JPH0760285A - 高分子含水ゲルおよび水の浄化方法 - Google Patents

高分子含水ゲルおよび水の浄化方法

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JPH0760285A
JPH0760285A JP21406793A JP21406793A JPH0760285A JP H0760285 A JPH0760285 A JP H0760285A JP 21406793 A JP21406793 A JP 21406793A JP 21406793 A JP21406793 A JP 21406793A JP H0760285 A JPH0760285 A JP H0760285A
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JP
Japan
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water
seawater
shape
liter
pva
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JP21406793A
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English (en)
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Hiroaki Fujii
弘明 藤井
Takeshi Matsuda
武 松田
Masaki Okazaki
正樹 岡崎
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Kuraray Co Ltd
Original Assignee
Kuraray Co Ltd
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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)
  • Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】 ナトリウムイオン濃度が0.01g/リット
ル以上の水中に生息する微生物またはナトリウムイオン
濃度が0.01g/リットル以上の水中で馴養した微生
物を包括固定化した高分子含水ゲル。 【効果】 本発明によると、ナトリウムイオン濃度の高
い水の高度処理が可能であることから、観賞魚用水槽、
生簀、養殖用水槽などの海水の浄化が可能である。さら
に、内湾および閉鎖性海域などの浄化も可能であること
から、富栄養化の防止および赤潮対策などの環境保全に
も有用である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ナトリウムイオンを含
有する海水などの水の浄化に好適な微生物を固定化した
高分子含水ゲルおよびナトリウムイオンを含有する水の
浄化方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、水の浄化に対する要求が高まって
きており、BOD,CODの低減はもとより、窒素およ
びリンなどの高度処理が必要になってきている。特に、
海水中に生息する魚の養殖場などにおいては餌や魚の排
泄物による汚染が激しく、魚の生育に悪影響を与えてい
ることから、海水の浄化の必要性が高い。また、閉鎖性
の海域では富栄養化のために赤潮が発生し、魚介類に悪
影響を与えていることから、閉鎖性海域の浄化が必要に
なってきている。従来、海水の浄化は、砂、石またはセ
ラミックなどの表面に微生物の自然増殖を待つ生物膜法
が主として用いられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ナトリウムイオン濃度
が0.1g/リットル以上の水、特に海水については、
微生物の増殖速度が遅いために、砂、石またはセラミッ
クスなどの表面に微生物の自然増殖を待つ生物膜法で
は、水の浄化能力の発現が遅く、その効果も不十分であ
る。また、生物膜法の場合には、水温などの外的要因に
よって微生物が剥離し、水の浄化能力が大幅に低下する
ことから、海水の浄化方法としては変動が大きすぎると
いう問題を有していた。本発明の目的は、海水などのナ
トリウムイオンを含有する水の浄化に好適な微生物を固
定化した高分子含水ゲルおよび海水などのナトリウムイ
オンを含有する水を効率よく浄化することが可能な水の
浄化方法を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らが上記課題を
解決するために鋭意検討した結果、ナトリウムイオン濃
度が0.01g/リットル以上の水中に生息する微生物
またはナトリウムイオン濃度が0.01g/リットル以
上の水中で馴養した微生物を包括固定化した高分子含水
ゲルを見出し、本発明を完成させるに至った。
【0005】本発明における含水ゲルに包括固定化する
微生物としては、ナトリウムイオン濃度が0.01g/
リットル以上(好ましくは0.01〜20g/リット
ル、より好ましくは0.1〜15g/リットル)の水中
に生息する微生物またはナトリウムイオン濃度が0.0
1g/リットル以上(好ましくは0.01〜20g/リ
ットル、より好ましくは0.1〜15g/リットル)の
水中で馴養した微生物を用いる。すなわち、本発明にお
ける微生物としては、ナトリウムイオンを9〜12g/
リットル含有する海水中に生息する微生物を採取して増
殖させたものも使用可能であり、淡水中に生息する微生
物をナトリウムイオン濃度が0.01g/リットル以上
の水からなる培地で馴養したものを使用可能である。本
発明における微生物としては、シュードモナス(Pse
udomonas)属等の単一の微生物でもよいが、作
業性やコスト面から、ナトリウムイオン濃度が0.01
g/リットルの排水の処理に用いられている活性汚泥、
硝化菌または脱窒菌が好ましい。微生物を包括固定化し
た含水ゲルは、浄化しようとする水の系内で使用し、そ
の水域に直接投入したり、ゲルを投入した容器に浄化し
ようとする水を導入する方法により使用される。
【0006】高分子含水ゲルの素材としては、寒天、ア
ルギン酸塩、カラギーナンなどの天然高分子含水ゲル、
ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、アク
リルアミドなどの合成高分子含水ゲルが挙げられるが、
これらの中でも、微生物の生息性が高く、強度・耐久性
に優れたポリビニルアルコール系含水ゲルが好ましい。
上記の高分子含水ゲルの素材を用いて微生物を包括固定
化する。
【0007】本発明の高分子含水ゲルの形状は、板状、
サイコロ状、球状、繊維状、フィルム状などの任意の形
状を適宜選択することができるが、高分子含水ゲルを流
動させて用いる場合には、球状が好ましい。球状の場
合、その直径は1〜10mmが好ましく、2〜7mmが
より好ましい。
【0008】以下、高分子含水ゲルの素材としてポリビ
ニルアルコールを用いた場合を例に挙げて、本発明をよ
り具体的に説明する。ポリビニルアルコール系含水ゲル
に用いるポリビニルアルコール(PVA)の平均重合度
は1000以上、好ましくは1700以上、より好まし
くは1700〜25000で、ケン化度は98.5モル
%以上、好ましくは99.8モル%以上の完全ケン化P
VAがPVA含水ゲルの形成上から好ましい。また本発
明のPVAとしては、本発明の目的を阻害しない範囲に
おいて、公知の種々の変性PVAを用いることができ
る。PVA水溶液の濃度はPVA含水ゲル形成能の観点
から、0.1〜40wt%まで可能であり、PVA濃度
が高いほど、より強固な含水ゲルが生成するが、必要な
含水ゲル強度が得られれば、PVA濃度が低い方が原料
コスト面から有利である。PVA含水ゲルを球状などの
形に成形するために、アルギン酸ナトリウムのような水
溶性高分子多糖類を用いてもよい。また、このPVA水
溶液には、PVAのゲル化を阻害しない範囲で、微生物
の培地、固定化担体の強度を上げるための補強剤、生成
ゲルの比重を調整する充填材等を添加してもよい。
【0009】PVAのゲル化方法としては、種々の方法
が知られているが、以下の2つの方法が好適に用いられ
る。 PVA水溶液を−5℃以下、好ましくは−10℃以下
に凍結し、少なくとも1時間以上、好ましくは10時間
以上保持後、解凍する凍結−解凍操作を少なくとも1回
以上、好ましくは2回以上行なう。 PVA水溶液をPVAの離液作用のある物質を含む水
溶液、たとえば硫酸ナトリウム水溶液に接触させる。硫
酸ナトリウム水溶液の濃度は100mg/リットル以上
が好ましく、特に飽和水溶液が好ましい。浸漬時間は1
0分以上が好ましく、30分以上がより好ましい。 また、およびの方法を併用しても良いし、乾燥操
作、ホルムアルデヒドやグルタルアルデヒドによる架橋
操作を行なってもよい。
【0010】微生物を包括固定化した高分子含水ゲル
は、ナトリウムイオン濃度が0.1g/リットル以上の
水の浄化に好適に使用される。本発明の高分子含水ゲル
は、浄化しようとする水の系内で使用し、その水域に直
接投入したり、高分子含水ゲルを内在する容器に浄化し
ようとする水を導入する方法などにより、使用される。
高分子含水ゲル中に包括固定化された微生物は、ナトリ
ウムイオン濃度が0.1g/リットル以上(好ましくは
0.1〜140g/リットル、より好ましくは1〜15
g/リットル)の水中に存在する炭素、窒素およびリン
などを栄養源として生存・増殖し、ナトリウムを含有す
る水の浄化作用が長期間にわたって持続する。
【0011】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
るが、本発明はこれらの実施例により限定されるもので
はない。ゲルの材質・形状は限定されるものではない
が、特に耐久性と微生物の生息性に優れた、球状のPV
A系含水ゲルを例に挙げて説明する。
【0012】実施例1 (株)クラレ製のポリビニルアルコール(PVA)(平
均重合度4000、ケン化度99.9モル%)を40℃
の温水で約1時間洗浄後、PVA濃度10wt%になる
ようにPVAに水を加えて全量を400gにしてpH7
に調整した。これを110℃、120分間処理し、PV
Aを溶解した後、室温まで放冷した。このPVA水溶液
に4wt%のアルギン酸ナトリウム水溶液200gを加
えて混合し、さらにナトリウムイオン濃度が0.01〜
0.02g/リットルの排水の排水処理曝気槽より採取
し濃縮操作を施して得られた活性汚泥(MLSS 80
000mg/リットル)を200g加え、充分に撹拌し
た。これらの混合液を先端に内径1mmの注射針を取り
付けた内径2mmφのビニル管1本を使用したローラー
ポンプで1ml/分で送液し、スターラーで撹拌した
0.1モル/リットルの塩化カルシウム(CaCl2
水溶液に水表面15cmの高さより滴下した。滴下した
液滴はCaCl2水溶液中で直ちに球状化して沈降し
た。これらの球状化したPVA混合成形物を全量CaC
2水溶液と分離し、蒸留水で軽く洗浄した後、−20
℃±3℃の冷凍庫で凍結した。20時間凍結後、解凍す
ることによって不透明な褐色の柔軟性に富んだ直径約3
mmの球状のPVA含水ゲルが得られた。このPVA含
水ゲルの強度を上げるために、上記の凍結−解凍操作を
さらに2回繰り返した。このPVA含水ゲル800gを
横60cm、高さ35.8cm、奥行29.4cmのガ
ラス製の水槽に入れ、55リットルの海水(ナトリウム
イオン濃度10.8g/リットル)とともに11匹のチ
ヌを投入した。エアレーションを続け、毎日10gの餌
を投入した。水槽の海水は交換しなかった。1か月経過
後も、水槽の海水は透明なままで、藻類も繁殖せず、魚
にも異常は認められなかった。水槽内のTOC(全有機
炭素)およびアンモニウム性窒素濃度を測定した。その
結果、表1に示すように、きわめて優れた水質が保たれ
ていることがわかった。
【0013】実施例2 横60cm、高さ35.8cm、奥行29.4cmのガ
ラス製の水槽に入れ、55リットルの海水(ナトリウム
イオン濃度10.8g/リットル)とともに11匹のチ
ヌを投入した。そして実施例1と同様の方法で製造した
球状のPVA含水ゲル500gを3リットルの試験曝気
槽に入れ、水槽内の海水を1リットル/hrで試験曝気
槽に流入し、試験曝気槽からオーバーフローする海水を
水槽に戻した。エアレーションを続け、毎日10gの餌
を投入した。水槽の海水は交換しなかった。1か月経過
後も、水槽の海水は透明なままで、藻類も繁殖せず、魚
にも異常は認められなかった。水槽内のTOCおよびア
ンモニア性窒素濃度を測定した。その結果、表1に示す
ように、きわめて優れた水質が保たれていることがわか
った。
【0014】比較例1 (株)クラレ製のポリビニルアルコール(PVA)(平
均重合度4000、ケン化度99.9モル%)を40℃
の温水で約1時間洗浄後、PVA濃度10wt%になる
ようにPVAに水を加えて全量を400gにしてpH7
に調整した。これを110℃、120分間処理し、PV
Aを溶解した後、室温まで放冷した。このPVA水溶液
に4wt%のアルギン酸ナトリウム水溶液200gを加
えて混合し、さらにナトリウムイオン濃度が0.003
〜0.005g/リットルの排水の排水処理曝気槽より
採取し濃縮操作を施して得られた活性汚泥(MLSS
80000mg/リットル)を200g加え、充分に撹
拌した。これらの混合液を先端に内径1mmの注射針を
取り付けた内径2mmφのビニル管1本を使用したロー
ラーポンプで1ml/分で送液し、スターラーで撹拌し
た0.1モル/リットルの塩化カルシウム水溶液に水表
面15cmの高さより滴下した。滴下した液滴はCaC
2水溶液中で直ちに球状化して沈降した。これらの球
状化したPVA混合成形物を全量CaCl2水溶液と分
離し、蒸留水で軽く洗浄した後、−20℃±3℃の冷凍
庫で凍結した。20時間凍結後、解凍することによって
不透明な褐色の柔軟性に富んだ直径約3mmの球状のP
VA含水ゲルが得られた。このPVA含水ゲルの強度を
上げるために、上記の凍結−解凍操作をさらに2回繰り
返した。このPVA含水ゲル800gを横60cm、高
さ35.8cm、奥行29.4cmのガラス製の水槽に
入れ、55リットルの海水(ナトリウムイオン濃度1
0.8g/リットル)とともに11匹のチヌを投入し
た。エアレーションを続け、毎日10gの餌を投入し
た。水槽の海水は交換しなかった。約1週間経過後、水
槽の海水は食べ残しの餌と排泄物のために白く濁り、ガ
ラス壁に藻類が発生した。3週間経過後に3匹の魚が死
滅した。その結果、表1に示すように水槽内の水質は非
常に悪化した。
【0015】比較例2 市販のセラミックス製の担体2kgを横60cm、高さ
35.8cm、奥行29.4cmのガラス製の水槽に、
55リットルの海水(ナトリウムイオン濃度10.8g
/リットル)とともに11匹のチヌを投入した。エアレ
ーションを続け、毎日10gの餌を投入した。水槽の海
水は交換しなかった。約10日間経過後、水槽の海水は
食べ残しの餌と排泄物のために白く濁り、ガラス壁に藻
類が発生した。3週間経過後に6匹の魚が死滅した。そ
の結果、表1に示すように水槽内の水質は非常に悪化し
た。
【0016】比較例3 PVA含水ゲルを投入しなかったこと以外は、実施例1
と同様にして、横60cm、高さ35.8cm、奥行2
9.8cmのガラス製の水槽に、55リットルの海水
(ナトリウムイオン濃度10.8g/リットル)ととも
に11匹のチヌを投入した。エアレーションを続け、毎
日10gの餌を投入した。水槽の海水は交換しなかっ
た。約1週間経過後、水槽の海水は食べ残しの餌と排泄
物のために白く濁り、ガラス壁に藻類が発生した。3週
間経過後に8匹の魚が死滅した。その結果、表1に示す
ように水槽内の水質は非常に悪化した。
【0017】
【表1】
【0018】
【発明の効果】本発明によると、ナトリウムイオン濃度
の高い水の高度処理が可能であることから、観賞魚用水
槽、生簀、養殖用水槽などの海水の高度の浄化が可能で
ある。さらに、内湾および閉鎖性海域などの浄化も可能
であることから、富栄養化の防止および赤潮対策などの
環境保全にも有用である。さらに本発明の高分子含水ゲ
ルは酸化効果、還元効果、加水分解効果および石油分解
効果などを有していることから、各種の水の浄化にも有
用である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ナトリウムイオン濃度が0.01g/リ
    ットル以上の水中に生息する微生物またはナトリウムイ
    オン濃度が0.01g/リットル以上の水中で馴養した
    微生物を包括固定化した高分子含水ゲル。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の高分子含水ゲルを用いる
    ことを特徴とするナトリウムイオン濃度が0.1g/リ
    ットル以上の水の浄化方法。
JP21406793A 1993-08-30 1993-08-30 高分子含水ゲルおよび水の浄化方法 Pending JPH0760285A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106379999A (zh) * 2016-09-23 2017-02-08 浙江水利水电学院 富营养化湖泊水体的立体净化方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106379999A (zh) * 2016-09-23 2017-02-08 浙江水利水电学院 富营养化湖泊水体的立体净化方法
CN106379999B (zh) * 2016-09-23 2021-01-12 浙江水利水电学院 富营养化湖泊水体的立体净化方法

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