包埋固定化载体的制造方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种用低成本高速处理并且大批量制造质量的稳定性优良的包埋固定化载体的方法。是在固定化剂内将微生物包埋固定化的包埋固定化载体的制造方法，通过在成形框（５２）内使含有微生物和固定化剂溶液的混合液聚合而凝胶化，来制作载体块材（６０）。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及包埋固定化载体的制造方法及装置以及包埋(entrapping)固定化载体、使用了该载体的废水处理装置，特别涉及在下水处理等领域中适于硝化促进型下水高度处理工艺的包埋固定化载体的制造方法及装置。
技术介绍
废水处理中所使用的活性污泥中的硝化细菌与一般的细菌相比，繁殖速度更慢，特别是在冬季的低水温时期，细菌数变少，硝化活性明显降低。该倾向对于具有与硝化细菌相同的性质的微生物也被认为是相同的。由此，尝试过如下的做法，即，通过将含有硝化细菌的活性污泥附着于硅砂、活性炭、塑料等附着材料的表面而将硝化细菌高浓度化，来改善硝化性能(参考文献利用微生物固定化法的水处理、载体固定化法·包埋固定化法·生物活性炭法(株)N·T·S2000年发行)。但是，对于将微生物附着于附着材料上的附着固定化型的情况，由于所附着的微生物的剥离或在载体上附着有与作为目标微生物的硝化细菌不同的微生物，因此有无法将硝化细菌充分地高浓度化的缺点。所以，进行了如下的处理，即，通过制造将硝化菌等有用微生物包埋固定化在固定化剂内的包埋固定化载体，将该包埋固定化载体填充于废水处理槽中而提高硝化细菌的浓度，来提高硝化活性而高速处理废水。但是，包埋固定化载体是利用管道成形法、滴下造粒法或薄片成形法等来制造的。管成形法是如下的方法，即，将微生物和高分子材料的混合物注入数微米直径的乙烯管内，在使之聚合的同时挤出，将其切割为一定长度，制造圆柱形的载体。该方法可以获得形状精度高的载体，然而另一方面，不适于大批量生产。另外，滴下造粒法是将微生物和高分子材料的混合物向其他的液体内滴下，制造球形的载体的方法。该方法虽然容易批量生产，但是有粒径不均的问题。作为解决该问题的手段，例如在专利文献1中，公布有通过将微生物和高分子材料的混合物制成薄片状，将其细碎地切割，而制造方形的载体的薄片成形法。该薄片成形法中，如图11所示，利用搅拌·挤出装置20使原料或药品流入传送带26、28之间，在该传送带间将薄片制成长方形。此后，利用旋转刀具36沿宽度方向以一定间隔切断，形成格子状。然后，使用闸刀式的切割装置38，将格子状的载体块材切割为一定长度，制造载体46。根据该方法，容易实现造粒装置的自动化，形状精度也高，被认为最适于大批量造粒。特开2003-235553号公报但是，一般来说，由于空气中的氧与自由基反应而阻碍硬化，因此凝胶聚合最好在氮气之类的惰性气体的气氛下进行。另外，在实验室中利用电泳制作凝胶的情况下，为了防止凝胶溶液接触空气而引起氧化，从而阻碍聚合的情况，在2片盘子之间，或在凝胶的上部，封入正丁醇而进行聚合(参考文献SDS-PAGE的实验方法主页)。但是，由于在包埋固定化载体的制造中制造量很多，因此从成本上考虑，难以实现如上所述的无氧气氛下的聚合。另外，专利文献1的薄片成形法中，由于与空气的接触面较多，因此聚合不稳定，会有载体强度降低的问题。另外，在与氧接触的薄片表面残存有未聚合的物质，在将载体用于废水处理时，会有未聚合物质作为COD流出的问题。像这样，由于成形薄片的质量不稳定，因此当将包埋固定化载体填充于废水处理装置中时，在废水的处理性能方面，经常无法充分地发挥包埋固定化载体的特性。
技术实现思路
本专利技术是鉴于此种情况而完成的，其目的在于，提供能够以低成本来高速处理并且大批量制造质量稳定性优良的包埋固定化载体的包埋固定化载体的制造方法及装置以及包埋固定化载体、使用了该载体的废水处理装置。为了达成所述目的，本专利技术的技术方案1提供一种包埋固定化载体的制造方法，是在固定化剂内将微生物包埋固定的包埋固定化载体的制造方法，其特征是，通过在成形框内使含有所述微生物和固定化剂溶液的混合液聚合而凝胶化，来制作载体块材(block)。本专利技术人发现，在以往的薄片成形法中，在凝胶聚合时与空气接触的部分和未接触的部分处，聚合速度、聚合状况不同，产品偏差变大。即，发现在以往的薄片成形法中，与空气的接触面积大，特别是在与空气接触的混合液的表面部容易产生未聚合部，载体的质量参差不齐。本专利技术由于通过在成形框内使之聚合，减少了空气中的氧和混合液的接触界面，因此可以制造质量的稳定性优良的包埋固定化载体。另外，通过使用多个成形框，可以用低成本高速并且大量地制造包埋固定化载体。另外，即使在将聚合工序的气氛气体用惰性气体置换的情况下，由于不需要大量地置换，因此可以大幅度降低制造成本。而且，还可以通过将成形框内用惰性气体置换而进一步降低氧浓度。而且，在技术方案1中，成形框优选不会降低微生物的活性的材质、不会阻碍混合液的聚合反应的材质、难以混入阻碍聚合反应的氧等的构造及材质。具体来说，优选不会阻碍混合液的聚合反应、与载体块材60的浸润性低的材质，例如更优选氯乙烯、SUS、丙烯酸树脂等。像这样，如果是浸润性低的成形框，则在其中被聚合的载体块材的光滑性良好，可以维持形状地取出。另外，从减少与氧的接触界面量的观点考虑，特别优选在聚合时能够用盖子等密闭的构造、将混合液开口的面积(相当于底面积)小的构造。另外，从处理性或成品率等观点考虑，成形框的形状(载体块材的形状)优选长方体或立方体形状，但是并不限定于此，也可以是圆筒形。而且，所谓载体块材是指在切割为近似立方体状的包埋固定化载体之前的块状的载体。技术方案2是在技术方案1中具有如下的特征，即，所述载体块材的变形率在50％以上。这里，载体的变形率可由式1表示。(式1)载体的变形率(％)＝(H0-H1)/H0×100H0压缩前的初期的载体厚度，H1载体凝胶即将要破损时的载体厚度技术方案2的所谓变形率50％是指，能够压缩至包埋固定化载体的初期的厚度的50％，当压缩至该程度以上时即破损。当使用成形框使载体块材成形时，将难以从成形框中取出，制造效率降低。由此，对于能够简单地将载体取出的方法进行了深入研究，结果本专利技术人发现，载体块材的取出时间很大程度地依赖于载体块材的变形率。即，当载体的变形率小时，则会附着于成形框上而过于牢固。由此，成形框与载体块材的壁面阻力增加，难以取出。另外，当载体的变形率过小时，则由于脆性高(欠缺塑性·延展性)，因此即使受到微弱的外力，也很容易被损坏。技术方案2通过将载体的变形率设为50％以上，就可以容易地从成形框中取出。另外，如果载体的变形率在70％以上，则更容易取出，因此优选。对调整该载体的变形率的条件深入研究的结果是，发现通过将作为固定化剂使用的预聚物的分子量设为1000～13000，将每单位载体的预聚物的浓度设为3～10质量％的范围，就可以使变形率在50％以上。技术方案3是在技术方案1或2中具有如下的特征，即，在使所述混合液聚合期间，将所述混合液加热或保持在给定温度。像这样，在成形框内，使混合液聚合时，可以将混合液加热或保持为合适的温度。所以，可以控制成形框内的聚合反应的速度，并且可以均匀地进行反应。技术方案4是在技术方案1～3的任意一项中具有如下的特征，即，在所述成形框的温度为20～30℃的范围内，使所述混合液聚合10～60分钟。聚合温度是影响载体强度或聚合速度的因素。如果聚合温度在20℃以上，则基本上载体强度既稳定又高，聚合速度也大。但是，当聚合温度高于30℃时，则载体强度及聚合速度基本上不会变化。另一方面，如果聚合温度小于20℃，则本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包埋固定化载体的制造方法，是在固定化剂内将微生物包埋固定的包埋固定化载体的制造方法，其特征是，　　　　通过在成形框内使含有所述微生物和固定化剂溶液的混合液聚合而凝胶化，来制作载体块材。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：安部直树，青山光太郎，角野立夫，江森弘祥，河埜孝幸，
申请(专利权)人：株式会社日立工业设备技术，
类型：发明
国别省市：JP[日本]