JP2004511329A

JP2004511329A - Water nitrification methods in closed shrimp farms for prawns and non-prawns

Info

Publication number: JP2004511329A
Application number: JP2002534227A
Authority: JP
Inventors: アチュタン、シニ; フィリップ、ロザンマ; シン、アイ、エス、ブライト
Original assignee: ザ　セクレタリィ，ディパートメント　オブ　バイオテクノロジィ; スクール　オブ　インバイロンメンタル　スタディズ
Priority date: 2000-10-09
Filing date: 2000-10-09
Publication date: 2004-04-15
Also published as: KR20020092350A; WO2002030835A1; KR100751198B1

Abstract

本発明は、クルマエビ類および非クルマエビ類プローンの閉鎖系養殖場における水の硝化方法に関し、この方法は水をアンモニア酸化性連携反応体で処理し、養殖場系の水中に存在するアンモニウムをＮＯ_２に変換する第一工程および亜硝酸塩を亜硝酸塩酸化性連携反応体により酸化させ、ＮＯ_２をＮＯ_３に変換する第二工程を包含する。The present invention relates to a nitrification process water in penaeid shrimps and non penaeid shrimps closed system farms prone, the method processes the water with ammonia oxidizing cooperation reactants, the ammonium present in the water of the fish farm system NO ₂ And a second step in which nitrite is oxidized by a nitrite oxidizing cooperative reactant to convert NO ₂ to NO ₃ .

Description

【０００１】
（発明の背景）
プローン養殖場（ｐｒａｗｎｈａｔｃｈｅｒｉｅｓ）において、アルカリ性ｐＨ（＞７．５）で＞０．１ｐｐｍの非イオン化アンモニアは幼生（ｌａｒｖａｅ）にとって有毒である。閉鎖幼生飼育系において、ＮＨ_４ ^＋／ＮＨ_３はプローン幼生の窒素代謝の排泄生成物として、およびまた糞のアンモニア化生成物として蓄積し、餌上に残される。プローン養殖場内のこのようなアンモニアの存在は毒性に関与することが一般に認識されている。当技術で公知の養殖系は約３０ｐｐｔ付近の最高塩分を含有するクルマエビ類養殖系または１３ｐｐｔ付近の最高塩分を含有する非クルマエビ類養殖系であることができる。
【０００２】
（発明の目的）
本発明の目的は、クルマエビ類（ｐｅｎａｅｉｄ）および非クルマエビ類（ｎｏｎｐｅｎａｅｉｄ）プローンの閉鎖系養殖場における水の硝化方法を提供することにある。
本発明のもう一つの目的は、簡単であり、また同時に効果的であるクルマエビ類および非クルマエビ類プローンの閉鎖系養殖場における水の硝化方法を提供することにある。
本発明のさらにもう一つの目的は、クルマエビ類および非クルマエビ類プローンの閉鎖系養殖場における水硝化用生物反応器（ｂｉｏｒｅａｃｔｏｒ）を提供することにある。
【０００３】
本発明のもう一つの目的は、幼生用タンクそれ自体で用いることができるクルマエビ類および非クルマエビ類プローンの閉鎖系養殖場における水硝化用生物反応器を提供することにある。
本発明のさらにもう一つの目的は、当該養殖系の外部で使用されるクルマエビ類および非クルマエビ類プローンの閉鎖系養殖場における水硝化用生物反応器を提供することにある。
【０００４】
（発明の説明）
本発明に従い、クルマエビ類および非クルマエビ類プローンの閉鎖系養殖場における水の硝化方法が提供され、この方法は、第一工程において、水をアンモニア酸化性連携反応体（ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ）により処理し、養殖系の水中に存在するアンモニアをＮＯ_２に変換し、次いで第二工程において、亜硝酸塩を亜硝酸塩酸化性連携反応体により酸化し、ＮＯ_２をＮＯ_３に変換することを包含する。
【０００５】
本発明の方法および生物反応器には、２種の生物、例えば１．アンモニア酸化性（ＮＨ_４ ^＋→ＮＯ_２ ⁻）細菌および２．亜硝酸塩酸化性（ＮＯ_２→ＮＯ_３）細菌が基本的に必要である。他の生物と同様に、硝化性生物はまた、最適塩分値（ｓａｌｉｎｉｔｙ）を有し、従って両方ともに、約３０ｐｐｔの最高塩分値を有するアンモニアおよび亜硝酸塩酸化性連携反応体がプローン養殖系の生物反応器手段として開発され、また約１３ｐｐｔの最高塩分値を有する硝化性連携反応体が非クルマエビ類養殖場系用の生物反応器手段として開発された。
【０００６】
このような酸化剤は、
１．ＡＭＯＰＣＵ−１：クルマエビ類養殖系用のアンモニア酸化性連携反応体手段。
２．ＮＩＯＰＣＵ−１：クルマエビ類養殖系用の亜硝酸塩酸化性連携反応体手段。
３．ＡＭＯＮＰＣＵ−１：非クルマエビ類養殖系用のアンモニア酸化性連携反応体手段。
４．ＮＩＯＮＰＣＵ−１：非クルマエビ類養殖系用の亜硝酸塩酸化性連携反応体手段。
これらの連携反応体は、アンモニアおよび亜硝酸塩をそれぞれ、亜硝酸塩および硝酸塩に酸化するケモリトトロフィック（ｃｈｅｍｏｌｉｔｈｏｔｒｏｐｈｉｃ）およびミキソトロフィック（ｍｉｘｏｔｒｏｐｈｉｃ）硝化剤を包含する。これらと連携して、硝化剤の浸出物上で生存する有機栄養性細菌を存在させる。このような成分は、それらの相互作用が最高の硝化力および良好な性能の達成に必須であるものとして、区別されたことはなかった。
【０００７】
連携反応体の最適成長要件
最適ｐＨ、温度、基質濃度およびこれらの酸化剤の塩分値は、培養器におけるそれらの大量産生にとって、およびまた反応器支持材料に対する不動化にとって基本的条件である。
【０００８】

【０００９】
培養器内の硝化性連携反応体の大量産生
硝化性連携反応体は、上記最適成長条件を提供する要件により増幅させることができる。この増幅は、１０％（容積／容積）出発時培養から始めることができる。（ＮＨ_４）_２ＳＯ_４およびＮａＮＯ_２などの基質は、１０ｐｐｍよりも少なくないＮＨ_４ ^＋−ＮまたはＮＯ_２ ⁻−Ｎレベルが維持されるように、これらの消費にしたがい少量づつ添加する。培養容器は、硝化剤の光不活性化を防止するために黒布で覆う。基質（ＮＨ_４ ^＋−ＮまたはＮＯ⁻−Ｎ）吸収および生成物（ＮＯ_２ ⁻−ＮおよびＮＯ_３−Ｎ）生成の中断を特徴とする定常期への到達には、２５〜３０日を要する。全部の場合に、深部壁成長が見出され、これらを掻き取り、次いで培養物全体を培養容器から取り出し、ｐＨを調整し、基質を最適まで添加し、次いでガラスまたはポリテン製ビン内で４℃に維持する。基質が枯渇し、ｐＨ変化が生じた場合、これらは手動的に調節しなければならない。
【００１０】
連携反応体の単位硝化活性（ＵＮＡ）
硝化性連携反応体の１単位硝化活性（ＵＮＡ）は、最適条件において、アンモニア酸化剤（ＵＮＡａ）の場合、１μモルＮＯ_２ ⁻−Ｎｍｉｎ^−１Ｌ^−１の発生および亜硝酸塩酸化剤（ＵＮＡｎ）の場合、１μモルＮＯ_２ ⁻−Ｎｍｉｎ^−１Ｌ^−１の消費をもたらすことができる硝化性バイオマス量であると定義される。これは、期待される活性を得るために反応器に供給するために使用されるべき培地の量が如何なる程度であるかを評価し、また予測するために、全部の硝化反応体の力価を定量するための最適方法である。
【００１１】
連携反応体の量の決定
最適ｐＨおよび基質濃度を有する相当する培地を、５００ｍｌネジ栓付ビン（７．５ｃｍＯ．Ｄおよび２１ｃｍ高さ）に３通りで調製し、血清学的水浴中で最適温度に維持する。フィルター殺菌した（空気コンプレッサーからの空気またはピペリン膜フィルターを通した空気流からの空気を通すことによる）空気を、１Ｌ．ｍｉｎ^−１の速度で、培地中に浸した空気散布機に通す。このビンに、連携反応体を種々の量（１ｍｌ、５ｍｌ、１０ｍｌ、１５ｍｌ）で接種する。蒸発による損失は、無菌蒸留水の添加により補給する。２４時間の時点で、基質利用度および生成物生成を、２時間毎に測定する。これらの数値に基づき、連携反応体１ｍｌあたりで利用される単位の総数を決定することができる。ここから、反応器１個あたりの連携反応体の量にかかわる要件を引き出すことができ、この容量は反応床における不動化に用いられる量である。
【００１２】
例１
指定ＡＭＯＰＣＵ−１各１ｍｌは、１０ＵＮＡａを含有するものと見なされる、連携反応体の能力は、下記のとおりである：
１ＵＮＡａ：ＮＨ_４ ^＋−Ｎから１μモルＮＯ_２ ⁻−Ｎｍｉｎ^−１Ｌ^−１の産生
１μモル：１４．０μｇ　ＮＯ_２ ⁻−Ｎｍｉｎ^−１Ｌ^−１
１０μモル：１４ｘ１０μ．ｍｉｎ^−１Ｌ^−１
これは、連携反応体各１ｍｌが１４０μｇ　ＮＯ_２ ⁻−Ｎｍｉｎ^−１Ｌ^−１を生成することができることを意味する。この培地は１０μｇＮＨ_４ ^＋−ＮｍＬ^−１（１０，０００μｇＮＨ_４−Ｎ^−１Ｌ^−１）を含有する。これは、最適条件下に７１．４３分でＮＨ_４ ^＋−Ｎの全量（１０，０００μｇＬ^−１）を消費することができる連携反応体の能力の尺度である。
【００１３】
硝化性細菌不動化用支持体材料
水性系における不活性度、光の量、疎水性度、いずれかの形態に成型する容易性および容易な利用性などの種々の因子を考慮して、支持用基礎材料としてプラスティックが選択されている。例えば、中央部が２．００ｍｍ径の孔を有し、その表面でスパークしている（ｓｐａｒｋｉｎｇｓ）、５．０ｍｍ径のビーズを、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、ポリビニルクロライド（ＰＶＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ナイロンおよびＡＢＳから成型し、次いで各連携反応体に対して選別する。不動化する細胞、価格および成型の容易性を考慮して、下記の種類のプラスティックを、各連携反応体について選択した。
【００１４】
連携反応体の名　　　　　　　　　　　プラスティックの種類
ＡＭＯＰＣＵ−１　　　　　　　　　　ポリスチレン（ＰＳ）
ＮＩＯＰＣＵ−１　　　　　　　　　低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）
ＡＭＯＮＰＣＵ−１　　　　　　　　ポリスチレン（ＰＳ）
ＮＩＯＮＰＣＵ−１　　　　　　　　低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）
【００１５】
添付図面を引用する発明の説明
本発明の目的および利点は、添付図面を参照して読んだ場合、下記説明からさらに明白にされるものと見なされる。
図１は、内部（ｉｎ−ｓｉｔｕ）に存在する数珠状床が吊り下げられている反応器（ＳＢＳＢＲ）の外郭を示す。
図２は、ＳＢＳＢＲの内部カートリッジを示す。
図３は、外部に存在する充填床（ｅｘ−ｓｉｔｕｐａｃｋｅｄｂｅｄ）を有する生物反応器（ＰＢＢＲ）を示す。
図４は、一列に配置した２個のＰＢＢＲを示す。
【００１６】
本発明に従い、これらの図面は２種の型式の反応器を例示している。図１および２に示されている第一の型式の反応器は、幼生養殖期間中、幼生養殖タンクそれ自体で用いられる、内部に存在する数珠状床が吊り下げられている生物反応器（ＳＢＳＢＲ）であり、また第二の型式、すなわち外部に存在する充填床を有する生物反応器（ＰＢＢＲ）は、幼生養殖に使用する前に新鮮な海水を入れ、幼生サイクルの完了後は廃水を含有する硝化用装置である。この水は、図３および４に示されているように、再循環することができる。これらの反応器は、クルマエビ類［ペナエウス　インディカス（Ｐｅｎａｅｕｓｉｎｄｉｃｕｓ）およびペナエウス　モノドン（Ｐｅｎａｅｕｓｍｏｎｏｄｏｎ）］および非クルマエビ類［マクロブラキウム　ローゼンベルギー（Ｍａｃｒｏｂｒａｃｈｉｕｍｒｏｓｅｎｂｅｒｇｉｉ）］の両方に使用することができる。
【００１７】
図１および２を参照すると、このＳＢＳＢＲ反応器は、例えば繊維ガラスから製造された外郭ＯＳを備え、水導入用の入口Ｗ１を有する。内部カートリッジＩＣは、外郭ＯＳ内に配置されている。この反応器は、水面下１フィートの位置に吊り下げて保持する。図２は、パースペックス（ｐｅｒｓｐｅｘ）などのプラスティックから形成された内部カートリッジＩＣを示している。内部カートリッジＩＣは、エアリフトポンプＬＰを有する。このエアリフトポンプＬＰは、水が外郭の頭上壁部ＴＰ上の孔Ｐ１を通過して反応器に導入され、次いでカートリッジＩＣを通過し、次いで中央パイプまたはエアリフトポンプＬＰを通って排出されるように動作する。内部カートリッジの外枠は、反応器を通過する幼生、プランクトンおよび餌粒子が分解および損傷を伴うことなく排出されるように形成する。図示されているように、この反応器は、そこに不動化されている酸化剤を有する数珠状ビーズＳＢを通す孔Ｐ_２を有する。
【００１８】
外部に存在する充填床を有する生物反応器（ＰＢＢＲ）
図３の反応器は、例えば３０ｃｍ^２で、全長４５ｃｍの基板ＳＢ上に設置されている繊維ガラス製外郭ＳＨからなる。基板ＳＢは、孔を有し、例えば１０ｃｍの等距離で、基板の上５ｃｍに位置するＰＶＣ支持体上に配置されている２ｃｍ径の９本のＰＶＣパイプＬＰを有する。出口パイプＯＰは反応器の基板から突出し、上方に向かって屈曲している。有孔板ＳＢ上に配置されているパイプＬＰはそれぞれ、空気が通された時点で、エアリフトポンプとして機能する。このエアリフトポンプを取り囲んでいる領域はそれぞれ、その上に各連携反応体にかかわり選択された酸化剤不動化剤を有するプラスティック製ビーズＰＢが充填され、孔Ｐ_２を通して配置された場合、エアセルとしてデザインすることができる。９個のこのようなエアセルは、例の方法により動作することができる。この反応器には、そのエアリフトポンプの頂点まで、使用される連携反応体に適するビーズを満たす。
【００１９】
図４に示されているように、外部に存在するＰＢＢＲは、水貯蔵設備および再循環装置を有することができる。図４の反応器は、頭上タンク（Ａ）を有し、このタンクは底部（Ｃ）でタンクに開口している。このタンク（Ｃ）の底部からの出口管（Ｄ）は、第一反応器Ｆ１（アンモニア酸化剤を含有する）に連絡している。この反応器からの出口管は、亜硝酸塩酸化剤を含有する第二反応器（Ｆ２）に連絡している。この反応器は、中味を採取タンク（Ｋ）に出し、この採取タンクの中味は頭上タンクにポンプで戻すことができ、または幼生養殖に使用することができる。反応器Ｆ_１およびＦ_２は標準サイズであり、このような反応器の各培養に要求される総数は、シーズン毎に使用される水量に依存する。
【００２０】
図４において、反応器Ｆ_１およびＦ_２は、底部に保持されているタンクＣとタンクＫとの間に配置されている。従って、水は頭上タンクＡからタンクＣに重力により流動し、次いで反応器に、さらに採取タンクＫに向かって流動する。操作に要するエネルギーは、水（消毒および塩分調節後の消耗した水または海水）の頭上タンクへの押出しのみである。硝化が当該装置を通る１回の循環／通過によって完了しない場合、当該処理装置にさらに、再度、再循環させることができる。しかしながら、当該装置における水の流動速度が延長された水力保持期間が得られるように調整される場合、この再循環は効果的に回避することができる。
【００２１】
タンクＡ、ＣおよびＫは、所望により、均一サイズを有し、また例えば繊維ガラスから形成することができる。タンクＣはまた、水に適度の空気が通気されないと、生物の劣化が生じる恐れがある場合、水の空気貯蔵器としての役目も果たす。
重要な利点の一つは、粒状物質を除去するための相違する種々のフィルターおよびＵＶ水消毒手段をまた、当該装置のいずれかの修正を要することなく、当該生物反応器のラインに連絡することができる点にある。
【００２２】
外部に存在するＰＢＢＲは、例えば９個の通気セルを有し、これらのセルのそれぞれを通して空気を通すことができ、これにより当該装置の総合能力に柔軟性を付与することができる。
従って、硝化する水中のＮＨ_４ ^＋−ＮおよびＮＯ_２ ⁻−Ｎ含有量が多い場合、エアリフトポンプを通る空気量を充分に増加させることができる。これは、水の再循環率を強化し、およびビーズに不動化されている硝化剤との接触時間を増加させることができ、さらにまた水力保持期間をまた、流動速度の調整により調節することにより接触時間をさらに長くすることができる。
【００２３】
この反応器のもう一つの利点は、クルマエビ類養殖に使用されている場合、反応器内の不動化ＡＭＯＰＣＵ−１およびＮＩＯＰＣＵ−１の代わりに、非クルマエビ類用のＡＭＯＮＰＣＵ−１およびＮＩＯＮＰＣＵ−１を使用するのみにより、非クルマエビ類用に非常に容易に変換することができる点にある。
【００２４】
反応器の活性化
ａ．内部に存在する数珠状ビーズが吊り下げられている生物反応器
この生物反応器は、活性化装置に活性モードで設置する。これは、使用される連携反応体の最適温度に設定されている血清学的水浴からなる。反応器の頭上のフタを取り除き、パースペックスから形成された透明なアエロゾル防止用具で覆う。この反応器に、必要な塩分を含有するオートクレーブ処理した海水を満たし、次いでそれぞれ１０ｐｐｍのＮＨ_４ ^＋−ＮおよびＮＯ_２ ⁻−Ｎを供給する。反応器に、所望の活性を得るのに必要な単位の硝化性連携反応体を添加する（この添加量は反応器毎に要求される最低硝化力および連携反応体のＵＮＡに基づいて決定される）。
【００２５】
エアリフトポンプは、毎分１Ｌの速度でコンプレッサーから空気を通すことによって操作する。２４時間の時点で、アンモニアおよび亜硝酸塩酸化性反応器の両方でそれぞれ、ＮＨ_４ ^＋−ＮおよびＮＯ_２ ⁻−Ｎの消費によるＮＯ_２ ⁻−ＮおよびＮＯ_３−Ｎの生成を、ｐＨの調節に従い測定する。取り出しに応じて、基質を添加し、活性化を７２時間にわたり継続する。この期間により、硝化性連携反応体は、支持材料上に吸着される。ここで、この反応器は、現場に移動するのに充分な用意が整っている。現場に到着した反応器は浮玉に吊り下げることができる。養殖場の主要空気供給機に通気管を連絡し、空気の流速を毎分１Ｌの速度に調整する。
【００２６】
ｂ．外部に存在する充填床を有する反応器
反応器（Ｆ_１およびＦ_２）に、１０ｐｐｍのＮＨ_４ ^＋−ＮおよびＮＯ_２ ⁻−Ｎを補給した適度の塩分を含有する海水を満たす。エアリフトポンプを操作し、各２０Ｌの連携反応体を添加し（反応器Ｆ_１およびＦ_２にそれぞれ、アンモニア酸化性反応体および亜硝酸塩酸化性反応体を添加する）、次いで硝化が確立されるまで操作を継続する。次いで、頭上タンクのバルブを開け、流動速度を硝化の完了の達成に充分な水力保持が得られるように調整することによって、水循環を確立する。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１は、内部に存在する数珠状床が吊り下げられている反応器（ＳＢＳＢＲ）の外郭を示す。
【図２】
図２は、ＳＢＳＢＲの内部カートリッジを示す。
【図３】
図３は、外部に存在する充填床を有する生物反応器（ＰＢＢＲ）を示す。
【図４】
図４は、一列に配置した２個のＰＢＢＲを示す。[0001]
(Background of the Invention)
In plow hatcheries,> 0.1 ppm of non-ionized ammonia at alkaline pH (> 7.5) is toxic to larvae. In a closed larva rearing system, NH ₄ ⁺ / NH ₃ accumulates as an excretion product of nitrogen metabolism in prawn larvae and also as a fecal ammoniaation product and is left on the diet. It is generally recognized that the presence of such ammonia in prawn farms contributes to toxicity. Aquaculture systems known in the art can be prawn cultivation systems containing a maximum salinity of about 30 ppt or non-prawn cultivation systems containing a maximum salinity of about 13 ppt.
[0002]
(Object of the invention)
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method for nitrifying water in a closed shrimp (penaeid) and non-prawn (nonpenaeid) prawn farm.
It is another object of the present invention to provide a method for nitrifying water in a closed shrimp farm of prawns and non-prawns which is simple and effective at the same time.
It is still another object of the present invention to provide a bioreactor for water nitrification in a closed shrimp and shrimp shrimp prawn farm.
[0003]
It is another object of the present invention to provide a bioreactor for water nitrification in a closed shrimp farm of prawns and non-prawns that can be used in the larvae tank itself.
Still another object of the present invention is to provide a bioreactor for water nitrification in a closed shrimp farm for prawns and non-prawns used outside the aquaculture system.
[0004]
(Description of the invention)
In accordance with the present invention, there is provided a method of nitrifying water in a closed system farm for prawns and non-prawns, wherein the water is treated in a first step with an ammonia oxidizing consortium, and the aquaculture is performed. converting ammonia present in the water system to NO _2, then in a second step, the nitrite was oxidized by nitrite-oxidizing cooperation reactant, involves converting the NO ₂ to NO _3.
[0005]
The method and bioreactor of the present invention include two organisms, for example, 1. 1. Ammonia oxidizing (NH ₄ ⁺ → NO ₂ ⁻ ) bacteria and Nitrite oxidizing (NO ₂ → NO ₃ ) bacteria are basically required. Like other organisms, nitrifying organisms also have an optimal salinity, and therefore both ammonia and nitrite oxidizing co-reactants, which have a maximum salinity of about 30 ppt, can be used in organisms of the prawn culture. A nitrifying associated reactant with a maximum salinity value of about 13 ppt was developed as a bioreactor tool for non-Kuruma shrimp farm systems.
[0006]
Such an oxidizing agent
1. AMOPCU-1: Ammonia oxidizing co-reactant means for prawn aquaculture systems.
2. NIOPCU-1: a nitrite-oxidizing synergistic reactant means for prawn culture systems.
3. AMONPCCU-1: Ammonia oxidizing co-reactant means for non-Kuruma shrimp aquaculture systems.
4. NIONPCCU-1: a nitrite oxidizing synergistic reactant means for non-Kuruma shrimp aquaculture systems.
These co-reactants include chemotrophic and mixotropic nitrifying agents that oxidize ammonia and nitrite to nitrite and nitrate, respectively. In conjunction with these, there are organotrophic bacteria that survive on the exudate of the nitrifying agent. Such components have never been distinguished as their interaction is essential for achieving the highest nitrifying power and good performance.
[0007]
Optimal growth requirements of the cooperating reactants Optimal pH, temperature, substrate concentration and salinity of these oxidants are fundamental conditions for their mass production in the incubator and also for immobilization to the reactor support material.
[0008]

[0009]
Mass production of nitrifying co-reactants in the incubator The nitrifying co-reactants can be amplified by the requirement to provide the above optimal growth conditions. This amplification can begin with a 10% (vol / vol) starting culture. Substrates such as _(NH ₄₎ 2 SO ₄ and NaNO ₂ are, _NH ⁴ + -N or _NO ² not less than 10 ppm - as -N level is maintained, is added in small portions in accordance with these consumers. The culture vessel is covered with a black cloth to prevent photoinactivation of the nitrifying agent. Substrate _(NH ⁴ + -N or ^NO - -N) absorption and products - to reach the _(NO ² -N and _NO 3 -N) stationary phase, wherein the interruption of the generation, takes 25-30 days . In all cases, deep wall growths were found and scraped, then the entire culture was removed from the culture vessel, the pH was adjusted, the substrate was added to optimality, and then 4 ° C. in a glass or polythene bottle. To maintain. If the substrate is depleted and a pH change occurs, these must be adjusted manually.
[0010]
Unit nitrification activity (UNA) of cooperating reactants
1 unit nitrification activity of nitrification of cooperation reactants (UNA), in optimal conditions, if the ammonia oxidizer (UNAa), 1μ mol _NO ² - ^-Nmin ^{-1 L} -1 of generating and nitrite oxidizing agent (UNAn) for, 1 [mu] mole _NO ² - is defined to be the nitrifying biomass amount that can result in consumption of ^-Nmin ^{-1 L} -1. This evaluates the amount of medium to be used to feed the reactor to obtain the expected activity, and also estimates the titer of all nitrification reactants to predict. This is the optimal method for quantification.
[0011]
Determining the amount of synergistic reactants The corresponding medium with the optimal pH and substrate concentration was prepared in triplicate into 500 ml screw-cap bottles (7.5 cm OD and 21 cm height) and a serological water bath Maintain the optimum temperature inside. Filter sterilized air (by passing air from an air compressor or air from a stream of air through a piperine membrane filter) with 1 L. At a speed of min ⁻¹ , it is passed through an air sprayer soaked in the medium. The bottle is inoculated with various amounts (1 ml, 5 ml, 10 ml, 15 ml) of the cooperative reactant. Evaporation losses are replenished by the addition of sterile distilled water. At 24 hours, substrate utilization and product production are measured every 2 hours. Based on these values, the total number of units utilized per ml of coupled reactant can be determined. From this, a requirement can be derived regarding the amount of associated reactant per reactor, the volume being the amount used for immobilization in the reaction bed.
[0012]
Example 1
Each ml of designated AMOPCU-1 is considered to contain 10 UNAa. The capacity of the associated reactant is as follows:
1UNAa: _NH ⁴ + 1μ from -N mole _NO ² - ^-Nmin -1 Production 1 [mu] mol ^{_{^{L -1: 14.0μg NO 2 - -Nmin}}} -1 L -1
10 μmol: 14 × 10 μ. min ^-1 L ^-1
This cooperation reactants each 1ml is 140 [mu] g NO ₂ ^- which means that it is possible to generate a -Nmin ^{^-1} L ^-1. This medium contains 10 μg NH ₄ ⁺ -NmL ^-1 (10,000 μg NH ₄ -N ^-1 L ^-1 ). This is a measure of the ability of the associated reactant to consume the entire amount of NH ₄ ⁺ -N (10,000 μg L ⁻¹ ) in 71.43 minutes under optimal conditions.
[0013]
Support material for nitrifying bacteria immobilization Considering various factors such as inertness in aqueous system, amount of light, degree of hydrophobicity, ease of molding into any form and easy utilization Thus, plastic has been selected as the supporting base material. For example, a center part has a hole having a diameter of 2.00 mm, sparking on the surface thereof, and beads having a diameter of 5.0 mm are formed by using high-density polyethylene (HDPE), low-density polyethylene (LDPE), and polyvinyl chloride. Molded from (PVC), polypropylene (PP), polystyrene (PS), polycarbonate (PC), nylon and ABS, then screened for each associated reactant. Given the cells to be immobilized, the price and the ease of molding, the following types of plastic were selected for each associated reactant.
[0014]
Name of cooperating reactant Plastic type AMOPCU-1 Polystyrene (PS)
NIOPCU-1 Low density polyethylene (LDPE)
AMONPCCU-1 polystyrene (PS)
NIONPCU-1 Low density polyethylene (LDPE)
[0015]
Description of the invention with reference to the accompanying drawings The objects and advantages of the present invention, when read with reference to the accompanying drawings, are considered to be more apparent from the following description.
FIG. 1 shows the outer shell of a reactor (SBSBR) in which a beaded bed present in-situ is suspended.
FIG. 2 shows the internal cartridge of the SBSBR.
FIG. 3 shows a bioreactor (PBBR) having an externally packed bed (ex-situ packed bed).
FIG. 4 shows two PBBRs arranged in a line.
[0016]
In accordance with the present invention, these figures illustrate two types of reactors. The first type of reactor shown in FIGS. 1 and 2 is a bioreactor (SBSBR) with an internal beaded floor suspended inside it used for the larva culture tank itself during the larva culture. And a second type, a bioreactor (PBBR) with an external packed bed, contains fresh seawater before use in larval aquaculture and contains wastewater after the completion of the larval cycle. It is a device for nitrification. This water can be recirculated, as shown in FIGS. These reactors can be used for both prawns (Penaeus indicus and Penaeus monodon) and non-prawns (Macrobrachium rosenbergii).
[0017]
Referring to FIGS. 1 and 2, the SBSBR reactor comprises a shell OS, for example made of fiberglass, and has an inlet W1 for water introduction. The internal cartridge IC is arranged in the outer shell OS. The reactor is suspended and held one foot below the surface of the water. FIG. 2 shows an internal cartridge IC formed from a plastic such as perspex. The internal cartridge IC has an air lift pump LP. This air lift pump LP is such that water is introduced into the reactor through the hole P1 on the outer head wall TP, then through the cartridge IC and then through the central pipe or the air lift pump LP. Operate. The outer frame of the inner cartridge is formed such that larvae, plankton and bait particles passing through the reactor are discharged without decomposition and damage. As shown, the reactor has a hole P ₂ through a beaded beads SB having an oxidizing agent that has been immobilized therein.
[0018]
Bioreactor with external packed bed (PBBR)
The reactor in FIG. 3 is, for example, 30 cm ² , and comprises a fiberglass shell SH installed on a substrate SB having a total length of 45 cm. The substrate SB has holes and has, for example, 9 PVC pipes LP of 2 cm diameter arranged on a PVC support located 5 cm above the substrate at an equal distance of 10 cm. The outlet pipe OP projects from the substrate of the reactor and is bent upward. Each of the pipes LP arranged on the perforated plate SB functions as an air lift pump when air is passed. If this respective region surrounding the air lift pump, the plastic beads PB having an oxidizing agent immobilizing agents chosen relates to the associating reactants thereon is filled and placed through the hole P _2, designed as air cell can do. Nine such air cells can operate according to the example method. The reactor is filled to the top of its air lift pump with beads suitable for the associated reactant used.
[0019]
As shown in FIG. 4, the external PBBR may have water storage and recirculation equipment. The reactor of FIG. 4 has an overhead tank (A), which opens into the tank at the bottom (C). An outlet pipe (D) from the bottom of the tank (C) communicates with the first reactor F1 (containing an ammonia oxidizing agent). The outlet tube from this reactor communicates with a second reactor (F2) containing the nitrite oxidizing agent. The reactor discharges the contents to a collection tank (K), which can be pumped back to an overhead tank or used for larval aquaculture. Reactor F ₁ and F ₂ are standard size, the total number required for each culture of such reactors is dependent on the amount of water used for each season.
[0020]
4, reactor F ₁ and F ₂ is disposed between the tank C and the tank K held in the bottom. Thus, water flows by gravity from overhead tank A to tank C, and then to the reactor and further to collection tank K. The only energy required for operation is the extrusion of water (depleted water or seawater after disinfection and salinization) into an overhead tank. If the nitrification is not completed by one circulation / pass through the device, it can be re-circulated again to the processing device. However, this recirculation can be effectively avoided if the flow rate of water in the device is adjusted to obtain an extended hydraulic retention period.
[0021]
Tanks A, C and K can have a uniform size if desired and can be formed, for example, from fiberglass. The tank C also serves as an air reservoir for water in the event that if proper water is not ventilated to the water, which may cause biological deterioration.
One of the important advantages is that different filters for removing particulate matter and UV water disinfection means can also be connected to the bioreactor line without any modification of the equipment. There is a point that can be.
[0022]
The external PBBR has, for example, nine vent cells, and allows air to pass through each of these cells, thereby adding flexibility to the overall capacity of the device.
Therefore, water NH 4 ₊ ^-N and NO 2 to nitrification _- if ^-N content is high, can be increased sufficiently the amount of air passing through the air lift pump. This can enhance the water recirculation rate and increase the contact time with the nitrifying agent that has been immobilized on the beads, and also by adjusting the hydraulic retention period by adjusting the flow rate. The contact time can be further extended.
[0023]
Another advantage of this reactor is that when used for prawn cultivation, AMONPCCU-1 and NIONPCCU-1 for non-prawns instead of immobilized AMOPCU-1 and NIOPCU-1 in the reactor. It can be very easily converted for non-prawns only by use.
[0024]
Reactor activation a. Bioreactor in which beaded beads present are suspended. This bioreactor is installed in the activation device in an active mode. It consists of a serological water bath set to the optimal temperature of the associated reactant used. The lid on top of the reactor is removed and covered with a clear anti-aerosol tool formed from Perspex. The reactor was filled seawater autoclaved containing the required salt, and then _NH of 10ppm respectively ⁴ + -N and _NO ² - supplying -N. Add to the reactor the units of the nitrifying co-reactant necessary to obtain the desired activity (the amount added is determined based on the minimum nitrification power required for each reactor and the UNA of the co-reactant) ).
[0025]
The air lift pump operates by passing air from the compressor at a rate of 1 L per minute. At 24 hours, respectively in both the ammonia and nitrite oxidizing reactor, _NH ⁴ + -N and _NO ² - _NO ² by the consumption of -N - production of -N and _NO 3 -N, adjustment of the pH Measure according to Upon removal, substrate is added and activation is continued for 72 hours. During this period, the nitrifying cooperative reactant is adsorbed on the support material. Here, the reactor is ready enough to move to the site. The reactor arriving at the site can be hung on a floating ball. Connect the vent pipe to the main air supply of the farm and adjust the air flow rate to 1 liter per minute.
[0026]
b. Reactor reactor having a packed bed present outside _{(F 1} and _{F 2),} _NH ⁴ + -N and _NO ² of 10 ppm - meet seawater containing moderate salinity supplemented with -N. Operating the air lift pump, until the addition of coordination reactants each 20L (respectively in the reactor F ₁ and F _2, the addition of ammonia oxidation reactants and nitrite oxidizing reactants), then nitrification is established Continue the operation. Water circulation is then established by opening the valve in the overhead tank and adjusting the flow rate to obtain sufficient hydraulic retention to achieve nitrification completion.
[Brief description of the drawings]
FIG.
FIG. 1 shows the outer shell of a reactor (SBSBR) in which a beaded bed inside is suspended.
FIG. 2
FIG. 2 shows the internal cartridge of the SBSBR.
FIG. 3
FIG. 3 shows a bioreactor (PBBR) with an external packed bed.
FIG. 4
FIG. 4 shows two PBBRs arranged in a row.

Claims

A penaeid shrimps and non penaeid shrimps prone nitrification process of water in a closed system farms, the first step of converting the water was treated with ammonia oxidizing cooperation reactants, the ammonium present in the water of the aquaculture system to NO ₂ And a second step of oxidizing nitrite with a nitrite oxidizing cooperative reactant to convert NO ₂ to NO ₃ .

2. The method of claim 1, wherein the ammonia oxidizing co-reactant for the prawn cultivation system is different from the ammonia oxidizing co-reactant of the non-shrimp cultivation system.

The method of claim 1, wherein the nitrite oxidizing synergistic reactant for the prawn cultivation system is different from the non-nitrite oxidizing synergistic reactant of the non-prawn cultivation system.

2. The method of claim 1, wherein the associated reactant is immobilized on a support.

5. The method of claim 4, wherein said support comprises plastic beads.

An apparatus for nitrification of water in a closed shrimp farm of prawns and non-prawns, comprising an outer shell and an inner cartridge, at least one pipe being an air lift pump, wherein the inner cartridge is a prawn and non-prawns. The above nitrification apparatus, comprising an ammonia oxidizing cooperative reactant or a nitrite oxidizing cooperative reactant for aquaculture systems.

7. The apparatus of claim 6, comprising a plurality of banded or beaded beads held in the reactor, wherein the associated reactant is immobilized on the beads.

The apparatus of claim 7, wherein the beads are made of a plastic such as polystyrene or low density polyethylene.

The internal cartridge has a plurality of spaced slits that allow water to flow therethrough, and the band or beaded beads are used for water to flow therethrough. 7. The apparatus of claim 6, having a plurality of spaced holes.

An apparatus for nitrification of water in a closed shrimp and non-shrimp prawn farm, comprising a reactor having a substrate with a plurality of air pipes extending upwardly therefrom. An apparatus in which an ammonia or nitrite oxidizing co-reactant is located in the reactor and is provided with an outlet for treated water discharge in communication with the substrate.

11. The apparatus of claim 10, wherein the ammonia or nitrite oxidizing cooperating reactant is embedded in a bead and the strip or bead extends into the reactor.

An overhead tank is provided in communication with the lower tank, and the outlet of the lower tank is connected to a first reactor containing an ammonia oxidizing co-reactant, wherein the first reactor has a nitrite oxidizer therein. 11. The second reactor containing the sex-coupled reactant, wherein the outlet of the second reactor communicates with a collection tank, from which water is extruded into the overhead tank. The apparatus according to any one of claims 11 to 11.

A method of nitrifying water in a closed shrimp farm of prawns and non-prawns substantially as described and exemplified herein.

An apparatus for nitrification of water in a closed shrimp farm of prawns and non-prawn prawns substantially as described and exemplified herein.