JP4914686B2

JP4914686B2 - 水中生物の飼育水浄化方法及び装置

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Publication number: JP4914686B2
Application number: JP2006258333A
Authority: JP
Inventors: 崇山田
Original assignee: Asahi Organic Chemicals Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Yukizai Corp
Priority date: 2006-09-25
Filing date: 2006-09-25
Publication date: 2012-04-11
Anticipated expiration: 2026-09-25
Also published as: JP2008073006A

Description

本発明は、漁業、水産加工業、食品加工業、活魚輸送、水族館、養殖業等の各種産業における魚類や無脊椎生物等の水中生物の飼育に使用する飼育水の浄化方法及び装置に関するものである。水の浄化については、し尿処理等、広範囲に及ぶが、本発明はし尿処理等の廃棄する水の廃水処理が対象ではなく、特に水中生物の飼育水のように使用し続ける水の浄化方法及び装置に関するものである。

従来から水中生物の飼育水浄化には、様々な浄化装置が用いられていた。中でもろ過器と、酸化剤投入装置と、泡沫分離装置からなる浄化装置が、水中生物の飼育水浄化に良く用いられており、例えば、図１０に示すような浄化装置が、水中生物の飼育水浄化方法として提案されている（特許文献１参照）。さらに近年では、直接酸化剤を使用する浄化方法だけでなく、高電圧パルスを用いて被処理水の水分子を活性化させることで水中生物の飼育水浄化が行われることもあり、例えば図１１に示すような浄化装置が、水中生物の飼育水浄化方法として提案されている（特許文献２参照）。

ろ過器と、酸化剤投入装置と、泡沫分離装置からなる浄化装置の構造は、図１０に示すように、水産生物飼育水を貯留している貯水槽１０１と、貯水槽１０１の被処理水を移送するポンプ１０２と、貯水槽１０１内に貯留されている被処理水を濾別する濾過槽１０３と、オゾナイザー１０８によって発生させたオゾン含有ガスを散気管１０９を通して濾過された被処理水と接触させるオゾン溶解槽１０４と、オゾン接触により被処理水に残留するオキシダントを分解するサンゴ砂槽１０５および触媒反応槽１０６と、オゾン含有ガスを分解させるオゾン分解器１１０と、オキシダントを分解した被処理水を泡沫分離する泡沫分離槽１０７とで構成されており、濾過手段と、オゾン接触手段と、泡沫分離手段により被処理水を浄化する浄化装置である。

その効果は、貯水槽１０１からポンプ１０２により被処理水を濾過槽１０３へ導入し濾過した後、オゾナイザー１０８で発生させたオゾン含有ガスを、散気管１０９を介してオゾン溶解槽１０４にて被処理水と接触させて浄化・殺菌を行い、サンゴ砂槽１０５で被処理水のｐＨ調整をしながら触媒反応槽１０６にて残留しているオキシダントを分解させ、最後に泡沫分離槽１０７によって泡沫を生成させることで、水産生物飼育水の被処理水から汚濁成分を浄化するものであった。

また高電圧パルスを用いた水中生物の飼育水浄化装置は、図１１に示すように、飼育水２０５と底部に砂利２０８を収容した絶縁性の水槽２０４と、高電圧パルス発生器２０１と電流制限抵抗器２０２を連結した電極２０３と、絶縁性の敷物２０６により構成されている。

その効果は、高電圧パルス発生器２０１から出力される高電圧パルスが、電流制限抵抗器２０２を通ることにより、魚体に悪影響を及ぼさない範囲内に微弱電流化され、電極２０３によって絶縁性の水槽２０４に誘導印加され、飼育水２０５内に電界を形成しながら水分子を活性化し、水中の有機物の分解や空気中への放散を促進させ、アンモニアの発生を抑制するものであった。

特開平７−２１４０８１号公報特開２０００−２８７５８０号公報

しかしながら、前記特許文献１の浄化装置では、被処理水と接触させるオゾンの生成量を調整し難く、調整する為には複雑な運転管理を要するという問題があった。また、残留するオキシダントを分解させる為に必要な触媒を合成しなければならず、手間と費用が嵩むという問題もあった。

また前記特許文献２の浄化装置では、高電圧パルスによって発生したラジカルは酸化力に優れているものの、その寿命が短く、折角発生させたラジカルも被処理水に接触した一部しか酸化できない、あるいは被処理水と効率よく混合させる前に消滅してしまうといった、水の活性を維持し難いという問題があった。さらに前記特許文献２にも記載されているように、最も簡易的な浄化手法として飼育水の換水も挙げられるが、これも汚れた使用済みの飼育水を別途浄化しなければならないという問題があった。

本発明は、以上のような従来技術の問題点に鑑みなされたものであり、酸化剤などの薬剤の使用や複雑な運転管理を必要とせず、飼育水の濁度及び色度の増加を抑制し、飼育水からタンパク質、全窒素、アンモニア性窒素及び亜硝酸性窒素を除去でき、被処理水のｐＨが低下しないように自動的に中性に保持することが可能となった水中生物の飼育水浄化方法及び装置を提供するものである。

さらに水族館などの展示水槽の飼育水浄化に用いた場合には、飼育水のｐＨが低下しないように中性に保持し、かつ飼育水の濁度や色度の増加を抑制し、あわせて飼育水に蓄積するタンパク質や全窒素、アンモニア性窒素や亜硝酸性窒素の除去も行い、展示水槽の透明度の保持が可能となった水中生物の飼育水浄化方法及び装置を提供するものである。また陸上養殖や活魚輸送に纏わる飼育水槽の飼育水浄化に用いた場合も、飼育水のｐＨが低下しないように中性に保持し、かつ飼育水に蓄積するタンパク質や全窒素やアンモニア性窒素や亜硝酸性窒素を除去することで、水中生物の飼育を円滑に行うことが可能となった水中生物の飼育水浄化方法及び装置を提供するものである。

本発明の第１は、水中生物の飼育に用いる飼育水の浄化方法において、飼育水の浄化工程にろ過工程、ｐＨ調整工程及び泡沫分離工程を含み、該泡沫分離工程が、分離槽内の該飼育水に気体を供給して該飼育水に泡沫分離処理を施すものであり、該分離槽内に供給する気体が微細気泡であり、該微細気泡が、気泡のみを発生させる手段によって気泡を発生させた後、該気泡を剪断する手段によって気泡が剪断されることによって生じる微細気泡及び該気泡を剪断する手段そのものから発生する微細気泡であり、該微細気泡が飼育水を泡沫分離処理することを特徴とし、下記の構成を好ましい態様として含む。

前記ろ過工程に用いるろ材が砂である。

前記ｐＨ調整工程が、水中生物の飼育水にカキ殻を接触させることにより、該飼育水のｐＨが低下しないように中性に保持する。

前記ｐＨ調整工程が、該飼育水のｐＨを７≦ｐＨ＜８．６に保持する。

本発明の第２は、水中生物の飼育に用いる飼育水の浄化装置において、浄化装置が、ろ材に砂を用いたろ過器と、カキ殻を充填したｐＨ調整槽と、泡沫分離処理装置とで構成され、該泡沫分離処理装置が、泡沫分離処理を行う分離槽と、該分離槽内に気泡のみを発生させる散気板と、気泡を剪断し且つ微細気泡を発生させる自給式微細気泡発生装置を有し、該分離槽内に、中央が貫通され上部に向かって縮径する傾斜部を有する笠状の遮蔽板が設けられていることを特徴とする。

本発明における水中生物の飼育水浄化方法及び装置は、以上説明した構成になっているので、以下のような優れた効果が得られる。

（１）飼育水の浄化工程にろ過工程とｐＨ調整工程と泡沫分離工程を含むことにより、飼育水から残餌や水中生物の体表粘液に由来する発泡成分を効率よく除去できるため、浄化工程にろ過工程とｐＨ調整工程だけを含む場合と比べて、飼育水の濁度を１／２、色度を１／３〜１／２、タンパク質を２／３、全窒素を１／１０から１／３に低減することができる。また、飼育水の浄化が効率よく行われることから、閉鎖系の浄化装置において、飼育水の換水量を低減できる。

（２）ろ過工程のろ材に砂を用いると、安価で容易に入手することができる。

（３）ｐＨ調整槽のｐＨ調整材としてカキ殻を用いることにより、ｐＨ調整する際に薬剤を必要とせず、飼育水のｐＨを低下させる物質の働きを抑制するに伴いカキ殻が溶解するため、過剰投入による飼育水のｐＨ変動がなく、飼育水のｐＨを中性に保持することができる。また、廃棄物の再利用という環境負荷低減の観点と、有償処理の廃棄物の有効活用という点からも優れている。

（４）泡沫分離処理装置に用いる微細気泡が、気泡のみを発生させる手段によって気泡を発生させた後、該気泡を剪断する手段によって気泡が剪断されることによって生じる微細気泡及び／又は該気泡を剪断する手段そのものから発生する微細気泡であることから、泡沫分離処理装置内に供給する気泡の径を微細にすることができ、且つ泡沫分離処理装置内に微細気泡を大量に発生させることができるため、飼育水から効率よくタンパク質や界面活性剤等の発泡成分を除去できる。

（５）水中生物の飼育水浄化装置としてろ材に砂を用いたろ過器とｐＨ調整材としてカキ殻を充填したｐＨ調整槽と泡沫分離処理装置内に供給する微細気泡の生成に、気泡を多量に発生する部分と、気泡の微細化を行う部分の二つの工程を有する泡沫分離処理装置を用いることにより、処理設備をコンパクトに設定することができ、運転管理が容易で一定の処理水質を得ることができる。

以下、本発明の実施形態について図１乃至図９を用いて説明するが、本発明が本実施態様に限定されないことは言うまでもない。図１は本発明における実施形態を示した構成図である。図２は泡沫分離処理における実施形態を示した構成図である。

本発明における水中生物とは、魚類や無脊椎生物などの水中を生息の主体として生存する生物のことであり、水中生物の飼育水槽１とは、魚類や無脊椎生物などの水中を生息の主体として生存する生物を飼育する際に使用する水槽である。

本発明における水中生物の飼育水２とは、汚濁物質、各種窒素、タンパク質や界面活性剤等の起泡作用を有する発泡成分を含むものである。

本発明におけるカキ殻６とは、水中生物であるカキから可食部を取り除いたものであり、ｐＨ調整槽５内に飼育水槽１で飼育している水中生物の重量に対して５０％以上充填され、ろ過器４でろ過された後の飼育水２と接触させるｐＨ調整材である。

本発明における中性とは、６．４≦ｐＨ＜９．０である。水中生物の飼育水浄化にｐＨ調整機能を用いず、且つ新たな飼育水の継ぎ足しを抑えた循環型により飼育水浄化を行うと、硝酸性窒素の蓄積により飼育水のｐＨが６．４未満に低下する。その為、飼育水２とカキ殻６を接触させることにより、飼育水２を水中生物が生息し易いｐＨである６．４≦ｐＨ＜９．０に保持し、且つろ過工程に生息する酸化細菌の活性が保たれるｐＨとなるように飼育水２のｐＨを６．４≦ｐＨ＜９．０に保持することが好ましい。

本発明における気体とは、酸素などのような呼吸に必要なガスのことである。空気を用いる場合、別途気体を用意する必要がないので、特に空気が好ましい。

本発明における気泡１５とは、飼育水２中の直径が１ｍｍを超える気体塊のことであり、微細気泡１６とは直径が１ｍｍ以下の気体塊のことである。泡沫１７とは飼育水２に含まれる発泡成分が気泡１５や微細気泡１６に接触し、発泡したものである。

本発明において、水中生物の飼育に用いる飼育水の浄化工程にろ過工程とｐＨ調整工程と泡沫分離工程を含むことが好ましい。飼育水２に蓄積される飼育体の排泄物や残餌などの固形物をろ別し、且つ飼育体の排泄物や残餌に由来するアンモニア性窒素を硝酸性窒素まで酸化させるためにろ過工程が必要であり、さらに飼育水２に蓄積する硝酸性窒素によって飼育水２のｐＨを低下させないようにｐＨを中性に保持するためのｐＨ調整工程が必要であり、あわせて飼育体の排泄物や残餌や体表粘液に由来するタンパク質等の発泡成分を飼育水２から分離除去させるために泡沫分離工程が必要である。

本発明において、水中生物の飼育水浄化におけるろ過工程のろ材は、砂であることが好ましい。ろ過工程に用いるろ材は、固形物のろ別と、アンモニア性窒素を硝酸性窒素に酸化させる酸化細菌の生息場所としての二つの役割を担う。機能だけであれば樹脂やセラミックもろ材となるが、価格が安価で入手が容易である砂がより好ましい。

本発明において、水中生物の飼育水浄化におけるｐＨ調整工程にて、飼育水２のｐＨを低下させないように飼育水２のｐＨを中性に保持するためのｐＨ調整材は、カキ殻６であることが好ましい。ｐＨ調整材は、サンゴや鉱石などの炭酸カルシウムであっても同様の機能を有するが、カキ殻は廃棄物となることが多いことから、廃棄物の再利用という環境負荷低減の観点と、有償処理の廃棄物の有効活用という点から、ｐＨ調整材がカキ殻であることが特に好ましい。

本発明において、水中生物の飼育水浄化におけるｐＨ調整工程にて、飼育水２とカキ殻６を接触させて、飼育水２のｐＨを７≦ｐＨ＜８．６に保持することが好ましい。さらに好ましくは７．３≦ｐＨ＜８．４である。ろ過器のろ材に付着しているアンモニア酸化細菌や亜硝酸酸化細菌の活性が著しく低下し、飼育水中にアンモニア性窒素や亜硝酸性窒素が蓄積され、水中生物の飼育に影響を及ぼすことを防ぐためには、７≦ｐＨが好ましい。また、飼育水中に水素イオンが極端に少なくなり、飼育水中のアンモニア性窒素の一部がアンモニアとして存在するのを防ぐためにはｐＨ＜８．６が好ましい。

本発明において、水中生物の飼育水浄化における泡沫分離工程は、分離槽８内の飼育水２に気体を供給して飼育水２に泡沫分離処理を施すものであり、分離槽８内に供給する気体が微細気泡１６であり、微細気泡１６が、気泡１５のみを発生させる手段によって気泡１５を発生させた後、気泡１５を剪断する手段によって気泡１５が剪断されることによって生じる微細気泡１６及び／又は気泡１５を剪断する手段そのものから発生する微細気泡１６であり、微細気泡１６が飼育水２を泡沫分離処理することが好ましい。泡沫分離工程に空気を用いることで別途気体を用意する必要がなく、さらに泡沫分離処理装置７内に供給する微細気泡１６の生成に、気泡を多量に発生する部分と、気泡１５の微細化を行う部分の二つの工程を導入することにより、大量の空気量かつ微細気泡１６を泡沫分離処理装置７に供給することが可能となり、飼育水２から飼育体の排泄物や残餌や体表粘液に由来するタンパク質等の発泡成分を効率よく分離できるため好適である。

本発明において、水中生物の飼育に用いる飼育水の浄化装置は、ろ過器４とｐＨ調整槽５と泡沫分離処理装置７で構成されることが好ましい。これらの浄化装置を組み合わせることにより、固形物のろ別と飼育水２中のアンモニア性窒素を硝酸性窒素に酸化させる機能、飼育水のｐＨが低下しないように中性に保持する機能、飼育体の排泄物や残餌や体表粘液に由来するタンパク質等の発泡成分を分離させる機能を一連の装置として用いることができ、それぞれの使用条件に即して複雑な運転管理を必要としないで飼育水の浄化が可能となるため好適である。

本発明において、水中生物の飼育に用いる飼育水の浄化装置は、ろ材に砂を用いたろ過器４と、カキ殻６を充填したｐＨ調整槽５と、泡沫分離処理装置７とで構成され、泡沫分離処理装置７が、泡沫分離処理を行う分離槽８と、分離槽８内に気泡１５のみを発生させる手段と、気泡１５を剪断及び／又は微細気泡１６を発生させる手段を有するものであることが好ましい。ろ過器４のろ材に砂、ｐＨ調整槽５のｐＨ調整材にカキ殻６を用いることにより廃棄物の再利用という環境負荷の低減ができ、泡沫分離処理装置７内に供給する微細気泡１６の生成に、気泡を多量に発生する部分と、気泡１５の微細化を行う部分の二つの工程を有する泡沫分離処理装置７を用いることにより、大量の空気量かつ微細気泡１６を泡沫分離処理装置７に供給することが可能となり、省スペースで効率よく飼育水２からタンパク質等の発泡成分を除去することができる。

本発明において、ｐＨ調整槽５に充填するカキ殻６はｐＨ調整槽５底部に配置し、ｐＨ調整槽５に流入させる飼育水２は、ｐＨ調整槽５底部から上方に向けての上昇流であることが好ましい。ｐＨ調整槽５内の飼育水２の流れを上昇流にすることにより、飼育水２がカキ殻６に充分接触し、飼育水２とカキ殻６の接触効率が向上する。またｐＨ調整槽５内に充填するカキ殻６の形状は無加工の自然の状態でも、粉砕して細かい形状にしても良い。但し何れの場合もｐＨ調整槽５内にカキ殻６を充填する際は、上昇流の飼育水２によってｐＨ調整槽５からカキ殻６が越流しない程度にｐＨ調整槽５の高さを高くするように設定するか、ないしは越流しないようにｐＨ調整槽５を形成することが好ましい。

本発明において、泡沫分離処理装置７に供給する空気は微細気泡１６であることが好ましい。これは同じ空気量であれば、気泡径が微細であるほど気泡数が多くなり、被処理水中に拡散され易く、泡沫分離処理装置７内で分散され易いため、飼育水２中のタンパク質等の発泡成分と微細気泡１６の接触が多くなり、飼育水中の発泡成分を効率よく分離、排出することができるため好適である。

本発明において、微細気泡１６は、気泡１５のみを発生させる手段によって気泡１５を発生させた後、気泡１５を剪断する手段によって気泡１５が剪断されることによって生じる微細気泡１６及び／又は気泡１５を剪断する手段そのものから発生する微細気泡１６であることが好ましい。これは気泡１５のみを発生させる手段を、気泡１５を剪断し且つ微細気泡１６を発生させる手段より下方へ設け、気泡１５のみを発生させる手段から発生された気泡１５が、気泡１５を剪断し且つ微細気泡１６を発生させる手段の位置まで浮上して、気泡１５を剪断し且つ微細気泡１６を発生させる手段より発生する水流によって剪断されることにより、泡沫分離処理装置７に供給する空気量を多くすると共に気泡径を微細にすることができ、泡沫分離処理装置７に微細気泡１６を大量に発生させることができるため好適である。

以下、本発明の実施形態を図１、図２に基づいて詳細に説明する。１は魚類や無脊椎生物が飼育される飼育水槽、３は飼育水槽１の底部より流出した飼育水２を各装置へ移送するポンプ、４はろ材に砂を用いたろ過器、５はｐＨ調整材としてカキ殻６を用いたｐＨ調整槽、７は泡沫分離処理装置である。泡沫分離処理装置７は、分離槽８と、分離槽８内に供給する微細気泡１６の生成に際して、気泡を多量に発生する部分と、気泡１５の微細化を行う部分の二つの工程を有する。ｐＨ調整槽５は槽内底部にカキ殻６が充填されており、飼育水２を槽の下部から上部へ流すことにより、カキ殻６と飼育水２を効率よく接触させる構造となっている。カキ殻６は、飼育水槽１で飼育している水中生物の重量に対して、５０％〜１００％充填されている。本発明における％は重量規準である。また、泡沫分離処理装置７の分離槽８は、側面に飼育水２が流入する流入口、上部に泡沫分離水を排出させる排出口、底部に処理後の飼育水２を流出させる流出口が設けられている。分離槽８は、内部の中間部から上部にかけて、中央が貫通され上部に向かって縮径する傾斜部を有する笠状の遮蔽板９が一定間隔を開けて三段設けられている。また、内部の中間部よりやや下方の位置に自給式微細気泡発生装置１０が設けられ、自給式微細気泡発生装置１０の下方であり分離槽８底部にまで至らない位置に散気板１１が設けられている。自給式微細気泡発生装置１０は外部空気と連通する吸気口１２に連通し、散気板１１は、ブロワ１４に連通する吸気口１３に連通している。

次に本発明の実施形態の作用について説明する。まず、残餌や水中生物の体表粘液に由来する発泡成分を含む水中生物の飼育水２（以下、飼育水と記す）がポンプ３により飼育水槽１の底部からろ過器４の上部へ圧入される。圧入された飼育水２はろ過器４にてろ過された後、カキ殻６が底部に充填されたｐＨ調整槽５の下部へ流入する。流入された飼育水２は上向流でカキ殻６と接触しながらｐＨ調整槽５の上部より流出し、再び飼育水槽１へ返送される。また飼育水２はポンプ３でろ過器４へ圧入されるのと並列に配置された泡沫分離処理装置７にも移送される。泡沫分離処理装置７の分離槽８の側面より流入した飼育水２は、分離槽８内にて一定時間滞留する。同時にブロア１４によって大気中の空気が吸気口１３を通して導入されることにより散気板１１より気泡１５が分離槽８へ供給される。さらに大気中の空気を吸気口１２を通して吸引する自給式微細気泡発生装置１０によって微細気泡１６が分離槽８内へ供給される。この時、気泡１５と微細気泡１６は泡沫分離処理装置７内にて垂直方向に激しく衝突し、微細気泡１６を含む水流によって剪断されて気泡１５は微細気泡１６となり、飼育水２に溶解している発泡成分と接触して泡沫１７となる。泡沫１７は遮蔽板９に沿って浮上し、分離槽８内で上昇した泡沫１７が再び分離槽８底部へ下降することを抑制されながら水面上に生成される。水面上に生成された泡沫１７は泡沫分離水として分離槽８の排出口から排出されて、泡沫分離処理が行われる。一方、飼育水２から泡沫１７が除去された飼育水２は、再び飼育水２として分離槽８底部より流出され、飼育水槽１へ流入する。

次に飼育水浄化装置に関する処理条件について説明する。飼育水槽１とろ過器４やｐＨ調整槽５や泡沫分離処理装置７の一連の処理設備は閉鎖型に接続されており、飼育水槽１で飼育している水中生物の種類や飼育水槽１に対する水中生物の飼育密度（ｋｇ／ｍ³）により変動するが、飼育水槽１内の飼育水２をおよそ１時間で１周する流速で循環させる。あわせて泡沫分離処理装置７内の飼育水２もろ過器４やｐＨ調整槽５と同じ要領で並列に循環させる。泡沫分離処理装置７内の飼育水２の流量は、飼育水槽１で飼育している水中生物の種類や飼育水槽１に対する水中生物の飼育密度（ｋｇ／ｍ³）により変動するが、ろ過器４やｐＨ調整槽５を循環する流量よりも小さい方が好ましい。なぜなら泡沫分離処理装置７内を循環させる飼育水２の水量が少なければ少ないほど、泡沫分離処理装置７がコンパクトになり、処理設備に占める設置面積を小さくすることができ、且つ効率の良い飼育水の浄化を行うことができるからである。

本実施形態においては、閉鎖型の設備を用いているが、水中生物の飼育水浄化においては、かけ流しをしながら行っても同様の効果を得ることができる。

次に、本発明の水中生物における飼育水浄化の試験を行った。試験の測定方法を以下に示す。

（１）ｐＨの測定
水中生物の飼育水におけるｐＨはＪＩＳＫ０１０２１２に準拠し、東亜ＤＫＫ製ポータブルｐＨ計ＷＭ−２２ＥＰにより測定した。

（２）アンモニア性窒素の測定
水中生物の飼育水におけるアンモニア性窒素は米国ＨＡＣＨ社製携帯用多項目水質分析計ＤＲ／２４００を用い、塩素とアンモニアによりモノクロラミンを生成させてサリチル酸塩と反応後、触媒共存下で発色させて、波長６５５（ｎｍ）における吸光光度法にてアンモニア性窒素（ｍｇ／Ｌ）として測定した。

（３）亜硝酸性窒素の測定
水中生物の飼育水の亜硝酸性窒素はＪＩＳＫ０１０２４３に準拠し、米国ＨＡＣＨ社製携帯用多項目水質分析計ＤＲ／２４００を用い、亜硝酸ナトリウムを標準物質とした亜硝酸性窒素（ｍｇ／Ｌ）として測定した。

（４）濁度の測定
水中生物の飼育水における濁度は、横河電機製の表面散乱形濁度計ＴＢ４００Ｇ−４−１−Ａ２／Ｂ／Ｓにより測定した。表面散乱形濁度計は測定槽と検出部で構成された検出器と変換器で構成されており、濁度測定は、測定槽の下側から４〜６（Ｌ／分）の流量で通水した測定水を測定槽上部でオーバーフローさせ、オーバーフローした測定水面にタングステンランプから光を照射し、その散乱光を集光し変換器にて照射光との強度比を計測しながら濁度（ｍｇ／Ｌ）を算出することで行った。

（５）色度の測定
水中生物の飼育水の色度はＪＩＳＫ０１０１１０に準拠し、米国ＨＡＣＨ社製携帯用多項目水質分析計ＤＲ／２４００を用い、白金・コバルトを標準物質とした色度（度）として測定した。

（６）タンパク質の測定
水中生物の飼育水におけるタンパク質はＬｏｗｒｙ−Ｆｏｌｉｎ法に基づき、ＢＳＡ（ｂｏｖｉｎｅｓｅｒｕｍａｌｂｕｍｉｎ：ウシ血清アルブミン）を標準物質として、波長７５０（ｎｍ）における吸光光度法にてタンパク質（ｍｇ／Ｌ）として測定した。

（７）全窒素の測定
水中生物の飼育水における全窒素は米国ＨＡＣＨ社製携帯用多項目水質分析計ＤＲ／２４００を用い、過硫酸分解によって窒素化合物を全て硝酸イオンに酸化させた後、強酸性下にて硝酸イオンとクロモトロプ酸を反応させて、波長４１０（ｎｍ）における吸光光度法にて全窒素（ｍｇ／Ｌ）として測定した。

［実施例１］
先ず、本発明における水中生物の飼育水浄化において、処理設備にろ過器と泡沫分離処理装置を用い、ｐＨ調整槽の組み合わせ有無による飼育水のｐＨ変動、アンモニア性窒素、亜硝酸性窒素を測定した。

本発明の実施形態に基づいた試験装置としてろ過器とｐＨ調整槽と泡沫分離処理装置を製作し、水中生物として魚類を使用した飼育水を用いて、飼育水のｐＨ、アンモニア性窒素、亜硝酸性窒素を以下の条件で測定した。試験結果を図３〜５に示す。

図３は、ｐＨ調整槽の有無における飼育水のｐＨの推移を示したグラフである。図４はｐＨ調整槽の有無における飼育水のアンモニア性窒素の推移を示したグラフである。図５は、ｐＨ調整槽の有無における飼育水の亜硝酸性窒素の推移を示したグラフである。

（飼育水浄化の試験条件）
・飼育水槽における魚類の飼育密度：５（ｋｇ／ｍ³）
・飼育水槽への日間換水量：水量の１（％）
・給餌の種類：アジ、オキアミ、アサリ等の切身
・魚体重：３．７（ｋｇ）
・給餌量：魚体重の１〜２（％）
・ろ過器およびｐＨ調整槽への循環流量：０．８（ｍ³／ｈ）
・泡沫分離処理装置への循環流量：０．４（ｍ³／ｈ）
・ろ過器のろ材：φ０．６（ｍｍ）のケイ砂
・ろ過器の有効容量：１２０（Ｌ）
・ｐＨ調整槽のカキ殻充填量：３．６（ｋｇ）
・ｐＨ調整槽の有効容量：１４（Ｌ）
・泡沫分離処理装置の仕様：散気板および自給式微細気泡発生装置の併用
・泡沫分離処理装置の有効容量：１４（Ｌ）

（試験条件）
（ａ）飼育水槽に占める魚類の飼育密度が５（ｋｇ／ｍ³）となるように５種１５匹の魚類を飼育水槽へ投入し、その飼育水を各試験装置へ所定量通水させて、飼育水の浄化を行った。

（ｂ）飼育水のｐＨ、アンモニア性窒素、亜硝酸性窒素の測定を１（回／日）行い、飼育水の水質変動を観測した。

［比較例１］
実施例１の試験設備において、ｐＨ調整槽を組み合わせない条件にて、同様に飼育水のｐＨ、アンモニア性窒素、亜硝酸性窒素を測定した。試験結果を図３〜５に示す。

飼育水の浄化設備にカキ殻を充填したｐＨ調整槽を用いたことで、４０日に渡る閉鎖型の循環浄化において、飼育水のｐＨは７．８以上で推移した。一方、ろ過器や泡沫分離処理装置を組み合わせた試験設備において、カキ殻によるｐＨ調整が無ければ飼育水のｐＨは試験日数に応じて緩やかに低下し、４０日に渡る閉鎖型の循環浄化において飼育水のｐＨは６．２まで低下した（図３参照）。

飼育水の浄化設備にカキ殻を充填したｐＨ調整槽を用いたことで、４０日に渡る閉鎖型の循環浄化において、飼育水のアンモニア性窒素は０．１（ｍｇ／Ｌ）以下で推移した。一方、ろ過器や泡沫分離処理装置を組み合わせた試験設備において、カキ殻によるｐＨ調整が無ければ、飼育水のアンモニア性窒素は１０日経過から増加し始め、１６日経過で試験期間の最大である１．６８（ｍｇ／Ｌ）まで増加した。その後も０．６〜１．１（ｍｇ／Ｌ）で推移し、飼育水中に占めるアンモニア性窒素が多くなる傾向を示した（図４参照）。

飼育水の浄化設備にカキ殻を充填したｐＨ調整槽を用いたことで、４０日に渡る閉鎖型の循環浄化において、飼育水の亜硝酸性窒素は０．０２（ｍｇ／Ｌ）以下で推移した。一方、ろ過器や泡沫分離処理装置を組み合わせた試験設備において、カキ殻によるｐＨ調整が無ければ、飼育水の亜硝酸性窒素は１７日経過から増加し始め、３８日経過で試験期間の最大である４．４（ｍｇ／Ｌ）となり、指数関数的に増加した（図５参照）。

このことから、水中生物の飼育水浄化において、ろ過器とｐＨ調整槽と泡沫分離処理装置を用いることにより、飼育水のｐＨ低下およびアンモニア性窒素や亜硝酸性窒素の増加を抑制することができる。

［実施例２］
次に、本発明における水中生物の飼育水において、処理設備にろ過器とｐＨ調整槽を用い、泡沫分離処理装置の組み合わせ有無による飼育水の各種水質変動を測定した。

本発明の実施形態に基づいた試験装置としてろ過器とｐＨ調整槽と泡沫分離処理装置を製作し、水中生物として魚類を使用した飼育水を用いて、飼育水の濁度、色度、タンパク質、全窒素を以下の条件で測定した。試験結果を図６〜９に示す。

図６は、泡沫分離処理装置の有無における飼育水の濁度の推移を示したグラフである。図７は、泡沫分離処理装置の有無における飼育水の色度の推移を示したグラフである。図８は、泡沫分離処理装置の有無における飼育水のタンパク質の推移を示したグラフである。図９は、泡沫分離処理装置の有無における飼育水の全窒素の推移を示したグラフである。

飼育水浄化の試験条件は、実施例１と同様である。

（ｂ）飼育水の濁度、色度、タンパク質、全窒素の測定を１（回／日）行い、飼育水の水質推移を観測した。

［比較例２］
実施例２の試験設備において、泡沫分離処理装置を組み合わせない条件にて、同様に飼育水の濁度、色度、タンパク質、全窒素を測定した。試験結果を図６〜９に示す。

飼育水の浄化設備に泡沫分離処理装置を用いたことで、４５日に渡る閉鎖型の循環浄化において、飼育水の濁度は０．０６〜０．１４（ｍｇ／Ｌ）で推移した。一方、泡沫分離処理装置が無いろ過器やｐＨ調整槽を組み合わせた試験設備では、飼育水の濁度は０．１１〜０．３４（ｍｇ／Ｌ）で推移した（図６参照）。

飼育水の浄化設備に泡沫分離処理装置を用いたことで、４５日に渡る閉鎖型の循環浄化において、飼育水の色度は２〜８（度）で推移した。一方、泡沫分離処理装置が無いろ過器やｐＨ調整槽を組み合わせた試験設備では、飼育水の色度は４〜２５（度）で推移した（図７参照）。

飼育水の浄化設備に泡沫分離処理装置を用いたことで、４５日に渡る閉鎖型の循環浄化において、飼育水のタンパク質は８〜２４（ｍｇ／Ｌ）で推移した。一方、泡沫分離処理装置が無いろ過器やｐＨ調整槽を組み合わせた試験設備では、飼育水のタンパク質は８〜３６（ｍｇ／Ｌ）で推移した（図８参照）。

飼育水の浄化設備に泡沫分離処理装置を用いたことで、４５日に渡る閉鎖型の循環浄化において、飼育水の全窒素は１０〜１８０（ｍｇ／Ｌ）で推移した。一方、泡沫分離処理装置が無いろ過器やｐＨ調整槽を組み合わせた試験設備では、飼育水の全窒素は１３０〜５００（ｍｇ／Ｌ）で推移した（図９参照）。

このことから、水中生物の飼育水浄化において、ろ過器とｐＨ調整槽と泡沫分離処理装置を用いることにより、飼育水の濁度、色度、タンパク質、全窒素の増加を抑制することができる。

以上のことから、水中生物の飼育水浄化において、ろ過器とｐＨ調整槽と泡沫分離処理装置を用いれば、飼育水のｐＨが７以下になること、アンモニア性窒素が０．１（ｍｇ／Ｌ）、亜硝酸性窒素が０．０２（ｍｇ／Ｌ）を超えることを抑制することができる。さらに飼育水中の飼育体の排泄物や残餌や水中生物の体表粘液由来のタンパク質等の発泡成分を効率よく除去できるため、飼育水浄化設備にろ過器とｐＨ調整槽だけを含む場合と比べて、飼育水の濁度を１／２、色度を１／３〜１／２、タンパク質を２／３、全窒素を１／１０から１／３に低減することができる。このように閉鎖型の飼育水浄化が行えることから、水中生物の飼育水の換水量を低減することが可能となる。また、本発明は水中生物の飼育の際に薬液やオゾンの添加や、電気分解により生成する酸化剤の添加を行うことなく、安全に水中生物の飼育水浄化を行うことができる。

本発明における実施形態を示した構成図である。本発明における泡沫分離処理の実施形態を示した構成図である。本発明の実施例１及び比較例１における飼育水のｐＨの推移を示したグラフである。本発明の実施例１及び比較例１における飼育水のアンモニア性窒素の推移を示したグラフである。本発明の実施例１及び比較例１における飼育水の亜硝酸性窒素の推移を示したグラフである。本発明の実施例２及び比較例２における飼育水の濁度の推移を示したグラフである。本発明の実施例２及び比較例２における飼育水の色度の推移を示したグラフである。本発明の実施例２及び比較例２における飼育水のタンパク質の推移を示したグラフである。本発明の実施例２及び比較例２における飼育水の全窒素の推移を示したグラフである。従来の酸化剤を用いた水中生物の飼育水を浄化する装置例の概要である。従来の高電圧パルスを用いた水中生物の飼育水を浄化する装置例の概要である。

符号の説明

１飼育水槽
２飼育水
３ポンプ
４ろ過器
５ｐＨ調整槽
６カキ殻
７泡沫分離処理装置
８分離槽
９遮蔽板
１０自給式微細気泡発生装置
１１散気板
１２吸気口
１３吸気口
１４ブロワ
１５気泡
１６微細気泡
１７泡沫
１０１貯水槽
１０２ポンプ
１０３濾過槽
１０４オゾン溶解槽
１０５サンゴ砂槽
１０６触媒反応槽
１０７泡沫分離槽
１０８オゾナイザー
１０９散気管
１１０オゾン分解槽
２０１高電圧パルス発生器
２０２電流制限抵抗器
２０３電極
２０４水槽
２０５飼育水
２０６絶縁性の敷物
２０８砂利

Claims

水中生物の飼育に用いる飼育水の浄化方法において、飼育水の浄化工程にろ過工程、ｐＨ調整工程及び泡沫分離工程を含み、該泡沫分離工程が、分離槽内の該飼育水に気体を供給して該飼育水に泡沫分離処理を施すものであり、該分離槽内に供給する気体が微細気泡であり、該微細気泡が、気泡のみを発生させる手段によって気泡を発生させた後、該気泡を剪断する手段によって気泡が剪断されることによって生じる微細気泡及び該気泡を剪断する手段そのものから発生する微細気泡であり、該微細気泡が飼育水を泡沫分離処理することを特徴とする水中生物の飼育水浄化方法。
前記ろ過工程に用いるろ材が砂であることを特徴とする請求項１に記載の水中生物の飼育水浄化方法。
前記ｐＨ調整工程が、水中生物の飼育水にカキ殻を接触させることにより、該飼育水のｐＨが低下しないように中性に保持することを特徴とする請求項１または２に記載の水中生物の飼育水浄化方法。
前記ｐＨ調整工程が、７≦ｐＨ＜８．６に保持することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の水中生物の飼育水浄化方法。
水中生物の飼育に用いる飼育水の浄化装置において、浄化装置が、ろ材に砂を用いたろ過器と、カキ殻を充填したｐＨ調整槽と、泡沫分離処理装置とで構成され、該泡沫分離処理装置が、泡沫分離処理を行う分離槽と、該分離槽内に気泡のみを発生させる散気板と、気泡を剪断し且つ微細気泡を発生させる自給式微細気泡発生装置を有し、該分離槽内に、中央が貫通され上部に向かって縮径する傾斜部を有する笠状の遮蔽板が設けられていることを特徴とする水中生物の飼育水浄化装置。