微生物への電子供与体供給装置とその利用方法
【課題】流通過程において電子供与体物質が漏れ出して無駄に消費されることの無い電子供与体供給装置を得る。水と接触させたときに電子供与体物質を微生物に供給することができ、ポンプや制御装置を用いることなく電子供与体物質の供給量を制御することができる装置を得る。
【解決手段】微生物へのエネルギー源となる電子供与体物質3と、疎水性を有する非多孔性膜2aを少なくとも一部に備える密封構造の容器4と、親水性の非多孔性膜2bとを含み、容器4内には電子供与体物質3が充填され、容器4の外側表面の疎水性を有する非多孔性膜2aの部分が親水性の非多孔性膜2bで覆われているものとした。また、疎水性を有する膜2aと親水性の膜2bとを併用する代わりに、ポリ乳酸膜を用いるようにした。
【解決手段】微生物へのエネルギー源となる電子供与体物質3と、疎水性を有する非多孔性膜2aを少なくとも一部に備える密封構造の容器4と、親水性の非多孔性膜2bとを含み、容器4内には電子供与体物質3が充填され、容器4の外側表面の疎水性を有する非多孔性膜2aの部分が親水性の非多孔性膜2bで覆われているものとした。また、疎水性を有する膜2aと親水性の膜2bとを併用する代わりに、ポリ乳酸膜を用いるようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、微生物への電子供与体供給装置とその利用方法に関する。さらに詳述すると、本発明は、電子供与体物質を無駄に消費すること無く、必要なときにだけ電子供与体物質を微生物に供給するための装置と方法、並びにこの装置を利用した排水処理方法、環境浄化方法並びにガス状アンモニアの除去方法に関する。
【背景技術】
【0002】
微生物を利用した生物学的処理を行う際には、アルコールなどの有機物を微生物のエネルギー源となる電子供与体として供給しなければならない場合がある。例えば、被処理水中に存在するアンモニア等の窒素化合物を生物学的処理によって除去する下水処理プロセスにおいては、硝化反応の後の脱窒反応の際に、脱窒反応を速めるために、メタノールが微生物のエネルギー源となる電子供与体として制御装置により制御されるポンプ装置によって必要量だけ供給されるようにしている(特許文献1)。
【0003】
また、被処理水中に存在するアンモニア等の窒素化合物の除去に有効な微生物が固定化されたシート状の高分子ゲルの一面に被処理液を接触させ、他面に脱窒処理に必要なエネルギー源としての電子供与体を接触させる形式の窒素除去バイオリアクター(特許文献2並びに3)においても、微生物のエネルギー源となるアルコールを電子供与体として供給するようにしている。アルコールの供給は、バイオリアクター内に形成された高分子ゲル担体の内側の空間とアルコール貯留槽とを配管で連結した循環路を利用して、循環ポンプや様々なバルブや計器類などを操作してアルコールの供給タイミング並びに量を制御している。
【0004】
ここで、アルコールの供給が過剰であると、微生物が消費しきれずに水中などにアルコールが残留して水質を悪化させる虞があり、その反面、アルコールの供給量が少ないと、エネルギー源不足となって脱窒反応が不十分となり亜硝酸濃度が高まる問題が生ずる。そこで、アルコールの供給は、ポンプなどを用いてその供給量とタイミングが制御され、アルコール貯留タンクから10容量%程度の濃度に希釈されたアルコールが供給されるように設けられている。
【0005】
このようなアルコールの供給方法は、メタノールやエタノール等のアルコール溶液の供給量を一定量に維持するためのポンプや制御装置などの一連の設備が必要であることから、設備が大型化すると共に設備操作も複雑化してしまう。そこで、ポリエチレン膜やポリプロピレン膜等の非多孔性膜により形成した容器に、アルコール等の液体や、水素やメタン等のガス状物質を電子供与体物質として密封し、非多孔性膜から電子供与体を透過させて微生物に供給する方法が提案されている(特許文献4)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特許第3260554号
【特許文献2】特許第3340356号
【特許文献3】特許第2887737号
【特許文献4】国際公開WO2006/135028
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
ポリエチレン膜やポリプロピレン膜などの非多孔性膜により形成した容器に上記の電子供与体物質を密封した場合、非多孔性膜からの電子供与体物質の透過が水中及び大気中の双方の環境で起こる。したがって、ポリエチレン膜やポリプロピレン膜などの非多孔性膜により形成した容器に上記の電子供与体物質を密封した電子供与体供給装置を流通する過程において、容器に密封された電子供与体物質が漏れ出して無駄に消費されてしまう問題がある。つまり、電子供与体物質を微生物に与える必要のない状況下においても、電子供与体物質はポリエチレン膜やポリプロピレン膜などの非多孔性膜から徐々に漏れ出して無駄に消費されてしまう。
【0008】
また、微生物を利用した生物学的処理が行われるのは、一般的には排水中や土壌等の水を多量に含む環境中であることから、水と接触した場合にのみ電子供与体物質を微生物に供給できれば十分であると考えられる。したがって、水と接触した場合にのみ微生物に電子供与体物質を供給することのできる技術を確立することが望まれる。
【0009】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであって、流通過程において電子供与体物質が漏れ出して無駄に消費されることの無い電子供与体供給装置を提供することを目的とする。
【0010】
また、本発明は、水と接触させたときに電子供与体物質を微生物に供給することができ、しかもポンプや制御装置を用いることなく電子供与体物質の供給量を制御することができる装置及び方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
かかる目的を解決するための請求項1に記載の微生物への電子供与体供給装置は、微生物へのエネルギー源となる電子供与体物質と、疎水性を有する非多孔性膜を少なくとも一部に備える密封構造の容器と、親水性の非多孔性膜とを含み、容器内には電子供与体物質が充填され、容器の外側表面の少なくとも疎水性を有する非多孔性膜部分が親水性の非多孔性膜で覆われているものである。
【0012】
また、かかる目的を解決するための請求項8に記載の微生物への電子供与体供給方法は、疎水性を有する非多孔性膜を少なくとも一部に備えるとともに微生物へのエネルギー源となる電子供与体物質が充填されている密封構造の容器の疎水性を有する非多孔性膜部分と、電子供与体物質を微生物に供給する対象となる電子供与体供給領域との間に親水性の非多孔性膜を介在させて容器の疎水性を有する非多孔性膜部分が電子供与体供給領域と直接接触するのを防ぎ、親水性の非多孔性膜を水と接触させて親水性の非多孔性膜のバリア性を低下させ、電子供与体物質を容器の疎水性を有する非多孔性膜の分子透過性能に支配される速度で電子供与体供給領域に供給するようにしている。
【0013】
このように、容器の外側表面の少なくとも疎水性を有する非多孔性膜部分が親水性の非多孔性膜で覆われていることで、また、容器の疎水性を有する非多孔性膜部分と電子供与体物質を微生物に供給する対象となる電子供与体供給領域との間に親水性の非多孔性膜を介在させることで、疎水性を有する非多孔性膜を透過した電子供与体物質が親水性の非多孔性膜に接触する。そして、大気中においては、親水性の非多孔性膜がバリア膜として機能し、親水性の非多孔性膜からの電子供与体物質の透過が抑えられる。
【0014】
また、親水性の非多孔性膜を水と接触させた場合においては、親水性の非多孔性膜のバリア膜としての機能が低下する。そして、水と接触した状態における親水性の非多孔性膜の分子透過性能は、疎水性を有する非多孔性膜の分子透過性能よりも高く、電子供与体物質が疎水性を有する非多孔性膜の分子透過性能に支配される速度で容器周辺の微生物に供給される。
【0015】
尚、本明細書において、「疎水性を有する非多孔性膜」とは、疎水性の非多孔性膜のみならず、疎水性と親水性の双方の性質を併せ持つ非多孔性膜も含んでいる。
【0016】
次に、請求項2に記載の微生物への電子供与体供給装置は、微生物へのエネルギー源となる電子供与体物質と、ポリ乳酸膜を少なくとも一部に備える密封構造の容器とを含み、容器内には電子供与体物質が充填されるものである。
【0017】
また、請求項9に記載の微生物への電子供与体供給方法は、微生物へのエネルギー源となる電子供与体物質と、電子供与体物質を微生物に供給する対象となる電子供与体供給領域との間にポリ乳酸膜を介在させ、ポリ乳酸膜を水と接触させてポリ乳酸膜のバリア性を低下させ、電子供与体物質をポリ乳酸膜の分子透過性能に支配される速度で電子供与体供給領域に供給するようにしている。
【0018】
このように、容器の少なくとも一部にポリ乳酸膜を備えることで、また、微生物へのエネルギー源となる電子供与体物質と、電子供与体物質を微生物に供給する対象となる電子供与体供給領域との間にポリ乳酸膜を介在させることで、大気中においては、ポリ乳酸膜がバリア膜として機能し、ポリ乳酸膜からの電子供与体物質の透過が抑えられる。
【0019】
また、ポリ乳酸膜を水と接触させた場合においては、ポリ乳酸膜のバリア膜としての機能が低下し、電子供与体物質がポリ乳酸膜の分子透過性能に支配される速度で容器周辺の微生物に供給される。
【0020】
しかも、ポリ乳酸膜は生分解性のプラスチック膜であることから、容器内に充填されている電子供与体物質が消費し尽くされると、容器周辺の微生物によりポリ乳酸膜が分解されるようになる。したがって、容器全体をポリ乳酸膜で構成した場合には、電子供与体物質が消費し尽くされた後に、容器を放置しておくだけで微生物によって分解されるので、容器を回収する手間を省くことができる。
【0021】
ここで、請求項1または2に記載の電子供与体供給装置の周りには、微生物を担持しうる透水性の担体が配置されていることが好ましい。このように構成することで、電子供与体供給装置を水と接触させたときに、水が担体に透水して親水性の非多孔性膜またはポリ乳酸膜に接触すると共に、水に存在している微生物が担体に担持される。したがって、担体に担持された微生物に電子供与体物質が供給されて、この微生物の機能が発揮される。
【0022】
本発明の微生物への電子供与体供給装置は、生物学的処理を行うためのあらゆる設備、装置並びに環境に対して適用することができる。例えば、生物学的排水処理を行う設備やガス状アンモニアの除去設備、さらには微生物による環境浄化等に利用することができる。また、本発明の微生物への電子供与体供給装置の周りに目的とする成分の除去に有効な微生物を固定した担体を配置し、担体と電子供与体供給装置に水を供給することで、目的とする成分の除去を行うこともできる。
【発明の効果】
【0023】
請求項1に記載の微生物への電子供与体供給装置並びに請求項8に記載の微生物への電子供与体供給方法によれば、大気中において電子供与体物質が親水性の非多孔性膜の外側に漏れ出るのを抑えることができる。したがって、この電子供与体供給装置が流通される過程において、電子供与体物質が漏れ出て無駄に消費されるのを防ぐことができる。また、大気中での長期保存が可能となる。
【0024】
また、親水性の非多孔性膜を水と接触させたときにのみ、微生物に電子供与体物質を供給することが可能であるから、必要なときにのみ電子供与体物質を微生物に供給することができる。したがって、電子供与体物質を無駄に消費することがない。
【0025】
さらに、微生物への電子供与体物質の供給は疎水性を有する非多孔性膜の分子透過性能に支配される速度で行われるので、電子供与体物質分子の疎水性を有する非多孔性膜透過速度を、疎水性を有する非多孔性膜の分子透過性能を決定する要素である膜材料や膜厚、膜密度などで調整することにより、電子供与体物質を常時緩やかに微生物に供給することが可能となる。したがって、電子供与体物質供給量を一定に維持するための設備を備える必要がなくなり、従来のようにポンプや制御装置で供給量を制御した場合と比較して設備コストやランニングコストを大幅に低下させることが可能である。しかも、装置全体が疎水性を有する非多孔性膜と親水性の非多孔性膜とで構成される場合には、電子供与体物質を非多孔性膜の全面から広い範囲で緩やかに供給することが可能となる。
【0026】
また、直接微生物に接触させると微生物を死滅させる虞のある殺菌性の電子供与体物質、例えば原液のアルコールを用いても、単位面積当たりのアルコール分子の透過量を十分に少なくして、濃度が薄められた状態で微生物に供給することができるので、アルコール原液を用いても微生物を死滅させることが無い。しかも、アルコールを水で希釈して微生物が死滅しない程度の濃度に調整する従来行われていた工程を省略して手間を省くことができると共に、同じ容積の液量で長時間アルコールを供給することが可能となる。
【0027】
請求項2に記載の微生物への電子供与体供給装置並びに請求項9に記載の微生物への電子供与体供給方法によれば、大気中において電子供与体物質がポリ乳酸膜の外側に漏れ出るのを抑えることができる。したがって、この電子供与体供給装置が流通される過程において、電子供与体物質が漏れ出て無駄に消費されるのを防ぐことができる。また、大気中での長期保存が可能となる。
【0028】
また、ポリ乳酸膜を水と接触させたときにのみ、微生物に電子供与体物質を供給することが可能であるから、必要なときにのみ電子供与体物質を微生物に供給することができる。したがって、電子供与体物質を無駄に消費することがない。
【0029】
さらに、微生物への電子供与体物質の供給はポリ乳酸膜の分子透過性能に支配される速度で行われるので、電子供与体物質分子のポリ乳酸膜透過速度を、分子透過性能を決定する要素である膜材料や膜厚、膜密度などで調整することにより、電子供与体物質を常時緩やかに微生物に供給することが可能となる。したがって、電子供与体物質供給量を一定に維持するための設備を備える必要がなくなり、従来のようにポンプや制御装置で供給量を制御した場合と比較して設備コストやランニングコストを大幅に低下させることが可能である。しかも、装置全体がポリ乳酸膜で構成される場合には、電子供与体物質をポリ乳酸膜の全面から広い範囲で緩やかに供給することが可能となる。
【0030】
しかも、ポリ乳酸膜は生分解性のプラスチック膜であることから、容器内に充填されている電子供与体物質が消費し尽くされると、容器周辺の微生物によりポリ乳酸膜が分解されるようになる。したがって、容器全体をポリ乳酸膜で構成した場合には、電子供与体物質が消費し尽くされた後に、容器を放置しておくだけで微生物によって分解されるので、容器を回収する手間を省くことができる。
【0031】
また、直接微生物に接触させると微生物を死滅させる虞のある殺菌性の電子供与体物質、例えば原液のアルコールを用いても、単位面積当たりのアルコール分子の透過量を十分に少なくして、濃度が薄められた状態で微生物に供給することができるので、アルコール原液を用いても微生物を死滅させることが無い。しかも、アルコールを水で希釈して微生物が死滅しない程度の濃度に調整する従来行われていた工程を省略して手間を省くことができると共に、同じ容積の液量で長時間アルコールを供給することが可能となる。
【0032】
請求項3に記載の微生物への電子供与体供給装置によれば、請求項1または2に記載の電子供与体供給装置の周りに、微生物を担持しうる透水性の担体が配置されているので、電子供与体供給装置を水と接触させたときに、水が担体に透水して親水性の非多孔性膜またはポリ乳酸膜と接触すると共に、水に含まれている微生物が担体に担持される。したがって、担体に担持された微生物に電子供与体物質が供給されて、この微生物の機能を発揮させることができる。しかも、担体を電子供与体供給装置の周りに配置することで、この担体が保護材として機能し、外部衝撃から保護して破損を防ぐことができる。また、この担体は補強材としても機能し、容器に充填された電子供与体物質の重みにより容器がちぎれたり、破れたりするのを防止できる。
【0033】
請求項4に記載の排水処理方法によれば、本発明の微生物への電子供与体供給装置を利用しているので、排水に存在している微生物に電子供与体物質への電子供与体物質の供給量を一定量に維持するための設備を備える必要がなく、排水処理にかかるランニングコストを大幅に低下させることが可能である。しかも、排水が接触したときにのみ電子供与体物質を微生物に供給することができるので、電子供与体物質が無駄に消費されることが無い。
【0034】
請求項5に記載の環境浄化方法によれば、本発明の微生物への電子供与体供給装置を利用しているので、除染対象領域に存在している微生物への電子供与体物質の供給量を一定量に維持するための設備を備える必要がなく、環境浄化にかかるランニングコストを大幅に低下させることが可能である。しかも、除染対象領域に含まれている水が接触したときにのみ電子供与体物質を微生物に供給することができるので、電子供与体物質が無駄に消費されることが無い。
【0035】
請求項6に記載のガス状アンモニアの除去方法によれば、本発明の微生物への電子供与体供給装置を利用しているので、脱窒菌への電子供与体物質の供給量を一定量に維持するための設備を備える必要がなく、ガス状アンモニアの除去にかかるランニングコストを大幅に低下させることが可能である。しかも、ガス状アンモニアを溶解した水が接触したときにのみ電子供与体物質を脱窒菌に供給することができるので、電子供与体物質が無駄に消費されることが無い。
【0036】
請求項7に記載の発明によれば、本発明の微生物への電子供与体供給装置の周りに目的とする成分の除去に有効な微生物を固定した担体を配置し、担体と電子供与体供給装置に水を供給するようにしているので、担体に担持している微生物に水と電子供与体物質を供給してこの微生物を活性化することができ、目的とする成分の除去を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0037】
【図1】本発明の電子供与体供給装置の一例を示す図であり、(A)は斜視図、(B)は縦断面図である。
【図2】本発明の電子供与体供給装置に担体を備えた例を示す縦断面図である。
【図3】本発明の電子供与体供給装置を排水に浮かせて用いる例を示す図である。
【図4】本発明の電子供与体供給装置に錘を備えて排水に浸漬させて用いる例を示す図である。
【図5】本発明の電子供与体供給装置を除染対象領域に配置して使用する例を示す図である。
【図6】本発明の電子供与体供給装置をガス状アンモニア除去装置に使用する例を示す図である。
【図7】本発明の電子供与体供給装置を目的の成分の除去に有効な微生物を担持した担体の周りに配置して使用する例を示す図である。
【図8】本発明の電子供与体供給装置の他の例を示す縦断面図である。
【図9】本発明の電子供与体供給装置の他の実施形態である補充タイプの例を示す縦断面図である。
【図10】図9の実施形態の電子供与体供給装置の全体構成を示す概略図である。
【図11】排水処理槽内において本発明の電子供与体供給方法を実施する例を示す図である。
【図12】エタノールを密封した各種袋の大気中における重量の経時変化を示すグラフである。
【図13】エタノールを密封した各種袋を水に浸漬した時の水のTOC濃度の経時変化を示すグラフである。
【図14】本発明の電子供与体供給装置のさらに他の例を示す縦断面図である。
【図15】本発明の電子供与体供給装置をポリ乳酸膜で構成した場合の例を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0038】
以下、本発明を実施するための形態について、図面に基づいて詳細に説明する。
【0039】
図1に本発明にかかる微生物への電子供与体供給装置の実施形態を示す。この微生物への電子供与体供給装置1は、微生物へのエネルギー源となる電子供与体物質3と、疎水性を有する非多孔性膜2aを少なくとも一部に備える密封構造の容器4と、親水性の非多孔性膜2bとを含んでいる。容器4内には電子供与体物質3が充填され、容器4の外側表面の少なくとも疎水性を有する非多孔性膜2a部分は親水性の非多孔性膜2bで覆われている。
【0040】
疎水性を有する非多孔性膜2aを少なくとも一部に備える密封構造の容器4内に微生物へのエネルギー源となる電子供与体物質3が充填されることで、疎水性を有する非多孔性膜2aの分子透過性能に支配される速度で電子供与体物質3が疎水性を有する非多孔性膜2aを透過する。容器4の外側表面の疎水性を有する非多孔性膜2a部分を覆う親水性の非多孔性膜2bは大気中ではバリア膜として機能し、疎水性を有する非多孔性膜2aを透過した電子供与体物質3が親水性の非多孔性膜2bを透過するのを抑えることができる。一方、親水性の非多孔性膜2bが水と接触したときにはバリア膜としての機能が低下し、疎水性を有する非多孔性膜2aを透過した電子供与体物質3が親水性の非多孔性膜2bを透過する。
【0041】
本実施形態では、容器4の外側表面の少なくとも疎水性を有する非多孔性膜2a部分を親水性の非多孔性膜2bで覆う形態の一例として、親水性の非多孔性膜2bを備えた密封構造の容器6(以下、親水性容器6と呼ぶ)の内部に、疎水性を有する非多孔性膜2aを備えた密封構造の容器4(以下、疎水性容器4と呼ぶ)を収容して密封した形態について説明する。
【0042】
本実施形態において、疎水性容器4は、全体が疎水性を有する非多孔性膜2aで構成される袋上を成し、周縁をヒートシールで溶着したり、接着剤により接着したりするようにして電子供与体物質3を密封するようにしているが、形体や構造は特に限定されない。例えば、疎水性容器4をチューブ状やシート状としてもよいし、チューブの先端を硬い部材で尖らせて形成し、土壌に差し込んで使用するようにしてもよい。また、袋状の疎水性容器4(単に疎水性袋と呼ぶこともある)は、全体を疎水性を有する非多孔性膜2aで構成するものに特に限られず、片面だけを疎水性を有する非多孔性膜2aで構成したり、1つの面のさらに一部分を疎水性を有する非多孔性膜2aのみで構成するようにしても良い。部分的に疎水性を有する非多孔性膜2aを用いる場合には、その他の部分は金属製やプラスチック製の剛体フレーム、電子供与体物質3を透過させない膜等を用いても良い。
【0043】
また、本実施形態において、親水性容器6は、全体が親水性の非多孔性膜2bで構成される袋状を成し、周縁をヒートシールで溶着したり、接着剤により接着したりするようにして疎水性容器4を密封するようにしているが、このような形体には特に限定されず、疎水性容器4の疎水性を有する非多孔性膜2aの外側を覆うことができる形体とすればよい。例えば、片面だけを疎水性を有する非多孔性膜2aで構成した疎水性容器4や1つの面のさらに一部分を疎水性を有する非多孔性膜2aのみで構成した疎水性容器4を用いる場合、疎水性容器4の全てを親水性容器6に密封するようにしてもよいが、疎水性容器4の疎水性を有する非多孔性膜2aの部分のみを親水性の非多孔性膜2bで覆うようにしてもよい。あるいは、疎水性を有する非多孔性膜2aを覆うための部分のみを親水性の非多孔性膜2bで構成し、その他の部分は金属製やプラスチック製の剛体フレーム、電子供与体物質3を透過させない膜等を用いて親水性容器6を構成してもよい。また、疎水性を有する非多孔性膜2aを覆うための部分の一部を親水性の非多孔性膜2bで構成し、その他の部分は金属製やプラスチック製の剛体フレーム、電子供与体物質3を透過させない膜等を用いて親水性容器6を構成してもよい。
【0044】
微生物へのエネルギー源となる電子供与体物質3としては、微生物に対して毒性を呈さない物質であって、疎水性を有する非多孔性膜2aと親水性の非多孔性膜2bとを腐食しない性質を持ち、且つ疎水性を有する非多孔性膜2aを透過でき、水と接触した状態の親水性の非多孔性膜2bを透過できる分子量、性質を有するものが適宜選択される。例えば、水素、硫化水素、メタン、エタンなどのガス状物質、メタノール及びエタノール等のアルコールや、ギ酸、酢酸等の有機酸などの液体が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、微生物によっては、フェノール、ベンゼン、トルエン等を電子供与体物質3として用いることができる。
【0045】
ここで、電子供与体物質3としてアルコールを用いる場合、原液のままで用いることができる。従来であれば、メタノールやエタノール等のアルコールを微生物のエネルギー源として用いる場合には、微生物が死なない程度の濃度に水で希釈する必要があったが、本発明によれば、アルコールは微生物へ緩やかに供給されるため、アルコールの原液を用いても、微生物が死に至ることはない。尚、アルコールの原液に不純物が混在しているような場合であっても、アルコール分子のみが疎水性を有する非多孔性膜2aを透過し、親水性の非多孔性膜2bを水と接触させたときにこのアルコール分子が親水性の非多孔性膜2bを透過して微生物に緩やかに供給される。したがって、アルコールに不純物例えばカテキンやシアン化合物のように微生物に対して毒性を呈する抗菌性の分子が混入していても、分子量の大きなカテキンや極性の大きなシアン化合物は疎水性を有する非多孔性膜2aを透過し難く、微生物にとって害のない濃度に希釈された状態のアルコールを主成分として透過させて微生物に供給することが可能となり、不純物は容器4内にほとんど残留する。したがって、廃アルコールのように、不純物を含んでいるアルコールを用いることができる。
【0046】
疎水性を有する非多孔性膜2aは、電子供与体物質3の分子を少しずつ透過させる性質を有するものである。換言すれば、疎水性を有する非多孔性膜2aの分子透過性能の支配される速度で電子供与体物質3の分子を透過させる性質を有するものである。また、親水性の非多孔性膜2bは、水と接触しない状態ではバリア膜として機能し、疎水性を有する非多孔性膜2aを透過した電子供与体物質3の分子の透過を抑える性質を有し、水と接触した状態ではバリア膜としての機能が低下して、疎水性を有する非多孔性膜2aを透過した電子供与体物質3の分子を透過させる性質を有するものである。
【0047】
ここで、水と接触した状態における親水性の非多孔性膜2bの分子透過性能は、疎水性を有する非多孔性膜2aの分子透過性能に比べて高い。したがって、水と接触した状態における微生物への電子供与体供給速度は、疎水性を有する非多孔性膜2aの分子透過性能に律速される。即ち、疎水性を有する非多孔性膜2aの分子透過性能を適宜制御することにより、微生物への電子供与体物質3の供給速度を所望の速度に制御することができる。
【0048】
尚、大気中にも水分(水蒸気)は存在し、湿度が高くなるにつれて大気中の水分が増大する。したがって、湿度が高まるにつれて親水性の非多孔性膜2bのバリア性が低下する。このような場合、電子供与体供給装置1を流通または保存する際に、シリカゲル等の乾燥剤を用いて流通または保存環境を乾燥雰囲気にすることで、電子供与体物質3の無駄な消費をほぼ完全に抑えることができる。
【0049】
疎水性を有する非多孔性膜2aの材料としては、例えば、疎水性の非多孔性膜であるポリエチレン、ポリプロピレンその他のオレフィン系の膜が挙げられる。また、疎水性と親水性の双方の性質を併せ持つ膜であるエチレン・ビニルアルコール共重合体、エチレン・酢酸ビニル共重合体が挙げられる。ここで、ポリエチレンやポリプロピレンの使用が特に好ましい。ポリエチレンやポリプロピレンは、適度な物質の透過性、熱可逆性を有しており、柔軟で成形が容易であるという利点を有している。また、様々な物質に対して安定である。しかも、水を透過し難いので、水で希釈したアルコールを電子供与体物質3とした場合に水が透過することがなく、大気中において親水性の非多孔性膜2bのバリア性を低下させることがない。勿論、ポリエチレンやポリプロピレンを含めて上述したものに特に限定されるものではない。
【0050】
疎水性を有する非多孔性膜2aは、膜材料、膜厚、該膜の表面積、電子供与体物質3の分子量や性質、温度及び外圧等により、微生物への電子供与体物質3の供給速度を制御することが可能である。本発明者等のポリエチレン膜に対する実験によると、同じ膜材料の場合には膜厚によって分子透過速度が変化することが確認されている。そこで、微生物に対して必要な電子供与体物質3の供給量に応じて、適宜膜厚などを選定することによって、必要な速度で必要な量の電子供与体物質3を供給することができる。また、疎水性と親水性の双方の性質を併せ持つ膜を用いる場合には、膜を構成する親水性分子と疎水性分子の比率によって、電子供与体物質3の供給速度を制御することができる。即ち、親水性分子の比率を多くすればするほど、親水性の非多孔性膜2bの性質に近づくことになる。したがって、少なくとも親水性の非多孔性膜2bが水と接触したときの電子供与体物質3の透過性能よりも低い透過性能を有するように疎水性分子を含ませることが好ましい。
【0051】
ここで、疎水性を有する非多孔性膜2aは、膜の密度によっても分子透過速度が変化する。ポリエチレンを例に挙げて説明すると、JIS K6922−2により分類される低密度ポリエチレン(密度910kg/m3以上、930kg/m3未満)を用いた場合、電子供与体物質3が十分な透過速度で透過するが、高密度ポリエチレン(密度942kg/m3以上)を用いた場合には、電子供与体物質3の透過速度が低下する。したがって、所望の電子供与体物質供給速度に応じて、疎水性を有する非多孔性膜2aの膜厚と膜密度のバランスを制御すればよい。また、分子配列も延伸処理により制御することができるので、電子供与体物質供給速度を制御することが可能である。
【0052】
電子供与体物質3の疎水性を有する非多孔性膜2aの透過は、電子供与体物質分子が膜に溶け込み、その溶け込んだ分子が膜内部を拡散して反対側に達することにより起こる。したがって、膜への溶け込みが起こらない程大きなサイズの分子であるカテキンや極性の高い水やシアン化合物などは非多孔性膜を透過しにくい。また、ポリエチレンやポリプロピレン等は水となじむ官能基が存在しない疎水性を有する強い低極性の膜であるため、極性分子である水が膜に溶け込みにくい。また、水分子同士の水素結合が強いため、常温では水が当該膜を透過することはほとんど無い。したがって、疎水性を有する非多孔性膜2aは、水や分子量の大きなカテキン、極性の高いシアン化合物等の不純物はほとんど透過させずに、所望の電子供与体物質3を主成分として透過させる「分子ふるい」として機能する。また、電子供与体物質3は、分子状態、つまり、液体のように分子間の引力により凝集することのないガス(気体)の状態で疎水性を有する非多孔性膜2aを透過する。したがって、疎水性を有する非多孔性膜2aはガス透過性膜とも表現できる。
【0053】
また、疎水性を有する非多孔性膜2aは、上述したように電子供与体物質3が膜に溶け込むことにより透過させており、多孔質膜のように孔の大きさや数で電子供与体物質3の種類や量を制御するものではない。したがって、長期間の使用による孔の閉塞の問題も生じることが無く、定期的な逆洗浄の必要もない。したがって長期間メンテナンスを行うことなく使用でき、ランニングコストを低減できる。
【0054】
次に、親水性の非多孔性膜2bの材料としては、分子構造中に親水基を有する膜、例えば、ポリエステル、ナイロン(ポリアミド)、ポリビニルアルコール、ビニロン、セロハン、ポリグルタミン酸などが挙げられ、特にポリビニルアルコールが好適であるが、これらに限定されるものではない。
【0055】
親水性の非多孔性膜2bは、水と接触していない状態、即ち、大気中においては、膜の内部で水素結合が形成されている。したがって、分子鎖の熱振動によるゆらぎが起こりにくい構造になっており、分子鎖の隙間が少ないため、分子が透過しにくい。他方、水と接触した状態では、分子鎖の間に水分子が侵入して水素結合が切れ、分子鎖の熱振動によるゆらぎが起こりやすい構造となり、水分子がさらに膜の内部に侵入する。その結果、膜内部の水素結合のほとんどが切断され、水分子の通路が形成される。疎水性を有する非多孔性膜2aを透過した電子供与体物質3の分子はこの水分子の通路に沿って親水性の非多孔性膜2bを透過する。
【0056】
尚、親水性の非多孔性膜2bについても、電子供与体物質3を膜に溶け込ませることにより透過させており、多孔質の膜のように、孔の大きさや数で電子供与体物質3の種類や量を制御するものではない。したがって、長期間の使用による孔の閉塞の問題も生じることが無く、定期的な逆洗浄の必要もない。したがって長期間メンテナンスを行うことなく使用でき、ランニングコストを低減できる。
【0057】
次に、親水性の非多孔性膜2bの外側表面に微生物を担持しうる透水性の担体5を備えた形態について図2に基づいて説明する。図2に示す微生物への電子供与体供給装置1は、図1に示した電子供与体供給装置1の親水性容器6の外側表面に微生物を担持しうる透水性の担体5を備えたものである。
【0058】
このように、微生物を担持しうる透水性の担体5を備えることで、人工的に微生物を固定したり、水や土壌等の環境下に存在している微生物を担体5に接触させて増殖し、定着させることができる。しかも、透水性を備えることにより、電子供与体供給装置1を水に接触したときに、親水性の非多孔性膜2bに水が接触して、担体5に固定されている微生物に電子供与体物質3を供給することができる。
【0059】
微生物を担持しうる透水性の担体5としては、例えば、コラーゲン、フィブリン、アルブミン、カゼイン、セルロースファイバー、セルローストリアセタート、寒天、アルギン酸カルシウム、カラギーナン、アガロース等の天然高分子、ポリアクリルアミド、ポリ−2−ヒドロキシエチルメタクリル酸、ポリビニルクロリド、γ−メチルポリグルタミン酸、ポリスチレン、ポリビニルピロリドン、ポリジメチルアクリルアミド、ポリウレタン、光硬化性樹脂(ポリビニルアルコール誘導体、ポリエチレングリコール誘導体、ポリプロピレングリコール誘導体、ポリブタジエン誘導体等)等の合成高分子、またはこれらの複合体、さらには吸水性ポリマーを用いることも可能である。吸水性ポリマーとしては、公知のものを使用することができるが、具体的には、ポリアクリル酸、ポリアスパラギン酸、ポリグルタミン酸やそれらの改変物、ポリエチレングリコール改変物等が挙げられる。尚、ここで言う改変物とは、イオン性基をもつ高分子を高分子の一部に架橋させた物である。吸水性ポリマーを用いた場合には、上記の高分子ゲルを使用した場合と比べ担体5の保水力、吸水力が高まるため、水分を効率良く吸収し、保水することによって微生物が生存し続けるための好ましい環境を維持し続けることが可能となる。尚、ここに挙げた担体5はあくまでも例示であり、これらに限定されるものではない。
【0060】
ここで、担体5自体の透水性が低い場合には、担体5に水が通過しうる程度の大きさの微細孔を多数備えるようにして、当該微細孔を通過した水によって、親水性の非多孔性膜2bが水と接触できるようにしてもよい。つまり、本発明における透水性の担体5には、このような加工を施したものも含まれている。
【0061】
また、微生物を担持しうる透水性の担体5として、不織布ないしは不織布を起毛処理したものを用いることもできる。
【0062】
さらに、親水性の非多孔性膜2bの表面を起毛処理して、当該起毛部に微生物を担持させるようにしてもよい。この場合には、当該起毛部が、微生物を担持しうる透水性の担体5として機能する。
【0063】
このように、担体5を親水性の非多孔性膜2bの外側表面に備えることで、水田等の水分の多い土地や多雨多湿な気候の土地のように地下水の流速が定常的に速い場所や、梅雨の時期などにおける頻繁な降雨等により地下水の流速が一時的に速くなるような場合にも、担体5に固定した微生物は流され難くなる。また、排水中等においても、微生物が担体5に固定され、拡散し難くなる。したがって、あらゆる環境下において、特定の微生物の活性を長期に亘って持続できると共に制御し易くなる。
【0064】
担体5は、親水性の非多孔性膜2b表面に例えば接着等により備えてもよいし、親水性容器6の周縁部をヒートシールして備えるようにしてもよい。また、担体5は非多孔性膜の表面全体に備えるようにしても良いし、一部に備えるようにしてもよい。
【0065】
ここで、担体5は、保護材としても機能する。即ち、担体5を備えることにより、親水性の非多孔性膜2bを外部衝撃などによる損傷から防ぐことが可能となる。また、担体5を光硬化性樹脂のようにそれ自体強度の高い高分子として筒状、鞘状に形成することで、疎水性袋4及び親水性袋5の膨らみを防止できるので、電子供与体供給装置1のコンパクト化を図る上で好ましい。この場合には、疎水性袋4及び親水性袋5が膨らむことなく、その厚さを制限して疎水性袋4及び親水性袋5の厚さを薄くすることができ、処理槽などの閉鎖空間に収めるときの充填密度を高められると共に、外部衝撃からも保護することが可能となる。
【0066】
また、担体5は補強材としても機能する。即ち、疎水性袋4に充填された電子供与体物質3の重みにより疎水性袋4及び親水性袋5がちぎれたり、破れたりするのを防止できる。
【0067】
勿論、担体5とは別に保護材や補強材を設けるようにしてもよい。
【0068】
以上のように構成された電子供与体供給装置1は、水と接触させたときにのみその周囲に電子供与体物質3を徐放できる。したがって、水が存在し、微生物の活性の制御を必要とする環境に配置するだけで、自然界に存在する様々な微生物あるいは担体5等を利用して予め固定された微生物の活性を自律的に制御して、微生物を活用できる。しかも、電子供与体供給装置1は、水と接触させないときには袋の周囲に電子供与体物質3を徐放しない。つまり、微生物の活性の制御が必要な状況下でのみ電子供与体物質3を徐放させることができ、微生物の活性の制御を必要としない流通過程等において電子供与体物質3を無駄に消費することがない。また、電子供与体物質3の無駄な揮散を最小限に抑えることができることから、環境汚染を誘発を抑えることができる。
【0069】
本発明の電子供与体供給装置1は、生物学的処理により排水を処理する排水処理槽に浸漬するだけで、電子供与体物質3を必要とする微生物に電子供与体物質3を供給して活性化させ、排水処理を行うことができる。例えば、脱窒菌により排水中の硝酸イオンや亜硝酸イオンを低減する生物学的脱窒処理において、脱窒菌に対して電子供与体物質3を供給することができる。しかも、本実施形態のように、全面を親水性の非多孔性膜2bで構成した親水性袋5の内側に、全面を疎水性を有する非多孔性膜2aで形成した疎水性袋4を密封して用いる場合には、水に浸漬している親水性の非多孔性膜2bの面積に応じて、電子供与体物質3の単位時間当たりの供給量を制御できると共に、水に浸漬していない部分からは電子供与体物質3の透過が抑えられるので、電子供与体物質3を微生物の活性化のために用いることができ、電子供与体物質3の無駄な消費を抑えることができる。例えば、図3に示すように、電子供与体供給装置1を排水に浮かせ、片面のみを排水と接触した状態とすれば、排水と接触した片面のみから電子供与体物質3の透過が起こり、もう片方の面からは電子供与体物質3の透過は低く抑えられる。しかも、この場合には、水面から露出している部分から電子供与体供給装置1の電子供与体物質3の残量を確認しやすい。また、図4に示すように、電子供与体供給装置1の底部に錘19を設け、錘19の重さにより水に浸漬している袋の面積を制御することにより、電子供与体物質3の供給量を制御することも可能である。しかも、この場合には、電子供与体供給装置1に充填されている電子供与体物質3の残量が少なくなるにつれて、電子供与体供給装置1が少しずつ沈んでいくので、電子供与体供給装置1の水への浸漬状態を観察することによって、電子供与体物質3の残量を確認することができる。
【0070】
尚、水表面の近傍は湿度が高く、この影響により親水性の非多孔性膜2bのバリア性が低下する場合がある。このような場合には、水に浸漬させない部分を例えば不織布等により覆うことにより、親水性の非多孔性膜2bのバリア性の低下を防ぐことが好適である。
【0071】
また、本発明の電子供与体供給装置1は、環境汚染物質により汚染されている除染対象領域に配置するだけで、除染対象領域に含まれている水により、または降雨等による自然散水やスプリンクラー等による人工散水により、親水性の非多孔性膜2bを水と接触させて、電子供与体物質3を必要とする微生物に電子供与体物質3を供給して活性化させ、環境浄化を行うことができる。
【0072】
以下に、環境浄化方法について具体例を挙げて説明する。図5に除染対象領域から硝酸イオン、亜硝酸イオンを除去する場合の本発明の電子供与体供給装置1の使用状態を示す。電子供与体供給装置1は、例えば疎水性を有する非多孔性膜であるポリエチレンにより構成された疎水性袋4の外側表面の全面に親水性の非多孔性膜であるポリビニルアルコールを備え、疎水性袋4には電子供与体物質3として例えばアルコールが充填され、電子供与体供給装置1の上部には、電子供与体物質3を余分に貯めておくためのタンク状の貯留部4’を形成し、貯留部4’には電子供与体物質3を補給するための供給部7を備えるようにする。そして、貯留部4’と供給部7は地上に出しておき、他の部分は土壌中に埋設する。そして、地上の貯留部4’に残留する電子供与体物質3の量を監視して、供給部7から随意にあるいは定期的に電子供与体物質3を補給するようにする。土壌に埋設されている電子供与体供給装置1からは、袋が水と接触したときにのみ電子供与体物質3が供給され、電子供与体供給装置1の近傍に存在する土壌中の微生物、例えば脱窒菌13を活性化させることができる。
【0073】
したがって、化学肥料の過剰施肥により土壌に蓄積している電子供与体供給装置1の近傍の硝酸イオン14や亜硝酸イオン14’が効率よく無害な窒素ガス15に変換される。つまり、本発明の電子供与体供給装置1を土壌に埋設することにより、その近傍に存在する土壌中の微生物群のうちの電子供与体物質3を必要とする微生物を選択的に活性化させて機能させることができる。微生物は土壌中に棲息しているものを利用しても良いが、予め選択培養された微生物を担体5に固定した状態で、親水性袋5の表面あるいは土壌中の電子供与体供給装置1の近傍に別途に埋設させて利用するようにしてもよい。また、チューブ状にして先端を尖らせた電子供与体供給装置1を農作物の根の付近に差し込むことにより、化学肥料が過剰に供給されることによる農作物の生育不良の防止などにも利用できる。尚、地上に露出する貯留部4’は、水との接触を防ぐためのバリア層を設けて、降雨等による水の接触により電子供与体物質3が貯留部4から透過しないようにすることが好ましい。勿論、電子供与体物質3を透過させることのない膜により貯留部4’を別体として形成し、これを疎水性袋4に接続して、疎水性袋4内に電子供与体物質3を供給できるようにしてもよい。
【0074】
使用場所は、化学肥料が過剰施肥されている土壌等の農地に限定されるものではなく、としては、家畜糞尿の廃棄場等、アンモニアや亜硝酸イオン、硝酸イオンが地下水中に多く含まれている可能性のある工場跡地などが挙げられる。また、汚泥中に埋設して、汚泥中の微生物を活性化させて汚染物質の除去を促すようにしてもよい。この方法により、土壌や地下水などからアンモニアや亜硝酸イオン、硝酸イオンを除去することで、生活用水の大部分を地下水に依存している土地などでは、より安全な生活用水の提供を実現できるし、さらには、世界的に深刻な問題である自然界への窒素負荷に対する対策として非常に有用である。
【0075】
また、本発明の電子供与体供給装置1は、生物学的処理によりガス状アンモニアを除去する装置に使用することもできる。図6にガス状アンモニアを除去する装置における本発明の電子供与体供給装置1の使用状態を示す。ガス状アンモニア除去装置20は、ガス状アンモニアを導入するガス導入部27と、ガス導入部27から導入されたガス状アンモニアに水を接触させてアンモニア含有水を得る散水手段と、ガス状アンモニアと接触させた水を接触させて水に含まれているアンモニウムイオンを分解処理する微生物処理領域28とを含み、散水手段は、循環タンク24に貯留されている水25を汲み上げる散水ポンプ21と、散水ポンプ21により汲み上げた水を通過させる配管22と、水25を下方に散水するための散水管23より構成される。
【0076】
ガス状アンモニアは、ガス導入部27からガス状アンモニア除去装置20内に導入される。尚、本実施形態では、ガス導入部27を散水ノズル23の直下に設けているが、ガス状アンモニアは空気より軽いので、微生物処理領域28の下にガス導入部27を設けて、ガス状アンモニアを装置20内の上方に拡散させる場合もある。次に、循環タンク24内の水25は、散水ポンプ21により汲み上げられ、配管22を通って、散水管23から散水される。散水された水25は、装置20内に導入されたガス状アンモニアと接触してこれを溶解し、ガス状アンモニアをアンモニウムイオンに変換して、微生物処理領域28と接触する。
【0077】
微生物処理領域28には、アンモニア酸化菌と脱窒菌が存在し、この領域内に本発明の電子供与体供給装置1を配置する。微生物処理領域28におけるアンモニア酸化菌またはアンモニア酸化菌と亜硝酸酸化菌および脱窒菌の存在のさせ方は特に限定されないが、例えば、前述した担体5に担持させてもよいし、多孔質体などを用いてもよい。電子供与体供給装置1の配置の仕方も脱窒菌に電子供与体物質3を供給できるのであれば特に限定されない。また、亜硝酸酸化菌をさらに存在させてもよい。
【0078】
水25に含まれているアンモニウムイオンは、アンモニア酸化菌により亜硝酸イオンに酸化され、亜硝酸酸化菌も存在する場合は硝酸イオンにまで酸化される。そして、アンモニア酸化菌により生成された亜硝酸イオンと亜硝酸酸化菌により生成された硝酸イオンは、脱窒菌により窒素ガスに還元される。したがって、ガス状アンモニア除去装置20により、ガス状アンモニアを除去して脱臭すると共に無害化することができる。また、水25と微生物処理領域28が接触することで、微生物処理領域内に存在している微生物への水の供給と本発明の電子供与体供給装置1への水の供給が同時に行われて電子供与体供給装置1から電子供与体物質3が脱窒菌に供給される。微生物処理領域28を通過した水25は、循環タンク24に戻る。この際、除去されなかったアンモニウムイオンが循環タンク24内に混入して、pHを上昇させる虞があるので、給水手段26を設けて、循環タンク24内の水25を希釈して、pHを一定値に保つようにしている。
【0079】
また、本発明の電子供与体供給装置1は、目的とする成分の除去に有効な微生物を固定した担体11をその周りに配置し、バイオリアクターとして用いることができる。図7に本発明の電子供与体供給装置1の周りに目的とする成分の除去に有効な微生物を固定した担体11を配置してバイオリアクターとして用いる一例を示す。尚、この実施形態では、微生物としてアンモニア酸化菌と脱窒菌を用いた場合を例に挙げて説明するが、限られるものではなく、これらの菌以外にも、目的の成分を除去可能な微生物を用いれば、アンモニアや硝酸イオン、亜硝酸イオンなどの窒素化合物以外の成分を除去可能となる。
【0080】
図7に示すバイオリアクター9は、担体11により形成された袋の内側の空間12に本発明の電子供与体供給装置1を収容して構成されている。担体11により形成された袋は、アンモニア酸化菌および脱窒菌を担持させた担体11を不織布10の袋の内側の面あるいは表側の面に塗布して、不織布10の袋を補強構造物として一定の形態を保つようにしている。そして、袋の内側の空間12に本発明の電子供与体供給装置1を収容して用いる。担体11としては、電子供与体供給装置1の表面に備えられる担体5と同じ素材を用いることができる。尚、担体11の補強のための素材は、不織布に限定されるものではなく、例えばナイロンネットなどを用いることもできる。
【0081】
アンモニア酸化菌と脱窒菌は、従来この種の分野で知られているものが使用できるが、より具体的には、例えば、アンモニア酸化菌としては、Nitrosomonas europaea NBRC-14298、Nitrosomonas europaea、 N.marina*、Nitrosococcus oceanus*、 N.mobilis、Nitrosospira briensis、Nitrosolobus multiformis、Nitrosovibrio tenuis、脱窒菌としては、Paracoccus denitrificans、Paracoccus denitrificans、Alcaligenes eutrophus、 A. faecalis、Alcaligenes sp.Ab-A-1、Ab-A-2、G-A-2-1(FERM P-13862、P-13860、P-13861)*、Pseudomonas denitrificansなどを挙げることができる。
【0082】
尚、亜硝酸酸化菌をさらに担持してもよい。亜硝酸酸化菌としては、従来この種の分野で知られているものが使用できるが、より具体的には、例えば、Nitrobacter winogradskyi 、N. hamburgensis、Nitrospina gracilis*、Nitrococcus mobilis*、Nitrospira marina*などを挙げることができる。
【0083】
尚、上記において*を付した菌株は海水の処理にのみ適用できる菌株であり、それ以外は淡水の処理にのみ適用できる菌株である。N.europaeaとN.winogradskyiは淡水で用いることのできるものと海水で用いることができるものが存在する。寄託番号が付された菌株は、出願人により寄託済の菌株である。これらの菌株は単独で担体に固定してもよいし、同種あるいは異種の菌株を併用して固定してもよい。
【0084】
アンモニア酸化菌は好気条件下においてアンモニア(アンモニウムイオン)を亜硝酸イオンに変換(酸化)し、脱窒菌は嫌気条件下において硝酸イオンや亜硝酸イオンを窒素ガスに変換(還元)する。即ち、アンモニア酸化菌を好気性条件下で機能させることで、アンモニアを亜硝酸イオンに変換して悪臭を抑えることができる。また、脱窒菌を嫌気性条件下で機能させることで、硝酸イオンと亜硝酸イオンが無害な窒素ガスに変換される。これらの菌を組み合わせて用いることで、アンモニアと硝酸イオン、亜硝酸イオンが除去可能になる。即ち、担体11にアンモニア酸化菌と脱窒菌の双方を担持した場合、アンモニア酸化菌に対して酸素を供給すると、脱窒菌はバイオリアクター内の好適な領域、即ち、酸素が供給されている位置から離れた嫌気性領域に局所的に偏在して脱窒を行う。尚、亜硝酸酸化菌は亜硝酸イオンを硝酸イオンに酸化する微生物であり、この菌を担持させることで、脱窒反応がより効率的に起こるようになる。
【0085】
以上のように構成されたバイオリアクター9によれば、例えば、袋の内側の空間12に水が供給されたときに、電子供与体物質3が袋の内側の空間12に漏れ出し、担体11の袋内で拡散しながら電子供与体物質3を必要とする微生物即ち脱窒菌が存在している面に均一に供給される。即ち、電子供与体供給装置1と担体11とに水を供給するだけで、微生物が活動しやすい水環境が形成されると共に、電子供与体物質3を自律的に均一かつ緩やかな徐放性をもって微生物に供給することが可能となる。このバイオリアクター9は、電子供与体供給装置1を袋の内側の空間12に収容して用いるように構成されているので、密封した電子供与体物質3を使いきったときには、電子供与体物質3が密封された新しい電子供与体供給装置1と交換することで持続的に被処理領域中のアンモニアや硝酸イオン、亜硝酸イオンを窒素に変えて除去することができる。
【0086】
また、このバイオリアクター9は、上述した排水処理槽、除染対象領域並びにガス状アンモニアの除去装置に用いることができるのは勿論のこと、大気中で用いることもできる。例えば、袋の内側の空間12に水を注ぐことにより電子供与体供給装置1と担体11の双方に同時に水が供給される。そして、この水が尽きて乾燥するまでは電子供与体物質3の供給が起こるので、微生物を機能させることが可能である。
【0087】
尚、担体11としては上述した吸水性ポリマーを用いることが好ましい。この場合には、担体11の保水力がより高まる。また、大気中にバイオリアクター9を置いて大気中から目的とする成分を除去しようとするときに、大気中に存在する目的の化合物が、担体11に含まれる水に溶け込むことで除去されるようになる。例えば、アンモニアガスを除去する場合には、前記バイオリアクター9の担体11の表面にアンモニアガスが付着した際に、アンモニアガスがアンモニウムイオンに変換されやすくなり、アンモニアガス除去効率を上昇させることが可能となる。また、固定化した微生物は、乾燥に弱い虞があるため、大気中で用いる場合には、定期的に給水することが必要である。しかし、吸水性ポリマーを用いることで給水の手間を非常に軽くできる。また、土壌や地下水などで用いた場合にも、水分を効率良く吸収、保水して環境汚染物質を長期間除去し続けることが可能となる。
【0088】
なお、上述の形態は本発明の好適な形態の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。
【0089】
例えば、上述の実施形態においては、疎水性容器4が親水性容器6に密封され、疎水性を有する非多孔性膜2aと親水性の非多孔性膜2bとがほぼ密着した状態を例に挙げて説明したが、このような形態に限定されるものではない。例えば、図8に示すように、疎水性を有する非多孔性膜2aと親水性の非多孔性膜2bとを密着させずに、疎水性を有する非多孔性膜2aと親水性の非多孔性膜2bとの間に、疎水性を有する非多孔性膜2aから透過した電子供与体物質3が滞留する空間10を設けるようにしてもよい。この場合には、親水性の非多孔性膜2bを水と接触させたときに、滞留空間10に滞留している電子供与体物質3が親水性の非多孔性膜2bを即時的に透過した後、滞留空間10に滞留している電子供与体物質3の量の減少に伴って、電子供与体物質3を疎水性を有する非多孔性膜2aの分子透過性能に支配される速度で微生物に供給することが可能となる。つまり、滞留空間10の体積に応じて電子供与体物質3の滞留量が変化するので、親水性の非多孔性膜2bが水に接触した直後に電子供与体物質3を即時的に供給したい場合、例えば、大量の微生物群に即時的に電子供与体物質3を供給して活性化させたい場合には、その量を空間部分の体積により制御することが可能となる。つまり、滞留空間10の体積に応じて電子供与体物質3の滞留量が変化するので、親水性の非多孔性膜2bが水に接触した直後に電子供与体物質3を即時的に供給したい場合には、その量を空間部分の体積により制御することが可能となる。尚、図8に示す電子供与体供給装置1は、疎水性を有する非多孔性膜2aと親水性の非多孔性膜2bを周縁部のみを接着あるいは溶着して空間を設けるようにしているが、疎水性を有する非多孔性膜2aと親水性の非多孔性膜2bとの間に空間を設けるようにして、疎水性容器4を親水性容器6により密封するようにしてもよい。
【0090】
また、疎水性を有する非多孔性膜2aと親水性の非多孔性膜2bとを接着させた二層構造膜を用いてもよい。例えば、加熱して流動性を持たせたホットメルト接着剤(オレフィン系接着剤:例えば、ポリエチレンを主成分として、エチレン酢酸ビニルを混入したもの)を疎水性を有する非多孔性膜2aまたは親水性の非多孔性膜2bの一面に塗布し、ホットメルト接着剤が硬化するまでの時間内に疎水性を有する非多孔性膜2aと親水性の非多孔性膜2bとを貼り合わせることにより行うことができる。また、疎水性を有する非多孔性膜2aと親水性の非多孔性膜2bとの貼り合わせは、全面で行ってもよいし、周縁部のみで行ってもよい。
【0091】
尚、疎水性を有する非多孔性膜2aと親水性の非多孔性膜2bとを貼り合わせる方法は上述のホットメルト接着剤を用いた方法には限定されず、ホットメルト接着剤以外の接着剤や、両面テープ等を用いることにより、疎水性を有する非多孔性膜2aと親水性の非多孔性膜2bとを貼り合わせるようにしてもよい。
【0092】
さらに、上述の実施形態では、1つの親水性容器6により1つの疎水性容器4を密封するようにしているが、図14に示すように、1つの親水性容器6により複数の疎水性容器4を密閉するようにしてもよい。
【0093】
また、上述の実施形態では、親水性容器6により疎水性容器4を密封した電子供与体供給装置1をそのまま水と接触させるようにしているが、使用する際に親水性の非多孔性膜2bを取り除き、疎水性容器4の疎水性を有する非多孔性膜2aを露出させてから使用するようにしてもよい。即ち、電子供与体供給装置1の流通過程において、あるいは長期保存を要する場合にのみ疎水性容器4の疎水性を有する非多孔性膜2a部分の外側を親水性の非多孔性膜2bで覆うようにして、使用する段階で親水性の非多孔性膜2bを取り除くようにしてもよい。例えば、疎水性を有する非多孔性膜2aを覆う親水性の非多孔性膜2bをはがして使用するようにしてもよい。また、図14に示す電子供与体供給装置1の場合には、親水性容器6から複数の疎水性容器4を取り出して使用するようにしてもよい。
【0094】
さらに、本発明の微生物への電子供与体供給装置1は、電子供与体物質3を導入する手段を備えて、電子供与体物質3を外部から補充可能とするようにしてもよい。例えば、図9に示すように、電子供与体物質3を導入する手段は、疎水性容器4の縁の一部に電子供与体物質3を注入する供給部7を設けて、さらに図10に示すようにノズルないしパイプ8を装着する構造でも良いし、容器4と一体となったノズルないしパイプ8のようなものでも良い。図10に示す微生物への電子供与体供給装置1は、容器4の縁に設けられた供給部7に装着された供給ノズル8あるいは疎水性容器4と一体となった供給ノズル8と、電子供与体物質3’を貯留するタンク18とをチューブ17などで連結し、必要に応じて電子供与体物質3’を補充可能としている。この場合、タンク18と容器4とはチューブ17を介して連通されているので、タンク18内に電子供与体物質3を貯蔵しておけば、疎水性容器4内の電子供与体物質3が減少してきたときに、電子供与体物質3’をタンク18と疎水性容器4の圧力差により補充できる。尚、疎水性容器4は供給部7あるいはノズル8を設けているので厳密な意味での密封構造ではないが、供給ノズル8内がタンク18から供給される電子供与体物質3’で満たされている状態では、電子供与体物質3’の液面がシールとなって容器4内は事実上密封状態にある。このため、容器4内の電子供与体物質3が供給部7やノズル8を通って漏れ出ることはない。尚、図9及び図10では、疎水性を有する非多孔性膜2aと親水性の非多孔性膜2bとを貼り合わせた形態としているが、これには限定されず、供給部7を除いた疎水性容器4を親水性容器6で密封する形態としてもよい。
【0095】
また、本発明の電子供与体供給方法は、上述の実施形態で説明した袋による形態に限定されるものではない。例えば、図11に示すように、排水処理槽30内を疎水性を有する非多孔性膜2aにより2つの領域に区画し、一方の領域30aに電子供与体物質3を入れて蓋をして密封し、疎水性を有する非多孔性膜2aのもう一方の領域30b側の面に親水性の非多孔性膜2bを備えて、被処理水31が流入してきたときにのみ微生物32への電子供与体物質3の供給が起こるようにしてもよい。
【0096】
また、上述の実施形態では、疎水性を有する非多孔性膜2aと親水性の非多孔性膜2bとが併用されている状態を例に挙げて説明したが、疎水性を有する非多孔性膜2aと親水性の非多孔性膜2bとを併用する代わりに、ポリ乳酸膜2のみで容器4を構成し、容器4に電子供与体物物質3を密封して、これを電子供与体供給装置としてもよい。
【0097】
この場合にも、大気中において電子供与体物質3がポリ乳酸膜2の外側に漏れ出るのを抑えることができ、電子供与体供給装置1が流通される過程において、電子供与体物質3が漏れ出て無駄に消費されるのを防ぐことができる。また、大気中での長期保存が可能となる。
【0098】
また、ポリ乳酸膜2を水と接触させたときにのみ、微生物に電子供与体物質3を供給することが可能であるから、必要なときにのみ電子供与体物質3を微生物に供給することができる。したがって、電子供与体物質3を無駄に消費することがない。
【0099】
しかも、電子供与体物質3の透過速度を、ポリ乳酸膜2の膜厚、膜密度を変えることにより変えることができる。したがって、微生物に対して必要な電子供与体物質3の供給量に応じて、適宜膜厚などを選定することによって、必要な速度で必要な量の電子供与体物質3を供給することができる。
【0100】
また、ポリ乳酸膜2は非多孔性膜であり、電子供与体物質3が膜に溶け込むことにより電子供与体物質3を透過させており、多孔質膜のように孔の大きさや数で電子供与体物質3の種類や量を制御するものではない。したがって、長期間の使用による孔の閉塞の問題も生じることが無く、定期的な逆洗浄の必要もない。したがって長期間メンテナンスを行うことなく使用でき、ランニングコストを低減できる。
【0101】
ポリ乳酸膜2により構成される容器4は、図15に示すように、全体がポリ乳酸膜2で構成される袋上を成し、周縁をヒートシールで溶着したり、接着剤により接着したりするようにして電子供与体物質3を密封するようにしてもよいが、形体や構造は特に限定されない。例えば、容器4をチューブ状やシート状としてもよいし、チューブの先端を硬い部材で尖らせて形成し、土壌に差し込んで使用するようにしてもよい。また、袋状の容器4は、全体をポリ乳酸膜2で構成するものに特に限られず、片面だけをポリ乳酸膜2で構成したり、1つの面のさらに一部分をポリ乳酸膜のみで構成するようにしても良い。部分的にポリ乳酸膜2を用いる場合には、その他の部分は金属製やプラスチック製の剛体フレーム、電子供与体物質3を透過させない膜等を用いても良い。
【0102】
ここで、ポリ乳酸膜は、生分解性プラスチックである。電子供与体物質3が微生物に供給されている間は、微生物は電子供与体物質3を優先的に利用するので、ポリ乳酸膜は分解されない。しかし、電子供与体物質3が容器4から全て放出されて消費し尽くされると、微生物はポリ乳酸膜を分解し始め、最終的にはポリ乳酸膜が消滅する。また、ポリ乳酸は微生物作用を受けなくても化学的に加水分解されるため、微生物が存在しなくても最終的には消滅する。したがって、容器4の全面がポリ乳酸膜2で構成される場合には、使用済みの電子供与体供給装置を放置しておいても、容器4が分解されて消失するので、電子供与体供給装置1を回収する手間が省ける。
【0103】
尚、ポリ乳酸膜2により構成される電子供与体供給装置1は、電子供与体供給装置1を用いる上記の実施形態全てに適用することができることは言うまでもない。
【実施例】
【0104】
以下実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【0105】
(実施例1)
各種非多孔性膜を用いて袋を形成し、その中にエタノールを密封した場合の大気中におけるエタノールの透過量を測定した。
【0106】
以下に示す(1)〜(7)の非多孔性膜により50mm×50mmの大きさの袋を作製し、袋の中にエタノール(和光純薬工業製、99.5%)を5mL密封した。
(1):0.03mm厚のPVA膜(商品名:ビニロンフィルム VF−L、クラレ社製)
(2):0.03mm厚のPE膜(ミポロンフィルム、ミツワ(株)製)
(3):0.05mm厚のPE膜(ミポロンフィルム、ミツワ(株)製)
(4):0.075mm厚のEVA膜(商品名:農POフィルム、昭和パックス社製)
(5):0.03mm厚のEVOH膜(商品名:エバールフィルム EF−HS、クラレ社製)
(6):0.015mm厚のPLA膜(商品名:テラマック、ユニチカ製 TF−15、二軸延伸処理品)
(7):0.035mm厚のPLA膜(商品名:テラマック、ユニチカ製 TF−35、二軸延伸処理品)
【0107】
上記(1)により作製した袋をサンプルAと呼ぶ。
【0108】
上記(2)により作製した袋をサンプルBと呼ぶ。
【0109】
上記(3)により作製した袋をサンプルDと呼ぶ。
【0110】
サンプルDを上記(1)により形成した袋に密封したものを、サンプルCと呼ぶ。
【0111】
上記(4)により作製した袋をサンプルEと呼ぶ。
【0112】
サンプルEを上記(1)により形成した袋に密封したものを、サンプルFと呼ぶ。
【0113】
上記(5)により作製した袋をサンプルGと呼ぶ。
【0114】
上記(6)により作製した袋をサンプルHと呼ぶ。
【0115】
上記(7)により作製した袋をサンプルIと呼ぶ。
【0116】
尚、PVA(ポリビニルアルコール)は親水性の非多孔性膜であり、PE(ポリエチレン)は疎水性を有する非多孔性膜であり、EVOH(エチレンビニルアルコール共重合体)は親水性と疎水性を有する双方の性質を併せ持つ非多孔性膜である。また、EVA(エチレン酢酸ビニル共重合体)はPEとEVOHの中間の性質を有する非多孔性膜である。また、PLAは、ポリ乳酸膜である。
【0117】
尚、使用したEVA膜は酢酸ビニルが12モル%(エチレンが88モル%)とした。また、EVOH膜はビニルアルコールが53モル%(エチレンが47モル%)とした。
【0118】
上記サンプルA〜Iのそれぞれを、シリカゲルを置いて湿度を低下させた30℃の大気中に静置し、経過日数に対して袋の重さを測定することにより袋からのエタノールの透過量を評価した。
【0119】
実験結果を図12に示す。図12において、●はサンプルAの実験結果を示し、■はサンプルBの実験結果を示し、□はサンプルCの実験結果を示し、▲はサンプルDの実験結果を示し、◆はサンプルEの実験結果を示し、◇はサンプルFの実験結果を示し、▼はサンプルGの実験結果を示し、○はサンプルHの実験結果を示し、◎はサンプルIの実験結果を示している。
【0120】
非多孔性膜をPVA膜とした場合(●:サンプルA)には、実験開始から7日間経過後に至るまで袋の重量の変動は見られなかった。また、エタノールを密封した袋をPVA膜の袋で密封した場合(□:サンプルC、◇:サンプルF)にも、実験開始から7日間経過後に至るまで袋の重量の変動は見られなかった。さらに、PLA膜によりエタノールを密封した場合(○:サンプルH、◎:サンプルI)も、実験開始から2日間は重量の変動が全く見られなかった。
【0121】
一方、非多孔性膜をPE膜(■:サンプルB、▲:サンプルD)、EVA膜(◆:サンプルE)及びEVOH膜(▼:サンプルG)とした場合には袋の重量が徐々に低下していくことが確認された。また、袋の重量の低下速度はPE膜を用いた袋が最も遅く、次に、EVA膜を用いた袋が遅く、EVOH膜を用いた袋が最も速いことがわかった。即ち、疎水性を有する非多孔性膜に親水性の性質を付加することにより、エタノール等の電子供与体物質の透過速度を高めることができることがわかった。
【0122】
また、0.03mm厚のPE膜を用いた袋(■:サンプルB)と比較して0.05mm厚のPE膜を用いた袋(▲:サンプルD)の方が袋の重量の低下速度が若干小さくなった。したがって、非多孔性膜の膜厚を薄くすることで、エタノール等の電子供与体物質の透過速度を高めることができることがわかった。
【0123】
以上の結果から、大気中においては、親水性の非多孔性膜であるPVA膜がエタノールの透過を防ぐことが明らかとなり、少なくとも0.03mmの厚さの膜を用いれば、エタノールの透過の防止機能を十分に発揮しうることが明らかとなった。一方、PE膜、EVA膜及びEVOH膜を用いた場合には、大気中においてもエタノールの透過が徐々に起こることが明らかとなった。
【0124】
さらに、大気中においては、PLA膜がエタノールの透過を防ぐことが明らかとなり、少なくとも0.015mmの厚さの膜を用いれば、エタノールの透過の防止機能を十分に発揮しうることが明らかとなった。
【0125】
(実施例2)
各種非多孔性膜を用いて袋を形成し、その中にエタノールを密封した場合の水中におけるエタノールの透過量を測定した。
【0126】
実験に使用するサンプルは、実施例1で作製したサンプルA、B、C、D、E、G、H及びIとした。
【0127】
これらサンプルをそれぞれビーカー内に入れた300mLの蒸留水(0.02%NaN3)に浸漬し、経過時間に対する蒸留水のTOC濃度を測定して袋からのエタノールの透過量を評価した。TOC濃度は燃焼−赤外線式全有機炭素分析計(TOC−650、東レエンジニアリング製)により測定した。また、蒸留水の温度は30℃とし、実験中は水を撹拌し続けた。
【0128】
結果を図13に示す。図13において、●はサンプルAの実験結果を示し、■はサンプルBの実験結果を示し、□はサンプルCの実験結果を示し、▲はサンプルDの実験結果を示し、▼はサンプルGの実験結果を示し、○はサンプルHの実験結果を示し、◎はサンプルIの実験結果を示している。
【0129】
何れのサンプルを用いた場合においても、エタノールの透過が確認されたが、エタノールの透過速度に違いが見られた。
【0130】
即ち、非多孔性膜をPVA膜とした場合(●:サンプルA)とした場合には、サンプルを水に浸漬するとエタノールが一気に放出される傾向があることが明らかとなった。また、非多孔性膜をEVOH膜(▼:サンプルG)とした場合についても、エタノールの透過速度が速い傾向があることが確認されたが、非多孔性膜をPVA膜とした場合よりは、エタノールの透過速度が遅かった。
【0131】
また、非多孔性膜をPE膜とした場合(■:サンプルB、▲:サンプルD)及びPLA膜とした場合(○:サンプルH、◎:サンプルI)には、実験開始から7日目までにかけてTOC濃度が徐々に増加している傾向が見られた。しかも、膜厚を厚くすることによって、TOC濃度の増加速度が遅くなる傾向がPE膜を用いた場合及びPLA膜を用いた場合の双方で確認されたことから、膜厚を制御することによって、分子透過性能を制御できることが確認された。
【0132】
さらに、非多孔性膜をPE膜とした袋をPVA膜で覆った場合(□:サンプルC)と覆わなかった場合(▲:サンプルD)とを比較すると、実験結果がほぼ一致していることが確認された。このことから、PVA膜を水と接触させた場合には、PE膜のエタノール透過性に依存してエタノールが徐々に放出され、PVA膜はエタノールの透過速度に影響をほとんど与えないことが明らかとなった。
【0133】
以上の結果から、水と接触した状態においては、親水性の非多孔性膜であるPVA膜と比較して、疎水性を有する非多孔性膜の方がエタノール分子を透過する性能が低いことが明らかとなった。また、PE膜やPLA膜の膜厚が厚くなると、エタノール分子の透過性能が低下することが明らかとなり、膜厚を制御することによって、分子透過性能を適宜制御しうることが確認された。
【0134】
以上、実施例1及び実施例2の結果から、本発明の有効性が確認された。即ち、電子供与体物質が充填されている密封構造の容器と電子供与体供給領域との間に親水性の非多孔性膜を介在させることで、親水性の非多孔性膜が水と接触したときには、親水性の非多孔性膜のバリア性が低下し、疎水性を有する非多孔性膜部分を透過した電子供与体物質が親水性の非多孔性膜を透過し、親水性の非多孔性膜が水と接触しないときには、親水性の非多孔性膜のバリア性が発揮され、容器である親水性の非多孔性膜からの電子供与体物質の透過が大幅に抑制されることが明らかとなった。
【0135】
また、水と接触した状態における親水性の非多孔性膜の分子透過性能は、疎水性を有する非多孔性膜の分子透過性能よりも高く、電子供与体物質の供給速度は疎水性を有する非多孔性膜の分子透過性能に律速される。即ち、電子供与体物質の供給は疎水性を有する非多孔性膜の分子透過性能に支配される速度で行われることが明らかとなった。
【0136】
さらに、PLA膜は、大気中においては電子供与体物質の透過を防ぐバリア膜として機能し、水と接触させるとそのバリア性が低下して電子供与体物質をPLA膜の分子透過性能に支配される速度で緩やかに微生物に供給できることが明らかとなった。つまり、PLA膜を用いる場合には、疎水性を有する非多孔性膜と親水性の非多孔性膜を併用することなく、大気中におけるバリア性と水中における電子供与体物質透過機能を発揮することができることが明らかとなった。
【符号の説明】
【0137】
1 電子供与体供給装置
2 ポリ乳酸膜
2a 親水性の非多孔性膜
2b 疎水性を有する非多孔性膜
3 電子供与体物質
4 容器
5 担体
11 微生物を固定した担体
28 微生物領域
【技術分野】
【0001】
本発明は、微生物への電子供与体供給装置とその利用方法に関する。さらに詳述すると、本発明は、電子供与体物質を無駄に消費すること無く、必要なときにだけ電子供与体物質を微生物に供給するための装置と方法、並びにこの装置を利用した排水処理方法、環境浄化方法並びにガス状アンモニアの除去方法に関する。
【背景技術】
【0002】
微生物を利用した生物学的処理を行う際には、アルコールなどの有機物を微生物のエネルギー源となる電子供与体として供給しなければならない場合がある。例えば、被処理水中に存在するアンモニア等の窒素化合物を生物学的処理によって除去する下水処理プロセスにおいては、硝化反応の後の脱窒反応の際に、脱窒反応を速めるために、メタノールが微生物のエネルギー源となる電子供与体として制御装置により制御されるポンプ装置によって必要量だけ供給されるようにしている(特許文献1)。
【0003】
また、被処理水中に存在するアンモニア等の窒素化合物の除去に有効な微生物が固定化されたシート状の高分子ゲルの一面に被処理液を接触させ、他面に脱窒処理に必要なエネルギー源としての電子供与体を接触させる形式の窒素除去バイオリアクター(特許文献2並びに3)においても、微生物のエネルギー源となるアルコールを電子供与体として供給するようにしている。アルコールの供給は、バイオリアクター内に形成された高分子ゲル担体の内側の空間とアルコール貯留槽とを配管で連結した循環路を利用して、循環ポンプや様々なバルブや計器類などを操作してアルコールの供給タイミング並びに量を制御している。
【0004】
ここで、アルコールの供給が過剰であると、微生物が消費しきれずに水中などにアルコールが残留して水質を悪化させる虞があり、その反面、アルコールの供給量が少ないと、エネルギー源不足となって脱窒反応が不十分となり亜硝酸濃度が高まる問題が生ずる。そこで、アルコールの供給は、ポンプなどを用いてその供給量とタイミングが制御され、アルコール貯留タンクから10容量%程度の濃度に希釈されたアルコールが供給されるように設けられている。
【0005】
このようなアルコールの供給方法は、メタノールやエタノール等のアルコール溶液の供給量を一定量に維持するためのポンプや制御装置などの一連の設備が必要であることから、設備が大型化すると共に設備操作も複雑化してしまう。そこで、ポリエチレン膜やポリプロピレン膜等の非多孔性膜により形成した容器に、アルコール等の液体や、水素やメタン等のガス状物質を電子供与体物質として密封し、非多孔性膜から電子供与体を透過させて微生物に供給する方法が提案されている(特許文献4)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特許第3260554号
【特許文献2】特許第3340356号
【特許文献3】特許第2887737号
【特許文献4】国際公開WO2006/135028
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
ポリエチレン膜やポリプロピレン膜などの非多孔性膜により形成した容器に上記の電子供与体物質を密封した場合、非多孔性膜からの電子供与体物質の透過が水中及び大気中の双方の環境で起こる。したがって、ポリエチレン膜やポリプロピレン膜などの非多孔性膜により形成した容器に上記の電子供与体物質を密封した電子供与体供給装置を流通する過程において、容器に密封された電子供与体物質が漏れ出して無駄に消費されてしまう問題がある。つまり、電子供与体物質を微生物に与える必要のない状況下においても、電子供与体物質はポリエチレン膜やポリプロピレン膜などの非多孔性膜から徐々に漏れ出して無駄に消費されてしまう。
【0008】
また、微生物を利用した生物学的処理が行われるのは、一般的には排水中や土壌等の水を多量に含む環境中であることから、水と接触した場合にのみ電子供与体物質を微生物に供給できれば十分であると考えられる。したがって、水と接触した場合にのみ微生物に電子供与体物質を供給することのできる技術を確立することが望まれる。
【0009】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであって、流通過程において電子供与体物質が漏れ出して無駄に消費されることの無い電子供与体供給装置を提供することを目的とする。
【0010】
また、本発明は、水と接触させたときに電子供与体物質を微生物に供給することができ、しかもポンプや制御装置を用いることなく電子供与体物質の供給量を制御することができる装置及び方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
かかる目的を解決するための請求項1に記載の微生物への電子供与体供給装置は、微生物へのエネルギー源となる電子供与体物質と、疎水性を有する非多孔性膜を少なくとも一部に備える密封構造の容器と、親水性の非多孔性膜とを含み、容器内には電子供与体物質が充填され、容器の外側表面の少なくとも疎水性を有する非多孔性膜部分が親水性の非多孔性膜で覆われているものである。
【0012】
また、かかる目的を解決するための請求項8に記載の微生物への電子供与体供給方法は、疎水性を有する非多孔性膜を少なくとも一部に備えるとともに微生物へのエネルギー源となる電子供与体物質が充填されている密封構造の容器の疎水性を有する非多孔性膜部分と、電子供与体物質を微生物に供給する対象となる電子供与体供給領域との間に親水性の非多孔性膜を介在させて容器の疎水性を有する非多孔性膜部分が電子供与体供給領域と直接接触するのを防ぎ、親水性の非多孔性膜を水と接触させて親水性の非多孔性膜のバリア性を低下させ、電子供与体物質を容器の疎水性を有する非多孔性膜の分子透過性能に支配される速度で電子供与体供給領域に供給するようにしている。
【0013】
このように、容器の外側表面の少なくとも疎水性を有する非多孔性膜部分が親水性の非多孔性膜で覆われていることで、また、容器の疎水性を有する非多孔性膜部分と電子供与体物質を微生物に供給する対象となる電子供与体供給領域との間に親水性の非多孔性膜を介在させることで、疎水性を有する非多孔性膜を透過した電子供与体物質が親水性の非多孔性膜に接触する。そして、大気中においては、親水性の非多孔性膜がバリア膜として機能し、親水性の非多孔性膜からの電子供与体物質の透過が抑えられる。
【0014】
また、親水性の非多孔性膜を水と接触させた場合においては、親水性の非多孔性膜のバリア膜としての機能が低下する。そして、水と接触した状態における親水性の非多孔性膜の分子透過性能は、疎水性を有する非多孔性膜の分子透過性能よりも高く、電子供与体物質が疎水性を有する非多孔性膜の分子透過性能に支配される速度で容器周辺の微生物に供給される。
【0015】
尚、本明細書において、「疎水性を有する非多孔性膜」とは、疎水性の非多孔性膜のみならず、疎水性と親水性の双方の性質を併せ持つ非多孔性膜も含んでいる。
【0016】
次に、請求項2に記載の微生物への電子供与体供給装置は、微生物へのエネルギー源となる電子供与体物質と、ポリ乳酸膜を少なくとも一部に備える密封構造の容器とを含み、容器内には電子供与体物質が充填されるものである。
【0017】
また、請求項9に記載の微生物への電子供与体供給方法は、微生物へのエネルギー源となる電子供与体物質と、電子供与体物質を微生物に供給する対象となる電子供与体供給領域との間にポリ乳酸膜を介在させ、ポリ乳酸膜を水と接触させてポリ乳酸膜のバリア性を低下させ、電子供与体物質をポリ乳酸膜の分子透過性能に支配される速度で電子供与体供給領域に供給するようにしている。
【0018】
このように、容器の少なくとも一部にポリ乳酸膜を備えることで、また、微生物へのエネルギー源となる電子供与体物質と、電子供与体物質を微生物に供給する対象となる電子供与体供給領域との間にポリ乳酸膜を介在させることで、大気中においては、ポリ乳酸膜がバリア膜として機能し、ポリ乳酸膜からの電子供与体物質の透過が抑えられる。
【0019】
また、ポリ乳酸膜を水と接触させた場合においては、ポリ乳酸膜のバリア膜としての機能が低下し、電子供与体物質がポリ乳酸膜の分子透過性能に支配される速度で容器周辺の微生物に供給される。
【0020】
しかも、ポリ乳酸膜は生分解性のプラスチック膜であることから、容器内に充填されている電子供与体物質が消費し尽くされると、容器周辺の微生物によりポリ乳酸膜が分解されるようになる。したがって、容器全体をポリ乳酸膜で構成した場合には、電子供与体物質が消費し尽くされた後に、容器を放置しておくだけで微生物によって分解されるので、容器を回収する手間を省くことができる。
【0021】
ここで、請求項1または2に記載の電子供与体供給装置の周りには、微生物を担持しうる透水性の担体が配置されていることが好ましい。このように構成することで、電子供与体供給装置を水と接触させたときに、水が担体に透水して親水性の非多孔性膜またはポリ乳酸膜に接触すると共に、水に存在している微生物が担体に担持される。したがって、担体に担持された微生物に電子供与体物質が供給されて、この微生物の機能が発揮される。
【0022】
本発明の微生物への電子供与体供給装置は、生物学的処理を行うためのあらゆる設備、装置並びに環境に対して適用することができる。例えば、生物学的排水処理を行う設備やガス状アンモニアの除去設備、さらには微生物による環境浄化等に利用することができる。また、本発明の微生物への電子供与体供給装置の周りに目的とする成分の除去に有効な微生物を固定した担体を配置し、担体と電子供与体供給装置に水を供給することで、目的とする成分の除去を行うこともできる。
【発明の効果】
【0023】
請求項1に記載の微生物への電子供与体供給装置並びに請求項8に記載の微生物への電子供与体供給方法によれば、大気中において電子供与体物質が親水性の非多孔性膜の外側に漏れ出るのを抑えることができる。したがって、この電子供与体供給装置が流通される過程において、電子供与体物質が漏れ出て無駄に消費されるのを防ぐことができる。また、大気中での長期保存が可能となる。
【0024】
また、親水性の非多孔性膜を水と接触させたときにのみ、微生物に電子供与体物質を供給することが可能であるから、必要なときにのみ電子供与体物質を微生物に供給することができる。したがって、電子供与体物質を無駄に消費することがない。
【0025】
さらに、微生物への電子供与体物質の供給は疎水性を有する非多孔性膜の分子透過性能に支配される速度で行われるので、電子供与体物質分子の疎水性を有する非多孔性膜透過速度を、疎水性を有する非多孔性膜の分子透過性能を決定する要素である膜材料や膜厚、膜密度などで調整することにより、電子供与体物質を常時緩やかに微生物に供給することが可能となる。したがって、電子供与体物質供給量を一定に維持するための設備を備える必要がなくなり、従来のようにポンプや制御装置で供給量を制御した場合と比較して設備コストやランニングコストを大幅に低下させることが可能である。しかも、装置全体が疎水性を有する非多孔性膜と親水性の非多孔性膜とで構成される場合には、電子供与体物質を非多孔性膜の全面から広い範囲で緩やかに供給することが可能となる。
【0026】
また、直接微生物に接触させると微生物を死滅させる虞のある殺菌性の電子供与体物質、例えば原液のアルコールを用いても、単位面積当たりのアルコール分子の透過量を十分に少なくして、濃度が薄められた状態で微生物に供給することができるので、アルコール原液を用いても微生物を死滅させることが無い。しかも、アルコールを水で希釈して微生物が死滅しない程度の濃度に調整する従来行われていた工程を省略して手間を省くことができると共に、同じ容積の液量で長時間アルコールを供給することが可能となる。
【0027】
請求項2に記載の微生物への電子供与体供給装置並びに請求項9に記載の微生物への電子供与体供給方法によれば、大気中において電子供与体物質がポリ乳酸膜の外側に漏れ出るのを抑えることができる。したがって、この電子供与体供給装置が流通される過程において、電子供与体物質が漏れ出て無駄に消費されるのを防ぐことができる。また、大気中での長期保存が可能となる。
【0028】
また、ポリ乳酸膜を水と接触させたときにのみ、微生物に電子供与体物質を供給することが可能であるから、必要なときにのみ電子供与体物質を微生物に供給することができる。したがって、電子供与体物質を無駄に消費することがない。
【0029】
さらに、微生物への電子供与体物質の供給はポリ乳酸膜の分子透過性能に支配される速度で行われるので、電子供与体物質分子のポリ乳酸膜透過速度を、分子透過性能を決定する要素である膜材料や膜厚、膜密度などで調整することにより、電子供与体物質を常時緩やかに微生物に供給することが可能となる。したがって、電子供与体物質供給量を一定に維持するための設備を備える必要がなくなり、従来のようにポンプや制御装置で供給量を制御した場合と比較して設備コストやランニングコストを大幅に低下させることが可能である。しかも、装置全体がポリ乳酸膜で構成される場合には、電子供与体物質をポリ乳酸膜の全面から広い範囲で緩やかに供給することが可能となる。
【0030】
しかも、ポリ乳酸膜は生分解性のプラスチック膜であることから、容器内に充填されている電子供与体物質が消費し尽くされると、容器周辺の微生物によりポリ乳酸膜が分解されるようになる。したがって、容器全体をポリ乳酸膜で構成した場合には、電子供与体物質が消費し尽くされた後に、容器を放置しておくだけで微生物によって分解されるので、容器を回収する手間を省くことができる。
【0031】
また、直接微生物に接触させると微生物を死滅させる虞のある殺菌性の電子供与体物質、例えば原液のアルコールを用いても、単位面積当たりのアルコール分子の透過量を十分に少なくして、濃度が薄められた状態で微生物に供給することができるので、アルコール原液を用いても微生物を死滅させることが無い。しかも、アルコールを水で希釈して微生物が死滅しない程度の濃度に調整する従来行われていた工程を省略して手間を省くことができると共に、同じ容積の液量で長時間アルコールを供給することが可能となる。
【0032】
請求項3に記載の微生物への電子供与体供給装置によれば、請求項1または2に記載の電子供与体供給装置の周りに、微生物を担持しうる透水性の担体が配置されているので、電子供与体供給装置を水と接触させたときに、水が担体に透水して親水性の非多孔性膜またはポリ乳酸膜と接触すると共に、水に含まれている微生物が担体に担持される。したがって、担体に担持された微生物に電子供与体物質が供給されて、この微生物の機能を発揮させることができる。しかも、担体を電子供与体供給装置の周りに配置することで、この担体が保護材として機能し、外部衝撃から保護して破損を防ぐことができる。また、この担体は補強材としても機能し、容器に充填された電子供与体物質の重みにより容器がちぎれたり、破れたりするのを防止できる。
【0033】
請求項4に記載の排水処理方法によれば、本発明の微生物への電子供与体供給装置を利用しているので、排水に存在している微生物に電子供与体物質への電子供与体物質の供給量を一定量に維持するための設備を備える必要がなく、排水処理にかかるランニングコストを大幅に低下させることが可能である。しかも、排水が接触したときにのみ電子供与体物質を微生物に供給することができるので、電子供与体物質が無駄に消費されることが無い。
【0034】
請求項5に記載の環境浄化方法によれば、本発明の微生物への電子供与体供給装置を利用しているので、除染対象領域に存在している微生物への電子供与体物質の供給量を一定量に維持するための設備を備える必要がなく、環境浄化にかかるランニングコストを大幅に低下させることが可能である。しかも、除染対象領域に含まれている水が接触したときにのみ電子供与体物質を微生物に供給することができるので、電子供与体物質が無駄に消費されることが無い。
【0035】
請求項6に記載のガス状アンモニアの除去方法によれば、本発明の微生物への電子供与体供給装置を利用しているので、脱窒菌への電子供与体物質の供給量を一定量に維持するための設備を備える必要がなく、ガス状アンモニアの除去にかかるランニングコストを大幅に低下させることが可能である。しかも、ガス状アンモニアを溶解した水が接触したときにのみ電子供与体物質を脱窒菌に供給することができるので、電子供与体物質が無駄に消費されることが無い。
【0036】
請求項7に記載の発明によれば、本発明の微生物への電子供与体供給装置の周りに目的とする成分の除去に有効な微生物を固定した担体を配置し、担体と電子供与体供給装置に水を供給するようにしているので、担体に担持している微生物に水と電子供与体物質を供給してこの微生物を活性化することができ、目的とする成分の除去を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0037】
【図1】本発明の電子供与体供給装置の一例を示す図であり、(A)は斜視図、(B)は縦断面図である。
【図2】本発明の電子供与体供給装置に担体を備えた例を示す縦断面図である。
【図3】本発明の電子供与体供給装置を排水に浮かせて用いる例を示す図である。
【図4】本発明の電子供与体供給装置に錘を備えて排水に浸漬させて用いる例を示す図である。
【図5】本発明の電子供与体供給装置を除染対象領域に配置して使用する例を示す図である。
【図6】本発明の電子供与体供給装置をガス状アンモニア除去装置に使用する例を示す図である。
【図7】本発明の電子供与体供給装置を目的の成分の除去に有効な微生物を担持した担体の周りに配置して使用する例を示す図である。
【図8】本発明の電子供与体供給装置の他の例を示す縦断面図である。
【図9】本発明の電子供与体供給装置の他の実施形態である補充タイプの例を示す縦断面図である。
【図10】図9の実施形態の電子供与体供給装置の全体構成を示す概略図である。
【図11】排水処理槽内において本発明の電子供与体供給方法を実施する例を示す図である。
【図12】エタノールを密封した各種袋の大気中における重量の経時変化を示すグラフである。
【図13】エタノールを密封した各種袋を水に浸漬した時の水のTOC濃度の経時変化を示すグラフである。
【図14】本発明の電子供与体供給装置のさらに他の例を示す縦断面図である。
【図15】本発明の電子供与体供給装置をポリ乳酸膜で構成した場合の例を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0038】
以下、本発明を実施するための形態について、図面に基づいて詳細に説明する。
【0039】
図1に本発明にかかる微生物への電子供与体供給装置の実施形態を示す。この微生物への電子供与体供給装置1は、微生物へのエネルギー源となる電子供与体物質3と、疎水性を有する非多孔性膜2aを少なくとも一部に備える密封構造の容器4と、親水性の非多孔性膜2bとを含んでいる。容器4内には電子供与体物質3が充填され、容器4の外側表面の少なくとも疎水性を有する非多孔性膜2a部分は親水性の非多孔性膜2bで覆われている。
【0040】
疎水性を有する非多孔性膜2aを少なくとも一部に備える密封構造の容器4内に微生物へのエネルギー源となる電子供与体物質3が充填されることで、疎水性を有する非多孔性膜2aの分子透過性能に支配される速度で電子供与体物質3が疎水性を有する非多孔性膜2aを透過する。容器4の外側表面の疎水性を有する非多孔性膜2a部分を覆う親水性の非多孔性膜2bは大気中ではバリア膜として機能し、疎水性を有する非多孔性膜2aを透過した電子供与体物質3が親水性の非多孔性膜2bを透過するのを抑えることができる。一方、親水性の非多孔性膜2bが水と接触したときにはバリア膜としての機能が低下し、疎水性を有する非多孔性膜2aを透過した電子供与体物質3が親水性の非多孔性膜2bを透過する。
【0041】
本実施形態では、容器4の外側表面の少なくとも疎水性を有する非多孔性膜2a部分を親水性の非多孔性膜2bで覆う形態の一例として、親水性の非多孔性膜2bを備えた密封構造の容器6(以下、親水性容器6と呼ぶ)の内部に、疎水性を有する非多孔性膜2aを備えた密封構造の容器4(以下、疎水性容器4と呼ぶ)を収容して密封した形態について説明する。
【0042】
本実施形態において、疎水性容器4は、全体が疎水性を有する非多孔性膜2aで構成される袋上を成し、周縁をヒートシールで溶着したり、接着剤により接着したりするようにして電子供与体物質3を密封するようにしているが、形体や構造は特に限定されない。例えば、疎水性容器4をチューブ状やシート状としてもよいし、チューブの先端を硬い部材で尖らせて形成し、土壌に差し込んで使用するようにしてもよい。また、袋状の疎水性容器4(単に疎水性袋と呼ぶこともある)は、全体を疎水性を有する非多孔性膜2aで構成するものに特に限られず、片面だけを疎水性を有する非多孔性膜2aで構成したり、1つの面のさらに一部分を疎水性を有する非多孔性膜2aのみで構成するようにしても良い。部分的に疎水性を有する非多孔性膜2aを用いる場合には、その他の部分は金属製やプラスチック製の剛体フレーム、電子供与体物質3を透過させない膜等を用いても良い。
【0043】
また、本実施形態において、親水性容器6は、全体が親水性の非多孔性膜2bで構成される袋状を成し、周縁をヒートシールで溶着したり、接着剤により接着したりするようにして疎水性容器4を密封するようにしているが、このような形体には特に限定されず、疎水性容器4の疎水性を有する非多孔性膜2aの外側を覆うことができる形体とすればよい。例えば、片面だけを疎水性を有する非多孔性膜2aで構成した疎水性容器4や1つの面のさらに一部分を疎水性を有する非多孔性膜2aのみで構成した疎水性容器4を用いる場合、疎水性容器4の全てを親水性容器6に密封するようにしてもよいが、疎水性容器4の疎水性を有する非多孔性膜2aの部分のみを親水性の非多孔性膜2bで覆うようにしてもよい。あるいは、疎水性を有する非多孔性膜2aを覆うための部分のみを親水性の非多孔性膜2bで構成し、その他の部分は金属製やプラスチック製の剛体フレーム、電子供与体物質3を透過させない膜等を用いて親水性容器6を構成してもよい。また、疎水性を有する非多孔性膜2aを覆うための部分の一部を親水性の非多孔性膜2bで構成し、その他の部分は金属製やプラスチック製の剛体フレーム、電子供与体物質3を透過させない膜等を用いて親水性容器6を構成してもよい。
【0044】
微生物へのエネルギー源となる電子供与体物質3としては、微生物に対して毒性を呈さない物質であって、疎水性を有する非多孔性膜2aと親水性の非多孔性膜2bとを腐食しない性質を持ち、且つ疎水性を有する非多孔性膜2aを透過でき、水と接触した状態の親水性の非多孔性膜2bを透過できる分子量、性質を有するものが適宜選択される。例えば、水素、硫化水素、メタン、エタンなどのガス状物質、メタノール及びエタノール等のアルコールや、ギ酸、酢酸等の有機酸などの液体が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、微生物によっては、フェノール、ベンゼン、トルエン等を電子供与体物質3として用いることができる。
【0045】
ここで、電子供与体物質3としてアルコールを用いる場合、原液のままで用いることができる。従来であれば、メタノールやエタノール等のアルコールを微生物のエネルギー源として用いる場合には、微生物が死なない程度の濃度に水で希釈する必要があったが、本発明によれば、アルコールは微生物へ緩やかに供給されるため、アルコールの原液を用いても、微生物が死に至ることはない。尚、アルコールの原液に不純物が混在しているような場合であっても、アルコール分子のみが疎水性を有する非多孔性膜2aを透過し、親水性の非多孔性膜2bを水と接触させたときにこのアルコール分子が親水性の非多孔性膜2bを透過して微生物に緩やかに供給される。したがって、アルコールに不純物例えばカテキンやシアン化合物のように微生物に対して毒性を呈する抗菌性の分子が混入していても、分子量の大きなカテキンや極性の大きなシアン化合物は疎水性を有する非多孔性膜2aを透過し難く、微生物にとって害のない濃度に希釈された状態のアルコールを主成分として透過させて微生物に供給することが可能となり、不純物は容器4内にほとんど残留する。したがって、廃アルコールのように、不純物を含んでいるアルコールを用いることができる。
【0046】
疎水性を有する非多孔性膜2aは、電子供与体物質3の分子を少しずつ透過させる性質を有するものである。換言すれば、疎水性を有する非多孔性膜2aの分子透過性能の支配される速度で電子供与体物質3の分子を透過させる性質を有するものである。また、親水性の非多孔性膜2bは、水と接触しない状態ではバリア膜として機能し、疎水性を有する非多孔性膜2aを透過した電子供与体物質3の分子の透過を抑える性質を有し、水と接触した状態ではバリア膜としての機能が低下して、疎水性を有する非多孔性膜2aを透過した電子供与体物質3の分子を透過させる性質を有するものである。
【0047】
ここで、水と接触した状態における親水性の非多孔性膜2bの分子透過性能は、疎水性を有する非多孔性膜2aの分子透過性能に比べて高い。したがって、水と接触した状態における微生物への電子供与体供給速度は、疎水性を有する非多孔性膜2aの分子透過性能に律速される。即ち、疎水性を有する非多孔性膜2aの分子透過性能を適宜制御することにより、微生物への電子供与体物質3の供給速度を所望の速度に制御することができる。
【0048】
尚、大気中にも水分(水蒸気)は存在し、湿度が高くなるにつれて大気中の水分が増大する。したがって、湿度が高まるにつれて親水性の非多孔性膜2bのバリア性が低下する。このような場合、電子供与体供給装置1を流通または保存する際に、シリカゲル等の乾燥剤を用いて流通または保存環境を乾燥雰囲気にすることで、電子供与体物質3の無駄な消費をほぼ完全に抑えることができる。
【0049】
疎水性を有する非多孔性膜2aの材料としては、例えば、疎水性の非多孔性膜であるポリエチレン、ポリプロピレンその他のオレフィン系の膜が挙げられる。また、疎水性と親水性の双方の性質を併せ持つ膜であるエチレン・ビニルアルコール共重合体、エチレン・酢酸ビニル共重合体が挙げられる。ここで、ポリエチレンやポリプロピレンの使用が特に好ましい。ポリエチレンやポリプロピレンは、適度な物質の透過性、熱可逆性を有しており、柔軟で成形が容易であるという利点を有している。また、様々な物質に対して安定である。しかも、水を透過し難いので、水で希釈したアルコールを電子供与体物質3とした場合に水が透過することがなく、大気中において親水性の非多孔性膜2bのバリア性を低下させることがない。勿論、ポリエチレンやポリプロピレンを含めて上述したものに特に限定されるものではない。
【0050】
疎水性を有する非多孔性膜2aは、膜材料、膜厚、該膜の表面積、電子供与体物質3の分子量や性質、温度及び外圧等により、微生物への電子供与体物質3の供給速度を制御することが可能である。本発明者等のポリエチレン膜に対する実験によると、同じ膜材料の場合には膜厚によって分子透過速度が変化することが確認されている。そこで、微生物に対して必要な電子供与体物質3の供給量に応じて、適宜膜厚などを選定することによって、必要な速度で必要な量の電子供与体物質3を供給することができる。また、疎水性と親水性の双方の性質を併せ持つ膜を用いる場合には、膜を構成する親水性分子と疎水性分子の比率によって、電子供与体物質3の供給速度を制御することができる。即ち、親水性分子の比率を多くすればするほど、親水性の非多孔性膜2bの性質に近づくことになる。したがって、少なくとも親水性の非多孔性膜2bが水と接触したときの電子供与体物質3の透過性能よりも低い透過性能を有するように疎水性分子を含ませることが好ましい。
【0051】
ここで、疎水性を有する非多孔性膜2aは、膜の密度によっても分子透過速度が変化する。ポリエチレンを例に挙げて説明すると、JIS K6922−2により分類される低密度ポリエチレン(密度910kg/m3以上、930kg/m3未満)を用いた場合、電子供与体物質3が十分な透過速度で透過するが、高密度ポリエチレン(密度942kg/m3以上)を用いた場合には、電子供与体物質3の透過速度が低下する。したがって、所望の電子供与体物質供給速度に応じて、疎水性を有する非多孔性膜2aの膜厚と膜密度のバランスを制御すればよい。また、分子配列も延伸処理により制御することができるので、電子供与体物質供給速度を制御することが可能である。
【0052】
電子供与体物質3の疎水性を有する非多孔性膜2aの透過は、電子供与体物質分子が膜に溶け込み、その溶け込んだ分子が膜内部を拡散して反対側に達することにより起こる。したがって、膜への溶け込みが起こらない程大きなサイズの分子であるカテキンや極性の高い水やシアン化合物などは非多孔性膜を透過しにくい。また、ポリエチレンやポリプロピレン等は水となじむ官能基が存在しない疎水性を有する強い低極性の膜であるため、極性分子である水が膜に溶け込みにくい。また、水分子同士の水素結合が強いため、常温では水が当該膜を透過することはほとんど無い。したがって、疎水性を有する非多孔性膜2aは、水や分子量の大きなカテキン、極性の高いシアン化合物等の不純物はほとんど透過させずに、所望の電子供与体物質3を主成分として透過させる「分子ふるい」として機能する。また、電子供与体物質3は、分子状態、つまり、液体のように分子間の引力により凝集することのないガス(気体)の状態で疎水性を有する非多孔性膜2aを透過する。したがって、疎水性を有する非多孔性膜2aはガス透過性膜とも表現できる。
【0053】
また、疎水性を有する非多孔性膜2aは、上述したように電子供与体物質3が膜に溶け込むことにより透過させており、多孔質膜のように孔の大きさや数で電子供与体物質3の種類や量を制御するものではない。したがって、長期間の使用による孔の閉塞の問題も生じることが無く、定期的な逆洗浄の必要もない。したがって長期間メンテナンスを行うことなく使用でき、ランニングコストを低減できる。
【0054】
次に、親水性の非多孔性膜2bの材料としては、分子構造中に親水基を有する膜、例えば、ポリエステル、ナイロン(ポリアミド)、ポリビニルアルコール、ビニロン、セロハン、ポリグルタミン酸などが挙げられ、特にポリビニルアルコールが好適であるが、これらに限定されるものではない。
【0055】
親水性の非多孔性膜2bは、水と接触していない状態、即ち、大気中においては、膜の内部で水素結合が形成されている。したがって、分子鎖の熱振動によるゆらぎが起こりにくい構造になっており、分子鎖の隙間が少ないため、分子が透過しにくい。他方、水と接触した状態では、分子鎖の間に水分子が侵入して水素結合が切れ、分子鎖の熱振動によるゆらぎが起こりやすい構造となり、水分子がさらに膜の内部に侵入する。その結果、膜内部の水素結合のほとんどが切断され、水分子の通路が形成される。疎水性を有する非多孔性膜2aを透過した電子供与体物質3の分子はこの水分子の通路に沿って親水性の非多孔性膜2bを透過する。
【0056】
尚、親水性の非多孔性膜2bについても、電子供与体物質3を膜に溶け込ませることにより透過させており、多孔質の膜のように、孔の大きさや数で電子供与体物質3の種類や量を制御するものではない。したがって、長期間の使用による孔の閉塞の問題も生じることが無く、定期的な逆洗浄の必要もない。したがって長期間メンテナンスを行うことなく使用でき、ランニングコストを低減できる。
【0057】
次に、親水性の非多孔性膜2bの外側表面に微生物を担持しうる透水性の担体5を備えた形態について図2に基づいて説明する。図2に示す微生物への電子供与体供給装置1は、図1に示した電子供与体供給装置1の親水性容器6の外側表面に微生物を担持しうる透水性の担体5を備えたものである。
【0058】
このように、微生物を担持しうる透水性の担体5を備えることで、人工的に微生物を固定したり、水や土壌等の環境下に存在している微生物を担体5に接触させて増殖し、定着させることができる。しかも、透水性を備えることにより、電子供与体供給装置1を水に接触したときに、親水性の非多孔性膜2bに水が接触して、担体5に固定されている微生物に電子供与体物質3を供給することができる。
【0059】
微生物を担持しうる透水性の担体5としては、例えば、コラーゲン、フィブリン、アルブミン、カゼイン、セルロースファイバー、セルローストリアセタート、寒天、アルギン酸カルシウム、カラギーナン、アガロース等の天然高分子、ポリアクリルアミド、ポリ−2−ヒドロキシエチルメタクリル酸、ポリビニルクロリド、γ−メチルポリグルタミン酸、ポリスチレン、ポリビニルピロリドン、ポリジメチルアクリルアミド、ポリウレタン、光硬化性樹脂(ポリビニルアルコール誘導体、ポリエチレングリコール誘導体、ポリプロピレングリコール誘導体、ポリブタジエン誘導体等)等の合成高分子、またはこれらの複合体、さらには吸水性ポリマーを用いることも可能である。吸水性ポリマーとしては、公知のものを使用することができるが、具体的には、ポリアクリル酸、ポリアスパラギン酸、ポリグルタミン酸やそれらの改変物、ポリエチレングリコール改変物等が挙げられる。尚、ここで言う改変物とは、イオン性基をもつ高分子を高分子の一部に架橋させた物である。吸水性ポリマーを用いた場合には、上記の高分子ゲルを使用した場合と比べ担体5の保水力、吸水力が高まるため、水分を効率良く吸収し、保水することによって微生物が生存し続けるための好ましい環境を維持し続けることが可能となる。尚、ここに挙げた担体5はあくまでも例示であり、これらに限定されるものではない。
【0060】
ここで、担体5自体の透水性が低い場合には、担体5に水が通過しうる程度の大きさの微細孔を多数備えるようにして、当該微細孔を通過した水によって、親水性の非多孔性膜2bが水と接触できるようにしてもよい。つまり、本発明における透水性の担体5には、このような加工を施したものも含まれている。
【0061】
また、微生物を担持しうる透水性の担体5として、不織布ないしは不織布を起毛処理したものを用いることもできる。
【0062】
さらに、親水性の非多孔性膜2bの表面を起毛処理して、当該起毛部に微生物を担持させるようにしてもよい。この場合には、当該起毛部が、微生物を担持しうる透水性の担体5として機能する。
【0063】
このように、担体5を親水性の非多孔性膜2bの外側表面に備えることで、水田等の水分の多い土地や多雨多湿な気候の土地のように地下水の流速が定常的に速い場所や、梅雨の時期などにおける頻繁な降雨等により地下水の流速が一時的に速くなるような場合にも、担体5に固定した微生物は流され難くなる。また、排水中等においても、微生物が担体5に固定され、拡散し難くなる。したがって、あらゆる環境下において、特定の微生物の活性を長期に亘って持続できると共に制御し易くなる。
【0064】
担体5は、親水性の非多孔性膜2b表面に例えば接着等により備えてもよいし、親水性容器6の周縁部をヒートシールして備えるようにしてもよい。また、担体5は非多孔性膜の表面全体に備えるようにしても良いし、一部に備えるようにしてもよい。
【0065】
ここで、担体5は、保護材としても機能する。即ち、担体5を備えることにより、親水性の非多孔性膜2bを外部衝撃などによる損傷から防ぐことが可能となる。また、担体5を光硬化性樹脂のようにそれ自体強度の高い高分子として筒状、鞘状に形成することで、疎水性袋4及び親水性袋5の膨らみを防止できるので、電子供与体供給装置1のコンパクト化を図る上で好ましい。この場合には、疎水性袋4及び親水性袋5が膨らむことなく、その厚さを制限して疎水性袋4及び親水性袋5の厚さを薄くすることができ、処理槽などの閉鎖空間に収めるときの充填密度を高められると共に、外部衝撃からも保護することが可能となる。
【0066】
また、担体5は補強材としても機能する。即ち、疎水性袋4に充填された電子供与体物質3の重みにより疎水性袋4及び親水性袋5がちぎれたり、破れたりするのを防止できる。
【0067】
勿論、担体5とは別に保護材や補強材を設けるようにしてもよい。
【0068】
以上のように構成された電子供与体供給装置1は、水と接触させたときにのみその周囲に電子供与体物質3を徐放できる。したがって、水が存在し、微生物の活性の制御を必要とする環境に配置するだけで、自然界に存在する様々な微生物あるいは担体5等を利用して予め固定された微生物の活性を自律的に制御して、微生物を活用できる。しかも、電子供与体供給装置1は、水と接触させないときには袋の周囲に電子供与体物質3を徐放しない。つまり、微生物の活性の制御が必要な状況下でのみ電子供与体物質3を徐放させることができ、微生物の活性の制御を必要としない流通過程等において電子供与体物質3を無駄に消費することがない。また、電子供与体物質3の無駄な揮散を最小限に抑えることができることから、環境汚染を誘発を抑えることができる。
【0069】
本発明の電子供与体供給装置1は、生物学的処理により排水を処理する排水処理槽に浸漬するだけで、電子供与体物質3を必要とする微生物に電子供与体物質3を供給して活性化させ、排水処理を行うことができる。例えば、脱窒菌により排水中の硝酸イオンや亜硝酸イオンを低減する生物学的脱窒処理において、脱窒菌に対して電子供与体物質3を供給することができる。しかも、本実施形態のように、全面を親水性の非多孔性膜2bで構成した親水性袋5の内側に、全面を疎水性を有する非多孔性膜2aで形成した疎水性袋4を密封して用いる場合には、水に浸漬している親水性の非多孔性膜2bの面積に応じて、電子供与体物質3の単位時間当たりの供給量を制御できると共に、水に浸漬していない部分からは電子供与体物質3の透過が抑えられるので、電子供与体物質3を微生物の活性化のために用いることができ、電子供与体物質3の無駄な消費を抑えることができる。例えば、図3に示すように、電子供与体供給装置1を排水に浮かせ、片面のみを排水と接触した状態とすれば、排水と接触した片面のみから電子供与体物質3の透過が起こり、もう片方の面からは電子供与体物質3の透過は低く抑えられる。しかも、この場合には、水面から露出している部分から電子供与体供給装置1の電子供与体物質3の残量を確認しやすい。また、図4に示すように、電子供与体供給装置1の底部に錘19を設け、錘19の重さにより水に浸漬している袋の面積を制御することにより、電子供与体物質3の供給量を制御することも可能である。しかも、この場合には、電子供与体供給装置1に充填されている電子供与体物質3の残量が少なくなるにつれて、電子供与体供給装置1が少しずつ沈んでいくので、電子供与体供給装置1の水への浸漬状態を観察することによって、電子供与体物質3の残量を確認することができる。
【0070】
尚、水表面の近傍は湿度が高く、この影響により親水性の非多孔性膜2bのバリア性が低下する場合がある。このような場合には、水に浸漬させない部分を例えば不織布等により覆うことにより、親水性の非多孔性膜2bのバリア性の低下を防ぐことが好適である。
【0071】
また、本発明の電子供与体供給装置1は、環境汚染物質により汚染されている除染対象領域に配置するだけで、除染対象領域に含まれている水により、または降雨等による自然散水やスプリンクラー等による人工散水により、親水性の非多孔性膜2bを水と接触させて、電子供与体物質3を必要とする微生物に電子供与体物質3を供給して活性化させ、環境浄化を行うことができる。
【0072】
以下に、環境浄化方法について具体例を挙げて説明する。図5に除染対象領域から硝酸イオン、亜硝酸イオンを除去する場合の本発明の電子供与体供給装置1の使用状態を示す。電子供与体供給装置1は、例えば疎水性を有する非多孔性膜であるポリエチレンにより構成された疎水性袋4の外側表面の全面に親水性の非多孔性膜であるポリビニルアルコールを備え、疎水性袋4には電子供与体物質3として例えばアルコールが充填され、電子供与体供給装置1の上部には、電子供与体物質3を余分に貯めておくためのタンク状の貯留部4’を形成し、貯留部4’には電子供与体物質3を補給するための供給部7を備えるようにする。そして、貯留部4’と供給部7は地上に出しておき、他の部分は土壌中に埋設する。そして、地上の貯留部4’に残留する電子供与体物質3の量を監視して、供給部7から随意にあるいは定期的に電子供与体物質3を補給するようにする。土壌に埋設されている電子供与体供給装置1からは、袋が水と接触したときにのみ電子供与体物質3が供給され、電子供与体供給装置1の近傍に存在する土壌中の微生物、例えば脱窒菌13を活性化させることができる。
【0073】
したがって、化学肥料の過剰施肥により土壌に蓄積している電子供与体供給装置1の近傍の硝酸イオン14や亜硝酸イオン14’が効率よく無害な窒素ガス15に変換される。つまり、本発明の電子供与体供給装置1を土壌に埋設することにより、その近傍に存在する土壌中の微生物群のうちの電子供与体物質3を必要とする微生物を選択的に活性化させて機能させることができる。微生物は土壌中に棲息しているものを利用しても良いが、予め選択培養された微生物を担体5に固定した状態で、親水性袋5の表面あるいは土壌中の電子供与体供給装置1の近傍に別途に埋設させて利用するようにしてもよい。また、チューブ状にして先端を尖らせた電子供与体供給装置1を農作物の根の付近に差し込むことにより、化学肥料が過剰に供給されることによる農作物の生育不良の防止などにも利用できる。尚、地上に露出する貯留部4’は、水との接触を防ぐためのバリア層を設けて、降雨等による水の接触により電子供与体物質3が貯留部4から透過しないようにすることが好ましい。勿論、電子供与体物質3を透過させることのない膜により貯留部4’を別体として形成し、これを疎水性袋4に接続して、疎水性袋4内に電子供与体物質3を供給できるようにしてもよい。
【0074】
使用場所は、化学肥料が過剰施肥されている土壌等の農地に限定されるものではなく、としては、家畜糞尿の廃棄場等、アンモニアや亜硝酸イオン、硝酸イオンが地下水中に多く含まれている可能性のある工場跡地などが挙げられる。また、汚泥中に埋設して、汚泥中の微生物を活性化させて汚染物質の除去を促すようにしてもよい。この方法により、土壌や地下水などからアンモニアや亜硝酸イオン、硝酸イオンを除去することで、生活用水の大部分を地下水に依存している土地などでは、より安全な生活用水の提供を実現できるし、さらには、世界的に深刻な問題である自然界への窒素負荷に対する対策として非常に有用である。
【0075】
また、本発明の電子供与体供給装置1は、生物学的処理によりガス状アンモニアを除去する装置に使用することもできる。図6にガス状アンモニアを除去する装置における本発明の電子供与体供給装置1の使用状態を示す。ガス状アンモニア除去装置20は、ガス状アンモニアを導入するガス導入部27と、ガス導入部27から導入されたガス状アンモニアに水を接触させてアンモニア含有水を得る散水手段と、ガス状アンモニアと接触させた水を接触させて水に含まれているアンモニウムイオンを分解処理する微生物処理領域28とを含み、散水手段は、循環タンク24に貯留されている水25を汲み上げる散水ポンプ21と、散水ポンプ21により汲み上げた水を通過させる配管22と、水25を下方に散水するための散水管23より構成される。
【0076】
ガス状アンモニアは、ガス導入部27からガス状アンモニア除去装置20内に導入される。尚、本実施形態では、ガス導入部27を散水ノズル23の直下に設けているが、ガス状アンモニアは空気より軽いので、微生物処理領域28の下にガス導入部27を設けて、ガス状アンモニアを装置20内の上方に拡散させる場合もある。次に、循環タンク24内の水25は、散水ポンプ21により汲み上げられ、配管22を通って、散水管23から散水される。散水された水25は、装置20内に導入されたガス状アンモニアと接触してこれを溶解し、ガス状アンモニアをアンモニウムイオンに変換して、微生物処理領域28と接触する。
【0077】
微生物処理領域28には、アンモニア酸化菌と脱窒菌が存在し、この領域内に本発明の電子供与体供給装置1を配置する。微生物処理領域28におけるアンモニア酸化菌またはアンモニア酸化菌と亜硝酸酸化菌および脱窒菌の存在のさせ方は特に限定されないが、例えば、前述した担体5に担持させてもよいし、多孔質体などを用いてもよい。電子供与体供給装置1の配置の仕方も脱窒菌に電子供与体物質3を供給できるのであれば特に限定されない。また、亜硝酸酸化菌をさらに存在させてもよい。
【0078】
水25に含まれているアンモニウムイオンは、アンモニア酸化菌により亜硝酸イオンに酸化され、亜硝酸酸化菌も存在する場合は硝酸イオンにまで酸化される。そして、アンモニア酸化菌により生成された亜硝酸イオンと亜硝酸酸化菌により生成された硝酸イオンは、脱窒菌により窒素ガスに還元される。したがって、ガス状アンモニア除去装置20により、ガス状アンモニアを除去して脱臭すると共に無害化することができる。また、水25と微生物処理領域28が接触することで、微生物処理領域内に存在している微生物への水の供給と本発明の電子供与体供給装置1への水の供給が同時に行われて電子供与体供給装置1から電子供与体物質3が脱窒菌に供給される。微生物処理領域28を通過した水25は、循環タンク24に戻る。この際、除去されなかったアンモニウムイオンが循環タンク24内に混入して、pHを上昇させる虞があるので、給水手段26を設けて、循環タンク24内の水25を希釈して、pHを一定値に保つようにしている。
【0079】
また、本発明の電子供与体供給装置1は、目的とする成分の除去に有効な微生物を固定した担体11をその周りに配置し、バイオリアクターとして用いることができる。図7に本発明の電子供与体供給装置1の周りに目的とする成分の除去に有効な微生物を固定した担体11を配置してバイオリアクターとして用いる一例を示す。尚、この実施形態では、微生物としてアンモニア酸化菌と脱窒菌を用いた場合を例に挙げて説明するが、限られるものではなく、これらの菌以外にも、目的の成分を除去可能な微生物を用いれば、アンモニアや硝酸イオン、亜硝酸イオンなどの窒素化合物以外の成分を除去可能となる。
【0080】
図7に示すバイオリアクター9は、担体11により形成された袋の内側の空間12に本発明の電子供与体供給装置1を収容して構成されている。担体11により形成された袋は、アンモニア酸化菌および脱窒菌を担持させた担体11を不織布10の袋の内側の面あるいは表側の面に塗布して、不織布10の袋を補強構造物として一定の形態を保つようにしている。そして、袋の内側の空間12に本発明の電子供与体供給装置1を収容して用いる。担体11としては、電子供与体供給装置1の表面に備えられる担体5と同じ素材を用いることができる。尚、担体11の補強のための素材は、不織布に限定されるものではなく、例えばナイロンネットなどを用いることもできる。
【0081】
アンモニア酸化菌と脱窒菌は、従来この種の分野で知られているものが使用できるが、より具体的には、例えば、アンモニア酸化菌としては、Nitrosomonas europaea NBRC-14298、Nitrosomonas europaea、 N.marina*、Nitrosococcus oceanus*、 N.mobilis、Nitrosospira briensis、Nitrosolobus multiformis、Nitrosovibrio tenuis、脱窒菌としては、Paracoccus denitrificans、Paracoccus denitrificans、Alcaligenes eutrophus、 A. faecalis、Alcaligenes sp.Ab-A-1、Ab-A-2、G-A-2-1(FERM P-13862、P-13860、P-13861)*、Pseudomonas denitrificansなどを挙げることができる。
【0082】
尚、亜硝酸酸化菌をさらに担持してもよい。亜硝酸酸化菌としては、従来この種の分野で知られているものが使用できるが、より具体的には、例えば、Nitrobacter winogradskyi 、N. hamburgensis、Nitrospina gracilis*、Nitrococcus mobilis*、Nitrospira marina*などを挙げることができる。
【0083】
尚、上記において*を付した菌株は海水の処理にのみ適用できる菌株であり、それ以外は淡水の処理にのみ適用できる菌株である。N.europaeaとN.winogradskyiは淡水で用いることのできるものと海水で用いることができるものが存在する。寄託番号が付された菌株は、出願人により寄託済の菌株である。これらの菌株は単独で担体に固定してもよいし、同種あるいは異種の菌株を併用して固定してもよい。
【0084】
アンモニア酸化菌は好気条件下においてアンモニア(アンモニウムイオン)を亜硝酸イオンに変換(酸化)し、脱窒菌は嫌気条件下において硝酸イオンや亜硝酸イオンを窒素ガスに変換(還元)する。即ち、アンモニア酸化菌を好気性条件下で機能させることで、アンモニアを亜硝酸イオンに変換して悪臭を抑えることができる。また、脱窒菌を嫌気性条件下で機能させることで、硝酸イオンと亜硝酸イオンが無害な窒素ガスに変換される。これらの菌を組み合わせて用いることで、アンモニアと硝酸イオン、亜硝酸イオンが除去可能になる。即ち、担体11にアンモニア酸化菌と脱窒菌の双方を担持した場合、アンモニア酸化菌に対して酸素を供給すると、脱窒菌はバイオリアクター内の好適な領域、即ち、酸素が供給されている位置から離れた嫌気性領域に局所的に偏在して脱窒を行う。尚、亜硝酸酸化菌は亜硝酸イオンを硝酸イオンに酸化する微生物であり、この菌を担持させることで、脱窒反応がより効率的に起こるようになる。
【0085】
以上のように構成されたバイオリアクター9によれば、例えば、袋の内側の空間12に水が供給されたときに、電子供与体物質3が袋の内側の空間12に漏れ出し、担体11の袋内で拡散しながら電子供与体物質3を必要とする微生物即ち脱窒菌が存在している面に均一に供給される。即ち、電子供与体供給装置1と担体11とに水を供給するだけで、微生物が活動しやすい水環境が形成されると共に、電子供与体物質3を自律的に均一かつ緩やかな徐放性をもって微生物に供給することが可能となる。このバイオリアクター9は、電子供与体供給装置1を袋の内側の空間12に収容して用いるように構成されているので、密封した電子供与体物質3を使いきったときには、電子供与体物質3が密封された新しい電子供与体供給装置1と交換することで持続的に被処理領域中のアンモニアや硝酸イオン、亜硝酸イオンを窒素に変えて除去することができる。
【0086】
また、このバイオリアクター9は、上述した排水処理槽、除染対象領域並びにガス状アンモニアの除去装置に用いることができるのは勿論のこと、大気中で用いることもできる。例えば、袋の内側の空間12に水を注ぐことにより電子供与体供給装置1と担体11の双方に同時に水が供給される。そして、この水が尽きて乾燥するまでは電子供与体物質3の供給が起こるので、微生物を機能させることが可能である。
【0087】
尚、担体11としては上述した吸水性ポリマーを用いることが好ましい。この場合には、担体11の保水力がより高まる。また、大気中にバイオリアクター9を置いて大気中から目的とする成分を除去しようとするときに、大気中に存在する目的の化合物が、担体11に含まれる水に溶け込むことで除去されるようになる。例えば、アンモニアガスを除去する場合には、前記バイオリアクター9の担体11の表面にアンモニアガスが付着した際に、アンモニアガスがアンモニウムイオンに変換されやすくなり、アンモニアガス除去効率を上昇させることが可能となる。また、固定化した微生物は、乾燥に弱い虞があるため、大気中で用いる場合には、定期的に給水することが必要である。しかし、吸水性ポリマーを用いることで給水の手間を非常に軽くできる。また、土壌や地下水などで用いた場合にも、水分を効率良く吸収、保水して環境汚染物質を長期間除去し続けることが可能となる。
【0088】
なお、上述の形態は本発明の好適な形態の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。
【0089】
例えば、上述の実施形態においては、疎水性容器4が親水性容器6に密封され、疎水性を有する非多孔性膜2aと親水性の非多孔性膜2bとがほぼ密着した状態を例に挙げて説明したが、このような形態に限定されるものではない。例えば、図8に示すように、疎水性を有する非多孔性膜2aと親水性の非多孔性膜2bとを密着させずに、疎水性を有する非多孔性膜2aと親水性の非多孔性膜2bとの間に、疎水性を有する非多孔性膜2aから透過した電子供与体物質3が滞留する空間10を設けるようにしてもよい。この場合には、親水性の非多孔性膜2bを水と接触させたときに、滞留空間10に滞留している電子供与体物質3が親水性の非多孔性膜2bを即時的に透過した後、滞留空間10に滞留している電子供与体物質3の量の減少に伴って、電子供与体物質3を疎水性を有する非多孔性膜2aの分子透過性能に支配される速度で微生物に供給することが可能となる。つまり、滞留空間10の体積に応じて電子供与体物質3の滞留量が変化するので、親水性の非多孔性膜2bが水に接触した直後に電子供与体物質3を即時的に供給したい場合、例えば、大量の微生物群に即時的に電子供与体物質3を供給して活性化させたい場合には、その量を空間部分の体積により制御することが可能となる。つまり、滞留空間10の体積に応じて電子供与体物質3の滞留量が変化するので、親水性の非多孔性膜2bが水に接触した直後に電子供与体物質3を即時的に供給したい場合には、その量を空間部分の体積により制御することが可能となる。尚、図8に示す電子供与体供給装置1は、疎水性を有する非多孔性膜2aと親水性の非多孔性膜2bを周縁部のみを接着あるいは溶着して空間を設けるようにしているが、疎水性を有する非多孔性膜2aと親水性の非多孔性膜2bとの間に空間を設けるようにして、疎水性容器4を親水性容器6により密封するようにしてもよい。
【0090】
また、疎水性を有する非多孔性膜2aと親水性の非多孔性膜2bとを接着させた二層構造膜を用いてもよい。例えば、加熱して流動性を持たせたホットメルト接着剤(オレフィン系接着剤:例えば、ポリエチレンを主成分として、エチレン酢酸ビニルを混入したもの)を疎水性を有する非多孔性膜2aまたは親水性の非多孔性膜2bの一面に塗布し、ホットメルト接着剤が硬化するまでの時間内に疎水性を有する非多孔性膜2aと親水性の非多孔性膜2bとを貼り合わせることにより行うことができる。また、疎水性を有する非多孔性膜2aと親水性の非多孔性膜2bとの貼り合わせは、全面で行ってもよいし、周縁部のみで行ってもよい。
【0091】
尚、疎水性を有する非多孔性膜2aと親水性の非多孔性膜2bとを貼り合わせる方法は上述のホットメルト接着剤を用いた方法には限定されず、ホットメルト接着剤以外の接着剤や、両面テープ等を用いることにより、疎水性を有する非多孔性膜2aと親水性の非多孔性膜2bとを貼り合わせるようにしてもよい。
【0092】
さらに、上述の実施形態では、1つの親水性容器6により1つの疎水性容器4を密封するようにしているが、図14に示すように、1つの親水性容器6により複数の疎水性容器4を密閉するようにしてもよい。
【0093】
また、上述の実施形態では、親水性容器6により疎水性容器4を密封した電子供与体供給装置1をそのまま水と接触させるようにしているが、使用する際に親水性の非多孔性膜2bを取り除き、疎水性容器4の疎水性を有する非多孔性膜2aを露出させてから使用するようにしてもよい。即ち、電子供与体供給装置1の流通過程において、あるいは長期保存を要する場合にのみ疎水性容器4の疎水性を有する非多孔性膜2a部分の外側を親水性の非多孔性膜2bで覆うようにして、使用する段階で親水性の非多孔性膜2bを取り除くようにしてもよい。例えば、疎水性を有する非多孔性膜2aを覆う親水性の非多孔性膜2bをはがして使用するようにしてもよい。また、図14に示す電子供与体供給装置1の場合には、親水性容器6から複数の疎水性容器4を取り出して使用するようにしてもよい。
【0094】
さらに、本発明の微生物への電子供与体供給装置1は、電子供与体物質3を導入する手段を備えて、電子供与体物質3を外部から補充可能とするようにしてもよい。例えば、図9に示すように、電子供与体物質3を導入する手段は、疎水性容器4の縁の一部に電子供与体物質3を注入する供給部7を設けて、さらに図10に示すようにノズルないしパイプ8を装着する構造でも良いし、容器4と一体となったノズルないしパイプ8のようなものでも良い。図10に示す微生物への電子供与体供給装置1は、容器4の縁に設けられた供給部7に装着された供給ノズル8あるいは疎水性容器4と一体となった供給ノズル8と、電子供与体物質3’を貯留するタンク18とをチューブ17などで連結し、必要に応じて電子供与体物質3’を補充可能としている。この場合、タンク18と容器4とはチューブ17を介して連通されているので、タンク18内に電子供与体物質3を貯蔵しておけば、疎水性容器4内の電子供与体物質3が減少してきたときに、電子供与体物質3’をタンク18と疎水性容器4の圧力差により補充できる。尚、疎水性容器4は供給部7あるいはノズル8を設けているので厳密な意味での密封構造ではないが、供給ノズル8内がタンク18から供給される電子供与体物質3’で満たされている状態では、電子供与体物質3’の液面がシールとなって容器4内は事実上密封状態にある。このため、容器4内の電子供与体物質3が供給部7やノズル8を通って漏れ出ることはない。尚、図9及び図10では、疎水性を有する非多孔性膜2aと親水性の非多孔性膜2bとを貼り合わせた形態としているが、これには限定されず、供給部7を除いた疎水性容器4を親水性容器6で密封する形態としてもよい。
【0095】
また、本発明の電子供与体供給方法は、上述の実施形態で説明した袋による形態に限定されるものではない。例えば、図11に示すように、排水処理槽30内を疎水性を有する非多孔性膜2aにより2つの領域に区画し、一方の領域30aに電子供与体物質3を入れて蓋をして密封し、疎水性を有する非多孔性膜2aのもう一方の領域30b側の面に親水性の非多孔性膜2bを備えて、被処理水31が流入してきたときにのみ微生物32への電子供与体物質3の供給が起こるようにしてもよい。
【0096】
また、上述の実施形態では、疎水性を有する非多孔性膜2aと親水性の非多孔性膜2bとが併用されている状態を例に挙げて説明したが、疎水性を有する非多孔性膜2aと親水性の非多孔性膜2bとを併用する代わりに、ポリ乳酸膜2のみで容器4を構成し、容器4に電子供与体物物質3を密封して、これを電子供与体供給装置としてもよい。
【0097】
この場合にも、大気中において電子供与体物質3がポリ乳酸膜2の外側に漏れ出るのを抑えることができ、電子供与体供給装置1が流通される過程において、電子供与体物質3が漏れ出て無駄に消費されるのを防ぐことができる。また、大気中での長期保存が可能となる。
【0098】
また、ポリ乳酸膜2を水と接触させたときにのみ、微生物に電子供与体物質3を供給することが可能であるから、必要なときにのみ電子供与体物質3を微生物に供給することができる。したがって、電子供与体物質3を無駄に消費することがない。
【0099】
しかも、電子供与体物質3の透過速度を、ポリ乳酸膜2の膜厚、膜密度を変えることにより変えることができる。したがって、微生物に対して必要な電子供与体物質3の供給量に応じて、適宜膜厚などを選定することによって、必要な速度で必要な量の電子供与体物質3を供給することができる。
【0100】
また、ポリ乳酸膜2は非多孔性膜であり、電子供与体物質3が膜に溶け込むことにより電子供与体物質3を透過させており、多孔質膜のように孔の大きさや数で電子供与体物質3の種類や量を制御するものではない。したがって、長期間の使用による孔の閉塞の問題も生じることが無く、定期的な逆洗浄の必要もない。したがって長期間メンテナンスを行うことなく使用でき、ランニングコストを低減できる。
【0101】
ポリ乳酸膜2により構成される容器4は、図15に示すように、全体がポリ乳酸膜2で構成される袋上を成し、周縁をヒートシールで溶着したり、接着剤により接着したりするようにして電子供与体物質3を密封するようにしてもよいが、形体や構造は特に限定されない。例えば、容器4をチューブ状やシート状としてもよいし、チューブの先端を硬い部材で尖らせて形成し、土壌に差し込んで使用するようにしてもよい。また、袋状の容器4は、全体をポリ乳酸膜2で構成するものに特に限られず、片面だけをポリ乳酸膜2で構成したり、1つの面のさらに一部分をポリ乳酸膜のみで構成するようにしても良い。部分的にポリ乳酸膜2を用いる場合には、その他の部分は金属製やプラスチック製の剛体フレーム、電子供与体物質3を透過させない膜等を用いても良い。
【0102】
ここで、ポリ乳酸膜は、生分解性プラスチックである。電子供与体物質3が微生物に供給されている間は、微生物は電子供与体物質3を優先的に利用するので、ポリ乳酸膜は分解されない。しかし、電子供与体物質3が容器4から全て放出されて消費し尽くされると、微生物はポリ乳酸膜を分解し始め、最終的にはポリ乳酸膜が消滅する。また、ポリ乳酸は微生物作用を受けなくても化学的に加水分解されるため、微生物が存在しなくても最終的には消滅する。したがって、容器4の全面がポリ乳酸膜2で構成される場合には、使用済みの電子供与体供給装置を放置しておいても、容器4が分解されて消失するので、電子供与体供給装置1を回収する手間が省ける。
【0103】
尚、ポリ乳酸膜2により構成される電子供与体供給装置1は、電子供与体供給装置1を用いる上記の実施形態全てに適用することができることは言うまでもない。
【実施例】
【0104】
以下実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【0105】
(実施例1)
各種非多孔性膜を用いて袋を形成し、その中にエタノールを密封した場合の大気中におけるエタノールの透過量を測定した。
【0106】
以下に示す(1)〜(7)の非多孔性膜により50mm×50mmの大きさの袋を作製し、袋の中にエタノール(和光純薬工業製、99.5%)を5mL密封した。
(1):0.03mm厚のPVA膜(商品名:ビニロンフィルム VF−L、クラレ社製)
(2):0.03mm厚のPE膜(ミポロンフィルム、ミツワ(株)製)
(3):0.05mm厚のPE膜(ミポロンフィルム、ミツワ(株)製)
(4):0.075mm厚のEVA膜(商品名:農POフィルム、昭和パックス社製)
(5):0.03mm厚のEVOH膜(商品名:エバールフィルム EF−HS、クラレ社製)
(6):0.015mm厚のPLA膜(商品名:テラマック、ユニチカ製 TF−15、二軸延伸処理品)
(7):0.035mm厚のPLA膜(商品名:テラマック、ユニチカ製 TF−35、二軸延伸処理品)
【0107】
上記(1)により作製した袋をサンプルAと呼ぶ。
【0108】
上記(2)により作製した袋をサンプルBと呼ぶ。
【0109】
上記(3)により作製した袋をサンプルDと呼ぶ。
【0110】
サンプルDを上記(1)により形成した袋に密封したものを、サンプルCと呼ぶ。
【0111】
上記(4)により作製した袋をサンプルEと呼ぶ。
【0112】
サンプルEを上記(1)により形成した袋に密封したものを、サンプルFと呼ぶ。
【0113】
上記(5)により作製した袋をサンプルGと呼ぶ。
【0114】
上記(6)により作製した袋をサンプルHと呼ぶ。
【0115】
上記(7)により作製した袋をサンプルIと呼ぶ。
【0116】
尚、PVA(ポリビニルアルコール)は親水性の非多孔性膜であり、PE(ポリエチレン)は疎水性を有する非多孔性膜であり、EVOH(エチレンビニルアルコール共重合体)は親水性と疎水性を有する双方の性質を併せ持つ非多孔性膜である。また、EVA(エチレン酢酸ビニル共重合体)はPEとEVOHの中間の性質を有する非多孔性膜である。また、PLAは、ポリ乳酸膜である。
【0117】
尚、使用したEVA膜は酢酸ビニルが12モル%(エチレンが88モル%)とした。また、EVOH膜はビニルアルコールが53モル%(エチレンが47モル%)とした。
【0118】
上記サンプルA〜Iのそれぞれを、シリカゲルを置いて湿度を低下させた30℃の大気中に静置し、経過日数に対して袋の重さを測定することにより袋からのエタノールの透過量を評価した。
【0119】
実験結果を図12に示す。図12において、●はサンプルAの実験結果を示し、■はサンプルBの実験結果を示し、□はサンプルCの実験結果を示し、▲はサンプルDの実験結果を示し、◆はサンプルEの実験結果を示し、◇はサンプルFの実験結果を示し、▼はサンプルGの実験結果を示し、○はサンプルHの実験結果を示し、◎はサンプルIの実験結果を示している。
【0120】
非多孔性膜をPVA膜とした場合(●:サンプルA)には、実験開始から7日間経過後に至るまで袋の重量の変動は見られなかった。また、エタノールを密封した袋をPVA膜の袋で密封した場合(□:サンプルC、◇:サンプルF)にも、実験開始から7日間経過後に至るまで袋の重量の変動は見られなかった。さらに、PLA膜によりエタノールを密封した場合(○:サンプルH、◎:サンプルI)も、実験開始から2日間は重量の変動が全く見られなかった。
【0121】
一方、非多孔性膜をPE膜(■:サンプルB、▲:サンプルD)、EVA膜(◆:サンプルE)及びEVOH膜(▼:サンプルG)とした場合には袋の重量が徐々に低下していくことが確認された。また、袋の重量の低下速度はPE膜を用いた袋が最も遅く、次に、EVA膜を用いた袋が遅く、EVOH膜を用いた袋が最も速いことがわかった。即ち、疎水性を有する非多孔性膜に親水性の性質を付加することにより、エタノール等の電子供与体物質の透過速度を高めることができることがわかった。
【0122】
また、0.03mm厚のPE膜を用いた袋(■:サンプルB)と比較して0.05mm厚のPE膜を用いた袋(▲:サンプルD)の方が袋の重量の低下速度が若干小さくなった。したがって、非多孔性膜の膜厚を薄くすることで、エタノール等の電子供与体物質の透過速度を高めることができることがわかった。
【0123】
以上の結果から、大気中においては、親水性の非多孔性膜であるPVA膜がエタノールの透過を防ぐことが明らかとなり、少なくとも0.03mmの厚さの膜を用いれば、エタノールの透過の防止機能を十分に発揮しうることが明らかとなった。一方、PE膜、EVA膜及びEVOH膜を用いた場合には、大気中においてもエタノールの透過が徐々に起こることが明らかとなった。
【0124】
さらに、大気中においては、PLA膜がエタノールの透過を防ぐことが明らかとなり、少なくとも0.015mmの厚さの膜を用いれば、エタノールの透過の防止機能を十分に発揮しうることが明らかとなった。
【0125】
(実施例2)
各種非多孔性膜を用いて袋を形成し、その中にエタノールを密封した場合の水中におけるエタノールの透過量を測定した。
【0126】
実験に使用するサンプルは、実施例1で作製したサンプルA、B、C、D、E、G、H及びIとした。
【0127】
これらサンプルをそれぞれビーカー内に入れた300mLの蒸留水(0.02%NaN3)に浸漬し、経過時間に対する蒸留水のTOC濃度を測定して袋からのエタノールの透過量を評価した。TOC濃度は燃焼−赤外線式全有機炭素分析計(TOC−650、東レエンジニアリング製)により測定した。また、蒸留水の温度は30℃とし、実験中は水を撹拌し続けた。
【0128】
結果を図13に示す。図13において、●はサンプルAの実験結果を示し、■はサンプルBの実験結果を示し、□はサンプルCの実験結果を示し、▲はサンプルDの実験結果を示し、▼はサンプルGの実験結果を示し、○はサンプルHの実験結果を示し、◎はサンプルIの実験結果を示している。
【0129】
何れのサンプルを用いた場合においても、エタノールの透過が確認されたが、エタノールの透過速度に違いが見られた。
【0130】
即ち、非多孔性膜をPVA膜とした場合(●:サンプルA)とした場合には、サンプルを水に浸漬するとエタノールが一気に放出される傾向があることが明らかとなった。また、非多孔性膜をEVOH膜(▼:サンプルG)とした場合についても、エタノールの透過速度が速い傾向があることが確認されたが、非多孔性膜をPVA膜とした場合よりは、エタノールの透過速度が遅かった。
【0131】
また、非多孔性膜をPE膜とした場合(■:サンプルB、▲:サンプルD)及びPLA膜とした場合(○:サンプルH、◎:サンプルI)には、実験開始から7日目までにかけてTOC濃度が徐々に増加している傾向が見られた。しかも、膜厚を厚くすることによって、TOC濃度の増加速度が遅くなる傾向がPE膜を用いた場合及びPLA膜を用いた場合の双方で確認されたことから、膜厚を制御することによって、分子透過性能を制御できることが確認された。
【0132】
さらに、非多孔性膜をPE膜とした袋をPVA膜で覆った場合(□:サンプルC)と覆わなかった場合(▲:サンプルD)とを比較すると、実験結果がほぼ一致していることが確認された。このことから、PVA膜を水と接触させた場合には、PE膜のエタノール透過性に依存してエタノールが徐々に放出され、PVA膜はエタノールの透過速度に影響をほとんど与えないことが明らかとなった。
【0133】
以上の結果から、水と接触した状態においては、親水性の非多孔性膜であるPVA膜と比較して、疎水性を有する非多孔性膜の方がエタノール分子を透過する性能が低いことが明らかとなった。また、PE膜やPLA膜の膜厚が厚くなると、エタノール分子の透過性能が低下することが明らかとなり、膜厚を制御することによって、分子透過性能を適宜制御しうることが確認された。
【0134】
以上、実施例1及び実施例2の結果から、本発明の有効性が確認された。即ち、電子供与体物質が充填されている密封構造の容器と電子供与体供給領域との間に親水性の非多孔性膜を介在させることで、親水性の非多孔性膜が水と接触したときには、親水性の非多孔性膜のバリア性が低下し、疎水性を有する非多孔性膜部分を透過した電子供与体物質が親水性の非多孔性膜を透過し、親水性の非多孔性膜が水と接触しないときには、親水性の非多孔性膜のバリア性が発揮され、容器である親水性の非多孔性膜からの電子供与体物質の透過が大幅に抑制されることが明らかとなった。
【0135】
また、水と接触した状態における親水性の非多孔性膜の分子透過性能は、疎水性を有する非多孔性膜の分子透過性能よりも高く、電子供与体物質の供給速度は疎水性を有する非多孔性膜の分子透過性能に律速される。即ち、電子供与体物質の供給は疎水性を有する非多孔性膜の分子透過性能に支配される速度で行われることが明らかとなった。
【0136】
さらに、PLA膜は、大気中においては電子供与体物質の透過を防ぐバリア膜として機能し、水と接触させるとそのバリア性が低下して電子供与体物質をPLA膜の分子透過性能に支配される速度で緩やかに微生物に供給できることが明らかとなった。つまり、PLA膜を用いる場合には、疎水性を有する非多孔性膜と親水性の非多孔性膜を併用することなく、大気中におけるバリア性と水中における電子供与体物質透過機能を発揮することができることが明らかとなった。
【符号の説明】
【0137】
1 電子供与体供給装置
2 ポリ乳酸膜
2a 親水性の非多孔性膜
2b 疎水性を有する非多孔性膜
3 電子供与体物質
4 容器
5 担体
11 微生物を固定した担体
28 微生物領域
【特許請求の範囲】
【請求項1】
微生物へのエネルギー源となる電子供与体物質と、疎水性を有する非多孔性膜を少なくとも一部に備える密封構造の容器と、親水性の非多孔性膜とを含み、前記容器内には前記電子供与体物質が充填され、前記容器の外側表面の少なくとも前記疎水性を有する非多孔性膜部分が前記親水性の非多孔性膜で覆われていることを特徴とする微生物への電子供与体供給装置。
【請求項2】
微生物へのエネルギー源となる電子供与体物質と、ポリ乳酸膜を少なくとも一部に備える密封構造の容器とを含み、前記容器内には前記電子供与体物質が充填されていることを特徴とする微生物への電子供与体供給装置。
【請求項3】
請求項1または2に記載の電子供与体供給装置の周りに、微生物を担持しうる透水性の担体が配置されていることを特徴とする微生物への電子供与体供給装置。
【請求項4】
生物学的処理により排水を処理する方法において、請求項1または2に記載の微生物への電子供与体供給装置を前記排水に浸漬し、前記電子供与体供給装置の周辺に存在する微生物に電子供与体物質を供給して活性化させることを特徴とする排水処理方法。
【請求項5】
請求項1または2に記載の微生物への電子供与体供給装置を除染対象領域に配置し、前記電子供与体供給装置の周辺に存在する微生物に電子供与体物質を供給して活性化させ、環境汚染物質を除去することを特徴とする環境浄化方法。
【請求項6】
ガス状アンモニアと水とを接触させて前記ガス状アンモニアを前記水に溶解させる第一の工程と、前記ガス状アンモニアと接触させた前記水をアンモニア酸化菌及び脱窒菌が存在している微生物領域に接触させる第二の工程とを含むガス状アンモニアの除去方法において、請求項1または2に記載の微生物への電子供与体供給装置を前記微生物領域に配置し、前記電子供与体供給装置の周辺に存在する脱窒菌に電子供与体物質を供給して活性化させることを特徴とするガス状アンモニアの除去方法。
【請求項7】
目的とする成分の除去に有効な微生物を固定した担体を、請求項1または2に記載の微生物への電子供与体供給装置の周りに配置し、前記担体と前記電子供与体供給装置に水を供給して目的とする成分の除去を行う方法。
【請求項8】
疎水性を有する非多孔性膜を少なくとも一部に備えるとともに微生物へのエネルギー源となる電子供与体物質が充填されている密封構造の容器の前記疎水性を有する非多孔性膜部分と、前記電子供与体物質を微生物に供給する対象となる電子供与体供給領域との間に親水性の非多孔性膜を介在させて前記容器の前記疎水性を有する非多孔性膜部分が前記電子供与体供給領域と直接接触するのを防ぎ、前記親水性の非多孔性膜を水と接触させて前記親水性の非多孔性膜のバリア性を低下させ、前記電子供与体物質を前記容器の前記疎水性を有する非多孔性膜の分子透過性能に支配される速度で前記電子供与体供給領域に供給することを特徴とする微生物への電子供与体供給方法。
【請求項9】
微生物へのエネルギー源となる電子供与体物質と、前記電子供与体物質を微生物に供給する対象となる電子供与体供給領域との間にポリ乳酸膜を介在させ、前記ポリ乳酸膜を水と接触させて前記ポリ乳酸膜のバリア性を低下させ、前記電子供与体物質を前記ポリ乳酸膜の分子透過性能に支配される速度で前記電子供与体供給領域に供給することを特徴とする微生物への電子供与体供給方法。
【請求項1】
微生物へのエネルギー源となる電子供与体物質と、疎水性を有する非多孔性膜を少なくとも一部に備える密封構造の容器と、親水性の非多孔性膜とを含み、前記容器内には前記電子供与体物質が充填され、前記容器の外側表面の少なくとも前記疎水性を有する非多孔性膜部分が前記親水性の非多孔性膜で覆われていることを特徴とする微生物への電子供与体供給装置。
【請求項2】
微生物へのエネルギー源となる電子供与体物質と、ポリ乳酸膜を少なくとも一部に備える密封構造の容器とを含み、前記容器内には前記電子供与体物質が充填されていることを特徴とする微生物への電子供与体供給装置。
【請求項3】
請求項1または2に記載の電子供与体供給装置の周りに、微生物を担持しうる透水性の担体が配置されていることを特徴とする微生物への電子供与体供給装置。
【請求項4】
生物学的処理により排水を処理する方法において、請求項1または2に記載の微生物への電子供与体供給装置を前記排水に浸漬し、前記電子供与体供給装置の周辺に存在する微生物に電子供与体物質を供給して活性化させることを特徴とする排水処理方法。
【請求項5】
請求項1または2に記載の微生物への電子供与体供給装置を除染対象領域に配置し、前記電子供与体供給装置の周辺に存在する微生物に電子供与体物質を供給して活性化させ、環境汚染物質を除去することを特徴とする環境浄化方法。
【請求項6】
ガス状アンモニアと水とを接触させて前記ガス状アンモニアを前記水に溶解させる第一の工程と、前記ガス状アンモニアと接触させた前記水をアンモニア酸化菌及び脱窒菌が存在している微生物領域に接触させる第二の工程とを含むガス状アンモニアの除去方法において、請求項1または2に記載の微生物への電子供与体供給装置を前記微生物領域に配置し、前記電子供与体供給装置の周辺に存在する脱窒菌に電子供与体物質を供給して活性化させることを特徴とするガス状アンモニアの除去方法。
【請求項7】
目的とする成分の除去に有効な微生物を固定した担体を、請求項1または2に記載の微生物への電子供与体供給装置の周りに配置し、前記担体と前記電子供与体供給装置に水を供給して目的とする成分の除去を行う方法。
【請求項8】
疎水性を有する非多孔性膜を少なくとも一部に備えるとともに微生物へのエネルギー源となる電子供与体物質が充填されている密封構造の容器の前記疎水性を有する非多孔性膜部分と、前記電子供与体物質を微生物に供給する対象となる電子供与体供給領域との間に親水性の非多孔性膜を介在させて前記容器の前記疎水性を有する非多孔性膜部分が前記電子供与体供給領域と直接接触するのを防ぎ、前記親水性の非多孔性膜を水と接触させて前記親水性の非多孔性膜のバリア性を低下させ、前記電子供与体物質を前記容器の前記疎水性を有する非多孔性膜の分子透過性能に支配される速度で前記電子供与体供給領域に供給することを特徴とする微生物への電子供与体供給方法。
【請求項9】
微生物へのエネルギー源となる電子供与体物質と、前記電子供与体物質を微生物に供給する対象となる電子供与体供給領域との間にポリ乳酸膜を介在させ、前記ポリ乳酸膜を水と接触させて前記ポリ乳酸膜のバリア性を低下させ、前記電子供与体物質を前記ポリ乳酸膜の分子透過性能に支配される速度で前記電子供与体供給領域に供給することを特徴とする微生物への電子供与体供給方法。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図14】
【図15】
【図12】
【図13】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図14】
【図15】
【図12】
【図13】
【公開番号】特開2011−5380(P2011−5380A)
【公開日】平成23年1月13日(2011.1.13)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−149419(P2009−149419)
【出願日】平成21年6月24日(2009.6.24)
【出願人】(000173809)財団法人電力中央研究所 (1,040)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成23年1月13日(2011.1.13)
【国際特許分類】
【出願日】平成21年6月24日(2009.6.24)
【出願人】(000173809)財団法人電力中央研究所 (1,040)
【Fターム(参考)】
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