JP3887381B2

JP3887381B2 - 循環ろ過式養殖装置

Info

Publication number: JP3887381B2
Application number: JP2004119499A
Authority: JP
Inventors: 伸真継; 敦志辻; 伸也広田
Original assignee: 株式会社陸上養殖工学研究所
Priority date: 2004-04-14
Filing date: 2004-04-14
Publication date: 2007-02-28
Anticipated expiration: 2024-04-14
Also published as: JP2005295939A

Description

本発明は、陸上等において、水を生物ろ過しながら閉鎖系で循環させて、飼育水槽で魚介類を養殖したり一時的に蓄養したりするようにした循環ろ過式養殖装置に関するものである。

陸上に設けた飼育水槽１で魚介類を養殖したり一時的に蓄養したりする場合、飼育水槽１内の飼育水を循環経路２を通して浄化しながら循環させることによって、閉鎖系で高密度に魚介類を飼育することが行なわれている。このような閉鎖循環式の養殖装置において、魚介類に与える餌に起因する残餌や糞、代謝物などによってアンモニアが飼育水槽１の水中に発生し、このアンモニアが水中に蓄積されると、魚介類の摂餌に影響を与える他、あるレベルに達するとアンモニア中毒症を呈して魚介類の死滅に至るおそれもある。そこで、この循環経路２に生物ろ過槽３を接続し、飼育水槽１の水を循環経路２を通して循環させる際に、アンモニアを無害化して除去することが行なわれている（例えば、特許文献１、特許文献２等参照）。

図１４（ａ）はその一例を示すものであり、飼育水槽１の飼育水を循環させる循環経路２に浮遊物質除去槽２１と生物ろ過槽３が接続してある。生物ろ過槽３は水の流れの上流側の流動槽５と下流側の固定槽６から形成されるものであり、流動槽５と固定槽６には硝化菌などの微生物を生息させた粒状のろ材４が充填してある。流動槽５には粒状のろ材４は流動状態で内蔵されており、流動槽５の底部に設けたエアレーション部（図示省略）からエアを噴出させることによって、ろ材４は流動槽５内を流動して対流するようにしてある。また固定槽６には粒状のろ材４は沈降して静置されるようにしてある。そして飼育水槽１の水を循環ポンプ２０で循環経路２を通して循環させ、水が生物ろ過槽３の流動槽５及び固定槽６を通過する際に、ろ材４の表面の硝化菌などの微生物の作用で水中のアンモニアを硝化反応させて硝酸態窒素に変換させ、アンモニアを無害化して除去することができるものである。

このように形成される循環ろ過式養殖装置において、魚介類の飼育は半年から１年を要するものであり、特にオコゼなどの場合は２年以上の期間を要するものであり、その間に、生物ろ過槽３の固定槽６内のろ材４に汚れが付着し、ろ材４の間に閉塞が起こるおそれがある。これは主として、有機物を分解する従属栄養細菌による生物膜の肥大によってろ材から剥離脱落することなどによる。このために、飼育期間中であっても生物ろ過槽３の固定槽６内のろ材４を定期的に洗浄して、ろ材４の汚れを除去することが行なわれている（特許文献２等参照）。
特開平５−７６２５７号公報特開２００３−９２９５３号公報

生物ろ過槽３の固定槽６内のろ材４の洗浄は、固定槽６の底部に設けたエアレーション部（図示省略）からエアを噴出させ、固定槽６内の水中で粒状のろ材４を攪拌することによって行なわれる。しかしこのようにろ材４を洗浄するにあたって、ろ材４から剥離したＳＳ（Suspended Solids：浮遊物質）が飼育水槽１に返送されないように、ＳＳを含む水を系外に排出するか、あるいはバイパス流路を循環経路２に設けてＳＳを含む水を飼育水槽１に返送せずに循環させる必要がある。

従って、生物ろ過槽３の固定槽６内のろ材４を洗浄している間は、飼育水槽１の飼育水を生物ろ過槽３でろ過することができず、アンモニア処理は停止されることになり、洗浄時間が例えば１時間に及ぶような場合には、飼育水槽１の飼育水の水質に問題が生じるおそれがある。

またろ材４を洗浄することにより、ろ材４の表面の硝化菌の生物膜も一部が剥離することになり、ろ材４の洗浄後はアンモニアを硝化する能力が落ちる。このため、ろ材４の表面に再び硝化菌が増殖してアンモニア処理能力が回復するまで、魚介類への給餌量を抑えてアンモニア発生量を低下させるようにする必要があり、魚介類の肥育を目的として養殖を行なう場合には、これは望ましくない。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、ろ材を洗浄している間も、アンモニア処理を継続して行なうことができ、飼育水槽の水質が悪化することを防ぐことができると共に、ろ材洗浄後にアンモニア処理能力が大きく低下することを防ぐことができ、給餌量の継続性を保つことができる循環ろ過式養殖装置を提供することを目的とするものである。

本発明の請求項１に係る循環ろ過式養殖装置は、魚介類を飼育する飼育水槽１に水を循環させる循環経路２に、水中のアンモニアを処理する生物ろ過槽３を接続して設け、生物ろ過槽３を、ろ材４を流動状態で内蔵した上流側の流動槽５と、ろ材４を静置させた状態で内蔵した下流側の固定槽６とを備えて形成し、固定槽６内のろ材４を洗浄する機能を有する循環ろ過式養殖装置において、上記生物ろ過槽３を複数備え、この複数の生物ろ過槽３を循環経路２に並列に接続し、各生物ろ過槽３の流動槽５と固定槽６にそれぞれエアを吐出するエアレーション部９を設け、各エアレーション部９にエアを供給する経路に、各生物ろ過槽３のうち、任意の一つの生物ろ過槽３の固定槽６のエアレーション部９にのみエアを供給すると共に他のエアレーション部９にはエアの供給を停止する切り替え手段１０を設けて成ることを特徴とするものである。

この発明によれば、複数の生物ろ過槽３のうち、一つの生物ろ過槽３の固定槽６内のろ材４を洗浄するときには、循環経路２からこの生物ろ過槽３への水の流通を停止すると共に、他の生物ろ過槽３への水の流通を継続することによって、ろ材４を洗浄している間も、他の生物ろ過槽３でアンモニア処理を継続して行なうことができるものであり、飼育水槽１の水質が悪化することを防ぐことができるものである。また一つの生物ろ過槽３の固定槽６内のろ材４を洗浄して、このろ材４のアンモニア処理能力が低下しても、他の生物ろ過槽３のろ材４はアンモニア処理能力を維持しており、全体としてのアンモニア処理能力が大きく低下することを防ぐことができるものであり、給餌量の継続性を保つことができるものである。また、切り替え手段１０を操作して、ろ材４を洗浄する生物ろ過槽３の固定槽６に設けたエアレーション部９へのみ集中してエアを供給することができ、集中したエアによるエアレーションで洗浄するろ材４を強力に攪拌することができるものであり、ろ材４の洗浄を確実に且つ短時間で行なうことができるものである。

また請求項２の発明は、請求項１において、循環経路２から任意の各生物ろ過槽３への流路を開閉する流路開閉手段７を備えると共に、各生物ろ過槽３の固定槽６に開閉可能な排水部８を備えて成ることを特徴とするものである。

この発明によれば、流路開閉手段７の操作によって、上記のようにろ材４を洗浄している生物ろ過槽３には水を流通させないと共に他の生物ろ過槽３への水の流通を継続するようにすることを容易に行なうことができるものであり、ろ材４を洗浄した生物ろ過槽３からのみ、ろ材から剥離したＳＳを含む水を排水することができるものである。

また請求項３の発明は、請求項１又は２において、各生物ろ過槽３の流動槽５と固定槽６にそれぞれエアを吐出するエアレーション部９を設け、各エアレーション部９にエアを供給する経路に、各生物ろ過槽３のうち、任意の一つの生物ろ過槽３の固定槽６のエアレーション部９にのみエアを供給すると共に他のエアレーション部９にはエアの供給を停止する切り替え手段１０を設けて成ることを特徴とするものである。

この発明によれば、切り替え手段１０を操作して、ろ材４を洗浄する生物ろ過槽３の固定槽６に設けたエアレーション部９へのみ集中してエアを供給することができ、集中したエアによるエアレーションで洗浄するろ材４を強力に攪拌することができるものであり、ろ材４の洗浄を確実に且つ短時間で行なうことができるものである。

また請求項３の発明は、請求項１又は２において、各生物ろ過槽３の流動槽５と固定槽６のうち、少なくとも流動槽５の内側面を底部から水深の１０〜３０％までのの範囲で内側へ向けて下り傾斜する傾斜面１１に形成して成ることを特徴とするものである。

この発明によれば、流動槽５内のろ材４をエアレーションによって流動させるにあたって、傾斜面１１に沿って流動槽５内の水を上下方向に対流させることができ、流動槽５内のろ材４の攪拌流動効率を高めることができるものであり、ろ材４の活用効率を高めてろ材４の量を少なくすることが可能になるものである。

また請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれかにおいて、各生物ろ過槽３の流動槽５内へのろ材４の充填量を、ろ材４が沈降して堆積した状態での容積が、ろ材４が流動する室内の水の容積の２０〜８０％の範囲になるように設定して成ることを特徴とするものである。

この発明によれば、流動槽５内でのろ材４の良好な流動性を保持しつつ、ろ材４による生物ろ過の高い効率を維持することができるものである。

また請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれかにおいて、水中の有機物の除去を行なう泡沫分離槽１２を、生物ろ過槽３の上流側に接続して備えて成ることを特徴とするものである。

この発明によれば、生物ろ過では除去できない水中の蛋白質などの有機物を泡沫分離槽１２で除去できるものであり、水の浄化を高度に行なうことができると共に、生物ろ過槽３への負荷を減少してアンモニア処理を安定させることができるものである。

また請求項６の発明は、請求項５において、複数の各生物ろ過槽３と泡沫分離槽１２とを一体化して浄化槽１３を形成して成ることを特徴とするものである。

この発明によれば、生物ろ過槽３や泡沫分離槽１２の間に配管等を行なうことを不要にすることができ、設置スペースを小さくすることができると共に設置の施工を簡略化することができるものである。

また請求項７の発明は、請求項１乃至６のいずれかにおいて、生物ろ過槽３もしくはその上流側の位置に、水温調整用の熱交換器１４を設けて成ることを特徴とするものである。

この発明によれば、熱交換器１４による水温調整で、飼育水槽１の水の温度を魚介類の飼育に最適なものに保持することができるものである。

本発明によれば、複数設けた生物ろ過槽３のうち、一つの生物ろ過槽３の固定槽６内のろ材４を洗浄するときには、循環経路２からこの生物ろ過槽３への水の流通を停止すると共に、他の生物ろ過槽３への水の流通を継続するようにすることができる。従って、一つの生物ろ過槽３のろ材４を洗浄している間も、他の生物ろ過槽３でアンモニア処理を継続して行なうことができ、飼育水槽１の水質が悪化することを防ぐことができる。また一つの生物ろ過槽３の固定槽５内のろ材４を洗浄して、このろ材４のアンモニア処理能力が低下しても、他の生物ろ過槽３のろ材４はアンモニア処理能力を維持しており、全体としてのアンモニア処理能力が大きく低下することを防ぐことができ、給餌量の継続性を保つことができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。

図１は本発明の実施形態の一例を示す概略構成図であり、魚介類を飼育する飼育水槽１に循環経路２の一端と他端が接続してある。この循環経路２には水の流れの上流から下流への順に、固形物除去装置２１、循環ポンプ２０、泡沫分離槽１２、生物ろ過槽３が設けてある。

生物ろ過槽３は流動槽５と固定槽６を備えて形成されるものである。流動槽５が水の流れの上流側、固定槽６が水の流れの下流側に配置されるようにしてあり、水は泡沫分離槽１２から流動槽５に流入し、流動槽５及び固定槽６を通過した後に、飼育水槽１に返送されるようになっている。

流動槽５は図２に示すように、平面形状が長方形に形成されるものであり、その対向する長辺側の側壁の下部の内面はそれぞれ内方へ向けて下り傾斜する傾斜面１１に形成してある。また流動槽５の底部には水平に格子状のろ材受け２２が張ってあり、このろ材受け２２より上側の室に粒状のろ材４が配置してある。ろ材受け２２は、水は通過させるが、粒状のろ材４は通過させないように形成してある。流動槽５の底部内には、その長辺側の一方の側壁の傾斜面１１に近接して平行に沿った状態で流動用散気管２３が設けてある。流動用散気管２３は円筒形状に形成してあり、流動槽５の側面から差し込み固定することによって、取り付けが容易に行なえるようにしてある。流動用散気管２３にはその長手方向に沿って多数のエア吹き出し孔２５が設けてあり、この流動用散気管２３で流動槽５のエアレーション部９が形成されるようにしてある。そして、流動用散気管２３からエアを噴出させてエアレーションすることによって、流動槽５内の水中にろ材４を巻き上げ、流動槽５内でろ材４が常に流動するようにしてある。流動用散気管２３は上記のようにエア吹き出し孔２５を設けた円筒形状に形成する他、多孔質円筒形状に形成するようにしてもよい。

上記のように流動用散気管２３は流動槽５の一方の長辺側の側壁に偏った位置に配置してあるので、流動槽５内の水には上下方向の対流が生じ、ろ材４はこの対流によって上下に流動して攪拌される。そして上記のように流動槽５の対向する長辺側の各側壁の下部に傾斜面１１が形成してあるので、流動槽５の底部において水は一方の傾斜面１１に沿って上昇し、他方の傾斜面１１に沿って下降するように対流するものであり、流動槽５の底部の角部に水が滞留する部分が生じないようにスムーズな流れで対流するものである。従って、流動槽５の底部の角部に水が滞留してろ材４が動かない部分ができないようにすることができるものであり、流動槽５内のろ材４を効率良く均一に流動・攪拌することができるものである。ちなみに、図１４（ｂ）は従来の流動槽５を示すものであり、流動槽５の底部には傾斜面１１は形成されておらず、底部の両側に流動用散気管２３が配置してある。このものでは流動槽５の底部の両側の入り隅部（イ矢印で示す）の水は流動し難いので、この部分のろ材４は流動せず、ろ材４の流動・攪拌の効率は良くない。

ここで、上記の傾斜面１１の傾きの角度が大きすぎても小さすぎても流動槽５内にスムーズな対流を形成することができないので、流動槽５の側壁の延長線に対する傾斜面１１の角度は２０°〜６０°程度の範囲が好ましい。また流動槽５内の容積を確保しつつスムーズな対流を形成するために、傾斜面１１を形成する上下の範囲は、流動槽５のろ材４が配置された室（流動槽５のろ材受け２２より上側）の水深に対して、この室の底から１０〜３０％までの範囲に設定するのがよい。傾斜面１１を形成する範囲が底から１０％未満の範囲であると、傾斜面１１によって水にスムーズな対流を形成する効果を十分に得ることができないものであり、逆に傾斜面１１を形成する範囲が底から３０％を超える範囲であると、流動槽５の容積が小さくなってアンモニア処理能力に問題が生じるおそれがある。傾斜面１１は図２の実施の形態のように平面として形成する他、内面側が凹面となる湾曲面に形成するようにしてもよく、形状は特に制限されるものではない。また、上記のようなスムーズな対流のためには、流動槽５の平面形状を長方形に形成して、流動用散気管２３を一方の長辺側の側壁に沿って配置することも望ましいものである。

さらに、流動槽５内に配置されるろ材４の充填量は、エアレーションを停止してろ材４が沈降した際に、流動槽５の底にろ材４が堆積した状態での容積（見掛けの体積）が、ろ材４が流動する室内（流動槽５のろ材受け２２より上の室）の水の容積の２０〜８０％の範囲になるように設定するのが好ましく、３０〜７０％の範囲がより好ましい。ろ材４の充填量が７０％を超える場合、特に８０％を超える場合、流動槽５内でろ材４が十分に流動できなくなり、またろ材４の充填量が水の容積の３０％未満、特に２０％未満である場合、流動槽５内のろ材４の量が不足し、いずれの場合もアンモニア処理の能力に問題が生じるおそれがある。

また固定槽６は図３に示すように、傾斜面１１やろ材受け２２を含めて流動槽５と同じ形状に形成されるものであり、固定槽６内のろ材受け２２より上側の室に粒状のろ材４が配置してある。この固定槽６には上記のような流動用散気管２３は設けられないが、ろ材受け２２の下側に洗浄用散気管２４が設けてある。洗浄用散気管２４は円筒形状に形成してあり、固定槽６の側面から差し込み固定することによって、取り付けが容易に行なえるようにしてある。洗浄用散気管２４は固定槽６の長手方向と平行に配置されるものであり、その長手方向に沿って多数のエア吹き出し孔２５が設けてあって、この洗浄用散気管２４で固定槽６のエアレーション部９が形成されるようにしてある。通常運転の際にはこの洗浄用散気管２４からエアは噴出されないものであり、エアレーションは行なわない。従って通常運転の際には、固定槽６内のろ材４は水中を自重で沈降し、固定槽６の底（ろ材受け２２）の上に堆積して静置された状態になっている。洗浄用散気管２４は上記のようにエア吹き出し孔２５を設けた円筒形状に形成する他、多孔質円筒形状に形成するようにしてもよい。

本発明では、上記の流動槽５と固定槽６からなる生物ろ過槽３を複数備えるものであり、各生物ろ過槽３は循環経路２に対して並列に接続するようにしてある。すなわち、循環経路２を通して泡沫分離槽１２に流入し、泡沫分離槽１２を通過した水は、泡沫分離槽１２から分岐した個々の流路１５ａ，１５ｂでそれぞれ個別に各生物ろ過槽３に供給されるようになっており、各生物ろ過槽３を通過した水は、個別の流路１６ａ，１６ｂを通して循環経路２に合流し、飼育水槽１に返送されるようになっている。各流路１５ａ，１５ｂや各流路１６ａ，１６ｂにはそれぞれ開閉弁２８，２９が設けてある。そして流路１５ａ，１５ｂの全ての各開閉弁２８を開くことによって各生物ろ過槽３にそれぞれ水を供給することができ、また一部の開閉弁２８を開くと共に他の開閉弁２８を閉じることによって、開閉弁２８を開いた流路１５ａ，１５ｂを通してその生物ろ過槽３に水を供給することができると共に開閉弁２８を閉じた流路１５ａ，１５ｂの生物ろ過槽３には水が供給されないようにすることができるものであり、これらの開閉弁２８によって、循環経路２から任意の各生物ろ過槽３への流路１５ａ，１５ｂを開閉する流路開閉手段７が形成されるものである。

また各生物ろ過槽３の流動槽５に設けた流動用散気管２３や固定槽６に設けた洗浄用散気管２４には、図４（ａ）に示すように、エアポンプなどの送風機３０に接続されたエア配管３１から分岐した分岐エア管３２がそれぞれ個別に接続してあり、各分岐エア管３２にはそれぞれエア開閉弁３３が設けてある。そしてエア開閉弁３３を開閉操作することによって、任意の生物ろ過槽３の流動槽５の流動用散気管２３や固定槽６の洗浄用散気管２４にエアを供給し、他の流動用散気管２３や洗浄用散気管２４にはエアを供給しないようにすることができるものであり、これらのエア開閉弁３３でエアの供給を切り替える切り替え手段１０が形成されるものである。

さらに、各生物ろ過槽３の固定槽６の底部には排水口などで形成される排水部８が設けてあり、排水配管３５から分岐した分岐排水管３６がそれぞれ排水部８に個別に接続してある。各分岐排水管３６にはそれぞれ排水開閉弁３７が設けてあり、任意の排水開閉弁３７を開くことによって、その排水開閉弁３７を設けた分岐排水管３６を通して任意の固定槽６から水を排水できるようになっている。各生物ろ過槽３の流動槽５にも同様に排水配管３５から分岐した分岐排水管３６を接続すると共に分岐排水管３６に排水開閉弁３７が設けてある。

図１の実施の形態では二つの生物ろ過槽３ａ，３ｂを備えるようにしてあり、この各生物ろ過槽３ａ，３ｂと泡沫分離槽１２を一体化して、一つの槽の浄化槽１３として形成するようにしてある。図５及び図６はこの浄化槽１３の一例を示すものであり、泡沫分離槽１２の背部に接して一対の固定槽６ａ，６ｂを設け、泡沫分離槽１２の一方の側面と一方の固定槽６ａの外側に接して一方の流動槽５ａを設けると共に泡沫分離槽１２の他方の側面と他方の固定槽６ｂの外側に接して他方の流動槽５ｂを設けることによって、コンパクトなひと纏まりになるようにしてあり、一方の流動槽５ａと固定槽６ａとで一方の生物ろ過槽３ａが、他方の流動槽５ｂと固定槽６ｂとで他方の生物ろ過槽３ｂが形成されるものである。流動槽５ａ，５ｂや固定槽６ａ，６ｂの配置は上記のものに限定されるものではなく、例えば流動槽５ａ，５ｂと固定槽６ａ，６ｂの位置を入れ替えて、固定槽６ａ，６ｂを流動槽５ａ，５ｂの外側に配置するようにしてもよい。

図５に示すように泡沫分離槽１２の両側に設けた移流管３９によって、泡沫分離槽１２と各生物ろ過槽３ａ，３ｂの流動槽５ａ，５ｂとの間の既述の流路１５ａ，１５ｂが形成されるものであり、泡沫分離槽１２を通過した水はこの移流管３９を通して各生物ろ過槽３ａ，３ｂの流動槽５ａ，５ｂの端部に供給されるようになっている。また図６（ｂ）に示すように、各流動槽５ａ，５ｂの他方の端部にはろ材受け２２の下側の室と連通する移流路４０が設けてあり、この移流路４０は同じ生物ろ過槽３ａ，３ｂの固定槽６ａ，６ｂの上部で開口しており、流動槽５ａ，５ｂを通過した水は移流路４０を通して固定槽６ａ，６ｂに供給されるようになっている。さらに図６（ａ）（ｃ）に示すように、各固定槽６ａ，６ｂにはろ材受け２２の下側の室と連通する移流路４１が設けてあり、この各移流路４１の流出口４２に既述の流路１６ａ，１６ｂが接続してある。流路１６ａ，１６ｂは循環経路２に接続してあり、固定槽６ａ，６ｂを通過した水は移流路４１と流出口４２を通過して流路１６ａ，１６ｂから循環経路２に入り、飼育水槽１に返送されるようになっている。尚、図６において矢印は水の流れを示す。

泡沫分離槽１２は例えば図７のような構造に形成してある。すなわち、泡沫分離槽１２の槽底部には円筒形の導入室４４が設けてあり、導入室４４内の導入ノズル４８に循環経路２が接続してある。導入室４４の上面には上下が開口する泡沫分離内筒４５が立設してあり、下端が開口する泡沫分離外筒４６が泡沫分離内筒４５の外周と所定間隔を隔てて囲むように配置してある。泡沫分離外筒４６の上端は閉塞されており、この上端部に泡沫排出口４７が設けてある。循環経路２にはその導入室４４への接続部に近い部分においてエゼクタなどで形成される気泡生成部５４が設けてあり、循環経路２を水が通過する際に、空気を巻き込んで水中に微細な気泡を生成させ、この気泡を含んだ水が導入ノズル４８を通して導入室４４に流入するようにしてある。

そしてこのように気泡を含んだ水が導入室４４に流入し、この水が導入室４４から泡沫分離内筒４５内を上昇する際に、微細気泡と水との接触によって、水中のタンパク質などの有機物が発泡し、水面で安定泡沫が形成される。このとき気泡を含んだ水は導入ノズル４８によって導入室４４の内周に沿う方向に吐出されるようにしてあり、泡沫分離内筒４５の内周を旋回しながら上昇して、微細気泡と有機物との接触効率が向上するようにしてある。有機物が発泡して形成される泡沫は泡沫分離外筒４６の上部内に浮上して滞留し、あとから生成される泡沫によって押し上げられ、泡沫排出口４７から排出されるようになっている。有機物が除かれた水は泡沫分離外筒４６の内側を通って下降し、泡沫を分離して泡沫分離外筒４６の下端から泡沫分離槽１２の槽内に入る。このように水中の有機物を泡沫分離槽１２で除去した後に、生物ろ過槽３に供給されるので、生物ろ過槽３による生物ろ過の負荷を減少させることができ、生物ろ過槽３のアンモニア処理を安定させることができると共に、生物ろ過槽３のろ材４の量を少なくすることが可能になるものである。勿論、泡沫分離槽１２の構成は上記のものに限定されるものではなく、例えば、多孔質の散気管などにより直接エアレーションをするようにしたものであってもよい。

また、泡沫分離槽１２内には図５に示すように熱交換器１４が設けてある。熱交換器１４は温水や冷水のような熱媒を循環させるパイプ等を備えて形成されるものであり、水の温度調整をして、飼育水槽１内の水温が魚介類の飼育に適した温度や、生物ろ過槽３のろ材４の表面の硝化菌の働きが活発になる温度に保つようにしてある。熱交換器１４は泡沫分離槽１２内の水が泡沫分離外筒４６を出たあとの位置に設けてあり、熱交換器１４に接触する水は有機物が除去されたものであるので、熱交換器１４の表面に生物膜が付着して熱交換効率が低下することを防ぐことができるものである。尚、図の実施の形態では熱交換器１４は泡沫分離槽１２内に設けるようにしたが、生物ろ過槽３の流動槽５内や固定槽６内に設けるようにしてもよいものであり、熱交換器１４の設置場所は生物ろ過槽３もしくはその上流側であればどの位置であってもよい。

尚、循環経路２に接続される固形物除去装置２１は、図５の実施の形態では、ドラムフィルター４９と水位検出槽５０とから形成してある。図８のように、ドラムフィルター４９はフィルター槽５１内に回転駆動される円筒フィルター５２を内蔵して形成されるものであり、水は円筒フィルター５２の内側に供給され、円筒フィルター５２の外周を通過してフィルター槽５１内に移流するようになっている。そして水がこのように円筒フィルター５２の内側から外側へと通過する際に水中の固形物がろ過されるようになっている。また水位検出槽５０には水位センサー５３が設けてあり、水位検出槽５０内の水の水位を検出するようになっている。ドラムフィルター４９のフィルター槽５１内と水位検出槽５０内とは水が連通した状態にあり、フィルター槽５１内の水位と水位検出槽５０内の水位は常に等しい。ここで、ドラムフィルター４９の円筒フィルター５２が目詰まりを起こすと、円筒フィルター５２を内側から外側へ通過してフィルター槽５１内に流入する水量が少なくなるので、フィルター槽５１内の水位が低下し、水位検出槽５０の水位も低下する。従って、水位検出槽５０の水位低下を水位センサー５３で検出することによって、円筒フィルター５２が目詰まりしたことを検知することができるものであり、例えば警報等を発するようにしておくことによって、円筒フィルター５２の清掃が必要であることを知ることができるものである。また円筒フィルター５２は、水位センサー５３で水位低下を検出して円筒フィルター５２が目詰まりしたことが検知されると、円筒フィルター５２自身が目詰まりを清掃するような機能を有していてもよい。

上記のように形成される循環ろ過式養殖装置にあって、飼育水槽１の飼育水を循環させながら各生物ろ過槽３ａ，３ｂで浄化する通常運転を行なうときには、流路１５ａ，１５ｂの開閉弁２８をそれぞれ開くと共に、流路１６ａ，１６ｂの開閉弁２９を開く。またエア配管３１の分岐エア管３２のうち、各生物ろ過槽３ａ，３ｂの流動槽５ａ，５ｂの流動用散気管２３に接続された分岐エア管３２のエア開閉弁３３を開くと共に、固定槽６ａ，６ｂの洗浄用散気管２４に接続された分岐エア管３２のエア開閉弁３３を閉じ、流動用散気管２３からのエアレーションで各流動槽５ａ，５ｂのろ材４を流動・攪拌させる。排水配管３５の各分岐排水管３６に設けた排水開閉弁３７は総て閉じてある。図９はこのような通常運転を行なうときの状態を示すものであり、開閉弁２８，２９、排水開閉弁３７及びエア開閉弁３３のうち、開いたものは黒い塗り潰しで、閉じたものは白抜きで表示し、流路１５ａ，１５ｂ、流路１６ａ，１６ｂ、排水配管３５及びエア配管３１のうち、水あるいはエアが通過する部分は実線で、水が通過しない部分は破線で表示し、水あるいはエアの流れを矢印で示す（図１０、図１１、図１３においても同じ）。また図４（ｂ）は上記の通常運転時のエア配管３１の状態を示すものであり、エア開閉弁３３のうち開いたものは黒い塗り潰しで、閉じたものは白抜きで示し、エア配管３１のうちエアが通過する部分は実線で、エアが通過しない部分は破線で表示する（図４（ｃ）においても同じ）。

そしてこの通常運転の際には、循環ポンプ２０を作動して飼育水槽１の水が循環経路２に流入すると、水はまず固形物除去装置２１を通過して、魚介類の糞や残餌など水中の固形物が除去される。次に水は循環経路２を通して泡沫分離槽１２に供給され、水中のタンパク質などの有機物が泡沫として除去される。

泡沫分離槽１２で処理された水は、流路１５ａ，１５ｂを通して各生物ろ過槽３ａ，３ｂの流動槽５ａ，５ｂに流入する。流動槽５ａ，５ｂでは流動用散気管２３によってエアレーションされた好気状態で、ろ材４の表面の硝化菌によって硝化作用を受け、水中のアンモニアは亜硝酸に酸化されると共に、さらに硝酸に酸化され、アンモニアは魚毒性の低い硝酸態窒素になる。このとき、流動槽５ａ，５ｂ内のろ材４は流動して攪拌されているので、ろ材４に付着した硝化菌と水との接触効率が高まり、高い硝化能力でアンモニアを除去することができるものである。次に各生物ろ過槽３ａ，３ｂの流動槽５ａ，５ｂを通過した水は固定槽６ａ，６ｂに移流し、固定槽６ａ，６ｂ内のろ材４に付着した硝化菌で同様に硝化作用を受ける。固定槽６ａ，６ｂはエアレーションされていないので、固定槽６ａ，６ｂ内ではろ材４は沈降堆積した状態にあり、水が堆積したろ材４間を通過する際に、水中のＳＳなどの固形物がろ材４に捕捉されて除去される。このようにして各生物ろ過槽３ａ，３ｂの流動槽５ａ，５ｂと固定槽６ａ，６ｂで水を生物ろ過することができるものであり、各固定槽６ａ，６ｂを通過した水は、流路１６ａ，１６ｂを通して循環経路２に入り、飼育水槽１に返送される。

次に、生物ろ過槽３ａ，３ｂのうち、一方の生物ろ過槽３ａの固定槽６ａのろ材４を洗浄する運転について説明する。このときには図１０に示すように、生物ろ過槽３ｂの側に接続された流路１５ｂの開閉弁２８と流路１６ｂの開閉弁２９は開いたままを維持し、生物ろ過槽３ａの側に接続された流路１５ａの開閉弁２８と流路１６ａの開閉弁２９を閉じる。また図４（ｃ）に示すように、エア配管３１の分岐エア管３２のうち、一方の生物ろ過槽３ａの固定槽６の洗浄用散気管２４に接続された分岐エア管３２のエア開閉弁３３を開くと共に、その他の分岐エア管３２のエア開閉弁３３は総て閉じる。排水配管３５の各分岐排水管３６に設けた排水開閉弁３７は総て閉じてある。

この洗浄運転の際には、飼育水槽１の水は循環ポンプ２０によって上記と同様に固形物除去装置２１を通過して泡沫分離槽１２に供給されるが、泡沫分離槽１２で処理された水は、一方の生物ろ過槽３ａへは供給されず、流路１５ｂを通して他方の生物ろ過槽３ｂへのみ供給される。このように一方の生物ろ過槽３ａには水は供給されず、固定槽６ａ内の水は滞留した状態になっている。そしてこの生物ろ過槽３ａの固定槽６ａの底部に設けた洗浄用散気管２４にはエア配管３１の分岐エア管３２を通して送風機３０からエアが供給されており、洗浄用散気管２４によるエアレーションで固定槽６ａ内のろ材４は水中を舞い上げられて攪拌される。このように固定槽６ａ内のろ材４を攪拌することによって、ろ材４の表面に付着するＳＳなどの固形物を剥離させる洗浄を行なうことができるものである。

このとき、固定槽６は流動槽５と同様にろ材４が流動し易い形状に形成してあるので、ろ材４の攪拌効果が高く、ろ材４の洗浄を効率良く行なうことができるものである。また送風機３０からのエアは洗浄を行なう生物ろ過槽３ａの固定槽６ａのみに集中して供給されるので、固定槽６ａから吐出されるエア量は多くなっており、強いエアレーションでろ材４を強く攪拌することができ、ろ材４の洗浄を効率良く行なうことができるものである。特に、固定槽６内のろ材４の充填率は流動槽５のろ材４の充填率よりも高いが、このように多くのエア量で強くエアレーションできるため、ろ材４の攪拌を十分に行なうことができるものである。このように固定槽６ａのろ材４の攪拌を効果的に行なうことができる結果、固定槽６ａのろ材４の洗浄時間を短縮することが可能になるものであり、例えば３〜１５分程度の時間、洗浄を行なうようにすればよい。

上記のようにして生物ろ過槽３ａの固定槽６ａのろ材４を洗浄すると、ろ材４から剥離されたＳＳ等の固形物が水中に含まれるので、洗浄後にＳＳ等の固形物を含む水をこの生物ろ過槽３ａから排出する。この際には、図１１に示すように、図１０の状態から、流路１５ａの開閉弁２８を開くと共に、生物ろ過槽３ａの固定槽６ａの排水部８に接続された分岐排水管３６の排水弁３７を開く。エア配管３１の状態は図４（ｃ）のままである。すると、生物ろ過槽３ａ内の水は排水部８からこの分岐排水管３６に流入し、排水配管３５を通って系外へ排出されるものである。またこの固定槽６ａでは洗浄用散気管２４によるエアレーションは継続されているので、流路１５ａから生物ろ過槽３ａに流入する水によって、固定槽６ａ内のろ材４のすすぎ洗いすることができるものであり、このすすぎ洗いした水も同様に系外へ排出される。

そして上記のように一方の生物ろ過槽３ａの固定槽６ａのろ材４を洗浄し、また生物ろ過槽３ａ内の水を排出している間、飼育水槽１の水は他方の生物ろ過槽３ｂに通して循環されており、水中のアンモニア除去の処理は生物ろ過槽３ｂで継続されている。また固形物除去装置２１による固形物の除去や、泡沫分離槽１２による有機物の除去の処理も継続されている。従ってろ材４の洗浄が長時間に及ぶ場合にあっても、飼育水槽１の飼育水の水質に問題が生じるようなことはないものである。

上記のように一方の生物ろ過槽３ａの固定槽６ａのろ材４を洗浄し、生物ろ過槽３ａ内の水を排出した後、図９の通常運転に戻り、時期をずらして生物ろ過槽３ａ，３ｂの固定槽６ａ，６ｂの洗浄を交互に行なうものである。ここで、洗浄によって一方の生物ろ過槽３ａの固定槽６ａのろ材４の表面の硝化菌の生物膜も一部が剥離し、この生物ろ過槽３ａのアンモニア処理能力が落ちるが、他方の生物ろ過槽３ｂでのアンモニア処理能力は維持されているので、飼育水槽１の水を浄化する能力が大きく低下することはない。従って、洗浄を行なった生物ろ過槽３ａの固定槽６ａのろ材４の表面に再び硝化菌が増殖してアンモニア処理能力が回復するまで、飼育水槽１の魚介類への給餌量を抑えてアンモニア発生量を低下させるというような必要はなくなるものである。

尚、上記の図１０の実施の形態では、一方の生物ろ過槽３ａの流路１５ａの開閉弁２８を閉じて、生物ろ過槽３ａに水を流さない状態で、この生物ろ過槽３ａの固定槽６ａのろ材４の洗浄を行なうようにしたが、この生物ろ過槽３ａの固定槽６ａの排水部８の排水開閉弁３７を開くと共に、流路１５ａから水を生物ろ過槽３ａに供給しながら、この生物ろ過槽３ａの固定槽６ａのろ材４の洗浄を行なうようにしてもよい。この場合には、生物ろ過槽３ａの固定槽６ａのろ材４を洗浄しながら、ろ材４から剥離したＳＳ等の固形物を排水部８から排出することができるものであり、流路１５ａ，１５ｂの開閉弁２８が不要になるので、操作が簡単になると共に設備コストも安くなる。ただ、生物ろ過槽３ａに供給される水は排出されるので、飼育水槽１に返送される水の量が半分になり、海水などの飼育水の補給量が多く必要になるが、飼育水の補給が容易な場合はこの方法でもよい。

図１２は本発明の他の実施の形態を示すものであり、この実施の形態では、排水配管３５を循環経路２の飼育水槽１と固形物除去装置２１との間に接続してある。また循環経路２への排水配管３５の接続箇所と飼育水槽１との間の位置において、循環経路２に開閉弁５６が設けてある。その他の構成は図１のものと同じである。このものでは、開閉弁５６を開いた状態で、上記の図９と同様にして通常運転を行なうことができるものであり、また上記の図１０と同様にして生物ろ過槽３ａ，３ｂのうち一方の生物ろ過槽３ａの固定槽６のろ材４の洗浄を行なうことができるものである。

そして一方の生物ろ過槽３ａの固定槽６のろ材４を洗浄した後、この生物ろ過槽３ａから水を排出するにあたって、図１３に示すように、流路１５ａの開閉弁２８を開くと共に、生物ろ過槽３ａの固定槽６ａの排水部８に接続された分岐排水管３６の排水弁３７を開くと、生物ろ過槽３ａ内の水は排水部８からこの分岐排水管３６に流入し、排水配管３５を通って循環経路２に入る。このとき、開閉弁５６は閉じており、この生物ろ過槽３ａから排水された水が循環経路２を逆流して飼育水槽１に流れ込むことを防ぐようにしてある。生物ろ過槽３ａから排水された水にはろ材４から剥離されたＳＳ等の固形物が含まれているが、この固形物は水が循環経路２を通って固形物除去装置２１を通過する際に除去される。従って、生物ろ過槽３ａから排水された水を固形物が飼育水槽１に流入するようなおそれなく系内で循環させることができるものであり、生物ろ過槽３ａから排水された水を系外へ排出する場合のように、排出によって系内に不足する水を補充するような必要が少なくなるものである。

本発明の実施の形態の一例を示す概略断面図である。同上の流動槽の一例を示すものであり、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は平面図である。同上の固定槽の一例を示すものであり、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は平面図である。同上のエア配管を示すものであり、（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ概略断面図である。同上の浄化槽の一例を示す、一部を破断した斜視図である。同上の浄化槽の一例を示すものであり、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。同上の泡沫分離槽の一例を示す断面図である。同上の固形物除去装置の一例を示す概略断面図である。同上の実施の形態における、通常運転時の状態を示す概略断面図である。同上の実施の形態における、一方の生物ろ過槽の固定槽のろ材洗浄時の状態を示す概略断面図である。同上の実施の形態における、一方の生物ろ過槽から洗浄後の水を排出するときの状態を示す概略断面図である。本発明の実施の形態の他の一例を示す概略断面図である。同上の実施の形態における、一方の生物ろ過槽から洗浄後の水を排出するときの状態を示す概略断面図である。従来例を示すものであり、（ａ）は全体の概略断面図、（ｂ）は流動槽の断面図である。

符号の説明

１飼育水槽
２循環経路
３生物ろ過槽
４ろ材
５流動槽
６固定槽
７流路開閉手段
８排水部
９エアレーション部
１０切り替え手段
１１傾斜面
１２泡沫分離槽
１３浄化槽
１４熱交換器
１５ａ，１５ｂ流路

Claims

魚介類を飼育する飼育水槽に水を循環させる循環経路に、水中のアンモニアを処理する生物ろ過槽を接続して設け、生物ろ過槽を、ろ材を流動状態で内蔵した上流側の流動槽と、ろ材を静置させた状態で内蔵した下流側の固定槽とを備えて形成し、固定槽内のろ材を洗浄する機能を有する循環ろ過式養殖装置において、上記生物ろ過槽を複数備え、この複数の生物ろ過槽を循環経路に並列に接続し、各生物ろ過槽の流動槽と固定槽にそれぞれエアを吐出するエアレーション部を設け、各エアレーション部にエアを供給する経路に、各生物ろ過槽のうち、任意の一つの生物ろ過槽の固定槽のエアレーション部にのみエアを供給すると共に他のエアレーション部にはエアの供給を停止する切り替え手段を設けて成ることを特徴とする循環ろ過式養殖装置。
循環経路から任意の各生物ろ過槽への流路を開閉する流路開閉手段を備えると共に、各生物ろ過槽の固定槽に開閉可能な排水部を備えて成ることを特徴とする請求項１に記載の循環ろ過式養殖装置。
各生物ろ過槽の流動槽と固定槽のうち、少なくとも流動槽の内側面を底部から水深の１０〜３０％までの範囲で内側へ向けて下り傾斜する傾斜面に形成して成ることを特徴とする請求項１又は２に記載の循環ろ過式養殖装置。
各生物ろ過槽の流動槽内へのろ材の充填量を、ろ材が沈降して堆積した状態での容積が、ろ材が流動する室内の水の容積の２０〜８０％の範囲になるように設定して成ることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の循環ろ過式養殖装置。
水中の有機物の除去を行なう泡沫分離槽を、生物ろ過槽の上流側に接続して備えて成ることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の循環ろ過式養殖装置。
複数の各生物ろ過槽と泡沫分離槽とを一体化して浄化槽を形成して成ることを特徴とする請求項５に記載の循環ろ過式養殖装置。
生物ろ過槽もしくはその上流側の位置に、水温調整用の熱交換器を設けて成ることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の循環ろ過式養殖装置。