JPH11512970A - 土壌及び水の改良及び強化方法、及びその装置 - Google Patents

土壌及び水の改良及び強化方法、及びその装置

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JPH11512970A JP9510607A JP51060796A JPH11512970A JP H11512970 A JPH11512970 A JP H11512970A JP 9510607 A JP9510607 A JP 9510607A JP 51060796 A JP51060796 A JP 51060796A JP H11512970 A JPH11512970 A JP H11512970A
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Abstract

(57)【要約】 微生物の溶液中での成長及び溶液への分散を取扱うための簡略方法が開示され、この方法は、多くの様々な最終用途への使用に適している。これらの用途には、芝生、装飾鑑賞用植物、園芸植物、及び農作物の処理が含まれる。最初の微生物材料を、水性懸濁液の形態において準備し、この懸濁液を液体形態で容器に入っている多量の水に組込み、ついでこの容器でバイオマスを成長させることによって、先行技術の装置及び方法からは以前には得られなかった簡便性と柔軟性が得られる。この方法は、植物の成長を増進させる微生物を含むバイオマスを提供し、病気及び/又は害虫抵抗性、解毒、固体除去、又はこれらのあらゆる組合わせを提供する。本発明の方法を実施するための装置も開示され、この装置には効率的かつ単純な液体供給装置も含まれている。

Description

【発明の詳細な説明】 土壌及び水の改良及び強化方法、及びその装置 関連出願に関する参照事項 この出願は、1994年2月2日に出願された、発明の名称が「微生物用反応 器及びその供給装置」という出願シリアル番号第08/190,632号の一部 継続出願である。この出願は、1995年9月5日に米国特許第5,447,8 66号として許可されている。 発明の背景発明の分野 この発明は、土壌及び水の条件の改善方法、及び作物を含む植生を維持する能 力の改良方法に関する。より詳しくは本発明は、土壌及び水の特性を増進させる ために微生物を利用する方法に関する。発明の背景 植物の成長を増進させるための土壌及び水の条件の改善は、大きな関心を呼ぶ 重要なテーマである。公園、ゴルフコース、墓地、芝生農場、運動場、及び同様 な場所はすべて、広範囲の装飾的及び機能的植生を必要とする。この植生には、 牧草、低木、及び樹木等が含まれる。植生は維持が容易でなければならず、外観 は見て楽しいものでなければならず、耐寒性があり、広範な使用に耐え、特に例 えば公園、運動場、及びゴルフコースなどの区域 に適したものでなければならない。商業園芸、例えば温室、造園及び花壇用の草 花なども、商品としての植物の、力強い健康な成長を支えるための土壌や水を必 要としている。同様に農業には、畑植え作物であれ、条植え作物であれ、樹木作 物であれ、最適な植物成長を助ける土壌と水の条件が必要である。 多くの給水系又は水本体(water body)は、いろいろな原因で汚染 されている。井戸水が汚染物質を含んでいるのは一般的なことである。これらの 汚染物質は、もともとは地下水に溶解されているか、又は浮遊した状態で運ばれ て井戸に流れこみ、汚染物質がもたらされたものである。他方、廃水収集池は当 然ながら最初から高度に汚染されているので、度々処理して汚染を減少させる必 要がある。それによって、多様な目的のために水を再利用することが可能となり 、また、高度の残留汚染が、時間の経過とともに廃水池に蓄積されないようにな る。 これらの様々な問題を、ある程度まで取扱ったいくつかの先行特許が許可され ている。これらの特許(第5,227,067号、第5,227,068号、及 び第5,314,619号であって、すべてL.ラニヨン(Runyon)名の 特許であり、カリフォルニア州サンディエゴのエコ・ソイル・システムズ社(E co Soil Systems Inc.)に譲渡されたものである)は、様々 な微生物、酵素、及び微生物のための栄養素を土壌 及び水に加えることによる、様々な土壌の改良及び強化方法、及び水の処理を取 扱っている。これらの特許に記載されている装置は、非常に効果があることが証 明され、例えばゴルフコース、公園、及び畑植え作物などの区域に使用された場 合、かなりな利益が得られていると記載されている。しかしながらこれらの先行 装置には、固体反応体が用いられており、これらの反応体は使用前に溶解又は分 散されなければならないものであった。また、広い区域又は非常に多様の種々の 適用法における土壌又は水を処理するには煩わしく、これらに特に適しているわ けではなかった。特に固体反応体の取扱いは、様々な溶解率、濃度及び成長速度 に関して問題が生じることが多かった。 発明の概要 本発明は、先行装置の有利な側面をすべて保持しつつ、微生物の溶液中での成 長及び溶液への分散の取扱いに関して実質的に簡略化され、かつ多くの種々の最 終用途の使用に適した便利な装置を提供する。最終用途には、芝生、鑑賞用植物 、園芸作物及び農作物の処理も含まれる。最初の微生物材料を、水性懸濁液の形 態において準備し、これらの懸濁液を容器に入っている多量の水に組込み、つい でこの容器でバイオマスを成長させることによって、先行技術の装置及び方法か らは以前には得られなかった簡便性と柔軟性が得られる。 従って1つの実施態様において、本発明は土壌又は水の改良及び強化方法であ って、微生物及び/又は微生物のための栄養素の濃縮水性懸濁液を形成すること ;この水性懸濁液を、容器に入っている実質的に多量の水の中に注入すること; 容器の中に入っている、水に懸濁液が分散された比較的多量な水を、微生物が栄 養素の少なくとも一部によって生存し、再生産されて増殖し、水中に栄養素の残 りと増加した数の微生物を含む濃縮バイオマスになるのに十分な温度に、及びそ のような時間の間維持すること;その後にバイオマスを完全かつ連続的に容器か ら分配し、このバイオマスを土壌又は水へ分散すること;及び土壌又は水の予め 定められた望ましい特性を増進させるか、あるいは土壌又は水の予め定められた 望ましくない特性を減らすのに十分な時間の間、栄養素の残りで生存かつ活動的 なものに維持させること、から成る方法である。バイオマスが連続的に分配され る場合、栄養素の水性懸濁液は、バイオマス密度を維持するために、連続的に容 器に加えられるものである。 さらにもう1つの実施態様において、本発明は土壌又は水の改良及び強化のた めの装置であって、微生物及び/又は微生物のための栄養素の濃縮水性懸濁液用 の少なくとも1つのコンテナ;コンテナより大きい容器、及びそれらの間にある 液体用導管;水性懸濁液を導管を通して移動させ、水性懸濁液を水性懸濁液の容 積より大きい容積の水を含む容器中に注入するためのインジェクタ; 微生物が、時間が経過する間に増殖して容器の水に分散された微生物を含む水性 バイオマスになるように、栄養素の存在下、微生物の再生産及び成長を行う条件 を、容器内において時間の経過と共に生じさせかつ維持する操作手段;及び水性 バイオマスを容器から除去するための分配手段を備える装置であって;従って水 性バイオマスがその後、土壌と水の中に分散され、土壌又は水の予め定められた 望ましい特性を増進させるか、あるいは土壌又は水の予め定められた望ましくな い特性を減らすのに十分な時間の間、その中にいる微生物が生存かつ活動的なも のに維持されうる装置である。 ここで用いられる微生物は、植物の成長を増進し、害虫の抑制又は根絶、土壌 又は水の解毒、固体分解、又はこれらのあらゆる組合わせを生じる。微生物の例 として、好熱生物、炭化水素を成長基質として利用する微生物、窒素固定バクテ リア、好塩性生物、酸素発生バクテリア、特定の病気制御剤、広いスペクトルの 病気の制御剤、藁葺き屋根又は瓦礫分解用微生物、殺虫剤、殺菌剤、代謝産物、 及び/又は除草剤の働きをする微生物等がある。この装置は、また、微生物成長 が、例えば静真菌薬、殺菌剤等として作用する抗生物質の代謝産物の生産に刺激 を与えるよう促す機能をも果たす。 図面の簡単な説明 図1は、本発明の基本的プロセスの概略図であり、こ れは液体供給装置、バイオマス成長反応器、及びプロセス操作を制御するための 制御装置を示している。 図2、3、及び4は、このプロセスにおいて成長したバイオマスを分散するた めの種々の装置の概略図である。これには、スプレー及びイリゲーション(irri gation)による分散、車両による遠方への分散、及び連結装置による遠方への分 散が含まれる。 図5、6及び7は、本発明の方法の種々の最終用途への使用を絵で示したもの である。これには芝生及び装飾用植物の処理(図5ではゴルフコースとして示さ れている)、園芸における使用(図6では温室植物の処理として示されている) 、及び農業における使用(図7では条植え作物の処理として示されている)が含 まれる。 図8及び9は、各々、水の浄化及び水に栄養素を供給するための本発明の方法 による井戸水の処理、及び廃水の処理(図9)を概略的に示しており、固体及び 毒素の減少方法の使用、及び浄化された下水の究極的再利用のための浄化をも示 している。 図10は、多数室を備えたバイオマス成長反応器を示しており、この反応器に より種々の微生物を隔離成長させる。 図11は、バイオマス成長反応器を示しており、この反応器において、無差別 成長の微生物、例えば真菌類を成長させることができ、ついで生じたバイオマス を解離させて微生物がこの装置を自由に流れるようにすること ができる。 図12は、セクションAとセクションBに分けられており、この図はこの組成 物の2つの放出手段を示している。すなわち飛行機(12−A)と、手動操作に よる分配器(12−B)である。 図13は、地下水の改良のための本発明の使用を概略的に示すものである。 好適な実施態様の詳細な説明 この発明の方法は、図面を参照すれば最もよく理解できよう。 図1では基本的なプロセスが示されている。非常に重要なことは、微生物、酵 素及び栄養素の濃縮液体溶液を供給装置2を通して初めに供給することである。 濃縮コンテナ2からの液体微生物供給を利用するので、先行技術に対して実質的 に本発明の方法は強化されたものである。先行技術においては最初に固体反応体 が用いられ、これらの反応体はバイオマス成長反応器に直接組込まれなければな らないものであった。個別濃縮物供給タンク2を通る液体供給を利用することに よって、成長反応器4におけるバイオマス用の成長プロセスは、出発点において はるかに素早く、かつはるかに大きな均一性をもって進行しうる。その理由は、 液体微生物供給物が、成長タンク4内の液体に浸漬された固体供給コンテナにお いて、又はこの近くで濃縮されるのではなく、成長タンク 4の中で容易に分散されるからである。成長タンクにおける急速かつ効率的な液 体の分散によって、タンク中で最適なバイオマスの成長が可能になる。この場合 、固体供給コンテナの近くでは成長が過剰刺激される区域があったり、固体コン テナからいくらか離れたところでは、微生物を本質的に渇望している区域があっ たりということもなくなる。 様々な微生物(下記に特定されるもの)は、濃縮物供給コンテナ2において液 体形態で混合されるか、あるいは個々の微生物又は微生物の混合物が、複数の供 給濃縮物コンテナ(2、2’、及び2’’として示されているもの)に入れられ ていてもよい。複数の濃縮物コンテナ2を用いることは有利であろう。その場合 、非常に多様な微生物が使用されることになり、種々の微生物が種々の時点で、 あるいは種々の濃度でこの装置に注入されることになるからである。同様にこの ことは、他の場合と比べて、1つ又は数種類の微生物が多量に用いられることに なる場合に有用である。その理由は、頻繁に補給される必要がある微生物は、容 易かつ頻繁に再貯蔵又は取り替えが可能な、1つ又は複数のこれら自体のコンテ ナ2に隔離することができ、一方はるかに遅い速度で使用される微生物、酵素、 及び栄養素は、それら自身の独自の濃縮物コンテナに保存することができるから である。 この装置は、コントローラ6によって調節される。コントローラは好ましくは 適切な型のマイクロプロセッサ である。コントローラ6は、破線で示されているように、コンテナ2と反応器4 の濃度及びその他の操作条件を感知し、予めプログラムされている時点において 、ポンプ8を停止させるか開始させて、最初の濃縮液体微生物スラリー又は濃縮 液体栄養素を、タンクから反応器4へ注入するか、あるいは成長サイクルが完了 した後で、蓄積されたバイオマスを反応器4から完全に排出するため、あるいは 連続流サイクルの間、連続的に反応器4から排出するためにバルブ10を開く。 商品として販売されているタンク、センサ、コントローラ、及びポンプ及びバル ブはすべて入手が容易である。前記特許に記載されているものもあれば、文献及 び商品ソース、例えばカタログに広く記載されているものもある。当業者なら、 この発明に用いることができる適切な様々な種類の装置について熟知しているで あろう。 図1の装置は、平行な2組の濃縮物タンク2及び反応器4を備えるものとして 示されている。このプロセスは、単一の反応器4、及び適切に組合わされた1つ 又は複数の濃縮物タンク2を用いて操作を行なうことができる場合もある。しか しながらこれには次のような欠点もある。すなわち、1つのサイクルが完了した 時、濃縮微生物、酵素、及び栄養素の新規供給物を、濃縮物タンク2又は挿入さ れた新しいタンク2のどちらかに供給できるように、装置全体を停止させなけれ ばならないということである。しかしながらより重要なことは、反応器4は、洗 浄、殺菌、及び消毒のために停止されなければならないということである。当然 ながら単一の装置が停止されている間は、農業用であれ、園芸用であれ、その他 の用途であれ、最終用途の使用のためのバイオマスは供給されない。従って、図 1に示されているように、少なくとも2つの平行装置を備えるのが好ましい。こ れらの装置の各々は、容器洗浄、殺菌、及び消毒;水の添加;液体供給懸濁液の 注入;バイオマスの成長;及び容器からの排出及びバイオマスの分配、のサイク ルにおける異なる段階で操作されている。従って、メンテナンス及び再装入、あ るいくつかの種類の微生物のゆっくりした成長の待機、又はなんらかの不調の際 に装置の1つが停止される場合、もう1つの装置は、バイオマスの生産のため、 及び最終用途への使用のためにバイオマスを分散するために操作を続けることが できる。この点に関して、たとえ他の装置がメンテナンスのために停止されるか 、あるいはバイオマススラリーを分散させるのが不適切であるようなバイオマス の成長サイクルの部分にある場合でも、ある一定の時点で1つ又はそれ以上の装 置が操作されうるように、本発明を利用しているさらに大きい商業用装置は3つ 又はそれ以上の平行反応器/液体供給濃縮物装置を備えることも考えられる。当 業者なら、例えば処理される土壌の区域又は水の容積、関係する植生の型及び集 中度、及び装置の費用などに応じて、一定のあらゆる最終使用のために最適な数 の装置を決定することができよう。 あるいは2つ、3つ又はそれ以上の反応器/液体供給濃縮物装置を平行して操 作する代わりに、単一装置を連続流サイクルで運転してもよい。液体供給タンク 2から反応器4に微生物を供給する方法は前記のようなものである。しかしなが ら反応器4におけるバイオマスが、持続しうる濃度に達したら、一定の速度でバ ルブ10からバイオマスを排出する。この速度はタンク2からの連続供給による バイオマスの維持と調和するものである。従って処理される土壌又は水(又は充 填されるマニホールド等)には、連続的にバイオマス流が供給されてもよく、一 方反応器4内のバイオマスには十分な栄養が与えられて、成長が続けられ、これ によって、用いられているものが補給される。このバイオマスの連続供給及び分 散方法の1つの利点は、各成長サイクルの後、反応器4が洗浄されたり、殺菌さ れたりする必要がないことである。当業者なら、バイオマスの連続発酵を維持す るために、バイオマスの除去速度及び反応器への栄養素の添加速度を決定するこ とができよう。 タンク2及び反応器4は、都合のよいどんな大きさであってもよい。コントロ ーラ6、1つ又はそれ以上の濃縮物タンク2、及び反応器4を含む装置全体を、 単一の荷台に載せることができるような大きさにするのが特に効率的であること が発見された。この荷台は、フォークリフト車によって動かすことができるか、 あるいはこれと一体になっているトレーラーに載せられるか、あるいは 場所から場所へ、トラック又は同様な車両によって牽引できるものである。この ようなトレーラーは開放型であっても閉鎖型であってもよい。閉鎖型トレーラー によって装置を操作することができるのはもちろんであり、これによって装置を 天気、ほこり、泥などから守ることができる。様々な最終用途への使用のための 連結部Aは、閉鎖型トレーラーのカバーの外側に取り付けられるので、ホース継 手又はその他の通常の手段による連結を容易に行なうことができるであろう。同 様に、スキッド又は荷台に取付けられている装置においても、同様に他の最終用 途装置への組合わせを容易にするために、連結器Aが荷台又はスキッドに取付け られる。当然ではあるが、本発明の装置が中央位置に永久に取付けられるケース も多い。例えばゴルフコース、又は公園、又は運動場である。非常に多数の個々 の装置が共に配置されてもよく、これより少ない数の装置を比較的大きな反応器 及び関連装置と共に用いてもよい。 図10は、バイオマス反応器4’のもう1つの形状を表わす。この反応器は複 数室を備えており、これらは2A、2B、2C、及び2Dとして示されている。 これらの室の各々は、個々の微生物バイオマスの隔離された成長、あるいは濃縮 栄養素懸濁液の貯蔵のために用いることができる。中間段階において、又は成長 が終了した時に、これらのバイオマス又は栄養素溶液の1つ又はそれ以上を、つ いで共通室17において水スラリーの塊体中 に分配してもよい。この共通室において、反応器4’からの管3を通る装置への 排出の前にさらなる混合又は成長が行なわれる。 反応器4のさらにもう1つの実施態様が図11に示されている。これは、バイ オマスが、非決定的成長(indeterminate growth)の微生 物、例えば真菌である場合、あるいはこれを含む場合に使用される反応器である 。室17において生じたバイオマス13はもつれていて流れにくい。従って反応 器4は、解離セクション9を付加することによって変更される。この解離セクシ ョンにはモーター11によって駆動される解離器7(本質的にはチョッピングブ レードメカニズム)があり、これはバイオマスを細かく分けられた片15に切刻 むために用いられる。これらの片は水中に懸濁させることができ、排出管3及び 装置を通って流れ易くされる。真菌、特に真菌胞子をこの装置で用いることがで きれば、ターゲットサイトに、生存能力があり活性のある伝染性微生物をもたら すことができる。 反応器4において成長したバイオマスの典型的かつ重要な最終分散手段を、図 2〜4に示す。どの場合も、連結器Aとの相互連結が示されている。図2ではバ イオマスは、バルブ10を通って反応容器4から排出され、マニホールド12へ 流れ、このマニホールドから、いくつかの種々の個別管装置14へ送られる。こ れらの管装置14は、図2では、適切な位置に取り付けられた複数の スプレーヘッド16を備えたスプレーイリゲーションラインとして示されている 。当然ながら、ライン14は非常に多様な種類のイリゲーション装置のどれであ ってもよいのは明白である。例えばドリップイリゲーション、スプレーイリゲー ション、センタピボットイリゲーション、あるいはあらゆる種類の装置の混合で あってもよい。マニホールド12は、ライン14のすべてが同時に液体供給を受 ける単純マニホールドであってもよいが、より好ましくは次のような手動により 、又は自動的に制御されるマニホールドであってもよい。すなわち、ライン14 の各々によって供給を受ける土壌及び植物が特別なイリゲーションを必要とする かどうかに従って、バイオマススラリー液体が個別にかつ別かれて、種々のライ ン14へ送られるものである。順番付けは、予め決められたプログラムに従って 自動的であってもよく、手動操作されてもよく、あるいは様々なライン14の近 く配置されたセンサによって決定された場所の条件に応じて制御されてもよい。 従ってこの装置は、「必要に応じて」を基本として、ラインの各々によって供給 を受ける種々の土壌及び植生区域へ、必要に応じて対応する。例えば図2の装置 が、多様な環境を有する広い公園で用いられる場合、覆いがなく直射日光を浴び る草地、あるいは水はけのよい土壌に生えている植物などは、公園のその他の日 陰の区域よりも、あるいは植物が非常に水はけの悪い土壌に生えている場所より も頻繁にスラリー液が供給され るのが最も普通であろう。 所望であれば図2の装置は、マニホールド12をまったく用いずに操作するこ ともできよう。従って図1の基本的装置はライン14に直接供給を行なうことに なる。この型の操作は、非常に限定された状況においてのみ用いることができそ うである。その理由は、この操作では例えばイリゲーションされる区域の様々な 土壌の条件等の、種々の用途の需要に対するバリエーションがないからである。 図3は、もう1つの型の分配装置を示している。これは大きな屋外区域、例え ば運動場、大きな公園、又は条植え作物又は樹木作物等に特に有用である。この 場合、タンク4からのバイオマススラリーは、蓄積又は貯蔵供給タンク18へ送 られる。このタンク18から、このスラリーは必要に応じてバルブ20を通って ノズル22に分散され、このノズルからスラリーはタンク24に流される。この タンクはトラック26に取り付けられている。トラック26には、スプレー装置 28が装備されており、この装置から、タンク24のバイオマス液はポンプで吸 い上げられ、地面、又は樹木を含む近くの植物に使用されうる。トラック26は 、遠隔地まで移動することができ、ここでバイオマススラリーを、例えば条植え 作物、果樹又は土壌、又は大きな屋外公園又はゴルフコース区域に使用するため に用いることができる。これらの土地では、図2に示されているようなパイプラ インイリゲー ション装置は実用的ではない。図3の装置は、バイオマス液で処理される区画が 多数散在している場合、及び1台のタンクトラック26が区画から区画への移動 容易であり、そのルート上にある区画すべてをイリゲーションし、かつ処理する のに十分なバイオマススラリー液を運ぶことができる場合に特に役に立つ。 さらにもう1つの装置を図4に示す。この装置は、保存タンク又は供給タンク 30から成っており、このタンクから液体はマニホールド32へ送られ、そこか ら導管34に入る。これらの導管は各々サテライト供給タンク36へ通じており 、これらの各タンクは、様々な種類のイリゲーション処理装置38を通ってスラ リー液を供給する。スラリーのマニホールド32から個別導管34への通過は、 バルブ40によって制御されている。このバルブ自体はコントローラ42によっ て制御されている。コントローラ42、及び図3の装置のバルブ20を制御する コントローラ44は、単独装置であってもよく、図1の制御装置6の一部であっ てもよい。同様に液体スラリーを直接、タンク4から図3又は図4の装置にポン プで吸い込みたい場合、タンク18及び30(各々図3及び4)は、この装置か ら取り除いてもよい。しかしながらタンク18及び30はあった方が好ましい。 それは、これらのタンクによって、液体スラリーの蓄積が可能になり、従って液 体は必要に応じて分散され、かつ反応器4は、局部操作のために図3及び4の装 置の操作を中断す ることなく、その他の目的のために用いることができるからである。 あるいは、図4において、中央装置とサテライト46との間の距離が大きすぎ る場合、装置の導管34の1つ又はそれ以上を取り除いてもよい。この場合、ス ラリーはタンクトラック48に積まれ、このトラックがサテライト位置に移動さ せられてもよい。この場所でスラリーはトラックのタンクからタンク36へ移さ れる。 さらに他の分散手段が図12に示されている。図12の部分Aは、飛行機12 0からの分散を示す。飛行機本体122の中にあるタンクが、飛行機の外側に付 いているスプレーヘッド124と、管によって連散されている。この飛行機から スラリーはスプレー128として、所望の芝生、作物、又はその他の植物126 に分配される。飛行機の使用は当然のことではあるが、広い区域又は遠隔区域へ 本発明の組成物を使用するのに特に適している。同様に図12の部分Bは、手動 推進又は電力推進の小さい装置130であって、芝刈り機のようなサイズのもの である。この装置にはタンク132が取り付けられており、分配器又はスプレー ヘッド138がタンク132の下に取り付けられ、適切なバルブ導管によってこ のタンクと連結されている。ハンドル134はバルブコントロールを含んでいて もよいが、これは装置130を押すため又はガイドするために用いられる。この 種類の装置は、小さい区域又は繊細な区域(ここではゴルフ場のグリー ン136として示されている)への組成物の使用に特に適している。 本発明の様々な最終用途を図5〜9に示す。図5〜7は、土壌処理、植物成長 、及び芝生の強化への使用を示している。一方、図8及び9は、様々な水の処理 形態を示している。図5において、イリゲーション装置50は、図2又は4の装 置(Bとして示されているもの)のどれかと連結されているものとして示されて いる。液体スラリーは、1つ又はそれ以上の導管52を通ってポンプで吸い上げ られる。この導管には様々なイリゲーション装置、例えばスプレーヘッド54が 取り付けられ、これからスラリーは、処理される予定の様々な芝生又は植物区域 へスプレーされる。図5に示されている状況において、この区域はゴルフコース であり、ノズル54からのスプレーによってイリゲーションされる芝生区域は、 フェアウエー56及びグリーン58である。当然のことではあるが、所望により 、また区域の型及び地域の気候に応じて、ゴルフコースのラフ区域60又はその 他の区域62をイリゲーションするために、様々なイリゲーション装置52を用 いることができる。複数の導管52があるものとし、様々なマニホールドによっ て、及び必要であれば、ポンプ(図示されていない)によって、すべて通常の方 法で、ゴルフコース、公園及び同様な区域のイリゲーションのためにこれらが制 御されると理解されるものとする。その他の植生区域、例えば公園、運動場、道 路、 及び鉄道用地境界部、緑地帯、芝地等を処理することにって、同様な結果を得る ことができる。 図6は、一部切り取って示されている温室64として示される園芸用の本発明 の装置の使用を示している。温室の中には、様々な植物栽培ボックス又は箱(t rough)66がある。これらの各々は土が詰められており、個別の植物68 を栽培するのに用いられる。この発明のこの装置は、ハウジング70に格納され ていてもよく、従って温室は、単一の個別装置で直接操作される。あるいはまた 、個別装置はハウジング70内に取り付けられてもよく、温室64に供給を与え るためだけでなく、近くにある温室(図示されていない)に供給を行なうために も用いられる。その理由は、多くの商業園芸操作の場合、同じ種類の植物を多量 に栽培するため、あるいは多様な種々の植物を異なる温室で栽培するために、互 いに近い場所に位置するいくつかの温室を所有するのは普通のことだからである 。あるいはまた、ハウジング70は、図4に示されているようなサテライト装置 36の1つを備えていてもよい。 ハウジング70の中にあるのが主要装置であるか、又はサテライト装置である かに関わらず、バイオマススラリーは温室に管で送られ、1つ又はそれ以上の種 々の通常な方法で植物に分配される。この方法には、72で示されているように 、栽培箱66への直接供給も含まれる。この装置は、単一液体供給装置又はドリ ップイリゲーシ ョン装置であってもよく、あるいは74として示されているような植物のオーバ ーヘッドスプレーであってもよい。スラリーを植物へ使用するためのその他の方 法、例えばスラリー装置に連結された手持ちホース及びノズルも用いることがで きる。温室園芸に詳しい人なら、スラリーを栽培箱66に入っている植物又は花 壇用の土へ使用するための多くの方法について知っているであろう。これらの方 法のすべても、本発明における利用に適している。 さらにもう1つの最終用途への使用方法が図7に示されている。広い区域で生 産が行なわれる農業である。さらに、特別なイリゲーション装置76が、Bに連 結されているものとして示されている。利用できる多様な種々のイリゲーション 装置は、スプレーノズル78、及びドリップイリゲーションノズル80として示 されている。図7は、例えばとうもろこし、豆類などの条植え作物を示している が、本発明はまた、例えば小麦、果樹又は樹木作物、例えば果物の木、及び様々 な種類のナッツ類など、畑植え作物にも利用しうることは容易に理解できる。こ の装置はまた、直線イリゲーション装置、及び中心ピボット装置及び畑を横断移 動することができるイリゲーション装置にも適用しうる。 本発明の方法、及び液体供給源から生じる微生物での処理によって、土壌の所 望の特性の多くが増進される。これらの微生物は増殖され、土壌及び植生区域へ 分散さ れる。土壌の窒素固定は改良され、増加され、従って作物又はその他の植物の成 長が増進される。植物成長のための土壌における栄養素の入手可能性が改善され る。同様に植物の根にこのような栄養素を与える可能性も改善される。成長因子 、調節剤、及び代謝産物の土壌中への分散も行なわれる。これらは、順に、これ らの物質を利用する植物の成長を増進させる。これとは反対に、植物の成長を阻 害する土壌の望ましくない特性を減少又は除去することができる。土壌を微生物 特定抗生物質で処理することによって、本発明の方法によって土壌へ供給される 望ましい微生物に対して有害な副作用を伴なうことなく、初めから土壌中に存在 している有害な病原体を、除去することができる。同様に、有害な様々の有機又 は無機化合物、例えば塩類、炭化水素、農薬残留物も除去することができる。あ るいは、これらの作用を、この発明により供給される特定の微生物の作用によっ て減少させることができる。従って、以前は低い作物収穫量しかなく、植生の維 持があまりよくなく、あるいは植生を持続できなかった土壌は、本発明の方法に よる処理によって改良することができる。それも、青々として健康な植物及び豊 富な作物が栽培できる程度に育成され、その後本発明の方法を継続的に使用する ことによって維持される。本発明の方法が、土壌及び植生、地域の形態(lacal topography)の改善又は維持に用いられるにせよ、食用作物を栽培するなどにせ よ、本発明の方法によって供 給される微生物、栄養素、酵素、代謝産物、及びその他の物質の量及び種類が、 関係する土壌及び植生の種に応じて様々であると理解すべきであるのは当然であ る。当業者ならば、当初の液体供給によってもたらされる微生物及びその他の物 質の最適の型、生産されるバイオマスの量、及び指定された土壌又は植物へのバ イオマスの使用方法を決定するのは難しくないであろう。 図8及び9は、本発明によって実施することができる水の処理の様々な型を示 している。図8において本発明の装置は、汚染された井戸水を浄化するために用 いられている。地面84に形成され、多孔ライニング86によって作られている 井戸82は、水88が満たされているものとして示されている。本発明のバイオ マススラリーは、タンク90に入れられている。このタンクから、スラリーは、 井戸の好ましくは底部の近くに沈められているスパージャー又はその他の分散装 置92へポンプで汲み出される。バイオマスが水中に分散され、適切な時間の間 そこに止まるので、バイオマス、及び微生物及び酵素は、徐々に、水中の様々な 汚染物質を除去し、従って一定の時間の後(通常数日又は数週間後)、井戸水は 実質的に汚染が取り除かれる。この井戸水は、引入れ口96を通して水を引き入 れて、ポンプ94で汲み出すことによって使用することができる。汚染が多孔ラ イニング86を通って、土壌84の地下水として井戸に入る場合、水を汲み出す 速度は、井戸水88が最初に浄化されたら、 タンク90から汲み出されたバイオマススラリーが流入水の汚染を除去できる速 度又はそれ以下の速度に維持される方がよいであろう。 図9において、廃水池98は、土壌102に沈められた不透過性ライナー10 0で形成されている。バイオマススラリーはタンク104に入れられ、このタン クから、スラリーはスパージャー又は同様な分散装置106へ汲み出される。こ れらの装置は排出物本体108中に沈められている。バイオマスは水中にポンプ で汲み出され、汚染及び排出物を所望のレベルまで減少させるのに必要な時間の 間、必要に応じて補給される。バイオマスは排出物、特に有機固体の固体含有量 の減少に効果がある。このバイオマスはまた、排出物中の毒性汚染物質を解毒す る働きをする。ただ1つの池98で処理するだけでは多くの場合に十分ではない と考えられるので、処理された排出物に、さらなる処理を行なって、汚染物質、 固体及び毒素の減少及び除去がの全体的に望ましい程度に達するために、逐次さ らに追加の池に送られなければならないであろう。同様に本発明のバイオマスに よる処理は好ましくは、通常の排出物処理方法、例えば通気110及び濾過と共 に実施されるものとする。 土壌及び植生の強化又は改良同様、本発明の方法による水の処理は、水の品質 にかなりの改良をもたらす。本発明のバイオマス物質を水の本体、例えば井戸水 又は例えばタンクのようなコンテナに入れられた水にバイオマ ス物質を注入することによって、有機物質及び塩類を除去又は減少させて、ある いは毒素の解毒によって水の品質を改良することができる。より大きな規模でも 同じことが当てはまる。例えば廃水排出物又は汚染された地下水帯水層のような 、極度に汚染された水供給系の処理の場合も当てはまる。地下水はまた、前記土 壌の処理から間接的に利益を得る。その理由は、土壌の上部層に活性微生物区域 が存在することによって、硝酸塩を脱窒素し、アンモニアを含む窒素を固定化す る。従って、硝酸塩がその地域に生えている植物によって利用されるよりも早い 速度で、硝酸塩に転換されるのが妨げられるからである。地下水の直接処理は図 13に示されている。ここでは、本発明の微生物、酵素、及び栄養素が含まれて いる「活性」土壌層25が作られている。層25はこの土壌概略図の一番上にあ る。これは普通、数フィートの深さであり、通常は地表27を含んでいる。スプ レーヘッド29及び適切なポンプ手段(図示されていない)を備えた管が、帯水 層31まで達しており、汚染された地下水を、帯水層31から引入れ口33を通 って管の中へ引き込む。水37は地表27へスプレーされる。水は地表から再び 地面に染み込む。水は活性層25を通る。この活性層において、水は少なくとも 一部汚染が除去される。汚染が除去された水は、さらに深い層又は土壌層35を 通って流れ続け、最後に帯水層31に戻る。活性層を通る連続的な水の吸い上げ 、スプレー及び通過によって、 場合によっては帯水層水における汚染物質レベルをかなり低下させることになる 。 特に指定はしないが、この水及び/又は土壌の処理方法のその他の適用方法も 考えられる。例えば浄化槽は、この方法による汚染除去に特に適していると考え られる。浄化層の汚染水は除去され、ここに開示された方法によって処理され、 タンクに戻されてもよく、あるいはバイオマスは浄化層へ直接送られてもよく、 あるいは何らかの同様な処理を実施してもよい。同様に、開示された方法によっ て処理される土壌は、本質的にはどこに位置してもよく、実際にはあらゆるもの の栽培に用いてもよい。例えばこの方法は動物に草を食べさせ、土壌の強化に用 いられ、あるいは居住区域又は庭園、及び商業用に使用される土壌の強化に用い てもよい。 この発明において用いられるのが好ましい微生物は、栄養素の首尾一貫した供 給、及び適切な酸素の入手可能性を利用して成長する。光合成に依存する微生物 を使用するのは好ましくなく、それゆえ、成長のために光の存在に頼っている微 生物の使用は好ましくない。しかしながらこのような微生物の使用が望まれる場 合、容器4は、バイオマスの成長のための光を供給するために、それ自体の照明 装置を組込んでもよい。これは、容器4を、その中に居るバイオマスヘ環境光を 取込むことができるような、明るい透明又は、半透明な材料製にするか、あるい は人工光がバイオマスに集中するように人工光を配置 することによって行なうことができる。 微生物の成長を、例えば機械的ミキサーを用いて、容器に入っている水性バイ オマスの機械的混合によって補助してもよく、あるいは水性バイオマスを外部リ サイクル管(図示されていない)を通って再循環することによって補助してもよ い。リサイクル及びミキサーの使用はどちらもバイオマス容器には普通のもので あり、当業者なら、利用できる技術及び装置、及びこれらの使用方法についてよ く知っているであろう。ミキサー又はリサイクルのどちらかによって誘発される 乱流の程度は比較的小さい範囲に保たなければならない。これは特に微生物バイ オマスが各成長サイクルの終わり頃に濃縮するので、微生物バイオマスのせん断 崩壊を防ぐためである。 様々な微生物は、バイオマスが含んでいてもよい様々な物質として典型的なも のである。これは適切な栄養素及び酵素と共に、単独又は水性懸濁液中における 様々な混合物として存在してもよい。このような微生物、栄養素、及び酵素の多 くは専売品として販売されている。当業者は、所望の種子処理機能を与える物質 を選ぶことによって、それぞれの需要に合った材料を決定することができる。こ れらの機能とは、例えば成長増進、病気抵抗性、及び/又は害虫抵抗性などであ る。例えばAzospirillum brasilenseは、草への非共生 窒素固定、及び苗木定着増進のために用いることができる。Rhizobium ssp.はマメ科植物におけ る共生窒素固定に用いられる。他方で、Bacillus種のlichenif ormis、subtilis及びPolymyxaは、一般的な土壌の改良、 例えば凝集物形成及び安定化などに用いることができる。さらにはBacill us類の大部分の種は、藁葺き屋根及び/又は瓦礫分解に対してハイパーセルラ ーゼ産生生物として用いられる。Gliocladium spp.は病気、例 えば根腐れ病、及び真菌病からの制御を与える。phytophthora及び Trichoderma spp.は、どちらも広いスペクトルの病気を制御す る微生物として、及びハイパーセルラーゼ産生生物として有用である。 その他の有用な微生物の例として、好熱生物、例えばBrockらの“Bio logy of Microorganisms”(1988年第5版)§18. 6に記載されているArchaebacteria;炭化水素を栄養素として利 用する微生物、例えばPseudomonas及びMycobacterium (Brockら、§16.23);窒素固定バクテリア、例えばAzotoba cter spp.、Cyanobacteria、及びBacillus po lymyxa(Brockら、§16.24);及び好塩性生物、例えばHal obacterium(Brockら、§19.33)がある。その他の典型的 な微生物は、酸素発生バクテリアである。その例は、例えば米国特許第3,85 5,1 21号に記載された、テキサス州エル・パソのナチュラル・オキシジェン・プロ ダクツ社(Natural Oxgen Products)の商標名「AG−1 4」という商品として購入しうる微生物製品である。同様な微生物には、Psu domonas、Flavobacterium、Euglina spp.及 び前記の3つのBacillus種がある。例えばBrockらの§§19.1 5、19.20及び19.26、及びMooreらの“Bilogical S cience”(1963年)248〜249頁参照。 多くの微生物栄養素及び酵素も知られている。例えばカリフォルニア州カール スバッドのウエストブリッジ社(Westbridg Company)の商標 名「BNB−931」という商品として入手しうる製品、及び「Sun−Up」 という商標名の商品として入手しうるキレート化製品である。「Sun−Up」 のキレート化剤はクエン酸である。殺虫剤、殺菌剤、代謝産物、及び/又は除草 剤として機能する微生物もバイオマスの一部であってもよい。この点に関して有 用な特に好ましい製品は、殺菌/殺線虫剤製品であり、この活性成分は、105 細胞/グラムの濃度のウイスコンシン型のBurkholderia cepa cjaである。この製品は、カリフォルニア州のCCT社から、商標名「Den y」という商品として入手しうる。もう1つの有用な製品は、ミネソタ州のアン コール・テクノロジー社(Encor e Technologies,Inc.)の「Azo−Kote」である。こ れは、活性成分としてAzospirillium brasilenseを含 んでおり、非共生窒素固定に用いうる。 前記のものはバイオマスが含んでいる様々な物質の例に過ぎず、本発明の範囲 を限定するものではない。この発明の概念の一部として、現在知られており、か つ商品として入手可能な微生物、酵素、及び栄養素も、及び将来、種子処理への 使用のために入手することができ、かつ許可されることになる同様な機能を有す るものも、どちらも含まれるものとする。 上には明記されていないが、本発明の範囲及び精神の中に明らかに含まれる本 発明の実施態様が数多く存在することは明白であろう。従って前記明細書は例に すぎないものとし、本発明の範囲は添付請求の範囲によってのみ限定される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L U,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF ,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE, SN,TD,TG),AP(KE,LS,MW,SD,S Z,UG),UA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD ,RU,TJ,TM),AL,AM,AT,AU,AZ ,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,CU, CZ,DE,DK,EE,ES,FI,GB,GE,H U,IL,IS,JP,KE,KG,KP,KR,KZ ,LK,LR,LS,LT,LU,LV,MD,MG, MK,MN,MW,MX,NO,NZ,PL,PT,R O,RU,SD,SE,SG,SI,SK,TJ,TM ,TR,TT,UA,UG,UZ,VN

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.土壌又は水の改良及び強化方法であって、 微生物及び微生物ための栄養素の濃縮水性懸濁液を形成し; 前記水性懸濁液を、容器中の実質的により大きな容積の水の中に注入し; 前記微生物が、前記栄養素の少なくとも一部によって生存し、前記水中におけ る栄養素の残りと増加した数の前記微生物とを含む濃縮バイオマスに再生産され 増殖するのに十分な温度及び時間において、前記容器中の前記懸濁液が分散され ている多量な水を維持し; その後に前記容器から前記バイオマスを分配し、かつ前記バイオマスを土壌又 は水に分散し;及び 前記土壌又は水の予め定められた所望の特性を増進させるか、あるいは前記土 壌又は水の予め定められた望ましくない特性を減少させるのに十分な時間の間、 前記栄養素の前記残りで前記微生物を生存かつ活動的なものに維持する、 から成る方法。 2.前記水性懸濁液がさらに、酵素、植物成長因子、植物成長調節剤、抗生物質 又は代謝産物を含んでいる請求項1に記載の方法。 3.前記濃縮水性懸濁液を複数含む請求項1に記載の方法。 4.前記複数の懸濁液の第一個別懸濁液は、前記複数の懸濁液の第二個別懸濁液 中の成分とは異なる成分を含んでいる請求項3に記載の方法。 5.前記第一及び第二懸濁液が、バイオマス成長サイクルの間の様々な時点で、 前記多量の水中に注入される請求項4に記載の方法。 6.前記容器を複数含む請求項1に記載の方法であって、これらの容器の各々に は、その他の容器のバイオマスとは異なる成長段階にあるバイオマスが入れられ ているか、あるいは各容器はバイオマス及び水が入っておらず、各容器では水の 添加、前記水へのその後の水性懸濁液の注入、及び結果として生じるバイオマス の成長のための準備が行なわれている方法。 7.容器の準備、水の添加、バイオマス成長及びバイオマス分配を含むサイクル が、前記複数の各容器に存在する請求項6に記載の方法。 8.前記複数の容器のうちの少なくとも1つの容器は常に、前記複数の容器のう ちの少なくとももう1つの容器とは異なる前記サイクル中の段階にある請求項7 に記載の方法。 9.前記微生物に、非決定的成長の種を含む請求項1に記載の方法。 10.さらに、前記バイオマスを液体スラリー中で流れるのに適したポーション に細かく砕くために、前記種から成るバイオマスを解離することをも含む請求項 9に記 載の方法。 11.前記バイオマスが土壌へ分散される請求項1に記載の方法。 12.前記土壌が、芝生、畑植え作物、鑑賞用植物、条植え作物、及び樹木作物 を維持している請求項11に記載の方法。 13.土壌又は水の改良及び強化のための装置であって、 微生物及び微生物のための栄養素の濃縮水性懸濁液用コンテナ; 前記コンテナより大きい容器、及びそれらの間にある液体用導管; 前記水性懸濁液を、前記導管を通って移動させ、前記水性懸濁液を前記水性懸 濁液の容積より大きい容積の水に、かつ前記容器中に注入するインジェクタ; 前記微生物が、時間の経過と共に増殖して、容器の水の中に分散された前記微 生物を含む水性バイオマスになるように、前記栄養素の存在下、前記微生物の再 生産及び成長を生じるような条件を、前記時間の経過と共に前記容器内で生じさ せ、かつ維持するための操作手段;及び 水性バイオマスを前記容器から除去するための分配手段、を備えており; 従って前記水性バイオマスがその後、土壌又は水中に分散され、前記土壌又は 水の予め定められた望ましい特性を増進させるか、あるいは前記土壌又は水の予 め定め られた望ましくない特性を減少させるのに十分な時間の間、前記微生物がその中 で生存かつ活動的なものに維持されうる装置。 14.前記コンテナを複数備え、コンテナの各々は個別インジェクタ及び前記容 器への導管を備えている請求項13に記載の装置。 15.さらに、前記水性懸濁液の前記容器中への注入速度及びタイミングを調節 するためのコントローラを備えている請求項14に記載の装置。 16.前記容器が、前記コンテナの複数と連結され、前記容器の各々が、前記複 数の容器のうちの他のコンテナ内の微生物バイオマスから隔離されて微生物バイ オマスを成長させるのに適している請求項13に記載の装置。 17.前記容器及び前記複数のコンテナが、単一ハウジング内に格納されている 請求項16に記載の装置。 18.さらに、前記分配水性バイオマスを、前記容器から前記土壌又は水へ運ぶ ための液体輸送手段を備える請求項13に記載の装置。 19.前記輸送手段が、前記水性バイオマスを前記土壌又は水にスプレーするた めの液体導管及びスプレーノズルを備えている請求項18に記載の装置。 20.前記輸送手段が、前記土壌又は水へ輸送するために前記水性バイオマスが 積まれているタンクを備えた車両をも含む請求項18に記載の装置。 21.前記水性バイオマスが前記タンクから前記土壌又 は水へ直接分散される請求項20に記載の装置。 22.前記車両が、飛行機、トラック、トレーラー、手動推進装置又は誘導移動 装置をも含む請求項20に記載の装置。 23.前記バイオマスが、前記容器から連続的に分配される一方、前記容器には 連続的に前記水性懸濁液が供給されるので、前記容器の容積は枯渇しない請求項 13に記載の方法。 24.土壌又は水の改良及び強化方法であって、 微生物及び微生物のための栄養素の濃縮水性懸濁液を形成すること; 前記水性懸濁液を、容器に入っている実質的により大きな容積の水の中に注入 すること; 前記容器に入っている水の中に前記懸濁液が分散されている、この比較的多量 の容積の前記水を、前記微生物が、栄養素の少なくとも一部で生存し、再生産さ れて増殖し、前記水中に栄養素の残りと増加した数の前記微生物を含む濃縮バイ オマスになるのに十分な温度、時間、及び栄養素に保持すること; その後、前記バイオマスを、前記容器から分配して、前記バイオマスを土壌又 は水に分散すること;及び 土壌又は水の予め定められた望ましい特性を増進させるか、又は土壌又は水の 予め定められた望ましくない特性を減少させるのに十分な時間の間、前記栄養素 の前記残りで、前記微生物がこの土壌及び水において生存かつ 活動的なものに維持すること、 を含む方法。 25.前記濃縮バイオマスが連続的に分配され、前記容器には連続的に栄養素が 供給され、従って前記濃縮バイオマスの密度が大体一定のままである請求項24 に記載の方法。 26.土壌又は水の改良及び/又は強化のための装置であって、 微生物及び/又は微生物のための栄養素の濃縮水性懸濁液用コンテナ; 前記コンテナより大きい容器、及びそれらの間にある液体用導管; 前記水性懸濁液を、前記導管を通って移動させ、前記水性懸濁液を前記水性懸 濁液の容積より大きい容積の水の中に、かつ、前記容器中に注入するインジェク タ; 前記微生物が増殖して、容器の水の中に分散された、栄養素が過剰な前記微生 物を含む水性バイオマスになるように、前記微生物の再生産及び成長を生じるよ うな条件を、時間の経過と共に前記容器内に生じさせ、かつ維持するための操作 手段;及び 水性バイオマスを前記容器から除去するための分配手段、を備えており; 従って前記水性バイオマスがその後、土壌又は水中に分散され、前記土壌又は 水の予め定められた望ましい特性を増進させるか、あるいは前記土壌又は水の予 め定め られた望ましくない特性を減少させるのに十分な時間の間、前記微生物がその中 で生存かつ活動的なものに維持されうる装置。 27.前記分配手段が連続的に前記水性バイオマスを分配し、前記操作手段が連 続的に栄養素を前記容器に供給し、従って前記水性バイオマスの密度が大体一定 のままである請求項26に記載の装置。
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