JP2001327285A - 微生物担持用担体 - Google Patents

微生物担持用担体

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JP2001327285A
JP2001327285A JP2000150717A JP2000150717A JP2001327285A JP 2001327285 A JP2001327285 A JP 2001327285A JP 2000150717 A JP2000150717 A JP 2000150717A JP 2000150717 A JP2000150717 A JP 2000150717A JP 2001327285 A JP2001327285 A JP 2001327285A
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weight
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JP2000150717A
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Ei Kawaguchi
泳 川口
Masao Arimoto
將郎 有元
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Hagiwara Industries Inc
Atom Corp
Atom Medical Corp
Original Assignee
Hagiwara Industries Inc
Atom Corp
Atom Medical Corp
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    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10Biological treatment of water, waste water, or sewage

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  • Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
  • Biological Treatment Of Waste Water (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 連続生産により安定した気泡構造を成形可能
で、大きな比表面積を有し、耐衝撃性や耐久性に優れ、
水処理反応槽のメンテナンスが容易となる微生物担持用
担体を提供する。 【解決手段】 メルトフローレート5〜30g/10m
in.のポリオレフィン系樹脂に無機充填剤を配合した
組成物および発泡剤を混合して、溶融押出成形により中
空円筒状とした発泡体であって、外径の真円度が75%
以上である成形品による微生物担持用担体である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、微生物の性質を利
用して窒素除去などの水処理を行う方法として、反応処
理装置内に充填して使用される、微生物を表面に担持さ
せる担体に関するものである。
【0002】
【従来の技術】汚水を処理する方法として、微生物を表
面に担持させた担体を水の流動によって接触させる流動
床法は、多くの水処理装置に採用されている。この種の
微生物担持用担体としては、多孔質の珪藻カルシウム等
無機物質の成形体があるが、非常に高価なものであり、
見掛け比重が大きく流動化させるためのエネルギーが多
いなどの問題点が存在するものである。比較的に安価な
材料を用いる試みとして、流動床ボイラーから排出され
る灰を硬化させたもの(特開平5−2613874号公
報)や発泡軽量コンクリートの粒体によるもの(特開平
5−200392号公報)などが提案されているが、連
続的な安定品質や強度的な面で問題が残り不充分と考え
られている。また、比重の小さい合成樹脂を材料とする
微生物担持用担体もあり、表面に微生物が付着し易いよ
うに多様な工夫がなされている。例えば、表面にコロナ
放電処理で微少な凹凸を形成したり、合成樹脂の押出ダ
イスに凹凸をつけて成形するなどの方法もあるが、合成
樹脂を発泡成形した担体は、安定した成形性に加えよ
り、その表面状態からも微生物担持用担体としての効果
が期待できるものである。
【0003】特開昭57−30596号公報には、合成
樹脂材料に炭酸カルシウムを要素とする混和剤および発
泡剤を混入し、加熱、押出成形により得られる発泡体を
粒状に成形してなる内部および表面を凹凸に発泡させた
汚水処理用生物担体、が開示され、さらに、特開平10
−257885号公報では、押出発泡体における連続気
泡および貫通気泡の占有容積など気泡構造を特定して、
水馴染み性や流動性を向上させた流動床用微生物固定化
担体が開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、合成樹脂の
発泡成形体の場合、特定の気泡構造を安定的に発現させ
ることは非常に困難で、原材料の配合比率、押出温度、
押出量、引取速度などの諸条件により最適の設定を行う
必要があるが、それでもなお、連続生産での安定品質の
面では不充分とされている。そこで本発明は、上記の問
題点に着目してなされたもので、比表面積が大きく気泡
構造が安定し、高密度に微生物を保持できる担体として
の効果性に優れ、強度や耐久性など取扱性の良好な発泡
成形体を得ることを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、メルトフロー
レート5〜30g/10min.のポリオレフィン系樹
脂100重量部に対して無機充填剤5〜50重量部を配
合した組成物および発泡剤を混合し、溶融押出成形によ
り中空円筒状とした発泡体であって、外径の真円度が7
5%以上であることを特徴とする微生物担持用担体であ
る。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明に用いられるポリオレフィ
ン系樹脂は、比較的安価で、溶融押出成形に適し、発泡
成形体として強度や耐久性の面で選択されるものであ
り、メルトフロレート(以下、MFRと略す)は、5〜
30g/10min.とすることが肝要で、8〜20g
/10min.がより好ましい。ポリオレフィン系樹脂
の中空筒状体の代表的製品のパイプ類の押出成形におい
て、一般的には、成形体の連続生産での厚み斑がなく耐
衝撃性の良好なものとしてMFRが0.5〜2g/10
min.の範囲のものが多く使われている。しかしなが
ら、本発明においては中空筒状体は発泡体であり、また
後述する比重調整剤としての無機充填剤を高濃度に配合
する必要から、押出機シリンダおよびダイス内の溶融流
動性と安定的な発泡状態を維持するために、ポリオレフ
ィン系樹脂のMFRを特定する必要があるのである。M
FRが5g/10min.未満であると組成物としての
流動性が悪く、中空筒状体の口径や厚みが不規則に変化
することがあり、一方、MFRが30g/10min.
を超えると発泡状態の安定と生産効率に悪影響を与える
ことが想定される。
【0007】ポリオレフィン系樹脂なかでもポリプロピ
レン系樹脂を主成分とするものが好ましい。ポリプロピ
レン系樹脂は、プロピレン単独重合体、プロピレン−エ
チレンブロック共重合体、プロピレン−エチレンランダ
ム共重合体などで、これらは1種単独で用いても、2種
以上を組合わせて用いても差し支えない。
【0008】このようなポリオレフィン系樹脂100重
量部に対して、無機充填剤を5〜50重量部を配合する
必要がある。ポリオレフィン系樹脂は比重が0.87〜
0.95程度であり、発泡成形体となるとさらに見掛け
比重は小さくなる。微生物担持用担体として比重が小さ
すぎると、処理槽内での流動性に不具合を生じる。つま
り、無機充填剤の配合が少ないと比重調整の役割を果た
さず、無機充填剤の配合が多すぎるとポリオレフィン系
樹脂との分散性に問題が生じると共に、成形体として脆
く機械的強力が不足する傾向にある。
【0009】無機充填剤としては、高比重であって少量
の添加で比重調整ができるものが好ましく、比重は2以
上が好ましく、4以上がより好ましい。粒子としては、
粒径が0.1〜20μmが好ましく、1〜10μmがよ
り好ましい。粒径が0.1μm未満では樹脂中に均一に
分散するのが困難で、20μmを超えると樹脂に対する
付着性が劣り好ましくない。無機充填剤の具体例として
は、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、炭酸カルシウム、
水酸化アルミニウム、タルク、シリカ、セメント、ガラ
スなどが挙げられ、これらのうちでは、分散性、取扱
性、廉価性にすぐれた硫酸バリウム、炭酸カルシウム、
タルクが好ましい。この無機充填剤は、予めポリオレフ
ィン系樹脂中に所定濃度で添加した組成物をペレット状
として使用することが好ましい。つまり、ポリオレフィ
ン系樹脂に無機充填剤を均一に分散させる場合は、充分
に混練する必要があるが、発泡剤を加えての発泡成形体
においては気泡構造を安定化させるための調整設定が主
とされる。そのため、不充分な混練が原因での成形品の
強度低下や無機充填剤の脱落を阻止するため、予め発泡
状態に影響しない工程でのブレンド法が採用されるので
ある。
【0010】このポリオレフィン系樹脂組成物には、発
泡剤を添加して、溶融押出成形法により発泡成形体を製
造する。熱分解型の発泡剤としては、アゾジカルボンア
ミド、アゾビスホルムアミド、ジニトロソペンタメチレ
ンテトラミン、トルエンスルホニルヒドラジドなどが通
常用いられるが、外径の大きい成形体においては、プロ
パン、ブタン、ペンタン、ヘキサンなどの低沸点炭化水
素などを用いることもできる。発泡剤の添加量は、押出
の速度や分解温度に起因する発泡気泡の状態を設定する
ことで適宜決められるのであるが、微生物担持用担体と
しての比表面積が0.2〜2m /gとなることが好ま
しい。即ち、比表面積が0.2m /g未満であれば微
生物が高密度に担持できるレベルに達せず、一方で比表
面積が2m/gを超えるものは、ポリオレフィン系樹
脂発泡体としては極めて特殊なもので工業的生産が困難
と考えられる。
【0011】本発明の微生物担持用担体の製造方法とし
ては、小径薄肉のストロー状や大径厚肉のパイプ状を押
し出すダイスを基本構造とする押出装置で、中空筒状を
連続的に成形して引き取り、その後に適宜の長さで切断
して得ることができる。中空筒状とすることによって外
表面に加えて内表面で微生物担持の接触面積が大きくな
り、好気性および嫌気性微生物の双方で有効に使用でき
る。中空筒状のサイズとしては、微生物担持用担体とし
て用いるに際して、外径2〜25mm、肉厚0.2〜1
0mm、長さ5〜50mmであることが好ましい。
【0012】本発明の微生物担持用担体は、断面が中空
な円形であって、楕円形に近いものであってもその真円
度が75%以上であることが肝要である。即ち、水処理
槽では、充填される担体の移動や流出を制御する目的
で、簾状スリット板が設置されることがある。このスリ
ットは、格子状メッシュ板より水流抵抗を抑制できるた
めに用いられるもので、できる限りスリット間隔は大き
い方が好ましい。したがって、真円度の低い中空円筒状
の担体であると、流動により変化する担体の方向によっ
てはスリットを通過する頻度が高くなるという問題点が
発生するのである。また、真円度の高い担体であれば容
量当たりの重量が一定するので、水処理効率も安定する
ことになる。単に、微生物を担持させるだけでなく、長
期間稼働の水処理槽内でのメンテナンスや取扱い、作業
効率の点から真円度75%以上の微生物担持用担体とす
る必要がある。
【0013】本発明において用いられるポリオレフィン
系樹脂には、必要要件の無機充填剤や発泡剤に加えて、
帯電防止剤、顔料、分散剤等の添加剤を配合してもよ
い。
【0014】
【実施例】実施例1 ポリプロピレン単独重合体(MFR=11g/10mi
n.)100重量部に対して、粒径約2μmに調整した
炭酸カルシウム20重量部を加えた組成物を、二軸押出
機を通してペレット化した。このペレットに発泡剤アゾ
ジカルボンアミド0.2重量%を添加して、溶融温度2
10℃で中空円筒状に押し出し、水冷した後にカッティ
ング装置により切断し、微生物担持用担体を製造した。
得られた担体は、平均外径8.5mm、平均肉厚1.5m
m、平均真円度85%、長さ15mmであった。
【0015】他の実施例および比較例 実施例1で用いたポリプロピレンに替えて、MFRの異
なるポリプロピレンを選び、その他同様に担体を製造し
た。これら担体の評価を以下の通りに行い、その評価結
果をまとめて表1に示す。
【0016】評価方法 ・真円度:担体の円形断面をマイクロスコープで撮影し
た映像より外径の最大値と最小値を求め、b/aを算出
(真円=100%)する。 ・比表面積:BET法により、前処理100℃、30
分、N2濃度30.3%で測定し、担体単位重量当たり
の値を算出した。 ・圧縮強度:金属板上の担体に加重を加え、担体が破壊
された時点の負荷より算出する。 ・重量減率:φ300mm、高さ850mmのステンレ
ス容器に担体100gを充填し、エアレイションで流動
させた後、衝撃で破砕した短片を除く担体の重量を測定
し、初期重量との差により算出する。 ・成形性:押出工程において、連続性および安定生産が
良好な場合は「○」、押出条件や引取設定の変更で安定
生産が可能となる場合は「△」、形状が安定しない場合
は「×」で評価する。
【0017】
【表1】
【0018】
【発明の効果】本発明は、流動床型の水処理装置に充填
すること等により使用される微生物親和性に優れた担体
として、安定した気泡構造を連続的に生産することがで
きる。即ち、メルトフローレート5〜30g/10mi
n.のポリオレフィン系樹脂および無機充填剤からなる
組成物による発泡体として、中空円筒形状および発泡状
態が安定して成形性に優れており、得られる担体は、大
きな比表面積を有するために高密度に微生物を担持し、
微生物活性を高く保持することができる。そして、優れ
た耐衝撃性や耐久性を有しているので、流動分布を最適
に保つことができ、真円に近い断面形状の担体により、
水処理反応槽の長期間稼働でのメンテナンスが容易で作
業効率の向上にも効果が期待できるのである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B29K 105:04 B29K 105:04 105:16 105:16 B29L 23:00 B29L 23:00 Fターム(参考) 4B029 AA21 BB01 CC02 CC10 4B033 NA11 NB02 NB14 NB22 NB34 NB64 ND04 ND20 4D003 AA01 EA15 EA19 EA26 EA38 4F207 AA03C AB02 AB11 AB16 AG08 AG20 AR12 AR13 AR17 AR18 KA01 KA12 KF02 KF04 KL63

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 メルトフローレート5〜30g/10m
    in.のポリオレフィン系樹脂100重量部に対して無
    機充填剤5〜50重量部を配合した組成物および発泡剤
    を混合し、溶融押出成形により中空円筒状とした発泡体
    であって、外径の真円度が75%以上であることを特徴
    とする微生物担持用担体。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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