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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024112434
(43)【公開日】2024-08-21
(54)【発明の名称】発酵装置
(51)【国際特許分類】
C02F 3/28 20230101AFI20240814BHJP
C02F 1/461 20230101ALI20240814BHJP
【ＦＩ】
C02F3/28 B
C02F1/461 101C
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023017425
(22)【出願日】2023-02-08
(71)【出願人】
【識別番号】000001247
【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト
(71)【出願人】
【識別番号】504237050
【氏名又は名称】独立行政法人国立高等専門学校機構
(74)【代理人】
【識別番号】110000648
【氏名又は名称】弁理士法人あいち国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】三井 哲弥
(72)【発明者】
【氏名】長谷川 翔
(72)【発明者】
【氏名】多川 正
【テーマコード（参考）】
4D040
4D061
【Ｆターム（参考）】
4D040AA04
4D040AA34
4D061DA08
4D061DB19
4D061DC08
4D061EB04
4D061EB14
4D061EB16
4D061EB20
4D061EB33
4D061EB35
4D061ED20
(57)【要約】
【課題】被処理水中の有機物を効率よく発酵させることができる発酵装置を提供する。
【解決手段】発酵装置１は、被処理水Ｗ中の有機物を発酵させることができるように構成されている。発酵装置１は、内部に空間を有する発酵槽２と、発酵槽２内に配置され、発酵槽２内に前記被処理水を供給可能に構成された被処理水供給部３と、発酵槽２内に配置され、微生物を担持可能に構成された複数の微生物担体４と、発酵槽２内における被処理水供給部３の下方に配置され、微生物担体４と接触しているカソード電極５と、発酵槽２内におけるカソード電極５の下方に配置され、微生物担体４と接触しているアノード電極６と、を有している。また、微生物担体４に担持された微生物には、有機物を発酵する性質を有する有機物資化菌と、カソード電極５に由来する電子を受け取り、有機物資化菌に移動する性質を有する電子放出菌とが含まれている。
【選択図】図１
【解決手段】発酵装置１は、被処理水Ｗ中の有機物を発酵させることができるように構成されている。発酵装置１は、内部に空間を有する発酵槽２と、発酵槽２内に配置され、発酵槽２内に前記被処理水を供給可能に構成された被処理水供給部３と、発酵槽２内に配置され、微生物を担持可能に構成された複数の微生物担体４と、発酵槽２内における被処理水供給部３の下方に配置され、微生物担体４と接触しているカソード電極５と、発酵槽２内におけるカソード電極５の下方に配置され、微生物担体４と接触しているアノード電極６と、を有している。また、微生物担体４に担持された微生物には、有機物を発酵する性質を有する有機物資化菌と、カソード電極５に由来する電子を受け取り、有機物資化菌に移動する性質を有する電子放出菌とが含まれている。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
被処理水中の有機物を発酵させることができるように構成された発酵装置であって、
内部に空間を有する発酵槽と、
前記発酵槽内に配置され、前記発酵槽内に前記被処理水を供給可能に構成された被処理水供給部と、
前記発酵槽内に配置され、微生物を担持可能に構成された複数の微生物担体と、
前記発酵槽内における前記被処理水供給部の下方に配置され、前記微生物担体と接触しているカソード電極と、
前記発酵槽内における前記カソード電極の下方に配置され、前記微生物担体と接触しているアノード電極と、を有し、
前記微生物には、前記有機物を発酵する性質を有する有機物資化菌と、前記カソード電極に由来する電子を受け取り、前記有機物資化菌に移動する性質を有する電子放出菌とが含まれている、発酵装置。
内部に空間を有する発酵槽と、
前記発酵槽内に配置され、前記発酵槽内に前記被処理水を供給可能に構成された被処理水供給部と、
前記発酵槽内に配置され、微生物を担持可能に構成された複数の微生物担体と、
前記発酵槽内における前記被処理水供給部の下方に配置され、前記微生物担体と接触しているカソード電極と、
前記発酵槽内における前記カソード電極の下方に配置され、前記微生物担体と接触しているアノード電極と、を有し、
前記微生物には、前記有機物を発酵する性質を有する有機物資化菌と、前記カソード電極に由来する電子を受け取り、前記有機物資化菌に移動する性質を有する電子放出菌とが含まれている、発酵装置。
【請求項2】
前記カソード電極及び前記アノード電極は水平方向に延在している、請求項１に記載の発酵装置。
【請求項3】
前記カソード電極及び前記アノード電極は棒状である、請求項１または２に記載の発酵装置。
【請求項4】
前記カソード電極及び前記アノード電極の形状は、網状または貫通孔を備えた板状である、請求項１または２に記載の発酵装置。
【請求項5】
前記カソード電極から当該カソード電極に最も近い前記アノード電極までの距離は、前記微生物担体の外接球の直径よりも大きい、請求項１または２に記載の発酵装置。
【請求項6】
前記カソード電極及び前記アノード電極のうち少なくとも一方は、前記発酵槽内における位置を変更可能に構成されている、請求項１または２に記載の発酵装置。
【請求項7】
前記微生物担体は前記カソード電極と前記アノード電極とによって押圧されている、請求項１または２に記載の発酵装置。
【請求項8】
前記発酵装置は、１つの前記カソード電極と、１つの前記アノード電極とからなる複数の電極対を有しており、隣り合う前記電極対の間に電気絶縁体が設けられている、請求項１または２に記載の発酵装置。
【請求項9】
前記微生物担体の少なくとも一部が導電体及び／または半導体から構成されている、請求項１または２に記載の発酵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、発酵装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、有機物を含む被処理水からの有機物の除去や資源の回収などを目的として、微生物による発酵が利用されている。微生物を用いた水処理を効率よく行う方法として、微生物が担持された微生物担体に被処理水を散布し、重力によって被処理水を透過させつつ微生物担体と接触した被処理水を発酵させる、下降流スポンジ懸架（Ｄｏｗｎ－ｆｌｏｗ Ｈａｎｇｉｎｇ Ｓｐｏｎｇｅ、ＤＨＳ）法が知られている。
【0003】
例えば特許文献１には、中空のタンク内に処理空間を形成するとともに、散水部を設け、前記散水部の下方に微生物担体を充填配置した状態で、前記散水部より前記微生物担体に処理水を供給する処理水供給手段を備え、前記微生物担体により浄化された処理水を取出す処理水排出手段を備え、前記処理空間内に酸素含有ガスを供給する給気管を設け、前記処理空間内のガスを排出する排気管を設けた散水式浄化装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１２－１７９５１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
微生物を利用した発酵装置においては、被処理水からの有機物の除去や資源の回収などをより効率よく行うため、発酵効率を向上させることが望まれている。
【0006】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、被処理水中の有機物を効率よく発酵させることができる発酵装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の一態様は、被処理水中の有機物を発酵させることができるように構成された発酵装置であって、
内部に空間を有する発酵槽と、
前記発酵槽内に配置され、前記発酵槽内に前記被処理水を供給可能に構成された被処理水供給部と、
前記発酵槽内に配置され、微生物を担持可能に構成された複数の微生物担体と、
前記発酵槽内における前記被処理水供給部の下方に配置され、前記微生物担体と接触しているカソード電極と、
前記発酵槽内における前記カソード電極の下方に配置され、前記微生物担体と接触しているアノード電極と、を有し、
前記微生物には、前記有機物を発酵する性質を有する有機物資化菌と、前記カソード電極に由来する電子を受け取り、前記有機物資化菌に移動する性質を有する電子放出菌とが含まれている、発酵装置にある。
内部に空間を有する発酵槽と、
前記発酵槽内に配置され、前記発酵槽内に前記被処理水を供給可能に構成された被処理水供給部と、
前記発酵槽内に配置され、微生物を担持可能に構成された複数の微生物担体と、
前記発酵槽内における前記被処理水供給部の下方に配置され、前記微生物担体と接触しているカソード電極と、
前記発酵槽内における前記カソード電極の下方に配置され、前記微生物担体と接触しているアノード電極と、を有し、
前記微生物には、前記有機物を発酵する性質を有する有機物資化菌と、前記カソード電極に由来する電子を受け取り、前記有機物資化菌に移動する性質を有する電子放出菌とが含まれている、発酵装置にある。
【発明の効果】
【0008】
前記発酵装置の発酵槽内には、カソード電極とアノード電極とが配置されている。カソード電極とアノード電極との間に電圧を印加すると、カソード電極と接触している微生物担体や、カソード電極の近傍に位置する微生物担体中の電子放出菌にカソード電極から電子が供給される。カソード電極から電子を受け取った電子放出菌は、電子を有機物資化菌に移動させることができる。このようにして電子を受け取った有機物資化菌は、被処理水中の有機物を効率よく発酵させることができる。
【0009】
また、カソード電極とアノード電極との間に電圧を印加すると、カソード電極において被処理水が還元される。カソード電極は、発酵槽内においてアノード電極の上方に配置されているため、カソード電極において還元された被処理水が、微生物担体の表面等に沿って下方に移動し、発酵槽全体に拡散する。また、微生物担体中の電子放出菌は、カソード電極において還元された被処理水からカソード電極に由来する電子を受け取ることができる。そして、電子放出菌がその周囲に存在する有機物資化菌に電子を移動させることにより、カソード電極から比較的遠い場所においても有機物資化菌による有機物の発酵を促進することができる。
【0010】
従って、前記発酵装置は、発酵槽内の広い範囲において、電子放出菌と有機物資化菌との相互作用により有機物の発酵を促進し、被処理水中の有機物を効率よく発酵させることができる。
【0011】
以上のごとく、上記態様によれば、被処理水中の有機物を効率よく発酵させることができる発酵装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【発明を実施するための形態】
【0013】
（実施形態１）
前記発酵装置に係る実施形態について、図１～図３を参照して説明する。本形態の発酵装置１は、被処理水Ｗ中の有機物を発酵させることができるように構成されている。発酵装置１は、内部に空間を有する発酵槽２と、発酵槽２内に配置され、発酵槽２内に前記被処理水を供給可能に構成された被処理水供給部３と、発酵槽２内に配置され、微生物を担持可能に構成された複数の微生物担体４と、発酵槽２内における被処理水供給部３の下方に配置され、微生物担体４と接触しているカソード電極５と、発酵槽２内におけるカソード電極５の下方に配置され、微生物担体４と接触しているアノード電極６と、を有している。また、微生物担体４に担持された微生物には、有機物を発酵する性質を有する有機物資化菌と、カソード電極に由来する電子を受け取り、有機物資化菌に移動する性質を有する電子放出菌とが含まれている。
前記発酵装置に係る実施形態について、図１～図３を参照して説明する。本形態の発酵装置１は、被処理水Ｗ中の有機物を発酵させることができるように構成されている。発酵装置１は、内部に空間を有する発酵槽２と、発酵槽２内に配置され、発酵槽２内に前記被処理水を供給可能に構成された被処理水供給部３と、発酵槽２内に配置され、微生物を担持可能に構成された複数の微生物担体４と、発酵槽２内における被処理水供給部３の下方に配置され、微生物担体４と接触しているカソード電極５と、発酵槽２内におけるカソード電極５の下方に配置され、微生物担体４と接触しているアノード電極６と、を有している。また、微生物担体４に担持された微生物には、有機物を発酵する性質を有する有機物資化菌と、カソード電極に由来する電子を受け取り、有機物資化菌に移動する性質を有する電子放出菌とが含まれている。
【0014】
発酵装置１に用いられる被処理水Ｗは特に限定されることはなく、所望の有機物を含む被処理水Ｗを用いることができる。被処理水Ｗとしては、例えば、下水汚泥や食品残渣等の有機廃棄物を含む汚水等を使用することができる。また、被処理水Ｗとして、例えば、機械加工を行う加工装置から回収された廃水溶性クーラント等の有機物を含む工業排水を用いることも可能である。
【0015】
発酵槽２の形状や大きさは種々の態様を取り得る。例えば、本形態の発酵装置１における発酵槽２の形状は円筒形である。本形態の発酵槽２における高さ及び直径は、それぞれ２ｍである。
【0016】
図１に示すように、発酵槽２の内部には、被処理水Ｗが流通可能に構成された仕切り板２１が設けられている。発酵槽２の内部の空間は、仕切り板２１により、微生物担体４が保持される上部空間２２と、被処理水Ｗが保持される下部空間２３との２つの空間に区画されている。
【0017】
発酵槽２の上部空間２２には、被処理水供給部３と、微生物担体４と、カソード電極５と、アノード電極６とが配置されている。被処理水供給部３は、微生物担体４、カソード電極５及びアノード電極６の上方に配置されており、発酵槽２内に被処理水Ｗを供給することができるように構成されている。被処理水供給部３は、発酵槽２の外部から発酵槽２内に被処理水Ｗを供給することができる限り、種々の態様を取り得る。被処理水供給部３としては、例えば、発酵槽２内に被処理水Ｗを散布可能に構成された散水ノズルや、被処理水Ｗを放出するための小孔を備えた散水管などを使用することができる。また、発酵槽２の上部空間２２には、被処理水Ｗの発酵によって生じたガスを発酵槽２の外部に導くガス導出管２４が設けられている。
【0018】
発酵槽２の下部空間２３には、微生物によって発酵された後の被処理水Ｗを発酵槽２の外部へ導く被処理水導出管２５が設けられている。
【0019】
発酵槽２の仕切り板２１上には、多数の微生物担体４が保持されている。微生物担体４としては、例えば、樹脂製のスポンジ等の多孔質体や、筒状に成形されたプラスチック等の筒状体、多孔質体の周囲にプラスチック製の支持枠が設けられた支持枠付き多孔質体等を用いることができる。本形態の微生物担体４は、具体的には、樹脂製のスポンジの周囲にプラスチック製の支持枠が設けられた支持枠付き多孔質体である。
【0020】
微生物担体４の少なくとも一部は、導電体及び／または半導体から構成されていることが好ましい。すなわち、例えば微生物担体４が多孔質体である場合には、当該多孔質体が導電体または半導体であることが好ましい。また、例えば微生物担体４が支持枠付き多孔質体である場合には、多孔質体及び支持枠のうち少なくとも一方が導電体または半導体であることが好ましく、両方が導電体または半導体であることが好ましい。このように、微生物担体４の少なくとも一部を導電体及び／または半導体から構成することにより、カソード電極５からアノード電極６までの電流の経路を微生物担体４によって形成することができる。これにより、カソード電極５から電子放出菌に電子が供給されやすくなるとともに、カソード電極５における被処理水の還元がより起こりやすくなり、発酵効率の向上の効果をより確実に得ることができる。なお、前述した「導電体」とは、１０６Ｓ／ｍ以上の電気伝導率を有する物質をいい、「半導体」とは、１０－６Ｓ／ｍ以上１０６Ｓ／ｍ未満の電気伝導率を有する物質をいう。
【0021】
微生物担体４は、カソード電極５とアノード電極６とによって押圧されていることが好ましい。例えば、本形態の微生物担体４は、カソード電極５とアノード電極６とによって上下方向に押圧されており、自然状態よりも若干圧縮された状態で発酵槽２内に充填されている。
【0022】
このように、微生物担体４をカソード電極５とアノード電極６とによって押圧することにより、発酵槽２において隣り合う微生物担体４が互いに接触しやすくなる。隣り合う微生物担体４が接触すると、微生物担体４の表面を伝わる被処理水Ｗによって、カソード電極５からアノード電極６までの電流の経路がより形成されやすくなる。その結果、カソード電極５から電子放出菌に電子が供給されやすくなるとともに、カソード電極５における被処理水の還元がより起こりやすくなり、発酵効率の向上の効果をより確実に得ることができる。
【0023】
微生物担体４の大きさは、発酵槽２よりも十分に小さければ特に限定されることはない。例えば、微生物担体４の大きさは、一辺１００ｍｍの直方体に内包される程度であればよい。
【0024】
微生物担体４のアスペクト比は、例えば０．５以上２以下であってもよい。この場合には、発酵槽２内により多量の微生物担体４を充填し、被処理水Ｗの発酵効率をより高めることができる。なお、微生物担体４のアスペクト比は、微生物担体４を基準となる平面上に最も安定に載置した状態における、微生物担体４の幅の最大値に対する高さの比である。
【0025】
微生物担体４には、被処理水Ｗ中の有機物を発酵する性質を有する有機物資化菌と、カソード電極５に由来する電子を受け取り、有機物資化菌に移動する性質を有する電子放出菌とを含む微生物が担持されている。有機物資化菌は、被処理水Ｗ中の有機物の種類及び所望の発酵の態様に応じて適宜選択すればよい。例えば、本形態の発酵装置１における微生物担体４は、有機物資化菌としてのメタン生成菌を担持しており、被処理水Ｗ中の有機物を発酵させ、メタンを含むバイオガスを発生することができるように構成されている。メタン生成菌としては、例えば、ＭｅｔｈａｎｏｂａｃｔｅｒｉｕｍやＭｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａなどが挙げられる。
【0026】
電子放出菌は、カソード電極５から電子を直接、または還元された被処理水Ｗを介して間接的に受け取り、有機物資化菌に移動させる性質を有している。このような性質を有する微生物としては、例えば、Ｍｏｒｇａｎｅｌｌａ ｍｏｒｇａｎｉｉやＰｒｏｔｅｕｓ ｍｉｒａｂｉｌｉｓ等が挙げられる。
【0027】
発酵槽２の上部空間２２における被処理水供給部３の下方には、カソード電極５及びアノード電極６が配置されている。カソード電極５及びアノード電極６は、微生物担体４と接触している。より具体的には、カソード電極５及びアノード電極６は、微生物担体４の隙間を貫くように配置されていてもよく、微生物担体４を貫通して配置されていてもよい。
【0028】
カソード電極５及びアノード電極６は導電体または半導体から構成されている。カソード電極５とアノード電極６との間には、微生物担体４の表面を伝う被処理水Ｗなどによって電流経路が形成される。そのため、カソード電極５とアノード電極６との間に電圧を印加し、電流を流すことにより、カソード電極５からその周辺に存在する電子移動菌に電子を供給したり、カソード電極５と接触した被処理水Ｗを還元したりすることができる。
【0029】
カソード電極５及びアノード電極６の配置、形状及び構造は種々の態様を取り得る。例えば、発酵槽２内に配置されるカソード電極５の数は、１つであってもよく、２つ以上であってもよい。発酵槽２内に２つ以上のカソード電極５を配置する場合、これらのカソード電極５は、上下方向に互いに間隔をあけて配置されていてもよく、水平方向に互いに間隔をあけて配置されていてもよい。
【0030】
同様に、発酵槽２内に配置されるアノード電極６の数は、１つであってもよく、２つ以上であってもよい。発酵槽２内に２つ以上のアノード電極６を配置する場合、これらのアノード電極６は、上下方向に互いに間隔をあけて配置されていてもよく、水平方向に互いに間隔をあけて配置されていてもよい。また、発酵槽２内に配置されるカソード電極５の数とアノード電極６との数は、同一であってもよく、互いに異なっていてもよい。
【0031】
発酵槽２内に複数のカソード電極５を配置する場合、複数のカソード電極５のうちいずれか１つのカソード電極５がアノード電極６の上方に配置されていればよい。また、発酵槽２内に複数のアノード電極６を配置する場合には、これら複数のアノード電極６の上方にカソード電極５が配置されていればよい。すなわち、発酵槽２内に配置される複数の電極のうち最も上方に配置される電極がカソード電極５であればよい。
【0032】
例えば、本形態の発酵装置１は、図１に示すように２つのカソード電極５（５ａ、５ｂ）と２つのアノード電極６（６ａ、６ｂ）とを有しており、これらの電極が上下方向に一定の間隔をあけて配置されている。また、４つの電極のうち最も上方には第１のカソード電極５ａが配置されており、第１のカソード電極５ａの下方に、第１のアノード電極６ａ、第２のカソード電極５ｂ及び第２のアノード電極６ｂがこの順に配置されている。
【0033】
カソード電極５から当該カソード電極５に最も近いアノード電極６までの距離は、微生物担体４の外接球の直径よりも大きいことが好ましい。この場合には、カソード電極５とアノード電極６との間に１つ以上の微生物担体４を確実に狭持し、微生物担体４の表面を伝わる被処理水Ｗによりカソード電極５とアノード電極６との電流経路をより確実に形成することができる。これにより、カソード電極５から電子放出菌に電子が供給されやすくなるとともに、カソード電極５における被処理水の還元がより起こりやすくなり、発酵効率の向上の効果をより確実に得ることができる。
【0034】
カソード電極５及びアノード電極６の向きは特に限定されることはなく、例えば、水平方向に延在していてもよく、水平方向に対して傾いた方向に延在していてもよい。カソード電極５においてした被処理水Ｗを発酵槽２内により均一に行き渡らせる観点からは、カソード電極５及びアノード電極６は水平方向に延在していることが好ましい。なお、前述した「水平方向」には、鉛直方向に対して厳密に直交する方向だけではなく、一般的な感覚として水平と認められる程度に鉛直方向から傾いた方向が含まれる。すなわち、本明細書における「水平方向」は、実質的に水平と認められる方向を包含する概念である。
【0035】
本形態のカソード電極５及びアノード電極６は、発酵槽２の上下方向に対して直交する面内に配置されている。従って、発酵槽２を、その上下方向が鉛直方向に対して平行になるように配置することにより、カソード電極５及びアノード電極６を水平方向に延在させることができる。
【0036】
カソード電極５及びアノード電極６の形状は、棒状、網状及び板状などの種々の態様を取り得る。例えば、本形態のカソード電極５の形状は、図２に示すように網状である。また、図には示さないが、アノード電極６の形状もカソード電極５と同様の網状である。なお、カソード電極及びアノード電極の形状は、図３に示すカソード電極５０２のように、貫通孔５１を備えた板状であってもよい。
【0037】
カソード電極５及びアノード電極６の形状は、図２に示すような網状または図３に示すような貫通孔を備えた板状であることが好ましい。この場合には、被処理水Ｗや微生物担体４と電極との接触面積をより広くし、カソード電極５からアノード電極６までの電流経路をより確実に形成することができる。さらに、この場合には、カソード電極５において還元された被処理水Ｗを電極に設けられた網目の隙間や貫通孔からカソード電極５やアノード電極６の下方に流し、発酵槽２内により均一に行き渡らせることができる。これらの結果、有機物をより効率よく発酵させることができる。
【0038】
カソード電極５及びアノード電極６の形状が網状である場合、網目の隙間の大きさは微生物担体４の外接球よりも小さいことが好ましい。この場合には、微生物担体４がカソード電極５及びアノード電極６を通過しにくくなるため、カソード電極５及びアノード電極６をより確実に微生物担体４と接触させることができる。同様の観点から、カソード電極５及びアノード電極６の形状が貫通孔を有する板状である場合、貫通孔の大きさは微生物担体４の外接球よりも小さいことが好ましい。
【0039】
カソード電極５及びアノード電極６のうち少なくとも一方は、上下方向の位置を変更可能に構成されていることが好ましい。この場合には、例えば発酵装置１の組み立て作業において、カソード電極５やアノード電極６を取り付ける際などに、これらの電極の上下方向の位置を調整することにより、カソード電極５及びアノード電極６に微生物担体４を確実に接触させることができる。そして、カソード電極５及びアノード電極６を微生物担体４に接触させることにより、カソード電極５とアノード電極６との間に微生物担体４の表面を伝う被処理水Ｗによる電流経路がより形成されやすくなる。その結果、カソード電極５から電子放出菌に電子が供給されやすくなるとともに、カソード電極５における被処理水の還元がより起こりやすくなり、発酵効率の向上の効果をより確実に得ることができる。
【0040】
次に、本形態の発酵装置１の動作の一例を説明する。本形態の発酵装置１を運転するに当たっては、被処理水供給部３から発酵槽２内に被処理水Ｗを散布するとともに、カソード電極５とアノード電極６との間に電圧を印加する。被処理水Ｗは、微生物担体４の表面を伝わりながら下方に流れ落ちる。この被処理水Ｗにより、カソード電極５とアノード電極６との間に電流の経路が形成される。なお、微生物担体４が導電体及び／または半導体から構成されている場合には、微生物担体４もカソード電極５とアノード電極６との間の電流の経路の一部を構成し得る。
【0041】
カソード電極５とアノード電極６との間に電流の経路が形成されると、これらの電極間に電流が流れ、カソード電極５の近傍に存在する電子放出菌に電子が供給される。カソード電極５から直接電子を受け取った電子放出菌は、微生物担体４に担持された有機物資化菌に電子を移動する。そして、電子を受け取った有機物資化菌は、被処理水Ｗ中の有機物を効率よく発酵させることができる。
【0042】
また、カソード電極５とアノード電極６との間に電流が流れると、カソード電極５と接触した被処理水Ｗが還元される。カソード電極５において還元された被処理水Ｗは、微生物担体４の表面を伝わりながら下方に移動し、発酵槽２全体に拡散する。カソード電極５において還元された被処理水Ｗが微生物担体４に担持された電子放出菌と接触すると、電子放出菌が被処理水Ｗからカソード電極５に由来する電子を受け取る。そして、電子放出菌の周囲の有機物資化菌がカソード電極５に由来する電子を受け取ることにより、カソード電極５から比較的遠い場所においても被処理水Ｗ中の有機物の発酵を促進することができる。
【0043】
以上のように、本形態の発酵装置１は、発酵槽２内の広い範囲において、電子放出菌と有機物資化菌との相互作用により有機物の発酵を促進し、被処理水Ｗ中の有機物を効率よく発酵させることができる。
【0044】
（実施形態２）
本形態では、カソード電極５及びアノード電極６の配置の他の態様の例を説明する。なお、実施形態２以降において用いた符号のうち、既出の形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の形態におけるものと同様の構成要素等を表す。
本形態では、カソード電極５及びアノード電極６の配置の他の態様の例を説明する。なお、実施形態２以降において用いた符号のうち、既出の形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の形態におけるものと同様の構成要素等を表す。
【0045】
図４に示すように、本形態の発酵装置１０２は、発酵槽２と、被処理水供給部３と、微生物担体４と、２つのカソード電極５（５ａ、５ｂ）と、２つのアノード電極６（６ａ、６ｂ）とを有している。発酵装置１０２における発酵槽２、被処理水供給部３及び微生物担体４の構成は、実施形態１における発酵装置１の各部の構成と同様である。
【0046】
本形態のカソード電極５及びアノード電極６は、１つのカソード電極５と１つのアノード電極６とからなる２組の電極対７（７ａ、７ｂ）を構成している。２組の電極対７のうち第１の電極対７ａは被処理水供給部３の下方に配置されており、第２の電極対７ｂは第１の電極対７ａの下方に配置されている。また、第１の電極対７ａにおいて、第１のカソード電極５ａは第１のアノード電極６ａの上方に配置されている。同様に、第２の電極対７ｂにおいて、第２のカソード電極５ｂは第２のアノード電極６ｂの上方に配置されている。
【0047】
また、第１の電極対７ａと第２の電極対７ｂとの上下方向における間隔、つまり、第１のアノード電極６ａから第２のカソード電極５ｂまでの上下方向における距離は、各電極対７におけるカソード電極５からアノード電極６までの上下方向における距離よりも大きい。その他は実施形態１と同様である。
【0048】
本形態のように、発酵装置１０２がカソード電極５とアノード電極６とからなる複数の電極対７を有する場合、各電極対７において、カソード電極５をアノード電極６の上方に配置することが好ましい。この場合には、各電極対７を構成する電極のうち、上方に配置されたカソード電極５において被処理水Ｗを還元することができる。これにより、カソード電極５において還元された被処理水Ｗが発酵槽２全体により行き渡りやすくなり、有機物の発酵効率をより高めることができる。
【0049】
また、発酵装置１０２がカソード電極５とアノード電極６とからなる複数の電極対７を有する場合、隣り合う電極対７の間隔を、各電極対７におけるカソード電極５からアノード電極６までの距離よりも大きくすることが好ましい。この場合には、カソード電極５と、当該カソード電極５とともに電極対７を構成するアノード電極６との間の電気抵抗を、他の電極対７に含まれるアノード電極６との間の電気抵抗よりも低くすることができる。これにより、各電極対７におけるカソード電極５とアノード電極６との間に電流が流れやすくなり、有機物の発酵効率をより高めることができる。
【0050】
（実施形態３）
本形態では、隣り合う電極対７の間に電気絶縁体７１が設けられている発酵装置１０３の例を説明する。本形態の発酵装置１０３は、図５に示すように、発酵槽２と、被処理水供給部３と、微生物担体４と、２つのカソード電極５（５ａ、５ｂ）と、２つのアノード電極６（６ａ、６ｂ）とを有している。発酵装置１０３における発酵槽２、被処理水供給部３及び微生物担体４の構成は、実施形態１における発酵装置１の各部の構成と同様である。
本形態では、隣り合う電極対７の間に電気絶縁体７１が設けられている発酵装置１０３の例を説明する。本形態の発酵装置１０３は、図５に示すように、発酵槽２と、被処理水供給部３と、微生物担体４と、２つのカソード電極５（５ａ、５ｂ）と、２つのアノード電極６（６ａ、６ｂ）とを有している。発酵装置１０３における発酵槽２、被処理水供給部３及び微生物担体４の構成は、実施形態１における発酵装置１の各部の構成と同様である。
【0051】
本形態のカソード電極５及びアノード電極６は、１つのカソード電極５と１つのアノード電極６とからなる２組の電極対７（７ａ、７ｂ）を構成している。２組の電極対７のうち第１の電極対７ａは被処理水供給部３の下方に配置されており、第２の電極対７ｂは第１の電極対７ａの下方に配置されている。また、第１の電極対７ａにおいて、第１のカソード電極５ａは第１のアノード電極６ａの上方に配置されている。同様に、第２の電極対７ｂにおいて、第２のカソード電極５ｂは第２のアノード電極６ｂの上方に配置されている。また、本形態のカソード電極５及びアノード電極６は、隣り合う電極の間隔が同一となるように配置されている。
【0052】
また、隣り合う電極対７ａと電極対７ｂとの間には、電気絶縁体７１が設けられている。本形態の電気絶縁体７１は、具体的には第１の電極対７ａにおける第１のアノード電極６ａの下面に設けられている。図には示さないが、電気絶縁体７１には、被処理水Ｗを通過させるための貫通孔が設けられている。
【0053】
電気絶縁体７１の位置は、隣り合う電極対７の間であれば特に限定されることはない。例えば、電気絶縁体７１は、第２の電極対７ｂにおける第２のカソード電極５ｂの上面に設けられていてもよく、第１のアノード電極６ａと第２のカソード電極５ｂとの間に設けられていてもよい。また、第１のアノード電極６ａの下面と、第２のカソード電極５ｂの上面との２か所に電気絶縁体７１を設けることもできる。その他は実施形態１と同様である。
【0054】
本形態の発酵装置１０３のように、隣り合う電極対７の間に電気絶縁体７１を設けることにより、カソード電極５と、当該カソード電極５とともに電極対７を構成するアノード電極６との間の電気抵抗を、他の電極対７に含まれるアノード電極６との間の電気抵抗よりも低くすることができる。これにより、各電極対７におけるカソード電極５とアノード電極６との間に電流が流れやすくなり、有機物の発酵効率をより高めることができる。
【0055】
以上、実施形態１～３に基づいて本発明に係る発酵装置の態様を説明したが、本発明に係る発酵装置の具体的な態様は上記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。
【符号の説明】
【0056】
１、１０２、１０３ 発酵装置
２ 発酵槽
３ 被処理水供給部
４ 微生物担体
５、５０２ カソード電極
６ アノード電極
２ 発酵槽
３ 被処理水供給部
４ 微生物担体
５、５０２ カソード電極
６ アノード電極
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】