(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
淡水魚及び海水魚を主体とする水中生物を飼育する水のろ過方法であって、使用済みの粒状イオン交換樹脂を破砕して微粒子化された粉末イオン交換樹脂とそれの支持体により構成されたろ材を使用することを特徴とするろ過方法
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
水中生物の人工飼育を容易にするものであり、限られた水中圏で可及的に多数の水中生物、特に魚類の飼育を可能にすることによりアクアリウムを一般家庭でもたやすく楽しむことを可能にした。
【０００２】
【従来の技術】
魚の人工飼育、特に海水魚の飼育は非常に難しく、専門技術（ノウハウ）が必要で、魚を死亡させることなく飼育するには、水中の溶存成分（アンモニア・亜硝酸・硝酸等）の限界値が提唱され、それを守る為には、頻繁に水替えが必要である。水質を維持する為に各種のろ過方法（ウール等による物理ろ過及び多孔性鉱石・砂等による生物ろ過）が行われているが、魚の残餌や糞をろ別し、有害なバクテリアを除去させる様な安価で簡便なろ過方法はなく、観賞魚の飼育は面倒なものとされている。特に生物ろ過が正常に作動するようになるには一定の期間（約一ヶ月）が必要であり、この間活性炭やゼオライト，粒状イオン交換樹脂を利用すること等提唱されてはいるが、その使用方法に於いて画期的なものはなく、これら吸着剤の効果は飼育初期の１ヶ月の化学作用を主体としたもので，この間に魚の死亡することが多かった。本発明に見られる様に、微生物の代謝副産物との関連で検討し、適用効果についても、６ヶ月以上の長期間にわたってイオン交換樹脂（特に微粒子化され表面積の著しく拡大されたそれ）について調べた先行実施例はない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記課題を解決する為の新しいろ過システムとそれに必要なろ材を提供することであり、その結果、淡水生物は勿論のこと、海水魚の飼育を容易にし、長期間水替えなしで限られた水圏中での魚の飼育数を増加させることを可能にした。
【０００４】
更に生物ろ過が順調に活動するまでの準備期間を必要とすることなく飼育が可能になった。
【０００５】
このことにより誰にでも簡単にアクアリウムを楽しむことが出来るようになった。
【０００６】
【問題点を解決する為の手段】
粉末イオン交換樹脂、特に１００ミクロン以下の微粒子状のイオン交換樹脂は、樹脂本来のイオン交換作用以外に、魚の飼育水中の白濁成分（残餌・糞・バクテリア・ラン藻類）と凝集体をつくることが判った。
【０００７】
イオン交換樹脂はスチレンとジビニールベンゼンとの共重合体に酸性或はアルカリ性の交換基を付与した高分子体で、０．３〜２ミリの径を持つ球形の粒状物質である。通常は水の脱塩や糖液の脱色に用いられる。本発明に使用するイオン交換樹脂は前述した粒状イオン交換樹脂を器械粉砕により２００ミクロン以下にしたものでる。
【０００８】
本発明に使用する樹脂は必ずしも新品である必要はなく使用済みの粒状樹脂から調製したものでもよい。
【０００９】
使用にあたっては、常法（食塩等）により再生後のものを用いる方が生物ろ過効果に優れていた。特に、海水に適用する場合、粉砕後のそれを海水で充分に接触させておくことがよく、どのような理由によるかは不明であるが、生物ろ過の効果が優れていた。
【００１０】
粉末イオン交換樹脂の支持体としては、砂礫・活性炭・繊維類等いずれの物でもよいが、使用して特に効果的なろ材を造るのは不織布やガラスウール及び植物繊維である。
【００１１】
これら樹脂支持体に対するイオン交換樹脂の混合割合は、樹脂に対し等量（重量）以下でよく、使用に際しては、水中で繊維が膨潤し、ろ材容積は乾燥時の樹脂容量の十倍以上になる。
【００１２】
樹脂が微粉化すればする程、繊維と密着し離脱することはなく、樹脂と繊維とは均一な分布とろ過抵抗の少ない（空隙率：高）理想的なろ材を形成する。
【００１３】
【作用】
本発明に基づくろ材を魚の飼育水のろ過器に用いることにより、飼育水中の残餌及び糞をろ材の閉塞もなく効果的に分離出来ることが判った。即ち、水槽中の懸濁成分が水槽外のろ過層に移行される。その結果、ろ過層中のイオン交換樹脂周辺では、全く予期しない次の様な作用の起こる事が判った。即ち、粉末イオン交換樹脂周辺には残餌や糞由来の有機体よりなる白濁成分が付着するぱかりでなく、窒素成分等の可溶性の塩類も交換基を持つ樹脂に吸着される。
【００１４】
このような栄養成分に富んだろ過層はバクテリアにとって格好の住処となり生物ろ過効果を助長する。更に都合の良いことには、ろ過体に付着したバクテリアはリークする事なく生物膜を形成し、飼育水中のバクテリア数を著しく減少させることが判った。
【００１５】
その結果、飼育水は清澄となり、魚にとつて有害な病原菌を少なくし、飼育水中での蛋白分解作用を抑えるばかりでなく、代謝産物の水中での存在量を少なくしたものと思われる。一方、ろ過層周辺では微生物作用が活発となり、蛋白分解作用を始め代謝作用が促進される。しかしながら粉末イオン交換樹脂の持つ表面吸引作用により代謝産物を水中に溶解させることなく無害化させる。その結果、最も重要な生物ろ過が助長され、蛋白分解に伴う有害成分や魚にとって有害成分の水中での急激な増減を抑えることとなる。
【００１６】
この作用効果は、樹脂の持つイオン交換基の直接作用ではないが、粉末イオン交換樹脂を用いることによってのみ発揚した新たな作用である。この作用について、現状では明快に説明することは難しいが、活発な微生物作用により生じた有害な代謝産物（活性酸素，フリーラジカル等）の受容体として粉末イオン交換樹脂が効果的に作用するものと推定している。
【００１７】
水槽内の水中でのバクテリアの活動を減少させ、従来法に比べて水槽外の外部ろ過器でのバクテリアの活動を倍加させたことも、予期しなかった重要な効果であり、ＰＰＭオーダー以下での濃度で作用すると思われる微生物の代謝産物と魚との接触を少なくさせたことが、代謝産物による魚の細胞膜への障害を緩和させ、このことが水槽内の水環境の悪化を防ぎ、水中生態系を健全に保つことに繋がったものと推定される。
【００１８】
魚にとって有害とされているアンモニアや亜硝酸成分の絶対値を低くしたことも事実ではあるが、このような観点のみでは解析出来ず、不明な点が多いが３年間以上にわたって魚の飼育が水替えなしで、しかも美観を損なわず、悪臭の発性もなく継続されたことは新たな発明であり、産業上にもたらす効果は大きい。しかしながら、エラ呼吸や皮膚代謝により生活をする魚の生理作用については未解明な点が多く、現状では作用効果を明快に説明することは難しい。
【００１９】
本実験中に於いても、硝酸体窒素濃度が１５０ｍｇ／ｌ（この値の１／１０で危険とされている）以上になっても魚の生態に何の異常も見出されていない。
【００２０】
現時点で、本発明の作用を明確に説明することは難しいが、本発明方法は、飼育水中のバクテリアや白濁成分を可及的に減少させる新しいろ過システムであり、このことが物理ろ過及び生物ろ過に於いて予期しない相乗効果をもたらし、結果として魚の人工飼育を容易にしたと言える。
【００２１】
【実施例】
以下実施例により詳細に説明する。
【００２２】
実施例１
６０×４５×５０ｃｍの水槽に熱帯魚（グッピー）６０匹を投入し、底には川砂を敷き、一般によく知られている上部式ろ過方式によるろ過装置を用いて飼育試験を開始した。ろ過器に粉末イオン交換樹脂−繊維ろ過体（容積１ｌ）を装着し５０ｌ／ｈで飼育水を循環ろ過させる。比較例１として同量の粒状活性炭（エーハイム社観賞魚用）を装着させた水槽を用意し、同様にして飼育試験を開始した。餌は朝夕１ｇづつ与えた。
【００２３】
試験結果
比較例１では一週間後、水の清澄度は低下し、３匹の魚が死亡、一ヶ月後には更に８匹が死亡したが、実施例では、三ヶ月間で３匹死亡しただけで魚の生育状況に明らかな差が表れた。
【００２４】
その間、実施例の飼育水は清澄性を維持し、一見しただけでも差は明らかとなった。観賞魚の場合、この差は重要である。水替えすることなく蒸発水の補水のみで更に二ヶ月間飼育を継続させると、実施例では新しい生命の誕生すら認められるようになったのに対し、比較例１では生存魚数は半数近くになった。
【００２５】
三ヶ月後、水草（ハイグロフィラ）を植え、これの生育状況と水に対する浄化作用の有無を観察した。
【００２６】
その結果、実施例では水草は繁茂したのに対し、比較例１では水草に藻が繁殖し、葉は黒褐色化して美観上も見るに耐えない状態になった。六ヶ月後、比較例１では水槽全体に黒褐色のコケが付着し、水草は黒褐色の塊のようになった。
【００２７】
一方、実施例ではコケの繁殖も少なく、無数の（５０匹以上）子供が育ち水草の間で遊泳していることが認められた。
【００２８】
その間、比較例１では大多数の魚は死亡し、生存数は数匹となったのに対し、実施例では、死亡した数は僅か３匹であった。
【００２９】
実施例については、蒸発水を補うだけで既に三年以上経過しているが、過密状態と思える程に魚の数は増えながらもバランスを保っている。水も常に清澄性を保ち（水草を刈り込み、壁面に付着したコケを時々剥離させる作業をするだけで）優れた美観を保ったアクアリウムを維持している。
【００３０】
水質                ：ｐＨ６．９８
電気伝導度          ：１．９ｍｓ／ｃｍ
アンモニア態窒素    ：０．１８ｍｇ／ｌ
亜硝酸態窒素        ：０．１０ｍｇ／ｌ
硝酸態窒素          ：１５５ｍｇ／ｌ
【００３１】
実施例２
実施例１の比較テストで六ヶ月間経過して白濁した飼育水の清浄試験を次のような方法で実施した。
【００３２】
当該水槽に密閉式内部循環ろ過装置（エーハイム外部式フイルター２２１３）をセットした。
ろ過材料：物理ろ過（エーハイメック及びエーハイフイックス）
生物ろ過（エーハイサブストラット）
吸着剤（粒状活性炭）及びろ過綿エーハイシンス（微細ゴミ物理ろ過）本方法を比較例２とする。
【００３３】
上記ろ過剤により構成されたろ過器に、前述した汚染飼育水（比較例１）を通流させ水質変化を調べた。
【００３４】
その結果、一週間経過後も白濁した水の透明度は若干しか改善されず、脱臭効果以外には、それ程大きな外観上の変化は認められなかった。
【００３５】
この事より白濁成分は、通常の物理ろ過法では除去出来ない微粒子である事が判った。
【００３６】
この時、処理水の分析値は次の通りであった。
水質                ：ｐＨ５．１
電気伝導度          ：０．８５ｍｓ／ｃｍ
アンモニア態窒素    ：６．７ｍｇ／ｌ
亜硝酸態窒素        ：３．８ｍｇ／ｌ
硝酸態窒素          ：２４５ｍｇ／ｌ
透過率（セル長）    ：８８％
一般細菌数          ：８５００／ｍｌ
【００３７】
上記水質の水１００ｍｌをメスシリンダーに採取し、５０ｍｇの強塩基性陰イオン交換樹脂（アンバライトＩＲＡ９００：破砕品１００ミクロン以下）と同量の強酸性陽イオン交換樹脂（アンバライトＩＲ２００：破砕品１００ミクロン以下）を添加し、攪はん後３０分静置することにより、無色無臭で透明な上澄液（透過率５ｃｍ，９９％）が得られることが判った。
【００３８】
使用したイオン交換樹脂は水の脱塩工程に使用して能力の低下した使用済み粒状樹脂を破砕して調製した物を用いた。
【００３９】
前述したエーハイムろ過装置のろ過材の中、生物ろ過材であるエーハイサブストラットと粒状活性炭等の全てのろ過材を撤去し、その替わりに粉末イオン交換樹脂（強塩基性陰イオン交換樹脂アンバライトＩＲＡ９００：強酸性陽イオン交換樹脂アンバライトＩＲ２００）１００ｇをガラスウールとセルローズ繊維に均一に混合付着させたろ過材を充填し、新鮮な海水を通流後、水洗した後、当該飼育水を通流させ、一日経過後、水質を調べた。
【００４０】
水質                  ：ｐＨ６．５
電気伝導度            ：０．７３ｍｓ／ｃｍ
アンモニア態窒素      ：６．０ｍｇ／ｌ
透過率（セル長５ｃｍ）：９５．５％
一般細菌数            ：６５９／ｍｌ
【００４１】
水質より明らかな様に、外観上の変化だけでなく、バクテリア数（ウィルス）が大きく減少していることが明らかになったばかりでなく、可溶性塩類も明らかに減少していることが認められた。
【００４１】
更に水槽の水を当該ろ過器に通流循環させた後、一週間後水質を調べた。その結果、水質の改善されることを知った。
【００４２】
水質                ：ｐＨ６．８
電気伝導度          ：０．５６ｍｓ／ｃｍ
アンモニア態窒素    ：０．５ｍｇ／ｌ
透過率              ：９９．６％
一般細菌数          ：３８０／ｍｌ
【００４３】
実施例３
９０×４５×６０ｃｍの水槽に実施例１で示した上部ろ過装置と実施例２で示した外部式内部循環ろ過装置を併用する。各々のろ過器に、前述した粉末イオン交換樹脂と繊維状樹脂支持体よりなるろ過材を充填させる。
【００４４】
比較例３として、比較例１及び比較例２と同様のろ過材を充填したろ過器を設置する。
【００４５】
各々の水槽に人工海水２００ｌを注入し、海水魚２０匹（デバスズメ１０匹及びコバルトスズメ１０匹）を投入し飼育試験を実施した。
【００４６】
その結果、比較例では六ヶ月後、全ての魚が死亡したのに対し、実施例では死亡した魚はデバスズメ２匹とコバルトスズメ１匹のみであり、海水魚に於いても適用効果のあることが明らかになった。
【００４７】
【発明の効果】
本発明の効果は、一般家庭での観賞魚の飼育を容易にするろ過システム（ろ過材）を提供することである。
【００４８】
本ろ過システムの特徴は、粉末イオン交換樹脂に水槽中の飼育水を接触させることにより、水質を長期間清澄なまま維持させることである。
【００４９】
その結果、水中生態系を正常に保つことが可能となった。特に、観賞魚の場合、美観が重視されるので、飼育水の白濁を防ぐということは、それだけでも重要な効果である。
【００５０】
予期せぬ効果であったが、この事が結果として、魚の死亡にとって最も関係があると思われるバクテリアの活動を水槽内で可及的に減少させることになり、ろ過材周辺でのバクテリアの活動を活発にした。
【００５１】
水槽中の水を循環させるという特殊なろ過システムが、懸濁物をろ過材に吸着及び付着させることに必要であり、このろ過システムに特殊なろ過材である粉末樹脂繊維を利用したことが、白濁成分の分離を可能にし、この物理ろ過効果が、生物ろ過効果を倍加させることになった。
飼育の難しいとされているデイスカスについても、水替えなしで６ヶ月以上飼育の可能なことが実証された。