JPH0374156B2 - - Google Patents

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JPH0374156B2
JPH0374156B2 JP61028940A JP2894086A JPH0374156B2 JP H0374156 B2 JPH0374156 B2 JP H0374156B2 JP 61028940 A JP61028940 A JP 61028940A JP 2894086 A JP2894086 A JP 2894086A JP H0374156 B2 JPH0374156 B2 JP H0374156B2
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gel beads
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10Biological treatment of water, waste water, or sewage

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  • Biological Treatment Of Waste Water (AREA)
  • Treatment Of Biological Wastes In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は微生物菌体を担体に膜状に固定化し、
有機物を含有する廃水をこの固定化生物膜に接触
させて処理する廃水の生物化学的処理に用いる菌
体固定化担体並びに該担体の製造法に関するもの
である。
[従来の技術] 廃水中に溶解している有機物を除去するため、
微生物を利用した生物化学的処理が用いられてい
る。従来この方法は廃水中の有機物を基質として
増殖する好気性微生物を処理装置内に浮遊せしめ
て曝気する活性汚泥法が一般的であつたが、この
方法は処理装置内の微生物密度が低いため単位容
積当りの廃水処理量が小さい、維持管理が難しい
ためにフロツクの形成状態によつては固液分離が
難しくなる、等々の問題があつた。この欠点を解
消するためアンスラサイト、砂、活性炭等を微生
物担体に用い、これを処理装置内に充填する固定
層型又は粒状体として流動化させる流動層型によ
り生物膜を付着させて有機物を処理する生物膜法
が用いられている。
[発明が解決しようとする問題点] 上記微生物固定担体を用いる処理法では処理装
置内の微生物密度が高くなるので単位容積当りの
廃水処理量が多くなる。又担体を用いるため固液
分離が容易で余剰汚泥発生量も少ない、といつた
利点がある。しかしこれらの担体は運転開始より
長時間にわたつて生物膜が付着しにくく、又付着
しても担体同志の衝突などにより生物膜が一度剥
離すると、もう一度付着するまでに長時間を要
し、微生物が再び担体表面を覆うまでの間、処理
水の水質が極めて悪化するという欠点があつた。
このため、菌体をゲルの微細な格子の中に包み
込むか、半透膜性のポリマー皮膜によつて被覆す
る包括固定化法が開発され、包括固定化の担体と
してポリビニールアルコールをはじめ、ポリアク
リルアミド、寒天等、多くの材料が用いられてい
る。しかし好気性微生物を固定化して廃水の生物
学的処理に用いる場合、包括法ではゲル内への酸
素の拡散が律速となり、微生物の増殖が制限さ
れ、担体の種類や大きさによるが事実上担体のご
く表層の微生物しか反応に関与しない。また包括
固定化法においては、原理的には菌体自身は結合
等反応に直接関与しないが、実際の固定化の操作
では、菌体を包み込む高分子のゲルや皮膜の原料
となるモノマーやポリマーと菌体とを混合して重
合させる、あるいは不溶化させる等の反応を進め
て菌体を固定化するため、この過程で菌体が失活
する可能性がある。これに対してポリビニルアル
コール担体の表面に、穏やかな条件で菌体を結合
固定化させることができれば、固定化の際の失活
を防ぎ、かつ菌体は基質や酸素の失透しやすい担
体表面に多く存在することになり、これを担体と
して有利に利用することができる。
ポリビニールアルコールを包括法の菌体固定化
担体として利用する方法は、冷凍法(特願昭59−
261547号)、ホウ酸法(特願昭59−222832号)な
どが報告されている。しかし冷凍法では型に入れ
冷凍によりゲル化された後、円柱状、直方体等に
成形する必要があり、かつこのような形状では機
械攪拌や通気により角が摩耗してまるくなり、担
体が損失するという欠点があつた。又冷凍法、ホ
ウ酸法いずれも水中で使用しているとゲルが溶解
し、固定化した菌体が漏出するため廃水処理装置
内で長時間利用することができないという欠点が
あつた。
また従来のアンスラサイトや砂等を用いた微生
物の固定化法は、担体をカラム等に充填し、所望
の微生物懸濁液を連続的に通水する形で行われ、
菌体が自然に付着するのを持つものであつたが、
この方法では菌体量をコントロールできない、又
付着する生物膜は極めて薄く、担体表面積当りの
菌体密度を高く保持することができないという問
題点を有していた。
そこで本発明は、前記従来技術の欠点を解消す
べく担体表面に微生物を固定化することによつて
これが殖種菌として働き、運転開始時の生物膜が
付着しやすく、生物膜が剥離しても速やかに再生
することができる微生物菌体固定化担体を提供す
ることを目的とするものである。
[問題点を解決するための手段] 上記目的を達成するため、本発明の第1番目は
ポリビニールアルコールごとき親水性プラスチツ
クのゲルビーズの溶化、膨潤した表面に粘着させ
た微生物菌体を前記プラスチツクの再ゲル化物に
より半ば包括した状態で結合固定化させて廃水処
理用微生物固定化担体としたものであり、第2番
目の発明は担体に親水性プラスチツクのゲルビー
ズを用い、その表面に菌体を特殊な方法で固定化
することを特徴とする。すなわち、ポリビニール
のごとき親水性プラスチツクの水溶液をゲル化剤
液中に滴下してゲル化させた後、生成したゲルビ
ーズを水、または固定化する微生物菌体の基質水
溶液、もしくは菌体を遠心分離した上澄中におい
て溶化、膨潤させ、次いで膨潤させたゲルビーズ
に凍結乾燥した菌体を粘着させたのち凍結、解凍
を繰り返して再ゲル化させ、ゲルビーズ表面に粘
着させた微生物菌体を前記再ゲル化物により半ば
包括した形で結合固形化することを特徴とする廃
水処理用菌体固定化担体の製造法にかかるもので
ある。
本発明における親水性プラスチツクとは、水中
において膨潤して糊状となること、その膨潤させ
る操作が、固定化する菌体に悪影響のないこと
(例えば有機溶媒中での膨潤化は不適)、凍結、解
凍のように菌体を粘着させたのち、溶液中で反応
させるもものでないこと(溶液中では粘着した菌
体が脱落してしまう)、更に凍結・解凍の際に再
ゲル化することが望ましく、一般的にはポリビニ
ールアルコールが用いられる。
ポリビニールアルコールはけん化度によつて完
全けん化物と部分けん化物に大別され、さらに重
合度によつて低重合度(300〜500)、中重合度
(1000〜1500)、高重合度(1700〜2400)に分類さ
れる。このうち水に対する溶解性、水溶液粘度及
びその安定性から完全けん化物で中重合度のもの
を用いるのが望ましいと考えられるが、本発明は
これに限定されるものではなく、固定化する微生
物菌体により種々のポリビニールアルコールが使
用し得る。ポリビニールアルコールの濃度は高い
程生成担体ゲルのゲル強度が高くなるが、水に対
する溶解性、水溶液粘度から10〜14%の濃度にな
るように水に溶解した。又溶解に加熱が必要であ
るが、この加熱方法は水蒸気を吹き込む方法(85
〜95℃)等あるが、ママコの生成を防ぐためオー
トクレープ(加圧釜)(100〜120℃)を用いた。
こうして溶解したポリビニールアルコール水溶液
を、液滴を作るべく細口を有するシリンジより直
ちにゲル化剤中に滴下し、球形ゲルを得る。ゲル
化剤としては、たとえば塩化ナトリウム、硫酸ナ
トリウム、ホウ砂、ホウ酸、メチルアルコール、
アセトン等を用いることができるが、ゲル化性か
ら飽和ホウ酸水溶液を用いた。ゲル化を完全に進
行させるためゲル化剤中で1晩程度攪拌、浮遊さ
せた後取り出し、流水にて十分洗浄し、表面のゲ
ル化剤を洗い落とす。
前記のように、従来の微生物の固定化法は、菌
体量をコントロールできないし、又付着する生物
膜は極めて薄く、担体表面積当りの菌体密度を高
く保持することができない。これに対し本発明に
おいては、固定化する菌体を凍結乾燥することに
よつて菌体細胞の有する自由水、間隙水等を昇華
除去し、単位体積当りの乾燥菌体重量を増してこ
れを固定化するため菌体密度を高く維持できる。
すなわち、前述のように水洗したゲルビーズを
水又は菌体懸濁液を遠心分離した上澄中に混合
し、数時間攪拌することによりビーズは表面が膨
潤、溶解し、糊状となる。これを水より分離し、
別途凍結乾燥した菌体と混合、表面に乾燥菌体を
粘着させ、次いで冷凍庫内(−20〜−80℃)で凍
結後、室温で解凍、この凍結の操作を2〜3回繰
り返すことによつて溶解したゲル表面は再ゲル化
する。この再表面に粘着していた乾燥菌体は、ゲ
ルに半ば包括される形で結合固定化される。この
ため副次効果として、好気性菌に比較して一般に
担体等への付着力が小さいといわれている嫌気性
菌の固定化にも本発明は利用でき、廃水処理への
用途は拡大すると考えられる。
また、上記特願昭59−261547号および同59−
222832号のごとく冷凍法、ホウ酸法によつて菌体
を固定化したものは、処理期間中にゲルが溶解
し、固定化した菌体が漏出するおそれがある。こ
れに対し本発明のごとく、ポリビニールアルコー
ルで球状様のゲルを作つたのち菌体を表面に固定
化する場合、成形の問題は容易に回避され、又当
該固定化担体を使用する場合においては、表面に
結合した菌体の増殖により菌体同志が粘着結合
し、ゲル形状が保たれるため、長時間の使用に耐
え得る固定化担体を提供することができる。
なお第1図は、本発明固定化担体作成のフロー
シートを示すものであつて、符号1はPVAの溶
解、2はPVAの水溶液、3はPVA水溶液をゲル
化剤液中に滴下してゲル化、4はゲルビーズの分
離・水洗、5はゲルビーズの表面再溶解、6は被
固定化微生物の懸濁液、7遠心分離、8は凍結乾
燥、9は粉砕、10は前記表面再溶解ゲルビーズ
と粉砕された乾燥菌体との混合、11は冷凍、1
2は解凍、13は冷凍・解凍を繰り返すための回
路、14は固定化担体を示している。
以上のように本発明によれば、担体の表面に固
定化された菌体が増殖菌として作用し、生物膜が
速く付着すると共に、たとえ運転中に生物膜が剥
離しても再生が速やかに行われ、一貫して良好な
水質の処理水が得られる。
次に実施例に基づいて本発明を詳述するが、本
発明はこれに限定されるものではない。
[実施例] けん化度98%以上、重合約2000のポリビニール
アルコール250gを水2に懸濁し、オートクレ
ープを用いて120℃(2Kg/cm2)20分で加熱溶解
した。この水溶液を1mm径のノズルより飽和ホウ
酸水溶液中に滴下し、球形のビニールアルコー
ル・ゲルビーズを生成、1晩ホウ酸溶液中で攪拌
した。浄化微生物(活性汚泥)(MLSS4100mg/
)5を遠心分離により集菌し、菌体は3%シ
ヨ糖溶液200mlに分散浮遊させて−55℃で2時間
かけて凍結乾燥させた後、乾式粉砕機により粉砕
し、乾燥粉末菌体21gを得た。活性汚泥を遠心分
離した上澄中で5時間攪拌し、表面を溶解させた
ポリビニールアルコール・ゲルビーズを乾燥菌体
と混合、表面に菌体を粘着させた。これを−40℃
の冷凍庫内で1日凍結させた後、室温で解凍、こ
の凍結、解凍の操作を2回繰り返し、溶解したゲ
ルを再ゲル化して固定化担体2180gを得た。
得られた固定化担体は、径3.5〜4mmの球状で
前記ゲルビースの表面に粘着乾燥した菌体の一部
が再ゲル化したポリビニールアルコールの薄い被
膜で覆われている。
試験例 実施例1で得られた固定化担体を3容の曝気
槽内に投入し、BOD290〜370mg/の都市下水
(CODMo:120〜170mg/、SS:150〜200mg/
)を連続して通水し、滞留時間4時間、容積負
荷2.0Kg−BOD/m3・dayで処理した。90日間運
転した結果を第2図に示す。3日目で処理水は安
定し、その後も良好な処理水が安定して得られ
た。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の微生物固定化担体を作成する
ための工程図、第2図は同上担体を使用して廃水
を曝気処理した場合のBODの経日変化である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 親水性プラスチツクのゲルビーズの溶化、膨
    潤した表面に粘着させた微生物菌体を前記プラス
    チツクの再ゲル化物により半ば包括した状態で結
    合固定化させたことを特徴とする廃水処理用微生
    物固定化担体。 2 親水性プラスチツクの水溶液をゲル化剤液中
    に滴化してゲル化させた後、生成したゲルビーズ
    を水、または固定化する微生物菌体の基質水溶
    液、もしくは菌体を遠心分離した上澄中において
    溶化、膨潤させ、次いで上記膨潤したゲルビーズ
    に凍結、乾燥した菌体を粘着させたのち凍結、解
    凍を繰り返して再ゲル化させ、ゲルビーズ表面に
    粘着させた微生物菌体を前記再ゲル化物により半
    ば包括した形で結合固定化することを特徴とする
    廃水処理用微生物固定化担体の製造法。
JP61028940A 1986-02-14 1986-02-14 廃水処理用微生物固定化担体とその製造法 Granted JPS62186995A (ja)

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JPS62186995A JPS62186995A (ja) 1987-08-15
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