JPWO2009001424A1

JPWO2009001424A1 - ガス分解装置

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Publication number: JPWO2009001424A1
Application number: JP2009520226A
Authority: JP
Inventors: 啓治古川; 実恵子村田; 美博桑原; 佐藤　洋一; 洋一佐藤; 佐藤　千恵子; 千恵子佐藤
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-06-25
Filing date: 2007-06-25
Publication date: 2010-08-26
Also published as: US8597940B2; WO2009001424A1; US20100178693A1

Abstract

温室効果ガスおよび悪臭ガスの資化に伴って発生する空気より軽いガスと空気より重いガスを効率よく同時に排出するガス分解装置を提供する。ガス分解装置本体１は、密閉された金属製の円筒又は角筒であり、その上部に上部排出口７が設けられ、下部には下部排出口８が設けられ、且つ上部排出口７と下部排出口８の中間に位置してガス導入口６が設けられている。【選択図】図１

Description

本発明は、光合成細菌及び/又は細菌等による二酸化炭素(ＣＯ_２)固定メカニズム及び生物学的脱臭メカニズムを利用したガス分解装置に係り、光合成細菌及び/又は細菌等の生育増殖促進に際して発生する可燃性ガスをその比重に応じて排出する特徴と、光合成細菌及び/又は細菌等の生育増殖促進と二酸化炭素(ＣＯ_２)固定促進能力及び悪臭ガス分解能力を高めるために散水器と光源とを設けたガス分解装置に関する。

環境に悪影響を及ぼすガスとして、温室効果ガスや悪臭ガスが社会的に大きく問題となっている。従来、例えば、生ごみ処理に際して発生する悪臭、食品工場やし尿処理場等から発生する悪臭、或いはバキュームカーから発生する悪臭を除去する方法として、生物学的脱臭方法が知られている。悪臭成分の主なものは、硫化水素、アンモニア、メチルメルカプタン等である。また、温室効果ガスについては、１９９８年に制定された「地球温暖化対策の推進に関する法律」の中で、二酸化炭素、メタンガス、一酸化二窒素、代替フロン等の６種類のガスが削減対象として定義され、排出量削減が世界的に推進されているが、従来、例えば温室効果ガスである二酸化炭素(ＣＯ_２)除去の方法としては、植物による光合成と二酸化炭素(ＣＯ_２)を液体にして地中に埋設する方法しか知られていない。

生物学的ガス分解方法を利用した脱臭装置としては、光合成細菌及び/又は細菌等を利用する装置が代表的である。光合成細菌を利用する脱臭装置は、光によって活性化する光合成細菌を多孔質材、竹炭、腐葉土等に光合成細菌を付着させて菌床剤層を形成し、この菌床剤層に十分な光量の光を照射する環境下において悪臭ガスを通過させることにより温室効果ガスもしくは悪臭ガスを除去する構成である（特許文献１参照）。

一方、細菌を利用するガス分解装置は、多孔質材、竹炭、腐葉土等に細菌を付着させて菌床剤層を形成し、この菌床剤層に栄養水分を供給しつつ温室効果ガスもしくは悪臭ガスを含むガスを通過させて、温室効果ガスもしくは悪臭ガスを除去する構成である。上記いずれの方式のガス分解装置においても温室効果ガスもしくは悪臭ガスが分解される過程で、空気より軽い水素ガスと共に空気より重いブタンガス等が生成される。これらの水素ガス、ブタンガスはいずれも可燃性を有する。

また、生物学的ガス分解方法を利用した生物学的温室効果ガス固定除去装置としては、例えば特開２０００−３２００４号公報に開示されるものがある。この背景技術を図１３に従来のガス分解装置の概略構成断面図として示す。従来のガス分解装置は、上面に凹部を形成してなる基板１０１ａと、前記凹部にラン藻培養層を供給するラン藻培養層供給管（光合成微生物培養層供給手段）１０１ｂと、前記凹部の底部に開口するラン藻培養層排出管１０１ｃと、ラン藻培養層排出管１０１ｃにおけるラン藻培養層の排出量を規定するラン藻培養層排出バルブ１０１ｄとを備え、二酸化炭素分解機能付き建築物用外装材１０１（屋上用外装材）として構成されるものである（特許文献２参照）。

また、例えば特開２００１−６２２４８号公報に開示されるものがある。この背景技術を図１４に従来のガス分解装置の概略構成断面図として示す。従来のガス分解装置は、排ガスを微生物の適するｐＨ５〜９に調整する排ガスｐＨ調整手段２１４と微生物の適する温度４０℃〜５０℃に調整する排ガス温度調整手段２１６を排ガス導入管２１８の導入口２１３に近接する位置に連設し、この排ガス導入管２１８の排ガス放出側に形成される分解槽２０１に生物処理反応手段を構設し、この分解層２０１を所要数を並列に設置する構成である。それぞれの分解槽２０１に分岐される排ガス導入管２１８とこの分解槽２０１内部を排ガス散布枝管２２１を横貫して洞貫する排ガス散布本管２２０を接続する。分解槽２０１底盤に近接する所定箇所に空気注入管２２４を長手方向に設ける。分解槽２０１の長手方向側壁の上面上に移動して空気と水を補充する菌床調整機２３０を設ける。分解槽２０１の生物処理反応手段の合成土壌２３８内に排ガスを散布して生物処理反応手段に汚染物質を吸着させる。吸着した汚染物質を微生物で分解処理する（特許文献３参照）。
特開２００４−１９５４２３号公報特開２０００−３２００４１号公報特開２００１−６２２４８号公報

しかしながら、上記従来のガス分解装置では、いづれも処理されたガスの排出口が単一であるため、空気より軽い水素ガスと空気より重いブタンガス等を効率よく排出することができなかった。本発明は上記従来の課題を解決すべく創案されたものであって、温室効果ガス及び悪臭ガスの資化に伴って発生する空気より軽いガスと空気より重いガスを効率よく同時に排出することができるガス分解装置を提供することを目的とする。また、温室効果ガスである二酸化炭素(ＣＯ_２)除去は、実際には植物による光合成のみの二酸化炭素(ＣＯ_２)固定除去しかなく、年々増加する二酸化炭素(ＣＯ_２)排出量を削減することは出来ていない。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、特定のガス成分を選択し分解する細菌を含有する菌床剤層が内部に収納され、ガス導入口から当該特定のガス成分を含有する分解対象ガスが導入される筒体状ガス分解装置本体を備え、当該ガス分解装置本体の上部に上部排出口が設けられ、且つ下部に下部排出口が設けられていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のガス分解装置において、前記特定のガス成分が、温室効果ガスもしくは悪臭ガスであることを特徴とする請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のガス分解装置において、前記ガス導入口は前記上部排出口と下部排出口との中間部に設けられていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、前記請求項１〜３のいずれか一項に記載のガス分解装置において、前記菌床剤層は、前記ガス導入口と上部排出口との間に設けられた上部菌床剤層と、前記ガス導入口と下部排出口との間に設けられた下部菌床剤層と、を備えていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、前記請求項４に記載のガス分解装置において、前記上部菌床剤層又は下部菌床剤層は、複数の菌床剤層ユニットが層状に重ねられ、その層数を増減調節可能に設けられていることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、前記請求項１〜５のいずれか一項に記載のガス分解装置において、少なくとも前記ガス導入口、上部排出口または下部排出口のいずれかに送風ファンが設けられていることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、前記請求項１〜６のいずれか一項に記載のガス分解装置において、前記ガス分解装置本体は複数に分離可能に接続され、前記ガス分解装置本体の内部には当該ガス分解装置本体内に着脱可能な菌床剤層ユニットが収納されていることを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、前記請求項１〜７のいずれか一項に記載のガス分解装置において、前記ガス導入口に、ガス分解装置本体側からガス導入口への前記分解対象ガスの逆流を防止する逆流防止装置が設けられていることを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、請求項８に記載のガス分解装置において、前記逆流防止装置は、液体が充填され上部空間がガス分解装置本体内に連通されたタンクと、当該タンクの下部に設けられ前記分解対象ガスが供給される多孔性のガス噴出器と、を備えていることを特徴とする。

請求項１０に記載の発明は、請求項８に記載のガス分解装置において、前記逆流防止装置は、前記ガス導入口において前記分解対象ガスの上流側から下流側への流れ方向のみ開く逆止弁であることを特徴とする。

請求項１１に記載の発明は、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のガス分解装置において、前記ガス分解装置本体の内部上部に散水器が設けられ、当該散水器に光合成細菌及び/又は細菌等を含有する液体が充填されたタンク又は水を供給する水道管が接続されていることを特徴とする。

請求項１２に記載の発明は、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のガス分解装置において、前記ガス分解装置本体内部の菌床剤層収納の上部に光源が設けられたことを特徴とする。

請求項１３に記載の発明は、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のガス分解装置において、前記ガス分解装置本体内部の菌床剤層収納の上部と菌床剤層側面と又菌床剤層内の菌床剤内部まで光が照射するよう、前記ガス分解装置の側面に光源が設けられたことを特徴とする。

請求項１４に記載の発明は、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のガス分解装置において、前記ガス分解装置本体は水平方向に長く形成され、その長手方向中央部にガス導入口が設けられ、両端部の各上部に上部排出口及び下部排出口が設けられ、ガス導入口と各上部及び下部排出口との間のそれぞれに菌床剤層が設けられていることを特徴とする。

請求項１５に記載の発明は、請求項１に記載のガス分解装置において、
前記ガス分解装置本体の下部に仕切り壁によって少なくとも二つの分室が形成され、その一方の分室にガス導入口が設けられ、他方の分室に下部排出口が形成され、前記ガス分解装置本体の上部と前記一方の分室との間に菌床剤層が設けられ、且つ前記ガス分解装置本体の上部に上部排出口が設けられていることを特徴とする。

請求項１６に記載の発明は、請求項１〜１５のいずれか一項に記載のガス分解装置において、温室効果ガスを固定除去する細菌もしくは悪臭ガスを分解する細菌は、光合成細菌であることを特徴とする。

請求項１７に記載の発明は、請求項１〜１５のいずれか一項に記載のガス分解装置において、温室効果ガスを固定除去する細菌もしくは悪臭ガスを分解する細菌は、化学独立栄養生物細菌であることを特徴とする。

請求項１８に記載の発明は、請求項１〜１５のいずれか一項に記載のガス分解装置において、温室効果ガスを固定除去する細菌もしくは悪臭ガスを分解する細菌は、光合成細菌及び化学混合栄養生物細菌及び化学従属栄養生物細菌とを混合培養したことを特徴とする。

請求項１９に記載の発明は、請求項１〜１８のいずれか一項に記載のガス分解装置において、前記菌床剤層に、氷砂糖もしくは固形牛乳等の栄養剤が配置されるとともに、ラクトバチルス・アシドフィルス、ラクトバチルス・ブランタム、ラクトバチルス・ブレビス、ラクトバチルス・サリバリウス、ラクトバチルス・ペントース、ラクトバチルス・ロイテリ、ラクトバチルス・カゼイ等の乳酸菌が、１種類もしくは２種類以上配置されることを特徴とする。

請求項１〜１８に記載の発明によれば、温室効果ガスもしくは悪臭ガスの資化に伴って発生する、空気より軽いガスと空気より重いガスを効率よく同時に排出することができる。また、細菌類が、細胞を作り上げるために温室効果ガスもしくは悪臭ガスを炭素源として取り入れることにより発生する、空気より軽い可燃性ガスもしくは空気より重い可燃性ガスが、菌床剤層に空気中浮遊の雑菌、又は菌床剤、菌床剤層取扱い中に雑菌が付着することも考えられ、その雑菌の働きにより空気より軽いガスと空気より重いガスが発生すれば効率よく同時に排出することができる。また、光合成細菌の他に化学混合栄養生物細菌及び化学従属栄養生物細菌とを混合培養することにより、光合成細菌が、単独で使用される場合に比べて高いガス分解能力を発揮することができる。また、栄養剤として氷砂糖もしくは固形牛乳を乳酸菌と共に加えることにより、氷砂糖もしくは固形牛乳が、乳酸菌による反応で乳酸に変化して効率よく光合成細菌に栄養を与えることができる。さらに、光合成細菌が、乳酸のような酸化レベルの低い基質との共存、すなわち還元力の過剰が共存する場合に、非サイクリック電子伝達系が作動することにより、二酸化炭素(ＣＯ_２)の固定反応が強く促進（約３倍）されるという利点も得られ、高いガス分解能力を発揮することができる。

本発明の第１の実施形態を示す断面図である。上部排出口及び下部排出口の変形例を示す断面図である。上部排出口及び下部排出口の他の変形例を示す断面図である。水溜の例を示す断面図である。送風ファンを設けた例を示す断面図である。本発明の第２の実施形態を示す断面図である。本発明の第３の実施形態を示す断面図である。本発明の第４の実施形態を示す断面図である。本発明の第５の実施形態を示す断面図である。本発明の第６の実施形態を示す断面図である。本発明の第７の実施形態を示す断面図である。本発明の第８の実施形態を示す断面図である。従来のガス分解装置の概略構成断面図である。従来のガス分解装置の概略構成断面図である。

符号の説明

１ガス分解装置本体
２上部排気室
３上部菌床剤層
４下部菌床剤層
５下部排気室
６ガス導入口
７上部排出口
８下部排出口
９悪臭ガス(または温室効果ガス)
１０水素ガス
１１ブタンガス
１２、１３支持部
１５〜２２光源
２３、２４メッシュ材
２５水溜
２６〜２８送風ファン
２９菌床剤層ユニット
３０係止部
３１菌床剤層ユニット
３２係止部
３３連結部
３４連結部
３５、３６固定具
３７菌床剤層
３８排気室
３９菌床剤層
４０〜４２排気室
４３脱臭層
４４、４５吸気室
４６逆流防止フィルタ
４７培養液
４８排気室
４９ポンプ
５０給送パイプ
５１多孔性のガス噴出器
５２逆止弁
５３溶液タンク
５４培養液
５５給送パイプ
５６散水器
５７散水５８仕切り壁
５９保温層
６０ポンプ

〔第１の実施形態〕
本発明の第１の実施形態を図１〜図５に示す。同図に示すように、温室効果ガス固定除去装置本体１は、密閉された金属製の円筒又は角筒であり、その上部に上部排出口７が設けられ、下部には下部排出口８が設けられ、且つ上部排出口７と下部排出口８の中間に位置してガス導入口６が設けられている。

温室効果ガス固定除去装置本体１の内部において、その上方に上部排気室２を存して支持部１２により支持された上部菌床剤層３が収納され、下方には支持部１３により支持された下部菌床剤層４が収納され、下方には５が設けられている。上部排気室２は上部排出口７に連通され、下部排気室５は排出ガス１１に連通されている。
上部菌床剤層３は、下面に敷設された通気性を有するメッシュ材２３により支持されており、光合成細菌が付着された多孔質材、竹炭、腐葉土等に光合成細菌が付着された温室効果ガス分解材が充填されてなる。光合成細菌としては、紅色非硫黄細菌、紅色硫黄細菌、緑色硫黄細菌、滑走性糸状緑色硫黄細菌等が用いられる。光合成細菌の光合成に関する反応式を以下に示す。

(紅色または緑色硫黄細菌の関与する反応)
(1) CO₂ ＋ 2H₂S ＋ (光) → CH₂O ＋ H₂O＋ 2S
(2) S ＋ CO₂ ＋ 3H₂O ＋ (光) → CH₂O ＋ H₂SO₄＋ H₂↑
(3) 2CO₂ ＋ NaS₂O₃＋ 3H₂O ＋ (光) → 2｛CH₂O｝＋ Na₂SO₄ ＋ H₂SO₄

(紅色非硫黄細菌の関与する反応)
(4) CO₂ ＋ 2H₂Acceptor ＋ (光) →｛CH₂O｝＋ H₂O ＋ 2Acceptor
(5) C₄H₇O₂Na ＋ 2H₂O + 2CO₂ ＋ (光) → 5｛CH₂O｝＋ NaHCO₃
(6) C₄H₆O₅ ＋ H₂O ＋ (光) →｛CH₂O｝₂＋ 2CO₂ ＋ 2H₂↑

同様に、下部菌床剤層４は、下面に敷設された通気性を有するメッシュ材２４により支持され、光合成細菌が付着された多孔質材、竹炭、腐葉土等の菌床に光合成細菌が付着された温室効果ガス分解物(例えば、光合成細菌が培養された液体又は流動体)が充填されてなる。温室効果ガス分解材は３のものと同様である。温室効果ガス固定除去装置本体１内の所定位置には、光源１５〜２２は配置されている。これらの光源１５〜２２は、光によって活性化する光合成細菌に充分な光量の光を照射するためである。

なお、図２に示すように、上部排出口７を上方に向けて配置し、また下部排出口８を下方に向けても良い。また、図３に示すように、上部排出口７を互いに反対方向を向くように例えば２箇所設けても良く、また下部排出口８も同様に互いに反対方向を向くように例えば２箇所設けても良い。さらに、上部菌床剤層３及び／又は下部菌床剤層４は光合成細菌を付着させたものとして説明したが、上部菌床剤層３として光合成細菌を用いた菌床剤層とし、下部菌床剤層４として細菌を用いた菌床剤層とすることも可能であり、またその逆の組合せとしても良い。細菌としては、化学独立栄養生物細菌、化学混合栄養生物細菌、化学従属栄養生物細菌等が用いられる。また、光合成細菌とそれぞれ混合して、菌床剤に付着しても良い。さらに、氷砂糖又は固形牛乳を栄養剤として、乳酸菌と共に菌床剤に付着しても良い。

図４は、温室効果ガス固定除去装置本体１の底部に水溜２５を設けた例を示している。すなわち、上部菌床剤層３及び／又は下部菌床剤層４に光合成細菌及び/又は細菌等の培養液を供給した場合に水分が適下されるので、その水分を受ける必要があるが、この図４の例は水溜２５を矢印で示す方向に可動として引き出し上に形成した例である。この構成により、適宜水分を排気することができる。

図５は、ガス導入口６に送風ファン２６、上部排出口７に送風ファン２７、更に下部排出口８に送風ファン２８をそれぞれ設け、温室効果ガス９を強制的に導入し且つ排気する例を示している。この構成により、温室効果ガス固定除去装置本体１内の流体抵抗に抗して温室効果ガスの流れを円滑にし、温室効果ガスの除去効率を高めることができる。

以上の構成において、光源１５〜２２の点灯させた状態で、ガス導入口６から温室効果ガス９を導入し、上部菌床剤層３及び下部菌床剤層４を通過させ、温室効果ガス９の二酸化炭素(ＣＯ_２)を、細胞を作り上げるための炭素源としての取り入れに伴って固定除去できる。又、菌床剤に、光合成細菌、化学独立栄養生物細菌、化学混合栄養生物細菌、化学従属栄養生物細菌を付着させるため、温室効果ガスの固定除去に伴って空気より軽い可燃性ガスである水素ガス、及び空気より重い可燃性ガスであるブタンガスが発生する。このとき、空気より軽い水素ガス１０は上部排気室２を経由して上部排出口７から排出され、空気より重いブタンガス１１は下部排気室５を経由して下部排出口８から排出される。

このように、空気より軽い水素ガス１０と空気より重いブタンガス１１を同時に排出することができる。したがって、これらの可燃性ガスが温室効果ガス固定除去装置本体１内に滞留することを防止することができ、安全性の向上に資することとなる。

〔第２の実施形態〕
本発明の第２の実施形態を図６に示す。この実施形態は、温室効果ガス固定除去装置本体１をその軸方向に複数に分解可能とし、且つ上部菌床剤層３及び下部菌床剤層４を着脱可能にユニット化した例である。なお、この第２の実施形態において、第１の実施形態（図１〜５）と重複もしくは同様な部分には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

図６に示すように、温室効果ガス固定除去装置本体１は上部ユニット１Ａ、中間部ユニット１Ｂ、下部ユニット１Ｃの三つのユニットで構成され、それぞれの連結部３３、３４において固定具３５、３６により連結固定される構成である。
なお、上部ユニット１Ａ、中間部ユニット１Ｂ、下部ユニット１Ｃは、その接続端部に雄雌一対のネジ部（図示せず）を形成し、互いに螺合するようにしても良い。
このように構成することにより、上部菌床剤層３や下部菌床剤層４の入れ替え、光合成細菌の補充、交換等のメンテナンスを簡単に行なうことができる。

〔第３の実施形態〕
本発明の第３の実施形態を図７に示す。この実施形態は、横長の温室効果ガス固定除去装置本体１を水平方向（横向き）に設置可能とし、ガス導入口６を左右に流すように構成した例である。なお、この第３の実施形態において、第１の実施形態（図１〜５）と重複もしくは同様な部分には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

図７に示すように、水平方向に設置された温室効果ガス固定除去装置本体１の長手方向左右のそれぞれに上部排出口７及び８が設けられ、且つ長手方向中央部にガス導入口６が設けられている。ガス導入口６と各上部排出口７及び下部排出口８との間には、菌床剤層３７、３９がそれぞれ収納されている。菌床剤層３７、３９には、上部菌床剤層３又は下部菌床剤層４（図１参照）と同様に、光合成細菌（又は細菌との組み合わせ）が付着された多孔質材、竹炭、腐葉土等からなる温室効果ガス分解材が用いられる。また、図示してないが、温室効果ガス固定除去装置本体１の内部には光合成細菌を活性化させるための光源が設けられている。

以上の構成において、ガス導入口６から流入する温室効果ガス(ＣＯ_２)９は吸気室４５を経て菌床剤層３７，３９を通過する際に光合成細菌により固定除去される。その際に生成された空気より軽い水素ガス１０は上部排出口７から排出され、また空気より重いブタンガス１１は下部排出口８から排出される。

このように構成することにより、設置場所が特定されるような場所にも本発明の適用が可能となり、空気より軽い水素ガス１０を排出すると同時に空気より重いブタンガス１１も排出することができる。

〔第４の実施形態〕
本発明の第４の実施形態を図８に示す。この実施形態は、脱臭層４３(前記第１〜第３の実施形態における菌床剤層)を単一とし、さらに悪臭ガスの脱臭を目的とした例である。ここに言う単一とは、脱臭層４３１自体が一つという意味であって、その内部が複数の層で形成されていることを妨げるものではない。なお、この第４の実施形態において、第１の実施形態（図１〜５）と重複もしくは同様な部分には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

図８に示すように、脱臭装置本体１の下部に仕切り壁５８によって少なくとも二つの分室（吸気室４４、排気室４２）が形成されている。その一方の分室である吸気室４４に連通してガス導入口６が設けられ、他方の分室である排気室４２に連通して下部排出口８が形成されている。脱臭装置本体１の上部の形成された排気室４１と吸気室４４との間には脱臭層４３が設けられ、且つ脱臭装置本体１の上部に上部排出口７が設けられている。なお、図示してないが、脱臭装置本体１の内部には光合成細菌を活性化させるための光源が設けられている。

以上の構成において、ガス導入口６から導入された悪臭ガス９は脱臭層４３を経て一旦排気室４１に出るが、空気より軽い水素ガス１０は上部排出口７から排出され、空気より重いブタンガス１１は排気室４２を経由して下部排出口８に導かれ排出される。このように、単一の脱臭層４３を用いた構成とすることにより、脱臭装置を小型化することが可能となる。その結果、可搬性をもたせることができるから、例えばバキュームカー等の移動車輌に搭載する等、その用途が広汎なものとなる。

〔第５の実施形態〕
本発明の第５の実施形態を図９に示す。この実施形態は、菌床剤層を複数の層で構成した例を示している。なお、この第５の実施形態において、第１の実施形態（図１〜５）と重複もしくは同様な部分には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。すなわち、図９に示すように、ガス分解装置本体１内に収納された上部菌床剤層３は、複数の菌床剤層３Ａ、３Ｂ及び３Ｃから成り、同様に下部菌床剤層４も複数の菌床剤層４Ａ、４Ｂ及び４Ｃから成る。

複数の菌床剤層３Ａ、３Ｂ及び３Ｃは、例えば、菌床剤層３Ａ、３Ｃを光合成細菌付着層とし、３Ｂを光合成細菌と細菌の混合付着層としての組み合わせで各層を構成しても良いし、或いは菌床剤層の数を温室効果ガス９の濃度の度合いに応じて増減するように調整することができる。なお、図示してないが、温室効果ガス固定除去装置本体１の内部には光合成細菌を活性化させるための光源が設けられている。本実施形態によれば、温室効果ガス９の濃度及び排出量の度合いに応じた組み合わせが可能となり、種々の大きさに対応することができる。

〔第６の実施形態〕
本発明の第６の実施形態を図１０に示す。この実施形態は温室効果ガス固定除去装置本体１からガス導入口６側への温室効果ガス９の逆流を防止すると共に、温室効果ガス固定除去装置本体１に温室効果ガス９を導入する前に温室効果ガス９に対する予備的な除去処理を施すようにしたものである。なお、この実施形態において、第１の実施形態（図１〜５）と重複もしくは同様な部分には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

図１０に示すように、ガス導入口６は逆流防止フィルタ４６を介して温室効果ガス固定除去装置本体１に接続されている。逆流防止フィルタ４６は水槽であり、内部に光合成細菌及び/又は細菌等の培養液４７が充填されている。逆流防止フィルタ４６の底部には多孔性のガス噴出器が配置され、ポンプ４９によって強制的に送られる温室効果ガス９を培養液４７を通過させる際に予備的に温室効果ガス固定除去処理を施すようになっている。５０は温室効果ガス９の給送パイプである。その他の構成は第１の実施形態（図１〜５）と同様である。

以上の構成において、ガス導入口６から導入された温室効果ガス９はポンプ４９によって給送パイプ５０を介し多孔性のガス噴出器に強制的に送られる。送られた温室効果ガス９は多孔性のガス噴出器において泡状に培養液４７内を通過し、排気室４８を経て温室効果ガス固定除去装置本体１の吸気室４５内に送られる。このとき吸気室４５内のガスは培養液４７によってガス導入口６と遮断され、且つポンプ４９の強制送気によりガス導入口６側に逆流することが防止される。
このように、本実施形態によれば、温室効果ガス９の予備処理及び逆流防止を実現することができる。

〔第７の実施形態〕
本発明の第７の実施形態を図１１に示す。この実施形態は、菌床剤層内の光合成細菌及び/又は細菌等を最適な温度環境下に置いて活性化し、温室効果ガス成分の分解効率の向上を図ったものである。なお、この実施形態において、第１の実施形態（図１〜５）と重複もしくは同様な部分には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。図１１に示すように、温室効果ガス固定除去装置本体１の外壁に、保温層５９が設けられている。

保温層５９としては断熱材か、或いは図示しない温度制御装置により温度制御されるヒータが用いられる。温室効果ガス固定除去装置本体１内温度は、３０〜４０℃を保つのが好適である。ガス導入口６には逆止弁５２が設けられ、吸気室４５内のガス導入口６への逆流を防止している。

このように、本実施形態によれば、上部菌床剤層３及び下部菌床剤層４を常に最適な温度環境下におくことができるので、季節的或いは地理的な温度変化に影響を受けることなく、常に一定でしかも効率よく温室効果ガス固定除去性能を発揮させることが可能となる。

〔第８の実施形態〕
本発明の第８の実施形態を図１２に示す。この実施形態は、温室効果ガス固定除去用の光合成細菌及び/又は細菌等を適宜補給するようにした例を開示する。なお、この実施形態において、第１の実施形態（図１〜５）と重複もしくは同様な部分には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

図１２に示すように、温室効果ガス固定除去装置本体１の内部上方には散水器５６が設けられている。この散水器５６に給送パイプを通じて溶液タンク５３が連結されている。溶液タンク５３内には、光合成細菌及び/又は細菌等の培養液５４が貯蔵されており、タイマー等を用いた流量制御器によりポンプ６０を介して上部菌床剤層３及び下部菌床剤層４に適宜補給される。培養液５４の供給補充タイミングは温室効果ガス固定除去装置本体１の規模又は大きさ等応じて決定する。なお、培養液５４に代えて菌床剤層内の細菌に応じて栄養水としても良いし、通常の水をタンクないし、水道管に直結しても良いが、水道管に直結の場合、水道水に含まれる塩素を除去する必要がある。

また、図示しないが、ポンプ６０や流量制御器の駆動用電源として、ソーラーパネルを溶液タンク５３や温室効果ガス固定除去装置本体１に設けるか、或いはその近傍に設置しても良い。そうすることで、細菌の供給または栄養水の供給を自律的に行なうことができ、屋外に電源配線を引き回す必要がなくなる。
本実施形態によれば、細菌を適宜補給することができるため、温室効果ガス固定除去処理の安定化を図ることができる。

なお、本実施形態においては散水器５６を温室効果ガス固定除去装置本体１の内部上方に設ける構成としたが、この構成に加え、上部菌床剤層３と下部菌床剤層４との間に配設することもできる。また、前記上方及び中間の散水器をまとめてガス導入口６の近傍に配設し、温室効果ガス９自体の湿度過多状態にして上部菌床剤層３と下部菌床剤層４へ供給する構成とすることもできる。このように温室効果ガス固定除去装置本体１内の湿度を光合成細菌及び/又は細菌等が活動する最適条件として温室効果ガスを確実に固定除去できる。

〔実験例〕
（ガス分解試験）
実施例１で得られた本発明のガス分解装置の効果を、光合成細菌と乳酸菌を含有した培養資材を通気条件下で培養した培養物を用いて調べた。前記ガス分解装置のガス分解状況を表１に示す。

上記表１の結果から、ガス装置に導入ガスを通過させることにより、導入ガスの濃度が減少していることが判る。これは、光合成細菌が、炭素(Ｃ)及び水素(Ｈ)を必要とし、エネルギー源として消費するためと考えられる。

Claims

特定のガス成分を選択し分解する細菌を含有する菌床剤層が内部に収納され、ガス導入口から当該特定のガス成分を含有する分解対象ガスが導入される筒体状ガス分解装置本体を備え、
当該ガス分解装置本体の上部に上部排出口が設けられ、且つ下部に下部排出口が設けられていることを特徴とするガス分解装置。
請求項１に記載のガス分解装置において、
前記特定のガス成分が、温室効果ガスもしくは悪臭ガスであることを特徴とするガス分解装置。
請求項１または２に記載のガス分解装置において、
前記ガス導入口が、前記上部排出口と下部排出口との中間部に設けられていることを特徴とするガス分解装置。
前記請求項１〜３のいずれか一項に記載のガス分解装置において、
前記菌床剤層が、前記ガス導入口と上部排出口との間に設けられた上部菌床剤層と、前記ガス導入口と下部排出口との間に設けられた下部菌床剤層と、を備えていることを特徴とするガス分解装置。
前記請求項４に記載のガス分解装置において、
前記上部菌床剤層又は下部菌床剤層が、複数の菌床剤層ユニットが層状に重ねられ、その層数を増減調節可能に設けられていることを特徴とするガス分解装置。
前記請求項１〜５のいずれか一項に記載のガス分解装置において、
少なくとも前記ガス導入口、上部排出口または下部排出口のいずれかに送風ファンが設けられていることを特徴とするガス分解装置。
前記請求項１〜６のいずれか一項に記載のガス分解装置において、
前記ガス分解装置本体が、複数に分離可能に接続され、前記ガス分解装置本体の内部には当該ガス分解装置本体内に着脱可能な菌床剤層ユニットが収納されていることを特徴とするガス分解装置。
前記請求項１〜７のいずれか一項に記載のガス分解装置において、
前記ガス導入口に、ガス分解装置本体側からガス導入口への前記分解対象ガスの逆流を防止する逆流防止装置が設けられていることを特徴とするガス分解装置。
請求項８に記載のガス分解装置において、
前記逆流防止装置が、上部空間をガス分解装置本体内に連通され、下部に液体が充填されるタンクと、当該タンクの下部に設けられ前記分解対象ガスが供給される多孔性のガス噴出器と、を備えていることを特徴とするガス分解装置。
請求項８に記載のガス分解装置において、
前記逆流防止装置が、前記ガス導入口において前記分解対象ガスの上流側から下流側への流れ方向のみ開く逆止弁であることを特徴とするガス分解装置。
請求項１〜１０のいずれか一項に記載のガス分解装置において、
前記ガス分解装置本体の内部上部に散水器が設けられ、当該散水器に光合成細菌及び/又は細菌等を含有する液体が充填されたタンク又は水を供給する水道管が接続されていることを特徴とするガス分解装置。
請求項１〜１０のいずれか一項に記載のガス分解装置において、
前記ガス分解装置本体内部の菌床剤層収納の上部に光源が設けられたことを特徴とするガス分解装置。
請求項１〜１０のいずれか一項に記載のガス分解装置において、
前記ガス分解装置の側面に光源が設けられ、当該ガス分解装置本体内部の菌床剤層収納の上部と菌床剤層側面と又菌床剤層内の菌床剤内部まで光が照射することを特徴とするガス分解装置。
請求項１〜１３のいずれか一項に記載のガス分解装置において、
前記ガス分解装置本体が、水平方向に長く形成され、その長手方向中央部にガス導入口が設けられ、両端部の各上部に上部排出口及び下部排出口が設けられ、ガス導入口と各上部及び下部排出口との間のそれぞれに菌床剤層が設けられていることを特徴とするガス分解装置。
請求項１に記載のガス分解装置において、
前記ガス分解装置本体の下部に仕切り壁によって少なくとも二つの分室が形成され、その一方の分室にガス導入口が設けられ、他方の分室に下部排出口が形成され、前記ガス分解装置本体の上部と前記一方の分室との間に菌床剤層が設けられ、且つ前記ガス分解装置本体の上部に上部排出口が設けられていることを特徴とするガス分解装置。
請求項１〜１５のいずれか一項に記載のガス分解装置において、
温室効果ガスを除去する細菌もしくは悪臭ガスを分解する細菌が、光合成細菌であることを特徴とするガス分解装置。
請求項１〜１５のいずれか一項に記載のガス分解装置において、
温室効果ガスを除去する細菌もしくは悪臭ガスを分解する細菌が、化学独立栄養生物細菌であることを特徴とするガス分解装置。
請求項１〜１５のいずれか一項に記載のガス分解装置において、
温室効果ガスを除去する細菌もしくは悪臭ガスを分解する細菌が、光合成細菌及び化学混合栄養生物細菌及び化学従属栄養生物細菌とを混合培養したことを特徴とするガス分解装置。
請求項１８に記載のガス分解装置において、
前記菌床剤層に栄養剤が配置されるとともに、ラクトバチルス・アシドフィルス、ラクトバチルス・ブランタム、ラクトバチルス・ブレビス、ラクトバチルス・サリバリウス、ラクトバチルス・ペントース、ラクトバチルス・ロイテリ、ラクトバチルス・カゼイ等の乳酸菌が、１種類もしくは２種類以上配置されることを特徴とするガス分解装置。