(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
親水性の熱可塑性樹脂および疎水性の熱可塑性樹脂からなる熱可塑性樹脂を溶融成形してなり、
親水性の熱可塑性樹脂が、ポリオキシエチレンを含む親水性ユニットと、ポリオキシプロピレンおよび／またはポリオキシブチレンを含む疎水性ユニットとを、その合計に対して、親水性ユニットの割合が、１０〜９５重量％となるように含む親水性のポリウレタン樹脂であり、
熱可塑性樹脂を溶融成形した後、水中カット、ホットカット、ミストカットからなる群から選ばれるいずれかの方法で、カットすることにより得られる、角がない形状を有していることを特徴とする、水処理用担体。
【請求項２】
表面に凹凸を有していることを特徴とする、請求項１に記載の水処理用担体。
【請求項３】
親水性の熱可塑性樹脂および疎水性の熱可塑性樹脂からなる熱可塑性樹脂を溶融成形してなる水処理用担体の製造方法であって、
親水性の熱可塑性樹脂が、ポリオキシエチレンを含む親水性ユニットと、ポリオキシプロピレンおよび／またはポリオキシブチレンを含む疎水性ユニットとを、その合計に対して、親水性ユニットの割合が、１０〜９５重量％となるように含む親水性のポリウレタン樹脂であり、
熱可塑性樹脂を溶融成形した後、水中カット、ホットカット、ミストカットからなる群から選ばれるいずれかの方法でカットして、角がない形状とすることを特徴とする、水処理用担体の製造方法。
【請求項４】
親水性の熱可塑性樹脂および疎水性の熱可塑性樹脂からなり、親水性の熱可塑性樹脂が、親水性のポリウレタン樹脂である熱可塑性樹脂を、発泡剤とともに溶融成形した後、ホットカットまたはミストカットにより、カットすることを特徴とする、請求項３に記載の水処理用担体の製造方法。
【請求項５】
親水性の熱可塑性樹脂および疎水性の熱可塑性樹脂からなり、親水性の熱可塑性樹脂が、親水性のポリウレタン樹脂である熱可塑性樹脂を、可溶性粒子とともに溶融成形した後、水中カット、ホットカット、ミストカットからなる群から選ばれるいずれかの方法により、カットし、次いで、得られた成形物の表面にある可溶性粒子を溶解除去することを特徴とする、請求項３または４に記載の水処理用担体の製造方法。
【請求項６】
親水性の熱可塑性樹脂および疎水性の熱可塑性樹脂からなる熱可塑性樹脂を溶融成形してなる水処理用担体が用いられている水処理用装置であって、
親水性の熱可塑性樹脂が、ポリオキシエチレンを含む親水性ユニットと、ポリオキシプロピレンおよび／またはポリオキシブチレンを含む疎水性ユニットとを、その合計に対して、親水性ユニットの割合が、１０〜９５重量％となるように含む親水性のポリウレタン樹脂であり、
熱可塑性樹脂を溶融成形した後、水中カット、ホットカット、ミストカットからなる群から選ばれるいずれかの方法で、カットすることにより得られる、角がない形状を有している水処理用担体が用いられていることを特徴とする、水処理用装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微生物を用いる各種の水処理に使用される水処理用担体、その水処理用担体の製造方法、および、その水処理用担体が用いられる水処理用装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、微生物を用いる廃水処理などの水処理においては、例えば、嫌気槽や好気槽などの水処理槽に、流動床として、合成樹脂の成形物からなる水処理用担体が投入されている。この水処理用担体は、槽内において、微生物を付着して、その付着した微生物を増殖させることによって、水処理を行なうものであり、通常、押出成形などによって、円筒形あるいは円柱形に成形されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような、円筒形あるいは円柱形に成形されている水処理用担体では、使用とともにその角が削れてしまい、削れた部分が汚染の原因となったり、また、その削れた部分に起因して、化学的酸素要求量（Ｃ．Ｏ．Ｄ．）が高くなってしまう場合があり、長期にわたって安定して使用することができないという不具合を有する。一方、通常の押出成形では、全く角のない形状に成形することは困難である。
【０００４】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、その目的とするところは、簡易かつ確実な方法により得られ、長期にわたって安定して使用することができ、耐久性に優れる水処理用担体、その水処理用担体の製造方法、および、その水処理用担体が用いられる水処理用装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、
（１）親水性の熱可塑性樹脂および疎水性の熱可塑性樹脂からなる熱可塑性樹脂を溶融成形してなり、親水性の熱可塑性樹脂が、ポリオキシエチレンを含む親水性ユニットと、ポリオキシプロピレンおよび／またはポリオキシブチレンを含む疎水性ユニットとを、その合計に対して、親水性ユニットの割合が、１０〜９５重量％となるように含む親水性のポリウレタン樹脂であり、熱可塑性樹脂を溶融成形した後、水中カット、ホットカット、ミストカットからなる群から選ばれるいずれかの方法で、カットすることにより得られる、角がない形状を有していることを特徴とする、水処理用担体、
（２）表面に凹凸を有していることを特徴とする、（１）に記載の水処理用担体、
（３）親水性の熱可塑性樹脂および疎水性の熱可塑性樹脂からなる熱可塑性樹脂を溶融成形してなる水処理用担体の製造方法であって、親水性の熱可塑性樹脂が、ポリオキシエチレンを含む親水性ユニットと、ポリオキシプロピレンおよび／またはポリオキシブチレンを含む疎水性ユニットとを、その合計に対して、親水性ユニットの割合が、１０〜９５重量％となるように含む親水性のポリウレタン樹脂であり、熱可塑性樹脂を溶融成形した後、水中カット、ホットカット、ミストカットからなる群から選ばれるいずれかの方法でカットして、角がない形状とすることを特徴とする、水処理用担体の製造方法、
（４）親水性の熱可塑性樹脂および疎水性の熱可塑性樹脂からなり、親水性の熱可塑性樹脂が、親水性のポリウレタン樹脂である熱可塑性樹脂を、発泡剤とともに溶融成形した後、ホットカットまたはミストカットにより、カットすることを特徴とする、（３）に記載の水処理用担体の製造方法、
（５）親水性の熱可塑性樹脂および疎水性の熱可塑性樹脂からなり、親水性の熱可塑性樹脂が、親水性のポリウレタン樹脂である熱可塑性樹脂を、可溶性粒子とともに溶融成形した後、水中カット、ホットカット、ミストカットからなる群から選ばれるいずれかの方法により、カットし、次いで、得られた成形物の表面にある可溶性粒子を溶解除去することを特徴とする、（３）または（４）に記載の水処理用担体の製造方法、
（６）親水性の熱可塑性樹脂および疎水性の熱可塑性樹脂からなる熱可塑性樹脂を溶融成形してなる水処理用担体が用いられている水処理用装置であって、親水性の熱可塑性樹脂が、ポリオキシエチレンを含む親水性ユニットと、ポリオキシプロピレンおよび／またはポリオキシブチレンを含む疎水性ユニットとを、その合計に対して、親水性ユニットの割合が、１０〜９５重量％となるように含む親水性のポリウレタン樹脂であり、熱可塑性樹脂を溶融成形した後、水中カット、ホットカット、ミストカットからなる群から選ばれるいずれかの方法で、カットすることにより得られる、角がない形状を有している水処理用担体が用いられていることを特徴とする、水処理用装置
を含むものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の水処理用担体は、微生物を用いる水処理などに用いられ、角がない形状を有している。ここで、角がない形状とは、その全体の形状は問わないが、角張ったところや尖ったところのない表面を有する形状を指称する。
【０００７】
このような、角がない形状を有する本発明の水処理用担体は、熱可塑性樹脂を溶融成形した後、水中カット、ホットカット、ミストカットからなる群から選ばれるいずれかの方法で、カットすることにより得られる。
【０００８】
熱可塑性樹脂としては、親水性の熱可塑性樹脂と疎水性の熱可塑性樹脂とを配合して得られる、親水性の熱可塑性樹脂および疎水性の熱可塑性樹脂からなる熱可塑性樹脂が用いられる。熱可塑性樹脂を用いることで、溶融成形によって任意の形状に成形することができるとともに、その熱可塑性樹脂が親水性であれば、初期の吸水性がよく、微生物の親和性が高いので、微生物の付着および増殖を向上させることができ、これによって、効率的な水処理を行なうことができる。なお、本発明において、親水性の熱可塑性樹脂とは、水により膨潤する樹脂をいう。また、親水性の熱可塑性樹脂と疎水性の熱可塑性樹脂とを配合すれば、適宜比重を調整することができ、例えば、流動床として用いる場合には、その流動性を向上させることができる。さらに、疎水性の熱可塑性樹脂を用いれば、その疎水性の熱可塑性樹脂が疎水部分となるので、水の浸入を防止でき、その結果、微生物による分解を防止することができ、水処理用担体の強度を保持することができる。
【０００９】
このような親水性の熱可塑性樹脂としては、親水性のポリウレタン樹脂が用いられる。また、疎水性の熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリアセタール樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）樹脂、アクリロニトリル−スチレン（ＡＳ）樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンポリプロピレン共重合体、ポリ塩化ビニリデン樹脂などが挙げられる。
【００１０】
親水性の熱可塑性樹脂と疎水性の熱可塑性樹脂との配合割合としては、親水性の熱可塑性樹脂の割合が、親水性の熱可塑性樹脂と疎水性の熱可塑性樹脂との合計に対して、５〜９９重量％、好ましくは、１０〜９５重量％である。
【００１１】
なお、親水性のポリウレタン樹脂は、ポリオキシエチレンなどの親水性ユニットと、ポリオキシプロピレンおよび／またはポリオキシブチレンなどの疎水性ユニットとを含んでいる。親水性のポリウレタン樹脂中に、親水性ユニットと疎水性ユニットとを含むことで、親水性ユニットによって、初期の吸水性を向上させて、微生物の親和性を高めて、微生物の付着および増殖を向上させる一方で、疎水性ユニットによって、長期の使用によっても、微生物により分解されにくくし、強度を保持して、安定した使用を確保することができる。また、親水性のポリウレタン樹脂では、親水性ユニットと疎水性ユニットとを含む場合には、その合計に対して、親水性ユニットの割合が、１０〜９５重量％であり、好ましくは、２０〜９０重量％である。
【００１２】
また、本発明の水処理用担体には、基質吸着物質、および／または、酵素活性を向上させるあるいは生育促進する物質を含有させることが好ましい。これらを含有させることで、水処理用担体の表面に、より一層、容易に微生物を付着および増殖させることができ、さらに効率的な水処理を行なうことができる。
【００１３】
このような基質吸着物質としては、例えば、自然石を含む天然セラミックス、人工セラミックス、活性炭、カーボンブラック、ケイ酸塩化合物などが挙げられる。これらは、単独で使用してもよく、また、２種類以上併用してもよい。好ましくは、活性炭、カーボンブラックが挙げられる。また、基質吸着物質を配合する割合は、例えば、熱可塑性樹脂１００重量部に対して、０．１〜４０重量部、好ましくは、０．５〜３０重量部である。
【００１４】
また、酵素活性を向上させるあるいは生育促進する物質としては、例えば、銅や亜鉛などの金属や、そのような金属の、水に不溶あるいは難溶の塩、酸化物、硫化物、水酸化物など、さらには、そのような金属または金属化合物に、無機物および／または有機物が含有されているものなどが挙げられる。これらは、単独で使用してもよく、また、２種類以上併用してもよい。好ましくは、酸化銅、硫化銅、水酸化銅が挙げられる。また、酵素活性を向上させるあるいは生育促進する物質を配合する割合は、例えば、熱可塑性樹脂１００重量部に対して、０．００５〜５重量部、好ましくは、０．０１〜３重量部である。
【００１５】
なお、基質吸着物質や、酵素活性を向上させるあるいは生育促進する物質は、例えば、マスターバッチとして調製されていてもよい。
【００１６】
そして、本発明の水処理用担体は、例えば、熱可塑性樹脂と、必要により、基質吸着物質、および／または、酵素活性を向上させるあるいは生育促進する物質とともに、例えば、押出成形機などの公知の溶融成形機によって、用いられる原料以上の溶融温度において溶融成形後、ダイから吐出させた後に、水中カット、ホットカット、ミストカットから選ばれるいずれかの方法で、カットすることにより得ることができる。
【００１７】
水中カットでは、例えば、ダイから吐出された溶融している熱可塑性樹脂を、水中でカットする。また、ホットカットでは、例えば、ダイから吐出された溶融している熱可塑性樹脂を、その溶融している間にカットし、水中に落下させる。また、ミストカットでは、例えば、ダイから吐出された溶融している熱可塑性樹脂に霧状に水を吹きかけながらカットする。このような、水中カット、ホットカット、ミストカットによってカットすれば、成形物を、簡易かつ確実に、角のない形状、すなわち、角張ったところや尖ったところのない表面を有する形状に成形することができる。
【００１８】
なお、このような水処理用担体の成形条件としては、例えば、押出成形の条件として、スクリュー径９０ｍｍφの時の吐出量が１０〜１００ｋｇ／ｈｒ、吐出するダイの温度が１１０〜２５０℃、好ましくは、１３０〜２２０℃である。また、カットの条件としては、カッタの回転数が１００〜５０００ｍｉｎ-1、好ましくは、５００〜４０００ｍｉｎ-1、水温が５〜８０℃、好ましくは、１０〜７０℃である。
【００１９】
また、成形する形状は、例えば、流動床として用いる場合には、粒状、球状、円柱状、円筒状、俵状、米粒状、ラグビーボール状など、任意の形状に成形すればよい。また、そのサイズも適宜選択され、例えば、１〜５０ｍｍ程度のものが好ましい。
【００２０】
そして、このようにして得られる本発明の水処理用担体は、角がない形状を有しているので、例えば、流動床として用いて、機械攪拌されても、摩耗および形状の変化が少ない。そのため、水処理用担体の削れに起因する汚染や、化学的酸素要求量（Ｃ．Ｏ．Ｄ．）の上昇を招くことがなく、長期にわたって安定して、微生物を付着および増殖させることができ、これによって、効率的な水処理を行なうことができる。
【００２１】
また、本発明の水処理用担体は、その表面に、凹凸が形成されていることが好ましい。表面に凹凸が形成されることにより、その表面に、微生物を付着させやすくすることができ、さらに効率的な水処理を行なうことができる。
【００２２】
なお、凹凸とは、例えば、幅５〜１０００μｍ、好ましくは、１０〜７５０μｍ、深さ０．０１〜１００μｍ、好ましくは、０．１〜７５μｍの起伏を有する形状を指称する。
【００２３】
このような凹凸の形成は、例えば、熱可塑性樹脂を、発泡剤とともに溶融成形し、所定のカットを行なうことにより、得られた成形物を多孔質化することにより形成することができる。
【００２４】
用いられる発泡剤としては、例えば、通常使用される、化学的発泡剤や物理的発泡剤などが挙げられる。化学的発泡剤としては、例えば、アゾ化合物（例えば、アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）、バリウムアゾジカルボキシレート（Ｂａ／ＡＣ）など）、ニトロソ化合物（例えば、Ｎ，Ｎ−ジニトロソペンタメチレンテトラミン（ＤＰＴ）など）、ヒドラジン誘導体（例えば、４，４’−オキシビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド）（ＯＢＳＨ）など）、セミカルバジド化合物、アジド化合物、トリアゾール化合物、イソシアネート化合物、重炭酸塩（例えば、重炭酸ナトリウムなど）、炭酸塩、亜硝酸塩、水素化物、重炭酸ナトリウムと酸の混合物（例えば、重炭酸ナトリウムとクエン酸など）、過酸化水素と酵母との混合物、亜鉛粉末と酸との混合物などが挙げられる。
【００２５】
また、物理発泡剤としては、例えば、脂肪族炭化水素類（例えば、ブタン、ペンタン、ヘキサンなど）、塩化炭化水素類（例えば、ジクロロエタン、ジクロロメタンなど）、フッ化塩化炭化水素類（例えば、トリクロロモノフロロメタン、ジクロロジフロロメタン、ジクロロモノフロロメタン、ジクロロテトラフロロエタンなど）、代替フロン類、空気、炭酸ガス、窒素ガス、水などが挙げられる。これらは、単独で使用してもよく、また、２種類以上併用してもよい。好ましくは、ＡＤＣＡ、ＯＢＳＨ、重炭酸ナトリウムと酸の混合物が挙げられる。
【００２６】
また、発泡剤を配合する割合は、例えば、熱可塑性樹脂１００重量部に対して、０．０１〜２０重量部、好ましくは、０．０５〜１５重量部である。なお、これら発泡剤は、例えば、マスターバッチとして調製されていてもよい。
【００２７】
このような発泡剤を用いて、水処理用担体の表面に凹凸を形成すれば、その表面のみならず、その内部も多孔質化されるので、発泡剤の配合量を加減してその水処理用担体の空孔率（ポロシティまたは気孔率ともいう）を適宜選択することにより、水処理用担体の比重を調整することができる。その結果、例えば、流動床として用いた場合における、流動性の向上を図ることができる。なお、このような流動床として用いる場合には、その比重を水の比重（１．０）に近づけるべく、その空孔率を５〜９５％、さらには、１０〜９０％とすることが好ましい。また、多孔質化は、連続気泡であっても独立気泡であってもよく、例えば、独立気泡である場合には、その気泡のサイズが、１〜３０００μｍ、さらには、１０〜２０００μｍであることが好ましい。
【００２８】
また、発泡剤によって水処理用担体の表面に凹凸を形成するには、ホットカット、ミストカットによりカットすることが好ましい。水中カットによると、多孔質化された表面が塞がる場合がある。また、ホットカットによる場合においても、多孔質化された表面の閉塞を防止すべく、例えば、ダイのサイズが外径３ｍｍφの時における発泡剤の割合が、例えば、熱可塑性樹脂１００重量部に対して、２重量部を超えるようにすることが好ましい。
【００２９】
また、凹凸の形成は、例えば、熱可塑性樹脂を、可溶性粒子とともに溶融成形し、所定のカットの終了後に、得られた成形物の表面にある可溶性粒子を溶解除去することによっても形成することができる。
【００３０】
可溶性粒子としては、溶融成形時において、熱可塑性樹脂中に良好に分散して、その表面に均一に分布するものが好ましく、例えば、炭酸カルシウム、塩化ナトリウム、塩化カリウムなどの無機塩類が挙げられる。このような可溶性粒子の粒子径は、例えば、０．１〜２０００μｍ、さらには、１〜１０００μｍであることが好ましく、配合する割合は、例えば、溶融成形する成分中、５〜８０重量％、好ましくは、１０〜７５重量％である。
【００３１】
より具体的には、例えば、炭酸カルシウムが用いられる場合には、溶融成形して、所定のカットをした後に、酸処理すればよい。酸処理としては、例えば、カットして得られた成形物に、例えば、塩酸水溶液などの酸の溶液を含浸させればよい。これによって、得られた成形物の表面にある炭酸カルシウムが溶解されて、細孔が形成され、その結果、水処理用担体の表面に凹凸が形成される。
【００３２】
また、例えば、塩化ナトリウムが用いられる場合には、溶融成形して、所定のカットをした後に、水洗処理すればよい。水洗処理としては、例えば、カットして得られた成形物を水中に浸漬すればよい。これによって、得られた成形物の表面にある塩化ナトリウムが溶解されて、細孔が形成され、その結果、水処理用担体の表面に凹凸が形成される。
【００３３】
なお、このような凹凸の形成は、発泡剤と可溶性粒子とを、それぞれ単独で使用してもよく、また、これらを併用してもよい。例えば、上記したように、発泡剤のみを用いた場合には、水中カットによると、多孔質化された表面が塞がる場合があるが、発泡剤と可溶性粒子とを併用して、水中カットすることにより、表面に凹凸が形成され、かつ、その内部も多孔質化される水処理用担体を形成することができる。
【００３４】
このようにして得られる本発明の水処理用担体は、各種の水処理、例えば、産業廃水や生活廃水などの廃水処理などに用いることができ、より具体的には、微生物を用いた水処理、例えば、硝化菌（例えば、アンモニア酸化菌、亜硝酸酸化菌など）などの好気性微生物により処理するための好気槽、脱窒菌などの嫌気性微生物により処理するための嫌気槽の、流動床や固定床、とりわけ、流動床として用いることができる。図１には、そのような水処理装置の一実施形態が示されている。すなわち、図１において、この水処理装置は、好気槽や嫌気槽として用いられる水処理槽１と、この水処理槽１に接続される給水管２および排水管３とを備えている。水処理槽１には、本発明の水処理用担体４が流動床として投入されており、水処理槽１内に回転可能に設けられる攪拌機５によって、攪拌されている。このような水処理装置には、角がない形状を有している水処理用担体４が、流動床として用いられているので、攪拌機５によって攪拌されても、摩耗や形状の変化が少ない。そのため、水処理用担体４の削れに起因する汚染や、化学的酸素要求量（Ｃ．Ｏ．Ｄ．）の上昇を招くことがなく、耐久性に優れ、メンテナンスの容易な装置として、長期にわたって安定して用いることができる。
【００３５】
なお、本発明の水処理用担体は、上記したように、本来、水処理に用いられるものであるが、気相での処理、例えば、アンモニア、硫化水素などの脱臭に用いることもできる。
【００３６】
【実施例】
以下に実施例および比較例を示し本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は、何ら実施例および比較例に限定されることはない。
【００３７】
比較例１
親水性の熱可塑性ポリウレタン樹脂（ジフェニルメタンジイソシアネート／ポリオキシエチレンプロピレングリコール（エチレンオキサイド含量８０重量％）８０重量部とポリテトラメチレングリコール２０重量部との混合物／１，４−ブタンジオール、商品名：エラストラン ＯＨ３−３７、武田バーディシェウレタン工業社製、以下同じ）１００重量部を、押出成形機（９０ｍｍφ単軸押出機、Ｌ／Ｄ＝３４、ダイ温度１９０℃、池貝社製) を使用して成形し、ダイからの吐出直後に水中カッター（カッタ回転数２７００ｍｉｎ−１、水温３５〜４０℃、Ｇａｌａ社製、以下同じ）を使用して、水中カットし、４ｍｍφの球状の担体を得た。
【００３８】
比較例２
親水性の熱可塑性ポリウレタン樹脂１００重量部に、発泡剤（ポリ酢酸ビニル樹脂７０重量％、ＡＤＣＡ３０重量％のマスターバッチ、商品名：ポリスレンＥＶ３０６、永和化成社製）５重量部を添加し、押出成形機（９０ｍｍφ単軸押出機、Ｌ／Ｄ＝３４、ダイ温度１９０℃、池貝社製) を使用して成形し、ダイからの吐出直後に水中カッターを使用して、水中カットし、４ｍｍφの球状の担体を得た。
【００３９】
比較例３
親水性の熱可塑性ポリウレタン樹脂１００重量部に、炭酸カルシウムマスターバッチ（親水性の熱可塑性ポリウレタン樹脂に、炭酸カルシウム（商品名：ＳＳ３０、日東粉化工業社製）が４０重量％混練されたもの、以下同じ）１００重量部、および、発泡剤（ポリ酢酸ビニル樹脂７０重量％、ＡＤＣＡ３０重量％のマスターバッチ、商品名：ポリスレンＥＶ３０６、永和化成社製）５重量部を添加し、押出成形機（１２０ｍｍφ単軸押出機、Ｌ／Ｄ＝３４、ダイ温度１９０℃、池貝社製) を使用して成形し、ダイからの吐出直後に水中カッターを使用して、水中カットし、得られた成形物に２Ｎ−塩酸水溶液を含浸させて、その表面の炭酸カルシウムを溶解させることにより、表面に細孔を有する４ｍｍφの球状の担体を得た。
【００４０】
実施例１
親水性の熱可塑性ポリウレタン樹脂と、ポリエチレン樹脂（商品名：エボリュー ＳＰ０５１０、三井化学社製、以下同じ）とが、重量比で８／２の割合で配合される混合物１００重量部に、炭酸カルシウムマスターバッチ１００重量部、および、発泡剤（ポリ酢酸ビニル樹脂７０重量％、ＡＤＣＡ３０重量％のマスターバッチ、商品名：ポリスレンＥＶ３０６、永和化成社製）５重量部を添加し、押出成形機（９０ｍｍφ単軸押出機、Ｌ／Ｄ＝３４、ダイ温度１９０℃、池貝社製) を使用して成形し、ダイからの吐出直後に水中カッターを使用して、水中カットし、得られた成形物に２Ｎ−塩酸水溶液を含浸させて、その表面の炭酸カルシウムを溶解させることにより、表面に細孔を有する４ｍｍφの球状の担体を得た。
【００４１】
実施例２
親水性の熱可塑性ポリウレタン樹脂と、ポリエチレン樹脂とが、重量比で６／４の割合で配合される混合物１００重量部に、炭酸カルシウムマスターバッチ１００部、および、発泡剤（ポリ酢酸ビニル樹脂７０重量％、ＡＤＣＡ３０重量％のマスターバッチ、商品名：ポリスレンＥＶ３０６、永和化成社製）５重量部を添加し、押出成形機（９０ｍｍφ単軸押出機、Ｌ／Ｄ＝３４、ダイ温度１９０℃、池貝社製) を使用して成形し、ダイからの吐出直後に水中カッターを使用して、水中カットし、得られた成形物に２Ｎ−塩酸水溶液を含浸させて、その表面の炭酸カルシウムを溶解させることにより、表面に細孔を有する４ｍｍφの球状の担体を得た。
【００４２】
実施例３
親水性の熱可塑性ポリウレタン樹脂と、ＡＢＳ樹脂（商品名：ＳＷＲ−１、三菱レイヨン社製、以下同じ) とが、重量比で８／２の割合で配合される混合物１００重量部に、炭酸カルシウムマスターバッチ１００重量部、および、発泡剤（ポリエチレン樹脂６０重量％、重炭酸ナトリウムとクエン酸との混合物４０重量％のマスターバッチ、商品名：ハイドロセロール−ＣＦ４０Ｅ、ベーリンガーインゲルハイム社製）６重量部を添加し、押出成形機（９０ｍｍφ単軸押出機、Ｌ／Ｄ＝３４、ダイ温度１９０℃、池貝社製) を使用して成形し、ダイからの吐出直後に水中カッターを使用して、水中カットし、得られた成形物に２Ｎ−塩酸水溶液を含浸させて、その表面の炭酸カルシウムを溶解させることにより、表面に細孔を有する４ｍｍφの球状の担体を得た。
【００４３】
実施例４
親水性の熱可塑性ポリウレタン樹脂と、ＡＢＳ樹脂とが、重量比で６／４の割合で配合される混合物１００重量部に、炭酸カルシウムマスターバッチ１００重量部、および、発泡剤（ポリエチレン樹脂６０重量％、重炭酸ナトリウムとクエン酸との混合物４０重量％のマスターバッチ、商品名：ハイドロセロール−ＣＦ４０Ｅ、ベーリンガーインゲルハイム社製）６重量部を添加し、押出成形機（９０ｍｍφ単軸押出機、Ｌ／Ｄ＝３４、ダイ温度１９０℃、池貝社製) を使用して成形し、ダイからの吐出直後に水中カッターを使用して、水中カットし、得られた成形物に２Ｎ−塩酸水溶液を含浸させて、その表面の炭酸カルシウムを溶解させることにより、表面に細孔を有する４ｍｍφの球状の担体を得た。
【００４４】
比較例４
親水性の熱可塑性ポリウレタン樹脂１００重量部に、発泡剤（ポリ酢酸ビニル樹脂７０重量％、ＡＤＣＡ３０重量％のマスターバッチ、商品名：ポリスレンＥＶ３０６、永和化成社製）５重量部、活性炭（商品名：ＤＯ−５、武田薬品工業社製、以下同じ) ２重量部、酸化銅（和光純薬社製、以下同じ）０．２重量部を添加し、押出成形機（５０ｍｍφ単軸押出機、Ｌ／Ｄ＝３４、ダイ温度１９０℃、池貝社製) を使用して成形し、ダイからの吐出直後にミストカッターを使用して、シャワー状に水をかけながらミストカットし、表面に細孔を有する４〜５ｍｍφの球状の担体を得た。
【００４５】
実施例５
親水性の熱可塑性ポリウレタン樹脂と、ポリエチレン樹脂とが、重量比で８／２の割合で配合される混合物１００重量部に、炭酸カルシウムマスターバッチ１００重量部、および、発泡剤（ポリ酢酸ビニル樹脂７０重量％、ＡＤＣＡ３０重量％のマスターバッチ、商品名：ポリスレンＥＶ３０６、永和化成社製）５重量部、活性炭５重量部、酸化銅０．２重量部を添加し、押出成形機（９０ｍｍφ単軸押出機、Ｌ／Ｄ＝３４、ダイ温度１９０℃、池貝社製) を使用して成形し、ダイからの吐出直後に水中カッターを使用して、水中カットし、得られた成形物に２Ｎ−塩酸水溶液を含浸させて、その表面の炭酸カルシウムを溶解させることにより、表面に細孔を有する４ｍｍφの球状の担体を得た。
【００４６】
実施例６
親水性の熱可塑性ポリウレタン樹脂と、ポリエチレン樹脂とが、重量比で６／４の割合で配合される混合物１００重量部に、炭酸カルシウムマスターバッチ１００重量部、発泡剤（ポリ酢酸ビニル樹脂７０重量％、ＡＤＣＡ３０重量％のマスターバッチ、商品名：ポリスレンＥＶ３０６、永和化成社製）５重量部、活性炭５重量部、酸化銅０．２重量部を添加し、押出成形機（９０ｍｍφ単軸押出機、Ｌ／Ｄ＝３４、ダイ温度１９０℃、池貝社製) を使用して成形し、ダイからの吐出直後に水中カッターを使用して、水中カットし、得られた成形物に２Ｎ−塩酸水溶液を含浸させて、その表面の炭酸カルシウムを溶解させることにより、表面に細孔を有する４ｍｍφの球状の担体を得た。
【００４７】
比較例５
親水性の熱可塑性ポリウレタン樹脂１００重量部に、塩化ナトリウム（ナイカイ食塩、ネオライト興産社製、以下同じ）１００重量部を添加し、押出成形機（９０ｍｍφ単軸押出機、Ｌ／Ｄ＝３４、ダイ温度１９０℃、池貝社製) を使用して成形し、ダイからの吐出直後に水中カッターを使用して、水中カットし、得られた成形物を水に浸漬させて、その表面の塩化ナトリウムを溶解させることにより、表面に細孔を有する４ｍｍφの球状の担体を得た。
【００４８】
実施例７
親水性の熱可塑性ポリウレタン樹脂と、ポリエチレン樹脂とが、重量比で８／２の割合で配合される混合物１００重量部に、塩化ナトリウム１００重量部、発泡剤（ポリ酢酸ビニル樹脂７０重量％、ＡＤＣＡ３０重量％のマスターバッチ、商品名：ポリスレンＥＶ３０６、永和化成社製）５重量部、活性炭５重量部、酸化銅０．１重量部を添加し、押出成形機（９０ｍｍφ単軸押出機、Ｌ／Ｄ＝３４、ダイ温度１９０℃、池貝社製) を使用して成形し、ダイからの吐出直後に水中カッターを使用して、水中カットし、得られた成形物を水に浸漬させて、その表面の塩化ナトリウムを溶解させることにより、表面に細孔を有する４ｍｍφの球状の担体を得た。
【００４９】
比較例６
ポリエチレン樹脂と炭酸カルシウムとが、重量比で７／３の割合で配合される混合物１００重量部を、押出成形機（９０ｍｍφ単軸押出機、Ｌ／Ｄ＝３４、ダイ温度１９０℃、池貝社製) を使用して成形し、ダイから吐出後、冷却してからカットし、外径４ｍｍφ、長さ５ｍｍの円柱状の担体を得た。
【００５０】
試験例１
実施例１〜７、および、比較例１〜５で得られた各担体を、実体積で０．５ｍ３用い、これを５ｍ３の水槽（充填量１０％) に投入し、機械攪拌式エアレータ（出力０．７５ｋｗ、新明和工業社製）を使用して耐久試験を行なった。
【００５１】
実施例１〜７および比較例１〜５の担体は、試験開始から２週間経過しても、目視では表面が摩耗しているように見えず、また、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により詳細に観察した結果、摩耗していないことが確認された。それに対し、比較例６の担体は、試験開始から１週間経過した時点で、目視では表面が摩耗しているように見え、また、水に濁りも見られた。また、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により詳細に観察した結果、全体的に摩耗していることが確認された。
【００５２】
試験例２
実施例１〜４、６、７、および、比較例３、６の担体を活性汚泥に浸漬し、微生物を吸着させた。すなわち、嵩体積２５０ｍＬの担体をドラフト流式水槽５Ｌに投入し、以下に示す組成をもつ無機人工廃水を使用し、水温２０℃、ｐＨは７．０〜７．５、水理学的滞留時間５時間の条件で、亜硝酸生成量から算出したアンモニア酸化速度を求めることで評価した。
【００５３】
無機人工廃水組成（１Ｌあたり）
（ＮＨ４）２ＳＯ４      ０．０９４３ｇ
ＫＨ２ＰＯ４    ０．６ｇ
ＮａＨＣＯ３    ０．３７５ｇ
ＭｇＳＯ４・７Ｈ２Ｏ １０ｍｇ
ＣａＣｌ２・２Ｈ２Ｏ １．８ｍｇ
Ｆｅ−ＥＤＴＡ １ｍｇ
各担体にアンモニア酸化細菌を付着させ評価した結果を図２に示す。図２において、実施例１〜４、６、７および比較例３の担体は、その表面に形成された凹凸に菌が付着し増殖したため、比較例６と比較して、アンモニア酸化速度が良好に上昇していることがわかる。また、基質吸着物質、および、酵素活性を向上させるあるいは生育促進する物質を含有している実施例６、７は、アンモニア酸化速度の立ち上りが速く、しかも最大活性が高くなっていることがわかる。
【００５４】
また、各担体表面でのアンモニア酸化細菌の増殖（優占化) を、ＤＮＡプローブ法（ＦＩＳＨ法）を用いて評価した。 その結果、実施例１〜４、６、７および比較例３の担体の表面でアンモニア酸化細菌が増殖し優先化していることが確認された。観察では、９０％がアンモニア酸化細菌であった。
【００５５】
試験例３
実施例５および比較例５、６の担体を、活性汚泥嫌気好気法処理装置（嫌気槽３Ｌ、好気槽２Ｌ）の好気槽に４００ｍＬ投入し、２０℃にて、以下に示す組成をもつ生活系人工廃水の連続通水処理を行なった。好気槽の水理学的滞留時間は１．６時間とし、担体の活性は、人工廃水と処理水の水質から硝化率を算出することにより評価した。その結果を、図３に示す。なお、図３には、担体を投入しなかった活性汚泥のみの系の硝化率をも併せて示す。図３において、実施例５および比較例５の担体は、比較例６および活性汚泥のみの系と比較して、明らかに硝化率が高く、効率的な硝化が行なえていることがわかる。
【００５６】
生活系人工廃水組成（１Ｌあたり）
ポリペプトン １４０ｍｇ／ｍＬ
グルコース １４０ｍｇ／ｍＬ
（ＮＨ４）２ＳＯ４      ２２０ｍｇ／ｍＬ
ＫＨ２ＰＯ４    ２５ｍｇ／ｍＬ
ＮａＨＣＯ３    １５０ｍｇ／ｍＬ
ＮａＣｌ １００ｍｇ／ｍＬ
また、各担体表面でのアンモニア酸化細菌および亜硝酸酸化細菌の増殖（優占化）を、ＤＮＡプローブ法（ＦＩＳＨ法）を用いて評価した。その結果、実施例５および比較例５の担体の表面でアンモニア酸化細菌および亜硝酸酸化細菌がコロニーを形成し、増殖し優先化していることが確認された。観察では、９０％がアンモニア酸化細菌および亜硝酸酸化細菌であった。
【００５７】
【発明の効果】
本発明の水処理用担体は、角がない形状を有しているので、処理中において、角が削れることがなく、削れた部分に起因する汚染や化学的酸素要求量（Ｃ．Ｏ．Ｄ．）の上昇を有効に防止することができる。これによって、長期にわたって安定して、微生物を付着および増殖させることができ、効率的な水処理を行なうことができる。しかも、本発明の水処理用担体は、熱可塑性樹脂を溶融成形した後、水中カット、ホットカット、ミストカットからなる群から選ばれるいずれかの方法で、カットすることにより、簡易かつ確実に角がない形状として得ることができる。
【００５８】
また、本発明の水処理用担体は、親水性の熱可塑性樹脂および疎水性の熱可塑性樹脂からなる熱可塑性樹脂によって形成されているため、初期の吸水性がよく、微生物の親和性が高いので、微生物の付着および増殖を向上させることができ、これによって、より一層、効率的な水処理を行なうことができる。
また、親水性の熱可塑性樹脂として、親水性のポリウレタン樹脂が用いられるため、水処理用担体の初期の吸水性を向上させて、微生物の親和性を高めて、微生物の付着および増殖を向上させることができる。
【００５９】
さらに、本発明の水処理用担体において、その表面に凹凸を有していれば、表面に、微生物が付着しやすく、より一層、効率的な水処理を行なうことができる。
【００６０】
そして、このような水処理用担体が用いられる水処理用装置は、水処理用担体の削れに起因する汚染や、化学的酸素要求量（Ｃ．Ｏ．Ｄ．）の上昇を招くことがない、耐久性に優れ、メンテナンスの容易な装置として、長期にわたって安定して用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の水処理装置の一実施形態を示す、概略構成図である。
【図２】試験例２の評価結果であって、経過日数に対してアンモニア酸化速度がプロットされている図である。
【図３】試験例３の評価結果であって、経過日数に対して硝化率がプロットされている図である。
【符号の説明】
１    水処理槽
２    給水管
３    排水管
４    水処理用担体
５    攪拌機
【図１】
0004489893.tif 000002
【図２】
0004489893.tif 000003
【図３】
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