JPH02131578A - 微生物固定化担体 - 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） 本発明は無機繊維を主成分とする微生物固定化担体に関
するものであり、更に詳しくは無機質シート状物又はそ
の立体構造物が有する気孔に微生物を固化し、固定化し
た微生物により養魚水槽等の水の浄化、下水道、上水道
等の水処理等に用いられる微生物固定化担体に関するも
のである。

（従来の技術） 近年、鑑賞魚は金魚の様な昔から普及している淡水性の
飼育の簡単なものから、より飼育が難しい高級な海水魚
を飼育して楽しむ方向に移行しており、又、海水魚の養
殖も海中ではなく陸上にいけすや水槽を作って行なわれ
る試みがなされており、いわゆる栽培漁業の時代に入り
つつある。

これらの漁業方法においては、養魚水の浄化は自然には
行なわれ難く、人為的に行なう必要があり、微生物を利
用した浄化方法が提案されている。

微生物を担持するための担体（癌材）としては塩化ビニ
ル樹脂製ハニカム、セラミック多孔質粒状物、天然多孔
石粒状物、天然石粒状物等が使用されている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、これらの担体は一長一短があり最適のも
のとは言えない状態であった。

即ち、塩ビハニカムは安価で製法も簡単ではあるが、塩
ビフィルムの表面は平滑であり比表面積が小さく、又、
微生物の生息に必要とされる適当な大きさの孔がなく、
更に塩ヒ中に含まれる可塑剤が微生物に悪影響を与え微
生物の安定的増殖担持には不適当てあった。

また、セラミック多孔質粒状物、天然多孔石粒状物、天
然石粒状物はある程度効果はあるものの、かなりの容積
を必要とし、又、洗浄等を行なったり、交換したりする
には手間がかかる等の欠点を有していた。これらの問題
点は養魚水以外の水の浄化、或は、下水道、上水道等の
水処理等にも該当する問題であった。

本発明はかかる従来技術の欠点を解消し、微生物の安定
的増殖担持に適し、且つ、小容積で済み、洗浄、交換等
の作業性が良い微生物固定化担体を提供する事を目的と
する。

（課題を解決するための手段） 本発明は無機繊維を主成分とするシート状物又はその立
体構造物であることを特徴とする微生物固定化担体てあ
り、シート状物又はその立体構造物は強度の点て焼成又
は焼結されたものがより好ましく、形状としては微生物
の固定化面積、水との接触面積の点てハニカム構造がよ
り好まし０。

本発明に用いられる無機繊維としては、例えはアルミナ
繊維、シリカ繊維、アルミナシリカ繊維、ガラス繊維、
ロックウール、マイクロカラスファイバー等が挙げられ
る。無機繊維の繊維径としては１〜１５μｍ、繊維長は
１００μ「ｎ程度以」−のものが好適である。

本発明においては気孔の大きさを調整するために必要に
応して無機粉末を併用しても良く、用いられる無機粉末
としては、例えはケイ石、ケイ砂、ケイソウ上、カオリ
ン、ハロイサイト、モンモリロナイト、ベントナイト、
ゼオライト、酸性白土、陶石、ろう石、長石、石灰石、
ケイ灰石、滑石、木節粘土、蛙目粘土、ボーキサイト　
ダイアスボア、ギブサイト、粘土状雲母（セリサイト、
イライト）、バーミキュライト、石膏、ト［コマイト、
マグネサイト、水酸化アルミニウム、水酸化マクネシウ
ム、トヘルモナイト、ソノトライト、アルミナシリカ、
マグネシア、カルシア、ジルコニア、酸｛ヒチタン、ス
ビネル、コージライト、ムライトなとか挙げられる。

気孔の大きさは平均気孔径１〜１００μｍが適当であり
、比表面積としては０．５ｍ’／ｇ以上あるものが特に
望ましい。

また、シート形成のためには前記の簾機繊維と兼機粉末
の重竜比を１００／０〜２　０／８　０程度の範囲にす
るのが好ましい。無機繊維がこれより少ないとシートと
しての強度が不十分てある。

また、シート状物の強度を上げるために無機質結合成分
等の耐久性結合成分を用いても良く、本発明に用いられ
る無機質結合成分としては、例えば山皮群（セピオライ
ト、アタパルシャイト、バリプルスカイトなと）、水和
膨潤性ベントナイト群くソジウムヘントナイト、ソジウ
ムモンモリ口ナイトなと）、永和膨潤性雲母群（ソジウ
ムテトラシリシクマイカ、ソジウム又はリチウムデュオ
ライト、ソジウム又はリチウムへクトライトなど）等が
挙げられる。尚、耐久性結合成分として熱可塑性松脂、
熱架橋性杓脂等の有機質結合成分も用いられろ。

これらの耐久性結合成分は前記の無ａ！繊維及び無機粉
末の合計１００重量部に対して５０重量部程度までが適
当てあり、５０重竜部を超えると無機質の表面の大部分
が結合成分により覆われて微生物が固定化しにくくなる
ため好ましくない。

更に、本発明においてはセルロース繊維群（木材、コッ
トン、ワラ、麻、こうぞ、三また、ほろなどからつくら
れるパルプ）、有機合成繊維群（ポリエチレン、ボリプ
ロビレン、ビニロン、ナイロン、ポリエステル、ポリア
クリル繊維なと）及び有機再生繊維群（レーヨン、ポリ
ノジツク繊維なと）なとの有機質繊維、更には水溶性尿
素樹脂、メラミン樹脂、カチオン化澱粉、酸化澱粉、Ｃ
ＭＣ、ポリアミトボリアミンエビクロルヒトリン樹脂、
水溶性アクリル樹脂等のＷＥＴ紙力増強剤、ロシン系、
石油系、オレイン酸系サイズ剤、高分子樹脂エマルジョ
ン、ラテックス、或はアニオン系、カチオン系高分子凝
集剤、製紙用粘剤、硫酸ハント等の製紙用桑剤なとを本
発明の目的を損なわない範囲内で適宜選択して用いても
良い。

本発明におけるシート状物の成型方法としては例えは通
常の湿式抄紙法が適用できる。

本発明において立体構造物としては特に限定されず、内
部空間を含むように折り曲げたものが採用できるが、シ
ート状物をコルゲート加工により片段品に成形したり、
更に成巻加工あるいは積層加工してハニカム構造等の立
体構造物にすると、単位体積当りの固定化面積、接触面
積が増えるため、微生物固定化担体を小型化できるので
より好ましく、中でもハニカム構造が特に好適である。

更にまた、前記のシート状物或は立体構造物をアルミナ
ゾル、シリカゾル、ジルコニアゾル等の無機質結合成分
等の耐久性結合成分により更に補強結合したり、８００
℃以上の温度で焼成・焼結して陶化させる等により耐水
性を更にもたせた方がより好ましく、中でも焼成・焼結
処理が好適である。耐久性結合成分の量は前記のシート
化の際に使用したものと併せて、無機繊維及び無機粉末
の合計１００重量部に対して５０重量部程度以下が前記
同様の理由により適当である。

以上の様にして得られる本発明の微生物固定化担体は表
面に無数の気孔を有しており、微生物を増殖担持するに
は最適の構造となる。

本発明の微生物固定化担体を用いて養魚水槽等の水の浄
１ヒ、下水道、上水道等の水処理等を行うには、各々の
目的に適した微生物を適宜選択し、微生物を担持、増殖
させれば良い。

例えば、水中に溶存するアンモニア性窒素を浄化するに
は硝化菌等が用いられる。硝化菌としてはその代表的な
ものはニトロソモナス菌（　Ｎ　ｉ　ｔｒｏｓｏｍｏｎ
ａｓ菌）、ニトロソバクター菌（　Ｎ　ｉ　ｔｒｏｂａ
ｃｔｅｒ菌）などがあり、ニトロソモナス菌はアンモニ
ア性窒素を亜硝酸性窒素に変換し、ニトロソバクター菌
は亜硝酸性窒素を硝酸性窒素に変換する働きかある。

具体的には、例えばアンモニア性窒素を含む養魚用水槽
中の水を循環接触させながら硝化菌の種菌を本発明の固
定化担体に植種腰　その際必要に応じて曝気装置を設置
し酸素を供給する事により、固定化担体の気孔中には硝
化菌が増殖担持され、水中に溶存するアンモニア性窒素
を浄化する事か可能となる。

かくして養魚にとって有害なアンモニア性窒素を比較的
無害な亜硝酸性窒素乃至は硝酸性窒素に変換する事によ
り青魚を好適に行なう事ができる。

（発明の効果） 本発明の微生物固定化担体は従来のセラミック多孔質粒
状物、天然多孔石粒状物、天然石粒状物に比へて微生物
が固定化される気孔が多いため微生物の増殖担持により
適したものである。

また、微生物が固定化される気孔が多い分、小容積で済
み、洗浄、交換等の作業性の優れたものである。

（実施例） 次に実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。

実施例１ セラミックファイバー（新日鉄化学製エスファイバーＳ
　Ｃ　１　２　６　０バルク、平均繊維径２．８μ）の
ショットを除去したもの１００重量部、山皮（武田薬品
製エートプラス）４０重量部、針葉樹晒クラフトバルブ
（ＮＢＫＰ）１０重量部及びポリアクリル酸エステル系
樹脂エマルジョン５重量部を水分散体となし、更に製紙
用薬剤である硫酸バンド５重量部及びポリアクリルアミ
ト系高分子凝集〜１を０．０５重量部添加した後、湿式
抄紙法により厚み０　．　２　ｍ　ｍのセラミックベー
バーを抄造した。

このセラミックペーパーを用いて山の高さ５ｍｍでコル
ゲート加工して片段成形物を作った。

次いて、これを成巻加工し直径８ｃｍＸ長さ１０ｃｍの
円筒状ハニカム体とした（見掛け容積約０．５Ｌ）。

更にシリカゾルを約２０重竜％含浸した後、５００゜Ｃ
から１１００°Ｃまて徐々に昇温し、１１００℃にて５
時間焼結し、セラミック質にした。このセラミックハニ
カム構造体の表面を電子顕微鏡で見ると無数の気孔が見
られ、水銀圧大法により平均気孔径を測定すると約８μ
ｍであり、この時の比表面積は４　ｍ’　／　ｇであっ
た。

このハニカム構造体を内径８ｃｍのカラムに詰め力ラム
に空気を供給する曝気装置をセットして２５ＯＬ水槽の
海水浄化装置とし、最初２００Ｌの人工海水に塩化アン
モニウムを溶解しアンモニア性窒素分を約１０ＰＰＭと
した。

硝化菌を植種せずに曝気しながらポンプにより力ラム中
に海水を通し水槽との間で循環させ水温２０℃でコント
ロールしながら毎日溶存アンモニア性窒素濃度を測定追
跡した所、２週間目で約８　ＰＰＭであった。

この時点て、上記のハニカム構造体にニトロソモナス菌
及びニトロバクター菌の種菌を植種し、弓続き測定追跡
した所、約２日間後でＩ　ＰＰＭ以下になった。

次いで、塩化アンモニウム水溶液を添加してアンモニア
性窒素濃度を再びＩＯＰＰＭにした所、１日後にＩ　Ｐ
ＰＭ以下に下がった。以後、塩化アンモニウム水溶液の
添加と１日後の測定を５日間くり返して見たが同様の結
果であった。

そこで約１ｋ８／尾の黒鯛を３尾水槽中に入れて飼育し
ながら、時々人工海水を追加投入して水量を一定にし、
溶存アンモニア性窒素濃度を追跡瀾定して行ったが６ケ
月問飼育してもＩ　ＰＰＭ以上にはならず、黒鯛も何ら
問題なく飼育できた。

比較例１ 微生物の担持体として天然石粒状物の平均直径約５ｍｌ
１ｌのものと１１のものを重量比ｌ：　１に混合して見
掛け容積２ＯＬ分を内径８ｃｍＯカラムに詰めた。見掛
け容積２ＯＬ分を内径８ｃｍＯカラムに詰めるには４ｍ
のカラム長が必要であった。

次いで、カラムに空気を供給する曝気装置をセットして
２５０Ｌ水槽の海水浄化装置とし、最初２０ＯＬ．の人
工海水に塩化アンモニウムを溶解しアンモニア性窒素分
を約１０ＰＰＭとした。

硝化菌を植種せずに曝気しながらボンブに上りカラム中
に海水を通し水槽との間で循環しさせ水温２０℃でコン
トロールしながら毎日溶存アンモニア性窒素濃度を測定
追跡した所２週間目で約９　ＰＰＭであった。

この時点で、上記の天然石粒状物にニトロソモナス菌及
びニトロバクター菌の種菌を植種し、引続き測定追跡し
た所、４日目がら溶存アンモニア性窒素濃度が落ち始め
、植種１週間後でＩ　ＰＰＭ以下となった。

次いで、塩化アンモニウム水溶ｉＦＲを添加してアンモ
ニア性窒素濃度を再びＩＯＰＰＭにした所、３日後にＩ
　ＰＰＭ以下まで下がった。

以上の様に、カラムの大きさを実施例１に比べ著しく大
きくしたが、それても実施例ｌの性能には及ばない程度
であった。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）無機繊維を主成分とするシート状物又はその立体構
   造物であることを特徴とする微生物固定化担体。 ２）請求項１の立体構造物がハニカム構造物であること
   を特徴とする微生物固定化担体。 ３）請求項１のシート状物又はその立体構造物が焼成又
   は焼結されたものであることを特徴とする微生物固定化
   担体。