(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022133748
(43)【公開日】2022-09-14
(54)【発明の名称】脱窒装置および水生生物飼育システム
(51)【国際特許分類】
A01K 63/04 20060101AFI20220907BHJP
【ＦＩ】
A01K63/04 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021032621
(22)【出願日】2021-03-02
(71)【出願人】
【識別番号】000144810
【氏名又は名称】株式会社山田製作所
(74)【代理人】
【識別番号】100165179
【弁理士】
【氏名又は名称】田▲崎▼ 聡
(74)【代理人】
【識別番号】100175824
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 淳一
(74)【代理人】
【識別番号】100161702
【弁理士】
【氏名又は名称】橋本 宏之
(72)【発明者】
【氏名】渡辺 英光
(72)【発明者】
【氏名】川島 知也
(72)【発明者】
【氏名】後藤 慎治
(72)【発明者】
【氏名】小杉 泰裕
(72)【発明者】
【氏名】西方 隆之
【テーマコード（参考）】
2B104
【Ｆターム（参考）】
2B104CA01
2B104CA03
2B104ED05
2B104ED12
2B104ED21
2B104EE02
2B104EF01
(57)【要約】
【課題】従来技術と比較して小型化および低コスト化ができるとともに、水中の硝酸の還元効率を向上できる脱窒装置および水生生物飼育システムを提供する。
【解決手段】本発明の脱窒装置５０は、軸方向の一端部に底部５７が設けられ、軸方向の他端部に開口部５８が設けられ、水を貯留および排出可能な筒部５１と、筒部５１を回動可能に支持する回動軸部５２と、筒部５１に収容され、水中の硝酸を還元する脱窒菌を定着させ、複数の小濾材５４ａを有する第３濾材５４と、小濾材５４ａを包み、網目を有する包材８０と、を備え、筒部５１は、水の貯留量の変化に起因する回動軸部５２の回りの回動によって、底部５７が開口部５８よりも下位に位置し、水を貯留する貯留状態と、開口部５８が底部５７よりも下位に位置し、貯留された水を排出する排出状態と、を交互に繰り返す。
【選択図】図２
【解決手段】本発明の脱窒装置５０は、軸方向の一端部に底部５７が設けられ、軸方向の他端部に開口部５８が設けられ、水を貯留および排出可能な筒部５１と、筒部５１を回動可能に支持する回動軸部５２と、筒部５１に収容され、水中の硝酸を還元する脱窒菌を定着させ、複数の小濾材５４ａを有する第３濾材５４と、小濾材５４ａを包み、網目を有する包材８０と、を備え、筒部５１は、水の貯留量の変化に起因する回動軸部５２の回りの回動によって、底部５７が開口部５８よりも下位に位置し、水を貯留する貯留状態と、開口部５８が底部５７よりも下位に位置し、貯留された水を排出する排出状態と、を交互に繰り返す。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
軸方向の一端部に底部が設けられ、前記軸方向の他端部に開口部が設けられ、水を貯留および排出可能な筒部と、
前記筒部の前記底部と前記開口部との間に対応した位置に配置され、前記筒部を回動可能に支持する回動軸部と、
前記筒部に収容され、前記水中の硝酸を還元する脱窒菌を定着させ、複数の小濾材を有する濾材と、
前記小濾材を包み、網目を有する包材と、
を備え、
前記筒部は、前記水の貯留量の変化に起因する前記回動軸部の回りの回動によって、前記底部が前記開口部よりも下位に位置し、前記水を貯留する貯留状態と、前記開口部が前記底部よりも下位に位置し、貯留された前記水を排出する排出状態と、を交互に繰り返すことを特徴とする脱窒装置。
前記筒部の前記底部と前記開口部との間に対応した位置に配置され、前記筒部を回動可能に支持する回動軸部と、
前記筒部に収容され、前記水中の硝酸を還元する脱窒菌を定着させ、複数の小濾材を有する濾材と、
前記小濾材を包み、網目を有する包材と、
を備え、
前記筒部は、前記水の貯留量の変化に起因する前記回動軸部の回りの回動によって、前記底部が前記開口部よりも下位に位置し、前記水を貯留する貯留状態と、前記開口部が前記底部よりも下位に位置し、貯留された前記水を排出する排出状態と、を交互に繰り返すことを特徴とする脱窒装置。
【請求項2】
前記筒部と前記濾材との間に配置されて前記濾材を保持する保持部材を備えることを特徴とする請求項１に記載の脱窒装置。
【請求項3】
軸方向の一端部に底部が設けられ、前記軸方向の他端部に開口部が設けられ、水生生物の飼育に用いられる水を貯留および排出可能な筒部と、
前記筒部の前記底部と前記開口部との間に対応した位置に配置され、前記筒部を回動可能に支持する回動軸部と、
前記筒部に収容され、前記水中の硝酸を還元する脱窒菌を定着させる濾材と、
前記筒部と前記濾材との間に配置されて前記濾材を保持する保持部材と、
を備え、
前記筒部は、前記水の貯留量の変化に起因する前記回動軸部の回りの回動によって、前記底部が前記開口部よりも下位に位置し、前記水を貯留する貯留状態と、前記開口部が前記底部よりも下位に位置し、貯留された前記水を排出する排出状態と、を交互に繰り返すことを特徴とする脱窒装置。
前記筒部の前記底部と前記開口部との間に対応した位置に配置され、前記筒部を回動可能に支持する回動軸部と、
前記筒部に収容され、前記水中の硝酸を還元する脱窒菌を定着させる濾材と、
前記筒部と前記濾材との間に配置されて前記濾材を保持する保持部材と、
を備え、
前記筒部は、前記水の貯留量の変化に起因する前記回動軸部の回りの回動によって、前記底部が前記開口部よりも下位に位置し、前記水を貯留する貯留状態と、前記開口部が前記底部よりも下位に位置し、貯留された前記水を排出する排出状態と、を交互に繰り返すことを特徴とする脱窒装置。
【請求項4】
前記保持部材は、複数の線状材料により形成され、前記線状材料が内側に突出した突出部を有することを特徴とする請求項３に記載の脱窒装置。
【請求項5】
前記濾材は、複数の小濾材を有することを特徴とする請求項３または請求項４に記載の脱窒装置。
【請求項6】
水生生物を飼育するための水を流通させる水生生物飼育システムであって、
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の脱窒装置と、
前記脱窒装置よりも前記水の流通方向の下流に配置され、内部で水生生物が飼育される飼育部と、
前記飼育部よりも前記流通方向の下流に配置され、前記水中のアンモニアを酸化する硝化部と、
前記硝化部から前記脱窒装置に前記水を循環させるポンプと、
を備えることを特徴とする水生生物飼育システム。
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の脱窒装置と、
前記脱窒装置よりも前記水の流通方向の下流に配置され、内部で水生生物が飼育される飼育部と、
前記飼育部よりも前記流通方向の下流に配置され、前記水中のアンモニアを酸化する硝化部と、
前記硝化部から前記脱窒装置に前記水を循環させるポンプと、
を備えることを特徴とする水生生物飼育システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、脱窒装置および水生生物飼育システムに関する。
【背景技術】
【0002】
好気条件下で効率的に水の脱窒処理を行うことが可能な脱窒装置および水生生物飼育システムが知られている（例えば特許文献１）。
【0003】
特許文献１の水生生物飼育システムは、水槽と、脱窒装置と、を備えている。脱窒装置は、水槽の上方に配置された濾過槽と、濾過槽内に収容された濾材と、濾過槽に設けられた間欠放水部と、を有している。脱窒装置は、濾過槽に流入する水中の硝酸を濾材に定着した脱窒菌により好気条件下で還元する。間欠放水部は、サイフォンにより構成されている。間欠放水部は、サイフォンの原理により、濾過槽内の高水位の水を低水位の水槽内に間欠的に排出する。これにより、濾過槽内の濾材は、間欠的に空中に暴露されるので、濾材に定着した脱窒菌に酸素を供給できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】再公表ＷＯ２０１７／１１０２９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献１に記載の脱窒装置では、濾過槽内の水面と水槽内の水面との高低差を利用して濾過槽から水槽へ水を排出している。このため、脱窒装置を十分に機能させるためには、水槽から所定の高さに濾過槽を配置する必要がある。濾過槽には、例えば容積１０リットルのピペット洗浄器や容積４５リットルの角形の水槽等の大型の濾過槽が用いられている。このため、装置全体が大型化するという課題があった。一般に、脱窒装置が大型化すると、脱窒装置の製造コストも増大する。
したがって、従来の脱窒装置には、小型化および低コスト化という点で改善の余地がある。また、脱窒装置は、水中の硝酸の還元効率を向上させることが求められる。
したがって、従来の脱窒装置には、小型化および低コスト化という点で改善の余地がある。また、脱窒装置は、水中の硝酸の還元効率を向上させることが求められる。
【0006】
そこで本発明は、従来技術と比較して小型化および低コスト化ができるとともに、水中の硝酸の還元効率を向上できる脱窒装置および水生生物飼育システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る脱窒装置は、軸方向の一端部に底部が設けられ、前記軸方向の他端部に開口部が設けられ、水を貯留および排出可能な筒部と、前記筒部の前記底部と前記開口部との間に対応した位置に配置され、前記筒部を回動可能に支持する回動軸部と、前記筒部に収容され、前記水中の硝酸を還元する脱窒菌を定着させ、複数の小濾材を有する濾材と、前記小濾材を包み、網目を有する包材と、を備え、前記筒部は、前記水の貯留量の変化に起因する前記回動軸部の回りの回動によって、前記底部が前記開口部よりも下位に位置し、前記水を貯留する貯留状態と、前記開口部が前記底部よりも下位に位置し、貯留された前記水を排出する排出状態と、を交互に繰り返す。
【0008】
本態様によれば、筒部は、底部が開口部よりも下位に位置し、水を貯留する貯留状態と、開口部が底部よりも下位に位置し、貯留された水を排出する排出状態と、を交互に繰り返す。このため、筒部は、貯留状態において、内部の濾材に定着した脱窒菌によって、貯留された水中の硝酸を還元できる。筒部は、排出状態において、還元後の水を排出できる。筒部は、水を排出することによって、濾材を空中に暴露できる。これにより、濾材に定着した脱窒菌に酸素を供給できる。このため、脱窒装置は、大型の濾過槽を用いる必要がない。したがって、従来技術と比較して装置全体を小型化できる。装置全体を小型化できるので、従来技術と比較して脱窒装置の製造コストを削減できる。
以上より、本態様によれば、従来技術と比較して小型化および低コスト化ができる。
本態様によれば、濾材は、複数の小濾材に分割されているので、濾材が１個である場合と比較して、濾材の表面積を拡大できる。これにより、濾材における水との接触面積を拡大できる。したがって、水中の硝酸の還元効率を向上できる。
本態様によれば、水は複数の小濾材の間に形成された隙間を通過できるので、筒部の全体を水で迅速に満たすことができる。これにより、脱窒装置は、水が筒部の全体を満たす前に筒部から排出されてしまうことを抑制できる。したがって、１個の濾材が筒部の内部に詰め込まれる場合と比較して、貯留１回あたりの水中の硝酸の還元量を増加できる。よって、水中の硝酸の還元効率を向上できる。
本態様によれば、脱窒装置は、複数の小濾材を包む包材を備えている。これにより、複数の小濾材をまとめて交換できる。したがって、複数の小濾材が包材によって包まれていない場合と比較して、メンテナンス性を向上できる。
以上より、本態様によれば、従来技術と比較して小型化および低コスト化ができる。
本態様によれば、濾材は、複数の小濾材に分割されているので、濾材が１個である場合と比較して、濾材の表面積を拡大できる。これにより、濾材における水との接触面積を拡大できる。したがって、水中の硝酸の還元効率を向上できる。
本態様によれば、水は複数の小濾材の間に形成された隙間を通過できるので、筒部の全体を水で迅速に満たすことができる。これにより、脱窒装置は、水が筒部の全体を満たす前に筒部から排出されてしまうことを抑制できる。したがって、１個の濾材が筒部の内部に詰め込まれる場合と比較して、貯留１回あたりの水中の硝酸の還元量を増加できる。よって、水中の硝酸の還元効率を向上できる。
本態様によれば、脱窒装置は、複数の小濾材を包む包材を備えている。これにより、複数の小濾材をまとめて交換できる。したがって、複数の小濾材が包材によって包まれていない場合と比較して、メンテナンス性を向上できる。
【0009】
上記態様の脱窒装置において、前記筒部と前記濾材との間に配置されて前記濾材を保持する保持部材を備えてもよい。
本態様によれば、保持部材は、濾材を保持する。これにより、濾材が開口部から脱落することを抑制できる。
本態様によれば、保持部材は、濾材を保持する。これにより、濾材が開口部から脱落することを抑制できる。
【0010】
上記態様の脱窒装置において、軸方向の一端部に底部が設けられ、前記軸方向の他端部に開口部が設けられ、水生生物の飼育に用いられる水を貯留および排出可能な筒部と、前記筒部の前記底部と前記開口部との間に対応した位置に配置され、前記筒部を回動可能に支持する回動軸部と、前記筒部に収容され、前記水中の硝酸を還元する脱窒菌を定着させる濾材と、前記筒部と前記濾材との間に配置されて前記濾材を保持する保持部材と、を備え、前記筒部は、前記水の貯留量の変化に起因する前記回動軸部の回りの回動によって、前記底部が前記開口部よりも下位に位置し、前記水を貯留する貯留状態と、前記開口部が前記底部よりも下位に位置し、貯留された前記水を排出する排出状態と、を交互に繰り返す。
【0011】
本態様によれば、筒部は、底部が開口部よりも下位に位置し、水を貯留する貯留状態と、開口部が底部よりも下位に位置し、貯留された水を排出する排出状態と、を交互に繰り返す。このため、筒部は、貯留状態において、内部の濾材に定着した脱窒菌によって、貯留された水中の硝酸を還元できる。筒部は、排出状態において、還元後の水を排出できる。筒部は、水を排出することによって、濾材を空中に暴露できる。これにより、濾材に定着した脱窒菌に酸素を供給できる。このため、脱窒装置は、大型の濾過槽を用いる必要がない。したがって、従来技術と比較して装置全体を小型化できる。装置全体を小型化できるので、従来技術と比較して脱窒装置の製造コストを削減できる。
以上より、本態様によれば、従来技術と比較して小型化および低コスト化ができる。
本態様によれば、保持部材は、濾材を保持する。これにより、濾材が開口部から脱落することを抑制できる。
以上より、本態様によれば、従来技術と比較して小型化および低コスト化ができる。
本態様によれば、保持部材は、濾材を保持する。これにより、濾材が開口部から脱落することを抑制できる。
【0012】
上記態様の脱窒装置において、前記保持部材は、複数の線状材料により形成され、前記線状材料が内側に突出した突出部を有してもよい。
本態様によれば、保持部材は、線状材料が内側に突出した突出部を有している。これにより、保持部材は、突出部と濾材との間の摩擦で濾材を保持できるので、他の部材を別途設けることなく濾材を保持できる。これにより、保持部材を簡素化できるので、脱窒装置の製造工程を簡素化できる。したがって、生技性を向上できるとともに、製造コストを削減できる。よって、低コスト化を実現できる。また、保持部材は、他の部材を別途設けることなく濾材を保持できるので、脱窒装置全体を小型化できる。
本態様によれば、保持部材は、線状材料が内側に突出した突出部を有している。これにより、保持部材は、突出部と濾材との間の摩擦で濾材を保持できるので、他の部材を別途設けることなく濾材を保持できる。これにより、保持部材を簡素化できるので、脱窒装置の製造工程を簡素化できる。したがって、生技性を向上できるとともに、製造コストを削減できる。よって、低コスト化を実現できる。また、保持部材は、他の部材を別途設けることなく濾材を保持できるので、脱窒装置全体を小型化できる。
【0013】
上記態様の脱窒装置において、前記濾材は、複数の小濾材を有してもよい。
本態様によれば、濾材は、複数の小濾材に分割されているので、濾材が１個である場合と比較して、濾材の表面積を拡大できる。これにより、濾材における水との接触面積を拡大できる。したがって、水中の硝酸の還元効率を向上できる。
本態様によれば、濾材は、複数の小濾材に分割されているので、濾材が１個である場合と比較して、濾材の表面積を拡大できる。これにより、濾材における水との接触面積を拡大できる。したがって、水中の硝酸の還元効率を向上できる。
【0014】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る水生生物飼育システムは、水生生物を飼育するための水を流通させる水生生物飼育システムであって、上記の脱窒装置と、前記脱窒装置よりも前記水の流通方向の下流に配置され、内部で水生生物が飼育される飼育部と、前記飼育部よりも前記流通方向の下流に配置され、前記水中のアンモニアを酸化する硝化部と、前記硝化部から前記脱窒装置に前記水を循環させるポンプと、を備える。
本態様によれば、水生生物飼育システムは、従来技術と比較して小型化および低コスト化ができる上記脱窒装置を備えている。したがって、水生生物飼育システム全体としても、従来技術と比較して小型化および低コスト化ができる。また、濾材が複数の小濾材を有する場合、濾材が１個である場合と比較して、水中の硝酸の還元効率を向上できる。また、脱窒装置が複数の小濾材を包む包材を備えている場合、複数の小濾材が包材によって包まれていない場合と比較して、メンテナンス性を向上できる。また、脱窒装置が濾材を保持する保持部材を備える場合、濾材が開口部から脱落することを抑制できる。
本態様によれば、水生生物飼育システムは、従来技術と比較して小型化および低コスト化ができる上記脱窒装置を備えている。したがって、水生生物飼育システム全体としても、従来技術と比較して小型化および低コスト化ができる。また、濾材が複数の小濾材を有する場合、濾材が１個である場合と比較して、水中の硝酸の還元効率を向上できる。また、脱窒装置が複数の小濾材を包む包材を備えている場合、複数の小濾材が包材によって包まれていない場合と比較して、メンテナンス性を向上できる。また、脱窒装置が濾材を保持する保持部材を備える場合、濾材が開口部から脱落することを抑制できる。
【発明の効果】
【0015】
上記各態様によれば、本発明は、従来技術と比較して小型化および低コスト化ができるとともに、水中の硝酸の還元効率を向上できる脱窒装置および水生生物飼育システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【発明を実施するための形態】
【0017】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態に係る水生生物飼育システム１について図１から図４に基づいて説明する。
図１は、第１実施形態に係る水生生物飼育システム１の模式図である。
本実施形態の水生生物飼育システム１は、例えば魚や貝等の水生生物を飼育するために使用される。より具体的には、水生生物飼育システム１は、水生生物を養殖するために使用される。水生生物飼育システム１は、水生生物を飼育するための水Ｌを流通させることで、循環させる閉鎖循環系である。水Ｌは、例えば海水や淡水等である。水Ｌは、飼育する水生生物にあわせて適宜選択可能である。
図１に示すように、水生生物飼育システム１は、飼育部１０と、硝化部２０と、脱窒装置５０と、ポンプ２と、を備えている。水生生物飼育システム１は、ポンプ２によって、飼育部１０、硝化部２０、脱窒装置５０の順に水Ｌを流通させ、脱窒装置５０から再び飼育部１０に水Ｌを流通させることで循環させる。以下、水Ｌの流通方向を流通方向Ｄとする。
以下の説明において、上下方向は、重力上下方向と一致しているものとする。上方から下方に向かって、脱窒装置５０、飼育部１０、硝化部２０の順に配置されている。
以下、本発明の第１実施形態に係る水生生物飼育システム１について図１から図４に基づいて説明する。
図１は、第１実施形態に係る水生生物飼育システム１の模式図である。
本実施形態の水生生物飼育システム１は、例えば魚や貝等の水生生物を飼育するために使用される。より具体的には、水生生物飼育システム１は、水生生物を養殖するために使用される。水生生物飼育システム１は、水生生物を飼育するための水Ｌを流通させることで、循環させる閉鎖循環系である。水Ｌは、例えば海水や淡水等である。水Ｌは、飼育する水生生物にあわせて適宜選択可能である。
図１に示すように、水生生物飼育システム１は、飼育部１０と、硝化部２０と、脱窒装置５０と、ポンプ２と、を備えている。水生生物飼育システム１は、ポンプ２によって、飼育部１０、硝化部２０、脱窒装置５０の順に水Ｌを流通させ、脱窒装置５０から再び飼育部１０に水Ｌを流通させることで循環させる。以下、水Ｌの流通方向を流通方向Ｄとする。
以下の説明において、上下方向は、重力上下方向と一致しているものとする。上方から下方に向かって、脱窒装置５０、飼育部１０、硝化部２０の順に配置されている。
【0018】
（飼育部）
飼育部１０は、飼育槽１６と、排出管１２と、を備えている。飼育槽１６は、内部で水生生物が飼育される水槽である。飼育槽１６は、水Ｌを貯留している。飼育槽１６は、例えばアクリルやポリエチレン等の合成樹脂によって形成されている。飼育槽１６は、上方に開口している。飼育槽１６内の水Ｌには、水生生物の飼育の過程で残餌や水生生物の代謝物（糞や体液等）が蓄積されていく。残餌や水生生物の代謝物には、毒性の高いアンモニアが含まれている。飼育槽１６には、エアレーション１１が収容されている。エアレーション１１は、水Ｌに空気を供給する。
飼育部１０は、飼育槽１６と、排出管１２と、を備えている。飼育槽１６は、内部で水生生物が飼育される水槽である。飼育槽１６は、水Ｌを貯留している。飼育槽１６は、例えばアクリルやポリエチレン等の合成樹脂によって形成されている。飼育槽１６は、上方に開口している。飼育槽１６内の水Ｌには、水生生物の飼育の過程で残餌や水生生物の代謝物（糞や体液等）が蓄積されていく。残餌や水生生物の代謝物には、毒性の高いアンモニアが含まれている。飼育槽１６には、エアレーション１１が収容されている。エアレーション１１は、水Ｌに空気を供給する。
【0019】
排出管１２は、飼育槽１６から水Ｌを排出する。排出管１２は、管本体部１３と、バルブ１４と、を有している。
管本体部１３は、飼育槽１６の側壁に設けられている。管本体部１３は、所定の長さを持つ管状の部材である。管本体部１３の一端は、飼育槽１６内に配置されている。管本体部１３の他端は、飼育槽１６外に配置されている。管本体部１３の周壁と飼育槽１６の側壁との間には、水漏れを防止するシール材（不図示）が設けられている。管本体部１３は、例えばポリ塩化ビニル等の合成樹脂によって形成されている。管本体部１３は、飼育部１０の内外を連通させている。管本体部１３の他端には、チューブ１５の一端が取り付けられている。チューブ１５は、管本体部１３と連通している。チューブ１５は、例えばゴム等の合成樹脂によって形成されている。チューブ１５は、管本体部１３よりも柔軟な材料で形成されている。チューブ１５は、管本体部１３から、飼育槽１６の下方に配置された後述の硝化部２０まで延びている。
バルブ１４は、管本体部１３に設けられている。バルブ１４は、管本体部１３の開度を調整することで水Ｌの流通量を調整する。バルブ１４は、管本体部１３が開放状態にある場合、水Ｌが管本体部１３を流通可能にする。バルブ１４は、管本体部１３が閉塞状態にある場合、水Ｌが管本体部１３を流通するのを止める。
管本体部１３は、飼育槽１６の側壁に設けられている。管本体部１３は、所定の長さを持つ管状の部材である。管本体部１３の一端は、飼育槽１６内に配置されている。管本体部１３の他端は、飼育槽１６外に配置されている。管本体部１３の周壁と飼育槽１６の側壁との間には、水漏れを防止するシール材（不図示）が設けられている。管本体部１３は、例えばポリ塩化ビニル等の合成樹脂によって形成されている。管本体部１３は、飼育部１０の内外を連通させている。管本体部１３の他端には、チューブ１５の一端が取り付けられている。チューブ１５は、管本体部１３と連通している。チューブ１５は、例えばゴム等の合成樹脂によって形成されている。チューブ１５は、管本体部１３よりも柔軟な材料で形成されている。チューブ１５は、管本体部１３から、飼育槽１６の下方に配置された後述の硝化部２０まで延びている。
バルブ１４は、管本体部１３に設けられている。バルブ１４は、管本体部１３の開度を調整することで水Ｌの流通量を調整する。バルブ１４は、管本体部１３が開放状態にある場合、水Ｌが管本体部１３を流通可能にする。バルブ１４は、管本体部１３が閉塞状態にある場合、水Ｌが管本体部１３を流通するのを止める。
【0020】
（硝化部）
硝化部２０は、飼育部１０よりも下方であって、流通方向Ｄの下流に配置されている。硝化部２０は、第１硝化槽２１と、第２硝化槽２２と、排出管３０と、を有している。
第１硝化槽２１は、例えばアクリルやポリエチレン等の合成樹脂によって形成されている。第１硝化槽２１は、上方に開口している。
第１硝化槽２１の開口の内側には、チューブ１５の他端が配置されている。第１硝化槽２１には、チューブ１５を通じて飼育部１０から水Ｌが流入する。第１硝化槽２１には、第１濾材２５が収容されている。第１濾材２５は、例えばサンゴ化石やカキの貝殻等である。第１濾材２５には、アンモニアを酸化して亜硝酸を生成する菌が定着している。第１濾材２５は、水Ｌ内に含まれるアンモニアを酸化して亜硝酸を生成する。第１濾材２５は、水ＬのＰＨ値を安定した状態に保持する。
第１硝化槽２１の底壁には、後述の連結管２３が設けられている。
硝化部２０は、飼育部１０よりも下方であって、流通方向Ｄの下流に配置されている。硝化部２０は、第１硝化槽２１と、第２硝化槽２２と、排出管３０と、を有している。
第１硝化槽２１は、例えばアクリルやポリエチレン等の合成樹脂によって形成されている。第１硝化槽２１は、上方に開口している。
第１硝化槽２１の開口の内側には、チューブ１５の他端が配置されている。第１硝化槽２１には、チューブ１５を通じて飼育部１０から水Ｌが流入する。第１硝化槽２１には、第１濾材２５が収容されている。第１濾材２５は、例えばサンゴ化石やカキの貝殻等である。第１濾材２５には、アンモニアを酸化して亜硝酸を生成する菌が定着している。第１濾材２５は、水Ｌ内に含まれるアンモニアを酸化して亜硝酸を生成する。第１濾材２５は、水ＬのＰＨ値を安定した状態に保持する。
第１硝化槽２１の底壁には、後述の連結管２３が設けられている。
【0021】
第２硝化槽２２は、第１硝化槽２１の下方に配置されている。第２硝化槽２２は、第１硝化槽２１と同形状に形成されている。第２硝化槽２２は、例えばアクリルやポリエチレン等の合成樹脂によって形成されている。第２硝化槽２２は、上方に開口している。第２硝化槽２２の開口縁には、第１硝化槽２１が載置されている。第２硝化槽２２には、後述の連結管２３を通じて第１硝化槽２１から水Ｌが排出される。第２硝化槽２２には、第２濾材２６が収容されている。第２濾材２６は、例えばセラミックやセルロース等である。第２濾材２６には、亜硝酸を酸化して硝酸を生成する菌が定着している。第２濾材２６は、水Ｌ内に含まれる亜硝酸を酸化して硝酸を生成する。
【0022】
連結管２３は、上下方向に延びる管状の部材である。連結管２３の一端は、第１硝化槽２１内に配置されている。連結管２３の他端は、第２硝化槽２２内に配置されている。連結管２３は、第１硝化槽２１と第２硝化槽２２とを連通させている。連結管２３の周壁と第１硝化槽２１の底壁との間には、水漏れを防止するシール材（不図示）が設けられている。連結管２３は、例えばポリ塩化ビニル等の合成樹脂によって形成されている。
【0023】
排出管３０は、第２硝化槽２２から水Ｌを排出する。排出管３０は、管本体部３１と、バルブ３２と、を有している。排出管３０は、排出管１２と同様の基本構造を有しているため、排出管３０とその周辺の構造については説明を適宜省略する。
管本体部３１は、第２硝化槽２２の側壁に設けられている。管本体部３１は、所定の長さを持つ管状の部材である。管本体部３１の一端は、第２硝化槽２２内に配置されている。管本体部３１の他端は、第２硝化槽２２外に配置されている。管本体部３１は、第２硝化槽２２の内外を連通させている。管本体部３１の他端には、チューブ３３の一端が取り付けられている。チューブ３３は、管本体部３１と連通している。チューブ３３の他端は、ポンプ２の流入口と連通している。
バルブ３２は、管本体部３１に設けられている。バルブ３２は、バルブ１４と同様に水Ｌの流通量を調整する。
管本体部３１は、第２硝化槽２２の側壁に設けられている。管本体部３１は、所定の長さを持つ管状の部材である。管本体部３１の一端は、第２硝化槽２２内に配置されている。管本体部３１の他端は、第２硝化槽２２外に配置されている。管本体部３１は、第２硝化槽２２の内外を連通させている。管本体部３１の他端には、チューブ３３の一端が取り付けられている。チューブ３３は、管本体部３１と連通している。チューブ３３の他端は、ポンプ２の流入口と連通している。
バルブ３２は、管本体部３１に設けられている。バルブ３２は、バルブ１４と同様に水Ｌの流通量を調整する。
【0024】
（ポンプ）
ポンプ２は、硝化部２０よりも下方であって、流通方向Ｄの下流に配置されている。ポンプ２は、硝化部２０から脱窒装置５０に水Ｌを循環させる。ポンプ２の流出口には、チューブ４の一端が取り付けられている。チューブ４は、ポンプ２と連通している。
（冷却装置）
チューブ４の他端は、ポンプ２よりも流通方向Ｄの下流に配置された冷却装置３の流入口に取り付けられている。冷却装置３の流出口には、チューブ５の一端が取り付けられている。チューブ５は、冷却装置３と連通している。チューブ５は、冷却装置３から上方に延びている。
ポンプ２は、硝化部２０よりも下方であって、流通方向Ｄの下流に配置されている。ポンプ２は、硝化部２０から脱窒装置５０に水Ｌを循環させる。ポンプ２の流出口には、チューブ４の一端が取り付けられている。チューブ４は、ポンプ２と連通している。
（冷却装置）
チューブ４の他端は、ポンプ２よりも流通方向Ｄの下流に配置された冷却装置３の流入口に取り付けられている。冷却装置３の流出口には、チューブ５の一端が取り付けられている。チューブ５は、冷却装置３と連通している。チューブ５は、冷却装置３から上方に延びている。
【0025】
チューブ５の他端には、排出管４０が取り付けられている。排出管４０は、冷却装置３からチューブ５を通じて水Ｌを排出する。排出管４０は、管本体部４１と、バルブ４２と、を有している。排出管４０は、排出管１２と同様の基本構造を有しているため、排出管４０とその周辺の構造については説明を適宜省略する。
管本体部４１は、所定の長さを持つ管状の部材である。管本体部４１の一端は、チューブ５の他端に取り付けられている。管本体部４１は、チューブ５と連通している。管本体部４１は、チューブ５の他端から飼育部１０側に向かって延びている。管本体部４１の他端は、飼育部１０よりも上方に配置されている。バルブ４２は、管本体部４１に設けられている。バルブ４２は、バルブ１４と同様に水Ｌの流通量を調整する。
管本体部４１は、所定の長さを持つ管状の部材である。管本体部４１の一端は、チューブ５の他端に取り付けられている。管本体部４１は、チューブ５と連通している。管本体部４１は、チューブ５の他端から飼育部１０側に向かって延びている。管本体部４１の他端は、飼育部１０よりも上方に配置されている。バルブ４２は、管本体部４１に設けられている。バルブ４２は、バルブ１４と同様に水Ｌの流通量を調整する。
【0026】
（脱窒装置）
脱窒装置５０は、飼育部１０よりも上方に配置されている。これにより、飼育部１０は、脱窒装置５０よりも流通方向Ｄの下流に配置されている。
図２は、第１実施形態に係る脱窒装置５０の斜視図である。
図３は、第１実施形態に係る脱窒装置５０の断面図である。
図２および図３に示すように、脱窒装置５０は、所謂ししおどしの外観を有している。脱窒装置５０は、供給チューブ６と、筒部５１と、ロープ６１と、回動軸部５２と、支持体５３と、第３濾材５４（請求項の濾材に相当）と、包材８０と、保持部材９０と、移動規制部材５５と、供給部１００と、を有している。
（供給チューブ）
供給チューブ６の一端は、管本体部４１の他端に連通している（図１参照）。供給チューブ６の他端は、上方から見て飼育槽１６の開口の内側に配置されている。供給チューブ６は、可撓性を有している。供給チューブ６は、例えばシリコーン等の合成樹脂によって形成されている。
脱窒装置５０は、飼育部１０よりも上方に配置されている。これにより、飼育部１０は、脱窒装置５０よりも流通方向Ｄの下流に配置されている。
図２は、第１実施形態に係る脱窒装置５０の斜視図である。
図３は、第１実施形態に係る脱窒装置５０の断面図である。
図２および図３に示すように、脱窒装置５０は、所謂ししおどしの外観を有している。脱窒装置５０は、供給チューブ６と、筒部５１と、ロープ６１と、回動軸部５２と、支持体５３と、第３濾材５４（請求項の濾材に相当）と、包材８０と、保持部材９０と、移動規制部材５５と、供給部１００と、を有している。
（供給チューブ）
供給チューブ６の一端は、管本体部４１の他端に連通している（図１参照）。供給チューブ６の他端は、上方から見て飼育槽１６の開口の内側に配置されている。供給チューブ６は、可撓性を有している。供給チューブ６は、例えばシリコーン等の合成樹脂によって形成されている。
【0027】
（筒部）
筒部５１は、有底円筒状の部材である。筒部５１は、例えばポリ塩化ビニル等の合成樹脂によって形成されている。筒部５１は、水Ｌを貯留および排出可能である。筒部５１は、筒本体部５６と、底部５７と、開口部５８と、連結部５９と、を有している。筒本体部５６と、底部５７と、開口部５８とは、一体に形成されている。
筒本体部５６は、円筒状に形成された部材である。筒本体部５６は、軸方向の両端部が開口している。筒本体部５６における軸方向の開口部５８側には、接続孔１０１が１個設けられている。接続孔１０１は、筒本体部５６を貫通している。接続孔１０１は、円形状に形成されている。接続孔１０１は、上方に開口している。
底部５７は、有底筒状に形成されている。底部５７は、筒本体部５６における軸方向の一端部に外挿されている。
筒部５１は、有底円筒状の部材である。筒部５１は、例えばポリ塩化ビニル等の合成樹脂によって形成されている。筒部５１は、水Ｌを貯留および排出可能である。筒部５１は、筒本体部５６と、底部５７と、開口部５８と、連結部５９と、を有している。筒本体部５６と、底部５７と、開口部５８とは、一体に形成されている。
筒本体部５６は、円筒状に形成された部材である。筒本体部５６は、軸方向の両端部が開口している。筒本体部５６における軸方向の開口部５８側には、接続孔１０１が１個設けられている。接続孔１０１は、筒本体部５６を貫通している。接続孔１０１は、円形状に形成されている。接続孔１０１は、上方に開口している。
底部５７は、有底筒状に形成されている。底部５７は、筒本体部５６における軸方向の一端部に外挿されている。
【0028】
開口部５８は、筒部５１の軸方向の他端部に設けられている。開口部５８の開口縁５８ａは、筒部５１の軸方向に斜めに交差する面に沿っている。連結部５９は、筒本体部５６の軸方向の中間部に配置されている。連結部５９は、筒部５１の径方向であって、水平方向に沿う方向に貫通する挿入孔５９ａを有している。挿入孔５９ａには、後述の回動軸部５２が挿入される。連結部５９は、筒本体部５６の外周面のうち下方に面する部分に固定されている。
【0029】
筒部５１は、底部５７が開口部５８よりも下位に位置し、水Ｌを貯留する貯留状態Ａ（図１参照）と、開口部５８が底部５７よりも下位に位置し、貯留された水Ｌを排出する排出状態Ｂ（図１参照）と、を交互に繰り返す。貯留状態Ａのうち、開口部５８が最上位に位置する状態を最上位状態Ａ１とする。最上位状態Ａ１は、筒部５１付近に設けられたストッパ（不図示）によって位置決めされる。最上位状態Ａ１にある筒部５１の軸方向は、上下方向と交差している。貯留状態Ａにある筒部５１には、水Ｌが供給される。排出状態Ｂのうち、開口部５８が最下位に位置する状態を最下位状態Ｂ１とする。最下位状態Ｂ１にある筒部５１の軸方向は、上下方向と交差している。
【0030】
（ロープ）
ロープ６１の一端は、開口部５８の上端部に取り付けられている。ロープ６１の他端は、最下位状態Ｂ１の開口部５８よりも上方に筒部５１とは別体に設けられた取り付け部（不図示）に取り付けられている。ロープ６１は、長さにより筒部５１の最下位状態Ｂ１を位置決めする。
ロープ６１の一端は、開口部５８の上端部に取り付けられている。ロープ６１の他端は、最下位状態Ｂ１の開口部５８よりも上方に筒部５１とは別体に設けられた取り付け部（不図示）に取り付けられている。ロープ６１は、長さにより筒部５１の最下位状態Ｂ１を位置決めする。
【0031】
（回動軸部）
回動軸部５２は、筒部５１の筒本体部５６の下方に配置されている。回動軸部５２は、筒部５１の底部５７と開口部５８との間に対応した位置に配置されている。回動軸部５２は、筒部５１の軸方向において、水Ｌが貯留されていない空の状態における筒部５１の重心よりも開口部５８側に位置している。回動軸部５２は、筒部５１の径方向であって、水平方向に沿う方向に延びる１本の棒状の部材である。回動軸部５２は、筒部５１の連結部５９に形成された挿入孔５９ａを貫通している。回動軸部５２は、筒部５１を回動可能に支持している。回動軸部５２の軸方向の両端部には、一対の支持体５３が設けられている。支持体５３は、回動軸部５２の軸方向の端部から上方に向かって延びている。支持体５３の上端部は、例えば飼育槽１６の上方に設けられたフレーム（不図示）に固定されている。支持体５３は、回動軸部５２を回動不能に支持している。
回動軸部５２は、水Ｌの貯留量の変化に起因する筒部５１の回動の回動中心となる。図１に示すように、筒部５１は、回動軸部５２の回りの回動によって、貯留状態Ａと、排出状態Ｂと、を交互に繰り返す。以下、「回動」とは、回動中心の回りに時計回りおよび反時計回りの両方に回転することをいう。
回動軸部５２は、筒部５１の筒本体部５６の下方に配置されている。回動軸部５２は、筒部５１の底部５７と開口部５８との間に対応した位置に配置されている。回動軸部５２は、筒部５１の軸方向において、水Ｌが貯留されていない空の状態における筒部５１の重心よりも開口部５８側に位置している。回動軸部５２は、筒部５１の径方向であって、水平方向に沿う方向に延びる１本の棒状の部材である。回動軸部５２は、筒部５１の連結部５９に形成された挿入孔５９ａを貫通している。回動軸部５２は、筒部５１を回動可能に支持している。回動軸部５２の軸方向の両端部には、一対の支持体５３が設けられている。支持体５３は、回動軸部５２の軸方向の端部から上方に向かって延びている。支持体５３の上端部は、例えば飼育槽１６の上方に設けられたフレーム（不図示）に固定されている。支持体５３は、回動軸部５２を回動不能に支持している。
回動軸部５２は、水Ｌの貯留量の変化に起因する筒部５１の回動の回動中心となる。図１に示すように、筒部５１は、回動軸部５２の回りの回動によって、貯留状態Ａと、排出状態Ｂと、を交互に繰り返す。以下、「回動」とは、回動中心の回りに時計回りおよび反時計回りの両方に回転することをいう。
【0032】
（第３濾材）
図２および図３に示すように、第３濾材５４は、筒部５１に収容されている。第３濾材５４は、軸方向において回動軸部５２を挟んで開口部５８側から底部５７側に至る範囲に配置されている。第３濾材５４のうち底部５７側の端部は、底部５７の内側の底面から軸方向に離間している。第３濾材５４のうち開口部５８側の端部は、回動軸部５２と開口部５８との間であって、回動軸部５２寄りに位置している。第３濾材５４は、例えば、セルロースによって形成されたバクテリアの担体である。第３濾材５４の内部には、水Ｌが浸水可能となっている。第３濾材５４は、脱窒菌が定着される。脱窒菌は、筒部５１に貯留された水Ｌ中の硝酸を還元して窒素ガスを生成する。脱窒菌は、酸素が供給された好気条件下で活性化し、硝酸を効率的に還元できる。第３濾材５４は、複数の小濾材５４ａを有している。複数の小濾材５４ａ同士の隙間は、水Ｌが通過可能となっている。
図２および図３に示すように、第３濾材５４は、筒部５１に収容されている。第３濾材５４は、軸方向において回動軸部５２を挟んで開口部５８側から底部５７側に至る範囲に配置されている。第３濾材５４のうち底部５７側の端部は、底部５７の内側の底面から軸方向に離間している。第３濾材５４のうち開口部５８側の端部は、回動軸部５２と開口部５８との間であって、回動軸部５２寄りに位置している。第３濾材５４は、例えば、セルロースによって形成されたバクテリアの担体である。第３濾材５４の内部には、水Ｌが浸水可能となっている。第３濾材５４は、脱窒菌が定着される。脱窒菌は、筒部５１に貯留された水Ｌ中の硝酸を還元して窒素ガスを生成する。脱窒菌は、酸素が供給された好気条件下で活性化し、硝酸を効率的に還元できる。第３濾材５４は、複数の小濾材５４ａを有している。複数の小濾材５４ａ同士の隙間は、水Ｌが通過可能となっている。
【0033】
（包材）
図４は、図３のＩＶ部における拡大斜視図である。
包材８０は、袋状の部材である。包材８０は、網状に形成されている。包材８０は、全ての小濾材５４ａを包んで一体化している。図４に示すように、包材８０は、伸縮性を有する複数の繊維材料８１を直交するように編み立てて形成されている。繊維材料８１は、例えばナイロン糸やポリウレタン糸等である。複数の繊維材料８１の間には、網目８２が形成されている。網目８２は、平面視で、長方形状に形成されている。
（保持部材）
保持部材９０は、第３濾材５４を保持する。保持部材９０は、筒部５１と第３濾材５４との間に配置されている。保持部材９０は、筒部５１との間の摩擦により筒部５１の内部に保持されている。保持部材９０は、筒部５１の軸方向に延びる筒状に形成されている。より具体的には、保持部材９０は、例えば結束バンド（不図示）によりシート状の網状部材９１を筒状に丸めて形成されている。網状部材９１は、複数の線状材料９２を不織布状に絡めて、結合液（不図示）により結合して形成されている。線状材料９２は、例えばポリ塩化ビニル等の繊維である。なお、保持部材９０を形成する網状部材９１には、例えば多孔質材およびスポンジ状のものが含まれる。
図４は、図３のＩＶ部における拡大斜視図である。
包材８０は、袋状の部材である。包材８０は、網状に形成されている。包材８０は、全ての小濾材５４ａを包んで一体化している。図４に示すように、包材８０は、伸縮性を有する複数の繊維材料８１を直交するように編み立てて形成されている。繊維材料８１は、例えばナイロン糸やポリウレタン糸等である。複数の繊維材料８１の間には、網目８２が形成されている。網目８２は、平面視で、長方形状に形成されている。
（保持部材）
保持部材９０は、第３濾材５４を保持する。保持部材９０は、筒部５１と第３濾材５４との間に配置されている。保持部材９０は、筒部５１との間の摩擦により筒部５１の内部に保持されている。保持部材９０は、筒部５１の軸方向に延びる筒状に形成されている。より具体的には、保持部材９０は、例えば結束バンド（不図示）によりシート状の網状部材９１を筒状に丸めて形成されている。網状部材９１は、複数の線状材料９２を不織布状に絡めて、結合液（不図示）により結合して形成されている。線状材料９２は、例えばポリ塩化ビニル等の繊維である。なお、保持部材９０を形成する網状部材９１には、例えば多孔質材およびスポンジ状のものが含まれる。
【0034】
図４に示すように、保持部材９０は、線状材料９２が内側に突出した突出部９３を有している。突出部９３の外形の最大寸法は、包材８０の網目８２の内形の短辺寸法よりも小さい。保持部材９０は、保持部材９０と包材８０との間の摩擦により、包材８０に包まれた第３濾材５４を保持している。
【0035】
（移動規制濾材）
図２および図３に示すように、筒部５１の内部であって、第３濾材５４と筒部５１の開口部５８との間には、移動規制部材５５が配置されている。移動規制部材５５は、筒部５１の軸方向から見て第３濾材５４と重なる位置に配置されている。移動規制部材５５は、筒部５１の軸方向に重ね合わされた２本の棒材５５ａにより形成されている。２本の棒材５５ａは、筒部５１の軸方向から見て互いに交差している。移動規制部材５５は、第３濾材５４の開口部５８側への移動を規制している。
図２および図３に示すように、筒部５１の内部であって、第３濾材５４と筒部５１の開口部５８との間には、移動規制部材５５が配置されている。移動規制部材５５は、筒部５１の軸方向から見て第３濾材５４と重なる位置に配置されている。移動規制部材５５は、筒部５１の軸方向に重ね合わされた２本の棒材５５ａにより形成されている。２本の棒材５５ａは、筒部５１の軸方向から見て互いに交差している。移動規制部材５５は、第３濾材５４の開口部５８側への移動を規制している。
【0036】
（供給部）
供給部１００は、筒部５１の底部５７と開口部５８との間に対応した位置に配置されている。より具体的には、供給部１００は、開口部５８と移動規制部材５５との間に対応した位置に配置されている。供給部１００は、軸方向において回動軸部５２よりも開口部５８側に設けられている。供給部１００は、筒部５１と連通している。供給部１００は、筒部５１の内部に水Ｌを供給する。供給部１００は、供給管１０２を有している。
供給管１０２は、Ｌ字状に形成されている。供給管１０２は、第１円筒１０２ａと、第２円筒１０２ｂと、を有している。第１円筒１０２ａと第２円筒１０２ｂとは、端部同士で連通している。第１円筒１０２ａの外径は、接続孔１０１の内径よりも僅かに小さい。第１円筒１０２ａは、接続孔１０１に挿入されている。第１円筒１０２ａは、接続孔１０１に対して回動可能である。第２円筒１０２ｂは、筒部５１の軸方向に沿って、第１円筒１０２ａから底部５７側に延びている。
供給管１０２の一端は、供給チューブ６の他端に連通している。供給管１０２の他端は、筒部５１の内部に位置している。
供給部１００は、筒部５１の底部５７と開口部５８との間に対応した位置に配置されている。より具体的には、供給部１００は、開口部５８と移動規制部材５５との間に対応した位置に配置されている。供給部１００は、軸方向において回動軸部５２よりも開口部５８側に設けられている。供給部１００は、筒部５１と連通している。供給部１００は、筒部５１の内部に水Ｌを供給する。供給部１００は、供給管１０２を有している。
供給管１０２は、Ｌ字状に形成されている。供給管１０２は、第１円筒１０２ａと、第２円筒１０２ｂと、を有している。第１円筒１０２ａと第２円筒１０２ｂとは、端部同士で連通している。第１円筒１０２ａの外径は、接続孔１０１の内径よりも僅かに小さい。第１円筒１０２ａは、接続孔１０１に挿入されている。第１円筒１０２ａは、接続孔１０１に対して回動可能である。第２円筒１０２ｂは、筒部５１の軸方向に沿って、第１円筒１０２ａから底部５７側に延びている。
供給管１０２の一端は、供給チューブ６の他端に連通している。供給管１０２の他端は、筒部５１の内部に位置している。
【0037】
（水生生物飼育システムの動作）
次に、水生生物飼育システム１の動作について図１から図４に基づいて説明する。
飼育部１０の飼育槽１６内には、水生生物の飼育の過程で残餌や水生生物の代謝物（糞や体液等）が蓄積されていく。残餌や水生生物の代謝物には、アンモニアが含まれている。このため、飼育槽１６内の水Ｌは、アンモニアを含んだものとなる。
排出管１２の管本体部１３は常時開放されているため、飼育槽１６内の水Ｌは、排出管１２、チューブ１５を通って硝化部２０の第１硝化槽２１内に流入する。
次に、水生生物飼育システム１の動作について図１から図４に基づいて説明する。
飼育部１０の飼育槽１６内には、水生生物の飼育の過程で残餌や水生生物の代謝物（糞や体液等）が蓄積されていく。残餌や水生生物の代謝物には、アンモニアが含まれている。このため、飼育槽１６内の水Ｌは、アンモニアを含んだものとなる。
排出管１２の管本体部１３は常時開放されているため、飼育槽１６内の水Ｌは、排出管１２、チューブ１５を通って硝化部２０の第１硝化槽２１内に流入する。
【0038】
水Ｌに含まれるアンモニアは、第１硝化槽２１の第１濾材２５によって酸化され、亜硝酸が生成される。第１硝化槽２１内の水Ｌは、連結管２３を通って第２硝化槽２２内に流入する。
水Ｌに含まれる亜硝酸は、第２硝化槽２２の第２濾材２６によって酸化され、硝酸が生成される。排出管３０の管本体部３１は常時開放されているため、第２硝化槽２２内の水Ｌは、排出管３０、チューブ３３を通ってポンプ２内に流入する。ポンプ２内に流入した水Ｌは、脱窒装置５０に向けて圧送される。ポンプ２によって圧送された水Ｌは、冷却装置３を通過し、排出管４０に流入する。排出管４０の管本体部４１は常時開放されているため、水Ｌは、排出管４０を通って脱窒装置５０の供給チューブ６に流入する。供給チューブ６に流入した水Ｌは、供給部１００から筒部５１に供給される。
水Ｌに含まれる亜硝酸は、第２硝化槽２２の第２濾材２６によって酸化され、硝酸が生成される。排出管３０の管本体部３１は常時開放されているため、第２硝化槽２２内の水Ｌは、排出管３０、チューブ３３を通ってポンプ２内に流入する。ポンプ２内に流入した水Ｌは、脱窒装置５０に向けて圧送される。ポンプ２によって圧送された水Ｌは、冷却装置３を通過し、排出管４０に流入する。排出管４０の管本体部４１は常時開放されているため、水Ｌは、排出管４０を通って脱窒装置５０の供給チューブ６に流入する。供給チューブ６に流入した水Ｌは、供給部１００から筒部５１に供給される。
【0039】
筒部５１は、空の状態において、貯留状態Ａのうち最上位状態Ａ１にある。最上位状態Ａにある筒部５１には、硝酸を含んだ水Ｌが流入する。筒部５１に流入した水Ｌは、第３濾材５４を構成する複数の小濾材５４ａ同士の隙間や包材８０の網目８２、保持部材９０内の隙間を通って、筒部５１の内部に充填される。このようにして、筒部５１は、水Ｌを貯留する。貯留された水Ｌに含まれている硝酸は、第３濾材５４に定着した脱窒菌によって窒素ガスに還元される。生成された窒素ガスは、空中に放出される。第３濾材５４は、セルロースによって形成されているため、硝酸の還元中に、脱窒菌によって分解されて体積が減少する。包材８０の網目８２には、保持部材９０の突出部９３が浸入する。このため、第３濾材５４の体積が減少したとしても、第３濾材５４は、包材８０と保持部材９０と間の摩擦により保持される。
【0040】
筒部５１に貯留された水Ｌの水面は、上昇して開口部５８に近づく。これにより、内部に貯留された水Ｌを含む筒部５１の重心は、底部５７側から開口部５８側に移動する。筒部５１は、回動軸部５２を回動中心として回動し始める。筒部５１の開口部５８は、下降を開始する。内部に貯留された水Ｌを含む筒部５１の重心は、筒部５１の軸方向において、回動軸部５２よりも開口部５８側に移動する。筒部５１は、排出状態Ｂに移行する。筒部５１に貯留されていた水Ｌは、開口部５８から下方の飼育槽１６内に向けて排出される。これにより、水Ｌは、アンモニアが除去された状態で、再び飼育槽１６内に流入する。
【0041】
筒部５１は、排出状態Ｂのうち最下位状態Ｂ１に移行する。筒部５１が最上位状態Ａ１から最下位状態Ｂ１へと移行する時に、保持部材９０による第３濾材５４の保持が解除されていたとしても、移動規制部材５５によって第３濾材５４の脱落が防止される。筒部５１が水Ｌを排出すると、空の状態となった筒部５１の重心は、筒部５１の軸方向において、回動軸部５２よりも底部５７側に移動する。これにより、筒部５１は、最下位状態Ｂ１から最上位状態Ａ１へと移行する。
第３濾材５４は、筒部５１から水Ｌが排出されると、空中に暴露される。これにより、第３濾材５４に定着した脱窒菌には、酸素が供給される。脱窒菌は、再び活性化する。脱窒装置５０は、次に貯留される水Ｌ中の硝酸を還元することができる。
第３濾材５４は、筒部５１から水Ｌが排出されると、空中に暴露される。これにより、第３濾材５４に定着した脱窒菌には、酸素が供給される。脱窒菌は、再び活性化する。脱窒装置５０は、次に貯留される水Ｌ中の硝酸を還元することができる。
【0042】
（実施形態の効果）
このように、本実施形態では、脱窒装置５０は、筒部５１と、筒部５１を回動可能に支持する回動軸部５２と、筒部５１に収容され、水Ｌ中の硝酸を還元する脱窒菌を定着させる第３濾材５４と、を備えている。筒部５１は、水Ｌの貯留量の変化に起因する回動軸部５２の回りの回動によって、貯留状態Ａと、排出状態Ｂと、を交互に繰り返す。
本実施形態によれば、筒部５１は、貯留状態Ａと、排出状態Ｂと、を交互に繰り返す。このため、筒部５１は、貯留状態Ａにおいて、内部の第３濾材５４に定着した脱窒菌によって、貯留された水Ｌ中の硝酸を還元できる。筒部５１は、排出状態Ｂにおいて、還元後の水Ｌを排出できる。筒部５１は、水Ｌを排出することによって、第３濾材５４を空中に暴露できる。これにより、第３濾材５４に定着した脱窒菌に酸素を供給できる。このため、脱窒装置５０は、大型の濾過槽を用いる必要がない。したがって、従来技術と比較して装置全体を小型化できる。装置全体を小型化できるので、従来技術と比較して脱窒装置５０の製造コストを削減できる。
本実施形態によれば、脱窒装置５０は、少なくとも筒部５１と、回動軸部５２と、第３濾材５４と、を備える簡単な構成とすることができる。これにより、脱窒装置５０を安価な材料で仕上げることができるので、従来技術と比較して脱窒装置５０の製造コストを削減できる。
以上より、本構成によれば、従来技術と比較して小型化および低コスト化ができる。
本実施形態では、第３濾材５４は、複数の小濾材５４ａに分割されているので、第３濾材５４が１個である場合と比較して、第３濾材５４の表面積を拡大できる。これにより、第３濾材５４における水Ｌとの接触面積を拡大できる。したがって、水Ｌ中の硝酸の還元効率を向上できる。
本実施形態によれば、水Ｌは複数の小濾材５４ａの間に形成された隙間を通過できるので、筒部５１の全体を水Ｌで迅速に満たすことができる。これにより、脱窒装置５０は、水Ｌが筒部５１の全体を満たす前に筒部５１から排出されてしまうことを抑制できる。したがって、１個の第３濾材５４が筒部５１の内部に詰め込まれる場合と比較して、貯留１回あたりの水Ｌ中の硝酸の還元量を増加できる。よって、水Ｌ中の硝酸の還元効率を向上できる。
本実施形態によれば、脱窒装置５０は、複数の小濾材５４ａを包む包材８０を備えている。これにより、複数の小濾材５４ａをまとめて交換できる。したがって、複数の小濾材５４ａが包材８０によって包まれていない場合と比較して、メンテナンス性を向上できる。
このように、本実施形態では、脱窒装置５０は、筒部５１と、筒部５１を回動可能に支持する回動軸部５２と、筒部５１に収容され、水Ｌ中の硝酸を還元する脱窒菌を定着させる第３濾材５４と、を備えている。筒部５１は、水Ｌの貯留量の変化に起因する回動軸部５２の回りの回動によって、貯留状態Ａと、排出状態Ｂと、を交互に繰り返す。
本実施形態によれば、筒部５１は、貯留状態Ａと、排出状態Ｂと、を交互に繰り返す。このため、筒部５１は、貯留状態Ａにおいて、内部の第３濾材５４に定着した脱窒菌によって、貯留された水Ｌ中の硝酸を還元できる。筒部５１は、排出状態Ｂにおいて、還元後の水Ｌを排出できる。筒部５１は、水Ｌを排出することによって、第３濾材５４を空中に暴露できる。これにより、第３濾材５４に定着した脱窒菌に酸素を供給できる。このため、脱窒装置５０は、大型の濾過槽を用いる必要がない。したがって、従来技術と比較して装置全体を小型化できる。装置全体を小型化できるので、従来技術と比較して脱窒装置５０の製造コストを削減できる。
本実施形態によれば、脱窒装置５０は、少なくとも筒部５１と、回動軸部５２と、第３濾材５４と、を備える簡単な構成とすることができる。これにより、脱窒装置５０を安価な材料で仕上げることができるので、従来技術と比較して脱窒装置５０の製造コストを削減できる。
以上より、本構成によれば、従来技術と比較して小型化および低コスト化ができる。
本実施形態では、第３濾材５４は、複数の小濾材５４ａに分割されているので、第３濾材５４が１個である場合と比較して、第３濾材５４の表面積を拡大できる。これにより、第３濾材５４における水Ｌとの接触面積を拡大できる。したがって、水Ｌ中の硝酸の還元効率を向上できる。
本実施形態によれば、水Ｌは複数の小濾材５４ａの間に形成された隙間を通過できるので、筒部５１の全体を水Ｌで迅速に満たすことができる。これにより、脱窒装置５０は、水Ｌが筒部５１の全体を満たす前に筒部５１から排出されてしまうことを抑制できる。したがって、１個の第３濾材５４が筒部５１の内部に詰め込まれる場合と比較して、貯留１回あたりの水Ｌ中の硝酸の還元量を増加できる。よって、水Ｌ中の硝酸の還元効率を向上できる。
本実施形態によれば、脱窒装置５０は、複数の小濾材５４ａを包む包材８０を備えている。これにより、複数の小濾材５４ａをまとめて交換できる。したがって、複数の小濾材５４ａが包材８０によって包まれていない場合と比較して、メンテナンス性を向上できる。
【0043】
本実施形態では、保持部材９０は、第３濾材５４を保持する。これにより、第３濾材５４が開口部５８から脱落することを抑制できる。
【0044】
本実施形態では、保持部材９０は、複数の線状材料９２により形成され、線状材料９２が内側に突出した突出部９３を有している。
本実施形態によれば、保持部材９０は、線状材料９２が内側に突出した突出部９３を有している。これにより、保持部材９０は、突出部９３と第３濾材５４との間の摩擦で濾材を保持できるので、他の部材を別途設けることなく第３濾材５４を保持できる。これにより、保持部材９０を簡素化できるので、脱窒装置５０の製造工程を簡素化できる。したがって、生技性を向上できるとともに、製造コストを削減できる。よって、低コスト化を実現できる。また、保持部材９０は、他の部材を別途設けることなく第３濾材５４を保持できるので、脱窒装置５０全体を小型化できる。
本実施形態によれば、保持部材９０は、線状材料９２が内側に突出した突出部９３を有している。これにより、保持部材９０は、突出部９３と第３濾材５４との間の摩擦で濾材を保持できるので、他の部材を別途設けることなく第３濾材５４を保持できる。これにより、保持部材９０を簡素化できるので、脱窒装置５０の製造工程を簡素化できる。したがって、生技性を向上できるとともに、製造コストを削減できる。よって、低コスト化を実現できる。また、保持部材９０は、他の部材を別途設けることなく第３濾材５４を保持できるので、脱窒装置５０全体を小型化できる。
【0045】
本実施形態によれば、保持部材９０が網状部材９１により形成されているので、水Ｌは、保持部材９０の内部を通過できる。これにより、脱窒装置５０は、水Ｌが筒部５１の全体を満たす前に筒部５１から排出されてしまうことを抑制できる。したがって、貯留１回あたりの水Ｌ中の硝酸の還元量を増加できる。よって、水Ｌ中の硝酸の還元効率を向上できる。
【0046】
本実施形態では、第３濾材５４を包み、網目８２を有する包材８０を備え、包材８０の網目８２の内形は、突出部９３の外形よりも大きい。
本実施形態によれば、網目８２の内形は、突出部９３の外形よりも大きいので、突出部９３は、網目８２に容易に侵入できる。これにより、保持部材９０は、突出部９３と包材８０との間の摩擦で第３濾材５４を保持できるので、第３濾材５４の位置ずれを抑制できる。したがって、第３濾材５４が開口部５８から脱落することをより良好に抑制できる。
本実施形態によれば、保持部材９０は、第３濾材５４の位置ずれを抑制できるので、筒部５１の重心が移動することを抑制できる。これにより、筒部５１が回動して開口部５８が最上位から最下位まで移動する時間と、筒部５１が回動して開口部５８が最下位から最上位まで移動する時間とがずれることを抑制できる。これにより、脱窒装置５０の性能を安定化できる。
本実施形態によれば、保持部材９０は、突出部９３と包材８０との間の摩擦で第３濾材５４を保持できる。これにより、第３濾材５４が水Ｌ中の硝酸を還元する過程で溶けて体積が減少したとしても、第３濾材５４の位置ずれを抑制できる。
本実施形態によれば、網目８２の内形は、突出部９３の外形よりも大きいので、突出部９３は、網目８２に容易に侵入できる。これにより、保持部材９０は、突出部９３と包材８０との間の摩擦で第３濾材５４を保持できるので、第３濾材５４の位置ずれを抑制できる。したがって、第３濾材５４が開口部５８から脱落することをより良好に抑制できる。
本実施形態によれば、保持部材９０は、第３濾材５４の位置ずれを抑制できるので、筒部５１の重心が移動することを抑制できる。これにより、筒部５１が回動して開口部５８が最上位から最下位まで移動する時間と、筒部５１が回動して開口部５８が最下位から最上位まで移動する時間とがずれることを抑制できる。これにより、脱窒装置５０の性能を安定化できる。
本実施形態によれば、保持部材９０は、突出部９３と包材８０との間の摩擦で第３濾材５４を保持できる。これにより、第３濾材５４が水Ｌ中の硝酸を還元する過程で溶けて体積が減少したとしても、第３濾材５４の位置ずれを抑制できる。
【0047】
本実施形態では、水生生物飼育システム１は、脱窒装置５０を備えている。
本実施形態によれば、水生生物飼育システム１は、従来技術と比較して小型化および低コスト化ができる脱窒装置５０を備えている。したがって、水生生物飼育システム１全体としても、従来技術と比較して小型化および低コスト化ができる。また、第３濾材５４が複数の小濾材５４ａを有するので、第３濾材５４が１個である場合と比較して、水Ｌ中の硝酸の還元効率を向上できる。また、脱窒装置５０が複数の小濾材５４ａを包む包材８０を備えるので、複数の小濾材５４ａが包材８０によって包まれていない場合と比較して、メンテナンス性を向上できる。また、脱窒装置５０が第３濾材５４を保持する保持部材９０を備えるので、第３濾材５４が開口部５８から脱落することを抑制できる。また、保持部材９０が網状部材９１により形成されているので、水Ｌ中の硝酸の還元効率を向上できる。
本実施形態によれば、水生生物飼育システム１は、従来技術と比較して小型化および低コスト化ができる脱窒装置５０を備えている。したがって、水生生物飼育システム１全体としても、従来技術と比較して小型化および低コスト化ができる。また、第３濾材５４が複数の小濾材５４ａを有するので、第３濾材５４が１個である場合と比較して、水Ｌ中の硝酸の還元効率を向上できる。また、脱窒装置５０が複数の小濾材５４ａを包む包材８０を備えるので、複数の小濾材５４ａが包材８０によって包まれていない場合と比較して、メンテナンス性を向上できる。また、脱窒装置５０が第３濾材５４を保持する保持部材９０を備えるので、第３濾材５４が開口部５８から脱落することを抑制できる。また、保持部材９０が網状部材９１により形成されているので、水Ｌ中の硝酸の還元効率を向上できる。
【0048】
（第２実施形態）
以下、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態において、上述した第１実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略または簡略化する。
第１実施形態では、保持部材９０は、例えばポリ塩化ビニル等の繊維である線状材料９２によって形成されていた。これに対して第２実施形態では、保持部材９０は、例えばゴム等の弾性材料により形成されている点で、第１実施形態と異なる。
以下、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態において、上述した第１実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略または簡略化する。
第１実施形態では、保持部材９０は、例えばポリ塩化ビニル等の繊維である線状材料９２によって形成されていた。これに対して第２実施形態では、保持部材９０は、例えばゴム等の弾性材料により形成されている点で、第１実施形態と異なる。
【0049】
本実施形態では、保持部材９０は、第３濾材５４を弾性力により保持している。
本実施形態によれば、保持部材９０は、弾性力により第３濾材５４を保持できるので、他の部材を別途設けることなく第３濾材５４を保持できる。これにより、保持部材９０を簡素化できるので、脱窒装置５０の製造工程を簡素化できる。したがって、生技性を向上できるとともに、製造コストを削減できる。よって、低コスト化を実現できる。また、保持部材９０は、他の部材を別途設けることなく第３濾材５４を保持できるので、脱窒装置５０全体を小型化できる。
本実施形態によれば、保持部材９０は、弾性力により第３濾材５４を保持できるので、他の部材を別途設けることなく第３濾材５４を保持できる。これにより、保持部材９０を簡素化できるので、脱窒装置５０の製造工程を簡素化できる。したがって、生技性を向上できるとともに、製造コストを削減できる。よって、低コスト化を実現できる。また、保持部材９０は、他の部材を別途設けることなく第３濾材５４を保持できるので、脱窒装置５０全体を小型化できる。
【0050】
なお、本発明は上記の実施形態および変形例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。
【0051】
上述した実施形態では、水生生物飼育システム１は、水生生物を養殖するために使用されるとしたが、これに限られない。水生生物飼育システム１は、和風庭園の飼育池や学校内の飼育池、一般家庭の観賞魚用の飼育池等に使用されていてもよい。
この場合、脱窒装置５０は、所謂ししおどしの外観を有しているため、脱窒装置５０を飼育池に設けるだけで、飼育池周辺の美観を向上できる。また、例えば既にししおどしが設置されている飼育池に脱窒装置５０を使用する場合において、既存のししおどしを脱窒装置５０に入れ替えるだけで上述した実施形態の効果を得られる。
この場合、脱窒装置５０は、所謂ししおどしの外観を有しているため、脱窒装置５０を飼育池に設けるだけで、飼育池周辺の美観を向上できる。また、例えば既にししおどしが設置されている飼育池に脱窒装置５０を使用する場合において、既存のししおどしを脱窒装置５０に入れ替えるだけで上述した実施形態の効果を得られる。
【0052】
上述した実施形態では、脱窒装置５０は、水生生物の飼育に用いられる水Ｌ中の硝酸を還元するために用いられているとしたが、飼育用以外の用途の水を還元するために用いられてもよい。脱窒装置５０は、例えば河川や公園の池の水を浄化（還元）するために用いられてもよい。
【0053】
上述した実施形態では、筒部５１は、円筒状の部材であるとしたが、これに限られない。筒部５１は、底部５７と開口部５８とを有していればよい。筒部５１は、例えば角筒状の部材であってもよい。
【0054】
上述した実施形態では、飼育部１０と硝化部２０とは、別体であるとしたが、これに限られない。飼育部１０と硝化部２０とは、例えば一の槽内に設けられていてもよい。この場合、飼育部１０と硝化部２０とは、例えば逆流が防止された流通路を備えた仕切板等で仕切られている。
上述した実施形態では、硝化部２０は、飼育部１０よりも下方に配置されているとしたが、これに限られない。硝化部２０は、飼育部１０よりも流通方向Ｄの下流に配置されていればよい。硝化部２０は、例えば飼育部１０と上下方向で同じ位置に配置されていてもよい。
上述した実施形態では、硝化部２０は、飼育部１０よりも下方に配置されているとしたが、これに限られない。硝化部２０は、飼育部１０よりも流通方向Ｄの下流に配置されていればよい。硝化部２０は、例えば飼育部１０と上下方向で同じ位置に配置されていてもよい。
【0055】
上述した実施形態では、硝化部２０は、第１硝化槽２１と第２硝化槽２２とを有しているとしたが、これに限られない。例えば、硝化部２０は、一の硝化槽のみを有し、第１濾材２５と第２濾材２６とがともに一の硝化槽内に収容されていてもよい。
上述した実施形態では、ポンプ２は、飼育部１０および硝化部２０よりも下方に配置されているとしたが、これに限られない。ポンプ２は、硝化部２０よりも下流に配置されていればよい。ポンプ２は、例えば硝化部２０と上下方向で同じ位置に配置されていてもよい。
上述した実施形態では、ポンプ２は、飼育部１０および硝化部２０よりも下方に配置されているとしたが、これに限られない。ポンプ２は、硝化部２０よりも下流に配置されていればよい。ポンプ２は、例えば硝化部２０と上下方向で同じ位置に配置されていてもよい。
【0056】
上述した実施形態では、水生生物飼育システム１は、脱窒装置５０を１個備えているとしたが、これに限られない。例えば、水生生物飼育システム１は、脱窒装置５０を５個備えていてもよい。この場合、チューブ５は、例えば分岐用の配管（不図示）に接続され、６本に分岐される。分岐された６本のうち５本は、それぞれ脱窒装置５０に接続される。分岐された６本のうち１本は、飼育槽１６に直接水Ｌを供給して、飼育槽１６に任意の流れや渦を発生させる。脱窒装置５０の個数は、適宜変更可能である。
【0057】
上述した実施形態では、第３濾材５４は、例えば、セルロースにより形成されているとしたが、これに限られない。第３濾材５４は、例えば、エタノールや酒類、みりん、砂糖等により形成されていてもよい。第３濾材５４は、例えば、木片や割り箸等を粉砕して形成されたウッドチップやパルプ、紙等により形成されてもよい。
上述した実施形態では、第３濾材５４のうち底部５７側の端部は、底部５７の内側の底面から軸方向に離間しているとしたが、これに限られない。第３濾材５４は、底部５７の内側の底面まで設けられてもよい。
上述した実施形態では、第３濾材５４のうち底部５７側の端部は、底部５７の内側の底面から軸方向に離間しているとしたが、これに限られない。第３濾材５４は、底部５７の内側の底面まで設けられてもよい。
【0058】
上述した実施形態では、第３濾材５４は、複数の小濾材５４ａを有しているとしたが、これに限られない。第３濾材５４は、複数の小濾材５４ａに分割されていない、１個の部材であってもよい。
上述した実施形態では、包材８０は、１個のみ設けられ、全ての小濾材５４ａを包んでいるとしたが、これに限られない。包材８０は、複数設けられてもよい。複数の包材８０は、それぞれ複数の小濾材５４ａのうち一部の小濾材５４ａを包んでいてもよい。包材８０に包まれない小濾材５４ａが存在してもよい。
上述した実施形態では、包材８０は、１個のみ設けられ、全ての小濾材５４ａを包んでいるとしたが、これに限られない。包材８０は、複数設けられてもよい。複数の包材８０は、それぞれ複数の小濾材５４ａのうち一部の小濾材５４ａを包んでいてもよい。包材８０に包まれない小濾材５４ａが存在してもよい。
【0059】
上述した実施形態では、脱窒装置５０は、包材８０と、保持部材９０と、を有しているとしたがこれに限られない。脱窒装置５０は、包材８０および保持部材９０のいずれか一方のみを有していてもよい。脱窒装置５０が、包材８０を有しておらず、保持部材９０のみを有している場合は、保持部材９０は、第３濾材５４と保持部材９０との間の摩擦により第３濾材５４を保持する。
【符号の説明】
【0060】
１…水生生物飼育システム
２…ポンプ
１０…飼育部
２０…硝化部
５０…脱窒装置
５１…筒部
５２…回動軸部
５４…第３濾材（濾材）
５４ａ…小濾材
５７…底部
５８…開口部
８０…包材
８２…網目
９０…保持部材
９１…網状部材
９２…線状材料
９３…突出部
Ａ…貯留状態
Ｂ…排出状態
Ｄ…流通方向
Ｌ…水
２…ポンプ
１０…飼育部
２０…硝化部
５０…脱窒装置
５１…筒部
５２…回動軸部
５４…第３濾材（濾材）
５４ａ…小濾材
５７…底部
５８…開口部
８０…包材
８２…網目
９０…保持部材
９１…網状部材
９２…線状材料
９３…突出部
Ａ…貯留状態
Ｂ…排出状態
Ｄ…流通方向
Ｌ…水
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】