閉鎖循環型水槽の真上にバイオリアクターと植生鉢を乗せ窒素廃棄物を生物学的に処理する飼育システム。
【課題】 閉鎖循環型水槽で水棲動物の飼育時に発生するアンモニア・餌の食べ残し・糞等の窒素廃棄物をバイオテクノロジで生物学的な分解を安全・安定・安心・低コストで高度な水質環境と提供する。更に、トレー板での植生の栽培が静電気防止と住環境を快適化する飼育システム。
【解決手段】 バイオテクノロジに依る飼育システムは水槽の真上にトレー板を置き、そこにバイオリアクターと植生鉢の面積確保での省スペース化と操作の省力化。生物学的性能はバイオリアクター容器の構造体に充填する担体濾過材と曝氣ノズル・加熱エネルギーを間接的変換が微生物の培養・反応・分解時間の短縮等で水質環境向上による信頼性。充填する素材の組合せと、繊維の繊径が接触面積の比表面積量が多くて・空隙率・保水性が高いと、高度な水質環境を保持する。更に、トレー板水路の植生栽培がグリーンアメニテイ（環境調節・知覚・心理）も向上できる。
【解決手段】 バイオテクノロジに依る飼育システムは水槽の真上にトレー板を置き、そこにバイオリアクターと植生鉢の面積確保での省スペース化と操作の省力化。生物学的性能はバイオリアクター容器の構造体に充填する担体濾過材と曝氣ノズル・加熱エネルギーを間接的変換が微生物の培養・反応・分解時間の短縮等で水質環境向上による信頼性。充填する素材の組合せと、繊維の繊径が接触面積の比表面積量が多くて・空隙率・保水性が高いと、高度な水質環境を保持する。更に、トレー板水路の植生栽培がグリーンアメニテイ（環境調節・知覚・心理）も向上できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンモニア態窒素・亜硝酸態窒素を生物学的処方で無害化し鑑賞魚と植生の共存共栄の飼育システムに関する。更に詳しくは溶解物質を生物学的に分解し新規のバイオテクノロジーが特定の物質を作り出すための担体構造物を持つバイオリアクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
観賞魚・活魚・栽培養殖漁等で生体魚を飼育するとき自然界の環境に近づけるに、人工的に微生物で生物学的廃物の管理が重要である。特に閉鎖空間でのアンモニア・糞・食べ残し等の窒素廃棄物の蓄積は生体に有毒で、その被害も多大である。
【０００３】
水中で発生する有機物、アンモニア性窒素を除去するには、硝化細菌と脱窒細菌の２種類の細菌群で、生物学的窒素除去法が下水道等の排水処理法が確立している。硝化作用とは、好気性細菌が曝氣に依る酸素を消費して、水中のアンモニア性窒素・硝酸性窒素に酸化促進される現象を言う（硝化菌はエネルギー獲得手段として、アンモニア態窒素（ＮＨ４−Ｎ）を酸化して亜硝酸態窒素（ＮＯ２−Ｎ）に変換する亜硝酸態窒素を更に酸化して硝酸態窒素（ＮＯ２−Ｎ）に変換する細菌の総称）
【０００４】
硝化細菌（ニトロソモナス属）によるアンモニア性窒素から亜硝酸性窒素へと酸化反応することで、脱窒菌は（シュードモナス属）に代表される通称嫌気性バクテリアであり好気性バクテリアでありながら嫌気環境でも生きていける細菌で、溶存酸素濃度が、かなり高くても（６．０ｍｇ／ｌ）生物相内の濃度勾配により脱窒が生じることが確認されている。
【０００５】
アンモニア酸化細菌はニトロソモナス属の細菌で亜硝酸酸化菌はニトロスピラ属の細菌と言われて生物学的な窒素除去を安定かつ効率よく行うには、生物膜濾過法が実用化されている。
【０００６】
しかしながら、閉鎖循環型水槽等で飼育プロセスで要求される点は、▲１▼システムが単純であること▲２▼操作性に富み▲３▼長期使用に耐える構造であること▲４▼プロセツ浄化原理の明確化▲５▼可能な限り自然現象を効率的に利用できること▲６▼経済性で合理的▲７▼環境に負荷を与え無い等生物濾過の飼育システムが渇望されている。
【背景技術】
【０００７】
生物濾過法が有り、バクテリアを濾過器内で繁殖・増殖させて、底面式・上部式・投げ込み式・密閉の外部式等多種多様の濾過方式が実用化され、生体の種類・目的・数量・大きさ・水量等の規模で濾過方法・大きさ、接触担体の種類が選定される。
【０００８】
濾過能力は収容する生体の数（質量）・餌量で水質を浄化する濾過槽の大きさも影響する。濾過能力は、担体材の接触面積量に比例し、小石・セラミックス・発砲体・多孔質等が組み合わせで使用されている。
【０００９】
通常アンモニアの分解は２〜３週間要する。生物濾過は、酸素の補給で、好気的細菌は担体層でアンモニア・亜硝酸が酸素を消費して硝化反応が生じる、硝化速度は担体材に付着するバクテリア数量が左右するから、比表面積量が重視される▲１▼硝化菌自体は粘着性が無く濾過材に付着できない浮揚菌である。▲２▼硝化菌は必要な有機物を無機物から合成するために増殖速度が遅い（４〜５日で１回分裂するので１〜３ヶ月かかる）▲３▼無機栄養では、繁殖条件に左右され自然環境下で流動間での更新速度・増殖に限界が有り水温（２５〜３５℃）・ＰＨ（７．０〜８．５）の条件での水質変化に亜硝酸は弱い等の欠点がある。
【００１０】
これらの事からして、規模の大小に関わらず安全・安定な水質環境と環境汚染物質を出さない事も要求さる濾過バクテリア法は、従来の方式より進化させた濾過担体材・方法・装置の設置場所・性能・環境負荷の低減・コスト等も要求課題でもある。
【００１２】
生物濾過の設計に当たり濾過の能力・性能は▲１▼比表面積の大きさが最重要性となる。▲２▼多孔質・発泡体（ウレタンフオーム等）特に、繊維群の構成での担体材は空隙率も高く生物膜の付着が速く付着量も高いが通水性（詰まりやすく耐荷重性）での耐久性に問題も生じてる▲２▼セラミック等表面形状・形態が接触機能性が劣るのは微生物は平面しか付着しないので多量必要。▲３▼担体内の水流は生物濾過膜の表皮から５ミクロン以上は酸素が届かない点等従来の濾過方式では性能面で遅いし、欠点も多々ある
【００１３】
以上の事からして、初期段階で、従来の飼育システムの生物濾過法で微生物が住むコロニーでの安定化には長い時間と労力を要する。水質環境が良くないと生体の免疫抵抗も低下し安全性は常に危険性を伴う。統計的に生体の飼育で、３／１の人が数週間で死亡させ、一年未満で３／２以上生体の飼育を諦めるとの統計もある。これらは、生物濾過が充分に発揮されない事故で、従来の飼育システムでの欠陥でもある。
【００１４】
本発明の飼育システムは上記のような問題点を解決するには、バイオテクノロジによる微生物が安全・安定・安心・確実に培養・繁殖・分解での水質環境保全するためには、微生物の培養し易い環境を整える。リアクター容器の大きさ・接触する担体材の種類・接触担体材の材質・量・構成・曝氣方法・加熱量と方法・滞留時間・水流の容量・材質・水耕栽培での管理等も総合的なコストがネックとなる。
【００１５】
【特許文献】『亜硝酸分解生物とこの微生物による亜硝酸除去法』『繊維集合体と強化複合材による一体構造の成形体とその製造法』
【参考文献】
膜を用いた河川水浄化』 財団法人 水質技術研究センター編 『環境微生物学入門』人間を支えるミクロの生物 瀬戸 昌之書 『銅と抗菌作用』財団法人 日本銅センター編
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
▲１▼リアクターの設置場所：省スペース（処理量で多段と併用式）・装置の材質・設備コストの削減・操業の省力化・メンテナスの簡便性等のコスト削減。
【００１７】
▲２▼品質向上による信頼性：培養・反応・分解時間の短縮。担体充填構造担体コスト。
【００１８】
▲３▼加熱変換エネルギー手段：発熱量は照明白熱電球の熱放射と保護筒の種類（伝導熱の拡散にエンボス加工）耐久性・寿命・コスト。
【００１９】
▲４▼循環水の供給排水方法：トレー板の面積・その水流の排水口径・面積に植生鉢での水耕栽培（根毛接触によるリン・硝酸菌の脱窒）共有での付加価値
【００２０】
▲５▼バイオテクノロジ：繭玉等セシリンの分解での高酸化と免疫抵抗力増進・成長補強剤の開発と環境負荷の削減・高度水質環境での高密度飼育可能性。
【００２１】
▲６▼リアクター容器：産業廃棄物の再生有効利用も可能・又、樹脂容器・陶器・ガラス
【課題を解決するための手段】
【００２２】
以下、本発明の実施形態に係わる飼育システム装置を図１・２に基づいて詳しく説明する。
【００２３】
実施例では、図１に示した閉鎖循環型水槽の飼育システムの立体正面図である。
水槽７真上に排出口４と水路機能を持つトレー板２が乗る。材質は透明性樹脂・ガラス・金属でも良い。一辺の長さは、水槽の縁以上の長さで安定であればよい。その面積にバイオリアクター容器１と植生用鉢３を置く。飼育水は、ポンプＰで、蛇腹ホース管で誘導し、リアクター１の最上段の上向き排出口１１から透明カバー１０天井に向け大気と接触しながら側面の一層目フイルター１３で水は拡散してゆく。
【００２４】
ポンプの吐き出し量とリアクター１の排出口１５の水量のバランスは、排出口１５の口径と複数の予備穴で調整可能とする。水量はリアクター本体１の上段付近のオバフロー口１４迄、常に満たす。リアクター１の滞留時間も重要で、水流差は入りと出の水の差である。排出口１５の水流は、トレー板２の水の高さは１から２ｃｍ常に一定量で流れて、植生用鉢３（一部横面穴に流れ植物根毛層を通過して）底面の排出口４から水槽に戻りる。球体５は繊維の集合体で炭素繊維のひげを持ち音消し・水の拡散効果と栄養細菌の保持する。又ベンチュリー管６は上記球体の接触での曝氣・水の拡散作用で常に水槽内は攪拌された環境の閉鎖循環型飼育システムのメカニズムである。
【００２５】
図２は、更に詳しくバイオリアクター内部の断面図である。
リアクター１３銅繊維は厚さ０．５から１．５ｃｍの空隙層（８５〜９０％）のブロック状でその上に炭素繊維を置く、大きさは透明カバー内に収まる程度で水は常にこの一次担体層がフイルターの役割で物理的な濾過をする。１３の組成は０．０５から０．１ｍｍの繊径の銅繊維で、抗菌作用を有し、大腸菌・藻等の成長を阻止しする目的で置かれる。炭素繊維繊径（７ミクロン）で、解繊しフエルト状に広げてあるが、水を含む板状で空隙間が無い処を銅繊維が隙間を補い餌の食べ残し、糞等の窒素廃棄物をこの上でブロックし水圧等で粉砕・分解する。更に二次層担体フイルター２２が一次層フイルターを保持ガードする。二次層フイルターは１０〜１５ｍｍの厚さで繊維繊径は０．０１〜０．１ｍｍで補強樹脂ネットを挟み一対構造化での耐強度性を持たせる構造体（空隙率９５〜９９％）。
【００２６】
三次層担体フイルター２６は繊径０．０１〜０．１の２種類の繊維で密度勾配層を機械的に繊維三次元に絡ませ補強樹脂ネット２５と一体構造体にしネットは繊維層で覆われるて負荷加重（繊維重量の５〜１０倍の負荷量になる）に耐える構造体。特に２５の目的は、特定物質（例えば繭玉）を生物学的に溶解・分解しそのフイブロン・セリシンの水溶性タンパク質（１８種類のアミノ酸）等が成長ホルモン・酸化作用が病気に対する免疫抵抗性増進と・成長促進材の活用化等又別の物質でのバイオテクノロジーとしての対応し易い場所で、常に繊維が詰めてある。曝氣はストーンノズル２４酸素はリアクターの担体各層の隅々まで行き渡り、好気性細菌が活生化し培養・反応・分解での時間の短縮が促進される。
【００２７】
樹脂ネット補強入り四次層担体フイルター２３繊径が０．１〜０．２ｍｍに炭素繊維（７ミクロン）を乗せ広げて。空隙間９５〜９９％を確保し微生物コロニーの安定場所と１３・２２・２６の各フイルターの負荷荷重に耐える担体フイルターで、１８はリアクターと一対構造で補強されている箇所で１８と保護筒２１の外面は強靱な負荷荷重にに耐え構造で補強樹脂ネットで中心に厚さ１０〜１５ｍｍの空隙間（９５〜９９％）を持つ五層目フイルター３０のソフトな表面をガードする
【００２８】
微生物活動には温度が必要で、硝酸作用での水温は、２０〜３５℃範囲で最適温度は２７℃付近の活動が最適である。バイオリアクターないでの微生物が安定期に入れば水温は下げる事もできる。加熱に水中用電熱ヒーターで設定温度を自動化でも良いが、水との接触面積が１６ｍｍである。本発明の加熱法はリアクター内部の加熱誘導体は漏水に対処した保護カバー用筒の内部を一般照明電球（ハロゲン・赤外線・水銀）で照射での放熱が筒外部に伝導するがリアクター内部の水流が熱を奪い放射熱は安定に消費されて熱放射エネルギー利用が安価である又輻射熱作用はエンボス加工の効率がよい。保護筒の大きさは電球の直径で加熱表面体は電熱ヒーターより大きい。（００３５）表４に２７℃までの温度と水の質量に対する必要なエネルギー量を記載した。
【００２９】
防水電球の装置利用でも良い。保護筒２１の漏水対策が十分に配慮されるなら、素材は、生活産業廃材のビールアルミ缶・ガラスコップ・エアノズルアルミ缶等でも良く、電球の球径とワット量で口金の種類は保護筒の内径３０〜６０ｍｍで電球の種類も豊富にある。アルミ系か熱伝導と放熱は有利であるが耐腐食の対策が必要。エンボス加工の方が熱伝導・放熱も良い）試験でも使用十分な成果を得ることができた。（表１・１−１・表２・２−１）・（表５）。
【００３０】
五次層フイルター３０は合成繊維何でも良い（繊径０．０３５ｍｍ）３〜５ｃｍの繭玉状に丸めたもの。六次層１９は蛎殻を充填しＰＨの安定化と生体のミネラル補強の役目をする不足追加分は（不織布で覆）トレー水路に置いても良い。
【００３１】
植生鉢３は水路に置いてあり、移動も可能で複数を好みで交互に楽しむ事ができる。脱窒を期待するには植物の根毛を上手に育てる鉢底嵩上げして二重底で育てた方が良が水路を妨害することなく水の流れは順調である。。
【００３２】
トレー板２の面積は時として広い場所の確保。通常小型の水槽には底砂が轢かれているが用途では管理・重量的に問題も生じる。その点で本発明方式は、底辺に砂等置かなくて広く水槽が利用でき又必要ならトレー板に置けて管理上便利である。トレー板は透明性か・不透明性で材質が選択されて小型水槽であれば充分透明性の樹脂・ガラス板で対応でき鑑賞的に価値も大。大規模時は構造的・耐久性面で金属と併用でも良く時として、バイオリアクターの多段式は並列の処理法が合理的である。
【００３３】
アンモニアを亜硝酸に換える働きをする硝酸菌の一つで、ニトロソモナスの最適ＰＨは７．８〜８．０の範囲で、水作りの佳境に入ると亜硝酸が増えるとＰＨも低下してゆく。６．０以下では全てのニトロソモナス菌の活動が停止する。又温度は、２０度から３０℃で最適温度は２７℃付近とされる。
【００３４】
図１飼育システムに於いて表１・表２はアンモニア水（ＮＨ４ＯＨ）を用いてアンモニウム態窒素（ＮＨ４−Ｎ）と亜硝酸態質素（ＮＯ２−Ｎ）の減少経過の変化表である。（初期段階でのバクテリアが住み着く迄の時間である。）
表１−１・表２−１ は連続して同量のアンモニア水でのバクテリア処理能力を示す。
図１に示す飼育システムの（バイオリアクター）性能・能力を表示したものである。
【表１】
【表１−１】
【表２】
【表２−１】
【００３５】
【表３】
【００３６】
表４ バイオリアクター内２７℃迄上昇させるに必要な熱エネルギー量（Ｗ）
【００３７】
加熱する水の質量Ａ（リットル又はｋｇ）、Ｂ（℃）の水をＣ（℃）までＤ（時間）で上昇させるエネルギーＥ（Ｗ）の必要な容量を下記に表す。
【発明の効果】
【００３７】
図１に示す装置を用いて表１・表２更に表１−１・表２−１は発明の効果を集計表３に示す。更に生体（観賞金魚）の飼育実験を表５に示す。
【００３８】
表５は水槽の容積に対して生体の数量と餌量と（観葉植物）との実験観察中で平成１８年１１月からの平成１９年４月１３日までの冬期に実施した飼育成果表である。
【表５】
【００３９】
閉鎖循環型水槽での飼育基準は生物学的負荷が制限され、水１０リットルにつき７〜１０ｃｍで、１匹。廃物発生の多い生体は、その半分値が目安とされ、特に超過密飼育は水質環境の悪化で、生体のストレスでのダメージは危険視される。図１が示す飼育システムでの効果は、微生物が充分に活動できる条件は酸素・温度・コロニーで表５は本発明の効果を示す一例である。閉鎖循環型飼育水槽内の超超過密な飼育環境内で狭い水槽でのストレスが発生しでもバイオリアクターでの高度な水質環境浄化は生体には極めて安住な環境となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【実施例１】
【００４０】
図１飼育システムでの最良の形態。
【００４１】
表１・表１−１の実施例の試験形態
試験試薬：
濃アンモニア水（ＮＨ４ＯＨ）２８％ （工業用薬品） ５ｍｇ／ｌ
容器：ガラス水槽 容量：３０×２０×２５ｃｍ １２リットル
半球形透明カバー： ９ｃｍ フランジ１ｃｍ アクリル
トレー板寸法：１６×２７×３．５ｃｍ スチレン樹脂透明トレー板
トレー板容量：約２リットル
出口径：１８ｍｍ
リアクタ寸法： ２５×１６×１３ｃｍ ＰＥＴ樹脂製
リアクター容器：２．４リットル
担体材の形態：１層目フイルター（銅繊維）１８ 炭素繊維：５ｇ ○形８×２ｃｍ
２層目フイルター ２０ｇ ○形 １６×１ｃｍ
３層目フイルター ４３ｇ １６×１４ｃｍ
（バイオテクノロジ 装填筒） 直径２ｃｍ
４層目フイルター ２０ｇ ○形 １４×１ｃｍ
５層目フイルター １０ｇ ランダム詰
６層目（蛎殻） ２５０ｇ ランダム詰１３×２ｃｍ
合成繊維：ポリエステル繊維・ポリ塩化ビニリデン ０．０３５ｍｍ
電熱形態：筒：（アルミビール缶３５０ｍｍｌ 径：内５６／外５７ｍｍ）
白熱電球：６０Ｗ 口金：Ｅ−２６ クリプトン球（東芝） 球径：５０ｍｍ
水中ポンプ：１００ｖ／４．５ｗ 口径：１５ｍｍ
水中ポンプ吐き出し量：３，０５０ｃｃ／毎分
バイオリアクター排出量：２，５９８ｃｃ／毎分
曝氣ポンプ吐き出し量：１，０００ｃｃ／毎分（二又分岐弁で調整）
巡回数： ４回／毎分
【００４２】
実施例 表１ 担体材の性能：▲１▼試験日数：１５日間▲２▼比表面積：１，５００ｍ２／ｍ３▲３▼空隙率：９８％ ▲４▼保水率：７８０％ ▲５▼耐荷重性：２ｋｇ／たわみ率 ０％
【実施例２】
【００４３】
図１飼育システムの最良の形態。
【００４４】
表２・表２−１の実施例の試験形態
試験試薬：
濃アンモニア水（ＮＨ４ＯＨ）試薬 ２８％ １級品 ６ｍｇ／ｌ
容器：ポリカボネート ２５×２６ｃｍ １２リットル
半球形透明カバー：９ｃｍ フランジ１ｃｍ アクリル
トレー板寸法：１６０×２７０×３５ｍｍ 容積量：約２リットル スチレン透明樹脂トレー板
リアクター容器：２．４リットル
リアクター容器寸法：高さ：２４×１６×１３ｃｍ ＰＥＴ樹脂
担体材の形態：１層目フイルター（銅繊維１５ｇ 炭素繊維；５ｇ ○形８ｃｍ×厚さ２ｃｍ
２層目フイルター ２０ｇ ○形１６ｃｍ×１ｃｍ
３層目フイルター ７０ｇ １６×１
（バイオテクノロジ 装填筒） ２ｃｍ
４層目フイルター ２０ｇ ○形１４×１ｃｍ
５層目フイルター １０ｇ ランダム置き
６層目（蛎殻） ２５０ｇ ランダム置き
合成繊維：ポリ塩化ビニリデン・ポリエステル ０．０３５ｍｍ
電熱形態：筒（ガラスコップ ２００ｍｍｌ 径：内４８／５５ｍｍ
白熱電球：５４ｗ 口金：Ｅ−１７ ミニクリプトン球（ナショナル）直径：２８ｍｍ
水中ポンプ：１００ｗ／４．５ｗ 口径：１５ｍｍ
ポンプ吐き出し量：３，０５０ｃｃ／毎分
バイオリアクター排出量：２，６００ｃｃ／毎分
曝氣用ポンプ吐き出し量：１，０００ｃｃ／毎分（二股分岐弁で調整）
巡回数：４回転／毎分
【００４５】
実施例 表２ 担体材の性能：▲１▼試験日数：２４ ▲２▼比表面積：１，６００ｍ２／ｍ３ ▲３▼空隙率：９８％ ▲４▼保水率：９７０％ ▲５▼耐荷重性：２ｋｇ／たわみ率 ０％
【００４６】
植生（水耕栽培）鉢：寸法：８．５×１２×９ｃｍ （０．９２リットル）
（ゼオライト３０：再生セラミックス５０） ４５０ｃｃ（２７０ｇ）
【００４７】
実施例に用いた測定法を示す。
嵩比重＝ｇ／ｃｍ３
〔嵩密度〕試料片より重量（ｇ）と体積（Ｖｃｍ３）から求める。
〔保水量〕 試験終了時（ｇ）Ｗ３、試験前の重量（ｇ）Ｗ１ から次式で求める。
保水率％＝（Ｗ３−Ｗ１／Ｗ１）×１００
〔空隙率〕充填材の重量（ｇ）と体積Ｖ（ｃｍ３）（比重 ｄ）から、次式を求めた。
空隙率（％）＝（１−Ｗ／（Ｖ×ｄ））×１００
〔ＮＯ２（亜硝酸）測定〕５ｍｌ ２液測定キット（最低０．２黄色〜最高６４赤ｍｇ／ｌ）
〔比表面積ｍ２／ｍ３〕単位当たりの表面積ＳＬ・単位当たりの長さＬＷ、表面積ＳＷは繊維の直径をＤ、デニールをｄ、密度をｐとする。 １ｇ当たりのＳＷ。繊維の繊径（直径）×π＝ＳＬ（ｍ２）、 ＬＷ＝９，０００÷ｄ＝ＬＷ（ｍ／ｇ）、ＳＬ×ＬＷ＝ＳＷ（ｍ２／ｇ）。
〔ＰＨ測定器〕水素イオン濃度測定（ＨＯＲＩＢＡ６３５０−１０Ｄ）
〔形状保持率〕 荷重重り（ｃｍ２／５ｇ）初期厚さｍｍ（Ｈ１）、３分経過後厚さｍｍ（Ｈ２）
形状保持率％＝Ｈ２−Ｈ１／Ｈ１×１００
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、閉鎖循環型水槽でバイオリアクターに依る飼育システムは、設備のコンパクト・省力化・省資源・省エネルギー・処理能率の効率化・維持管理の容易化に優れて、飼育密度が高い環境に於いても高度な水質環境が、安全・安定・確実に提供と植生に依る観葉植物・花卉でのアクアリウムの鑑賞性付加とグリーンアメニテイ（環境調節・知覚・心理的）効果の期待の提供。
【００４８】
さらに、既存する水中生物に係わる漁業・水産業・養殖業・畜産・生活排水等の汚獨負荷削減で水質環境を目指す業種・植物植生（観葉植物・花卉）業界等との共存共栄。学校での環境学習・環境教育教材に利用可能性。
【００４９】
更に詳しくは、溶解物質を生物学的に分解での新規のバイオテクノロジが特定の物質を製造可能な担体構造を持つバイオリアクターの利用可能性にも関する。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施例を構成する閉鎖循環型飼育システムを表示した全体図である。
【００５１】
【図２】本発明の実施例を構成する閉鎖循環型飼育システムを表示した断面図である。
【符号の説明】
１ バイオリアクター容器
２ トレー板
３ 植生用鉢
４ トレー板に付帯する排水出口
５ 球体の接触担体材のフイラメント糸と内部構造
６ ベンチュリー管（曝氣ノズル・ホース）・フイラメント繊維・固定盤
７ 水槽本体
Ｐ 水中循環ポンプとコード
８ ポンプを固定するＰＥＴ缶の台座・フイラメント繊維と固定盤
９ 加熱保護筒と電球・蓋・電気コード
１０ 透明カバー
１１ 上向き排出パイプと蛇腹ホース
１２ リアクター容器オーバフロ用要排出口
１３ 一層目担体材（フイルター）
１４ リアクター容器の排水出口
１５ 植生鉢水入り口
１６ 二股分岐コック
１７ エアーポンプ
１８ 植生（観葉植物又は花卉植物）
１９ 温度計
２０ 二層目担体材（フイルター）
２２ 三層目担体材（フイルター）
２３ バイオテクノロジ装填筒
２４ 曝氣ノズルとホース
２５ 電球と保護筒
２６ 四層目担体材（フイルター）
２７ 容器付帯補強棚
２８ 五層目担体材（フイルターチップ状）
２９ 六層目担体材（蛎殻）
３０ 保護筒の防水パッキング
３１ 植生鉢上げ底用ネット
３２ パッキン（発砲体ウレタン）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンモニア態窒素・亜硝酸態窒素を生物学的処方で無害化し鑑賞魚と植生の共存共栄の飼育システムに関する。更に詳しくは溶解物質を生物学的に分解し新規のバイオテクノロジーが特定の物質を作り出すための担体構造物を持つバイオリアクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
観賞魚・活魚・栽培養殖漁等で生体魚を飼育するとき自然界の環境に近づけるに、人工的に微生物で生物学的廃物の管理が重要である。特に閉鎖空間でのアンモニア・糞・食べ残し等の窒素廃棄物の蓄積は生体に有毒で、その被害も多大である。
【０００３】
水中で発生する有機物、アンモニア性窒素を除去するには、硝化細菌と脱窒細菌の２種類の細菌群で、生物学的窒素除去法が下水道等の排水処理法が確立している。硝化作用とは、好気性細菌が曝氣に依る酸素を消費して、水中のアンモニア性窒素・硝酸性窒素に酸化促進される現象を言う（硝化菌はエネルギー獲得手段として、アンモニア態窒素（ＮＨ４−Ｎ）を酸化して亜硝酸態窒素（ＮＯ２−Ｎ）に変換する亜硝酸態窒素を更に酸化して硝酸態窒素（ＮＯ２−Ｎ）に変換する細菌の総称）
【０００４】
硝化細菌（ニトロソモナス属）によるアンモニア性窒素から亜硝酸性窒素へと酸化反応することで、脱窒菌は（シュードモナス属）に代表される通称嫌気性バクテリアであり好気性バクテリアでありながら嫌気環境でも生きていける細菌で、溶存酸素濃度が、かなり高くても（６．０ｍｇ／ｌ）生物相内の濃度勾配により脱窒が生じることが確認されている。
【０００５】
アンモニア酸化細菌はニトロソモナス属の細菌で亜硝酸酸化菌はニトロスピラ属の細菌と言われて生物学的な窒素除去を安定かつ効率よく行うには、生物膜濾過法が実用化されている。
【０００６】
しかしながら、閉鎖循環型水槽等で飼育プロセスで要求される点は、▲１▼システムが単純であること▲２▼操作性に富み▲３▼長期使用に耐える構造であること▲４▼プロセツ浄化原理の明確化▲５▼可能な限り自然現象を効率的に利用できること▲６▼経済性で合理的▲７▼環境に負荷を与え無い等生物濾過の飼育システムが渇望されている。
【背景技術】
【０００７】
生物濾過法が有り、バクテリアを濾過器内で繁殖・増殖させて、底面式・上部式・投げ込み式・密閉の外部式等多種多様の濾過方式が実用化され、生体の種類・目的・数量・大きさ・水量等の規模で濾過方法・大きさ、接触担体の種類が選定される。
【０００８】
濾過能力は収容する生体の数（質量）・餌量で水質を浄化する濾過槽の大きさも影響する。濾過能力は、担体材の接触面積量に比例し、小石・セラミックス・発砲体・多孔質等が組み合わせで使用されている。
【０００９】
通常アンモニアの分解は２〜３週間要する。生物濾過は、酸素の補給で、好気的細菌は担体層でアンモニア・亜硝酸が酸素を消費して硝化反応が生じる、硝化速度は担体材に付着するバクテリア数量が左右するから、比表面積量が重視される▲１▼硝化菌自体は粘着性が無く濾過材に付着できない浮揚菌である。▲２▼硝化菌は必要な有機物を無機物から合成するために増殖速度が遅い（４〜５日で１回分裂するので１〜３ヶ月かかる）▲３▼無機栄養では、繁殖条件に左右され自然環境下で流動間での更新速度・増殖に限界が有り水温（２５〜３５℃）・ＰＨ（７．０〜８．５）の条件での水質変化に亜硝酸は弱い等の欠点がある。
【００１０】
これらの事からして、規模の大小に関わらず安全・安定な水質環境と環境汚染物質を出さない事も要求さる濾過バクテリア法は、従来の方式より進化させた濾過担体材・方法・装置の設置場所・性能・環境負荷の低減・コスト等も要求課題でもある。
【００１２】
生物濾過の設計に当たり濾過の能力・性能は▲１▼比表面積の大きさが最重要性となる。▲２▼多孔質・発泡体（ウレタンフオーム等）特に、繊維群の構成での担体材は空隙率も高く生物膜の付着が速く付着量も高いが通水性（詰まりやすく耐荷重性）での耐久性に問題も生じてる▲２▼セラミック等表面形状・形態が接触機能性が劣るのは微生物は平面しか付着しないので多量必要。▲３▼担体内の水流は生物濾過膜の表皮から５ミクロン以上は酸素が届かない点等従来の濾過方式では性能面で遅いし、欠点も多々ある
【００１３】
以上の事からして、初期段階で、従来の飼育システムの生物濾過法で微生物が住むコロニーでの安定化には長い時間と労力を要する。水質環境が良くないと生体の免疫抵抗も低下し安全性は常に危険性を伴う。統計的に生体の飼育で、３／１の人が数週間で死亡させ、一年未満で３／２以上生体の飼育を諦めるとの統計もある。これらは、生物濾過が充分に発揮されない事故で、従来の飼育システムでの欠陥でもある。
【００１４】
本発明の飼育システムは上記のような問題点を解決するには、バイオテクノロジによる微生物が安全・安定・安心・確実に培養・繁殖・分解での水質環境保全するためには、微生物の培養し易い環境を整える。リアクター容器の大きさ・接触する担体材の種類・接触担体材の材質・量・構成・曝氣方法・加熱量と方法・滞留時間・水流の容量・材質・水耕栽培での管理等も総合的なコストがネックとなる。
【００１５】
【特許文献】『亜硝酸分解生物とこの微生物による亜硝酸除去法』『繊維集合体と強化複合材による一体構造の成形体とその製造法』
【参考文献】
膜を用いた河川水浄化』 財団法人 水質技術研究センター編 『環境微生物学入門』人間を支えるミクロの生物 瀬戸 昌之書 『銅と抗菌作用』財団法人 日本銅センター編
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
▲１▼リアクターの設置場所：省スペース（処理量で多段と併用式）・装置の材質・設備コストの削減・操業の省力化・メンテナスの簡便性等のコスト削減。
【００１７】
▲２▼品質向上による信頼性：培養・反応・分解時間の短縮。担体充填構造担体コスト。
【００１８】
▲３▼加熱変換エネルギー手段：発熱量は照明白熱電球の熱放射と保護筒の種類（伝導熱の拡散にエンボス加工）耐久性・寿命・コスト。
【００１９】
▲４▼循環水の供給排水方法：トレー板の面積・その水流の排水口径・面積に植生鉢での水耕栽培（根毛接触によるリン・硝酸菌の脱窒）共有での付加価値
【００２０】
▲５▼バイオテクノロジ：繭玉等セシリンの分解での高酸化と免疫抵抗力増進・成長補強剤の開発と環境負荷の削減・高度水質環境での高密度飼育可能性。
【００２１】
▲６▼リアクター容器：産業廃棄物の再生有効利用も可能・又、樹脂容器・陶器・ガラス
【課題を解決するための手段】
【００２２】
以下、本発明の実施形態に係わる飼育システム装置を図１・２に基づいて詳しく説明する。
【００２３】
実施例では、図１に示した閉鎖循環型水槽の飼育システムの立体正面図である。
水槽７真上に排出口４と水路機能を持つトレー板２が乗る。材質は透明性樹脂・ガラス・金属でも良い。一辺の長さは、水槽の縁以上の長さで安定であればよい。その面積にバイオリアクター容器１と植生用鉢３を置く。飼育水は、ポンプＰで、蛇腹ホース管で誘導し、リアクター１の最上段の上向き排出口１１から透明カバー１０天井に向け大気と接触しながら側面の一層目フイルター１３で水は拡散してゆく。
【００２４】
ポンプの吐き出し量とリアクター１の排出口１５の水量のバランスは、排出口１５の口径と複数の予備穴で調整可能とする。水量はリアクター本体１の上段付近のオバフロー口１４迄、常に満たす。リアクター１の滞留時間も重要で、水流差は入りと出の水の差である。排出口１５の水流は、トレー板２の水の高さは１から２ｃｍ常に一定量で流れて、植生用鉢３（一部横面穴に流れ植物根毛層を通過して）底面の排出口４から水槽に戻りる。球体５は繊維の集合体で炭素繊維のひげを持ち音消し・水の拡散効果と栄養細菌の保持する。又ベンチュリー管６は上記球体の接触での曝氣・水の拡散作用で常に水槽内は攪拌された環境の閉鎖循環型飼育システムのメカニズムである。
【００２５】
図２は、更に詳しくバイオリアクター内部の断面図である。
リアクター１３銅繊維は厚さ０．５から１．５ｃｍの空隙層（８５〜９０％）のブロック状でその上に炭素繊維を置く、大きさは透明カバー内に収まる程度で水は常にこの一次担体層がフイルターの役割で物理的な濾過をする。１３の組成は０．０５から０．１ｍｍの繊径の銅繊維で、抗菌作用を有し、大腸菌・藻等の成長を阻止しする目的で置かれる。炭素繊維繊径（７ミクロン）で、解繊しフエルト状に広げてあるが、水を含む板状で空隙間が無い処を銅繊維が隙間を補い餌の食べ残し、糞等の窒素廃棄物をこの上でブロックし水圧等で粉砕・分解する。更に二次層担体フイルター２２が一次層フイルターを保持ガードする。二次層フイルターは１０〜１５ｍｍの厚さで繊維繊径は０．０１〜０．１ｍｍで補強樹脂ネットを挟み一対構造化での耐強度性を持たせる構造体（空隙率９５〜９９％）。
【００２６】
三次層担体フイルター２６は繊径０．０１〜０．１の２種類の繊維で密度勾配層を機械的に繊維三次元に絡ませ補強樹脂ネット２５と一体構造体にしネットは繊維層で覆われるて負荷加重（繊維重量の５〜１０倍の負荷量になる）に耐える構造体。特に２５の目的は、特定物質（例えば繭玉）を生物学的に溶解・分解しそのフイブロン・セリシンの水溶性タンパク質（１８種類のアミノ酸）等が成長ホルモン・酸化作用が病気に対する免疫抵抗性増進と・成長促進材の活用化等又別の物質でのバイオテクノロジーとしての対応し易い場所で、常に繊維が詰めてある。曝氣はストーンノズル２４酸素はリアクターの担体各層の隅々まで行き渡り、好気性細菌が活生化し培養・反応・分解での時間の短縮が促進される。
【００２７】
樹脂ネット補強入り四次層担体フイルター２３繊径が０．１〜０．２ｍｍに炭素繊維（７ミクロン）を乗せ広げて。空隙間９５〜９９％を確保し微生物コロニーの安定場所と１３・２２・２６の各フイルターの負荷荷重に耐える担体フイルターで、１８はリアクターと一対構造で補強されている箇所で１８と保護筒２１の外面は強靱な負荷荷重にに耐え構造で補強樹脂ネットで中心に厚さ１０〜１５ｍｍの空隙間（９５〜９９％）を持つ五層目フイルター３０のソフトな表面をガードする
【００２８】
微生物活動には温度が必要で、硝酸作用での水温は、２０〜３５℃範囲で最適温度は２７℃付近の活動が最適である。バイオリアクターないでの微生物が安定期に入れば水温は下げる事もできる。加熱に水中用電熱ヒーターで設定温度を自動化でも良いが、水との接触面積が１６ｍｍである。本発明の加熱法はリアクター内部の加熱誘導体は漏水に対処した保護カバー用筒の内部を一般照明電球（ハロゲン・赤外線・水銀）で照射での放熱が筒外部に伝導するがリアクター内部の水流が熱を奪い放射熱は安定に消費されて熱放射エネルギー利用が安価である又輻射熱作用はエンボス加工の効率がよい。保護筒の大きさは電球の直径で加熱表面体は電熱ヒーターより大きい。（００３５）表４に２７℃までの温度と水の質量に対する必要なエネルギー量を記載した。
【００２９】
防水電球の装置利用でも良い。保護筒２１の漏水対策が十分に配慮されるなら、素材は、生活産業廃材のビールアルミ缶・ガラスコップ・エアノズルアルミ缶等でも良く、電球の球径とワット量で口金の種類は保護筒の内径３０〜６０ｍｍで電球の種類も豊富にある。アルミ系か熱伝導と放熱は有利であるが耐腐食の対策が必要。エンボス加工の方が熱伝導・放熱も良い）試験でも使用十分な成果を得ることができた。（表１・１−１・表２・２−１）・（表５）。
【００３０】
五次層フイルター３０は合成繊維何でも良い（繊径０．０３５ｍｍ）３〜５ｃｍの繭玉状に丸めたもの。六次層１９は蛎殻を充填しＰＨの安定化と生体のミネラル補強の役目をする不足追加分は（不織布で覆）トレー水路に置いても良い。
【００３１】
植生鉢３は水路に置いてあり、移動も可能で複数を好みで交互に楽しむ事ができる。脱窒を期待するには植物の根毛を上手に育てる鉢底嵩上げして二重底で育てた方が良が水路を妨害することなく水の流れは順調である。。
【００３２】
トレー板２の面積は時として広い場所の確保。通常小型の水槽には底砂が轢かれているが用途では管理・重量的に問題も生じる。その点で本発明方式は、底辺に砂等置かなくて広く水槽が利用でき又必要ならトレー板に置けて管理上便利である。トレー板は透明性か・不透明性で材質が選択されて小型水槽であれば充分透明性の樹脂・ガラス板で対応でき鑑賞的に価値も大。大規模時は構造的・耐久性面で金属と併用でも良く時として、バイオリアクターの多段式は並列の処理法が合理的である。
【００３３】
アンモニアを亜硝酸に換える働きをする硝酸菌の一つで、ニトロソモナスの最適ＰＨは７．８〜８．０の範囲で、水作りの佳境に入ると亜硝酸が増えるとＰＨも低下してゆく。６．０以下では全てのニトロソモナス菌の活動が停止する。又温度は、２０度から３０℃で最適温度は２７℃付近とされる。
【００３４】
図１飼育システムに於いて表１・表２はアンモニア水（ＮＨ４ＯＨ）を用いてアンモニウム態窒素（ＮＨ４−Ｎ）と亜硝酸態質素（ＮＯ２−Ｎ）の減少経過の変化表である。（初期段階でのバクテリアが住み着く迄の時間である。）
表１−１・表２−１ は連続して同量のアンモニア水でのバクテリア処理能力を示す。
図１に示す飼育システムの（バイオリアクター）性能・能力を表示したものである。
【表１】
【表１−１】
【表２】
【表２−１】
【００３５】
【表３】
【００３６】
表４ バイオリアクター内２７℃迄上昇させるに必要な熱エネルギー量（Ｗ）
【００３７】
加熱する水の質量Ａ（リットル又はｋｇ）、Ｂ（℃）の水をＣ（℃）までＤ（時間）で上昇させるエネルギーＥ（Ｗ）の必要な容量を下記に表す。
【発明の効果】
【００３７】
図１に示す装置を用いて表１・表２更に表１−１・表２−１は発明の効果を集計表３に示す。更に生体（観賞金魚）の飼育実験を表５に示す。
【００３８】
表５は水槽の容積に対して生体の数量と餌量と（観葉植物）との実験観察中で平成１８年１１月からの平成１９年４月１３日までの冬期に実施した飼育成果表である。
【表５】
【００３９】
閉鎖循環型水槽での飼育基準は生物学的負荷が制限され、水１０リットルにつき７〜１０ｃｍで、１匹。廃物発生の多い生体は、その半分値が目安とされ、特に超過密飼育は水質環境の悪化で、生体のストレスでのダメージは危険視される。図１が示す飼育システムでの効果は、微生物が充分に活動できる条件は酸素・温度・コロニーで表５は本発明の効果を示す一例である。閉鎖循環型飼育水槽内の超超過密な飼育環境内で狭い水槽でのストレスが発生しでもバイオリアクターでの高度な水質環境浄化は生体には極めて安住な環境となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【実施例１】
【００４０】
図１飼育システムでの最良の形態。
【００４１】
表１・表１−１の実施例の試験形態
試験試薬：
濃アンモニア水（ＮＨ４ＯＨ）２８％ （工業用薬品） ５ｍｇ／ｌ
容器：ガラス水槽 容量：３０×２０×２５ｃｍ １２リットル
半球形透明カバー： ９ｃｍ フランジ１ｃｍ アクリル
トレー板寸法：１６×２７×３．５ｃｍ スチレン樹脂透明トレー板
トレー板容量：約２リットル
出口径：１８ｍｍ
リアクタ寸法： ２５×１６×１３ｃｍ ＰＥＴ樹脂製
リアクター容器：２．４リットル
担体材の形態：１層目フイルター（銅繊維）１８ 炭素繊維：５ｇ ○形８×２ｃｍ
２層目フイルター ２０ｇ ○形 １６×１ｃｍ
３層目フイルター ４３ｇ １６×１４ｃｍ
（バイオテクノロジ 装填筒） 直径２ｃｍ
４層目フイルター ２０ｇ ○形 １４×１ｃｍ
５層目フイルター １０ｇ ランダム詰
６層目（蛎殻） ２５０ｇ ランダム詰１３×２ｃｍ
合成繊維：ポリエステル繊維・ポリ塩化ビニリデン ０．０３５ｍｍ
電熱形態：筒：（アルミビール缶３５０ｍｍｌ 径：内５６／外５７ｍｍ）
白熱電球：６０Ｗ 口金：Ｅ−２６ クリプトン球（東芝） 球径：５０ｍｍ
水中ポンプ：１００ｖ／４．５ｗ 口径：１５ｍｍ
水中ポンプ吐き出し量：３，０５０ｃｃ／毎分
バイオリアクター排出量：２，５９８ｃｃ／毎分
曝氣ポンプ吐き出し量：１，０００ｃｃ／毎分（二又分岐弁で調整）
巡回数： ４回／毎分
【００４２】
実施例 表１ 担体材の性能：▲１▼試験日数：１５日間▲２▼比表面積：１，５００ｍ２／ｍ３▲３▼空隙率：９８％ ▲４▼保水率：７８０％ ▲５▼耐荷重性：２ｋｇ／たわみ率 ０％
【実施例２】
【００４３】
図１飼育システムの最良の形態。
【００４４】
表２・表２−１の実施例の試験形態
試験試薬：
濃アンモニア水（ＮＨ４ＯＨ）試薬 ２８％ １級品 ６ｍｇ／ｌ
容器：ポリカボネート ２５×２６ｃｍ １２リットル
半球形透明カバー：９ｃｍ フランジ１ｃｍ アクリル
トレー板寸法：１６０×２７０×３５ｍｍ 容積量：約２リットル スチレン透明樹脂トレー板
リアクター容器：２．４リットル
リアクター容器寸法：高さ：２４×１６×１３ｃｍ ＰＥＴ樹脂
担体材の形態：１層目フイルター（銅繊維１５ｇ 炭素繊維；５ｇ ○形８ｃｍ×厚さ２ｃｍ
２層目フイルター ２０ｇ ○形１６ｃｍ×１ｃｍ
３層目フイルター ７０ｇ １６×１
（バイオテクノロジ 装填筒） ２ｃｍ
４層目フイルター ２０ｇ ○形１４×１ｃｍ
５層目フイルター １０ｇ ランダム置き
６層目（蛎殻） ２５０ｇ ランダム置き
合成繊維：ポリ塩化ビニリデン・ポリエステル ０．０３５ｍｍ
電熱形態：筒（ガラスコップ ２００ｍｍｌ 径：内４８／５５ｍｍ
白熱電球：５４ｗ 口金：Ｅ−１７ ミニクリプトン球（ナショナル）直径：２８ｍｍ
水中ポンプ：１００ｗ／４．５ｗ 口径：１５ｍｍ
ポンプ吐き出し量：３，０５０ｃｃ／毎分
バイオリアクター排出量：２，６００ｃｃ／毎分
曝氣用ポンプ吐き出し量：１，０００ｃｃ／毎分（二股分岐弁で調整）
巡回数：４回転／毎分
【００４５】
実施例 表２ 担体材の性能：▲１▼試験日数：２４ ▲２▼比表面積：１，６００ｍ２／ｍ３ ▲３▼空隙率：９８％ ▲４▼保水率：９７０％ ▲５▼耐荷重性：２ｋｇ／たわみ率 ０％
【００４６】
植生（水耕栽培）鉢：寸法：８．５×１２×９ｃｍ （０．９２リットル）
（ゼオライト３０：再生セラミックス５０） ４５０ｃｃ（２７０ｇ）
【００４７】
実施例に用いた測定法を示す。
嵩比重＝ｇ／ｃｍ３
〔嵩密度〕試料片より重量（ｇ）と体積（Ｖｃｍ３）から求める。
〔保水量〕 試験終了時（ｇ）Ｗ３、試験前の重量（ｇ）Ｗ１ から次式で求める。
保水率％＝（Ｗ３−Ｗ１／Ｗ１）×１００
〔空隙率〕充填材の重量（ｇ）と体積Ｖ（ｃｍ３）（比重 ｄ）から、次式を求めた。
空隙率（％）＝（１−Ｗ／（Ｖ×ｄ））×１００
〔ＮＯ２（亜硝酸）測定〕５ｍｌ ２液測定キット（最低０．２黄色〜最高６４赤ｍｇ／ｌ）
〔比表面積ｍ２／ｍ３〕単位当たりの表面積ＳＬ・単位当たりの長さＬＷ、表面積ＳＷは繊維の直径をＤ、デニールをｄ、密度をｐとする。 １ｇ当たりのＳＷ。繊維の繊径（直径）×π＝ＳＬ（ｍ２）、 ＬＷ＝９，０００÷ｄ＝ＬＷ（ｍ／ｇ）、ＳＬ×ＬＷ＝ＳＷ（ｍ２／ｇ）。
〔ＰＨ測定器〕水素イオン濃度測定（ＨＯＲＩＢＡ６３５０−１０Ｄ）
〔形状保持率〕 荷重重り（ｃｍ２／５ｇ）初期厚さｍｍ（Ｈ１）、３分経過後厚さｍｍ（Ｈ２）
形状保持率％＝Ｈ２−Ｈ１／Ｈ１×１００
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、閉鎖循環型水槽でバイオリアクターに依る飼育システムは、設備のコンパクト・省力化・省資源・省エネルギー・処理能率の効率化・維持管理の容易化に優れて、飼育密度が高い環境に於いても高度な水質環境が、安全・安定・確実に提供と植生に依る観葉植物・花卉でのアクアリウムの鑑賞性付加とグリーンアメニテイ（環境調節・知覚・心理的）効果の期待の提供。
【００４８】
さらに、既存する水中生物に係わる漁業・水産業・養殖業・畜産・生活排水等の汚獨負荷削減で水質環境を目指す業種・植物植生（観葉植物・花卉）業界等との共存共栄。学校での環境学習・環境教育教材に利用可能性。
【００４９】
更に詳しくは、溶解物質を生物学的に分解での新規のバイオテクノロジが特定の物質を製造可能な担体構造を持つバイオリアクターの利用可能性にも関する。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施例を構成する閉鎖循環型飼育システムを表示した全体図である。
【００５１】
【図２】本発明の実施例を構成する閉鎖循環型飼育システムを表示した断面図である。
【符号の説明】
１ バイオリアクター容器
２ トレー板
３ 植生用鉢
４ トレー板に付帯する排水出口
５ 球体の接触担体材のフイラメント糸と内部構造
６ ベンチュリー管（曝氣ノズル・ホース）・フイラメント繊維・固定盤
７ 水槽本体
Ｐ 水中循環ポンプとコード
８ ポンプを固定するＰＥＴ缶の台座・フイラメント繊維と固定盤
９ 加熱保護筒と電球・蓋・電気コード
１０ 透明カバー
１１ 上向き排出パイプと蛇腹ホース
１２ リアクター容器オーバフロ用要排出口
１３ 一層目担体材（フイルター）
１４ リアクター容器の排水出口
１５ 植生鉢水入り口
１６ 二股分岐コック
１７ エアーポンプ
１８ 植生（観葉植物又は花卉植物）
１９ 温度計
２０ 二層目担体材（フイルター）
２２ 三層目担体材（フイルター）
２３ バイオテクノロジ装填筒
２４ 曝氣ノズルとホース
２５ 電球と保護筒
２６ 四層目担体材（フイルター）
２７ 容器付帯補強棚
２８ 五層目担体材（フイルターチップ状）
２９ 六層目担体材（蛎殻）
３０ 保護筒の防水パッキング
３１ 植生鉢上げ底用ネット
３２ パッキン（発砲体ウレタン）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発明は、閉鎖循環型水槽の真上に排水口を付帯するトレー板に、バイオリアクター（微生物培養変換）容器と植生鉢が乗る。アンモニア・亜硝酸をバイオテクノロジが生物学的処理で、短時間に無害化で過密度な飼育環境でも安全・安定・安心の水質環境保全の確立。更に、飼育生体魚と植生が快適空間と環境調節効果を伴う飼育システム。
【請求項２】
リアクター容器は開放型で多孔質な繊維層・蛎殻・曝気ノズル・加熱を媒体する保護筒と棚を備えた容器から成り、充填物は合成・金属・無機繊維・蛎殻で担体材形状は樹脂ネットを挟み三次元の一体構造体。一部の形状は２〜５ｃｍの繭玉状の繊維で、その接触面積量は、比表面積で、８００〜３，０００ｍ２／ｍ３、その空隙率が９５〜９９％と保水率２００％以上で満たし、固着物の高負荷に耐える構造体での請求項１。
【請求項３】
酸素は、曝氣場所に二又分岐で供給し、バイオリアクター容器内部に加熱源が付帯する。熱源は熱放射でもよく一般白熱電球（ハロゲン・水銀ランプ・赤外電球）・セラミックスの熱放射の間接利用である。リアクター処理能力が大規模な時は多段式か複合並列式での請求項１。
【請求項４】
リアクター容器と加熱媒体の保護筒の素材は、樹脂・金属・ガラス・磁器等でも良い。形状寸法は必要なエネルギー量と比例し、保護筒の伝導と放熱効果はエンボス加工で産業廃棄物ＰＥＴボトルの使用も設備コスト削減に付与する請求項１。
【請求項５】
トレー板は水路側溝として排出口を備え、材質は透明・不透明性と強度で差別化しガラス・金属でも良い。トレー板水路に鉢（観葉植物・花卉等の植物根毛接触）での脱窒作用（リン・硝酸）が生じる。必要なら、蛎殻の追加・音の吸収材も置ける。ポンプを止めリアクター最上段から清掃兼の補給水可能な構造を持つ請求項１。
【請求項６】
繊維集合体は接触面積が大きく、浮揚性を備えて、回転又は固定された球体は、循環水の吸音・微生物居住・空気散氣機能性を持つ。繊維の特質で温度差での発色・金銀繊維での装飾機能性を保有する請求項１。
【請求項７】
担体材中央部分に直径２０〜５０ｍｍで繊維を挟んだ樹脂ネット装填筒を設ける。例えば繭玉を挿入しブロイン・セシリン（遊離アミノ酸）分解促進での請求項１。
【請求項８】
閉鎖循環型の飼育システムで、循環水の抗菌作用（大腸菌）の対策に銅繊維（繊径：７０〜１００ミクロン）比表面積量で２００〜４００ｍ２／ｍ３で、厚さ１ｃｍ以上での空隙層に炭素繊維を乗せて物理濾過も可能とした請求項１。
【請求項１】
発明は、閉鎖循環型水槽の真上に排水口を付帯するトレー板に、バイオリアクター（微生物培養変換）容器と植生鉢が乗る。アンモニア・亜硝酸をバイオテクノロジが生物学的処理で、短時間に無害化で過密度な飼育環境でも安全・安定・安心の水質環境保全の確立。更に、飼育生体魚と植生が快適空間と環境調節効果を伴う飼育システム。
【請求項２】
リアクター容器は開放型で多孔質な繊維層・蛎殻・曝気ノズル・加熱を媒体する保護筒と棚を備えた容器から成り、充填物は合成・金属・無機繊維・蛎殻で担体材形状は樹脂ネットを挟み三次元の一体構造体。一部の形状は２〜５ｃｍの繭玉状の繊維で、その接触面積量は、比表面積で、８００〜３，０００ｍ２／ｍ３、その空隙率が９５〜９９％と保水率２００％以上で満たし、固着物の高負荷に耐える構造体での請求項１。
【請求項３】
酸素は、曝氣場所に二又分岐で供給し、バイオリアクター容器内部に加熱源が付帯する。熱源は熱放射でもよく一般白熱電球（ハロゲン・水銀ランプ・赤外電球）・セラミックスの熱放射の間接利用である。リアクター処理能力が大規模な時は多段式か複合並列式での請求項１。
【請求項４】
リアクター容器と加熱媒体の保護筒の素材は、樹脂・金属・ガラス・磁器等でも良い。形状寸法は必要なエネルギー量と比例し、保護筒の伝導と放熱効果はエンボス加工で産業廃棄物ＰＥＴボトルの使用も設備コスト削減に付与する請求項１。
【請求項５】
トレー板は水路側溝として排出口を備え、材質は透明・不透明性と強度で差別化しガラス・金属でも良い。トレー板水路に鉢（観葉植物・花卉等の植物根毛接触）での脱窒作用（リン・硝酸）が生じる。必要なら、蛎殻の追加・音の吸収材も置ける。ポンプを止めリアクター最上段から清掃兼の補給水可能な構造を持つ請求項１。
【請求項６】
繊維集合体は接触面積が大きく、浮揚性を備えて、回転又は固定された球体は、循環水の吸音・微生物居住・空気散氣機能性を持つ。繊維の特質で温度差での発色・金銀繊維での装飾機能性を保有する請求項１。
【請求項７】
担体材中央部分に直径２０〜５０ｍｍで繊維を挟んだ樹脂ネット装填筒を設ける。例えば繭玉を挿入しブロイン・セシリン（遊離アミノ酸）分解促進での請求項１。
【請求項８】
閉鎖循環型の飼育システムで、循環水の抗菌作用（大腸菌）の対策に銅繊維（繊径：７０〜１００ミクロン）比表面積量で２００〜４００ｍ２／ｍ３で、厚さ１ｃｍ以上での空隙層に炭素繊維を乗せて物理濾過も可能とした請求項１。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００８−２６３９３１（Ｐ２００８−２６３９３１Ａ）
【公開日】平成２０年１１月６日（２００８．１１．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１３１０４５（Ｐ２００７−１３１０４５）
【出願日】平成１９年４月１６日（２００７．４．１６）
【出願人】（５９９０５７０４３）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月６日（２００８．１１．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月１６日（２００７．４．１６）
【出願人】（５９９０５７０４３）
【Ｆターム（参考）】
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