消化液処理方法及びその装置
【課題】ユーグレナの培養を促進させながら消化液を浄化する。
【解決手段】消化液処理装置１は、大気ガスＡ及びバイオガスＢと共に消化液Ｄを導入してユーグレナを培養するユーグレナ槽１１と、このユーグレナ槽１１内に滞留した前記ユーグレナの培養液のｐＨを測定する測定手段であるセンサー２４と、前記測定されたｐＨの値が４以下（例えばｐＨ１．５以上４．０以下）となるようにｐＨ調整液Ｃを消化液Ｄに供給するｐＨ調整手段であるポンプＰ２とを備える。ユーグレナが培養された液相は固液分離処理してユーグレナを分離した後に、この液相を消化液Ｄと共にユーグレナ槽１１でのユーグレナの培養に供するとよい。ユーグレナを除去した液相は曝気処理した後に固液分離処理し、この固液分離水を消化液Ｄと共に前記ユーグレナの培養に供するとよい。
【解決手段】消化液処理装置１は、大気ガスＡ及びバイオガスＢと共に消化液Ｄを導入してユーグレナを培養するユーグレナ槽１１と、このユーグレナ槽１１内に滞留した前記ユーグレナの培養液のｐＨを測定する測定手段であるセンサー２４と、前記測定されたｐＨの値が４以下（例えばｐＨ１．５以上４．０以下）となるようにｐＨ調整液Ｃを消化液Ｄに供給するｐＨ調整手段であるポンプＰ２とを備える。ユーグレナが培養された液相は固液分離処理してユーグレナを分離した後に、この液相を消化液Ｄと共にユーグレナ槽１１でのユーグレナの培養に供するとよい。ユーグレナを除去した液相は曝気処理した後に固液分離処理し、この固液分離水を消化液Ｄと共に前記ユーグレナの培養に供するとよい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機性廃棄物からメタンと炭酸ガスを主成分とするバイオガスを発生させる発酵技術、特に、メタン発酵から排出される消化液とバイオガスを用いてユーグレナを培養し、このユーグレナを資源として回収すると共に消化液を浄化する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ユーグレナは乾物当たりで５１％ものたんぱく質を含んでおり高い栄養価がある。また、クロレラのような硬い細胞壁をもたないため、そのまま食べても簡単に消化できる。ユーグレナにはビタミン類や微量ミネラル類も豊富に含まれている。このようなことから家畜の餌として適している。また、ユーグレナ特有の成分からビフィズス菌の増殖作用など種々の生理活性が期待されているラミナリアオリゴ糖、甘味料、保存剤、保湿剤などに使われるトレハロース並びに生分解性フィルムなどの製造が可能である。
【０００３】
食品残渣を原料としたメタン発酵消化液とバイオマスを使ってユーグレナを生産する装置としては例えば特許文献１に示されたバイオマス生産設備が挙げられる。この設備では消化液に凝集剤を添加して固液分離した上澄み液をユーグレナの培養液に利用している。培養槽は複数の槽に別れており、上部から光を照射して、底部からバイオガスを散気する構造となっている。各槽は各々独立に消化液を固液分離した液分が供給されるようになっているが培養後の液は最後の槽から排出されるようになっている。培養条件は常温（２５℃）となっている。尚、消化液の浄化する手段については開示されていない。
【特許文献１】特開２００３−８８３８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
消化液を培養培地とし、光独立栄養にてユーグレナを培養する場合、消化液の濁度や色度が光を遮るために培養の効率が悪い。この問題に対しては大量の水による希釈や凝集剤を用いた固液分離によって対処がなされているが、ユーグレナの栄養成分が希薄となり、さらには一部が除去されたりするので、ユーグレナの生産性が悪い。
【０００５】
消化液に含まれる汚濁成分を浄化する観点からするとユーグレナは主たる汚濁成分であるアンモニアとリン酸を吸収するので利用できる可能性が十分にある。
【０００６】
しかしながら、希釈や凝集剤処理された消化液ではユーグレナの培養密度が低く、浄化効率が悪い。さらに、消化液に含まれる汚濁成分の濃度が高いため、汚濁成分を吸着できるほどの密度にユーグレナを培養することはできない。このため、従来の単なる押し流れ式の培養方法では汚濁物質をユーグレナとして回収することは不可能である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そこで、本発明の消化液処理方法は大気ガスとバイオガスを導入しながら消化液をｐＨ４以下のもとでユーグレナと接触させて前記ユーグレナを培養する。
【０００８】
この消化液処理方法によれば消化液の濁度や色度が低下してユーグレナの増殖に必要な光の透過性が向上するのでユーグレナの増殖が促進される。したがって、ユーグレナの培養密度が向上する。また、バイオガスが炭酸ガス源として利用されることで、大気ガスよりも高濃度な炭酸ガス濃度の環境が形成されやすくなり、これによってもユーグレナの増殖が促進する。
【０００９】
前記ユーグレナが培養された液相は固液分離処理して前記ユーグレナを分離した後に、この液相を前記消化液と共に前記ユーグレナの培養に供するとよい。前記分離された液相のｐＨ値は前記培養液のｐＨ値とほぼ同等なので前記ｐＨの調整を低廉に行える。前記分離されたユーグレナは飼料として利用できる。また、固液分離処理された液相にユーグレナが残留していても、この液相が前記消化液と共に前記ユーグレナの培養に供されることで前記ユーグレナの培養系のユーグレナ濃度が高まる。
【００１０】
前記ユーグレナを除去した液相は曝気処理した後に固液分離処理し、この固液分離水を前記消化液と共に前記ユーグレナの培養に供するとよい。前記曝気により前記液相中の濁質成分が処理されて光の透過性が向上する。また、ユーグレナが培養される過程で発生する汚泥が減少し、回収されるユーグレナに混入する汚泥量が低減する。
【００１１】
前記消化液はｐＨ１．５以上４．０以下のもとでユーグレナと接触させるとよい。より一層効率的に消化液の色度及び濁度が低減させながらユーグレナを培養できる。
【００１２】
また、本発明の消化液処理装置は大気ガス及びバイオガスと共に消化液を導入してユーグレナを培養するユーグレナ槽とこのユーグレナ槽内に滞留した前記ユーグレナの培養液のｐＨを測定する測定手段と前記測定されたｐＨの値が４以下となるようにｐＨ調整液を前記消化液に供給するｐＨ調整手段とを備える。
【００１３】
この消化液処理装置によれば、ユーグレナ槽内に導入された消化液の濁度や色度が低下してユーグレナの増殖に必要な光の透過性が向上するのでユーグレナの増殖が促進される。また、バイオガスを炭酸ガス源とすることで大気ガスよりも高濃度な炭酸ガス濃度の環境が形成され、ユーグレナの増殖が促進する。
【００１４】
前記消化液処理装置においては、前記ユーグレナ槽から供された前記ユーグレナの培養液を固液分離処理してユーグレナを分離する固液分離手段と、この固液分離手段によって分離された前記培養液の液相の一部を前記ユーグレナ槽に返送する循環槽とを備えるとよい。前記固液分手段によって分離された液相のｐＨ値は前記培養液のｐＨ値とほぼ同等なっているので前記培養液のｐＨ調整を低廉に行える。また、前記固液分離手段によって分離された液相にユーグレナが残留していても、この液相を前記ユーグレナ槽に供されることで前記ユーグレナ槽内のユーグレナ濃度が高まる。
【００１５】
さらに、前記消化液処理装置においては、前記固液分離手段によってユーグレナが除去された培養液を曝気処理する曝気槽と、この曝気槽から供給された液相を固液分離処理する沈殿槽とを備え、前記沈殿槽内で分離された液相成分を消化液と共に前記ユーグレナ槽に供するようにするとよい。前記曝気槽での曝気により前記液相中の濁質成分が処理されて光の透過性が向上する。また、前記ユーグレナ槽内で発生する汚泥が減少し、回収されるユーグレナに混入する汚泥量が低減する。
【００１６】
前記測定手段は前記培養液の溶存酸素濃度、溶存二酸化炭素濃度を測定する機能を有するようにするとよい。前記培養液に含まれるユーグレナの活性状態を把握でき、ユーグレナの活性を高率に維持できる。前記測定項目の他には液温、酸化還元電位が例示される。
【００１７】
前記大気ガス及びメタンガスは前記ユーグレナ槽の底部付近から導入するようにするとよい。前記培養液の攪拌と共に前記大気ガス及びメタンガスに含まれる炭酸ガスが前記培養液に溶解し易くなり、ユーグレナの増殖が促進される。また、前記ユーグレナ槽から排出されるガスの回収が容易となる。
【発明の効果】
【００１８】
以上の発明によればユーグレナの培養を促進させながら消化液を浄化できる。
【００１９】
本発明によって分離された固形成分は汚泥として回収でき、リン濃度の高い肥料として利用できる。また、本発明によって培養されて回収されたユーグレナは家畜の餌等に利用できる。さらに、本発明によって浄化された消化液は汚泥物質濃度、濁度、色度が低下しており、消化液のまままたは消化液を水で希釈したものに比べても放流や土壌浸透等が容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１は発明の第一の実施形態に係る消化液処理装置１の概略構成図である。
【００２１】
ユーグレナは培養密度に限界があるので単純に培養しただけでは十分な浄化は望めない。そこで、消化液処理装置１ではユーグレナを回収した後の液相をユーグレナの培養液に戻すことにより、ユーグレナを効率的に培養すると共に消化液の浄化を行う。
【００２２】
すなわち、消化液処理装置１はユーグレナ槽１１と循環槽１２とを備える。ユーグレナ槽１１は少なくとも消化液を導入してユーグレナを培養するための槽である。循環槽１２はユーグレナ槽１１内に滞留したユーグレナの培養液の固液分離水を循環水（ウ）としてユーグレナ槽１１に返送するための槽である。循環槽１２は配管１３，１４を備えている。
【００２３】
配管１３はユーグレナ槽１１内の培養液を導入する。配管１３はユーグレナ槽１１のほぼ中央側面部に接続されている。配管１３にはバルブＶ１と固液分離装置１５とが設置されている。バルブＶ１はユーグレナ槽１１内の培養液の一部を引き抜くためのバルブである。固液分離装置１５は前記引き抜かれた培養液からユーグレナを分離する。分離されたユーグレナＧは家畜の餌等に利用される。固液分離装置１５としては例えば汚泥濃縮技術に採用されている既知の遠心分離装置、重力濃縮装置、浮上分離装置、膜分離装置、ろ紙ろ過装置等が挙げられる。
【００２４】
配管１４は前記固液分離水をユーグレナ槽１１に供給する。配管１４には前記固液分離水をユーグレナ槽１１に移送するためのポンプＰ１が設置されている。配管１４は希釈水とｐＨ調整液Ｃとが適宜に添加された消化液Ｄを含んだ固液分離水が循環水（ウ）としてユーグレナ槽１１の上部から導入されるように設置されている。配管１４にはｐＨ調整液Ｃ、消化液Ｄ、希釈水Ｅが各々供給される配管１６，１７，１８が接続されている。ｐＨ調整液Ｃ、消化液Ｄ、希釈水ＥはそれぞれポンプＰ２，Ｐ３，Ｐ４によって供給される。ポンプＰ２はユーグレナ槽１１内の液相部分のｐＨを調整するための手段であってセンサー２４によって測定されたｐＨに基づき動作する。ｐＨ調整液Ｃとしては酸溶液が挙げられる。前記酸溶液は水処理技術に採用されている既知の酸性水溶液を適用すればよい。また、配管１４には循環槽１２内の固液分離水を処理水として系外に排出するための配管２６が接続されている。この配管２６には前記処理水を移送するためのポンプＰ５が設置されている。
【００２５】
ユーグレナ槽１１には配管１９，２０，２１が接続されている。配管１９は少なくともそのガス吐出口がユーグレナ槽１１内の液相（イ）内に配置される。バイオガスＢはポンプＰ７によって供給され、大気ガスＡはポンプＰ６によって供給される。配管２０はユーグレナ槽１１内の気相（ア）に滞留するガス成分をポンプＰ８によって吸引する。配管１９は配管２０から導入した前記ガス成分を吐出してユーグレナ槽１１の液相（イ）内のユーグレナ流動性を維持させる。配管２１はユーグレナ槽１１内の気相（ア）の成分を系外排出する。ユーグレナ槽１１から排出されたガスＩはボイラーや発電に利用される。
【００２６】
ユーグレナ槽１１は光源２２とヒーター２３とセンサー２４と備える。光源２２は培養液に光を照射してユーグレナの活性を維持させる。光源２２は光合成に有効な４００〜７００ｎｍのいずれかの波長を含むものであればよく、太陽光、蛍光灯、発光ダイオード等またはこれらの光を光ファイバーなどで引き込んだ形態が挙げられる。ヒーター２３は培養液の温度を維持させてユーグレナの活性を維持させる。光源２２及びヒーター２３はユーグレナ槽１１の内外の適宜な位置に複数設置される。センサー２４は培養液の液温、ｐＨ、溶存酸素濃度、溶存二酸化炭素濃度、液位及び酸化還元電位の測定手段である。
【００２７】
さらに、ユーグレナ槽１１の底部には汚泥濃縮部２５が設けられている。汚泥濃縮部２５にて濃縮された汚泥Ｈはセンサーによってユーグレナ槽１１の液位が監視されるもとでバルブＶ２によって定期的に系外排出される。排出された汚泥Ｈは肥料として利用される。
【００２８】
ポンプＰ６，Ｐ７はコンプレッサーとバルブを利用した注入方式に置き換えることができる。ポンプＰ１〜Ｐ５を用いた移送方式は液面の高低差と弁とを利用した移送方式に置き換えてもよい。バルブＶ１，Ｖ２はポンプによる移送方式に置き換えてもよい。
【００２９】
図１及び図３を参照しながら消化液処理装置１の動作例について説明する。
【００３０】
ステップＳ１では消化液Ｄと希釈水ＥとがそれぞれポンプＰ３，Ｐ４によってユーグレナ槽１１に供給される。ステップＳ２では一定時間後にポンプＰ１が稼動し、循環槽１２内の固液分離水（ウ）がユーグレナ槽１１に供給される。ステップＳ３では一定時間後にポンプＰ１が停止し固液分離水（ウ）の供給が停止される。ステップＳ１〜Ｓ３は繰り返し実行される。１回の繰り返しは１２時間〜７日間の時間で実行される。ユーグレナ槽１１内の液相（イ）成分のユーグレナ濃度はポンプＰ１の稼動時間が調整されることで調節される。ユーグレナ槽１１内の気相成分はポンプＰ８によって前記液相成分に注入されて循環する。
【００３１】
また、ユーグレナ槽１１では培養液内または培養液外に設置された光源２２によって光が照射されてユーグレナが培養される。そして、ユーグレナ槽１１内の液相部分（培養液）の液温、ｐＨ、溶存酸素濃度、溶存二酸化炭素濃度、液位はセンサー２４によって測定される。さらに、ユーグレナ槽１１では消化液に含まれるアンモニア、リン酸がユーグレナの培養に利用されるので消化液の汚濁物質の浄化が進む。そして、ユーグレナは増殖の際に消化液に含まれる重金属類やビタミン類を積極的に吸収するので、これによる消化液が浄化される。
【００３２】
前記液相部分の液温は前記測定された液温の値に基づき制御されたヒーター２３により２０〜３０℃に維持される。液相（イ）のｐＨは前記測定されたｐＨの値に基づき制御されたポンプＰ２によって例えばｐＨ１．５〜４．０に調節される。液相（イ）の溶存酸素濃度及び溶存二酸化炭素濃度は前記測定された溶存酸素濃度及び溶存二酸化炭素濃度の値に基づき制御されたポンプＰ６，Ｐ７によって例えば溶存酸素濃度５〜７０％（飽和炭酸ガス濃度比）及び溶存二酸化炭素濃度０〜５０％（飽和炭酸ガス濃度比）に調節される。液相（イ）は前記測定された液位の値に基づき制御されたバルブＶ１によって液相（イ）の容量が一定の容量となるように調節される。
【００３３】
図２は発明の第二の実施形態に係る消化液処理装置２の概略構成図である。
【００３４】
消化液処理装置２は循環槽１２内の液相をユーグレナ槽１１に返送する系に曝気槽３１と沈殿槽３２とを設けている。曝気槽３１には配管３３，３４，３５が接続されている。配管３３は循環槽１２の液相を導入する。配管３４はポンプ３４から供給された曝気用の大気ガスＬを導入する。配管３３にはさらに配管３６，３７，３８が接続されている。配管３６はポンプＰ１１から供給されたｐＨ調整液Ｊを導入する。ｐＨ調整液ＪはｐＨ調整液Ｃと同種のものを適用すればよい。配管３７はポンプＰ１２から供給された消化液Ｋを導入する。配管３８はポンプＰ１３から供給された希釈水Ｅを導入する。配管３５は曝気槽３１内の液相（エ）を沈殿槽３２に移送するための配管である。配管３５は液相（エ）を引き抜くためのポンプＰ１４を備えている。また、曝気槽３１は液相（エ）の液温、ｐＨ、溶存酸素濃度、液位等を監視するセンサー３９を備えている。
【００３５】
沈殿槽３２は沈殿方式により濃縮させた汚泥Ｍを系外排出するためのバルブＶ３を備えている。一方、沈殿槽３２内で汚泥Ｍが分離されて得られた前処理水（オ）はポンプＰ４によって引き抜かれて消化液Ｄの希釈水Ｅとして利用される。
【００３６】
ポンプＰ１０〜Ｐ１４を用いた移送方式は液面の高低差と弁とを利用した移送方式に置き換えてもよい。バルブＶ３はポンプによる移送方式に置き換えてもよい。
【００３７】
図２及び図４を参照しながら消化液処理装置２の動作例について説明する。
【００３８】
ステップＳ１１では曝気槽３１に固液分離水（ウ）と共に消化液Ｄと希釈水ＥとがそれぞれポンプＰ３，Ｐ４によって供給される。ステップＳ１２では曝気槽３１内の液相（エ）が大気ガスによって曝気処理される。ステップＳ１３では液相（エ）が沈殿槽３２に移送される。ステップＳ１４では普通沈殿によって汚泥Ｍが沈殿槽３２内の前処理水（オ）から分離する。ステップＳ１１〜Ｓ１４は繰り返し実行される。
【００３９】
ステップＳ１５では沈殿槽３２で得られた前処理水（オ）である固液分離水がポンプＰ４によってユーグレナ槽１１に供給される。ステップＳ１６ではポンプＰ１が稼動し、循環槽１２内の液相（ウ）がユーグレナ槽１１に供給される。ステップＳ１７では一定時間後にポンプＰ１が停止し液相（ウ）の供給が停止される。ステップ１８では液相（ウ）の一部が処理水ＦとしてポンプＰ５によって系外移送される。ステップＳ１５〜Ｓ１８は繰り返し実行される。
【００４０】
以上のように消化液処理装置２によれば、曝気槽３１には大気ガスＬが供給され次いで沈殿槽３２にて汚泥Ｍが固液分離されることにより、ユーグレナ槽１１内の液相（イ）で発生する汚泥が減少し、回収されるユーグレナＧに混入する汚泥量が低減する。
【００４１】
また、曝気槽３１及び沈殿槽３２を介した前処理液はＢＯＤが低下しているので、液相成分における雑菌や原生生物等の汚泥の発生が抑制され、水質が安定すると共に回収したユーグレナ槽１１への前記汚泥の混入が減少する。
【００４２】
以下に消化液処理装置１の実施例を示した。
【００４３】
表１は消化液処理装置１の構成に基づく連続培養装置（有効容量１８Ｌ）によって消化液の浄化試験を行った結果を示したものである。開示された負荷の減少率（％）は希釈された消化液とユーグレナによって処理された消化液のアンモニア濃度、リン酸濃度、濁度、色度の値に基づき算出された。この表に示された減少率（％）の値から明らかなように２４日間にわたってユーグレナを培養することができ、消化液のアンモニア濃度、リン酸濃度、濁度、色度が良好に低下することが確認された。
【００４４】
【表１】
【００４５】
図５は消化液処理装置１の構成に基づく連続培養装置（有効容量１８Ｌ）においてｐＨ３，ｐＨ６及びｐＨ７で培養されたユーグレナの個体数の経時的変化を示す。この結果から明らかなようにｐＨが７未満のもとで培養されてもユーグレナの個体数は増加する傾向にあることが確認された。
【００４６】
図６は前記連続培養装置においてｐＨ３，ｐＨ６及びｐＨ７で培養されたユーグレナの増殖率の経時的変化を示す。この結果から明らかなようにｐＨが７未満のもとで培養された場合でもユーグレナの増加率はｐＨ７で培養された場合とほぼ同様の経時的変化を示すことが確認された。
【００４７】
図７は前記連続培養装置においてｐＨ３，ｐＨ６及びｐＨ７で培養された場合の培養液ｐＨの経時的変化を示す。この結果から明らかなようにｐＨ３未満で培養されても培養液のｐＨの値はほぼ一定に維持されることが確認された。
【００４８】
図８は消化液（汚泥濃度１．４％）のｐＨと着色度（ＪＩＳ Ｋ−０１０２）の関係を示した特性図である。この結果から明らかなようにｐＨ４以下の条件で消化液の着色度が低下する傾向にあることが確認された。
【００４９】
図９は消化液（汚泥濃度１．４％）のｐＨと濁度（カオリン相当値，下水道試験法第２章第５節参照）の関係を示した特性図である。この結果から明らかなようにｐＨ４以下の条件で消化液の濁度が低下する傾向にあることが確認された。
【００５０】
図１０は前記連続培養装置においてｐＨ３で培養された場合の培養液ｐＨの経時的変化を示す。この結果から明らかなようにｐＨが３未満で培養されても培養液のｐＨの値はほぼ一定に維持されることが確認された。
【００５１】
図１１は前記連続培養装置においてｐＨ３で培養された場合のユーグレナの個体数の経時的変化を示す。この結果から明らかなようにｐＨが３未満のもとで培養されてもユーグレナの個体数は増加する傾向にあることが確認された。
【００５２】
図１２は前記連続培養装置において各種ｐＨで９０時間培養した後のユーグレナの個体数を示す。縦軸の数値０．０．Ｅ＋００，０，５．０Ｅ＋０５，１．０Ｅ＋０６，１．５Ｅ＋０６，２．０Ｅ＋０６，２．５Ｅ＋０６，３．０Ｅ＋０６，３．５Ｅ＋０６はそれぞれ０，５．０×１０5，１．０×１０6，１．５×１０6，２．０×１０6，２．５×１０6，３．０×１０6，３．５×１０6を意味する。図示された結果から明らかなように特にｐＨが３〜４の条件でユーグレナの個体数が最大となる傾向にあることが確認された。
【００５３】
図１３は前記連続培養装置においてユーグレナを含んだ場合と含んでない場合に各種ｐＨで培養した後の培養液の着色度を開示する。この結果から明らかなようにｐＨが４未満の条件のもとユーグレナを含んだ状態で培養されると特に着色度が減少する傾向にあることが確認された。
【００５４】
図１４は前記連続培養装置においてユーグレナを含んだ場合と含んでない場合に各種ｐＨで培養した後の培養液の濁度を開示する。この結果から明らかなようにｐＨが４未満の条件のもとユーグレナを含んだ状態で培養されると特に濁度が減少する傾向にあることが確認された。
【００５５】
また、図１５〜図１８は前記連続培養装置においてユーグレナを固液分離機によって回収しながら培養しているときのユーグレナの個体数及び培養液の溶存酸素、溶存酸素濃度（ＤＯ）、溶存二酸化炭素濃度（ＤＣＯ２）、ｐＨ、温度の経日的変化をそれぞれ示す。
【００５６】
図１５の特性図によるとユーグレナは１５００００個／ｍｌ前後を推移しながら安定に維持されていることが確認できる。図１６の特性図によると二酸化炭素濃度が大きく変動しているが１日１回の消化液の投入によって上昇してその後にユーグレナが消費して低下するパターンを示していることが確認できる。また、図１７及び図１８の特性図によると培養液のｐＨ及び温度は前記連続培養装置のｐＨ及び温度の調整機能によってほぼ一定に保持されることが確認できる。以上のことから発明の実施に係る連続培養装置によってユーグレナが安定に増殖することが示された。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】発明の第一の実施形態に係る消化液処理装置の概略構成図。
【図２】発明の第二の実施形態に係る消化液処理装置の概略構成図。
【図３】第一の実施形態に係る消化液処理装置の動作例を説明したフローチャート。
【図４】第二の実施形態に係る消化液処理装置の動作例を説明したフローチャート。
【図５】ｐＨ３，ｐＨ６及びｐＨ７で培養されたユーグレナの個体数の経時的変化。
【図６】ｐＨ３，ｐＨ６及びｐＨ７で培養されたユーグレナの増殖率の経時的変化。
【図７】ｐＨ３，ｐＨ６及びｐＨ７で培養された場合の培養液ｐＨの経時的変化。
【図８】ｐＨ調整を行った消化液と着色度の関係を示した特性図。
【図９】ｐＨ調整を行った消化液と濁度（カオリン相当値）の関係を示した特性図。
【図１０】ｐＨ３で培養された場合の培養液ｐＨの経時的変化。
【図１１】ｐＨ３で培養された場合のユーグレナの個体数の経時的変化。
【図１２】各種ｐＨで培養した場合のユーグレナの個体数。
【図１３】ユーグレナを含んだ場合と含んでない場合に各種ｐＨで培養した後の培養液の着色度。
【図１４】ユーグレナを含んだ場合と含んでない場合に各種ｐＨで培養した後の培養液の濁度（カオリン相当値）。
【図１５】培養液中のユーグレナの個体数の経日的変化。
【図１６】培養液の溶存酸素濃度及び溶存炭酸ガス濃度の経日的変化。
【図１７】培養液のｐＨの経日的変化。
【図１８】培養液の水温の経日的変化。
【符号の説明】
【００５８】
１，２…消化液処理装置
１１…ユーグレナ槽
１２…循環槽
１３，１４，１６〜２１，２６，３３〜３８…配管
１５…固液分離装置
２２…光源
２３…ヒーター
２４，３９…センサー
２５…汚泥濃縮部
３１…曝気槽
３２…沈殿槽
Ｖ１〜Ｖ３…バルブ
Ｐ１〜Ｐ１４
Ａ…大気ガス、Ｂ…バイオガス、Ｃ…ｐＨ調整液、Ｄ…消化液、Ｅ…希釈水、Ｆ…処理水、Ｇ…ユーグレナ、Ｈ…汚泥、Ｉ…ガス
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機性廃棄物からメタンと炭酸ガスを主成分とするバイオガスを発生させる発酵技術、特に、メタン発酵から排出される消化液とバイオガスを用いてユーグレナを培養し、このユーグレナを資源として回収すると共に消化液を浄化する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ユーグレナは乾物当たりで５１％ものたんぱく質を含んでおり高い栄養価がある。また、クロレラのような硬い細胞壁をもたないため、そのまま食べても簡単に消化できる。ユーグレナにはビタミン類や微量ミネラル類も豊富に含まれている。このようなことから家畜の餌として適している。また、ユーグレナ特有の成分からビフィズス菌の増殖作用など種々の生理活性が期待されているラミナリアオリゴ糖、甘味料、保存剤、保湿剤などに使われるトレハロース並びに生分解性フィルムなどの製造が可能である。
【０００３】
食品残渣を原料としたメタン発酵消化液とバイオマスを使ってユーグレナを生産する装置としては例えば特許文献１に示されたバイオマス生産設備が挙げられる。この設備では消化液に凝集剤を添加して固液分離した上澄み液をユーグレナの培養液に利用している。培養槽は複数の槽に別れており、上部から光を照射して、底部からバイオガスを散気する構造となっている。各槽は各々独立に消化液を固液分離した液分が供給されるようになっているが培養後の液は最後の槽から排出されるようになっている。培養条件は常温（２５℃）となっている。尚、消化液の浄化する手段については開示されていない。
【特許文献１】特開２００３−８８３８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
消化液を培養培地とし、光独立栄養にてユーグレナを培養する場合、消化液の濁度や色度が光を遮るために培養の効率が悪い。この問題に対しては大量の水による希釈や凝集剤を用いた固液分離によって対処がなされているが、ユーグレナの栄養成分が希薄となり、さらには一部が除去されたりするので、ユーグレナの生産性が悪い。
【０００５】
消化液に含まれる汚濁成分を浄化する観点からするとユーグレナは主たる汚濁成分であるアンモニアとリン酸を吸収するので利用できる可能性が十分にある。
【０００６】
しかしながら、希釈や凝集剤処理された消化液ではユーグレナの培養密度が低く、浄化効率が悪い。さらに、消化液に含まれる汚濁成分の濃度が高いため、汚濁成分を吸着できるほどの密度にユーグレナを培養することはできない。このため、従来の単なる押し流れ式の培養方法では汚濁物質をユーグレナとして回収することは不可能である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そこで、本発明の消化液処理方法は大気ガスとバイオガスを導入しながら消化液をｐＨ４以下のもとでユーグレナと接触させて前記ユーグレナを培養する。
【０００８】
この消化液処理方法によれば消化液の濁度や色度が低下してユーグレナの増殖に必要な光の透過性が向上するのでユーグレナの増殖が促進される。したがって、ユーグレナの培養密度が向上する。また、バイオガスが炭酸ガス源として利用されることで、大気ガスよりも高濃度な炭酸ガス濃度の環境が形成されやすくなり、これによってもユーグレナの増殖が促進する。
【０００９】
前記ユーグレナが培養された液相は固液分離処理して前記ユーグレナを分離した後に、この液相を前記消化液と共に前記ユーグレナの培養に供するとよい。前記分離された液相のｐＨ値は前記培養液のｐＨ値とほぼ同等なので前記ｐＨの調整を低廉に行える。前記分離されたユーグレナは飼料として利用できる。また、固液分離処理された液相にユーグレナが残留していても、この液相が前記消化液と共に前記ユーグレナの培養に供されることで前記ユーグレナの培養系のユーグレナ濃度が高まる。
【００１０】
前記ユーグレナを除去した液相は曝気処理した後に固液分離処理し、この固液分離水を前記消化液と共に前記ユーグレナの培養に供するとよい。前記曝気により前記液相中の濁質成分が処理されて光の透過性が向上する。また、ユーグレナが培養される過程で発生する汚泥が減少し、回収されるユーグレナに混入する汚泥量が低減する。
【００１１】
前記消化液はｐＨ１．５以上４．０以下のもとでユーグレナと接触させるとよい。より一層効率的に消化液の色度及び濁度が低減させながらユーグレナを培養できる。
【００１２】
また、本発明の消化液処理装置は大気ガス及びバイオガスと共に消化液を導入してユーグレナを培養するユーグレナ槽とこのユーグレナ槽内に滞留した前記ユーグレナの培養液のｐＨを測定する測定手段と前記測定されたｐＨの値が４以下となるようにｐＨ調整液を前記消化液に供給するｐＨ調整手段とを備える。
【００１３】
この消化液処理装置によれば、ユーグレナ槽内に導入された消化液の濁度や色度が低下してユーグレナの増殖に必要な光の透過性が向上するのでユーグレナの増殖が促進される。また、バイオガスを炭酸ガス源とすることで大気ガスよりも高濃度な炭酸ガス濃度の環境が形成され、ユーグレナの増殖が促進する。
【００１４】
前記消化液処理装置においては、前記ユーグレナ槽から供された前記ユーグレナの培養液を固液分離処理してユーグレナを分離する固液分離手段と、この固液分離手段によって分離された前記培養液の液相の一部を前記ユーグレナ槽に返送する循環槽とを備えるとよい。前記固液分手段によって分離された液相のｐＨ値は前記培養液のｐＨ値とほぼ同等なっているので前記培養液のｐＨ調整を低廉に行える。また、前記固液分離手段によって分離された液相にユーグレナが残留していても、この液相を前記ユーグレナ槽に供されることで前記ユーグレナ槽内のユーグレナ濃度が高まる。
【００１５】
さらに、前記消化液処理装置においては、前記固液分離手段によってユーグレナが除去された培養液を曝気処理する曝気槽と、この曝気槽から供給された液相を固液分離処理する沈殿槽とを備え、前記沈殿槽内で分離された液相成分を消化液と共に前記ユーグレナ槽に供するようにするとよい。前記曝気槽での曝気により前記液相中の濁質成分が処理されて光の透過性が向上する。また、前記ユーグレナ槽内で発生する汚泥が減少し、回収されるユーグレナに混入する汚泥量が低減する。
【００１６】
前記測定手段は前記培養液の溶存酸素濃度、溶存二酸化炭素濃度を測定する機能を有するようにするとよい。前記培養液に含まれるユーグレナの活性状態を把握でき、ユーグレナの活性を高率に維持できる。前記測定項目の他には液温、酸化還元電位が例示される。
【００１７】
前記大気ガス及びメタンガスは前記ユーグレナ槽の底部付近から導入するようにするとよい。前記培養液の攪拌と共に前記大気ガス及びメタンガスに含まれる炭酸ガスが前記培養液に溶解し易くなり、ユーグレナの増殖が促進される。また、前記ユーグレナ槽から排出されるガスの回収が容易となる。
【発明の効果】
【００１８】
以上の発明によればユーグレナの培養を促進させながら消化液を浄化できる。
【００１９】
本発明によって分離された固形成分は汚泥として回収でき、リン濃度の高い肥料として利用できる。また、本発明によって培養されて回収されたユーグレナは家畜の餌等に利用できる。さらに、本発明によって浄化された消化液は汚泥物質濃度、濁度、色度が低下しており、消化液のまままたは消化液を水で希釈したものに比べても放流や土壌浸透等が容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１は発明の第一の実施形態に係る消化液処理装置１の概略構成図である。
【００２１】
ユーグレナは培養密度に限界があるので単純に培養しただけでは十分な浄化は望めない。そこで、消化液処理装置１ではユーグレナを回収した後の液相をユーグレナの培養液に戻すことにより、ユーグレナを効率的に培養すると共に消化液の浄化を行う。
【００２２】
すなわち、消化液処理装置１はユーグレナ槽１１と循環槽１２とを備える。ユーグレナ槽１１は少なくとも消化液を導入してユーグレナを培養するための槽である。循環槽１２はユーグレナ槽１１内に滞留したユーグレナの培養液の固液分離水を循環水（ウ）としてユーグレナ槽１１に返送するための槽である。循環槽１２は配管１３，１４を備えている。
【００２３】
配管１３はユーグレナ槽１１内の培養液を導入する。配管１３はユーグレナ槽１１のほぼ中央側面部に接続されている。配管１３にはバルブＶ１と固液分離装置１５とが設置されている。バルブＶ１はユーグレナ槽１１内の培養液の一部を引き抜くためのバルブである。固液分離装置１５は前記引き抜かれた培養液からユーグレナを分離する。分離されたユーグレナＧは家畜の餌等に利用される。固液分離装置１５としては例えば汚泥濃縮技術に採用されている既知の遠心分離装置、重力濃縮装置、浮上分離装置、膜分離装置、ろ紙ろ過装置等が挙げられる。
【００２４】
配管１４は前記固液分離水をユーグレナ槽１１に供給する。配管１４には前記固液分離水をユーグレナ槽１１に移送するためのポンプＰ１が設置されている。配管１４は希釈水とｐＨ調整液Ｃとが適宜に添加された消化液Ｄを含んだ固液分離水が循環水（ウ）としてユーグレナ槽１１の上部から導入されるように設置されている。配管１４にはｐＨ調整液Ｃ、消化液Ｄ、希釈水Ｅが各々供給される配管１６，１７，１８が接続されている。ｐＨ調整液Ｃ、消化液Ｄ、希釈水ＥはそれぞれポンプＰ２，Ｐ３，Ｐ４によって供給される。ポンプＰ２はユーグレナ槽１１内の液相部分のｐＨを調整するための手段であってセンサー２４によって測定されたｐＨに基づき動作する。ｐＨ調整液Ｃとしては酸溶液が挙げられる。前記酸溶液は水処理技術に採用されている既知の酸性水溶液を適用すればよい。また、配管１４には循環槽１２内の固液分離水を処理水として系外に排出するための配管２６が接続されている。この配管２６には前記処理水を移送するためのポンプＰ５が設置されている。
【００２５】
ユーグレナ槽１１には配管１９，２０，２１が接続されている。配管１９は少なくともそのガス吐出口がユーグレナ槽１１内の液相（イ）内に配置される。バイオガスＢはポンプＰ７によって供給され、大気ガスＡはポンプＰ６によって供給される。配管２０はユーグレナ槽１１内の気相（ア）に滞留するガス成分をポンプＰ８によって吸引する。配管１９は配管２０から導入した前記ガス成分を吐出してユーグレナ槽１１の液相（イ）内のユーグレナ流動性を維持させる。配管２１はユーグレナ槽１１内の気相（ア）の成分を系外排出する。ユーグレナ槽１１から排出されたガスＩはボイラーや発電に利用される。
【００２６】
ユーグレナ槽１１は光源２２とヒーター２３とセンサー２４と備える。光源２２は培養液に光を照射してユーグレナの活性を維持させる。光源２２は光合成に有効な４００〜７００ｎｍのいずれかの波長を含むものであればよく、太陽光、蛍光灯、発光ダイオード等またはこれらの光を光ファイバーなどで引き込んだ形態が挙げられる。ヒーター２３は培養液の温度を維持させてユーグレナの活性を維持させる。光源２２及びヒーター２３はユーグレナ槽１１の内外の適宜な位置に複数設置される。センサー２４は培養液の液温、ｐＨ、溶存酸素濃度、溶存二酸化炭素濃度、液位及び酸化還元電位の測定手段である。
【００２７】
さらに、ユーグレナ槽１１の底部には汚泥濃縮部２５が設けられている。汚泥濃縮部２５にて濃縮された汚泥Ｈはセンサーによってユーグレナ槽１１の液位が監視されるもとでバルブＶ２によって定期的に系外排出される。排出された汚泥Ｈは肥料として利用される。
【００２８】
ポンプＰ６，Ｐ７はコンプレッサーとバルブを利用した注入方式に置き換えることができる。ポンプＰ１〜Ｐ５を用いた移送方式は液面の高低差と弁とを利用した移送方式に置き換えてもよい。バルブＶ１，Ｖ２はポンプによる移送方式に置き換えてもよい。
【００２９】
図１及び図３を参照しながら消化液処理装置１の動作例について説明する。
【００３０】
ステップＳ１では消化液Ｄと希釈水ＥとがそれぞれポンプＰ３，Ｐ４によってユーグレナ槽１１に供給される。ステップＳ２では一定時間後にポンプＰ１が稼動し、循環槽１２内の固液分離水（ウ）がユーグレナ槽１１に供給される。ステップＳ３では一定時間後にポンプＰ１が停止し固液分離水（ウ）の供給が停止される。ステップＳ１〜Ｓ３は繰り返し実行される。１回の繰り返しは１２時間〜７日間の時間で実行される。ユーグレナ槽１１内の液相（イ）成分のユーグレナ濃度はポンプＰ１の稼動時間が調整されることで調節される。ユーグレナ槽１１内の気相成分はポンプＰ８によって前記液相成分に注入されて循環する。
【００３１】
また、ユーグレナ槽１１では培養液内または培養液外に設置された光源２２によって光が照射されてユーグレナが培養される。そして、ユーグレナ槽１１内の液相部分（培養液）の液温、ｐＨ、溶存酸素濃度、溶存二酸化炭素濃度、液位はセンサー２４によって測定される。さらに、ユーグレナ槽１１では消化液に含まれるアンモニア、リン酸がユーグレナの培養に利用されるので消化液の汚濁物質の浄化が進む。そして、ユーグレナは増殖の際に消化液に含まれる重金属類やビタミン類を積極的に吸収するので、これによる消化液が浄化される。
【００３２】
前記液相部分の液温は前記測定された液温の値に基づき制御されたヒーター２３により２０〜３０℃に維持される。液相（イ）のｐＨは前記測定されたｐＨの値に基づき制御されたポンプＰ２によって例えばｐＨ１．５〜４．０に調節される。液相（イ）の溶存酸素濃度及び溶存二酸化炭素濃度は前記測定された溶存酸素濃度及び溶存二酸化炭素濃度の値に基づき制御されたポンプＰ６，Ｐ７によって例えば溶存酸素濃度５〜７０％（飽和炭酸ガス濃度比）及び溶存二酸化炭素濃度０〜５０％（飽和炭酸ガス濃度比）に調節される。液相（イ）は前記測定された液位の値に基づき制御されたバルブＶ１によって液相（イ）の容量が一定の容量となるように調節される。
【００３３】
図２は発明の第二の実施形態に係る消化液処理装置２の概略構成図である。
【００３４】
消化液処理装置２は循環槽１２内の液相をユーグレナ槽１１に返送する系に曝気槽３１と沈殿槽３２とを設けている。曝気槽３１には配管３３，３４，３５が接続されている。配管３３は循環槽１２の液相を導入する。配管３４はポンプ３４から供給された曝気用の大気ガスＬを導入する。配管３３にはさらに配管３６，３７，３８が接続されている。配管３６はポンプＰ１１から供給されたｐＨ調整液Ｊを導入する。ｐＨ調整液ＪはｐＨ調整液Ｃと同種のものを適用すればよい。配管３７はポンプＰ１２から供給された消化液Ｋを導入する。配管３８はポンプＰ１３から供給された希釈水Ｅを導入する。配管３５は曝気槽３１内の液相（エ）を沈殿槽３２に移送するための配管である。配管３５は液相（エ）を引き抜くためのポンプＰ１４を備えている。また、曝気槽３１は液相（エ）の液温、ｐＨ、溶存酸素濃度、液位等を監視するセンサー３９を備えている。
【００３５】
沈殿槽３２は沈殿方式により濃縮させた汚泥Ｍを系外排出するためのバルブＶ３を備えている。一方、沈殿槽３２内で汚泥Ｍが分離されて得られた前処理水（オ）はポンプＰ４によって引き抜かれて消化液Ｄの希釈水Ｅとして利用される。
【００３６】
ポンプＰ１０〜Ｐ１４を用いた移送方式は液面の高低差と弁とを利用した移送方式に置き換えてもよい。バルブＶ３はポンプによる移送方式に置き換えてもよい。
【００３７】
図２及び図４を参照しながら消化液処理装置２の動作例について説明する。
【００３８】
ステップＳ１１では曝気槽３１に固液分離水（ウ）と共に消化液Ｄと希釈水ＥとがそれぞれポンプＰ３，Ｐ４によって供給される。ステップＳ１２では曝気槽３１内の液相（エ）が大気ガスによって曝気処理される。ステップＳ１３では液相（エ）が沈殿槽３２に移送される。ステップＳ１４では普通沈殿によって汚泥Ｍが沈殿槽３２内の前処理水（オ）から分離する。ステップＳ１１〜Ｓ１４は繰り返し実行される。
【００３９】
ステップＳ１５では沈殿槽３２で得られた前処理水（オ）である固液分離水がポンプＰ４によってユーグレナ槽１１に供給される。ステップＳ１６ではポンプＰ１が稼動し、循環槽１２内の液相（ウ）がユーグレナ槽１１に供給される。ステップＳ１７では一定時間後にポンプＰ１が停止し液相（ウ）の供給が停止される。ステップ１８では液相（ウ）の一部が処理水ＦとしてポンプＰ５によって系外移送される。ステップＳ１５〜Ｓ１８は繰り返し実行される。
【００４０】
以上のように消化液処理装置２によれば、曝気槽３１には大気ガスＬが供給され次いで沈殿槽３２にて汚泥Ｍが固液分離されることにより、ユーグレナ槽１１内の液相（イ）で発生する汚泥が減少し、回収されるユーグレナＧに混入する汚泥量が低減する。
【００４１】
また、曝気槽３１及び沈殿槽３２を介した前処理液はＢＯＤが低下しているので、液相成分における雑菌や原生生物等の汚泥の発生が抑制され、水質が安定すると共に回収したユーグレナ槽１１への前記汚泥の混入が減少する。
【００４２】
以下に消化液処理装置１の実施例を示した。
【００４３】
表１は消化液処理装置１の構成に基づく連続培養装置（有効容量１８Ｌ）によって消化液の浄化試験を行った結果を示したものである。開示された負荷の減少率（％）は希釈された消化液とユーグレナによって処理された消化液のアンモニア濃度、リン酸濃度、濁度、色度の値に基づき算出された。この表に示された減少率（％）の値から明らかなように２４日間にわたってユーグレナを培養することができ、消化液のアンモニア濃度、リン酸濃度、濁度、色度が良好に低下することが確認された。
【００４４】
【表１】
【００４５】
図５は消化液処理装置１の構成に基づく連続培養装置（有効容量１８Ｌ）においてｐＨ３，ｐＨ６及びｐＨ７で培養されたユーグレナの個体数の経時的変化を示す。この結果から明らかなようにｐＨが７未満のもとで培養されてもユーグレナの個体数は増加する傾向にあることが確認された。
【００４６】
図６は前記連続培養装置においてｐＨ３，ｐＨ６及びｐＨ７で培養されたユーグレナの増殖率の経時的変化を示す。この結果から明らかなようにｐＨが７未満のもとで培養された場合でもユーグレナの増加率はｐＨ７で培養された場合とほぼ同様の経時的変化を示すことが確認された。
【００４７】
図７は前記連続培養装置においてｐＨ３，ｐＨ６及びｐＨ７で培養された場合の培養液ｐＨの経時的変化を示す。この結果から明らかなようにｐＨ３未満で培養されても培養液のｐＨの値はほぼ一定に維持されることが確認された。
【００４８】
図８は消化液（汚泥濃度１．４％）のｐＨと着色度（ＪＩＳ Ｋ−０１０２）の関係を示した特性図である。この結果から明らかなようにｐＨ４以下の条件で消化液の着色度が低下する傾向にあることが確認された。
【００４９】
図９は消化液（汚泥濃度１．４％）のｐＨと濁度（カオリン相当値，下水道試験法第２章第５節参照）の関係を示した特性図である。この結果から明らかなようにｐＨ４以下の条件で消化液の濁度が低下する傾向にあることが確認された。
【００５０】
図１０は前記連続培養装置においてｐＨ３で培養された場合の培養液ｐＨの経時的変化を示す。この結果から明らかなようにｐＨが３未満で培養されても培養液のｐＨの値はほぼ一定に維持されることが確認された。
【００５１】
図１１は前記連続培養装置においてｐＨ３で培養された場合のユーグレナの個体数の経時的変化を示す。この結果から明らかなようにｐＨが３未満のもとで培養されてもユーグレナの個体数は増加する傾向にあることが確認された。
【００５２】
図１２は前記連続培養装置において各種ｐＨで９０時間培養した後のユーグレナの個体数を示す。縦軸の数値０．０．Ｅ＋００，０，５．０Ｅ＋０５，１．０Ｅ＋０６，１．５Ｅ＋０６，２．０Ｅ＋０６，２．５Ｅ＋０６，３．０Ｅ＋０６，３．５Ｅ＋０６はそれぞれ０，５．０×１０5，１．０×１０6，１．５×１０6，２．０×１０6，２．５×１０6，３．０×１０6，３．５×１０6を意味する。図示された結果から明らかなように特にｐＨが３〜４の条件でユーグレナの個体数が最大となる傾向にあることが確認された。
【００５３】
図１３は前記連続培養装置においてユーグレナを含んだ場合と含んでない場合に各種ｐＨで培養した後の培養液の着色度を開示する。この結果から明らかなようにｐＨが４未満の条件のもとユーグレナを含んだ状態で培養されると特に着色度が減少する傾向にあることが確認された。
【００５４】
図１４は前記連続培養装置においてユーグレナを含んだ場合と含んでない場合に各種ｐＨで培養した後の培養液の濁度を開示する。この結果から明らかなようにｐＨが４未満の条件のもとユーグレナを含んだ状態で培養されると特に濁度が減少する傾向にあることが確認された。
【００５５】
また、図１５〜図１８は前記連続培養装置においてユーグレナを固液分離機によって回収しながら培養しているときのユーグレナの個体数及び培養液の溶存酸素、溶存酸素濃度（ＤＯ）、溶存二酸化炭素濃度（ＤＣＯ２）、ｐＨ、温度の経日的変化をそれぞれ示す。
【００５６】
図１５の特性図によるとユーグレナは１５００００個／ｍｌ前後を推移しながら安定に維持されていることが確認できる。図１６の特性図によると二酸化炭素濃度が大きく変動しているが１日１回の消化液の投入によって上昇してその後にユーグレナが消費して低下するパターンを示していることが確認できる。また、図１７及び図１８の特性図によると培養液のｐＨ及び温度は前記連続培養装置のｐＨ及び温度の調整機能によってほぼ一定に保持されることが確認できる。以上のことから発明の実施に係る連続培養装置によってユーグレナが安定に増殖することが示された。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】発明の第一の実施形態に係る消化液処理装置の概略構成図。
【図２】発明の第二の実施形態に係る消化液処理装置の概略構成図。
【図３】第一の実施形態に係る消化液処理装置の動作例を説明したフローチャート。
【図４】第二の実施形態に係る消化液処理装置の動作例を説明したフローチャート。
【図５】ｐＨ３，ｐＨ６及びｐＨ７で培養されたユーグレナの個体数の経時的変化。
【図６】ｐＨ３，ｐＨ６及びｐＨ７で培養されたユーグレナの増殖率の経時的変化。
【図７】ｐＨ３，ｐＨ６及びｐＨ７で培養された場合の培養液ｐＨの経時的変化。
【図８】ｐＨ調整を行った消化液と着色度の関係を示した特性図。
【図９】ｐＨ調整を行った消化液と濁度（カオリン相当値）の関係を示した特性図。
【図１０】ｐＨ３で培養された場合の培養液ｐＨの経時的変化。
【図１１】ｐＨ３で培養された場合のユーグレナの個体数の経時的変化。
【図１２】各種ｐＨで培養した場合のユーグレナの個体数。
【図１３】ユーグレナを含んだ場合と含んでない場合に各種ｐＨで培養した後の培養液の着色度。
【図１４】ユーグレナを含んだ場合と含んでない場合に各種ｐＨで培養した後の培養液の濁度（カオリン相当値）。
【図１５】培養液中のユーグレナの個体数の経日的変化。
【図１６】培養液の溶存酸素濃度及び溶存炭酸ガス濃度の経日的変化。
【図１７】培養液のｐＨの経日的変化。
【図１８】培養液の水温の経日的変化。
【符号の説明】
【００５８】
１，２…消化液処理装置
１１…ユーグレナ槽
１２…循環槽
１３，１４，１６〜２１，２６，３３〜３８…配管
１５…固液分離装置
２２…光源
２３…ヒーター
２４，３９…センサー
２５…汚泥濃縮部
３１…曝気槽
３２…沈殿槽
Ｖ１〜Ｖ３…バルブ
Ｐ１〜Ｐ１４
Ａ…大気ガス、Ｂ…バイオガス、Ｃ…ｐＨ調整液、Ｄ…消化液、Ｅ…希釈水、Ｆ…処理水、Ｇ…ユーグレナ、Ｈ…汚泥、Ｉ…ガス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気ガスとバイオガスを導入しながら消化液をｐＨ４以下のもとでユーグレナと接触させて前記ユーグレナを培養することを特徴とする消化液処理方法。
【請求項２】
前記ユーグレナが培養された液相を固液分離処理して前記ユーグレナを分離した後に、この液相を前記消化液と共に前記ユーグレナの培養に供すること
を特徴とする請求項１に記載の消化液処理方法。
【請求項３】
前記ユーグレナを除去した液相を曝気処理した後に固液分離処理し、この固液分離水を前記消化液と共に前記ユーグレナの培養に供すること
を特徴とする請求項２に記載の消化液処理方法。
【請求項４】
前記消化液をｐＨ１．５以上４．０以下のもとでユーグレナと接触させること
を特徴とする請求項１に記載の消化液処理方法。
【請求項５】
大気ガス及びバイオガスと共に消化液を導入してユーグレナを培養するユーグレナ槽と、
このユーグレナ槽内に滞留した前記ユーグレナの培養液のｐＨを測定する測定手段と、
前記測定されたｐＨの値が４以下となるようにｐＨ調整液を前記消化液に供給するｐＨ調整手段と
を備えたこと
を特徴とする消化液処理装置。
【請求項６】
前記ユーグレナ槽から供された前記ユーグレナの培養液を固液分離処理してユーグレナを分離する固液分離手段と、
この固液分離手段によって分離された前記培養液の液相の一部を前記ユーグレナ槽に返送する循環槽と
を備えたこと
を特徴とする請求項５に記載の消化液処理装置。
【請求項７】
前記固液分離手段によってユーグレナが除去された培養液を曝気処理する曝気槽と、
この曝気槽から供給された液相を固液分離処理する沈殿槽と
を備え、
前記沈殿槽内で分離された液相成分は消化液と共に前記ユーグレナ槽に供されること
を特徴とする請求項６に記載の消化液処理装置。
【請求項８】
前記測定手段は前記培養液の溶存酸素濃度、溶存二酸化炭素濃度を測定する機能を有すること
を特徴とする請求項５から７のいずれか１項に記載の消化液処理装置。
【請求項１】
大気ガスとバイオガスを導入しながら消化液をｐＨ４以下のもとでユーグレナと接触させて前記ユーグレナを培養することを特徴とする消化液処理方法。
【請求項２】
前記ユーグレナが培養された液相を固液分離処理して前記ユーグレナを分離した後に、この液相を前記消化液と共に前記ユーグレナの培養に供すること
を特徴とする請求項１に記載の消化液処理方法。
【請求項３】
前記ユーグレナを除去した液相を曝気処理した後に固液分離処理し、この固液分離水を前記消化液と共に前記ユーグレナの培養に供すること
を特徴とする請求項２に記載の消化液処理方法。
【請求項４】
前記消化液をｐＨ１．５以上４．０以下のもとでユーグレナと接触させること
を特徴とする請求項１に記載の消化液処理方法。
【請求項５】
大気ガス及びバイオガスと共に消化液を導入してユーグレナを培養するユーグレナ槽と、
このユーグレナ槽内に滞留した前記ユーグレナの培養液のｐＨを測定する測定手段と、
前記測定されたｐＨの値が４以下となるようにｐＨ調整液を前記消化液に供給するｐＨ調整手段と
を備えたこと
を特徴とする消化液処理装置。
【請求項６】
前記ユーグレナ槽から供された前記ユーグレナの培養液を固液分離処理してユーグレナを分離する固液分離手段と、
この固液分離手段によって分離された前記培養液の液相の一部を前記ユーグレナ槽に返送する循環槽と
を備えたこと
を特徴とする請求項５に記載の消化液処理装置。
【請求項７】
前記固液分離手段によってユーグレナが除去された培養液を曝気処理する曝気槽と、
この曝気槽から供給された液相を固液分離処理する沈殿槽と
を備え、
前記沈殿槽内で分離された液相成分は消化液と共に前記ユーグレナ槽に供されること
を特徴とする請求項６に記載の消化液処理装置。
【請求項８】
前記測定手段は前記培養液の溶存酸素濃度、溶存二酸化炭素濃度を測定する機能を有すること
を特徴とする請求項５から７のいずれか１項に記載の消化液処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２００８−２０７１５４（Ｐ２００８−２０７１５４Ａ）
【公開日】平成２０年９月１１日（２００８．９．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−４８８７７（Ｐ２００７−４８８７７）
【出願日】平成１９年２月２８日（２００７．２．２８）
【出願人】（５０１４３８７７３）財団法人畜産環境整備機構 (2)
【出願人】（０００００６１０５）株式会社明電舎 (1,739)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月１１日（２００８．９．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月２８日（２００７．２．２８）
【出願人】（５０１４３８７７３）財団法人畜産環境整備機構 (2)
【出願人】（０００００６１０５）株式会社明電舎 (1,739)
【Ｆターム（参考）】
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