JPH0295496A - 微生物、酵素と磁性体との固定化物による水処理方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、微生物、酵素と磁性体との固定化物による水
処理方法、さらに詳しくは、主として下水、廃水中に含
まれる易分解性の有機物の他、難分解性物質、毒性物質
、窒素、リン等の分解、除去をも行いうる微生物、酵素
と磁性体との固定化物による水処理方法に関するもので
ある。

（従来の技術及び発明が解決しようとする課題）従来、
比較的多量の有機性廃水を処理する方法としては、一般
に活性汚泥法か用いられている。

しかしながら、この方法においては、環境中に排出され
ると化学的酸素要求ｉ　（Ｃｏｏ）の原因となる難分解
性物質や含塩素有機物のような有機毒性物質、さらには
アンモニア性窒素をも同時に或いは個別的に処理する場
合には、これらを分解。

除去する微生物の増殖速度が遅いために、その微生物の
培養に長期間を要し、高濃度に集積培養することには困
難が伴っていた。

又、活性汚泥法においては余剰の活性汚泥の引き抜きか
通常行われるか、この際、増殖濃度が遅く貴重な微生物
のみを余剰汚泥から回収し、再利用することは不可能で
あり、これがまた微生物の高濃度化による処理の効率化
を妨げ、流入水中の汚濁物質の負荷変動にも対応しにく
い原因ともなっている。

さらに、活性汚泥法では流入水中の汚濁物質と微生物と
が直接に接触するために、種々の物質により微生物が阻
害作用を受は易く、槽内の水素イオン濃度等の環境条件
にも直接的に影響され、安定且つ効率的な処理が十分行
えないという問題点があった。

そこで、このような活性汚泥法の問題点を解消するため
に、難分解性物質の除去を対象として、微生物の固定化
による方法も採用されている。

すなわちこの方法は、微生物を有機高分子で包埋するか
、不溶性の担体と微生物を結合して微生物を固定化し、
その固定化物を反応槽内に充填することにより特定の微
生物を反応槽内に高濃度に集積して回収処理するもので
ある。

しかしながら、この方法によれば、固定化物の大きさ、
厚さか画のオーダー以上であるために、酸素の固定化物
内への拡散が除去反応を律速したり、固定化物の表面の
みに活性を有する微生物か存在する傾向が強いという問
題点かあった。

この問題点を解決するためには、固定化物の大きさをよ
り小さくすることが考えられるが、特に活性汚泥のよう
な他機生物との混合系からこの固定化物のみを分離する
ことは非常に困難であり、特に増殖速度が遅いが故に貴
重な微生物を含むこの固定化物を回収、再利用すること
は実用上不可能となっていた。

本発明は、上述のような問題点をすべて解決するために
なされたもので、上記微生物等による固定化物の回収を
非常に容易に且つ効率良く行わしめ、特に、活性汚泥等
の他の微生物との混合系においても高収率で固定化物を
回収せしめ、ひいては下水、廃水中等の水中の汚濁物質
を高回収率で除去せしめることを課題とするものである
。

（課題を解決するための手段） 本発明は、このような課題を解決するためになされたも
ので、その課題解決のための手段は、水質汚濁物質を分
解しうる微生物又は酵素と、磁性体とを、高分子物質に
より固定化し、次に、その固定化物を必要に応じて水中
に浮遊する程度の大きさに成形した後、好気又は嫌気条
件下にある反応槽内において水と接触させて水質汚濁物
質を分解し、その後、反応槽から処理水とともに流出す
る前記固定化物を、磁気分離装置により分離した後、前
記反応槽に返送して連続的に水処理を行うことにある。

又、他の手段は、含塩素化合物等の有機毒性物質や難分
解性物質を分解しうる微生物若しくは酵素、或いはアン
モニア性窒素の硝化やリン除去のように集積培養が必要
な微生物若しくは酵素と、磁性体とを、高分子物質によ
り固定化し、次に、その固定化物を必要に応じて水中に
浮遊する程度の大きさに成形した後、活性汚泥槽に投入
し、その後、活性汚泥槽から処理水とともに流出する前
記固定化物を、磁気分離装置により分離した後、前記活
性汚泥槽に返送し、且つ沈澱分離後の必要な活性汚泥を
前記活性汚泥槽に返送して連続的に水処理を行うことに
ある。

（作用） 本発明は、上述のように微生物又は酵素とともに磁性体
を同時に固定化した固定化物を用いる方法なるため、そ
の磁性体を保持する固定化物は、大きさ、形状を問わず
上記磁気分離装置によって容易に分離されることとなり
、従って、たとえ固定化物を水中に浮遊する程度に小さ
く成形しても、固定化物の回収、再利用か非常に容易に
行えるのである。

（実施例） 以下、本発明の実施例について説明する。

実施例１ 先ず、微生物をたとえばマグネタイト（Ｆｅ：＋０４）
等の強磁性体と付着、結合して固定化した磁性生成物（
強磁性体ハイブリット固定化細菌（以下、隼に強磁性体
ハイブリットという））を製造する操作について説明す
る。

先ず、湿汚泥（細菌）の５９を、生理食塩水２０ｍ１に
懸濁し、これに１９のマグネタイトを添加し、混合する
。

この湿汚泥としては、グルコースを含有する人工下水で
培養した一般の活性汚泥を用いる。

次に、その懸濁液に７クリル７ミドモノマーの３、７５
９を添加、混合した後、架橋剤としてのＮ。

Ｎ′−メチレンビスアクリル７ミド０．２９を混合する
。

その後、重合促進剤としての５％のβ−ジメチル７ミノ
プロビオニトリル２．５ｍｌを添加し、さらに重合開始
剤としての２．５％のベルオキソニ硫酸カリウムの２．
５ｍｌを添加する。

そして、これを約３７度で約３０分間静置すると、ゲル
状の固定化細菌が生成されることとなる。その後、その
ゲル状物を生理食塩水で洗浄した後、粉砕して１４９μ
ｍ以上のもののみ篩分けし、磁気分離することによって
所望の強磁性体ハイブリットが得られるのである。

このようにして調製された強磁性体ハイブリットの性状
を次長１に示す。

この強磁性体ハイブリットのみかけ比重は、活性汚泥よ
りも大きく、静置するとやや沈降しやすいものの、曝気
のみで反応槽内を十分に浮遊させることが可能である。

表１中の磁化は、マグネタイトの磁化（８５，３ｅｍｕ
／ｑ）と添加量から計算により求めた。この強磁性体ハ
イブリットの磁化の値は、添加するマグネタイトの量の
増減により制御か可能である。

表１ みかけ比重　　　　’　１　、　１７　（９／ｃｎｉ）
水分含有率　　　　’８３．８％ 羊位体積当りの マグネタイトＪｔ　　　ｉ　３５　、　３　（ｍｇ／Ｃ
ｎｔ）゛＝−−−−−−−−−−−−−−−−−−一−
゛−−−−−−用推定磁化（ａｔ　１．ＯＴ）　ｉ　１
５．　９　（ｅｍｕ／ｄｒｙ−９）次に、上記のように
して調製された強磁性体ハイブリットを、反応槽内にそ
れぞれ水とともに入れ、十分に曝気して浮遊させた。

その後、１日１回グルコースを添加し、添加直後及び１
日後のグルコース濃度とＣ００ｃ、を測定する操作を約
２週間繰り返した。

その結果を別紙第１図に示す（Ｒｕｎｌ）。

比較例 一方、マグネタイトを添加せず、活性汚泥のみを固定化
した固定化物を用いて、上記実施例１と同様にしてグル
コース濃度とＣ００ｃ、とを測定した。その結果を第２
図に示す（Ｒｕｎ２）。

これら第１図及び第２図から明らかなように、処理水中
のグルコース濃度とＣ０ＤＣｒ濃度はほぼ同様な傾向を
示しており、マグネタイｌ加による影響は認められなか
った。また、固定化直後からグルコースはよく除去され
、固定化による大きな弊害は認められなかった。

一方、液中のＣ００ｃ、は経過日数とともに高くなって
いる。これは、槽内水の交喚を行わない過酷な条件下で
の実験であったこともあり、代謝産物とともに固定化剤
の一部の溶出に由来するＣＯＤ　ｃｒが槽内に蓄積され
たことが原因と考えられる。

実施例２ 本実施例では、微生物として上記実施例のグルコース含
有の人工下水で培養した活性汚泥に代えて、フェノール
含有廃水の処理汚泥を種汚泥として培養したフェノール
分解菌を用いる。

このフェノール分解菌を上記実施例１と同様にマグネタ
イトに固定化して得られた強磁性体ハイブリットを、上
記実施例１と同様の操作により反応槽に入れ曝気して浮
遊させた。

次に、フェノールを添加して回分方式でさらに約２０日
間馴養後、次のような一連の回分実験を行った。

すなわち、先ず、強磁性体ハイブリットを入れた反応槽
に所定濃度（８０ｍｇ／　ｌ程度）になるようにフェノ
ールを；悉加しそのフェノール濃度の経時変化を調べた
（Ｒｕ　ｎ　３）。

次に、上記の反応槽にさらにフェノールで馴養していな
い活性汚泥を投入して同様に回分実験を行い、こうした
混合系における強磁性体ハイプリントによるフェノール
除去性能について調べた（Ｒｕｎ４）。

この実験終了後、上記の混合系から磁石により強磁性体
ハイブリットを分離し、それによるフェノール除去性能
（Ｒｕｎ５）と残留活性汚泥のフェノール除去性（Ｒｕ
　ｎ　６）を同様に回分実験により調べた。

各ＲｕｎのＤＯ濃度は４．５ｍｇ／１以上であった。

また、固定化物中の微生物（細菌）量は含有されている
Ｔ−Ｐ量の測定により求め、７００　ｍｇ／１前後であ
った。尚、槽内のｐＨはすべて７〜７．４に調整した。

上記Ｒｕｎ３〜６の結果は第３図に示す。

強磁性体ハイブリットが存在するＲｕｎ３〜５について
は単位微生物量目たりのフェノール量で表示しており、
フェノールで馴養された活性汚泥による処理でみられる
ように、フェノールはほぼ０次反応に従って除去されて
いる。Ｒｕｎ３〜５の除去速度係数を次長２に示す。

Ｒｕｎ３　（強磁性体ハイブリットのみ）とＲｕｎ４（
強磁性体ハイブリットと活性汚泥の混合系）のそれらが
同じ値であることから、この強磁性体ハイブリットは、
活性汚泥との混合系においても特に影響を受けることな
く、単独のときと同様にフェノールを除去し得た。

又、Ｒｕｎ５の除去速度係数はＲｕｎ４のそれに近い値
となり、Ｒｕｎ６　（分離後の活性汚泥）ではほとんど
フェノールを除去できなかったことから、強磁性体ハイ
ブリットは磁気分離によって大部分か回収され、フェノ
ールの漏出もほとんどみられないこと、さらに回収され
た強磁性体ハイブリットは再利用か可能であることか明
らかとなった。

表２ ＝−’　　−”　”　”−”−’−Ｔ Ｒｕｎ３，１．　３６Ｘ１０　−３　（ｍｉｎ−’　　
）↑−□−胛や□□□□□□□□−□□□□−−−トφ
□□呻−一→←□轡□□□□□４Ｒｕｎ４　！　　１．
　３３Ｘ　１　０　−３　（ｍｉｎ−’　　）−°−−
−−　　　　　−〜　−−ｌ Ｒｕｎ５　：　１．　′２０Ｘ１０　−’　（ｍｉｎ−
’ン尚、別の実験において、表１に示す性状を有する強
磁性体ハイブリットは、上記のような混合系から市販磁
石により９９．３％以上の高率で分離しうろことを確認
している。

一連の実験終了後、さらに約１か月間半回分式で上記強
磁性体ハイブリットによるフェノールの処理を続け、そ
の時点で磁気分離し得た上記強磁性体ハイフリットを用
いて、Ｒｕｎ３　（強磁性体ハイブリットのみ）と同様
にフェノールの除去回分実験を行ったところ、２．２８
ＸＩＯ−３（ｍｉｎ−’　）の除去速度係数か得られた
。Ｒｕｎ３のそれより大きい値となった理由としては、
フェノール分解菌の馴養か道んだことが考えられるか、
いずれにしても、上記強磁性体ハイブリットは少なくと
も２ケ月近く活性を保持し得た。

尚、上記実施例では、強磁性体としてマグネタイトを使
用したが、強磁性体の種類は決してこれに限定されるも
のではない。又、磁性体としては上記実施例のような強
磁性体に限らず、常磁性体等の弱磁性体を使用すること
も可能である。弱磁性体を使用する場合には、その磁力
に応じて磁気分離装置の磁力を強くする必要がある。

又、微生物の種類も上記実施例１のグルコース含有下水
で培養した活性汚泥や実施例２のフェノール分解菌に限
らず、要は、水処理に使用可能なもの、或いは水処理に
使用可能であるとともに、含塩素化合物等の有機毒性物
質や難分解性物質、或いは窒素、リン等を分解しうる微
生物であればよい。

さらに、このような微生物に代えて、これらの微生物由
来の酵素を使用することも可能である。

さらに、磁性体と微生物、酵素とを固定化する固定化剤
や固定化の方法についても上記実施例に限定されるもの
ではなく、要はこれらか離散することなく、固定化され
た状態を維持するような固定化剤や固定化方法か用いら
れればよい。

さらに、上記実施例では下水、廃水処理に適用する場合
について説明したか、本発明の用途はこれに限らず、広
く水処理全般に使用することか可能である。

（発明の効果） 叙上のように、本発明は、水処理に用いうる微生物又は
酵素と、磁性体とを固定化し、その固定化物を必要に応
じて水中に浮遊する程度の大きさこ成形した後、好気又
は嫌気条件下にある反応槽内において水と接触させて水
質汚濁の原因となる物質を分解し、その後、反応槽から
上記固定化物を磁気分離装置により分離した後、前記反
応槽に返送して連続的に水処理を行う方法なるため、微
生物の固定化によって汚濁物質の除去２回収か良好とな
るばかりでなく、上記磁気分離装置によって磁性体とと
もに固定化された微生物、酵素が確実に分離され、従っ
て、固定化物の大きさや形状を問わず固定化物の回収、
再利用が確実に行えるために、汚濁物質の回収率か単に
固定化微生物のみを利用した従来の方法に比べて著しく
向上するという顕著な効果を有するに至った。

さらに、含塩素化合物等の有機毒性物質や難分解性物質
をも分解しうる微生物、酵素、或いはアンモニア性窒素
の硝化やリン除去のように集積培養か必要な微生物、酵
素と、磁性体とを固定化した固定化物を用いて活性汚泥
との混合系を使用する場合には、従来の活性汚泥法に新
たな処理能力を付与することとなり、又、必要な細菌の
高濃度化が可能になり、−層有用な水処理方法を提供で
きるという効果かある。

【図面の簡単な説明】

第１図は活性汚泥の強磁性体ハイフリットのグルコース
、Ｃ００ｅ、濃度の経口変化を示すグラフ。 第２図はマグネタイトを添加しない活性汚泥のみのグル
コース、Ｃ０Ｄｃ、Ｊ度の経口変化を示すグラフ。 第３図は第２実施例のフェノール濃度の経時変化を示す
グラフ。 第　１　因 りｌＬ−’：Ｊ　Ｊ　、ＣＯＤ、、　ＳＬ＆のＰｂｅ’
を化（’ｌ＜、、り出願人　エルツルプロダクツ株式会
社 代理人　　　　弁理士　　藤本昇 起往喰Ｌ（Ｆ３’） 第 図 グルコース、Ｑ’Ｄｇ３Ｌ皮の系）、θ受化し乙）ｇ％
＞”縣 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、水質汚濁物質を分解しうる微生物又は酵素と、磁性
   体とを、高分子物質により固定化し、次に、その固定化
   物を必要に応じて水中に浮遊する程度の大きさに成形し
   た後、好気又は嫌気条件下にある反応槽内において水と
   接触させて水質汚濁物質を分解し、その後、反応槽から
   処理水とともに流出する前記固定化物を、磁気分離装置
   により分離した後、前記反応槽に返送して連続的に水処
   理を行うことを特徴とする微生物、酵素と磁性体との固
   定化物による水処理方法。 ２、含塩素化合物等の有機毒性物質や難分解性物質を分
   解しうる微生物若しくは酵素、或いはアンモニア性窒素
   の硝化やリン除去のように集積培養が必要な微生物若し
   くは酵素と、磁性体とを、高分子物質により固定化し、
   次に、その固定化物を必要に応じて水中に浮遊する程度
   の大きさに成形した後、活性汚泥槽に投入し、その後、
   活性汚泥槽から処理水とともに流出する前記固定化物を
   、磁気分離装置により分離した後、前記活性汚泥槽に返
   送し、且つ沈澱分離後の必要な活性汚泥を前記活性汚泥
   槽に返送して連続的に水処理を行うことを特徴とする微
   生物、酵素と磁性体との固定化物による水処理方法。