おが屑をマトリックスとした非水洗型トイレットの反応工学的解析

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14655187
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 船水 尚行 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (10113622)
• Keywords: 分離分散型排水処理 / バイオトイレ / おが屑 / 糞尿生物分解モデル / 反応工学的解析 / 持続可能なサニテーション

Research Abstract

Ecological Sanitationの考えにより,現在の下水道システムとは異なる発想の技術(排水分離・分散型の処理システム)の必要性が世界的に強調され始めている.本研究はこの排水分離・分散型処理システムの中核となる非水洗型コンポスト型トイレについて糞尿中有機物分解過程のモデル化を行うことを目的としている.平成14年度は分解過程のモデルの作成と糞尿中有機物の特徴付けと反応モデルのパラメータ決定のための糞尿分解実験を反応温度との関連で実施した.得られた結果を以下に要約する.
1.有機物分解モデルの構築
糞尿中有機物の好気的分解過程を次のようにモデル化した:(1)有機物の加水分解,(2)加水分解後の有機物を用いた微生物の増殖,(3)微生物の自己分解.これらの反応速度をモノー型の速度式で表現した.このモデルには易分解有機物,遅い速度で分解する有機物.難生物分解有機物,他栄養細菌,反応槽内酸素濃度の5変数を含み,5元連立の微分方程式系として定式化されている.
2.糞尿分解実験
おが屑と便を混合したのち,所定の温度状態に保って便の好気的分解過程を給・排気中酸素濃度,二酸化炭素濃度の連続測定,おが屑混合物のCOD測定により計測した.その結果:
(1)糞尿中有機物について測定を行い,1kgの便の平均的な組成として次の値を得た:水分81%,無機物:3%,生物分解可能な有機物:13%,生物分解できない有機物:3%.
(2)今回開発したモデルは便中の有機物分解過程を十分な精度で再現でき,反応モデル中の反応速度係数の温度依存性はアレニウス式により整理できること.
(3)想定される温度域(約50℃)では,おが屑マトリックス中における便の分解は約24時間以内に終了する.

Research Products

• [Publications] Lopez Zavala Miguel Angel, Funamizu Naoyuki, Takakuwa Tetsuo: "Onsite Wastewater Differentiable Treatment System : Modeling Aproach"Water Science and Technology. Vol.46, No.6-7. 317-324 (2002)
• [Publications] Lopez Zavala Miguel Angel, Funamizu Naoyuki, Takakuwa Tetsuo: "Characterization of feces for describing the aerobic biodegradation of feces"J. Environ. Syst. And Eng. JSCE. No.720/V II-25. 99-105 (2002)
• [Publications] S.Nakata, Lopez Zavala Miguel Angel, N.Funamizu, T.Takakuwa: "Temperature effect on pathogens decline on aerobic biodegradation of feces in the bio-toilet system using sawdust as an artificial soil matrix"Proceedings of the International Symposium Biomass Waste Treatment Using Sawdust as an Artificial Soil Matrix. 58-64 (2002)
• [Publications] Miguel Angel Lopez Zavala, Naoyuki Funamizu, Tetsuo Takakuwa: "Onsite wastewater differentiable treatment system (OWDTS) : an ecological sanitation alternative for developing countries"Proceedings of the 28th Inter-American Congress of Sanitary and Environmental Engineering. (Full Paper in CD-ROM). (2002)
• [Publications] Miguel Angel Lopez Zavala, Naoyuki Funamizu, Tetsuo Takakuwa: "Organic load influence on aerobic biodegradation of feces using sawdust as a matrix"Proceedings of the 28th Inter-American Congress of Sanitary and Environmental Engineering. (Full-paper in CD-ROM). (2002)
• [Publications] 船水尚行: "Sustainable Development for Human and Environment,第18回環境工学連合講演会,日本学術会議"第18回環境工学連合講演会講演論文集. 135-140 (2003)