(57)【要約】      （修正有）【課題】屎尿の浄化水から窒素分を除去して放流可能にする土壌利用脱窒装置を提供する。【解決手段】少水量の洗浄水を使う簡易水洗便器１から排出する屎尿水を嫌気分解を行う多室便槽２に送り分解される屎尿水を土壌処理槽３の地表近くに配設した多孔管から表面土壌に毛管浸潤させて屎尿中の窒素分を硝酸態に変えた上で集水槽９に運び槽内に充填したカルシウムを主体とする粒体に坦持させた硫黄酸化脱窒菌の層を下方より上方に流動させて脱窒放流するようにしている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
便槽から流出した屎尿を土壌処理槽内の土壌層中の表面近くに埋設した水平状多孔管に導き、この多孔管から屎尿を土壌中に毛管浸潤させて浄化するようにしてある屎尿処理装置において、前記、土壌処理槽の内底部から同槽に隣接して設けた集水槽に送水管を連結し、集水槽内部には硫黄酸化脱窒菌を坦持させたカルシウム系粒状体を配し、送水管により送られた浄化水が下方より流入し上方より流出するようにしてあることを特徴とする土壌利用脱窒装置。
【請求項２】
便槽から流出した屎尿を土壌槽内の土壌層中の地表面近くに埋設された水平状多孔管に導き、この多孔管から屎尿を土壌中に毛管浸潤させて、屎尿中の窒素を土中の硝酸菌の作用により硝酸態窒素に変化させた後に、前記土壌処理槽の内底部に溜まった硝酸態窒素を含む浄化水を隣接する集水槽に送り、同槽内に配置した硫黄酸化脱窒菌坦持体に接触させて脱窒させる土壌利用脱窒方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は水源地涵養林などで屎尿を処理する時に、出来る限り窒素負荷を少なくした処理水を放流する屎尿処理技術に関する。
【背景技術】
【０００２】本願出願人は特開平１１−３３５７５において、電気使用可能な場所での土壌利用による屎尿循環処理トイレシステムを提案し、特開２０００−４２５７９で電気を使えない場所での同型システムを提案している。
このシステムでは主要部分である土壌処理槽を屋外に設置することによって雨水を受け、雨水で希釈された浄化水を放流したり浄化水を液肥として付近の植生に与えたりしていた。
この土壌によって浄化処理された浄化水は無色透明で、ＢＯＤ値もきわめて低いが、硝酸態、亜硝酸態の窒素を５０〜１００ＰＰＭ位の濃度で含有している。普通の場所ではこの浄化水で便器を洗浄したり、その肥料効果を利用して植物に与えたりしていたが、山岳地の水源に近い水源地涵養林等では窒素分を全く出さないか、出来る限り少なくすることが要求されている。
【特許文献１】特開平１１−３３５７５
【特許文献２】特開２０００−４２５７９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】解決しようとする課題は土壌槽の底面に貯留している浄化水が雨により増量した場合に、その浄化水に含まれる窒素分を出来る限り除去して放流する土壌利用脱窒装置を提案することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】本発明は前記の課題を達成するために屎尿処理装置を以下の構成にしたことを特徴とする。
１．便槽から流出した屎尿を土壌処理槽内の土壌層中の地表面近くに埋設された水平状多孔管に導き、この多孔管から屎尿を土壌中に毛管浸透させて浄化するようにしてある屎尿処理装置に於いて、前記土壌処理槽の内底部から同槽に隣接して設けた集水槽に送水管を連結し、集水槽内部には硫黄酸化脱窒菌を坦持させた粒状体を配し、送水管によって送られた浄化水が下方より流入し、上方より流出して、その間に脱窒されるようにしてあることを特徴とする。【０００５】本発明は硫黄酸化脱窒菌のように特別な炭素源がなくとも脱窒可能な脱窒菌により硝酸態、亜硝酸態になった窒素が脱窒されるという現象に着目し目的を達することを知見したものである。
便槽はその内部で２槽に分かれ、第一次、第二次の嫌気菌による分解を行い、固形物を液化してゆく。嫌気菌による汚物の分解はその有機物濃度が１％以上が好適とされている。
この装置の便器は１回の洗浄水量が３００〜５００ｃｃの簡易水洗便器を使い、便槽内の有機物濃度を適正に保つようにする。このシステムの使用に当たっては初めに便槽に水を満たしてスタートするので、非水洗便器の使用は可能であるが、１回の便器洗浄に１０リットル近い水を流す、水洗便器は使用してはならない。また、少水量の便器を使用することによって、嫌気分解の次の土壌槽での処理の場合の槽の体積が非常に小さくなることでも有利である。【０００６】便槽の中で大便中の有機物は嫌気菌の働きによって、次第に分子の小さな物質に分解され、液化されてゆく。即ち主としてセルロースは酢酸、酪酸に、炭水化物は酢酸、酪酸、アセトン、アルコールに、タンパク質はアミノ酸、脂肪酸に、脂肪は脂肪酸、グリセリン、アルコールに変化し、いずれも液化する。また、小便に含まれる尿素はすぐにアンモニア性窒素に変わる。便槽の中では更に時間が経って液化過程で生成した有機酸はメタン形成菌のグループがこれを栄養源として利用し、メタンガス、炭酸ガスを出すガス化も行われる。常温の便槽の中では０℃〜３０℃までを生活範囲とする低温菌が主として働き、永い間貯留し続けることによって、その条件に適した細菌が増え冬期間でも最低の分解が進み、１５℃〜２０℃になると活発に働くようになる。便槽内に温水を循環させる等して温度を上げると、３０℃程度を適温とする中温菌が増殖し、更に液化、ガス化を促進し、汚泥はより少なくなる。【０００７】このようにして、液化された有機物は洗浄水と共に土壌処理槽に送られる。土壌処理槽の特色は土壌表面下１０〜１５センチ程度の場所に水平状に埋設された下面に樋状の受け体を備え重力浸透を防止した多孔管に送り込まれるので、すべての汚水が重力浸透することなく、土壌内の気相部分を通って毛細管移動する。しかも地表近くに水平状多孔管が埋設されているため、汚水は空気に触れながら土中を移動し好気菌の作用を受ける。土壌中には様々な微生物が存在し有機物を分解する。土壌の好気部分を深さ５０〜６０センチ移動するだけで、汚物の有機物はほとんど無くなり、茶色であった水は透明になるが、有機物の分解や小便に由来する窒素は土壌中に生きる硝酸菌、亜硝酸菌の働きにより硝酸態の窒素に変わるが水に溶け易く、土壌に吸着されることなく浄化された水の中に残っている。リンが土壌吸着されるのと対照的である。この装置は野外に無蓋で設置され、雨水も受け入れるため増量した水分を放流せねばならず水源地涵養林にあっては出来るだけ脱窒をして放流しなければならない。そのため土壌槽の下流側に増量した水分を貯留する集水槽を設け、この中に粒状化したカルシウム系坦持体に坦持させた硫黄化脱窒菌を収納し、下方から入水させて、十分に菌体に触れさせながら上方から放流する形で、大部分の硝酸態窒素を窒素ガスに変えて空気中に放出する。
土壌槽の内底部に貯留している浄化水は硝酸性窒素を含むだけで臭気も細菌もないので簡易水洗便器の洗浄水として循環使用するのは当然であり、その回路は足踏みポンプ等を使い別回路にしても良く、また、切替弁を備えて集水槽へ送る回路と併用しても良い。集水槽へのポンプアップは、内底面に貯留する浄化水の必要水位を超えると作動する自動作動手段を持つポンプで水を汲み上げることは言うまでもない。【０００８】本発明の土壌利用脱窒方法では、便槽から流出した屎尿を土壌処理槽内の土壌層中の地表面近くに埋設された水平状多孔管に導き、この多孔管から屎尿を土壌中に毛管浸潤させて、屎尿中の窒素を土中の硝酸菌の作用により硝酸態窒素に変化させた後に、前記土壌処理槽の内底部に溜まった硝酸態窒素を含む浄化水を隣接する集水槽に送り、同槽内に配置した硫黄酸化脱窒菌坦持体に接触させて脱窒する方法を特徴とする。
普通屎尿に由来する窒素を脱窒する条件として、まず第一に窒素が硝酸態に変化していなくてはならない。汚水中でも好気的条件下で硝酸菌が働き、アンモニア態の窒素が硝酸態に変わってくるが、土中よりは条件が厳しいようで、水中ではｐＨ７〜８の間でないと活動しない硝酸菌が土中ではｐＨ５〜１０の間で活動するという。
これ等の理由は判らないが土壌の好気的部分を毛管浸透する汚水が、土壌中をわずかに５０ｃｍ流下する間に硝酸化されてしまうのは周知のことである。脱窒菌が働くためには先ず硝酸態の窒素が必要なわけで、土壌槽の働きはその条件の第一を満足している。【０００９】次に土中に存在する脱窒菌は条件的嫌気性菌であるが普通には嫌気状態の環境で活動する。更にその活動は有機物等の炭素化合物から水素をもぎ取り、硝酸中の酸素と結びつけるので、どうしても炭素源が必要であった。
普通処理場などの脱窒ではメタノールを炭素源として使用している。浄化槽では最終処理水をＢＯＤ値の高い嫌気槽にもどしてそのＢＯＤを炭素源として脱窒している高度処理方式もある。ところが、本発明で使用する硫黄酸化脱窒菌は炭素源を必要としない。浄化水に含まれている硝酸イオンは硫黄酸化脱窒菌によって取り込まれ、細菌は硝酸イオンの中の酸素で呼吸し、不要な窒素を窒素ガスとして排気する。その際、硫酸イオンを排出するが、それは、この細菌を坦持させているカルシウム基材のカルシウムと結合し硫酸カルシウム（石膏）となり、処理水は酸性化しない。
【発明の効果】
【００１０】１  土壌処理槽内底部に溜まる浄化水の硝酸態濃度は降雨量により左右されるが、５０〜１５０ＰＰＭであり本発明の脱窒集水槽を経由するところほぼ８０％の窒素分が除去される。
２  便器洗浄は内底部は貯留した浄化水を循環させて行い、その余剰水を脱窒放流するためトイレは衛生的であると共に、水源地の水を汚染しない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】図１は本発明の土壌利用脱窒装置における実施の１形態として、少量の洗浄水で便器を洗う簡易水洗便器１の下流側に２室より成る便槽２を備え便槽２に連通する土壌処理槽３を有し３の内底面よりの送水管４を経て接続する内部に硫黄酸化脱窒菌坦持体を納める集水槽９を有している。
便槽はコンクリートでもプラスチックでも良く、土壌処理槽は内部に土壌を充填しているので軟質プラスチックで良い。集水槽はコンクリート、またはプラスチックで良い。【００１２】簡易水洗便器１から流出した屎尿と洗浄水は便槽２に於ける第１腐敗室２ａに流入し分解してスカムは浮かび、汚泥は沈殿し更に分解を重ねる。液化した水分は第２腐敗室２ｂに流入し更に分解を重ね、上澄み液から貯留槽の流入し、有機酸を中心とする液肥となり水中ポンプ２ｄにて揚水され土壌処理槽３の水平状多孔管に流入する。同管に流入した液肥は土壌に毛管浸潤し土壌菌の働きを受け浄化されながらゆっくりと降下し内底部に貯留される。浄化水中の窒素はすべて硝酸態となっている。浄化水を集水槽９に送るポンプは内底面の所定水位より増水したら作動し、再び旧水位に戻ると停止するようになっている。６はその切替弁で排水時のみ回収管７に切り替わり、常時は便器への送水管５に解放しており、便器使用の度に洗浄水として供給される。便器への給水はこの回路に限定しない。内底部より便器へ直接配管し足踏みポンプ等で電気を使わずに洗浄水を利用することも可である。ポンプの作動は太陽光発電１１によることが望ましい。
集水槽に入った浄化水は硫黄酸化脱窒菌を坦持させた粒状体８の下側から給水されて坦持体に接触しながら脱窒され上方にある排水管１２より排出される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の土壌利用脱窒装置に於ける実施の一形態を例示する縦断面図
【図２】土壌処理槽のΛ−Λ’断面図
【符号の説明】
【００１４】１  簡易水洗便器
１ａ貯水タンク
２  便槽
２ａ第１腐敗室
２ｂ第２腐敗室
２ｃ貯留室
２ｄ水中ポンプ
３  土壌処理槽
３ａ土壌層
３ｂ水平状多孔管
３ｃ内底部
４  送水管
５  便器への送水管
６  切替弁
７  回収管
８  硫黄酸化脱窒菌坦持体
９  集水槽
１０  ソーラーパネル
１１  排水管
【図１】
2005270949.tif 000003
【図２】
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