【手続補正書】
【提出日】平成18年1月10日(2006.1.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】 産業施設からの流出物を含まない都市廃水の生物学的浄化装置であって、該装置は、
産業施設からの流出物を含まない前記都市廃水の入り口管手段（１、１６）と、
前記都市廃水を受け入れ、生きている微視的生物や肉眼で見える生物によって、水に懸濁している不純物を分解し、消費するための、第一スラッジ沈澱セクション（２、１４）と、
前記第一スラッジ沈澱セクション（２、１４）内の廃水の一部を再循環させるようにしたポンプステーション（８、１１）であって、該ポンプステーション（８、１１）は、前記廃水の一部を前記第一スラッジ沈澱セクション（２、１４）よりも上流に再循環して、第一スラッジ沈澱セクション（２、１４）へと運ばれる廃水と混合するために、前記第一スラッジ沈澱セクション（２、１４）の出口端付近に配置され、且つ第一スラッジ沈澱セクション（２、１４）内に形成されたスラッジをコンポスト生産区域へ輸送する、ポンプステーション（８、１１）と、
不活性材料の層を充填した複数の土の構造物（３）であって、該複数の土の構造物（３）は、各土の構造物（３）を通過する水が、下流側に隣接する土の構造物（３）へと順次流れるように直列に連結されており、それにより、各土の構造物（３）に植えられた植生物の根の作用によって栄養成分を除去することにより、該複数の土の構造物（３）中を通過した水が浄化され、該植生物が前記不活性材料の層中の空隙内で成長する、複数の土の構造物（３）と、
前記複数の土の構造物（３）から浄化した水を受けるための浄化済水出口管手段（７）とを備え、
入ってくる都市廃水の品質に対する、都市廃水の所望の純度の程度から、前記複数の土の構造物（３）の総面積が決定される、産業施設からの流出物を含まない都市廃水の生物学的浄化装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の詳細な説明
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【従来の技術】
水は、現在、２つの主な目的で浄化されている：「A」河川の水を飲用水に浄化する、及び「B」下水の水を、河川に排出するのに適合するのに十分に浄化する。
【０００２】
他の多くのケース、例えば、浄化されることが求められる河川の水をある種の産業に利用可能な程度に浄化する場合等もある。このような列挙に余りある様々なケースの全ては、上記の一般的な「A」及び「B」の範疇の下位概念的なものと考えられる。生物学的浄化の対象とならない産業施設からの流出物は、提案される装置の主題ではない。
【０００３】
上記ケース「A」の場合、水の浄化は、コストのかかるコンクリート構造物を用いた、物理的及び化学的方法を用いて行われる。一方上記ケース「B」の場合もまた、水の浄化は、コストのかかるコンクリート構造物を用いて行われるが、物理化学的方法と組み合わせて、生物学的方法を用いて行われる。
【０００４】
提案される装置は、上記「A」及び「B」方法とは、かなり違ったものをもたらす。これは、水の浄化を、主に農業的な方法に変え、その結果コストのかかる大掛かりなコンクリート構造物を用いないようにすることを目的とする。
【０００５】
植物の根は、植物に栄養を供給する。栄養としては様々なものがあるが、主にはリン酸化合物及び窒素化合物である。勿論、植物は、植物の栄養に加えて、水及び二酸化炭素を吸収する。従って、草食性の動物の体内において、植物と、酸素及び水とに由来する化合物が見出される。ヒト等の肉食をする動物の体内においては、酸素、水及び草食動物の体内にもともとあったもの由来の化合物が見出される。
【０００６】
居住区域からの水の不純物は、主にヒトの身体から（便所、流し、浴室等）生成される。その結果、下水は、植物栄養に由来する窒素性及びリン性の化合物を含有する。そのような不純物は、分解され、微生物の食物として消費される。植物の成長が促進される環境を創生することが提案される。植物は収穫され、不純物がシステムに入るやいなや、システム外に持ち去られる。
【０００７】
以下に本発明の実施の態様を列挙する。
【０００８】
１．産業施設からの流出物を含まない都市廃水の生物学的浄化装置であって、該装置は、
産業施設からの流出物を含まない前記都市廃水の入り口管手段（１、１６）と、
前記都市廃水を受け入れ、生きている微視的生物や肉眼で見える生物によって、水に懸濁している不純物を分解し、消費するための、第一スラッジ沈澱セクション（２、１４）と、
前記第一スラッジ沈澱セクション（２、１４）内の廃水の一部を再循環させるようにしたポンプステーション（８、１１）であって、該ポンプステーション（８、１１）は、前記廃水の一部を前記第一スラッジ沈澱セクション（２、１４）よりも上流に再循環して、第一スラッジ沈澱セクション（２、１４）へと運ばれる廃水と混合するために、前記第一スラッジ沈澱セクション（２、１４）の出口端付近に配置され、且つ第一スラッジ沈澱セクション（２、１４）内に形成されたスラッジをコンポスト生産区域へ輸送する、ポンプステーション（８、１１）と、
不活性材料の層を充填した複数の土の構造物（３）であって、該複数の土の構造物（３）は、各土の構造物（３）を通過する水が、下流側に隣接する土の構造物（３）へと順次流れるように直列に連結されており、それにより、各土の構造物（３）に植えられた植生物の根の作用によって栄養成分を除去することにより、該複数の土の構造物（３）中を通過した水が浄化され、該植生物が前記不活性材料の層中の空隙内で成長する、複数の土の構造物（３）と、
前記複数の土の構造物（３）から浄化した水を受けるための浄化済水出口管手段（７）とを備え、
入ってくる都市廃水の品質に対する、都市廃水の所望の純度の程度から、前記複数の土の構造物（３）の総面積が決定される、産業施設からの流出物を含まない都市廃水の生物学的浄化装置。
【０００９】
２．前記複数の土の構造物（３）から出た水を受け、さらに浄化するための追加の土の構造物（４）をさらに含み、該追加の土の構造物（４）は、魚を生産し、地元居住者の娯楽を提供するための沼又は湖として機能するように選択的に適合されている、上記１に記載の産業施設からの流出物を含まない都市廃水の生物学的浄化装置。
【００１０】
３． 前記浄化装置はさらに、前記追加の土の構造物（４）よりも下流にある複数の追加の土の構造物（５）を備え、該複数の追加の土の構造物（５）は各々不活性材料の層が充填されており、各追加の土の構造物（５）を通過する水が、下流側に隣接する土の構造物（５）へと順次流れるように連結されており、該複数の追加の土の構造物（５）に植えられた植生物の根の作用によって栄養成分を除去することにより、該複数の追加の土の構造物（５）中を通過した水が浄化され、該植生物が前記不活性材料の層中の空隙内で成長し、
前記浄化装置はさらに、前記複数の追加の土の構造物（５）から出た水を受け、浄化された水を前記出口管手段（７）へと通す前に、消毒処理を行うための構造物（６）を備える、上記２に記載の産業施設からの流出物を含まない都市廃水の生物学的浄化装置。
【００１１】
４． 前記第一スラッジ沈澱セクション（２、１４）が、複数の連続するコンパートメントを有する腐敗槽構造物（２）を含み、該腐敗槽構造物（２）内では、嫌気性生物が発達し、嫌気性反応が生じる、上記１に記載の産業施設からの流出物を含まない都市廃水の生物学的浄化装置。
【００１２】
５．前記第一スラッジ沈澱セクション（２、１４）が、
廃水が大気により多く接触するように突起を有し、それにより嫌気性反応を生じる嫌気性生物の発達を促す不均一な傾斜面（１５）と、
該傾斜面（１５）の下流に配置されたスラッジ沈澱構造物（１４）と含み、
前記ポンプステーション（８、１１）が、前記廃水の一部を該傾斜面（１５）よりも上流に再循環する、上記１に記載の産業施設からの流出物を含まない都市廃水の生物学的浄化装置。
【００１３】
６．産業施設からの流出物を含まない都市廃水の生物学的浄化方法であって、該方法は、
産業施設からの流出物を含まない都市廃水を、その生物学的浄化のための装置へと搬送する工程と、
該装置の第一セクションにおいて、生きている微視的生物や肉眼で見える生物によって、水に懸濁している不純物を分解し、消費することにより、スラッジを沈澱させ、該第一スラッジ沈澱セクション内且つその出口端付近の廃水の一部を、前記第一スラッジ沈澱セクションよりも上流に再循環して、入ってくる廃水と混合する工程と、
該第一スラッジ沈澱セクション内に形成されたスラッジをコンポスト生産区域へと輸送する工程と、
該第一スラッジ沈澱セクション（２、１４）からの水を、直列に配置された複数の土の構造物（３）に供給する工程であって、該複数の土の構造物（３）は、不活性材料の層を充填したものであり、各土の構造物（３）を通過する水が、下流側に隣接する土の構造物（３）へと順次流れるように連結されており、各土の構造物（３）に植えれらた植生物の根の作用によって廃水から栄養成分を除去することにより、該複数の土の構造物（３）中を通過した水が浄化され、該植生物が前記不活性材料の層中の空隙内で成長する、水を供給する工程と、
浄化された水を、前記複数の土の構造物のうち最後の構造物よりも下流に排出する工程であって、入ってくる都市廃水の水質に対する、都市廃水の所望の純度の程度から、前記複数の土の構造物（３）の総面積が決定される、産業施設からの流出物を含まない都市廃水の生物学的浄化方法。
【００１４】
７．魚を生産し、地元居住者の娯楽を提供するための沼又は湖として機能するように選択的に適合されている追加の土の構造物（４）へ、前記複数の土の構造物（３）からの水を供給し、そこで水をさらに浄化する工程と、
該追加の土の構造物（４）から出た水を複数の追加の土の構造物（５）へと供給する工程であって、該複数の追加の土の構造物（５）は、各々不活性材料の層が充填されており、各追加の土の構造物（５）を通過する水が、下流側に隣接する土の構造物（５）へと順次流れるように連結されており、該複数の追加の土の構造物（５）に植えられた植生物の根の作用によって廃水から栄養成分を除去することにより、該複数の追加の土の構造物（５）中を通過した水が浄化され、該植生物が前記不活性材料の層中の空隙内で成長する、供給する工程と、
前記複数の追加の土の構造物（５）から出た水を構造物（６）へと供給し、浄化された水を排出する前にそこで消毒処理を行う工程とを含む追加の工程を含むことにより、廃水をさらに浄化することができる、上記６に記載の産業施設からの流出物を含まない都市廃水の生物学的浄化方法。
【００１５】
８．前記第一スラッジ沈澱セクションの出口端付近から再循環され、該第一スラッジ沈澱セクションよりも上流において、入ってくる廃水と混合された前記第一スラッジ沈澱セクション（２、１４）内の前記廃水の一部が、悪臭を低減するのに充分な距離を第一スラッジ沈澱セクション（２、１４）からおいた上流において、入ってくる廃水流に入る、上記６の記載の産業施設からの流出物を含まない都市廃水の生物学的浄化方法。
【００１６】
９． 前記第一スラッジ沈澱セクション内に形成されたスラッジをコンポスト生産区域へと搬送した後に、
植生物とスラッジを交互の層として積み重ねて所定高さ及び形状の堆積物とする工程と、
該堆積物の外表面を高温に保つため、生産されたコンポストの層で堆積物を覆う工程と、
スラッジ中に含まれる生物に物質を分解させ、それにより生じた温度を高温とすることにより消毒を行って、病原性生物を殺して高品質のコンポストを生産する工程とによってコンポストが生産される、上記６に記載の産業施設からの流出物を含まない都市廃水の生物学的浄化方法。
【００１７】
１０．前記複数の土の構造物に植えられた植生物が、人や動物によって消費される植生物を含む、上記６に記載の産業施設からの流出物を含まない都市廃水の生物学的浄化方法。
【００１８】
図１は、提案の例であるシステムの垂直断面であり、図２は平面図である。このようなシステムは、既に達成された知識と、今まで知られていなかった新しい構造との組み合わせである。
【００１９】
数字１は、システムへの水の入り口を示し、管７は流出する飲用水を、再循環システムへ導く。構造２において、不純物は主として大気性の気体の非存在下で分解され、スラッジが低部にたまる。ポンプステーション８は２つの働きを行う。即ち、構造２の最後のコンパートメントから第１のコンパートメントへ水を再循環させ、且つ構造２の底からスラッジをとり、管１０を通してコンポスト生産区域にくみ出す。構造２は、今日まで知られていない。
【００２０】
構造３、４及び５は、今日まで知られていない。これらは、土の構造であり、不透水性の膜で覆われている。このような膜は、他の不透性な材料でできた手段、例えばコンクリートの層と置換することができる。構造３及び５は、砕石で覆われる。ここに、石の空隙内に根を生長させる植生物が植えられる。季節の野菜又はクローバーなどの動物飼料等、どのような植物を生長させることもできる。構造物中の植生物が収穫されたら直ちに新しい作物を植えることが好ましい。構造４においては魚を生産する。排出される水の最終目的地が河川である場合、所望であれば、構造５及び６は、不要であることが所望される場合は不要であり、消毒、例えば塩素消毒を省略することができる。もし高度の水の浄化が必要であれば、構造５及び６が必要とされる。
【００２１】
構造６においては、既知の水の浄化方法が用いられる。例えば膜、ミクロろ過(micro filtration)又は他の方法を用いることができ、消毒、例えば塩素化の後、水を飲用水再循環システムに導くことができる。
【００２２】
管１０は、スラッジをコンポスト生産区域に導く。植生物とスラッジの交互の層が互いの上に、通常は平面に垂直な形状で、便利な高さまで積み重ねられる。そこで生物が、物質を分解し、高温を産生し、病原性生物を殺す。最終産物は、高品質のコンポストである。堆積物の外表面を高温に保つため、そのような堆積物は、既に病原性生物が無くなった、既に産生されたコンポストの層で覆われる。スラッジからのコンポストの産生は、既に知られている。にもかかわらず、本発明の浄化装置には、これは概して含まれない。多量の病原を含むスラッジは、現状では、乾燥され、農夫により取られ、時に地表面下で作物を産する野菜と接触される。
【００２３】
赤痢等の公衆への危険はかなりのものである。これは、コンポストの産生がここに提案される浄化の過程の一部である場合に、避けることができる。
【００２４】
図３及び４において、構造２は省略され、構造１５及び１４が代わりに置かれる。ここで構造１５は、今まで知られていないものである傾斜面を提供し、ここで水は構造１４に向かって降りてゆく。スラッジは、構造１４にたまる。それは、ポンプステーション１１によりとられ、管１３を通って、図１及び２の場合と同様に、コンポストを生産する区域に輸送される。ポンプステーション１１によりなされる第２の作業は、水を構造１４のスラッジより上の水準から取り、構造１４の傾斜表面の上流に送ることである。傾斜表面が突起を有するので、傾斜表面上の水の通路は不均一であり、その結果水は、そうでない場合に比べてより多く大気に接触し、従って水の浄化が増強される。
【００２５】
一方では図１及び２に、他方では図３及び図４に、２つの異なる構造群が記載されている。これらは、一つの点を除いては同一である。一つの相違点は、水がシステムに入る部分にある。構造２は、構造１４及び１５と異なる。
【００２６】
水が河川へ排出されることが予定される場合、構造４は比較的中程度の寸法とする必要がある。その目的は、河川に排出される水が魚類生物に有害でないことを証明することにある。しかしながら、もし水が飲用される場合は、それを、より大きな程度で、太陽、大気及び一般的には河川の動物相及び植物相に接触させるようにする必要がある。
【００２７】
植生、例えば葦の群等は、水が植生に接触した後に水の品質を促進することができることは公知である。
【００２８】
残念ながら、このような知識は水の浄化装置の構造にあまり影響していなかった。対照的に、提案されるシステムは、継続的に、多量の植生を収穫し、窒素性及びリン酸性の植物栄養が装置に入ると、直ちに植生はシステムから除かれる。
【００２９】
雨が地面に落ち、海への経路を見出し、蒸気に変換され、雲となり、再び雨となる循環があるように、植物栄養の循環がある。植生は栄養、水及び二酸化炭素を吸収する。草食性の動物は植生を食べ、肉に変換する。以前は植物性の栄養であったものを、水及び大気性の酸素と共に、ヒト等の肉食性の動物は、身体に導入する。ヒトの身体由来の使用済みの水が、同様にもともと植物栄養であったものの組み合わせを含むことは驚くに値しない。
【００３０】
循環を完結するために、我々は植物栄養を最良の方法で除く方法を適用しなければならない。最良の方法は勿論、そのような作業をする植物を植えることである。対照的に、我々は、現状では、そのような植物栄養を除くために物理化学的方法を適用しており、それが高コストであることは驚くに値しない。提案される水の浄化方法では、植物にその作業をさせる。我々が卵を生産しようとする場合に、高価な製造研究室を建造して卵を合成的に生産すべきであろうか、それとも鶏にその作業をさせるべきであろうか。本願の方法では、コミュニティーを、水浄化の高価な方法の負担から解放することが提案される。
【００３１】
本願で提案される方法では、これまでに述べられていないことで、収入を得る。灌漑を行う農夫が無料の潅水と彼の作物のための無料の肥沃化を提供されたら、彼は以前より富むことになる。同様に、提案される浄化システムを所有する者は経済的に繁栄する。
【００３２】
構造２には、４つのコンパートメントがある。
【００３３】
不純物はそこで、微生物により消費され、その結果不純物の量は、コンパートメントからコンパートメントへと減少し、同時に微生物が倍増する。コンパートメントの数は、４未満又は４を超える数とすることができる。これは、設計者の判断に任せられる。
【００３４】
構造４は、他の構造と同程度とすることができ、又は沼又は湖とし、地元居住者の娯楽を提供することができる。後者は、飲用水が産生される場合において有益である。このことは、市街からの下水が、下水が何キロメートルにもわたり河川を流れると、新しい不純物が水に添加されることなしに、河川により浄化されることができることに着目すれば明らかである。提案される生物学的浄化方法では、河川と同じ作業が行われるが、作業はより短い距離で行われる。なぜならば、そのような短い距離に、多量の生物が集中しているからである。
【００３５】
システム中に生育させる植物の型は殆ど限定されない。平方メートルあたりより多くの物質を産生する植物は、単位面積当たりでより多量の植物栄養を除去するので有利である。植物は、他の要素に比べて非常に大きな程度で、窒素及びリンを含む植物栄養を根から吸収する。これらの他の要素は、市街地の下水において常に存在する。生育させるものとして選択された植物は、動物若しくはヒトの食物とすることができる。地面より高い水準において果物を与え、当該果物が水と接触せず、従ってヒト又は動物に危険を与えない植物を優先することが好ましい。
【００３６】
ヒト及び／又は動物への安全性がないと考えられる場合には、砕石の上に格子を設け、水を隔離することができる。本願の生物学的システムの多くにおいて、乾燥されたスラッジを、それを生物学的装置から除いた農夫がどのように用いるかについては、当局の規制は何も無い。
【００３７】
多量の病原性生物を含みうるそのようなスラッジは、例えばヒトにより消費されるニンジン又はビート等と接触しうる。将来の、提案される装置内で生産された野菜の試料を生産市場からの同種の野菜の試料と比較する、化学的及び生物学的分析が、提案される装置からの野菜が、ヒトにとって、現在の生産市場からの通常の野菜よりも危険であることはないことを示すと期待される。それが、むしろより危険性が少ないことが期待される。根が、糞便の大腸菌と接触することは、後者にとり敵対的である。このことを比較分析を通じて示すことが提案される。
【００３８】
羊、馬又は牛などの様々な動物からの堆肥は異なるが、それらはいずれも価値ある天然の肥料である。実験をすることなしに、ヒトの排泄物が価値ある肥料でないと推測することができようか。当局、例えば公立の研究所等は、当然、化学的及び医学的見地から、提案された装置を調査し、既存のものと比較すべきである。提案された装置が、より危険性が低いことを見出すことは、驚くに値せず、それには２つの理由がある。第1に植物の根は病原に対して敵対的であり、第２に生産されたコンポストは現状のスラッジ操作に比べてより安全であることが示される。