JPH0697930B2 - 魚貝飼育用閉鎖式循環水槽装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 〔産業上の利用分野〕 本発明は、魚貝などの水性動物を飼育する飼育用水を循
環させ、溶存する不要物質、例えばアンモニア、窒素酸
化物などを除き、飼育用水を再利用する閉鎖式循環水槽
装置に関する。

〔従来の技術〕

魚貝を飼育するための技術には、例えば特公昭49-37679
号の技術「魚介養殖場用水を循環浄化する方法およびそ
の装置」が存在する。この技術は、魚貝から生ずる排出
物を含む飼育用用水に対し、空気を吹込んで用水中に溶
存する炭酸ガスを放出させ除去すること、あるいは濃厚
な酸素ガスの吹込みとその補給、さらにはゼオライト、
活性炭によるアンモニアなどの可溶性有機および無機質
の吸着、除去に関するものであり、魚貝から生じる排出
物のうち炭酸ガスの除去および酸素の補給を主な内容と
している。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術のうち酸素ガスを吹込むことによって可溶
性物質を分解する酸化分解法は、可溶性物質と酸素との
接触が十分でなく酸化分解効率が悪いものであった。ま
た、ゼオライトや活性炭などによって可溶性物質を吸着
する吸着法は、ゼオライトや活性炭などの吸着材が目詰
まりを起こしやすいので、頻繁な交換をしたり洗浄をし
たりしなければ吸着効率の低下を招いてしまうものであ
った。そして、可溶性有機、無機質のうち特にアンモニ
アについては、用水の水質保持の上でその十分な除去は
解決すべき最も緊用な問題点である。

また、従来の用水の循環は、魚貝養殖場と、可溶性物質
を除去する浄化装置との間を直接に結び、魚貝養殖場と
浄化装置とはいわば直列につながれていた。このため用
水の循環中に、偶発的に循環の不全が生じた場合に、直
接、魚貝養殖場の水質などを急変させ、魚貝に対するス
トレスとして作用し、大量斃死を惹起する危険度を高く
していた。

この発明は、以上の問題点を解決するために成されたも
ので、除去されるべき可溶性物質のうち特にアンモニア
の除去を十分におこない、循環の不全が魚貝飼育層（前
記魚貝養殖場に相当する）の水質に急変をもたらしにく
い構造を有する魚貝飼育用閉鎖式循環水槽装置を提供す
ることを目的とする。

〔発明の構成〕

〔課題を解決するための手段〕 この発明は、前記目的を達成するために成されたもの
で、魚貝を飼育する飼育水槽と、飼育水槽との間で飼育
用の用水を循環させる受水槽と、受水槽との間で用水を
循環させ用水中に溶存するアンモニアを酸化するバイオ
フィルター槽と、受水槽との間で用水を循環させ用水中
の窒素酸化物を藻類に取込ませて除去する藻類培養槽と
からなる魚貝飼育用閉鎖式循環水槽装置を開発し、提供
するものである。また、前記バイオフィルター槽として
は多数のプラスチック製基質を内蔵させ、基質の上方か
ら用水をシャワー状に落下させる散水手段と、下方から
空気を吹上げるブロワーとを設け、さらに前記藻類培養
槽には藻類の付着を促す基質と、藻類を照射する照射手
段とを設けることは望ましいことである。さらに本発明
は魚貝を飼育する飼育水槽と受水槽との間で飼育用の用
水を循環させる第１の循環系、受水槽とバイオフィルタ
ー槽との間で用水を循環させ用水中に溶存するアンモニ
アを酸化する第２の循環系、および受水槽と藻類培養槽
との間で用水を循環させ用水中の窒素酸化物等を藻類に
取込ませて除去する第３の循環系、とを並列構成として
設けらた魚貝飼育用閉鎖式循環水槽装置をも提供する。

〔作 用〕

飼育水槽の用水は、受水槽との間で第１の循環系を形成
する。受水槽内の用水はさらにバイオフィルター槽へ送
られ受水槽との間に第２の循環系を形成し、この系にお
いて用水中に溶存するアンモニアが酸化される。この酸
化は、バイオフィルター槽に内蔵される多数のプラスチ
ック製基質を用水がゆっくりと落下するうちに、広い表
面積を有するこの基質の表面で空気と接触することによ
り行われる。この接触は、空気をブロワーなどを用いて
強制的に吹上げることにより、より促進される。さら
に、この広い表面積を有する基質の表面に発生する微生
物によっても、前記酸化は強くおこなわれる。このよう
にしてアンモニアが酸化された窒素酸化物を含んだ用水
は、次に藻類培養槽に送られ、受水槽と藻類培槽槽との
間で第３の循環系を形成し、そこにおいて窒素酸化物が
藻類に取込まれ、系外に除去（脱窒素）される。自然光
あるいは人為的照射手段により光を照射することによ
り、窒素酸化物の取込みをより迅速におこなうことがで
きる。

このようにしてアンモニアおよび窒素酸化物が除去され
た用水は、受水槽へ戻され、再び飼育水槽へ送られる。

また、本発明では、用水が上記のように大きな容積を持
つ受水槽を共有しつつ３つの並列に構成した循環系を循
環するようになっているので、例えばそのうちの一つの
循環系に用水の循環不全が生じた場合であっても、他の
循環系が用水を循環させ、かつ、それらは受水槽に接続
しているるので、この水槽がバッファ機能（電気回路に
おけるコンデンサの機能に類似する）を果たし、水質な
ど飼育環境要素の急変を最小限に抑え、その定常化を維
持することが可能となる。

〔実施例〕

本発明の一実施例を図において説明する。

第１図は本実施例を示す用水路の回路図、第２図は第１
図の概略ブロック図、第３図は第１図の藻類培養槽の正
面図、第４図は第３図の側面図、第５図は第３図の外ケ
ースを示す斜視図、第６図は第４図の縦断面の一部を拡
大して示す図である。

飼育水槽１は魚貝を飼育するものである。本実施例にい
う魚貝は、一般にいう魚貝を含め、海水や淡水に生息す
る動物等の水生生物全般を含むものとする。飼育水槽１
への用水の供給は、ヘッダータンク３からおこなわれ
る。このヘッダータンク３は飼育水槽１に対し一定の高
さの順位に設けられており、落差によって用水は一定の
速度でヘッダータンク３から流出し、飼育水槽１へと流
れる。飼育水槽１は全部で６槽設けられており、水路５
に対し全て並列に接続されている。

そして、各飼育水槽１内においては、図示しないが水流
は一定方向に流れ、魚貝の飼育に適した水流となってい
る。各飼育水槽１の中には横溝７が設けられ、魚貝から
排出された不溶性排出物は排水と共にこの横溝７に集め
られ、サイフォンの原理により自動的に、中央の受水槽
９に導かれる。

受水槽９の用水は、揚水ポンプ11により前記ヘッダータ
ンク３へ戻され循環する。ヘッダータンク３からの用水
の大部分は、前述の通り、飼育水槽１に流れるが、その
他はオーバーフロー管13を通じて直接に受水槽９に送ら
れる。これによりヘッダータンク３内の水位は、オーバ
ーフロー管13の位置で一定に保たれ、ヘッダータンク３
と飼育水槽１との小頭差は一定となり、飼育水槽１へ流
れ込む用水の流速も定常化されるようになっている。以
上のようにして、飼育水槽１と受水槽９との間で用水の
循環（第１の循環系）がおこなわれる。

飼育水槽１から受水槽９へ送られた用水は、グラスファ
イバーを用いたフィルター15を通って受水槽９内へ流れ
込む。このフィルター15により、不溶性排出物が取除か
れる。この受水槽９の用水はさらに別の揚水ポンプ17に
よりバイオフィルター槽19の上部に送られる。そして配
管21に開けられた小孔23（散水手段）から用水が噴出
し、シャワー状となってバイオフィルター槽19の内部に
落下する。内部には、プラスチック製基質25が３層に積
層されている。すなわち、上層に、最も小さなプラスチ
ック製基質25Aが積層され、中層には中程度のもの25B
が、下層には大きなもの25Cが積層されている。このプ
ラスチック製基質25は、種々の形状を有するものが用い
られ得るが、例えば小さなバスケット形状をしたもの、
ビーズ状のもの、網の目状のものが採用され得る。個数
は例えば数万個積層され、これにより数平方メートルの
表面積を得ることができる。この実施例のプラスチック
はポリエチレンであるが、必ずしもポリエチレンには限
らない。このプラスチック製基質の形状や大きさは自由
に変えることができるので、大きな表面積を得ることが
でき、用水の落下速度を十分に遅くし、同時にまた目詰
まりを生じにくくすることができる。またバイオフィル
ター槽19の内部の下方にはブロワー27が設けられ、空気
を上方に向けて吹上げ、前記プラスチック製基質25の表
面に沿って落下する用水との接触を強制的におこなわせ
ることができる。バイオフィルター槽19を通過した用水
は、グラスファイバーを用いたフィルター29により、魚
貝から排出された不溶性排出物を除去された後、沈澱槽
31に送られる。沈澱槽31の上積み水は再び受水槽９に戻
される（第２の循環系）。

受水槽９内の用水は、さらに別の揚水ポンプ33により藻
類培養槽35へ送られる（第３の循環系）。本実施例にお
ける藻類培養槽35（第３図〜第６図）は、第５図に示す
ような透明な壁面（ガラス面または透明なプラスチック
面等）37を有する外ケース39の内部に、用水に満たされ
た、藻類の付着を促す基質41がつり下げられている。

基質41は、前記プラスチック製基質25とは異なり、中央
の軸43（第６図）の回りに柔らかい棒状物45がブラジ状
に設けられたものである。そして外ケース39はベース45
の上に載せられ、下方の流入管47から送り込まれた用水
が外ケース39内を通り上部のオーバーフロー管49を通っ
て前記受水槽９に戻されるようになっている。外ケース
39の外側には照射手段である蛍光灯が設けられている。
これにより透明な壁面37を通して、昼間は太陽光が、夜
間は蛍光灯による照射がおこなわれる。この蛍光灯は、
自動スイッチにより点灯するものとする。

なお、基質41に付着する藻類は魚貝類に初めから付着し
ていたものが自然に増殖することが期待されるが、人工
的に植え付けてもよい。

藻類の種類は付着性単細胞藻類である付着性珪藻さらに
はコンブなどの大型藻類を用いることが可能である。特
に、大型藻類として米国カリフォルニア州のサンタバー
バル産のジャイアントケルプは、１日に数十センチ成長
し、用水中の窒素酸化物の取込みに適している。なお、
本実施例における飼育槽１と受水槽９との間、受水槽１
とバイオフィルター槽19との間、受水槽11と藻類培養槽
35との間における３つの循環系を含む装置全体は、断熱
性構造体内に設置され、温度コントロールがおこなうこ
とが好ましく、この構造物の断熱性能は、構造物が設置
される他方の１年を通しての気候の変化に従って設定さ
れる。

また、装置の運転中に用水中の水分が蒸発することに伴
って、用水である海水の塩分濃度が変化するので、必要
に応じ、この変化を図示しないセンサーによりモニター
し、適時、ヘッダータンク３へパイプ53から淡水の補充
をおこなう。さらに、用水中の酸素濃度を高めるため、
ヘッダータンク３にブロワー55を設ける。

以下本実施例の作用について説明する。ヘッダータンク
３から流れ出した用水は、飼育水槽１へ導かれ、一定方
向の水流となって魚貝の飼育に供される。各飼育水槽１
からの排水は、魚貝から排出された不溶性あるいは可溶
性の物質を含んでいる。この排水は一度受水槽９に送ら
れた後、揚水ポンプ17によりバイオフィルター槽19へ送
られる。バイオフィルター槽19の上部からシャワー状に
落下する用水は、プラスチック製基質25の表面を緩やか
な速度で落下し、ブロワー27により下方から吹上げられ
る空気と接触する。この接触により用水中に溶存してい
るアンモニアは酸化される。

この酸化は、プラスチック製基質25の総表面積が大きい
ことから、十分におこなえる。そして、従来、水中でお
こなわれていた酸素とアンモニアとの接触に比べ、より
十分な接触が得られる。また、この装置を運転してしば
らくたつと、プラスチック製基質25の表面に微生物が自
然発生する。この微生物は徐々に増加して数週間後に
は、前記酸化をより促進する機能を発揮するようにな
る。このようにして酸化されたアンモニアは窒素酸化物
（NO₂,NO₃）となる。

バイオフィルター槽19を通過した用水は、フィルター29
により不溶性排出物が除去され、沈澱槽31に送られる。
沈澱槽31で沈澱が行われた後、上澄みの用水が受水槽９
に戻される。

次に、前記窒素酸化物などを含んだ用水は、揚水ポンプ
33により藻類培養槽35に送られ、基質41の表面に付着し
ている付着性珪藻や大型藻類により、用水中に溶存して
いる窒素酸化物や炭酸などが取込まれる。これらの可溶
性排出物を養分として前記付着性珪藻などの藻類が成長
し、さらに窒素酸化物を吸収する。増殖した藻類は、適
宜取出され、系外に除去される。このようにして脱窒素
がおこなわれる。なお、アンモニアのみならずリンなど
の可溶性無機質も藻類に取込まれ除去され得る。このよ
うにして窒素酸化物濃度が低下し魚貝の飼育に適するよ
うになった用水は、再び、受水槽９に戻され、ヘッダー
タンク３を介して飼育槽１へ送られる。

以上説明したように本実施例によれば、バイオフィルタ
ー槽19で、アンモニアに対し空気を十分に接触させ毒性
の弱い窒素酸化物とした後、さらに藻類培養槽35でこの
窒素酸化物を藻類に取込ませることにより、アンモニア
及び他の可溶性無機、有機質を藻類に吸収させて除去す
ることができるので、水質を良好に保つことができ、循
環水路から成る閉鎖された飼育環境を長期において定常
的に安定させることができる。

そして、魚貝から排出されるアンモニアなどの可溶性物
質の量と、バイオフィルター槽による酸化作用能力と、
藻類培養槽の脱室素能力の３つの要因がバランスして維
持されることが期待でき、この維持がおこなわれれば閉
鎖式循環水槽装置は装置の大小に関係なく実施できるよ
うになり、広範な分野における実施が可能となる。

すなわち、まず水産養殖用陸上飼育施設として実施する
ことが考えられる。つまり魚貝の幼稚仔から収穫サイズ
に至るまでの飼育用の施設として実施できる。そして、
本実施例のように断熱性構造物内に装置を設置すれば、
気候の異なる冷寒地や温暖地を問わず、冷水系あるいは
暖水系のいずれの魚貝の養殖も可能となる。そして、用
水を循環させることで用水中の魚貝の排出物を迅速に除
去できるので、魚貝の高密度飼育が可能となり、飼育効
率を高めることができる。また用水は循環してい用いる
ことができるので、従来のように大量の用水を海や川あ
るいは地下から汲み上げる必要がなく、この汲み上げに
用いるポンプの電力を節減できる。さらに大量の用水を
魚貝の排出物で汚染してしまうことがないので、現在の
例えば瀬戸内海における魚の養殖に伴って生じている環
境汚染などを、抑止することが可能である。

また、実際の水産養殖のみならず、魚介の新品種、系統
の開発や能力の評価、並びに品種の保存（brood stoc
k）用の施設として実施することができる。閉鎖式循環
水槽で長期に亘る飼育環境を安定化することが可能なた
め、新品種などの魚貝の能力を評価するための施設とし
て高い信頼性を期待することができる。そして、在来型
水槽と比較して、すでに樹立されている多くの品種を保
存、管理することが容易になる。

また、食用の魚貝のみならず、観賞用の魚貝の飼育水槽
として実施することもできる。例えば飲食店における生
けすとしての水槽では、通常２〜数週間ごとに水槽の用
水を交換しなければならず、わずらわしいものであった
が、本実施例によれば循環される用水の水質を長期間望
ましい状態に保つことができるので、用水の頻繁な交換
が不要となる。また内陸地域での観賞用の海産魚貝の長
期飼育も可能となる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の魚貝飼育用閉鎖式循環水
槽装置によれば、除去されるべき可溶性物質であるアン
モニアと酸素との接触が、総面積の広いプラスチック製
基質の表面で十分におこなわれる。従って、従来のよう
に用水中に酸素を送り込んでアンモニアを酸化させる場
合に比べ、酸化分解効率をよくできる。また、プラスチ
ック製基質の特質により、従来のゼオライトや活性炭に
比べ目詰まりが生じにくく、プラスチック製基質の頻繁
な交換や洗浄を必要としない。また、飼育水槽は受水槽
を介してバイオフィルター槽や藻類培養層と接続されて
いるので、容積の大きな受水槽が緩衝機能を果たし、バ
イオフィルター槽や藻類培養槽に偶発的な不全が生じて
も飼育水槽の水質の急変を防止することができ、魚貝の
大量斃死の可能性が小さくできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す水路の回路図、第２
図は、第１図の概略を示すブロック図、第３図は、第１
図の藻類培養槽を示す正面図、第４図は、第３図の側面
図、第５図は、第３図の外ケースを示す斜視図、第６図
は第４図の縦断面の上部を示す拡大図である。 １……飼育水槽、３……ヘッダータンク、 ９……受水槽、11,17……揚水ポンプ、 19……バイオフィルター、31……沈澱槽、 33……揚水ポンプ、35……藻類培養槽

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】魚貝を飼育する飼育水槽と、飼育水槽との
   間で飼育用の用水を循環させる受水槽と、受水槽との間
   で用水を循環させ用水中に溶存するアンモニアを酸化す
   るバイオフィルター槽と、受水槽との間で用水を循環さ
   せ用水中の窒素酸化物等を藻類に取込ませて除去する藻
   類培養槽と、を有することを特徴とする魚貝飼育用閉鎖
   式循環水槽装置。
2. 【請求項２】前記バイオフィルター槽は内蔵する多数の
   プラスチック製基質と、基質の上方から用水をシャワー
   状に落下させる散水手段と、下方から空気を吹上げるブ
   ロワーと、を有し、前記藻類培養槽は藻類の寸着を促す
   基質と、藻類を照射する照射手段と、を有することを特
   徴とする、請求項１に記載の魚貝飼育用閉鎖式循環水槽
   装置。
3. 【請求項３】魚貝を飼育する飼育水槽と受水槽との間で
   飼育用の用水を循環させる第１の循環系、受水槽とバイ
   オフィルター槽との間で用水を循環させ用水中に溶存す
   るアンモニアを酸化する第２の循環系、および受水槽と
   藻類培養槽との間で用水を循環させ用水中の窒素酸化物
   等を藻類に取込ませて除去する第３の循環系、とが並列
   構成として設けられていることを特徴とする魚貝飼育用
   閉鎖式循環水槽装置。