WO2012147553A1 - 水浄化方法および水浄化用液 - Google Patents

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WO2012147553A1
WO2012147553A1 PCT/JP2012/060256 JP2012060256W WO2012147553A1 WO 2012147553 A1 WO2012147553 A1 WO 2012147553A1 JP 2012060256 W JP2012060256 W JP 2012060256W WO 2012147553 A1 WO2012147553 A1 WO 2012147553A1
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WO
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water
culture
particles
tank
culture solution
Prior art date
Application number
PCT/JP2012/060256
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English (en)
French (fr)
Inventor
剛彦 菅谷
浩 藤原
Original Assignee
株式会社カネカ
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Publication date
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Publication of WO2012147553A1 publication Critical patent/WO2012147553A1/ja

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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01K—ANIMAL HUSBANDRY; AVICULTURE; APICULTURE; PISCICULTURE; FISHING; REARING OR BREEDING ANIMALS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NEW BREEDS OF ANIMALS
    • A01K63/00—Receptacles for live fish, e.g. aquaria; Terraria
    • A01K63/04—Arrangements for treating water specially adapted to receptacles for live fish
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/28—Anaerobic digestion processes
    • C02F3/2806—Anaerobic processes using solid supports for microorganisms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/007—Contaminated open waterways, rivers, lakes or ponds

Definitions

  • the present invention relates to a water purification method and a water purification solution, and more specifically, swamps, ponds, lakes, rivers, seas, wetlands, water tanks, etc., using polyhydroxyalkanoate (hereinafter also referred to as “PHA”).
  • PHA polyhydroxyalkanoate
  • the present invention relates to a water purification method and a water purification liquid.
  • Non-Patent Document 1 a method using a specific microorganism (Non-Patent Document 1), a pellet of biodegradable polymer as a component serving as a nutrient source of the microorganism is used.
  • a method to be used (Non-Patent Document 2) has been proposed.
  • Non-Patent Document 2 proposes a method of using a reactor filled with biodegradable polymer pellets to circulate water in the water tank between the water tank and the reactor.
  • Non-Patent Document 1 has a problem that a desired water purification effect cannot be obtained unless an appropriate microorganism is selected. In addition, it is practically very difficult to select a specific microorganism suitable for the natural environment or the water environment of an artificial device. Further, in the method described in Non-Patent Document 2, a biofilm is formed on the surface of the pellet and a certain water purification effect is obtained. However, for example, the nitrate treatment effect reaches a peak, and then hydrogen sulfide is generated. In some cases, the water environment may be degraded. In addition, in the reactor described in Non-Patent Document 2, pellets may be clogged around the reactor outlet where the water in the reactor is returned to the water tank, or some of the pellets may become hard to manage.
  • the nitrate concentration of water in the aquarium is preferably 50 mg / L or less, and further suppresses the mass generation of moss.
  • the nitrate concentration is preferably 10 mg / L or less.
  • the methods described in Non-Patent Documents 1 and 2 do not necessarily reduce the nitrate concentration sufficiently.
  • the object of the present invention is, for example, the natural environment of swamps, ponds, lakes, rivers, seas, wetlands, etc., and the water environment of artificial devices such as aquariums for ornamental and aquaculture It is an object to provide a water purification solution and a water purification method capable of efficiently reducing nitrate, nitrite, etc. generated in, and suppressing the generation of moss and the like. Further, for example, as described in Non-Patent Document 2, when a reactor filled with particles such as pellets is used to purify the water environment in the water tank, the reactor is returned to the water tank when the liquid in the reactor is returned to the water tank. It is an object of the present invention to provide a simple water purification method capable of suppressing clogging or solidification of particles and the like at or near the discharge port of water and a water tank reactor used in the method.
  • the inventors of the present invention for example, with respect to a culture solution containing raw water collected from an aquarium where aquatic organisms are bred and particles made of polyhydroxyalkanoate, During the period from the start to the end, for example, an external force is applied by stirring or the like, and the culture solution obtained by destroying at least part of the biofilm formed on the surface of the PHA particles is put into the original water tank from which the raw water is collected When it is done (returned), it has been found that the nitrate concentration of water in the water tank is significantly reduced, and the present invention has been completed.
  • the gist of the present invention is as follows.
  • An external force is applied to the surface of the particles by applying an external force to the culture solution containing raw water containing a group of microorganisms containing anaerobic microorganisms and particles made of polyhydroxyalkanoate until the end of the culture.
  • a water purification solution obtained by destroying at least a part of a formed biofilm.
  • the water purification solution according to (1), wherein the polyhydroxyalkanoate is poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate).
  • the water purification liquid according to (1) or (2), wherein the external force is loaded by stirring and / or vibration.
  • Raw water containing microorganisms including anaerobic microorganisms collected from the natural environment or the water environment of artificial devices and particles made of polyhydroxyalkanoate are mixed before starting the culture and ending the culture
  • a water purification method in which at least a part of a culture solution obtained by applying an external force to destroy at least a part of a biofilm formed on the particle surface is introduced into the water environment from which the raw water is collected.
  • the water environment of the artificial device is a water environment including water in an aquarium where aquatic organisms are bred, and the nitrate concentration of water in the aquarium after the culture solution is introduced is 0 to 50 mg.
  • the aquarium reactor according to (8), wherein the polyhydroxyalkanoate is poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate).
  • a water tank comprising the water tank reactor according to any one of (8) to (10).
  • nitrate, nitrite, etc. generated in the natural environment such as swamps, ponds, lakes, rivers, seas, wetlands, etc., and in the water environment of artificial devices such as aquariums for ornamental and aquaculture are efficiently used. It is possible to reduce well or suppress the occurrence of moss and the like.
  • a reactor filled with particles such as pellets is used to purify the water environment in the aquarium, when returning the liquid in the reactor to the aquarium, particles are clogged at or near the reactor outlet. It is possible to provide a simple water purification method and an aquarium reactor used in the method.
  • FIG. 6 is a graph showing changes with time in the nitrate concentration of water in the aquarium in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2.
  • the liquid for water purification of the present invention is a culture solution containing raw water containing a group of microorganisms containing anaerobic microorganisms and particles composed of polyhydroxyalkanoate (PHA).
  • PHA polyhydroxyalkanoate
  • a mixture of predetermined raw water and particles made of PHA is used as a culture solution. After starting the culture and before ending the culture, an external force is applied to the culture solution.
  • the biofilm formed on the surface of the PHA particles in the culture solution is destroyed.
  • aerobic microorganisms proliferate predominantly while utilizing PHA on the surface of the PHA particles to form a biofilm on the surface of the PHA particles.
  • an aerobic environment and an anaerobic environment are formed in the biofilm, so that various microbial groups that lived in the water environment from which the raw water was collected are included in the biofilm. .
  • the inside of the biofilm becomes an anaerobic environment. Therefore, on the surface of the PHA particles, the layer in which anaerobic microorganisms live predominantly and the surface of the layer are aerobic microorganisms. It is thought that a layer that survives predominantly is formed.
  • the anaerobic microorganisms cover the entire surface of the PHA particles, it is difficult for PHA to decompose (utilize), that is, it is difficult for the various microorganisms contained in the biofilm to grow.
  • biofilm formed on the surface of the PHA particles and peeling the biofilm from at least a part of the surface of the PHA particles so that the surface of the PHA particles is in contact with the culture solution, it is included in the biofilm. It is possible to increase the number of microorganism groups including aerobic and anaerobic microorganisms present on the culture solution side while maintaining a high growth rate in which various microorganisms (mainly aerobic microorganisms) grow. Conceivable.
  • the group of microorganisms contained in the biofilm can include protozoa, algae, fungi, Bacteria, cyanobacteria.
  • these microorganism groups are classified into aerobic microorganisms (obligate aerobic microorganisms) that require oxygen to grow, and anaerobic microorganisms (obligate anaerobic microorganisms) that inhibit oxygen growth. It is said that there are facultative anaerobic microorganisms that grow with or without oxygen.
  • facultative anaerobic microorganisms are included in anaerobic microorganisms. And it is thought that the seed
  • the microorganisms present in various water environments include ammonia-oxidizing bacteria that are obligately aerobic bacteria that convert ammonia to nitrate.
  • ammonia-oxidizing bacteria that are obligately aerobic bacteria that convert ammonia to nitrate.
  • Nitrite-oxidizing bacteria, and vaginal bacteria that are anaerobic bacteria that convert the generated nitrate to nitrogen gas are considered to be included.
  • the production of nitrate is controlled to some extent by microorganisms containing these bacteria, but it is not always easy to activate and stably function such microorganisms.
  • a culture solution obtained by culturing using predetermined raw water and PHA particles and deliberately destroying the biofilm in the course of culturing is used as a water purification solution.
  • a culture solution obtained by culturing using predetermined raw water and PHA particles and deliberately destroying the biofilm in the course of culturing is used as a water purification solution.
  • raw water means water collected from the natural environment such as swamps, ponds, lakes, rivers, seas, wetlands, and the like, and the aquatic environment of artificial devices such as ornamental and aquaculture tanks. Therefore, the raw water contains various microorganisms (microorganism group) suitable for the water environment according to the collected water environment.
  • the microorganism group can include anaerobic microorganisms and aerobic microorganisms.
  • the above-mentioned natural world includes a place where artificial facilities are partially provided, such as a farm for shrimps provided in the sea or the like, and a fishing pond.
  • raw water may be simply referred to as “water”.
  • the water purification solution of the present invention into the original water environment from which the raw water was collected.
  • an artificial device such as an aquarium or aquaculture device
  • the water environment circulates only in the artificial device, the inflow from the outside and the discharge to the outside, but the residence time in the device It is good to collect from the water environment in a long device.
  • it is preferable to collect raw water from the water environment of the artificial device and it is particularly preferable to collect raw water from the water environment of an aquarium for ornamental use or aquaculture.
  • Examples of such aquarium include, but are not limited to, aquariums used in aquariums, exhibition aquariums for selling ornamental and edible aquatic organisms, domestic aquariums, etc. Absent.
  • the water purification liquid After collecting raw water from such a water environment and performing a predetermined culture, the water purification liquid is diffused widely by introducing (returning) the water purification liquid of the present invention back to the original water environment.
  • the function of the microorganisms contained in the water purification solution is effectively demonstrated, so the concentration of nitrates in the original water environment is reduced, and the occurrence of moss is suppressed.
  • the purification in is more preferably realized.
  • the PHA in the particles comprising polyhydroxyalkanoate (PHA) used in the present invention is not particularly limited.
  • PHA polyhydroxyalkanoate
  • polymers having repeating units consisting of hydroxyalkanoates are not particularly limited.
  • R is H or an alkyl group represented by C n H 2n + 1 , and n is an integer of 1 to 15.
  • It may be a homopolymer of formula (1), formula (2), or a copolymer comprising two or more combinations, ie, a di-copolymer, a tri-copolymer, a tetra-copolymer, etc., or a homopolymer, copolymer, etc. thereof.
  • the blended material of 2 or more types chosen is mentioned.
  • poly (3-hydroxybutyrate) PHB
  • poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate PHBV
  • poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate) PHBH
  • poly (3-hydroxybutyrate-co-4-hydroxybutyrate) P3HB4HB
  • R is bulky, the crystallinity is low, and there are many amorphous parts that are prone to anaerobic decomposition.
  • PHBH is more preferable.
  • PHA is assimilated by a group of microorganisms other than autotrophic contained in raw water.
  • the shape of the particles composed of PHA is not particularly limited, and examples thereof include powder, granules, pellets, and the like. It can be selected as appropriate depending on the manner of input to the environment.
  • the size of the particles is not particularly limited, and can be appropriately selected depending on the culture method, the manner in which the water purification solution is introduced into the water environment, and the like.
  • particles made of PHA are used in the form of powder, it may be preferable to use a fine powder from the viewpoint of increasing the surface area. However, if the size of the powder is too small, it may be mixed with raw water.
  • the average particle size is preferably 50 ⁇ m or more because the powder may rise and workability may deteriorate.
  • a fine powder having an average particle size of less than 50 ⁇ m it can be made into an emulsion or suspension dispersed in water.
  • the fine powder does not rise when mixed with raw water, so that the workability can be improved even if the average particle diameter of the particles is smaller than 50 ⁇ m.
  • Such an emulsified liquid of PHA particles is obtained by refining PHA particles with an end mill or the like using a mixed liquid of powder of 50 ⁇ m or more and water such as tap water (preferably not raw water).
  • tap water preferably not raw water
  • the size of the granular and pellet particles is preferably about 0.5 to 10 mm. Further, as the shape, various structures such as a cube, a rectangular parallelepiped, a cylinder, a sphere, and an ellipsoid can be used.
  • the raw water and PHA particles are mixed and cultured.
  • the mixing ratio of the raw water and the PHA particles is not particularly limited as long as a biofilm is formed on the surface of the PHA particles of a certain level or more within a desired period when cultured, and can be appropriately determined. Further, depending on the method of applying an external force, the mixing ratio may be such that a shearing force is applied to the PHA particle surface so that at least a part of the biofilm formed on the PHA particle surface is destroyed.
  • inorganic salts and other components that can contribute to the growth of the microorganism group may be added as necessary.
  • the culture tank used when mixing the raw water and the PHA particles is not particularly limited, and a batch-type culture tank may be used, and raw water is collected (taken in water) continuously or intermittently from the water environment. Further, it may be a circulation type culture tank provided with means capable of being continuously or intermittently charged into the original water environment.
  • the batch type culture tank is not particularly limited, and examples thereof include a transparent or opaque culture tank that can be sealed, a simple cup and a plastic bottle with a lid, and the like.
  • various culture tanks generally used for culturing microorganisms can be used as the circulation culture tank.
  • the culture tank includes a water intake port for taking water in the water environment from the water environment to the culture tank, and a drain for discharging the culture solution from the culture tank to the water environment.
  • PHA particles such as a filter are present at or near the discharge port from the culture tank to the original water environment.
  • the discharge port such as a stirring blade should be blocked. It is preferable to provide a means for preventing.
  • the external force is not particularly limited as long as at least a part of the biofilm formed on the surface of the PHA particles can be destroyed when loaded on the culture solution.
  • Examples include, but are not limited to, means for stirring the culture medium to impart shearing force to the biofilm, means for vibrating the culture liquid to impart shearing force to the biofilm, and the like. These means can be appropriately selected according to the form of the culture tank.
  • a culture tank for example, when using a PET bottle, the PET bottle is filled with an appropriate amount of culture solution, shaken together with the PET bottle in a tightly sealed state, and the inside culture solution is stirred, so that the PHA particles At least a part of the biofilm formed on the surface of the PHA particles can be broken and peeled off by, for example, collision.
  • a stirring blade, baffle plate, etc. are provided in the culture tank to stir the culture solution, or the water in the culture tank is flowed with a pump or the like.
  • a stirring blade, baffle plate, etc. are provided in the culture tank to stir the culture solution, or the water in the culture tank is flowed with a pump or the like.
  • the culture solution may be stirred by providing a stirring blade, a baffle plate, or the like in the culture tank.
  • the culture solution can be vibrated using ultrasonic waves or the like, and at least a part of the biofilm formed on the PHA particle surface can be broken and peeled off by cavitation.
  • the timing for applying the external force There is no particular limitation on the timing for applying the external force. For example, after the culture starts, a biofilm is formed on the surface of the PHA particles, and at the stage where almost all of the used PHA particles are coated with the biofilm. It is preferable to apply external force while confirming the biofilm formation on the surface of the PHA particles.
  • the rate of increase in the number of microorganisms in the culture solution tends to be slowed down, so that the biofilm formation state can be an index of the external load period.
  • the increase rate of the microbial group in the culture solution can be estimated by, for example, grasping the change with time of the weight of the microbial group in the culture solution.
  • a sample is collected from the culture solution over time, and a microorganism group (bacteria etc.) is captured using filter paper, etc., and the weight is measured according to a conventional method to grasp the rate of increase. It is possible.
  • it is possible to grasp the rate of increase of microbial groups in the culture solution by estimating the number of microbial cells in the culture solution. .
  • the number of bacterial cells can be measured by culturing on a medium such as agar and counting the generated colonies.
  • the number of anaerobic microorganisms should just cultivate on anaerobic conditions using a commercially available anaerobic culture pack etc., and should count the number of colonies.
  • an external force may be applied when the rate of increase in the number of anaerobic microorganisms slows down.
  • the time when the rate of increase in the number of bacterial cells slows down means that the slope becomes gentle when the relationship between the number of culture days and the number of bacterial cells is plotted on a graph.
  • the external force may be periodically applied regardless of the state of biofilm formation.
  • the external force is loaded once every 1 to 7 days in consideration of the formation state of the biofilm.
  • the biofilm is formed on the surface of the PHA particles, it is experienced.
  • it is preferably at least once every 7 days, more preferably once every 3 days, and even more preferably once a day.
  • the initial external force for biofilm destruction after the start of the culture after 3 days or more have elapsed since the start of the culture in which the biofilm is appropriately formed.
  • the growth of the microbial group in the culture solution may be observed even on one day, so an external force may be applied on the first day after the start of the culture.
  • the number of external force loads is not particularly limited, but from the viewpoint of more effectively purifying water by increasing the number of microorganism groups in the culture solution, the load is applied twice or more during the culture period. preferable.
  • the temperature at the time of culture is not particularly limited as long as it is the temperature according to the water environment from which the raw water is collected. More preferred. Considering ease of temperature control, 80 ° C. or lower is preferable. Moreover, it is also possible to carry out at room temperature (room temperature) without performing temperature control.
  • the culture period varies depending on various conditions such as the form, size, raw water condition, culture temperature, etc. of the PHA particles, but it cannot be said unconditionally. However, from the viewpoint of appropriately growing the microorganism group in the culture solution, it is 3 days or more. Is preferred. However, depending on the conditions, the growth of the microorganism group in the culture solution may be observed even on one day, so the culture period may be one day.
  • the water purification solution of the present invention is a culture solution obtained by mixing raw water and PHA particles and performing a predetermined treatment as described above, the culture solution was coated with a biofilm. PHA particles and microbial populations outside the biofilm are included.
  • the supernatant of the water purification solution liquid containing almost no PHA particles
  • the water purification method of the present invention comprises mixing raw water containing a group of microorganisms containing anaerobic microorganisms collected from the natural environment or the water environment of an artificial device and particles made of polyhydroxyalkanoate, and starting culture. Before culturing, at least a part of the culture solution obtained by destroying at least a part of the biofilm formed on the particle surface by applying an external force is put into the water environment from which the raw water is collected. To do.
  • the water purification method of the present invention is one that inputs (returns) the above-described water purification solution of the present invention (which is also a culture solution) to the original water environment from which the raw water was collected. Therefore, detailed description of common parts is omitted.
  • the culture solution to be introduced into the original water environment may be added according to the state of the original water environment. For example, a method of periodically spraying a suitable amount of water purification solution prepared in advance using raw water to each location, one or more circulating culture tanks installed in the vicinity of the water environment to be purified, and continuously For example, a method of collecting raw water and adding a culture solution (water purification solution) together with collection of raw water may be mentioned.
  • the amount of the culture solution (water purification solution) to be introduced into the original water environment may be determined as appropriate according to the environment. Since there is a possibility that the balance of microorganisms in the original water environment from which the raw water was collected may be lost, it is preferable to add it little by little while measuring the nitrate concentration and confirming the situation.
  • the culture solution (water purification solution) prepared in advance may decrease, so raw water may be collected again from the same water environment and added to the culture tank. PHA particles may also be added. And after adding these suitably, it culture
  • the water purification method of the present invention When the water purification method of the present invention is applied to the water environment of an aquarium that keeps aquatic organisms, it is possible to make the nitrate concentration of water in the aquarium 0 to 50 mg / L.
  • the water tank reactor of the present invention mainly comprises a culture tank used for preparing the above-described water purification liquid of the present invention and means for loading an external force.
  • the water environment in which raw water is collected can be used particularly suitably in the case of a water environment in an aquarium where aquatic organisms are bred. Therefore, detailed description of common parts is omitted.
  • the aquarium reactor of the present invention may be connected to the aquarium so that raw water from the aquarium directly flows into the culture tank, or may be connected via a filter medium system. In the filter medium system, the microorganism group contained in the raw water may be partially captured and maintained in the filter medium part, and the species of the microorganism group supplied to the aquarium reactor may be adjusted.
  • the material of the filter medium is not particularly limited, and a commercially available filter medium can be appropriately selected and used. For example, various fibers, porous stones and the like can be mentioned.
  • phosphate may accumulate in the filter medium, phosphorus atom-containing substances such as phosphate may be removed from the water environment in the water tank by periodically replacing the filter medium.
  • FIG. 1 is a view showing an example of an embodiment of a water tank provided with a water tank reactor of the present invention.
  • the main configuration includes a water tank 10, a water tank reactor 20, and a filter medium system 30.
  • the aquarium may be provided with various devices for raising aquatic organisms such as a ventilation pump and a heater for adjusting the water temperature in the aquarium.
  • the raw water 11 in the water tank 10 is overflowed from the drain port 15 of the drain pipe 12, and the raw water 11 is filtered from the water receiving port 31 provided at the connecting portion between the filtration container 32 and the drain pipe 12 of the filter medium system 30. Water is passed through the material system 30. The raw water 11 reaches the space 35 through the filter medium 34 disposed in the filtration space 33 of the filtration container 32.
  • the filtration container 32 is divided into a filtration space 33 and a space 35 by a separation plate 37 having a plurality of small holes 38.
  • the filtered raw water 11 ′ in the space 35 is sent from the drain port 36 to the aquarium reactor 20 by the pump 40.
  • the filter medium 34 may not be provided, or the entire filter medium system 30 (reference numerals 30 to 38) may be omitted.
  • the culture tank 21 of the aquarium reactor 20 is provided with a water intake pipe 22 extending from the upper part to the lower part of the substantially central part, and the filtered raw water 11 ′ is fed into the culture tank 21 from the water intake 23 at the lower part of the water intake pipe 22.
  • the culture tank 21 has a cylindrical shape, and an inclined surface 21a is provided at the lower part thereof so that the culture solution 24 and the PHA particles 25 in the culture tank can flow without staying. Then, the filtered raw water 11 ′ flowing from the water intake port 23 arranged at the bottom of the substantially central portion of the culture tank 21 forms an upward flow by the inclined surface 21 a (see arrow 27 in FIG. 1), and the PHA particles are generated by the upward flow.
  • the inclined surface 21a may be configured by two or more planes, may be configured by a situation, and can be appropriately determined according to the shape of the culture tank 21 and the like.
  • the PHA particles hit the upper wall surface 21 b of the upper part of the culture tank 21, the PHA particles descend near the intake pipe 22, and a part of the culture solution 24 is drainage provided on the upper side wall of the culture tank 21 so as to protrude from the side wall. It is discharged from the discharge port 29 a of the part 29 and is put into the water tank 10.
  • an ultrasonic transducer may be arranged in the culture tank 21 or ultrasonic waves may be irradiated from the outside of the culture tank 21. .
  • a heater may be provided in the culture tank 21, or a jacket or the like may be provided outside the culture tank 21.
  • the drainage part 29 that protrudes from the side wall and communicates with the inside of the culture tank 21 is provided on the upper side wall of the culture tank 21.
  • a discharge port 29 a communicating with the water tank 10 and a filter 28 are provided on the upper wall surface of the discharge unit 29.
  • a stirring blade 26 is arranged on the inner side wall portion of the discharge unit 29, and when the stirring blade 26 rotates, a flow toward the inside of the culture tank 21, a flow toward the filter 28, and the like are generated. It is possible to suppress or prevent clogging or hardening of PHA particles in the vicinity (for example, the filter 28).
  • the filter 28 may have any configuration as long as it can pass the culture solution 24 (water purification solution) and has small holes or the like that can suppress or prevent the passage of the PHA particles 25.
  • the culture solution 24 (which is also a water purification solution) discharged from the discharge port 29 a of the water tank reactor 20 is introduced into the water tank 10 from the water injection port 14 through the water injection pipe 13 of the water tank 10.
  • the water injection pipe 13 is arranged inside the drain pipe 12 and is configured such that the lower part of the water injection pipe 13 protrudes from an opening provided in the side wall of the water injection pipe 12. It may be adopted.
  • the pump 40 is operated, the raw water in the water tank 10 is taken and cultured in the water tank reactor 20, and a part of the culture solution 24 can be put into the water tank 10.
  • the biofilm is continuously broken in the culture tank 21 of the aquarium reactor 20 due to the formation of the biofilm on the surface of the PHA particles and the flow and collision of the PHA particles. That is, it occurs once or twice or more, and the group of microorganisms in the culture tank 21 is propagated.
  • other stirring blades and ultrasonic vibrators (not shown) are used as the culture tank. 21 may be arranged.
  • the intermittent culture solution 24 can be introduced into the water tank 10.
  • the drain port 36 of the filter medium system 30 and the intake pipe 22 of the aquarium reactor 20 are directly communicated with each other by using the three-way cocks 41 arranged respectively.
  • the culture solution (water purification solution) prepared using the above-described PET bottle may be put into the water tank 10.
  • FIG. 2 is a schematic view showing another example of the embodiment of the water tank provided with the water tank reactor of the present invention.
  • the present embodiment is different in that six water tanks 10a to 10f are used instead of the water tank 10 in FIG. Since the configuration of the filter medium system 30, the aquarium reactor 20, and the connecting portion thereof is substantially the same as the configuration shown in FIG. 1, the detailed description thereof will be omitted, and the same components are denoted by the same reference numerals. It was attached. Further, the configurations of the water tanks 10a to 10f, the drain pipes 12a to 12f, and the water injection pipes 13a to 13f are the same as those of the water tank 10, the drain pipe 12, and the water injection pipe 13 shown in FIG. Description is omitted. In addition, although the example which connected the six water tanks is shown in this example, it can change suitably.
  • the raw waters 11a to 11f in the water tanks 10a to 10f are all passed through one filter medium system 30 and the water tank reactor 20. Then, the culture solution cultured in the water tank reactor 20 is introduced (returned) to each of the water tanks 10a to 10f as a water purification liquid.
  • each arrow in FIG. 2 shows the flow direction. This embodiment is suitable when breeding aquatic organisms of the same species in separate aquariums.
  • DNA for insertion A DNA comprising a base sequence containing a Caviae phaC promoter and a ribosome binding site was prepared as follows. A. PCR was carried out using the Caviae genomic DNA as a template and the primers shown in SEQ ID NO: 1 and SEQ ID NO: 2. PCR was (1) 98 ° C. for 2 minutes, (2) 98 ° C. for 15 seconds, 60 ° C. for 30 seconds, and 68 ° C. for 20 seconds for 25 cycles, and the polymerase used was KOD-plus- (manufactured by TOYOBO).
  • the DNA fragment obtained by PCR was terminally phosphorylated and digested with EcoRI. This DNA fragment was designated as PAc-5P + Eco.
  • a DNA consisting of the nucleotide sequence was prepared. Using the genomic DNA of the KNK-005 strain described in JP-A-2008-029218 [0036] as a template DNA source, PCR was performed using the primers shown in SEQ ID NO: 3 and SEQ ID NO: 4 to start the bktB gene.
  • DNA consisting of a base sequence upstream of the codon was obtained.
  • PCR was (1) 98 ° C. for 2 minutes, (2) 98 ° C. for 15 seconds, 64 ° C. for 30 seconds and 68 ° C. for 30 seconds for 25 cycles, and the polymerase used was KOD-plus-.
  • the DNA fragment obtained by PCR was simultaneously digested with the restriction enzymes BamHI and EcoRI. This DNA fragment was designated as PbktB-Bam + Eco. PAc-5P + Eco and PbktB-Bam + Eco were ligated, and PCR was performed using the DNAs generated in the ligated solution as template DNAs and the primers shown in SEQ ID NO: 3 and SEQ ID NO: 2.
  • PCR was (1) 98 ° C.
  • PCR was (1) 98 ° C. for 15 seconds, 60 ° C. for 30 seconds, and 68 ° C. for 50 seconds for 25 cycles, and the polymerase used was KOD-plus-.
  • the DNA fragment obtained by PCR was terminally phosphorylated and digested with BamHI. This DNA fragment was designated as bPac-5P + Bam.
  • a DNA having a base sequence downstream from the initiation codon of the gene was prepared. PCR was performed using the genomic DNA of the KNK-005 strain as a template DNA source and the primers shown in SEQ ID NO: 5 and SEQ ID NO: 6 to obtain DNA comprising a base sequence downstream from the start codon of the bktB gene. .
  • PCR was (1) 98 ° C.
  • the DNA fragment obtained by PCR was co-digested with BamHI and ClaI. This DNA fragment was subcloned into the site digested with the same restriction enzyme of the vector pBluescript II KS (-) (manufactured by TOYOBO). The obtained vector was designated as bAO / pBlu.
  • the base sequence was determined using a DNA sequencer 3130xl Genetic Analyzer manufactured by APPLIED BIOSSYSTEMS, and it was confirmed that it was the same as the base sequence of the template DNA.
  • pSACKm described in JP 2008-029218 A [0037] was treated with the restriction enzyme NotI to cut out a DNA fragment of about 5.7 kb containing the kanamycin resistance gene and the sacB gene. This was inserted into a site cleaved with the same enzyme of bAO / pBlu to prepare a plasmid bAO / pBlu / SacB-Km for gene disruption / insertion.
  • the obtained transformant was mixed and cultured on KNK-005AS strain and Nutrient Agar medium (manufactured by Difco) for conjugation transfer.
  • Son agar medium containing 250 mg / L kanamycin (sodium citrate 2 g / L, sodium chloride 5 g / L, magnesium sulfate heptahydrate 0.2 g / L, ammonium dihydrogen phosphate 1 g / L, dihydrogen phosphate 2
  • a strain that had grown on potassium 1 g / L, agar 15 g / L, pH 6.8 was selected to obtain a strain in which the plasmid was integrated on the chromosome of the KNK-005AS strain.
  • This strain is cultured for 2 generations in Nutrient Broth medium (manufactured by Difco), then diluted and applied to Nutrient Agar medium containing 15% sucrose, and the grown strain is selected to perform the second recombination. The resulting stock was acquired. Furthermore, a desired gene insertion strain was isolated by PCR analysis. This gene insertion strain was named Pac-bktB / AS strain, its nucleotide sequence was determined using a DNA sequencer 3130xl Genetic Analyzer, and DNA consisting of a nucleotide sequence including a phaC promoter and a ribosome binding site immediately before the start codon of the bktB gene. Was confirmed to be an inserted strain.
  • ccr gene encoding an enzyme that converts crotonyl-CoA to butyryl-CoA, a precursor of 3HH monomer, was cloned from the chromosomal DNA of Streptomyces cinnamonensis Okami strain (DSM 1042).
  • PCR was performed using the DNAs of SEQ ID NO: 7 and SEQ ID NO: 8 as primers.
  • the conditions were (1) 98 ° C. for 2 minutes, (2) 94 ° C. for 10 seconds, 55 ° C. for 20 seconds, and 68 ° C. for 90 seconds for 25 cycles.
  • the polymerase used was KOD-plus-.
  • the fragment amplified by PCR was purified and then cleaved with restriction enzymes BamHI and AflII. Subcloning the EE32d13 fragment (J. Bacteriol., 179, 4821 (1997)) into the EcoRI site of the pUC19 vector and cutting this plasmid with BglII and AflII to replace the ccr gene with BamHI and AflII fragments.
  • the ccr expression unit was constructed by
  • ⁇ Cloning of phaC gene and preparation of expression unit> A phaC expression unit containing SEQ ID NO: 11 was prepared as a SpeI fragment. PCR was performed using HG :: PRe-N149S / D171G-T / pBlu described in JP-A-2007-228894 [0031] as a template and primers shown in SEQ ID NO: 9 and SEQ ID NO: 10. The conditions were (1) 98 ° C. for 2 minutes, (2) 94 ° C. for 10 seconds, 55 ° C. for 30 seconds and 68 ° C. for 2 minutes for 25 cycles, and the polymerase used was KOD-plus-.
  • Expression vector pCUP2-631 was constructed as follows. C. As a plasmid vector for constructing an expression vector in necator, pCUP2 described in International Publication WO / 2007/049716 [0041] was used. First, the ccr gene expression unit constructed in Example 7 was excised by EcoRI treatment, and this fragment was ligated with pCUP2 cleaved with MunI. Next, the phaC expression unit prepared in Example 8 was prepared as a SpeI fragment and inserted into the SpeI site of pCUP2 containing the ccr gene expression unit to construct a pCUP2-631 vector.
  • the introduction of the pCUP2-631 vector into various cells was carried out by electrical introduction as follows.
  • the gene introduction apparatus used was a gene pulser manufactured by Biorad, and the cuvette used was a gap 0.2 cm manufactured by Biorad. 400 ⁇ l of competent cells and 20 ⁇ l of expression vector were injected into a cuvette and set in a pulse device, and an electric pulse was applied under the conditions of electrostatic capacity 25 ⁇ F, voltage 1.5 kV, and resistance value 800 ⁇ .
  • the bacterial solution in the cuvette was cultured with shaking on Nutrient Broth medium (manufactured by DIFCO) at 30 ° C. for 3 hours, and then on a selection plate (NutrientAgar medium (manufactured by DIFCO), kanamycin 100 mg / L) at 30 ° C.
  • the cultured transformants were cultured for a day to obtain transformed transformants.
  • ⁇ Culture of transformant> The transformant prepared above was cultured.
  • the composition of the pre-medium is 1% (w / v) Meat-extract, 1% (w / v) Bacto-Trypton, 0.2% (w / v) Yeast-extract, 0.9% (w / v) Na
  • the pH was adjusted to 6.7 with 2 HPO 4 ⁇ 12H 2 O and 0.15% (w / v) KH 2 PO 4 .
  • the composition of the polyester production medium is 1.1% (w / v) Na 2 HPO 4 ⁇ 12H 2 O, 0.19% (w / v) KH 2 PO 4 , 0.6% (w / v) (NH 4 ) 2 SO 4 , 0.1% (w / v) MgSO 4 .7H 2 O, 0.5% (v / v) trace metal salt solution (1.6% (w / v) FeCl in 0.1N hydrochloric acid) 3 ⁇ 6H 2 O, 1% (w / v) CaCl 2 ⁇ 2H 2 O, 0.02% (w / v) CoCl 2 ⁇ 6H 2 O, 0.016% (w / v) CuSO 4 ⁇ 5H 2 O, 0.012% (w / v) NiCl 2 .6H 2 O, and 0.01% (w / v) CrCl 3 .6H 2 O were dissolved.
  • PKOO Plant kernel olein, palm kernel oil olein fraction
  • the glycerol stock of each transformant was inoculated into the pre-culture medium and cultured for 20 hours, and 10% (v) was added to a 5 L jar fermenter (MD-500 type, manufactured by Marubishi Bioengineer) containing 2.5 L of polyester production medium. / V) Inoculated.
  • the operating conditions were a culture temperature of 28 ° C., a stirring speed of 420 rpm, an aeration rate of 0.6 vvm, and a pH controlled between 6.6 and 6.8. For control, 14% aqueous ammonia was used.
  • the mixture was centrifuged and the monomer unit composition of the PHBH degradation product in the supernatant was analyzed by capillary gas chromatography.
  • the gas chromatograph used was Shimadzu Corporation GC-17A, and the capillary column used was GL Science's NEUTRA BOND-1 (column length 25 m, column inner diameter 0.25 mm, liquid film thickness 0.4 ⁇ m). He was used as the carrier gas, the column inlet pressure was set to 100 kPa, and 1 ⁇ l of the sample was injected. As temperature conditions, the temperature was raised from an initial temperature of 100 to 200 ° C.
  • Example 1 About 500 g of PHBH powder (average particle size 150 ⁇ m) prepared in Production Example 1 and about 400 mL of raw water collected from a water tank (water volume: 400 L) rearing corals were placed in a 500 ml PET bottle. This time was set as the start of culture. The PET bottle was capped, and the bottle was shaken strongly for about 5 seconds and stirred. Then, it was allowed to stand at room temperature with the lid closed. Thereafter, the mixture was shaken vigorously for about 5 seconds once a day. Before returning the culture solution to the original water tank, the nitrate concentration of water in the water tank was measured by the above method, and the amount of the culture liquid (water purification solution) to be introduced into the water tank was set from the measured value.
  • water purification solution water purification solution
  • the culture solution is 10 mL with respect to 100 L of water in the aquarium, 4 mL with respect to 100 L when 25 mg / L or more and less than 50 mg / L, and 1 mL with respect to 100 L when less than 25 mg / L. .
  • the first nitrate concentration measurement was performed 72 hours after the start of the culture, which was defined as the first day, and the culture solution was returned immediately after the measurement. Thereafter, the culture solution was added on the 2nd day, 3rd day, 4th day, 7th day, 10th day, 11th day, 12th day, 13th day, and 20th day.
  • the water tank (1500 mm ⁇ 500 mm ⁇ 600 mm) has a water volume of 400 L, circulates water by overflow, and is a natural system that does not use a filter medium.
  • Example 2 In the same manner as in Example 1 except that a 200 L water tank (1100 mm ⁇ 400 mm ⁇ 450 mm) rearing the sago was used as the water environment, the culture and the culture solution (water purification solution) for the water tank were used. The nitrate concentration was measured. The results of measuring the nitrate concentration over time are shown in Tables 1 and 2 and FIG.
  • Example 3 In the same manner as in Example 1, except that the water tank (1200 mm ⁇ 450 mm ⁇ 450 mm) with a water volume of breeding goby was used as the water environment, and the water in the water tank was circulated using the filter medium system, The culture solution (water purification solution) was added to the culture and the water tank, and the nitrate concentration was measured. The results of measuring the nitrate concentration over time are shown in Tables 1 and 2 and FIG.
  • Example 4 Aquariums that are breeding ornamental fish and connected to each other through one filter media system (the size of each tank is 690 mm ⁇ 400 mm ⁇ 400 mm and the total water volume is 700 L) are used as the water environment. Except for this, in the same manner as in Example 1, the culture and the culture solution (water purification solution) were added to the water tank, and the nitrate concentration in each water tank was measured. Tables 1 and 2 and FIG. 3B show the results of time-lapse measurement of nitrate concentration (average value of measured values in each water tank). The configuration of the six connected water tanks and the filter medium system are the same as those in FIG.
  • Example 5 An aquarium that keeps ornamental fish and that is connected to four units through one filter media system (the size of each tank is 690 mm ⁇ 400 mm ⁇ 400 mm, and the total amount of water is 700 L) is used as the water environment. Except for this, in the same manner as in Example 1, the culture and the culture solution (water purification solution) were added to the water tank, and the nitrate concentration in each water tank was measured. Tables 1 and 2 and FIG. 3A show the results of measuring the nitrate concentration (average value of the measured values in each water tank) over time. The configuration of the four connected water tanks and the filter medium system are the same as those in FIG.
  • Example 1 The nitrate concentration was measured in the same manner as in Example 3 except that the culture solution was not added to the water tank. The results of measuring the nitrate concentration over time are shown in FIG. From the fifth day onward, it was always a high value exceeding 250 mg / L. In the figure, it is omitted after the fifth day.
  • Example 2 Except that the culture solution was never stirred, the culture solution and the culture solution (water purification solution) were charged into the water tank in the same manner as in Example 3, and the nitrate concentration was measured.
  • the results of measuring the nitrate concentration over time are shown in FIG. From the 14th day onward, the value was always higher than 250 mg / L. In the figure, it is omitted after the 14th day.
  • nitrate concentration can be controlled at a low level. It should be noted that immediately after the culture solution (water purification solution) was put into the water tank, the concentration of nitrate in the water tank sometimes increased (for example, in FIG. 3 (a), on the 20th day of Example 5). And the 21st day.), And decreased after a certain period. The cause of this is not clear, but it is presumed that nitrate increased temporarily in the process of shifting the balance of various microorganisms present in the water environment to a more desirable balance.
  • Example 6 About 500 g of the PHBH powder prepared in Production Example 1 and about 400 ml of raw water collected from a pot (about 100 L of water) where water lilies are grown were placed in a 500 ml PET bottle. This time was set as the start of culture. The PET bottle was capped, and the bottle was shaken strongly for about 5 seconds and stirred. Then, it was allowed to stand at room temperature with the lid closed. Thereafter, the mixture was shaken vigorously for about 5 seconds once a day. On the seventh day from the start of the culture, 10 ml of the culture solution was returned to the pot.
  • Example 7 About 10 grams of PHBH powder produced in Production Example 1 in 10 500ml PET bottles and artificial pond (water volume of about 15 tons, forced circulation by pump) About 400 ml of raw water collected from the pump was stopped for 16 hours. This time was set as the start of culture. The PET bottle was capped, and the bottle was shaken strongly for about 5 seconds and stirred. Then, it was allowed to stand at room temperature with the lid closed. Thereafter, the mixture was shaken vigorously for about 5 seconds once a day. From the 10th day after the start of culture, about 100 ml of the culture solution was returned to the artificial pond for 14 days.
  • the pond Before the culture solution was added, the pond was always cloudy due to moss and the like, but after 14 days, the bottom of the pond with a depth of about 20 cm became visible before the pump was started. At the bottom of the pond, moss-like flocculation aggregated into a spherical shape.

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Abstract

　嫌気性微生物を含む微生物群を含有する原水とポリヒドロキシアルカノエートからなる粒子とを含む培養液に対して、培養の開始後終了までの間に、外力を負荷して前記粒子表面に形成されたバイオフィルムの少なくとも一部を破壊してなる水浄化用液により、例えば、沼、池、湖、河川、海、湿地帯等の自然界や、観賞用や養殖用等の水槽等の人工装置の水環境において生じる、硝酸塩、亜硝酸塩などを効率良く低減したり、コケ類等の発生を抑制することができる。

Description

水浄化方法および水浄化用液
　本発明は、水浄化方法および水浄化用液に関し、更に詳しくは、ポリヒドロキシアルカノエート（以下、「ＰＨＡ」ともいう。）を用いた沼、池、湖、河川、海、湿地帯、水槽等の水浄化方法および水浄化用液に関する。
　沼、池、湖、河川、海、湿地帯等の自然界、観賞用や養殖用等の水槽等の人工装置の水環境では、各種の生物が生存している。そして、これらの水環境中では、例えば脊椎動物などの排泄物、その死骸などに含まれる蛋白質や核酸などの窒素原子を含有する有機物が好気性微生物などにより分解されたり、無脊椎動物などから直接排泄されたりすることによりアンモニアが生成しているが、このアンモニアはその水環境中に存在する微生物により、硝酸塩、亜硝酸塩に変換されたり、更には窒素に変換され大気中に放出される。また、生物の排泄物や死骸に含まれるリン原子を含有する有機物などは、各種の微生物により変換され、水環境中あるいは土壌中にリン酸塩などとして生成されることが知られている。
　ところで、従来より、活性汚泥、メタン発酵、浄化槽などによる廃水処理では、上記のような微生物の作用を利用した方法が用いられており、また、各種の微生物の機能に着目して汚染環境を修復する試みがなされている。しかしながら、例えば、観賞用や養殖用などの閉鎖系の水槽内や、水流の滞る自然環境下では、水生生物による排泄物、餌の残渣などは微生物などによる作用の結果、ある程度、窒素に変換されるものの、硝酸塩などが水環境中に蓄積する場合がある。その結果、自然環境下であれば、多量のコケ類等が発生して浮遊することで水が濁ったり、有害なアオコなどが発生したり、水槽の場合であれば、コケ類などが発生し、水槽などの内壁面へ付着したり、浮遊したりする場合がある。
　この対策として、例えば水槽内の硝酸塩などの濃度を下げ、且つ濁りを抑制するため、特定の微生物を用いる方法（非特許文献１）、微生物の栄養源となる成分として生分解性ポリマーのペレットを用いる方法（非特許文献２）が提案されている。また非特許文献２では、生分解性ポリマーのペレットを充填したリアクターを用い、水槽内の水を水槽と当該リアクターとの間で循環させる方法が提案されている。
　しかし、非特許文献１に記載の方法では、適切な微生物を選択しなければ、所望の水浄化効果が得られないという問題がある。また、自然界や人工装置の水環境に適した特定の微生物を選択することは、実際上極めて困難である。また、非特許文献２に記載の方法では、ペレットの表面にバイオフィルムが形成され、一定の水浄化効果は得られるものの、例えば硝酸塩の処理効果は頭打ちとなるうえ、その後、硫化水素が発生する場合があり、却って水環境の低下を招く場合がある。また、非特許文献２に記載のリアクターでは、リアクター内の水を水槽に戻すリアクター出口の辺りでペレットが詰まったり、一部ペレットが固まったりして管理が困難になる場合がある。
　また、例えば、観賞用あるいは養殖用の水生生物の飼育を行う水槽では、水槽中の水の硝酸塩濃度は５０ｍｇ／Ｌ以下が好ましいと一般的に言われており、さらにコケの大量発生を抑制するには、硝酸塩濃度は１０ｍｇ／Ｌ以下が好ましいとされている。しかし、非特許文献１、２に記載の方法では、必ずしも、硝酸塩濃度を十分に低減することができていないのが現状である。
コーラルフィッシュ、エイ出版社、平成２３年４月１０日、第３１号、ｐ１１１ コーラルフィッシュ、エイ出版社、平成２３年２月１０日、第３０号、ｐ８５
　上記問題点に鑑みて、本発明の目的とするところは、例えば、沼、池、湖、河川、海、湿地帯等の自然界や、観賞用や養殖用等の水槽等の人工装置の水環境において生じる、硝酸塩、亜硝酸塩などを効率良く低減したり、コケ類等の発生を抑制することが可能な水浄化用液及び水浄化方法を提供することにある。また、例えば非特許文献２に記載のように、水槽内の水環境を浄化するために、ペレットなどの粒子を充填したリアクターを使用する場合に、リアクター内の液を水槽に戻す際に、リアクターの排出口やその近傍で粒子などが詰まったり、固まったりすることを抑制することが可能で簡便な水浄化方法および当該方法に使用する水槽用リアクターを提供することにある。
　本発明者らは上記課題を解決するために鋭意検討した結果、例えば水生生物を飼育している水槽より採取した原水と、ポリヒドロキシアルカノエートからなる粒子とを含む培養液に対して、培養の開始後終了までの間に、例えば撹拌などにより外力を負荷して、ＰＨＡ粒子表面に形成されたバイオフィルムの少なくとも一部を破壊して得られる培養液を、原水を採取した元の水槽に投入する（戻す）と、水槽内の水の硝酸塩濃度が著しく低下すること見出し、本発明を完成するに至った。本発明の要旨は以下のとおりである。
　（１）嫌気性微生物を含む微生物群を含有する原水とポリヒドロキシアルカノエートからなる粒子とを含む培養液に対して、培養の開始後終了までの間に、外力を負荷して前記粒子表面に形成されたバイオフィルムの少なくとも一部を破壊してなる水浄化用液。
　（２）前記ポリヒドロキシアルカノエートが、ポリ（３－ヒドロキシブチレート－コ－３－ヒドロキシヘキサノエート）である前記（１）記載の水浄化用液。
　（３）前記外力が、撹拌及び／又は振動により負荷される前記（１）又は（２）に記載の水浄化用液。
　（４）自然界または人工装置の水環境から採取した、嫌気性微生物を含む微生物群を含有する原水と、ポリヒドロキシアルカノエートからなる粒子と、を混合して培養を開始した後培養終了までの間に、外力を負荷して前記粒子表面に形成されたバイオフィルムの少なくとも一部を破壊して得られた培養液の少なくとも一部を、前記原水を採取した前記水環境に投入する水浄化方法。
　（５）培養を開始後培養終了までの間に、前記外力を２回以上負荷する前記（４）に記載の水浄化方法。
　（６）前記ポリヒドロキシアルカノエートが、ポリ（３－ヒドロキシブチレート－コ－３－ヒドロキシヘキサノエート）である前記（４）又は（５）に記載の水浄化方法。
　（７）前記人工装置の水環境が、水生生物を飼育している水槽内の水を含む水環境であり、前記培養液が投入された後の前記水槽内の水の硝酸塩濃度が０～５０ｍｇ／Ｌである前記（４）～（６）何れかに記載の水浄化方法。
　（８）水生生物を飼育している水槽内の水を取水し、この取水した水を用いて培養して得られる培養液の少なくとも一部を、前記水槽内に投入するための水槽用リアクターであって、
　前記取水した水とポリヒドロキシアルカノエートからなる粒子とが充填された培養槽と、
　前記培養槽から前記水槽へと培養液を排出するための排出口と、
　前記粒子表面に形成されたバイオフィルムの少なくとも一部を破壊するための外力を負荷する手段と、
　を備えた水槽用リアクター。
　（９）前記ポリヒドロキシアルカノエートが、ポリ（３－ヒドロキシブチレート－コ－３－ヒドロキシヘキサノエート）である前記（８）記載の水槽用リアクター。
　（１０）前記排出口の近傍に、前記排出口が閉塞することを防止する手段をさらに備える前記（８）又は（９）に記載の水槽用リアクター。
　（１１）前記（８）～（１０）の何れかに記載の水槽用リアクターを備えた水槽。
　本発明によれば、例えば、沼、池、湖、河川、海、湿地帯等の自然界や、観賞用や養殖用等の水槽等の人工装置の水環境において生じる、硝酸塩、亜硝酸塩などを効率良く低減したり、コケ類等の発生を抑制することが可能である。また、水槽内の水環境を浄化するために、ペレットなどの粒子を充填したリアクターを使用する場合に、リアクター内の液を水槽に戻す際に、リアクターの排出口やその近傍で粒子などが詰まったり、固まったりすることを抑制可能で、簡便な水浄化方法および当該方法に使用する水槽用リアクターを提供することができる。
本発明の水槽用リアクターを備えた水槽の実施形態の一例を示した図である。 本発明の水槽用リアクターを備えた水槽の実施形態の他の例を示した図である。 実施例１～５よび比較例１、２における水槽内の水の硝酸塩濃度の経時変化を示す図である。
　　以下、本発明につき、さらに詳細に説明する。
　本発明の水浄化用液は、嫌気性微生物を含む微生物群を含有する原水とポリヒドロキシアルカノエート（ＰＨＡ）からなる粒子とを含む培養液に対して、培養の開始後終了までの間に、外力を負荷して前記粒子表面に形成されたバイオフィルムの少なくとも一部を破壊してなるものである。
　本発明では、このように、所定の原水とＰＨＡからなる粒子とを混合して培養液とし、培養を開始した後、培養を終了するまでの間に、培養液に対して外力を負荷し、培養液内のＰＨＡの粒子の表面に形成したバイオフィルムを破壊する処理を行う。培養の過程においては、原水に含まれる微生物群の中でも、先ず、ＰＨＡ粒子の表面でＰＨＡを資化しつつ、好気性微生物が優勢的に増殖してＰＨＡ粒子表面にバイオフィルムが形成される。このバイオフィルムが成長するに従い、バイオフィルムには好気的環境と嫌気的環境が形成されるため、原水を採取した水環境に生息していた各種の微生物群がバイオフィルムに含まれることになる。そして、バイオフィルムがさらに成長していくと、バイオフィルムの内部は嫌気的環境になることから、ＰＨＡ粒子の表面には、嫌気性微生物が優勢に生存する層と当該層の表面に好気性微生物が優勢的に生存する層が形成されると考えられる。そして、嫌気性微生物がＰＨＡ粒子の表面全体を覆うことになると、ＰＨＡの分解（資化）が進みにくくなる、即ち、バイオフィルムに含まれる各種の微生物の増殖が進みにくくなる。そこで、ＰＨＡ粒子表面に形成されたバイオフィルムを破壊して、ＰＨＡ粒子表面の少なくとも一部からバイオフィルムを剥離して、ＰＨＡ粒子の表面が培養液に接するようにすることで、バイオフィルムに含まれる各種の微生物（主として好気性微生物）が成長する増殖速度の大きい状態を維持しつつ、培養液側に存在する好気性や嫌気性の微生物を含む微生物群の数量も増加させることが可能になると考えられる。
　上記バイオフィルムに含まれる微生物群には、ある種の分類によれば、原生生物（Ｐｒｏｔｏｚｏａ）、藻類（ａｌｇａｅ）、菌類（Ｆｕｎｇｉ）、細菌（Ｂａｃｔｅｒｉａ）、藍藻（Ｃｙａｎｏｐｈｙｔａ）が含まれ得る。また、これらの微生物群には、ある種の分類によれば、酸素が生育に必要な好気性微生物（偏性好気性微生物）、酸素が生育を阻害する嫌気性微生物（偏性嫌気性微生物）、酸素の有無にかかわらず生育する通性嫌気性微生物が存在するといわれている。尚、本発明では、通性嫌気性微生物は嫌気性微生物に含まれるものとする。
　そして、これら各種の微生物のうち水環境に適した種が増殖し、水浄化作用に寄与するものと考えられている。
　これらの中でも、水環境中の硝酸塩の生成に着目すると、例えば、各種の水環境中に存在する微生物には、アンモニアから硝酸塩への変換を行う偏性好気性の細菌であるアンモニア酸化菌細菌と亜硝酸酸化細菌、生成した硝酸塩を窒素ガスに変換する嫌気性の細菌である脱膣菌が含まれると考えられる。そして、これらの細菌を含む微生物により、硝酸塩の生成はある程度制御されるものと思われるが、このような微生物の機能を活性化させ、安定して機能させることは必ずしも容易ではない。
　ところが本発明では、上記のように所定の原水とＰＨＡ粒子を用いて培養し、培養の過程で意図的にバイオフィルムを破壊して得られる培養液を水浄化用液として使用し、当該水浄化用液を元の水環境に戻すだけで、水環境中の硝酸塩などの濃度を安定して低下させたり、コケ類等の発生を抑制することで、各種の水環境を浄化することができるという極めて顕著な効果を奏するものである。
　このような効果が得られる詳細な理由は明らかではないが、元の水環境ごとに適した微生物種や量のバランスがあり、採取した原水を培養することで、その水環境ごとに元々存在する、即ちその水環境に適した各種の微生物をバランスよく増やせるため、元の水環境に投入した際に、投入した水浄化液中に含まれる微生物群の作用により、効率よく浄化することができるものと考えられる。
　本発明では、上記のように嫌気性微生物を含む微生物群を含有する原水を用いて培養を行う。本発明で原水とは、沼、池、湖、河川、海、湿地帯等の自然界や、観賞用や養殖用等の水槽等の人工装置の水環境から採集したものを意味する。従って、原水には、採取した水環境に応じて、その水環境に適した各種の微生物（微生物群）などが含まれることとなる。また、微生物群には、嫌気性微生物、好気性微生物が含まれ得る。また、上記の自然界には、海などに設けられたエビ等の養殖場、釣堀などのように、一部に人工的な施設を設けた場所が含まれるものとする。
　尚、本発明では、原水のことを単に「水」と称する場合がある。
　また、本発明の水浄化用液を、原水を採取した元の水環境に投入する（戻す）ことが好ましい。当該水環境の浄化を図る観点からは、その水環境の浄化が期待できる場所から採取することが好ましい。例えば、沼、池、湖、河川、海、湿地帯等の自然界に存在する水環境の場合は、局所的に水の流れが滞る傾向にある場所から採取することが好ましい。また、観賞用や養殖用等の水槽等の人工装置の水環境の場合は、人工装置内のみで水を循環させる装置、外部からの流入および外部への排出を行うが装置内での滞留時間が長い装置、などにおける水環境から採取するとよい。本発明の効果をより享受する観点からは、人工装置の水環境から原水を採取するのが好ましく、とりわけ、観賞用や養殖用等の水槽の水環境から原水を採取するのがより好ましい。このような水槽としては、例えば、水族館などで用いられる水槽、観賞用や食用の水生生物を販売する際の展示用の水槽、家庭用の水槽などが挙げられるが、これらに限定されるわけではない。また、このような水槽にて飼育される水生生物としては、特に限定はなく、各種の観賞魚、ハタゴ、ハゼなどの食用魚、海洋性哺乳類、甲殻類、サンゴ、睡蓮などの水生植物、その他の水生動植物などが挙げられ、各種の水生生物を飼育している水槽の水環境に適用可能である。
　このような水環境から原水を採取し、所定の培養を行った後に、本発明の水浄化用液を元の水環境に投入する（戻す）ことで、水浄化用液が広範に拡散することなく、水浄化用液に含まれる微生物群の機能が効果的に発揮されるため、元の水環境において硝酸塩などの濃度が低減したり、コケ類等の発生が抑制されたりして、水環境における浄化がより好適に実現される。
　本発明で用いるポリヒドロキシアルカノエート（ＰＨＡ）からなる粒子におけるＰＨＡとしては、特に限定はないが、例えば、下記式（１）で示される３－ヒドロキシアルカノエート、下記式（２）で示される４－ヒドロキシアルカノエートよりなる繰り返し単位を有するポリマーが挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
　（式（１）および（２）中、ＲはＨ又はＣnＨ2n+1で表されるアルキル基で、ｎは１～１５の整数である。）
　式（１）、式（２）のホモポリマーでも良いし、２種以上の組み合わせから成るコポリマー、つまり、ジ－コポリマー、トリ－コポリマー、テトラ－コポリマー、など、またはこれらのホモポリマー、コポリマー等から選ばれる２種以上のブレンド物が挙げられる。中でも、ポリ（３－ヒドロキシブチレート）（ＰＨＢ）、ポリ（３－ヒドロキシブチレート－コ－３－ヒドロキシバリレート（ＰＨＢＶ）、ポリ（３－ヒドロキシブチレート－コ－３－ヒドロキシヘキサノエート）（ＰＨＢＨ）、ポリ（３－ヒドロキシブチレート－コ－４－ヒドロキシブチレート）（Ｐ３ＨＢ４ＨＢ）が好ましく、Ｒが嵩高いために結晶化度が低くなり、嫌気分解の起きやすい非晶部が多いという点でＰＨＢＨがより好ましい。
　本発明では、既に述べたようにＰＨＡが原水に含まれる独立栄養以外の微生物群により資化される。
　ＰＨＡからなる粒子（以下、「ＰＨＡ粒子」と称する場合がある。）の形状は、特に限定はなく、粉体状、顆粒状、ペレット状等が挙げられ、培養方法、水浄化用液の水環境への投入の仕方、などによって、適宜選択することができる。
　また、粒子の大きさとしては、特に限定はなく、同じく培養方法、水浄化用液の水環境への投入の仕方、などによって、適宜選択することができる。
　ＰＨＡからなる粒子として、粉体状のものを用いる場合は、表面積を大きくする観点から微粉体とすることが好ましい場合があるが、粉体の大きさが小さすぎると、原水と混合する際に粉体が舞い上がって作業性が悪化する場合があるため、平均粒径は５０μｍ以上が好ましい。また、平均粒径は５０μｍ未満の微粉末の場合は、水に分散した乳化状、懸濁状とすることができる。水に分散した乳化状、懸濁状とすることで、原水との混合時に微粉末が舞い上がることがないため、粒子の平均粒径を５０μｍより小さくしても作業性を改善することができる。尚、このようなＰＨＡ粒子の乳化液は、５０μｍ以上の粉体と水道水等の水（原水ではないものを用いるのが好ましい。）との混合液をエンドミルなどでＰＨＡ粒子を微細化することで調製することができる。
　また、顆粒状、ペレット状の粒子を用いる場合は、表面積を確保する観点から、多孔質状のものを用いるのが好ましい。また、顆粒状、ペレット状の粒子の大きさは、概ね０．５～１０ｍｍとするとよい。また、その形状は、立方体、直方体、筒状体、球状体、楕円状体など各種の構造を用いることができる。
　本発明では、上記の原水とＰＨＡ粒子を混合し、培養を行う。原水とＰＨＡ粒子の混合比は、培養した際に、所望期間内に一定以上のＰＨＡ粒子の表面にバイオフィルムが形成されれば、特に限定はなく、適宜決定することができる。また、外力を負荷する方法によっては、ＰＨＡ粒子表面に形成したバイオフィルムの少なくとも一部が破壊されるようにＰＨＡ粒子表面に剪断力が負荷される程度の混合比であればよい。
　また、原水とＰＨＡ粒子以外に、必要により、微生物群の増殖に寄与しうる無機塩類やその他の成分を添加しても良い。
　上記の原水とＰＨＡ粒子を混合する際に使用する培養槽としては、特に限定はなく、バッチ式の培養槽を用いても良いし、水環境から原水を連続または断続的に採取（取水）し、連続または断続的に元の水環境へ投入可能な手段を備えた循環式の培養槽であっても良い。
　バッチ式の培養槽としては、特に限定はなく、例えば、密封可能な透明もしくは不透明の培養槽の他、フタ付のカップ、ペットボトルといった簡易的なものなどが挙げられる。また、上記の循環式の培養槽としては、微生物の培養などで一般的に用いられる各種の培養槽を用いることができる。尚、循環式の培養槽の場合、培養槽は、水環境から培養槽へと水環境中の水を取水するための取水口と、培養槽から水環境へと培養液を排出するための排出口とを備えるものとして構成することになるが、ＰＨＡ粒子が培養槽から排出することを防止するため、培養槽から元の水環境への排出口やその近傍には、フィルターなどのＰＨＡ粒子が培養槽内から排出されるのを抑制、防止する手段や、排出口やその近傍でＰＨＡ粒子が詰まったり、固まったりすることを抑制、防止するため、撹拌羽などの排出口が閉塞することを防止する手段を設けることが好ましい。
　本発明では、上記の原水とＰＨＡ粒子を混合して培養を開始した後、培養を終了するまでの間に、上記の原水とＰＨＡ粒子を混合した培養液に対して、外力を負荷して前記粒子表面に形成されたバイオフィルムの少なくとも一部を破壊する。これにより、上述したように、培養液中のＰＨＡ粒子表面および液中の微生物群の数量を効果的に増加させることが可能となる。
　上記外力としては、培養液に対して負荷した時に、ＰＨＡ粒子表面に形成されたバイオフィルムの少なくとも一部を破壊することができれば、特に限定はない。例えば、培養液を撹拌してバイオフィルムに剪断力を付与する手段、培養液を振動させてバイオフィルムに剪断力を付与する手段、などが挙げられるが、これらに限定されるわけではない。これらの手段は、上記の培養槽の形態に応じて適宜選択することが可能である。
　培養槽として、例えば、ペットボトルを使用する場合は、ペットボトル内に適量の培養液を充填し、密栓した状態で、ペットボトルごと振って、内部の培養液を撹拌することで、ＰＨＡ粒子同士の衝突などにより、ＰＨＡ粒子表面に形成されたバイオフィルムの少なくとも一部を破壊し、剥離させることができる。また、ペットボトルより大型で培養槽ごと振ることが困難な場合は、培養槽内に、撹拌翼、邪魔板などを設けて培養液を撹拌したり、培養槽内の水をポンプなどにより水流を起こして、ＰＨＡ粒子同士を衝突させることなどにより、ＰＨＡ粒子表面に形成されたバイオフィルムの少なくとも一部を破壊し、剥離させることができる。
　さらに、上記の循環式の培養槽を用いる場合は、水環境から原水を取水し、同時に培養槽内から培養液を元の水環境に排水する際に生じる液の流れを利用して培養槽内でＰＨＡ粒子を対流させて、ＰＨＡ粒子同士を衝突させることなどにより、ＰＨＡ粒子表面に形成されたバイオフィルムの少なくとも一部を破壊し、剥離させることができる。また、同時に培養槽内に撹拌翼、邪魔板などを設けて培養液を撹拌してもよい。
　また、何れの培養槽を使用する場合でも、超音波などを用いて培養液を振動させ、キャビテーションによりＰＨＡ粒子表面に形成されたバイオフィルムの少なくとも一部を破壊し、剥離させることができる。
　外力を負荷する時期としては、特に限定はなく、培養開始後、例えば、ＰＨＡ粒子表面にバイオフィルムが形成され、使用したＰＨＡ粒子の略全ての粒子表面がバイオフィルムで被覆された段階で、最初の外力負荷を行い、その後も、ＰＨＡ粒子表面のバイオフィルムの形成状況を確認しながら外力の負荷を行うと良い。ＰＨＡ粒子の表面がバイオフィルムで被覆されると、培養液中の微生物群の増加速度が鈍化する傾向にあるため、バイオフィルムの形成状態が外力負荷時期の指標となり得る。
　また、バイオフィルムの形成状況を確認する以外に、培養液中の微生物群の増加速度を概算することも可能である。培養液中の微生物群の増加速度は、例えば、培養液中の微生物群の重量の経時変化を把握することによって概算することが可能である。その方法としては、例えば、経時的に培養液からサンプルを採取し、ろ紙等を用いて微生物群（菌体等）を捕捉するなどして、定法に従って、重量を測定して増加速度を把握することが可能である。
　また、上記のように重量の経時変化を求める方法以外には、培養液中の微生物群の菌体数を概算することで、培養液中の微生物群の増加速度を把握することが可能である。菌体数の測定は、寒天等の培地上で培養し、生成したコロニーを数えれば良い。また、嫌気性微生物の数は、市販の嫌気培養パック等を用いて、嫌気条件下で培養し、コロニー数を数えれば良い。例えば、硝酸塩を減少させる場合、嫌気性微生物の菌体数の増加速度が鈍化した時に外力を負荷してもよい。
　本発明において、菌体数の増加速度が鈍化した時とは、培養日数と菌体数の関係をグラフにプロットした時に、傾きがゆるやかになった時を意味する。
　もっとも、バイオフィルムの形成状況などにかかわらず、定期的に外力の負荷を行っても良い。
　本発明では、外力の負荷を行う時期としては、バイオフィルムの形成状況を考慮しつつ、１～７日に１回行うと良いが、一旦ＰＨＡ粒子の表面にバイオフィルムが形成した後は、経験的に、好ましくは少なくとも７日に１回、より好ましくは３日に１回、さらに好ましくは１日１回である。尚、培養条件にもよるが、培養開始後で、バイオフィルム破壊のための最初の外力の負荷は、バイオフィルムが相応に形成される培養開始後３日以上経過した後に行うのが好ましい。もっとも、条件によっては、１日でも培養液中の微生物群の増殖は認められる場合はあるため、培養開始後１日で外力を負荷してもよい場合はある。
　また、外力の負荷の回数は、特に限定はないが、培養液中の微生物群の数量を増加させて水浄化をより効果的に行う観点からは、培養期間中に２回以上負荷するのが好ましい。
　培養時の温度は、原水を採取した水環境に準じた温度であれば、特に限定はないが、温度が低すぎると微生物群の増殖速度が下がるため、３℃以上が好ましく、１０℃以上がより好ましい。温度コントロールの容易性を考慮すると、８０℃以下が好ましい。また、温度コントロールを行うことなく、室温（常温）で行うことも可能である。
　培養期間は、ＰＨＡ粒子の形態、大きさ、原水の状況、培養温度等の諸条件により異なるため一概には言えないが、培養液中の微生物群を相応に増殖させる観点からは、３日以上が好ましい。もっとも、条件によっては、１日でも培養液中の微生物群の増殖は認められる場合はあるため、培養期間が１日であってもよい場合はある。
　本発明の水浄化用液は、上記のように、原水とＰＨＡ粒子とを混合し、所定の処理を行って得られた培養液であるため、培養液中には、バイオフィルムに被覆されたＰＨＡ粒子とバイオフィルム外の微生物群が含まれる。この水浄化用液を、原水を採取した元の水環境などに投入する際には、水浄化用液の上澄み液（ＰＨＡ粒子を殆ど含まない状態の液）を用いても良いし、懸濁状態のバイオフィルムで被覆されたＰＨＡ粒子を含む液を用いても良い。ＰＨＡは、生分解性が高いポリマーであるため、各種の水環境中に投入されても、各種の環境中で、分解され、消失しやすいため、元の水環境を悪化させることは殆どないと考えられる。
　本発明の水浄化方法は、自然界または人工装置の水環境から採取した、嫌気性微生物を含む微生物群を含有する原水と、ポリヒドロキシアルカノエートからなる粒子と、を混合して培養を開始した後培養終了までの間に、外力を負荷して前記粒子表面に形成されたバイオフィルムの少なくとも一部を破壊して得られた培養液の少なくとも一部を、前記原水を採取した前記水環境に投入するものである。
　即ち、本発明の水浄化方法は、上述した本発明の水浄化用液（培養液でもある）を、原水を採取した元の水環境に投入する（戻す）ものである。従って、共通する部分の詳細な説明は、省略する。
　本発明の水浄化方法においては、元の水環境に投入する培養液の投入方法としては、元の水環境の状況に応じて行えばよい。例えば、原水を用いて予め調製した水浄化用液を、各所に適量ずつ定期的に散布する方法、浄化対象とする水環境の近辺に、１ヶ所以上循環式の培養槽を設置して、連続的または断続的に、原水の採取とともに培養液（水浄化用液）の投入を行う方法などが挙げられる。
　また、この際の、培養液（水浄化用液）を元の水環境に投入する量としては、その環境に応じて適宜決定すればよく、一概にはいえないが、一度に多量の培養液を投入すると、原水を採取した元の水環境中の微生物バランスが崩れる可能性があるため、硝酸塩濃度などを測定し、状況を確認しながら少量ずつ、投入するのが好ましい。
　また、培養液の投入方法によっては、予め調製した培養液（水浄化用液）が減少するため、同じ水環境から原水を再び採取して培養槽に添加してもよいし、必要に応じてＰＨＡ粒子も添加してよい。そして、これらを適宜添加した後に、上述したように、外力を付与しつつ、培養を行い、培養液（水浄化用液）を調製するとよい。
　本発明の水浄化方法を、特に、水生生物を飼育している水槽の水環境に適用した場合、水槽中の水の硝酸塩濃度を０～５０ｍｇ／Ｌにすることが可能である。
　本発明の水槽用リアクターは、主として、上述した本発明の水浄化用液を調製する際に用いた培養槽および、外力を負荷する手段を備えたものである。また、原水を採取する水環境が、水生生物を飼育している水槽内の水環境の場合に特に好適に使用可能である。従って、共通する部分の詳細な説明は、省略する。
　本発明の水槽用リアクターは、水槽内からの原水が直接培養槽内に流入するように水槽と接続しても良いし、濾過材システムを介して接続しても良い。濾過材システムでは、原水に含まれる微生物群が濾過材の部分に一部捕捉、維持され、水槽用リアクターへ供給される微生物群の種を調整することができる場合がある。濾過材の材質は特に限定は無く、市販の濾過材を適宜選択して使用することできる。例えば、各種の繊維、多孔質の石、などが挙げられる。また、濾過材において、リン酸塩が堆積する場合があるため、濾過材を定期的に交換すれば、水槽内の水環境からリン酸塩などのリン原子含有物を除去できる場合がある。
　以下では、本発明の水槽用リアクターおよびそれを備えた水槽の実施形態を、図面をもとに説明する。
　図１は、本発明の水槽用リアクターを備えた水槽の実施形態の一例を示した図である。図１に示した例では、主要な構成として、水槽１０、水槽用リアクター２０および濾過材システム３０とを備えたものである。また、図示しないが、水槽には、通気用ポンプ、水槽内の水温を調整するためのヒーター、などの水生生物飼育のための各種の装置を配しても良い。
　本例では、水槽１０内の原水１１を排水管１２の排水口１５からオーバーフローさせ、濾過材システム３０の濾過容器３２と排水管１２との連結部に設けられた受水口３１から原水１１を濾過材システム３０内に通水させる。原水１１は、濾過容器３２の濾過空間３３に配された濾過材３４を通って、空間３５に至る。本例では、濾過容器３２は、濾過空間３３と空間３５とは複数の小孔３８を備えた分離板３７により分割されている。空間３５内の濾過原水１１’は、排水口３６からポンプ４０により水槽用リアクター２０へ送液される。
　尚、原水１１の濾過を行わない場合は、濾過材３４を配さないようにしたり、濾過材システム３０全体（符号３０～３８）を用いないようにしたりして構成すればよい。
　水槽用リアクター２０の培養槽２１には、その略中心部の上部から下部に亘り取水管２２が配され、取水管２２の下部の取水口２３から、濾過原水１１’が培養槽２１内へ送液される。培養槽２１は、筒状の形状を有し、その下部には培養槽内の培養液２４、ＰＨＡ粒子２５が滞留することなく流動することができるように、傾斜面２１ａが設けられている。そして、培養槽２１の略中心部の底部に配された取水口２３から流入する濾過原水１１’が傾斜面２１ａにより上昇流を形成し（図１中の矢印２７参照）、上昇流によりＰＨＡ粒子２５は特に培養槽２１の側壁面部分で上昇する。傾斜面２１ａは、２つ以上の平面にて構成されてもよいし、局面にて構成されてもよく、培養槽２１の形状などに応じて適宜決定することができる。一方上昇したＰＨＡ粒子は、培養槽２１の上部の上壁面２１ｂに突き当たると取水管２２付近で下降し、培養液２４の一部は、培養槽２１の側壁上側に側壁から突出して設けられた排水部２９の排出口２９ａから排出され、水槽１０へと投入される。このように、本例では、上述した培養槽２１内でのＰＨＡ粒子が上昇および下降する際にＰＨＡ粒子同士が衝突することで、ＰＨＡ粒子表面に形成されたバイオフィルムが破壊されることになる。また、図示しないが、他のバイオフィルムを破壊するための構成として、培養槽２１内に超音波振動子を配したり、培養槽２１の外部から超音波を照射するように構成しても良い。
　また、培養液の温度を調整する場合は、培養槽２１内にヒーターを設けても良いし、培養槽２１外部にジャケットなどを配しても良い。
　本例では、上記のように、培養槽２１の側壁上側に側壁から突出し、培養槽２１内と連通する排水部２９を設けている。また、排出部２９の上側の壁面には、水槽１０へと連通する排出口２９ａを設けるとともに、フィルター２８を設けている。さらに、排出部２９の内側側壁部には、撹拌羽２６が配され、撹拌羽２６が回転することにより、培養槽２１内へ向かう流れ、フィルター２８へ向かう流れなどが生じ、排出口２９ａやその近傍（例えばフィルター２８）でＰＨＡ粒子が詰まったり、固まったりすることを抑制、防止することができる。
　フィルター２８は、培養液２４（水浄化用液）が通過可能で、ＰＨＡ粒子２５の通過を抑制、防止可能な小孔などが配されていれば、その構成は問わない。
　水槽用リアクター２０の排出口２９ａから排出された培養液２４（水浄化用液でもある。）は、水槽１０の注水管１３を介して注水口１４から水槽１０内へ投入される。尚、本例では、注水管１３は排水管１２内部に配され、注水管１２の側壁に設けられた開口部から注水管１３の下部が突出するように構成されているが、その他の構成を採用してもよい。
　以上のような構成により、ポンプ４０を作動させて、水槽１０内の原水を取水して水槽用リアクター２０で培養し、培養液２４の一部を水槽１０内へ投入することができる。そして、ポンプ４０を作動させているうちに、水槽用リアクター２０の培養槽２１内では、ＰＨＡ粒子表面へのバイオフィルムの形成とともに、ＰＨＡ粒子の流動とその衝突により、バイオフィルムの破壊が連続的、即ち１回または２回以上起こり、培養槽２１内の微生物群の増殖が図られる。尚、ポンプ４０を停止させた場合でも、バイオフィルムの少なくとも一部を破壊して、培養槽２１内の微生物群の増殖を図る場合は、図示しない他の撹拌羽、超音波振動子を培養槽２１内に配するなどすればよい。このような構成を採用することにより、断続的な培養液２４の水槽１０内への投入も可能である。
　尚、水槽用リアクター２０を用いない場合は、濾過材システム３０の排水口３６と水槽用リアクター２０の取水管２２との間、および、水槽用リアクター２０の排水口２９ａと取水管１３との間に、それぞれ配された３方コック４１を用いることにより、排水口３６と注水管１３とを直接連通させると良い。そして、その間、上述したペットボトルを用いて調製した培養液（水浄化用液）を水槽１０内に投入するようにしても良い。
　図２は、本発明の水槽用リアクターを備えた水槽の実施形態の他の例を示した概略図である。図２に示すように、本実施形態では、図１における水槽１０に代えて、６台の水槽１０ａ～１０ｆを使用している点で異なる。濾過材システム３０、水槽用リアクター２０およびこれらの連結部分の構成は、図１に示した構成と実質的に同じであるので、これらの詳細な説明は省略し、同じ構成には同一の符号を付した。また、各水槽１０ａ～１０ｆ、排水管１２ａ～１２ｆ、注水管１３ａ～１３ｆの構成も、それぞれ、図１に示した水槽１０、排水管１２、注水管１３の構成と同じであるので、詳細な説明は省略する。尚、本例では６台の水槽を繋げた例を示しているが、適宜変更することができる。
　本実施形態では、水槽１０ａ～１０ｆ内の原水１１ａ～１１ｆが、全て一つの濾過材システム３０と水槽用リアクター２０へと通水される。そして、水槽用リアクター２０において培養された培養液が水浄化用液として各水槽１０ａ～１０ｆに投入される（戻される）。尚、図２中の各矢印は、流れ方向を示したものである。本実施形態は、同種の水生生物を別々の水槽にて飼育する場合に好適である。
　以下に実施例を示し、本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
（硝酸塩濃度測定法）
　水槽中の水を定期的にサンプリングし、レッドシー社製「ＮＯ３テスター」を用いて測定した。
（製造例１）　３ＨＨ率１２ｍｏｌ％のＰＨＢＨの作製
　＜遺伝子挿入用プラスミドベクターの作製＞
　挿入用ＤＮＡとしてＡ．ｃａｖｉａｅのｐｈａＣのプロモーターおよびリボソーム結合部位を含む塩基配列からなるＤＮＡを次のように作製した。Ａ．ｃａｖｉａｅのゲノムＤＮＡをテンプレートとして配列番号１および配列番号２で示されるプライマーを用いて、ＰＣＲを行った。ＰＣＲは（１）９８℃で２分、（２）９８℃で１５秒、６０℃で３０秒、６８℃で２０秒を２５サイクル繰り返し、ポリメラーゼはＫＯＤ－ｐｌｕｓ－（ＴＯＹＯＢＯ製）を用いた。ＰＣＲで得たＤＮＡ断片を末端リン酸化およびＥｃｏＲＩ消化した。このＤＮＡ断片をＰＡｃ－５Ｐ＋Ｅｃｏとした。
　次に、特開２００８－０２９２１８号公報［００３８］に記載のＫＮＫ－００５ＡＳ株の染色体ＤＮＡのｂｋｔＢ遺伝子の開始コドン直前をＤＮＡ挿入部位と設定し、以下の手順で該遺伝子の開始コドンより上流側の塩基配列からなるＤＮＡを作製した。
　特開２００８－０２９２１８号公報［００３６］に記載のＫＮＫ－００５株のゲノムＤＮＡを鋳型ＤＮＡの供給源として、配列番号３および配列番号４で示されるプライマーを用いてＰＣＲを行い、ｂｋｔＢ遺伝子の開始コドンより上流の塩基配列からなるＤＮＡを得た。ＰＣＲは（１）９８℃で２分、（２）９８℃で１５秒、６４℃で３０秒、６８℃で３０秒を２５サイクル繰り返し、ポリメラーゼはＫＯＤ－ｐｌｕｓ－を用いた。ＰＣＲで得たＤＮＡ断片を制限酵素ＢａｍＨＩおよびＥｃｏＲＩで２酵素同時消化した。このＤＮＡ断片をＰｂｋｔＢ－Ｂａｍ＋Ｅｃｏとした。
　ＰＡｃ－５Ｐ＋ＥｃｏおよびＰｂｋｔＢ－Ｂａｍ＋Ｅｃｏをライゲーションし、ライゲート液中に生成したＤＮＡを鋳型ＤＮＡとして配列番号３および配列番号２で示されるプライマーを用いてＰＣＲを行った。ＰＣＲは（１）９８℃で２分、（２）９８℃で１５秒、６０℃で３０秒、６８℃で５０秒を２５サイクル繰り返し、ポリメラーゼはＫＯＤ－ｐｌｕｓ－を用いた。ＰＣＲで得たＤＮＡ断片を末端リン酸化およびＢａｍＨＩ消化した。このＤＮＡ断片をｂＰａｃ－５Ｐ＋Ｂａｍとした。
　次に、該遺伝子の開始コドンより下流側の塩基配列からなるＤＮＡを作製した。ＫＮＫ－００５株のゲノムＤＮＡを鋳型ＤＮＡの供給源として、配列番号５および配列番号６で示されるプライマーを用いてＰＣＲを行い、ｂｋｔＢ遺伝子の開始コドンより下流側の塩基配列からなるＤＮＡを得た。ＰＣＲは（１）９８℃で２分、（２）９８℃で１５秒、６４℃で３０秒、６８℃で３０秒を２５サイクル繰り返し、ポリメラーゼはＫＯＤ－ｐｌｕｓ－を用いた。ＰＣＲで得たＤＮＡ断片を末端リン酸化およびＣｌａＩ消化した。このＤＮＡ断片をＯＲＦ－５Ｐ＋Ｃｌａとした。
　ｂＰａｃ－５Ｐ＋ＢａｍとＯＲＦ－５Ｐ＋Ｃｌａをライゲーションし、ライゲート液中に生成したＤＮＡを鋳型ＤＮＡとして配列番号３および配列番号６で示されるプライマーを用いてＰＣＲを行った。ＰＣＲは（１）９８℃で２分、（２）９８℃で１５秒、６０℃で３０秒、６８℃で１分３０秒、を２５サイクル繰り返し、ポリメラーゼはＫＯＤ－ｐｌｕｓ－を用いた。ＰＣＲで得たＤＮＡ断片をＢａｍＨＩおよびＣｌａＩで２酵素同時消化した。このＤＮＡ断片を、ベクターｐＢｌｕｅｓｃｒｉｐｔ　ＩＩ　ＫＳ（－）（ＴＯＹＯＢＯ製）の同制限酵素で消化した部位にサブクローニングした。得られたベクターをｂＡＯ／ｐＢｌｕとした。ＡＰＰＬＩＥＤ　ＢＩＯＳＹＳＴＥＭＳ社製のＤＮＡシークエンサー３１３０ｘｌ　Ｇｅｎｅｔｉｃ　Ａｎａｌｙｚｅｒを用いて塩基配列を決定し、鋳型としたＤＮＡの塩基配列と同一であることを確認した。
　続いて、特開２００８－０２９２１８号公報［００３７］に記載のｐＳＡＣＫｍを制限酵素ＮｏｔＩで処理することによってカナマイシン耐性遺伝子およびｓａｃＢ遺伝子を含む約５．７ｋｂのＤＮＡ断片を切り出した。これを、ｂＡＯ／ｐＢｌｕの同酵素で切断した部位に挿入して遺伝子破壊・挿入用プラスミドｂＡＯ／ｐＢｌｕ／ＳａｃＢ－Ｋｍを作製した。
　＜遺伝子挿入株Ｐａｃ－ｂｋｔＢ／ＡＳ株の作製＞
　次に、ＫＮＫ－００５ＡＳ株を親株としてｂＡＯ／ｐＢｌｕ／ＳａｃＢ－Ｋｍを用いてｂｋｔＢ遺伝子の開始コドン直前にｐｈａＣのプロモーターおよびリボソーム結合部位を含む塩基配列からなるＤＮＡが挿入された菌株を作製した。遺伝子挿入用プラスミドｂＡＯ／ｐＢｌｕ／ＳａｃＢ－Ｋｍで大腸菌Ｓ１７－１株（ＡＴＣＣ４７００５）を形質転換した。得られた形質転換体をＫＮＫ－００５ＡＳ株とＮｕｔｒｉｅｎｔ　Ａｇａｒ培地（Ｄｉｆｃｏ社製）上で混合培養して接合伝達を行った。２５０ｍｇ／Ｌのカナマイシンを含むシモンズ寒天培地（クエン酸ナトリウム２ｇ／Ｌ、塩化ナトリウム５ｇ／Ｌ、硫酸マグネシウム・７水和物０．２ｇ／Ｌ、リン酸二水素アンモニウム１ｇ／Ｌ、リン酸水素二カリウム１ｇ／Ｌ、寒天１５ｇ／Ｌ、ｐＨ６．８）上で生育してきた菌株を選択して、プラスミドがＫＮＫ－００５ＡＳ株の染色体上に組み込まれた株を取得した。この株をＮｕｔｒｉｅｎｔ　Ｂｒｏｔｈ培地（Ｄｉｆｃｏ社製）で２世代培養した後、１５％のシュークロースを含むＮｕｔｒｉｅｎｔ　Ａｇａｒ培地上に希釈して塗布し、生育してきた菌株を選択して２回目の組換えが生じた株を取得した。さらにＰＣＲによる解析により所望の遺伝子挿入株を単離した。
　この遺伝子挿入株をＰａｃ－ｂｋｔＢ／ＡＳ株と命名し、ＤＮＡシークエンサー３１３０ｘｌ　Ｇｅｎｅｔｉｃ　Ａｎａｌｙｚｅｒを用いて塩基配列を決定し、ｂｋｔＢ遺伝子の開始コドン直前にｐｈａＣのプロモーターおよびリボソーム結合部位を含む塩基配列からなるＤＮＡが挿入された株であることを確認した。
　＜ｃｃｒ遺伝子のクローニング及び発現ユニット構築＞
　クロトニル－ＣｏＡを、３ＨＨモノマーの前駆体であるブチリル－ＣｏＡに変換する酵素をコードするｃｃｒ遺伝子を、ストレプトマイセス・シンナモネンシス（Ｓｔｒｅｐｔｏｍｙｃｅｓ　ｃｉｎｎａｍｏｎｅｎｓｉｓ）Ｏｋａｍｉ株（ＤＳＭ　１０４２）の染色体ＤＮＡからクローニングした。配列番号７及び配列番号８記載のＤＮＡをプライマーとしＰＣＲを行った。その条件は（１）９８℃で２分、（２）９４℃で１０秒、５５℃で２０秒、６８℃で９０秒を２５サイクル繰り返し、ポリメラーゼはＫＯＤ－ｐｌｕｓ－を用いた。ＰＣＲで増幅した断片を精製後、制限酵素ＢａｍＨＩ及びＡｆｌＩＩで切断した。ＥＥ３２ｄ１３断片（Ｊ．　Ｂａｃｔｅｒｉｏｌ．，１７９，４８２１（１９９７））を、ｐＵＣ１９ベクターのＥｃｏＲＩ部位にサブクローニングし、このプラスミドをＢｇｌＩＩとＡｆｌＩＩで切断し、ＢａｍＨＩ及びＡｆｌＩＩ断片としたｃｃｒ遺伝子と断片を置換することによってｃｃｒ発現ユニットを構築した。
　＜ｐｈａＣ遺伝子のクローニング及び発現ユニット調製＞
　配列番号１１を含むｐｈａＣ発現ユニットをＳｐｅＩ断片として調製した。特開２００７－２２８８９４号公報［００３１］に記載のＨＧ：：ＰＲｅ－Ｎ１４９Ｓ／Ｄ１７１Ｇ－Ｔ／ｐＢｌｕを鋳型とし、配列番号９と配列番号１０に示すプライマーとしてＰＣＲを行った。その条件は（１）９８℃で２分、（２）９４℃で１０秒、５５℃で３０秒、６８℃で２分を２５サイクル繰り返し、ポリメラーゼはＫＯＤ－ｐｌｕｓ－を用いた。ＰＣＲで増幅した断片を精製後、制限酵素ＳｐｅＩで切断して発現ユニットを調製した。
　発現ベクターｐＣＵＰ２－６３１は以下のようにして構築した。
　Ｃ．ｎｅｃａｔｏｒにおける発現ベクター構築用のプラスミドベクターとしては、国際公開公報ＷＯ／２００７／０４９７１６号公報［００４１］に記載のｐＣＵＰ２を用いた。まず実施例７で構築したｃｃｒ遺伝子発現ユニットをＥｃｏＲＩ処理により切り出し、この断片をＭｕｎＩで切断したｐＣＵＰ２と連結した。次に実施例８で作製したｐｈａＣ発現ユニットをＳｐｅＩ断片として調製し、ｃｃｒ遺伝子発現ユニットを含むｐＣＵＰ２のＳｐｅＩ部位に挿入してｐＣＵＰ２－６３１ベクターを構築した。
　＜形質転換体の作製＞
　ｐＣＵＰ２－６３１ベクターの種々の細胞への導入は以下のように電気導入によって行った。遺伝子導入装置はＢｉｏｒａｄ社製のジーンパルサーを用い、キュベットは同じくＢｉｏｒａｄ社製のｇａｐ０．２ｃｍを用いた。キュベットに、コンピテント細胞４００μｌと発現ベクター２０μｌを注入してパルス装置にセットし、静電容量２５μＦ、電圧１．５ｋＶ、抵抗値８００Ωの条件で電気パルスをかけた。パルス後、キュベット内の菌液をＮｕｔｒｉｅｎｔＢｒｏｔｈ培地（ＤＩＦＣＯ社製）で３０℃、３時間振とう培養し、選択プレート（ＮｕｔｒｉｅｎｔＡｇａｒ培地（ＤＩＦＣＯ社製）、カナマイシン１００ｍｇ／Ｌ）で、３０℃にて２日間培養して、生育してきた形質転換体を取得した。
　＜形質転換体の培養＞
　上記で作製した形質転換体の培養を行った。前培地の組成は１％（ｗ／ｖ）Ｍｅａｔ－ｅｘｔｒａｃｔ、１％（ｗ／ｖ）Ｂａｃｔｏ－Ｔｒｙｐｔｏｎ、０．２％（ｗ／ｖ）Ｙｅａｓｔ－ｅｘｔｒａｃｔ、０．９％（ｗ／ｖ）Ｎａ2ＨＰＯ4・１２Ｈ2Ｏ、および、０．１５％（ｗ／ｖ）ＫＨ2ＰＯ4で、ｐＨ６．７に調整した。
　ポリエステル生産培地の組成は１．１％（ｗ／ｖ）Ｎａ2ＨＰＯ4・１２Ｈ2Ｏ、０．１９％（ｗ／ｖ）ＫＨ2ＰＯ4、０．６％（ｗ／ｖ）（ＮＨ4）2ＳＯ4、０．１％（ｗ／ｖ）ＭｇＳＯ4・７Ｈ2Ｏ、０．５％（ｖ／ｖ）微量金属塩溶液（０．１Ｎ塩酸に１．６％（ｗ／ｖ）ＦｅＣｌ3・６Ｈ2Ｏ、１％（ｗ／ｖ）ＣａＣｌ2・２Ｈ2Ｏ、０．０２％（ｗ／ｖ）ＣｏＣｌ2・６Ｈ2Ｏ、０．０１６％（ｗ／ｖ）ＣｕＳＯ4・５Ｈ2Ｏ、０．０１２％（ｗ／ｖ）ＮｉＣｌ2・６Ｈ2Ｏ、０．０１％（ｗ／ｖ）ＣｒＣｌ3・６Ｈ2Ｏを溶かしたもの。）とした。炭素源としてＰＫＯＯ（Ｐａｌｍ　ｋｅｒｎｅｌ　ｏｌｅｉｎ、パーム核油オレイン画分）を流加する流加培養にて行った。
　それぞれの形質転換体のグリセロールストックを前培地に接種して２０時間培養し、２．５Ｌのポリエステル生産培地を入れた５Ｌジャーファーメンター（丸菱バイオエンジ製ＭＤ－５００型）に１０％（ｖ／ｖ）接種した。運転条件は、培養温度２８℃、攪拌速度４２０ｒｐｍ、通気量０．６ｖｖｍとし、ｐＨは６．６から６．８の間でコントロールした。コントロールには１４％のアンモニア水を使用した。培養は６５時間まで行った。培養後遠心分離によって菌体を回収し、メタノールで洗浄後、凍結乾燥し、ＰＨＢＨを得た。
　生産されたポリエステルの３ＨＨ組成分析は以下のようにガスクロマトグラフィーによって測定した。乾燥ＰＨＢＨの約２０ｍｇに２ｍｌの硫酸－メタノール混液（１５：８５）と２ｍｌのクロロホルムを添加して密栓し、１００℃で１４０分間加熱して、ＰＨＢＨ分解物のメチルエステルを得た。冷却後、これに１．５ｇの炭酸水素ナトリウムを少しずつ加えて中和し、炭酸ガスの発生がとまるまで放置した。４ｍｌのジイソプロピルエーテルを添加してよく混合した後、遠心して、上清中のＰＨＢＨ分解物のモノマーユニット組成をキャピラリーガスクロマトグラフィーにより分析した。ガスクロマトグラフは島津製作所ＧＣ－１７Ａ、キャピラリーカラムはＧＬサイエンス社製ＮＥＵＴＲＡ　ＢＯＮＤ－１（カラム長２５ｍ、カラム内径０．２５ｍｍ、液膜厚０．４μｍ）を用いた。キャリアガスとしてＨｅを用い、カラム入口圧１００ｋＰａとし、サンプルは１μｌを注入した。温度条件は、初発温度１００から２００℃まで８℃／分の速度で昇温、さらに２００から２９０℃まで３０℃／分の速度で昇温した。上記条件にて分析した結果、３ＨＨ比率が１２％のＰＨＢＨであった。重量平均分子量は約６６万、Ｔｇは０℃であった。
（実施例１）
　５００ｍｌペットボトルに製造例１で作製したＰＨＢＨの粉体（平均粒子径１５０μｍ）を約３０ｇとサンゴを飼育している水槽（水量：４００Ｌ）から採取した原水約４００ｍＬを入れた。この時点を培養開始とした。ペットボトルにフタをして、約５秒間強めにボトルを振って攪拌した。その後フタを閉めた状態で室温にて静置した。その後、１日に１回、約５秒間強めに振って攪拌した。
　培養液を元の水槽に戻す前に水槽中の水の硝酸塩濃度を上記の方法にて測定し、測定値から培養液（水浄化用液）を水槽に投入する量を設定した。硝酸塩濃度が５０ｍｇ／Ｌ以上の場合は水槽の水量１００Ｌに対し培養液を１０ｍＬ、２５ｍｇ／Ｌ以上５０ｍｇ／Ｌ未満の場合は１００Ｌに対し４ｍＬ、２５ｍｇ／Ｌ未満の場合は１００Ｌに対し１ｍＬとした。
　最初の硝酸塩濃度測定は、培養開始から７２時間後に行い、それを１日目とし、測定直後に培養液を戻した。その後は、２日目、３日目、４日目、７日目、１０日目、１１日目、１２日目、１３日目、２０日目に培養液を投入した。２６日目以降は水槽の水量１００Ｌに対し、培養液を０．１ｍＬとし、５日間連続で投入し、２日間は投入を止める、というサイクルを継続した。硝酸塩濃度の経時測定結果を表１、２及び図３（ａ）に示す。
　水槽（１５００ｍｍ×５００ｍｍ×６００ｍｍ）は、水量４００Ｌで、水をオーバーフローにて循環させ、濾過材を用いないナチュラルシステムとした。
（実施例２）
　ハタゴを飼育している水量２００Ｌの水槽（１１００ｍｍ×４００ｍｍ×４５０ｍｍ）を水環境として用いたこと以外は、実施例１と同様の方法で、培養と水槽への培養液（水浄化用液）の投入を行い、硝酸塩濃度を測定した。硝酸塩濃度の経時測定結果を表１、２及び図３（ｂ）に示す。
（実施例３）
　ハゼを飼育している水量２５０Ｌの水槽（１２００ｍｍ×４５０ｍｍ×４５０ｍｍ）を水環境として用い、濾過材システムを用いて水槽内の水を循環させたことを除き、実施例１と同様の方法で、培養と水槽への培養液（水浄化用液）の投入を行い、硝酸塩濃度を測定した。硝酸塩濃度の経時測定結果を表１、２及び図３（ａ）に示す。
（実施例４）
　観賞魚を飼育している、１つの濾過材システムを介して６台が繋がった水槽（各水槽の大きさは全て６９０ｍｍ×４００ｍｍ×４００ｍｍとし、総水量は７００Ｌとした。）を水環境として用いこと以外は、実施例１と同様の方法で、培養と水槽への培養液（水浄化用液）の投入を行い、各水槽の硝酸塩濃度を測定した。硝酸塩濃度（各水槽の測定値の平均値）の経時測定結果を表１、２及び図３（ｂ）に示す。尚、６台の繋がった水槽の構成と濾過材システムについては、図２に準じたものである。
（実施例５）
　観賞魚を飼育している、１つの濾過材システムを介して４台が繋がった水槽（各水槽の大きさは全て６９０ｍｍ×４００ｍｍ×４００ｍｍとし、総水量は７００Ｌとした。）を水環境として用いこと以外は、実施例１と同様の方法で、培養と水槽への培養液（水浄化用液）の投入を行い、各水槽の硝酸塩濃度を測定した。硝酸塩濃度（各水槽の測定値の平均値）の経時測定結果を表１、２及び図３（ａ）に示す。尚、４台の繋がった水槽の構成と濾過材システムについては、図２に準じたものである。
（比較例１）
　培養液を水槽に投入しなかったことを除き、実施例３と同様にして、硝酸塩濃度を測定した。硝酸塩濃度の経時測定結果を図３（ｂ）に示す。５日目以降は常に２５０ｍｇ／Ｌを超える高い値であった。尚、図では５日目以降は省略した。
（比較例２）
　培養液を一度も攪拌しないこと以外は、実施例３と同様にして、培養と水槽への培養液（水浄化用液）の投入を行い、硝酸塩濃度を測定した。硝酸塩濃度の経時測定結果を図３（ｂ）に示す。１４日目以降は常に２５０ｍｇ／Ｌを超える高い値であった。尚、図では１４日目以降は省略した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　表１、２及び図３（ａ）、（ｂ）に示す実施例１から５の結果から、硝酸塩濃度を低いレベルで制御できていることが分かる。
　尚、培養液（水浄化用液）を水槽に投入した直後に、その水槽内での硝酸塩の濃度が増加する場合があったが（例えば図３（ａ）において、実施例５の２０日目と２１日目参照。）、一定期間経過後には低下した。この原因は明らかではないが、水環境中に存在する各種の微生物のバランスがより望ましいバランスに移行する過程で一時的に硝酸塩が増えたものと推測される。
　（実施例６）
　５００ｍｌペットボトルに製造例１で作製したＰＨＢＨの粉体約３０ｇと、睡蓮を栽培している鉢（水量約１００Ｌ）から採取した原水約４００ｍｌを入れた。この時点を培養開始とした。ペットボトルにフタをして、約５秒間強めにボトルを振って攪拌した。この後、フタを閉めた状態で室温にて静置した。その後、１日に１回、約５秒程度強めに振って攪拌した。
　培養開始から７日目に培養液１０ｍｌを鉢に戻した。培養液投入前はコケ等で濁っており底が見えない状態であったが、投入から１週間後には深さ約２０ｃｍの鉢の底が見えるようになった。鉢の底にはコケのようなものが凝集して球状となったものが見られた。理由は定かではないが、培養により得られた微生物が新たなコケ等の発生を抑制し、既に存在していたコケ等は時間と共に凝集したことが浄化に寄与したと考えられる。
　（実施例７）
　５００ｍｌペットボトル１０本に製造例１で作製したＰＨＢＨの粉体約３０ｇずつと、福岡県福岡市にある睡蓮を栽培している人工池（水量約１５トン、ポンプによる強制循環式で、夜間の１６時間はポンプ停止）から採取した原水約４００ｍｌずつを入れた。この時点を培養開始とした。ペットボトルにフタをして、約５秒間強めにボトルを振って攪拌した。この後、フタを閉めた状態で室温にて静置した。その後、１日に１回、約５秒程度強めに振って攪拌した。
　培養開始１０日目から１４日間、培養液約１００ｍｌを人工池に戻した。培養液投入前はコケ等で常に池が激しく濁っていたが、１４日間投入後はポンプ始動前には深さ約２０ｃｍの池の底が見えるようになった。池の底にはコケのようなものが凝集して球状となったものが見られた。
１０、１０ａ～１０ｆ　水槽
１１、１１ａ～１１ｆ　原水
１１’　濾過原水
１２、１２ａ～１２ｆ　排水管
１３、１３ａ～１３ｆ　注水管
１４　注水口
１５　排水口
２０　水槽用リアクター
２１　培養槽
２１ａ　傾斜面
２１ｂ　上壁面
２２　取水管
２３　取水口
２４　培養液（水浄化用液）
２５　ＰＨＡ粒子
２６　撹拌羽
２７　矢印
２８　フィルター
２９　排水部
２９ａ　排水口
３０　濾過材システム
３１　受水口
３２　濾過容器
３３　濾過空間
３４　濾過材
３５　空間
３６　排水口
３７　分離板
３８　小孔
４０　ポンプ
４１　３方コック

Claims (11)

  1. 　嫌気性微生物を含む微生物群を含有する原水とポリヒドロキシアルカノエートからなる粒子とを含む培養液に対して、培養の開始後終了までの間に、外力を負荷して前記粒子表面に形成されたバイオフィルムの少なくとも一部を破壊してなる水浄化用液。
  2. 　前記ポリヒドロキシアルカノエートが、ポリ（３－ヒドロキシブチレート－コ－３－ヒドロキシヘキサノエート）である請求項１記載の水浄化用液。
  3. 　前記外力が、撹拌及び／又は振動により負荷される請求項１又は２に記載の水浄化用液。
  4. 　自然界または人工装置の水環境から採取した、嫌気性微生物を含む微生物群を含有する原水と、ポリヒドロキシアルカノエートからなる粒子と、を混合して培養を開始した後培養終了までの間に、外力を負荷して前記粒子表面に形成されたバイオフィルムの少なくとも一部を破壊して得られた培養液の少なくとも一部を、前記原水を採取した前記水環境に投入する水浄化方法。
  5. 　培養を開始後培養終了までの間に、前記外力を２回以上負荷する請求項４に記載の水浄化方法。
  6. 　前記ポリヒドロキシアルカノエートが、ポリ（３－ヒドロキシブチレート－コ－３－ヒドロキシヘキサノエート）である請求項４又は５に記載の水浄化方法。
  7. 　前記人工装置の水環境が、水生生物を飼育している水槽内の水を含む水環境であり、前記培養液が投入された後の前記水槽内の水の硝酸塩濃度が０～５０ｍｇ／Ｌである請求項４～６何れかに記載の水浄化方法。
  8. 　水生生物を飼育している水槽内の水を取水し、この取水した水を用いて培養して得られる培養液の少なくとも一部を、前記水槽内に投入するための水槽用リアクターであって、
    　前記取水した水とポリヒドロキシアルカノエートからなる粒子とを含む培養液が充填された培養槽と、
    　前記培養槽から前記水槽へと培養液を排出するための排出口と、
    　前記ポリヒドロキシアルカノエートからなる粒子の表面に形成されたバイオフィルムの少なくとも一部を破壊するための外力を負荷する手段と、
    　を備えた水槽用リアクター。
  9. 　前記ポリヒドロキシアルカノエートが、ポリ（３－ヒドロキシブチレート－コ－３－ヒドロキシヘキサノエート）である請求項８記載の水槽用リアクター。
  10. 　前記排出口の近傍に、前記排出口が閉塞することを防止する手段をさらに備える請求項８又は９に記載の水槽用リアクター。
  11. 　請求項８～１０の何れかに記載の水槽用リアクターを備えた水槽。

                                                                                    
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