JPH03196897A - 水浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、観賞魚用水槽の水や魚の養殖用水、風呂水な
どの水を浄化する家庭用もしくは業務用水浄化装置、ま
た生ゴミを砕き水に混ぜて汚泥水とし、バイオテクノロ
ジーを活用してこの汚泥水を浄化する水浄化装置などに
関するものである。

従来の技術 例えば、観賞魚用水槽の場合、水槽の中の水は魚の代謝
作用と食べ残しの餌の分解と排せつ物などが原因でアン
モニアや汚れの発生と病原菌の繁殖などの課題がある。

さらに、アンモニアなどの窒素化合物が分解する過程で
出来る亜硝酸や硝酸も大きな課題であった。

発明が解決しようとする課題 このアンモニアの発生や病原菌の繁殖のため、魚は、え
らに損傷をきたし、それが魚の酸素取入れ能力の低下原
因になったり、また、魚が病気にかかりやすくなってい
た。さらに、亜硝酸は有毒で、魚に対して非常に有害な
作用をする物質であった。また、硝酸は水のＰＨを下げ
水の浄化に悪い影響を与えていた。

これらの課題を一部解決しようとしたものとして、水槽
の水の強制循環流路に鉱物質からなるバイオキャリアに
好気性微生物や嫌気性微生物を自然に繁殖させて水を浄
化させる硝化モジニルと脱窒モジニルと紫外線ラップを
配置し、前期水の硝化モジニルの前流に噴流装置もしく
は気泡発生装置を設けて空気中の酸素を浄化モジニルに
供給する水殺菌浄化装置が提案されている。この提案は
、硝化モジニルに酸素を供給することによって、上述の
アンモニアなどの窒素化合物が分解する過程で出来る亜
硝酸を酸化して魚に害の少ない硝酸にしやすくしており
、さらに水の中の病原菌も除去するようになっているが
、前記のアンモニアなどを分解する好気性細菌や硝酸を
分解する嫌気性細菌が自然光生菌であるため下記の欠点
があった。

（１）好気性細菌や嫌気性細菌が鉱物質からなるバイオ
キャリアに繁殖するのに長期間かかる。

（２）シたがって、水槽に水の浄化装置を設置してもす
く水槽の中に発生する有機物や有機物からできるアンモ
ニア、およびアンモアが分解して出来る硝酸などを除去
することができない。

（３）最初から多くの魚を飼育することができない。

本発明は、かかる従来の課題を解消するもので、最初か
らバイオキャリアに活性化した好気性微生物と嫌気性微
生物を大量に繁殖させ、すぐ多くの魚を飼育しても水の
中に発生する有機物や有機物からできるアンモニアなど
を分解して除去することはもとより、病原菌も殺菌し、
亜硝酸などの有害物質および硝酸も除去して、最初から
きれいな水を提供することができることを目的とする。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明は、水槽の水をポンプ
で循環させる強制循環流路に鉱物質からなる水の浄化モ
ジニルとして、硝化モジニルと脱窒モジニルを配置し、
さらに前記の浄化モジニルの後流に紫外線ランプを設け
、前記の硝化モジニルの前流に空気中の酸素を供給する
イジェクタ−を設置する水浄化装置に人工的に培養され
たバクテリアとバクテリア活性化物質の混合物を使用す
る構成とした。

作用 本発明は、上記した構成によって、まず魚の排泄物や食
べ残しの餌などの有機物から発生するアンモニアは、酸
素が常に供給される硝化モジニルの中の鉱物質の表面に
膜状に付着した人工的に培養された好気性バクテリア群
とバクテリア活性化物質により、酸素の多い雰囲気で最
初から効率的に硝酸塩に酸化分解され、次に脱窒モジニ
ルの中の鉱物質の表面に付着した人工的に培養された嫌
気性バクテリア群とバクテリア活性化物質によって前記
の硝酸塩をすぐ窒素と水に分解してしまう。

さらに紫外線ランプで繁殖した匂の病原菌も殺菌してし
まうので最初から水槽に魚を入れて飼育しても初めから
きれいな水が得られる。

実施例 以下、本発明の一実施例を添付図面を基づいて説明する
。第１図は、本発明の水浄化装置を観賞角層水槽に応用
した実施例である。水浄化装置１は、水槽２の水の強制
循環流路３ａ、３ｂの間に配置した。水槽２は、底部に
テーバをつけ底部の中央に魚の排泄物や食べ残しの餌な
どが集まるようになっている。この底部中央にたまった
汚い水は、流入口４より水流路（往路）３ａを経由しポ
ンプ５で人工的に培養された好気性細菌、随意性細菌、
嫌気性細菌およびそれらの活性化物質が最初から付着し
ている鉱物質６が充填しである硝化モジニル７と脱窒モ
ジニル１０に入るが、硝化モジニル７に入った汚い水の
有機物とアンモニアは鉱物質６０表面に最初から付着し
ている人工的に培養された好気性細菌群や随意性細菌群
と活性化物質によって酸化分解されて硝酸塩になる。一
方、硝化モジニル７の入口には、イジェクタ−８が設置
されており、流通管９を経由して空気中の酸素がイジェ
クタ−効果により吸いこまれ酸素を含んだ気泡が発生す
る。この酸素を含んだ気泡により魚の代謝作用や排泄物
などの有機物から出来るアンモニアは、鉱物質６の表面
に最初から付着している人工的に培養された好気性細菌
群や随意性細菌群と活性化物質によって酸化分解が促進
され、次式により最初から完全に硝酸塩になる。

ＮＨ４”　＋１．５０ｚ　→Ｎ０ｚ−＋　Ｈ，ｏ＋Ｈ”
　−■ＮＯｘ−＋０．５０□→Ｎ　Ｏｓ・ｎ１・・・・
・・・・・・・・・・・・・■この硝酸塩は、水流路（
復路）３ｂを経由して水ｐ！２に戻り、水槽２の中で発
生した有機物やアンモニアと共に流入口４より水流路（
往路）３ａを経由しポンプ５で鉱物質６が充填しである
前記の硝化モジニル７と酸素の供給がない脱窒モジニル
１０に入る。この酸素供給のない脱窒モジニル１ｏに有
機物と共に入った前述の硝酸塩は、鉱物質６の表面に最
初から付着している人工的に培養された嫌気性細菌群に
よって前述の有機物から水素を供与されて次式により、
完全に窒素と水に分解される。

ＮＯ：ｌ−＋ＡＨ→Ｈ２０＋Ｎ２・・・・・・・・・・
・・・旧・・・・・■このように、水槽の中に発生した
有機物やアンモニアはエジェクター９により酸素が供給
され、しかも人工的に培養された好気性細菌群、随意性
細菌群、活性化物質などが最初から表面に付着している
鉱物１ｔ６が充填されている硝化モジニル７ですぐ硝酸
塩に分解され、この硝酸塩は、水槽に戻ってから酸素の
少ない脱窒モジニル１０に入り、鉱物質６の表面に付着
している人工的に培養された嫌気性細菌群によって窒素
と水に分解される。

さらに、紫外線ランプ１１で水槽の中に繁殖した舞の病
原菌を殺菌し、水の中の遊離塩素も除去できる。

このように、原水の中に含まれている遊離塩素や、水槽
の中に発生した有機物やアンモニア、争の病原菌などは
鉱物質６の表面に付着した人工的に培養した細菌群と酸
素により分解されたり、紫外線ランプで殺菌されて、き
れいな水になり、水流路（復路）３ｂを経由して水槽２
に戻る。

一方、前述のエジェクター９により吸いこまれる酸素の
量を００式のアンモニアの酸化分解に必要な量より多く
すれば、酸素を多く含んだ水槽２に戻るので従来の水槽
のように散気管を入れて空気ポンプで常にエアレーンヨ
ンをしなくてもよくなる。さらに、前述の鉱物質６は、
ゼオライト。

ドロマイト、カオリナイト、ヘントナイト、陶石石灰石
、マグネサイト、マグネシア、ケイ酸マグネシウム、ケ
イソウ土、貝からなどであり、袋などの容器に充填して
使用する。本発明の１実施例では、この鉱物質６には高
炉水砕を原料としたサイドルロック型サラミンクスを用
いた。この高炉水砕は製鉄所の溶鉱炉から溶鉄１トン当
り０．５トン発生するスラグを急冷して製造され、主に
セメントの原料や土壌改良材として使用されているもの
である。高炉水砕は、多孔質のガラス質で第１表に示す
ようにＣａｏ、Ｓ　！　Ｏｘ　、Ａ１２０ｆｆが主成分
であり、このほかにＭｇＯ，ＦｅＯも含有している。こ
のようにＣａＯが主成分であるので、第１表　高炉水砕
の組成（％） 前述の反応式■でＨｏが発生してもＰＨの低下がおこら
ない。

さらに、ＣａＯなどが主成分である鉱物質６の表面には
、水の中でカルシウムなどの２価のプラスイオンが沢山
存在し、一般に細菌群はマイナスに荷重されているので
細菌群が付着しやすい物質であるので、人工的に培養し
た細菌群や酸素の固定床には最適である。

また、第２図は、本発明の細菌装置の１実施例である。

細菌装置１１は、流水路２０とこの流水路２０の水中に
含まれる細菌や遊離塩素を除去する紫外線ランプ１２か
らなる。水は、流入口２１から流入し、紫外線ランプ１
２で殺菌されたり、遊離塩素を除去された後、流出口２
２から流出する。紫外線ランプ１３は、２５３．７ｎｍ
を中心波長とする紫外線を照射し、この波長をよく透過
させる石英もしくは紫外線透過ガラス（例えば、低Ｆｅ
２Ｏ３含有のケイ酸塩ガラス、ホウケイ酸低アルカリガ
ラスなど）で照射部が構成されている防水型で、紫外線
反射率が大なる内面を有する金属製容器２３にふジ体２
４を介して着脱自在に取り付けられている。一方、紫外
線ランプ１３の照射を受ける容器２３の中を水槽の水が
ワンパスで通過する時間と、紫外線ランプ１２の紫外線
放射照度の積は１１０−１Ｏ５ｕ　ｓｅｃ／ｃｄが最適
であり、この容器は横太りよりも縦長がよい。なお、こ
の紫外線放射照度は、紫外線ランプ光源より１ｍ離れた
位置に１４の受光面を設けた場合の受光面における放射
照度である。

次に、観賞弁用水槽の水を循環する強制循環流路と、こ
の強制循環流路に設けられた鉱物質からなる水の硝化モ
ジニル、脱窒モジニルと紫外線ランプと前記硝化モンニ
ルに設けられたエジェクタ一方式による酸素の供給手段
を備えた水浄化装置に人工的に培養されたハタテリアと
ハタテリア活性化物質の混合物を使用した効果を下記の
実験で判定した。

実験に用いた観賞魚飼育用水槽は、１ｏｏＩ！の内容積
をもつアクリル樹脂製のもので、底部に２２，５゜のテ
ーパーをつけ、底部に集まった汚れを全部水槽の外に出
しやすくした。また、水槽の水温はヒーター１３とサー
モスタットで２７±１°Ｃに保つようにした。さらに、
水浄化装置１に用いた硝化モジニル７と脱窒モジニル１
０は、３！の内容積をもつアクリル樹脂製 水砕を原料としたサドルロック型セラミックを好気性、
随意性、嫌気性細条群と活性化！ｌ１Ｆｌ質の固定床に
用いた。前記の各細菌群と活性化物質の混合物としては
、第２表に示す組成の細菌群とサボニンの混合粉末をモ
ジニルＩＰ当り０．１ｇの割合で添加して使用した。

第２表　細菌および活性化物質の混合物組成Ｃ％）さら
に、硝化モジュツ７の入口にはエジェクター８を設置し
、そのエジェクター効果により１２７分の空気を供給し
た。この空気中の酸素量は、硝化モジニル７の鉱物質６
０表面に付着している人工的に培養された好気性細菌群
とサボニンが水中の有機物やアンモニアを硝酸塩に酸化
分解するのに必要な量販上の供給量であるので、硝化モ
ジニル７を通過した水は溶存酸素量が飽和状態である。

したがって、従来の水槽のように散気管を入れてエアー
ポンプでエア−ポンプ った。

また、硝化モジニル７と脱窒モジニル１０の後流に配置
した紫外線１２の照射を受ける容器内を水槽の水がワン
パスで通過する時間と紫外線放射照度の積は１０’　Ｂ
ｗ　ｓｅｅ／ｃＴＡとした。

上記の水浄化装置を第１図のように観賞角層水槽の水の
強制循環流路に取りつけ、この水槽に大きさ約５ｃｍの
熱帯魚２０尾入れ、強制循環ポンプで水槽の水を５１／
分で循環させて飼育した時の水槽の水のアンモニア、亜
硝酸、硝酸などの濃度および色の病原菌数、遊離塩素濃
度を測定した。その結果を第３図、第４図、第５図に示
す。

第３図は、本発明の人工的に培養された細菌群とサボニ
ンの混合物を使用した場合と使用しないで自然発生菌に
たよった場合の水槽の水のＮＨ３Ｎ０□、ＮＯ，ｆｉ度
を測定した結果である。本発明の人工的二こ培養された
細菌群とサボニンの混合物を使用するとＮ　Ｈ）　、　
Ｎ　Ｏｘは最初から０．０１　ＰＰＭ未満と非常に少な
く、また、ＮＯ３も原水の濃度９ＰＰＭが減少してきて
ＩＰＰＭ以下となり非常にきれいな水になった。これに
対して本発明の人工的に培養された細菌群とサボニンの
混合物を使用しないで自然発生菌にたよった場合はＮＩ
−（。

が初期から直線的に増加してしまった。また、Ｎ０３も
原水の濃度の９ＰＰＭより減少することはなかった。つ
ぎに、第４図、第５図は、本発明の紫外線ランプを使用
した場合（１）と使用しない場合（ＩＩ）の水槽の水の
菌数と遊離塩素濃度の測定結果である。本発明の紫外線
を使用すると菌数は１０３個／ｄで非常に少ないが、使
用しないと１０６個／ｄでおどろくほど増加した。さら
に、匂や人工的に培養された細菌群などに有害な遊離塩
素は、本発明の紫外線を使用するとすぐＯになるが、紫
外線を使用しないと原水に含まれている濃度が長時間か
かっても減少しないことがわかった。水中の遊離塩素は
、本発明の紫外線により次式で分解Ｎ０ＣＮ　　−ＨＣ
Ｎ＋０ 第７回は、本発明の水浄化装置１を使用した場合の水槽
の水のＰＨと溶存酸素量を測定した結果である。水槽の
水のＰＨは、水の中のＮＨ３が分解すると前述の反応式
■によりＨ゛が生成して、酸性側に移行し、ＮＨ３の分
解特性が低下するが、本発明の水浄化装置１はＣａＯを
４３．３％も含有している高炉水砕を原料とする多孔質
の鉱物質６を多く使用しているのでＨ゛が生成してもＰ
Ｈが酸性側に移ることはなかった。

また、本発明のエジェクター８による酸素の供給手段を
備えると水槽の中の溶存酸素量は、常に７ＰＰＭ以上で
飽和状態であり、従来のように水槽の中に散気管を入れ
て空気ポンプで常にエアレーションをする必要がなくな
った。

発明の効果 （１）前述のうよに本発明は、水槽の水を循環する強制
循環流路に鉱物質からなる脱窒モジニルとエジェクター
などによる酸素の供給手段を備えた消化モジニルと紫外
線ランプを配置した構成に人工的に培養さた細菌群とサ
ボニンの混合物を使用した水浄化装置であるので、水槽
で魚を飼育する場合、初期から水槽中に発生する有機物
、アンモニアなどを分解して完全に除去することができ
る。

（２）シたがって、最初から多くの角、を飼育すること
ができる。

（３）また、本発明の水浄化装置は、硝化モジニルの前
流にエジェクター効果による酸素供給手段を備え、前記
の硝化モジニルで使用される酸素量より多くの酸素を供
給することによって過剰の酸素を水槽の中に入れること
ができるので、従来のように水槽の中に散気管を入れて
空気ポンプで常にエアレーションをする必要がなくなっ
た。

（４）　　さらに、本発明の水浄化装置は、ＣａＯを多
く含んだ高炉水砕のサドル型セラミンクを使用している
ので、ＮＨ，が分解して酸が生成してもＰＨが酸性側に
移ることがない。したがって、従来のようにアルカリを
加えて中和する必要がなくなった。

（５）紫外線で原水中の遊離塩素を分解除去するので、
人工的に培養された細菌群を初めから入れても死滅する
ことがなくなり、水槽に発生する有機物やアンモニアを
初期から分解することができる。

また、魚の病原菌を殺菌するので魚が病気で死ぬことが
なくなった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の水浄化装置を観賞魚飼育水
槽に応用した慕＝図、第２図は同装置に用いる殺菌装置
の拡大断面図、第３図、第４図、第５図、第６圀は同装
置の特性図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）水槽の水を循環する強制循環流路に鉱物質からな
   る脱窒モジュルとエジェクターなどによる酸素の供給手
   段を備えた消化モジュルと紫外線ランプを配置した水を
   浄化するシステムに人工的に培養されたバクテリアとバ
   クテリア活性化物質の混合物を使用した水浄化装置。
2. （２）前記バクテリアとバクテリア活性化物質の混合物
   として好気性細菌、随意性細菌、嫌気性細菌とサボニン
   などからなる混合粉末を使用した請求項１記載の水浄化
   装置。
3. （３）前記鉱物質はＣａＯ、ＳｉＯ＿２、Ａｌ＿２Ｏ＿
   ３、ＭｇＯ、ＦｅＯが主成分である請求項１記載の水浄
   化装置。