JP2009034048A - 餌料培養方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安定した餌料の培養を行う。
【解決手段】ＭＮＢ発生装置２１は海水に気体を導入してマイクロナノバブル（ＭＮＢ）を発生させる。ＭＮＢ水生成槽２２ではＭＮＢ発生装置２１からマイクロナノバブルが海水に供されてＭＮＢ水が生成する。培養槽１２はＭＮＢ水生成槽２２からＭＮＢ水を導入して餌料を培養する。前記気体は空気または濃縮酸素ガスが挙げられる。培養槽１２内の培養液は膜処理装置によって餌料成分を除去した後にＭＮＢ水生成槽２２に供すると培養槽１２に供されるＭＮＢ水を増加できる。前記餌料成分を除去した培養液を生物学的な酸化処理に供すると培養槽１２内の培養液のアンモニア態窒素濃度を低減できる。
【選択図】図１

Description

本発明は海産類仔稚魚の種苗生産において初期飼育餌料として使用するワムシ等の餌料の培養技術に関する。

海産魚類の人工種苗生産は、動物プランクトンであるシオミズツボワムシを仔稚魚の初期餌料に使えることが発見された以降、大きく進歩し、その後のワムシの大量培養法の研究と共に人工種苗生産が発展してきた。仔稚魚の餌となるワムシは海産分野で通称Ｌ型ワムシと称されるシオミズツボワムシ（Ｂｒａｃｈｉｏｎｕｓ ｐｌｉｃａｔｉｌｉｓ）とＳ型ワムシと称されるＢｒａｃｈｉｏｎｕｓ ｒｏｔｕｎｄｉｆｏｒｍｉｓ（和名なし）が代表種である。

この２種のワムシは多くの海産魚種苗の初期餌料として各地の栽培漁業機関や養殖施設で大量培養されている。ワムシの培養法には、例えば、一定水量にワムシの元種として使う植え継ぎ培養法や、一定密度に達したら一部を培養水ごと抜き取ってクロレラまたは海水を加えながら一週間から数週間にわたって培養を継続する間引き培養法がある（非特許文献１等）。

また、図５に例示された餌料培養装置５のように、海水、クロレラを培養槽に自動供給しながら散気により酸素供給と攪拌をしながらワムシを培養し、収穫槽にてワムシの収穫を行う連続培養法がある（非特許文献２等）。この方法によると高密度のワムシを１ヶ月程度連続培養できる。

餌料培養装置５は培養槽１２と収穫槽１３とを備える。培養槽１２には海水と淡水クロレラ１４が供給される。前記海水は精密ろ過装置１１を介してポンプＰ１によって供される。淡水クロレラ１４はポンプＰ２によって供される。培養槽１２内には散気装置１５と温度調節器１６が設置されている。散気装置１５は大気から導入した空気を供給する。温度調節器１６は散気装置１５によって攪拌された培養液と接触した際の熱交換により前記培養液の温度を調節する。培養液１２内の培養液はオーバーフローまたは図示省略されたポンプによって収穫槽１３に供給される。また、前記培養液は定期的にドレン弁１７によって定量的に引き抜かれる。収穫槽１３には強化餌料１８がポンプＰ３によって供給される。以上述べた装置類は制御装置１９によって動作制御される。

一方、近年マイクロナノバブル（以下、ＭＮＢと称す）という気泡径が５０μｍ以下の気泡における特徴的な性質が注目されている（非特許文献３等）。ＭＮＢには以下の特徴がある。

気体の溶解効率が高い。上昇速度が遅い。表面張力との釣り合いにより気泡内圧力が高い。気泡表面が負に帯電している。生物に作用させると生理活性作用を奏する。ＭＮＢが対流するために高拡散性である。

このような特徴をもつＭＮＢの発生方法としては例えば以下のものが挙げられる。

乱流・せん断法は気液が接触する場所で羽根車等を回転させるかまたは気液流体を物体に衝突させ気泡を発生させている。発生する気泡の径は２０μｍ〜１ｍｍである。

旋回流法はノズル内で気液二相流体を高速旋回させてノズル出口付近における内外の気液二相流体の旋回速度差で切断、気泡を発生させている。発生する気泡の径は１０〜８０μｍである。

加圧溶解法はヘンリーの法則を利用して加圧下で液体に気体を溶解させ、その後、減圧開放させて気泡を発生させている。発生する気泡の径は１０〜１００μｍである。気泡高濃度である。

細孔法は多孔質体、膜、フィルター等の細孔に気体を通過させることで気泡を発生させている。発生する気泡の径は２０μｍ〜１ｃｍである。

超音波法は液体中に超音波を発生させ、その急激な圧力低下により液体に溶存している気体を析出させて気泡を発生させている。発生する気泡の径は１０μｍ以下である。

流路拡大法は気液流にベンチュリ管等により流路を拡大させ、圧力変動に伴う衝撃波により気泡を発生させている。発生する気泡の径は１０μｍ〜１ｍｍである。高ボイド率である。
田中賢二，「海産ワムシの大量培養法とその利用」，用水と廃水，４６，５，２００４，ｐｐ．３５５〜３６３ 日野明徳，「養殖施設ガイド 形態別施設の概要 餌料生物・海産ワムシの培養施設」，養殖 ３９，４，２００２，ｐｐ．４３〜４６ 大成博文，「マイクロバブルの基礎」，泡のエンジニアリング，２００５，ｐｐ．４２３〜４２９

ワムシの連続培養では、ワムシの固体密度を高くし（数千〜数万固体／ｍｌ）、大量培養を行っている。このため、培養中の溶存酸素濃度を高く保つ必要があり、大量の空気により散気している。溶存酸素が不足すればワムシの増殖は著しく抑えられる。

しかし、ワムシはその個体数が多くなればなるほど多くの酸素供給が必要となるが、振とうや機械的攪拌などの物理的な衝撃に弱く、強力な攪拌等によって酸素供給速度を上げることができない。

また、ワムシから発生するアンモニア濃度が培養中で上昇するとワムシの増殖は抑制される。アンモニアは水中ではｐＨが中性以下ではＮＨ₄ ⁺とＯＨ^-に乖離しているが、アルカリ性となると非乖離状態のＮＨ₃が増加し、これはＮＨ₄ ⁺より毒性が強い。そのため、培養液のｐＨを中性以下と保つようにｐＨ調整を実施する場合がある。しかしながら、連続培養時間が長くなると毒性が低いとはいえＮＨ₄ ⁺濃度の上昇がワムシの増殖に悪影響を及ぼす。

そこで、請求項１の餌料培養方法は、海水に気体を導入してマイクロナノバブルを発生させる工程と、前記マイクロナノバブルを海水に供給してマイクロナノバブル水を生成させる工程と、マイクロナノバブル水を利用して餌料を培養する工程とを有する。本発明によればマイクロナノバブルは高溶解性であるので餌料の培養に供される海水の溶存酸素濃度を高めることができる。また、マイクロナノバブルは高拡散性であるので餌料の培養系内に均等に酸素を供給させることができる。

請求項２の餌料培養方法は、請求項１の餌料培養方法において、前記培養する工程の培養液から餌料をろ過膜によって分離した後に前記マイクロナノバブル水を生成する工程に供する。本発明によれば餌料が分離除去された培養液がマイクロナノバブル水を生成する工程に供されるので餌料の培養工程に供されるマイクロナノバブル水を増加できる。

請求項３の餌料培養方法は、請求項２の餌料培養方法において、前記餌料が分離された培養液を生物学的に酸化処理した後に前記マイクロナノバブル水を生成する工程に供する。本発明によれば前記餌料が分離された培養液が生物学的に酸化処理されることにより前記培養液に含まれるアンモニア態窒素が酸化除去されるので、餌料の培養液におけるアンモニア態窒素の蓄積が減少し、餌料の安定した連続培養を行える。

請求項４の餌料培養方法は、請求項１から３のいずれかの餌料培養方法において、前記気体は空気または濃縮酸素ガスである。本発明のように空気または酸素によって発生させたマイクロナノバブル水を餌料の培養系に供給することで、強攪拌等の餌料にストレスを与えずに培養系内に均等に溶存酸素の供給を行うことができるので、安定した餌料の培養を行える。特に、酸素によって発生させたマイクロナノバブル水を餌料の培養系に供給することで、餌料の培養系の溶存酸素濃度を一層高めることできる。

また、請求項５の餌料培養装置は、海水に気体を導入してマイクロナノバブルを発生させるマイクロナノバブル発生装置と、このマイクロナノバブル発生装置からマイクロナノバブルを海水に供給してマイクロナノバブル水を生成させるマイクロナノバブル水生成槽と、このマイクロナノバブル水生成槽からマイクロナノバブル水を導入して餌料を培養する培養槽とを備える。本発明によればマイクロナノバブルは高溶解性であるので餌料の培養槽に供される海水の溶存酸素濃度を高めることができる。また、マイクロナノバブルは高拡散性であるので餌料の培養槽内に均等に酸素を供給させることができる。

請求項６の餌料培養装置は、請求項５の餌料培養装置において、前記培養槽内の培養液から餌料をろ過膜によって分離する膜処理装置を備え、前記膜処理装置によって餌料が分離された培養液が前記マイクロナノバブル水生成槽に返送される。本発明によれば餌料が分離除去された培養液がマイクロナノバブル水生成槽に供されるので、餌料の培養槽に供されるマイクロナノバブル水を増加させることできる。

請求項７の餌料培養装置は、請求項６の餌料培養装置において、前記餌料が分離された培養液を生物学的に酸化処理する生物浄化槽を備え、この生物浄化槽によって処理された培養液が前記マイクロナノバブル水生成槽に返送される。本発明によれば前記餌料が分離された培養液が生物学的に酸化処理されることにより前記培養液に含まれるアンモニア態窒素が酸化除去されるので、培養槽内の培養液におけるアンモニア態窒素の蓄積が減少し、餌料の安定した連続培養を行える。

請求項８の餌料培養装置は、請求項５から７のいずれかの餌料培養装置において、酸素を濃縮する濃縮酸素供給装置を備え、この濃縮酸素供給装置から供給された濃縮酸素ガスを前記マイクロナノバブル発生装置が導入する。本発明のように酸素が濃縮されたガスによって得たマイクロナノバブル水を餌料の培養槽に供給することで、強攪拌等の餌料にストレスを与えることなく培養系内に均等に溶存酸素の供給を行うことができる。これにより、安定した餌料の培養を行えると共に餌料の培養系の溶存酸素濃度を一層高めることできる。

したがって、以上の発明によれば安定した餌料の培養を行える。特に、請求項３及び７の発明によれば餌料の安定した連続培養を行える。

図１は発明の第一の実施形態に係る餌料培養装置１の概略構成図である。

餌料培養装置１は、餌料の一例としてワムシを連続的に培養する装置であって、培養液の溶存酸素濃度を上昇させる手段としてマイクロナノバブル（以下、ＭＮＢと称す）を連続供給できる機構を備える。

餌料培養装置１は従来の培養装置に係る餌料培養装置５の構成においてＭＮＢ発生装置２１とＭＮＢ水生成槽２２とを備える。

ＭＮＢ発生装置２１はＭＮＢ水生成槽２２から液相を導入すると共に大気中から空気を導入してＭＮＢを発生させる。ＭＮＢ発生装置２１は例えば乱流・せん断法、旋回流法、加圧溶解法、細孔法、超音波法、流路拡大法のいずれかが適用されたものが挙げられる。尚、ＭＮＢ発生装置２１は制御装置１９によって動作制御される。

ＭＮＢ水生成槽２２はポンプＰ１によって供給されたろ過処理済みの海水とＭＮＢ発生装置２１から供されたＭＮＢとを混合させる。ＭＮＢ水生成槽２２内の液相はオーバーフローによって培養槽１２に移行させている。ＭＮＢ水生成槽２２内の液相がポンプで培養槽１２に搬送させるとＭＮＢが重合しＭＮＢ密度が減少するので、前記オーバーフローによればＭＮＢ密度の減少を防止できる。ＭＮＢ水生成槽２２を設けることでＭＮＢ発生時に生じる対流が培養槽１２へ影響しない。

図１を参照しながら餌料培養装置１の動作例について説明する。

海水がポンプＰ１によってＭＮＢ水生成槽２２に供給される。海水はポンプＰ１の吸引力によって精密ろ過装置１１を通過する過程でろ過処理される。一方、ＭＮＢ水生成槽２２ではＭＮＢ発生装置２１によって発生されたＭＮＢが前記導入された海水と混ざり合い、ＭＮＢ水が生成する。ＭＮＢ水生成槽２２内のＭＮＢ水はオーバーフローによって培養槽１２に移行する。ＭＮＢ発生装置２１によって発生したＭＮＢは高溶解性であるので餌料の培養槽１２に供される海水の溶存酸素濃度が高まる。また、ＭＮＢは高拡散性であるので餌料の培養槽１２内に均等に酸素を供給させることができる。

ＭＮＢ水が供された培養槽１２内の培養液にはポンプＰ２によって淡水クロレラ１４が添加される。淡水クロレラ１４が添加された培養液は散気装置１５によって空気が供給されることで攪拌され且つ溶存酸素濃度が維持されると共に温度調節器１６によって淡水クロレラ１４の培養に適切な温度に調節される。そして、培養槽１２内の培養液はオーバーフローまたはポンプによって収穫槽１３に移送される。収穫槽１３の培養液にはポンプＰ３によって強化餌料１８が適宜に添加される。強化餌料１８は、例えば海産クロレラ、油脂酵母等が挙げられ、養殖する海産動物の種類に応じて適宜に選択されて使用される。

図２は発明の第二の実施形態に係る餌料培養装置２の概略構成図である。

餌料培養装置２は餌料培養装置１のＭＮＢ発生装置２１に濃縮酸素供給装置２３を備えている。ＭＮＢ発生装置２１は濃縮酸素供給装置２３から供給された濃縮酸素ガスを利用して酸素からなる酸素ＭＮＢを発生させる。この酸素ＭＮＢにより餌料培養装置１よりもさらに酸素濃度を高めた海水の供給ができるようになる。尚、濃縮酸素供給装置２３としては圧力スイング吸着法（ＰＳＡ法）や酸素富化膜法に基づくものが例示される。

図２を参照しながら餌料培養装置２の動作例について説明する。

海水がポンプＰ１によってＭＮＢ水生成槽２２に供給される。海水はポンプＰ１の吸引力によって精密ろ過装置１１を通過する過程でろ過処理される。一方、ＭＮＢ発生装置２１は濃縮酸素供給装置２３から濃縮酸素ガスを導入して酸素ＭＮＢを発生させる。この酸素ＭＮＢはＭＮＢ水生成槽２２内で海水と混ざり合い、酸素ＭＮＢ水が生成する。ＭＮＢ水生成槽２２内の酸素ＭＮＢ水はオーバーフローによって培養槽１２に移行する。酸素ＭＮＢ水が供給された培養槽１２内の培養液にはポンプＰ２によって淡水クロレラ１４が添加される。淡水クロレラ１４が添加された培養液は散気装置１５によって空気が供給されることで攪拌されると共に温度調節器１６によって淡水クロレラ１４の培養に適切な温度に調節される。そして、培養槽１２内の培養液はオーバーフローまたはポンプによって収穫槽１３に移送される。収穫槽１３の培養液にはポンプＰ３によって強化餌料１８が適宜に添加される。

以上のように餌料培養装置２では濃縮酸素ガスによって生成させた酸素ＭＮＢ水を餌料の培養槽１２に供給しているので培養槽１２の培養液の溶存酸素濃度をより一層高めることができる。

図３は発明の第三の実施形態に係る餌料培養装置３の概略構成図である。

餌料培養装置１及び２のＭＮＢの供給量は導入される海水の量と同量であり、それ以上の海水量を投入することはできない。そこで、餌料培養装置３では投入するＭＮＢ水量を増加させるため、培養槽１２の培養液のろ過液をＭＮＢ水生成槽２２に返送することにより、投入するＭＮＢ水量を増加供給できるようにしている。

培養液をろ過するための膜処理装置２４は培養槽１２の培養液に浸漬されるように設置される。膜処理装置２４のろ過膜はワムシが通過できない１０μｍ以下の孔径であればその材料の種類は限定しない。ろ過液をＭＮＢ水生成槽２２に返送させるポンプＰ４は膜処理装置２４とＭＮＢ水生成槽２２とを連結させた配管に設置されている。

図３を参照しながら餌料培養装置３の動作例について説明する。

海水がポンプＰ１によってＭＮＢ水生成槽２２に供給される。海水はポンプＰ１の吸引力によって精密ろ過装置１１を通過する過程でろ過処理される。一方、ＭＮＢ発生装置２１は空気または酸素を導入してＭＮＢを発生させる。前記酸素は前述の濃縮酸素供給装置から導入すればよい。このＭＮＢはＭＮＢ水生成槽２２内で海水と混ざり合い、ＭＮＢ水が生成する。ＭＮＢ水生成槽２２内のＭＮＢ水はオーバーフローによって培養槽１２に移行する。ＭＮＢ水が供された培養槽１２内の培養液にはポンプＰ２によって淡水クロレラ１４が添加される。淡水クロレラ１４が添加されたＭＮＢ水は散気装置１５によって空気が供給されることで攪拌され且つ溶存酸素濃度が維持されると共に温度調節器１６によって淡水クロレラ１４の培養に適切な温度に調節される。また、培養槽１２内の培養液はオーバーフローまたはポンプによって収穫槽１３に移送される。一方、一部の培養液はポンプＰ４によってＭＮＢ水生成槽２２に返送される。この返送の過程で培養液に含有するワムシが膜処理装置２４によって分離される。分離されたワムシは培養槽１２内に留まる。

以上のように餌料培養装置３では餌料が分離除去された培養液がＭＮＢ水生成槽２２に供されるので餌料の培養槽１２に供されるＭＮＢ水を増加させることができる。

図４は発明の第四の実施形態に係る餌料培養装置４の概略構成図である。

餌料培養装置４は、培養槽１２内に蓄積するアンモニア態窒素を除去するためのもので、餌料培養装置３の膜処理装置２４とＭＮＢ水生成槽２２との間に生物浄化槽２５を備える。生物浄化槽２５はポンプＰ４とＭＮＢ水生成槽２２との間に配置されている。生物浄化槽２５は養殖システム等で養殖水中に蓄積する魚の排泄物に含まれるアンモニア態窒素等を酸化処理するものとして一般的な生物膜法の他に例えば浸漬ろ床法、散水ろ床法、回転円板法等が挙げられる。尚、生物浄化槽２５はアンモニア態窒素が生物的に除去できるものであればよいので、前記例示された生物学的処理法に限定されない。

図４を参照しながら餌料培養装置４の動作例について説明する。

海水がポンプＰ１によってＭＮＢ水生成槽２２に供給される。海水はポンプＰ１の吸引力によって精密ろ過装置１１を通過する過程でろ過処理される。一方、ＭＮＢ発生装置２１は空気または酸素を導入してＭＮＢを発生させる。前記酸素は前述の濃縮酸素供給装置から導入すればよい。このＭＮＢはＭＮＢ水生成槽２２内で海水と混ざり合い、ＭＮＢ水が生成する。ＭＮＢ水生成槽２２内のＭＮＢ水はオーバーフローによって培養槽１２に移行する。

培養槽１２に導入されたＭＮＢ水にはポンプＰ２によって淡水クロレラ１４が添加される。淡水クロレラ１４が添加されたＭＮＢ水は散気装置１５によって空気が供給されることで攪拌され且つ溶存酸素濃度が維持されると共に温度調節器１６によって淡水クロレラ１４の培養に適切な温度に調節される。また、培養槽１２内の培養液はオーバーフローまたはポンプによって収穫槽１３に移送される。

一方、培養槽１２内の一部の培養液はポンプＰ４によって生物浄化槽２５に供された後にＭＮＢ水生成槽２２に返送される。この返送の過程で培養液に含有するワムシは膜処理装置２４によって分離される。分離されたワムシは培養槽１２内に留まる。そして、生物浄化槽２５では担体に生息した微生物群によって膜処理装置２４のろ過液に含有するアンモニア態窒素が亜硝酸態窒素、さらには硝酸態窒素に酸化する。尚、生物浄化槽２５が脱窒機能を有している場合は前記硝酸態窒素は窒素ガスの形態で大気中に開放される。

以上のように餌料培養装置４によれば培養槽１２に供給されるＭＮＢ水量を増加させることができると共に培養槽１２に蓄積するアンモニア態窒素を除去できる。したがって、培養槽１２内の培養液におけるアンモニア態窒素の蓄積が減少し、餌料の安定した連続培養を行える。

発明の第一の実施形態に係る餌料培養装置の概略構成図。 発明の第二の実施形態に係る餌料培養装置の概略構成図。 発明の第三の実施形態に係る餌料培養装置の概略構成図。 発明の第四の実施形態に係る餌料培養装置の概略構成図。 従来の餌料培養装置の概略構成図。

符号の説明

１，２，３，４…餌料培養装置
１１…精密ろ過装置
１２…培養槽
１３…収穫槽
１４…淡水クロレラ
１５…散気装置
１６…温度調節器
１７…ドレン弁
１８…強化餌料
１９…制御装置
２１…ＭＮＢ発生装置
２２…ＭＮＢ水生成槽
２３…濃縮酸素供給装置
２４…膜処理装置
２５…生物浄化槽

Claims (8)

1. 海水に気体を導入してマイクロナノバブルを発生させる工程と、
   前記マイクロナノバブルを海水に供給してマイクロナノバブル水を生成させる工程と、
   マイクロナノバブル水を利用して餌料を培養する工程と
   を有することを特徴とする餌料培養方法。
2. 前記培養する工程の培養液から餌料をろ過膜によって分離した後に前記マイクロナノバブル水を生成する工程に供すること
   を特徴とする請求項１に記載の餌料培養方法。
3. 前記餌料が分離された培養液を生物学的に酸化処理した後に前記マイクロナノバブル水を生成する工程に供すること
   を特徴とする請求項２に記載の餌料培養方法。
4. 前記気体は空気または濃縮酸素ガスであること
   を特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の餌料培養方法。
5. 海水に気体を導入してマイクロナノバブルを発生させるマイクロナノバブル発生装置と、
   このマイクロナノバブル発生装置からマイクロナノバブルを海水に供給してマイクロナノバブル水を生成させるマイクロナノバブル水生成槽と、
   このマイクロナノバブル水生成槽からマイクロナノバブル水を導入して餌料を培養する培養槽と
   を備えたことを特徴とする餌料培養装置。
6. 前記培養槽内の培養液から餌料をろ過膜によって分離する膜処理装置を備え、
   前記膜処理装置によって餌料が分離された培養液が前記マイクロナノバブル水生成槽に返送されること
   を特徴とする請求項５に記載の餌料培養装置。
7. 前記餌料が分離された培養液を生物学的に酸化処理する生物浄化槽を備え、
   この生物浄化槽によって酸化処理された培養液が前記マイクロナノバブル水生成槽に返送されること
   を特徴とする請求項６に記載の餌料培養装置。
8. 酸素を濃縮する濃縮酸素供給装置を備え、
   この濃縮酸素供給装置から供給された濃縮酸素ガスを前記マイクロナノバブル発生装置が導入すること
   を特徴とする請求項５から７のいずれか１項に記載の餌料培養装置。

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