JP7174588B2 - Algae culture device - Google Patents

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Description

この発明は、藻類培養装置に関する。 The present invention relates to an algae culture device.

従来より、バイオマス原料（生物資源）から、バイオガスを生成させることが広く行われている。たとえば、メタンガスを生成する場合、メタン発酵が行われる。生成されたバイオガス（メタン）は、バイオガス発電の燃料として利用され、電気および熱が発生する。 BACKGROUND ART Conventionally, biogas is widely produced from biomass raw materials (biological resources). For example, when producing methane gas, methane fermentation is performed. The produced biogas (methane) is used as fuel for biogas power generation to generate electricity and heat.

メタン発酵の原料として、藻類が用いられる。藻類の培養方法として、たとえば特許文献１（特開２０１４－２２６１２３号公報）および特許文献２（特開２０１６－１３１５１１号公報）などが知られている。 Algae are used as raw materials for methane fermentation. As a method for culturing algae, for example, Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2014-226123) and Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2016-131511) are known.

特許文献１には、上面開放型のレースウェイ型の培養槽であり、攪拌パドルの回転により藻類が槽内を周回することが開示されている。特許文献１の培養槽は、培養液中に殺菌剤を供給することで、コンタミネーションを低減している。 Patent Literature 1 discloses a raceway-type culture tank with an open top surface, in which algae circulates in the tank due to the rotation of the stirring paddles. The culture tank of Patent Document 1 reduces contamination by supplying a sterilizing agent to the culture solution.

特許文献２には、閉鎖型のバイオリアクター型の培養槽であり、培養槽内に、培養液とともに藻類が密閉されることが開示されている。特許文献２の培養槽は、密閉された構造であるため、連続的に二酸化炭素（ＣＯ２）を供給する必要がある。 Patent Document 2 discloses a closed bioreactor-type culture tank in which algae are sealed together with a culture solution. Since the culture tank of Patent Document 2 has a closed structure, it is necessary to continuously supply carbon dioxide (CO 2 ).

特開２０１４－２２６１２３号公報JP 2014-226123 A 特開２０１６－１３１５１１号公報JP 2016-131511 A

特許文献１のレースウェイ型の培養槽は、藻類の大量培養を行うのに適している。しかしながら、上面が開放しているため、コンタミネーションによるリスクが高い。また、特許文献１の培養槽では、殺菌剤を培養液に供給することでコンタミネーションを低減することができるものの、常に殺菌剤を投入する必要があるため、十分にコンタミネーションを防ぐことができない。 The raceway-type culture tank of Patent Document 1 is suitable for mass-cultivating algae. However, since the top surface is open, there is a high risk of contamination. In addition, in the culture tank of Patent Document 1, although contamination can be reduced by supplying a sterilant to the culture solution, it is necessary to constantly add a sterilant, so contamination cannot be sufficiently prevented. .

特許文献２のバイオリアクター型の培養槽は、密閉型であるため、コンタミネーションが生じる可能性は低い。しかしながら、培養液中にＣＯ２を安定して供給することができなくなったり、培養槽の壁面にバイオフィルムが付着し、光の安定供給ができなくなるという課題がある。 Since the bioreactor-type culture tank of Patent Document 2 is a closed type, the possibility of contamination is low. However, there are problems such as inability to stably supply CO 2 into the culture solution and inability to stably supply light due to biofilms adhering to the walls of the culture tank.

このように、藻類培養槽はレースウェイ型、バイオリアクター型のいずれであってもデメリットがあり、藻類の培養を効率的に行うことができないという課題がある。 Thus, algae culture tanks, whether raceway type or bioreactor type, have demerits and the problem that algae cannot be cultured efficiently.

これらの課題を解決するため、本発明は藻類の培養効率を向上することが可能な藻類培養装置を提供することを目的とする。 In order to solve these problems, an object of the present invention is to provide an algae culture apparatus capable of improving algae culture efficiency.

本発明による藻類培養装置は、上面開放型の藻類培養槽と、藻類培養槽の上面を覆う透光カバーと、バイオガス発電装置からの排ガスを、藻類培養槽内の培養液と透光カバーとの間の空間に導入する排ガス導入路とを備える。 The algae culture apparatus according to the present invention comprises an algae culture tank with an open top surface, a translucent cover covering the upper surface of the algae culture tank, and exhaust gas from the biogas power generation apparatus being transferred to the culture solution in the algae culture tank and the translucent cover. and an exhaust gas introduction path introduced into the space between.

好ましくは、藻類培養槽は、レースウェイ型培養槽である。 Preferably, the algae fermentor is a raceway fermentor.

好ましくは、藻類培養槽は、バイオガス発電装置の排ガスによって昇温された温水を培養液の加温に利用するための温水循環路を含む。 Preferably, the algae culture tank includes a hot water circulation path for using hot water heated by the exhaust gas of the biogas power generation device to heat the culture solution.

好ましくは、藻類培養槽を形成する壁は、断熱層を含む。 Preferably, the walls forming the algae fermentor comprise an insulating layer.

好ましくは、藻類培養槽は、メタン発酵槽からの消化液を導入する消化液導入口と、培養液をメタン発酵槽へ送り出す培養液排出口とを含む。 Preferably, the algae culture tank includes a digestive fluid inlet for introducing digestive fluid from the methane fermenter and a culture fluid outlet for delivering the culture fluid to the methane fermenter.

本発明の藻類培養装置によれば、藻類の培養効率を向上することができる。 According to the algae culture apparatus of the present invention, algae culture efficiency can be improved.

本発明の一実施形態に係る藻類培養装置を利用した排ガス利用システムの一例を示す図である。1 is a diagram showing an example of an exhaust gas utilization system using an algae culture apparatus according to an embodiment of the present invention; FIG. 図１の線ＩＩ－ＩＩに沿う藻類培養装置の断面図である。Figure 2 is a cross-sectional view of the algae culture device along line II-II of Figure 1; 本発明の一実施形態に係る藻類培養装置の一部を示す平面図である。1 is a plan view showing part of an algae culture apparatus according to one embodiment of the present invention; FIG.

本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付し、その説明は繰り返さない。 Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the same reference numerals are given to the same or corresponding parts in the drawings, and the description thereof will not be repeated.

本発明の実施形態に係る藻類培養装置１０の説明に先立ち、藻類培養装置１０を利用した排ガス利用システム１の一例について説明する。 Before describing the algae culture apparatus 10 according to the embodiment of the present invention, an example of the exhaust gas utilization system 1 using the algae culture apparatus 10 will be described.

図１を参照して、排ガス利用システム１は、有機性廃棄物を発酵させてバイオガスを生成するためのメタン発酵槽５と、メタン発酵槽５で生成したバイオガスを利用して発電するバイオガス発電装置６と、メタン発酵槽５およびバイオガス発電装置６から排出される廃液（消化液）や排ガス（ＣＯ２や熱）を利用して藻類を培養する藻類培養装置１０とを備える。 Referring to FIG. 1, an exhaust gas utilization system 1 includes a methane fermentation tank 5 for fermenting organic waste to generate biogas, and a biogas generator for generating power using the biogas generated in the methane fermentation tank 5. It is equipped with a gas power generator 6 and an algae culture apparatus 10 for cultivating algae using the waste liquid (digestive liquid) and exhaust gas (CO 2 and heat) discharged from the methane fermentation tank 5 and the biogas power generator 6 .

メタン発酵槽５は、バイオガスの生成を主目的とする湿式メタン発酵槽であり、メタン生成菌を含むメタン発酵液が既に貯留する。メタン発酵槽５の内壁面には攪拌機が設けられており、メタン発酵槽５に貯留するメタン発酵液と、供給される有機性廃棄物とを攪拌する。メタン発酵槽５内部は、メタン発酵の温度域（３５～４２℃）に維持される。なお、有機性廃棄物は、食品などの製造工程で生じる野菜かすなどの食品系廃棄物や、家畜糞などの生物系廃棄物から選択される。 The methane fermentation tank 5 is a wet methane fermentation tank whose main purpose is to generate biogas, and a methane fermentation liquid containing methanogenic bacteria is already stored. A stirrer is provided on the inner wall surface of the methane fermentation tank 5 to stir the methane fermentation liquid stored in the methane fermentation tank 5 and the supplied organic waste. The inside of the methane fermentation tank 5 is maintained within the temperature range for methane fermentation (35 to 42° C.). The organic waste is selected from food waste such as vegetable residue generated in the manufacturing process of food and biological waste such as livestock excrement.

所定の条件に保持されるメタン発酵槽５内部でメタン生成菌などの嫌気性細菌が活動することにより、有機性廃棄物は分解され、バイオガスが発生する。メタン発酵槽５は、バイオガス供給通路５１を介してバイオガス発電装置６と接続しており、バイオガス発電装置６にバイオガスを供給する。また、バイオガス生成後に残る消化液（廃液）は、藻類培養装置１０へ導かれることで、有効利用される。なお、嫌気性細菌は、生育に酸素（Ｏ２）を必要としない細菌である。 Organic waste is decomposed and biogas is generated by the activity of anaerobic bacteria such as methanogenic bacteria inside the methane fermentation tank 5 maintained under predetermined conditions. The methane fermentation tank 5 is connected to the biogas power generation device 6 via a biogas supply passage 51 and supplies biogas to the biogas power generation device 6 . Also, the digestive fluid (waste fluid) remaining after biogas generation is effectively utilized by being guided to the algae culture apparatus 10 . Anaerobic bacteria are bacteria that do not require oxygen (O 2 ) for growth.

バイオガス発電装置６は、バイオガス供給通路５１より供給されるバイオガスを利用して発電する。バイオガス発電装置６は、たとえば発電機、ボイラーなどにより電気と熱を生成する装置である。バイオガス発電装置６で生成された電気は、回収され、たとえば売電される。一方で、回収しきれなかった熱やＣＯ２は排ガスとなり、藻類培養装置１０へ導かれることで、有効利用される。 The biogas power generator 6 generates power using the biogas supplied from the biogas supply passage 51 . The biogas power generation device 6 is a device that generates electricity and heat by, for example, a generator, a boiler, or the like. The electricity generated by the biogas power generator 6 is collected and sold, for example. On the other hand, the heat and CO 2 that could not be recovered become waste gas and are effectively used by being guided to the algae culture apparatus 10 .

図２，３をさらに参照して、本実施の形態に係る藻類培養装置１０について説明する。藻類培養装置１０は、上面開放型の藻類培養槽１１と、藻類培養槽の上面を覆う透光カバー３０と、バイオガス発電装置６からの排ガスを導入する排ガス導入路６２とを備える。 Further referring to FIGS. 2 and 3, the algae culture apparatus 10 according to the present embodiment will be described. The algae culture apparatus 10 includes an open-top algae culture tank 11 , a translucent cover 30 covering the upper surface of the algae culture tank, and an exhaust gas introduction path 62 for introducing exhaust gas from the biogas power generation apparatus 6 .

藻類培養槽１１は、たとえばレースウェイ型培養槽であり、中央部に空洞を有するリング形状である。図２に示すように、藻類培養槽１１は、底壁１２と、底壁１２の両端から立ち上る一対の側壁１３と、側壁１３の上方縁から外方に張り出す縁部１４とを備える。底壁１２は、平面視略楕円形状である。側壁１３の高さは、たとえば３０～５０ｃｍ程度である。これにより、外部からの光を後述する培養液８全体に行きわたらせることができる。縁部１４は、藻類培養槽１１の外周の枠であり、透光カバー３０を取り付ける部分である。藻類培養槽１１の材料は、たとえばコンクリート、鋼板、樹脂などから選択されるが、材料については特に限定されない。 The algae culture tank 11 is, for example, a raceway type culture tank and has a ring shape with a hollow in the center. As shown in FIG. 2 , the algae culture tank 11 includes a bottom wall 12 , a pair of side walls 13 rising from both ends of the bottom wall 12 , and edges 14 projecting outward from the upper edges of the side walls 13 . The bottom wall 12 has a substantially elliptical shape in plan view. The height of side wall 13 is, for example, about 30 to 50 cm. As a result, the light from the outside can be distributed throughout the culture solution 8, which will be described later. The edge portion 14 is a frame around the algae culture tank 11 and is a portion to which the translucent cover 30 is attached. The material of the algae culture tank 11 is selected from, for example, concrete, steel plate, resin, etc., but the material is not particularly limited.

藻類培養槽１１を形成する壁は、断熱層１５を含む。具体的には、断熱層１５は、藻類培養槽１１の底壁１２を覆う底面１７と、藻類培養槽１１の側壁１３を覆う側面１６とを有する。 The walls forming algae culture tank 11 include thermal insulation layer 15 . Specifically, the heat insulating layer 15 has a bottom surface 17 that covers the bottom wall 12 of the algae culture tank 11 and side surfaces 16 that cover the side walls 13 of the algae culture tank 11 .

藻類培養槽１１は、既に貯留する水などの液体および藻類と、メタン発酵槽５から供給される消化液とを含む培養液８を培養する。藻類は、酸素発生型光合成を行う生物のうち、コケ植物、シダ植物、種子植物などの陸上植物を除いた植物であり、具体的には、微細藻類である。藻類は、光合成を行い、培養液８中に含まれるＣＯ２をＯ２にし、消化液を栄養分とする。藻類培養槽１１は、藻類の生育に最適な温度、すなわち２０～３０℃の範囲に保たれる。藻類培養槽１１には、断熱層１５の底面１７および一対の側面１６で囲まれた領域に培養液８が貯留している。藻類培養槽１１は、側壁１３の高さの５～８分目程度まで培養液８で満たされている。そのため、培養液８と透光カバー３０は接していない。 Algae culture tank 11 cultures culture solution 8 containing liquid such as water already stored, algae, and digestive juice supplied from methane fermentation tank 5 . Algae are plants other than terrestrial plants such as bryophytes, fern plants, and seed plants among organisms that perform oxygenic photosynthesis, and specifically, microalgae. Algae perform photosynthesis, convert CO 2 contained in the culture solution 8 into O 2 , and use digestive fluid as nutrients. The algae culture tank 11 is kept at the optimum temperature for algae growth, that is, in the range of 20-30°C. In the algae culture tank 11 , the culture solution 8 is stored in a region surrounded by the bottom surface 17 and the pair of side surfaces 16 of the heat insulating layer 15 . The algae culture tank 11 is filled with the culture solution 8 up to about 5 to 8 minutes of the height of the side wall 13 . Therefore, the culture solution 8 and the translucent cover 30 are not in contact with each other.

図１に示すように、藻類培養槽１１は、複数のプロペラ型の攪拌機２０を有する。攪拌機２０を設けることで、培養液８を攪拌するとともに、図１の紙面における反時計周りの水流を起こすことができる。また、攪拌機２０は、メタン発酵槽５から消化液を導入する消化液導入口２２の下流位置に設けられる。これにより、メタン発酵槽５から導入された消化液を効率よく培養液８内に拡散することができる。なお、図１において、攪拌機２０の形状をプロペラ型で示したが、その配置や形状は限定されず、たとえばメタン発酵槽５から消化液を導入する消化液導入口２２の上流側に設けてもよいし、ポンプで水流を起こすことで培養液８が培養槽１１内を循環するように設けてもよい。 As shown in FIG. 1 , the algae culture tank 11 has a plurality of propeller-type agitators 20 . By providing the agitator 20, it is possible to agitate the culture solution 8 and generate a counterclockwise water flow in the plane of FIG. Further, the stirrer 20 is provided at a downstream position of a digestive fluid introduction port 22 through which the digestive fluid is introduced from the methane fermentation tank 5 . As a result, the digestive fluid introduced from the methane fermentation tank 5 can be efficiently diffused into the culture fluid 8 . In FIG. 1, the shape of the stirrer 20 is shown as a propeller type, but its arrangement and shape are not limited. Alternatively, the culture solution 8 may be circulated in the culture tank 11 by generating a water flow with a pump.

藻類培養槽１１は、バイオガス発電装置６の排ガスの熱（廃熱）によって昇温された温水を培養液８の加温に利用するための温水循環路１９を含む。図１，２を参照して、温水循環路１９は、バイオガス発電装置６と藻類培養槽１１を連結する温水導入路１８が設けられる。温水循環路１９の温水は、藻類培養槽１１内を循環する。温水循環路１９は、たとえば培養液８の流れに沿って等間隔で４本設けられる。温水循環路１９は、断熱層１５の底面１７上に接している。温水循環路１９内を流れる液体は、水などの液体であり、バイオガス発電装置６の廃熱を利用して昇温する。温水導入路１８および温水循環路１９は、たとえば配管などで構成されていてもよい。 The algae culture tank 11 includes a hot water circulation path 19 for using hot water heated by the heat (waste heat) of the exhaust gas from the biogas power generation device 6 to heat the culture solution 8 . With reference to FIGS. 1 and 2, the hot water circulation path 19 is provided with a hot water introduction path 18 that connects the biogas power generation device 6 and the algae culture tank 11 . Hot water in the hot water circulation path 19 circulates inside the algae culture tank 11 . For example, four hot water circulation paths 19 are provided at regular intervals along the flow of the culture solution 8 . The hot water circulation path 19 is in contact with the bottom surface 17 of the heat insulating layer 15 . The liquid flowing through the hot water circulation path 19 is liquid such as water, and the temperature of the liquid is raised using the waste heat of the biogas power generation device 6 . The hot water introduction path 18 and the hot water circulation path 19 may be composed of, for example, piping.

温水循環路１９を備えることで、藻類培養装置１０を屋外に設けた場合でも培養液８の温度を藻類の培養に適した温度に保つことができる。また、培養液８の加温に用いる熱はバイオガス発電装置６の廃熱を利用しているため、コストを大幅に削減することができる。 By providing the hot water circulation path 19, even when the algae culture apparatus 10 is installed outdoors, the temperature of the culture solution 8 can be kept at a temperature suitable for culturing algae. Moreover, since the waste heat of the biogas power generation device 6 is used for the heat used to heat the culture solution 8, the cost can be greatly reduced.

また、温水循環路１９には、培養液８の温度を検知する温度センサで検知した情報に基づいて、バイオガス発電装置６から温水循環路１９への廃熱供給量を制御する、廃熱供給制御ユニットが設けられていてもよい。培養液８の温度は、２０～３０℃になるよう制御されることが好ましい。たとえば冬は、外気の影響を受けて培養液８の温度が極端に低くなるため、廃熱供給制御ユニットにより制御される温水循環路１９は高温になり、温水循環路１９周りの藻類が熱ショックによって死滅するおそれがある。これを防ぐため、藻類培養槽１１に断熱層１５を設けることで、培養液８にかかる外気温の影響を小さくし、温水循環路１９内を流れる温水の温度が過度に昇温することを防止し、熱ショックによる藻類の死滅を防ぐことができる。 In addition, in the hot water circulation path 19, waste heat supply for controlling the amount of waste heat supplied from the biogas power generation device 6 to the hot water circulation path 19 based on the information detected by the temperature sensor that detects the temperature of the culture solution 8 A control unit may be provided. The temperature of the culture solution 8 is preferably controlled to 20-30°C. For example, in winter, the temperature of the culture medium 8 becomes extremely low due to the influence of the outside air, so the temperature of the hot water circulation path 19 controlled by the waste heat supply control unit becomes high, causing the algae around the hot water circulation path 19 to undergo heat shock. may die from In order to prevent this, the heat insulating layer 15 is provided in the algae culture tank 11 to reduce the influence of the outside temperature on the culture solution 8 and prevent the temperature of the hot water flowing through the hot water circulation path 19 from rising excessively. and prevent the death of algae due to heat shock.

透光カバー３０は、透光性を有しており、光が透過する。図３に示すように、透光カバー３０は、平面視略矩形形状の板材である。透光カバー３０は複数設けられ、隣り合う透光カバー３０の間にガスケット４４を設けることで、藻類培養装置１０内の気密性を保つことができる。透光カバー３０の材料は、透光性を有するものであれば特に限定されず、たとえばプラスチック、アクリル、ＰＣ（ポリカーボネート）などの材料から選択される。 The translucent cover 30 is translucent and allows light to pass therethrough. As shown in FIG. 3, the light-transmitting cover 30 is a substantially rectangular plate member in plan view. A plurality of light-transmitting covers 30 are provided, and by providing gaskets 44 between adjacent light-transmitting covers 30, the airtightness inside the algae culture apparatus 10 can be maintained. The material of the translucent cover 30 is not particularly limited as long as it has translucency, and is selected from materials such as plastic, acrylic, and PC (polycarbonate).

図２をさらに参照して、透光カバー３０は、ボルト４２およびナット４３を用いて藻類培養槽１１の縁部１４に取り付けられる。この場合、藻類培養装置１０内の気密性を保つために、透光カバー３０と、藻類培養槽１１の縁部１４の上部および断熱層１５の側面１６の上端縁との間に、パッキン４１が設けられる。 Still referring to FIG. 2 , translucent cover 30 is attached to rim 14 of algae culture tank 11 using bolts 42 and nuts 43 . In this case, in order to keep the algae culture apparatus 10 airtight, a packing 41 is provided between the translucent cover 30 and the upper edge of the edge 14 of the algae culture tank 11 and the upper edge of the side surface 16 of the heat insulating layer 15. be provided.

バイオリアクター型の培養槽は１枚で形成されるため、藻類培養槽の壁面にバイオフィルムが付着した場合は、培養槽ごと取り換える必要があり、コストがかかっていた。これに対し、本実施の形態における透光カバー３０は、複数の矩形形状の板材を組み合わせているため、１枚ずつ取り換えることができる。また、バイオリアクター型の培養槽は透光カバー３０が破損または汚損により交換が必要となった場合、稼働を停止して交換する必要があるが、本実施の形態の藻類培養装置１０は稼働を停止せずに修理することができる。さらに、上述のように培養液８は、藻類培養槽１１内に５～８分目程度まで貯留されており、透光カバー３０と培養液８とは接していない。そのため、透光カバー３０へのバイオフィルムの付着を防ぐことができ、藻類培養装置１０にかかるメンテナンスコストを削減することができる。 Since the bioreactor-type culture tank is formed of one sheet, when the biofilm adheres to the wall surface of the algae culture tank, it is necessary to replace the entire culture tank, which is costly. On the other hand, since the translucent cover 30 in the present embodiment combines a plurality of rectangular plate materials, it can be replaced one by one. In addition, when the translucent cover 30 of the bioreactor type culture tank needs to be replaced due to breakage or staining, it is necessary to stop the operation and replace it. It can be repaired without stopping. Furthermore, as described above, the culture solution 8 is stored in the algae culture tank 11 for about 5 to 8 minutes, and the translucent cover 30 and the culture solution 8 are not in contact with each other. Therefore, biofilm can be prevented from adhering to the translucent cover 30, and maintenance costs for the algae culture apparatus 10 can be reduced.

図１，２に示すように、排ガス導入路６２は、バイオガス発電装置６からの排ガスを、藻類培養槽１１内の培養液８と透光カバー３０との間の空間７に導入する。導入される排ガスは、ＣＯ２を主体とするガスである。排ガス導入路６２は、藻類培養装置１０内の透光カバー３０と培養液８との間の空間７に接する藻類培養槽１１の側壁１３に設けられる排ガス導入口２３を有する。また、排ガス導入路６２は、藻類培養槽１１と培養液８が接する領域に設けられ、培養液８中に導入されるようにしてもよい。排ガス導入路６２には、バイオガス発電装置６から導入される排ガスの流入量を調節する排ガス導入口２３が設けられていてもよい。なお、排ガス導入路６２は、たとえば配管などで構成されていてもよい。 As shown in FIGS. 1 and 2, the exhaust gas introduction path 62 introduces the exhaust gas from the biogas power generation device 6 into the space 7 between the culture solution 8 in the algae culture tank 11 and the translucent cover 30 . The introduced flue gas is a gas mainly composed of CO 2 . The exhaust gas introduction path 62 has an exhaust gas introduction port 23 provided in the side wall 13 of the algae culture tank 11 in contact with the space 7 between the translucent cover 30 and the culture solution 8 in the algae culture apparatus 10 . Alternatively, the exhaust gas introduction path 62 may be provided in a region where the algae culture tank 11 and the culture solution 8 are in contact with each other, and may be introduced into the culture solution 8 . The exhaust gas introduction path 62 may be provided with an exhaust gas introduction port 23 for adjusting the inflow amount of the exhaust gas introduced from the biogas power generation device 6 . Note that the exhaust gas introduction path 62 may be configured by, for example, piping.

また、藻類培養装置１０は、排ガス導入路６２から最も離れた位置、たとえば半周離れた位置に排ガス排出路６３を有する。排ガス排出路６３は、透光カバー３０と培養液８との間の空間７に充満したＣＯ２、および、藻類が光合成により生産したＯ２を外部へ排出する。排ガス排出路６３は、排ガス導入路６２に対して対角線上に設けられる。排ガス排出路６３は、藻類培養装置１０内の透光カバー３０と培養液８との間の空間７に接する藻類培養槽１１の側壁１３に設けられる排ガス排出口２４を有する。また、排ガス排出路６３には、排ガスの排出量を調節する排ガス排出口２４が設けられていてもよい。 Further, the algae culture apparatus 10 has an exhaust gas discharge path 63 at the farthest position from the exhaust gas introduction path 62, for example, at a position halfway away. The exhaust gas discharge path 63 discharges to the outside CO 2 filled in the space 7 between the translucent cover 30 and the culture solution 8 and O 2 produced by algae through photosynthesis. The exhaust gas discharge path 63 is provided diagonally with respect to the exhaust gas introduction path 62 . The exhaust gas discharge path 63 has an exhaust gas discharge port 24 provided in the side wall 13 of the algae culture tank 11 in contact with the space 7 between the translucent cover 30 and the culture solution 8 in the algae culture apparatus 10 . Further, the exhaust gas discharge passage 63 may be provided with an exhaust gas discharge port 24 for adjusting the discharge amount of the exhaust gas.

排ガス排出路６３を、排ガス導入路６２から最も離れた位置に設けることで、透光カバー３０と培養液８との間の空間７に効率よくＣＯ２が充満するため、培養液８の藻類にＣＯ２を均等に供給することができる。また、導入されるＣＯ２はバイオガス発電装置６からの排ガスであるため、安定して供給することができるとともにコストを大幅に削減することができる。 By providing the exhaust gas discharge path 63 at the farthest position from the exhaust gas introduction path 62, the space 7 between the translucent cover 30 and the culture solution 8 is efficiently filled with CO 2 , so that the algae in the culture solution 8 CO2 can be supplied evenly. In addition, since the CO 2 to be introduced is the exhaust gas from the biogas power generator 6, it can be stably supplied and the cost can be greatly reduced.

図１に示すように、藻類培養槽１１は、メタン発酵槽５と藻類培養槽１１を連結し、メタン発酵槽５から排出された消化液を藻類培養槽１１へ導入する消化液導入流路５３を有する。消化液導入流路５３は、藻類培養槽１１に設けられ、メタン発酵槽５からの消化液を導入する消化液導入口２２を有する。 As shown in FIG. 1 , the algae culture tank 11 connects the methane fermentation tank 5 and the algae culture tank 11 , and introduces the digestive liquid discharged from the methane fermentation tank 5 into the algae culture tank 11 . have The digestive fluid introduction channel 53 is provided in the algae culture tank 11 and has a digestive fluid introduction port 22 for introducing the digestive fluid from the methane fermentation tank 5 .

また、藻類培養槽１１は、メタン発酵槽５と藻類培養槽１１を連結し、藻類培養槽１１内の培養液８をメタン発酵槽５へ送り出す培養液排出流路５２を有する。培養液排出流路５２は、培養液８をメタン発酵槽５へ送り出し、藻類培養槽１１の側壁１３または底壁１２に設けられる培養液排出口２１を有する。培養液排出口２１は、消化液導入口２２の上流位置に設けられる。培養液排出流路５２および消化液導入流路５３は、たとえば配管などで構成されていてもよい。なお、培養液排出流路５２を流れる流量と消化液導入流路５３を流れる流量は、流量計により管理されていることが好ましい。 The algae culture tank 11 also has a culture solution discharge flow path 52 that connects the methane fermentation tank 5 and the algae culture tank 11 and sends out the culture solution 8 in the algae culture tank 11 to the methane fermentation tank 5 . The culture solution discharge channel 52 sends the culture solution 8 to the methane fermentation tank 5 and has a culture solution discharge port 21 provided in the side wall 13 or the bottom wall 12 of the algae culture tank 11 . The culture fluid outlet 21 is provided upstream of the digestive fluid inlet 22 . The culture fluid discharge channel 52 and the digestive fluid introduction channel 53 may be configured by, for example, piping. In addition, it is preferable that the flow rate flowing through the culture fluid discharge channel 52 and the flow volume flowing through the digestive fluid introduction channel 53 be controlled by a flow meter.

藻類培養槽１１は、メタン発酵槽５から導入された消化液に含まれるアンモニアを、藻類培養槽１１で循環する過程で消費させ、アンモニア濃度を低減させた後に、培養液８をメタン発酵槽５へ返送する。これにより、排水処理にコストのかかる消化液（廃液）をメタン発酵槽５で再利用することができる。この場合、培養液排出口２１から送り出される培養液８は、藻類を含んでいるためメタン発酵のバイオマス原料として利用することができる。また、培養液８は、メタン発酵槽５に投入される原料である有機性廃棄物の希釈水として利用することができる。 The algae culture tank 11 consumes the ammonia contained in the digestive fluid introduced from the methane fermentation tank 5 in the process of circulating in the algae culture tank 11, and after reducing the ammonia concentration, the culture solution 8 is transferred to the methane fermentation tank 5. send it back to As a result, the digestive juice (waste liquid), which is costly for wastewater treatment, can be reused in the methane fermentation tank 5 . In this case, the culture solution 8 sent out from the culture solution outlet 21 contains algae and can be used as a biomass raw material for methane fermentation. In addition, the culture solution 8 can be used as diluting water for organic waste, which is a raw material to be put into the methane fermentation tank 5 .

次に、図１を参照して、本実施の形態に係る藻類培養装置１０を利用した排ガス利用システム１の動作について説明する。 Next, operation of the exhaust gas utilization system 1 using the algae culture apparatus 10 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

有機性廃棄物をメタン発酵槽５に供給すると、メタン発酵槽５でバイオガスが発生するとともに、消化液が排出される。この消化液は消化液導入流路５３に導かれて藻類培養槽１１内に供給され、藻類の栄養分として利用される。藻類培養槽１１で培養された培養液８は、培養液排出口２１から培養液排出流路５２に導かれてメタン発酵槽５へ送り込まれる。また、メタン発酵槽５で発生したバイオガスは、バイオガス供給通路５１に導かれて、バイオガス発電装置６に供給される。供給されたバイオガスを利用して、バイオガス発電装置６で発電を行うと、電気と熱が発生するとともに、排ガスが排出される。電気は売電され、廃熱は温水循環路１９に導かれ、排ガスのＣＯ２は排ガス導入路６２に導かれる。 When the organic waste is supplied to the methane fermentation tank 5, biogas is generated in the methane fermentation tank 5 and digestive fluid is discharged. This digestive juice is introduced into the digestive fluid introduction channel 53 and supplied into the algae culture tank 11, where it is used as a nutrient for the algae. The culture solution 8 cultured in the algae culture tank 11 is guided from the culture solution discharge port 21 to the culture solution discharge channel 52 and sent to the methane fermentation tank 5 . Also, the biogas generated in the methane fermentation tank 5 is guided to the biogas supply passage 51 and supplied to the biogas power generator 6 . When the biogas power generator 6 generates electricity using the supplied biogas, electricity and heat are generated, and exhaust gas is discharged. The electricity is sold, the waste heat is led to the hot water circulation path 19, and the CO 2 in the exhaust gas is led to the exhaust gas introduction path 62.

廃熱は、温水導入路１８を介して温水循環路１９内を循環する液体を昇温し、藻類培養槽１１内の培養液８を加温する。排ガスのＣＯ２は、透光カバー３０と培養液８との間の空間７に導入され、培養液８中に含まれる藻類全体に十分なＣＯ２を供給し、排ガス排出路６３で排出される。 The waste heat raises the temperature of the liquid circulating in the hot water circulation path 19 through the hot water introduction path 18 and heats the culture solution 8 in the algae culture tank 11 . The CO 2 in the exhaust gas is introduced into the space 7 between the translucent cover 30 and the culture solution 8, supplies sufficient CO 2 to the entire algae contained in the culture solution 8, and is discharged through the exhaust gas discharge path 63. .

このように、藻類培養槽１１内の培養液８に導入された消化液は、藻類の培養に利用された後培養液排出流路５２に導かれるため、排水処理を行わずに、再利用することができる。廃熱により温水循環路１８，１９内を流れる液体が昇温されるため、培養液８を加温することができる。排ガスのＣＯ２が透光カバー３０と培養液８との間の空間７に導入されることで、十分なＣＯ２を供給することが可能になり、藻類の培養効率を向上することができる。 In this way, the digestive fluid introduced into the culture solution 8 in the algae culture tank 11 is used for culturing algae and then guided to the culture solution discharge channel 52, so that it can be reused without performing wastewater treatment. be able to. Since the waste heat raises the temperature of the liquid flowing through the hot water circulation paths 18 and 19, the culture solution 8 can be heated. By introducing the CO 2 of the exhaust gas into the space 7 between the translucent cover 30 and the culture solution 8, it becomes possible to supply a sufficient amount of CO 2 , thereby improving algae culture efficiency.

なお、本実施の形態では、藻類培養装置１０を排ガス利用システム１として用いたが、藻類培養装置１０をユニット化し、藻類培養装置１０を単体として提供してもよい。また、排ガスを利用できる施設、たとえば火力発電所、ゴミ焼却施設などに藻類培養装置１０を設けてもよい。さらに、藻類培養槽１１は、平面視略楕円形状の培養槽の中央部に空洞を設けたが、中央部に仕切板を設けることで培養液が循環するようにしてもよいし、攪拌機２０等を設けないプール型の培養槽であってもよい。 In the present embodiment, the algae culture apparatus 10 is used as the exhaust gas utilization system 1, but the algae culture apparatus 10 may be unitized and the algae culture apparatus 10 may be provided as a single unit. Alternatively, the algae culture apparatus 10 may be installed in facilities that can use exhaust gas, such as thermal power plants and garbage incineration facilities. Furthermore, although the algae culture tank 11 has a cavity in the central portion of the substantially elliptical culture tank in plan view, a partition plate may be provided in the central portion to allow the culture solution to circulate. It may be a pool-type culture tank in which no is provided.

今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。 The embodiments disclosed this time are illustrative in all respects and should be considered not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the scope of the claims rather than the above description, and is intended to include all modifications within the scope and meaning equivalent to the scope of the claims.

１ 排ガス利用システム、５ メタン発酵槽、６ バイオガス発電装置、７ 空間、８ 培養液、１０ 藻類培養装置、１１ 藻類培養槽、１２ 底壁、１３ 側壁、１４ 縁部、１５ 断熱層、１６ 側面、１７ 底面、１８ 温水導入路、１９ 温水循環路、２０ 攪拌機、２１ 培養液排出口、２２ 消化液導入口、２３ 排ガス導入口、２４ 排ガス排出口、３０ 透光カバー、４１ パッキン、４２ ボルト、４３ ナット、４４ ガスケット、５１ バイオガス供給通路、５２ 培養液排出流路、５３ 消化液導入流路、６２ 排ガス導入路、６３ 排ガス排出路。 1 exhaust gas utilization system, 5 methane fermentation tank, 6 biogas power generation device, 7 space, 8 culture solution, 10 algae culture device, 11 algae culture tank, 12 bottom wall, 13 side wall, 14 edge, 15 heat insulation layer, 16 side , 17 bottom surface, 18 hot water introduction path, 19 hot water circulation path, 20 stirrer, 21 culture fluid outlet, 22 digestive fluid inlet, 23 exhaust gas inlet, 24 exhaust gas outlet, 30 translucent cover, 41 packing, 42 bolt, 43 nut, 44 gasket, 51 biogas supply passage, 52 culture fluid discharge passage, 53 digestive fluid introduction passage, 62 exhaust gas introduction passage, 63 exhaust gas discharge passage.

Claims (5)

上面開放型の藻類培養槽と、
前記藻類培養槽の上面を覆う透光カバーと、
バイオガス発電装置からの排ガスを、前記藻類培養槽内の培養液と前記透光カバーとの間の空間に導入し、前記空間内に排ガスを充満させる排ガス導入路とを備える、藻類培養装置。 an open-top algae culture tank;
a translucent cover covering the upper surface of the algae culture tank;
An algae culture apparatus, comprising: an exhaust gas introduction path for introducing exhaust gas from a biogas power generation apparatus into a space between the culture solution in the algae culture tank and the translucent cover to fill the space with the exhaust gas . 前記藻類培養槽は、レースウェイ型培養槽である、請求項１に記載の藻類培養装置。 The algae culture apparatus according to claim 1, wherein the algae culture tank is a raceway type culture tank. 前記藻類培養槽は、前記バイオガス発電装置の排ガスによって昇温された温水を培養液の加温に利用するための温水循環路を含む、請求項１または２に記載の藻類培養装置。 The algae culture apparatus according to claim 1 or 2, wherein the algae culture tank includes a hot water circulation path for using hot water heated by exhaust gas from the biogas power generation apparatus to heat the culture solution. 前記藻類培養槽を形成する壁は、断熱層を含む、請求項１～３のいずれかに記載の藻類培養装置。 The algae culture apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the wall forming the algae culture tank includes a heat insulating layer. 前記藻類培養槽は、メタン発酵槽からの消化液を導入する消化液導入口と、培養液をメタン発酵槽へ送り出す培養液排出口とを含む、請求項１～４のいずれかに記載の藻類培養装置。 The algae according to any one of claims 1 to 4, wherein the algae culture tank includes a digestive fluid inlet for introducing digestive fluid from the methane fermenter and a culture fluid outlet for sending the culture fluid to the methane fermenter. culture equipment.
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