JP2014132831A - Water purification method and liquid for water purification - Google Patents

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剛彦 菅谷
Hiroshi Fujiwara
浩 藤原
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    • A01K63/00Receptacles for live fish, e.g. aquaria; Terraria
    • A01K63/04Arrangements for treating water specially adapted to receptacles for live fish
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
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    • C02F3/2806Anaerobic processes using solid supports for microorganisms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/007Contaminated open waterways, rivers, lakes or ponds

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide liquid for water purification and a water purification method which can efficiently reduce nitrate, nitrite, and the like generated in the natural world, such as a marsh, a pond, a lake, a river, the sea, or wetlands, and a water environment of artificial equipment, such as a water bath for viewing or cultivation.SOLUTION: Liquid for water purification loads an external force to a culture solution containing raw water containing a microbe group including anaerobic microorganisms and particles composed of polyhydroxyalkanoate, and destroys at least a part of a biofilm formed on particle surfaces after cultivation starts before it completes.

Description

本発明は、水浄化方法および水浄化用液に関し、更に詳しくは、ポリヒドロキシアルカノエート(以下、「PHA」ともいう。)を用いた沼、池、湖、河川、海、湿地帯、水槽等の水浄化方法および水浄化用液に関する。   The present invention relates to a water purification method and a water purification solution, and more specifically, swamps, ponds, lakes, rivers, seas, wetlands, water tanks, etc., using polyhydroxyalkanoate (hereinafter also referred to as “PHA”). The present invention relates to a water purification method and a water purification liquid.

沼、池、湖、河川、海、湿地帯等の自然界、観賞用や養殖用等の水槽等の人工装置の水環境では、各種の生物が生存している。そして、これらの水環境中では、例えば脊椎動物などの排泄物、その死骸などに含まれる蛋白質や核酸などの窒素原子を含有する有機物が好気性微生物などにより分解されたり、無脊椎動物などから直接排泄されたりすることによりアンモニアが生成しているが、このアンモニアはその水環境中に存在する微生物により、硝酸塩、亜硝酸塩に変換されたり、更には窒素に変換され大気中に放出される。また、生物の排泄物や死骸に含まれるリン原子を含有する有機物などは、各種の微生物により変換され、水環境中あるいは土壌中にリン酸塩などとして生成されることが知られている。   In the natural environment such as swamps, ponds, lakes, rivers, seas, and wetlands, and in the aquatic environment of artificial devices such as aquariums for amusement and aquaculture, various organisms survive. In these aquatic environments, for example, excreta such as vertebrates, organic substances containing nitrogen atoms such as proteins and nucleic acids contained in the carcasses thereof are decomposed by aerobic microorganisms or directly from invertebrates. Excretion produces ammonia, which is converted into nitrate and nitrite by microorganisms present in the water environment, and further converted into nitrogen and released into the atmosphere. In addition, it is known that organic matter containing phosphorus atoms contained in the excrement of living organisms and carcasses is converted by various microorganisms and produced as phosphates in the water environment or soil.

ところで、従来より、活性汚泥、メタン発酵、浄化槽などによる廃水処理では、上記のような微生物の作用を利用した方法が用いられており、また、各種の微生物の機能に着目して汚染環境を修復する試みがなされている。しかしながら、例えば、観賞用や養殖用などの閉鎖系の水槽内や、水流の滞る自然環境下では、水生生物による排泄物、餌の残渣などは微生物などによる作用の結果、ある程度、窒素に変換されるものの、硝酸塩などが水環境中に蓄積する場合がある。その結果、自然環境下であれば、有害なアオコなどが発生したり、水槽の場合であれば、コケ類などが発生し、水槽の内壁面へ付着したりする場合がある。   By the way, conventionally, in wastewater treatment using activated sludge, methane fermentation, septic tanks, etc., methods using the action of microorganisms as described above have been used, and the contaminated environment has been repaired by focusing on the functions of various microorganisms. Attempts have been made. However, for example, in a closed aquarium for ornamental use or aquaculture, or in a natural environment where water currents are stagnant, excrement by aquatic organisms, food residues, etc. are converted to nitrogen to some extent as a result of the action of microorganisms. However, nitrates may accumulate in the water environment. As a result, in the natural environment, harmful water-blooms may be generated, and in the case of a water tank, moss may be generated and attached to the inner wall surface of the water tank.

この対策として、例えば水槽内の硝酸塩などの濃度を下げ、且つ濁りを抑制するため、特定の微生物を用いる方法(非特許文献1)、微生物の栄養源となる成分として生分解性ポリマーのペレットを用いる方法(非特許文献2)が提案されている。また非特許文献2では、生分解性ポリマーのペレットを充填したリアクターを用い、水槽内の水を水槽と当該リアクターとの間で循環させる方法が提案されている。   As a countermeasure, for example, in order to reduce the concentration of nitrate in the water tank and to suppress turbidity, a method using a specific microorganism (Non-Patent Document 1), a pellet of biodegradable polymer as a component serving as a nutrient source of the microorganism is used. A method to be used (Non-Patent Document 2) has been proposed. Non-Patent Document 2 proposes a method of using a reactor filled with biodegradable polymer pellets to circulate water in the water tank between the water tank and the reactor.

しかし、非特許文献1に記載の方法では、適切な微生物を選択しなければ、所望の水浄化効果が得られないという問題がある。また、自然界や人工装置の水環境に適した特定の微生物を選択することは、実際上極めて困難である。また、非特許文献2に記載の方法では、ペレットの表面にバイオフィルムが形成され、一定の水浄化効果は得られるものの、例えば硝酸塩の処理効果は頭打ちとなるうえ、その後、硫化水素が発生する場合があり、却って水環境の低下を招く場合がある。また、非特許文献2に記載のリアクターでは、リアクター内の水を水槽に戻すリアクター出口の辺りでペレットが詰まったり、一部ペレットが固まったりして管理が困難になる場合がある。   However, the method described in Non-Patent Document 1 has a problem that a desired water purification effect cannot be obtained unless an appropriate microorganism is selected. In addition, it is practically very difficult to select a specific microorganism suitable for the natural environment or the water environment of an artificial device. Further, in the method described in Non-Patent Document 2, a biofilm is formed on the surface of the pellet and a certain water purification effect is obtained. However, for example, the nitrate treatment effect reaches a peak, and then hydrogen sulfide is generated. In some cases, the water environment may be degraded. In addition, in the reactor described in Non-Patent Document 2, pellets may be clogged around the reactor outlet where the water in the reactor is returned to the water tank, or some of the pellets may become hard to manage.

また、例えば、観賞用あるいは養殖用の水生生物の飼育を行う水槽では、水槽中の水の硝酸塩濃度は50mg/L以下が好ましいと一般的に言われており、さらにコケの大量発生を抑制するには、硝酸塩濃度は10mg/L以下が好ましいとされている。しかし、非特許文献1、2に記載の方法では、必ずしも、硝酸塩濃度を十分に低減することができていないのが現状である。   In addition, for example, in an aquarium for breeding aquatic organisms for ornamental use or aquaculture, it is generally said that the nitrate concentration of water in the aquarium is preferably 50 mg / L or less, and further suppresses the mass generation of moss. The nitrate concentration is preferably 10 mg / L or less. However, the methods described in Non-Patent Documents 1 and 2 do not necessarily reduce the nitrate concentration sufficiently.

コーラルフィッシュ、エイ出版社、平成23年4月10日、第31号、p111Coral Fish, A Publishing Company, April 10, 2011, No. 31, p111 コーラルフィッシュ、エイ出版社、平成23年2月10日、第30号、p85Coral Fish, A Publishing Company, February 10, 2011, No. 30, p85

上記問題点に鑑みて、本発明の目的とするところは、例えば、沼、池、湖、河川、海、湿地帯等の自然界や、観賞用や養殖用等の水槽等の人工装置の水環境において生じる、硝酸塩、亜硝酸塩などを効率良く低減することが可能な水浄化用液及び水浄化方法を提供することにある。また、例えば非特許文献2に記載のように、水槽内の水環境を浄化するために、ペレットなどの粒子を充填したリアクターを使用する場合に、リアクター内の液を水槽に戻す際に、リアクターの排出口やその近傍で粒子などが詰まったり、固まったりすることを抑制することが可能で簡便な水浄化方法および当該方法に使用する水槽用リアクターを提供することである。   In view of the above problems, the object of the present invention is, for example, the natural environment of swamps, ponds, lakes, rivers, seas, wetlands, etc., and the water environment of artificial devices such as aquariums for ornamental and aquaculture It is an object of the present invention to provide a water purification liquid and a water purification method capable of efficiently reducing nitrates, nitrites and the like generated in the process. Further, for example, as described in Non-Patent Document 2, when a reactor filled with particles such as pellets is used to purify the water environment in the water tank, the reactor is returned to the water tank when the liquid in the reactor is returned to the water tank. It is possible to provide a simple water purification method capable of suppressing clogging or solidification of particles or the like at or near the discharge port of water and a water tank reactor used in the method.

本発明者らは上記課題を解決するために鋭意検討した結果、例えば水生生物を飼育している水槽より採取した原水と、ポリヒドロキシアルカノエートからなる粒子とを含む培養液に対して、培養の開始後終了までの間に、例えば撹拌などにより外力を負荷して、PHA粒子表面に形成されたバイオフィルムの少なくとも一部を破壊して得られる培養液を、原水を採取した元の水槽に投入する(戻す)と、水槽内の水の硝酸塩濃度が著しく低下すること見出し、本発明を完成するに至った。本発明の要旨は以下のとおりである。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the inventors of the present invention, for example, with respect to a culture solution containing raw water collected from an aquarium in which aquatic organisms are bred and particles composed of polyhydroxyalkanoate, During the period from the start to the end, for example, an external force is applied by stirring or the like, and the culture solution obtained by destroying at least part of the biofilm formed on the surface of the PHA particles is put into the original water tank from which the raw water is collected When it is done (returned), it has been found that the nitrate concentration of water in the water tank is significantly reduced, and the present invention has been completed. The gist of the present invention is as follows.

(1)嫌気性微生物を含む微生物群を含有する原水とポリヒドロキシアルカノエートからなる粒子とを含む培養液に対して、培養の開始後終了までの間に、外力を負荷して前記粒子表面に形成されたバイオフィルムの少なくとも一部を破壊してなる水浄化用液。
(2)前記嫌気性微生物の菌体数の増加速度が鈍化した時に、前記外力を負荷する前記(1)記載の水浄化用液。
(3)前記外力が、撹拌及び/又は振動により負荷される前記(1)又は(2)に記載の水浄化用液。
(4)自然界または人工装置の水環境から採取した、嫌気性微生物を含む微生物群を含有する原水と、ポリヒドロキシアルカノエートからなる粒子と、を混合して培養を開始した後培養終了までの間に、嫌気性微生物の菌体数の増加速度が鈍化した時に、外力を負荷して前記粒子表面に形成されたバイオフィルムの少なくとも一部を破壊して得られた培養液の少なくとも一部を、前記原水を採取した前記水環境に投入する水浄化方法。
(5)培養を開始後培養終了までの間に、前記外力を2回以上負荷する前記(4)に記載の水浄化方法。
(6)前記ポリヒドロキシアルカノエートが、ポリ(3−ヒドロキシブチレート−コ−3−ヒドロキシヘキサノエート)である前記(4)又は(5)に記載の水浄化方法。
(7)前記人工装置の水環境が、水生生物を飼育している水槽内の水を含む水環境であり、前記培養液が投入された後の前記水槽内の水の硝酸塩濃度が0〜50mg/Lである前記(4)〜(6)何れかに記載の水浄化方法。
(8)水生生物を飼育している水槽内の水を取水し、この取水した水を用いて培養して得られる培養液の少なくとも一部を、前記水槽内に投入するための水槽用リアクターであって、
前記取水した水とポリヒドロキシアルカノエートからなる粒子とが充填された培養槽と、
前記培養槽から前記水槽へと培養液を排出するための排出口と、
前記粒子表面に形成されたバイオフィルムの少なくとも一部を破壊するための外力を負荷する手段と、
を備えた水槽用リアクター。
(9)前記排出口の近傍に、前記排出口が閉塞することを防止する手段をさらに備える前記(8)記載の水槽用リアクター。
(10)前記(8)または(9)に記載の水槽用リアクターを備えた水槽。
(1) An external force is applied to the surface of the particles by applying an external force to the culture solution containing raw water containing a group of microorganisms containing anaerobic microorganisms and particles made of polyhydroxyalkanoate until the end of the culture. A water purification solution obtained by destroying at least a part of a formed biofilm.
(2) The water purification solution according to (1), wherein the external force is applied when the increase rate of the number of cells of the anaerobic microorganisms is slowed down.
(3) The water purification liquid according to (1) or (2), wherein the external force is loaded by stirring and / or vibration.
(4) Raw water containing microorganisms including anaerobic microorganisms collected from the natural environment or the water environment of artificial devices and particles made of polyhydroxyalkanoate are mixed before starting the culture and ending the culture In addition, when the increase rate of the number of anaerobic microorganisms slows down, at least a part of the culture solution obtained by applying an external force and destroying at least a part of the biofilm formed on the particle surface, A water purification method in which the raw water is collected and introduced into the water environment.
(5) The water purification method according to (4), wherein the external force is applied twice or more between the start of culture and the end of culture.
(6) The water purification method according to (4) or (5), wherein the polyhydroxyalkanoate is poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate).
(7) The water environment of the artificial device is a water environment including water in an aquarium where aquatic organisms are bred, and the nitrate concentration of water in the aquarium after the culture solution is introduced is 0 to 50 mg. / L is the water purification method according to any one of (4) to (6).
(8) An aquarium reactor for taking at least a part of a culture solution obtained by taking water in an aquarium where aquatic organisms are bred and culturing using the taken water. There,
A culture tank filled with the water taken up and particles made of polyhydroxyalkanoate;
An outlet for discharging the culture solution from the culture tank to the water tank;
Means for applying an external force for breaking at least a part of the biofilm formed on the particle surface;
Aquarium reactor equipped with.
(9) The reactor for a water tank according to (8), further comprising means for preventing the discharge port from being blocked in the vicinity of the discharge port.
(10) A water tank comprising the water tank reactor according to (8) or (9).

本発明によれば、例えば、沼、池、湖、河川、海、湿地帯等の自然界や、観賞用や養殖用等の水槽等の人工装置の水環境において生じる、硝酸塩、亜硝酸塩などを効率良く低減することが可能である。また、水槽内の水環境を浄化するために、ペレットなどの粒子を充填したリアクターを使用する場合に、リアクター内の液を水槽に戻す際に、リアクターの排出口やその近傍で粒子などが詰まったり、固まったりすることを抑制可能で、簡便な水浄化方法および当該方法に使用する水槽用リアクターを提供することができる。   According to the present invention, for example, nitrate, nitrite, etc. generated in the natural environment such as swamps, ponds, lakes, rivers, seas, wetlands, etc., and in the water environment of artificial devices such as aquariums for ornamental and aquaculture are efficiently used. It is possible to reduce well. In addition, when a reactor filled with particles such as pellets is used to purify the water environment in the aquarium, when returning the liquid in the reactor to the aquarium, particles are clogged at or near the reactor outlet. It is possible to provide a simple water purification method and an aquarium reactor used in the method.

本発明の水槽用リアクターを備えた水槽の実施形態の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of embodiment of the water tank provided with the reactor for water tanks of this invention. 本発明の水槽用リアクターを備えた水槽の実施形態の他の例を示した図である。It is the figure which showed the other example of embodiment of the water tank provided with the reactor for water tanks of this invention. (a)実施例1、3、5における水槽内の水の硝酸塩濃度の経時変化を示す図である。(b)実施例2、4、および比較例1、2における水槽内の水の硝酸塩濃度の経時変化を示す図である。(A) It is a figure which shows a time-dependent change of the nitrate density | concentration of the water in the water tank in Example 1,3,5. (B) It is a figure which shows a time-dependent change of the nitrate density | concentration of the water in the water tank in Examples 2, 4 and Comparative Examples 1,2.

以下、本発明につき、さらに詳細に説明する。     Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

本発明の水浄化用液は、嫌気性微生物を含む微生物群を含有する原水とポリヒドロキシアルカノエート(PHA)からなる粒子とを含む培養液に対して、培養の開始後終了までの間に、外力を負荷して前記粒子表面に形成されたバイオフィルムの少なくとも一部を破壊してなるものである。   The liquid for water purification of the present invention is a culture solution containing raw water containing a group of microorganisms containing anaerobic microorganisms and particles composed of polyhydroxyalkanoate (PHA). An external force is applied to destroy at least a part of the biofilm formed on the particle surface.

本発明では、このように、所定の原水とPHAからなる粒子とを混合して培養液とし、培養を開始した後、培養を終了するまでの間に、培養液に対して外力を負荷し、培養液内のPHAの粒子の表面に形成したバイオフィルムを破壊する処理を行う。培養の過程においては、原水に含まれる微生物群の中でも、先ず、PHA粒子の表面でPHAを資化しつつ、好気性微生物が優勢的に増殖してPHA粒子表面にバイオフィルムが形成される。このバイオフィルムが成長するに従い、バイオフィルムには好気的環境と嫌気的環境が形成されるため、原水を採取した水環境に生息していた各種の微生物群がバイオフィルムに含まれることになる。そして、バイオフィルムがさらに成長していくと、バイオフィルムの内部は嫌気的環境になることから、PHA粒子の表面には、嫌気性微生物が優勢に生存する層と当該層の表面に好気性微生物が優勢的に生存する層が形成されると考えられる。そして、嫌気性微生物がPHA粒子の表面全体を覆うことになると、PHAの分解(資化)が進みにくくなる、即ち、バイオフィルムに含まれる各種の微生物の増殖が進みにくくなる。そこで、PHA粒子表面に形成されたバイオフィルムを破壊して、PHA粒子表面の少なくとも一部からバイオフィルムを剥離して、PHA粒子の表面が培養液に接するようにすることで、バイオフィルムに含まれる各種の微生物(主として好気性微生物)が成長する増殖速度の大きい状態を維持しつつ、培養液側に存在する好気性や嫌気性の微生物を含む微生物群の数量も増加させることが可能となると考えられる。   In the present invention, as described above, a mixture of predetermined raw water and particles made of PHA is used as a culture solution. After starting the culture and before ending the culture, an external force is applied to the culture solution. The biofilm formed on the surface of the PHA particles in the culture solution is destroyed. In the process of culturing, among the microbial groups contained in the raw water, first, aerobic microorganisms proliferate predominantly while utilizing PHA on the surface of the PHA particles to form a biofilm on the surface of the PHA particles. As this biofilm grows, an aerobic environment and an anaerobic environment are formed in the biofilm, so that various microbial groups that lived in the water environment from which the raw water was collected are included in the biofilm. . As the biofilm grows further, the inside of the biofilm becomes an anaerobic environment. Therefore, on the surface of the PHA particles, the layer in which anaerobic microorganisms live predominantly and the surface of the layer are aerobic microorganisms. It is thought that a layer that survives predominantly is formed. When the anaerobic microorganisms cover the entire surface of the PHA particles, it is difficult for PHA to decompose (utilize), that is, it is difficult for the various microorganisms contained in the biofilm to grow. Therefore, by destroying the biofilm formed on the surface of the PHA particles and peeling the biofilm from at least a part of the surface of the PHA particles so that the surface of the PHA particles is in contact with the culture solution, it is included in the biofilm. It is possible to increase the number of microorganism groups including aerobic and anaerobic microorganisms present on the culture medium side while maintaining a high growth rate of various microorganisms (mainly aerobic microorganisms) Conceivable.

上記バイオフィルムに含まれる微生物群には、ある種の分類によれば、原生生物(Protozoa)、藻類(algae)、菌類(Fungi)、細菌(Bacteria)、藍藻(Cyanophyta)が含まれ得る。また、これらの微生物群には、ある種の分類によれば、酸素が生育に必要な好気性微生物(偏性好気性微生物)、酸素が生育を阻害する嫌気性微生物(偏性嫌気性微生物)、酸素の有無にかかわらず生育する通性嫌気性微生物が存在するといわれている。尚、本発明では、通性嫌気性微生物は嫌気性微生物に含まれるものとする。
そして、これら各種の微生物のうち水環境に適した種が増殖し、水浄化作用に寄与するものと考えられている。
According to a certain classification, the group of microorganisms contained in the biofilm can include protozoa, algae, fungi, Bacteria, cyanobacteria. In addition, these microorganism groups are classified into aerobic microorganisms (obligate aerobic microorganisms) that require oxygen to grow, and anaerobic microorganisms (obligate anaerobic microorganisms) that inhibit oxygen growth. It is said that there are facultative anaerobic microorganisms that grow with or without oxygen. In the present invention, facultative anaerobic microorganisms are included in anaerobic microorganisms.
And it is thought that the seed | species suitable for water environment grows among these various microorganisms, and contributes to a water purification effect | action.

これらの中でも、水環境中の硝酸塩の生成に着目すると、例えば、各種の水環境中に存在する微生物には、アンモニアから硝酸塩への変換を行う偏性好気性の細菌であるアンモニア酸化菌細菌と亜硝酸酸化細菌、生成した硝酸塩を窒素ガスに変換する嫌気性の細菌である脱膣菌が含まれると考えられる。そして、これらの細菌を含む微生物により、硝酸塩の生成はある程度制御されるものと思われるが、このような微生物の機能を活性化させ、安定して機能させることは必ずしも容易ではない。   Among these, when attention is focused on the production of nitrate in the water environment, for example, the microorganisms present in various water environments include ammonia-oxidizing bacteria that are obligately aerobic bacteria that convert ammonia to nitrate. Nitrite-oxidizing bacteria, and vaginal bacteria that are anaerobic bacteria that convert the generated nitrate to nitrogen gas are considered to be included. And, it seems that the production of nitrate is controlled to some extent by microorganisms containing these bacteria, but it is not always easy to activate and stably function such microorganisms.

ところが本発明では、上記のように所定の原水とPHA粒子を用いて培養し、培養の過程で意図的にバイオフィルムを破壊して得られる培養液を水浄化用液として使用し、当該水浄化用液を元の水環境に戻すだけで、水環境中の硝酸塩などの濃度を安定して低下させ、浄化することができるという極めて顕著な効果を奏するものである。
このような効果が得られる詳細な理由は明らかではないが、元の水環境ごとに適した微生物種や量のバランスがあり、採取した原水を培養することで、その水環境ごとに元々存在する、即ちその水環境に適した各種の微生物をバランスよく増やせるため、元の水環境に投入した際に、投入した水浄化液中に含まれる微生物群の作用により、効率よく浄化することができるものと考えられる。
However, in the present invention, as described above, a culture solution obtained by culturing using predetermined raw water and PHA particles and deliberately destroying the biofilm in the course of culturing is used as a water purification solution. By simply returning the working solution to the original water environment, the concentration of nitrates in the water environment can be stably reduced and purified.
The detailed reason why such an effect can be obtained is not clear, but there is a balance of microbial species and amount suitable for each original water environment, and it originally exists for each water environment by culturing the collected raw water In other words, in order to increase the variety of microorganisms suitable for the water environment in a balanced manner, when they are put into the original water environment, they can be efficiently purified by the action of the microorganisms contained in the water purification solution that has been put in. it is conceivable that.

本発明では、上記のように嫌気性微生物を含む微生物群を含有する原水を用いて培養を行う。本発明で原水とは、沼、池、湖、河川、海、湿地帯等の自然界や、観賞用や養殖用等の水槽等の人工装置の水環境から採集したものを意味する。従って、原水には、採取した水環境に応じて、その水環境に適した各種の微生物(微生物群)などが含まれることとなる。また、微生物群には、嫌気性微生物、好気性微生物が含まれ得る。また、上記の自然界には、海などに設けられた養殖場、釣堀などのように、一部に人工的な施設を設けた場所が含まれるものとする。
尚、本発明では、原水のことを単に「水」と称する場合がある。
In this invention, it culture | cultivates using the raw | natural water containing the microorganism group containing an anaerobic microorganism as mentioned above. In the present invention, raw water means water collected from the natural environment such as swamps, ponds, lakes, rivers, seas, wetlands, and the like, and the aquatic environment of artificial devices such as ornamental and aquaculture tanks. Therefore, the raw water contains various microorganisms (microorganism group) suitable for the water environment according to the collected water environment. The microorganism group can include anaerobic microorganisms and aerobic microorganisms. Further, the natural world includes a place where an artificial facility is provided in part, such as an aquaculture farm or a fishing pond provided in the sea.
In the present invention, raw water may be simply referred to as “water”.

また、本発明の水浄化用液を、原水を採取した元の水環境に投入して(戻して)、当該水環境の浄化を図る観点からは、その水環境の浄化が期待できる場所から採取するとよい。例えば、沼、池、湖、河川、海、湿地帯等の自然界に存在する水環境の場合は、局所的に水の流れが滞る傾向にある場所から採取するとよい。また、観賞用や養殖用等の水槽等の人工装置の水環境の場合は、人工装置内のみで水を循環させる装置、外部からの流入および外部への排出を行うが装置内での滞留時間が長い装置、などにおける水環境から採取するとよい。本発明の効果をより享受する観点からは、人工装置の水環境から原水を採取するのが好ましく、とりわけ、観賞用や養殖用等の水槽の水環境から原水を採取するのがより好ましい。このような水槽としては、例えば、水族館などで用いられる水槽、観賞用や食用の水生生物を販売する際の展示用の水槽、家庭用の水槽などが挙げられるが、これらに限定されるわけではない。また、このような水槽にて飼育される水生生物としては、特に限定はなく、各種の観賞魚、ハタゴ、ハゼなどの食用魚、海洋性哺乳類、甲殻類、サンゴ、その他の水生動植物などが挙げられ、各種の水生生物を飼育している水槽の水環境に適用可能である。   In addition, from the viewpoint of purifying the water environment, the liquid for water purification of the present invention is collected from a place where purification of the water environment can be expected from the viewpoint of purging the water environment. Good. For example, in the case of a water environment existing in nature such as a swamp, a pond, a lake, a river, the sea, and a wetland, it may be collected from a place where the water flow tends to stagnate locally. In addition, in the case of an artificial device such as an aquarium or aquaculture device, the water environment circulates only in the artificial device, the inflow from the outside and the discharge to the outside, but the residence time in the device It is good to collect from the water environment in a long device. From the viewpoint of further enjoying the effects of the present invention, it is preferable to collect raw water from the water environment of the artificial device, and it is particularly preferable to collect raw water from the water environment of an aquarium for ornamental use or aquaculture. Examples of such aquarium include, but are not limited to, aquariums used in aquariums, exhibition aquariums for selling ornamental and edible aquatic organisms, domestic aquariums, etc. Absent. In addition, the aquatic organisms bred in such an aquarium are not particularly limited, and include various ornamental fish, edible fish such as scallops and goby, marine mammals, crustaceans, corals, and other aquatic animals and plants. It is applicable to the aquatic environment of aquariums that breed various aquatic organisms.

このような水環境から原水を採取し、所定の培養を行った後に、本発明の水浄化用液を元の水環境に投入する(戻す)ことで、水浄化用液が広範に拡散することなく、水浄化用液に含まれる微生物群の機能が効果的に発揮されるため、元の水環境において硝酸塩などの濃度が低減され、水環境における浄化がより好適に実現される。   After collecting raw water from such a water environment and performing a predetermined culture, the water purification liquid is diffused widely by introducing (returning) the water purification liquid of the present invention back to the original water environment. In addition, since the function of the microorganism group contained in the water purification solution is effectively exhibited, the concentration of nitrate and the like is reduced in the original water environment, and purification in the water environment is more suitably realized.

本発明で用いるポリヒドロキシアルカノエート(PHA)からなる粒子におけるPHAとしては、特に限定はないが、例えば、下記式(1)で示される3−ヒドロキシアルカノエート、下記式(2)で示される4−ヒドロキシアルカノエートよりなる繰り返し単位を有するポリマーが挙げられる。   The PHA in the particles composed of polyhydroxyalkanoate (PHA) used in the present invention is not particularly limited. For example, 3-hydroxyalkanoate represented by the following formula (1), 4 represented by the following formula (2), and the like. -A polymer having a repeating unit consisting of a hydroxyalkanoate.

Figure 2014132831
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Figure 2014132831
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(式(1)および(2)中、RはH又はCn2n+1で表されるアルキル基で、nは1〜15の整数である。) (In the formulas (1) and (2), R is H or an alkyl group represented by C n H 2n + 1 , and n is an integer of 1 to 15.)

式(1)、式(2)のホモポリマーでも良いし、2種以上の組み合わせから成るコポリマー、つまり、ジ−コポリマー、トリ−コポリマー、テトラ−コポリマー、など、またはこれらのホモポリマー、コポリマー等から選ばれる2種以上のブレンド物が挙げられる。中でも、ポリ(3−ヒドロキシブチレート)(PHB)、ポリ(3−ヒドロキシブチレート−コ−3−ヒドロキシバリレート(PHBV)、ポリ(3−ヒドロキシブチレート−コ−3−ヒドロキシヘキサノエート)(PHBH)、ポリ(3−ヒドロキシブチレート−コ−4−ヒドロキシブチレート)(P3HB4HB)が好ましく、Rが嵩高いために結晶化度が低くなり、嫌気分解の起きやすい非晶部が多いという点でPHBHがより好ましい。
本発明では、既に述べたようにPHAが原水に含まれる独立栄養以外の微生物群により資化される。
It may be a homopolymer of formula (1), formula (2) or from a copolymer comprising two or more combinations, ie, a di-copolymer, a tri-copolymer, a tetra-copolymer, etc., or their homopolymers, copolymers, etc. The blended material of 2 or more types chosen is mentioned. Among them, poly (3-hydroxybutyrate) (PHB), poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate (PHBV), poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate) (PHBH) and poly (3-hydroxybutyrate-co-4-hydroxybutyrate) (P3HB4HB) are preferred, and since R is bulky, the degree of crystallinity is low, and there are many amorphous parts that are susceptible to anaerobic decomposition. In this respect, PHBH is more preferable.
In the present invention, as described above, PHA is assimilated by a group of microorganisms other than autotrophic contained in raw water.

PHAからなる粒子(以下、「PHA粒子」と称する場合がある。)の形状は、特に限定はなく、粉体状、顆粒状、ペレット状等が挙げられ、培養方法、水浄化用液の水環境への投入の仕方、などによって、適宜選択することができる。
また、粒子の大きさとしては、特に限定はなく、同じく培養方法、水浄化用液の水環境への投入の仕方、などによって、適宜選択することができる。
PHAからなる粒子として、粉体状のものを用いる場合は、表面積を大きくする観点から微粉体とすることが好ましい場合があるが、粉体の大きさが小さすぎると、原水と混合する際に粉体が舞い上がって作業性が悪化する場合があるため、平均粒径は50μm以上が好ましい。また、このような微粉末の場合は、水に分散した乳化状、懸濁状とすることができる。これにより、原水との混合時に微粉末が舞い上がることがないため、粒子の平均粒径を50μmより小さくすることができる。尚、このようなPHA粒子の乳化液は、50μm以上の粉体と水道水等の水(原水ではないものを用いるのが好ましい。)との混合液をエンドミルなどでPHA粒子を微細化することで調製することができる。
また、顆粒状、ペレット状の粒子を用いる場合は、表面積を確保する観点から、多孔質状のものを用いるのが好ましい。また、顆粒状、ペレット状の粒子の大きさは、概ね0.5〜10mmとするとよい。また、その形状は、立方体、直方体、筒状体、球状体、楕円状体など各種の構造を用いることができる。
The shape of the particles composed of PHA (hereinafter sometimes referred to as “PHA particles”) is not particularly limited, and examples thereof include powder, granules, pellets, and the like. It can be selected as appropriate depending on the manner of input to the environment.
The size of the particles is not particularly limited, and can be appropriately selected depending on the culture method, the manner in which the water purification solution is introduced into the water environment, and the like.
When particles made of PHA are used in the form of powder, it may be preferable to use a fine powder from the viewpoint of increasing the surface area. However, if the size of the powder is too small, it may be mixed with raw water. The average particle size is preferably 50 μm or more because the powder may rise and workability may deteriorate. Moreover, in the case of such a fine powder, it can be made into the emulsification form and suspension form which were disperse | distributed to water. Thereby, since a fine powder does not rise at the time of mixing with raw | natural water, the average particle diameter of particle | grains can be made smaller than 50 micrometers. Such an emulsified liquid of PHA particles is obtained by refining PHA particles with an end mill or the like using a mixed liquid of powder of 50 μm or more and water such as tap water (preferably not raw water). Can be prepared.
Moreover, when using granular and pellet-shaped particles, it is preferable to use porous particles from the viewpoint of securing the surface area. The size of the granular and pellet-like particles is preferably about 0.5 to 10 mm. Further, as the shape, various structures such as a cube, a rectangular parallelepiped, a cylinder, a sphere, and an ellipsoid can be used.

本発明では、上記の原水とPHA粒子を混合し、培養を行う。原水とPHA粒子の混合比は、培養した際に、所望期間内に一定以上のPHA粒子の表面にバイオフィルムが形成されれば、特に限定はなく、適宜決定することができる。また、外力を負荷する方法によっては、PHA粒子表面に形成したバイオフィルムの少なくとも一部が破壊されるようにPHA粒子表面に剪断力が負荷される程度の混合比であればよい。
また、原水とPHA粒子以外に、必要により、微生物群の増殖に寄与しうる無機塩類やその他の成分を添加しても良い。
In the present invention, the raw water and PHA particles are mixed and cultured. The mixing ratio of the raw water and the PHA particles is not particularly limited as long as a biofilm is formed on the surface of the PHA particles of a certain level or more within a desired period when cultured, and can be appropriately determined. Further, depending on the method of applying an external force, the mixing ratio may be such that a shearing force is applied to the PHA particle surface so that at least a part of the biofilm formed on the PHA particle surface is destroyed.
In addition to raw water and PHA particles, inorganic salts and other components that can contribute to the growth of the microorganism group may be added as necessary.

上記の原水とPHA粒子を混合する際に使用する培養槽としては、特に限定はなく、バッチ式の培養槽を用いても良いし、水環境から原水を連続または断続的に採取(取水)し、連続または断続的に元の水環境へ投入可能な手段を備えた循環式の培養槽であっても良い。
バッチ式の培養槽としては、特に限定はなく、例えば、密封可能な透明もしくは不透明の培養槽の他、フタ付のカップ、ペットボトルといった簡易的なものなどが挙げられる。また、上記の循環式の培養槽としては、微生物の培養などで一般的に用いられる各種の培養槽を用いることができる。尚、循環式の培養槽の場合、培養槽は、水環境から培養槽へと水環境中の水を取水するための取水口と、培養槽から水環境へと培養液を排出するための排出口とを備えるものとして構成することになるが、PHA粒子が培養槽から排出することを防止するため、培養槽から元の水環境への排出口やその近傍には、フィルターなどのPHA粒子が培養槽内から排出されるのを抑制、防止する手段や、排出口やその近傍でPHA粒子が詰まったり、固まったりすることを抑制、防止するため、撹拌羽などの排出口が閉塞することを防止する手段を設けることが好ましい。
The culture tank used when mixing the raw water and the PHA particles is not particularly limited, and a batch-type culture tank may be used, and raw water is collected (taken in water) continuously or intermittently from the water environment. Further, it may be a circulation type culture tank provided with means capable of being continuously or intermittently charged into the original water environment.
The batch type culture tank is not particularly limited, and examples thereof include a transparent or opaque culture tank that can be sealed, a simple cup and a plastic bottle with a lid, and the like. In addition, as the circulation culture tank, various culture tanks generally used for culturing microorganisms can be used. In the case of a circulation type culture tank, the culture tank includes a water intake port for taking water in the water environment from the water environment to the culture tank, and a drain for discharging the culture solution from the culture tank to the water environment. However, in order to prevent the PHA particles from being discharged from the culture tank, PHA particles such as a filter are present at or near the discharge port from the culture tank to the original water environment. In order to prevent or prevent the clogging or solidification of PHA particles at the discharge port and its vicinity, the discharge port such as a stirring blade should be blocked. It is preferable to provide a means for preventing.

本発明では、上記の原水とPHA粒子を混合して培養を開始した後、培養を終了するまでの間に、上記の原水とPHA粒子を混合した培養液に対して、外力を負荷して前記粒子表面に形成されたバイオフィルムの少なくとも一部を破壊する。これにより、上述したように、培養液中のPHA粒子表面および液中の微生物群の数量を効果的に増加させることが可能となる。   In the present invention, after starting the culture by mixing the raw water and the PHA particles and before ending the culture, an external force is applied to the culture solution in which the raw water and the PHA particles are mixed to At least part of the biofilm formed on the particle surface is destroyed. As a result, as described above, it is possible to effectively increase the surface of the PHA particles in the culture solution and the number of microorganism groups in the solution.

上記外力としては、培養液に対して負荷した時に、PHA粒子表面に形成されたバイオフィルムの少なくとも一部を破壊することができれば、特に限定はない。例えば、培養液を撹拌してバイオフィルムに剪断力を付与する手段、培養液を振動させてバイオフィルムに剪断力を付与する手段、などが挙げられるが、これらに限定されるわけではない。これらの手段は、上記の培養槽の形態に応じて適宜選択することが可能である。
培養槽として、例えば、ペットボトルを使用する場合は、ペットボトル内に適量の培養液を充填し、密栓した状態で、ペットボトルごと振って、内部の培養液を撹拌することで、PHA粒子同士の衝突などにより、PHA粒子表面に形成されたバイオフィルムの少なくとも一部を破壊し、剥離させることができる。また、ペットボトルより大型で培養槽ごと振ることが困難な場合は、培養槽内に、撹拌翼、邪魔板などを設けて培養液を撹拌したり、培養槽内の水をポンプなどにより水流を起こして、PHA粒子同士を衝突させることなどにより、PHA粒子表面に形成されたバイオフィルムの少なくとも一部を破壊し、剥離させることができる。
さらに、上記の循環式の培養槽を用いる場合は、水環境から原水を取水し、同時に培養槽内から培養液を元の水環境に排水する際に生じる液の流れを利用して培養槽内でPHA粒子を対流させて、PHA粒子同士を衝突させることなどにより、PHA粒子表面に形成されたバイオフィルムの少なくとも一部を破壊し、剥離させることができる。また、同時に培養槽内に撹拌翼、邪魔板などを設けて培養液を撹拌してもよい。
また、何れの培養槽を使用する場合でも、超音波などを用いて培養液を振動させ、キャビテーションによりPHA粒子表面に形成されたバイオフィルムの少なくとも一部を破壊し、剥離させることができる。
The external force is not particularly limited as long as at least a part of the biofilm formed on the surface of the PHA particles can be destroyed when loaded on the culture solution. Examples include, but are not limited to, means for stirring the culture medium to impart shearing force to the biofilm, means for vibrating the culture liquid to impart shearing force to the biofilm, and the like. These means can be appropriately selected according to the form of the culture tank.
As a culture tank, for example, when using a PET bottle, the PET bottle is filled with an appropriate amount of culture solution, shaken together with the PET bottle in a tightly sealed state, and the inside culture solution is stirred, so that the PHA particles At least a part of the biofilm formed on the surface of the PHA particles can be broken and peeled off by, for example, collision. Also, if it is larger than a PET bottle and it is difficult to shake the entire culture tank, a stirring blade, baffle plate, etc. are provided in the culture tank to stir the culture solution, or the water in the culture tank is pumped with a pump By causing the PHA particles to collide with each other, at least a part of the biofilm formed on the surface of the PHA particles can be broken and peeled off.
Furthermore, when using the above circulating culture tank, the raw water is taken from the water environment, and at the same time, the flow of the liquid generated when the culture liquid is drained from the culture tank to the original water environment is used. At least a part of the biofilm formed on the surface of the PHA particles can be broken and peeled off by convection of the PHA particles and causing the PHA particles to collide with each other. At the same time, the culture solution may be stirred by providing a stirring blade, a baffle plate, or the like in the culture tank.
In addition, in the case of using any culture tank, the culture solution can be vibrated using ultrasonic waves or the like, and at least a part of the biofilm formed on the PHA particle surface can be broken and peeled off by cavitation.

外力を負荷する時期としては、特に限定はなく、培養開始後、例えば、PHA粒子表面にバイオフィルムが形成され、使用したPHA粒子の略全ての粒子表面がバイオフィルムで被覆された段階で、最初の外力負荷を行い、その後も、PHA粒子表面のバイオフィルムの形成状況を確認しながら外力の負荷を行うと良い。PHA粒子の表面がバイオフィルムで被覆されると、培養液中の微生物群の増加速度が鈍化する傾向にあるため、バイオフィルムの形成状態が外力負荷時期の指標となり得る。
また、バイオフィルムの形成状況を確認する以外に、培養液中の微生物群の増加速度を概算することも可能である。培養液中の微生物群の増加速度は、例えば、培養液中の微生物群の重量の経時変化を把握することによって概算することが可能である。その方法としては、例えば、経時的に培養液からサンプルを採取し、ろ紙等を用いて微生物群(菌体等)を捕捉するなどして、定法に従って、重量を測定して増加速度を把握することが可能である。
また、上記のように重量の経時変化を求める方法以外には、培養液中の微生物群の菌体数を概算することで、培養液中の微生物群の増加速度を把握することが可能である。菌体数の測定は、寒天等の培地上で培養し、生成したコロニーを教えれば良い。また、嫌気性微生物の数は、市販の嫌気培養パック等を用いて、嫌気条件下で培養し、コロニー数を数えれば良い。本発明では、硝酸塩を減少させるのが狙いであるため、特に嫌気性微生物の菌体数の増加速度が鈍化した時に外力を負荷するのが好ましい。
本発明において、菌体数の増加速度が鈍化した時とは、培養日数と菌体数の関係をグラフにプロットした時に、傾きがゆるやかになった時を意味する。
There is no particular limitation on the timing for applying the external force. For example, after the culture starts, a biofilm is formed on the surface of the PHA particles, and at the stage where almost all of the used PHA particles are coated with the biofilm. It is preferable to apply external force while confirming the biofilm formation on the surface of the PHA particles. When the surface of the PHA particles is coated with a biofilm, the rate of increase in the number of microorganisms in the culture solution tends to be slowed down, so that the biofilm formation state can be an index of the external load period.
In addition to confirming the biofilm formation status, it is also possible to estimate the rate of increase of microbial groups in the culture solution. The increase rate of the microbial group in the culture solution can be estimated by, for example, grasping the change with time of the weight of the microbial group in the culture solution. As a method for this, for example, a sample is collected from the culture solution over time, and a microorganism group (bacteria etc.) is captured using filter paper, etc., and the weight is measured according to a conventional method to grasp the rate of increase. It is possible.
In addition to the method for obtaining the change in weight over time as described above, it is possible to grasp the rate of increase of microbial groups in the culture solution by estimating the number of microbial cells in the culture solution. . The number of cells can be measured by culturing on a medium such as agar and teaching the generated colonies. Moreover, the number of anaerobic microorganisms should just cultivate on anaerobic conditions using a commercially available anaerobic culture pack etc., and should count the number of colonies. In the present invention, since the aim is to reduce nitrate, it is preferable to apply an external force particularly when the rate of increase in the number of cells of anaerobic microorganisms has slowed.
In the present invention, the time when the rate of increase in the number of bacterial cells slows down means that the slope becomes gentle when the relationship between the number of culture days and the number of bacterial cells is plotted on a graph.

もっとも、バイオフィルムの形成状況などにかかわらず、定期的に外力の負荷を行っても良い。   However, the external force may be periodically applied regardless of the formation state of the biofilm.

本発明では、外力の負荷を行う時期としては、バイオフィルムの形成状況を考慮しつつ、1〜7日に1回行うと良いが、一旦PHA粒子の表面にバイオフィルムが形成した後は、経験的に、好ましくは少なくとも7日に1回、より好ましくは3日に1回、さらに好ましくは1日1回である。尚、培養条件にもよるが、培養開始後で、バイオフィルム破壊のための最初の外力の負荷は、バイオフィルムが相応に形成される培養開始後3日以上経過した後に行うのが好ましい。もっとも、条件によっては、1日でも培養液中の微生物群の増殖は認められる場合はあるため、培養開始後1日で外力を負荷してもよい場合はある。
また、外力の負荷の回数は、特に限定はないが、培養液中の微生物群の数量を増加させて水浄化をより効果的に行う観点からは、培養期間中に2回以上負荷するのが好ましい。
In the present invention, it is preferable that the external force is loaded once every 1 to 7 days in consideration of the formation state of the biofilm. However, once the biofilm is formed on the surface of the PHA particles, it is experienced. Specifically, it is preferably at least once every 7 days, more preferably once every 3 days, and even more preferably once a day. Although depending on the culture conditions, it is preferable to apply the initial external force for biofilm destruction after the start of the culture after 3 days or more have elapsed since the start of the culture in which the biofilm is appropriately formed. However, depending on the conditions, the growth of the microbial group in the culture solution may be observed even on one day, so an external force may be applied on the first day after the start of the culture.
Further, the number of external force loads is not particularly limited, but from the viewpoint of more effectively purifying water by increasing the number of microorganism groups in the culture solution, the load is applied twice or more during the culture period. preferable.

培養時の温度は、原水を採取した水環境に準じた温度であれば、特に限定はないが、温度が低すぎると微生物群の増殖速度が下がるため、3℃以上が好ましく、10℃以上がより好ましい。温度コントロールの容易性を考慮すると、80℃以下が好ましい。また、温度コントロールを行うことなく、室温(常温)で行うことも可能である。   The temperature at the time of culture is not particularly limited as long as it is the temperature according to the water environment from which the raw water is collected. More preferred. Considering ease of temperature control, 80 ° C. or lower is preferable. Moreover, it is also possible to carry out at room temperature (room temperature) without performing temperature control.

培養期間は、PHA粒子の形態、大きさ、原水の状況、培養温度等の諸条件により異なるため一概には言えないが、培養液中の微生物群を相応に増殖させる観点からは、3日以上が好ましい。もっとも、条件によっては、1日でも培養液中の微生物群の増殖は認められる場合はあるため、培養期間が1日であってもよい場合はある。   The culture period varies depending on various conditions such as the form, size, raw water condition, culture temperature, etc. of the PHA particles, but it cannot be said unconditionally. However, from the viewpoint of appropriately growing the microorganism group in the culture solution, it is 3 days or more. Is preferred. However, depending on the conditions, the growth of the microorganism group in the culture solution may be observed even on one day, so the culture period may be one day.

本発明の水浄化用液は、上記のように、原水とPHA粒子とを混合し、所定の処理を行って得られた培養液であるため、培養液中には、バイオフィルムに被覆されたPHA粒子とバイオフィルム外の微生物群が含まれる。この水浄化用液を、原水を採取した元の水環境になどに投入する際には、水浄化用液の上澄み液(PHA粒子を殆ど含まない状態の液)を用いても良いし、懸濁状態のバイオフィルムで被覆されたPHA粒子を含む液を用いても良い。PHAは、生分解性が高いポリマーであるため、各種の水環境中に投入されても、各種の環境中で、分解され、消失しやすいため、元の水環境を悪化させることは殆どないと考えられる。   Since the water purification solution of the present invention is a culture solution obtained by mixing raw water and PHA particles and performing a predetermined treatment as described above, the culture solution was coated with a biofilm. PHA particles and microbial populations outside the biofilm are included. When this water purification solution is introduced into the original water environment from which raw water is collected, the supernatant of the water purification solution (a solution containing almost no PHA particles) may be used. A liquid containing PHA particles coated with a turbid biofilm may be used. Since PHA is a polymer with high biodegradability, even if it is put into various water environments, it is easily decomposed and disappears in various environments, so it hardly deteriorates the original water environment. Conceivable.

本発明の水浄化方法は、自然界または人工装置の水環境から採取した、嫌気性微生物を含む微生物群を含有する原水と、ポリヒドロキシアルカノエートからなる粒子と、を混合して培養を開始した後培養終了までの間に、嫌気性微生物の菌体数の増加速度が鈍化した時に、外力を負荷して前記粒子表面に形成されたバイオフィルムの少なくとも一部を破壊して得られた培養液の少なくとも一部を、前記原水を採取した前記水環境に投入するものである。   The water purification method of the present invention comprises mixing raw water containing a group of microorganisms containing anaerobic microorganisms collected from the natural environment or the water environment of an artificial device and particles made of polyhydroxyalkanoate, and starting culture. When the rate of increase in the number of anaerobic microorganisms slows down until the end of the culture, the culture solution obtained by destroying at least part of the biofilm formed on the particle surface by applying an external force At least a part is thrown into the water environment where the raw water is collected.

即ち、本発明の水浄化方法は、上述した本発明の水浄化用液(培養液でもある)を、原水を採取した元の水環境に投入する(戻す)ものである。従って、共通する部分の詳細な説明は、省略する。
本発明の水浄化方法においては、元の水環境に投入する培養液の投入方法としては、元の水環境の状況に応じて行えばよい。例えば、原水を用いて予め調製した水浄化用液を、各所に適量ずつ定期的に散布する方法、浄化対象とする水環境の近辺に、1ヶ所以上循環式の培養槽を設置して、連続的または断続的に、原水の採取とともに培養液(水浄化用液)の投入を行う方法などが挙げられる。
また、この際の、培養液(水浄化用液)を元の水環境に投入する量としては、その環境に応じて適宜決定すればよく、一概にはいえないが、一度に多量の培養液を投入すると、原水を採取した元の水環境中の微生物バランスが崩れる可能性があるため、硝酸塩濃度などを測定し、状況を確認しながら少量ずつ、投入するのが好ましい。
That is, the water purification method of the present invention is one that inputs (returns) the above-described water purification solution of the present invention (which is also a culture solution) to the original water environment from which the raw water was collected. Therefore, detailed description of common parts is omitted.
In the water purification method of the present invention, the culture solution to be introduced into the original water environment may be added according to the state of the original water environment. For example, a method of periodically spraying a suitable amount of water purification solution prepared in advance using raw water to each location, one or more circulating culture tanks installed in the vicinity of the water environment to be purified, and continuously For example, a method of collecting raw water and adding a culture solution (water purification solution) together with collection of raw water may be mentioned.
In this case, the amount of the culture solution (water purification solution) to be introduced into the original water environment may be determined as appropriate according to the environment. Since there is a possibility that the balance of microorganisms in the original water environment from which the raw water was collected may be lost, it is preferable to add it little by little while measuring the nitrate concentration and confirming the situation.

また、培養液の投入方法によっては、予め調製した培養液(水浄化用液)が減少するため、同じ水環境から原水を再び採取して培養槽に添加してもよいし、必要に応じてPHA粒子も添加してよい。そして、これらを適宜添加した後に、上述したように、外力を付与しつつ、培養を行い、培養液(水浄化用液)を調製するとよい。   Depending on the method of charging the culture solution, the culture solution (water purification solution) prepared in advance may decrease, so raw water may be collected again from the same water environment and added to the culture tank. PHA particles may also be added. And after adding these suitably, it culture | cultivates, providing external force as mentioned above, and it is good to prepare a culture solution (liquid for water purification).

本発明の水浄化方法を、特に、水生生物を飼育している水槽の水環境に適用した場合、水槽中の水の硝酸塩濃度を0〜50mg/Lにすることが可能である。   In particular, when the water purification method of the present invention is applied to the water environment of an aquarium where aquatic organisms are bred, the nitrate concentration of water in the aquarium can be 0 to 50 mg / L.

本発明の水槽用リアクターは、主として、上述した本発明の水浄化用液を調製する際に用いた培養槽および、外力を負荷する手段を備えたものである。また、原水を採取する水環境が、水生生物を飼育している水槽内の水環境の場合に特に好適に使用可能である。従って、共通する部分の詳細な説明は、省略する。
本発明の水槽用リアクターは、水槽内からの原水が直接培養槽内に流入するように水槽と接続しても良いし、濾過材システムを介して接続しても良い。濾過材システムでは、原水に含まれる微生物群が濾過材の部分に一部捕捉、維持され、水槽用リアクターへ供給される微生物群の種を調整することができる場合がある。濾過材の材質は特に限定は無く、市販の濾過材を適宜選択して使用することできる。例えば、各種の繊維、多孔質の石、などが挙げられる。また、濾過材において、リン酸塩が堆積する場合があるため、濾過材を定期的に交換すれば、水槽内の水環境からリン酸塩などのリン原子含有物を除去できる場合がある。
The water tank reactor of the present invention mainly comprises a culture tank used for preparing the above-described water purification liquid of the present invention and means for loading an external force. In addition, the water environment in which raw water is collected can be used particularly suitably in the case of a water environment in an aquarium where aquatic organisms are bred. Therefore, detailed description of common parts is omitted.
The aquarium reactor of the present invention may be connected to the aquarium so that raw water from the aquarium directly flows into the culture tank, or may be connected via a filter medium system. In the filter medium system, the microorganism group contained in the raw water may be partially captured and maintained in the filter medium part, and the species of the microorganism group supplied to the aquarium reactor may be adjusted. The material of the filter medium is not particularly limited, and a commercially available filter medium can be appropriately selected and used. For example, various fibers, porous stones and the like can be mentioned. In addition, since phosphate may accumulate in the filter medium, phosphorus atom-containing substances such as phosphate may be removed from the water environment in the water tank by periodically replacing the filter medium.

以下では、本発明の水槽用リアクターおよびそれを備えた水槽の実施形態を、図面をもとに説明する。   Below, embodiment of the reactor for water tanks and the water tank provided with the same of the present invention is described based on a drawing.

図1は、本発明の水槽用リアクターを備えた水槽の実施形態の一例を示した図である。図1に示した例では、主要な構成として、水槽10、水槽用リアクター20および濾過材システム30とを備えたものである。また、図示しないが、水槽には、通気用ポンプ、水槽内の水温を調整するためのヒーター、などの水生生物飼育のための各種の装置を配しても良い。   FIG. 1 is a view showing an example of an embodiment of a water tank provided with a water tank reactor of the present invention. In the example shown in FIG. 1, the main configuration includes a water tank 10, a water tank reactor 20, and a filter medium system 30. Although not shown, the aquarium may be provided with various devices for raising aquatic organisms such as a ventilation pump and a heater for adjusting the water temperature in the aquarium.

本例では、水槽10内の原水11を排水管12の排水口15からオーバーフローさせ、濾過材システム30の濾過容器32と排水管12との連結部に設けられた受水口31から原水11を濾過材システム30内に通水させる。原水11は、濾過容器32の濾過空間33に配された濾過材34を通って、空間35に至る。本例では、濾過容器32は、濾過空間33と空間35とは複数の小孔38を備えた分離板37により分割されている。空間35内の濾過原水11’は、排水口36からポンプ40により水槽用リアクター20へ送液される。   In this example, the raw water 11 in the water tank 10 is overflowed from the drain port 15 of the drain pipe 12, and the raw water 11 is filtered from the water receiving port 31 provided at the connecting portion between the filtration container 32 and the drain pipe 12 of the filter medium system 30. Water is passed through the material system 30. The raw water 11 reaches the space 35 through the filter medium 34 disposed in the filtration space 33 of the filtration container 32. In this example, the filtration container 32 is divided into a filtration space 33 and a space 35 by a separation plate 37 having a plurality of small holes 38. The filtered raw water 11 ′ in the space 35 is sent from the drain port 36 to the aquarium reactor 20 by the pump 40.

尚、原水11の濾過を行わない場合は、濾過材34を配さないようにしたり、濾過材システム30全体(符号30〜38)を用いないようにしたりして構成すればよい。   In the case where the raw water 11 is not filtered, the filter medium 34 may not be provided, or the entire filter medium system 30 (reference numerals 30 to 38) may not be used.

水槽用リアクター20の培養槽21には、その略中心部の上部から下部に亘り取水管22が配され、取水管22の下部の取水口23から、濾過原水11’が培養槽21内へ送液される。培養槽21は、筒状の形状を有し、その下部には培養槽内の培養液24、PHA粒子25が滞留することなく流動することができるように、傾斜面21aが設けられている。そして、培養槽21の略中心部の底部に配された取水口23から流入する濾過原水11’が傾斜面21aにより上昇流を形成し(図1中の矢印27参照)、上昇流によりPHA粒子25は特に培養槽21の側壁面部分で上昇する。傾斜面21aは、2つ以上の平面にて構成されてもよいし、局面にて構成されてもよく、培養槽21の形状などに応じて適宜決定することができる。一方上昇したPHA粒子は、培養槽21の上部の上壁面21bに突き当たると取水管22付近で下降し、培養液24の一部は、培養槽21の側壁上側に側壁から突出して設けられた排水部29の排出口29aから排出され、水槽10へと投入される。このように、本例では、上述した培養槽21内でのPHA粒子が上昇および下降する際にPHA粒子同士が衝突することで、PHA粒子表面に形成されたバイオフィルムが破壊されることになる。また、図示しないが、他のバイオフィルムを破壊するための構成として、培養槽21内に超音波振動子を配したり、培養槽21の外部から超音波を照射するように構成しても良い。   The culture tank 21 of the aquarium reactor 20 is provided with a water intake pipe 22 extending from the upper part to the lower part of the substantially central part, and the filtered raw water 11 ′ is fed into the culture tank 21 from the water intake 23 at the lower part of the water intake pipe 22. To be liquidated. The culture tank 21 has a cylindrical shape, and an inclined surface 21a is provided at the lower part thereof so that the culture solution 24 and the PHA particles 25 in the culture tank can flow without staying. Then, the filtered raw water 11 ′ flowing from the water intake port 23 arranged at the bottom of the substantially central portion of the culture tank 21 forms an upward flow by the inclined surface 21 a (see arrow 27 in FIG. 1), and the PHA particles are generated by the upward flow. 25 rises particularly at the side wall surface portion of the culture tank 21. The inclined surface 21a may be configured by two or more planes, may be configured by a situation, and can be appropriately determined according to the shape of the culture tank 21 and the like. On the other hand, when the raised PHA particles hit the upper wall surface 21 b of the upper part of the culture tank 21, the PHA particles descend near the intake pipe 22, and a part of the culture solution 24 is drainage provided on the upper side wall of the culture tank 21 to protrude from the side wall. It is discharged from the discharge port 29 a of the part 29 and is put into the water tank 10. Thus, in this example, when the PHA particles in the culture tank 21 described above rise and fall, the PHA particles collide with each other, so that the biofilm formed on the surface of the PHA particles is destroyed. . Although not shown, as a configuration for destroying other biofilms, an ultrasonic transducer may be arranged in the culture tank 21 or ultrasonic waves may be irradiated from the outside of the culture tank 21. .

また、培養液の温度を調整する場合は、培養槽21内にヒーターを設けても良いし、培養槽21外部にジャケットなどを配しても良い。   Moreover, when adjusting the temperature of a culture solution, you may provide a heater in the culture tank 21, and may arrange | position a jacket etc. outside the culture tank 21. FIG.

本例では、上記のように、培養槽21の側壁上側に側壁から突出し、培養槽21内と連通する排水部29を設けている。また、排出部29の上側の壁面には、水槽10へと連通する排出口29aを設けるとともに、フィルター28を設けている。さらに、排出部29の内側側壁部には、撹拌羽26が配され、撹拌羽26が回転することにより、培養槽21内へ向かう流れ、フィルター28へ向かう流れなどが生じ、排出口29aやその近傍(例えばフィルター28)でPHA粒子が詰まったり、固まったりすることを抑制、防止することができる。   In this example, as described above, the drainage part 29 that protrudes from the side wall and communicates with the inside of the culture tank 21 is provided on the upper side wall of the culture tank 21. In addition, a discharge port 29 a communicating with the water tank 10 and a filter 28 are provided on the upper wall surface of the discharge unit 29. Furthermore, a stirring blade 26 is arranged on the inner side wall portion of the discharge unit 29, and when the stirring blade 26 rotates, a flow toward the inside of the culture tank 21, a flow toward the filter 28, and the like are generated. It is possible to suppress or prevent clogging or hardening of PHA particles in the vicinity (for example, the filter 28).

フィルター28は、培養液24(水浄化用液)が通過可能で、PHA粒子25の通過を抑制、防止可能な小孔などが配されていれば、その構成は問わない。   The configuration of the filter 28 is not limited as long as the culture solution 24 (water purification solution) can pass through and a small hole or the like that can suppress or prevent the passage of the PHA particles 25 is provided.

水槽用リアクター20の排出口29aから排出された培養液24(水浄化用液でもある。)は、水槽10の注水管13を介して注水口14から水槽10内へ投入される。尚、本例では、注水管13は排水管12内部に配され、注水管12の側壁に設けられた開口部から注水管13の下部が突出するように構成されているが、その他の構成を採用してもよい。   The culture solution 24 (which is also a water purification solution) discharged from the discharge port 29 a of the aquarium reactor 20 is input from the water injection port 14 into the water tank 10 through the water injection pipe 13 of the water tank 10. In this example, the water injection pipe 13 is arranged inside the drain pipe 12 and is configured such that the lower part of the water injection pipe 13 protrudes from an opening provided in the side wall of the water injection pipe 12. It may be adopted.

以上のような構成により、ポンプ40を作動させて、水槽10内の原水を取水して水槽用リアクター20で培養し、培養液24の一部を水槽10内へ投入することができる。そして、ポンプ40を作動させているうちに、水槽用リアクター20の培養槽21内では、PHA粒子表面へのバイオフィルムの形成とともに、PHA粒子の流動とその衝突により、バイオフィルムの破壊が連続的、即ち1回または2回以上起こり、培養槽21内の微生物群の増殖が図られる。尚、ポンプ40を停止させた場合でも、バイオフィルムの少なくとも一部を破壊して、培養槽21内の微生物群の増殖を図る場合は、図示しない他の撹拌羽、超音波振動子を培養槽21内に配するなどすればよい。このような構成を採用することにより、断続的な培養液24の水槽10内への投入も可能である。   With the configuration described above, the pump 40 can be operated to take the raw water in the water tank 10 and culture it in the water tank reactor 20, and a part of the culture solution 24 can be put into the water tank 10. While the pump 40 is being operated, the biofilm is continuously broken in the culture tank 21 of the aquarium reactor 20 due to the formation of the biofilm on the surface of the PHA particles and the flow and collision of the PHA particles. That is, it occurs once or twice or more, and the group of microorganisms in the culture tank 21 is propagated. Even when the pump 40 is stopped, in order to destroy at least a part of the biofilm and to propagate the microorganism group in the culture tank 21, other stirring blades and ultrasonic vibrators (not shown) are used as the culture tank. 21 may be arranged. By adopting such a configuration, the intermittent culture solution 24 can be introduced into the water tank 10.

尚、水槽用リアクター20を用いない場合は、濾過材システム30の排水口36と水槽用リアクター20の取水管22との間、および、水槽用リアクター20の排水口29aと取水管13との間に、それぞれ配された3方コック41を用いることにより、排水口36と注水管13とを直接連通させると良い。そして、その間、上述したペットボトルを用いて調製した培養液(水浄化用液)を水槽10内に投入するようにしても良い。   When the aquarium reactor 20 is not used, between the drain port 36 of the filter medium system 30 and the intake pipe 22 of the aquarium reactor 20, and between the drain port 29a of the aquarium reactor 20 and the intake pipe 13. In addition, it is preferable that the drain port 36 and the water injection pipe 13 are directly communicated with each other by using the three-way cocks 41 arranged respectively. In the meantime, the culture solution (water purification solution) prepared using the above-described PET bottle may be put into the water tank 10.

図2は、本発明の水槽用リアクターを備えた水槽の実施形態の他の例を示した概略図である。図2に示すように、本実施形態では、図1における水槽10に代えて、6台の水槽10a〜10fを使用している点で異なる。濾過材システム30、水槽用リアクター20およびこれらの連結部分の構成は、図1に示した構成と実質的に同じであるので、これらの詳細な説明は省略し、同じ構成には同一の符号を付した。また、各水槽10a〜10f、排水管12a〜12f、注水管13a〜13fの構成も、それぞれ、図1に示した水槽10、排水管12、注水管13の構成と同じであるので、詳細な説明は省略する。尚、本例では6台の水槽を繋げた例を示しているが、適宜変更することができる。   FIG. 2 is a schematic view showing another example of the embodiment of the water tank provided with the water tank reactor of the present invention. As shown in FIG. 2, the present embodiment is different in that six water tanks 10 a to 10 f are used instead of the water tank 10 in FIG. 1. Since the configuration of the filter medium system 30, the aquarium reactor 20, and the connecting portion thereof is substantially the same as the configuration shown in FIG. 1, the detailed description thereof will be omitted, and the same components are denoted by the same reference numerals. It was attached. The configurations of the water tanks 10a to 10f, the drain pipes 12a to 12f, and the water injection pipes 13a to 13f are the same as the configurations of the water tank 10, the drain pipe 12, and the water injection pipe 13 shown in FIG. Description is omitted. In addition, although the example which connected the six water tanks is shown in this example, it can change suitably.

本実施形態では、水槽10a〜10f内の原水11a〜11fが、全て一つの濾過材システム30と水槽用リアクター20へと通水される。そして、水槽用リアクター20において培養された培養液が水浄化用液として各水槽10a〜10fに投入される(戻される)。尚、図2中の各矢印は、流れ方向を示したものである。本実施形態は、同種の水生生物を別々の水槽にて飼育する場合に好適である。   In the present embodiment, the raw waters 11a to 11f in the water tanks 10a to 10f are all passed through one filter medium system 30 and the water tank reactor 20. Then, the culture solution cultured in the water tank reactor 20 is introduced (returned) to each of the water tanks 10a to 10f as a water purification liquid. In addition, each arrow in FIG. 2 shows the flow direction. This embodiment is suitable when breeding aquatic organisms of the same species in separate aquariums.

以下に実施例を示し、本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.

(硝酸塩濃度測定法)
水槽中の水を定期的にサンプリングし、レッドシー社製「NO3テスター」を用いて測定した。
(Method of measuring nitrate concentration)
The water in the water tank was periodically sampled and measured using a “NO3 tester” manufactured by Red Sea.

(製造例1) 3HH率12mol%のPHBHの作製
<遺伝子挿入用プラスミドベクターの作製>
挿入用DNAとしてA.caviaeのphaCのプロモーターおよびリボソーム結合部位を含む塩基配列からなるDNAを次のように作製した。A.caviaeのゲノムDNAをテンプレートとして配列番号1および配列番号2で示されるプライマーを用いて、PCRを行った。PCRは(1)98℃で2分、(2)98℃で15秒、60℃で30秒、68℃で20秒を25サイクル繰り返し、ポリメラーゼはKOD−plus−(TOYOBO製)を用いた。PCRで得たDNA断片を末端リン酸化およびEcoRI消化した。このDNA断片をPAc−5P+Ecoとした。
次に、特開2008−029218号公報[0038]に記載のKNK−005AS株の染色体DNAのbktB遺伝子の開始コドン直前をDNA挿入部位と設定し、以下の手順で該遺伝子の開始コドンより上流側の塩基配列からなるDNAを作製した。
特開2008−029218号公報[0036]に記載のKNK−005株のゲノムDNAを鋳型DNAの供給源として、配列番号3および配列番号4で示されるプライマーを用いてPCRを行い、bktB遺伝子の開始コドンより上流の塩基配列からなるDNAを得た。PCRは(1)98℃で2分、(2)98℃で15秒、64℃で30秒、68℃で30秒を25サイクル繰り返し、ポリメラーゼはKOD−plus−を用いた。PCRで得たDNA断片を制限酵素BamHIおよびEcoRIで2酵素同時消化した。このDNA断片をPbktB−Bam+Ecoとした。
PAc−5P+EcoおよびPbktB−Bam+Ecoをライゲーションし、ライゲート液中に生成したDNAを鋳型DNAとして配列番号3および配列番号2で示されるプライマーを用いてPCRを行った。PCRは(1)98℃で2分、(2)98℃で15秒、60℃で30秒、68℃で50秒を25サイクル繰り返し、ポリメラーゼはKOD−plus−を用いた。PCRで得たDNA断片を末端リン酸化およびBamHI消化した。このDNA断片をbPac−5P+Bamとした。
次に、該遺伝子の開始コドンより下流側の塩基配列からなるDNAを作製した。KNK−005株のゲノムDNAを鋳型DNAの供給源として、配列番号5および配列番号6で示されるプライマーを用いてPCRを行い、bktB遺伝子の開始コドンより下流側の塩基配列からなるDNAを得た。PCRは(1)98℃で2分、(2)98℃で15秒、64℃で30秒、68℃で30秒を25サイクル繰り返し、ポリメラーゼはKOD−plus−を用いた。PCRで得たDNA断片を末端リン酸化およびClaI消化した。このDNA断片をORF−5P+Claとした。
bPac−5P+BamとORF−5P+Claをライゲーションし、ライゲート液中に生成したDNAを鋳型DNAとして配列番号3および配列番号6で示されるプライマーを用いてPCRを行った。PCRは(1)98℃で2分、(2)98℃で15秒、60℃で30秒、68℃で1分30秒、を25サイクル繰り返し、ポリメラーゼはKOD−plus−を用いた。PCRで得たDNA断片をBamHIおよびClaIで2酵素同時消化した。このDNA断片を、ベクターpBluescript II KS(−)(TOYOBO製)の同制限酵素で消化した部位にサブクローニングした。得られたベクターをbAO/pBluとした。APPLIED BIOSYSTEMS社製のDNAシークエンサー3130xl Genetic Analyzerを用いて塩基配列を決定し、鋳型としたDNAの塩基配列と同一であることを確認した。
続いて、特開2008−029218号公報[0037]に記載のpSACKmを制限酵素NotIで処理することによってカナマイシン耐性遺伝子およびsacB遺伝子を含む約5.7kbのDNA断片を切り出した。これを、bAO/pBluの同酵素で切断した部位に挿入して遺伝子破壊・挿入用プラスミドbAO/pBlu/SacB−Kmを作製した。
(Production Example 1) Production of PHBH with 3HH rate of 12 mol% <Production of plasmid vector for gene insertion>
A. DNA for insertion A DNA comprising a base sequence containing a Caviae phaC promoter and a ribosome binding site was prepared as follows. A. PCR was carried out using the Caviae genomic DNA as a template and the primers shown in SEQ ID NO: 1 and SEQ ID NO: 2. PCR was (1) 98 ° C. for 2 minutes, (2) 98 ° C. for 15 seconds, 60 ° C. for 30 seconds, and 68 ° C. for 20 seconds for 25 cycles, and the polymerase used was KOD-plus- (manufactured by TOYOBO). The DNA fragment obtained by PCR was terminally phosphorylated and digested with EcoRI. This DNA fragment was designated as PAc-5P + Eco.
Next, the DNA insertion site is set immediately before the start codon of the bktB gene of the chromosomal DNA of the KNK-005AS strain described in JP 2008-029218 A [0038], and upstream of the start codon of the gene by the following procedure. A DNA consisting of the nucleotide sequence was prepared.
Using the genomic DNA of the KNK-005 strain described in JP-A-2008-029218 [0036] as a template DNA source, PCR was performed using the primers shown in SEQ ID NO: 3 and SEQ ID NO: 4 to initiate the bktB gene. DNA consisting of a base sequence upstream of the codon was obtained. PCR was (1) 98 ° C. for 2 minutes, (2) 98 ° C. for 15 seconds, 64 ° C. for 30 seconds, and 68 ° C. for 30 seconds for 25 cycles, and the polymerase used was KOD-plus-. The DNA fragment obtained by PCR was simultaneously digested with the restriction enzymes BamHI and EcoRI. This DNA fragment was designated as PbktB-Bam + Eco.
PAc-5P + Eco and PbktB-Bam + Eco were ligated, and PCR was performed using the primers shown in SEQ ID NO: 3 and SEQ ID NO: 2 with the DNA produced in the ligation solution as the template DNA. PCR was (1) 98 ° C. for 2 minutes, (2) 98 ° C. for 15 seconds, 60 ° C. for 30 seconds, and 68 ° C. for 50 seconds for 25 cycles, and the polymerase used was KOD-plus-. The DNA fragment obtained by PCR was terminally phosphorylated and digested with BamHI. This DNA fragment was designated as bPac-5P + Bam.
Next, a DNA having a base sequence downstream from the initiation codon of the gene was prepared. PCR was performed using the genomic DNA of the KNK-005 strain as a template DNA source and the primers shown in SEQ ID NO: 5 and SEQ ID NO: 6 to obtain a DNA comprising a base sequence downstream from the start codon of the bktB gene. . PCR was (1) 98 ° C. for 2 minutes, (2) 98 ° C. for 15 seconds, 64 ° C. for 30 seconds, and 68 ° C. for 30 seconds for 25 cycles, and the polymerase used was KOD-plus-. The DNA fragment obtained by PCR was terminally phosphorylated and digested with ClaI. This DNA fragment was designated ORF-5P + Cla.
bPac-5P + Bam and ORF-5P + Cla were ligated, and PCR was performed using the primers shown in SEQ ID NO: 3 and SEQ ID NO: 6 with the DNA generated in the ligation solution as the template DNA. For PCR, (1) 98 ° C. for 2 minutes, (2) 98 ° C. for 15 seconds, 60 ° C. for 30 seconds, and 68 ° C. for 1 minute 30 seconds were repeated 25 cycles, and the polymerase used was KOD-plus-. The DNA fragment obtained by PCR was co-digested with BamHI and ClaI. This DNA fragment was subcloned into a site digested with the same restriction enzyme of the vector pBluescript II KS (-) (manufactured by TOYOBO). The obtained vector was designated as bAO / pBlu. The base sequence was determined using a DNA sequencer 3130xl Genetic Analyzer manufactured by APPLIED BIOSSYSTEMS, and it was confirmed that it was the same as the base sequence of the template DNA.
Subsequently, the pSACKm described in JP2008-029218A [0037] was treated with the restriction enzyme NotI to cut out a DNA fragment of about 5.7 kb containing the kanamycin resistance gene and the sacB gene. This was inserted into a site cleaved with the same enzyme of bAO / pBlu to prepare a plasmid bAO / pBlu / SacB-Km for gene disruption / insertion.

<遺伝子挿入株Pac−bktB/AS株の作製>
次に、KNK−005AS株を親株としてbAO/pBlu/SacB−Kmを用いてbktB遺伝子の開始コドン直前にphaCのプロモーターおよびリボソーム結合部位を含む塩基配列からなるDNAが挿入された菌株を作製した。遺伝子挿入用プラスミドbAO/pBlu/SacB−Kmで大腸菌S17−1株(ATCC47005)を形質転換した。得られた形質転換体をKNK−005AS株とNutrient Agar培地(Difco社製)上で混合培養して接合伝達を行った。250mg/Lのカナマイシンを含むシモンズ寒天培地(クエン酸ナトリウム2g/L、塩化ナトリウム5g/L、硫酸マグネシウム・7水和物0.2g/L、リン酸二水素アンモニウム1g/L、リン酸水素二カリウム1g/L、寒天15g/L、pH6.8)上で生育してきた菌株を選択して、プラスミドがKNK−005AS株の染色体上に組み込まれた株を取得した。この株をNutrient Broth培地(Difco社製)で2世代培養した後、15%のシュークロースを含むNutrient Agar培地上に希釈して塗布し、生育してきた菌株を選択して2回目の組換えが生じた株を取得した。さらにPCRによる解析により所望の遺伝子挿入株を単離した。
この遺伝子挿入株をPac−bktB/AS株と命名し、DNAシークエンサー3130xl Genetic Analyzerを用いて塩基配列を決定し、bktB遺伝子の開始コドン直前にphaCのプロモーターおよびリボソーム結合部位を含む塩基配列からなるDNAが挿入された株であることを確認した。
<Preparation of gene insertion strain Pac-bktB / AS strain>
Next, using KNK-005AS as a parent strain, a strain was prepared using bAO / pBlu / SacB-Km in which a DNA comprising a phaC promoter and a base sequence containing a ribosome binding site was inserted immediately before the start codon of the bktB gene. E. coli strain S17-1 (ATCC 47005) was transformed with the gene insertion plasmid bAO / pBlu / SacB-Km. The obtained transformant was mixed and cultured on KNK-005AS strain and Nutrient Agar medium (manufactured by Difco) to perform conjugation transfer. Simmons agar medium containing 250 mg / L kanamycin (sodium citrate 2 g / L, sodium chloride 5 g / L, magnesium sulfate heptahydrate 0.2 g / L, ammonium dihydrogen phosphate 1 g / L, dihydrogen phosphate 2 A strain that had grown on potassium 1 g / L, agar 15 g / L, pH 6.8) was selected to obtain a strain in which the plasmid was integrated on the chromosome of the KNK-005AS strain. This strain is cultured for 2 generations in Nutrient Broth medium (manufactured by Difco), then diluted and applied to Nutrient Agar medium containing 15% sucrose, and the grown strain is selected to perform the second recombination. The resulting stock was acquired. Furthermore, a desired gene insertion strain was isolated by PCR analysis.
This gene insertion strain was named Pac-bktB / AS strain, its nucleotide sequence was determined using a DNA sequencer 3130xl Genetic Analyzer, and DNA comprising a phaC promoter and a ribosome binding site immediately before the start codon of the bktB gene Was confirmed to be an inserted strain.

<ccr遺伝子のクローニング及び発現ユニット構築>
クロトニル−CoAを、3HHモノマーの前駆体であるブチリル−CoAに変換する酵素をコードするccr遺伝子を、ストレプトマイセス・シンナモネンシス(Streptomyces cinnamonensis)Okami株(DSM 1042)の染色体DNAからクローニングした。配列番号7及び配列番号8記載のDNAをプライマーとしPCRを行った。その条件は(1)98℃で2分、(2)94℃で10秒、55℃で20秒、68℃で90秒を25サイクル繰り返し、ポリメラーゼはKOD−plus−を用いた。PCRで増幅した断片を精製後、制限酵素BamHI及びAflIIで切断した。EE32d13断片(J. Bacteriol.,179,4821(1997))を、pUC19ベクターのEcoRI部位にサブクローニングし、このプラスミドをBglIIとAflIIで切断し、BamHI及びAflII断片としたccr遺伝子と断片を置換することによってccr発現ユニットを構築した。
<Cloning of ccr gene and expression unit construction>
The ccr gene encoding an enzyme that converts crotonyl-CoA to butyryl-CoA, a precursor of 3HH monomer, was cloned from the chromosomal DNA of Streptomyces cinnamonensis Okami strain (DSM 1042). PCR was performed using the DNAs of SEQ ID NO: 7 and SEQ ID NO: 8 as primers. The conditions were (1) 98 ° C. for 2 minutes, (2) 94 ° C. for 10 seconds, 55 ° C. for 20 seconds and 68 ° C. for 90 seconds for 25 cycles, and the polymerase used was KOD-plus-. The fragment amplified by PCR was purified and then cleaved with restriction enzymes BamHI and AflII. Subcloning the EE32d13 fragment (J. Bacteriol., 179, 4821 (1997)) into the EcoRI site of the pUC19 vector, cutting this plasmid with BglII and AflII, and replacing the ccr gene with the BamHI and AflII fragments. The ccr expression unit was constructed by

<phaC遺伝子のクローニング及び発現ユニット調製>
配列番号11を含むphaC発現ユニットをSpeI断片として調製した。特開2007−228894号公報[0031]に記載のHG::PRe−N149S/D171G−T/pBluを鋳型とし、配列番号9と配列番号10に示すプライマーとしてPCRを行った。その条件は(1)98℃で2分、(2)94℃で10秒、55℃で30秒、68℃で2分を25サイクル繰り返し、ポリメラーゼはKOD−plus−を用いた。PCRで増幅した断片を精製後、制限酵素SpeIで切断して発現ユニットを調製した。
発現ベクターpCUP2−631は以下のようにして構築した。
C.necatorにおける発現ベクター構築用のプラスミドベクターとしては、国際公開公報WO/2007/049716号公報[0041]に記載のpCUP2を用いた。まず実施例7で構築したccr遺伝子発現ユニットをEcoRI処理により切り出し、この断片をMunIで切断したpCUP2と連結した。次に実施例8で作製したphaC発現ユニットをSpeI断片として調製し、ccr遺伝子発現ユニットを含むpCUP2のSpeI部位に挿入してpCUP2−631ベクターを構築した。
<Cloning of phaC gene and preparation of expression unit>
A phaC expression unit containing SEQ ID NO: 11 was prepared as a SpeI fragment. PCR was performed using HG :: PRe-N149S / D171G-T / pBlu described in JP-A-2007-228894 [0031] as a template and primers shown in SEQ ID NO: 9 and SEQ ID NO: 10. The conditions were (1) 98 ° C. for 2 minutes, (2) 94 ° C. for 10 seconds, 55 ° C. for 30 seconds and 68 ° C. for 2 minutes for 25 cycles, and the polymerase used was KOD-plus-. The fragment amplified by PCR was purified and then cleaved with the restriction enzyme SpeI to prepare an expression unit.
The expression vector pCUP2-631 was constructed as follows.
C. As a plasmid vector for constructing an expression vector in necator, pCUP2 described in International Publication WO / 2007/049716 [0041] was used. First, the ccr gene expression unit constructed in Example 7 was excised by EcoRI treatment, and this fragment was ligated with pCUP2 cleaved with MunI. Next, the phaC expression unit prepared in Example 8 was prepared as a SpeI fragment and inserted into the SpeI site of pCUP2 containing the ccr gene expression unit to construct a pCUP2-631 vector.

<形質転換体の作製>
pCUP2−631ベクターの種々の細胞への導入は以下のように電気導入によって行った。遺伝子導入装置はBiorad社製のジーンパルサーを用い、キュベットは同じくBiorad社製のgap0.2cmを用いた。キュベットに、コンピテント細胞400μlと発現ベクター20μlを注入してパルス装置にセットし、静電容量25μF、電圧1.5kV、抵抗値800Ωの条件で電気パルスをかけた。パルス後、キュベット内の菌液をNutrientBroth培地(DIFCO社製)で30℃、3時間振とう培養し、選択プレート(NutrientAgar培地(DIFCO社製)、カナマイシン100mg/L)で、30℃にて2日間培養して、生育してきた形質転換体を取得した。
<Production of transformant>
The introduction of the pCUP2-631 vector into various cells was carried out by electrical introduction as follows. The gene introduction apparatus used was a gene pulser manufactured by Biorad, and the cuvette used was a gap 0.2 cm manufactured by Biorad. 400 μl of competent cells and 20 μl of expression vector were injected into a cuvette and set in a pulse device, and an electric pulse was applied under the conditions of electrostatic capacity 25 μF, voltage 1.5 kV, and resistance value 800Ω. After the pulse, the bacterial solution in the cuvette was cultured with shaking on Nutrient Broth medium (manufactured by DIFCO) at 30 ° C. for 3 hours, and then on a selection plate (NutrientAgar medium (manufactured by DIFCO), kanamycin 100 mg / L) at 30 ° C. The cultured transformants were cultured for a day to obtain transformed transformants.

<形質転換体の培養>
上記で作製した形質転換体の培養を行った。前培地の組成は1%(w/v)Meat−extract、1%(w/v)Bacto−Trypton、0.2%(w/v)Yeast−extract、0.9%(w/v)Na2HPO4・12H2O、および、0.15%(w/v)KH2PO4で、pH6.7に調整した。
ポリエステル生産培地の組成は1.1%(w/v)Na2HPO4・12H2O、0.19%(w/v)KH2PO4、0.6%(w/v)(NH42SO4、0.1%(w/v)MgSO4・7H2O、0.5%(v/v)微量金属塩溶液(0.1N塩酸に1.6%(w/v)FeCl3・6H2O、1%(w/v)CaCl2・2H2O、0.02%(w/v)CoCl2・6H2O、0.016%(w/v)CuSO4・5H2O、0.012%(w/v)NiCl2・6H2O、0.01%(w/v)CrCl3・6H2Oを溶かしたもの。)とした。炭素源としてPKOO(Palm kernel olein、パーム核油オレイン画分)を流加する流加培養にて行った。
それぞれの形質転換体のグリセロールストックを前培地に接種して20時間培養し、2.5Lのポリエステル生産培地を入れた5Lジャーファーメンター(丸菱バイオエンジ製MD−500型)に10%(v/v)接種した。運転条件は、培養温度28℃、攪拌速度420rpm、通気量0.6vvmとし、pHは6.6から6.8の間でコントロールした。コントロールには14%のアンモニア水を使用した。培養は65時間まで行った。培養後遠心分離によって菌体を回収し、メタノールで洗浄後、凍結乾燥し、PHBHを得た。
生産されたポリエステルの3HH組成分析は以下のようにガスクロマトグラフィーによって測定した。乾燥PHBHの約20mgに2mlの硫酸−メタノール混液(15:85)と2mlのクロロホルムを添加して密栓し、100℃で140分間加熱して、PHBH分解物のメチルエステルを得た。冷却後、これに1.5gの炭酸水素ナトリウムを少しずつ加えて中和し、炭酸ガスの発生がとまるまで放置した。4mlのジイソプロピルエーテルを添加してよく混合した後、遠心して、上清中のPHBH分解物のモノマーユニット組成をキャピラリーガスクロマトグラフィーにより分析した。ガスクロマトグラフは島津製作所GC−17A、キャピラリーカラムはGLサイエンス社製NEUTRA BOND−1(カラム長25m、カラム内径0.25mm、液膜厚0.4μm)を用いた。キャリアガスとしてHeを用い、カラム入口圧100kPaとし、サンプルは1μlを注入した。温度条件は、初発温度100から200℃まで8℃/分の速度で昇温、さらに200から290℃まで30℃/分の速度で昇温した。上記条件にて分析した結果、3HH比率が12%のPHBHであった。重量平均分子量は約66万、Tgは0℃であった。
<Culture of transformant>
The transformant prepared above was cultured. The composition of the pre-medium is 1% (w / v) Meat-extract, 1% (w / v) Bacto-Trypton, 0.2% (w / v) Yeast-extract, 0.9% (w / v) Na The pH was adjusted to 6.7 with 2 HPO 4 · 12H 2 O and 0.15% (w / v) KH 2 PO 4 .
The composition of the polyester production medium is 1.1% (w / v) Na 2 HPO 4 · 12H 2 O, 0.19% (w / v) KH 2 PO 4 , 0.6% (w / v) (NH 4 ) 2 SO 4 , 0.1% (w / v) MgSO 4 .7H 2 O, 0.5% (v / v) trace metal salt solution (1.6% (w / v) FeCl in 0.1N hydrochloric acid) 3 · 6H 2 O, 1% (w / v) CaCl 2 · 2H 2 O, 0.02% (w / v) CoCl 2 · 6H 2 O, 0.016% (w / v) CuSO 4 · 5H 2 O, 0.012% (w / v) NiCl 2 .6H 2 O, and 0.01% (w / v) CrCl 3 .6H 2 O were dissolved. This was carried out by fed-batch culture in which PKOO (Palm kernel olein, palm kernel oil olein fraction) was fed as a carbon source.
Glycerol stock of each transformant was inoculated into the pre-culture medium and cultured for 20 hours, and 10% (v / V) Inoculated. The operating conditions were a culture temperature of 28 ° C., a stirring speed of 420 rpm, an aeration rate of 0.6 vvm, and a pH controlled between 6.6 and 6.8. For control, 14% aqueous ammonia was used. Incubation was carried out for up to 65 hours. After incubation, the cells were collected by centrifugation, washed with methanol, and lyophilized to obtain PHBH.
The 3HH composition analysis of the produced polyester was measured by gas chromatography as follows. To about 20 mg of dry PHBH, 2 ml of sulfuric acid-methanol mixture (15:85) and 2 ml of chloroform were added and sealed, and heated at 100 ° C. for 140 minutes to obtain methyl ester of PHBH decomposition product. After cooling, 1.5 g of sodium bicarbonate was added little by little to neutralize it, and the mixture was allowed to stand until the generation of carbon dioxide gas stopped. After adding 4 ml of diisopropyl ether and mixing well, the mixture was centrifuged and the monomer unit composition of the PHBH degradation product in the supernatant was analyzed by capillary gas chromatography. The gas chromatograph used was Shimadzu Corporation GC-17A, and the capillary column used was GL Science's NEUTRA BOND-1 (column length 25 m, column inner diameter 0.25 mm, liquid film thickness 0.4 μm). He was used as the carrier gas, the column inlet pressure was set to 100 kPa, and 1 μl of the sample was injected. As temperature conditions, the temperature was raised from an initial temperature of 100 to 200 ° C. at a rate of 8 ° C./min, and further from 200 to 290 ° C. at a rate of 30 ° C./min. As a result of analysis under the above conditions, it was PHBH having a 3HH ratio of 12%. The weight average molecular weight was about 660,000, and Tg was 0 ° C.

(実施例1)
500mlペットボトルに製造例1で作製したPHBHの粉体(平均粒子径150μm)を約30gとサンゴを飼育している水槽(水量:400L)から採取した原水約400mLを入れた。この時点を培養開始とした。ペットボトルにフタをして、約5秒間強めにボトルを振って攪拌した。その後フタを閉めた状態で室温にて静置した。その後、1日に1回、約5秒間強めに振って攪拌した。
培養液を元の水槽に戻す前に水槽中の水の硝酸塩濃度を上記の方法にて測定し、測定値から培養液(水浄化用液)を水槽に投入する量を設定した。硝酸塩濃度が50mg/L以上の場合は水槽の水量100Lに対し培養液を10mL、25mg/L以上50mg/L未満の場合は100Lに対し4mL、25mg/L未満の場合は100Lに対し1mLとした。
最初の硝酸塩濃度測定は、培養開始から72時間後に行い、それを1日目とし、測定直後に培養液を戻した。その後は、2日目、3日目、4日目、7日目、10日目、11日目、12日目、13日目、20日目に培養液を投入した。硝酸塩濃度の経時測定結果を図3(a)に示す。
水槽(1500mm×500mm×600mm)は、水量400Lで、水をオーバーフローにて循環させ、濾過材を用いないナチュラルシステムとした。
Example 1
About 500 g of PHBH powder (average particle size 150 μm) prepared in Production Example 1 and about 400 mL of raw water collected from a water tank (water volume: 400 L) rearing corals were placed in a 500 ml PET bottle. This time was set as the start of culture. The PET bottle was capped, and the bottle was shaken strongly for about 5 seconds and stirred. Then, it was allowed to stand at room temperature with the lid closed. Thereafter, the mixture was shaken vigorously for about 5 seconds once a day.
Before returning the culture solution to the original water tank, the nitrate concentration of water in the water tank was measured by the above method, and the amount of the culture liquid (water purification solution) to be introduced into the water tank was set from the measured value. When the nitrate concentration is 50 mg / L or more, the culture solution is 10 mL with respect to 100 L of water in the aquarium, 4 mL with respect to 100 L when 25 mg / L or more and less than 50 mg / L, and 1 mL with respect to 100 L when less than 25 mg / L. .
The first nitrate concentration measurement was performed 72 hours after the start of the culture, which was defined as the first day, and the culture solution was returned immediately after the measurement. Thereafter, the culture solution was added on the 2nd day, 3rd day, 4th day, 7th day, 10th day, 11th day, 12th day, 13th day, and 20th day. The results of measuring the nitrate concentration over time are shown in FIG.
The water tank (1500 mm × 500 mm × 600 mm) has a water volume of 400 L, circulates water by overflow, and is a natural system that does not use a filter medium.

(実施例2)
ハタゴを飼育している水量200Lの水槽(1100mm×400mm×450mm)を水環境として用いたこと以外は、実施例1と同様の方法で、培養と水槽への培養液(水浄化用液)の投入を行い、硝酸塩濃度を測定した。硝酸塩濃度の経時測定結果を図3(b)に示す。
(Example 2)
In the same manner as in Example 1 except that a 200 L water tank (1100 mm × 400 mm × 450 mm) rearing the sago was used as the water environment, the culture and the culture solution (water purification solution) for the water tank were used. The nitrate concentration was measured. The results of measuring the nitrate concentration over time are shown in FIG.

(実施例3)
ハゼを飼育している水量250Lの水槽(1200mm×450mm×450mm)を水環境として用い、濾過材システムを用いて水槽内の水を循環させたことを除き、実施例1と同様の方法で、培養と水槽への培養液(水浄化用液)の投入を行い、硝酸塩濃度を測定した。硝酸塩濃度の経時測定結果を図3(a)に示す。
(Example 3)
In the same manner as in Example 1, except that the water tank (1200 mm × 450 mm × 450 mm) with a water volume of breeding goby was used as the water environment, and the water in the water tank was circulated using the filter medium system, The culture solution (water purification solution) was added to the culture and the water tank, and the nitrate concentration was measured. The results of measuring the nitrate concentration over time are shown in FIG.

(実施例4)
観賞魚を飼育している、1つの濾過材システムを介して6台が繋がった水槽(各水槽の大きさは全て690mm×400mm×400mmとし、総水量は700Lとした。)を水環境として用いこと以外は、実施例1と同様の方法で、培養と水槽への培養液(水浄化用液)の投入を行い、各水槽の硝酸塩濃度を測定した。硝酸塩濃度(各水槽の測定値の平均値)の経時測定結果を図3(b)に示す。尚、6台の繋がった水槽の構成と濾過材システムについては、図2に準じたものである。
(Example 4)
Aquariums that are breeding ornamental fish and connected to each other through one filter media system (the size of each tank is 690 mm × 400 mm × 400 mm and the total water volume is 700 L) are used as the water environment. Except for this, in the same manner as in Example 1, the culture and the culture solution (water purification solution) were added to the water tank, and the nitrate concentration in each water tank was measured. The time-lapse measurement result of the nitrate concentration (average value of the measured values in each water tank) is shown in FIG. The configuration of the six connected water tanks and the filter medium system are the same as those in FIG.

(実施例5)
観賞魚を飼育している、1つの濾過材システムを介して4台が繋がった水槽(各水槽の大きさは全て690mm×400mm×400mmとし、総水量は700Lとした。)を水環境として用いこと以外は、実施例1と同様の方法で、培養と水槽への培養液(水浄化用液)の投入を行い、各水槽の硝酸塩濃度を測定した。硝酸塩濃度(各水槽の測定値の平均値)の経時測定結果を図3(a)に示す。尚、4台の繋がった水槽の構成と濾過材システムについては、図2に準じたものである。
(Example 5)
An aquarium that keeps ornamental fish and that is connected to four units through one filter media system (the size of each tank is 690 mm × 400 mm × 400 mm, and the total amount of water is 700 L) is used as the water environment. Except for this, in the same manner as in Example 1, the culture and the culture solution (water purification solution) were added to the water tank, and the nitrate concentration in each water tank was measured. FIG. 3A shows the results of measuring the nitrate concentration (average value of the measured values in each water tank) over time. The configuration of the four connected water tanks and the filter medium system are the same as those in FIG.

図3(a)、(b)に示す実施例1から5の結果から、硝酸塩濃度を低いレベルで制御できていることが分かる。
尚、培養液(水浄化用液)を水槽に投入した直後に、その水槽内での硝酸塩の濃度が増加する場合があったが(例えば図3(a)において、実施例5の20日目と21日目参照。)、一定期間経過後には低下した。この原因は明らかではないが、水環境中に存在する各種の微生物のバランスがより望ましいバランスに移行する過程で一時的に硝酸塩が増えたものと推測される。
From the results of Examples 1 to 5 shown in FIGS. 3A and 3B, it can be seen that the nitrate concentration can be controlled at a low level.
It should be noted that immediately after the culture solution (water purification solution) was put into the water tank, the concentration of nitrate in the water tank sometimes increased (for example, in FIG. 3 (a), on the 20th day of Example 5). And the 21st day.), And decreased after a certain period. The cause of this is not clear, but it is presumed that nitrate increased temporarily in the process of shifting the balance of various microorganisms present in the water environment to a more desirable balance.

(比較例1)
培養液を水槽に投入しなかったことを除き、実施例3と同様にして、硝酸塩濃度を測定した。硝酸塩濃度の経時測定結果を図3(b)に示す。5日目以降は常に250mg/Lを超える高い値であった。尚、図では5日目以降は省略した。
(Comparative Example 1)
The nitrate concentration was measured in the same manner as in Example 3 except that the culture solution was not added to the water tank. The results of measuring the nitrate concentration over time are shown in FIG. From the fifth day onward, it was always a high value exceeding 250 mg / L. In the figure, it is omitted after the fifth day.

(比較例2)
培養液を一度も攪拌しないこと以外は、実施例3と同様にして、培養と水槽への培養液(水浄化用液)の投入を行い、硝酸塩濃度を測定した。硝酸塩濃度の経時測定結果を図3(b)に示す。14日目以降は常に250mg/Lを超える高い値であった。尚、図では14日目以降は省略した。
(Comparative Example 2)
Except that the culture solution was never stirred, the culture solution and the culture solution (water purification solution) were charged into the water tank in the same manner as in Example 3, and the nitrate concentration was measured. The results of measuring the nitrate concentration over time are shown in FIG. From the 14th day onward, the value was always higher than 250 mg / L. In the figure, it is omitted after the 14th day.

10、10a〜10f 水槽
11、11a〜11f 原水
11’ 濾過原水
12、12a〜12f 排水管
13、13a〜13f 注水管
14 注水口
15 排水口
20 水槽用リアクター
21 培養槽
21a 傾斜面
21b 上壁面
22 取水管
23 取水口
24 培養液(水浄化用液)
25 PHA粒子
26 撹拌羽
27 矢印
28 フィルター
29 排水部
29a 排水口
30 濾過材システム
31 受水口
32 濾過容器
33 濾過空間
34 濾過材
35 空間
36 排水口
37 分離板
38 小孔
40 ポンプ
41 3方コック

Figure 2014132831
Figure 2014132831
Figure 2014132831
Figure 2014132831
Figure 2014132831
10, 10a to 10f Water tank 11, 11a to 11f Raw water 11 'Raw filtered water 12, 12a to 12f Drain pipe 13, 13a to 13f Water pipe 14 Water inlet 15 Water outlet 20 Tank reactor 21 Culture tank 21a Inclined surface 21b Upper wall surface 22 Water intake tube 23 Water intake 24 Culture solution (water purification solution)
25 PHA particle 26 Stirring blade 27 Arrow 28 Filter 29 Drainage part 29a Drainage port 30 Filtering material system 31 Receiving port 32 Filtration container 33 Filtration space 34 Filtering material 35 Space 36 Drainage port 37 Separation plate 38 Small hole 40 Pump 41 Three-way cock
Figure 2014132831
Figure 2014132831
Figure 2014132831
Figure 2014132831
Figure 2014132831

Claims (10)

嫌気性微生物を含む微生物群を含有する原水とポリヒドロキシアルカノエートからなる粒子とを含む培養液に対して、培養の開始後終了までの間に、外力を負荷して前記粒子表面に形成されたバイオフィルムの少なくとも一部を破壊してなる水浄化用液。   For the culture solution containing raw water containing a group of microorganisms including anaerobic microorganisms and particles made of polyhydroxyalkanoate, an external force was applied between the start and end of the culture, and the particles were formed on the surface of the particles. A water purification solution that destroys at least part of a biofilm. 前記嫌気性微生物の菌体数の増加速度が鈍化した時に、前記外力を負荷する請求項1記載の水浄化用液。   The water purification solution according to claim 1, wherein the external force is loaded when the rate of increase in the number of cells of the anaerobic microorganisms slows down. 前記外力が、撹拌及び/又は振動により負荷される請求項1又は2に記載の水浄化用液。   The water purification liquid according to claim 1 or 2, wherein the external force is loaded by stirring and / or vibration. 自然界または人工装置の水環境から採取した、嫌気性微生物を含む微生物群を含有する原水と、ポリヒドロキシアルカノエートからなる粒子と、を混合して培養を開始した後培養終了までの間に、嫌気性微生物の菌体数の増加速度が鈍化した時に、外力を負荷して前記粒子表面に形成されたバイオフィルムの少なくとも一部を破壊して得られた培養液の少なくとも一部を、前記原水を採取した前記水環境に投入する水浄化方法。   Anaerobic between the start of culture after mixing raw water containing microorganisms including anaerobic microorganisms collected from the natural environment or the water environment of artificial devices and particles of polyhydroxyalkanoate until the end of the culture When the increase rate of the number of bacterial cells of the sex microorganism has slowed, at least a part of the culture solution obtained by destroying at least a part of the biofilm formed on the particle surface by applying an external force is used as the raw water. A water purification method to be introduced into the collected water environment. 培養を開始後培養終了までの間に、前記外力を2回以上負荷する請求項4に記載の水浄化方法。   The water purification method according to claim 4, wherein the external force is applied twice or more between the start of culture and the end of culture. 前記ポリヒドロキシアルカノエートが、ポリ(3−ヒドロキシブチレート−コ−3−ヒドロキシヘキサノエート)である請求項4又は5に記載の水浄化方法。   The water purification method according to claim 4 or 5, wherein the polyhydroxyalkanoate is poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate). 前記人工装置の水環境が、水生生物を飼育している水槽内の水を含む水環境であり、前記培養液が投入された後の前記水槽内の水の硝酸塩濃度が0〜50mg/Lである請求項4〜6何れかに記載の水浄化方法。   The water environment of the artificial device is a water environment including water in an aquarium where aquatic organisms are bred, and the nitrate concentration of water in the aquarium after the culture solution is introduced is 0 to 50 mg / L. The water purification method according to any one of claims 4 to 6. 水生生物を飼育している水槽内の水を取水し、この取水した水を用いて培養して得られる培養液の少なくとも一部を、前記水槽内に投入するための水槽用リアクターであって、
前記取水した水とポリヒドロキシアルカノエートからなる粒子とを含む培養液が充填された培養槽と、
前記培養槽から前記水槽へと培養液を排出するための排出口と、
前記ポリヒドロキシアルカノエートからなる粒子の表面に形成されたバイオフィルムの少なくとも一部を破壊するための外力を負荷する手段と、
を備えた水槽用リアクター。
A water tank reactor for taking water in an aquarium where aquatic organisms are bred and injecting at least part of a culture solution obtained by culturing using the taken water into the water tank,
A culture tank filled with a culture solution containing the water taken up and particles comprising polyhydroxyalkanoate;
An outlet for discharging the culture solution from the culture tank to the water tank;
Means for applying an external force for breaking at least a part of the biofilm formed on the surface of the particles comprising the polyhydroxyalkanoate;
Aquarium reactor equipped with.
前記排出口の近傍に、前記排出口が閉塞することを防止する手段をさらに備える請求項8記載の水槽用リアクター。   The aquarium reactor according to claim 8, further comprising means for preventing the discharge port from being clogged in the vicinity of the discharge port. 請求項8又は9に記載の水槽用リアクターを備えた水槽。

A water tank comprising the water tank reactor according to claim 8.

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