特許 6118077 炭化水素生産能を有する微細藻類の回収方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6118077

(24)【登録日】2017年3月31日

(45)【発行日】2017年4月19日

(54)【発明の名称】炭化水素生産能を有する微細藻類の回収方法

(51)【国際特許分類】

   C12N 1/12 20060101AFI20170410BHJP

   C02F 1/52 20060101ALI20170410BHJP

   C02F 1/24 20060101ALI20170410BHJP

【ＦＩ】

   C12N1/12 A

   C02F1/52 Z

   C02F1/24 B

   C12N1/12 Z

【請求項の数】8

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2012-256100(P2012-256100)

(22)【出願日】2012年11月22日

(65)【公開番号】特開2014-100121(P2014-100121A)

(43)【公開日】2014年6月5日

【審査請求日】2015年11月12日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001063

【氏名又は名称】栗田工業株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】100108833

【弁理士】

【氏名又は名称】早川 裕司

(74)【代理人】

【識別番号】100162156

【弁理士】

【氏名又は名称】村雨 圭介

(74)【代理人】

【識別番号】100135183

【弁理士】

【氏名又は名称】大窪 克之

(72)【発明者】

【氏名】加来 啓憲

【審査官】 戸来 幸男

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−１７９５７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００６／１０９５８８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開平０８−０２６７１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−２３８１１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１２−５１９５９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０５３３２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／０６５４４５（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ１２Ｎ １／００−７／０８

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

ＰｕｂＭｅｄ

ＤＷＰＩ（Ｔｈｏｍｓｏｎ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

シュードコリシスチス（Ｐｓｅｕｄｏｃｈｏｒｉｃｙｓｔｉｓ）属、またはコリシスチス（ｃｈｏｒｉｃｙｓｔｉｓ）属に属する炭化水素生産能を有する微細藻類を含有する原水から該微細藻類を分離回収する方法であって、
微細藻類を含有する原水に難溶性水酸化物を生成する溶解性金属塩を添加した後、前記原水を難溶解性水酸化物が生成するｐＨに調整する水酸化物生成工程と、
析出した難溶解性水酸化物により微細藻類を凝集させる凝集工程と、
ここで生成した凝集フロックを固液分離する固液分離工程と
を有し、
前記固液分離工程からの排出水を難溶解性水酸化物が生成するｐＨに調整し、前記排出水に残留した溶解性金属塩を難溶解性水酸化物として析出させて固液分離することを特徴とする炭化水素生産能を有する微細藻類の回収方法。

【請求項2】

前記炭化水素生産能を有する微細藻類が、シュードコリシスチス エリプソイディア（Ｐｓｅｕｄｏｃｈｏｒｉｃｙｓｔｉｓ ｅｌｌｉｐｓｏｉｄｅａ）であることを特徴とする請求項１に記載の炭化水素生産能を有する微細藻類の回収方法。

【請求項3】

前記炭化水素生産能を有する微細藻類が、シュードコリシスチス エリプソイディア セキグチ エト クラノ ジェン エト エスピー ノブ（Ｐｓｅｕｄｏｃｈｏｒｉｃｙｓｔｉｓ ｅｌｌｉｐｓｏｉｄｅａ Ｓｅｋｉｇｕｃｈｉ ｅｔ Ｋｕｒａｎｏ ｇｅｎ．ｅｔ ｓｐ．ｎｏｖ．）ＭＢＩＣ１１２０４株であることを特徴とする請求項１に記載の炭化水素生産能を有する微細藻類の回収方法。

【請求項4】

前記炭化水素生産能を有する微細藻類が、コリシスチス マイナー（Ｃｈｏｒｉｃｙｓｔｉｓ ｍｉｎｏｒ）ＳＡＧ２５１−１株、又はコリシスチス マイナー（Ｃｈｏｒｉｃｙｓｔｉｓ ｍｉｎｏｒ）ＳＡＧ１７．９８株であることを特徴とする請求項１に記載の炭化水素生産能を有する微細藻類の回収方法。

【請求項5】

前記固液分離工程が、加圧浮上分離であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の炭化水素生産能を有する微細藻類の回収方法。

【請求項6】

前記固液分離工程が、スクリーン分離であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の炭化水素生産能を有する微細藻類の回収方法。

【請求項7】

前記溶解性金属塩が、飼料用添加物もしくは食品添加物として利用可能であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の炭化水素生産能を有する微細藻類の回収方法。

【請求項8】

前記固液分離工程からの排出水を微細藻類の培養液として再利用することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の炭化水素生産能を有する微細藻類の回収方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、炭化水素生産能を有する微細藻類を含有する培養溶液から微細藻類と培地等の水とを効率よく分離して、炭化水素生産能を有する微細藻類の含有率の高い分離水を得る分離回収方法に関し、特に炭化水素生産能を有する微細藻類を有価物として利用できるよう回収可能な微細藻類の分離回収方法に関する。

【背景技術】

【0002】

微細藻類は、数μｍ〜数十μｍの大きさの単細胞生物である。この微細藻類は、太陽エネルギーを効率よく炭化水素に転換して蓄積し、また各種ミネラルや不飽和脂肪酸などを高濃度に含有することから、ディーゼル燃料などの代替燃料として用いたり、クロレラに代表されるようにそれ自身を健康食品としたり、体内に生産された脂質や油分を燃料原料としたり、不飽和脂肪酸などのサプリメント原料となる機能物質を回収したりするなどの種々の用途に用いる目的で人工培養されている。

【0003】

このような燃料の原料や機能性物質を抽出した残渣の用途の一つとして、家畜飼料や水産飼料の原料としてや食品添加物としての利用が望まれている。その際、飼料、餌料あるいは食料への混合が認可されていない工業用の無機系凝集剤や、毒性のある高分子ポリマーを用いて微細藻類を凝集させて分離回収するのは好ましくない。

【0004】

このような微細藻類を回収する方法において、健康食品などの高付加価値の商品の製造を目的とした場合には、遠心分離機を用いて培養液中の微細藻類を分離回収することが一般的に行われている。しかしながら、この方法では、設備の初期投資額が高い上に、多大な電力を消費するので、製品の製造コストが高くなってしまう、という問題点がある。特に微細藻類をバイオ燃料として用いることを目的とする場合には、製造に伴う消費エネルギーが生産されるバイオ燃料から得られるエネルギーを上回ることから環境負荷の低減にはつながらない、という問題点があった。

【0005】

そこで、アオコや赤潮などの除去技術や、浄水製造工程における前処理工程などを適用することが考えられる。例えば、アオコを分離除去する技術として、特許文献１には、アオコを含む処理水を加圧浮上処理することによりアオコを分離する技術が開示されている。また、特許文献２及び特許文献３には、アオコを凝集ざせた後、加圧浮上処理することによりアオコを分離する技術が開示されている。一方、微細藻類を分離除去する技術として、微細藻類を含む処理水を重力沈降処理する方法が種々開示されている（特許文献４、５及び６）。さらに、特許文献７には、アオコを含む処理水をマイクロフィルターや織布スクリーンなどのろ過膜でろ過することにより、アオコを除去することが提案されている。

【0006】

さらに、特許文献８には、本発明に好適な炭化水素生産能に優れた新規な微細藻類及びこの微細藻類を用いた炭化水素の生産方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特公１９９１−３７９９４号公報

【特許文献2】特開１９９４−３１５６０２号公報

【特許文献3】特公１９９０−１５２７５号公報

【特許文献4】特開１９９５−２８９２４０号公報

【特許文献5】特開１９９５−９５８７４号公報

【特許文献6】特許第２９０４６７４号公報

【特許文献7】特開２００７−９８３４２号公報

【特許文献8】ＷＯ２００６／１０９５８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、特許文献１に記載されているように凝集剤を用いずに微細藻類を加圧浮上分離により分離する場合には、微細藻類の会合状態が良くないので、十分な回収率が得られない、という問題点や、安定した分離回収ができない、という問題点がある。

【0009】

そこで、特許文献２及び特許文献３に記載されているように凝集剤を用いて微細藻類を凝集させることが行われている。この分離回収方法により微細藻類の回収率は向上し、回収性能は安定する。このとき凝集剤は、無機凝集剤を単独で使用するか、あるいは無機凝集剤と高分子凝集剤とを併用するのが一般的である。

【0010】

この凝集剤を用いて微細藻類を加圧浮上分離により分離回収方法は、例えば、図３に示すようなシステムにより実施することができる。図３において、微細藻類の分離回収システムは、中和槽２１と、凝集槽２２と、スキマー２３Ａを備えた固液分離槽２３とが管路２７Ａ、２７Ｂにより順次連通しており、固液分離槽２３のスキマー２３Ａはスカム回収槽２４に接続している一方、固液分離槽２３の底部には管路２７Ｃが設けられていて処理水受槽２５で受ける構造となっている。そして、処理水受槽２５は引抜き管２７Ｄにより加圧水タンク２６に連通しており、さらに、この加圧水タンク２６は管路２７Ｅから管路２７Ｂに合流している。なお、図３において、２８Ａ、２８Ｂはそれぞれ攪拌装置であり、２９はｐＨ計であり、３０はアルカリとしてのＮａＯＨ水溶液の薬注ポンプであり、この薬注ポンプ３０は、ｐＨ計２９の測定結果に基づき図示しない制御装置により制御可能となっている。

【0011】

上述したような分離回収システムにおいて、微細藻類を含む原水Ｗを中和槽２１に導入し、所定量の無機凝集剤を添加したあと攪拌装置２８Ａで攪拌する。このとき、無機凝集剤の種類に応じてＮａＯＨ水溶液などのアリカリ剤を添加してｐＨを制御する。

【0012】

続いて、この凝集剤を添加した原水Ｗを凝集槽２２に移送して、攪拌装置２８Ｂでさらに攪拌することにより、微細藻類の凝集フロックを形成し、さらにポリアクリルアミド系高分子などの高分子凝集剤を添加してこの凝集フロックを粗大化する。

【0013】

そして、この微細藻類の凝集フロックが形成された原水Ｗを固液分離槽２３に移送し、微細藻類を加圧浮上分離してスキマー２３Ａで集合させ、この微細藻類を含む回収水Ｋをスカム回収槽２４に一旦貯留した後回収する。これにより微細藻類を高濃度に回収することができる。

【0014】

一方、固液分離槽２３の残留水中にも原水Ｗよりも高濃度に微細藻類が含まれているので、この固液分離槽２３の底部から分離水Ｓを引き抜き、処理水受槽２５でこれを受けて、管路２７Ｄにより加圧水タンク２６に供給し、加圧水タンク２６からエアーで押し出してこの加圧水Ｐを管路２７Ｅから管路２７Ｂに合流させて固液分離槽２３に返送することにより、微細藻類の回収率の向上を図っている。

【0015】

しかしながら、上述したような分離回収システムでは、代表的な無機凝集剤であるＰＡＣや硫酸バンド、ポリテツなどといった一般的な工業用凝集剤をある程度の量添加する必要があり、これらの無機凝集剤に由来するアルミニウムや不純物として含まれる重金属が回収水Ｋに混入する。しかも、高分子凝集剤も混入してしまう。これらのＰＡＣや鉄系凝集剤など工業用凝集剤や高分子凝集剤に由来する成分は、飼料添加物や食品添加物として認可されていないため、回収された微細藻類の用途が大きく制限される、という問題点がある。

【0016】

一方、加圧浮上分離ではなく、特許文献４〜６に記載されているように沈降分離により微細藻類を分離する方法は、微細藻類の比重が大きい場合には効果的であるが、特許文献８に記載されている炭素水素生産能に優れた微細藻類は、比重が水とほぼ等しいため、十分に分離せず、回収率が低く安定処理が困難となる、という問題点がある。また、濃縮液の含水率が高いため、濃縮の後段の乾燥工程が大型化し、処理コストがかさむ、という問題点もある。

【0017】

さらに、特許文献７に記載されているようにマイクロフィルターや織布スクリーンなどのろ過膜でろ過する場合、数μｍ〜数十μｍの目開きの織布スクリーンを用いたときには、ろ過差圧が小さくポンプ動力を小さくできる利点がある反面、リークする微細藻類が多くなり回収率が低下する、という問題点がある。一方、細孔径がサブミクロン以下のマイクロフィルターを用いたときには、回収率は高いが、ろ過差圧が高く消費電力量が大きい上にファウリングによるフラックスの低下が起きやすい、という問題点がある。また、固液分離の前処理段階では、ＰＡＣや鉄系凝集剤など工業用凝集剤や高分子凝集剤を用いることがあり、前述した問題を解消しうるものではない。

【0018】

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、アルミニウムや毒性のある高分子ポリマーなどを含む凝集剤を使用することなく、飼料用添加物もしくは食品添加物として認可された物質を用いて、炭化水素生産能を有する微細藻類を含有する培養溶液から微細藻類を回収する方法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】

【0019】

上記課題を解決するために、本発明は、シュードコリシスチス（Ｐｓｅｕｄｏｃｈｏｒｉｃｙｓｔｉｓ）属、またはコリシスチス（ｃｈｏｒｉｃｙｓｔｉｓ）属に属する炭化水素生産能を有する微細藻類を含有する原水から該微細藻類を分離回収する方法であって、微細藻類を含有する原水に難溶性水酸化物を生成する溶解性金属塩を添加した後、前記原水を難溶解性水酸化物が生成するｐＨに調整する水酸化物生成工程と、析出した難溶解性水酸化物により微細藻類を凝集させる凝集工程と、ここで生成した凝集フロックを固液分離する固液分離工程とを有することを特徴とする炭化水素生産能を有する微細藻類の回収方法を提供する（発明１）。

【0020】

かかる発明（発明１）によれば、原水に溶解性金属塩を添加して、ｐＨを高くすることにより難溶解性水酸化物が生成し、この難溶解性水酸化物により炭化水素生産能を有する特定の微細藻類を凝集させて良好に微細藻類の凝集フロックを形成し、この凝集フロックを固液分離することにより、炭化水素生産能を有する微細藻類の含有率の高い分離水を得ることができる。このとき溶解性金属塩に起因する難溶性水酸化物は、飼料用添加物もしくは食品添加物として利用できる場合が多いので、回収された炭化水素生産能を有する微細藻類をこれらの用途に好適に利用することができる。

【0021】

上記発明（発明１）においては、前記炭化水素生産能を有する微細藻類として、シュードコリシスチス エリプソイディア（Ｐｓｅｕｄｏｃｈｏｒｉｃｙｓｔｉｓ ｅｌｌｉｐｓｏｉｄｅａ）を好適に用いることができる（発明２）。また、シュードコリシスチス エリプソイディア セキグチ エト クラノ ジェン エト エスピー ノブ（Ｐｓｅｕｄｏｃｈｏｒｉｃｙｓｔｉｓ ｅｌｌｉｐｓｏｉｄｅａ Ｓｅｋｉｇｕｃｈｉ ｅｔ Ｋｕｒａｎｏ ｇｅｎ．ｅｔ ｓｐ．ｎｏｖ．）ＭＢＩＣ１１２０４株を好適に用いることができる（発明３）。さらに、シュードコリシスチス エリプソイディア セキグチ エト クラノ ジェン エト エスピー ノブ（Ｐｓｅｕｄｏｃｈｏｒｉｃｙｓｔｉｓ ｅｌｌｉｐｓｏｉｄｅａ Ｓｅｋｉｇｕｃｈｉ ｅｔ Ｋｕｒａｎｏ ｇｅｎ．ｅｔ ｓｐ．ｎｏｖ．）ＭＢＩＣ１１２２０株を好適に用いることができる（発明４）。さらにまた、コリシスチス マイナー（Ｃｈｏｒｉｃｙｓｔｉｓ ｍｉｎｏｒ）ＳＡＧ２５１−１株、又はコリシスチス マイナー（Ｃｈｏｒｉｃｙｓｔｉｓ ｍｉｎｏｒ）ＳＡＧ１７．９８株も好適に用いることができる（発明５）。

【0022】

上記発明（発明１〜５）においては、前記固液分離工程が、加圧浮上分離であるのが好ましい（発明６）。

【0023】

かかる発明（発明６）によれば、炭化水素生産能を有する特定の微細藻類は水と比重が近似するもの多いことにより、沈降分離には長時間を要するため、加圧浮上分離により効率よく固液分離を行うことができる。

【0024】

上記発明（発明１〜５）においては、前記固液分離工程として、スクリーン分離を用いることができる（発明７）。

【0025】

かかる発明（発明７）によれば、炭化水素生産能を有する特定の微細藻類は水と比重が近似するものが多いので、スクリーン分離により効率よく固液分離を行うことができる。

【0026】

上記発明（発明１〜７）においては、前記溶解性金属塩が、飼料用添加物もしくは食品添加物として利用可能であるのが好ましい（発明８）。

【0027】

かかる発明（発明８）によれば、回収された炭化水素生産能を有する特定の微細藻類を、家畜飼料、水産飼料の原料、食品添加物として利用することができる。

【0028】

上記発明（発明１〜８）においては、前記固液分離工程からの排出水を、炭化水素生産能を有する微細藻類の培養液として再利用するのが好ましい（発明９）。

【0029】

かかる発明（発明９）によれば、固液分離工程の分離水中には、固液分離工程の処理水よりも炭化水素生産能を有する特定の微細藻類が高濃度で含まれているので、これを、該炭化水素生産能を有する微細藻類の培養液として返送することにより、炭化水素生産能を有する特定の微細藻類の回収率をさらに向上させることができる。

【0030】

上記発明（発明１〜９）においては、前記固液分離工程からの排出水を難溶解性水酸化物が生成するｐＨに調整し、前記排出水に残留した溶解性金属塩を難溶解性水酸化物として析出させて固液分離するのが好ましい（発明１０）。

【0031】

かかる発明（発明１０）によれば、固液分離工程からの排出水から溶解性金属塩を除去することができるので、固液分離工程からの排出水の再利用あるいは外部環境への排出が可能となる。

【発明の効果】

【0032】

本発明によれば、炭化水素生産能を有する特定の微細藻類を含有する原水に難溶性水酸化物を生成する溶解性金属塩を添加し、析出した難溶解性水酸化物により微細藻類を凝集させ、ここで生成した凝集フロックを固液分離する固液分離しているので、炭化水素生産能を有する特定の微細藻類の含有率の高い分離水を得ることができる。このとき溶解性金属塩に起因する難溶性水酸化物は、飼料用添加物もしくは食品添加物として利用できることが多いので、回収された炭化水素生産能を有する特定の微細藻類をこれらの用途に好適に利用することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0033】

【図1】本発明の第一の実施形態に係る炭化水素生産能を有する特定の微細藻類の分離回収方法を実施可能なシステムを示すフロー図である。

【図2】本発明の第二の実施形態に係る炭化水素生産能を有する特定の微細藻類の分離回収方法を実施可能なシステムを示すフロー図である。

【図3】従来の微細藻類の分離回収方法を実施可能なシステムを示すフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0034】

以下、本発明の各実施形態について図面を参照して詳細に説明する。ただし、本実施形態はいずれも例示であり、本発明はこれに限定されるものではない。

【0035】

図１は、本実施形態の第一の実施形態による炭化水素生産能を有する特定の微細藻類の分離回収方法を実施可能な回収システムを示している。図１において、炭化水素生産能を有する微細藻類の分離回収システムは、ｐＨ調整凝集槽１と、スキマー２Ａを備えた固液分離槽２とが管路６Ａにより連通しており、固液分離槽２のスキマー２Ａはスカム回収槽３に連続している一方、固液分離槽２の底部には管路６Ｂが設けられていて処理水受槽４で底部からの分離水Ｓを受ける構造となっている。この処理水受槽４は管路６Ｃにより加圧水タンク５に連通しており、さらにこの加圧水タンク５は、管路６Ｄから管路６Ａに合流している。また、処理水受槽４の下部は傾斜面となっていて、底部には返送配管７が接続されている。

【0036】

また、ｐＨ調整凝集槽１には、攪拌装置１１と、溶解性金属塩供給ライン１２と、ポンプ１３Ａを備えたｐＨ調製剤としてのＮａＯＨ水溶液供給ライン１３とがそれぞれ設けられている一方、ｐＨ調整凝集槽１中には、ｐＨ計１４が設置されている。そして、ポンプ１３Ａは、ｐＨ計１４の測定結果に基づき図示しない制御装置により制御可能となっている。

【0037】

本実施形態においては、この回収システムにより回収する炭化水素生産能を有する特定の微細藻類として、炭化水素生産能に優れていることから、ＷＯ２００６／１０９５８８号公報に開示されているシュードコリシスチス（Ｐｓｅｕｄｏｃｈｏｒｉｃｙｓｔｉｓ）属、またはコリシスチス（ｃｈｏｒｉｃｙｓｔｉｓ）属に属する新規微細藻類を用いる。特に、シュードコリシスチス エリプソイディア（Ｐｓｅｕｄｏｃｈｏｒｉｃｙｓｔｉｓ ｅｌｌｉｐｓｏｉｄｅａ）、シュードコリシスチス エリプソイディア セキグチ エト クラノ ジェン エト エスピー ノブ（Ｐｓｅｕｄｏｃｈｏｒｉｃｙｓｔｉｓ ｅｌｌｉｐｓｏｉｄｅａ Ｓｅｋｉｇｕｃｈｉ ｅｔ Ｋｕｒａｎｏ ｇｅｎ．ｅｔ ｓｐ．ｎｏｖ．）ＭＢＩＣ１１２０４株、シュードコリシスチス エリプソイディア セキグチ エト クラノ ジェン エト エスピー ノブ（Ｐｓｅｕｄｏｃｈｏｒｉｃｙｓｔｉｓ ｅｌｌｉｐｓｏｉｄｅａ Ｓｅｋｉｇｕｃｈｉ ｅｔ Ｋｕｒａｎｏ ｇｅｎ．ｅｔ ｓｐ．ｎｏｖ．）ＭＢＩＣ１１２２０株、及びコリシスチス マイナー（Ｃｈｏｒｉｃｙｓｔｉｓ ｍｉｎｏｒ）ＳＡＧ２５１−１株又はコリシスチス マイナー（Ｃｈｏｒｉｃｙｓｔｉｓ ｍｉｎｏｒ）ＳＡＧ１７．９８株を好適に用いることができる。

【0038】

次に、上述したような回収システムを用いて、炭化水素生産能を有する特定の微細藻類を分離回収する本実施形態の回収方法について説明する。

【0039】

（水酸化物生成工程）
まず、炭化水素生産能を有する特定の微細藻類を含む原水ＷをｐＨ調整凝集槽１に導入し、難溶性水酸化物を生成する溶解性金属塩を添加する。ここで、溶解性金属塩としては、飼料用添加物もしくは食品添加物として利用可能なものであれば特に制限はなく、例えば、硫酸亜鉛、硫酸第一鉄、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸マンガン、カリウムミョウバンなどを用いることができる。

【0040】

これらの溶解性金属塩は、それぞれ所定のｐＨとすることにより、難溶解性の水酸化物を形成する。そこで、本実施形態においては、原水Ｗが難溶解性の水酸化物を形成する所望のｐＨとなるように、ｐＨ計１４の測定値に基づいてポンプ１３Ａを起動することで、ｐＨ調整剤としての水酸化ナトリウム水溶液を添加してｐＨの調整を行う。このｐＨ調整剤としては、水酸化ナトリウム水溶液の他、例えば、水酸化カリウム水溶液、炭酸ナトリウム水溶液などのアルカリを用いるのが一般的である。調整するｐＨ値は、使用する溶解性金属塩に応じて適切な値を選択する。例えば、硫酸亜鉛を用いた場合にはｐＨ８〜１０とするのが好ましく、硫酸第一鉄を用いた場合にはｐＨ６〜１０とするのが好ましく、カリウムミョウバンを用いた場合にはｐＨ６〜８．５とするのが好ましい。なお、原水Ｗに溶解性金属塩を添加した状態ですでにｐＨが好適範囲にあれば、ｐＨ調整剤の添加を省略することができる。

【0041】

このように必要に応じてｐＨを調整して不溶性の金属水酸化物を形成し、攪拌装置１１により攪拌することにより、原水Ｗ中にＺｎ^２＋、Ｆｅ^２＋、Ｃａ^２＋などのカチオンが、微細藻類の表面電荷を中和して、凝結作用によりフロックが形成される。さらにこのカチオンからＺｎ（ＯＨ）_２、Ｆｅ（ＯＨ）_２などの難溶解性の金属水酸化物が形成されフロックの形成が進行する。

【0042】

添加する溶解性金属塩の量は、原水（被処理水）Ｗ中の微細藻類濃度（ＳＳ濃度）に応じて適宜選択することができるが、回収した微細藻類中の混入量を極力避ける目的で通常は数〜数百ｍｇ／Ｌの範囲で選択し、必要最小限の濃度とすることが好ましい。

【0043】

このように必要に応じてｐＨを調整して不溶性の金属水酸化物を形成し、攪拌装置１１により攪拌することにより、懸濁粒子の荷電の中和とフロックの形成がさらに進行する。凝集工程を行うｐＨ調整凝集槽１での滞留時間は５〜１０分であることが好ましく、攪拌装置１１による撹拌速度は周速０．３〜３ｍｍ／秒であることが好ましい。

【0044】

（固液分離工程）
続いて、上記凝集工程で生成した炭化水素生産能を有する特定の微細藻類により形成された凝集フロックを、固液分離槽２で処理水から分離する。具体的には、微細藻類を加圧浮上分離してスキマー２Ａで集合させ、この微細藻類を含む回収水Ｋをスカム回収槽３に一旦貯留した後回収する。これにより微細藻類を高濃度に回収することができる。

【0045】

一方、固液分離槽２の分離水Ｓ中にも原水Ｗよりも高濃度に微細藻類が含まれているので、この分離水Ｓを固液分離槽２の下部から引き抜き、処理水受槽４で受ける。本実施形態においては、処理水受槽４の底部を凹状の傾斜面とすることで、重力で沈降した微細藻類を集めて返送水Ｂとして、返送配管７から原水Ｗに返送する。このとき溶解性金属塩に含まれる亜鉛や鉄などは、微細藻類の生育に必要なミネラル元素であるので、返送水Ｂを原水Ｗに返送して、微細藻類の培養液として再利用しても何ら問題はないばかりか、使用する水の量を削減できる、という効果も奏する。

【0046】

上述したような返送配管７から原水Ｗへの微細藻類の返送は、原水Ｗ中の微細藻類濃度が１０〜２００ｍｇ／Ｌ、特に３０〜８０ｍｇ／Ｌ上昇するように行うのが好ましい。返送に伴う原水Ｗ中の微細藻類の濃度の上昇が１０ｍｇ／Ｌ未満では、返送による回収率の向上効果が十分でない一方、２００ｍｇ／Ｌを超えると、フロックの形成に必要な溶解性金属塩の量が増加し、その結果回収水Ｋ中に残留する溶解性金属塩が多くなる恐れがあるため、好ましくない。

【0047】

一方、処理水受槽４に残った分離水Ｓに含まれる微細藻類は容易に浮上分離するため、さらなるフロックの形成は不要であるので、管路６Ｃにより加圧水タンク５に供給し、加圧水タンク５からエアーで押し出して加圧水Ｐを管路６Ｄから管路６Ａに合流させて固液分離槽２に返送すればよい。

【0048】

上述したような各工程により、原水Ｗに溶解性金属塩を添加してｐＨ調整した後、微細藻類を回収するとともに、未回収の微細藻類を返送して循環しながら回収することにより、溶解性金属塩の添加量を大幅に削減するとともに微細藻類を効率よく高い回収率で回収することができる。しかも、回収した微細藻類は燃料としての使用のみならず、飼料、食品あるいはこれらの添加物としての利用が可能となっている。

【0049】

さらに、上述したような第一の実施形態によれば、ｐＨ調整凝集槽１の単槽で中和と凝集を行うので、槽の数が少なく装置を簡略化することができる上に、溶解性金属塩の添加量を削減することができるので、ｐＨ調整に用いるＮａＯＨの必要量も削減することができる、という効果も奏する。これらにより、その後必要に応じて行われる後処理工程としての濃縮工程や乾燥工程における装置・設備の規模を縮小でき、これらの工程のコストおよび消費エネルギーを低減することができる。

【0050】

次に、第二の実施形態について図２に基づいて詳細に説明する。図２においては、前述した第一の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

【0051】

第二の実施形態においては、固液分離槽２で凝集フロックと処理水とを分離する手段として、スキマー２Ａの代わりにスクリーン２Ｂを設け、分離水Ｓを返送しない以外は、前述した第一の実施形態と同じ構成及び作用効果を有する。このように回収手段としてスクリーン２Ｂを用い、このスクリーン２Ｂ上で炭化水素生産能を有する特定の微細藻類を濾すことで効率的に回収可能となっている。

【0052】

以上、本発明について添付図面を参照に説明してきたが、本発明は前記第一及び第二の実施形態に限定されず、種々の変更実施が可能である。例えば、本発明は、原水Ｗに難溶性水酸化物を生成する溶解性金属塩を添加した後、ｐＨ調整して析出した難溶解性水酸化物により微細藻類を凝集させことに特徴を有するものである。したがって、第一の実施形態においては、固液分離法として固液分離槽２を用いた加圧浮上分離を行ったが、固液分離工程に特に制限はなく、凝集フロックの性状に応じて、例えば、重力沈殿法、遠心沈殿法などの沈殿法や、減圧浮上法などの他の浮上法などを適宜選択して用いることができる。

【0053】

さらに、処理水Ｓを廃棄する場合には、溶解性金属塩に起因するカチオンを再度難溶解性水酸化物が生成するｐＨに調整し、前記処理水Ｓに残留した溶解性金属塩を難溶解性水酸化物として析出させて、処理水Ｓ中に残留した難溶解性の金属塩とともに固液分離することで、環境上の規制に対応した処理システムとすることができる。

【実施例】

【0054】

以下の実施例及び比較例に基づき本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

【0055】

（実施例１）
炭化水素生産能を有する微細藻類である新規微細藻類シュードコリシスチス エリプソイディア（Ｐｓｅｕｄｏｃｈｏｒｉｃｙｓｔｉｓ ｅｌｌｉｐｓｏｉｄｅａ）の培養液を原料として、ＳＳ（微細藻類）濃度４００〜７００ｍｇ／Ｌとなるように市水に添加して原水Ｗを調製した。

【0056】

図１に示す構成を有するパイロットテスト機を使用し、原水Ｗの処理量を１００Ｌ／ｈｒとして微細藻類の回収試験を実施した。ｐＨ調整凝集槽１の容量は１０Ｌ、滞留時間６分、撹拌周速１ｍ／ｓｅｃとし、ｐＨ調整凝集槽１に溶解性金属塩として、硫酸亜鉛・七水和物（和光純薬（株）製：ＣＡＳ Ｎｏ．７７３３−０２−０）を１〜５０ｇ／ｈｒの割合で添加する一方、ＮａＯＨ水溶液供給ライン１３から水酸化ナトリウム水溶液を添加してｐＨを９．０を目標に調整して、不溶性の金属水酸化物と炭化水素生産能を有する特定の微細藻類の凝集フロックを形成させた。

【0057】

次に、凝集フロックを生成させた原水Ｗを、容量１３Ｌの固液分離槽２に導入し、滞留時間８分で固液分離を行い、回収水Ｋを回収した。固液分離槽２の分離水Ｓは容量５Ｌの処理水受槽４に一時貯留した後放流した。この分離水Ｓの一部は加圧水タンク５を経て加圧水として、管路６Ｄを経由して固液分離槽２に戻した。

【0058】

硫酸亜鉛・七水和物の添加濃度は上記範囲内で、微細藻類の回収率（Ｒ）が高く、添加量を最小にできる濃度に最適化を行った。そして、原水Ｗの微細藻類濃度（Ｃ１）と流量（Ｑ１）、及び浮上分離処理水の微細藻類濃度（Ｃ２）と流量（Ｑ２）とをそれぞれ測定し、微細藻類の回収率（Ｒ）を下記式に基づき算出した。
Ｒ（％）＝［１−（Ｃ２×Ｑ２）÷（Ｃ１×Ｑ１）］×１００

【0059】

また、ｐＨ調整凝集槽出口１において採水し、凝集した炭化水素生産能を有する特定の微細藻類のフロック径を測定した。これらの結果をスカム浮上速度、回収微細藻類濃度とともに表１に示す。

【0060】

（実施例２）
ｐＨ調整凝集槽１に溶解性金属塩として硫酸第一鉄・七水和物（和光純薬（株）製：ＣＡＳ Ｎｏ．７７８２−６３−０）を１〜５０ｇ／ｈｒの割合で添加し、ｐＨを７．０を目標に調整した以外は実施例1と同様にして試験を行った。結果を表１にあわせて示す。

【0061】

（比較例１）
図３に示す装置を用い、アニオン系高分子凝集剤（「クリフロックＰＡ３３１」、栗田工業（株）製）５０〜２００ｍｇ／ｈｒの割合で添加するとともに、ポリ塩化アルミニウムを５〜５０ｇ／ｈｒとなるように添加し、さらに水酸化ナトリウム水溶液を添加してｐＨを７．２５に調整した以外は、実施例1と同様にして試験を行った。なお、凝集槽２２の滞留時間は３分、撹拌周速は０．８ｍ／ｓｅｃとした。結果を表１にあわせて示す。

【0062】

【表1】

【0063】

表１から明らかなとおり、従来の排水処理に用いられるアニオン系高分子凝集剤とポリ塩化アルミニウムとを用いた比較例１に比べて、難溶解性水酸化物を形成する溶解性金属塩を用いた実施例１、２の方が炭化水素生産能を有する特定の微細藻類の凝集フロックの径は小さいものの、スカム浮上速度、微細藻類回収率は同等以上の性能を示し、実用的に問題がないことが確認された。なお、回収した微細藻類は飼料化や食品化が可能なものであった。

【産業上の利用可能性】

【0064】

上述したような本発明の炭化水素生産能を有する特定の微細藻類の回収方法によれば、炭化水素生産能を有する微細藻類の凝集に難溶性水酸化物を生成する溶解性金属塩を添加し、この溶解性金属塩に起因する難溶性水酸化物により炭化水素生産能を有する微細藻類を凝集させ、ここで生成した凝集フロックを固液分離しているので、炭化水素生産能を有する微細藻類の含有率の高い分離水を得ることができる。このとき溶解性金属塩に起因する難溶性水酸化物は、飼料用添加物もしくは食品添加物として利用できる場合が多いので、回収された微細藻類をこれらの用途に利用することが可能となる。

【符号の説明】

【0065】

１…ｐＨ調整凝集槽（調整工程、凝集工程）
２…固液分離槽（固液分離工程）
２Ａ…スキマー（固液分離工程）
３…スカム回収槽（固液分離工程）
７…返送配管（返送工程）
１２…溶解性金属塩供給ライン
１３…ＮａＯＨ水供給ライン（調整工程）
Ｗ…原水
Ｓ…分離水
Ｋ…回収水
Ｂ…返送水

【図1】

【図2】

【図3】