JP3248829B2 - 柔構造浮遊式光合成リアクター - Google Patents
柔構造浮遊式光合成リアクターInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光合成微生物を用いた
光合成リアクターに係り、特にその光合成リアクターを
海などの水面に浮かべた柔構造浮遊式光合成リアクター
関するものである。
光合成リアクターに係り、特にその光合成リアクターを
海などの水面に浮かべた柔構造浮遊式光合成リアクター
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に水素は主として、石油資源の熱分
解などによって製造されているが、この場合多量の化石
燃料を原料やエネルギーとして消費することになり、結
果として多量の二酸化炭素を発生する問題がある。
解などによって製造されているが、この場合多量の化石
燃料を原料やエネルギーとして消費することになり、結
果として多量の二酸化炭素を発生する問題がある。
【０００３】このため、近年におけるバイオテクノロジ
ーの急速な進展などを背景として、微生物の機能を活用
し、太陽光をエネルギー源として、効率的に水素を製造
する技術が注目されてきている。
ーの急速な進展などを背景として、微生物の機能を活用
し、太陽光をエネルギー源として、効率的に水素を製造
する技術が注目されてきている。
【０００４】自然界には光合成細菌やラン藻類などの水
素発生機能を持った微生物が存在している。これらの微
生物は、石油などの化石燃料を消費することなく、太陽
光をエネルギーとして水や有機物から効率的に水素を発
生する機能を有していると同時に、増殖によって水素発
生機能の自己複製を図ることができる。
素発生機能を持った微生物が存在している。これらの微
生物は、石油などの化石燃料を消費することなく、太陽
光をエネルギーとして水や有機物から効率的に水素を発
生する機能を有していると同時に、増殖によって水素発
生機能の自己複製を図ることができる。
【０００５】従来、微生物を扱うリアクターとしては、
陸上設置型のタンク式リアクターやポンド式回遊リアク
ターなどがあり、使用目的の代表例が、下水処理場の曝
気槽や嫌気性消化槽、オキシデーションディッチ（酸化
池）などであるが、いずれも光を利用したものではな
く、これらの技術を、光合成微生物の増殖に、そのまま
適用することができない。
陸上設置型のタンク式リアクターやポンド式回遊リアク
ターなどがあり、使用目的の代表例が、下水処理場の曝
気槽や嫌気性消化槽、オキシデーションディッチ（酸化
池）などであるが、いずれも光を利用したものではな
く、これらの技術を、光合成微生物の増殖に、そのまま
適用することができない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】この光合成微生物をリ
アクターに収容して光合成で水素を製造しようとする場
合、太陽光が微生物にまんべんなく当たるためには、リ
アクターは、密閉型で、面積が大きく、しかも、底の浅
いものとしなければならない。
アクターに収容して光合成で水素を製造しようとする場
合、太陽光が微生物にまんべんなく当たるためには、リ
アクターは、密閉型で、面積が大きく、しかも、底の浅
いものとしなければならない。
【０００７】しかしながら、密閉型で底の浅いものとし
て太陽光を当てると、リアクター内の温度が異常に上昇
し、微生物の育種に支障をきたすために冷却する必要が
ある。またリアクターには有機酸などを含んだ有機性廃
水の供給すると共にリアクター内で十分に撹拌する必要
があり、装置コストが、高くなる問題がある。
て太陽光を当てると、リアクター内の温度が異常に上昇
し、微生物の育種に支障をきたすために冷却する必要が
ある。またリアクターには有機酸などを含んだ有機性廃
水の供給すると共にリアクター内で十分に撹拌する必要
があり、装置コストが、高くなる問題がある。
【０００８】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、光合成リアクター内の昇温を抑制し、しかも良好に
撹拌できる柔構造浮遊式光合成リアクターを提供するこ
とにある。
し、光合成リアクター内の昇温を抑制し、しかも良好に
撹拌できる柔構造浮遊式光合成リアクターを提供するこ
とにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、太陽光を利用して廃水中の有機
物を分解して水素を製造する光合成微生物を収容する光
合成リアクターにおいて、プラスチックなどの柔構造の
材料で多数のリアクター袋を形成し、これらリアクター
袋の頂部に発生する水素を排出する配管を接続すると共
に各リアクター袋を海などの水面下に配置することを特
徴とする柔構造浮遊式光合成リアクターである。
に、請求項１の発明は、太陽光を利用して廃水中の有機
物を分解して水素を製造する光合成微生物を収容する光
合成リアクターにおいて、プラスチックなどの柔構造の
材料で多数のリアクター袋を形成し、これらリアクター
袋の頂部に発生する水素を排出する配管を接続すると共
に各リアクター袋を海などの水面下に配置することを特
徴とする柔構造浮遊式光合成リアクターである。
【００１０】請求項２の発明は、配管に、廃水を各リア
クター袋に供給する廃水供給手段を接続すると共に反応
終了後の廃水を各リアクター袋から抜き出す引抜手段を
接続した請求項１記載の柔構造浮遊式光合成リアクター
である。
クター袋に供給する廃水供給手段を接続すると共に反応
終了後の廃水を各リアクター袋から抜き出す引抜手段を
接続した請求項１記載の柔構造浮遊式光合成リアクター
である。
【００１１】請求項３の発明は、引抜手段には、沈澱槽
などの分離装置が接続され、その分離装置で回収した光
合成微生物を上記配管を通してリアクター袋に返送する
返送手段を設けた請求項２記載の柔構造浮遊式光合成リ
アクターである。
などの分離装置が接続され、その分離装置で回収した光
合成微生物を上記配管を通してリアクター袋に返送する
返送手段を設けた請求項２記載の柔構造浮遊式光合成リ
アクターである。
【００１２】
【作用】上記構成によれば、光合成微生物を多数のリア
クター袋に収容し、そのリアクター袋を水面下に位置す
るように浮かべて設けることで、リアクター内が、波で
適度に撹拌されると共に太陽光を受けても海水などで常
時冷却されているため、過度の温度上昇が抑制され、光
合成微生物が活動できる温度に維持できる。またリアク
ター袋をプラスチックなどの柔構造の袋で形成すること
で、リアクター袋が自在に変形でき、波の揺動による衝
撃が少なく、リアクター内の廃液の給排もスムースにで
きる。
クター袋に収容し、そのリアクター袋を水面下に位置す
るように浮かべて設けることで、リアクター内が、波で
適度に撹拌されると共に太陽光を受けても海水などで常
時冷却されているため、過度の温度上昇が抑制され、光
合成微生物が活動できる温度に維持できる。またリアク
ター袋をプラスチックなどの柔構造の袋で形成すること
で、リアクター袋が自在に変形でき、波の揺動による衝
撃が少なく、リアクター内の廃液の給排もスムースにで
きる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づい
て詳述する。
て詳述する。
【００１４】図１において、１０は陸側、１１は海（沿
岸、沖合）、湖、池などの水面である。
岸、沖合）、湖、池などの水面である。
【００１５】水面１１には、光合成微生物をリアクター
袋１２が水面１１下に位置するように浮かべて設けられ
る。
袋１２が水面１１下に位置するように浮かべて設けられ
る。
【００１６】リアクター袋１２は、テフロン製のプラス
チック等柔構造材料で、袋状に形成され、容量として５
０l〜５ｍ3 の大きさに形成され、太陽光を透過すべく
全体に透明に、或いは少なくとも上部が透明にされる。
チック等柔構造材料で、袋状に形成され、容量として５
０l〜５ｍ3 の大きさに形成され、太陽光を透過すべく
全体に透明に、或いは少なくとも上部が透明にされる。
【００１７】各リアクター袋１２は、その頂部に排水及
び発生する水素の給排口１３が形成され、その給排口１
３に配管１４が接続される。この配管１４は鋼管硬質塩
化ビニール等剛性のある管で形成してもフレキシブル管
等の可撓性のある管で形成しても良い。
び発生する水素の給排口１３が形成され、その給排口１
３に配管１４が接続される。この配管１４は鋼管硬質塩
化ビニール等剛性のある管で形成してもフレキシブル管
等の可撓性のある管で形成しても良い。
【００１８】配管１４は、主配管１４ａとその主配管１
４ａに接続された枝管１４ｂからなり、その枝管１４ｂ
にリアクター袋１２の給排口１３が取り外し可能に接続
される。
４ａに接続された枝管１４ｂからなり、その枝管１４ｂ
にリアクター袋１２の給排口１３が取り外し可能に接続
される。
【００１９】このリアクター袋１２内には、糖などの有
機性廃水と光合成微生物が収容された状態で枝管１４ｂ
に取り付けられ、また適宜リアクター袋１２が水面１１
下に位置するようにその浮力が配管１４に取り付けられ
るブイ等により調整されている。
機性廃水と光合成微生物が収容された状態で枝管１４ｂ
に取り付けられ、また適宜リアクター袋１２が水面１１
下に位置するようにその浮力が配管１４に取り付けられ
るブイ等により調整されている。
【００２０】次に本実施例の作用を説明する。
【００２１】有機性廃水として、例えば有機酸を５，０
００ｐｐｍ含む廃水が各リアクター袋１２内に収容され
ると共に光合成微生物を収容する。
００ｐｐｍ含む廃水が各リアクター袋１２内に収容され
ると共に光合成微生物を収容する。
【００２２】リアクター袋１２内では、光合成微生物
が、水面１１から袋１２を通して入射した太陽光をエネ
ルギとして廃水中の有機物を分解すると共に光合成反応
により水素を発生する。発生した水素は、配管１４より
回収され水素貯蔵タンク（図示せず）等に貯蔵される。
が、水面１１から袋１２を通して入射した太陽光をエネ
ルギとして廃水中の有機物を分解すると共に光合成反応
により水素を発生する。発生した水素は、配管１４より
回収され水素貯蔵タンク（図示せず）等に貯蔵される。
【００２３】このリアクター袋１２は、水面１１下にあ
るために、リアクター袋１２内が昇温しようとしても廻
りの海水で常時冷却されるために過度に温度上昇するこ
とがなく、また波でリアクター袋１２内が撹拌されるた
めに、光合成微生物と廃水の撹拌が良好で、光合成反応
が良好に行える。さらにリアクター袋１２は柔構造に形
成されるため変形でき、波の衝撃に対して十分な強度を
もつものとすることができる。
るために、リアクター袋１２内が昇温しようとしても廻
りの海水で常時冷却されるために過度に温度上昇するこ
とがなく、また波でリアクター袋１２内が撹拌されるた
めに、光合成微生物と廃水の撹拌が良好で、光合成反応
が良好に行える。さらにリアクター袋１２は柔構造に形
成されるため変形でき、波の衝撃に対して十分な強度を
もつものとすることができる。
【００２４】また、リアクター袋１２内での反応が終了
したならば、新たな廃水が収容されたリアクター袋１２
に取り替えて再度上述の処理を行う。この場合、リアク
ター袋１２を取り替えずにリアクター袋１２内の上澄み
液を排水して廃液をリアクター袋１２内に注入するよう
にしてもよい。
したならば、新たな廃水が収容されたリアクター袋１２
に取り替えて再度上述の処理を行う。この場合、リアク
ター袋１２を取り替えずにリアクター袋１２内の上澄み
液を排水して廃液をリアクター袋１２内に注入するよう
にしてもよい。
【００２５】図２は本発明の他の実施例を示したもので
ある。
ある。
【００２６】図２において、主配管１４ａの一方には、
廃水供給ポンプ等からなる廃水供給手段１５が接続さ
れ、他方には立ち上げ管１４ｃを介して気液分離器１６
が接続されると共にその気液分離器１６に引抜手段１７
が接続される。
廃水供給ポンプ等からなる廃水供給手段１５が接続さ
れ、他方には立ち上げ管１４ｃを介して気液分離器１６
が接続されると共にその気液分離器１６に引抜手段１７
が接続される。
【００２７】この気液分離器１６は、陸側１０に設置さ
れ、主配管１４ａより立ち上げ管１４ｃを介して接続さ
れた密閉タンク１８からなり、そのタンク１８の頂部に
水素ガスのガス回収管１９が接続されると共にその回収
管１９に開閉弁２０が接続され、下部には、液抜管２１
と引抜ポンプ２２からなる引抜手段１７が接続される。
れ、主配管１４ａより立ち上げ管１４ｃを介して接続さ
れた密閉タンク１８からなり、そのタンク１８の頂部に
水素ガスのガス回収管１９が接続されると共にその回収
管１９に開閉弁２０が接続され、下部には、液抜管２１
と引抜ポンプ２２からなる引抜手段１７が接続される。
【００２８】この図２の実施例において、リアクター袋
１３内に廃水を供給する場合、ガス回収管１９の開閉弁
２０を閉として、その状態で、廃水供給手段１５より有
機物を含む廃水（光合成微生物を含む）を主配管１４ａ
をより枝管１４ｂを介してリアクター袋１２内に供給す
る。これに伴い、各リアクター袋はふくらんで内容積が
増し廃水を収容できる。
１３内に廃水を供給する場合、ガス回収管１９の開閉弁
２０を閉として、その状態で、廃水供給手段１５より有
機物を含む廃水（光合成微生物を含む）を主配管１４ａ
をより枝管１４ｂを介してリアクター袋１２内に供給す
る。これに伴い、各リアクター袋はふくらんで内容積が
増し廃水を収容できる。
【００２９】リアクター袋１２内に廃水を供給した後
は、開閉弁２０を開として図１と同様に各リアクター袋
１２内で光合成反応を行う。光合成反応で生じた水素は
給排口１３より枝管１４ｂ、主配管１４ａを介し、さら
に立ち上げ管１４ｃを介して気液分離器１６内に導入さ
れ、水素等のガスが回収管１９より水素貯蔵タンク等に
貯蔵される。
は、開閉弁２０を開として図１と同様に各リアクター袋
１２内で光合成反応を行う。光合成反応で生じた水素は
給排口１３より枝管１４ｂ、主配管１４ａを介し、さら
に立ち上げ管１４ｃを介して気液分離器１６内に導入さ
れ、水素等のガスが回収管１９より水素貯蔵タンク等に
貯蔵される。
【００３０】光合成反応が終了したならば、回収管１９
の開閉弁２０を閉じ、引抜手段１７の引抜ポンプ２２を
作動することで、密閉タンク１８内が負圧となりリアク
ター袋１２内の廃水が配管１４を介して密閉タンク１８
内に導入されると共に液抜管２１より排水される。
の開閉弁２０を閉じ、引抜手段１７の引抜ポンプ２２を
作動することで、密閉タンク１８内が負圧となりリアク
ター袋１２内の廃水が配管１４を介して密閉タンク１８
内に導入されると共に液抜管２１より排水される。
【００３１】リアクター袋１２内の廃水の引き抜きが完
了したならば、引抜手段１７を停止し、上述のように廃
水供給手段１５より有機物を含む廃水を供給する。
了したならば、引抜手段１７を停止し、上述のように廃
水供給手段１５より有機物を含む廃水を供給する。
【００３２】この図２の実施例においては、リアクター
袋１２内の廃水の供給・排出は、リアクター袋１２が変
形自在でその容積を可変にできるため廃水供給手段１５
と引抜手段１７の作動で簡単に行える。
袋１２内の廃水の供給・排出は、リアクター袋１２が変
形自在でその容積を可変にできるため廃水供給手段１５
と引抜手段１７の作動で簡単に行える。
【００３３】図３は本発明のさらに他の実施例を示した
ものであり、基本構成は図２の実施と同じである。
ものであり、基本構成は図２の実施と同じである。
【００３４】図３の実施例において、廃水供給手段１５
の吐出側には、微生物戻し管２３が接続される。また引
抜手段２２の吐出側には、沈澱槽（或いは沈澱池）２４
が接続される。気液分離槽１６内の反応終了後の廃水
は、引抜手段２２より沈澱槽２４に供給され、そこで固
液分離がなされ、上澄液は、排水管２５より海等に排水
され、沈澱物は、微生物が含まれるため、これを返送手
段２６より微生物戻し管２３、配管１４を介して再度リ
アクター袋１２に供給できるように構成したものであ
る。微生物の分離方法は、沈殿池でなく、加圧浮上でも
遠心分離でもよい。
の吐出側には、微生物戻し管２３が接続される。また引
抜手段２２の吐出側には、沈澱槽（或いは沈澱池）２４
が接続される。気液分離槽１６内の反応終了後の廃水
は、引抜手段２２より沈澱槽２４に供給され、そこで固
液分離がなされ、上澄液は、排水管２５より海等に排水
され、沈澱物は、微生物が含まれるため、これを返送手
段２６より微生物戻し管２３、配管１４を介して再度リ
アクター袋１２に供給できるように構成したものであ
る。微生物の分離方法は、沈殿池でなく、加圧浮上でも
遠心分離でもよい。
【００３５】この光合成微生物を戻す場合、廃水供給手
段１５でリアクター袋１２に廃水を供給する時に、返送
手段２６を作動して廃水と共に光合成微生物をリアクタ
ー袋１２内に供給することで、微生物を再利用すること
ができる。
段１５でリアクター袋１２に廃水を供給する時に、返送
手段２６を作動して廃水と共に光合成微生物をリアクタ
ー袋１２内に供給することで、微生物を再利用すること
ができる。
【００３６】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、光合成微
生物をリアクター袋に収容しそのリアクター袋を水面下
に位置するように浮かべて設けることで、リアクター内
が、波で適度に撹拌されると共に太陽光を受けても海水
などで常時冷却されているため、過度の温度上昇が抑制
され、光合成微生物が活動できる温度に維持できる。ま
たリアクター袋をプラスチックなどの柔構造の袋で形成
することで、リアクター袋が自在に変形でき、波の揺動
による衝撃が少なく、リアクター内の廃液の給排もスム
ースにできる。
生物をリアクター袋に収容しそのリアクター袋を水面下
に位置するように浮かべて設けることで、リアクター内
が、波で適度に撹拌されると共に太陽光を受けても海水
などで常時冷却されているため、過度の温度上昇が抑制
され、光合成微生物が活動できる温度に維持できる。ま
たリアクター袋をプラスチックなどの柔構造の袋で形成
することで、リアクター袋が自在に変形でき、波の揺動
による衝撃が少なく、リアクター内の廃液の給排もスム
ースにできる。
【図１】本発明の一実施例を示す概略斜視図である。
【図２】本発明の他の実施例を示す断面図である。
【図３】本発明の他の実施例を示す断面図である。
１１ 水面 １２ リアクター袋 １４ 配管 １５ 廃水供給手段 １７ 引抜手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｃ１２Ｐ 3/00 Ｃ１２Ｐ 3/00 Ｚ //(Ｃ１２Ｐ 3/00 (Ｃ１２Ｐ 3/00 Ｃ１２Ｒ 1:01） Ｃ１２Ｒ 1:01） (Ｃ１２Ｐ 3/00 (Ｃ１２Ｐ 3/00 Ｚ Ｃ１２Ｒ 1:89） Ｃ１２Ｒ 1:89） (72)発明者 内山 茂 東京都港区西新橋２丁目８番11号 財団 法人 地球環境産業技術研究機構ＣＯ２ 固定化等プロジェクト室内 (72)発明者 福永 栄 東京都港区西新橋２丁目８番11号 財団 法人 地球環境産業技術研究機構ＣＯ２ 固定化等プロジェクト室内 (72)発明者 泉 雅之 東京都港区西新橋２丁目８番11号 財団 法人 地球環境産業技術研究機構ＣＯ２ 固定化等プロジェクト室内 (56)参考文献 特開 平８−116960（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−176（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−126297（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−166076（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−134993（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C02F 3/34 C02F 3/32 C12M 1/00 C12P 3/00
Claims (3)
- 【請求項１】 太陽光を利用して廃水中の有機物を分解
して水素を製造する光合成微生物を収容する光合成リア
クターにおいて、プラスチックなどの柔構造の材料で多
数のリアクター袋を形成し、これらリアクター袋の頂部
に発生する水素を排出する配管を接続すると共に各リア
クター袋を海などの水面下に配置することを特徴とする
柔構造浮遊式光合成リアクター。 - 【請求項２】 配管に、廃水を各リアクター袋に供給す
る廃水供給手段を接続すると共に反応終了後の廃水を各
リアクター袋から抜き出す引抜手段を接続した請求項１
記載の柔構造浮遊式光合成リアクター。 - 【請求項３】 引抜手段には、沈澱槽などの分離装置が
接続され、その分離装置で回収した光合成微生物を上記
配管を通してリアクター袋に返送する返送手段を設けた
請求項２記載の柔構造浮遊式光合成リアクター。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15625095A JP3248829B2 (ja) | 1995-06-22 | 1995-06-22 | 柔構造浮遊式光合成リアクター |
Applications Claiming Priority (1)
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