WO2004050565A1 - 成形炭を利用した水槽浄化装置 - Google Patents

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Shuichi Yamasaki
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    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage

Definitions

  • the present invention relates to a water tank purifying apparatus that maintains a function of treating wastewater and purifying turbid sewage for a long period of time and increasing the transparency of water quality.
  • Purification materials using activated carbon are generally used and widely used in purifying water tanks.
  • conventional purification materials that use activated carbon can purify the water quality in purifying the aquarium.However, the pH of the water in the aquarium rises when it is added to the water, and the fish in the aquarium are likely to die early. There was a drawback that sufficient washing was required and that the transparency of water was reduced.
  • the aquarium fish purifier consists of a first and a second filter container containing biological filtering material, with a drain port in the first filter container and an air inflow device in the second filter container.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-236389 Also disclosed is a breeding aquarium filtration device that filters breeding water such as fish without using microorganisms with a first filter material made of cereal slag combustion charcoal and a second filter material made of barley stone. 2 0 0 1-3 1 4 1 3 6).
  • an apparatus for compressing and molding beer cake raw materials without using a binder has been disclosed by the present applicants (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-333496).
  • there is a carbonization treatment system for beer lees that is automated to obtain uniform and high-quality fuel coal without deformation (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-240864).
  • the filter device for a water tank disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. Hei 7-2363689 and Japanese Patent Laid-Open No. 2001-314139 requires a plurality of filtration vessels, and a plurality of types of filters. There was a drawback that it required a filter medium and the equipment became complicated. Such a device has the problems that the structure of the water purification device is complicated, that the cleaning operation of the water purification device is complicated, and that the filter material needs to be frequently replaced. .
  • An object of the present invention is to use the above-mentioned water purification by using molded coal obtained from organic waste generated in the food industry, such as beer lees, having a higher water purification function than conventional activated carbon or the like as a water tank vulcanizing material. It is to solve the problem of the device.
  • a feature of the present invention is a water tank purifying apparatus using, as a microbial carrier, formed charcoal obtained by drying, forming, and carbonizing organic substances generated in the food industry. Further, there is provided an aquarium purification device in which the formed coal is at least one of beer cake coal, tea cake coal, coconut cake coal, ume seed coal, yeast coal, and yeast cell wall coal. An aquarium purifying device in which the aquarium is for appreciation fish, breeding fish or cultured fish.
  • the formed coal disclosed in Patent Documents 3 and 4 is suitable, and particularly, the carbonization technique of beer cake is used. It features an aquarium purifying material manufactured using a technique.
  • FIG. 1 is a perspective view of a main body showing a bottom-type purifying apparatus for an appreciation fish tank in Example 1 according to the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view of a main body showing a BOX-type purification device for an aquarium fish tank according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a graph showing the daily change of T-N (total nitrogen amount) in Examples 1 and 2.
  • FIG. 4 is a graph showing the daily change of TOC (dissolved organic matter concentration) in Examples 1 and 2.
  • FIG. 5 is a graph showing daily changes in pH in Examples 1 and 2.
  • FIG. 6 is a graph showing the degree of light scattering in Examples 1 and 2.
  • Figure 7 is a graph showing the N0 3 -N, time course of TOC in Example 3.
  • the molded coal used as a raw material of the present invention is obtained by drying, molding, and carbonizing organic substances generated in the food industry.
  • Organic materials include organic waste such as beer lees, tea lees, coffee lees, ume seeds, yeast, and yeast cell walls.
  • a beer cake carbonizing molding apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-334496 and Japanese Patent Application Publication No. What was obtained by the carbonization processing system of beer lees disclosed in the gazette can be used.
  • the molding process can be omitted.
  • Carbide contains minerals and is suitable as a place where bacteria grow. Therefore, the action of these microorganisms removes nitrogen and organic components contained in water and purifies the water.
  • these charcoal ridges are formed carbonized products, they have a characteristic that their true density is 1 or more, and they are easy to handle because they sink in water.
  • a breeding aquarium with a bottom filtration system manufactured by Nisso and having a carrier of 450 mm X 300 mm X 300 mm spread over 3000 cm 2 of carrier with a particle size of 5 to: LOmm was installed.
  • the aeration rate was 400 ml / min
  • the circulating water volume was 1.5 L / min
  • the water temperature was 22 ° C.
  • Daily changes in TN (total nitrogen content), TOC (dissolved organic matter concentration), and pH were measured.
  • a water tank was formed using as a carrier laid on the bottom filter 1, using a charcoal-formed coal 2 (malt ceramics, hereinafter referred to as MC), a water tank using activated carbon, and a water tank using gravel.
  • MC charcoal-formed coal 2
  • Example 2 As shown in FIG. 2, 450 mm in X 300 mm x 300 mm of breeding aquarium 7, established the purifier 8 of Akuriru made BOX filtration system the MC carrier particle size 5 ⁇ 10mm as carrier paved 3000 cm 2, the breeding aquarium In 7, 25 liters of breeding water 6 that had been left for one day with tap water 6 and 10 flowers were placed, and bred by feeding once a day.
  • the aeration amount was 400 ml / min
  • the circulating water amount was 1.5 L / min
  • the water temperature was 22 ° C.
  • Daily changes in TN (total nitrogen content), TOC (dissolved organic matter concentration), and pH were measured.
  • FIG. 3 shows T-N (total nitrogen), Figure 4 shows TOC (dissolved organic matter concentration), and Figure 5 shows pH.
  • T-N total nitrogen
  • Figure 4 shows TOC (dissolved organic matter concentration)
  • Figure 5 shows pH.
  • TOC activated carbon and MC maintained a lower concentration than gravel.
  • pH activated carbon tends to increase in the early stages of use, which is an unfavorable environment for living organisms.
  • MC is near neutral from the beginning and is an environment that is easy on living things.
  • FIG. 6 shows the result of measuring the light scattering degree on the 95th day of breeding.
  • the strength was 1941 for tap water, 6087 at the bottom for MC, 1422 for BOX type, 12100 for activated carbon, and 2904 for gravel. From this, it can be seen that the transparency of water is good with BOX type MC, and the transparency is low with activated carbon.
  • MC nitrate nitrogen
  • Each Erlenmeyer flask C 6 H 12 O s, KN0 3, and by adjusting the denitrifying bacteria was added to TOC of 2,000m g / dm 3, NO a -N to 900mg / dm 3, 72 hours at 130rpm Shake.
  • the denitrifying bacteria used here were those acclimated at the Hirata Laboratory, Department of Applied Chemistry, Waseda University. 1-6 hour intervals in shaking the concentration of TOC, N0 3 -N were measured.
  • N0 3 -N in the experiment of measuring the rate of decomposition of nitrate nitrogen, the ⁇ change in TOC shown in FIG. Experimental beginning is, N0 3 -N, TOC but both was greater density reduction rate AC-3, the start of the experiment 20 hours MC-3 larger in the density reduction rate in the Natsuta.
  • the same process was performed for MC-4 after 30 hours from the start of the experiment.
  • N0 3 Time to -N concentration is 0, MC-3 and MC-4 in about 44 hours, at AC-3 at about 68 hours, it was Blank in about 72 hours.
  • concentration of N0 3 -N when comparing the MC-3 and MC-4, while towards the measurements at MC-3 is shifted to low degradation time required was the same.
  • the formed coals of beer lees has a clear superiority in purifying nitrogen and organic substances with respect to gravel, and is equivalent to activated carbon.
  • the pH of water is lower than that of activated carbon, and it is kept near neutral.
  • the transparency of water tends to increase, especially when the BOX type developed by the present inventors is used.
  • the breeding water purified with the tank purification material of beer lees formed coal also showed no turbidity in the breeding water, even from the fact that the scattered water had the same degree of scatter as the tap water before the ornamental fish breeding. Was done.

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Abstract

従来の装置では、水質浄化装置の構造が複雑となり、水質浄化装置の洗浄作業が繁雑であり、また濾過材の頻繁な交換を必要とするなどの問題点を有している。本発明の目的は、従来の活性炭等よりも水質浄化機能が高いビール粕炭を水槽浄化材として使用することで、上記の水質浄化装置の問題点を解決することにある。これら問題点を解決するため、本発明は、食品工業で発生する有機物を、乾燥、成形、炭化して得られる成形炭を微生物担体として使用した水槽浄化装置である。特に成形炭がビール粕炭である水槽浄化装置を提供する。

Description

成形炭を利用した水槽浄化装置
技術分野
本発明は、 排水処理や混濁した汚水を浄化する機能を長期間持続し、 水質の透明度を高め る水槽浄化装置に関する。
背景技術
鑑賞魚用や養殖魚用として使用されている水槽には、 水の浄化装置が付属している場合が 殆どであるが、 浄化装置の濾材交換の手間が生じている。 鑑賞魚用水槽にあっては、 魚を 飼うことが長期間にわたり、 餌を与えるための水の汚染があり定期的な水交換も必要であ る。
水槽の浄化において活性炭を利用した浄化材は一般に利用され広く実用化されている。 し かしながら、 従来の活性炭を利用した浄化材は水槽の浄化において、 水質の浄化は行える が、 水に入れたとき pH を上げてしまうため水槽の魚が初期に死亡しやすく、 使用前に十 分な洗浄が必要であり、 また水の透明度が下がるという欠点があった。
鑑賞魚用水槽の浄化装置としては、 生物濾過材を収容した第 1 と第 2の濾過容器からな り、 第 1の濾過容器に排水口、 第 2の濾過容器に空気流入装置を設けた装置が開示されて いる （特開平 7— 2 3 6 3 8 9号公報）。 また、 微生物を用いることなく、 魚類等め飼育 水を穀物かす燃焼炭からなる第 1の濾過材と麦飯石からなる第 2の濾過材で濾過する飼育 水槽用濾過装置が開示されている （特閧 2 0 0 1 - 3 1 4 1 3 6号公報)。 他方、 結着剤 を使用せずにビール粕原料の圧縮成形を行う装置が本願人らにより開示されている （特.開 2 0 0 0 - 3 3 4 9 6号公報)。 同様に、 自動化して変形のない均質で高品質の燃料炭を 得るビール粕の炭化処理システムがある （特開 2 0 0 1 - 2 4 0 8 6 4号公報)。
特開平 7— 2 3 6 3 8 9号公報、 特開 2 0 0 1— 3 1 4 1 3 6号に開示されている水槽用 濾過装置では、 複数の濾過容器を必要とし、 また複数種の濾過材を必要とし、 装置^複雑 になる欠点があった。 このような装置では、 水質浄化装置の構造が複雑となり、 水質浄化 装置の洗浄作業が繁雑であり、 また濾過材の頻繁な交換を必要とするなどの問題点を有し ' ている。 .
本発明の目的は、 従来の活性炭等よりも水質浄化機能が高いビール粕等の食品工業で発生 する有機性廃棄物から得られる成形炭を水槽净化材として使用することで、 上記の水質浄 化装置の問題点を解決することにある。
発明の開示
本発明の特徴は、 食品工業で発生する有機物を、 乾燥、 成形、 炭化して得られる成形炭を 微生物担体として使用した水槽浄化装置である。 また、 成形炭がビール粕炭、 茶粕炭、 コ —ヒ一粕炭、 梅種炭、 酵母炭、 酵母細胞壁炭のいずれか 1種以上である水槽浄化装置であ る。 水槽が鑑賞魚用、 飼育魚用または養殖魚用である水槽浄化装置である。 水質浄化材と しては、 前記特許文献 3および 4に開示した成形炭が好適であり、 特にビール粕の炭化技 術を使用して製造した水槽浄化材を特徴とする。
図面の簡単な説明
図 1は本発明による «例 1における鑑賞魚水槽の底面型浄化装置を示した本体の斜視図 である。
図 2は本発明による実施例 2における鑑賞魚水槽の BOX型浄化装置を示した本体の斜視 図である。
図 3は実施例 1および 2における T-N (全窒素量） の経日変化を示すグラフである。
図 4は実施例 1および 2における TOC (溶存有機物濃度）の経日変化を示すグラフである。 図 5は実施例 1および 2における pHの絰日変化を示すグラフである。
図 6は«例 1および 2における光の散乱度を示すグラフである。
図 7は実施例 3における N03-N、 TOCの経時変化を示すグラフである。
図中の符号は次の通りである。
1 底面フィル夕一、 2 ビール粕炭、 3 吸入口、 4 ポンプ、 5 排水口、 6 飼育 水、 7 飼育水槽、 8 浄化装置。
発明を実施するための最良の形態
本発明の原料となる成形炭は、 食品工業で発生する有機物を、 乾燥、 成形、 炭化して得ら れる。 有機物としては、 ビール粕、 茶粕、 コーヒー粕、 梅種、 酵母、 酵母細胞壁などの有 機性廃棄物を原料とすることができる。 成形炭を製造するために、 前記特開 2 0 0 0 - 3 3 4 9 6号公報に閧示されたビール粕炭化用成形装置および前記特開 2 0 0 1 - 2 4 0 8 6 4号公報に開示されたビール粕の炭化処理システムで得られたものが利用できる。 梅種 については、 成形工程を省略することができる。 炭化物にはミネラル分が含まれ、 細菌の 生育場所として適するため、 これらの微生物の働きにより水に含まれる窒素成分 ·有機成 分が除去され、 水が浄化される。 また、 これらの炭ィ匕物は成形炭化品であるため、 真密度 が 1以上であり、 水に沈むため取り扱いが容易であるという特徴を有する。
以下、 実施例を示すが本発明はこれに限定されるものではない。
飾例 1
本発明の実施例を図 1にっき説明する。
図 1に示すように、 450mm X 300mm X 300mm の飼育水槽 7に、 粒径 5〜： LOmm の担体 を 3000cm2敷き詰めた二ッソ一社製底面式濾過システムの浄化装置を設置し、 飼育水槽内 7に、 水 it*を汲んで 1日放置した 25リヅトルの飼育水 6と流金 10匹を入れ、 毎日 1回 の により飼育を行った。 曝気量は 400ml/min、 循環水量は 1.5L/min、 水温は 22°Cと した。 T-N (全窒素量） 、 TOC (溶存有機物濃度） 、 p H の絰日変化を測定した。 金魚が 死んだら、 その系に金魚を足すという方法を取った。 底面フィルタ一 1に敷き詰めた担体 としてビ一ル粕成形炭 2 (モルトセラミックス、 以下 M Cと記載） を用いた水槽、 活性炭 を用いた水槽、 砂利を用いた水槽を作成した。
実施例 2 図 2に示すように、 450mm X 300mm x 300mmの飼育水槽 7に、担体として粒径 5〜10mm の MC担体を 3000cm2敷き詰めたァクリル製の BOX型濾過システムの浄化装置 8を設置 し、 飼育水槽 7内に、 水道水を汲んで 1日放置した 25リヅトルの飼育水 6と流金 10匹を 入れ、 毎日 1回の給餌により飼育を行った。 曝気量は 400ml/min、 循環水量は 1.5L/min、 水温は 22°Cとした。 T-N (全窒素量） 、 TOC (溶存有機物濃度） 、 pHの絰日変化を測定 した。 金魚が死んだら、 その系に金魚を足すという方法を取った。
実施例 1および 2で作成した各水槽について、 飼育 40 日間の水質を調べた。 その結果を 図 3に T-N (全窒素量） 、 図 4に TOC (溶存有機物濃度） 、 図 5に pHを示す。 図から、 T-N については、 担体として砂利を用いた場合は連続的に上昇する傾向があるが、 活性炭 および MC では低濃度を維持していた。 TOC については、 砂利と比較して、 活性炭およ び MCでは低濃度を維持していた。 pHについては、 活性炭では使用初期に上昇する傾向 があり、 これは生物には良くない環境である。 MCでは最初から中性付近にあり、 生物に はやさしい環境である。
また、 図 6に飼育 95日目の光の散乱度を測定した結果を示した。
光の散乱度測定は、 電気泳動光散乱度計 （大塚電子 （株） 製、 ELS— 8000) を利用し、 飼 育 70日後に飼育水の散乱度を 100回測定した結果を平均した値である。 （cps=Countper Second) 。 強度は、 水道水では 1941、 MCでは底面で 6087、 BOX型では 1422、 活性炭 では 12100、 砂利では 2904を示した。 これから、 水の透明度は BOX型の MCでは良い 結果が得られ、 活性炭では透明度が低くなることがわかる。
実施例 3
硝酸態窒素 （N03 -N) の分解に及ぼすビール粕成形炭 （MC) の効果を調べた。 実験は容 積 500cm3のミ角フラスコを 4本用意し、 MC50cm3と純水 450cm3、 活性炭 50cm3と純水 450cm3, MC抽出液（MC50cm3を純水 450cm3に 3日間浸漬後 MCを除去）、および Blank として純水 450cm3をそれぞれ入れて行った。 各実験条件を比較するために 4つの三角フ ラスコを以後 MC-3、 AC-3、 MC-4、 Blankとする。 各三角フラスコに C6H12Os、 KN03、 および脱窒素細菌を添加して TOCを 2，000mg/dm3、 NOa -Nを 900mg/ dm3に調整して、 130rpmで 72時間振とうさせた。 ここで使用した脱窒細菌は、 早稲田大学理工学部応用化 学科平田研究室で馴養中のものを用いた。 振とう中に 1〜6時間おきに TOC、 N03-Nの 濃度を測定した。
硝酸態窒素の分解速度を測定した実験における N03-N、 TOC の絰時変化を図 7に示す。 実験開始当初は、 N03-N、 TOCともに AC-3で濃度低下速度が大きかったが、実験開始 20 時間で MC-3での濃度低下速度の方が大きくなつた。 MC-4についても、 実験開始 30時間 後以降同様の経過を迪つた。 N03-N濃度が 0となるまでの時間は、 MC-3と MC-4では約 44時間、 AC-3では約 68時間で、 Blankでは約 72時間であった。 N03-Nの濃度につい て、 MC-3 と MC-4を比較すると、 MC-3 における測定値の方が低めに推移しているが、 要した分解時間は同じであった。 要した分解時間が同じであったことから、 N03 -Nの分 解には MC担体から溶出してくる成分が溶液中の微生物を増やすか、 あるいは活性ィ匕させ て NO 3 -N分解が促進されていると考えられた。
さらに、 各実験の開始時と 72時間経過後の全リン量を測定したところ、 MCから溶出し たリンなどの成分が微生物の活性化に影響を与えていると分かった。
発明の効果
本発明によれば、 上記実施例の結果から、 ビ一ル粕成形炭は砂利に対しては窒素や有機物 の浄化能力は明らかに優位であり、 活性炭と同等であることが分かる。 また、 活性炭に比 ベて、 水の p Hが低く、 中性付近に保たれる。 また、 水の透明度は上がる傾向にあり、 特 に本発明者らの開発した BOX型を使用すると、 その傾向が顕著である。 これにより、 ビ —ル粕成形炭を利用した水槽浄化装置、 特に BOX型の組合せが水質を維持する上で最も 良い効果を示すことが明らかになつた。
また、 ビール粕成形炭の水槽浄化材で浄化された飼育水は、 鑑賞魚育成前の水道水の散乱 度と同等の散乱度であることからみても、 飼育水の混濁が無 、ことが示された。

Claims

請求の範囲
1 . 食品工業で発生する有機物を、 乾燥、 成形、 炭化して得られる成形炭を微生物担体と して使用した水槽浄化装置。
2 . 成形炭がビール粕炭、 茶粕炭、 コーヒー粕炭、 梅種炭、 酵母炭、 酵母細胞壁炭のいず れか 1種以上である請求項 1記載の水槽浄化装置。
3 . 水槽が鑑賞魚用、 飼育魚用または養殖魚用である請求項 1記載の水槽浄化装置。
4 . 乾燥、 炭化して得られる梅種炭を微生物担体として使用した水槽浄化装置。
5 . 水槽が鑑賞魚用、 飼育魚用または養殖魚用である請求項 4記載の水槽浄化装置。
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