技术领域
本发明涉及反硝化装置以及水生生物饲养系统，更详细地讲，涉及为了饲养水生生物而用于将饲养水在有氧条件下有效进行反硝化处理的反硝化装置、以及具备该反硝化装置和对饲养水进行硝化处理的硝化装置的水生生物饲养系统。
背景技术
在饲养水生生物时，所饲养的水生生物由于代谢会排出铵态氮(NH4-N)。氨对水生生物的毒性较高，因此，去除氨是用于健康饲养水生生物的关键之一。自然界中，铵态氮可通过自然反硝化变成氮气从而向大气中放出。即，铵态氮被硝化细菌氧化，变成亚硝酸盐氮(NO2-N)，进一步变成硝酸盐氮(NO3-N)。然后，亚硝酸盐氮、硝酸盐氮被反硝化细菌还原，变成氮气(N2)，向大气中放出。
但是，封闭循环系统中，难以准备用于自然反硝化的环境。因此，当前使用在在有氧条件下引起硝化反应的硝化槽以及在无氧条件下引起反硝化反应的反硝化槽来去除氨(参照例如专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006-136775号公报
反硝化反应是通过反硝化细菌的作用使硝酸盐氮、亚硝酸盐氮还原为氮气的反应，通常在无氧状态下引起。另一方面，饲养水生生物的饲养水槽必须是有氧条件。因此，为了去除硝酸，需要独立于有氧的饲养水槽以及硝化槽而另行设置无氧的反硝化槽。但是，如果考虑到劳动力、经费、危险性(产生硫化氢的担忧等)，则很难长期同时运转无氧的反硝化槽、有氧的饲养水槽以及硝化槽，无氧的反硝化槽并未普及。
在不设置反硝化槽的情况下，饲养水槽内会累积硝酸。累积的硝酸会降低饲养水的pH，虽然较弱，但对生物具有慢性毒性。由此，在不设置反硝化槽的情况下，需要频繁更换饲养水，其结果，存在使水生生物的饲养成本上升的问题。
发明内容
本发明基于上述技术性认识而作出，其目的在于提供能够在有氧条件下有效对水生生物的饲养水进行反硝化处理的反硝化装置以及水生生物饲养系统。
本发明所涉及的反硝化装置是用于饲养水生生物的饲养水的反硝化装置，其特征在于，具备：
过滤槽，供给饲养水槽中储存的饲养水；
滤材，收纳在所述过滤槽内，固定有将所述饲养水中的硝酸盐氮还原的反硝化细菌；以及
间歇放水部，间歇地进行将所述过滤槽中积存的所述饲养水放出至所述饲养水槽中从而使所述滤材暴露的吸氧操作。
另外，在所述反硝化装置中，
还可以具备其他滤材，收纳在所述过滤槽内，固定有将供给至所述过滤槽的所述饲养水中的铵态氮氧化的硝化细菌。
另外，在所述反硝化装置中，
所述滤材以及所述其他滤材可以上下配置在所述过滤槽内。
另外，在所述反硝化装置中，
所述滤材以及所述其他滤材可以分别收纳在不同的网袋内。
另外，在所述反硝化装置中，
所述间歇放水部可以由使所述过滤槽内的饲养水向所述饲养水槽内移动的虹吸管构成。
另外，在所述反硝化装置中，
所述过滤槽以及所述间歇放水部可以由树脂制成。
另外，在所述反硝化装置中，
所述间歇放水部可以具有：管路部，具有将所述过滤槽内的饲养水放出至所述饲养水槽内的流路；以及阀门，设置于所述管路部，间歇地开闭所述管路部的流路。
另外，在所述反硝化装置中，
所述滤材可以包含多孔纤维。
本发明所涉及的水生生物饲养系统是用于将水生生物在封闭循环系统中饲养的水生生物饲养系统，其特征在于，具备：
饲养水槽，储存用于饲养水生生物的饲养水；
硝化装置，具有硝化槽以及收纳在所述硝化槽内的第一滤材，将所述饲养水中的铵态氮通过固定于所述第一滤材的硝化细菌进行氧化；
反硝化装置，具有反硝化槽、收纳在所述反硝化槽内的第二滤材、以及间歇地进行将所述反硝化槽中积存的所述饲养水放出至所述饲养水槽从而使所述第二滤材暴露的吸氧操作的间歇放水部，将所述饲养水中的硝酸盐氮通过固定于所述第二滤材的反硝化细菌在有氧条件下进行还原；以及
泵，将所述饲养水槽中储存的饲养水抽取并向所述硝化槽以及所述反硝化槽中注入。
另外，在所述水生生物饲养系统中，
所述间歇放水部可以由使所述反硝化槽内的饲养水向所述饲养水槽内移动的虹吸管构成。
另外，在所述水生生物饲养系统中，
所述反硝化槽以及所述间歇放水部可以由树脂制成。
另外，在所述水生生物饲养系统中，
所述第二滤材的体积可以大于所述第一滤材的体积。
另外，在所述水生生物饲养系统中，
所述第一滤材的体积与所述第二滤材的体积的比率可以是1:3～5。
另外，在所述水生生物饲养系统中，
所述第一滤材的体积与所述第二滤材的体积的比率可以是1:4。
另外，在所述水生生物饲养系统中，
所述硝化装置可以具有其他间歇放水部，间歇地进行将所述硝化槽中积存的所述饲养水放出至所述饲养水槽从而使所述第一滤材暴露的吸氧操作。
发明效果
根据本发明，能够提供在有氧条件下有效进行水生生物的饲养水的反硝化处理的反硝化装置以及水生生物饲养系统。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式所涉及的水生生物饲养系统1的简要结构的图。
图2是表示仅运转硝化装置10(间歇式过滤)时的饲养水中的各种氮浓度的时间变化的曲线图。
图3是表示仅运转反硝化装置20(间歇式过滤)时的饲养水中的硝酸盐氮浓度的时间变化的曲线图。
图4是表示同时运转硝化装置10以及反硝化装置20(间歇式过滤)时的饲养水中的各种氮浓度的时间变化的曲线图。
图5是表示同时运转硝化装置10以及反硝化装置20的(通常过滤)时的饲养水中的各种氮浓度的时间变化的曲线图。
图6是表示本发明的第二实施方式所涉及的水生生物饲养系统1A的简要结构的图。
图7是表示珍珠贝饲养水中的各种氮浓度的时间变化的曲线图。
图8是表示斑石鲷饲养水中的各种氮浓度的时间变化的曲线图。
图9是表示本发明的第三实施方式所涉及的水生生物饲养系统1B的简要结构的图。
符号说明
1、1A、1B 水生生物饲养系统
2 饲养水槽
3 泵
4 换气装置
10 硝化装置
11 硝化槽
12 滤材(硝化基质)
13 间歇放水部
20 反硝化装置
21 反硝化槽
22 滤材(反硝化基质)
23 间歇放水部
30 过滤装置
31 过滤槽
32a 滤材(硝化基质)
32b 滤材(反硝化基质)
33、33A 间歇放水部
34 管路部
35 阀门
具体实施方式
下面，参照附图，对本发明所涉及的实施方式进行说明。
(第一实施方式)
参照图1说明第一实施方式的水生生物饲养系统1。
水生生物饲养系统1是用于将水生生物在封闭循环系统中饲养的水生生物饲养系统。水生生物是生活在水中或者水边的生物，例如，鱼贝类、虾、蟹等。另外，这里的“水”可以是海水或淡水，不限于其中之一。
水生生物饲养系统1如图1所示，具备饲养水槽2、泵3、换气装置4、硝化装置10以及反硝化装置20。
饲养水槽2是饲养水生生物的水槽，储存用于饲养水生生物的饲养水。泵3抽取饲养水槽2中储存的饲养水并向后面所述的硝化槽11以及反硝化槽21中连续注入。此外，该泵3例如如图1所示，是配置在饲养水槽2内的潜水泵。换气装置4向饲养水槽2中储存的饲养水供给空气。另外，向反硝化槽21的饲养水的注水不限于连续性注水，也可以是间歇性注水。
硝化装置10具有配置在饲养水槽2的上方的硝化槽11、收纳在硝化槽11内的滤材12、以及间歇放水部13。该硝化装置10将供给至硝化槽11的饲养水中的铵态氮、亚硝酸盐氮通过固定于滤材12的硝化细菌进行氧化。滤材12例如可以是方形陶瓷滤材、多孔陶瓷立方体。此外，滤材12也可简称为硝化反应基质或者仅是硝化基质。
间歇放水部13间歇地进行将硝化槽11中积存的饲养水放出至饲养水槽2中从而使滤材12暴露的吸氧操作。该间歇放水部13与后面所述的反硝化装置20的间歇放水部23同样例如由虹吸管构成。此外，硝化装置10的间歇放水部13不是必需结构。但是，通过间歇放水部13，能够使滤材12间歇地暴露在空气中，因此，能够向硝化细菌供给高浓度的氧，能够促进有氧条件下引起的硝化反应。
反硝化装置20具有配置在饲养水槽2的上方的反硝化槽(过滤槽)21、收纳在反硝化槽21内的滤材22、以及设置于反硝化槽21的间歇放水部23。该反硝化装置20将供给至反硝化槽21的饲养水中的硝酸盐氮、亚硝酸盐氮通过固定于滤材22的反硝化细菌在有氧条件下进行还原。此外，滤材22也可简称为反硝化反应基质或者仅是反硝化基质。不特别限定反硝化细菌的种类，可以使用通常的反硝化细菌。将固定于滤材22即多孔纤维的细菌分离，分离为多种细菌，对优势种进行分离鉴定(基于16S核糖体RNA基因序列的物种鉴定)，判明在通常无氧条件下发生反硝化反应的是海旋菌(Thalassospira sp.)。
滤材22优选包含多孔纤维，例如为粒状、块状、层状等的多孔纤维。纤维可作为反硝化细菌的饵料，因此能够增加反硝化细菌的数量，提高反硝化能力。
间歇放水部23间歇地进行将反硝化槽21中积存的饲养水放出至饲养水槽2从而使滤材22暴露的吸氧操作。通过间歇放水部23将反硝化槽21的饲养水间歇地放出，可使滤材22间歇地暴露在空气中。暴露在空气中后，从泵3抽取的饲养水再次淹没滤材22。这样，通过使滤材22间歇地暴露在空气中，能够向反硝化细菌供给高浓度的氧。其结果，如后面表示并详细说明的实验结果所示，能够在有氧条件下促进反硝化细菌的反硝化反应，有效进行饲养水的反硝化处理。
间歇放水部23如图1所示，由虹吸管构成，根据虹吸管的原理，可使反硝化槽21内的高水位的饲养水向低水位的饲养水槽2内移动。即，如果反硝化槽21内储存了一定量的饲养水，则自动将饲养水放出。
通过使间歇放水部23由虹吸管构成，无需设置运行电力以及阀门的控制部。因此，能够将间歇放水部23设置为低成本且简单的结构。并且，反硝化槽21内的饲养水被虹吸管一次性强劲排出。因此，即使是通过泵3向反硝化槽21内长时间连续注水的情况，也能够抑制水生生物的剩余饵料、粪便等水中悬浮物堵在滤材22的间隙中。其结果，能够将反硝化槽21内长期确保为有氧环境，并减少反硝化槽21内的清扫等维护的次数。
此外，反硝化槽21以及间歇放水部23优选不包含金属部分而全部由树脂制成。这样能够提高耐盐性，即使使用海水作为饲养水，也能够防止反硝化装置20生锈、腐蚀。另外，硝化槽11以及间歇放水部13同样优选不包含金属部分而全部由树脂制成。
此外，水生生物饲养系统1可以具备泡沫分离器(未图示)。该泡沫分离器原本是通过纳米气泡来去除海水中的有机物、微生物等的装置，但也能够用于较高地确保饲养水中的溶氧量。
如上所述，根据本实施方式，通过将滤材22间歇地暴露在空气中，向反硝化细菌供给高浓度的氧，能够促进有氧条件下引起的反硝化反应，有效地对水生生物的饲养水进行反硝化处理。其结果，与现有的设置无氧反硝化槽的情况相比，能够实现水生生物饲养系统的低成本化，并且，能够提高可维护性、安全性。
下面，说明上述水生生物饲养系统1的实施例。
实施例1
作为硝化槽11以及反硝化槽21，使用移液器清洗机(池田理化株式会社制造、容积10升)。另外，作为滤材(硝化基质)12，使用方形陶瓷滤材，作为滤材(反硝化基质)22，使用多孔纤维粒子(Rengo株式会社制造、ViscopearlA(注册商标)、直径3mm)。将滤材12以及滤材22收纳到尼龙制的网袋中，分别装填到硝化槽11以及反硝化槽21中。
所使用的饲养水槽2的容积为200升。在该饲养水槽2中放入150升的人工海水(日本海水株式会社制造)。另外，实验期间中通过换气装置4对饲养水充分进行换气。由此，将饲养水槽2、硝化槽11以及反硝化槽21内的饲养水均保持在水温22±1℃、盐分3.0～3.2％、pH8.4～8.6、DO(溶氧量)6～8ppm。此外，滤材22中使用的纤维分解可供给碳，因此，无需添加作为反硝化反应所需的碳源的甲醇等。
通过泵3将饲养水槽2的海水向硝化槽11以及反硝化槽21连续供给。对于供给水量，硝化槽11以及反硝化槽21均为3升/分钟。另外，硝化槽11以及反硝化槽21均以大约每两分钟1次(大约720次/天)的比例进行间歇式过滤(吸氧操作)。
定期采集饲养水，分别测量饲养水中包含的铵态氮浓度(NH4-N)、亚硝酸盐氮浓度(NO2-N)以及硝酸盐氮浓度(NO3-N)。其中，使用水质测量用试剂盒(共立理化学研究所制造、LR-NH3、LR-HNO2、LR-HNO3)。在需要准确数值的情况下，可以根据试剂盒中附带的说明书使用分光光度计测量浓度。
下面，对实施的实验1～4进行说明。
实验1 硝化装置的硝化能力
在本实验中，为了把握硝化装置10的硝化能力，仅运转硝化装置10(即，不运转反硝化装置20)，测量饲养水中的氮浓度。
首先，向饲养水槽2的饲养水中添加氯化铵，将饲养水的氨浓度设定为期望值。然后，通过泵3仅向硝化槽11中注入饲养水，并且，每12小时采集饲养水。分别测量采集的饲养水中包含的铵态氮浓度、亚硝酸盐氮浓度以及硝酸盐氮浓度。测量结果表示在图2中。
如图2所示，铵态氮浓度随着时间经过急速降低，36小时后未检测到铵态氮。随着铵态氮浓度的减少，亚硝酸盐氮浓度以及硝酸盐氮浓度增加，由此，确认了能够通过硝化装置10起到硝化作用。
实验2 反硝化装置的反硝化能力
在本实验中，为了把握反硝化装置20的反硝化能力，仅运转反硝化装置20(即，不运转硝化装置10)，测量饲养水中的氮浓度。
首先，向饲养水槽2的饲养水中添加硝酸钾，将饲养水中的硝酸浓度设定为期望值。然后，通过泵3仅向反硝化槽21中注入饲养水，并且，每12小时采集饲养水。测量采集的饲养水中包含的硝酸盐氮浓度。测量结果表示在图3中。此外，图3中，在“第一次”以及“第二次”的测量中，将溶氧量设定为6ppm，在“第三次”测量中使泡沫分离器运转，将溶氧量设定为8ppm。
然后，通过泵3仅向反硝化槽21中注入饲养水，并且，每12小时采集饲养水。测量采集的饲养水中包含的硝酸盐氮浓度。测量结果表示在图3中。如图3所示，无论哪种浓度设定，硝酸盐氮浓度均随时间经过减少。特别是，在将溶氧量设定为6ppm的情况下，硝酸盐氮大幅度减少。由此，可以看出，溶氧量较多会促进反硝化反应。
实验3 间歇式过滤时的硝化能力以及反硝化能力
在本实验中，为了把握间歇式过滤时的硝化能力以及反硝化能力，使硝化装置10以及反硝化装置20二者运转，测量饲养水中的各种氮浓度。
首先，向饲养水槽2的饲养水中添加氯化铵，将饲养水的氨浓度设定为期望值。然后，通过泵3向硝化槽11以及反硝化槽21二者注入饲养水，并且，每12小时采集饲养水。分别测量采集的饲养水中包含的铵态氮浓度、亚硝酸盐氮浓度以及硝酸盐氮浓度。测量结果表示在图4中。此外，图4中，在“第一次”以及“第二次”的测量中，将溶氧量设定为6ppm，在“第三次”的测量中使泡沫分离器运转，将溶氧量设定为8ppm
如果考虑硝酸对水生生物的慢性毒性的影响，则硝酸盐氮浓度以及亚硝酸盐氮浓度的容许量即便是敏感性较高的种类大约为2ppm(Camargo等人,2005)，但通过间歇式过滤进行有氧反硝化处理，可以接近于该容许值。
根据本实验的测量数据，水生生物饲养系统1的氨去除能力是与基于硫化钙的现有无氧反硝化槽(DO大约2ppm、20mgN/L/天)大致相同的程度。作为理由，考虑如下。在现有无氧反硝化的情况下，需要抑制反硝化槽内的氧量。因此，必须较低维持饲养水的注水量。与此相对，在使用反硝化装置20进行有氧反硝化的情况下，不存在这种限制，能够增大饲养水的注水量。因此，反硝化装置20与无氧反硝化槽相比，虽然每单位容积的反硝化能力较低，但能够较多地设置过滤次数，因此，能够将总反硝化量(每单位容积的反硝化能力×过滤次数)设置为与无氧反硝化槽等同的程度。
此外，根据实验结果可知，反硝化反应与硝化反应相比，进行显然较慢。因此，在氨的负荷量持续较多存在的情况下，硝酸的累积量变大。由此，优选滤材(反硝化基质)22的体积大于滤材(硝化基质)12的体积。更具体地讲，通过将硝化反应的铵态氮浓度的降低速度与反硝化反应的硝酸盐氮浓度以及亚硝酸盐氮浓度的降低速度相比较，优选滤材12的体积与滤材22的体积的比率为1:3～5，更优选1:4。由此，能够适当平衡硝化反应的反应速度与反硝化反应的反应速度。
实验4 通常过滤时的硝化能力以及反硝化能力
在本实验中，与实验3(间歇式过滤)相比较，进行通常过滤时的铵态氮浓度、亚硝酸盐氮浓度以及硝酸盐氮浓度的测量。在本实验中，构成以下两种水生生物饲养系统。
在第一系统中，从反硝化槽21上拆下虹吸管(间歇放水部23)。向饲养水槽2的饲养水中添加硝酸钾，将饲养水中的硝酸浓度设定为期望值。然后，通过泵3向反硝化槽21中注入饲养水(3升/分钟)，并且，每24小时采集饲养水。测量结果表示在图5(NO3-N(添加硝酸钾))中。如图5所示，硝酸盐氮浓度少量降低后停止。根据该结果以及实验3的结果可知，间歇式过滤有促进反硝化反应的效果。
在第二系统中，从硝化槽11以及反硝化槽21上拆下虹吸管(间歇放水部13、23)。另外，将滤材12与滤材22的体积比调整为1:4，分别填充到硝化槽11以及反硝化槽21中。向饲养水槽2的饲养水中添加氯化铵，将饲养水的氨浓度设定为期望值。
通过泵3向硝化槽11以及反硝化槽21中注入饲养水，并且，每24小时采集饲养水。分别测量采集的饲养水中包含的铵态氮浓度、亚硝酸盐氮浓度以及硝酸盐氮浓度。测量结果表示在图5中。如图5所示，虽然铵态氮浓度降低，但是亚硝酸盐氮浓度以及硝酸盐氮浓度上升。
根据以上两种通常过滤系统的实验结果推测，在通常过滤的情况下，由于对反硝化槽21的氧供给量较少，因此没有充分引起反硝化反应。由此可知，在通常过滤的情况下，并不是完全没有引起反硝化反应，而是其反硝化能力非常低。
对此，在间歇式过滤的情况下，存在使滤材(反硝化基质)22完全暴露在空气中的时间，因此，可向反硝化基质供给高浓度的氧。由此，能够将反硝化槽21整体内保持为有氧，能够增大反硝化能力。
另外，通过在有氧条件下促进反硝化反应，与现有的无氧反硝化反应相比，能够大幅度缩短引起反硝化反应的时间。例如在水温22℃的情况下，3～4天左右开始引起反硝化反应。
(第二实施方式)
下面，说明第二实施方式所涉及的水生生物饲养系统1A。第二实施方式与第一实施方式的一个不同点是将硝化装置以及反硝化装置合并为一个。如第一实施方式所述，在本发明的水生生物饲养系统中，不仅是硝化反应，反硝化反应也在有氧环境中进行，因此，可以将硝化装置以及硝化装置一体化。
图6表示第二实施方式所涉及的水生生物饲养系统1A的简要结构。此外，在图6中，对与第一实施方式说明的图1相同的结构要素标注相同的标号。
水生生物饲养系统1A如图6所示，具备饲养水槽2、泵3、换气装置4以及过滤装置30。饲养水槽2、泵3以及换气装置4与第一实施方式相同，因此省略说明。
过滤装置30具有配置在饲养水槽2的上方的过滤槽31、收纳在过滤槽31内的滤材(硝化基质)32a和滤材(反硝化基质)32b、以及间歇放水部33。该过滤装置30通过泵3将供给至过滤槽31的饲养水中的铵态氮、亚硝酸盐氮通过固定于滤材32a的硝化细菌进行氧化。并且，过滤装置30将饲养水中的硝酸盐氮、亚硝酸盐氮通过固定于滤材32b的反硝化细菌在有氧条件下进行还原。
滤材32a与第一实施方式说明的滤材12同样，例如为方形陶瓷滤材或者多孔陶瓷立方体。滤材32b与第一实施方式说明的滤材22同样，例如为粒状、块状、层状等多孔纤维。
滤材32a以及滤材32b上下配置在过滤槽31内。例如，首先，在过滤槽31内以规定体积比例填充多孔纤维，然后，以规定体积比例填充多孔陶瓷立方体。填充的顺序可以相反。此外，滤材32a以及滤材32b也可以不是上下而是左右并列配置在过滤槽31内。另外，滤材32a以及滤材32b也可以分别收纳在网袋中。例如，可以将多孔纤维颗粒收纳在第一网袋中，将多孔陶瓷立方体收纳在第二网袋，将收纳有滤材的第一以及第二网袋放入过滤槽31内。另外，可以在过滤槽31内，将滤材32a以及滤材32b通过间隔部件分离配置，也可以不分离而混在过滤槽31内。
间歇放水部33从饲养水槽2向过滤槽31中注水，间歇地进行将过滤槽31中积存的饲养水放入饲养水槽2从而使滤材32a以及滤材32b暴露的吸氧操作。间歇放水部33如图6所示，由虹吸管构成，当过滤槽31内积存一定量的饲养水时，则自动将饲养水放出。通过间歇放水部33将过滤槽31的饲养水间歇地放出，可以使滤材32a以及滤材32b间歇地暴露在空气中。因此，能够向硝化细菌以及反硝化细菌供给高浓度的氧，得到与第一实施方式同样的效果。
并且，在第二实施方式中，硝化装置以及反硝化装置合并为一个过滤装置，因此，能够实现水生生物饲养系统的低成本化以及小型化。
下面，对上述水生生物饲养系统1A所涉及的实施例2以及实施例3进行说明。
实施例2
作为过滤槽31，使用移液器清洗机(池田理化株式会社制造、容积10升)。另外，作为滤材(硝化基质)32a，使用方形陶瓷滤材，作为滤材(反硝化基质)32b，使用多孔纤维粒子(Rengo株式会社制造、Viscopearl A(注册商标)、直径3mm)。将滤材32a以及滤材32b收纳到尼龙制的网袋中，装填到过滤槽31中。
所使用的饲养水槽2的容积为200升。向该饲养水槽2中放入150升的人工海水(日本海水株式会社制造)。
实验期间中通过换气装置4对饲养水充分进行换气。另外，使用泡沫分离器(Plesca株式会社制造、FS-002P型)较高维持饲养水中的溶氧量。由此，可以将饲养水槽2的饲养水的水质保持在水温22℃、盐分3％、pH8.6、DO8ppm。此外，滤材32b中使用的纤维分解可供给碳，因此，无需添加作为反硝化反应所需的碳源的甲醇等。
通过泵3将饲养水槽2的海水向硝化槽31供给。供给水量为3升/分钟。另外，以每2分钟1次(大约720次/天)的比例进行间歇式过滤。
下面，说明实施的实验5。
实验5 饲养水生生物时的氨去除能力
在本实验中，为了把握水生生物饲养系统1A饲养水生生物时的氨去除能力，使过滤装置30运转，测量饲养水中的氮浓度。将滤材32a与滤材32b的体积比调整为1:4，填充到过滤槽31中。
准备两个水生生物饲养系统1A。一个系统中饲养9个珍珠贝(带壳湿重大约80g)，另一个系统中饲养一个斑石鲷(体重大约400g)。珍珠贝以及斑石鲷均以无喂食的方式饲养。
对于珍珠贝，开始饲养的1天中不运转过滤槽31，确认到氨浓度上升的第二天开始运转过滤槽31以及泡沫分离器。通过泵3向过滤槽31中注入饲养水，并且，每24小时采集饲养水，分别测量饲养水中包含的铵态氮浓度以及硝酸盐氮浓度。测量结果表示在图7中。如图7所示，硝酸盐氮浓度以及铵态氮浓度在最初开始饲养时增加，但是，此后变为减少，硝酸盐氮浓度降低至大于1ppm左右。
对于斑石鲷，从开始饲养就运转过滤槽31以及泡沫分离器。通过泵3向过滤槽31中注入饲养水，并且，每24小时采集饲养水，分别测量饲养水中包含的铵态氮浓度、亚硝酸盐氮浓度以及硝酸盐氮浓度。测量结果表示在图8中。如图8所示，硝酸盐氮浓度、亚硝酸盐氮浓度以及铵态氮浓度从开始饲养就均维持在较低的值。
实施例3
作为过滤装置30，使用方形的水槽(容积45升)。另外，作为滤材(硝化基质)32a，使用方形陶瓷滤材，作为滤材(反硝化基质)32b，使用多孔纤维粒子(Rengo株式会社制造、Viscopearl A、直径3mm)。将滤材32a(3升)以及滤材32b(10升)分别收纳在尼龙制网袋中，将两个网袋放入过滤槽31。
所使用的饲养水槽2的容积为200升。向该饲养水槽2中放入150升的淡水。通过泵3将饲养水槽2的淡水供给至过滤槽31。供给水量为6升/分钟。另外，以大约3分钟1次的比例进行间歇式过滤。饲养水的pH以及DO分别为7.6以及7ppm。
下面，说明实施的实验6。
实验6 饲养水生生物时的氨去除能力
在本实验中，对50只金鱼50(全长3～5cm、总体重245g)以每天2、3次的方式投与适当量的饵料，饲养2个月。
在开始饲养的大约1.5个月，滤材(反硝化基质)32b的体积变为一半，因此，追加2升的反硝化基质。对于饲养水的水温，开始饲养后2个月为22℃，但是，此后，由于整体换水，降低至13～14℃。在水温降低后的2周中，喂食饵料进行饲养。然后，饲养水的水温返回至22℃。
开始饲养后的两个月(水温22℃)中，能够保持为铵态氮浓度小于2ppm、亚硝酸盐氮浓度小于0.2ppm、硝酸盐氮浓度小于10ppm。低水温(13～14℃)饲养中，水温下降后的最初10天中，铵态氮浓度、亚硝酸盐氮浓度以及硝酸盐氮浓度分别暂时上升至5ppm、0.5ppm、20ppm。但是，此后维持为铵态氮浓度小于2ppm、亚硝酸盐氮浓度小于0.1ppm、硝酸盐氮浓度小于10ppm。
水温降低两周后，如果将饲养水的水温再次上升至22℃，则铵态氮浓度、亚硝酸盐氮浓度以及硝酸盐氮浓度分别减少并稳定在2ppm、0.1ppm、2ppm。
由此可以确认，在低水温的情况下也能够在有氧条件下引起硝化反应以及反硝化反应。低水温与高水温时相比，至少可以使氨去除能力暂时降低。但是，低水温条件下金鱼的氨排泄量也减少，因此，能够确保饲养水中的各种氮浓度较低。
(第三实施方式)
下面，说明第三实施方式所涉及的水生生物饲养系统1B。第三实施方式与第二实施方式的一个不同点是间歇放水部的结构。本实施方式的间歇放水部使用阀门而构成。
图9表示第三实施方式所涉及的水生生物饲养系统1B的简要结构。此外，图9中，对与第二实施方式说明的图6相同的结构要素标注相同的标号。
水生生物饲养系统1B如图9所示，具备饲养水槽2、泵3、换气装置4、以及过滤装置30。饲养水槽2、泵3以及换气装置4与第一以及第二实施方式相同，因此省略说明。
过滤装置30具有配置在饲养水槽2的上方的过滤槽31、收纳在过滤槽31内的滤材(硝化基质)32a以及滤材(反硝化基质)32b、间歇放水部33A。
间歇放水部33A具有管路部34以及阀门35。管路部34具有将过滤槽31内的饲养水放入饲养水槽2内的流路。阀门35设置在管路部34中，间歇地开闭管路部34的流路。由此，与第二实施方式同样，过滤装置30能够将饲养水中的硝酸盐氮、亚硝酸盐氮通过固定于滤材32b的反硝化细菌在有氧条件下有效还原。
此外，本发明所涉及的间歇放水部只要能够进行将过滤槽中积存的饲养水放入饲养水槽从而使滤材暴露的吸氧操作即可，不限于上述间歇放水部23、33、33A、泵3的结构。另外，作为吸氧操作，也可以在过滤槽的滤材(反硝化基质)被饲养水淹没后，通过空气泵向过滤槽送入空气从而使滤材22暴露。
以上，说明了本发明所涉及的三个实施方式。本发明所涉及的反硝化装置可适用于例如陆上的畜牧饲养、观赏用鱼的饲养、鲜鱼运输等相关的饲养水的反硝化处理。另外，本发明所涉及的反硝化装置还可适用于除了水生生物的饲养中的饲养水以外的未处理水例如畜牧业排水、农业排水等未处理水的反硝化处理。
基于上述内容，本领域技术人员能够想到本发明的追加效果、各种变形，但本发明的方式不限于上述各实施方式。可以适当组合不同的实施方式的结构要素。在不脱离权利要求书中限定的内容及其等效物导出的本发明的概念思想以及精神的范围内，可以进行各种追加、变更以及局部删除。