JPH11207380A - Microorganism carrier - Google Patents

Microorganism carrier

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JPH11207380A
JPH11207380A JP10016872A JP1687298A JPH11207380A JP H11207380 A JPH11207380 A JP H11207380A JP 10016872 A JP10016872 A JP 10016872A JP 1687298 A JP1687298 A JP 1687298A JP H11207380 A JPH11207380 A JP H11207380A
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JP
Japan
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gel
water
microorganisms
particle size
water absorption
Prior art date
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Pending
Application number
JP10016872A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Atsushi Watanabe
敦 渡辺
Takaya Satou
貴哉 佐藤
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Nisshinbo Holdings Inc
Kurita Water Industries Ltd
Original Assignee
Kurita Water Industries Ltd
Nisshinbo Industries Inc
Nisshin Spinning Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Kurita Water Industries Ltd, Nisshinbo Industries Inc, Nisshin Spinning Co Ltd filed Critical Kurita Water Industries Ltd
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    • Y02W10/10Biological treatment of water, waste water, or sewage

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To produce a microorganism carrier good in adhering of microorganisms to it and large in holding amount of the microorganisms and capable of stably holding a large amount of microorganisms, by using a microorganism carrier for denitrifying bacteria provided with a water absorption gel and inorg. particles adhered to the water absorption gel and specifying the particle size of the inorg. particles. SOLUTION: The microorganism carrier for denitrifying bacteria as the microorganism carrier is composed of the water absorption gel and the inorg. particles adhered to the water absorption gel. The water absorption gel made of a thermoplastic urethane obtained by reacting a long-chain polyol compd. and a short-chain polyol compd. with an isocyanate compd. is used as the water absorption gel. A zeolite having 5-40 μm particle size is used as the inorg. particles. When the particle size is less than 5 μm, an improved effect of the adherability of the microorganism having the particle size of several μm or less than that is not attained since the particle size is too small. And, when the particle size is more than 40 μm, the fluidity of the gel particle is damaged and the adhered amount of the inorg. particles of the water absorption gel is limited since a formed projecting and recessing parts are too large.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は微生物担体に係り、
特に、微生物の付着性、保持性に優れた脱窒細菌用微生
物担体に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a microorganism carrier,
In particular, the present invention relates to a microorganism carrier for denitrifying bacteria having excellent adhesion and retention of microorganisms.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の生物的窒素除去法では、生物反応
槽において、浮遊状態の微生物により窒素除去反応を行
い、沈殿槽で微生物と処理水を分離する方式が一般的で
あった。
2. Description of the Related Art In a conventional biological nitrogen removal method, a method of performing a nitrogen removal reaction by floating microorganisms in a biological reaction tank and separating the microorganisms and treated water in a sedimentation tank is generally used.

【0003】これに対し、近年、微生物を浮遊担体に固
定することにより、微生物を反応槽内に保持する方式
が、好気性処理、特に硝化処理の分野で採用されるよう
になってきている。この方式で、微生物を固定する担体
としては、プラスチック成型品、スポンジ、ゲル状担体
等の各種の担体が開発されている。
On the other hand, in recent years, a method of fixing microorganisms on a floating carrier to hold the microorganisms in a reaction tank has been adopted in the field of aerobic treatment, particularly nitrification treatment. Various carriers such as plastic molded products, sponges, gel carriers and the like have been developed as carriers for immobilizing microorganisms by this method.

【0004】このうち、ゲル状担体を用いる場合、従来
においては、ゲル中に微生物を包括固定する方式が一般
的であったが、近年、包括固定ではなく、担体に自然に
微生物膜を付着させる結合固定による方式が採用され始
めている。
In the case of using a gel-like carrier, a method of entrapping and immobilizing microorganisms in a gel has been generally used. However, in recent years, instead of entrapping and immobilizing microorganisms, a microorganism film is naturally attached to the carrier. Coupling and fixing methods have begun to be adopted.

【0005】即ち、包括固定方式では、ゲル状担体に予
め微生物を包括して用いるため、反応装置の初期運転開
始時の立ち上がりが早いという利点がある反面、物理強
度に劣り、反応槽内で使用により摩耗ないし崩壊する恐
れがあり、また包括固定のための操作が煩雑であるとい
った欠点がある。
[0005] That is, in the entrapping and immobilizing method, since microorganisms are entrapped in the gel carrier in advance, there is an advantage that the reactor is quickly started at the start of the initial operation, but the physical strength is inferior and the reactor is used in the reaction tank. Therefore, there is a drawback that there is a risk of wear or collapse, and that the operation for comprehensive fixation is complicated.

【0006】従来、結合固定方式のゲル状担体として、
ポリオール化合物とイソシアネート化合物と水を反応さ
せることによって得られる水膨潤性で連通気孔を有する
ポリウレタンゲルからなるものが提案されている(特開
平9−51794号公報)。
Conventionally, as a gel carrier of the binding and fixing method,
A water-swellable polyurethane gel having continuous pores obtained by reacting a polyol compound, an isocyanate compound and water has been proposed (JP-A-9-51794).

【0007】このゲル状担体であれば、次のような利点
がある。 素材のポリウレタン自体が極めて親水性が高く、多
量の水分を内部に蓄える性質を有し、微生物に対する親
和性に優れている。 含水ゲルでありながら連続気孔の多孔構造を有する
ため、微生物は担体の気孔内にも入りやすく、培養液や
被処理水中に存在する微生物が担体の外部表面ないし気
孔表面に効率的に付着し、結合固定される。 担体表面から内部にかけて連通した気孔が存在し、
担体表面積が大きいことによっても、培養液や被処理水
中の微生物が担体に多量に付着、結合固定され、しかも
気孔部に固定された微生物は流動するときも剥がれにく
い。 従来の含水ゲルと異なり、耐剪断性が高いので、微
生物を担体の外部表面及び気孔内表面に多量かつ高密度
に固定化させた状態においてプロペラなどによる効率的
な撹拌が可能である。
[0007] The gel-like carrier has the following advantages. Polyurethane itself is extremely hydrophilic, has a property of storing a large amount of water therein, and has excellent affinity for microorganisms. Because it has a continuous pore structure even though it is a hydrogel, the microorganisms easily enter the pores of the carrier, and the microorganisms present in the culture solution or the water to be treated efficiently adhere to the outer surface or the pore surface of the carrier, The connection is fixed. There are pores communicating from the carrier surface to the inside,
Even when the surface area of the carrier is large, a large amount of microorganisms in the culture solution or the water to be treated adhere to and are fixed to the carrier, and the microorganisms fixed in the pores are less likely to peel off when flowing. Unlike conventional hydrogels, they have high shear resistance, so that efficient stirring with a propeller or the like is possible in a state where microorganisms are immobilized on the outer surface and inner surface of the pores in a large amount and at a high density.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】上記特開平9−517
94号公報記載のゲル状担体であれば、良好な微生物付
着性が得られるが、結合固定方式の微生物担体にあって
は、運転開始時の装置の立ち上げや運転負荷の向上の面
から、微生物の付着性のより一層の改善が望まれる。
SUMMARY OF THE INVENTION The above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-517 is disclosed.
In the case of the gel carrier described in No. 94, good microbial adherence can be obtained.However, in the case of the immobilized microbial carrier, from the viewpoint of starting up the apparatus at the start of operation and improving the operation load, Further improvement of the adhesion of microorganisms is desired.

【0009】本発明は上記従来の実情に鑑みてなされた
ものであって、微生物の付着性が著しく良好な脱窒細菌
用微生物担体を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional circumstances, and an object of the present invention is to provide a microorganism carrier for denitrifying bacteria having extremely good adhesion of microorganisms.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明の微生物担体は、
吸水ゲルと、この吸水ゲルに付着された無機粒子とを具
備する脱窒細菌用微生物担体であって、該無機粒子は粒
径5〜40μmであることを特徴とする。
Means for Solving the Problems The microorganism carrier of the present invention comprises:
A microorganism carrier for denitrifying bacteria comprising a water-absorbing gel and inorganic particles attached to the water-absorbing gel, wherein the inorganic particles have a particle size of 5 to 40 μm.

【0011】本発明において、吸水ゲルに付着した無機
粒子による微生物の付着性向上効果の作用機構の詳細は
明らかではないが、所定粒径の無機粒子が、ゲル表面の
凹凸を増やし、粗さを増す効果、電気化学的に付着しや
すい部位を吸水ゲル表面に形成する効果、比表面積を大
きくする効果を奏することによるものと推定される。
In the present invention, although the details of the action mechanism of the effect of improving the adhesion of microorganisms by the inorganic particles attached to the water-absorbing gel are not clear, the inorganic particles having a predetermined particle size increase the unevenness of the gel surface and reduce the roughness. This is presumed to be due to the effect of increasing the surface area, the effect of forming a site that is easily electrochemically attached to the surface of the water-absorbing gel, and the effect of increasing the specific surface area.

【0012】本発明において、無機粒子としてはゼオラ
イトが好適であり、その付着量は、絶乾時の吸水ゲルの
重量に対して3〜10重量%であることが好ましい。ま
た、吸水ゲルは、特に、長鎖のポリオール化合物及び短
鎖のポリオール化合物とイソシアネート化合物とを反応
させることにより得られる熱可塑性ポリウレタン製の吸
水ゲル(以下「熱可塑性ポリウレタンゲル」と称す場合
がある。)であることが好ましい。
In the present invention, zeolite is preferably used as the inorganic particles, and the amount of the zeolite is preferably 3 to 10% by weight based on the weight of the water-absorbing gel when completely dried. In addition, the water-absorbing gel is a water-absorbing gel made of a thermoplastic polyurethane obtained by reacting a long-chain polyol compound and a short-chain polyol compound with an isocyanate compound (hereinafter sometimes referred to as “thermoplastic polyurethane gel”). .).

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を詳細
に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail.

【0014】まず、本発明に係る吸水ゲルについて説明
する。
First, the water-absorbing gel according to the present invention will be described.

【0015】本発明に係る吸水ゲルとしては、特に、長
鎖のポリオール化合物及び短鎖のポリオール化合物とイ
ソシアネート化合物とを反応させることにより得られる
熱可塑性ポリウレタン、とりわけ、2官能長鎖ジオール
化合物、短鎖ジオール化合物及び2官能ジイソシアネー
ト化合物を反応させることにより得られる、ソフトセグ
メントとハードセグメントがウレタン結合によってラン
ダムに頭尾結合されたポリウレタン共重合体よりなるも
のが好ましい。
As the water-absorbing gel according to the present invention, a thermoplastic polyurethane obtained by reacting a long-chain polyol compound and a short-chain polyol compound with an isocyanate compound, particularly a bifunctional long-chain diol compound, A polyurethane copolymer obtained by reacting a chain diol compound and a bifunctional diisocyanate compound, in which a soft segment and a hard segment are randomly bonded head to tail by a urethane bond, is preferable.

【0016】ここで、長鎖ジオール化合物とジイソシア
ネート化合物との反応で得られるソフトセグメントは、
下記一般式で表わされる。
Here, the soft segment obtained by the reaction between the long-chain diol compound and the diisocyanate compound is:
It is represented by the following general formula.

【0017】[0017]

【化1】 Embedded image

【0018】また、短鎖ジオールとジイソシアネート化
合物との反応で得られるハードセグメントは、下記一般
式で表わされる。
The hard segment obtained by the reaction between the short-chain diol and the diisocyanate compound is represented by the following general formula.

【0019】[0019]

【化2】 Embedded image

【0020】なお、上記一般式において、Xは、長鎖
ジオール化合物の末端水酸基がイソシアネート化合物と
反応することによって生じる基の、その末端水酸基部分
を除いた部分を表わしている。このXの分子量は、得ら
れる熱可塑性ポリウレタンゲルの膨潤度に大きな影響を
及ぼすと考えられ、その分子量は1000〜1300
0、特に4000〜8000が好ましい。Xの分子量が
小さくなるとソフトセグメントの分子量が小さくなり、
その結果、得られる熱可塑性ポリウレタンゲルの膨潤度
が低くなる傾向が見られ、ゲルの比重が高くなってしま
う。また、Xの分子量が13000より大きくなると合
成時に粘度の上昇、溶融温度の上昇などの問題が起こり
好ましくない。
In the above general formula, X represents a portion of the group formed by the reaction of the terminal hydroxyl group of the long-chain diol compound with the isocyanate compound, excluding the terminal hydroxyl group portion. The molecular weight of X is considered to have a great effect on the degree of swelling of the obtained thermoplastic polyurethane gel, and the molecular weight is 1000 to 1300.
0, particularly preferably 4000 to 8000. As the molecular weight of X decreases, the molecular weight of the soft segment decreases,
As a result, the degree of swelling of the obtained thermoplastic polyurethane gel tends to decrease, and the specific gravity of the gel increases. On the other hand, if the molecular weight of X is more than 13,000, problems such as an increase in viscosity and an increase in melting temperature during synthesis are not preferred.

【0021】本発明で使用される長鎖ジオール化合物
は、1分子中に2個の末端水酸基を有する水溶性の酸化
エチレン・酸化プロピレン共重合ポリエーテル系ジオー
ル或いは、ポリエチレングリコールが好ましい。ここ
で、酸化エチレンの含有量は好ましくは70重量%以
上、より好ましくは85重量%以上である。酸化エチレ
ンの含有量が70重量%未満では、得られる熱可塑性ポ
リウレタンゲルの膨潤度が低くなる場合がある。
The long-chain diol compound used in the present invention is preferably a water-soluble ethylene oxide / propylene oxide copolymerized polyether-based diol having two terminal hydroxyl groups in one molecule or polyethylene glycol. Here, the content of ethylene oxide is preferably at least 70% by weight, more preferably at least 85% by weight. When the content of ethylene oxide is less than 70% by weight, the degree of swelling of the obtained thermoplastic polyurethane gel may be low.

【0022】また、上記一般式,において、Yは、
ジイソシアネート化合物、好ましくは分子量が100〜
1000のジイソシアネート化合物が水酸基と反応する
ことによって生じる基の、そのイソシアネート基部分が
除去された部分を表わしている。
In the above general formula, Y is
Diisocyanate compound, preferably having a molecular weight of 100 to
It represents a portion of the group formed by the reaction of 1000 diisocyanate compounds with a hydroxyl group, from which the isocyanate group portion has been removed.

【0023】本発明で使用されるジイソシアネート化合
物としては、トリレンジイソシアネート、キシリレンジ
イソシアネート、ナフチレンジイソシアネート、ジフェ
ニルメタンジイソシアネート、ビフェニレンジイソシア
ネート、ジフェニルエーテルジイソシアネート、トリジ
ンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネー
ト、イソホロンジイソシアネート等が挙げられる。
Examples of the diisocyanate compound used in the present invention include tolylene diisocyanate, xylylene diisocyanate, naphthylene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, biphenylene diisocyanate, diphenyl ether diisocyanate, tolidine diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, and isophorone diisocyanate.

【0024】上記一般式において、Zは短鎖ジオール
化合物、好ましくは分子量30〜400の低分子ジオー
ル化合物の末端水酸基がジイソシアネート化合物と反応
することによって生じる基の、その末端水酸基部分を除
いた部分を表わしている。
In the above general formula, Z is a short-chain diol compound, preferably a low molecular weight diol compound having a molecular weight of 30 to 400, which is obtained by reacting a terminal hydroxyl group with a diisocyanate compound, excluding the terminal hydroxyl group. It represents.

【0025】本発明で使用される短鎖ジオール化合物と
しては、エチレングリコール、1,2−プロピレングリ
コール、1,3−プロピレングリコール、1,3−ブタ
ンジオール、2,3−ブタンジオール、1,4−ブタン
ジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサ
ンジオール、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオ
ール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコー
ル、1,4−シクロヘキサンジメタノール、1,4−ビ
ス−(β−ヒドロキシエトキシ)ベンゼン、p−キシリ
レンジオール、フェニルジエタノールアミン、メチルジ
エタノールアミン、3,9−ビス−(2−ヒドロキシ−
1,1−ジメチルエチル)−2,4,8,10−テトラ
オキサスピロ [5,5] −ウンデカン等が挙げられる。
The short-chain diol compound used in the present invention includes ethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-propylene glycol, 1,3-butanediol, 2,3-butanediol, 1,4 -Butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 2,2-dimethyl-1,3-propanediol, diethylene glycol, dipropylene glycol, 1,4-cyclohexanedimethanol, 1,4-bis -(Β-hydroxyethoxy) benzene, p-xylylenediol, phenyldiethanolamine, methyldiethanolamine, 3,9-bis- (2-hydroxy-
(1,1-dimethylethyl) -2,4,8,10-tetraoxaspiro [5,5] -undecane.

【0026】反応における長鎖ジオール化合物と短鎖ジ
オール化合物との組成比は、各々の分子量や得られる熱
可塑性ポリウレタンゲルの所望物性などにより変化させ
ることができる。長鎖ジオール化合物の分子量にもよる
が、長鎖ジオール化合物と短鎖ジオール化合物のモル比
が5:1〜1:2の範囲であることが望ましい。長鎖ジ
オール化合物の分子量が大きい場合は、合成時に粘度が
高くなる傾向があるので、ハードセグメントを形成する
短鎖ジオール化合物のモル比は小さくした方が好まし
い。また、高い物理強度を維持しつつ、体積膨潤率を上
げる場合は、短鎖ジオール化合物のモル比を大きくする
ことが好ましい。また両者の合計水酸基数に対し、ジイ
ソシアネート化合物のイソシアネート基数(NCO/O
H)は、0.95〜1.8の範囲が望ましく、特に1.
0〜1.6であることがより望ましい。
The composition ratio of the long-chain diol compound to the short-chain diol compound in the reaction can be changed depending on the molecular weight of each compound and the desired physical properties of the obtained thermoplastic polyurethane gel. Although it depends on the molecular weight of the long-chain diol compound, the molar ratio of the long-chain diol compound to the short-chain diol compound is preferably in the range of 5: 1 to 1: 2. When the molecular weight of the long-chain diol compound is large, the viscosity tends to increase at the time of synthesis. Therefore, it is preferable to reduce the molar ratio of the short-chain diol compound forming the hard segment. When the volume swelling ratio is increased while maintaining high physical strength, it is preferable to increase the molar ratio of the short-chain diol compound. Further, the number of isocyanate groups of the diisocyanate compound (NCO / O
H) is preferably in the range of 0.95 to 1.8, particularly 1.
More preferably, it is 0 to 1.6.

【0027】本発明においては、ポリマー合成反応が十
分に完結したポリウレタン共重合体だけでなく、不完全
熱可塑性ポリウレタン、即ち、一部イソシアネート基等
の活性基の残存したポリウレタン共重合体を、成形後に
架橋を生じさせて使用することもできる。
In the present invention, not only a polyurethane copolymer in which a polymer synthesis reaction has been sufficiently completed, but also an incomplete thermoplastic polyurethane, that is, a polyurethane copolymer in which an active group such as an isocyanate group partially remains is molded. It can also be used after cross-linking.

【0028】本発明において使用される熱可塑性ポリウ
レタンゲルの合成方法としては、長鎖ジオール化合物と
ジイソシアネート化合物とを予め反応させた後、鎖伸長
剤として短鎖ジオール化合物を反応させるプレポリマー
法、反応原料をすべて一度に混合するワンショット法の
いずれも採用することができる。
The method for synthesizing the thermoplastic polyurethane gel used in the present invention includes a prepolymer method in which a long-chain diol compound and a diisocyanate compound are reacted in advance, and then a short-chain diol compound is reacted as a chain extender. Any one-shot method in which the raw materials are all mixed at once can be employed.

【0029】本発明に係る熱可塑性ポリウレタンゲル
は、溶融温度まで加熱することによって可塑化し、流動
性を示す。従って、加熱機構を有するエクストルーダー
からストランド(紐)状ないしはチューブ状に押し出
し、適当な長さに連続的に切断することにより、チップ
状に成形することができる。このチップの形状は円柱
形、円筒形、角柱形、角筒形、立方体形、円盤形、リン
グ形などとすることができる。
The thermoplastic polyurethane gel according to the present invention is plasticized by heating to a melting temperature and exhibits fluidity. Therefore, by extruding a strand (string) or a tube from an extruder having a heating mechanism, and continuously cutting the extruder into an appropriate length, it can be formed into a chip. The shape of the tip can be a cylinder, a cylinder, a prism, a prism, a cube, a disk, a ring, and the like.

【0030】本発明に係る熱可塑性ポリウレタンゲル
は、熱をかけて可塑化し、任意の形状に成形できるだけ
でなく、形や大きさのそろった担体を容易かつ効率的に
製造できるので、極めて有利である。
The thermoplastic polyurethane gel according to the present invention is extremely advantageous because it can be plasticized by heating and can be formed into an arbitrary shape, and a carrier having a uniform shape and size can be easily and efficiently produced. is there.

【0031】この熱可塑性ポリウレタンゲルは、成形時
においては水を含んでおらず、使用時に反応槽に投入し
た際に反応槽内の水を吸水して膨潤する。
This thermoplastic polyurethane gel does not contain water at the time of molding, and swells by absorbing water in the reaction tank when it is put into the reaction tank at the time of use.

【0032】本発明においては、熱可塑性ポリウレタン
ゲルは、下記式(1)で定義される水に対する体積膨潤
度が150〜4000%の範囲であることが好ましい。
In the present invention, the thermoplastic polyurethane gel preferably has a volume swelling ratio with respect to water defined by the following formula (1) in the range of 150 to 4000%.

【0033】[0033]

【数1】 (Equation 1)

【0034】なお、上記体積膨潤度を求めるには、熱可
塑性ポリウレタンゲルを100℃で乾燥し、重量減少が
なくなった点を絶乾とする。また、25℃の純水に浸漬
し、容積変化のなくなった点を完全膨潤時とする。体積
は、直方体,立方体又は円柱体の試料の各辺の長さを測
定して求める。
In order to determine the volume swelling degree, the thermoplastic polyurethane gel is dried at 100 ° C., and the point at which the weight loss is eliminated is regarded as absolute drying. Further, the sample was immersed in pure water at 25 ° C., and the point at which the volume change disappeared was defined as the time of complete swelling. The volume is determined by measuring the length of each side of a rectangular parallelepiped, cubic or cylindrical sample.

【0035】この体積膨潤度が150%未満では、吸水
性が低すぎて微生物の付着性が悪く、含水率も低すぎて
含水ゲルとは言い難い。また、4000%より大きい体
積膨潤度では吸水により強度が低下し過ぎるために実用
的ではない。
If the degree of volume swelling is less than 150%, the water absorption is too low and the adhesion of microorganisms is poor, and the water content is too low to be called a hydrogel. On the other hand, if the volume swelling degree is more than 4000%, the strength is too low due to water absorption, so that it is not practical.

【0036】一方、本発明に係る粒径5〜40μmの無
機粒子としては、ゼオライト、アンスラサイト、活性
炭、カーボン等が挙げられるが、特に、ゼオライトが好
ましい。
On the other hand, examples of the inorganic particles having a particle size of 5 to 40 μm according to the present invention include zeolite, anthracite, activated carbon, carbon and the like, and zeolite is particularly preferable.

【0037】本発明において、無機粒子の粒径が5μm
未満では、小さ過ぎて、大きさ数μm或いはそれ以下の
微生物の付着性の改善効果が得られない。また、無機粒
子の粒径が40μmを超えると形成される凹凸が大きす
ぎるためゲル粒子の流動性が損なわれる可能性があるこ
と、また、吸水ゲルの無機粒子付着量が限られるため、
比表面積を大きくする効果が、粒径が小さいものに比べ
小さくなることから、望ましくない。なお、本発明にお
いて、粒径とは累積曲線の50%粒径、すなわちメジア
ン径をさす。
In the present invention, the particle size of the inorganic particles is 5 μm
If it is less than 10 μm, the effect of improving the adhesion of microorganisms having a size of several μm or less cannot be obtained. In addition, when the particle diameter of the inorganic particles exceeds 40 μm, the formed irregularities are too large, and the fluidity of the gel particles may be impaired, and the amount of the inorganic particles attached to the water-absorbing gel is limited,
The effect of increasing the specific surface area is not desirable because it is smaller than that having a small particle size. In the present invention, the particle diameter refers to a 50% particle diameter of a cumulative curve, that is, a median diameter.

【0038】特に、無機粒子としてゼオライトを用いた
場合には、微生物の着生が良好となる上に、ゼオライト
が持つ吸着能力で負荷変動の吸収、毒性物質の吸着の効
果が期待され、極めて有利である。
In particular, when zeolite is used as the inorganic particles, it is expected that the adhesion of microorganisms will be good and that the adsorption capacity of zeolite will be effective in absorbing load fluctuations and adsorbing toxic substances. It is.

【0039】吸水ゲルに無機粒子を混合して、吸水ゲル
の表面及び/又は内部に無機粒子を付着させるには、吸
水ゲルが溶融状態にある時に無機粒子を添加するか、或
いはエクストルーダーから押し出されたストランド
(紐)状の吸水ゲルの表面に無機粉末を付着させた後、
切断するなどの方法を採用することができる。
In order to mix the inorganic particles with the water-absorbing gel and attach the inorganic particles to the surface and / or the inside of the water-absorbing gel, the inorganic particles are added when the water-absorbing gel is in a molten state or extruded from an extruder. After attaching the inorganic powder to the surface of the strand (string) shaped water-absorbing gel,
A method such as cutting can be adopted.

【0040】吸水ゲルへの無機粒子の付着量は、絶乾時
の吸水ゲルの重量に対して3〜10重量%とするのが好
ましい。この割合が3重量%未満では、無機粒子を用い
ることによる微生物の付着性の改善効果が十分でなく、
10重量%を超える多量の無機粒子を吸水ゲルに付着さ
せることは技術的に困難である。
The amount of the inorganic particles attached to the water-absorbing gel is preferably 3 to 10% by weight based on the weight of the water-absorbing gel when absolutely dried. If this ratio is less than 3% by weight, the effect of improving the adhesion of microorganisms by using inorganic particles is not sufficient,
It is technically difficult to attach a large amount of inorganic particles exceeding 10% by weight to the water-absorbing gel.

【0041】このような本発明の微生物担体は、その形
状や大きさは特に制約されないが、通常の場合、吸水し
て膨潤した状態で、直径2〜6mm,長さ2〜4mmの
円柱状となるように成型される。
Although the shape and size of the microorganism carrier of the present invention are not particularly limited, it is usually formed into a columnar shape having a diameter of 2 to 6 mm and a length of 2 to 4 mm in a state of being swollen by absorbing water. It is molded to become.

【0042】本発明の微生物担体は、窒素除去装置や生
物膜濾過装置等の各種の生物処理装置の脱窒細菌用微生
物担体として有効である。
The microorganism carrier of the present invention is effective as a microorganism carrier for denitrifying bacteria in various biological treatment devices such as a nitrogen removal device and a biofilm filtration device.

【0043】なお、本発明の微生物担体は、結合固定方
式のゲル状担体として有効に使用可能であるが、包括固
定方式にも適用可能である。
The microorganism carrier of the present invention can be effectively used as a gel carrier of a binding and fixing system, but can also be applied to an inclusive fixing system.

【0044】[0044]

【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明する。
The present invention will be described more specifically below with reference to examples and comparative examples.

【0045】実施例1、比較例1,比較例2 (微生物担体の製造)水溶性ポリアルキレンエーテルポ
リオールとして平均分子量6000のポリエチレングリ
コールを用い、この100重量部を撹拌機付き反応釜中
に投入し、窒素ガス雰囲気下、110℃で1時間予備加
熱を行いポリエチレングリコール中の水分を放出させた
後、反応釜中の温度を130℃に設定した。ポリイソシ
アネート化合物として4,4’−ジフェニルメタンジイ
ソシアネートを用い、この8.3重量部を反応釜中に添
加し、2時間撹拌してプレポリマー反応を行った。次
に、鎖延長剤として1,4−ブタンジオールを用い、プ
レポリマー反応終了後に、これを0.4重量部添加し、
1時間撹拌した。なお、予備加熱以後の一連の反応は、
130℃で行った。反応終了後、離型処理したバット上
に反応釜の内容物を流延し、100℃で4時間加熱処理
を行い、熱可塑性ポリウレタン樹脂組成物を得た。
Example 1, Comparative Examples 1 and 2 (Production of Microorganism Carrier) Polyethylene glycol having an average molecular weight of 6000 was used as a water-soluble polyalkylene ether polyol, and 100 parts by weight of this was charged into a reactor equipped with a stirrer. After preheating at 110 ° C. for 1 hour in a nitrogen gas atmosphere to release water in the polyethylene glycol, the temperature in the reaction vessel was set to 130 ° C. Using 4,4'-diphenylmethane diisocyanate as a polyisocyanate compound, 8.3 parts by weight of this was added to a reaction vessel, and stirred for 2 hours to carry out a prepolymer reaction. Next, 1,4-butanediol was used as a chain extender, and after completion of the prepolymer reaction, 0.4 part by weight of this was added.
Stir for 1 hour. In addition, a series of reactions after preheating,
Performed at 130 ° C. After the completion of the reaction, the contents of the reaction vessel were cast on a vat subjected to a mold release treatment, and heat-treated at 100 ° C. for 4 hours to obtain a thermoplastic polyurethane resin composition.

【0046】このようにして製造された熱可塑性ポリウ
レタン樹脂組成物を冷却後に細かく粉砕したものを、多
軸スクリュー混練エクストルーダーに供給し、剪断力を
加えつつ180〜230℃で加熱溶融を行い、エクスト
ルーダーのノズルから外径1.5mmの中空チューブ状
に押し出した。そして、押し出されたチューブ状のスト
ランドの冷却工程で、溶融状態にある間にストランドを
無機粒子層に通過させることにより、ストランド表面に
無機粒子を付着させ、更に冷却した後、長さ4mmに切
断して円筒状の微生物担体を製造した。なお、この無機
粒子としては、粒径9μmのゼオライト粉末を用い、そ
の付着量は、熱可塑性ポリウレタンゲルの絶乾重量に対
して5重量%であった。また、無機粒子付着前の熱可塑
性ポリウレタンゲルについて体積膨潤率を測定したとこ
ろ1600%であった。また、微生物担体、即ち、無機
粒子付着後の熱可塑性ポリウレタンゲルの比重は1.0
2であった(実施例1)。
The thermoplastic polyurethane resin composition thus produced is cooled and finely pulverized, supplied to a multi-screw kneading extruder, and heated and melted at 180 to 230 ° C. while applying a shearing force. It was extruded from an extruder nozzle into a hollow tube having an outer diameter of 1.5 mm. In the cooling step of the extruded tubular strand, the strand is passed through the inorganic particle layer while it is in a molten state, so that the inorganic particles adhere to the surface of the strand and, after further cooling, are cut into a length of 4 mm. As a result, a cylindrical microorganism carrier was produced. Note that zeolite powder having a particle size of 9 μm was used as the inorganic particles, and the attached amount was 5% by weight based on the absolute dry weight of the thermoplastic polyurethane gel. The volume swelling ratio of the thermoplastic polyurethane gel before the attachment of the inorganic particles was 1600%. Further, the specific gravity of the microorganism carrier, that is, the thermoplastic polyurethane gel after the inorganic particles are attached is 1.0.
2 (Example 1).

【0047】比較のため、無機粒子を用いなかったこと
以外は実施例1と同様にして熱可塑性ポリウレタンゲル
のみよりなる従来の微生物担体を製造した(比較例
1)。
For comparison, a conventional microbial carrier comprising only a thermoplastic polyurethane gel was produced in the same manner as in Example 1 except that no inorganic particles were used (Comparative Example 1).

【0048】また、無機粒子として粒径45μmのゼオ
ライト粉末を用いたこと以外は実施例1と同様にして微
生物担体を製造した(比較例2)。
A microbial carrier was produced in the same manner as in Example 1 except that zeolite powder having a particle size of 45 μm was used as the inorganic particles (Comparative Example 2).

【0049】(微生物付着性の評価)実施例1の微生物
担体及び比較例1,2の微生物担体について、脱窒細菌
の付着性試験を行い、微生物付着量を調べ、結果を表1
に示した。
(Evaluation of Microbial Adhesion) The microbial carriers of Example 1 and the microbial carriers of Comparative Examples 1 and 2 were subjected to an adhesion test of denitrifying bacteria, and the amount of attached microorganisms was examined.
It was shown to.

【0050】[0050]

【表1】 [Table 1]

【0051】表1より、本発明の微生物担体は、所定粒
径の無機粒子を付着させたことにより、微生物の付着性
が著しく改善され、大量の微生物を担持できることがわ
かる。
From Table 1, it can be seen that the microbial carrier of the present invention has markedly improved adhesion of microorganisms and can carry a large amount of microorganisms by having inorganic particles of a predetermined particle size adhere thereto.

【0052】(脱窒性能の評価)実施例1の微生物担体
及び比較例1,2の微生物担体をそれぞれ反応槽に50
容量%充填し、反応槽内の汚泥濃度が200mg/Lと
なるように種汚泥を植種した後、原水の通水を開始し、
脱窒性能の評価を行った。原水のNO3−N濃度は25
0mg/Lであり、反応槽滞留時間は50分とした。
(Evaluation of denitrification performance) The microorganism carrier of Example 1 and the microorganism carriers of Comparative Examples 1 and 2 were each placed in a reaction tank in an amount of 50%.
% By volume, and after inoculating seed sludge so that the sludge concentration in the reaction tank would be 200 mg / L, the flow of raw water was started.
The denitrification performance was evaluated. NO 3 -N concentration of raw water is 25
0 mg / L, and the reaction tank residence time was 50 minutes.

【0053】その結果、通水開始から1週間後の到達負
荷は、比較例1の微生物担体を充填した反応槽では0.
9kg/m3・日、比較例2の微生物担体を充填した反
応槽では2.3kg/m3・日であったのに対し、実施
例1の微生物担体を充填した反応槽では5.1kg/m
3・日で、比較例1に対して5.6倍、比較例2に対し
て2.2倍の性能を示した。
As a result, the attained load one week after the start of water passage was 0.1 mm in the reaction tank filled with the microorganism carrier of Comparative Example 1.
9 kg / m 3 · day, 2.3 kg / m 3 · day in the reaction tank filled with the microbial carrier of Comparative Example 2, whereas 5.1 kg / m 3 · day in the reaction tank filled with the microbial carrier of Example 1. m
In 3 days, the performance was 5.6 times that of Comparative Example 1 and 2.2 times that of Comparative Example 2.

【0054】[0054]

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の吸水ゲルと
無機粒子を備える脱窒細菌用微生物担体は、微生物の付
着性が良好でその保持量が多く、大量の微生物を安定に
担持することができる。
As described above in detail, the microorganism carrier for denitrifying bacteria comprising the water-absorbing gel and the inorganic particles of the present invention has good adhesion of microorganisms, has a large holding amount, and stably supports a large amount of microorganisms. be able to.

【0055】従って、本発明の微生物担体を用いた生物
処理装置であれば、運転開始時の装置の立ち上げ期間を
短縮することができ、また、処理を安定化すると共に槽
負荷を大きくできることから、処理効率の向上、装置の
小型化を図ることができる。
Therefore, the biological treatment apparatus using the microorganism carrier of the present invention can shorten the start-up period of the apparatus at the start of operation, and can stabilize the treatment and increase the tank load. In addition, the processing efficiency can be improved and the size of the apparatus can be reduced.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 吸水ゲルと、この吸水ゲルに付着された
無機粒子とを具備する、脱窒細菌用微生物担体であっ
て、 該無機粒子は粒径5〜40μmであることを特徴とする
微生物担体。
1. A microorganism carrier for denitrifying bacteria, comprising a water-absorbing gel and inorganic particles attached to the water-absorbing gel, wherein the inorganic particles have a particle size of 5 to 40 μm. Carrier.
【請求項2】 請求項1において、該無機粒子はゼオラ
イトであることを特徴とする微生物担体。
2. The microorganism carrier according to claim 1, wherein the inorganic particles are zeolites.
【請求項3】 請求項1又は2において、該無機粒子の
付着量が、絶乾時の吸水ゲルの重量に対して3〜10重
量%であることを特徴とする微生物担体。
3. The microorganism carrier according to claim 1, wherein the amount of the inorganic particles attached is 3 to 10% by weight based on the weight of the water-absorbing gel when completely dried.
【請求項4】 請求項1ないし3のいずれか1項におい
て、該吸水ゲルは、長鎖のポリオール化合物及び短鎖の
ポリオール化合物とイソシアネート化合物とを反応させ
ることにより得られる熱可塑性ポリウレタン製の吸水ゲ
ルであることを特徴とする微生物担体。
4. The water-absorbing gel according to claim 1, wherein the water-absorbing gel is made of a thermoplastic polyurethane obtained by reacting a long-chain polyol compound and a short-chain polyol compound with an isocyanate compound. A microorganism carrier, which is a gel.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2002159986A (en) * 2000-11-27 2002-06-04 Hitachi Chem Co Ltd Carrier having inorganic particle stuck on the surface firmly for carrying microbe, sewage purifying tank and method or manufacturing the carrier for carrying microbe
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KR100823151B1 (en) 2006-12-19 2008-04-21 한수테크니칼서비스(주) A multiporous polyurethane foam carrier a method for preparation of the same, and an aeration tank used for fluidized-bed biofilm reactor

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