JP2003235554A - 固定化微生物担体及びその製造方法 - Google Patents
固定化微生物担体及びその製造方法Info
- Publication number
- JP2003235554A JP2003235554A JP2002039947A JP2002039947A JP2003235554A JP 2003235554 A JP2003235554 A JP 2003235554A JP 2002039947 A JP2002039947 A JP 2002039947A JP 2002039947 A JP2002039947 A JP 2002039947A JP 2003235554 A JP2003235554 A JP 2003235554A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- microbial carrier
- immobilized microbial
- activated carbon
- microorganisms
- immobilized
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage
Landscapes
- Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
- Biological Treatment Of Waste Water (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】ゲル化処理の工程において、微生物の失活や死
滅を顕著に低減できると共に、実用に十分耐えうる強度
をもった固定化微生物担体を得る。 【解決手段】微生物と粉末活性炭とゲル化材料とを混合
する順番を、先ず微生物と粉末活性炭とを混合した後
で、ゲル化材料を混合してゲル化させるようにし、且つ
粉末活性炭の濃度を固定化微生物担体に対して０．５〜
５％の範囲にし、ゲル化材料の濃度を固定化微生物担体
に対して７．５〜２０％の範囲にする。
滅を顕著に低減できると共に、実用に十分耐えうる強度
をもった固定化微生物担体を得る。 【解決手段】微生物と粉末活性炭とゲル化材料とを混合
する順番を、先ず微生物と粉末活性炭とを混合した後
で、ゲル化材料を混合してゲル化させるようにし、且つ
粉末活性炭の濃度を固定化微生物担体に対して０．５〜
５％の範囲にし、ゲル化材料の濃度を固定化微生物担体
に対して７．５〜２０％の範囲にする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固定化微生物担体
及びその製造方法に係り、特に、排水中の窒素及び有機
汚濁成分の除去を目的として使用されている固定化微生
物担体における微生物の高濃度固定技術に関する。
及びその製造方法に係り、特に、排水中の窒素及び有機
汚濁成分の除去を目的として使用されている固定化微生
物担体における微生物の高濃度固定技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】排水の生物学的処理を効率良く行うため
には、生物反応槽内に水質浄化に有用な微生物を高濃度
に保持する必要がある。しかし、他の微生物より増殖速
度が遅い、例えばアンモニア性窒素を酸化する硝化細菌
等は十分に増殖できないうちに、生物反応槽外に流出し
てしまい、処理水の水質が悪化する要因になる。
には、生物反応槽内に水質浄化に有用な微生物を高濃度
に保持する必要がある。しかし、他の微生物より増殖速
度が遅い、例えばアンモニア性窒素を酸化する硝化細菌
等は十分に増殖できないうちに、生物反応槽外に流出し
てしまい、処理水の水質が悪化する要因になる。
【０００３】この対策としては、増殖速度の遅い微生物
を予め培養し、培養した微生物をゲル化材料内に閉じ込
めて固定化する包括固定化法が有効である。固定化微生
物担体は、数ｍｍ程度の形状に成形されて生物反応槽に
投入されて使用され、既成の生物反応槽に固定化微生物
担体を投入するだけで処理水の水質向上を図ることが可
能であり、極めて有用な方法である。
を予め培養し、培養した微生物をゲル化材料内に閉じ込
めて固定化する包括固定化法が有効である。固定化微生
物担体は、数ｍｍ程度の形状に成形されて生物反応槽に
投入されて使用され、既成の生物反応槽に固定化微生物
担体を投入するだけで処理水の水質向上を図ることが可
能であり、極めて有用な方法である。
【０００４】固定化微生物担体の製造に使用されるゲル
化材料としては、高分子モノマー、プレポリマー、オリ
ゴマー等が挙げられ、寒天やアルギン酸等の天然の材料
と、ポリエチレングリコールやポリビニルアルコールや
ポリアクリルアミド等の人工の材料とがある。天然の材
料は、固定化微生物担体のゲル自体が生物分解し、長時
間の使用に耐えられないことや、担体強度がないことか
ら排水処理に使用することは困難である。これにより、
十分な強度を有し、生物分解されない人工の材料が使用
されることが多い。
化材料としては、高分子モノマー、プレポリマー、オリ
ゴマー等が挙げられ、寒天やアルギン酸等の天然の材料
と、ポリエチレングリコールやポリビニルアルコールや
ポリアクリルアミド等の人工の材料とがある。天然の材
料は、固定化微生物担体のゲル自体が生物分解し、長時
間の使用に耐えられないことや、担体強度がないことか
ら排水処理に使用することは困難である。これにより、
十分な強度を有し、生物分解されない人工の材料が使用
されることが多い。
【０００５】人工のゲル化材料を用いた従来の固定化微
生物担体の製造方法としては、微生物とゲル化材料とを
混合した後、重合反応或いは凍結・解凍処理等のゲル化
処理によりゲル化させ、ゲル担体内に微生物を包括固定
化する。
生物担体の製造方法としては、微生物とゲル化材料とを
混合した後、重合反応或いは凍結・解凍処理等のゲル化
処理によりゲル化させ、ゲル担体内に微生物を包括固定
化する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
固定化微生物担体の製造方法は、ゲル化処理の工程によ
り固定化しようとする微生物の一部が失活又は死滅する
という問題がある。微生物の一部が失活又は死滅する原
因は定かではないが、ゲル化処理により微生物が潰され
たり、重合や凍結・解凍等のゲル化処理における温度変
化が考えられる。
固定化微生物担体の製造方法は、ゲル化処理の工程によ
り固定化しようとする微生物の一部が失活又は死滅する
という問題がある。微生物の一部が失活又は死滅する原
因は定かではないが、ゲル化処理により微生物が潰され
たり、重合や凍結・解凍等のゲル化処理における温度変
化が考えられる。
【０００７】従って、より高濃度な微生物を保持した固
定化微生物担体を製造するためには、ゲル化処理の工程
での微生物の失活や死滅を低減することが重要である。
この為の一方法として、担体の製造過程で所定量の活性
炭を混合することが考えられる。しかしながら、活性炭
を混合すると、微生物の濃度は上昇するが、担体の強度
が低下するという新たな問題が発生することが判明し
た。
定化微生物担体を製造するためには、ゲル化処理の工程
での微生物の失活や死滅を低減することが重要である。
この為の一方法として、担体の製造過程で所定量の活性
炭を混合することが考えられる。しかしながら、活性炭
を混合すると、微生物の濃度は上昇するが、担体の強度
が低下するという新たな問題が発生することが判明し
た。
【０００８】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、ゲル化処理の工程において、微生物の失活や死
滅を顕著に低減できると共に、実用に十分耐えうる強度
を持った固定化微生物担体を得ることができる製造方法
及びその製造方法で製造された固定化微生物担体を提供
することを目的とする。
もので、ゲル化処理の工程において、微生物の失活や死
滅を顕著に低減できると共に、実用に十分耐えうる強度
を持った固定化微生物担体を得ることができる製造方法
及びその製造方法で製造された固定化微生物担体を提供
することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
固定化微生物担体の製造方法は前記目的を達成するため
に、微生物と粉末活性炭とを混合した後で、ゲル化材料
を混合してゲル化させることにより固定化微生物担体を
製造すると共に、前記粉末活性炭の濃度は前記固定化微
生物担体に対して０．５〜５％の範囲であり、前記ゲル
化材料の濃度は前記固定化微生物担体に対して７．５〜
２０％の範囲であることを特徴とする。
固定化微生物担体の製造方法は前記目的を達成するため
に、微生物と粉末活性炭とを混合した後で、ゲル化材料
を混合してゲル化させることにより固定化微生物担体を
製造すると共に、前記粉末活性炭の濃度は前記固定化微
生物担体に対して０．５〜５％の範囲であり、前記ゲル
化材料の濃度は前記固定化微生物担体に対して７．５〜
２０％の範囲であることを特徴とする。
【００１０】本発明の請求項１によれば、微生物と粉末
活性炭とゲル化材料とを混合する順番を、先ず微生物と
粉末活性炭とを混合した後で、微生物や粉末活性炭を固
定化するゲル化材料を混合してゲル化させるようにし、
且つ粉末活性炭の濃度を固定化微生物担体に対して０．
５〜５％の範囲にし、ゲル化材料の濃度を前記固定化微
生物担体に対して７．５〜２０％の範囲にしたので、ゲ
ル化処理の工程での微生物の失活や死滅を顕著に低減す
ることができると共に、固定化微生物担体自体の強度も
実用に耐えうる強度にすることができる。これにより、
従来の固定化微生物担体よりも一層高濃度な微生物を保
持した実用性の高い固定化微生物担体を提供することが
可能となる。
活性炭とゲル化材料とを混合する順番を、先ず微生物と
粉末活性炭とを混合した後で、微生物や粉末活性炭を固
定化するゲル化材料を混合してゲル化させるようにし、
且つ粉末活性炭の濃度を固定化微生物担体に対して０．
５〜５％の範囲にし、ゲル化材料の濃度を前記固定化微
生物担体に対して７．５〜２０％の範囲にしたので、ゲ
ル化処理の工程での微生物の失活や死滅を顕著に低減す
ることができると共に、固定化微生物担体自体の強度も
実用に耐えうる強度にすることができる。これにより、
従来の固定化微生物担体よりも一層高濃度な微生物を保
持した実用性の高い固定化微生物担体を提供することが
可能となる。
【００１１】本発明で微生物とは、培養等により濃縮分
離された微生物の他に、下水処理場の活性汚泥、湖沼、
河川や海の汚泥、土壌などの各種の微生物を含む微生物
含有物も含まれる。ゲル化処理としては、重合反応によ
りゲル化材料をゲル化する重合法が一般的である。但
し、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）をゲル化材料とし
て用いる場合には、ＰＶＡと微生物を混合した後、凍結
と解凍を繰り返すことによりゲル化反応させるＰＶＡ冷
凍法、あるいはＰＶＡと微生物を混合した後、ホウ酸と
混合させてゲル化反応させるＰＶＡホウ酸法の何れでも
良い。
離された微生物の他に、下水処理場の活性汚泥、湖沼、
河川や海の汚泥、土壌などの各種の微生物を含む微生物
含有物も含まれる。ゲル化処理としては、重合反応によ
りゲル化材料をゲル化する重合法が一般的である。但
し、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）をゲル化材料とし
て用いる場合には、ＰＶＡと微生物を混合した後、凍結
と解凍を繰り返すことによりゲル化反応させるＰＶＡ冷
凍法、あるいはＰＶＡと微生物を混合した後、ホウ酸と
混合させてゲル化反応させるＰＶＡホウ酸法の何れでも
良い。
【００１２】本発明の請求項２に係る固定化微生物担体
の製造方法は、請求項１において、ゲル化材料は、高分
子モノマー、プレポリマー、オリゴマーの何れか１つで
あり、その分子構造の末端の少なくとも一方に結合基を
有し、その結合基がアクリレート基、メタアクリレート
基の何れかであることを特徴とするものであり、これに
より固定化微生物担体の強度を大きくすることができ
る。
の製造方法は、請求項１において、ゲル化材料は、高分
子モノマー、プレポリマー、オリゴマーの何れか１つで
あり、その分子構造の末端の少なくとも一方に結合基を
有し、その結合基がアクリレート基、メタアクリレート
基の何れかであることを特徴とするものであり、これに
より固定化微生物担体の強度を大きくすることができ
る。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下添付図面に従って、本発明に
係る固定化微生物担体及びその製造方法の好ましい実施
の形態について詳説する。
係る固定化微生物担体及びその製造方法の好ましい実施
の形態について詳説する。
【００１４】図１は、本発明の固定化微生物担体の製造
方法の操作手順を説明する説明図であり、重合法により
ゲル化処理を行う例で説明する。
方法の操作手順を説明する説明図であり、重合法により
ゲル化処理を行う例で説明する。
【００１５】図１に示すように、先ず、固定化する微生
物と粉末活性炭を混合した後、さらにゲル化材料を混合
して良く攪拌する。この場合、ゲル化材料には、水や反
応調整剤としての希硫酸が加えられる。次に、過硫酸カ
リウム等の重合開始剤により重合反応を起させてゲル化
材料をゲル化し、微生物をゲル化材料がゲル化したゲル
担体内に包括固定化する。これにより、従来の固定化微
生物担体よりも一層高濃度な微生物を保持し且つ強度の
大きな包括型の固定化微生物担体を得ることができる。
物と粉末活性炭を混合した後、さらにゲル化材料を混合
して良く攪拌する。この場合、ゲル化材料には、水や反
応調整剤としての希硫酸が加えられる。次に、過硫酸カ
リウム等の重合開始剤により重合反応を起させてゲル化
材料をゲル化し、微生物をゲル化材料がゲル化したゲル
担体内に包括固定化する。これにより、従来の固定化微
生物担体よりも一層高濃度な微生物を保持し且つ強度の
大きな包括型の固定化微生物担体を得ることができる。
【００１６】この操作手順において、微生物、活性炭、
ゲル化材料を混合する順番を変えた場合、例えば、活性
炭とゲル化材料とを混合した後、微生物を混合して重合
開始剤により重合反応を起させてゲル化した場合、或い
は微生物とゲル化材料とを混合した後、活性炭と重合開
始剤とを混合して重合反応を起させてゲル化した場合、
には微生物が高濃度で且つ強度の大きな良好な固定化微
生物担体が得ることができない。これは、活性炭の吸着
効果により、ゲル化材料の一部が吸着されたり、重合開
始剤の働きを阻害することが考えられる。
ゲル化材料を混合する順番を変えた場合、例えば、活性
炭とゲル化材料とを混合した後、微生物を混合して重合
開始剤により重合反応を起させてゲル化した場合、或い
は微生物とゲル化材料とを混合した後、活性炭と重合開
始剤とを混合して重合反応を起させてゲル化した場合、
には微生物が高濃度で且つ強度の大きな良好な固定化微
生物担体が得ることができない。これは、活性炭の吸着
効果により、ゲル化材料の一部が吸着されたり、重合開
始剤の働きを阻害することが考えられる。
【００１７】包括固定化する微生物については、窒素除
去を目的とした硝化細菌や、ダイオキシン類などの特定
の有害化学物質を分解する能力をもった微生物が好適な
例として挙げられる。特に、本発明は、硝化細菌の固定
化微生物担体には効果的であり、硝化細菌を包括固定化
した本発明の固定化微生物担体を使用してアンモニア性
窒素排水の硝化処理を行った結果、立ち上げわずか１週
間で良好な硝化反応を行うようになった。また、微生物
とは、培養等により濃縮分離された微生物の他に、下水
処理場の活性汚泥、湖沼、河川や海の汚泥、土壌などの
各種の微生物を含む微生物含有物も含まれる。
去を目的とした硝化細菌や、ダイオキシン類などの特定
の有害化学物質を分解する能力をもった微生物が好適な
例として挙げられる。特に、本発明は、硝化細菌の固定
化微生物担体には効果的であり、硝化細菌を包括固定化
した本発明の固定化微生物担体を使用してアンモニア性
窒素排水の硝化処理を行った結果、立ち上げわずか１週
間で良好な硝化反応を行うようになった。また、微生物
とは、培養等により濃縮分離された微生物の他に、下水
処理場の活性汚泥、湖沼、河川や海の汚泥、土壌などの
各種の微生物を含む微生物含有物も含まれる。
【００１８】また、活性炭の種類としては、粉末活性炭
が良い。粒状や破砕状の活性炭はゲル化反応中に下方に
沈殿し易く、製造された固定化微生物担体の強度が部分
的に相違し易く、結果的に十分な強度の固定化微生物担
体が得られにくい。粉末活性炭のサイズとしては、平均
粒径が５０μｍ以下であることが好ましい。５０μｍを
超えると、活性炭が微生物と分離し易くなり、均一な固
定化微生物担体が製造されにくい。
が良い。粒状や破砕状の活性炭はゲル化反応中に下方に
沈殿し易く、製造された固定化微生物担体の強度が部分
的に相違し易く、結果的に十分な強度の固定化微生物担
体が得られにくい。粉末活性炭のサイズとしては、平均
粒径が５０μｍ以下であることが好ましい。５０μｍを
超えると、活性炭が微生物と分離し易くなり、均一な固
定化微生物担体が製造されにくい。
【００１９】図２は、以上の如く製造される固定化微生
物担体において、微生物として下水処理場の活性汚泥を
用い、活性炭の濃度と製造された固定化微生物担体に保
持される菌数との関係を調べたものである。図２の横軸
は、固定化微生物担体１００ｇに含有される活性炭量ｇ
を示し、縦軸は固定化微生物担体１ｇ当たりに保持され
る微生物の菌数（cells/g-pellet) を示す。尚、横軸の
ＡＣはActive Carbonの略である。ゲル化材料として
は、ポリエチレングリコール系のゲル化材料を用い、ゲ
ル化材料の濃度（以下、ゲル濃度という）が１０％の一
定条件下で活性炭量を変化させた。活性炭量は、固定化
微生物担体１００ｇに含有される活性炭量０．１ｇ
（０．１％）から固定化微生物担体１００ｇに含有され
る活性炭量８ｇ（８％）まで変化させた。また、微生物
としては、一般細菌、硝化細菌、Pseudomonas spの３種
類の細菌及び細菌群を計測した。
物担体において、微生物として下水処理場の活性汚泥を
用い、活性炭の濃度と製造された固定化微生物担体に保
持される菌数との関係を調べたものである。図２の横軸
は、固定化微生物担体１００ｇに含有される活性炭量ｇ
を示し、縦軸は固定化微生物担体１ｇ当たりに保持され
る微生物の菌数（cells/g-pellet) を示す。尚、横軸の
ＡＣはActive Carbonの略である。ゲル化材料として
は、ポリエチレングリコール系のゲル化材料を用い、ゲ
ル化材料の濃度（以下、ゲル濃度という）が１０％の一
定条件下で活性炭量を変化させた。活性炭量は、固定化
微生物担体１００ｇに含有される活性炭量０．１ｇ
（０．１％）から固定化微生物担体１００ｇに含有され
る活性炭量８ｇ（８％）まで変化させた。また、微生物
としては、一般細菌、硝化細菌、Pseudomonas spの３種
類の細菌及び細菌群を計測した。
【００２０】その結果、図２に示すように、何れの微生
物の場合にも、活性炭量０．５ｇ（０．５％）まで固定
化微生物担体内の菌数は急激に増加し、活性炭量１ｇ
（１％）で菌数が略最高状態に達し、その後、活性炭量
５ｇ（５％）まで同様の菌数で推移した。図２に活性炭
量５ｇ（５％）以上をプロットしていないが、これは活
性炭量５ｇ（５％）を超えると、重合反応が阻害されて
ゲル化しにくくなり、満足な固定化微生物担体が形成さ
れにくくなるためで、活性炭量７ｇ（７％）で固定化微
生物担体が完全に形成されなくなった。活性炭量５ｇ
（５％）を超えると、なぜ重合反応が阻害されるかは明
確ではないが、固定化微生物担体における活性炭の表面
ではゲル化反応が十分に行われず、局部的な重合阻害を
引き起こすことが推察される。それを裏付けるものとし
て図３について説明する。
物の場合にも、活性炭量０．５ｇ（０．５％）まで固定
化微生物担体内の菌数は急激に増加し、活性炭量１ｇ
（１％）で菌数が略最高状態に達し、その後、活性炭量
５ｇ（５％）まで同様の菌数で推移した。図２に活性炭
量５ｇ（５％）以上をプロットしていないが、これは活
性炭量５ｇ（５％）を超えると、重合反応が阻害されて
ゲル化しにくくなり、満足な固定化微生物担体が形成さ
れにくくなるためで、活性炭量７ｇ（７％）で固定化微
生物担体が完全に形成されなくなった。活性炭量５ｇ
（５％）を超えると、なぜ重合反応が阻害されるかは明
確ではないが、固定化微生物担体における活性炭の表面
ではゲル化反応が十分に行われず、局部的な重合阻害を
引き起こすことが推察される。それを裏付けるものとし
て図３について説明する。
【００２１】図３は、活性炭の濃度と製造された固定化
微生物担体の強度との関係を調べたものである。図３の
横軸は、固定化微生物担体１００ｇに含有される活性炭
量ｇを示し、縦軸は固定化微生物担体の圧縮強度（ｋｇ
／ｃｍ2 ）を示す。ゲル化材料としては、ポリエチレン
グリコール系のゲル化材料を用い、ゲル濃度が１０％の
一定条件下で活性炭量を変化させた。
微生物担体の強度との関係を調べたものである。図３の
横軸は、固定化微生物担体１００ｇに含有される活性炭
量ｇを示し、縦軸は固定化微生物担体の圧縮強度（ｋｇ
／ｃｍ2 ）を示す。ゲル化材料としては、ポリエチレン
グリコール系のゲル化材料を用い、ゲル濃度が１０％の
一定条件下で活性炭量を変化させた。
【００２２】その結果、図３に示すように、活性炭量を
増やしていくと、固定化微生物担体の圧縮強度が小さく
なり、活性炭量５ｇ（５％）を超えると、固定化微生物
担体の圧縮強度が２（ｋｇ／ｃｍ2 ）を下回り強度的に
十分でなくなる。また、活性炭量７ｇ（７％）では、前
記したように、ゲル化材料が完全に重合せずにゲル形成
が不可能であった。
増やしていくと、固定化微生物担体の圧縮強度が小さく
なり、活性炭量５ｇ（５％）を超えると、固定化微生物
担体の圧縮強度が２（ｋｇ／ｃｍ2 ）を下回り強度的に
十分でなくなる。また、活性炭量７ｇ（７％）では、前
記したように、ゲル化材料が完全に重合せずにゲル形成
が不可能であった。
【００２３】この図２及び図３の結果から、本発明の固
定化微生物担体の製造方法における活性炭量の好適な範
囲としては、固定化微生物担体に対して０．５〜５％の
範囲の含有量であることが好ましい。
定化微生物担体の製造方法における活性炭量の好適な範
囲としては、固定化微生物担体に対して０．５〜５％の
範囲の含有量であることが好ましい。
【００２４】図４は、ゲル化材料の濃度と製造された固
定化微生物担体に保持される菌数との関係を、活性炭濃
度を変化させた複数の試験区について調べたものであ
る。ゲル化材料としては、図２及び図３での試験と同様
に、ポリエチレングリコール系のゲル化材料をを用い
た。
定化微生物担体に保持される菌数との関係を、活性炭濃
度を変化させた複数の試験区について調べたものであ
る。ゲル化材料としては、図２及び図３での試験と同様
に、ポリエチレングリコール系のゲル化材料をを用い
た。
【００２５】図４の横軸は、固定化微生物担体に対する
ゲル化材料の重量濃度を示し、縦軸は固定化微生物担体
１ｇ当たりに保持される一般細菌の菌数（cells/g-pell
et)を示す。また、活性炭濃度の試験区は、活性炭な
し、０．１％、０．５％、１．０％、３．０％、５．０
％の６試験区で行った。活性炭濃度５．０％以上は前記
したように固定化微生物担体が形成されにくくなること
から、固定化微生物担体が良好に形成される５．０％を
上限値とした。
ゲル化材料の重量濃度を示し、縦軸は固定化微生物担体
１ｇ当たりに保持される一般細菌の菌数（cells/g-pell
et)を示す。また、活性炭濃度の試験区は、活性炭な
し、０．１％、０．５％、１．０％、３．０％、５．０
％の６試験区で行った。活性炭濃度５．０％以上は前記
したように固定化微生物担体が形成されにくくなること
から、固定化微生物担体が良好に形成される５．０％を
上限値とした。
【００２６】その結果、図４に示すように、活性炭濃度
が何れの試験区においても、ゲル濃度を上げていくと菌
数が減少していくと共に、活性炭濃度が高い方が菌数が
高くなる。そして、ゲル濃度が２０％を超えると、菌数
が急激に低下すると共に、活性炭の添加効果も小さくな
る。例えば、菌数の高い活性炭濃度５．０％であって
も、ゲル濃度が２８％程度に上昇すると、菌数の低い活
性炭なしにおけるゲル濃度２０％と同程度の菌数とな
り、活性炭を入れる意味がなくなる。これは、ゲル濃度
の上昇により、重合反応による微生物への悪影響が大き
くなったためと考えられる。一方、ゲル濃度が７．５％
を下回ると、強度が顕著に小さくなり固定化微生物担体
としての実用に耐えられなくなる。このことから、本発
明の固定化微生物担体の製造方法におけるゲル濃度の好
適な範囲としては、固定化微生物担体に対して７．５〜
２０％の範囲である。
が何れの試験区においても、ゲル濃度を上げていくと菌
数が減少していくと共に、活性炭濃度が高い方が菌数が
高くなる。そして、ゲル濃度が２０％を超えると、菌数
が急激に低下すると共に、活性炭の添加効果も小さくな
る。例えば、菌数の高い活性炭濃度５．０％であって
も、ゲル濃度が２８％程度に上昇すると、菌数の低い活
性炭なしにおけるゲル濃度２０％と同程度の菌数とな
り、活性炭を入れる意味がなくなる。これは、ゲル濃度
の上昇により、重合反応による微生物への悪影響が大き
くなったためと考えられる。一方、ゲル濃度が７．５％
を下回ると、強度が顕著に小さくなり固定化微生物担体
としての実用に耐えられなくなる。このことから、本発
明の固定化微生物担体の製造方法におけるゲル濃度の好
適な範囲としては、固定化微生物担体に対して７．５〜
２０％の範囲である。
【００２７】尚、ゲル化材料としてポリエチレングリコ
ール系の高分子ポリマーの例で説明したが、ポリアクリ
ルアミド系、ポリビニルアルコール系の場合も同様の結
果であった。その中でも特に、強度があり、微生物や活
性炭を固定化する効果の大きかったゲル化材料は、ポリ
エチレングリコール系であった。その基本的な構造を図
５に示すが、主鎖（ポリエチレングリコール）の末端の
少なくとも一方に、結合基を有し、その結合基がアクリ
レート基、メタアクリレート基であるものが良い結果で
あった。これは、活性炭と微生物とを混合した後、ゲル
化材料を混合し、重合反応を起こさせるわけであるが、
上記のような結合基をもつゲル化材料は、活性炭により
生じる重合阻害の程度が、強度を低下させるほどではな
く、且つ微生物の失活や死滅を引き起こさないような十
分な重合環境を形成するためと推察される。
ール系の高分子ポリマーの例で説明したが、ポリアクリ
ルアミド系、ポリビニルアルコール系の場合も同様の結
果であった。その中でも特に、強度があり、微生物や活
性炭を固定化する効果の大きかったゲル化材料は、ポリ
エチレングリコール系であった。その基本的な構造を図
５に示すが、主鎖（ポリエチレングリコール）の末端の
少なくとも一方に、結合基を有し、その結合基がアクリ
レート基、メタアクリレート基であるものが良い結果で
あった。これは、活性炭と微生物とを混合した後、ゲル
化材料を混合し、重合反応を起こさせるわけであるが、
上記のような結合基をもつゲル化材料は、活性炭により
生じる重合阻害の程度が、強度を低下させるほどではな
く、且つ微生物の失活や死滅を引き起こさないような十
分な重合環境を形成するためと推察される。
【００２８】以上のことから、微生物と粉末活性炭とを
混合した後で、ゲル化材料を混合してゲル化させる操作
手順に加え、粉末活性炭濃度を固定化微生物担体に対し
て０．５〜５％の範囲にし、ゲル濃度を固定化微生物担
体に対して７．５〜２０％の範囲にすることにより、菌
数を高濃度に保持でき、且つ実用に耐えうる十分な強度
を有する固定化微生物担体を得ることができる。
混合した後で、ゲル化材料を混合してゲル化させる操作
手順に加え、粉末活性炭濃度を固定化微生物担体に対し
て０．５〜５％の範囲にし、ゲル濃度を固定化微生物担
体に対して７．５〜２０％の範囲にすることにより、菌
数を高濃度に保持でき、且つ実用に耐えうる十分な強度
を有する固定化微生物担体を得ることができる。
【００２９】
【実施例】（実施例１）本発明の製造方法で製造した固
定化微生物担体（本発明）と、従来の製造方法で製造し
た固定化微生物担体（従来法）とについて、製造された
固定化微生物担体内の菌数を比較した。 試験に供した細菌 本発明、従来法ともに下水処理場から採取した活性汚泥
を使用した。活性汚泥に含有される微生物の菌数は、硝
化細菌が２×１０8 cells/mL、一般細菌が１×１０9 ce
lls/mLであった。 包括固定化条件 本発明は、先ず活性汚泥５０ｇと粉末活性炭１ｇとを混
合した後、ポリエチレングリコールジメタアクリレート
１０ｇと水２９ｇと反応調整剤としての希硫酸５ｇとを
混合し、重合開始剤である過硫酸カリウム溶液５ｇを添
加して重合反応を起させてゲル化材料をゲル化した。こ
れにより本発明の固定化微生物担体を製造した。
定化微生物担体（本発明）と、従来の製造方法で製造し
た固定化微生物担体（従来法）とについて、製造された
固定化微生物担体内の菌数を比較した。 試験に供した細菌 本発明、従来法ともに下水処理場から採取した活性汚泥
を使用した。活性汚泥に含有される微生物の菌数は、硝
化細菌が２×１０8 cells/mL、一般細菌が１×１０9 ce
lls/mLであった。 包括固定化条件 本発明は、先ず活性汚泥５０ｇと粉末活性炭１ｇとを混
合した後、ポリエチレングリコールジメタアクリレート
１０ｇと水２９ｇと反応調整剤としての希硫酸５ｇとを
混合し、重合開始剤である過硫酸カリウム溶液５ｇを添
加して重合反応を起させてゲル化材料をゲル化した。こ
れにより本発明の固定化微生物担体を製造した。
【００３０】従来法は、活性汚泥５０ｇとポリエチレン
グリコールジメタアクリレート１０ｇと水３０ｇと反応
調整剤としての希硫酸５ｇとを混合し、重合開始剤であ
る過硫酸カリウム溶液５ｇを添加して重合反応を起させ
てゲル化材料をゲル化した。これにより、従来法の固定
化微生物担体を製造した。
グリコールジメタアクリレート１０ｇと水３０ｇと反応
調整剤としての希硫酸５ｇとを混合し、重合開始剤であ
る過硫酸カリウム溶液５ｇを添加して重合反応を起させ
てゲル化材料をゲル化した。これにより、従来法の固定
化微生物担体を製造した。
【００３１】その結果、図６に示すように、本発明の製
造方法によって得られた固定化微生物担体の硝化細菌数
は４．５×１０7 （cells/g-pellet) であるのに対し、
従来法で得られた固定化微生物担体の硝化細菌数は３×
１０6 （cells/g-pellet) であった。また、本発明の製
造方法によって得られた固定化微生物担体の一般細菌数
は８．５×１０7 （cells/g-pellet) であるのに対し、
従来法で得られた固定化微生物担体の一般細菌数は１．
５×１０7 （cells/g-pellet) であった。この結果から
分かるように、特に硝化細菌は重合反応等のゲル化処理
の工程において失活し易い菌であるが、本発明の製造方
法を行うことにより、従来法に比べて失活の度合いを１
オーダ以上小さくすることができた。同様に、一般細菌
についても本発明の製造方法を行うことにより従来法に
比べて失活の度合いを低減することができた。 （実施例２）実施例１で製造した本発明の固定化微生物
担体と従来法による固定化微生物担体と使用して、排水
中のアンモニア性窒素除去試験を行い、固定化微生物担
体の性能比較を行った。 試験に供した排水 無機合成排水（アンモニア性窒素４０ｍｇ／Ｌ） 処理方法 本発明の固定化微生物担体が１０％の充填率になるよう
に充填した曝気槽と、従来法の固定化微生物担体が１０
％の充填率になるように充填した曝気槽とを並べ、上記
の無機合成排水をそれぞれの曝気槽に流入させて固定化
微生物担体と接触させた。無機合成排水の水温は２０℃
で行い曝気槽での滞留時間を４時間とした。
造方法によって得られた固定化微生物担体の硝化細菌数
は４．５×１０7 （cells/g-pellet) であるのに対し、
従来法で得られた固定化微生物担体の硝化細菌数は３×
１０6 （cells/g-pellet) であった。また、本発明の製
造方法によって得られた固定化微生物担体の一般細菌数
は８．５×１０7 （cells/g-pellet) であるのに対し、
従来法で得られた固定化微生物担体の一般細菌数は１．
５×１０7 （cells/g-pellet) であった。この結果から
分かるように、特に硝化細菌は重合反応等のゲル化処理
の工程において失活し易い菌であるが、本発明の製造方
法を行うことにより、従来法に比べて失活の度合いを１
オーダ以上小さくすることができた。同様に、一般細菌
についても本発明の製造方法を行うことにより従来法に
比べて失活の度合いを低減することができた。 （実施例２）実施例１で製造した本発明の固定化微生物
担体と従来法による固定化微生物担体と使用して、排水
中のアンモニア性窒素除去試験を行い、固定化微生物担
体の性能比較を行った。 試験に供した排水 無機合成排水（アンモニア性窒素４０ｍｇ／Ｌ） 処理方法 本発明の固定化微生物担体が１０％の充填率になるよう
に充填した曝気槽と、従来法の固定化微生物担体が１０
％の充填率になるように充填した曝気槽とを並べ、上記
の無機合成排水をそれぞれの曝気槽に流入させて固定化
微生物担体と接触させた。無機合成排水の水温は２０℃
で行い曝気槽での滞留時間を４時間とした。
【００３２】その結果、図７に示すように、従来法の固
定化微生物担体を使用した場合には、硝化反応が十分に
行えるまでの馴養期間に２週間要していたものが、本発
明の固定化微生物担体を使用することにより１週間に短
縮することができた。このように本発明の固定化微生物
担体の馴養期間が従来法の固定化微生物担体の半分にな
った理由としては、本発明の製造方法では製造の際の微
生物の失活や死滅を低減できるので、製造時点で既に硝
化細菌の菌数が多く保持している。これにより、図７か
ら分かるように運転開始直後からアンモニア性窒素の除
去性能が従来法の固定化微生物担体よりも良くなる。こ
の結果、増殖期間が短時間で済むことから短時間で十分
な硝化活性をもつことができたものと考えられる。
定化微生物担体を使用した場合には、硝化反応が十分に
行えるまでの馴養期間に２週間要していたものが、本発
明の固定化微生物担体を使用することにより１週間に短
縮することができた。このように本発明の固定化微生物
担体の馴養期間が従来法の固定化微生物担体の半分にな
った理由としては、本発明の製造方法では製造の際の微
生物の失活や死滅を低減できるので、製造時点で既に硝
化細菌の菌数が多く保持している。これにより、図７か
ら分かるように運転開始直後からアンモニア性窒素の除
去性能が従来法の固定化微生物担体よりも良くなる。こ
の結果、増殖期間が短時間で済むことから短時間で十分
な硝化活性をもつことができたものと考えられる。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る固定
化微生物担体及びその製造方法によれば、ゲル化処理の
工程において、微生物の失活や死滅を顕著に低減できる
と共に、実用に十分に耐えうる強度をもった固定化微生
物担体を得ることができる。
化微生物担体及びその製造方法によれば、ゲル化処理の
工程において、微生物の失活や死滅を顕著に低減できる
と共に、実用に十分に耐えうる強度をもった固定化微生
物担体を得ることができる。
【図１】本発明の固定化微生物担体の製造方法の操作手
順を説明する説明図
順を説明する説明図
【図２】活性炭の濃度と製造された固定化微生物担体に
保持される菌数との関係を示すグラフ
保持される菌数との関係を示すグラフ
【図３】活性炭の濃度と製造された固定化微生物担体の
強度との関係を示すグラフ
強度との関係を示すグラフ
【図４】ゲル濃度と製造された固定化微生物担体に保持
される菌数との関係を示すグラフ
される菌数との関係を示すグラフ
【図５】ゲル化材料の結合基を説明する説明図
【図６】本発明の固定化微生物担体と従来法の固定化微
生物担体との菌数を比較したグラフ
生物担体との菌数を比較したグラフ
【図７】本発明の固定化微生物担体と従来法の固定化微
生物担体との排水試験結果を示すグラフ
生物担体との排水試験結果を示すグラフ
Claims (3)
- 【請求項１】微生物と粉末活性炭とを混合した後で、ゲ
ル化材料を混合してゲル化させることにより固定化微生
物担体を製造すると共に、前記粉末活性炭の濃度は前記
固定化微生物担体に対して０．５〜５％の範囲であり、
前記ゲル化材料の濃度は前記固定化微生物担体に対して
７．５〜２０％の範囲であることを特徴とする固定化微
生物担体の製造方法。 - 【請求項２】前記ゲル化材料は、高分子モノマー、プレ
ポリマー、オリゴマーの何れか１つであり、その分子構
造の末端の少なくとも一方に結合基を有し、その結合基
がアクリレート基、メタアクリレート基の何れかである
ことを特徴とする請求項１の固定化微生物担体の製造方
法。 - 【請求項３】請求項１又は２の何れか１に記載の固定化
微生物担体の製造方法によって製造されたことを特徴と
する固定化微生物担体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002039947A JP2003235554A (ja) | 2002-02-18 | 2002-02-18 | 固定化微生物担体及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002039947A JP2003235554A (ja) | 2002-02-18 | 2002-02-18 | 固定化微生物担体及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003235554A true JP2003235554A (ja) | 2003-08-26 |
Family
ID=27780826
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002039947A Pending JP2003235554A (ja) | 2002-02-18 | 2002-02-18 | 固定化微生物担体及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003235554A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005144283A (ja) * | 2003-11-13 | 2005-06-09 | Hitachi Plant Eng & Constr Co Ltd | 亜硝酸型硝化担体の製造方法 |
| EP1780271A1 (en) * | 2005-11-01 | 2007-05-02 | Hitachi Plant Technologies, Ltd. | Entrapping immobilization pellets of anaerobic ammonium oxidizing bacteria and process for producing the same |
| JP2007268368A (ja) * | 2006-03-30 | 2007-10-18 | Hitachi Plant Technologies Ltd | 包括固定化担体及びそれを用いた廃水処理装置 |
| WO2011117864A3 (en) * | 2010-03-25 | 2012-04-05 | Agrobics Ltd. | Compositions of matter and uses thereof in the treatment of waste materials |
| CN102874922A (zh) * | 2011-07-13 | 2013-01-16 | 苏州康瑞环境科技有限公司 | 一种悬浮型生物活性炭颗粒载体及其的制备方法 |
| WO2016067970A1 (ja) * | 2014-10-28 | 2016-05-06 | 学校法人 東洋大学 | 包括固定化担体及びそれを用いた廃水処理装置 |
| JP2017047400A (ja) * | 2015-09-04 | 2017-03-09 | 浅野テクノロジー株式会社 | 活性炭含有粒状ゲル担体及びその製造方法 |
| KR101732869B1 (ko) | 2017-02-06 | 2017-05-08 | 김덕신 | 고정 왕복식 슬러지 및 스컴 일체형 수집장치 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5215885A (en) * | 1975-07-23 | 1977-02-05 | Japan Atom Energy Res Inst | Process for immobilizing enzymes or microbial cells |
| JPS61242692A (ja) * | 1985-04-18 | 1986-10-28 | Ebara Infilco Co Ltd | 生物学的水処理方法 |
| JPS61242691A (ja) * | 1985-04-18 | 1986-10-28 | Ebara Infilco Co Ltd | 液状物の微生物学的処理方法 |
| JPH02280893A (ja) * | 1989-04-20 | 1990-11-16 | Meidensha Corp | 硝化菌固定化方法及び浄水処理方法 |
-
2002
- 2002-02-18 JP JP2002039947A patent/JP2003235554A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5215885A (en) * | 1975-07-23 | 1977-02-05 | Japan Atom Energy Res Inst | Process for immobilizing enzymes or microbial cells |
| JPS61242692A (ja) * | 1985-04-18 | 1986-10-28 | Ebara Infilco Co Ltd | 生物学的水処理方法 |
| JPS61242691A (ja) * | 1985-04-18 | 1986-10-28 | Ebara Infilco Co Ltd | 液状物の微生物学的処理方法 |
| JPH02280893A (ja) * | 1989-04-20 | 1990-11-16 | Meidensha Corp | 硝化菌固定化方法及び浄水処理方法 |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005144283A (ja) * | 2003-11-13 | 2005-06-09 | Hitachi Plant Eng & Constr Co Ltd | 亜硝酸型硝化担体の製造方法 |
| EP1780271A1 (en) * | 2005-11-01 | 2007-05-02 | Hitachi Plant Technologies, Ltd. | Entrapping immobilization pellets of anaerobic ammonium oxidizing bacteria and process for producing the same |
| JP2007125460A (ja) * | 2005-11-01 | 2007-05-24 | Hitachi Plant Technologies Ltd | 包括固定化担体及びその製造方法 |
| JP2007268368A (ja) * | 2006-03-30 | 2007-10-18 | Hitachi Plant Technologies Ltd | 包括固定化担体及びそれを用いた廃水処理装置 |
| WO2011117864A3 (en) * | 2010-03-25 | 2012-04-05 | Agrobics Ltd. | Compositions of matter and uses thereof in the treatment of waste materials |
| US9452458B2 (en) | 2010-03-25 | 2016-09-27 | AgROBICS, LTD. | Compositions of matter and uses thereof in the treatment of waste materials |
| CN102874922A (zh) * | 2011-07-13 | 2013-01-16 | 苏州康瑞环境科技有限公司 | 一种悬浮型生物活性炭颗粒载体及其的制备方法 |
| WO2016067970A1 (ja) * | 2014-10-28 | 2016-05-06 | 学校法人 東洋大学 | 包括固定化担体及びそれを用いた廃水処理装置 |
| JP2016083628A (ja) * | 2014-10-28 | 2016-05-19 | 学校法人 東洋大学 | 包括固定化担体及びそれを用いた廃水処理装置 |
| JP2017047400A (ja) * | 2015-09-04 | 2017-03-09 | 浅野テクノロジー株式会社 | 活性炭含有粒状ゲル担体及びその製造方法 |
| KR101732869B1 (ko) | 2017-02-06 | 2017-05-08 | 김덕신 | 고정 왕복식 슬러지 및 스컴 일체형 수집장치 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Bae et al. | Core-shell structured poly (vinyl alcohol)/sodium alginate bead for single-stage autotrophic nitrogen removal | |
| JP2007125460A (ja) | 包括固定化担体及びその製造方法 | |
| JP5046183B2 (ja) | １，４−ジオキサン分解菌の培養及び馴養方法、１，４−ジオキサン分解菌固定化担体の製造方法、廃水処理方法及び装置 | |
| KR101344801B1 (ko) | 포괄고정화 담체 및 그 제조 방법, 및 그것을 사용한 폐수처리방법 및 장치 | |
| Zhu et al. | Nitrogen removal performance of anaerobic ammonia oxidation co-culture immobilized in different gel carriers | |
| JP2003211177A (ja) | 亜硝酸型硝化担体及びその製造方法並びにそれを用いた窒素除去方法及び装置 | |
| JP2008068233A (ja) | 窒素除去方法及び窒素除去装置 | |
| JP2003235554A (ja) | 固定化微生物担体及びその製造方法 | |
| JP4210947B2 (ja) | 包括固定化担体の保管方法及び製造方法 | |
| Li et al. | Characterization of Microcystis Aeruginosa immobilized in complex of PVA and sodium alginate and its application on phosphorous removal in wastewater | |
| JP2007300931A (ja) | 加熱担体及びその製造方法、並びに加熱担体を用いた環境浄化方法 | |
| Gutenberger et al. | Polyethylene glycol as a robust, biocompatible encapsulant for two-stage treatment of food and beverage wastewater | |
| JP2003000238A (ja) | Ｐｖａ包括固定化微生物担体及びその製造方法並びにその担体を用いた環境浄化方法 | |
| JP3203026B2 (ja) | 生体触媒固定化ゲル | |
| JP2007268368A (ja) | 包括固定化担体及びそれを用いた廃水処理装置 | |
| JP4006750B2 (ja) | 固定化微生物担体及びそれを用いた環境浄化方法 | |
| JP7465545B2 (ja) | 亜硝酸菌固定化高分子ゲル、亜硝酸菌固定化高分子ゲルの製造方法及び水処理方法 | |
| JP4131315B2 (ja) | 包括固定化微生物担体及びその製造方法 | |
| CN103011417A (zh) | 低温高效氨氮污水处理方法 | |
| CN113800651A (zh) | 一种通过厌氧氨氧化微生物的固定实现厌氧氨氧化反应器快速启动的方法 | |
| Dong et al. | Synthesis and application of polyurethane Hydrogel carrier on nitrobacteria immobilization | |
| Dong et al. | Immobilization of nitrifying bacteria in waterborne polyurethane hydrogel for removal of ammonium nitrogen from wastewater | |
| KR100403285B1 (ko) | 고정화 탈질균군을 이용한 해수탈질방법 | |
| CN1088756C (zh) | 微生物固定化担体的制备方法及应用 | |
| Horan et al. | Production and characterization of immobilized-biomass carriers, using polyacrylamide |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040312 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060501 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070130 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070327 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070424 |