(57)【要約】【課題】大量の培養液に含まれる藻類を濃縮したり、回収したりすることが容易な、藻類含有液の濃縮方法、藻類回収方法、藻類濃縮システム、及び藻類回収システムの提供を課題とする。【解決手段】藻類含有液をバネ式フィルター３で濾過し、バネ式フィルター３の濾過面に藻体を集積する工程と、バネ式フィルター３を逆流する流体を通し、前記濾過面に集積した前記藻体を剥がし、前記藻類含有液の体積よりも少ない体積の回収液中に前記藻体を回収する工程と、を有することを特徴とする藻類含有液の濃縮方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
藻類含有液をバネ式フィルターで濾過し、前記バネ式フィルターの濾過面に藻体を集積する工程と、
前記バネ式フィルターを逆流する流体を通し、前記濾過面に集積した前記藻体を剥がし、前記藻類含有液の体積よりも少ない体積の回収液中に前記藻体を回収する工程と、
を有することを特徴とする藻類含有液の濃縮方法。
【請求項２】
プレコート材により濾過面が覆われたバネ式フィルターを用い、藻類含有液を前記バネ式フィルターで濾過し、前記プレコート材の表面に藻体を集積する工程と、
前記バネ式フィルターを逆流する流体を通し、前記濾過面を覆う前記プレコート材及び集積した前記藻体を剥がし、前記藻類含有液の体積よりも少ない体積の回収液中に前記プレコート材及び前記藻体を回収する工程と、
前記プレコート材と前記藻体との比重の差を利用して、前記回収液に含まれる前記プレコート材と前記藻体とを分離する工程と、
を有することを特徴とする藻類回収方法。
【請求項３】
バネ式フィルターと、
前記バネ式フィルターで濾過された藻体を回収する回収部と、
を備えていることを特徴とする藻類濃縮システム。
【請求項４】
前記バネ式フィルターで濾過する藻類含有液を貯留するバケット部をさらに備え、
前記回収部は濾過された前記藻体を貯留する容器を有し、
前記容器の容積は、前記バケット部の容積よりも小さいことを特徴とする請求項３に記載の藻類濃縮システム。
【請求項５】
プレコート材により濾過面が覆われたバネ式フィルターと、
前記バネ式フィルターで濾過された藻体及びプレコート材を回収する回収部と、
前記プレコート材と前記藻体との比重の差を利用して、回収した前記プレコート材と前記藻体とを分離する分離部と、
を備えていることを特徴とする藻類回収システム。
【請求項６】
前記バネ式フィルターで濾過する藻類含有液を貯留するバケット部をさらに備え、
前記回収部は濾過された前記藻体を貯留する容器を有し、
前記容器の容積は、前記バケット部の容積よりも小さいことを特徴とする請求項５に記載の藻類回収システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、藻類含有液の濃縮方法、藻類回収方法、藻類濃縮システム、及び藻類回収システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、バイオマス燃料や食品の材料として藻類が注目されており、大規模な培養プラントにおける藻類培養が盛んである。培養液から藻類を回収する方法として、遠心分離機や凝集剤を利用して藻類を沈降させる方法（特許文献１）や、多孔質フィルターを用いた濾過方法（特許文献２）等が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１３／０２４８１６号
【特許文献２】特開２０１４−１５０７６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、遠心分離機によって大量の培養液を処理することは困難であり、凝集剤を添加すると食品用途には適用し難くなる問題がある。また、多孔質フィルターは目詰まりし易く、多孔質フィルター内に詰まった藻体の除去（フィルターの洗浄）には手間がかかる問題がある。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、大量の培養液に含まれる藻類を濃縮したり、回収したりすることが容易な、藻類含有液の濃縮方法、藻類回収方法、藻類濃縮システム、及び藻類回収システムの提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
［１］  藻類含有液をバネ式フィルターで濾過し、前記バネ式フィルターの濾過面に藻体を集積する工程と、前記バネ式フィルターを逆流する流体を通し、前記濾過面に集積した前記藻体を剥がし、前記藻類含有液の体積よりも少ない体積の回収液中に前記藻体を回収する工程と、を有することを特徴とする藻類含有液の濃縮方法。
［２］  プレコート材により濾過面が覆われたバネ式フィルターを用い、藻類含有液を前記バネ式フィルターで濾過し、前記プレコート材の表面に藻体を集積する工程と、前記バネ式フィルターを逆流する流体を通し、前記濾過面を覆う前記プレコート材及び集積した前記藻体を剥がし、前記藻類含有液の体積よりも少ない体積の回収液中に前記プレコート材及び前記藻体を回収する工程と、前記プレコート材と前記藻体との比重の差を利用して、前記回収液に含まれる前記プレコート材と前記藻体とを分離する工程と、を有することを特徴とする藻類回収方法。
［３］  バネ式フィルターと、前記バネ式フィルターで濾過された藻体を回収する回収部と、を備えていることを特徴とする藻類濃縮システム。
［４］  前記バネ式フィルターで濾過する藻類含有液を貯留するバケット部をさらに備え、前記回収部は濾過された前記藻体を貯留する容器を有し、前記容器の容積は、前記バケット部の容積よりも小さいことを特徴とする［３］に記載の藻類濃縮システム。
［５］  プレコート材により濾過面が覆われたバネ式フィルターと、前記バネ式フィルターで濾過された藻体及びプレコート材を回収する回収部と、前記プレコート材と前記藻体との比重の差を利用して、回収した前記プレコート材と前記藻体とを分離する分離部と、を備えていることを特徴とする藻類回収システム。
［６］  前記バネ式フィルターで濾過する藻類含有液を貯留するバケット部をさらに備え、前記回収部は濾過された前記藻体を貯留する容器を有し、前記容器の容積は、前記バケット部の容積よりも小さいことを特徴とする［５］に記載の藻類回収システム。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、大量の培養液を簡便に濃縮したり、回収したりすることができ、濾過に用いるバネ式フィルターの目詰まりも容易に解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一例の藻類濃縮システム１０の模式図である。
【図２】本発明の一例の藻類濃縮システム１０を利用した、藻類含有液の濃縮方法の手順を示した模式図である。
【図３】本発明の一例の藻類回収システム２０の模式図である。
【図４】本発明の一例の藻類回収システム２０を利用した、藻類回収方法の手順を示した模式図である。
【図５】本発明の一例の藻類回収システム３０を利用した、藻類回収方法の手順を示した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
《藻類濃縮システム》
本発明の第一態様は、バネ式フィルターと、前記バネ式フィルターで濾過された藻体を回収する回収部と、を備えている藻類回収システムであり、その一例として、図１に示す藻類濃縮システム１０が挙げられる。
【００１０】
藻類濃縮システム１０は、濾過するための藻類培養液を貯留（保持）可能な容器を有するバケット部１と、円筒状のバネ式フィルター３と、バネ式フィルター３を内部に配置した容器を有する回収部２と、バケット部１及び回収部２の各容器に接続されたポンプＰ１と、バネ式フィルター３の一方の端部に接続されたコンプレッサーＰ２と、各部を接続する配管（図の太線）及びバルブと、を備えている。
【００１１】
図示の例では、ポンプＰ１によってバケット部１の容器から、配管１ａを介して回収部２の容器に流入した液体が、回収部２の容器の内圧を高めて、前記液体がバネ式フィルター３の内空部へ向けて濾過されるように接続されている。濾過液は、バネ式フィルター３の一方の端部から配管３ａを介して外部へ排出される。また、コンプレッサーＰ２によって配管３ｂを介して、バネ式フィルター３の内空部へエアを注入可能とされている。回収部２の容器の底部は、容器内の流体を外部へ搬出するバルブ及び配管２ａを有する。
【００１２】
回収部２の前記容器は、バネ式フィルター３の濾過面（外周面）で濾過された藻体が、その濾過面から剥がされ、落下したときに、その藻体を保持することができる。
回収部２の前記容器の容積は、バケット部１の前記容器の容積よりも小さくされている。
【００１３】
バネ式フィルター３としては公知のものが適用され、例えば、特許第３１２４９０１号に開示されているような、断面が略円形又は多角形の線材をコイル状に巻き回し、線材同士の隣接する外周面を円弧形状にし、且つ隣接する線材の間に微小な間隙が形成されたものが挙げられる。微小な間隙のサイズは、濾過する藻体の大きさに合わせて適宜設定される。
【００１４】
《藻類含有液の濃縮方法》
本発明の第二態様は、藻類含有液をバネ式フィルターで濾過し、バネ式フィルターの濾過面に藻体を集積する工程と、前記バネ式フィルターを逆流する流体を通し、前記濾過面に集積した藻体を剥がし、前記藻類含有液の体積よりも少ない体積の回収液中に前記藻体を回収する工程と、を有する藻類含有液の濃縮方法である。
この濃縮方法の一例として、藻類濃縮システム１０を使用して実施する場合について、図２を参照して次に説明する。
【００１５】
まず、藻類培養液等の藻類を含む藻類培養液をバケット部１の容器に導入する。次いで、ポンプＰ１によって、バケット部１から配管１ａを介して、回収部２の容器内へ藻類培養液を送液する（図２(i)）。この送液により回収部２の容器内は陽圧となり、円筒状のバネ式フィルター３の濾過面（外側の表面）に接触した藻類培養液は濾過される。この濾過の際、液体成分が内空部へ濾過される一方、藻類等の比較的大きい固体成分は、バネ式フィルター３の濾過面が有する微細な間隙を通過せず、濾過面に留まる。藻類培養液を継続して濾過すると、バネ式フィルター３の濾過面に藻類が集積する（図２(ii)）。適当量の藻類培養液を濾過した後、バケット部１から藻類培養液の供給を停止し、コンプレッサーＰ２によってバネ式フィルター３の内空部へエアを送り込み、濾過面側へ少量のエアを逆流させる（濾過方向と逆方向に流す）。このエアは、その他の流体で代替可能であり、水などの液体であってもよい。逆流によって、バネ式フィルター３の濾過面に集積していた藻類の塊が剥がれ、回収部２の容器内に回収される（図２(iii)）。その後、回収した藻類を含む回収液を回収部２の搬出バルブから配管２ａを介して、外部へ搬出する。
【００１６】
以上の藻類濃縮方法によれば、バケット部１から供給してバネ式フィルター３で濾過した藻類含有液の総体積（例えば２０体積部）を、回収部２で回収した回収液の体積（例えば１体積部）で除算した倍率（本例では２０倍）で、藻類含有液を濃縮することができる。
また、従来の多孔質フィルターの目詰まりを洗浄して解消することは手間であったが、本方法においては、バネ式フィルター３の濾過面が一時的に目詰まりしても、逆流して集積した藻類の塊を剥がすと、瞬時に目詰まりを解消することができる。
【００１７】
《藻類回収システム》
本発明の第三態様は、プレコート材により濾過面が覆われたバネ式フィルターと、前記バネ式フィルターで濾過された藻体及びプレコート材を回収する回収部と、前記プレコート材と前記藻体との比重の差を利用して、回収した前記プレコート材と前記藻体とを分離する分離部と、を備えている藻類回収システムである。その一例として、図３に示す藻類回収システム２０が挙げられる。
【００１８】
藻類回収システム２０は、前述した藻類濃縮システム１０と同じ構成を有し、さらに、バネ式フィルター３の濾過面の全体がプレコート材４によって覆われている。
プレコート材４としては公知の濾過助剤が適用され、例えば、特許第３１２４９０１号に開示されているような、珪藻土や、パルプ粉末、活性炭粉末及び麦飯石粉から選ばれる１種以上の粉末と珪藻土との混合粉末等が挙げられる。
【００１９】
バネ式フィルター３の濾過面を覆うプレコート材４の層（プレコート層）の厚さとしては、例えば１〜５ｍｍ程度が好ましい。
１ｍｍ以上の厚さであると、プレコート層を設けたことによる、藻体の濾過漏れ（濾過面の通過）、或いは目詰まりの防止又は遅延等の効果を充分に得ることができる。
５ｍｍ以下の厚さであると、濾過に要する圧力が過度に高まることを抑制できる。
【００２０】
藻類回収システム２０は、回収部２に接続され、回収部２の回収液を受け入れて保持する、容器を有する分離部５を備えている。回収液には藻類及びプレコート材４が含まれており、分離部５の前記容器において、比重が小さい藻体と、比重が重いプレコート材４とを、両者の比重の差を利用して分離する。分離部５は、回収液を受け入れる単なる水槽であってもよいし、プレコート材４の沈殿を速めるために回収液を遠心分離する装置を有していてもよい。分離部５には、分離した藻類を含む液体成分を搬出するバルブ及び配管と、分離したプレコート材４を回収する窓と、が備えられている（不図示）。
【００２１】
《藻類回収方法》
本発明の第四態様は、プレコート材により濾過面が覆われたバネ式フィルターを用い、藻類含有液を前記バネ式フィルターで濾過し、前記プレコート材の表面に藻体を集積する工程と、前記バネ式フィルターを逆流する流体を通し、前記濾過面を覆うプレコート材及び集積した前記藻体を剥がし、前記藻類含有液の体積よりも少ない体積の回収液中に前記プレコート材及び前記藻体を回収する工程と、前記プレコート材と前記藻体との比重の差を利用して、前記回収液に含まれる前記プレコート材と前記藻体とを分離する工程と、を有する藻類回収方法である。
この回収方法の一例として、藻類回収システム２０を使用して実施する場合について、図４を参照して次に説明する。
【００２２】
まず、プレコート材４の分散液をバケット部１の容器に導入する。次いで、ポンプＰ１によって、バケット部１から配管１ａを介して、回収部２の容器内へ前記分散液を送液する（図４(a)）。回収部２の容器内において、円筒状のバネ式フィルター３の濾過面（外側の表面）に接触した分散液は、液体成分が内空部に濾過される一方、プレコート材４は、バネ式フィルター３の濾過面が有する微細な間隙を通過せず、濾過面に留まる。前記分散液を継続して濾過すると、バネ式フィルター３の濾過面にプレコート材４が堆積してなるプレコート層が形成される（図４(b)）。
【００２３】
次いで、藻類培養液等の藻類を含む藻類培養液をバケット部１の容器に導入し、ポンプＰ１によって、バケット部１から配管１ａを介して、回収部２の容器内へ藻類培養液を送液する（図４(c)）。回収部２の容器内において、円筒状のバネ式フィルター３に形成されたプレコート材４からなるプレコート層に接触した藻類培養液は、液体成分が内空部に濾過される一方、藻類等の比較的大きい固体成分は、プレコート層が有する微細な間隙（多孔質構造）を通過せず、プレコート層の表面や内部に留まる。藻類培養液を継続して濾過すると、プレコート層の表面に藻類が集積する（図４(d)）。
【００２４】
適当量の藻類培養液を濾過した後、バケット部１から藻類培養液の供給を停止し、コンプレッサーＰ２によってバネ式フィルター３の内空部へエアを送り込み、濾過面側へ少量のエアを逆流させる（濾過方向と逆方向に流す）。このエアは、その他の流体で代替可能であり、水などの液体であってもよい。逆流によって、バネ式フィルター３の濾過面に集積していた藻類の塊及びプレコート層が剥がれ、回収部２の容器内に回収される（図４(e)）。
【００２５】
回収した藻類及びプレコート材４を含む回収液を回収部２の搬出バルブから配管２ａを介して、分離部５の容器へ搬出する。この容器内において、回収液を静置又は遠心分離することにより、容器の底部にプレコート材４が沈殿し、藻類含有液は上澄み液となり、プレコート材４と藻類含有液とを固液分離する（図４(f)）。分離したプレコート材４は再利用できる。
【００２６】
以上の藻類回収方法によれば、バケット部１から供給してバネ式フィルター３で濾過した藻類含有液の総体積（例えば２０体積部）を、回収部２で回収した回収液の体積（例えば１体積部）で除算した倍率（本例では２０倍）で、藻類含有液を濃縮することができる。
また、バネ式フィルター３の濾過面にプレコート層を形成しているため、濾過効率に優れ、藻体の濾過漏れ（濾過面の通過）、或いは目詰まりの防止又は遅延させることができる。
さらに、従来の多孔質フィルターの目詰まりを洗浄して解消することは手間であったが、本方法においては、プレコート層が目詰まりしても、バネ式フィルター３を逆流してプレコート層を剥がすと、元のプレコート材４の粉体に分解するため、瞬時に目詰まりを解消することができる。
【００２７】
本発明の第四態様の藻類回収方法は、例えば、図５に示す藻類回収システム３０を使用して実施することもできる。
プレコートタンク１Ｂはプレコート材の分散液を貯留している。まず、プレコートタンク１Ｂから、ポンプＰ１によって配管１Ｂａを介して、回収部２の容器内へ前記分散液を送液する。回収部２の容器内において円筒状のバネ式フィルター３の濾過面に接触した分散液は、液体成分が内空部に濾過される一方、濾過面にはプレコート材が堆積してなるプレコート層が形成される。濾過液は、配管３ｃ及び配管１Ｂｂを介してプレコートタンクへ回送される。
【００２８】
次いで、藻類培養液を貯留するバケット部１Ａから、ポンプＰ１によって配管１Ａａを介して、回収部２の容器内へ藻類培養液を送液する。回収部２の容器内において円筒状のバネ式フィルター３の濾過面のプレコート層に接触した藻類培養液は、液体成分が内空部に濾過される一方、藻類等の比較的大きい固体成分は、プレコート層の表面や内部に留まる。藻類培養液を継続して濾過すると、プレコート層の表面に藻類が集積する。濾過液は、配管３ａを介して濾過水タンク６へ送液される。
【００２９】
適当量の藻類培養液を濾過した後、バケット部１Ａから藻類培養液の供給を停止し、コンプレッサーＰ２によって配管３ｂを介して、バネ式フィルター３の内空部へエアを送り込み、濾過面側へ少量のエアを逆流させる。或いは、濾過水タンク６から、ポンプＰ３によって配管６ａを介して、バネ式フィルター３の内空部へ濾過水を送り込み、濾過面側へ少量の濾過水を逆流させる。この逆流によって、バネ式フィルター３の濾過面に集積していた藻類の塊及びプレコート層が剥がれ、回収部２の容器内に回収される。
【００３０】
続いて、回収した藻類及びプレコート材を含む回収液を回収部２の搬出バルブから配管２ａを介して、分離部５の容器へ搬出する。この容器内において、プレコート材と藻体との比重の差を利用して、プレコート材と藻類含有液とを固液分離する。分離したプレコート材は配管５ａを介してプレコートタンク１Ｂへ回送される。回収部２で濃縮された藻体を含む上澄み液は、プレコート材とは別に回収される。
【００３１】
以上で説明した各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。
【符号の説明】
【００３２】
１…バケット部、２…回収部、３…バネ式フィルター、４…プレコート材、５…分離部、Ｐ…ポンプ、６…プレコートタンク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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