JP3241950B2 - 生物脱臭方法 - Google Patents

生物脱臭方法

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JP3241950B2
JP3241950B2 JP30127894A JP30127894A JP3241950B2 JP 3241950 B2 JP3241950 B2 JP 3241950B2 JP 30127894 A JP30127894 A JP 30127894A JP 30127894 A JP30127894 A JP 30127894A JP 3241950 B2 JP3241950 B2 JP 3241950B2
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microorganisms
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晃一 持田
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ソーラージャパン株式会社
スイム技研株式会社
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  • Biological Treatment Of Waste Water (AREA)
  • Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、排水液に含まれている
悪臭成分を微生物学的に脱臭し、また排水中の悪臭成分
の発生を微生物学的に発生源から未然に防止する生物脱
臭方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、硫化水素、アンモニア、脂肪族メ
ルカプタン、硫化メチル、二硫化メチル等の悪臭物質の
脱臭法として、微生物を付着した担対を装填した充填塔
内に悪臭ガスを通過させて脱臭するいわゆる生物脱臭法
や生物脱臭装置が提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のこの生
物脱臭法や生物脱臭装置は、微生物をあらかじめ培養し
た後に担体に付着せしめ、この微生物付着の担体を充填
塔内に装填して、これに悪臭ガスを通過させて脱臭する
ことから、脱臭能力は専ら担体への付着量や付着後の微
生物の生存量に支配され、この点、従来の生物脱臭法や
生物脱臭装置では、担体への付着量には限界があり、ま
た環境によって微生物の生存量は減少することになっ
て、生物脱臭能力は必ずしも充分なものではなかった。
【0004】また、従来の生物脱臭法や生物脱臭装置
は、発生した後の悪臭を脱臭することが主眼となってお
り、悪臭の発生源を根元から阻止する考えはなく、根本
的な脱臭が確保されていないのが現状である。
【0005】その一方、近時、悪臭防止法の規制基準の
改正に基づき、工場排水から出る悪臭を、従来のごとく
単なる臭気濃度で規制するのではなく、悪臭の発生原因
となっている排水中に占める悪臭の成分濃度で規制して
いくことになるが、この点、従来の生物脱臭法や生物脱
臭装置は、発生後の臭気即ち気体レベルで除去する方法
や装置であるため、この規制に対して有効に対処するこ
とが困難である。
【0006】この発明の目的は、生物脱臭能力に優れ、
また悪臭をその発生源から根絶することができ、また排
水中に占める悪臭成分を排水中において生物脱臭するこ
とができる生物脱臭方法を提供する点にある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、鋭意検討した結果、この発明は、水溶性ケイ酸化合
物及びポリビニルアルコールを主要成分とし、培地及び
水が含まれているゲル担体内に、微生物が移植されてい
る微生物の増殖固定化物を、悪臭成分を含む排水液中に
配設し、当該固定化物内で増殖する微生物によって悪臭
成分を脱臭する生物脱臭方法を採用した。また、水溶性
ケイ酸化合物及びポリビニルアルコールを主要成分と
し、培地及び水が含まれているゲル担体内に、微生物が
移植されている微生物の増殖固定化物を、悪臭成分が発
生する排水液中に配設し、当該固定化物内で増殖する微
生物によって悪臭成分の発生を当該発生源において阻止
する生物脱臭方法を採用した。
【0008】すなわち、従来の生物脱臭は、微生物を担
体に単に付着しただけのものであったので、担体への付
着量の限界と、環境因子による微生物の生存量の減少が
生じていたことに鑑み、ゲル担体内に培地を配合し、当
該ゲル担体内で積極的に微生物を増殖し得る環境をつく
り、これにより担体への付着量の限界を克服し、また環
境因子による微生物の生存量の減少を阻止し得る構成を
採用したものである。
【0009】本発明で使用する微生物は、この使用方法
に最適に使用できるものであれば特に限定されるもでは
ない。通常は、光合成細菌が使用され、ロドバクター
属、ロドシュードモナス属、ロドスビリリウム属、クロ
マチウム属のうち1以上に属する微生物が使用できる。
なお、紅色硫黄細菌、紅色無硫黄細菌はそれぞれ単独で
も使用できるが、環境にうまく適合するためには、紅色
硫黄細菌と紅色無硫黄細菌を共生菌として使用すること
が望ましい。また、汚泥及び又は腐植に吸着された複数
の属からなる微生物も光合成細菌と共生するものであれ
ば使用することができる。
【0010】この生物脱臭方法を利用した生物脱臭装置
としては、特に限定されず、同方法が達成される装置で
あればすべて採用することができる。
【0011】例えば、生物脱臭槽を設け、これに上記微
生物の増殖固定化物を投入し、この生物脱臭槽に悪臭成
分を含有する工場排水を供給するだけでも差支えない。
また工場排水の既成の処理システムの中に組み込んで処
理することも可能である。例えば、酸素等の曝気槽や、
沈殿槽、さらには工場排水の移送パイプ内に組み込むこ
とも可能である。
【0012】ところで、この臭気排水液に投入して使用
する微生物の増殖固定化物は、曝気槽や沈殿槽などの水
底等に沈降し、微生物を除放的に排水環境に浸出せし
め、水底等の環境微生物相の形成を行って、不良環境状
態を本来の環境に改め、生物相が正常な生態系に復元し
得るものでなければならない。また、排水環境に投入し
た場合、微生物の増殖固定化物はその組成が化学的に安
定であって、成形した同増殖固定化物が物理的強度を持
ち、長期にわたって使用できるものでなければならな
い。さらにまた同増殖固定化物に固定化された微生物も
漏出しない様又は漏出を最小限に留める様にされていな
ければならない。
【0013】また、環境中の微生物相を変化させたり、
生態系を変化させるために微生物を利用する場合には、
局所的に継続して多量の微生物が供給されないと、既存
の環境に適応した微生物が多数を占めて存在する環境に
は生存したり増殖したりすることはできない。その一
方、微生物を固定化するゲル担体が、環境中で安定であ
ると、環境に残存して環境を破壊するものとなる。微生
物により分解されるものであり、しかも分解産物に毒性
がないこと、環境に変化を与えないことが重要である。
【0014】さらにまた、微生物の増殖固定化物は、投
入して使用する場合には、取扱い易く、かつ形状が安定
して崩れたり、割れたり、流動したり、臭いを持つ等、
運搬や移動時の心配がないものでなければならない。し
かも室温、常温では物理的に変化がなく、容器に充填後
培養できること、容器からの剥離性にすぐれているこ
と、水中に浮遊しないことが必要である。
【0015】そこでこの発明で使用する微生物の増殖固
定化物は、水溶性ケイ酸化合物、PVA、水、培地、及
び微生物培養液又は微生物からなり、全成分を混合した
ときゲル化がはじまり、このゲル中で微生物が増殖する
微生物の増殖固定化物を採用している。
【0016】なお、水溶性ケイ酸化合物はpHが低くな
ればなるほど弾力性のあるゲルが得られず、カチカチに
固まることから、弾力性を与え、水中への溶解性や分解
性、さらにはゲル内での微生物の増殖性をもたせる必要
から、PVAもゲル担体を構成する一成分として混合し
ている。
【0017】しかしゲル内での微生物の生存を確保し、
培養増殖をさらに良好にするには、水素イオン濃度(p
H)の調整が必要不可欠である。微生物の種類によって
も幾分変動はあるが、通常、pHを6.5未満に下げた
場合、微生物の良好な増殖は確保されない。これはこの
酸性領域下では微生物、特に光合成細菌自体が生存しに
くくなると共に、水溶性ケイ酸化合物が他の成分と混合
した状態で均等に弾力性をもって固まらず、不均一にカ
チカチに固まるからである。一方、pHを8.5を越え
る領域にまでもってきて混合させた場合は、水溶性ケイ
酸化合物がゲル化剤として働かなくなる。
【0018】ゲル担体中に固定化する微生物が最も生存
し増殖するpH領域についてさらに検討した結果、最終
pHが6.5〜8.5であれば、培養中、ゲル担体1g
中に、微生物が10以上のオーダーで生存することを
見出だした。またさらに検討した結果、最終pHが8.
1〜8.4に調整されているものが最適であることを見
出だした。この領域であれば生菌数は10〜10
オーダーとなる。
【0019】従って、この微生物の増殖固定化物を製造
する場合は、水溶性ケイ酸化合物、PVA、培地、水と
微生物の培養液を混合し、最終pHを6.5〜8.5に
調整してゲル化させる必要がある。pHの調整は、前記
成分を混合した後に、塩酸等の酸を用いて調整すること
も可能であるが、微生物の培養液のpHを考慮にいれつ
つ、水溶性ケイ酸化合物をアルカリ成分溶液で用意し、
PVA溶液を酸成分溶液にあらかじめ調整しておき、混
合時で最適範囲のpHを確保する製造方法が最も望まし
い。これは、柔軟性のあるゲル化の必要性と、微生物の
安定的な生存環境をつくりだすためである。すなわち、
塩酸等の酸を用いて事後的に調整すると、比較的急激な
pHの変動が生じるため、微生物のよりよい生存環境と
しては好ましくないことと、ゲルの弾力性、柔軟性、堅
さなどの調整が困難となるからである。
【0020】PVAは、既述のとおり、堅さを与える水
溶性ケイ酸化合物に対して弾力性等を付与し、また水中
への溶解性や分解性、さらにはゲル内での微生物の増殖
性をもたせる必要からゲル担体の一構成成分としている
が、その程度はPVAのアセテート残基と重合度、及び
PVAと水溶性ケイ酸化合物との混合比に主に支配され
ている。PVAのアセテート残基は30〜40%、重合
度は500〜2000、PVAと水溶性ケイ酸化合物と
の混合比が1.5対1が最も好ましい範囲である。
【0021】水溶性ケイ酸化合物は、例えば、無機のケ
イ酸化合物としてケイ酸カリウム、ケイ酸ナトリウムを
例示することができ、また有機のケイ酸化合物としてケ
イ酸メチル、ケイ酸エチル、ケイ酸プロピル、ケイ酸ブ
チル等を例示することができる。
【0022】
【作用】この発明は、水溶性ケイ酸化合物及びPVAを
主要成分とし、培地及び水が含まれているゲル担体内
に、微生物が移植されている微生物の増殖固定化物を使
用して、排水液中例えば廃水槽の底部に配設し、排水液
中例えば廃水槽底部の汚泥中、汚泥表面付近、水底付近
において、当該固定化物内で増殖する微生物によって悪
臭成分を脱臭する方法であるので、従来の生物脱臭法と
異なり、微生物が固定化物内で増殖することから、微生
物の生存量は増大し、生物脱臭能力は著しく向上する。
また、悪臭の発生源を根元から阻止する悪臭方法であ
り、従来の様に廃水に悪臭物質が溶解し、拡散した後に
脱臭する方法ではないので、根本的な脱臭が確保され
る。また悪臭という気体のレベルではなく、その前段階
の排水中に占める悪臭成分を分解できる方法であるた
め、排水中に占める悪臭の成分濃度で規制することがで
き、悪臭防止法の規制に対し有効に対処することができ
る。
【0023】また特に、ゲル担体内で微生物の生存を確
保して増殖が良好に行われ、しかも微生物を除放的に水
圏環境に浸出することができ、また所定環境に設置して
も、良好に増殖を繰り返すため、その設置箇所において
局所的に継続して多量の微生物を供給することができ
る。
【0024】また、この発明で使用する微生物の増殖固
定化物はその組成が化学的に安定で、かつ物理的強度を
持ち、長期にわたって使用できる。しかも水溶性ケイ酸
物とPVAとを主たるゲル担体構成成分として使用して
いるので、それが環境に残存して環境を破壊することな
く、分解特性を有し、さらに当該分解産物に毒性がなく
海等の外界に放流することができる。
【0025】また形状も安定しており、崩れたり、割れ
たり、流動化したり、臭いを持つことがなく、運搬や移
動し易く、取扱いが極めて容易であり、さらに容器に充
填すれば、そこで培養することができ、しかもPVAの
弾力性によって容器からの剥離性にすぐれている。また
水中に浮遊しないので、水底に容易に沈降されて設置す
ることができる。
【0026】従って、排水液が通過する生物脱臭槽に本
発明の微生物の増殖固定化物を配置して排水液中で、当
該固定化物内で増殖する微生物によって悪臭成分を脱臭
する方法とすることができるのは勿論、格別生物脱臭槽
を設けずとも、排水液が通過する箇所であれば適宜配置
して、通過する排水液中で、当該固定化物内で増殖する
微生物によって悪臭成分を脱臭することもできる。
【0027】
【実施例】図1は本発明に係る生物脱臭方法の一実施例
を説明するための一工場排水処理工程図である。
【0028】図1に示す様に、工場排水のプロセス排水
のうち、マシン排水(M/C排水)は非活性汚泥対象と
して汚泥処理をNO.2クラリー1、NO.5クラリー
2で処理された後、総合排水として総合排水口3から海
に放流する。一方、工場排水のプロセス排水のうち、原
質排水は活性汚泥対象として汚泥処理をNO.3クラリ
ー4及びN0.4クラリー5で処理された後、冷却塔6
を通して、曝気槽7に導き、その後曝気槽7から沈殿槽
8に移送し、総合排水として総合排水口3から海に放流
する。
【0029】一方、臭気成分を含む臭気排水9について
は、図示の様に、直接、曝気槽7に移送して、沈殿槽8
を通して総合排水として総合排水口3から海に放流す
る。この一連の排水処理過程で、原質排水は硫化物が多
く含有し、また臭気排水9に至っては最も硫化物が多
い。従来、この臭気排水9についてエアーストリッピン
グしているが必ずしも充分ではない。
【0030】この発明を実施する場合、例えば微生物の
増殖固定化物を、曝気槽7内の排水液中と沈殿槽8内の
排水液中に設置し、臭気排水の悪臭成分をこの両箇所で
微生物的に分解処理する。
【0031】なおここで使用した増殖固定化物は以下の
通り製造した。pHを1.3に調整した、アセテート残
基が約30%、重合度約1000である10%−PVA
水溶液2リットルと、pHを11.9に調整した20%
ケイ酸カリウム水溶液0.53リットルと、下記の培地
と水4.14リットルと、pH8.5のロドシュードモ
ナス キャプスラタの培養液0.7リットルを同時に混
合攪拌し、最終pHが8.3である未ゲル溶液を深さ5
cm、直径10cmの透明プラスチック容器の中に充填
した。
【0032】培地は、プロピオン酸ソーダ5g、塩化ア
ンモニウム1g、リン酸1カリウム0.8g、塩化マグ
ネシウム0.2g、塩化ナトリウム0.1g、塩化カル
シウム0.05g、炭酸水素ナトリウム0.5g、酵母
エキス0.2g、水1000ml、pH7.5である。
【0033】間もなくすると、未ゲル溶液はゲル化し、
ゲル状の微生物の増殖固定化物を得た。そして5日間照
明下で培養すると、ゲル内の培地で真赤に増殖した微生
物の増殖固定化物を得た。生菌数を測定すれば10
ーダーであった。
【0034】因みに、pHを6.5以下に調整した上記
微生物の増殖固定化物を製造しようとすると、ゲル化速
度が早くいため、成分の混合が不可能である。また混合
を続けると、ゲルが崩壊するので流動化してしまう。ま
たpHを8.6に調整した上記微生物の増殖固定化物を
製造したところ、ゲル強度が弱いためブヨブヨとしたも
のとなり、容器から出すと崩れやすかった。
【0035】一方、最終pHを6.5、7.0、7.
8、7.9、8.0、8.5にそれぞれ調整した上記微
生物の増殖固定化物であれば、固化したのち衝撃に対し
て弱く割れてしまうこともなく、弾力性が確保され、し
かも強度もあり、容器から出すと崩れることもなかっ
た。さらにゲル担体1g中に、培養中の微生物の生菌数
は10以上生存することを見出だした。
【0036】また、pH8.1、8.2、8.3、8.
4に調整した微生物の増殖固定化物は、いずれも生菌数
が10〜10オーダーとなり、最適環境であること
が判明した。また、このpH領域では、格別、形状も安
定しており、崩れたり、割れたり、流動化したり、臭い
を持つことがなく、運搬や移動し易く、取扱いが極めて
容易であり、さらに容器に充填すれば、そこで培養する
ことができ、しかもPVAに弾力性があり、また容器か
らの剥離性にすぐれていることが判明した。
【0037】本発明の用途に使用できるpHの範囲を測
定したところ、pH6.5〜8.5であった。
【0038】ところで図1に示すパルプ排水の処理工程
図において、臭気成分の濃度を測定した。測定箇所はN
O.2クラリー1のマシン排水(M/C排水)の地点M
、NO.5クラリー2のマシン排水(M/C排水)の
地点M、NO.3クラリー4の原質の地点排水M
NO.4クラリー5の原質排水の地点M、臭気排水9
の地点M、曝気後の沈殿槽8の排水の地点M、及び
総合排水口3の地点Mから海に放流する排水である。
【0039】測定条件は、10t/日の臭気排水につい
て、その流路を構成する10mの曝気槽7内に400
g/個の微生物の増殖固定化物を10個投入し、また3
3の沈殿槽8には上記と同じ微生物の増殖固定化物を
3個投入して、30日間の経日変化を観察した。
【0040】その結果、15日後の臭気成分の濃度順位
は、次表に示す様になった。
【0041】
【表1】
【0042】同表から、臭気排水の排水成分には硫化水
素(HS)、メチルメルカプタン(MM)、二硫化メ
チル(DMS)及び二硫化ジメチル(DMDS)の4成
分の成分濃度が最も高いため、総合排水への影響が最も
高いはずであるが、沈殿槽8内で充分微生物的処理がな
されていることがわかる。特に硫化水素(HS)はそ
の傾向が大きい。
【0043】なお、総合排水での排水成分は、硫化水素
(HS)が0.005ppm、メチルメルカプタン
(MM)が0.002ppm、二硫化メチル(DMS)
が0.01ppm、二硫化ジメチル(DMDS)が0.
06ppmであった。
【0044】
【発明の効果】この発明は、水溶性ケイ酸化合物及びポ
リビニルアルコールを主要成分とし、培地及び水が含ま
れているゲル担体内に、微生物が移植されており、好ま
しくは最終pHを6.5〜8.5、さらに好ましくは
8.1〜8.4に調整した微生物の増殖固定化物を排水
液中に配設し、排水液中で、当該固定化物内で増殖する
微生物によって悪臭成分を脱臭する生物脱臭方法である
ため、従来の生物脱臭法と異なり、微生物が固定化物内
で増殖することから、微生物の生存量は増大し、生物脱
臭能力は著しく向上する。
【0045】また悪臭の発生源を根元から阻止する悪臭
方法であるため、根本的な脱臭が確保される。また悪臭
という気体のレベルではなく、その前段階の排水中に占
める悪臭成分を排水中へ拡散する前段階において分解で
きる方法であるため、排水中に占める悪臭の成分濃度で
規制することができ、悪臭防止法の規制に対して有効に
対処することができる。
【0046】また特に、ゲル担体内で微生物の生存を確
保して増殖が良好に行われ、しかも微生物を除放的に水
圏環境に浸出することができ、また所定環境に設置して
も、良好に増殖を繰り返すため、その設置箇所において
局所的に継続して多量の微生物を供給することができ
る。
【0047】また、この発明で使用する微生物の増殖固
定化物はその組成が化学的に安定で、かつ物理的強度を
持ち、長期にわたって使用できる。しかも水溶性ケイ酸
化合物とPVAとを主たるゲル担体構成成分として使用
しているので、それが環境に残存して環境を破壊するこ
となく、分解特性を有し、さらに当該分解産物に毒性が
なく海等の外界に放流することができる。
【0048】また形状も安定しており、崩れたり、割れ
たり、流動化したり、臭いを持つことがなく、運搬や移
動し易く、取扱いが極めて容易であり、さらに容器に充
填すれば、そこで培養することができ、しかもPVAの
弾力性によって容器からの剥離性にすぐれている。また
水中に浮遊しないので、水底に容易に沈降されて設置す
ることができる。
【0049】従って、排水液が通過する生物脱臭槽に本
発明の微生物の増殖固定化物を配置して排水液中で、当
該固定化物内で増殖する微生物によって悪臭成分を脱臭
する方法とすることができるのは勿論、格別生物脱臭槽
を設けずとも、排水液が通過する箇所であれば適宜配置
して、通過する排水液中で、当該固定化物内で増殖する
微生物によって悪臭成分を脱臭することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る生物脱臭方法の一実施例を説明す
るための一工場排水処理工程図である。
【符号の説明】
1 NO.2クラリー 2 NO.5クラリー 3 総合排水口 4 NO.3クラリー 5 NO.4クラリー 6 冷却塔 7 曝気槽 8 沈殿槽 9 臭気排水
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C02F 3/00 C12N 11/00 - 11/18

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水溶性ケイ酸化合物及びポリビニルアル
    コールを主成分とし、培地及び水が含まれているゲル担
    体内に、微生物が移植されている微生物の増殖固定化物
    を排水液中に配置し、前記の微生物の増殖固定化物は水
    溶性ケイ酸化合物、PVA、水、培地及び微生物培養液
    又は微生物からなり、水溶性ケイ酸化合物をアルカリ成
    分溶液で用意して全量を混合したときゲル化がはじまる
    微生物の増殖固定化物であり、排水液中で、当該固定化
    物内で増殖する微生物によって悪臭成分を脱臭すること
    を特徴とする生物脱臭方法。
  2. 【請求項2】 水溶性ケイ酸化合物及びポリビニルアル
    コールを主成分とし、培地及び水が含まれているゲル担
    体内に、微生物が移植されている微生物の増殖固定化物
    を排水液中に配設し、前記の微生物の増殖固定化物は水
    溶性ケイ酸化合物、PVA、水、培地及び微生物培養液
    又は微生物からなり、水溶性ケイ酸化合物をアルカリ成
    分溶液で用意して全量を混合したときゲル化がはじまる
    微生物の増殖固定化物であり、排水液中で、当該固定化
    物内で増殖する微生物によって悪臭の発生を防止するこ
    とを特徴とする微生物脱臭方法。
  3. 【請求項3】 増殖固定化物の最終pHが6.5〜8.
    5に調整されている請求項1又は2記載の生物脱臭方
    法。
  4. 【請求項4】 増殖固定化物の最終pHが8.1〜8.
    4に調整されている請求項1又は2記載の生物脱臭方
    法。
  5. 【請求項5】 増殖固定化物のポリビニルアルコールの
    アセテート残基が30〜40%、重合度が500〜20
    00である請求項1、2、3又は4記載の生物脱臭方
    法。
  6. 【請求項6】 増殖固定化物のポリビニルアルコールと
    水溶性ケイ酸化合物との混合比が1.5対1である請求
    項5記載の生物脱臭方法。
  7. 【請求項7】 増殖固定化物の微生物が光合成細菌であ
    る請求項1、2、3、4、5又は6記載の生物脱臭方
    法。
  8. 【請求項8】 増殖固定化物の微生物が紅色硫黄細菌及
    び又は紅色無硫黄細菌である請求項6記載の生物脱臭方
    法。
  9. 【請求項9】 請求項7記載の微生物がロドバクター
    属、ロドシュードモナス属、ロドスビリリウム属、クロ
    マチウム属のうち1以上に属する微生物である請求項7
    記載の生物脱臭方法。
  10. 【請求項10】 増殖固定化物のゲル担体1g中に、培
    養中の微生物の生菌数が10以上である請求項6、
    7、8又は9記載の生物脱臭方法。
  11. 【請求項11】 微生物の生菌数が10〜10であ
    る請求項10記載の生物脱臭方法。
  12. 【請求項12】 微生物が汚泥及び又は腐植に吸着され
    た複数の属からなる請求項6、7、8、9、10又は1
    1記載の生物脱臭方法。
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