JP2631957B2 - 微生物固定電極 - Google Patents
微生物固定電極Info
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- 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
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は例えば地下水、産業排水
及び家庭排水等の生物学的電気化学的処理による浄化に
際して好適に使用し得る生体触媒固定電極に関する。
及び家庭排水等の生物学的電気化学的処理による浄化に
際して好適に使用し得る生体触媒固定電極に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の生体触媒固定電極は、棒状あるい
は板状の炭素、金属等の導電性の固体表面に生体触媒が
固定されている。
は板状の炭素、金属等の導電性の固体表面に生体触媒が
固定されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記従来の電極は次に
例示するような問題点がある。即ち、実際に水処理を行
うため流動する被処理水に浸漬すると、流体のせん断力
により、生体触媒が剥離することがある。又固定化層内
の基質の拡散現象による制約により生体触媒の固定化量
が抑制される。更に水処理槽における排水の処理量を増
大させるために、槽内の電極量を多くすると、処理槽の
有効容積が減少し、反応器単位体積当りの反応速度の減
少により反応器容積効率は低下する。又、生体触媒固定
化層が薄いため、生体触媒による酸化、還元を同一電
極、あるいは同一反応器で同時に進行させることはでき
ず酸化、還元を別の槽で行う必要があるため、反応器効
率は低い。
例示するような問題点がある。即ち、実際に水処理を行
うため流動する被処理水に浸漬すると、流体のせん断力
により、生体触媒が剥離することがある。又固定化層内
の基質の拡散現象による制約により生体触媒の固定化量
が抑制される。更に水処理槽における排水の処理量を増
大させるために、槽内の電極量を多くすると、処理槽の
有効容積が減少し、反応器単位体積当りの反応速度の減
少により反応器容積効率は低下する。又、生体触媒固定
化層が薄いため、生体触媒による酸化、還元を同一電
極、あるいは同一反応器で同時に進行させることはでき
ず酸化、還元を別の槽で行う必要があるため、反応器効
率は低い。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明者らは前述の問題
点を解消した新規な生体触媒固定電極を開発する目的で
研究の結果、例えば複数の粒状生体触媒固定導電物質を
多孔性容器に収容することにより、前記目的を達するこ
とを知り、本発明を完成した。即ち本発明の電極は、多
孔物質製容器、同容器に取付けられた導電体、及び複数
の生体触媒固定導電性固体よりなるものである。そし
て、固定導電用触媒は通常多孔物質製容器に収容される
が、多孔物質製容器の外側にそれを含む容器を設け、両
容器内に収容してもよい。
点を解消した新規な生体触媒固定電極を開発する目的で
研究の結果、例えば複数の粒状生体触媒固定導電物質を
多孔性容器に収容することにより、前記目的を達するこ
とを知り、本発明を完成した。即ち本発明の電極は、多
孔物質製容器、同容器に取付けられた導電体、及び複数
の生体触媒固定導電性固体よりなるものである。そし
て、固定導電用触媒は通常多孔物質製容器に収容される
が、多孔物質製容器の外側にそれを含む容器を設け、両
容器内に収容してもよい。
【０００５】次に本発明の電極について更に詳しく説明
する。本発明においては生体触媒を固定すべき複数の固
体について説明する。この固体は導電性物質である必要
が、通常電極として使用し得るもの、例えば炭素質材、
金属、ステンレス等が用いられる。そして特に実用的な
見地よりは炭素質材が好ましい。その理由は炭素質は生
物との親和性がよく多孔性であり生体触媒の固定が特に
容易で且つ、例えば陽極とした場合、酸素、ＣＯ2 の生
成があり、ＣＯ2 はＣＯ2 →ＨＣＯ3 -Ｈ+ と解離するか
らである。又固体は粒状が好ましいが、その大きさは適
宜のものが用いられる。そして実用的には概ね１ｍｍ〜
１００ｍｍの範囲のものが用いられる。
する。本発明においては生体触媒を固定すべき複数の固
体について説明する。この固体は導電性物質である必要
が、通常電極として使用し得るもの、例えば炭素質材、
金属、ステンレス等が用いられる。そして特に実用的な
見地よりは炭素質材が好ましい。その理由は炭素質は生
物との親和性がよく多孔性であり生体触媒の固定が特に
容易で且つ、例えば陽極とした場合、酸素、ＣＯ2 の生
成があり、ＣＯ2 はＣＯ2 →ＨＣＯ3 -Ｈ+ と解離するか
らである。又固体は粒状が好ましいが、その大きさは適
宜のものが用いられる。そして実用的には概ね１ｍｍ〜
１００ｍｍの範囲のものが用いられる。
【０００６】又導電物質に固定される生体触媒は目的に
応じて適宜のものが使用される。例えばアンモニヤを硝
化する場合には硝化菌；酸化窒素イオンを還元する場合
は脱窒菌が用いられる。次に固定される生体触媒を例示
する。 好気性菌、；Nitrosomonas , Nitrococcus , Nitorobac
ter ;Pseudomonas , Bacillus , Alcaligenes , Microc
ocus 嫌気性菌 ; Acidgenic bacteria , Homoacetogeneric b
acteria , Methansproducing bacteria , Sulfate redu
cing bacteria , Parococcus , Bacillns ,Psendomonas
,
応じて適宜のものが使用される。例えばアンモニヤを硝
化する場合には硝化菌；酸化窒素イオンを還元する場合
は脱窒菌が用いられる。次に固定される生体触媒を例示
する。 好気性菌、；Nitrosomonas , Nitrococcus , Nitorobac
ter ;Pseudomonas , Bacillus , Alcaligenes , Microc
ocus 嫌気性菌 ; Acidgenic bacteria , Homoacetogeneric b
acteria , Methansproducing bacteria , Sulfate redu
cing bacteria , Parococcus , Bacillns ,Psendomonas
,
【０００７】これらの生体触媒を導電性固体に固定する
方法についての例を次に示す。硝化菌及び脱窒菌の固定
では活性汚泥スラリー又は活性汚泥スラリーを遠心分離
した上澄水中に導電性粒子を浸漬し、基質（ＮＯ3 -，酢
酸，無機塩等）を供給し数日〜１０数日培養する。本発
明に於て生体触媒固定導電性固体は多孔物質製容器に収
容される。この容器は収容した固体が流出せず、処理液
体が自由に通過し、且つ絶縁性であることが好ましい。
そのために材質は例えばプラスチックス、セラミックス
等が用いられる。容器の孔の大きさは容器に収容された
粒子等の固体が排出されない限り大きい程実用的であ
る。容器の大きさは、電極の使用目的によって適宜に決
められる。粒子等の固体は容器内で不動でもよいが、又
流動可能に充填されていてもよい。充填容積は粒子等の
固体が不動の場合を１００とした場合、最小で５０程度
は必要である。あまり疎に充填されていると電極として
作用しない恐れがある。生体触媒固定導電性固体を容器
に不動に収容した場合、固体同志を適宜の手段で接続し
てもよい。次に電極であるので、電源に接続用導体が取
付けられている。導体は容器に固定しておく必要があ
る。導体の材質は公知のもの、例えばステンレス、鉄等
が実用的に使用される。
方法についての例を次に示す。硝化菌及び脱窒菌の固定
では活性汚泥スラリー又は活性汚泥スラリーを遠心分離
した上澄水中に導電性粒子を浸漬し、基質（ＮＯ3 -，酢
酸，無機塩等）を供給し数日〜１０数日培養する。本発
明に於て生体触媒固定導電性固体は多孔物質製容器に収
容される。この容器は収容した固体が流出せず、処理液
体が自由に通過し、且つ絶縁性であることが好ましい。
そのために材質は例えばプラスチックス、セラミックス
等が用いられる。容器の孔の大きさは容器に収容された
粒子等の固体が排出されない限り大きい程実用的であ
る。容器の大きさは、電極の使用目的によって適宜に決
められる。粒子等の固体は容器内で不動でもよいが、又
流動可能に充填されていてもよい。充填容積は粒子等の
固体が不動の場合を１００とした場合、最小で５０程度
は必要である。あまり疎に充填されていると電極として
作用しない恐れがある。生体触媒固定導電性固体を容器
に不動に収容した場合、固体同志を適宜の手段で接続し
てもよい。次に電極であるので、電源に接続用導体が取
付けられている。導体は容器に固定しておく必要があ
る。導体の材質は公知のもの、例えばステンレス、鉄等
が実用的に使用される。
【０００８】尚、容器はその形状は特定されないが、実
用的には箱型が望ましい。次に模式説明図面に基づいて
本発明を説明する。図１は標準的な本発明の微生物固定
電極を示す。図において１は多孔性容器、２は同容器に
取付けられた導電体、３は同容器に取付けられ生体触媒
固定導電性固体（粒子）である。図１においては導電性
固体は容器内に不動状態に収容されている。図２，図３
に容器に収容される生体触媒固定導電性固体同志が連結
した状態を例示す。図２は粒子３同志の接点４において
結合剤により結合している例、図３は粒子３はその間の
接続体５（粒子と同物質で生体触媒が固定されている）
が設けられている例。本発明の電極は、目的により陰極
又は陽極として適宜使用される。例えば本発明の硝化
菌、脱窒菌を固定した本発明の電極を陽極とし、通常の
電極を陰極として接続する方法や硝化菌、脱窒菌を固定
した本発明の微生物固定電極を陽極、脱窒菌を固定した
本発明の微生物固定電極を陰極とする方法がある。
用的には箱型が望ましい。次に模式説明図面に基づいて
本発明を説明する。図１は標準的な本発明の微生物固定
電極を示す。図において１は多孔性容器、２は同容器に
取付けられた導電体、３は同容器に取付けられ生体触媒
固定導電性固体（粒子）である。図１においては導電性
固体は容器内に不動状態に収容されている。図２，図３
に容器に収容される生体触媒固定導電性固体同志が連結
した状態を例示す。図２は粒子３同志の接点４において
結合剤により結合している例、図３は粒子３はその間の
接続体５（粒子と同物質で生体触媒が固定されている）
が設けられている例。本発明の電極は、目的により陰極
又は陽極として適宜使用される。例えば本発明の硝化
菌、脱窒菌を固定した本発明の電極を陽極とし、通常の
電極を陰極として接続する方法や硝化菌、脱窒菌を固定
した本発明の微生物固定電極を陽極、脱窒菌を固定した
本発明の微生物固定電極を陰極とする方法がある。
【０００９】
【発明の効果】生体触媒固定導電性固体は多孔物質製容
器に使用されており、又粒状が好ましいが形状、大きさ
は自由に決定できる。又電極の比表面積は自由に変えら
れる。例えば本発明の電極を用いて排水処理をする場
合、排水中に多くの固型物や懸濁物が含まれる場合、生
体触媒固定導電性固体間にそれらを蓄積して、排水の流
れが閉塞する場合があるが、排水の情況に応じて固体の
大きさを変化させることにより閉塞を防止することが容
易である。又固定される微生物が自由に選択できるので
同一槽内で酸化還元を行うことができる。
器に使用されており、又粒状が好ましいが形状、大きさ
は自由に決定できる。又電極の比表面積は自由に変えら
れる。例えば本発明の電極を用いて排水処理をする場
合、排水中に多くの固型物や懸濁物が含まれる場合、生
体触媒固定導電性固体間にそれらを蓄積して、排水の流
れが閉塞する場合があるが、排水の情況に応じて固体の
大きさを変化させることにより閉塞を防止することが容
易である。又固定される微生物が自由に選択できるので
同一槽内で酸化還元を行うことができる。
【００１０】
実施例 １ １．縦１００ｍｍ、横１０ｍｍ、高さ１００ｍｍの製
で、穴の径は１〜２ｍｍ、孔の占める面積が全体の９０
％面積でありプラスチックス製の容器に次に示す生体触
媒固定導電製粒子を収容した。導電性粒子の径２〜３ｍ
ｍ、材料活性炭、固定された生体触媒の種類硝化菌、脱
窒菌、触媒の固定量４００ｍｇ、 同粒子の収容量 （イ）不動状態に収容の場合７０ｇ （ロ）流動状態 〃 ４０ｇ 尚、前記容器の中央部には炭素製で幅８０ｍｍ、長さ８
０ｍｍ、厚さ１ｍｍの導電物質が取付けられている。 この電極の比表面積は１５ｃｍ-1 特にアンモニアを含有する排水の処理に好適である。 実施例 ２ （イ）陽極；縦１００ｍｍ、横１０ｍｍ、高さ１００ｍ
ｍで、穴の径２〜３ｍｍ、孔の占める割合が全表面積の
９０％であるプラスチック製の容器の中央部に幅８０ｍ
ｍ、長さ８０ｍｍ、厚さ１ｍｍのステンレス板を取付
け、この容器内に硝化菌、脱窒菌を固定した粒子径３〜
４ｍｍの活性炭を収容した。活性炭の収容量は７０ｇで
あり、活性炭に固定された触媒量は３００ｍｇである。 （ロ）陰極；（イ）と同様のプラスチックス製の容器の
中央部に長さ８０ｍｍ、直径８ｍｍの炭素棒を取付け、
この容器内に（イ）と同様の硝化菌、脱窒菌を固定した
活性炭を収容した。 （イ），（ロ）両極の比表面積は１２ｃｍ-1である。い
ずれも充填床型電極であり、図４に示すように（イ），
（ロ）両極を設けた装置は特にアンモニヤ，ＮＯ3 -，Ｎ
Ｏ2 -を含有する排水の処理に好適である。図４において
６，６´はプラスチック製容器である。夫々の容器には
２〜３ｍｍの孔が全面に設けられている。７は前述の炭
素棒、８はステンレス板である。両容器に夫々活性炭が
収容されており、図４に示すように両者を接続して反応
容器に収容し、処理すべき排水、特にアンモニヤ，ＮＯ
3 -，ＮＯ2 -を含む排水を処理すると、アンモニヤ，ＮＯ
3 -，ＮＯ2 -は除去される。 実施例 ３ 図５に示す装置について説明する。９は直径２００ｍ
ｍ、高さ２００ｍｍのステンレス製容器である。１０は
同ステンレス容器の中央に取付けられた径５〜６ｍｍの
径の穴が表面積の約３０％を占める直径２０ｍｍの多孔
性プラスチック円筒である。１１は前記プラスチック製
円筒の中心に設けられた直径２ｍｍの炭素棒である。多
孔性プラスチック容器とステンレス製容器との間には粒
子径８ｍｍの脱窒菌を固定した炭素粒が収容されてい
る。図に示すように炭素棒１１と、ステンレス容器の周
辺とを電気的に接続した装置は特にＮＯ3 -を有する排水
の処理に好適である。尚処理すべき排水はステンレス製
容器内に収容する。
で、穴の径は１〜２ｍｍ、孔の占める面積が全体の９０
％面積でありプラスチックス製の容器に次に示す生体触
媒固定導電製粒子を収容した。導電性粒子の径２〜３ｍ
ｍ、材料活性炭、固定された生体触媒の種類硝化菌、脱
窒菌、触媒の固定量４００ｍｇ、 同粒子の収容量 （イ）不動状態に収容の場合７０ｇ （ロ）流動状態 〃 ４０ｇ 尚、前記容器の中央部には炭素製で幅８０ｍｍ、長さ８
０ｍｍ、厚さ１ｍｍの導電物質が取付けられている。 この電極の比表面積は１５ｃｍ-1 特にアンモニアを含有する排水の処理に好適である。 実施例 ２ （イ）陽極；縦１００ｍｍ、横１０ｍｍ、高さ１００ｍ
ｍで、穴の径２〜３ｍｍ、孔の占める割合が全表面積の
９０％であるプラスチック製の容器の中央部に幅８０ｍ
ｍ、長さ８０ｍｍ、厚さ１ｍｍのステンレス板を取付
け、この容器内に硝化菌、脱窒菌を固定した粒子径３〜
４ｍｍの活性炭を収容した。活性炭の収容量は７０ｇで
あり、活性炭に固定された触媒量は３００ｍｇである。 （ロ）陰極；（イ）と同様のプラスチックス製の容器の
中央部に長さ８０ｍｍ、直径８ｍｍの炭素棒を取付け、
この容器内に（イ）と同様の硝化菌、脱窒菌を固定した
活性炭を収容した。 （イ），（ロ）両極の比表面積は１２ｃｍ-1である。い
ずれも充填床型電極であり、図４に示すように（イ），
（ロ）両極を設けた装置は特にアンモニヤ，ＮＯ3 -，Ｎ
Ｏ2 -を含有する排水の処理に好適である。図４において
６，６´はプラスチック製容器である。夫々の容器には
２〜３ｍｍの孔が全面に設けられている。７は前述の炭
素棒、８はステンレス板である。両容器に夫々活性炭が
収容されており、図４に示すように両者を接続して反応
容器に収容し、処理すべき排水、特にアンモニヤ，ＮＯ
3 -，ＮＯ2 -を含む排水を処理すると、アンモニヤ，ＮＯ
3 -，ＮＯ2 -は除去される。 実施例 ３ 図５に示す装置について説明する。９は直径２００ｍ
ｍ、高さ２００ｍｍのステンレス製容器である。１０は
同ステンレス容器の中央に取付けられた径５〜６ｍｍの
径の穴が表面積の約３０％を占める直径２０ｍｍの多孔
性プラスチック円筒である。１１は前記プラスチック製
円筒の中心に設けられた直径２ｍｍの炭素棒である。多
孔性プラスチック容器とステンレス製容器との間には粒
子径８ｍｍの脱窒菌を固定した炭素粒が収容されてい
る。図に示すように炭素棒１１と、ステンレス容器の周
辺とを電気的に接続した装置は特にＮＯ3 -を有する排水
の処理に好適である。尚処理すべき排水はステンレス製
容器内に収容する。
【図１】本発明の微生物固定電極の模式説明図。
【図２】生体触媒固定導電性粒子が接点において結合剤
により結合している例。
により結合している例。
【図３】生体触媒固定粒子間に接続体が設けられている
例。
例。
【図４】実施例２の本発明の装置の説明図。
【図５】実施例３の本発明の装置の説明図。
１ 多孔物質容器 ２ 導電体 ３ 生体触媒固定導電性固体 ４ 生体触媒固定導電性固体同志の接点 ５ 生体触媒固定導電性固体の接続体 ６ プラスチック製容器 ６´ プラスチック製容器 ７ 炭素棒 ８ ステンレス板 ９ ステンレス容器 １０ 多孔性プラスチック製円筒 １１ 炭素棒
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０２Ｆ 9/00 ５０３ Ｃ０２Ｆ 9/00 ５０３Ｃ ５０３Ｇ ５０４ ５０４Ａ Ｇ０１Ｎ 27/327 Ｇ０１Ｎ 27/30 ３５５
Claims (7)
- 【請求項１】 多孔物質製容器、同容器に取付けられた
導電体及び同容器に接して複数の生体触媒固定導電性固
体よりなる微生物固定電極。 - 【請求項２】 生体触媒固定導電性固体は多孔物質容器
に収容されている請求項１の微生物固定電極。 - 【請求項３】 生体触媒固定導電性固体は粒子状である
請求項１の微生物固定電極。 - 【請求項４】 容器の材質はプラスチックス、セラミッ
クスである請求項１の微生物固定電極。 - 【請求項５】 容器は箱型である請求項１の微生物固定
電極。 - 【請求項６】 生体触媒固定導電性固体は容器に不動状
態で収容されている請求項１の微生物固定電極。 - 【請求項７】 生体触媒固定導電性粒子は容器に流動し
うる状態で収容されている請求項１の微生物固定電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6177759A JP2631957B2 (ja) | 1994-07-07 | 1994-07-07 | 微生物固定電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6177759A JP2631957B2 (ja) | 1994-07-07 | 1994-07-07 | 微生物固定電極 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0819788A JPH0819788A (ja) | 1996-01-23 |
| JP2631957B2 true JP2631957B2 (ja) | 1997-07-16 |
Family
ID=16036637
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6177759A Expired - Fee Related JP2631957B2 (ja) | 1994-07-07 | 1994-07-07 | 微生物固定電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2631957B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100420113B1 (ko) * | 2000-12-05 | 2004-03-02 | 주식회사 한스환경엔지니어링 | 반응성 고정화 담체 및 이를 이용한 오폐수 처리방법 |
| JP2006159112A (ja) * | 2004-12-08 | 2006-06-22 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 微生物担持電池兼電解装置及びこれを用いた電解方法 |
| CN100436340C (zh) * | 2005-12-31 | 2008-11-26 | 浙江工业大学 | 一种导电型水处理填料 |
-
1994
- 1994-07-07 JP JP6177759A patent/JP2631957B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0819788A (ja) | 1996-01-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |