JPH06126297A - Treatment of sewage and/or waste gas by microorganism - Google Patents

Treatment of sewage and/or waste gas by microorganism

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JPH06126297A
JPH06126297A JP4303207A JP30320792A JPH06126297A JP H06126297 A JPH06126297 A JP H06126297A JP 4303207 A JP4303207 A JP 4303207A JP 30320792 A JP30320792 A JP 30320792A JP H06126297 A JPH06126297 A JP H06126297A
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hydrogen
microorganism
microorganisms
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carbon dioxide
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Taisuke Toya
泰典 遠矢
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  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)

Abstract

PURPOSE:To produce a high-value-added useful substance by treating the sewage and waste gas contg. sulfur compds. and org. matter with the photoautotrophic microorganisms and introducing the liberated gaseous hydrogen and carbon dioxide into the culturing stage of the hydrogen assimilable chemical autotrophic microorganisms. CONSTITUTION:An org. sewage 1 such as night soil contg. sulfur compds. and org. matter and/or the waste gas 2 from an incinerator, etc., are introduced into a photoautotrophic microorganism culturing reactor 4 in which hydrogen producing photosynthetic bacteria and hydrogen producing microalgae are cultured. The air from a feed pipe 9 or the carbon dioxide 7 generated in the chemical autotrophic microorganism culturing reactor 10 is simultaneously supplied, and light energy 5 is added to conduct treatment. The gaseous hydrogen and the gaseous carbon dioxide 8 are sent to the reactor 10 and utilized for the matrix of bacteria to heterotrophically culture the chemical autotrophic microorganism, and useful substances such as feed and fertilizer are produced.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は新規な発想により、光独
立栄養性微生物と水素資化性細菌のそれぞれの機能を合
理的に組み合わせ複合機能化した、斬新な汚水及び/又
は排ガスの処理方法に関する。本発明は、特に光独立栄
養性微生物と水素資化性細菌のそれぞれの機能を有効に
利用することによって、し尿、し尿消化脱離液、パルプ
蒸解廃液などの汚水及び焼却炉、火力発電所、醗酵工場
など各種事業場から排出される排ガス中に含まれる硫化
物、有機物及び/又は水を、分解、安定化すると共に、
微生物に各種の有用物質を生産させ、有用物質を精製及
び/又は抽出する処理技術に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention has a novel method for treating sewage and / or exhaust gas, in which the functions of a photoautotrophic microorganism and a hydrogen-assimilating bacterium are reasonably combined to form a composite function. Regarding The present invention, in particular, by effectively utilizing the respective functions of photoautotrophic microorganisms and hydrogen-utilizing bacteria, human waste, human waste digestive desorption liquor, wastewater such as pulp cooking waste liquor and incinerators, thermal power plants, Decomposes and stabilizes sulfides, organic substances and / or water contained in exhaust gas discharged from various business sites such as fermentation factories,
The present invention relates to a treatment technique for causing a microorganism to produce various useful substances and purifying and / or extracting the useful substances.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より光合成細菌や微細藻類などによ
り汚水を浄化する技術が検討されている。また、その生
産物を効率的に利用しようという提案がなされている
が、具体的な技術として成立したものは知られていな
い。従来から、光合成細菌あるいは微細藻類などの所謂
光独立栄養性微生物に水素を生産させる技術の研究が各
機関で行われているが、これら公知技術は殆ど人工培地
を用いての研究が主体であり、現時点では実用化可能な
技術は確立されていない。
2. Description of the Related Art Conventionally, techniques for purifying sewage with photosynthetic bacteria, microalgae, etc. have been studied. Further, although proposals have been made to use the products efficiently, no concrete technology has been established. Conventionally, research on technologies for producing hydrogen in so-called photoautotrophic microorganisms such as photosynthetic bacteria or microalgae has been carried out at each institution, but most of these known technologies are mainly research using artificial medium. , At present, the technology that can be put to practical use has not been established.

【0003】実用化に最短距離にあると評価できる技術
として、米国、マイアミ大学・海洋研究所の、三井 旭
教授が藍藻の一種であるオッシラトリア(Oscill
atoria)属の一種を用いて海水から水素を生産す
る方法及び海洋性の光合成細菌である紅色硫黄細菌クロ
マチウム(Chromatium)属の一種を用いて、
太陽光の照射条件下で各種の有機性汚水から水素を生産
する技術に関する研究を行っているが、実用化の段階に
はほど遠いのが現実である。その他、工業技術院・微生
物工業技術研究所の、三宅 淳博士も精力的に光合成微
生物による水素生産に関する技術の研究を行っている
が、現段階では実用化の域に達していない。
As a technique that can be evaluated as having the shortest distance for practical use, Professor Asahi Mitsui of Ocean Research Institute, University of Miami, USA, is a kind of blue-green algae called Osschillia.
Attoria), a method for producing hydrogen from seawater using a genus of the genus Attoria) and a kind of the genus Sulfur Chromatium, which is a marine photosynthetic bacterium,
We are conducting research on the technology of producing hydrogen from various organic wastewater under the conditions of sunlight irradiation, but the reality is that it is far from the stage of practical application. In addition, Dr. Atsushi Miyake of the Institute of Industrial Science and Technology, Institute of Microbial Technology, is energetically researching the technology related to hydrogen production by photosynthetic microorganisms, but at the present stage it has not reached the stage of practical application.

【0004】以上のように、現在までの光合成微生物に
よる水素生産に関する技術の研究は主として純粋物質を
用いての所謂基礎研究の段階にあり、特に各種事業場か
ら排出される排ガスを基質供給源として水素を生産する
ことに関する研究は皆無である。
[0004] As described above, research on hydrogen production by photosynthetic microorganisms up to now is mainly in the so-called basic research stage using pure substances, and exhaust gas emitted from various business sites is used as a substrate supply source. There is no research on producing hydrogen.

【0005】一方、化学独立栄養性微生物を有効に利用
しての有用物質生産に関する研究も行われているが極め
て数が少ない。水素ガスを唯一のエネルギー源、炭酸ガ
スを唯一の炭素源として生育することができる、所謂水
素資化性の化学独立栄養性細菌に関して、いくつかの先
駆的な研究があるが、水素の安定供給、水素の製造コス
トが高いために、最終生産物が市場において競争力がな
く、その全てが研究段階のまま放置されているか、ある
いは研究を中止している。例えば、最近の優れた研究と
して、ダイセル化学工業(株)によるアセトバクテリウ
ム ウウディー(Acetobacterium wo
odii)による水素と炭酸ガスから酢酸を生産する研
究が挙げられるが、この研究も水素の安定、安価供給に
見通しが立たないために、実用化されていない。
On the other hand, research on production of useful substances by making effective use of chemoautotrophic microorganisms has been conducted, but the number is extremely small. There are some pioneering studies on so-called hydrogen-utilizing chemoautotrophic bacteria that can grow using hydrogen gas as the only energy source and carbon dioxide as the only carbon source. However, due to the high production cost of hydrogen, the final products are not competitive in the market, and all of them are either left in the research stage or discontinued. For example, as a recent excellent research, the acetobacterium wood (Acetobacterium wo) by Daicel Chemical Industries, Ltd.
Odiii) is a study of producing acetic acid from hydrogen and carbon dioxide, but this study has not been put to practical use because there is no prospect of stable and inexpensive supply of hydrogen.

【0006】以上に述べたように、現時点において光独
立栄養性微生物による浄化技術、硫化物を含有する有機
性汚水及び/又は排ガスから光独立栄養性微生物の機能
を利用して水素を発生させる技術、及び水素資化性細菌
を用いて有用物質を生産する技術の研究は、それぞれ関
係なく別個に行われている。またこれらは全て研究段階
にあり、実用化の見通しは全く立っていない。まして、
これらの個々の技術を有機的、合理的に組み合わせて、
トータルシステムとして有機性汚水、排ガスを処理する
と共に、化学独立栄養性細菌に有用物質生産を行わせる
という複合機能をもった処理技術は全く見当たらない。
As described above, at the present time, a purification technique using photoautotrophic microorganisms, a technique for generating hydrogen from organic sewage containing sulfide and / or exhaust gas by utilizing the function of photoautotrophic microorganisms , And studies on techniques for producing useful substances using hydrogen-assimilating bacteria have been conducted independently of each other. Moreover, all of these are in the research stage, and there is no prospect of practical application. not to mention,
Combining these individual technologies organically and reasonably,
As a total system, there is no treatment technology that has a combined function of treating organic sewage and exhaust gas and causing chemoautotrophic bacteria to produce useful substances.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】有機性汚水及び/又は
排ガスを処理すると共に、有用物質を生産することが出
来るような複合機能技術、特に地球環境の改善及び/又
は保全にも寄与できる新しい処理技術の開発は常に強く
要望されている課題である。本発明は上記課題の達成の
ため、全く新規な発想による新しい生物処理プロセスに
ついて鋭意研究を重ね、有機性汚水及び/又は排ガスを
微生物の作用により複合的に処理し、かつ有用物質を得
ることができる生物処理プロセスを提供することを課題
とする。
[Problems to be Solved by the Invention] A multi-functional technology for treating organic sewage and / or exhaust gas and at the same time, capable of producing useful substances, especially a new treatment which can contribute to improvement and / or conservation of the global environment. The development of technology has always been a strongly requested issue. In order to achieve the above-mentioned object, the present invention has conducted extensive studies on a new biological treatment process based on a completely new idea, and can treat organic wastewater and / or exhaust gas in a complex manner by the action of microorganisms and obtain a useful substance. It is an object to provide a biological treatment process that can be performed.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記課題は本発明の微生
物による汚水及び/又は排ガスの処理方法によって達成
される。すなわち、 (1)硫化水素、硫化金属、硫酸塩などの硫黄化合物及
び/又は有機物を含む各種の汚水、排ガスを水素生産性
の光合成細菌、微細藻類などの光独立栄養性微生物の単
一系又は混合系で処理すると共に、前記処理工程で発生
する水素ガスと炭酸ガスを水素資化性の化学独立栄養性
微生物を培養する工程に導入し、各種の有用物質を生産
することを特徴とする微生物による汚水及び/又は排ガ
スの処理方法。
The above objects can be achieved by the method for treating sewage and / or exhaust gas by microorganisms of the present invention. That is, (1) various sewage containing sulfur compounds such as hydrogen sulfide, metal sulfide, and sulfate, and / or organic matter, exhaust gas from hydrogen-producing photosynthetic bacteria, a single system of photoautotrophic microorganisms such as microalgae or A microorganism characterized by producing various useful substances by introducing hydrogen gas and carbon dioxide gas generated in the treatment step into a step of cultivating a hydrogen-utilizing chemoautotrophic microorganism while treating with a mixed system. Method for treating sewage and / or exhaust gas according to.

【0009】(2)化学独立栄養性微生物の培養工程に
おいて、化学独立栄養性微生物を従属栄養的に培養し、
排出される炭酸ガスは必要に応じて光独立栄養性微生物
培養工程に循環し、光独立栄養性微生物によって固定す
ることを特徴とする上記(1)記載の微生物による汚水
及び/又は排ガスの処理方法。 (3)化学独立栄養性微生物の培養工程において、滅菌
酸素及び/又は空気を供給することを特徴とする上記
(1)または(2)記載の微生物による汚水及び/又は
排ガスの処理方法。 (4)光独立栄養性微生物の培養工程において、酸素分
圧及び/又は窒素分圧を可及的に低く維持するように制
御することを特徴とする上記(1)ないし(3)のいず
れかの項に記載の微生物による汚水及び/又は排ガスの
処理方法。 (5)光独立栄養性微生物の培養工程において、光独立
栄養性微生物によって固定された炭酸ガスは、該培養工
程から余剰菌体として系外に取り出し、飼料、肥料及び
/又は農業用資材として再資源化することを特徴とする
上記(1)ないし(4)のいずれかの項に記載の微生物
による汚水及び/又は排ガスの処理方法。 である。
(2) In the step of culturing the chemoautotrophic microorganism, the chemoautotrophic microorganism is heterotrophically cultured,
The discharged carbon dioxide gas is circulated to the photoautotrophic microorganism culturing step as needed and fixed by the photoautotrophic microorganism, and the method for treating sewage and / or exhaust gas by microorganisms according to the above (1) is characterized. . (3) The method for treating sewage and / or exhaust gas with microorganisms according to (1) or (2) above, wherein sterile oxygen and / or air is supplied in the step of culturing chemoautotrophic microorganisms. (4) In the step of culturing a photoautotrophic microorganism, the oxygen partial pressure and / or the nitrogen partial pressure is controlled so as to be kept as low as possible. The method for treating sewage and / or exhaust gas with the microorganism according to the item. (5) In the photoautotrophic microorganism culturing step, the carbon dioxide gas fixed by the photoautotrophic microorganism is taken out of the system as surplus cells from the culturing step and re-used as feed, fertilizer and / or agricultural material. The method for treating sewage and / or exhaust gas with microorganisms according to any one of the above items (1) to (4), which is characterized by recycling. Is.

【0010】ここで、上記光独立栄養性微生物は硫黄化
合物及び/又は有機物を電子供与体として使用すること
ができる光合成細菌及び/又は微細藻類であり、上記化
学独立栄養性微生物は特に水素ガスを資化して有用物質
を生合成することができる独立栄養性微生物である。
Here, the photoautotrophic microorganisms are photosynthetic bacteria and / or microalgae which can use sulfur compounds and / or organic substances as electron donors, and the chemoautotrophic microorganisms particularly emit hydrogen gas. It is an autotrophic microorganism that can be assimilated to biosynthesize useful substances.

【0011】本発明の骨子は、硫化水素、硫化金属、硫
酸塩などの硫黄化合物及び/又は有機物を含む各種の有
機性汚水及び/又は水に溶解させた排ガスを硫化水素や
有機物を電子供与体として、増殖することができる水素
生産性の紅色硫黄細菌、紅色非硫黄細菌等の光合成細菌
あるいは水分子中の水素を電子供与体として生育するこ
とができる水素生産性の微細藻類の単一系又は混合系に
よる光合成微生物をそれらの培養工程で自栄養的及び/
又は他栄養的に処理し、次いで、生産される水素及び炭
酸ガスを水素資化性化学独立栄養性細菌培養工程に導入
して該細菌を増殖せしめ、有用物質を生産することを特
徴とする光独立栄養性微生物による有機性汚水及び/又
は排ガスの処理方法である。
The essence of the present invention is that various organic sewage containing sulfur compounds such as hydrogen sulfide, metal sulfide, and sulfate and / or organic substances and / or exhaust gas dissolved in water are hydrogen sulfide and organic substances as electron donors. As a single system of hydrogen-producing microalgae capable of growing hydrogen-producing red sulfur bacterium, photosynthetic bacteria such as red non-sulfur bacterium, or hydrogen-producing microalgae capable of growing hydrogen in a water molecule as an electron donor. Photosynthetic microorganisms by mixed system are autotrophic and / or
Alternatively, it is treated with other nutrients, and then the produced hydrogen and carbon dioxide are introduced into a hydrogen-utilizing chemoautotrophic bacterium culturing step to grow the bacterium and produce a useful substance. It is a method for treating organic wastewater and / or exhaust gas with an autotrophic microorganism.

【0012】さらに具体的には本発明は、各種の汚濁性
有機物、硫化物を含むし尿、し尿消化脱離液、パルプ蒸
解廃水等の有機性汚水あるいは硫化水素、炭酸ガス等を
含む焼却炉、火力発電所、物質生産を目的とする醗酵リ
アクターからの排ガスをクロマチウム(Chromat
ium)属、クロロビウム(Chlorobium)
属、ロドバクター(Rhodobacter)属、ロド
スピリウム(Rhodospirillum)属等によ
って代表される水素生産性の紅色硫黄光合成細菌、紅色
非硫黄光合成細菌及び/又は藍藻類のオッシラトリア
(Oscillatoria)属等によって代表される
水素生産性の微細藻類の単一系又は混合系によって硫化
物、有機物及び水を水素に変換する有機性汚水及び/又
は排ガスの処理方法であると共に、この工程と連結され
ている化学独立栄養細菌培養工程(リアクター)に水素
と炭酸ガスを供給し、この工程で有用物質を生産する方
法である。例えば、アルカリゲネス(Alkalige
nes)属、ハイドロゲノバクター(Hydrogen
obacter)属、メタノバクテリウム(Metan
obacterium)属、アセトバクテリウム(Ac
etobacterium)属等の水素資化性微生物を
増殖せしめて汚水処理と同時に有用物質生産も可能とし
た革新的な処理技術である。またさらに、余剰菌体は飼
料、肥料等にして有効に利用することを可能にした新規
な処理方法である。
More specifically, the present invention is directed to an incinerator containing organic sewage such as human sewage containing various pollutant organic substances and sulfides, human urine digestive desorption liquid, pulp cooking wastewater or hydrogen sulfide, carbon dioxide gas, etc. Exhaust gas from a thermal power plant and a fermentation reactor for the purpose of material production is supplied with Chromat (Chromat).
ium), Chlorobium
Production of hydrogen represented by hydrogen-producing red sulfur photosynthetic bacteria, red non-sulfur photosynthetic bacteria and / or cyanobacteria Ossilatoria, represented by the genus Rhodobacter, Rhodospirillum and the like. Method for treating organic sewage and / or exhaust gas by converting sulfides, organic matter and water into hydrogen by a single system or mixed system of water-soluble microalgae, and a chemoautotrophic bacterium culture step linked to this step This is a method in which hydrogen and carbon dioxide are supplied to the (reactor) to produce a useful substance in this step. For example, Alkalige
genus, Hydrogenogen (Hydrogen)
bacterium, methanobacterium (Metan)
bacterium, acetobacterium (Ac
This is an innovative treatment technology that enables the production of useful substances at the same time as wastewater treatment by growing hydrogen-utilizing microorganisms such as the genus Etobacterium. Furthermore, the surplus bacterial cells are a novel treatment method that enables effective use as feed, fertilizer, and the like.

【0013】(作用)次に、本発明の構成の優れた機能
及び作用効果を図1を用いて以下に詳細に説明する。た
だし、本発明の実施態様は以下の説明によって制限され
るものではない。
(Operation) Next, the excellent function and operation of the structure of the present invention will be described in detail with reference to FIG. However, the embodiments of the present invention are not limited to the following description.

【0014】図1において、し尿、パルプ蒸解廃水等硫
黄化合物、有機物を含む有機性汚水1及び/又は硫化水
素、炭酸ガス等を含む焼却炉、火力発電所、各種の醗酵
ガス、メタン醗酵ガス等の排ガス2(排ガスの処理の場
合には、これらの成分を水に溶解させる)は、クロマチ
ウム(Chromatium)属、クロロビウム(Ch
lorobium)属、ロドバクター(Rhodoba
cter)属、ロドスピリウム(Rhodospiri
llum)属等の水素生産性光合成細菌及び/又は水素
生産性の微細藻類、例えばオッシラトリア(Oscil
latoria)属、アナベナ(Anabaena)属
等に属する藍藻類が培養されている光独立栄養性微生物
培養リアクター4に供給管3を通して送られる。
In FIG. 1, sulfur compounds such as human waste, pulp cooking wastewater, organic sewage 1 containing organic matter and / or hydrogen sulfide, an incinerator containing carbon dioxide, a thermal power plant, various types of fermentation gas, methane fermentation gas, etc. Exhaust gas 2 (dissolving these components in water in the case of treating exhaust gas) is a genus of Chromatium, chlorobium (Ch
genus lorobium, Rhodoba (Rhodoba)
cter), Rhodospirium (Rhodospiri)
hydrogen-producing photosynthetic bacteria and / or hydrogen-producing microalgae, such as Oscilla (Oscil).
It is sent through a supply pipe 3 to a photoautotrophic microorganism culturing reactor 4 in which cyanobacteria belonging to the genus Lactobacillus, the genus Anabaena and the like are cultivated.

【0015】光独立栄養性微生物培養リアクター4には
太陽光集光装置によって集光された太陽光エネルギーあ
るいは人工光エネルギーからなる光エネルギー5が線発
光体及び/又は面発光体等の所謂光伝送装置、例えば光
ファイバー、平面拡散体、ゲル発光体等によってリアク
ター4内に伝送され、光独立栄養性微生物の増殖エネル
ギーとして利用される。
In the photoautotrophic microorganism culturing reactor 4, the light energy 5 consisting of the solar energy or artificial light energy collected by the solar light concentrator is so-called optical transmission such as a line light emitter and / or a surface light emitter. It is transmitted to the inside of the reactor 4 by a device such as an optical fiber, a plane diffuser, or a gel luminescent material, and is used as growth energy for photoautotrophic microorganisms.

【0016】一方、光独立栄養性微生物によって固定さ
れ、炭素源として利用される炭酸ガスは、通常供給管9
からの空気13を導入することによってリアクター4内
に供給される。この導入する空気13は必要に応じてガ
ス分離装置によって酸素を可及的に分離するか、あるい
は化学独立栄養性微生物培養リアクター10から発生す
る炭酸ガス7を適当に循環路6を通って発生ガスを循環
することによって酸素分圧の低いガスとして光独立栄養
性微生物培養リアクター4に供給され、光独立栄養性微
生物の増殖と水素生産のために利用される。水素生産性
の紅色硫黄細菌又は紅色非硫黄細菌を有機物の存在下で
増殖させる場合には、炭酸ガスの供給を必要としない。
すなわち、前記水素生産性の微生物は炭酸ガスを唯一の
炭素源とはしないので、例えば培養系内にオッシラトリ
ア(Oscillatoria)属の微細藻類が混生
し、有機酸などを体外に放出するような場合、該有機酸
を従属栄養的に利用して、前記細菌類の増殖速度が著し
く速くなることが知られている。
On the other hand, the carbon dioxide gas that is fixed by the photoautotrophic microorganisms and is used as a carbon source is normally supplied by the supply pipe 9
Is fed into the reactor 4 by introducing air 13 from. The introduced air 13 separates oxygen as much as possible by a gas separator, or the carbon dioxide gas 7 generated from the chemoautotrophic microorganism culture reactor 10 is appropriately passed through the circulation path 6 to generate the generated gas. Is supplied to the photoautotrophic microorganism culture reactor 4 as a gas with a low oxygen partial pressure, and is used for the growth of photoautotrophic microorganisms and hydrogen production. When hydrogen-producing red sulfur bacterium or red non-sulfur bacterium is grown in the presence of an organic substance, it is not necessary to supply carbon dioxide gas.
That is, since the hydrogen-producing microorganisms do not use carbon dioxide as the sole carbon source, for example, when microalgae of the genus Oscillatria are mixed in the culture system and organic acids or the like are released to the outside of the body, It is known that the growth rate of the bacteria is remarkably increased by utilizing the organic acid heterotrophically.

【0017】光独立栄養性微生物培養リアクター4で十
分に光エネルギー5と炭酸ガスを供給され、菌体内に充
分量の有機物を蓄積した増殖菌体から発生した水素+炭
酸ガス8はガス循環経路6によって水素資化性化学独立
栄養性微生物培養リアクター10に供給され、該菌の基
質として利用される。また、リアクター5から排出され
る余剰菌体12は菌体排出管11によって系外に取り出
され、有用物質の抽出あるいは飼料、肥料等に加工され
利用される。
Light energy 5 and carbon dioxide gas are sufficiently supplied in the photoautotrophic microorganism culturing reactor 4, and hydrogen + carbon dioxide gas 8 generated from the proliferating microbial cells accumulating a sufficient amount of organic substances in the microbial cells is the gas circulation path 6 Is supplied to the hydrogen-utilizing chemoautotrophic microorganism culture reactor 10 and used as a substrate for the bacterium. The surplus microbial cells 12 discharged from the reactor 5 are taken out of the system by the microbial cell discharge pipe 11 and used for extraction of useful substances or processing into feed, fertilizer and the like.

【0018】光独立栄養性微生物培養リアクター4で増
殖する紅色硫黄細菌、紅色非硫黄細菌及び微細藻類の光
合成による有機物生産と水素生産の生物反応式は次の通
りである。
The biological reaction formulas of organic matter production and hydrogen production by photosynthesis of purple sulfur bacteria, purple non-sulfur bacteria and microalgae that grow in the photoautotrophic microorganism culture reactor 4 are as follows.

【0019】紅色硫黄細菌〔例えばクロマチウム(Ch
romatium)〕 電子供与体・・・・・・硫化物 光合成 6CO2 +12H2 S=C6 126 +12S+6H2
O 水素生産 C6 126 +6H2 O=6CO2 +12H2 +680
kcal
Red sulfur bacteria [eg chromatium (Ch
Romatium)] electron donor ...... sulfide photosynthetic 6CO 2 + 12H 2 S = C 6 H 12 0 6 + 12S + 6H 2
O Hydrogen Production C 6 H 12 0 6 + 6H 2 O = 6CO 2 + 12H 2 +680
kcal

【0020】紅色非硫黄細菌〔例えばロドバクター(R
hodobacter)〕 電子供与体・・・・・・各種の有機物 光合成 6CO2 +12H2 O=C6 126 +6O2 +6H2
O 水素生産 C6 126 +6H2 O=6CO2 +12H2 +680
kcal
Red non-sulfur bacteria [eg Rhodobacter (R
electron donor ・ ・ ・ ・ Various organic compounds Photosynthesis 6CO 2 + 12H 2 O = C 6 H 12 0 6 + 6O 2 + 6H 2
O Hydrogen Production C 6 H 12 0 6 + 6H 2 O = 6CO 2 + 12H 2 +680
kcal

【0021】微細藻類〔例えばオッシラトリア(Osc
illatoria)〕 電子供与体・・・・・・水 光合成 6CO2 +12H2 O=C6 126 +6O2 +6H2
O 水素生産 2H2 O=2H2 +O2
[0021] Microalgae [eg Ossillatoria (Osc
Illatoria)] an electron donor ...... water photosynthesis 6CO 2 + 12H 2 O = C 6 H 12 0 6 + 6O 2 + 6H 2
O hydrogen production 2H 2 O = 2H 2 + O 2

【0022】水素資化性化学独立栄養性微生物培養リア
クター10には、予め無機性のエネルギー源、栄養源で
ある水素及び炭酸ガスを資化して有用物質を生合成す
る、例えばアルカリゲネス(Alkaligenes)
属、ハイドロゲノバクター(Hydrogenobac
ter)属、メタノバクテリウム(Metanobac
terium)属、アセトバクテリウム(Acetob
acterium)属等の水素資化性の化学独立栄養性
細菌類が接種されており、水素、炭酸ガスおよびその他
の増殖に必要な微量元素、無機塩類の供給を受けて繁殖
し、選択した微生物に対応して各種の有機酸類、アミノ
酸類、酵素類、生理活性物質類、ビタミン類あるいはポ
リマー類などの有用物質18を生産する。
In the hydrogen-utilizing chemoautotrophic microbial culture reactor 10, hydrogen and carbon dioxide, which are inorganic energy sources and nutrient sources, are assimilated in advance to biosynthesize useful substances, for example, Alkaligenes.
Genus, Hydrogenobac
ter), methanobacterium (Metanobac)
terium, Acetobacterium
Halogen-utilizing chemoautotrophic bacteria such as the genus Acterium) have been inoculated, and they are propagated by the supply of hydrogen, carbon dioxide and other trace elements necessary for growth, and inorganic salts. Correspondingly, useful substances 18 such as various organic acids, amino acids, enzymes, physiologically active substances, vitamins or polymers are produced.

【0023】各種の有用物質18が菌体内に蓄積される
場合には増殖菌体を排出管19によってリアクター外に
取り出し、また有用物質18が菌体外に分泌(菌体外生
産)される場合には培養液を排出管19を経由して系外
に取り出し、常套の手段・方法によって分離精製され、
最終的に純粋な有用物質が製造される。有用物質18を
生産するために提供された化学独立栄養性微生物を培養
する場合には、滅菌空気、酸素富化空気あるいは酸素1
4が吹き込み管15によりリアクター10に供給され、
微細気泡として微生物に万遍なく与えられる。
When various useful substances 18 are accumulated in the microbial cells, the proliferating microbial cells are taken out of the reactor through the discharge pipe 19, and the useful substances 18 are secreted outside the microbial cells (external production). The culture solution is taken out of the system via the discharge pipe 19 and separated and purified by a conventional means and method.
Eventually pure useful material is produced. When culturing chemoautotrophic microorganisms provided to produce useful substance 18, sterile air, oxygen-enriched air or oxygen 1
4 is supplied to the reactor 10 by the blowing pipe 15,
It is uniformly given to microorganisms as fine bubbles.

【0024】ただし、選択された微生物が嫌気性微生物
の場合には、リアクター10は外気が混入しないように
当然密閉構造とする必要があり、更に完全な嫌気性の条
件を維持するために、光独立栄養性微生物の代謝物とし
て酸素が生成されたときには、ガス循環管6の経路にガ
ス分離機構(図示していない)を設け、完全に脱酸素し
なければならない。
However, when the selected microorganism is an anaerobic microorganism, the reactor 10 must naturally have a closed structure so that outside air is not mixed in, and in order to maintain the complete anaerobic condition, When oxygen is produced as a metabolite of an autotrophic microorganism, a gas separation mechanism (not shown) must be provided in the path of the gas circulation pipe 6 to completely deoxidize it.

【0025】リアクター10で培養される水素資化性の
化学独立栄養性微生物の増殖がリアクター4からガス循
環管6を経由して供給される炭酸ガス8の供給速度が律
速因子となる場合には、ガス吹き込み管15によって系
外から炭酸ガス16が供給される。また、リアクター1
0における微生物培養によって代謝生産物として発生す
る主として炭酸ガス7はガス循環路6を経由してリアク
ター4に供給され、光独立栄養性微生物の炭素源として
有効に利用されるが、トータルプロセスとしての余剰ガ
ス21はガス排出管20を通って大気中に排出される。
When the growth rate of the hydrogen-utilizing chemoautotrophic microorganisms cultivated in the reactor 10 is the rate-determining factor of the carbon dioxide gas 8 supplied from the reactor 4 via the gas circulation pipe 6, Carbon dioxide gas 16 is supplied from outside the system by the gas blowing pipe 15. Also, reactor 1
Carbon dioxide 7, which is mainly generated as a metabolite by microbial culture in 0, is supplied to the reactor 4 via the gas circulation path 6 and is effectively used as a carbon source for photoautotrophic microorganisms, but as a total process, The surplus gas 21 is discharged into the atmosphere through the gas discharge pipe 20.

【0026】以上、本発明をトータルシステムとして詳
細に説明したが、光独立栄養性微生物培養工程(上記リ
アクター2)で培養する光独立栄養性微生物は、それぞ
れ単一系(菌株)で培養するよりも、光合成細菌と微細
藻類を混合系として培養する方が有機物の分解及び水素
生産の両面から好ましい結果が得られる。
The present invention has been described above in detail as a total system. However, the photoautotrophic microorganisms cultured in the photoautotrophic microorganism culture step (reactor 2) are not cultured in a single system (strain). Also, it is preferable to culture the photosynthetic bacteria and the microalgae as a mixed system in order to obtain preferable results in terms of decomposition of organic matter and hydrogen production.

【0027】通常、水素生産性の微細藻類、特に藍藻に
属するオッシラトリア(Oscillatoria)属
やアナベナ(Anabaena)属の藻類は、光エネル
ギーの存在下で炭酸ガスを炭素源として菌体、有機物及
び水素を生産するが、固定した炭酸ガスの約30%程度
を多糖類や酢酸(CH3 COOH)、グリコール酸〔C
2 (OH)COOH〕等の低級脂肪酸として菌体外に
放出する。
Usually, hydrogen-producing microalgae, in particular, algae of the genus Oscillatoria and Anabaena, which belong to the cyanobacteria, use carbon dioxide gas as a carbon source in the presence of light energy to collect cells, organic matter and hydrogen. Although it is produced, about 30% of the fixed carbon dioxide gas is used for polysaccharides, acetic acid (CH 3 COOH), glycolic acid [C
It is released outside the cells as a lower fatty acid such as H 2 (OH) COOH].

【0028】光独立栄養性微生物培養工程(リアクター
2)において光合成細菌が微細藻類と共存し、混合培養
されると、微細藻類が菌体外に分泌した前記の有機物を
電子供与体として他栄養的に格段に増殖するので、有機
物の完全分解と、より多くの水素生産を期待することが
出来る。紅色硫黄細菌、紅色非硫黄細菌による前記の有
機物分解における水素生産の生物反応式は下記の通りで
ある。 酢酸からの水素生産 CH3 COOH+2H2 O=2CO2 +4H2 グリコール酸からの水素生産 CH2 (OH)COOH+H2 O=2CO2 +2H2
When photosynthetic bacteria coexist with microalgae in the photoautotrophic microorganism culturing step (reactor 2) and are mixed and cultured, the above-mentioned organic substances secreted by the microalgae outside the microbial cells are used as electron donors to produce other nutrients. Since it proliferates remarkably, it is possible to expect complete decomposition of organic substances and production of more hydrogen. The biological reaction equations for hydrogen production in the above-described decomposition of organic matter by purple sulfur bacteria and purple non-sulfur bacteria are as follows. Hydrogen production from acetic acid CH 3 COOH + 2H 2 O = 2CO 2 + 4H 2 Hydrogen production from glycolic acid CH 2 (OH) COOH + H 2 O = 2CO 2 + 2H 2

【0029】本発明の光合成微生物による有機性汚水及
び/又は排ガスの処理方法は、光合成細菌と微細藻類の
相利共生作用によって極めて省エネルギー的に有機性汚
水、排ガス中の汚濁性有機物と硫黄化合物を電子供与体
として分解し、これら分解物及び系内の水を水素に変換
すると共に、代謝ガスである水素と炭酸ガスを水素資化
性の化学独立栄養性微生物に与え、これらをエネルギー
源として極めて省資源的に、かつ安価に各種の付加価値
の高い有用物質を生産することを可能にした、複合機能
を持った、優れた新規の生物処理プロセスである。
The method for treating organic sewage and / or exhaust gas by photosynthetic microorganisms of the present invention is a very energy-saving method for treating organic sewage, polluted organic substances and sulfur compounds in exhaust gas by the mutual symbiotic action of photosynthetic bacteria and microalgae. It decomposes as an electron donor, converts these decomposed products and water in the system into hydrogen, and also supplies the metabolic gases hydrogen and carbon dioxide to hydrogen-utilizing chemoautotrophic microorganisms, and these are extremely used as energy sources. It is an excellent new biological treatment process with multiple functions that makes it possible to produce various useful substances with high added value in a resource-saving manner at low cost.

【0030】従来から、光独立栄養性微生物による水素
生産、水素資化性の化学独立栄養性微生物による有用物
質の生産に関する基礎的研究はそれぞれ別個に行われて
きたが、両者の間には全く連携がなく、これらをトータ
ルプロセスとして構築するという発想は全く無かった。
Conventionally, basic researches on hydrogen production by photoautotrophic microorganisms and production of useful substances by hydrogen-utilizing chemoautotrophic microorganisms have been carried out separately. There was no cooperation, and there was no idea to build these as a total process.

【0031】特に本発明の優れた点は、光独立栄養性微
生物と化学独立栄養性微生物のそれぞれの機能をトータ
ルプロセスとして連結し、それぞれの代謝物を相互に交
換、利用させることによりプロセスに複合機能を付与
し、これにより有機性汚水、排ガスを処理すると共に極
めて安価に付加価値の高い物質を生産することを可能と
したことである。更に本発明の顕著な特徴は、各種事業
場から排出される硫化水素と炭酸ガスを多量に含む排ガ
スを基質源として選択したことであり、現時点において
この種の研究は皆無である。
In particular, the advantage of the present invention is that the functions of the photoautotrophic microorganism and the chemoautotrophic microorganism are linked as a total process, and the respective metabolites are exchanged with each other and utilized to combine them into the process. The purpose is to add a function to treat organic sewage and exhaust gas, and to produce a substance with a high added value at a very low cost. Furthermore, a remarkable feature of the present invention is that exhaust gas containing a large amount of hydrogen sulfide and carbon dioxide gas discharged from various business sites was selected as a substrate source, and at present, there is no research of this kind.

【0032】従って本発明は、今後トータルプロセスと
して有機性汚水、排ガス処理の主流に位置付けられるこ
とは間違いないところであり、この生物処理プロセスを
採用することにより地球環境の改善、特に地球温暖化問
題の解決に著しく貢献することが出来る。
Therefore, it is certain that the present invention will be positioned in the mainstream of organic wastewater and exhaust gas treatment as a total process in the future, and by adopting this biological treatment process, improvement of the global environment, especially the problem of global warming Can significantly contribute to the solution.

【0033】[0033]

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。ただし、本発明はこの実施例のみに限定されるもの
ではない。特に本発明では、特許請求の範囲の請求項1
に記載してあるように、有機性汚水及び/又は排ガスを
対象としている。排ガスを対象とした事例では、排ガス
中に含まれている大気汚染性のガスを一旦液体に溶解
し、ガス溶解液として処理することが多く、液体に溶解
してガス溶解液として処理する方法が効率的であり、更
に各装置の容量も縮小され経済的である。以下に硫化水
素、炭酸ガスを含む排ガスを液体に溶解し、ガス溶解液
として処理する事例について図2を用いて説明する。
EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples. However, the present invention is not limited to this embodiment. Particularly, in the present invention, claim 1 of the scope of claims
The target is organic wastewater and / or exhaust gas as described in. In the case of targeting exhaust gas, air pollutant gas contained in the exhaust gas is often once dissolved in a liquid and treated as a gas solution, and a method of dissolving it in a liquid and treating it as a gas solution is It is efficient and economical because the capacity of each device is reduced. An example in which an exhaust gas containing hydrogen sulfide and carbon dioxide is dissolved in a liquid and treated as a gas dissolved liquid will be described below with reference to FIG.

【0034】(実施例1)図2において、処理対象の排
ガスとしてし尿のメタン醗酵処理から発生するメタン醗
酵ガス22(以下単に発生ガス22という)を選定し
た。発生ガス22の組成は処理期間中の平均値でCH4
61%、CO2 35%、H2 S 1〜1.5%(全てV
/V%)であった。この発生ガス22を有効容積100
リットルのメタン醗酵ガス溶解槽23の底部から過剰に
導入し、発生ガス22中の、特に硫化水素を完全に水道
水(pH=7.5に調整)に溶解せしめてガス溶解液2
4とした。
(Example 1) In FIG. 2, a methane fermentation gas 22 (hereinafter simply referred to as a generated gas 22) generated from the methane fermentation process of human waste was selected as an exhaust gas to be treated. The composition of the evolved gas 22 is CH 4 as an average value during the treatment period.
61%, CO 2 35%, H 2 S 1~1.5% ( all V
/ V%). This generated gas 22 has an effective volume of 100
Excessively introduced from the bottom of the liter fermentation tank 23 for methane fermentation gas, the hydrogen sulfide in the generated gas 22, especially hydrogen sulfide, was completely dissolved in tap water (adjusted to pH = 7.5) to dissolve gas 2
It was set to 4.

【0035】この操作により、水素生産光独立栄養性微
生物培養リアクター25(以下、リアクター25と略
記する)に供給管26を通して供給するガス溶解液24
の硫化水素濃度は平均的に8000mg/リットル、炭
酸ガスは当然pH=7.5における飽和濃度である。次
いで、このガス溶解液24を有効容積10リットルのリ
アクター25に導入した。水素生産性の光独立栄養性
細菌としてクロマチウム ビノスム(Chromati
um vinosum)ATCC17899を選択し、
予め培地ATCC37により増量培養し、10リットル
の容積のリアクター25に対して培養液27の1リッ
トルを供給管28を通して接種した。また、連続培養に
おけるクロマチウム ビノスム(Chromatium
vinosum)の増殖に必要な無機塩類、微量元素
は、培地ATCC37に準じた規定濃度となるように
し、培養液27として供給管28を通して連続的に添加
した。
By this operation, the gas solution 24 supplied to the hydrogen-producing photoautotrophic microorganism culture reactor 25 (hereinafter abbreviated as reactor 25) through the supply pipe 26.
The average hydrogen sulfide concentration is 8000 mg / liter, and carbon dioxide is, of course, the saturated concentration at pH = 7.5. Next, this gas solution 24 was introduced into a reactor 25 having an effective volume of 10 liters. As a hydrogen-producing photoautotrophic bacterium, Chromatium binosum (Chromati)
um vinosum) ATCC 17899,
The culture was preliminarily expanded with the medium ATCC37, and 1 liter of the culture solution 27 was inoculated into the reactor 25 having a volume of 10 liters through the supply pipe 28. In addition, in continuous culture, Chromatium (Chromatium)
Inorganic salts and trace elements necessary for the growth of vines were adjusted to a specified concentration according to the medium ATCC37, and continuously added as a culture solution 27 through a supply pipe 28.

【0036】光合成に必要な光エネルギーとしてキセノ
ンランプ29を使用し、紫外線発光は紫外線吸収フィル
ターを通してこれをカットし、可視光線を光ファイバー
30によってリアクター25に導入した。リアクター
25における連続培養の過程で混在した藍藻オッシラ
トリア属の一種(Oscillatoria sp.)
が増殖をはじめ、クロマチウム ビノスム(Chrom
atium vinosum)とオッシラトリア s
p.(Oscillatoria sp.)との混合培
養系が形成された。約1ヶ月の培養で菌体濃度は約50
00mg/リットル(滞留時間は3日間)に達し、その
後はこの菌体濃度を維持するように処理液から菌体分離
返送管31を経て菌体を分離し、必要に応じてマニュア
ル操作で菌体をリアクター25に返送した。
A xenon lamp 29 was used as the light energy necessary for photosynthesis, and ultraviolet light was cut through an ultraviolet absorption filter, and visible light was introduced into the reactor 25 by an optical fiber 30. A kind of cyanobacteria (Oscillatoria sp.) Mixed during the continuous culture in the reactor 25.
Begins to grow, Chromium vinosum (Chrom
atium vinosum) and Ossillatoria s
p. A mixed culture system with (Oscillatoria sp.) Was formed. The cell concentration is about 50 after about 1 month of culture.
The cell count reaches 00 mg / liter (retention time is 3 days), and thereafter the cells are separated from the treatment liquid through the cell separation and return pipe 31 so as to maintain this cell concentration, and the cells may be manually operated as necessary. Was returned to reactor 25.

【0037】また、リアクター25からの発生ガス3
2はリアクター25内を充分に攪拌するためにブロワ
ーBによって循環路33を経てリアクター25内を循
環した。リアクター25内でのクロマチウム ビノス
ム(Chromatium vinosum)とオッシ
ラトリア sp.(Oscillatoria s
p.)の共生系の培養が定常状態に達した時点(連続培
養開始の時点から、約3ヶ月後)における発生ガス32
の組成はH2 58%、CO2 34%、O2 3.5%であ
った。また、定常状態における水素ガスの発生量は15
0〜200cc/日、水素ガスの重量は13〜15g/
日であった。
Further, the generated gas 3 from the reactor 25
No. 2 was circulated in the reactor 25 through the circulation path 33 by the blower B in order to sufficiently stir the inside of the reactor 25. Chromatium vinosum and Ossilatoria sp. In reactor 25. (Oscillatoria s
p. ) The evolved gas 32 at the time when the culture of the symbiotic system reached a steady state (about 3 months after the start of the continuous culture).
Had a composition of H 2 58%, CO 2 34%, and O 2 3.5%. The amount of hydrogen gas generated in the steady state is 15
0 to 200 cc / day, the weight of hydrogen gas is 13 to 15 g /
It was a day.

【0038】最終工程において、水素資化性化学独立栄
養性微生物培養リアクター35(以下リアクター35
と略記する)に、予め培地ATCC1246で増量培養
したアルカリゲネス ユトロファス(Alcalige
nes eutrophus)ATCC17697の培
養液34を、10リットル容量のリアクター35に対
して1リットルを供給管36を通して接種し、培養液3
4を加えて規定の容量とする。この工程で使用する培養
液34は基礎培養液、無機塩類液及び微量元素液とも培
地ATCC1246を使用した。上記のように準備され
たリアクター35に対して、リアクター25で発生
した水素と炭酸ガス及び若干量の酸素を含む発生ガス3
2を連続的に吹き込み、アルカリゲネス ユトロファス
(Alcaligenes eutrophus)を培
養した。また、この導入した発生ガス32は循環路38
の途中に設けたブロワーBによって循環路38を経てリ
アクター35内に循環し、該菌に水素を完全に資化さ
せると共に、槽内を均一に攪拌した。このガス循環路3
8には除菌フィルターFを設け、リアクター35にお
ける該菌の培養は無菌的に行った。当然、リアクター
25での発生ガスもリアクター35に導入する前に供
給管37に設けた除菌フィルターFにより完全に雑菌を
除去した。
In the final step, a hydrogen-utilizing chemoautotrophic microorganism culture reactor 35 (hereinafter referred to as reactor 35
Abbreviated as “). Alcaligenes eutrophus (Alcalige)
eutrophus) ATCC 17697 culture broth 34 was inoculated into a 10 liter capacity reactor 35 in the amount of 1 liter through a feed pipe 36 to obtain a culture broth 3
Add 4 to get the specified capacity. As the culture medium 34 used in this step, the medium ATCC1246 was used for the basal culture medium, the inorganic salt solution and the trace element solution. For the reactor 35 prepared as described above, the generated gas 3 containing hydrogen and carbon dioxide gas generated in the reactor 25 and a small amount of oxygen 3
2 was continuously blown in to culture Alcaligenes eutrophus. Further, the generated gas 32 introduced into the circuit 38
It was circulated in the reactor 35 through the circulation passage 38 by the blower B provided in the middle of the above, to completely assimilate hydrogen into the bacterium and to uniformly stir the inside of the tank. This gas circuit 3
A sterilizing filter F was provided in 8, and the culturing of the bacterium in the reactor 35 was performed aseptically. Naturally, the gas generated in the reactor 25 was completely removed of germs by the sterilization filter F provided in the supply pipe 37 before being introduced into the reactor 35.

【0039】リアクター35における培養時間は3日
間、菌体濃度は4500mg/リットル前後となるよう
に、リアクター25における操作に準じて菌体濃度を
維持した。連続運転を開始してから約3ヶ月後に定常状
態となり、順調に該菌の増殖が認められたので、余剰菌
体を一日の増量分として余剰菌体引抜き管40を通って
系外に引き抜き、余剰菌体から脱水し、脱水菌体から生
分解性ポリマーとして価値のあるポリ−β−ハイドロキ
シ酪酸〔CH3 CH(OH)CH2 COOH〕(PH
B)を常法により抽出した。定常状態に達してから2ヶ
月間におけるPHBの日産量は、菌体増殖量が約0.3
g/リットル・日(3.0g/10リットルリアクタ
ー)、実測の結果、菌体重量の65%がPHBによって
占められていた。従って、PHBの日産量は1.95g
となる。なお、リアクター25及びリアクター35
共、培養水温は25℃の一定に調整した。
According to the operation in the reactor 25, the bacterial cell concentration was maintained so that the culture time in the reactor 35 was 3 days and the bacterial cell concentration was around 4500 mg / liter. About 3 months after the continuous operation was started, a steady state was reached, and the growth of the bacterium was confirmed steadily. Therefore, the surplus microbial cells were drawn out of the system through the surplus microbial cell withdrawal tube 40 as an increase amount for one day. , Dehydrated from surplus cells, poly-β-hydroxybutyric acid [CH 3 CH (OH) CH 2 COOH] (PH which is valuable as a biodegradable polymer from dehydrated cells
B) was extracted by a conventional method. The daily production of PHB in the two months after the steady state was reached was about 0.3
As a result of the actual measurement, 65% of the bacterial cell weight was occupied by PHB in g / liter / day (3.0 g / 10 liter reactor). Therefore, the daily production of PHB is 1.95g.
Becomes In addition, the reactor 25 and the reactor 35
At the same time, the culture water temperature was adjusted to a constant value of 25 ° C.

【0040】以上の処理の実施により、硫化水素及び炭
酸ガスを多量に含むメタン醗酵の発生ガスは、水素生産
性の光合成微生物〔クロマチウム ビノスム(Chro
matium vinosum)とオッシラトリア s
p.(Oscillatoria sp.)の混合培養
系〕と、この水素を資化する化学独立栄養細菌アルカリ
ゲネス ユトロファス(Alcaligenes eu
trophus)の協同作用により、有用物質であるP
HBに変換出来ることが確実に証明された。
By carrying out the above-mentioned treatment, the gas generated from methane fermentation containing a large amount of hydrogen sulfide and carbon dioxide gas is a hydrogen-producing photosynthetic microorganism [Chromatium binosum (Chro
matium vinosum) and Ossillatoria s
p. (Oscillatoria sp.) Mixed culture system] and the chemoautotrophic bacterium that utilizes this hydrogen, Alcaligenes eutrophus (Alcaligenes eu)
by the synergistic effect of
It was definitely proved that it could be converted to HB.

【0041】[0041]

【発明の効果】本発明によれば、上記に詳述したように
従来技術とは全く別の次元の発想による発明であり、次
のような効果を奏する。 (1)有機性汚水及び/又は排ガス中に含まれる硫黄化
合物及び/又は汚濁性有機物を極めて省エネルギー的か
つ省資源的に除去出来るだけでなく、発生する水素及び
炭酸ガスを化学独立栄養性微生物によって付加価値の高
い有用物質に変換することが出来る。 (2)従来技術のように処理しにくい汚泥の発生がな
く、逆に増殖菌体には多量に有用物質が菌体内に蓄積さ
れあるいは菌体外に分泌される。これら有用物質を分離
精製した残渣は、さらに飼料、肥料として再資源化する
ことが出来る。 (3)地球温暖化の元凶である炭酸ガスを、本発明のト
ータルプロセスによって大気中から大量に固定すること
が出来るだけでなく、プロセス内で発生した炭酸ガスも
微生物の炭素源として固定され、有用物質に変換するこ
とが出来る。
According to the present invention, as described in detail above, the present invention is based on an idea of a completely different dimension from the prior art, and has the following effects. (1) Not only can sulfur compounds and / or pollutant organic substances contained in organic sewage and / or exhaust gas be removed in an extremely energy-saving and resource-saving manner, but also generated hydrogen and carbon dioxide gas are chemoautotrophic microorganisms. It can be converted into useful substances with high added value. (2) There is no generation of sludge that is difficult to treat as in the prior art, and on the contrary, a large amount of useful substances are accumulated in the bacterial cells or secreted outside the bacterial cells in the growing bacterial cells. The residue obtained by separating and purifying these useful substances can be recycled as feed and fertilizer. (3) Not only can a large amount of carbon dioxide, which is the cause of global warming, be fixed from the atmosphere by the total process of the present invention, but the carbon dioxide generated in the process is also fixed as a carbon source of microorganisms, It can be converted into useful substances.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の複合微生物による汚水、排ガスを処理
するトータルプロセスの概念図
FIG. 1 is a conceptual diagram of a total process for treating sewage and exhaust gas by the complex microorganism of the present invention.

【図2】本発明の複合微生物による汚水、排ガス処理の
トータルプロセスの実施例を示すフロー図
FIG. 2 is a flow chart showing an embodiment of a total process for treating wastewater and exhaust gas by the complex microorganism of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 含硫汚水(原水) 2 排ガス 3 供給管 4 光独立栄養性微生 物培養リアクター 5 光エネルギー 6 循環路 7 炭酸ガス 8 水素+炭酸ガス 9 供給管 10 水素資化化学独立栄 養性微生物培養リアクター 11 排出管 12 余剰菌体 13 空気 14 滅菌又は酸素 15 供給管 16 炭酸ガス 17 供給管 18 有用物質 19 供給管 20 排出管 21 排ガス 22 発生ガス 23 メタン醗酵ガス溶解槽 24 ガス溶解液 25 リアクター 26 溶解液供給管 27 培養液 28 供給管 29 キセノンランプ 30 光ファイバー 31 菌体分離返送管 32 発生ガス 33 循環路 34 培養液 35 リアクター 36 供給管 37 供給管 38 循環路 39 菌体分離返送管 40 余剰菌体引抜き管 1 Sulfur-containing sewage (raw water) 2 Exhaust gas 3 Supply pipe 4 Photoautotrophic microbial culture reactor 5 Light energy 6 Circulation path 7 Carbon dioxide 8 Hydrogen + Carbon dioxide 9 Supply pipe 10 Hydrogen-utilizing chemical independent nutrient microbial culture reactor 11 Discharge pipe 12 Excess bacterial cells 13 Air 14 Sterilization or oxygen 15 Supply pipe 16 Carbon dioxide gas 17 Supply pipe 18 Useful substances 19 Supply pipe 20 Discharge pipe 21 Exhaust gas 22 Generated gas 23 Methane fermentation gas dissolution tank 24 Gas dissolved liquid 25 Reactor 26 Dissolved Liquid supply pipe 27 Culture liquid 28 Supply pipe 29 Xenon lamp 30 Optical fiber 31 Cell separation and return pipe 32 Evolved gas 33 Circulation path 34 Culture solution 35 Reactor 36 Supply pipe 37 Supply pipe 38 Circulation path 39 Cell separation and return pipe 40 Surplus cells Drawing tube

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 硫化水素、硫化金属、硫酸塩などの硫黄
化合物及び/又は有機物を含む各種の汚水及び/又は排
ガスを水素生産性の光合成細菌、微細藻類などの光独立
栄養性微生物の単一系又は混合系で処理すると共に、前
記処理工程で発生する水素ガスと炭酸ガスを水素資化性
の化学独立栄養性微生物を培養する工程に導入し、各種
の有用物質を生産することを特徴とする微生物による汚
水及び/又は排ガスの処理方法。
1. A single photoautotrophic microorganism such as photosynthetic bacteria or microalgae capable of producing hydrogen from various sewage and / or exhaust gas containing sulfur compounds such as hydrogen sulfide, metal sulfide, and sulfate and / or organic substances. System and mixed system, while introducing hydrogen gas and carbon dioxide gas generated in the processing step into the step of culturing hydrogen-utilizing chemoautotrophic microorganisms, to produce various useful substances, A method for treating sewage and / or exhaust gas by a microorganism.
【請求項2】 化学独立栄養性微生物の培養工程におい
て、化学独立栄養性微生物を従属栄養的に培養し、排出
される炭酸ガスは必要に応じて光独立栄養性微生物培養
工程に循環し、光独立栄養性微生物によって固定するこ
とを特徴とする請求項1記載の微生物による汚水及び/
又は排ガスの処理方法。
2. In the step of culturing chemoautotrophic microorganisms, the chemoautotrophic microorganisms are cultivated heterotrophically, and the carbon dioxide gas discharged is circulated to the photoautotrophic microorganism culturing step as necessary, Fixing with an autotrophic microorganism, sewage by microorganisms according to claim 1, and / or
Or a method of treating exhaust gas.
【請求項3】 化学独立栄養性微生物の培養工程におい
て、滅菌酸素及び/又は空気を供給することを特徴とす
る請求項1または請求項2記載の微生物による汚水及び
/又は排ガスの処理方法。
3. The method for treating sewage and / or exhaust gas with microorganisms according to claim 1 or 2, wherein sterile oxygen and / or air is supplied in the step of culturing chemoautotrophic microorganisms.
【請求項4】 光独立栄養性微生物の培養工程におい
て、酸素分圧及び/又は窒素分圧を可及的に低く維持す
るように制御することを特徴とする請求項1ないし請求
項3のいずれか1項に記載の微生物による汚水及び/又
は排ガスの処理方法。
4. The method for culturing a photoautotrophic microorganism, wherein the oxygen partial pressure and / or the nitrogen partial pressure are controlled to be kept as low as possible. Item 1. A method for treating sewage and / or exhaust gas with the microorganism according to Item 1.
【請求項5】 光独立栄養性微生物の培養工程におい
て、光独立栄養性微生物によって固定された炭酸ガス
は、該培養工程から余剰菌体として系外に取り出し、飼
料、肥料及び/又は農業用資材として再資源化すること
を特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に
記載の微生物による汚水及び/又は排ガスの処理方法。
5. In the step of culturing a photoautotrophic microorganism, carbon dioxide gas fixed by the photoautotrophic microorganism is taken out of the system as surplus cells from the culturing step, and is used as a feed, fertilizer and / or agricultural material. The method for treating sewage and / or exhaust gas with microorganisms according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the method is treated as a resource.
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