(57)【要約】【課題】生物濾過材を用いて有機物の分解から硝化までを一貫して行う。【解決手段】濾過装置１００は、内部に水を流通させるケース１１０と、前記ケース１１０内に配置される濾過材６２とを備え、前記濾過材６２は少なくとも生物濾過材１３０を含み、前記生物濾過材１３０は、バチルス属バクテリアと、バチルス属以外のバクテリアとして、ブラジリゾビウム属バクテリア、スフィンゴモナス属バクテリア、シュードモナス属バクテリアのうちの１種以上とが基材に担持されたバクテリア担持体である。【選択図】図４Ｃ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に水を流通させるケースと、前記ケース内に配置される濾過材とを備える濾過装置であり、
前記濾過材は少なくとも生物濾過材を含み、
前記生物濾過材は、バチルス属バクテリアと、バチルス属以外のバクテリアとして、ブラジリゾビウム属バクテリア、スフィンゴモナス属バクテリア、シュードモナス属バクテリアのうちの１種以上とが基材に担持されたバクテリア担持体であることを特徴とする濾過装置。
【請求項２】
前記バチルス属バクテリアが、Bacillus sp.、Bacillus amyloliquefaciens 、Bacillus methylotrophicusのうちの１種以上である請求項１に記載の濾過装置。
【請求項３】
バチルス属以外のバクテリアが、Bradyrhizobium sp.と、Sphingomonas sp.と、Pseudomonas sp.および／またはPseudomonas saponiphilaと、Pseudomonas sp.および／またはPseudomonas resinovoransとである請求項１または２に記載の濾過装置。
【請求項４】
前記基材は木材チップである請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載の濾過装置。
【請求項５】
前記濾過材はさらに物理濾過材および／または吸着濾過材を含んでいる請求項１〜４のいずれか１項に記載の濾過装置。
【請求項６】
前記濾過材は、物理濾過材の内部に形成された空洞に生物濾過材が充填された一体型の濾過材である請求項５に記載の濾過装置。
【請求項７】
物理濾過材の内部に形成された空洞に生物濾過材が充填された濾過材であり、
生物濾過材は、バチルス属バクテリアと、バチルス属以外のバクテリアとして、ブラジリゾビウム属バクテリア、スフィンゴモナス属バクテリア、シュードモナス属バクテリアのうちの１種以上とが基材に担持されたバクテリア担持体であることを特徴とする濾過材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水棲生物の飼育用水槽の水を浄化する濾過する濾過装置および濾過材に関する。
【背景技術】
【０００２】
水棲生物を飼育する水槽では、水質悪化の原因となる排泄物や残餌といった有機物を除去して水を浄化する手段として、有機物を不織布等のフィルターで濾し取る物理濾過、活性炭やゼオライト等の微細多孔質体に吸着させる吸着濾過および有機物をバクテリアで分解する生物濾過とがある。これらの濾過手段は、単独または複数を組み合わせて用いられている。
【０００３】
水中にバクテリアを供給する方法としては、バクテリアを付着させた濾過材を水槽に投入したり、水槽外にバクテリアを付着させた濾過装置を設置して水を循環させる方法がある（特許文献１，２参照）。また、機材を使用しない簡単な供給方法として、粉末または液状のバクテリアを水中に直接投与する方法があり、一般消費者向に様々な粉末または液状バクテリアが市販されている（非特許文献１，２）。
【０００４】
バクテリアは、主として有機物をアンモニアに分解する有機物分解バクテリアと、酸化還元作用を有しアンモニアを亜硝酸に酸化しさらに硝酸に酸化する硝化バクテリアに大別できる。硝化バクテリアによって生成された硝酸は最終的に窒素ガスとなって水中から大気中に放出される。
【０００５】
前記有機物分解バクテリアとしてはバチルス属バクテリアが知られており、硝化バクテリアとしてはニトロソモナス属バクテリアやニトロバクター属バクテリアが知られている。これらのバクテリアは作用が異なるために速やかに水質浄化を行うために２種類の使用が推奨される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１４２２１１号公報
【特許文献２】特開平５−１３１１９８号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】商品名「すごいんですバクテリア」、寿工芸株式会社製、２０１６年６月３０日検索、インターネット〈URL：http://www.kotobuki-kogei.co.jp/product/?cid=68〉
【非特許文献２】商品名「SUPER BICOM78」、株式会社バイコム製、２０１６年６月３０日検索、インターネット〈URL：http://www.bicom.co.jp/%E3%82%B9%E3%83%BC%E3%83%91%E3%83%BC%E3%83%90%E3%82%A4%E3%82%B3%E3%83%A078/〉
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
物理濾過材および吸着濾過材は無生物であるから長期保存によって濾過能力が低下することはないが、生物濾過材であるバクテリアは生物であるから保存中の環境によって水質浄化能力が大きく変わる。有機物分解バクテリアであるバチルス属バクテリアは芽胞を形成するので耐久性が高く、バクテリアの品質維持は比較的容易である。しかし、硝化バクテリアであるニトロソモナス属およびニトロバクター属のバクテリアは芽胞を形成しないので保管中にバクテリアの活性が低下して硝化能力が低下するという問題があった。また、２種類のバクテリアを併用するのはバクテリアの保存や投与の管理が面倒である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は上述した背景技術に鑑み、生物濾過材を用いて有機物の分解から硝化までを一貫して行える濾過装置および濾過材の提供を目的とする。
【００１０】
即ち、本発明は下記［１］〜［７］に記載の構成を有する。
【００１１】
［１］内部に水を流通させるケースと、前記ケース内に配置される濾過材とを備える濾過装置であり、
前記濾過材は少なくとも生物濾過材を含み、
前記生物濾過材は、バチルス属バクテリアと、バチルス属以外のバクテリアとして、ブラジリゾビウム属バクテリア、スフィンゴモナス属バクテリア、シュードモナス属バクテリアのうちの１種以上とが基材に担持されたバクテリア担持体であることを特徴とする濾過装置。
【００１２】
［２］前記バチルス属バクテリアが、Bacillus sp.、Bacillus amyloliquefaciens 、Bacillus methylotrophicusのうちの１種以上である前項１に記載の濾過装置。
【００１３】
［３］バチルス属以外のバクテリアが、Bradyrhizobium sp.と、Sphingomonas sp.と、Pseudomonas sp.および／またはPseudomonas saponiphilaと、Pseudomonas sp.および／またはPseudomonas resinovoransとである前項１または２に記載の濾過装置。
【００１４】
［４］前記基材は木材チップである前項１〜３のうちのいずれか１項に記載の濾過装置。
【００１５】
［５］前記濾過材はさらに物理濾過材および／または吸着濾過材を含んでいる前項１〜４のいずれか１項に記載の濾過装置。
【００１６】
［６］前記濾過材は、物理濾過材の内部に形成された空洞に生物濾過材が充填された一体型の濾過材である前項５に記載の濾過装置。
【００１７】
［７］物理濾過材の内部に形成された空洞に生物濾過材が充填された濾過材であり、
生物濾過材は、バチルス属バクテリアと、バチルス属以外のバクテリアとして、ブラジリゾビウム属バクテリア、スフィンゴモナス属バクテリア、シュードモナス属バクテリアのうちの１種以上とが基材に担持されたバクテリア担持体であることを特徴とする濾過材。
【発明の効果】
【００１８】
上記［１］に記載した濾過装置は、生物濾過材として、有機物分解能力を有するバチルス属バクテリアと硝化能力を有するバチルス属以外の特定のバチルスを担持させたバクテリア担持体を用いているので、有機物の分解と硝化を一貫して行える。また、バチルス属バクテリアは芽胞を形成するので保存性が高く、バチルス属以外のバクテリアも生命力が強く保存性が高い。
【００１９】
上記［２］に記載の濾過装置は有機物分解能力が特に優れている。
【００２０】
上記［３］に記載の濾過装置は硝化能力が特に優れている。
【００２１】
上記［４］に記載の濾過装置は、生物濾過材がバクテリアを木材チップに担持させたバクテリア担持体であるから、長期保存に適し、かつより多くのバクテリアを担持させることができて浄化能力が優れている。
【００２２】
上記［５］に記載の濾過装置は、生物濾過材に、異なる濾過作用をもつ物理濾過材および／または吸着濾過材が加えられているので、より高い浄化能力が得られる。
【００２３】
上記［６］に記載の濾過装置は、物理濾過材と生物濾過材が一体化した濾過材であるから、濾過材の交換が容易である。
【００２４】
上記［７］に記載の濾過材は、物理濾過材と生物濾過材が一体化しているので、濾過材の交換が容易である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】この発明の実施形態である濾過装置を示す斜視図である。
【図２】図１の濾過装置のケースの分解斜視図である。
【図３Ａ】図１の濾過装置の正面図である。
【図３Ｂ】図１の濾過装置の上面図である。
【図３Ｃ】図１の濾過装置の底面図である。
【図４Ａ】図３Ｂの４Ａ−４Ａ線断面に相当するケースの断面図である。
【図４Ｂ】図３Ｂの４Ｂ−４Ｂ線断面の相当するケースの断面図である。
【図４Ｃ】図３Ｂの４Ｃ−４Ｃ線断面図である。
【図５】図１の濾過装置に適用された第１濾過材を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１〜図５はこの発明の実施形態である濾過装置および濾過材を示す図である。これらの図に示すように、本実施形態は水中に設置されるエアーリフト式の濾過装置であり、ケース１１０と、ケース１１０内に配置された濾過材６２とを備えている。
【００２７】
なお、以下の説明においては、発明の理解を容易にするため、図３Ｂの上面図（平面図）に向かって下側を「前側」とし、図３Ｂの上側を「後側」とし、図３Ｂの右側および左側を「右側」および「左側」として説明する。
【００２８】
［ケース］
前記ケース１１０は、ベース部材１と上部カバー２とにより外壁が形成され、さらに内部に、エアーリフトのための基本的な構成要素として、隔板３と、排水パイプ４の主要部となる排水パイプ本体４１とが配置されている。
【００２９】
前記ベース部材１は、平面視略正方形状の底壁１１と、底壁１１の周縁部における周囲四辺から上方に延びるように一体に形成された周側壁１５とを有する上端開放箱型形状の透明な硬質合成樹脂成形品によって構成されている。前記周側壁１５のうち、左右両側壁には内側に凹むようにして凹段部１６が形成されている。底壁１１の両側縁部における凹段部１６内には、上方に延びる係合片１７が一体に形成されている。さらに係合片１７の上端外面には、抜け止め凸部１８が一体に形成されている。なお、前記周側壁１５は、底壁１１の外周縁部よりも少し内側に形成されており、その底壁１１における周側壁１５の外側の領域がフランジ１９として構成されている。
【００３０】
前記ベース部材１の内部における底壁１１の中央には、気泡発生手段取付用筒状部１２が上方突出状に一体に形成されている。この筒状部１２には、上端が閉塞された円筒状の多孔質部材等によって構成される気泡発生手段５の下端が嵌め込まれて取り付けられている。
【００３１】
前記ベース部材１の周側壁１５における一コーナー部の外面下端には、エアー供給パイプ差込口１３が形成されている。さらに底壁１１には、エアー供給パイプ差込口１３と気泡発生手段取付用筒状部１２とを連通接続するトンネル状のエアー供給路１４が形成されている。前記エアー供給パイプ差込口１３には、Ｌ字型のエアー供給パイプ５１の一側片が差し込まれて固定されている。そしてエアー供給パイプ５１の他側片に連結されたエアー供給チューブ（図示省略）を介して、水槽外部のエアーポンプ（図示省略）からエアー供給路１４内にエアーが供給されると、そのエアーが気泡発生手段５の細孔を通って細かい気泡となって放出されるようになっている。前記ベース部材１の内部における底壁１１には、上記気泡発生手段取付用筒状部１２を取り囲むようにして、円筒状の排水パイプ基端部４５が上方突出状に一体に形成されている。この排水パイプ基端部４５には、縦方向（上下方向）に延びるスリット状のパイプ通水孔４６が周方向に所定間隔おきに複数形成されている。なお、本実施形態においては、この排水パイプ基端部４５と、後に詳述する排水パイプ本体４１および排水パイプ先端部４８とによって、排水パイプ４が構成されている。
【００３２】
前記ベース部材１における周側壁１５の内面には、縦方向（上下方向）に延びる隔板支持用リブ３５が周方向に適宜間隔をおいて複数形成されている。この隔板支持用リブ３５は、その上端位置が、周側壁１５の上端位置に対して隔板３の厚さ分だけ低く形成されており、後述するように各壁支持用リブ３５の上端に隔板３の外周縁部を支持させた際には、隔板３の上面と、周側壁１５の上端面とが同一平面内（面一）に配置されるようになっている。前記ベース部材１における周側壁１５のうち、前後両側壁の上端部両側には内側に突出するように係合爪３６が一体に形成されている。また、前記ベース部材１における底壁１１の外周縁部には、底壁１１を貫通するスリット状の複数の底部吸水孔１０が形成されている。
【００３３】
前記隔板３は、外周形状がベース部材１の上端開口形状に対応して形成されており、隔板３によってベース部材１の上端開口部を適合状態に閉塞できるようになっている。前記隔板３の前端縁および後端縁の両側部には、ベース部材１の係合爪３６に対応して、係合凹部３１が形成されている。また、前記隔板３には、その中央に円形の排水パイプ取付孔３２が形成されるとともに、その排水パイプ取付孔３２の内周端面には、周方向に所定間隔おきに位置決め突起３３が形成されている。さらに、前記隔板３における排水パイプ取付孔３２の外側には、そのほぼ全域にわたって多数の通水孔３０が形成されている。
【００３４】
そして、前記隔板３における外周縁部の下面側が、ベース部材１の隔板支持用リブ３５の上端に支持されつつ、隔板３の係合凹部３１にベース部材１の係合爪３６を弾性係合させることにより、隔板３がベース部材１にその上端開口部を閉塞した状態で着脱自在に取り付けられている。こうして隔板３を取り付けた状態においては、隔板３における排水パイプ取付孔３２の外周縁部下面が、ベース部材１の排水パイプ基端部４５の上端部に当接した状態に配置されている。
【００３５】
排水パイプ本体４１は、上方に向かうに従って径寸法が次第に小さくなるような円錐台形の筒状に形成されている。この排水パイプ本体４１の下部外周には位置決めフランジ４２が形成されている。この排水パイプ本体４１の位置決めフランジ４２よりも下側の部分（下端部）は、その外径寸法がベース部材１の排水パイプ基端部４５の内径寸法に対応して形成されている。
【００３６】
そして、前記排水パイプ本体４１の下端部が隔板３の排水パイプ取付孔３２を介してベース部材１の排水パイプ基端部４５内に嵌め込まれることにより、排水パイプ本体４１が排水パイプ基端部４５に連結固定されている。この連結状態においては、排水パイプ本体４１の位置決めフランジ４２が、隔板３の位置決め突起３３に係止することによって、排水パイプ本体４１の上下方向の位置決めが図られている。
【００３７】
前記上部カバー２は、平面視略正方形状の上壁２１と、上壁２１の周縁部における周囲四辺から下方に延びるように一体に形成された周側壁２５とを有する下端開放箱型形状の透明な硬質合成樹脂成形品によって構成されている。前記上壁２１の中央には、上方に向かうに従って径寸法が次第に小さくなるような排水パイプ先端部４８が一体に形成されている。この排水パイプ先端部４８の下端は上部カバー２の内側に開放されるとともに、上端は上部カバー２の上方に開放されている。前記排水パイプ先端部４８における上端（先端）開口２３が排水口として機能する。また、前記上部カバー２にはその上壁２１の外周縁部から周側壁２５の上部にかけてスリット状の上部吸水孔２０が、周方向に適宜間隔をおいて多数形成されている。前記上部カバー２における周側壁２５の下端部内周形状は、ベース部材１の周側壁１５の外周形状に対応して形成されており、上部カバー２の下端開口部内に、ベース部材１の周側壁１５が適合状態に嵌合されるようになっている。また、上部カバー２の周側壁２５における左右両側壁の下端部には、ベース部材１の係合片１７に対応して、切欠部２７が形成されるとともに、その切欠部２７の上方に、ベース部材１の抜け止め凸部１８に対応して、係合孔２８が形成されている。
【００３８】
前記構成の上部カバー２が、その下端開口縁部がベース部材１の外周フランジ１９に当接するまで、ベース部材１に嵌め込まれる。この嵌め込み時には、ベース部材１の係合片１７が内側に撓んだ状態で、上部カバー２の周側壁２５内に挿入され、係合片１７先端の抜け止め凸部１８が上部カバー２の係合孔２８に到達したところで、係合片１７が自身の復元力により外側に復元する。これにより、抜け止め凸部１８が係合孔２８に係合し、上部カバー２がベース部材１に抜け止め状態に取り付けられる。この取付状態においては、上部カバー２における排水パイプ先端部４８の下端面が、排水パイプ本体４１の上端に当接する。さらに排水パイプ本体４１の下端部は、既述したようにベース部材１の排水パイプ基端部４５の上端部に嵌合固定されている。従って、排水パイプ本体４１、排水パイプ基端部４５および排水パイプ先端部４８によって、ベース部材１の底壁１１から上方に延びさらに、隔板３を貫通して、上部カバー２の上方に至り、かつ上部カバー２の上方に開放する排水パイプ４が形成されることになる。
【００３９】
本実施形態において、前記上部カバー２をベース部材１に取り付けた状態では、上部カバー２内の排水パイプ外側における隔板３よりも上方に、上部濾過室６１が形成されるとともに、ベース部材１内の排水パイプ外側における隔板３よりも下方に、下部濾過室６５が形成されている。前記上部濾過室６１および下部濾過室６５のそれぞれに濾過材を収納することができる。
【００４０】
［濾過材］
図５に上部濾過室６１に配置される第１濾過材６２を示す。前記第１濾過材６２は、中心に排水パイプ貫通孔６３を有する不織布成形体１２０と、この不織布成形体１２０の内部に設けられた４つの空洞１２１に充填された粒状のバクテリア担持体１３０および粒状の活性炭１３１とによって構成されている。前記不織布成形体１２０は、排水パイプ貫通孔６３とこの排水パイプ貫通孔６３の周囲に空洞１２１形成用の４つの貫通孔を有する中間材１２２の上下に、排水パイプ貫通孔６３が穿設されたシート１２３、１２４を貼り合わせることにより形成されている。前記第１濾過材６２は、前記中間材１２２に下部シート１２３を貼り合わせて空洞１２１を形成し、空洞１２１にバクテリア担持体１３０および粒状の活性炭１３１を充填した後に上部シート１２４を貼り合わせて空洞１２１の開口部を閉じることによって作製される。前記第１濾過材６２の不織布成形体１２０は物理濾過材であり、バクテリア担持体１３０は生物濾過材であり、活性炭１３１は吸着濾過材である。前記バクテリア担持体１３０は、有機物の分解能力の高いバチルス属バクテリアと、硝化作用を有するバチルス属以外のバクテリアとを担持している。
【００４１】
前記下部濾過室６５には砂利６６が収納されている。後述するように、本実施形態の濾過装置１００は上部濾過室６１および下部濾過室６５の２箇所に水を導入する構造であり、少なくとも一方に濾過材を収納することで濾過を行う。前記前記下部濾過室６５には、砂利６６の代わりに第１濾過材６２のような複合濾過材やウールマット等の単機能の濾過材を収納することもできる。また、前記砂利６６を基材として、この砂利６６に本発明が規定する特定のバクテリアを担持させてバクテリア担持体を形成することもできる。濾過装置１００に収納するバクテリア担持体の形態は一つに限定されず、複数の形態のバクテリア担持体を別の場所に収納してもよい。
【００４２】
［濾過装置の組み立てと稼働］
まず、前記ベース部材１内における排水パイプ基端部４５の外側に砂利６６を敷き詰める。
【００４３】
続いて、前記隔板３によってベース部材１の上端開口部を閉塞してから、排水パイプ本体４１をベース部材１の排水パイプ基端部４５に連結する。
【００４４】
次に、第１濾過材６２をそのパイプ排水パイプ貫通孔６３内に排水パイプ本体４１が収容されるようにして、隔板３上に載置する。その後、第１濾過材６２を覆うようにして、上部カバー２をベース部材１に組み付ける。
【００４５】
前記濾過装置は、例えば観賞魚用水槽内の底面に設置される。さらに濾過装置のエアー供給パイプ５１には、エアー供給チューブ（図示省略）の一端が接続されるとともに、そのエアー供給チューブの他端が水槽外のエアーポンプに接続される。
【００４６】
そして、エアーポンプの駆動によって、エアーがエアー供給パイプ５１およびエアー供給路１３を介して気泡発生手段５に供給されると、その気泡発生手段５から細かい気泡が発生して、その気泡が排水パイプ４内の水と共に排水パイプ４を上昇して、パイプ先端開口２３から上方に向けて排出される。これにより排水パイプ４内が負圧となって吸引力が発生する。このエアーリフト効果によって、上部吸水孔２０から上部濾過室６１内に水が吸引されて、その水が第１濾過材６２、隔板通水孔３０、下部濾過室６５の砂利６６、パイプ通水孔４６および排水パイプ４を通って上方へと排出される第１濾過処理と、底部吸水孔１０から下部濾過室６５内に水が吸引されて、その水が砂利６６、パイプ通水孔４６および排水パイプ４を通って上方へと排出される第２濾過処理とが並行して行われる。
【００４７】
前記第１濾過処理においては、水が第１濾過材６２および砂利６６を通過することによって、第１濾過材６２の不織布成形体１２０による物理濾過およびバクテリア担持体１３０による生物濾過、活性炭による吸着濾過が行われる。上述したように、バクテリア担持体１３０は有機物の分解能力の高いバチルス属バクテリアと、硝化作用を有するバチルス属以外のバクテリアを有しているので、残餌や排泄物等の有機物の分解から硝化作用による硝酸生成までの水の浄化が一貫して行われる。
【００４８】
また、前記第２濾過処理に関し、本実施形態は下部濾過室６５に砂利６６を収納しているので濾過は行われていないが、砂利６６の代わりに濾過材を収納することによって相応の濾過が行われる。また、前記砂利６６にバクテリアが付着していた場合や、水中のバクテリアが砂利６６に付着した場合には、それらのバクテリアによる生物濾過が行われる。
【００４９】
［バクテリア担持体］
前記バクテリア担持体１３０は複数種のバクテリアを基材に担持させたものである。以下に、本発明の濾過装置に使用するバクテリアについて詳述するともに、バクテリア担持体の作製方法の一例について説明する。
【００５０】
（バクテリア）
複数種のバクテリアは、バチルス属バクテリアを含み、さらにバチルス属以外のバクテリアとして、ブラジリゾビウム属バクテリア、スフィンゴモナス属バクテリア、シュードモナス属バクテリアのうちの１種以上を含んでいる。
【００５１】
バチルス属バクテリアは主として有機物を分解する能力を有し、芽胞を形成する耐久性の高いバクテリアであり、保存性のバクテリアとなし得る。バチルス属バクテリアの中でも、有機物分解能力が高いBacillus sp.、Bacillus amyloliquefaciens 、Bacillus methylotrophicusが好ましく、これらうちの１種以上を含んでいることが好ましい。
【００５２】
有機物はバチルス属バクテリアによって分解されてアンモニアが生成される。生成されたアンモニアは、バチルス属以外の上記のバクテリアの硝化作用によって亜硝酸となり、亜硝酸は硝酸となる。ブラジリゾビウム属バクテリアとしてBradyrhizobium sp.を例示でき、スフィンゴモナス属バクテリアとしてSphingomonas sp.を例示でき、シュードモナス属バクテリアとしてPseudomonas sp.、Pseudomonas saponiphila、Pseudomonas resinovoransを例示できる。これらのバクテリアは芽胞を形成しないが、生命力が強く保存性のバクテリアとなし得る。バチルス属以外のバクテリアは１種以上含有することが必要であり、以下のＡ〜Ｄの４つの群の全てのバクテリアを含有していることが特に好ましい。Ｃ、Ｄの群はいずれもシュードモナス属であるが、Pseudomonas saponiphilaおよびPseudomonas resinovoransはそれぞれ単独で存在するよりも、両者が併存するか、あるいはPseudomonas sp.と併存することが好ましい。このため、シュードモナス属バクテリアをＣ、Ｄの２つの群に分類している。
【００５３】
また、バチルス属バクテリアは必須であるから、Ａ〜Ｅの５つの群の全てのバクテリアを含む組み合わせが最も好ましい。
Ａ：Bradyrhizobium sp.
Ｂ：Sphingomonas sp.
Ｃ：Pseudomonas sp.および／またはPseudomonas saponiphila
Ｄ：Pseudomonas sp.および／またはPseudomonas resinovorans
Ｅ：Bacillus sp.、Bacillus amyloliquefaciens、Bacillus methylotrophicusのうちの１種以上
【００５４】
（基材）
前記バクテリアを担持させる基材の種類は限定されないが、バクテリアの担持性が良好であり、バクテリアを十分に担持させるために表面積が大きいことが好ましく、形態は粒子、細片、粉、チップ等が好ましい。これらの点で基材として木材を細かく砕いた木材チップまたは砂利などの骨材と称する多孔質個体を推奨できる。木材はバクテリアの住処に適した環境であり、バクテリアブロックの長期保存に適している。また、チップにすることでより多くのバクテリアを担持させることができる。木材チップの粒子径は０．１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲が好ましく、樹種はブナ、コナラ、クヌギなどの広葉樹またはその堆肥が適しているが針葉樹も用いることもできる。木材以外の基材としては、軽石、シラス、炭、炭素繊維、ゼオライト、砂、珪藻土、炭酸カルシウム、シリカゲル、そば殻、糠、藁、モミ殻、ヤシの実などの植物繊維等、その種別は問わず多孔質素材全般を用いることができる。
【００５５】
（バクテリア担持体）
前記バクテリアは基材と混合して攪拌することで基材に担持させる。粒状の基材にバクテリアを担持させたバクテリア担持体の形態は粒状である。
【００５６】
バクテリア担持体において、上記のＡ〜Ｅの全ての群のバクテリアの好適な菌数は以下のとおりである。
【００５７】
Ａ：  1,000ＣＦＵ／ｇ〜  500,000ＣＦＵ／ｇ
Ｂ：  1,000ＣＦＵ／ｇ〜  500,000ＣＦＵ／ｇ
Ｃ：  1,000ＣＦＵ／ｇ〜  500,000ＣＦＵ／ｇ
Ｄ：  1,000ＣＦＵ／ｇ〜  500,000ＣＦＵ／ｇ
Ｅ：  10,000ＣＦＵ／ｇ〜  10,000,000,000ＣＦＵ／ｇ
【００５８】
［バクテリア担持体の製造方法］
以下に、バクテリアの培養からバクテリア担持体の製造方法の一例について説明する。なお、本発明はバクテリアの培養方法やバクテリア担持体の製造方法を限定するものではなく、以下の方法や条件以外で製造されたバクテリア担持体も本発明に含まれる。
【００５９】
以下のバクテリア担持体の製造に用いたバチルス属バクテリアはBacillus firmus、Bacillus pumilus、Bacillus subtilis/amyloliquefaciensの３種であり、バチルス属以外のバクテリアとしてBradyrhizobium sp.、Pseudomonas sp、Sphingomonas sp.の３種である。
【００６０】
（１）バクテリアの培養
基材に担持させるバクテリアを元菌と称する。元菌は種菌に培地を継ぎ足して培養し、培養した元菌の一部を次の培養の種菌として用いる。このサイクルを繰り返すことによって、継続的に元菌を培養することができる。前記種菌には全ての種類のバクテリアが含まれているが、一部の種類のバクテリアまたは全種類のバクテリアを小規模に培養し、これらを種菌に加えて元菌を培養してもよい。
【００６１】
培養の培地には、家畜糞の発酵物が適している。家畜糞発酵物は糖、アミノ酸、ケイ酸を含んでおり、糖およびアミノ酸はバクテリアの栄養成分であり、ケイ酸はバチルス属バクテリアが芽胞を形成する際に体内に取り込んで芽胞形成を促すと考えられる。糖としてグルコース、ガラクトース、麦芽糖、乳糖等を例示でき、アミノ酸としてアスパラギン酸、グルタミン酸、グリシン等を例示できる。家畜糞は上記三成分の他に多様なミネラル分も含んでいるのでバクテリアの繁殖環境として好ましい。家畜糞としては、牛糞、豚糞、鶏糞あるいはこれらの混合物が好ましい。家畜糞の発酵条件は常温〜９０℃で１０日〜８０日が好ましい。
【００６２】
以下は、種菌に別途培養した３種のバチルス属バクテリアを加えて元菌を培養する工程例である。
【００６３】
培養装置にバクテリア、培地、水、３種類のバチルス属以外のバクテリアを含む前回の元菌を投入して、４５℃〜６０℃で９０時間〜１３０時間攪拌しながら培養する。水分量は培地を湿らせる程度とし、蒸発により乾燥すれば、失われた水分を補充する。前記条件下で湿潤状態と乾燥状態を繰り返して培養する。バチルス属バクテリアは、湿潤によって栄養素を分解して増殖し、乾燥によって保存性の高い芽胞を形成し、３種類のバチルス属バクテリアと３種類のバチルス属以外のバクテリアを含む元菌が作成される。
【００６４】
（２）バクテリア担持体の作製
基材として用いる木材チップは乾燥熟成させて使用する。木材チップは栄養源を少なくし熟成させることで雑菌の増殖を抑制することができる。この熟成環境は雑菌が増殖し難い環境であり、熟成させて雑菌を減少させることによって所期するバクテリアの生育環境を良好なものとし、バクテリアによる水質浄化作用を高めることができる。
【００６５】
作製した元菌と乾燥させた木材チップを混合し、付着しやすいように水を加え３０分〜３時間攪拌させる。
【００６６】
前記元菌と木片チップの好ましい重量比率は、元菌が１％〜５０％、木材チップが５０％〜９９％である。
【００６７】
［濾過装置の他の形態］
本発明の濾過装置は、少なくとも、生物濾過材として特定のバクテリアの担持体を備えていることが要件であり、濾過方式やケースの形態は限定されない。ケース内の濾過材に水を通じさせれば濾過が行われるので、実施形態の水中設置型の他、槽の外部に設置する濾過装置にも適用できる。
【００６８】
また、濾過材は上記の生物濾過材を単独で用いる他、生物濾過材に物理濾過材および／または吸着濾過材を加えることも好ましい。物理濾過材は水中を浮遊する残餌や糞、枯れて落ちた水草等の大きいごみを濾し取る濾過材であり、上記の不織布の他、ネット、スポンジ、ウールマット等を用いることができる。吸着濾過材は有害物質を吸着することによって水を浄化する濾過材であり、ソイル、活性炭、ゼオライト等を用いることができる。物理濾過材および吸着濾過材は生物濾過材とは異なる作用で水を浄化するので、生物濾過材に物理濾過材および／またはを加えることで浄化能力を高めることができる。実施形態の濾過装置１００は生物濾過材、物理濾過材、吸着濾過材の３種類の濾過材を組み合わせているが、生物濾過材と物理濾過材の組み合わせ、および生物濾過材と吸着濾過材の組み合わせも本発明に含まれる。
【００６９】
複数種の濾過材を用いる場合の濾過材の配置は限定されず、どの濾過材にも水が通じる構造であればよい。但し、水の流れの上流側に物理濾過材を配置して大きなゴミを濾し取った後に生物濾過および吸着濾過を行うと効率良く水を浄化でき、かつ生物濾過材および吸着濾過材が長持ちする。
【００７０】
実施形態の第１濾過材１１０は不織布成形体１２０の空洞１２１にバクテリア担持体１３０および活性炭１３１が充填された一体型濾過材であり、物理濾過後の水を生物濾過を行う構造である。また、このような一体型濾過材では不織布成形体１２０がバクテリア担持体１３０および活性炭１３１の収納容器として機能し、複数の濾過材を一つの濾過材として扱えるので、濾過材の交換が容易である。また、不織布以外の物理濾過材、例えばネット、スポンジ、ウールマットでも生物濾過材の収納容器を形成できる。また、物理濾過材による収納容器は生物濾過材を収納する空洞が形成されている限り形状は限定されない。前記不織布成形体１２０のような直方体の他、袋体であってもよい。
【実施例】
【００７１】
図１〜５に示す構造の濾過装置１００において、第１濾過材６２の不織布成形体１２０に充填する濾過材の種類を変えて水槽の水質浄化試験を行った。記不織布成形体１２０は縦７０ｍｍ×横７０ｍｍ×高さ３５ｍｍであり、４つの空洞１２１の合計容積は７６２３ｍｍ３である。
【００７２】
［実施例］
バクテリア担持体には下記のバクテリアを使用した。
バチルス属バクテリア：Bacillus firmus、
Bacillus pumilus、
Bacillus subtilis/amyloliquefaciens
バチルス属以外のバクテリア：Bradyrhizobium sp.、
Pseudomonas sp、
Sphingomonas sp.
【００７３】
（元菌の作製）
攪拌発酵装置に、発酵鶏糞４５０ｋｇと、種菌５０ｋｇ、別途培養したバチルス属バクテリア２リットルを混合し、この混合物が湿る程度の水を投入し、５５℃で１４日間攪拌しながら培養した。培養期間中は３日に１回水を補充して湿った状態を維持した。これにより元菌を作製した。
【００７４】
（バクテリア担持体）
熟成させ乾燥させた粒子径０．１ｍｍ〜１０ｍｍのクヌギ、コナラ、ブナチップ堆肥を基材とし、基材２．５ｋｇと元菌１．８ｋｇを混合し、３時間攪拌しバクテリア担持体を作製した。
【００７５】
前記バクテリア担持体における各バクテリア量は以下のとおりである。
【００７６】
Bacillus firmus：100,000ＣＦＵ／ｇ
Bacillus pumilus：  100,000ＣＦＵ／ｇ
Bacillus subtilis/amyloliquefaciens：  100,000ＣＦＵ／ｇ
Bradyrhizobium sp.：  1,000ＣＦＵ／ｇ
Pseudomonas sp：  1,000ＣＦＵ／ｇ
Sphingomonas sp.：  1,000ＣＦＵ／ｇ
【００７７】
前記不織布成形体１２０の４つの空洞１２１に合計で０．５ｇのバクテリア担持体１３０および１１ｇの活性炭１３１を充填し、これを第１濾過材６２とした。濾過装置１００は、前記第１濾過材６２および砂利６６とともにケース１１０を組み立てて作製した。
【００７８】
［比較例］
前記不織布成形体１２０の４つの空洞１２１に１１ｇの活性炭１３１のみを充填し、これを実施例の第１濾過材６２に変えて、砂利６６とともにケース１１０を組み立てた。
【００７９】
［水の浄化試験］
作製した実施例および比較例の濾過装置１００を、それぞれの金魚飼育水槽に投げ込み、エアーポンプからエアーを供給して水の浄化試験を行った。
【００８０】
水槽：水量８リットル
魚種：体重約３ｇのコアカ５尾
給餌：一日あたり０．２５ｇ
試験期間：２８日
【００８１】
28日間の試験期間中、試験開始時、３日目、７日目、１４日目、２１日目、２８日目に、アンモニア濃度、亜硝酸濃度、硝酸濃度を測定した。測定結果を表１に示す。
【００８２】
【表１】
2018050519.tif 000003
【００８３】
表１の結果より、実施例では試験開始1週間目までのアンモニア濃度が比較例よりも早く増えていることからバクテリアが作用して、有機物のゴミが分解されていることがうかがえる。また２８日目の硝酸濃度を見ると、比較例よりも実施例の方が濃度が高いことからバクテリアの力により、積極的に亜硝酸が硝化されていることがうかがえる。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明の濾過装置は水棲生物飼育用水槽の水質浄化に利用できる。
【符号の説明】
【００８５】
１…ベース部材
３…隔板
４…排水パイプ
６２…第１濾過材
６６…砂利
１００濾過装置
１１０ケース
１２０…不織布成形体（物理濾過材）
１２１…空洞
１３０…バクテリア担持体（生物濾過材）
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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