JP2005245329A - 閉鎖循環式養殖システム - Google Patents

Abstract

【課題】 塩素除去装置に閉塞のトラブルが発生することを防ぐことができると共に、塩素除去装置への薬剤の頻繁な補充が不要になる閉鎖循環式養殖システムを提供する。
【解決手段】 魚介類を飼育する飼育水槽１の海水を循環経路２を通して浄化しながら循環させるようにした閉鎖循環式養殖システムに関する。海水を電気分解する電解槽３と、海水の電気分解で生成される活性塩素種を除去する塩素除去装置４を循環経路２に設ける。電解槽３で電気分解された海水が流入して通過する塩素除去槽５内に、この海水中に流動する状態で亜硫酸カルシウムのペレット６を設けて上記塩素除去装置４を形成する。ＳＳ等の固形分が塩素除去槽５内に流入しても、これらは流動状態にあるペレット６の間を通過し、閉塞が発生するおそれはない。また亜硫酸カルシムは海水に対する溶解度が低く長期に亘って消失することがないので、長期間の補充が不要になる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、陸上において、海水（人工海水を含む）を浄化しながら閉鎖系で循環させて、飼育水槽で魚介類を養殖したり一時的に蓄養したりするようにした閉鎖循環式養殖システムに関するものである。

海水面から離れた陸上地点で、食用あるいは鑑賞用の魚介類を飼育する閉鎖式養殖システムが従来から検討されている。この閉鎖循環式養殖システムでは、飼育魚介類の排泄物や残餌等を飼育水槽から除去する処理を、周辺環境への排出希釈によることなく、システム内で行なう必要がある。このために、飼育水槽に海水を循環させる循環経路を接続し、この循環経路に物理的ろ過装置、電解槽を設け、あるいは物理的ろ過装置、生物浄化槽、電解槽を設け、飼育水槽の海水を循環させる間に、海水中の魚介類の排泄物や残餌等を除去して浄化することが行なわれている。

前者の循環経路に物理的ろ過装置、電解槽を設けたシステムでは、海水中の固形物を物理的ろ過装置でろ過して除去し、また電解槽で海水を電気分解することによって生成される次亜塩素酸などの活性塩素種で、魚介類の排泄物に起因するアンモニア等を分解して除去し、さらに海水を消毒殺菌等することができる。また後者の循環経路に物理的ろ過装置、生物浄化槽、電解槽を設けたシステムでは、海水中の固形物を物理的ろ過装置でろ過して除去し、さらに生物浄化槽で硝化菌等の微生物でアンモニアを分解して除去し、また電解槽で海水を電気分解することによって生成される次亜塩素酸などの活性塩素種で海水を消毒殺菌等することができる。（例えば特許文献１等参照）
特開２００３−２７４７９６号公報

上記のように電解槽で海水を電気分解して次亜塩素酸などの活性塩素種を生成させる場合、過剰な活性塩素種は魚毒作用を有するために、特許文献１にみられるように、電解槽の次に塩素除去装置を設けて過剰な活性塩素種を除去する必要がある。

そして塩素除去装置としては、活性炭充填槽や、中和剤添加装置などが一般的に用いられている。しかし、活性炭充填槽は、槽内に活性炭を充填してこの槽内に海水を通過させることによって、活性炭に活性塩素種を吸着させて除去するようにしたものであるが、槽内に緻密に充填された活性炭の粒子間が海水中のＳＳ（suspended solid：懸濁物質、浮遊物質）や電解で生成される不溶塩類によって閉塞され易く、この閉塞によって海水の循環不良が生じ易い。従って頻繁な洗浄が必要であり、また逆洗機構など洗浄する機構も必要になる等の問題があった。また中和剤添加装置は、海水にチオ硫酸ナトリウム等の塩素中和剤を添加して活性塩素種を中和して除去するようにしたものであるが、チオ硫酸ナトリウム等の薬剤は消費量が大きく、薬剤の補充やメンテナンスが繁雑になる等の問題があった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、塩素除去装置に閉塞のトラブルが発生することを防ぐことができると共に、塩素除去装置への薬剤の頻繁な補充が不要になる閉鎖循環式養殖システムを提供することを目的とするものである。

本発明の請求項１に係る閉鎖循環式養殖システムは、魚介類を飼育する飼育水槽１の海水を循環経路２を通して浄化しながら循環させるようにした閉鎖循環式養殖システムにおいて、海水を電気分解する電解槽３と、海水の電気分解で生成される活性塩素種を除去する塩素除去装置４を循環経路２に設け、電解槽３で電気分解された海水が流入して通過する塩素除去槽５内に、この海水中に流動する状態で亜硫酸カルシウムのペレット６を配設して上記塩素除去装置４を形成して成ることを特徴とするものである。

この発明によれば、活性塩素種を中和して除去する亜硫酸カルシウムのペレット６は塩素除去槽５内に流動状態で配置されており、海水中のＳＳや電解で生成される不溶塩類などの固形分が塩素除去槽５内に流入しても、これらは流動状態にあるペレット６の間に詰まるようなこと無く塩素除去槽５を通過するものであり、塩素除去装置４に閉塞のトラブルが発生することを防ぐことができるものである。また亜硫酸カルシムは次亜塩素酸等の活性塩素種との反応性が高く、海水に対する溶解度が低いので、長期に亘って塩素除去槽５内で消失することがなく、塩素除去装置４への頻繁な補充が不要になるものである。

また請求項２の発明は、請求項１において、塩素除去槽５内に配設される亜硫酸カルシウムのペレット６の容積は、塩素除去槽５の容積の２０％以下であることを特徴とするものである。

この発明によれば、海水中で自由に流動できる状態で亜硫酸カルシウムのペレット６を塩素除去槽５内に設けることができ、塩素除去装置４に閉塞のトラブルが発生することを確実に防ぐことができるものである。

また請求項３の発明は、請求項１又は２において、塩素除去装置４の塩素除去槽５内に攪拌手段と曝気手段の少なくとも一方の手段を設けて成ることを特徴とするものである。

この発明によれば、塩素除去槽５内で海水と亜硫酸カルシウムのペレット６とを攪拌して混合することができ、海水中の活性塩素種の除去を効率高く行なうことができるものである。

本発明によれば、活性塩素種を中和して除去する亜硫酸カルシウムのペレット６は塩素除去槽５内に流動状態で配置されているので、海水中のＳＳや電解で生成される不溶塩類などの固形分が塩素除去槽５内に流入してもこれらはペレット６の間に詰まるようなことがない。従って塩素除去装置４に閉塞のトラブルが発生することを防ぐことができるものであり、洗浄が不要になるものである。また亜硫酸カルシムは海水に対する溶解度が低いので、亜硫酸カルシウムのペレット６は長期に亘って塩素除去槽５内で消失することがない。従って、塩素除去装置４への頻繁な補充が不要になるものである。

以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。

図１（ａ）は本発明の実施の形態の一例を示すものであり、魚介類が飼育される飼育水槽１に循環経路２が接続してあり、循環経路２に設けた循環ポンプ１０を作動させることによって、飼育水槽１内の海水を循環経路を通して循環させるようにしてある。そしてこの循環経路２には、海水の流れに沿った順で、循環ポンプ１０、水浄化装置１１、電解槽３、塩素除去装置４が接続してある。

水浄化装置１１は、海水中の固形分をろ過等によって除去する物理的ろ過部や、海水中のアンモニア等を硝化菌などの微生物で分解除去する生物ろ過部などを備えて形成してあり、飼育水槽１内の海水を水浄化装置１１に通過させて循環させることによって、飼育水槽１内の海水を魚介類を飼育するのに適した水質に保ち、閉鎖循環システムで魚介類の飼育を行なうことができるものである。

電解槽３内には図１（ｂ）に示すように陽極１２と陰極１３が無隔膜で対向させた状態で配置してある。この陽極１２と陰極１３にはそれぞれプラス電位とマイナス電位の直流電圧を給電装置（不図示）により印加することができるようにしてある。

また塩素除去装置４は図１（ｂ）に示すように塩素除去槽５内に亜硫酸カルシウムのペレット６を配設することによって形成されるものである。亜硫酸カルシウムのペレット６としては、径１ｍｍ以上の粒状、円柱状、円盤状に形成したもの、例えば直径１ｍｍ、高さ２〜３ｍｍ程度の円柱形に形成したものを用いることができるものである。ここで、亜硫酸カルシウムのペレット６は、その合計容積が塩素除去槽５の容積の２０％以下になるように、塩素除去槽５内に投入するようにしてある。このように塩素除去槽５内へのペレット６の充填率を２０％以下に設定することによって、塩素除去槽５内には貯溜される海水の容積よりもペレット６の容積が十分に小さくなり、塩素除去槽５内において亜硫酸カルシウムのペレット６は海水中に浮遊して自由に流動することができるものである。塩素除去槽５内へのペレット６の充填率が低くなり過ぎると、脱塩素の効率が悪くなるので、塩素除去槽５内へのペレット６の充填率は例えば５％以上であることが好ましい。

上記のように形成される閉鎖循環系養殖装置にあって、飼育水槽１内の海水は循環ポンプ１で循環経路２を通して水浄化装置１１に供給され、水浄化装置１１内で上記のように浄化処理される。このように浄化された海水は循環経路２を通して水浄化装置１１から電解槽３に流入し、電解槽３内を通過する。そしてこのように電解槽３内に海水を通過させながら陽極１２と陰極１３に直流電圧を印加することによって海水を電気分解することができるものであり、陽極１２の表面と陰極１３の表面で次のような電極反応が生じる。

陽極：Ｃｌ⁻＋２ＯＨ⁻→ＣｌＯ⁻＋Ｈ_２Ｏ＋２ｅ⁻
陰極：２Ｈ^＋＋２ｅ⁻→Ｈ_２
このように陽極１２の電極反応で次亜塩素酸等の活性塩素種が生成されるものであり、この活性塩素種によって、海水を消毒殺菌したり、脱色したりすることができるものである。また、陰極１３の陰極反応で水素イオン（Ｈ^＋）が水素ガス（Ｈ_２）として放出されるので、水素イオンの減少によるｐＨ上昇が生じるものであり、海水のｐＨを上昇させることができるものである。水浄化装置１１で上記のようにアンモニアを生物学的に硝化して除去する場合、硝酸が生成されることによって海水のｐＨは低下する傾向にあるが、このように陰極反応でｐＨ上昇を生じさせることによって、海水のｐＨ調整をして、魚介類の飼育に適したｐＨに保つことができるものである。

ここで、次亜塩素酸等の活性塩素種によって海水中のアンモニアを分解することも可能であるが、上記のように水浄化装置１１でアンモニアを生物学的に硝化して除去する場合には、次亜塩素酸等の活性塩素種によるアンモニアの分解は特に必要ではないので、高濃度で活性塩素種を生成させるように海水の電気分解を行なう必要はない。従って、次亜塩素酸等の活性塩素種で海水の消毒殺菌や脱色を行なう場合には、０．１Ａ／ｄｍ^２程度の小さい電流密度で弱い電気分解を行なうことで十分であり、このときには、電解槽３から流出する海水中に含有される次亜塩素酸等の活性塩素種は０．２ｍｇ／Ｌ以下の比較的低い濃度である。

次に、次亜塩素酸等の活性塩素種を含有する海水は電解槽３から循環経路２を通って塩素除去装置４の塩素除去槽５に流入し、塩素除去槽５内を通過する。塩素除去槽５内には上記のように亜硫酸カルシウムのペレット６が貯溜されているので、海水がペレットと接触することによって、海水中の次亜塩素酸等の活性塩素種は次の反応で亜硫酸カルシムと反応し、海水中の次亜塩素酸等の活性塩素種は分解される。

ＣｌＯ⁻＋ＣａＳＯ_３→Ｃｌ⁻＋ＣａＳＯ_４
亜硫酸カルシウムによる次亜塩素酸等の活性塩素種の分解除去反応は敏感であり、海水中の活性塩素種の濃度が０．２ｍｇ／Ｌ以下と低い場合、活性炭など炭素材料では塩素除去の速度が遅く実効的でないが、亜硫酸カルシウムはこのような低濃度の活性塩素種とも敏感に反応して迅速に残留塩素除去を行なうことができるものである。従って、亜硫酸カルシウムのペレット６を塩素除去槽５内に緻密に充填せず、流動できる疎な状態で亜硫酸カルシウムのペレット６が塩素除去槽５内に配置されていても、０．２ｍｇ／Ｌ以下の低い濃度の次亜塩素酸等の活性塩素を速い速度で確実に除去することができるものである。

また亜硫酸カルシウムは次亜塩素酸等の活性塩素と反応して溶けるだけで、海水には殆ど不溶である。従って、亜硫酸カルシウムのペレット６を入れ過ぎるということがないと共に、亜硫酸カルシウムのペレット６は海水に溶解して消失するということが長期に亘ってないので、このペレット６を塩素除去槽５に補充することが長期に亘って不要になり、頻繁な補充の問題が解消されるものである。

そして上記のように、塩素除去槽５内において亜硫酸カルシウムのペレット６は海水中に浮遊して流動する状態になっているので、塩素除去槽５に流入した海水は流動状態のペレット６と混合されながら塩素除去槽５内を流れて通過した後に、塩素除去槽５から排出される。従って、海水中にＳＳ等の固形分が含まれていても、固形分は海水と共に塩素除去槽５内を流れて排出されるものであり、活性炭や薬剤の粒子が緻密に充填されている場合のように粒子間に固形分が詰まって閉塞させるようなことがなく、塩素除去槽５内にＳＳ等の固形分で閉塞が発生することはないものである。このため、塩素除去装置４が閉塞して海水の流通不良トラブルが発生することがなくなり、また閉塞を防ぐために逆洗を行なったりすることが不要になるものである。

このように塩素除去装置４で過剰な次亜塩素酸等の活性塩素種が除去された海水は、循環経路２を通して飼育水槽１に返送される。次亜塩素酸等の活性塩素種が魚毒作用を発揮しないためには、海水中の活性塩素種の濃度は０．０５ｍｇ／Ｌ以下である必要があり、活性塩素種の濃度がこの濃度以下になるまで残留塩素除去を行なうことができるように、塩素除去槽５中の亜硫酸カルシウムのペレット６の量を設定し、また塩素除去槽５内に海水が十分な時間滞留できる容積に塩素除去槽５を形成するのが望ましい。

図２（ａ）は塩素除去装置４の他の実施の形態の一例を示すものであり、塩素除去槽５内に攪拌翼１５などで形成される攪拌手段が設けてある。攪拌翼１５を回転して塩素除去槽５の海水を攪拌することによって、流動状態にある亜硫酸カルシウムのペレット６を海水中に浮遊攪拌することができ、亜硫酸カルシウムのペレット６と海水との接触効率を高めて、亜硫酸カルシウムと次亜塩素酸等の活性塩素種との反応効率を高め、効率高く残留塩素除去を行なうことができるものである。

図２（ｂ）は塩素除去装置４の他の実施の形態の一例を示すものであり、ブロア１６に接続された散気管１７を塩素除去槽５の底部に設置して、曝気手段が設けてある。そしてブロア１６から送風されたエアを散気管１７から塩素除去槽５内に噴出させることによって、塩素除去槽５内を曝気することができるものである。このように塩素除去槽５内を曝気することによって、海水中の次亜塩素酸等の活性塩素種の除去を行なうことができるものであり、またエアの散気によって塩素除去槽５内を攪拌することができ、上記と同様にして亜硫酸カルシウムと次亜塩素酸等の活性塩素種との反応効率を高めることができるものであり、これらの作用が相俟って、残留塩素の除去を効率高く行なうことができるものである。

本発明の実施の形態の一例を示すものであり、（ａ）は全体の概略図、（ｂ）は電解槽と塩素除去槽の概略断面図である。 塩素除去槽の他の実施の形態を示すものであり、（ａ），（ｂ）はそれぞれ概略断面図である。

符号の説明

１ 飼育水槽
２ 循環経路
３ 電解槽
４ 塩素除去装置
５ 塩素除去槽
６ 亜硫酸カルシウムのペレット

Claims (3)

1. 魚介類を飼育する飼育水槽の海水を循環経路を通して浄化しながら循環させるようにした閉鎖循環式養殖システムにおいて、海水を電気分解する電解槽と、海水の電気分解で生成される活性塩素種を除去する塩素除去装置を循環経路に設け、電解槽で電気分解された海水が流入して通過する塩素除去槽内に、この海水中で流動する状態で亜硫酸カルシウムのペレットを配設して上記塩素除去装置を形成して成ることを特徴とする閉鎖循環式養殖システム。
2. 塩素除去槽内に配設される亜硫酸カルシウムのペレットの容積は、塩素除去槽の容積の２０％以下であることを特徴とする請求項１に記載の閉鎖循環式養殖システム。
3. 塩素除去装置の塩素除去槽内に攪拌手段と曝気手段の少なくとも一方の手段を設けて成ることを特徴とする請求項１又は２に記載の閉鎖循環式養殖システム。
   

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