JPH10180282A - 水処理用微生物固定化担体 - Google Patents

水処理用微生物固定化担体

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JPH10180282A
JPH10180282A JP8349378A JP34937896A JPH10180282A JP H10180282 A JPH10180282 A JP H10180282A JP 8349378 A JP8349378 A JP 8349378A JP 34937896 A JP34937896 A JP 34937896A JP H10180282 A JPH10180282 A JP H10180282A
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JP
Japan
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gel
water treatment
microorganism
carrier
bacteria
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JP8349378A
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English (en)
Inventor
Shinichi Yoshimatsu
慎一 吉松
Hiroyuki Koyou
広行 小要
Masakazu Kageoka
正和 影岡
Shigeru Fujimoto
茂 藤本
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Takeda Pharmaceutical Co Ltd
Original Assignee
Takeda Chemical Industries Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10Biological treatment of water, waste water, or sewage

Abstract

(57)【要約】 【課題】 馴養期間の短い、処理効率のよい水処理用微
生物固定化担体を提供する。 【解決手段】 純化した硝化菌を包括固定した含水ゲル
形成性高分子物質のゲルを、多孔質担体に担持させてな
ることを特徴とする水処理用微生物固定化担体。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、水処理用微生物固
定化担体に関する。また、本発明は、該担体を使用する
水処理方法にも関する。
【0002】
【従来の技術】微生物を利用する水処理、特に、廃水処
理においては、高分子ゲルに固定化した微生物を使用す
ることが提案され、水処理用の各種の固定化微生物が開
発されている。例えば、特公平2−49709号には、
空隙率50〜96%の、ウレタンフォームや、不織布の
ような構造材に、水処理用微生物をポリアクリル酸塩や
ポリメタクリル酸塩のゲルに包括固定した固定化微生物
を担持させた水処理用微生物の担体が開示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな微生物固定化担体は、例えば、廃水処理に使用する
場合、馴養期間が長い問題があり、また、処理効率の観
点から、必ずしも満足しうるものではない。
【0004】
【課題を解決するための手段】このような事情に鑑み、
本発明者らは、馴養期間の短い、処理効率のよい水処理
用微生物固定化担体を得るべく、鋭意検討を重ねた結
果、これらの問題を解消した、純化硝化菌を固定化した
ゲルを担持させた多孔質の微生物固定化担体得ることに
成功し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明
は、純化した硝化菌を包括固定した含水ゲル形成性高分
子物質のゲルを、多孔質担体に担持させてなることを特
徴とする水処理用微生物固定化担体を提供するものであ
る。
【0005】本発明は、また、該微生物固定化担体を使
用する水処理方法も提供する。本発明によれば、純化し
た硝化菌を使用するために、硝化菌の増殖が早く、馴養
に要する時間を短縮でき、また、ゲルを多孔質担体に担
持させたので、有効表面積が増加し、高い水処理効率が
得られる。さらに、担持用の担体の選択により、担体性
能を多様化することができる。かくして、本発明の微生
物固定化担体は、硝化菌による処理が必要な水処理、特
に、廃水の脱窒処理に有用な微生物固定化ゲルが提供で
きる。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明の担体に担持させる微生物
を包括固定した含水ゲル形成性高分子物質ゲルの形成に
用いる含水ゲル形成性高分子物質は、特に限定するもの
ではなく、従来の水処理用微生物の固定化に使用される
いずれの高分子物質でもよい。例えば、ポリビニルアル
コール、ポリアクリルアミド、ポリエチルングリコール
およびそのモノ−またはジ−(メタ)アクリレート、ポ
リウレタン、アルギン酸塩(例、アルギン酸ナトリウ
ム、アルギン酸アンモニウム)、カラギーナン(例、κ
−カラギーナン)、寒天、ペクチン等が使用できる。
【0007】硝化菌の純化は、自体公知の方法で行うこ
とができ、固定化する硝化菌としては、自然界から新た
に分離、純化した硝化菌または、例えば、つぎに示すよ
うな公知の純化された硝化菌を単独または組み合わせて
使用することができる。ニトロソモナス・ユーロパエア
(Nitrosomonas europaea)ATCC19718、同A
TCC25978、同IFO14298のようなニトロ
ソモナス(Nitrosomonas)属、ニトロソコッカス・オセ
アヌス(Nitrosococcus oceanus)ATCC19707
のようなニトロソコッカス(Nitrosococcus)属、ニト
ロソスピラ・ブリエンシス(Nitrosopira briensis)A
TCC 25971のようなニトロソスピラ(Nitrososp
ira)属、ニトロソロブス・マルチフォルミス(Nitroso
lobus multiformis)ATCC25196、同ATCC
25197、同ATCC25198)のようなニトロソ
ロブス(Nitrosolobus)属およびニトロソビブリオ・テ
ヌイス(Nitrosovibrio tenius)Nv−1のようなニト
ロソビブリオ(Nitrosovibrio)属に属するアンモニア
酸化細菌。ニトロバクター・アジリス(Nitrobacter ag
ilis)ATCC14123、ニトロバクター・ヴィノグ
ラドスキー(Nitrobacter winogradskyi)ATCC25
391、同IFO14297、ニトロバクター・ハンブ
ルグエンシス(Nitrobacter hamburgensis)#100、
ニトロバクター・スペシーズ(Nitrobacter sp.)AT
CC25381、同ATCC25382、同ATCC2
5383、同ATCC25384、同ATCC2538
5、同ATCC25387、同ATCC25388、同
ATCC25393のようなニトロバクター(Nitrobac
ter)属、ニトロスピナ・グラシリス(Nitrospina grac
ilis)ATCC25379のようなニトロスピナ(Nitr
ospina)属、ニトロコッカス・モビリス(Nitrococcus
mobilis)ATCC25380のようなニトロコッカス
(Nitrococcus)属およびニトロスピラ・マリナ(Nitro
spira marina)ATCC43039のようなニトロスピ
ラ(Nitrospira)属に属する亜硝酸酸化細菌。
【0008】微生物を固定化したゲルの形状は特に限定
するものではなく、球状、棒状、円柱状、角柱状、板状
等、種々の形状に成型でき、成型法も特に限定するもの
ではない。また、粒径も特に限定するものではないが、
通常、粒径1〜50mm程度とすることが性能上、好ま
しい。所望により、本発明のゲルには、さらに、菌体破
壊保護剤であるジメチルスルホキシド、グリセロール、
珪酸塩化合物等や、含水ゲルを膨潤させるための水溶性
の物質、例えば、アルギン酸ナトリウム等を包括させて
もよい。
【0009】用いる微生物固定化ゲルを製造するには、
まず、含水ゲル形成性高分子物質の水性溶液、例えば、
リン酸緩衝液、HEPES緩衝液、MOPS緩衝液のよ
うな緩衝液の溶液を調製する。この溶液には、所望によ
り、活性炭、自然石を含む天然セラミックス、人工セラ
ミックスのごとき硝化菌の生育促進用基質の吸着材や、
難溶性金属塩を含む物質のごとき硝化菌の生育促進物質
等の添加剤を添加してもよい。これに純化した硝化菌の
培養液と、要すれば、保護剤等を添加する。硝化菌の添
加は、通常、1〜60℃の温度で行われ、添加する微生
物量は、特に限定するものではないが、通常、純化した
硝化菌の培養液または濃縮液重量として、用いる含水ゲ
ル形成性高分子物質の水性溶液の0.01〜10倍量と
する。これにより、以降の操作で、使用する硝化菌のほ
とんどを、包括、固定化することができる。
【0010】純化した硝化菌の包括、固定化は、使用し
た含水ゲル形成性高分子物質の応じて、自体公知の方法
により行うことができる。例えば、含水ゲル形成性高分
子物質として、ポリビニルアルコールを使用する場合
は、温度転移およびほう酸法によって包括を行うことが
でき、また、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリ
レート、アクリルアミド等のビニル重合性モノマーでは
ラジカル重合で包括することができ、さらに、ポリウレ
タンでは重付加によっても包括できる。包括、固定化中
または、その前、後に、自体公知の方法、例えば、キャ
スティング、カッティング、滴下造粒等により、適宜成
型することができる。
【0011】本発明においては、上記の微生物固定化ゲ
ルを多孔質担体に担持させる。用いる多孔質担体として
は、微生物固定化ゲルを担持して水処理に供することの
できる有機、無機のいずれの担体も使用でき、処理効率
の観点から、空隙率(総容積に対する空隙の容積の割
合)10〜95%、好ましくは40〜95%程度のもの
が望ましい。このような担体としては、例えば、多孔質
ウレタンフォーム、多孔質セルロース、発泡ポリスチレ
ン、発泡ポリエチレン、発泡ゴム、不織布、活性炭、ゼ
オライト、コークス、天然石等が挙げられる。また、こ
れらの多孔質体は必要の応じて、荷電や化学物質による
表面処理、物理的な表面処理を行ってもよい。これら担
体の形状は、特に限定するものではなく、球状、棒状、
板状、角柱状、円柱状等の粒子状、シート状とすること
ができ、処理条件にあわせて適宜選択でき、その大きさ
も特に限定するものではない。
【0012】担体へゲルを担持させる方法も特に限定す
るものではなく、含浸、吹き付け、コーティング等によ
り行える。担持量も適宜選択できるが、性能上、通常、
10〜100%、好ましくは20〜90%とすることが
望ましい。かくして得られた本発明の担体は、自体公知
の方法で、下水、産業廃水等の廃水や、河川の浄化等の
水処理に利用できる。水の処理方法自体は特に限定する
ものではなく、通常の好気的処理に効率よく使用するこ
とができる。
【0013】
【実施例】つぎに、実施例および比較例を挙げて本発明
をさらに詳しく説明するが、本発明は、これらに限定さ
れるものではない。 実施例1 市販のポリビニルアルコール(PVA−HC、クラレ
(株)製)75g、粉末活性炭(武田薬品(株)製)1
0gおよびアルギン酸ナトリウム(和光純薬(株)製)
10gをリン酸緩衝液750mlに分散させオートクレー
ブ(121℃、20分)にて、溶解した。室温まで冷却
した後、無機難溶性金属塩(セブントール−C、武田薬
品(株)製)10g、ジメチルスルホキシドを60ml、
純化されたアンモニア酸化菌(ニトロソモナス・ユーロ
パエアIFO14298)の培養液250mlをそれぞれ
添加し、混合撹拌した。混合液を5mm角のウレタンフォ
ーム1000mlに含浸させ、凍結解凍法(−30℃で1
回凍結、室温で1回解凍)によりゲル化させ、包括固定
化担体を得た。得られたゲル5mlを、表1に示した培地
100mlを入れたエルレンマイヤーフラスコ中に投入
し、振盪下、28℃で、pHが7以下に低下したら、培
地交換を行いつつ馴養し、同条件でアンモニア酸化速度
を測定した。
【0014】
【表1】
【0015】図1に、その結果を示す。図1から明らか
なごとく、馴養10日目頃から、急激に活性が上昇し、
200mg−N/リットル・Hの最大活性に達した。
【0016】比較例1 市販のポリビニルアルコール(PVA−HC、クラレ
(株)製)75gリン酸緩衝液750mlに分散させオー
トクレーブ(121℃、20分)にて、溶解した。室温
まで冷却した後、ジメチルスルホキシドを60ml、純化
されたアンモニア酸化菌(ニトロソモナス・ユーロパエ
アIFO14298)の培養液あるいはその10倍また
は100倍濃縮液250mlをそれぞれ添加し、混合撹拌
した。混合液をシート状の型に流し込み、公知の凍結解
凍法によりゲル化させ、形成されたゲルを5mm角に切断
し、包括固定化ゲルを得た。馴養およびアンモニア酸化
速度の測定は、実施例1と同じ条件で行った。結果を図
2に示す。図2に示すごとく、最大活性は、60mg−N
/リットル−ゲル・Hで、実施例1ののものの約30%
であった。
【0017】図1および2の対比から明らかなごとく、
実施例1のゲルを使用すると、同じ培養液を包括させた
比較例1のものよりも迅速に活性が発現している。ま
た、比較例1のゲルを用いて実施例1と同様に迅速に活
性を発現させるためには、培養液を100倍に濃縮する
必要があり、そのような濃縮液を使用しても、実施例1
で得られた活性強度には達していない。
【0018】
【発明の効果】以上のごとく、本発明によれば、純化し
た硝化菌を使用するために、硝化菌の増殖が早く、馴養
に要する時間を短縮でき、また、ゲルを多孔質担体に担
持させたので、有効表面積が増加し、高い水処理効率が
得られる。さらに、担持用の担体の選択により、担体性
能を多様化することができる。かくして、本発明の微生
物固定化担体は、硝化菌の処理が必要な水処理、特に、
廃水の脱窒において高い処理効率を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例におけるアンモニア酸化速度および馴
養時間の関係を示すグラフ。
【図2】 比較例におけるアンモニア酸化速度、固定化
菌液および馴養時間の関係を示すグラフ。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 純化した硝化菌を包括固定した含水ゲル
    形成性高分子物質のゲルを、多孔質担体に担持させてな
    ることを特徴とする水処理用微生物固定化担体。
  2. 【請求項2】 硝化菌が、アンモニア酸化細菌である請
    求項1記載の担体。
  3. 【請求項3】 硝化菌が、亜硝酸酸化細菌である請求項
    1記載の担体。
  4. 【請求項4】 硝化菌が、アンモニア酸化細菌および亜
    硝酸酸化細菌である請求項1記載の担体。
  5. 【請求項5】 請求項1の微生物固定化担体を使用する
    ことを特徴とする水処理方法。
JP8349378A 1996-12-27 1996-12-27 水処理用微生物固定化担体 Pending JPH10180282A (ja)

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