JPH0433436B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、液状媒質またはガス状媒質から不純
物を除去するために用いられる、微生物を固定化
するための担体物質であつて、形状安定な担体物
質が、少なくとも、ミクロ孔性粒子としての第１
の成分と、前記ミクロ性粒子を埋設した主成分と
しての第２の成分とから成つている前記担体物質
に関するものである。

従来技術 溶解性媒質或いはガス状もしくは液体状の媒質
に含まれている不純物を混合ガスから分離させる
ため、ガス或いは液体である基体と接触する微生
物を物質交代のために使用することは知られてい
る。この場合液体とは例えば水であり、水に溶解
されたガスまたは固形物質を介して不純物が微生
物の基体を形成し、或いは他の液体または固形物
質が微生物の基体を形成する。同様に媒質とし
て、例えば臭いを発する物質によつて汚染された
ガス、或いは微生物による分解のための培養基と
して用いられる他のガスを使用することもでき
る。

分解されるべき物質と微生物の接触は種々の方
法で行うことができる。特に基体が液体である場
合には、微生物は媒質中で自由に浮遊することが
できる。一方、微生物を担体物質と結合させるこ
ともでき、即ち微生物を固定化させることもで
き、この場合微生物は担体物質とともに液体中
を、例えば渦巻層のなかを移動することができ
る。さらに微生物を反応器内で不動にさせ（固定
ベツド）、反応器内で媒質を貫流させることも可
能である。しかしながら、種々の研究の結果、微
生物を固定化したほうが浄化効率が優れているこ
とが判明している。これは、微生物を固定化した
ほうが媒質のなかで微生物が占める領域が広くな
り、従つて微生物の“侵食領域”（Fressfeld）が
より大きくなるからである。

媒質或いは基体内で不純物を分解させるための
固定化方法として従来最も試みられる方法は、 ａ 網状ゲルまたは膜状形成物内に細胞を封じ込
める方法 ｂ 細胞間のネツト化 ｃ 有機物質に細胞を共有結合により固定する方
法 ｄ 適当な担体物質の表面に細胞を吸着させる方
法 である。

微生物を担体物質の表面に吸着させる場合に
は、微生物を固持するため、物理学的な粘着機構
が効果的である。この方法の最も知られた適用例
は、汚染水浄化設備に設けられたミセルを形成す
る充填体（滴下体）で、これに微生物が吸着され
る。最近ではこの充填体は、特殊な形状を有し孔
を設けていないプラスチツク材、或いは多孔性火
山岩からつくられる。

しかしながら、例えば攪拌式反応器内で流動す
る液体の剪断力等の外力が物理学的な粘着力に反
作用するような反応器内で、滑らかな表面に吸着
する微生物を使用すると、例えばポリプロピレン
滴下体の滑らかな表面での粘着力はもはや十分な
ものではなくなり、微生物が洗い落されてしま
う。

この種の問題は、微生物を孔のなかへ侵入させ
て保持力を向上させるようにした多孔性担体を使
用することによつて改善される。このような効果
は上記の多孔性火山岩にも存在するが、汚染水に
比べて密度が高く、重量が嵩むのが欠点である。
従つて比較的大きな反応器に収容しなければなら
ない。

さらに密度が10ないし200Kg／m³で、マクロ孔
の大きさが0.1ないし５mmの多孔性の発泡物質を
担体物質として用いることが知られている。密度
が小さいと、処理されるべき基体内での転動は容
易であるが、固定ベツド式反応器内で使用する場
合も適当な固定或いは保持装置を設けないと、浮
上や反応器からの意図しない搬出を防止すること
はできない。

目 的 本発明の目的は、微生物の吸着能に優れ、マク
ロ孔内での微生物の増殖を促進させ、ミクロ孔内
に微生物のための栄養素を蓄積させるような担体
物質を提供することである。

構成及び効果 本発明は、上記目的を達成するため、主成分と
しての第２の成分が、プラスチツク粒子または粘
着性の表面を持つた他の物質粒子から成つている
こと、ミクロ孔性粒子としての第１の成分を埋設
した第２の成分の粒子が、マクロ孔性の、焼結ま
たは粘着せしめられた基質を形成し、マクロ孔と
ミクロ孔とを、微生物を固定化するため、及び被
処理媒質を処理するために用いることを特徴とす
るものである。

このような構成により、使用分野に応じて幾何
学的形状を種々に選定でき、且つ微生物を収容す
るための大きな空間を備えた担体物質が得られ
る。また担体の重量も、孔が適宜に設けられてい
るので、所定の条件を満たすことができる。特に
本発明による担体物質を液体中で使用する場合に
は浮体、即ち浮遊体として用いることができる。
担体物質の第１の物質のなかに第２の物質を含ま
せることができるので、特に微生物の成長に好ま
しい物質を担体物質に添加することも可能であ
る。

さらに従来公知の担体物質の欠点は、本発明に
より次のような材料または物質によつて解消でき
ることが確認された。

ａ 例えば熱可塑性プラスチツクまたは粘着性の
包皮を備えた他の物質を、温度及び／または圧
力を作用させて焼結過程または粘着過程によ
り、粗孔性の、基質（Grundgeru¨st）に成形す
ることができるような比較的粗粒の基礎材料。
結合された基礎材料と添加材料との間に生じる
マクロ孔の直径が10ないし200μmのこの種の担
体物質には、最も小さな（シユードモナス属
の）微生物から最も大きな（酵母、菌類の）微
生物までをすみつかせることができる。

ｂ 表面及び内部にミクロ孔が存在している添加
材料。このミクロ孔の直径は、添加材料として
活性炭を使用する場合には０ないし10μmであ
り、添加材料として膨潤粘土を使用する場合に
は０ないし50μmである。一般に、例えば活性
炭が小さな微生物や有害物質の吸着或いは吸収
に最も適しており、表面積が大きく、孔数も多
いため、かなりの量の微生物及び有害物質を蓄
積できることは知られている。ただ、流動力と
か他の粒子との衝突などの外力が作用すると、
磨損が大きいのが難点である。しかし、ミクロ
孔の物質をマクロ孔の物質のなかへ埋設させる
ことによつてこの磨損をかなり回避することが
でき、蓄積効果も完全になる。特に、微生物に
よつて分解されるが濃度が高すぎると微生物に
有害な作用を及ぼす有害物質の変動が比較的大
きくとも、ミクロ孔内でその変動を抑えて処理
することができる。

ｃ 微生物の物質交代に有利な添加物質。この種
の添加物質は、ある程度の量であれば添加する
ことができる。例えばニツケルを微粉状にして
添加すると、物質交代時に触媒作用を及ぼすこ
とは知られている。さらにこの種の添加物質
は、担体物質の密度にある程度影響を与えるこ
とができる。ニツケル粉を約10％添加すれば、
このような効果が得られることが判明した。

実施例 次に、本発明の実施例を添付の図面を用いて説
明する。

本発明による担体物質１は、少なくとも２種類
の材料から成る成形体によつて形成される。例え
ば２種類の材料を使用する場合、基本材料として
重合プラスチツク、例えばグラニユール化したポ
リエチレンを使用する。その際、グラニユールの
少なくとも90％は630ないし2000μmの粒径であ
る。添加材料としては 粒径が250ないし1000μmになるようにグラニ
ユール化した活性炭 褐炭をベースにし、粒径が250ないし1000μm
になるようにグラニユール化した活性炭 粒径が250ないし1600μmの、粗破砕し焼いた
膨潤粘土 の３つのケースが可能である。添加材料として
は、表面及び内部にはミクロ孔が存在しているも
のを使用する。このミクロ孔の直径は、添加材料
として活性炭を使用する場合には０ないし10μm
であり、添加材料として膨潤粘土を使用する場合
には０ないし50μmである。

基本材料と添加材料の混合比は、 ケース）の場合：基本材料50ないし90％添加材
料50ないし10％ ケース）の場合：基本材料50ないし70％添加材
料50ないし30％ ケース）の場合：基本材料45ないし80％添加材
料55ないし20％ である。

以上のような組成の基本材料と添加材料から成
る混合物を成形型に充填し、成形型内で焼結によ
つて両材料を結合させる。焼結温度は150ないし
240℃である。焼結の間混合物に圧力を付与する
必要はない。しかし、焼結の前に混合物にわずか
な圧力を加えて圧縮させてもよい。

焼結により結合された基本材料と添加材料との
間にマクロ孔が生じる。マクロ孔の直径は10ない
し200μmである。

混合物を成形型で成形した例を第１図と第４図
に示す。

焼結過程でマクロ孔が生じるのは、基本材料と
添加材料の粒子の形状によるものである。生じた
マクロ孔は、添加材料の内部及び表面に予め存在
しているミクロ穴に比べて著しく大きい。このよ
うな二重の特性は、微生物の固定化を著しく促進
するものであり、例えば時間に依存して微生物の
死滅を決定するような研究がそれを実証してい
る。即ち、数時間後には、細菌の繁殖が高いこと
を示すかなりの衰退が確認される。

さらにこのようにして得られた担体物質１の密
度は、ほぼ1.0に近似しており、従つてこの担体
物質を通常の培養液にほぼ完全に浸すと、培養液
中を浮遊する。

本発明による担体物質１を渦巻ベツド内で使用
すると、エネルギー消費が少なくて済み、且つ流
動速度は小さい。従つて、固体に対する流動速度
の剪断力も比較的小さくなる。

本発明による担体物質１の他の実施例は、熱可
塑性プラスチツクと活性炭の成分に、最大で10重
量％の量の金属粉（例えばニツケル）を焼結前に
添加した多孔体である。このようにして密度を
1.0（比重）をかろうじて越える程度の値に高める
ことができ、従つて浮遊特性に影響を与えること
ができる。

さらに添加された金属粉は、物質交代に好都合
な影響を与えることができる。例えば、ある特定
の物質交代過程ではニツケルが触媒作用を及ぼす
ことが知られている。

本発明による担体物質は、生物工学的に分解可
能な成分を含んだ汚染空気を微生物学的に浄化す
るためにも適用することができる。この場合、上
述したプラスチツクと活性炭から成る焼結材料は
同様に微生物の担体物質１として作用する。

この担体物質１は、流し込み可能なグラニユー
ルとして実施することができるが、幾何学的に複
雑で且つ形状安定な種々の形状でも実施すること
ができる。図面にはそのいくつかの例を図示し
た。例えば２はほぼ円筒状のもの、３は箱状のも
の、４はアコーデオン状のものである。

担体物質１或いは成形体の幾何学的な形状は、
液体中で使用する場合も気体中で使用する場合も
それをどのように設置するかに依存しているの
で、ここではこれ以上言及する必要はない。

【図面の簡単な説明】

第１図は２種類の担体物質を備えた成形体の側
面図、第２図は第１図の成形体の線−による
断面図、第３図は第１図の成形体の線−によ
る断面図、第４図は円筒状成形体を示す図であ
る。 １……担体物質、２……円筒状担体物質、３…
…箱状担体物質、４……アコーデオン状担体物
質。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 液状媒質またはガス状媒質から不純物を除去
   するために用いられる、微生物を固定化するため
   の担体物質であつて、形状安定な担体物質１が、
   少なくとも、ミクロ孔性粒子としての第１の成分
   と、前記ミクロ孔性粒子を埋設した主成分として
   の第２の成分とから成つている前記担体物質にお
   いて、 第２の成分が、プラスチツク粒子または粘着性
   の表面を持つた他の物質粒子から成つているこ
   と、 ミクロ孔性粒子としての第１の成分を埋設した
   第２の成分の粒子が、マクロ孔性の、焼結または
   粘着せしめられた基質を形成し、マクロ孔とミク
   ロ孔とを、微生物を固定化するため、及び被処理
   媒質を処理するために用いること、 を特徴とする担体物質。 ２ 第２の成分の粒子が熱可塑性プラスチツクか
   ら成つていることを特徴とする、特許請求の範囲
   第１項に記載の担体物質。 ３ 第１の成分としてのミクロ孔性の粒子が、活
   性炭またはミクロ孔性の粘土材から成つているこ
   とを特徴とする、特許請求の範囲第１項または第
   ２項に記載の担体物質。 ４ 被処理物質から不純物を触媒作用により除去
   するために好ましい金属粉が、最大で10重量パー
   セント含まれている特許請求の範囲第１項から第
   ３項までのいずれか１つに記載の担体物質。