特開 2023-118515 循環式陸上養殖システム

(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】P2023118515

(43)【公開日】2023-08-25

(54)【発明の名称】循環式陸上養殖システム

(51)【国際特許分類】

   A01K 63/04 20060101AFI20230818BHJP

   C02F 1/32 20230101ALI20230818BHJP

   C02F 1/72 20230101ALI20230818BHJP

   C02F 3/06 20230101ALI20230818BHJP

   C02F 1/44 20230101ALI20230818BHJP

【ＦＩ】

A01K63/04 C

A01K63/04 A

A01K63/04 Z

C02F1/32

C02F1/72 101

C02F1/72 B

C02F3/06

C02F1/44 E

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022021507

(22)【出願日】2022-02-15

(71)【出願人】

【識別番号】518297260

【氏名又は名称】株式会社アイティー技研

(74)【代理人】

【識別番号】110000800

【氏名又は名称】デロイトトーマツ弁理士法人

(71)【出願人】

【識別番号】000140292

【氏名又は名称】株式会社奥村組

(74)【代理人】

【識別番号】110002170

【氏名又は名称】弁理士法人翔和国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】110000800

【氏名又は名称】デロイトトーマツ弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】今中 忠行

(72)【発明者】

【氏名】竹本 正

(72)【発明者】

【氏名】白石 祐彰

(72)【発明者】

【氏名】大谷 明

(72)【発明者】

【氏名】小河 篤史

(72)【発明者】

【氏名】黒瀬 英俊

【テーマコード（参考）】

2B104

4D003

4D006

4D037

4D050

【Ｆターム（参考）】

2B104EA01

2B104EB01

2B104EB03

2B104ED01

2B104ED08

2B104ED19

2B104ED36

2B104EE11

2B104EE13

2B104EF09

4D003AA01

4D003AB05

4D003AB08

4D003CA08

4D003EA01

4D003EA03

4D003EA23

4D003EA24

4D003EA25

4D003EA30

4D003FA06

4D003FA10

4D006GA06

4D006GA07

4D006KA01

4D006KA72

4D006KB04

4D006KB13

4D006KB14

4D006KB23

4D006KB25

4D006KB30

4D006PA01

4D006PB07

4D006PB08

4D006PB27

4D006PC80

4D037AA09

4D037BA18

4D037CA02

4D037CA03

4D037CA06

4D037CA07

4D037CA12

4D050AA08

4D050AB35

4D050BB01

4D050BC06

4D050BD02

4D050BD06

4D050CA09

4D050CA15

4D050CA17

(57)【要約】

【課題】水生生物の生育が阻害されるおそれの解消を図ることが可能な循環式陸上養殖システムを提供する。
【解決手段】循環式陸上養殖システム１００は、有底円筒形状であって、内部に飼育水Ａを収容する水槽１０と、飼育水１０に酸素又は空気のナノバブルを供給するナノバブル供給装置２０と、水槽１０から取水した飼育水Ａを光触媒の存在下において紫外線を照射した後に、水槽１０内に戻す光触媒装置３０とを備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

有底円筒形状であって、内部に飼育水を収容する水槽と、
前記飼育水に酸素又は空気のナノバブルを供給するナノバブル供給装置と、
前記水槽から取水した前記飼育水を光触媒の存在下において紫外線を照射した後に、前記水槽内に戻す光触媒装置とを備えることを特徴とする循環式陸上養殖システム。

【請求項2】

前記水槽内の前記飼育水に周方向回りの水流を発生させる水流発生装置を備えることを特徴とする請求項１に記載の循環式陸上養殖システム。

【請求項3】

前記ナノバブル供給装置は、平面視において前記水槽の中央に向けて、又は、前記水流の発生向に向けて、前記ナノバブルを供給することを特徴とする請求項２に記載の循環式陸上養殖システム。

【請求項4】

前記ナノバブル供給装置は、側面視において前記水槽の下方向に向けて、又は、水平方向に向けて、前記ナノバブルを供給することを特徴とする請求項１から３に記載の循環式陸上養殖システム。

【請求項5】

前記水槽内の底部又は側部にろ材が配置され、前記ろ材に微生物が担持されることにより生物接触ろ過装置を形成してなることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の循環式陸上養殖システム。

【請求項6】

前記ろ材が複数の区画に分割され、前記区画の間に隙間を設けて配置されていることを特徴とする請求項５に記載の循環式陸上養殖システム。

【請求項7】

前記水槽から取水した前記飼育水を、ろ過器又は沈殿槽を介して前記光触媒装置に供給することを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の循環式陸上養殖システム。

【請求項8】

前記水槽の上部又は下部から前記飼育水を取水して、前記光触媒装置を介して当該水槽の上部から当該水槽内に戻すことを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の循環式陸上養殖システム。

【請求項9】

前記水槽から取水した前記飼育水を、アンモニア態窒素をろ過する膜ろ過装置を介して前記光触媒装置に供給することを特徴とする請求項１から８の何れか１項に記載の循環式陸上養殖システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、循環式陸上養殖システムに関する。

【背景技術】

【0002】

陸上養殖は、陸上に人工的に創設した施設で水生生物を養殖するものであり、かけ流し式と閉鎖循環式がある。かけ流し式は、継続的に飼育水を海などから引き込み、閉鎖循環式は、飼育水を水処理設備により浄化して循環利用している。

【0003】

閉鎖循環式は、内陸部にも設置でき設置場所が制限されない、飼育環境を人工的に管理可能であるので生育が早いなどの利点を有する。しかし、閉鎖循環式は、水処理設備が必須となる。

【0004】

水生生物の排泄物や残餌などは、飼育水中の微生物により分解されると、アンモニア態窒素（ＮＨ₃またはＮＨ₄ ⁺）が発生する。アンモニア態窒素は、水生生物の生育を阻害するので、浄化しなければならない。閉鎖循環式陸上養殖システムにおいては、従来、物理ろ過と生物接触ろ過を組み合わせてアンモニア態窒素を浄化する水処理設備を備えている（例えば、特許文献１、２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１５－２３８４１号公報

【特許文献2】特許５８４７３７６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、生物接触ろ過においては、微生物が十分に増殖するまで数週間又は数か月の期間がかかり、この期間においては、アンモニア態窒素の浄化を十分に行うことができず、水生生物の生育が阻害されるおそれがあるという課題があった。

【0007】

本発明は、以上の点に鑑み、水生生物の生育が阻害されるおそれの解消を図ることが可能な循環式陸上養殖システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の循環式陸上養殖システムは、有底円筒形状であって、内部に飼育水を収容する水槽と、前記飼育水に酸素又は空気のナノバブルを供給するナノバブル供給装置と、前記水槽から取水した前記飼育水を光触媒の存在下において紫外線を照射した後に、前記水槽内に戻す光触媒装置とを備えることを特徴とする。

【0009】

本発明の循環式陸上養殖システムによれば、ナノバブル供給装置から供給されたナノバブル状態の酸素又は空気に含まれる酸素は飼育水に溶解して拡散し易いので、飼育水に高濃度の酸素が溶存した高度な好気性環境を創出することができる。また、光触媒装置により飼育水を処理することにより、飼育水中のアンモニア態窒素を亜硝酸態窒素あるいは窒素に分解することができる。よって、養殖する水生生物の生育阻害要因の解消に寄与することができる。

【0010】

本発明の循環式陸上養殖システムにおいて、前記水槽内の前記飼育水に周方向回りの水流を発生させる水流発生装置を備えることが好ましい。

【0011】

この場合、ナノバブル供給装置から供給されるナノバブルを水流によって水槽全体に行き渡らせることができるので、水槽全体に亘って高度な好気性環境を創出することが可能となる。

【0012】

また、本発明の循環式陸上養殖システムにおいて、前記ナノバブル供給装置は、平面視において前記水槽の中央に向けて、又は、前記水流の発生方向に向けて、前記ナノバブルを供給することが好ましい。

【0013】

ナノバブル供給装置から水槽の中央に向けてナノバブルを供給する場合、ナノバブルを水流によって水槽全体に行き渡らせることにより、さらに、水槽全体に亘って高度な好気性環境を創出することが可能となる。一方、ナノバブル供給装置から水流の発生方向に向けてナノバブルを供給する場合、水流を助長させることが可能となる。

【0014】

また、本発明の循環式陸上養殖システムにおいて、前記ナノバブル供給装置は、側面視において前記水槽の下方向に向けて、又は、水平方向に向けて、前記ナノバブルを供給することが好ましい。

【0015】

この場合、ナノバブルは時間経過に従って徐々にではあるが上昇するので、水槽の上方向に向けて供給する場合と比較して、水槽内全体に亘って飼育水に酸素を溶存させることが可能となる。

【0016】

また、本発明の循環式陸上養殖システムにおいて、前記水槽内の底部又は側部にろ材が配置され、前記ろ材に微生物が担持されることにより生物接触ろ過装置を形成してなることが好ましい。

【0017】

この場合、生物接触ろ過装置によって、飼育水中のアンモニア態窒素を浄化することが可能となる。そして、上述したように、水槽は高度な好気性環境となっているので、微生物、特に好気性細菌の増殖が促進され、十分なアンモニア態窒素を浄化することができるまでに微生物が増殖する期間の短縮化を図ることが可能となる。よって、水生生物の生育阻害要因の解消に寄与することができる。

【0018】

また、本発明の循環式陸上養殖システムにおいて、前記ろ材が複数の区画に分割され、前記区画の間に隙間を設けて配置されていることが好ましい。

【0019】

この場合、ろ材が水流と接触する面積が増加するので、水流によって運ばれる飼育水に溶存する酸素が効率良くろ材に担持される微生物に供給される。これにより、微生物、特に好気性細菌の増殖が図られ、アンモニア態窒素の浄化能力の増大を図ることが可能となる。

【0020】

また、本発明の循環式陸上養殖システムにおいて、前記水槽から取水した前記飼育水を、ろ過器又は沈殿槽を介して前記光触媒装置に供給することが好ましい。

【0021】

この場合、ろ過器又は沈殿槽により懸濁物を分離することができるので、懸濁物が入り込むことによる光触媒装置のアンモニア態窒素の浄化能力の低下を抑制することが可能となる。

【0022】

また、本発明の循環式陸上養殖システムにおいて、前記水槽の上部又は下部から前記飼育水を取水して、前記光触媒装置を介して当該水槽の上部から当該水槽内に戻すことが好ましい。

【0023】

水槽の上部から飼育水を取水する場合、懸濁物は水槽の上部には比較的存在しないので、懸濁物が入り込むことによる光触媒装置のアンモニア態窒素の浄化能力の低下を抑制することが可能となる。一方、ろ過器又は沈殿槽を介して光触媒装置に飼育水を供給する場合、懸濁物は水槽の下部に比較的多く存在するので、ろ過器又は沈殿槽を用いて多くの懸濁物を分離することができ、水槽内の懸濁物を減少させることが可能となる。

【0024】

また、本発明の循環式陸上養殖システムにおいて、前記水槽から取水した前記飼育水を、アンモニア態窒素をろ過する膜ろ過装置を介して前記光触媒装置に供給することが好ましい。

【0025】

この場合、膜ろ過装置によりアンモニア態窒素をろ過するので、光触媒装置において浄化すべきアンモニア態窒素の量を低減することが可能となる。

【0026】

また、本発明の循環式陸上養殖システムにおいて、前記水槽の底面に設けられ、前記飼育水を排水する排水口を備えることが好ましい。

【0027】

この場合、水槽の底面に蓄積した懸濁物などの沈殿物を多く含んだ飼育水を排水口から外部に排出することができる。これにより、水槽内の懸濁物を減少させることが可能となる。

【0028】

また、本発明の循環式陸上養殖システムにおいて、前記排水口は、前記水槽の漏斗状に傾斜した底部の中央部に設けられていることが好ましい。

【0029】

この場合、水槽の底部の漏斗状の傾斜により懸濁物などの沈殿物が排出口に向かって集まるので、これら沈殿物を排出口から外部に効率的に排出することができる。これにより、水槽内の懸濁物をさらに減少させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【図1】本発明の第１の実施形態に係る循環式陸上養殖システムの模式上面図。

【図2】本発明の第１の実施形態に係る循環式陸上養殖システムの模式縦断面図。

【図3】本発明の第２の実施形態に係る循環式陸上養殖システムの模式上面図。

【図4】本発明の第２の実施形態に係る循環式陸上養殖システムの模式縦断面図。

【発明を実施するための形態】

【0031】

本発明の実施形態に係る循環式陸上養殖システム（以下、単に養殖システムともいう）１００、２００について、図１から図４を参照して説明する。本養殖システム１００、２００は、魚介類や甲殻類などの水生生物を陸上で養殖するための施設である。

【0032】

図１及び図２は第１の実施形態に係る養殖システム１００を、図３及び図４は第２の実施形態に係る養殖システム２００をそれぞれ模式的に説明するための図である。なお、図１から図４は、分り易いように、構成要素の形状、寸法などはデフォルメされている。

【0033】

本養殖システム１００、２００は、円筒形状であって、内部に飼育水Ａを収容する水槽１０、水槽１０内の飼育水Ａに酸素又は空気のナノバブルを供給するナノバブル供給装置２０、及び、水槽１０から取水した飼育水Ａを光触媒の存在下において紫外線を照射した後に、水槽１０内に戻す光触媒装置３０を備えている。

【0034】

水槽１０は、有底円筒形状であり、魚介類や甲殻類などの水生生物を飼育するに適した、海水や淡水などからなる飼育水Ａが内部に収容されている。水槽１０は、外形が円筒形状であればよく、中央のない円環筒状（ドーナツ形状）であってもよい。水槽１０は、外形が円筒形状であるため、大きな水圧に耐えることができ、大型化することが可能である。また、後述する飼育水Ａに水流を発生させる際に好適である。

【0035】

養殖システム１００、２００においては、さらに、水槽１０内の飼育水Ａを周方向回りの所定の一方向、ここでは、図１及び図３における白抜け矢印で示す時計回り方向に循環する水流（回流）を発生させる水流発生装置４０を備えている。水流発生装置４０は、例えば、循環ポンプやサーキュレータなどであるが、適宜な水流を発生させることが可能であれば任意の形式のポンプを使用することができる。なお、養殖システム１００が水流発生装置４０を備えていてもよい。また、水流発生装置４０は、その駆動部を必ずしも水槽１０内に設ける必要はなく、例えば、水槽１０の平面上における異なる位置に取水口と給水口を設け、これら両者の配管中にポンプを設けることにより構成されてもよい。

【0036】

養殖システム１００、２００は、また、水槽１０内に外部から飼育水Ａを供給する貯水タンクや給水車などの飼育水供給装置５０と接続されていてもよい。これにより、飼育水Ａを水槽１０内に外部から追加することができ、水槽１０内に収容されている飼育水Ａが蒸発やサンプリング、浄化処理上の操作などにより、減少した場合であっても、所定量に維持することが可能となる。さらには、後述するアンモニア態窒素をはじめとする水生生物の生育阻害因子の濃度がトラブル等により処理範囲を超えて過剰となった場合のフェールセーフとして、当該高濃度の飼育水Ａを希釈することも可能となる。

【0037】

養殖システム１００、２００において、ナノバブル供給装置２０は水槽１０内に配置されている。ナノバブル供給装置２０は、水槽１０内の飼育水Ａに高濃度酸素のナノバブルを大量に供給するものであり、例えば、高濃度酸素供給装置２１から供給される高濃度酸素を用いてナノバルブを発生させる市販のナノバブル発生機などからなる。高濃度酸素供給装置２１は、例えば、大気中から約９０％などの高濃度で酸素を抽出する市販の装置である。ただし、ナノバルブ供給装置２０は、高濃度酸素ではない例えば９０％未満の濃度の酸素を用いてナノバルブを供給するものであってもよい。また、ナノバルブ供給装置２０は、例えば図示しない空気取込み手段により大気から取り込み、空気からなるナノバルブを供給するものであってもよい。なお、ナノバブル供給装置２０は、図示しない酸素ボンベなどの酸素源から酸素を取り込んでもよい。

【0038】

ナノバブルが飼育水Ａに供給されると、ナノバブル状態の酸素が飼育水Ａに溶解して拡散するので、飼育水Ａに多くの酸素が溶存した高度な好気性環境を創出することが可能となる。これにより、飼育水Ａ中に存在する微生物、特に好気性細菌が水生生物の排泄物や残餌などの有機物を分解することの促進を図ることが可能となる。また、微生物の増殖の促進を図り、アンモニア態窒素（ＮＨ₃またはＮＨ₄ ⁺）の分解能力の増大を図ることも可能となる。

【0039】

ナノバブル供給装置２０は、ここでは、図２及び図４に示すように、水槽１０の下部に設置されている。これにより、ナノバブル供給装置２０が供給するナノバブルは時間経過に伴って徐々にではあるが上昇することから、水流の発生と相俟って、水槽１０内全体に亘ってナノバブル状態の酸素を飼育水Ａに溶存させることが可能となる。ただし、ナノバブルは通常の気泡と比較して上昇速度が非常に遅いので、ナノバブル供給装置２０は、水槽１０の上下方向の中間部又は上部に設置していてもよい。

【0040】

養殖システム１００においては、ナノバブル供給装置２０は、水平方向に向けて、ナノバブルを供給している。ここでは、ナノバブル供給装置２０は、水槽１０内に２台配置されており、水流発生装置４０が発生させた水流の向きに合わせて、周方向にナノバブルを供給している。これにより、水槽１０内の平面方向において、ナノバブルを全体に行き渡らせることができる。また、ナノバブルによって水流を助長することが可能となる。

【0041】

一方、養殖システム２００においては、ナノバブル供給装置２０は、平面視において水槽１０の中央に向かってナノバブルを供給している。これにより、ナノバブル供給装置２０から供給されたナノバブルは、水槽１０の半径方向に亘って広がり、さらに、周方向回りの水流に乗って拡散される。

【0042】

これら何れにおいても、水槽１０内全体に亘ってナノバブルが存在することになり、そして、ナノバブル状態の酸素は飼育水Ａに溶け込み易いので、高濃度の酸素が飼育水Ａに溶在する高度な好気性環境を創出することが可能となる。

【0043】

なお、養殖システム１００、２００は、水流発生装置４０を備えないものであってもよい。この場合、ナノバブル供給装置２０がナノバブルを周方向に向かって供給することによって、飼育水Ａに周方向回りの水流を形成することができる。

【0044】

さらに、ナノバブル供給装置２０は、ナノバブルを、側面視における上下方向に関して、水槽１０の下方に向けて供給する、又は、水平に供給することが好ましい。これは、ナノバブルは、前述したように時間経過に伴って徐々に上昇するからである。

【0045】

なお、ナノバブル供給装置２０は、装置の仕様によっては、水槽１０の外部に配置してもよい。この場合、ナノバブル供給装置２０が供給するナノバブルの供給口が、水槽１０の内部に位置するか、水槽１０の内部と連通していればよい。

【0046】

養殖システム１００、２００において、光触媒装置３０は、水槽１０の外部に配置されている。水槽１０からポンプ３１を介して飼育水Ａを取水し、光触媒装置３０を通過させた飼育水Ａを水槽１０内へ戻している。

【0047】

光触媒装置３０は、詳細は図示しないが、酸化チタンなどの光触媒が充填された反応管の内部に飼育水Ａが供給され、反応管を通過する飼育水に対して紫外線が照射される。そして、反応管を通過した飼育水Ａは水槽１０内に戻される。光触媒装置３０を通過させることによりその強い酸化作用により、飼育水Ａ中のアンモニア態窒素を亜硝酸態窒素あるいは窒素（Ｎ₂）に分解（脱窒）することができる。光触媒装置３０は、公知の構成を有した装置を用いればよい。光触媒装置３０を通過した飼育水Ａは、水槽１０内に戻される。このように、本実施形態においては、飼育水Ａは、光触媒装置３０を介して循環利用される。

【0048】

養殖システム１００、２００において、水槽１０から飼育水Ａを取水して光触媒装置３０に供給する流路にバイパス流路を設けて、このバイパス流路に膜ろ過装置６０を設けている。そして、水槽１０から取水した飼育水Ａのアンモニア態窒素が高濃度の場合、切替弁９０の操作により、膜ろ過装置６０を介して光触媒装置３０に供給することが好ましい。

【0049】

膜ろ過装置６０は、アンモニア態窒素を分離することが可能な精密ろ過膜、限外ろ過膜などのろ過膜を備えた装置である。このように、膜ろ過装置６０で予めアンモニア態窒素をある程度除去することにより、光触媒装置３０にて分解すべきアンモニア態窒素の濃度が低減でき、光触媒装置３０の負荷の低減を図ることが可能となる。

【0050】

さらに、飼育水Ａには水生生物の排泄物や残餌などの有機物等からなる懸濁物が含まれているが、このような懸濁物が光触媒装置３０に入り込むと、光触媒装置３０の分解能が低下するおそれがある。なお、膜ろ過装置６０によって懸濁物を分離することは可能であるが、ろ過膜に懸濁物が付着すると分離性能が低下するので、好ましくない。

【0051】

そこで、養殖システム１００においては、水槽１０の上部から取水した飼育水Ａが光触媒装置３０や膜ろ過装置６０に供給される。これは、懸濁物は水槽の下部に沈降し易いので、懸濁物が比較的含まれ難い水槽１０の上部から飼育水Ａを取水することにより、光触媒装置３０や膜ろ過装置６０が懸濁物の存在により汚染されて、分解や除去の性能が低下することの抑制を図ることが可能となる。

【0052】

なお、養殖システム１００においては、水槽１０の下部に溜まった残餌などの汚泥化した沈殿物は、水槽１０の底部に設けられた排出口１１から外部に排出される。ここでは、水槽１０の底部全体が漏斗状（すり鉢状）に傾斜しており、底部の中央部である傾斜の最下部に、排出口１１が設けられている。なお、水槽１０の底部は、中央部を含む部分が部分的に漏斗状に傾斜していてもよい。

【0053】

また、排出口１１からの沈殿物の排出は、常時行うものであってもよいが、図示しない止水弁などを備え、制御装置により自動的に又は作業者により手動的に操作され、随時排出を行うものであってもよい。

【0054】

一方、養殖システム２００においては、水槽１０から取水した飼育水Ａは、飼育水Ａの懸濁物を沈殿分離する沈殿槽７１、さらには、ストレーナ、フィルタなどの懸濁物を分離させるろ過器７２、７３を介して、光触媒装置３０や膜ろ過装置６０に供給される。

【0055】

ここでは、具体的には、水槽１０から取水された飼育水Ａはポンプ７４を介して貯水タンクからなる沈殿槽７１に供給される。この沈殿槽７１は、貯水タンクというべきものであり、懸濁物は沈下して貯水タンク７１内の下部に堆積し、上澄み液がポンプ７５を介してフィルタからなるろ過器７２に供給される。このろ過器７２により、さらに細かい懸濁物が分離され、浄化された飼育水Ａが光触媒装置３０や膜ろ過装置６０に供給される。ここでは、沈殿槽７１とろ過器７２は、物理的ろ過手段としての固液分離装置を構成している。

【0056】

また、取水口１２は、水槽１０の底部に形成され、その上流側（上方）に、ストレーナからなるろ過器７３が配置されている。このろ過器７３により、懸濁物や沈殿物が分離され、浄化された飼育水Ａが沈殿槽７１に供給される。取水口１２は、ここでは、水槽１０の水平面状である底面の中央部に設けられている。ただし、取水口１２は、養殖システム１００の排出口１１のように、水槽１０の漏斗状に傾斜した底部の最下部に設けられていてもよい。取水口１２から沈殿物などを含む飼育水Ａは常時排出され、沈殿槽７１に供給される。

【0057】

養殖システム２００においては、ストレーナからなるろ過器７３、貯水タンクからなる沈殿槽７１、フィルタからなるろ過器７２の順に配置されている。しかし、これらの配置順はこれに限定されず、また、これらの一部が省かれていても、他の構成の物理的ろ過装置を追加的に又は交換的に備えるものであってもよい。

【0058】

以上のように、養殖システム２００においては、飼育水Ａを水槽１０の下部から取水して、水槽１０の上部に戻している。これは、水槽１０の下部に存在し易い沈殿物が含まれた飼育水Ａが取水され、この沈殿物やこれに含まれる懸濁物を、沈殿槽７１やろ過器７２、７３を用いて懸濁物を除去することにより、光触媒装置３０や膜ろ過装置６０における分解能の低下が抑制され、水槽１０内の飼育水Ａの浄化を図ることができるので、閉鎖循環式養殖システムを確立することが可能となる。

【0059】

さらに、養殖システム１００、２００は、水槽１０内にろ材８１、８２が配置され、ろ材８１、８２に高濃度に微生物が担持されてなる生物接触ろ過装置８０を備えている。生物ろ過装置８０は、ろ材８１、８２に好気性のアンモニア酸化細菌と亜硝酸酸化細菌を担持させている。これらの微生物により、飼育水Ａ内のアンモニア態窒素を酸化して亜硝酸態窒素（亜硝酸イオン（ＮＯ₂―）又は亜硝酸塩に含まれている窒素）に変化させ、さらに、亜硝酸態窒素を酸化して硝酸（ＮＯ₃）に変化させる。そして、これらの変化を微生物の高濃度化により、迅速に（効率的に）行うことができる。

【0060】

生物ろ過装置８０は、嫌気性脱窒細菌が担持させたろ材を、さらに備えるものであってもよい。この場合、ろ材８１、８２の水流との接触が少ない部分に同微生物を担持させることができる。これにより、硝酸を窒素ガス（Ｎ₂）に変化させて、大気中に放出させることができる。

【0061】

なお、ろ材８１、８２とは、例えば、活性炭、多孔質セラミックス、合成繊維、ゼオライトなどからなる管状、球状、粒状、ハニカム状、ポーラス状などの形状の担体が充填されてなるものであり、その表面積の広さから、微生物を高濃度に担持できるものである。

【0062】

養殖システム１００、２００において、ろ材８１、８２は、水槽１０の底部に配置されている。養殖システム１００においては、ろ材８１は、複数の区画に分割され配置されており、区画の間に隙間が設けられている。

【0063】

具体的には、図１に示すように、ろ材８１は、水槽１０の周方向に複数の区画に分割して配置されている。そして、ろ材８１は、全体として円環筒状（ドーナツ状）に配置されている。ろ材８１は、水槽１０内に設置した多段ラック上に載置することなどにより配置される。なお、図示しないが、ろ材８１を、水槽１０の半経方向に複数の区画に分割して配置してもよい。また、図２に示すように、ろ材８１は、水槽１０の深さ方向に複数の区画に分割して配置されている。

【0064】

このように、ろ材８１を複数の区画に分割して配置することにより、ろ材８１が水流と接触する面積が増加するので、水流によって運ばれる飼育水Ａに溶存する酸素が効率良くろ材８１に担持される微生物に供給される。これにより、微生物、特に好気性細菌が良好に増殖するので、微生物によるアンモニア態窒素の分解能力の増大を図ることが可能となる。

【0065】

一方、養殖システム２００においては、ろ材８２は、水槽１０の底部全体に渡って所定の高さとなるように配置されている。このように、水槽１０の底部全体に渡って配置することにより、水槽１０の水生生物が生育する空間を確保したうえで、多くのろ材８２を配置することが可能となる。また、ろ材８２の下層においては、酸素と接触が少なく嫌気性の脱窒細菌を担持させることができ、アンモニア態窒素の最終処理となる脱窒を促進することができる。

【0066】

さらに、図２に示すように、ろ材８３を複数個に分けた状態で水槽１０内に吊り下げるように配置してもよい。この場合も、ろ材８３が水流と接触する面積が増加するので、アンモニア態窒素の分解能を向上することが可能となる。

【0067】

また、図示しないが、水槽１０の側部にろ材が配置されていてもよい。この場合、例えば、水槽１０の内周面全周に渡ってろ材を配置してもよく、水槽１０の周方向や半径方向に区画して水槽１０の内周面又は内周面と隙間を設けてろ材を配置してもよい。

【0068】

さらに、前述したナノバブル供給装置２０からナノバブルをろ材８１～８３に向けて供給することが好ましい、これにより、ろ材８１～８３に担持されている微生物にナノバブル状態の酸素が供給され、微生物の増殖の向上を図ることが可能となる。

【0069】

上述したように、養殖システム１００、２００によれば、ナノバブル供給装置２０から供給されたナノバブル状態の酸素は飼育水Ａに溶解して拡散し易いので、飼育水Ａに高濃度の酸素が溶存した高度な好気性環境を創出することができる。飼育水Ａ中の好気性微生物を活性化させることにより、水生生物の排泄物や残餌の分解処理のみならず、アンモニア態窒素の分解処理を促進させることができる。また、光触媒装置３０により飼育水Ａを循環式に処理することにより、飼育水Ａ中のアンモニア態窒素を亜硝酸態窒素あるいは窒素に分解することができる。これらの作用により、水生生物の生育阻害要因であるアンモニア態窒素の分解処理を効率よくかつ安定的に行うことができ、水生生物の生育の促進を図ることが可能となる。

【0070】

さらに、養殖システム１００、２００は、生物接触ろ過装置８０によっても、飼育水Ａ中のアンモニア態窒素を分解することが可能となる。これにより、水生生物の生育の促進をさらに図ることが可能となる。

【0071】

なお、生物接触ろ過装置８０においては、微生物が十分に増殖して多量のアンモニア態窒素を浄化することが可能となるまでに数週間から数か月の期間を要する。しかし、この期間中も、ナノバブルの供給や光触媒装置３０によりアンモニア態窒素を浄化することができる。そして、水生生物が生育に伴いアンモニア態窒素が増加しても、生物接触ろ過装置８０により十分に浄化することが可能となる。

【0072】

さらに、ナノバブル供給装置２０から供給されたナノバブルにより飼育水Ａは高度な好気性環境となるので、微生物、特に好気性細菌の増殖を促進することができ、前記期間の短縮化を図ることも可能である。また、このナノバブルにより、残餌などからなる有機物の分解を図ることができ、アンモニア態窒素の発生を抑制することも可能となる。

【0073】

なお、本発明の循環式陸上養殖システムは、水槽１０、ナノバブル供給装置２０及び光触媒装置３０にそれぞれ相当するものを備えていれば十分である。

【0074】

本発明は、上述した循環式陸上養殖システム１００、２００に限定されるものではなく、適宜変更することが可能である。例えば、循環式陸上養殖システム１００、２００の構成を部分的に適宜組み合わせたものであってもよい。また、生物接触ろ過装置８０と同等又は類似した構成の生物接触ろ過槽を水槽１０の外部に設置してもよい。さらに、オゾン処理装置、電界処理装置などの各種の物理処理装置や生物処理装置を追加的に備えるものであってもよい。また、本発明の循環式陸上養殖システムは、商業養殖用のシステムだけでなく、水族館などにおける水生生物の養殖を行うシステムにも適用することができる。

【符号の説明】

【0075】

１０…水槽、 １１…排出口、 １２…取水口、 ２０…ナノバブル供給装置、 ２１…高濃度酸素供給装置、 ３０…光触媒装置、 ３１…ポンプ、 ４０…水流発生装置、 ５０…飼育水供給装置、 ６０…膜ろ過装置、 ７１…沈殿槽、貯水タンク、 ７２…ろ過器、フィルタ、 ７３…ろ過器、ストレーナ、 ７４、７５…ポンプ、 ８０…生物接触ろ過装置、 ８１～８３…ろ材、 ９０…切替弁、 Ａ…飼育水、 １００、２００…循環式陸上養殖システム、養殖システム。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】