JP3121063B2 - 微生物担持体収納具 - Google Patents

微生物担持体収納具

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JP3121063B2 JP26057091A JP26057091A JP3121063B2 JP 3121063 B2 JP3121063 B2 JP 3121063B2 JP 26057091 A JP26057091 A JP 26057091A JP 26057091 A JP26057091 A JP 26057091A JP 3121063 B2 JP3121063 B2 JP 3121063B2
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  • Biological Treatment Of Waste Water (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、微生物担持体収納具に
関し、詳しくは、好気性雰囲気下或いは嫌気性雰囲気下
で微生物を利用して、排液中の汚染物質を高効率に処理
することのできる、特に既存の活性汚泥槽に対しては、
特別な改造工事等を必要とせず、単に投入するだけで、
排液処理効率を大幅に向上させることのできる微生物担
持体収納具に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
微生物を利用した好気性排水処理において、微生物を担
持した担体を、透孔を有するカプセル中に収納し、排水
を処理する方法及び装置が提案されている(特開昭53
−137554号公報)。 すなわち、より具体的には、球形カプセル表面に、適宜
数の透孔を穿設し、このカプセル中に担体(濾材)を収
納し、その全体比重を1以下に設定するとともに、その
濾材として、螺旋状のネトロンパイプや、多数の透孔を
穿設した大小異径の円板を複数平行に配列したものを用
いて、排水を処理する方法及び装置が開示されている。
この装置では、透孔を有するカプセル中に、微生物を担
持した濾材を収納し、活性汚泥法の排水処理用担体とし
て使用している。
【0003】一般に活性汚泥法では、曝気槽には多量の
空気が吹き込まれ、曝気槽内は、強い対流状態に保たれ
ているので、この発明では、空気による強力な水流を原
因とする担体からの微生物剥離を、カプセルを使用する
ことによって防止している。すなわち、水流はカプセル
に当たって一度緩衝された後、透孔を経て担体に接触す
る構造となっている。このため、カプセルの外表面積に
対する透孔の割合は限られたものとなっており、これが
原因となって排水の処理効率が不充分なものとなってい
る。また、この発明では、カプセルの固有比重を0.9
乃至0.95程度に設定している。これは、好気性排水
処理で用いられる微生物の比重は、一般に1.02乃至
1.04の範囲にあるから、カプセルの固有比重を0.
9乃至0.95程度に設定することにより、微生物が付
着した状態でもカプセル全体の比重を1より小さくし、
対流状態で水流とカプセルとの間で相対速度差をつけ
て、カプセル内に排水が良く拡散するようにしたもので
あり、これもカプセルの外表面積に対する透孔の割合が
小さいことに起因するものである。
【0004】しかしながら、前記したように、曝気槽内
は強い対流状態にあるため、カプセルは常に流れの方向
を変えるような力を受けている。そして、前記の如く、
カプセルと排水には比重差があるため、カプセルに浮力
および慣性力が働き、その結果、流れに乗らず、曝気槽
の壁に常に衝突することになる。排水処理設備は、長時
間の連続運転が必須であり、カプセルの曝気槽の壁への
衝突は、カプセル摩耗の原因となるばかりか、カプセル
を破損させ、ついには運転不能に陥らせる危険性があ
る。
【0005】また、特開平1−139191号公報に
は、内容物が取り出し可能に収容され、被処理流体が通
過可能で内容物が通過不能な大きさに形成された多数の
透孔を有し、処理系空間内の所望位置に複数連結して配
置されるべく少なくとも2個の継手部を有する容器と、
該容器に前記内容物として装填された溶出濾材とを具備
することを特徴とする浄化装置の接触・溶出濾材が開示
されている。
【0006】しかしながら、このものは溶出濾材とし
て、フェノールおよび/またはフェノール露出基のある
化合物を含む微生物代謝産物もしくは腐植前駆物質等を
用いる必要があるとともに、図示されているように、曝
気槽内に複数連結して配置する必要があり、装置の施工
・運転等が煩雑であるなどの欠点がある。
【0007】一方、本出願人は、結合手段によって結合
されると、球状の輪郭形状を有するカプセル体を形成す
る第1の半部と第2の半部とからなり、前記第1の半部
と第2の半部にはそれぞれ液体の通過を許容し、且つ、
微生物担持体の流出を阻止し得る複数個の貫通孔が形成
されている微生物担持体収納用カプセルを既に提案して
いる(特開平3−108474号公報)。
【0008】この発明によれば、機械的強度が比較的高
く、しかも反応容器への収納配置が容易な微生物担持体
収納用カプセルが得られる。この発明では、カプセルの
開口率は、カプセルの強度と、処理効率とを考慮して決
定されており、具体的にはカプセルの直径が200〜4
00mmの範囲では、55から80%程度、好ましくは6
0〜75%の範囲とされている。ここでカプセルの強度
とは、液圧やガス圧で容易に破壊されない機械的強度と
されており、特に、開口率の上限は、上述の機械的強度
を考慮して定められるとされている。したがって、この
発明では、前述したような、カプセルの曝気槽の壁への
衝突による摩耗や、この摩耗による破損については、全
然考慮されていない。しかしながら、実際の設備におい
ては、この摩耗による破損対策が一番重要であり、設備
の信頼性を決定づけるものであって、その解決が望まれ
ていた。
【0009】本発明者らは、上記した従来の問題点を解
消するため鋭意研究を重ねた。その結果、容器の構造と
して開口部の小さいカプセル構造ではなく、開口部の大
きい球形アーチ格子構造とし、しかも処理排水との比重
差をできる限り小さくして、槽内の流れに乗らせること
により破損を防ぐとともに、この開口部の増加によって
排水の処理効率を向上させ、かつ、開口部の大きい球形
アーチ格子構造とすることによる強度の不足を、フレー
ムにリブや突起を設けることにより解消しうることを見
出し、この知見に基づいて本発明を完成するに到った。
【0010】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、外部
形状が、略球形アーチ格子構造をなすと共に、該球形ア
ーチ格子構造を構成するフレームの少なくとも一部が、
内側にリブを有し、外側に突起を有している収納具に、
中空円筒状の微生物担持体が複数個脱落不可能なように
収納されていると共に、全体の比重が0.95〜0.9
8の範囲に調整されていることを特徴とする微生物担持
体収納具を提供するものである。
【0011】以下、本発明の微生物担持体収納具を図面
により詳細に説明する。図1は、本発明の微生物担持体
収納具を構成する収納具の一態様を示す平面図である。
【0012】この収納具は、外部形状が、略球形アーチ
格子構造をなすものである。ここで略球形アーチ格子構
造とは、略球形であって、しかもアーチ状の格子構造を
指称する。なお、略球状とは、完全な球形だけでなく、
球に近い形状のものを含む趣旨である。この収納具の大
きさは特に制限はないが、通常、フレームの直径(外
径)が200〜400mmの範囲にあるものが用いられ
る。
【0013】また、この収納具は、外部形状が略球形ア
ーチ格子構造をなす、いわば籠状のものであればよい。
通常は、製作上の便宜を考慮して、平面図が図1の如き
形状を有する、1種類の半球状の収納具を、図2に示す
如く、上下一対組み合わせて構成すればよい。なお、図
2には、アーチ格子構造を省略して示した2つ割りの収
納具100を構成する2つの半部(第1の半部101と
第2の半部102)の結合端面から見た図を示した。
【0014】このように1種類の半球状の収納具を、上
下一対組み合わせて構成することにより、後述する微生
物担持体を収納した後に、これらを嵌合して結合すれ
ば、微生物担持体が複数個脱落不可能に収納され、容易
に本発明の微生物担持体収納具が得られる。
【0015】本発明において、半球状の収納具は、前記
の如く、アーチ格子構造をなしており、このアーチ格子
構造を構成するフレームは、所定の幅寸法を有する環状
フレーム103と、一端がこの環状フレーム103に結
合され、他端が頂部で相互に結合された大放射フレーム
104とからなる。さらに、必要に応じて、この大放射
フレーム104相互の間に位置し、かつ、一端がこの環
状フレーム103に結合され、他端が頂部には到らない
小放射フレーム105を設置するのも効果的である。
【0016】ここで環状フレーム103の数は、収納具
の大きさ,材質等を考慮して決定すればよいが、通常は
2〜5本程度である。また、大放射フレーム104の数
も、収納具の大きさ,材質等を考慮して決定すればよい
が、通常は7〜14本程度である。さらに、小放射フレ
ーム105は、大放射フレーム104の数が一定以上
(例えば、9本程度以上)となったときに、設ければよ
く、通常は7〜14本程度である。また、各フレームの
間隔は、収納具の大きさ,材質,フレームの数等を考慮
して決定すればよいが、通常は20〜60mm(各フレ
ームの中心線間距離で)の範囲とすればよい。さらに、
各フレームの厚さや幅は特に制限はないが、各フレーム
の厚さは、通常2〜5mmであり、また各フレームの幅
は、フレームの見掛け外表面積が収納具外表面積の10
〜20%の範囲であるように決定すればよい。なお、環
状フレーム103の断面形状は、原則的にはどのような
形状でもよいが、射出成型品になるため、四角形(正四
角形,長方形など)となる。
【0017】本発明においては、これらアーチ格子構造
を構成するフレームの少なくとも一部が、内側にリブを
有し、外側に突起を有するものとする。図3は、大放射
フレーム104に設けられたリブ106と突起107の
1態様を示す1部切り欠き斜視図であり、図4は図3の
A−A線断面図であり、図5は図3のB−B線断面図で
ある。通常は、大放射フレーム104と小放射フレーム
105とに、リブ106と突起107とが形成されてい
る。ここでリブ106の大きさは特に制限はないが、高
さ及び幅が、通常は、それぞれ1〜4mm、好ましくは
2〜3mmである。また、突起107の大きさも特に制
限はないが、通常は高さが1〜6mm、好ましくは2〜
5mmであり、幅が1〜4mm、好ましくは2〜3mm
である。
【0018】なお、フレームの見掛け外表面積が、収納
具全体の見掛けの外表面積に対して、10〜20%とな
るように、換言すれば、開口率が90〜80%となるよ
うに構成することが必要である。ここで開口率が90%
を超えたものであると、機械的強度が低下してしまい好
ましくない。一方、開口率が80%未満のものである
と、後述する収納具の部材の性状からして、微生物担持
体収納具全体の比重を、0.95〜0.98の範囲に調
整することが困難となり、本発明の目的を達成すること
ができない。ここで収納具全体の見掛けの外表面積と
は、収納具中心よりフレームまでの距離を半径とする球
の外表面積であり、フレームの見掛け外表面積とは、同
一半径で、フレーム(環状フレーム103,大放射フレ
ーム104,小放射フレーム105)が占める面積をい
う。
【0019】なお、半球状の収納具、すなわち第1の半
部101と第2の半部102との結合の仕方は特に制限
はないが、通常は、係合片などを用いる公知の手段によ
り、互いに嵌合しうるように構成すればよい。なお、図
6は、一方の半部(例えば、第1の半部101)に設け
られる係合片108の1態様を示す一部切り欠き斜視図
であり、図7は、他方の半部(例えば、第2の半部10
2)に設けられる係合部109の1態様を示す一部切り
欠き斜視図である。係合片108を係合部109と嵌合
させることにより、両方の半部が結合し、球状の収納具
となる。このように嵌合しうるように構成しておくと、
この内部に収納される微生物担持体を取り出して、新し
いものと交換することが可能となる。なお、場合によっ
ては、微生物担持体を収納した後に、第1の半部101
と第2の半部102との結合部を溶着して、完全に接合
してもよい。
【0020】このようにして構成される収納具100内
に、図8に示す如き、中空円筒状の微生物担持体110
が複数個脱落不可能なように収納されている。この微生
物担持体110としては、上記の如く中空円筒状のもの
であればよいが、通常は、その直径(外径)が20〜6
0mmであり、長さが20〜60mmであって、厚さが
2〜8mmであるものが用いられる。
【0021】この微生物担持体110としては、微生物
の居住に適した空間を作ることができ、微生物を高濃度
に保持することができることから、通常、不織布からな
るものが用いられる。このような微生物担持体110
は、例えば特開平1−317390号公報に記載された
方法によって製造することができるが、必要に応じて熱
圧縮を施していないものを用いることもできる。熱圧縮
により、微生物担持体の機械的強度は向上するものの、
微生物の付着能が若干劣るものとなるからである。ここ
で不織布としては、比重1.0未満のものを用いること
が好ましく、不織布の繊維素材としては、ポリプロピレ
ン(比重約0.89〜0.91),ポリエチレン(比重
約0.94〜0.96)、或いはこれらの混合物を用い
ることが好ましい。不織布の繊維素材としては、これら
の他に、例えば、ビニロン(比重約1.21〜1.3
1),ナイロン(比重約1.02〜1.14),プロミ
ックス(比重約1.22),ポリ塩化ビニリデン(比重
約1.65〜1.72),ポリ塩化ビニル(比重約1.
3〜1.7),ポリエステル(比重約1.38〜1.4
0),アクリル(比重約1.14〜1.17),ポリウ
レタン(比重約1.0〜1.30),ポリクラール(比
重約1.32),ベンゾエート(比重約1.34)等を
用いることもできる。なお、本発明においては、微生物
担持体110として、発泡ウレタン,スポンジ等の多孔
性材料からなるものを用いることもできる。
【0022】また、微生物担持体110の収納個数は、
収納具100の大きさや微生物担持体110の大きさ等
により異なり、一義的に決定することは困難であるが、
通常は10〜100個程度収納すればよい。この場合、
微生物担持体110同士が互いに軽く接触し、収納具1
00内で簡単に移動しない程度であって、しかも微生物
担持体110に変形を生じさせることがない程度の数と
することが好ましい。これは、ある程度つめて収納した
方が、流動状態にある収納具内での微生物担持体同士の
衝突による微生物の剥離が防げ、微生物の付着能に優れ
たものとなるからである。
【0023】収納具100の材質は、長時間排水中に存
在しても安定なところから、ポリプロピレン(比重約
0.89〜0.91),低密度ポリエチレン(比重約
0.91〜0.93),高密度ポリエチレン(比重約
0.94〜0.96),ナイロン(比重約1.02〜
1.14),ポリ塩化ビニル(比重約1.3〜1.
7),ポリエチレンテレフタレート(比重約1.38〜
1.40),ポリ塩化ビニリデン(比重約1.65〜
1.72),ビニロン(比重約1.21〜1.31),
アクリル(比重約1.14〜1.17),ポリカーボネ
ート(比重約1.2),ポリスチレン(比重約1.04
〜1.07)等の合成樹脂、或いはこれらを複合化した
ものとすることができる。
【0024】本発明の微生物担持体収納具は、全体の比
重が0.95〜0.98の範囲に調整されていることが
必要であり、前記各種合成樹脂を単独で、或いは複合化
して上記範囲に全体の比重を調整する。また、ポリプロ
ピレン(比重0.89〜0.91)や低密度ポリエチレ
ン(比重0.91〜0.93)のように、比重の小さな
樹脂を使用する場合には、例えばタルク,マイカ,ケイ
酸カルシウム,硫酸バリウム,ガラス繊維,アルミナ,
シリカ,セピオライトなどの比重の大きなものと複合化
して調整すればよい。さらに、収納具100に、中空円
筒状の微生物担持体110を複数個収納した後、場合に
よっては、中空円筒状の塩化ビニールパイプ等の比重を
調整するものを充填して、全体の比重を0.95〜0.
98の範囲に調整しておくこともできる。これは、一般
に好気性排水処理で用いられる微生物の比重が、1.0
2〜1.04の範囲にあるので、収納具100全体の比
重を0.95〜0.98の範囲に調整しておくことによ
り、処理する排水の性状或いは使用条件によって、微生
物の担持体への付着量が少ない場合に、排水との比重差
をなくし、曝気槽内の流れによく乗るようにするためで
ある。
【0025】上記した如き本発明の微生物担持体収納具
は、好気性或いは嫌気性の排液処理装置の曝気槽に投入
して使用される。好気性排液処理装置を用いる場合に
は、片側曝気及び全面曝気のいずれに対しても使用する
ことができる。
【0026】図9は、本発明の微生物担持体収納具を、
好気性排水処理装置に適用した例の概略断面図である。
図9において、符号1は、両端が閉塞されて上部が開口
し、断面が角形又は略円形を呈する反応容器である。こ
の反応容器1の長手方向の一方の端板1aの上部には、
注液口2が設けられ、他方の端板1bの上部には、排液
口3が設けられている。
【0027】また、符号4は、反応容器1を長さ方向に
2つに仕切る隔壁であって、隔壁4の下端と反応容器1
の底壁部との間は離れており、流体が連通するようにな
っている。反応容器1の端板1aと、隔壁4との間に
は、仕切り板5が配置されている。この仕切り板5は、
網板、格子板等の複数の貫通孔を有する材料から構成さ
れている。
【0028】さらに、符号7は、酸素を含むガス(一般
には空気)を好気性微生物に供給するためのガス供給管
であり、ガス供給管7の枝路7a及び7bは、仕切り板
5を貫通し、反応容器1の底壁部に沿って延びている。
反応容器1の底壁部に沿って延びる各枝路7a〜7bの
部分には、ガス放出のためのデイフューザー8がそれぞ
れ複数個設けられている。なお、特別にデイフューザー
を設けなくとも、単に管に貫通孔を複数個形成しておく
だけでもよい。
【0029】仕切り板5の下には、内部に複数個の微生
物担持体が収納された本発明の微生物担持体収納具10
が複数個収納されている。
【0030】このような状態で、本発明の微生物担持体
収納具を用いた好気性排水処理が行なわれる。すなわ
ち、注液口2から反応容器1内に供給された排水は、微
生物担持体収納具10に収納された微生物担持体に担持
された微生物と接触して処理される。この際、排水中に
ガス供給管7の枝路7a〜7bから空気が供給され、処
理された排水は、排液口3から沈澱槽20へ送られ、処
理水と汚泥とに分離される。処理水は下水,河川等へ放
流され、分離した汚泥は沈澱槽20底部に溜められ、定
期的に抜き出され、乾燥,焼却,埋立て等の処分が行な
われる。
【0031】
【実施例】次に、本発明を実施例により説明する。 実施例1 処理装置としては、前記図9に示される形式のものを採
用したが、反応容器1は、容積が約64m3 (高さ4m
×幅4m×長さ4m)のものであり、この反応容器1の
約80%に、第1図〜第2図に示した本発明の微生物担
持体収納具(直径25cm,比重0.96)を入れて排
水の処理を行なう場合には、この微生物担持体収納具は
3840個必要であった。なお、1つの微生物担持体収
納具には、微生物担持体(比重0.96、直径5.5c
m、厚さ0.4cm、長さ5.5cm)を25個入れ
た。上述の排水処理装置に、製薬工場の排水を第1表の
条件で導入した。
【0032】
【表1】
【0033】上述の排水処理装置に、製薬工場の排水
を、上記第1表の条件で導入した結果は、返送汚泥を必
要とせず、BOD負荷2.6kg/m3 ・日の高負荷
で、BOD除去率96%、COD除去率90%の高性能
を示した。また、1年以上の連続運転でも曝気槽の目詰
まりもなく、本発明の微生物担持体収納具同士の衝突に
よる破損もなかった。
【0034】実施例2(既設活性汚泥槽への投入実験
例) 片曝気旋回流式の既設活性汚泥槽(170m3 ×2槽、
コンクリート製)に、直径が25cmであり、球状であ
る本発明の微生物担持体収納具15300個を投入し
た。この内部に収納した微生物担持体は、直径5.5c
m、長さ5.5cm、厚さ0.3cmのものであって、
前記微生物担持体収納具1個当たり25個用いた。微生
物担持体収納具全体の比重は0.972であった。な
お、本発明の微生物担持体収納具を投入前の既設活性汚
泥槽の処理条件は、排水処理量が1500m3 /日であ
り、排水(生活排水)のBOD濃度が250mg/lで
あって、バルキングが発生し、沈澱槽からの汚泥のキャ
リーオーバーが頻発し、その対策に苦労していた。
【0035】本発明による排水の処理を開始したとこ
ろ、バルキング現象も無くなり、排水もBOD濃度が5
mg/lと良好に処理された。さらに、排水処理量が、
2000m3 /日、排水のBOD濃度が300mg/l
と負荷が上昇した後も、処理水のBOD濃度は10mg
/l以下と良好な処理が行なえた。また、本発明の微生
物担持体収納具は、活性汚泥槽内の旋回流に乗り、該槽
内を常時旋回しているが、1ケ年以上の使用によっても
破損したものは無かった。さらに、沈澱槽で見られた浮
上スカムの発生も無くなり、余剰汚泥の発生も、排水B
ODの約20%と半減した。なお、本既設活性汚泥槽の
処理フローを図10に示す。
【0036】
【発明の作用・効果】本発明の微生物担持体収納具は、
容器の構造として開口部の小さいカプセル構造ではな
く、開口部の大きい球形アーチ格子構造とし、しかも処
理排液との比重差をできる限り小さくしているため、槽
内の流れに乗り、この結果、曝気槽の壁に衝突すること
が少なくなったり、或いは衝突時の衝撃が軽減されてい
る。したがって、微生物担持体収納具の破損を有効に防
止することができる。また、本発明の微生物担持体収納
具は、開口部が増加しているため、排液との接触効率が
高く、内部に収納される微生物担持体の性状と相まっ
て、排液の処理効率が向上したものとなっている。
【0037】さらに、本発明の微生物担持体収納具によ
れば、開口部の大きい構造とすることによる強度の不足
は、全体の形状を球形アーチ格子構造としたり、リブや
突起を設けることにより解消されているため、上記の如
く、槽内の流れに乗ることと相まって、強度不足となる
虞れはない。しかも本発明の微生物担持体収納具は、既
存の活性汚泥槽に対して特別な改造工事等を必要とせ
ず、単に投入するだけで排液処理能力を大幅に向上させ
ることができる。
【0038】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の微生物担持体収納具を構成する収納具
の一態様を示す平面図である。
【図2】アーチ格子構造を省略した2つ割りの収納具の
形状を示す説明図である。
【図3】大放射フレームに設けられたリブと突起の1態
様を示す1部切り欠き斜視図である。
【図4】図3のA−A線断面図である。
【図5】図3のB−B線断面図である。
【図6】一方の半部に設けられる係合片の1態様を示す
一部切り欠き斜視図である。
【図7】他方の半部に設けられる係合部の1態様を示す
一部切り欠き斜視図である。
【図8】中空円筒状の微生物担持体を示す斜視図であ
る。
【図9】本発明の微生物担持体収納具を、好気性排水処
理装置に適用した例の概略断面図である。
【図10】本発明の実施例2における既設活性汚泥槽の
処理フローを示す図である。
【符号の説明】
1 反応容器 2 注液口 3 排液口 4 隔壁 5 仕切り板 7 ガス供給管 8 ディフューザー 10 微生物担持体収納具 20 沈澱槽 100 微生物担持体収納具 101 第1の半部 102 第2の半部 103 環状フレーム 104 大放射フレーム 105 小放射フレーム 106 リブ 107 突起 108 係合片 109 係合部 110 微生物担持体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 牛久 真弓 神奈川県横浜市鶴見区鶴見中央二丁目12 番1号 千代田化工建設株式会社内 (72)発明者 原 尚美 神奈川県横浜市鶴見区鶴見中央二丁目12 番1号 千代田化工建設株式会社内 (56)参考文献 特開 昭53−137554(JP,A) 特開 平2−119931(JP,A) 特開 平1−139191(JP,A) 特開 平2−218498(JP,A) 特開 昭60−892(JP,A) 特開 平3−108474(JP,A) 実開 昭61−115200(JP,U) 実開 昭55−153197(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C02F 3/10 C02F 3/06

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 外部形状が、略球形アーチ格子構造をな
    すと共に、該球形アーチ格子構造を構成するフレームの
    少なくとも一部が、内側にリブを有し、外側に突起を有
    している収納具に、中空円筒状の微生物担持体が複数個
    脱落不可能なように収納されていると共に、全体の比重
    が0.95〜0.98の範囲に調整されていることを特
    徴とする微生物担持体収納具。
  2. 【請求項2】 微生物担持体が、不織布からなるもので
    ある請求項1記載の微生物担持体収納具。
  3. 【請求項3】 フレームの見掛け外表面積が、収納具全
    体の見掛けの外表面積に対して、10〜20%である請
    求項1記載の微生物担持体収納具。
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