アクアポニックスのろ過装置とは？仕組み・種類・選び方をわかりやすく解説

アクアポニックスは、魚の養殖と植物の水耕栽培を組み合わせた循環型の生産システムです。

魚を育てる水槽と植物を育てる栽培設備を水でつなぎ、魚の排泄物などに由来する養分を植物の生育に利用します。

この循環を安定させるために重要なのが「ろ過装置」です。

魚を飼育していると、排泄物や食べ残した餌などによって水が汚れていきます。これらを適切に処理しなければ、水質の悪化や配管の詰まりなどにつながる可能性があります。

そこで今回は、アクアポニックスにおけるろ過装置の役割、種類、仕組み、選び方、メンテナンス方法について初心者にもわかりやすく解説します。

アクアポニックスにろ過装置が必要な理由

アクアポニックスでは、水槽の水をそのまま植物へ送ればよいわけではありません。

魚を飼育すると、

・魚の排泄物
・食べ残した餌
・微細な有機物
・アンモニア

などが水中に発生します。

固形物が大量に蓄積すると配管や栽培設備が詰まったり、植物の根に汚れが付着したりする原因になります。

また、有機物が大量に分解される環境では酸素が消費され、水質にも影響します。

そのためアクアポニックスでは「固形物を取り除く処理」と「微生物によってアンモニアなどを変化させる処理」を組み合わせることが重要です。

アクアポニックスのろ過は大きく2種類

アクアポニックスにおけるろ過は、大きく分けると次の2種類があります。

ろ過方法	主な役割
物理ろ過	魚の排泄物や残った餌などの固形物を取り除く
生物ろ過	微生物の働きを利用してアンモニアを亜硝酸、さらに硝酸へ変化させる

この2つは目的が異なります。

単に水を透明にするだけでは、アクアポニックスに必要なろ過が完了したとはいえません。

魚・植物・微生物が共存できる環境をつくることが、アクアポニックスにおけるろ過の重要な目的です。

物理ろ過とは？

物理ろ過は、水中に含まれる固形物を取り除くための処理です。

魚の排泄物や餌の食べ残しなどを、そのまま植物の栽培設備へ流さないために行います。

代表的な方法として、

・沈殿槽
・スクリーンフィルター
・スワールフィルター
・ボルテックスフィルター
・ビーズフィルター
・ドラムフィルター

などがあります。

システムの規模によって適した方式は異なります。

沈殿槽

比較的シンプルなのが沈殿を利用する方法です。

水が流れる速度を落とすことで、重い固形物を槽の底へ沈めます。

底にたまった汚れを定期的に排出することで、固形物をシステムから取り除きます。

構造を比較的シンプルにできるため、小規模システムでも採用を検討しやすい方法です。

スワール・ボルテックス方式

水槽内に旋回する水流をつくり、固形物を分離する方式です。

魚の水槽から流れてきた水をタンク内で旋回させ、固形物を底部へ集めます。

底部にたまった汚泥を排出し、比較的きれいになった水を次の設備へ送ります。

スクリーン・ドラムフィルター

網目状のスクリーンを利用して、水中の固形物を取り除く方法です。

特にドラムフィルターは大量の水を処理できる機種もあり、商業規模の循環式養殖やアクアポニックスなどで使用されることがあります。

ただし設備費やメンテナンス性なども考慮する必要があります。

生物ろ過「バイオフィルター」とは？

アクアポニックスで非常に重要なのが生物ろ過です。

魚は代謝によってアンモニアを排出します。

このアンモニアが蓄積すると魚に悪影響を与えるため、システム内では微生物の働きを利用して処理します。

一般的には、

アンモニア
↓
亜硝酸
↓
硝酸

という流れで変化します。

この過程を「硝化」と呼びます。

硝酸は植物が窒素源として利用できるため、この仕組みが魚の養殖と植物栽培を結び付けています。

バイオフィルターの「ろ材」とは？

生物ろ過では、微生物が定着する場所が必要になります。

そこで使用されるのが「ろ材」です。

ろ材には、

・プラスチック製ろ材
・リング状ろ材
・ボール状ろ材
・砂利
・溶岩石

などさまざまな種類があります。

重要なのは、微生物が定着できる十分な表面積を確保することです。

細かな凹凸や複雑な形状を持つろ材は、限られたスペースでも大きな表面積を確保できます。

ただし、ろ材は表面積だけで選べばよいわけではありません。

水が適切に流れることや、清掃・管理ができることも重要です。

生物ろ過では酸素も重要

硝化に関わる微生物は酸素を必要とします。

そのため、バイオフィルターでは十分な酸素を供給できる環境をつくる必要があります。

例えば、

・エアーポンプ
・エアーストーン
・水面を動かす構造
・十分な水循環

などを利用して酸素を供給します。

バイオフィルターを単なる「ろ材を入れた容器」と考えるのではなく、水流と酸素供給まで含めて設計することが重要です。

アクアポニックスの一般的な水の流れ

システムによって構成は異なりますが、一例として次のような流れがあります。

魚の飼育水槽
↓
固形物除去装置
↓
バイオフィルター
↓
植物の栽培設備
↓
サンプタンク
↓
ポンプ
↓
魚の飼育水槽

魚の水槽から出た水を最初に物理ろ過することで、大きな固形物がバイオフィルターや植物の栽培設備へ流れ込むのを抑えます。

その後、生物ろ過を経て植物へ水を送り、再び魚の飼育水槽へ戻します。

実際の順番や構成は栽培方式や設備設計によって異なります。

栽培ベッド自体がろ過の役割を持つこともある

アクアポニックスでは、必ず独立した大型バイオフィルターが必要になるとは限りません。

例えば、培地を使用するメディアベッド方式では、培地の表面が微生物の生息場所となり、生物ろ過の一部を担うことがあります。

一方、NFT方式などでは独立したバイオフィルターが必要になる場合があります。

つまり、

「アクアポニックス＝必ずこのろ過装置」

という決まりではありません。

栽培方式、魚の量、給餌量、水量、植物の量などを考えてシステム全体を設計します。

ろ過装置を選ぶ際のポイント

システムの規模

家庭用の小さなアクアポニックスと商業規模の農園では、必要な処理能力が大きく異なります。

魚の飼育水量だけでなく、魚の飼育量や給餌量も考慮する必要があります。

魚の量と給餌量

魚が多く、餌の投入量が多ければ、それだけ排泄物や残餌などの負荷も大きくなります。

ろ過装置を水槽容量だけで選ぶのではなく、システムに発生する負荷を考えることが重要です。

栽培方式

メディアベッド、NFT、DWC（深水耕）など、植物を育てる方式によって必要なろ過構成は変化します。

特に植物の根へ大量の固形物が流れ込まないよう注意が必要です。

メンテナンス性

ろ過装置は設置したら終わりではありません。

定期的に、

・固形物を排出する
・フィルターを清掃する
・配管を確認する
・水流を確認する
・ろ材の状態を確認する

といった管理が必要です。

簡単に清掃できる構造かどうかは、長期間運用するうえで非常に重要です。

ろ過装置は大きければよいわけではない

ろ過能力に余裕を持たせることは重要ですが、必要以上に大型化すると設備費や設置スペースが増えます。

さらに複雑な設備を導入すると、管理する部品や故障する可能性のある箇所も増加します。

重要なのは、

「自分のアクアポニックスに必要な処理能力はどのくらいか」

を把握することです。

魚の量、水量、給餌量、植物の栽培面積、栽培方式などを総合的に考えて選びましょう。

ろ過装置のメンテナンス方法

ろ過装置を安定して使用するためには、定期的な点検が欠かせません。

沈殿した汚泥を排出する

沈殿槽などでは底部に魚の排泄物などが蓄積します。

長期間放置せず、システムに合わせて適切に排出します。

フィルターを清掃する

スクリーンやスポンジなどを使用している場合は、目詰まりしていないか確認します。

目詰まりすると水流が低下し、ポンプやシステム全体へ影響する可能性があります。

バイオフィルターを過度に洗浄しない

バイオフィルターのろ材には、硝化に関係する微生物が生息しています。

そのため、物理フィルターと同じ感覚で過度に洗浄するのは避けます。

特に水道水に含まれる消毒用の塩素などは微生物に影響する可能性があるため、ろ材の管理方法には注意が必要です。

水質を確認する

ろ過装置が正常に見えていても、水質に問題が発生している場合があります。

アクアポニックスでは、

・pH
・アンモニア
・亜硝酸
・硝酸
・水温
・溶存酸素

などを必要に応じて確認します。

特にアンモニアや亜硝酸の上昇は、生物ろ過が十分に機能していない可能性を判断する材料になります。

ろ過しすぎにも注意する

「魚の排泄物はすべて不要」と考えてしまうのも注意が必要です。

魚由来の有機物には、分解・無機化されることで植物が利用できる養分になるものがあります。

固形物を適切に管理しながら、魚から生じる栄養を植物へつなげることがアクアポニックスの特徴です。

そのため、単純に「できるだけ強力に汚れを除去する」のではなく、魚・植物・微生物のバランスを考えることが重要になります。

ろ過装置はアクアポニックスを支える重要設備

アクアポニックスのろ過装置には、大きく分けて「物理ろ過」と「生物ろ過」という2つの役割があります。

物理ろ過では魚の排泄物や食べ残した餌などの固形物を取り除き、生物ろ過では微生物の働きを利用してアンモニアを亜硝酸、さらに硝酸へ変化させます。

そして植物が水中の養分を利用し、処理された水が再び魚の水槽へ戻ります。

この循環こそがアクアポニックスの大きな特徴です。

ろ過装置を選ぶ際には、

・水量
・魚の飼育量
・給餌量
・栽培面積
・栽培方式
・必要な処理能力
・メンテナンス性
・設置スペース

などを総合的に考えましょう。

まとめ

アクアポニックスを安定して運用するためには、適切なろ過設備が欠かせません。

特に重要なのは「汚れを取り除くだけの設備ではない」という点です。

魚から生じる物質を微生物の働きによって植物が利用できる形へつなげることが、アクアポニックスにおけるろ過の重要な役割です。

これからアクアポニックスを始める場合は、水槽や栽培ベッドだけでなく、物理ろ過・生物ろ過・ポンプ・エアレーションまで含めた「水循環システム全体」で設備を考えてみましょう。

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