JP2008023488A - 微生物への電子供与体供給方法及びその装置並びにそれを利用したバイオリアクター - Google Patents
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Abstract
【解決手段】非多孔性膜2を少なくとも一部に備える密封構造の容器4の中に、微生物のエネルギー源となる電子供与体として機能する揮発性有機物3と共に揮発性有機物3を浸透させ得る液体浸透部材13を収容し、液体浸透部材13の全面に浸透している揮発性有機物13を非多孔性膜2の隅々まで供給し、揮発性有機物3を容器4の非多孔性膜2の部分から非多孔性膜2の分子透過性能に支配される速度で容器4の周辺の微生物に供給する。
【選択図】図6
Description
Nitrosomonas europaea IFO-14298、
Nitrosomonas europaea、 N.marina*、
Nitrosococcus oceanus*、 N.mobilis、
Nitrosospira briensis、
Nitroso lobus multiformis、
Nitrosovibrio tenuis、
脱窒菌としては、
Paracoccus denitrificans JCM-6892、
Paracoccus denitrificans、
Alcaligenes eutrophus、 A. faecalis、
Alcaligenes sp.Ab-A-1、 Ab-A-2、 G-A-2-1(FERM P-13862、 P-13860、P-13861)*
Pseudomonas denitrificans、
などを挙げることができる。
Nitrobacter winogradskyi N. hamburgensis
Nitrospina gracilis*
Nitrococcus mobilis*
Nitrospira marina*
などを挙げることができる。
ポリエチレン膜を用いて袋を形成し、その中にメタノール、エタノールを密封した場合の有機物の透過量を測定して、本発明の電子供与体供給装置の有効性について確認した。
厚さ0.05mm、0.1mm、0.3mm、0.5mmのポリエチレン膜(商品名:ミポロンフィルム、ミツワ(株)製)中にメタノール(和光純薬工業製、99.8%)、エタノール(和光純薬工業製、99.5%)を密封して袋状とし、これを水中に浸漬し、経過日数に対して分子透過量をTOC濃度を測定することによりメタノールおよびエタノールの透過量を評価した。TOC濃度は燃焼−赤外線式全有機炭素分析計(TOC−650、東レエンジニアリング製)により測定した。この結果を図15の(A)並びに(B)に示す。図中において、Bはバックグラウンド、MeOHはメタノール、EtOHはエタノール、0.05、0.1、0.3、0.5等の数値はポリエチレン膜厚(単位;mm)を表している。この実験から、メタノール、エタノール共に、ポリエチレン膜厚が薄くなるにつれて、TOC濃度も増加していくことから、ポリエチレン膜の膜厚により、電子供与体供給量の制御が可能であることが確認された。したがって、この原理を利用することにより、メタノールやエタノールなどの揮発性有機物を濾紙等の液体浸透部材に浸透させてからポリエチレン膜などの非多孔性膜に密封して用いることで、非多孔性膜の全面から均一且つ緩やかに徐放することが可能である。
実施例1で用いたエタノールを密封するポリエチレンの袋とを使って、バイオリアクターの機能を確認した。
アンモニア酸化菌としてNitrosomonas europaea IFO-14298、脱窒菌としてParacoccus denitrificans JCM-6892を用いた。培養には、Nitrosomonas europaeaはIFO Medium List No.240、Paracoccus denitrificansは JCM Medium List No.22(Nutrient agar No.2)を基本とした液体培地を用いた。培地の組成を表1に示す。IFO培地No.240にPhenol RedをpH指示薬として添加し、pHはCaCO3の代わりにNa2CO3を適宜添加することにより調整した。また、JCM培地No.22からは寒天を除き、液体培地として用いた。それぞれ30℃で振とう(110rpm)培養後、遠心分離により集菌し、リン酸緩衝液(9g/l Na2HPO4・12H2O、1.5g/l KH2PO4、pH=7.5)により3回洗浄した。洗浄菌体は、N.europaeaは8mg dry wt./ml、P.denitrificansは33mg dry wt./mlになるようそれぞれリン酸緩衝液に懸濁した。
光硬化性樹脂PVA−SbQ(SPP−H−13、東洋合成工業製)9mlに対し、前述のN.europaeaの菌懸濁液1ml、P.denitrificansの菌懸濁液2mlを混合し、固定化した。菌体と樹脂の混合液は直接不織布に塗布し、メタルハロゲンランプ下で1時間照射することにより不織布の片面にシート状に固定化担体(縦50mm、横50mm、厚さ20mm)を成形した。
固定化担体を用いたバイオリアクターにポリエチレン膜でエタノールを密封した電子供与体供給装置を用いたときの性能評価を行った。
上記実施例で作製した、Nitrosomonas europaea IFO-14298とParacoccus denitrificans JCM-6892を同時に包埋した担体を不織布の片面にシート状に成形したものを、不織布を外側になるようにし、且つ、担体に電子供与体供給制御装置用ポケットを設けるようにして、その中に厚さ0.05mmおよび0.3mmのポリエチレン膜にてエタノールを密封した袋状の電子供与体供給制御装置を入れて、アンモニア排水処理能力を評価した。
培地溶液中のアンモニア、亜硝酸濃度は、それぞれインドフェノール青吸光光度法、ナフチルアミン吸光光度法により測定した。
図16にバイオリアクターの性能評価結果を示す。Cは電子供与体を供給していないバイオリアクターで、EtOH−0.05はポリエチレン膜厚0.05mmでエタノールを密封した電子供与体供給装置を用いたバイオリアクター、EtOH−0.3はポリエチレン膜厚0.3mmでエタノールを密封した電子供与体供給装置を用いたバイオリアクターの結果である。C、EtOH−0.05、EtOH−0.3共に、4日目にはアンモニア濃度は0になったが、亜硝酸濃度に関しては、Cの場合は7日目まで上昇し続け、EtOH−0.3では2日目までは上昇したが、それ以降は減少し、7日目には検出されなかった、また、EtOH−0.05は1日目から亜硝酸は検出されなかった。従って、ポリエチレン膜を介してエタノールがバイオリアクターに供給されていることが確認され、ポリエチレン膜厚が薄い方がエタノールを供給しやすいことが確認された。以上の結果から、本発明のように、エタノール等の揮発性有機物を液体浸透部材に浸透させてからポリエチレン膜等で密封した場合にも、微生物(脱窒菌)に電子供与体として揮発性有機物を与えてアンモニアや亜硝酸イオンを無害な窒素ガスに変換することが可能である。
2 非多孔性膜
3 揮発性有機物
4 容器
4a 容器下部
4b 容器上部
5 供給口
6 揮発性有機物貯留タンク
7 供給ノズル
8 チューブ
9 バイオリアクター
10 不織布
11 担体
12 電子供与体供給装置用ポケット
13 液体浸透部材
14 鞘体
16 保護材
17 担体
20 ガス状アンモニア除去装置
21 散水ポンプ
25 水
27 ガス導入部
28 微生物処理領域
Claims (28)
- 微生物へのエネルギー源となる電子供与体として機能する揮発性有機物と、前記揮発性有機物を浸透させ得る液体浸透部材と、非多孔性膜を少なくとも一部に備える密封構造の容器とを含み、前記容器内に前記揮発性有機物と共に前記液体浸透部材を収容し、前記揮発性有機物を前記容器の前記非多孔性膜部分から前記非多孔性膜の分子透過性能に支配される速度で前記容器周辺の微生物に供給するものである微生物への電子供与体供給装置。
- 微生物へのエネルギー源となる電子供与体として機能する揮発性有機物を浸透させ得る液体浸透部材と、非多孔性膜を一部に備える密封構造の容器と、前記容器に設けられた前記揮発性有機物を補充し得る供給口とを含み、前記供給口から前記揮発性有機物を補充して前記液体浸透部材に前記揮発性有機物を浸透させ、前記揮発性有機物を前記容器の前記非多孔性膜部分から前記非多孔性膜の分子透過性能に支配される速度で前記容器周辺の微生物に供給するものである微生物への電子供与体供給装置。
- 前記容器を二領域に区画すると共に前記二領域に跨って前記液体浸透部材を配置することにより前記二領域を連通し、前記二領域のうちの一方の領域に前記揮発性有機物を貯留するものである請求項1または2に記載の微生物への電子供与体供給装置。
- 前記容器の形状が袋状である請求項1または2に記載の微生物への電子供与体供給装置。
- 前記供給口には、揮発性有機物貯留タンクと連通し必要に応じて揮発性有機物を補充可能とする供給ノズルが装着されている請求項2〜4のいずれかに記載の微生物への電子供与体供給装置。
- 揮発性有機物を浸透させ得る液体浸透部材と、非多孔性膜とを含み、前記液体浸透部材が前記非多孔性膜で挟持されている積層体が形成されていると共に、前記積層体の周縁部がヒートシールされて前記液体浸透部材の毛管構造が閉塞されている微生物への電子供与体供給装置。
- 前記揮発性有機物が廃アルコールである請求項1〜6のいずれかに記載の微生物への電子供与体供給装置。
- 前記非多孔性膜はポリエチレン膜またはポリプロピレン膜である請求項1〜7のいずれかに記載の微生物への電子供与体供給装置。
- 前記非多孔性膜の表面には、前記非多孔性膜を保護する保護材が備えられている請求項1〜8のいずれかに記載の微生物への電子供与体供給装置。
- 前記非多孔性膜の表面には、微生物を担持し得る担体が備えられている請求項1〜8のいずれかに記載の微生物への電子供与体供給装置。
- 前記非多孔性膜の表面には、微生物を担持し得る担体が備えられ、前記担体の表面には前記非多孔性膜を保護する保護材が備えられている請求項1〜8のいずれかに記載の微生物への電子供与体供給装置。
- 前記担体は吸水性ポリマーである請求項10または11に記載の微生物への電子供与体供給装置。
- 揮発性有機物を浸透させ得る液体浸透部材を非多孔性膜で挟持して積層体を形成する工程と、前記積層体の周縁部をヒートシールして前記液体浸透部材の毛管構造を閉塞させる工程とを含む微生物への電子供与体供給装置の製造方法。
- 揮発性有機物を浸透させ得る液体浸透部材を非多孔性膜で挟持して積層体を形成する工程と、微生物を担持させ得る担体及び前記積層体を外部衝撃から保護する保護材のいずれか一方もしくは双方を前記積層体の表面に備える工程と、前記積層体の周縁部をヒートシールして前記液体浸透部材の毛管構造を閉塞させる工程とを含む微生物への電子供与体供給装置の製造方法。
- 非多孔性膜を少なくとも一部に備える密封構造の容器中に、微生物のエネルギー源となる電子供与体として機能する揮発性有機物と共に前記揮発性有機物を浸透させ得る液体浸透部材を収容し、前記液体浸透部材の全面に浸透している前記揮発性有機物を前記非多孔性膜の隅々まで供給して、前記揮発性有機物を前記容器の前記非多孔性膜部分から前記非多孔性膜の分子透過性能に支配される速度で前記容器周辺の微生物に供給することを特徴とする微生物への電子供与体供給方法。
- 非多孔性膜を少なくとも一部に備える密封構造の容器中に、微生物のエネルギー源となる電子供与体として機能する揮発性有機物を浸透させ得る液体浸透部材を収容すると共に前記揮発性有機物を補充し得る供給口を前記容器に設けて、前記供給口から前記揮発性有機物を補充することにより前記液体浸透部材に前記揮発性有機物を浸透させ、前記液体浸透部材の全面に浸透している前記揮発性有機物を前記非多孔性膜の隅々まで供給して、前記揮発性有機物を前記容器の前記非多孔性膜部分から前記非多孔性膜の分子透過性能に支配される速度で前記容器周辺の微生物に供給することを特徴とする微生物への電子供与体供給方法。
- 前記容器の下部に押圧力を掛けると共に前記押圧力が掛けられていない前記容器の上部に前記揮発性有機物を貯留し、前記液体浸透部材は前記容器の前記下部と前記上部に跨って配置されて、貯留している前記揮発性有機物が前記液体浸透部材の全面に浸透して供給される請求項15または16に記載の微生物への電子供与体供給方法。
- 目的とする成分の除去に有効な微生物を固定した担体が、請求項1〜9のいずれかに記載の微生物への電子供与体供給装置の非多孔性膜部分の周りに配置されているバイオリアクター。
- 前記担体が、前記非多孔性膜部分に当てられて貼着されている請求項18に記載のバイオリアクター。
- 前記担体を袋形状とし、その内側の空間に請求項1〜9のいずれかに記載の微生物への電子供与体供給装置を収容したものである請求項18に記載のバイオリアクター。
- 前記担体は吸水性ポリマーである請求項18に記載のバイオリアクター。
- 請求項1〜9のいずれかに記載の微生物への電子供与体供給装置の前記非多孔性膜の表面に微生物を直接担持させてなるバイオリアクター。
- 被処理液中の目的とする成分の除去に有効な微生物と前記微生物が産生する物質を酸化または還元する微生物とをそれぞれ1種または2種以上固定化した担体の一方の面に被処理液を接触させ他面に請求項1〜9のいずれかに記載の微生物への電子供与体供給装置を接触させたものである請求項18に記載のバイオリアクター。
- 前記被処理液中の目的とする成分の除去に有効な微生物としてはアンモニア酸化菌、前記微生物が産生する物質を還元する微生物としては脱窒菌を用いる請求項23に記載のバイオリアクター。
- ガス状アンモニアと水とを接触させて前記ガス状アンモニアを前記水に溶解させる第一の工程と、前記ガス状アンモニアと接触させた前記水をアンモニア酸化菌またはアンモニア酸化菌と亜硝酸酸化菌及び脱窒菌が存在している微生物領域に接触させる第二の工程とを含み、前記微生物領域に請求項1〜9のいずれかに記載の電子供与体供給装置を配置して、前記揮発性有機物を前記電子供与体供給装置の前記容器の前記非多孔性膜部分から前記非多孔性膜の分子透過性能に支配される速度で前記容器周辺の脱窒菌に供給し、前記アンモニア酸化菌により生成された亜硝酸イオンまたは前記アンモニア酸化菌により生成された亜硝酸イオンと前記亜硝酸酸化菌により生成された硝酸イオンが窒素ガスに還元されるガス状アンモニアの除去方法。
- ガス状アンモニアと水とを接触させ、前記ガス状アンモニアを前記水に溶解させてアンモニア含有水を得る第一の工程と、前記アンモニア含有水を請求項24に記載のバイオリアクター接触させる第二の工程とを含むガス状アンモニアの除去方法。
- ガス状アンモニアを導入するガス導入部と、前記ガス導入部から導入された前記ガス状アンモニアに水を接触させてアンモニア含有水を得る散水手段と、前記アンモニア含有水を接触させて前記アンモニア含有水に含まれているアンモニウムイオンを分解処理する微生物処理領域とを備え、前記微生物処理槽にはアンモニア酸化菌またはアンモニア酸化菌と亜硝酸酸化菌及び脱窒菌を存在させると共に請求項1〜9のいずれかに記載の電子供与体供給装置を配置しているものであるガス状アンモニアの除去装置。
- ガス状アンモニアを導入するガス導入部と、前記ガス導入部から導入された前記ガス状アンモニアに水を接触させてアンモニア含有水を得る散水手段と、前記アンモニア含有水を接触させて前記アンモニア含有水に含まれているアンモニウムイオンを分解処理する請求項24に記載のバイオリアクターとを含むものであるガス状アンモニアの除去装置。
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