TWI696588B - 水的淨化方法、水的淨化裝置及淨化裝置的使用 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種水的淨化方法，其用於水生生物的養殖中，且包括：硝化步驟，利用含有鹼土金屬的基材上所附著的硝化菌將氨氧化為硝酸；以及脫氮步驟，利用含有生物降解性樹脂的基材上所附著的脫氮菌將硝酸還原為氮，所述生物降解性樹脂包含源自二羧酸的構成單元。
Description
本發明是有關於一種水生生物的養殖中所使用的水的淨化方法、水的淨化裝置及低水溫下該淨化裝置的使用。
於進行魚等的養殖時，為了防止由養殖的魚的排泄物、或餌料的殘留等產生的氮成分成為氨而對養殖的魚等造成傷害，需要利用自河流等取入新鮮的水等方法於短期內對進行養殖的水槽等的水進行更換。
但是，水的更換的前提為使用大量的水，例如於在附近並不存在海或河流的內陸地區等進行養殖時，難以進行大量的水的更換。另外，水的更換意味著產生大量的排出水，且作為排出水而將養殖中所產生的氮全部流入河流或海的情況就河川等的富營養化等方面而言亦欠佳。此外，另一方面，就近年來的環境保護的觀點而言，排出水的基準變嚴格。
為了解決該問題，進行有如下操作：使用利用微生物的兩階段的反應將魚等產生的氨自排出水去除。即，為使用將氨變為硝酸的反應、與將硝酸分解為氮的反應的方法。若分解為氮，則可不對環境造成負擔地排出至空氣中。
該使用微生物的反應、尤其是後段的將硝酸分解為氮的反應是使用厭氧性細菌來進行。
於所述使用微生物的反應中，第1階段的將氨變為硝酸的反應大多情況下是使用自然附生於直接廢棄的貝殼等鈣系基材中的細菌。另一方面，第2階段的將硝酸變為氮的脫氮反應大多情況下是將纖維素(cellulose)等高分子作為基材並使用其中所附生的脫氮菌。
關於第2階段的反應中使用纖維素等作為基材的原理，說明有「天然高分子或生物降解合成樹脂等生物降解性高分子成為異養(有機營養)細菌的生長(growth)、增殖方面的基質或供氫體，且於水中的溶氧極少的狀況下，在作為氮氧化物的亞硝酸鹽、及硝酸鹽的存在下，呼吸中利用氮氧化物中的氧且將氮氧化物還原去除的兼性厭氧性微生物即脫氮細菌群集並著床於生物降解性高分子上」(參照專利文獻1)。
另外，揭示有如下技術：例示有生物降解性樹脂作為纖維素以外的脫氮反應中可使用的基材(參照專利文獻2及專利文獻3)。
另一方面，作為以可實現魚的繁育的程度對包含氧的飼養水進行脫氮反應的裝置，揭示有於過濾裝置的水路中配置內部包含生物降解性塑膠的濾材且該濾材的上側與空氣相接的結構(參照專利文獻4)。該技術中，生物降解性塑膠包含於濾材的內部且濾材外周存在好氧性微生物，因此進行脫氮的生物降解性塑膠被置於好氧性微生物消耗氧而氧少的狀態下。另外，最近公開
有如下裝置：使用虹吸(Siphon)原理而將附著脫氮菌的纖維素暴露於大氣中來進行脫氮反應(專利文獻5)。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開平10-85782號公報
[專利文獻2]日本專利特開2014-24000號公報
[專利文獻3]日本專利特開2010-88307號公報
[專利文獻4]日本專利特開2006-149221號公報
[專利文獻5]國際公開第2017/110296號
於利用儘可能小的裝置來養殖大量的水生生物的情況下，所述專利文獻中所示出的處理中，有時來不及去除硝酸，而硝酸的濃度(硝酸態氮濃度)逐漸上升並對養殖的水生生物等造成不良影響。
本發明為解決此種課題的發明，且提供一種即便不進行水的更換亦利用小的裝置養殖大量的水生生物所需的水的淨化方法、及水的淨化裝置。
本發明者等人為了解決所述課題而進行研究，發現：藉由使用與作為天然物的纖維素等相比具有穩定的特定且具有特定的化學結構的生物降解性樹脂作為第2階段的脫氮中使用的使細
菌附生的基材，而達成了本發明；進而，先前，脫氮反應大多情況下是於附著有脫氮菌的生物降解性樹脂並不暴露於大氣中的狀態下進行，但藉由果敢地將生物降解性樹脂暴露於大氣中，而脫氮能力增強，且可利用相同的處理裝置養殖更多的水生生物。本發明包含以下內容。
<1>一種水的淨化方法，其用於水生生物的養殖中，且包括：硝化步驟，利用含有鹼土金屬的基材上所附著的硝化菌將氨氧化為硝酸；以及脫氮步驟，利用含有生物降解性樹脂的基材上所附著的脫氮菌將硝酸還原為氮，所述生物降解性樹脂包含源自二羧酸的構成單元。
<2>如<1>所述的水的淨化方法，其中所述生物降解性樹脂包含兩種以上的源自二羧酸的構成單元。
<3>如<1>或<2>所述的水的淨化方法，其中將所述生物降解性樹脂暴露於大氣中。
<4>如<3>所述的水的淨化方法，其中將所述生物降解性樹脂暴露於大氣中的方法是使用虹吸原理來進行暴露。
<5>如<1>至<4>中任一項所述的水的淨化方法，其中所述水的溫度為18℃以下。
<6>如<5>所述的水的淨化方法，其中所述水生生物為鮭科魚類。
<7>一種水的淨化裝置，其為水生生物的養殖中所使用的水的淨化裝置，且具有：含有鹼土金屬的基材，生長有將氨氧化為硝酸的硝化菌、以及生物降解性樹脂的基材，生長有將硝酸還原為氮的脫氮菌的含有包含源自二羧酸的構成單元。
<8>一種淨化裝置的使用，所述淨化裝置為如<7>所述的淨化裝置，並且用於水的溫度為18℃以下的水生生物的養殖中的水的淨化。
根據本發明，可提供一種可有效率地脫氮的脫氮方法及脫氮裝置，另外，可提供一種即便於利用比較小的裝置來養殖大量的水生生物時亦可去除水中的氨並減小硝酸濃度(硝酸態氮濃度)的淨化方法及淨化裝置。
而且，本發明的目的/效果並不具體限於所述記載的內容，包含本技術領域人員自說明書整體而明瞭的內容。
1、1':飼養槽
2:泵
2':派麗斯塔泵
3、3':淨化裝置
4:含有鹼土金屬的基材
4':包含海膽殼的基材
5、5':生物降解性樹脂基材
6:虹吸管
10、10':水生生物飼養裝置
圖1表示使用實施形態及實驗例的淨化裝置的水生生物飼養裝置的概況。
圖2表示使用實施形態的淨化裝置的水生生物飼養裝置的概況。
圖3表示使用實驗例的淨化裝置的水生生物飼養裝置的概況。
圖4是表示實驗例中所測定的硝酸態氮濃度的推移的圖表。
圖5表示使用實驗例的淨化裝置的水生生物飼養裝置的概況。
圖6是表示實驗例中所測定的硝酸態氮的相對量的推移的圖表。
以下，對本發明進行詳細說明，但以下記載的構成要件的說明為本發明的實施形態的一例(代表例)，本發明並不限定於該些內容，且可於其主旨範圍內進行多種變形來實施。
本實施形態的淨化方法為水生生物的養殖中所使用的水的淨化方法，且包括：利用含有鹼土金屬的基材上所附著的硝化菌將氨氧化為硝酸的硝化步驟；以及利用含有生物降解性樹脂的基材上所附著的脫氮菌將硝酸還原為氮的脫氮步驟，所述生物降解性樹脂包含源自二羧酸的構成單元。
以下，對本實施形態的淨化方法中適宜使用的水的淨化裝置進行說明。
本實施形態的淨化裝置是用於水生生物的養殖中且具備含有鹼土金屬的基材、以及包含源自二羧酸的構成單元的生物降解性樹脂基材。圖1~圖3是表示使用實施形態的淨化裝置的水生生物飼養裝置的構成的概念圖。
圖1所示的水生生物飼養裝置10具備飼養槽1、泵2、淨化裝置3、含有鹼土金屬的基材4、包含源自二羧酸的構成單元的生物降解性樹脂基材5、以及虹吸管6。亦可具有並未圖示的其他構成。
飼養槽1為養殖水生生物的水槽。飼養槽1可根據養殖的水生生物的種類、數量來適宜設定其大小、形狀等，且若可養殖水生生物，則未必必須為水槽。
養殖的水生生物只要為生活於水中的生物即可，典型而言，可列舉：鮭魚、鱒魚、香魚(ayu)、紅點鮭(iwana)等淡水魚、蟹、蝦等甲殼類等，但並不限定於該些。養殖時，典型而言是使用淡水或海水。於使用海水的情況下，其鹽分濃度並無限定。
飼養槽1的水中的氧濃度(溶氧(Dissolved Oxygen，DO))為5mg/L以上，較佳為6mg/L以上，更佳為7mg/L以上，進而佳為8mg/L以上，特佳為9mg/L以上，最佳為10mg/L以上。若水中的氧濃度(DO)高於下限值，則為適於水生生物棲息的環境。
飼養槽1的水中的氨態氮的濃度為10mg/L以下，更佳為8mg/L以下，進而佳為6mg/L以下，特佳為4mg/L以下。
氨態氮濃度若高於上限值，則會對水生生物造成致命影響。若氨態氮濃度為上限值以下，則為適於水生生物棲息的環境。
泵2為將飼養槽1的水移送至淨化裝置3的部件。若可將飼養槽1的水移送至淨化裝置3，則並無特別限定，亦可代替為其他移送部件。利用泵2的水的移送速度並無特別限定，但因放
慢移送速度而難以對細菌供給氧，因此較佳為具有某程度的移送速度。可為飼養槽1的水每一天進行一次循環的程度，亦可為飼養槽1的水每一天進行兩次以上，例如每12小時進行一次、每10小時進行一次、每6小時進行一次、每4小時進行一次、每2小時進行一次、每1小時進行一次、每30分鐘進行一次、每10分鐘進行一次循環的程度。
淨化裝置3具備含有鹼土金屬的基材4、以及包含源自二羧酸的構成單元的生物降解性樹脂基材5。
含有鹼土金屬的基材4為生長用於將自飼養槽1移送而來的水中的氨轉換為硝酸的細菌的基材。用於將氨轉換為硝酸的細菌可適宜使用具有該功能的已知的細菌。
鹼土金屬較佳為並未燒結。因進行燒結而原本附著於鹼土金屬上的細菌類會滅亡。
含有鹼土金屬的基材4只要為含有鹼土金屬的基材，則並無特別限定，較佳為含有鈣作為鹼土金屬的基材(以下，有時稱為「鈣系基材」)。另外，就廢棄物的有效利用的觀點而言，較佳為使用貝殼、珊瑚砂等。
於使用貝殼等作為含有鹼土金屬的基材4的情況下，可直接配置於淨化裝置3，亦可於進行粗粉碎後進行配置，亦可於進行微粉碎後進行配置。
含有鹼土金屬的基材較佳為並未燒結。因進行燒結而原本附著於含有鹼土金屬的基材上的細菌類會滅亡。
若氨轉換為硝酸，則因硝酸而淨化裝置3內的水的pH值變低。藉由使用含有鹼土金屬的基材作為生長用以將氨轉換為硝酸的細菌的基材，可調整pH值並促進硝化菌的培育。
包含源自二羧酸的構成單元的生物降解性樹脂基材5為使脫氮菌附著並供給脫氮所需的碳源的基材，所述脫氮菌將藉由所述含有鹼土金屬的基材中生長的細菌而轉換的硝酸轉換為氮。用於將硝酸製成氮的細菌可適宜使用具有該功能的已知的細菌。作為生物降解性樹脂，通常已知有聚乳酸(polylactic acid，PLA)系、聚丁二酸丁二酯(polybutylene succinate，PBS)系、聚己內酯(poly caprolactone，PCL)系、聚羥基丁酸酯(poly hydroxybutyrate，PHB)系，本發明中，使用包含源自二羧酸的構成單元的合成生物降解性樹脂作為生物降解性樹脂基材5。所述合成生物降解性樹脂可包含源自二醇的構成單元。
生物降解性樹脂的種類適宜為聚酯，二羧酸的種類可列舉：琥珀酸、己二酸、草酸、丙二酸、戊二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、對苯二甲酸、間苯二甲酸、鄰苯二甲酸等。較佳為包含兩種以上的源自二羧酸的構成單元的生物降解性樹脂。較使用包含一種源自二羧酸的構成單元的生物降解性樹脂的情況而言，存在脫氮速度快且示出高的脫氮性能的傾向。該些中，較佳為包含源自琥珀酸的構成單元，即較佳為將丁二酸丁二酯單元作為主要重複單元的PBS系生物降解性樹脂。作為PBS系生物降解性樹脂，具體可列舉：聚丁二酸丁二酯、聚(丁二酸/己二酸丁二酯)
(Poly(butylene succinate/adipate)，PBSA)、聚(丁二酸/碳酸丁二酯)等作為較佳例。尤其，就生物降解性高的方面、另外可以持續釋放的方式供給脫氮所需的碳源的方面而言，較佳為聚(丁二酸/己二酸丁二酯)(PBSA)。進而，PBSA較PHB系等其他生物降解性樹脂而言容易分解，因此作為生長、增殖脫氮菌方面的基質或供氫體而言較佳。
生物降解性樹脂基材5亦可混合聚乳酸、聚羥基脂肪酸酯(polyhydroxyalkanoate，PHA)等樹脂。藉由混合生物降解性與包含源自二羧酸的構成單元的合成生物降解性樹脂不同的該些樹脂，可將生物降解性樹脂基材5作為碳源來長期使用。生物降解性樹脂基材5亦可包含碳酸鈣、硬脂酸鈣等樹脂以外的成分。若該些成分相對於合成生物降解性樹脂而為40質量%以下，則藉由該些成分引起的微細粉末自基材脫落而聚合物的表面積增加，可有效率地進行脫氮。
生物降解性樹脂基材5的形狀並無特別限定，可為塊(bulk)狀(矩形形狀或球狀等)、薄片狀、粒子狀、纖維狀等任一形狀。若考慮到填充的容易性，則較佳為薄片狀、粒子狀、纖維狀等。於為粒子狀的情況下，短徑及長徑分別較佳為0.5mm以上且4mm以下。於為纖維狀的情況下，纖維剖面的直徑較佳為1μm以上且3000μm以下。
配置於淨化裝置3中的生物降解性樹脂基材5的量較佳為相對於水生生物飼養裝置10內的水的量而為0.016質量%以上且50
質量%以下。另外，配置於淨化裝置3中的生物降解性樹脂基材5的量較佳為相對於含有鹼土金屬的基材4的量而為1質量%以上且1000質量%以下。若生物降解性樹脂基材5的量為下限值以上且上限值以下，則可有效率地進行脫氮。
隨著脫氮反應的進行，生物降解性樹脂基材5被消耗且體積逐漸變小。於體積變為大致一半時，可藉由補充減小的量來維持脫氮性能。
於生物降解性樹脂基材5為纖維狀的情況下，隨著脫氮反應的進行而變得無法保持纖維狀的結構，基材小片化。於為此種狀態的情況下，可藉由補充新的纖維來維持脫氮性能。
淨化裝置3中，含有鹼土金屬的基材4與生物降解性樹脂基材5可配置於同一槽中，亦可配置於不同的槽中。
於含有鹼土金屬的基材4與生物降解性樹脂基材5配置於同一槽中的情況下，可利用纖維製隔板(separator)、濾紙等加以隔開。圖1中，含有鹼土金屬的基材4配置於上方，生物降解性樹脂基材5配置於下方，但該順序亦可相反，另外，亦可鄰接配置。
於含有鹼土金屬的基材4與生物降解性樹脂基材5配置於不同的槽中的情況下，於各槽中亦可具有可進行水的流通的機構。
虹吸管6為可自淨化裝置3向飼養槽1移送水的移送部件，並且為將生物降解性樹脂基材5暴露於大氣中的機構。虹吸管6藉由淨化裝置3的水位較虹吸管6的最上部高，而將淨化裝置3內的水移送至飼養槽1並將生物降解性樹脂基材5暴露於大
氣中。藉由將生物降解性樹脂基材5暴露於大氣中，而存在脫氮速度快且示出高的脫氮性能的傾向。
作為自淨化裝置3向飼養槽1移送水的部件，除了使用虹吸管以外，亦可使用泵而自淨化裝置3向飼養槽1移送水。另外，亦可自飼養槽1抽吸飼養水並自淨化裝置3的上部利用淋浴環(shower ring)加以供給，藉此移送水。亦可藉由對淨化裝置3的水中供給空氣或氧而使生物降解性樹脂基材5與大氣接觸。
水生生物飼養裝置10亦可具備其他泡沫分離裝置，但本實施形態中無需具備。藉由具備泡沫分離裝置，可使化學需氧量(chemical oxygen demand，COD)降低，但本實施形態中，即便並不具備泡沫分離裝置，亦可使COD降低。
以上，對配置有含有鹼土金屬的基材4的槽與配置有生物降解性樹脂基材5的槽被配置於一流路上的水生生物飼養裝置進行了說明，但該些槽亦可配置於分開的流路上。即，如圖2所示的水生生物飼養裝置10般，亦可設置通過含有鹼土金屬的基材4來進行硝化的流路、與通過生物降解性樹脂基材5來進行脫氮的流路。
再者，圖2所示的水生生物飼養裝置10亦可具有虹吸管6等並未圖示的其他構成。
於在18℃以下的低水溫下飼養鮭科魚類等低水溫性的魚的情況下，使用微生物的先前的水處理中，促進脫氮的微生物並未充分地繁殖，結果難以抑制硝酸態氮的濃度增加而對飼養魚
造成不良影響。但是，本發明的實施形態的淨化裝置3中，即便於18℃以下的低水溫下亦可充分繁殖促進脫氮的微生物，可抑制飼養水中的硝酸態氮的濃度增加。
飼養水生生物的水槽內的水的溫度較佳為18℃以下，更佳為5℃以上且15℃以下，進而佳為5℃以上且12℃以下，最佳為8℃以上且12℃以下。藉由設為所述溫度的上限以下，可抑制先成為餌料的魚苗的成長，從而不會與後成為餌料的魚苗之間過分產生成長差異，魚群的尺寸一致，藉此可防止同類相食之害。藉由設為所述溫度的下限以上，可防止水結冰且可抑制水生生物的繁育變慢。
即，本發明的另一實施形態為一種水的淨化方法，其為使用所述記載的淨化裝置3對水進行淨化的、水生生物的養殖中所使用的水的淨化方法，並且所述水的溫度為18℃以下。
再者，用於將飼養水生生物的水槽內的水的溫度保持為所述溫度的方法只要將水的溫度保持為所述溫度，則並無特別限制。例如，於室內的水槽中，可藉由將室溫控制為固定範圍來保持水溫。另外，亦可藉由在水槽內設置加熱器或冷卻器等來保持水溫。
[實施例]
以下，利用實施例進而對本發明進行詳細說明，本發明的範圍當然並不限定於以下的實施例中所示出的態樣。
(比較實驗例1-1)
僅使用圖1的飼養槽1來飼養虹鱒，將硝酸離子濃度(硝酸
態氮濃度)為160ppm的液體90L保持為11.3℃，並測定硝酸態氮濃度。放置36天後的硝酸態氮濃度為170ppm，實質上並無變化。
再者，硝酸態氮濃度是利用離子層析法來測定。離子層析法中使用東曹(Tosoh)公司製造的IC-2010、TSKgel SuperIC管柱且將0.0019mol/L碳酸氫鈉/0.0032mol/L碳酸鈉水溶液作為溶離液來進行分析。
(實驗例1-2)
設置如圖3所示的水生生物飼養裝置，將硝酸態氮濃度為160ppm的液體90L保持為11.3℃，並測定硝酸態氮濃度。關於水生生物飼養裝置中所使用的淨化裝置，將淨化裝置3的內部隔開為兩部分，且生長用於引起氨→硝酸反應的細菌的圖中左側的槽(配置2kg的海膽殼作為鈣系基材)、與生長用於引起硝酸→氮反應的細菌的圖中右側的槽(配置1kg的PBSA)鄰接，此時，利用泵使所述水量90L以180L/hr進行循環。藉此，飼養槽的水每30分鐘進行一次循環。結果，第36天的硝酸態氮濃度降低至96ppm。
(比較實驗例1-3)
將圖3中右側的槽中使用的樹脂自PBSA變為聚羥基丁酸戊酸共聚酯(poly hydroxybutyrate-co-valerate，PHBV)，除此以外，進行與實驗例1-2相同的實驗。結果，第36天的硝酸態氮濃度為127ppm。
(實驗例1-4)
設置如圖1所示的水生生物飼養裝置，將硝酸態氮濃度為160ppm的液體90L保持為11.3℃，並測定硝酸態氮濃度。利用泵2，對淨化裝置3供給來自飼養槽1的經污染的水，並且生長用於引起氨→硝酸反應的細菌的圖中上方的槽(配置鈣系基材)、與生長用於引起硝酸→氮反應的細菌的圖中下方的槽(配置PBSA)上下相連地配置。於該淨化裝置的下部連接有虹吸管6，並且成為若淨化裝置3的水位到達虹吸管6的最上部則淨化裝置3內的水被全部排出而PBSA暴露於大氣中的結構。根據利用泵2的自飼養槽1向淨化裝置3的水的供給量，生物降解性樹脂每5分鐘於大氣中暴露一次。
使該裝置運轉36天，結果硝酸態氮濃度為39ppm。
其後，第40天的硝酸態氮濃度跌落至32ppm。此處，將8尾虹鱒放入飼養槽內並測定硝酸態氮濃度的變化，結果第47天為34ppm而幾乎沒有變化。此處，將虹鱒增加至16尾，結果第54天上升至73ppm，但其後轉變為下降，第68天降低至30ppm，第75天降低至10ppm。將該結果示於圖4中。
(比較實驗例1-5)
將圖1中下方的槽中使用的樹脂自PBSA變為PHBV(poly hydroxybutyrate-co-valerate)，除此以外，與實驗例1-2同樣地運轉36天，結果，硝酸態氮濃度為193ppm。
(實驗例2-1)
使用如圖5所示的水生生物飼養裝置10'來進行水的淨化試
驗。圖5所示的水生生物飼養裝置10'具有飼養槽1'、派麗斯塔泵(Perista pump)(註冊商標)2'、淨化裝置3'、包含海膽殼的基材4'、以及生物降解性樹脂基材5'。
首先，準備如圖5所示的水生生物飼養裝置10'。
具體而言，向浸漬有500g的海膽殼的水槽中放入3L水、3條重量約1g左右的金魚，每隔3天給餌料0.1g左右並飼養2個月。該系統內，藉由給餌料而供給的氮作為氨而被排泄，且藉由消耗氨而於海膽殼上生長硝化菌。如此，於海膽殼上馴養硝化菌而獲得擔載有硝化菌的海膽殼(以下，稱為「硝化載體」)。海膽殼經馴養後的系統內，並無氨的蓄積而蓄積有硝酸。將所獲得的硝化載體50mL放入至底部開有多個細孔而僅使水通過的圓錐管(conical tube)中，製作於內部配置有硝化載體的管柱(以下，稱為「硝化管柱」)。
其次，於容量500mL的塑膠容器中，將約2mm直徑的PBSA顆粒50mL、自廢水處理設備採取的含有活性污泥的廢液50g及所述蓄積有硝酸的金魚的飼養廢液50g混合，於37℃下馴養6天，獲得擔載有脫氮菌的PBSA顆粒(pellet)(以下，稱為「脫氮載體」)。
將所獲得的脫氮載體50mL放入至底部開有多個細孔而僅使水通過的圓錐管中，製作於內部配置有脫氮載體的管柱(以下，稱為「脫氮管柱」)。該脫氮管柱配置於所述硝化管柱的上部。
繼而，於容量1L的包含塑膠容器的飼養槽中放入表1所示
的組成的模擬飼養水500mL。將該飼養槽配置於硝化管柱的下部。
進而，將內徑約1mm、長度約2000mm的矽管的一端配置於飼養槽的底部附近，將另一端連接於脫氮管柱的上部。另外，於所述矽管的中央部分設置派麗斯塔泵(Perista pump)(註冊商標)。所述派麗斯塔泵(Perista pump)是以如下方式設定：將模擬飼養水自飼養槽底向配置於上方的脫氮管柱移送，並且於脫氮管柱的上部以20mL/分鐘的速度滴加模擬飼養水。
藉此，構築模擬飼養水暴露於大氣中且模擬飼養水與PBSA顆粒和海膽殼接觸後返回飼養槽的模擬飼養水的循環系統，並製作水生生物飼養裝置10'。
作為脫氮試驗，使用所製作的水生生物飼養裝置10'來進行15天模擬飼養水的循環。再者，本實驗例中，並不進行水生生物的飼養地進行脫氮試驗。
脫氮試驗時，自飼養槽採取模擬飼養水，並利用離子層析法來測定硝酸態氮濃度的經時變化。離子層析法中使用東曹(Tosoh)公司製造的IC-2010、TSKgel SuperIC管柱且將0.0019mol/L碳酸氫鈉/0.0032mol/L碳酸鈉水溶液作為溶離液來進行分析。
於循環開始後一週的期間內，由於擔憂馴養硝化載體及脫氮載體時的水所致的模擬飼養水的稀釋、硝酸、亞硝酸等吸附於硝化載體及脫氮載體上的影響，因此以自循環開始起第8天的硝酸態氮濃度為基準來評價脫氮載體的功能。
圖6中示出將自循環開始起第8天的硝酸態氮量設為100並對其後的硝酸態氮的相對量進行繪製而成的圖表。
根據循環中的模擬飼養水的硝酸態氮濃度算出循環開始後第8天至第15天為止的水生生物飼養裝置10'的脫氮速度。結果，一天可去除的氮量為每1m3脫氮載體為0.011kg(以下，表示為kg-N/m3/day)，確認到高的脫氮性能。
另外，於循環開始後第15天，使用Mothertool公司製造的DO-5510HA測定飼養槽中的模擬飼養水的溶氧濃度，結果為8.0mg/L。
(實驗例2-2)
代替PBSA顆粒而使用約2mm直徑的PBS顆粒，除此以外，與實驗例2-1同樣地製作水生生物飼養裝置10'，並進行脫氮試驗。將硝酸態氮的相對量的經時變化示於圖6中。
與實驗例2-1同樣地算出循環開始後第8天至第15天為止的水生生物飼養裝置10'的脫氮速度。結果，脫氮速度為0.008kg-N/m3/day，確認到高的脫氮性能。
另外，於循環開始後第15天，飼養槽中的模擬飼養水的溶氧濃度為9.0mg/L。
(比較實驗例2-3)
代替PBSA顆粒而使用約2mm直徑的纖維素球(並不包含源自二羧酸的構成單元的生物降解性樹脂)，除此以外，與實驗例2-1同樣地製作水生生物飼養裝置10'，進行脫氮試驗。將硝酸態氮的相對量的經時變化示於圖6中。
與實驗例2-1同樣地算出循環開始後第8天至第15天為止的水生生物飼養裝置10'的脫氮速度。結果，脫氮速度為0.002kg-N/m3/day。
另外，於循環開始後第15天，飼養槽中的模擬飼養水的溶氧濃度為9.2mg/L。
根據以上而得知：作為脫氮載體用的生物降解性樹脂，使用包含兩種源自二羧酸的構成單元的PBSA的實驗例2-1較使用包含一種源自二羧酸的構成單元的PBS的實驗例2-2而言，脫氮速度快且示出高的脫氮性能。
另外，得知：作為脫氮載體用的生物降解性樹脂，使用包含源自二羧酸的構成單元的PBSA或PBS的實驗例2-1或實驗例2-2較使用並不包含源自二羧酸的構成單元的纖維素的比較實驗例2-3而言，脫氮速度快且示出高的脫氮性能。
1:飼養槽
2:泵
3:淨化裝置
4:含有鹼土金屬的基材
5:生物降解性樹脂基材
6:虹吸管
10:水生生物飼養裝置
Claims (10)
- 一種水的淨化方法，其用於水生生物的養殖中，且包括：硝化步驟，利用含有鹼土金屬的基材上所附著的硝化菌將氨氧化為硝酸；以及脫氮步驟，利用含有生物降解性樹脂的基材上所附著的脫氮菌將硝酸還原為氮，所述生物降解性樹脂包含源自二羧酸的構成單元。
- 如申請專利範圍第1項所述的水的淨化方法，其中所述生物降解性樹脂包含兩種以上的源自二羧酸的構成單元。
- 如申請專利範圍第1項所述的水的淨化方法，其中將所述生物降解性樹脂暴露於大氣中。
- 如申請專利範圍第2項所述的水的淨化方法，其中將所述生物降解性樹脂暴露於大氣中。
- 如申請專利範圍第3項所述的水的淨化方法，其中將所述生物降解性樹脂暴露於大氣中的方法是使用藉由虹吸管將淨化裝置內的水排出的虹吸原理來進行暴露。
- 如申請專利範圍第4項所述的水的淨化方法，其中將所述生物降解性樹脂暴露於大氣中的方法是使用藉由虹吸管將淨化裝置內的水排出的虹吸原理來進行暴露。
- 如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述的水的淨化方法，其中所述水的溫度為18℃以下。
- 如申請專利範圍第7項所述的水的淨化方法，其中所述 水生生物為鮭科魚類。
- 一種水的淨化裝置，其為水生生物的養殖中所使用的水的淨化裝置，且具有：含有鹼土金屬的基材，生長有將氨氧化為硝酸的硝化菌；以及生物降解性樹脂的基材，生長有將硝酸還原為氮的脫氮菌，且含有包含源自二羧酸的構成單元。
- 一種淨化裝置的使用，所述淨化裝置為如申請專利範圍第9項所述的水的淨化裝置，並且用於水的溫度為18℃以下的水生生物的養殖中的水的淨化。
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