JP4965147B2 - 軟質合成樹脂発泡体からなる微生物担体の製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、例えば浄水槽に投入して微生物による汚水等の処理を行うことに使用される微生物担体に係り、特に圧縮構造の軟質合成樹脂発泡体からなる微生物担体の製造方法に関するものである。

従来、この種の微生物担体としては、例えば軟質ポリウレタン発泡体を所定寸法のキュービックチップ状に形成したものが知られている。ところが、この従来構成では、吸水性に乏しいため、微生物担体を浄化槽等に投入した場合、微生物担体が被処理水の表面に浮遊するのみで、被処理水中に分散され難く、従って、微生物の担持機能が低く、汚水処理効果が低いものであった。

そこで、軟質ポリウレタン発泡体の表面に、吸水性を高めるための処理を施した微生物担体も従来から提案されている。しかしながら、微生物担体が被処理水との接触効率を高めるために小寸法に形成されることが多いので、その表面に吸水性を高めるための処理を施すのが困難で、処理作業に手間がかかるものであった。

また、軟質ポリウレタン発泡体のチップよりなる従来の微生物担体は、比重が小さくて吸水性が乏しいこともあって、微生物担体を浄化槽等に投入した際に、水面上に浮遊して強風が吹くと、周囲に飛散してしまうという問題があった。さらに、この従来の微生物担体では、梱包した際に全体が嵩張るため、梱包容積が大きくなって、輸送や保管に広い場所が必要になるという問題もあった。

このような問題点に対処するため、例えば、特許文献１に開示されるような構成も従来から提案されている。すなわち、この従来構成においては、水溶性合成樹脂を一部又は全部に用いた収容袋内に、軟質ポリウレタン発泡体のチップよりなる微生物担体を圧縮して収容し、その収容袋に収容したままの状態で、微生物担体を浄化槽等に投入するようになっている。
特開２００４−８９８０３号公報

ところが、この特許文献１に記載の従来構成では、微生物担体を構成する軟質ポリウレタン発泡体が吸水性に乏しいため、微生物担体を水溶性収容袋に収容した状態で浄化槽等に投入しても、微生物担体が前記のように被処理水の水面に浮遊し、充分に吸水するまでに時間を要した。よって、所要の汚水処理効果を得るのに時間がかかるという問題があった。また、微生物担体は、浄化槽への投入前は圧縮された状態にあるものの、収容袋に収容されただけの状態であるため、嵩張って、輸送や保管において不便であった。

この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、輸送や保管の際の取り扱い、浄水槽等への投入時の作業性、及び使用時の汚水処理効果の優れた圧縮状態の微生物担体を、簡単な工程にて容易に製造することができる軟質合成樹脂発泡体からなる微生物担体の製造方法を提供することにある。

上記の目的を達成するために、この発明は、軟質合成樹脂発泡体からなる微生物担体であって、前記微生物担体に水性バインダを浸透させる浸透工程と、前記微生物担体を圧縮する圧縮工程と、圧縮状態の微生物担体の水性バインダを乾燥させて圧縮状態を固定化する乾燥工程とを備え、その乾燥工程において圧縮された微生物担体に対して、高周波照射に続いて、遠赤外線を照射することを特徴としている。

従って、この製造方法によれば、高周波照射によって微生物担体の内部の水分が押し出され、続いて遠赤外線によって速やかに乾燥される。従って、圧縮状態の微生物担体を短時間で簡単に製造することができる。そして、この微生物担体では、微生物担体が圧縮状態になっているため、その梱包容積を小さくすることができて、広い場所を要することなく輸送及び保管を容易に行うことができる。また、微生物担体が圧縮状態に固形化されているため、同担体の飛散を防止でき、また、浄化槽の投入口が小さくても支障なく投入することができる。さらに、浄化槽等への投入時には、微生物担体は圧縮状態で比重が高く、しかも、吸水性樹脂の水性バインダが水を吸収することから、被処理水内に速やかに水没させることができ、同被処理水内で微生物を担持して高い汚水処理効果を発揮させることができる。

また、前記の製造方法において、前記浸透工程と前記圧縮工程との間に、微生物担体の中心部を除いて表面部の水性バインダを乾燥させることにより半乾燥状態の微生物担体とする第１乾燥工程をさらに備え、第１乾燥工程は、水性バインダが浸透した微生物担体を攪拌しながら温風の吹き付けにより行われるようにするとよい。乾燥工程は、圧縮状態で、かつ半乾燥状態にある微生物担体を圧縮状態に固定化すべく、減圧状況下における高周波及び遠赤外線の照射より行われるようにするとよい。このようにした場合には、微生物担体の乾燥効果を高めることができるとともに、乾燥工程における半乾燥体の圧縮によって余分な水性バインダがしみ出て来るのを防止できる。

前記乾燥工程として、高周波及び遠赤外線の照射を複数サイクル繰り返すようにすれば、微生物担体を有効に乾燥させることができる。
また、少なくとも高周波照射を減圧状態で行うようにすれば、水分の沸点が下降されて、水分が効率的に蒸発されるとともに、高周波による温度上昇が過度になることを抑制でき、微生物担体の焼損を未然に防止できる。
また、前記浸透工程と前記圧縮工程との間に、微生物担体の中心部を除いて表面部の水性バインダを乾燥させることにより半乾燥状態の微生物担体とする第１乾燥工程をさらに備えるとよい。

さらに、前記の製造方法において、圧縮工程では、複数の半乾燥状態にある担体を成形型内で一体的に圧縮成形して板状の担体集合体にするとよい。このようにした場合には、微生物担体を板状の担体集合体に成形した状態で梱包処理することができて、輸送や保管時の取り扱い、及び浄水槽等への投入時の作業等を一層容易に行うことができる。

さらに、前記の製造方法において、担体集合体の少なくとも一方の側面に折取りラインが形成されるように、担体集合体を圧縮成形するとよい。このようにした場合には、浄水槽等への投入時に、担持集合体を折取りラインに沿って任意の大きさに容易に折り取ることができる。

以上のように、この発明によれば、輸送や保管の際の取り扱い、浄水槽等への投入時の作業性、及び使用時の汚水処理効果の優れた圧縮状態の微生物担体を簡単に製造することができる。

以下に、この発明の一実施形態を、図面に基づいて説明する。
図１に示すように、この実施形態の微生物担体の製造方法では、微生物担体１１（図６及び図７において図示。ただし、図６及び図７においては、後述の説明から明らかなように、微生物担体１１は圧縮状態にあって、図のようには表れない）に水性バインダ（図示しない）を浸透させる浸透工程Ｐ１と、微生物担体１１の表面部の水性バインダを乾燥させて半乾燥状態にある担体１３を得る第１乾燥工程Ｐ２（図２参照）とが設けられている。また、半乾燥状態にある担体１３を圧縮する圧縮工程Ｐ３（図４参照）と、圧縮状態の微生物担体１１中の水性バインダを乾燥させて圧縮状態を固形化し、微生物担体１１としての板状の担体集合体１４を形成する第２乾燥工程Ｐ４（図５参照）とが設けられている。さらに、前記担体集合体１４を脱型する脱型工程Ｐ５（図７参照）と、担体集合体１４を梱包する梱包工程Ｐ６（図８参照）とが設けられている。

前記微生物担体１１としては、軟質ポリウレタン発泡体等の連通気泡構造を有する軟質合成樹脂発泡体を、所定寸法（例えば、一辺長さ３〜５０ｍｍ）のキュービックチップ状等に形成したものが用いられている。

また、水性バインダとしては、カルボキシメチルセルロース等の吸水性のある樹脂が用いられる。このカルボキシメチルセルロースは生分解するため、同カルボキシメチルセルロースが微生物担体１１のセル内に残った場合に、汚水を分解する微生物が残ったカルボキシメチルセルロースをも分解する。

前記浸透工程Ｐ１には、公知のニーダが使用できる。脱泡混練装置（ノンバブリングニーダ），分解型ニーダ等がある。そして、微生物担体１１をニーダミキサに投入し、水性バインダを適宜滴下することで、微生物担体１１の表面に水性バインダを塗布する。これにより、微生物担体１１と水性バインダが均一に分散され、微生物担体１１に水性バインダが浸透される。

図１及び図２に示すように、前記第１乾燥工程Ｐ２には、乾燥室２８と、その乾燥室２８内に回転可能に配設された網体よりなるドラム２９と、そのドラム２９を回転させるためのモータ３０と、乾燥室２８の側壁に設けられた温風ファン３１とが装備されている。そして、前記浸透工程Ｐ１において水性バインダを浸透してなる微生物担体１１がドラム２９内に収容された状態で、同ドラム２９が回転されて微生物担体１１がドラム２９内で舞い上がりながら攪拌される。この状態で、温風ファン３１によりドラム２９の網目を通して温風が微生物担体１１に対して吹き付けられる。これにより、微生物担体１１の中心部の水性バインダが未乾燥状態に維持されたままで、同微生物担体１１の表面部の水性バインダが乾燥されて、半乾燥状態にある担体１３が作られる。

この場合、水性バインダの水分量が微生物担体１１に対して６５〜７０重量％の範囲内となるように乾燥されるのが好ましい。なお、水性バインダの水分量が６５重量％よりも少なくなると、水性バインダの乾燥固化を利用した後段の圧縮工程Ｐ３における微生物担体１１の圧縮及び固形化が困難になり、水性バインダの水分量が７０重量％よりも多くなると、その水性バインダの量が多すぎて、第２乾燥工程Ｐ４における微生物担体１１の乾燥に時間がかかることになる。そして、第１乾燥工程Ｐ２で乾燥を終了した半乾燥状態の担体１３は、前記とは別の収容容器２５に収容されて、計量器３２により担体集合体１４の１枚分に相当する分量となるように計量される。

図１、図３及び図４に示すように、前記圧縮工程Ｐ３には、半乾燥状態の担体１３を圧縮して板状の担体集合体１４を成形するための成形型３５が装備されている。この成形型３５は、下縁に縁枠３６ａを有する四角枠状の型枠３６と、その型枠３６内の底部に着脱可能に設置される底板３７と、その底板３７の上方において型枠３６内に昇降可能に収容される蓋板３８とから構成されている。また、この成形型３５の型枠３６、底板３７及び蓋板３８は、合成樹脂板（エンジニアリングプラスチックが好ましい）に多数の小孔３９を形成したパンチングボードで構成されるとともに、表面には離型性を良好にするためのフッ素樹脂等のコーティングが施されている。成形型３５の底板３７の上面及び蓋板３８の下面には、平面十字状の突条よりなるライン形成部４０が形成されている。

そして、図４に示すように、成形型３５の縁枠３６ａに載置された底板３７上に所定分量の半乾燥状態の担体１３が充填された状態で、同担体１３が押圧用シリンダ４１にて蓋板３８が押圧されることにより、担体１３が圧縮される。この圧縮により、半乾燥の担体１３であった微生物担体１１の中心部における未乾燥状態の水性バインダが微生物担体１１の外周部にしみ出て、圧縮状態の微生物担体１１の全体に行き渡る。この場合、微生物担体１１は元の体積の２分の１〜９分の１の範囲内に圧縮されるのが好ましい。なお、この微生物担体１１の圧縮を元の体積の９分の１よりも小さくしようとしても、強い圧縮力が必要であるため、実際上困難であり、微生物担体１１の圧縮を２分の１よりも大きくする場合には、水性バインダが微生物担体１１の全体に行き渡らず、水性バインダの乾燥固化を利用する後段の第２乾燥工程Ｐ４における微生物担体１１の圧縮固形化が困難になる。

その後、図４に示すように、成形型３５の型枠３６の上端開口縁にトグルクランプ４２が装着されて、蓋板３８が押圧位置にクランプ固定されることにより、微生物担体１１が担体集合体１４として前述した圧縮状態に保持されて、板状の担体集合体１４が一体的に成形される。この成形時には、成形型３５の底板３７及び蓋板３８上に設けられたライン形成部４０により、担体集合体１４の表裏両面に、断面Ｖ字状の凹部よりなる平面十字状の折取りライン１４ａが形成される。

図１及び図５に示すように、前記第２乾燥工程Ｐ４には、複数の成形型３５を担体集合体１４の圧縮成形状態で収容可能な減圧室としての真空チャンバー４５が装備されている。真空チャンバー４５には真空ポンプ４６が減圧口４７を介して接続され、この真空ポンプ４６により真空チャンバー４５内が所定の圧力値に減圧される。これにより、真空チャンバー４５内における水分の沸点が下げられる。

前記真空チャンバー４５には高周波発生装置４８が導波管４８ａ及び高周波照射口４９を介して接続され、真空チャンバー４５の減圧状況下において、各成形型３５内で圧縮状態に保持された担体集合体１４に対して、この高周波発生装置４８から高周波照射口４９を介して高周波が照射される。なお、図面において、前記導波管４８ａは屈曲して描いてあるが、実際には屈曲することなく、しかも短く形成される。また、導波管４８ａを設けることなく、高周波発生装置４８の出力アンテナ（図示しない）が真空チャンバー４５の内側の露出されるように構成してもよい。真空チャンバー４５の内側面にはモータ（図示しない）により低速回転されるスターラファン５０が配設され、このスターラファン５０の回転により、担体集合体１４に照射される高周波が拡散されて、同担体集合体１４に対する高周波の照射が均一化される。この高周波により、担体集合体１４の内部に振動が生起されて、その振動により担体集合体１４の内部に含有された水性バインダの水分が担体集合体１４の表面部に押し出されて、乾燥が促進される。

前記真空チャンバー４５の内側面には複数の遠赤外線ヒータ５１が配設され、この遠赤外線ヒータ５１により各成形型３５内の担体集合体１４に対して遠赤外線が照射される。これにより、担体集合体１４の表面部の水分が短時間のうちに乾燥除去されて、担体集合体１４が圧縮状態に固定化される。この場合、圧縮状態で、かつ半乾燥状態の担体１３よりなる担体集合体１４の水分量が同担体集合体１４の３〜８重量％の範囲内となるように乾燥されるのが好ましい。なお、担体集合体１４の水分量が３重量％よりも少なくなるようにすると、乾燥に時間がかかり、担体集合体１４の水分量が８重量％よりも多い状態では、水性バインダの乾燥固化が充分ではないため、担体集合体１４の圧縮状態の固形化が不確実となる。

すなわち、この第２乾燥工程Ｐ４においては、遠赤外線ヒータ５１による遠赤外線照射が継続されている状況において、真空チャンバー４５内が減圧され、この減圧状況において高周波の照射が行われる。従って、担体集合体１４に含まれた水性バインダの水分が担体集合体１４の外周側に移動されるとともに、遠赤外線により低温下（例えば、４０〜７０度）で蒸発される。そして、水性バインダの水分がある程度蒸発されたら、高周波照射が停止されるとともに、真空チャンバー４５内に新たな大気が導入されて同真空チャンバー４５内が大気圧に戻される。次いで、前記のように、遠赤外線の照射状態において、真空チャンバー４５内が減圧状態にされるとともに、高周波が照射される。このように、１回の減圧状態における高周波照射を１乾燥サイクルとし、この１乾燥サイクルが複数回繰り返されて、水性バインダの乾燥が進み、担体集合体１４の水分量が３〜８重量％の範囲内となる。なお、遠赤外線の照射は、高周波の照射と一致するタイミングで断続的に行ってもよい。ちなみに、担体集合体１４に対し大気圧下で高周波を照射すると、担体集合体１４が焼損するおそれがある。

図１及び図７に示すように、前記脱型工程Ｐ５においては、圧縮状態に乾燥固形化された担体集合体１４が成形型３５内から脱型される。この場合、成形型３５が型枠３６と底板３７と蓋板３８とに分離して構成されているため、型枠３６から蓋板３８を取り外した後、底板３７を型枠３６の内底部の縁枠３６ａ上方へ離間させることにより、担体集合体１４を型枠３６内から簡単に離型させることができる。

図１及び図８に示すように、前記梱包工程Ｐ６においては、複数枚の担体集合体１４が積層された状態で、ビニル等よりなる梱包袋５７内に梱包される。この場合、微生物担体１１が圧縮状態において固形化されて、板状の担体集合体１４として一体に成形されているため、全体が嵩張ることなく、小さな梱包容積で容易に梱包することができる。また、この担体集合体１４の梱包状態では、広い場所を要することなく、その梱包体の輸送や保管を行うこともできる。

以上のように、この微生物担体１１の製造方法によれば、浸透工程Ｐ１、第１乾燥工程Ｐ２、圧縮工程Ｐ３及び第２乾燥工程Ｐ４を含む工程により、圧縮状態の微生物担体１１としての担体集合体１４を簡単に製造することができる。

さらに、この担体集合体１４を浄化槽等に投入して使用する際には、微生物担体１１が水性バインダを介して圧縮状態に固形化されているため、微生物担体１１が周囲に飛び散ることはなく、従って、浄化槽等の周囲に散乱することはない。しかも、この浄化槽等への投入時には、図６に示すように、担体集合体１４を折取りライン１４ａに沿って折り取ることができるため、浄化槽の小さな点検口等の投入口から容易に投入することができる。そして、担体集合体１４を浄化槽へ投入したときには、担体集合体１４は水性バインダによって圧縮状態で固形化されているため、比重が大きく、しかも内部に気泡はほとんど存在しない。従って、担体集合体１４は浄化槽の被処理水内に速やかに没せられ、次いで、水性バインダが溶解して、担体集合体１４は、キュービック形状の微生物担体１１として復元されるとともに、その復元過程で被処理水を吸収する。そして、微生物担体１１は復元により、相互の結合を解かれて分離して被処理水内の全体に分散され、その状態で微生物を担持して、高い汚水処理効果を発揮させることができる。

以上に述べた実施形態の効果を列挙すれば以下の通りである。
（１） 微生物担体１１に水性バインダを浸透させて圧縮乾燥させるだけの工程にて輸送や保管に便利な微生物担体１１を簡単に製造することができる。

（２） 微生物担体１１は、浄化槽への投入前においては圧縮状態になっているため、その梱包容積を小さくすることができて、広い場所を要することなく輸送及び保管を便利に行うことができる。

（３） 微生物担体１１が圧縮状態に固形化されているため、浄化槽等への投入後、強風が吹いたとしても、周囲に飛散することを防止することができる。
（４） 同様に、微生物担体１１が圧縮状態に固形化されているため、浄化槽等への投入時には、比重が高く、しかも、吸水性樹脂の水性バインダが水を吸収することから、被処理水内に速やかに水没させることができ、そして、水没後は水性バインダが溶解して、復元するとともに、その復元過程において被処理水を吸収する。従って、同被処理水内で微生物を担持して高い汚水処理効果を発揮させることができる。

（５） 担体集合体１４の少なくとも一方の側面に折取りライン１４ａが形成されているため、微生物担体１１の浄化槽等への投入時に、担体集合体１４を折取りライン１４ａに沿って任意の大きさに容易に折り取ることができ、浄化槽の開口が小さい場合でも、手間なく投入できる。

（６） 担体集合体１４の製造方法において、第１乾燥工程では、表面部のみを乾燥させるようにした。このため、圧縮工程において、未乾燥の水性バインダが微生物担体１１の全体に行き渡り、つまり担体集合体１４の全体に行き渡り、均一な板圧の担体集合体１４とすることができる。これ対し、第１乾燥工程における水性バインダの乾燥が過度であると、微生物担体１１は自身の形状保持機能が足りず、均一で、所要の板圧の担体集合体１４とすることができない。逆に、適度な乾燥が不十分で、未乾燥の水性バインダの量が多いと、第２乾燥工程の時間が長くなるばかりでなく、成形型３５内における微生物担体１１の圧縮にともなって水性バインダのしみ出しが発生して、その処理、つまりしみ出た水性バインダの除去等の処理に手間がかかる。

（７） 担体集合体１４の製造方法において、第２乾燥工程Ｐ４では、減圧状態における遠赤外線照射下において高周波の照射が複数サイクル行われる。このため、担体集合体１４が焼損したりすることなく、水性バインダの乾燥が有効に進み、所要の乾燥状態の微生物担体１１を得ることができる。

（変更例）
なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・ 前記実施形態の浸透工程Ｐ１において、例えば微生物担体１１を容器に収容した状態で水性バインダ内に浸漬させる等の異なった浸透方法を用いること。

・ 微生物担体１１をキュービック以外の形状，例えば球形，５角形以上の多面体，複数の突起を有する金平糖形状等、各種の形状に変更すること。
・ 前記実施形態の圧縮工程Ｐ３において、成形型３５の底板３７又は蓋板３８のいずれか一方にライン形成部４０を設けて、担体集合体１４の表裏いずれか一方の面に折取りライン１４ａが形成されるようにすること。

・ 第２乾燥工程Ｐ４において、減圧状態における高周波照射及び遠赤外線照射を複数サイクルを行うのではなく、単一サイクルにおいて連続して行うこと。

一実施形態の微生物担体の製造方法を示す工程図。 同製造方法における第１乾燥工程を拡大して示す斜視図。 同じく圧縮工程に使用する成形型を拡大して示す分解斜視図。 同じく圧縮工程を拡大して示す断面図。 同製造方法における第２乾燥工程を拡大して示す断面図。 製造された微生物担体の担体集合体を示す斜視図。 脱型工程を示す斜視図。 梱包工程を示す斜視図。

符号の説明

１１…微生物担体、１３…半乾燥状態の担体、１４…担体集合体、１４ａ…折取りライン、１７…浸透用コンベア、１８…担体供給用コンベア、２０…バインダ供給タンク、２３…供給管路、２８…乾燥室、２９…ドラム、３１…温風ファン、３５…成形型、３６…型枠、３７…底板、３８…蓋板、４０…ライン形成部、４１…押圧用シリンダ、４５…真空チャンバー、４６…真空ポンプ、４８…高周波発生装置、５１…遠赤外線ヒータ、Ｐ１…浸透工程、Ｐ２…第１乾燥工程、Ｐ３…圧縮工程、Ｐ４…第２乾燥工程。

Claims (6)

1. 軟質合成樹脂発泡体からなる微生物担体であって、前記微生物担体に水性バインダを浸透させる浸透工程と、
   前記微生物担体を圧縮する圧縮工程と、
   圧縮状態の微生物担体の水性バインダを乾燥させて圧縮状態を固定化する乾燥工程とを備え、
   その乾燥工程において、圧縮された微生物担体に対して、高周波照射に続いて、遠赤外線を照射することを特徴とした軟質合成樹脂発泡体からなる微生物担体の製造方法。
2. 前記浸透工程と前記圧縮工程との間に、微生物担体の中心部を除いて表面部の水性バインダを乾燥させることにより半乾燥状態の微生物担体とする第１乾燥工程をさらに備え、第１乾燥工程は、水性バインダが浸透した微生物担体を攪拌しながら温風の吹き付けにより行われ、前記乾燥工程は、圧縮状態で、かつ半乾燥状態にある微生物担体を圧縮状態に固定化すべく、減圧状況下における高周波及び遠赤外線の照射より行われることを特徴とした請求項１に記載の軟質合成樹脂発泡体からなる微生物担体の製造方法。
3. 前記乾燥工程は、高周波及び遠赤外線の照射を複数サイクル繰り返すことを特徴とした請求項２に記載の軟質合成樹脂発泡体からなる微生物担体の製造方法。
4. 前記浸透工程と前記圧縮工程との間に、微生物担体の中心部を除いて表面部の水性バインダを乾燥させることにより半乾燥状態の微生物担体とする第１乾燥工程をさらに備え、第１乾燥工程は、水性バインダが浸透した微生物担体を攪拌しながら温風の吹き付けにより行われることを特徴とした請求項１に記載の軟質合成樹脂発泡体からなる微生物担体の製造方法。
5. 前記圧縮工程において、複数の半乾燥状態の担体を成形型内で一体的に圧縮成形して板状の担体集合体とすることを特徴とした請求項２〜４のうちのいずれか一項に記載の軟質合成樹脂発泡体からなる微生物担体の製造方法。
6. 担体集合体の少なくとも一方の側面に折取りラインが形成されるように、担体集合体を圧縮成形することを特徴とした請求項５に記載の軟質合成樹脂発泡体からなる微生物担体の製造方法。

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