JPH10327700A - 水生生物の飼育水浄化方法及び飼育装置 - Google Patents

水生生物の飼育水浄化方法及び飼育装置

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JPH10327700A
JPH10327700A JP9144937A JP14493797A JPH10327700A JP H10327700 A JPH10327700 A JP H10327700A JP 9144937 A JP9144937 A JP 9144937A JP 14493797 A JP14493797 A JP 14493797A JP H10327700 A JPH10327700 A JP H10327700A
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JP
Japan
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breeding
water
nitrifying bacteria
circulating
breeding water
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JP9144937A
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Naoki Ogawa
尚樹 小川
Hiroshi Nakamura
宏 中村
Toshimasa Ochiai
俊昌 落合
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 飼育水槽内に硝化菌を高濃度で保持すること
ができ、高効率でアンモニアを硝酸イオンまで酸化する
ことができ、断続的に使用される装置に適用した場合に
も性能の低下が少なく使用開始時の性能の立ち上がりの
早い飼育水浄化方法及びかかる飼育水浄化機能を備えた
水生生物の飼育装置を提供すること。 【解決手段】 硝化菌を用いて水生生物飼育装置の飼育
水を浄化する方法において、硝化菌を高分子担体に包括
固定化した形で使用することを特徴とする水生生物の飼
育水浄化方法及び水生生物飼育装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はメダカや金魚などの
水生生物飼育水の浄化方法及びかかる浄化機能を備えた
水生生物の飼育装置に関し、飼育水の入替えが困難な場
所、例えば宇宙での飼育実験等に特に有利に適用できる
同方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】水生動物の排泄物に由来するアンモニア
は生物に対し毒性を有するため、ゼオライト等の吸着剤
を使用して吸着除去し、有害なアンモニアの飼育水中へ
の蓄積を防止する方法が行われている。しかし、水生生
物飼育においては飼育生物に付着している硝化菌が自然
発生的に増殖し、アンモニアを亜硝酸イオン及び硝酸イ
オンに酸化する。アンモニアは硝酸イオンにまで酸化で
きればその毒性は1/100以下に低下するが、亜硝酸
イオンの段階では毒性が強く、この形で蓄積すると飼育
性物に悪影響を及ぼし、特にメダカや金魚などの小動物
では10ppm程度の亜硝酸イオンの蓄積によって死亡
することが知られている。そのため、飼育水中に亜硝酸
イオンの蓄積を防ぐ方法が検討されており、硝化反応を
促進させるための硝化菌の混合液も市販されている。な
お、飼育水中の有機物については活性炭による吸着除去
が一般的である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】これらの硝化菌混合液
は多孔質セラミックスやセメント焼結材などの担体に付
着させて充填層を設ける形で使用されるが、硝化菌混合
液は性能が立ち上がるまでに1ヵ月程度の長時間を必要
とすること、菌を大量に担体に付着させることが難しい
ことなどから、限られた容積内で高性能を発揮させ、維
持することは困難である。また、実験設備のように断続
的に使用する装置の場合、魚等を飼育しない期間が長期
になると付着した硝化菌が剥離を起こし、試験を再開す
る際に硝化性能が低下してしまう。すなわち、再使用の
前に再び硝化菌の馴致を初めから実施しなければなら
ず、試験工程上の損失が大きい。
【0004】本発明は前記従来技術の実状に鑑み、飼育
水槽内に硝化菌を高濃度で保持することができ、高効率
でアンモニアを硝酸イオンまで酸化することができ、断
続的に使用される装置に適用した場合にも性能の低下が
少なく使用開始時の性能の立ち上がりの早い飼育水浄化
方法及びかかる飼育水浄化機能を備えた水生生物の飼育
装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は(1)硝化菌を
用いて水生生物飼育装置の飼育水を浄化する方法におい
て、硝化菌を高分子担体に包括固定化した形で使用する
ことを特徴とする水生生物の飼育水浄化方法、(2)飼
育水が循環する飼育水槽と、該飼育水槽に飼育水を循環
させる水循環ポンプと、循環する飼育水の温度を調節す
る熱交換器と、循環する飼育水中の酸素と二酸化炭素の
交換を行う人工肺とを備えた水生生物飼育装置を用いて
水生生物の飼育を行うに際し、前記飼育水槽の循環水の
出口部分に硝化菌を高分子担体に包括固定化した包括固
定硝化菌の充填層と活性炭の充填層とを設け、循環する
飼育水中に含まれる水生動物の排泄物に由来するアンモ
ニア及び有機物を除去することを特徴とする水生生物の
飼育水浄化方法、(3)前記高分子担体がアルギン酸カ
ルシウム、k−カラギーナン、寒天、ポリエチレングリ
コール、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコールか
らなる群から選ばれる1種以上の高分子化合物からなる
担体であることを特徴とする前記(1)又は(2)の水
生生物の飼育水浄化方法、及び(4)飼育水が循環する
飼育水槽と、該飼育水槽に飼育水を循環させる水循環ポ
ンプと、循環する飼育水の温度を調節する熱交換器と、
循環する飼育水中の酸素と二酸化炭素の交換を行う人工
肺とを備えた水生生物飼育装置であって、前記飼育水槽
の循環水の出口部分に硝化菌を高分子担体に包括固定化
した包括固定硝化菌の充填層と活性炭の充填層とを設け
てなることを特徴とする飼育水の浄化機能を備えた水生
生物の飼育装置である。
【0006】本発明においては、硝化菌として Nitroso
monas 属の亜硝酸菌と Nitrobacter属の硝酸菌との混合
物を使用する。これらの亜硝酸菌の代表的なものとして
は Nitrosomonas sp. MK−8(微工研菌寄第1255
5号)が、硝酸菌の代表的なものとしては Nitrobacter
sp.IM−203(微工研菌寄第12556号)を挙げ
ることができる。
【0007】本発明の方法は前記硝化菌を高分子担体に
包括固定化した形で使用することを特徴とする。担体と
しては、微生物包括固定化用担体として使用されている
高分子化合物が使用できるが好ましい例としては、アル
ギン酸カルシウム、k−カラギーナン又は寒天などの天
然高分子化合物及びポリエチレングリコール、ポリアク
リルアミド又はポリビニルアルコール(PVA)などの
合成高分子化合物を挙げることができる。
【0008】硝化菌の包括固定化はそれ自体公知の方法
によって行うことができる。包括固定化方法の代表的な
例としては、架橋剤を含有したアクリルアミドモノマー
溶液と硝化菌とを懸濁させ、重合促進剤等を添加して適
当な成形型に入れて重合させるアクリルアミド法、硝化
菌とPVA溶液とを混合し、冷凍してゲル化させ、室温
で融解した後、適当な大きさに裁断、成形して固定化ゲ
ルとするPVA法、アルギン酸ナトリウムの溶液に硝化
菌を懸濁させ、塩化カルシウムなどの金属イオン含有溶
液に滴下してアルギン酸カルシウムビーズのような形で
ゲル化させるアルギン酸法などが挙げられる。
【0009】硝化菌を包括固定化して使用することによ
り、浄化槽(飼育水槽)内に硝化菌を高濃度に保持する
ことができ、硝化性能が向上し、効率よくアンモニアを
硝酸イオンに酸化することができる。硝化により生成し
た硝酸イオンは循環水中に蓄積するが、毒性はアンモニ
アやNO2 に比べ1/100以下であり、問題はない。
また、包括固定化し、性能馴致した硝化菌は保存生が高
く、本発明者らの実験によれば、4℃で数カ月間保存し
た後でも速やかに性能が回復することが確認されてい
る。包括固定化された硝化菌は性能馴致の過程におい
て、包括ゲル内の微生物の比率が高くなり、最終的には
ほとんど全てが硝化菌のゲルとなる。このときのゲル内
の硝化菌の濃度は1×1010個/ミリリットル程度であ
り、通常の多孔質セラミックスなどの担体に付着させた
硝化菌の10倍以上の濃度を保持することができる。こ
のため、長期保存後における性能の回復も早いものと推
定される。
【0010】前記浄化方法を適用した本発明の水生生物
飼育装置の1例について、そのフローシートを図1に示
す。この装置は宇宙などでの使用を想定し、完全密閉型
の飼育装置としたものである。飼育水槽1は実験対象と
なるメダカや金魚などの水生生物を飼育するスペースで
あり、循環する飼育水の出口部分に硝化菌を高分子担体
に包括固定化した包括固定硝化菌の充填層2と活性炭の
充填層3とが設けられており、包括固定硝化菌及び活性
炭により飼育水中のアンモニア及び有機物を除去する構
造となっている。飼育水7は水循環ポンプ4で送液さ
れ、循環経路に設けられた熱交換器5で温度調節、人工
肺6で二酸化炭素の除去と酸素の供給が行われて飼育水
槽1に循環される。従来のシステムでは包括固定硝化菌
の充填層2の代わりに硝化菌付着ろ材(多孔質セラミッ
クス、セメント焼結材など)の充填層又はゼオライトの
充填層が設けられている。
【0011】
【実施例】以下実施例により本発明をさらに具体的に説
明する。 (実施例1)図1の構成の包括固定化硝化菌の充填層を
設けた装置を用いて、水生生物の飼育水を模擬した塩化
アンモニウム水溶液を使用して飼育水浄化試験を行っ
た。なお、硝化菌は亜硝酸菌である Nitrosomonas sp.
MK−8(微工研菌寄第12555号)と硝酸菌である
Nitrobacter sp.IM−203(微工研菌寄第1255
6号)とを50%ずつ混合したもの(混合前の亜硝酸菌
及び硝酸菌はいずれも単離された純粋菌)を使用した。
【0012】(包括固定硝化菌の製造)包括固定化用担
体としてポリビニルアルコールを使用し、以下に示すそ
れ自体公知の方法により包括固定硝化菌ゲル(ゲルの形
の包括固定硝化菌)を製造した。製造は次の〜の工
程にしたがって行った。 前記の純粋硝化菌を培養し、遠心分離器によって菌体
を回収する。 回収した菌を50ミリリットルの生理食塩水に懸濁す
る。 ポリビニルアルコール(クラレ社製、PVA−HC)
10gを水50ミリリットルに溶解させる。 前記の硝化菌懸濁液を前記のポリビニルアルコール
水溶液に混合し、均一になるまで攪拌する。 均一になった液を金属製のバットに厚さ3〜5mmと
なるように流し込む。 −20℃以下の冷凍庫で約1晩保持し、凍結固化させ
る。 室温で解凍後、得られたゲルを3〜5mm角に裁断す
る。 ゲルを生理食塩水で洗い、未反応のポリビニルアルコ
ールを十分除去する。 このようにして1ミリリットル当たり約1×1010個の
硝化菌を含む包括固定硝化菌ゲルを得た。
【0013】(飼育水浄化試験)包括固定硝化菌の充填
部2を、前記のようにして製造した包括固定硝化菌ゲル
を用いて形成した図1に示す構成の水生生物飼育装置を
使用して表1に示す条件で水生生物の飼育水を模擬した
塩化アンモニウム水溶液を循環させて飼育水浄化試験を
行った。アンモニアは2g−N/リットルの塩化アンモ
ニウム水溶液を1回/日の割合で50ミリリットルずつ
添加した。硝化性能の上昇は添加する塩化アンモニウム
水溶液の濃度を上げることによって調整した。なお、水
質分析は1日1回飼育水をサンプリングし、アンモニア
濃度を測定し、アンモニアの減少速度をもって硝化性能
を評価した。また、比較のため前記包括固定硝化菌ゲル
の代わりにセラミックろ材(直径約5mmのシリカ−ア
ルミナ球)を担体として前記の硝化菌を付着担持させた
もの(菌体付着量約1×108〜3×108 個/ミリリ
ットル)を使用して同様の試験を行った。
【0014】
【表1】
【0015】前記飼育水浄化試験の結果(飼育水中のN
4 −N及びNO2 −Nが残存しない負荷量)を図2に
示す。図2中の実線は包括固定硝化菌を使用したもので
あり、破線はセラミックろ材を付着用担体として使用し
たものである。図2から明らかなように本発明に係る包
括固定硝化菌を使用することにより、飼育水の浄化性能
が著しく向上する。
【0016】(実施例2)実施例1で使用したものと同
じ包括固定硝化菌ゲル及び硝化菌を付着させたセラミッ
クろ材を使用して保存性の評価試験を行った。馴致運転
により硝化性能を所定の能力まで高めておいた包括固定
硝化菌及びセラミックろ材付着硝化菌を4℃で1ケ月冷
蔵保存した。その後、この包括固定硝化菌及びセラミッ
クろ材付着硝化菌を図1に示す構成の水生生物飼育装置
に充填し、実施例1と同様にアンモニア負荷を与えなが
ら硝化性能の変化を調べた。なお、硝化性能は飼育水中
のアンモニア濃度の経時変化で評価した。
【0017】試験結果を図3に示す。図3中の実線は包
括固定硝化菌を使用したものであり、破線はセラミック
ろ材を付着用担体として使用したものである。図3から
本発明に係る包括固定硝化菌は約1週間で所定性能を回
復しており、セラミックろ材付着硝化菌に比較して著し
く回復が早く、保存性に優れていることがわかる。
【0018】
【発明の効果】本発明の方法により硝化菌を高分子担体
により包括固定化した形で使用することにより、飼育水
槽内に硝化菌を高濃度で保持することができ、高効率で
アンモニアを硝酸イオンまで酸化することができる。ま
た、硝化菌の保存性が向上するので、断続的に使用され
る装置に適用した場合にも性能の低下が少なく使用開始
時の性能の立ち上がりが早いという利点がある。すなわ
ち、本発明の方法により、水生生物飼育装置の飼育水浄
化性能及び硝化菌の保存性が向上し、水生生物飼育装置
の信頼性の向上につながる効果がある。また、保存性の
向上によって硝化菌を固定した担体の大量生産の可能性
が見出され、緊急時のバックアップ用などに硝化菌を固
定した担体を保存しておくことができるなどその効果は
大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法を適用した水生生物飼育装置の1
例を示すフローシート。
【図2】実施例1における硝化性能評価試験結果を示す
グラフ。
【図3】実施例2における保存性評価試験結果を示すグ
ラフ。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 硝化菌を用いて水生生物飼育装置の飼育
    水を浄化する方法において、硝化菌を高分子担体に包括
    固定化した形で使用することを特徴とする水生生物の飼
    育水浄化方法。
  2. 【請求項2】 飼育水が循環する飼育水槽と、該飼育水
    槽に飼育水を循環させる水循環ポンプと、循環する飼育
    水の温度を調節する熱交換器と、循環する飼育水中の酸
    素と二酸化炭素の交換を行う人工肺とを備えた水生生物
    飼育装置を用いて水生生物の飼育を行うに際し、前記飼
    育水槽の循環水の出口部分に硝化菌を高分子担体に包括
    固定化した包括固定硝化菌の充填層と活性炭の充填層と
    を設け、循環する飼育水中に含まれる水生動物の排泄物
    に由来するアンモニア及び有機物を除去することを特徴
    とする水生生物の飼育水浄化方法。
  3. 【請求項3】 前記高分子担体がアルギン酸カルシウ
    ム、k−カラギーナン、寒天、ポリエチレングリコー
    ル、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコールからな
    る群から選ばれる1種以上の高分子化合物からなる担体
    であることを特徴とする請求項1又は2に記載の水生生
    物の飼育水浄化方法。
  4. 【請求項4】 飼育水が循環する飼育水槽と、該飼育水
    槽に飼育水を循環させる水循環ポンプと、循環する飼育
    水の温度を調節する熱交換器と、循環する飼育水中の酸
    素と二酸化炭素の交換を行う人工肺とを備えた水生生物
    飼育装置であって、前記飼育水槽の循環水の出口部分に
    硝化菌を高分子担体に包括固定化した包括固定硝化菌の
    充填層と活性炭の充填層とを設けてなることを特徴とす
    る飼育水の浄化機能を備えた水生生物の飼育装置。
JP9144937A 1997-06-03 1997-06-03 水生生物の飼育水浄化方法及び飼育装置 Withdrawn JPH10327700A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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