JPH0623389A - 付着性光合成微生物反応装置 - Google Patents
付着性光合成微生物反応装置Info
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- JPH0623389A JPH0623389A JP4080224A JP8022492A JPH0623389A JP H0623389 A JPH0623389 A JP H0623389A JP 4080224 A JP4080224 A JP 4080224A JP 8022492 A JP8022492 A JP 8022492A JP H0623389 A JPH0623389 A JP H0623389A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M31/00—Means for providing, directing, scattering or concentrating light
- C12M31/08—Means for providing, directing, scattering or concentrating light by conducting or reflecting elements located inside the reactor or in its structure
-
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- C12M21/02—Photobioreactors
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- C12M25/10—Hollow fibers or tubes
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 従来技術と比較して省エネルギー的で運転操
作も著しく容易な付着性の光合成微生物を培養利用する
反応装置を提供する。 【構成】 光拡散体３と、光合成微生物を表面に付着状
態で培養する担体４とを有する反応装置において、該光
拡散体３と担体４とが気相中に交互に配置されており、
該担体には水分及び／又は栄養分を補給する手段６を有
しており、この水分及び／又は栄養分の補給手段は、散
布機又は霧化機によるか、若しくは担体又は生物体への
給液の浸透・吸収によるものである。
作も著しく容易な付着性の光合成微生物を培養利用する
反応装置を提供する。 【構成】 光拡散体３と、光合成微生物を表面に付着状
態で培養する担体４とを有する反応装置において、該光
拡散体３と担体４とが気相中に交互に配置されており、
該担体には水分及び／又は栄養分を補給する手段６を有
しており、この水分及び／又は栄養分の補給手段は、散
布機又は霧化機によるか、若しくは担体又は生物体への
給液の浸透・吸収によるものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光合成微生物による反
応装置に係り、特に有機性廃水の処理装置、水素（Ｈ
2 ）の生産装置、各種の有用な物質の生産及び／又は地
球の温暖化の元凶である大気中の二酸化炭素（ＣＯ2 ）
の固定化装置等を目的として、付着性光合成細菌及び／
又は付着性微細藻類などの付着性の光合成微生物を培養
利用する反応装置に関する。
応装置に係り、特に有機性廃水の処理装置、水素（Ｈ
2 ）の生産装置、各種の有用な物質の生産及び／又は地
球の温暖化の元凶である大気中の二酸化炭素（ＣＯ2 ）
の固定化装置等を目的として、付着性光合成細菌及び／
又は付着性微細藻類などの付着性の光合成微生物を培養
利用する反応装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、有機性廃水の処理装置、クリーン
エネルギーである水素（Ｈ2 ）の生産装置、各種の有用
な物質を生産する装置及び／又は地球の温暖化の元凶で
ある大気中の二酸化炭素（ＣＯ2 ）を固定化する装置と
しては、微生物の培養により効果を得る培養式反応装置
の適用が検討されている。その培養の対象は主として浮
遊性光合成微生物で、培養装置は装置の外壁から棒状の
蛍光燈により光を槽内液に供給するか、あるいは装置内
部の中心に棒状の蛍光燈等を取付け、槽内液に光を供給
するものが主流となっている。
エネルギーである水素（Ｈ2 ）の生産装置、各種の有用
な物質を生産する装置及び／又は地球の温暖化の元凶で
ある大気中の二酸化炭素（ＣＯ2 ）を固定化する装置と
しては、微生物の培養により効果を得る培養式反応装置
の適用が検討されている。その培養の対象は主として浮
遊性光合成微生物で、培養装置は装置の外壁から棒状の
蛍光燈により光を槽内液に供給するか、あるいは装置内
部の中心に棒状の蛍光燈等を取付け、槽内液に光を供給
するものが主流となっている。
【０００３】また、最近では各種の光供給技術が研究開
発され、その代表的な技術として太陽光及び／又は人工
光を光ファイバーで伝送し、伝送された光をさらに特殊
な面発光ファイバーによって槽内液に拡散したり、或い
は樹脂性の棒状ロッドに長さ方向に散乱溝を設け槽内に
縦方向にかつ線状に光を拡散して、光合成微生物を培養
する装置等が開発されている。一方付着性の光合成微生
物の培養装置としては培養液の中に浸した板状の付着担
体上に光合成微生物を付着させ、太陽光及び／又は人工
光を装置外部から照射する多段型あるいは回転円板型な
どの培養装置が開発されている。
発され、その代表的な技術として太陽光及び／又は人工
光を光ファイバーで伝送し、伝送された光をさらに特殊
な面発光ファイバーによって槽内液に拡散したり、或い
は樹脂性の棒状ロッドに長さ方向に散乱溝を設け槽内に
縦方向にかつ線状に光を拡散して、光合成微生物を培養
する装置等が開発されている。一方付着性の光合成微生
物の培養装置としては培養液の中に浸した板状の付着担
体上に光合成微生物を付着させ、太陽光及び／又は人工
光を装置外部から照射する多段型あるいは回転円板型な
どの培養装置が開発されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、現段階
でも光合成微生物の培養装置は存在するが、従来の培養
装置には次に列挙するような技術的問題点があり、これ
らの欠陥を改善するために各研究機関で各種の研究が行
なわれている。まず、浮遊性光合成微生物培養装置につ
いては次の問題点があげられる。 （１）光を培養槽外から供給する槽外型においては培養
装置の内壁に、光源を培養槽内に配置する槽内型におい
ては光源の表面に光合成微生物が濃厚に付着し、光の槽
内液への拡散が阻害される。また、付着した光合成微生
物は強光にさらされて死滅するか、あるいは活性が著し
く劣化する。
でも光合成微生物の培養装置は存在するが、従来の培養
装置には次に列挙するような技術的問題点があり、これ
らの欠陥を改善するために各研究機関で各種の研究が行
なわれている。まず、浮遊性光合成微生物培養装置につ
いては次の問題点があげられる。 （１）光を培養槽外から供給する槽外型においては培養
装置の内壁に、光源を培養槽内に配置する槽内型におい
ては光源の表面に光合成微生物が濃厚に付着し、光の槽
内液への拡散が阻害される。また、付着した光合成微生
物は強光にさらされて死滅するか、あるいは活性が著し
く劣化する。
【０００５】（２）槽内に光ファイバーで光エネルギー
を伝送する方式は、極細で多数の光ファイバーに微生物
が多量、濃厚に付着し、経時的に光の拡散機能を喪失す
ると共に光ファイバー相互に閉塞が起こり、槽内液の循
環が阻害される。 （３）菌体あるいは藻体濃度が増加すると、培養液中の
光の到達距離が著しく減衰する。また、付着性光合成微
生物培養装置には次の問題点があげられる。 （４）板状の付着担体上に付着性光合成微生物を付着さ
せ、太陽光及び／又は人工光を槽外から照射する多段型
あるいは回転円板型などの培養装置においては適正な受
光面積が限定されるため光エネルギーを有効に利用する
ことができず、光合成微生物の大量培養には不利であ
る。
を伝送する方式は、極細で多数の光ファイバーに微生物
が多量、濃厚に付着し、経時的に光の拡散機能を喪失す
ると共に光ファイバー相互に閉塞が起こり、槽内液の循
環が阻害される。 （３）菌体あるいは藻体濃度が増加すると、培養液中の
光の到達距離が著しく減衰する。また、付着性光合成微
生物培養装置には次の問題点があげられる。 （４）板状の付着担体上に付着性光合成微生物を付着さ
せ、太陽光及び／又は人工光を槽外から照射する多段型
あるいは回転円板型などの培養装置においては適正な受
光面積が限定されるため光エネルギーを有効に利用する
ことができず、光合成微生物の大量培養には不利であ
る。
【０００６】（５）光ファイバー方式は伝達できる光エ
ネルギー量は大きいが、浮遊性光合成微生物の培養に用
いる場合には、極細の光ファイバーに光合成微生物が多
量、濃厚に付着して、短期間の使用でも培養装置として
正常に機能しなくなるため頻繁に光ファイバーの洗浄を
要し、運転管理も極めて煩雑である。 （６）槽内に光ファイバーで光エネルギーを伝送し、特
殊な面発光ファイバーに直接付着性光合成微生物を付着
させる方式は、伝送光エネルギー量が大きいが、付着担
体表面積が小さいため、光合成微生物の大量培養には不
適格である。 以上に述べたように、従来の光合成微生物の培養装置
は、現時点で実用上多くの技術的問題点が残されてい
る。すなわち、浮遊性光合成微生物の培養においては、
培養空間が広く利用できるが光の入射面に菌体あるいは
藻体が付着し、槽内への光の拡散が阻害される他、菌体
あるいは藻体濃度が増加すると培養液中の光の到達距離
が著しく減衰するため、光エネルギーの利用効率が減少
する。
ネルギー量は大きいが、浮遊性光合成微生物の培養に用
いる場合には、極細の光ファイバーに光合成微生物が多
量、濃厚に付着して、短期間の使用でも培養装置として
正常に機能しなくなるため頻繁に光ファイバーの洗浄を
要し、運転管理も極めて煩雑である。 （６）槽内に光ファイバーで光エネルギーを伝送し、特
殊な面発光ファイバーに直接付着性光合成微生物を付着
させる方式は、伝送光エネルギー量が大きいが、付着担
体表面積が小さいため、光合成微生物の大量培養には不
適格である。 以上に述べたように、従来の光合成微生物の培養装置
は、現時点で実用上多くの技術的問題点が残されてい
る。すなわち、浮遊性光合成微生物の培養においては、
培養空間が広く利用できるが光の入射面に菌体あるいは
藻体が付着し、槽内への光の拡散が阻害される他、菌体
あるいは藻体濃度が増加すると培養液中の光の到達距離
が著しく減衰するため、光エネルギーの利用効率が減少
する。
【０００７】一方、付着性光合成微生物の培養において
は付着閉塞の問題がないものの付着担体の大きさにより
培養空間に制限を受ける他、光を槽外から照射する方式
をとるため、水面における光の反射及び担体表面への光
の入射角度が浅い等の原因で、光エネルギーを有効に伝
達することができないという問題がある。これは回転円
板のように付着担体の一部が気相中に配置されている方
式においても同様である。さらに、培養液（処理液）中
に曝気により空気、ＣＯ2 等を供給するにあたり発泡の
問題もあった。本発明は、従来装置のこれらの欠陥を改
善した、従来技術と比較して省エネルギー的で運転操作
も著しく容易な新規な光合成微生物の反応装置を提供す
ることを課題とする。
は付着閉塞の問題がないものの付着担体の大きさにより
培養空間に制限を受ける他、光を槽外から照射する方式
をとるため、水面における光の反射及び担体表面への光
の入射角度が浅い等の原因で、光エネルギーを有効に伝
達することができないという問題がある。これは回転円
板のように付着担体の一部が気相中に配置されている方
式においても同様である。さらに、培養液（処理液）中
に曝気により空気、ＣＯ2 等を供給するにあたり発泡の
問題もあった。本発明は、従来装置のこれらの欠陥を改
善した、従来技術と比較して省エネルギー的で運転操作
も著しく容易な新規な光合成微生物の反応装置を提供す
ることを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では光拡散体と、光合成微生物を表面に付着
状態で培養する担体とを有する反応装置において、該光
拡散体と担体とが気相中に交互に配置されており、該担
体には水分及び／又は栄養分を補給する手段を有するこ
とを特徴とする付着性光合成微生物反応装置としたもの
である。
に、本発明では光拡散体と、光合成微生物を表面に付着
状態で培養する担体とを有する反応装置において、該光
拡散体と担体とが気相中に交互に配置されており、該担
体には水分及び／又は栄養分を補給する手段を有するこ
とを特徴とする付着性光合成微生物反応装置としたもの
である。
【０００９】次に、本発明を詳細に説明する。本発明の
主たる特徴は培養面（担体）と交互に光供給手段を配置
した点にある。本発明に用いる光拡散体としては、人工
光源を直接用いてもよいし、また、光を通す性質を持
ち、かつ側面より光を放出する性質を持つものならどの
ようなものでもよく、例えば側面に溝を彫り込んだガラ
スあるいはアクリル樹脂、又は散光体を含んだガラスあ
るいはアクリル樹脂などでもよい。また、光拡散体の形
状はファイバー状、棒状、平板状等どのようなものも利
用できるが、板状の付着担体と交互に配置し、槽容積お
よび光を有効に利用するためには平板状のものが望まし
い。人工光源を直接槽内に配置するときには蛍光燈、ハ
ロゲンランプ、キセノンランプ、メタルハライドランプ
などいずれも用いることができるが、この場合も板状の
付着担体と交互に配置し、槽容積及び光を有効に利用す
るためには平板状の配置が望ましい。上記の光拡散体を
配置する場合においては、付着担体表面で光合成微生物
が強光阻害を起こさず、しかも十分に生育できる光エネ
ルギーが供給できるように、光エネルギーを分散させる
ことが望ましい。
主たる特徴は培養面（担体）と交互に光供給手段を配置
した点にある。本発明に用いる光拡散体としては、人工
光源を直接用いてもよいし、また、光を通す性質を持
ち、かつ側面より光を放出する性質を持つものならどの
ようなものでもよく、例えば側面に溝を彫り込んだガラ
スあるいはアクリル樹脂、又は散光体を含んだガラスあ
るいはアクリル樹脂などでもよい。また、光拡散体の形
状はファイバー状、棒状、平板状等どのようなものも利
用できるが、板状の付着担体と交互に配置し、槽容積お
よび光を有効に利用するためには平板状のものが望まし
い。人工光源を直接槽内に配置するときには蛍光燈、ハ
ロゲンランプ、キセノンランプ、メタルハライドランプ
などいずれも用いることができるが、この場合も板状の
付着担体と交互に配置し、槽容積及び光を有効に利用す
るためには平板状の配置が望ましい。上記の光拡散体を
配置する場合においては、付着担体表面で光合成微生物
が強光阻害を起こさず、しかも十分に生育できる光エネ
ルギーが供給できるように、光エネルギーを分散させる
ことが望ましい。
【００１０】光合成微生物を付着させる担体は、微生物
が付着できる表面をもつ平板状、波板状、あるいは内部
に毛細管を有するスポンジ状の薄板等が適用できる。付
着した光合成微生物に水分及び栄養塩類を供給するため
には超音波式等の霧化機を用いて湿室を形成するか、付
着担体表面に定期的に水又は培養液を散布する。また、
内部に毛細管を有する担体を用いた場合は、担体の一部
を培養液に浸すか培養液を通水して担体内部から表面に
付着している光合成微生物に培養液を供給することもで
き、表面からの培養液散布と併用することもできる。こ
こでいう培養液は、有機性廃水等の被処理液をもって替
えることができる。炭素源として二酸化炭素（ＣＯ2 ）
を利用する光合成微生物は、培養槽に空気又は二酸化炭
素（ＣＯ2 ）富化空気等のＣＯ2 含有ガスを必要量供給
することにより培養される。供給する空気又は二酸化炭
素（ＣＯ2 ）富化空気は風量を調節するほか、必要によ
り加湿することで担体上に付着した光合成微生物が過度
に乾燥するのを防ぐことができる。
が付着できる表面をもつ平板状、波板状、あるいは内部
に毛細管を有するスポンジ状の薄板等が適用できる。付
着した光合成微生物に水分及び栄養塩類を供給するため
には超音波式等の霧化機を用いて湿室を形成するか、付
着担体表面に定期的に水又は培養液を散布する。また、
内部に毛細管を有する担体を用いた場合は、担体の一部
を培養液に浸すか培養液を通水して担体内部から表面に
付着している光合成微生物に培養液を供給することもで
き、表面からの培養液散布と併用することもできる。こ
こでいう培養液は、有機性廃水等の被処理液をもって替
えることができる。炭素源として二酸化炭素（ＣＯ2 ）
を利用する光合成微生物は、培養槽に空気又は二酸化炭
素（ＣＯ2 ）富化空気等のＣＯ2 含有ガスを必要量供給
することにより培養される。供給する空気又は二酸化炭
素（ＣＯ2 ）富化空気は風量を調節するほか、必要によ
り加湿することで担体上に付着した光合成微生物が過度
に乾燥するのを防ぐことができる。
【００１１】担体表面に付着して生存した菌体又は藻体
は定期的に担体ごと培養槽内から取り出し担体表面を更
新する。あるいは、菌体又は藻体を機械的な方法で担体
を残し剥離させることもできる。剥離の方法としては掻
き取り等の機械的方法でも、あるいはジェット水流を噴
射する方法でもよい。剥離された余剰菌体又は藻体は通
常培養底部から排出される。これらの生物体は資源とし
て利用できる。例えばポリフィリジウム（ Porpphyridi
um )、フェオダクチラム（ Phaeodactylum )、フォルミ
ジウム（ Phormidium ) などの付着性微細藻類の培養に
用いた場合は、藻体が付着した担体をそのまま魚介類の
飼育水槽に投入し、餌料とすることができる。このよう
に本発明の微生物反応装置は微生物の作用により導入物
を処理するのみならず、発生した微生物体を資源として
利用できる優れた特徴を有している。
は定期的に担体ごと培養槽内から取り出し担体表面を更
新する。あるいは、菌体又は藻体を機械的な方法で担体
を残し剥離させることもできる。剥離の方法としては掻
き取り等の機械的方法でも、あるいはジェット水流を噴
射する方法でもよい。剥離された余剰菌体又は藻体は通
常培養底部から排出される。これらの生物体は資源とし
て利用できる。例えばポリフィリジウム（ Porpphyridi
um )、フェオダクチラム（ Phaeodactylum )、フォルミ
ジウム（ Phormidium ) などの付着性微細藻類の培養に
用いた場合は、藻体が付着した担体をそのまま魚介類の
飼育水槽に投入し、餌料とすることができる。このよう
に本発明の微生物反応装置は微生物の作用により導入物
を処理するのみならず、発生した微生物体を資源として
利用できる優れた特徴を有している。
【００１２】
【作用】付着性光合成細菌及び／又は付着性微細藻類な
どの付着性の光合成微生物は、通常生育に必要な光を得
ることができ、さらに二酸化炭素（ＣＯ2 ）及び／又は
酸素を充分に得ることができる固液界面及び／又は充分
に水分補給ができる気固界面の固体に付着してマット状
に生育する。本発明はこれらの付着性光合成微生物の培
養に優れた機能を発揮する光合成微生物反応装置であ
る。本発明は光の供給源である光拡散体と、表面に付着
性の光合成微生物を付着させて培養する担体が交互に配
置されると共にその間に液体が存在しないため、放射さ
れた光を有効に利用でき、更に、光合成微生物が強光阻
害を起こさず、かつ生育に必要な光エネルギー量を十分
得られるように光の放射強度を設定できるという優れた
特長を持つ。また担体の表面に付着して生存した菌体又
は藻体は定期的に剥離されるため、菌体又は藻体は常に
活発に生育する状態に保たれる。
どの付着性の光合成微生物は、通常生育に必要な光を得
ることができ、さらに二酸化炭素（ＣＯ2 ）及び／又は
酸素を充分に得ることができる固液界面及び／又は充分
に水分補給ができる気固界面の固体に付着してマット状
に生育する。本発明はこれらの付着性光合成微生物の培
養に優れた機能を発揮する光合成微生物反応装置であ
る。本発明は光の供給源である光拡散体と、表面に付着
性の光合成微生物を付着させて培養する担体が交互に配
置されると共にその間に液体が存在しないため、放射さ
れた光を有効に利用でき、更に、光合成微生物が強光阻
害を起こさず、かつ生育に必要な光エネルギー量を十分
得られるように光の放射強度を設定できるという優れた
特長を持つ。また担体の表面に付着して生存した菌体又
は藻体は定期的に剥離されるため、菌体又は藻体は常に
活発に生育する状態に保たれる。
【００１３】さらに、従来の光合成微生物培養装置は生
育に必要な二酸化炭素（ＣＯ2 ）及び／又は酸素を散気
管などのような散気装置から微細気泡として槽内液に拡
散し、溶解させるものが主流を占めているが、この種の
装置では培養液の発泡が大きな障害となっている。これ
に対して本発明は光合成微生物が生育に必要な二酸化炭
素（ＣＯ2 ）及び／又は酸素は気相中から直接利用する
ことができるため、極めて効率良く生育することがで
き、また、発泡の問題も生じない。本発明の装置は、そ
の栄養源等として有機汚水や含ＣＯ2 、ＮＯｘ排ガス等
を利用することができ、製造装置としてのみならず除害
装置としても構成できる。なお、本発明は通常の光合成
微生物培養以外にも構造的にカビ、コケ類、地衣類等の
培養に応用でき、これらによる重金属回収、ｐＨ調節等
水質及び／又は大気改善装置として利用することもでき
る。
育に必要な二酸化炭素（ＣＯ2 ）及び／又は酸素を散気
管などのような散気装置から微細気泡として槽内液に拡
散し、溶解させるものが主流を占めているが、この種の
装置では培養液の発泡が大きな障害となっている。これ
に対して本発明は光合成微生物が生育に必要な二酸化炭
素（ＣＯ2 ）及び／又は酸素は気相中から直接利用する
ことができるため、極めて効率良く生育することがで
き、また、発泡の問題も生じない。本発明の装置は、そ
の栄養源等として有機汚水や含ＣＯ2 、ＮＯｘ排ガス等
を利用することができ、製造装置としてのみならず除害
装置としても構成できる。なお、本発明は通常の光合成
微生物培養以外にも構造的にカビ、コケ類、地衣類等の
培養に応用でき、これらによる重金属回収、ｐＨ調節等
水質及び／又は大気改善装置として利用することもでき
る。
【００１４】
【実施例】以下、本発明を図面を用いて具体的に説明す
るが、本発明はこれらに限定されるものではない。 実施例１ 図１は、付着担体と、光ファイバーによって伝達された
太陽光及び／又は人工光を導入した側面より光を放出す
る光拡散体とを交互に配置したことを特徴とする光合成
微生物培養装置に関する説明図である。太陽光及び／又
は人工光（１）から光ファイバー（２）で伝送された光
は、側面より光を放出する光拡散体（３）に導入され
る。光拡散体（３）から放出された光は、光拡散体
（３）と平行に配置された付着担体（４）に付着し、生
育している光合成微生物に投射される。培養液（５）は
付着担体（４）の上方に配置されたスプレーノズル
（６）から定期的に付着担体（４）に散布される。
るが、本発明はこれらに限定されるものではない。 実施例１ 図１は、付着担体と、光ファイバーによって伝達された
太陽光及び／又は人工光を導入した側面より光を放出す
る光拡散体とを交互に配置したことを特徴とする光合成
微生物培養装置に関する説明図である。太陽光及び／又
は人工光（１）から光ファイバー（２）で伝送された光
は、側面より光を放出する光拡散体（３）に導入され
る。光拡散体（３）から放出された光は、光拡散体
（３）と平行に配置された付着担体（４）に付着し、生
育している光合成微生物に投射される。培養液（５）は
付着担体（４）の上方に配置されたスプレーノズル
（６）から定期的に付着担体（４）に散布される。
【００１５】一方、培養に必要な空気、二酸化炭素（Ｃ
Ｏ2 ）富化空気及び／又は二酸化炭素（ＣＯ2 ）（８）
は培養槽（７）の下部より供給される。供給する空気又
は二酸化炭素（ＣＯ2 ）富化空気及び／又は二酸化炭素
（ＣＯ2 ）は量を調節することにより、担体に付着して
生育する光合成微生物が過度に乾燥することを防ぐこと
ができる。光拡散体（３）と付着担体（４）との間には
液体が存在しないため、光合成微生物は必要かつ充分な
光の供給を定常的に受けることができ、また生育に必要
な二酸化炭素（ＣＯ2 ）及び／又は酸素は気相から直接
受けることができるため、極めて効率良く生育する。担
体表面に付着して生育した菌体又は藻体は定期的に担体
ごと培養槽内から取り出し、担体表面を更新する。な
お、９は排ガス、１０は排水である。
Ｏ2 ）富化空気及び／又は二酸化炭素（ＣＯ2 ）（８）
は培養槽（７）の下部より供給される。供給する空気又
は二酸化炭素（ＣＯ2 ）富化空気及び／又は二酸化炭素
（ＣＯ2 ）は量を調節することにより、担体に付着して
生育する光合成微生物が過度に乾燥することを防ぐこと
ができる。光拡散体（３）と付着担体（４）との間には
液体が存在しないため、光合成微生物は必要かつ充分な
光の供給を定常的に受けることができ、また生育に必要
な二酸化炭素（ＣＯ2 ）及び／又は酸素は気相から直接
受けることができるため、極めて効率良く生育する。担
体表面に付着して生育した菌体又は藻体は定期的に担体
ごと培養槽内から取り出し、担体表面を更新する。な
お、９は排ガス、１０は排水である。
【００１６】実施例２ 図２は内部に毛細管を有するスポンジ状の付着担体（１
２）と蛍光燈等の光源（１１）とを交互に配置し、担体
表面に付着して生育した菌体又は藻体を定期的にジェッ
ト水流を噴射することによって剥離することを特徴とす
る光合成微生物培養装置に関する説明図である。スポン
ジ状の付着担体（１２）の下部は培養槽底部の培養液供
給管（１３）に接しているため、担体自身の吸水によ
り、担体表面に付着している光合成微生物に培養液を供
給することができる。このため、付着担体（１２）の上
方に配置されたスプレーノズル（６）からの培養液散布
頻度を低減することができ又は不要とできる。切り替え
バルブ（１４）の切り換えにより定期的にスプレーノズ
ル（６）からジェット水流（１５）が噴射され、担体表
面に生育した菌体又は藻体が剥離される。剥離された菌
体又は藻体は培養槽内底部から培養槽外へ排出（１６）
される。
２）と蛍光燈等の光源（１１）とを交互に配置し、担体
表面に付着して生育した菌体又は藻体を定期的にジェッ
ト水流を噴射することによって剥離することを特徴とす
る光合成微生物培養装置に関する説明図である。スポン
ジ状の付着担体（１２）の下部は培養槽底部の培養液供
給管（１３）に接しているため、担体自身の吸水によ
り、担体表面に付着している光合成微生物に培養液を供
給することができる。このため、付着担体（１２）の上
方に配置されたスプレーノズル（６）からの培養液散布
頻度を低減することができ又は不要とできる。切り替え
バルブ（１４）の切り換えにより定期的にスプレーノズ
ル（６）からジェット水流（１５）が噴射され、担体表
面に生育した菌体又は藻体が剥離される。剥離された菌
体又は藻体は培養槽内底部から培養槽外へ排出（１６）
される。
【００１７】実施例３ 図３は回転軸に取付けられた円板状の付着担体（１７）
と光ファイバーによって伝達された太陽光及び／又は人
工光を導入した側面より光を放出する光拡散体（３）と
を交互に配置し、担体表面に付着して生育した菌体又は
藻体を定期的に掻き取ることによって剥離することを特
徴とする光合成微生物培養装置に関する説明図である。
円板状の付着担体（１７）の下部は培養槽底部の培養液
（１３）に接しており、担体が回転することにより付着
した菌体又は藻体に新鮮培地が供給される。なお、担体
自身に吸水性があってもよいし、なくともよい。担体表
面に生育した菌体又は藻体は定期的に作動する掻き取り
装置（１８）によって剥離される。剥離された菌体又は
藻体は培養槽内底部の培養液（１３）とともに培養槽外
へ排出（１６）される。
と光ファイバーによって伝達された太陽光及び／又は人
工光を導入した側面より光を放出する光拡散体（３）と
を交互に配置し、担体表面に付着して生育した菌体又は
藻体を定期的に掻き取ることによって剥離することを特
徴とする光合成微生物培養装置に関する説明図である。
円板状の付着担体（１７）の下部は培養槽底部の培養液
（１３）に接しており、担体が回転することにより付着
した菌体又は藻体に新鮮培地が供給される。なお、担体
自身に吸水性があってもよいし、なくともよい。担体表
面に生育した菌体又は藻体は定期的に作動する掻き取り
装置（１８）によって剥離される。剥離された菌体又は
藻体は培養槽内底部の培養液（１３）とともに培養槽外
へ排出（１６）される。
【００１８】実施例４ 図１の装置を用い板状人工光源（１０ｃｍ×１０ｃｍ）
２枚と板状付着担体（１０ｃｍ×１０ｃｍ）３枚を、容
積２リットルの培養槽に交互に配置し、付着担体上方に
配置されたスプレーノズルからＭＤＭ培地を２ｍｌ／ｍ
ｉｎで供給することにより、気相中でフォルミジウム
（ Phormidium ) を培養した。ＭＤＭ培地の組成を以下
に示す。 ＫＮＯ3 １００ｍｇ ＭｇＳＯ4 ・７Ｈ2 Ｏ ２５ｍｇ Ｋ2 ＨＰＯ4 ２５ｍｇ ＮａＣｌ １０ｍｇ ＣａＣｌ2 ・２Ｈ2 Ｏ １ｍｇ Ｆｅ溶液 ０．１ｍｌ Ａ5 溶液 ０．１ｍｌ Ｄ．Ｗ． ９９．８ｍｌ ｐＨ ８．０ （Ａ５溶液の組成） Ｈ3 ＢＯ3 ２．８６ｇ ＭｎＳＯ4 ・７Ｈ2 Ｏ ２．５ｇ ＺｎＳＯ4 ・７Ｈ2 Ｏ ２２２ｍｇ ＣｕＳＯ4 ・５Ｈ2 Ｏ ７９ｍｇ Ｎａ2 ＭｏＯ4 ・２Ｈ2 Ｏ ２１ｍｇ Ｄ．Ｗ． １リットル
２枚と板状付着担体（１０ｃｍ×１０ｃｍ）３枚を、容
積２リットルの培養槽に交互に配置し、付着担体上方に
配置されたスプレーノズルからＭＤＭ培地を２ｍｌ／ｍ
ｉｎで供給することにより、気相中でフォルミジウム
（ Phormidium ) を培養した。ＭＤＭ培地の組成を以下
に示す。 ＫＮＯ3 １００ｍｇ ＭｇＳＯ4 ・７Ｈ2 Ｏ ２５ｍｇ Ｋ2 ＨＰＯ4 ２５ｍｇ ＮａＣｌ １０ｍｇ ＣａＣｌ2 ・２Ｈ2 Ｏ １ｍｇ Ｆｅ溶液 ０．１ｍｌ Ａ5 溶液 ０．１ｍｌ Ｄ．Ｗ． ９９．８ｍｌ ｐＨ ８．０ （Ａ５溶液の組成） Ｈ3 ＢＯ3 ２．８６ｇ ＭｎＳＯ4 ・７Ｈ2 Ｏ ２．５ｇ ＺｎＳＯ4 ・７Ｈ2 Ｏ ２２２ｍｇ ＣｕＳＯ4 ・５Ｈ2 Ｏ ７９ｍｇ Ｎａ2 ＭｏＯ4 ・２Ｈ2 Ｏ ２１ｍｇ Ｄ．Ｗ． １リットル
【００１９】板状光源の端部に３００Ｗ人工光源からの
光を導入し、気相へのガス供給はＣＯ2 濃度をモニター
して５％（±０．５）になるように制御を行なった。植
菌は付着担体に塗布することで行ない、７日後に付着担
体を取りだし収穫量を測定した。対照として培養槽に
１．８リットルＭＤＭ培地を入れたものを用いた。結果
を表１に記す。
光を導入し、気相へのガス供給はＣＯ2 濃度をモニター
して５％（±０．５）になるように制御を行なった。植
菌は付着担体に塗布することで行ない、７日後に付着担
体を取りだし収穫量を測定した。対照として培養槽に
１．８リットルＭＤＭ培地を入れたものを用いた。結果
を表１に記す。
【表１】 気相中での培養は、液中での培養と比較して約２倍の藻
体数を得ることができた。
体数を得ることができた。
【００２０】実施例５ 図４はベルト状につながった吸水性のある付着担体（１
７）と光ファイバーによって伝達された太陽光又は人工
光を導入した側面より光を放出する光拡散体（３）を交
互に配置し、担体表面に付着させて生育した菌体又は藻
体を定期的に掻き取ることによって剥離することを特徴
とする光合成微生物培養装置に関する説明図である。ベ
ルト状の付着担体は光拡散体を包むように設置され、そ
の下部は培養液（１３）に接しており、担体が移動する
ことにより付着した菌体又は藻体に水分及び栄養分が供
給される。担体表面に付着した菌体又は藻体は定期的に
作動する掻き取り装置（１８）によって剥離される。剥
離された菌体又は藻体は培養槽外へ排出される。この例
では担体は横に多列に配され上下運動するが、縦に多層
に担体を配し往復運動させる装置としても良い。
７）と光ファイバーによって伝達された太陽光又は人工
光を導入した側面より光を放出する光拡散体（３）を交
互に配置し、担体表面に付着させて生育した菌体又は藻
体を定期的に掻き取ることによって剥離することを特徴
とする光合成微生物培養装置に関する説明図である。ベ
ルト状の付着担体は光拡散体を包むように設置され、そ
の下部は培養液（１３）に接しており、担体が移動する
ことにより付着した菌体又は藻体に水分及び栄養分が供
給される。担体表面に付着した菌体又は藻体は定期的に
作動する掻き取り装置（１８）によって剥離される。剥
離された菌体又は藻体は培養槽外へ排出される。この例
では担体は横に多列に配され上下運動するが、縦に多層
に担体を配し往復運動させる装置としても良い。
【００２１】
【発明の効果】本発明によれば、詳述したように、次の
様な作用効果を奏する。 （１）適当な光合成微生物を用いるため、導入物の処理
と同時に余剰生物体を容易に資源として利用できる。 （２）培養槽内に光ファイバーによって伝送された太陽
光及び／又は人工光を側面より放出する光拡散体又は人
工光源と、その表面に光合成微生物を付着状態で培養す
る付着担体を気相中に交互に配置するため、放射された
光エネルギーを光合成微生物が直接有効に利用すること
ができる。
様な作用効果を奏する。 （１）適当な光合成微生物を用いるため、導入物の処理
と同時に余剰生物体を容易に資源として利用できる。 （２）培養槽内に光ファイバーによって伝送された太陽
光及び／又は人工光を側面より放出する光拡散体又は人
工光源と、その表面に光合成微生物を付着状態で培養す
る付着担体を気相中に交互に配置するため、放射された
光エネルギーを光合成微生物が直接有効に利用すること
ができる。
【００２２】（３）生育に必要な二酸化炭素（ＣＯ2 ）
及び／又は酸素は気相中から直接有効に利用することが
でき、また、発泡の問題を生じない。 （４）担体上に付着して生育する光合成微生物には定期
的に溶媒液（又は被処理水）が供給され、かつ槽内に供
給する空気又は二酸化炭素（ＣＯ2 ）富化空気及び／又
は二酸化炭素（ＣＯ2 ）は必要最少量で良く、担体表面
の菌体あるいは藻体が過度に乾燥するのを防止し、付着
性光合成微生物が効率的に生育する。 （５）担体の表面に付着して生育した菌体又は藻体は定
期的に剥離更新されて、菌体又は藻体が常に活発に生育
する状態に保たれるため、効率的な処理が行なえる。
及び／又は酸素は気相中から直接有効に利用することが
でき、また、発泡の問題を生じない。 （４）担体上に付着して生育する光合成微生物には定期
的に溶媒液（又は被処理水）が供給され、かつ槽内に供
給する空気又は二酸化炭素（ＣＯ2 ）富化空気及び／又
は二酸化炭素（ＣＯ2 ）は必要最少量で良く、担体表面
の菌体あるいは藻体が過度に乾燥するのを防止し、付着
性光合成微生物が効率的に生育する。 （５）担体の表面に付着して生育した菌体又は藻体は定
期的に剥離更新されて、菌体又は藻体が常に活発に生育
する状態に保たれるため、効率的な処理が行なえる。
【図１】本発明の反応装置の一例を示す概略説明図であ
る。
る。
【図２】本発明の反応装置の他の例を示す概略説明図で
ある。
ある。
【図３】本発明の反応装置のもう一つの例を示す概略説
明図である。
明図である。
【図４】本発明の反応装置のもう一つの例を示す概略説
明図である。
明図である。
（１）太陽光集光装置及び／又は人工光源 （２）光ファイバー （３）光拡散体 （４）付着担体 （５）培養液 （６）スプレーノズル （７）培養槽 （８）空気及び／又は二酸化炭素富化空気 （９）排ガス （１０）排水 （１１）蛍光燈等の光源 （１２）スポンジ状付着担体 （１３）培養液供給管 （１４）切り換えパルプ （１５）洗浄水 （１６）排水及び余剰菌体又は藻体 （１７）円板状又はベルト状付着担体 （１８）藻体掻き取り装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０１Ｂ 3/02 Ｚ 31/20 Ｚ Ｃ１２Ｍ 1/00 Ｅ 3/00 Ａ Ｇ０２Ｂ 6/00 ３３１ 6920−2Ｋ (72)発明者 滝沢 悦子 神奈川県藤沢市本藤沢４丁目２番１号 株 式会社荏原総合研究所内 (72)発明者 立沢 秀高 神奈川県藤沢市本藤沢４丁目２番１号 株 式会社荏原総合研究所内 (72)発明者 宮 晶子 神奈川県藤沢市本藤沢４丁目２番１号 株 式会社荏原総合研究所内
Claims (2)
- 【請求項１】 光拡散体と、光合成微生物を表面に付着
状態で培養する担体とを有する反応装置において、該光
拡散体と担体とが気相中に交互に配置されており、該担
体には水分及び／又は栄養分を補給する手段を有するこ
とを特徴とする付着性光合成微生物反応装置。 - 【請求項２】 前記水分及び／又は栄養分の補給手段
が、散布機又は霧化機によるか、若しくは担体又は生物
体への給液の浸透・吸収によるものであることを特徴と
する請求項１記載の付着性光合成微生物反応装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4080224A JPH0623389A (ja) | 1992-03-03 | 1992-03-03 | 付着性光合成微生物反応装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4080224A JPH0623389A (ja) | 1992-03-03 | 1992-03-03 | 付着性光合成微生物反応装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0623389A true JPH0623389A (ja) | 1994-02-01 |
Family
ID=13712396
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4080224A Pending JPH0623389A (ja) | 1992-03-03 | 1992-03-03 | 付着性光合成微生物反応装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0623389A (ja) |
Cited By (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997039985A1 (fr) * | 1996-04-25 | 1997-10-30 | Daikin Industries, Ltd. | Appareil de purification de fluide |
| JP2001275665A (ja) * | 2000-03-30 | 2001-10-09 | Natl Inst Of Advanced Industrial Science & Technology Meti | 固定化微生物の活性を維持し反応を促進させる方法及び装置 |
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| DE102010025366A1 (de) * | 2010-06-28 | 2011-12-29 | Umex Gmbh Dresden | Fotoreaktor |
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