(57)【要約】【課題】水中に所定量のバクテリアを手間をかけずに供給する。【解決手段】バクテリア供給装置３０は、空気の導入口および送出口を有するケース内に、バクテリア粉末を付着させたビーズが詰められてなるバクテリア供給モジュール１０と、前記バクテリア供給モジュール１０の導入口２４に連結してケース２０内に空気を送り込むエアポンプ３１と、前記バクテリア供給モジュール１０の送出口２５に連結され、先端部が水中に引き入れて水中に空気を導入するチューブ３３とを備える。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気の導入口および送出口を有するケース内に、バクテリア粉末を付着させたビーズが詰められてなることを特徴とするバクテリア供給モジュール。
【請求項２】
前記ビーズがシリカゲルである請求項１に記載のバクテリア供給モジュール。
【請求項３】
前記バクテリアはバチルス属のバクテリアである請求項１または２に記載のバクテリア供給モジュール。
【請求項４】
前記ビーズに香料が吸着されている請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載のバクテリア供給モジュール。
【請求項５】
請求項１〜４のうちのいずれか１項に記載のバクテリア供給モジュールと、
前記バクテリア供給モジュールの導入口に連結してケース内に空気を送り込むエアポンプと、
前記バクテリア供給モジュールの送出口に連結され、先端部が水中に引き入れられて水中に空気を導入するチューブとを備えることを特徴とするバクテリア供給装置。
【請求項６】
前記チューブの先端に多孔質材料からなる気泡生成体が取り付けられる請求項５に記載のバクテリア供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は水中にバクテリアを連続的に供給するバクテリア供給装置およびその関連技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機物の分解にバクテリアが用いられることがよく知られている。魚類飼育用水槽においても、残餌や排泄物による水質汚染を改善するためにバクテリアが用いられている。
【０００３】
魚類飼育用水槽にバクテリアを供給する方法として、多孔質濾過材にバクテリア含有水を含浸させて水槽内に沈めておく方法（特許文献１）、水槽の水を循環させる強制循環流路上にバクテリアを繁殖させたセラミックを含む浄化モジュールを設置し、水槽内の水が浄化モジュールを通過する時に水とバクテリアを接触させる方法（特許文献２）がある。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る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【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
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１、２に記載された供給方法は多孔質濾過材やセラミックに担持させたバクテリアの活性が低下すればこれらを交換しなければならない。特許文献１の供給方法では使用済みの多孔質濾過材を回収して新しい多孔質濾過材を投入する。特許文献２の供給方法では、水の循環を停止し、浄化モジュールの交換またはモジュールを分解してセラミックの入れ替えを行う。いずれの場合も水に接触している部材の交換であるからメンテナンスに手間がかかる。
【０００６】
また、水中に直接投与する方法は、機材を使わないので部材の交換はないが、手動投与であるから、投与を忘れる、投与量を間違えるといった人為的なミスが発生しやすい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述した技術背景に鑑み、水中に所定量のバクテリアを手間をかけずに確実に供給できるバクテリア供給モジュールおよびバクテリア供給装置を提供することを目的とする。
【０００８】
即ち、本発明は下記［１］〜［６］に記載の構成を有する。
【０００９】
［１］空気の導入口および送出口を有するケース内に、バクテリア粉末を付着させたビーズが詰められてなることを特徴とするバクテリア供給モジュール。
【００１０】
［２］前記ビーズがシリカゲルである前項１に記載のバクテリア供給モジュール。
【００１１】
［３］前記バクテリアはバチルス属のバクテリアである前項１または２に記載のバクテリア供給モジュール。
【００１２】
［４］前記ビーズに香料が吸着されている前項１〜３のうちのいずれか１項に記載のバクテリア供給モジュール。
【００１３】
［５］前項１〜４のうちのいずれか１項に記載のバクテリア供給モジュールと、
前記バクテリア供給モジュールの導入口に連結してケース内に空気を送り込むエアポンプと、
前記バクテリア供給モジュールの送出口に連結され、先端部が水中に引き入れられて水中に空気を導入するチューブとを備えることを特徴とするバクテリア供給装置。
【００１４】
［６］前記チューブの先端に多孔質材料からなる気泡生成体が取り付けられる前項５に記載のバクテリア供給装置。
【発明の効果】
【００１５】
［１］に記載のバクテリア供給モジュールにはケース内にバクテリア粉末を付着させたビーズが充填されている。前記ケースの導入口から空気を導入すると、空気はビーズ間の空隙を通って送出口から送り出される。この空気の流れによってバクテリア粉末の微細粒子がビーズ表面から離脱し、空気の流れに乗って送出口から送り出される。
【００１６】
［２］に記載のバクテリア供給モジュールによれば、ビーズを構成するシリカゲルによってケース内が低湿度に維持されるので、バクテリア粉末の吸湿を防いで空気に乗りやすくすることができ、かつバクテリアの品質を保持することができる。
【００１７】
［３］に記載のバクテリア供給モジュールはバチルス属のバクテリアを使用しているので、乾燥状態での保存性が良く、空気の流れに乗せやすい。
【００１８】
［４］に記載のバクテリア供給モジュールによれば、ビーズに吸着させた香料が空気の流れによって運ばれる。
【００１９】
［５］に記載のバクテリア供給装置によれば、チューブの先端側を水中に挿入し、エアポンプを稼働することにより、水中に所定量のバクテリアを継続的に供給することができ、同時にエアレーションを行うことができる。そして、［１］〜［４］に記載したバクテリア供給モジュールによる効果が得られる。
【００２０】
［６］に記載のバクテリア供給装置によれば、気泡生成体によって空気が多数の微細気泡として水中に供給されるので、水が攪拌されてバクテリアを水中に拡散することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明のバクテリア供給モジュールの一実施形態の断面図である。
【図２】本発明のバクテリア供給装置の一実施形態、およびその使用状態を示す模式的説明図である。
【図３】観賞魚飼育試験における濁度の経時変化を示すグラフである。
【図４】観賞魚飼育試験におけるアンモニア濃度の経時変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１は本発明のバクテリア供給モジュールの一実施形態であり、図２は前記バクテリア供給モジュールを組み込んだバクテリア供給装置の一実施形態および使用例である。
【００２３】
図１に示す様に、バクテリア供給モジュール１０は、多数個のビーズ１１とこれらのビーズ１１を充填するケース２０とにより構成されている。
【００２４】
前記ビーズ１１は球形のシリカゲルからなり、表面に乾燥状態のバクテリア粉末の微細粒子１２が付着している。
【００２５】
前記ケース２０は両端に開口部を有する半密閉ケースであり、円筒体２１の両端にチューブ接続用のジョイント２２ａ、２３ａが突設されたキャップ２２，２３が嵌め込まれて導入口２４および送出口２５が形成されている。また、前記円筒体２１の内部には、前記キャップ２２，２３に接してフィルター２６が挿入され、ビーズ１１による導入口２４および送出口２５の閉塞を防ぐようになされている。
【００２６】
前記ビーズ１１はケース２０内に最密状態で充填されているが、個々のビーズ１１は球形であるから互いに接触していても空隙２７が生じる。空気およびバクテリア粉末の微細粒子１２はこれらのビーズ１１間の空隙２７を流通する。また、前記フィルター２６の目はバクテリアの微細粒子１２の粒径よりも十分に大きいので、バクテリアの微細粒子１２はケース２０内に流れる空気に運ばれてフィルター２６を通過する。
【００２７】
図２に示すように、バクテリア供給装置３０は、前記バクテリア供給モジュール１０と、エアポンプ３１と、バクテリア供給モジュール１０の導入口２４とエアポンプ３１とを通気可能に接続する第１チューブ３２と、バクテリア供給モジュール１０の送出口２５とを通気可能に接続する第２チューブ３３と、第２チューブ３３の先端に取り付けられた多孔質材料からなる気泡生成体３４とを備えている。前記第２チューブ３３と気泡生成体３４の多数の気孔とは連通しており、エアポンプ３１から送出される空気は、第１チューブ３２、バクテリア供給モジュール１０、第２チューブ３３を通り、気泡生成体３４の多数の気孔から放出される。前記バクテリア供給モジュール１０において、ビーズ１１表面に付着しているバクテリアの微細粒子１２は空気の流れによって僅かずつ離脱し、空気の流れに乗って気泡生成体３４から気泡とともに放出される。
【００２８】
なお、前記バクテリア供給装置３０はエアポンプ３１とバクテリア供給モジュール１０とを第１チューブ３２で連結しているが、第１チューブ３２を介さずにエアポンプ３１とバクテリア供給モジュール１０を直接連結した場合も本発明に含まれる。
【００２９】
図２は前記バクテリア供給装置３０を観賞魚飼育用水槽４０に設置した状態を示している。バクテリア供給装置３０はバクテリア供給モジュール１０およびエアポンプ３１を水槽４０外に配置し、気泡生成体３４が水槽４０の底近くに沈められている。前記エアポンプ３１を稼働すると、空気が第１チューブ３２を介してバクテリア供給モジュール２０に入り、バクテリアの微細粒子を含んだ空気が第２チューブ３３を介して多孔質体３４から多数の微細気泡として放出され、空気とバクテリアが水中に供給される。放出された微細気泡によって水が攪拌されてエアレーションが行われるとともに、バクテリアが水中に放出されて水の攪拌に伴って拡散する。バクテリアは水中に放出されたことで活性を回復して増殖し、残餌、魚の排泄物、藻等の有機物を分解して水を浄化する。水中へのバクテリア供給はエアポンプ３１の稼働中は継続して行われる。
【００３０】
また、前記バクテリア供給モジュール１０内のバクテリアは乾燥粉末であり増殖しないので、モジュール内のバクテリアは減少するのみであり、やがてはバクテリアの補給が必要となる。バクテリアの補給はバクテリア供給モジュール１０の交換、またはケース２０からビーズ１１を取り出してバクテリア粉末を付着させて再びケース２０に戻すことによって行う。いずれも水に触れない作業であるからメンテナンスは簡単である。また、エアポンプ３１、チューブ３２、３３、気泡生成体３４は周知のエアレーション装置に共通する部材であるから、既存のエアレーション装置に本発明のバクテリア供給モジュール１０を組み込むこともできる。
【００３１】
本発明のバクテリア供給装置においては、バクテリアを空気の流れに乗せて水槽内に供給する。バクテリアは空気の流れに乗せ易くするために乾燥状態で使用する。乾燥状態で生命を維持できるバクテリアとして、乾燥時に芽胞を形成して休眠状態を維持するバチルス属のバクテリアを用いることが好ましく、特にバチルスサブチルスを推奨できる。芽胞は乾燥や高温に対する耐性が高くバイオフィルムのないサラサラした状態であるから、空気に乗せて運び易い。また、乾燥状態のバクテリアは保存時の品質管理が容易である。
【００３２】
前記ビーズ１１の材質は表面にバクテリアを付着させることができるものであれば限定されない。ビーズ１１の好ましい材料としてシリカゲルを推奨できる。シリカゲルは乾燥剤であるから、ケース２０内を低湿度に保ってバクテリア粉末の吸湿を防ぐことができる。バクテリア粉末が吸湿して重くなったり、吸湿した微細粒子が凝集して粗大化すると、空気の流れに乗りにくくなる。また、吸湿によってバクテリア寿命が短くなるおそれがあるので、バクテリアの品質管理面からもケース２０内を低湿度に保つことが好ましい。
【００３３】
前記ビーズ１１の好ましい直径は１〜３ｍｍの範囲である。ビーズ１１の直径が小さくなるとビーズ１１間に形成される空隙２７も小さくなるので、空気が流れにくくなってバクテリアの供給量が低下するおそれがある。逆に直径が大きくなると空隙２７も大きくなって空気は流れ易いが、充填できるビーズ数が少なくなるので、ビーズの表面積の合計が小さくなってバクテリアの付着量が減少しバクテリアの供給量が低下するおそれがある。前記ビーズ１１の特に好ましい直径は２〜３ｍｍである。
【００３４】
上記粒径のビーズ１１に付着させるバクテリア粉末の粒子径は４５〜２５０μｍの範囲が好ましく、特に７５〜１００μｍの範囲が好ましい。
【００３５】
また、前記ビーズ１１に香料を吸着させておき、空気およびバクテリアとともに香料を供給して水に香り付けをすることもできる。香料として、ジュニペルスメキシカナ油等を例示できる。シリカゲルは微細孔を有する多孔質体であり孔内に香料の微粒子を吸着保持する能力がある。かかる観点からもビーズ材料としてシリカゲルを用いることが好ましい。
【００３６】
前記ビーズ１１にバクテリア粉末を付着させる方法として、ミキサーにビーズ１１とバクテリア粉末を投入し攪拌して混合する方法を例示できる。バクテリア粉末の微細粒子２１をビーズ１１に強く吸着させる必要はなく、むしろ空気の流れで微細粒子が脱落する程度の付着が好ましいので上記の付着方法を推奨できる。また、ビーズ１１に香料を吸着させる場合は、香料を吸着させたビーズ１１にバクテリア粉末を付着させることが好ましい。
【００３７】
本発明においてバクテリア粉末をビーズ１１に付着させる主たる目的は、空気を流通させる連通した空隙２７をケース内に偏在することなく形成し、バクテリア粉末を空気の流通路に接して偏り無く存在させることである。前記ビーズ１１の形状は図示例の球形に限定されないが、ケース２０内で連通した空隙２７を偏りなく形成するには角形よりも球形のビーズが好ましい。球形のビーズ１１であればケース２０内にビーズを最密充填すれば上記条件の空隙２７が自ずと形成される。そして、ビーズ１１の表面にはバクテリアの微細粒子１２が付着しているので、バクテリア粉末が空気の流通路に接して偏り無く存在する状態が形成される。なお、ケース２０内の空気の流通が阻害されない限り、ビーズ１１に付着していないバクテリア粉末がケース２０内に存在していても支障はなく、これらのバクテリア粉末も空気の流れに乗れば水槽に供給される。
【００３８】
前記ケース２０は、導入口２４から送出口２５まで空気が隅々までよどみなく流れる形状であることが好ましい。例えば、ケースの容積が同一であれば空気の流動方向を横断する断面の断面積が小さく流動方向に長い形状が好ましい。図１のケース２０は断面積の小さい円筒体２１の両端に導入口２４と送出口２５が形成されており、上記の条件を満たしている。
【００３９】
前記気泡生成体３４は多数の連通気孔を有する多孔質材料からなり、第２チューブ３３から導入された空気流を多数の気孔に分散させることにより多数の微細気泡を生成する。セラミック製、樹脂製のいずれでも使用することができる。なお、本発明のバクテリア供給装置において気泡生成体３４の有無は任意であるが、空気を多数の微細気泡に分散させることで水の攪拌効果を高め、ひいてはバクテリアを拡散させることができる。
【００４０】
前記バクテリア供給装置におけるバクテリア放出量は、ビーズ直径、ビーズの充填量、バクテリア粉末の付着量、空気の流量等を適宜組み合わせることによって調節することができる。例えば、図１に参照されるように、内直径（Ｄ）１０ｍｍ×長さ（Ｌ）９０ｍｍ（キャップ挿入部分を除くビーズ充填部分の長さ）の円筒体２１に直径３ｍｍのビーズ１１を最密充填したバクテリア供給モジュール１０に毎分０．８リットルの空気を流したときは５〜１０リットルの水に適合する。また、バクテリア粉末の供給量は水１リットルに対して５０〜１００ｍｇが好ましい。
【００４１】
また、前記バクテリア供給モジュール１０は複数個を直列または並列に連結して使用することができ、バクテリア供給モジュール１０の連結数および連結形態によってもバクテリア供給量を調節することができる。
【実施例】
【００４２】
（実施例）
図２に参照される観賞魚飼育用水槽４０にバクテリア供給装置３０を取り付けて水中にバクテリアを供給して水質を目視観察した。
【００４３】
水槽および飼育条件の詳細は以下のとおりである。
【００４４】
水量：１０リットル
底砂：なし
魚種：コアカ３匹
水草：なし
【００４５】
前記バクテリア供給装置３０のバクテリア供給モジュール１０として、図１に示される円筒形のケースに球形ビーズを充填したモジュールを使用した。モジュールの詳細構成は以下のとおりである。
【００４６】
ビーズ１１：直径３ｍｍのシリカゲルビーズ
バクテリア：粒径分布が４５〜２５０μｍのバチルスサブチルスの乾燥粉末。
【００４７】
ケース：内直径（Ｄ）１０ｍｍの円筒体２１の両端に導両端にチューブ接続用ジョイント付きキャップを嵌め込むことにより導入口２４および送出口が形成されている。フィルター２６は厚さ１ｍｍであり、両フィルター２６間のビーズ充填部分の長さ（Ｌ）は９０ｍｍである。
【００４８】
前記ビーズ１１は、ミキサーによる攪拌混合により表面にバクテリア粉末を付着させた後にケース２０に充填した。
【００４９】
前記バクテリア供給モジュール１０は第１チューブ３２を介してエアポンプに連結するとともに第２チューブ３３を介して多孔質セラミック製の気泡生成体３４を連結し、これによりバクテリア供給装置３０を組み立てた。
【００５０】
前記気泡生成体３４を水槽の底に沈め、エアポンプを稼働して毎分０．８リットルの空気を流通させて水中に空気とバクテリアを供給した。この状態で、魚に１日２回の給餌を行いながら、４月２９日から５月２８日までの３０日間の試験飼育を行った。
【００５１】
（比較例）
バクテリアを供給しないこと以外は実施例と同じ条件で魚を飼育した。即ち、前記バクテリア供給装置３０からバクテリア供給モジュール１０を外した装置構成で、エアレーションのみを行ないながら魚を飼育した。
【００５２】
前記実施例および比較例は同時進行で行い、３０日間の試験飼育期間において、開始日（４月２９日）、３日目（５月１日）、９日目（５月７日）、１４日目（５月１２日）、２２日目（５月２０日）、３０日目（５月２８日）に、水の濁度および水中のアンモニア濃度を測定した。また、開始日（４月２９日）および３０日目（５月２８日）に水中のバチルス属のバクテリア数を測定した。これらの結果を表１および図３、４に示す。
【００５３】
【表１】
2016054673.tif 000003
【００５４】
水中の有機物はバクテリア供給装置３０から供給したバチルス属のバクテリアによって分解されてアンモニアが生成され、生成したアンモニアは大気等から自然に取り込んだ他種のバクテリアによって分解される。水中には種々のバクテリアが存在しており、有機物はバクテリア供給装置３０由来以外のバクテリアによっても分解されるが、外部から積極的にバクテリアを供給することによって有機物の分解が促進される。従って、水中のアンモニア濃度の経時変化を観察することにより、バクテリア供給装置３０由来のバクテリアと自然に取り込んだバクテリアとがバランス良く作用しているかどうかを知ることができる。
【００５５】
上記の試験飼育においては、飼育開始直後のアンモニア濃度の上昇が比較例よりも実施例の方が早いことから、バクテリア供給装置３０由来のバクテリアが有機物を速やかに分解していることを示している。さらに、アンモニア濃度の低下も実施例の方が早く、バクテリア供給装置３０由来のバクテリアと自然に取り込んだバクテリアのバランスが良く、アンモニアの分解が速やかに行われていることを示している。
【００５６】
また、水槽セッティング初期の水の白濁りはバクテリア不足によるバクテリアバランスの崩れによって起きることが多い。飼育開始からの水の濁度の上昇は比較例よりも実施例の方が抑制されており、濁度の最大値からの低下も実施例の方が早く、早期に濁度が安定している。このことは、バクテリア供給装置３０由来のバクテリアが白濁りの解消に作用していることを示している。
【００５７】
また、３０日目の実施例の水槽内には比較例の１３倍のバクテリアが存在しており、バクテリア供給装置３０からのバクテリア供給がアンモニア濃度および白濁りの抑制に寄与していることを裏付けている。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明のバクテリア供給装置は魚類飼育用水槽の水質浄化に利用できる。
【符号の説明】
【００５９】
１０…バクテリア供給モジュール
１１…ビーズ
１２…バクテリア粉末の微細粒子
２０…ケース
２４…導入口
２５…送出口
２７…空隙
３０…バクテリア供給装置
３１…エアポンプ
３２…第１チューブ
３３…第２チューブ
３４…気泡生成体
４０…観賞魚飼育用水槽
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2016054673.tif 000007