(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
魚介類飼育水槽（養殖水槽）で魚介類の飼育に用いた飼育水をポンプなどにより再び前記飼育水槽に供給して使用する循環設備を備えた養殖装置であって、
魚介類飼育水槽と、
飼育水槽から排出される飼育水を円筒状の内壁面に沿って注入させて渦巻き流を生じさせて飼育水中の魚介類の糞と残餌等を捕集する沈澱槽と、
上記により捕集されない飼育水中の浮遊懸濁物を捕集するフィルター装置と、  飼育水中のアンモニアを硝酸に酸化するバイオフィルター（生物濾過槽）と、  この酸化作用により飼育水中に蓄積する硝酸を窒素ガスにして空気中に放出する脱窒槽と、
飼育水の殺菌のための紫外線照射装置と、
飼育水中に所要量の酸素を溶かし込む酸素溶入器と、
酸素溶入器からの飼育水を飼育水槽に供給するための循環経路を分岐して、分岐した循環経路の一つに設けられた飼育水温調節用のヒートポンプ
とを順次接続して設けてなる、魚介類を高密度で養殖できるようにしたことを特徴とする魚介類養殖装置。
【請求項２】
沈澱槽が、飼育水槽から排出される飼育水を下部より沈殿槽の内壁面に沿って注入することにより渦巻き流を生じさせ、飼育水より比重の大きい魚類の糞や残餌を渦巻き流により分離・沈降させて捕集し、処理飼育水を沈殿槽上方部の壁面に沿った位置より排出するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の養殖装置。
【請求項３】
フィルター装置がプラスチック製の網または多孔体若しくは金網等のスクリーン状のもので、目詰まりを防ぐための逆洗水を循環再利用するようにしたことを特徴とする請求項１記載の養殖装置。
【請求項４】
請求項１記載の魚介類養殖装置による養殖方法において、飼育水槽中の飼育水の酸素飽和度を高濃度に保つため、飼育水槽外の酸素溶入器で酸素ガスボンベ等からの酸素ガスを飼育水中に導き入れ、飼育水中の酸素飽和度を飼育水槽の排水口において７０〜８０％以上に保ちつつ、かつ、酸素溶入器からの飼育水を飼育水槽に供給するにあたり、飼育水の循環経路を分岐して分岐した循環経路の一つを通る飼育水を加温して供給することにより、飼育水中の酸素飽和度の調整と飼育水温を調整することを特徴とする魚介類の高密度養殖方法。
【請求項５】
飼育水槽中の飼育水の酸素飽和度が１００〜１３０％で、飼育水槽の排水口における酸素飽和度が７０〜８０％であることを特徴とする請求項４記載の魚介類の高密度養殖方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、魚介類養殖装置とそれを利用した効率的な超高密度魚介類養殖方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、鑑賞魚の飼育や、水族館での魚介類の展示、活魚問屋や活魚料理店での魚介類の蓄養においては、一般に循環（濾過）式と呼ばれる濾過槽などを備えた水槽による魚類の飼育が行われている。また、一部、養殖用とした装置も散見される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の循環式と呼ばれる水槽あるいは装置を用いての魚介類の飼育密度は低く押えられている。
また、養殖用とされる装置においても、飼育密度は低く、産業用として用いるには改善が必要である。
これら上記の問題点は、循環式と呼ばれる水槽や装置の作製が経験と勘による部分が多いことに起因している。また、これまでの養殖装置の作製では、アンモニアの低毒性化に重点が置かれていて、魚介類の糞や、飼育水中の浮遊懸濁物の除去には重点が置かれず、沈澱槽が設けられている場合においては、その処理に多くの人力を投入する必要がある。さらに、現状の陸上養殖装置では、海水を汲み上げ１から２時間で排出する、いわゆる掛け流し方式で運用されるため、飼育水槽の保温性・断熱性については考慮されていない。
【０００４】
このため、本発明者らは養殖対象魚介類の窒素排泄量などの生理学的知見、浄化微生物（硝化細菌）のアンモニア酸化速度、脱窒菌の生理的特性などに基づき設計・構築、運転をする循環濾過養魚システムを発明した（特公平７−５５１１６号公報）。
この特公平７−５５１１６号公報に記載の発明による空気を用いたヒラメの養殖方法では、設備中の飼育海水１ｍ3 あたりヒラメ３０ｋｇの高密度生産が可能であった。
【０００５】
上記養殖方法では、飼育水を掛け流し式で行う一般的なヒラメ養殖の２倍から３倍程度の養殖密度を達成したが、養殖を産業として捉えた場合、よりよい採算性を目指した魚介類飼育密度の増大が好ましい。また、設備の運転や水質管理は効率よくかつ低廉な費用で行えることが必要がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記課題を解決するために、合理的な設備の組合せと運用により、養殖対象魚介類の飼育に適した水質管理を効率的かつ低廉で行い、超高密度で養殖を行う循環濾過魚介類養殖装置と養殖方法の提供を目的とする。また、フィルター装置の逆洗水を循環再利用する方法を発明したことにより、環境負荷の少ない養殖装置を提供することも目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明の循環濾過魚介類養殖装置は、船上、陸上などに設置した魚介類飼育水槽（養殖水槽）で魚介類の飼育に用いた飼育用水をポンプなどにより再び前記飼育水槽に供給して使用する循環設備を備えた養殖装置において、
魚介類の飼育に伴い発生する糞などの比重の重い物質と、
比重が比較的軽く飼育水槽に漂う浮遊懸濁物と、
飼育水中に溶け込んだアンモニアなどの溶存物とを、
効率的に除去する機能を有する沈澱槽、フィルター装置、バイオフィルター設備を順序よく組み込むことにより、魚介類を効率よく高密度で養殖できるようにしたことを特徴とするものである。
【０００８】
本発明の循環濾過魚介類養殖装置は、より詳しくは、
魚介類飼育水槽と、
飼育水槽から排出された飼育水中の飼育水より比重の大きい魚介類の糞と残餌を渦巻き流により沈降させ捕集する沈澱槽と、
上記により捕集されない飼育水中の浮遊懸濁物を捕集するフィルター装置と、飼育水中のアンモニアを硝酸に酸化するバイオフィルター（生物濾過槽）と、この酸化作用により飼育水中に蓄積する硝酸を窒素ガスにして空気中に放出する脱窒槽と、
飼育水中に効率よく酸素を溶かし込む酸素溶入器と、
飼育水中のタンパク質などの溶存有機物を微細気泡とともに除去するための微細気泡発生装置と、
飼育水の殺菌と水中の有機物分解のための紫外線照射装置と、
さらに、飼育水温調節用のヒートポンプで構成されており、
本発明はさらに、魚介類を超高密度で養殖するために、該養殖装置を用いて飼育水中の溶存酸素濃度の維持に純酸素を用いる飼育方法をも提供するものである。
また、飼育水槽としては安価なシート水槽を採用したが、運転コストの低減を図るため断熱材を効率よく付設する工法を開発した。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明において沈澱槽は、飼育水槽から排出される飼育水を、直立円筒体部を有する処理水槽の該円筒体部の下部より該水槽の内壁面に沿って注入することにより渦巻き流を生じさせ、飼育水より比重の大きい魚類の糞と残餌を渦巻き流により効率よく沈降させて捕集し、処理水を処理水槽上方部壁面に沿った位置より排出するように構成されていることを特徴とする。
処理水槽の円筒体部の下部は平底状でも良いが、好ましくは逆円錐形若しくは漏斗状とし、沈降物が容易に下部に捕集でき排出することができるようにすると良い。処理水槽内への飼育水の注入は、円筒体部の下端側壁より行うようにし、円筒体部内で処理すべき飼育水が回転するように加圧噴射状に注入する。
飼育水の回転速度は、沈降すべきものに応じて定めると良い。
【００１０】
沈澱槽の上部から排出される糞等の沈澱物が除去された飼育水（処理水）は、フィルター装置に導入されて処理される。フィルター装置はプラスチック製の網または多孔体若しくは金網、ガラスフィルター等のスクリーン状のもので構成され、このスクリーン状のもの（以下単にスクリーンという）の目詰まりを防ぐための逆洗水は処理水を循環再利用するようにする。
スクリーンの洗浄は、フィルター装置内の処理水の流れを一旦停止して逆方向から洗浄水を噴射して行うか、または処理水の流れ速度以上の速さで洗浄水を圧力噴射して行う。フィルター装置の洗浄はフィルターの濾過効率が低下したとき行うか、常時間欠的に行うかの何れの方法を採用しても良い。このほか、フィルター装置内のスクリーンを交換しても良い。
【００１１】
本発明において飼育水槽は特に限定されないが、構成の簡易性、製作設置の容易性等から、水槽を自立させるために設置する基礎および支柱をコンクリートまたは鉄骨などにより作製し、該基礎上および支柱内に強化プラスチック（ＦＲＰ）製壁枠を設け、該壁枠内に防水シートを張設して水槽となし、該シート底面と基礎との間および該シートと壁枠との間に、硬質発泡プラスチック材などによる断熱材を組み込む形式とすると良い。
壁枠は場合によってはアルミニウム等の金属板を使用しても良い。壁枠は支柱にボルト等でネジ止めするようにしても良いが、支柱に設けられた嵌合溝に嵌め込むようにしても良い。このほか、水槽が自立できる円筒体形状の場合は、支柱を設けることなく、壁枠を該円筒体の２個以上の分割体とし、これらの分割体を直接ボルトで締付け固定するか、外周に帯金等を巻いてボルト等で締付け固定して基礎上に水槽を組み立てるようにしても良い。
断熱材は成形性、加工性の点で硬質発泡ポリウレタン等の発泡プラスチックが好ましいが、無機質または有機質の繊維板等を使用しても良い。
防水シートは、帆布製のものに限定されず、プラスチックシート等の防水性のシートであれば良い。
【００１２】
本発明の魚介類の養殖方法の特徴の一つは、飼育水槽中の飼育水の酸素飽和度を高濃度で保つため、酸素ガスボンベ、液体酸素ボンベ、酸素発生装置等のいずれかからの酸素ガス（純酸素）を飼育水中に導き入れ、飼育水中の酸素飽和度を飼育水槽排水口において７０〜８０％以上に保ちつつ、魚介類に体内酸素分圧調整のためのエネルギーを必要以上に使わせることなく魚介類を超高密度で飼育することにある。
酸素ガスは液体酸素からのガスのように１００％酸素のものが好ましいが、市販の酸素ガスのように多少の他のガスを含むものであっても良い。
飼育水への酸素の供給は、直接飼育水槽に供給する方法もあるが、別に飼育水に酸素を溶かし込む酸素溶入器を設け、この酸素溶入器によって供給すると良い。必要酸素量は対象魚介類の生理的要求量と飼育量から算出し、効率的に供給する。
【００１３】
本発明は上記構成によって、魚介類を超高密度で飼育している飼育水槽からの排水中の比較的比重の大きな糞や残餌がまず除去される。ついで、フィルター装置により浮遊懸濁物が除去され、これらによりバイオフィルターにおける有機物を分解する微生物の大量発生による濾材の閉塞が防止される。次に、アンモニアを含んだ飼育水はバイオフィルター（生物濾過槽）に移され、亜硝酸経由でアンモニアは硝酸に酸化される。この処理水は循環ポンプにより紫外線照射装置に送られ病原菌などの殺菌と有機物の分解が行われる。次に、酸素溶入器を通る間に、酸素発生装置あるいは酸素ガスボンベあるいは液体酸素ボンベのいずれかからの純酸素と接触し、水中の酸素濃度が高められた後、飼育水槽に戻され、これにより魚介類の超高密度養殖を行うことができる。
【００１４】
酸素溶入器を通過した飼育水の一部はヒートポンプに送られ、飼育対象魚の生育適水温に調整され飼育水槽に戻される。これにより、飼育期間の短縮が図れる。また、本装置は飼育水中の硝酸を除去するための脱窒槽と飼育水中のタンパク質などの溶存有機物を除去するための微細気泡発生装置を備え、それぞれバイオフィルターとバイパスにより連絡を持ち、必要に応じて運転することが可能である。また、上記フィルター装置の逆洗水を異なったメッシュの濾布を用いて再生、再利用する。これにより、さらに環境にやさしい養殖装置として運用することが可能である。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を図面に基づき説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
【００１６】
実施例１
図１において、１は飼育水槽であり、円形、または六角、八角などの多角形のものを用いる。水槽の底部は１／１０から１／２０程度の傾斜を持ち、飼育水槽への注水の流れにより糞や残餌などが自動的に水槽中央部に集められ、水槽底部の排出口２より水とともに排出される。また、水槽の周囲には効率よく断熱材を組み込むことにより断熱性が向上されている。排出口２には、飼育中の魚介類の迷入、吸い込みを防止するためのプラスチック製筒状をした網を取り付ける。なお、飼育魚介類の大きさにより網の目合いを換えるため脱着式とする。
【００１７】
沈澱槽３は飼育水槽１の水位調節槽を兼ねて設置する。形状は円筒または下部に逆円錐形状の部分を有する円筒形状とし、飼育水槽からの排水（飼育水）の注入口１４は、前者にあっては円筒体部３ａ下部、後者の形状にあっては逆円錐形部分３ｂ直上の円筒体部３ａ下部に開口し（図２）、その位置は図３に示すように円筒体の中心から外側にずらし、注入水が円筒体の内壁に沿って流れることにより渦巻き流を生じる位置に設ける。この渦巻き流によって排水中の糞や残餌を積極的に沈降させ捕集することができる。沈澱槽３の最下部には沈澱捕集された糞や残餌を水とともに排出できるように排出コック１６を設ける。沈澱物が除去された処理飼育水は沈澱槽３の上部側壁に設けられた出水管１５から排出される。この沈澱槽の効果により、次に設置した浮遊懸濁物除去のためのフィルター装置４への負荷を小さくでき、フィルター装置４のスクリーン部分の洗浄回数を減じることができ、また、このための逆洗水の使用量も少なくできる。なお、このフィルター装置は、水位センサーが取り付けられフィルター効率の低下を検知して自動逆洗が行えるようにする。
【００１８】
バイオフィルター（生物濾過槽）５では、好気性バクテリアの働きにより毒性の高い魚介類の排泄物のアンモニアが亜硝酸を経由して毒性の低い硝酸に酸化される。バイオフィルターの容器の大きさおよび必要濾材量は、飼育水槽１で飼育される魚介類の大きさと個体数により変化するため、アンモニアなどの窒素排泄量と濾材のアンモニア酸化速度に基づき設計する必要がある。この設計方法については、本発明者らが先に提案した特公平７−５５１１６号公報（特許第２０３５８８５号）の方法を用いる。また、バイオフィルター中の前方に堰板を設け、浮遊懸濁物除去フィルターからの水が滝落ちとなるようにする。これにより、飼育水中の二酸化炭素の除去と飼育水への空気を利用した酸素補給を行う。
【００１９】
バイオフィルターからの飼育水は循環ポンプ６により紫外線照射装置７に通流される。紫外線照射は飼育水の殺菌にとどまらず、水中の有機物の分解（低分子化）の効果をも有する。
【００２０】
次に、飼育水は酸素溶入器８に送られる。ここでは、酸素発生装置９から通気される純酸素を用いて飼育水中の酸素濃度を高める。通気量は魚介類の種類により飼育水槽中で酸素飽和度１００から１３０％（ヒラメの場合１５０％でも支障がない）、排水口２から排出される飼育水の酸素飽和度が７０から８０％となるように調整する。この調整においては、対象魚介類の生理的要求量と飼育量から算定される酸素必要量に基づくものとする。後述するような魚介類の超高密度飼育において、このような高酸素飽和度を保つためには、従来から行われているブロワーやエアーコンプレッサーによる空気を用いた方法では、ほぼ不可能で、可能とする場合には、電力など多大のエネルギーの投入が必要となる。また、空気を用いた場合、水中への空気中酸素の溶解効率が純酸素の場合と同一とした場合でも、空気中の窒素をも水中に通気することになり、酸素の５倍の容量の空気により曝気され、この攪拌により「洗剤の泡」状の泡が形成される。これにより飼育水の表面が覆われ、魚介類を直視できなくなり、飼育管理が極めて困難なものとなる。
【００２１】
酸素溶入器で酸素濃度を調整された飼育水は飼育水槽へと注入されるが、一部はヒートポンプ１０に送られ対象生物の生育に適した水温に調整され、飼育水槽へと通流される。これにより、水温調節装置を持たない、掛け流し式やイケスを用いた養殖より生育期間の短縮が図れる。
【００２２】
循環濾過式の魚介類飼育においては、バイオフィルターの働きによりアンモニアが酸化されて毒性の低い硝酸になり、飼育水中に蓄積してくる。この硝酸を嫌気性バクテリアの働きにより飼育水中から除去する脱窒槽１１を本発明においてバイオフィルターとの間にバイパスにて組み込んだが、その設計並びに運用方法は、前記特公平７−５５１１６号公報に記載の方法によるものとする。
【００２３】
また、浮遊懸濁物除去のためのフィルターとバイオフィルターとの間に飼育水中のタンパク質などの溶存有機物を微細気泡とともに除去するための微細気泡発生装置１２を組み込む。微細気泡の発生には空気を用い、小型のエアーブロワー１３により給気する。
【００２４】
本発明においては、魚介類をこれまでの養殖密度より高い超高密度で養殖するために、飼育水中の溶存酸素濃度の維持に純酸素を用いる飼育法を採用した。
次に、酸素を用いたヒラメの養殖実験の一例を示すが、本発明はこの魚種に限定されるものではない。
本発明の養殖装置を直径４ｍの水槽を用いて構築し、体重約１ｋｇのヒラメを単位水量当たりの密度５０ｋｇ／ｍ3 以上の超高密度で養殖実験を行った。その結果、飼育水中の酸素飽和度を飼育水槽の出口で８０％以上に保つことができ、本装置の性能と飼育方法が実証された。
【００２５】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成され、飼育水槽から排出される魚介類の糞、残餌は沈澱槽で、浮遊懸濁物はフィルター装置で効率的に捕集するので、飼育水中のアンモニアを硝酸に酸化するバイオフィルター（生物濾過槽）への有機物により負荷が極めて小さくなり、アンモニアの酸化が効率よく行える。また、バイオフィルターの維持管理が容易となる。さらに、微細気泡発生装置により飼育水中のタンパク質などの溶存有機物藻除去できる。これらの設備の作用により、飼育水の透明度も５０ｃｍ以上に保つことが出来、飼育水槽中の魚介類の管理が容易となる。
【００２６】
魚介類飼育のための飼育水中への酸素補給は、純酸素を用いて行うため、従来の空気による曝気や水車などによる方法よりも、水中酸素濃度を高く維持することが容易で、目的とした魚介類をこれまでより超高密度で養殖することが可能である。また、魚類では動脈血の酸素分圧を維持するため酸素濃度の低下に対して、鰓での換水量を増大させ対処するが、飼育水中の酸素飽和度を飼育水槽排水口で８０％以上と高く保てるので、鰓ポンプ作動のための余分なエネルギーが不要となり、その分成長の促進や、飼料効率の改善が期待できる。
【００２７】
また、酸素の供給に酸素発生装置を用いるので使用電力量をこれまでのブロワーと比べて約５％以下とすることができ、低廉な費用でこれまでよりも効率的に飼育水中の酸素濃度が維持できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる循環濾過魚介類養殖装置の一実施例を示す構成図である。
【図２】本発明に係わる沈澱槽の側面概略図である。
【図３】本発明に係わる沈澱槽の横断面概略図である。
【符号の説明】
１  飼育水槽
２  排水口
３  沈澱槽
４  フィルター装置（逆洗水再生装置付）
５  バイオフィルター（生物濾過槽）
６  ポンプ
７  紫外線照射装置
８  酸素溶入器
９  酸素発生装置
１０  ヒートポンプ
１１  脱窒槽
１２  微細気泡発生装置
１３  ブロワー
１４  沈澱槽への入水管
１５  沈澱槽からの出水管
１６  沈澱槽の排水（ドレイン）コック
【図１】
0003769680.tif 000002
【図２】
0003769680.tif 000003
【図３】
0003769680.tif 000004