JP4006750B2

JP4006750B2 - Immobilized microorganism carrier and environmental purification method using the same

Info

Publication number: JP4006750B2
Application number: JP2002071501A
Authority: JP
Inventors: 立夫角野; 多佳子小笠原; 直樹安部
Original assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Current assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Priority date: 2002-03-15
Filing date: 2002-03-15
Publication date: 2007-11-14
Anticipated expiration: 2022-03-15
Also published as: JP2003265170A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固定化微生物担体及びそれを用いた環境浄化方法に係り、特に、排水中又は大気中の窒素成分を生物学的に除去するための固定化微生物担体及びそれを用いた環境浄化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
廃水や下水を微生物で処理する生物学的処理は、比較的低コストであることから広く採用されている。しかし、微生物の種類によっては、増殖速度が遅いものや、被毒し易いもの、又はその環境中において増殖し難いものがあり、必ずしも効率的な方法とはいえない場合がある。そこで、微生物が繁殖しやすい環境を積極的に形成するために、活性汚泥や特定の微生物を予め内部に包括固定化した固定化微生物担体を用いて生物学的処理を行うことが既に実用化されている。
【０００３】
活性汚泥や微生物を包括固定化する固定化材料としては、自然環境に無害であること、微生物によって変質又は分解されないこと、機械的強度が高いこと、微生物を多量に保持できること等が要求される。これまで実用化されている固定化材料としては、ポリエチレングリコール系のポリマ、ポリビニルアルコール系の樹脂等がある。ゲル材料に包括固定化する微生物としては、下水処理場の活性汚泥や純粋培養した微生物を微生物供給源として主にアンモニア性窒素を酸化する硝化菌が用いられている。
【０００４】
アンモニア性窒素を含有する廃水や下水の生物学的処理は、硝化工程においてアンモニア性窒素を硝化菌により亜硝酸や硝酸とし、脱窒工程において亜硝酸や硝酸を脱窒菌で窒素ガスにすることにより廃水中の窒素成分を除去していた。この脱窒工程では水素供与体が必要であり、廃水や下水中の有機物を用いるか、メタノールを添加していた。水素供与体の供給が不足すると、亜硝酸や硝酸が十分に脱窒されずに、処理水中に残存して放流されてしまうので、湖沼、河川等が、富栄養化を起こし環境汚染の原因になる。
【０００５】
この水素供与体の不足を解消するための従来技術としては、特開平８−３２３３８１号公報に開示されるように固定化担体内部に有機物、例えばデンプン、セルロースなどをポリマにコーティングした粒子を固定化材料に包括固定化する方法、或いは特開２０００−１５３２９３号公報に開示されるように処理槽に生分解性プラスチックを添加する方法がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平８−３２３３８１号公報の方法は、拡散及び分解抵抗があり脱窒速度が遅くなるという欠点がある。一方、特開２０００−１５３２９３号公報の方法は、脱窒反応の持続性（寿命）が極めて短く、脱窒に必要な理論炭素量以上の生分解性プラスチックを処理槽に添加しなくてはならず、ランニングコストがかかるという欠点がある。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、脱窒速度が速く、且つ脱窒反応の持続性が極めて長いので、脱窒に必要な炭素量を少なくできる固定化微生物担体及びそれを用いた環境浄化方法を提供する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１は前記目的を達成するために、微生物が分解する生分解性有機物である高級脂肪酸と、微生物とを、固定化材料で包括固定化したことを特徴とする。
【０００９】
脱窒処理における水素供与体として、分解し易い有機物にポリマコーティングして徐放性をもたせると、拡散及び分解抵抗が生じて脱窒速度が遅くなってしまい、そうかといって、生分解性プラスチックのように徐放性のあるものであっても、廃水中にそのまま投入して活性汚泥で処理すると、脱窒以外の酸化分解反応で生分解性プラスチックが分解されてしまい、脱窒反応に利用されにくく、脱窒反応の持続性（寿命）が極めて短くなってしまう。しかし、比較的分解しにくい有機物である高級脂肪酸、ポリ乳酸、ポリカプロラクタムのうちの少なくとも１つの生分解性有機物を、固定化材料で包括固定化すると、拡散及び分解抵抗がないように徐放性を確保すことができ、しかも脱窒以外の酸化分解反応で分解されてしまうことがないとの知見を得た。
【００１０】
本発明はかかる知見に基づいてなされたもので、本発明によれば、微生物が分解する高級脂肪酸と、微生物とを、固定化材料で包括固定化するようにしたので、脱窒速度が速く、且つ脱窒反応の持続性が極めて長いので、脱窒に必要な炭素量を少なくできる固定化微生物担体を得ることができる。
【００１１】
本発明の請求項２は、請求項１において、生分解性有機物の粒径が５ｍｍ以下にしたもので、これにより脱窒速度を一層大きくできる。
【００１２】
本発明の請求項３は、生分解性有機物は、固定化微生物担体に対して２〜５０重量％含有されているので、脱窒率を大きくすることができる。
【００１３】
本発明の請求項４は前記目的を達成するために、請求項１〜３の何れか１の固定化微生物担体と、窒素成分を含有する水又は気体と接触させることにより、前記水又は気体から前記窒素成分の除去を行うことを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、微生物が分解する脂肪酸と、微生物とを、固定化材料で包括固定化した固定化微生物担体を使用して、窒素成分を含有する水又は気体と接触させることにより、前記水又は気体から前記窒素成分の除去を行うようにしたので、脱窒に必要な炭素量を少なくできる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って、本発明に係る固定化微生物担体及びそれを用いた環境浄化方法の好ましい実施の形態について詳説する。
【００１６】
本発明の固定化微生物担体の製造は、高級脂肪酸と、微生物とを混合した混合物を形成し、この混合物に、さらに固定化材料を混合して良く攪拌する。この場合、固定化材料には、水や反応調整剤としての希硫酸が加えられる。次に、過硫酸カリウム等の重合開始剤により重合反応を起させて固定化材料をゲル化し、微生物を固定化材料がゲル化したゲル担体内に包括固定化する。これにより、従来の固定化微生物担体よりも脱窒速度が速く、且つ脱窒反応の持続性が長い固定化微生物担体を得ることができる。この場合、高級脂肪酸と、ポリ乳酸、ポリカプロラクタムのうちの少なくとも１つの生分解性有機物とを固定化材料に包括固定してもよい。また、固定化材料をゲル化する方法は、上記した重合法の他に、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を固定化材料として用いる場合には、ＰＶＡと微生物を混合させた後、凍結と解凍を繰り返すことによりゲル化反応させてＰＶＡ内に微生物を包括固定化するＰＶＡ冷凍法、あるいはＰＶＡと微生物を混合させた後、ホウ酸と混合させてゲル化反応させてＰＶＡ内に微生物を包括固定化するＰＶＡホウ酸法の何れでも良い。
【００１７】
ここで、固定化材料に包括固定化する微生物には、下水処理場の活性汚泥、湖沼、河川や海の汚泥、土壌などの各種の微生物を含む複合微生物含有物の他に、培養等により濃縮分離された窒素除去を目的とした微生物、例えば脱窒菌や硝化菌が含まれる。特に、硝化菌と脱窒菌とを共存させた状態で、生分解性有機物と共に包括固定した固定化微生物担体や、脱窒菌のみを生分解性有機物と共に包括固定した固定化微生物担体が、窒素除去の固定化微生物担体として有効である。
【００１８】
包括固定化担体の固定化材料としては、ポリエチレングリコール系のプレポリマとしてはモノメタクリレート類、モノアクリレート類、ジメタクリレート類、ジアクリレート類、トリメタクリレート類、トリアクリレート類、テトラアクリレート類などを使用することができる。また、ウレタンアクリレート類、エポキシアクリレート類、その他、ポリビニルアルコール、アクリルアミド、光硬化性ポリビニルアルコール、光硬化性ポリエチレングリコール、光硬化性ポリエチレングリコールポリプロピレングリコールプレポリマ等を使用することができる。
【００１９】
固定化微生物担体の大きさは、１０μｍ〜５０ｃｍまで幅広く作製でき、さらには１ｍ以上の大きさのものも利用できる。固定化微生物担体の形状としては、球形、角形、円柱状などを用いることができる。また、ブロック状にしたものに蜂の巣状に穴を開けて被処理水や被処理ガスとの接触効率をあげるとよく、ハニカム状の型枠を利用して製造するとよい。
【００２０】
図１は、以上の如く製造された固定化微生物担体において、固定化微生物担体に含有される生分解性有機物の濃度と脱窒率の関係を調べたものである。図１の横軸は、固定化微生物担体に含有される生分解性有機物の濃度（重量％）を示し、縦軸は脱窒率（％）を示す。生分解性有機物は、高級脂肪酸、ポリ乳酸、ポリポリカプロラクタムのそれぞれについて調べた。
【００２１】
実験条件は、容積が２Ｌの反応槽に固定化微生物担体を２００ｍＬ添加し、６０ｒｐｍで攪拌する完全混合型の装置を用いた。反応槽には、硝酸性窒素濃度４０ｍｇ／Ｌの原水を供給し、反応時間３時間後の脱窒率で評価した。
【００２２】
【数１】

その結果、図１に示すように、何れの生分解性有機物の場合にも、生分解性有機物の濃度が０から２％になる間で、脱窒率が急激に増加する。生分解性有機物の濃度が２％での脱窒率は、ポリ乳酸で６０％、ポリカプロラクタムで７０％、高級脂肪酸で８０％になる。生分解性有機物の濃度を大きくしていくと、脱窒率はゆるやかに増加して濃度１０％近傍で脱窒率が最大になる。生分解性有機物の濃度が１０％での脱窒率は、ポリ乳酸で６４％、ポリカプロラクタムで８０％、高級脂肪酸で９８％になる。生分解性有機物の濃度が３０％まで最大の脱窒率を維持し、その後、脱窒率は次第に低下する。生分解性有機物の濃度が４０％での脱窒率は、ポリ乳酸で４０％、ポリカプロラクタムで５５％、高級脂肪酸で８０％になり、生分解性有機物の濃度が５０％での脱窒率は、ポリ乳酸で２５％、ポリカプロラクタムで３０％、高級脂肪酸で５５％になる。生分解性有機物の濃度が６０％での脱窒率は、ポリ乳酸及びポリカプロラクタムで５％、高級脂肪酸で２０％まで低下する。そして、実用上、使用可能な脱窒率としては２０％以上が好ましいことから、固定化微生物担体に含有される生分解性有機物の好適な濃度としては、２〜５０重量％の範囲であることが好ましく、更に好ましくは５〜３０重量％の範囲である。
【００２３】
また、高級脂肪酸、ポリ乳酸、ポリカプロラクタムの含有濃度と脱窒率の関係を個別に見た場合、高級脂肪酸の脱窒率が最も高く、固定化微生物担体に含有される生分解性有機物が１０〜３０％の範囲では、略１００％の脱窒率になる。
【００２４】
表１は、固定化微生物担体に含有される生分解性有機物の粒子径と固定化微生物担体の脱窒速度(mg-N/h/L-担体）との関係を調べたものである。
【００２５】
生分解性有機物として高級脂肪酸を用い、千葉県のＡ下水処理場から採取した活性汚泥と、高級脂肪酸とを、ポリエチレングリコール系のプレポリマで包括固定化した固定化微生物担体（２０ｍｍ角型担体）を製造した。そして、固定化微生物担体に含有される高級脂肪酸の粒子径が、１００μ、１ｍｍ、２ｍｍ、５ｍｍ、１０ｍｍの５種類の固定化微生物担体を調製した。
【００２６】
固定化微生物担体の組成は、表２に示す。
【００２７】
固定化微生物担体の脱窒速度の測定は、容積が２Ｌの反応槽に、固定化微生物担体を２００ｍＬ添加して充填率が１０％になるようにし、６０ｒｐｍで攪拌する完全混合型の装置を用いた。曝気槽には、硝酸性窒素濃度が４０ｍｇ／Ｌの廃水を張り込み、５種類の粒子径の高級脂肪酸ごとに回分試験を行った。
【００２８】
【表１】

【００２９】
【表２】

【００３０】
表１の結果から分かるように、固定化微生物担体に含有される高級脂肪酸の粒子径が、５ｍｍ以下で脱窒速度(mg-N/h/L-担体）が９０〜１１０(mg-N/h/L-担体）の高い値を得ることができ、更には２ｍｍ以下で脱窒速度が１０５〜１１０(mg-N/h/L-担体）となり、極めて高く且つ安定した脱窒速度を得ることができる。尚、表１は、生分解性有機物が高級脂肪酸の例で説明したが、ポリ乳酸、ポリカプロラクタムの場合も同様の結果であった。このことから、固定化微生物担体に含有される生分解性有機物の粒子径は５ｍｍ以下が好ましく、更には２ｍｍ以下が好ましい。
【００３１】
図１の固定化微生物担体に含有される生分解性有機物の濃度、及び表１の生分解性有機物の粒子径の、好ましい条件を全て勘案して窒素成分を除去するための固定化微生物担体を構成すると、硝化菌と脱窒菌、又は脱窒菌のみの微生物に、２ｍｍ以下の高級脂肪酸を含有濃度が１０〜３０重量％なるように包括固定化することが最も良く、脱窒速度が速く、脱窒反応の持続性が長く、脱窒に必要な炭素量を少なくできると共に、高い脱窒率を発揮することができ極めて有効な窒素成分除去用の固定化微生物担体を得ることができる。
【００３２】
本発明の環境浄化方法は、上記説明した本発明の固定化微生物担体と、窒素成分を含有する水又は気体と接触させることにより、水又は気体から窒素成分の除去を行う方法である。ここで、水とは、下水処理場、湖沼、河川等を含み、気体とは工場排気ガス、大気等を含む。水や気体からの窒素除去を目的とした固定化微生物担体に包括固定する微生物としては、活性汚泥、純粋培養した硝化菌、脱窒菌を好適に用いることができる。
【００３３】
図２〜図４は、本発明の環境浄化方法を適用する環境浄化装置の例を示したものであり、図２及び図３は水から窒素成分を除去する環境浄化装置であり、図４は気体から窒素成分を除去する環境浄化装置の場合である。
【００３４】
図２の環境浄化装置１０は、硝化・脱窒を単一槽で行う場合で、本発明の固定化微生物担体１２が処理槽１４に投入される。この場合、固定化微生物担体１２の微生物としては、硝化菌と脱窒率とが共存した状態で包括固定される。処理槽１４の底部には散気管１６が設けられ、ブロア１８からのエアが散気管１６から処理槽１４内に散気される。散気されることによる処理槽１４内の溶存酸素濃度は０．２〜２ｍｇ／Ｌ、好ましくは０．５〜１．５ｍｇ／Ｌになるようにし、処理槽１４内に弱い好気性条件が形成されるようにする。これにより、アンモニア窒素等の窒素成分を含有する被処理水は、処理槽１４において硝化反応と脱窒反応の両方が同時に行われる。処理槽１４で硝化・脱窒された液は、固液分離槽２０にて上澄水と沈降汚泥とに分離され、上澄水が処理水として系外に引き抜かれると共に、沈降汚泥の一部が循環汚泥として処理槽１４の入口側に戻される。
【００３５】
図３の環境浄化装置３０は、硝化槽３２と脱窒槽３４の２槽を設ける場合で、硝化槽３２には、微生物として硝化菌を使用した本発明の固定化微生物担体３６が投入され、脱窒槽３４には、微生物として脱窒菌を包括固定した固定化微生物担体３８が投入される。硝化槽３２の底部には散気管４０が設けられ、ブロア４２からのエアが散気管４０から硝化槽３２内に散気される。散気されることによる硝化槽３２内の好気性は、硝化槽３２内の溶存酸素濃度が２ｍｇ／Ｌ以上になるようにして好気性条件を形成する。脱窒槽３４には攪拌器４４が設けられ、脱窒槽３４内の被処理水が脱気されて嫌気性条件が形成される。また、硝化槽３２の硝化液の一部は固液分離槽４６に流入すると共に、残りは脱窒槽３４に循環される。これにより、硝化槽と脱窒槽でそれぞれ硝化・脱窒を行い、硝化処理された硝化液の一部を脱窒槽３４に循環することで被処理水中の窒素成分が除去される。硝化槽３２と脱窒槽３４で硝化・脱窒された液は、固液分離槽４６にて上澄水と沈降汚泥とに分離され、上澄水が処理水として系外に引き抜かれると共に、沈降汚泥の一部が循環汚泥として脱窒槽３４の入口側に戻される。
【００３６】
図４の気体から窒素成分を除去する環境浄化装置５０は、処理塔５２の内部に、固定化微生物担体５４によって形成された固定式ろ過層５６が設けられる。固定化微生物担体５４の微生物としては、硝化菌と脱窒率とが共存した状態で包括固定される。そして、窒素成分を含有したガスは、処理塔５２の底部に繋がれた給気管５８から処理塔５２内に供給され、固定式ろ過層５６を通過した後、処理塔５２の上端に繋がれた排気管６０から排出される。また、処理塔５２内の上部位置には散水管６２が設けられ、循環配管６４を介して循環水ピット６６に連結されると共に、循環配管６４には循環ポンプ６８が設けられる。一方、処理塔５２の底部から排水管７０が循環水ピット６６に連結される。これにより、散水管６２から散水された水は、循環水ピット６６を介して散水管６２に循環される。かかる環境浄化装置５０では、窒素成分を含有するガスを固定式ろ過層５６の下から上に流し、散水管６２からの水を固定式ろ過層５６の上から下に流すカウンターカレントによって、ガス中の窒素成分を除去する。
【００３７】
【実施例】
（実施例１）
実施例１は、本発明の固定化微生物担体の窒素除去の寿命と処理性能を試験したものである。
【００３８】
試験は、本発明の固定化微生物担体を使用した本発明法と、特開平８−３２３３８１号公報の方法をベースにした従来法１、特開２０００−１５３２９３号公報の方法をベースにした従来法２とを対比した。
【００３９】
本発明法の固定化微生物担体の組成は、表３の通りである。
【００４０】
【表３】

【００４１】
表３の組成を有する２０ｍｍ角の固定化微生物担体を、攪拌混合可能な２Ｌの処理槽に２００ｍＬ投入して、担体充填率が１０％になるようにした。従って、処理槽に投入された固定化微生物担体における高級脂肪酸の含有合計量は２０ｇになる。そして、窒素成分を含有する被処理水を、槽上部から流入させ、槽側面に形成された担体流出防止網から槽外に流出することにより連続処理を行った。担体流出防止網は、目開き１ｍｍの塩化ビニール製のものを使用した。
【００４２】
従来法１は、２ｍｍ粒子径の高級脂肪酸をポリエチレンでコーティングした粒子を、活性汚泥と共にポリエチレングリコール系プレポリマに包括固定化して調製した固定化微生物担体を使用した以外は、本発明法と同様である。
【００４３】
従来法２は、２ｍｍ粒子径の高級脂肪酸２０ｇを先ず、本発明で使用したと同じ処理槽に投入し、更に活性汚泥のみを包括固定化した固定化微生物担体２００ｍＬを処理槽に投入して、本発明で使用したと同じ被処理水を連続処理した。
【００４４】
これら、本発明法、従来法１、従来法２について、立ち上げ期間経過後の安定した脱窒性能を維持している期間である固定化微生物担体の寿命、及び寿命期間中に処理槽から排出される処理水の硝酸性窒素の濃度を調べた。試験結果を表４に示す。
【００４５】
【表４】

【００４６】
表４に示すように、本発明の固定化微生物担体を使用した本発明法は、固定化微生物担体の寿命が６か月と一番長く、処理水の硝酸濃度も２ｍｇ／Ｌ以下で最も低く、寿命及び処理水質ともに良い結果であった。
【００４７】
これに対し、従来法１は、寿命は５か月と本発明法と比べて１カ月短いだけであったが、処理水の硝酸性窒素濃度が５〜１０ｍｇ／Ｌと高く、処理水質が悪かった。これは、高級脂肪酸をポリエチレンでコーティングすることにより、拡散及び分解抵抗があり脱窒速度が遅くなるためと考えられる。
【００４８】
また、従来法２は、処理水の硝酸濃度が５ｍｇ／Ｌ以下であり、従来法１よりも良い結果であったが、寿命が１か月と極端に短くなった。これは、水素供与体である高級脂肪酸を廃水中にそのまま投入して活性汚泥のみを包括固定化した固定化微生物担体で処理すると、脱窒以外の酸化分解反応で高級脂肪酸が分解されてしまい、脱窒反応に利用されにくく、利用されない高級脂肪酸が処理水に同伴されて流出してしまうためと考えられる。
【００４９】
尚、本比較実験で本発明と従来法について、ポリ乳酸、ポリカプロラクタムでも行ったが、同様の結果であった。
（実施例２）
実施例２は、本発明の環境浄化方法を用いて、化学工場から排出されるアンモニア性窒素含有排水（原水）について窒素除去性能を試験したものである。
【００５０】
試験装置は、図２に示した環境浄化装置を使用し、本発明の生分解性有機物を含有する３ｍｍ球形の固定化微生物担体（表５）を担体充填率１０％になるように処理槽に充填し、原水を流入させて固定化微生物担体と接触させた後、固液分離槽で上澄液と沈降汚泥に固液分離した。処理槽における滞留時間を４時間にすると共に、処理槽内の溶存酸素濃度（ＤＯ濃度）が１ｍｇ／Ｌになるようにした。
【００５１】
従来法は、生分解性有機物を含有しない固定化微生物担体を使用した以外は、本発明法と同様である。
【００５２】
そして、本発明法、従来法のそれぞれについて、固液分離槽から越流する処理水のアンモニア性窒素（NH₄-N）、亜硝酸性窒素（NO₂-N）、硝酸性窒素（NO₃-N）、全窒素、ＢＯＤ、浮遊物質の各濃度を測定して比較した。
【００５３】
【表５】

【００５４】
試験結果を表６に示す。
【００５５】
【表６】

【００５６】
表６に示すように、本発明法の環境浄化方法は、全窒素濃度２３〜４４(mg/L)の原水が、5 〜１０(mg/L)の処理水になり、大幅に低減することができた。また、処理水中の亜硝酸性窒素が１(mg/L)以下、硝酸性窒素が５〜９(mg/L)であり、硝化反応により生成された亜硝酸性窒素や硝酸性窒素の脱窒反応が十分に進行していた。このことは、固定化微生物担体にポリカプロラクタムを含有させて水素供与体を確保し、且つ処理槽内を溶存酸素濃度（ＤＯ濃度）が１ｍｇ／Ｌ程度の弱い好気性条件にすることで、単一の処理槽で硝化反応と脱窒反応とを同時に生じさせて原水を効率的に処理することができることを示している。
【００５７】
これに対し、従来法の処理水は、原水の全窒素濃度２３〜４４(mg/L)に対して処理水の全窒素濃度が２１〜４２であり、残存した全窒素の種類の大部分は硝酸性窒素であった。このことは、固定化微生物担体に生分解性有機物を含有しないで、脱窒の際の水素供与体が欠乏している状態では、硝酸性窒素から窒素ガスへの脱窒反応が進行しないことが分かる。
（実施例３）
実施例３は、本発明の環境浄化方法により、大気中の悪臭成分であるアンモニアの除去を行った試験であり、固定化微生物担体は、表５と同じ組成のものを使用した。
【００５８】
試験装置は、図３に示す環境浄化装置を試験用に縮尺したものを使用した。即ち、直径５ｃｍ、高さ１００ｃｍの約２Ｌのカラム（処理塔）に、本発明の固定化微生物担体を充填率７０％になるように充填して固定式ろ過層を形成し、アンモニアガスを含有する空気をカラムの下から通気させ、固定式ろ過層を通過させてからカラムの上端から排気する一方、散水管から固定式ろ過層に常時散水すると共に、散水された水が再び散水管に循環するようにした。このときのカラム内での空気滞留時間は２分とした。そして、カラムの下部から流入される流入ガス中のアンモニア濃度とカラムの上端から排気される排気ガスのアンモニア濃度を測定して、アンモニア除去率を求めると共に、循環水ピットの水のアンモニア性窒素濃度を測定した。
【００５９】
その結果、本発明の環境浄化方法を用いることにより、大気中のアンモニアを９９％の除去率で除去することができた。このとき、散水した水を固定式ろ過層に循環することにより、アンモニア性窒素の約７０％以上脱窒することができた。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る固定化微生物担体及びそれを用いた環境浄化方法よれば、脱窒速度が速く、且つ脱窒反応の持続性が極めて長いので、脱窒に必要な炭素量を少なくできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】固定化微生物担体に含有される生分解性有機物の濃度と脱窒率の関係を説明するグラフ
【図２】本発明の環境浄化方法を適用する装置の例で、水を対象とした環境浄化装置の概念図
【図３】本発明の環境浄化方法を適用する装置の例で、水を対象とした別の環境浄化装置の概念図
【図４】本発明の環境浄化方法を適用する装置の例で、ガスを対象とした環境浄化装置の概念図
【符号の説明】
１０、３０、５０…環境浄化装置、１２、３６、３８、５４…固定化微生物担体、１４…処理槽、１６、４０…散気管、１８、４２…ブロア、２０、４６…固液分離槽、５２…処理塔、５６…固定式ろ過層、５８…給気管、６０…排気管、６２…散水管、６４…循環配管、６６…循環水ピット、６８…循環ポンプ、７０…排水管[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an immobilized microbial carrier and an environmental purification method using the same, and more particularly to an immobilized microbial carrier for biologically removing nitrogen components in waste water or air and an environmental purification method using the same. About.
[0002]
[Prior art]
Biological treatments that treat wastewater and sewage with microorganisms are widely used because of their relatively low cost. However, some microorganisms have slow growth rates, are easily poisoned, or are difficult to grow in the environment, and may not always be an efficient method. Therefore, in order to actively form an environment in which microorganisms can easily propagate, biological treatment using an immobilized microbial carrier in which activated sludge and specific microorganisms are preliminarily immobilized in advance has already been put into practical use. ing.
[0003]
The immobilization material that comprehensively immobilizes activated sludge and microorganisms is required to be harmless to the natural environment, not to be altered or decomposed by microorganisms, to have high mechanical strength, and to be able to retain a large amount of microorganisms. Examples of immobilization materials that have been put into practical use include polyethylene glycol polymers and polyvinyl alcohol resins. As microorganisms to be comprehensively immobilized on the gel material, nitrifying bacteria that mainly oxidize ammonia nitrogen using activated sludge from a sewage treatment plant or purely cultured microorganisms as a microorganism source are used.
[0004]
Biological treatment of waste water and sewage containing ammonia nitrogen is achieved by converting ammonia nitrogen into nitrous acid and nitric acid by nitrifying bacteria in the nitrification process, and converting nitrous acid and nitric acid into nitrogen gas by denitrifying bacteria in the denitrification process. The nitrogen component in the wastewater was removed. In this denitrification process, a hydrogen donor is required, and organic substances in waste water and sewage are used or methanol is added. If the supply of hydrogen donors is insufficient, nitrous acid and nitric acid will not be sufficiently denitrified and will remain in the treated water and be discharged, causing lakes and rivers to become eutrophication and cause environmental pollution. Become.
[0005]
As a conventional technique for solving this shortage of hydrogen donors, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-323381, particles in which an organic substance such as starch or cellulose is coated with a polymer are immobilized inside the immobilization carrier. There are a method of entrapping and fixing to a material, or a method of adding biodegradable plastic to a treatment tank as disclosed in JP-A No. 2000-153293.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the method of Japanese Patent Laid-Open No. 8-323381 has a drawback that it has diffusion and decomposition resistance and the denitrification rate becomes slow. On the other hand, the method of JP 2000-153293 A has a very short denitrification reaction (lifetime), and a biodegradable plastic having a theoretical carbon amount or more necessary for denitrification must be added to the treatment tank. However, there is a drawback that running cost is high.
[0007]
The present invention has been made in view of such circumstances. Since the denitrification rate is fast and the denitrification reaction has a very long duration, an immobilized microorganism carrier capable of reducing the amount of carbon necessary for denitrification and the Provide an environmental purification method used.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, claim 1 of the present invention is characterized in that a higher fatty acid, which is a biodegradable organic substance that microorganisms decompose, and microorganisms are comprehensively immobilized with an immobilizing material .
[0009]
As a hydrogen donor in the denitrification process, if a polymer coating is applied to an organic substance that is easily decomposed to give a sustained release property, diffusion and decomposition resistance occur, resulting in a slow denitrification rate. Even if it has a sustained release property, if it is put into wastewater and treated with activated sludge, the biodegradable plastic will be decomposed by oxidative decomposition reactions other than denitrification, and used for denitrification reactions. This makes it difficult to maintain the denitrification reaction (lifetime). However, when a biodegradable organic substance of at least one of higher fatty acids, polylactic acid, and polycaprolactam, which are organic substances that are relatively difficult to decompose, is comprehensively immobilized with an immobilizing material, it is controlled release so that there is no diffusion and degradation resistance. It was obtained that it can be ensured, and that it is not decomposed by an oxidative decomposition reaction other than denitrification.
[0010]
The present invention has been made on the basis of this finding, according to the present invention, a higher fatty acid by microorganisms to decompose, and microorganisms. Thus to entrapping immobilization in the immobilizing material, the denitrification rate is high In addition, since the denitrification reaction has a very long persistence, an immobilized microorganism carrier capable of reducing the amount of carbon necessary for denitrification can be obtained.
[0011]
Claim 2 of the present invention, Oite to claim 1, in which the particle size of the biodegradable organic matter was 5mm or less, thereby the denitrification rate can be further increased.
[0012]
According to the third aspect of the present invention, since the biodegradable organic substance is contained in an amount of 2 to 50% by weight based on the immobilized microorganism carrier, the denitrification rate can be increased.
[0013]
According to a fourth aspect of the present invention, in order to achieve the above object, by contacting the immobilized microbial carrier according to any one of the first to third aspects with water or gas containing a nitrogen component, the water or gas is brought into contact. The nitrogen component is removed.
[0014]
According to the present invention, the microorganism decomposed fatty acid, a microorganism, using an immobilized microorganism support the entrapping immobilization in the immobilizing material, by contact with water or gas containing nitrogen component, wherein Since the nitrogen component is removed from water or gas, the amount of carbon necessary for denitrification can be reduced.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of an immobilized microorganism carrier and an environmental purification method using the same according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0016]
Production of immobilized microorganisms carrier of the present invention, a higher fatty acid, to form a mixture obtained by mixing a microorganism, the mixture is stirred well and further mixing the immobilizing material. In this case, water or dilute sulfuric acid as a reaction modifier is added to the immobilization material. Next, a polymerization reaction is caused by a polymerization initiator such as potassium persulfate to gel the immobilization material, and microorganisms are comprehensively immobilized in a gel carrier in which the immobilization material is gelled. As a result, it is possible to obtain an immobilized microbial carrier having a denitrification rate faster than that of a conventional immobilized microbial carrier and a longer denitrification reaction. In this case, higher fatty acid and at least one biodegradable organic substance of polylactic acid and polycaprolactam may be comprehensively fixed to the fixing material . In addition to the polymerization method described above, the method of gelling the immobilization material is to repeat freezing and thawing after mixing PVA and microorganisms when using polyvinyl alcohol (PVA) as the immobilization material. PVA freezing method in which microorganisms are entrapped and immobilized in PVA by mixing with PVA, or PVA and microorganisms are mixed and then mixed with boric acid to cause gelation reaction to entrapping and immobilize microorganisms in PVA Any of boric acid methods may be used.
[0017]
Here, the microorganisms to be comprehensively immobilized in the immobilization material include concentrated microorganisms containing various microorganisms such as activated sludge from sewage treatment plants, lakes, rivers, sea sludge, soil, etc. Included are microorganisms for the purpose of removing the separated nitrogen, such as denitrifying bacteria and nitrifying bacteria. In particular, an immobilized microbial carrier in which nitrifying bacteria and denitrifying bacteria coexist with a biodegradable organic substance and an immobilized microbial carrier in which only denitrifying bacteria are entrapped together with a biodegradable organic substance are used for nitrogen removal. It is effective as an immobilized microorganism carrier.
[0018]
As the immobilization material of the entrapping immobilization carrier, monomethacrylates, monoacrylates, dimethacrylates, diacrylates, trimethacrylates, triacrylates, tetraacrylates, etc. should be used as polyethylene glycol prepolymers. Can do. In addition, urethane acrylates, epoxy acrylates, polyvinyl alcohol, acrylamide, photocurable polyvinyl alcohol, photocurable polyethylene glycol, photocurable polyethylene glycol polypropylene glycol prepolymer, and the like can be used.
[0019]
The size of the immobilized microorganism carrier can be widely produced from 10 μm to 50 cm, and further, one having a size of 1 m or more can be used. As the shape of the immobilized microorganism carrier, a spherical shape, a square shape, a cylindrical shape, or the like can be used. Further, it is preferable to make a honeycomb-like hole in the block shape to increase the contact efficiency with the water to be treated or the gas to be treated, and it is preferable to manufacture using a honeycomb-shaped formwork.
[0020]
FIG. 1 shows the relationship between the concentration of the biodegradable organic substance contained in the immobilized microbial carrier and the denitrification rate in the immobilized microbial carrier produced as described above. The horizontal axis in FIG. 1 indicates the concentration (% by weight) of the biodegradable organic substance contained in the immobilized microorganism carrier, and the vertical axis indicates the denitrification rate (%). The biodegradable organic substances were examined for each of higher fatty acids, polylactic acid, and polypolycaprolactam.
[0021]
As experimental conditions, a completely mixed type apparatus in which 200 mL of an immobilized microorganism carrier was added to a reaction tank having a volume of 2 L and stirred at 60 rpm was used. Raw water having a nitrate nitrogen concentration of 40 mg / L was supplied to the reaction tank, and the denitrification rate after 3 hours of reaction time was evaluated.
[0022]
[Expression 1]

As a result, as shown in FIG. 1, in any biodegradable organic substance, the denitrification rate increases rapidly while the concentration of the biodegradable organic substance becomes 0 to 2%. The denitrification rate at a biodegradable organic concentration of 2% is 60% for polylactic acid, 70% for polycaprolactam, and 80% for higher fatty acids. As the concentration of the biodegradable organic substance is increased, the denitrification rate gradually increases, and the denitrification rate is maximized around a concentration of 10%. The denitrification rate at a biodegradable organic concentration of 10% is 64% for polylactic acid, 80% for polycaprolactam, and 98% for higher fatty acids. The maximum denitrification rate is maintained until the concentration of biodegradable organic substances reaches 30%, and then the denitrification rate gradually decreases. The denitrification rate when the biodegradable organic substance concentration is 40% is 40% for polylactic acid, 55% for polycaprolactam, 80% for higher fatty acids, and the denitrification rate when the biodegradable organic substance concentration is 50%. Is 25% for polylactic acid, 30% for polycaprolactam and 55% for higher fatty acids. When the concentration of the biodegradable organic substance is 60%, the denitrification rate decreases to 5% for polylactic acid and polycaprolactam and to 20% for higher fatty acids. In practice, the denitrification rate that can be used is preferably 20% or more. Therefore, the preferred concentration of the biodegradable organic substance contained in the immobilized microorganism carrier is in the range of 2 to 50% by weight. Is more preferable, and the range of 5 to 30% by weight is more preferable.
[0023]
Further, when the relationship between the concentration of higher fatty acid, polylactic acid, and polycaprolactam and the denitrification rate are individually viewed, the denitrification rate of the higher fatty acid is the highest, and the biodegradable organic matter contained in the immobilized microbial carrier is 10 In the range of ˜30%, the denitrification rate is about 100%.
[0024]
Table 1 shows the relationship between the particle size of the biodegradable organic substance contained in the immobilized microbial carrier and the denitrification rate (mg-N / h / L-carrier) of the immobilized microbial carrier.
[0025]
An immobilized microorganism carrier (20 mm square carrier) in which high-grade fatty acids are used as biodegradable organic substances, and activated sludge collected from the A sewage treatment plant in Chiba Prefecture and high-grade fatty acids are comprehensively immobilized with a polyethylene glycol-based prepolymer. Manufactured. Then, five types of immobilized microbial carriers having a particle diameter of higher fatty acid contained in the immobilized microbial carrier of 100 μm, 1 mm, 2 mm, 5 mm, and 10 mm were prepared.
[0026]
The composition of the immobilized microbial carrier is shown in Table 2.
[0027]
The measurement of the denitrification rate of the immobilized microbial carrier was carried out using a fully mixed type device in which 200 mL of the immobilized microbial carrier was added to a reaction tank having a volume of 2 L so that the filling rate would be 10% and stirred at 60 rpm. It was. Waste water having a nitrate nitrogen concentration of 40 mg / L was filled in the aeration tank, and batch tests were conducted for each of the higher fatty acids having five particle sizes.
[0028]
[Table 1]

[0029]
[Table 2]

[0030]
As can be seen from the results in Table 1, the particle size of the higher fatty acid contained in the immobilized microorganism carrier is 5 mm or less, and the denitrification rate (mg-N / h / L-carrier) is 90 to 110 (mg-N / h / L-carrier) can be obtained at a high value, and the denitrification rate is 105 to 110 (mg-N / h / L-carrier) at 2 mm or less, and a very high and stable denitrification rate is obtained. be able to. In Table 1, the biodegradable organic substance is described as an example of a higher fatty acid, but the same result was obtained when polylactic acid and polycaprolactam were used. For this reason, the particle size of the biodegradable organic substance contained in the immobilized microorganism carrier is preferably 5 mm or less, and more preferably 2 mm or less.
[0031]
An immobilized microbial carrier for removing nitrogen components in consideration of all preferred conditions of the concentration of the biodegradable organic substance contained in the immobilized microbial carrier of FIG. 1 and the particle size of the biodegradable organic substance of Table 1 When configured, it is best to comprehensively immobilize nitrifying bacteria and denitrifying bacteria, or microorganisms containing only denitrifying bacteria so that the concentration of higher fatty acids of 2 mm or less is 10 to 30% by weight. Nitrogen reaction has a long persistence, the amount of carbon necessary for denitrification can be reduced, and a high denitrification rate can be exhibited, thereby obtaining an extremely effective immobilized microbial carrier for removing nitrogen components.
[0032]
The environmental purification method of the present invention is a method for removing nitrogen components from water or gas by bringing the immobilized microorganism carrier of the present invention described above into contact with water or gas containing nitrogen components. Here, water includes sewage treatment plants, lakes, rivers, and the like, and gas includes factory exhaust gas, atmosphere, and the like. As microorganisms to be comprehensively immobilized on an immobilized microorganism carrier for the purpose of removing nitrogen from water or gas, activated sludge, purely cultured nitrifying bacteria, and denitrifying bacteria can be suitably used.
[0033]
2 to 4 show examples of an environmental purification apparatus to which the environmental purification method of the present invention is applied. FIGS. 2 and 3 are environmental purification apparatuses that remove nitrogen components from water, and FIG. This is a case of an environmental purification device that removes a nitrogen component from a gas.
[0034]
The environment purification apparatus 10 of FIG. 2 is a case where nitrification / denitrification is performed in a single tank, and the immobilized microorganism carrier 12 of the present invention is put into the treatment tank 14. In this case, the microorganisms of the immobilized microorganism carrier 12 are comprehensively immobilized in a state where the nitrifying bacteria and the denitrification rate coexist. A diffuser pipe 16 is provided at the bottom of the treatment tank 14, and air from the blower 18 is diffused from the diffuser pipe 16 into the treatment tank 14. The dissolved oxygen concentration in the treatment tank 14 by being diffused is 0.2 to 2 mg / L, preferably 0.5 to 1.5 mg / L, and a weak aerobic condition is formed in the treatment tank 14. To be. Thereby, both the nitrification reaction and the denitrification reaction of the water to be treated containing nitrogen components such as ammonia nitrogen are simultaneously performed in the treatment tank 14. The liquid nitrified and denitrified in the treatment tank 14 is separated into the supernatant water and the settled sludge in the solid-liquid separation tank 20, and the supernatant water is drawn out as the treated water and a part of the settled sludge is circulated. It is returned to the inlet side of the treatment tank 14 as sludge.
[0035]
The environment purification apparatus 30 of FIG. 3 is provided with two nitrification tanks 32 and a denitrification tank 34. The nitrification tank 32 is charged with the immobilized microorganism carrier 36 of the present invention using nitrifying bacteria as microorganisms, and denitrified. In the nitrogen tank 34, an immobilized microorganism carrier 38 in which denitrifying bacteria are comprehensively immobilized as microorganisms is introduced. An air diffuser 40 is provided at the bottom of the nitrification tank 32, and air from the blower 42 is diffused into the nitrification tank 32 from the air diffuser 40. The aerobic condition in the nitrification tank 32 due to the aeration is formed such that the dissolved oxygen concentration in the nitrification tank 32 is 2 mg / L or more. The denitrification tank 34 is provided with a stirrer 44, and the water to be treated in the denitrification tank 34 is deaerated to form an anaerobic condition. A part of the nitrification liquid in the nitrification tank 32 flows into the solid-liquid separation tank 46 and the rest is circulated to the denitrification tank 34. Thus, nitrification and denitrification are respectively performed in the nitrification tank and the denitrification tank, and a part of the nitrification liquid subjected to nitrification treatment is circulated to the denitrification tank 34 to remove nitrogen components in the water to be treated. The liquid nitrified and denitrified in the nitrification tank 32 and the denitrification tank 34 is separated into supernatant water and sedimented sludge in a solid-liquid separation tank 46, and the supernatant water is drawn out of the system as treated water. A part is returned to the inlet side of the denitrification tank 34 as circulating sludge.
[0036]
In the environment purification apparatus 50 for removing nitrogen components from the gas of FIG. 4, a fixed filtration layer 56 formed by an immobilized microorganism carrier 54 is provided inside the processing tower 52. The microorganisms of the immobilized microorganism carrier 54 are comprehensively immobilized in a state where the nitrifying bacteria and the denitrification rate coexist. And the gas containing a nitrogen component was supplied into the processing tower 52 from the supply pipe 58 connected to the bottom of the processing tower 52, passed through the fixed filtration layer 56, and then connected to the upper end of the processing tower 52. It is discharged from the exhaust pipe 60. Further, a sprinkling pipe 62 is provided at an upper position in the processing tower 52 and is connected to a circulating water pit 66 through a circulation pipe 64, and a circulation pump 68 is provided in the circulation pipe 64. On the other hand, the drain pipe 70 is connected to the circulating water pit 66 from the bottom of the processing tower 52. Thereby, the water sprayed from the water spray pipe 62 is circulated through the water spray pit 66 to the water spray pipe 62. In such an environmental purification device 50, a gas containing a nitrogen component is caused to flow from below the fixed filtration layer 56, and water from the sprinkling pipe 62 is caused to flow into the gas by a counter current flowing from above the fixed filtration layer 56 to below. The nitrogen component of is removed.
[0037]
【Example】
Example 1
Example 1 is a test of the nitrogen removal lifetime and the treatment performance of the immobilized microorganism carrier of the present invention.
[0038]
The test was carried out using the method of the present invention using the immobilized microorganism carrier of the present invention, the conventional method 1 based on the method of JP-A-8-233381, and the conventional method based on the method of JP-A 2000-153293. 2 was contrasted.
[0039]
The composition of the immobilized microorganism carrier of the method of the present invention is as shown in Table 3.
[0040]
[Table 3]

[0041]
200 mL of a 20 mm square immobilized microbial carrier having the composition shown in Table 3 was charged into a 2 L treatment tank capable of stirring and mixing so that the carrier filling rate was 10%. Therefore, the total content of higher fatty acids in the immobilized microbial carrier charged into the treatment tank is 20 g. And the to-be-processed water containing a nitrogen component was flowed in from the tank upper part, and the continuous process was performed by flowing out of the tank from the carrier outflow prevention net formed in the tank side surface. The carrier outflow prevention net made of vinyl chloride having an opening of 1 mm was used.
[0042]
Conventional method 1 is the same as the method of the present invention except that an immobilized microbial carrier prepared by comprehensively immobilizing particles coated with polyethylene of a higher fatty acid having a particle diameter of 2 mm in polyethylene glycol-based prepolymer together with activated sludge is used. .
[0043]
In the conventional method 2, 20 g of a higher fatty acid having a particle diameter of 2 mm is first put into the same treatment tank as used in the present invention, and 200 mL of an immobilized microbial carrier in which only activated sludge is comprehensively immobilized is put into the treatment tank. The same treated water as used in the present invention was continuously treated.
[0044]
Regarding the method of the present invention, the conventional method 1, and the conventional method 2, the lifetime of the immobilized microorganism carrier, which is a period in which stable denitrification performance is maintained after the start-up period, and the discharge from the treatment tank during the lifetime period The concentration of nitrate nitrogen in the treated water was investigated. The test results are shown in Table 4.
[0045]
[Table 4]

[0046]
As shown in Table 4, according to the method of the present invention using the immobilized microbial carrier of the present invention, the lifetime of the immobilized microbial carrier is as long as 6 months, and the nitric acid concentration of treated water is the lowest at 2 mg / L or less. Both life and treated water quality were good results.
[0047]
In contrast, the conventional method 1 had a life of 5 months, which was only one month shorter than the method of the present invention, but the nitrate nitrogen concentration of the treated water was as high as 5 to 10 mg / L, and the treated water quality was poor. It was. This is thought to be due to the fact that coating higher fatty acids with polyethylene provides diffusion and decomposition resistance and slows the denitrification rate.
[0048]
Further, in the conventional method 2, the nitric acid concentration of the treated water is 5 mg / L or less, which is a better result than the conventional method 1, but the service life is extremely shortened to 1 month. This is because when a higher fatty acid, which is a hydrogen donor, is introduced into waste water as it is and treated with an immobilized microorganism carrier in which only activated sludge is comprehensively immobilized, the higher fatty acid is decomposed by an oxidative decomposition reaction other than denitrification, This is considered to be because higher fatty acids that are difficult to use in the denitrification reaction and are not used are accompanied by the treated water and flow out.
[0049]
In this comparative experiment, the present invention and the conventional method were carried out with polylactic acid and polycaprolactam.
(Example 2)
In Example 2, the nitrogen removal performance of the ammonia nitrogen-containing waste water (raw water) discharged from the chemical factory was tested using the environmental purification method of the present invention.
[0050]
The test apparatus uses the environmental purification apparatus shown in FIG. 2, and the 3 mm spherical immobilized microorganism carrier (Table 5) containing the biodegradable organic substance of the present invention is placed in the treatment tank so that the carrier filling rate becomes 10%. After filling, the raw water was introduced and contacted with the immobilized microorganism carrier, and then the solid and liquid were separated into a supernatant and a sedimented sludge in a solid-liquid separation tank. The residence time in the treatment tank was set to 4 hours, and the dissolved oxygen concentration (DO concentration) in the treatment tank was set to 1 mg / L.
[0051]
The conventional method is the same as the method of the present invention except that an immobilized microbial carrier containing no biodegradable organic substance is used.
[0052]
For each of the method of the present invention and the conventional method, ammonia nitrogen (NH ₄ -N), nitrite nitrogen (NO ₂ -N), nitrate nitrogen (NO ₃₎ -N), total nitrogen, BOD, and suspended solid concentrations were measured and compared.
[0053]
[Table 5]

[0054]
The test results are shown in Table 6.
[0055]
[Table 6]

[0056]
As shown in Table 6, according to the environmental purification method of the present invention, the raw water having a total nitrogen concentration of 23 to 44 (mg / L) becomes treated water of 5 to 10 (mg / L) and is greatly reduced. I was able to. Nitrite nitrogen in the treated water is 1 (mg / L) or less and nitrate nitrogen is 5 to 9 (mg / L). Denitrification of nitrite nitrogen and nitrate nitrogen produced by nitrification reaction The reaction was progressing sufficiently. This is because the immobilized microbial carrier contains polycaprolactam to secure a hydrogen donor, and the treatment tank is made into a weak aerobic condition with a dissolved oxygen concentration (DO concentration) of about 1 mg / L. This shows that the raw water can be efficiently treated by simultaneously generating a nitrification reaction and a denitrification reaction in one treatment tank.
[0057]
In contrast, the treated water of the conventional method has a total nitrogen concentration of 21 to 42 with respect to the total nitrogen concentration of raw water 23 to 44 (mg / L), and most of the remaining nitrogen types are It was nitrate nitrogen. This means that the denitrification reaction from nitrate nitrogen to nitrogen gas does not proceed in the state where the immobilized microbial carrier does not contain biodegradable organic substances and the hydrogen donor during denitrification is deficient. I understand.
(Example 3)
Example 3 is a test in which ammonia, which is a malodorous component in the atmosphere, was removed by the environmental purification method of the present invention, and an immobilized microbial carrier having the same composition as in Table 5 was used.
[0058]
The test apparatus used was an environmental purification apparatus shown in FIG. 3 scaled for testing. That is, a fixed filtration layer is formed by packing the immobilized microorganism carrier of the present invention into a column (treatment tower) of about 2 L having a diameter of 5 cm and a height of 100 cm so that the filling rate becomes 70%, and contains ammonia gas. The air to be vented from the bottom of the column is allowed to pass through the fixed filtration layer and then exhausted from the upper end of the column. I tried to do it. The air residence time in the column at this time was 2 minutes. Then, the ammonia concentration in the inflow gas flowing from the lower part of the column and the ammonia concentration of the exhaust gas exhausted from the upper end of the column are measured to obtain the ammonia removal rate, and the ammonia nitrogen concentration of the water in the circulating water pit Was measured.
[0059]
As a result, it was possible to remove ammonia in the atmosphere with a removal rate of 99% by using the environmental purification method of the present invention. At this time, about 70% or more of ammoniacal nitrogen could be denitrified by circulating the sprinkled water to the stationary filtration layer.
[0060]
【The invention's effect】
As described above, according to the immobilized microbial carrier and the environmental purification method using the same according to the present invention, the denitrification rate is fast and the denitrification reaction is extremely long. Can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a graph illustrating the relationship between the concentration of biodegradable organic substances contained in an immobilized microorganism carrier and the denitrification rate. FIG. 2 is an example of an apparatus to which the environmental purification method of the present invention is applied. Fig. 3 is a conceptual diagram of an environmental purification apparatus according to the present invention. Fig. 3 is an example of an apparatus to which the environmental purification method of the present invention is applied. Fig. 4 is a conceptual diagram of another environmental purification apparatus for water. Fig. 4 is an application of the environmental purification method of the present invention. Schematic diagram of an environmental purification device for gas as an example of the device
10, 30, 50 ... Environmental purification device, 12, 36, 38, 54 ... Immobilized microorganism carrier, 14 ... Treatment tank, 16, 40 ... Air diffuser, 18, 42 ... Blower, 20, 46 ... Solid-liquid separation tank, 52 ... Treatment tower, 56 ... Fixed filtration layer, 58 ... Air supply pipe, 60 ... Exhaust pipe, 62 ... Sprinkling pipe, 64 ... Circulation pipe, 66 ... Circulation water pit, 68 ... Circulation pump, 70 ... Drain pipe

Claims

An immobilized microbial carrier characterized in that a higher fatty acid, which is a biodegradable organic substance that is decomposed by microorganisms, and microorganisms are comprehensively immobilized with an immobilizing material.

The immobilized microorganism carrier according to claim 1, wherein the biodegradable organic substance has a particle size of 5 mm or less.

The immobilized microbial carrier according to claim 1 or 2 , wherein the biodegradable organic substance is contained in an amount of 2 to 50% by weight based on the immobilized microbial carrier.

An environmental purification method comprising removing the nitrogen component from the water or gas by contacting the immobilized microorganism carrier according to any one of claims 1 to 3 with water or gas containing the nitrogen component. .