JP7481782B1 - 水生生物養殖用の電気分解装置、水生生物養殖用の循環式水処理システム、及び水生生物養殖用の電気分解方法 - Google Patents

水生生物養殖用の電気分解装置、水生生物養殖用の循環式水処理システム、及び水生生物養殖用の電気分解方法 Download PDF

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Abstract

【課題】水生生物の養殖を行うにあたって、電気分解を用いた方法で水中のアンモニア又はアンモニウムイオンを分解し、且つ、電極の表面に析出する析出物の除去を行いやすくする。【解決手段】電気分解装置の少なくとも一部を構成する電気分解部１３は、飼育水が貯留される又は流動する領域において、飼育水を電気分解することにより塩素酸化合物を発生させ、飼育水内のアンモニア又はアンモニウムイオンを分解する。電気分解部１３は、上記領域に配置される第１電極５５Ａ及び第２電極５５Ｂを有する電極部５５と、電極間に電圧を印加する電圧印加部５１と、を有する。電圧印加部５１は、第１電極５５Ａを陽極とし且つ第２電極５５Ｂを陰極とするように電圧を印加して上記領域内で電気分解を行う第１状態と、第２電極５５Ｂを陽極とし且つ第１電極５５Ａを陰極とするように電圧を印加する第２状態とに切り替える。【選択図】図１

Description

本開示は、水生生物養殖用の電気分解装置、水生生物養殖用の循環式水処理システム、及び水生生物養殖用の電気分解方法に関する。
水生生物を養殖するシステムの一例として、閉鎖循環式養殖システムが知られている。閉鎖循環式養殖システムは、残餌や生物が排出する糞尿を、濾過槽で分解及び浄化し、水を循環させる方式のものである。一般的な閉鎖循環式養殖システムでは、飼育水中の窒素化合物の分解及び浄化に、微生物を活用する方式が主流となっている。この種の技術として、特許文献１のようなものが提案されている。
特許第７３４５０３７号
特許文献１に開示される養殖管理システムでは、水槽内での水生生物の代謝活動や残餌などの有機物の分解によりアンモニアが発生するため、飼育水を循環させてろ過槽に通すことで生物ろ過させ、そのアンモニアを分解して毒性の低い硝酸に変化させる。ろ過槽には、酸素を含む水中でアンモニアを酸化して亜硝酸ひいては硝酸に変化させる硝化細菌（微生物）が保持されている。
しかし、特許文献１のように、微生物を利用した浄化方法を採用すると、浄化能力が微生物に依存してしまうという問題がある。この点に関し、本願の発明者は、塩分を含む飼育水内に含まれるアンモニアを分解する方法として、塩分を含む飼育水を電気分解することにより次亜塩素酸ナトリウムを生成した上で、この次亜塩素酸ナトリウムを飼育水内に存在するアンモニアと反応させて直接的に窒素に分解する方法を想定した。この方法を用いれば、微生物への依存を抑えてアンモニアを分解することができ、分解の過程で、亜硝酸、硝酸などの発生を確実に抑制することができる。
しかし、この方法を用いると、電気分解の際に、電気分解に起因する析出物が電極の表面に付着しやすいという問題がある。このように析出物が電極の表面に付着すると、次亜塩素酸ナトリウムの発生が抑えられてアンモニアの分解速度が低下しやすい。
本開示の目的の一つは、水生生物の養殖を行うにあたって、電気分解を用いた方法で水中のアンモニアを分解することができ、且つ、電極の表面に析出する析出物の除去を行いやすい技術を提供することである。
本開示の一つである水生生物養殖用の電気分解装置は、
水生生物を養殖する槽であり且つ塩分を含む飼育水が収容された飼育槽から前記飼育水を循環させつつ処理し、処理後の前記飼育水を前記飼育槽に戻す循環式水処理システムに用いられる電気分解装置であって、
前記飼育水が貯留される又は流動する領域において、前記飼育水を電気分解することにより塩素酸化合物を発生させ、発生した前記塩素酸化合物を前記飼育水内のアンモニア又はアンモニウムイオンと反応させることにより前記飼育水内のアンモニア又はアンモニウムイオンを分解する電気分解部を備え、
前記電気分解部は、前記領域に配置される第１電極及び第２電極を有する電極部と、前記第１電極と前記第２電極の電極間に電圧を印加する電圧印加部と、を有し、
前記電圧印加部は、前記第１電極を陽極とし且つ前記第２電極を陰極とするように電圧を印加して前記領域内で前記電気分解を行う第１状態と、前記第２電極を陽極とし且つ前記第１電極を陰極とするように電圧を印加する第２状態とに切り替える。
本開示の一つである水生生物養殖用の循環式水処理システムは、
上記の水生生物養殖用の電気分解装置を備えた水生生物養殖用の循環式水処理システムであって、
前記飼育槽から送られる前記飼育水が貯留される又は流動する第１領域において、少なくとも固形物を除去する除去部と、
前記第１領域を通過した前記飼育水が貯留される又は流動する前記領域である第２領域において前記飼育水の前記電気分解を行う前記電気分解部と、
前記第２領域を通過した前記飼育水が貯留される又は流動する第３領域において、活性炭により少なくとも残留塩素を除去する活性炭部と、
を含む。
本開示の一つである水生生物養殖用の循環式水処理システムは、
上記の水生生物養殖用の電気分解装置を備えた水生生物養殖用の循環式水処理システムであって、
前記飼育水が貯留される又は流動するように構成された電気分解槽と、
前記電気分解槽から排出された前記飼育水が貯留される又は流動するように構成された反応槽と、
を備え、
前記電気分解槽の内部が前記領域であり、
前記電気分解槽は、当該電気分解槽内において第１の高さよりも下側に位置する水を当該電気分解槽の外部に誘導せず、前記第１の高さよりも上側に位置する水を当該電気分解槽の外部に誘導する第１誘導路を有し、
前記反応槽は、当該反応槽内において第２の高さよりも下側に位置する水を当該反応槽の外部に誘導せず、前記第２の高さよりも上側に位置する水を当該反応槽の外部に誘導する第２誘導路を有する。
本開示の一つである水生生物養殖用の電気分解方法は、
水生生物を養殖する槽であり且つ塩分を含む飼育水が収容された飼育槽から前記飼育水を循環させつつ処理し、処理後の前記飼育水を前記飼育槽に戻す循環式水処理システムに用いられる電気分解方法であって、
第１電極及び第２電極を有する電極部と、前記第１電極と前記第２電極の電極間に電圧を印加する電圧印加部と、を備えた電気分解部を用い、
前記飼育水が貯留される又は流動する領域に前記第１電極及び前記第２電極を配置した状態で、前記電圧印加部によって前記電極間に電圧を印加することにより前記飼育水を電気分解して塩素酸化合物を発生させ、発生した前記塩素酸化合物を前記飼育水内のアンモニア又はアンモニウムイオンと反応させることにより前記飼育水内のアンモニア又はアンモニウムイオンを分解し、
前記電圧印加部により、前記第１電極を陽極とし且つ前記第２電極を陰極とするように電圧を印加して前記領域において前記電気分解を行う第１状態と、前記第２電極を陽極とし且つ前記第１電極を陰極とするように電圧を印加する第２状態とを切り替える。
本開示に係る技術は、水生生物の養殖を行うにあたって、電気分解を用いた方法で水中のアンモニア又はアンモニウムイオンを分解することができ、且つ、電極の表面に析出する析出物の除去を行いやすい。
図１は、第１実施形態の循環式水処理システムを概念的に例示する説明図である。 図２は、図１の循環式水処理システムの電気的構成を簡略的に例示するブロック図である。 図３は、図１の循環式水処理システムの除去部、電気分解槽等の構成を簡略的に例示する説明図である。 図４は、図３の構成を更に具体化した例を示す説明図である。 図５は、図１の循環式水処理システムの電気分解槽、反応槽等の構成を簡略的に例示する説明図である。 図６は、図１の循環式水処理システムの電気分解槽を図５とは異なる方向から見た構成を簡略的に例示する説明図である。 図７は、図１の循環式水処理システムの残留塩素除去槽、待機槽等の具体例を示す説明図である。 図８は、第２実施形態の循環式水処理システムの除去部、電気分解槽等の構成を簡略的に例示する説明図である。 図９は、第３実施形態の循環式水処理システムの電気分解槽、反応槽等の構成を簡略的に例示する説明図である。 図１０は、第４実施形態の循環式水処理システムの残留塩素除去槽、切替部、待機槽等の具体例を示す説明図である。
以下の〔１〕～〔１３〕の各々は、本開示に含まれる特徴的技術の一例である。
〔１〕 水生生物を養殖する槽であり且つ塩分を含む飼育水が収容された飼育槽から前記飼育水を循環させつつ処理し、処理後の前記飼育水を前記飼育槽に戻す循環式水処理システムに用いられる電気分解装置であって、
前記飼育水が貯留される又は流動する領域において、前記飼育水を電気分解することにより塩素酸化合物を発生させ、発生した前記塩素酸化合物を前記飼育水内のアンモニア又はアンモニウムイオンと反応させることにより前記飼育水内のアンモニア又はアンモニウムイオンを分解する電気分解部を備え、
前記電気分解部は、前記領域に配置される第１電極及び第２電極を有する電極部と、前記第１電極と前記第２電極の電極間に電圧を印加する電圧印加部と、を有し、
前記電圧印加部は、前記第１電極を陽極とし且つ前記第２電極を陰極とするように電圧を印加して前記領域内で前記電気分解を行う第１状態と、前記第２電極を陽極とし且つ前記第１電極を陰極とするように電圧を印加する第２状態とに切り替える
水生生物養殖用の電気分解装置。
上記の〔１〕の電気分解装置は、塩分を含む飼育水を電気分解することにより塩素酸化合物（例えば次亜塩素酸ナトリウム）を生成した上で、この塩素酸化合物を飼育水内に存在するアンモニア又はアンモニウムイオンと反応させて直接的に窒素に分解することができ、分解の過程で、亜硝酸、硝酸などの発生を確実に抑制することができる。但し、この方法を採用した場合、何ら措置を講じないと、電極の表面に析出物が付着し、電気分解を阻害してしまう懸念があるが、上記電気分解装置は、第１電極を陽極とし且つ第２電極を陰極とするように電圧を印加して電気分解を行う第１状態と、第２電極を陽極とし且つ第１電極を陰極とするように電圧を印加する第２状態とに切り替えることができるため、継続的な電気分解によって電極の表面に付着した析出物が、切り替えによって電極から離脱しやすい。よって、この電気分解装置は、電極の表面に析出する析出物の除去を行いやすい。
〔２〕 前記電極部は、前記第１電極及び前記第２電極を保持する電極保持部を具備し、前記第１電極と前記第２電極と前記電極保持部とが一体的に構成され、
前記循環式水処理システムにおいて、前記飼育水が貯留される又は流動するように構成された電気分解槽が設けられ、前記電気分解槽の内部が前記領域であり、
一体的に構成された前記電極部が、前記電気分解槽に対して着脱される
〔１〕に記載の水生生物養殖用の電気分解装置。
上記の〔２〕の電気分解装置は、第１電極と第２電極と電極保持部とが一体的に構成されてなる電極部が、電気分解槽に対して着脱される構成であるため、洗浄を行うために電極部を取り外す作業が行いやすくなる。特に、切り替えによる析出物の離脱促進と電極部の着脱作業の容易化が相乗効果を発揮し、洗浄の一層の容易化が図られる。
〔３〕 前記飼育水が貯留される又は流動するように構成された電気分解槽を備え、
前記電気分解槽の内部が前記領域であり、
更に、前記電気分解槽内で前記電極部から沈み落ちた析出物を前記電気分解槽内の所定位置に向けて誘導しつつ集める誘導部を備える
〔１〕又は〔２〕に記載の水生生物養殖用の電気分解装置。
上記の〔３〕の電気分解装置は、電極部から沈み落ちた析出物を誘導部によって所定位置に向けて自動的に集めることができるため、電極部から析出物を離脱させることだけでなく、離脱させた析出物を集めることも容易に行うことができる。
〔４〕前記飼育水が貯留される又は流動するように構成された電気分解槽を備え、
前記電気分解槽の内部が前記領域であり、
更に、前記電気分解槽内で前記電極部から沈み落ちた析出物を排出する管を有する排出部を備え、
前記排出部は、前記電極部よりも下位置において前記析出物を前記管の内部に取り込み、前記析出物を前記電気分解槽から前記管を通して排出する
〔１〕から〔３〕のいずれか一つに記載の水生生物養殖用の電気分解装置。
上記の〔４〕の電気分解装置は、電極部から沈み落ちた析出物を電極部よりも下位置において管に取り込んで排出することができるため、析出物を排出する過程で析出物が分散してしまい後工程に流れやすくなってしまうことを抑制することができる。
〔５〕前記飼育水が貯留される又は流動するように構成された電気分解槽を備え、
前記電気分解槽の内部が前記領域であり、
更に、前記電気分解槽は、当該電気分解槽内において所定高さよりも下側に位置する水を当該電気分解槽の外部に誘導せず、前記所定高さよりも上側に位置する水を当該電気分解槽の外部に誘導する誘導路を有する
〔１〕から〔４〕のいずれか一つに記載の水生生物養殖用の電気分解装置。
上記の〔５〕の電気分解装置は、所定高さよりも上側に位置する上澄み水を外部に誘導することができ、所定高さよりも下側に沈み落ちた析出物を電気分解槽の外部に誘導しにくくすることができる。
〔６〕前記所定高さは、前記電極部の下端よりも上位置である
〔５〕に記載の水生生物養殖用の電気分解装置。
上記の〔６〕の電気分解装置は、電極部から離脱して下端から下側に沈み落ちる析出物が、電気分解槽の外部に誘導されにくくなる。
〔７〕前記飼育水が貯留される又は流動するように構成された電気分解槽を備え、
前記電気分解槽の内部が前記領域であり、
前記電極部は、前記電気分解槽内において前記飼育水の水面側に配置され、
更に、前記電気分解槽の外部から前記電気分解槽内に導入された前記飼育水を、前記電気分解槽内において前記電極部の下側から上側に上昇させるように流す水流発生部を備える
〔１〕から〔６〕のいずれか一つの水生生物養殖用の電気分解装置。
上記の〔７〕の電気分解装置は、電気分解槽内において電極部の下側から上側に上昇させるように水流を発生させることができるため、新しい飼育水が電極部に導かれやすくなり、電気分解の効率をより高めることができる。
〔８〕 前記電圧印加部は、前記第１状態を継続させて前記飼育水を電気分解する動作と、前記第２状態を継続させて前記飼育水を電気分解する動作とを、定期的に切り替える
〔１〕から〔７〕のいずれか一つに記載の水生生物養殖用の電気分解装置。
上記の〔８〕の電気分解装置は、析出物を定期的に離脱させることができ、電極を定期的に清浄にすることができる。
〔９〕 〔１〕から〔８〕のいずれか一つに記載の水生生物養殖用の電気分解装置を備えた水生生物養殖用の循環式水処理システムであって、
前記飼育槽から送られる前記飼育水が貯留される又は流動する第１領域において、少なくとも固形物を除去する除去部と、
前記第１領域を通過した前記飼育水が貯留される又は流動する前記領域である第２領域において前記飼育水の前記電気分解を行う前記電気分解部と、
前記第２領域を通過した前記飼育水が貯留される又は流動する第３領域において、活性炭により少なくとも残留塩素を除去する活性炭部と、
を含む水生生物養殖用の循環式水処理システム。
上記の〔９〕の循環式水処理システムは、環式水処理システムは、第１領域の飼育水に含まれる固形物を除去部によって取り除くことができる。更に、この循環式水処理システムは、第１領域を通過した後の第２領域において、電気分解部によってアンモニア又はアンモニウムイオンを分解することができ、除去部によって固形物の除去を行った上で飼育水の電気分解を行うため、固形物が電気分解を阻害することを確実に抑制することができ、電気分解を良好に行いやすい。更に、この循環式水処理システムは、第２領域を通過した飼育水が貯留される又は流動する第３領域において、活性炭により残留塩素を除去することができる。よって、アンモニア又はアンモニウムイオンの分解に使用されなかった塩素酸化合物が第３領域の飼育水に含有されていたとしても、この塩素酸化合物を活性炭部によって効果的に除去することができる。このように、上記循環式水処理システムでは、第３領域を通過した後の飼育水において糞や残餌などの固形物が確実に低減しており、アンモニア、アンモニウムイオン、亜硝酸、硝酸などの窒素化合物成分も確実に抑えられているため、飼育水の清浄化、無害化の面で極めて有利である。
〔１０〕 〔１〕から〔８〕のいずれか一つに記載の水生生物養殖用の電気分解装置を備えた水生生物養殖用の循環式水処理システムであって、
前記飼育水が貯留される又は流動するように構成された電気分解槽と、
前記電気分解槽から排出された前記飼育水が貯留される又は流動するように構成された反応槽と、
を備え、
前記電気分解槽の内部が前記領域であり、
前記電気分解槽は、当該電気分解槽内において第１の高さよりも下側に位置する水を当該電気分解槽の外部に誘導せず、前記第１の高さよりも上側に位置する水を当該電気分解槽の外部に誘導する第１誘導路を有し、
前記反応槽は、当該反応槽内において第２の高さよりも下側に位置する水を当該反応槽の外部に誘導せず、前記第２の高さよりも上側に位置する水を当該反応槽の外部に誘導する第２誘導路を有する
水生生物養殖用の循環式水処理システム。
上記の〔１０〕の循環式水処理システムは、電気分解槽において第１の高さよりも上側に位置する上澄み水を当該電気分解槽の外部に誘導することができるため、電極から析出物が離脱して沈み落ちた場合に、析出物が電気分解槽の外部に誘導されにくい。仮に、一部の析出物が電気分解槽から排出されてしまい、反応槽に入り込んだとしても、反応槽において第２の高さよりも上側に位置する上澄み水を当該反応槽の外部に誘導することができるため、反応槽に入り込んだ析出物は、反応槽で沈殿しやすく、反応槽の外部に誘導されにくい。
〔１１〕 水生生物を養殖する槽であり且つ塩分を含む飼育水が収容された飼育槽から前記飼育水を循環させつつ処理し、処理後の前記飼育水を前記飼育槽に戻す循環式水処理システムに用いられる電気分解方法であって、
第１電極及び第２電極を有する電極部と、前記第１電極と前記第２電極の電極間に電圧を印加する電圧印加部と、を備えた電気分解部を用い、
前記飼育水が貯留される又は流動する領域に前記第１電極及び前記第２電極を配置した状態で、前記電圧印加部によって前記電極間に電圧を印加することにより前記飼育水を電気分解して塩素酸化合物を発生させ、発生した前記塩素酸化合物を前記飼育水内のアンモニア又はアンモニウムイオンと反応させることにより前記飼育水内のアンモニア又はアンモニウムイオンを分解し、
前記電圧印加部により、前記第１電極を陽極とし且つ前記第２電極を陰極とするように電圧を印加して前記領域において前記電気分解を行う第１状態と、前記第２電極を陽極とし且つ前記第１電極を陰極とするように電圧を印加する第２状態とを切り替える
水生生物養殖用の電気分解方法。
上記の〔１１〕の電気分解方法は、塩分を含む飼育水を電気分解することにより塩素酸化合物（例えば次亜塩素酸ナトリウム）を生成した上で、この塩素酸化合物を飼育水内に存在するアンモニア又はアンモニウムイオンと反応させて直接的に窒素に分解することができ、分解の過程で、亜硝酸、硝酸などの発生を確実に抑制することができる。但し、この方法を採用した場合、何ら措置を講じないと、電極の表面に析出物が付着し、電気分解を阻害してしまう懸念があるが、上記電気分解方法は、第１電極を陽極とし且つ第２電極を陰極とするように電圧を印加して電気分解を行う第１状態と、第２電極を陽極とし且つ第１電極を陰極とするように電圧を印加する第２状態とに切り替えることができるため、継続的な電気分解によって電極の表面に付着した析出物が、切り替えによって電極から離脱しやすい。よって、この電気分解方法は、電極の表面に析出する析出物の除去を行いやすい。
〔１２〕 前記飼育水が貯留される又は流動するように構成された電気分解槽を用い、
前記電気分解槽の内部を前記領域とするように前記電極部を配置し、
前記電気分解槽への前記飼育水の導水及び前記電気分解槽からの前記飼育水の排水を継続し、前記飼育水の入れ替えを行いながら、前記電圧印加部によって前記第１状態の動作、前記第２状態の動作、及び前記第１状態と前記第２状態の切り替え、を行う
〔１１〕に記載の水生生物養殖用の電気分解方法。
上記の〔１２〕の電気分解方法は、電気分解槽への飼育水の導水及び電気分解槽からの飼育水の排水を継続して飼育水の入れ替えを行いながら、第１状態の動作、第２状態の動作、及び第１状態と第２状態の切り替えを行うことができるため、飼育水をより効率的に循環させながら、電極の清浄化を図ることができる。
〔１３〕 前記電圧印加部により、前記第１状態を継続させて前記飼育水を電気分解する動作と、前記第２状態を継続させて前記飼育水を電気分解する動作とを、定期的に切り替える
〔１１〕又は〔１２〕に記載の水生生物養殖用の電気分解方法。
上記の〔１３〕の電気分解方法は、析出物を定期的に離脱させることができ、電極を定期的に清浄にすることができる。
＜第１実施形態＞
１．水生生物の養殖に用いる循環式水処理システム１の概要
図１に例示される循環式水処理システム１は、水生生物の養殖に用いられるシステムである。循環式水処理システム１は、塩分を含む飼育水が収容された飼育槽３内の飼育水を飼育槽３の外部で処理した後、処理後の飼育水を飼育槽３に戻すように循環させる閉鎖循環式養殖システムとして構成され、水を循環利用する方式とされている。循環式水処理システム１は、飼育槽３内で水生生物を養殖する場合、飼育槽３の内部で水生生物を継続的に飼育しつつ、飼育槽３での飼育中に飼育水内に残存した残餌や生物が排出する糞尿を、飼育槽３からを水を循環させて再び飼育槽３に戻すまでの過程で分解し浄化するように動作する。
図１のように、循環式水処理システム１は、主に、飼育槽３、除去部５、電気分解槽１１、反応槽１５、濾過タンク１７、活性炭槽２１、待機槽（水質調整槽）２５、処置部３１などを備える。更に、循環式水処理システム１は、温調機３５、フィルタ３７なども備える。循環式水処理システム１の電気的構成は、例えば、図２のようになっている。飼育槽３の内部で飼育することができる水生生物の種類は様々であり、例えば、魚類、甲殻類、貝類などが好適例として挙げられ、これら以外の種類（例えば、イカ、タコ等）であってもよい。
２．各部の構成、動作
（飼育槽）
図１に示される飼育槽３は、水生生物を飼育し、養殖する槽である。飼育槽３の内部には、人工海水や天然海水などの塩分を含んだ飼育水が収容され、この飼育水内で魚介類などの水生生物が飼育される。図１の例では、複数（例えば４つ）の飼育槽３が設けられ、これらの飼育槽３内の飼育水は、フィルタ３７に集められるように誘導されてフィルタ３７によって濾過され、フィルタ３７から複数の飼育槽３に分配されるように内部循環する構成となっている。飼育槽３内の飼育水の水温は、温調機３５によって所望の設定温度に調整される。なお、図１の例では、複数の飼育槽３が用いられるが単一の水槽によって構成されてもよい。
（除去部）
図１に示される除去部５は、飼育槽３から送られる飼育水が貯留される又は流動する第１領域において、少なくとも固形物を除去するように機能する。飼育槽３の飼育水は流路４１を通って除去部５に誘導される。図３のように、除去部５は、オゾン発生機９と、泡沫分離機７と、貯留槽６０と、導入部６２と、導出部６４と、排出部６６とを備える。図３等において符号Ｗは、循環する飼育水の一部を概念的に示す。
貯留槽６０は、除去部５の前工程の領域から導入される飼育水を貯める槽である。図１の例では、除去部５の前工程の領域は、飼育槽３内の領域である。飼育槽３から貯留槽６０へ飼育水を流動させる方法は、ポンプを用いて流動させる方法であってもよく、高低差を利用して流動させる方法であってもよい。
オゾン発生機９は、オゾン発生部の一例に相当し、例えば公知の方法でオゾンを発生させ、発生させたオゾンを泡沫分離機７に供給する。オゾン発生機９からのオゾンを泡沫分離機７に導入する方法は特に限定されないが、例えば、公知の泡沫分離機において泡発生部に設けられた空気を導入するための導入口から、オゾン発生機９で発生したオゾンを供給する方法が挙げられる。泡沫分離機７は、オゾン発生機９で発生したオゾンを含む泡沫を発生させ、飼育槽３から送られた飼育水が貯留される又は流動する第１領域の飼育水に含まれる固形物を泡沫に吸着させるように動作する。図３の例では、第１領域は、貯留槽６０の内部領域である。
導入部６２は、貯留槽６０に貯留された飼育水を泡沫分離機７の内部に導入する流路である。導出部６４は、泡沫分離機７を経た飼育水を、泡沫分離機７から貯留槽６０に戻す流路である。排出部６６は、貯留槽６０に貯められた飼育水を除去部５の後工程の領域に排出する流路を有する。図１、図３の例では、除去部５の後工程の領域は、電気分解槽１１内の領域である。
除去部５では、泡沫分離機７に導入された飼育水に含まれる糞、残餌などの固形物、魚介類の代謝物の除去タンパク質、菌、ウイルス、寄生虫などを、泡沫分離機７内で発生する細かい泡に付着させて飼育水から除去する。しかも、泡沫分離機７内で発生する泡は、オゾンを含む気泡であるため殺菌力が高く、この殺菌力は、泡沫分離機７を通過して導出部６４に戻る飼育水にも作用する。このような動作により、後工程の電気分解槽１１に汚れが流出することを確実に抑制し、汚れが電気分解槽１１の電気分解を妨害することを確実に抑制する。
図３の例では、貯留槽６０の底６０Ａの近くに流路４１が連通しており、流路４１からの飼育水は貯留槽６０の側部における下端寄りの位置から貯留槽６０内に供給される。導入部６２における導入口（飼育水を取り込む入口）は、貯留槽６０内において底６０Ａ寄りの位置に配置され、流路４１から貯留槽６０内に導入された直後の飼育水を取り込みやすくなっている。一方、泡沫分離機７を通過した飼育水は、導出部６４によって流路４１よりも排出部６６に近い位置に導出される。導出部６４の導出口（飼育水を放出する出口）は、貯留槽６０の底６０Ａよりも水面Ｗ１に近い位置に配置される。排出部６６は、貯留槽６０内の飼育水を貯留槽６０の外部に向けて流す流路として構成される。排出部６６は、貯留槽６０内において所定の第１高さよりも下側に位置する水を貯留槽６０の外部に誘導せず、上記第１高さよりも上側に位置する水を貯留槽６０の外部に誘導するように構成される。上記第１高さは、排出部６６の流路内壁面における貯留槽６０との境界の下端の高さであり、貯留槽６０内の飼育水の水面が、この第１高さよりも高い場合には、第１高さよりも高い領域の水が排出部６６から排出されるようになっている。
図３に示される除去部５の構成は、より具体的には、図４のように構成することができる。図４の具体例では、泡沫分離機７において泡発生部８と泡沫分離槽７Ａとが設けられている。更に、管として構成された導入部６２の導入口（取水口）が貯留槽６０の底部付近且つ貯留槽６０における流路４５に近い位置に配置され、この導入口を覆うように、フィルタ６１が設けられている。貯留槽６０に貯留される飼育水のうち、フィルタ６１を通過し得る飼育水が導入部６２から泡沫分離機７へ導入される。フィルタ６１は、粒径の大きい物体の通過を遮断し、粒径の小さい物体の通過を許容するように構成され、例えば、網状に構成されている。なお、図４には図示されていないが、導入部６２を通って泡沫分離機７に流入させるように飼育水を流動させるポンプが設けられていてもよい。
図４の構成において、泡発生部８は、導入部６２から流入する飼育水に対してオゾン発生機９で生成されたオゾンを含む気体を注入し、泡発生部８を通過する飼育水内にオゾンを含む気体の泡を含有させる。泡発生部８を通過した飼育水は、オゾンを含む気泡を含有する飼育水として、管として構成される導入部６３を介して泡沫分離槽７Ａに流入する。泡沫分離槽７Ａでは、固形物が付着した気泡が水面付近に集まるように分離され、集まった気泡は、排出路６５を通って泡沫分離槽７Ａの外部に排出される。一方、泡沫分離槽７Ａの下部側の飼育水は、管として構成された導出部６４によって貯留槽６０の水面付近に排出される。導出部６４の出口（排出口）は、貯留槽６０内に貯留される飼育水において一定方向に渦が生じるように配置される。排出用の流路として構成される排出部６６は、貯留槽６０の水面近くに配置され、貯留槽６０内に貯留される飼育水の上澄みが排出部６６から排出されるようになっている。
（電気分解槽）
図５に示される電気分解槽１１は、電気分解を行う槽であり、除去部５を通過した飼育水が貯留される又は流動する槽である。電気分解槽１１の内部領域は、上記の第１領域（図３の例では、貯留槽６０内の領域）を通過した飼育水が貯留される又は流動する領域であり、第２領域の一例に相当する。電気分解槽１１には電気分解部１３が設けられる。電気分解部１３は、上記第２領域において、飼育水を電気分解することにより塩素酸化合物（例えば次亜塩素酸ナトリウム）を発生させ、発生した塩素酸化合物を飼育水内のアンモニア又はアンモニウムイオンと反応させ、アンモニア又はアンモニウムイオンを分解する。更に、電気分解槽１１内では、電気分解部１３によって塩素酸化合物を発生させるため、飼育水の殺菌、脱臭、脱色を行うことができる。
電気分解槽１１では、以下の式（１）に示される電気分解が行われる。
２ＮａＣｌ＋３Ｈ２Ｏ→ＮａＣｌＯ＋ＮａＣｌ＋２Ｈ２Ｏ＋Ｈ２↑・・・（１）
そして、以下の式（２）（３）に示される化学反応により、アンモニアの分解、又は、アンモニウムイオンの分解が行われる。
２ＮＨ３＋３ＮａＣｌＯ→Ｎ２↑＋３ＮａＣｌ＋３Ｈ２Ｏ・・・（２）
２ＮＨ４ ＋＋３ＮａＣｌＯ→Ｎ２↑＋３Ｈ２Ｏ＋３ＮａＣｌ＋２Ｈ＋・・・（３）
図５に示される電気分解槽１１において、当該電気分解槽１１の内部領域は、電極部５５が配置され且つ電気分解が行われる「領域」である。電気分解槽１１には、電気分解部１３が設けられている。電気分解部１３は、上記「領域」（第２領域）に配置される第１電極５５Ａ及び第２電極５５Ｂを有する電極部５５と、第１電極５５Ａと第２電極５５Ｂの電極間に電圧を印加する電圧印加部５１とを有する。
電圧印加部５１は、制御装置５２と駆動回路５３とを有する。制御装置５２は、情報処理部、記憶部、通信部などを有する情報処理装置であり、各種制御や各種演算を行い得る装置である。駆動回路５３は、制御装置５２からの指令に応じて、第１電極５５Ａと第２電極５５Ｂの電極間に電圧を印加する回路である。
電極部５５は、第１電極５５Ａ及び第２電極５５Ｂを保持する電極保持部５５Ｃを具備し、第１電極５５Ａと第２電極５５Ｂと電極保持部５５Ｃとが一体的に構成されている。一体的に構成された電極部５５が、電気分解槽１１に対して着脱される。電極部５５を電気分解槽１１に対して着脱可能にする構成は特に限定されないが、例えば、装着時には電気分解槽１１に設けられた載置台に対して電極保持部５５Ｃを載置し、取り外し時には、電極保持部５５Ｃを載置台から離脱させるような構成が挙げられる。図５の例では、複数の第１電極５５Ａと複数の第２電極５５Ｂが設けられ、複数の第１電極５５Ａ及び複数の第２電極５５Ｂはいずれも、金属材料によって板状に構成されている。電極部５５では、第１電極５５Ａと第２電極５５Ｂとが間隔をあけて交互に配置される。複数の第１電極５５Ａは互いに短絡して構成され、駆動回路５３の第１の端子に対して導電路５４Ａを介して電気的に接続される。複数の第２電極５５Ｂは互いに短絡して構成され、駆動回路５３の第２の端子に対して導電路５４Ｂを介して電気的に接続される。図５の例では、第１電極５５Ａと第２電極５５Ｂとが間隔をあけて交互に配置される。
電気分解槽１１に用いられる電極は、海水で腐食されず、塩素酸化合物の発生効率の高い金属材料が望ましい。例えば、チタンの表面を白金イリジウム合金によって被覆してなる電極を好適に用いることができる。白金は導電性、耐腐食性に優れ、イリジウムは、耐久性、化学安定性に優れ、白金イリジウム合金は、表面が均一で滑らかな特性を有する。チタンの表面を白金イリジウム合金によって被覆してなる電極は、陽極にも、陰極にも用いることができる。なお、ここで説明した電極の例はあくまで一例であり、後述される電極の反転方法が用いられない場合には、チタンをルテニウムによって被覆した電極などを陽極に用いてもよく、その他の材料を用いてもよい。
電極部５５の一部又は全部が、電気分解槽１１内において飼育水の水面Ｗ２側に配置され、第１電極５５Ａと第２電極５５Ｂとの間に飼育水が介在するように配置される。一方で、電気分解槽１１には、水流発生部５７が設けられ、水流発生部５７によって電極部５５の下側から上側（電極部側）に向かう水流を発生させるようになっている。
水流発生部５７は、電気分解槽１１の外部から流路４２を通って電気分解槽１１内に導入された飼育水を、電気分解槽１１内において電極部５５の下側から上側に上昇させるように流す構造を有する。流路４２は、排出部６６を通って排出される飼育水を電気分解槽１１内に流す流路であり、排出部６６によって構成されていてもよく、排出部６６に続く流路として構成されていてもよい。水流発生部５７は、第１仕切壁５７Ａを有する。第１仕切壁５７Ａは、電気分解槽１１における所定の上流領域と所定の下流領域とを仕切る壁である。上記下流領域は、第１仕切壁５７Ａよりも下流側の領域であって、且つ、電極部５５が設けられた領域である。上記上流領域は、第１仕切壁５７Ａよりも上流側且つ上記下流領域よりも上流側の領域である。
図５の例では、上記上流領域は、第１仕切壁５７Ａと電気分解槽１１の外周壁及び底壁１１Ｚにおける第１仕切壁５７Ａよりも上流側の部分とによって構成される第１飼育水流動室１１Ａの内部領域であり、流路４２から飼育水が流れ込む領域である。第１飼育水流動室１１Ａにおいて底壁側には、第１飼育水流動室１１Ａ内の飼育水を第２飼育水流動室へと移動させるための開口部が設けられている。図５の例では、当該開口部は、第１仕切壁５７Ａの下端部と電気分解槽１１の外周壁及び底壁１１Ｚとによって構成される。
上記下流領域は、第１仕切壁５７Ａと、第２仕切壁５７Ｂと、電気分解槽１１の外周壁及び底壁１１Ｚにおける第１仕切壁５７Ａと第２仕切壁５７Ｂの間の部分とによって構成される第２飼育水流動室１１Ｂの内部領域であり、電極部５５の一部又は全部が配置される領域である。第２飼育水流動室１１Ｂにおいて第２仕切壁５７Ｂの上端部の高さは、電気分解槽１１の外周壁の上端部の高さよりも低くなっており、第２飼育水流動室１１Ｂに第２仕切壁５７Ｂの上端部を超える水が入り込んだ場合には第２仕切壁５７Ｂを超えて第２飼育水流動室１１Ｂの下流側に水が流れるようになっている。このように構成されるため、第２飼育水流動室１１Ｂでは、下側の上記開口部から飼育水が導入され、第２仕切壁５７Ｂの上端部を超えるように飼育水が導出される。従って、電極部５５の下側から電極部５５側に向かって上昇するように飼育水の水流が発生する。
なお、図５の例では、第２仕切壁５７Ｂが設けられているが、第２仕切壁５７Ｂが設けられていなくてもよい。この場合、電気分解槽１１において第１仕切壁５７Ａよりも下流側全体が上記下流領域であり、第１仕切壁５７Ａと、電気分解槽１１の外周壁及び底壁１１Ｚにおける第１仕切壁５７Ａよりも下流側の部分とによって第２飼育水流動室１１Ｂが構成される
図６のように、電気分解槽１１には、誘導部５８が設けられる。誘導部５８は、電気分解槽１１内で電極部５５から沈み落ちた析出物を電気分解槽１１内の所定位置に向けて誘導しつつ集めるように機能する。図５、図６の例では、上記所定位置は、底壁１１Ｚの一部の上側の位置である。図５、図６の例では、第２飼育水流動室１１Ｂよりも下流側において、第２仕切壁５７Ｂと電気分解槽１１の外周壁及び底壁１１Ｚにおける第２仕切壁５７Ｂよりも下流側の部分とによって、第３飼育水流動室１１Ｃが構成され、第３飼育水流動室１１Ｃにおける底壁１１Ｚの一部の上側の位置が上記所定位置とされている。誘導部５８は、上下方向に対して傾斜した傾斜面を有する傾斜部５８Ａを備える。傾斜部５８Ａ，５８Ｂの傾斜面は第３飼育水流動室１１Ｃの内壁面を構成し、第３飼育水流動室１１Ｃ内では沈下する物体（例えば析出物）が傾斜部５８Ａの傾斜面に達した場合に、更に沈下する過程で当該傾斜面によって案内され、底壁１１Ｚの上記所定位置付近に誘導されるようになっている。傾斜部５８Ａ，５８Ｂの傾斜面は、これら傾斜面に沿って沈下する物体を、上下方向と直交する所定の第１方向に移動させるように（具体的には、第１方向において排出部５９側に移動させるように）案内する。
図５、図６のように、電気分解槽１１には、排出部５９が設けられる。図５の例では、２か所に排出部５９が設けられる。但し、この例に限定されず、排出部５９の数は１であってもよく、３以上であってもよい。排出部５９は、電気分解槽１１内で電極部５５から沈み落ちた析出物を排出する管５９Ａとこの管５９Ａを開閉する開閉部５９Ｂを有する。排出部５９は、電極部５５よりも下位置において析出物を管５９Ａの内部に取り込み、析出物を電気分解槽１１から管５９Ａを通して排出するように機能する。
図５、図６の例では、開閉部５９Ｂは、例えば手動操作によって管５９Ａを遮断する状態と開放する状態とに切り替える開閉栓である。なお、開閉部５９Ｂは、制御によって開閉が切り替えられる電磁弁などであってもよい。いずれにしても、開閉部５９Ｂが開放状態となった場合、電気分解槽１１内の上記所定位置付近から飼育水が管５９Ａを通って排出される。上記所定位置付近に析出物が沈殿する場合には、析出物が飼育水と共に管５９Ａを通って排出される。なお、図５、図６の例では、管５９Ａは、電気分解槽１１において常設された固定管であるが、電気分解槽１１に対して装着及び離脱が可能な管であってもよい。また、上記所定位置付近から管を介して排出する場合、電気分解槽１１内の水圧を利用して排出してもよく、ポンプなどによって吸引又は流動させるように排出してもよい。
図５、図６のように、電気分解槽１１には、第１誘導路５６が設けられる。第１誘導路５６は誘導路の一例に相当する。第１誘導路５６は、電気分解槽１１内において第１の高さよりも下側に位置する水を電気分解槽１１の外部に誘導せず、第１の高さよりも上側に位置する水を電気分解槽１１の外部に誘導するように流路として機能する。第１の高さは、所定高さの一例に相当する。図５の例では、電気分解槽１１内の飼育水の水面Ｗ２が第１誘導路５６の入口（電気分解槽１１の出口である第１誘導路５６との境界部）における流路内壁面の下端位置よりも上位置となっており、電気分解槽１１内の飼育水の水面付近の水が第１誘導路５６の底部の高さを超えて第１誘導路５６へと流れ込むようになっている。図５の例では、第１誘導路５６の入口における流路内壁面の下端の高さが第１の高さ（所定高さ）であり、この第１の高さ（所定高さ）は、電極部５５の下端よりも上位置となっている。電極部５５の下端の高さは、複数の第１電極５５Ａ及び複数の第２電極５５Ｂのうちの最も低い位置の高さである。第１誘導路５６は、電気分解槽１１内の飼育水を反応槽１５に向けて流すように機能する。
（反応槽）
反応槽１５は、電気分解槽１１から流路４３を通って供給される飼育水を貯留し、貯留される飼育水に含まれるアンモニア又はアンモニウムイオンと、電気分解槽１１で生じた塩素酸化合物（例えば次亜塩素酸ナトリウム）との反応時間を確保し、これらの化学反応を促進する槽である。流路４３は、第１誘導路５６によって構成されていてもよく、第１誘導路５６に続く流路として構成されていてもよい。電気分解槽１１内において飼育水内に存在していたアンモニア又はアンモニウムイオンの全てが電気分解槽１１内で塩素酸化合物と反応しきれずに残存したまま電気分解槽１１から流出し、電気分解槽１１で生じた塩素酸化合物が反応しきれずに電気分解槽１１から流出した場合、反応槽１５内で上記（２）の式、又は上記（３）の式のいずれか又は両方の化学反応が生じ、アンモニア又はアンモニウムイオンが分解される。
図５のように、反応槽１５には、第２誘導路７２が設けられる。第２誘導路７２は、反応槽１５内において第２の高さよりも下側に位置する水を反応槽１５の外部に誘導せず、第２の高さよりも上側に位置する水を反応槽１５の外部に誘導するように流路として機能する。図５の例では、反応槽１５内の飼育水の水面Ｗ３が第２誘導路７２の入口（反応槽１５の出口である第２誘導路７２との境界部）における流路内壁面の下端位置よりも上位置となっており、反応槽１５内の飼育水の水面付近の水が、第２誘導路７２の底部の高さを超えて第２誘導路７２へと流れ込むようになっている。図５の例では、第２誘導路７２の入口における流路内壁面の下端の高さが第２の高さである。第２誘導路７２は、反応槽１５内の飼育水を反応槽１５の後工程に向けて流すように機能する。
反応槽１５の後工程には、残留塩素を検出するための検出領域を構成する濾過タンク１７が設けられる。濾過タンク１７は、反応槽１５から流路４４を通って供給される飼育水を貯留し、流路４５へと導出するように構成された部分である。流路４４は、第２誘導路７２を通って排出される飼育水を濾過タンク１７内に流す流路であり、第２誘導路７２によって構成されていてもよく、第２誘導路７２に続く流路として構成されていてもよい。図１の例では、流路４４、濾過タンク１７、流路４５によって反応槽１５から活性炭槽２１へと飼育水を導く流路が構成されているが、反応槽１５から活性炭槽２１へ飼育水が流れる構成であれば、他の構成（例えば、濾過タンク１７が設けられずに反応槽１５から活性炭槽２１へと管が続く構成）が用いられてもよい。
第１残留塩素センサ１９は、電気分解槽１１を通過してから残留塩素除去槽（具体的には活性炭槽２１）に流入するまでの飼育水に含まれる残留塩素の濃度を検出するセンサであり、例えば、反応槽１５から活性炭槽２１までの間に飼育水が流れる領域において飼育水に含まれる残留塩素の濃度を検出する。図１に示される代表例では、第１残留塩素センサ１９は、濾過タンク１７内の飼育水に含まれる残留塩素を検出する。本明細書において、残留塩素とは、飼育水内に残留する結合塩素及び遊離塩素を意味する。飼育水内に含まれる結合塩素の量と遊離塩素の量を合わせた総塩素量が、残留塩素量である。第１残留塩素センサ１９が、反応槽１５と活性炭槽２１の間の領域において飼育水に含まれる残留塩素を検出することにより、電気分解槽１１及び反応槽１５でのアンモニア又はアンモニウムイオンの分解で残存した塩素酸化合物量を計測することができる。
（残留塩素除去槽）
図５の例では、残留塩素除去槽の一例として活性炭槽２１が設けられている。残留塩素除去槽は、飼育水から少なくとも残留塩素を除去する槽であり、残留塩素除去部に飼育水を通すことで、飼育水から残留塩素を除去するように機能する。図５に例示される活性炭槽２１は、反応槽１５を通過した飼育水が貯留される槽であり、具体的には、第１残留塩素センサ１９が配置された検出領域（図１の例では濾過タンク１７内の領域）よりも下流側に設けられる槽である。活性炭槽２１は、電気分解槽１１で発生した塩素酸化合物（例えば次亜塩素酸ナトリウム）などを除去する槽として機能する。活性炭槽２１には、活性炭を備えた活性炭部２３が設けられ、活性炭部２３が残留塩素除去部の一例に相当する。活性炭部２３は、活性炭により、活性炭槽２１内の飼育水から少なくとも残留塩素及び残留オゾンを除去する。図１の例では、活性炭槽２１の内部領域が第３領域の一例に相当し、第２領域を通過した飼育水が貯留される又は流動する領域である。
活性炭槽２１では、例えば、以下の式（４）のように反応し、アンモニアやアンモニウムイオンの分解に使用されなかった余剰の塩素酸化合物を除去することができる。
ＨＣｌＯ＋Ｃ→ＣＯ＋Ｈ＋＋Ｃｌ－・・・（４）
図５に例示される活性炭槽２１は、例えば図７のように構成することができる。図７の例では、活性炭槽２１が、飼育水を通す流路として構成され、且つ、当該流路の内部空間には活性炭の粒が充填される形態で活性炭部２３が構成されている。活性炭槽２１では、活性炭部２３内の隙間（具体的には活性炭の粒が充填された内部空間の隙間）を飼育水が流動するように構成され、活性炭槽２１の入口２１Ａから流入した飼育水が、活性炭槽２１内の多数の粒の隙間を通過する過程で、飼育水に含まれる残留塩素や残留オゾンが活性炭に吸着し、出口２１Ｂから排出される飼育水は、塩素やオゾンの一部又は全部が除去された飼育水となる。
（待機槽）
流路４５から活性炭槽２１内に導入された飼育水は、活性炭槽２１の内部領域を通過して流路４６に排出され、流路４６を通って待機槽２５に流入する。待機槽２５は、活性炭槽２１を通過した飼育水が貯留され、飼育槽３に戻る前の水質を検査する槽である。待機槽２５の内部領域は、第４領域の一例に相当し、上述の第３領域を通過した飼育水が飼育槽３に戻る前に貯留される又は流動する領域である。
第２残留塩素センサ２７は、上述の第３領域を通過した飼育水が飼育槽３に戻る前に貯留される又は流動する第４領域において飼育水に含まれる残留塩素の濃度を検出するセンサであり、図１の例では、待機槽２５内の飼育水に含まれる残留塩素の濃度を検出する。第２残留塩素センサ２７は、活性炭部２３に設けられた活性炭の劣化などによって残留塩素が流出した場合に、このような流出による残留塩素の濃度変動をより正確に検知することができる。
アンモニウムイオンセンサ２９は、上述の第３領域を通過した飼育水が飼育槽３に戻る前に貯留される又は流動する第４領域において飼育水に含まれるアンモニウムイオンの濃度を検出するセンサであり、図１の例では、待機槽２５内の飼育水に含まれるアンモニウムイオンの濃度を検出する。アンモニウムイオンセンサ２９は、電気分解槽１１や反応槽１５によってアンモニウムイオンが完全に反応しきれずに残存した場合、このアンモニウムイオンの濃度変動をより正確に検知することができる。
ｐＨセンサ２８は、上述の第３領域を通過した飼育水が飼育槽３に戻る前に貯留される又は流動する第４領域において飼育水のｐＨ（水素イオン指数）を計測するセンサである。図１の例では、ｐＨセンサ２８は、待機槽２５内の飼育水のｐＨを計測し、待機槽２５内の飼育水のｐＨを特定する値を制御装置５２に与える。
待機槽２５では、曝気装置（図示省略）により曝気を行い、飼育水からＣＯ２を除去する。そして、待機槽２５内の飼育水は流路４７を通って飼育槽３に流入するようになっている。待機槽２５から流路４７を介して飼育槽３に飼育水を流す動作は、待機槽２５から飼育槽３へ継続的に飼育水を流す状態と、待機槽２５から飼育槽３へ飼育水が流れることを停止又は遮断する状態とに切り替えることができるようになっている。
３．循環式水処理システム１の制御
（制御のための構成）
循環式水処理システム１では、飼育槽３内の飼育水を、除去部５、電気分解槽１１、反応槽１５、濾過タンク１７、活性炭槽２１、待機槽２５の順に循環させる。飼育槽３から飼育水を循環させて飼育槽３に戻す循環経路の途中には、飼育水を流動させるポンプ（図示省略）が複数箇所に設けられている。図２に示される制御装置５２は、上記ポンプの駆動や停止を制御する。更に、制御装置５２は、温調機３５の駆動や停止、オゾン発生機９の駆動や停止、泡沫分離機７の駆動や停止、電気分解部１３の駆動や停止、処置部３１の動作などを制御する。
図２に示される制御装置５２には、第１残留塩素センサ１９の検出値、第２残留塩素センサ２７の検出値、ｐＨセンサ２８の検出値、アンモニウムイオンセンサ２９の検出値が入力される。第１残留塩素センサ１９から入力される検出値は、上述の検出領域（具体的には濾過タンク１７内）の飼育水に含まれる残留塩素の濃度を示す値である。第２残留塩素センサ２７から入力される検出値は、上述の第４領域（具体的には待機槽２５内）の飼育水に含まれる残留塩素の濃度を示す値である。ｐＨセンサ２８から入力される検出値は、上述の第４領域（具体的には待機槽２５内）の飼育水のｐＨ（水素イオン指数）を示す値である。アンモニウムイオンセンサ２９から入力される検出値は、上述の第４領域（具体的には待機槽２５内）の飼育水に含まれるアンモニウムイオンの濃度を示す値である。
（電気分解の制御）
制御装置５２は、制御部の一例に相当し、電気分解部１３の電気分解を制御する。制御装置５２は、アンモニウムイオンセンサ２９の計測結果及び第１残留塩素センサ１９の計測結果に基づいて電気分解部１３の電気分解を制御してもよく、アンモニウムイオンセンサ２９の計測結果に基づいて電気分解部１３の電気分解を制御してもよく、第１残留塩素センサ１９の計測結果に基づいて電気分解部１３の電気分解を制御してもよい。制御装置５２は、アンモニウムイオンセンサ２９の計測結果に基づいて電気分解部１３の電気分解を制御する場合、例えば、アンモニウムイオンセンサ２９の検出値が所定値以下になるように第１電極５５Ａと第２電極５５Ｂとの間で流す電流をフィードバック制御してもよい。制御装置５２は、第１残留塩素センサ１９の計測結果に基づいて電気分解部１３の電気分解を制御する場合、例えば、第１残留塩素センサ１９の検出値が所定範囲内になるように、第１電極５５Ａと第２電極５５Ｂとの間で流す電流をフィードバック制御してもよい。
本実施形態で用いる飼育水（例えば海水）においてアンモニア濃度と有効塩素の濃度を把握する場合、不連続点塩素処理法に基づいて把握することできる。例えば、飼育水においてアンモニア及びアンモニウムイオンの濃度が有効残留塩素の濃度に対して一定濃度以上となっている第１状態では、塩素酸化合物の添加量が大きいほど有効残留塩素濃度も上昇する。一方、アンモニア又はアンモニウムイオンは存在するが、アンモニア及びアンモニウムイオンの濃度が有効残留塩素の濃度に対して上記一定濃度以下である第２状態では、アンモニア又はアンモニウムイオンとの反応で消費されるため、塩素酸化合物を添加しても有効残留塩素濃度は減少する。そして、アンモニア及びアンモニウムイオンが存在しない第３状態では、塩素酸化合物の添加量が大きいほど有効残留塩素濃度も上昇する。飼育水のｐＨ、塩分濃度、温度が一定であれば、上記一定濃度は固定値として考えることができる。
制御装置５２は、電気分解部１３において第１電極５５Ａと第２電極５５Ｂの間に流れる電流を検出可能に構成され、第１電極５５Ａと第２電極５５Ｂの間に流れる電流を継続的に監視する。第１電極５５Ａと第２電極５５Ｂとの間に流れる電流を制御装置５２が監視する構成は様々な構成を採用することができ、例えば、上記電流を電流センサによって検出し、電流センサが検出した値を制御装置５２が取得する構成であってもよく、その他の構成であってもよい。そして、制御装置５２は、アンモニウムイオンセンサ２９及び第１残留塩素センサ１９のいずれかの検出値又は両方の検出値に基づいて、第１電極５５Ａと第２電極５５Ｂの間で流す電流を制御する。
制御装置５２は、アンモニウムイオンセンサ２９及び第１残留塩素センサ１９の両方の検出値に基づいて第１電極５５Ａと第２電極５５Ｂの間で流す電流を制御するように第１の電流制御を行ってもよい。第１電極５５Ａと第２電極５５Ｂの間で流す電流を大きくするほど、電気分解が促進され、塩素酸化合物の発生量が大きくなる。よって、制御装置５２は、第１の電流制御を行う場合、アンモニウムイオンセンサ２９が検出するアンモニウムイオン濃度の値（検出値）が第１閾値以下となるように第１電極５５Ａと第２電極５５Ｂの間で流す電流を調整する。第１閾値は０であってもよく、０よりも少し大きい値であってもよい。一方、アンモニア及びアンモニウムイオンが存在しない状態では、第１電極５５Ａと第２電極５５Ｂの間で流す電流を大きくするほど、有効塩素濃度が上昇する。よって、制御装置５２は、アンモニウムイオンセンサ２９の検出値が第１閾値以下となる電流範囲、且つ、第１残留塩素センサ１９が検出する残留塩素量の値（検出値）が第２閾値以下となる電流範囲となるように第１電極５５Ａと第２電極５５Ｂの間で流す電流を調整する。
制御装置５２は、第１残留塩素センサ１９の検出値を用いず、アンモニウムイオンセンサ２９の検出値に基づいて第１電極５５Ａと第２電極５５Ｂとの間で流す電流を制御するように第２の電流制御を行ってもよい。制御装置５２は、第２の電流制御を行う場合も、アンモニウムイオンセンサ２９が検出するアンモニウムイオン濃度の値（検出値）が第１閾値以下となるように第１電極５５Ａと第２電極５５Ｂの間で流す電流を調整する。第１閾値は０であってもよく、０よりも少し大きい値であってもよい。制御装置５２は、第２の電流制御を行う場合、「第１電極５５Ａと第２電極５５Ｂの間を流れる電流を設定電流値に制御して一定時間電気分解を行った後、アンモニウムイオンセンサ２９が検出するアンモニウムイオン濃度の値（検出値）を確認する電流調整制御」を繰り返す。この制御では、前回の電流調整制御においてアンモニウムイオンセンサ２９の検出値が第１閾値を超えていれば、その前回の電流調整制御で用いられた設定電流値から所定割合（例えば１０％）増大させた電流値を次の設定電流値とするように次の電流調整制御を行う。一方、前回の電流調整制御においてアンモニウムイオンセンサ２９の検出値が第１閾値以下であれば、その前回の電流調整制御で用いられた設定電流値を次の設定電流値とするように次の電流調整制御を行う。このようにすることで、アンモニウムイオンセンサ２９の検出値が第１閾値以下になるまで少しずつ電流を増大させながら電気分解を行うことができ、アンモニウムイオンセンサ２９の検出値が第１閾値以下となった場合には、その電流状態を維持しながら電気分解を行うことができる。
制御装置５２は、アンモニウムイオンセンサ２９の検出値を用いず、第１残留塩素センサ１９の検出値に基づいて第１電極５５Ａと第２電極５５Ｂとの間で流す電流を制御するように第３の電流制御を行ってもよい。制御装置５２は、第３の電流制御を行う場合、「第１電極５５Ａと第２電極５５Ｂの間を流れる電流を設定電流値に制御して一定時間電気分解を行った後、第１残留塩素センサ１９が検出する残留塩素量の値（検出値）を確認する電流調整制御」を繰り返す。この制御では、前々回の電流調整制御での設定電流値に対して前回の電流調整制御での設定電流値を所定割合（例えば１０％）増大させた場合において、前々回の電流調整制御で検出された残留塩素量の値（検出値）よりも、前回の電流調整制御で検出された残留塩素量の値（検出値）のほうが小さい場合、上述の第２状態であると推定することができるため、この場合、次の電流調整制御（今回の電流調整制御）では、前回の電流調整制御で用いられた設定電流値から所定割合（例えば１０％）増大させた電流値を設定電流値とするように電流調整制御を行う。つまり、検出される残留塩素量の値が減少する間は、設定電流値を少しずつ上昇させるように各回の電流調整制御を行う。一方、このように設定電流値を少しずつ上昇させる制御を行っている場合において、前々回の電流調整制御での設定電流値に対して前回の電流調整制御での設定電流値を所定割合（例えば１０％）増大させた場合に、前々回の電流調整制御で検出された残留塩素量の値（検出値）よりも、前回の電流調整制御で検出された残留塩素量の値（検出値）のほうが大きい場合には、上述の第３状態であると推定することができるため、この場合、次の電流調整制御（今回の電流調整制御）では、前回の電流調整制御で用いられた設定電流値から所定割合（例えば１０％）減少させた電流値を設定電流値とするように電流調整制御を行う。なお、前々回の電流調整制御での設定電流値に対して前回の電流調整制御での設定電流値を所定割合（例えば１０％）減少させた場合において、前々回の電流調整制御で検出された残留塩素量の値（検出値）よりも前回の電流調整制御で検出された残留塩素量の値（検出値）のほうが小さい場合には、次の電流調整制御（今回の電流調整制御）では、前回の電流調整制御で用いられた設定電流値から所定割合（例えば１０％）減少させた電流値を設定電流値とするように電流調整制御を行い、前々回の電流調整制御で検出された残留塩素量の値（検出値）よりも前回の電流調整制御で検出された残留塩素量の値（検出値）のほうが大きい場合には、次の電流調整制御（今回の電流調整制御）では、前回の電流調整制御で用いられた設定電流値から所定割合（例えば１０％）増大させた電流値を設定電流値とするように電流調整制御を行えばよい。
（残留塩素の監視に基づく制御）
処置部３１は、第２残留塩素センサ２７によって所定の計測結果が得られた場合に、第４領域の飼育水から残留塩素を除去するように動作してもよく、第４領域の飼育水を飼育槽３に戻すことを停止するように動作してもよい。
例えば、処置部３１は、第２残留塩素センサ２７が検出する残留塩素の濃度（検出値）が所定値を超えた場合に飼育槽３に戻る前の飼育水に対して中和剤を供給してもよい。中和剤は、例えば、チオ硫酸ナトリウム、カテキン、ポリフェノール、システインなどを好適に用いることができる。図７の例では、処置部３１の少なくとも一部を構成する要素として、第４領域の飼育水に対して中和剤を供給する中和剤供給装置３１Ａが設けられる。具体的には、例えば、制御装置５２及び中和剤供給装置３１Ａが、処置部３１及び中和剤供給部として機能し、第２残留塩素センサ２７が検出する残留塩素の濃度（検出値）が所定値を超えた場合に、制御装置５２が中和剤供給装置３１Ａに対して中和剤投入指令を与え、この中和剤投入指令に応じて、中和剤供給装置が「残留塩素と中和反応を生じさせる中和剤」を待機槽２５内に投入するように動作してもよい。
処置部３１は、第２残留塩素センサ２７が検出する残留塩素の濃度の検出値が所定値を超えた場合に、待機槽２５から飼育槽３に飼育水を戻さずに、待機槽２５から別領域に飼育水を流すように流路を切り替えるように動作してもよい。例えば、流路４７の途中に三方弁（図示省略）を設け、流路４７を流れる飼育水の供給先が三方弁によって飼育槽３と別領域とに切り替えられるようになっていてもよい。この例では、制御装置５２及び上記三方弁を処置部３１として機能させることができる。具体的には、制御装置５２は、第２残留塩素センサ２７が検出する残留塩素の濃度の検出値が所定値以下である場合に、三方弁からの供給先を飼育槽３とし、第２残留塩素センサ２７が検出する残留塩素の濃度の検出値が所定値を超える場合には、三方弁からの供給先を別領域とするように制御を行えばよい。
或いは、処置部３１は、第２残留塩素センサ２７が検出する残留塩素の濃度の検出値が所定値を超えた場合に、待機槽２５から飼育槽３に飼育水を流す流路を遮断して飼育槽３に飼育水を戻すことを停止させてもよく、システム１での飼育水の循環を停止させて飼育槽３に飼育水を戻すことを停止させてもよい。例えば、流路４７の途中に開閉弁（図示省略）を設け、開閉弁が開放状態となっている場合に、流路４７の流動が許容され、開閉弁が遮断状態となっている場合に、流路４７の流動が遮断されるようにしてもよい。この例では、制御装置５２及び上記開閉弁を処置部３１として機能させることができる。具体的には、制御装置５２は、第２残留塩素センサ２７が検出する残留塩素の濃度の検出値が所定値以下である場合に、開閉弁を開放状態とし、第２残留塩素センサ２７が検出する残留塩素の濃度の検出値が所定値を超える場合には、開閉弁を遮断状態とするように制御を行えばよい。この例では、開閉弁を遮断状態とする場合、待機槽２５が溢れないように、システムにおいて飼育水を循環させるポンプの駆動を停止させてもよく、待機槽２５の水面が一定レベルを超えた場合に、待機槽２５から別領域に飼育水が逃げるように流路が設けられる構成としてもよい。
（ｐＨの監視に基づく制御）
本実施形態では、第４領域の飼育水に対してｐＨ調整材を供給するように調整材供給装置３２が設けられる。図７の例では、調整材供給装置３２は、待機槽２５内の飼育水にｐＨ調整材を供給する構成をなしている。制御装置５２は、調整材供給装置３２に対して供給時期と供給速度の指示を与え、調整材供給装置３２は制御装置５２から指示された供給時期に、制御装置５２から指示された供給速度でｐＨ調整材を供給する。
調整材供給装置３２から供給するｐＨ調整材としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムのいずれかを好適に用いることができ、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムのいずれかを用いることがより好ましく、炭酸ナトリウムを用いることがより一層好ましい。ｐＨ調整材として炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カルシウムなどを用いる場合、いずれかを含有する水溶液を用いるとよい。ｐＨの大きい炭酸ナトリウムを用いると、強アルカリであるため、飼育水のｐＨを上昇させやすく、イオンバランスが崩れにくいというメリットがある。炭酸水素ナトリウムは、イオンバランスが崩れにくく、ｐＨの緩衝機能を発揮し得るというメリットがある。なお、海水に含まれるマグネシウムの析出によるｐＨ調整効果の阻害を防ぐため、ｐＨ調整材のｐＨは、１１．５以下であることが好ましい。
制御装置５２による制御の方法は様々であるが、例えば、制御装置５２は、ｐＨセンサ２８が検出した飼育水のｐＨが第１基準値以下となった場合に、当該第１基準値よりも大きいｐＨのｐＨ調整材を所定の供給速度で供給するように調整材供給装置３２を動作させ、調整材供給装置３２がｐＨ調整材を供給している状態でｐＨセンサ２８が検出した飼育水のｐＨが第２基準値を超えた場合に調整材供給装置３２によるｐＨ調整材の供給を停止させるようにオンオフ制御を行ってもよい。なお、上述の例では、第１基準値と第２基準値は同一であってもよく、異なっていてもよい。
なお、ｐＨ調整材の消費量を低減するため、炭酸カルシウムの固形物（例えば、ペレット等）を第４領域（例えば、流路４６、４７や待機槽２５の内部領域）に設けてもよい。
上述の例では、ｐＨ調整材の投入タイミングを制御するが、このような方法に代えて、ｐＨ調整材を継続的に一定の供給速度で供給してもよい。
４．電極の清浄化
図５のように、本実施形態では、制御装置５２及び駆動回路５３が電圧印加部５１として機能する。電圧印加部５１は、第１電極５５Ａを陽極とし且つ第２電極５５Ｂを陰極とするように電圧を印加して上記「領域」内（具体的には電気分解槽１１内）で電気分解を行う第１状態と、第２電極５５Ｂを陽極とし且つ第１電極５５Ａを陰極とするように電圧を印加する第２状態とに切り替えるように動作する。例えば、電圧印加部５１は、第１状態を継続させて飼育水を電気分解する動作と、第２状態を継続させて飼育水を電気分解する動作とを、定期的に切り替える。定期的に切り替える場合の切り替えの周期は、例えば、数十分おきであってもよく、数時間おきであってもよく、１日おきであってもよく、これ以外の周期であってもよい。
電圧印加部５１が第１状態と第２状態を切り替えるタイミングは、定期的なタイミングに限定されず、予め定められた条件が成立したタイミングであってもよい。例えば、前回の切替時点から循環式水処理システム１の稼働時間が一定時間に達したタイミングで切り替えてもよく、何らかのセンサによる検出値が所定値となったタイミングであってもよく、ランダムに決定されるタイミングであってもよく、これら以外のタイミングであってもよい。
本実施形態では、流路４２からの電気分解槽１１への飼育水の導水及び電気分解槽１１から第１誘導路５６への飼育水の排水を連続的に継続するように「飼育水の入れ替え」を行いながら、電圧印加部５１によって第１電極５５Ａを陽極とし且つ第２電極５５Ｂを陰極とするように電圧を継続的に印加する第１状態の動作を継続的に行い、第１状態の動作中に切り替え条件が成立した場合、上述の「飼育水の入れ替え」を行いながら第１状態から第２状態への切り替えを行い、切替後には、上述の「飼育水の入れ替え」を行いながら第２電極５５Ｂを陽極とし且つ第１電極５５Ａを陰極とするように電圧を継続的に印加する第２状態の動作を継続的に行い、第２状態の動作中に切り替え条件が成立した場合、上述の「飼育水の入れ替え」を行いながら第２状態から第１状態の切り替えを行うといった流れで、第１状態の動作と第２状態の動作とを交互に行う。なお、第１状態の動作の継続中や第２状態の動作の継続中には、動作を中断せずに連続させてもよく、何らかの理由によって一時的に動作を中断することがあってもよい。
５．効果の例
上述の例では、循環式水処理システム１が電気分解装置の一例に相当してもよく、電気分解部１３が電気分解装置の一例に相当してもよい。この電気分解装置又は当該電気分解装置を用いた電気分解方法は、塩分を含む飼育水を電気分解することにより塩素酸化合物（例えば次亜塩素酸ナトリウム）を生成した上で、この塩素酸化合物を飼育水内に存在するアンモニア又はアンモニウムイオンと反応させて直接的に窒素に分解することができ、分解の過程で、亜硝酸、硝酸などの発生を確実に抑制することができる。但し、この方法を採用した場合、何ら措置を講じないと、電極の表面に析出物が付着し、電気分解を阻害してしまう懸念があるが、上記電気分解装置は、第１電極５５Ａを陽極とし且つ第２電極５５Ｂを陰極とするように電圧を印加して電気分解を行う第１状態と、第２電極５５Ｂを陽極とし且つ第１電極５５Ａを陰極とするように電圧を印加する第２状態とに切り替えることができるため、継続的な電気分解によって電極の表面に付着した析出物が、切り替えによって電極から離脱しやすい。よって、この電気分解装置は、電極の表面に析出する析出物の除去を行いやすい。
塩分を含んだ飼育水に対して連続的に電気分解を行うと、例えば、陰極側でマグネシウムを主成分とする析出物が生じ、電極を覆ってしまうという問題がある。このように析出物が電極を覆ってしまうと、次第に次亜塩素酸ナトリウムの発生量が低下したり、不安定になりやすい。このような事態を防ぐためには、電極の析出物に対して物理的な力を加えて定期的に洗浄することが考えられるが、機械的な洗浄などを頻繁に行うと、電極を傷つけやすく、寿命や性能を損なってしまうという問題がある。また、電極表面から削り取るような洗浄や水圧による洗浄は、作業者による人為的な作業が必要であるため、自動化、省人化、及び安定的な運用が難しい。しかし、上記の電気分解装置は、この問題を効果的に抑制又は解消することができる。
上記の電気分解装置は、第１電極５５Ａと第２電極５５Ｂと電極保持部５５Ｃとが一体的に構成されてなる電極部５５が、電気分解槽１１に対して着脱される構成であるため、洗浄を行うために電極部５５を取り外す作業が行いやすくなる。特に、切り替えによる析出物の離脱促進と電極部５５の着脱作業の容易化が相乗効果を発揮し、洗浄の一層の容易化が図られる。
上記の電気分解装置は、電極部５５から沈み落ちた析出物を誘導部５８によって所定位置に向けて自動的に集めることができるため、電極部５５から析出物を離脱させることだけでなく、離脱させた析出物を集めることも容易に行うことができる。
上記の電気分解装置は、電極部５５から沈み落ちた析出物を電極部５５よりも下位置において排出部５９の管５９Ａに取り込んで排出することができるため、「析出物を排出する過程で析出物が分散してしまい後工程に流れやすくなってしまうこと」を抑制することができる。
上記電気分解装置は、電気分解槽１１において所定高さよりも上側に位置する上澄み水を外部に誘導することができ、所定高さよりも下側に沈み落ちた析出物を電気分解槽１１の外部に誘導しにくくすることができる。より具体的には、上記所定高さが、電極部５５の下端よりも上位置であるため、電極部５５から離脱して下端から下側に沈み落ちる析出物が、電気分解槽１１の外部に誘導されにくくなる。
上記の電気分解装置は、水流発生部５７により、電気分解槽１１内において電極部５５の下側から上側に上昇させるように水流を発生させることができるため、新しい飼育水が電極部５５に導かれやすくなり、電気分解の効率をより高めることができる。
上記の電気分解装置では、第１状態を継続させて飼育水を電気分解する動作と、第２状態を継続させて飼育水を電気分解する動作とを定期的に切り替えるため、析出物を定期的に離脱させることができ、電極を定期的に清浄にすることができる。
循環式水処理システム１は、第１領域の飼育水に含まれる固形物を除去部５によって取り除くことができる。更に、この循環式水処理システム１は、第１領域を通過した後の第２領域において、電気分解部１３によってアンモニア又はアンモニウムイオンを分解することができ、除去部５によって固形物の除去を行った上で飼育水の電気分解を行うため、固形物が電気分解を阻害することを確実に抑制することができ、電気分解を良好に行いやすい。更に、この循環式水処理システム１は、第２領域を通過した飼育水が貯留される又は流動する第３領域において、活性炭部２３により残留塩素を除去することができる。よって、アンモニア又はアンモニウムイオンの分解に使用されなかった塩素酸化合物が第３領域の飼育水に含有されていたとしても、この塩素酸化合物を活性炭部によって効果的に除去することができる。このように、上記循環式水処理システム１では、第３領域を通過した後の飼育水において糞や残餌などの固形物が確実に低減しており、アンモニア、亜硝酸、硝酸などの窒素化合物成分も確実に抑えられているため、飼育水の清浄化、無害化の面で極めて有利である。
循環式水処理システム１では、電気分解槽１１において第１の高さよりも上側に位置する上澄み水を当該電気分解槽１１の外部に誘導することができるため、電極から析出物が離脱して沈み落ちた場合に、析出物が電気分解槽１１の外部に誘導されにくい。仮に、一部の析出物が電気分解槽１１から排出されてしまい、反応槽１５に入り込んだとしても、反応槽１５において第２の高さよりも上側に位置する上澄み水を当該反応槽１５の外部に誘導することができるため、反応槽１５に入り込んだ析出物は、反応槽１５で沈殿しやすく、反応槽１５の外部に誘導されにくい。
循環式水処理システム１又は上記電気分解装置を用いた電気分解方法では、電気分解槽１１への飼育水の導水及び電気分解槽１１からの飼育水の排水を継続して飼育水の入れ替えを行いながら、第１状態の動作、第２状態の動作、及び第１状態と第２状態の切り替えを行うことができるため、飼育水をより効率的に循環させながら、電極の清浄化を図ることができる。
＜第２実施形態＞
次の説明は第２実施形態に関する。
第２実施形態に係る循環式水処理システム１及びこのシステム１を用いた養殖方法は、図１に示される除去部５として、図３、図４のような構成に代えて図８のような構成が用いられている点が第１実施形態と異なる点であり、除去部５の構成以外は第１実施形態と同一である。よって、以下の説明では、図３以外の構成については、図１、図２、図５、図６、図７の構成等が用いられているものとして、これらの図に付される符号や名称等が適宜用いられる。
図８の例では、除去部５は、当該除去部５の前工程の領域から導入される飼育水を泡沫分離機７に導入した後、泡沫分離機７を通過させて上記前工程の領域とは異なる後工程の領域に導出するように構成されている。上記前工程の領域は、飼育槽３内の領域である。上記後工程の領域は、電気分解槽１１内の領域である。除去部５では、除去部５の前工程の領域から供給される飼育水を流路４１（流路４１は導入路の一例に相当）によって泡沫分離機７に導入した後、泡沫分離機７を通過させ、流路４１（導入路）の入口が配置される導入元の領域（例えば、飼育槽３内の領域）とは異なる「除去部５の後工程の領域」（例えば、電気分解槽１１内の領域）に導出する。除去部５では、飼育槽３から流路４１を介して流入する飼育水の全量が泡沫分離機７内に送り込まれ、飼育槽３から泡沫分離機７を経由することなく電気分解槽１１に流れる流路が存在しない構成となっており、泡沫分離機７に送り込まれた飼育水のうち、泡沫分離機７において泡とともに除去される除去物以外は、泡沫分離機７から流路４３を介して電気分解槽１１内に送り込まれるようになっている。なお、泡沫分離機７の動作は第１実施形態と同様であり、この例でも、泡沫分離機７においてオゾンを含む気泡を発生させる。
このように、第２実施形態の循環式水処理システム１は、除去部５によって固形物を除去する際に、前工程の領域から導入される飼育水を泡沫分離機７に導入した後、泡沫分離機７を通過させて前工程の領域とは異なる後工程の領域に導出するため、循環する飼育水を、より確実に泡沫分離機７を通過させることができ、固形物の除去の効果や、オゾンによる殺菌、消毒の効果をより一層高めることができる。
＜第３実施形態＞
次の説明は第３実施形態に関する。
第３実施形態に係る循環式水処理システム１及びこのシステム１を用いた養殖方法は、図５のような構成に代えて図９のような構成が用いられている点が第１実施形態と異なる点であり、具体的には、図５の構成に加えて傾斜部５８Ｃ，５８Ｄ，５８Ｅ，５８Ｆ、排出部１１０，１１２が設けられている点以外は第１実施形態と同一である。よって、以下の説明では、図５以外の構成については、図１～図４、図６、図７の構成等が用いられているものとして、これらの図に付される符号や名称等が適宜用いられる。
図９のように、電気分解槽１１には、排出部５９に加え、排出部１１０が設けられる。排出部１１０は、電気分解槽１１内で電極部５５から沈み落ちた析出物を排出する管１１０Ａとこの管１１０Ａを開閉する開閉部１１０Ｂを有する。排出部１１０は、電極部５５よりも下位置において析出物を管１１０Ａの内部に取り込み、析出物を電気分解槽１１から管１１０Ａを通して排出するように機能する。開閉部１１０Ｂは、例えば手動操作によって管１１０Ａを遮断する状態と開放する状態とに切り替える開閉栓である。なお、開閉部１１０Ｂは、制御によって開閉が切り替えられる電磁弁などであってもよい。いずれにしても、開閉部１１０Ｂが開放状態となった場合、電気分解槽１１内の所定位置付近から飼育水が管１１０Ａを通って排出される。上記所定位置付近に析出物が沈殿する場合には、析出物が飼育水と共に管１１０Ａを通って排出される。
図９の例では、傾斜部５８Ａ，５８Ｂに加え、傾斜部５８Ｃが設けられる。傾斜部５８Ｃの傾斜面は、上下方向に対して傾斜しており、傾斜部５８Ｃは、傾斜部５８Ｃの傾斜面に沿って沈下する物体を上下方向及び上記第１方向と直交する第２方向に移動させるように（具体的には、第２方向において排出部５９側に移動させるように）案内する。更に、図９の例では、傾斜部５８Ｄが設けられる。傾斜部５８Ｄの傾斜面は、上下方向に対して傾斜しており、傾斜部５８Ｄは、傾斜部５８Ｄに沿って沈下する物体を上記第２方向に移動させるように（具体的には、第２方向において排出部１１０側に移動させるように）案内する。
図９の例では、反応槽１５においても、排出部１１２が設けられる。排出部１１２は、反応槽１５内で沈み落ちた析出物を排出する管１１２Ａとこの管１１２Ａを開閉する開閉部１１２Ｂを有する。排出部１１２は、沈下する物体を管１１２Ａの内部に取り込み、管１１２Ａを通して排出するように機能する。開閉部１１２Ｂは、例えば手動操作によって管１１２Ａを遮断する状態と開放する状態とに切り替える開閉栓である。なお、開閉部１１２Ｂは、制御によって開閉が切り替えられる電磁弁などであってもよい。いずれにしても、開閉部１１２Ｂが開放状態となった場合、反応槽１５内の所定位置付近から飼育水が管１１２Ａを通って排出される。上記所定位置付近に物体が沈殿する場合には、当該物体が飼育水と共に管１１２Ａを通って排出される。反応槽１５においても、傾斜部５８Ｅ，５８Ｆが設けられる。傾斜部５８Ｅ，５８Ｆの傾斜面は、上下方向に対して傾斜しており、傾斜部５８Ｅ，５８Ｆの各々は、各傾斜部の傾斜面に沿って沈下する物体を上記第２方向に移動させるように（具体的には、第２方向において排出部１１２側に移動させるように）案内する。
なお、図９の例では、管５９Ａ，１１０Ａ，１１２Ａは、常設された固定管であるが、装着及び離脱が可能な管であってもよい。また、いずれの管でも、排出する場合には、槽内の水圧を利用して排出してもよく、ポンプなどによって吸引又は流動させるように排出してもよい。
＜第４実施形態＞
次の説明は第４実施形態に関する。
第４実施形態に係る循環式水処理システム１及びこのシステム１を用いた養殖方法は、図７のような構成に代えて図１０のような構成が用いられている点が第１実施形態と異なる点であり、図７の構成に加え、流路４６の途中に切替部１４０が設けられる点が第１実施形態と異なり、それ以外の構成は第１実施形態と同一である。よって、以下の説明では、切替部１４０以外の構成については、図１～図７の構成等が用いられているものとして、これらの図に付される符号や名称等が適宜用いられる。
第４実施形態の循環式水処理システム１では、切替部１４０において切替弁１４２が設けられており、切替弁１４２は、残留塩素除去槽（例えば活性炭槽２１）から流路４６に排出された飼育水を流す経路を、第２除去部１４６を通さない流路１４３Ａ、又は、第２除去部１４６を通す流路１４３Ｂのいずれかに切り替えることができる。
第２除去槽１４４は、飼育水を通す流路として構成され、且つ、当該流路の内部空間には残留塩素を除去する成分（例えば、亜硫酸カルシウムの粒）が充填される構成で、第２除去部１４６が構成される。第２除去槽１４４は、入口と出口を有する流路として構成され、代表例では、内部空間に亜硫酸カルシウムの粒が充填される。切替弁１４２からの流出先が流路１４３Ｂとなるように切替弁１４２が設定されている場合、切替弁１４２を通過して第２除去槽１４４の入口から流入した飼育水が、第２除去槽１４４の内部空間の隙間（多数の亜硫酸カルシウムの隙間）を通過する過程で、飼育水に含まれる残留塩素や残留オゾンが亜硫酸カルシウムによって除去され、第２除去槽１４４の出口から下流側の流路４６に排出される飼育水は、塩素やオゾンの一部又は全部が除去された飼育水となる。
このような構成において、制御装置５２は、第２残留塩素センサ２７が検出する残留塩素の濃度が基準値以下である場合に残留塩素除去槽（例えば活性炭槽２１）から流路１４３Ａに飼育水を流し、流路１４３Ｂに飼育水を流さないように切替弁１４２を切り替える。一方、制御装置５２は、第２残留塩素センサ２７が検出する残留塩素の濃度が基準値を超える場合には、残留塩素除去槽（例えば活性炭槽２１）から流路１４３Ｂに飼育水を流し、流路１４３Ａに飼育水を流さないように切替弁１４２を切り替える。このようにすると、第２残留塩素センサ２７が検出する残留塩素の濃度が相対的に高くなった場合に、残留塩素除去槽（例えば活性炭槽２１）からの飼育水が第２除去部１４６を流れるように切り替えることができ、第２除去部１４６によっても残留塩素を除去することができる。なお、ここで説明される制御方法はあくまで一例であり、第２除去槽１４４に飼育水を流すタイミングや期間は上述の例に限定されない。
＜他の実施形態＞
本発明は、上記記述及び図面によって説明された実施形態に限定されるものではない。例えば、上述又は後述の実施形態の特徴は、矛盾しない範囲であらゆる組み合わせが可能である。また、上述又は後述の実施形態のいずれの特徴も、必須のものとして明示されていなければ省略することもできる。さらに、上述された実施形態は、次のように変更されてもよい。
上述の実施形態では、泡沫分離機７に対して気体としてオゾンが供給され、オゾンを含有する泡を発生させるが、オゾンではなく、他の気体（例えば空気）が供給され、他の気体の泡を発生させる構成であってもよい。
上述の実施形態では、飼育水を貯留する部分を有する槽として構成された電気分解槽１１の内部領域が第２領域であるが、電気分解槽１１が貯留する部分を有さない流路として構成され、この内部領域が第２領域とされてもよい。
上述の実施形態では、反応槽１５は、飼育水を貯留する部分を有する槽として構成されるが、貯留する部分を有さない流路として構成されていてもよい。
上述の実施形態では、第１残留塩素センサ１９が濾過タンク１７内の飼育水の残留塩素の濃度を検出するように配置されているが、反応槽１５から活性炭槽２１までの間の流路内の残留塩素の濃度を検出するように構成されていてもよい。
上述の実施形態では、飼育水を貯留する部分を有する槽として構成された活性炭槽２１の内部領域が第３領域であるが、活性炭槽２１が貯留する部分を有さない流路として構成され、この内部領域が第３領域とされてもよい。
上述の実施形態では、飼育水を貯留する部分を有する槽として構成された待機槽２５の内部領域が第４領域であるが、待機槽２５が貯留する部分を有さない流路として構成され、この内部領域が第４領域とされてもよい。
上述の実施形態では、図１、図７のように、残留塩素除去槽として、活性炭の粒が充填されてなる活性炭部２３を有する活性炭槽２１が設けられるが、活性炭部２３の活性炭の粒に代えて、亜硫酸カルシウムの粒を用い、亜硫酸カルシウムの粒が充填された構成としてもよい。この例でも、残留塩素除去槽は、入口と出口を有する流路として構成することができ、当該流路の内部空間に亜硫酸カルシウムの粒を充填させるように構成することができる。この例でも、残留塩素除去槽の入口から流入した飼育水が、内部空間の隙間（多数の亜硫酸カルシウムの隙間）を通過する過程で、飼育水に含まれる残留塩素や残留オゾンが亜硫酸カルシウムによって除去され、出口から排出される飼育水は、塩素やオゾンの一部又は全部が除去された飼育水となる。
第４実施形態の図１０の構成では、流路４６の途中に切替部１４０が設けられるが、第１～第３実施形態のいずれの構成においても、図１の構成において流路４７の途中（例えば、図１における二点鎖線Ｘの位置）に切替部１４０を設けてもよく、この場合、上述の第４実施形態と同様の制御を行うことで、待機槽２５から流路４７に排出された飼育水を流す経路を、第２除去部１４６を通さない流路１４３Ａ、又は、第２除去部１４６を通す流路１４３Ｂのいずれかに切り替えるようにし、流路１４３Ａ、又は、第２除去部１４６のいずれかを通過した飼育水が飼育槽３に供給されるように構成してもよい。
なお、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、今回開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示された範囲内又は特許請求の範囲と均等の範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
１ ：循環式水処理システム
３ ：飼育槽
５ ：除去部
７ ：泡沫分離機
９ ：オゾン発生機
１１ ：電気分解槽
１１Ａ ：第１飼育水流動室
１１Ｂ ：第２飼育水流動室
１１Ｃ ：第３飼育水流動室
１１Ｚ ：底壁
１３ ：電気分解部
１５ ：反応槽
１７ ：濾過タンク
１９ ：第１残留塩素センサ
２１ ：活性炭槽（残留塩素除去槽）
２３ ：活性炭部（残留塩素除去部）
２５ ：待機槽
２７ ：第２残留塩素センサ
２９ ：アンモニウムイオンセンサ
３１ ：処置部
３５ ：温調機
３７ ：フィルタ
４１，４２，４３，４４，４５，４６，４７ ：流路
５１ ：電圧印加部
５２ ：制御装置
５３ ：駆動回路
５４Ａ ：導電路
５４Ｂ ：導電路
５５ ：電極部
５５Ａ ：第１電極
５５Ｂ ：第２電極
５５Ｃ ：電極保持部
５６ ：第１誘導路
５７ ：水流発生部
５７Ａ ：第１仕切壁
５７Ｂ ：第２仕切壁
５８ ：誘導部
５８Ａ，５８Ｂ ：傾斜部
５９ ：排出部
５９Ａ ：管
５９Ｂ ：開閉部
６０ ：貯留槽
６０Ａ ：底
６２ ：導入部
６４ ：導出部
６６ ：排出部
７２ ：第２誘導路
Ｗ１ ：水面
Ｗ２ ：水面
Ｗ３ ：水面

Claims (13)

  1. 水生生物を養殖する槽であり且つ海水の飼育水が収容された飼育槽から前記飼育水を循環させつつ処理し、処理後の前記飼育水を前記飼育槽に戻す循環式水処理システムに用いられる電気分解装置であって、
    前記飼育水が貯留される又は流動する領域において、前記飼育水を電気分解することにより塩素酸化合物を発生させ、発生した前記塩素酸化合物を前記飼育水内のアンモニア又はアンモニウムイオンと反応させることにより前記飼育水内のアンモニア又はアンモニウムイオンを分解する電気分解部を備え、
    前記電気分解部は、前記領域に配置される第１電極及び第２電極を有する電極部と、前記第１電極と前記第２電極の電極間に電圧を印加する電圧印加部と、を有し、
    更に、前記飼育水が貯留される又は流動するように構成された電気分解槽と、
    前記電気分解槽内で前記電極部から沈み落ちた析出物を前記電気分解槽内の所定位置に向けて誘導しつつ集める誘導部と、
    前記析出物を排出する管を有する排出部と、
    を備え、
    前記電気分解槽の内部が前記領域であり、
    前記電圧印加部は、前記第１電極を陽極とし且つ前記第２電極を陰極とするように電圧を印加して前記領域内で前記電気分解を行う第１状態と、前記第２電極を陽極とし且つ前記第１電極を陰極とするように電圧を印加する第２状態とに切り替え、
    前記電気分解槽は、当該電気分解槽内において所定高さよりも下側に位置する水を当該電気分解槽の外部に誘導せず、前記所定高さよりも上側に位置する水を当該電気分解槽の外部に誘導する誘導路を有し、
    前記所定高さは、前記電極部の下端よりも上位置であり、
    前記排出部は、前記電極部よりも下位置において、前記誘導部によって前記所定位置に誘導された前記析出物を前記管の内部に取り込み、前記析出物を前記電気分解槽から前記管を通して排出する
    水生生物養殖用の電気分解装置。
  2. 前記電極部は、前記第１電極及び前記第２電極を保持する電極保持部を具備し、前記第１電極と前記第２電極と前記電極保持部とが一体的に構成され、
    一体的に構成された前記電極部が、前記電気分解槽に対して着脱される
    請求項１に記載の水生生物養殖用の電気分解装置。
  3. 前記電極部は、前記電気分解槽内において前記飼育水の水面側に配置され、
    更に、前記電気分解槽の外部から前記電気分解槽内に導入された前記飼育水を、前記電気分解槽内において前記電極部の下側から上側に上昇させるように流す水流発生部を備える
    請求項１又は請求項２に記載の水生生物養殖用の電気分解装置。
  4. 前記電圧印加部は、前記第１状態を継続させて前記飼育水を前記電気分解する動作と、前記第２状態を継続させて前記飼育水を前記電気分解する動作とを、定期的に切り替える
    請求項１又は請求項２に記載の水生生物養殖用の電気分解装置。
  5. 請求項１又は請求項２に記載の水生生物養殖用の電気分解装置を備えた水生生物養殖用の循環式水処理システムであって、
    前記飼育槽から送られる前記飼育水が貯留される又は流動する第１領域において、少なくとも固形物を除去する除去部と、
    前記第１領域を通過した前記飼育水が貯留される又は流動する前記領域である第２領域において前記飼育水の前記電気分解を行う前記電気分解部と、
    前記第２領域を通過した前記飼育水が貯留される又は流動する第３領域において、活性炭により少なくとも残留塩素を除去する活性炭部と、
    を含む水生生物養殖用の循環式水処理システム。
  6. 請求項１又は請求項２に記載の水生生物養殖用の電気分解装置を備えた水生生物養殖用の循環式水処理システムであって、
    前記電気分解槽と、
    前記電気分解槽から排出された前記飼育水が貯留される又は流動するように構成された反応槽と、
    を備え、
    前記電気分解槽は、当該電気分解槽内において第１の高さよりも下側に位置する水を当該電気分解槽の外部に誘導せず、前記第１の高さよりも上側に位置する水を当該電気分解槽の外部に誘導する第１誘導路を有し、
    前記反応槽は、当該反応槽内において第２の高さよりも下側に位置する水を当該反応槽の外部に誘導せず、前記第２の高さよりも上側に位置する水を当該反応槽の外部に誘導する第２誘導路を有する
    水生生物養殖用の循環式水処理システム。
  7. 水生生物を養殖する槽であり且つ海水の飼育水が収容された飼育槽から前記飼育水を循環させつつ処理し、処理後の前記飼育水を前記飼育槽に戻す循環式水処理システムに用いられる電気分解方法であって、
    前記循環式水処理システムにおいて、第１電極及び第２電極を有する電極部と、前記第１電極と前記第２電極の電極間に電圧を印加する電圧印加部と、を備えた電気分解部と、前記飼育水が貯留される又は流動するように構成された電気分解槽と、前記電気分解槽内で前記電極部から沈み落ちた析出物を前記電気分解槽内の所定位置に向けて誘導しつつ集める誘導部と、前記析出物を排出する管を有する排出部と、を設け、
    前記電気分解槽において、当該電気分解槽内において所定高さよりも下側に位置する水を当該電気分解槽の外部に誘導せず、前記所定高さよりも上側に位置する水を当該電気分解槽の外部に誘導する誘導路を設け、
    前記所定高さを、前記電極部の下端よりも上位置とし、
    前記飼育水が貯留される又は流動する前記電気分解槽の内部の領域に前記第１電極及び前記第２電極を配置した状態で、前記電圧印加部によって前記電極間に電圧を印加することにより前記飼育水を電気分解して塩素酸化合物を発生させ、発生した前記塩素酸化合物を前記飼育水内のアンモニア又はアンモニウムイオンと反応させることにより前記飼育水内のアンモニア又はアンモニウムイオンを分解し、
    前記電圧印加部により、前記第１電極を陽極とし且つ前記第２電極を陰極とするように電圧を印加して前記領域において前記電気分解を行う第１状態と、前記第２電極を陽極とし且つ前記第１電極を陰極とするように電圧を印加する第２状態とを切り替え、
    前記排出部により、前記電極部よりも下位置において前記析出物を前記管の内部に取り込み、前記析出物を前記電気分解槽から前記管を通して排出する
    水生生物養殖用の電気分解方法。
  8. 前記電気分解槽への前記飼育水の導水及び前記電気分解槽からの前記飼育水の排水を継続し、前記飼育水の入れ替えを行いながら、前記電圧印加部によって前記第１状態の動作、前記第２状態の動作、及び前記第１状態と前記第２状態の切り替え、を行う
    請求項７に記載の水生生物養殖用の電気分解方法。
  9. 前記電圧印加部により、前記第１状態を継続させて前記飼育水を前記電気分解する動作と、前記第２状態を継続させて前記飼育水を前記電気分解する動作とを、定期的に切り替える
    請求項７又は請求項８に記載の水生生物養殖用の電気分解方法。
  10. 前記循環式水処理システムにおいて、前記電極部は、前記第１電極及び前記第２電極を保持する電極保持部を具備し、前記第１電極と前記第２電極と前記電極保持部とが一体的に構成され、
    一体的に構成された前記電極部が、前記電気分解槽に対して着脱される
    請求項７に記載の水生生物養殖用の電気分解方法。
  11. 前記循環式水処理システムにおいて、前記電極部を、前記電気分解槽内において前記飼育水の水面側に配置し、更に、前記電気分解槽の外部から前記電気分解槽内に導入された前記飼育水を、前記電気分解槽内において前記電極部の下側から上側に上昇させるように流す水流発生部を設ける
    請求項７に記載の水生生物養殖用の電気分解方法。
  12. 前記循環式水処理システムにおいて、前記飼育槽から送られる前記飼育水が貯留される又は流動する第１領域において、少なくとも固形物を除去する除去部と、前記第１領域を通過した前記飼育水が貯留される又は流動する前記領域である第２領域において前記飼育水の前記電気分解を行う前記電気分解部と、前記第２領域を通過した前記飼育水が貯留される又は流動する第３領域において、活性炭により少なくとも残留塩素を除去する活性炭部と、を設ける
    請求項７に記載の水生生物養殖用の電気分解方法。
  13. 前記循環式水処理システムにおいて、前記電気分解槽と、前記電気分解槽から排出された前記飼育水が貯留される又は流動するように構成された反応槽と、を設け、
    前記電気分解槽は、当該電気分解槽内において第１の高さよりも下側に位置する水を当該電気分解槽の外部に誘導せず、前記第１の高さよりも上側に位置する水を当該電気分解槽の外部に誘導する第１誘導路を有し、
    前記反応槽は、当該反応槽内において第２の高さよりも下側に位置する水を当該反応槽の外部に誘導せず、前記第２の高さよりも上側に位置する水を当該反応槽の外部に誘導する第２誘導路を有する
    請求項７に記載の水生生物養殖用の電気分解方法。
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