JP3347695B2

JP3347695B2 - 微生物吸着性担体と該担体の製造方法及び担体表面に対する皮膜形成方法

Info

Publication number: JP3347695B2
Application number: JP31848699A
Authority: JP
Inventors: 田公昭安; 濃正直大
Original assignee: 株式会社バイオキャリアテクノロジー
Priority date: 1999-11-09
Filing date: 1999-11-09
Publication date: 2002-11-20
Anticipated expiration: 2019-11-09
Also published as: JP2001128674A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の背景】発明の分野本発明は、微生物を利用する排水処理に用いる担体に関
し、更に詳細には、微生物の吸着性能が高い水溶性の微
生物吸着性物質からなる皮膜を表面にコーティングした
担体に関する。

【０００２】関連技術微生物の吸着性能が高い、すなわち排水処理効率が高い
排水処理用担体として、セルロース製ポリエチレンイミ
ン多孔体（株式会社バイオマテリアル）がある。この多
孔体は微生物の吸着速度・吸着密度を高めるためにセル
ロース製の多孔体にポリエチレンイミンを結合させてい
る。ポリエチレンイミンはセルロースの持つ水酸基を化
学修飾して、架橋剤を介して多孔体に共有結合させてい
る。

【０００３】１級、２級、３級のアミノ基を持つポリエ
チレンイミンは、高度に枝分かれした樹脂状構造を持つ
水溶性ポリマーであり、最もカチオン化密度が高い物質
なので細胞膜が負に荷電している微生物を高密度に吸着
できる。その結果、ポリエチレンイミンを結合したセル
ロース製の多孔体は、「微生物の吸着速度が高い」，
「微生物の吸着密度が高い」，「吸着した微生物は剥離
しにくい」等の特長を得ている。

【０００４】この効果によりポリエチレンイミンを結合
しない多孔体と比べて排水処理効率は倍程度の性能を発
揮することができる。

【０００５】しかしながら、セルロース製の多孔体は微
生物の生産する酵素により生物分解を受けるので、排水
処理槽の中で長期間使用すると少しずつ減耗して、最終
的には消滅してしまうという問題がある。セルロースに
架橋処理を施すことによって寿命を延ばす事もできる
が、完全に生物分解を抑制することは困難である。よっ
て、現在市販されているセルロース製のポリエチレンイ
ミン多孔体を排水処理用の担体として使用した場合は、
一定の期間が経過した後、新たに同じ担体を補充する必
要があり、排水処理設備の管理も煩雑になり、また補充
する担体のコストも勘案しなければならない。このた
め、より耐久性の高い担体が求められている。

【０００６】また、担体の原材料となるセルロース製多
孔体は製造工程が複雑なために、製造原価が高く、その
セルロース製多孔体にポリエチレンイミンを結合した製
品としての担体も必然的に高価なものとなる。

【０００７】したがって、セルロース製のポリエチレン
イミン多孔体を排水処理用の担体として利用する場合
は、初期費用においても、補充用担体として発生する維
持費用においても、高額なものとなり、一般に安価であ
ることが必要条件となる排水処理用担体としては広く普
及させることができていない。

【０００８】一方、同じように排水処理用の担体として
各社から販売されている合成樹脂製の多孔体は、セルロ
ース製多孔体より安価で、生物分解を受けないため減耗
することがないという二つの利点があるが、セルロース
製ポリエチレンイミン多孔体と比べて微生物の吸着性能
は劣る。

【０００９】また、合成樹脂製多孔体には、セルロース
のような化学修飾の足場となる活性基が無いためにポリ
エチレンイミンを結合させることができず、ポリエチレ
ンイミンを結合させた合成樹脂製多孔体も存在しない。

【００１０】

【発明の概要】本発明者らは、担体の表面に樹脂化させ
たポリエチレンイミンの薄い皮膜を形成させることによ
り、耐久性および微生物吸着能に優れ、しかも安価な微
生物固定化担体を製造することに成功した。

【００１１】本発明は、耐久性に優れ、かつ微生物吸着
能に優れた安価な微生物固定化用担体およびこの担体を
簡便に製造する方法の提供をその目的とする。

【００１２】本発明は、また、耐久性に優れ、かつ微生
物吸着能に優れた安価な皮膜およびこの皮膜を簡便に形
成する方法の提供をその目的とする。

【００１３】本発明の担体は、不溶化された水溶性の微
生物吸着性物質からなる皮膜によりコーティング（被
覆）されたものである。

【００１４】本発明の担体の製造法は、水溶性の微生物
吸着性物質と担体とを接触させ、次いで架橋剤を接触さ
せる工程を含んでなる方法である。

【００１５】本発明の皮膜は、不溶化された水溶性の微
生物吸着性物質からなるものである。

【００１６】本発明の皮膜は、水溶性の微生物吸着性物
質と架橋剤とを反応させる工程を含んでなるものであ
る。

【００１７】本発明による担体は、微生物吸着性能に優
れたセルロース製ポリエチレンイミン多孔体と同等の吸
着性能を持ちながら、耐久性がより高く、しかも安価に
製造できる点で有利である。

【００１８】

【発明の具体的説明】担体およびその製造法本発明において担体のコーティング材料、すなわち、皮
膜材料、として用いられる微生物吸着性物質とは、微生
物の吸着に優れ、吸着された微生物が容易に剥離しない
性質を有する。微生物吸着性物質としては、カチオン化
密度が高い物質が挙げられ、例えば、アミノ基を有する
化合物が挙げられる。

【００１９】薄くて均一で剥がれにくく、溶出しにくい
微生物吸着性物質の皮膜を形成する観点から、微生物吸
着性物質として水溶性ポリマーを用いることが好まし
い。

【００２０】アミノ基を有する水溶性ポリマーとして
は、アルキレンイミンポリマー（例えば、ポリエチレン
イミン）、ポリアクリルアミド、ポリアミノ酸（例え
ば、ポリリジン、ポリアルギニン）が挙げられる。ポリ
エチレンイミンが好ましい。

【００２１】ポリエチレンイミンには、線状構造を有す
るもののみならず分岐構造を有するものも含まれる。薄
くて均一で剥がれにくく、溶出しにくい皮膜を形成させ
る観点からは、１級、２級、および３級アミンを含む分
岐構造を有するポリエチレンイミン（例えば、エチレン
イミンを酸触媒の存在下、開環重合させることにより合
成できる）が好ましい。このようなポリエチレンイミン
としては、株式会社日本触媒から販売されている「エポ
ミンＰ−１０００」あるいは「エポミンＰ−２００」が
挙げられる。

【００２２】本発明において皮膜材料として用いられる
微生物吸着性物質は、担体の表面において不溶化されて
いる。不溶化は微生物吸着性物質を架橋剤により互いに
架橋することにより行える。微生物吸着性物質がアミノ
基を有する場合には、微生物吸着性物質をアミノ基を介
して架橋剤により互いに架橋することにより不溶化する
ことができる。アミノ基を介して架橋する場合、架橋剤
はアミノ基と反応性のある架橋剤であればいずれのもの
でも使用できる。具体的には、一以上の官能性のエポキ
シ基を有するエポキシ誘導体、好ましくは、二つ以上の
エポキシ基を有するエポキシ誘導体、であることができ
る。

【００２３】エポキシ誘導体は、下記式（Ｉ）〜（Ｖ）
のいずれかの化合物であることができる。

【００２４】

【化３】（上記式中、Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^４〜Ｒ¹⁹およびＲ²⁰ⁿは、そ
れぞれ同一または異なっていてもよく、それぞれ水素原
子または下記の基(VI)：

【化４】を表すが、但しＲ^１およびＲ^２のいずれか一方、Ｒ^４〜
Ｒ^９の少なくともいずれか一つ、Ｒ¹⁰〜Ｒ¹³の少なくと
もいずれか一つ、Ｒ¹⁴〜Ｒ¹⁷の少なくともいずれか一つ、
ならびに、Ｒ¹⁸、R¹⁹およびＲ²⁰ⁿの少なくともいずれか一
つは上記基(VI)を表し、またＲ^４はフェニル基を表して
いてもよく、Ｒ^３は水素原子またはメチル基を表し、ｍは
０〜５０の整数を表し、ｎは１〜１０の整数を表す。）
エポキシ誘導体としては、エチレングリコールジグリシ
ジルエーテル、グリセロールジグリシジルエーテル、グ
リシドール、グリセロールポリグリシジルエーテル、ポ
リグリセロールポリグリシジルエーテル、ポリエチレン
グリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリ
コールジグリシジルエーテル、ソルビトールポリグリシ
ジルエーテル、ソルビタンジグリシジルエーテルが挙げ
られる。

【００２５】担体表面上で不溶化された微生物吸着性物
質からなる皮膜の厚さは、担体の物理的表面構造を維持
するという観点から、１００μｍ以下であることが好ま
しく、最も好ましくは、１０μｍ以下、である。

【００２６】不溶化された皮膜によりコーティングされ
る担体は、合成樹脂、多糖類系のポリマーおよびその誘
導体、または化学繊維であることができる。

【００２７】合成樹脂は、石油、石炭、天然ガスのよう
な化石資源由来の原料から得られた高分子であればいず
れのものも使用できる。但し、熱可塑性樹脂の場合、後
述の不溶化工程において担体を加熱・乾燥する観点か
ら、１２０℃以下で可塑性を示さない熱可塑性合成樹脂
が好ましい。また、排水処理槽内で長期間使用しても加
水分解を受けて徐々に崩壊しない合成樹脂が耐久性の観
点から好ましい。多糖類系のポリマー（例えばセルロー
ス）およびその誘導体は、そのままでは生物分解を受け
るので、生分解性が抑制されたものを用いることが好ま
しい。

【００２８】合成樹脂は、化学的構造としてウレタン結
合を有することを特徴とするもの（例えば、ポリウレタ
ン）や、ポリウレタン、ポリエチレンまたはポリビニル
アルコールを主成分とするもの（好ましくは、ポリウレ
タン、ポリエチレン、またはポリビニルアルコールから
なる合成樹脂）であることができる。

【００２９】本発明による担体は多孔体、起毛体、球形
繊維体、またはペレット体の形態であることができる。
多孔体である場合、その最大粒子径は２ｍｍ〜９０ｍ
ｍ、好ましくは、５ｍｍ〜１０ｍｍ、であることができ
る。２ｍｍ未満のものは、排水処理用担体として使用す
る場合、排水と担体を分離するためのスクリーンの目を
細かくする必要があり、スクリーンの設備費が高額にな
る上、他の夾雑物による目詰まりが発生しやすくなる。
一方、湿潤時の最大粒子径が９０ｍｍを越えるものは、
排水処理槽内で流動性が悪くなり排水処理効率が低下す
る。

【００３０】多孔体の多孔質構造は、独立気泡内部には
微生物が吸着できないため、独立気泡型ではなく連続気
泡型であるのが好ましい。連続気泡が主体であれば一部
独立気泡を保有している多孔体でも利用できる。また、
多孔体の孔径は０．１ｍｍ以上のものが好ましい。０．
１ｍｍ未満のものは、排水処理用担体として使用する場
合、担体内部への排水の出入りが少なくなり、担体内部
に生息する微生物との接触効率が著しく低下する。

【００３１】多孔体の形状は特に限定されず、立方体を
含む直方体状でも、球状でも、不定形型でもよい。

【００３２】製造時にニーダー（練り混ぜ型撹拌混合
器）を使用して薬品溶液を多孔体に十分に含浸させるた
め、多孔体はある程度の弾性があるのが好ましい。具体
的には、反発弾性が１０％以上のものが好ましい。

【００３３】好ましい合成樹脂製多孔体としてはポリウ
レタンフォームが挙げられる。ポリウレタンフォームも
しくはそれと類似の化学的構造を持つ合成樹脂製多孔体
は排水処理用担体として各社から数多くの種類が販売さ
れており、セルロース製ポリエチレンイミン多孔体と比
べて安価である点で有利である。

【００３４】本発明の担体の好ましい例としては、不溶
化された、アミノ基を有する微生物吸着性物質（好まし
くは、アミノ基を有する微生物吸着性水溶性ポリマー、
更に好ましくは、ポリエチレンイミン）からなる皮膜に
よりコーティングされた合成樹脂製多孔体（好ましくは
ポリウレタンフォーム）が挙げられる。

【００３５】本発明の担体の好ましい例としては、エポ
キシ誘導体のような架橋剤（好ましくは、式（Ｉ）〜
（Ｖ）の化合物、更に好ましくは、エチレングリコール
ジグリシジルエーテル）によりアミノ基を介して互いに
架橋された、アミノ基を有する微生物吸着性物質（好ま
しくは、アミノ基を有する微生物吸着性水溶性ポリマ
ー、更に好ましくは、ポリエチレンイミン）からなる皮
膜によりコーティングされた合成樹脂製多孔体（好まし
くは、ポリウレタンフォーム）が挙げられる。

【００３６】本発明による担体および多孔体は微生物の
固定化に用いることができる。

【００３７】本発明による担体は、水溶性の微生物吸着
性物質と担体とを接触させ、次いで担体表面の微生物吸
着性物質と架橋剤を反応させることにより製造できる。
本発明による担体の製造においては、微生物吸着性物質
と担体との接触工程の後に担体を乾燥する工程および／
または架橋剤と担体との接触工程の後に担体を乾燥する
工程を更に含んでいてもよい。

【００３８】水溶性の微生物吸着性物質と担体とを接触
させ、好ましくは、乾燥させることにより、微生物吸着
性物質を担体上に塗布することができる。その後、担体
表面の微生物吸着性物質と架橋剤とを反応させ、好まし
くは、乾燥させることにより、担体表面の微生物吸着性
物質と架橋剤とが反応し、樹脂皮膜が担体上に形成され
る。

【００３９】本発明による担体は、水溶性の微生物吸着
性物質と担体とを架橋剤の存在下で接触させ、好ましく
はその後担体を乾燥させることによっても製造できる。

【００４０】架橋剤の存在下で微生物吸着性物質と担体
とを接触させると、その後の乾燥工程において架橋反応
が進行する。すなわち、溶媒の除去（乾燥）と架橋反応
を同時に完了させることができる。架橋反応終了後は微
生物吸着性物質が完全に樹脂化して担体表面に固着して
いるので、その後の担体の水洗および水洗後の乾燥を行
う必要がない点で有利である。

【００４１】以下本発明による担体の製造法を説明す
る。

【００４２】まず、微生物吸着性物質と担体とを接触さ
せる場合、微生物吸着性物質濃度が高すぎると、溶液の
粘度が高くなって担体に十分に含浸できなくなったり、
コーティングした樹脂皮膜が排水処理用担体としての使
用中、剥がれ落ちやすくなる。また、微生物吸着性物質
濃度が低すぎると、十分な量の樹脂皮膜が形成されない
ので、微生物の吸着性能が低くなる恐れがある。従って
これらの点を考慮して微生物吸着性物質濃度を決定する
ことが好ましい。ポリエチレンイミン溶液の濃度は、２
〜１５重量％、好ましくは３〜１０重量％、であること
ができる。

【００４３】取り扱いの容易さやコストの観点から、微
生物吸着性物質溶液の溶媒には水を使用するのが好まし
い。もちろん、低級アルコールのような水より沸点の低
い有機溶媒を水と混和して或いは単独で溶媒として使用
してもよい。同様な理由により架橋剤を溶解する溶媒に
も水を使用するのが好ましい。よって使用する架橋剤は
水に対する溶解度が高いものの方が良い。

【００４４】架橋剤の使用量は、コーティングする微生
物吸着性物質の量に対する一定の配合比にて決定でき
る。微生物吸着性物質がアミノ基を有する場合、架橋剤
の配合比が高くなると、微生物吸着性物質のアミノ基の
構成が大きく変化して、本来の微生物吸着性物質の特性
が失われるおそれがある。例えば、架橋剤のエポキシ基
が微生物吸着性物質と反応すると１級アミンは２級アミ
ンに、２級アミンは３級アミンに変換されるので、３級
アミンばかりの樹脂皮膜が形成される恐れがある。架橋
剤の配合比が低くなると、微生物吸着性物質が十分に樹
脂化せず、排水処理用担体として使用する際に微生物吸
着性物質が溶出し易くなる。従って、これらの点を考慮
して配合比を決定することが好ましい。具体的には、架
橋剤の配合比は、架橋剤の反応基１つに対して微生物吸
着性物質（例えば、ポリエチレンイミン）のアミノ基の
数が３個程度、範囲としては２〜４個になるように調整
するのが好ましい。例えば、エポキシ当量が１２０とな
るエポキシ系架橋剤の場合、１級アミン、２級アミン、
３級アミンの総和が１モルのアミノ基となる４３ｇのポ
リエチレンイミンに対して、架橋剤を３０〜６０ｇ、好
ましくは約４０ｇ、使用することができる。

【００４５】本発明による担体は、１回あるいは２回の
反応工程で製造できるが、反応工程が２回の場合には、
微生物吸着性物質溶液を１回目の反応用の薬品溶液と
し、単一に溶解させた架橋剤溶液を２回目の反応用の薬
品溶液とすることができる。

【００４６】一方、反応回数を１回で行う場合は、混合
後適切な濃度になるように予め調液した微生物吸着性物
質溶液と架橋剤溶液とを一気に混合し、混合した薬品溶
液を担体に含浸させることにより反応させることができ
る。微生物吸着性物質溶液と架橋剤溶液を混合した薬品
溶液は放置しておくと架橋反応が独自に進行してしまう
ので、混合後はできるだけ短時間の内に担体に含浸させ
るのが好ましい。

【００４７】薬品溶液量と担体量の配合比については、
原材料とする担体の見かけ密度や吸水能力に応じて決定
すべきものであるが、担体の重量に対し、１．０〜３．
５倍の重量の薬品溶液を、好ましくは１．５〜２．５倍
の重量の薬品溶液を担体に含浸させるのが好ましい。薬
品溶液が担体に比べて多すぎると、担体表面へのコーテ
ィング密度が場所によって不均一なものとなり、薬品溶
液の全てを担体にコーティングできなくなる上、余剰の
薬品溶液が廃液として発生する恐れがある。薬品溶液が
担体に比べて少なすぎると、担体すべてに薬品溶液を含
浸させることができなくなり、やはり担体表面へのコー
ティング密度が場所によって不均一なものとなる恐れが
ある。薬品溶液を十分に含浸させた時に、担体から薬品
溶液が液だれしてこない状態で、なおかつ、人の手で握
り潰そうとすると薬品溶液が滴り落ちてくるような状態
が好ましい配合比である。

【００４８】薬品溶液を担体に含浸させるためには、ニ
ーダー（練り混ぜ型撹拌混合器）を使用することができ
る。ニーダーは粉体や水を含んだケーキ状の固体を撹拌
混合するための混合装置である。通常のミキサーや撹拌
器を使用すると多孔体内に薬品溶液が十分に含浸しない
ばかりか、撹拌羽根のせんだん力により担体自身が物理
的損傷を被る恐れがある。

【００４９】微生物吸着性物質を担体表面上に均一にコ
ーティングするためには、薬品溶液を含浸させた後、で
きるだけ短時間で均一に薬品溶液の溶媒を揮発させるこ
とが好ましい。乾燥速度が遅いとマイグレーション現象
が顕著になって、担体の外側に微生物吸着性物質が多量
結合し、担体の中心部には少量しか結合しない恐れがあ
る。一方、あまり高温にて乾燥すると担体の化学的構造
が変化を受けたり、架橋剤と直接化学反応し、担体の物
理的強度が弱くなる恐れがある。これらの問題を回避す
るためには回転型通気乾燥装置を用いることが好まし
い。回転型通気乾燥装置は回転するドラムの中に多量の
熱風が供給される仕組みであるので、個々の担体は常に
回転・移動しながら全面から熱を受け入れることができ
る。

【００５０】皮膜およびその形成法本発明によれば、不溶化された水溶性の微生物吸着性物
質からなる皮膜が提供される。

【００５１】本発明の皮膜の好ましい例としては、不溶
化された、アミノ基を有する微生物吸着性物質（更に好
ましくは、アミノ基を有する微生物吸着性水溶性ポリマ
ー、特に好ましくは、ポリエチレンイミン）からなる皮
膜が挙げられる。

【００５２】本発明の皮膜の好ましい例としては、エポ
キシ誘導体のような架橋剤によりアミノ基を介して互い
に架橋された、アミノ基を有する微生物吸着性物質（更
に好ましくは、アミノ基を有する微生物吸着性水溶性ポ
リマー、特に好ましくは、ポリエチレンイミン）からな
る皮膜が挙げられる。

【００５３】本発明によれば、水溶性の微生物吸着性物
質と架橋剤とを反応させる工程を含んでなる、不溶化さ
れた微生物吸着性物質からなる皮膜の形成法が提供され
る。この方法は、好ましくは、水溶性の微生物吸着性物
質と架橋剤との反応工程の前に、皮膜を形成する担体の
表面にポリエチレンイミンを塗布する工程を更に含んで
いてもよい。

【００５４】皮膜の形成は、既に述べた担体表面上に微
生物吸着性物質を不溶化する方法に準じて行うことがで
きる。

【００５５】

【実施例】実施例１合成樹脂製多孔体として日清紡績株式会社の「アクアポ
ーラスゲルＣＣ１０Ｂ」を用いて、合成樹脂製ポリエチ
レンイミン多孔体を作製した。「アクアポーラスゲルＣ
Ｃ１０Ｂ」は、セル数が１５個／２５ｍｍ、すなわち多
孔体の孔径が１ｍｍ前後あり、反発弾性が約４５％の、
ポリウレタンを主成分とする一辺が１０ｍｍ（湿潤時）
の立方体状の多孔体である。

【００５６】合成樹脂製ポリエチレンイミン多孔体は具
体的には下記のようにして作製した。

【００５７】まず、ポリエチレンイミン（「エポミンＰ
−１０００」、株式会社日本触媒）３０％水溶液１７０
０ｇと水４３００ｇを十分混合して薬品溶液とし、ニー
ダー（「レオニーダーＫＨ型」、梶原工業株式会社）を
使って合成樹脂製多孔体３０００ｇに薬品溶液を十分に
含浸させた。次いで、回転型通気乾燥装置（「ロートス
ルー」、株式会社大川原製作所）にて薬品溶液を含浸し
た多孔体から水分を気化させた後、架橋剤（「デナコー
ルＥＸ−８１０」、ナガセ化成工業株式会社）４５０ｇ
と水５５５０ｇとを混合した薬品溶液を再び多孔体にニ
ーダーにて十分含浸させた。再び回転型通気乾燥装置に
て水分を気化させると同時に架橋反応を完了させ、合成
樹脂製ポリエチレンイミン多孔体（３８００ｇ）を得
た。

【００５８】「エポミンＰ−１０００」はポリエチレン
イミン濃度が３０％の水溶液で、国内で市販されている
ポリエチレンイミンとしては最も高分子のものである。
「デナコールＥＸ−８１０」はエチレングリコールジグ
リシジルエーテルを主成分とするエポキシ化合物であ
る。

【００５９】実施例２合成樹脂製多孔体として三和化工株式会社の「オプセ
ル」を用いた以外は実施例１と同様の方法で合成樹脂製
ポリエチレンイミン多孔体を作製した。「オプセル」
は、多孔体の孔径が１ｍｍ前後あり、ポリエチレンを主
成分とする一辺が１０ｍｍ（湿潤時）の立方体状の多孔
体である。

【００６０】実施例３合成樹脂製多孔体として株式会社イノアックコーポレー
ションの「カラーフォームＥＲ−１」１０ｍｍカット品
を用いた以外は実施例１と同様の方法で合成樹脂製ポリ
エチレンイミン多孔体を作製した。「カラーフォームＥ
Ｒ−１」１０ｍｍカット品は、多孔体の孔径が０．５ｍ
ｍ前後あり、反発弾性が４５〜４５％の、ポリウレタン
を主成分とする一辺が１０ｍｍ（湿潤時）の立方体状の
多孔体である。

【００６１】実施例４合成樹脂製多孔体として株式会社関西イノアックのポリ
ウレタンフォーム５ｍｍカット品を用いて合成樹脂製ポ
リエチレンイミン多孔体を作製した。株式会社関西イノ
アックのポリウレタンフォーム５ｍｍカット品は、多孔
の孔径が０．５ｍｍ前後あり、ポリウレタンを主成分と
する一辺が６．５ｍｍ（湿潤時）の立方体状の多孔体で
ある。

【００６２】合成樹脂製ポリエチレンイミン多孔体は具
体的には下記のようにして作製した。

【００６３】まず、ポリエチレンイミン（「エポミンＰ
−１０００」、株式会社日本触媒）３０％水溶液９００
ｇと水２１００ｇを十分混合して薬品溶液Ａとし、架橋
剤（「エピオール−Ｇ１００」、日本油脂株式会社）３
００ｇと水２７００ｇを混合して薬品溶液Ｂとした。次
いで、薬品溶液Ａと薬品溶液Ｂを混和して薬品溶液Ｃと
し、速やかにニーダー（「レオニーダーＫＨ型」、梶原
工業株式会社）を使って合成樹脂製多孔体３０００ｇに
薬品溶液Ｃを十分に含浸させた。回転型通気乾燥装置
（「ロートスルー」、株式会社大川原製作所）にて水分
を気化させると同時に架橋反応を完了させ、合成樹脂製
ポリエチレンイミン多孔体（３４８０ｇ）を得た。

【００６４】「エピオール−Ｇ１００」はグリセロール
ジグリシジルエーテルを主成分とするエポキシ化合物で
ある。

【００６５】比較例１ポリエチレンイミンを結合させていない日清紡績株式会
社の「アクアポーラスゲルＣＣ１０Ｂ」を実施例１のコ
ントロールとした。

【００６６】比較例２ポリエチレンイミンを結合させていない三和化工株式会
社の「オプセル」を実施例２のコントロールとした。

【００６７】比較例３ポリエチレンイミンを結合させていない株式会社イノア
ックコーポレーションの「カラーフォームＥＲ−１」１
０ｍｍカット品を実施例３のコントロールとした。

【００６８】比較例４ポリエチレンイミンを結合させていない株式会社関西イ
ノアックのポリウレタンフォーム５ｍｍカット品を実施
例４のコントロールとした。

【００６９】比較例５セルロース製ポリエチレンイミン多孔体（「Ｂｍアクア
セルＢＴ−Ｈ」５ｍｍカット品、株式会社バイオマテ
リアル）を比較例５とした。

【００７０】性能試験排水処理用担体としての性能テストを、硝化テストと脱
窒テストにより行った。硝化テストはアンモニアを硝酸
に酸化する硝化菌を担体に吸着させて硝化を行う好気処
理による評価であり、脱窒テストは硝酸を窒素ガスに還
元する脱窒菌を担体に吸着させて脱窒を行う嫌気処理に
よる評価である。硝化菌、脱窒菌は、通常のＢＯＤ処理
を行う微生物よりも増殖速度が遅いので、微生物の吸着
性能を評価する上で性能差を評価し易い。

【００７１】硝化テストは、アンモニウムイオンを含む
合成排水を使用して、各多孔体を排水処理用担体として
同じ条件でテストした。排水処理槽の容積に対し、各多
孔体とも見かけ体積にて２０％の量を投入した。

【００７２】硝化テストの結果を表１に示した。

【００７３】

【表１】表１内のＡは、種汚泥（硝化菌）を投入したテスト開始
日より硝化速度が0.5kg-N/m3・day以上に達するまでに
要した日数である。この日数が短いほど微生物の吸着速
度が高いと判定できる。表１内のＣは、テスト中記録し
た最大の硝化速度であり、Ｂは最大硝化速度を記録する
までに要したテスト開始日からの経過日数である。この
Ｃの最大硝化速度が大きいほど微生物の吸着密度が高い
と判定できる。

【００７４】硝化テストの結果より、実施例１〜４のい
ずれも、対応する比較例よりも微生物の吸着速度や吸着
密度が向上されていることが確認できる。

【００７５】脱窒テストは、硝酸イオンを含む合成排水
を使用して、各多孔体を排水処理用担体として同じ条件
でテストした。排水処理槽の容積に対し、各多孔体とも
見かけ体積にて３０％の量を投入した。

【００７６】脱窒テストの結果を表２に示した。

【００７７】

【表２】表２内のＤは、種汚泥（脱窒菌）を投入したテスト開始
日より脱窒速度が2.0kg-N/m3・day以上に達するまでに
要した日数である。この日数が短いほど微生物の吸着速
度が高いと判定できる。表２内のＦは、テスト中記録し
た最大の脱窒速度であり、Ｅは最大脱窒速度を記録する
までに要したテスト開始日からの経過日数である。この
Ｆの最大脱窒速度が大きいほど微生物の吸着密度が高い
と判定できる。

【００７８】脱窒テストの結果から、実施例１および実
施例４のいずれも多孔体も、対応する比較例よりも微生
物の吸着速度や吸着密度が向上されていることが確認で
きる。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＣ０８Ｊ 9/42 Ｃ０８Ｊ 9/42 Ｃ０９Ｄ 179/00 Ｃ０９Ｄ 179/00 // Ｃ０８Ｌ 101:00 Ｃ０８Ｌ 101:00 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C12N 11/00 - 11/18 C02F 3/02 - 3/10

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】微生物を利用する排水処理において用い
られる微生物吸着性の担体であって、前記担体の表面には、カチオン性の水溶性ポリマーを架
橋剤で不溶化することにより得られる皮膜が形成された
ことを特徴とする微生物吸着性担体。
【請求項２】前記水溶性ポリマーはアミノ基を備え、
該アミノ基を介して前記架橋剤によって互いに架橋する
ことにより不溶化されたことを特徴とする請求項１記載
の微生物吸着性担体。
【請求項３】前記水溶性ポリマーが、アルキレンイミ
ンポリマー、ポリアクリルアミドおよびポリアミノ酸か
ら選択される請求項２記載の微生物固定化用担体。
【請求項４】前記水溶性ポリマーは、ポリエチレンイ
ミンである請求項２記載の微生物吸着性担体。
【請求項５】前記担体は、合成樹脂から形成されたこ
とを特徴とする請求項１記載の微生物吸着性担体。
【請求項６】前記合成樹脂は、化学的構造としてウレ
タン結合を有することを特徴とする請求項５記載の微生
物吸着性担体。
【請求項７】前記合成樹脂の主成分がポリウレタン、
ポリエチレン、またはポリビニルアルコールである請求
項５記載の微生物吸着性担体。
【請求項８】前記架橋剤が、エポキシ誘導体であるこ
とを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の
微生物吸着性担体。
【請求項９】エポキシ誘導体が、下記式（Ｉ）〜
（Ｖ）のいずれかの化合物である、請求項８に記載の微
生物吸着性担体。【化１】（上記式中、Ｒ ^１、Ｒ ^２、Ｒ ^４〜Ｒ ¹⁹ およびＲ ²⁰ⁿ は、そ
れぞれ同一または異なっていてもよく、それぞれ水素原
子または下記の基(VI)：【化２】を表すが、但しＲ ^１およびＲ ^２のいずれか一方、Ｒ ^４〜
Ｒ ^９の少なくともいずれか一つ、Ｒ ¹⁰ 〜Ｒ ¹³ の少なくと
もいずれか一つ、Ｒ ¹⁴ 〜Ｒ ¹⁷ の少なくともいずれか一つ、
ならびに、Ｒ ¹⁸ 、 R ¹⁹ およびＲ ²⁰ⁿ の少なくともいずれか一
つは上記基(VI)を表し、またＲ ^４はフェニル基を表して
いてもよく、Ｒ ^３は水素原子またはメチル基を表し、ｍは
０〜５０の整数を表し、ｎは１〜１０の整数を表す。）
【請求項１０】エポキシ誘導体が、エチレングリコー
ルジグリシジルエーテル、グリセロールジグリシジルエ
ーテル、グリシドール、グリセロールポリグリシジルエ
ーテル、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル、ポ
リエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロ
ピレングリコールジグリシジルエーテル、ソルビトール
ポリグリシジルエーテル、またはソルビタンジグリシジ
ルエーテルである、請求項８に記載の微生物吸着性担
体。
【請求項１１】前記担体は、多孔体であることを特徴
とする請求項１記載の微生物吸着性担体。
【請求項１２】前記多孔体の湿潤時の最大粒子径が２
ｍｍ〜９０ｍｍである請求項１１に記載の微生物吸着性
担体。
【請求項１３】微生物を利用する排水処理において用
いられる微生物吸着性の担体を製造するための方法であ
って、カチオン性の水溶性ポリマーと担体とを接触させて担体
表面に皮膜を形成する皮膜形成工程と、次いで前記担体の表面の前記水溶性ポリマーと架橋剤を
反応させて前記水溶性ポリマーを不溶化する工程と、を少なくとも含む微生物吸着性担体の製造方法。
【請求項１４】前記皮膜形成工程の後に担体を乾燥す
る工程を更に含む請求項１３記載の微生物吸着性担体の
製造方法。
【請求項１５】微生物を利用する排水処理において用
いられる微生物吸着性の担体を製造するための方法であ
って、水溶性ポリマーと担体とを架橋剤の存在下で接触させる
ことによって、不溶化された前記水溶性ポリマーからな
る皮膜をコーティングする工程を含む微生物吸着性担体
の製造方法。
【請求項１６】微生物を利用する排水処理において用
いられる微生物吸着性の皮膜を担体表面に形成する方法
であって、カチオン性の水溶性ポリマーと架橋剤とを反応させて、
前記水溶性ポリマーを不溶化する工程を含む皮膜形成方
法。
【請求項１７】前記工程の前に、担体と前記水溶性ポ
リマーとを接触させ、担体を乾燥させる工程を含む請求
項１６記載の皮膜形成方法。