JPH1085782A - 細菌着床具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 魚毒性は低いが蓄積されると魚を飼育する上
で弊害となる硝酸塩を除去あるいは硝酸塩の蓄積防止
し、魚類の生活環境を改善し魚類の長期飼育および飼育
者の飼育作業の簡便化と経費の削減を提供する。他、廃
水処理設備等の脱窒素行程における、管理作業の削減、
危険物の排除、脱窒槽の設置所要面積の問題等、さらに
従来の嫌気槽とした脱窒素行程を省くプロセスの設計が
可能となり得る。 【解決手段】 一個以上の孔を設けた任意形状の空洞体
（１）内に、生分解高分子体（２）を収容し、上記空洞
体（１）と生分解高分子体（２）の間に連続多孔物質
（３）を用い、生分解高分子体（２）を包覆い、さらに
隙間なく充填することによって形成される細菌着床具。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水生動植物飼育、
特に観賞魚飼育における飼育水中に含有する飼育水汚
染、窒素酸化物である硝酸塩、亜硝酸塩を、生分解高分
子を基質あるいは水素供与体とし生育、増殖する通性嫌
気性微生物である脱窒細菌によって低減、除去し、およ
び蓄積防止に係るものであり、詳しくは、通性嫌気性微
生物であり、従属（有機）栄養細菌である脱窒細菌の脱
窒作用を効率よく発揮させる棲息環境の確保と維持を目
的とした細菌着床具に関するものであり、さらに脱窒素
を必要とする廃水処理設備等、水処理設備一般の脱窒細
菌による脱窒作用を効率よく発揮させる棲息環境の確保
と維持を目的とした細菌着床具に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から観賞魚飼育水中の硝酸塩や、亜
硝酸塩の低減、除去および蓄積防止は、通性嫌気性微生
物であり、従属（有機）栄養細菌の気質、特に脱窒細菌
の基質として球形の複雑形状とした生分解型樹脂（商品
名、デニボール （有）野辺商会）が生分解高分子単体
として市販されている。なお市販されている球形で複雑
形状とした生分解高分子単体（商品名、デニボール
（有）野辺商会）は拡散反射法による分析（日本電子
（株）製ＦＴ−ＩＲＪＩＲ３５１０）の結果、エステル
結合を含む合成樹脂である確認を得た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】観賞魚飼育水の最終汚
染物質としては、硝化作用で生成された窒素酸化物の硝
酸塩であり、硝酸塩の飼育水に含有する事によっておこ
る弊害は魚毒性は低いが蓄積されると共に魚を飼育する
上で硝酸塩に敏感な魚にストレスを与えてしまい、ま
た、硝酸塩に敏感なサンゴ類等の無脊椎類全般の体調に
悪影響を及ぼし、さらに硝酸塩が蓄積されるとコケ等藻
類の異常発生が起こり観賞としての美観が損なわれるば
かりか緑藻の後に表れるラン藻類には魚毒物質を生産す
る有害なコケも発生すると言われている、この現象は海
洋における赤潮的状況が水槽内でも起こりえることであ
り、このため硝酸塩の低減、除去が必要である。この硝
酸塩の水中の含有量の軽減、除去は主に頻繁な飼育水の
水替えによって行われている。

【０００４】生物濾過における濾過槽形式、方式では、
いかに早く有機物を分解させるか、さらに硝化作用によ
る、魚毒であるアンモニアと亜硝酸塩を比較的無害な硝
酸塩に効率よく変成させるかに重点が置かれており、硝
酸塩に変成させる必要のため飼育水中に空気を送り、飼
育水中に酸素を十分に溶け込ませる曝気が行われる。

【０００５】自然界においては脱窒作用を行い硝酸塩等
の窒素酸化物を順次還元し、窒素ガスあるいは亜酸化窒
素ガスとして大気放出する能力をもつ反硝化微生物であ
る脱窒細菌が存在し、この脱窒細菌の脱窒作用が行われ
る棲息環境は基質となる有機物の存在と飼育水中に溶存
する酸素のきわめて少ない、あるいは無い状態で有効に
発揮され、窒素酸化物中の酸素を脱窒細菌が呼吸に利用
し、すなわち窒素酸化物を還元し、このため硝酸塩や亜
硝酸塩の低減、除去がなされる。

【０００６】一度硝化作用によって硝酸塩に変成した窒
素酸化物を、逆に脱窒作用で大気放出させるということ
は、飼育水中の溶存酸素の問題や基質あるいは水素供与
体として有機物を脱窒細菌に与えなければならないとい
う硝化作用と逆な矛盾点がある。

【０００７】現在、市販されている脱窒細菌の基質とな
る複雑な球形状の生分解高分子単体は、使用説明書で使
用説明の記載もされ、飼育水中に溶存する酸素のきわめ
て少ない、あるいは無い状態での使用を歌っているが、
生分解高分子単体のみの使用方策または使用場所が確立
されておらず、使用者各人の工夫にまかされている状況
のため、使用場所等の確保を間違えれば基質となる生分
解高分子単体の使用が無意味となり、有効に利用できな
い可能性が大きく、また飼育水の汚染を助長してしまう
こととなる。市販されている生分解高分子単体を利用す
る専用容器が別に市販されているが、この専用容器を使
用しても、この専用容器の構造が単に生分解高分子単体
を収容する空間が多孔板で仕切られ、飼育水が生分解高
分子単体に万遍無く接触するようになっているだけなの
で飼育水中に溶存する酸素のきわめて少ない、あるいは
無い状態の飼育水を維持し確保させることは困難であ
る。観賞魚飼育者は硝酸塩の除去は必要と認識している
が上記理由のため普及しにくい状況にある。

【０００８】飼育水中の溶存酸素のきわめて少ない場所
は現状の一般的家庭の魚飼育水槽の生物濾過形式、方式
の濾過槽で作り出すことは一般的飼育者では理解しにく
く、また硝酸塩の軽減、除去効果を発揮する脱窒細菌の
棲息環境である、溶存酸素量のきわめて少ない飼育水を
確保することが難しい問題を有している。意識的に嫌気
領域を造ったり、濾過槽が日時経過に伴い濾過材がヘド
ロで詰まって部分的な嫌気領域ができてしまった場合
は、絶対嫌気性微生物の棲息環境にもなり得るため、硫
酸還元菌等が繁殖し猛毒物質である硫化水素が生成し飼
育中の生物に悪影響を与えてしまう可能性や同化型還元
作用によって硝酸塩が亜硝酸塩に、さらにアンモニアま
で還元されてしまう可能性もある。

【０００９】本発明は魚類等飼育における溶存酸素量の
少ない飼育水の確保と維持、使用方策や使用場所の問題
点を解決し、さらに重労働である水替え作業と海水性動
植物飼育の場合の人工海水費等の軽減、削減を目的と
し、また脱窒素を必要とする廃水処理設備等、水処理設
備一般の脱窒素行程においては、従来から使用される微
生物固定化担体に代わる物として、細菌着床具を使用
し、従来から脱窒細菌の基質として一般的なメタノール
等、危険物であり毒物の使用を排除し、また取扱い作業
を削減することを可能とし、さらに従来の廃水処理設備
等の脱窒行程における脱窒槽の広大な設置所要面積の問
題を解消し、より効果的な窒素酸化物の低減、除去、ま
たは硝酸塩の蓄積防止の確立をはかった細菌着床具を提
供しようとするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明における細菌着床具は、任意径と孔形の一個
以上の孔を設けた、任意形状の合成樹脂製の空洞体１内
に、生分解高分子体２を収容し、上記空洞体１と生分解
高分子体２の間に連続多孔物質３を用い、生分解高分子
体２を包覆い、さらに隙間なく充填したことによって形
成される。

【００１１】

【考案の実施の形態】天然高分子体や生分解合成樹脂等
の生分解高分子は、従属（有機）栄養細菌の生育、増殖
する上での基質あるいは水素供与体となり、水中の溶存
酸素の極めて少ない状況において窒素酸化物である亜硝
酸塩、および硝酸塩の存在下で、窒素酸化物中の酸素を
呼吸に利用し、窒素酸化物を還元除去する通性嫌気性微
生物である脱窒細菌が生分解高分子上に群がり着床す
る。

【００１２】脱窒細菌を利用し、窒素酸化物である硝酸
塩、亜硝酸塩の低減、除去を行わせるためには、窒素酸
化物が含有する飼育水や廃水（以下原水）中の溶存酸素
の少ない、あるいは無い状態の被処理水の確保が必要で
ある。

【００１３】以下、本発明を観賞魚飼育に限定し説明す
れば、一個以上の、容易に空気や発生ガスを排出できる
孔数と孔形の孔を設けた合成樹脂製の空洞体１に生分解
高分子体２を収容し、上記空洞体１と生分解高分子体２
の間に容易に飼育水が流通しないように、隙間なく充填
され、生分解高分子体２を包覆っているスポンジ等、連
通多孔の連続多孔物質３のため、あるいは空洞体１の一
個以上の孔と生分解高分子体２の間にだけ隙間なく充填
されるスポンジ等、連通多孔の連続多孔物質３のため、
通水が阻害され、飼育水は細菌着床具内の流入、流出量
が制限される。

【００１４】窒素酸化物が含有する飼育水中、観賞魚飼
育において通常は飼育濾過槽濾過材内に没した本発明の
細菌着床具の内部飼育水は、入れ替わる浸流入出喚水の
時間が長くなり、このため細菌着床具内の飼育水は一
時、経時的に止水的淀み状態に置かれる。止水的淀み状
態に置かれた飼育水は、生分解高分子体２上に一時発生
する好気性微生物によって溶存酸素が消費されつつ、好
気性微生物は自ら死滅してゆき、棲み代わり通性嫌気性
微生物の棲息環境となり、脱窒細菌が生分解高分子体２
上に着床することになる。また、生分解高分子体２を包
覆う連続多孔物質３にも種々の微生物が着床することと
なるが空洞体１の孔付近に好気性微生物および通性嫌気
性微生物、孔付近外には通性嫌気性微生物の棲息環境と
なり種々の微生物が着床することとなる。

【００１５】本発明の細菌着床具に浸流入する飼育水
は、完全な無溶存酸素の飼育水ではないため絶対嫌気性
微生物は細菌着床具に着床しにくい。

【００１６】連続多孔物質３に微生物が着床すれば、細
菌着床具内へ少量ずつ浸流入する喚水飼育水は生分解高
分子体２を包覆う連続多孔物質３の空洞体１の孔付近に
着床した好気性微生物や通性嫌気性微生物によって飼育
水中の溶存酸素は消費されることとなり生分解高分子体
２に到達する飼育水は溶存酸素の少ない飼育水となり、
飼育水中に含有する窒素酸化物である硝酸塩、亜硝酸塩
は、生分解高分子体２上に着床した通性嫌気性微生物で
ある脱窒細菌の脱窒作用によって還元消費され、飼育水
中に含有する窒素酸化物が低減、除去された処理飼育水
が細菌着床具内から少量ずつ浸流出し、連続的に喚水さ
れることとなる。

【００１７】空洞体１については容易にに空気や発生ガ
スを排出できる、任意径と孔形の一個以上の孔を持つ構
造であるならば、形が立方体、長方体や正四面体、円柱
体、円筒体等の任意の形状および大きさが考えられる
が、大きさとしては２０ｃｍ〜４０ｃｍの球形および略
楕円球形が好ましく、空洞体１は、はめ込み式や、ネジ
等による二分割できる構造がよい。

【００１８】空洞体１の材質としては、ポリ塩化ビニ
ル、ポリエチレンやポリプロピレン等の不透明な汎用合
成樹脂製が適当と思われ、本発明の細菌着床具を充填す
る槽や、容器が遮光性であれば透明材質でもかまわな
い。他、空洞体１の材質として生分解高分子でもかまわ
ない、しかしこの場合、生分解高分子体２より難分解性
の生分解高分子とする。

【００１９】空洞体１の材質を問わず水酸化カルシウム
や炭酸カルシウム等を重量３０〜７０％に高配合に混合
した無機・有機複合型合成樹脂、あるいは無機・有機複
合型生分解合成樹脂とし空洞体１に形成すれば、硝化反
応の進行に伴う酸性化の酸の中和作用を付加することが
でき、さらに脱窒素を伴う廃水処理設備等のリン酸ある
いはリン酸塩の除去には珪酸カルシウム（特開平３−１
１４５９２）、リン鉱石や骨炭が有効であるといわれで
おり、このようなリン酸塩の除去効果も期待できる。

【００２０】連続多孔物質３としてエステル系ポリウレ
タン等の合成樹脂や天然のスポンジ状物質、レーヨン、
コットン等合成樹脂や天然のフィラメントからなるフェ
ルト状物質、または連続多孔性セラミック等が考えら
れ、親水性のある物質が望ましく、また細菌類を保持さ
せるため、細菌類は菌体の細胞壁で負に帯電しているた
め、連続多孔物質３に存在させる陰イオン交換基として
ポリエチレンイミン、ジメチルアミノエチル等の正に帯
電する手段（特開平６−００７７８９）を保ち得た連続
多孔物質３が最好適である。

【００２１】連続多孔物質３の材質を問わず水酸化カル
シウムや炭酸カルシウム等を重量３０〜７０％に高配合
に混合した無機・有機複合型合成樹脂、あるいは無機・
有機複合型生分解合成樹脂とし連続多孔物質３に形成す
れば、硝化反応の進行に従う酸性化の酸の中和作用を付
加することができ、さらに脱窒素を伴う廃水処理設備等
のリン酸あるいはリン酸塩の除去には珪酸カルシウム
（特開平３−１１４５９２）、リン鉱石や骨炭が有効で
あるといわれでおり、このようなリン酸塩の除去効果も
期待できる。

【００２２】連続多孔物質３として連続多孔性セラミッ
クや、容易に形が変形しない硬度、あるいは復元性を持
つスポンジ状物質、またはフェルト状物質を利用した場
合は空洞体１を兼ねるものとし、空洞体１を省いた細菌
着床具となり得る。

【００２３】連続多孔物質３としての素材は、生分解高
分子であっても差し支えない。連続多孔物質３が空洞体
１を兼ね、かつ生分解高分子であった場合は、この連続
多孔物質３は、生分解高分子体２より生分解性の劣る難
生分解高分子とする。

【００２４】連続多孔物質３が生分解高分子とした場
合、天然高分子であるキトサンと他の生分解性の劣る生
分解高分子との配合、混合の連続多孔物質３に成形し、
特に観賞魚飼育水の脱窒素を目的とした場合、キトサン
は放線菌の栄養源となり、放線菌を繁殖させるといわれ
ており、この放線菌は病原菌を溶菌し病害を抑制する効
果があるといわれており、この効果が期待できる。

【００２５】本発明の細菌着床具における連続多孔物質
３の機能として、生分解高分子体２に浸流入する原水中
の溶存酸素の消費目的があり、このため、連続多孔物質
３材質中に脱酸素剤である亜硫酸ナトリウムを任意重量
割合で配合、混入させ連続多孔物質３の成形も考えられ
る。

【００２６】生分解性高分子としては、生分解性のプラ
スチック、合成ゴム、吸水性樹脂、塗料、接着剤、凝集
材等の合成物、さらに天然高分子体物としてキチン、キ
トサン、澱粉、セルロース、ゴム等があり、人間が食す
るカンテンや、こんにゃくがある。本発明の生分解高分
子体２としての素材は微生物によって分解され、微生物
資化される完全分解性高分子、あるいはこれを任意重量
割合で含む生物崩壊性高分子であり、さらに生分解合成
樹脂である。

【００２７】完全分解性高分子としては、微生物によっ
て生産されるポリヒドロキシ酪酸およびその誘導体やプ
ルラン、天然物系高分子のキチン、キトサン、でんぷ
ん、セルロース、カンテンおよびその混合体や複合体で
あり、生分解合成樹脂としては、石油系合成樹脂のポリ
酪酸等の脂肪族ポリエステル系高分子であり、他、脂肪
族ポリウレタン等のウレタン結合共重合体、ポリエチレ
ングリコール等のエーテル結合共重合体があり、本発明
の生分解高分子体２は固体である生分解性高分子を主と
し、ゲル状や液体状の生分解性高分子、あるいはこれら
混合生分解性高分子があり脱窒素という目的上、窒素原
子の含まない生分解高分子が望ましい。

【００２８】固体状の生分解高分子体２の場合、生分解
高分子体２上に着床し脱窒作用によって硝酸塩、亜硝酸
塩を低減、除去する脱窒細菌は生分解高分子体２上に高
密度に着床し保持されることが望ましく、図１４、図１
５に示す円筒形の集合構造としたり、図１６、図１７、
図１８、図１９に示す波板配列構造とした形状の生分解
高分子樹脂の生分解高分子体２が考えられ、さらに生分
解高分子体２の脱窒細菌が着床する有効表面積を広げる
ため、生分解高分子体２を毛管引力が作用せず水分保持
力が低く、透水性のよい孔隙６μｍ以上の連通多孔構造
とした方が望ましく、他にフィルム状体や粒状体、また
は小球体の生分解高分子集合体としたり、あるいはフィ
ルム状体や粒状体、または小球体の圧縮固化成形あるい
は接着成形した生分解高分子体２、またフィラメント状
の生分解高分子を巻き丸め成形した生分解高分子体２と
する方法も考えられる。

【００２９】さらに脱窒細菌を保持させるという点にお
いて細菌類は菌体の細胞壁で負に帯電しているため、生
分解高分子体２に存在させる陰イオン交換基としてポリ
エチレンイミン、シメチルアミノエチル等の正に帯電す
る手段（特開平６−００７７８９）やキトサン酢酸塩の
ように正に帯電する手段を保ち得た生分解性、および非
生分解性物質を生分解高分子体２素材に配合混入させた
生分解高分子体２として任意形状や構造に成形させる方
法もある。

【００３０】生分解高分子体２および連続多孔物質３素
材に混入させる他の材料として、微生物の生育や繁殖の
ために、生物学的に活性な酵素、ビタミン、ホルモン等
の化合物の成分であり、細胞内の代謝過程にとって微量
元素（ミネラル）が必要と言われている、このため生体
の必須元素を珪酸塩類や酸化物類として含む麦飯石等の
石英斑岩や花崗岩等の火成岩粒体や粉体を配合混合する
ことも考えられる。

【００３１】生分解性合成樹脂でゲル状や液体状の生分
解高分子体２を使用する場合は、合成樹脂や天然のスポ
ンジ状物質、合成樹脂や天然のフィラメントからなるフ
ェルト状物質等に含浸保形する方法や液体状の生分解高
分子がにじみ通過できる孔隙を持つ、生分解性能の劣
る、あるいは非生分解性の合成繊維織布や不織布等の風
袋内に充填する方法が考えられる。スポンジ状物質やフ
ェルト状物質を合成樹脂とした場合は、生分解型高分子
合成樹脂の使用も可能である。

【００３２】脱窒素効果速度を考えた場合、海水の脱窒
素として海水中で生分解性が良い生分解高分子体２の素
材として、ポリブチレン・サクシネート・アジペート
（ＰＢＳＵ・ＡＤ）また、淡水の脱窒素として淡水中で
生分解性が良い生分解高分子体２の素材として、ポリエ
チレン・サクシネート（ＰＥＳＵ）等また、海水、淡水
双方には、ポリヒドロキシ・ブチレート・バリレート
（ＰＨＢ／Ｖ）等（高分子１９９６年３月号４５巻１４
３ページ）の素材が好適と思われる。

【００３３】ポリヒドロキシブチレートは多くの微生物
の体内栄養物質であり、なお酸素のない環境でより生物
分解性が高いため通性嫌気性微生物である脱窒細菌着床
の生分解高分子体２の素材のひとつとして、好適である
と思われる。

【００３４】本発明の細菌着床具は、水中に溶存酸素が
存在しても、通性嫌気性微生物である脱窒細菌が着床し
得る環境の確保と保持ができ、脱窒細菌の脱窒作用によ
る窒素酸化物の除去が可能のため、水生動植物飼育愛好
家の飼育用途に限定するものでなく、硝酸塩、亜硝酸塩
の窒素酸化物除去具として脱窒素を必要とする水族館等
大規模な水槽設備や通常脱窒素を伴う廃水処理設備、さ
らに分離接触曝気方式、嫌気濾床接触曝気方式等の合併
浄化槽の水処理設備でも利用が可能である。

【００３５】本発明の細菌着床具によって、脱窒素を必
要とする廃水処理設備等の廃水の脱窒素は、既設の槽
等、特に静置槽に本発明の細菌着床具を投入するだけで
達成することが可能と思われるが、この場合、細菌着床
具内で脱窒素処理された処理水と原水の浸流入出喚水
は、液拡散作用と細菌着床具内外の温度差による対流効
果による喚水手段となるので廃水液の止水的淀み状態が
長くなり、細菌着床具内での廃水の確実な脱窒素処理が
脱窒細菌によってなされるが、喚水効率が悪く、槽全体
の脱窒素効率も悪くなる。このため、本発明の細菌着床
具の使用にあたっては、静置槽でなく遠心力を与える攪
拌や上下流の対流攪拌等、強制攪拌手段がある流動床
的、上向流汚泥床的等の処理槽としたほうが好ましい。

【００３６】また、脱窒素を伴う廃水処理設備等に、本
発明の細菌着床具の利用を考えた場合、脱窒素処理の脱
窒素効果は原水の攪拌による動水状態のほか、流動水状
態でもよく、細菌着床具外面に触れる廃水中の窒素酸化
物濃度と細菌着床具内処理水中の窒素酸化物濃度差が大
きく、また細菌着床具の各部分面に発生する細菌着床具
内外の水圧差の大きい方が、細菌着床具外の原水と細菌
着床具内の処理水の浸流入出喚水効果が良く脱窒素効果
も良くなる。具体的利用としては、槽あるいは容器に本
発明の細菌着床具を充填し、この槽あるいは容器に流入
出口を設け、流動している原水の処理行程の流れの中の
任意行程部分に設置させる方法や、あるいはポンプを設
け利用し、細菌着床具を充填した槽や容器と、既設の槽
等を循環させるような廃水処理設備行程の流れの中の任
意行程部分に付加する方法がある。

【００３７】脱窒素を伴う廃水処理設備等に、本発明の
細菌着床具の利用は、原水中に懸濁物質や浮遊性物質が
含有していない状態がよく、このため固液分離できる遠
心力を利用したサイクロンセパレータやスクリーン等の
固液分離装置を細菌着床具を充填した槽や容器に入水す
る前行程の管や槽に設け、懸濁物質や浮遊性物質を除い
た原水を細菌着床具を充填した槽や容器に供給し、脱窒
素を行わせる構成とした新たな脱窒素装置として利用で
きる。

【００３８】細菌着床具を充填した密閉容器等に供給す
る原水は、単に流量調整のみで脱窒素効果を得られる
が、さらに温度、ＰＨ、酸化還元電位、溶存酸素等の計
器類を駆使し、制御構成とし最適の脱窒素効果を把握し
脱窒作用効率をより上げられる可能性が高い。

【００３９】本発明の細菌着床具を槽等に投入し使用す
る場合において、特に生分解合成高分子は比重が１以上
であり、これに浮遊性を持たせる必要の可能性があり、
この場合は、独立気泡を持つ発泡スチロールのように空
洞体１全体、あるいは任意部に独立した気泡部を成形
し、比重調整することによって達成される。

【００４０】空洞体１の一個以上の孔が活性汚泥等の浮
遊性物質等に完全閉鎖される可能性がある、この防止
は、本発明の細菌着床具を槽等に投入し浮遊性を持たせ
た場合において、不定回転するように空洞体１面に翼状
等の突起を持たせた空洞体１の成形によって達成され
る。

【００４１】さらに、空洞体１を不定回転させることに
よって本発明の細菌着床具内に遠心力が生じ細菌着床具
内のある一定場所の処理水は遠心力を不定に受け、遠心
力を受けた場合は細菌着床具内の処理水は遠心力を受け
る付近の孔から浸流出し、遠心力を受けていない場合は
細菌着床具内に遠心力を受けていない付近の孔から原水
の浸流入が起こり、このため細菌着床具内の処理水は均
一的に喚水される。

【００４２】なお、本発明の細菌着床具を槽等に投入し
使用する場合は、活性汚泥法の変法とされる三段分離法
の第三槽つまり脱窒槽のように、前段行程の沈澱槽を経
過してきた廃水のような懸濁物質、浮遊性物質、さらに
有機物の大部分が除去された廃水に投入し使用したほう
が望ましい。

【００４３】

【実施例】以下、本案の実施例についで図１を参考とし
て説明する。はめ込み式の２分割できる４ｃｍ径の球形
の相対する半球面の中心点から放射状に略楕円状の孔が
各半球に設けてある合成樹脂製の空洞体１の中に、市販
されている３ｃｍ径の球形で複雑形状とした生分解高分
子単体（商品名、デニボール（有）野辺商会）を生分解
高分子体２として収容し、上記記載の合成樹脂製の空洞
体１と生分解高分子体２の間に生分解高分子体２を包覆
い、隙間なく充填する連通多孔の連続多孔物質３として
合成樹脂製スポンジを使用して本発明の細菌着生具を完
成させた。

【００４４】完成させた本発明の細菌着生具を使用し図
９のごとく、約１３Ｌ水槽内に本発明の細菌着生具１８
個を充填したポンプ（５Ｌ／Ｍ）内蔵の約１，８Ｌ容器
を沈め、約１３Ｌ水槽内に、硝酸塩が５０ｍｇ／Ｌ以上
含有する海水を満たしポンプで循環させる。このような
構成の装置とし、脱窒素実験を行った結果およびデータ
を表１に示した。

【００４５】 窒素態比色分析：ワーナ・ランバート（株）製テトラ−
テスト試薬使用

【００４６】脱窒素実験を行った本発明の細菌着生具を
使用した図９の構成の装置に市販の球形の複雑形状とし
た生分解高分子体単体１８個を、ポンプ（５Ｌ／Ｍ）内
蔵の１，８Ｌ容器に入れ替え詰めて、硝酸塩が５０ｍｇ
／Ｌ以上含有する海水を満たしポンプで循環させた比較
実験の結果およびデータを表２に示した。なお、硝酸塩
の除去効果が見られず、１０日で打ち切る。

【００４７】 窒素態比色分析：ワーナ・ランバート（株）製テトラ−
テスト試薬使用

【００４８】本発明の細菌着床具は汚染水中のアンモニ
ア除去にも効果があることが実験によって確認し、また
アンモニアが亜硝酸型硝化作用のみを受け、その後脱窒
素作用で亜硝酸塩の還元除去も確認された。アンモニア
が亜硝酸塩に酸化変成され、その後亜硝酸塩からの酸化
変成されるべき硝酸塩のテスト試薬による反応がなかっ
たものであり、亜硝酸塩から直接、脱窒素作用によって
亜酸化窒素ガスあるいは窒素ガスとなり大気放出された
ものと思われ、アンモニアが亜硝酸型硝化作用により亜
硝酸塩に酸化変成すると同時進行的に脱窒素作用によっ
て亜硝酸塩が亜酸化窒素ガスあるいは窒素ガスとなり大
気放出されたものと判断する。

【００４９】脱窒素実験を行った本発明の細菌着生具を
使用した図９の構成の装置に、アンモニア除去実験とし
て人尿を入れた海水を入れ循環させ、その結果およびデ
ータを表３に示した。

【００５０】 窒素態比色分析：ワーナ・ランバート（株）製テトラ−
テスト試薬使用

【００５１】他の実験として、生分解高分子体とし利用
が可能と思われる、昭和高分子（株）社製、商品名ビオ
ノーレおよびグンゼ（株）社製、商品名ビオファンの各
々のフィルムを使用し、密閉容器内に各々のフィルム小
片と硝酸塩の含有する海水を封じ込み放置する脱窒素実
験の結果、硝酸塩の還元除去が確認され双方とも本発明
の細菌着床具の生分解高分子体２としての利用が可能で
あることが確認された。

【００５２】アンモニア水および工業用硝酸を淡水に溶
解させ、図９の構成の装置で海水と同実験を行った結
果、アンモニア除去、および硝酸除去が確認でき、海水
と同等の実験結果が得られた。実験の結果およびデータ
を表４に示した。

【００５３】 窒素態比色分析：ワーナ・ランバート（株）製テトラ−
テスト試薬使用

【００５４】

【発明の効果】魚類を飼育する上で魚毒性は低いが蓄積
されると魚類を飼育する上で弊害となる硝酸塩を還元処
理することによって除去し魚類や水生動植物および海水
性動植物の長期飼育を可能とさせ水槽の頻繁な清掃作業
や水槽飼育水の頻繁な水替作業の軽減等飼育および作業
の簡便化がはかれる。

【００５５】海水性動植物飼育においては、人工海水費
の削減がはかれる。

【００５６】原水中に必要以上の溶存酸素が存在して
も、脱窒素を行うことが可能である。

【００５７】本発明の細菌着床具は、常に細菌着床具内
部に溶存酸素が存在した飼育水や廃水が浸流入するた
め、硫酸還元菌やメタン生成菌等の絶対嫌気性微生物の
繁殖が抑えられ、有毒ガスや悪臭の発生が少ない。

【００５８】アンモニアの従属栄養細菌と思われる亜硝
酸硝化菌による亜硝酸型硝化と脱膣細菌による亜硝酸塩
の脱窒素作用の同時進行が確認され、魚類等を飼育、お
よび廃水処理設備等で、濾過槽を小さくしたり、装置の
縮小化することが可能となる。

【００５９】本発明の細菌着床具は、利用される目的に
よって大きさ、形状が自由に成形可能であり、脱窒素を
必要とする廃水処理設備等にも利用可能であり、従来か
ら使用される脱窒細菌の基質として一般的なメタノール
等、危険物であり毒物の使用を排除し、また取扱い作業
を削減することが可能とし、さらに従来の廃水処理設備
等の脱窒素行程における脱窒槽の広大な設置所要面積の
問題を解消できる。

【００６０】本発明の細菌着床具を使用し脱窒素活性汚
泥処理等プロセスを設計する場合、アンモニアの従属栄
養細菌と思われる亜硝酸硝化菌による亜硝酸型硝化と脱
窒細菌による亜硝酸塩の脱窒素作用の同時進行が確認さ
れたため、硝化行程へ供給すべき酸素量を少なくでき経
済的に有利であるとともに硝化行程の硝化槽内で脱窒素
が可能となり、また従来の脱窒素行程を省いたプロセス
の設計が可能となり得る。

【００６１】本発明の細菌着床具を使用した場合、脱窒
素と脱リンがはかれる可能性もある。

【００６２】本発明の固体状生分解高分子をもちいた細
菌着床具を使用しアンモニア除去、および脱窒素作用の
効果期間は、生分解高分子体２の素材、構造および連通
多孔の空隙率や重量によって、少なくても１ヶ月から１
年以上と任意にすることが可能である。

【００６３】アンモニア除去や脱窒素作用効果の衰えた
場合は、生分解高分子体２を回収し、溶解再成形し再利
用が可能と思われる。

【００６４】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例とした細菌着床具構成立体図

【図２】本発明の細菌着床具の例、１／４断面立体図

【図３】本発明の連続多孔物質を空洞体と兼ねた細菌着
床具１／４断面立体図

【図４】本発明の略楕円形空洞体とし、集合小球生分解
高分子体とした細菌着床具構成立体図

【図５】本発明の突起付き空洞体とした細菌着床具立体
図

【図６】本発明の円柱空洞体とした細菌着床具部分断面
立体図

【図７】本発明の円筒空洞体とした細菌着床具部分断面
立体図

【図８】本発明の略立方空洞体とした細菌着床具立体図

【図９】本発明の実施例の実験構成図

【図１０】本発明の細菌着床具を槽に充填した使用例図

【図１１】本発明の細菌着床具を塔に充填した使用例図

【図１２】本発明の固液分離手段と細菌着床具を槽に充
填した使用例図

【図１３】本発明の空洞体の孔が一個の細菌着床具例図

【図１４】本発明の円筒形集合構造１の左から正面図、
側面図、平面図の生分解高分子体図

【図１５】本発明の円筒形集合構造２の左から正面図、
側面図、平面図の生分解高分子体図

【図１６】本発明の波板配列構造１の左から正面図、側
面図、平面図の生分解高分子体図

【図１７】本発明の波板配列構造２の左から正面図、側
面図、平面図の生分解高分子体図

【図１８】本発明の波板配列構造３の左から正面図、側
面図、平面図の生分解高分子体図

【図１９】本発明の波板配列構造４の左から正面図、側
面図、平面図の生分解高分子体図

【符号の説明】

１空洞体 ２生分解高分子体 ３連続多孔物質 ４細菌着床具 ５約１３Ｌ水槽 ６ポンプ付き１．８Ｌ容器 ７ポンプ ８固液分離装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一個以上の孔を設けた任意形状の空洞体
   （１）内に、生分解高分子体（２）を収容し、上記空洞
   体（１）と生分解高分子体（２）の間に連続多孔物質
   （３）を用い、生分解高分子体（２）を包覆い、さらに
   隙間なく充填することによって形成される細菌着床具。