(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
懸濁物質として藻類を含有する被処理液を濃縮する濃縮工程を有する藻類の回収方法であって、
前記濃縮工程は、
前記被処理液に浸漬設置されたろ材であって、被処理液側がろ材の外側にあり、ろ液取出側がろ材の内側にあるろ材により、前記被処理液をろ過して、ろ材表面に懸濁物質を堆積させるろ過工程と、
前記ろ材のろ液取出側から被処理液側へ気体の逆洗媒体を透過させることにより、前記ろ材を逆洗し、前記ろ材表面に堆積した懸濁物質を剥離させる剥離工程と、
沈降した懸濁物質を濃縮液として排出する引抜工程を含み、
前記引抜工程は、
前記ろ過工程と前記剥離工程を順次行った後に引き続いて行うか、
前記ろ過工程と前記剥離工程を順次繰り返して行う間に、前記ろ過工程または前記剥離工程と並行して、または前記ろ過工程と前記剥離工程とは別に行い、
前記濃縮工程において、前記ろ材のクロスフロー洗浄を行わず、
１回の前記剥離工程の逆洗時間が１秒〜２０秒であり、
前記ろ過工程のろ過時間Ｔｆと前記剥離工程の逆洗時間Ｔｂの比Ｔｂ／Ｔｆが１／２２０以上であることを特徴とする藻類の回収方法。
【請求項２】
１回の前記剥離工程において、前記逆洗を間欠的に行う請求項１に記載の藻類の回収方法。
【請求項３】
１回の前記剥離工程の逆洗時間が３秒〜１５秒である請求項１または２に記載の藻類の回収方法。
【請求項４】
１回の前記ろ過工程のろ過時間が１分〜２０分である請求項１〜３のいずれか一項に記載の藻類の回収方法。
【請求項５】
前記濃縮工程で得られた前記濃縮液をろ過により濃縮して高度濃縮液を得る二次濃縮工程をさらに有する請求項１〜４のいずれか一項に記載の藻類の回収方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の回収方法により前記濃縮液または前記高度濃縮液を得る工程と、
前記濃縮液または前記高度濃縮液に含まれる藻類から、食品、飼料、肥料、医薬品、化粧品、化成品、またはバイオ燃料を得る工程を有することを特徴とする藻類派生製品の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の回収方法に用いられ、
懸濁物質を含有する被処理液が貯められ、排出口を備えた処理槽と、
前記被処理液中に、前記排出口より上方に浸漬設置されたろ材を備えたろ過装置と、
前記ろ材のろ液取出側に連通して設けられた逆洗媒体供給手段と、
前記排出口に連通し、沈降した懸濁物質を濃縮液として引き抜く濃縮液引抜手段を有することを特徴とする藻類の回収設備。
【請求項８】
請求項５に記載の回収方法に用いられ、
懸濁物質を含有する被処理液が貯められ、排出口を備えた処理槽と、
前記被処理液中に、前記排出口より上方に浸漬設置されたろ材を備えたろ過装置と、
前記ろ材のろ液取出側に連通して設けられた逆洗媒体供給手段と、
前記排出口に連通し、沈降した懸濁物質を濃縮液として引き抜く濃縮液引抜手段と、
前記濃縮液引抜手段に連通して設けられ、前記濃縮液をさらに濃縮する二次ろ過装置とを有することを特徴とする藻類の回収設備。
【請求項９】
前記処理槽は、前記ろ材が浸漬設置されたろ過部と、前記ろ過部より下方に設けられ、前記排出口が設けられた沈降分離部とを有し、
前記ろ過部と前記沈降分離部は、前記処理槽の内面が高さ方向に対してくびれが形成されることにより互いに区分されている請求項７または８に記載の藻類の回収設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、懸濁物質の回収方法および回収設備に関し、詳細には、懸濁物質を含有する被処理液をろ材を用いて濃縮し、懸濁物質を回収する方法とそれに用いる設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ろ材を用いて微生物等の懸濁物質を回収する方法が様々知られている。例えば特許文献１には、フィルタにより微生物培養液をろ過し、ろ液と微生物を含む残渣とに分離して、この残渣を回収するとともに、残渣の回収前および／または回収後に、膜分離装置内へ気体を導入することによってフィルタの膜面に付着している微生物を回収する方法が開示されている。特許文献２には、クロスフローろ過方式の中空糸膜を用いて水中の微生物を分離・濃縮し、中空糸膜によって分離・濃縮された微生物を少量の溶液で逆洗して中空糸膜から剥離した後、逆洗によって微生物が濃縮された逆洗溶液をメンブレンフィルタによって分離・濃縮して固定化し、微生物を回収する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−０４５１７０号公報
【特許文献２】特開２００５−１４３３７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のように、従来、微生物等の懸濁物質を回収する方法が様々知られているが、特許文献１、２に開示された方法は、ろ過により固液分離をすることで微生物を濃縮しており、濃縮の程度は基本的にろ過性能に依存している。一方、ろ過により濃縮を行う場合は、被処理液中の懸濁物質濃度が高いとろ材の目詰まりが起こりやすくなり、効率的に濃縮を行うことが難しくなるおそれがある。
【０００５】
本発明は前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、懸濁物質を含有する被処理液を濃縮して、高度に懸濁物質が濃縮された濃縮液を得ることができる懸濁物質の回収方法および回収設備を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決することができた本発明の懸濁物質の回収方法とは、懸濁物質を含有する被処理液を濃縮する濃縮工程を有する回収方法であって；前記濃縮工程は、被処理液に浸漬設置されたろ材により被処理液をろ過してろ材表面に懸濁物質を堆積させるろ過工程と、ろ材表面に堆積した懸濁物質を剥離させる剥離工程と、沈降した懸濁物質を濃縮液として排出する引抜工程を含み；引抜工程は、ろ過工程と剥離工程を順次行った後に引き続いて行うか、ろ過工程と剥離工程を順次繰り返して行う間に、ろ過工程または剥離工程と並行して、またはろ過工程と剥離工程とは別に行い；濃縮工程においてろ材のクロスフロー洗浄を行わないところに特徴を有する。
【０００７】
本発明の懸濁物質の回収方法によれば、ろ過工程でろ材表面に懸濁物質を堆積させ、次いで剥離工程でろ材表面に堆積した懸濁物質を剥離させることにより、懸濁物質を凝集・圧密化して、被処理液中での沈降性を高めることができる。そのため、引抜工程で、沈降した懸濁物質を濃縮液として排出することにより、高度に懸濁物質が濃縮された濃縮液を得ることができる。ろ材のクロスフロー洗浄を行わないので、ろ過工程においては、ろ材表面での懸濁物質の凝集・圧密化が促進され、剥離工程においては凝集・圧密化した懸濁物質の再分散が防止される。本発明によれば、沈降性が低くあるいは分散性が高い懸濁物質であっても、ろ過工程と剥離工程を行うことにより懸濁物質を塊として沈降させることができる。
【０００８】
懸濁物質は微生物であることが好ましい。微生物は比重が水とほとんど変わらず、水中に浮遊して存在している場合が多いことから、そのままでは沈降分離することが難しいところ、本発明によれば、懸濁物質が微生物であっても、微生物を塊として沈降させて、高度に濃縮することが可能となる。
【０００９】
剥離工程では、ろ材のろ液取出側から被処理液側へ逆洗媒体を透過させることにより、ろ材を逆洗することが好ましい。ろ材表面に堆積した懸濁物質の剥離を逆洗により行うことにより、剥離工程において、ろ材表面に堆積した懸濁物質の剥離とともにろ材の目詰まりも低減でき、ろ過工程においてろ材の透過流束を高めることができる。そのため、被処理液の効率的な濃縮が可能となる。
【００１０】
１回の剥離工程においては、逆洗を間欠的に行うことが好ましい。逆洗を間欠的に行うことにより、ろ材表面に堆積した懸濁物質を好適に剥離させやすくなる。また、ろ材の目詰まりも効果的に除去することが可能となる。
【００１１】
１回の剥離工程の逆洗時間は１秒〜２０秒とすることが好ましい。１回の剥離工程の逆洗時間をこのように設定することにより、ろ材表面に堆積した懸濁物質を逆洗により剥離しやすくなるとともに、剥離した懸濁物質の再分散を防ぎやすくなる。
【００１２】
ろ過工程のろ過時間Ｔｆと剥離工程の逆洗時間Ｔｂの比Ｔｂ／Ｔｆは１／２２０以上とすることが好ましい。このようにろ過時間と逆洗時間を設定すれば、濃縮工程においてろ材の差圧上昇速度を抑えて、ろ過を効率的に行いやすくなるとともに、剥離工程において、ろ材表面に堆積した懸濁物質を好適に剥離しやすくなる。
【００１３】
本発明の回収方法は、濃縮工程で得られた濃縮液をろ過により濃縮して高度濃縮液を得る二次濃縮工程をさらに有していてもよい。二次濃縮工程を設けることにより、より高度に懸濁物質を濃縮することができる。
【００１４】
本発明はまた、懸濁物質が藻類である場合に、本発明の回収方法により濃縮液または高度濃縮液を得る工程と、前記濃縮液または高度濃縮液に含まれる藻類から、食品、飼料、肥料、医薬品、化粧品、化成品、またはバイオ燃料を得る工程を有する藻類派生製品の製造方法を提供する。本発明の回収方法で得られた濃縮液または高度濃縮液は、例えば、さらに脱水処理や乾燥処理等を施すことにより、食品、飼料、肥料等として用いることができる。また濃縮液や高度濃縮液を抽出処理して藻類産出物を取り出し、必要に応じて化学反応させて所望の形態に変換させることにより、医薬品、化粧品、化成品の一原料として用いたり、バイオ燃料として利用することが可能となる。
【００１５】
本発明はまた、本発明の回収方法に用いられる懸濁物質の回収設備も提供する。本発明の懸濁物質の回収設備は、懸濁物質を含有する被処理液が貯められ、排出口を備えた処理槽と、被処理液中に、排出口より上方に浸漬設置されたろ材を備えたろ過装置と、ろ材のろ液取出側に連通して設けられた逆洗媒体供給手段と、排出口に連通し、沈降した懸濁物質を濃縮液として引き抜く濃縮液引抜手段を有する。本発明の懸濁物質の回収設備は、さらに、濃縮液引抜手段に連通して設けられ、濃縮液をさらに濃縮する二次ろ過装置を有していてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の懸濁物質の回収方法および回収設備によれば、ろ過工程でろ材表面に懸濁物質を堆積させ、次いで剥離工程でろ材表面に堆積した懸濁物質を剥離させることにより、懸濁物質を凝集・圧密化して、被処理液中での沈降性を高めることができる。そのため、引抜工程で、沈降した懸濁物質を濃縮液として排出することにより、高度に懸濁物質が濃縮された濃縮液を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の回収設備の一例を表す。
【図２】図１の回収設備に設けられるろ過装置の例を表す。
【図３】本発明の回収設備の他の例を表す。
【図４】図３の回収設備に設けられるろ過装置の例を表す。
【図５】本発明の回収設備の他の例を表す。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明は、懸濁物質を含有する被処理液から懸濁物質を濃縮して回収する方法に関する。本発明の懸濁物質の回収方法は、懸濁物質を含有する被処理液を濃縮する濃縮工程を有するものである。
【００１９】
被処理液は、懸濁物質を含有するものであれば特に限定されない。懸濁物質は、有機物であっても無機物であってもよい。有機物としては、原生生物、酵母、微細藻類等の微生物、代謝生成物、任意の反応生成物等が挙げられる。無機物としては、貴金属、卑金属、希土類金属等の鉱物、任意の反応生成物等が挙げられる。本発明は、被処理液から懸濁物質を回収することを目的としているため、懸濁物質としては、回収することにより利用可能であるものが好ましい。なお、本発明はこれに限定されず、回収した懸濁物質は利用されずに廃棄されるものであってもよい。
【００２０】
被処理液の媒体は特に限定されないが、簡便には水が用いられる。従って、被処理液は、懸濁物質含有水であることが好ましい。
【００２１】
本発明の回収方法は、沈降性が低く、分散性の高い懸濁物質であっても、懸濁物質を含有する被処理液を効率的に濃縮して、懸濁物質を高濃度に含む濃縮液として回収することを可能とする。従って、本発明の効果をより発揮させる点から、懸濁物質は被処理液に分散あるいは浮遊していることが好ましい。例えば微生物は、比重が水とほとんど変わらず、水中に浮遊して存在している場合が多いことから、懸濁物質が微生物であれば、本発明の効果をより奏効することができる。
【００２２】
濃縮工程では、懸濁物質を含有する被処理液を濃縮して濃縮液を得る。濃縮工程は、被処理液に浸漬設置されたろ材により被処理液をろ過してろ材表面に懸濁物質を堆積させるろ過工程と、ろ材に堆積した懸濁物質を剥離させる剥離工程と、沈降した懸濁物質を濃縮液として排出する引抜工程を含んでいる。
【００２３】
ろ過工程では、被処理液に浸漬設置されたろ材により被処理液をろ過する。ろ材は、全体が被処理液中に浸漬設置されている。被処理液は、例えば、処理槽に貯められ、処理槽に貯められた被処理液にろ材が浸漬設置されている。被処理液をろ過することにより、被処理液に含まれる懸濁物質がろ材に捕捉され、懸濁物質がろ材表面に堆積する。
【００２４】
ろ材としては、被処理液に含まれる懸濁物質を捕捉しろ液を得ることができるものであれば特に限定されず、例えば、膜ろ材を用いることができる。ろ材は、いわゆる精密ろ過膜（ＭＦ膜）や限外ろ過膜（ＵＦ膜）であってもよい。ろ材の形状は、管状、中空糸状、平板状等、特に限定されない。ろ材を構成する素材は特に限定されず、合成樹脂、セラミック、金属等が挙げられる。
【００２５】
ろ材は、被処理液が存在する被処理液側と、ろ液が取り出されるろ液取出側とを有する。被処理液側がろ材の外側（表面）であり、ろ液取出側がろ材の内側（内部）となる。ろ材によるろ過は、ろ材の被処理液側とろ液取出側の間の差圧を利用して行われる。ろ過は、ろ材の被処理液側を加圧することによって行ってもよく、ろ材のろ液取出側を減圧することによって行ってもよく、またその両方を組み合わせることにより行ってもよい。なお本発明では、ろ材が被処理液に浸漬設置されるため、ろ材の被処理液側は、ろ材の設置水深に基づく水圧によっていくらか加圧されることとなる。
【００２６】
ろ過工程では、被処理液をろ過してろ液を取り出すことにより、被処理液の懸濁物質濃度を高めるとともに、懸濁物質をろ材表面に堆積させて、懸濁物質を凝集および圧密化させることを狙いとしている。懸濁物質を凝集・圧密化させることにより、ろ過工程に引き続いて行われる剥離工程において懸濁物質をろ材表面から剥離させた際、懸濁物質が塊として被処理液中で沈降しやすくなる。例えば、懸濁物質が高分散性であったり、被処理液と比重がほとんど変わらないために懸濁物質の沈降性が低いような場合は、懸濁物質を含む被処理液を静置しても、懸濁物質を沈降分離することは難しい。この場合、遠心分離によっても、懸濁物質を分離して回収することが難しくなる場合がある。この点、本発明の回収方法は、沈降性が低く、あるいは分散性の高い懸濁物質であっても、ろ過工程において懸濁物質をろ材表面で凝集・圧密化させることにより、懸濁物質の沈降性を高めることができる。またその結果、ろ材近傍の懸濁物質濃度を比較的低く維持することができ、ろ過工程においてろ過を効率的に行えるようになる。
【００２７】
ろ過工程では、懸濁物質がろ材表面に堆積することにより、ろ材の差圧（ろ材の被処理液側とろ液取出側の間の差圧）が増加する。そのため、ろ過工程は、ろ液の透過流量やろ材の差圧を測りながら行うことが好ましく、ろ液の透過流量が設定値を下回ったり、ろ材の差圧が設定値を上回ったりしたときに、ろ過工程を終了することが好ましい。１回のろ過工程におけるろ過時間としては、例えば１分〜２０分（好ましくは５分以上、より好ましくは８分以上であり、また１８分以下が好ましい）程度とすればよい。
【００２８】
剥離工程では、ろ過工程においてろ材表面に堆積した懸濁物質を剥離させる。剥離工程では、ろ材を被処理液に浸漬させた状態で、ろ材表面に堆積した懸濁物質を剥離させ、これにより、懸濁物質が塊として被処理液中で存在しやすくなり、懸濁物質の沈降性を高めることができる。
【００２９】
ろ材表面に堆積した懸濁物質を剥離する方法としては、ろ材表面に堆積した懸濁物質をスクレーパーにより掻き取る方法、ろ材に振動を与えることによりろ材表面に堆積した懸濁物質を脱落させる方法、ろ材を逆洗することによりろ材表面に堆積した懸濁物質を脱落させる方法等が挙げられる。なかでも、ろ材表面に堆積した懸濁物質の剥離は逆洗により行うことが好ましく、これにより、剥離工程において、ろ材表面に堆積した懸濁物質の剥離とともにろ材の目詰まりも低減でき、ろ過工程においてろ材の透過流束を高めることができる。そのため、被処理液の効率的な濃縮が可能となる。
【００３０】
ろ材の逆洗は、ろ材のろ液取出側から被処理液側へ逆洗媒体を透過させることにより行う。逆洗媒体は、液体であっても気体であってもよい。液体の逆洗媒体としては、ろ液、清澄な水、薬液（例えば、酸やアルカリ、酸化剤等の溶液）等が挙げられる。気体の逆洗媒体としては、簡便には空気を用いればよいが、被処理液が空気との反応性を有していたり、空気と触れることにより変質するような場合は、気体の逆洗媒体として、被処理液に不活性なガス（例えば、窒素ガス等）を用いてもよい。ろ材の逆洗は、ろ材のろ液取出側に連通して逆洗媒体供給手段を設け、逆洗媒体供給手段から逆洗媒体をろ材のろ液取出側に供給することにより行うことができる。逆洗媒体供給手段としては、逆洗媒体が液体の場合は送液ポンプを用いればよく、逆洗媒体が気体の場合はブロアやエアコンプレッサーを用いればよい。なお、逆洗媒体としては、気体の逆洗媒体、すなわち逆洗用ガスを用いることが好ましく、これにより剥離工程において被処理液が逆洗媒体によって希釈されにくくなり、被処理液の効率的な濃縮が実現できる。なお、逆洗媒体にガスを用いる場合であっても、ろ材のろ液取出側にろ液が残存するときは、ろ液も逆洗媒体として作用することになる。
【００３１】
剥離工程をろ材の逆洗により行う場合、逆洗は間欠的に行うことが好ましい。すなわち、逆洗媒体をろ材のろ液取出側から間欠的に供給することが好ましい。なお、逆洗を間欠的に行うとは、１回の剥離工程において逆洗を間欠的に行うことを意味する。例えば、１回の剥離工程において逆洗を１回だけ行う場合は、逆洗の際に逆洗媒体の通り道ができて、ろ材のろ液取出側から被処理液側へかかる逆洗圧力が不均一な状態で維持され、ろ材表面に堆積した懸濁物質の一部しか剥離しないことが起こりやすくなる。しかし、逆洗を間欠的に複数回行うことで、逆洗圧力の不均一化を抑え、特に各逆洗の開始時に、ろ材全体に逆洗圧力がかかりやすくなる。そのため、逆洗を間欠的に行うことにより、ろ材表面に堆積した懸濁物質を好適に剥離させやすくなる。また、ろ材の目詰まりも効果的に除去することが可能となる。なお、剥離した懸濁物質がろ材表面近傍を沈降する過程で、逆洗媒体によって再分散することがあるが、このような場合は、比較的短時間の逆洗によってろ材表面から懸濁物質を剥離させて、懸濁物質がろ材表面近傍を沈降する間は逆洗を停止し、その後比較的長時間の逆洗によってろ材を洗浄することが効果的であり、これにより剥離工程において懸濁物質の再分散を抑えることが可能になる。逆洗圧力は、ろ材表面に堆積した懸濁物質を剥離できる範囲で適宜調整すればよく、例えば、７０ｋＰａ以上が好ましい。
【００３２】
剥離工程をろ材の逆洗により行う場合、１回の剥離工程における逆洗時間は、例えば１秒〜２０秒とすればよい。１回の剥離工程における逆洗時間を１秒以上とすることで、ろ材表面に堆積した懸濁物質を逆洗により剥離しやすくなる。一方、１回の剥離工程における逆洗時間を２０秒より長くしても、ろ材表面に堆積した懸濁物質の剥離効果がそれ以上あまり高まらず、かえって塊状になった懸濁物質を再分散させるおそれがあることから、１回の剥離工程における逆洗時間は２０秒以下であることが好ましい。１回の剥離工程における逆洗時間は３秒〜１５秒がより好ましく、４秒〜１２秒がさらに好ましい。
【００３３】
剥離工程をろ材の逆洗により行う場合、ろ過工程のろ過時間Ｔｆと剥離工程の逆洗時間Ｔｂの比Ｔｂ／Ｔｆは１／２２０以上とすることが好ましく、１／２００以上がより好ましい。なお、ろ過時間Ｔｆと逆洗時間Ｔｂは、１時間当たりの平均値を意味する。例えば、ろ過時間Ｔｆが１０分の場合は、逆洗時間Ｔｂは２．７秒以上であることが好ましく、３秒以上がより好ましい。このようにろ過時間と逆洗時間を設定すれば、濃縮工程においてろ材の差圧上昇速度を抑えて、ろ過を効率的に行いやすくなるとともに、剥離工程において、ろ材表面に堆積した懸濁物質を好適に剥離しやすくなる。比Ｔｂ／Ｔｆの上限は特に限定されないが、効率的に懸濁物質を濃縮する点から逆洗時間Ｔｂは長すぎない方が好ましく、従って、比Ｔｂ／Ｔｆは１／６０以下が好ましく、１／９０以下がより好ましい。なお逆洗時間とは、ろ材のろ液取出側から被処理水側に逆洗媒体が透過している時間であり、逆洗を間欠的に行うときは、逆洗媒体の供給を停止している時間を含まない。
【００３４】
引抜工程では、沈降した懸濁物質を濃縮液として排出する。本発明の回収方法は、ろ過工程と剥離工程によって被処理液に含まれる懸濁物質の沈降性を高めることができるため、処理槽の下部に懸濁物質が沈殿して、処理槽の下部で懸濁物質が高度に濃縮されることとなる。そのため、沈降した懸濁物質を処理槽から排出することにより、懸濁物質が高度に濃縮された濃縮液を得ることができる。なお濃縮液は、液状やスラリー状であっても、またケーキ状であってもよい。
【００３５】
引抜工程では、ろ材よりも下方から濃縮液を引き抜けばよい。従って、処理槽には、ろ材よりも下方に濃縮液を排出するための排出口が設けられている。好ましくは、排出口は、処理槽の底部に設けられる。排出口に連通して濃縮液引抜手段を設けることが好ましく、濃縮液引抜手段により処理槽から濃縮液を引き抜くことができる。濃縮液引抜手段としては、排出口に濃縮液流路を接続し、当該流路に弁を設け、弁の開閉により濃縮液を処理槽から自然流下させてもよく、当該流路に送液ポンプを設け、当該送液ポンプにより処理槽から濃縮液を引き抜いてもよい。
【００３６】
引抜工程は、（１）ろ過工程と剥離工程を順次行った後に引き続いて行うか、（２）ろ過工程と剥離工程を順次繰り返して行う間に、ろ過工程または剥離工程と並行して、またはろ過工程と剥離工程とは別に行う。
【００３７】
上記（１）の場合、ろ過工程と剥離工程と引抜工程とを順次行うこととなる。引抜工程は、剥離工程より後に行う限り、剥離工程と並行して行ってもよく、例えば、剥離工程の途中で引抜工程を開始してもよい。もちろん、剥離工程の終了後に引抜工程を行ってもよい。
【００３８】
上記（２）の場合、引抜工程は、ろ過工程と剥離工程を順次繰り返して行う間に行う。従って、ろ過工程と剥離工程はそれぞれ複数回行うこととなる。引抜工程は、ろ過工程または剥離工程と並行して行ってもよく、ろ過工程と剥離工程とは別に行ってもよい。ろ過工程と剥離工程を順次繰り返して行う間に、引抜工程をろ過工程または剥離工程と並行して行う場合、引抜工程は、少なくともろ過工程または剥離工程と並行して行えばよく、例えばろ過工程と剥離工程の間連続的に行ってもよい。ろ過工程と剥離工程を順次繰り返して行う間に、引抜工程をろ過工程または剥離工程とは別に行う場合、引抜工程は剥離工程に引き続いて行うことが好ましい。これにより、高度に濃縮された濃縮水を得やすくなる。
【００３９】
上記（２）の場合は、ろ過工程と剥離工程を複数回行う間に、処理槽の下部により多くの量の懸濁物質を沈降させることができ、懸濁物質が高度に濃縮された濃縮液を得やすくなる。なお、高濃度の濃縮液を得る点から、引抜工程は、ろ過工程と剥離工程を順次行った後に、さらにろ過工程と剥離工程を繰り返す間に行うことが好ましい。すなわち、引抜工程は、ろ過工程と剥離工程を順次行って、まず一旦懸濁物質を処理槽の下部に集めた上で行うことが好ましい。引抜工程で引き抜いた濃縮液が十分に濃縮されていない場合は、引き抜いた濃縮液を処理槽に返送すればよい。
【００４０】
剥離工程では、被処理液の高さ方向の懸濁物質濃度の変化や、処理槽下部の被処理液の懸濁物質濃度、あるいは濃縮液の懸濁物質濃度を、懸濁物質濃度測定手段により測定することにより、濃縮液の排出量を適宜調節することが好ましい。懸濁物質濃度測定手段としては、例えば、ＭＬＳＳ計や濁度計等が挙げられる。
【００４１】
濃縮工程は、懸濁物質を含有する被処理液を静置する静置工程を含んでいてもよい。静置工程では、被処理液をろ材でろ過することも、ろ材に堆積した懸濁物質を剥離させることも行わない。静置工程では、被処理液中で懸濁物質が沈降し、これにより処理槽の下部に懸濁物質を濃縮させることができる。静置工程を設ける場合、静置工程は、剥離工程と引抜工程の間に設けることが好ましい。
【００４２】
濃縮工程では、ろ過工程によりろ液が排出され、引抜工程により濃縮液が排出されるため、適宜、被処理液を処理槽に供給することが好ましい。従って、濃縮工程は、被処理液を処理槽に供給する供給工程を含むことが好ましい。供給工程は、濃縮工程を構成する少なくとも１つの工程と並行して行ってもよく、濃縮工程を構成する他の工程とは別に行ってもよい。供給工程において、被処理液の供給は、ろ材と同じ高さかそれより高い位置から行うことが好ましく、より好ましくはろ材よりも高い位置から行う。これにより、被処理液を供給する際に、懸濁物質の沈降を妨げたり、沈降した懸濁物質を巻き上げたりするのを防ぐことができる。また、処理槽への被処理液の供給は、処理槽に貯められた被処理液の水面以下の高さから行うことが好ましい。
【００４３】
濃縮工程では、懸濁物質の凝集・圧密化を促すとともに、塊になった懸濁物質が再分散するのを抑えて、懸濁物質の沈降性を高める点から、処理槽に貯められた被処理液を積極的に撹拌したりせず、できるだけ静かな状態に保つことが好ましい。従って、濃縮工程では、ろ材のクロスフロー洗浄を行わないことが好ましい。一般にろ材によりろ過を行う場合、ろ材表面に懸濁物質が堆積することを防止し、またろ材表面に形成されたケーキ層に剪断力を付与して剥離することを目的として、クロスフロー洗浄を行うことが広く行われている。クロスフロー洗浄を行う場合、ろ材の下側に散気装置を設けたり、ろ材の下側または上側に撹拌装置を設けたりして、被処理液がろ材を透過する方向に対して略垂直方向に（すなわち、ろ材表面に沿って）ガスや被処理液の流れを形成して、ろ材表面に懸濁物質が堆積しないようにする。これによりろ材の透過流束を高めて、ろ過効率を高めている。しかし本発明では、被処理液をろ過してろ液を得ることを目的としているのではなく、被処理液をろ過することによりろ材表面に懸濁物質を堆積させ、最終的に処理槽の下部に懸濁物質を集めて回収することを目的としているため、濃縮工程を構成するいずれの工程においてもクロスフロー洗浄を行わない。これにより、懸濁物質がろ材表面でより大きな塊を形成しやすくなり、懸濁物質の沈降性を高めることができる。
【００４４】
なお本発明の回収方法は、濃縮工程でなければ、ろ材のクロスフロー洗浄を行ってもよい。例えば、ろ材によるろ過を長期間行うことにより、ろ材の目詰まりが起こり、ろ過工程を行うことが難しくなることが起こり得るが、この場合、濃縮工程とは別にろ材のクロスフロー洗浄を行う工程（洗浄工程）を設けてもよい。洗浄工程では、ろ材のクロスフロー洗浄と逆洗とを組み合わせて行ってもよい。
【００４５】
本発明の回収方法は、上記に説明した濃縮工程（以下、「一次濃縮工程」と称する場合がある）で得られた濃縮液をろ過によりさらに濃縮して高度濃縮液を得る二次濃縮工程を有していてもよい。一次濃縮工程では、最終的に懸濁物質を沈殿分離しているため、得られる濃縮液の懸濁物質濃度を高めるのには限界がある。従って、より高度に懸濁物質を濃縮するためには、二次濃縮工程において、一次濃縮工程で得られた濃縮液をろ過によりさらに濃縮して高度濃縮液を得ることが好ましい。
【００４６】
二次濃縮工程におけるろ過方式は特に限定されず、例えば、クロスフローろ過方式とデッドエンドろ過方式のいずれであってもよく、また、浸漬式（吸引式）、外圧式、内圧式、重力式（自然式）のいずれであってもよい。なお、より高濃度の高度濃縮液を得ることが容易な点から、二次濃縮工程はデッドエンドろ過方式を採用することが好ましい。また、より高濃度の高度濃縮液を得ることができ、かつ懸濁物質の回収が容易な点から、二次濃縮工程は外圧式ろ過を採用することが好ましい。低動力で高度濃縮液を得る場合は重力式ろ過を採用することが好ましく、例えば、ろ過スクリーン（例えば、ろ布、ろ紙、金属製スクリーン等）上に濃縮液を供給して、重力ろ過することにより、高度濃縮液を得てもよい。
【００４７】
本発明の回収方法は、藻類（微細藻類）の回収に特に有効である。藻類は水中での沈降性が悪いため、そのままでは沈降分離させることが難しいところ、本発明によれば藻類を塊状にして沈降分離させることにより、藻類が高度に濃縮された濃縮液を簡便に得ることができる。本発明によれば、例えば、一次濃縮工程だけで、藻類を５００倍以上に濃縮して回収することが可能である。
【００４８】
藻類（微細藻類）は、食品、飼料、肥料として利用できることができるのはもちろんのこと、藻類が産出する化合物を医薬品、化粧品、化成品、食品等に利用することもできる。例えば、ドナリエラが産出するカロテノイドは抗酸化作用を有しており、化粧品や健康食品として利用できる。ナンノクロロプシスには不飽和脂肪酸のＥＰＡが高濃度に含まれており、ＥＰＡは様々な生理活性作用を有することが知られている。ヘマトコッカスはアスタキサンチンを高濃度に含有しており、これを抽出したものが健康食品や化粧品に広く利用されている。藻類をバイオ燃料として利用する試みも進められており、例えば、ユーグレナ（ミドリムシ）は脂肪酸を多く含んでいることから、バイオ燃料として利用できる。
【００４９】
従って、本発明は、懸濁物質が藻類であって、上記の回収方法により濃縮液または高度濃縮液を得る工程と、前記濃縮液または前記高度濃縮液に含まれる藻類から、食品、飼料、肥料、医薬品、化粧品、化成品、またはバイオ燃料を得る工程を有する藻類派生製品の製造方法も提供する。本発明の回収方法で得られた濃縮液または高度濃縮液は、さらに脱水処理や乾燥処理等を施すことにより、食品、飼料、肥料等として用いることができる。また濃縮液や高度濃縮液を抽出処理して藻類産出物を取り出し、必要に応じて化学反応させて所望の形態に変換させることにより、医薬品、化粧品、化成品の一原料として用いたり、バイオ燃料として利用することが可能となる。
【００５０】
本発明はまた、本発明の回収方法に用いられる懸濁物質の回収設備も提供する。本発明の懸濁物質の回収設備は、懸濁物質を含有する被処理液が貯められ、排出口を備えた処理槽と、被処理液中に、排出口より上方に浸漬設置されたろ材を備えたろ過装置と、ろ材のろ液取出側に連通して設けられた逆洗媒体供給手段と、排出口に連通し、沈降した懸濁物質を濃縮液として引き抜く濃縮液引抜手段を有する。本発明の懸濁物質の回収設備は、さらに、濃縮液引抜手段に連通して設けられ、濃縮液をさらに濃縮する二次ろ過装置を有していてもよい。
【００５１】
以下、本発明の懸濁物質の回収方法と回収設備の構成例について、図面を参照して説明する。なお、本発明は、図面に示した実施態様に限定されるものではない。
【００５２】
図１には、本発明の回収設備の第１実施態様を示した。図１に示した回収設備では、懸濁物質を含有する被処理液１が処理槽１１に供給されて、処理槽１１に被処理液２が貯められ、被処理液２中にろ材１３が浸漬設置されたろ過装置１２が設けられている。処理槽１１は、下部に排出口２０を有し、排出口２０より上方にろ材１３が浸漬設置されている。処理槽１１は、図１に示すように、下部が逆錐形に形成され、逆錐形の頂部に排出口２０が設けられていることが好ましい。
【００５３】
図１に示した回収設備に設けられるろ過装置１２の例を図２に示すが、ろ過装置１２は、複数の管状あるいは中空糸状のろ材１３が端をそろえて略平行に配置されており、ろ材１３の一方端が集水部１４に連通し、他方端が支持材１５によって支持されている。集水部１４にはろ液取出口１６と逆洗媒体導入口１７が備えられており、ろ材１３を透過したろ液が集水部１４を通ってろ液取出口１６から取り出され、逆洗媒体が逆洗媒体導入口１７から集水部１４を通ってろ材１３のろ液取出側に供給されるようになっている。ろ液取出口１６と逆洗媒体導入口１７はいずれも、ろ材１３のろ液取出側に設けられている。
【００５４】
図１および図２では、ろ液取出口１６にろ液流路２１が接続し、ろ液流路２１に吸引ポンプ２２が設けられている。吸引ポンプ２２によってろ材１３のろ液取出側が減圧されることにより、被処理液２のろ材１３によるろ過が推進され、ろ液３が得られる。一方、逆洗媒体導入口１７には逆洗媒体流路２３が接続し、逆洗媒体流路２３に、逆洗媒体供給手段としてブロワ２５が設けられている。つまり、逆洗媒体供給手段であるブロワ２５が、ろ材１３のろ液取出側に連通して設けられている。図１では、逆洗媒体として空気４がろ材１３のろ液取出側に供給されるようになっている。
【００５５】
図１に示した設備を用いて本発明の回収方法を行うには、次のようにろ過工程と剥離工程と引抜工程を含む濃縮工程を行えばよい。まずろ過工程として、被処理液２に浸漬設置されたろ材１３により被処理液２をろ過して、ろ材１３の表面に懸濁物質を堆積させる。次いで、剥離工程として、ろ材１３のろ液取出側から被処理液側へ逆洗媒体として空気４を透過させることにより、ろ材１３の表面に堆積した懸濁物質を剥離させる。ろ過工程と剥離工程を行うことにより、ろ材１３の表面から剥離した懸濁物質が塊として処理槽１１の下部に沈降する。引抜工程では、処理槽１１の下部に沈降した懸濁物質を濃縮液５として排出口２０から排出する。処理槽１１の排出口２０には濃縮液流路２６が接続しており、濃縮液流路２６には濃縮液引抜手段として弁２７が設けられている。弁２７は排出口２０に連通して設けられており、弁２７を開くことにより、処理槽１１の下部に沈降した懸濁物質を濃縮液５として引き抜くことができる。なお、引抜工程は、ろ過工程と剥離工程を順次行った後に行うか、ろ過工程と剥離工程を順次繰り返して行う間に、ろ過工程または剥離工程と並行して、またはろ過工程と剥離工程とは別に行う。また濃縮工程の間、ろ材１３のクロスフロー洗浄は行わない。このようにろ過工程と剥離工程と引抜工程とから構成される濃縮工程を行うことにより、被処理液２に含まれる懸濁物質を処理槽１１の下部に沈降させ、濃縮液５として回収することができる。
【００５６】
本発明の回収設備の第２実施態様を図３を参照して説明する。なお、第２実施態様に係る下記の説明では、第１実施態様の説明と重複する説明を省く。
【００５７】
図３に示した回収設備は、図４に示したろ過装置１２が設置されている点で、図１に示した回収設備とは異なる。図４のろ過装置１２は、逆洗媒体導入口１７が設けられない代わりに、ろ材１３の表面に堆積した懸濁物質を掻き取るスクレーパー１８が設けられている。各ろ材１３はスクレーパー１８を貫通して設けられ、スクレーパー１８がろ材１３の延在方向ｗに沿って摺動可能に形成されている。スクレーパー１８をろ材１３の延在方向ｗに沿って動かすことにより、ろ材１３の表面に堆積した懸濁物質がスクレーパー１８によって掻き取られる。第２実施態様に係る回収設備では、ろ材１３の表面に堆積した懸濁物質をスクレーパー１８によって掻き取ることにより、剥離工程が行われる。
【００５８】
図５には、本発明の回収設備の第３実施態様を示した。なお、第３実施態様に係る下記の説明では、第１実施態様の説明と重複する説明を省く。
【００５９】
図５に示した回収設備は、処理槽１１が、ろ過部１１ａと沈降分離部１１ｂとから構成されている。ろ過部１１ａにはろ材１３が浸漬設置され、沈降分離部１１ｂはろ過部１１ａより下方に設けられている。ろ過部１１ａと沈降分離部１１ｂは、処理槽１１の内面が高さ方向に対してくびれが形成されることにより、互いに区分される。ろ過部１１ａの下部は、下方に行くほど断面積が小さくなるように、傾斜形成されていることが好ましい。沈降した懸濁物質を排出する排出口２０は、沈降分離部１１ｂに設けられている。処理槽１１をろ過部１１ａと沈降分離部１１ｂとに区分することより、沈殿分離部１１ｂに懸濁物質を高度に濃縮することが可能となる。
【００６０】
図５に示した回収設備は、排出口２０に濃縮液流路２６が接続し、濃縮液流路２６に濃縮液引抜手段として送液ポンプ２８が設けられている。そして送液ポンプ２８に連通して、二次ろ過装置２９が設けられている。処理槽１１から排出された濃縮液５は、二次ろ過装置２９でさらに濃縮されることにより、高度濃縮液６とろ液７が得られる（二次濃縮工程）。
【００６１】
図５に示した回収設備では、ろ材１３の下側に散気装置１９が設置されている。散気装置１９には、ブロワ２５に連通した流路２４が接続しており、ブロワ２５から散気装置１９に空気４が供給されるようになっている。散気装置１９は懸濁物質の濃縮工程以外で使用され、これによりろ材１３の表面を洗浄して、濃縮工程において懸濁物質の濃縮を効率的に行えるようになる。
【実施例】
【００６２】
以下に、実施例を示すことにより本発明を更に詳細に説明するが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではない。
【００６３】
処理例１
微細藻類（Ｐｓｅｕｄｏｃｏｃｃｏｍｙｘａ  ｓｐ．）の培養液（固形分濃度：０．４４ｇ／Ｌ）５Ｌを処理槽に入れ、そこにろ材としてＰＶＤＦ製中空糸膜（平均孔径２．０μｍ、膜面積５０９ｃｍ2）を浸漬設置した。前記培養液（平均固形分濃度：０．５０ｇ／Ｌ）を処理槽に供給して、処理槽内の培養液量をほぼ一定に維持しながら、ろ過と逆洗を順次繰り返すことを２０時間行った。逆洗は７０ｋＰａの圧力でろ材のろ液取出側から空気を導入することにより、１０分に１回の頻度で５秒間行った。逆洗時間Ｔｂとろ過時間Ｔｆの比Ｔｂ／Ｔｆは１／１１９であった。ろ過と逆洗を繰り返す間、ろ材のクロスフロー洗浄は行わず、またこの間のろ過の平均流束は３．６ｍ／日であった。２０時間ろ過と逆洗を繰り返した後、処理槽の底部から濃縮液を３７０ｍＬ引き抜いた。濃縮液の固形分濃度は１７４．６ｇ／Ｌであり、微細藻類の回収率（濃縮液へ移行した微細藻類の割合）は８３％であった。また、２０時間処理後までのろ過圧力の上昇速度は０．１ｋＰａ／日であった。
【００６４】
処理例２
微細藻類の培養液（固形分濃度：０．５３ｇ／Ｌ）５Ｌに、平均固形分濃度０．５３ｇ／Ｌの培養液を供給しながら、ろ過と逆洗を順次繰り返すことを２１時間行い、逆洗を１０分に１回の頻度で１０秒間行った（Ｔｂ／Ｔｆ＝１／５９）以外は、処理例１と同様に微細藻類の回収を行った。処理例２では濃縮液を３００ｍＬ引き抜き、濃縮液の固形分濃度は２０１．３ｇ／Ｌ、微細藻類の回収率は６９％であった。また、２１時間処理後までのろ過圧力の上昇速度は０．３ｋＰａ／日であった。
【００６５】
処理例３
微細藻類の培養液（固形分濃度：０．４８ｇ／Ｌ）５Ｌに、平均固形分濃度０．５２ｇ／Ｌの培養液を供給しながら、ろ過と逆洗を順次繰り返すことを２０時間行い、逆洗を１０分に１回の頻度で３秒間行った（Ｔｂ／Ｔｆ＝１／１９９）以外は、処理例１と同様に微細藻類の回収を行った。処理例３では濃縮液を３００ｍＬ引き抜き、濃縮液の固形分濃度は２１０．０ｇ／Ｌ、微細藻類の回収率は７７％であった。また、２０時間処理後までのろ過圧力の上昇速度は０．５ｋＰａ／日であった。
【００６６】
処理例４
微細藻類の培養液（固形分濃度：０．４４ｇ／Ｌ）５Ｌに、平均固形分濃度０．５３ｇ／Ｌの培養液を供給しながら、ろ過と逆洗を順次繰り返すことを１９時間行い、逆洗を１０分に１回の頻度で１秒間行った（Ｔｂ／Ｔｆ＝１／５９９）以外は、処理例１と同様に微細藻類の回収を行った。処理例４では濃縮液を３３５ｍＬ引き抜き、濃縮液の固形分濃度は１８６．３ｇ／Ｌ、微細藻類の回収率は８２％であった。また、１９時間処理後までのろ過圧力の上昇速度は５．０ｋＰａ／日であった。
【００６７】
処理例５
微細藻類の培養液（固形分濃度：０．４６ｇ／Ｌ）５Ｌに、平均固形分濃度０．５８ｇ／Ｌの培養液を供給しながら、ろ過と逆洗を順次繰り返すことを１９時間行い、逆洗を１５分に１回の頻度で５秒間行った（Ｔｂ／Ｔｆ＝１／１７９）以外は、処理例１と同様に微細藻類の回収を行った。処理例５では濃縮液を２８０ｍＬ引き抜き、濃縮液の固形分濃度は２５６．１ｇ／Ｌ、微細藻類の回収率は８３％であった。また、１９時間処理後までのろ過圧力の上昇速度は２．０ｋＰａ／日であった。
【００６８】
処理例６
微細藻類の培養液（固形分濃度：０．４６ｇ／Ｌ）５Ｌに、平均固形分濃度０．５１ｇ／Ｌの培養液を供給しながら、ろ過と逆洗を順次繰り返すことを２３時間行い、逆洗を１５分に１回の頻度で３秒間行った（Ｔｂ／Ｔｆ＝１／２９９）以外は、処理例１と同様に微細藻類の回収を行った。処理例６では濃縮液を１７０ｍＬ引き抜き、濃縮液の固形分濃度は２５７．８ｇ／Ｌ、微細藻類の回収率は４８％であった。また、２３時間処理後までのろ過圧力の上昇速度は１６．１ｋＰａ／日であった。
【００６９】
処理例７
微細藻類の培養液（固形分濃度：０．４８ｇ／Ｌ）５Ｌに、平均固形分濃度０．５５ｇ／Ｌの培養液を供給しながら、ろ過と逆洗を順次繰り返すことを２１時間行い、逆洗を２０分に１回の頻度で５秒間行った（Ｔｂ／Ｔｆ＝１／２３９）以外は、処理例１と同様に微細藻類の回収を行った。処理例７では濃縮液を１７０ｍＬ引き抜き、濃縮液の固形分濃度は２９２．０ｇ／Ｌ、微細藻類の回収率は５５％であった。また、２１時間処理後までのろ過圧力の上昇速度は１８．４ｋＰａ／日であった。
【００７０】
処理例８
ろ過を行う際に処理槽内の培養液を撹拌し、ろ過と逆洗を順次繰り返すことを４２時間行った以外は、処理例１と同様にして微細藻類の回収を行った。処理例８では、ろ過の平均流束は１．９ｍ／日であった。処理例８では、培養液を撹拌しながらろ過を行ったため、微細藻類は処理槽の底部に沈降せず、浮遊状態で均一に存在していた。処理後の培養液（濃縮液）の固形分濃度は１４．５ｇ／Ｌであった。また、４２時間処理後までのろ過圧力の上昇速度は３．４ｋＰａ／日であった。
【００７１】
【表１】
0006273183.tif 000002
【００７２】
処理例１〜８の結果を表１にまとめたが、処理例１〜７では、ろ過工程と剥離工程（逆洗）を順次繰り返して行い、その間クロスフロー洗浄を行わなかったことで、処理槽の底部に微細藻類が沈降し、処理槽の底部から微細藻類が高度に濃縮された濃縮液を得ることができた。特に、逆洗時間Ｔｂとろ過時間Ｔｆの比Ｔｂ／Ｔｆを高く設定した処理例１，２，３，５では、微細藻類の濃縮液への移行割合を高め、かつ、ろ過圧力の上昇速度を低く抑えることができた。一方、処理例８では処理槽内の培養液を撹拌しながらろ過を行ったことで、微細藻類は処理槽の底部にほとんど沈降せずに分散状態で存在し、ろ液として引き抜いた分だけの濃縮効果しか得られなかった。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明は、懸濁物質として、原生生物、酵母、微細藻類等の微生物、代謝生成物、貴金属、卑金属、希土類金属等の鉱物、任意の反応生成物等を含有する被処理液から、懸濁物質を回収するのに用いることができる。
【符号の説明】
【００７４】
１，２：  被処理液
３，７：  ろ液
４：  逆洗媒体（空気）
５：  濃縮液
６：  高度濃縮液
１１：  処理槽
１２：  ろ過装置
１３：  ろ材
１８：  スクレーパー
２０：  排出口
２９：  二次ろ過装置
【図１】
0006273183.tif 000003
【図２】
0006273183.tif 000004
【図３】
0006273183.tif 000005
【図４】
0006273183.tif 000006
【図５】
0006273183.tif 000007