JP4864444B2

JP4864444B2 - バイオリアクター

Info

Publication number: JP4864444B2
Application number: JP2005360848A
Authority: JP
Inventors: 弘明植本; 仁彦森田; 淳渡邉; 開篠崎
Original assignee: Central Research Institute of Electric Power Industry
Current assignee: Central Research Institute of Electric Power Industry
Priority date: 2005-12-14
Filing date: 2005-12-14
Publication date: 2012-02-01
Anticipated expiration: 2025-12-14
Also published as: JP2007160236A

Description

本発明は、バイオリアクターに関する。さらに詳述すると、本発明は、被処理流体中に含まれるアンモニアを除去するバイオリアクターに関する。

工業排水や生活排水中に含まれるアンモニアは、河川や湖沼、海洋等における富栄養化の原因物質である。したがって、これらの排水を河川や湖沼、海洋等に放水する前には、アンモニアを十分に除去する必要がある。アンモニアを除去する技術として、種々のバイオリアクターが提案されている（特許文献１〜３）。

具体的に説明すると、特許文献１で提案されている技術は、アンモニア酸化菌を担持したセラミック系担持体と繊維系担持体の二種類の担持体により、アンモニア含有液中のアンモニアを酸化して除去するというものである。特許文献２で提案されている技術は、片面側にアンモニア酸化菌担持高分子ゲルを、他面側に脱窒菌担持高分子ゲルを固定化して担体を形成し、脱窒菌側に脱窒菌のエネルギー源物質を接触して、被処理液中のアンモニアを窒素ガスに変換するというものである。引用文献３で提案されている技術は、アンモニア性窒素を含む被処理水をアンモニア酸化菌および独立栄養性脱窒菌を含む生物汚泥と接触させ、独立栄養性脱窒菌の増殖を阻害しない量の酸素含有ガスを供給しながら生物反応を行い、アンモニア酸化菌によりアンモニア性窒素の一部を硝酸性窒素に硝化すると共に、独立栄養性脱窒菌により脱窒を行うというものである。
特開平７−２３２１９３特開平１１−４６７５４特開２００１−２９３４９４

上述のように、アンモニアを除去するバイオリアクターにおいては、アンモニアを酸化して亜硝酸に変換するアンモニア酸化菌を用いることが一般的である。しかしながら、アンモニア酸化菌は、種々の化学物質を含有する排水、例えば工場排水などを処理する際に、その機能が低下して十分にアンモニアを亜硝酸に変換できなくなり、バイオリアクターの処理能力の低下を引き起こす場合がある。したがって、種々の化学物質を含有するような排水等を処理する場合においてもその機能を十分に発揮するバイオリアクターが望まれている。

本発明は、かかる要望に応えるものであって、種々の化学物質を含有するような排水等を処理する場合においてもその機能を十分に発揮するバイオリアクターを提供することを目的とする。

かかる課題を解決するため、本願発明者が鋭意検討を行った結果、排水中に含まれている種々の化学物質のうち、ある種の化学物質、例えばフェノールがアンモニア酸化菌に対して毒性を呈することにより、アンモニア酸化菌の機能が低下したり、あるいは死滅することによってアンモニア酸化菌を利用したバイオリアクターの性能が低下することを知見した。

そこで、アンモニア酸化菌に対して毒性を呈する化学物質からアンモニア酸化菌を保護することにより、バイオリアクターとしての性能を維持しつつ、しかも、アンモニア酸化菌に対して毒性を呈する化学物質をも同時に分解処理できるという知見に基づき、本願発明に至った。

本発明はかかる知見に基づくものであって、請求項１に記載のバイオリアクターは、フェノール及びクレゾール類のうちの少なくとも１つの化学物質とアンモニアを含む被処理流体のアンモニアを窒素ガスに変換するバイオリアクターであり、化学物質を分解する菌体が少なくとも１種以上担持された担体により形成された第一の領域と、アンモニア酸化菌が担持された担体により形成された第二の領域と、脱窒菌が担持された担体により形成された第三の領域とを備え、第三の領域は第一の領域と第二の領域との間に第一の領域及び前記の領域と直接接触するように備えられ、第三の領域には脱窒菌にエネルギーを供給する手段が備えられ、被処理流体を、第一の領域に接触させると共に第二の領域をアンモニア酸化菌が機能する濃度の酸素を含む気体又は液体に接触させることにより、第一の領域で化学物質が分解され、被処理流体中のアンモニアが第一の領域、第三の領域、第二の領域の順で拡散して第二の領域において亜硝酸が発生し、この亜硝酸が第三の領域に拡散して窒素ガスに変換されるものである。
第一の領域はアンモニア酸化菌に対して毒性を呈する化学物質を分解する菌体を担持しているので、被処理流体中に含まれるアンモニア酸化菌に対して毒性を呈する化学物質が分解される。したがって、第一の領域を通過した被処理流体は、アンモニア酸化菌に対して毒性を呈する化学物質がほとんど含まれない状態で第三の領域を通過して、第二の領域に接触するので、第二の領域に担持されているアンモニア酸化菌が死滅したり、あるいはその機能が阻害されることなく保護され、その機能が安定に維持されて、第一の領域を通過した被処理流体中に含まれるアンモニアが第二の領域に担持されたアンモニア酸化菌により好気雰囲気下で亜硝酸に変換される。当該亜硝酸は、脱窒菌が担持された第三の領域に拡散して、エネルギー供給手段によりエネルギーを供給して当該脱窒菌を機能させることにより窒素ガスに変換される。また、脱窒菌は嫌気条件下で機能する菌体であるから、第一の領域と第二の領域との間に第三の領域を配置することで、第一の領域と第二の領域が好気条件下にあっても、嫌気条件下にしやすいという利点がある。

また、請求項３に記載のバイオリアクターは、フェノール及びクレゾール類のうちの少なくとも１つの化学物質とアンモニアを含む被処理流体のアンモニアを窒素ガスに変換するバイオリアクターであり、化学物質を分解する菌体が少なくとも１種以上担持された担体により形成された第一の領域と、アンモニア酸化菌が担持された担体により形成された第二の領域と、脱窒菌が担持された担体により形成された第三の領域とを備え、第二の領域は第一の領域と第三の領域との間に第一の領域及び第三の領域と直接接触するように備えられ、第三の領域には脱窒菌にエネルギーを供給する手段が備えられ、第二の領域にはアンモニア酸化菌に空気を供給する手段が備えられ、被処理流体を、第一の領域に接触させることにより、第一の領域で化学物質が分解され、被処理流体中のアンモニアが第一の領域、第二の領域の順で拡散して第二の領域において亜硝酸が発生し、この亜硝酸が第三の領域に拡散して窒素ガスに変換されるものである。
第一の領域はアンモニア酸化菌に対して毒性を呈する化学物質を分解する菌体を担持しているので、被処理流体中に含まれるアンモニア酸化菌に対して毒性を呈する化学物質が分解される。したがって、第一の領域を通過した被処理流体は、アンモニア酸化菌に対して毒性を呈する化学物質がほとんど含まれない状態で、第二の領域に接触するので、第二の領域に担持されているアンモニア酸化菌が死滅したり、あるいはその機能が阻害されることなく保護され、その機能が安定に維持されて、第一の領域を通過した被処理流体中に含まれるアンモニアが第二の領域に担持されたアンモニア酸化菌により好気雰囲気下で亜硝酸に変換される。当該亜硝酸は、脱窒菌が担持された第三の領域に拡散して、エネルギー供給手段によりエネルギーを供給して当該脱窒菌を機能させることにより窒素ガスに変換される。

ここで、被処理流体とは、工業排水や生活排水等の液体のみならず、排ガス等の気体をも含んでいる。

ここで、請求項２に記載の発明のように、請求項１に記載のバイオリアクターにおいて、第三の領域を第一の領域と第二の領域との間に備えた２枚のシートを第二の領域が内側となるように一部を除く周辺を貼り合わせて、貼り合わせていない一部から空気を供給して第二の領域をアンモニア酸化菌が機能する濃度の酸素を含む気体又は液体に接触させる空気供給手段を備えるようにしたものとすることが好ましい。
また、請求項４に記載の発明のように、請求項３に記載のバイオリアクターにおいて、第二の領域を第一の領域と第三の領域との間に備えた２枚のシートを第三の領域が内側となるように一部を除く周辺を貼り合わせて、貼り合わせていない一部から脱窒菌にエネルギーを供給する手段によりエネルギーを供給するようにしたものとすることが好ましい。
さらに、請求項５に記載の発明のように、請求項１〜４のいずれか１つに記載のバイオリアクターにおいて、第一の領域に担持された菌体が好気性細菌であり、被処理流体中に酸素を含ませて第一の領域をエアレーションすることにより被処理流体中のアンモニアを窒素ガスに変換するものとすることが好ましい。

次に、請求項９に記載のバイオリアクターは、第一の領域に疎水性ゲルが含まれるものである。これにより、アンモニア酸化菌に対して毒性を呈する化学物質を吸着する物質である疎水性の化学物質、例えばフェノールやクレゾール類を吸着することができる。
アンモニア酸化菌に対して毒性を呈する化学物質の被処理流体中の濃度が一時的に上昇することにより、当該化学物質を分解する菌体の処理能力を一時的に上回ってしまう場合、アンモニア酸化菌が担持された第二の領域に当該化学物質を含む被処理流体が接触して、アンモニア酸化菌が死滅したり、あるいはその機能が阻害される虞がある。そこで、第一の領域にアンモニア酸化菌に対して毒性を呈する化学物質を吸着する物質である疎水性ゲルを含ませることにより、疎水性ゲルがバッファーとして機能する。即ち、アンモニア酸化菌に対して毒性を呈する化学物質の被処理流体中の濃度が一時的に上昇することにより、当該化学物質を分解する菌体の処理能力を一時的に上回ってしまう場合でも、当該化学物質が疎水性ゲルに吸着して、第一の領域を通過した被処理流体はアンモニア酸化菌に対して毒性を呈する化学物質がほとんど含まれない状態で第二の領域に接触する。したがって、アンモニア酸化菌が死滅したり、あるいはその機能が阻害されることなく保護されて、その機能が安定に維持される。そして、アンモニア酸化菌に対して毒性を呈する化学物質の被処理流体中の濃度の一時的な上昇が収まった場合には、吸着された当該化学物質は菌体により徐々に分解処理され、疎水性ゲルの吸着能が回復する。

請求項６に記載のバイオリアクターは、第一の領域の担体に担持される菌体が好気性のフェノール分解菌であるAcinetobacter sp.であり、化学物質としてフェノールを含む被処理流体中のアンモニアを窒素ガスに変換するものである。

フェノール分解菌を第一の領域に担持させることにより、被処理流体中に含まれるアンモニア酸化菌に対して毒性を呈する化学物質であるフェノールが分解される。したがって、第一の領域を通過した被処理流体は、フェノールがほとんど含まれない状態で第二の領域に接触する。したがって、第二の領域に担持されているアンモニア酸化菌が死滅したり、あるいはその機能が阻害されることなく保護され、その機能が安定に維持されて、第一の領域を通過した被処理流体中に含まれるアンモニアが第二の領域に担持されたアンモニア酸化菌により好気雰囲気下で効率よく亜硝酸に変換され、さらに第三の領域に担持された脱窒菌により嫌気雰囲気下で効率よく窒素ガスに変換される。

また、請求項７に記載のバイオリアクターのように、第一の領域に担持された菌体がクレゾール類と共にフェノールを分解するPseudomonas strainであり、化学物質としてフェノール及びクレゾール類を含む被処理流体中のアンモニアを窒素ガスに変換するものであるようにしてもよい。

また、アンモニア酸化菌としては、請求項８に記載したように、Nitrosomonas europaeaが挙げられる。したがって、被処理流体中に含まれるアンモニアが好気雰囲気下で効率よく亜硝酸に変換される。

請求項１０に記載の被処理流体中のアンモニアの処理方法は、請求項１または３に記載のバイオリアクターを用いて、フェノール及びクレゾール類のうちの少なくとも１つの化学物質とアンモニアを含有する被処理流体を前記化学物質を分解する菌体が少なくとも１種以上担持された担体により形成された第一の領域に接触させると共に、アンモニア酸化菌が担持された担体により形成された第二の領域を前記アンモニア酸化菌が機能する濃度の酸素を含む気体又は液体と接触させることにより、前記第一の領域で前記化学物質を分解し、被処理流体中のアンモニアを第二の領域に拡散させて第二の領域で亜硝酸を発生させ、この亜硝酸を脱窒菌が担持された担体により形成された第三の領域に拡散させると共に脱窒菌にエネルギーを供給して窒素ガスに変換するものである。

アンモニア酸化菌に対して毒性を呈する化学物質を分解する菌体が担持された担体により、被処理流体中に含まれるアンモニア酸化菌に対して毒性を呈する化学物質が分解される。したがって、被処理流体中にはアンモニア酸化菌に対して毒性を呈する化学物質がほとんど含まれない状態となり、当該被処理流体をアンモニア酸化菌が担持された担体に通過させても、アンモニア酸化菌が死滅したり、あるいはその機能が阻害されることなく保護されて、その機能が安定に維持され、被処理流体中のアンモニアが好気雰囲気下で効率よく亜硝酸に変換される。そして、脱窒菌が担持された担体を嫌気性雰囲気下で通過することにより、亜硝酸が窒素ガスに変換される。

しかして、請求項１、２、５に記載のバイオリアクターによれば、第一の領域を通過した被処理流体は、アンモニア酸化菌に対して毒性を呈する化学物質がほとんど含まれない状態で第三の領域を通過して、第二の領域に接触するので、第二の領域に担持されているアンモニア酸化菌が死滅したり、あるいはその機能が阻害されることなく保護されて、その機能が安定に維持されて、第一の領域を通過した被処理流体中に含まれるアンモニアが第二の領域に担持されたアンモニア酸化菌により好気雰囲気下で亜硝酸に変換される。さらに、当該亜硝酸は、脱窒菌が担持された第三の領域に拡散して、エネルギー供給手段によりエネルギーを供給して当該脱窒菌を機能させることにより嫌気性条件下で無害な窒素ガスに変換される。また、アンモニア酸化菌に対して毒性を呈する化学物質も当該バイオリアクター内で同時に分解することが可能であるから、アンモニア酸化菌に対して毒性を呈する化学物質を別途処理する手間を省くことができる上に、被処理流体中に亜硝酸（ＮＯ _２ ⁻ ）や硝酸（ＮＯ _３ ⁻ ）が存在する場合には、これらも無害な窒素ガスに変換することが可能であるから、被処理流体中に亜硝酸（ＮＯ _２ ⁻ ）や硝酸（ＮＯ _３ ⁻ ）が存在する場合にも、これを別途処理する手間を省くことが可能である。
また、請求項３、４、５に記載のバイオリアクターによれば、第一の領域を通過した被処理流体は、アンモニア酸化菌に対して毒性を呈する化学物質がほとんど含まれない状態で第二の領域に接触するので、第二の領域に担持されているアンモニア酸化菌が死滅したり、あるいはその機能が阻害されることなく保護されて、その機能が安定に維持されて、第一の領域を通過した被処理流体中に含まれるアンモニアが第二の領域に担持されたアンモニア酸化菌により好気雰囲気下で亜硝酸に変換される。さらに、当該亜硝酸は、脱窒菌が担持された第三の領域に拡散して、エネルギー供給手段によりエネルギーを供給して当該脱窒菌を機能させることにより嫌気性条件下で無害な窒素ガスに変換される。また、アンモニア酸化菌に対して毒性を呈する化学物質も当該バイオリアクター内で同時に分解することが可能であるから、アンモニア酸化菌に対して毒性を呈する化学物質を別途処理する手間を省くことができる上に、被処理流体中に亜硝酸（ＮＯ _２ ⁻ ）や硝酸（ＮＯ _３ ⁻ ）が存在する場合には、これらも無害な窒素ガスに変換することが可能であるから、被処理流体中に亜硝酸（ＮＯ _２ ⁻ ）や硝酸（ＮＯ _３ ⁻ ）が存在する場合にも、これを別途処理する手間を省くことが可能である。

請求項９に記載のバイオリアクターによれば、アンモニア酸化菌に対して毒性を呈する化学物質を吸着する物質を疎水性ゲルとすることにより、疎水性の化学物質であるフェノールやクレゾール類等を吸着し、バッファーとして機能させるようにしているので、アンモニア酸化菌に対して毒性を呈する化学物質の被処理流体中の濃度が一時的に上昇することにより、当該化学物質を分解する菌体の能力を一時的に上回ってしまう場合でも、アンモニア酸化菌に対して毒性を呈する化学物質を吸着する物質である疎水性ゲルがバッファーとして機能する。即ち、当該化学物質が疎水性ゲルに吸着して、第一の領域を通過した被処理流体は、アンモニア酸化菌に対して毒性を呈する化学物質がほとんど含まれない状態で第二の領域に接触する。したがって、アンモニア酸化菌が死滅したり、あるいはその機能が阻害されることなく保護されて、その機能が安定に維持される。しかも、アンモニア酸化菌に対して毒性を呈する化学物質の被処理流体中の濃度の一時的な上昇が収まった場合には、吸着された当該化学物質は菌体により徐々に分解処理され、疎水性ゲルの吸着能が回復するので、疎水性ゲルのバッファーとしての機能が長期間保たれる。

請求項６に記載のバイオリアクターによれば、アンモニア酸化菌に対して毒性を呈する化学物質を分解する菌体としてAcinetobacter sp.を用いることで、アンモニア酸化菌に対して毒性を呈する化学物質であるフェノールを効率よく分解しつつ、アンモニア酸化菌を保護することができるので、被処理流体中にアンモニア酸化菌に対して毒性を呈する化学物質であるフェノールが含まれている場合であっても、アンモニア酸化菌が死滅したり、あるいはその機能が阻害されることなく保護されて、その機能が安定に維持される。したがって、フェノールに阻害されることなく、被処理流体中のアンモニアを効率よく窒素ガスに変換することが可能であり、被処理流体から発生する悪臭を抑えることができる。しかも、フェノールも当該バイオリアクター内で同時に分解することが可能であるから、フェノールを別途処理する手間を省くことができる。

請求項７に記載のバイオリアクターによれば、アンモニア酸化菌に対して毒性を呈する化学物質を分解する菌体としてPseudomonas strainを用いることで、アンモニア酸化菌に対して毒性を呈する化学物質であるフェノール及びクレゾール類を効率よく分解しつつ、アンモニア酸化菌を保護することができる。

請求項８に記載のバイオリアクターによれば、アンモニア酸化菌としてNitrosomonas europaeaを用いることで、被処理流体中に含まれるアンモニアが好気雰囲気下で効率よく亜硝酸に変換される。

請求項１０に記載の被処理流体中のアンモニアの除去方法によれば、アンモニア酸化菌に対して毒性を呈する化学物質を分解する菌体が担持された担体により、被処理流体中に含まれるアンモニア酸化菌に対して毒性を呈する化学物質が分解される。したがって、被処理流体中にはアンモニア酸化菌に対して毒性を呈する化学物質がほとんど含まれない状態となり、当該被処理流体をアンモニア酸化菌が担持された担体に通過させても、アンモニア酸化菌が死滅したり、あるいはその機能が阻害されることなく保護されて、その機能が安定に維持され、被処理流体中のアンモニアが好気雰囲気下で効率よく亜硝酸に変換される。そして、脱窒菌が担持された担体を嫌気性雰囲気下で通過することにより、亜硝酸が無害な窒素ガスに変換される。

以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。

図１に本発明のバイオリアクターの第一の実施形態を示す。尚、本実施形態では、アンモニア酸化菌に対して毒性を呈する化学物質としてフェノールを例に挙げて説明する。このバイオリアクターは、第一の領域２と第二の領域３を備えている。第一の領域２にはフェノール分解菌４が担持されており、第二の領域３にはアンモニア酸化菌５が担持されている。また、第一の領域２ににはフェノール吸着物質６が含まれている。

アンモニアとフェノールを含有する被処理流体１０は、まず、第一の領域２に接触して、第一の領域２に担持されたフェノール分解菌４によりフェノールが分解される。第一の領域２を通過した被処理流体１０中には実質的にフェノールが含まれない状態、即ち、アンモニア酸化菌５を死滅させたり、あるいはその機能を低下させることが無い程度のフェノール濃度となる。次に、第一の領域２を通過した被処理流体１０は第二の領域３に接触して、第二の領域３に担持されたアンモニア酸化菌５により好気雰囲気下で被処理流体１０中に含まれるアンモニアが亜硝酸に変換され、処理後の被処理流体１０が第二の領域３を通過して排出される。

第一の領域２に担持されるフェノール分解菌４としては、従来この種の分野で知られている菌体を使用できる。より具体的には、例えば、Acinetobacter sp.、Herella vaginicola strain 7411、Herella vaginicola strain 7495、Herella vaginicola strain CDC 7822、Alcaligenes hemolysans strain 1401、Diplococcus mucosus strain 140などを挙げることができるがこれらに限られるものではない。上記菌体の内の一種類を第一の領域２に担持させればよいが、二種以上を担持させて用いることも可能である。尚、フェノール分解菌４はほとんどの場合、好気性細菌であり、被処理流体１０中に酸素を含ませることで、即ち、エアレーションすることにより、フェノール分解菌４が機能してフェノールを分解する。ただし、中には嫌気性条件下でフェノールを分解する菌体も存在するので、この場合には、被処理流体１０をエアレーションしなくともフェノールを分解することができる。

ここで、本実施形態では被処理流体１０中にフェノールが含まれる場合、即ち、アンモニア酸化菌５に対して毒性を呈する化学物質をフェノールとしたが、フェノール以外にもアンモニア酸化菌５に対して毒性を呈する化学物質が存在する。例示すると、クレゾール類（ｏ−クレゾール、ｍ−クレゾール、ｐ−クレゾール）やチオウレア、チオアセトアミド、ジメチルアンモニウム等が挙げられる。したがって、これらの化学物質が被処理流体１０中に含まれる場合には、これらの化学物質を分解する菌を第一の領域２に担持させればよい。例えば、クレゾール類を分解するPseudomonas strainを用いることにより、クレゾール類を分解することができ、アンモニア酸化菌５を保護することができる。また、被処理流体１０中にアンモニア酸化菌５に対して毒性を呈する化学物質が２種以上混在している場合には、それぞれの化学物質を分解する菌を２種以上担持させて用いればよい。ここで、前述したPseudomonas strainは、クレゾール類と共にフェノールを分解することができる菌体である。したがって、被処理流体１０中にクレゾール類とフェノールの双方が含まれている場合には、第一の領域２にPseudomonas strainを担持させることで、これらを同時に分解処理できる。尚、菌体が好気性細菌の場合には、被処理流体１０中に酸素を含ませることで、即ち、エアレーションすることにより、当該菌体が機能する。嫌気性細菌の場合には、エアレーションすることなく機能させることができる。

第二の領域３に担持されるアンモニア酸化菌５としては、従来この種の分野で知られているものが使用できる。より具体的には、例えば、Nitrosomonas europaea IFO-14298、Nitrosomonas europaea、Nitrosomonas marina、Nitrosococcus oceanus、Nitrosococcus mobilis、Nitrosococcus sp.DA-001(FERM P-12904)、Nitrosospira briensis、Nitroso lobus multiformis、Nitrosovibrio tenuisなどを挙げることができるがこれらに限られるものではない。上記菌体の内の一種類を第二の領域３に担持させればよいが、二種以上を担持させて用いることも可能である。尚、アンモニア酸化菌５は好気性細菌であるから、被処理流体が排水等の液体の場合には、第二の領域３をエアレーションして、アンモニア酸化菌５を機能させる。被処理流体が気体であって、大気中で用いる場合には、第二の領域３は大気、即ち酸素を含む雰囲気に接触するので、エアレーションをしなくともアンモニア酸化菌５は機能するが、積極的にエアレーションをすることで、その機能がより向上する。

フェノール分解菌４とアンモニア酸化菌５は、担体に担持させて第一の領域２と第二の領域３を形成する。担体としては、例えば微生物や酵素の固定化に用いられているものを使用することができる。具体的には、コラーゲン、フィブリン、アルブミン、カゼイン、セルロースファイバー、セルローストリアセタート、寒天、アルギン酸カルシウム、カラギーナン、アガロース等の天然高分子、ポリアクリルアミド、ポリ−２−ヒドロキシエチルメタクリル酸、ポリビニルクロリド、γ−メチルポリグルタミン酸、ポリスチレン、ポリビニルピロリドン、ポリジメチルアクリルアミド、ポリウレタン、光硬化性樹脂（ポリビニルアルコール誘導体、ポリエチレングリコール誘導体、ポリプロピレングリコール誘導体、ポリブタジエン誘導体等）等の合成高分子、またはこれらの複合体が挙げられるがこれらに限られるものではない。

また、担体中により多くの水分を含むことができる吸水性高分子を用いることで、被処理流体１０が気体である場合にも、気体のアンモニア（ＮＨ_３）をアンモニウムイオン（ＮＨ_４ ^＋）に変換してアンモニアを亜硝酸に変換し易くすることができる。吸水性高分子としては、デンプン・ポリアクリロニトリル加水分解物、デンプン・ポリアクリル酸塩架橋物、架橋カルボキシメチルセルロース、酢酸ビニル・アクリル酸メチル共重合体ケン化物、ポリアクリル酸ナトリウム架橋物が挙げられるがこれらに限られるものではない。尚、ここで言う改変物とは、イオン性基をもつ高分子を前記高分子の一部に架橋させた物である。

尚、気体の被処理流体１０を処理する場合には、担体に定期的に又は随意に給水を行うことが好ましい。これにより、菌体の乾燥による死滅を防ぐと共に、ガス状アンモニアをアンモニウムイオンに変換して、アンモニアの分解効率をより向上させることができる。

上記担体へのフェノール分解菌４とアンモニア酸化菌５の担持は、フェノール分解菌４とアンモニア酸化菌５のそれぞれを例えばリン酸緩衝液等に懸濁させて、成形前の担体に混合することにより行う。そして、これら担体を使用に便利なシート状に成形する。一例を挙げると、フェノール分解菌４を光硬化性樹脂に混合して担持させ、これを鋳型にて成形し、シート状の膜を得る。次に、アンモニア酸化菌５を光硬化性樹脂に混合して担持させ、これをフェノール分解菌４を担持したシート状の膜の上に塗布して光照射することにより、第一の領域２と第二の領域３が形成される。尚、例示した方法以外でも、第一の領域２と第二の領域３が形成できるのであれば、このような方法に限られるものではない。

ここで、フェノール分解菌４とアンモニア酸化菌５の双方が担体中に混在した状態であってもバイオリアクターとして使用するにつれて、それぞれの菌が最適な位置により多く存在する状態となり、第一の領域２と第二の領域３が自然に形成される。即ち、被処理流体１０との接触面側では、フェノール分解菌４の栄養源となるフェノールが豊富に存在するので、フェノール分解菌４の増殖が促進される。一方、フェノールはアンモニア酸化菌５に対して毒性を呈するので、被処理流体１０との接触面側においてはアンモニア酸化菌５は死滅し易く、被処理流体１０との接触面側から離れた好気性雰囲気の領域により多くのアンモニア酸化菌５が存在するようになる。したがって、フェノール分解菌４とアンモニア酸化菌５の双方をリン酸緩衝液等に懸濁させて、成形前の担体に混合することにより１つの担体を作製しても、第一の領域２と第二の領域３を形成することができる。

尚、得られる膜の強度が十分に大きい場合には担体単独でシート状等の使用しやすい形状に成形すればいよいが、担体単独では十分な強度が得られない場合には、被処理流体１０を十分に通すような多孔性膜や不織布等の補強材を併用することが好ましい。この場合には、不織布などの補強材に成形前の担体を塗布して担体を成形する。

ここで、第一の領域２の担体中には、アンモニア酸化菌に対して毒性を呈する化学物質を吸着する物質６を含ませることが好ましい。例えば、被処理流体１０中のフェノール濃度が一時的に上昇する場合、フェノール分解菌４がフェノールを分解する能力を一時的に上回ってしまい、アンモニア酸化菌５が担持された第二の領域に分解処理されなかったフェノールを含む被処理流体１０が接触して、アンモニア酸化菌５が死滅したり、あるいはその機能が阻害される虞がある。そこで、第一の領域にフェノールを吸着する物質を含ませることにより、当該吸着物質がバッファーとして機能する。即ち、被処理流体１０中のフェノールの濃度が一時的に上昇することにより、フェノール分解菌４の処理能力を一時的に上回ってしまう場合でも、フェノールが当該吸着物質に吸着して、第一の領域を通過した被処理流体１０は、アンモニア酸化菌に対して毒性を呈する化学物質がほとんど含まれない状態で第二の領域に接触する。したがって、アンモニア酸化菌５が死滅したり、あるいはその機能が阻害されることなく保護されて、その機能が安定に維持される。そして、フェノールの被処理流体１０中の濃度の一時的な上昇が収まった場合には、吸着された当該化学物質はフェノール分解菌により徐々に分解処理され、当該吸着物質の吸着能が回復する。

アンモニア酸化菌５に対して毒性を呈する化学物質を吸着する物質６としては、例えば疎水性ゲルであるポリプロピレングリコールゲル、ポリスチレンゲル、ジビニルベンゼンゲル、エチルビニルベンゼンゲルなどを用いることができるが、これに限られるものではなく、アンモニア酸化菌５に対して毒性を呈する化学物質を吸着する物質を吸着することができる物質であれば使用することができる。これを第一の領域２の担体中に被処理流体１０の通過に影響が生じない程度に分散させることにより、アンモニア酸化菌５に対して毒性を呈する化学物質を吸着し、バッファーとして機能する。

本実施形態のバイオリアクターは、第一の領域２にのみ被処理流体１０が接触するようにして、第二の領域２にはフェノールをほとんど含まない被処理流体のみが接触するようにしている。例えば第一の領域２が被処理流体１０と接触する側になるようにバイオリアクターで流路を遮って第二の領域３にはフェノールが分解されていない被処理流体が直接接触しないように配置したり、あるいは濾過装置のように上から被処理液を流して、最初に被処理液に接触する領域が第一の領域となるように配置して使用する。

または、図２に示すように、不織布１２の上に第一の領域２を形成し、その上にさらに第二の領域３を形成したものを二つ用意し、第二の領域３が内側になるように周辺４辺の内の３辺を貼り合わせて、貼り合わせていない１辺から空気を供給して第二の領域３を好気性雰囲気として被処理流体を処理するようにしてもよい。ここで、上記の貼り合わせていない一辺により、第二の領域３が大気雰囲気に曝されるので、アンモニア酸化菌５は機能するが、バイオリアクターの内側にフェノールをほとんど含んでいない被処理液が溜まる場合がある。この場合には、当該被処理液をエアレーションすることでアンモニア酸化菌５が機能する。

尚、上記の貼り合わせていない１辺から空気を積極的に供給することによりアンモニア酸化菌５がより活発に機能するので空気を積極的に供給することが好ましい。空気を供給する手段１１としては複数の孔を有する空気供給ライン等を差し込んで空気を供給しても良いし、図２に示したようにガス透過性を有する膜を少なくとも一部に備える酸素を充填した密封構造の袋を挿入して、ガス透過性膜から酸素をアンモニア酸化菌５に供給する。より具体的には、ポリエチレン等に酸素を充填し、密封して袋状とし、これを空気を供給する手段１１として用いることで酸素を供給する。あるいはシリコン膜等の酸素透過性により優れた膜で酸素を密封して酸素を供給する。このように構成することで、例えば被処理液体に浸漬しても、第二の領域に担持されているアンモニア酸化菌５はフェノールのようなアンモニア酸化菌５に対して毒性を呈する化学物質から保護され、しかも、アンモニア酸化菌５を好気性雰囲気下で機能させることができる。

ここで、空気供給手段１１として、図２に示すような袋を用いる場合には、孔１１ａを設けることが好ましい。孔１１ａを設けることにより、被処理流体１０が良好に通過するようになり、アンモニアの分解効率を妨げない。

次に、図３示す本発明のバイオリアクターの第二の実施形態について説明する。このバイオリアクターは、第一の領域２と第二の領域３との間に脱窒菌８が担持された第三の領域７を備えると共に脱窒菌８にエネルギーを供給する手段９を備えている。

このバイオリアクターにおいて、第一の領域２と第二の領域３の構成については、上記第一の実施形態と同様である。

第二の実施形態においては、脱窒菌８が担持された第三の領域７が設けられ、第二の領域３で発生した亜硝酸（ＮＯ_２ ⁻）を窒素ガス（Ｎ_２）に変換する。また、被処理流体１０中に亜硝酸（ＮＯ_２ ⁻）や硝酸（ＮＯ_３ ⁻）が含まれている場合には、これも窒素ガスに変換する。

脱窒菌８としては、従来この種の分野で知られているものが使用できる。より具体的には、例えば、Paracoccus denitrificans JCM-6892、Paracoccus denitrificans、Alcaligenes eutrophus、Alcaligenes faecalis、Alcaligenes sp.Ab-A-1、Ab-A-2、G-A-2-1(FERM P-13862、P-13860、P-13861)、Pseudomonas denitrificans、Thiosphaera pantotrophaなどを挙げることができるがこれらに限られるものではない。上記菌体の内の一種類を第三の領域７に担持させればよいが、二種以上を担持させて用いることも可能である。

第一の領域２、第三の領域７及び第二の領域３は、第一の実施形態に記載した方法と同様の方法で形成することができる。即ち、例示すると、フェノール分解菌４を光硬化性樹脂に混合して担持させ、これを鋳型にて成形し、シート状の膜を得る。次に、脱窒菌８を光硬化性樹脂に混合して担持させ、これをフェノール分解菌４を担持したシート状の膜の上に塗布して光照射することにより、第一の領域２と第三の領域７が形成される。さらにその上にアンモニア酸化菌５を光硬化性樹脂に混合して担持させて塗布し、光照射することで第一の領域２、第三の領域７及び第二の領域３が形成されるが、例示した方法以外でも、第一の領域２、第三の領域７及び第二の領域３が形成できるのであれば、このような方法に限られるものではない。

また、一つの担体にフェノール分解菌４、アンモニア酸化菌５、脱窒菌８を混在して担持させた場合にも、バイオリアクターとして使用するにつれて、それぞれの菌が最適な位置により多く存在する状態となり、第一の領域２、第二の領域３及び第三の領域７が自然に形成される。即ち、被処理流体１０との接触面側では、フェノール分解菌４の栄養源となるフェノールが豊富に存在するので、フェノール分解菌４の増殖が促進される。一方、フェノールはアンモニア酸化菌３に対して毒性を呈するので、被処理流体１０との接触面側においてはアンモニア酸化菌５は死滅し易く、被処理流体１０との接触面側から離れた領域で且つ好気性雰囲気の領域により多くのアンモニア酸化菌５が存在するようになる。また、担体の中央部は嫌気性雰囲気になりやすく、この位置に脱窒菌がより多く存在するようになる。したがって、フェノール分解菌４、アンモニア酸化菌５、脱窒菌８をリン酸緩衝液等に混在させて懸濁させ、成形前の担体に混合することにより１つの担体を作製しても、第一の領域２、第二の領域３及び第三の領域７を形成することができる。

ここで、本実施形態においては、脱窒菌８にエネルギー源を供給する手段９が第三の領域７に備えられている。これにより、脱窒菌にエネルギー源、即ち、電子供与体が供給されて、脱窒反応、即ち、亜硝酸（ＮＯ_２ ⁻）が窒素ガス（Ｎ_２）に変換される。尚、ゲル内部の物質移動は拡散によって行われるため、濃度の高低が拡散速度に最も影響を与える要素となる。即ち、第二の領域３で発生した亜硝酸は、亜硝酸濃度の低い第三の領域７に拡散する。したがって、脱窒反応により亜硝酸が窒素ガスに変換されて第三の領域７の亜硝酸濃度が低い状態が保持される限り、第二の領域３で発生した亜硝酸は第三の領域７に拡散し続ける。

エネルギー源を供給する手段９としては、脱窒菌４にエネルギー源、即ち、電子供与体を供給して機能させることが出来るのであれば、特にその方法は限られるものではない。例示すると、第三の領域７に複数の孔を有するラインを差し込んで。脱窒菌が死滅しない程度の濃度に希釈したアルコール（例えば、メタノール、エタノール、プロパノールなど）を供給したり、あるいは水素を供給するようにしてもよい。また、固形物である生分解性プラスチックなどを第三の領域７に挿入しておいてもよい。あるいは、ガス透過性を有する膜を少なくとも一部に備える密封構造の容器を挿入する挿入口を第三の領域７に備えて当該容器を挿入し、当該容器内に、脱窒菌８のエネルギー源となる電子供与体として機能する揮発性有機物を貯留させ、ガス透過性膜からガス化した揮発性有機物を容器外へ漏れ出させて容器の周辺の脱窒菌に緩やかに供給するようにする。より具体的には、例えば、ポリエチレン等により揮発性有機物であるアルコール（例えば、メタノール、エタノール、プロパノールなど）を密封して袋状とし、これを第三の領域７に備えた挿入口に挿入することで、アルコールを脱窒菌８に緩やかに供給することができる。しかも、アルコールを希釈せずに用いても脱窒菌８が死滅することは無い。

また、エネルギー源供給手段９として、固形の生分解性ブラスチックやポリエチレン等で揮発性有機物であるアルコールを密封した袋を用いる場合には、これらに孔９ａを設けることが好ましい。孔９ａを設けることにより、被処理流体１０が良好に通過するようになり、アンモニアの分解効率を妨げない。

または、図４に示すように不織布１２の上に第一の領域２を形成し、その上に第三の領域７を形成し、さらにその上に第二の領域３を形成したものを二つ用意し、第二の領域３が内側になるように周辺４辺の内の３辺を貼り合わせて、貼り合わせていない１辺から空気を供給して第二の領域３を好気性雰囲気として被処理流体を処理するようにしてもよい。空気を供給する手段１１としては、第一の実施形態において述べた手段と同様の手段を用いることができる。このように構成することで、例えば被処理液体に浸漬しても、第二の領域３に担持されているアンモニア酸化菌５はフェノールのようなアンモニア酸化菌５に対して毒性を呈する化学物質から保護され、しかも、アンモニア酸化菌５を好気性雰囲気下で機能させることができる。そして、第三の領域７は嫌気性雰囲気になりやすく、脱窒菌８にエネルギー源が供給されて機能する。

次に、図５に示す本発明のバイオリアクターの第三の実施形態について説明する。このバイオリアクターは、第一の領域２と第二の領域３とを通過した被処理流体と接触する第三の領域７を備え、第三の領域には脱窒菌８が担持され、脱窒菌８にエネルギーを供給する手段と第二の領域３に酸素を供給する手段とを備えている。

このバイオリアクターにおいても、第一の領域２と第二の領域３の構成については、上記第一の実施形態と同様である。

第三の実施形態においても、脱窒菌８が担持された第三の領域７が設けられ、第二の領域３で発生した亜硝酸（ＮＯ_２ ⁻）を窒素ガス（Ｎ_２）に変換する。また、被処理流体１０中に亜硝酸（ＮＯ_２ ⁻）や硝酸（ＮＯ_３ ⁻）が含まれている場合には、これも窒素ガスに変換する。脱窒菌８についても上述した通りである。

第一の領域２、第二の領域３及び第三の領域７は、第一の実施形態に記載した方法と同様の方法で形成することができる。即ち、例示すると、フェノール分解菌４を光硬化性樹脂に混合して担持させ、これを鋳型にて成形し、シート状の膜を得る。次に、アンモニア酸化菌５を光硬化性樹脂に混合して担持させ、これをフェノール分解菌４を担持したシート状の膜の上に塗布して光照射することにより、第一の領域２と第二の領域３が形成される。さらにその上に脱窒菌８を光硬化性樹脂に混合して担持させて塗布し、光照射することで第一の領域２、第二の領域３及び第三の領域７が形成されるが、例示した方法以外でも、第一の領域２、第二の領域３及び第三の領域７が形成できるのであれば、このような方法に限られるものではない。

また、一つの担体にフェノール分解菌４、アンモニア酸化菌５、脱窒菌８を混在して担持させた場合にも、バイオリアクターとして使用するにつれて、それぞれの菌が最適な位置により多く存在する状態となり、第一の領域２、第二の領域３及び第三の領域７が自然に形成される。即ち、被処理流体１０との接触面側では、フェノール分解菌４の栄養源となるフェノールが豊富に存在するので、フェノール分解菌４の増殖が促進される。一方、フェノールはアンモニア酸化菌３に対して毒性を呈するので、被処理流体１０との接触面側においてはアンモニア酸化菌５は死滅し易く、被処理流体１０との接触面側から離れ且つ好気性雰囲気の領域、即ち、本実施形態では中央部に多くのアンモニア酸化菌５が存在するようになる。脱窒菌は嫌気性が強く、エネルギー源が供給されやすい領域に多く存在するようになる。したがって、フェノール分解菌４、アンモニア酸化菌５、脱窒菌８をリン酸緩衝液等に混在させて懸濁させ、成形前の担体に混合することにより１つの担体を作製しても、第一の領域２、第二の領域３及び第三の領域７を形成することができる。

ここで、本実施形態においても、脱窒菌８にエネルギー源を供給する手段９が第三の領域７に備えられている。これにより、脱窒菌にエネルギー源、即ち、電子供与体が供給されて、脱窒反応、即ち、亜硝酸（ＮＯ_２ ⁻）が窒素ガス（Ｎ_２）に変換される。尚、ゲル内部の物質移動は拡散によって行われるため、濃度の高低が拡散速度に最も影響を与える要素となる。即ち、第二の領域３で発生した亜硝酸は、亜硝酸濃度の低い第三の領域７に拡散する。したがって、脱窒反応により亜硝酸が窒素ガスに変換されて第三の領域７の亜硝酸濃度が低い状態が保持される限り、第二の領域３で発生した亜硝酸は第三の領域７に拡散し続ける。

エネルギー源を供給する手段９の構成については、上述した第二の実施形態と同様である。

さらに、本実施形態では、第二の領域３に空気を供給する手段１１を備えている。本実施形態において、第二の領域３は第一の領域２と第三の領域７との間に存在するため、嫌気性雰囲気となりやすい。そこで、第二の領域３に空気供給口を設けて、酸素を含む空気を供給するようにしている。空気を供給する手段１１としては、第一の実施形態において述べた手段と同様の手段を用いることができる。

または、図６に示すように、不織布１２の上に第一の領域２を形成し、その上に第二の領域３を形成し、さらにその上に第三の領域７を形成したものを二つ用意し、第三の領域７が内側になるように周辺４辺の内の３辺を貼り合わせて、貼り合わせていない１辺から前述したエネルギー供給手段９を挿入して脱窒菌８にエネルギーを供給するようにして用いてもよい。このように構成することで、例えば被処理液体に浸漬しても、第二の領域に担持されているアンモニア酸化菌５はフェノールのようなアンモニア酸化菌５に対して毒性を呈する化学物質から保護される。そして、好気性雰囲気でアンモニア酸化菌５が機能してアンモニアを亜硝酸に変換し、嫌気性雰囲気でエネルギーを与えられた脱窒菌が機能して亜硝酸を窒素ガスに変換する。

尚、上述の形態は本発明の好適な形態の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、上述の実施形態では担体を高分子等を用いたが、これ以外にも、例えば親水性の多孔質体を担体として用いてもよく、例えば、活性炭や繊維などを担体として用いたり、あるいはアルミナ等のセラミックス系担体を用いることも可能である。このような担体にアンモニア酸化菌に対して毒性を有する化学物質を分解する菌体、アンモニア酸化菌を担持させ、排水等の被処理流体と接触する側にアンモニア酸化菌に対して毒性を有する化学物質を分解する菌体を担持した担体を配置し、当該担体を通過した被処理流体がアンモニア酸化菌が担持された担体に接触するように、アンモニア酸化菌が担持された担体を配置することで、被処理流体中に含まれるアンモニア酸化菌に対して毒性を有する化学物質からアンモニア酸化菌を保護しつつ、被処理流体中のアンモニアを亜硝酸に変換することが可能である。

さらに、アンモニア酸化菌が担持された担体を通過した被処理流体に接触するように脱窒菌が担持された担体を配置することで、亜硝酸が窒素ガスに変換される。

以下、実施例により本発明をさらに具体的に示すが、本発明はこれに限定されるものではなく、適宜発明の範囲内で変更できるものである。

（供試菌株とその培養）
フェノール分解菌としてAcinetobacter sp.を、アンモニア酸化菌としてNitrosomonas europaea IFO-14298を用いた。これら菌体の培養には、Acinetobacter sp.においてはJCM Medium List No.22(Nutrient agar No.2)を、Nitrosomonas europaeaにおいてはIFO Medium List No.240を基本とした液体培地を用いた。培地の組成を表１に示す。培地の組成を表１に示す。IFO培地No.240にPhenol RedをｐＨ指示薬として添加し、ｐＨはＣａＣＯ_３の代わりにＮａ_２ＣＯ_３を適宜添加することにより調整した。また、ＪＣＭ培地Ｎｏ．２２からは寒天を除き、液体培地として用いた。これらをそれぞれ３０℃で振とう（１１０ｒｐｍ）培養後、遠心分離により集菌し、リン酸緩衝液（９ｇ／ｌＮａ_２ＨＰＯ_４・１２Ｈ_２Ｏ、１．５ｇ／ｌＫＨ_２ＰＯ_４、ｐＨ＝７．５）により３回洗浄した。洗浄菌体は、Acinetobacter sp.、Nitrosomonas europaea共に１０ｍｇｄｒｙｗｔ．／ｍｌになるようそれぞれリン酸緩衝液に懸濁した。

（菌担持方法）
上記菌体を光硬化性樹脂を担体として担持し、以下の構造のバイオリアクターを作製した。
（バイオリアクターＡ）：不織布＼担体（菌体なし）＼Nitrosomonas europaea担体
（バイオリアクターＢ）：不織布＼Acinetobacter sp.担体＼Nitrosomonas europaea担体

光硬化性樹脂として、ＰＶＡ−ＳｂＱ（ＳＰＰ−Ｈ−１３、東洋合成工業製）を用いた。ＰＶＡ−ＳｂＱ９ｍｌに対し、前述のAcinetobacter sp.の菌懸濁液０．２ｍｌを混合した混合液（ゲル担体液１）、光硬化性樹脂ＰＶＡ−ＳｂＱ９ｍｌに対し、Nitrosomonas europaeaの菌懸濁液０．２ｍｌを混合した混合液（ゲル担体液２）、菌体を担持させないＰＶＡ−ＳｂＱ液（ゲル担体液３）を用意した。

次に、ゲル担体液１を直接不織布に塗布し、メタルハロゲンランプ下で１時間照射することにより不織布の片面にシート状にAcinetobacter sp.担体（縦５０ｍｍ、横５０ｍｍ、厚さ２０ｍｍ）を一層形成した。当該形成したAcinetobacter sp.担体にゲル担体液２をさらに塗布し、メタルハロゲンランプ下で１時間照射することにより、二層目のNitrosomonas europaea担体を形成した。これを２つ形成して、二層目が内側になるようにして、４辺の内の３辺を貼り付け、貼り付けていない一辺から空気を供給可能としたバイオリアクターＢを作製した。同様にして、一層目をゲル担体液３、二層目をゲル担体液２としてバイオリアクターＡを作製した。

（性能評価１）
上記により作製したバイオリアクターＢのフェノール存在下でのアンモニア排水処理能力を評価した。図７にバイオリアクターＢのアンモニア排水処理能力を調査した結果を示す。アンモニア排水の初期アンモニア濃度は５００ｍｇ／Ｌ、初期フェノール濃度は２０ｍｇ／Ｌとした。また、排水をエアレーションし、バイオリアクター内部は大気に曝すことにより好気性雰囲気とした。排水中のフェノール濃度はアミノアンチピリン吸光光度法により吸光光度計（ベックマン社製、ＤＵ６５０）により測定し、亜硝酸濃度はイオンクロマトアナライザー（ダイオネックス社製、ＤＸ−ＡＱ）により測定した。通常、アンモニア酸化菌はフェノール濃度が５ｐｐｍ（ｍｇ／Ｌ）以上存在すると機能しないにもかかわらず、フェノール濃度が５ｐｐｍ以上の場合においても、亜硝酸の濃度は時間と共に上昇していた。即ち、通常、アンモニア酸化菌が機能しないようなフェノール濃度の場合においても、アンモニアを亜硝酸に変換することが可能であることが確認された。また、バイオリアクターＢにより、排水中のフェノールの分解も同時に行われることが確認された。

（性能評価２）
上記により作製したバイオリアクターＡのフェノールが存在しない場合のアンモニア排水処理能力を評価し、この評価結果を上記性能評価１の結果と比較した。結果を図８に示す。尚、バイオリアクターＡ内部は大気に曝して好気性雰囲気とした。バイオリアクターＡとバイオリアクターＢを比較すると、バイオリアクターＢはフェノールの存在下でアンモニア排水処理しているにもかかわらず、バイオリアクターＡの結果より若干処理能力が落ちる程度であった。したがって、アンモニア酸化菌をフェノール分解菌等のアンモニア酸化菌に対して毒性を呈する化学物質を分解する菌により保護することで、アンモニア酸化菌の機能を十分に維持できることが確認された。

第一の領域と第二の領域を備えた本発明のバイオリアクターの模式図である。第一の領域と第二の領域を備えた本発明のバイオリアクターの一実施形態の例を示す図で、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は縦断面図である。第一の領域と第二の領域との間に第三の領域を備えた本発明のバイオリアクターの模式図である。第一の領域と第二の領域との間に第三の領域を備えた本発明のバイオリアクターの一実施形態の例を示す図で、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は縦断面図である。第一の領域と第二の領域とを通過した被処理液が接触するように第三の領域を備えた本発明のバイオリアクターの模式図である。第一の領域と第二の領域とを通過した被処理液が接触するように第三の領域を備えた本発明のバイオリアクターの一実施形態の例を示す図で、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は縦断面図である。本発明のバイオリアクターにより排水を処理した際の排水中の亜硝酸とフェノール含有量の経時変化を示す図である。本発明のバイオリアクターにより排水を処理した際の排水中の亜硝酸含有量の経時変化を示す図である。（ａ）はバイオリアクターＡ、（ｂ）はバイオリアクターＢの結果を示している。

符号の説明

１バイオリアクター
２第一の領域
３第二の領域
４フェノール分解菌
５アンモニア酸化菌
６吸着物質
７第三の領域
８脱窒菌
９エネルギー供給手段
１０被処理流体
１１空気供給手段

Claims

フェノール及びクレゾール類のうちの少なくとも１つの化学物質とアンモニアを含む被処理流体のアンモニアを窒素ガスに変換するバイオリアクターであり、前記化学物質を分解する菌体が少なくとも１種以上担持された担体により形成された第一の領域と、アンモニア酸化菌が担持された担体により形成された第二の領域と、脱窒菌が担持された担体により形成された第三の領域とを備え、前記第三の領域は前記第一の領域と前記第二の領域との間に前記第一の領域及び前記第二の領域と直接接触するように備えられ、前記第三の領域には前記脱窒菌にエネルギーを供給する手段が備えられ、前記被処理流体を、前記第一の領域に接触させると共に前記第二の領域を前記アンモニア酸化菌が機能する濃度の酸素を含む気体又は液体に接触させることにより、前記第一の領域で前記化学物質が分解され、前記被処理流体中のアンモニアが前記第一の領域、前記第三の領域、前記第二の領域の順で拡散して前記第二の領域において亜硝酸が発生し、この亜硝酸が前記第三の領域に拡散して窒素ガスに変換されるものであるバイオリアクター。
前記第三の領域を前記第一の領域と前記第二の領域との間に備えた２枚のシートを前記第二の領域が内側となるように一部を除く周辺を貼り合わせて、貼り合わせていない前記一部から空気を供給して前記第二の領域を前記アンモニア酸化菌が機能する濃度の酸素を含む気体又は液体に接触させる空気供給手段を備えるようにしたものである請求項１に記載のバイオリアクター。
フェノール及びクレゾール類のうちの少なくとも１つの化学物質とアンモニアを含む被処理流体のアンモニアを窒素ガスに変換するバイオリアクターであり、前記化学物質を分解する菌体が少なくとも１種以上担持された担体により形成された第一の領域と、アンモニア酸化菌が担持された担体により形成された第二の領域と、脱窒菌が担持された担体により形成された第三の領域とを備え、前記第二の領域は前記第一の領域と前記第三の領域との間に前記第一の領域及び前記第三の領域と直接接触するように備えられ、前記第三の領域には前記脱窒菌にエネルギーを供給する手段が備えられ、前記第二の領域には前記アンモニア酸化菌に空気を供給する手段が備えられ、前記被処理流体を、前記第一の領域に接触させることにより、前記第一の領域で前記化学物質が分解され、前記被処理流体中のアンモニアが前記第一の領域、前記第二の領域の順で拡散して前記第二の領域において亜硝酸が発生し、この亜硝酸が前記第三の領域に拡散して窒素ガスに変換されるものであるバイオリアクター。
前記第二の領域を前記第一の領域と前記第三の領域との間に備えた２枚のシートを前記第三の領域が内側となるように一部を除く周辺を貼り合わせて、貼り合わせていない前記一部から前記脱窒菌にエネルギーを供給する手段により前記エネルギーを供給するようにしたものである請求項３に記載のバイオリアクター。
前記第一の領域に担持された菌体が好気性細菌であり、前記被処理流体中に酸素を含ませて前記第一の領域をエアレーションすることにより前記被処理流体中のアンモニアを窒素ガスに変換するものである請求項１〜４のいずれか１つに記載のバイオリアクター。
前記好気性細菌がフェノール分解菌であるAcinetobacter sp.であり、前記化学物質としてフェノールを含む前記被処理流体中のアンモニアを窒素ガスに変換するものである請求項５に記載のバイオリアクター。
前記第一の領域に担持された菌体がクレゾール類と共にフェノールを分解するPseudomonas strainであり、前記化学物質としてフェノール及びクレゾール類を含む前記被処理流体中のアンモニアを窒素ガスに変換するものである請求項１〜５のいずれか１つに記載のバイオリアクター。
前記アンモニア酸化菌がNitrosomonas europaeaである請求項１〜７のいずれか１つに記載のバイオリアクター。
前記第一の領域には前記化学物質を吸着する疎水性ゲルが含まれている請求項１〜８のいずれか１つに記載のバイオリアクター。
請求項１または３に記載のバイオリアクターを用いて、フェノール及びクレゾール類のうちの少なくとも１つの化学物質とアンモニアを含有する被処理流体を前記化学物質を分解する菌体が少なくとも１種以上担持された担体により形成された第一の領域に接触させると共に、アンモニア酸化菌が担持された担体により形成された第二の領域を前記アンモニア酸化菌が機能する濃度の酸素を含む気体又は液体と接触させることにより、前記第一の領域で前記化学物質を分解し、前記被処理流体中のアンモニアを前記第二の領域に拡散させて前記第二の領域で亜硝酸を発生させ、この亜硝酸を脱窒菌が担持された担体により形成された第三の領域に拡散させると共に前記脱窒菌にエネルギーを供給して窒素ガスに変換することを特徴とする被処理流体中のアンモニア処理方法。