(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
好気的条件下での水生生物のための水からの無機窒素化合物の除去のための又は好気的条件下での水生生物のための水における無機窒素化合物の減少のための方法であって、ポリカプロラクトンを水生生物のための水に加えることを含む、方法。
【請求項２】
無機窒素化合物が硝酸塩である、請求項１記載の方法。
【請求項３】
好気性条件を維持する一方、ポリカプロラクトンを水槽の底層に導入することを特徴とする、請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
ポリカプロラクトンを粒状材料として導入する、請求項３記載の方法。
【請求項５】
ポリカプロラクトンを水生生物のための水１００リットルあたり２０〜２００gの量で導入する、請求項３又は４記載の方法。
【請求項６】
ポリカプロラクトンを水生生物のための水１００リットルあたり６０〜１２０gの量で導入する、請求項４記載の方法。
【請求項７】
底層が粒径１〜８mmの砂利からなることを特徴とする、請求項３〜６のいずれか記載の方法。
【請求項８】
底層が粒径３〜５mmの砂利からなることを特徴とする、請求項７記載の方法。
【請求項９】
ポリカプロラクトンを粉末の形態又は粉末の懸濁液として、水生生物のための水に加えることを特徴とする、請求項１又は２記載の方法。
【請求項１０】
粉末状ポリカプロラクトンをペースト状調製物の形態で水生生物のための水に加えることを特徴とする、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
粉末状ポリカプロラクトンを５〜２０mg／水リットルの量で水生生物のための水に加えることを特徴とする、請求項９又は１０記載の方法。
【請求項１２】
粉末状ポリカプロラクトンを１０mg／水リットルの量で水生生物のための水に加えることを特徴とする、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
好気的条件下での水生生物のための水からの無機窒素化合物の除去又は減少のための薬剤としてのポリカプロラクトンの使用。
【請求項１４】
無機窒素化合物が硝酸塩である、請求項１３記載の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生物学的保持水から無機窒素化合物、特に硝酸塩を除去又は減少させるための、生分解性のポリマー、好ましくはポリカプロラクトン（ＰＣＬ）を含有する薬剤、及び当該薬剤の使用に関する。
【０００２】
魚及び他の水生生物の毎日の給餌は、水槽保持系への有機窒素化合物の定期的導入を生じさせる。
【０００３】
主に好気的に作動するろ過系では、導入又は除去された有機窒素化合物が分解して、中間段階のアンモニア／アンモニウム及び亜硝酸塩（これらの濃度は低いままである）によって硝酸塩を形成する。
【０００４】
たいていの場合、水槽保持系における脱窒活性は硝化活性よりも相当に低いため、結果的に硝酸塩濃度は絶えず増加する。
【０００５】
硝酸アニオンは魚にとってごくわずかに毒性でしかないが、それにもかかわらず、硝酸塩の増加を遅らせる又は硝酸塩濃度を低く維持するための努力が払われている。
【０００６】
二次的な望ましくない作用を生じさせる、硝酸塩を減らすためのイオン交換プロセスに加えて、脱窒プロセスが使用される。脱窒は、おおよそ嫌気性条件及び分解性の炭素化合物の存在を伴う。
【０００７】
硝化による硝酸塩の形成はほとんど絶え間なく起こるため、脱窒もまた、多少なりとも連続的に起こるようにすることが好都合である。毎日増加する硝酸塩の量がごく低い濃度であることは、脱窒中の大量の物質転換を省略することを可能にする。したがって、溶解させにくい生分解性の有機ポリマーが、ゆっくり反応するＣ源として非常に好適である。
【０００８】
今日まで、ＢＤＰ（生分解性のポリマー）を使用する以下のプロセスが公知である。
【０００９】
ａ）ポリヒドロキシブチレート（ＰＨＢ）からなる粒状材料及び成形／付形部品を水槽の底地に配置して嫌気性分解条件を形成する。ＰＨＢは、特殊なバクテリア種によってエネルギー保存物質として蓄積され、細胞に固定される。したがって、これは天然材料として易分解性である。他のＢＤＰは、水槽系では使用されなかった。
【００１０】
ｂ）Boley、Muellerらは、粒状ＰＨＢ及びポリカプロラクトン（ＰＣＬ）を、特殊な嫌気性反応器中、硝酸塩を分解させる限りの非常に小さなＯ2流量（０．３〜０．５リットル／ｈ）しか有しない、厳しい嫌気性反応条件下に置いた。使用した粒状材料の量は、１００リットルあたり約２８０〜３８０g、すなわち非常に多量であった。
【００１１】
従来技術に比較して、本発明の薬剤、材料又はプロセスは、当業者にとって相当な利点及び／又は驚くべき機能的及び機械的改善を提供する。
【００１２】
前述の従来技術に比較すると、ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）からなる粒状材料の使用は以下の重大な利点を提供する。
【００１３】
現時点ではＰＨＢの大量生産者は存在しないため、相当に良化する商業的利用可能性。
【００１４】
ＰＨＢはＰＣＬよりも約２〜３．５倍高価であるため、実質的な費用的利点。
【００１５】
加えて、驚くべきことに、合成化学的に製造された材料としてのＰＣＬがＰＨＢと同様に易分解性であるということがわかった。
【００１６】
硝酸塩を除去する場合、ＰＣＬは、水槽条件に関する非嫌気性条件又は好気性条件下でさえ、完全に十分な硝酸塩減少をすでにもたらしているという点で、ＰＨＢと比べて驚くほど異なる分解挙動を示す。
【００１７】
驚くべきことに、粒状ＰＣＬ材料を使用する場合、好気性作動条件下でこそ、嫌気性条件下よりも速やかでより効果的な硝酸塩減少が得られるということが示された。この事実は驚くべきことであり、従来技術の慣用のＢＤＰをもってしても期待することはできない。
【００１８】
従来技術によって、硝酸塩を減らすため、ＰＨＢからなる粒状材料及び成形体を水槽の底層と混合することはすでに公知であるが、水槽系の底層における粒状ＰＣＬ材料の使用は今日まで実施されていない。
【００１９】
粒状ＰＨＢ材料を用いる実験から判明し、又は収集した結果からは、ＰＣＬ（ＢＤＰとして）に関しても同様な反応挙動、すなわち
ａ）底における、好ましくは嫌気性条件下での脱窒による硝酸塩の分解、
ｂ）おおむね嫌気性の条件の形成による脱窒の増大、促進
が予想された。
【００２０】
しかし、驚くべきことに、底層が粗粒状になればなるほど、底のＰＣＬが硝酸塩をよりいっそう効果的に分解させるということがわかった。
【００２１】
比較試験では、水槽水１００リットルあたり７０gの粒状ＰＣＬ材料（円ないし楕円の球体、直径約４mm、ポリカプロラクトン含有率＞９９％）を、水槽中で、
ａ）砂（＜１mm）
ｂ）微細な砂利（φ１〜２mm）
ｃ）中庸の粗さの砂利（φ２〜３mm）
からなる底材料１０〜２０リットルと混合し、魚によって占有され、毎日給餌を受ける水槽の硝酸塩の増加を３ヶ月間にわたって計測した。
【００２２】
比較として、ＰＣＬで処理されない水槽を使用した。
【００２３】
以下の従来技術による試験結果の等級付けは驚くべきものであり、反対の傾向が予測されていた。
【００２４】
ａ）砂（φ１mm）
試験期間中、対照水槽中では硝酸塩含量が４９mg／リットルから１２８mg／リットルに増加した。硝酸塩のわずかな減少は、ＰＣＬで処理された水槽中で見られただけであった。硝酸塩は４９mg／リットルから１０９mg／リットルに増加した。
【００２５】
ｂ）微細な砂利（φ１〜２mm）
硝酸塩分解ははるかに強力であった。
【００２６】
硝酸塩濃度は、開始時の４９mg／リットルから７４mg／リットルに増加し、対照試験では、１３５mg／リットルに増加した。
【００２７】
ｃ）中庸の粗さの砂利（φ２〜３mm）
この場合、硝酸塩減少はよりいっそう顕著であった。
【００２８】
開始時の４９mg／リットルから、わずか４０mg／リットルまでの硝酸塩減少を見ることさえできた。対照試験では、１３６mg／リットルまで増加した。
【００２９】
粒径３〜５mmの砂利を用いたさらなる実験の結果、硝酸塩は、開始時の１８mg／リットルから３ヶ月後に３３mg／リットルまで増加し、一方、対照は、以下の硝酸塩濃度：１８mg／リットルから１０４mg／リットルを示した。結果的に得られた硝酸塩濃度は、それでも中庸の粗さの砂利（φ２〜３mm）の値に該当した。
【００３０】
処理されていない対照水槽では、硝酸塩含量がさらに増加したのとは異なり、ＰＣＬで処理された水槽では、約２〜３ヶ月後でも、硝酸塩含量は、ＰＣＬ投与量に依存するレベルで一定のままであった。
【００３１】
直径約４mmの粒状ＰＣＬ材料を微細な砂利（φ１〜２mm）、よりよくは中庸の粗さの砂利（φ２〜３mm）又はさらに粗い砂利（φ３〜５mm）に混入するならば、処理された水槽中、底層混合物に依存して、種々のＰＣＬ投与量で、３ヶ月間に以下の硝酸塩濃度が定着する。
【００３２】
１）種々の底混合物、ＰＣＬ投与量：７０g／水１００リットル
ａ）砂（φ＜１mm）―ＮＯ3-は４９から１０９mg／リットルに増加
ｂ）微細な砂利（φ１〜２mm）―ＮＯ3-は４９から７４mg／リットルに増加
ｃ）中庸の粗さの砂利（φ２〜３mm）―ＮＯ3-は、一定ののち、４７〜２７の範囲から４０mg／リットルに減少
ｄ）粗い砂利（φ３〜５mm）―ＮＯ3-は１８から３３mg／リットルに増加
【００３３】
２．粗い砂利（φ３〜５mm）を用いて、種々のＰＣＬ投与量で３ヶ月後
ａ）ＰＣＬ０g／１００リットル：ＮＯ3-は１８mg／リットルから１０４mg／リットルに増加
ｂ）ＰＣＬ２５g／１００リットル：ＮＯ3-は１８mg／リットルから８６mg／リットルに増加
ｃ）ＰＣＬ５０g／１００リットル：ＮＯ3-は１８mg／リットルから６０mg／リットルに増加
ｄ）ＰＣＬ１００g／１００リットル：ＮＯ3-は１８mg／リットルから８mg／リットルに減少
【００３４】
粒状ＰＣＬ材料を微細ないし粗い砂利と混合することによって硝酸塩を抑制、制御及び減少させる本発明のプロセスは、水槽保持系の底混合物に粒状ＰＣＬ材料を混入するだけで、非常に容易に実施することができる。
【００３５】
適用は、６〜１２ヶ月ごとに繰り返すだけでよい。水が完全に通り抜ける粗い粒子の底層混合物では嫌気性条件は不要であり、そしてプロセスによっても生じず、水質に有利に作用する。その結果、嫌気性分解プロセス及び硫酸塩減少によるＨ2Ｓ放出を避けることができる。
【００３６】
底層混合物中に根を張る水生植物の生長は、これによってマイナスの影響を受けることはなく、それどころか、明らかに促進される。
【００３７】
以下の粒状ＰＣＬ材料（φ約４mm）投与量、すなわち、２０〜２００g／水１００リットル、好ましくは６０〜１２０g／水１００リットルが、微細ないし粗い砂利に混入させるのに有利であることが示された。
【００３８】
また、ＰＣＬは嫌気性反応条件に依存しないため、好気性ろ過系における粒状ＰＣＬ材料の使用が可能である。
【００３９】
前述の従来技術によると、嫌気性硝酸塩分解のために、粒状ＰＣＬ材料を、粒状ＰＨＢ材料と混合した状態で、非常に小さな流量（０．３〜０．５リットル／ｈ）の二次流で作動する嫌気性反応器中で高い投与量（２８０〜３８０g／１００リットル）で使用している。
【００４０】
したがって、粒状ＰＣＬ材料（φ約４mm）を、好気性条件下、すなわち２０〜５００リットル／ｈの高い流量の主流（Ｏ2飽和水）中のろ過チャンバ又はろ過ユニット中で有利に使用して、水槽系中の硝酸塩並びにアンモニウム及び亜硝酸塩を減らすことができるということは非常に驚くべきことであり、従来技術によっては全く予測し得ないことであった。
【００４１】
しかし、流量の相当な減少が約２〜４週間後ですでに確認され、ろ過機能がもはや得られなくなったため、内部フィルタのろ過チャンバ中の唯一のろ材としての粒状ＰＣＬ材料の使用は不適当であることが示された。原因は、粒状物の周囲の粘着物の形成であり、これが最終的に、粘着物で凝固したＰＣＬからなるほとんど水不浸透性の凝結したフィルタ充填物の形成を生じさせたことにある。
【００４２】
はじめに前述の適用によって水槽水から硝酸塩を除去したが、それは、フィルタが流れを示す間に限ってであった。すなわち、約２〜４週間後、前述の理由より、硝酸塩除去もまた、停止した。
【００４３】
しかし、２５〜７５容量％の砂利、好ましくは粒径２〜５mmのものを添加し、それを完全に混合することによって粒状ＰＣＬ材料を希釈するならば、高純度の粒状ＰＣＬ材料で発生する機能的問題をもはや示さないろ材が得られる。内部フィルタのろ過チャンバを５０：５０混合物で充填し、長期的挙動を観察した。ろ過効果及び硝酸塩分解は、何ヶ月もの間、問題とは無縁であった。
【００４４】
前述のＰＣＬ／砂利混合物はまた、ろ材として他のろ過系、例えば外部フィルタ、ろ過チャンバ付き内部フィルタ、ポットフィルタ系などを充填するのにも適しているはずである。これらのろ過混合物の利点は以下である。
―粘着物の結合による凝結なし
―二重ろ過効果、すなわち、通常の生物ろ過＋硝酸塩分解
―硝酸塩分解が消耗したときの簡単な交換
【００４５】
当然、砂利の代わりに、天然物質、例えば軽石、砂岩、玄武岩など又は合成材料からなる他の市販の粒状ろ材をろ過チャンバで粒状ＰＣＬ材料の希釈剤として使用することもできる。
【００４６】
高純度の粒状ＰＣＬ材料を使用する場合の前述の問題は、フリースフィルタバッグ中で粒状ＰＣＬ材料を使用した場合でも見られなかった。この場合、フィルタバッグは、部分的に、全容積の約２０〜６０％しか充填せず、４週ごとに取り替えた。このようなフィルタバッグを交換することは非常に容易であり、４週間では粒状ＰＣＬ材料のごく一部しか劣化しないため、ＰＣＬ投与量、ひいては投与量依存性の硝酸塩減少率がほぼ一定に維持される。
【００４７】
本発明の適用における粒状ＰＣＬ材料の投与量は、従来技術による場合よりもかなり少ない。
【００４８】
実験では、２０〜４０g／１００リットル、３５g／１００リットルですでに硝酸塩の増加を５０〜６０mg／リットルに抑制するのに十分である。より高い投与量（１００g／１００リットルまで）はさらに相当に効率的である。
【００４９】
この場合、硝酸塩に加えて、アンモニウム及び亜硝酸塩もまた、水槽保持系から効果的に除去される。
【００５０】
ＰＣＬ１００〜２５０g／１００リットルを使用すると、存在するアンモニウム及び亜硝酸塩濃度が０．５〜１．０週のうちにほぼ０mg／リットルまで減少した。
【００５１】
硝酸塩濃度を減らすため、以下の実験を実施した。
【００５２】
粒状ＰＣＬ材料を種々の投与量でフィルタ主流中の水浸透性フリースバッグに挿入した。水流量は３０〜１０００リットル／ｈ、好ましくは５０〜５００リットル／ｈであった。
【００５３】
１００リットルあたり３５g、７０g及び１０５gのＰＣＬをフリースバッグに充填した。
【００５４】
３ヶ月の試験期間中、以下の硝酸塩濃度が発生した。
ａ）対照（ＰＣＬ０g／１００リットル）―硝酸塩２６mg／リットルから１７５mg／リットルに増加
ｂ）ＰＣＬ３５g／１００リットル―硝酸塩２６mg／リットルから６２mg／リットルに増加
ｃ）ＰＣＬ７０g／１００リットル―硝酸塩２６mg／リットルから２０mg／リットルに減少
ｄ）ＰＣＬ１０５g／１００リットル―硝酸塩２６mg／リットルから１２mg／リットルに減少
【００５５】
占有魚に給餌することによって硝化の間に硝酸塩が絶えず形成し（比較として対照を参照）、水の状態は好気性の範囲内で一定のままであったが、硝酸塩濃度に対する効果の記録が得られた。
【００５６】
硝酸塩減少法の好気特性はまた、われわれの研究では観察されない硫酸塩減少でも見いだすことができる。硫酸塩含量はすべての試験変形態様で同じように変化する。
ａ）対照（ＰＣＬ０g／１００リットル）―１１３mg／リットルから１４６mg／リットル
ｂ）ＰＣＬ３５g／１００リットル―１１５mg／リットルから１４４mg／リットル
ｃ）ＰＣＬ７０g／１００リットル―１１５mg／リットルから１４２mg／リットル
ｄ）ＰＣＬ１０５g／１００リットル―１１４mg／リットルから１４３mg／リットル
【００５７】
硝化の生物学的活性化の間に粒状ＰＣＬ材料による水処理のさらなるプラスの効果が確認された。
【００５８】
アンモニア及び亜硝酸塩濃度を減らす実験
ＰＣＬ水槽中、アンモニア及び亜硝酸塩の最高の中間濃度は、未処理の対照におけるよりもわずかないし明らかに低かった。
【００５９】
ＮＨ4+及びＮＯ2-濃度の減少のプラスの二次的効果は、高めのＰＣＬ投与量で明らかに増強させることができる。
【００６０】
硝酸塩減少でも使用したフリースバッグで高めのＰＣＬ投与量を使用するならば、存在するＮＨ4+及びＮＯ2-濃度（例えば０．２５mMol／リットル）を速やかにほぼ０に減らすことができ、例えば新たに設置される水槽から活性化段階中に増加したＮＨ4+及びＮＯ2-濃度の形成を押し戻すことができる。
【００６１】
これは、水生生物のための水質の実質的な改善を伴う。
【００６２】
投与量に依存して、以下の驚くべき良好な結果を得ることができる。
ａ）ＰＣＬ１２０g／１００リットル：５．０〜６．０mg／リットルのＮＨ4+及び９．０〜１０．０mg／リットルのＮＯ2-が１週の内に完全に除去される。
ｂ）ＰＣＬ２４０g／１００リットル：５．０mg／リットルのＮＨ4+が０．５週の内にほぼ完全に除去され、１２．０mg／リットルのＮＯ2-が０．５〜１週の内に完全に除去される。
【００６３】
新たな水槽をセットする際、中間的に発生するアンモニウム及び亜硝酸塩の最大濃度に起因する、今日まで恐れられてきた魚への危険性は、ＰＣＬによる適当な処理によって解消することができる。
【００６４】
最初の４〜６週間、ＰＣＬ約１００〜２５０g／１００リットル、好ましくはＰＣＬ１２０〜１８０g／１００リットルをフィルタに挿入する。
【００６５】
これにより、魚を危険にさらすＮＨ4+及びＮＯ2-濃度が安全に回避される。加えて、初期の水の中で優勢である過剰な硝酸塩濃度（例えばＮＯ3-２５〜１００mg／リットル）もまた、この段階で速やかに減らされる。
【００６６】
６週間後、自然な硝化は停止した。その後は、も（硝酸塩減少に使用されるような）減らしたＰＣＬ量でも、ＮＨ4+及びＮＯ2-濃度のピークをもはや恐れることはない。
【００６７】
その後、ＰＣＬ投与量は、残すところの硝酸塩レベルの最小化に十分である値、例えば５０〜８０g／１００リットルまで減らすことができる。
【００６８】
ＰＣＬによる水槽系の処理のさらなる効果
硝酸塩及び他の無機種（ＮＨ4+／ＮＨ3及びＮＯ2-）の濃度減少又は除去のための３で記載した本発明の薬剤、プロセス及び方法に加えて、水生生物を促進し、水の化学的性質を安定化させるのに貢献するさらなる効果が見られた（化学的又は生物学的に）。
１．炭酸硬度、ひいてはｐＨ値／範囲の安定化
２．ＰＣＬの連続酸化（Ｏ2及び／又は硝酸塩による）によるＣＯ2の放出
３．水生植物成長及び硝化の促進、並びに
４．リン酸塩濃度の低ないし中程度の減少
【００６９】
本発明の薬剤及びプロセスの応用分野
ＰＣＬの非常に良好な耐性及び非常に低い毒性により、以下の応用分野が考えられる。
１．家庭及び職業的な領域における水槽水（淡水及び塩水）の調製
２．池の水の調製
３．アクアテリウムの水（例えば水生のカメを飼うための）の調製
４．富栄養化した天然水の修復
５．水族館、動物園、集約的養魚場、エビ飼育培養における巨大な水槽、ため池、池、タンクの淡水及び塩水の調製
６．乳、肉、食品産業、醸造、農業（酪農養鶏）、皮革産業及び匹敵しうる廃水問題をかかえた他の産業分野からのＮ／アンモニアに富む廃水の調製
【００７０】
一般に、すべての水から過剰な無機Ｎ化合物を除去することができる。浄化された水は、改善された水質及び有機物、並びに廃水及び環境適合性を有する。
【００７１】
本発明の薬剤及びプロセスの概要
本発明の薬剤
有利には、純度＞９９％、約４mmの粒状ポリカプロラクトン材料を使用する。
【００７２】
しかし、すべての技術的に適切な製造の変形態様、例えばＰＣＬで製造することができる射出成形物、例えば
―球体、円柱体、立方体、矩形の平行六面体、とりわけ、平滑であるもの又は所望の内面及び外面構造を有するもの、
―押出し成形部品、例えば棒材、繊維、ウェブ、中空管及び中空プロフィル、
―吹込み成形物、例えばホース、フィルムなど
を使用することができる。
【００７３】
本発明のプロセス
得られたＰＣＬ体は、水槽保持系の水及び他の水系で、硝酸塩、アンモニア及び亜硝酸塩濃度を減らすために本明細書で規定された投与量の詳細にしたがって使用される。
【００７４】
砂利又は底一般との混合
硝酸塩含量を下げ、低く安定させるか、又は濃度を下げる場合には、粒状ＰＣＬ材料の成形体を、水１００リットルあたり２０〜２００g、好ましくは水１００リットルあたり６０〜１２０gの投与量で、粒径２〜６mmの砂利に混入する。
【００７５】
ろ過系における使用
粒状ＰＣＬ材料の成形体を、フィルタの主流（流量３０〜１０００リットル／ｈ、好ましくは５０〜５００リットル／ｈ）中、ろ過チャンバ、フリースバッグ、ガーゼバッグ又は他の水浸透性容器の中で使用する。
ａ）硝酸塩含量を減らす場合：
水１００リットルあたり２０〜２００g、好ましくは水１００リットルあたり６０〜１２０
ｂ）アンモニア、亜硝酸塩（及び硝酸塩）含量を減らす場合：
水１００リットルあたり５０〜１００g、好ましくは水１００リットルあたり１００〜２５０g
【００７６】
好気性ろ過系における、底層と混合した前述の粒状ＰＣＬ材料の使用は、一定の維持費を要し、最初の使用又はその後の投与に関して部分的に望ましくない操作を含む。
ａ）ＰＣＬは、微生物学的酸化プロセスによって、６〜１２ヶ月間にわたり徐々に分解する。そこから生じる硝酸塩分解効率の低下は、後続の投与を要するが、これは一部、扱いにくい。
ｂ）特に、底層への後続の投与は、設置されている水槽の中では容易に達成されない。
ｃ）硝酸塩分解効率を維持又は修正するためには、水の硝酸塩含量を特定の間隔で、例えば月に一度計測して、硝酸塩濃度が再び上昇する場合には後続の投与によって所望の硝酸減少を維持又は増大させるべきである。
【００７７】
これらの取り扱いの欠点は、以下に記す代替の薬剤及びプロセスによって回避することができる。
【００７８】
硝酸塩減少水添加物としてのＰＣＬ粉末の使用
粒状ＰＣＬ材料の代わりに実質的により反応性のＰＣＬ粉末を使用し、その粉末を単に定期的投与で保持水に添加するならば、驚くべきことに、この処理が確実で投与量依存性で、かつ永久的な硝酸塩減少をもたらすということがわかった。
【００７９】
この場合、週１回のＰＣＬ粉末の投与が完全に十分である。
【００８０】
水に不溶性であり、単に懸濁するだけである、保持水に加えられるＰＣＬ粉末は、ろ過系によって部分的に吸収され、一部には底粒子（砂、砂利）の間に達して、そこで、おおむね好気性の条件下、硝酸塩減少を活性化する。結果は以下に記載する。
【００８１】
種々の投与量のＰＣＬ粉末の保持水への導入
以下の量のＰＣＬ粉末を週に一度、当該保持条件並びに平均的な植物及び魚の個体群を含む水槽に加え、水と容易に混合させる。
ａ）ＰＣＬ粉末０mg／リットル（対照）
ｂ）ＰＣＬ粉末５mg／リットル
ｃ）ＰＣＬ粉末１０mg／リットル
ｄ）ＰＣＬ粉末２０mg／リットル
【００８２】
２４週の試験期間にわたり、以下の投与量依存性の硝酸塩濃度を確認した。
ａ）（対照）硝酸塩は２３mg／リットルから２３２mg／リットルまで一定に増加。
ｂ）（５mg／リットル）硝酸塩は２２mg／リットルから１２週後に７４〜７６mg／リットルまで増加、その後２４週までさらなる増加なし。
ｃ）（１０mg／リットル）硝酸塩は２２mg／リットルから２４週後に４３mg／リットルまで増加。６週後に５４mg／リットルの中間最大値を達成したのち、４３mg／リットルまで減少。
ｄ）（２０mg／リットル）硝酸塩含量は４週後に最大３８mg／リットルを経たのち、２４週後に６mg／リットルまで減少。
【００８３】
実験から、実際に適切な水１リットルあたりＰＣＬ粉末１０mgの投与量が、長期にわたり、硝酸塩含量が４０〜５０mg／リットル超にまで増加することを防ぐのに十分であると結論付けられた。
【００８４】
本発明の新規なプロセスの有意な利点は、簡単な取り扱い（週１回、推奨量を投与するだけ）、並びに長期にわたる維持及び管理の要らない硝酸塩減少にある。
【００８５】
投与量を変化させることにより、所望の持続的で安定な硝酸塩レベルを、例えば魚の個体群密度に適合させることができる。
【００８６】
種々の水条件におけるＰＣＬ粉末１０mg／リットルの投与
実際に適切であるとされたＰＣＬ粉末１０mg／リットルの週投与量を、種々の保持条件下で長期試験に付した。水の炭酸硬度（ＫＨ）を変化させた。
【００８７】
ＫＨ２゜dH及びＫＨ１１゜dHで以下の実験を実施した（実験の長さ―２０週）。
【００８８】
週に一度、ＰＣＬ粉末１０mg／リットルを、水の化学的性質（ＫＨ）だけが異なる当該保持条件並びに平均的な植物及び魚の個体群の実験水槽に加え、保持水と軽く混合した。以下の硝酸塩濃度を２０週の試験期間にわたって計測した。
【００８９】
ａ）ミネラルを含まない軟水（炭酸硬度：約２゜dH）
対照（ＰＣＬ粉末投与せず）：硝酸塩は２．５mg／リットルから２０週後に１５０mg／リットルまで連続的に増加。
同じ１０mg／リットルのＰＣＬ投与量で、試験したＰＣＬ変形態様は、硝酸塩分解には影響のない炭酸硬度添加物の濃度だけが異なった。
変形態様Ａ（ＰＣＬ粉末１０mg／リットル）：硝酸塩含量は２．５mg／リットルから６週後の最大２５mg／リットルを経たのち、２０週後に１０．５mg／リットルまで減少。
変形態様Ｂ（ＰＣＬ粉末１０mg／リットル）：硝酸塩濃度は２．４mg／リットルから８週後に最大２６mg／リットルを経たのち、再び１４．３mg／リットルまで減少。
【００９０】
ｂ）中程度の硬度の水道水（炭酸硬度：約１１゜dH）：
対照（ＰＣＬ粉末投与せず）：硝酸塩は２５．５mg／リットルから２０週後に１７０mg／リットルまで連続的に増加。
変形態様Ａ（ＰＣＬ粉末１０mg／リットル）：硝酸塩含量はＮＯ3-２５．４mg／リットルから３週後に最大３０mg／リットルに増加したのち、２０週後に１４．３mg／リットルまで連続的に減少。
変形態様Ｂ（ＰＣＬ粉末１０mg／リットル）：硝酸塩含量はＮＯ3-２５．４mg／リットルから３週後に３２mg／リットルまで増加したのち、２０週後に１２．４mg／リットルまで減少。
【００９１】
本発明の使用、適用のタイプ
保持水中の硝酸塩減少のためのＰＣＬ粉末の使用は、種々の適用形態で実施することができる。
【００９２】
ａ）乾燥形態の高純度のＰＣＬ粉末。投与及び計測には計量スプーンを使用することができる。
【００９３】
ｂ）既定の組成におけるＰＣＬ粉末の水性懸濁液。従来技術にしたがって、公知の懸濁安定剤、例えば増粘ヒドロコロイドを懸濁液に加える。例：適量のキサンタン。生成物中の懸濁したＰＣＬ粉末の量は、生成物の投与量、例えば保持水４リットルあたり生成物懸濁液１ミリリットル及び所望のＰＣＬ粉末の投与量から決定される。
【００９４】
典型的な例は、１リットルあたりＰＣＬ粉末４０gを含有する安定化された水性懸濁液である。保持水中にＰＣＬ粉末１０mg／リットルの週投与量を得るためには、水４リットルあたり懸濁液１mlを添加しなければならない。
【００９５】
ｃ）さらなる機能的添加物が添加されている、既定の組成のＰＣＬ粉末の水性懸濁液。ＷＯ０１／２１５３３に記載されている多機能液体生成物にＰＣＬ粉末及び懸濁安定剤を加えるな場合、特に有利であることが示された。
【００９６】
クエン酸ナトリウム、クエン酸、クエン酸第二鉄、微量元素のクエン酸錯体及びビタミンＢ群、サッカロースに加えて、ＰＣＬ粉末４０g／リットルを生成物溶液に加えた。ＰＣＬ粉末の添加は、ＷＯ０１／２１５３３に記載されている多機能生成物の硝酸塩減少効果を有意に改善し、結果として、達成しうる水質を、以前に知られていない程度まで改善し、非常に良好な硝酸塩分解によって有効スペクトルを完成させる。これは、生成物を相当に改良し、水槽の水交換を長期間（６ヶ月を超える）にわたり省くことを可能にする。
【００９７】
ＰＣＬ粉末に基づくプロセスの概要
１〜１００mg／リットル、好ましくは５〜２０mg／リットルのＰＣＬ粉末を定期的に、例えば１日１回、２日又は３日に１回、週１回、２週に１回、月１回、好ましくは週１回、保持水に加える。
【００９８】
本発明の薬剤は、ＰＣＬ粉末そのものであることもできるし、機能的及び技術的に適切であり可能である、すべての可能なＰＣＬ粉末含有調製物、例えば
―水性懸濁液、
―他の機能的液状生成物中の懸濁液、例えばＷＯ０１／２１５３３に記載されているもの、
―ペースト状調製物など
を含むこともできる。
【００９９】
調製物は、所望の添加物、例えば懸濁安定剤、増粘剤、着色剤及び匂いのある物質並びに従来技術の物質を含有することができる。
【０１００】
粒状ＰＣＬ材料の使用に関してすでに記載したように、保持系におけるＰＣＬの添加、挿入はまた、硝酸塩の減少に加えて、アンモニア及び亜硝酸塩の減少をも生じさせることができる。
【０１０１】
ＰＣＬ粉末を使用すると、アンモニア及び亜硝酸塩の対応する濃度減少が匹敵しうる効果で見られる。
【０１０２】
この場合、増加したＰＣＬ粉末投与量、例えば週１０〜１００mg／リットル、好ましくは週２０〜８０mg／リットルが特に有利であることが示された。
【０１０３】
大きな表面を有するさらなるＰＣＬ適用形態の使用
一方では比較的小さな表面を有する粒状ＰＣＬ材料、他方ではきわめて大きな表面を有するＰＣＬ粉末という両極端を用いての硝酸塩を減らすための前述の使用から、ＰＣＬ粉末と同じくらい大きい表面又は粉末と粒状材料との間に入る表面を有するＰＣＬについてのすべての可能な適用形態が、匹敵しうる同様の効果を得るために保持系で使用するのに適しているということが明らかである。
【０１０４】
第一の適用又は技術的に適切な製造の変形態様ですでに記載した適用形態に加えて、ＰＣＬは、硝酸塩並びにアンモニア及び亜硝酸塩の濃度を減らすために、特に大きな表面を有する他の変形態様、例えば
―フリース、繊維ウェブとして、
―種々の孔径、例えばppi５〜ppi５０のフォームとして（ＰＣＬフォームは、従来技術の慣用法によって製造）、
―大きな表面を有する材料のＰＣＬコーティングとして、すなわち、ミネラル、有機天然、有機合成材料に被着されたＰＣＬ層として、
―薄いＰＣＬ層を微細なフォイルリーフとして多孔質材料（有機、無機）の上又は中に配置することによる、これらの材料のＰＣＬコーティングとして、
―水槽中の、自然のものではなく、生き物でもない装飾品、例えば石、ルート、フィギュアに対する薄いＰＣＬコーティングとして、
―プラスチックプラント、フィルタ充填物上の薄いＰＣＬコーティングとして
保持系に使用することもできる。
【０１０５】
薄いＰＣＬコーティングは、例えば、材料を液状ＰＣＬ（ＦＰ≒６０℃！）に浸漬することによって製造することができる。冷却したのち、浸漬された材料がＰＣＬフィルムを硬化させて薄い固形コーティングを形成する。
【０１０６】
大きな表面を有する前述の適用形態でのＰＣＬの投与量は、保持系、例えば水槽の中で水１００リットルあたり１〜２００g、好ましくは水１００リットルあたり１０〜１００gである。