JP2003170184A

JP2003170184A - 水処理用担体、その製造方法および水処理用装置

Info

Publication number: JP2003170184A
Application number: JP2001372059A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Nakabayashi; 正章中林; Hiroyuki Koyou; 広行小要
Original assignee: Takeda Chemical Industries Ltd
Current assignee: Takeda Pharmaceutical Co Ltd
Priority date: 2001-12-05
Filing date: 2001-12-05
Publication date: 2003-06-17

Abstract

(57)【要約】【課題】親水性の高いポリビニルアルコールにおい
て、比重調整が容易になされ、良好な流動性および耐久
性を発現して、効率的な水処理を実現することのでき
る、水処理用担体、その製造方法および水処理用装置を
提供すること。【解決手段】ポリビニルアルコールおよび見かけ比重
が１．０以下の無機微粒子を含む水分散液を調製した
後、例えば、ポリビニルアルコールを凍結解凍法によっ
て物理的にゲル化させる、および／または、ポリビニル
アルコールにゲル化剤を反応させて化学的にゲル化させ
ることにより、ゴム弾性を有するポリビニルアルコール
に見かけ比重が１．０以下の無機微粒子が含有されてい
る水処理用担体４を得る。

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、その製造方法お
よび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、樹脂からなる水処理用担体が
投入されている。

【０００３】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る。このような水処理
用担体としては、例えば、ポリエチレン樹脂やポリプロ
ピレン樹脂の成形物が用いられているが、このようなポ
リエチレン樹脂やポリプロピレン樹脂は、その比重が
１．０以下であるため、そのままの成形物を流動床に用
いると、水から浮き上がってしまうので、例えば、炭酸
カルシウムや硫酸バリウムなどの充填剤を配合して比重
を調整することにより、流動性の改善を図るようにして
いる。

【０００４】しかし、炭酸カルシウムや硫酸バリウムな
どの充填剤を配合すると、機械攪拌により、摩耗および
損傷しやすくなり、また、ポリエチレン樹脂やポリプロ
ピレン樹脂は、そもそも疎水性であり、微生物との親和
性が低く、水処理の効率の向上が図りにくいという不具
合を有している。

【０００５】そのため、親水性の高いポリビニルアルコ
ールを用いて、そのポリビニルアルコールを比重調整す
ることにより、効率の良い水処理を行なう方法が種々検
討されている。例えば、特開平１０−１６８１０５号公
報には、その実施例３に、ポリビニルアルコールに、Ｎ
−メチロールアクリルアミドが付加された光硬化性樹脂
の水溶液に、ベンゾインイソブチルエーテルを均一に混
合し、３％ｋ−カラギーナン水溶液および中空アルミナ
シリカを均一に混合分散したものを、塩化カリウム溶液
中に滴下して粒状にゲル化させ、これに光照射して、固
定化用粒状成型物を製造することが記載されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平１０−
１６８１０５号公報の実施例３に記載される固定化用粒
状成型物では、光硬化された固定化用粒状成型物が脆
く、ゴム弾性が発現されないため、耐久使用時におい
て、ポリビニルアルコールに内包されている中空アルミ
ナシリカが破損して、却って比重が重くなる場合があ
る。

【０００７】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、親水性の高いポリビ
ニルアルコールにおいて、比重調整が容易になされ、良
好な流動性および耐久性を発現して、効率的な水処理を
実現することのできる、水処理用担体、その製造方法お
よび水処理用装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明者らは、親水性の高いポリビニルアルコール
を用いて、容易に比重調整することができ、しかも、良
好な流動性および耐久性を発現して、効率的な水処理を
実現することのできる水処理用担体について鋭意検討し
たところ、ポリビニルアルコールおよび見かけ比重が
１．０以下の無機微粒子を含む水分散液を調製した後、
例えば、ポリビニルアルコールを凍結解凍法によって物
理的にゲル化させる、および／または、ポリビニルアル
コールにゲル化剤を反応させて化学的にゲル化させるこ
とにより、ゴム弾性を有するポリビニルアルコールに見
かけ比重が１．０以下の無機微粒子が含有されている水
処理用担体を製造できる知見を見い出し、この知見に基
づいてさらに研究を重ねた結果、本発明を完成するに至
った。

【０００９】すなわち、本発明は、（１）ゴム弾性を
有するポリビニルアルコールに、見かけ比重が１．０以
下の無機微粒子が含有されていることを特徴とする、水
処理用担体、（２）見かけ比重が１．０以下の無機微
粒子が、中空微粒子であることを特徴とする、前記
（１）に記載の水処理用担体、（３）ポリビニルアル
コールおよび見かけ比重が１．０以下の無機微粒子を含
む水分散液を調製した後、ポリビニルアルコールをゲル
化させることによって得られることを特徴とする、前記
（１）または（２）に記載の水処理用担体、（４）凍結
解凍法によって、物理的にゲル化させることを特徴とす
る、前記（３）に記載の水処理用担体、（５）ポリビ
ニルアルコールにゲル化剤を反応させて、化学的にゲル
化させることを特徴とする、前記（３）に記載の水処理
用担体、（６）ポリビニルアルコールおよび見かけ比
重が１．０以下の無機微粒子を含む水分散液を調製した
後、ポリビニルアルコールを凍結解凍法によって物理的
にゲル化させる、および／または、ポリビニルアルコー
ルにゲル化剤を反応させて化学的にゲル化させることを
特徴とする、水処理用担体の製造方法、（７）ゴム弾
性を有するポリビニルアルコールに見かけ比重が１．０
以下の無機微粒子が配合され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、水処理用装置を提供す
るものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の水処理用担体は、ゴム弾
性を有するポリビニルアルコールに、見かけ比重が１．
０以下の無機微粒子が含有されている。そして、このよ
うな水処理用担体は、ポリビニルアルコールおよび見か
け比重が１．０以下の無機微粒子を含む水分散液を調製
した後、ポリビニルアルコールをゲル化させることによ
って製造することができる。

【００１１】製造に使用されるポリビニルアルコール
は、ポリ酢酸ビニルのケン化などによって工業的に製造
されるものが用いられる。このようなポリビニルアルコ
ールは、そのケン化度が、９５モル％以上のものが好ま
しく、また、その粘度平均重合度が、１０００以上、好
ましくは、１０００〜３００００、さらに好ましくは、
１５００〜２２０００のものが用いられる。粘度平均重
合度が１０００以上のポリビニルアルコールを用いるこ
とにより、無機微粒子を均一に分散させることができ
る。

【００１２】なお、本発明において、製造に使用される
ポリビニルアルコールは、水１００重量部に対して、ポ
リビニルアルコールが７．５〜４０重量部、好ましく
は、１０〜３０重量部の割合で配合される水溶液として
調製されており、以下の説明において、「ポリビニルア
ルコール水溶液」は、このように調製されたポリビニル
アルコールの水溶液を指称する。

【００１３】製造に使用される見かけ比重が１．０以下
の無機微粒子は、無機物の微粒子、好ましくは、無機物
の中空微粒子であって、その見かけ比重が、水の比重で
ある１．０以下、好ましくは、０．１〜０．９、さらに
好ましくは、０．３〜０．７のものが用いられる。な
お、見かけ比重とは、見かけ密度であって、粒子が固体
（中実固体）の場合には、その比重であり、中空固体の
場合には、その中空固体の空孔を含めた比重として定義
される。見かけ比重が、１．０以下のものを用いること
により、水処理用担体の比重を容易に水の比重に近づけ
ることができ、良好な流動性、とりわけ、散気あるいは
機械撹拌停止後再起動時の良好な再浮上性を得ることが
できる。

【００１４】このような無機微粒子として、無機物の中
空微粒子を例示すると、例えば、球状の中空バルーン
（中空ビーズ）として、シラス、真珠岩、黒曜岩などか
らなるシラスバルーン、パーライト、フライアッシュバ
ルーンなどや、例えば、ケイ酸塩、アルミナなどからな
るガラスバルーン、アルミナバブルなどが挙げられる。

【００１５】より具体的には、市販品として、日本フィ
ライト社製「フィライト」（例えば、フィライト２００
／７、フィライト２００／７（−１５０）、フィライト
３００／７など）、三機工業社製「サンチュライト」
（例えば、サンチュライトＹＯ２、ＹＯ４、ＹＯＣな
ど）、富士シリシア化学社製「フジバルーン」（例え
ば、フジバルーンＳ−３５、Ｓ−４０、Ｓ−４５、Ｈ−
３０、Ｈ−３５、Ｈ−４０など）、東芝バロティーニ社
製「Ｑ−Ｃｅ１５７０」、イヂチ化成工業社製「ウィン
ライト」（例えば、ウィンライトＭＳＢ−５０２１、Ｍ
ＳＢ−５０１１、ＳＢ−９０１１、ＳＣ−５０）、Ｚｅ
ｅｌａｎＩｎｄｕｓｔｒｉｅｓＩＮＣ社製「ＺＥＥＯ
ＳＰＨＥＲＥＳ」（例えば、ＺＥＥＯＳＰＨＥＲＥＳ２
００、４００、６００、８００、８５０など）、ミネソ
タ・マイニングアンド・ＭＦＧ社製「グラスバブルス」
（例えば、グラスバブルスＥ２２Ｘ、Ｃ１５／２５０、
Ｂ２３／５００、Ｂ２８／７５０、Ｂ３７／２０００、
Ｂ３８／４０００、Ｂ４６／４０００、Ｓ６０／１００
００、Ｋ１、Ｋ１５、Ｋ２０、Ｋ２５、Ｋ３７、Ｋ４
６、Ｓ２２、Ｓ３８、Ｓ６０など）、ＰＱコーポレーシ
ョン社製「Ｑ−ＣＥＬ」（例えば、Ｑ−ＣＥＬ６０３
６、６０４２、６０４８、５７０／５０７０など）など
が挙げられる。

【００１６】また、無機微粒子は、その平均粒子径が、
１〜２００μｍ、さらには、３〜１００μｍのものが好
ましく用いられ、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。

【００１７】無機微粒子のポリビニルアルコールに対す
る配合割合は、例えば、ポリビニルアルコール水溶液１
００重量部に対して、例えば、０．１〜２０重量部が好
ましく、さらに好ましくは、１〜１５重量部である。こ
のような範囲において配合することにより、水処理用担
体の比重を、水の比重である１．０に容易に近づけるこ
とができる。

【００１８】そして、まず、ポリビニルアルコールおよ
び無機微粒子を含む水分散液を調製するには、水中に、
ポリビニルアルコールおよび無機微粒子とともに、必要
により、成形助剤を配合して水性混合液を調製し、この
水性混合液を、多価金属塩の水溶液中に滴下する。

【００１９】成形助剤としては、例えば、アルギン酸ナ
トリウム、カラギーナン、ポリアクリル酸誘導体、ゼラ
チン、寒天、マンナン、キトサンなどが挙げられる。好
ましくは、アルギン酸ナトリウム、カラギーナンが挙げ
られる。

【００２０】水性混合液は、例えば、ポリビニルアルコ
ール水溶液１００重量部に対して、無機微粒子が０．１
〜２０重量部、好ましくは、１〜１５重量部、成形助剤
が、０．１〜５重量部、好ましくは、０．２〜４重量部
の割合で配合される。

【００２１】また、このような水性混合液には、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てもよい。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。

【００２２】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、ポリビニルアルコール水溶液１０
０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。

【００２３】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、ポリビニルアルコール水溶
液１００重量部に対して、０．００５〜５重量部、好ま
しくは、０．０１〜３重量部である。

【００２４】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。

【００２５】また、このような水性混合液には、例え
ば、シリコーンなどの消泡剤を、例えば、ポリビニルア
ルコール水溶液１００重量部に対して、０．０００１〜
０．１重量部、好ましくは、０．００１〜０．１重量部
配合してもよい。

【００２６】さらに、このような水性混合液には、例え
ば、ポリエチレンイミンなどのポリアルキレンイミン
を、例えば、ポリビニルアルコール水溶液１００重量部
に対して、０．０３〜５重量部、好ましくは、０．１５
〜２重量部配合してもよい。このようなポリアルキレン
イミンを配合することで、得られた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。

【００２７】そして、水性混合液の調製は、例えば、ポ
リビニルアルコールおよび必要により成形助剤を添加し
て、例えば、１１０〜１２０℃の条件で溶解した後、こ
れに無機微粒子を添加して混合すればよい。なお、その
他の成分は、適宜、溶解前後に添加すればよい。

【００２８】次いで、この水性混合液を、多価金属塩の
水溶液中に滴下する。

【００２９】多価金属塩としては、例えば、カルシウ
ム、マグネシウム、ストロンチウム、バリウムなどの２
価金属塩が挙げられ、好ましくは、塩化カルシウムが挙
げられる。多価金属塩の水溶液中の濃度は、例えば、
０．０５〜５Ｍ、好ましくは、０．１〜２Ｍとなるよう
に調製される。

【００３０】そして、この水性混合液を、多価金属塩の
水溶液中に滴下するには、例えば、１０〜３０℃の多価
金属塩の水溶液の撹拌下において滴下すればよい。この
ように滴下することによって、成形助剤が多価金属塩と
イオン結合して薄膜を形成すると同時に、その薄膜内に
無機微粒子を含むポリビニルアルコールが内包されつつ
表面張力によって球状（ビーズ状）に成形され、その結
果、無機微粒子を含む球状のポリビニルアルコールが水
中に分散する水分散液を得ることができる。

【００３１】なお、水性混合液の粘度を、成形助剤の配
合量などによって調整しておくことにより、滴下後のポ
リビニルアルコールの粒子直径を、例えば、０．２〜５
ｍｍの範囲で選択的に調整することができる。

【００３２】次いで、このような水分散液からポリビニ
ルアルコールをゲル化させる。ポリビニルアルコールを
ゲル化させるには、凍結解凍法によって物理的にゲル化
させるか、または、ポリビニルアルコールにゲル化剤を
反応させて化学的にゲル化させるか、さらには、これら
凍結解凍法によって物理的にゲル化させる方法と、ポリ
ビニルアルコールにゲル化剤を反応させて化学的にゲル
化させる方法とを併用すればよい。

【００３３】凍結解凍法によって物理的にゲル化させる
には、例えば、この水分散液から球状のポリビニルアル
コールを濾別などの公知の方法により分離して、例え
ば、−１３０〜−２０℃、好ましくは、−８０〜−３０
℃で凍結し、１０〜１００℃、好ましくは、２０〜５０
℃で解凍する操作を、１回または複数回（例えば、２〜
４回）行なえばよい。そうすると、ポリビニルアルコー
ルの分子鎖同士がヘリックス構造を形成して、物理的に
ゲル化し、無機微粒子を含む球状のゴム弾性を有するポ
リビニルアルコールを得ることができる。

【００３４】なお、得られたゴム弾性を有するポリビニ
ルアルコールのゲル化物には、ポリビニルアルコールの
分子同士の間に浸入した水に起因する細孔が形成され
る。

【００３５】そして、このようにして得られた無機微粒
子を含む球状のゴム弾性を有するポリビニルアルコール
を、必要により、水洗や中和など公知の後処理を実施す
ることによって、ゴム弾性を有するポリビニルアルコー
ルに無機微粒子が含有されている水処理用担体として得
ることができる。

【００３６】また、ポリビニルアルコールにゲル化剤を
反応させて化学的にゲル化させるには、特に制限される
ことなく公知のゲル化剤を用いて、ポリビニルアルコー
ルの水酸基を、例えば、アセタール化によって誘導体化
または修飾化することによりゲル化させればよい。な
お、アセタール化以外にも、ウレタン化、エーテル化、
エステル化、グラフト化などの公知の方法によって、ポ
リビニルアルコールを、誘導体化または修飾化すること
によりゲル化してもよい。

【００３７】アセタール化するには、ゲル化剤としての
アルデヒド化合物と、酸とを含有するアセタール化液を
調製して、そのアセタール化液中に、水分散液を浸漬す
ればよい。

【００３８】アルデヒド化合物としては、例えば、ホル
ムアルデヒド、グルタルアルデヒド、グリオキザール、
ベンズアルデヒド、スクシンアルデヒド、マロンジアル
デヒド、アジピンアルデヒド、テレフタルアルデヒド、
ノナンジアールなどが挙げられる。好ましくは、ホルム
アルデヒド、グルタルアルデヒドが挙げられる。

【００３９】また、酸としては、例えば、硫酸、硝酸、
塩酸、リン酸、酢酸、シュウ酸などの酸や、硫酸ナトリ
ウム、硫酸水素ナトリウム、硫酸水素アンモニウムなど
の酸性塩が挙げられる。

【００４０】また、アセタール化液は、アルデヒド化合
物および酸を水に配合混合して、ポリビニルアルコール
水溶液１００重量部に対して、アルデヒド化合物が、例
えば、０．５〜５重量部、好ましくは、１〜３重量部と
なり、酸が、例えば、１０〜４０重量部、好ましくは、
１５〜３５重量部となるように調製される。

【００４１】そして、この水分散液を、アセタール化液
中に浸漬するには、例えば、３０〜５０℃のアセタール
化液の撹拌下において、水分散液を加えればよい。この
ように浸漬することによって、ポリビニルアルコールの
アセタール化反応が進行して、ポリビニルアルコールが
化学的にゲル化し、無機微粒子を含む球状のゴム弾性を
有するポリビニルアルコールを得ることができる。な
お、浸漬時間は、０．５〜２時間、さらには、０．５〜
１時間が好ましく、アセタール化反応におけるアセター
ル化度は、例えば、１０〜６０モル％、さらには、２０
〜５５モル％であることが好ましい。アセタール化度が
これより低いと、耐水性が不十分な場合があり、また、
アセタール化度がこれより高いと、ゴム弾性を有するポ
リビニルアルコールが疎水化され、微生物の付着が低減
する。

【００４２】そして、このようにして得られた無機微粒
子を含む球状のゴム弾性を有するポリビニルアルコール
は、濾別などの公知の方法によってアセタール化液と分
離した後、必要により、水洗や中和など公知の後処理を
実施することにより、ゴム弾性を有するポリビニルアル
コールに無機微粒子が含有されている水処理用担体とし
て得ることができる。

【００４３】このようにして得られた水処理用担体は、
その含水率が、６０〜９４重量％、好ましくは、７０〜
９２重量％であることが好ましい。

【００４４】また、水処理用担体は、通常、球状ないし
はビーズ状として得られるが、例えば、流動床として用
いる場合には、円柱状、円筒状、俵状、米粒状、ラグビ
ーボール状、さいころ状など、任意の形状に成形しても
よく、また、そのサイズも適宜選択され、例えば、１〜
５０ｍｍ程度、好ましくは、２〜３０ｍｍのものが好ま
しい。

【００４５】また、水処理用担体は、無機微粒子の配合
量を上記した範囲において適宜調整することにより、比
重が、水の比重（１．０）に近い、０．９７０〜１．０
３０の範囲、好ましくは、０．９８０〜１．０２０の範
囲、さらに好ましくは、０．９９０〜１．０１８の範囲
となるように調整されることが好ましい。

【００４６】このようにして得られる本発明の水処理用
担体は、親水性の高いポリビニルアルコールが、見かけ
比重が１．０以下の無機微粒子によって、容易に水に近
い比重に調整されているので、流動床として用いる場合
の水中における良好な流動性、例えば、散気あるいは機
械撹拌停止後再起動時の良好な再浮上性を得ることがで
き、また、微生物との親和性を高めて、微生物の付着お
よび増殖を向上させることにより、効率の良い水処理を
行なうことができる。

【００４７】しかも、本発明の水処理用担体は、例え
ば、ポリビニルアルコールを凍結解凍法によって物理的
にゲル化させる、および／または、ポリビニルアルコー
ルにゲル化剤を反応させて化学的にゲル化させるので、
得られたポリビニルアルコールは良好なゴム弾性を発現
する。そのため、水処理用担体の耐久使用時において、
ポリビニルアルコールに内包されている中空微粒子など
からなる無機微粒子の破損を防止して、長期にわたって
良好な流動性および耐久性を発現して、効率的な水処理
を実現することができる。

【００４８】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、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。

【００４９】図１には、そのような水処理用装置の一実
施形態が示されている。すなわち、図１において、この
水処理用装置は、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。このような水処理用装置には、本発明の水処理
用担体４が用いられているので、水処理槽１内におい
て、長期にわたり良好な流動性を発現して、効率的な水
処理を行なうことができる。

【００５０】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。

【００５１】

【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。

【００５２】実施例１ポリビニルアルコール（粘度平均重合度４０００、ケン
化度９９．８モル％以上）２０重量部、アルギン酸ナト
リウム１重量部を水１００重量部に溶解した後、比重
０．７のアルミノシリケート系のガラスバルーン（フィ
ライト２００／７（−１５０）、日本フィライト社製）
５重量部を添加して、均一に混合することにより、混合
水性液を調製した。この混合水性液を、０．１Ｍ塩化カ
ルシウム水溶液中に滴下して、ビーズ状の粒子が形成さ
れる水分散液を得た。

【００５３】この水分散液からビーズ状の粒子を濾別し
て、−３０℃で４回凍結し、室温で３回解凍することに
よりゲル化させ、直径約４ｍｍのビーズ状の水処理用担
体を得た。

【００５４】実施例２ガラスバルーンの添加量を１０重量部に変更した以外
は、実施例１と同様の操作により、直径約４ｍｍのビー
ズ状の水処理用担体を得た。

【００５５】実施例３ポリビニルアルコール（粘度平均重合度４０００、ケン
化度９９．８モル％以上）１５重量部、アルギン酸ナト
リウム１重量部を水１００重量部に溶解した後、比重
０．７のアルミノシリケート系のガラスバルーン（フィ
ライト２００／７（−１５０）、日本フィライト社製）
５重量部を添加して、均一に混合することにより、混合
水性液を調製した。この混合水性液を、０．１Ｍ塩化カ
ルシウム水溶液中に滴下して、ビーズ状の粒子が形成さ
れる水分散液を得た。

【００５６】また、別途、ホルムアルデヒド１．５重量
部、硫酸２２重量部、硫酸ナトリウム１１重量部を水１
００重量部に溶解させたアセタール化液を調製した。

【００５７】そして、上記で得られた水分散液をアセタ
ール化液に、４０℃で１時間浸漬して、ポリビニルアル
コールをアセタール化し、濾別後、水洗することによ
り、直径約４ｍｍのビーズ状の水処理用担体を得た。

【００５８】実施例４ガラスバルーンの添加量を１０重量部に変更した以外
は、実施例３と同様の操作により、直径約４ｍｍのビー
ズ状の水処理用担体を得た。

【００５９】比較例１ポリビニルアルコール（粘度平均重合度４０００、ケン
化度９９．８モル％以上）２０重量部、アルギン酸ナト
リウム１重量部を水１００重量部に溶解し、混合水性液
を調製した。この混合水性液を、０．１Ｍ塩化カルシウ
ム水溶液中に滴下して、ビーズ状の粒子が形成される水
分散液を得た。

【００６０】この水分散液からビーズ状の粒子を濾別し
て、−３０℃で４回凍結し、室温で３回解凍することに
よりゲル化させ、直径約４ｍｍのビーズ状の水処理用担
体を得た。

【００６１】比較例２ポリビニルアルコール（粘度平均重合度４０００、ケン
化度９９．８モル％以上）１５重量部、アルギン酸ナト
リウム１重量部を水１００重量部に溶解し、混合水性液
を調製した。この混合水性液を、０．１Ｍ塩化カルシウ
ム水溶液中に滴下して、ビーズ状の粒子が形成される水
分散液を得た。

【００６２】また、別途、ホルムアルデヒド１．５重量
部、硫酸２２重量部、硫酸ナトリウム１１重量部を水１
００重量部に溶解させたアセタール化液を調製した。

【００６３】そして、上記で得られた水分散液をアセタ
ール化液に、４０℃で１時間浸漬して、ポリビニルアル
コールをアセタール化し、濾別後、水洗することによ
り、直径約４ｍｍのビーズ状の水処理用担体を得た。

【００６４】比較例３ポリビニルアルコール（粘度平均重合度５００、ケン化
度９９．８モル％以上）１５重量部、Ｎ−（ヒドロキシ
メチル）アクリルアミド５重量部、アルギン酸ナトリウ
ム１重量部を水１００重量部に公知の方法によって溶解
した後、ベンゾイソブチルエーテル０．３重量部、比重
０．７のアルミノシリケート系のガラスバルーン（フィ
ライト２００／７（−１５０）、日本フィライト社製）
５重量部を添加して、均一に混合することにより、混合
水性液を調製した。この混合水性液を、０．１Ｍ塩化カ
ルシウム水溶液中に滴下して、ビーズ状の粒子を形成し
た後、さらに、３００〜４００ｎｍのランプを照射して
光硬化させ、直径約４ｍｍのビーズ状の水処理用担体を
得た。

【００６５】なお、得られた水処理用担体は、脆く、指
で押すと容易につぶれた。

【００６６】試験例１実施例１〜４および比較例１〜３の水処理用担体１００
ｇを、イオン交換水２Ｌに投入して膨潤させた後、比重
測定器（ＭＤ−２００Ｓミラージュ貿易社製）を用い
て、各水処理用担体の比重を測定した。その結果を表１
に示す。

【００６７】

【表１】表１から明らかなように、実施例１〜４は、比較例１、
２よりも比重が低いことがわかる。また、各実施例にお
いて、無機微粒子の配合量を増加させれば、比重をより
低くできることがわかる。

【００６８】試験例２実施例１、３および比較例１〜３の水処理用担体を用
い、２Ｌの円筒型水槽（直径７．８ｃｍ、高さ５０ｃ
ｍ、使用時水深４２ｃｍ）に、膨潤させた各水処理用担
体１０ｇを投入し、水面直下を撹拌翼（翼径６ｃｍ、翼
幅０．８ｃｍ、６枚タービン型）で、７０ｍｉｎ^−１の
条件で撹拌し、撹拌開始後から全ての水処理用担体が水
槽底面から浮上（完全浮上）するまでの所要時間を測定
し、再浮上性を評価した。

【００６９】その結果、比較例１、２では完全浮上しな
かったのに対し、実施例１の水処理用担体では平均５８
秒、実施例３の水処理用担体では平均４７秒、比較例３
の水処理用担体では平均５１秒で完全浮上した。この結
果から、比重がより水に近いもの程、再浮上性に優れて
いることがわかる。

【００７０】試験例３実施例１、３および比較例３の水処理用担体を活性汚泥
に浸漬し、微生物を吸着させた。すなわち、嵩体積２５
０ｍＬの水処理用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、通気
量０．１ＶＶＭ（０．５Ｌ／分）、水温２０℃、ｐＨ
６．９〜７．９、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。

【００７１】なお、この無機人工廃水を用いると、独立
栄養のアンモニア酸化細菌がほぼ単独の優先種となり、
多糖類など菌の付着を助ける粘性物質を生産しうる従属
栄養細菌は淘汰されるため、担体のアンモニア酸化活性
を測定することにより表面の菌付着性能を明確に評価す
ることができる。

【００７２】無機人工廃水組成（１Ｌあたり）（ＮＨ_４）_２ＳＯ_４０．１８９ｇＫＨ_２ＰＯ_４１．２ｇＮａＨＣＯ_３０．７５ｇＭｇＳＯ_４・７Ｈ_２Ｏ１０ｍｇＣａＣｌ_２・２Ｈ_２Ｏ１．８ｍｇＦｅ−ＥＤＴＡ１ｍｇ実施例１、３および比較例３の水処理用担体に、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。

【００７３】比較例３は、流動性は良好であったが、表
面に細孔がないので微生物が付着しにくく、アンモニア
酸化性能が立ち上がるまで約３週間を要し、１．５ヶ月
経過後では、１５ｍｇ−Ｎ／Ｌ−担体／Ｈｒであった。

【００７４】これに対し、実施例１、３は、表面に細孔
があり（走査電子顕微鏡観察）、微生物が付着しやすい
ため、付着した細菌が増殖し、２週間後には、アンモニ
ア酸化性能が立ち上がり、実施例１、３ともに、４週間
後に、アンモニア酸化速度が１１０ｍｇ−Ｎ／Ｌ−担体
／Ｈｒに達した。

【００７５】また、水処理用担体表面における有用細菌
であるアンモニア酸化細菌の増殖(優占化)の確認を、Ｄ
ＮＡプローブ法（ＦＩＳＨ法）により評価した。その結
果、実施例１、３の水処理用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％以上がアンモニア酸化細菌であった。

【００７６】

【発明の効果】本発明の水処理用担体は、親水性の高い
ポリビニルアルコールが、見かけ比重が１．０以下の無
機微粒子によって、容易に水に近い比重に調整されてい
るので、流動床として用いる場合の水中における良好な
流動性、例えば、散気あるいは機械撹拌停止後再起動時
の良好な再浮上性を得ることができ、また、微生物との
親和性を高めて、微生物の付着および増殖を向上させる
ことにより、効率の良い水処理を行なうことができる。

【００７７】しかも、本発明の水処理用担体は、ポリビ
ニルアルコールが良好なゴム弾性を発現するので、水処
理用担体の耐久使用時において、ポリビニルアルコール
に内包されている中空微粒子などからなる無機微粒子の
破損を防止して、長期にわたって良好な流動性および耐
久性を発現する。

【００７８】そのため、このような水処理用担体が用い
られる水処理用装置は、長期にわたって良好な流動性お
よび耐久性を発現して、効率的な水処理を実現すること
ができる

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の水処理用装置の一実施形態を示す、概
略構成図である。

【図２】試験例３において、経過日数とアンモニア酸化
速度との関係を示す図である。

【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 (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ１２Ｎ 11/08 Ｃ１２Ｎ 11/08 Ｂ // Ｃ０８Ｌ 29:04 Ｃ０８Ｌ 29:04 Ｇ (72)発明者小要広行大阪府大阪市淀川区十三本町二丁目17番85 号武田薬品工業株式会社生活環境カンパニー内Ｆターム(参考） 4B029 AA02 AA21 BB01 CC03 DA07 4B033 NB13 NB24 NB35 NB62 NC04 NC12 ND04 NF06 4D003 AA13 EA01 EA14 EA15 EA19 EA21 EA22 EA24 EA25 EA26 EA28 EA30 EA38 EA40 FA02 4D040 BB63 BB82 4F074 AA42 AH01 BA91 CB62 CB83 DA59

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ゴム弾性を有するポリビニルアルコール
に、見かけ比重が１．０以下の無機微粒子が含有されて
いることを特徴とする、水処理用担体。
【請求項２】見かけ比重が１．０以下の無機微粒子
が、中空微粒子であ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】ポリビニルアルコールおよび見かけ比重
が１．０以下の無機微粒子を含む水分散液を調製した
後、ポリビニルアルコールをゲル化させることによって
得られ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】凍結解凍法によって、物理的にゲル化さ
せることを特徴とする、請求項３に記載の水処理用担
体。
【請求項５】ポリビニルアルコールにゲル化剤を反応
させて、化学的にゲル化させることを特徴とする、請求
項３に記載の水処理用担体。
【請求項６】ポリビニルアルコールおよび見かけ比重
が１．０以下の無機微粒子を含む水分散液を調製した
後、ポリビニルアルコールを凍結解凍法によって物理的
にゲル化させる、および／または、ポリビニルアルコー
ルにゲル化剤を反応させて化学的にゲル化させることを
特徴とする、水処理用担体の製造方法。
【請求項７】ゴム弾性を有するポリビニルアルコール
に見かけ比重が１．０以下の無機微粒子が配合されてい
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。