JPS6359876A - 固定化微生物の培養装置および方法 - Google Patents
固定化微生物の培養装置および方法Info
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
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- C02F3/08—Aerobic processes using moving contact bodies
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- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明はガス吹込用取付物および固定化生体触媒の保留
器系を有する排液中に懸濁させた固定化生体触媒の培養
用流動床反応器に関する。また本発明は該流動床反応器
の操作方法に関する。
器系を有する排液中に懸濁させた固定化生体触媒の培養
用流動床反応器に関する。また本発明は該流動床反応器
の操作方法に関する。
ますます、微生物または酵素は、生体触媒の活性向上を
達成するために、排液の浄化および酵素反応において特
殊の担体に結合されている。反応器として固定床および
流動床反応器が使用される。
達成するために、排液の浄化および酵素反応において特
殊の担体に結合されている。反応器として固定床および
流動床反応器が使用される。
固定床では生体触媒は不拘−々充填のためま念は不均一
な微生物生長のためしばしば部分的にしか利用されない
。プロセスはま几固定床中の濃度勾配によシネ利な影響
を受けうる（例えば−変化により）。従って多くのプロ
セスでは、流体相の充分な混合が起って担体が懸濁状態
にありまたは一時的に流動化さｎうる流動床反応器を使
用するのがより良い。
な微生物生長のためしばしば部分的にしか利用されない
。プロセスはま几固定床中の濃度勾配によシネ利な影響
を受けうる（例えば−変化により）。従って多くのプロ
セスでは、流体相の充分な混合が起って担体が懸濁状態
にありまたは一時的に流動化さｎうる流動床反応器を使
用するのがより良い。
流動化のためのエネルギーは流体相を経由して（Ｉンプ
循環により）かまたは流体−同体混合物へのガス吹込に
より導入されうる。ガスー操作流動床は好気性発酵プロ
セスに特に有用なをの反応器である。生体触媒を流動化
するために導入されるエネルギーの節減は例えばじゃま
板または案内管のような案内具の組込みにより可能とな
る。大きな装置では、ガス−操作流動床にし１ま゛しは
起るゆらぐ動きが取付物に重大な揖動を生じこれはしば
しば案内具またはそれらの固定具の破壊を生じている。
循環により）かまたは流体−同体混合物へのガス吹込に
より導入されうる。ガスー操作流動床は好気性発酵プロ
セスに特に有用なをの反応器である。生体触媒を流動化
するために導入されるエネルギーの節減は例えばじゃま
板または案内管のような案内具の組込みにより可能とな
る。大きな装置では、ガス−操作流動床にし１ま゛しは
起るゆらぐ動きが取付物に重大な揖動を生じこれはしば
しば案内具またはそれらの固定具の破壊を生じている。
連続プロセスでは、更にしばしば高価な生体触媒を反応
器中に保留するのに問題がある。Ｆ Ａによる慣例的な
保留法は多くの場合実用できない。
器中に保留するのに問題がある。Ｆ Ａによる慣例的な
保留法は多くの場合実用できない。
というのは濾過器が塞がシおよび／または低いろ液流量
しか達成されず、これは大きな濾過面積を必要とし斯し
て高コストを招くからである。
しか達成されず、これは大きな濾過面積を必要とし斯し
て高コストを招くからである。
本発明の目的は、経済面（低層投資および運転費）を勘
定に入ｎで、改善されたガス吹込にょる流動床反応器中
の固定化懸濁生体触媒の培養を改善することである。
定に入ｎで、改善されたガス吹込にょる流動床反応器中
の固定化懸濁生体触媒の培養を改善することである。
本発明によればこの目的は、ガス吹込用取付物および固
定化生体触媒のための一体化保留器系を有する流動床反
応器において、ガス吹込用取付物が流動床反応器の基部
に配置された、ガスが交互にまｆｃは輪番で適用される
ガス流出開口を有するーくつかのセグメントからなるこ
とにより達成さｎる。
定化生体触媒のための一体化保留器系を有する流動床反
応器において、ガス吹込用取付物が流動床反応器の基部
に配置された、ガスが交互にまｆｃは輪番で適用される
ガス流出開口を有するーくつかのセグメントからなるこ
とにより達成さｎる。
上向きの中心ガス流出開口をもう一つの組込まれたガス
吹込ユニットとして備えるのが有利である。
吹込ユニットとして備えるのが有利である。
閉塞を避けるために、ガス分配器のガス流出開口は水平
からβ＝３０°なＩ、−ｔＬ９０’の角度で地面に対し
傾斜している。ガス流出開口間の距離はθ０ないし７ｍ
でありそしてセグメントの開口角αは３０°ないし／ｇ
Ｏ°、好ましくは６０°ないし１２０゜である。セグメ
ントの数はツないし７．２の間で変え得、そしてそれら
の半径方向の延長はｒ ＝ Ｄ／１０ないしＤ／／′２
ｉ７）間、好１ Ｌ（ｆｌＤ１５すｌ、−、Ｌ、Ｄ１
２（Ｄ＝反応器直径）の間で変え得る。中心ガス吹込ユ
ニットの直径は反応器直径りの３％ないし７０％である
べきである。いくつかの個々のセグメントを７つのガス
吹込ユニットに結合するのが有利である。
からβ＝３０°なＩ、−ｔＬ９０’の角度で地面に対し
傾斜している。ガス流出開口間の距離はθ０ないし７ｍ
でありそしてセグメントの開口角αは３０°ないし／ｇ
Ｏ°、好ましくは６０°ないし１２０゜である。セグメ
ントの数はツないし７．２の間で変え得、そしてそれら
の半径方向の延長はｒ ＝ Ｄ／１０ないしＤ／／′２
ｉ７）間、好１ Ｌ（ｆｌＤ１５すｌ、−、Ｌ、Ｄ１
２（Ｄ＝反応器直径）の間で変え得る。中心ガス吹込ユ
ニットの直径は反応器直径りの３％ないし７０％である
べきである。いくつかの個々のセグメントを７つのガス
吹込ユニットに結合するのが有利である。
ガス吹込を単一のガス吹込セグメントを通して、または
中心ガス吹込ユニットを通して行なおうと、顕著な循環
流が生じ、有意により低いガス量（通常の表面ガス吹込
に比べておよそ７０なＩｆ＝Ｉ、９０％のみ）で固体の
流動化が生ずる。７つのセグメントでのガス吹込の場合
にガス量が、完全な懸濁が達成される程にガス速度が大
きくなるまで増大すると、意外にも固体は最初ガス吹込
点の反対側で流動化し、次にガス吹込位置に対し直角の
点で、そしてやっと最後にガス吹込点の近辺で流動化す
ることが見出された。
中心ガス吹込ユニットを通して行なおうと、顕著な循環
流が生じ、有意により低いガス量（通常の表面ガス吹込
に比べておよそ７０なＩｆ＝Ｉ、９０％のみ）で固体の
流動化が生ずる。７つのセグメントでのガス吹込の場合
にガス量が、完全な懸濁が達成される程にガス速度が大
きくなるまで増大すると、意外にも固体は最初ガス吹込
点の反対側で流動化し、次にガス吹込位置に対し直角の
点で、そしてやっと最後にガス吹込点の近辺で流動化す
ることが見出された。
このことの結果として、改善されたガス吹込の可能性が
生じ、それはセグメントにガスを円周方向に代る代る受
取らせる（巡回ガス吹込）ことにある。このプロセスで
有意によシ低いガス量（表面ガス吹込で必要なガス量の
およそゲ０％のみ）を使用することもできる。更に、単
一または全セグメントと中心ガス吹込の間のガス吹込の
交代（交互ガス吹込）および巡回と交互ガス吹込の組合
せも考えうる。
生じ、それはセグメントにガスを円周方向に代る代る受
取らせる（巡回ガス吹込）ことにある。このプロセスで
有意によシ低いガス量（表面ガス吹込で必要なガス量の
およそゲ０％のみ）を使用することもできる。更に、単
一または全セグメントと中心ガス吹込の間のガス吹込の
交代（交互ガス吹込）および巡回と交互ガス吹込の組合
せも考えうる。
巡回″！ｆｃハ交互ガス吹込に卦いて、ガス吹込は少な
くとも反応器中に流ｎの定常状態が生ずるに充分な時間
にわたシ行なわｎるべきである。しかし、７つのがヌ吹
込要素から他のそれへの切換の間の時間間隔は反応器中
の流体相の平均滞留時間に比べて小さくすべきであり、
それによって固体物質沈着が収率の減少を生じない。
くとも反応器中に流ｎの定常状態が生ずるに充分な時間
にわたシ行なわｎるべきである。しかし、７つのがヌ吹
込要素から他のそれへの切換の間の時間間隔は反応器中
の流体相の平均滞留時間に比べて小さくすべきであり、
それによって固体物質沈着が収率の減少を生じない。
生体触媒の保留は反応器外側に結合さｎた循環分離器に
より有利に達成さｎる。流体流と共に反応器を離れる触
媒粒子は循環分離器中での沈降により引止めらｎ、そし
て循環流の影響下に反応器中に流れ戻る。循環流は反応
器中および循環分離器中の変動するガス含量の結果とし
て自動的に生ずる。循環を支えるために偏向要素および
／−または篩板を循環分離器に組込むのが最良である。
より有利に達成さｎる。流体流と共に反応器を離れる触
媒粒子は循環分離器中での沈降により引止めらｎ、そし
て循環流の影響下に反応器中に流れ戻る。循環流は反応
器中および循環分離器中の変動するガス含量の結果とし
て自動的に生ずる。循環を支えるために偏向要素および
／−または篩板を循環分離器に組込むのが最良である。
循環流を発生させる他の可能性は懸濁液出口の近傍に少
量のガスを付加的に導入することにある。
量のガスを付加的に導入することにある。
循環分離器およびその流入および流出管は、閉塞を生じ
る固体が沈着できないような大きさの寸法のものでなけ
ればならない。入口と出口の間の距離りは、流入流によ
る沈降の擾乱が大幅に避けられるように少なくとも０３
ｍであるべきである。
る固体が沈着できないような大きさの寸法のものでなけ
ればならない。入口と出口の間の距離りは、流入流によ
る沈降の擾乱が大幅に避けられるように少なくとも０３
ｍであるべきである。
本発明の態様の一例を次に図面を参照して詳細に記載す
る。
る。
第１図による反応器は直径３ｍ、高さ３ｍで平坦な基部
コを有する円筒形容器／から成る。７００゜の角度αを
有する３つのセグメント３からなるガス分配器が容器基
部ユの直ぐ上に配設される。ガス分配器は２つの環状管
ｔから成υ、それらは容器壁から２３（７）の距離およ
び相互に５０ ｃｍの距離で装着される。ｖｌＦｉ下方
に傾いた直径４ｔりの孔３を有し、そしてコ３曽の距離
だけ離れてｂる。
コを有する円筒形容器／から成る。７００゜の角度αを
有する３つのセグメント３からなるガス分配器が容器基
部ユの直ぐ上に配設される。ガス分配器は２つの環状管
ｔから成υ、それらは容器壁から２３（７）の距離およ
び相互に５０ ｃｍの距離で装着される。ｖｌＦｉ下方
に傾いた直径４ｔりの孔３を有し、そしてコ３曽の距離
だけ離れてｂる。
中央に中心ガス吹込ユニット乙もある。
各ガス吹込セグメント３ま几はユニット乙に調整弁ざに
より制御することができ、そして主ガス管りに連結され
ている。弁ｇは中央調整ユニット／９により、取付物３
および６がガスを代る代る受取って巡回または交互ガス
吹込が生ずるように制御される。
より制御することができ、そして主ガス管りに連結され
ている。弁ｇは中央調整ユニット／９により、取付物３
および６がガスを代る代る受取って巡回または交互ガス
吹込が生ずるように制御される。
反応器中には、排液処理用細菌で覆われた３゜８ｍ％の
ノリウレタンフオームフレークがある。
ノリウレタンフオームフレークがある。
粒子の平均寸法は１ｌｌｌＩＩでありそして水性状態で
の密度は／ ０喧胸／ｍ”である。１００ｍ”／ｈのガ
ス量−これは約／ｌワツ）／ｍ’の比出力およびｊ ｍ
／ ｈの空管ガス速度に相当する−によシ、この生体
触媒は動き続け、粒子の凝集および従って触媒能力の低
下は避けられる。この手段によシ、問題のある工業排液
の連続的浄化を連、恍的操作により実施しうる。
の密度は／ ０喧胸／ｍ”である。１００ｍ”／ｈのガ
ス量−これは約／ｌワツ）／ｍ’の比出力およびｊ ｍ
／ ｈの空管ガス速度に相当する−によシ、この生体
触媒は動き続け、粒子の凝集および従って触媒能力の低
下は避けられる。この手段によシ、問題のある工業排液
の連続的浄化を連、恍的操作により実施しうる。
入口ヲを通って反応器に流入する排液流は、生体反応器
に連結された循環分離器１０全通して出口／／を通って
装置を去る。触媒の製造プロセスから生ずる微細粒子が
生物的浄化プロセスの始動相において排出さｎた後、担
体物質は沈降によりインターセプター（分離器）中に保
留される。イ／ターセデターは排液処理量１０ｍ”／ｈ
において僅か３００ｍの直径を有する。入口１２と出
口／３の間の循環分離器の長さは約２ｍである。
に連結された循環分離器１０全通して出口／／を通って
装置を去る。触媒の製造プロセスから生ずる微細粒子が
生物的浄化プロセスの始動相において排出さｎた後、担
体物質は沈降によりインターセプター（分離器）中に保
留される。イ／ターセデターは排液処理量１０ｍ”／ｈ
において僅か３００ｍの直径を有する。入口１２と出
口／３の間の循環分離器の長さは約２ｍである。
流動床の高さが低いために循環分離器の全高を小さく保
几なければならない場合は、第３ａないし６８図に示し
た取付物ＫＨることになる。第３息および第１１．ｌＬ
図に示したように、分離器におけるおよび出口における
流れ偏向の位置の間の距離はＩＪ−／ ｌｌまたは安定
化域／Ｓの組込にょシ増大され、斯して分離効率が改善
される。
几なければならない場合は、第３ａないし６８図に示し
た取付物ＫＨることになる。第３息および第１１．ｌＬ
図に示したように、分離器におけるおよび出口における
流れ偏向の位置の間の距離はＩＪ−／ ｌｌまたは安定
化域／Ｓの組込にょシ増大され、斯して分離効率が改善
される。
態様左ａ卦よび４ｍでは、循環分離器、ＩＱは追加的に
篩板／６が取付けられる。このような篩板１６は生体触
媒の微細粒子の保留に特に適する。
篩板／６が取付けられる。このような篩板１６は生体触
媒の微細粒子の保留に特に適する。
しかしこの問題は、粒子の寸法に、製造法に起因しまた
は反応器中での摩耗により、大きなばらつきがある場合
に生ずるだけである。
は反応器中での摩耗により、大きなばらつきがある場合
に生ずるだけである。
操作中に篩板／６が閉塞するのを防ぐために、それらは
切線方向に開口する流体ジェット／７の作用にさらさｎ
るかまたは攪拌器／７が上に配設さｎる。切線ジェット
（第、ｆｆａ図）または攪拌器７ｇ（第Ａａ図）の作用
下にスピン流が発生し、篩板１６を均一にすすぐ。
切線方向に開口する流体ジェット／７の作用にさらさｎ
るかまたは攪拌器／７が上に配設さｎる。切線ジェット
（第、ｆｆａ図）または攪拌器７ｇ（第Ａａ図）の作用
下にスピン流が発生し、篩板１６を均一にすすぐ。
第１図は循環分離器と連結された反応器の概略側面図、
第２図は第１図に示し次反応器のガス分配器の水準での
Ａ−Ａ線断面図、そして第３急ないしＡｈ図は循環分離
器中の種々の取付物を示す説明図である。 ／・・・円筒形容器、３・・・ガス分配器のセグメント
、乙・・・中心ガス吹込ユニット、ｇ・−・調整弁、１
０・・・循環分離器。
第２図は第１図に示し次反応器のガス分配器の水準での
Ａ−Ａ線断面図、そして第３急ないしＡｈ図は循環分離
器中の種々の取付物を示す説明図である。 ／・・・円筒形容器、３・・・ガス分配器のセグメント
、乙・・・中心ガス吹込ユニット、ｇ・−・調整弁、１
０・・・循環分離器。
Claims (9)
- （１）ガス吹込のための取付物および固定化生体触媒の
保留系を有する、排液中に懸濁された固定化生体触媒を
培養するための流動床反応器において、ガス吹込のため
の取付物が流動床反応器の基部に配設されたガス流出開
口（５）を有するいくつかのセグメント（３）から成り
、ガスを交互にまたは輪番に通すことを特徴とする前記
流動床反応器。 - （２）上向きの中心ガス出口（６）をガス吹込のための
もう１つの取付物として配設することを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の流動床反応器。 - （３）固定化生体触媒の保留系が循環分離器（１０）と
して発現されることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の流動床反応器。 - （４）循環分離器（１０）が反応器の外側に配設される
ことを特徴とする特許請求の範囲第１、２または３項記
載の流動床反応器。 - （５）偏向要素（１４）、（１５）および／または篩板
（１６）が循環分離器中に組込まれることを特徴とする
特許請求の範囲第１−４項のいずれか記載の流動床反応
器。 - （６）循環流を支えるために出口（１２）の近傍にガス
入口を配置することを特徴とする特許請求の範囲第１−
５項のいずれか記載の流動床反応器。 - （７）特許請求の範囲第１−６項のいずれか記載の流動
床反応器の操作方法において、反応器中の循環ガス吹込
がセグメント形取付物（３）のガス流入開口（５）の順
次開放によつて達成されることを特徴とする前記操作方
法。 - （８）特許請求の範囲第１−６項のいずれか記載の流動
床反応器の操作方法において、中心ガス流出開口（６）
を通してのガス吹込からセグメント形取付物（３）を通
してのガス吹込への、またはその逆の切換えがあること
を特徴とする前記操作方法。 - （９）循環分離器（１０）中で懸濁液の切線方向導入（
１７）によりスピン流が発生することを特徴とする特許
請求の範囲第７または８項記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
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| Publication Number | Publication Date |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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