JPS5895592A - バイオマスの発育促進のための装置および方法 - 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、適当な栄養成分を供給することによる、微生
物の発育を促進するための方法および装置に関する。

本発明の関連する、産業的に実施される方法の例は、種
々の種類の生物的発酵プロセスおよびいわゆる活性化汚
泥法による下水または産業流出液５− の処理である。

本発明は、以降“バイオマス゛と称する微生物の存在す
る壷が正確に知られそして既知の大きさおよび形状のパ
ッケージとして存在するように、反応容器中に゛バイオ
マス”を提供しうろことの可能性の認識にもとづいてい
る。このように、して、バイオマスの濃度は至適に維持
でき、バイオマスの令そして反応よりの全収量ならびに
反応自体の性質を決定しそして調節しうるのである。

本発明のバイオマスの発育を促進するための方法を提供
するのであって、つぎの段階を包含する。

つまり、微生物の発育を可能とする保護的環境を提供す
るような実質的空隙を限定する内部構造をそれぞれに有
し、それぞれに、内部空隙へと外部表面より近接しうる
広がった領域を有している、自由流動性の物体の多数よ
り成立つ充填物を含有する容器を提供する段階；そして
容器に栄養成分を導入し該充填物に接触さす段階である
。そして、つぎの事柄を特徴としている。つまり、該物
体は、網目構造を有するオーブンセル状の材料の塊で、
６− 網目構造で限定される個々の空間の実質的にすべては、
Ｏ’、　２ａｍから２，５１１の直径で、それぞれの物
体の構造で支持されるバイオ了スは、空間中に全体的の
塊として含有されるようにする。

゛オーブンセル材料″とは、セルの壁は存在しないで、
串にフィラメント状の網目構造であることを意味する。

該物体のぞれぞれの外側表面より外部へのバイオマスの
発育は、容器中での物体の相対的な動きで限定される。

つまり、外側への発育であっても、摩擦、ですぐに除か
れる。

物体は、固体として詰まってしまうことなく、こすった
りそして（または）打ったりする作用で、容器中で相互
に動くような形状および大きさとすることが重要である
。さらに、物体の表面は、どのような相対的移動のあい
だにつづれあわぬような性状とせねばならぬ。

本発明はさらに以下の記載より明らかとなろう。

記載に際しては図面を参照にするが、図面は、いわゆる
活性汚泥により下水流出液を処理するための装置のひと
つの形態を示す。そして本発明を具体化するものである
。

第１図は、部分的に切断して示しである、本発明の装置
の側面図である。

第２図は、本発明の物体の透視図である。

第３図は、本発明の物体を形成している材料の構造的形
状を示す拡大図である。

従来からの活性汚泥処理プロセスでは、下水または産業
流出液中に含まれている種々の不純物を代謝し発育し、
そして沈降により流出液より除去されうるいわゆる第２
次汚泥を生産しうる、生物的集団の存在で、下水または
産業流出液を通気かくはんしていた。処理容器中の生物
的集団の濃度は、流出液の組成の変化、滞留時間および
多くの他の要因により変動することになる。しかし、生
物的集団の量をより高く保ちうるようにするならば、処
理容器を、必要以上に大きくする必要を生じて、それが
制限因子になる。

本発明の装置を図面により説明してみる。見られるよう
に、本発明の装置は、反応容器を形成するタンク１０よ
り本質的に成立つ。この容器は、多数の物体１１により
実質的に充填されている。

この物体の構造はあとからより詳しく説明する。

物体１１のそれぞれは、タンク１０の内部に含まれる、
生物的集団の全部分を形成するバイオマスを維持しそし
て含有する。流出液、この場合、生の下水をスクリーン
にかけて、そして必要ならば一次的沈陣をさせたあとの
下水流出液を、ライン１２よりタンク１０に上方に向け
て導入する。処理された液体は、孔のある支持スクリー
ン１３を通りオーバーフローして、捕集用の本管または
とい１４に入り、そこには導出ライン１５が接続する。

空気はライン１６により、多数個のエアディフューザー
＜　ａｉｒ旧ｆｆ、ｕｓｅｒ）　１７を経由してタンク
底部に入る。

流出液および空気がタンク１０を上方に流れる時に、そ
れらは、物体１１に支持されそして含まれる生物的集団
と反応する。そして炭水化物および蛋白質性材料を含め
た種々の物質は分解され、９− 二酸化炭素および追加のバイオマスを生ずる。後者は、
物体より外部へと生長して出ようとする。

物体１１の床は、タンク内空間を緊密に詰めていないの
で、タンク１０を通し−てのガスおよび液体の流れは物
体を、ある程度まで相互に運動させる。この運動の結果
、物体の外部表面は相ηにこすれあいそして（または）
打ち合う。それで、バイオマスの過剰分は摩擦で除かれ
、外側表面に集積することはない。物体のタンク壁との
接触および物体表面をおおう液体の流れは、また、過剰
のバイオマスを流すのに役立つ。

我々の見出だしたところでは、我々の扱っている種類の
物体を用いることにより、反応容器の単位容器について
のバイオマスの濃度は、従来の通気タンク中のバイオマ
ス濃度より５倍まで増加させうる。その結果、ある一定
の流出液の流れに対する処理容器の容器は、従来の容器
の１１５ですむことになり、バイオマスの活性が等しい
とすれば、処理プラントの建設費用は実質的に減少する
ことになる。

１０− 物体１１は特殊な構成となっている。第２図に示すよう
に、それらの全体的形状はなるべくは直方体または類似
とし固体の単位として相互に詰まることなく、こすれた
りそして（または）打ち合ったりして相互に動き合える
ようにする。物体はなるべくは合成はうまつ材料より形
成する。たとえばポリウレタンを用いる。オーブンセル
型とし、セルの壁は取り佛い、第３図に示すような網目
構造とする。材料のカサ容量の９０％以上が空間となっ
ており、空隙部分つまりセル１日はすべて相互に連絡し
あっており、ひとつの連続した空隙部分を効果的に形成
している。個々の空隙部分またはセル１日の実質的にす
べては網目のフィラメントで限定され、０．２＋ｎｎ＋
から２．５１１１１１１の直径を有すべきである。理想
的には０．６ｍｍから１．３＋ｎ＋ｎとする。具体的に
は、物体は、約１２．５ｎ＋ｍの厚さの材料のシートか
ら切り出し、物体はそれぞれ約２５ｍｍ角とする。材料
はたわみ性で、そして、この例では、完全に弾性であら
ねばならない。

第Ｓ図から明らかなように、材料がフィラメント状の特
性を有するので、各物体の外部表面より、それの内部空
間全体へと、広い領域にわたり近接が可能となり、空隙
部分が連続しているので、その中に支持されそして含ま
れるバイオマスの容量は、一般的に、それぞれの物体中
に、全体的な塊として存在することになり、網目構造は
それを強化するのに役立つ。

操作中、タンクの中心部分の、バイオマスで実質的にみ
たされている物体は、上方へと移動する傾向を示し捕集
箱２０で捕集されることになる。

この箱は、頂部および底部で一開放され、有孔の側壁を
有する。

捕集箱２０より、充填された物体は、コンベイヤ−ベル
ト２１によりタンクより引き出される。

物体は、２１上を移動し、第１のローラー２２の下を通
る。これは、物体におだやかな、しぼり出し作用を及ぼ
し、物体より、余分のきれいな水をしぼり出す。そのあ
と、物体は、コンベイヤ−２１を去り、シュート２３に
より導ひかれて、しぼりロール２４の対のニップに至る
。ニップは、物体より、バイオマスまたは汚泥の実質的
にすべてをしぼりとる。バイオマスを除かれた物体は、
シュート２５によりタンク中へと沈降する。他方、除か
れた汚泥はシュート２日により、貯蔵タンク２７に入り
、引続く処理を受ける。この汚泥は約６重量％の固型物
を含有し、任意の適当な手段により、タンク２７中で新
鮮状態に保たれうる。

かくして、タンク１０を通して物体が連続的に循環され
うろことが分るであろう。タンク中を物体が循環するに
つれて、それらは、徐々にそしてより多くのバイオマス
を保持することになる。それは、液体中に含まれるバイ
オマスが物体に接種されまたはマングルロール２４によ
り十分に除かれなかった分が物体に接種されるからであ
る。タンク１０内の物体の滞留時間は、バイオマスによ
り実質的にみたされた時に、タンクから除かれる結果と
なるように、装置が設計されている。

タンク１０を通しての液体および空気の流れは、バイオ
マスが物体の表面へと成長して出て来るのを防ぐのに十
分な程度に、物体１１の床を流動性１３− とするように調整する。

回収された余分のバイオマスまたは汚泥は、遊離水の含
有量が、従来法による第２次汚泥より少量で、脱水して
可燃状態にするのがより容易となる。

理解されうるように、任意の時点で反応容器中に存在す
るバイオマスの量は、それの存在している単位またはパ
ッケージの大きさおよび形状によりかなり正確に知るこ
とができ、それで反応の調　節は、これまでに用いられ
ているシステムよりもより正確に予知しそして調節しう
る。

種々の興味ある可能性がある。たとえば、物体の大きさ
を、十分に大容量のバイオマスが保持されそして含有さ
れるように調整し、それにより、各物体の表面およびそ
の表面に接する内部層において本質的に好気的反応がお
こり、そして、物体の内部のバイオマスのより深い表面
で硝酸塩を窒素に変えるような本質的に嫌気的なプロセ
スがおこるようになしつる。理解さるべきこととして、
好気的および嫌気的プロセスの双方がおこること１４− を確実にする物体の大きさは、反応容器中の溶存酸素レ
ベルに依存する。それで、所与の溶存酸素レベルに応じ
て物体の大きさを選択するか、または、所与の物体の大
きざに応じて、好気的および嫌気的プロセスを望むレベ
ルとするように溶存酸素レベルを調節しろる。　　　　
　　　　　　　　　４゜本発明は流出液の処理に関連し
て記載したけれども、この技術を生物的材料を栄養成分
により発育さすプロセスのいずれにも適用しうろことは
もちろんである。それで本発明は、医薬用物質、および
酵母のようなシングルセルプロティンの生産にも応用し
うる。たとえば、醸造および類似の産業に用いる発酵槽
において、本明細書に記載の一般的種類の物体中に必要
な酵母を含有させるのも有用である。

もちろん、本発明の物体を空のままで、装置におけるフ
ィルターにも用いうる。そして、応用によっては、この
ような濾過効果が有用でありうる。

記載の具体例で、物体は弾性であり、そして、余分のバ
イオマスをしぼって除きうるようしたが、つ重合体の使
用も考慮される。その場合、物体は、内容物とあわせて
破壊するかまたはある種の化学的または物理的方法で空
にする。物体は可能ならば再循環させ、コストをおさえ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は部分的に切断して示しである、本発明の装置の
側面図である。 第２図は本発明の物体の透視図である。 第３図は本発明の物体を形成している材料の構造的形状
を示す拡大図である。 代理人　浅　　村　　　皓 外４名 ５２１− ＦＩＧ、２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　自由流動性の物体のそれぞれにおいて、網目構
   造により限定される個々の空間の実質的にすべてが０．
   ２ｍｍから２．５＋ｎｍまでの直径を有し、そして、そ
   れぞれの物体の構造により保持されるバイオマスが、物
   体の空隙部分の内に、実質的に全体的な塊として含有さ
   れるように、空間が相互に連結し合っている網目構造を
   有するオーブン−セル材料の塊であることを特徴とする
   、バイオマスの弁台を可能とする保護的環境を内部に提
   供するような実質的空隙部分を限定する内部構造をそれ
   ぞれが有しており、それぞれの物体の外部表面中にある
   孔またはくぼみの多数により、内部の空隙部分への広い
   面積において近接しうるようになっているところの自由
   流動性物体の多数より成立つ充填物を含有する容器を提
   供する段階を包含するバイオマスの発育・を促進するた
   めの方法。 （２）　物体の外部表面より外側方向へのバイオマスの
   蓄積を制限するのに十分なほどに、容器内で物体を相互
   に動かす、上記（１）項記載の方法。 （３）　バイオマスを保持しそして実質的にそれでみた
   された物体を、連続的にかまたは周期的に容器より取り
   出し、物体より、バイオマスを、取除くかまたは実質的
   に取り除き、そして、物体を、容器中に再導入する、上
   記（１）または（２）項のいずれか一つに記載の方法。 （４）　網目構造で限定された空間が、材料のカサ容量
   の８０％以上を占めている、上記−（１）から（３）項
   までのいずれか一つに記載の方法。 （５）　栄養材料が下水または工業流出液である、上記
   各項のいずれか一つに記載の方法。 （６）　自由流動性の物体が、網目構造で限定される個
   々の空間の実質的にすべてが０．２ａｕａから２．５ｍ
   ｍの直径で、空間が相互に連結されて、それぞれの物体
   の構造により保持されるバイオマスが物体の空隙部分内
   に全体的塊として含有されるような、網目構造のオープ
   ン−セル材料のプロツりであることを特徴とする、バイ
   オマスの発育を可能とする保護環境を内部に提供するよ
   うな実質的空隙部分を内部に限定する内部構造をそれぞ
   れが有しており、各物体の外部表面中の孔またはくぼみ
   の多数により、広い面積において内部空隙部分に近接し
   うるようになっているところの多数の自由流動性の物体
   より成立つ充填物を含有する容器を包含する、バイオマ
   スの発育を促進するための容器。 （７′）　　プロセスの操作に際して、打ったりこすっ
   たりする作用をともなうが、相互につづれあうことのな
   いように、物体が相互に動きその結果として物体のそれ
   ぞれの外部表面より外側へ向けてのバイオマスの蓄積が
   制限されるように、容器中に充填物をみたした、上記（
   ６）項記載の装置。 （８）　容器から物体を継続的にまたは周期的に移動さ
   せるための手段、移動した物体からバイオマスを抽出す
   るための手段、およびバイオマスを含まないこの物体を
   容器中に再導入するための手段を包含する上記６項また
   は７項のいずれか一つ３− に記載の装置。 （９）　バイオマスでみたされているかまたは実質的に
   みたされている物体が容器中を上昇するように容器の底
   部に空気を導入するための手段、該上昇物体を受は取る
   ように該容器中に位置させた捕集箱、該捕集箱より該物
   体を上昇さすための手段、上昇させた物体よりバイオマ
   スを除去するための手段、バイオマスを除いた物体を容
   器に戻すための手段、上記の上方域より処理された液体
   を採取するための手段を包含する、上記各項のいずれか
   一つに記載の装置。 （１０）　網目構造により限定される個々の空間の実質
   的にすべてが０．２ｍｍから２．５ｇ１ｓまでの直径で
   、各物体の構造により保持されるバイオマン−セル材料
   のブロックを含有する、上記（１）項に記載の方法に用
   いるための物体。 （１１）　網目構造により限定される空間が材料のカサ
   単位容量の８０％を超える、上記（１０）４−　− 項記載の物体。 （１２）　物体の多くが、ひとつの固体単位に相互に詰
   まってしまうことのないよう、こすれたりそして（また
   は）ぶつかったりして相互に運動しうるような、直方体
   または類似の全体的形状を有する、上記（１０）または
   （１１）項のいずれか一つに記載の物体。 （１３）　該綱目構造のフィラメントが０．２−一から
   ２．５１１１１１を隔てて存在する、上記（１０）から
   （１２）項までのいずれか一つに記載の物体。 （１４）　厚さが１２１１１程度でまわりの大きさが２
   ５＋１１１ｘ２５ｍｍである、上記（１０）から（１３
   ）項まであいずれか一つに記載の物体。