奇数段目は最上段と、偶数段目は２段目と、横方向の位置を揃えること（すなわち、＃６、＃７、＃８は、＃１、＃２、＃３と、また、＃９、＃１０は、＃４、＃５と、それぞれ横方向の位置を揃えること）により、全体として、嫌気性条件部Ａが、互い違いに配置されるようにした位置決め方法をいう。
【００３３】
以上のようにしたので、先ず、本実施例では、カートリッジ式反応槽６１に導入されたし尿は、水流拡散プレート７、８、９によって蛇行し、直線状に短絡しないため、し尿と杉チップの接触時間が長くなるという作用が得られる。
従って、本実施例では、し尿が十分に分解されないままカートリッジ式反応槽６１を通過してしまうといった問題点は、解消することができる。
【００３４】
そして、上記の点に加えて、本実施例では、好気性条件部Ｂの中に、嫌気性条件部Ａが、縦断面視、千鳥状に配置されているため、カートリッジ式反応槽６１に導入されたし尿は、カートリッジ式反応槽６１の内部に形成された好気性条件部Ｂと嫌気性条件部Ａを交互に通過するという作用が得られる。
従って、本実施例では、分解特性の異なる好気性条件部Ｂと嫌気性条件部Ａを交互に通過することによって、有機物の分解性能が飛躍的に向上するという効果が得られる。
【００３５】
この点について、本発明者は、本実施例のし尿処理装置Ｓと同大・同形状で、水流拡散プレート７、８、９を設けない装置を対照装置として、性能比較試験を行った。図６は、その結果を表したグラフである。
【００３６】
対照装置では、図６において、「水流拡散プレートなし」と表示している方のグラフが示すように、時間の経過とともに有機物濃度は低下するものの、その低下率は緩慢なものとなった。なお、試験開始時に、７５１０ｍｇ／Ｌであった人工排水の有機物濃度（ＣＯＤ−Ｃｒ）は、５日目には、５０３０ｍｇ／Ｌ、１３日目には、２３５０ｍｇ／Ｌとなった。
【００３７】
これに対して、水流拡散プレート７、８、９を設けた本実施例のし尿処理装置Ｓでは、「水流拡散プレートあり」と表示している方のグラフが示すように、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。
ちなみに、試験開始時に、７５１０ｍｇ／Ｌであった人工排水の有機物濃度（ＣＯＤ−Ｃｒ）は、５日目には、１５５０ｍｇ／Ｌ（対照装置と比較すると、約３．２倍）、１３日目には、１１００ｍｇ／Ｌ（対照装置と比較すると、約２．１倍）にまで低下している。
【００３８】
以上より、本実施例のし尿処理装置Ｓは、水流拡散プレート７、８、９を設けない同大・同形状の対象装置の有機物分解能力を１とした場合、約２〜３倍の性能を示すことが確認された。
【００３９】
なお、本実施例では、水流拡散プレート７、８、９のプレート部７２、８２、８３、９２、９３に、孔７２ａ、８２ａ、８３ａ、９２ａ、９３ａを設けた実施例を開示したが、これは、本発明の必須の構成要件ではない。
しかし、孔７２ａ、８２ａ、８３ａ、９２ａ、９３ａを設けた場合には、し尿が適度に通過する状態となり、そのような状態が、嫌気性条件部Ａの形成には適していることが判明している。従って、本発明では、水流拡散プレート７、８、９のプレート部７２、８２、８３、９２、９３には、孔７２ａ、８２ａ、８３ａ、９２ａ、９３ａのような、適度にし尿を通過させるための孔を所要の個数設ける方が、より望ましい。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のし尿処理装置は、基材が充填される反応槽の内部の一側面とその対面に、３枚のプレート部からなり、縦断面が逆Ｙ字形状となるように形成された水流拡散プレートの長手方向両端部を取付けたし尿処理装置であって、前記水流拡散プレートによって、周囲を、縦断面視、略六角形状に囲まれた嫌気性条件部が、縦断面視、千鳥状に配置されるように、前記水流拡散プレートを複数配設したので、水流拡散プレートによってし尿の通過路が蛇行し、基材とし尿の接触時間が長くなるという利点に加え、し尿が、分解特性の異なる好気性条件部と嫌気性条件部を交互に通過する状態となるため、有機物の分解性能が飛躍的に向上するという効果が得られる。
【００４１】
また、反応槽の内部において、３枚のプレート部からなる水流拡散プレートを取付けていない一対の側面に、２枚のプレート部からなり、縦断面がへの字状となるように形成された水流拡散プレートの、一方のプレート部を取付けた構成の本発明のし尿処理装置を用いれば、反応槽の内側面を伝って短絡するし尿の流れも効果的に拡散することができる。
【００４２】
さらに、着脱可能な複数のカートリッジ式反応槽と、この複数のカートリッジ式反応槽を収納する枠体とで構成される本発明のし尿処理装置を用いれば、基材の交換をすべて一度に行う必要はなくなり、運用を停止することなく基材の交換が行えるため、メンテナンス性が向上するという効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例のし尿処理装置の全体構成を表した説明図であって、（ａ）は正面から見た状態を、（ｂ）は側面から見た状態を表している。
【図２】本実施例の反応槽の構成を表した説明図であって、（ａ）は正面から見た状態を、（ｂ）は側面から見た状態を表している。
【図３】本実施例のカートリッジ式反応槽の内部に取付ける水流拡散プレートを表した説明図であり、（ａ）（ｂ）は、縦断面がへの字状の水流拡散プレートを、（ｃ）（ｄ）は、縦断面が逆Ｙ字形状の水流拡散プレートを、（ｅ）（ｆ）は、縦断面がへの字状の水流拡散プレートを表している。
【図４】本実施例のカートリッジ式反応槽の一つを表した説明図であって、（ａ）は、正面から見た状態を、（ｂ）は、側面から見た状態を、（ｃ）は、背面から見た状態を表している。
【図５】嫌気性条件部が、縦断面視、千鳥状に配置されている状態を表した本実施例のカートリッジ式反応槽の縦断面図である。
【図６】性能比較試験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
６  反応槽
６１  カートリッジ式反応槽
６２  枠体
７、８、９  水流拡散プレート
Ａ  嫌気性条件部
【図１】
2004243181.tif 000003
【図２】
2004243181.tif 000004
【図３】
2004243181.tif 000005
【図４】
2004243181.tif 000006
【図５】
2004243181.tif 000007
【図６】
2004243181.tif 000008