JP3639007B2

JP3639007B2 - 攪拌槽型のバイオリアクタ

Info

Publication number: JP3639007B2
Application number: JP21370195A
Authority: JP
Inventors: 清栗山
Original assignee: 京都水研株式会社
Priority date: 1995-08-22
Filing date: 1995-08-22
Publication date: 2005-04-13
Anticipated expiration: 2015-08-22
Also published as: US5728577A; EP0761605B1; EP0761605A1; JPH0956372A; DE69612440T2; DE69612440D1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は醗酵処理，環境廃水処理などに適したバイオリアクタに関し、微生物を固定した微生物固定床を、回転移動させて被処理液との接触効率を高めた構造のバイオリアクタに係わるものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、たとえば、酵母などの非凝集性の微生物により環境廃水を処理する場合は、図15に示すように、予じめ非凝集性の微生物を保持片に固定培養した微生物固定片101 を、通水可能に封入した上部開放の流動槽102 が用いられる。この流動槽102 は図15に示すように、上下の網板103 ，103 間に微生物固定片101 の所定量が入れられていて、送気管104 より空気が供給され槽内に気泡105 が分散される。この状態において、被処理水は送水管106 より槽内に給送され、微生物固定片101 の微生物作用を受けた後に、上方の導水管107 を経て処理水を得るようになっている。
【０００３】
また、この種の環境廃水の処理装置としては、図16に示すように、予じめ非凝集性の微生物を固定した微生物固定片101 を、上部開放の槽内に通水可能に充填した充填槽112 が用いられる。この充填槽112 は図16に示すように上下の多孔板113 ，113 間に微生物固定片101 の所定量が入れられていて、下方の送気管114 より空気が供給された状態において、被処理水が下方の送水管116 より槽内に給送され、微生物固定片101 の微生物作用を受けた後に、上方の導水管117 を経て処理水を得るようにされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記した両装置による場合は、いずれも被処理水と微生物固定片101 の接触が均一でなく、接触効率が良くないため、処理能率が低い問題があった。
そこで本発明の課題は、固定した非凝集性の微生物と被処理水との接触性を均一にし得る処理効率の良いバイオリアクタの装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するための請求項１の発明のバイオリアクタは、被処理水を貯水する処理槽と、多孔性保持体に非凝集性の微生物が固定され、かつ、内網体と外網体により支持した筒状構造を有する前記被処理水を微生物作用により処理する複数の微生物固定床と、該複数の微生物固定床を前記槽内の被処理水に浸たる状態で支持して槽内を回転移動させる回転体とを主体とし、前記複数の微生物固定床は前記回転体の回転軸に対して対称位置に配置され、前記回転体を構成する支持板が回転軸の上下位置に前記複数の微生物固定床を支持して配設されていることを特徴とする。
【０００６】
上記課題を達成するための、請求項２の発明のバイオリアクタは、請求項１の発明において、回転体に対する微生物固定床の取付け手段が、微生物固定床を取外し可能に支持し得る構造よりなることを特徴とする。
【０００７】
そして上記課題を達成するための、請求項３の発明のバイオリアクタは、請求項１又は請求項２において、微生物固定床は軟質の多孔性保持体を、多孔性の支持部材により支持した構造よりなることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図１〜図11に基いて説明する。
図１は本実施形態のバイオリアクタ１の構造を示す縦断面図である。このバイオリアクタ１は被処理水Ｗを貯水する処理槽２と、被処理水Ｗを非凝集性の微生物の作用により処理する微生物固定床22と、微生物固定床22を支持して槽内で回転させる回転体32とを主体としている。
【０００９】
図１に示すように、処理槽２は底面３の中心部が下方へ突出したろうと状をなしかつ上部が開口した円形の槽よりなる。処理槽２内には少し小径の内筒４が配置され、処理槽２の内周に上昇流路５となる所定の隙間を設けて桟部材６にて固定されている。
前記ろうと状の底面３の中心部には排出口７が設けられ開閉バルブ7Aにより常には閉じられているが、必要時には開閉バルブ7Aが開かれる。
前記上昇流路５の上部には処理槽２の内周面に沿って排水路８が形成され、排水路８の処理槽２側の所定壁部は切欠かれて排水口8Aとされ、排水口8Aの外側には排水の受け口９が設けられ底部の送水口9Aより導水管10を介して所定部位へ送水可能とされている。
【００１０】
一方、処理槽２内の底部３には十字状の支持桟11が取付けられていて、その交差部位には、後述する回転体32の軸受け11A が設けられている。また、前記内筒４内の上端部には十字状の支持桟12が取付けられていて、その交差部位には、回転体32の軸受け12A が設けられている。
【００１１】
前記内筒４内には微生物固定床22を支持して回転させるための、回転体32が配置されている。回転体32は回転軸33の上下位置に微生物固定床22を支持する円形の支持板34，35が取付けられている。回転軸33は上下の支持桟11，12の軸受け11A ，12A に支持され、上端部はモータ15側の駆動軸16にカップリング17を介して接続可能とされている。
【００１２】
前記内筒４の開口は、図１及び図２に示すように、蓋板14にて被われ、蓋板14には被処理水Ｗの供給口14A 及び通気孔14B が設けられている。また、蓋板14上には減速機付きのモータ15が取付けられていて、蓋板14の中心孔14C より下方へ駆動軸16が突出され、駆動軸16の下端には回転体32の回転軸33と接合可能なカップリング17が取付けられている。カップリング17はその角穴に回転軸33の角形上端部を差し込むことにより接続されるようになっている。
なお、必要時において蓋板14はモータ15を取付けた状態で上方へ取外すことができる。
【００１３】
回転体32の下側の支持板34の上面には、図10，図11に示すように、円筒形の微生物固定床22の下端部を差込んで固定する差込み形式の止着部36が形成されている。この止着部36は孔あき止め板36A より突出させた複数の分割片36B を外方へ付勢状に立設し、その上端部を内方へ曲げた形状よりなる。止着部36は孔あき止め板36A が支持板34の貫孔34A 上に固着される。各止着部36は支持板34の回転軸33位置に対して対称位置（図３の微生物固定床22の配置状態参照）に多数個形成されている。止着部36に支障のない支持板34面には通水孔34B が多数貫設されている。なお、止着部36は分割状のものに限るものではなく、円筒形の微生物固定床22の下端部を差込んで止着し得る筒状の突起であってもよい（図示せず）。
【００１４】
図４に示すように、回転体32の上側の支持板35は微生物固定床22を挿通して上部を固定するための支持孔35A が設けられている。支持孔35A は下側の支持板34の止着部36と対応する位置に各々形成されている。各支持孔35A は微生物固定床22の挿通が可能でかつ微生物固定床22の上部を支持し得る程度の大きさの内径とされている。なお、微生物固定床22は支持孔35A に対応する上部側を、太くして支持孔35A に密着支持させてもよいし、支持孔35A には挿通した微生物固定床22を止めるばね片（図止せず。）を設けてもよい。上側の支持板35面には通水孔は設けられていない。円筒形の微生物固定床22は上側の支持板35の支持孔35A より挿入して下端を止着部36に差し込んで止着することにより上端部を突出状態で固定することができる。
【００１５】
前記微生物固定床22は酵母などの非凝集性の微生物を固定させるための筒状の多孔性保持体23の内外面に多孔性支持部材として剛性の内網体24及び外網体25を配置した支持性の良い筒状構造を基本ベースとし、基本ベースの多孔性保持体23に非凝集性の微生物を固定させた状態のものをいう。
【００１６】
前記多孔性保持体23は連続気泡のスポンジ、あるいは不織布，ポリプロピレン繊維体などよりなる多孔質に富む筒状体であり、内外面に硬質樹脂あるいは不錆性材質の網体（内網体24，外網体25）を配置して図５及び図６に示すように形成される。
すなわち、図７（イ）（ロ）に示す軟質の多孔性保持体23の筒内に、図８（イ）（ロ）に示す内網体24を挿入し、多孔性保持体23の外側には図９（イ）（ロ）に示す外網体25を挿入し基本ベースが形成される。なお、図８の24A ，図９の25A は網孔を示す。図９に示すように外網体25は長手方向に切込み25B が設けられていて、挿着の際は図９（ロ）の仮想線に示すように開いた状態にして取付け得る。多孔性保持体23自体は軟質であり、形状の保形性は小さいが、内網体24及び外網体25を取付けることにより基本ベースは形状の保持性が良好となる。
【００１７】
基本ベースの多孔性保持体23に非凝集性微生物を固定させるには、たとえば特開平6-7163号公報（非凝集性微生物の固定化方法）に開示の方法などの公知手段にてなし得る。すなわち、粒子の大きさが10〜2000μｍで孔隙の径が３〜100 μｍ程度の水中で浮遊性の活性炭と、非凝集性微生物とを、水中において接触させて、活性炭の孔隙内に非凝集性微生物を固定させる。なお、この活性炭は多孔性保持体23の孔内に挿入可能な粒子径のものが予じめ選定して使用される。
次いで、水中において、基本ベースと、非凝集性微生物を固定した活性炭とを接触させ、基本ベースの多孔性保持体23の多孔質内に前記活性炭の粒子を充填する。
【００１８】
なお、非凝集性微生物を固定した活性炭を、多孔質保持体23の単体に固定させ、しかる後に内網体24及び外網体25を多孔質保持体23に取付けて微生物固定床22を形成することもできるが、内網体24及び外網体25の取付け操作がしにくい。
【００１９】
各微生物固定床22は回転体32の上側の支持板35の支持孔35A より挿入して下側の支持板34の止着部36に下端部を止着させることができ、かつ回転体32に取付けた各微生物固定床22は被処理水Ｗ中において回転させた際の形状保持性は良好である。
【００２０】
しかして、微生物固定床22を装着した処理槽２に、有機物を含む所定の被処理水Ｗが満たされて、室温あるいは所定の室温度で被処理水Ｗの処理が行なわれる。すなわち、図１に示すように、供給口14A より槽内に被処理水Ｗが供給された後、モータ15が駆動されて駆動軸16が所定の低速にて回転され、カップリング17を介して回転軸33が回転される。回転軸33の回転により回転体32は被処理水Ｗ中にて低速回転される。内筒４内の被処理水Ｗは回転体32の各微生物固定床22との均等な接触が続けられる。
供給口14A からの被処理水Ｗの供給は微生物の処理作用に応じた適量を連続的に供給してもよいし、あるいは槽内の被処理水Ｗが微生物の処理作用を十分に受けた段階で槽内の処理水WAが入れ替る様に間欠的に供給してもよい。
【００２１】
微生物固定床２２は多孔質保持体２３を内網体２４と外網体２５により支持した筒状構造であるため、被処理水Ｗは微生物固定床２２の層内を通過することができ、通過する際に固定させた微生物と接触して微生物の作用を受ける。微生物固定床２２の回転により被処理水Ｗと微生物との接触は積極的に行なわれる。微生物固定床２２の筒内に入った一部の被処理水Ｗは筒内を通過し下側の支持板３４の貫孔３４Ａより底部へ流れる。また、内筒内の被処理水Ｗは支持板３４の通水孔３４Ｂあるいは支持板３４と内筒４の隙間より底面３側へ流れる。
【００２２】
しかして所定時間処理後の内筒４内の被処理水Ｗは有機物等が消化され、あるいは微生物により特定物質が生成された、処理水WAとされる。処理水WAは図１あるいは図10に示すように内筒４内の下方側より上昇流路５に入り、上昇流路５を上昇して、該流路の上端において排水路８に入り、排水口8Aより受け口９を経て導水管10内に送水されて所定部所に貯えられる。
【００２３】
微生物固定床22は非凝集性の微生物を活性炭粒子に固定し、さらにこれを多孔質保持体23に固定してあるため、被処理水Ｗとの接触性を良好になし得る。また、微生物固定床22は軟質の多孔質保持体23を内網体24及び外網体25にて支持した構造であるから、被処理水Ｗ中で支障なく回転させることができる。なお、回転において固定した微生物はほとんど多孔質保持体23より外れない。
【００２４】
前記した実施の形態における回転体32は処理槽２に対して回転軸33が縦向きのものであったが、回転体は回転軸を横向きとし、それに適する処理槽の形状とすることができる。
【００２５】
たとえば図12，図13に示すように、横長の処理槽42には横向きの回転体52が装着される。横向きの回転体52の回転軸53はシール部43を介して軸受け44され、モータ45により歯車46，46を介して回転可能にされている。回転軸53には前記した構造の微生物固定床22が放射状に、多数段配設されている（図12，図13の微生物固定床22参照）。すなわち、図12に示すように、回転軸53にはスペーサ54を介して一定間隔に基板55がキー着されている。各基板55は図14に示すように、外周に支持棒56が放射状に固着されていて、各支持棒56には内網体24，外網体25を取付けた微生物固定床22の内網体25の筒孔を挿通させ、支持棒56の先端部に座板57を介して割ピン58を止着することで抜止め固定されている。微生物固定床22は割ピン58を抜くことにより支持棒56より容易に外すことができる。
なお、図12において42A は被処理水Ｗの供給口，42B は処理水WA排水口，47は蓋板である。この図12の処理槽42は、回転体52が横向きに回転するが、この処理槽42においても被処理水Ｗと微生物の接触性が良好で処理効率を良好になし得る。
【００２６】
本発明は以下の実施の形態を含むものとする。
（イ）多孔性保持体は連続気泡を有するスポンジ、あるいは連続気泡に富む不織布あるいはポリプロピレン繊維体を用い得ること、
（ロ）被処理水としては浄化水とするための有機廃水，醗酵物を得るための基質液、あるいは薬剤を得るための培地などが用いられること、
（ハ）処理槽は内筒を省略し、供給口から供給した被処理水を排出口から処理水として排出する適宜な構成となし得ること、
（ニ）回転体は処理槽に対し回転軸が縦向きあるいは横向きに配置され、支持した微生物固定床を被処理水中において回転移動させる構造のものが採用されること。
【００２７】
【発明の効果】
請求項１乃至請求項３に記載の発明のバイオリアクタによれば、固定した微生物と被処理水との接触が均一に行なわれ、接触効率を良くすることができる。
なお、請求項２及び請求項３に記載の発明は上記した効果の他に次の効果を有する。請求項２の発明によれば、微生物固定床が取外しできるため、微生物固定床の取り替えに都合がよい。請求項３の発明によれば、微生物固定床は軟質の多孔性保持体を支持部材により支持した構造としたため、支持性が良好であり、回転体に取付けし易く、かつ被処理水中で回転させた場合においても良好に水中移動させ得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態のバイオリアクタの縦断面図である。
【図２】図１の平面図である。
【図３】図１のIII −III 線における断面図である。
【図４】上側回転板の平面図である。
【図５】微生物固定床の拡大断面図である。
【図６】図５のVI−VI線における断面図である。
【図７】（イ）は微生物固定床の多孔性保持体の拡大図で、（ロ）は図７（イ）のVII −VII 線における断面図である。
【図８】（イ）は微生物固定床の内網体の拡大断面図で、（ロ）は図８（イ）のVIII−VIII線における断面図である。
【図９】（イ）は微生物固定床の外網体の拡大断面図で、（ロ）は図９（イ）のIX−IX線における断面図である。
【図１０】回転体に対する微生物固定床の取付け構造を主体とした略体図である。
【図１１】（イ）は微生物固定床の下部固定部の平面図で、（ロ）は図11（イ）の縦断面図である。
【図１２】バイオリアクタの別例の実施の形態図である。
【図１３】図１２のXIII−XIIIにおける断面図である。
【図１４】別例バイオリアクタの微生物固定床の取付け構造図である。
【図１５】従来のバイオリアクタの構造図である。
【図１６】従来の他のバイオリアクタの構造図である。
【符号の説明】
１バイオリアクタ
2,42 処理槽
8A，42B 排水口
14A ，42A 供給口
22 微生物固定床
23 多孔性保持体
24 内網体
25 外網体
32，52 回転体
33，53 回転軸
34，35 支持板
35A 支持孔
36 止着部
55 基板
56 支持棒
58 割ピン

Claims

被処理水を貯水する処理槽と、多孔性保持体に非凝集性の微生物が固定され、かつ、内網体と外網体により支持した筒状構造を有する前記被処理水を微生物作用により処理する複数の微生物固定床と、該複数の微生物固定床を前記槽内の被処理水に浸たる状態で支持して槽内を回転移動させる回転体とを主体とし、
前記複数の微生物固定床は前記回転体の回転軸に対して対称位置に配置され、
前記回転体を構成する支持板が回転軸の上下位置に前記複数の微生物固定床を支持して配設されていることを特徴としたバイオリアクタ。
回転体に対する微生物固定床の取付け手段が、微生物固定床を取外し可能に支持し得る構造よりなることを特徴とした請求項１記載のバイオリアクタ。
微生物固定床は軟質の多孔性保持体を、多孔性の支持部材により支持した構造よりなることを特徴とした請求項１または請求項２記載のバイオリアクタ。