JPH0321393A

JPH0321393A - 微生物、酵素等の固定化生体触媒による水処理方法

Info

Publication number: JPH0321393A
Application number: JP15548289A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Terajima; 寺島　泰; Hiroaki Ozaki; 尾崎　博明
Original assignee: Erusoru Prod Kk
Current assignee: Erusoru Prod Kk
Priority date: 1989-06-16
Filing date: 1989-06-16
Publication date: 1991-01-30
Anticipated expiration: 2013-11-05
Also published as: JP2821766B2

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，酵素等の生体触媒と、磁性体とを固
定化して得られる固定化生体触媒による水処理方法、さ
らに詳し５くは、主として下水，廃水中に含まれる易分
解性の有機物の他、難分解性物質，ＩＩ性物質，Ｈ素，
リン等を反応槽内の固定化生体触媒の濃度を制御しなが
ら分解除去しうる水処理方法に関するものである。

（従来の技術）従来、汚濁物質を処理するための水処理方法としては、
浮遊性微生物を用いる活性汚泥法、固着性の微生物を用
いる生物膜法、或いは磁性体を含まない通常の固定化物
を用いる方法等が開発されている。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、これらの方法においては、いずれも種々
の微生物の混合系から各々の若しくは特定の微生物のみ
を選択的に回収し、或いは他の微生物が生存する系に特
定の微生物を添加した後に、再度その微生物のみを回収
することは不可能である。

従って、このような選択的な回収等が不可能であるため
に、反応槽内の微生物濃度を制御しながら水処理を行う
ことが不可能となっていた。

また、これらの方法では、培養が容易でない貴重な細菌
も余剰汚泥として微生物の混合系から不用意に引き抜か
れることとなる。

本発明は、このような問題点を解決するためになされた
もので、種々の微生物の混合系から各々の若しくは特定
の微生物のみを選択，回収し、流入水質，処理成績の変
化に合わせて対象となる微生物を適量に反応槽内に返送
することにより、個々の微生物，酵素等の濃度制御を行
いながら微生物，酵素反応を行わしめることを課題とす
るものである。

（課題を解決するための手段）本発明は、このような課題を解決するためになされたも
ので、その課題解決のための手段は、水質汚濁物質を分
解しうる２種以上の微生物または酵素等の生体触媒と、
磁気特性の異なる２種以上の磁性体とを、それぞれ１種
ずつ固定化して磁気特性の異なる２種以上の固定化生体
触媒をそれぞれ形成し、次に、上記のようにして形成さ
れた各固定化生体触媒を、反応槽内において水と接触さ
せて水質汚濁物質を分解し、その後、反応槽から処理水
とともに流出する前記固定化生体触媒を、その磁気特性
の相違に応じてそれぞれ別々に分離，回収して水処理を
行うことにある。

また、磁性体を添加せずに生体触媒のみを固定化した非
磁性固定化生体触媒を形戊し、この非磁性固定化生体触
媒を上記のような磁性化された固定化生体触媒とともに
用いて処理することも可能である。

さらに、非磁性固定化生体触媒としては、粒径の異なる
２種以上のものを使用してもよい。

（作用）本発明は、上述のように、磁気特性の異なる少なくとも
２橿の磁性体をそれぞれ微生物，酵素等の生体触媒とと
もに固定化されて、磁気特性の異なる固定化生体触媒が
形成されることとなり、それ故にこのような磁気特性の
異なる固定化生体触媒は、その磁気特性の相違に応じて
それぞれ別々に分離，回収されることとなる。

また、磁性化された固定化生体触媒の他、非磁性固定化
生体触媒を用いる場合には、磁性の有無によっても分離
，回収可能である。

さらに、非磁性固定化生体触媒として粒径の異なる２種
以上のものを使用すれば、磁気的な分別の他、粒径の相
違に応じて分離，回収することもできる。

いずれにしても、種々の微生物，酵素の混合系から各々
の若しくは特定の微生物，酵素のみを分離，回収するこ
とができるのである。

（実施例）以下、本発明の実施例について説明する。

（１）固定化物の作成先ず、アクリル７ミド法により固定化微生物を作成する
過程について説明する。

先ず、遠心分離後の汚泥８９（湿重量）をビーカー（１
１）にとる。

次に、そのビーカー内に生理食塩水３２ｍｌを添加して
混合した後、磁性体１．６９を添加して混合する。

次に、その懸濁液にアクリル７ミドモノマーの６．０９
を添加，混合した後、架橋剤としてのＮ，Ｎ′−メチレ
ンビス７クリル７ミド０．　３２　９を混合する。

その後、重合促進剤としての５％のβ−ジメチル７ミノ
プロピオニトリル４，Ｏｄを添加し、さらに重合開始剤
としての２．５％のベルオキソニ硫酸カリウムの４．０
ｍｊ！を添加する。

そして、これを約３７度で約３０分間静置すると、ゲル
状の固定化微生物細菌が生戊されることとなる。

その後、その固定化微生物を生理食塩水で洗浄した後、
ミキサーにより粉砕して１４９μｍ以上のもののみ篩分
けした後、水道水で洗浄し、磁気分離することによって
所望のゲル状固定化微生物が得られるのである。

（２）　３橿の固定化物を混合した系における基質除去上記のような固定化物の製法によって微生物と磁性体と
の異種の固定化物をそれぞれ製造して準備し、これを活
性汚泥のみの固定化物とともに用いて固定化微生物を３
種類ずつ混合した系を２種形威し、それぞれについて基
質除去の回分実験を行った。

すなわち、Ｒｕｎｌでは、 ■　活性汚泥のみ，磁性体なし ■　フェノール分解菌とへマタイト（寄生強磁性）■　
トリエチレングリコール分解菌とマグネタイト（強磁性
）上記■〜■の３種頚の固定化微生物を用いる。

また、Ｒｕｎ２では、 ■　活性汚泥のみ，磁性体なし ■　フェノール分解菌とピロリン酸マンガン（常磁性） ■　トリエチレングリコール分解菌とマグネタイト（強
磁性）上記■〜■の３種類の固定化微生物を用いる。

尚、活性汚泥のみの固定化物（■，■〉は、グルコース
等の易分解性物質が処理対象である。

Ｒｕｎｌの基質除去回分実験の結果を第１図に示す。

上記■はグルコースが、■はフェノールが、■はトリエ
チレングリコールがそれぞれ処理対象である。

微生物の量や活性が必ずしも同じでないため除去性には
差があるが、いずれも時間の経過とともに除去が進んで
おり、このような３種の微生物の混合系においても、そ
れぞれの微生物が対象とする汚濁物質を分解しているこ
とがわかる。

また、Ｒｕｎ２の結果を第２図に示すが、Ｒｕｎ１と同
様のことが認められる。

（３）磁性体によりラベル化された固定化物の分離，回
収上記Ｒｕｎｌ，２の固定化からそれぞれ次の（ａ），　
（ｂ），　（ｃ）の手順にて固定化物の分離，回収実験
を行った。

（ａ）Ｒｕｎｌ或いはＲｕｎ２の混合物をビーカーに入
れ、永久磁石磁気分離装置によりマグネタイトを含む固
定化物を分離する。

（ｂ）　　上記（ａ）の残留懸濁液を高勾配磁気分離装
置に通水（Ｒｕｎｌでは線速度４４．２ｃｍ／ｍｉｎ　
，Ｒｕｎ２では線速度６１．９０ｍ／ｍｉｎ）シ、ヘマ
タイト或いはビロリン酸マンガンを含む固定化物を分離
する。高勾配磁気分離装置には、内径１２閣，長さ３０
ｍｍのセル内に、ステンレス製細線（ｓｕｓ３０４．直
径０．３ｍｍ）が充填され（充填率３．２％）され、印
加磁場はｌＯｋＯｅである。

（Ｃ）　　上記高勾配磁気分離装置にて固定化物を分離
した後、その高勾配磁気分離装置で分離できなかった固
定化物を、さらに３２メッシュ（５００μｍ）の網状ス
クリーンによって分離回収する。

この結果、Ｒｕｎ１では、フェノール分解菌とへマタイ
トとの固定化物の回収率は４８．４％であった。

また、Ｒｕｎ２では、トリエチレングリコール分解菌と
マグネタイトとの固定化物の回収率は８７．４％であっ
た。また、フェノール分解菌とピロリン酸マンガンとの
固定化物の回収率は１２．４％であった。

尚、Ｒｕｎ１では、マグネタイトの他、ヘマタイトを含
み、これらはともにＦｅを含む化合物であるため、直接
にはマグネタイトの回収率を求めることができない。そ
こで、Ｒｕｎｌでは，Ｒｕｎ２の結果をそのまま適用し
てマグネタイトの回収率は８７。４％とした。

いずれにしても、マグネタイトを含む固定化物は、永久
磁石磁気分離装置により容易に分離することができる。

一方、ヘマタイトを含む固定化物の高勾配磁気分離法に
よる回収率（４８。４％）及びピロリン酸マンガンを含
む固定化物の回収率（１２．４％）はそれほどの高収率
ではないが、これはフィルターの長さが３０（１）と短
いこと、とくに後者はそのセル中の線速度（６１．９ｃ
ｍ／ｍｉｎ　）が前者の線速度（４４．２ｃｍ／ｍｉｎ
）よりも大きいことなどに起因しており、操作条件の変
更により回収率を高めることは容易に行える。

さらに、上記のような網状スクリーンによって回収率は
ほぼ１００％となった。すなわち、このような網状スク
リーンの使用により、磁気のみでは分離し得ない固形化
物をも分離することができるのである。

尚、上記の高勾配磁気分離装置への通水は１回のみであ
るが、多数回循環して通過させることによっても回収率
は増加する。

また、網状スクリーンとしてはたとえば第３図に示すよ
うなものが使用される。

すなわち、同図のように網状スクリーン１がベルトコン
ベアとしてローラー２，２に掛け回された構成からなる
もので、バイプ３の排水口４から流出される処理水はこ
の網状スクリーン１の網目を通過するが、非磁性固定化
物５はこの網目を通過せず、同図のように網状スクリー
ン１上で搬送され、分離，回収されることとなるのであ
る。

（４）反応槽への返送上述のようにして永久磁石磁気分離装置や高勾配磁気分
離装置により分離，回収された固定化物は、．再度反応
槽に返送され、再利用されることとなる。

このような返送，再利用により、微生物混合系の連続的
な水処理作業が可能となる。

（５）以上の結果より、磁性体と微生物を含む固定化物
は、対象とする汚泥物質の除去ができるとともに、その
磁気特性の差によって個別的に分離，回収することがで
き、このような処理方法によって微生物の高濃度化，濃
度制御が可能な微生物混合系の水処理が連続的に可能と
なる。

尚、上記実施例では、強磁性体としてマグネタイト、寄
生強磁性体としてヘマタイト、常磁性体としてビロリン
酸マンガンをそれぞれ使用したが、使用する磁性体の種
類は決してこれに限定されるものではない。また、その
数も該実施例の２種に限定されず、それ以上であっても
よい。

さらに、上記実施例では、磁性体を具備せず活性汚泥の
みを具備する固定化物として１種のものを用いたが、た
とえば直径１ｍｍと０．５ｍｍという２種のものを用い
ることも可能である。この場合には、上記のような網状
スクリーンとは別に粒度の異なる網状スクリーン（たと
えば６０メッシュ，２５０μｍ）を設置することによっ
て上記直径の異なる固定化物をそれぞれ別々に分離，回
収することができ、分離，回収しうる固定化物の橿頚を
増加することができ、ひいては微生物の濃度制御等をよ
り高精度に行うことができるという効果がある。

また、微生物の橿頚も上記実施例のトリエチレングリコ
ール分解菌やフェノール分解菌に限らず、要は、水質汚
濁物質を分解しろるような微生物であればよい。

さらに、このような微生物に代えて、これらの微生物由
来の酵素を使用することも可能である。

要は、このような微生物や酵素等の生体触媒が用いられ
ていればよい。

さらに、上記実施例では、固定化物の磁気特性の相違に
応じて、永久磁石式磁気分離装置と、高勾配磁気分離装
置とがそれぞれ設けられているが、磁気分離装置の種類
や数は該実施例に限定されるものではなく、使用する磁
性体の数や種類に応じて任意に変更可能である。

さらに、上記実施例では網状スクリーンを設置したため
、上記のように磁気で分離し得ない固定化物をも分離で
き、また、網状スクリーンを２以上設置することにより
大きさの異なる非磁性固定化生体触媒を別々に分離でき
るという好ましい効果が得られたが、このような網状ス
クリーンを設けることは本発明に必須の条件ではない。

また、非磁性固定化生体触媒を用いることも本発明の条
件ではなく、２種以上の磁性化固定化生体触媒の磁気分
離のみでは不十分な場合に必要に応じて行えばよい。

尚、磁気分離装置や網状スクリーンの後に、通常の沈澱
池を設置すると、固定化されていない活性汚泥が固定化
物とともに混合されている場合でも、それらを沈澱池で
分離することが可能である。

また、上記実施例では、分離，回収後の固定化物を反応
槽に返送したために、その固定化物の再利用が可能とな
り、ひいては水処理作業を連続的に行えるという効果を
得られたが、本発明の処理工程においては、この反応槽
への返送は必須の工程ではない。

さらに、磁性体と微生物，酵素等の固定化生体触媒とを
固定化する固定化剤や固定化の方法についても上記実施
例に限定されるものではなく、要はこれらが離散するこ
となく、固定化された状態を維持するような固定化剤や
固定化方法が用いられればよい。

さらに、本発明の用途も、下水，廃水処理の他、広く水
処理全般に使用することが可能である。

（発明の効果）叙上のように、本発明は、磁性体として磁気特性の異な
る少なくとも２種のものを用い、その異種の磁性体をそ
れぞれ微生物，酵素等の固定化生体触媒と１種ずつ固定
化して、その固定化生体触媒をいわゆるラベル化、すな
わち磁気特性の異なる２種以上の固定化生体触媒を形成
し、そのラベル化された生体触媒を水と接触させて水質
汚濁物質を分解し、その後、処理水とともに前記固定化
生体触媒を、その磁気特性の相違に応じてそれぞれ別々
に分離して水処理を行う方法なるため、このような磁気
特性の異なる固定化生体触媒は、その磁気特性の相違に
応じてそれぞれ別々に分離，回収されることとなる。

よって、種々の生体触媒の混合系から各々の若しくは特
定の生体触媒のみを分離，回収することができ、磁性体
の数や種類を変えて種々の生体触媒とともに固定化し、
且つ磁気分離装置の性能や操作条件を変えることにより
、個々の固定化物毎に分離，回収が可能となり、ひいて
は各微生物や酵素等の生体触媒の濃度を任意に制御する
ことが可能となり、生体触媒の高濃度化が可能になると
いう効果がある。

また、上記のような磁性化固定化生体触媒とは別に、磁
性化されていない固定化生体触媒を用いれば、その非磁
性化固定化生体触媒として粒径の異なる２種以上のもの
を準備することにより、上記のような磁気による分離，
回収の他、粒播の相違によっても固定化生体触媒の分ｌ
Ｉ１　回収を行うことができ、この結果、分Ｕ，回収す
べき固定化生体触媒の種類を増加することも可能となり
、上記のような固定化生体触媒の濃度制御等をより高精
度にて行えるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はＲｕｎ１における３種の固定化物の基質除去の
回分実験のグラフあり、（イ）は残留グルコース濃度の
経時変化、（口）は残留フェノール濃度の経時変化、（
ハ）は残留トリエチレングリコール濃度の経時変化を示
す。第２図はＲｕｎ２における３種の固定化物の基質除去の
回分実験のグラフあり、（イ）は残留グルコース濃度の
経時変化、（口）は残留フェノール濃度の経時変化、（
ハ）は残留トリエチレングリコール濃度の経時変化を示
す。第３図は網状スクリーンで分離，回収する状態を示す概
略説明図。

Claims

【特許請求の範囲】１、水質汚濁物質を分解しうる２種以上の微生物又は酵
素等の生体触媒と、磁気特性の異なる２種以上の磁性体
とを、それぞれ１種ずつ固定化して磁気特性の異なる２
種以上の固定化生体触媒をそれぞれ形成し、次に、上記
のようにして形成された各固定化生体触媒を、反応槽内
において水と接触させて水質汚濁物質を分解し、その後
、反応槽から処理水とともに流出する前記固定化生体触
媒を、その磁気特性の相違に応じてそれぞれ別々に分離
、回収して水処理を行うことを特徴とする微生物、酵素
等の固定化生体触媒による水処理方法。２、水質汚濁物質を分解しうる２種以上の微生物又は酵
素等の生体触媒と、磁気特性の異なる２種以上の磁性体
とを、それぞれ１種ずつ固定化して磁気特性の異なる２
種以上の固定化生体触媒をそれぞれ形成し、且つ磁性体
を添加せずに生体触媒のみを固定化した非磁性固定化生
体触媒を形成し、次に、上記のようにして形成された各
固定化生体触媒を、反応槽内において水と接触させて水
質汚濁物質を分解し、その後、反応槽から処理水ととも
に流出する前記固定化生体触媒を、その磁気特性の相違
若しくは磁性の有無に応じてそれぞれ別々に分離、回収
して水処理を行うことを特徴とする微生物、酵素等の固
定化生体触媒による水処理方法。３、水質汚濁物質を分解しうる２種以上の微生物又は酵
素等の生体触媒と、磁気特性の異なる２種以上の磁性体
とを、それぞれ１種ずつ固定化して磁気特性の異なる２
種以上の固定化生体触媒をそれぞれ形成し、且つ磁性体
を添加せずに生体触媒のみを固定化した粒径の異なる２
種以上の非磁性固定化生体触媒を形成し、次に、上記の
ようにして形成された各固定化生体触媒を、反応槽内に
おいて水と接触させて水質汚濁物質を分解し、その後、
反応槽から処理水とともに流出する前記固定化生体触媒
を、その磁気特性の相違若しくは磁性の有無に応じて、
または粒径の相違に応じてそれぞれ別々に分離、回収し
て水処理を行うことを特徴とする微生物、酵素等の固定
化生体触媒による水処理方法。