JP2665789B2 - 好気性及び嫌気性微生物の作用と拡散を用いた、有機物質とその誘導体を含む水の生物学的浄化方法及びそれを利用するための装置 - Google Patents
好気性及び嫌気性微生物の作用と拡散を用いた、有機物質とその誘導体を含む水の生物学的浄化方法及びそれを利用するための装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野と従来の技術> 本発明は、生物学的な水の処理、特に固体(さまざま
なサイズの粒子)でかつ溶解された有機物質ならびにか
かる有機物質の変質により得られた溶解した無機物質を
含む軟水又は海水を、同じ反応空間内で連続的に作用す
る好気性及び嫌気性微生物を用いて生物学的に浄化する
方法に関する。
なサイズの粒子)でかつ溶解された有機物質ならびにか
かる有機物質の変質により得られた溶解した無機物質を
含む軟水又は海水を、同じ反応空間内で連続的に作用す
る好気性及び嫌気性微生物を用いて生物学的に浄化する
方法に関する。
本発明の方法に従うと、水は、アンモニア化物生成
(脱アミノ化及びアンモニア化成作用)及び硝化作用
(ニトロソ化及びニトロ化)という2つの主要段階でそ
の窒素化合物が変質される有機物質を変質する好気性微
生物を用いて、ならびに有機炭素供給源として反応媒質
内に存在する炭素化合物の一部を用いながら窒素化合物
の酸化により遊離された硝酸塩イオンを還元する従属栄
養の嫌気性微生物を用いて(従属栄養体による一脱窒)
処理される。生物によるアンモニア化物生成及び硝化作
用は、家庭廃水及び養魚槽の水の中に存在する含窒素有
機化合物を鉱化するために工業的に使用されている、よ
く知られていた方法である。
(脱アミノ化及びアンモニア化成作用)及び硝化作用
(ニトロソ化及びニトロ化)という2つの主要段階でそ
の窒素化合物が変質される有機物質を変質する好気性微
生物を用いて、ならびに有機炭素供給源として反応媒質
内に存在する炭素化合物の一部を用いながら窒素化合物
の酸化により遊離された硝酸塩イオンを還元する従属栄
養の嫌気性微生物を用いて(従属栄養体による一脱窒)
処理される。生物によるアンモニア化物生成及び硝化作
用は、家庭廃水及び養魚槽の水の中に存在する含窒素有
機化合物を鉱化するために工業的に使用されている、よ
く知られていた方法である。
従属栄養体による脱窒は同様に、軟水の飲料水化及び
養魚槽の水の浄化に工業的に用いられ始めているよく知
られた方法である。これには、炭素を含む基質の存在が
必要である。
養魚槽の水の浄化に工業的に用いられ始めているよく知
られた方法である。これには、炭素を含む基質の存在が
必要である。
しかしながら本発明の方法は、含窒素有機化合物の酸
化及び処理対象水中に存在する硝酸塩の還元に制限され
るわけではない。イオウ及びリンを含む有機化合物なら
びに数多くの芳香族化合物そして特に植物性色素の変質
から生じる芳香性化合物を除去するか或いは中和するこ
とも又可能である。ただし、この責を負っている種々の
プロセスの正確な内容についてはなお、出願者の知ると
ころではない。
化及び処理対象水中に存在する硝酸塩の還元に制限され
るわけではない。イオウ及びリンを含む有機化合物なら
びに数多くの芳香族化合物そして特に植物性色素の変質
から生じる芳香性化合物を除去するか或いは中和するこ
とも又可能である。ただし、この責を負っている種々の
プロセスの正確な内容についてはなお、出願者の知ると
ころではない。
本発明の方法は、自然を源とする有機物質を含む水に
対して利用したとき最も有利である。従って、本発明に
基づく方法は、養魚槽及び養魚池の水の浄化に用いられ
ると最も有効であり、これは、その純度、透明度、無色
性そしてさらに一般的に言うと生物学的及び物理学的物
性の無欠性を保つことを可能にしてくれる。本発明は、
閉鎖回路の栄養槽とくにあらゆるサイズの家庭用水槽、
公共用の巨大な養魚池及び養魚槽及び養殖用池に適して
いる。
対して利用したとき最も有利である。従って、本発明に
基づく方法は、養魚槽及び養魚池の水の浄化に用いられ
ると最も有効であり、これは、その純度、透明度、無色
性そしてさらに一般的に言うと生物学的及び物理学的物
性の無欠性を保つことを可能にしてくれる。本発明は、
閉鎖回路の栄養槽とくにあらゆるサイズの家庭用水槽、
公共用の巨大な養魚池及び養魚槽及び養殖用池に適して
いる。
アンモニア化物生成(脱アミノ化及びアンモニア化成
作用)及び硝化作用の原因である微生物には、酸素含有
量の多い環境(好気性媒質)が必要であり、一方脱窒す
る従属栄養微生物は酸素含有量の少ない環境及び炭素を
含む有機性基質を必要とするということは、周知のこと
である。同様に、微生物は全て、自らに担体として役立
つ材料の表面においてのみ発達し有効に作用できないと
いうことも留意されたい。従って、有機物質及びその誘
導生成物を含む水の生物学的浄化には、その達成のため
以下のことが必要である: − 微生物が1つの担体上に定着させられており、処理
される水の中に含まれている「汚染物質」(有機物質及
び誘導生性物)がこれらの担体に定着された微生物と接
触すること(これらの接触はできるかぎり頻繁なもので
なくてはならない); − すべての変質された(すなわち異なる物質に転換さ
れた)「汚染物質」が、それが転換されたゾーン(サイ
ト)を急速に退出し、次に変質されるべく微生物と接触
しに来たもう1つの「汚染物質」により急速に置換され
ることそしてこれが続々とくり返されること、 − アンモニア化物生成(脱アミノ化及びアンモニア化
成作用)ならびに硝化作用の原因である微生物が、酸素
含有量の多い環境(好気性媒質)内に置かれること、 − 脱窒性従属栄養微生物が酸素含有量の少ない環境内
に置かれ、炭素を含む有機性基質を利用できる状態にあ
ること。
作用)及び硝化作用の原因である微生物には、酸素含有
量の多い環境(好気性媒質)が必要であり、一方脱窒す
る従属栄養微生物は酸素含有量の少ない環境及び炭素を
含む有機性基質を必要とするということは、周知のこと
である。同様に、微生物は全て、自らに担体として役立
つ材料の表面においてのみ発達し有効に作用できないと
いうことも留意されたい。従って、有機物質及びその誘
導生成物を含む水の生物学的浄化には、その達成のため
以下のことが必要である: − 微生物が1つの担体上に定着させられており、処理
される水の中に含まれている「汚染物質」(有機物質及
び誘導生性物)がこれらの担体に定着された微生物と接
触すること(これらの接触はできるかぎり頻繁なもので
なくてはならない); − すべての変質された(すなわち異なる物質に転換さ
れた)「汚染物質」が、それが転換されたゾーン(サイ
ト)を急速に退出し、次に変質されるべく微生物と接触
しに来たもう1つの「汚染物質」により急速に置換され
ることそしてこれが続々とくり返されること、 − アンモニア化物生成(脱アミノ化及びアンモニア化
成作用)ならびに硝化作用の原因である微生物が、酸素
含有量の多い環境(好気性媒質)内に置かれること、 − 脱窒性従属栄養微生物が酸素含有量の少ない環境内
に置かれ、炭素を含む有機性基質を利用できる状態にあ
ること。
こうして既知のさまざまな方法は、上に列挙した条件
を満たすのに用いられている手段によって異なってい
る。当該技術分野の現状は、以下のその主要な特徴にお
いて説明されている諸々の特許により定義することがで
きる。
を満たすのに用いられている手段によって異なってい
る。当該技術分野の現状は、以下のその主要な特徴にお
いて説明されている諸々の特許により定義することがで
きる。
さまざまな構造、テクスチャー、多孔性、化学組成な
どをもつきわめて多様な無機物質が微生物担体として用
いられる。例えば、砂、砂利、膨張粘土、巨孔性又は微
孔性木炭などである。いくつかの例外はあるが〔例え
ば、焼結ガラス(欧州特許第0155.669号)、これらの担
体は特許により網羅されていない。特に、自然砂、ブル
ターニュ改良土、粉砕サンゴ及び貝がらといった、細菌
反応により遊離された酸性生成物を中和し水のpHを調節
する(緩衝効果)その能力によりいくつかの方法におい
て(例えば欧州特許第0133405号及びフランス特許第FR.
A2.490.623号)用いられている自然を源とする炭酸塩を
含む材料の場合がそれである。
どをもつきわめて多様な無機物質が微生物担体として用
いられる。例えば、砂、砂利、膨張粘土、巨孔性又は微
孔性木炭などである。いくつかの例外はあるが〔例え
ば、焼結ガラス(欧州特許第0155.669号)、これらの担
体は特許により網羅されていない。特に、自然砂、ブル
ターニュ改良土、粉砕サンゴ及び貝がらといった、細菌
反応により遊離された酸性生成物を中和し水のpHを調節
する(緩衝効果)その能力によりいくつかの方法におい
て(例えば欧州特許第0133405号及びフランス特許第FR.
A2.490.623号)用いられている自然を源とする炭酸塩を
含む材料の場合がそれである。
既知の方法は全て、汚染物質をその担体上に定着され
た微生物と接触するまで搬送し、その変質の結果として
の生成物を排出させるために同一の手段を用いている:
水は、微生物に対し担体として役立つ材料と接触して循
環する。いくつかの場合、処理すべき水は、このとき1
つのろ過ブロックを構成する(パーコレーションろ過)
担体を通過する(例えば、登録商標のNITREX方法:特許
EP0096.170,EP0133.405,DE.A.3.434.678,EP.A0201.924,
FR.A.2.079.100,FR.A2.490.623,DE.A.2.001.366,及びD
E.A.3.434.678),又、微生物にとっての担体として役
立つ材料が懸濁状態におかれたり(活性泥:例えば特許
EP0008.471及びEP0070.592)或いは又処理される水の中
で撹拌され混合される(撹拌反応装置及び流動層式反応
装置:例えば特許EP0046901)場合もある。パーコレー
タフィルターのもつ主な欠点は、定期的な清掃又はろ過
ブロックの完全な又は部分的な置換といった作業を必要
とする、その避け難い閉塞である。活性泥を用いた方法
の主要な欠点は、作業の最後で、浄化された水と活性泥
を分離する必要があるという点である。これらの方法の
全てにおいて水は微生物の担体として役立つ材料と接触
して循環しているということに留意することが重要であ
る。
た微生物と接触するまで搬送し、その変質の結果として
の生成物を排出させるために同一の手段を用いている:
水は、微生物に対し担体として役立つ材料と接触して循
環する。いくつかの場合、処理すべき水は、このとき1
つのろ過ブロックを構成する(パーコレーションろ過)
担体を通過する(例えば、登録商標のNITREX方法:特許
EP0096.170,EP0133.405,DE.A.3.434.678,EP.A0201.924,
FR.A.2.079.100,FR.A2.490.623,DE.A.2.001.366,及びD
E.A.3.434.678),又、微生物にとっての担体として役
立つ材料が懸濁状態におかれたり(活性泥:例えば特許
EP0008.471及びEP0070.592)或いは又処理される水の中
で撹拌され混合される(撹拌反応装置及び流動層式反応
装置:例えば特許EP0046901)場合もある。パーコレー
タフィルターのもつ主な欠点は、定期的な清掃又はろ過
ブロックの完全な又は部分的な置換といった作業を必要
とする、その避け難い閉塞である。活性泥を用いた方法
の主要な欠点は、作業の最後で、浄化された水と活性泥
を分離する必要があるという点である。これらの方法の
全てにおいて水は微生物の担体として役立つ材料と接触
して循環しているということに留意することが重要であ
る。
アンモニア化物生成ならびに硝化作用の原因である微
生物によって必要不可欠な好気性条件を作り出しこれを
維持するためさまざまな手段が用いられている。いくつ
かの場合においては(活性泥)、反応装置の基部におい
て吹き込まれた酸素又は酸素含有量の多い気体の気泡
が、処理される水を酸化すると同時に、泥を懸濁状態に
保つ効果をもつ流れを作り出すのに役立つ(例えばEP00
70.592及びEP0008.471)パーコレーション式反応装置の
場合、予じめ酸素を添加させた水は、その行程全体を通
してその酸素濃度が充分高いものにとどまることができ
るよう充分な速さでろ過することができる。(養魚槽の
フィルターの場合ほとんどがこれである);しかしなが
ら、気泡が同じろ過ブロックを重力により通過する水に
逆行してろ過ブロックを上昇するように、例えば反応装
置の基部で酸素又は酸素含有量の多い気体を吹き込むこ
とが往々にして必要となる(例えば特許FR.A.2.490.623
及びFR.A2.079.100)。最後に、流出により機能するい
くつかのパーコレータフィルタの場合(登録商標Mihlre
ef法の硝化段など)、ろ過ブロックは完全に水を含浸し
ていない。この場合、流出する水のO2濃度は、ろ過ブロ
ックの間隙において自由に循環する空気と単に接触する
だけで一定の高い値に維持される。ここで、これらの方
法全てにおいて、好気性条件は、処理の前及び(又は)
処理中の処理すべき水内への酸素又は酸素含有量の多い
気体の吹き込み、或いは又ろ過ブロックの間隙内への空
気の自由な循環により作り出され維持されているという
ことに留意することが重要である。いかなる場合でも、
酸素は、微生物の担体として役立つ材料自体の内部で生
成されはしない。
生物によって必要不可欠な好気性条件を作り出しこれを
維持するためさまざまな手段が用いられている。いくつ
かの場合においては(活性泥)、反応装置の基部におい
て吹き込まれた酸素又は酸素含有量の多い気体の気泡
が、処理される水を酸化すると同時に、泥を懸濁状態に
保つ効果をもつ流れを作り出すのに役立つ(例えばEP00
70.592及びEP0008.471)パーコレーション式反応装置の
場合、予じめ酸素を添加させた水は、その行程全体を通
してその酸素濃度が充分高いものにとどまることができ
るよう充分な速さでろ過することができる。(養魚槽の
フィルターの場合ほとんどがこれである);しかしなが
ら、気泡が同じろ過ブロックを重力により通過する水に
逆行してろ過ブロックを上昇するように、例えば反応装
置の基部で酸素又は酸素含有量の多い気体を吹き込むこ
とが往々にして必要となる(例えば特許FR.A.2.490.623
及びFR.A2.079.100)。最後に、流出により機能するい
くつかのパーコレータフィルタの場合(登録商標Mihlre
ef法の硝化段など)、ろ過ブロックは完全に水を含浸し
ていない。この場合、流出する水のO2濃度は、ろ過ブロ
ックの間隙において自由に循環する空気と単に接触する
だけで一定の高い値に維持される。ここで、これらの方
法全てにおいて、好気性条件は、処理の前及び(又は)
処理中の処理すべき水内への酸素又は酸素含有量の多い
気体の吹き込み、或いは又ろ過ブロックの間隙内への空
気の自由な循環により作り出され維持されているという
ことに留意することが重要である。いかなる場合でも、
酸素は、微生物の担体として役立つ材料自体の内部で生
成されはしない。
ろ過ブロックを介入させる方法において、嫌気性条件
は、ろ過ブロックを大気から隔離させ、水流量を減ら
し、ろ過ブロックの内部での水の行程を長くすることに
より、作り出され維持される(例えば特許EP0096.170,E
P0133.405及びEP0154.105)。
は、ろ過ブロックを大気から隔離させ、水流量を減ら
し、ろ過ブロックの内部での水の行程を長くすることに
より、作り出され維持される(例えば特許EP0096.170,E
P0133.405及びEP0154.105)。
好気性工程(アンモニア化物生成及び硝化作用)は酸
素含有量の多い循環を必要とするが、一方逆に脱窒工程
は、酸素含有量の少ない循環を必要とする。これらの必
要条件のため、同一の反応空間の中で、これらの工程の
原因となる異なる微生物を結びつけ連続的に作用させる
ことは困難である。従って、既知の方法の大部分は上述
の2つのカテゴリの工程のうちいずれか1方しか、同一
の場所で同時に行なわれないため、一般に、好気性の方
法による有機物質の鉱化そして次に嫌気性の方法による
この鉱化の結果得られた物質の転換を連続して行なうた
めに、相補的な工程の利用に用いられる複数の装置を結
びつけることが必要となる。しかしながらいくつかの方
法は、好気性微生物を間仕切りの無い反応装置内で同時
に共存させ作用させることに成功している。
素含有量の多い循環を必要とするが、一方逆に脱窒工程
は、酸素含有量の少ない循環を必要とする。これらの必
要条件のため、同一の反応空間の中で、これらの工程の
原因となる異なる微生物を結びつけ連続的に作用させる
ことは困難である。従って、既知の方法の大部分は上述
の2つのカテゴリの工程のうちいずれか1方しか、同一
の場所で同時に行なわれないため、一般に、好気性の方
法による有機物質の鉱化そして次に嫌気性の方法による
この鉱化の結果得られた物質の転換を連続して行なうた
めに、相補的な工程の利用に用いられる複数の装置を結
びつけることが必要となる。しかしながらいくつかの方
法は、好気性微生物を間仕切りの無い反応装置内で同時
に共存させ作用させることに成功している。
欧州特許EP0008471号によると、この結果は、同一の
反応空間の中で、連続して処理対象水の通路を受ける好
気性ゾーンと嫌気性ゾーンを作り出すように、酸素供給
量及び撹拌を調節することによって、懸濁状態の活性泥
の混合された水を含む反応装置の内部において得られ
る。この方法の主要な欠点は、工程の機能に不可欠な条
件を作り出し維持するために課せられる制約的条件が厳
しいものであり、この工程の最後に浄化した水と活性泥
を分離する必要があるという点にある。又処理すべき水
が連続的に好気性ゾーンと嫌気性ゾーンを通過し、使用
される異なる微生物にとって担体として役立つ物質が、
処理すべき水の中に懸濁状態に保たれた活性泥であるこ
とにも留意されることが大切である。
反応空間の中で、連続して処理対象水の通路を受ける好
気性ゾーンと嫌気性ゾーンを作り出すように、酸素供給
量及び撹拌を調節することによって、懸濁状態の活性泥
の混合された水を含む反応装置の内部において得られ
る。この方法の主要な欠点は、工程の機能に不可欠な条
件を作り出し維持するために課せられる制約的条件が厳
しいものであり、この工程の最後に浄化した水と活性泥
を分離する必要があるという点にある。又処理すべき水
が連続的に好気性ゾーンと嫌気性ゾーンを通過し、使用
される異なる微生物にとって担体として役立つ物質が、
処理すべき水の中に懸濁状態に保たれた活性泥であるこ
とにも留意されることが大切である。
もう一つの既知の方法は、好気性微生物及び嫌気性微
生物を含む、完全に水を含浸し大気から隔離されている
多孔質又は繊維質の物質で構成されたろ過ブロックを通
して処理対象水をゆっくりと通過させることから成る。
この場合、アンモニア化物生成及び硝化作用による窒素
含有有機物質の変質には、水の中に含まれている酸素を
消費する好気性微生物により、ろ過ブロックの表面層に
おいて達成される。こうして、水はその前進中、生物学
的脱窒工程を達成できるようにするのに充分低い酸素濃
度になるまで、自ら含んでいる酸素を徐々に失ってい
く。この方法は2つの大きな欠点をもっている。第1に
水の流出速度が制御され、脱窒工程がそれぞれろ過ブロ
ックを通る水の速さが過度に緩慢であるが速度であるこ
との結果起こる酸素の過多又は不足による混乱させられ
ることがないようにしなければならない。脱窒ゾーン内
に酸素がありすぎる場合、脱窒は不完全であり亜硝酸塩
の遊離が起こる。第2に、脱窒が行なわれるゾーン内に
達した水は、もはや炭素を含む有機物質を含んでいな
い。実際、これらの物質は、脱窒性細菌と接触する前に
水が通らなくてはならない酸素含有量の多い層の中で鉱
化される。このため、行なわれる脱窒は、その収量の少
ない独立栄養脱窒である。
生物を含む、完全に水を含浸し大気から隔離されている
多孔質又は繊維質の物質で構成されたろ過ブロックを通
して処理対象水をゆっくりと通過させることから成る。
この場合、アンモニア化物生成及び硝化作用による窒素
含有有機物質の変質には、水の中に含まれている酸素を
消費する好気性微生物により、ろ過ブロックの表面層に
おいて達成される。こうして、水はその前進中、生物学
的脱窒工程を達成できるようにするのに充分低い酸素濃
度になるまで、自ら含んでいる酸素を徐々に失ってい
く。この方法は2つの大きな欠点をもっている。第1に
水の流出速度が制御され、脱窒工程がそれぞれろ過ブロ
ックを通る水の速さが過度に緩慢であるが速度であるこ
との結果起こる酸素の過多又は不足による混乱させられ
ることがないようにしなければならない。脱窒ゾーン内
に酸素がありすぎる場合、脱窒は不完全であり亜硝酸塩
の遊離が起こる。第2に、脱窒が行なわれるゾーン内に
達した水は、もはや炭素を含む有機物質を含んでいな
い。実際、これらの物質は、脱窒性細菌と接触する前に
水が通らなくてはならない酸素含有量の多い層の中で鉱
化される。このため、行なわれる脱窒は、その収量の少
ない独立栄養脱窒である。
この後者の欠点を補正するため、既知の方法は、処理
対象水の中に結合されその用量は厳しく管理されていな
くてはならない炭素含有有機物質を用いている(例え
ば、登録商標のMihirefの方法)。その他の既知の方法
は、ろ過ブロックとして炭素含有有機物質の基質が統合
された多孔質材料を用いているが(例えば、登録商標NI
TREX方法、特許EP0133.405,EP0102.584及びDE.A3.434.6
78)。
対象水の中に結合されその用量は厳しく管理されていな
くてはならない炭素含有有機物質を用いている(例え
ば、登録商標のMihirefの方法)。その他の既知の方法
は、ろ過ブロックとして炭素含有有機物質の基質が統合
された多孔質材料を用いているが(例えば、登録商標NI
TREX方法、特許EP0133.405,EP0102.584及びDE.A3.434.6
78)。
この場合含まれている炭素含有基質が使い果たされる
と直ちにこの多孔質材料を交換することが不可欠とな
る。
と直ちにこの多孔質材料を交換することが不可欠とな
る。
一方、ろ過ブロックの使用は特に海水槽に関して補足
的な欠点を有する。この欠点は、ろ過ブロック内への水
の通過に続く機械的ろ過が、その栄養源をなす懸濁状態
にある有機粒子及びプランクトン微小動物を全て又は一
部分除去することにより、数多くのろ過性有機体の発達
に伴う又はこれを妨げるという点にある。
的な欠点を有する。この欠点は、ろ過ブロック内への水
の通過に続く機械的ろ過が、その栄養源をなす懸濁状態
にある有機粒子及びプランクトン微小動物を全て又は一
部分除去することにより、数多くのろ過性有機体の発達
に伴う又はこれを妨げるという点にある。
最後に、米国特許第us−4333263号によると、有機物
質及びその誘導生成物を含む水の生物学的浄化は、微生
物を利用することなく行なわれる。硝酸塩ならびにその
他の溶解無機物質は、処理対象水が循環する槽内に含ま
れている格子付きフレーム上で養殖されている海草によ
り吸収される。これらのフレームは、海草の柔かい部分
ひいてはそれが吸収し定着させた硝酸塩及びその他の無
機物質を除去するために頻繁にとり出され、かきおとし
される。この「algalscrubber」とよばれる方法には、
養殖した海草の一部をかきとり除去するために頻繁に介
入する必要があるという欠点がある。ここで、この方法
が好気性又は嫌気性微生物を使用しないという点に留意
することが大切である。
質及びその誘導生成物を含む水の生物学的浄化は、微生
物を利用することなく行なわれる。硝酸塩ならびにその
他の溶解無機物質は、処理対象水が循環する槽内に含ま
れている格子付きフレーム上で養殖されている海草によ
り吸収される。これらのフレームは、海草の柔かい部分
ひいてはそれが吸収し定着させた硝酸塩及びその他の無
機物質を除去するために頻繁にとり出され、かきおとし
される。この「algalscrubber」とよばれる方法には、
養殖した海草の一部をかきとり除去するために頻繁に介
入する必要があるという欠点がある。ここで、この方法
が好気性又は嫌気性微生物を使用しないという点に留意
することが大切である。
DE.A3.434.678(H.HOFFMAN):図をみれば明らかなよう
に、これは、処理すべき水体積がろ過ブロックを通過す
るパーコレータタイプの装置である。図面に示されてい
る矢印は意義深いものである。安全のため、バイパスが
フィルタをチャンバ(5)の方に分路させることができ
る。封じ込められた水の体積は無い。又拡散による水処
理もない。
に、これは、処理すべき水体積がろ過ブロックを通過す
るパーコレータタイプの装置である。図面に示されてい
る矢印は意義深いものである。安全のため、バイパスが
フィルタをチャンバ(5)の方に分路させることができ
る。封じ込められた水の体積は無い。又拡散による水処
理もない。
EP.A−0−201.924:この特許は、水のパーコレーション
によりろ過ブロックを通過する装置を記述している。従
って水の循環がある。有機性廃水の浄化のための精製設
備には、取水用配管、排水用配管及び過剰泥のための抽
出用配管の付いたタンクが含まれている。一体積単位あ
たりの外面積ができるだけ小さくつくられているこのタ
ンクの中には、互いに重ね置かれた一定数の個別本体に
より構成されているゾーンに細分された浸水アセンブリ
が配置されている。タンクの底部がゾーンには、漏斗の
形でガス化システムが配置されている。タンクの内容物
は、内臓ポンプを用いて1本の導管を通って、ガス化シ
ステムにより拡散された上昇気泡と反対の方向に循環さ
せられる。調査管内部で可動な可動式計測ゾンデによ
り、浸水アセンブリのさまざまなゾーン内で行なわれて
いる工程を管理することができる。ガス流量、廃水流出
速度及び浸水した本体による流出に対する抵抗を適切に
調和させることにより、浸水した本体の個々のゾーン内
で、区別された条件例えば「任意のものである」好気性
条件及び/又は無気性条件を調節することができる。
によりろ過ブロックを通過する装置を記述している。従
って水の循環がある。有機性廃水の浄化のための精製設
備には、取水用配管、排水用配管及び過剰泥のための抽
出用配管の付いたタンクが含まれている。一体積単位あ
たりの外面積ができるだけ小さくつくられているこのタ
ンクの中には、互いに重ね置かれた一定数の個別本体に
より構成されているゾーンに細分された浸水アセンブリ
が配置されている。タンクの底部がゾーンには、漏斗の
形でガス化システムが配置されている。タンクの内容物
は、内臓ポンプを用いて1本の導管を通って、ガス化シ
ステムにより拡散された上昇気泡と反対の方向に循環さ
せられる。調査管内部で可動な可動式計測ゾンデによ
り、浸水アセンブリのさまざまなゾーン内で行なわれて
いる工程を管理することができる。ガス流量、廃水流出
速度及び浸水した本体による流出に対する抵抗を適切に
調和させることにより、浸水した本体の個々のゾーン内
で、区別された条件例えば「任意のものである」好気性
条件及び/又は無気性条件を調節することができる。
区別された条件が任意のものであるということは、拡
散ではなくパーコレーションがあることを立証してい
る。
散ではなくパーコレーションがあることを立証してい
る。
ER.A2.079.100:この特許は、1グラムあたり10立方メー
トルから400立方メートールの活性比面積をもつ多孔質
材料のライニングで構成されたろ床を通して浄化対象水
を通過させること、かかるろ床には好気性細菌の固体群
が含まれ、この固体群の作用の下でこのろ床内部の好気
性条件内にて、汚染物質含有量及び浄化対象水の量に応
じて好気性状態にこの細菌固体群を維持するのに充分な
量の酸素をろ過中に浄化中に水内に導入すると共に、汚
染有機物質の変質現象が発達していることを特徴とす
る、水中に含まれている汚染有機物質の除去のための方
法を記述している。
トルから400立方メートールの活性比面積をもつ多孔質
材料のライニングで構成されたろ床を通して浄化対象水
を通過させること、かかるろ床には好気性細菌の固体群
が含まれ、この固体群の作用の下でこのろ床内部の好気
性条件内にて、汚染物質含有量及び浄化対象水の量に応
じて好気性状態にこの細菌固体群を維持するのに充分な
量の酸素をろ過中に浄化中に水内に導入すると共に、汚
染有機物質の変質現象が発達していることを特徴とす
る、水中に含まれている汚染有機物質の除去のための方
法を記述している。
ER.A2.490.623:この特許は、唯一つの段階にて窒素を含
む汚染の除去、酸素消費を補償する酸素添加及び必要と
あらばろ過による固体廃棄物の除去を行なうような形
で、酸素含有ガスがその中に注入される固体材料のろ床
に水を通過させることから成ること、そして固体材料層
を通しての酸素を含むガス及び処理すべき水のそれぞれ
の流量は、水のpHが5から9の間となるようなものであ
ることを特徴とする、閉回路の養魚システム内の水処理
方法を記述している。
む汚染の除去、酸素消費を補償する酸素添加及び必要と
あらばろ過による固体廃棄物の除去を行なうような形
で、酸素含有ガスがその中に注入される固体材料のろ床
に水を通過させることから成ること、そして固体材料層
を通しての酸素を含むガス及び処理すべき水のそれぞれ
の流量は、水のpHが5から9の間となるようなものであ
ることを特徴とする、閉回路の養魚システム内の水処理
方法を記述している。
DE.A.2.011.366:水溶液中の懸濁物質のろ過用の海草及
び植物をベースとするフィルター。ろ床の上層は、2つ
のふるい板の間に緩んだ状態で保たれている繊維質の海
草で構成されている。下層の底生生物層は、遮られた懸
濁物質から生み出されたものである。
び植物をベースとするフィルター。ろ床の上層は、2つ
のふるい板の間に緩んだ状態で保たれている繊維質の海
草で構成されている。下層の底生生物層は、遮られた懸
濁物質から生み出されたものである。
DE.A.3.434.678,水中のアルブミン及びその変質生成物
の除去用の方法及び装置。
の除去用の方法及び装置。
廃水中のアルブミン及びその変質生成物の除去のため
の1つの方法においては、浄化すべき水を、大きな接触
面を呈するろ過材料に散布する。特に水中に存在する硝
酸塩も除去できるようにするためには、ラクトース及び
/又はデキシトロース及び/又はフイルタ酸エステル又
はそれと同等の生成物といった好菌性滋養物質を含みし
かも担体材料が細菌コロニーの樹立に有利な基質を構成
するようこれらの物質を長期間にわたりゆっくりと遊離
するような、好ましくは「Blahton]又はそれと同類の
他の製品の発泡又はハニカムプラスチック材料のような
合成物質ベースの材料といった不活性の担体物質を、ろ
過材として用いる。ろ過材の中では、その内部で硝化工
程及び脱窒工程が進行できるように、好気性反応ゾーン
と嫌気性反応ゾーンを調整する。
の1つの方法においては、浄化すべき水を、大きな接触
面を呈するろ過材料に散布する。特に水中に存在する硝
酸塩も除去できるようにするためには、ラクトース及び
/又はデキシトロース及び/又はフイルタ酸エステル又
はそれと同等の生成物といった好菌性滋養物質を含みし
かも担体材料が細菌コロニーの樹立に有利な基質を構成
するようこれらの物質を長期間にわたりゆっくりと遊離
するような、好ましくは「Blahton]又はそれと同類の
他の製品の発泡又はハニカムプラスチック材料のような
合成物質ベースの材料といった不活性の担体物質を、ろ
過材として用いる。ろ過材の中では、その内部で硝化工
程及び脱窒工程が進行できるように、好気性反応ゾーン
と嫌気性反応ゾーンを調整する。
これらの特許は全て「拡散」ではなく「パーコレーシ
ョン」によるろ過(水はろ過ブロックを通過する)の装
置を記述している。
ョン」によるろ過(水はろ過ブロックを通過する)の装
置を記述している。
<課題を解決するための手段> 本発明の目的は、溶解した固体の有機物質(さまざま
なサイズの粒子)及びかかる有機物質の変質より生じた
溶解した有機物質を含む水を完全に浄化させるとを可能
にする全ての機能を同一の反応空間内で同時にかつ連続
的に行なう能力をもち、かつ単純で解体せずに機能可能
な装置を用いて活用できるような、初の生物学的方法を
創造することによって、これらの欠点全てを補正するこ
とにある、以下では、固体有機物質は、「有機粒子」と
いう語で表現され、かかるっ有機物質の変質から生じた
無機物質では「溶解汚染物質」と呼ばれている。
なサイズの粒子)及びかかる有機物質の変質より生じた
溶解した有機物質を含む水を完全に浄化させるとを可能
にする全ての機能を同一の反応空間内で同時にかつ連続
的に行なう能力をもち、かつ単純で解体せずに機能可能
な装置を用いて活用できるような、初の生物学的方法を
創造することによって、これらの欠点全てを補正するこ
とにある、以下では、固体有機物質は、「有機粒子」と
いう語で表現され、かかるっ有機物質の変質から生じた
無機物質では「溶解汚染物質」と呼ばれている。
本発明に基づく方法の技術的特性は以下のとおりであ
る: 固体の有機物質及び溶解された有機物質並びに有機物
質の変質から生じる溶解された無機物質を含有する軟水
又は海水、特に養魚槽及び養魚地等の水を生物化学的に
浄化するために、有機物質を変質させ、溶解汚染物質を
中和する特性を有する好気性及び嫌気性微生物を用いて
単数又は複数の反応槽内部において水を処理する法であ
って、拡散及び好気性及び嫌気性微生物の効果を介して
水を処理する前記単数又は複数の反応槽を用い、各反応
槽は、多孔質及び繊維質の物質で構成される主反応空間
を有し、使用する好気性及び嫌気性微生物の担体として
作用しており、多孔質及び繊維質の物質が、処理すべき
水を収容した第一の水室と単数又は複数の閉塞された第
二の水室との間に厚い間仕切りを形成しており、前記主
反応空間は溶解成分の濃度勾配の拡散を発生し、これを
継続的に生じさせる濃度勾配に保持する手段を有してい
ることを特徴とする生物化学的水浄化方法。
る: 固体の有機物質及び溶解された有機物質並びに有機物
質の変質から生じる溶解された無機物質を含有する軟水
又は海水、特に養魚槽及び養魚地等の水を生物化学的に
浄化するために、有機物質を変質させ、溶解汚染物質を
中和する特性を有する好気性及び嫌気性微生物を用いて
単数又は複数の反応槽内部において水を処理する法であ
って、拡散及び好気性及び嫌気性微生物の効果を介して
水を処理する前記単数又は複数の反応槽を用い、各反応
槽は、多孔質及び繊維質の物質で構成される主反応空間
を有し、使用する好気性及び嫌気性微生物の担体として
作用しており、多孔質及び繊維質の物質が、処理すべき
水を収容した第一の水室と単数又は複数の閉塞された第
二の水室との間に厚い間仕切りを形成しており、前記主
反応空間は溶解成分の濃度勾配の拡散を発生し、これを
継続的に生じさせる濃度勾配に保持する手段を有してい
ることを特徴とする生物化学的水浄化方法。
主反応空間は、それがそれぞれ酸素を豊富に含む前記
第一の水室の水及び酸素含有量の少ない前記第二の水室
の水と接触している2つの界面を有している。主反応空
間はその厚み方向に第一の水室の水と接触している界面
に隣接する酸素含有量の高い第一反応ゾーンと、第二の
水室の水に接触する界面に隣接する酸素含有量の低い第
二の反応ゾーンと少なくとも一つの中間ゾーンを含む複
数の反応ゾーンを有している。
第一の水室の水及び酸素含有量の少ない前記第二の水室
の水と接触している2つの界面を有している。主反応空
間はその厚み方向に第一の水室の水と接触している界面
に隣接する酸素含有量の高い第一反応ゾーンと、第二の
水室の水に接触する界面に隣接する酸素含有量の低い第
二の反応ゾーンと少なくとも一つの中間ゾーンを含む複
数の反応ゾーンを有している。
前記第一の水室との界面に隣接する酸素含有量の高い
第一の反応ゾーンには、有機物質を変質させる特性をも
つ好気性微生物、特に窒素を含む化合物を完全に無機化
する特性をもつ好気性微生物が含まれており、前記第二
の水室との界面に隣接する酸素含有量の低い第二の反応
ゾーンには、溶解汚染物質を中和する特性をもつ微生
物、特に処理対象水の中に存在する硝酸塩及び亜硝酸塩
を完全に還元(硝酸塩から亜硝酸塩そして亜硝酸塩から
窒素分子への還元)する特性をもつ従属栄養の嫌気性微
生物が含まれており、中間ゾーンには好気性微生物と嫌
気性微生物の混合物が含まれている。
第一の反応ゾーンには、有機物質を変質させる特性をも
つ好気性微生物、特に窒素を含む化合物を完全に無機化
する特性をもつ好気性微生物が含まれており、前記第二
の水室との界面に隣接する酸素含有量の低い第二の反応
ゾーンには、溶解汚染物質を中和する特性をもつ微生
物、特に処理対象水の中に存在する硝酸塩及び亜硝酸塩
を完全に還元(硝酸塩から亜硝酸塩そして亜硝酸塩から
窒素分子への還元)する特性をもつ従属栄養の嫌気性微
生物が含まれており、中間ゾーンには好気性微生物と嫌
気性微生物の混合物が含まれている。
また、前記第二の水室は、光が入らないように遮光さ
れている。
れている。
好気性微生物及び嫌気性微生物に対し担体として作用
する多孔質又は繊維質材料が、好ましくは、水のpH調整
効果を有する炭素塩を飽和量含有する材料である。
する多孔質又は繊維質材料が、好ましくは、水のpH調整
効果を有する炭素塩を飽和量含有する材料である。
前記多孔質又は繊維質材料は粉砕サンゴで形成されて
いる。
いる。
多孔質又は繊維質材料には、前記第一の水室と接触す
る界面に隣接する薄い表層内に定着させられた微小海草
が含まれており、前記第一の水室に接する界面には光が
照射されている。
る界面に隣接する薄い表層内に定着させられた微小海草
が含まれており、前記第一の水室に接する界面には光が
照射されている。
多孔質又は繊維質材料の厚みの中には、微小汚染物質
を分解する生物が導入される。
を分解する生物が導入される。
酸素含有量の低い第二の水室の水は、酸素の濃度が調
整手段により水1リットル当たり1ミリグラム程度に維
持することは、本発明に基づく方法を最適に機能させる
ためには必須である。
整手段により水1リットル当たり1ミリグラム程度に維
持することは、本発明に基づく方法を最適に機能させる
ためには必須である。
主反応空間は各反応装置内部においてを酸素、窒素、
炭酸ガス、アンモニアイオン、亜硝酸塩、硝酸塩カルシ
ウム及びその他の溶解物質の濃度勾配を作り出すために
用いられる。
炭酸ガス、アンモニアイオン、亜硝酸塩、硝酸塩カルシ
ウム及びその他の溶解物質の濃度勾配を作り出すために
用いられる。
従属栄養の脱窒素性の微生物に必要不可欠な炭素を含
む基質として、処理対象水の中に存在する有機物質の一
部を用いる。
む基質として、処理対象水の中に存在する有機物質の一
部を用いる。
前記第二の水室及び前記反応槽の前記第二の水室との
界面を遮光し、光合成による酸素の放出を防止する手段
を用い 上記の方法を利用するための装置は、好気性微生物及
び嫌気性微生物の作用及び拡散によって水が中で処理さ
れる単数又は複数の反応槽で構成され、 各々の反応槽は、多孔質または繊維質材料で形成さ
れ、処理すべき水を収容する第一の水室と単数又は複数
のそれぞれ閉塞された第二の水室を区画形成する間仕切
りを形成するとともに、使用する前記好気性微生物及び
嫌気性微生物の担体として機能するように構成されてい
る主反応空間を含む構成となっている。
界面を遮光し、光合成による酸素の放出を防止する手段
を用い 上記の方法を利用するための装置は、好気性微生物及
び嫌気性微生物の作用及び拡散によって水が中で処理さ
れる単数又は複数の反応槽で構成され、 各々の反応槽は、多孔質または繊維質材料で形成さ
れ、処理すべき水を収容する第一の水室と単数又は複数
のそれぞれ閉塞された第二の水室を区画形成する間仕切
りを形成するとともに、使用する前記好気性微生物及び
嫌気性微生物の担体として機能するように構成されてい
る主反応空間を含む構成となっている。
前記間仕切りは、その厚みの方向に、好気性微生物及
び微小海草が占有する酸素過飽和ゾーン、好気性微生物
が占有する酸素含有量の多いゾーン、嫌気性微生物が占
有する酸素含有量少ないゾーン、好気性微生物と嫌気性
微生物が併存する中間ゾーンを含む複数の反応ゾーンを
有している。
び微小海草が占有する酸素過飽和ゾーン、好気性微生物
が占有する酸素含有量の多いゾーン、嫌気性微生物が占
有する酸素含有量少ないゾーン、好気性微生物と嫌気性
微生物が併存する中間ゾーンを含む複数の反応ゾーンを
有している。
各反応槽内には、単数又は複数の間仕切りが含まれて
いる。
いる。
各反応槽内には、端部で反応槽の壁に取り付けられて
いる単数又は複数の間仕切りがいることを特徴とし、 単数又は複数の間仕切りは水平とすることもでき、垂
直とすることも可能であり、さらに傾斜して設けること
も可能である。
いる単数又は複数の間仕切りがいることを特徴とし、 単数又は複数の間仕切りは水平とすることもでき、垂
直とすることも可能であり、さらに傾斜して設けること
も可能である。
各反応槽の内部には、反応槽の壁に取り付けられてお
らず、前記第二の水室を区画形成する単数又は複数の間
仕切りが含まれている。
らず、前記第二の水室を区画形成する単数又は複数の間
仕切りが含まれている。
間仕切りを形成し、使用されるさまざまな微生物の担
体として機能する多孔質又は繊維質の物質が、好ましく
は水のpHに対する調整効果をもつ炭素塩を含む材料であ
る。
体として機能する多孔質又は繊維質の物質が、好ましく
は水のpHに対する調整効果をもつ炭素塩を含む材料であ
る。
間仕切りは、2つの格子の間にサンドイッチ状にとり
こまれた砂又は砂利で構成されている。
こまれた砂又は砂利で構成されている。
単数又は複数の第二の水室には、水中の溶解酸素濃度
を0.5mg/と1mg/の間に調整する調整手段が含まれて
いる。
を0.5mg/と1mg/の間に調整する調整手段が含まれて
いる。
1mg/でなくてはならない溶解酸素濃度の調節手段
は、前記単数又は複数の第二の水室内で少量で通過する
水流であってよく、かかる水流は1本の導管を通して処
理対象水体積からきて、もう1本の導管を通してこれと
同じ処理対象水体積の方へ戻ることができる。
は、前記単数又は複数の第二の水室内で少量で通過する
水流であってよく、かかる水流は1本の導管を通して処
理対象水体積からきて、もう1本の導管を通してこれと
同じ処理対象水体積の方へ戻ることができる。
もう一つの実施例によると、この調整は、第一の水室
に接する界面と第二の水室に接する界面の間にある多孔
質又は繊維質の厚みの密度と厚みを調節することのより
得られる。
に接する界面と第二の水室に接する界面の間にある多孔
質又は繊維質の厚みの密度と厚みを調節することのより
得られる。
本発明に基づく方法を適切に機能させるためには、酸
素含有量の少ない第二の水室内において、この酸素の濃
度が1リットルあたり1ミリグラム前後に保たれること
が不可欠である;実際1リットルあたり1.5ミリグラム
より多いと、脱窒は不完全であり、極めて有害性の物質
である亜硝酸塩が生成される; 水1リットルあたり0.5ミリグラムを下回ると、ほと
んどの水生生物にとって有害なガスである硫化水素が一
般に発生する;当該成果は、第一の水室に接する界面と
第二の水室に接する界面の間にある多孔質又は繊維質の
物質の層の密度と厚みを調節するか、或いは又前記単数
又は複数の第二の水室内に少量で通過する水流を注入す
ることにより(この水流は1本の導管を通って処理対象
水からきて、この同じ処理対象水へともう1本の導管を
通って戻ることができる)得られる。本方法の利用のた
めの装置は、好気性微生物及び嫌気性微生物の作用及び
拡散によって水が中で処理される単数又は複数の反応装
置(槽)で構成されている。又この装置は、以下の特徴
をもつ: − 各反応装置は内部に、第一の水室と第二の水室間に
置かれた厚い間仕切りを形づくる、さまざまな使用微生
物の担体として役立つ多孔質又は繊維質の物質を含んで
いる。
素含有量の少ない第二の水室内において、この酸素の濃
度が1リットルあたり1ミリグラム前後に保たれること
が不可欠である;実際1リットルあたり1.5ミリグラム
より多いと、脱窒は不完全であり、極めて有害性の物質
である亜硝酸塩が生成される; 水1リットルあたり0.5ミリグラムを下回ると、ほと
んどの水生生物にとって有害なガスである硫化水素が一
般に発生する;当該成果は、第一の水室に接する界面と
第二の水室に接する界面の間にある多孔質又は繊維質の
物質の層の密度と厚みを調節するか、或いは又前記単数
又は複数の第二の水室内に少量で通過する水流を注入す
ることにより(この水流は1本の導管を通って処理対象
水からきて、この同じ処理対象水へともう1本の導管を
通って戻ることができる)得られる。本方法の利用のた
めの装置は、好気性微生物及び嫌気性微生物の作用及び
拡散によって水が中で処理される単数又は複数の反応装
置(槽)で構成されている。又この装置は、以下の特徴
をもつ: − 各反応装置は内部に、第一の水室と第二の水室間に
置かれた厚い間仕切りを形づくる、さまざまな使用微生
物の担体として役立つ多孔質又は繊維質の物質を含んで
いる。
− 間仕切りはその厚みの中に複数の反応ゾーン、すな
わち好気性微生物及び微小海草が占有する酸素飽和ゾー
ン、好気性微生物が占有する酸素含有量の多いゾーン、
嫌気性微生物が占有する酸素含有量の少ないゾーン、好
気性微生物が見られる中間ゾーンを有している。
わち好気性微生物及び微小海草が占有する酸素飽和ゾー
ン、好気性微生物が占有する酸素含有量の多いゾーン、
嫌気性微生物が占有する酸素含有量の少ないゾーン、好
気性微生物が見られる中間ゾーンを有している。
− 反応装置の内部には単数又は複数の間仕切りが含ま
れている。
れている。
− 単数又は複数の間仕切りは、水平、垂直又は傾斜し
たものである。これは端部にて反応装置の壁にとりつけ
られている。その形状はいかなるものであってもよく、
これは、本発明に基づく方法の基本的特徴を遵守するた
め暗がりに得られた単数又は複数の第二の水室と第一の
水室の間に置かれている。
たものである。これは端部にて反応装置の壁にとりつけ
られている。その形状はいかなるものであってもよく、
これは、本発明に基づく方法の基本的特徴を遵守するた
め暗がりに得られた単数又は複数の第二の水室と第一の
水室の間に置かれている。
− 単数又は複数の間仕切りは、間に処理対象水が循環
する何らかの形状の(琉形、角柱など)単数又は複数の
中空体積が反応装置内に含まれるように封じ込め水が入
る中空体積を形成し、反応装置の壁にはとりつけられて
いない。(この球形、角柱形を伴う最後の実施例は、図
示していない)。
する何らかの形状の(琉形、角柱など)単数又は複数の
中空体積が反応装置内に含まれるように封じ込め水が入
る中空体積を形成し、反応装置の壁にはとりつけられて
いない。(この球形、角柱形を伴う最後の実施例は、図
示していない)。
− 間仕切りを形成し使用微生物の担体として役立つ多
孔質又は繊維質の物質は、好ましくは、緩衡能及び水の
pHに対する補正効果を有する炭素塩を含む材料である。
孔質又は繊維質の物質は、好ましくは、緩衡能及び水の
pHに対する補正効果を有する炭素塩を含む材料である。
− 反応装置(槽)は、最初の槽レベルで水が進入し最
後の槽レベルで再び出る設備を構成するようカスケード
状に結びつけられる:かかる設備を開回路で用いた場
合、ポンプ送り設備の流量ひいては水の滞留時間を調整
し最後の反応装置の出口で純水が得られるようにするこ
とが必要である;この設備が閉回路にて処置対象水を含
む貯水池に接続されている場合、ポンプ送り設備の流量
は、設備の機能に著しく影響を及ぼすことなく大幅に変
化することができる。
後の槽レベルで再び出る設備を構成するようカスケード
状に結びつけられる:かかる設備を開回路で用いた場
合、ポンプ送り設備の流量ひいては水の滞留時間を調整
し最後の反応装置の出口で純水が得られるようにするこ
とが必要である;この設備が閉回路にて処置対象水を含
む貯水池に接続されている場合、ポンプ送り設備の流量
は、設備の機能に著しく影響を及ぼすことなく大幅に変
化することができる。
本発明に基づく方法の特別な一実施例において、反応
装置は養魚水槽であり、この水槽の内部では、2つの格
子の間にサンドイッチ状にとり込まれた砂又は砂利で間
仕切りが構成されている;これらの格子のうち水槽の底
部に近いところにあるものは砂の層を支持している;こ
の格子の上にあり美観上の理由から砂又は砂利の薄い層
の下に隠されているもう1つの格子は、水槽内の棲息体
特に或る種の魚が砂の一部を堀ったり削りとったりしな
いようにするために用いられる;このように堀削るが行
なわれた場合間仕切を形づくる砂の層の層状構造を破壊
したり間仕切りの下にある空間を占める水の封じ込めを
中断したりすることによって方法の機能を混乱させると
いう有害な結果をもたらすことになる;反応装置の役目
を果たすのは水槽自体であり、この水槽に入っている水
は、本発明の方法の利用に必要なもの以外のいかなる付
属備品も使用する必要なく、完全に浄化される。
装置は養魚水槽であり、この水槽の内部では、2つの格
子の間にサンドイッチ状にとり込まれた砂又は砂利で間
仕切りが構成されている;これらの格子のうち水槽の底
部に近いところにあるものは砂の層を支持している;こ
の格子の上にあり美観上の理由から砂又は砂利の薄い層
の下に隠されているもう1つの格子は、水槽内の棲息体
特に或る種の魚が砂の一部を堀ったり削りとったりしな
いようにするために用いられる;このように堀削るが行
なわれた場合間仕切を形づくる砂の層の層状構造を破壊
したり間仕切りの下にある空間を占める水の封じ込めを
中断したりすることによって方法の機能を混乱させると
いう有害な結果をもたらすことになる;反応装置の役目
を果たすのは水槽自体であり、この水槽に入っている水
は、本発明の方法の利用に必要なもの以外のいかなる付
属備品も使用する必要なく、完全に浄化される。
細菌反応特に脱窒反応は、媒質を酸性化し、この工程
の収量を減少させる傾向をもつ酸性物質を遊離させる。
このような欠点を避けるため、細菌に対する担体として
役立つ多孔質又は繊維質の物質は、好ましくは、媒質を
緩衡する能力をもつ炭酸塩を含む物質である。このた
め、その緩衡能の他にその構成成分がもつ大きな多孔率
のためにさまざまな使用微生物特にアンモニア化物生
成、硝化及び脱窒の原因である微生物に対する数多くの
定着サイトを提供する材料である、粉砕サンゴやブルタ
ーニュ改良土(さまざまな海洋性無せきつい動物の外骨
格要素及び石灰質藻類の残渣から成る砂)のような石灰
質粗砂を用いることが望ましい。この特殊な場合におい
て、反応装置の間仕切りは、ブルターニュ改良土又は粉
砕サンゴを格子上に堆積させるるか又は2つの格子間に
作られた空間を埋めることによって実現される。基本的
に底生生物の有孔虫類のテストで構成され、2〜3mmの
平均直径をもつ粒子から成る天然産の粗砂で、すばらし
結果が得られた。酸性物質中和の後、粉砕サンゴやブル
ターニュ改良土といった炭素塩を含む基質はゆっくりと
溶解してカルシウムイオンを遊離し、このイオンが媒質
をアルカリ性にすることになる。従って、酸性pHを維持
したいと考えている或る種の軟水水槽の浄化のためこの
方法が利用される場合には、中性物質との混合により、
使用される量を減少させるか、或いは又酸素塩を含む基
質の使用を避ける。反対に、この現象CO2系の均衡を保
ちひいては海水のpHアルカリ度及び緩衡能を保つことを
可能にするかぎりにおいて、カルシウムイオンの遊離
は、海水水槽の場合きわめて有利である。これらの海水
特性は、石灰質藻類、花虫綱(Scleradiniaires)、軟
体動物、環形動物などのような大量の炭酸カルシウムを
定着することができる数多くの有機体が水槽内に入って
いる場合でさえ、保持される。
の収量を減少させる傾向をもつ酸性物質を遊離させる。
このような欠点を避けるため、細菌に対する担体として
役立つ多孔質又は繊維質の物質は、好ましくは、媒質を
緩衡する能力をもつ炭酸塩を含む物質である。このた
め、その緩衡能の他にその構成成分がもつ大きな多孔率
のためにさまざまな使用微生物特にアンモニア化物生
成、硝化及び脱窒の原因である微生物に対する数多くの
定着サイトを提供する材料である、粉砕サンゴやブルタ
ーニュ改良土(さまざまな海洋性無せきつい動物の外骨
格要素及び石灰質藻類の残渣から成る砂)のような石灰
質粗砂を用いることが望ましい。この特殊な場合におい
て、反応装置の間仕切りは、ブルターニュ改良土又は粉
砕サンゴを格子上に堆積させるるか又は2つの格子間に
作られた空間を埋めることによって実現される。基本的
に底生生物の有孔虫類のテストで構成され、2〜3mmの
平均直径をもつ粒子から成る天然産の粗砂で、すばらし
結果が得られた。酸性物質中和の後、粉砕サンゴやブル
ターニュ改良土といった炭素塩を含む基質はゆっくりと
溶解してカルシウムイオンを遊離し、このイオンが媒質
をアルカリ性にすることになる。従って、酸性pHを維持
したいと考えている或る種の軟水水槽の浄化のためこの
方法が利用される場合には、中性物質との混合により、
使用される量を減少させるか、或いは又酸素塩を含む基
質の使用を避ける。反対に、この現象CO2系の均衡を保
ちひいては海水のpHアルカリ度及び緩衡能を保つことを
可能にするかぎりにおいて、カルシウムイオンの遊離
は、海水水槽の場合きわめて有利である。これらの海水
特性は、石灰質藻類、花虫綱(Scleradiniaires)、軟
体動物、環形動物などのような大量の炭酸カルシウムを
定着することができる数多くの有機体が水槽内に入って
いる場合でさえ、保持される。
さらに、これらの条件の下で、該有機体はいかなる制
限もなく自らを囲む水の中で、その外骨格生成に必要の
カルシウムを汲み出すことができる。極端の場合におい
ては、溶解プロセスは、炭酸塩を含む基質を定期的に供
給することが必要となるに充分なほど急束なものであ
る。
限もなく自らを囲む水の中で、その外骨格生成に必要の
カルシウムを汲み出すことができる。極端の場合におい
ては、溶解プロセスは、炭酸塩を含む基質を定期的に供
給することが必要となるに充分なほど急束なものであ
る。
処理対象水の中で懸濁状態にある有機粒子は、それ自
体の正面で発達する細菌により変質され、一方、使用さ
れるさまざまな微生物に対する担体として用いられる多
孔質又は繊維質の物質と接触することになる有機粒子は
酸素含有量の多い層中にある好気性微生物により溶解物
質に変質・変換される。本発明に基づく方法のもつ大き
な独創性は、処理すべき水が、使用される多孔質又は繊
維質の物質で構成されている主反応間を通過しないとい
う点にある。処理対象水、封じ込め水、そして主反応空
間内にあるさまざまな反応ゾーンの間で起こる溶解物質
の交換は、拡散、特にこれらのさまざまな要素間の環境
として役立つ界面を通しての拡散により行なわれる。
体の正面で発達する細菌により変質され、一方、使用さ
れるさまざまな微生物に対する担体として用いられる多
孔質又は繊維質の物質と接触することになる有機粒子は
酸素含有量の多い層中にある好気性微生物により溶解物
質に変質・変換される。本発明に基づく方法のもつ大き
な独創性は、処理すべき水が、使用される多孔質又は繊
維質の物質で構成されている主反応間を通過しないとい
う点にある。処理対象水、封じ込め水、そして主反応空
間内にあるさまざまな反応ゾーンの間で起こる溶解物質
の交換は、拡散、特にこれらのさまざまな要素間の環境
として役立つ界面を通しての拡散により行なわれる。
処理対象水と接触する界面に隣接する酸素含有量の多
いゾーンを占有するアンモニア化物生成及び硝化の原因
である微生物は、窒素含有化合物を亜硝酸塩及び硝酸塩
に変換し、亜硝酸塩及び硝酸塩は、酸素含有量の少ない
ゾーンの方向に拡散して、このゾーン内でそこにある従
属栄養脱窒性微生物により還元される。こうして形成さ
れた亜硝酸塩の大部分は硝酸塩に変換されてしまう前に
還元されるように思われる。これらの従属栄養細菌は、
有機炭素源として、反応媒質内にあり処理対象水からく
る炭素含有化合物の一部分を用いる。硝酸塩イオンの還
元により遊離された窒素分子は、酸素含有量の多い層の
方向へと拡散する。次にこの分子は処理すべき水の中を
通り最後に大気内に入る。同様に、使用されたさまざま
な微生物特に従属栄養の嫌気性微生物により生成された
酸性化合物の中和により主反応空間内に遊離されたカル
シウムイオンは、処理対象水の方向に拡散する。反応が
起こる空間を構成する濃度勾配にに応じてさまざまな界
面を通過するのは、酸素、硝酸塩、窒素などの流束であ
る。このため詰りの危険性は全くない。物質の交換が拡
散により行なわれるということの結果として得られるも
う1つの利点は、水の浄化が、反応装置と処理対象水の
入った容器を含む閉回路内で行なわれる場合に現われ
る。実際この場合、反応装置内部の水の滞留時間は実際
上この方法の機能には全く影響が無く、このことはすな
わちポンプ送り設備の流量を調節することが無益である
ことを意味している。
いゾーンを占有するアンモニア化物生成及び硝化の原因
である微生物は、窒素含有化合物を亜硝酸塩及び硝酸塩
に変換し、亜硝酸塩及び硝酸塩は、酸素含有量の少ない
ゾーンの方向に拡散して、このゾーン内でそこにある従
属栄養脱窒性微生物により還元される。こうして形成さ
れた亜硝酸塩の大部分は硝酸塩に変換されてしまう前に
還元されるように思われる。これらの従属栄養細菌は、
有機炭素源として、反応媒質内にあり処理対象水からく
る炭素含有化合物の一部分を用いる。硝酸塩イオンの還
元により遊離された窒素分子は、酸素含有量の多い層の
方向へと拡散する。次にこの分子は処理すべき水の中を
通り最後に大気内に入る。同様に、使用されたさまざま
な微生物特に従属栄養の嫌気性微生物により生成された
酸性化合物の中和により主反応空間内に遊離されたカル
シウムイオンは、処理対象水の方向に拡散する。反応が
起こる空間を構成する濃度勾配にに応じてさまざまな界
面を通過するのは、酸素、硝酸塩、窒素などの流束であ
る。このため詰りの危険性は全くない。物質の交換が拡
散により行なわれるということの結果として得られるも
う1つの利点は、水の浄化が、反応装置と処理対象水の
入った容器を含む閉回路内で行なわれる場合に現われ
る。実際この場合、反応装置内部の水の滞留時間は実際
上この方法の機能には全く影響が無く、このことはすな
わちポンプ送り設備の流量を調節することが無益である
ことを意味している。
本発明の方法を最適に機能させるためは、酸素含有量
の少ない水の体積中において、酸素の濃度が水1リット
ルあたり1ミリグラム前後に保たれることが絶対不可欠
である: 実際1リットルあたり1.5ミリグラムを超えると、脱
窒は不完全で、きわめて有害な物質である亜硝酸の生成
がみられる;又1リットルあたり0.5ミリグラムを下回
ると、一般に、ほとんどの水生生物にとって有害なガス
である硝化水素が生成される。この成果は、多孔質物質
の層の厚みを調節することにより得られる。この作業は
当業者なら可能なものであり、本発明の枠から逸脱しな
い。
の少ない水の体積中において、酸素の濃度が水1リット
ルあたり1ミリグラム前後に保たれることが絶対不可欠
である: 実際1リットルあたり1.5ミリグラムを超えると、脱
窒は不完全で、きわめて有害な物質である亜硝酸の生成
がみられる;又1リットルあたり0.5ミリグラムを下回
ると、一般に、ほとんどの水生生物にとって有害なガス
である硝化水素が生成される。この成果は、多孔質物質
の層の厚みを調節することにより得られる。この作業は
当業者なら可能なものであり、本発明の枠から逸脱しな
い。
本発明に基づく方法の変形例において、処理対象水と
接触する層の最も表面に近い部分は強度の照明を受けて
おり、こうして好気性細菌に結びつけられる微小海草に
対する担体として役立つ。光の作用の下で、微小海草は
酸素を生成し、この酸素が海草のある層を飽和させる。
接触する層の最も表面に近い部分は強度の照明を受けて
おり、こうして好気性細菌に結びつけられる微小海草に
対する担体として役立つ。光の作用の下で、微小海草は
酸素を生成し、この酸素が海草のある層を飽和させる。
酸素の過剰は、好気性微生物による有機物質の変質を
加速し、特にアンモニア化物生成及び硝化を行なう細菌
の作用に容易にし、その結果として、アンモニアイオン
(特にきわめて有害性の解離していない画分NH3)及び
亜硝酸塩イオンといった有害中間生成物の蓄積が避けら
れる。このことは、塩基性pH及び高温のため未解離率
(NH3)がきわめて高い熱帯性生物の入った海水水槽の
場合に特に重要である。根本的原理を変えることなく本
方法の効率を上げる効果をもつこの変形例は、本発明の
枠から逸脱しない。
加速し、特にアンモニア化物生成及び硝化を行なう細菌
の作用に容易にし、その結果として、アンモニアイオン
(特にきわめて有害性の解離していない画分NH3)及び
亜硝酸塩イオンといった有害中間生成物の蓄積が避けら
れる。このことは、塩基性pH及び高温のため未解離率
(NH3)がきわめて高い熱帯性生物の入った海水水槽の
場合に特に重要である。根本的原理を変えることなく本
方法の効率を上げる効果をもつこの変形例は、本発明の
枠から逸脱しない。
本発明に基づく方法のもう1つの実施例において、微
小海草及び細菌に対する担体として用いられる多孔質又
は繊維質の物質は、自然に水生堆積物内に棲息するよう
なもののようなデトリタス食性の小型土堀生物を含んで
いる。これらの小生物は、間仕切りと接触するものを栄
養にしながら有機廃棄物の除去に参与する。さいに、こ
れらは、その排便及びその機械的バイオターベーション
作用により多孔質又は繊維質物質の厚みの中に有機機粒
子をまき散らし、その結果、酸素含有量の多い層に内含
されている有機粒子の変質が容易になり、酸素含有量の
低いゾーン内にある従属栄養の脱窒性微生物との接触時
点での炭素基質の供給が容易になる。前述のものと同
様、根本的原理を変えることなく本方法の効率を高める
効果をもつこの変形例も、本発明の枠から逸脱しない。
ただ、これらの小生物のバイオターベーション作用は、
脱窒性微生物を収容する酸素含有量の少ない層の中に過
度の酸素又は有機粒子をもち込まないように充分緩やか
なものでなくてはならないということに留意されたい。
そうでなければ、本方法の機能は重大な混乱を受け、そ
の結果主として脱窒反応の収量がはなはだしく低下し、
亜硝酸塩イオンの形での有毒物質の蓄積を可能性が出て
くることになる。この危険性は、きわめて小さなサイズ
の生物を選択することにより容易に避けられ、この作業
は、当業者の能力範囲内のあり、本発明の枠から逸脱し
ない。
小海草及び細菌に対する担体として用いられる多孔質又
は繊維質の物質は、自然に水生堆積物内に棲息するよう
なもののようなデトリタス食性の小型土堀生物を含んで
いる。これらの小生物は、間仕切りと接触するものを栄
養にしながら有機廃棄物の除去に参与する。さいに、こ
れらは、その排便及びその機械的バイオターベーション
作用により多孔質又は繊維質物質の厚みの中に有機機粒
子をまき散らし、その結果、酸素含有量の多い層に内含
されている有機粒子の変質が容易になり、酸素含有量の
低いゾーン内にある従属栄養の脱窒性微生物との接触時
点での炭素基質の供給が容易になる。前述のものと同
様、根本的原理を変えることなく本方法の効率を高める
効果をもつこの変形例も、本発明の枠から逸脱しない。
ただ、これらの小生物のバイオターベーション作用は、
脱窒性微生物を収容する酸素含有量の少ない層の中に過
度の酸素又は有機粒子をもち込まないように充分緩やか
なものでなくてはならないということに留意されたい。
そうでなければ、本方法の機能は重大な混乱を受け、そ
の結果主として脱窒反応の収量がはなはだしく低下し、
亜硝酸塩イオンの形での有毒物質の蓄積を可能性が出て
くることになる。この危険性は、きわめて小さなサイズ
の生物を選択することにより容易に避けられ、この作業
は、当業者の能力範囲内のあり、本発明の枠から逸脱し
ない。
本発明に基づく方法の基本的な特徴に従うと、本発明
の方法により使用されるさまざまな生物、微生物及び微
小海草は、その効率の良さのために選定されこの目的で
培養された菌株から反応空間内い導入される。ただし、
反応集合として、自然環境の中から直接採取されその動
物相、微小動物相及び細菌叢全てを含んでいる水性堆積
物を用いることも可能である。それでも水の浄化度及び
本発明に基づく方法の信頼性は、反応集合の生体及び非
生体構成要素のそれぞれの物性のみならず前述の実施条
件の遵守にも左右されるということに留意されたい。
の方法により使用されるさまざまな生物、微生物及び微
小海草は、その効率の良さのために選定されこの目的で
培養された菌株から反応空間内い導入される。ただし、
反応集合として、自然環境の中から直接採取されその動
物相、微小動物相及び細菌叢全てを含んでいる水性堆積
物を用いることも可能である。それでも水の浄化度及び
本発明に基づく方法の信頼性は、反応集合の生体及び非
生体構成要素のそれぞれの物性のみならず前述の実施条
件の遵守にも左右されるということに留意されたい。
従って本方法は全く決定的な利点を有するだけではな
く、さらにその利点も簡単のものである。
く、さらにその利点も簡単のものである。
本発明は、添付の図面を参考にしながら、全く制限的
な意味をもたない以下の記述によりさらに良く理解でき
ることだろう。
な意味をもたない以下の記述によりさらに良く理解でき
ることだろう。
<実 施 例> 第1図は、本発明に基づく方法により使用されるさま
ざまな生物学的活性構成要素に対する担体として役立つ
多孔質又は繊維質の物質で構成された水平間仕切り
(1)を有する反応装置(槽)から成る本発明の方法の
利用のための設備を概略的に示している。
ざまな生物学的活性構成要素に対する担体として役立つ
多孔質又は繊維質の物質で構成された水平間仕切り
(1)を有する反応装置(槽)から成る本発明の方法の
利用のための設備を概略的に示している。
水平ライン(9)により概略的にレベルが示されてい
る処理すべき水は、間仕切り(1)の上にある空間
(2)(第一の水室)内で反応装置内部を循環する。こ
の水は、ディフューザ(3)を通っての空気の噴射によ
り、通気され撹拌されている。水は、オリフィス(4)
を通って反応装置内に入り、オリフィス(5)ら退出す
る。酸素含有量の少ない封じ込め水体積は、反応装置の
下部において、間仕切り(1)の下にある空間(6)
(第二の水室)を占有する。処理対象水と接する間仕切
りの界面(間仕切り(1)はランプ又は太陽(8)によ
り強度の照明を受けている。間仕切り(1)はその厚み
の中に、複数の反応ゾーンすなわち好気性微生物及び微
小海草が占有する酸素過飽和ゾーン(10);好気性微生
物が占有する酸素含有量の多いゾーン(11);嫌気性微
生物が占有する酸素含有量の少ないゾーン(12);好気
性微生物と嫌気性微生物がみられる中間ゾーン(13)を
有している。このタイプの設備は、貯水槽に中に入った
水を閉回路で処理するのに適している。
る処理すべき水は、間仕切り(1)の上にある空間
(2)(第一の水室)内で反応装置内部を循環する。こ
の水は、ディフューザ(3)を通っての空気の噴射によ
り、通気され撹拌されている。水は、オリフィス(4)
を通って反応装置内に入り、オリフィス(5)ら退出す
る。酸素含有量の少ない封じ込め水体積は、反応装置の
下部において、間仕切り(1)の下にある空間(6)
(第二の水室)を占有する。処理対象水と接する間仕切
りの界面(間仕切り(1)はランプ又は太陽(8)によ
り強度の照明を受けている。間仕切り(1)はその厚み
の中に、複数の反応ゾーンすなわち好気性微生物及び微
小海草が占有する酸素過飽和ゾーン(10);好気性微生
物が占有する酸素含有量の多いゾーン(11);嫌気性微
生物が占有する酸素含有量の少ないゾーン(12);好気
性微生物と嫌気性微生物がみられる中間ゾーン(13)を
有している。このタイプの設備は、貯水槽に中に入った
水を閉回路で処理するのに適している。
開回路での水処理のためには、好ましくは、第3図又
は第4図に記されているようなタイプの設備を用いる。
は第4図に記されているようなタイプの設備を用いる。
第2図は、養魚う水槽内部で直接本方法が用いられて
いる1つの変形例を、概略的に示している。第1図と同
じ数字が同じ要素を表わしている。この場合、間仕切り
(1)は、2つの格子(14及び15)の間にサンドイッチ
状にとり込まれた、砂又は砂利で構成されている。水槽
の下部壁の近くにある格子(15)は、堆積物の層を支持
して美観上の理由から堆積物の薄い層の下に隠されてい
る格子(14)は、水槽内の棲息体特に或る種の魚が堆積
物の一部を堀ったり削りとったりするのを防ぐ。このよ
うな魚の堀削活動は、堆積層の層状構造を破壊し間仕切
りの下にある空間(6)を占有する水の封じ込めを中断
することにより、本方法の機能に混乱をきたす結果とな
りうる。この設備例において反応装置として用いられて
いるのは水槽自体である。水槽に含まれている水は本発
明に基づく方法の利用の必要なもの以外の付属備品を用
いる必要なく完全に浄化される。
いる1つの変形例を、概略的に示している。第1図と同
じ数字が同じ要素を表わしている。この場合、間仕切り
(1)は、2つの格子(14及び15)の間にサンドイッチ
状にとり込まれた、砂又は砂利で構成されている。水槽
の下部壁の近くにある格子(15)は、堆積物の層を支持
して美観上の理由から堆積物の薄い層の下に隠されてい
る格子(14)は、水槽内の棲息体特に或る種の魚が堆積
物の一部を堀ったり削りとったりするのを防ぐ。このよ
うな魚の堀削活動は、堆積層の層状構造を破壊し間仕切
りの下にある空間(6)を占有する水の封じ込めを中断
することにより、本方法の機能に混乱をきたす結果とな
りうる。この設備例において反応装置として用いられて
いるのは水槽自体である。水槽に含まれている水は本発
明に基づく方法の利用の必要なもの以外の付属備品を用
いる必要なく完全に浄化される。
第3図に概略的に示されている変形例においては、第
1図と同じ数字が同じ要素を表している。これらの差異
は、水が最初の槽のレベルで進入し最後の槽のレベルで
再び退出するような設備を構成するため複数の槽がカス
カード式に使用されているという点にある。処理すべき
水はオリフイス(4)から設備内に入り(5)から出
る。このような設備が開回路で使用される場合、ポンプ
送り設備の流量ひいては水の滞留時間を調整し、最後の
反応装置の出口(5)で純水が得られるようにする必要
がある。設備が閉回路で処理対象水の入った貯水池と接
続されている場合、ポンプ送り設備の流量は、その機能
に著しい影響を及ぼすことなくきわめて大幅に変化する
ことができる。
1図と同じ数字が同じ要素を表している。これらの差異
は、水が最初の槽のレベルで進入し最後の槽のレベルで
再び退出するような設備を構成するため複数の槽がカス
カード式に使用されているという点にある。処理すべき
水はオリフイス(4)から設備内に入り(5)から出
る。このような設備が開回路で使用される場合、ポンプ
送り設備の流量ひいては水の滞留時間を調整し、最後の
反応装置の出口(5)で純水が得られるようにする必要
がある。設備が閉回路で処理対象水の入った貯水池と接
続されている場合、ポンプ送り設備の流量は、その機能
に著しい影響を及ぼすことなくきわめて大幅に変化する
ことができる。
このシステムにおいては、単数又は複数の最後の槽に
到達する水はもはや全く有機物質を含んでいない(又は
ごくわずかにしか含んでいない)ため、これに通気、撹
拌を行なう必要はもはやない。このとき単数又は複数の
この最後の槽は、懸濁状態の無機粒子が堆積する傾瀉池
の役割を果たす。
到達する水はもはや全く有機物質を含んでいない(又は
ごくわずかにしか含んでいない)ため、これに通気、撹
拌を行なう必要はもはやない。このとき単数又は複数の
この最後の槽は、懸濁状態の無機粒子が堆積する傾瀉池
の役割を果たす。
第4図は、複数の垂直間仕切りを有する反応装置
(槽)から成る本発明に基づく方法を使用するための設
備を概略的に示している。第1図と同じ番号が同じ要素
を表す。本発明の方法により用いられる生物学的構成要
素に対する担体として用いられる物質から成る活性の間
仕切りに加えて、反応装置内を循環する水の誘導にその
役割が限られている防水性の薄い間仕切り(16)を図示
した。本方法のこの実施態様のもつ主要な利点は、小さ
な体積の内部で大きな交換面積を利用できるということ
にある。流量の制約条件は、設備が開回路で使用できる
か閉回路で使用されるかによって異なり、第3図に示さ
れている設備のものと同じである 表I、II及びIIIは、それぞれ10カ月(表I及び表I
I)及び4年(表III)の間全く水が交換されなかった閉
回路での三つの水槽の水の中でのNH4 +、NO2 -、NO3 -、及
びCa++イオンの濃度とpHの値の推移を立証している。
(槽)から成る本発明に基づく方法を使用するための設
備を概略的に示している。第1図と同じ番号が同じ要素
を表す。本発明の方法により用いられる生物学的構成要
素に対する担体として用いられる物質から成る活性の間
仕切りに加えて、反応装置内を循環する水の誘導にその
役割が限られている防水性の薄い間仕切り(16)を図示
した。本方法のこの実施態様のもつ主要な利点は、小さ
な体積の内部で大きな交換面積を利用できるということ
にある。流量の制約条件は、設備が開回路で使用できる
か閉回路で使用されるかによって異なり、第3図に示さ
れている設備のものと同じである 表I、II及びIIIは、それぞれ10カ月(表I及び表I
I)及び4年(表III)の間全く水が交換されなかった閉
回路での三つの水槽の水の中でのNH4 +、NO2 -、NO3 -、及
びCa++イオンの濃度とpHの値の推移を立証している。
それぞれ10カ月(表I及びII)及び4年(表IIIの間
全く水の交換が行なわれなかった閉回路での2つの海水
水槽の水中のNH4 +、NO2 -、NO3 -及びCa++の濃度及びpH値
の比較表、 表I:活性貝から含有砂のフィルターを備え、魚しか入っ
ていない水槽(表中の値はTERVERS,1979年18ページ中に
掲載された曲線に基づいて計算されたものである)。
全く水の交換が行なわれなかった閉回路での2つの海水
水槽の水中のNH4 +、NO2 -、NO3 -及びCa++の濃度及びpH値
の比較表、 表I:活性貝から含有砂のフィルターを備え、魚しか入っ
ていない水槽(表中の値はTERVERS,1979年18ページ中に
掲載された曲線に基づいて計算されたものである)。
表II:発泡ポリエーテル上の垂直ろ過及び発泡ポリエー
テル上の逆排水を備え、魚しか入っていない水槽(表中
の値は、TERVERS、1979年52ページ中に掲載された曲線
に基づいて計算されたものである)。
テル上の逆排水を備え、魚しか入っていない水槽(表中
の値は、TERVERS、1979年52ページ中に掲載された曲線
に基づいて計算されたものである)。
表III:本発明に基づく方法に従い機能し、魚ならびに数
多くの生きたサンゴ(花虫綱)、きょく皮動物ガンガゼ
目その他のさまざまな無せきつい動物が入っている水槽
(pHの測定は約17.00時間で行なわれた、実際、実験に
用いられた水槽の水のpHは、24時間周期の周期的変動を
示し、平均最低値は8.00時間でpH7.80単位であり最大値
は17.00時間でpH8.25単位であつた。) 従来の生物学的フイルターを備えた水槽I及びIIにお
いて、水槽の使用開始から1カ月後に正常であるpHは徐
々に低下し10カ月後にはそれぞれ7.3(水槽I)及び6.5
(水槽II)の値に達する。硝酸塩(NH4 +)濃度は急速に
増加する。1カ月後、この濃度はそれぞれ54.4mg1
-1(水槽I)及び41.9mg1-1(水槽II)の値に達する。
多くの生きたサンゴ(花虫綱)、きょく皮動物ガンガゼ
目その他のさまざまな無せきつい動物が入っている水槽
(pHの測定は約17.00時間で行なわれた、実際、実験に
用いられた水槽の水のpHは、24時間周期の周期的変動を
示し、平均最低値は8.00時間でpH7.80単位であり最大値
は17.00時間でpH8.25単位であつた。) 従来の生物学的フイルターを備えた水槽I及びIIにお
いて、水槽の使用開始から1カ月後に正常であるpHは徐
々に低下し10カ月後にはそれぞれ7.3(水槽I)及び6.5
(水槽II)の値に達する。硝酸塩(NH4 +)濃度は急速に
増加する。1カ月後、この濃度はそれぞれ54.4mg1
-1(水槽I)及び41.9mg1-1(水槽II)の値に達する。
10カ月後、これらの濃度はきわめて高くなる:390mg1
-1(水槽I)及び281mg1-1(水槽II)。
-1(水槽I)及び281mg1-1(水槽II)。
本発明に従って装備された水槽において: − カルシウムイオン濃度は高く安定したものである46
0〜520mg1-1) − pHは正常かつ安定したものである、NH4 +イオン及び
NO2 -イオン濃度は、従来のフイルターを備えた水槽I及
びIIの場合に比べ10分の1〜100分の1である。
0〜520mg1-1) − pHは正常かつ安定したものである、NH4 +イオン及び
NO2 -イオン濃度は、従来のフイルターを備えた水槽I及
びIIの場合に比べ10分の1〜100分の1である。
− 硝酸塩イオン(NO3 -)の濃度を比較すると、きわめ
て明白に本発明基づく方法のおかげで得られた水の高い
浄化度がわかる。実際機能10カ月目において、水槽III
の水の硝酸塩濃度は水槽I及びIIのものに比べ約50000
分の1である。
て明白に本発明基づく方法のおかげで得られた水の高い
浄化度がわかる。実際機能10カ月目において、水槽III
の水の硝酸塩濃度は水槽I及びIIのものに比べ約50000
分の1である。
第1図は、唯一の水平間仕切りしかない、処理対象水が
通過する反応装置(槽)における本発明の方法の使用の
ための設備を概略的に示す断面図を表わしている。 第2図は、反応装置として用いられるのが水槽自体であ
るような、1つの水槽内部での本発明に基づく方法の利
用のための設備を概略的に示している断面図である。 第3図は、複数の反応装置(槽)がカスケード式に結び
つけられているような、第1図に示されている設備の変
形例を表わす、第1図と同様の概略断面図である。 第4図は、複数の垂直間仕切りを有し、処理対象水が通
過する反応装置(槽)内での本発明に基づく方法の利用
のための設備を概略的に示す断面図である。 1……多孔質又は繊維質の間仕切り 2……処理対象水空間 3……空気又は酸素のディフューザ 4……入口オリフイス 5……出口オリフイス 6……封じ込め水空間 7……界面(2つ) 8……ランプ又は太陽 9……水面 10……酸素過飽和水 11……酸素含有量の多いゾーン 12……気素含有量の少ないゾーン 13……中間ゾーン 14……格子 15……格子 16……気密間仕切り
通過する反応装置(槽)における本発明の方法の使用の
ための設備を概略的に示す断面図を表わしている。 第2図は、反応装置として用いられるのが水槽自体であ
るような、1つの水槽内部での本発明に基づく方法の利
用のための設備を概略的に示している断面図である。 第3図は、複数の反応装置(槽)がカスケード式に結び
つけられているような、第1図に示されている設備の変
形例を表わす、第1図と同様の概略断面図である。 第4図は、複数の垂直間仕切りを有し、処理対象水が通
過する反応装置(槽)内での本発明に基づく方法の利用
のための設備を概略的に示す断面図である。 1……多孔質又は繊維質の間仕切り 2……処理対象水空間 3……空気又は酸素のディフューザ 4……入口オリフイス 5……出口オリフイス 6……封じ込め水空間 7……界面(2つ) 8……ランプ又は太陽 9……水面 10……酸素過飽和水 11……酸素含有量の多いゾーン 12……気素含有量の少ないゾーン 13……中間ゾーン 14……格子 15……格子 16……気密間仕切り
Claims (23)
- 【請求項1】固体の有機物質及び溶解された有機物質並
びに有機物質の変質から生じる溶解された無機物質を含
有する軟水又は海水、特に養魚槽及び養魚地等の水を生
物化学的に浄化するために、有機物質を変質させ、溶解
汚染物質を中和する特性を有する好気性及び嫌気性微生
物を用いて単数又は複数の反応槽内部において水を処理
する方法であって、 拡散及び好気性及び嫌気性微生物の効果を介して水を処
理する前記単数又は複数の反応槽を用い、各反応槽は、
多孔質及び繊維質材料で構成される主反応空間を有し、
使用する好気性及び嫌気性微生物の担体として作用して
おり、多孔質及び繊維質材料が、処理すべき水を収容し
た第一の水室と単数又は複数の閉塞された第二の水室と
の間に厚い間仕切りを形成しており、前記主反応空間は
溶解成分の濃度勾配の拡散を発生し、これを継続的に生
じさせる濃度勾配に保持する手段を有していることを特
徴とする生物化学的水浄化方法。 - 【請求項2】a− 主反応空間は、それがそれぞれ酸素
を豊富に含む前記第一の水室の水及び酸素含有量の少な
い前記第二の水室の水と接触している2つの界面を有
し; b− 主反応空間はその厚み方向に第一の水室の水と接
触している界面に隣接する酸素含有量の高い第一反応ゾ
ーンと、第二の水室の水に接触する界面に隣接する酸素
含有量の低い第二の反応ゾーンと少なくとも一つの中間
ゾーンを含む複数の反応ゾーンを有しており; c− 前記第一の水室との界面に隣接する酸素含有量の
高い第一の反応ゾーンには、有機物質を変質させる特性
をもつ好気性微生物、特に窒素を含む化合物を完全に無
機化する特性をもつ好気性微生物が含まれており; d− 前記第二の水室との界面に隣接する酸素含有量の
低い第二の反応ゾーンには、溶解汚染物質を中和する特
性をもつ微生物、特に処理対象水の中に存在する硝酸塩
及び亜硝酸塩を完全に還元する特性をもつ従属栄養の嫌
気性微生物が含まれており; e− 中間ゾーンには好気性微生物と嫌気性微生物の混
合物が含まれており; f− 前記第二の水室は、遮光されている、 ことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】好気性微生物及び嫌気性微生物に対し担体
として作用する多孔質又維質繊維質の物質が、好ましく
は、水のpH調整効果を有する炭素塩を飽和量含有する材
料で構成されることを特徴とする、請求項1又は2に記
載の方法。 - 【請求項4】前記多孔質又は繊維質の物質は粉砕サンゴ
で形成されていることを特徴とする、請求項1又は2に
記載の方法。 - 【請求項5】多孔質又は繊維質の物質には、前記第一の
水室と接触する界面に隣接する薄い表層内に定着させら
れた微小海草が含まれており、前記第一の水室に接する
界面には光が照射されていることを特徴とする、請求項
1又は2に記載の方法。 - 【請求項6】多孔質又は繊維質の物質(1)の厚みの中
には、微小汚染物質を分解する生物が導入されることを
特徴とする、請求項1又は2に記載の方法。 - 【請求項7】酸素含有量の低い第二の水室の水は、酸素
の濃度が調整手段により水1リットル当たり1ミリグラ
ム程度に維持されていることを特徴とする、請求項1又
は2に記載の方法。 - 【請求項8】前記第二の水室の溶解酸素濃度は、前記調
整手段によって0.5mg/乃至1mg/に保持され、前記調整手
段は、単数又は複数の各第二の水室内に僅かな水流を発
生させる手段であり、該水流発生手段は、第一の水室の
水を一方の導管を通して第二の水室に導入し、第二の水
室の水を他方の導管を介して第一の水室に還流すること
を特徴とする請求項7に記載の方法。 - 【請求項9】前記調節手段は、処理対象水と接触する界
面と封じ込め水と接触する界面の間にある多孔質又は繊
維質の物質の層の密度と厚さを調節することにより形成
されることを特徴とする、請求項7に記載の方法。 - 【請求項10】主反応空間は各反応装置内部においてを
酸素、窒素、炭酸ガス、アンモニアイオン、亜硝酸塩、
硝酸塩カルシウム及びその他の溶解物質の濃度勾配を作
り出すために用いられることを特徴とする、請求項1又
は2に記載の方法。 - 【請求項11】従属栄養の脱窒素性の微生物に必要不可
欠な炭素を含む基質として、処理対象水の中に存在する
有機物質の一部を用いることを特徴とする、請求項1又
は2に記載の方法。 - 【請求項12】前記第二の水室及び前記反応槽の前記第
二の水室との界面を遮光し、光合成による酸素の放出を
防止する手段を用いることを特徴とする、請求項1又は
2に記載の方法。 - 【請求項13】請求項1又は2に記載の方法を利用する
ための装置であって、 好気性微生物及び嫌気性微生物の作用及び拡散によって
水が中で処理される単数又は複数の反応槽で構成され、 各々の反応槽は、多孔質または繊維質の物質で形成さ
れ、処理すべき水を収容する第一の水室と単数又は複数
のそれぞれ閉塞された第二の水室を区画形成する間仕切
りを形成するとともに、使用する前記好気性微生物及び
嫌気性微生物の担体として機能するように構成されてい
る主反応空間を含んでいることを特徴とする装置。 - 【請求項14】前記間仕切りは、その厚みの方向に、好
気性微生物及び微小海草が占有する酸素過飽和ゾーン、
好気性微生物が占有する酸素含有量の多いゾーン、嫌気
性微生物が占有する酸素含有量少ないゾーン、好気性微
生物と嫌気性微生物が併存する中間ゾーンを含む複数の
反応ゾーンを有していることを特徴とする、請求項13に
記載の装置。 - 【請求項15】各反応槽には、単数又は複数の間仕切り
が含まれていることを特徴とする請求項13又は14に記載
の装置。 - 【請求項16】各反応槽内には、端部で反応槽の壁に取
り付けられている単数又は複数の間仕切りがいることを
特徴とする、請求項13又は14に記載の装置。 - 【請求項17】単数又は複数の間仕切りは水平であるこ
とを特徴とする、請求項13又は14に記載の装置。 - 【請求項18】単数又は複数の間仕切りは垂直であるこ
とを特徴とする、請求項13又は14に記載の装置。 - 【請求項19】単数又は複数の間仕切りは、傾斜してい
ることを特徴とする、請求項13又は14に記載の装置。 - 【請求項20】各反応槽の内部には、反応槽の壁に取り
付けられておらず、前記第二の水室を区画形成する単数
又は複数の間仕切りが含まれていることを特徴とする、
請求項13又は14に記載の装置。 - 【請求項21】間仕切りを形成し、使用されるさまざま
な微生物の担体として機能する多孔質又は繊維質の物質
が、好ましくは水のpHに対する調整効果をもつ炭素塩を
含む材料であることを特徴とする、請求項13又は14に記
載の装置。 - 【請求項22】間仕切りは、2つの格子の間にサンドイ
ッチ状にとりこまれた砂又は砂利で構成されていること
を特徴とする、請求項13又は14に記載の装置。 - 【請求項23】単数又は複数の第二の水室には、水中の
溶解酸素濃度を0.5mg/と1mg/の間に調整する調整手段が
含まれていることを特徴とする、請求項13又は14に記載
の装置。
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