JP2020174534A - バイオガスの生成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】バイオガスを安価に生成させること。【解決手段】嫌気性バイオガス生成菌を用いるバイオガスの生成方法であって、バイオガス生成菌を含む地下水層の地下水を、空気中の酸素が混入しないように汲み上げる汲み上げ工程と、汲み上げた地下水に、バイオガス生成菌が分解によってガスを生成可能な特定有機物を低酸素雰囲気において混合する混合工程と、特定有機物が混合された地下水を、空気中の酸素が混入しないように地下水層に戻す環流工程と、環流工程の実施から、バイオガス生成菌に対応した所定の発生期間が経過した後に、地下水層からバイオガスを取り出すバイオガス取出工程と、を含む。【選択図】図３

Description

本発明は、バイオガスの生成方法に関する。

従来、水素ガスを生成する水素生成菌やメタンガスを生成するメタン生成菌等のガス生成菌を使用して生物由来のバイオガスを生成する生成方法としては、ガス生成菌をガス生成菌が分解可能な有機物が溶解した溶液と混合し、該混合した液体をガス生成菌がガスを発生可能な適温に一定期間に亘って保持してバイオガスを発生させるものがある（例えば、特許文献１、２参照）。

特開２００５−２００２８３号公報 特開２００６−０２１１３０号公報

しかしながら、特許文献１、２にあっては、有機物が溶解した液体に加えるガス生成菌自体を入手して適切な温度管理等を実施して培養する必要があるとともに、ガス生成菌を混合した液体も、ガス生成菌がガスを発生するのに適したな環境、例えば、ガス生成菌が嫌気性であれば、嫌気性の条件を満たす嫌気性環境や、ガス生成菌が活発に動作する適温環境に一定期間に亘って保持しなければならず、これらガス生成菌の入手や培養、並びにガスの発生に適したな環境とするための労力やエネルギーが必要となることから、得られるバイオガスが高価なものになってしまうという問題があった。

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、安価にバイオガスを生成することのできるバイオガスの生成方法を提供することを目的とする。

上記した問題を解決するために、本発明の請求項１のバイオガスの生成方法は、
嫌気性雰囲気においてバイオガスを生成するバイオガス生成菌を用いるバイオガスの生成方法であって、
バイオガス生成菌を含む地下水層の地下水を、空気中の酸素が混入しないように汲み上げる汲み上げ工程と、
前記汲み上げ工程にて汲み上げた地下水に、空気中の酸素濃度よりも低い所定の酸素濃度以下の低酸素雰囲気において、該地下水に含まれるバイオガス生成菌が分解によってガスを生成可能な特定有機物を混合する混合工程と、
前記混合工程において前記特定有機物が混合された地下水を、空気中の酸素が混入しないように前記地下水層に戻す環流工程と、
前記環流工程の実施から、バイオガス生成菌に対応した所定の発生期間が経過した後に、前記地下水層からバイオガスを取り出すバイオガス取出工程と、
を含む
ことを特徴としている。
この特徴によれば、地下水層からバイオガス生成菌を含む地下水を汲み上げるのでバイオガス生成菌を入手する必要がないとともに、該バイオガス生成菌が死滅したり減少したりしないように低酸素雰囲気において有機物を混合した地下水を元の地下水層に戻すことによりバイオガス生成菌によるバイオガスの生成が行われるため、地上においてバイオガス生成菌がバイオガスを生成可能な環境を維持するためのコストを低減できるので、安価にバイオガスを生成することができる。

本発明の請求項２のバイオガスの生成方法は、請求項１に記載のバイオガスの生成方法であって、
前記混合工程後における地下水の前記特定有機物の濃度よりも高い高濃度にて該特定有機物が混合された高濃度液体を脱気する脱気工程を含み、
前記混合工程においては、前記脱気工程にて脱気された高濃度液体を使用して前記特定有機物の混合を行う
ことを特徴としている。
この特徴によれば、酸素を含む特定有機物の混合によって、バイオガス生成菌が死滅したり減少したりすることを防ぐことができる。

本発明の請求項３のバイオガスの生成方法は、請求項１または２に記載のバイオガスの生成方法であって、
前記汲み上げ工程と前記混合工程と前記環流工程とを、繰り返し行い、
繰り返し毎に、前記混合工程にて混合する前記特定有機物の体積濃度を漸増させる
ことを特徴としている。
この特徴によれば、一度に高濃度の特定有機物が混合されることで、バイオガス生成菌が処理しきれない特定有機物によって、バイオガス生成菌以外の他の菌が地下水層に発生してバイオガスの生成に悪影響が生じてしまうことを防ぐことができる。

本発明の請求項４のバイオガスの生成方法は、請求項１〜３のいずれかに記載のバイオガスの生成方法であって、
前記汲み上げ工程にて汲み上げてバイオガスを取り出した地下水を、前記混合工程と前記環流工程によって再処理する
ことを特徴としている。
この特徴によれば、特定有機物の存在によって増殖したバイオガス生成菌を再利用して効率良くバイオガスを生成することができる。

本発明の請求項５のバイオガスの生成方法は、請求項１〜４のいずれかに記載のバイオガスの生成方法であって、
前記バイオガス生成菌が、水素ガス生成菌またはメタンガス生成菌である
ことを特徴としている。
この特徴によれば、産業的に利用価値の高い水素ガスまたはメタンガスを安価に生成することができる。

本発明の請求項６のバイオガスの生成方法は、請求項１〜５のいずれかに記載のバイオガスの生成方法であって、
前記特定有機物が、食物残渣から抽出されたグルコースである
ことを特徴としている。
この特徴によれば、バイオガスの発生に必要な高品質な特定有機物を安価に入手することができる。

尚、本発明は、本発明の請求項に記載された発明特定事項のみを有するものであって良いし、本発明の請求項に記載された発明特定事項とともに該発明特定事項以外の構成を有するものであっても良い。

バイオガス生成システムの構成を示す図である。 バイオガス生成システムにおける有機物混合装置の構成を示す図である。 バイオガス生成システムにおけるバイオガスの生成方法の工程を示す図である。

本発明に係るバイオガスの生成方法を実施するための実施形態を以下に説明する。
（実施形態）

図１は、本実施形態のバイオガス生成システムの構成を示す図であり、図２は、バイオガス生成システムにおける有機物混合装置の構成を示す図であり、図３は、バイオガス生成システムにおけるバイオガスの生成方法の工程を示す図である。

地中には、図１に示すように、嫌気性水素生成菌を含有する地下水層や嫌気性メタン生成菌を含有する地下水層を有する有機物付加帯地域、例えば、嫌気性水素生成菌や嫌気性メタン生成菌が活性化する３０〜８５℃程度の地下水を有する温泉地等の地域がある。一般的に、嫌気性水素生成菌が活性化する温度は６０℃前後であり、嫌気性メタン生成菌が活性化する温度である４５℃前後よりも高いことから、嫌気性水素生成菌を含有する地下水層は、嫌気性メタン生成菌を含有する地下水層よりも深い場合が多い。尚、図１では、嫌気性水素生成菌を含有する地下水層は、嫌気性メタン生成菌を含有する地下水層が個別の地下水層である形態を例示しているが、地下水層の幅が大きい場合には、例えば、温度の高い上層が嫌気性水素生成菌を有する層となり、温度の低い下層が嫌気性メタン生成菌を有する層となるように、単一の地下水層で構成されている場合もある。

尚、図１では、嫌気性水素生成菌を含有する地下水層と嫌気性メタン生成菌を含有する地下水層との２つの地下水層を有する地域を例示しているが、これらの地下水層のいずれか一方のみの地下水層を有する地域であってもよい。

これら嫌気性水素生成菌としては、例えば、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ属、Ｅｎｔｅｒｏｂａｃｔｅｒ属、或いは、鹿児島県小宝島の温泉から発見されたＴｈｅｒｍｏｃｏｃｃｕｓ ｋｏｄａｋａｒａｅｎｓｉｓなどが例示され、嫌気性メタン生成菌としては、Ｍｅｔｈａｎｏｂａｃｔｅｒｉａｌｅｓ，Ｍｅｔｈａｎｏｍｉｃｒｏｂｉａｌｅｓ，Ｍｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａｌｅｓ等が例示され、上記した嫌気性水素生成菌は、グルコース１モルから２モルのピルビン酸を生成する過程で２モルの水素を生産し，さらにピルビン酸から２モルの酢酸を生成する過程でさらに２ モルの水素を生産するため、１モルのグルコースから合計４モル（約９０リットル）の水素を生成可能である。

これら嫌気性水素生成菌を含有する地下水層と嫌気性メタン生成菌を含有する地下水層との２つの地下水層を有する地域に設けられる本実施形態のバイオガス生成システム１は、図１に示すように、主に、第１井戸装置２、第２井戸装置３、ガス取出装置４、有機物混合装置５から構成されている。尚、第１井戸装置２と第２井戸装置３との距離は、地形、地下水層の規模等に応じて、適宜に決定すればよいが、例えば、気密性等の観点から、１０ｍから１００ｍの範囲とすればよい。

第１井戸装置２には、気密性が高いギアポンプ等からなるポンプＰが設けられているともに、該ポンプＰに、地中の嫌気性水素生成菌を含有する地下水層に延びる気密性の高い第１地中管１１や嫌気性メタン生成菌を含有する地下水層に延びる気密性の高い第２地中管１２が接続されており、第１井戸装置２よって、第１地中管１１または第２地中管１２を通じて、各地下水層から、嫌気性水素生成菌を含有する地下水や、嫌気性メタン生成菌を含有する地下水を、空気中の酸素が混入して地下水の酸素濃度が上昇することなく地上に汲み出すことができるようになっている。

また、第２井戸装置３にも気密性が高いギアポンプ等からなるポンプＰが設けられているともに、第１井戸装置２と同様に、地中の嫌気性水素生成菌を含有する地下水層に延びる気密性の高い第３地中管２１や嫌気性メタン生成菌を含有する地下水層に延びる気密性の高い第４地中管２２がポンプＰに接続されており、各地下水層から、嫌気性水素生成菌を含有する地下水や、嫌気性メタン生成菌を含有する地下水を、空気中の酸素が混入して地下水の酸素濃度が上昇することなく地上に汲み出すことができるようになっているとともに、有機物混合装置５にて特定有機物であるグルコースが添加（混合）された混合地下水を、空気中の酸素が混入しないように各地下水層に送り込むことができるようになっている。尚、ポンプＰは、空気中の酸素が混入せずに地下水を汲み上げたり、地下水層に送りこむことができるものであれば、どのようなポンプであってもよい。

第１井戸装置２と第２井戸装置３との間には、第１井戸装置２にて汲み上げた地下水が供給配管６を介して供給されて、該地下水から嫌気性水素生成菌によって生成された水素ガスや嫌気性メタン生成菌によって生成されたメタンガス等のバイオガスを含有する地下水ガスを取り出すためのガス取出装置４と、ガス取出装置４から供給配管７介して供給された地下水に、特定有機物であるグルコースを添加（混合）するための有機物混合装置５が設けられており、有機物混合装置５によってグルコースが添加（混合）された混合地下水が、第２井戸装置３に供給されて、第２井戸装置３から、第３地中管２１や第４地中管２２を通じて、各地下水層に混合地下水が環流されるようになっている。

尚、第１井戸装置２と第２井戸装置３には、ポンプＰに接続された排出管Ｇが設けられており、該排出管Ｇを通じて、汲み上げた地下水を外部に排出できるようになっている。

つまり、第１井戸装置２においては、汲み上げた地下水がガス取出装置４の処理量を超える場合等に、排出管Ｇを介して排出できるようになっている。また、第２井戸装置３でも、ポンプＰを逆回転させて、第１井戸装置２と同様に地下水を汲み上げて排出管Ｇを介して排出することで、第３地中管２１や第４地中管２２の内部を、酸素をほぼ含まない地下水にて満たされた状態とした後、ポンプＰを正回転させて、グルコースが添加（混合）された混合地下水を環流させることで、第３地中管２１や第４地中管２２の内部に存在する空気（酸素）が、各地下水層に送り込まれて、各地下水層の嫌気性水素生成菌や嫌気性メタン生成菌の活性が低下したり、或いは、部分的に死滅して嫌気性水素生成菌や嫌気性メタン生成菌の単位体積中の量が低下してしまうことを防ぐことができるようになっている。

ガス取出装置４には、第１井戸装置２によって汲み上げられた地下水が供給されて、該地下水に含まれる水素ガスやメタンガス等の地下水ガスが取り出される。これら地下水ガスは、ガスが単離しているのではなく、多くは、地下水に溶解した状態で地下水に含まれているので、これら地下水に溶解している地下水ガスを、本実施形態では、汲み上げた地下水を減圧することによって取り出す装置を使用しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、地下水ガスを効果的に取り出すことができるものであれば、減圧以外の手法による装置であってもよい。

尚、ガス取出装置４においては、第１井戸装置２によって汲み上げられた地下水から必ず地下水ガスを取り出す必要はなく、例えば、混合地下水を最初に環流する場合等においては、地下水ガスを取り出さずに有機物混合装置５に供給することもできる。

次に、ガス取出装置４を通過した地下水にグルコースを添加（混合）する有機物混合装置５について、図２を用いてより詳細に説明する。本実施形態の有機物混合装置５は、図２に示すように、抽出タンク４１、濾過装置４９、脱気用タンク４２、脱気装置４３を有している。

抽出タンク４１は、食物残渣であるジャガイモ皮Ｚからグルコース（でんぷん）を抽出するためのタンクであり、その上部には、ジャガイモ皮Ｚを投入するための投入口５５と、抽出タンク４１内において回転する攪拌翼を回転駆動するための駆動モータ５６とが設けられている。そして、抽出タンク４１の上部側面には、ガス取出装置４を通過した地下水が供給される供給配管７から分岐した分岐管４４が連結されており、分岐管４４上に設けられている供給バルブ４７を開くことによって、該分岐管４４を通じて地下水が抽出タンク４１内に供給されるようになっている。

尚、投入口５５から投入されるジャガイモ皮Ｚは、付着している菌が嫌気性水素生成菌や嫌気性メタン生成菌に悪影響を及ぼさないように、予め紫外線等によって滅菌処理したものを使用している。

また、抽出タンク４１には、グルコースを抽出した後のジャガイモ皮Ｚを排出するための排出口５８が、底面中央部に設けられているとともに、下方部の側面には、抽出によってグルコースを高濃度に含有する地下水（以下、マスターバッチ地下水と称する）を排出するための排出管４５が接続されているとともに、該排出管４５の他方端は、脱気用タンク４２に接続されていて、マスターバッチ地下水が脱気用タンク４２に供給されるようになっている。

尚、排出管４５の経路上には、濾過装置４９並びにバルブ４９’が設けられており、マスターバッチ地下水に含まれるジャガイモ皮Ｚの小片等の非溶解性の異物が濾過によって除去され、これら濾過されたマスターバッチ地下水が脱気用タンク４２に供給される。

脱気用タンク４２の上部には、脱気装置４３が連結管５０、５１を介して接続されており、脱気用タンク４２内に供給されたマスターバッチ地下水に含まれる空気（特には酸素）が、バルブ４９’を閉じた状態にて減圧によって除去された後、脱気用タンク４２内に、酸素を含まない窒素ガスが供給されて低酸素雰囲気に保たれる。尚、窒素ガスを供給するのは、脱気用タンク４２内が減圧されたままの状態では、バルブ４８を開放しても、脱気用タンク４２内部のマスターバッチ地下水を、供給配管７を流れる地下水に、良好に添加、混合することができないからである。

脱気装置４３によって脱気されて低酸素雰囲気に保たれた脱気用タンク４２内部のマスターバッチ地下水は、バルブ４８の開放によって注入管４６を流下して、供給配管７を通過する地下水に添加される。尚、図２には、図示していないが、これらマスターバッチ地下水の添加を安定して行うようにするために、注入管４６上に定量吐出装置が設けられており、一定時間に一定量のマスターバッチ地下水が供給配管７を通過する地下水に添加されるようになっている。また、供給配管７には一定流量の地下水が流れている。

次に、本実施形態のバイオガス生成システムを用いたバイオガス生成方法の工程について、図３を用いて説明する。

バイオガス生成システムを用いたバイオガス生成方法は、図３に示すように、地下水汲上工程、有機物混合工程、混合地下水環流工程、バイオガス生成工程、バイオガス取り出し工程を含む。

地下水汲上工程は、第１井戸装置２によって第１地中管１１または第２地中管１２を通じて嫌気性水素生成菌を含有する地下水または嫌気性メタン生成菌を含有する地下水を各地下水層から汲み上げて、ガス取出装置４に供給する工程である。尚、汲み上げは、第１地中管１１または第２地中管１２のいずれか一方のみを使用する。以下の説明においては、説明を簡潔化するために、嫌気性水素生成菌の場合について説明するが、嫌気性メタン生成菌の場合は、第２地中管１２や第４地中管２２を使用する点が異なるだけであり、他の内容については嫌気性水素生成菌の場合と同様である。

尚、これら汲み上げ工程は、第１井戸装置２に設けられているポンプＰによって行われるので、空気中の酸素が地下水に混入することはない。

有機物混合工程は、有機物混合装置５に供給された地下水に特定有機物であるグルコースを添加（混合）する工程である。この有機物混合工程は、バイオガス生成行程を経ていない場合においては、図３に示すように、ガス取出装置４によってバイオガスの取出工程が行われていない地下水、つまり、ガス取出装置４を通過した地下水に対して実行されるが、バイオガス生成行程を経た後においては、ガス取出装置４によってバイオガスが取出された地下水に対して実行される。

尚、有機物混合工程においては、前述したように、地下水に食物残渣であるジャガイモ皮Ｚを投入・攪拌し、該ジャガイモ皮Ｚからセルロースを抽出した後、該地下水を濾過、脱気して生成されたマスターバッチ地下水を使用して、セルロースの添加（混合）が行われる。このように、セルロースを抽出するための用水として、もともと、酸素濃度が著しく低い地下水を用いることで、用水を個別に用意する場合に比較してコストを抑えることができる。

混合地下水環流工程は、有機物混合工程によってグルコースが添加（混合）された地下水を、第２井戸装置３と第３地中管２１（嫌気性メタン生成菌の場合は第４地中管２２）を通じて地下水層に環流させる。この際、第２井戸装置３のポンプＰによって、地下水が攪拌されることで、添加されたグルコースの濃度が均質化される。

尚、混合地下水環流工程の開始時においては、前述したように、第３地中管２１や第４地中管２２の内部が地下水にて満たされるように、第２井戸装置３のポンプＰを逆回転させる処理等を実行する。

バイオガス生成行程は、グルコースが添加（混合）されて地下水層に環流された地下水を所定の生成期間、地下水層に放置して、嫌気性水素生成菌や嫌気性メタン生成菌によってバイオガスである水素ガスやメタンガスを生成させる工程であり、これら放置する生成期間は、地下水層の温度や、地下水に含まれる嫌気性水素生成菌や嫌気性メタン生成菌の種類等に応じて決定すればよいが、例えば、地上において嫌気性水素生成菌や嫌気性メタン生成菌にグルコースを添加（混合）してバイオガスを生成する期間、例えば、嫌気性水素生成菌であれば、地下水温が比較的高温であれば１〜７日、地下水温が比較的低温であれば３〜１４日とすればよく、嫌気性メタン生成菌であれば、地下水温が比較的高温であれば７〜２０日、地下水温が比較的低温であれば２週間〜６０日等とすればよい。

バイオガス生成行程において生成期間が経過した後、再度、地下水を汲み上げる地下水汲上工程を実行して、地下水を汲み上げる。

そして、地下水汲上工程にて汲み上げた地下水をガス取出装置４に供給して、バイオガスである水素ガスやメタンガスを地下水から取り出す（バイオガス取り出し工程）。

尚、これらバイオガス取り出し工程によってバイオガスが取り出された地下水は、バイオガス生成行程において増殖した嫌気性水素生成菌や嫌気性メタン生成菌を含むので、これら増殖した嫌気性水素生成菌や嫌気性メタン生成菌を再利用することで、効力良く、バイオガスを生成できることから、再度、有機物混合装置５に供給して有機物混合工程を行ってグルコースを添加（混合）する。

この場合において単位体積（１リットル）の地下水に添加（混合）するグルコースの量（重量）、すなわち、添加（混合）後の地下水におけるグルコースの濃度（体積濃度）は、最初に添加したグルコースの量（重量）に対応する濃度よりも、高い濃度となるようにする。つまり、初回に汲み上げられた地下水における嫌気性水素生成菌や嫌気性メタン生成菌の単位体積当りの菌数は、グルコースの添加による増殖がないので比較的少ない。そのため、これら単位体積当りの菌数が比較的少ない地下水に多量のグルコースを添加して高濃度としても、該グルコースを菌が分解できず、余剰の未分解のグルコースが発生して、これら未分解のグルコースが他の細菌の増殖を招いて、嫌気性水素生成菌や嫌気性メタン生成菌の活性が低下してしまう畏れがある。よって、最初は、比較的低いグルコースの濃度（体積濃度）、例えば、１〜３ｇ／Ｌとし、バイオガス生成行程を経過した回数に応じて、順次、グルコースの濃度（体積濃度）を、例えば、前回の２倍程度に高めていくことで、未分解のグルコースによる影響を抑えつつ、増殖した嫌気性水素生成菌や嫌気性メタン生成菌により効率良くバイオガスを生成することができるようになる。

尚、バイオガス生成行程の生成期間は、嫌気性水素生成菌や嫌気性メタン生成菌の単位体積当りの菌数の増加に応じて、回数が増加するに従い短くすることも可能である。

以上、本実施形態によれば、地下水層からバイオガス生成菌である嫌気性水素生成菌や嫌気性メタン生成菌を含む地下水を汲み上げるので、嫌気性水素生成菌や嫌気性メタン生成菌を別途入手する必要がないとともに、該嫌気性水素生成菌や嫌気性メタン生成菌が死滅したり減少したりしないように低酸素雰囲気において有機物を混合した地下水を元の地下水層に戻すことにより嫌気性水素生成菌や嫌気性メタン生成菌によるバイオガスである水素ガスやメタンガスの生成が行われるため、地上において嫌気性水素生成菌や嫌気性メタン生成菌が水素ガスやメタンガスを生成可能な温度や低酸素環境を維持するためのコストを低減できるので、安価にバイオガスである水素ガスやメタンガスを生成することができる。

また、本実施形態によれば、特定有機物であるグルコースを高濃度にて含有するマスターバッチ地下水を脱気して地下水へのグルコースの添加（混合）を行うので、酸素を含むグルコースの混合によって、嫌気性水素生成菌や嫌気性メタン生成菌が死滅したり減少したりすることを防ぐことができる。

また、本実施形態によれば、地下水汲上工程にて汲み上げてバイオガス取り出し工程を行った地下水に、再度、有機物混合工程にてグルコースを混合したのち、混合地下水環流工程により地下水層に環流させることを繰り返すとともに、これら繰り返し毎に、特定有機物の体積濃度を漸増させているので、一度に高濃度のグルコース（特定有機物）が混合されることで、嫌気性水素生成菌や嫌気性メタン生成菌が処理しきれないグルコース（特定有機物）によって、嫌気性水素生成菌や嫌気性メタン生成菌以外の他の菌が地下水層に発生して嫌気性水素生成菌や嫌気性メタン生成菌の活性が低下して水素ガスやメタンガスの生成に悪影響が生じてしまうことを防ぐことができるとともに、グルコース（特定有機物）の添加によって増殖した嫌気性水素生成菌や嫌気性メタン生成菌を再利用して効率良く水素ガスやメタンガスを生成することもできる。

また、本実施形態によれば、食物残渣であるジャガイモ皮Ｚからグルコース（特定有機物）を抽出しているので、水素ガスやメタンガスの生成に必要な高品質なグルコース（特定有機物）を安価に入手することができる。

以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。

例えば、上記実施形態では、バイオガスを取り出した地下水に再度、グルコース（特定有機物）を添加して地下水層に環流することで、増殖したバイオガス生成菌を効果的に利用できるようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、これらバイオガスを取り出した地下水にグルコース（特定有機物）を添加することなく地下水層に環流するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、地下水汲上工程と有機物混合工程と混合地下水環流工程とをバイオガス生成工程の前に１度のみ実行する形態を例示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、バイオガス生成工程の前に、地下水汲上工程と有機物混合工程と混合地下水環流工程とを複数回に分けて実行するようにしてもよく、この場合にあっても、グルコース（特定有機物）の濃度を、初回＜２回目＜３回目…のように、漸増させるようにすることが好ましい。

また、上記実施形態では、セルロースを、食物残渣であるジャガイモ皮Ｚから抽出する形態を例示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、これらセルロースを、他の食物残渣から抽出してもよいし、食物残渣以外から抽出したものであってもよい。

また、上記実施形態では、特定有機物をセルロースとした形態を例示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、特に嫌気性メタン生成菌の場合にあってはこれら特定有機物を、下水処理汚泥から抽出した有機物の単体、或いは、セルロースと下水処理汚泥から抽出した有機物の混合物としてもよく、バイオガス生成菌がバイオガスを生成可能であって、地下水に溶解または沈降しないように分散できるものが好ましく、これらから適宜に１または複数を選択することができる。但し、これら下水処理汚泥から抽出した有機物については、種々の雑菌が付着していることから、これら雑菌を除去した上で地下水に添加（混合）することが好ましい。

また、上記実施形態では、水素ガス生成菌またはメタンガス生成菌を例示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、これら水素ガス生成菌またはメタンガス生成菌以外のバイオガス生成菌であってもよい。

また、上記実施形態では、図１や図２において、流量計や濃度計等の計測装置を図示していないが、これらの計測装置を設けて、ガスの含有量やバイオガス生成菌の菌量や特定有機物の濃度を測定しながら調整、制御するようにしてもよいことは言うまででもない。
また、上記実施形態では、第１井戸装置２において、嫌気性水素生成菌を含有する地下水または嫌気性メタン生成菌を含有する地下水のいずれかを汲み上げるようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、嫌気性水素生成菌および嫌気性メタン生成菌のいずれも含まないとともに酸素濃度が低い地下水層に延びる第５地中管を設けて、該第５地中管を通じて地下水層を汲み上げて、これらに、例えば、地中から採取した嫌気性水素生成菌および嫌気性メタン生成菌やこれらを地上で培養した嫌気性水素生成菌および嫌気性メタン生成菌等を添加して、地中に環流させるようにしてもよい。

また、前記実施形態では、汲み上げた地下水に特定有機物を低酸素雰囲気にて添加（混合）した後に、直ぐに地下水層に環流しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、これら特定有機物を添加（混合）した地下水を、一時的に培養タンクおいて培養して増殖させた後、嫌気性水素生成菌および嫌気性メタン生成菌が増えた地下水を、各地下水層に環流させるようにしてもよい。

また、前記実施形態では、特定有機物のみを地下水に添加した形態を例示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、これら特定有機物とともに、該特定有機物にてバイオガスを生成可能な嫌気性バイオガス生成菌を併せて投入するようにしてもよく、これら嫌気性バイオガス生成菌は、地上において予め培養しておけばよい。尚、このように、地上において予め培養した嫌気性バイオガス生成菌を、上記した一時的に培養タンクおいて培養した嫌気性バイオガス生成菌に加えて、地下水に添加（混合）するようにしてもよい。

１ バイオガス生成システム
２ 第１井戸装置
３ 第２井戸装置
４ ガス取出装置
５ 有機物混合装置
４１ 抽出タンク
４２ 脱気用タンク
４３ 脱気装置
４９ 濾過装置
Ｐ ポンプ

Claims (6)

1. 嫌気性雰囲気においてバイオガスを生成するバイオガス生成菌を用いるバイオガスの生成方法であって、
   バイオガス生成菌を含む地下水層の地下水を、空気中の酸素が混入しないように汲み上げる汲み上げ工程と、
   前記汲み上げ工程にて汲み上げた地下水に、空気中の酸素濃度よりも低い所定の酸素濃度以下の低酸素雰囲気において、該地下水に含まれるバイオガス生成菌が分解によってガスを生成可能な特定有機物を混合する混合工程と、
   前記混合工程において前記特定有機物が混合された地下水を、空気中の酸素が混入しないように前記地下水層に戻す環流工程と、
   前記環流工程の実施から、バイオガス生成菌に対応した所定の発生期間が経過した後に、前記地下水層からバイオガスを取り出すバイオガス取出工程と、
   を含む
   ことを特徴とするバイオガスの生成方法。
2. 前記混合工程後における地下水の前記特定有機物の濃度よりも高い高濃度にて該特定有機物が混合された高濃度液体を脱気する脱気工程を含み、
   前記混合工程においては、前記脱気工程にて脱気された高濃度液体を使用して前記特定有機物の混合を行う
   ことを特徴とする請求項１に記載のバイオガスの生成方法。
3. 前記汲み上げ工程と前記混合工程と前記環流工程とを、所定期間毎に繰り返し行い、
   繰り返し毎に、前記混合工程にて混合する前記特定有機物の濃度を漸増させる
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のバイオガスの生成方法。
4. 前記汲み上げ工程にて汲み上げてバイオガスを取り出した地下水を、前記混合工程と前記環流工程によって再処理する
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のバイオガスの生成方法。
5. 前記バイオガス生成菌が、水素ガス生成菌またはメタンガス生成菌である
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のバイオガスの生成方法。
6. 前記特定有機物が、食物残渣から抽出されたグルコースである
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のバイオガスの生成方法。

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