JP3143412B2

JP3143412B2 - 流動床用微生物固定化担体

Info

Publication number: JP3143412B2
Application number: JP14416197A
Authority: JP
Inventors: 信也熊谷; 和泰田中
Original assignee: 筒中プラスチック工業株式会社
Priority date: 1997-01-14
Filing date: 1997-06-02
Publication date: 2001-03-07
Anticipated expiration: 2017-06-02
Also published as: JPH10257885A; EP0853068A3; EP0853068B1; ID19496A; EP0853068A2; US5962309A; TW407165B; DE69801451D1; CA2226984A1; KR100445706B1; DE69801451T2; KR19980069947A; SG60184A1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、微生物を利用し
て汚水を処理するようにした汚水処理装置等の流動床バ
イオリアクターにおける流動床用微生物固定化担体に関
する。

【０００２】

【従来の技術】生化学反応を利用した汚水処理装置等の
流動床バイオリアクターは、処理槽内に投入した担体を
曝気操作により流動化させることにより、汚水処理に関
与する微生物群（活性汚泥）を担体に固定化して、汚水
を浄化するようにしたものである。

【０００３】この汚水処理装置の流動床用微生物固定化
担体において、一般に要求される性質としては、第１に
処理槽内で早期に水に馴染んで均一に流動できるように
流動性に優れていること、第２に微生物が付着しやすい
ように多孔質であること、第３に流動に耐え得る強度、
すなわち耐摩耗性等の耐久性に優れていること等が挙げ
られる。

【０００４】このような状況下において、従来の微生物
固定化担体としては、珪藻土等の多孔性無機物質が用い
られていたが、この担体は見掛け密度が２．０ｇ／ｃｍ
³程度で水よりかなり重いので、流動化させるために強
い旋回力を必要とし、担体流動化エネルギーの増大によ
りランニングコストの増大を来すものであった。しかも
珪藻土は摩耗しやすく、流動時に互いに擦れ合って摩耗
し、初期の形状を長期維持できず、耐久性にも劣るもの
であった。

【０００５】そこで近年になって、密度が水と近似して
担体流動化エネルギーを小さくでき、かつ耐久性に優れ
た材料、すなわち合成樹脂からなるプラスチック製担体
が開発され、その使用が急速に増加している。

【０００６】従来、このような樹脂系の担体を製造する
方法としては、例えば滴下発泡法、焼結法等の多孔質化
技術を用いる方法や、押出発泡法を用いる方法が一般に
採用されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、滴下発泡法
や、焼結法等の多孔質化技術を用いて微生物固定化担体
を製造する場合、高い生産効率を得ることが困難であ
り、しかも使用する樹脂材料も制約されて安価な材料を
選択できず、コストの増大を招くという問題があった。

【０００８】また、押出発泡法を用いる場合には、生産
効率の向上は期待できるものの、担体製造に関して言え
ば押出発泡技術は、未だ発展途上の段階にあり、このた
め従来において、押出発泡法により得られた樹脂系担体
は、品質にばらつきが生じ、例えば水との馴染み性や、
流動性の点で問題を抱えている。

【０００９】一方、近年においては、使用済みプラスチ
ック製品の廃棄処理に伴う周辺環境への悪影響が懸念さ
れ社会問題化しているが、この問題は、流動床バイオリ
アクターの技術分野においても例外ではなく、廃棄処理
時に周辺環境への悪影響が極めて少ない樹脂系担体の使
用が強く臨まれているのが現状である。

【００１０】この発明は、上記従来技術の問題を解消
し、水との馴染み性に優れて良好な流動性を有するとと
もに、安価で耐久性に優れ、更に廃棄処理時に周辺環境
への悪影響が少ない樹脂系の流動床用微生物固定化担体
を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者は、綿密な研究
を行って、樹脂系の流動床用微生物固定化担体におい
て、担体中の多孔質（気泡）構造が水馴染み性及び流動
性向上のための要素に大きく関与していることを解明
し、更に良好な水馴染み性及び流動性を得るための特定
の気泡構造を究明した。引き続き、本発明者は、上記特
定の気泡構造を基にして、綿密な実験、研究を繰り返し
行い、鋭意努力した結果、樹脂系担体として上記目的を
達成可能な最適な構成要件を見出だし、本発明をなすに
至った。

【００１２】すなわち、本発明は、ポリオレフィン系樹
脂を主成分とする押出発泡体により構成される流動床用
微生物固定化担体であって、前記押出発泡体に形成され
る気泡が、発泡体表面に通じる連続気泡と、発泡体表面
に通じない独立気泡とを有し、前記連続気泡が、少なく
とも２か所が発泡体表面に通じる貫通気泡と、１か所の
みが発泡体表面に通じる半貫通気泡とからなり、前記押
出発泡体の全容積中における前記連続気泡が占有する容
積の割合（連続気泡容積割合）が２０〜７０％に調整さ
れるとともに、前記連続気泡の容積中における前記貫通
気泡の容積の割合（貫通気泡容積割合）が２０％以上に
調整されてなるものを要旨としている。

【００１３】本発明の担体は、多数の貫通気泡内に水が
スムーズに浸透するので、水馴染み性に優れ、早期に良
好な流動性を得ることができる。このため、微生物を利
用して汚水を処理する汚水処理装置等の流動床バイオリ
アクターに採用した場合、早期に微生物の固定化を図る
ことができ、汚水処理の処理効率を向上させることがで
きる。

【００１４】また本発明の担体は、合成樹脂の押出発泡
体により構成されているため、つまり押出成形により形
成でき、量産性に優れコストの削減を図ることができ
る。

【００１５】しかも本発明の担体は、ポリオレフィン系
樹脂を主成分とするものであるため、耐摩耗性に優れ、
十分な耐久性を得ることができ、更にポリ塩化ビニル系
樹脂のもの等と比べて、廃棄処理を支障なく容易に行え
て、廃棄処理時に周辺環境への悪影響も少なくすること
ができる。

【００１６】以下、本発明の構成を詳細に説明する。

【００１７】本発明の担体は、ポリオレフィン系樹脂を
主成分とし、連続気泡を有する押出発泡体により構成す
る必要がある。

【００１８】ここで、担体の主成分であるポリオレフィ
ン系樹脂は、押出成形に適しており、廃棄処理も容易
で、しかも安価であり、本発明の必須要件である。なお
これらの効果を、より確実に得るために、本発明におい
ては、ポリオレフィン系樹脂の中でも特に、ポリプロピ
レン樹脂を使用するのが好ましい。

【００１９】本発明において、担体の形状は、特に限定
されるものではなく、例えばチューブ状等の中空な形状
であっても、円柱状、楕円柱状、半円柱状、角柱状（サ
イコロ状等）、板状、円弧板状等の中実な粒状に形成し
ても良いが、特に図１及び図２に示すような中空のチュ
ーブ状や、図４に示すような中実な円柱状等の粒状に形
成するのが好ましい。なおチューブ状の担体（１）と、
円柱状の担体（１）とは、使用用途等に応じて、適宜使
い分けて使用すれば良い。例えばチューブ状の担体
（１）は、そのチューブ孔内に嫌気性の微生物が付着し
易く、外表面には好気性の微生物が付着し易いので、嫌
気性及び好気性の微生物を共に利用する場合には、チュ
ーブ状の担体（１）を使用するのが良い。更に円柱形状
等の中実粒状の担体は、嫌気性の微生物は付着し難く、
好気性の微生物が外表面に付着し易いので、主として好
気性の微生物を利用する場合には、中実粒状の担体
（１）を使用するのが良い。

【００２０】また本発明の担体（１）は、後に詳述する
押出発泡法により形成される押出発泡体（１ａ）により
構成されている。この発泡体（１ａ）に含まれる気泡
（２）（３）は、図３及び図４に示すように、周囲が完
全に気泡壁に囲まれた独立気泡（２）と、１か所以上が
発泡体（１ａ）の表面に通じて、外部に開放された連続
気泡（３）とに区分され、更に連続気泡（３）は、２か
所以上が表面に通じる貫通気泡（３ａ）と、１か所のみ
が表面に通じる半貫通気泡（３ｂ）とに区分される。

【００２１】本発明の担体（１）は、連続気泡（３）が
多量に含まれ、具体的には、押出発泡体の全容積中にお
ける連続気泡（３）が占有する容積の割合（連続気泡容
積割合）を、２０〜７０％に調整する必要があり、好ま
しくは下限値を４０％以上、上限値を６０％以下に調整
するのが良い。すなわち連続気泡容積割合（多孔率）が
低過ぎると、汚水処理装置における処理槽内に投入した
場合に、担体（１）内に、水分が十分に浸透せず、良好
な流動性を得ることができず、更に微生物の付着効率も
低下する恐れがあるので、好ましくない。逆に連続気泡
容積割合が高過ぎると、担体強度の低下により、十分な
耐久性等を得ることができないので、好ましくない。

【００２２】本発明においては、連続気泡（３）の容積
中における貫通気泡（３ａ）の割合（貫通気泡容積割
合）を、２０％以上に調整する必要があり、好ましくは
３０％以上に調整するのが良い。すなわち貫通気泡（３
ａ）は、半貫通気泡（３ｂ）に比べて、水の浸透性が良
いので、上記貫通気泡容積割合が、低過ぎる場合には、
汚水への投入時、水との馴染み性に劣り、早期に良好な
流動性を得ることが困難になるので、好ましくない。な
お貫通気泡容積割合がいくら高くなろうとも、担体とし
ての不利益は考えられないが、８０％以上の貫通気泡容
積割合を有する発泡体（１ａ）を、高い品質で押出発泡
法により形成するのは非常に困難である。

【００２３】本発明において、連続気泡（３）の容積を
除外した押出発泡体（１ａ）の密度（見掛け密度）は、
担体（１）の流動性の優劣を決定する一つのファクター
となっている。すなわち見掛け密度が、低過ぎる場合に
は、処理槽の汚水内に投入した際に、上層部に浮遊して
しまい、旋回流を強く与えても、均一に流動させること
が困難になる恐れがある。逆に見掛け密度が高過ぎる場
合には、均一に流動させるために強い旋回流を与える必
要がある他、旋回流停止時には処理槽の底部に沈降する
ため、回収が困難になる恐れがある。

【００２４】更に上記の見掛け密度の他に、本発明にお
いては、担体形状や体積等も、担体（１）の流動性の優
劣に少なからず影響を及ぼすものである。すなわち形状
が図１及び図２に示すようなチューブ状の担体（１）
は、図４に示すような円柱状等の中実粒状の担体（１）
に比べて、流動時の抵抗が大きくなり、また、体積が大
きい担体（１）は、体積が小さいものに比べて、流動時
の抵抗が大きくなる。このようにチューブ状で体積が大
きい担体（１）は、流動抵抗が大きくなるので、良好な
分散性を確保するためには、見掛け密度を小さく設定す
るのが好ましく、また中実粒状で体積が小さい担体
（１）は、流動抵抗が小さくなるので、良好な分散性を
確保するには、上記とは逆に、見掛け密度を大きく設定
するのが好ましい。

【００２５】従って、形状や体積を考慮した場合、具体
的には、形状が図１及び図２に示すようなチューブ状
で、かつ連続気泡（３）の容積を除外した体積（見掛け
体積）が、２．０×１０^-3〜５．０ｃｍ³と比較的大き
い担体（１）の場合には、見掛け密度を、０．９０〜
１．４０ｇ／ｃｍ³に調整するのが良く、より好ましく
は下限値を０．９４ｇ／ｃｍ³以上、上限値を０．９８
ｇ／ｃｍ³以下に調整するのが良い。なおこの場合、参
考までに、担体（１）の全気泡を含む体積を基準とした
密度（かさ密度）は、０．３０〜０．７０ｇ／ｃｍ³に
調整される。

【００２６】また形状が図４に示すように円柱等の中実
な粒状で、かつ見掛け体積が、５．０×１０^-4〜４．０
×１０^-2ｃｍ³と比較的小さい担体（１）の場合には、
見掛け密度を、１．１０〜１．８０ｇ／ｃｍ³に調整に
調整するのが良く、より好ましくは１．２０ｇ／ｃｍ³
以上、上限値を１．７０ｇ／ｃｍ³以下に調整するのが
良い。なおこの場合、担体（１）のかさ密度は、０．４
０〜０．８０ｇ／ｃｍ³に調整される。

【００２７】もっとも本発明においては、担体（１）の
形状や体積は、特に限定されるものではないので、見掛
け密度の好適範囲は、上記の範囲を全て含む範囲、すな
わち０．９０〜１．８０ｇ／ｃｍ³に設定される。

【００２８】本発明において、担体（１）をチューブ状
に形成する場合、図２に示すように、外径（Ｄ₁）を、
２〜２０ｍｍ、好ましくは４ｍｍ以上、１０ｍｍ以下に
設定するのが良い。すなわち外径（Ｄ₁）が小さ過ぎる
ものは、押出成形により本発明特有の気泡構造を有する
発泡体（１ａ）を形成するのが困難であり、また逆に大
き過ぎるものは、水との抵抗が大きくなり、良好な流動
性を得ることが困難になる恐れがある。

【００２９】更に担体（１）の肉厚（Ｔ₁）は、外径
（Ｄ₁）に対し４〜４０％の厚さに、好ましくは５％以
上、３０％以下に設定するのが良い。すなわち肉厚（Ｔ
₁）が薄過ぎるものは、強度不足により、形状維持が困
難になり、また押出成形時に、押出機に負荷過剰を起こ
したりする恐れがある。逆に肉厚（Ｔ₁）が厚過ぎるも
のは、貫通気泡（３ａ）を多量に形成できず、貫通気泡
容積割合が低くなる恐れがある。

【００３０】なお押出成形においては、一般に、外径
（Ｄ₁）が大きい方が押出速度が遅くなる。一方、本発
明特有の気泡構造を形成するにあたって、押出速度が早
過ぎると成形体表面に厚いスキン層が形成されて所望の
貫通気泡（３ａ）を形成するのが困難になってしまうの
で、押出速度は早い場合よりも遅い方が、つまり外径が
小さいよりも大きい方が、肉厚（Ｔ₁）を薄く形成する
ことができる。従って本発明においては、上記のように
肉厚（Ｔ₁）は、外径（Ｄ₁）との関係で特定するのが
最も適切であるが、具体的数値で特定した場合には、肉
厚（Ｔ₁）は０．２〜２．０ｍｍ、特に下限値を０．３
ｍｍ以上、上限値を１．５ｍｍ以下に設定するのが良
い。

【００３１】また担体（１）の長さ（Ｌ₁）は、外径
（Ｄ₁）に対し５０〜２００％、好ましくは１００％以
上、１５０％以下に設定するのが良い。すなわちこの長
さが長過ぎる場合、水との抵抗が大きくなり、良好な流
動性を得ることができない恐れがあり、また短かくカッ
トしようとすると、成形体に割れ等が生じて、良好な品
質の成形品が得られない恐れがある。なお、担体（１）
の長さ（Ｌ₁）は、具体的数値で特定した場合、１〜４
０ｍｍ、好ましくは４ｍｍ以上、２０ｍｍ以下に調整す
るのが良い。

【００３２】一方、本発明において、担体（１）を円柱
状等の粒状に形成する場合、図４に示すように、外径
（Ｄ₂）を、０．８〜３．０ｍｍ、好ましくは１．０ｍ
ｍ以上、２．０ｍｍ以下に設定するのが良い。すなわち
外径（Ｄ₂）が小さ過ぎるものは、押出成形により本発
明特有の気泡構造を有する発泡体（１ａ）を形成するの
が困難であり、また逆に大き過ぎるものは、水との抵抗
が大きくなり、良好な流動性を得ることが困難になる恐
れがある。

【００３３】また担体（１）の長さ（Ｌ₂）は、外径
（Ｄ₂）に対し３０〜３００％、好ましくは５０％以
上、２００％以下に設定するのが良い。すなわちこの長
さが長過ぎる場合、水との抵抗が大きくなり、良好な流
動性を得ることができない恐れがあり、また短かくカッ
トしようとすると、成形体に割れ等が生じて、良好な品
質の成形品が得られない恐れがある。なお、担体（１）
の長さ（Ｌ₂）は、具体的数値で特定した場合、０．２
４〜９．０ｍｍ、好ましくは０．４ｍｍ以上、４．０ｍ
ｍ以下に調整するのが良い。

【００３４】以上の構成の担体（１）は、例えば以下の
方法により形成される。

【００３５】まず担体成形用の樹脂組成物として、主成
分（母材）としてのポリオレフィン系樹脂に、無機充填
材、互いに発泡温度の異なる２種類の発泡剤の他、必要
に応じて助剤、適当な添加剤を配合したものを準備す
る。

【００３６】上記樹脂組成物に配合される無機充填材
は、特に限定されるものではなく、どのようなものでも
使用できるが、安価で、化学的に安定なものを使用する
のが良い。具体的には、炭酸カルシウム、硫酸バリウ
ム、ゼオライト、酸化チタン、チタン酸カリウム、水酸
化アルミニウム等からなるものを好適に使用することが
でき、言うまでもなくこれらは２種以上のものを併用し
ても良い。

【００３７】更に無機充填材の配合量は、主成分のポリ
オレフィン系樹脂１００重量部に対し、５〜４００重量
部に設定するのが良い。具体的には、図１及び図２に示
すようなチューブ状の担体（１）を作製する場合には、
無機充填剤の配合量は５〜５０重量部、好ましくは下限
値を８重量部以上、上限値を２０重量部以下に設定する
のが良い。また図４に示すように粒状の担体（１）を作
製する場合には、無機充填剤の配合量は５〜４００重量
部、好ましくは下限値を１０重量部以上、上限値を２０
０重量部以下に設定するのが良い。すなわちこの規定範
囲を逸脱すると、水に近似した見掛け密度を得ることが
困難になり、流動性等に不具合が生じる恐れがある。

【００３８】また本発明において、主成分のポリオレフ
ィン系樹脂に無機充填材を配合した配合物の溶融後の密
度（材料密度）は、０．９０〜２．２０ｇ／ｃｍ³に調
整するのが良い。具体的には、チューブ状の担体（１）
を作製する場合には、０．９０〜１．２０ｇ／ｃｍ³、
好ましくは下限値を０．９５ｇ／ｃｍ³以上、上限値を
１．００ｇ／ｃｍ³以下に調整するのが良い。また粒状
の担体（１）を作製する場合には、１．１０〜２．２０
ｇ／ｃｍ³、好ましくは下限値を１．２０ｇ／ｃｍ³以
上、上限値を２．００ｇ／ｃｍ³以下に調整するのが良
い。すなわちこの材料密度が、低過ぎる場合には、いく
ら発泡剤等で調整しようとも、良好な流動性を得るため
に必要な所定の見掛け密度を得ることが困難になる恐れ
がある。逆に材料密度が高過ぎる場合には、適度な見掛
け密度を得るために、押出成形時に発泡を過度に促進し
なければならず、安定した状態で押出成形を行うことが
できない恐れがある。

【００３９】上記樹脂組成物に添加される２種類の発泡
剤としては、互いに発泡（分解）温度の異なる発泡剤を
使用する。

【００４０】上記２種類の発泡剤のうち発泡温度が低い
方の発泡剤（低温分解型発泡剤）としては、ジニトロソ
ペンタメチレンテトラミン（ＤＰＴ）、発泡温度が高い
方の発泡剤（高温分解型発泡剤）としては、アゾジカル
ボンアミド（ＡＤＣＡ）を好適に使用することができ
る。

【００４１】このうちＤＰＴの添加量は、担体用の樹脂
組成物中に０．１５重量％以上、０．４０重量％未満、
好ましくは０．２０重量％以上、０．３１重量％未満含
有させるのが良い。すなわち、この含有量が多過ぎる場
合には、押出成形を安定させて行うことができず、本発
明特有の気泡構造を有する担体を得ることが困難であ
り、また逆に少な過ぎる場合には、水に近似した見掛け
密度を得ることが困難になり、流動性に不具合が生じる
恐れがある。

【００４２】更にＤＰＴとしては、粒子径（平均粒子
径、以下同じ）が１０μｍ未満のもの、好ましくは、９
μｍ未満のものを使用するのが良い。すなわちこの粒子
径が大き過ぎるものでは、押出成形を安定させて行うこ
とができず、所期の担体を得ることが困難である。なお
粒子径が小さ過ぎても、格別な不利益は生じない。

【００４３】ＡＤＣＡの添加量は、担体用の樹脂組成物
中に、０．１５重量％以上、１．５０重量％未満、好ま
しくは０．２重量％以上、０．３１重量％未満含有させ
るのが良い。すなわちこの含有量が多過ぎる場合には、
押出成形を安定させて行うことができず、所期の担体を
得ることが困難であり、また逆に少な過ぎる場合には、
所定の見掛け密度を得ることが困難になり、流動性に不
具合が生じる恐れがある。

【００４４】更にＡＤＣＡとしては、粒子径が３μｍ以
上、１６μｍ未満、好ましくは下限値が３μｍ以上、上
限値が１１μｍ未満のものを使用するのが良い。すなわ
ちこの粒子径が大き過ぎるものでは、連続気泡容積割合
は増加するものの、貫通気泡容積割合が低下し、所期の
担体を得ることが困難になり、逆に粒子径が小さ過ぎる
ものでは、連続気泡が形成され難く、独立気泡の割合が
多くなり、所期の担体を得ることが困難になる。

【００４５】本発明において、担体用の樹脂組成物に
は、発泡剤の発泡温度を制御するための助剤を添加する
のが良い。助剤としては特に尿素を使用するのが好まし
い。

【００４６】尿素の配合量は、樹脂組成物中に０．１５
重量％以上、０．４０重量％未満、より好ましくは上限
値を０．３１重量％未満に調整するのが良い。すなわ
ち、尿素の添加量が上記規定範囲を逸脱すると、連続気
泡容積割合が低下し、良好な流動性を得ることが困難に
なる場合がある。

【００４７】更に担体用の樹脂組成物には、必要に応じ
て、適宜の添加剤を添加しても良い。

【００４８】以上のように配合された樹脂組成物を、周
知の押出機を用いて、押出発泡成形することにより、本
発明の担体を得ることができる。

【００４９】この押出成形時において、樹脂組成物はシ
リンダ内でスクリューにより溶融混練されて次第に温度
を上昇させて、発泡剤の分解が徐々に進行していき、金
型から押し出された直後に膨張して、成形体内に気泡が
形成される。この場合、本発明においては、ＤＰＴ等の
低温分解型発泡剤と、ＡＤＣＡ等の高温分解型発泡剤と
の間に分解発泡時期のずれが生じ、低温分解型発泡剤が
先に発泡して、それに続いて高温分解型発泡剤が発泡す
ることになる。つまり高温分解型発泡剤は、押出機のシ
リンダや金型等からの外部熱によって徐々に加熱されて
活性化状態に達し、そして発泡する際に、低温分解型発
泡剤の発泡時に発生する熱（内部熱）が加わることによ
り、飛躍的な勢いで発泡し、所望の連続気泡が多量に形
成される。このように２種の発泡剤の相乗効果により、
本発明特有の気泡構造が形成されるものである。

【００５０】ここで上記押出成形時の条件は、特に限定
されるものではなく、成形加工中の状況に応じて適宜設
定すれば良いが、例えばシリンダ温度を１８０〜２５０
℃、金型温度を２００〜２５０℃に設定しておくのが良
い。

【００５１】またこの成形法では、低温分解型発泡剤の
発泡時に発生する熱により、高温分解型発泡剤の発泡作
用を促進させるものであるから、低温分解型発泡剤とし
ては、発泡時の熱の発生量が多いものを使用するのが良
い。具体的には、発泡時の発熱量（分解熱量）が８０ｋ
ｃａｌ／ｍｏｌ以上のものは好適に使用でき、特に１５
０ｋｃａｌ／ｍｏｌ以上のものは、より一層好適に使用
することができる。なお低温分解型発泡剤として使用さ
れる上記ＤＰＴ（ＭＷ＝１８６）は、分解熱量が１５５
ｋｃａｌ／ｍｏｌ（８３３．３ｃａｌ／ｇ）であり、上
記の熱量に関する規定に適合している。

【００５２】参考までに、高温分解型発泡剤として使用
される上記ＡＤＣＡ（ＭＷ＝１６６）の分解熱量は、１
０ｋｃａｌ／ｍｏｌ（８６．２ｃａｌ／ｇ）である。

【００５３】

【実施例】以下、本発明に関連した実施例、及びその効
果を立証するための比較例について詳細に説明する。

【００５４】＜実施例１＞

【表１】上表１に示すように、ポリプロピレン（ＰＰ）樹脂１０
０重量部に対し、炭酸カルシウムからなる無機充填材１
０重量部を配合し、更に高温分解型発泡剤として粒子径
３μｍのＡＤＣＡが０．１５重量％、低温分解型発泡剤
として粒子径１μｍのＤＰＴが０．１５重量％、助剤と
して尿素０．１５重量％添加された担体用樹脂組成物を
準備した。

【００５５】一方、担体製造装置として、図４に示すよ
うに、口径４０ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝３２のフルフライトスク
リュータイプの単軸式押出機（１１）と、その押出機
（１１）によって発泡成形された押出発泡体（１ａ）を
冷却するための冷却水槽（１２）と、冷却水槽（１２）
により冷却された発泡体（１ａ）を切断してペレット化
するペレタイザー（１３）とからなるものを準備した。

【００５６】この担体製造装置を用いて、上記樹脂組成
物を成形加工し、外径４ｍｍ、肉厚０．５ｍｍ、長さ４
ｍｍのチューブ状の押出発泡体（１ａ）を得、樹脂系の
担体とした。

【００５７】このときの押出条件は、スクリュー回転速
度３０ｒｐｍ、シリンダ温度２００〜２５０℃、金型温
度２５０℃を基準として、成形体の状態により適宜変更
して行った。

【００５８】＜物性測定＞こうして得られた担体につい
て、材料密度（ｇ／ｃｍ³）、見掛け密度（ｇ／ｃ
ｍ³）、見掛け体積（ｃｍ³）、連続気泡容積割合
（％）、貫通気泡容積割合（％）を以下の方法により測
定した。

【００５９】（１）材料密度は、ＰＰ樹脂と無機充填材
とを配合した組成物を、ラボプラストミルにより混練し
た後、圧縮成形にて１００ｍｍ角の板に成形して、その
重量と厚さから密度を求めた。

【００６０】（２）見掛け密度は、ガス置換式密度計を
用いて測定した。従ってこの密度は、連続気泡の容積が
除外された発泡体の密度に相当する。

【００６１】（３）見掛け体積見掛け体積は、上記見掛け密度と重量とに基づき測定し
た。従ってこの体積は連続気泡の容積が除外された担体
の体積に相当する。

【００６２】（４）連続気泡容積割合（多孔率）電子顕微鏡により観察して、単位面積当たりの連続気泡
のサイズを測定して容積を求め、その容積から連続気泡
容積割合を求めた。

【００６３】（５）貫通気泡容積割合電子顕微鏡により観察して、単位面積当たりの貫通気泡
のサイズを測定して容積を求め、その容積と上記連続気
泡の容積とから貫通気泡容積割合を求めた。

【００６４】＜実施例２〜９＞上表１に示すような配合
割合の樹脂組成物を、上記と同様にそれぞれ成形して、
押出発泡体からなる担体をそれぞれ得、各担体に対して
上記と同様に物性を測定した。

【００６５】＜実施例１０＞

【表２】上表２に示すように、製造する担体の肉厚が１．５ｍｍ
（外径に対し３７．５％）と厚くなるように成形し、上
記と同様に物性を測定した。

【００６６】＜実施例１１＞製造する担体の肉厚が１．
５ｍｍ（外径に対し４．５％）と薄くなるように成形
し、上記と同様に物性を測定した。

【００６７】＜実施例１２＞無機充填材の配合量を７０
重量部として、見掛け密度が１．２０ｇ／ｃｍ³と少し
大きくなるように担体を作製し、上記と同様に物性を測
定した。

【００６８】＜実施例１３＞上表２に示すような配合割
合の樹脂組成物を、上記と同様にそれぞれ成形して、見
掛け密度が若干大きくて、見掛け体積が若干小さいチュ
ーブ状の担体を作製した。

【００６９】＜実施例１４＞上表２に示すような配合割
合の樹脂組成物を、上記と同様にそれぞれ成形して、見
掛け密度が若干小さくて、見掛け体積が若干大きいチュ
ーブ状の担体を作製した。

【００７０】＜実施例１５、１６＞上表２に示すような
配合割合の樹脂組成物を、上記と同様にそれぞれ成形し
て、外径１ｍｍ、長さ１ｍｍの中実円柱状の担体を得、
上記と同様に物性を測定した。

【００７１】＜実施例１７＞上表２に示すような配合割
合の樹脂組成物を、上記と同様にそれぞれ成形して、見
掛け密度が若干大きくて、見掛け体積が若干小さいチュ
ーブ状の担体を作製した。

【００７２】＜実施例１８＞上表２に示すような配合割
合の樹脂組成物を、上記と同様にそれぞれ成形して、見
掛け密度が若干小さくて、見掛け体積が若干大きいチュ
ーブ状の担体を作製した。

【００７３】＜比較例１〜９＞

【表３】上表３に示すような配合割合の樹脂組成物を、上記と同
様にそれぞれ成形して、押出発泡体からなる担体をそれ
ぞれ得、各担体に対して上記と同様に物性を測定した。
なおこうして得られた各単体は、いずれも貫通気泡容積
割合が、２０％に満たない低いものであった。

【００７４】＜評価＞上記の方法により得られた各担体
に対して下記の評価を行った。

【００７５】（１）成形性上記の押出機（１１）において、高品質の発泡成形体が
得られた場合は「○」、所定の品質の発泡成形体が得ら
れた場合は「△」、押出条件を変更しても所定の品質の
成形体が得られない場合は「×」として評価した。

【００７６】（２）流動性直径２０ｃｍ、高さ４０ｃｍの水槽に５リットルの水と
０．５リットルの担体を入れて、水槽の底部より空気を
毎分３リットルの割合で曝気を行い、１週間以内で均一
に流動した場合は「○」、それよりも流動性は劣るもの
の、汚水処理として実用化できる程度に流動した場合は
「△」、流動しない場合又は均一に流動しない場合は
「×」として評価した。

【００７７】各評価結果を、上表１、２に併せて示す。

【００７８】以上の評価から理解できるように、本発明
に関連した実施例の担体は、流動性及び成形性に優れて
いる。特に貫通気泡容積割合が、５０％以上の実施例
３、４の担体は、水槽へ投入後、より早い時期に均一に
流動していた。また実施例７〜９に示すように、発泡体
の粒子径の大きさが多少小さかったり、大きかったりす
ると、若干、成形性は劣るものの、所定の流動性を得る
ことが可能であった。更に実施例１０に示すように担体
の肉厚を厚くしたものは、若干、流動性は劣るものの実
用化は可能であると考えられ、実施例１１に示すように
肉厚を薄くしたものは、若干、成形性は劣るものの、良
好な流動性を得ることが可能であった。また、実施例１
３、１４、１７、１８に示すように、見掛け密度、見掛
け体積が、若干大きかったり小さかったりするものは、
多少性能は劣るものの実用化は可能であると考えられ
る。

【００７９】これに対し、貫通気泡容積割合が、２０％
に満たない比較例の担体は、水槽への投入後、１週間が
経過しても、均一に流動させることができず、水馴染み
性に劣り、良好な流動性が得られなかった。

【００８０】

【発明の効果】以上のように、本発明の流動床用微生物
固定化担体によれば、連続気泡容積割合が２０〜７０％
に調整されるとともに、連続気泡中の貫通気泡容積割合
が２０％以上に調整されるものであるため、多数の貫通
気泡内に水がスムーズに浸透していき、水馴染み性に優
れ、良好な流動性を得ることができる。また本発明の担
体は、合成樹脂の押出発泡体により構成されているた
め、量産性に優れた押出成形法により安価に製造でき
る。しかもポリオレフィン系樹脂を主成分とするもので
あるため、耐摩耗性に優れ、十分な耐久性を得ることが
できるとともに、廃棄処理を支障なく容易に行えて、廃
棄処理時に周辺環境への悪影響を少なくすることができ
るという効果がある。

【００８１】また本発明において、特定の物性、形状を
有するものは、上記の効果をより確実に得ることができ
るという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に関連したチューブ状の流動床用微生物
固定化担体を示す斜視図である。

【図２】同図（ａ）は図１のＡ−Ａ線断面図、同図
（ｂ）は図１のＢ−Ｂ線断面図である。

【図３】図２（ａ）の一点鎖線で囲まれる部分を拡大し
て示す断面図である。

【図４】本発明に関連した円柱状の流動床用微生物固定
化担体を示す図であって、同図（ａ）は正面断面図、同
図（ｂ）は側面断面図である。

【図５】本発明に関連した固定化担体を製造するための
担体製造装置を示す概略側面図である。

【符号の説明】１…担体１ａ…押出発泡体３…連続気泡３ａ…貫通気泡３ｂ…半貫通気泡Ｄ₁…外径Ｔ₁…肉厚

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ポリオレフィン系樹脂を主成分とする押
出発泡体により構成される流動床用微生物固定化担体で
あって、前記押出発泡体に形成される気泡が、発泡体表面に通じ
る連続気泡と、発泡体表面に通じない独立気泡とを有
し、前記連続気泡が、少なくとも２か所が発泡体表面に通じ
る貫通気泡と、１か所のみが発泡体表面に通じる半貫通
気泡とからなり、前記押出発泡体の全容積中における前記連続気泡が占有
する容積の割合（連続気泡容積割合）が２０〜７０％に
調整されるとともに、前記連続気泡の容積中における前記貫通気泡の容積の割
合（貫通気泡容積割合）が２０％以上に調整されてなる
ことを特徴とする流動床用微生物固定化担体。
【請求項２】前記連続気泡の容積を除外した前記押出
発泡体の密度（見掛け密度）が、０．９０〜１．８０ｇ
／ｃｍ³に調整されてなる請求項１記載の流動床用微生
物固定化担体。
【請求項３】見掛け密度が０．９０〜１．４０ｇ／ｃ
ｍ³に調整され、チューブ状に形成されてなる請求項１
又は２記載の流動床用微生物固定化担体。
【請求項４】外径が２〜２０ｍｍに調整され、肉厚が
外径に対し５〜３０％の厚さに調整されてなる請求項３
記載の流動床用微生物固定化担体。
【請求項５】前記連続気泡の容積を除外した体積（見
掛け体積）が、２．０×１０^-3〜５．０ｃｍ³に調整さ
れてなる請求項４記載の流動床用微生物固定化担体。
【請求項６】見掛け密度が１．１０〜１．８０ｇ／ｃ
ｍ³に調整され、中実な粒状に形成されてなる請求項１
又は２記載の流動床用微生物固定化担体。
【請求項７】見掛け体積が、５．０×１０^-4〜４．０
×１０^-2ｃｍ³に調整されてなる請求項６記載の流動床
用微生物固定化担体。
【請求項８】円柱状に形成されてなる請求項６又は７
記載の流動床用微生物固定化担体。