JP4375591B2

JP4375591B2 - Hydroponics equipment

Info

Publication number: JP4375591B2
Application number: JP2000173547A
Authority: JP
Inventors: 敏郎大谷; 昌司 ▲萩▼原; 勘紀佐瀬; 勤三浦; 直之加藤; 和正山陰
Original assignee: Kuraray Co Ltd; National Agriculture and Food Research Organization
Current assignee: Kuraray Co Ltd; National Agriculture and Food Research Organization
Priority date: 2000-06-09
Filing date: 2000-06-09
Publication date: 2009-12-02
Anticipated expiration: 2020-06-09
Also published as: JP2001346460A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、養液を養液循環路で供給循環させて植物を栽培する水耕栽培装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、水耕栽培において、養液を植物に供給した後の排液を廃棄しようとして土壌中に排出すると、養液コストが上昇するうえに、土壌汚染、地下水汚染など環境上の問題が生じることから、この排液を除菌することにより養液として再利用する養液リサイクルが行われている。この技術として、例えば、排液に含まれる主にバクテリアや病原菌など植物の成長に弊害のある物質を濾過膜で濾過することにより除菌するものが知られている（特開昭６３−２９４７１７号公報、特開平９−１０７８２６号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の養液リサイクル技術では、植物の成長に弊害のある物質を除菌用の濾過膜に通して排液の除菌を行うことはできるが、養液のベースとなる水が雨水、井戸水または水道水の場合、これに含まれる微細粒子により濾過膜の目詰まりが発生し易くなるうえに、植物が利用しない不要成分であるナトリウムイオン、カルシウムイオン、マグネシウムイオンまたは塩素イオン等が含まれており、これら不要成分が濾過膜を通過して、養液中に残るので、水と養分を混合して養液を生成する際、養液の成分組成の制御が困難になるという問題もあった。
【０００４】
本発明は、上記の問題点を解決して、養液リサイクルにおける除菌用の濾過膜の目詰まりを抑制して濾過膜の性能を長期間維持するとともに、養液の成分組成の制御を容易にして、栽培の安定性を向上できる水耕栽培方法および装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の水耕栽培装置は、養液を養液循環路で供給循環させて植物を栽培するものであって、用水精製装置により原水中のイオンを除去して養液のベースとなる用水を精製し、前記養液循環路で、前記用水精製装置からの用水と養分を混合して養液を生成し、前記養液を植物に供給した後の排液を中空糸膜濾過装置により除菌し、さらに、切換手段により、前記養液を植物に供給した後の排液を集めた排液タンク内の水位レベルＬ１およびこれより大きいＬ２に基づいて、水位レベルＬ１以上Ｌ２以下のとき、前記排液タンクからの排液を前記中空糸膜濾過装置に通して排液の除菌を行わせ、水位レベルＬ１未満のとき、前記混合タンクからの養液を前記中空糸膜濾過装置に通して養液の除菌を行わせ、水位レベルＬ２を越えるとき、前記排液を直接に前記混合タンクへ戻させる、各切り換えを行うものである。
【０００６】
上記構成によれば、予め用水精製装置により原水から微細粒子や養液に不要な成分であるイオン類が除去されるので、養液リサイクルにおける養液自体に、除菌用の中空糸膜濾過装置の目詰まりの原因となる微細粒子や、養液の成分組成の制御を困難にするイオン類が含まれないことから、養液リサイクルにおける除菌用の中空糸膜濾過装置の目詰まりの発生を抑制して、その性能を長期間維持できるとともに、養液の成分組成の制御を容易にできるので、栽培の安定性が向上する。しかも、排液タンク内の排液が所定の水位レベルを越えるとき、当該排液を直接混合タンクに戻す切り換えができるので、除菌装置の運転不可能などの緊急時にも対応が可能となる。
【０００７】
本発明の用水精製装置で使用される精製膜としては、逆浸透(Reverse Osmosis) 膜（以下、ＲＯ膜という）、イオン交換樹脂およびイオン交換膜などがある。上記ＲＯ膜としては、酢酸セルロース系樹脂、ポリアミド系樹脂などの非対象膜、複合膜が用いられる。
本発明において、該ＲＯ膜はモジュール化されて濾過に使用される。濾過方法、濾過条件、洗浄方法などに応じてモジュールの形態を適宜選択することができる。例えばスパイラル型、中空糸型、チューブ型等が用いられる。
【０００８】
本発明で使用される中空糸膜としては、ポリビニルアルコール系により親水化処理されたポリスルホン系樹脂、親水性高分子が添加されたポリスルホン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリアクリロニトリル系樹脂、酢酸セルロース系樹脂、親水化処理されたポリエチレン系樹脂などの親水性素材からなるものが、高い親水性を有するためにＳＳ成分（固形成分）の難付着性、付着したＳＳ成分の剥離性に優れている点で好ましいが、他の素材で構成された中空糸膜を用いることもできる。例えば、ポリオレフィン系、ポリスルホン系、ポリエーテルスルホン系、エチレン−ビニルアルコール共重合体系、ポリアクリロニトリル系、酢酸セルロース系、ポリフッ化ビニリデン系、ポリパーフルオロエチレン系、ポリメタクリル酸エステル系、ポリエステル系、ポリアミド系などの有機高分子系の素材で構成された中空糸膜、セラミック系などの無機系の素材で構成された中空糸膜などを使用条件、所望する濾過性能などに応じて選択することができる。有機高分子系の素材を使用する場合、３０モル％以内の量で他成分を共重合したもの、または３０重量％以内の量で他の素材をブレンドしたものであってもよい。
【０００９】
有機高分子系の中空糸膜を使用する場合、中空糸膜の製造方法は特に限定されることはなく、素材の特性および所望する中空糸膜性能に応じて、公知の方法から適宜選択した方法を採用することができる。一般的には溶融紡糸法、湿式紡糸法、乾湿式紡糸法などが採用される。
【００１０】
本発明で使用される中空糸膜の孔径は、１μｍ以下の範囲内であることが高い透水性を有することから好ましく、したがって、この中空糸膜は、精密濾過膜または限外濾過膜の範疇に入る膜体である。上記孔径は、濾過により細菌類を完全に除去可能な０．２μｍ以下であることが特に好ましい。また、濾過効率が低下するおそれが小さいことから、０．００１μｍ以上が好ましい。ここでいう平均孔径とは、コロイダルシリカ、エマルジョン、ラテックスなど粒子径が既知の各種基準物質を中空糸膜で濾過した際、その９０％が排除される基準物質の粒子径をいう。孔径は均一であることが好ましい。限外濾過膜であれば、上記のような基準物質に基づいて、孔径を求めることは不可能であるが、分子量が既知の蛋白質を用いて同様の測定を行ったときに、分画分子量として３０００以上であることが好ましい。
【００１１】
中空糸膜の力学的性質およびモジュールとしての膜面積の観点から、中空糸膜繊維の外径は２００〜３０００μｍの範囲内に設定することが好ましく、５００〜２０００μｍの範囲内であることがより好ましい。同様に中空糸膜の厚さは５０〜７００μｍの範囲内にあることが好ましく、１００〜６００μｍの範囲内であることがより好ましい。
【００１２】
本発明において、該中空糸膜はモジュール化されて濾過に使用される。濾過方法、濾過条件、洗浄方法などに応じてモジュールの形態を適宜選択することができ、例えば数十本から数十万本の中空糸膜を束ねてモジュール内でＵ字型にしたもの、中空糸繊維束の一端を適当なシール材により一括封止したもの、中空糸繊維束の一端を適当なシール材により１本ずつ固定されていない状態（フリー状態）で封止したもの、中空糸繊維束の両端を開口したものなどが挙げられる。本発明の中空糸膜モジュールとして、中空糸繊維束の一端を１本ずつフリー状態で封止した「片端フリー」タイプのモジュールを採用することが、後述する逆洗の際にオゾンガスのバブリング洗浄による膜表面洗浄効果が極めて高くなり、さらに剥離したＳＳ成分の排出が効率的に行われることから、特に好ましい。
【００１３】
本発明において、中空糸膜を筒体に収納した中空糸膜エレメントの単数または複数が筐体内に固定されるが、この固定の方法は特に限定されるものではない。例えば中空糸膜エレメントを筐体に接着しても良く、カートリッジ型中空糸膜エレメントを筐体に金具などで固定しても良い。
【００１４】
好ましくは、前記養液循環路に、前記養液を植物に供給した後の排液と前記混合タンクからの養液とを選択的に前記中空糸膜濾過装置に通して、排液もしくは養液の除菌を行わせる切換手段を備えている。したがって、排液の除菌を行わないときには混合タンク内の養液の除菌を行うので、除菌効果の高い養液を植物に供給することができるとともに、除菌用の中空糸膜濾過装置の有効利用を図ることができる。
【００１５】
さらに、好ましくは、前記中空糸膜濾過装置内の中空糸膜に、前記用水精製装置により精製された用水を、濾過方向とは逆方向に通過させることで中空糸膜を洗浄する逆洗用通路を設ける。このように清浄な用水で逆洗することにより、中空糸膜表面の微生物汚染を防ぎ、中空糸膜の目詰まりを抑制することができるから、中空糸膜濾過装置の性能を一層長期間維持でき、栽培の安定性が向上する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る水耕栽培装置の構成図を示す。本装置は、養液を養液循環路Ｒで供給循環させて植物を栽培するものであり、養液のベースとなる用水を精製するための用水精製装置である逆浸透膜濾過装置（ＲＯ膜モジュール）１６をもつ用水生成部２を備え、養液循環路Ｒに、混合タンク４と、栽培ベッド６と、排液タンク８と、例えば精密濾過(Micro Filtration)膜または限外濾過(Ultra Filtration)膜を構成する中空糸膜４４ａが内蔵された中空糸膜濾過装置（以下、中空糸膜モジュール）４４を設けた除菌装置１０とを備えている。上記養液循環路Ｒは、混合タンク４から養液を導出し、中空糸膜モジュール４４を経て混合タンク４に戻す通路である。
【００１７】
上記用水生成部２は、原水（例えば雨水、井戸水、水道水またはそれらの混合水）を貯める貯水槽１２と、原水に対して粗い前濾過を行うプレフィルタ１４と、原水からナトリウムイオン、カルシウムイオン、マグネシウムイオンまたは塩素イオン等のイオンを除去して養液のベースとなる用水を精製する逆浸透膜濾過装置（ＲＯ膜モジュール）のような１６とを備えている。原水は、貯水槽１２からプレフィルタ１４へは原水ポンプ１３により、プレフィルタ１４からＲＯ膜モジュール１６へはブースタポンプ１５により、それぞれ送り出される。生成された用水は、後述する養液コントローラ２２の制御信号に基づいて、電磁弁のような切換弁Ｖ１の作動により、混合タンク４への供給または供給の停止が行われる。なお、中空糸膜モジュール４４の逆洗時には、除菌装置１０への用水の供給または供給の停止が行われる。
【００１８】
上記混合タンク４は、上記ＲＯ膜モジュール１６からの用水と、養分ストック２４に貯められたミネラル等の各養分を混合して養液を生成する。混合タンク４には養液モニタ２１が設けられており、図示しない水位センサ、温度センサ、ｐＨセンサ、ＥＣ(Electric Conductivity，電気伝導度) センサ等により、混合タンク４内の養液の状態を検出する。ｐＨセンサにより養液のｐＨ濃度が、ＥＣセンサにより電気伝導度から養液のイオン濃度が検出される。養液コントローラ２２により、混合タンク４内に、この濃度検出に応じて、用水生成部２から用水が、養分ストック２４から養分が必要量だけ供給される。その他の検出信号は、図示しない装置全体の制御コントローラに入力されて、装置全体の制御に用いられる。
【００１９】
給液ポンプ２３は、混合タンク４内の養液を、末端が封止された供給管２６に送る。この供給管２６の外周部には複数の貫通孔が設けられ、養液は、この貫通孔からチューブ２８を介して、植物１を栽培する栽培ベッド６に供給される。栽培ベッド６は、例えばロックウールからなる鉢３を保持し、鉢３内の植物１の根を養液に浸漬させて、植物１に養液を吸い上げさせる。
【００２０】
上記排液タンク８は、前記混合タンク４からの養液を植物１に供給した後の栽培ベッド６からの排液を貯める。排液タンク８内には排液モニタ３１が設けられており、水位センサにより、排液タンク８内の排液の水位を検出する。水位センサ３１は、排液の水位Ｌ１，Ｌ２を検出する。排液コントローラ３２により、この水位検出に応じて、排液が排液タンク８から除菌装置１０に排出される。その他の検出信号は、図示しない装置コントローラに入力されて、装置全体の制御に用いられる。
【００２１】
除菌装置１０は、排液タンク８からの排液と混合タンク４からの養液とを切り換えて導入するための切換弁Ｖ２と、ポンプ４１と、導入された上記廃液もしくは養液に対して粗い前濾過を行うプレフィルタ４２と、この排液もしくは養液を除菌する上記中空糸膜モジュール４４と、中空糸膜モジュール４４に逆洗水を供給する逆洗用中空糸膜モジュール４６およびシリンダポンプ４８からなる逆洗装置４５と、中空糸膜モジュール４４を逆洗する際に用いられるオゾン発生装置５２およびコンプレッサー５４とを備えている。上記プレフィルタ４２および中空糸膜モジュール４４は、養液循環路Ｒの一部を形成する循環通路Ｒ４に配置され、上記逆洗装置４５は、ポンプ４１とその下流のプレフィルタ４２との間で循環通路Ｒ４から分岐して中空糸膜モジュール４４の濾過側に接続された逆洗用通路Ｒ５に配置されている。
【００２２】
また、上記養液循環路Ｒには、混合タンク４からの養液を栽培ベッド６に送る通路Ｒ１が設けられており、さらに、栽培ベッド６からの排液を排液タンク８から除菌装置１０へ排出する通路Ｒ２と、混合タンク４からの養液をそのまま除菌装置１０へ排出する通路Ｒ３とが設けられている。切換弁Ｖ２のような切換手段は、排液コントローラ３２の制御信号に基づいて、上記排液タンク８から通路Ｒ２を介して排出される排液と、前記混合タンク４から通路Ｒ３を介して排出される養液とを選択的に除菌装置１０に通して、排液もしくは養液の除菌を行わせる。
【００２３】
本発明において、養液が混合タンク４、栽培ベッド６、排液タンク８および通路Ｒ２を通って、除菌装置１０で除菌され、再び混合タンク４に戻る循環ルートをＡルートと呼び、養液が混合タンク４および通路Ｒ３を通って、そのまま除菌装置１０で除菌され、再び混合タンク４に戻る循環ルートをＢルートと呼ぶ。
【００２４】
また、上記養液循環路Ｒには、何らかの事故で除菌装置１０の運転が不可能になった場合に備えて、排液タンク８からの排液を、通路Ｒ２を介して開閉弁Ｖ３およびポンプ２５により混合タンク４に戻すルートも設けられている。
【００２５】
上記構成の装置は、以下のように、動作する。
まず、用水生成部２で、ＲＯ膜モジュール１６により、原水に含まれる微細粒子のほか、ナトリウムイオン、カルシウムイオン、マグネシウムイオンおよび塩素イオン等のイオン類が大部分除去されて、養液のベースとなる用水が生成される。したがって、予めＲＯ膜モジュール１６により原水が高度に精製されるので、養液リサイクルにおける養液自体に、除菌装置１０の中空糸膜モジュール４４の目詰まりの原因となる微細粒子や、混合タンク４における養液の成分組成の制御を困難にするイオン類が実質上含まれないことになる。これにより、養液リサイクルにおける除菌用の中空糸膜モジュール４４の目詰まりの発生を抑制して、その性能を長期間維持できるとともに、養液の成分組成の制御が容易にできるので、栽培の安定性が向上する。
【００２６】
つぎに、養液コントローラ２２の制御により、上記ＲＯ膜モジュール１６からの用水と、養分ストック２４からのミネラル等の各養分とが混合タンク４内で混合されて養液が生成される。生成された養液は通路Ｒ１を介して栽培ベッド６に送られる。養液が植物１に供給され、その利用後の排液は排液タンク８に集められる。
【００２７】
排液タンク８内の水位レベルがＬ１以上Ｌ２以下の間では、排液コントローラ３２の制御に基づいて、切換弁（切換手段）Ｖ２の切り換えにより、Ａルートが選択され、集められた排液は、排液タンク８から通路Ｒ２を通って、除菌装置１０へ送液され、除菌される。すなわち、実線の矢印で示すように、除菌装置１０の切換弁Ｖ４、開閉弁Ｖ５を作動させて、排液は、ポンプ４１によりプレフィルタ４２に送られ、中空糸膜モジュール４４に通されて膜濾過されて除菌される。除菌された排液は、切換弁Ｖ６を通って再び混合タンク４へ送られる。
【００２８】
排液タンク内の水位レベルがＬ１未満のときは、切換弁（切換手段）Ｖ２の切り換えにより、Ｂルートが選択されて、排液タンク８からの送液は停止され、混合タンク４内の養液が通路Ｒ３を通って、除菌装置１０へ送液される。同様に、除菌装置１０で除菌され、除菌された排液は、再び混合タンク４へ送られる。
【００２９】
このように、中空糸膜モジュール４４は、排液タンク８からの排液の除菌を行わないときには、切換手段Ｖ２の切り換えにより、混合タンク４からの養液の除菌を行う。したがって、排液の除菌を行わないときには混合タンク内の養液はこの除菌通路を循環することになって、除菌効果の高い養液を植物に供給することができるとともに、除菌用の中空糸膜モジュール４４の有効利用を図ることができる。例えば、Ａルートによる養液循環が間欠的に、１日に４回、１回に１時間程度行われる場合、混合タンク４内の養液は、残りの時間をＢルートで循環して、除菌され続けることになる。
【００３０】
なお、何らかの事故で除菌装置１０の運転が不可能になった場合、例えば排液タンク８の水位レベルがＬ２を越えるような緊急時の場合、通路Ｒ２に設けられた開閉弁Ｖ３を作動させてポンプ２５により排液が混合タンク４に戻される。
【００３１】
上記中空糸膜モジュール４４の逆洗時には、用水生成部２で生成された用水が用いられる。この不純物質を含まない用水を用いることにより、原水に比較して逆洗効果が高くなる。中空糸膜モジュール４４の逆洗は、例えば特開平７−６８２５８号公報に記載の方法に従って行われる。すなわち、まず切換弁Ｖ１が切り換えられて、用水は破線の矢印で示すように、切換弁Ｖ４を通じて除菌装置１０に導入される。導入された用水は、開閉弁Ｖ５およびＶ１０が閉じ、Ｖ９が開いた状態で、ポンプ４１により加圧されて、切換弁Ｖ８を通じて逆洗用中空糸膜濾過装置４６によりさらに精製され、ついで、逆洗シリンダー４８の上部滞留部に供給される。この際の圧力により、逆洗シリンダー４８のシリンダーが下方に移動し、逆洗水が貯留される。つづいて、開閉弁Ｖ１０およびＶ１１を開いた状態で切換弁Ｖ８を切り換え、用水を逆洗シリンダー下部に導入すると、この圧力によりシリンダーが上方に移動し、先の工程で貯留した逆洗水が、開閉弁Ｖ１０および切換弁Ｖ６を通じて中空糸膜モジュールの濾液側に供給され、中空糸膜４４ａに、その濾過方向とは逆方向に通過することによって、中空糸膜４４ａを逆洗する。中空糸膜４４ａを通過した逆洗水は開閉弁Ｖ１１より系外へ排出される。
【００３２】
上記用水による中空糸膜モジュール４４の逆洗と同時または逆洗後に、オゾン発生器５２から発生したオゾンガスがコンプレッサー５４により加圧した加圧空気と混合され、開閉弁Ｖ１２を作動させて、中空糸膜モジュール４４内に加圧されたオゾンガスが気泡で入り、バブリングが行われて、中空糸膜表面に付着したＳＳ成分などが洗い流される。通常は、逆洗水として中空糸膜濾過した養液を使用するが、図１に示すように用水を用いることにより、有効成分を含む貴重な養液を系外に排出することなく逆洗を行うことが可能となる。またオゾンガスを含む気泡によりバブリング洗浄を行うことにより、膜に付着した細菌類などの有機物が分解除去されるため、中空糸膜の再生効果を顕著に高めることが可能となり、中空糸膜モジュール４４の性能をより長時間維持することが可能となる。
【００３３】
この実施形態では、ＡルートとＢルートによる養液循環を、切換手段Ｖ２の切り換えにより、交互に行っているが、Ｂルートによる養液循環を行わないで、Ａルートによる養液循環のみを行うようにしてもよい。
【００３４】
【実施例】
以下、本発明を具体的に実施例を用いて説明するが、本発明はこれら実施例になんら限定されるものではない。
〔実施例１〕
図１の装置において、用水精製装置２のＲＯ膜モジュールとして、東レ株式会社製のＳＲＬ７１０（商品名：スパイラル型、イオン除去率９９．８％）を２本使用し、また除菌装置１０のＭＦ膜モジュールとして、親水化処理したポリスルホン製の中空糸膜モジュールである株式会社クラレ製キャラクタ１０（商品名：孔径０．１ミクロン、膜面積０．７ｍ²）を１本使用し、さらにオゾン発生器５２には、プラズマ共振型放電方式を用い、発生オゾンガス濃度を１４０ｐｐｍに設定した。
【００３５】
図１の装置を用いて、除菌装置１０のＭＦ膜モジュールを膜差圧０．０４ＭＰａの定圧濾過で運転しながら、Ａルートによる養液循環を１日に４回、１回に１０分間行い、Ａルートによる養液循環を行わないときには、Ｂルートによる養液循環を行いながら、２６日間にわたりトマトの栽培を行った。なお、ＭＦ膜モジュールの逆洗は、６時間毎に１回実施したが、２６日運転後のＭＦ膜モジュールの流量は、初期の９７％以上を保持していた。試験期間中の排液タンクおよび混合タンク中の一般細菌数および真菌数の変化を表１に示す。
【００３６】
【表１】

【００３７】
トマトのロックウール栽培において、根腐れイチョウ病などの重大な病気を引き起こす真菌は、混合タンク内では完全に除去されており、養液のリサイクルを行う上で最も重要な病原菌の除去は十分に行われていた。一方混合タンク内の一般細菌数は、完全には除去されていないものの、排液タンク内の一般細菌数に比較して約１／２〜１／５にまで低減された。開放系の水耕栽培においては、細菌類の空中からの混入を完全には抑止できないと考えられる。
【００３８】
〔実施例２〕
実施例１において、膜差圧除菌装置１０のＭＦ膜モジュールとして、ポリスルホン製の中空糸膜モジュールである株式会社クラレ製キャラクタ１０（孔径０．１ミクロン、膜面積０．７ｍ²）を１本使用し、膜差圧０．０４ＭＰａの定圧濾過方式で運転した。２６日運転後のＭＦ膜モジュールの流量は、初期の８５％にまで低下していた。親水性または親水化処理した膜の方が濾過の対象となる菌類などが付着しにくく、長期間安定的に運転を継続することが可能であることが分かった。
【００３９】
〔比較例〕
実施例１において、除菌装置１０を停止し、通路Ｒ２に設けられた開閉弁Ｖ３およびポンプ２５を作動させて、排液タンクに貯留された養液を直接混合タンク内へ循環させながら、同様にトマトの栽培を行った。この間のロックウール中の真菌数の変化を、実施例１の結果と比較しながら表２を示す。
【００４０】
【表２】

【００４１】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、予め用水精製装置により原水から微細粒子や養液に不要な成分であるイオン類が除去されるので、養液リサイクルにおける養液自体に、除菌用の中空糸膜濾過装置の目詰まりの原因となる微細粒子や、養液の成分組成の制御を困難にするイオン類が含まれないことから、養液リサイクルにおける除菌用の中空糸膜濾過装置の目詰まりの発生を抑制して、その性能を長期間維持できるとともに、養液の成分組成の制御を容易にできるので、栽培の安定性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る水耕栽培装置を示す構成図である。
【符号の説明】
１…植物、４…混合タンク、１６…逆浸透膜濾過装置（用水精製装置）、４４…中空糸膜濾過装置、４４ａ…中空糸膜、Ｒ…養液循環路、Ｒ５…逆洗用通路、Ｖ２…切換手段（切換弁）。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a hydroponic cultivation apparatus and method for cultivating a plant by supplying and circulating a nutrient solution in a nutrient solution circulation path.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in hydroponics, draining the drainage solution after supplying nutrient solution to the plant and draining it into the soil raises the cost of the nutrient solution and causes environmental problems such as soil contamination and groundwater contamination. Therefore, nutrient solution recycling for reusing as a nutrient solution by sterilizing the drained solution is performed. As this technique, for example, there is known a technique that disinfects substances that are harmful to plant growth such as bacteria and pathogens contained in the drainage liquid by filtering them through a filter membrane (Japanese Patent Laid-Open No. 63-294717). Gazette, JP-A-9-107826).
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, with the conventional nutrient solution recycling technology, it is possible to sterilize the drainage by passing substances that are harmful to plant growth through a filter membrane for sterilization, but the base water of the nutrient solution is rainwater, In the case of well water or tap water, clogging of the filtration membrane is likely to occur due to the fine particles contained therein, and sodium ions, calcium ions, magnesium ions or chlorine ions, which are unnecessary components not used by plants, are included. Since these unnecessary components pass through the filter membrane and remain in the nutrient solution, there is also a problem that it becomes difficult to control the component composition of the nutrient solution when water and nutrients are mixed to produce the nutrient solution. It was.
[0004]
The present invention solves the above problems, suppresses clogging of the filter membrane for sterilization in nutrient solution recycling, maintains the performance of the filter membrane for a long time, and easily controls the composition of the nutrient solution It aims at providing the hydroponics method and apparatus which can improve the stability of cultivation.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the hydroponic cultivation apparatus of the present invention grows a plant by supplying and circulating a nutrient solution in a nutrient solution circulation path, and removes ions in the raw water with a water purification device. Purify the water used as the base of the nutrient solution, mix the water and nutrients from the water purification device in the nutrient solution circuit to produce the nutrient solution, and supply the nutrient solution after supplying the nutrient solution to the plant. Based on the water level L1 in the drainage tank and the larger L2 in the drainage tank that collects the drainage liquid after sterilizing by the hollow fiber membrane filtration device and supplying the nutrient solution to the plant by the switching means. When L1 or more and L2 or less, the effluent from the drainage tank is passed through the hollow fiber membrane filtration device to sterilize the effluent. When the water level is less than L1, the nutrient solution from the mixing tank is The solution is sterilized through a hollow fiber membrane filtration device, and the water level is When exceeding L2, the cause back drainage directly to the mixing tank, and performs the switching.
[0006]
According to the above configuration, since fine particles and ions which are unnecessary components in the nutrient solution are removed from the raw water in advance by the water purification device, the hollow fiber membrane filtration device for sterilization is used as the nutrient solution itself in the nutrient solution recycling. Because it does not contain fine particles that cause clogging of water and ions that make it difficult to control the composition of nutrient solution, clogging of hollow fiber membrane filtration devices for sterilization in nutrient solution recycling In addition to being able to maintain the performance for a long time and to easily control the composition of the nutrient solution, the stability of cultivation is improved. In addition, when the drainage liquid in the drainage tank exceeds a predetermined water level, it is possible to switch the drainage liquid directly back to the mixing tank, so that it is possible to cope with an emergency such as inability to operate the sterilization apparatus.
[0007]
Examples of the purification membrane used in the water purification apparatus of the present invention include a reverse osmosis membrane (hereinafter referred to as RO membrane), an ion exchange resin and an ion exchange membrane. As the RO membrane, a non-target membrane such as a cellulose acetate resin or a polyamide resin, or a composite membrane is used.
In the present invention, the RO membrane is modularized and used for filtration. The form of the module can be appropriately selected according to the filtration method, filtration conditions, washing method, and the like. For example, a spiral type, a hollow fiber type, a tube type or the like is used.
[0008]
The hollow fiber membrane used in the present invention includes a polysulfone resin hydrophilized with a polyvinyl alcohol system, a polysulfone resin to which a hydrophilic polymer is added, a polyvinyl alcohol resin, a polyacrylonitrile resin, and a cellulose acetate system. What consists of hydrophilic materials, such as resin and the polyethylene-type resin hydrophilized, has the high hydrophilicity, and is excellent in the difficult adhesion property of SS component (solid component), and the peelability of the attached SS component However, hollow fiber membranes made of other materials can also be used. For example, polyolefin, polysulfone, polyethersulfone, ethylene-vinyl alcohol copolymer, polyacrylonitrile, cellulose acetate, polyvinylidene fluoride, polyperfluoroethylene, polymethacrylate, polyester, polyamide Hollow fiber membranes composed of organic polymer materials such as ceramics, hollow fiber membranes composed of inorganic materials such as ceramics can be selected according to the use conditions, desired filtration performance, etc. . When an organic polymer material is used, it may be a copolymer obtained by copolymerizing other components in an amount of 30 mol% or less, or a blend of other materials in an amount of 30 wt% or less.
[0009]
When an organic polymer hollow fiber membrane is used, the method for producing the hollow fiber membrane is not particularly limited, and a method appropriately selected from known methods depending on the characteristics of the material and the desired hollow fiber membrane performance Can be adopted. Generally, a melt spinning method, a wet spinning method, a dry / wet spinning method, or the like is employed.
[0010]
The pore diameter of the hollow fiber membrane used in the present invention is preferably within the range of 1 μm or less because it has high water permeability. Therefore, this hollow fiber membrane falls within the category of microfiltration membrane or ultrafiltration membrane. It is a film body to enter. The pore diameter is particularly preferably 0.2 μm or less, which can completely remove bacteria by filtration. Moreover, since there is little possibility that filtration efficiency will fall, 0.001 micrometer or more is preferable. The average pore diameter as used herein refers to the particle diameter of a reference substance from which 90% of various reference substances having known particle diameters such as colloidal silica, emulsion, and latex are filtered through a hollow fiber membrane. The pore diameter is preferably uniform. If it is an ultrafiltration membrane, it is impossible to determine the pore size based on the reference material as described above, but when a similar measurement is performed using a protein with a known molecular weight, It is preferable that it is 3000 or more.
[0011]
From the viewpoint of the mechanical properties of the hollow fiber membrane and the membrane area as a module, the outer diameter of the hollow fiber membrane fiber is preferably set in the range of 200 to 3000 μm, and more preferably in the range of 500 to 2000 μm. . Similarly, the thickness of the hollow fiber membrane is preferably in the range of 50 to 700 μm, and more preferably in the range of 100 to 600 μm.
[0012]
In the present invention, the hollow fiber membrane is modularized and used for filtration. The form of the module can be selected appropriately according to the filtration method, filtration conditions, washing method, etc., for example, a bundle of dozens to hundreds of thousands of hollow fiber membranes that are U-shaped in the module, hollow One in which one end of the yarn fiber bundle is collectively sealed with an appropriate sealing material, One end of the hollow fiber fiber bundle is sealed in an unfixed state (free state) one by one with an appropriate sealing material, hollow fiber fiber The thing which opened the both ends of the bundle etc. is mentioned. As the hollow fiber membrane module of the present invention, it is possible to adopt a “one end free” type module in which one end of each hollow fiber fiber bundle is sealed in a free state by bubbling cleaning with ozone gas at the time of backwashing described later. The membrane surface cleaning effect is extremely high, and the peeled SS component is efficiently discharged, which is particularly preferable.
[0013]
In the present invention, one or a plurality of hollow fiber membrane elements in which the hollow fiber membranes are housed in a cylinder are fixed in the housing, but the fixing method is not particularly limited. For example, the hollow fiber membrane element may be bonded to the housing, or the cartridge type hollow fiber membrane element may be fixed to the housing with a metal fitting or the like.
[0014]
Preferably, the drainage solution after supplying the nutrient solution to the plant and the nutrient solution from the mixing tank are selectively passed through the hollow fiber membrane filtration device to the nutrient solution circulation path, and the drainage solution or nutrient solution Is provided with switching means for performing the sterilization. Therefore, since the nutrient solution in the mixing tank is sterilized when the sterilization of the drainage is not performed, the nutrient solution having a high sterilization effect can be supplied to the plant, and the hollow fiber membrane filtration device for sterilization Can be used effectively.
[0015]
Further preferably, the backwashing passage for washing the hollow fiber membrane by passing the water purified by the water purification device through the hollow fiber membrane in the hollow fiber membrane filtration device in the direction opposite to the filtration direction. Is provided. Back washing with clean water in this way can prevent microbial contamination on the surface of the hollow fiber membrane and suppress clogging of the hollow fiber membrane, so that the performance of the hollow fiber membrane filtration device can be maintained for a longer period of time. , The stability of cultivation is improved.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1: shows the block diagram of the hydroponic cultivation apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. This device cultivates a plant by supplying and circulating a nutrient solution in the nutrient solution circulation path R, and a reverse osmosis membrane filtration device (RO membrane) which is a water purification device for purifying the water used as the base of the nutrient solution Module) 16, a water supply section 2, a nutrient solution circulation path R, a mixing tank 4, a cultivation bed 6, a drainage tank 8, for example, a microfiltration membrane or ultrafiltration (Ultra Filtration) And a sterilization apparatus 10 provided with a hollow fiber membrane filtration device (hereinafter referred to as a hollow fiber membrane module) 44 incorporating a hollow fiber membrane 44a constituting the membrane. The nutrient solution circulation path R is a passage for extracting the nutrient solution from the mixing tank 4 and returning it to the mixing tank 4 through the hollow fiber membrane module 44.
[0017]
The water generation unit 2 includes a water tank 12 for storing raw water (for example, rain water, well water, tap water, or a mixed water thereof), a prefilter 14 that performs rough pre-filtration on the raw water, and sodium ions and calcium ions from the raw water. , And 16 like a reverse osmosis membrane filtration device (RO membrane module) that removes ions such as magnesium ions or chlorine ions to purify the water used as the base of the nutrient solution. The raw water is sent from the water storage tank 12 to the prefilter 14 by the raw water pump 13 and from the prefilter 14 to the RO membrane module 16 by the booster pump 15. The generated water is supplied to the mixing tank 4 or stopped by the operation of a switching valve V1 such as an electromagnetic valve, based on a control signal from a nutrient solution controller 22 described later. In addition, at the time of backwashing the hollow fiber membrane module 44, supply of irrigation water to the sterilization apparatus 10 is stopped.
[0018]
The mixing tank 4 mixes the water from the RO membrane module 16 with nutrients such as minerals stored in the nutrient stock 24 to generate a nutrient solution. A nutrient solution monitor 21 is provided in the mixing tank 4, and the state of the nutrient solution in the mixing tank 4 is detected by a water level sensor, temperature sensor, pH sensor, EC (Electric Conductivity) sensor, etc. (not shown). To do. The pH sensor detects the pH concentration of the nutrient solution, and the EC sensor detects the ion concentration of the nutrient solution from the electrical conductivity. The nutrient solution controller 22 supplies the irrigation water from the irrigation water generator 2 and the nutrients from the nutrient stock 24 in the required amount in the mixing tank 4 in response to this concentration detection. Other detection signals are input to a control controller for the entire apparatus (not shown) and used for controlling the entire apparatus.
[0019]
The liquid supply pump 23 sends the nutrient solution in the mixing tank 4 to the supply pipe 26 whose end is sealed. A plurality of through holes are provided in the outer peripheral portion of the supply pipe 26, and the nutrient solution is supplied from the through holes to the cultivation bed 6 for growing the plant 1 through the tube 28. The cultivation bed 6 holds a pot 3 made of, for example, rock wool, soaks the root of the plant 1 in the pot 3 in the nutrient solution, and causes the plant 1 to suck up the nutrient solution.
[0020]
The drainage tank 8 stores the drainage from the cultivation bed 6 after supplying the nutrient solution from the mixing tank 4 to the plant 1. A drainage monitor 31 is provided in the drainage tank 8, and the water level of the drainage in the drainage tank 8 is detected by a water level sensor. The water level sensor 31 detects the water levels L1 and L2 of the drainage. The drainage controller 32 discharges the drainage from the drainage tank 8 to the sterilization apparatus 10 in response to the detection of the water level. Other detection signals are input to a device controller (not shown) and used to control the entire device.
[0021]
The sterilizing apparatus 10 switches the drainage liquid from the drainage tank 8 and the nutrient solution from the mixing tank 4 by switching, the pump 41, and the introduced waste liquid or nutrient solution. Pre-filter 42 that performs rough pre-filtration, the hollow fiber membrane module 44 that disinfects the drainage or nutrient solution, a back-washing hollow fiber membrane module 46 that supplies back-washing water to the hollow fiber membrane module 44, and a cylinder A backwashing device 45 including a pump 48, an ozone generator 52 and a compressor 54 used when backwashing the hollow fiber membrane module 44 are provided. The prefilter 42 and the hollow fiber membrane module 44 are arranged in a circulation passage R4 that forms a part of the nutrient solution circulation path R, and the backwash device 45 is disposed between the pump 41 and the prefilter 42 downstream thereof. It is arranged in a backwashing passage R5 branched from the circulation passage R4 and connected to the filtration side of the hollow fiber membrane module 44.
[0022]
Further, the nutrient solution circulation path R is provided with a passage R1 for sending the nutrient solution from the mixing tank 4 to the cultivation bed 6, and further, a sterilization device for discharging the drainage liquid from the cultivation bed 6 from the drainage tank 8. A passage R <b> 2 for discharging to the 10 and a passage R <b> 3 for discharging the nutrient solution from the mixing tank 4 to the sterilization apparatus 10 as it is are provided. The switching means such as the switching valve V2 discharges the liquid discharged from the drain tank 8 through the passage R2 and discharges from the mixing tank 4 through the path R3 based on the control signal of the drain controller 32. Then, the nutrient solution is selectively passed through the sterilization apparatus 10 so that the effluent or nutrient solution is sterilized.
[0023]
In the present invention, the circulation route in which the nutrient solution passes through the mixing tank 4, the cultivation bed 6, the drainage tank 8 and the passage R2, is sterilized by the sterilization apparatus 10, and returns to the mixing tank 4 is called the A route. A circulation route in which the liquid passes through the mixing tank 4 and the passage R3, is sterilized by the sterilization apparatus 10 as it is, and returns to the mixing tank 4 again is called a B route.
[0024]
In addition, in the nutrient solution circulation path R, the drainage liquid from the drainage tank 8 is supplied to the on-off valve V3 and the passage R2 in case the sterilization apparatus 10 cannot be operated due to some accident. A route for returning to the mixing tank 4 by the pump 25 is also provided.
[0025]
The apparatus having the above configuration operates as follows.
First, in the water production part 2, the RO membrane module 16 removes most of the ions such as sodium ions, calcium ions, magnesium ions and chlorine ions in addition to the fine particles contained in the raw water, Water is produced. Therefore, since raw water is highly purified by the RO membrane module 16 in advance, the nutrient solution itself in the nutrient solution recycle itself includes fine particles that cause clogging of the hollow fiber membrane module 44 of the sterilization apparatus 10 and the mixing tank 4. In other words, ions that make it difficult to control the composition of the nutrient solution are not included. As a result, the occurrence of clogging of the hollow fiber membrane module 44 for sterilization in nutrient solution recycling can be suppressed, its performance can be maintained for a long period of time, and the component composition of the nutrient solution can be easily controlled. Stability is improved.
[0026]
Next, under the control of the nutrient solution controller 22, the water from the RO membrane module 16 and nutrients such as minerals from the nutrient stock 24 are mixed in the mixing tank 4 to generate a nutrient solution. The produced nutrient solution is sent to the cultivation bed 6 through the passage R1. The nutrient solution is supplied to the plant 1, and the drainage liquid after use is collected in the drainage tank 8.
[0027]
When the water level in the drainage tank 8 is between L1 and L2, the A route is selected by switching the switching valve (switching means) V2 based on the control of the drainage controller 32, and the collected drainage is The liquid is sent from the drainage tank 8 through the passage R2 to the sterilization apparatus 10 and sterilized. That is, as indicated by the solid arrow, the switching valve V4 and the on-off valve V5 of the sterilization apparatus 10 are operated, and the drainage is sent to the prefilter 42 by the pump 41 and passed through the hollow fiber membrane module 44. It is sterilized by membrane filtration. The sterilized waste liquid is sent to the mixing tank 4 again through the switching valve V6.
[0028]
When the water level in the drainage tank is less than L1, the B route is selected by switching the switching valve (switching means) V2, the liquid feeding from the drainage tank 8 is stopped, and the nutrient in the mixing tank 4 is stopped. The liquid is sent to the sterilization apparatus 10 through the passage R3. Similarly, the drained liquid sterilized by the sterilization apparatus 10 is sent to the mixing tank 4 again.
[0029]
Thus, the hollow fiber membrane module 44 sterilizes the nutrient solution from the mixing tank 4 by switching the switching means V2 when the effluent from the drainage tank 8 is not sterilized. Therefore, when the effluent is not sterilized, the nutrient solution in the mixing tank circulates in this sterilization passage, so that a nutrient solution having a high sterilization effect can be supplied to the plant, and for sterilization. The hollow fiber membrane module 44 can be effectively used. For example, when the nutrient solution circulation by the A route is intermittently performed four times a day for about one hour at a time, the nutrient solution in the mixing tank 4 is removed by circulating the remaining time through the B route. It will continue to be germs.
[0030]
Note that when the operation of the sterilization apparatus 10 becomes impossible due to some accident, for example, in an emergency where the water level of the drainage tank 8 exceeds L2, the on-off valve V3 provided in the passage R2 is operated. Then, the pump 25 returns the drainage to the mixing tank 4.
[0031]
At the time of backwashing the hollow fiber membrane module 44, the water generated by the water generator 2 is used. By using the irrigation water that does not contain impurities, the backwashing effect is enhanced compared to the raw water. The back washing of the hollow fiber membrane module 44 is performed, for example, according to the method described in JP-A-7-68258. That is, first, the switching valve V1 is switched, and the water is introduced into the sterilization apparatus 10 through the switching valve V4, as indicated by the dashed arrow. The introduced water is pressurized by the pump 41 with the on-off valves V5 and V10 closed and V9 opened, and further purified by the backwash hollow fiber membrane filtration device 46 through the switching valve V8, It is supplied to the upper staying part of the washing cylinder 48. Due to the pressure at this time, the cylinder of the backwash cylinder 48 moves downward, and backwash water is stored. Subsequently, when the switching valve V8 is switched while the on-off valves V10 and V11 are opened and the water is introduced into the lower part of the backwash cylinder, the cylinder moves upward by this pressure, and the backwash water stored in the previous step is The hollow fiber membrane 44a is backwashed by being supplied to the filtrate side of the hollow fiber membrane module through the on-off valve V10 and the switching valve V6 and passing through the hollow fiber membrane 44a in the direction opposite to the filtration direction. The backwash water that has passed through the hollow fiber membrane 44a is discharged out of the system through the on-off valve V11.
[0032]
Simultaneously with or after backwashing of the hollow fiber membrane module 44 with the above water, ozone gas generated from the ozone generator 52 is mixed with pressurized air pressurized by the compressor 54, and the open / close valve V12 is operated to turn the hollow fiber. Pressurized ozone gas enters the membrane module 44 as bubbles, and bubbling is performed to wash away SS components and the like attached to the surface of the hollow fiber membrane. Normally, a nutrient solution filtered through a hollow fiber membrane is used as the backwash water. However, by using the water as shown in FIG. 1, the backwash can be performed without discharging a valuable nutrient solution containing the active ingredient out of the system. Can be done. Further, by performing bubbling cleaning with bubbles containing ozone gas, organic substances such as bacteria attached to the membrane are decomposed and removed, so that the regeneration effect of the hollow fiber membrane can be remarkably enhanced. The performance can be maintained for a longer time.
[0033]
In this embodiment, nutrient solution circulation by the A route and the B route is alternately performed by switching the switching means V2, but only the nutrient solution circulation by the A route is performed without performing the nutrient solution circulation by the B route. You may do it.
[0034]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated using an Example concretely, this invention is not limited to these Examples at all.
[Example 1]
In the apparatus of FIG. 1, two SRL710s (trade name: spiral type, ion removal rate 99.8%) manufactured by Toray Industries, Inc. are used as the RO membrane module of the water purification apparatus 2, and the MF of the sterilization apparatus 10 is used. As the membrane module, one Kuraray Character 10 (trade name: pore diameter 0.1 micron, membrane area 0.7 m ² ), which is a hydrophilic polysulfone hollow fiber membrane module, was used, and an ozone generator For 52, a plasma resonance discharge method was used, and the generated ozone gas concentration was set to 140 ppm.
[0035]
Using the apparatus of FIG. 1, while operating the MF membrane module of the sterilization apparatus 10 by constant pressure filtration with a membrane differential pressure of 0.04 MPa, nutrient solution circulation by the A route is performed four times a day for 10 minutes at a time. When the nutrient solution circulation by the A route was not performed, the tomato was cultivated for 26 days while performing the nutrient solution circulation by the B route. The MF membrane module was back-washed once every 6 hours, but the flow rate of the MF membrane module after the 26th operation was maintained at 97% or more of the initial value. Table 1 shows changes in the number of general bacteria and fungi in the drainage tank and the mixing tank during the test period.
[0036]
[Table 1]

[0037]
In the cultivation of tomato rock wool, fungi causing serious diseases such as root rot ginkgo disease have been completely removed in the mixing tank, and the most important pathogens for recycling the nutrient solution are sufficiently removed. It was broken. On the other hand, although the number of general bacteria in the mixing tank was not completely removed, it was reduced to about 1/2 to 1/5 compared with the number of general bacteria in the drainage tank. In open hydroponics, it is considered that the contamination of bacteria from the air cannot be completely prevented.
[0038]
[Example 2]
In Example 1, as the MF membrane module of the membrane differential pressure sterilization apparatus 10, one Kuraray character 10 (pore diameter 0.1 micron, membrane area 0.7 m ² ), which is a polysulfone hollow fiber membrane module, is used. Used and operated by a constant pressure filtration system with a membrane differential pressure of 0.04 MPa. The flow rate of the MF membrane module after operation for 26 days was reduced to 85% of the initial value. It was found that the hydrophilic or hydrophilized membrane is less likely to adhere to fungi to be filtered and can be operated stably for a long period of time.
[0039]
[Comparative example]
In Example 1, the sterilization apparatus 10 is stopped, the on-off valve V3 and the pump 25 provided in the passage R2 are operated, and the nutrient solution stored in the drainage tank is directly circulated into the mixing tank. Tomato was cultivated. Table 2 shows the change in the number of fungi in rock wool during this period, comparing with the results of Example 1.
[0040]
[Table 2]

[0041]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, ions that are unnecessary components for raw particles are removed from raw water in advance by a water purification apparatus. Because it does not contain fine particles that cause clogging of the hollow fiber membrane filtration device or ions that make it difficult to control the composition of the nutrient solution, the hollow fiber membrane filtration device for sterilization in nutrient solution recycling Occurrence of clogging can be suppressed, its performance can be maintained for a long time, and the composition of the nutrient solution can be easily controlled, so that the stability of cultivation is improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a hydroponic cultivation apparatus according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Plant, 4 ... Mixing tank, 16 ... Reverse osmosis membrane filtration apparatus (water purification apparatus), 44 ... Hollow fiber membrane filtration apparatus, 44a ... Hollow fiber membrane, R ... Nutrient solution circulation path, R5 ... Backwash path, V2: switching means (switching valve).

Claims

A hydroponic cultivation apparatus for cultivating a plant by supplying and circulating a nutrient solution in a nutrient solution circulation path,
Equipped with a water purification device that removes ions in the raw water and purifies the water used as the base of the nutrient solution,
In the nutrient solution circuit,
A mixing tank that mixes water and nutrients from the water purification apparatus to produce a nutrient solution;
A hollow fiber membrane filtration device for sterilizing the drainage after supplying the nutrient solution to the plant ;
Based on the water level L1 in the drainage tank that collects the drainage liquid after supplying the nutrient solution to the plant and L2 larger than this, the drainage liquid from the drainage tank is at the water level L1 or more and L2 or less. The waste liquid is sterilized through the hollow fiber membrane filtration device. When the water level is lower than L1, the nutrient solution from the mixing tank is passed through the hollow fiber membrane filtration device to sterilize the nutrient solution. A hydroponic cultivation apparatus comprising switching means for switching each of the drainage liquids to return directly to the mixing tank when the water level L2 is exceeded .

In claim 1,
The hollow fiber membrane filtration device is a hydroponic cultivation device comprising a microfiltration membrane or an ultrafiltration membrane and having a pore diameter of 1 μm or less.

In claim 1 or 2 , further
Hydroponic equipped with a backwash passage for washing the hollow fiber membrane by passing the water purified by the water purification device through the hollow fiber membrane in the hollow fiber membrane filtration device in the direction opposite to the filtration direction. Cultivation equipment.