JPS6324678B2

JPS6324678B2 -

Info

Publication number: JPS6324678B2
Application number: JP17716784A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Morimura; Makio Kishimoto; Kenji Kida
Original assignee: Hitachi Zosen Corp
Current assignee: Hitachi Zosen Corp
Priority date: 1984-08-24
Filing date: 1984-08-24
Publication date: 1988-05-21
Also published as: JPS6156087A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野この発明は、酸生成能を有する固定化微生物に
よつて有機物含有廃水を処理して有機酸を生成す
る方法に関するものである。すなわち、この発明
は、有機物含有廃水を単に処理するだけでなく、
有機酸という有用な物質を生成し、必要であれば
これを回収することのできる方法に関するもので
ある。

従来技術およびその問題点従来、有機物含有廃水の処理は、活性汚泥法な
どの好気的処理による方法や、一般的メタン発酵
法によりなされて来た。

しかし前者の場合には、曝気槽内の溶存酸素を
１〜４mg／存在せしめる必要があり、BODが
高くなるほど大きな曝気動力を必要とし、また生
成される汚泥量も0.5〜0.7ｇ（MLSS）／ｇ
（BOD）と多く、余剰汚泥の処分にも苦慮した。
他方後者の場合には、メタン生成菌の増殖速度が
遅く、また廃水の槽内滞留日数を短縮すると有機
酸が蓄積し、これが直接的にまたはPHを下げるこ
とから間接的にメタン生成菌の増殖を阻害するこ
とになるため、10日〜30日もの滞留日数が必要と
なつた。したがつてこの方法もエネルギー生産プ
ロセスとしては現実的なものではなく、その改善
が望まれていた。

またこれらの方法はいずれも廃水処理ないしメ
タン生成を主目的とするものであり、発酵によつ
て生じる有用な有機酸を積極的に生成せしめるこ
とを企図したものではなかつた。

この発明は、このような実情から上記諸問題を
ことごとく解決して、有機物含有廃水の処理によ
り有用な有機酸を積極的に生成することのできる
方法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この発明は、担体に固定化した酸生成能を有す
る微生物を倍養して増殖させ、ついで固定化微生
物を有機物含有廃水と接触させ、上記培養および
接触をPH4.0〜6.0の条件下に行なうことを特徴と
する固定化微生物による酸生成方法である。

種汚泥として下水処理場の中温消化汚泥を用い
る場合には、固定化微生物の培養および固定化微
生物と有機物含有廃水との接触を温度20〜45℃好
ましくは35〜40℃、PH4.0〜6.0好ましくは5.0〜
5.5の条件下に行なう。

また高温消化汚泥を用いる場合には、固定化微
生物の培養および固定化微生物と有機物含有廃水
との接触を温度45〜60℃好ましくは50〜55℃、PH
4.0〜6.0好ましくは5.0〜5.5の条件下に行なう。

微生物の固定化は、ゲル状担体に微生物を包み
込む公知の包括法によりつぎのように行なわれ
る。すなわちゲル基剤の水溶液に所定量の微生物
菌体を混合した後、この混合液を冷却するかある
いはゲル化剤と接触させ、生成したゲルを所要サ
イズの粒状もしくは膜状に成型する。また、ゲル
基質としてポリアクリルアミドを用いる場合に
は、所定量の微生物菌体を含む溶液にアクリルア
ミドモノマー、架橋剤、重合促進剤、重合開始剤
を加えてモノマーを重合させ、生成したゲルを上
述のように成型する。ゲル基剤としては、カラギ
ーナン、アルギン酸ソーダ、、ポリビニルアルコ
ール、ポリアクリルアミド、ポリウレタンなどが
用いられ、ゲル化剤としては塩化カリウム、塩化
カルシウム、塩化マグネシウムなどが用いられ、
架橋剤としてはＮ，N′−メチレンビスアクリル
アミドなどが用いられ、重合促進剤としてはβ−
ジメチルアミノプロピオニトリルなどが用いら
れ、重合開始剤としては過硫酸カリウムなどが用
いられる。

固定化微生物と有機物含有廃水との接触によつ
て有機酸を生成せしめる発酵は、回分発酵でも連
続発酵でもよい。また発酵槽としては機械撹拌型
発酵槽、固定床型発酵槽、流動床型発酵槽などが
用いられる。

有機物含有廃水としては、都市ごみを含む廃
水、下水汚泥、パルプなどのヘドロ、アルコール
蒸留廃液などの食品加工廃水、し尿などが用いら
れる。

発明の効果この発明の有機酸生成法によれば、酸生成能を
有する微生物を担体に固定化し、この固定化微生
物を増殖させ、ついで固定化微生物を有機物含有
廃水と接触させ、上記培養および接触をPH4.0〜
6.0の条件下に行なうので、槽内の微生物菌体濃
度を高めることにより、廃水の槽内滞留日数を大
幅に短縮することができる上に、固定化微生物の
使用により余剰汚泥を減少させることができる。
こうしてこの発明によれば、有機物含有廃水の処
理により有用な有機酸を効率よく生成することが
できる。

実施例つぎにこの発明の実施例を示し、この発明の効
果を例証する。

実施例１ (1) 固定化酸生成菌の調製グルコース35ｇ／、コーンスチープリカー
35ｇ／、リン酸水素二カリウム３ｇ／、リ
ン酸二水素カリウム２ｇ／、炭酸アンモニウ
ム５ｇ／、炭酸ナトリウム３ｇ／、塩化第
２鉄・６水塩１ｇ／よりなる合成廃水を調製
し、これを培地として用い、この培地において
下水処理場の中温消化汚泥を温度37℃でPH5.0
〜5.5で馴養し、得られた馴養汚泥100mlを濃縮
して20mlとした。この濃縮汚泥を、温度40℃に
保温した滅菌済み２％カラギーナン水溶液180
mlと混合し、混合液を1.5の0.1M塩化カルシ
ウム水溶液中に滴下した。こうして酸生成菌を
包括した直径約４mmのビーズ状ゲルを形成し
た。

ついで得られた固定化菌を上記組成の培地で
温度37℃でPH5.0〜5.5で24時間培養し、増殖を
行なつた。

(2) 有機酸の生成発酵槽として添付図面に示す実容積１の流
動床型発酵槽を用いた。同槽はジヤケツト１を
有する小径の流動部２と、これの上に連なる菌
体沈降用の大径の沈降部３とを主体とし、流動
部２には温度およびPHの制御表示装置４が設け
られ、沈降部３には発生したガスを発酵液から
分離させる円筒状のガス分離部材５が内装され
ている。そして有機物含有廃水は槽底部に供給
され、処理廃水は槽頂部からオーバーフローせ
られる。また槽頂部の廃水の一部は槽底部に循
環され、発生したガスの含量は湿式ガスメータ
６でで測定される。

上記構成の発酵槽を上記固定化酸生成菌と上
記合成廃水で満たし、温度37℃でPH5.0〜5.5で
１日回分発酵を行なつた後、合成廃水を連続供
給して、連続発酵を行なつた。そして合成廃水
の供給量を徐々に増し行つたところ、有機物負
荷を最大で350Kg／m³・dayまで上げることが
でき、滞留時間2.6時間においても、有機酸を
濃度約13ｇ／で生成することができた。

実施例２ (1) 固定化酸生成菌の調製下水処理場の中温消化汚泥をアルコール蒸留
廃液で温度37℃でPH5.0〜5.5で馴養し、得られ
た馴養汚泥100mlを濃縮して20mlとした。この
濃縮汚泥を、温度40℃に保温した滅菌済み４％
のカラギーナン水溶液18mlと混合し、混合液を
1.5の２％塩化カリウム水溶液中に滴下した。
こうして酸生成菌を包括した直径約４mmのビー
ズ状ゲルを形成した。

なお、アルコール蒸留廃液はフイリピン産廃
糖蜜280ｇ／と尿素1.4ｇ／とよりなる培地
を用いて24時間アルコール発酵（酵母サツカロ
マイセス・セレビエシエSaccharomyces
cerevisiae IF00224）を行なつた後、発酵液を
約４時間に煮沸してアルコールを飛散させるこ
とにより得られた廃液である。この廃液の
BODは33000mg／であつた。

(2) 有機酸の生成実容積２の機械撹拌型発酵槽に上記固定化
酸生成菌と上記アルコール蒸留廃液を入れて総
容積を１とし、撹拌下に温度37℃でPH5.0〜
5.5で24時間回分発酵を行なつた。ついで上記
アルコール蒸留廃液を連続供給して連続発酵を
行ない、同廃液の供給量を徐々に増して行つた
ところ、BOD容積負荷を最大で102Kg／m³・
dayまで上げることができ、有機酸を濃度約10
ｇ／で生成することができた。

実施例３ (1) 固定化酸生成菌の調製実施例１で示した合成廃水を用いて、下水処
理場の高温消化汚泥を温度51℃でPH5.0〜5.5で
馴養し、得られた馴養汚泥100mlを濃縮して20
mlとした後、この濃縮汚泥を滅菌済み生理食塩
水140ml中に懸濁した。

得られた酸生成菌懸濁液にアクリルアミドモ
ノマー15ｇとＮ，Ｎ−メチレンビスアクリルア
ミド0.8ｇを混合し、さらに５％β−ジメチル
アミノプロピオニトリル20mlと2.5％過硫酸カ
リウム20mlを添加した。ついで混合液を10cm×
10cmのバツト４枚にそれぞれ注入し、温度25℃
で15分間放置し、モノマーの重合によりポリア
クリルアミドゲルを得、このゲルを１辺約５mm
の立方体に切断した。こうして酸生成菌を固定
化した。

ついで得られた固定化菌を上記合成廃水で温
度51℃でPH5.0〜5.5で24時間培養し、増殖を行
なつた。

(2) 有機酸の生成実容積２の機械撹拌型発酵槽に上記固定化
酸生成菌と上記合成廃水を入れて、総容積を１
とし、撹拌下に温度51℃でPH5.0〜5.5で24時
間回分発酵を行なつた。ついで上記合成廃水を
連続供給して連続発酵を行ない、同廃液の供給
量を徐々に増して行つたところ、有機物負荷を
最大で180Kg／m³・dayまで上げることができ、
安定した連続運転で有機酸を濃度約９ｇ／で
生成することができた。

実施例４ (1) 固定化酸生成菌の調製下水処理場の高温消化汚泥を実施例１で説明
したアルコール蒸留廃液で温度51℃でPH5.0〜
5.5で馴養した。ついで得られた馴養汚泥100ml
を、温度50℃に保温したウレタンプレポリマー
50ｇの懸濁液に添加し、両者をよく混合してポ
リウレタンゲルを得、このゲルを一辺約５mmの
立方体に切断した。こうして酸生成菌を固定化
した。

ついで得られた固定化菌を上記組成の培地で
温度51℃でPH5.0〜5.5で24時間培養し、増殖を
行なつた。

(2) 有機酸の生成実容積１の固定床型発酵槽に上記固定化酸
生成菌を充填するとともに上記アルコール蒸留
廃液を入れ、温度51℃でPH5.0〜5.5で24時間回
分発酵を行なつた。ついで上記アルコール蒸留
廃液を連続供給して連続発酵を行ない、同廃液
の供給量を徐々に増して行つたところ、BOD
容積負荷を最大で120Kg／m³・dayまで上げる
ことができ、安定した連続運転で有機酸を濃度
約９ｇ／で生成することができた。

【図面の簡単な説明】

図面は実施例１において用いた流動床型発酵槽
の縦断面図である。２……流動部、３……沈降部、５……ガス分離
部材。

Claims

【特許請求の範囲】１担体に固定化した酸生成能を有する微生物を
培養して脱殖させ、ついで固定化微生物を有機物
含有廃水と接触させ、上記培養および接触をPH
4.0〜6.0の条件下に行なうことを特徴とする固定
化微生物による有機酸生成法。２温度20〜45℃、PH4.0〜6.0の条件下に操作を
行なう特許請求の範囲第１項記載の方法。３温度35〜40℃、PH5.0〜5.5の条件下に操作を
行なう特許請求の範囲第２項記載の方法。４温度45〜60℃、PH4.0〜6.0の条件下に操作を
行なう特許請求の範囲第１項記載の方法。５温度50〜55℃、PH5.0〜5.5の条件下に操作を
行なう特許請求の範囲第４項記載の方法。６微生物の固定化を包括法により行なう特許請
求の範囲第１〜５項のうちいずれか１項記載の方
法。