JPH01229857A - 微生物膜用不織布 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野〕 本発明は、微生物を播覆、増殖させて工業用微生物リア
クターや排水処理等に用いる微生物膜基材としての不織
布に関するものである。

［従来の技術］ 排水処理技術において、生物膜を利用する技術が広く採
用されている。このことは自然の河川の浄化作用の原理
から判るように、藻類、菌類（好、気性又は嫌気性菌）
水中植物が植物の繊維状物や砂利、岩石等の基材表面に
繁茂することにより水中の存磯成分、浮遊成分を分解す
る働きを利用した乙のである。そして工業的には、ポリ
塩化ビニリデン繊維やポリオレフィン（ポリエチレンや
ポリプロピレン）繊維、ポリアミド繊維（ナイロン）、
ポリエステル繊維などをモール状あるいはメツシュ状に
織った織物やニードルパンチした不織布やスパンボンド
不織布などの二次元物としたらのが基材として用いられ
ている。

〔発明が解決しようとする課題］ しかしながら、これら合成繊維からなるしのは、第１に
疎水生ポリマーからなる繊維であるため、表面の撥水性
が高く、微生物の菌体、胞子などが付着し難いという本
質的な問題がある。加えて、繊維製造面からみれば溶融
紡糸法により製造されたものであることより繊維表面が
平滑であるため物理的にも付着し難いという問題らある
。まに繊准表面に微生物が付着しても脱落が起るため浮
遊物の増減が大きく、安定した処理反応が得にくく、そ
の結果排水負荷の変動が大きくなり、安定運転ができな
いという問題かある。

更に散水濾床法に用いられている岩石や、排水処理装置
に組み込まれた従来のプラスチック成形品や、セラミッ
クス焼結材等は生物膜を成形するための表面積が小さく
効率が低いという問題がある。

［課題を解決するための手段］ 本発明者らは、かかる問題を解決するために、微生物と
の親和性が高く、かつその付着力に優れ、そして通水性
に優れ、さらに表面積が大きく、その上強度及び耐久性
に優れた安価な微生物膜用基材について鋭意研究の結果
本発明に到達した。

本発明は、繊度が１００〜５０００デニールのモノフィ
ラメントで、繊維長が５〜２０ｃｔａで、繊維強度３ｇ
／デンル以上のポリビニルアルコール系繊維からなり、
その嵩密度が１１．００５〜Ｏ，Ｉｇ／ｃＩ１１’の生
物膜用不織布である。

本発明の不織布は、従来の微生物膜用不織布と異なり、
構成繊維が太デニールのカット繊維であり、嵩密度が小
さく繊維が三次元に配列しており、繊維間の目が粗い不
織布である。この不織布の第１の重要な要件として、構
成する繊維が太いモノフィラメントで、かつその嵩密度
が０．００５〜０．１ｇ／Ｃ１１ｌ’であることがあげ
られる。そして第２の要件として、構成する繊維素材が
ポリビニルアルコール繊維であることがあげられる。

すなわち繊維太さとしてはｌＯＯ〜５０００デニールが
用いられる。１００デニール以下では不織布の目か細か
くなりすぎ、嵩比重か高くなり処理用排水の原水や、反
応系の養分や空気が十分流通しない。

５０００デニールを越えると祖になりすぎて生物膜とし
ての表面積が減少するため効果が乏しくなる。

また繊維長さとしては５〜２０ｃＩＩ＋が用いられる。

繊維長さが５ＣＩ１１以下であると不織布を成形する時
、繊維同志の絡合性がなくなるため、密な状態の不織布
となり、通水性を阻害するため不適当である。

逆に２０ｃｍ以上になると不織布成形時、繊維の分散性
が不均一となり、目付斑や厚み斑となるため好ましくな
い。

繊維強度３ｇ／デンル以上であることは、不織布の強力
、水中での腰の強さ、通水抵抗力を保つ上で、更には装
置取付時の加工性の点から必要である。

用いる繊維の断面形状は円形、楕円形、偏平形、星形、
三角形、ドツグボーン形、Ｙ型など任意の形を用いるこ
とができる。繊維形状はストレートのものでも、あるい
は捲縮したもので６よい。

嵩密度は０．００５〜０．１０ｇ／ｃｍｆｆでなければ
ならない。

Ｑ、　００５ｇ／ｃｍ’未満では繊維間か粗すぎ反応系
中に不織布の占める表面積が少なく効果が少ない。さら
に不織布強力ら得られない。また０、　１０ｇ／ｃｍ３
を越えると反応系の原水、養分、空気等の流通性が難か
しくなり、表面部分のみしか有効に使えないため不適当
である。より好ましくは０　、０１−０　、０５８　／
ｅｍ　ｇである。

本発明に用いる生物膜用不織布の繊維はポリビニルアル
コール系の合成繊維でなければならない。

ポリビニルアルコール系繊維は、ポリマーに−ＯＨ基と
いう親水基を存し、微生物や細菌、胞子等との化学的親
和性が高いこと、更にはポリビニルアルコール繊維の表
面は、通常粗面化されており、付着した微生物はそのア
ンカー効果により剥離し堆いという物理的な付着効果を
有している。

他のポリオレフィン（ポリエチレン、ポリプロピレン）
系繊維や、ポリアミド（ナイロン）系繊維、ポリエステ
ル系繊維等の合成繊維は繊維素材自身が疎水性で換水性
が高く、さらに繊維表面が平滑であるために微生物が付
着し難く、それ単独では使えない。ポリビニアルコール
系繊維が不織布の主体であるが、菌体の種類、生育状態
をコントロールするために該疎水性繊維を混合してもよ
い。ポリビニルアルコール系繊維と疎水性合成繊維の混
合は任意に可能であるが、微生物の付着、成育の点から
重量比で４０％＝６０％が上限である。

不織布の具体的な製造方法の一例として、１００〜５０
００デニールのポリビニルアルコール系繊維をカットし
ながらあるいは捲縮又は未捲縮のカットした繊維をエア
ーブローしながら移動する金網上に一定の厚さになるよ
う供給し不織布を成形しつつ接着剤を噴霧処理して乾燥
熱処理する方式力くあげられる。また金網の上に合成繊
維のネット状物又は目の粗い織物を敷いて不織布と一体
成形してら得られろ。接着剤としてはメラミン−ホルマ
リン系、尿素系、ポリビニルアルコール系、ポリ酢酸ビ
ニル系、ゴムラテックス、アクリル酸エステル系、エボ
キノ系等から選ぶのが適当である。

嵩密度及び厚さの調整は、繊度の選択、繊維長さ、給識
量、ネット速度及び接着剤処理后のプレスによって調節
することができる。特に嵩密度を低くする時は太繊度の
ものを選び、繊維長の大なるらのを使用する。また繊度
及び繊維長の異るものを混合使用することもできる。

生物膜用基材に用いることのできる微生物としては、細
菌、放線菌、カビ、酵母、胞子等、あるいは任意の微生
物を純粋培養又は混合培養したもの、あるいは活性汚泥
菌などが挙げられるが、特に個性嫌気性菌、通性嫌気性
菌などに有効である。

例えばムコール属（Ｍｕｃｏｒ　ｒａｓｅａｏｓｕｓ）
　、フザリウム属（Ｆｕｓａｒｉｕｍ−ｓｐ）　、クラ
ドツリツクスジコｈ　７　（Ｃ１ａｄｏｊｈｒｉｘｄｉ
ｃｈｏｔｏｎａ）やスフエロチルス・ナタンス（５ｐｈ
ａｅｒｏｔｉｌｕｓ　ｎａｔａｎｓ）　、ヅーグレア・
ラミゲラ（Ｚｏｏｇｌｏｅａ　ｒａｍｉｇｅｒａ）　、
レブトミツス属菌、イオウ細口、その他のメタン菌、酪
酸菌、乳酸菌、枯草菌、変形菌、不全菌、硝酸菌、亜硝
酸菌等に用いることができる。

本発明不織布は、公共下水排水、家庭用、又はヒル等の
し床排水、家庭雑排水、農業畜産関係、漁業、撲漁池の
排水処理、園芸、庭園、ゴルフ場、タメ池等の水処理用
基材に利用することができる。

また食品の製造、排水、酵素の生産等の基材としても利
用することができる。なお本発明で言う嵩密度とは、不
織布に荷重をかけることなく測定した厚さの平均値と不
織布の単位面積当りの重さから求めたものである。

以下実施例により本発明を説明する。

実施例１，２、比較例１．２ 重合度１７００の完全ケン化ポリビニルアルコールを５
０％の水溶液とした紡糸原液を常法により乾式紡糸して
延伸熱処理し、繊度３５０デニール、繊維強度６ｇ／デ
ニールのモノフィラメントを得た。該モノフィラメント
を８ｃｍ＋にカッターにてカットしながらエアーブロー
により巾１．２ｍのネット上に給糸し、接着剤としてメ
ラミン樹脂水溶液をスプレーした後、厚み５ｃｍになる
ようにプレスして１５０℃で１０分間熱風式乾燥機にて
不織布を作製した。その際、給糸景を変更し、嵩密度０
．０３ｇ／ｃ１１１３（実施例１）、０．０６ｇ／ｃａ
ｎ（実施例２　）　、Ｏ，１２ｇ／ｃｍ’　（比較例１
）のものを得た。比較例２として同−繊度、同一長さの
ナイロンモノフィラメントを用い、実施例Ｉとまったく
同じ方法にて嵩密度０．０３ｇ／ａＩ１１３の不織布を
作製した。

かかる不織布を長さ、巾を各々３０ｃｍに切断し、透明
なボックス中に実施例１，２、比較例１，２を１枚づつ
原水の流れに対し不織布が平行になるように配置し、原
水のボックス内滞流時間が５時間となるように流量を調
整して上向流となるように送液した。種汚泥としてはグ
ルコースで１ケ月馴養したメタン混合菌の培養液の上澄
みを用いた。

用いた人工排水は、り゛ルコース１２００Ｏｆｆ１ｇ＃
！、炭酸水素アンモニウム９０００ｍｇ＃！、塩化アン
モニウム３０００ｍｇ／り、塩化マグネンウム５００Ｉ
Ｉ１ｇ＃、リン酸水素カリウム２００Ｂ／Ｑを含んでい
た。人工排水とメタノ混合菌液の混合比は２０：ｌとし
て菌の付着状況を観察した。

実施例１．２の不織布の場合には１週間後に不織布の中
心部まで繊維表面に菌体が付着していた。

比較例１の不織布の場合には成形体表面部の繊維に菌体
の付着は観察されたが、内部には菌体の存在か少なかっ
た。比較例２の場合には菌体付着が弱く、原水中に流出
し付着部分は斑になっており、その付着量は極くわずか
であった。

実施例３、比較例３ 実施例１及び比較例２で作製した不織布を（昧）ク クラレ岡山工場内の排水グ・トヘ投入し、廃水菌の付着
状況を観察した。

実施例Ｉの不織布の場合は３日后に菌の付着が増大して
きて、７日后には菌体で全て覆われた。

一方、比較例２の不織布の場合は３日后に菌の付着が若
干あるものの大変少なく、７日后はフロックが剥離した
部分が残っており、菌体の均一な生育は認められなかっ
た。

実施例４ ポリビニルアルコールを乾式紡糸して３５０ｄｒ。

強度８．２ｇ／ｄ及び１５００ｄｒ、強度７．７ｇ／ｄ
のビニロン繊維を２種得た。そして各々を１００ｍｍに
切断し、撚りをかけることによってｗ＆錐に立体的な捲
縮を与えた。これら３５０ｄｒと１５００ｄｒのビニロ
ン繊維を各々重量で１・ｌ混合しエアーブロー法により
ネット上に積層し不織布を成形した。そしてメラミン樹
脂を不織布に対し１００％となるよう噴射し、厚さ５Ｃ
ｌｌｌとなるようプレスし１５０℃熱風乾燥器にて５分
間乾燥熱処理した。得られたビニロン不織布は嵩密度０
．０１６ｇ／ｃｍ’であった。

この不織布を中１０ｃ１１１．長さ３５ｃ＋ｓ、厚さ５
ｃａ＋に切り出し、試長３０ｃｉとしてインストロンＴ
ＴＣＭでその引張り強度を測定した。乾燥強度は０．１
４ｋｇ／ａｍ’であり、３日間室温で水中浸漬した後の
湿潤時強度は０．１２ｋｇ／ｃｍ’であった。この時の
吸水率は乾燥時不織布に対し２２％であっ１こ。

実施例１．２とまったく同様の方法で排水処理テストを
実施した。メタン菌は■週間后に充分付着した。１ヶ月
後この不織布を逆洗するために水道水をネットに通し数
回繰り返し逆洗を実施した。

ネットの破損はみられず逆洗抵抗に耐える強力を有して
いた。水洗后の不織布の１ケ月后の湿潤引張り強度は０
．１２ｋｇ／ｃｍ”であり、はとんど経時的な劣化は認
められなかった。

特許出願人　株式会社　り　ラ　し

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）繊度が１００〜５０００デニールで、繊維長が５
   〜２０ｃｍであり、繊維強度がデニール当り３ｇ以上の
   ポリビニルアルコール系モノフイラメントからなり、か
   つ嵩密度が０．００５〜０．１ｇ／ｃｍ＾３である微生
   物膜用不織布。
2. （２）ポリオレフイン系繊維、ポリアミド系繊維、ポリ
   エステル系繊維からなる群から選ばれる少なくとも一種
   の繊維を含む請求項１記載の微生物膜用不織布。