JP2005087083A - 浄化用フィルター及びその製造法並びに同フィルターの保存法 - Google Patents

Abstract

【課題】 魚あるいは水棲動物の排出するアンモニアを効果的に除去でき、炭化綿に着床した硝化菌の働きによって、水槽をセットしてすぐに使用できる魚あるいは水棲動物用の浄化用フィルター及びにその製造方法並びに浄化用フィルターの保存方法を提供する。
【解決手段】 木綿を原料とし、焼成して得られた炭化綿からなり、炭化綿に菌を着床、固定化させたことを特徴とする魚及び水棲動物の浄化用フィルター並びに硝化細菌が生育する浄化槽に炭化綿を挿入し、菌を炭化綿繊維表面に自然着床させ、固定化することを特徴とする浄化用フィルターの製造方法。
【選択図】 図６

Description

本発明は、魚あるいは水棲動物用水槽水の浄化用フィルター及びその製造並びに浄化用フィルターの保存方法に関する。

生物活性を利用する浄化槽には有機物を分解する有用菌が複数存在する。汚水処理用浄化槽、魚水槽などの浄化槽などが卑近な例であるが、これらは自然界に存在する菌が、有機物を含む汚物の利用をきっかけに自然に繁殖して形成される。従って、完全に分解される系が構築されるにはそれ相応の時間が掛かる。

魚や水棲動物は体内のアンモニアを尿素に変換せず、そのまま水中に排泄する。また、水棲動物が持込む菌類が排泄物などを分解してアンモニアを生成する。従って、閉鎖系である水槽では、毒性の強いアンモニアを除去しなければならない。
アンモニアを分解する細菌には、アンモニア酸化菌（亜硝酸菌）があり、アンモニアを好気的な条件で酸化し亜硝酸を生成する。アンモニア酸化菌と共生に近い状態で繁殖する亜硝酸酸化菌（硝酸菌）が、亜硝酸を代謝して硝酸を生成する。亜硝酸も毒性が強く、これら二つの細菌群は比較的毒性の薄い硝酸にすることで魚や水棲動物の飼育を容易にする。

アンモニア酸化菌の働きを化学式で示すと、
NH₃（アンモニア）＋ 3/2O₂（酸素）→ NO₂ ^-(亜硝酸イオン) ＋ H₂O（水）＋ H⁺（水素イオン）となる。水素イオンの生成はpHの低下に繋がる。
亜硝酸酸化菌の働きを化学式で表わすと、次の２段階の反応である。

（１）NO₂ ^-(亜硝酸イオン) ＋ H₂O(水) → NO₃ ^-(硝酸イオン) ＋ 2H⁺(水素イオン) ＋ 2e^-(電子イオン)
（２）2H⁺(水素イオン) ＋ 2e^-(電子イオン) ＋ 1/2O₂ → H₂O
これらをまとめて表わすと、
NO₂ ^-(亜硝酸イオン) ＋ 1/2O₂(酸素) → NO₃ ^-(硝酸イオン)となり、pH低下は従ってアンモニア酸化の時にのみ起こることが解る。
硝化反応が共役されて、順調に反応が進む場合には、上記反応は一括されて、NH₃ (アンモニア) ＋ 2O₂(酸素) → NO₃ ^-(硝酸イオン) ＋ H₂O(水) ＋ H⁺(水素イオン)と表わすことができる。

アンモニア酸化菌はニトロソモナス属に代表される好気性細菌であり、淡水では約１日に１分裂する。亜硝酸酸化菌にはニトロバクター属に代表される好気細菌であり、淡水では２日で１分裂する。両者を合わせて硝化菌と呼び、現在９属１２種が知られている。
硝化菌により生成された硝酸は、次いで脱窒菌と言うシュードモナス属に代表される通性嫌気性細菌によって窒素ガスに変換され、空気中に排出するので、魚や水棲動物が排泄したアンモニアは、この段階で完全に除かれる。しかしながら、この脱窒作用は無酸素状態でのみ起こる。

酸素が豊富な場合には、この通性嫌気性菌は酸素を取り込んで有機物を産生するが、酸素が不足する場合には、硝酸を取り込んで必要な酸素を取り出すからである。この時には糖あるいはアルコールなどの炭素源が必要である。
一般の水槽では、嫌気的な条件を作り出すことが困難な為、多くの場合には硝化作用だけをさせる浄化槽を用いている。水草を水槽内に飼育する環境があれば、硝酸は水草により取り込まれる為に強いて必要な段階でもない。

脱窒装置は高価ではあるが、取水口に好気細菌を繁殖させて酸欠状態にし、脱窒菌を働かせて生成した硝酸イオンを取り込む方式のものが存在する。しかしながら、嫌気環境では他の嫌気細菌、大腸菌なども発生する可能性もあり、水質が浄化されるとは限らない。
また、水中の嫌気性菌には、硝酸塩を還元して亜硝酸にしたり、硫化水素を発生する属も多数存在するので、脱窒作用を一般の水槽に取り入れるのを難しくしている。
脱窒菌は初期には嫌気状態で炭素源を利用しながら硫化水素を発生したりすることから、一層この脱窒作用を水槽に導入するのを困難にしている。

市販品には硝化作用を行なう菌液があり、水槽立ち上げ時に添加するように勧めている。しかし、積極的な菌の添加を行なっても、栄養源が順番に分解されて行く過程毎に、異なった菌の活性が必要なために、荷重される栄養源（汚物）の量及び種類により独特の菌種、菌量比で構成されて行く。
多くは自然に外界あるいは魚、水棲動物自身の持込み等で繁殖して均衡が出来上がって行くものであると考えられている。

また、上述したアンモニア酸化菌と亜硝酸酸化菌の増殖速度が異なる為、両者が共生状態になるまでにアンバランスな水質となり、均衡の取れた水槽になる為には頻繁な水替えと時間が必要であった。
約３ヶ月から半年の期間が一般的である。従って、最適条件になるにはそれ相応の日数が掛かるのである。
長い浄化槽の形成期間の為、時として、雑菌が繁殖してしまう場合がある。この場合には汚物がさらに分解され、危険な硫化水素などになってしまうことを意味する。また異臭が激しい場合もある。

活魚輸送は日本の魚産業では必須の技術であり、日々向上しているが、実際はその流通の形態が進歩したことにその因がある。活魚輸送には活魚車が多く使われるが、浄化槽は設けられていない。従って、輸送時間のかかる遠距離輸送は困難であった。
魚の維持には輸送期間だけ魚を健康に保てれば良いので、硝化作用だけがあれば十分であるが、それでも浄化装置は大型で重量がある。軽量で小型の浄化槽が求められている。また、活魚車はその都度海水を入れ替えているので、浄化槽もすぐに使用可能な、活性あるものが必須である。

活魚も含め、水棲動物あるいは稚魚、稚貝の海外からの輸送に当っても浄化槽の設置が困難な為、これらの健康的な状態での輸送は困難であった。この事例にも小型、軽量、そしてすぐに使用可能な浄化槽が求められている。
炭化した繊維を利用した技術として、冷蔵庫用脱臭兼鮮度維持剤及びその収納ケース（例えば、特許文献１参照）、微小炭素繊維懸濁液および微小炭素繊維含有塗料（例えば、特許文献２参照）、植物資材による脱臭能、イオン交換能、触媒能を有する炭化物製造方法（例えば、特許文献３参照）が開示されている。
しかし、これらは全て目的・課題が異なり、浄化槽に適用できる十分な機能を備えていない。
特開平１１−２３０６６５号公報 特開２０００−６３７００号公報 特開２０００−２１１９１０号公報

本発明の目的は、魚あるいは水棲動物の排出するアンモニアを効果的に除去でき、炭化綿に着床した硝化菌の働きによって、水槽をセットしてすぐに使用できる魚あるいは水棲動物用の浄化用フィルター及びにその製造方法並びに浄化用フィルターの保存方法を提供することである。

本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、木綿を焼成した炭素繊維材を使用することにより、上記の問題を解決できるとの知見を得た。
本発明は、この知見に基づいて、
１. 木綿を原料とし、焼成して得られた炭化綿からなり、炭化綿に菌を着床、固定化させたことを特徴とする魚及び水棲動物の浄化用フィルター。
２. 魚あるいは水棲動物の排泄アンモニアを菌によって分解浄化するフィルターであることを特徴とする１に記載の浄化用フィルター。
３. 炭化綿の原料として、木綿、木綿の不織布若しくは織布又は木綿糸、あるいは脱脂綿を用いることを特徴とする１〜２に記載の浄化用フィルター。
４. 菌に天然の硝化細菌（亜硝酸菌及び硝酸菌）を用い、炭化綿に着床させたことを特徴とする１〜３のいずれかに記載の浄化用フィルター。
５. 木綿を不活性ガス雰囲気で、木綿の完全な熱分解温度を越える３８０°Ｃ〜９００°Ｃで加熱焼成することことを特徴とする１〜４のいずれかに記載の浄化用フィルターの製造方法。
６. 硝化細菌が生育する浄化槽に炭化綿を挿入し、菌を炭化綿繊維表面に自然着床させ、固定化することを特徴とする１〜４のいずれかに記載の浄化用フィルターの製造方法。
７. 硝化細菌が生育する浄化槽に炭化綿を挿入し、菌を炭化綿繊維表面に自然着床させ、固定化することを特徴とする浄化用フィルターの製造方法。
８. 硝化細菌を独立して培養し、炭化綿を培養液に浸漬することにより、着床させ、固定化することを特徴とする浄化用フィルターの製造方法。
９. 硝化細菌を独立して培養し、炭化綿を培養液に浸漬することにより、着床させ、固定化することを特徴とする１〜４のいずれかに記載の浄化用フィルターの製造方法。
１０. 硝化細菌を生きたまま炭化綿に着床させて保存することを特徴とする１〜９のいずれかに記載の浄化用フィルターの保存方法を提供するものである。

本発明の硝酸菌着床フィルターは、設置後直ちに、魚水槽の有害なアンモニアを効率良く酸化除去することができ、引き続く亜硝酸も酸化分解し、硝酸までの酸化分解を発揮出来るという優れた効果を有する。

本発明者は、鋭意検討した結果、本発明の浄化用フィルターに使用する木綿を焼成した炭化綿は、菌を特異的に吸着、固定化する着床材として抜群の性能を持つことを突き止めた。
従って、この炭化綿を硝化菌着床材として利用し、活性の高い活きた硝化菌を水棲動物用の水槽浄化に利用するものである。
すなわち、木綿を焼成して得た炭化綿が有効であり、特に平均直径５〜１５μｍの長繊維の集合体からなる炭化綿、平均長さ０．５ｃｍ〜５ｃｍの長繊維の集合体からなる炭化綿、３〜９Ｍ（Ｍｉｃｒｏｎａｉｒｅ）の炭化綿、木綿から炭化綿への直径方向の収縮率が１５〜３０％であり、かつ焼成後の炭化綿が炭化セルロースの二重構造を備えている炭化綿が特に効果的である。

炭化綿の原料としては、木綿、木綿の不織布若しくは織布又は木綿糸を用いる。特に木綿の繊維長が１５ｍｍ以上であり、未加工の木綿又は脱脂綿を使用するのが望ましい。このような木綿を原料とし、焼成して得られた炭化綿は、菌を着床固定する顕著な効果を示す。

本発明の浄化用フィルターの製造に際しては、木綿を不活性ガス雰囲気で、木綿の完全な熱分解温度を越える３８０°Ｃ〜９００°Ｃで加熱焼成する。焼成に際しては、特に焼成炉の昇温速度が毎時２０〜２００°Ｃとし、焼成温度到達後、１０〜２０時間保持することが望ましい。
また、本発明の炭化綿を製造する場合、木綿を脱気した後、不活性ガスを毎分１〜１０リットルの流量で通過させながら焼成するのが有効である。不活性ガスとしては、窒素あるいはアルゴンを使用する。

さらに、本発明のフィルターとしての有効な繊維長を保持するために、焼成時の木綿の密度を０．０１ｇ／ｃｍ^２以下とすることが望ましい。
このような炭化綿に菌を着床、固定化させて魚及び水棲動物の浄化用フィルターとする。菌としては天然の硝化細菌（亜硝酸菌及び硝酸菌）を使用することができる。
このフィルターは、魚あるいは水棲動物の排泄アンモニアを菌によって分解浄化する。炭化綿は特異的に硝化菌を着床固定できることが確認された。これによって、硝化菌着床炭化綿を魚あるいは水棲動物用水槽のアンモニア浄化の素材として利用し、効率的な浄化を可能とするものである。

炭化綿の焼成あるいは使用に伴って発生する微粉末は、予め除去することが好ましい。また、使用中においても、目の細かい軽量な容器の中に炭化綿を封入して器具あるいは装置に設置することが望ましい。
これによって、発生する微粉末の流出を防ぐことが可能となる。また、これは不織布などを利用することにより、効率的な微粉末の除去が可能となる。

浄化用フィルターの製造に際しては、硝化細菌が生育する浄化槽に炭化綿を挿入し、菌を炭化綿繊維表面に自然着床させ、固定化することができる。また、１又は複数の硝化細菌を独立して培養し、炭化綿を培養液に浸漬することにより、着床させ、固定化することもできる。
さらに、浄化用フィルターの保存に際しては、硝化細菌を生きたまま炭化綿に着床させて保存することもできる。
このように、本発明の浄化用フィルターは、菌を吸着、固定化する着床材として抜群の性能を持つだけでなく、硝化細菌の培養・保存が容易であり、軽量であり、取扱いが簡単であるという優れた特徴を有する。

次に、本発明の実施例及び比較例について説明する。なお、以下に示す実施例は、本発明の理解を容易にするためのものであって、本発明はこれらの実施例に制限されるものではない。すなわち、本発明の技術思想に基づく、他の例又は変形は、当然本発明に包含されるものである。

（実施例１）
［菌着床に適した焼成条件について］
炭化綿は幅広い温度範囲で焼成が可能である。様々な温度で焼成した炭化綿は温度が高くなればなるほどグラファイト化が進む。菌を着床固定する能力はどの焼成温度で調製するのが良いかを調べた。
検討に用いた炭化綿は４００°Ｃ、５００°Ｃ、６００°Ｃ、７００°Ｃ、８００°Ｃ、９００°Ｃで６時間、無酸素状態で焼成したものを用いた。

これらを、それぞれ１g取り、１０mLのシリンジ（使い捨てプラスチック注射器）に詰め、カラムを製作した。
カラムにLBで一晩培養した大腸菌（Escherichia coli C600株）液、水浄化で一般に用いられている光合成細菌（海水及び淡水で培養したもの）をそれぞれ１０mL荷重し、自然落下で通し、カラムに通す前の菌液と、カラムに通したろ液の濁度(OD)を、光電光度計で、それぞれ６６０nmで測定し、濁度の低下から着床量を推定した。
この結果を、図１に示す。ろ液の濁度の変化は、焼成温度の違う炭化綿の間ではほとんど見られず、焼成温度は炭化が完全である範囲であるならば、どれでも同じような効果があることが確認できた。

（実施例２）
［菌着床条件について（その１）］
炭化綿が菌着床に優れた素材であるかどうかを検証する為、菌に大腸菌を用い、カラムを用いて炭化綿に着床固定できるかどうかを調べた。
カラムは実施例１で示したと同様に、１０mLのシリンジを用い、７００°Ｃで焼成した炭化綿１gを詰めて作成した。これをカラムスタンドに固定し、上から対数増殖期にある大腸菌（Escherichia coli C600株）液１０mLを荷重した。自然落下によってろ液を回収した。

ろ液は光電光度計により波長６６０nmで濁度を測定した。荷重は菌液を６回同じカラムに通すことで行ない、炭化綿を菌で飽和した。
図２に示すように、１回目の荷重では炭化綿に菌が吸着して、ろ液は濁度が低下した。荷重を繰返すと、ろ液には荷重した大腸菌液がそのまま出て来た。荷重２回目で、ほぼ炭化綿の飽和が達成された。
十分過重を繰返した後、0.85%の生理食塩水10mLを荷重し、カラムを洗浄した。着床固定されていない菌はこの洗浄によってろ液に回収された。

前記大腸菌着床に用いた炭化綿を走査型電子顕微鏡で観察した結果を図６に示す。この図６に示すように、大腸菌が炭化綿に付着していることが確認できる。加速電圧５．００ｋＶ、倍率５０００倍、高真空下で撮影したために、多くの菌が破壊されており、細胞残渣が認められるが、固定されていた菌は原形を留めている。
図６中、矢印が典型的な固定化された大腸菌像である。炭化綿表面の糸屑のような繊維は、試料作成時に真空下で破砕された細胞残渣である。

十分洗浄を繰返した後、高濃度の食塩水で洗浄すると、固定されていた大腸菌が流出してくるのが判った。以上から、炭化綿には大腸菌が電気的な結合で着床していることが示された。
次に、高濃度の食塩水で洗浄し、着床大腸菌が溶出したと思われる炭化綿を取り出し、この炭化綿に２％過酸化水素水を滴下すると酸素が激しく発生した。理由は、大腸菌の持つカタラーゼの活性が過酸化水素水を分解したためである。
菌の着床していない炭化綿に、過酸化水素水を作用させても何の変化もない。このことは、洗浄した菌が未だ炭化綿に固定化していることを意味する。従って、炭化綿には大腸菌が電気的な結合をする他、別の様式でも結合し、固定化されていることが示唆された。

（実施例３）
［菌着床条件について（その２）］
硝化が盛んな魚水槽を用い、水槽中に炭化綿を設置して、自然着床する条件を調べた。
硝化菌を炭化綿に着床固定するため、海水魚（黒ソイ）を飼育している水槽（５００L）の浄化槽に炭化綿を入れ、放置した。この水槽では十分硝化作用が行なわれ、安定した水質を保っていた。
この操作で、炭化綿に硝化菌が着床するかどうかを定期的に取り上げアンモニア分解能を調べた。

炭化綿は湿重量５０gを計り取り、不織布の袋（お茶パック）に入れ、フィルターを作った。図３に示すように、水槽１に炭化綿（浄化）フィルター３をポンプ２駆動の水循環経路に挿入して、一定量のアンモニア水を浄化させ、始めのアンモニア量と浄化後のアンモニア量を定量した。水槽１の水容量は２Lであり、アンモニアの初期濃度は４mg／Lであった。
符号４は硝化菌着床炭化綿、符号５はエアポンプ、符号６はエアストーン、符号７は水量調節用バルブであり、破線は水の循環経路を示す。
図４Ａに、その結果を示す。炭化綿フィルター３は、着床時間が長くなればなる程アンモニアを硝化し、亜硝酸を硝酸に酸化することが明らかになった。炭化綿を挿入後、約１ヶ月で菌が飽和に着床固定することが判った。

（実施例４）
［菌着床条件について（その３）］
硝化が盛んな魚水槽を用い、水槽中に炭化綿の他、市販の水槽用着床不織布（ポリエステル）、木綿、活性炭を設置して、これらの素材に自然着床するか否かを比較した。
硝化菌を上記素材に着床固定するため、実施例３と同様にして、海水魚（黒ソイ）を飼育している水槽（５００L）の浄化槽にそれぞれの素材を入れ、放置した。
この操作で、異なった素材に硝化菌が着床するかどうかを定期的に取り上げアンモニア分解能を調べた。
それぞれの素材は湿重量５０gを計り取り、十分海水で洗浄した後、不織布の袋（お茶パック）に入れ、フィルターを作った。実施例３と同様に図３に示す装置を用い、一定量のアンモニア水（４mg／L）を浄化させ、アンモニア、亜硝酸、硝酸量をそれぞれ定量した。

図４Ｂに、その結果を示す。木綿、不織布および活性炭では、24時間経過後でも、アンモニア濃度は初期濃度とほとんど変化せず、亜硝酸、硝酸ともほとんど増加傾向は見られなかった。
一方、炭化綿では図４Ｂで示したように、24時間後ではアンモニアが減少し、亜硝酸および硝酸が増加した。このことは、実験に用いた素材のうち、炭化綿だけが、効率良く硝化菌を着床したことを示しており、他の素材ではほとんど着床が見られなかったことを意味している。

（実施例５）
［アンモニア分解について］
魚水槽で自然着床した硝化菌フィルターを用いて、アンモニア水への効果を調べた。実施例３で示した水槽中に約１ヶ月挿入して着床させた硝化菌フィルターを、水槽の循環システムに入れ、2.5mg／Lのアンモニア水を処理し、その濃度変化を経時的に調べた。
同時に亜硝酸、硝酸の濃度も測定した。装置は、図３と同様の装置を使用した。その測定結果を図５（Ａ〜Ｃ）に示す。

図５Ａから明らかなように、アンモニア濃度は装置を運転すると同時に効果を発揮し始め、８時間経過した時点ではほぼアンモニア量が０に近くなり、一昼夜経過すると全く検出されなくなった。
コントロールでは炭化綿のみの吸着効果が若干のアンモニア低下を示しており、菌による酸化とは異なったパターンを示している。
図５Ｂで示した亜硝酸量は、アンモニアが酸化されて消費されるのと同調的に増加しており、８時間経過した時点で増加率は下がり徐々に一定に近付いた。このことはアンモニア酸化細菌が働いていることを示している。
図５Ｃでは、硝化の最終産物である硝酸の増加が経時的に進んでおり、ほぼ直線的に増加していることが判る。このことは亜硝酸酸化細菌も機能していることを示しており、硝化細菌着床炭化綿の生物的な機能が十分に働いていることが判った。

（実施例６）
［魚水槽の浄化試験及び評価について］
魚水槽で自然着床した硝化菌フィルターを用いて、実際の魚を限られた容量の海水下に入れ、その浄化能力を調べた。魚（黒ソイ）1尾ずつを水槽に入れ、人工海水8Lを充填した。
着床炭化綿フィルターを魚飼育水槽から切り出し（湿重量約3.5g、乾燥重量で約1g）、よく絞った後、不織布の袋に入れ、浄化用フィルターに充填した。水循環はポンプにより行ない、常に通気しながら飼育を行なった。装置は図３と同様のものを使用した。

図３に示すように、水槽１の水の循環装置は簡単なものであり、着床炭化綿４を通過する海水は１００％効率よくフィルター３を通過しているものではない。しかしながら、着床炭化綿４の量と海水のバランスは良く保たれており、十分余裕ある構成となっている。
なお、炭化綿単独で用い、吸着の特性だけで使用した場合には、循環水の炭化綿通過効率が良非を決定していた。

飼育後２日目にコントロール（フィルター不使用）の魚は死んだが、この時のアンモニア、亜硝酸、硝酸の濃度変化は図７（Ａ〜Ｃ）に示す通りである。コントロールでは２日後では悪臭を放ち、泡が立ち、濁っていた。一方、フィルター使用の水槽では、透明で水質は安定していた。
コントロールのアンモニア量は、図７Ａに示すように時間に比例して増加していたが、本発明のフィルターを備えた水槽では、始め僅かに増加したが、時間の経過と共に徐々に低下し、２日目にはほとんど検出限界以下になった。この状態は１週間以上保持できた。

アンモニアは亜硝酸菌によって酸化を受けると亜硝酸に変化するが、コントロールでは菌が不在の為、亜硝酸は全く検出されなかった。
フィルターを備える水槽ではアンモニアが亜硝酸菌により酸化され、亜硝酸量は初期には増加するが、１日経過後に、今度は硝酸菌により酸化を受け低下した。図７Ｂに示すように、３日目以降１週間に渡り、この量が維持されていた。
硝酸量については、図７Ｃに示すように、コントロールでは菌が不在の為、硝化反応が起こらず、全く検出されなかったが、フィルターを備える水槽では亜硝酸菌、硝酸菌がただちに活性を示した為に、硝酸量は増加した。１週間の間増加を続けた。

この結果、アンモニアが亜硝酸菌によって分解され、亜硝酸濃度が増加し、その増加と共に硝酸菌が働き、硝酸が最終産物として蓄積されたことを示している。
アンモニアの減少は明確に示され、亜硝酸菌が着床していることが示された。さらに、硝酸の増加から、硝酸菌も着床していることが示された。このように、硝化細菌は両方とも着床固定していることが検証された。

（実施例７）
［魚輸送への応用について］
魚水槽で自然着床した硝化菌フィルターを用いて、実施例５とは異なり、ポンプフィルターを用いず、着床フィルターを水槽に浮かせ、通気のみで魚を飼育した。
８Ｌの海水を入れた水槽を用い、硝化菌フィルターは魚飼育水槽から切り出し（湿重量約3.5g、乾燥重量で約1g）、よく絞った後、不織布の袋に入れ、水槽中に浮かせた。黒ソイ（約600g）を一尾ずつ入れ、一定時間経過後に魚の生存、及び海水のアンモニア、亜硝酸、硝酸のレベルを測定した。

その結果を、図８（Ａ〜Ｃ）に示す。ポンプフィルターを用いた場合と比べ、アンモニアのレベルは少し高く出た。これは、ポンプフィルターのような効率的な水処理が出来なかったことを示している。
しかし、アンモニア量は一時上昇したが、再び低下し、一定値に留まり（図８Ａ）、それと同調して亜硝酸量が増え、その経緯も一時上昇後、低下した（図８Ｂ）。硝酸量も徐々に増え、硝酸菌は水浄化に働いていることが示された（図８Ｃ）。

（実施例８）
［菌着床炭化綿の保存について］
魚水槽で自然着床した硝化菌フィルターを用い、冷蔵保存し、一定期間経過後に取り出し、実施例４に示したと同様にアンモニア処理能力を調べた。
すなわち、魚水槽で１ヶ月間自然着床した炭化綿フィルターを湿重量約５０g取り出し、良く絞って水気を切ったものをビニール袋に入れシール密閉した。これを冷蔵庫内で保存し、１日、２日、４日、８日、１５日、３０日、６０日目毎に取り出して、硝化菌フィルターを、水槽の循環システムに入れ、4mg／Lのアンモニア水を24時間処理し、その濃度変化を調べた。同時に亜硝酸、硝酸の濃度も測定した。
装置は図３に示すものと同様の装置を使用した。この結果、冷蔵保存した場合には、その活性は約２ヶ月の間保持されることが判った。従って、着床硝化菌は冷蔵にすると少なくとも約２ヶ月に渡って安定に保存されることが示された。

本発明の硝酸菌着床フィルターは、設置後直ちに、魚水槽の有害なアンモニアを効率良く酸化除去することができ、引き続く亜硝酸も酸化分解し、硝酸までの酸化分解を発揮出来るという優れた効果を有するので、魚あるいは水棲動物用水槽水の浄化用フィルターとして極めて有用である。

炭化綿の焼成温度と菌の着床固定能力の調査結果を示す図である。 炭化綿と菌着床の調査結果を示す図である。 菌の着床実験等に使用した装置の概略説明図である。 炭化綿フィルターの着床・固定時間及びアンモニア量、亜硝酸量、硝酸量の調査結果を示す図である。 木綿、不織布、活性炭、炭化綿との比較におけるアンモニア量、亜硝酸量、硝酸量の調査結果を示す図である。 本発明の硝化菌フィルターを使用した場合及びコントロールの、アンモニア濃度の推移を示す図である。 同、亜硝酸濃度の推移を示す図である。 同、硝酸濃度の推移を示す図である。 炭化綿に大腸菌が着床した様子を、走査型電子顕微鏡で観察した結果を示す図である。 魚水槽で自然着床した硝化菌フィルターを使用した場合及びコントロールの、アンモニア濃度の推移を示す図である。 同、亜硝酸濃度の推移を示す図である。 同、硝酸濃度の推移を示す図である。 浮遊させた硝化菌フィルターを使用した場合及びコントロールの、アンモニア濃度の推移を示す図である。 同、亜硝酸濃度の推移を示す図である。 同、硝酸濃度の推移を示す図である。

符号の説明

１ 水槽
２ ポンプ
３ 炭化綿（浄化）フィルター
４ 硝化菌着床炭化綿
５ エアポンプ
６ エアストーン
７ 水量調節用バルブであり、破線は水の循環経路を示す。

Claims (10)

1. 木綿を原料とし、焼成して得られた炭化綿からなり、炭化綿に菌を着床、固定化させたことを特徴とする魚及び水棲動物の浄化用フィルター。
2. 魚あるいは水棲動物の排泄アンモニアを菌によって分解浄化するフィルターであることを特徴とする請求項１に記載の浄化用フィルター。
3. 炭化綿の原料として、木綿、木綿の不織布若しくは織布、木綿糸又は脱脂綿を用いることを特徴とする請求項１又は２に記載の浄化用フィルター。
4. 菌に天然の硝化細菌（亜硝酸菌及び硝酸菌）を用い、炭化綿に着床させたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の浄化用フィルター。
5. 木綿を不活性ガス雰囲気で、木綿の完全な熱分解温度を越える３８０°Ｃ〜９００°Ｃで加熱焼成することことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の浄化用フィルターの製造方法。
6. 硝化細菌が生育する浄化槽に炭化綿を挿入し、菌を炭化綿繊維表面に自然着床させ、固定化することを特徴とする浄化用フィルターの製造方法。
7. 硝化細菌が生育する浄化槽に炭化綿を挿入し、菌を炭化綿繊維表面に自然着床させ、固定化することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の浄化用フィルターの製造方法。
8. 硝化細菌を独立して培養し、炭化綿を培養液に浸漬することにより、着床させ、固定化することを特徴とする浄化用フィルターの製造方法。
9. 硝化細菌を独立して培養し、炭化綿を培養液に浸漬することにより、着床させ、固定化することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の浄化用フィルターの製造方法。
10. 硝化細菌を生きたまま炭化綿に着床させて保存することを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の浄化用フィルターの保存方法。
    

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