(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
微生物を担持させてバイオリアクターに用いられる微生物保持担体であって、
吸水性を有さない素材からなる繊維状物と、吸水性を有し、且つ、微生物担持可能な有機物とを、液体中に所定量分散し、均一に混合してなり、そのまま、又は、液体を除去した後、カラムに充填して用いられることを特徴とするバイオリアクター用微生物保持担体。
【請求項２】
前記吸水性を有さない素材からなる繊維状物がガラス繊維、金属繊維、炭素繊維、繊維状セラミックスから選択される一種以上であることを特徴とする請求項１に記載のバイオリアクター用微生物保持担体。
【請求項３】
前記吸水性を有し、且つ、微生物担持可能な有機物が、ピートモス、水苔、海綿、多孔性セルロース、多孔性ポリエチレン、ウレタンフォームから選択される一種以上であることを特徴とする請求項１に記載のバイオリアクター用微生物保持担体。
【請求項４】
前記吸水性を有さない素材からなる繊維状物と、前記吸水性を有し、且つ、微生物担持可能な有機物とが、乾燥重量比で９／１から１／１の割合で混合されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のバイオリアクター用微生物保持担体。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のバイオリアクター用微生物保持担体を充填してなるカラムを備えることを特徴とする気相バイオリアクター装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機物を微生物により連続反応させる装置として使用するバイオリアクター内に微生物を保持するための微生物保持担体に関し、詳しくは、通気性・通水性、微生物保持性に優れ、微生物培養液とガス状有機物を効率よく接触させることのできるバイオリアクター用の微生物保持担体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
生活排水、工場廃液や土壌に含まれるトリクロロエチレン、ベンゼン等の有害な揮発性有機物を除去する手段として、有機物を気体状態となし、微生物により連続反応させて分解、除去するバイオリアクターが近年、注目されている。
【０００３】
ガス状有機物を微生物で分解するバイオリアクターとして、ピートモスを保持担体として微生物を担持させ、被処理気体と接触させる方式の生物脱臭装置が一般的に知られている。
【０００４】
ここで用いられるピートモスは保水性が高いため、水分が多い場合には通気性が極端に悪くなり、被処理気体が水分を多く含む場合や、気体と液体を同時に処理する場合には採用できない。
【０００５】
また、水溶液状の有機物を分解するバイオリアクターとしては、微生物保持担体としての各種吸着材、固定化材に微生物を担持させる方式が知られているが、これらはいずれも微生物を担体上に固定するため微生物自体が移動するものではなく、気体状態の被処理物には適さず、固定化しうる微生物の数にも制限があり、処理効率や固定化した微生物の定期的なメンテナンスを要するなどの点で問題があった。
【０００６】
一般的に使用されているバイオリアクターの概略構成図を図２に示す。このようなバイオリアクター装置３０には、微生物を保持するための微生物保持担体３２を充填したカラム３４が配置されており、カラム３４内に有害有機物を気体状態で含むエアーが供給される。
【０００７】
土壌や湖沼における有害有機物を分解・除去するめには、気体状態の被処理物を連続的に効率よく行う処理装置が必要であり、図２に示すような単に保持担体に固定化した微生物を用いるバイオリアクター装置よりも、連続的に供給される微生物の培養液と被処理物とを保持担体上で接触させる方式が効果的である。
【０００８】
ガス状の有機物と微生物培養液をリアクター内に連続供給しながら接触させる方式の気相バイオリアクター装置の概略構成図を図１に示す。このようなバイオリアクター装置１０には、微生物を保持するための微生物保持担体１６を充填したカラム１２が配置されており、リアクター内の通気性・通水性に優れ、かつ微生物培養液を適度に保持できる保持担体が要求される。しかしながら、現在使用されているピートモス、多孔性セルロース、ウレタンフォーム等の有機物からなる担体は微生物保持性に優れるものの、先に述べたように通気性に劣り、一方、ゼオライト等の無機担体は、微生物の保持量が前記した如き構成の気相バイオリアクターに使用するには不充分であった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記問題点を考慮してなされたものであり、本発明の目的は、微生物培養液とガス状有機物を接触させる方式の気相バイオリアクター装置、及び、それに好適に適用し得る、通気性、通水性及び細菌保持性に優れたバイオリアクター用微生物保持担体を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明のバイオリアクター用微生物保持担体は、吸水性を有さない素材からなる繊維状物と、吸水性を有し、且つ、微生物担持可能な有機物とを、液体中に所定量分散し、均一に混合してなり、そのまま、又は、液体を除去した後、カラムに充填して用いられることを特徴とする。また、本発明の気相バイオリアクター装置は、前記本発明のバイオリアクター用微生物保持担体を充填したカラムを備えることを特徴とする。
【００１１】
このバイオリアクター用微生物保持担体において、前記吸水性を有さない素材からなる繊維状物がガラス繊維、金属繊維、炭素繊維、繊維状セラミックスから選択される一種以上であり、前記吸水性を有し、且つ、微生物担持可能な有機物が、ピートモス、水苔、海綿、多孔性セルロース、多孔性ポリエチレン、ウレタンフォームから選択される一種以上であることが好ましく、両者の混合割合は、乾燥重量比で９／１から１／１の割合であることが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明のバイオリアクター用微生物保持担体は、吸水性を有さない素材からなる繊維状物及び吸水性を有し、且つ、微生物担持可能な有機物を併用するものであるが、ここで微生物保持担体に用いられる吸水性を有さない素材からなる繊維状物（以下、適宜、非吸水性繊維と称する）は、保持担体において適度な空隙を保持し、通気性、透水性を確保し得るものであれば、どのような素材からなるものでも使用し得るが、具体的には、前記ガラス繊維に他には、金属繊維、炭素繊維、繊維状セラミックスなどが挙げられる。なかでも、空隙保持性、入手の容易性の観点から、グラスウール等のガラス繊維が好適である。
【００１３】
繊維の太さ、長さには特に制限はないが、均一混合性及び空隙保持性の観点から、太さは直径０．００１〜０．５ｍｍ程度、長さ１０〜１００ｍｍ程度が一般的である。
【００１４】
また、吸水性を有し、且つ、微生物担持可能な有機物（以下、適宜、微生物担持有機物と称する）としては、ピートモス、水苔、海綿、多孔性セルロース、多孔性ポリエチレン、ウレタンフォームなどが挙げられるが、物理的な保持性に加えて、微生物の生育に適した成分を含有するピートモスが特に好ましい。
【００１５】
非吸水性繊維と微生物担持有機物との混合物は通気性・通水性ともに優れていることに加え、高濃度の微生物をリアクター内に保持することができ、効率のよいバイオリアクター装置とすることができる。
【００１６】
非吸水性繊維と微生物担持有機物との混合物として、グラスウールとピートモスとの混合物（混合比＝４：１）の保水性、通水性、通気性及び菌体保持量を測定した結果を下記表１に示す。
【００１７】
また、比較対象例として、同様の条件で、グラスウール、ピートモスそれぞれのみからなる担体及び一般によく使用される微生物保持担体である粒状活性炭、高分子ろ材（高分子繊維を直径３０ｍｍ程度の球形に成形した繊維集合体）の保水性、通水性、通気性及び菌体保持量を測定した結果を下記表１に併記する。
【００１８】
【表１】
0003781511.tif 000002
【００１９】
表１に明らかなように、本発明の微生物保持担体であるガラスウール／ピートモスの混合物は通気性・通水性の双方ともに他の担体と同等の性能を有しており、且つ、保水性・微生物保持性については他の担体より優れていることが明らかになった。一方、従来の微生物保持担体はいずれも、保水性、通水性の双方を満足するものはなかった。
【００２０】
非吸水性繊維と微生物担持有機物との混合比は、目的とする通水性、細菌保持性によって、適宜調製することができるが、一般的には非吸水性繊維に対して、微生物担持有機物が同量か、それ以上混合されていることが好ましく、例えば、ガラスウールとピートモスの場合、混合比は乾燥重量比でガラスウール／ピートモス＝９／１から１／１が適当である。図３はガラスウールとピートモスの混合重量比を変えて担体を通過する流体（水）の落下速度を測定したグラフである。横軸にガラスウールとピートモスの混合重量比、縦軸にガラスウールのみからなる担体を通過したときの流速を１００とした相対流速を示す。このグラフより明らかなようにガラスウールとピートモスとの重量比が３／１近傍からピートモス含有量の増加に伴い、相対流量が低下する傾向になり、通水性の観点からはピートモス含有量が５０重量％以下、即ち１／１以下であることが好ましく、また、微生物担持性の観点から、ピートモス含有量が１０重量％以上、即ち９／１以上であることが好ましく、５／１から３／１程度であることがより好ましい。
【００２１】
また、両者を混合して、微生物保持担体を構成するには、ガラスウールとピートモスとを水等の液体中に所定量分散し、ブレンダー、ミキサーなどにより均一に混合した後、そのまま、あるいはメッシュなどにより液体を除去して、カラム中に充填する方法などが挙げられる。
【００２２】
次に、本発明の微生物保持担体を好適に適用し得るバイオリアクター装置について説明する。本装置は微生物を増殖させるための培養槽とガス状有機物を微生物分解させるリアクターを分離し、微生物培養液を循環させながらガス状有機物を連続的に供給する装置である。図１はガス状の有機物と微生物培養液をリアクター内に連続供給しながら接触させる方式の気相バイオリアクター装置１０の概略構成図である。処理を目的とするガス状の有機物を含む空気は流量調節装置１４を経てバイオリアクター装置１０のカラム１２へと供給される。カラム１２内には、ピートモスとグラスウールの混合物からなる微生物保持担体１６が配置されている。この有機物を処理するための微生物はトルエン槽１８内で培養され、培養タンク２０へと供給される。培養タンク２０内の微生物は培養液としてポンプ２２を有する供給パイプ２４から連続的にカラム１２内に供給され、微生物保持担体１６に保持されて、ガス状の有機物と接触することにより、反応、処理が連続的に行われる。処理が終了して有害有機物を除去された排気は、サンプリング分析され、安全が確認された後、大気中へ排気される。一方、使用済みの微生物培養液はカラム１２の下部に設けられた回収パイプ２６より、再び培養タンク２０へと回収され、再生される。
【００２３】
このような装置においては、ガラスウールとピートモスの混合物を充填したカラムをバイオリアクターとし、リアクター上部より微生物培養液を、下部よりガス状有機物を含む空気を連続的に供給し、リアクター内でガス状有機物を微生物によって分解させるものである。
【００２４】
この態様においては、非吸水性繊維としてガラス繊維（グラスウール）を用い、微生物担持有機物としてピートモスを用いている。
【００２５】
この装置を用い、微生物培養液を循環させた場合、リアクター上部より流入する微生物濃度とリアクター下部より流出する微生物濃度は一定時間経過後一致し、微生物は培養槽とリアクターの間を途中で閉塞することなく循環していることが確認できた。
【００２６】
このような循環式の気相バイオリアクター装置の場合、微生物培養液濃度および培養液の循環量によって、微生物保持担体の非吸水性繊維と微生物担持有機物との混合比を適当に変えることで微生物をリアクター内に蓄積させないで循環させることが可能である。
【００２７】
本発明の微生物保持担体はガス状有機物を効率よく微生物反応させるためのバイオリアクター用保持担体として、生物脱臭装置、揮発性有害物質除去装置等巾広い適用が可能である。
【００２８】
【発明の効果】
本発明のバイオリアクター用微生物保持担体は前記構成としたので、微生物培養液とガス状有機物を接触させる方式のバイオリアクター装置に好適に用いることができ、通気性、通水性と細菌保持性に優れるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】    微生物培養液を連続供給する方式の気相バイオリアクター装置を示す概略構成図である。
【図２】    一般的に使用されている微生物固定化担体を用いる方式の気相バイオリアクター装置を示す概略構成図である。
【図３】    ガラスウールとピートモスの混合重量比と、担体を通過する流体の落下速度との関係を示すグラフである。
【図１】
0003781511.tif 000003
【図２】
0003781511.tif 000004
【図３】
0003781511.tif 000005