JPH0363355B2 - - Google Patents

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JPH0363355B2
JPH0363355B2 JP5628385A JP5628385A JPH0363355B2 JP H0363355 B2 JPH0363355 B2 JP H0363355B2 JP 5628385 A JP5628385 A JP 5628385A JP 5628385 A JP5628385 A JP 5628385A JP H0363355 B2 JPH0363355 B2 JP H0363355B2
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JP
Japan
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carrier body
pore volume
microorganisms
diameter
micropores
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JP5628385A
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Aibashideisu Arekisandaa
Uandorei Kurisuteian
Kiifueru Uerunaa
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Schott AG
Forschungszentrum Juelich GmbH
Original Assignee
Kernforschungsanlage Juelich GmbH
Schott Glaswerke AG
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Publication date
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Publication of JPH0363355B2 publication Critical patent/JPH0363355B2/ja
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    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N11/00—Carrier-bound or immobilised enzymes; Carrier-bound or immobilised microbial cells; Preparation thereof
    • C12N11/14—Enzymes or microbial cells immobilised on or in an inorganic carrier
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/02—Aerobic processes
    • C02F3/10—Packings; Fillings; Grids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00—Microorganisms; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
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  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、微生物類および動物細胞類の固定方
法、特に、嫌気性工程における多孔質無機キヤリ
ア体に対する固定方法に関するものであり、また
微生物類の成長を与えるキヤリア体および固定に
適するキヤリア体に関するものである。
（従来技術） 固形物への微生物類および細胞物質の固定は、
そのような物質を所望の個所で大量に与える方法
の一つであり、特に、生物工学的方法において重
要である。
好気性および嫌気性の生物工学的方法において
は、いずれも高い容積時間生産性（単位容積、時
間あたりの物質転換）を与える。この要求は産生
物及び触媒の役割を同時に行なう活性細胞の濃度
が高くなればなるほど、それどけ速かに満足させ
ることができる。
細胞の高濃度化は、本質的にはその細胞の成長
が紡げられる好気性の系においては簡単に達成さ
れる。嫌気性の系においては、それと反対に細胞
の成長が最初から限定されるので、相対的にバイ
オマス濃度の低いものが得られる。しかしながら
最近になつて、エネルギー平衡が好適であるため
に、特に注目を集めたのは嫌気性の系である（一
方でバイオガス（biogas）を形成し、他方では好
気性系において必要な酸素供給のためのエネルギ
ーを必要としない）。そのような系およびエネル
ギーをほとんど必要としない装置を使用して、安
価な物質から不相応な価値ある製品がしばしば産
生されることが観察された。この特殊な実施例に
は、有機微量含有物の95％までをバイオガスに転
換し、同時に３〜４％のバイオマスのみを産生す
る高濃度排水の嫌気性処理があげられる。嫌気性
の系において微生物類の低成長は、特にこの場合
に、例えば好気性の系の場合に分離の問題の解決
時に興味があるバイオマスの保持（hold back）
および濃縮を必要とする。
この理由のために、固体キヤリアに微生物類を
固定することは長い間行なわれ研究されてきた。
これに関連して、砂、溶岩石、セラミツクス活性
炭、無煙炭、ガラス等の環境からの安価で簡単に
使用できるキヤリア物質が多少なりとも微生物類
の固定を完成させる目的で研究された。
最近、特に有機キヤリア物質に興味が引きつけ
られた。アイ・カルベ等（I.Karube et al.）は
〔バイオテクノロジー、バイオエンジ．
（Biotechnol.Bioeng.）第22巻（1980）第847−
857頁〕、ポリアクリルアミドゲル、寒天ゲルおよ
びコラーゲン膜上のメタン産生バクテリアの固定
の研究について記載し、その中で寒天ゲルのみが
好ましいことを記載している。しかしながら、同
時に寒天ゲルによる養分およびメタンの低拡散能
が注目された。
ピー・シエラー等（P.Scherer et al.）は、
Ca2+架橋アルギン酸塩鋼状組織上の直径1.2〜3.7
mmの球体のメタノサルシナ属バーケリー
（Methanosarcina barkeri）の固定について報告
している〔バイオテクノロジー、バイオエンジ
（Biotechnol.Bioeng.）第23巻（1981）、第1057〜
1058頁〕。その報告では、アルギン酸塩球体への
物質移動が遅れると主張するｇピー．エス．ジエ
イ．チーサム等（P.S.J.Cheetham et al.）の報
告に較べて球体の直径に従属する微生物類の活性
上の相違を見い出すことはできなかつた。
1982年９月ベルリンで開催された第５回微生物
類に関する技術討論回（5th Symp.Techn.
Mikrobiol）において、ビイー．クレスドルフ等
（B.Kressdorf et al.）はCaアルギン酸塩ゲルに
よる酵母およひバクテリアの固定について報告し
た。各種の異なるタイプのキヤリアの比較研究も
記載されている。高固形分および直径１mm以下の
バイオマスを与える架橋アルギン酸塩微小球体が
特に有効であると報告された。
同様に比較研究はピー．ヒユイスマン等（P.
Huysman et al.）により実施された〔バイオテ
ク．レターズ（Biotechn.Letters）第５巻第９号
に（1986）第634〜648頁）。彼等の研究したキヤ
リア物質としては、非多孔質物質の例として、海
泡石（sepiolite）、ゼオライト、アルゲツクス
（Argex）（表面細孔径0.1〜7.5μｍの火山灰土）
およびガラス球の約５mmの径の粒子であり、多孔
質物質の例としては、細孔容積が約50％であり、
細孔径がμｍからcmへ変化する天然スポンジ、細
孔容積が約30％であり細孔径がμｍからmmへ変化
する非架橋ポリウレタンフオームおよび細孔容積
が約97％であり、(a)2.21mm(b)430μｍおよび(c)270μ
ｍの均一細孔直径である各種架橋ポリウレタンフ
オームの粒子である。
最後に、ベントナイトで被覆された均一の細孔
径430μｍのポリウレタンフオームについても同
時に研究した。
非多孔質物質であり、結晶図学検査上、長さ
2μｍの針状結晶の微細な束を示す海泡石のみが
コロニーの有効な構成を可能とすることを立証し
た。針の束はバクテリアの大きさに対応する大き
な割れ目を示した。
しかしながら、多孔質物質は、大細孔容積およ
び細孔径が第一の因子であることを見い出すこと
が特に好ましいことを証明した。特に、ベントナ
イト被覆のない、細孔径430μｍおよび細孔容積
97％の物質が好結果を生み出した。この架橋ポリ
ウレタンフオーム物質を使用し、２週間以内に反
応器１および１日あたり約25のバイオガス
（65％メタン）を生産した。
最後に、西独特許公開第2839580号明細書には、
多数の多孔質キヤリア物質、特にガラス、は少な
くともその細孔の70％あるいはそれ以上が微生物
類の最も小さい寸法と同寸法であるが、４〜５倍
の最も大きい寸法より小さい微生物類の固定に関
して示されている（酵母細胞あるいはバクテリア
において）。非多孔質のホウケイ酸塩ガラスおよ
び直径20μｍ以上の細孔を有するガラスフイツト
はいづれも20μｍ以下の細孔を有する物質より相
当劣つたものであることが立証された。
（発明が解決しようとする問題点） 数多くのキヤリア物質の異なる研究および有効
なるキヤリア体の開発研究にもかかわらず、微生
物類の固定に関する問題は、密度、耐久性、安定
性、長時間の寿命、湿潤性およびそのような概念
が各状態において問題であり、固定生物体の有効
な特に高レベルにおける一般的な目標がいまだに
達成されていないために、すべてにおいて完全に
満足するように解決されてはいない。
従つて、本発明の目的は微生物類および動物細
胞類の固定を達成して、高濃度のバイオマスおよ
びそれとも高レベルのバイオ活性を得ることであ
る。
（問題点を解決するための手段） 本発明の目的は、キヤリア体としてそのキヤリ
ア体の内部から外部へ自由に液体および気体が流
出する直径20〜500μｍの通過自由なマクロポア
細孔容積がが20％〜80％、そのマクロポア壁に形
成された微生物類あるいは動物細胞類の大きさと
同寸法の大きさのミクロポア細孔容積が15％〜５
％であり、その細孔容積の合計が35％〜85％であ
る二重構造の多孔質焼結体を使用することを特徴
とする微生物類または動物細胞類を多孔質無機キ
ヤリア体に固定する方法により達成される。
さらに、嫌気性工程において多孔質無機キヤリ
ア体を使用する方法により達成される。
本発明で用いるキヤリア体としてはケイ酸塩キ
ヤリア体であり、無機キヤリア体としては、焼結
ガラスである。
本発明で用いるキヤリア体は、ミクロポア径が
１〜10μｍであることが好ましい。さらには合計
細孔容積が50％〜70％、好ましくは55〜65％であ
り10μｍ以下のミクロポアの細孔容積が10〜５％
である。さらにその形状はラシヒリングの形状で
あることを特徴とする。さらに生物学的、本質的
に少量の成分を含有することを特徴とするキヤリ
ア体である。
さらに、本発明の目的は、焼結可能な微粒子物
質と焼結温度より高温で溶融し焼結体から分離可
能な粗粒子物質との粉体混合物を焼結し、そして
冷却し、溶解成分を分離することにより得られる
ことを特徴とするキヤリア体の内部から外部へ自
由に液体および気体が流出する直径20〜500μｍ
の通過自由なマクロポア細孔容積が20％〜80％、
そのマクロポア壁に形成された微生物類あるいは
動物細胞類の大きさと同寸法の大きさのミクロポ
ア細孔容積が15％〜５％であつて細孔容積の合計
が35％〜85％である二重構造を有する微生物類ま
たは動物細胞類の固定のためのキヤリア体の製造
方法により達成される。
本発明で用いるキヤリア体は、マクロポアとし
て20〜500μｍであり、そのマクロポアは焼結体
から分離されうる20〜600μｍの原料粒子を使用
することにより形成されることを特徴とする。こ
のミクロポアは１〜10μｍであり、そのミクロポ
アは40μｍ以下、好ましくは20μｍ以下の焼結可
能な原料粒子により形成される。
本発明で用いる焼結体は焼結体から分離できる
物質の塩を使用する。
本発明の方法は固定床連続流通反応器において
使用されることを特徴とする。さらに、流動床反
応器において使用される。さらに嫌気性工程にお
いて使用されることを特徴とする。
本発明の方法は製紙およびセルロース産業の排
水浄化に使用されることを特徴とする。でんぷん
含有排水および醸造所からの排水も減成されるこ
とができる。各種物質の生物技術的生産方法にお
いても使用される必須な栄養および薬理学上の物
質の生物工学的方法においても使用される。発酵
生産物の製造に使用することを特徴とする。
さらに、キヤリア体の内部から外部へ自由に液
体および気体が流出する直径20〜500μｍの通過
自由なマクロポア細孔容積が20％〜80％、そのマ
クロポア壁に形成された微生物類あるいは動物細
胞類の大きさと同寸法の大きさのミクロポア細孔
容積が15％〜５％であつて細孔容積の合計が35％
〜85％である二重構造を有する多孔質キヤリア体
であることを特徴とする微生物類あるいは動物細
胞類の成長を与えるキヤリア体によりこの目的は
達成される。
驚くべきことに、上記多孔質焼結体の使用によ
り、バイオ工程（bioprocess）の有効性がかなり
増加することが判つた。これに関する決定的な要
因はキヤリア物質の特殊な構造である。マクロポ
アを通過できるために、内部には自由にまわりの
液体を受け入れられ、減成すべき物質の内部への
流れおよび物質代謝の生産物の外部への流れは妨
げられない。ここで、焼結物質の細孔壁の微細細
孔−割れ目−の分布は、生物体あるいは微生物類
の固定に好ましい。
目的は可能な限り物質の高細孔容積化とともに
十分な機械的強度を得ることである。このため
に、85％以上の細孔容積を有するキヤリアはもは
や有効ではない。同様に、35％以下の細孔容積に
関してはほとんど興味がない、好ましいのは細孔
容積が40％以上、特に50〜70％、さらに好ましく
は55〜65％の間の物質である。
マクロポアの直径は個々の適用の状態に合わせ
て選択することができ、通常は500μｍを越えな
いであろう。20〜250μｍの範囲、特に50〜150μ
ｍの範囲のマクロポアは特に好ましい。一般にミ
クロポアの直径は約１〜10μｍが好ましい。全細
孔容積に対するミクロポアの割合は通常、ミクロ
ポアとマクロポアとの寸法比率および全細孔容積
に依存するが、５〜15％の間である。機械的理由
により高細孔容積はミクロポアの割合の低下のみ
を許す。
キヤリア体物質は十分に焼結性であれば均一な
必要はない。ガラス、セラミツクス、セラミツク
スガラスが好ましく、特にケイ酸塩物質が好まし
い。さらなる本発明の特徴は特許請求の範囲の中
に含まれている。
ここに含まれるガラス構造の電子顕微鏡写真は
物質の有効な構造を示す。第１ａ図はラシヒリン
グ焼結ガラス体の表面を示す（倍率19倍）。
第１ｂ図は細孔容積60％、マクロポアの寸法が
60〜100μｍであるキヤリア体の断面を示す（倍
率104倍）。
第１ｃ図は512倍に拡大したキヤリア体の断面
を示す。
第１ｄ図は2000倍に拡大したキヤリア体の断面
を示す。
第２ａ，ｂ図は４ケ月反応後の微生物類の成長
を与える結晶ガラス体を示す（倍率200倍および
5040倍）。
第３図は連続流通反応器の固定床の図式を示
す。
第４図は作業時間に従属する封水処理量の図を
示す。
第５図は作業時間に従属するバイオガス生産量
の図を示す。
多孔質キヤリア物質は、焼結可能な微粒子物質
と焼結温度より高温で溶融し焼結体から分離可能
ないくぶん粗粒子物質との流体混合物を焼結しか
つ冷却し、溶解成分を分離することにより得られ
る。
細孔容積およびマクロポアの平均直径は主に分
離される物質の量および分離される物質の粒子に
より決定される。溶解物質を分離（溶解）した
後、焼結構造（ケイ酸塩の）壁に穴の開いている
ところのミクロポアの直径は焼結する物質の粒子
により決定される。
バイオリアクター（bioreactors）用のキヤリ
ア物質の製造に本方法を使用する優位性は微細お
よび粗い細孔が同時に形成されるところにある。
壁のミクロポアは非常に微細なので液体の通過を
可能にし、その細孔が小さいために微生物類の固
定に適する一方で、マクロポアは養分の急速な内
部への流れおよび物質代謝の生産物の外部への流
れを可能にする。
通常の方法と一致する西ドイツ特許公開第
2839580号明細書に従つて生産されたガラスフリ
ツトは、微細なあるいは粗い細孔のみを含有して
いる。ガラスフリツトおよび焼結物質を使用した
場合にも、細孔直径および細孔容積は単に焼結物
質の粒子寸法によつて決まる。このように、焼結
体の大きなポア壁には小さなポアによる割れ目は
ない。
高活性バイオマスの高濃度化が達成され（大き
な内部表面およびキヤリア内で摩滅から保護する
ことのできる中空の空胴内に定着したコロニーの
自由なる接近により成され、若干接着している個
体群も同様に培養されることができる）そして製
造条件により構造の選択的適応性（固定すべき微
生物類および適用する液体の性質および流れの条
件を採用する）を備えるキヤリアの特に好ましい
個体特性に加わえて、多孔質焼結体は化学安定
性、良湿潤性および熱安定性により特徴づけら
れ、それらは簡単に殺菌される。それらは安価で
あり、その組成は簡単に変化させられる。
この様に、多孔質焼結体はどのような物質、特
にガラス類、さらに低価な廃ガラスで製造でき
る。しかしながら、この適用のためにNi、Mo、
Cu、Co等の化合物である生物学的に好ましい少
量の成分を含有するガラスが適する。ガラスは全
く不活性であるにもかかわらず、環境とある種の
イオン交換を行なうので、その物質に含有される
そのような微小成分は微生物類の作用効果を促進
することができることは十分に知られている。
本発明における微生物類および動物細胞類の固
定は、固定されたバイオマスを与える多孔質焼結
体の特殊な特性に鑑みて、バイオマス活性および
それに伴うそのような物体の固定が役立つすべて
の生物工学的方法に適している。
現在、排水、特にセルロース産業、チーズ製造
において発生する特殊な排水あるいはでんぷん製
造工場および護造所で発生する排水の嫌気性浄化
における使用は特に重要である。さらに、本発明
方法で固定された微生物類は水中の脱窒の使用に
も適用されうる。
必須栄養素および薬理学上の物質の生物技術的
製造は上記で述べたさらなる適用分野である。さ
らに、発酵工程により物質代謝される第１次の物
質代謝の産物がある。多孔質焼結ガラスに固定さ
れたそのような微生物は、ステロイド類等の転換
のような産業規模で行なう生物転換において有効
である。
多孔質焼結体へ固定された微生物類の優れた特
性は塔底から塔項への垂直な流れの固定床反応器
において焼結ガラスを積み重ね液体を循環するこ
とにより最初に実施された（PH調節をし部分的に
再循環することにより）。セルロースの蒸発濃縮
工程において、以前の粗粒子無煙炭に代用して細
孔容積約60％、細孔直径60〜120μｍ、および壁
厚２mm高さ７mmのラシヒリングの形状の多孔質焼
結ガラスを、その他の条件は同一に保ち、使用す
ることにより約５倍に効率が増加した（比較清浄
のために必要とされる平均時間の短縮）。
二重細孔構造を有する多孔質焼結体による微生
物類の固定は、特に部分的に再循環することによ
り固定床を通過する液体の流速が増加する固定床
反応器における工程で有効であり、さらに、例え
ば部分的再循環を使用しない固定床反応器あるい
は水平流通固定床のような他の反応器の使用にも
効果がある。それはキヤリアに対し液体の相対速
度が減少する時に寸法が大きいことが有効なマク
ロポアの適応する流通条件に依存する。
本発明における多孔質焼結体の微生物類の固定
は、焼結体が小さい（＜１mm）場合の流動床反応
器を使用した場合にも有効である。
いわゆるスラリー反応器（フイルター壁の間に
位置する微細触媒の懸濁物を有する）では、さら
に微細に分けられた物質が使用される。
多孔質焼結体の大きな内部表面は、自由に接近
できる中空な空胴（微細細孔“割れ目”の壁）で
あり、液体により完全におおわれているので、細
胞類は充分に栄養分を供給され、減成した産品は
押し流される一方で、微細配列壁構造は微生物類
に十分に接着の機会を与えるので、流通抵抗を減
少する助けを示す固定床における大きなキヤリア
体の使用を可能にする。特にラシヒリング体の形
が好ましく、バイオガスの反応器外への放出を促
進する。
多孔質焼結体が使用されるとき、焼結体は乾燥
状態で細胞懸濁液と接触する。その際、微生物類
は液体とともに細孔内部へ侵入する。そこには、
微細孔の“割れ目”の壁がある。嫌気性工程の場
合においては、ガラス体の細孔内に含まれる空気
は最初に細胞類の酸素による被毒から避けるため
真空あるいは不活性ガスの置換により除かなけれ
ばならない。
反応を続けると焼結体の最初の新鮮な表面な微
生物の“芝”を達成させる。それは他のこと、色
の変化により明らかに認めることができる。
（実施例） 実施例 １ 第３図に示すように高さ1.2ｍ、直径0.12ｍお
よび反応容積12の固定床連続流通反応器に立方
体の焼結ガラス体（流さ0.5cm）7.4を投入し
た。該ガラス体の細孔容積は60％、マクロポアの
直径は60〜100μｍであつた。ミクロポアの平均
直径は１〜2μｍであつた。
反応を開始させるために、ガラス体の細孔内に
含有させる空気をアルゴンを充填物の中を通過さ
せることにより除去した。その後、セルロース産
業により産出されそして汚染物質濃度が特に高い
蒸発器の濃縮液に含有される物質に適用する微生
物類の懸濁液（１当り700mgの乾燥物）を反応
器内に十分該容器を満たすように加えた。その
後、排水を流入させた。PH値を反応器の上部およ
び底部で監視し、西ドイツ特許願第P33 45691.7
号の記載のごとく、再循環部を自動的に検知し、
PHの最大値を0.3のPHに保持した。
この方法は大量の排水が導入されるごとに微生
物類により減成されることが可能であり、さらに
スタートアツプが穏やかに行なわれ（酸化しすぎ
る恐れがない）、一方では同時に微生物類の十分
なストレス負荷（stressing）を許容する特徴が
ある。
最初には、180時間の滞留時間で行つた。しか
しながら、最終的には反応器内の排水の滞留時間
の反復短縮化はPH調節機により行つた。
第４図は排水の処理量が反応の開始とともに実
施時間の因子として直線的に増加していることを
示す。第５図には、同伴するバイオガスの生産量
を時間の因子に対して表わしてある。我々は同様
に滞留時間12時間で反応容積および１日当り51
m3／m3のガス量を得てバイオガス生成の直線的な
増加を観察することができる）約5.5日の二倍）。
ここで88Kg−CSB／（m3・ｄ）の容積負荷にお
いて74Kg−CSB／（m3・ｄ）が除かれた。
この結果を第１表に示す。
実施例 ２ この場合に、マクロポア直径は60〜100μｍお
よびミクロポア直径は１〜2μｍのラシヒリング
の形（壁厚２mm、高さ７mm）の多孔質焼結体ガラ
スキヤリア約８を実施例１と同寸法の反応器に
投入した。他の条件は実施例１と同一条件化で排
水処理量およびバイオガスの増加が非常に遅く生
ずることが観察された。これは小充填密度のラシ
ヒリングと立方体のキヤリア体との比較を示す。
しかしながら、約６週間実施後、ラシヒリング体
においてもかなり高い容積時間収量を達成でき
た。既して、ラシヒリングの形をとるキヤリア物
質の使用は、リング積み重ねが固定床の通過およ
びガス放出が容易なために立方体形状のキヤリア
体の使用よりさらに好ましいことを示した。
実施例 ３ さらに、実施例２のラシヒリングの形のガラス
キヤリア物質７を上記の実験装置に投入した。
この場合には、バレルの洗浄により生ずる（バレ
ルウオーター（barrel water））醸造所からの排
水を処理した。この排水は主に砂糖、酢酸および
エタノールを含有する。細菌の接種物はこれらの
不純物に適用する以前は混合された細菌の培養地
であつた。
「バレルウオーター」は2.5〜3.5Kg／m3の化学
的酸素要求量を有する比較的「うすい」排水であ
る。
反応は上記方法によりスタータし（PH調節機の
助けで）、酢酸およびCSBの決定法に基づく反復
の滞留時間の短縮過程を追及した。
実施５週間後、７時間の滞留時間が達成され同
時に化学的酸素要求量は94％を減少した。
次表に本実施の主な減成結果を示す。
滞留時間（ｔ）： 7.6時間 CSBp（流入）： 2.74Kg／m3 CSBe（流出）： 0.21Kg／m3 容積負荷： 10.53Kg−CSB／（m3・ｄ） CSB 転化率： 93.5％ △CSB： 9.85Kg／（m3・ｄ） バイオガス生成量： 7.0／（m3・ｄ） 表「バレルウオーター」の嫌気性減成 反応器中での7.6時間の比較的短かい滞留時間
は高い容積時間収率と同意義であり、93.5％もの
すばらしいCSBの転換である。「うすい」水の嫌
気性減成に対してこの結果は優秀なものであり、
多孔質焼結ガラス体に固定した生物体の好ましい
結果を示す。
第１表キヤリア物質として焼結ガラス（立方体
ａ＝0.5cm）を有する固定床連続流通反応器にお
ける蒸発濃縮液の嫌気性減成 反応器容積： 12 充填キヤリア体： 7.4 CSBio（流入輸送）： 44.0Kg／m3 CSBput（流出輸送）： 7.0Kg／m3 滞留時間： 12時間 生物体濃度： 12.44ｇ／（窒素分析） CSB転換率： 84％ 容積負荷： 88.0Kg−CSB／（m3・ｄ） スラツジ負荷： 7.0Kg−CSB／（Kg・ｄ） CBS除去： 74.0Kg（m3・ｄ） スラツジ活性： 5.9Kg−CSB／（Kg・ｄ） バイオガス生成量： 51.0／（m3・ｄ）
【図面の簡単な説明】
第１ａ図はラシヒリング焼結ガラス体表面の電
子顕微鏡写真であり、第１ｂ図は細孔容積が60
％、マクロポアの寸法が60〜100μｍであるキヤ
リア体の断面の電子顕微鏡写真であり、第１ｃ，
ｄ図はキヤリア体の断面の電子顕微鏡写真であ
り、第２ａ，ｂ図は焼結キヤリア体の表面の電子
顕微鏡写真であり、第３図は固定床連続流通反応
器を示す図であり、第４図は作業時間に対する排
水処理との関係を示す図であり、第５図は作業時
間に対するバイオガス生産量との関係を示す図で
ある。 １……固定床流通反応器、２……バイオガス、
３……出口、７……入口、８……循環。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ キヤリア体としてキヤリア体の内部から外部
    へ自由に液体および気体が流出する直径20〜
    500μｍの通過自由なマクロポア細孔容積が20％
    〜80％、そのマクロポア壁に形成された微生物類
    あるいは動物細胞類の大きさと同寸法の大きさの
    ミクロポア細孔容積15％〜５％であつて細孔容積
    の合計が35％〜85％である二重構造の多孔質焼結
    体を使用することを特徴とする微生物類または動
    物細胞類を多孔質無機キヤリア体に固定する方
    法。 ２ 固定が嫌気性工程で行われることを特徴とす
    る特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ３ キヤリア体としてケイ酸塩キヤリア体を使用
    することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
    載の方法。 ４ 無機キヤリア体として焼結ガラスを使用する
    ことを特徴とする特許請求の範囲第１〜３項のい
    ずれか１項に記載の方法。 ５ ミクロポアは直径１〜10μｍであることを特
    徴とする特許請求の範囲第１〜４項のいずれか１
    項に記載の方法。 ６ 出入り自由な合計細孔容積が50％〜70％の範
    囲であり、10μｍ以下のミクロポアが10％〜５％
    の範囲であることを特徴とする特許請求の範囲第
    ５項に記載の方法。 ７ 出入り自由な合計細孔容積が55％〜65％であ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第６項に記載
    の方法。 ８ マクロポアの直径が50〜150μｍであること
    を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方
    法。 ９ キヤリア体がラシヒリングの形状で使用され
    ることを特徴とする特許請求の範囲第１〜８項の
    いずれか１項に記載の方法。 １０ 生物学的に必須な少量の成分を含有する物
    質からなるキヤリア体を使用することを特徴とす
    る特許請求の範囲第１〜９項のいずれか１項に記
    載の方法。 １１ 焼結可能な微粒子物質と焼結温度より高温
    で溶融し焼結体から分離可能な粗粒子物質との粉
    体混合物を焼結し、そして冷却し、溶解成分を分
    離することにより得られることを特徴とするキヤ
    リア体の内部から外部へ自由に液体および気体が
    流出する直径20〜500μｍの通過自由なマクロポ
    ア細孔容積が20％〜80％、そのマクロポア壁に形
    成された微生物類あるいは動物細胞類の大きさと
    同寸法の大きさのミクロポア細孔容積が15％〜５
    ％であつて細孔容積の合計が35％〜85％である二
    重構造を有する微生物類または動物細胞類の固定
    のためのキヤリア体の製造方法。 １２ マクロポア径が粒子径20〜600μｍの焼結
    体から分離されうる物質の使用により得られるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第１１項に記載の
    キヤリア体の製造方法。 １３ ミクロポア径が粒子計が40μｍ以下の焼結
    可能な物質の使用により得られることを特徴とす
    る特許請求の範囲第１１項に記載のキヤリア体の
    製造方法。 １４ ミクロポア径が粒子計が20μｍ以下の焼結
    可能な物質の使用により得られることを特徴とす
    る特許請求の範囲第１１項に記載のキヤリア体の
    製造方法。 １５ 焼結体から分離できる物質の塩を使用する
    ことにより得られることを特徴とする特許請求の
    範囲第１１〜１４項のいずれか１項に記載のキヤ
    リア体の製造方法。 １６ キヤリア体の内部から外部へ自由に液体お
    よび気体が流出する直径20〜500μｍの通過自由
    なマクロポア細孔容積が20％〜80％、そのマクロ
    ポア壁に形成された微生物類あるいは動物細胞類
    の大きさと同寸法の大きさのミクロポア細孔容積
    が15％〜５％であつて細孔容積の合計が35％〜85
    ％である二重構造を有する多孔質キヤリア体であ
    ることを特徴とする微生物類あるいは動物細胞類
    の成長を与えるキヤリア体。
JP60056283A 1984-03-23 1985-03-20 微生物類の成長を与える多孔質無機キャリアによる微生物類の固定方法およびその目的に好適な多孔質無機キャリア体 Granted JPS60256380A (ja)

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