水净化系统、水净化方法、水净化系统的启动方法以及水净化单元的制作方法

水净化系统、水净化方法、水净化系统的启动方法以及水净化单元的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及既不需要用于补充过滤功能的单独的装置也不需要半永久地或长期地进行换水处理和换砂处理的水净化系统、水净化方法、水净化系统的启动方法以及水净化单元。
【背景技术】
[0002]当在诸如水槽等的保持槽内饲养水圈生物(hydrosphere organism)时，来自水圈生物的排泄物等的有机物产生有害的氨和硝酸等。因此，传统地通过使用过滤装置以及定期地执行利用新水来更换保持槽内的饲养水的换水处理和利用新砂来更换保持槽内的砂的换砂处理来去除排泄物等。然而，例如设置在保持槽的上方的外部过滤装置等需要高额的设置和维护管理费用。如果保持槽的尺寸大，则这些费用将增加。此外，换水处理和换砂处理需要时间和工作量并且会对水圈生物造成不小的伤害。
[0003]—般通过在专利文献I中记载的朱伯特摩纳哥系统(Jaubert’s Monaco System)饲养系统来示例说明不包括上述这种外部过滤装置的饲养系统。该饲养系统包括:具有透水性的板状构件，其设置凸起的底部；砂层，其设置于板状构件；好氧层(aerobiclayer)，其设置在砂层的上侧、具有好氧环境并且接收光；以及兼性厌氧层(facultativeanaerobic layer)，其设置在砂层的下侧、具有厌氧环境并且不接收光。好氧细菌栖息于好氧层，而兼性厌氧细菌栖息于兼性厌氧层。好氧细菌和兼性厌氧细菌分解来自于有机物的有害的氨、亚硝酸和硝酸等以发挥过滤功能。朱伯特摩纳哥系统的饲养系统一般不需要上述外部过滤装置。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特开2002-223664号公报

【发明内容】

[0007]发明要解决的问题
[0008]然而，在上述的朱伯特摩纳哥系统的饲养系统中，好氧细菌和兼性厌氧细菌的尸体以及这些细菌生成的物质堆积在板状构件的下方或者保持槽的底部。这些物质包括含有有害的硫酸根离子的硫化合物。如果大量的物质堆积，则这些物质可能通过好氧层和兼性厌氧层上升而导致水圈生物死亡。因而，朱伯特摩纳哥系统的饲养系统的过滤功能不足并且没有对水圈生物的排泄物等生成的有害物质进行无害化处理。因而，必须单独地设置补充过滤功能的装置或者执行换水处理和换砂处理以便充分地抑制对饲养水的污染。朱伯特摩纳哥系统的饲养系统使得其中饲养的水圈生物的数量受到限制，并且即使在水圈生物的数量小于等于可饲养的数量的情况下由于水圈生物的生长导致排泄物等的数量增加而使得该饲养系统可能不会发挥足够的净化能力，在这种情况下水圈生物的数量可能会在半途中减少。以不充分的净化能力来进行连续的饲养将导致保持槽内的水圈生物全部死亡。如上所述，用于水的净化的器具和装置在处理排泄物等方面已经很多年没有显著的发展。这种情形对饲养者(管理者)的负担大。
[0009]由于栖息的细菌对水中的有机物进行分解使得可能在水槽内以及设置在海中等的水圈生物的养殖场中生成这种硫化合物。如果生成大量的硫化合物，则水圈生物将受到伤害。
[0010]为了有效地解决这些问题而做出了本发明，并且本发明的目的在于提供能够抑制来自于水圈生物的排泄物的有害的物质的堆积并且既不需要用于补充过滤功能的单独的装置也不需要办永久地或长期地进行换水处理和换砂处理的水净化系统、水净化方法以及水净化系统的启动方法。
[0011]本发明的另一目的在于提供一种水净化单元，其能够在诸如水槽等的保持槽内和在海中等设置的水圈生物的养殖场中使水净化系统和水净化方法便于实施。
[0012]用于解决问题的方案
[0013]为了实现这些目的，本发明提供了如下的手段。
[0014]根据本发明的水净化系统包括:好氧区域，所述好氧区域包括氧气和有机物?’好氧层，所述好氧层与所述好氧区域连通并且好氧细菌能栖息于所述好氧层；兼性厌氧层，所述兼性厌氧层与所述好氧层邻接地设置并且兼性厌氧细菌能栖息于所述兼性厌氧层；绝对厌氧层，所述绝对厌氧层与所述兼性厌氧层邻接地设置，绝对厌氧细菌能栖息于所述绝对厌氧层并且所述绝对厌氧层由土质材料制成；厌氧空间，所述厌氧空间具有厌氧环境、允许栖息于所述绝对厌氧层的所述绝对厌氧细菌及所述绝对厌氧细菌的生成物流入；以及连通部件，所述连通部件连通所述厌氧空间和所述好氧区域。
[0015]土质材料仅需要具有与诸如腐叶土等的自然界存在的土的性质和功能等相同的性质和功能等。该土质材料不限于自然界存在的土，也可以是人工制造的。具有与土的性质和功能等相同的性质和功能等的土质材料与土同样地允许绝对厌氧细菌(obligatoryanaerobic bacteria)栖息。此外，在土质材料形成层的情况下，有机物和微生物等可以在该层中移动并且可以在该层的内部提供厌氧环境。不特别地限制土质材料的形状，只要该土质材料实现了其性质和功能等即可。可以通过例如对土和其它粒状的物质进行加压来将土质材料形成为层，或者土质材料可以具有海绵状的块形状以便其自身构成为层。好氧区域和好氧层彼此连通的状态表示在好氧区域中可能存在的有机物、氧气和水等可以移动到好氧层的状态。厌氧空间和好氧区域彼此连通的状态表示在厌氧空间中可能存在的绝对厌氧细菌、硫化氢和水等可以移动到好氧区域的状态。
[0016]在这种构造中，在好氧区域中的有机物到达好氧层、随后到达兼性厌氧层并且被分别栖息于好氧层和兼性厌氧层的好氧细菌和兼性厌氧细菌分解。然后，如此得到的分解物到达绝对厌氧层并且被绝对厌氧细菌分解。通过作为绝对厌氧细菌且仅能在厌氧条件下栖息的硫酸还原菌(sulfate-reducing bacteria)将硫化合物分解成硫化氢。在好氧区域、好氧层、兼性厌氧层、绝对厌氧层和厌氧空间中的至少一方中，降低如此生成的硫化氢的有害性。有害性降低意味着对水圈生物的有害性降低。具体地，硫化氢在与硫酸还原菌一起通过连通部件移动到好氧区域的状态下、通过与水中的铁组分发生反应来生成对水圈生物的有害性小于硫化氢的硫化铁而降低有害性，或者通过栖息于好氧层等的硫氧化细菌和光合细菌等来将硫化氢转变成对水圈生物的有害性小于硫化氢的不同的硫化合物来降低有害性。已经移动到好氧区域的硫酸还原菌通过与硫化铁发生反应甚至可以栖息于好氧环境。硫酸还原菌到达好氧层的表面，如果好氧层中的有机物的量相对大则该硫酸还原菌分解有机物，而如果好氧层中的有机物的量相对小则该硫酸还原菌进入休眠状态从而使能够分解的有机物的量增加。既不需要用于补充过滤功能的单独的装置也不需要半永久地或长期地换水处理和换砂处理，就能够通过水中的有机物的分解以及通过上述的分解生成的硫化氢的有害性的降低来抑制来自于有机物的有害物质的堆积，并且能够净化诸如水槽等的保持槽内的水或者在海中等设置的水圈生物的养殖场中的水。在根据本发明的水净化系统被应用于水圈生物的饲养的情况下，即使在水圈生物已经长大之后也无需减少饲养的水圈生物的数量，与传统的情况相比能够增加可饲养的水圈生物的数量。
[0017]为了容易地形成厌氧空间并且长期地稳定维持该厌氧空间，优选地，通过具有透水性并且用于阻挡所述土质材料通过的网状构件封闭中空构件的上部的开口，所述土质材料覆盖所述中空构件和所述网状构件的周围从而在所述中空构件的内部形成所述厌氧空间。
[0018]为了容易地且可靠地繁殖绝对厌氧细菌并且形成能够分解足够量的有机物的绝对厌氧层，优选地，土质材料为暗色土(andosol)。
[0019]为了将含有有机物的水保持为与海水相同的弱碱性以维持适于饲养咸水鱼的环境并且抑制硫酸还原菌的活性的降低，优选地，在好氧层的表面设置有由珊瑚砂制成的层。
[0020]根据容易地形成厌氧空间的另一方法，优选地，所述保持槽包括阻挡来自侧面的下部和来自底面的光透过的非透过部，以与所述保持槽的内底面间隔开的方式在该保持槽的整个下部设置具有透水性且阻挡所述土质材料通过的网状构件，所述网状构件的上表面被所述土质材料覆盖，所述厌氧空间形成在所述网状构件和所述内底面之间。
[0021]根据本发明的水净化方法包括:在水中设置由土质材料制成的、绝对厌氧细菌能栖息的且被预先压成块状的第一细菌可栖息部；在水中形成与所述第一细菌可栖息部邻接的、具有粒状的载体且兼性厌氧细菌能栖息的第二细菌可栖息部，在水中形成与所述第二细菌可栖息部邻接的、具有粒状的载体且好氧细菌能栖息的第三细菌可栖息部，并且在水中形成具有厌氧环境且与所述第一细菌可栖息部连通的厌氧空间；在与所述第三细菌可栖息部连通的位置处定位包括有机物和氧气的好氧区域；并且连通所述好氧区域和所述厌氧空间，以及通过在所述第一细菌可栖息部中繁殖绝对厌氧细菌来形成绝对厌氧层，通过在所述第二细菌可栖息部中繁殖兼性厌氧细菌来形成兼性厌氧层，通过在所述第三细菌可栖息部中繁殖好氧细菌来形成好氧层，使得这些细菌分解所述好氧区域中的有机物，并且使流出所述绝对厌氧层的所述绝对厌氧细菌及所述绝对厌氧细菌的生成物从所述厌氧空间移动到所述好氧区域。
[0022]第一细菌可栖息部和厌氧空间彼此连通的状态表示在第一细菌可栖息部中可能存在的绝对厌氧细菌及其生成物和水等可以移动到厌氧空间的状态。好氧空间和第三细菌可栖息部彼此连通的状态表示在好氧空间中可能存在的有机物、氧气和水等可以移动到第三细菌可栖息部的状态。厌氧空间和好氧区域彼此连通的状态表示在厌氧空间中可能存在的绝对厌氧细菌、硫化氢和水等可以移动到好氧区域的状态。
[0023]根据该方法，包括有机物的好氧区域被定位在与第三细菌可栖息部连通的位置处并且好氧区域和厌氧空间处于连通状态。因此，在第一细菌可栖息部中繁殖绝对厌氧细菌来形成绝对厌氧层，在第二细菌可栖息部中繁殖兼性厌氧细菌来形成兼性厌氧层，并且在第三细菌可栖息部中繁殖好氧细菌来形成好氧层。与根据本发明的水净化系统相同，既不需要用于补充过滤功能的单独的装置也不需要半永久地或长期地换水处理和换砂处理，就能够通过水中的有机物的分解以及通过分解生成的硫化氢的有害性的降低来抑制来自于有机物的有害物质的堆积。在根据本发明的水净化方法被应用于水圈生物的饲养的情况下，即使在水圈生物已经长大之后也无需减少饲养的水圈生物的数量，而是与传统的情况相比可以增加可饲养的水圈生物的数量。此外，设置被预先压成块状的第一细菌可栖息部能够人工地形成有机物的分解循环以在短时间内在期望的位置处降低硫化氢的有害性。
[0024]为了启动水净化系统，优选地，使用筒状构件作为所述连通部件，在所述好氧区域包括有机物的状态下将光施加到所述好氧层，同时将来自气体供给部件的气体供给到所述筒状构件的内部以在所述筒状构件的内部产生从所述厌氧空间朝向前述好氧层上方的水流，并且在预定的时间段维持这种状态。
[0025]使用根据本发明的水净化单元来构成水净化系统。示例性的水净化单元包括:块状的细菌可栖息部，所述细菌可栖息部由土质材料制成并且绝对厌氧细菌能栖息于所述细菌可栖息部；以及筒状构件，所述筒状构件具有第一开口部和第二开口部，所述筒状构件具有能从所述细菌可栖息部的一侧延伸到另一侧的长度，其中在所述第一开口部被定位成面向所述细菌可栖息部的一侧的情况下，在所述细菌可栖息部的另一侧，所述第二开口部被定位成与所述细菌可栖息部间隔开预定的距离。
[0026]在该构造中，将水净化单元浸渍在含有有机物的水中并且供给粒状的载体等以在细菌可栖息部的设置有筒状构件的另一端的面上形成好氧层和兼性厌氧层，使得可以使用封闭空间形成部件等在细菌可栖息部的一侧设置封闭空间。在筒状构件被定位成在细菌可栖息部的一侧面向第一开口部的情况下，第二开口部被定位成与细菌可栖息部间隔开预定的距离。在筒状构件的另一端未被粒状的载体等封闭的状态下可以容易地形成与好氧区域、好氧层、兼性厌氧层、绝对厌氧层和好氧区域连通的厌氧空间。通过预先加压土质材料而将细菌可栖息部形成为块状，以便在水中容易地形成绝对厌氧层并且缩短建立有机物的分解循环所必须的启