專利名稱：包埋固定化載體的制造方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及包埋固定化載體的制造方法及裝置以及包埋(entrapping)固定化載體、使用了該載體的廢水處理裝置，特別涉及在下水處理等領域中適于硝化促進型下水高度處理工藝的包埋固定化載體的制造方法及裝置。
背景技術：
廢水處理中所使用的活性污泥中的硝化細菌與一般的細菌相比，繁殖速度更慢， 特別是在冬季的低水溫時期，細菌數變少，硝化活性明顯降低。該傾向對于具有與硝化細菌相同的性質的微生物也被認為是相同的。由此，嘗試過如下的做法，即，通過將含有硝化細菌的活性污泥附著于硅砂、活性炭、塑料等附著材料的表面而將硝化細菌高濃度化，來改善硝化性能(參考文獻利用微生物固定化法的水處理、載體固定化法·包埋固定化法 生物活性炭法(株)N · T · S2000年發行)。但是，對于將微生物附著于附著材料上的附著固定化型的情況，由于所附著的微生物的剝離或在載體上附著有與作為目標微生物的硝化細菌不同的微生物，因此有無法將硝化細菌充分地高濃度化的缺點。所以，進行了如下的處理， 即，通過制造將硝化菌等有用微生物包埋固定化在固定化劑內的包埋固定化載體，將該包埋固定化載體填充于廢水處理槽中而提高硝化細菌的濃度，來提高硝化活性而高速處理廢水。但是，包埋固定化載體是利用管道成形法、滴下造粒法或薄片成形法等來制造的。 管成形法是如下的方法，即，將微生物和高分子材料的混合物注入數微米直徑的乙烯管內， 在使之聚合的同時擠出，將其切割為一定長度，制造圓柱形的載體。該方法可以獲得形狀精度高的載體，然而另一方面，不適于大批量生產。另外，滴下造粒法是將微生物和高分子材料的混合物向其他的液體內滴下，制造球形的載體的方法。該方法雖然容易批量生產，但是有粒徑不均的問題。作為解決該問題的手段，例如在專利文獻1中，公布有通過將微生物和高分子材料的混合物制成薄片狀，將其細碎地切割，而制造方形的載體的薄片成形法。該薄片成形法中，如圖11所示，利用攪拌·擠出裝置20使原料或藥品流入傳送帶沈、觀之間，在該傳送帶間將薄片制成長方形。此后，利用旋轉刀具36沿寬度方向以一定間隔切斷，形成格子狀。 然后，使用閘刀式的切割裝置38，將格子狀的載體塊材切割為一定長度，制造載體46。根據該方法，容易實現造粒裝置的自動化，形狀精度也高，被認為最適于大批量造粒。[專利文獻1]特開2003-235553號公報但是，一般來說，由于空氣中的氧與自由基反應而阻礙硬化，因此凝膠聚合最好在氮氣之類的惰性氣體的氣氛下進行。另外，在實驗室中利用電泳制作凝膠的情況下，為了防止凝膠溶液接觸空氣而引起氧化，從而阻礙聚合的情況，在2片盤子之間，或在凝膠的上部，封入正丁醇而進行聚合(參考文獻=SDS-PAGE的實驗方法主頁)。但是，由于在包埋固定化載體的制造中制造量很多，因此從成本上考慮，難以實現如上所述的無氧氣氛下的聚合。另外，專利文獻1的薄片成形法中，由于與空氣的接觸面較多，因此聚合不穩定， 會有載體強度降低的問題。另外，在與氧接觸的薄片表面殘存有未聚合的物質，在將載體用于廢水處理時，會有未聚合物質作為COD流出的問題。像這樣，由于成形薄片的質量不穩定，因此當將包埋固定化載體填充于廢水處理裝置中時，在廢水的處理性能方面，經常無法充分地發揮包埋固定化載體的特性。

發明內容
本發明是鑒于此種情況而完成的，其目的在于，提供能夠以低成本來高速處理并且大批量制造質量穩定性優良的包埋固定化載體的包埋固定化載體的制造方法及裝置以及包埋固定化載體、使用了該載體的廢水處理裝置。為了達成所述目的，本發明的技術方案1提供一種包埋固定化載體的制造方法， 是在固定化劑內將微生物包埋固定的包埋固定化載體的制造方法，其特征是，通過在成形框內使含有所述微生物和固定化劑溶液的混合液聚合而凝膠化，來制作載體塊材(block)。本發明人發現，在以往的薄片成形法中，在凝膠聚合時與空氣接觸的部分和未接觸的部分處，聚合速度、聚合狀況不同，產品偏差變大。即，發現在以往的薄片成形法中，與空氣的接觸面積大，特別是在與空氣接觸的混合液的表面部容易產生未聚合部，載體的質量參差不齊。本發明由于通過在成形框內使之聚合，減少了空氣中的氧和混合液的接觸界面， 因此可以制造質量的穩定性優良的包埋固定化載體。另外，通過使用多個成形框，可以用低成本高速并且大量地制造包埋固定化載體。另外，即使在將聚合工序的氣氛氣體用惰性氣體置換的情況下，由于不需要大量地置換，因此可以大幅度降低制造成本。而且，還可以通過將成形框內用惰性氣體置換而進一步降低氧濃度。而且，在技術方案1中，成形框優選不會降低微生物的活性的材質、不會阻礙混合液的聚合反應的材質、難以混入阻礙聚合反應的氧等的構造及材質。具體來說，優選不會阻礙混合液的聚合反應、與載體塊材60的浸潤性低的材質，例如更優選氯乙烯、SUS、丙烯酸樹脂等。像這樣，如果是浸潤性低的成形框，則在其中被聚合的載體塊材的光滑性良好，可以維持形狀地取出。另外，從減少與氧的接觸界面量的觀點考慮，特別優選在聚合時能夠用蓋子等密閉的構造、將混合液開口的面積(相當于底面積)小的構造。另外，從處理性或成品率等觀點考慮，成形框的形狀(載體塊材的形狀)優選長方體或立方體形狀，但是并不限定于此，也可以是圓筒形。而且，所謂載體塊材是指在切割為近似立方體狀的包埋固定化載體之前的塊狀的載體。技術方案2是在技術方案1中具有如下的特征，即，所述載體塊材的變形率在50% 以上。這里，載體的變形率可由式1表示。(式1)載體的變形率(％ ) = (HO-Hl)/HOX 100HO 壓縮前的初期的載體厚度，Hl 載體凝膠即將要破損時的載體厚度技術方案2的所謂變形率50%是指，能夠壓縮至包埋固定化載體的初期的厚度的 50%，當壓縮至該程度以上時即破損。
當使用成形框使載體塊材成形時，將難以從成形框中取出，制造效率降低。由此， 對于能夠簡單地將載體取出的方法進行了深入研究，結果本發明人發現，載體塊材的取出時間很大程度地依賴于載體塊材的變形率。即，當載體的變形率小時，則會附著于成形框上而過于牢固。由此，成形框與載體塊材的壁面阻力增加，難以取出。另外，當載體的變形率過小時，則由于脆性高(欠缺塑性·延展性)，因此即使受到微弱的外力，也很容易被損壞。技術方案2通過將載體的變形率設為50%以上，就可以容易地從成形框中取出。 另外，如果載體的變形率在70%以上，則更容易取出，因此優選。對調整該載體的變形率的條件深入研究的結果是，發現通過將作為固定化劑使用的預聚物的分子量設為1000 13000，將每單位載體的預聚物的濃度設為3 10質量％的范圍，就可以使變形率在50%以上。技術方案3是在技術方案1或2中具有如下的特征，即，在使所述混合液聚合期間，將所述混合液加熱或保持在給定溫度。像這樣，在成形框內，使混合液聚合時，可以將混合液加熱或保持為合適的溫度。 所以，可以控制成形框內的聚合反應的速度，并且可以均勻地進行反應。技術方案4是在技術方案1 3的任意一項中具有如下的特征，即，在所述成形框的溫度為20 30°C的范圍內，使所述混合液聚合10 60分鐘。聚合溫度是影響載體強度或聚合速度的因素。如果聚合溫度在20°C以上，則基本上載體強度既穩定又高，聚合速度也大。但是，當聚合溫度高于30°C時，則載體強度及聚合速度基本上不會變化。另一方面，如果聚合溫度小于20°C，則載體強度大幅度降低，聚合速度也降低。所以，聚合溫度優選20°C以上，更優選20 30°C。另外，當聚合時間比60分鐘更長時，則凝膠化完全地進行，成形框的壁面阻力變大，無法取出。另一方面，當比10分鐘更短時，則凝膠化不充分，難以作為塊狀取出。由此， 雖然因聚合溫度不同，合適的聚合時間各異，但是在20 30°C的聚合溫度下，如果是10 60分鐘的聚合時間，則容易從成形框中取出。像這樣，通過設為本發明的聚合溫度、聚合時間，就可以在短時間內使合適的載體強度的載體塊材聚合。技術方案5是在技術方案1 4的任意一項中具有如下的特征，即，在所述成形框中制作了所述載體塊材后，將氣體或液體注入所述成形框內，將所述載體塊材取出。根據成形框的材質或載體塊材的強度，在將載體塊材從成形框中取出時，會有在成形框內殘存一部分載體塊材等難以從成形框中取出的問題。所以，技術方案5中，通過將成形框內加壓，或注入水等液體而提高光滑性，就可以不損傷載體塊材地容易地取出。另外，還可以縮短取出時間。技術方案6是在技術方案1 5的任意一項中具有如下的特征，即，在將所述載體塊材的周圍固定的同時，將所述載體塊材切割為格子狀后，將格子狀的所述載體塊材切割為近似立方體狀而顆粒化。技術方案6中，首先在將載體塊材例如用格子狀切割刀具切割為格子狀后，利用旋轉狀切割刀具與長邊方向成直角地切割。由此，就可以利用高速處理大批量生產形狀精度良好的均一的近似立方體狀的載體顆粒。另外，由于在將載體塊材固定的同時切割，因而即使載體塊材因切割刀具而受到壓力，也不會變形。所以，載體塊材的切割面不會變形，可以用均一的尺寸切割。
技術方案7是在技術方案1 6的任意一項中具有如下的特征，即，按照使切割后的所述包埋固定化載體成為近似立方體的方式，來控制所述載體塊材的搬送速度、將所述格子狀的載體塊材切割為近似立方體狀的切割速度。一般來說，對于載體的形狀不均一的情況，當投入廢水處理槽中使用時，對防止載體流出用篩網的堵塞或從篩網中的流出即成為問題。由此，需要形狀穩定的載體。技術方案7在搬送載體塊材的同時切割載體塊材時，按照使載體形狀成為均一的大小的近似立方體的方式來控制載體塊材的搬送速度、格子狀的載體塊材的切割速度(例如相當于旋轉狀切割刀具的轉速)。所以，就可以大批量地制造形狀穩定的包埋固定化載體。另外，本發明的技術方案8提供一種包埋固定化載體的制造裝置，其特征是，具備一個以上的成形框，通過在其內部使含有微生物和固定化劑溶液的混合液聚合而將其凝膠化，來制作載體塊材。技術方案8是將本發明作為裝置而構成的，是在一個以上的成形框內，使含有微生物和固定化劑溶液的混合液聚合的裝置。本發明由于通過在成形框內聚合，來減少空氣中的氧和混合液的接觸界面，因此可以防止未聚合部的產生。所以，可以制造質量的穩定性優良的包埋固定化載體。另外，通過使用多個成形框，可以用低成本高速并且大量地制造包埋固定化載體。技術方案9是在技術方案8中具有如下的特征，S卩，在所述成形框中，具備了加熱機構。像這樣，通過在成形框中設置加熱機構，就可以將混合液加熱或保持為合適的溫度而使之聚合。所以，可以在成形框內控制聚合反應的速度，并且可以均勻地進行反應。技術方案10是在技術方案8或9中具有如下的特征，即，具備從所述成形框中將所述載體塊材擠出的擠出機構，所述擠出機構具備了一個以上的使所述成形框傾斜的傾斜機構、將所述成形框內加壓的加壓機構的任意一個。根據成形框的材質或載體塊材的強度，在將載體塊材從成形框中取出時，會有在成形框內殘存一部分載體塊材等難以從成形框中取出的問題。所以，技術方案10中，通過將成形框內加壓，或將水等液體注入而提高光滑性，就可以不損傷載體塊材地容易地取出。 這樣，就可以縮短取出時間。技術方案11是在技術方案8 10的任意一項中具有如下的特征，即，具備了將所述載體塊材切割為格子狀的格子狀切割刀具、設于所述格子狀切割刀具的后段的將切割為格子狀的所述載體塊材切割為近似立方體狀的旋轉狀切割刀具。技術方案11中，在首先將載體塊材切割為格子狀后，利用旋轉狀切割刀具沿與長邊方向正交的方向切斷。由此，就可以利用高速處理大批量生產形狀精度良好的均一的近似立方體狀的載體顆粒。另外，通過在將載體塊材固定的同時切割，即使載體塊材因切割刀具而受到壓力，也可以不變形。技術方案12是在技術方案8 11的任意一項中具有如下的特征，即，具備了按照使切割后的所述包埋固定化載體成為近似立方體的方式來控制所述載體塊材的搬送速度和所述旋轉狀切割刀具的轉速的控制機構。對于載體的形狀不均一的情況，當投入廢水處理槽中使用時，對防止載體流出用篩網的堵塞或從篩網中的流出即成為問題。由此，需要形狀穩定的載體。技術方案12在搬送載體塊材的同時切割載體塊材時，首先在搬送載體塊材的同時用格子狀切割刀具切割為格子狀。然后，將格子狀的載體塊材沿與長邊方向正交的方向用旋轉狀切割刀具以一定間隔切割，制作塊狀的包埋固定化載體。此時，可以通過控制載體塊材的搬送速度、旋轉狀切割刀具的轉速，就可以穩定地大批量制造近似立方體的包埋固定化載體。技術方案13是在技術方案8 12的任意一項中具有如下的特征，即，所述微生物為活性污泥中所含的細菌群。像這樣，由于含有作為對象的微生物(硝化菌等)的活性污泥被用于廢水處理工序中，因此就可以用低成本獲得比較大量的微生物。技術方案14是在技術方案8 13的任意一項中具有如下的特征，即，所述成形框為近似長方體或立方體。本發明的包埋固定化載體使用在廢水處理槽中的攪拌、流動性的觀點考慮優良的近似立方體的形狀的載體。技術方案14中，通過將載體塊材的形狀設為長方體或立方體， 就可以有效地大批量制造均一的立方體的包埋固定化載體。技術方案15是在技術方案14中具有如下的特征，即，所述成形框中，所述成形框的容積V與底面積S的比V/S處于10 100的范圍。技術方案15是將成形框的形狀具體化的方案。通過將載體塊材設為本發明的形狀范圍，就可以減少與氧的接觸界面(相當于底面積部分)，另外還可以降低從成形框中取出時的阻力。所以，可以有效地制造質量的穩定性高的包埋固定化載體。另外，成形框的形狀雖然優選長方體、立方體等，但是并不限定于此，也可以是圓筒形等。技術方案16的特征為，是用技術方案8 15的任意一項中所記載的包埋固定化載體的制造裝置制造的包埋固定化載體。技術方案16的包埋固定化載體是使用本發明的包埋固定化載體的制造裝置制造的載體。這樣，就可以獲得質量的穩定性高、具有均一的立方體的包埋固定化載體。技術方案17的廢水處理裝置的特征為，使用技術方案16所述的包埋固定化載體來處理廢水。根據技術方案17，將使用了本發明的制造裝置的包埋固定化載體投入廢水處理槽，進行廢水處理。這樣，就可以向廢水處理槽中高濃度地填充微生物，可以有效地處理廢水。如上說明所示，根據本發明，可以用低成本高速處理并且大批量地制造質量穩定性優良的包埋固定化載體。


圖1是表示本發明所適用的包埋固定化載體的制造裝置的整體構成的俯視圖。圖2是表示本發明的實施方式的成形框的立體圖。圖3是表示本發明的實施方式的切割裝置的構成的側視圖。圖4是表示本發明的實施例的V/S比與載體強度的關系的圖。圖5是表示本發明的實施例的V/S比與取出時間的關系的圖。圖6是表示本發明的實施例的載體變形率與取出時間的關系的圖。圖7是表示本發明的實施例的預聚物分子量與載體變形率的關系的圖。圖8是表示本發明的實施例的預聚物濃度與載體變形率的關系的圖。
圖9是表示本發明的實施例的聚合時間與取出時間的關系的圖。圖10是表示本發明的實施例的聚合溫度與載體強度的關系的圖。圖11是表示以往的包埋固定化載體的制造裝置的構成的圖。其中，10…制造裝置，12…原料槽，14···藥品槽，16、18…泵，20···攪拌·擠出裝置， 22…藥品槽，24···泵，52···成形框，53…加熱機構，54···移動臺架，55…接合部，56…注入配管，57...蓋子，60…載體塊材，58…切割裝置，62…搬送機構，64…擠出板，65…固定臺架， 66A、66B···格子狀切割刀具，68···旋轉狀切割刀具
具體實施例方式下面將參照附圖對本發明的包埋固定化載體的制造方法及裝置以及包埋固定化載體、使用了該載體的廢水處理裝置的優選的實施方式進行說明。圖1是表示本發明的制造裝置10的整體構成的圖。如圖1所示，制造裝置10主要具備原料混合部1、載體塊材制作部2、載體塊材切斷部3。原料混合部1主要具備貯留了原料的原料槽12、貯留了藥品的藥品槽14、22、將原料和藥品混合的攪拌·擠出裝置20。在原料槽12中，貯留有成為原料的微生物(活性污泥)。另外，在藥品槽14中貯留有固定化劑溶液等藥品，在藥品槽22中貯留有聚合引發劑等藥品。另外，泵16、18、M是將原料槽12的原料、藥品槽14的藥品、藥品槽22的藥品導入攪拌·擠出裝置20的驅動手段，被分別設于原料槽12、藥品槽14、22與混合攪拌·擠出裝置20之間。這樣，就可以將成為制造包埋固定化載體的原料的混合液在攪拌 擠出裝置 20中混合，向成形框52擠出。作為要固定化的微生物，是活性污泥中所含的細菌群，是硝化細菌群、脫氮細菌群、厭氧性氨氧化細菌等的復合微生物。另外，為了提高對象微生物的固定化初期濃度，活性污泥濃度優選設為10000 40000mg-SS/L。另外，也可以使用微胞藻屬分解菌、PCB分解菌、二嗯英分解菌、環境激素分解菌等純粹微生物等。另外，本發明中可以使用的固定化劑的預聚物和交聯劑可以是使用以下的物質。(單甲基丙烯酸酯類)聚乙二醇單甲基丙烯酸酯、聚戊二醇單甲基丙烯酸酯、 聚丙二醇單甲基丙烯酸酯、甲氧基二甘醇甲基丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯、 甲基丙烯酰氧基乙基氫化二烯鄰苯二甲酸酯、甲基丙烯酰氧基乙基氫化二烯琥珀酸酯、 3-氯-2-羥基甲基丙烯酸酯、硬脂基甲基丙烯酸酯、2-羥基甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸乙酯寸。(單丙烯酸酯類)丙烯酸2-羥乙基酯、丙烯酸-2-羥丙基酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸異辛酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸十八酯、丙烯酸異冰片酯、丙烯酸環己酯、甲氧基三甘醇丙烯酸酯、2-乙氧基乙基丙烯酸酯、四氫糠基丙烯酸酯、苯氧基乙基丙烯酸酯、壬基苯氧基聚乙二醇丙烯酸酯、壬基苯氧基聚丙二醇丙烯酸酯、硅改性丙烯酸酯、聚丙二醇單丙烯酸酯、苯氧基乙基丙烯酸酯、苯氧基二甘醇丙烯酸酯、苯氧基聚乙二醇丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯、丙烯酰氧基乙基氫化二烯琥珀酸酯、丙烯酸月桂酯等。( 二甲基丙烯酸酯類)1，3- 丁二醇二甲基丙烯酸酯、1，4- 丁二醇二甲基丙烯酸酯、 乙二醇二甲基丙烯酸酯、二甘醇二甲基丙烯酸酯、三甘醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、丁二醇二甲基丙烯酸酯、己二醇二甲基丙烯酸酯、新戊二醇二甲基丙烯酸酯、聚戊二醇二甲基丙烯酸酯、2-羥基-1，3- 二甲基丙烯酰氧基丙烷、2，2-雙-4-甲基丙烯酰氧基乙氧基苯基丙烷、3，2-雙-4-甲基丙烯酰氧基二乙氧基苯基丙烷、2，2-雙-4-甲基丙烯酰氧基聚乙氧基苯基丙烷等。(二丙烯酸酯類)乙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、1，6己二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、聚丙二醇二丙烯酸酯、2， 2-雙-4-丙烯酰氧基二乙氧基苯基丙烷、2-羥基-1-丙烯酰氧基-3-甲基丙烯酰氧基丙烷寸。(三甲基丙烯酸酯類)三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯等。(三丙烯酸酯類)三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、三羥甲基丙烷 EO加成三丙烯酸酯、甘油PO加成三丙烯酸酯、乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯等。(四丙烯酸酯類)季戊四醇四丙烯酸酯、乙氧基化季戊四醇四丙烯酸酯、丙氧基化季戊四醇四丙烯酸酯、二三羥甲基丙烷四丙烯酸酯等。(尿烷丙烯酸酯類)尿烷丙烯酸酯、尿烷二甲基丙烯酸酯、尿烷三甲基丙烯酸酯寸。(其他)丙烯酰胺、丙烯酸、二甲基丙烯酰胺。另外，對于本發明中的聚合，雖然使用了過硫酸鉀的自由基聚合最為合適，但是也可以是使用了紫外線或電子射線的聚合或氧化還原聚合。如果是使用了過硫酸鉀的聚合， 則過硫酸鉀添加0. 001 0. 25質量％即可，添加0. 001 0. 5質量％的聚合促進劑即可。 作為聚合促進劑，優選β 二甲基氨基丙腈、ΝΝΝ’ N四甲基乙二胺、亞硫酸鈉等。載體塊材制作部2主要具備將混合液聚合而制造載體塊材60的成形框52、將成形框52加熱的加熱機構53、搬送成形框52的移動臺架Μ、將載體塊材60取出的取出機構 56。成形框52是在減少與氧的接觸的同時，使混合液聚合的容器狀的構件。另外，該成形框52被在移動臺架M上并排設置多個，每次送入給定量的混合液。作為成形框52的材質，優選不會阻礙混合液的聚合反應，與載體塊材60的浸潤性低的材質，例如更優選氯乙烯、SUS、丙烯酸樹脂等。另外，成形框52的尺寸從取出的容易度和生產性方面考慮，優選1 IOL左右的尺寸。另外，對于成形框52的形狀，成形框52的容積V與底面積S的V/S優選處于10 100的范圍。通過將載體塊材設于此種形狀范圍中，就可以減少與氧的接觸界面(相當于底面積部分)，另外還可以降低從成形框中取出時的阻力。所以，可以有效地制造質量的穩定性高的包埋固定化載體。另外，成形框52從處理性或成品率的觀點考慮，優選長方體或立方體形狀，但是并不限定于此，也可以是圓筒形等。另外，聚合時為了抑制與氧的接觸，優選可以用蓋子57(參照圖2)等密閉的構造或開口面小的縱向較長的構造的形狀。另外，該成形框52設有加熱機構53。這樣，在成形框52中，就可以將混合液加熱或保持為適于聚合反應的溫度。所以，可以提高混合液的聚合反應速度，在短時間內制造載體塊材60。作為加熱機構53的具體的例子，例如有各種加熱器等，然而只要是具有將成形框 52內的混合液保持為給定溫度的加熱機構，也可以是其他的機構。
圖2是安裝了注入配管56的成形框52的示意圖。注入配管56如圖2所示，被借助接合部陽與成形框52的底部連通。在將載體塊材60取出時，成形框52被傾斜大約45 度，從注入配管56將空氣或水以給定壓力(0. IMI^a左右)向成形框52內注入而被加壓。這樣，載體塊材60就被從成形框52中擠出。該注入配管56既可以是被設于成形框52上的， 也可以從外部安裝的。另外，在成形框52的底部，為了可以在載體塊材60的制作時以外， 與注入配管56連通，例如也可以構成閥或塞子等。另外，作為取出方法，不僅可以是如下的方法，S卩，將成形框52傾斜，將空氣或水的壓力等對于載體塊材60來說為惰性的氣體(氮氣或空氣等)或液體(水等)以給定壓力注入成形框52，也可以是如下的方法，即，通過將設于成形框52的底部的未圖示的塞子打開，將成形框52的底部設為大氣壓，而取出載體塊材。另外，也可以將能夠降低成形框52 與載體塊材60的浸潤性的液體注入成形框52，提高載體塊材60的光滑性而取出。在取出了載體塊材60后，成形框52被再次用于混合液的聚合。載體塊材切割部3主要具備由在將載體塊材60固定的同時搬送的搬送機構62及擠出板64、固定載體塊材60的固定臺架65、格子狀切割刀具66A、66B、旋轉狀切割刀具68 構成的切割裝置58。圖3(A)是表示切割裝置58的側視圖，圖3(B)是圖3(A)的主視圖。固定臺架65是在載體塊材60的切割時，固定載體塊材60的槽狀的構件。該槽為與載體塊材60大致相同尺寸的寬度，載體塊材60被安放于該槽內。另外，在該槽的頭端部設有格子狀切割刀具66A、66B。這樣，利用擠出板64，載體塊材60在固定臺架65之中被搬送至格子狀切割刀具66A、66B。擠出板64是將載體塊材60向格子狀切割刀具66A、66B以給定的速度擠出的構件。如圖3(A)所示地構成，即，例如利用滾珠絲杠機構或缸筒機構等能夠實現搬送速度的控制的搬送機構62，使得擠出板64可動。格子狀切割刀具66A、66B由每隔給定間隔地成格子狀設置了多個切割刀具的切割刀具構成。圖3的格子狀切割刀具66A、66B組合了橫向(A-A’方向)的格子狀切割刀具、縱向(B-B’方向)的格子狀切割刀具。格子狀切割刀具66A、66B可以使用將線鋸或切割刀以格子狀組裝的形式。另外，本實施方式中，為了制造3mm見方的立方體形狀的包埋固定化載體，優選間隔3mm左右的格子狀切割刀具。利用格子狀切割刀具66A、66B，載體塊材 60被以細小的3mm左右的格子狀切割。旋轉狀切割刀具68是將細小的3mm左右的格子狀的載體塊材60向與搬送方向正交的方向以給定的轉速旋轉，而將載體塊材60切割的構件。格子狀切割刀具66A、66B及旋轉狀切割刀具68中所使用的切割刀具可以使用厚度較薄的刀具，例如厚度為Imm的刀具。這樣，在固定臺架65內，載體塊材60就在被搬送手段62以給定的搬送速度搬送的同時切割為格子狀。然后，按照成為3mm見方的立方體的方式，被旋轉狀切割刀具68切割。下面，對使用了圖1的制造裝置10的包埋固定化載體的制造方法進行說明。首先，原料槽12的原料(活性污泥等)與藥品槽14的藥品(固定化劑溶液等) 因泵16、18被驅動，而在被混合的同時向攪拌·擠出裝置20輸送。然后，向攪拌·擠出裝置20輸送的混合液被與從其他的藥品槽22中由泵M輸送來的藥品(聚合引發劑等)混合而攪拌。此后，被向并排設于行進中的移動臺架M上的成形框52之中擠出(原料混合部1)。然后，在該被加熱或保持為20 30°C的成形框52內，進行混合液的聚合，被凝膠化。此時，混合液含有固定化劑、水、活性污泥、聚合引發劑、聚合促進劑等。聚合反應進行了 10 60分鐘，制造出被凝膠化了的載體塊材60。其后，在成形框52被傾斜大約45度的同時，在成形框52的底部安裝取出機構56，向成形框52內以0. IMI^a左右的壓力注入空氣。這樣，從成形框52中，被凝膠化了的載體塊材60在維持了在成形框52中所制成的形狀的狀態下被順利地取出(載體塊材制作部2)。然后，從成形框52中取出的載體塊材60被向切割裝置58搬送而收納于固定臺架 65內。此后，利用搬送機構62及擠出板64，載體塊材60在被以給定速度搬送的同時，由格子狀切割刀具66A、66B切割為大約3mm寬度的格子狀后，被旋轉狀切割刀具68切割為近似立方體狀。這樣，就制造出3mm見方的立方體形狀的包埋固定化載體(載體塊材切割部3)。像這樣，本發明的包埋固定化載體的制造方法中，由于為了減少與空氣的接觸界面而在成形框中進行聚合，因此能夠以低成本制造質量穩定的載體塊材。另外，通過在將該載體塊材固定的同時，用格子狀切割刀具及旋轉狀切割刀具切割，就可以高速并且大批量地制造均一的近似立方體形狀的載體。[實施例]下面將對本發明的實施例進行說明，然而本發明并不限定于這些實施例。使用圖1所示的本發明的制造裝置10，對1)成形法的種類與COD溶出量的關系、 2)成形框的形狀條件V/S比、幻載體的變形率、4)預聚物物性(分子量、濃度)、幻聚合條件(聚合時間、溫度)進行了研究。載體材料主要使用了表1的材料。表 權利要求
1.一種包埋固定化載體的制造裝置，其特征是，具備貯留有微生物的原料槽、貯留有固定化劑溶液的藥品槽、貯留有聚合引發劑的藥品槽、將所述微生物和所述固定化劑溶液和所述聚合引發劑混合的攪拌·擠出裝置、在其內部使含有所述微生物和固定化劑溶液的混合液聚合而凝膠化，來制作載體塊材的多個成形框、和搬送所述多個成形框的移動臺架。
2.根據權利要求1所述的包埋固定化載體的制造裝置，其特征是，在所述成形框中具備了加熱機構。
3.根據權利要求1或2所述的包埋固定化載體的制造裝置，其特征是，具備從所述成形框中將所述載體塊材擠出的擠出機構，所述擠出機構具備了一個以上的使所述成形框傾斜的傾斜機構、將所述成形框內加壓的加壓機構的任意一個。
4.根據權利要求1 3中任意一項所述的包埋固定化載體的制造裝置，其特征是，具備了將所述載體塊材切割為格子狀的格子狀切割刀具、和設于所述格子狀切割刀具的后段的將切割為格子狀的所述載體塊材切割為近似立方體狀的旋轉狀切割刀具。
5.根據權利要求1 4中任意一項所述的包埋固定化載體的制造裝置，其特征是，具備了按照使切割后的所述包埋固定化載體成為近似立方體的方式來控制所述載體塊材的搬送速度和所述旋轉狀切割刀具的轉速的控制機構。
6.根據權利要求1 5中任意一項所述的包埋固定化載體的制造裝置，其特征是，所述微生物為活性污泥中所含的細菌群。
7.根據權利要求1 6中任意一項所述的包埋固定化載體的制造裝置，其特征是，所述成形框為近似長方體或立方體。
8.根據權利要求1 7中任意一項所述的包埋固定化載體的制造裝置，其特征是，所述成形框具有能夠密閉的蓋。
全文摘要
本發明提供一種用低成本高速處理并且大批量制造質量的穩定性優良的包埋固定化載體的方法。是在固定化劑內將微生物包埋固定化的包埋固定化載體的制造方法，通過在成形框(52)內使含有微生物和固定化劑溶液的混合液聚合而凝膠化，來制作載體塊材(60)。
文檔編號C12M1/36GK102352306SQ20111030461
公開日2012年2月15日 申請日期2006年6月5日 優先權日2005年6月6日
發明者安部直樹, 江森弘祥, 河埜孝幸, 角野立夫, 青山光太郎 申請人:株式會社日立工業設備技術