JP6297012B2 - バクテリア供給モジュール - Google Patents

Description

本発明は水中に空気とともにバクテリアを連続的に供給するバクテリア供給モジュールおよびその関連技術に関する。

有機物の分解にバクテリアが用いられることがよく知られている。魚類飼育用水槽においても、残餌や排泄物による水質汚染を改善するためにバクテリアが用いられている。

魚類飼育用水槽にバクテリアを供給する方法として、多孔質濾過材にバクテリア含有水を含浸させて水槽内に沈めておく方法（特許文献１）、水槽の水を循環させる強制循環流路上にバクテリアを繁殖させたセラミックを含む浄化モジュールを設置し、水槽内の水が浄化モジュールを通過する時に水とバクテリアを接触させる方法（特許文献２）がある。また、機材を使用しない簡単な供給方法として、粉末または液状のバクテリアを水中に直接投与する方法がある。

他の水質維持手段として、多数の気孔を有するエアストーンを用いて微細気泡を水中の拡散させるエアレーション装置が知られている（特許文献３）。

特開２００９−１４２２１１号公報 特開平５−１３１１９８号公報 特開平１０−２２９７８１号公報

特許文献１、２に記載された供給方法は多孔質濾過材や浄化モジュールの浄化機能が低下すればこれらを交換しなければならない。特許文献１の供給方法では使用済みの多孔質濾過材を回収して新しい多孔質濾過材を投入する。特許文献２の供給方法では、水の循環を停止し、浄化モジュールの交換またはモジュールを分解してセラミックの入れ替えを行う。いずれの場合も水に接触している部材の交換であるからメンテナンスに手間がかかる。

また、水中に直接投与する方法は、機材を使わないので部材の交換はないが、手動投与であるから、投与を忘れる、投与量を間違えるといった人為的なミスが発生しやすい。

本発明は、上述した技術背景に鑑み、水中に所定量のバクテリアを手間をかけずに確実に供給できるバクテリア供給モジュールおよびバクテリア供給装置を提供することを目的とする。

即ち、本発明は下記［１］〜［３］に記載の構成を有する。

［１］連続気孔を有する多孔質材料からなる気泡生成体と、前記気泡生成体に担持されたバクテリアと、前記気泡生成体に空気を導入する空気導入口とを有することを特徴とするバクテリア供給モジュール。

［２］前記バクテリアはバチルス属のバクテリアである前項１に記載のバクテリア供給モジュール。

［３］前項１または２に記載のバクテリア供給モジュールと、
前記バクテリア供給モジュールの空気導入口に連結して気泡生成体に空気を供給するエアポンプとを備えることを特徴とするバクテリア供給装置。

上記［１］に記載のバクテリア供給モジュールは、水中に投入して気泡生成体に空気を送ることにより気泡生成体に担持されたバクテリアが活性化して増殖し、気泡生成体がバクテリアの住処となって残餌、魚の排泄物等の有機物を分解して水を浄化する。また、担持されたバクテリアの一部は気泡生成体から離脱して気泡とともに水中に放出されて水中の広い範囲において水の浄化を行う。

上記［２］に記載のバクテリア供給モジュールはバチルス属のバクテリアを使用しているので乾燥状態での保存性が良い。

上記［３］に記載のバクテリア供給装置によれば、バクテリア供給モジュールを水中に挿入し、エアポンプを稼働することにより、水中にバクテリアを継続的に供給することができ、同時にエアレーションを行うことができる。そして、上記［１］［２］に記載したバクテリア供給モジュールによる効果が得られる。

本発明のバクテリア供給モジュールの斜視図である 図１のバクテリア供給モジュールの使用方法を示す正面図である。

図１は本発明の一実施形態にかかるバクテリア供給モジュール１であり、図２はバクテリア供給モジュール１を含むバクテリア供給装置２を用いて観賞魚飼育用水槽３のエアレーションを行っている状態を示している。

図１に示すように、バクテリア供給モジュール１は、略球形の気泡生成体１１に、フランジ１２ａ付きの筒型のジョイント１２を取り付けることにより構成されている。前記気泡生成体１１は表面および気孔内にバクテリアを担持しており、ジョイント１２のフランジ１２が接合されている。前記ジョイントの筒部１２ｂが気泡生成体１１への空気導入口となる。

図２に示すように、バクテリア供給装置２はバクテリア供給モジュール１とエアポンプ２０とを備えている。前記バクテリア供給モジュール１のジョイント１２の筒部１２ｂにチューブ１３を連結し、チューブ１３の他端はエアポンプ２０が接続されている。なお、本発明のバクテリア供給装置においてチューブ１３は必須の部材ではない。バクテリア供給モジュール１に水中型エアポンプを直結して使用することもできる。

前記バクテリア供給装置２は、気泡生成体１１を水中に沈め、エアポンプ２０を稼働してチューブ１３を通じて気泡生成体１１に空気を送る。前記気泡生成体１１に供給された空気は、気泡生成体１１の多数の気孔を通り、気泡生成体１１の表面から多数の微細気泡となって水中に放出される。前記気泡生成体１１に担持されたバクテリアは水と接触しかつ空気との接触が活発になることで活性を回復して増殖し、気泡生成体１１がバクテリアの住処となって残餌、魚の排泄物等の有機物を分解して水を浄化する。また、担持されたバクテリアの一部は気泡生成体１１から離脱して気泡とともに水中に放出されて水中の広い範囲においても水の浄化を行う。水は微細気泡の流動によって攪拌されるので水の動きに乗ってバクテリアが水中に拡散されて浄化を行う。また、バクテリアは気泡生成体１１内で増殖するので、バクテリアの一部が水中に放出されても気泡生成体１１内のバクテリアを消費し尽くすことはない。

前記気泡生成体１１を構成する多孔質材料の種類は限定されないが、例えば、石英等のセラミック、ポリプロピレン、ＰＣＶとＥＶＡの複合材等の樹脂、木材等を例示できる。こらのうちでも、バクテリアの担持力が高く耐久性が高いという点でセラミックが好ましい。セラミック製の気泡生成体１１は、例えば粉末を圧粉成形して焼結することにより作製できる。なお、気泡生成体１１の形状に制限はなく、図示例の球形の他、棒状、直方体など任意形状のものを使用できる。

バクテリアは、所望形状に成形した気泡生成体１１をバクテリア培養液に沈め、引き上げて乾燥させることにより気泡生成体１１に担持させることができる。バクテリア培養液の温度は１０〜３０℃が好ましく、特に２０〜２５℃が好ましい。浸漬時間は気泡生成体１１の大きさ、細孔径、空隙率等に応じて適宜設定する。例えば直径５０ｍｍの球形の場合は２４〜７２時間浸漬することが好ましい。また、乾燥温度は３０〜５０℃が好ましく、特に４０〜５０℃が好ましい。乾燥時間は気泡生成体１１の大きさに応じて適宜設定するものとし、例えば上記寸法の球形多孔質体の場合は２〜２４時間が好ましい。

上記の担持方法によれば気泡生成体１１の中心部までバクテリアを担持させることができ、水中において長期間バクテリアを放散させることができる。または、水中に投入するまでのバクテリアは乾燥状態にある。乾燥状態のバクテリアは休眠状態にあって環境からの影響を受けにくく、輸送や保管に適している。以上より、バクテリアは乾燥状態での生命維持と湿潤時の活性回復力の強いバクテリアを使用することが好ましい。かかる観点より、乾燥時に芽胞を形成して休眠状態を維持するバチルス属のバクテリアを用いることが好ましい。バチルス属のバクテリアとして、バチルス・サブチルス（Bacillus subtilis）、バチルス・バリスモーティス（Bacillus vallismortis）、バチルス・アミロリケファシエンス（Bacillus amyloliquefaciens）、バチルス・アトロファエウス（Bacillus atrophaeus）、バチルス・リケニフォルミス（Bacillus licheniformis）、バチルス・プミルス（Bacillus pumilus）、バチルス・サフェンシス（Bacillus safensis）などが挙げられる。

なお、本発明はバクテリアの担持方法を限定するものではなく、水中投入前のバクテリアが乾燥状態であることにも限定されない。

前記バクテリア供給モジュール１に含まれるバクテリア数は、上述の浸漬担持法で使用するバクテリア培養液中のバクテリア数で調節することができる。バクテリア培養液中のバクテリア数は、１０^４〜１０^８ＣＦＵ／ｍＬの範囲が好ましく、特に１０^６〜１０^８ＣＦＵ／ｍＬの範囲が好ましい。バクテリア数が上記範囲内に設定されたバクテリア培養液を用いることで適正量の気泡生成体１１に適正量のバクテリア寺を担持させることができる。上記下限値よりもバクテリア数が少ない場合はバクテリアの担持量も少なくなって分解効果が少ない。一方、上限値のバクテリア数であれば水槽内の有機物を十分に分解できる。過剰量のバクテリアを担持させても水質浄化効果が低下することはないが、水槽内で発生する有機物（残餌や排泄物）の量が限られているので、上限値を超えて多量に担持させても水質浄化効果の程度に殆ど影響せずバクテリアが無駄になる。

（実施例）
石英粉末を図１に参照される球形に圧粉成形し、圧粉成形体を焼結して気泡生成体１１を作製した。焼結によって得た気泡生成体１１は直径２５ｍｍの略球形である。。さらに、前記気泡生成体１１にジョイント１２を取り付けた。

一方、別工程で、バチルス・サブチルスを水に分散させて１０^６ＣＦＵ／ｍＬのバクテリア培養液を調製した。

２５℃に保温したバクテリア培養液に前記気泡生成体１１を２４時間浸漬した後、引き上げて５０℃で１２０分乾燥させ、バクテリア供給モジュール１を作製した。前記バクテリア供給モジュール１におけるバクテリア数は１．２×１０^４ＣＦＵ／ｇである。

前記バクテリア供給モジュール１のジョイント１２にチューブ１３の一端を取り付け、他端にエアポンプ２０を連結してバクテリア供給装置２を組み立てた。

観賞魚飼育用水槽３にバクテリア供給モジュール１を投入し、エアポンプ２０で０．８Ｌ／ｍｉｎの流量でエアレーションを行いながらバクテリアを供給して飼育試験を行った。

飼育条件の詳細は以下のとおりである。

水量：７リットル
魚種：金魚（体重３ｇ）、５匹
給餌：１日に０．１ｇを１回
（比較例）
気泡生成体１１にバクテリアを担持させないことを以外は実施例と同じ条件で魚を飼育した。即ち、気泡生成体１１を用いてエアレーションのみを行ないながら魚を飼育した。

上記の条件で７日間の試験飼育を行った。前記実施例および比較例は同時進行で行い、この試験飼育期間において、開始日、３日目、７日目に水中のアンモニア濃度を測定さらに、開始日および７日目に水中のバチルス属のバクテリア数を測定した。

バクテリア数は、水槽の水を段階希釈し、菌用標準寒天培地(NA寒天培地)に塗布し、３０℃で２４時間培養してコロニーを計測した。
これらの結果を表１に示す。

上記の試験飼育においては、バクテリア供給モジュール１由来のバクテリアが有機物を速やかに分解していることを示している。さらに、実施例はアンモニア濃度の低下が早く、バクテリア供給モジュール１のバクテリアと自然に取り込んだバクテリアのバランスが良く、アンモニアの分解が速やかに行われていることを示している。

また、７日目の実施例の水槽内には比較例よりも多くバクテリアが存在しており、バクテリア供給装置２からのバクテリア供給がアンモニア濃度の抑制に寄与していることを裏付けている。

以上より、気泡生成体１１に担持させたバクテリアが有機物を分解し、水の浄化に寄与していることを確認した。

本発明のバクテリア供給装置は水棲生物飼育用水槽の水質浄化に利用できる。

１…バクテリア供給モジュール
２…バクテリア供給装置
１１…気泡生成体
１２…ジョイント（空気導入口）
２０…エアポンプ

Claims (3)

1. 連続気孔を有する多孔質材料からなる気泡生成体と、前記気泡生成体に担持されたバクテリアと、前記気泡生成体に空気を導入する空気導入口とを有することを特徴とするバクテリア供給モジュール。
2. 前記バクテリアはバチルス属のバクテリアである請求項１に記載のバクテリア供給モジュール。
3. 請求項１または２に記載のバクテリア供給モジュールと、
   前記バクテリア供給モジュールの空気導入口に連結して気泡生成体に空気を供給するエアポンプとを備えることを特徴とするバクテリア供給装置。
   

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