(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
横長箱形の槽を横置きに埋設し屎尿分解槽とし、内部を三つ以上に区画し、第１槽から最終槽まで隔壁の上部に連通管を設け、これにろ過装置を備え、且つ槽全体を断熱し、１回の洗浄水量が２００〜２５０ミリリットルの簡易水洗便器を第１槽に接続し、最終槽にはポンプ装置を設け、ポンプに接続する管路を任意の畑地まで配設し、畑地の土壌面下約３０センチの深さに不透水性の樋状受皿部の上面に多孔管を配した配肥管を数本並列に埋設し、配肥管の流入口に切替バルブを備えた上、前記ポンプ装置よりの管路に接続し、屎尿分解槽で生成した液肥を所望の配肥管へ送る機構を持つ液肥供給装置。
【請求項２】
第１槽に電気または温水による熱交換器を設置した請求項１記載の液肥供給装置。
【請求項３】
第１槽に手動または電動による生ゴミ破砕装置を連結した請求項１記載の液肥供給装置。
【請求項４】
横長箱形の槽を埋設し屎尿分解槽とし、内部を三つ以上に区画し、第１槽から最終槽まで隔壁の上部に連通管を設け、これにろ過装置を備え、且つ槽全体を断熱保温し、更に１回の洗浄水量が２００〜２５０ミリリットルの簡易水洗便器を使用する事により、適切な有機物濃度を保つと共に、第１槽内に有機物分解酵素及び数種類の嫌気性細菌群を投入し、更に必要とあれば第１槽を加温し、常時恒温にて微生物による分解を促進し、短期間に液肥を熟成させると共にその液肥を土壌中の毛管水領域を経て植物の根に吸収させる液肥供給方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は人間の屎尿から肥料を作りこれを植物に施肥する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
日本に於いては人間の屎尿は今世紀の半ばまで、肥料として利用されていた。それは極めて素朴な技術であり、屎尿を一定期間貯留し、腐敗、発酵させて植物の根元に施し、アンモニアの揮散と臭気を防ぐために覆土するというものであった。そのため腐熟不完全な屎尿では寄生虫卵や病原菌が死滅せず、又、当時は畝間に施肥するのに肥柄杓を使用していたために葉菜類に寄生虫卵が付着し、衛生問題から次第に肥料として使われなくなった。
【０００３】
しかし化学肥料のみに頼って半世紀を経た現在、土壌は疲弊し、改めて堆肥等の有機物を施して地力を回復させる必要に迫られている。又資源の面からも天然の燐鉱石に頼るリン酸肥料はその枯渇が次第に近くなり、人糞、畜糞等に含まれるリンの有効再利用も大いに期待されている。水洗便器を使用し、大量の水と一緒に屎尿を処理する方法では、いったん水に溶けてしまったリン分、チッソ分を再び回収することは困難で、合併浄化槽にしても汚水処理場にしても、リン分、チッソ分を放流するため、河川や海洋の富栄養化は避けられない。最近に至って生活排水の処理水から燐を回収し、リン酸カルシウム化して肥料にする装置が開発され、屎尿中のリン分の４０〜５０％が肥料化出来るというが、それは汚水処理場に新たな設備を加えてのことで、個人宅の発生源で回収されるものではない。
【０００４】
屎尿を出来るだけ長く貯留して腐敗させ、液肥として利用する目的の改良便槽があるが、図７に示すようなものが一般的で、区分された各槽の隔壁が不完全で、各槽で屎尿の分解を進め次槽に移送する手段に問題があった。これは隔壁の上方に曲がり管やＴ字管を取りつけても、発生するスカムで詰まってしまうのでやむ得ないものであったが、分解後の液から出来るだけ浮遊物を除いて次槽に移し、より流動性に富んだ液肥にしていくことが出来なかった。また酵素、微生物の投入や、加温、保温の設備が無いため、槽を大きくして貯留期間を長くし、寄生虫卵や病原菌を殺すしかなかった。又出来た液肥もこれを汲み上げて、古来からの畝間に撒き覆土するという方法で施肥するより無かった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
解決しようとする課題は人間の屎尿を水洗便器を使って流し去るのではなく、少量の水で便器を洗浄する簡易水洗便器を使用し、液肥化に適した濃度を得た上で、第１に従来より小さい容積の屎尿分解槽で、温度と投入酵素、微生物の力を借りて効率よく液肥を作る装置を、第２にはその液肥を汲み上げて地上に散布することなく、地下から植物の根に供給し、しかも植物の生育状態により供給を操作出来る装置を、第３に必要ならば家庭台所より出る有機生ゴミも粉砕して投入、分解して液肥に変える装置を、第４に個人宅の屎尿発生源で屎尿分解槽を使い、温度、微生物の力を借りて完熟液肥を作り、半永久的に畑地に供給する方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記の課題を達成するために横長箱形の槽を横置きに埋設して屎尿分解槽とし、内部を三つ以上に区画し、第１槽から最終槽までの隔壁の上部に連通管を設け、。これにろ過装置を備え、且つ槽全体を断熱し、１回の洗浄水量が２００〜２５０ミリリットルの簡易水洗便器を第１槽に接続し、最終槽にはポンプ装置を設け、ポンプに接続する管路を任意の畑地まで配設し、畑地の土壌面下約３０センチの深さに不透水性樋状受皿部の上面に多孔管を配した配肥管を数本並列に埋設し、配肥管の流入口に切替バルブを備えた上、前記ポンプ装置よりの管路に接続し、屎尿分解槽で生成した液肥を所望の配肥管に送る機構を備えたことを特徴とする。また、本発明の液肥供給装置では第１槽に電気または温水による熱交換器を設置し、通電することにより、又は給湯器や太陽熱温水器で得られた温水を循環させることにより、第１槽を保温することを特徴とする。また本発明の液肥供給装置では、第１槽に手動または電動の生ゴミ破砕装置を連結し、家庭台所で出る有機物生ゴミを粉砕し投入することも特徴とする。
【０００７】
また横長箱形の槽を埋設し、屎尿分解槽とし、第１槽から最終槽までの隔壁の上部に連通管を設け、これにろ過装置を備え、且つ槽全体を断熱保温し、更に、１回の洗浄水量が２００〜２５０ミリリットルの簡易水洗便器を使用することにより、適切な有機物濃度に保つと共に、第１槽内にセルロース分解酵素及び数種類の嫌気性細菌群を投入し、更に必要とあれば第１槽を加温し、常時恒温にて微生物による屎尿の分解を促進し、短期間に液肥を熟成させると共に、その液肥を土壌中の毛管水領域を経て植物の根に吸収させる液肥の供給方法を特徴とする。
【０００８】
本発明の装置に於ける屎尿分解槽の大きさは建築基準法改良便槽に従い０．７５立方米としているが、従来の改良便槽は自然の状態で何ら手を加えず放置することを前提としており、本発明の重要点である第１槽以下の各槽の区画を隔壁でしっかりと行い、各槽の嫌気性を保ち、ろ過された中間水のみが次槽に移行する形式を取る本発明の屎尿分解槽に対し、中途半端な隔壁で下部で連通しているような槽まで１槽と見なされている現状の改良便槽では本発明の装置とは性能に於いて比ぶべきもないが、当面改良便槽の寸法に従う。
【０００９】
改良便槽では常温に於いて約１００日間の貯留期間を定めているが、これはこの日数で大多数の寄生虫卵、病原菌が死滅することを根拠にしているが、本発明では液肥は手にも植物の葉にも触れずに土壌中を浸透し、又土壌微生物によって病原菌も寄生虫卵も直ちに処理されてしまうため全く心配ない。最低２０℃を保つ本装置にあっては５０日間の貯留により、病原菌の中で一番抵抗力のある腸チフス菌も、寄生虫卵で一番生存期間の長い回虫卵も完全に死滅する。本装置では屎尿分解槽を合成樹脂発泡体等で被覆するか、或いは地下に設けた断熱体の箱の中に屎尿分解槽を入れ断熱し、冬期温度が下がる場合には加熱によって第１槽を温めるほか微生物、酵素を投入し分解を促進しているので、５０日の貯留で液肥の完熟と滅菌、殺卵が出来る。これは屎尿処理場の嫌気処理過程に於いて５０〜５５℃で約１５日、３０〜４０℃で約２５日、１５〜２０℃で約５０日で屎尿が液化され同時に滅菌、殺卵が出来るという事実に基づいている。
【００１０】
嫌気分解が効率よく進むには約１％以上の有機物濃度が必要とされるが生屎尿の有機物濃度は２．８から３．２％なので、それが簡易水洗便器の使用によって２倍強に希釈されても十分有効な濃度を保ち得る。生ゴミを粉砕して投入することも有機物濃度を高め、嫌気分解にあってはプラスの方向に働く。生ゴミに含まれている炭水化物、タンパク質、脂肪、セルロースなどすべて酢酸、酪酸、アミノ酸、脂肪酸に変り、アセトン、アルコールなどに液化し、これら有機酸の分解生成物はメタン、炭酸ガスにガス化してしまう。事実、通性嫌気菌群の投入と２０℃程度の恒温に保つことによって汚泥は殆ど生じない。トイレットペーパーを使う限り紙も消滅する。毎月１回投入する酵素はセルラーゼ酵素の他、アビセル分解酵素、変性セルロース分解酵素に加えてクリストリジウム属を中心とする脂肪分解菌、繊維素分解菌などの通性嫌気性菌群である。屎尿の量であるが一人１日の屎尿が成人男子で１．５リットル、家族５人が終日家で用便したとして屎尿で７．５リットル、簡易水洗便器の洗浄水７．５リットル、合わせて１５リットルが１日の全量となり、０．７５立方米の屎尿分解槽で、約５０日貯留されることになる。
【００１１】
次に液肥の肥料としての効果であるが水を混ぜない都市汲取屎尿の成分で、チッソ０．５〜０．６％、リン酸０．１〜０．２％、カリ０．２〜０．３％とされており、屎尿中に残る１．５〜２．０％の有機物が分解槽で分解されたとしても、チッソ１％、リン酸０．３％、カリ０．２％程度のチッソ分のやや多い極めて薄い液肥といえる。この成分を２倍に希釈して施すわけであるから濃度障害の心配はなく、肥料の効き過ぎを恐れず、十分な量を供給できる。しかしこの液肥中には遅効性と即効性の成分がバランス良く含まれているので、長期に亘り肥料効果が出るのも特徴である。従って作柄を見ながらリン酸分、カリ分を追加し、液肥を切り替えることで成果が上がり、家庭菜園を楽しめる特徴を持っている。
【００１２】
土壌中に液肥を送り込む必要性について述べる。良く腐熟した屎尿中のチッソ分は炭酸アンモニウムの形態であるため、嫌気状態の槽中にあっては揮散しないが、空気中では揮散するため、昔ながらの方法で施肥する場合には直ちに覆土する必要があった。本装置では土壌中の毛管水領域に水と共に浸透していくので、好気的条件で次第にアンモニアに変わりながら植物に吸収されていくので肥効の無駄がない。その他液肥が全く目に触れず、臭気も感じられないことも特徴である。
【００１３】
湿った土の中では土壌粒子はこれを取り巻く水を介してつながっている。これが毛管水で毛管水は土粒の間を表面張力でつなぎ地表まで連通している。大きな空間があると毛管水はその空間に入らず土粒と密着した毛管膜を作る。固相、液相、気相の土壌三相は普通固相４０％、液相３０％、気相３０％の割合になっており、植物の根にとって２０〜３０％の気相は必要不可欠のものである。降雨のように本来の気相を通って、水が土中を重力移動すると一時的にだが、気相が少なくなる。それに対して土壌中に送る液肥は、土壌の毛管水領域を通って土壌中を移動するので、液肥によって土壌中の気相をふさぐことがない。又植物の根はこの毛管水帯の水を一番良く吸い上げることは広く知られている。更に液肥の毛管水領域の移動により、液肥は土壌中に棲息する硝酸菌、亜硝酸菌の働きでアンモニア態であったチッソも硝酸性チッソに変り、より植物に吸収されやすい形態になる。
【００１４】
【発明実施の形態】
屎尿分解槽１は深さ８０センチ幅６０センチで長さ約１．５メートルの箱形のものが考えられる。全容積は建築基準法による改良便槽に基づいているが、実績によって更に小型化することが可能である。槽内に隔壁を作り三つ以上の槽に分けるが、最低でも３槽は必要である。沈殿分離を繰り返し、浮遊物を除去していくが、本発明の装置のように微生物、酵素の使用に加えて温度の維持を図る装置では３槽でよい。全槽を硬質低発泡合成樹脂または発泡コンクリート層５を作り断熱する。又断熱をしない屎尿分解槽を土中に埋設する際に図５に示すように低発泡スチロールのブロックを底部、側部に当て埋設し断熱することも可能である。第１槽には１回の洗浄水量２００〜２５０ミリリットルの洗浄水を流す簡易水洗小便器６を接続し屎尿を導入する。男子小便器を使用する場合も１５０〜２００ミリリットルの洗浄水を流す簡易水洗小便器を使用する。台所生ゴミを処理する場合には投入器１５を有するディスポーザ１６を第１槽に接続する。
【００１５】
第１槽２の上面にはマンホール７を設け、マンホール７より耐食性の強い金属をコイルした熱交換器８をつり下げ、密閉蓋にて外気を遮断する。熱交換器は温水が循環するようになっており、熱源（図示せず）は石油またはガスを燃料とする給湯器で加温した湯や、太陽熱温水器で得られた湯を循環させたり、耐食性の金属管内に電気発熱体を封入して電気で加温したりする。熱源を操作するセンサーは底面近く設置する。
【００１６】
第２槽３，第３槽４の隔壁の上部に同じ高さで連通口を開け液肥を移動させるが、第１槽の第２槽側の側壁には第１取水口２ａを形成して汚泥層とスカム層の中間水を取水して第２槽へ移送可能にしてある。そのため第１取水口２ａは横向きＴ字管２ｂの垂直管部２ｃから第１取水体２ｄを垂設してある。第１取水体２ｄは垂直管部２ｃの内径と等しいリング状のプラスチック繊維体２ｆを上下に多数積層して、これらの多孔管芯管２ｅを串刺すと共に上下の固定板２ｇ、２ｈで狭持した状態に、芯管２ｅ内に貫挿されている螺子杆２ｉに螺着した上下のナット２ｊ、２ｋで保持固定してある。螺子杆２ｉ上端は垂直管部２ｃ上端の蓋部２ｍに接続していて、蓋部２ｍを外すことにより、第１取水体２ｄ全体を垂直管部２ｃから抜き出して、点検、補修、さらにプラスチック繊維体２ｆの交換を可能にしてある。プラスチック繊維体２ｆは、直径０．５〜１ミリくらいのプラスチック製巻縮繊維を無作為に集めてバインダーで固めたもので、仮に繊維体の一部に紙類が巻き付いても繊維体の全長（上下長さ）の外周面部分から通水するので目詰まりすることがない。即ち、全管の側壁から集水するパイプを下げているのと同じわけであり、しかも、繊維体の内部で異物を捕捉・ろ過して、少しでも異物が少ない汚水を沈殿分離槽３へ送れるようにしてある。この第１取水体２ｄにおける上下積層状のプラスチック繊維体２ｆは、上側の一部が垂直管部２ｃ内に収まっている一方で、下側の大部分が第１槽２内の中間層位置に在って、中間層の汚水がプラスチック繊維体２ｆを通過する過程で固形分をろ過されて多孔状芯管２ｅ内に流入した後、同芯管２ｅ上部内からプラスチック繊維体２ｆを通過して横向きＴ字管２ｂより第２槽３へ流入するようにしてある。第２槽の第３槽側の側壁にも同じフィルター付きＴ字管を取付け中間水をろ過して次槽へ送る。各隔壁の上部に通気のための小孔１０を開け、全体を通気させ、槽の上面に通気パイプ１１を設ける。その先端には多孔管をつなぎ、、土中に埋設し発生するメタンガスを土壌中に放出する。第３槽（最終槽）は液肥の貯留部となり、この槽にポンプ設備１２を設け、液肥を自由に揚水できるようにする。
【００１７】
菜園又は花壇用地を決めて、地下３０センチくらいに配肥管の底面を置き埋設する。１本２メートルの配肥管１３を任意の数（大体３本位）を２列もしくは３列に並べて配置するが、その際各配管の入り口に二方弁の切替バルブ１４を設置して埋設する。主管路を液肥ポンプに接続する。配肥管の間隔は１メートル以上とり、その間に畝を作り植物を植える。配肥管の上を土盛りしてその両側に植えると配肥管の位置が分かって良い。
【００１８】
【発明の効果】
Ａ．一体型で設置しやすい。断熱材により保温されている効果が大きく、請求項２による加温効果は凍結対策のみでなく屎尿の液化滅菌の効力を大きくする。
Ｂ．液肥を汲み上げることなく畑地の地下から供給するため、臭気もなく極めて衛    生的で植物の吸収にも良い。
Ｃ．ポンプによる注水と切替バルブによって必要な時に、必要な畝へ液肥の供給が出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液肥供給装置の縦断側面図
【図２】同斜視図
【図３】配肥管斜視図
【図４】配肥管断面模式図
【図５】断熱ブロック埋設断面図
【図６】取水体の拡大断面図
【図７】厚生省式改良便所断面図
【符号の説明】
１  屎尿分解槽                      １５  生ゴミ投入器
２  第１槽                          １６  ディスポーザー
３  第２槽                          １７  断熱ブロック
４  第３槽                          ２ａ  第１取水口
５  断熱材                          ２ｂ  横向きＴ字管
６  便器                            ２ｃ  横向きＴ字管垂管部
７  マンホール                      ２ｄ  第１取水体
８  熱交換器                        ２ｅ  多孔状芯管
９  取水体                          ２ｆ  プラスチック繊維体
１０  通気孔                        ２ｇ  取水体の固定板
１１  ガス抜き管                    ２ｈ  取水体の固定板
１２  ポンプ                        ２ｉ  螺子杆
１３  配肥管                        ２ｊ  ２ｋ  ナット
１４  切替バルブ                    ２ｍ  蓋部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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