JPH05285492A - Seawater purifying material and method - Google Patents

Seawater purifying material and method

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JPH05285492A
JPH05285492A JP4112183A JP11218392A JPH05285492A JP H05285492 A JPH05285492 A JP H05285492A JP 4112183 A JP4112183 A JP 4112183A JP 11218392 A JP11218392 A JP 11218392A JP H05285492 A JPH05285492 A JP H05285492A
Authority
JP
Japan
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seawater
marine
ammonia oxidation
rate
immobilization
Prior art date
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Pending
Application number
JP4112183A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroaki Uemoto
弘明 植本
Kotaro Kikuchi
弘太郎 菊池
Michiyasu Kiyono
通康 清野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Central Research Institute of Electric Power Industry
Original Assignee
Central Research Institute of Electric Power Industry
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Filing date
Publication date
Application filed by Central Research Institute of Electric Power Industry filed Critical Central Research Institute of Electric Power Industry
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Publication of JPH05285492A publication Critical patent/JPH05285492A/en
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10Biological treatment of water, waste water, or sewage

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  • Farming Of Fish And Shellfish (AREA)
  • Biological Treatment Of Waste Water (AREA)
  • Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)

Abstract

PURPOSE:To purify the water of a water tank breeding marine fish by circulating seawater and to provide novel marine nitrifying bacteria. CONSTITUTION:A seawater purifying material to be used is obtained by immobilizing marine nitrifying bacteria Nitrosococcussp. DA-001 strain and/or a marine nitrifying bacteria group on a synthetic polymer carrier composed of polyvinyl alcohol or the like. A proper column provided to a drain system is packed with this purifying material and the waste water from a breeding water tank is passed through the packed column to be purified. By this constitution, the grasping of nitrifying bacteria immobilized on the carrier is easy and this purifying material has mechanical strength and can be stored at a low temp. and, therefore it can be used in an arbitrary amount according to the purpose of use.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は海産魚類等の海水生物の
循環濾過飼育に利用できる海水浄化材および海水浄化方
法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a seawater purification material and a seawater purification method that can be used for the circulation and filtration of marine fish such as marine fish.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より熱帯魚等の淡水魚を家庭の水槽
で、またアジ、タイなどの海水魚を料理屋や水族館など
で水槽内で飼育することが行われている。この場合、常
に新鮮な水を水槽に供給することは困難なことであり、
特に海水の場合には新しい海水を補給することは困難で
あることから、水を濾過して循環させている。このよう
な循環濾過飼育では、飼育水を再利用するため魚類の代
謝に伴う排泄物や残餌等の水質汚濁物質の浄化が必要と
なる。なかでもアンモニアは多量に排泄され、かつ魚類
に対する毒性も強いため、多量の魚を飼育するような場
合には、迅速に浄化・除去しなければならない。従来、
魚類飼育におけるアンモニア浄化は、ほとんどの場合、
砂やプラスチック濾材等の表面に付着した浄化微生物
(硝化細菌)の代謝を利用した生物膜法により行なわれ
ている。
2. Description of the Related Art Conventionally, freshwater fish such as tropical fish are bred in domestic aquariums, and saltwater fish such as horse mackerel and Thailand are bred in aquariums at restaurants and aquariums. In this case, it is difficult to constantly supply fresh water to the aquarium,
Especially in the case of seawater, it is difficult to replenish it with fresh seawater, so the water is filtered and circulated. In such circulation filtration rearing, it is necessary to purify water pollutants such as excrement and residual food accompanying the metabolism of fish in order to reuse rearing water. Among them, ammonia is excreted in a large amount and is highly toxic to fish. Therefore, when a large amount of fish is bred, it must be rapidly purified and removed. Conventionally,
In most cases, ammonia purification in fish farming
It is carried out by a biofilm method that utilizes the metabolism of purification microorganisms (nitrifying bacteria) attached to the surface of sand, plastic filter media and the like.

【0003】[0003]

【発明が解決すべき課題】しかし、従来の飼育水の浄化
は、自然発生した微生物により浄化を行うため微生物の
人為的コントロールが難しい、熟成に時間がかかる、物
理的な操作により生物膜の剥離が起こり浄化能力が低下
する等の問題点がある。排水処理の分野では、都市下
水、工場排水等の処理手段として活性汚泥法が知られて
いるが、この方法は有機物除去が主体であり、固液分離
を行うのに多大な時間と大規模な装置を必要とすること
から、水産生物の循環飼育水の浄化には適用されていな
い。
However, in the conventional purification of breeding water, it is difficult to artificially control the microorganisms because it is purified by naturally occurring microorganisms, it takes time for aging, and the biofilm is peeled off by a physical operation. However, there is a problem that the purification capacity is deteriorated. In the field of wastewater treatment, the activated sludge method is known as a method for treating municipal sewage, factory wastewater, etc., but this method mainly removes organic matter, and it takes a lot of time and a large amount of time to perform solid-liquid separation. Since it requires a device, it has not been applied to the purification of circulating breeding water for aquatic products.

【0004】微生物固定化法は、微生物をその活性を保
ったまま担体の表面や内部に固着、包埋するもので、有
用浄化微生物を選択的かつ高濃度に利用できるため、処
理効率の向上、施設のコンパクト化等にきわめて有効で
あると考えられている。本発明者らは、循環濾過飼育に
おける水質浄化においても、微生物固定化法の適用によ
り処理効率の向上と安定化が期待できると考えたが、こ
れまで海水の浄化に適用された例はみられない。本発明
は、微生物を特定の固定化担体に担持させた固定化微生
物を用いた効率的濾過槽を開発し、海産魚循環濾過飼育
システムへ適用することを目的とするものである。
The microorganism immobilization method is to fix and embed microorganisms on the surface or inside of a carrier while maintaining its activity. Useful purified microorganisms can be utilized selectively and at high concentration, so that treatment efficiency can be improved. It is considered to be extremely effective in making facilities compact. The inventors of the present invention thought that improvement of the treatment efficiency and stabilization could be expected by applying the microorganism immobilization method even in the purification of water in circulation filtration breeding, but there have been some examples of application to purification of seawater so far. Absent. It is an object of the present invention to develop an efficient filtration tank using an immobilized microorganism in which a microorganism is carried on a specific immobilization carrier, and to apply it to a marine fish circulation filtration breeding system.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明者らは海産生物用
の循環飼育水の浄化について種々研究した結果、微生物
固定化法によって海洋性硝化細菌群を合成高分子に固定
化したものがこの目的に使用できることを見出して本発
明を完成した。
[Means for Solving the Problems] As a result of various studies conducted by the present inventors on the purification of circulating breeding water for marine products, it was found that marine nitrifying bacteria were immobilized on synthetic polymers by the microbial immobilization method. The present invention has been completed by finding that it can be used for the purpose.

【0006】本発明で使用する海洋性硝化細菌群は、長
期間使用した海産生物飼育水槽、例えばその濾過槽より
Watson の培地を用いて本発明者らが分離した細菌が適
する。分離は、集積培養、ケスモタット培養の後、希釈
法により行った。分離した菌株は、位相差顕微鏡と透過
型電子顕微鏡を用いて形態観察するとともに、塩分、p
H、温度等に対する特性について検討した結果、次の特
性を示すものである。分離菌株は、グラム陰性で、直径
約2μmの運動性のある球菌で、細胞中央にはラメラ状
の膜オルガネラが観察される。塩分に対しては、塩分10
〜35ではアンモニア酸化が観察され、塩分25で最もアン
モニア酸化速度が高いことから、好塩性細菌であると考
えられる特性を示す。これらの特性から、分離菌株は N
itrosococcus oceanusに類似の菌株であると考えられ
る、また、該菌株はpHでは8、温度では30℃で最もアン
モニア酸化速度が高く、それ以外ではアンモニア酸化速
度は低下する。
The group of marine nitrifying bacteria used in the present invention is obtained from a marine product breeding aquarium that has been used for a long period of time, for example, from its filtration tank.
Bacteria isolated by the inventors using Watson's medium are suitable. The separation was carried out by the dilution method after the enrichment culture and the kesmotat culture. The isolated strains are morphologically observed using a phase-contrast microscope and a transmission electron microscope.
As a result of examining the characteristics with respect to H, temperature, etc., the following characteristics are shown. The isolated strain is a gram-negative, motile coccus having a diameter of about 2 μm, and a lamellar membrane organelle is observed in the center of the cell. For salinity, salinity 10
Ammonia oxidation was observed at ~ 35, and the highest rate of ammonia oxidation at salinity 25 showed the characteristics considered to be halophilic bacteria. Based on these characteristics, the isolated strain is N
It is considered to be a strain similar to itrosococcus oceanus, and the strain has the highest ammonia oxidation rate at pH 8 and temperature 30 ° C, and the ammonia oxidation rate decreases otherwise.

【0007】上記分離菌株は、文献未記載の新菌株で N
itrosococcus sp. DA-001 株と命名し、微工研菌寄第1
2904号として寄託した。海洋性硝化細菌 Nitrosoco
ccus sp. DA-001 株の他に、上記と同様の分離方法で分
離し得る上記と同様の特性を示す海洋性硝化細菌群が使
用できる。従って、本発明の海水浄化材は、合成高分子
担体に海洋性硝化細菌 Nitrosococcus sp. DA-001 株ま
たは類似の特性を示す海洋性硝化細菌群を固定化したこ
とを特徴とする。
The above isolated strain is a new strain not described in the literature.
Itrosococcus sp. DA-001 strain was named
Deposited as No. 2904. Marine nitrifying bacteria Nitrosoco
In addition to the ccus sp. DA-001 strain, it is possible to use a group of marine nitrifying bacteria having the same characteristics as described above, which can be separated by the same separation method as described above. Therefore, the seawater purification material of the present invention is characterized by immobilizing the marine nitrifying bacterium Nitrosococcus sp. DA-001 strain or a group of marine nitrifying bacteria having similar characteristics on a synthetic polymer carrier.

【0008】本発明において担体として使用する合成高
分子としては、海洋性硝化細菌を固定化できるものであ
れば特に限定されないが、水を循環させて飼育すること
から魚類等の生物に害を与えるような元素を含まず、ま
たある程度の機械的強度を有するものが好ましい。例え
ば、ポリビニルアルコール (PVA)、光硬化性ポリビニル
アルコール(PVA-SbQ) またはポリエチレングリコール(P
EG) 等のものが好ましく、更に炭素、水素および酸素か
らなる合成高分子で、水酸基、カルボキシル基等の親水
性基を有するものが好ましい。これらの合成高分子は使
用に際しては、常法にしたがい適当なゲル化剤を使用し
てゲル化させ、適当な大きさの球形、方形に成形して使
用するとよい。ゲル化には、例えば、PVA ではホウ酸が
ゲル化剤として使用される。より具体的には、PVA は重
合度および鹸化度の高いものが好ましく、例えば重合度
1500以上、鹸化度85%以上のものが好ましく使用でき
る。市販品としては、PVA ではPVA-HC(クラレ製:重合
度2000、鹸化度 99.85%)などが挙げられ、光硬化性PV
A としては、東洋合成工業製のSPPーHー13 Hosbq-785(重
合度1700、鹸化度88%、PVA-SbQ )などが挙げられる。
光硬化性PVA は適当な光架橋剤によってゲル化される。
PEG は分子量 500,000程度のものが通常使用される。
The synthetic polymer used as a carrier in the present invention is not particularly limited as long as it can immobilize marine nitrifying bacteria, but since it is bred by circulating water, it harms organisms such as fish. Those that do not contain such elements and have a certain degree of mechanical strength are preferred. For example, polyvinyl alcohol (PVA), photocurable polyvinyl alcohol (PVA-SbQ) or polyethylene glycol (PVA).
EG) and the like are preferable, and synthetic polymers composed of carbon, hydrogen and oxygen, and those having a hydrophilic group such as a hydroxyl group and a carboxyl group are more preferable. In use, these synthetic polymers may be gelled using an appropriate gelling agent according to a conventional method and molded into a spherical or rectangular shape having an appropriate size before use. For gelling, for example, PVA uses boric acid as a gelling agent. More specifically, PVA having a high degree of polymerization and a high degree of saponification is preferable.
Those having 1500 or more and a saponification degree of 85% or more can be preferably used. Commercially available products include PVA-HC (Kuraray: polymerization degree 2000, saponification degree 99.85%) for PVA.
Examples of A include SPP-H-13 Hosbq-785 (polymerization degree 1700, saponification degree 88%, PVA-SbQ) manufactured by Toyo Gosei Co., Ltd.
The photocurable PVA is gelled with a suitable photocrosslinking agent.
PEG having a molecular weight of about 500,000 is usually used.

【0009】微生物固定化法としては、担体結合法、架
橋法、包括法が知られているが、本発明では包括法が好
ましく使用できる。
As a method for immobilizing microorganisms, a carrier binding method, a cross-linking method and an entrapping method are known, and the entrapping method can be preferably used in the present invention.

【0010】また本発明は、上記海水浄化材を海産生物
循環濾過飼育システムに使用することを特徴とする海水
の浄化方法に関するものである。上記海水浄化材は、海
産生物循環濾過飼育システムの飼育水循環路または海水
取入水路の間に設けた浄化カラム等内に充填して使用さ
れる。
The present invention also relates to a method for purifying seawater, characterized in that the above-mentioned seawater purification material is used in a marine product circulation filtration rearing system. The seawater purification material is used by filling it in a purification column or the like provided between the breeding water circulation channel or the seawater intake channel of the marine product circulation filtration breeding system.

【0011】本発明は上記の如く浄化材として合成高分
子に海洋性硝化細菌 Nitrosococcussp. DA-001 株また
は類似の特性を示す海洋性硝化細菌群を担持させている
ため、浄化材の製造、保存、管理等が容易である。その
ため、飼育水槽の容量を大きくしたり、飼育魚数を増加
させた場合でも、本発明の浄化材の使用量を増加させる
ことによって容易に対応できる。
As described above, according to the present invention, as a purification material, a synthetic polymer is loaded with a marine nitrifying bacterium Nitrosococcus sp. DA-001 strain or a group of marine nitrifying bacteria showing similar characteristics. Easy to manage. Therefore, even when the capacity of the breeding aquarium is increased or the number of breeding fish is increased, it can be easily dealt with by increasing the usage amount of the purification material of the present invention.

【0012】[0012]

【実験例】以下、実験例に基いて本発明を説明するが、
本発明はこれに限られるものではない。
[Experimental Example] The present invention will be described below based on an experimental example.
The present invention is not limited to this.

【0013】実験例1 海水の浄化に使用可能な固定化材料を求めて以下の実験
を行った。固定化材料として天然高分子3種、合成高分
子7種を用いて海洋性硝化細菌を固定化し、作製した担
体(以下、固定化担体と呼ぶ)の比較を行った。なお、
実験に用いた固定化材料は、排水処理分野で適用が検討
されているものである。
Experimental Example 1 The following experiment was conducted in search of an immobilizing material usable for purifying seawater. Carriers prepared by immobilizing marine nitrifying bacteria using 3 types of natural polymers and 7 types of synthetic polymers as immobilization materials (hereinafter referred to as immobilization carriers) were compared. In addition,
The immobilization material used in the experiment is being studied for application in the field of wastewater treatment.

【0014】(1) 材料と方法 実験に用いた固定化材料を表1に示す。固定化方法は、
固定化材料の溶媒として海水を用いた以外は、常法にし
たがって行った。なお、用いた海水は、全て天然海水
(塩分 3.4)である。
(1) Materials and Methods Table 1 shows the immobilization materials used in the experiment. The immobilization method is
The procedure was carried out in the usual manner except that seawater was used as the solvent for the immobilization material. All seawater used was natural seawater (salinity 3.4).

【表1】 表1 供試した固定化材料とその固定化法 ──────────────────────────────────── 固定化材料 樹脂濃度(%) 形状a) 固定化方法b) ──────────────────────────────────── 天然高分子 寒天 3.0 円柱状(3×3mmφ) 加熱・溶解後、冷却 κ−カラギーナン 3.0 立方体状(3×3×3mm) 同上 アルギン酸 3.0 球状(3mmφ) アルギン酸Na法 合成高分子 PVA 10.0 球状(3mmφ) PVA-ホウ酸法 PAA 18.0 立方体状(3×3×3mm) アクリルアミド法 PEG 30.0 立方体状(3×3×3mm) 同上 光硬化性樹脂 PVA−SbQ 9.0 球状(3mmφ) 光硬化性樹脂法 ENTG−3800 32.0 球状(3mmφ) 同上 ENT−1000 53.0 球状(3mmφ) 同上 ENTV−500 10.0 球状(3mmφ) 同上 ──────────────────────────────────── a)固定化操作時に球状に成形できないものは、固定化
後剃刀で細断した。 b)固定化方法は、固定化材料の溶媒として海水を用い
た以外は常法によった。
[Table 1] Table 1 Immobilized materials tested and its immobilization method ────────────────────────────────── ─── Fixing material Resin concentration (%) Shape a) Fixing method b) ──────────────────────────────── ───── Natural polymer Agar 3.0 Cylindrical (3 × 3mmφ) After heating and melting, cooling κ-Carrageenan 3.0 Cubic (3 × 3 × 3mm) Same as above Alginic acid 3.0 Spherical (3mmφ) Na alginate Synthetic polymer PVA 10.0 Spherical (3mmφ) PVA-Boric acid method PAA 18.0 Cubic (3 × 3 × 3mm) Acrylamide method PEG 30.0 Cubic (3 × 3 × 3mm) Same as above Photocurable resin PVA-SbQ 9.0 Spherical (3mmφ) Photocurable Resin method ENTG-3800 32.0 Spherical (3 mmφ) Same as above ENT-1000 53.0 Spherical (3 mmφ) Same as above ENTV-500 10.0 Spherical (3 mmφ) Same as above ── ───────────────────────────────── a) If a spherical shape cannot be formed during the fixing operation, the razor after fixing Shred with. b) The immobilization method was a conventional method except that seawater was used as the solvent for the immobilization material.

【0015】固定化に用いた海洋性硝化細菌は、循環濾
過方式の飼育水槽(総水量 0.8t)の濾過槽内の汚泥を
培養することにより得た。汚泥は、濾過槽内の濾材表面
から採取し、希釈法により従属栄養細菌数を減少させた
後、2リットル(l)容の培養装置を用いて約1カ月間
培養した。培養には海水に10mM硫酸アンモニウムを添加
した培地を用い、培養条件は30℃、pH7.5 〜8.5 であ
る。固定化には、培養終了後遠心集菌(8000rpm 、4
℃)し 100倍に濃縮したものを用いた。また、海洋性硝
化細菌 Nitrosococcus sp. DA-001 株株についても同様
に行うことができる。
The marine nitrifying bacteria used for immobilization were obtained by culturing sludge in a filtration tank of a breeding aquarium (total water amount: 0.8 t) of a circulation filtration system. The sludge was collected from the surface of the filter medium in the filtration tank, the number of heterotrophic bacteria was reduced by the dilution method, and the sludge was cultured for about 1 month using a 2 liter (l) volume culture device. For the culture, a medium in which 10 mM ammonium sulfate is added to seawater is used, and the culture conditions are 30 ° C. and pH 7.5 to 8.5. For immobilization, centrifugation was performed (8000 rpm, 4
℃) and concentrated 100 times. Further, the same can be applied to the marine nitrifying bacterium Nitrosococcus sp. DA-001 strain.

【0016】固定化担体の比較は、固定化時の活性残存
率と機械的強度を指標として、30℃で1週間振盪培養す
ることにより行った。培地には、10mM硫酸アンモニウム
と50mM HEPES(Nー2ーヒドロキシエチルピペラ
ジン−N′−2−エタンスルホン酸)を添加した海水 2
00ml(K2CO3 を用いてpH8.5 に調整)を用い、大洋工業
社製の回転振盪培養装置(100 rpm )により振盪を行っ
た。活性残存率は、固定化担体のアンモニア酸化速度と
固定化に用いたのと同量の硝化細菌培養液のアンモニア
酸化速度を測定し、その比として表した。固定化担体の
機械的強度は、目視による担体の損傷状態から判断し
た。なお、アンモニア酸化速度は、実験開始2、4、
6、12、24時間後サンプリングを行い、培養液中の NH4
-N、 NO2-N、 NO3-N濃度を、それぞれインドフェノール
法、GR法、イオンクロマトアナライザ(IC−500 、横河
電機製)を用い測定することにより算出した。
The comparison of the immobilized carriers was carried out by culturing with shaking at 30 ° C. for 1 week, using the activity residual rate at the time of immobilization and the mechanical strength as indexes. Seawater containing 10 mM ammonium sulfate and 50 mM HEPES (N-2-hydroxyethylpiperazine-N'-2-ethanesulfonic acid) was added to the medium.
Using 00 ml (adjusted to pH 8.5 with K 2 CO 3 ), shaking was performed with a rotary shaking culture device (100 rpm) manufactured by Taiyo Kogyo Co., Ltd. The residual activity rate was expressed as a ratio by measuring the ammonia oxidation rate of the immobilized carrier and the ammonia oxidation rate of the same amount of nitrifying bacteria culture solution as used for immobilization. The mechanical strength of the immobilized carrier was judged from the visually damaged state of the carrier. The ammonia oxidation rate was 2, 4,
Sampling was performed after 6, 12, and 24 hours, and NH 4 in the culture solution
-N, NO 2 -N, and NO 3 -N concentrations, each indophenol method, GR method, was calculated by measuring for using ion chromatography analyzer (IC-500, manufactured by Yokogawa).

【0017】(2) 結果 結果を表2に示す。天然高分子では活性残存率は50〜65
%と高かったものの、固定化担体の機械的強度は小さく
振盪培養2日以内で崩壊した。これに対し、合成高分子
では振盪培養1週間で崩壊する事はなかったが、ポリビ
ニルアルコール(PVA) 、光硬化性樹脂(PVA-SbQ) 、ポリ
エチレングリコール(PEG) の活性残存率はそれぞれ32、
40、22%であり天然高分子に比べ若干低く、ポリアクリ
ルアミド(PAA) 、市販の固定化用光硬化性樹脂(ENTG-3
800 、ENT-1000、ENTV-500)では固定化後の活性が全く
検出できなかった。なお、固定化用光硬化性樹脂は主と
してポリエチレングリコール類(PEG) 、ポリプロピレン
グリコール類(PPG) 、ポリビニルアルコール(PVA) を骨
格として両末端や分子鎖中に光硬化性のエチレン性不飽
和基を有するもので、ENTG-3800 は PEG・PPG併用型、EN
T-1000は PEG型、ENTV-500は PVA型のものである。以上
の結果より、固定化材料の中では、合成高分子の PVAと
光硬化性樹脂(PVA-SbQ) 、 PEGが海水の浄化に使用でき
ると判断された。
(2) Results The results are shown in Table 2. Natural polymer has a residual activity rate of 50-65
%, But the mechanical strength of the immobilized carrier was so small that it collapsed within 2 days of shaking culture. On the other hand, the synthetic polymer did not disintegrate after 1 week of shaking culture, but the residual activity rates of polyvinyl alcohol (PVA), photocurable resin (PVA-SbQ), and polyethylene glycol (PEG) were 32 and
40% and 22%, which are slightly lower than natural polymers, polyacrylamide (PAA), commercially available photocurable resin for immobilization (ENTG-3
800, ENT-1000, ENTV-500) could not detect any activity after immobilization. The photocurable resin for immobilization is mainly composed of polyethylene glycols (PEG), polypropylene glycols (PPG) and polyvinyl alcohol (PVA) as a skeleton, and has photocurable ethylenically unsaturated groups at both ends and in the molecular chain. ENTG-3800 is a combination of PEG and PPG, EN
The T-1000 is a PEG type and the ENTV-500 is a PVA type. Based on the above results, it was concluded that among the immobilization materials, PVA, a photopolymerizable resin (PVA-SbQ), which is a synthetic polymer, and PEG can be used to purify seawater.

【0018】[0018]

【表2】 表2 固定化材料の活性残存率と機械的強度に関する検討結果 ──────────────────────────────────── 固定化材料 活性残存率a) 機械的強度b) ──────────────────────────────────── 天然高分子 寒天 49.7 2 κ−カラギーナン 64.6 2 アルギン酸 63.5 2 合成高分子 PVA 31.8 7< PAA NDc) 7< PEG 22.3 7< 光硬化性樹脂 PVA−SbQ 40.1 7< ENTG−3800 ND 7< ENT−1000 ND 7< ENTV−500 ND 7< 対照区(浮遊汚泥) 100.0 ──────────────────────────────────── 実験は、温度20℃、pH 8.5の条件下、振盪培養するこ
とによって行った。 a)活性残存率(%)=固定化した硝化細菌のアンモニ
ア酸化速度/固定化しない硝化細菌のアンモニア酸化速
度×100 b)30℃、100 rpm の回転振盪培養下で、ゲル崩壊に要
した日数 c)検出不可 また、本実験例では固定化担体の機械的強度と活性残存
率を指標として有効性の判定を行ったが、固定化操作の
簡便さや固定化に要するコストも重要な指標となると考
えられる。上記使用可能な3種の固定化材料では、 PVA
が最も固定化操作が簡便であり、固定化樹脂や試薬が安
価である。
[Table 2] Table 2 Results of examination on active residual rate and mechanical strength of immobilization materials ────────────────────────────── ────── Immobilization material Active residual rate a) Mechanical strength b) ──────────────────────────────── ───── Natural polymer agar 49.7 2 κ-carrageenan 64.6 2 Alginic acid 63.5 2 Synthetic polymer PVA 31.8 7 <PAA ND c) 7 <PEG 22.3 7 <Photo-curable resin PVA-SbQ 40.1 7 <ENTG-3800 ND 7 <ENT-1000 ND 7 <ENTV-500 ND 7 <Control area (floating sludge) 100.0 ────────────────────────────── ─────── The experiment was carried out by shaking culture under conditions of temperature 20 ° C. and pH 8.5. a) Activity residual rate (%) = Ammonia oxidation rate of immobilized nitrifying bacteria / Ammonia oxidation rate of non-immobilized nitrifying bacteria x 100 b) Number of days required for gel disintegration under rotary shaking culture at 30 ° C and 100 rpm. c) Undetectable Further, in this experimental example, the effectiveness was determined by using the mechanical strength and the residual activity ratio of the immobilized carrier as indexes, but the simplicity of the immobilization operation and the cost required for immobilization are also important indexes. Conceivable. The above three usable immobilization materials are PVA
However, the immobilization procedure is the simplest, and the immobilization resin and reagents are inexpensive.

【0019】実験例2 処理効率の向上に対する微生物固定化法の有効性につい
て検討するために、固定化担体を充填したリアクターを
用いて、固定化担体のアンモニア酸化速度を人工排水の
連続処理を行うことにより測定した。
Experimental Example 2 In order to examine the effectiveness of the microorganism immobilization method for improving the treatment efficiency, a reactor filled with an immobilization carrier was used to continuously treat the artificial wastewater with an ammonia oxidation rate of the immobilization carrier. It was measured by

【0020】(1) 材料と方法 実験には、図1に示したエアリフトによる流動床式のリ
アクターを用いた。固定化担体1を充填したリアクター
2はガラス製で容量は60mlとした。人工排水は、ペリス
タポンプ(循環用ポンプ)5によりシリコンチューブ製
排水管7を通してリアクター2の下部から入り、リアク
ター2側部から処理水として給水管6を通って飼育槽等
に排出されるよう設定した。また、エアポンプ4からの
空気を吸気管8によってリアクター2に送り込むエアリ
フト方式により、リアクター内の水3の撹拌と空気供給
を行った。この際のエアー流量は1l/min とした。なお
実験は暗室内で行った。
(1) Materials and Methods For the experiment, the fluidized bed reactor with air lift shown in FIG. 1 was used. The reactor 2 filled with the immobilized carrier 1 was made of glass and had a volume of 60 ml. The artificial drainage was set by a peristaltic pump (circulation pump) 5 from the lower part of the reactor 2 through a drainage pipe 7 made of silicon tube, and discharged from the side of the reactor 2 as treated water through a water supply pipe 6 to a breeding tank or the like. .. Further, the water 3 in the reactor was stirred and air was supplied by an air lift system in which the air from the air pump 4 was sent to the reactor 2 through the intake pipe 8. The air flow rate at this time was 1 l / min. The experiment was conducted in a dark room.

【0021】 PVA固定化担体の馴養 PVA固定化担体は PVA−ホウ酸法で作製した。作製した
固定化担体は、リアクターに移す前に 500ml容三角フラ
スコを用い 150日間馴養した。馴養条件は、培地として
10mM硫酸アンモニウムと50mM HEPESを加えた海水(K2CO
3 を用いてpH8.5 に調整) 200mlを用い、回転振盪培養
は30℃、 100rpm とした。なお、培地は2〜3日間隔で
交換し、熟成状態を観察するため培地交換時にアンモニ
ア酸化速度を測定した。
Acclimation of PVA-immobilized carrier The PVA-immobilized carrier was prepared by the PVA-boric acid method. The prepared immobilized carrier was acclimated for 150 days in a 500 ml Erlenmeyer flask before being transferred to the reactor. The acclimatization condition is as a medium
Seawater containing 10 mM ammonium sulfate and 50 mM HEPES (K 2 CO 2
The pH was adjusted to 8.5 using 3 ) 200 ml was used, and the rotary shaking culture was performed at 30 ° C. and 100 rpm. The medium was exchanged at intervals of 2 to 3 days, and the ammonia oxidation rate was measured at the time of medium exchange in order to observe the aging state.

【0022】 PVA固定化担体のアンモニア酸化速度 実験条件を表3に示す。Ammonia oxidation rate of PVA-immobilized carrier Experimental conditions are shown in Table 3.

【表3】 表3 アンモニア酸化速度測定に関する実験条件 ──────────────────────────────────── 人工排水a) 固定化担体充填率b) 実験区 ─────────────────── (%) アンモニア濃度(mg-N/l) 流量(ml/h) ──────────────────────────────────── 1 10 120 10, 20, 30, 40 ──────────────────────────────────── 2 100 120 10, 20, 30, 40 ──────────────────────────────────── 3 10 120, 240, 380, 450 40 ──────────────────────────────────── 実験は、温度20℃、pH 7.5、エアレーション1l/min
の条件下で排水を連続処理することによって行った。 a)天然海水(塩分 3.4)にアンモニアとして(NH4)2SO
4 を添加した。 b)充填率は、リアクターの容量60mlに対する固定化担
体の体積比で示した。
[Table 3] Table 3 Experimental conditions for measuring ammonia oxidation rate ──────────────────────────────────── Artificial Wastewater a) Immobilization carrier filling rate b) Experimental section ─────────────────── (%) Ammonia concentration (mg-N / l) Flow rate (ml / h) ─ ─────────────────────────────────── 1 10 120 10, 20, 30, 40 ────── ─────────────────────────────── 2 100 120 10, 20, 30, 40 ────────── ─────────────────────────── 3 10 120, 240, 380, 450 40 ────────────── ─────────────────────── Experiment: temperature 20 ℃, pH 7.5, aeration 1l / min
It was carried out by continuously treating the wastewater under the conditions of. a) (NH 4 ) 2 SO as ammonia in natural seawater (salt content 3.4)
4 was added. b) The packing rate is shown by the volume ratio of the immobilized carrier to the reactor volume of 60 ml.

【0023】実験は、温度20℃、pH7.5 、エアー流量1
l/min 、人工排水流量 120ml/hの条件下、実験区1では
人工排水としてアンモニア濃度10mg-N/lの海水を用い、
実験区2ではアンモニア濃度 100mg-N/lの海水を用いて
行った。リアクター体積当りの固定化担体充填率は10、
20、30、40%とし、リアクター当りのアンモニア酸化速
度と固定化担体当りのアンモニア酸化速度を求めた。ま
た、実験区3として、アンモニア濃度10mg-N/lの人工排
水を流量 120〜 450ml/hと変化させ、アンモニアが十分
に存在する条件下での固定化担体のアンモニア酸化速度
を求めた。この時の固定化担体充填率は40%とした。ア
ンモニア酸化速度は、実験開始2、4、6、12、24時間
後サンプリングを行い、処理水中の NH4-N、 NO2-N、 N
O3-N濃度より求めた。
The experiment was carried out at a temperature of 20 ° C., a pH of 7.5, and an air flow rate of 1
Under the conditions of l / min and artificial drainage flow rate of 120 ml / h, in Experiment Zone 1, seawater with an ammonia concentration of 10 mg-N / l was used as artificial drainage.
In Experiment Group 2, seawater with an ammonia concentration of 100 mg-N / l was used. Immobilized carrier filling rate per reactor volume is 10,
The rate of ammonia oxidation per reactor and the rate of ammonia oxidation per immobilized carrier were determined at 20, 30, and 40%. In addition, as the experimental section 3, the artificial wastewater having an ammonia concentration of 10 mg-N / l was changed to a flow rate of 120 to 450 ml / h, and the ammonia oxidation rate of the immobilized carrier under conditions where ammonia was sufficiently present was obtained. The filling rate of the immobilized carrier at this time was 40%. The rate of ammonia oxidation was sampled 2 , 4 , 6, 12, and 24 hours after the start of the experiment, and NH 4 -N, NO 2 -N, N in the treated water were sampled.
It was calculated from the O 3 -N concentration.

【0024】(2) 結果 PVA固定化担体の熟成 PVA固定化担体のアンモニア酸化速度の変化を図2に示
す。固定化担体のアンモニア酸化速度は培養開始直後か
ら徐々に高まり、14日目には開始直後の約4倍の活性を
示し、その後ほぼ一定に保たれ、 150日後もその活性は
一定であった。また、一定となったアンモニア酸化速度
は、固定化時の活性残存率 100%に相当するアンモニア
酸化速度より高かった。以上の結果から、本例の条件下
では、熟成に少なくとも14日以上の培養をする必要があ
るが、熟成により固定化時の活性低下を十分に回復でき
ることがわかった。固定化担体内での微生物の増殖につ
いては、固定化担体のアンモニア酸化速度の向上などか
ら、固定化担体内部で海洋性硝化細菌が増殖したためと
考えられる。
(2) Results Aging of PVA-immobilized carrier The change in the ammonia oxidation rate of the PVA-immobilized carrier is shown in FIG. The ammonia oxidation rate of the immobilized carrier gradually increased immediately after the start of the culture, and on the 14th day, the activity was about 4 times as high as that immediately after the start of the culture. After that, it was kept almost constant, and after 150 days, the activity was constant. Further, the ammonia oxidation rate which became constant was higher than the ammonia oxidation rate corresponding to 100% of the active residual rate at the time of immobilization. From the above results, it was found that under the conditions of this example, at least 14 days or more of culturing was required for ripening, but the aging could sufficiently recover the activity decrease at the time of immobilization. Regarding the growth of microorganisms in the immobilization carrier, it is considered that marine nitrifying bacteria grew inside the immobilization carrier due to the improvement of the ammonia oxidation rate of the immobilization carrier.

【0025】 PVA固定化担体のアンモニア酸化速度 実験区1での結果を図3に示す。固定化担体のアンモニ
ア酸化速度は、リアクター当りでは固定化担体充填率の
増加とともに上昇し、充填率40%では人工排水中のアン
モニアの95%までが酸化された。しかし、固定化担体当
りでは、充填率の増加にともない低下する傾向がみられ
た。実験区2での結果を図4に示す。固定化担体のアン
モニア酸化速度は、リアクター当りでは、固定化担体充
填率の増加とともにほぼ直線的に上昇し、充填率40%で
はアンモニア除去率は27%と低いが、60mlリアクター容
量当りで1日79.0mg-Nのアンモニアを酸化できる能力を
持つことがわかった。しかし、固定化担体当りのアンモ
ニア酸化速度は、実験区1の場合と同様に充填率の増加
とともに低下する傾向がみられた。実験区3での結果を
図5に示す。固定化担体のリアクター当りのアンモニア
酸化速度は、流量の増加とともに上昇し、流量 360ml/h
以上では60mlリアクター容量当りで1日で71.3mg-Nのア
ンモニアを酸化できる能力を持つことがわかった。しか
し、アンモニア除去率は、人工排水の流量の増加ととも
に低下した。
Ammonia Oxidation Rate of PVA-Immobilized Carrier The results of Experimental Group 1 are shown in FIG. The ammonia oxidation rate of the immobilization carrier increased with the increase of the immobilization carrier loading rate per reactor, and up to 95% of the ammonia in the artificial wastewater was oxidized at the loading rate of 40%. However, there was a tendency for the amount of immobilized carrier to decrease as the filling rate increased. The result of the experimental section 2 is shown in FIG. The ammonia oxidation rate of the immobilization carrier increased almost linearly with the increase of the immobilization carrier filling rate per reactor, and the ammonia removal rate was as low as 27% at the filling rate of 40%, but it was 1 day per 60 ml reactor volume. It was found to have the ability to oxidize 79.0 mg-N of ammonia. However, the ammonia oxidation rate per immobilized carrier tended to decrease as the filling rate increased, as in the case of Experiment Group 1. The results in Experimental Section 3 are shown in FIG. The rate of ammonia oxidation per reactor of immobilized carrier increases with the increase of flow rate, and the flow rate is 360 ml / h.
From the above, it was found that there is an ability to oxidize 71.3 mg-N ammonia per 60 ml reactor volume per day. However, the ammonia removal rate decreased as the flow rate of artificial wastewater increased.

【0026】生物膜法のアンモニア酸化速度については
既に報文があり、プラスチック濾材1m3で1日に 150〜
200g-Nのアンモニアを酸化できると述べられている。今
回用いた固定化担体は、アンモニア濃度10mg-N/lの人工
排水を処理した場合、固定化担体充填率40%のリアクタ
ー容量1m3では1日に最大 1.2kg-Nのアンモニアを、充
填率10%でも250g-Nのアンモニアを酸化する能力を持つ
ことから、固定化担体のアンモニア酸化速度は実験条件
が異なるものの生物膜に比較して非常に高いことがわか
った。よって、微生物固定化法は処理効率の向上に有効
であると思われる。また、アンモニアが十分に存在する
条件下では、固定化担体充填率に比例してリアクター当
りのアンモニア酸化速度が向上していることから、固定
化担体の量を調整することで濾過槽全体の浄化能力のコ
ントロールも可能になると思われる。
[0026] There are already published reports for ammonia oxidation rate of the biological membrane method, 150 to 1 day in the plastic filter medium 1m 3
It is stated that it can oxidize 200 g-N of ammonia. The immobilization carrier used this time, when treating artificial wastewater with an ammonia concentration of 10 mg-N / l, a maximum of 1.2 kg-N ammonia per day in a reactor volume of 1 m 3 with an immobilization carrier filling rate of 40%. Since even 10% has the ability to oxidize 250 g-N of ammonia, it was found that the rate of ammonia oxidation of the immobilized carrier was much higher than that of the biofilm under different experimental conditions. Therefore, it seems that the microorganism immobilization method is effective in improving the treatment efficiency. In addition, under conditions where there is sufficient ammonia, the ammonia oxidation rate per reactor is improved in proportion to the packing rate of the immobilization carrier, so the total amount of immobilization carrier can be adjusted to purify the entire filtration tank. It seems that the ability can be controlled.

【0027】実験例3 本例では、固定化担体の環境特性を明らかにすることを
目的として、温度、pH等を変化させた場合のアンモニア
酸化速度について、生物膜との比較を試みた。
Experimental Example 3 In this example, for the purpose of clarifying the environmental characteristics of the immobilized carrier, an attempt was made to compare the ammonia oxidation rate when the temperature, pH, etc. were changed with that of a biofilm.

【0028】(1) 材料と方法 実験には、図1に示した前述のエアリフトによる流動床
式のリアクターで、容量 110mlのものを用いた。固定化
担体には PVA−ホウ酸法で作製したものを用いた。リア
クター体積当りの充填率は20%とした。生物膜は長さ15
cmの繊維状濾材を用いた。固定化担体と生物膜は、とも
にリアクターに移す前に2リットル容培養槽を用いて1
カ月間培養し馴養を行った。馴養条件は、培地として10
mM硫酸アンモニウムを添加した海水を用い、温度30℃、
pH7.5 である。実験条件を表4に示す。
(1) Materials and Method In the experiment, the fluidized bed reactor by the air lift shown in FIG. 1 and having a capacity of 110 ml was used. As the immobilization carrier, one prepared by the PVA-boric acid method was used. The filling rate per reactor volume was 20%. Biofilm length 15
A cm-shaped fibrous filter medium was used. Both the immobilized carrier and the biofilm were placed in a 2 liter fermentor before being transferred to the reactor.
It was cultivated for a month and acclimated. The acclimatization condition is 10
Using seawater supplemented with mM ammonium sulfate, temperature 30 ℃,
pH is 7.5. The experimental conditions are shown in Table 4.

【0029】[0029]

【表4】 表4 アンモニア酸化速度と環境要因に関する実験条件 ──────────────────────────────────── 実験 温度 pHa) DOb) 塩分c) アンモニア 撹拌時間e) 有機物負荷f) 区 (℃) (%) 濃度d) (分) (処理日数) (mg-N/l) ──────────────────────────────────── 1 10−45 7.5 100 100 100 − − ──────────────────────────────────── 2 20 4.0−9.0 100 100 100 − − ──────────────────────────────────── 3 20 7.5 0−100 100 100 − − ──────────────────────────────────── 4 20 7.5 100 0−100 100 − − ──────────────────────────────────── 5 20 7.5 100 100 10−2000 − − ──────────────────────────────────── 6 20 7.5 100 100 100 0−120 − ──────────────────────────────────── 7 20 7.5 100 100 100 − 0−60 ──────────────────────────────────── 人工排水流量は、実験区1〜6では 220ml/h、実験区7
では 110ml/hとした。 a)pHの調整は、HCl とK2CO3 を用いて行った。 b)DOは、エアレーション1 l/min中にN2 ガスを混
合し、調整した。 c)塩分は、天然海水(塩分 3.4)を蒸留水で希釈して
調整した。 d)(NH4)2SO4 として負荷。 e)200ml 海水中で回転振盪(100rpm)。 f)肉エキスとして負荷、濃度50mg/l(極東製薬工業
製)。
[Table 4] Table 4 Experimental conditions relating to ammonia oxidation rate and environmental factors ──────────────────────────────────── ─ Experiment temperature pH a) DO b) Salinity c) Ammonia stirring time e) Organic matter load f) Group (℃) (%) Concentration d) (min) (Treatment days) (mg-N / l) ───── ─────────────────────────────── 1 10-45 7.5 100 100 100 − − ────────── ─────────────────────────── 2 20 4.0-9.0 100 100 100 − − ───────────── ─────────────────────── 3 20 7.5 0-100 100 100 − − ───────────────── ─────────────────── 4 20 7.5 100 0-100 100 − − ────────────────────── ─ ────────────── 5 20 7.5 100 100 10-2000 − − ────────────────────────── ────────── 6 20 7.5 100 100 100 0-120 − ─────────────────────────────── ────── 7 20 7.5 100 100 100 − 0-60 ─────────────────────────────────── ── The artificial drainage flow is 220ml / h in Experiment Zones 1 to 6, and in Experiment Zone 7
Then, it was set to 110 ml / h. a) The pH was adjusted using HCl and K 2 CO 3 . b) DO was prepared by mixing N 2 gas in aeration 1 l / min. c) The salt content was prepared by diluting natural seawater (salt content 3.4) with distilled water. d) Loaded as (NH 4 ) 2 SO 4 . e) Rotational shaking (100 rpm) in 200 ml seawater. f) Loading as meat extract, concentration 50 mg / l (manufactured by Kyokuto Pharmaceutical Co., Ltd.).

【0030】各実験区での固定化担体と生物膜のアンモ
ニア酸化速度をそれぞれ2連で測定することにより環境
特性の比較を行った。温度、pH、溶存酸素(DO)、塩
分、アンモニア濃度の影響については、馴養条件から各
環境条件下に移し、アンモニア酸化速度を求めた。処理
水のサンプリングは、実験開始1、1.5 、2時間後に行
った。温度は恒温槽により、pHは1N HClまたは0.5M K2C
O3により調整した。DOは、空気と窒素ガスの混合比に
より調整した。塩分は、人工排水に用いる海水(塩分
3.4)を蒸留水で希釈することにより、アンモニア濃度
は、人工排水に添加する硫酸アンモニウム(和光純薬工
業製)量により調整した。人工排水の流量は 220ml/hと
した。撹拌の影響については、固定化担体と生物膜の濾
材をリアクターから取り出し、海水 200ml中で5分間〜
2時間の回転振盪(100rpm)後、リアクター内に戻して
2時間経過後までのアンモニア酸化速度を測定した。人
工排水の流量は 220ml/hとした。有機物負荷の影響につ
いては、アンモニア 100mg-N/lと50mg/l濃度の肉エキス
(極東製薬工業製)を添加した人工排水を流量 110ml/h
で流し、60日間にわたってそのアンモニア酸化速度を測
定した。実験条件は温度20℃、pH7.5 、DO 100%、塩分
3.4 である。アンモニア酸化速度は2時間経過後までの
処理水について測定した。結果は、温度、pH、DO、
塩分、アンモニア濃度については、馴養条件下でのアン
モニア酸化速度を 100%とし、それに対する比活性で表
した。撹拌と有機物については、実験開始時のアンモニ
ア酸化速度を 100%とし、それに対する比活性で表し
た。
The environmental characteristics were compared by measuring the ammonia oxidation rates of the immobilized carrier and the biofilm in each experimental section in duplicate. Regarding the effects of temperature, pH, dissolved oxygen (DO), salinity, and ammonia concentration, the acclimation condition was changed to each environmental condition, and the ammonia oxidation rate was obtained. Sampling of the treated water was performed 1, 1.5 and 2 hours after the start of the experiment. The temperature depends on the constant temperature bath, the pH is 1N HCl or 0.5MK 2 C
Adjusted with O 3 . DO was adjusted by the mixing ratio of air and nitrogen gas. Salt is seawater used for artificial drainage (salt
The ammonia concentration was adjusted by diluting 3.4) with distilled water according to the amount of ammonium sulfate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) added to the artificial wastewater. The flow rate of artificial drainage was 220 ml / h. Regarding the effect of agitation, remove the immobilized carrier and the filter material of the biofilm from the reactor and in 200 ml of seawater for 5 minutes ~
After rotating and shaking (100 rpm) for 2 hours, the rate of ammonia oxidation was measured after returning to the reactor for 2 hours. The flow rate of artificial drainage was 220 ml / h. Regarding the effect of organic matter load, artificial wastewater containing 100 mg-N / l ammonia and 50 mg / l concentration meat extract (manufactured by Kyokuto Pharmaceutical Co., Ltd.) was added at a flow rate of 110 ml / h.
And the rate of ammonia oxidation was measured over 60 days. Experimental conditions are temperature 20 ℃, pH 7.5, DO 100%, salinity
3.4. The ammonia oxidation rate was measured for the treated water up to 2 hours later. The results are temperature, pH, DO,
Regarding salinity and ammonia concentration, the rate of ammonia oxidation under acclimatization conditions was defined as 100%, and the specific activity was expressed. For stirring and organic substances, the ammonia oxidation rate at the start of the experiment was set to 100%, and the specific activity was expressed.

【0031】(2) 結果 固定化硝化細菌と生物膜のアンモニア酸化速度は、温度
では30〜35℃、DOでは 100%、塩分では10〜34、アン
モニア濃度50〜 200mg-N/lで最大活性を示し、既知の文
献による固定化しないフリーの海洋性硝化細菌の特性に
ほぼ一致するものであった。撹拌時間とアンモニア酸化
速度との関係については、生物膜ではわずか1時間の回
転振盪でアンモニア酸化速度は2分の1以下にまで低下
し、目視によっても生物膜の剥離が確認できたのに対
し、固定化担体では撹拌によって全く影響を受けなかっ
た。海洋性硝化細菌に対するエアレーションの影響につ
いては、エアレーションを行った場合フリーの硝化細菌
では、アンモニア酸化速度は低下すると報告されてい
る。これに対し、固定化担体では撹拌等の物理的な操作
に対し安定であり、酸素供給のためのエアレーション等
を十分に行えることがわかった。このことは濾過槽のア
ンモニア酸化能力が高くなり、エアレーションによる酸
素の供給が重要になった場合に大きな利点になる。有機
物添加のアンモニア酸化速度に対する影響は、実験開始
直後に固定化担体のアンモニア酸化速度の向上がみられ
たが、34日目には安定し、固定化担体および生物膜のア
ンモニア酸化速度はともに実験開始時より低下すること
なく60日間維持され、両者に大きな影響はみられなかっ
た。
(2) Results The ammonia oxidation rates of immobilized nitrifying bacteria and biofilms were 30 to 35 ° C at temperature, 100% at DO, 10 to 34 at salinity, and maximum activity at ammonia concentration of 50 to 200 mg-N / l. , Which is almost in agreement with the characteristics of non-immobilized free marine nitrifying bacteria according to known literature. Regarding the relationship between the stirring time and the ammonia oxidation rate, in the biofilm, the ammonia oxidation rate was reduced to less than half by just 1 hour of rotary shaking, whereas the biofilm could be visually confirmed to be peeled off. , The immobilized carrier was not affected by stirring at all. Regarding the effect of aeration on marine nitrifying bacteria, it has been reported that the nitrifying bacteria free of aeration reduce the ammonia oxidation rate when aerated. On the other hand, it has been found that the immobilized carrier is stable against physical operations such as stirring and can sufficiently perform aeration for supplying oxygen. This is a great advantage when the ammonia oxidation capacity of the filtration tank becomes high and the supply of oxygen by aeration becomes important. Regarding the effect of the addition of organic substances on the ammonia oxidation rate, the ammonia oxidation rate of the immobilization carrier was improved immediately after the start of the experiment, but it stabilized at the 34th day, and both the immobilization carrier and the biofilm's ammonia oxidation rate were tested. It was maintained for 60 days without lowering from the beginning, and neither was significantly affected.

【0032】[0032]

【発明の効果】本発明は特定の合成高分子で海洋性硝化
細菌 Nitrosococcus sp. DA-001 株および/または海洋
性硝化細菌群 を固定化することにより、従来の生物膜
に比べ機械的強度が大きく、アンモニア酸化速度の速い
海水浄化材を容易に得ることができる。本発明の浄化材
は大きい機械的強度を有するため、飼育水槽の機械的撹
拌、エアレーションによる撹拌等も行うことができる。
また、海洋性硝化細菌Nitrosococcus sp. DA-001 株お
よび/または海洋性硝化細菌群は十分保水性のある合成
高分子のゲル体の中に保持されるため、保存、熟成、取
扱い等が容易であり、かつ単位量当り例えばビーズ当り
の浄化活性も容易に求めることができるので、飼育魚数
の増加や飼育水量の変化に対応させて容易に増加させる
ことができること、固定化担体の熟成が不要であるこ
と、アンモニアを含まない4℃の海水中で60日経過後も
約85%の活性を保持していることから、使用しない時は
冷蔵庫(例えば4℃)等で保存できるなど多くの利点を
有する。
INDUSTRIAL APPLICABILITY By immobilizing the marine nitrifying bacterium Nitrosococcus sp. DA-001 strain and / or the marine nitrifying bacterium group with a specific synthetic polymer, the mechanical strength of the present invention is higher than that of conventional biofilms. It is possible to easily obtain a seawater purification material that is large and has a high ammonia oxidation rate. Since the purification material of the present invention has high mechanical strength, it can be mechanically agitated in a breeding aquarium or aerated.
Further, since the marine nitrifying bacterium Nitrosococcus sp. DA-001 strain and / or the marine nitrifying bacterium group is retained in a gel of a synthetic polymer having sufficient water retention property, it can be easily stored, matured and handled. Yes, and because the purification activity per unit amount, for example, per bead, can be easily determined, it can be easily increased in response to an increase in the number of breeding fish or changes in the breeding water volume, and no aging of the immobilization carrier is required. Since it retains approximately 85% activity after 4 days in ammonia-free seawater at 4 ℃, it has many advantages such as being stored in a refrigerator (eg 4 ℃) when not in use. Have.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実験装置の概略図、FIG. 1 is a schematic diagram of an experimental device,

【図2】PVA 固定化担体の熟成効果を示すグラフ、FIG. 2 is a graph showing the aging effect of a PVA-immobilized carrier,

【図3】実験例2の実験区1における固定化担体のアン
モニア酸化速度を示すグラフ、
FIG. 3 is a graph showing the ammonia oxidation rate of the immobilization carrier in Experimental Zone 1 of Experimental Example 2,

【図4】同上実験区2における固定化担体のアンモニア
酸化速度を示すグラフ、
FIG. 4 is a graph showing the ammonia oxidation rate of the immobilization carrier in Experimental Section 2 of the above.

【図5】同上実験区3における固定化担体のアンモニア
酸化速度を示すグラフ、
FIG. 5 is a graph showing the ammonia oxidation rate of the immobilization carrier in Experimental Section 3 of the above.

【符合の説明】[Explanation of sign]

1 固定化担体 2 リアクター 3 海水 4 エアポンプ 5 循環用ポンプ 6 処理水管 7 排水管 8 給気管 1 Immobilized carrier 2 Reactor 3 Seawater 4 Air pump 5 Circulation pump 6 Treated water pipe 7 Drain pipe 8 Air supply pipe

フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C02F 3/10 A Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification number Office reference number FI technical display area C02F 3/10 A

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 合成高分子担体に海洋性硝化細菌 Nitro
sococcus sp. DA-001 株および/または海洋性硝化細菌
群を固定化したことを特徴とする海水浄化材。
1. A marine nitrifying bacterium Nitro is used as a synthetic polymer carrier.
A seawater purification material characterized by immobilizing sococcus sp. DA-001 strain and / or a group of marine nitrifying bacteria.
【請求項2】 合成高分子がポリビニルアルコール、光
硬化性ポリビニルアルコール(PVA-SbQ) またはポリエチ
レングリコールであり、微生物包括固定化法により海洋
性硝化細菌類を固定化したことを特徴とする請求項1記
載の海水浄化材。
2. The synthetic polymer is polyvinyl alcohol, photo-curable polyvinyl alcohol (PVA-SbQ) or polyethylene glycol, and marine nitrifying bacteria are immobilized by the microorganism entrapping immobilization method. The seawater purification material described in 1.
【請求項3】 合成高分子担体に海洋性硝化細菌 Nitro
sococcus sp. DA-001 株および/または海洋性硝化細菌
群を固定化した海水浄化材を海産生物循環濾過飼育シス
テムに使用することを特徴とする海水の浄化方法。
3. A marine nitrifying bacterium Nitro is used as a synthetic polymer carrier.
A method for purifying seawater, which comprises using a seawater purification material on which a sococcus sp. DA-001 strain and / or a group of marine nitrifying bacteria are immobilized in a marine product circulation filtration rearing system.
【請求項4】 上記海水浄化材を海産生物循環濾過飼育
システムの海水循環路または海水取入水路の間に設けた
浄化カラム等内に充填使用することを特徴とする請求項
3記載の海水浄化方法。
4. The seawater purifying method according to claim 3, wherein the seawater purifying material is used by being filled in a purifying column or the like provided between the seawater circulation channel or the seawater intake channel of the marine product circulation filtration breeding system. Method.
【請求項5】 海産生物飼育水槽より分離される、グラ
ム陰性で、直径約2μmの運動性のある球菌であり、細
胞中央にはラメラ状の膜オルガネラが観察され、塩分に
対して塩分10〜35でアンモニア酸化が観察され、塩分25
で最もアンモニア酸化速度が高い特性を示し、pHでは
8、温度では30℃で最もアンモニア酸化速度が高く、そ
れ以外ではアンモニア酸化速度は低下する特性を示す海
洋性硝化細菌。
5. A gram-negative, motile coccus having a diameter of about 2 μm, which is separated from a marine product-raising aquarium, and a lamella-like membrane organelle is observed in the center of the cell. Ammonia oxidation was observed at 35, salinity 25
A marine nitrifying bacterium that has the highest ammonia oxidation rate at, pH at 8 and temperature at 30 ° C has the highest rate of ammonia oxidation, and the rate of ammonia oxidation decreases at other times.
【請求項6】 Nitrosococcus sp. DA-001 株(微工研
菌寄第12904号)である請求項5記載の海洋性硝化
細菌。
6. The marine nitrifying bacterium according to claim 5, which is a Nitrosococcus sp. DA-001 strain (Ministry of Industrial Science and Technology No. 12904).
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008307459A (en) * 2007-06-13 2008-12-25 Shibaura Institute Of Technology Polluted seawater purification method by microorganism derived from seawater
JP2010046592A (en) * 2008-08-20 2010-03-04 Kanto Natural Gas Development Co Ltd Method for treating ammonia contained in underground brine
WO2021149811A1 (en) * 2020-01-24 2021-07-29 株式会社日本環境科学研究所 Organic matter decomposer and use therefor

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