JPH0249709B2 - - Google Patents
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Landscapes
- Treatment Of Biological Wastes In General (AREA)
- Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
Description
産業上の利用分野
本発明は、固定化微生物、該固定化微生物の製
法及び該固定化微生物を用いる水処理方法に関す
る。 従来の技術及びその問題点 微生物は、その物質変換能力を利用して、各種
有用物質の製造分野や水処理分野等の多方面に亘
つて広く実用されている。微生物を利用する水処
理方法の１種として、嫌気醗酵法が知られてお
り、この方法は好気醗酵法である活性汚泥法に比
べて、余剰汚泥の微生物発生量が約1/10になると
いう利点がある。 しかしながら、微生物を利用する技術の最大の
欠点としては、微生物自体が一般に比較的不安定
であり、しかも利用できる微生物量（反応系内濃
度）に自ずと制限があり、目的とする処理効率を
ある程度以上向上できないことや、処理後に微生
物を回収して繰返し使用することが困難で、使用
微生物の散逸が避けられないことなどが挙げられ
る。 嫌気醗酵法による水処理効率を向上させるため
の一つの方法として、寒天、アルギン酸カルシウ
ム、コラーゲン等の天然の固定化剤やポリビニル
アルコール（PVA）、ポリアクリルアミド、光硬
化性樹脂等の合成高分子の固定化剤に嫌気性微生
物を高濃度で保持させる、いわゆる微生物固定化
法が知られている。この微生物固定化法は、酸素
阻害、負荷変動、PH変化、温度変化等に敏感な微
生物を安定に維持できるという利点がある。 しかしながら、前記した固定化剤のうち、天然
物の多くは、嫌気醗酵に用いると20日前後で可溶
化崩壊するために、長期連続運転には適さないと
いう欠点がある。また、ポリアクリルアミドや光
硬化性樹脂は、ゲル化に際して、重合開始剤を使
用するため、この作用によつて微生物が損傷やシ
ヨツクを受けるという問題点がある。またPVA
は、ゲル化するために凍結乾燥操作を要し、固定
化操作が煩雑になる。この他、微生物の固定化法
として、無機、有機の担体に、微生物を付着させ
る方法もあるが、担体に生物膜が付着し、定常化
するまでに長時間を要するという難点がある。 問題点を解決するための手段 本発明者は、水の再生処理において用いる各種
の微生物を高濃度で、長期間安定に保持し得る微
生物の固定化方法について鋭意研究を重ねてき
た。その結果、空隙率の高い構造材を担体とし、
これに、微生物を含有するポリアクリル酸ソーダ
及び／又はポリメタクリル酸ソーダの溶液を含浸
させた後、架橋ゲル化させることによつて、簡単
な操作で、短時間に大量の微生物を固定化するこ
とが可能となり、該担体に固定化された微生物
は、固定化条件が温和であることから活性が低下
することはなく、また微生物が高濃度で固定化さ
れ、処理水と微生物との接触頻度が高いことか
ら、水処理反応槽の小型化や水処理速度の大巾な
向上が図れ、更に、負荷変動等に対する微生物の
安定性を向上させることが可能となることを見出
した。本発明は、このような知見に基づいて完成
されたものである。 即ち、本発明は、以下に示す固定化微生物、該
固定化微生物の製法及び該固定化微生物を用いる
水処理方法を提供するものである。 空隙率50〜96％の構造材からなる担体中に、
ポリアクリル酸金属塩ゲル及び／又はポリメタ
クリル酸金属塩ゲルで包括固定化された固定化
微生物。 ポリアクリル酸ソーダ及び／又はポリメタク
リル酸ソーダ、並びに微生物を含有する溶液
を、空隙率50〜96％の構造材に含浸させた後、
多価金属イオンにより、ポリアクリル酸ソーダ
及び／又はポリメタクリル酸ソーダをゲル化さ
せることを特徴とする固定化微生物の製法。 微生物を用いる水処理において、空隙率50〜
96％の構造材からなる担体中にポリアクリル酸
金属塩ゲル及び／又はポリメタクリル酸金属塩
ゲルで包括固定化された固定化微生物を用いる
ことを特徴とする水処理方法。 以下、本発明の固定化微生物について、その製
法より詳述する。 本発明において固定化微生物の担体として用い
る構造材は、固定化すべき微生物を用いる水処理
方法において分解や可溶化を生じない安定な材質
であつて、多孔性で空隙率の高いものであればよ
い。空〓率とは、構造材の容積に対するすきま部
分の容積の割合をいい、本発明では空〓率が50〜
96％の構造材を用いる。また空隙率の形状は、閉
塞形の細孔よりも、全方位から通気又は通水が可
能な連続気孔をもつたものが好ましい。 このような構造材としては、ウレタンフオーム
等の連続発泡体、各種化学繊維及びその不織布、
石綿布、ガラス布、軽石等の充分な空隙部を有す
るものを例示できる。 構造材の形状は、特に限定されず、例えばシー
ト状、チツプ状、粒状、球状等の各種の形状のも
のが使用できる。空隙率が高い構造材を用いる場
合には、処理水と微生物との接触面積は大きく取
れるので、体積が大きくてもよいが、構造材の空
隙率が小さい場合には、処理水との接触面積が大
きくなるように、構造材を小粒乃至小片として用
いることが好ましい。 本発明において用いられる微生物としては、特
に限定はなく、従来から水処理等の分野で広く用
いられている各種の好気性菌及び嫌気性菌のいず
れでもよく、またこれら各微生物の混合物でもよ
い。代表的な上記好気性菌としては、例えばアク
ロモバクター属（Achromobactor）、アルカリジ
エネス属（Alcaligenes）、バチルス属
（Bacilius）、バクテリウム属（Bacterium）、コ
リネバクテリウム属（Corynebacterium）、フラ
ボバクテリウム属（Flavobacterium）、マイクロ
バクテリウム属（Microbacterium）、マイクロ
コツカス属（Micrococcus）、シユードモナス属
（Pseudomonas）等に属する菌を、また嫌気性菌
としては、例えばメタノバクテリウム属
（Methanobacterium formicium、M.
omelianskii、M.propionicum、M.sohngenii、
M.suboxydans等）、メタノコツカス属
（Methanococcus mazei、M.vaniclii等）、メタ
ノサルシナ属（Methanosarcina methanica、
M.barkerii）等の菌を夫々例示できる。 本発明では、上記微生物を前記担体としての構
造材中に固定化するためにポリアクリル酸ソーダ
及び／又はポリメタクリル酸ソーダを用いる。本
発明で使用するポリアクリル酸ソーダ及びポリメ
タクリル酸ソーダは、特に限定はされないが、重
合度１万〜10万程度のものが好ましい。 本発明方法では、まず微生物とポリアクリル酸
ソーダ及び／又はポリメタクリル酸ソーダとの混
合液を調製する。微生物濃度は、用いる微生物の
種類や得られる固定化微生物の使用目的に応じて
適宜に決定される。一般に微生物濃度が高い方
が、水処理効率を向上できる点で好ましいが、好
気性微生物を用いる場合には、固定化された微生
物と酵素とが充分に接触できることが必要であ
り、過度に高濃度の混合液を用いることは好まし
くない。 微生物源として、例えば、活性汚泥を用いる場
合には、溶液中への分散性を考慮して、MLSSが
10〜20％程度の種汚泥を用いることが適当であ
る。MLSSが、この範囲よりも大巾に大きく、水
分量が少ない種汚泥を用いる場合には、溶液中に
均一に分散させることが困難となる。種汚泥を用
いる場合の混合液中での微生物の最高濃度は、種
汚泥を溶液中に均一に分散できる量が限度とな
り、例えば、MLSS20％程度の種汚泥を使用する
場合には、MLSSがすべて微生物からなると仮定
すると混合液中の微生物濃度は、150ｇ／程度
が上限となる。微生物濃度の下限は特に限定され
ないが、効率のよい水処理を行なうためには、50
ｇ／程度以上の微生物濃度とすることが好まし
い。 混合溶液中のポリアクリル酸ソーダ及び／又は
ポリメタクリル酸ソーダの濃度は、３％程度以上
とすることが好ましい。これを下回る濃度では、
微生物の固定化が不充分となる。一方、ポリアク
リル酸ソーダ及び／又はポリメタクリル酸ソーダ
の濃度の上限は、混合液中へのこれらの溶解性の
点で通常５％程度であるが、微生物濃度が低い場
合には、より高い濃度とすることも可能である。 微生物とポリアクリル酸ソーダ及び／又はポリ
メタクリル酸ソーダとの混合液を調製した後、該
混合液を担体としての構造材に充分に含浸させ
る。構造材中への混合液の含浸法は、通常混合液
中に構造材を浸漬し、必要に応じて撹拌するか、
又は減圧状態として、構造材中の気泡を抜きなが
ら、構造材内部まで混合液を充分含浸させる方法
等によればよい。 構造材の使用量は、構造材の空隙率によつて異
なるが、一般に、混合液の液量に対して、同量か
ら３倍量程度の体積の構造材を用いることが適当
である。通常空隙率の低い構造材を用いる場合に
は、含浸される液量が少なくなるので、多量の構
造材を使用することが可能となる。 構造材中に、微生物とポリアクリル酸ソーダ及
び／又はポリメタクリル酸ソーダとを含有する混
合液を含浸させた後、該構造材を多価金属塩溶液
と接触させて、ポリアクリル酸ソーダ及び／又は
ポリメタクリル酸ソーダの架橋反応を行なわせ
る。ここで用いられる多価金属塩としては、多価
金属イオンとして、例えば、カルシウムイオン、
マグネシウムイオン、ストロンチウムイオン、バ
リウムイオン、銅イオン、カドミウムイオン、鉄
イオン、アルミニウムイオン等を含むものを例示
でき、具体例として塩化カルシウム、塩化マグネ
シウム、酢酸カルシウム、酢酸マグネシウム、塩
化ストロンチウム、塩化銅、塩化カドミウム、硝
酸カルシウム、硝酸マグネシウム、塩化鉄、塩化
アルミニウム等を挙げることができる。上記多価
金属塩は、通常１〜５重量％程度の溶液として用
いることが好ましい。多価金属塩の使用量は、ポ
リアクリル酸ソーダ及び／又はポリメタクリル酸
ソーダのカルボキシル基に対する多価金属イオン
の理論当量に対して、多価金属イオンが1.5〜２
倍量程度となるようにすればよく、例えば、
CaCl2・2H2Oを使用する場合には、ポリアクリ
ル酸ソーダ１ｇに対して、CaCl2・2H2Oが1.1〜
1.6ｇ程度となるようにすればよい。 構造材と多価金属塩溶液との接触は、通常、多
価金属塩溶液中に構造材を投入して浸漬すること
によつて行なわれる。微生物として嫌気性微生物
を使用する場合には、この過程で微生物が酸素と
長時間接触することを避けるために、不活性ガス
雰囲気又は、真空下において構造材を浸漬するこ
とが適当である。好気性微生物を使用する場合に
は、大気雰囲気中で浸漬処理を行なえばよい。 構造材を多価金属塩溶液と接触させることによ
り、構造材中に含浸されたポリアクリル酸ソーダ
及び／又はポリメタクリル酸ソーダの架橋反応が
起こり、微生物は生成したゲル中に含有されて構
造材の全面に分散凝縮する。 かくして得られる固定化された微生物は、構造
材の空隙等に分散付着したポリアクリル酸及び／
又はポリメタクリル酸の金属塩のゲル中に包括固
定化されたものとなる。この固定化微生物を廃水
処理等に用いる場合には、ゲルの固化後に構造材
中に存在する空隙部に、処理水が侵入し易く、こ
のため処理水と微生物を固定化したゲルとの接触
面積が大きくなり、また該ゲルは多孔質であるこ
とから処理水と微生物との接触頻度が高くなると
いう利点がある。これに対して、構造材中に含浸
させることなく、単にポリアクリル酸ソーダと微
生物とからなる混合液をゲル化させるだけの場合
には、ポリアクリル酸ソーダが水分を脱離して固
結する性質があることから、処理水と微生物との
接触頻度が低くなるという欠点がある。例えば空
隙率96％の合成繊維不織布球状体を担体として微
生物を固定化する場合には、微生物含有ゲルが構
造材に分散凝縮した後は、該不織布の空隙率は、
50〜70％程度となり、この空隙部へは水が自由に
出入できるので、処理水と固定化された微生物と
は、非常に高い頻度で接触することとなる。 上記方法によつて得られる本発明の固定化微生
物では、高濃度の微生物が長期間安定に保持さ
れ、また、固定化された微生物と処理水との接触
頻度が高く、従来の微生物を用いる水処理に利用
して、一層良好な効果が得られるものである。以
下、本発明の固定化微生物を用いる水処理方法に
ついて述べる。 本発明の固定化微生物を用いる水処理法は、従
来の都市下水や各種産業排水等の処理における好
気性処理法や嫌気性処理法において、微生物を上
述した固定化法に従い固定化して用いることを除
いては、基本的には同様の操作により行なうこと
ができる。本発明製法では、微生物を高濃度で固
定化でき、得られる固定化微生物は、接触反応効
率が高く、また微生物の負荷変動耐性、酸・アル
カリ耐性等が高いなどの利点があり、水処理に用
いると、処理効率の向上や長期間安定な処理をお
こなうことが可能となる。特に本発明方法により
得られる固定化微生物を嫌気性処理法による廃水
処理に用いる場合には、廃水処理の処理効率を著
るしく向上できることから、嫌気性処理法の処理
効率を従来の活性汚泥法による水処理と同等のも
のとでき、嫌気性処理法における滞留時間の大幅
な縮少や有機物負荷濃度の向上が可能となる。従
つて、本発明により、嫌気性処理法の利点である
省エネルギー余剰汚泥の減少、廃水中の固型物の
液化作用、汚泥の良好な濃縮性や脱水性などの特
徴をより一層有効に利用でき、また発生メタンガ
スの有効利用を図ることなども可能となる。 発明の効果 本発明方法によれば、高濃度の微生物を固定化
することができ、また固定化された微生物は、処
理水との接触頻度が非常に高くなる。従つて、微
生物反応効率が非常に高くなり、処理時間の短縮
や処理装置の小型化等が可能となる。また、該固
定化微生物は、負荷変動耐性、酸・アルカリ耐性
等が高く、また担体である構造材内部への空気や
油の侵入が困難であることから、酸素耐性、高級
脂肪酸耐性等も高くなり、微生物は、長期間安定
に維持される。また、処理水と共に搬出されるス
ラツジ（浮遊物）量が非常に少なく、沈澱池等を
必要としないという利点もある。 本発明固定化微生物は、上記の如き優れた特性
を有するものであり、水処理分野、特に嫌気醗酵
処理において極めて有用である。 実施例 以下、本発明固定化微生物の製造例、及びこれ
により得られる固定化微生物を用いた水処理試験
例を実施例として示す。 実施例 １ ポリアクリル酸ソーダ（重合度22000〜66000）
の８％水溶液500mlを調製し、これに固定化すべ
き微生物として、下水処理場のメタン醗酵汚泥
（MLSS20％）を500ｇ加えて、汚泥含有ゲル約１
を調製した。次にポリエステル短繊維からなる
直径10〜15mm径の球状担体（空隙率96％）1.5
を上記ゾルに投入し、減圧下（真空デシケータ
中）で30分間浸漬して、担体空隙部に汚泥ゾルを
含浸させた。次いで塩化カルシウム１％溶液５
中に上記担体を入れ、窒素雰囲気中で４時間溶液
中に放置した後、別水洗して本発明固定化微生
物を得た。この微生物を固定化した担体は、空隙
率約70％であり、水の再生処理に用いた場合に、
該空隙部に容易に水が侵入するものであつた。 このようにして得た固定化微生物を用いて、以
下の方法により、固定床方式による嫌気醗酵を行
ない、水の再生処理を試みた。 反応槽としては長さ100cm、内径4.1cm、容量
1.2のプラスチツクパイプ中に上記固定化微生
物を充填し、これを直列に３本連結したものを使
用し、汚水としては、ペプトン−グルコース合成
廃水試料を用いて、37℃で一過式通水によるメタ
ン醗酵処理を行なつた。 廃水試料としては、有機物負荷濃度TOC500
mg／、2200mg／の２種類を用い、通水速度
は、TOC500mg／のものは700ml／hrとし、
TOC2200mg／のものは300ml／hrとした。反応
槽中の滞留時間と廃水試料中のTOC値との関係
を求めた結果を第１表（TOC500mg／の廃水）
及び第２表（TOC2200mg／の廃水）に示す。
法及び該固定化微生物を用いる水処理方法に関す
る。 従来の技術及びその問題点 微生物は、その物質変換能力を利用して、各種
有用物質の製造分野や水処理分野等の多方面に亘
つて広く実用されている。微生物を利用する水処
理方法の１種として、嫌気醗酵法が知られてお
り、この方法は好気醗酵法である活性汚泥法に比
べて、余剰汚泥の微生物発生量が約1/10になると
いう利点がある。 しかしながら、微生物を利用する技術の最大の
欠点としては、微生物自体が一般に比較的不安定
であり、しかも利用できる微生物量（反応系内濃
度）に自ずと制限があり、目的とする処理効率を
ある程度以上向上できないことや、処理後に微生
物を回収して繰返し使用することが困難で、使用
微生物の散逸が避けられないことなどが挙げられ
る。 嫌気醗酵法による水処理効率を向上させるため
の一つの方法として、寒天、アルギン酸カルシウ
ム、コラーゲン等の天然の固定化剤やポリビニル
アルコール（PVA）、ポリアクリルアミド、光硬
化性樹脂等の合成高分子の固定化剤に嫌気性微生
物を高濃度で保持させる、いわゆる微生物固定化
法が知られている。この微生物固定化法は、酸素
阻害、負荷変動、PH変化、温度変化等に敏感な微
生物を安定に維持できるという利点がある。 しかしながら、前記した固定化剤のうち、天然
物の多くは、嫌気醗酵に用いると20日前後で可溶
化崩壊するために、長期連続運転には適さないと
いう欠点がある。また、ポリアクリルアミドや光
硬化性樹脂は、ゲル化に際して、重合開始剤を使
用するため、この作用によつて微生物が損傷やシ
ヨツクを受けるという問題点がある。またPVA
は、ゲル化するために凍結乾燥操作を要し、固定
化操作が煩雑になる。この他、微生物の固定化法
として、無機、有機の担体に、微生物を付着させ
る方法もあるが、担体に生物膜が付着し、定常化
するまでに長時間を要するという難点がある。 問題点を解決するための手段 本発明者は、水の再生処理において用いる各種
の微生物を高濃度で、長期間安定に保持し得る微
生物の固定化方法について鋭意研究を重ねてき
た。その結果、空隙率の高い構造材を担体とし、
これに、微生物を含有するポリアクリル酸ソーダ
及び／又はポリメタクリル酸ソーダの溶液を含浸
させた後、架橋ゲル化させることによつて、簡単
な操作で、短時間に大量の微生物を固定化するこ
とが可能となり、該担体に固定化された微生物
は、固定化条件が温和であることから活性が低下
することはなく、また微生物が高濃度で固定化さ
れ、処理水と微生物との接触頻度が高いことか
ら、水処理反応槽の小型化や水処理速度の大巾な
向上が図れ、更に、負荷変動等に対する微生物の
安定性を向上させることが可能となることを見出
した。本発明は、このような知見に基づいて完成
されたものである。 即ち、本発明は、以下に示す固定化微生物、該
固定化微生物の製法及び該固定化微生物を用いる
水処理方法を提供するものである。 空隙率50〜96％の構造材からなる担体中に、
ポリアクリル酸金属塩ゲル及び／又はポリメタ
クリル酸金属塩ゲルで包括固定化された固定化
微生物。 ポリアクリル酸ソーダ及び／又はポリメタク
リル酸ソーダ、並びに微生物を含有する溶液
を、空隙率50〜96％の構造材に含浸させた後、
多価金属イオンにより、ポリアクリル酸ソーダ
及び／又はポリメタクリル酸ソーダをゲル化さ
せることを特徴とする固定化微生物の製法。 微生物を用いる水処理において、空隙率50〜
96％の構造材からなる担体中にポリアクリル酸
金属塩ゲル及び／又はポリメタクリル酸金属塩
ゲルで包括固定化された固定化微生物を用いる
ことを特徴とする水処理方法。 以下、本発明の固定化微生物について、その製
法より詳述する。 本発明において固定化微生物の担体として用い
る構造材は、固定化すべき微生物を用いる水処理
方法において分解や可溶化を生じない安定な材質
であつて、多孔性で空隙率の高いものであればよ
い。空〓率とは、構造材の容積に対するすきま部
分の容積の割合をいい、本発明では空〓率が50〜
96％の構造材を用いる。また空隙率の形状は、閉
塞形の細孔よりも、全方位から通気又は通水が可
能な連続気孔をもつたものが好ましい。 このような構造材としては、ウレタンフオーム
等の連続発泡体、各種化学繊維及びその不織布、
石綿布、ガラス布、軽石等の充分な空隙部を有す
るものを例示できる。 構造材の形状は、特に限定されず、例えばシー
ト状、チツプ状、粒状、球状等の各種の形状のも
のが使用できる。空隙率が高い構造材を用いる場
合には、処理水と微生物との接触面積は大きく取
れるので、体積が大きくてもよいが、構造材の空
隙率が小さい場合には、処理水との接触面積が大
きくなるように、構造材を小粒乃至小片として用
いることが好ましい。 本発明において用いられる微生物としては、特
に限定はなく、従来から水処理等の分野で広く用
いられている各種の好気性菌及び嫌気性菌のいず
れでもよく、またこれら各微生物の混合物でもよ
い。代表的な上記好気性菌としては、例えばアク
ロモバクター属（Achromobactor）、アルカリジ
エネス属（Alcaligenes）、バチルス属
（Bacilius）、バクテリウム属（Bacterium）、コ
リネバクテリウム属（Corynebacterium）、フラ
ボバクテリウム属（Flavobacterium）、マイクロ
バクテリウム属（Microbacterium）、マイクロ
コツカス属（Micrococcus）、シユードモナス属
（Pseudomonas）等に属する菌を、また嫌気性菌
としては、例えばメタノバクテリウム属
（Methanobacterium formicium、M.
omelianskii、M.propionicum、M.sohngenii、
M.suboxydans等）、メタノコツカス属
（Methanococcus mazei、M.vaniclii等）、メタ
ノサルシナ属（Methanosarcina methanica、
M.barkerii）等の菌を夫々例示できる。 本発明では、上記微生物を前記担体としての構
造材中に固定化するためにポリアクリル酸ソーダ
及び／又はポリメタクリル酸ソーダを用いる。本
発明で使用するポリアクリル酸ソーダ及びポリメ
タクリル酸ソーダは、特に限定はされないが、重
合度１万〜10万程度のものが好ましい。 本発明方法では、まず微生物とポリアクリル酸
ソーダ及び／又はポリメタクリル酸ソーダとの混
合液を調製する。微生物濃度は、用いる微生物の
種類や得られる固定化微生物の使用目的に応じて
適宜に決定される。一般に微生物濃度が高い方
が、水処理効率を向上できる点で好ましいが、好
気性微生物を用いる場合には、固定化された微生
物と酵素とが充分に接触できることが必要であ
り、過度に高濃度の混合液を用いることは好まし
くない。 微生物源として、例えば、活性汚泥を用いる場
合には、溶液中への分散性を考慮して、MLSSが
10〜20％程度の種汚泥を用いることが適当であ
る。MLSSが、この範囲よりも大巾に大きく、水
分量が少ない種汚泥を用いる場合には、溶液中に
均一に分散させることが困難となる。種汚泥を用
いる場合の混合液中での微生物の最高濃度は、種
汚泥を溶液中に均一に分散できる量が限度とな
り、例えば、MLSS20％程度の種汚泥を使用する
場合には、MLSSがすべて微生物からなると仮定
すると混合液中の微生物濃度は、150ｇ／程度
が上限となる。微生物濃度の下限は特に限定され
ないが、効率のよい水処理を行なうためには、50
ｇ／程度以上の微生物濃度とすることが好まし
い。 混合溶液中のポリアクリル酸ソーダ及び／又は
ポリメタクリル酸ソーダの濃度は、３％程度以上
とすることが好ましい。これを下回る濃度では、
微生物の固定化が不充分となる。一方、ポリアク
リル酸ソーダ及び／又はポリメタクリル酸ソーダ
の濃度の上限は、混合液中へのこれらの溶解性の
点で通常５％程度であるが、微生物濃度が低い場
合には、より高い濃度とすることも可能である。 微生物とポリアクリル酸ソーダ及び／又はポリ
メタクリル酸ソーダとの混合液を調製した後、該
混合液を担体としての構造材に充分に含浸させ
る。構造材中への混合液の含浸法は、通常混合液
中に構造材を浸漬し、必要に応じて撹拌するか、
又は減圧状態として、構造材中の気泡を抜きなが
ら、構造材内部まで混合液を充分含浸させる方法
等によればよい。 構造材の使用量は、構造材の空隙率によつて異
なるが、一般に、混合液の液量に対して、同量か
ら３倍量程度の体積の構造材を用いることが適当
である。通常空隙率の低い構造材を用いる場合に
は、含浸される液量が少なくなるので、多量の構
造材を使用することが可能となる。 構造材中に、微生物とポリアクリル酸ソーダ及
び／又はポリメタクリル酸ソーダとを含有する混
合液を含浸させた後、該構造材を多価金属塩溶液
と接触させて、ポリアクリル酸ソーダ及び／又は
ポリメタクリル酸ソーダの架橋反応を行なわせ
る。ここで用いられる多価金属塩としては、多価
金属イオンとして、例えば、カルシウムイオン、
マグネシウムイオン、ストロンチウムイオン、バ
リウムイオン、銅イオン、カドミウムイオン、鉄
イオン、アルミニウムイオン等を含むものを例示
でき、具体例として塩化カルシウム、塩化マグネ
シウム、酢酸カルシウム、酢酸マグネシウム、塩
化ストロンチウム、塩化銅、塩化カドミウム、硝
酸カルシウム、硝酸マグネシウム、塩化鉄、塩化
アルミニウム等を挙げることができる。上記多価
金属塩は、通常１〜５重量％程度の溶液として用
いることが好ましい。多価金属塩の使用量は、ポ
リアクリル酸ソーダ及び／又はポリメタクリル酸
ソーダのカルボキシル基に対する多価金属イオン
の理論当量に対して、多価金属イオンが1.5〜２
倍量程度となるようにすればよく、例えば、
CaCl2・2H2Oを使用する場合には、ポリアクリ
ル酸ソーダ１ｇに対して、CaCl2・2H2Oが1.1〜
1.6ｇ程度となるようにすればよい。 構造材と多価金属塩溶液との接触は、通常、多
価金属塩溶液中に構造材を投入して浸漬すること
によつて行なわれる。微生物として嫌気性微生物
を使用する場合には、この過程で微生物が酸素と
長時間接触することを避けるために、不活性ガス
雰囲気又は、真空下において構造材を浸漬するこ
とが適当である。好気性微生物を使用する場合に
は、大気雰囲気中で浸漬処理を行なえばよい。 構造材を多価金属塩溶液と接触させることによ
り、構造材中に含浸されたポリアクリル酸ソーダ
及び／又はポリメタクリル酸ソーダの架橋反応が
起こり、微生物は生成したゲル中に含有されて構
造材の全面に分散凝縮する。 かくして得られる固定化された微生物は、構造
材の空隙等に分散付着したポリアクリル酸及び／
又はポリメタクリル酸の金属塩のゲル中に包括固
定化されたものとなる。この固定化微生物を廃水
処理等に用いる場合には、ゲルの固化後に構造材
中に存在する空隙部に、処理水が侵入し易く、こ
のため処理水と微生物を固定化したゲルとの接触
面積が大きくなり、また該ゲルは多孔質であるこ
とから処理水と微生物との接触頻度が高くなると
いう利点がある。これに対して、構造材中に含浸
させることなく、単にポリアクリル酸ソーダと微
生物とからなる混合液をゲル化させるだけの場合
には、ポリアクリル酸ソーダが水分を脱離して固
結する性質があることから、処理水と微生物との
接触頻度が低くなるという欠点がある。例えば空
隙率96％の合成繊維不織布球状体を担体として微
生物を固定化する場合には、微生物含有ゲルが構
造材に分散凝縮した後は、該不織布の空隙率は、
50〜70％程度となり、この空隙部へは水が自由に
出入できるので、処理水と固定化された微生物と
は、非常に高い頻度で接触することとなる。 上記方法によつて得られる本発明の固定化微生
物では、高濃度の微生物が長期間安定に保持さ
れ、また、固定化された微生物と処理水との接触
頻度が高く、従来の微生物を用いる水処理に利用
して、一層良好な効果が得られるものである。以
下、本発明の固定化微生物を用いる水処理方法に
ついて述べる。 本発明の固定化微生物を用いる水処理法は、従
来の都市下水や各種産業排水等の処理における好
気性処理法や嫌気性処理法において、微生物を上
述した固定化法に従い固定化して用いることを除
いては、基本的には同様の操作により行なうこと
ができる。本発明製法では、微生物を高濃度で固
定化でき、得られる固定化微生物は、接触反応効
率が高く、また微生物の負荷変動耐性、酸・アル
カリ耐性等が高いなどの利点があり、水処理に用
いると、処理効率の向上や長期間安定な処理をお
こなうことが可能となる。特に本発明方法により
得られる固定化微生物を嫌気性処理法による廃水
処理に用いる場合には、廃水処理の処理効率を著
るしく向上できることから、嫌気性処理法の処理
効率を従来の活性汚泥法による水処理と同等のも
のとでき、嫌気性処理法における滞留時間の大幅
な縮少や有機物負荷濃度の向上が可能となる。従
つて、本発明により、嫌気性処理法の利点である
省エネルギー余剰汚泥の減少、廃水中の固型物の
液化作用、汚泥の良好な濃縮性や脱水性などの特
徴をより一層有効に利用でき、また発生メタンガ
スの有効利用を図ることなども可能となる。 発明の効果 本発明方法によれば、高濃度の微生物を固定化
することができ、また固定化された微生物は、処
理水との接触頻度が非常に高くなる。従つて、微
生物反応効率が非常に高くなり、処理時間の短縮
や処理装置の小型化等が可能となる。また、該固
定化微生物は、負荷変動耐性、酸・アルカリ耐性
等が高く、また担体である構造材内部への空気や
油の侵入が困難であることから、酸素耐性、高級
脂肪酸耐性等も高くなり、微生物は、長期間安定
に維持される。また、処理水と共に搬出されるス
ラツジ（浮遊物）量が非常に少なく、沈澱池等を
必要としないという利点もある。 本発明固定化微生物は、上記の如き優れた特性
を有するものであり、水処理分野、特に嫌気醗酵
処理において極めて有用である。 実施例 以下、本発明固定化微生物の製造例、及びこれ
により得られる固定化微生物を用いた水処理試験
例を実施例として示す。 実施例 １ ポリアクリル酸ソーダ（重合度22000〜66000）
の８％水溶液500mlを調製し、これに固定化すべ
き微生物として、下水処理場のメタン醗酵汚泥
（MLSS20％）を500ｇ加えて、汚泥含有ゲル約１
を調製した。次にポリエステル短繊維からなる
直径10〜15mm径の球状担体（空隙率96％）1.5
を上記ゾルに投入し、減圧下（真空デシケータ
中）で30分間浸漬して、担体空隙部に汚泥ゾルを
含浸させた。次いで塩化カルシウム１％溶液５
中に上記担体を入れ、窒素雰囲気中で４時間溶液
中に放置した後、別水洗して本発明固定化微生
物を得た。この微生物を固定化した担体は、空隙
率約70％であり、水の再生処理に用いた場合に、
該空隙部に容易に水が侵入するものであつた。 このようにして得た固定化微生物を用いて、以
下の方法により、固定床方式による嫌気醗酵を行
ない、水の再生処理を試みた。 反応槽としては長さ100cm、内径4.1cm、容量
1.2のプラスチツクパイプ中に上記固定化微生
物を充填し、これを直列に３本連結したものを使
用し、汚水としては、ペプトン−グルコース合成
廃水試料を用いて、37℃で一過式通水によるメタ
ン醗酵処理を行なつた。 廃水試料としては、有機物負荷濃度TOC500
mg／、2200mg／の２種類を用い、通水速度
は、TOC500mg／のものは700ml／hrとし、
TOC2200mg／のものは300ml／hrとした。反応
槽中の滞留時間と廃水試料中のTOC値との関係
を求めた結果を第１表（TOC500mg／の廃水）
及び第２表（TOC2200mg／の廃水）に示す。
【表】
【表】
各々の場合の１日当りの容積負荷は、2.3Kg−
TOC／m3／day、4.4Kg−TOC／m3／dayとなり、
BOD容積負荷に換算するとこの２倍程度と考え
られる。 上記した結果から判るように、本発明の固定化
微生物を用いることによりTOC500mg／程度の
廃水では、反応槽中の滞留時間５時間程度、
TOC2200mg／程度の廃水では、滞留時間12時
間程度で90％以上の有機物処理ができ、滞留時間
の大幅な縮少や有機物負化濃度の向上ができる。
従つて、本発明の固定化微生物を用いることによ
り、嫌気醗酵法による廃水処理が、活性汚泥処理
に充分に対抗し得るものとなり、省エネルギー、
余剰汚泥の減少などが図れ、また、浮遊物の流出
が極めて少ないために、沈澱池が不必要となり、
メタン回収ができるなど多くの利点が生じる。 実施例 ２ 各種の固定化剤により微生物を固定化した固定
化微生物を用いる嫌気醗酵法による廃水処理、及
び汚泥浮遊法による嫌気醗酵廃水処理を行ない、
メタン生成活性の比較を行なつた結果を以下に示
す。 固定化微生物は、実施例１の方法で得た微生物
の他に、固定化剤として、ポリアクリルアミド、
寒天、アルギン酸カルシウム及び市販吸水樹脂の
各々を用いて従来法により得たものを用いた。 固定化する微生物としては、下水処理場メタン
醗酵汚泥（MLSS20％）を各々の場合に10ｇずつ
用いた。 廃水処理は、２の処理槽を用いて、TOC500
mg／のベプトン−グリコース合成廃水試料を37
℃で中温醗酵する方法により行なつた。 醗酵５日目のメタン生成活性を第３表に示す。
TOC／m3／day、4.4Kg−TOC／m3／dayとなり、
BOD容積負荷に換算するとこの２倍程度と考え
られる。 上記した結果から判るように、本発明の固定化
微生物を用いることによりTOC500mg／程度の
廃水では、反応槽中の滞留時間５時間程度、
TOC2200mg／程度の廃水では、滞留時間12時
間程度で90％以上の有機物処理ができ、滞留時間
の大幅な縮少や有機物負化濃度の向上ができる。
従つて、本発明の固定化微生物を用いることによ
り、嫌気醗酵法による廃水処理が、活性汚泥処理
に充分に対抗し得るものとなり、省エネルギー、
余剰汚泥の減少などが図れ、また、浮遊物の流出
が極めて少ないために、沈澱池が不必要となり、
メタン回収ができるなど多くの利点が生じる。 実施例 ２ 各種の固定化剤により微生物を固定化した固定
化微生物を用いる嫌気醗酵法による廃水処理、及
び汚泥浮遊法による嫌気醗酵廃水処理を行ない、
メタン生成活性の比較を行なつた結果を以下に示
す。 固定化微生物は、実施例１の方法で得た微生物
の他に、固定化剤として、ポリアクリルアミド、
寒天、アルギン酸カルシウム及び市販吸水樹脂の
各々を用いて従来法により得たものを用いた。 固定化する微生物としては、下水処理場メタン
醗酵汚泥（MLSS20％）を各々の場合に10ｇずつ
用いた。 廃水処理は、２の処理槽を用いて、TOC500
mg／のベプトン−グリコース合成廃水試料を37
℃で中温醗酵する方法により行なつた。 醗酵５日目のメタン生成活性を第３表に示す。
【表】
固定化微生物を用いる方法では、固定化剤とし
て、寒天及びアルギン酸カルシウムを用いる場合
に実施例１の担体を用いる場合よりもメタン生成
活性が大きくなつたが、寒天及びアルギン酸カル
シウムは20日間連続処理を行なうことにより、可
溶化してゲルは崩壊した。 試験例 １ 実施例１と同様のポリエステル球状担体100ml
に、ポリアクリル酸ソーダ10％溶液100mlを含浸
させた。次いで、５％塩化カルシウム溶液１中
に上記担体を入れて、４時間放置した後、別水
洗した。得られた担体を本発明品Ａとする。 一方、ポリエチレンイミン10％溶液100mlを上
記したものと同じポリエステル球状担体100mlに
含浸させた。次いで、グルタルジアルデヒド2.5
％水溶液200ml中に、上記担体を入れて、１分間
放置した後、別水洗した。得られた担体を比較
品Ｂとする。 上記した本発明品Ａ及び比較品Ｂの各担体につ
いて、水分含有率、及び遠心分離法により3000r.
p.m.で５分間脱水した場合の脱水率を求めた。結
果を下記第４表に示す。
て、寒天及びアルギン酸カルシウムを用いる場合
に実施例１の担体を用いる場合よりもメタン生成
活性が大きくなつたが、寒天及びアルギン酸カル
シウムは20日間連続処理を行なうことにより、可
溶化してゲルは崩壊した。 試験例 １ 実施例１と同様のポリエステル球状担体100ml
に、ポリアクリル酸ソーダ10％溶液100mlを含浸
させた。次いで、５％塩化カルシウム溶液１中
に上記担体を入れて、４時間放置した後、別水
洗した。得られた担体を本発明品Ａとする。 一方、ポリエチレンイミン10％溶液100mlを上
記したものと同じポリエステル球状担体100mlに
含浸させた。次いで、グルタルジアルデヒド2.5
％水溶液200ml中に、上記担体を入れて、１分間
放置した後、別水洗した。得られた担体を比較
品Ｂとする。 上記した本発明品Ａ及び比較品Ｂの各担体につ
いて、水分含有率、及び遠心分離法により3000r.
p.m.で５分間脱水した場合の脱水率を求めた。結
果を下記第４表に示す。
【表】
以上の結果から判るように、固定化剤としてポ
リアクリル酸金属塩ゲルを用いた本発明品Ａで
は、ポリエチレンイミンを用いた比較品Ｂと比較
して、容易に脱水が行なわれる。この結果から、
ポリアクリル酸金属塩ゲルでは、水の出入が容易
であることが判る。
リアクリル酸金属塩ゲルを用いた本発明品Ａで
は、ポリエチレンイミンを用いた比較品Ｂと比較
して、容易に脱水が行なわれる。この結果から、
ポリアクリル酸金属塩ゲルでは、水の出入が容易
であることが判る。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 空〓率50〜96％の構造材からなる担体中に、
ポリアクリル酸金属塩ゲル及び／又はポリメタク
リル酸金属塩ゲルで包括固定化された固定化微生
物。 ２ ポリアクリル酸ソーダ及び／又はポリメタク
リル酸ソーダ、並びに微生物を含有する溶液を、
空〓率50〜96％の構造材に含浸させた後、多価金
属イオンにより、ポリアクリル酸ソーダ及び／又
はポリメタクリル酸ソーダをゲル化させることを
特徴とする固定化微生物の製法。 ３ 微生物を用いる水処理において、空〓率50〜
96％の構造材からなる担体中にポリアクリル酸金
属塩ゲル及び／又はポリメタクリル酸金属塩ゲル
で包括固定化された固定化微生物を用いることを
特徴とする水処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1066986A JPS62166889A (ja) | 1986-01-20 | 1986-01-20 | 固定化微生物、該固定化微生物の製法及び該固定化微生物を用いる水処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1066986A JPS62166889A (ja) | 1986-01-20 | 1986-01-20 | 固定化微生物、該固定化微生物の製法及び該固定化微生物を用いる水処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62166889A JPS62166889A (ja) | 1987-07-23 |
| JPH0249709B2 true JPH0249709B2 (ja) | 1990-10-31 |
Family
ID=11756649
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1066986A Granted JPS62166889A (ja) | 1986-01-20 | 1986-01-20 | 固定化微生物、該固定化微生物の製法及び該固定化微生物を用いる水処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62166889A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH064159B2 (ja) * | 1987-03-31 | 1994-01-19 | 正美 酉田 | し尿及び生活廃水の浄化方法 |
| JPH01206993A (ja) * | 1988-02-12 | 1989-08-21 | Fujita Corp | 担体表面に微生物を付着させる方法 |
| JP2847095B2 (ja) * | 1989-10-12 | 1999-01-13 | 清水建設株式会社 | 汚水・汚泥処理方法 |
| KR100759917B1 (ko) | 2001-02-21 | 2007-09-18 | 가부시키가이샤 히타치플랜트테크놀로지 | 가열담체 및 그 제조방법 및 그 담체를 사용한 환경정화방법 |
| DE102004055547B4 (de) * | 2004-11-17 | 2007-12-13 | Emw Filtertechnik Gmbh | Verfahren zur Herstellung biologisch aktiven Materials und Verwendung |
| JP5620188B2 (ja) * | 2010-08-06 | 2014-11-05 | 月島機械株式会社 | 嫌気性消化方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5939291A (ja) * | 1982-07-20 | 1984-03-03 | ジェネックス・コーポレイション | 生物学的物質の固定方法 |
-
1986
- 1986-01-20 JP JP1066986A patent/JPS62166889A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5939291A (ja) * | 1982-07-20 | 1984-03-03 | ジェネックス・コーポレイション | 生物学的物質の固定方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62166889A (ja) | 1987-07-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |