JP2000312542A - 魚介類の循環濾過養殖装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 船上、陸上などに設置した魚介類飼育水
槽（養殖水槽）１で魚介類の飼育に用いた飼育用水をポ
ンプなどにより再び前記飼育水槽に供給し用いる循環設
備を備えた養殖装置において、魚介類の飼育に伴い発生
する糞などの比重の重い物質と、比重が比較的軽く飼育
水槽に漂う浮遊懸濁物と、飼育水中に溶け込んだアンモ
ニアなどの溶存物とを、効率的に除去する機能を有する
沈澱槽３、フィルター装置４、バイオフィルター設備５
を順序よく組み込むことにより、魚介類を効率よく高密
度で養殖できるようにしたことを特徴とする魚介類養殖
装置。 【効果】 飼育水を多量に使用することなく魚介類を効
率よく高密度で養殖できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、魚介類養殖装置と
それを利用した効率的な超高密度魚介類養殖方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、鑑賞魚の飼育や、水族館での
魚介類の展示、活魚問屋や活魚料理店での魚介類の蓄養
においては、一般に循環（濾過）式と呼ばれる濾過槽な
どを備えた水槽による魚類の飼育が行われている。ま
た、一部、養殖用とした装置も散見される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の循環式
と呼ばれる水槽あるいは装置を用いての魚介類の飼育密
度は低く押えられている。また、養殖用とされる装置に
おいても、飼育密度は低く、産業用として用いるには改
善が必要である。これら上記の問題点は、循環式と呼ば
れる水槽や装置の作製が経験と勘による部分が多いこと
に起因している。また、これまでの養殖装置の作製で
は、アンモニアの低毒性化に重点が置かれていて、魚介
類の糞や、飼育水中の浮遊懸濁物の除去には重点が置か
れず、沈澱槽が設けられている場合においては、その処
理に多くの人力を投入する必要がある。さらに、現状の
陸上養殖装置では、海水を汲み上げ１から２時間で排出
する、いわゆる掛け流し方式で運用されるため、飼育水
槽の保温性・断熱性については考慮されていない。

【０００４】このため、本発明者らは養殖対象魚介類の
窒素排泄量などの生理学的知見、浄化微生物（硝化細
菌）のアンモニア酸化速度、脱窒菌の生理的特性などに
基づき設計・構築、運転をする循環濾過養魚システムを
発明した（特公平７−５５１１６号公報）。この特公平
７−５５１１６号公報に記載の発明による空気を用いた
ヒラメの養殖方法では、設備中の飼育海水１ｍ³ あたり
ヒラメ３０ｋｇの高密度生産が可能であった。

【０００５】上記養殖方法では、飼育水を掛け流し式で
行う一般的なヒラメ養殖の２倍から３倍程度の養殖密度
を達成したが、養殖を産業として捉えた場合、よりよい
採算性を目指した魚介類飼育密度の増大が好ましい。ま
た、設備の運転や水質管理は効率よくかつ低廉な費用で
行えることが必要がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記課題を
解決するために、合理的な設備の組合せと運用により、
養殖対象魚介類の飼育に適した水質管理を効率的かつ低
廉で行い、超高密度で養殖を行う循環濾過魚介類養殖装
置と養殖方法の提供を目的とする。また、フィルター装
置の逆洗水を循環再利用する方法を発明したことによ
り、環境負荷の少ない養殖装置を提供することも目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明の循環濾過魚介類養殖装置は、船上、陸上な
どに設置した魚介類飼育水槽（養殖水槽）で魚介類の飼
育に用いた飼育用水をポンプなどにより再び前記飼育水
槽に供給して使用する循環設備を備えた養殖装置におい
て、魚介類の飼育に伴い発生する糞などの比重の重い物
質と、比重が比較的軽く飼育水槽に漂う浮遊懸濁物と、
飼育水中に溶け込んだアンモニアなどの溶存物とを、効
率的に除去する機能を有する沈澱槽、フィルター装置、
バイオフィルター設備を順序よく組み込むことにより、
魚介類を効率よく高密度で養殖できるようにしたことを
特徴とするものである。

【０００８】本発明の循環濾過魚介類養殖装置は、より
詳しくは、魚介類飼育水槽と、飼育水槽から排出された
飼育水中の飼育水より比重の大きい魚介類の糞と残餌を
渦巻き流により沈降させ捕集する沈澱槽と、上記により
捕集されない飼育水中の浮遊懸濁物を捕集するフィルタ
ー装置と、飼育水中のアンモニアを硝酸に酸化するバイ
オフィルター（生物濾過槽）と、この酸化作用により飼
育水中に蓄積する硝酸を窒素ガスにして空気中に放出す
る脱窒槽と、飼育水中に効率よく酸素を溶かし込む酸素
溶入器と、飼育水中のタンパク質などの溶存有機物を微
細気泡とともに除去するための微細気泡発生装置と、飼
育水の殺菌と水中の有機物分解のための紫外線照射装置
と、さらに、飼育水温調節用のヒートポンプで構成され
ており、本発明はさらに、魚介類を超高密度で養殖する
ために、該養殖装置を用いて飼育水中の溶存酸素濃度の
維持に純酸素を用いる飼育方法をも提供するものであ
る。また、飼育水槽としては安価なシート水槽を採用し
たが、運転コストの低減を図るため断熱材を効率よく付
設する工法を開発した。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明において沈澱槽は、飼育水
槽から排出される飼育水を、直立円筒体部を有する処理
水槽の該円筒体部の下部より該水槽の内壁面に沿って注
入することにより渦巻き流を生じさせ、飼育水より比重
の大きい魚類の糞と残餌を渦巻き流により効率よく沈降
させて捕集し、処理水を処理水槽上方部壁面に沿った位
置より排出するように構成されていることを特徴とす
る。処理水槽の円筒体部の下部は平底状でも良いが、好
ましくは逆円錐形若しくは漏斗状とし、沈降物が容易に
下部に捕集でき排出することができるようにすると良
い。処理水槽内への飼育水の注入は、円筒体部の下端側
壁より行うようにし、円筒体部内で処理すべき飼育水が
回転するように加圧噴射状に注入する。飼育水の回転速
度は、沈降すべきものに応じて定めると良い。

【００１０】沈澱槽の上部から排出される糞等の沈澱物
が除去された飼育水（処理水）は、フィルター装置に導
入されて処理される。フィルター装置はプラスチック製
の網または多孔体若しくは金網、ガラスフィルター等の
スクリーン状のもので構成され、このスクリーン状のも
の（以下単にスクリーンという）の目詰まりを防ぐため
の逆洗水は処理水を循環再利用するようにする。スクリ
ーンの洗浄は、フィルター装置内の処理水の流れを一旦
停止して逆方向から洗浄水を噴射して行うか、または処
理水の流れ速度以上の速さで洗浄水を圧力噴射して行
う。フィルター装置の洗浄はフィルターの濾過効率が低
下したとき行うか、常時間欠的に行うかの何れの方法を
採用しても良い。このほか、フィルター装置内のスクリ
ーンを交換しても良い。

【００１１】本発明において飼育水槽は特に限定されな
いが、構成の簡易性、製作設置の容易性等から、水槽を
自立させるために設置する基礎および支柱をコンクリー
トまたは鉄骨などにより作製し、該基礎上および支柱内
に強化プラスチック（ＦＲＰ）製壁枠を設け、該壁枠内
に防水シートを張設して水槽となし、該シート底面と基
礎との間および該シートと壁枠との間に、硬質発泡プラ
スチック材などによる断熱材を組み込む形式とすると良
い。壁枠は場合によってはアルミニウム等の金属板を使
用しても良い。壁枠は支柱にボルト等でネジ止めするよ
うにしても良いが、支柱に設けられた嵌合溝に嵌め込む
ようにしても良い。このほか、水槽が自立できる円筒体
形状の場合は、支柱を設けることなく、壁枠を該円筒体
の２個以上の分割体とし、これらの分割体を直接ボルト
で締付け固定するか、外周に帯金等を巻いてボルト等で
締付け固定して基礎上に水槽を組み立てるようにしても
良い。断熱材は成形性、加工性の点で硬質発泡ポリウレ
タン等の発泡プラスチックが好ましいが、無機質または
有機質の繊維板等を使用しても良い。防水シートは、帆
布製の者に限定されず、プラスチックシート等の防水性
のシートであれば良い。

【００１２】本発明の魚介類の養殖方法の特徴の一つ
は、飼育水槽中の飼育水の酸素飽和度を高濃度で保つた
め、酸素ガスボンベ、液体酸素ボンベ、酸素発生装置等
のいずれかからの酸素ガス（純酸素）を飼育水中に導き
入れ、飼育水中の酸素飽和度を飼育水槽排水口において
７０〜８０％以上に保ちつつ、魚介類に体内酸素分圧調
整のためのエネルギーを必要以上に使わせることなく魚
介類を超高密度で飼育することにある。酸素ガスは液体
酸素からのガスのように１００％酸素のものが好ましい
が、市販の酸素ガスのように多少の他のガスを含むもの
であっても良い。飼育水への酸素の供給は、直接飼育水
槽に供給する方法もあるが、別に飼育水に酸素を溶かし
込む酸素溶入器を設け、この酸素溶入器によって供給す
ると良い。必要酸素量は対象魚介類の生理的要求量と飼
育量から算出し、効率的に供給する。

【００１３】本発明は上記構成によって、魚介類を超高
密度で飼育している飼育水槽からの排水中の比較的比重
の大きな糞や残餌がまず除去される。ついで、フィルタ
ー装置により浮遊懸濁物が除去され、これらによりバイ
オフィルターにおける有機物を分解する微生物の大量発
生による濾材の閉塞が防止される。次に、アンモニアを
含んだ飼育水はバイオフィルター（生物濾過槽）に移さ
れ、亜硝酸経由でアンモニアは硝酸に酸化される。この
処理水は循環ポンプにより紫外線照射装置に送られ病原
菌などの殺菌と有機物の分解が行われる。次に、酸素溶
入器を通る間に、酸素発生装置あるいは酸素ガスボンベ
あるいは液体酸素ボンベのいずれかからの純酸素と接触
し、水中の酸素濃度が高められた後、飼育水槽に戻さ
れ、これにより魚介類の超高密度養殖を行うことができ
る。

【００１４】酸素溶入器を通過した飼育水の一部はヒー
トポンプに送られ、飼育対象魚の生育適水温に調整され
飼育水槽に戻される。これにより、飼育期間の短縮が図
れる。また、本装置は飼育水中の硝酸を除去するための
脱窒槽と飼育水中のタンパク質などの溶存有機物を除去
するための微細気泡発生装置を備え、それぞれバイオフ
ィルターとバイパスにより連絡を持ち、必要に応じて運
転することが可能である。また、上記フィルター装置の
逆洗水を異なったメッシュの濾布を用いて再生、再利用
する。これにより、さらに環境にやさしい養殖装置とし
て運用することが可能である。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づき説明
するが、本発明はこの実施例に限定されるものではな
い。

【００１６】実施例１ 図１において、１は飼育水槽であり、円形、または六
角、八角などの多角形のものを用いる。水槽の底部は１
／１０から１／２０程度の傾斜を持ち、飼育水槽への注
水の流れにより糞や残餌などが自動的に水槽中央部に集
められ、水槽底部の排出口２より水とともに排出され
る。また、水槽の周囲には効率よく断熱材を組み込むこ
とにより断熱性が向上されている。排出口２には、飼育
中の魚介類の迷入、吸い込みを防止するためのプラスチ
ック製筒状をした網を取り付ける。なお、飼育魚介類の
大きさにより網の目合いを換えるため脱着式とする。

【００１７】沈澱槽３は飼育水槽１の水位調節槽を兼ね
て設置する。形状は円筒または下部に逆円錐形状の部分
を有する円筒形状とし、飼育水槽からの排水（飼育水）
の注入口１４は、前者にあっては円筒体部３ａ下部、後
者の形状にあっては逆円錐形部分３ｂ直上の円筒体部３
ａ下部に開口し（図２）、その位置は図３に示すように
円筒体の中心から外側にずらし、注入水が円筒体の内壁
に沿って流れることにより渦巻き流を生じる位置に設け
る。この渦巻き流によって排水中の糞や残餌を積極的に
沈降させ捕集することができる。沈澱槽３の最下部には
沈澱捕集された糞や残餌を水とともに排出できるように
排出コック１６を設ける。沈澱物が除去された処理飼育
水は沈澱槽３の上部側壁に設けられた出水管１５から排
出される。この沈澱槽の効果により、次に設置した浮遊
懸濁物除去のためのフィルター装置４への負荷を小さく
でき、フィルター装置４のスクリーン部分の洗浄回数を
減じることができ、また、このための逆洗水の使用量も
少なくできる。なお、このフィルター装置は、水位セン
サーが取り付けられフィルター効率の低下を検知して自
動逆洗が行えるようにする。

【００１８】バイオフィルター（生物濾過槽）５では、
好気性バクテリアの働きにより毒性の高い魚介類の排泄
物のアンモニアが亜硝酸を経由して毒性の低い硝酸に酸
化される。バイオフィルターの容器の大きさおよび必要
濾材量は、飼育水槽１で飼育される魚介類の大きさと個
体数により変化するため、アンモニアなどの窒素排泄量
と濾材のアンモニア酸化速度に基づき設計する必要があ
る。この設計方法については、本発明者らが先に提案し
た特公平７−５５１１６号公報（特許第２０３５８８５
号）の方法を用いる。また、バイオフィルター中の前方
に堰板を設け、浮遊懸濁物除去フィルターからの水が滝
落ちとなるようにする。これにより、飼育水中の二酸化
炭素の除去と飼育水への空気を利用した酸素補給を行
う。

【００１９】バイオフィルターからの飼育水は循環ポン
プ６により紫外線照射装置７に通流される。紫外線照射
は飼育水の殺菌にとどまらず、水中の有機物の分解（低
分子化）の効果をも有する。

【００２０】次に、飼育水は酸素溶入器８に送られる。
ここでは、酸素発生装置９から通気される純酸素を用い
て飼育水中の酸素濃度を高める。通気量は魚介類の種類
により飼育水槽中で酸素飽和度１００から１３０％（ヒ
ラメの場合１５０％でも支障がない）、排水口２から排
出される飼育水の酸素飽和度が７０から８０％となるよ
うに調整する。この調整においては、対象魚介類の生理
的要求量と飼育量から算定される酸素必要量に基づくも
のとする。後述するような魚介類の超高密度飼育におい
て、このような高酸素飽和度を保つためには、従来から
行われているブロワーやエアーコンプレッサーによる空
気を用いた方法では、ほぼ不可能で、可能とする場合に
は、電力など多大のエネルギーの投入が必要となる。ま
た、空気を用いた場合、水中への空気中酸素の溶解効率
が純酸素の場合と同一とした場合でも、空気中の窒素を
も水中に通気することになり、酸素の５倍の容量の空気
により曝気され、この攪拌により「洗剤の泡」状の泡が
形成される。これにより飼育水の表面が覆われ、魚介類
を直視できなくなり、飼育管理が極めて困難なものとな
る。

【００２１】酸素溶入器で酸素濃度を調整された飼育水
は飼育水槽へと注入されるが、一部はヒートポンプ１０
に送られ対象生物の生育に適した水温に調整され、飼育
水槽へと通流される。これにより、水温調節装置を持た
ない、掛け流し式やイケスを用いた養殖より生育期間の
短縮が図れる。

【００２２】循環濾過式の魚介類飼育においては、バイ
オフィルターの働きによりアンモニアが酸化されて毒性
の低い硝酸になり、飼育水中に蓄積してくる。この硝酸
を嫌気性バクテリアの働きにより飼育水中から除去する
脱窒槽１１を本発明においてバイオフィルターとの間に
バイパスにて組み込んだが、その設計並びに運用方法
は、前記特公平７−５５１１６号公報に記載の方法によ
るものとする。

【００２３】また、浮遊懸濁物除去のためのフィルター
とバイオフィルターとの間に飼育水中のタンパク質など
の溶存有機物を微細気泡とともに除去するための微細気
泡発生装置１２を組み込む。微細気泡の発生には空気を
用い、小型のエアーブロワー１３により給気する。

【００２４】本発明においては、魚介類をこれまでの養
殖密度より高い超高密度で養殖するために、飼育水中の
溶存酸素濃度の維持に純酸素を用いる飼育法を採用し
た。次に、酸素を用いたヒラメの養殖実験の一例を示す
が、本発明はこの魚種に限定されるものではない。本発
明の養殖装置を直径４ｍの水槽を用いて構築し、体重約
１ｋｇのヒラメを単位水量当たりの密度５０ｋｇ／ｍ³
以上の超高密度で養殖実験を行った。その結果、飼育水
中の酸素飽和度を飼育水槽の出口で８０％以上に保つこ
とができ、本装置の性能と飼育方法が実証された。

【００２５】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成さ
れ、飼育水槽から排出される魚介類の糞、残餌は沈澱槽
で、浮遊懸濁物はフィルター装置で効率的に捕集するの
で、飼育水中のアンモニアを硝酸に酸化するバイオフィ
ルター（生物濾過槽）への有機物により負荷が極めて小
さくなり、アンモニアの酸化が効率よく行える。また、
バイオフィルターの維持管理が容易となる。さらに、微
細気泡発生装置により飼育水中のタンパク質などの溶存
有機物藻除去できる。これらの設備の作用により、飼育
水の透明度も５０ｃｍ以上に保つことが出来、飼育水槽
中の魚介類の管理が容易となる。

【００２６】魚介類飼育のための飼育水中への酸素補給
は、純酸素を用いて行うため、従来の空気による曝気や
水車などによる方法よりも、水中酸素濃度を高く維持す
ることが容易で、目的とした魚介類をこれまでより超高
密度で養殖することが可能である。また、魚類では動脈
血の酸素分圧を維持するため酸素濃度の低下に対して、
鰓での換水量を増大させ対処するが、飼育水中の酸素飽
和度を飼育水槽排水口で８０％以上と高く保てるので、
鰓ポンプ作動のための余分なエネルギーが不要となり、
その分成長の促進や、飼料効率の改善が期待できる。

【００２７】また、酸素の供給に酸素発生装置を用いる
ので使用電力量をこれまでのブロワーと比べて約５％以
下とすることができ、低廉な費用でこれまでよりも効率
的に飼育水中の酸素濃度が維持できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる循環濾過魚介類養殖装置の一実
施例を示す構成図である。

【図２】本発明に係わる沈澱槽の側面概略図である。

【図３】本発明に係わる沈澱槽の横断面概略図である。

【符号の説明】

１ 飼育水槽 ２ 排水口 ３ 沈澱槽 ４ フィルター装置（逆洗水再生装置付） ５ バイオフィルター（生物濾過槽） ６ ポンプ ７ 紫外線照射装置 ８ 酸素溶入器 ９ 酸素発生装置 １０ ヒートポンプ １１ 脱窒槽 １２ 微細気泡発生装置 １３ ブロワー １４ 沈澱槽への入水管 １５ 沈澱槽からの出水管 １６ 沈澱槽の排水（ドレイン）コック

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菊池 弘太郎 千葉県我孫子市我孫子1646 財団法人電力 中央研究所 我孫子研究所内 (72)発明者 岩田 仲弘 千葉県我孫子市我孫子1646 財団法人電力 中央研究所 我孫子研究所内 (72)発明者 平間 賢一 千葉県野田市野田56 (72)発明者 石塚 治男 群馬県勢多郡宮城村鼻毛石1666−８ Ｆターム(参考） 2B104 CA01 CB30 CB34 EA01 EB01 ED08 ED12 ED31 EF09

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 船上、陸上などに設置した魚介類飼育水
   槽（養殖水槽）で魚介類の飼育に用いた飼育水をポンプ
   などにより再び前記飼育水槽に供給して使用する循環設
   備を備えた養殖装置において、 魚介類の飼育に伴い発生する糞などの比重の重い物質
   と、 比重が比較的軽く飼育水槽に漂う浮遊懸濁物と、 飼育水中に溶け込んだアンモニアなどの溶存物とを、 効率的に除去する機能を有する沈澱槽、フィルター装
   置、バイオフィルター設備を順序よく組み込むことによ
   り、魚介類を効率よく高密度で養殖できるようにしたこ
   とを特徴とする魚介類養殖装置。
2. 【請求項２】 飼育水槽から排出される飼育水を、直立
   円筒体部を有する処理水槽の該円筒体部の下部より該水
   槽の内壁面に沿って注入することにより渦巻き流を生じ
   させ、飼育水より比重の大きい魚類の糞と残餌を渦巻き
   流により効率よく沈降させて捕集し、処理水を処理水槽
   上方部壁面に沿った位置より排出するように構成したこ
   とを特徴とする沈澱槽。
3. 【請求項３】 フィルター装置がプラスチック製の網ま
   たは多孔体若しくは金網等のスクリーン状のもので、こ
   のスクリーン状のものの目詰まりを防ぐための逆洗水を
   循環再利用することを特徴とするフィルター装置の運用
   方法。
4. 【請求項４】 水槽を自立させるために設置する基礎お
   よび支柱をコンクリートまたは鉄骨などにより作製し、
   該基礎上および支柱内に強化プラスチック製壁枠を設け
   るか、または基礎上に強化プラスチック製壁枠同士を互
   いにボルト等で結合して水槽形状とし、該壁枠内に防水
   シートを張設して水槽となし、該シート底面と基礎との
   間および該シートと壁枠との間に、硬質発泡プラスチッ
   ク材などによる断熱材を組み込むことを特徴とする飼育
   水槽の製作設置方法。
5. 【請求項５】 飼育水槽中の飼育水の酸素飽和度を高濃
   度で保つため、酸素ガスボンベ、液体酸素ボンベ、酸素
   発生装置等のいずれかからの酸素ガスを飼育水中に導き
   入れ、飼育水中の酸素飽和度を飼育水槽の排水口におい
   て７０〜８０％以上に保ちつつ、魚介類に体内酸素分圧
   調整のためのエネルギーを必要以上に使わせることなく
   魚介類を超高密度で飼育することを特徴とする魚介類の
   養殖方法。
6. 【請求項６】 必要酸素量を対象魚介類の生理的要求量
   と飼育量から算出し、効率的に供給することを特徴とす
   る請求項５記載の養殖方法。
7. 【請求項７】 請求項１の装置を用い、請求項５に記載
   の方法により魚介類を高密度で飼育することを特徴とす
   る養殖方法。