JPH029407A - 濾過装置 - 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ｊ 本発明は、水を処理して飲用可能にする濾過装置で、細
菌学的に安全な水が遅滞な（要求され、しかも消毒剤が
容易には得られない、又は連続的には得られない、ある
いは消毒剤が許容されない緊急事態に特別に価値ある濾
過装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来、殆どすべての水処理プラントは、その基本的特徴
点として用水を砂に通す濾過を包含している。濾過プロ
セスの二つの主要な形式はそれぞれ緩速砂濾過及び急速
砂濾過と記述される。この名称は濾材を通る水性液体の
相対的な流量を反映したものである。しかしながら、こ
れらの砂濾過プロセスの二つの形式は作業操作の基本的
な相違によっても区別される。

急速砂濾過装置の場合には、水を凝集タンク中で処理し
て微細に分散され懸濁された不純物（存在する有害な微
生物の多（を含む）を凝集させ、その後凝集により形成
された大きな粒子を沈降タンク中で除去する。このよう
な水の予備処理により砂による濾過を高い流量で実行す
ることができる。緩速砂濾過装置の場合には、このよう
な予備処理は行われない。

緩速砂濾過装置では、不純物及び特に有害な微生物の除
去は、砂粒の上層の物理的なストレーナ−作用によって
行われるのみでなく、砂の上層で繁殖した微生物による
不純物の取込みによっても行われる。この層は一般に“
汚泥覆（Ｓｃｈｍｕｔｚ−ｄｅｃｋｅ　）”層として知
られ、この層は最初展開されるには数週間を要し、緩速
砂濾過装置で高品質の水を生産する秘訣の役割を演する
。

安全な飲料水の補給を確立する必要があり、消毒剤の如
き化学処理剤の源が容易には得られない緊急の場合には
、原則としてこの目的に緩速砂濾過装置の使用が望まし
いであろう、しかしながら、必要な汚泥１屡の創主には
長い時間を要し、従って現在に至るまで緩速砂濾過装置
を緊急時使用には全く不適当なものとしている。

［発明が解決しようとする課題］ このような従来技術を背景として、本発明の目的は、緊
急事態その他の際に価値があり、数時間内に安全な水の
補給を確立するに用いうろ濾過装置を提供するにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明による濾過装置は、微生物及び人体に対し無毒で
あり一１５℃乃至＋６５℃範囲内の温度で耐熱性があり
容易には生分解されない透水性物質の上に支持された菌
体外多糖生産性（ｅｘｏ−ｐｏｌ−ｙｓａｃｃｈａｒｉ
ｄｅ　ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ　）グラム陰性菌を含む。

従来の汚泥頂層に代って緩速砂濾過装置に用いうるこの
新規濾過装置は、通常の汚泥頂層の創生に必要な時間の
数分の−で飲料水の生成に用いつるようになる。

本発明による濾過装置の一好適実施態様では、細菌が透
水性物質上に施された後装置は凍結乾燥される。次いで
凍結乾燥された製品は、水分を排除するように真空包装
され、使用が求められるまで貯蔵される。飲料水が切迫
して求められる緊急事態が起った場合には、この製品は
水を加えることにより二三時間内に再活性化され、次い
で適当な方法で支持されて、緩速砂濾過装置の様式で入
手可能な水の精製に用いられる。

本発明の濾過装置に用いられる菌体外多糖生産性グラム
陰性菌は汚泥覆層中に見出される種類のものである；即
ち、標準の緩速砂水濾過装置の生体膜ｑ　（ｂｉｏｆｉ
ｌｒ＋　１ａｙｅｒ　）中、特に濾材の表面から５ｃｍ
以内の領域中、更には２．５ｃｍ以内の領域中に自然に
存在する種類のものである。このように自然に存在する
細菌は、栄養素の濃度が小さい条件の下では、粘稠な又
はゼラチン状の物質の形の多糖の多量を生産する特性が
ある。本発明に用いられる細菌は、汚泥７ＩＮから得ら
れたそのままの混合物であってもよく、細菌の単一の菌
株の純粋培養産物を単一に又は混合物として用いたもの
であってもよい。適当な細菌としては、例えばＮＣＩＢ
４Ｏ１２１の如きｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ　ｖｅｓｔｉ
ｃｕｌａ−ｒｉｓ　；例えばＡＴＣＣ２５９３５又はＮ
ＣＩＢＩ０３４０の如きｚｏｕｇｌｏｅａ　ｒａｍｉｇ
ｅｒａ　；例えばＮＣＩＢ１１６２４の如きｐｓｅｕｄ
ｏｍｏｎａｓ種；例えばＡＴＣＣ２３２０３の如きａｃ
ｈｒｏｍｏｂａｃｔｅｒ　ｇｅｏｒｇｃｏ−ｐｏｌｉｔ
ａｎｕｍ　；例えばＮ　ＣＩ　Ｂ　Ｉ　Ｏ５４１の如き
ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ　ｍｅｎｄｏｃｉｎａのような
非病原性のアルギン酸塩生産性ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｄ
ｓの各菌株をあげることができる。

本発明の濾過装置に用いられる特に好適な細菌は、確立
された普通の緩速砂濾過装置の表面生体膜の主要微生物
フローラの一部をなしＮＣＩＢ４Ｏ１２１として寄託さ
れているものである。このものは次の性質を持つ：即ち
培地Ａ（後の記載参照）上での無色素の急速な増殖；培
地Ｂ（後の記載参照）の液体培地及び１．５％の寒天で
固化した培地の両者上での多量の多糖粘液の生産；標孕
の完全細菌学的普通寒天培地上での無増殖又は貧弱な増
殖；及びＭｃ　Ｃｏｎｋｅｙ寒天上での無増殖。前記及
び後記の記載中で、培地Ａは、１．０ｇ／９のグルコー
スを含む濃度２．５ｇ／βのＭ−Ｌａｂ社製の普通ブイ
ヨン製品である。培地Ｂは、１０゜Ｏｇ／ｌ、のグルコ
ースを含む濃度２．５ｇ／尼の普通ブイヨンである。

選定された細菌又は細菌混合物を、上に指定された特徴
点を持つ透水性材質の上に支持する。用いられる材質は
容易に生分解されるものであってはならない。しかしな
がら、例えば典型的には３乃至６ケ月である装置の使用
期間にわたって比較的速々に生分解される材質も本発明
の目的には適する。該材質は紫外放射線に対して耐性が
あり、強い日光に長時間曝される条件下で使用しつるも
のが好適である。表面で微生物のコロニー形成ができる
ためには、材質の表面は高度に磨かれたものでもなく滑
かなものでもないことが望ましい。

言うまでもな（、選定された透水性材質は水性液体に溶
解度の小さい又は不溶のものでなければならない。

透水性材質は種々の形状をとることができる。

即ち、例えばポリマー質発泡体の如き剛性又は圧縮可能
性の材質であってもよ（、又はコイヤー繊維より成るも
のの如き繊維質マット、又は紙状製品の如き不繊布、又
は木綿又はセルロース材の繊物であってもよい。適当な
発泡体材は“５ｐｏｎｔｅ−Ｘ”なる商品名で市販され
ているセルロース質スポンジ（５ｐｏｎｔｅｘ社製）で
ある。この種のたわみ性材が用いられるときは、巻かれ
た形及び又は圧縮された形で貯蔵及び又は輸送されるこ
とができる。適当な不繊布材は、洋服の芯地として市販
に供されている、商品名Ｖｉｌｅｎｅの製品である。“
■−ｉ　１ｅｎｅ“の如き薄いシート材は、単一層又は
複層として、又は他の支持材の間にサンドイッチ状に挾
んで用いることができる。

選ばれた透水性材が多孔質であるときは、勿論開放気孔
でなければならない。孔の平均直径は、細菌で含浸され
る前及び後共に少くとも１０ミクロンであることが好適
である。更に好適には、孔の平均直径は少くとも２０ミ
クロン、特に含浸前には５０ミクロンの程度である。孔
の直径と孔の頻度の両者が浄化すべき水が濾過装置を通
過できる速度に影響する。このことに、使用する透水性
物質の選定の際に留意すべきである。これを考慮すると
、７０乃至９０％以上の気孔率が好適である。

濾過装置を凍結乾燥すべきものとすると、凍結乾燥プロ
セスに典型的な条件をこの目的に用いることができる。

好適には、含浸した材質は一７０℃以下の程度の温度で
凍結される。後続の真空下の昇華による水の除去は、ノ
トル又はそれ以下の真空中で行われることが好適である
。凍結乾燥に続いて、含浸材質は、例えば合成ポリマー
のシート材の如き水蒸気に対し不透過性の任意の適当な
材質で密封される。次に、凍結乾燥製品の使用が求めら
れるとき、真空密封は破られ水が加えられる。その結果
数時間（例えば６乃至８時間）以内に微生物は再活性化
され使用状態になる。凍結乾燥された微生物の再活性化
及び増殖を促進するには、微生物の栄養素を、凍結乾燥
工程前の含浸物質中に合体することができる、又は再活
性化に用いられる水に添加することができる。

本発明の濾過装置を使用するには、装置を砂床その他の
濾膜支持媒体と接触するように位置させ、次いで浄化す
べき水を装置と濾膜支持媒体の順序に通す。例えば、濾
過装置な砂床の上に水平に置（、あるいは垂直の姿勢で
１個又は複数個の剛体多孔質支持媒体のブロックに固定
する。この目的に適した単純な構造は添付図面に示され
ている。

第１．２図に示された濾過ユニットは、図示の如く、平
面図では正方形（例えば−辺の長さ約１ｍの正方形）で
あり、幅よりも高さがやや大きい（即ち、約１．５ｍ）
。濾過ユニットは、持ち運び容易な１個の容器包装品か
ら支持礎台１０の上に現場で組立てられた、ガラス繊維
強化プラスチック製のフランジのある平らなタンク部材
で形成されている。側面部材１１によって限定されたユ
ニットの下部内には礫又はそれに似たものより成る暗渠
１２があり、暗渠１２の上には砂より成る支持媒体１３
がある。

たわみ性透水性材質上の細菌層の形の本発明の濾過装置
１４は媒体１３によって支持される。装置１４の縁は、
側面部材１１と上部側面部材１５の各フランジの間に保
たれ密封される。ユニット中の水１６の水準面は溢流１
７によって制御される。

このユニットの使用にあたっては、処理すべき水が流入
管１８によってタンクの上部に導入され、濾過装置１４
及び支持媒体１３を通ってパーコレートし、暗渠１２に
至る。飲料水は弁を付けられた流出管１９を通して引出
される。使用中に濾過装置１４が時として閉塞されるが
、その時は新しいものと容易に取換えられる。

第３．４図に図示されたユニットは垂直濾過パネルによ
るものである。このパネルを通して水は大体水平方向に
流れ、流入管２０から流出管２１に至る。水準面は溢流
２２によって制御される。

濾過系は、水タンク中の間を隔てた位置に垂直に置かれ
た多孔質支持媒体のブロック２４に、縁で固定された本
発明の濾過装置２３より成る。

第３．４図のユニットの場合には、時として一つの濾過
装置が閉塞されるに至ったとき、該濾過装置とそれと組
合わされた支持ブロックを容易に取換えろことができ、
ユニット全体を取外して不使用状態にする必要はない。

図示の各ユニットを実験に使用すると、支持された細菌
の再活性化の開始の数時間以内に病原性微生物の高度な
除去が遂行された。

［実施例］ 本発明は次の諸実施例によりよりよく記述され説明され
る。諸実施例は、本発明の濾過装置の二つの実施態様の
製法と、得られた装置の一つの汚染水の浄化のための使
用を記述したものである。

両者の場合に於て、用いた細菌は上に格別に好適な細菌
として記載され寄託番号ＮＧＩＢ４０１２１として固定
されるものである。

叉１乳１ 維持培地は、１．５％（Ｗ／Ｖ）の寒天で固化させた前
記培地Ｂであった。長期間貯蔵のためには、３０℃の維
持培地で４８時間増殖した細菌を、グリセリン（２０％
Ｗ／Ｖ）を含む培地Ｂ中に懸濁し、−７０℃でねじ蓋付
瓶中に貯蔵する。

すべての場合、別にオートクレーブ中１２１℃で１５分
間殺菌したグルコースを、同じ方法で殺菌された後の培
地に加える。

（ａ）接種物の増殖 粘液生産性細菌を平板維持培地から容量２５０ｍＡの三
角フラスコ中の５０＋ｎｌの培地Ａに接種し、毎分１０
０回転の振盪インキュベーターで３０℃で１６時間培養
した。この培養産物を同じ培地５０ｍＩ２に接種（２％
Ｖ／Ｖ）するに用い、得られた培地を前記と同様にして
６時間培養した。

（ｂ）透水性材への接種と細菌の増殖 オートクレーブ中加圧の下の１２１℃の蒸留水中で洗わ
れた、５ｐｏｎｔｅｘ″として市販されてＩ／１るセル
ロース質スポンジの直径５ｃｍの滅菌円板を前記接種物
中で３時間同じ条件の下に培養した。

接種された濾過円板を容量２５０ｍＩ２の三角フラスコ
中の５０ｍｇの培地Ｂ中に無菌的に移し、首振り回転培
養機で３０℃、毎分１００回転で充分な時間培養し、ｌ
ｏｃ＋ａの静水圧の下に濾過器を通して約０．２ｍ／時
間の直線流速が得られるような水流抵抗を持った粘液性
生体膜を確立させた。

このような量の生体膜を確立するに要する典型的な培養
時間は、支持物質の気孔の最初の寸法に従って、８乃至
１６時間である。より大きな気孔寸法はより長い培養時
間を意味する。

見立■ユ 実施例１記載の操作を、商品名“Ｖｉｌｅｎｅ”で市販
されている不織布の厚さ１乃至２＋＋＋ｍの直径５ｃｍ
の円板内に生体膜を確立するに用いた。培養８時間後に
適当な生体膜が形成された。

夫立亘ユ 実施例１及び２に用いたものと同じ操作で、プラスチッ
ク網で補強されたコイヤー繊維マットの厚さ１０ｍｍの
ものより成る直径５ｃｏ＋の円板内に生体膜を形成させ
た。終りの培養時間は１６時間であった。

実施例１乃至３で調製した直径５ｃｍの生体膜含浸円板
を用いて、プラスチック網目支持網を備えた標準の実験
室用濾膜保持器中で、静水圧１０ｃ＋ｎ下の性能を評価
した。用いられた試験水は、（ａ）都市用水処理場に導
入される典型的な、糞便の大腸菌で汚染された天然水、
（ｂ）抗ナリジキン酸性遺伝子を持ツＥｓｃｈｅｒｉｃ
ｈｉａｃｏｌｉの実験室菌株を含む（ｉｏ、ｏｏｏ乃至
２０．０００個の細菌／１００ｍｇ）リン酸緩衝塩水の
二種類であった。大腸菌のカウント（水の品質の測度と
して使用）は、両種の水で標準の国際規定操作によって
測られた。

（主として多重管中の選択培地−Ｍｃ　Ｃｏｎｋｅｙ培
地と濾過アッセイ、及び標準のｔ：、ｃｏＨ肯定試験を
用いた。）抗キリジキン酸性の細菌は、キリジキン酸１
０μｇ／ｍＩ２を含む栄養寒天（Ｍ、−Ｌａｂ社）上で
汚染水の０．１ｒｎｊ２の試料を平板培養して計数され
た。濾過器からの流出水は、濾液の相次ぐ２００ｍρ回
分毎に前記の如くして大腸菌汚染を検査された。典型的
には濾液の第二回の２００ｒｎ２回分では大腸菌のカウ
ントはＬｏｏｍρあたり１０個より少ない細菌数に減少
し、後続の各２００ｍρ回分（少くとも１０回まで）で
はこのレベル以下にとどまった。

使用された透水性支持材は、商品名“５ｐｏｎｔｅ−Ｘ
”で発売されているセルロール質スポンジの厚さ１５乃
至２０ｍｍの１平方メートルのシートであった。このシ
ートを、オートクレーブ中の蒸留水中で１２１’Ｃで２
時間洗い、次いで絞って乾燥した。シートは、実験室用
醗酵話中の培地Ａに完全に浸漬され、そのまま培地と共
に滅菌された。

実施例１の如くグルコースを別に滅菌し、無菌的に培地
に添加した。醗酵器の温度を３０℃で平衡させ、実施例
１の接種物と同様にして調製した細菌培養物の接種物を
５％（容積）添加した。醗酵器には１℃空気／分／培地
１℃の割合で通気し、毎分２００回転でかきまぜた。８
時間後に、滅菌グルコース（４０％Ｗ／Ｖ）を加えて、
最終濃度１０ｇ／Ｉ２とし、更に１６乃至２４時間同じ
条件下に培養を続けた。溶解酵素のレベルは制御しなか
った。

得られた含浸シートは、添付図面に図示された二種類の
ものの一つの如き濾過ユニットに使用するに適したもの
であった。

【図面の簡単な説明】

第１図は濾過ユニットの第一の形の垂直断面図である。 第２図は第１図の濾過ユニットの平面図である。第３図
は濾過ユニットの第二の形の垂直断面図である。第４図
は第３図の濾過ユニットの平面図である。 １０・・・支持礎台 １１・・・側面部材 １２・・・暗渠 １３・・・支持媒体 ４・・・濾過装置 ５・・・上部の側面部材 ６・・・ユニット中の水 ７・・・溢流 ８・・・流入管 ９・・・流出管 Ｏ・・・流入管 ｌ・・・流出管 ２・・・溢流 ３・・・濾過装置 ４・・・支持ブロック

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、微生物及び人体に対し無毒であり−１５℃乃至＋６
   ５℃の範囲内の温度で耐熱性があり容易には生分解され
   ない透水性物質の上に支持された、菌体外多糖生産性グ
   ラム陰性菌を含むことを特徴とする、水の浄化に用いる
   ための濾過装置。 ２、細菌が、緩速砂水濾過装置の生体膜中に自然に存在
   する種類のものであることを特徴とする請求項１記載の
   濾過装置。 ３、細菌が、寄託番号ＮＣＩＢ４０１２１、ＡＴＣＣ２
   ５９３５、ＮＣＩＢ１０３４０、ＮＣＩＢ１１２６４、
   ＡＴＣＣ２３２０３及びＮＣＩＢ１０５４１として同定
   される細菌の一種又は複数種であることを特徴とする請
   求項１又は２記載の濾過装置。 ４、透水性物質が、剛性又は圧縮可能な多孔質材である
   ことを特徴とする請求項１、２又は３記載の濾過装置。 ５、透水性物質がセルロース質スポンジであることを特
   徴とする請求項４記載の濾過装置。 ６、透水性物質が、少くとも２０ミクロンの平均気孔直
   径を持つことを特徴とする請求項４又は５記載の濾過装
   置。 ７、透水性物質が、少くとも７０％の気孔率を持つこと
   を特徴とする請求項４、５又は６記載の濾過装置。 ８、透水性物質が、繊維質マットであることを特徴とす
   る請求項１、２又は３記載の濾過装置。 ９、繊維質マットが、コイヤー繊維より成ることを特徴
   とする請求項８記載の濾過装置。１０、透水性物質が、
   不繊布又は織布であることを特徴とする請求項１、２又
   は３記載の濾過装置。 １１、実地例１、２、３及び５のいずれか一つに記載さ
   れたプロセスによってつくられたものであることを特徴
   とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９又は
   １０記載の濾過装置。 １２、透水性物質の上に細菌が施された後、凍結乾燥さ
   れたものであることを特徴とする請求項１、２、３、４
   、５、６、７、８、９、１０又は１１記載の濾過装置。 １３、請求項１２記載の濾過装置に水を加えて該装置中
   の細菌を再活性化し、次いで飲用不可能な水を該濾過装
   置に通すことを特徴とする飲用不可能な水を浄化するプ
   ロセス。