(57)【要約】【課題】酸素存在下において育成が妨げられる緑色硫黄細菌等の光合成細菌を用いて、汚水等の被処理物中の有機物からなる汚染物質を分解除去することができる被処理物の処理装置を提供することを課題とする。【解決手段】気密的に閉じられた内部に、処理すべき有機物と、酸素存在下において育成が妨げられ、かつ光合成によって上記有機物を分解する光合成微生物とを含有する被処理物（ｗ）が収容されるとともに、上記光合成微生物に対し光合成のために必要となる光を照射可能である貯留槽（１）と、この貯留槽内部の酸素を選択的に上記貯留槽外に排出する酸素イオン伝導体（５０）とを設けた被処理物の処理装置とした。また、上記酸素イオン伝導体として、板状の固体電解質を用いて、この固体電解質の両面にそれぞれ電極（５１、５２）が形成するとともに、これらの電極に直流電流を供給する電源が設けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気密的に閉じられた内部に、処理すべき有機物と、酸素存在下において育成が妨げられ、かつ光合成によって上記有機物を分解する光合成微生物とを含有する被処理物が収容されるとともに、上記光合成微生物に対し光合成のために必要となる光を照射可能である貯留槽と、この貯留槽内部の酸素を選択的に上記貯留槽外に排出する酸素イオン伝導体とを有していることを特徴とする被処理物の処理装置。
【請求項２】
上記被処理物には、光合成により酸素を発生する微生物が含有されていることを特徴とする請求項１に記載の被処理物の処理装置。
【請求項３】
上記酸素イオン伝導体は、板状の固体電解質からなり、かつこの固体電解質の両面にそれぞれ電極が形成されるとともに、これらの電極に直流電流を供給する電源が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の被処理物の処理装置。
【請求項４】
上記被処理物は、光合成微生物含有水であり、かつ上記貯留槽は、水面上方に位置する側部に上記酸素イオン伝導体が設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の被処理物の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸素存在下において育成が妨げられる光合成細菌等の光合成微生物を用いて、汚水、排ガス又は堆肥原料等の被処理物中の有機物を分解するための被処理物の処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、水道水の水源においても、酪農、畜産による糞尿の排泄及び生活排水や工場排水の流入等による水質汚濁が深刻な問題となっている。
【０００３】
ところで、一般に、上記糞尿や、生活排水及び工場排水等に含まれる有機物は、好気性細菌を用いて、分解除去可能であることが知られている。しかしながら、この好気性細菌による有機物の分解においては、酸素が消費されるとともに、地球規模において排出量が問題となっている二酸化炭素が排出されてしまう。そこで、二酸化炭素の排出量が少ない方法である光合成微生物の利用が期待されている。
【０００４】
一方、このような水質汚濁が進行している水源にも、特許文献１に示すように、シアノバクテリア、紅色細菌及び緑色硫黄細菌等の光合成細菌が沈降している。このシアノバクテリアは、水中において水と二酸化炭素から光合成により酸素を発生させる光合成細菌であり、紅色細菌及び緑色硫黄細菌は、光合成により、硫化水素や有機物を分解することが知られている。
【０００５】
このため、水質汚濁の原因となる汚染物質は、主に有機物からなるため、紅色細菌及び緑色硫黄細菌によって、分解除去することができる。
しかしながら、シアノバクテリアは、上述のように、光合成により酸素を発生させるのに対し、緑色硫黄細菌は、酸素存在下において育成が妨げられてしまう。
【０００６】
それ故、貯留槽において上記光合成細菌を含有する汚水等の被処理物を処理する場合には、被処理物とともに貯留槽内に供給される酸素、或いは上記シアノバクテリアの光合成により発生する酸素によって緑色硫黄細菌の育成が妨げられ、有機物からなる汚染物質を分解除去することができないという問題がある。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−３１１２９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、酸素存在下において育成が妨げられる緑色硫黄細菌等の光合成細菌を用いて、汚水等の被処理物中の有機物からなる汚染物質を分解除去することができる被処理物の処理装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、気密的に閉じられた貯留槽内部の酸素を選択的に貯留槽外に排出することによって、酸素存在下において育成が妨げられる緑色硫黄細菌等の光合成細菌により、有機物からなる汚染物質を分解除去することができることを見出し、本発明を完成させたものである。
【００１０】
すなわち、請求項１に記載の発明は、気密的に閉じられた内部に、処理すべき有機物と、酸素存在下において育成が妨げられ、かつ光合成によって上記有機物を分解する光合成微生物とを含有する被処理物が収容されるとともに、上記光合成微生物に対し光合成のために必要となる光を照射可能である貯留槽と、この貯留槽内部の酸素を選択的に上記貯留槽外に排出する酸素イオン伝導体とを有していることを特徴とするものである。
【００１１】
ここで、光合成微生物としては、例えば、緑色硫黄細菌又はへリオバクテリア等の光合成細菌を含むものであり、酸素存在下において育成が妨げられ、かつ光合成によって有機物を分解するあらゆる微生物を意味するものである。
このため、上記光合成微生物を含有する被処理物とは、汚染物質等の処理すべき有機物と上記光合成微生物とを含有する汚水、排ガス、堆肥原料を含むものであり、上記処理すべき有機物と上記光合成微生物とを含有するあらゆるものを意味するものである。
【００１２】
また、上記光合成微生物に対し光合成のために必要となる光を照射可能な貯留槽としては、当該槽内に光合成微生物に対し太陽光と同様の作用をする光源が設置されているもの、若しくは蓋体等の槽の一部又は槽全体が太陽光又は太陽光と同様の作用をする光を透過する材料によって成形されているものであることを意味するものである。
【００１３】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の被処理物の処理装置において、上記被処理物には、光合成により酸素を発生する微生物が含有されていることを特徴とするものである。
ここで、光合成により酸素を発生する微生物としては、例えばシアノバクテリア等の光合成細菌を含むものであり、光合成により酸素を発生するあらゆる微生物を意味するものである。
【００１４】
さらに、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の被処理物の処理装置において、上記酸素イオン伝導体が板状の固体電解質からなり、かつこの固体電解質の両面にそれぞれ電極が形成されるとともに、これらの電極に直流電流を供給する電源が設けられていることを特徴とするものである。
【００１５】
さらにまた、請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の被処理物の処理装置において、上記被処理物が光合成微生物含有水であり、かつ上記貯留槽には、水面上方に位置する側部に上記酸素イオン伝導体が設けられていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に記載の発明によれば、酸素イオン伝導体によって、気密的に閉じられた貯留槽内部の酸素を選択的に貯留槽外に排出することができ、その結果、酸素存在下において育成が妨げられる緑色硫黄細菌等の光合成微生物が光合成によって、有機物からなる汚染物質を分解除去することができる。
【００１７】
その際、特に、請求項２に記載の発明によれば、上記被処理物として、シアノバクテリア等の光合成により酸素を発生する光合成細菌を含有しているため、貯留槽内において光合成により光合成細菌が酸素を発生させ、上述の有機物を分解する緑色硫黄細菌等の光合成微生物の育成が妨げられる。このため、酸素イオン伝導体によって、貯留槽内部の酸素を選択的に貯留槽外に排出することにより、初めて緑色硫黄細菌等の光合成微生物による光合成が抑制されることを防止でき、有機物からなる汚染物質を分解除去可能にすることができる。
【００１８】
また、請求項３に記載の発明によれば、上記酸素イオン伝導体として板状の固体電解質を用いたため、この固体電解質の両面に形成された電極に供給する電流量を増減させることによって、酸素排出量を調整することができ、その結果、貯留槽内の酸素量に応じて、酸素を効率的に貯留槽外に排出することができる。
【００１９】
一方、請求項４に記載の発明によれば、上記被処理物として光合成微生物含有水を用いた場合には、上記水面上方に位置する側部に酸素イオン伝導体を設けることによって、酸素は、水中において上昇し、界面上において、その分子量が空気の平均分子量よりも大きいことから効率的に貯留槽側部の酸素イオン伝導体から排出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明に係る被処理物の処理装置について、図１及び図２を用いて、説明する。
本実施形態の被処理物の処理装置は、図１に示すように、被処理物ｗとして光合成微生物含有水を貯留可能な容器１と、太陽光が透過可能な材料によって成形された蓋体２とにより概略構成されており、蓋体２によって容器１に貯留された光合成微生物含有水ｗの界面上の空間Ａが気密的に閉じられている。
【００２１】
この容器１は、その側部に、原水（光合成微生物含有水）ｗを供給する供給管３と、容器１内において光合成が行われることにより処理された処理水（光合成微生物含有水）ｗを排出する排出管４とが接続されている。この供給管３には、開閉弁３０が介装されており、排出管４は、その開口部が供給管３の開口部に対向する位置に形成されている。
【００２２】
また、容器１は、その水面上方であって、かつ水面近傍の側部に、全周に渡って板状の固体電解質（酸素イオン伝導体）５０が介装されており、この固体電解質５０の容器１内の表面にカソード電極５１が形成されるとともに、固体電解質５０の容器１外の表面には、アノード電極５２が形成されている。
【００２３】
そして、図２に示すように、上記カソード電極５１、アノード電極５２間に直流電圧Ｖを印加する直流電源が設けられており、直流電源によってカソード電極５１、アノード電極５２間に直流電圧を印加することにより、カソード電極５１に電子が供給される。すると、カソード電極５１において酸素が酸素イオン（Ｏ2-）となり、この酸素イオンがおよそ４００℃〜８００℃の温度下において上記固体電解質５０を透過し、この固体電解質５０を透過した酸素イオンがアノード電極５２において電子を放出し、酸素として放出される。このため、固体電解質５０がカソード電極５１側からアノード電極５２側に空間Ａから酸素のみを選択的に透過させる酸素イオン伝導体として作用するようになっている。
【００２４】
これにより、容器１内部においてシアノバクテリアの光合成により発生した酸素は、気泡となって、水面上の空間Ａに放出され、空間Ａにおいて、その分子量が空気の平均分子量よりも大きいことから、水面近傍の側部に介装された固体電解質５０から容器１外に効率的に排出される。
【００２５】
ここで、固体電解質５０としては、例えば、イットリア添加ジルコニア（ＹＳＺ）が用いられるとともに、電極５１、５２としては、ＬＳＣ：Ｌａ0.6Ｓｒ0.4ＣｏＯ3が用いられている。或いは、固体電解質５０として、コバルト添加ランタンガレート（ＬＳＧＭＣ）が用いられるとともに、電極５１、５２として、ＳＳＣ：Ｓｍ0.5Ｓｒ0.5ＣｏＯ3が用いられている。
【００２６】
さらに、上記容器１内には、上記水面を計測するセンサー６が設置されており、このセンサー６は、水面が上記供給管３の開口部の頭頂部より上に位置し、かつ上記固体電解質５０のよりも下に位置するように、供給管３に介装された開閉弁３０を制御している。
【００２７】
なお、本発明の酸素イオン伝導体は、上記固体電解質５０に直流電源を接続して、酸素イオンのみを選択的に透過させる上述の直流通電法に代えて、アノード電極５２側に透過する酸素をポンプ等によって吸引し、カソード電極５１側とアノード電極側５２の酸素分圧差にて酸素イオンのみを選択的に透過させる濃淡電池短絡法によるものとしてもよい。また、固体電解質５０として酸素イオンと電子の両方が伝導できる混合伝導体を用いて、電極５１、５２を形成せずに透過する酸素をポンプ等によって吸引することにより、酸素イオンの透過とともに逆方向に電子が流れる混合伝導体法によるものとしてもよいものである。
【００２８】
次に、上述の被処理物の処理装置を用いて、被処理物ｗとして有機物からなる汚染物質、緑硫黄細菌及びシアノバクテリアを含有する汚水を処理する場合の作用について、説明する。
【００２９】
まず、蓋体２を容器１に被せた状態において、ヒータ（図示を略す）により固体電解質５０を４００℃〜８００℃にするとともに、直流電源によって電極５１、５２間に電流を供給する。すると、固体電解質５０により空間Ａの酸素が容器１外に排出される。
【００３０】
次いで、上記開閉弁３０を開口させ、供給管３から汚水を供給し、容器１内に貯留する。すると、汚水とともに供給された酸素は、漸次、水中において気泡として空間Ａに浮上し、空間Ａにおいて、容器１の側部に介装された固体電解質５０から容器１外に排出される。それとともに、水中においてシアノバクテリアなどの光合成細菌が蓋体２を透過した太陽光と二酸化炭素等の存在により光合成を行うことにより酸素を発生させ、この光合成により発生した酸素は、同様に、空間Ａに浮上し、容器１外に排出される。
【００３１】
このため、容器１内の汚水ｗから酸素が効率的に除去され、汚水ｗに存在する緑色硫黄細菌等の酸素存在下において育成が妨げられる光合成微生物により、硫化水素や有機物を分解し、水質汚濁の原因となる汚染物質を分解除去する。
これにより、容器１内の汚水ｗは、漸次処理され、排出管４から排出される。
【００３２】
なお、本発明は、上述の実施形態により何ら限定されるものではない。例えば、被処理物として、汚水ｗに代えて光合成微生物を含有する堆肥原料を処理することができる。この場合には、緑色硫黄細菌等の酸素存在下において育成が妨げられる光合成微生物によって、硫化水素の分解により悪臭を除去するとともに、有機物の分解により堆肥原料を堆肥化するものである。
【００３３】
上述の実施の形態によれば、水面上であって、かつ水面近傍の容器１の側部に、全周に渡って固体電解質５０が介装されるとともに、この固体電解質５０の両面にそれぞれ電極５１、５２が形成されているため、電極５１、５２間に供給する電流量を調整することによって、空間Ａの酸素量に応じて、酸素を効率的に容器１外に排出することができる。
これにより、容器１内の汚水ｗから酸素を効率的に除去でき、酸素存在下において育成不が妨げられる緑色硫黄細菌等が光合成によって、有機物からなる汚染物質を分解除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る被処理物として、光合成微生物含有水ｗを貯留する場合に用いられる被処理物の処理装置の一例を示す断面模式図である。
【図２】図１における主要部の詳細説明図である。
【符号の説明】
【００３５】
ｗ    光合成微生物含有水、汚水（被処理物）
１    容器（貯留槽）
５０  固体電解質（酸素イオン伝導体）
５１  カソード電極（電極）
５１  アノード電極（電極）
【図１】
2007216112.tif 000003
【図２】
2007216112.tif 000004