JPH0417628B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］ 本発明は、微生物ないし動物細胞の固定化担体
材料、特に嫌気性発酵における固定化担体材料に
関する。 ［従来技術］ バイオリアクターにおいて、微生物ないし動物
細胞の高密度化の手段として、種々の固定化方法
が提案されている。 その一つは、ポリアクリルアミド、アルギン酸
カルシウム等による包括固定法である。この場合
は、高密度の菌体を固定できるが、メタン等の発
生ガスの拡散および基質の拡散能が低いことが問
題になる。 次に代表的な固定化法は付着型固定法である
が、この場合は、有機質ないしは無機質多孔性材
料が用いられる。 有機質多孔性材料としては、連通泡型の発泡ポ
リウレタン、発泡ポリビニール等が使用される。
これ等は一般に微生物とのなじみがよく、微生物
を高密度に固定化することができるが、固定床と
して充填して使用する場合には重量をうけて変形
し、基質の透過が妨げられるという不都合があ
り、下排水処理のような大容量のバイオリアクタ
ーには適していない。 一方、無機質多孔体としては、焼結セラミツク
ス、焼結ガラス等が提案されている。この場合微
生物は、これら多孔体の細孔に物理的に入り込ん
だ状態で固定される。従つて、バイオリアクター
内での基質の流速が大きくなるとこれらの微生物
は流失して系外へ失われることが多い。これ等の
多孔体において、細孔径は微生物の集団（コロニ
ーないしフロツク）の大きさよりも大きい必要が
あり、更に基質が微生物に到達するための導路が
確保されていなければならない。ところが、この
ような目的に対しては一般には、これらの多孔体
の細孔径分布は、狭くなつていることが多い。す
なわち、多孔体の細孔内に微生物が入り込むこと
によつて、多孔体内部への基質の透過を妨害する
ことが多かつた。そのため、微生物固定用多孔体
としては、微生物が入り込むのに適当な比較的に
小さな寸法のミクロポアおよび基質が透過しうる
ための比較的に大きなマクロポアの二種類の孔が
存在することが望ましい。このため、例えば、特
開昭60−256380においては、「焼結可能な微粒子
物質と焼結温度より高温で溶融し、焼結体から分
離可能な粗粒子物質との粉体混合物を焼結し、そ
して冷却し、溶解成分を分離することにより得ら
れることを特徴とする微生物類の固定のためのマ
クロポアとミクロポアの二重細孔構造を有するキ
ヤリア体」が提案されている。上記キヤリア体
は、製造方法が極めて複雑なため高価となると共
に、無機質材料と微生物のなじみが、ポリウレタ
ン、PVA等の有機質材料と比較すると、やや劣
ることがあるという不都合がある。 ［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は、微生物を付着せしめるためのミクロ
ポアおよび基質が透過するためのマクロポアの二
重細孔構造を有する安価な有機無機複合材料を提
供することを目的とする。 ［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本発明は、１ないし
800ミクロンのミクロポアを有する連通孔型の発
泡樹脂からなる直径が50−2000ミクロンの細片と
ガラス繊維を有機ないし無機質結合剤により結合
した不織布とすることを特徴とする微生物ないし
動物細胞固定用多孔質材料である。 一般に、ガラスペーパーとして知られるガラス
繊維を有機ないし無機質結合剤で結合してなる不
織布は、見かけ比重が約0.10−0.15、空隙率95％
の細孔構造を有している。しかし、この時の細孔
径は10−50ミクロンのものが大部分であつて、こ
れよりも微細な細孔は比較的僅かしか存在しな
い。従つて、この不織布を微生物担体として用い
る場合、微生物は主に、繊維の交叉点に付着固定
される。本発明においては１−800ミクロン、特
に好ましくは１−100ミクロンの細孔径を有する
径が50−2000ミクロンの連通孔型の発泡樹脂の細
片を上記不織布に付着せしめることによつて高密
度の微生物固定化が容易に達成される。 本発明の微生物ないし動物細胞固定用多孔質材
料は無機繊維たとえばガラス繊維および前記細片
を水中に分散させたのち、適当なバインダーを用
いて抄紙することによつて得ることができる。ま
たあらかじめ抄紙した無機質繊維の不織布に前記
細片を接着剤により付着させてもよい。上記発泡
樹脂細片の配合比は、不織布の２−50％が望まし
い。50％以上では不織布の製造が困難となり、２
％以下では効果が小さい。また細片寸法を50−
2000ミクロンとしたのは不織布の製造を容易とす
るためである。 上記不織布は筒状、小板状、塊状等の形状で流
動床型リアクターに用いられ、更に螺旋状、ハニ
カム状、筒状等の形状にして固定床型リアクター
にも用いられる。 ［作用］ 本発明の有機無機複合材料において、微生物は
連通孔型の発泡樹脂中の細孔（ミクロポア）およ
びガラス繊維の交叉点部に付着固定される。基質
はガラス繊維によつて構成されるマクロポアを透
過して固定化された微生物の供給されかつ発生す
るCO₂ないしCH₄等のガスは、このマクロポアを
通じ容易に排出される。 また、ガラス繊維のために、本発明の不織布は
剛性を有するため、ハニカム状、小筒状、螺旋膜
状等の形状に加工してリアクターに充填した場
合、重力によつて変形することが少なく、かつ交
換時の取り扱いが容易で簡単である。 ［実施例］ 以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説
明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以
下の実施例に限定されるものではない。 特に、本実施例はいわゆる流動床方式で行つた
が、本発明の材料をハニカム、螺旋膜等の形状と
して固定床方式で行うこともできることは明らか
である。 微生物として、下水処理場の中温嫌気性発酵の
消化汚泥（菌体95％以上）を用い、これを下記表
１に示す組成の人工下水で、下記表２に示す有機
無機複合材料ＡないしＢと共に50日以上培養する
ことにより、上記材料ＡないしＢに微生物を固定
し、外径が30mm、厚さが0.6mm、長さ30mmの円筒
形状の、表３に示すような微生物担体を製造し
た。 表１ 人工下水組成（下水１リツトルに含まれる成分量
ｇ） ブドウ糖 ８ ペプトン ３ リン酸二水素カリウム 0.2 炭酸水素ナトリウム ２ 塩化カルシウム 0.02 硫酸マグネシウム 0.03

【表】

【表】 微生物担体No.１を流動式リアクターである液処
理装置に収容し、前記表１に示す下水を被処理液
として連続供給し、中温発酵法（37℃）で液処理
を行つた。 なお、処理条件等は以下の通りである。 固体化微生物濃度：6000mg／ 被処理液供給速度：４／分 処理温度：37℃ 生物処理により分解された有機物量を、処理前
の水と処理後の水の全有機炭素（TOC）濃度を
測定することによつて調べた。 処理水のTOC濃度は15mg／以下と極めて低
く、良好な処理が行われたことが認められる。 微生物担体No.２でも同様な結果が得られた。 ［発明の効果］ 以上詳述した通り、本発明は連通泡型発泡樹脂
と無機繊維からなる不織布に微生物を極めて高濃
度で固定化することができる。 このような発泡樹脂は例えば包装材料の廃棄物
等を用いることもでき、また無機繊維としてはガ
ラス繊維が使用でき、両者を通常の製紙工程と類
似の方法で大量生産方式で不織布とすることがで
きる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ １ないし800ミクロンのミクロポアを有する
   連通泡型発泡樹脂の細片を無機質繊維の不織布に
   付着させてなる微生物ないし動物細胞固定用多孔
   質材料。 ２ 前記無機質繊維の不織布は直径５−30ミクロ
   ンのガラス繊維の不織布である特許請求の範囲第
   １項に記載の微生物ないし動物細胞固定用多孔質
   材料。 ３ 前記連通泡型発泡樹脂の細片は50−2000ミク
   ロンの粒径を有するものである特許請求範囲第１
   項記載の微生物ないし動物細胞固定用多孔質材
   料。 ４ 前記連通泡型発泡樹脂の細片は無機質繊維の
   不織布に対して２−50重量％の割合で含まれてお
   り、かつ結合剤により前記不織布にさせてある特
   許請求範囲第１項記載の微生物ないし動物細胞固
   定用多孔質材料。