JP2001205285A

JP2001205285A - 水処理用担体、水処理用担体の製造方法および水処理用装置

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Publication number: JP2001205285A
Application number: JP2000019794A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Koyou; 広行小要; Akira Miyasaka; 章宮坂; Masaaki Nakabayashi; 正章中林
Original assignee: Takeda Chemical Industries Ltd
Current assignee: Takeda Pharmaceutical Co Ltd
Priority date: 2000-01-28
Filing date: 2000-01-28
Publication date: 2001-07-31
Anticipated expiration: 2020-01-28
Also published as: JP4489893B2

Abstract

(57)【要約】【課題】長期にわたって安定して使用することがで
き、耐久性に優れる水処理用担体、その水処理用担体の
製造方法、および、その水処理用担体が用いられる水処
置装置を提供することにある。【解決手段】水処理用担体を、熱可塑性樹脂を溶融成
形した後、水中カット、ホットカット、ミストカットか
らなる群から選ばれるいずれかの方法で、カットするこ
とにより、簡易かつ確実に角がない形状に成形する。こ
れによって、水処理中において、水処理用担体の角が削
れることがなく、削れた部分に起因する汚染や化学的酸
素要求量（Ｃ．Ｏ．Ｄ．）の上昇を有効に防止すること
ができる。その結果、長期にわたって安定して、微生物
を付着および増殖させることができ、効率的な水処理を
行なうことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、微生物を用いる各
種の水処理に使用される水処理用担体、その水処理用担
体の製造方法、および、その水処理用担体が用いられる
水処理用装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、微生物を用いる廃水処理など
の水処理においては、例えば、嫌気槽や好気槽などの水
処理槽に、流動床として、合成樹脂の成形物からなる水
処理用担体が投入されている。この水処理用担体は、槽
内において、微生物を付着して、その付着した微生物を
増殖させることによって、水処理を行なうものであり、
通常、押出成形などによって、円筒形あるいは円柱形に
成形されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような、
円筒形あるいは円柱形に成形されている水処理用担体で
は、使用とともにその角が削れてしまい、削れた部分が
汚染の原因となったり、また、その削れた部分に起因し
て、化学的酸素要求量（Ｃ．Ｏ．Ｄ．）が高くなってし
まう場合があり、長期にわたって安定して使用すること
ができないという不具合を有する。一方、通常の押出成
形では、全く角のない形状に成形することは困難であ
る。

【０００４】本発明は、このような事情に鑑みなされた
もので、その目的とするところは、簡易かつ確実な方法
により得られ、長期にわたって安定して使用することが
でき、耐久性に優れる水処理用担体、その水処理用担体
の製造方法、および、その水処理用担体が用いられる水
処理用装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、（１）熱可塑性樹脂を溶融成形した後、
水中カット、ホットカット、ミストカットからなる群か
ら選ばれるいずれかの方法で、カットすることにより得
られる、角がない形状を有していることを特徴とする、
水処理用担体、（２）熱可塑性樹脂が、親水性の熱可塑
性樹脂、または、親水性の熱可塑性樹脂および１種以上
の他の熱可塑性樹脂からなることを特徴とする、（１）
に記載の水処理用担体、（３）表面に凹凸を有している
ことを特徴とする、（１）または（２）に記載の水処理
用担体、（４）熱可塑性樹脂を溶融成形した後、水中カ
ット、ホットカット、ミストカットからなる群から選ば
れるいずれかの方法でカットして、角がない形状とする
ことを特徴とする、水処理用担体の製造方法、（５）熱
可塑性樹脂を、発泡剤とともに溶融成形した後、ホット
カットまたはミストカットにより、カットすることを特
徴とする、（４）に記載の水処理用担体の製造方法、
（６）熱可塑性樹脂を、可溶性粒子とともに溶融成形し
た後、水中カット、ホットカット、ミストカットからな
る群から選ばれるいずれかの方法により、カットし、次
いで、得られた成形物の表面にある可溶性粒子を溶解除
去することを特徴とする、（４）または（５）に記載の
水処理用担体の製造方法、（７）熱可塑性樹脂を溶融成
形した後、水中カット、ホットカット、ミストカットか
らなる群から選ばれるいずれかの方法で、カットするこ
とにより得られる、角がない形状を有している水処理用
担体が用いられていることを特徴とする、水処理用装置
を含むものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明の水処理用担体は、微生物
を用いる水処理などに用いられ、角がない形状を有して
いる。ここで、角がない形状とは、その全体の形状は問
わないが、角張ったところや尖ったところのない表面を
有する形状を指称する。

【０００７】このような、角がない形状を有する本発明
の水処理用担体は、熱可塑性樹脂を溶融成形した後、水
中カット、ホットカット、ミストカットからなる群から
選ばれるいずれかの方法で、カットすることにより得ら
れる。

【０００８】熱可塑性樹脂としては、親水性の熱可塑性
樹脂や、親水性の熱可塑性樹脂と他の熱可塑性樹脂とを
配合したものが好ましく用いられる。熱可塑性樹脂を用
いることで、溶融成形によって任意の形状に成形するこ
とができるとともに、その熱可塑性樹脂が親水性であれ
ば、初期の吸水性がよく、微生物の親和性が高いので、
微生物の付着および増殖を向上させることができ、これ
によって、効率的な水処理を行なうことができる。な
お、本発明において、親水性の熱可塑性樹脂とは、水に
より膨潤する樹脂をいう。また、親水性の熱可塑性樹脂
と他の熱可塑性樹脂とを配合すれば、適宜比重を調整す
ることができ、例えば、流動床として用いる場合には、
その流動性を向上させることができる。さらに、他の熱
可塑性樹脂として、疎水性の熱可塑性樹脂を用いれば、
その疎水性の熱可塑性樹脂が疎水部分となるので、水の
浸入を防止でき、その結果、微生物による分解を防止す
ることができ、水処理用担体の強度を保持することがで
きる。

【０００９】このような親水性の熱可塑性樹脂として
は、例えば、ポリウレタン樹脂、ナイロン樹脂、ポリエ
ステル樹脂、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポ
リカプロラクトン樹脂、乳酸重合体、ポリ（メタ）アク
リル酸樹脂などが挙げられる。また、他の熱可塑性樹脂
としては、疎水性の熱可塑性樹脂、例えば、ポリエチレ
ン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポ
リアセタール樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−ス
チレン（ＡＢＳ）樹脂、アクリロニトリル−スチレン
（ＡＳ）樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリカーボネート
樹脂、ポリエチレンポリプロピレン共重合体、ポリ塩化
ビニリデン樹脂などが挙げられる。

【００１０】これらは、単独で使用してもよく、また、
２種類以上併用してもよい。親水性の熱可塑性樹脂と他
の熱可塑性樹脂とを配合する場合には、親水性の熱可塑
性樹脂の割合が、親水性の熱可塑性樹脂と他の熱可塑性
樹脂との合計に対して、５〜９９重量％、好ましくは、
１０〜９５重量％である。好ましくは、親水性のポリウ
レタン樹脂、および、親水性のポリウレタン樹脂に他の
熱可塑性樹脂を配合したものが挙げられる。

【００１１】なお、親水性のポリウレタン樹脂は、通
常、ポリオキシエチレンなどの親水性ユニットを含むも
のであるが、親水性のポリウレタン樹脂中には、ポリオ
キシエチレンなどの親水性ユニットと、ポリオキシプロ
ピレンおよび／またはポリオキシブチレンなどの疎水性
ユニットとを含んでいることが好ましい。親水性のポリ
ウレタン樹脂中に、親水性ユニットと疎水性ユニットと
を含むことで、親水性ユニットによって、初期の吸水性
を向上させて、微生物の親和性を高めて、微生物の付着
および増殖を向上させる一方で、疎水性ユニットによっ
て、長期の使用によっても、微生物により分解されにく
くし、強度を保持して、安定した使用を確保することが
できる。また、親水性ユニットと疎水性ユニットとを含
む場合には、その合計に対して、親水性ユニットの割合
が、１０〜９５重量％、さらには、２０〜９０重量％で
あることが好ましい。

【００１２】また、本発明の水処理用担体には、基質吸
着物質、および／または、酵素活性を向上させるあるい
は生育促進する物質を含有させることが好ましい。これ
らを含有させることで、水処理用担体の表面に、より一
層、容易に微生物を付着および増殖させることができ、
さらに効率的な水処理を行なうことができる。

【００１３】このような基質吸着物質としては、例え
ば、自然石を含む天然セラミックス、人工セラミック
ス、活性炭、カーボンブラック、ケイ酸塩化合物などが
挙げられる。これらは、単独で使用してもよく、また、
２種類以上併用してもよい。好ましくは、活性炭、カー
ボンブラックが挙げられる。また、基質吸着物質を配合
する割合は、例えば、熱可塑性樹脂１００重量部に対し
て、０．１〜４０重量部、好ましくは、０．５〜３０重
量部である。

【００１４】また、酵素活性を向上させるあるいは生育
促進する物質としては、例えば、銅や亜鉛などの金属
や、そのような金属の、水に不溶あるいは難溶の塩、酸
化物、硫化物、水酸化物など、さらには、そのような金
属または金属化合物に、無機物および／または有機物が
含有されているものなどが挙げられる。これらは、単独
で使用してもよく、また、２種類以上併用してもよい。
好ましくは、酸化銅、硫化銅、水酸化銅が挙げられる。
また、酵素活性を向上させるあるいは生育促進する物質
を配合する割合は、例えば、熱可塑性樹脂１００重量部
に対して、０．００５〜５重量部、好ましくは、０．０
１〜３重量部である。

【００１５】なお、基質吸着物質や、酵素活性を向上さ
せるあるいは生育促進する物質は、例えば、マスターバ
ッチとして調製されていてもよい。

【００１６】そして、本発明の水処理用担体は、例え
ば、熱可塑性樹脂と、必要により、基質吸着物質、およ
び／または、酵素活性を向上させるあるいは生育促進す
る物質とともに、例えば、押出成形機などの公知の溶融
成形機によって、用いられる原料以上の溶融温度におい
て溶融成形後、ダイから吐出させた後に、水中カット、
ホットカット、ミストカットから選ばれるいずれかの方
法で、カットすることにより得ることができる。

【００１７】水中カットでは、例えば、ダイから吐出さ
れた溶融している熱可塑性樹脂を、水中でカットする。
また、ホットカットでは、例えば、ダイから吐出された
溶融している熱可塑性樹脂を、その溶融している間にカ
ットし、水中に落下させる。また、ミストカットでは、
例えば、ダイから吐出された溶融している熱可塑性樹脂
に霧状に水を吹きかけながらカットする。このような、
水中カット、ホットカット、ミストカットによってカッ
トすれば、成形物を、簡易かつ確実に、角のない形状、
すなわち、角張ったところや尖ったところのない表面を
有する形状に成形することができる。

【００１８】なお、このような水処理用担体の成形条件
としては、例えば、押出成形の条件として、スクリュー
径９０ｍｍφの時の吐出量が１０〜１００ｋｇ／ｈｒ、
吐出するダイの温度が１１０〜２５０℃、好ましくは、
１３０〜２２０℃である。また、カットの条件として
は、カッタの回転数が１００〜５０００ｍｉｎ^-1、好ま
しくは、５００〜４０００ｍｉｎ^-1、水温が５〜８０
℃、好ましくは、１０〜７０℃である。

【００１９】また、成形する形状は、例えば、流動床と
して用いる場合には、粒状、球状、円柱状、円筒状、俵
状、米粒状、ラグビーボール状など、任意の形状に成形
すればよい。また、そのサイズも適宜選択され、例え
ば、１〜５０ｍｍ程度のものが好ましい。

【００２０】そして、このようにして得られる本発明の
水処理用担体は、角がない形状を有しているので、例え
ば、流動床として用いて、機械攪拌されても、摩耗およ
び形状の変化が少ない。そのため、水処理用担体の削れ
に起因する汚染や、化学的酸素要求量（Ｃ．Ｏ．Ｄ．）
の上昇を招くことがなく、長期にわたって安定して、微
生物を付着および増殖させることができ、これによっ
て、効率的な水処理を行なうことができる。

【００２１】また、本発明の水処理用担体は、その表面
に、凹凸が形成されていることが好ましい。表面に凹凸
が形成されることにより、その表面に、微生物を付着さ
せやすくすることができ、さらに効率的な水処理を行な
うことができる。

【００２２】なお、凹凸とは、例えば、幅５〜１０００
μｍ、好ましくは、１０〜７５０μｍ、深さ０．０１〜
１００μｍ、好ましくは、０．１〜７５μｍの起伏を有
する形状を指称する。

【００２３】このような凹凸の形成は、例えば、熱可塑
性樹脂を、発泡剤とともに溶融成形し、所定のカットを
行なうことにより、得られた成形物を多孔質化すること
により形成することができる。

【００２４】用いられる発泡剤としては、例えば、通常
使用される、化学的発泡剤や物理的発泡剤などが挙げら
れる。化学的発泡剤としては、例えば、アゾ化合物（例
えば、アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）、バリウムア
ゾジカルボキシレート（Ｂａ／ＡＣ）など）、ニトロソ
化合物（例えば、Ｎ，Ｎ−ジニトロソペンタメチレンテ
トラミン（ＤＰＴ）など）、ヒドラジン誘導体（例え
ば、４，４’−オキシビス（ベンゼンスルホニルヒドラ
ジド）（ＯＢＳＨ）など）、セミカルバジド化合物、ア
ジド化合物、トリアゾール化合物、イソシアネート化合
物、重炭酸塩（例えば、重炭酸ナトリウムなど）、炭酸
塩、亜硝酸塩、水素化物、重炭酸ナトリウムと酸の混合
物（例えば、重炭酸ナトリウムとクエン酸など）、過酸
化水素と酵母との混合物、亜鉛粉末と酸との混合物など
が挙げられる。

【００２５】また、物理発泡剤としては、例えば、脂肪
族炭化水素類（例えば、ブタン、ペンタン、ヘキサンな
ど）、塩化炭化水素類（例えば、ジクロロエタン、ジク
ロロメタンなど）、フッ化塩化炭化水素類（例えば、ト
リクロロモノフロロメタン、ジクロロジフロロメタン、
ジクロロモノフロロメタン、ジクロロテトラフロロエタ
ンなど）、代替フロン類、空気、炭酸ガス、窒素ガス、
水などが挙げられる。これらは、単独で使用してもよ
く、また、２種類以上併用してもよい。好ましくは、Ａ
ＤＣＡ、ＯＢＳＨ、重炭酸ナトリウムと酸の混合物が挙
げられる。

【００２６】また、発泡剤を配合する割合は、例えば、
熱可塑性樹脂１００重量部に対して、０．０１〜２０重
量部、好ましくは、０．０５〜１５重量部である。な
お、これら発泡剤は、例えば、マスターバッチとして調
製されていてもよい。

【００２７】このような発泡剤を用いて、水処理用担体
の表面に凹凸を形成すれば、その表面のみならず、その
内部も多孔質化されるので、発泡剤の配合量を加減して
その水処理用担体の空孔率（ポロシティまたは気孔率と
もいう）を適宜選択することにより、水処理用担体の比
重を調整することができる。その結果、例えば、流動床
として用いた場合における、流動性の向上を図ることが
できる。なお、このような流動床として用いる場合に
は、その比重を水の比重（１．０）に近づけるべく、そ
の空孔率を５〜９５％、さらには、１０〜９０％とする
ことが好ましい。また、多孔質化は、連続気泡であって
も独立気泡であってもよく、例えば、独立気泡である場
合には、その気泡のサイズが、１〜３０００μｍ、さら
には、１０〜２０００μｍであることが好ましい。

【００２８】また、発泡剤によって水処理用担体の表面
に凹凸を形成するには、ホットカット、ミストカットに
よりカットすることが好ましい。水中カットによると、
多孔質化された表面が塞がる場合がある。また、ホット
カットによる場合においても、多孔質化された表面の閉
塞を防止すべく、例えば、ダイのサイズが外径３ｍｍφ
の時における発泡剤の割合が、例えば、熱可塑性樹脂１
００重量部に対して、２重量部を超えるようにすること
が好ましい。

【００２９】また、凹凸の形成は、例えば、熱可塑性樹
脂を、可溶性粒子とともに溶融成形し、所定のカットの
終了後に、得られた成形物の表面にある可溶性粒子を溶
解除去することによっても形成することができる。

【００３０】可溶性粒子としては、溶融成形時におい
て、熱可塑性樹脂中に良好に分散して、その表面に均一
に分布するものが好ましく、例えば、炭酸カルシウム、
塩化ナトリウム、塩化カリウムなどの無機塩類が挙げら
れる。このような可溶性粒子の粒子径は、例えば、０．
１〜２０００μｍ、さらには、１〜１０００μｍである
ことが好ましく、配合する割合は、例えば、溶融成形す
る成分中、５〜８０重量％、好ましくは、１０〜７５重
量％である。

【００３１】より具体的には、例えば、炭酸カルシウム
が用いられる場合には、溶融成形して、所定のカットを
した後に、酸処理すればよい。酸処理としては、例え
ば、カットして得られた成形物に、例えば、塩酸水溶液
などの酸の溶液を含浸させればよい。これによって、得
られた成形物の表面にある炭酸カルシウムが溶解され
て、細孔が形成され、その結果、水処理用担体の表面に
凹凸が形成される。

【００３２】また、例えば、塩化ナトリウムが用いられ
る場合には、溶融成形して、所定のカットをした後に、
水洗処理すればよい。水洗処理としては、例えば、カッ
トして得られた成形物を水中に浸漬すればよい。これに
よって、得られた成形物の表面にある塩化ナトリウムが
溶解されて、細孔が形成され、その結果、水処理用担体
の表面に凹凸が形成される。

【００３３】なお、このような凹凸の形成は、発泡剤と
可溶性粒子とを、それぞれ単独で使用してもよく、ま
た、これらを併用してもよい。例えば、上記したよう
に、発泡剤のみを用いた場合には、水中カットによる
と、多孔質化された表面が塞がる場合があるが、発泡剤
と可溶性粒子とを併用して、水中カットすることによ
り、表面に凹凸が形成され、かつ、その内部も多孔質化
される水処理用担体を形成することができる。

【００３４】このようにして得られる本発明の水処理用
担体は、各種の水処理、例えば、産業廃水や生活廃水な
どの廃水処理などに用いることができ、より具体的に
は、微生物を用いた水処理、例えば、硝化菌（例えば、
アンモニア酸化菌、亜硝酸酸化菌など）などの好気性微
生物により処理するための好気槽、脱窒菌などの嫌気性
微生物により処理するための嫌気槽の、流動床や固定
床、とりわけ、流動床として用いることができる。図１
には、そのような水処理装置の一実施形態が示されてい
る。すなわち、図１において、この水処理装置は、好気
槽や嫌気槽として用いられる水処理槽１と、この水処理
槽１に接続される給水管２および排水管３とを備えてい
る。水処理槽１には、本発明の水処理用担体４が流動床
として投入されており、水処理槽１内に回転可能に設け
られる攪拌機５によって、攪拌されている。このような
水処理装置には、角がない形状を有している水処理用担
体４が、流動床として用いられているので、攪拌機５に
よって攪拌されても、摩耗や形状の変化が少ない。その
ため、水処理用担体４の削れに起因する汚染や、化学的
酸素要求量（Ｃ．Ｏ．Ｄ．）の上昇を招くことがなく、
耐久性に優れ、メンテナンスの容易な装置として、長期
にわたって安定して用いることができる。

【００３５】なお、本発明の水処理用担体は、上記した
ように、本来、水処理に用いられるものであるが、気相
での処理、例えば、アンモニア、硫化水素などの脱臭に
用いることもできる。

【００３６】

【実施例】以下に実施例および比較例を示し本発明をさ
らに具体的に説明するが、本発明は、何ら実施例および
比較例に限定されることはない。

【００３７】実施例１親水性の熱可塑性ポリウレタン樹脂（ジフェニルメタン
ジイソシアネート／ポリオキシエチレンプロピレングリ
コール（エチレンオキサイド含量８０重量％）８０重量
部とポリテトラメチレングリコール２０重量部との混合
物／１，４−ブタンジオール、商品名：エラストラン
ＯＨ３−３７、武田バーディシェウレタン工業社製、以
下同じ）１００重量部を、押出成形機（９０ｍｍφ単軸
押出機、Ｌ／Ｄ＝３４、ダイ温度１９０℃、池貝社製)
を使用して成形し、ダイからの吐出直後に水中カッター
（カッタ回転数２７００ｍｉｎ^-1、水温３５〜４０℃、
Ｇａｌａ社製、以下同じ）を使用して、水中カットし、
４ｍｍφの球状の担体を得た。

【００３８】実施例２親水性の熱可塑性ポリウレタン樹脂１００重量部に、発
泡剤（ポリ酢酸ビニル樹脂７０重量％、ＡＤＣＡ３０重
量％のマスターバッチ、商品名：ポリスレンＥＶ３０
６、永和化成社製）５重量部を添加し、押出成形機（９
０ｍｍφ単軸押出機、Ｌ／Ｄ＝３４、ダイ温度１９０
℃、池貝社製) を使用して成形し、ダイからの吐出直後
に水中カッターを使用して、水中カットし、４ｍｍφの
球状の担体を得た。

【００３９】実施例３親水性の熱可塑性ポリウレタン樹脂１００重量部に、炭
酸カルシウムマスターバッチ（親水性の熱可塑性ポリウ
レタン樹脂に、炭酸カルシウム（商品名：ＳＳ３０、日
東粉化工業社製）が４０重量％混練されたもの、以下同
じ）１００重量部、および、発泡剤（ポリ酢酸ビニル樹
脂７０重量％、ＡＤＣＡ３０重量％のマスターバッチ、
商品名：ポリスレンＥＶ３０６、永和化成社製）５重量
部を添加し、押出成形機（１２０ｍｍφ単軸押出機、Ｌ
／Ｄ＝３４、ダイ温度１９０℃、池貝社製) を使用して
成形し、ダイからの吐出直後に水中カッターを使用し
て、水中カットし、得られた成形物に２Ｎ−塩酸水溶液
を含浸させて、その表面の炭酸カルシウムを溶解させる
ことにより、表面に細孔を有する４ｍｍφの球状の担体
を得た。

【００４０】実施例４親水性の熱可塑性ポリウレタン樹脂と、ポリエチレン樹
脂（商品名：エボリューＳＰ０５１０、三井化学社
製、以下同じ）とが、重量比で８／２の割合で配合され
る混合物１００重量部に、炭酸カルシウムマスターバッ
チ１００重量部、および、発泡剤（ポリ酢酸ビニル樹脂
７０重量％、ＡＤＣＡ３０重量％のマスターバッチ、商
品名：ポリスレンＥＶ３０６、永和化成社製）５重量部
を添加し、押出成形機（９０ｍｍφ単軸押出機、Ｌ／Ｄ
＝３４、ダイ温度１９０℃、池貝社製) を使用して成形
し、ダイからの吐出直後に水中カッターを使用して、水
中カットし、得られた成形物に２Ｎ−塩酸水溶液を含浸
させて、その表面の炭酸カルシウムを溶解させることに
より、表面に細孔を有する４ｍｍφの球状の担体を得
た。

【００４１】実施例５親水性の熱可塑性ポリウレタン樹脂と、ポリエチレン樹
脂とが、重量比で６／４の割合で配合される混合物１０
０重量部に、炭酸カルシウムマスターバッチ１００部、
および、発泡剤（ポリ酢酸ビニル樹脂７０重量％、ＡＤ
ＣＡ３０重量％のマスターバッチ、商品名：ポリスレン
ＥＶ３０６、永和化成社製）５重量部を添加し、押出成
形機（９０ｍｍφ単軸押出機、Ｌ／Ｄ＝３４、ダイ温度
１９０℃、池貝社製) を使用して成形し、ダイからの吐
出直後に水中カッターを使用して、水中カットし、得ら
れた成形物に２Ｎ−塩酸水溶液を含浸させて、その表面
の炭酸カルシウムを溶解させることにより、表面に細孔
を有する４ｍｍφの球状の担体を得た。

【００４２】実施例６親水性の熱可塑性ポリウレタン樹脂と、ＡＢＳ樹脂（商
品名：ＳＷＲ−１、三菱レイヨン社製、以下同じ) と
が、重量比で８／２の割合で配合される混合物１００重
量部に、炭酸カルシウムマスターバッチ１００重量部、
および、発泡剤（ポリエチレン樹脂６０重量％、重炭酸
ナトリウムとクエン酸との混合物４０重量％のマスター
バッチ、商品名：ハイドロセロール−ＣＦ４０Ｅ、ベー
リンガーインゲルハイム社製）６重量部を添加し、押出
成形機（９０ｍｍφ単軸押出機、Ｌ／Ｄ＝３４、ダイ温
度１９０℃、池貝社製) を使用して成形し、ダイからの
吐出直後に水中カッターを使用して、水中カットし、得
られた成形物に２Ｎ−塩酸水溶液を含浸させて、その表
面の炭酸カルシウムを溶解させることにより、表面に細
孔を有する４ｍｍφの球状の担体を得た。

【００４３】実施例７親水性の熱可塑性ポリウレタン樹脂と、ＡＢＳ樹脂と
が、重量比で６／４の割合で配合される混合物１００重
量部に、炭酸カルシウムマスターバッチ１００重量部、
および、発泡剤（ポリエチレン樹脂６０重量％、重炭酸
ナトリウムとクエン酸との混合物４０重量％のマスター
バッチ、商品名：ハイドロセロール−ＣＦ４０Ｅ、ベー
リンガーインゲルハイム社製）６重量部を添加し、押出
成形機（９０ｍｍφ単軸押出機、Ｌ／Ｄ＝３４、ダイ温
度１９０℃、池貝社製) を使用して成形し、ダイからの
吐出直後に水中カッターを使用して、水中カットし、得
られた成形物に２Ｎ−塩酸水溶液を含浸させて、その表
面の炭酸カルシウムを溶解させることにより、表面に細
孔を有する４ｍｍφの球状の担体を得た。

【００４４】実施例８親水性の熱可塑性ポリウレタン樹脂１００重量部に、発
泡剤（ポリ酢酸ビニル樹脂７０重量％、ＡＤＣＡ３０重
量％のマスターバッチ、商品名：ポリスレンＥＶ３０
６、永和化成社製）５重量部、活性炭（商品名：ＤＯ−
５、武田薬品工業社製、以下同じ) ２重量部、酸化銅
（和光純薬社製、以下同じ）０．２重量部を添加し、押
出成形機（５０ｍｍφ単軸押出機、Ｌ／Ｄ＝３４、ダイ
温度１９０℃、池貝社製) を使用して成形し、ダイから
の吐出直後にミストカッターを使用して、シャワー状に
水をかけながらミストカットし、表面に細孔を有する４
〜５ｍｍφの球状の担体を得た。

【００４５】実施例９親水性の熱可塑性ポリウレタン樹脂と、ポリエチレン樹
脂とが、重量比で８／２の割合で配合される混合物１０
０重量部に、炭酸カルシウムマスターバッチ１００重量
部、および、発泡剤（ポリ酢酸ビニル樹脂７０重量％、
ＡＤＣＡ３０重量％のマスターバッチ、商品名：ポリス
レンＥＶ３０６、永和化成社製）５重量部、活性炭５重
量部、酸化銅０．２重量部を添加し、押出成形機（９０
ｍｍφ単軸押出機、Ｌ／Ｄ＝３４、ダイ温度１９０℃、
池貝社製) を使用して成形し、ダイからの吐出直後に水
中カッターを使用して、水中カットし、得られた成形物
に２Ｎ−塩酸水溶液を含浸させて、その表面の炭酸カル
シウムを溶解させることにより、表面に細孔を有する４
ｍｍφの球状の担体を得た。

【００４６】実施例１０親水性の熱可塑性ポリウレタン樹脂と、ポリエチレン樹
脂とが、重量比で６／４の割合で配合される混合物１０
０重量部に、炭酸カルシウムマスターバッチ１００重量
部、発泡剤（ポリ酢酸ビニル樹脂７０重量％、ＡＤＣＡ
３０重量％のマスターバッチ、商品名：ポリスレンＥＶ
３０６、永和化成社製）５重量部、活性炭５重量部、酸
化銅０．２重量部を添加し、押出成形機（９０ｍｍφ単
軸押出機、Ｌ／Ｄ＝３４、ダイ温度１９０℃、池貝社
製) を使用して成形し、ダイからの吐出直後に水中カッ
ターを使用して、水中カットし、得られた成形物に２Ｎ
−塩酸水溶液を含浸させて、その表面の炭酸カルシウム
を溶解させることにより、表面に細孔を有する４ｍｍφ
の球状の担体を得た。

【００４７】実施例１１親水性の熱可塑性ポリウレタン樹脂１００重量部に、塩
化ナトリウム（ナイカイ食塩、ネオライト興産社製、以
下同じ）１００重量部を添加し、押出成形機（９０ｍｍ
φ単軸押出機、Ｌ／Ｄ＝３４、ダイ温度１９０℃、池貝
社製) を使用して成形し、ダイからの吐出直後に水中カ
ッターを使用して、水中カットし、得られた成形物を水
に浸漬させて、その表面の塩化ナトリウムを溶解させる
ことにより、表面に細孔を有する４ｍｍφの球状の担体
を得た。

【００４８】実施例１２親水性の熱可塑性ポリウレタン樹脂と、ポリエチレン樹
脂とが、重量比で８／２の割合で配合される混合物１０
０重量部に、塩化ナトリウム１００重量部、発泡剤（ポ
リ酢酸ビニル樹脂７０重量％、ＡＤＣＡ３０重量％のマ
スターバッチ、商品名：ポリスレンＥＶ３０６、永和化
成社製）５重量部、活性炭５重量部、酸化銅０．１重量
部を添加し、押出成形機（９０ｍｍφ単軸押出機、Ｌ／
Ｄ＝３４、ダイ温度１９０℃、池貝社製) を使用して成
形し、ダイからの吐出直後に水中カッターを使用して、
水中カットし、得られた成形物を水に浸漬させて、その
表面の塩化ナトリウムを溶解させることにより、表面に
細孔を有する４ｍｍφの球状の担体を得た。

【００４９】比較例１ポリエチレン樹脂と炭酸カルシウムとが、重量比で７／
３の割合で配合される混合物１００重量部を、押出成形
機（９０ｍｍφ単軸押出機、Ｌ／Ｄ＝３４、ダイ温度１
９０℃、池貝社製) を使用して成形し、ダイから吐出
後、冷却してからカットし、外径４ｍｍφ、長さ５ｍｍ
の円柱状の担体を得た。

【００５０】試験例１実施例１〜１２、および、比較例１で得られた各担体
を、実体積で０．５ｍ³用い、これを５ｍ³の水槽（充
填量１０％) に投入し、機械攪拌式エアレータ（出力
０．７５ｋｗ、新明和工業社製）を使用して耐久試験を
行なった。

【００５１】実施例１〜１２の担体は、試験開始から２
週間経過しても、目視では表面が摩耗しているように見
えず、また、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により詳細に
観察した結果、摩耗していないことが確認された。それ
に対し、比較例１の担体は、試験開始から１週間経過し
た時点で、目視では表面が摩耗しているように見え、ま
た、水に濁りも見られた。また、走査型電子顕微鏡（Ｓ
ＥＭ）により詳細に観察した結果、全体的に摩耗してい
ることが確認された。

【００５２】試験例２実施例３〜７、１０、１２、および、比較例１の担体を
活性汚泥に浸漬し、微生物を吸着させた。すなわち、嵩
体積２５０ｍＬの担体をドラフト流式水槽５Ｌに投入
し、以下に示す組成をもつ無機人工廃水を使用し、水温
２０℃、ｐＨは７．０〜７．５、水理学的滞留時間５時
間の条件で、亜硝酸生成量から算出したアンモニア酸化
速度を求めることで評価した。

【００５３】無機人工廃水組成（１Ｌあたり）（ＮＨ₄）₂ＳＯ₄ ０．０９４３ｇＫＨ₂ＰＯ₄ ０．６ｇＮａＨＣＯ₃ ０．３７５ｇＭｇＳＯ₄・７Ｈ₂Ｏ１０ｍｇＣａＣｌ₂・２Ｈ₂Ｏ１．８ｍｇＦｅ−ＥＤＴＡ１ｍｇ各担体にアンモニア酸化細菌を付着させ評価した結果を
図２に示す。図２において、実施例３〜７、１０、１２
の担体は、その表面に形成された凹凸に菌が付着し増殖
したため、比較例１と比較して、アンモニア酸化速度が
良好に上昇していることがわかる。また、基質吸着物
質、および、酵素活性を向上させるあるいは生育促進す
る物質を含有している実施例１０、１２は、アンモニア
酸化速度の立ち上りが速く、しかも最大活性が高くなっ
ていることがわかる。

【００５４】また、各担体表面でのアンモニア酸化細菌
の増殖（優占化) を、ＤＮＡプローブ法（ＦＩＳＨ法）
を用いて評価した。その結果、実施例３〜７、１０、１
２の担体の表面でアンモニア酸化細菌が増殖し優先化し
ていることが確認された。観察では、９０％がアンモニ
ア酸化細菌であった。

【００５５】試験例３実施例９、１１および比較例１の担体を、活性汚泥嫌気
好気法処理装置（嫌気槽３Ｌ、好気槽２Ｌ）の好気槽に
４００ｍＬ投入し、２０℃にて、以下に示す組成をもつ
生活系人工廃水の連続通水処理を行なった。好気槽の水
理学的滞留時間は１．６時間とし、担体の活性は、人工
廃水と処理水の水質から硝化率を算出することにより評
価した。その結果を、図３に示す。なお、図３には、担
体を投入しなかった活性汚泥のみの系の硝化率をも併せ
て示す。図３において、実施例９、１１の担体は、比較
例１および活性汚泥のみの系と比較して、明らかに硝化
率が高く、効率的な硝化が行なえていることがわかる。

【００５６】生活系人工廃水組成（１Ｌあたり）ポリペプトン１４０ｍｇ／ｍＬグルコース１４０ｍｇ／ｍＬ（ＮＨ₄）₂ＳＯ₄ ２２０ｍｇ／ｍＬＫＨ₂ＰＯ₄ ２５ｍｇ／ｍＬＮａＨＣＯ₃ １５０ｍｇ／ｍＬＮａＣｌ１００ｍｇ／ｍＬまた、各担体表面でのアンモニア酸化細菌および亜硝酸
酸化細菌の増殖（優占化) を、ＤＮＡプローブ法（ＦＩ
ＳＨ法）を用いて評価した。その結果、実施例９、１１
の担体の表面でアンモニア酸化細菌および亜硝酸酸化細
菌がコロニーを形成し、増殖し優先化していることが確
認された。観察では、９０％がアンモニア酸化細菌およ
び亜硝酸酸化細菌であった。

【００５７】

【発明の効果】本発明の水処理用担体は、角がない形状
を有しているので、処理中において、角が削れることが
なく、削れた部分に起因する汚染や化学的酸素要求量
（Ｃ．Ｏ．Ｄ．）の上昇を有効に防止することができ
る。これによって、長期にわたって安定して、微生物を
付着および増殖させることができ、効率的な水処理を行
なうことができる。しかも、本発明の水処理用担体は、
熱可塑性樹脂を溶融成形した後、水中カット、ホットカ
ット、ミストカットからなる群から選ばれるいずれかの
方法で、カットすることにより、簡易かつ確実に角がな
い形状として得ることができる。

【００５８】また、本発明の水処理用担体が、親水性の
熱可塑性樹脂または親水性の熱可塑性樹脂と１種以上の
他の熱可塑性樹脂によって形成されていると、初期の吸
水性がよく、微生物の親和性が高いので、微生物の付着
および増殖を向上させることができ、これによって、よ
り一層、効率的な水処理を行なうことができる。

【００５９】さらに、本発明の水処理用担体において、
その表面に凹凸を有していれば、表面に、微生物が付着
しやすく、より一層、効率的な水処理を行なうことがで
きる。

【００６０】そして、このような水処理用担体が用いら
れる水処理用装置は、水処理用担体の削れに起因する汚
染や、化学的酸素要求量（Ｃ．Ｏ．Ｄ．）の上昇を招く
ことがない、耐久性に優れ、メンテナンスの容易な装置
として、長期にわたって安定して用いることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の水処理装置の一実施形態を示す、概略
構成図である。

【図２】試験例２の評価結果であって、経過日数に対し
てアンモニア酸化速度がプロットされている図である。

【図３】試験例３の評価結果であって、経過日数に対し
て硝化率がプロットされている図である。

【符号の説明】

１水処理槽２給水管３排水管４水処理用担体５攪拌機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4B033 NA11 NB02 NB14 NB33 NB37 NB62 NB68 NC04 NC12 ND04 4D003 AA13 EA14 EA19 EA26 EA30 EA38

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱可塑性樹脂を溶融成形した後、水中カ
ット、ホットカット、ミストカットからなる群から選ば
れるいずれかの方法で、カットすることにより得られ
る、角がない形状を有していることを特徴とする、水処
理用担体。
【請求項２】熱可塑性樹脂が、親水性の熱可塑性樹
脂、または、親水性の熱可塑性樹脂および１種以上の他
の熱可塑性樹脂からなることを特徴とする、請求項１に
記載の水処理用担体。
【請求項３】表面に凹凸を有していることを特徴とす
る、請求項１または２に記載の水処理用担体。
【請求項４】熱可塑性樹脂を溶融成形した後、水中カ
ット、ホットカット、ミストカットからなる群から選ば
れるいずれかの方法でカットして、角がない形状とする
ことを特徴とする、水処理用担体の製造方法。
【請求項５】熱可塑性樹脂を、発泡剤とともに溶融成
形した後、ホットカットまたはミストカットにより、カ
ットすることを特徴とする、請求項４に記載の水処理用
担体の製造方法。
【請求項６】熱可塑性樹脂を、可溶性粒子とともに溶
融成形した後、水中カット、ホットカット、ミストカッ
トからなる群から選ばれるいずれかの方法により、カッ
トし、次いで、得られた成形物の表面にある可溶性粒子
を溶解除去することを特徴とする、請求項４または５に
記載の水処理用担体の製造方法。
【請求項７】熱可塑性樹脂を溶融成形した後、水中カ
ット、ホットカット、ミストカットからなる群から選ば
れるいずれかの方法で、カットすることにより得られ
る、角がない形状を有している水処理用担体が用いられ
ていることを特徴とする、水処理用装置。