(57)【要約】【課題】培養液などの藻類含有液に含まれる藻類の濃縮／回収をより容易に且つ効率的に行うことを可能にする藻類濃縮システムを提供する。【解決手段】藻類含有液２を一時的に貯留する処理槽３と、処理槽３の底部側に設けられ、藻類含有液２をろ過処理するためのろ過膜４と、ろ過膜４に堆積した藻類をこそぎ取るための堆積藻類分離手段５と、処理槽３の底部に設けられ、藻類含有液２中の藻類が沈降して集積されるとともに、堆積藻類分離手段５でろ過膜４からこそぎ取って分離した藻類が集積される藻類集積部６と、藻類集積部６に沈降して集積した藻類を処理槽３から回収するための藻類回収手段７と、ろ過膜４を洗浄するための膜洗浄手段８とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
藻類含有液を一時的に貯留する処理槽と、
前記処理槽の底部側に設けられ、藻類含有液をろ過処理するためのろ過膜と、
前記ろ過膜に堆積した藻類をこそぎ取るための堆積藻類分離手段と、
前記処理槽の底部に設けられ、藻類含有液中の藻類が沈降して集積されるとともに、前記堆積藻類分離手段で前記ろ過膜からこそぎ取って分離した藻類が集積される藻類集積部と、
前記藻類集積部に沈降して集積した藻類を前記処理槽から回収するための藻類回収手段と、
前記ろ過膜を洗浄するための膜洗浄手段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２】
請求項１記載の藻類濃縮システムにおいて、
前記堆積藻類分離手段が、軸線方向を上下方向に配して設けられる回転軸部と、前記回転軸部の下端に接続して設けられ、前記回転軸部を軸線周りに回転させるとともに前記ろ過膜の表面上で摺動し、前記ろ過膜に堆積した藻類をこそぎ取る摺動部とを備え、
且つ、前記回転軸部及び前記摺動部の回転中心が前記ろ過膜の中心部からずれて偏心して設けられていることを特徴とする藻類濃縮システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の藻類濃縮システムにおいて、
前記処理槽内の藻類含有液の水位を検知するセンサが設けられ、
前記センサによる水位の情報に基づいて前記膜洗浄手段による洗浄のタイミングを制御するように構成されていることを特徴とする藻類濃縮システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、藻類濃縮システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、バイオマス燃料や食品の材料等として藻類が注目され、大規模プラントでの藻類培養が盛んに行われている。一方、藻類培養を行う際には培養液から藻類を回収する必要があり、この藻類を回収／濃縮する方法として遠心分離、凝集剤を利用して藻類を沈降させる手法（例えば、特許文献１参照）、多孔質フィルターを用いて濾過する手法（例えば、特許文献２参照）等が提案、実用化されている。
【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処理する手法は大量の培養液を処理するために多大な時間と労力を要する。また、凝集剤を添加して処理する手法は、回収／濃縮した藻類に凝集剤が含まれてしまい、藻類を食品用途に適用することが難くなるなど、用途に制限が生じるという問題があった。
【０００５】
多孔質フィルターを用いて処理する手法においても、多孔質フィルターに目詰りした藻体の除去（フィルターの洗浄）に多大な時間と労力を要するという問題があった。
【０００６】
ここで、藻類の培養は、大量生産が基本であり、コストの観点から考えると、大量の培養液を処理（藻体と培養液を分離する）するには、沈降分離処理が望まれる。しかしながら、上記の通り、食品用途には凝集剤の適用が難しいため、藻体のフロック化・沈降速度の増加を図ることが難しい。したがって、大量に培養液を処理でき、且つ藻体の沈降速度を増加させる手法の開発が強く望まれている。
【０００７】
上記事情に鑑み、本発明は、培養液などの藻類含有液に含まれる藻類の濃縮／回収をより容易に且つ効率的に行うことを可能にする藻類濃縮システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。
【０００９】
本発明の藻類濃縮システムは、藻類含有液を一時的に貯留する処理槽と、前記処理槽の底部側に設けられ、藻類含有液をろ過処理するためのろ過膜と、前記ろ過膜に堆積した藻類をこそぎ取るための堆積藻類分離手段と、前記処理槽の底部に設けられ、藻類含有液中の藻類が沈降して集積されるとともに、前記堆積藻類分離手段で前記ろ過膜からこそぎ取って分離した藻類が集積される藻類集積部と、前記藻類集積部に沈降して集積した藻類を前記処理槽から回収するための藻類回収手段と、前記ろ過膜を洗浄するための膜洗浄手段とを備えていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の藻類濃縮システムにおいては、前記堆積藻類分離手段が、軸線方向を上下方向に配して設けられる回転軸部と、前記回転軸部の下端に接続して設けられ、前記回転軸部を軸線周りに回転させるとともに前記ろ過膜の表面上で摺動し、前記ろ過膜に堆積した藻類をこそぎ取る摺動部とを備え、且つ、前記回転軸部及び前記摺動部の回転中心が前記ろ過膜の中心部からずれて偏心して設けられていることが望ましい。
【００１１】
本発明の藻類濃縮システムにおいては、前記処理槽内の藻類含有液の水位を検知するセンサが設けられ、前記センサによる水位の情報に基づいて前記膜洗浄手段による洗浄のタイミングを制御するように構成されていることが望ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の藻類濃縮システムにおいては、沈降分離とともにろ過処理によって藻類培養液を濃縮することができ、また、ろ過膜に堆積した藻類を堆積藻類分離手段でこそぎ落としながら処理を行うことによって、効率的に藻類を濃縮／回収することができる。
【００１３】
さらに、ろ過膜に堆積した藻類を堆積藻類分離手段でこそぎ落としながら処理を行うとともに、処理槽内の水位の情報に基づいてろ過膜の逆洗などの洗浄を実施（タイミング制御）することにより、ろ過膜の洗浄までの時間を長くすることができ、より効率的に大量の藻類培養液を処理して濃縮藻体を回収することができる。
【００１４】
よって、本発明の藻類濃縮システムによれば、大量の培養液（藻類含有液）を従来よりも簡便且つ効率的に処理して藻体を濃縮／回収（生産）することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る藻類濃縮システムを示すとともに、この藻類濃縮システムを用いて藻類を濃縮／回収する工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図１を参照し、本発明の一実施形態に係る藻類濃縮システムについて説明する。なお、本実施形態は、例えば、バイオマス燃料や食品の材料等として利用される藻類を大規模プラントで培養する際に用いて好適な藻類濃縮システムに関するものである。
【００１７】
本実施形態の藻類濃縮システムＡは、図１に示すように、原水ポンプ１の駆動によって供給される藻類培養液（藻類含有液）２を一時的に貯留する処理槽３と、処理槽３の底部側に設けられ、藻類培養液２をろ過処理するためのろ過膜４と、ろ過膜４に堆積した藻類（藻体）をこそぎ取るための堆積藻類分離手段５と、処理槽３の底部に設けられ、堆積藻類分離手段５でろ過膜４からこそぎ取って分離した藻類が沈降して集積される藻類集積部６と、藻類集積部６に沈降して集積した藻類を処理槽３から回収するための藻類回収手段７と、ろ過膜４を逆洗するための膜洗浄手段８とを備えて構成されている。
【００１８】
また、本実施形態では、堆積藻類分離手段５が軸線方向を上下方向に配して設けられる回転軸部５ａと、回転軸部５ａの下端に接続して設けられ、回転軸部５ａを軸線周りに回転させるとともにろ過膜４の表面上で摺動し、ろ過膜４に堆積した藻類をこそぎ取る摺動部５ｂとを備えて構成されている。なお、堆積藻類分離手段５は、ろ過膜４の表面に堆積した藻類をこそぎ取ることが可能であれば、特にその構成を限定する必要はない。
【００１９】
藻類回収手段７は、処理槽３の底部の藻類集積部６に一端を接続して設けられた回収配管７ａと、回収配管７ａを通じて藻類集積部６に集積した藻類を処理槽３から引き出すための駆動源である回収ポンプ７ｂとを備えて構成されている。なお、藻類回収手段７は、藻類集積部６に集積した藻類を処理槽３の外部に回収することが可能であれば、特にその構成を限定する必要はない。
【００２０】
膜洗浄手段８は、ろ過膜４の下方から圧縮空気を供給するための配管８ａ、ポンプやコンプレッサーなどの逆洗手段８ｂを備えて構成されている。なお、膜洗浄手段８は、ろ過膜４を洗浄することが可能であれば、特にその構成を限定する必要はない。
【００２１】
次に、上記構成からなる本実施形態の藻類濃縮システムＡを用いて藻類培養液２中の藻類を濃縮／回収する方法について説明する。
【００２２】
はじめに、本実施形態の藻類濃縮システムＡにおいては、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、原水ポンプ１の駆動によって藻類培養液２の原水を処理槽３に供給して貯留すると、藻類培養液２中の藻類が沈降して処理槽３の藻類集積部６に集積されてゆく。
【００２３】
これとともに、処理槽３の底部側に設けられたろ過膜４によって藻類培養液２がろ過され、ろ過膜４の表面（上面）に藻類が堆積する。
【００２４】
そして、常に、あるいは間欠的に堆積藻類分離手段５の回転軸部５ａを軸線周りに回転させ、ろ過膜４の表面上で摺動部５ｂを回動且つ摺動させる。これにより、ろ過膜４に堆積した藻類を摺動部５ｂでこそぎ取り、こそぎ取った藻類を処理槽３の藻類集積部６に落とし込むように誘導して集積させることができる。
【００２５】
また、このとき、本実施形態の藻類濃縮システムＡにおいては、藻類をこそぎ取る回転軸部５ａ及び摺動部５ｂの回転中心がろ過膜４の中心部から横方向にずれて偏心されている。これにより、こそぎ取られた藻類が藻類集積部６に落とされやすくなっている。また、ろ過膜４の表面と藻類集積部６の底面の高さに差（高低差）を設けることにより、藻類集積部６の底面に形成されて藻類回収手段７の回収配管７ａの一端が接続される濃縮藻体回収口に容易に藻類を誘導することができる。
【００２６】
藻類の沈降とろ過処理によって藻類集積部６に集積した濃縮藻類は、藻類回収手段７の回収ポンプ７ｂの駆動とともに回収配管７ａを通じて処理槽３の外部に引き出され、回収される。
【００２７】
一方、図１（ｃ）に示すように、長時間処理を継続して行うと、ろ過膜４に徐々に目詰まりが生じて処理能力が低下し、水位の上昇が観察される。これに対し、本実施形態では、処理槽３内の水位をセンサで捉え、このセンサの検知情報に基づいて、水位が予め設定した閾値に達するとともに原水ポンプ１の駆動を停止し、藻類培養液２の原水の供給を停止するように制御する。
【００２８】
原水の供給を停止した段階で、膜洗浄手段８の逆洗手段８ｂを駆動させ、ろ過膜４の下方から圧縮空気を供給し、ろ過膜４を一定時間逆洗処理する。これにより、ろ過膜４の目詰りが解消される。そして、再び図１（ａ）、図１（ｂ）に示す藻類培養液２の濃縮／回収処理を行う。この操作を順次繰り返し行うことによって濃縮藻類を効率的に濃縮／回収することができる。
【００２９】
なお、本実施形態の処理槽３（藻類濃縮システムＡ）を複数設け、各処理槽３における逆洗のタイミングをずらすことによって、藻類の濃縮／回収処理が途切れることなく、効率的に処理を実施することができる。
【００３０】
したがって、本実施形態の藻類濃縮システムＡにおいては、沈降分離とともにろ過処理によって藻類培養液２を濃縮することができ、また、ろ過膜４に堆積した藻類を堆積藻類分離手段５でこそぎ落としながら処理を行うことによって、効率的に藻類を濃縮／回収することができる。
【００３１】
さらに、ろ過膜４に堆積した藻類を堆積藻類分離手段５でこそぎ落としながら処理を行うとともに、処理槽３内の水位の情報に基づいてろ過膜４の逆洗を実施（タイミング制御）することにより、ろ過膜４の逆洗による洗浄までの時間を長くすることができ、より効率的に大量の藻類培養液２を処理して濃縮藻体を回収することができる。
【００３２】
よって、本実施形態の藻類濃縮システムＡによれば、大量の培養液２を従来よりも簡便且つ効率的に処理して藻体を濃縮／回収（生産）することが可能になる。
【００３３】
以上、本発明に係る藻類濃縮システムの一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１    原水ポンプ
２    藻類培養液（藻類含有液）
３    処理槽
４    ろ過膜
５    堆積藻類分離手段
５ａ  回転軸部
５ｂ  摺動部
６    藻類集積部
７    藻類回収手段
７ａ  回収配管
７ｂ  回収ポンプ
８    膜洗浄手段
８ａ  配管
８ｂ  逆洗手段
Ａ    藻類濃縮システム
【図１】
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