JPS61227892A - 微生物醗酵を行なう方法及び装置 - 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】 本発明は栄養素液体及び必要に応じて〃スが連ｋＲ％Ｃ
ｔＷ　（ｏ＋口！ＩＩ　　ｃｅｌｌ）ポリウレタンユニ
ットの固定されたシステムを；ｔｒ＋過するようにした
徽生物醗酵を行なうためのノｊ法及び徽生物醗酵を行な
うための装置に関する。

ヨーロッパ特許出願１）　（１４６り　＋１１すにおい
て、有機汚染物を含有する廃水（下水）の嫌気性生物に
よる精製のためのかかる方法が開示されている。

詠精製は、下水の少なくとも一部が通過するようになっ
ているポリウレタンフォームに付着した嫌気性微生物に
より行なわれる。

大きいブロックの形状を有するか又は１〜５ｃａ＋の１
ａ径を有するピースに形成されてｔ；す、開放マクロポ
ア（０１１（！　ｎ　　ＩＩＩ　ａ　Ｃｒ　Ｏ１１（ｌ
　ｒ　ｅ　Ｓ）を含み１１つ低い密度を有しているマク
ロポーラス（＋１１ａ（！ｒｏｌｌＯｒｏｕ９）材料を
キャリヤとしてｆψ用することにより、非常にゆっくり
とｌ、か増殖しを“い微生物に対１７で、詠微生物が均
一に１１つ固定された状態で付着することができる入す
い活性表面が提供される。結果と１７で、バクテリアは
、反応器の能力が城少し又は停止１−する程度に流れ出
る（ｆ　１ｕｓｌ＋　　ｏｕｔ）ことはできない。

この場合に、バクテリアはキャリヤのマクロポアにより
分散した増殖を余儀なくされ、それにより他の方法にお
けるよりもはるかに大きい物質交換表面が達成される。

ビー、ヒュイスマンｖＩ（Ｐｏ、Ｈｕｙｓｎ＋ａｎ　　
ｅｔ　　ａｔ）の“バイオテクノロジー　レタ゛−ズ、
第５巻、第９号、６４３　６４８（１９８３）（“１３
１ｏｌ（４ｃｌ＋ｎｏｌ。

ｇｙ、　Ｌ、ｅｔｊ、ｅｒｓ”、Ｖｏｌ、　　５、Ｎｏ
、９．６４３−ｎ４８、（１９８３））の刊行物から、
表面ＩＩ＋さ及びボアの寸法の他に、生物学的メタン反
応器における充填材料として使用される７オーム、特に
ポリウレタンフォームの網状組織も又活性微生物の集落
化に対して重要である。

更に、」二記者者に従えば、充填材料が大きいユニット
中に存在しているので生物学的変換はよりゆっくりと進
行する。特に大慇いブロック充填材料が使用される場合
には、生物学的変換はゆっくりと進行する。

微生物学的醗酵のための公知の方法は合理的な収率を与
えるけれども、特に、もしかがる方法において固定され
又は固定されていない７オームキヤリヤが使用される場
合には該公知の方法及び装置により得られる結果は相当
改良され得る。

これに関連して、小さい７オーム）γ方体を使用する際
に、これらは浮−ヒし始め、結果として、追加の機械的
補助器具例えばウイヤネットが反応器に取イ１１けられ
ない限り、反応器内にそれらを保持することは困難であ
ることが更に観察される。更に、このような立方体と液
体との接触を保持するのが困難であると思われる。

もちろん、該立方体の位置もに的に支持されることはで
きない。何故ならば、定められた時間におけるかかる立
方体の位置を知らないからである。

ヨーロッパ特許出願１０４５２５号は、廃水が連続気泡
材料のエンボスされていないブロックの集まり（ｃｏｌ
　１ｅｃＬｉｏｎ）に供給される、廃水の生物学的精製
のための装置を開示していることをここで述べることは
有用であると思われる。

史なるヨーロッパ特許出願１３０１１６号は場合により
微生物を含有するポリウレタン７オームからの透明な壁
を開示している。該壁は微生物が分配されているボアを
含み、そして該ボアは一側で閉じられていて、該壁の反
対側は開放したポロシティ（ｏｐｅｎ　　ｐｏｒｏｓｉ
ｔｙ）を示すが該壁は水及びガスを透過させないように
なっている。かがる壁は供給された微生物により生成し
た代謝物を単離することができる微生物学的方法のため
の装置６において使用することができる。

栄養素液体（ｎｕｌ、ｒｉｅｎｔ　　ｌ　１ｑｕｉｄ）
及び必要に応じてガスが網目状連続気泡（ｒｅｔｉｃｕ
ｌａｔｅｄ　　ｏｐｅｎｃｅｌｌ）ポリウレタンフォー
ムユニットの固定されたシステムを通過するようにした
微生ｑｋＰｆｉｉ酵を行なう際に、各々がそれぞれ平坦
な主表面及びエンボスされた主表面を有する少なくとも
２つの順々に続（（ｓｕ、ｂｓｅｑｕｅｎＬ）　フォー
ム層から成り、順々に絞〈層において該主表面は実質的
に平行な、それぞれ相互にｔｊ　Ｌで同心位置にあるよ
うにしたシステムを使用することによって収率は２　ｎ
　−２，５％改良され得ることが今回見出された。

使用されるポリウレタンフォームのキャリヤは、硬質、
軟質及び半硬質７オームから成る、二とがでトる。しか
しながら、該材料を使用ｌ、て本方法を操業する期間中
ですら、ガス及び液体が流通することがでトるボアが保
持され得るように、寸法安定性を有する軟質又は半硬質
７オームが好ましい。

７オームのポアサイズに関して、一般にこれは１５−１
　（１０ボア／インチ（ｐｐｉＨ２−２（１（１ボア／
ｃｍ）であることが観察される。フォーム層は各公知の
化学的及び／又は機械的ノｊ法において固定され得る。

本発明に従う方法においては少なくとも２つの鉛直り向
に取付けらねたフォームパネルを具備する７オーノ、層
のシステムであって、１１１−１（１０容量％、特に４
．０−８０容量％にわたって分布しているシステムが好
ましい。

しかしながら、成る醗酵においては、表面が好まＬ　＜
は外りに向けられているロールドアツプフォームバンド
（ｒｏｌ　１ｅｄ−ｕｐ　　ｆｏａｍ　　ｂａｎｄ）（
ストリップ）から成るシステムを使用するのが非常に効
率的である。

フォーム層の表面に関しては、該表面は、実質的に等し
い寸法を有する突起部及び凹部のパターンから成るのが
好まＩ、いことが見出される。　本発明に従う方法にお
いては、バイオマス（ｂｉｏＩ［１ａｓＳ）の濃度は最
適レベルに保持され、これに対して、バイオマスが使用
される時間及びその結果として反応の収率及び反応の種
類は決定及び制御することができる。

本発明は、生物学的物質（ｂｉｏｌｏ、ｇｉｃａｌ　　
ｍａｔｅｒｉａｌ）を添加された栄養素において培養す
る方法であって、反応に必要な栄養素並びに他の液体及
び／又はガス状物質が反応・型中に存在している生物学
的物質のための支持層を含む床を通過するようにした方
法を提供する。このシステムは、ポリウレタンフォーム
の開放ボア［微視酌量ｒＴｌ（ｍｉｃｒｏ　　（ｌρｅ
ｎｉｎ’ｇｓ）Ｊを通って物質、微生物及び酵素が移動
することに加えて、反応期間中に発生した〃・スが容易
に逃げることができる巨視的開口（＋＋＋ａｃｒｏ　　
ｏｐｅｎｉｎｇｓ）も存在するように構成される。

本発明に従う方法は、平坦な表面が流れ方向に配置され
ている、隣接したフォー！、層のシステムを使用する、
逆流反応器（ｉ＋１ｄ　ｌｏｕ＋　　ｒｅａｃｌ、ｏｒ
）において使用するのが特に適当である。

本発明の方法に従えば、好気性、嫌気性及び随時好気性
の微生物学的反応を行なうことができる。

該反応はバクテリア、酵母及び／又はカビ（ｆｕｎｄ’
りの存在下に行なうことができる。それらは該微生物の
イ；存在下にしかしかかる反応に必要な酵素の存在下に
おいても行なうことができる。

微生物及び／又は酵素に対して７オーム材料が使用され
る公知の′方法におけると丁度１１ｊじように、生物学
的物質は加えられた栄養素に基づいて増殖する。

７オームユニツトは２つのタイプの、ｎｌ＋チ、（ａ）
Ｍｕ操作の基礎から発生する所望の最終生成物は液体中
に溶解され、そして望ましくは栄養素液中の活性め増殖
している細胞の流れ出しが望まれる方法： （ｂ）　　所望の最終生成物は増殖している細胞物質（
’ｇｒｏｕｐｉｎｇ　’ｃｅｌｌ　　ｍａｔｅｒｉａｌ
）中に存在し、そして増殖しているバクテリア又はカビ
細胞は７オームから除去され、そして液体からそれらを
分離するために醗酵の終りにコレクターにて洗浄される
ようにした反応： の微生物学的方法において使用することができる。

タイプ（ａ）の微生物学的反応の例は、アルコール性溶
液からの酢酸の製造、糖からの乳酸、プロピオン酸、酪
酸、コハク酸、クエン酸、アセチルメチルカルビノール
、ブチレングリコール、グルコン酸、７マル酸及びシュ
ウ酸の製造である。

タイプ（ｂ）の微生物学的反応の例は、糖みつ及び木材
パルプの液化された部分における酵母の製造である。

好気性又は嫌気性スラッジによる廃水の処理も本発明に
従う方法の非常に重要な使用である。本発明に従うポリ
ウレタン７オームシステムのセル構造（ｅｅｌ　ｌ　　
５ｔｒｕｃｔｕｒｅｓ）は、嫌気性醗酵に関与するバク
テリアがコンパクトな層を形成し、そのため反応器の閉
塞を引き起こすことがあるのを防止する。

本発明に従う方法は、容易に適用することができそして
油体のｈｌを調節することかで・きる制御可Ｉｌシなシ
ステムを提供するという利点を有ｒる。ロールされたパ
ッケージ（ｒｏｌ　ｌｅ＋ｌ　　ｐａｃｋａ）Ｂｅｓ）
の間の空間における好ましいチャンネルの形成をＮ）ｊ
　＋ｌするために、ロールされたパッケージの種々の層
が相互にずらした位ｊｉｌ　（ｓｔｚＨｅｒｃｄ　　ｐ
ｏｓｉｔｉｏｎ）に配置ｒｔ％れる。かかるロードアッ
プ７オームバンド（ｒｏｌｌｅｄ−ｕｐ　　Ｉ’ｏａω
　ｂａｎｄｓ）を使用することによって、拡散１離は制
御することがでト、その結果と１−で最適化することが
できる。

更に、突き出１．ているけば（ｎａｐｓ）間の空間はガ
ス発生のために使用することができる。

７オームバンドにおける圧意の点から自由混合及び流動
にさらされる水性相までのｙ＋ｉａは常に１（ｌｃ＋ｏ
より小さいことが好ましい。

本発明は微生物学的Ｐｍ＃を（’？なうための装置６１
：も関する。５−の場合、栄養素液体及びガスを供給す
る手段と、液体、ガス及び随意に細胞又は微生物を排出
する一ト段とを備えている容器においで、１１一 連続気泡を有するポリウレタンフォーム層のヱニットの
システムは固定され、ポリウレタンフォーム１９４は各
々１１１坦な１ミ表面とエンボスされた（　ｅ　ＩＩ＋
　ｂ　ｏ　５ｓｅｄ）主表面を有し、該主表面は実質的
に平行なそしてそれぞれ相互に対して同心の（ｃｏｎｃ
ｅｎＬｒｉｃ）位１ｎに配置される。

ポリウレタンフォームユニットのキャリヤシステムは少
なくとも２つの隣接したフォームパネルから成ることが
好ましい。

非常に好適には、ポリウレタンフォームユニットのキャ
リヤシステムはロールドアップフオームバンドから成る
こともでき、エンボスされた表面は外方に向けられ、こ
れに対してロールドアップバンドの軸線は実質的に流れ
方向に位置づけられる。

好ましくはキャリヤシステみはポリウレタンフォーム層
から成り、そのエンボスされた表面は実質的に等しい寸
法を有する突起部及び凹部の規則的なパターンを具備す
る。

適性な７オームユニツトを適用できる容器は実質的に鉛
直Ｊｊ向軸軸線有する細長いシリング状容器であり、こ
の場合に、ポリウレタンフォームユニットは均一にずら
されており、これにλ・１１７て新しい栄養素液体及び
ガスの供給ラインは１Ｆ肱の所望のレベルに存在するこ
とができる。

本発明を添付図面を参照して説明することにより史に解
明する。

第１図は連続気泡（ｏｌ＋ｅｎ　　ｃｅｌｌ）ポリウレ
タンフォーム（１）の斜視図であり、その主表面（２）
は平坦であり、そしてその主表面（３）はエンボスされ
ている。エンボスされた表面は実質的に等しい寸法を有
１．でいる突起部（４）及び凹部（５）の規則的なパタ
ーンを有する。

ｔｌｔＪ２図は（４）が突起部を示し、（５）が凹部を
示し、これに対して（６）が平坦な表面（２）とエンボ
スされた表面（４）との開の開［］を示す、連続気泡ポ
リウレタンフォームの２層システムの側面図である。

第３図はエンボスされた表面が外方に向けられている、
１つの平坦な主表面と１つのエンボスされた表面を有す
る７オームバンドの隣接して施されたロールの略頂百図
である。隣接しで施された７オームバンドのロールの１
つの層の１−には、少なくとも１つの飢の隣接して施つ
れたフオームバンドのロールが位置づけられており、最
後のロールは各々下にあるロールに対しでずらして配置
されている（ｓｔａＨｇｅｒｅｄ）ａこの図において、
開口（７）は順々に続く層の間の開口である。

下記実施例は更に、本発明のいくつかの好ましい態様を
示す。これらの実施例は限定するものと考えるべ鰺では
なくて本発明のいくらかの特徴を単に説明するものであ
る。

実施例１ デンプン処理プラントの廃水を下記の２つのシステムを
使用する場合に嫌気的に分解できる能力に関して試験し
た。

（ａ）　　嫌気性反応器１“プロシーディング　オブＡ
　Ｗ　Ｗ　Ｔ　”、ノードライケルホウ、１９８３．１
１ハ２３−２５、ビー　ヒュイスマン、ビー。

バンメーネン、ビー、バンアツシエ及びグブリュ。

７エルストラエテ：第１図（“Ｐ　ｒｏｃｅｅｄｘ＋ｇ
ＳｏｆＡＷＷＴ”、　　Ｎｏｏｄｕ＋１ｊｋｅｒｌ＋ｏ
ｕＬ　　Ｎｏｖｅ＋ｏｂｅｒ　　２３−２５、１９８３
、　Ｐ　、　　［１ｕｙｓｍａｎ、　　Ｐ　、ｖａｎＭ
ｅｅｎｅｎ、Ｐ、　ｖａｎ　　Ａｓ５ｃｈｅ　　ａｎｄ
　　Ｗ、Ｖｅｒｓｔｒａｅｔ’ｅ）：第１図に記載され
た如外１は、２ｃ１ｆｉの縁とインチ当り４５ポア（４
５ｐｏｒｅｓ）の公称多孔度（ｐｏｒｏｓｉｔｙ）を有
する網目状（連続気泡）ポリウレタン立方体でその容量
の５０％まで充填された。

（Ｉ））同一反応器は本発明に従う４つのラメラ（ｌａ
ｍｅｌｌａ）でその容量の４８％まで充填された。

該ラメラは反応器において鉛直方向に施、−１れ、１つ
のラメラの後側は各回その次のラメラのけば（ｎａｐ）
側に対して位置づけられた。該ラメラは１Ｃ「ｎの厚さ
の後側を有しそ１．てけばは２ｃｍの高さを有する。ラ
メラはａ）におけると同じ連続気泡ポリウレタンキャリ
ヤ材料から成る。両反応器に導入され□た廃水の濃度は
平均して７．１ｇ／６　Ｃ，ＯＩ’）／ｅであった。供
給は不連続的に、即ち１１］１回行なつｔこ。を大容量
イ１：込み輸／ＣＯＤ／ｌｄ）及び少なくとも８０％の
全ＣＯＤ減少を目的とした。

級釆 １）立方体形状のポリウレタンキャリヤを使用して、廃
水８　、２　ＢＣＯＤ　／　Ｉ！−ｒ、ｄ（平均値とし
て）を分解した。反応器容量の５０％が立方体で充填さ
れｔこことにより、これは結果とし−Ｃ１４ｇ／ｌポリ
ウレタンフォーム／日のＣＯＤ分解を意味する。８０％
のＣ０Ｉ）減少を得るための達成可能な最小容量負荷は
９．４ｇＣ０Ｄ／１反応器／日であった。

２）ラメラ状ポリウレタンキャリヤを使用して、１１．
０ｇＣ０Ｄ（平均値として）／ｆ反応器／日を分解した
。反応器における４８％の充填により、これは２２．９
ｇＣ０Ｄ分解／１反応器／日を意味する。ラメラを含有
する反応器１こおいて、１３゜２ｇＣ０Ｄ／ｚ反応器／
日の容量負荷が達成可能であり、そして８０％のＣＯＤ
減少も達成可能であった。ラメラ状反応器充填システム
により達成された容量負荷に対しては８０％の等しいＣ
ＯＤ減少において立方体と比較して３４％の優秀性を有
していた。

実施例２ 実施例１に記載の如き２つの反応器の立ちにかり速度（
ｓｌ、ａｒｔｉｎ８”ｕｐ　　ｒａｔｅ）の比較がなさ
れた。

実施例１における如き２つの同一反応器は同じ量のポリ
ウレタンキャリヤ材料で今回充填１７た。

しかＩ７ながら、ＰＪ１反応器は、後側をけばに向けて
置かれた実施例１におけると同じけぽを有するラメラ屑
を含んでいた。他の反応器は２ｃＩ１１の縁を有する立
方体で充填された。

反応器（やはり実施例１に記載された如き）の５容量％
は微生物学的オキュレーテイング物質（Ｉｆｌ’１ｃｒ
ｏｂｉｏｌｏＩｌｌｉｃａｌ　　ｏｃｃｕｌａｔｉＢ　
　＋ｏａＬｅｒｉａｌ）で充填すれた。立ち−にがり容
量負荷（ｓｔａｒｔｉｎ８−ｕｐ　　ｖｏｌｕ＋ｏｅｌ
ｏａｄ）は意図的に非常に低く保持されそｌ、て両反応
器に対して同一であった。

立ち上がりの最初の週の開、１４ｇＣ０１’）／　１反
応器／ｄの平均値−おいて２つの型の反応器の間で明白
な量は観測されなかった。１″Ｌち上がりの第２週の期
間中、やはＱ１４ｇＣＯＤ／ｌ！の□平均容量負荷にお
いてラメラで充填された反応器によ９１４％ＣＯＤの増
大した量が分解された。

実施例３ けばを有する３層のラメラで充填された実施例１に従う
反応器及び２ｃ＋ｎの立方体が使用されている、ラメラ
を充填された反応器におけると同じだけのキャリヤ材料
を含有する反応器のＣ，ＯＤ分解及びバイオガス（ｂｉ
ｏｇａｓ）生成／１反応器／日に関して比較がなされた
。立方体及びラメラの充填は、この光槙物がフルスケー
ル反応器における充填に相当するように行なわれた。

使用した培地は実施例１におけると同じであった。副反
応器において１０９ｇＣ０Ｄ／ｊ’反応器／日の容量負
荷においてラメラ反応器においては、立方体で充填され
た反応器と比較して１６％より多くの（平均値として）
ＣＯＤ／日が分解された。

結果として、ラメラ反応器は４８ａバイオがス／Ｉｔ反
応器／日（約９６ｇのＣＯＤ分解分解７盛店 応器／日を発生する立方体反応器と対照的に）発生する
。かくして、使用した容量負荷においてラメラ反応器は
７３．６％を分解した立方体反応器と月照的にＣ　Ｏ　
Ｄの８８．１％を分解した。

実施例４ ラメラ反応器を１層１方体反応器と比較した。この例に
おいて、使用した培地はＡＷＷＴの培地における如く、
ミネラルの一部を添加した３　１’ｌ　ｇ／　ＣＯＤ／
１の予め酸性化された糖蜜溶液であった。

この構造においては、副反応器の反応器容量は８１であ
り、そして供給は制御可能な吐出を有するホースポンプ
を経由して行なわれた。該ポンプはタイムレコーダによ
って制御された。過剰の培地をガス漏れのないサイ７オ
ンシステムによって反応器から除去した。廃水はそのま
まで反応器の第２ポンプにより再循環させた。

ラメラ反応器は実施例１に記載の如外ラメラけば型の４
８％キャリヤ材料を含んでおり、これに対して第２反応
器は５０％立方体キャリヤ材料を含んでいた。

ラメラ反応器は平均でこの廃水の４５ｇＣ０Ｄ／Ｉ！７
日を分解し、そしてＣＯＤを導入されたＣＯＤの２５１
％に減少した（７５％のＣＯＤ．減少）。

しかしながう、対応する立方体反応器は丁度３６ｇＣｐ
Ｄ／１７日を分解しそして同様に７５％のＣ，Ｏ　Ｄ減
少を与える。かくして、両反応器間の差，はラメラ反応
器の方が２０％ＣＯＤ有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における連続気泡ポリウレタン７オーム
の斜視図である。　　　　　１第．２図は本発明におけ
る連続気泡ポリウレタンフォームの２層システムの側面
．図である。 第一図は７オームバンドの隣接．して施されたロールク
略頂百図である。　　　　　　　、図において（１）・
・・連続気泡チソウレンンフオーム、（２）・・・平坦
な主表面、（３）、・・工、ンボスされた主表面、（４
）・・・突起部、（５）・・・凹．部、（６）・・・平
坦な、表面仁。エンボスされた表面の間の開口である。 　　　　、。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、栄養素液体及び必要に応じてガスが連続気泡ポリウ
   レタンフォームユニットの固定されたシステムを通過す
   るようにした徽生物醗酵を行なう方法において、各々が
   平坦な主表面及びエンボスされた主表面を有する少なく
   とも２つの隣接したフォーム層のシステムであつて、順
   々に続く層において各場合にフォーム層のエンボスされ
   た表面が隣接したフォーム層の平坦な表面と接触してい
   るようにしたシステムを使用することを特徴とする方法
   。 ２、反応器容量の１０−１００容量％、好ましくは４０
   −８０容量％にわたつて分布している少なくとも２つの
   隣接したフォームパネルを使用することを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の方法。 ３、ロールドアツプフォームバンド（ストリップ）を使
   用する特許請求の範囲第１又は２項記載の方法。 ４、エンボスされた表面が外方に向けられているロール
   ドアツプフォームバンドを使用することを特徴とする特
   許請求の範囲第１−３項の何れかに記載の方法。 ５、そのエンボスされた表面が実質的に等しい寸法の突
   起部及び凹部のパターンから成るフォーム層を使用する
   特許請求の範囲第１−４項の何れかに記載の方法。 ６、平坦な表面が内側に向けられている、逆流反応器に
   おける充填されたロールドアツプフォームバンドのシス
   テムを使用することを特徴とする特許請求の範囲第１−
   ５項の何れかに記載の方法。 ７、容器内において連続気泡ポリウレタンフォーム層の
   ユニットのシステムが固定されている微生物醗酵を行な
   うための装置において、ポリウレタンフォーム層は平坦
   な主表面とエンボスされた主表面を有することと、順々
   に続く層において各場合に層のエンボスされた表面は隣
   接した層の平坦な表面と接触していることを特徴とする
   装置。 ８、ユニットポリウレタンフォーム層のシステムは少な
   くとも２つの隣接したフォームパネルから成ることを特
   徴とする特許請求の範囲第７項記載の装置。 ９、ポリウレタンフォーム層のユニットのシステムはエ
   ンボスされた表面が外方に向けられているロールドアツ
   プフォームバンドから成ることを特徴とする特許請求の
   範囲第７又は８項記載の装置。 １０、フォーム層のエンボスされた表面は実質的に等し
   いパターンの突起部及び凹部の規則的なパターンから成
   ることを特徴とする特許請求の範囲第７又は８項記載の
   装置。 １１、逆流反応器は平坦な表面が内側に向けられたいる
   充填されたロールドアツプフォームバンドのシステムを
   含有することを特徴とする特許請求の範囲第７−１０項
   の何れかに記載の装置。