JPH053735A - 魚介類飼育水中の溶存ガス量の調整方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 魚介類を生きたまま輸送する際等に、魚介類
飼育水中の溶存ガス量を魚介類の生存に適した条件に保
持するための従来の装置が大きな占有空間を要し、エネ
ルギーコストも高くつくという問題を解決し、輸送等の
際に便利な小型の装置で効率良い処理を行うことのでき
る方法を提供する。 【構成】 酸素富化装置３で得られる酸素富化空気を酸
素溶解槽４等において飼育水と接触させて酸素を飼育水
に溶解する一方、酸素富化装置３の排気ガスを脱炭酸塔
２等において飼育水と接触させて魚介類が排出し飼育水
中に溶存蓄積されている二酸化炭素等を飼育水中から除
去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は魚介類飼育水中の溶存ガ
ス量の調整方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】魚類、甲殻類等の魚介類を飼育する場
合、これら魚介類は飼育水中の溶存酸素を魚介類１kg当
たり１０００cc／kg・hr〜４０cc／kg・hr消費する。一
方、魚介類は、二酸化炭素やアンモニア等を排出し、こ
れらの排出ガスは飼育水中に溶存して蓄積される。二酸
化炭素が飼育水中に溶存蓄積されると、飼育水のpHが低
下することにより感知できる。水中の溶存二酸化炭素濃
度の増加は魚介類の血中の二酸化炭素濃度を増加させ
る。血中の二酸化炭素濃度が一定値を超えると魚介類の
呼吸中枢を直接刺激し、更に血中の二酸化炭素濃度が高
くなると中枢をマヒさせ魚介類をへい死させる。海水の
場合、通常、溶存二酸化炭素濃度は１ppm 前後であり、
pHは約8.３である。新鮮な海水を全く補給せず、かつ全
く養魚水を循環させない水槽で魚介類を蓄養しようとす
れば、二酸化炭素濃度は徐々に上昇し、蓄養密度によっ
ては溶存二酸化炭素濃度が１５０ppm にもなることがあ
る。魚種によって二酸化炭素濃度の影響はまちまちであ
るが、ニジマスの例では二酸化炭素濃度３０〜４０ppm
でその動きが鈍くなり、５０ppm を超える頃には麻酔効
果がみられ、呼吸が減少する。更に１００ppm を超える
と魚の反応は一層鈍くなり、１２０ppm 以上ではたとえ
溶存酸素量が充分であってもへい死するといわれてい
る。この時のpHは６以下になっている。従って、如何な
る場合であっても二酸化炭素濃度を５０ppm 以下（pH＝
6.５以上）に保たなければならない。このため魚介類を
飼育するには、飼育水中に常に酸素を供給して溶存酸素
量を充分に確保（酸素富化）するとともに、二酸化炭素
等を除去することが重要であり、魚介類の飼育には新鮮
な飼育水の大量入手や、飼育水中の溶存ガスの調整のし
やすい立地条件が必要とされている。

【０００３】しかしながら魚介類を生きたまま輸送する
際や、流通段階で一時的に貯留する際には、大量の飼育
水を入手したり、飼育水中の溶存ガス量の調整のために
大きな空間を占有する大規模な装置を設けることが困難
な場合が多く、しかも飼育水の調整のために膨大なエネ
ルギーを消費する装置では、コストが高くつき、輸送や
一時的な貯留の目的には不向きである。

【０００４】従来、魚介類を生きたまま輸送する際や、
流通段階で一時的に貯留する際に飼育水の酸素富化を行
う方法としては、過酸化物や超酸化物の分解で生じた酸
素ガスを飼育水と接触させたり、過酸化物や超酸化物を
直接飼育水中に投入することにより溶存酸素量を高める
方法（例えば特開昭６０−１７６９０４号）、酸素ボン
ベや液体酸素タンクから供給した酸素を飼育水と接触さ
せる方法、合成ゼオライト等のガス吸着剤を用いて酸素
を濃縮した酸素富化空気を飼育水と接触させる方法、酸
素透過膜を用いて酸素を濃縮した酸素富化空気を飼育水
と接触させる方法等が採用されている。

【０００５】一方、飼育水中に溶存する二酸化炭素等の
魚介類の排出ガスを除去する方法としては、植物プラン
ト等をプロセス内に組み込む方法（特開昭６２−１１５
２２２号）、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のア
ルカリを添加して炭酸イオンを中和して除去する方法、
飼育水を大量の空気と接触させて溶存二酸化炭素をガス
として除去する方法等が採用されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記の各種方法のう
ち、酸素富化の場合も二酸化炭素の除去の場合も、一般
に広く採用されているのは飼育水を気体と接触させる方
法であり、酸素富化には酸素や酸素含有量の多い酸素富
化空気を用い、二酸化炭素除去には一般に空気を用いて
いる。これらの方法において飼育水と気体とを接触させ
るために、散気管等を用いたバブリング法、気液吸
収塔、漏れ壁塔、スプレー塔等を用いる方法（特開昭６
２−６８５３１号等）、スタティックミキサー等を用
いる静的混合方法、エゼクター、水流ポンプ等を用い
る混合方法等が採用されている。しかしながら、これら
従来の方法では、酸素富化を行うために用いる酸素や酸
素富化空気と、二酸化炭素除去のために用いる空気とを
別々の装置から供給しているため装置自体のコストや装
置のランニングコストが高くつく欠点があり、しかも装
置全体が大型化し、装置設置のために大きな空間が占有
される等の問題があった。更に大型の設備の場合には飼
育水と気体とを接触させて二酸化炭素を除去するために
多段棚式暴気槽が一般に用いられているが、暴気槽に大
量の空気を供給するためには、飼育する魚介類１ｔ当た
り数ｋｗ／ｔ〜数十ｋｗ／ｔのエネルギーを要する大型
のブロワーを必要とし、エネルギーコストが高くつく欠
点があった。本発明は上記の点に鑑みなされたもので、
飼育水の酸素富化と二酸化炭素除去とを効率良く行うこ
とのできる魚介類飼育水中の溶存ガス量の調整方法を提
供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】即ち本発明の魚介類飼育
水中の溶存ガス量の調整方法は、酸素富化装置によって
酸素を濃縮して得た酸素富化空気を魚介類飼育水と接触
させ、酸素富化空気中の酸素を飼育水に溶解させるとと
もに、酸素富化装置より排出される低酸素含有量の排気
ガスを飼育水と接触させ、飼育水中に溶存する魚介類の
排出ガスを飼育水中より除去することを特徴とする。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。

【０００９】図１は本発明方法を実施する装置の一例を
示し、図中１は養魚槽、２は脱炭酸塔、３は酸素富化装
置、４は酸素溶解槽、５は排気ガス回収タンク、６は飼
育水循環用ポンプである。酸素富化装置３において空気
取入口７より取入れた空気中の酸素を濃縮して酸素富化
空気を製造し、ここで製造された酸素富化空気は、酸素
富化空気貯蔵タンク１０から逆止め弁１１を経て酸素溶
解槽４に送られる。この酸素富化空気を酸素溶解槽４で
水循環ポンプ６によって循環されている飼育水と接触せ
しめることにより、酸素富化空気中の酸素を飼育水中に
溶解し、窒素ガスを主体とするガスは排気口１４より排
出される。また図中９は生物浄化槽であり、水槽での余
剰酸素を利用して魚介類の代謝による有機物や、プラン
クトン等の微細有機物を処理して養魚水を清浄化するも
のである。生物浄化槽９内には、ラシヒリングや類似の
充填材を用いることができる。尚、１２は脱炭酸塔２内
を大気圧より減圧に保つための真空ポンプであるが、必
ずしも必要とするものではない。また１３は養魚槽１の
蓋であり、この蓋１３によって養魚水に溶解している酸
素を水表面から大気に放散することがないようにするこ
とができる。

【００１０】上記酸素富化装置３としては、圧力揺動吸
着（以下、ＰＳＡという。）法、膜分離法等を利用した
装置を用いることができる。

【００１１】ＰＳＡ法を利用した酸素富化装置３として
現在実用化されているものには大別して、等圧真空再
生方式、等圧常圧再生方式、ラピッドＰＳＡ方式
（またはパラメトリックＰＳＡ方式）の３つの方式があ
る。これらはいずれも合成ゼオライトが加圧下で酸素よ
り窒素を特に優先的に吸着する性質を利用したものであ
る。ＰＳＡ法では、合成ゼオライトを耐圧容器よりなる
吸着塔に充填し、この吸着塔に空気を導入して高圧力下
でゼオライトに空気中の窒素を優先的に吸着させること
によって酸素富化空気を得る。合成ゼオライトによる窒
素の吸着が飽和に達すると（窒素を吸着し得る量は印加
する圧力によっても異なる。）、酸素の濃縮能力が低下
して酸素富化空気中の窒素濃度が高まり、吸着塔の再生
を行わなければならなくなる。このため、通常は連続し
て酸素富化空気を得ることができるように、２〜３塔の
吸着塔を並列に設け、１つの吸着塔が窒素で飽和した時
には他の吸着塔に切り換えて作業を行っている。上記等
圧真空再生方式、等圧常圧再生方式は比較的大型の酸素
富化装置に採用されている。一方、ラピッドＰＳＡ方式
は、装置を小型化し吸着剤の粒度を調整することによっ
て塔内の空気の流速を遅らせて吸着剤と窒素との接触率
を高めるように構成されているが、酸素富化空気の収率
が低いためにエネルギーコストが高くつく問題がある。
このためラピッドＰＳＡ方式は、エネルギー消費を多少
犠牲にしても小型化する必要のある超小型の酸素富化装
置に比較的多く採用されている。

【００１２】吸着塔を再生するには吸着塔内の圧力を大
気圧に戻して合成ゼオライトに吸着されている窒素を放
出させる。しかしながら吸着塔内を大気圧に戻しただけ
では充分に窒素が放出され難いため、等圧真空再生方式
では真空ポンプを用いて吸着塔内を約１００トール前後
の圧力に減圧して合成ゼオライトに吸着されている窒素
を離脱させる方法を採用している。また等圧常圧再生方
式では窒素吸着工程で得た酸素富化空気の一部を還流し
て再生する方法を採用している。この方法は真空ポンプ
を使用しないため設備が簡素化する利点がある反面、酸
素富化空気の一部を吸着塔の再生に使用するので酸素富
化空気の製造効率を犠牲にする問題もある。またラピッ
ドＰＳＡ方式では、窒素吸着工程で得た酸素富化空気の
一部を還流して再生を行う。このラピッドＰＳＡ方式
は、窒素ガスの吸脱着に吸着剤のきわめて表面しか使用
していないため、吸着塔の切り換えに必要な時間が等圧
真空再生方式や等圧常圧再生方式のＰＳＡ法では２〜５
分を要するのに対し、ラピッドＰＳＡ方式では１０〜３
０秒程度と非常に短時間ですむ利点がある。

【００１３】膜分離法を利用した酸素富化装置は、フッ
素系、セルロース系等のポリマーの平膜或いは中空糸膜
が、窒素に比べて酸素、水分、二酸化炭素を比較的速く
透過させる性質を利用したものである。この方法を利用
した酸素富化装置は、ＰＳＡ法を利用した装置に比べて
酸素富加空気の収率が低いとともに、酸素濃度９０％以
上には濃縮できず、通常、酸素濃度３０〜４０％程度で
あるが、ＰＳＡ法を利用した装置のように駆動部分を必
要としないため、簡単な設備ですむ利点がある。

【００１４】上記、酸素富化空気の収率：Ａ（％）は、
吸着塔に導入した空気中の酸素の量を：Ｂとし、得られ
た酸素富化空気の量を：Ｃとしたとき、下記数式で定義
される。

【００１５】収率：Ａ（％）＝Ｃ÷Ｂ×１００

【００１６】従って、吸着塔へ導入した空気量を１００
とすると、その空気中の酸素量は約２１であるから、得
られた酸素富化空気量が１0.５であったとすると、収率
は５０％となる。またこの際の排気ガス量は８9.５であ
り、酸素富化空気中の酸素濃度が９３％であったとする
と、排気ガス中の酸素濃度は１2.５％となる。一般に、
等圧真空再生方式のＰＳＡ法では収率５０〜６０％、等
圧常圧再生方式のＰＳＡ法では２０〜３０％、ラピッド
ＰＳＡ方式では１０〜１５％程度である。また膜分離法
を利用した酸素富化装置では収率は３０％程度である。

【００１７】酸素溶解槽４において、上記酸素富化装置
３で得た酸素富化空気を飼育水と接触せしめて溶解する
が、酸素富化空気を飼育水と接触させて溶解するために
は、散気管等を用いたバブリング法、気液吸収塔、
漏れ壁塔、スプレー塔等を用いる方法、スタティック
ミキサー等を用いる静的混合方法、エゼクター、水流
ポンプ等を用いる混合方法等を採用することができる。

【００１８】酸素富化装置３の排気ガスは一旦、排気ガ
ス回収タンク５に貯留され、該タンク５より脱炭酸塔２
に供給される。脱炭酸塔２において、養魚槽１から循環
する飼育水中に溶存蓄積されている二酸化炭素やアンモ
ニア等の魚介類の排出ガスを、上記排気ガスによって曝
気して除去する。脱炭酸塔２は常圧または大気圧以下に
保つことを条件としている。特に、水中に溶解した二酸
化炭素は、溶存酸素、溶存窒素よりも脱気し難く、加圧
状態での脱気はその効果が少ない。より効果的に二酸化
炭素を放散させるために、脱炭酸塔２を密閉し、真空ポ
ンプ１２等で減圧し、脱炭酸塔２内を大気圧より低い圧
力に保っておくと、更に二酸化炭素の蓄積を減少させる
ことができる。一般にＰＳＡ法を利用した酸素富化装置
では、排気ガスは一定量が連続的に排出されるのではな
く、吸着塔再生後期には殆ど排出されず、吸着塔の再生
を開始した直後には高圧力の排気ガスが著しく大量に排
出される。このように酸素富化装置からの排気ガスの圧
力、量が変動する場合には、排気ガスを直接脱炭酸塔２
に送り込んだ場合には連続して曝気が行えないばかり
か、一度に大量の排気ガスを脱炭酸塔２に送り込んでも
使用したガス量の割に曝気効果が少ない。このため排気
ガス回収タンク５を設け、排気ガスが高圧で大量に排出
された際に排気ガス回収タンク５に貯留しておき、この
タンクより一定圧力、量の排気ガスを連続して脱炭酸塔
２に送り込むようにすることが必要となる。排気ガス回
収タンク５は、排気ガスの圧力変動の少ない膜分離法を
利用した酸素富化装置の場合には必ずしも設けなくとも
良い。尚、図中、８は吸着塔内の圧力抜きの排気弁で、
等圧常圧再生方式のＰＳＡ法による酸素富化装置におい
ては、吸着塔再生時は必ず吸着塔を大気圧にする必要が
あり、一方、排気ガス回収タンク５は高圧に保つ必要が
あるため、排気弁８は吸着塔再生後期のみ開として吸着
塔再生を行うために設けられる。

【００１９】ＰＳＡ法を利用した酸素富化装置３では、
酸素富化空気中には殆ど二酸化炭素が含まれず、空気中
に含まれる二酸化炭素の殆ど全ての量が排気ガス中に含
まれることとなるが、排気ガス中の二酸化炭素濃度は３
３５〜３９０ppm 程度であり、大気中の二酸化炭素濃度
（約３００〜３５０ppm ）に比べて僅かに多い程度であ
るため、このような組成の排気ガスを用いて曝気を行っ
ても、充分に飼育水中の二酸化炭素の除去を行うことが
できる。また酸素富化装置の酸素収率が他のＰＳＡ法に
比べて低い（従って、排気ガス中の二酸化炭素含有量が
低い）ラピッドＰＳＡ方式や膜分離方式の場合には、排
気ガスの組成は空気の組成により近くなるため、ラピッ
ドＰＳＡ方式や膜分離方式の排気ガスも曝気に用いるこ
とに何ら問題はない。

【００２０】上記実施例では飼育水中の二酸化炭素等の
除去のために脱炭酸塔２を設けた場合について示した
が、飼育水中の二酸化炭素等の除去には脱炭酸塔２を用
いる場合の他に、吸収塔、漏れ壁塔等を用いることがで
きる。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように本発明方法は、酸素
富化装置によって得た酸素富化空気を魚介類飼育水と接
触させて酸素を飼育水に溶解させるとともに、酸素富化
装置より排出される排気ガスを飼育水と接触させて飼育
水中に溶存蓄積された魚介類が排出した二酸化炭素等を
除去する方法を採用したことにより、従来法に比して低
エネルギーコストで効率良く飼育水中の溶存ガス量の調
節を行うことができる。また本発明方法では大がかりな
設備を殆ど必要とせず、設備が占有する空間、面積も非
常に小さくてすむとともに、従来に比して駆動部分も少
なくできるため故障発生率の低減にも寄与できる。本発
明方法では極めて効率良く飼育水中の溶存ガス量の調節
ができるため、小さな設備で多量の魚介類を輸送するこ
とが可能であり、魚介類の輸送や一時的な飼育を行う際
に非常に有効な方法である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法の実施に係わる装置の一例を示す略
図である。

【符号の説明】

２ 脱炭酸塔 ３ 酸素富化装置 ４ 酸素溶解槽

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 酸素富化装置によって酸素を濃縮して得
   た酸素富化空気を魚介類飼育水と接触させ、酸素富化空
   気中の酸素を飼育水に溶解させるとともに、酸素富化装
   置より排出される低酸素含有量の排気ガスを飼育水と接
   触させ、飼育水中に溶存する魚介類の排出ガスを飼育水
   中より除去することを特徴とする魚介類飼育水中の溶存
   ガス量の調整方法。