JPH03219820A

JPH03219820A - 飼育装置

Info

Publication number: JPH03219820A
Application number: JP17677390A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Kobayashi; 小林　敏昭; Hatsuo Yotsumoto; 初男四元; Kenju Ozawa; 建樹小沢; Toshihiko Sasaki; 利彦佐々木; Shigeki Nakayama; 繁樹中山
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1989-11-29
Filing date: 1990-07-04
Publication date: 1991-09-27
Anticipated expiration: 2012-07-30
Also published as: JP2635432B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は飼育装置、とくに魚介類などの水棲動物を人
工的手段を講じて飼育、栽培する装置に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

わが国は周囲がすべて海で囲まれていることから、昔か
ら水産業が盛んである。しかし、環境汚染、乱獲や領海
の問題から、近年、漁獲量が激減し、漁場の確保も困難
な状況になってきたのは周知の通りである。

このような問題を解決するために、栽培漁業が盛んにな
りつつある。立地条件が整った静かな湾などの海域、湖
沼や河川の一部を網などで閉鎖し、給餌や薬剤投与を計
画的に行うことで効率よく生産しようとするものである
。しかし、このような栽培漁業は、一方で環境破壊の問
題を引き起こしている。すなわち、海底などに沈降した
餌の残りや魚類などが排泄する代謝物が周囲の水域を汚
染することが問題になる。

このようなことから、陸上に飼育用の飼育水槽を設置し
、用水を引き込んで栽培する方法が一部で実用されてい
る。この方法によれば、廃水浄化装置の設置が可能にな
り、環境汚染の問題がかなり解決できるばかりでなく、
色々な工業技術による合理的な栽培ができるようになる
。

この考え方をさらに発展させた閉鎖系での飼育が注目さ
れている。これは、高度な水浄化装置を設置し、飼育用
水の交換量を極力少なくして、廃水をできるだけ出さな
いようにしたものである。

この技術が開発されると、環境汚染が解消されるばかり
でなく、立地条件を問わない計画的な生産と新鮮な水産
物の安定供給が可能になり、温度調節を経済的に行うこ
とができるようになるので飼育魚種が豊富になり、生産
量が増えるなど数々の利点が出て、新たな漁業の発展が
期待できる。

このような閉鎖系での飼育に用いられている用水浄化装
置としては、従来の水処理技術をそのまま踏襲したもの
が多く、砂などによる濾過装置を基本とし、一部で消毒
装置が付加されているものがある。消毒が行われている
例は必ずしも多くないが、行われている場合は塩素系薬
剤による消毒が多く、比較的新しい方法として紫外線や
オゾンが一部で用いられたり検討されたりしている。

第９図は、例えば「水産養殖と水」第■集（サイエンテ
ィス社１９８７年）　Ｐ、１１１に記載された、水族館
などで従来から実施されている飼育装置の一例を示す構
成図である。図において、１は飼育魚が存在する飼育水
槽、２は飼育水槽１内の飼育用水を循環させる飼育用水
循・環ポンプ、３は飼育用水を浄化する砂濾過装置、４
は酸素を供給するためのブロワ−１５はブロワ−４から
送り込まれた空気を飼育用水中に散気する散気装置であ
る。

飼育魚の代謝物および餌の残渣などにより水質が低下し
た飼育水槽１の飼育用水は、循環ポンプ２により砂濾過
装置３に送られ、浮遊性固形物が除去され、また、砂表
面に付着している微生物により、有機物およびアンモニ
ア性窒素などの熔解汚濁成分が除去されて浄化され、再
び飼育水槽１に戻るようになっている。一方、ブロワ−
４は魚の生存および生育に必要な酸素を供給するための
もので、ブロワ−４から送気された空気が散気装置５を
介して飼育水中に散気されることにより、飼育用水に酸
素が供給される。飼育中浄化できない成分が蓄積し、用
水の水質が悪化して飼育に不通になれば、新水の補給や
交換が行われる。

その他の従来例として、上記例に塩素系薬剤による消毒
が行われる場合がある。この場合、消毒は飼育水槽の前
で行われるのが一般である。消毒法として、塩素系薬剤
の代わりに、紫外線やオゾンが用いられることがあるの
は上述した通りである。

［発明が解決しようとする課題］従来の循環式の飼育装置は以上のように構成されている
ので、一定の浄化機能を持っているが、給餌量を多くし
、できるだけ高密度で栽培することが要求される、汚染
量の多い実用的な飼育においては、まだ実用できるもの
はなかった。その大きな理由として飼育魚の病気感染が
ある。

すなわち、第９図に示す従来例では消毒手段がないため
、なんらかの原因で病原菌が飼育水槽１に侵入した場合
、飼育している魚がそれに感染することがある。病気の
感染を防くには消毒が必要であり、水の消毒剤としては
塩素系薬剤がよく用いられている。しかし、これは残留
性があり、飼育魚類に対して毒性が強いので、添加量が
制限され、充分な消毒効果を出すことができない場合が
多い。紫外線消毒装置による紫外線消毒は残留毒性が全
く無い特長を持つが、紫外線照射用のランプのランプ面
の汚れ、水質悪化にともなう紫外線の透過率減少による
効果低下、ランプ寿命が問題になり、飼育装置に使う実
用装置としては信頼性および維持管理面で難点がある。

オゾンは塩素系薬剤に比べて消毒力が強く残留性が少な
い（酸素分子に分解）特長を持ち、その上塩素系薬剤と
違って汚濁成分を酸化分解する作用があるので、閉鎖系
での飼育装置における浄化に好都合な特性を持っている
。しかし、飼育用水が海水あるいはそれが含まれる場合
には、海水中に存在する臭素イオンとオゾンとの反応に
より生成される残留性酸化性生成物の毒性が問題になり
、結果的には塩素系薬剤と同様、残留毒性の問題があっ
た。

以上のような問題点を総合的に検討すると、閉鎖系にお
ける飼育に対するオゾンの消毒および浄化機能は捨て難
いものがあり、海水を飼育用水とする場合の、残留酸化
性生成物の問題が解決できれば、閉鎖系での飼育が実現
に向けて大きく前進すると考えられる。残留酸化性生成
物は還元剤の添加で容易に除去できるが、還元剤を用い
ることは安定性や維持管理の面で実用的ではない。

この発明は上記のような課題を解消するためになされた
ものであり、オゾンを用いたときの残留酸化性生成物の
実用的な除去を行いつつ、それを除去しても（酸化性生
成物は一方で消毒剤としての作用もある。）全体として
病原菌の除去および繁殖防止ができ、また仔稚魚のよう
な抵抗性の低い対象でも飼育用水の交換を行うことなく
、実用的に飼育できる閉鎖系の飼育装置を提供すること
を目的とする。

また、生物処理が不調になった場合には魚類に対する毒
性が強いアンモニア窒素の濃度が高くなることがあるが
、このようなときにも１．アンモニア性窒素の分解が安
定に行われ、窒素成分の蓄積を防止できる、オゾンによ
る閉鎖系の飼育装置を提供することを目的とする。

さらには、オゾン処理、泡沫分離処理および活性炭処理
を相乗的に結合させることによって、生物処理によらず
、物理化学処理のみで飼育用水が浄化できるようにした
飼育装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

請求項（１）記載の発明に係る飼育装置は、飼育水槽、
オゾン処理装置、活性炭装置、および飼育用水循環装置
から構成され、海水、または海水と淡水の混合水よりな
る飼育用水が、これらの間を循環すると共に、飼育用水
の流れ方向に対してオゾン処理装置が活性炭装置の上流
（最上流には飼育水槽が位置する。）に設置されたもの
である。

請求項（２）記載の発明に係る飼育装置は、飼育水槽、
オゾン処理装置、活性炭装置、および飼育用水循環装置
から構成され、海水、または海水と淡水の混合水よりな
る飼育用水が、これらの間を循環すると共に、飼育用水
の流れ方向に対してオゾン処理装置が活性炭装置の上流
に設置され、かつオゾン処理装置にてオゾン処理される
循環水（飼育用水）に注入されるオゾンの循環水に対す
る濃度が、循環水中に含まれていたアンモニア性窒素濃
度の少なくとも５倍以上になるように制御されたもので
ある。

また、請求項（３）記載の飼育装置は、飼育水槽より流
出する循環水を２分割し、一方がオゾン処理装置を通過
し、他方がオゾン処理装置をバイパスした後、オゾン処
理された循環水と混合されて活性炭装置に流入するよう
に構成され、かつオゾン処理装置に流入する分割後の循
環水の量Ｍが、アンモニア性窒素濃度×Ｍ≦オゾン消費
量÷５になるように制御したものである。

請求項（４）記載の発明に係る飼育装置は、飼育水槽、
オゾン処理装置、活性炭装置、および飼育用水循環装置
から構成され、海水、または海水と淡水の混合水よりな
る飼育用水が、これらの間を直列に循環すると共に、飼
育用水の流れ方向に対してオゾン処理装置が活性炭装置
の上流に設置され、かつ循環経路内に泡沫分離装置が設
置されたものである。

また、請求項（５）記載の発明に係る飼育装置は、請求
項（４）記載の発明に係る飼育装置において、泡沫分離
装置はオゾン処理装置に一体的に設けられ、この一体的
な装置がオゾン処理用気泡塔を兼ねたものである。

そして、請求項（６）記載の発明に係る飼育装置は、泡
沫分離装置が処理する被処理水を循環経路の複数箇所か
ら導入できるようにしたものである。

また、請求項（７）記載の発明に係る飼育装置は、飼育
水槽、オゾン処理装置、活性炭装置および飼育用水循環
装置に対して泡沫分離装置が付加された飼育用水の循環
経路内に、さらに砂濾過装置を設けたものである。

〔作　用〕

請求項（１）記載の発明は、海水のオゾン処理に関する
詳細な検討とオゾン処理海水の活性炭処理に関する詳細
な検討により得た新事実の活用、および仔稚魚の閉鎖系
での詳細な飼育実験を通して、閉鎖系飼育に対してオゾ
ン処理と活性炭処理の結合の実用的な有効性を見い出し
、オゾン処理の欠点を除去したものである。すなわち、
海水中に含まれる臭素イオン（自然海水中では約６０ｍ
ｇ／Ｅ）は、文献オゾン；サイエンス　アンド　エンジ
ニアリング（Ｏｚｏｎｅ　：　５ｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ
　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）第６巻（１９８４年）　Ｐ
Ｐ、１０３〜１１４に記載があるように、オゾンと反応
して、次亜臭素酸イオンや臭素酸イオンを生成すると従
来考えられていた。４れらのイオンは、消毒剤としても
作用するが、魚類に対して毒性があり、かつ残留性があ
るので、海水またはそれを含む水を用水とする飼育用水
の消毒や浄化にはオゾンを用いることができなかったの
は上述した通りである。

ところが、海水のオゾン処理で生成される酸化性生成物
は、従来から考えられていた上記酸化性生成物と異なる
ものであることを本発明者らは間接的ではあるが見いだ
した。即ち、海水の、オゾン処理による酸化性生成物は
活性炭と接触させることにより容易に除去されたが、次
亜臭素酸イオンおよび臭素酸イオンを含む試薬に対する
活性炭によるそれらの除去能は桁違いに低かったからで
ある。例えば、空間速度、ＳＶが５０ｈｒ”の条件で、
海水のオゾン処理水と、試薬の臭素水および臭素酸カリ
ウム水溶液を活性炭処理したときの酸化性生成物の除去
率を比較すると、それぞれ、１００．４および８％であ
った。これは、従来の常識に反する新しい知見であるば
かりでなく、次の点できわめて重要な意味を持つもので
ある。すなわち、海水のオゾン処理で得られた酸化性生
成物が極めて活性であることを示すもので、適正なオゾ
ン注入量と反応時間を確保すると、消毒や汚染物質の浄
化により有効な作用があることを示唆する。それに、そ
れが活性炭と接触することにより容易に除去されること
は、そのために必要な活性炭装置が小容量でよいことを
意味する。さらに重要なことは、活性炭による酸化性生
成物の除去は、単なる吸着ではなく、元の臭素イオンに
戻る化学反応であることがわかったことである。これは
活性炭が単なる吸着剤ではなく触媒として作用している
ことを示唆するもので、活性炭の効果維持寿命が長くな
り、さらに臭素イオンの消耗が無いことから、容易に安
定した除去が可能であることを示している。

これらの新事実を適用して、飼育用水を先ずオゾン処理
により浄化と消毒を行い、次に少量の活性炭処理で残留
酸化性生成物を除去した後、飼育水槽に戻すことにより
、残留酸化性物質の問題が容易に除去される。さらに、
この方法で消毒剤を除去しても、結果として閉鎖系の飼
育魚の病気怒染が防止でき、用水の交換無しに飼育に通
した用水の水質が容易にしかも安定して維持される。

また、オゾン処理の後に活性炭処理を行う浄化フローで
、オゾン処理が所定の条件を満たせば、アンモニアが窒
素分子にまで容易に分解されることを見いだし、請求項
（２）記載の発明および請求項（３）記載の発明に至っ
たものである。即ち、海水をオゾン処理すると、オゾン
は比較的速やかに分解されるが、その後でも安定な酸化
性生成物が残ることは上述のとおりである。これは海水
中に含まれる臭素イオン（自然海水中では約６０ｍｇ／
ｌ）がオゾンと反応して次亜臭素酸イオンや臭素酸イオ
ンを生成するためと考えられていたが、実はそうではな
く、別の化学種であることが上述のように本発明者らに
より明らかにされた。さらに種々の検討を加えた結果、
アンモニアが存在する海水をオゾン処理し、その後に活
性炭処理すると、みかけ上アンモニアが窒素分子に変換
されることがわかった。その機構は以下のように模式的
に表すことができる。

オゾン＋Ｂｒ−→　酸化性生成物酸化性生成物干アンモニア士活性炭 →窒素分子＋Ｂｒすなわち、オゾン＋アンモニア士活性炭→窒素分子みかけの上では
臭素イオンは関与しないので、その消費はない。酸化性
生成物の量が、存在しているアンモニアの量に比べて少
ないと、上記のプロセスでアンモニアが再生されるので
、オゾン注入量が重要な要素になる。

この発明では、循環水中に含まれるアンモニア性窒素濃
度を測定し、循環水に注入されるオゾンの量を、オゾン
濃度が循環水中に含まれていたアンモニア性窒素濃度の
少なくとも５倍以上になるように制御し、アンモニアが
窒素分子にまで容易に分解されるようにしている。

さらに、請求項（４）から請求項（７）に記載された発
明は以下のような考え方にもとづいてなされたものであ
る。すなわち、閉鎖循環系飼育装置における飼育用水の
浄化について検討した結果、以下のような考え方に到達
した。

すなわち、飼育用水が満たすべき要件は、■病原性微生
物が存在しないこと、■魚類などに対する毒性物質が許
容濃度以下であること、■ＢＯＤやＣＯＤなどで表され
る総合的水質指標が魚類の生息の障害にならない程度以
下であること、の３つを挙げることができる。これらの
何れかが欠けても満足な飼育ができないが、■と■は相
補的な関係にあり、例えば、■が充分に満たされておれ
ば■は多少悪くても許容される。逆に■が充分に満たさ
れていなければ■の条件が厳しくなければならない。

閉鎖系の飼育装置で問題になる上記の■は、飼育対象が
自ら放出するアンモニアである。アンモニアは争頻に対
して強い毒性があり、本発明者の実験によれば、ふ化後
２〜３ケ月のまだい稚魚では１．０　ｍｇ　／　４２程
度、さらに小さい仔魚では０．５ｎ＋ｇ／！程度、ある
いはそれ以下の低い濃度であっても、刺激に対して過敏
になり、食欲が極端に減衰する状態になることがわかっ
ている。通常の浄化装置においては、アンモニアの除去
とＢＯＤなどの除去は生物処理により行われるが、これ
らは嫌気性と好気性微生物によりなされるので、浄化対
象水が好気的状態にある飼育装置においては、上記の観
点からのバランスを保たせることが困難であると推察で
きる。

本発明者は、■を実現しつつ、■と■を別の過程で、し
かも物理化学的処理のみで行うのが合理的であると考え
、これを実現させるために、オゾン処理、オゾン処理と
泡沫分離、オゾン処理と活性炭処理を有機的に結合させ
た。その作用を以下で説明する。

有機物である程度汚染された飼育用水に対して、浄化循
環水に注入するオゾン量を比較的多くするなどして、全
飼育用水に対する積算オゾン注入量を多くすると、飼育
用水の発泡性が高くなる。これを曝気するなどして発泡
させ、得られた安定な泡沫を系外に出すことにより、汚
濁有機成分が効率よく除去される。オゾン注入量が多く
なると、それに伴って残留オゾンや酸化性生成物濃度が
高くなり、そのまま飼育水槽に戻せばこれらの毒性が問
題になるが、これらは活性炭処理により容易に除去でき
る。すなわち、用水中に臭素イオンが存在すると、それ
とオゾンの反応で酸化性生成物が生成され、その濃度が
共存するアンモニア濃度に対して所定量以上であれば、
アンモニア性窒素は窒素分子に変換される。一般にはこ
のような状況を常につくるためには、余剰の酸化性生成
物が出る場合が多いが、これも上述したように活性炭処
理で容易に除去される。オゾンは消毒剤としても作用す
るのは言うまでもない。

浄化循環系の各装置の入口または出口で発泡性が異なる
場合は、独立した泡沫分離装置を設け、最適の位置およ
び曝気量で泡沫分離すればさらに高い有機物の除去効果
が得られる。

二の発明の中でオゾンは中心的役割を担うものであるが
、その必要量が過大になる場合は、生物処理機能のある
濾過装置の設置が有効である。

このように、オゾンは、泡沫分離効果の促進による有機
物除去、脱窒、消毒の３役をこなし、その弊害は活性炭
処理により容易にかつ効果的に除去される。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例による飼育装置を図について
説明する。第１図はこの発明の第１の実施例による飼育
装置を示す構成図である。図において、■は飼育水槽、
２は循環ポンプ（飼育用水循環装置）、３は濾過装置、
４はブロワ−１５は散気装置である。６はオゾン反応装
置、７はオゾン発生装置であり、オゾン反応装置６およ
びオゾン発生装置７によりオゾン処理装置が構成される
。

８は活性炭装置、９はｐＨ調整装置である。濾過装置３
は固形物を除去する機能と、生物処理によりアンモニア
性窒素を除去する機能を備えている。

通常、砂濾過が安価で実用的である。

次に動作について説明する。飼育水槽１において魚の代
謝、排泄等で汚濁した飼育水は、循環ポンプ２で濾過装
置３に移送され、ここで浮遊性固形物が除去されるとと
もに生物処理により有機物、アンモニア性窒素等の溶解
性の汚濁成分が除去される。この処理水は次にオゾン反
応装置６に入り、オゾン発生装置７から供給されるオゾ
ン含有気体と接触して消毒されるとともに、汚濁成分の
一部も酸化処理される。なお、用水が海水の場合、この
オゾン処理の過程で酸化性生成物が生じることは前述し
た通りである。オゾン供給量は飼育密度、飼育段階、給
餌量などによる汚濁負荷量と生物処理の程度とを勘案し
て決められる。この処理水は、オゾン反応装置６や配管
などを適当な滞留時間をもって流通する間に、消毒およ
び浄化が進められ、次に活性炭装置８に入る。そこで残
留している酸化性生成物のほとんどが極めて確実かつ安
定して除去されるとともに、一部の汚濁成分を除去され
る。したがって、仮にオゾン注入量が過大であっても、
オゾンおよび酸化性生成物が漏洩して飼育の障害になる
危険性はない。また、酸化性生成物は臭素イオンに戻さ
れる。ここで使われる活性炭の量は通常の水処理で使わ
れる量より少なくてよい。消毒剤が除去された活性炭処
理水は、最後にｐＨ調整装置９で所定のｐＨに調整され
た後、飼育水槽１に戻される循環が繰り返し行われる。

なお、上記の循環水へのオゾン注入は通常、循環中連続
で行われるが、魚の生育段階や給餌量などに関係する汚
濁負荷量の状況によっては、間欠的であってもよい。ま
た、濾過袋Ｎ３としては、砂、アンスラサイト等のろ材
を用いた濾過法が適当であるが、その他の濾過および生
物処理の組合わせであってもよい。さらに、飼育水槽１
は、落下菌の混入防止のための覆蓋がなされ、藻類増殖
抑制のための光条件（照度）が保たれ、かつ、内部は生
物付着される部分が少なくなるような単純な構造である
ことが望ましい。こうすることにより、この発明の効果
がさらに強調される。

次に、実験および飼育結果について説明する。

ふ化直後のまだい、大にべ、ひらめを試料として、二の
発明による飼育装置に加えて、それからオゾン処理のみ
を除いたもの、および活性炭のみを除いたものについて
、飼育実験を行った。

活性炭の無い系では数時間後に飼育用水中にヨードメト
リーで測定できる酸化性生成物が検出され、仔魚は全滅
した。これから、閉鎖循環系では酸化性生成物の蓄積が
極めて低い水準であっても、飼育が不可能になることが
わかった。

この実施例による飼育装置およびオゾン処理のみを除い
た飼育装置による比較結果は以下のようであった。なお
、代表的な実験条件は、３００　Ｕツタ−の飼育水槽１
にふ化直後の仔魚を投入し、活性炭容積はＩＯリッター
、循環水量は６リツタ一／分であり、実験中新鮮海水と
の交換は一切行わなかった。この発明による飼育装置に
おけるオゾン処理条件は、飼育用水１立方メータ当たり
１日約１０グラムのオゾンを連続注入し、オゾン反応の
滞留時間を２分間とした。これらの条件が最適であると
言うわけではない。

オゾンにより生成された酸化性生成物は通常の水処理で
使われるより少量の活性炭により完璧に除去された。し
かも、少量の活性炭であったにも拘らず除去能力は長期
間維持された。循環水中の臭素イオン濃度は初期値の約
６０１ｎｇ／　ｅとほとんど変わらなかったことから、
活性炭による酸化性生成物の除去機構は、吸着ではなく
臭素イオンへの還元であり、活性炭が触媒的な作用をし
ていることを示している。これにより、少量の活性炭で
も充分に効果的かつ安定な除去が長時間に渡って維持さ
れることが保障される。まだいによる実験の結果、７５
日後には体長が１１センチメートルにまで成長した。こ
の間の生育状況は良好で常に食欲は旺盛であった。飼育
期間中代表的な病原菌および病気に感染した魚は皆無で
あった。これに対して、オゾン処理がない系では、３５
日後に腸炎ビブリオ菌による感染がみられた。−７５日
の飼育による飼育水槽ｌ内当たりの生産量は、この発明
による系で２７００尾／　ｍ　３であり、満足できる生
産量が得られた。オゾン処理が無い系での生産量は１１
００尾／　ｍ　３と半数以下であった。

飼育期間中の飼育水槽Ｉ中の用水の水質は良好に保たれ
ていた。オゾンの効果が特に顕著に出た水質項目は、色
度、ＳＳ、飼育水槽ｌ内の堆積物および用水中のバクテ
リア密度であり、水槽中の用水はオゾンのない系と比べ
て透明怒に大きな差があった。また、水槽内の生物付着
や藻類の発生はほぼ完璧に抑えられた。ＣＯＤやＴＯＣ
などの有機物濃度指標に関しては大差無かった。オゾン
処理後活性炭処理して、残留性の酸化性生成物が除去さ
れても、全体の循環系が上述のように浄化され、病気感
染がなかったことは注目すべきことである。なぜなら、
飼育水槽に上述した若干の配慮を払うだけで、少なくと
も水槽内の残留消毒剤濃度が検出限界以下で、飼育の障
害にならない程度の低濃度であっても、一般細菌カウン
トが低水準であり、結果として病気の発生の予防ができ
たからである。

なお、濾過およびｐ　）ｌ　Ｊ整は実用装置では不可欠
であるが、これらはこの発明の効果を発揮させる必須の
条件ではない。また、汚濁負荷が少ない場合は濾過装置
は簡単なフィルターで充分であり、ｐＨ調整も必要ない
。

ところで、実際に飼育を行ってみると、生物処理が不調
になることがあり、アンモニア性窒素の濃度が高くなる
ことがあった。アンモニア性窒素は魚類に対して強い毒
性があり、僅かでも濃度が上がると、魚類は刺激に対し
て過敏になる他、食欲が極端に低下し、許容濃度以上に
なると全滅してしまう。生物処理を厳密に管理するとこ
のような障害は避けられるが、対象が、飼育のように、
汚濁負荷の変化が激しく、しかも装置の不調が復旧不可
能な致命的障害を与えるようなものであれば、実用的に
問題である。

第２図はこのような問題をも解決しうるこの発明の第２
の実施例による飼育装置を示す構成図である。第２図に
おいて、１１はアンモニア濃度センサ、１２はアンモニ
ア濃度をもとにオゾン濃度が所定値以上となるように制
御する制御装置である。アンモニア濃度センサ１１およ
び制御装置１２で制御手段が構成される。

次に動作について説明する。

飼育水槽１において魚の代謝、排泄等で汚濁した飼育水
は、循環ポンプ２で濾過装置３に移送され、ここで浮遊
性固形物が除去されるとともに、濾過担体に付着した微
生物により溶解性の有機物が浄化される。濾過装置３の
運転条件により、濾過槽内に嫌気領域ができればそこで
アンモニアも除去できるが、この実施例では濾過装置３
に強いてアンモニア除去機能を要求するものではない。

しかし、その機能が付加されれば、後述するオゾン処理
におけるオゾン消費量の低減が可能になる。

濾過処理水は次にオゾン反応装置６に入る。そこで、所
定量のオゾンと反応し、目的であるアンモニアの脱窒の
他に、消毒や有機物の除去が行われる。このとき、オゾ
ン反応装置６内で生成される酸化性生成物の量が、存在
しているアンモニアの量に比べて少ないと、アンモニア
が再生されるので、オゾン発生装置７からのオゾン発生
量が重要な要素になる。第３図、第４図は各々別々の海
水に対するオゾン注入量と残留するアンモニア性窒素濃
度を示す特性図であり、両図よりオゾン処理前のアンモ
ニア性窒素濃度の少なくとも５倍以上、望ましくは１０
倍以上のオゾン濃度になるような量のオゾンを注入すれ
ばアンモニアの再生を抑えることができることがわかる
。実際には、オゾン発生装置７からのオゾン発生量が、
循環水量とアンモニア濃度センサ１１によるアンモニア
濃度をもとに、アンモニア性窒素量の５倍量（実効値）
以上になるよう制御装置１２で演算され、さらに、その
指令がオゾン発生装置７に伝達されて、それに付属する
制御装置で設定される。実用上は後で述べる理由により
、このような制御は必ずしも必要ない。オゾン処理水中
には酸化性生成物を含む生成物が存在し、そのまま飼育
水槽１に戻すとそれらの毒性により飼育魚などに障害を
与える。しかし、この場合には、オゾン処理水は、適当
な滞留時間をおいた後活性炭装置８に導入され、そこで
有毒な酸化性生成物などが除去される他、一部の有機物
も除去される。酸化性生成物が活性炭で除去されるＦ（
こ、臭素イオンが再生される。したかって、循環系でも
臭素イオンを補給する必要はない。上述したようにオゾ
ン注入量が不足していれば、この過程でアンモニアが再
生され、脱窒効果が無くなることに注意しなければなら
ない。活性炭処理水は最後にｐＨ調整装置９で所定のｐ
Ｈに調整された後、飼育水槽１に戻される循環が繰り返
し行われる。

実際の飼育では、特別の場合を除いてアンモニア濃度は
低レベルに維持されていなければならない。一方、飼育
用水中にはオゾンと反応する種々の物質が共存し、オゾ
ンによりこれらの物質を除去することも重要である。し
たがって、事実上脱窒に必要な量販上のオゾンを注入す
るのがほとんどである。このようなことから、定常的な
運転時には上述の制御は必ずしも必要なものではない。

ただ、給餌量を多くしたり、生物処理が含まれる場合そ
れの不調になったとき、アンモニア濃度が急激に上昇す
ることがあるので、監視および異常時の対応の意味でア
ンモニア濃度計測およびオゾン量制御があれば安定した
生産が確保できる。

次に、実験および飼育結果について説明する。

この発明による脱窒は極めて速効的であった。すなわち
、まだいの仔稚魚飼育実験で、故意にオゾン注入を停止
すると、数時間で飼育用水中のアンモニア濃度が増加し
始め、１０時間後にはまだいの体に縞状の文様が現れ、
まだいは過敏になると共に、餌を食べなくなった。そこ
でオゾンの注入を再開すると数時間後にアンモニア濃度
が顕著に減少し、上記の症状が無くなった。

なお、上記実施例で濾過装置３はこの発明に対してオゾ
ン必要量の低減としての効果があるものであり、アンモ
ニアの脱窒に関しては本質的に必要なものではない。ま
た、ｐＨ調整装Ｗ９は、−般に閉鎖系での飼育には不可
欠な場合が多いと言うことで必要であるが、これもこの
発明の脱窒とは本質的に無関係である。

第５図はこの発明の第３の実施例による飼育装置を示す
構成図である。図において、ＩＯは濾過装置３から流出
した循環水を分岐する分岐弁（分岐手段）である。また
、１２ａは分岐量を制御する制御装置（制御手段）であ
る。全体の動作は第２図に示すものと類似しているが、
濾過装置３からの処理水が分岐弁ＩＯに導入され、そこ
でオゾン反応装置６に入る部分と、それをバイパスして
オゾン反応装置６の出口の配管に導入される部分に分岐
される。前者はオゾン反応装置６で所定量のオゾンと反
応し、目的であるアンモニアの脱窒の他に、消毒や有機
物の除去が行われる。オゾン処理水中には海水中の臭素
イオンとの反応による酸化性生成物が存在する。このオ
ゾン処理水はオゾン処理されなかった濾過処理水と混合
され、適当な滞留時間をおいた後活性炭装Ｗ８に導入さ
れる。この間の滞留時間内で、オゾン処理水中に残留し
ていた酸化性生成物の作用で循環している用水の水金量
が消毒される。配管による滞留時間が短い場合は滞留槽
を設ければよい。上記分岐の分岐比は、オゾン反応装置
６で消費されるオゾン量および流入する循環水のアンモ
ニア性窒素濃度を勘案して設定される。すなわち、分割
後にオゾン処理装置に流入する循環水の量Ｍが、アンモ
ニア性窒素濃度×Ｍ≦オゾン消費量÷５になるように分
岐弁ｌＯを制御する。例えば、オゾン発生装置７の能力
を越えるオゾン量が必要なときは、オゾン反応装置６に
導入される分岐量を上記条件を満たすように下げ、−時
的に給餌量の制限などの処置を取る。これらの設定はア
ンモニア濃度センサ１１、および制御装置１２ａで行わ
れる。以下の動作は第２図の実施例と同じである。

また、第１の実施例による飼育装置において、適正な運
転が行われているときには、飼育装置は一定の浄化性能
を有しているが、時として、生物処理が不調になり、水
質が急激に悪化して飼育が困難になる場合がありうる。

また、給餌量を多くするなどにより汚濁負荷が急増する
と、生物処理機能が追随できなくなることもありえ、結
果として高い生産性で安定した飼育ができなくなること
がある。これは生物処理を含む装置の宿命である。

第６図に示す飼育装置は、完全な閉鎖系での飼育実験を
重ねつつ、閉鎖系における飼育用水の合理的な浄化のあ
り方について検討を重ねた結果なされたこの発明の第４
の実施例による飼育装置を示す構成図である。第６図に
おいて、１３は余剰気相オゾンを分解する廃棄オゾン処
理装置、１４は泡沫を受は入れる泡沫骨は槽（泡沫分離
装置）、Ｉ５は気泡を微小化する散気装置である。なお
、本実施例では、オゾン反応装置６は泡沫分離装置とし
ての役目も果たす。

次に動作について説明する。飼育水槽１の飼育用水は循
環ポンプ２でオゾン反応装置６に先ず導入される。導入
された用水は、オゾン発生装置７からのオゾン含有気体
が散気装置１５で微小化された気泡と接触することによ
り、消毒されると共に、汚濁成分が酸化されて浄化され
る。汚濁成分の種類によってはオゾン酸化により分子の
形態が変換されるに留まるものもある。オゾン反応装置
６での余剰気相オゾンは廃棄オゾン処理装置１３で分解
後大気に放出される。このようにオナ姐理された用水中
には、−ｉ的に、余剰のオゾンが残留している用水が海
水やそれを含む水の場合、海水中に含まれる臭素イオン
とオゾンとの反応生成物である酸化性生成物が残留する
。これらは魚類に対して強い毒性を持つ。オゾン処理水
は次に活性炭装置８に導入され、そこでオゾンおよび酸
化性生成物が除去されると同時に、一部の汚濁成分も除
去されて、通常は図示していないｐＨ調整装置を経て、
飼育水槽に戻される循環が繰り返される。なお、海水の
オゾン処理で生成される酸化性生成物が活性炭により効
果的に除去できることは既に述べたとおりである。

以上の循環が繰り返されると、全用水に対する積算のオ
ゾン注入量が増し、用水の発泡性が出るようになる。通
常条件で飼育されている飼育装置では、給餌後数時間で
この段階に達する。この段階になると気泡塔であるオゾ
ン反応装置６の上部空間部に泡沫層が形成されるように
なる。ここで形成された泡沫は有機性汚濁成分を高濃度
に含有しており、それを泡沫層は層１４に受けて破泡後
糸外に排出することにより、循環水は浄化される。

泡沫層は槽１４から余剰オゾンが出る場合は、それと廃
棄オゾン処理装置１３を連結して、破泡後の気相オゾン
が除去される。

用水が海水またはそれを含む水である場合、オゾン処理
と活性炭処理の組合わせによる脱窒技術とを組合わせる
ことにより、この発明の効果はさらに有効な形で発揮さ
れる。すなわち、浄化循環水に対するオゾン注入量が所
定の条件を満たせば、脱窒が可能になり、用水中のアン
モニア濃度が低水準に維持できる結果、有機物の蓄積濃
度が高くても飼育物の食欲が旺盛になり、給餌量を増や
すことができる。その結果、より高い濃度の有機物が許
容され、発泡性がまして泡沫分離がより容易になる。こ
のように、オゾン処理は脱窒と発泡性の向上の両方に効
果があり、それをうまく活用すると、用水の交換無しに
促進栽培が可能となる。

３００リツターの飼育水槽１に体長が約１０センチメー
ターのまだいを５０尾投入した飼育実験で、少なくとも
６０日間、生存率１００％の飼育が可能であることがわ
かった。活性炭表面には微生物がほとんど観察されなか
ったことから、生物処理なしでも飼育に必要な水質が維
持できていることが立証された。

第７図はこの発明の第５の実施例による飼育装置を示す
構成図であり、第７図において、１６は泡沫分離装置、
１７は分岐制御装置である。動作は第６図に示す第４の
実施例と基本的には同じであるが、オゾン処理装置と泡
沫分離装置１６とを分けたところが異なる。動作の説明
は既に説明した点と変わりはないが、分岐制御装置１７
により、飼育水槽、泡沫分離、オゾン処理、活性炭処理
の処理順序を任意に変えることができるようになってい
る。泡沫分離装置１６としては、気泡塔が実用的であり
、送気量を調節して発泡量を制御する。

このようにすることにより、泡沫形成が形成がされ易い
浄化位置で泡沫分離ができ、また泡沫形成のための送気
量を適正に設定できるため、泡沫分離の効果をさらに発
揮させることができる。

第８図はこの発明の第６の実施例による飼育装置を示す
構成図である。図において、１８はブロワ−１９は散気
装置である。動作の基本は第７図に示す第５の実施例と
同じであるが、砂濾過装置３が付加されていることが異
なる。

第６図、および第７図に示す実施例では、あられに濾過
および生物処理による浄化が入っていなかったが、それ
を入れることにより、オゾン消費量が低減できる。万一
生物処理が不調になっても、オゾン処理と泡沫分離処理
で保障できるようになっている。

なお、上記各実施例においては泡沫層は槽１４は１箇所
にのみ設けられているが、泡沫分離装置が処理する被処
理水を循環経路の複数箇所から取ることができるように
してもよい。また、浄化循環系の各装置の入口または出
口で発泡性が異なる場合は、独立した泡沫分離装置を設
け、最適の位置および曝気量で泡沫分離すればさらに高
い有機物の除去効果が得られる。

（発明の効果〕以上のように、請求項（１）記載の発明によれば、飼育
水槽、オゾン処理装置、活性炭装置、および飼育用水循
環装置の間を、海水、または海水と淡水の混合水よりな
る飼育用水が循環するようにし、かつ飼育用水の流れ方
向に対して、オゾン処理装置を活性炭装置の上流に設置
するようにして飼育装置を構成したので、閉鎖系での飼
育における飼育用水の消毒、浄化に優れた特性を持つオ
ゾンを充分に活かして、海水またはそれを含む水を用水
とする飼育においても、用水を交換することなく、病気
の発生を防ぎ、面倒な維持管理なしで高い生産性を実現
でき、実用性のある飼育装置が提供できる効果がある。

さらに、請求項（２）記載の発明によれば、オゾン処理
装置にて飼育用水に注入されるオゾンの量を、オゾン濃
度が飼育用水中に含まれていたアンモニア性窒素濃度の
少なくとも５倍以上になるように制御したので、オゾン
を用いた閉鎖系の飼育装置に対し、生物処理に依存しな
くても飼育用水中のアンモニア濃度について面倒な管理
をすることなく容易に低濃度に維持でき、安定して飼育
ができる効果がある。

そして、請求項（３）記載の発明によれば、飼育水槽よ
り流出する飼育用水を２分割して、一方がオゾン処理装
置を通過し、他方がオゾン処理装置をバイパスした後、
オゾン処理された飼育用水と混合して活性炭装置に流入
するように構成し、かつ分割後にオゾン処理装置に流入
する飼育用水の量Ｍが、アンモニア性窒素濃度×Ｍ≦オ
ゾン消費量÷５になるように制御したので、請求項（２
）記載の発明と同様、飼育用水中のアンモニア濃度につ
いて面倒な管理をすることなく容易に低濃度に維持でき
る効果がある。

また、請求項（４）または請求項（５）記載の発明によ
れば、循環経路内に泡沫分離装置を設置したので、オゾ
ン注入量を自由に設定して、飼育用水の発泡性を増加さ
せることができ、泡沫分離により生物処理なしでも新水
との交換を必要としない、安定で高い生産性での飼育が
可能になる効果がある。

そして、請求項（６）記載の発明によれば、泡沫分離装
置が処理する被処理水を循環経路の複数箇所から取るこ
とができるようにしたので、有機物の除去効果が上がる
。

また、請求項（７）記載の発明によれば、砂濾過装置を
付加したので、全体の機能を低下させることなく、オゾ
ン消費量を低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１の実施例による飼育装置を示す
構成図、第２図はこの発明の第２の実施例による飼育装
置を示す構成図、第３図および第４図はそれぞれ異なる
海水に対するオゾン注入量と残留するアンモニア性窒素
濃度との関係を示す特性図、第５図はこの発明の第３の
実施例による飼育装置を示す構成図、第６閏はこの発明
の第４の実施例による飼育装置を示す構成図、第７図は
この発明の第５の実施例による飼育装置を示す構成図、
第８図はこの発明の第６の実施例による飼育装置を示す
構成図、第９図は従来の飼育装置を示す構成図である。１は飼育水槽、２は循環ポンプ、３は濾過装置、４はプ
ロ”７−１５は散気装置、６はオゾン反応装置、７はオ
ゾン発生装置、８は活性炭装置、９はｐＨ調整装置、１
０は分岐弁、１１はアンモニア濃度センサ、１２．１２
ａは制御装置、１３は廃棄オゾン処理装置、１４は泡沫
骨は槽、１５は散気装置、１６は泡沫分離装置。なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）海水、または海水と淡水の混合水よりなる飼育用
水を有し飼育対象がその中で飼育される飼育水槽と、前
記飼育用水をオゾン処理するオゾン処理装置と、活性炭
を有し、前記オゾン処理装置でオゾン処理された前記飼
育用水に含まれる酸化性生成物を除去する活性炭装置と
、前記飼育水槽から前記飼育用水を流出させるとともに
、流出した飼育用水を前記オゾン処理装置を介して前記
活性炭装置に供給し、前記活性炭装置から流出した前記
飼育用水を前記飼育水槽にもどす飼育用水循環装置とを
備えた飼育装置。
（２）海水、または海水と淡水の混合水よりなる飼育用
水を有し飼育対象がその中で飼育される飼育水槽と、前
記飼育用水をオゾン処理するオゾン処理装置と、活性炭
を有し、前記オゾン処理装置でオゾン処理された前記飼
育用水に含まれる酸化性生成物を除去する活性炭装置と
、前記飼育水槽から前記飼育用水を流出させるとともに
、流出した飼育用水を前記オゾン処理装置を介して前記
活性炭装置に供給し、前記活性炭装置から流出した前記
飼育用水を前記飼育水槽にもどす飼育用水循環装置と、
前記オゾン処理装置にてオゾン処理される前記飼育用水
におけるオゾン濃度が、前記オゾン処理装置に流入する
前記飼育用水中のアンモニア性窒素濃度の少なくとも５
倍となる量のオゾンを注入するように前記オゾン処理装
置に指令を与える制御手段とを備えた飼育装置。
（３）海水、または海水と淡水の混合水よりなる飼育用
水を有し飼育対象がその中で飼育される飼育水槽と、前
記飼育用水をオゾン処理するオゾン処理装置と、活性炭
を有し、前記オゾン処理装置でオゾン処理された前記飼
育用水に含まれる酸化性生成物を除去する活性炭装置と
、前記飼育水槽から前記飼育用水を流出させるとともに
、流出した飼育用水を前記オゾン処理装置を介して前記
活性炭装置に供給し、前記活性炭装置から流出した前記
飼育用水を前記飼育水槽にもどす飼育用水循環装置と、
前記飼育水槽から前記オゾン処理装置に向かう前記飼育
用水を２分割し、分割後の一方の飼育用水を前記オゾン
処理装置に供給するとともに、他方の飼育用水を前記オ
ゾン処理装置から流出する飼育用水に合流させる分岐手
段と、前記分割後の一方の飼育用水の量にこの飼育用水
中のアンモニア性窒素濃度を乗じた値を、前記オゾン処
理装置におけるオゾン消費量の５分の１以下とする制御
手段とを備えた飼育装置。
（４）海水、または海水と淡水の混合水よりなる飼育用
水を有し飼育対象がその中で飼育される飼育水槽と、前
記飼育用水をオゾン処理するオゾン処理装置と、活性炭
を有し、前記オゾン処理装置でオゾン処理された前記飼
育用水に含まれる酸化性生成物を除去する活性炭装置と
、前記飼育水槽から前記飼育用水を流出させるとともに
、流出した飼育用水を前記オゾン処理装置を介して前記
活性炭装置に供給し、前記活性炭装置から流出した前記
飼育用水を前記飼育水槽にもどす飼育用水循環装置と、
前記飼育水槽、オゾン処理装置および活性炭装置を循環
する前記飼育用水の循環経路内に、前記飼育用水から発
生した泡沫を外部に排出する泡沫分離装置とを備えた飼
育装置。
（５）泡沫分離装置は、オゾン処理装置と一体的に設け
られオゾン処理用気泡塔を兼ねた請求項（４）記載の飼
育装置。
（６）泡沫分離装置が処理する被処理水を循環経路の複
数箇所から取ることができるようにした請求項（４）記
載の飼育装置。
（７）循環経路内に砂濾過装置が設置された請求項（４
）ないし（６）のいずれかに記載の飼育装置。