JPS5831987A - 微生物担持用粒子 - Google Patents

微生物担持用粒子

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JPS5831987A
JPS5831987A JP13124181A JP13124181A JPS5831987A JP S5831987 A JPS5831987 A JP S5831987A JP 13124181 A JP13124181 A JP 13124181A JP 13124181 A JP13124181 A JP 13124181A JP S5831987 A JPS5831987 A JP S5831987A
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JP
Japan
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particles
particle
foamed
synthetic resin
specific gravity
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Application number
JP13124181A
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English (en)
Inventor
Chiaki Shimodaira
下平 千秋
Yoshinori Yushina
油科 嘉則
Akinori Kurima
昭典 栗間
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chiyoda Corp
Original Assignee
Chiyoda Chemical Engineering and Construction Co Ltd
Chiyoda Corp
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Publication date
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  • Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)

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】 本発明kt−倣生物担持)1目:1−f−に関し2.1
j11. < it水処理や発hY生Pρに用いられる
微生物なIt!Itするための発泡合成拉・I ll)
’i″粒子に関する。さらに訂L < &J、該発泡合
成樹11’rj粒子の表面に特IH粒子径のJli(捜
および/まだ四1、イJ機L1勿實を付着さ11゛て比
重を02〜1.0の範囲にWハ整してなる6ρ生11に
)目114コr l’il ri/ f−に関する。
従来、家j廷団−水、工梨1)1水!!シのり1水処理
の方Y人に門して醐過、沈降分離、生物処理等の広い分
野にわたる技b1(が稈案されている。これらの方ン大
のうち、特に水に浮遊する相体を使用I L、てσ+i
l i11’b 、生物処理等を効果的に行なう方θ、
が開)ζされている。
また、特定の有用物質の生産をII的として行t「われ
る発酵においても、従来のrlv71.物”tf #t
)、に代る方法として相体粒子に微生物を伺h″1さ」
ジてイr1酎る・行なう方法が47.1案されている。
その1例どL テN’t1寸を寒天などの担体に固定さ
せる固定化酵母法等がある。
これらの方法に使用される軒lit粒子は、天然の軽1
11′物の(′3か、発泡することにより低比重にした
合I)−樹脂、例えば発泡ポリエチレン、発泡ポリプロ
ピレン、発泡ポリスチレン等の既に充填拐、吸Ij剤、
保?)、、’、 4.(等の目的で市販されている粒子
が用いられている。これら低比重の合成樹脂粒子は、天
然物に比11(シすると、均一なものが大量に得られる
というイI利性がある反面、以下に説明するようrc 
1’l:能−]−の問題があり満足すべきものとなって
いない。
その第1には、微生物による水射111用担体として使
用したとき、これら粒子の表面に微生物膜がノ1≧成さ
れるのに時間を要すること、ならびに生成1またC;!
生物膜の粒子表面との刺着強度が小さいことである。即
ち従来公知のこれら粒子の表面は比較的滑らかなため、
生物膜が生成しに<<、生物+11Xの生成に長時間を
要し、しかも長期間の使用によって生物膜が成る程度以
上の厚さにまで成長すると、粒子同志あるいl−1粒子
とに)壁との1iiii撹、粒子の水あるいシ:を気泡
による剪断に、】つで生物;模の一部あるいV1全部が
4/+11117. することである。発明者らはこの
」:うtr欠点を、粒子・の表面4J−匂IJノft、
;を入れること、凹凸をつ目ることあるい&、、1. 
l!J+而1)面状を星形等にすることIJ+により解
決−Ij、んと(S”、’、 ’7) 、その結果成る
稈1σの効果に1世G〕f’したが、完乍にか5星なも
のとなっていない。
また第2にlA:r子の比重の間h7+がある。工yシ
・的lr水処理を行なう場合、処理すべき原水のlrl
、l’l宵、処理槽の大きさ、処理水の↑11出π1省
Jに l!等によって、原水の通水at + フローパ
ターン等の運転条件を変えなけねばならない場合が多く
、押体粒子を使用する場合にVl、そfIに文・11ル
、L7で適切t、r比屯比重った粒子を選択使用Iする
のが1′71.ましいJJ:、合か多い。しかしながら
、現状でし1水処理用に使用1される発泡粒子L1天然
物を使用する場合にに1当然オ、)′l子比重は一定の
ものとならざるを11,1ず、5トた自1.ν1柄脂を
使用した場合にも、イ?、泡倍率4−色゛えることによ
って粒子そのものの比重の*1lfi整Q」可(11(
であるが、 3− 発?・1倍率の値が粒子性状に大きな性状の変化をもた
らす為、発泡倍率の面からの制約を受け、従って比重の
みを任意に変えることが困難である。
このようt(状況下において本発明者らは、合成(/J
1脂ど力!1機質材料との混合物を主成分とし、これ4
・発泡・14シめて得らtコる粒子が親水性に侵れ、し
かもii:’(/l−物膜の刺着力が極めて大きく、さ
らに合成イ今母111′と無機質イオ料の比率を変える
ことによシ、4iit子内の気泡のほとんどが独立気泡
として維持される発泡率のもとて所望の比重をもった粒
子を得ることに成功し、水処理用の新規な低比重粒子と
り、て4j1(供するに至った(特開昭56−8989
7号)。
しかし、なから、この粒子は合成樹脂に無機質材PI4
・&Iiり込んだ接発泡さセて得られるものであり、親
水↑1を増加させる/こめに無機質材料の坦を多くする
ど、1(((無機質材料が発泡粒子内の独立気泡間で梨
橋現象を起し、無機質拐料に侵透した水が独立気r・!
内へ浸入12、その結果発泡粒子の比重が大きくなって
水中で沈んでしまうという現象が起きる。
 4− さらに、−1−記のIJIIき合成(a・+脂に無1%
 ’t!r N旧を練り込む方法でrl、無機ノCI4
’4ネ1の配合111を非′1;iに多くすると1高4
1−泡11“を率とすることが技Mii的C・−困り1
1「となる。そのため、高価な合1]ν、4含11iM
 AI4+l’lの使用1)1をrlにらすことに限昇
があり、(()られる発にI!jet子のコストは;1
3す高であった。
本発明d、」−記低比+lj粒子にさらに改」3を加え
/(微生物t!IFj /l’lわ′l子を固化するこ
とを[目的とし7ており、長体的にヒ1(19合成樹1
]i’+にイ;1殆さ」【る粒子Vj該樹脂の表面のみ
にか申させ、上記の741,1僑現象を生起させないこ
と■合成樹脂の発泡倍率ヲ高< t、 −c合成樹脂の
使用喰を用及的に減少させること(3)発泡粒子の表面
を粗面化し親水性を著増さやるとともに微生物の付着性
を改Plすすること0)発泡b″l子の比重調整を容易
にすること等を目的と、するものである。
本発明は発泡合成樹脂粒子の表(rllに、該粒p径の
1/6以下で50μ以」−の径をイIする無iA物Ie
(および有機物實の中から選はねた1柚まだrl、2柚
以上の物質を付着せしめてなる比j11が02〜1.0
の11iji囲の(i;9生物j[I持出粒子である。
本発明に月1いる発泡合成樹脂粒子は、熱可塑性合1’
;、 46111ftを発泡させて憬だ粒子である。合
成401脂どしてQ−1独立気泡をイノする発泡体を製
造できるものが使用さiIzだとλばボリエヂレン、ポ
リプロピ1/ン、ボ11スチレン、ポリ几、I化ビニル
などを誉げることができる。粒子の1(4状(・」坩・
−形、角(1形。
円]1形雪(Tl ;Kjであり、発泡された成4)L
チ体そのもの−C” ;l;+ ”)でも31−<、あ
るいd成形イ(k適ソiな大きさに(〕月17i t、
て((またt1″l子であってもよい。発泡合成樹脂粒
子の大きさケ:1使用目的により異なるが、該粒子をf
’t’ i17?−”5ぜ、あるいtj流動床で使用す
る場合にVl、++’<径i 〜20 rnmが一般的
であり、1〜IO++++nが好〕1;シい。一方、該
粒子を固定床で使用する場合に)t、6〜生物による閉
塞の間jI9″Iが生起しないよ1)に20〜50 t
a!sの粒径のものを使用することがある0 合成樹脂″素]:イの発泡j0は一般に1.5〜6o(
9の範囲のものを使1(1するが、この範囲に制限され
るものでQ:1ない。′101常使用される合成樹脂粒
子の発泡fcF i、I: 2〜40イ)“りである。
発泡合成樹脂粒子表面に伺7八*i1−.ν)るfre
t機114))τIとしてki砂、天然の砕石、活性1
!ij + パーライト。
シラスバルーン、石こう、アルミナ、ゼ刈ライ1゜セラ
ミックス尖がある。)1ニブこ、有PJ q:、’B 
+e7ノー17でV−1アンスラヤイト、石炭、コーク
ス、ピッチ、 +Y?qイオン交換イか脂、ゴム等があ
る。これらir+「(書物′e1や有機牡+ Ij l
2、発に!!ぞロJ−イ6I脂粒子の粒径の115以下
で50μ以十の祥をイJするJうに」1〜当4「千19
により調整l〜で使用する。無機物質やイC141&物
′e!のtit子径か発泡合成樹脂粒子のわ″を子径の
1/3をd(1えると、該粒子を適1ツノに酬1i? 
L、て伺層さ11ることができず、かつ多数の粒子を伺
看さ・t2ることができな2い。そのため、イ衣/l+
 !l勿伺沼に好UE l、い表面を形成1−J−るこ
とができない。また、5071未満だと発泡合成樹脂粒
子の表面にI j<jiに伺着いセることか1+lI 
L <、2.5層になりφjれ易くなる。また−1これ
ら物質は単独で使Jll してもよく、あるい&J’ 
2紳以」−を適当に組合せて用いることができる。上記
f++1機’It、I ′tIjあるいけ有機物質を伺
篇さセることにJ−って目的 7− とする比重をもった微生物担持用粒子が得られるが、上
記以外の物質、たとえば鉄粉等を補足的に伺オ;1して
「1的の比(11をもつ粒子を再ることもできる。こJ
l「〕の無機物質や11機物質を」二記発泡合成イ1シ
1脂t−’を了・に付着さぜるにrj任意の手段を適用
でき、/ことλばアルコール、トリクロルエヂレン等の
有機溶剤を用いて発泡合成樹脂粒子の表面を溶かし、次
いで無機物質や41機物質を接触せしめることにより行
なうことができる。また、別の方法として無機物質や有
機物質を有機溶剤にて湿潤せしめ、次いで発泡合成樹脂
粒子と接触させる方法がある。
この場合、エポキシ樹脂などの接着剤を有機溶剤に混合
して用いると、強い接着効果を挙げることができる。
fli’2生物1担持用粒子の比重の調整d発泡合成樹
脂わ”!子の大き−ざ、比重および該合成樹脂粒子に付
着ぜし7める無機物質や有機物質の粒子の大きさ、比重
、刺着琺等を考慮して行なうが、この点についてに1後
述する。
61生物担持用粒子の微生物付着性は該粒子表面−〇 
− の状DIと深い関係があり、+I’、tl ’?i’;
 &:1粒子表1111に84(1かい「O・だ」や「
凹凸」がイf、イ(すると、(+’(4ソ1勿の旧情性
は著しく増大いねる3、本発10口、J、・いて発と・
In合成樹脂粒子表向にf+t+述のブHI1.(=3
j7物’t7やJ+侠′吻t!I肴”付着せしめること
は、まさに該合成樹脂粒子の表面に無数の凹凸を形成す
ることとなる。1またかつて、微生物付尤」二極めて好
トシい状?、!1が作り出されるわけである。それ故、
本発明のM’t 4物世持月1粒子を使用すれは、比較
的短い時間で十分な1j1の微生物を該粒子に付着させ
ることができる。この事実について本発明渚らし1、以
下の141 (−J’、堅し、かつこれを実ff+E 
シた。
本発明の微生物担持用粒子は、一般的に水に浮遊した状
態で使用1されるため、該粒子・の11−車を02〜1
.0に調整する。なお1,1に粒子・を−1’、 y、
J4的水処理装置に使用する場合は、h′!子の比i1
(を05〜095とすることが望ましい。
所定の比重をイ1する微生物相持L11粒子なイζ)る
ために、発泡合成(θ11層子の粒子径、比重や無機物
質、有機物質(イづ%f粒子)の粒子−径、比11(の
関係を、発泡合成41)脂粒子および付着粒子をいずれ
も球形と仮定すると、次のように表わされる。なお、こ
の場合、伺〃?粒子は第1図に示した如く一層であるも
のとする。
発泡合成4句脂粒子の直径:D(n−n)比、!ff 
:ρ。
付71−I粒子の清祥: d(肺) 〃 比重: ρ□ 空隙率:  ε 発泡合成4ff+脂粒子の表面積:πD2  ・・・(
1)付所粒子の投影面積:(π/4)a、l’  ・・
・(2)発泡合成樹脂粒子の有効面積: (1−ε)π
D2・・・(3)付ス・1粒子の刺着v!: 発泡合成樹脂粒子および付x1粒子の合計体積:発泡合
成拉1 )!if粒子および付着粒子の合計重J辻:L
 fl カー’) で、微生物担持f+’t r−cb
 Jt I+’(p、 k、Iこの(7)式に(4)式
を代入すると、ここで伺ン′tO1粒子を最密充てんす
るとε−026である。
前述したように、発泡合成樹II!−r粒子も旧Mf 
fat子も球形であると仮定した場合の近似式を求めた
ものが」二記の式であるけれども、これt−1所定の徽
/l(物担持用粒子を製造する際のIスω1となる。−
1;記(8)式を使用して、本発明の微生物担性用第1
″l子を製〃!する際の泪算例を示すと次のとJ、・り
である。
計算例 粒子径31厨、比+1(Oo2の発泡ポリスチレン粒子
に比重26の砂を伺X「させて比i1[0,75の敞生
物担す用粒子を製造する場合、(8)式より11− (]二〇4 し/r−がって、砂の粒径がα4陥のものを選んでノ(
乏密充てんすればよいことがわかる。
本究明の1衣生物担持用粒子は水処理用に使用される(
う1か、各ワ11有用物竹の発酵生産にも利用される。
本発明の微生物[4性用粒子では無機物質や有四物′U
のれ’/−F &:l、合成樹脂粒子の表面だけに集中
して−aイ11〜ているため、架橋現象による独立気泡
へのが4< kA卯、られない。また、予め合成樹脂の
みを)′^泡さぜるため、任意の発泡倍率を採用でき、
合成樹脂の使用岨を軽減して粒子コストを安価にできる
。さらに、従来の合成樹脂に無機質材料を練込んで1(
1られる粒子にあっては、該無機質材料の表面4;「出
1i1は面積比で高々数%〜士数%にすぎなかつ/こが
、本発明によれば20〜90%とすることができ、無機
物質や有機物質の付着量を増大さ−1るばかりでなく、
粒子の表向形状も異なったものとなる。しだがって、微
生物の付着性は非常に12− 良好である。
次に、本発明の?)に生物1目持用粒子の使用例を示す
0 使用例1 微生物担持用粒子とじで市販のものを含めて次の6柚類
を使用して饋牛物伺力ilOに関する比較実験を行なっ
た。なお、本発明に係る粒F kl篇3〜乙の4神類で
ある。粒子盃1シよ市販粒子、漸2は特開昭56−89
897号に記載の粒子である。
第 1 表 ・3:乾燥状νふの微生物1]J、持川Q子の比d(第
2図に示す好気性処理袋fif6合を使用して上記席1
〜606種類の微生物1!■持用粒子の衛生物伺沼IQ
を比較]7た。すなわち、透明なポリ塩化ビニル樹脂で
製作した直径4B、イf効高さ20cmの装置5であり
、内部に伯[径1Bのドラフトチューブ6る・備えた装
置i”7.5に微生物担持用粒子400 ccを充てん
し、該装Wtのそれぞれに原水としてグルコースとクエ
ン酸ソーダを1:1の割合で混合し、1301)をII
J 100 ppmに調整した人工有機排水を40 n
 oc/j+rの条件で配管1より供給ホ゛ンブ2によ
りディストリビュータ−4上より供給した。なお、操作
開始時に各装置rt 3に1i71 nkの活性汚泥を
種菌として添加した。好気性微生物反応に必要な1セ湘
仁1、り:そう(供給管7より供給し、ドラフトチュー
ブ6でl’l’P 素を溶W1せしぬ、かつ溶存酸素の
不足がないように反応部下部の溶存酸素ajO−を測定
し、空気のイ1(給tイを17J節した。装fa3内の
排水はドラフトチューブ6と微生物担持用粒子5の存在
する反応部の間を循環せしめ、処理水は排出管8により
系外へfillll l−だ。
微生物膜の厚さを測定し/こ。この測シi!のため1装
置につき粒子20個を取り出し、りγ真撮影により微生
物膜の厚みを測定l〜、その平均イII′1を求め〕こ
第3図に結果を示す。
第3図から明らかなように、(II(発泡のポリプロピ
レン粒子扁1は表面が?t’tらかt「ため、微生物の
付着はほとんどn41ぬられない。また、粒子s 2 
trJタルクの混合により親水性が増加しており、かつ
発泡により表面に凹凸が形成されているなどのため、衛
生物の刺着は良好であるが、本発明の粒子況3〜6より
劣っている。
本発明の粒子屋5〜6 V、3微生物の伺ルJOが極め
て良好である。これら粒子V、j必ずしも最密状態で無
機物質や有機物質が付着しているとUj云えないが、付
着粒子がわに生物の増殖にとって好適な巣になっている
と考えられ、その結果微生物の伺*M Lllが一段と
増加されたものと思われる。
使用例2 酵母5accharorrryces cerevis
iaeを使用してグルコ−15− ス4・エタノールに転換する発酵に本発明の粒子を使用
(し2だ。粒子として使用例10粒子扁3を用い、比1
(、のため粒子跪2を用いて同様に実験した。
第4図に示した形状の約2を容ガラス製装置ft (直
径80ノ+ 、円狸部を除く高さ40crn、内部にデ
ィストリビュータ−14を備えている)16を使用し、
内部液なポンプにより循環させる方法を採った。
実験条件it以下のとおりである。
lj’eod法:ハツチ式 %式%(11 グルコース沁to’:1o % 温  1す:30°Cにh(パろ節 pa1  =約5に調節 発酵期間=41] グルコース10%を含む培養簡約1.35tを装置13
に入れ、かつ微生物担持用粒子15約500 ccを充
てんした。酵母は初濃度5000卿となるように加えた
。培イを液はポンプ12により配管11を経て循環させ
た。なお、バッチ方式による発酵を行なっているので新
しいグルコースの連続供給はし16− ない。図中、16t1発生ガスの抽出管である。16母
は粒子に刺着しているI:1か培;i〔′液中にもイf
在しているが、大部分が粒子に伺治し−Cいるため、エ
タノールと酵Iすとの6)−Jllllが′I′i′/
冒・、= ’r」’乙[λる。
粒子5への酵母の伺鳩状雇(をii+’Jメン)ゾζめ
、粒子に付着しているf’!% rζLを剥が1−7、
単位光てんれ″l子容積あたりの晩生物IIJ度を測5
141/ lこ。なお、実験U1同一の粒子につき3回
行ない、平均f11′lを求めた。
結果を第2表に示−1’。
第  2  、/、。
粒子Ai 2   粒子扁3 Run  1      2500IIP      
580 fllllll12      5040  
     64nO3287060511 平均    2805   60B5 第2表から明らかなように、本発明の枝I′−扁5け発
酵用の衛生物担持れ”I子としても1ザれfr、n戊生
物刺着能を有している。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の微生物担持用粒子のモデルであり、A
は発イ]1合成樹脂れ′l子、Bは刺着した無(幾物質
や41機物質のネ1′!子を示す。 り4χ2図は好気性処理装置i”tの説明図であり、第
3図ケ、1処坤期間と伺第1微生物膜の関係を示すグラ
フである。 iT、 4 hM←1.々IC気性発酵装置のイ)♂四
則である。 1.111.、配?″i’、2.12・1ポンプ、ろ、
15・・・・装置i’t、  4. 14・自ディスト
リビュータ−95,15・・・粒子 ′1.′1′K[出願人 千代I(1化工ケ1!設株式
会ネI−代 坤 人弁理士久保III  iM  部1
9− 第1図 第2図  第4図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)発泡合成樹ハ“6粒子の表面に、該粒子径の1/口
    」ごL下でs o /7 J、L上の径を有する無機物
    質および有機物質の中から選ばれた1種または2種以上
    の物′eIをイ・]ス%せしめてなる比重が02〜1,
    0の範囲の61文生物111持用粒子。 2)発泡ろ成4り1脂粒子が粒径1〜50■のものであ
    る特許f?:’f求の範囲第1項記載の微生物111持
    用粒子。 5)  1IlU機物Wfが砂、天然の砕石、活性炭、
    パーライト、シラスバルーン、石こう、アルミナ、ゼオ
    ライトおよびセラミックスである特許請求の範囲第1J
    ′I′を記伐の微生物担持用粒子。 4)有機物質がアンスブザ419石炭、コークス。 ピッチ、廃・Cオン交換樹脂およびゴムである特許:i
    +’!求の範囲第1項記載の微生物担持用粒子。 5)合l’+I/、s+ l1t−fノ人材がポリスチ
    レン、ポリエチレン。 ホ“リブロビレンおよびポリ11.を化ビニルの中から
    j巽ばれたものである特許iti’f求の1M囲第1珀
    記載の微生物担持用粒子。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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