(57)【要約】【課題】水質調整剤（ＯＲＰ調整剤）の使用量を削減するとともに、活性炭の使用期間を延長することにより、ランニングコストを低減させることができる閉鎖型養殖システム、及び養殖水の浄化方法を提供すること。【解決手段】魚介類を養殖する養殖水槽２と、前記養殖水槽２から抜き出した養殖水３に含まれるアンモニアを分解除去するオゾン処理部４とを有する閉鎖型養殖システムであって、前記養殖水槽２から抜き出した前記養殖水３をオゾン処理した後、活性炭により処理することによって前記オゾン処理により上昇した前記養殖水３の酸化還元電位（ＯＲＰ）を低下させる活性炭処理部５を備えることを特徴とする閉鎖型養殖システム１である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
魚介類を養殖する養殖水槽と、前記養殖水槽から抜き出した前記養殖水に含まれるアンモニアを分解除去するオゾン処理部とを有する閉鎖型養殖システムであって、
前記養殖水槽から抜き出した前記養殖水をオゾン処理した後、活性炭により処理することによって前記オゾン処理により上昇した前記養殖水の酸化還元電位（ＯＲＰ）を低下させる活性炭処理部を備えることを特徴とする閉鎖型養殖システム。
【請求項２】
前記活性炭処理部の後で、前記養殖水槽よりも前に前記養殖水の酸化還元電位（ＯＲＰ）を計測するＯＲＰ計を備えた請求項１に記載の閉鎖型養殖システム。
【請求項３】
前記オゾン処理部の直後に前記養殖水の酸化還元電位（ＯＲＰ）を計測するＯＲＰ計を備えた請求項１又は請求項２に記載の閉鎖型養殖システム。
【請求項４】
オゾン処理が終了した前記養殖水の水質を計測し、前記養殖水の水質が許容範囲になるように水質調整を行ってから前記養殖水槽に還流させる水質調整部を備えた請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の閉鎖型養殖システム。
【請求項５】
魚介類を養殖する養殖水槽と、前記養殖水槽から抜き出した前記養殖水に含まれるアンモニアを分解除去するオゾン処理部とを有する閉鎖型養殖システムにおいて、前記養殖水に含まれるアンモニアをオゾン処理により分解除去した後に活性炭処理することにより、前記オゾン処理により上昇した前記養殖水の酸化還元電位（ＯＲＰ）を低下させる工程を有することを特徴とする養殖水の浄化方法。  
【請求項６】
養殖水の前記オゾン処理に先立ち前記養殖水のｐＨを下げる工程を有する請求項５に記載の養殖水の浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、養殖水を循環させながら浄化し、魚介類を養殖する閉鎖型養殖システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
養殖場、蓄養場や水族館の養殖水では、魚介類から出た排泄物、残餌などが水中で微生物により分解され、水中にアンモニア性窒素（以下、単に「アンモニア」という。）が蓄積していく。このアンモニアは生物毒性が高いため、魚介類に深刻な呼吸障害を引き起こすため、長期間の飼育や高密度養殖などの場合には容易に養殖水中にアンモニアが蓄積し、大きな問題となっている。
【０００３】
養殖水中のアンモニアを除去する最も簡単な方法は、養殖水槽に新鮮な海水を掛け流し、新鮮な海水とアンモニアを含む養殖水とを交換することである。しかしながら、その排水は環境負荷が高いこと、換水にコストが必要となることなどの点で問題が多い。養殖水を循環利用すればこれらの問題を生じないが、その場合には、養殖水に含まれるアンモニアを養殖施設内で分解除去しなければならない。
【０００４】
従来から、養殖水を循環しながら使用する水槽では、微生物を使った生物分解によりアンモニアを除去する生物処理法が行われてきた。生物処理法は、微生物の代謝を利用した方法であり、魚介類に害を与えないこと、高度な施設や運転技術が不要なことから、最も多く用いられている方法である。この方法では、好気性のアンモニア硝化細菌によりアンモニアを亜硝酸、硝酸へと変えた後、嫌気性の脱窒細菌により硝酸を亜硝酸、窒素へと変化させて空気中へと放出させるものである。
【０００５】
しかしながら、この生物処理法には、水中のアンモニアを十分に分解できるアンモニア硝化菌を繁殖させるのに必要な期間が数週間から数か月と非常に長いこと、生物処理は負荷変動の影響を受けやすく、水温が低い場合にはアンモニア硝化菌の活性が著しく低下するため、生物が適切に活動できる環境を維持できるように負荷の状態に応じた決め細かい運転管理が必要となること、脱窒素処理は無酸素状態で行われるため、無酸素状態の養殖水が養殖槽に送られることを防ぐ曝気用ポンプの動力が大きくコスト高な処理であること、処理槽の目詰まりによる流速低下を解消するため、定期的に生物処理槽を洗浄する必要があること等の問題がある。  
【０００６】
近年、これらの問題がなく、効率よく養殖水中のアンモニアを分解除去する方法として、オゾンを用いた方法が提案されている。海水又は海水と淡水の混合水からなる汽水（以下、単に「海水」という。）にオゾンを注入して溶解させると、海水中に存在する臭化物イオンがオゾンにより酸化され、次亜臭素酸イオン（ＢｒＯ−）や臭素酸イオン（ＢｒＯ３−）などのオキシダントを生成する。オゾン溶解により生成された次亜臭素酸イオン（ＢｒＯ−）はアンモニアと反応し、アンモニアを直接窒素ガスに変えて空気中に排出するため、養殖水中のアンモニアを除去することができる。この方法は、海水中に存在する臭素イオンをそのまま利用できるので簡便な方法である。
【０００７】
また、オゾン、並びに次亜臭素酸イオン、臭素酸イオンなどのオキシダントは強力な殺菌力を持ち、ほとんど全ての細菌、ウイルス、寄生虫等の病原微生物を殺菌することができるため、水中の病原微生物の除去及び繁殖を防止することができる。しかしながら、オゾンやオキシダントは殺菌作用を持つ反面、人体や魚介類に対しても毒性を示すため、オゾン処理を終えた養殖水中に残留オゾンが残らないようにするとともに、生成したオキシダントを除去する必要がある。
【０００８】
オゾン注入量と関係がある被処理水の酸化還元電位（以下、単に「ＯＲＰ」という。）を測定することにより、オゾンによる被処理水中のアンモニアの分解状況を把握することができるとともに、オゾン注入量を制御して被処理水に残留オゾンが発生することを防止することができることが知られている。
【０００９】
また、養殖水中のアンモニアをオゾン処理したことにより生成されるオキシダント（酸化性生成物）を除去するための技術も提案されている。
【００１０】
特許文献１には、アンモニアをほぼ完全に分解処理するため、オゾン接触塔の出口付近にオゾン処理した海水のＯＲＰを測定する酸化還元電位測定電極を設け、そのＯＲＰが４５０〜６５０ｍＶの範囲に入るようにオゾン供給を制御することを特徴とする海水を用いた魚介類の飼育施設が開示されており、アンモニア濃度をゼロに近づけるためには、オゾン処理した海水のＯＲＰが５５０〜６５０ｍＶの範囲となるようにオゾン注入量を制御することが好ましいと記載されている。
【００１１】
特許文献２には、養殖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、養殖水槽に戻すことにより、残留酸化性物質を除去することができる飼育装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平５−６４５３３号公報
【特許文献２】特開平３−２１９８２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、特許文献１に記載された飼育施設では、養殖水のＯＲＰを４５０〜６００ｍＶの範囲に保つようにオゾン注入量を制御するが、一般に魚介類による養殖水中のアンモニアの発生量は魚種や養殖環境によって大きく変化し、処理対象となる養殖水の水質の違いにより幅があるため、単に養殖水のＯＲＰを４５０〜６００ｍＶの範囲に保つようにオゾン注入量を制御するだけでは、様々な飼育環境や水質に対応して効果的にアンモニアを分解除去することができない。
【００１４】
また、オゾンによるアンモニアの分解除去は、養殖水のＯＲＰが４５０ｍＶから５５０ｍＶの範囲にある段階で行われるが、アンモニアを分解除去した後の養殖水のＯＰＲは８００ｍＶ程度にもなる。魚介類の生存に適する水中のＯＲＰは魚介類の種類によって異なり、海水魚では３５０〜４００ｍＶ、淡水魚では２００〜２６０ｍＶ、無脊椎動物では３５０〜４００ｍＶであり、自然界の海の平均値は３５０ｍＶ程度であることが広く知られているが、オゾン処理後の養殖水はＯＲＰが８００ｍＶ程度あるため、魚介類の生存に適していない。
【００１５】
特許文献２に記載された飼育装置では、活性炭処理を行うことによりオゾン注入で養殖水に生成して残留しているオキシダント（酸化性生成物）のほとんどを除去することができるとともに、一部の汚濁成分を除去することができること、及び活性炭処理後の養殖水のｐＨ値を所定の値に調整することについては記載されているが、オゾン処理により上昇した養殖水のＯＲＰについては何ら触れられていない。前述のように、アンモニアを除去した後の養殖水のＯＰＲは８００ｍＶ程度にもなるため、この飼育装置でオゾン処理してアンモニアを分解除去した養殖水は、魚介類の養殖には適していない。
【００１６】
また、オゾン処理後の養殖水のＯＲＰの上昇については、オゾン処理後の養殖水にＯＲＰ調整剤を添加することで対応することができる。ＯＲＰ調整剤としては、例えば、ビタミンＣとその誘導体、ビタミンＰとその誘導体、アミノ酸、ポリフェノール、フラボノイド、カテキン、ジカルボン酸、没食子酸、クエン酸などのヒドロキシ酸とその誘導体、またはそれらの混合物が適している。これらの酸化防止剤は水溶性であり、しかも毒性が懸念される工業用還元剤ではないため、魚介類にとっても悪影響はない。しかしながら、オゾン処理後の養殖水のＯＲＰの上昇に対処するため、ＯＲＰ調整剤を添加することは、養殖のランニングコストを増加させる要因となる。
【００１７】
本発明者等は、これらの問題点を解決し、養殖水に含まれるアンモニアをオゾンにより分解処理する方法を実用化すべく、様々な実験及び検討を行ってきた。その結果、オゾン処理後の養殖水を活性炭処理することで、残留オキシダントを除去することができるだけでなく、オゾン処理により上昇した養殖水のＯＲＰを大幅に低下させることができるとの知見を得た。すなわち、養殖水のオゾン処理では、養殖水中のアンモニアが分解除去されるに従って養殖水ＯＲＰが上昇し、魚介類の生息に適さない値となるが、オゾン処理後に活性炭処理を行うことにより、この上昇したＯＲＰを下げることができるのである。特に活性炭が十分に機能している間は、活性炭の処理だけでオゾン処理後の養殖水のＯＲＰを魚介類の生息に問題の無いレベルにまで低下させることができる事実を見出した。
【００１８】
これに加え、アンモニアをオゾン処理する前の養殖水のｐＨの値が、オゾン処理の際の臭素酸の発生量に大きく影響することを確認した。すなわち、オゾン処理前の養殖水のｐＨが所定の範囲であるとオゾン処理後の臭素酸の発生量が抑制される事実を見出した。
【００１９】
本発明は、これらの知見に基づいて、上述の問題を解決するために開発したものであり、その目的とするところは、水質調整剤（ＯＲＰ調整剤）の使用量を削減するとともに、活性炭の使用期間を延長することにより、ランニングコストを低減させることができる閉鎖型養殖システム、及び養殖水の浄化方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、魚介類を養殖する養殖水槽と、前記養殖水槽から抜き出した前記養殖水に含まれるアンモニアを分解除去するオゾン処理部とを有する閉鎖型養殖システムであって、前記養殖水槽から抜き出した前記養殖水をオゾン処理した後、活性炭により処理することによって前記オゾン処理により上昇した前記養殖水の酸化還元電位（ＯＲＰ）を低下させる活性炭処理部を備えることを特徴とする閉鎖型養殖システムである。
【００２１】
請求項２に係る発明は、前記活性炭処理部の後、養殖水槽より前に前記養殖水の酸化還元電位（ＯＲＰ）を計測するＯＲＰ計を備えた閉鎖型養殖システムである。
【００２２】
請求項３に係る発明は、前記オゾン処理部の直後に前記養殖水の酸化還元電位（ＯＲＰ）を計測するＯＲＰ計を備えた閉鎖型養殖システムである。
【００２３】
請求項４に係る発明は、オゾン処理が終了した前記養殖水の水質を計測し、前記養殖水の水質が許容範囲になるように水質調整を行ってから前記養殖水槽に還流させる水質調整部を備えた閉鎖型養殖システムである。
【００２４】
請求項５に係る発明は、魚介類を養殖する養殖水槽と、前記養殖水槽から抜き出した前記養殖水に含まれるアンモニアを分解除去するオゾン処理部とを有する閉鎖型養殖システムにおいて、前記養殖水に含まれるアンモニアをオゾン処理により分解除去した後に活性炭処理することにより、前記オゾン処理により上昇した前記養殖水の酸化還元電位（ＯＲＰ）を低下させる工程を有することを特徴とする養殖水の浄化方法である。
【００２５】
請求項６に係る発明は、養殖水の前記オゾン処理に先立ち前記養殖水のｐＨを下げる工程を有する養殖水の浄化方法である。
【発明の効果】
【００２６】
請求項１に係る発明によると、オゾン処理によりアンモニアを分解除去したことにより上昇した養殖水のＯＲＰを、活性炭処理するだけで魚介類の生育が可能なレベルまで大きく低下させることができるので、オゾン処理後に養殖水の水質を調整するために添加するＯＲＰ調整剤の使用量を大幅に削減し、閉鎖型養殖システムの運転に要するランニングコストを低減させることができる。
【００２７】
請求項２に係る発明によると、活性炭処理後、養殖水槽に戻す前に養殖水の酸化還元電位（ＯＲＰ）を計測するＯＲＰ計を備えているため、まず、活性炭処理後の養殖水のＯＲＰが養殖水槽に戻しても問題ない程度に低いかどうかを判断することができる。このＯＲＰ計で測定されたＯＲＰ値が高すぎる場合、養殖水槽に戻す前に、ＯＲＰ調整剤の添加等によりＯＲＰ値を調整することができる。また、このようなＯＲＰ計を備えていることで、活性炭の処理能力が十分に維持されているかどうかも判断することができる。活性炭は、オゾン処理後の養殖水を処理するほど活性が低下するが、活性炭の活性が低下すると、活性炭処理によって養殖水のＯＲＰ値が低下する度合いも小さくなる傾向にある。したがって、活性炭処理後の養殖水のＯＲＰ値を測定することで、活性炭の処理能力の低下を把握することが可能となり、活性炭の洗浄等の手入れや交換の時期を適切に判断することができる。
【００２８】
請求項３に係る発明によると、オゾン処理部の直後に養殖水の酸化還元電位（ＯＲＰ）を計測するＯＲＰ計を備えているため、オゾン処理による養殖水のＯＲＰの変化を鋭敏に検知して養殖水に含まれるアンモニアの分解状況を把握することができるので、アンモニアの分解除去が完了した時点を的確に把握してオゾン処理を終了させ、不必要なオゾン処理を防止することができる。
【００２９】
請求項４に係る発明によると、オゾン処理が終了した養殖水の水質を許容範囲になるように調整してから養殖水槽に還流させるので、養殖水槽内に水質を良好な状態に維持することができる。
【００３０】
請求項５に係る発明によると、単に活性炭処理するだけでオゾン処理により上昇した養殖水のＯＲＰを魚介類の生育が可能なレベルまで大きく低下させることができるので、オゾン処理後に養殖水の水質を調整するために添加するＯＲＰ調整剤の使用量を大幅に削減することができる。
【００３１】
請求項６に係る発明によると、オゾン処理に先立ち養殖水のｐＨを下げることにより、オゾン処理による臭素酸の発生量を抑制することができるので、オゾン処理後の養殖水に含まれる臭素酸を除去するための活性炭の使用期間を延長すること、及び消費量を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明における閉鎖型養殖システムの一実施例を示す模式図である。
【図２】本発明における閉鎖型養殖システムの他の実施例を示す模式図である。
【図３】本発明における閉鎖型養殖システムのさらに他の実施例を示す模式図である。
【図４】活性炭処理の効果を確認する試験装置を示す模式図である。
【図５】活性炭処理により養殖水のＯＲＰが低下することを示す試験結果である。
【図６】活性炭処理により養殖水のｐＨが上昇することを示す試験結果である。
【図７】養殖水のｐＨの違いがオゾン処理結果に与える影響を確認する試験装置を示す模式図である。
【図８】養殖水のｐＨの違いによるアンモニアのオゾン処理状況を示す試験結果である。
【図９】養殖水のｐＨの違いによりオゾン処理で生じる臭素酸の発生量が異なることを示す試験結果である。
【図１０】活性炭の能力低下とＯＲＰの関係を確認する試験装置を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下に、本発明における閉鎖型養殖システム及び養殖水の浄化方法の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の閉鎖型養殖システムの一実施形態を示す模式図である。閉鎖型養殖システム１は、魚介類を養殖する養殖水槽２と、養殖水槽２から抜き出した養殖水３をオゾン処理するオゾン処理部４と、オゾン処理後の養殖水３を活性炭処理する活性炭処理部５と、活性炭処理された養殖水３の水質を測定し、必要に応じて水質調整を行ってから養殖水槽に戻す水質調整槽６と、これらを結ぶ管路１４と、管路１４に設けられた送水ポンプ１５と、図示しない制御部とから構成されている。
【００３４】
養殖水槽２とオゾン処理部４の間は管路１４ａで結ばれており、管路１４ａの途中には送水ポンプ１５ａが設けられている。オゾン処理部４と水質調整槽６の間は管路１４ｂで結ばれており、管路１４ｂの途中には送水ポンプ１５ｂと活性炭処理部５が設けられている。水質調整部６と養殖水槽２の間は管路１４ｃが設けられており、管路１４ｃの途中には、送水ポンプ１５ｃが設けられている。この様な構成により、養殖水槽２から養殖水３の一部を取り出し、浄化して養殖水槽２に還流させることができる。
【００３５】
養殖水槽２は、内部に養殖水３（海水）を蓄えて魚介類の養殖を行う水槽であり、その底部には養殖水槽２とオゾン処理部４とを結ぶ管路１４ａが接続されている。この管路１４ａの途中には、制御部により作動を制御される送水ポンプ１５ａが設けられており、養殖水槽２内に蓄えた養殖水３の一部を取り出してオゾン処理部４に供給することができる。また、養殖水槽２内には養殖水３のＯＲＰを計測するＯＲＰ計１１ａ、ｐＨを計測するｐＨ計１２ａ及び水温を計測する水温計１３が備えられており、これらの計測データは制御部に送られる。本実施例では、養殖水槽２は内容量が２トンであるものを使用した。
【００３６】
オゾン処理部４は、養殖水槽２から抜き出した養殖水を貯留するオゾン処理槽７と、養殖水にオゾンを散気注入するための散気塔８と、散気塔８に供給するオゾンを発生させるオゾン発生部９と、オゾンを注入された養殖水に紫外線を照射して養殖水中に残留するオゾンを分解するＵＶ反応槽１０とから構成されている。また、オゾン処理槽７、散気塔８、ＵＶ反応槽１０、オゾン処理槽７の間は、これらを一巡する管路１４ｄにより連結されており、管路１４ｄの途中には送水ポンプ１５ｄが設けられている。
【００３７】
オゾン処理槽７の内部には、貯留した養殖水のＯＲＰを測定するＯＲＰ計１１ｂとｐＨを計測するｐＨ計１２ｂが備えられており、これらの計測データは制御部に送られる。本実施例では、オゾン処理槽７は内容量が０．５トンであるものを使用した。
【００３８】
散気塔８は、送水ポンプ１５ｄによりオゾン処理槽７から送水される養殖水にオゾン発生部９から供給されるオゾンを散気注入し、養殖水中のアンモニアとオゾンを反応させてアンモニアを分解除去する。
【００３９】
オゾン発生部９は、原料ガスである空気から酸素濃縮器（ＰＳＡ：Pressure  Swing   Adsorption）により窒素を分離して純度９０％以上の酸素ガスを生成し、この酸素ガスをオゾナイザで無声放電方式によりオゾンに変換して散気塔８に供給する。
【００４０】
ＵＶ反応槽１０では、殺菌用ＵＶランプにより養殖水に紫外線を照射し、養殖水中に含まれる雑菌やウイルスを殺滅するとともに、アンモニアと反応することなく養殖水に残っている残留オゾンを分解する。
【００４１】
また、ＵＶ反応槽１０直後の管路１４ｄにはＯＲＰ計１１ｄが備えられており、オゾン処理された直後の養殖水のＯＲＰを計測している。ＵＶ反応槽１０の直後にＯＲＰ計１１ｃを設けることにより、オゾン処理による養殖水のＯＲＰ変化を敏感に検知し、ＯＲＰに基づいてオゾン処理のコントロールを迅速に行うことができる。
【００４２】
活性炭処理部５は、活性炭を収納した容器であり、オゾン処理後の養殖水を通過させることにより、活性炭により養殖水に含まれる残留酸化生成物を濾過除去するとともに、オゾン処理により上昇した養殖水のＯＲＰを低下させる活性炭処理を実施する。本実施例では、活性炭を内容量６０リットルの筒型容器に約１３．５ｋｇ（充填密度０．４９ｇ／ｍｌ）充填し、活性炭処理部５を構成した。また、この活性炭の原料はヤシガラであり、乾燥減量０．８％、ｐＨ５．９、ヨウ素吸着性能１１２０ｍｇ／ｇ、粒度４．７５〜２．６３ｍｍ、以上のものを使用した。
【００４３】
水質調整槽６は、オゾン処理、活性炭処理が終了した養殖水を貯留するための容器であり、ＯＲＰ計１１ｃ及びｐＨ計１２ｂを備えている。ＯＲＰ計１１ｃ及びｐＨ計１２ｂの計測データは制御部に送られ、オゾン処理、活性炭処理が終了した養殖水の水質が許容範囲内にあるか否かが判定される。また、水質調整槽６には図示しない定量ポンプが備えられており、水質調整剤（水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、塩酸（Ｈｃｌ）、アスコルビン酸等）を養殖水に添加し、オゾン処理、活性炭処理が終了した養殖水の水質を養殖水槽２での魚介類の養殖が可能な水質に調整する水質調整を行うことができる。本実施例では、水質調整槽６は、内容量がオゾン処理槽７と同じ０．５トンである。
【００４４】
以上のように構成された閉鎖型養殖システム１の動作を以下に詳述する。
養殖水水槽２内の養殖水に含まれるアンモニアの濃度（ｇ／Ｌ）を適宜な方法により計測し、この濃度が魚介類の成長や生死に影響を与えると考えられる値を超えた場合にはアンモニア濃度過剰と判断し、浄化処理を開始する。
【００４５】
先ず、制御部は、養殖水槽２の底部から管路１４ａを介して養殖水３の一部（３００Ｌ）を取り出し、ポンプ１５ａによりオゾン処理部４のオゾン処理槽７に移送する。オゾン処理槽７の内容量は０．５トンであるため、養殖水槽２から取り出した養殖水（３００Ｌ）の全量を貯留することができる。なお、図中の矢印は、養殖水の流れる方向を示す。
【００４６】
オゾン処理槽７に養殖水の貯留が完了すると、制御部は送水ポンプ１５ａの作動を停止し、送水ポンプ１５ｄ、オゾン発生部９、ＵＶ反応槽１０の作動を開始する。送水ポンプ１５ｄが作動すると、オゾン処理槽７内の養殖水は、管路１４ｄを流れてオゾン処理槽７、散気塔８、ＵＶ反応槽１０、オゾン処理槽７の間を矢印１７で示す方向に循環する。この際、オゾン散気塔８ではオゾン発生部９から供給されたオゾンが養殖水に散気注入され、オゾンが養殖水に含まれるアンモニアを分解する。
【００４７】
散気塔８の次のＵＶ反応槽１０では、殺菌用ＵＶランプが発する紫外線により養殖水に含まれる雑菌やウイルスを殺滅するとともに、アンモニアの分解に使用されずに養殖水に残っている残留オゾンを分解する。この後、養殖水は、オゾン処理直後のＯＲＰをＯＲＰ計１１ｄで計測された後、オゾン処理槽７へと戻る。
【００４８】
オゾン処理槽７に貯留された養殖水は、オゾン処理部４内を循環しながら徐々にアンモニアの分解除去が行われるため、オゾン処理が完了するまでの間は、散気塔８、ＵＶ反応槽１０を通過した直後であっても、養殖水中にはまだアンモニアが残っている。アンモニアが分解除去された養殖水のＯＲＰと、アンモニアが分解されずに残っている養殖水のＯＲＰは異なるため、オゾン処理直後の養殖水のＯＲＰをＯＲＰ計１１ｄで計測することにより、養殖水のＯＲＰの変化を鋭敏に検知し、オゾン処理を適切かつ迅速に制御することができる。
【００４９】
このオゾン処理槽７内に貯留された養殖水の散気塔８、ＵＶ反応槽１０、オゾン処理槽７と循環する流れは、管路１４ｄのＵＶ搬送槽１０の直後に設置されたＯＲＰ計１１ｄの計測値が、アンモニアが十分に分解除去されたと判断することができる値になるまで継続される。なお、オゾンによるアンモニアの分解においては、過剰に反応が進むとかえって有害なオキシダント（臭素酸等）が発生する場合がある。したがって、本実施形態では、アンモニアが十分に分解除去された状態とは、多くのアンモニアが分解除去されたものの、過剰な反応による有害成分が生じない程度以上にはアンモニアが残存している状態を意味する。ＯＲＰ計１１ｄの計測値が、アンモニアが十分に分解除去されたと判断することができる値になると、制御部は送水ポンプ１５ｄ、オゾン発生部８、ＵＶ反応槽１０の作動を停止し、オゾン処理槽７のＯＲＰ計１１ｂで内部に貯留されている養殖水のＯＲＰを計測し、アンモニアの分解除去を再確認した後、オゾン処理部４での処理を終了する。
【００５０】
次に、制御部は送水ポンプ１５ｂの作動を開始し、オゾン処理槽７に貯留されているオゾン処理によりアンモニアが分解除去された養殖水を管路１４ｂを介して活性炭処理部５を経由して水質調整槽６へと移送する。この時、管路１４ｂを流れる養殖水の流量は、後述するＳＶ値が１５となるように流量を調節する。（本実施例の養殖水の流量は、３０Ｌ／ｍｉｎ）
【００５１】
管路１４ｂの途中に設けられた活性炭処理部５の活性炭を通過した養殖水は、オゾン処理部４でのオゾン処理時に発生した残留オキシダントが濾過されて除去されるとともに、ｐＨが上昇し、ＯＲＰは低下する。特に、活性炭が十分に機能している間は、活性炭を通過させる処理だけでオゾン処理により魚介類の生息ができない程に上昇した養殖水のＯＲＰを、魚介類の生息に問題が無いレベルにまで低下させることができる。
【００５２】
活性炭処理部５でオキシダントが濾過除去されるとともに、ＯＲＰが低下した養殖水は、水質調整槽６内に貯留される。この水質調整槽６の内容量は、オゾン処理槽７の内容量と同じ０．５トンであるため、オゾン処理槽６から移送した養殖水（３００Ｌ）の全てを貯留することができる。養殖水の全量を水質調整槽６に貯留すると、水質調整槽６に備えられたＯＲＰ計１１ｃとｐＨ計１２ｂは、養殖水のＯＲＰとｐＨを計測し、データを制御部に送る。
【００５３】
制御部は、ＯＲＰ計１１ｃとｐＨ計１２ｂからのデータに基づいて、水質調整槽７内に貯留されているオゾン処理及び活性炭処理が終了した養殖水の水質（ＯＲＰ、ｐＨ）が許容範囲内にあるか否を判定する。例えば、養殖水槽２の水質と比較して、養殖水槽の水質を大きく変化させないレベルかどうかを判定する。水質が許容範囲内にあれば、制御部は送水ポンプ１５ｃを作動させ、水質調整槽６内の養殖水の全量を管路１４ｃを介して養殖水槽２に還流させる。また、水質が許容範囲内に無い場合には、制御部は図示しない定量ポンプから水質調整剤を養殖水に添加し、水質を許容範囲内に調整した後、送水ポンプ１５ｃを作動させ、水質調整槽７内の養殖水の全量を管路１４ｃを介して養殖水槽２に還流させる。
【００５４】
水質調整槽６では、活性炭処理された養殖水のＯＲＰを計測しているので、養殖水のＯＲＰが十分に低下していない場合には、活性炭処理部５の活性炭の能力が低下したと判断し、新しい活性炭に交換する対応をとることができる。
【００５５】
閉鎖型養殖システム１は、以上の動作を養殖水槽２内の養殖水３に含まれるアンモニア濃度が所定の濃度になるまで繰り返すことにより養殖水槽２内の養殖水３全体を浄化し、魚介類の生息に適した水質に維持することができる。
【００５６】
この  閉鎖型養殖システム１は、オゾン処理工程と、オゾン処理後に行う活性炭処理工程が完全に分離されていることに特徴がある。すなわち、オゾン処理部４で実施されるオゾン処理工程では、養殖水槽２から抜き出してオゾン処理槽７に貯留された養殖水が、オゾン処理部４内を循環しながらオゾン処理され、オゾン処理槽７内の養殖水のＯＲＰを計測することにより、養殖水に含まれるアンモニアが十分に分解除去されたことを確認してから活性炭処理部５に移送されている。また、活性炭処理部５で活性炭処理された養殖水は、水質調整槽６内に貯留された後に活性炭処理後のＯＲＰとｐＨを計測し、水質が許容範囲内であればそのまま、許容範囲内になければ水質調整した後に、養殖水槽２に還流されている。この様に、重要な処理工程の度に確実に処理が行われたことを確認してから次の工程に移行しているため、養殖水の浄化処理を確実に行うことができる。
【００５７】
また、活性炭処理によりオゾン処理で上昇した養殖水のＯＲＰを低下させることができ、活性炭が十分に機能している間は、活性炭処理だけでＯＲＰを魚介類の生息に問題が無いレベルにまで大幅に低下させることができるので、養殖水のＯＲＰを低下させるために水質調整槽６で添加する水質調整剤（ＯＲＰ調整剤）が通常は不要となる。また、活性炭処理した養殖水のＯＲＰの低下が不十分な場合には、活性炭の能力が低下してきていることを示しているので、水質調整剤（ＯＲＰ調整剤）の添加、又は活性炭の交換が必要であると判断することができる。
【００５８】
次に他の実施形態について図２に基づいて説明する。なお、図１に示した実施形態と共通する部分については同一の符号を使用し、説明を省略する。
図２は、本発明の閉鎖型養殖システムの他の実施形態を示す模式図である。閉鎖型養殖システム２１は、魚介類を養殖する養殖水槽２と、養殖水槽２から取り出した養殖水３をオゾン処理するオゾン処理部４と、オゾン処理後の養殖水３を活性炭処理する活性炭処理部５と、養殖水槽２に還流させる養殖水の水質を測定し、必要に応じて水質調整を行ってから養殖水槽２に戻す水質調整部２２と、これらを結ぶ管路１４と、管路１４に設けられた送水ポンプ１５と、図示しない制御部とから構成されている。
【００５９】
閉鎖型養殖システム２１では、養殖水槽２の底部から上方へ循環する管路１４ｅを配置し、管路１４ｅの途中には送水ポンプ１５ｅを設けている。また管路１４ｅの分岐部２３から管路１４ｆを分岐させ、合流部２４で管路１４ｆを管路１４ｅに合流させている。管路１４ｆには、オゾン処理部４と活性炭処理部５を設けるとともに、管路１４ｆのオゾン処理部の直後にはＯＲＰ計１１ｅを、活性炭処理部５の直後にはＯＲＰ計１１ｆを設けている。
【００６０】
また、分岐部２３直後の管路１４ｅにはバルブ２５が、分岐部２３直後の管路１４ｆにはバルブ２６が設けられており、バルブ２５、２６の開度を適宜に調整することにより、分岐部２３を経由して管路１４ｆに流れ込む養殖水の流量を調節することができる。
【００６１】
水質調節部２２は、養殖水槽２に還流させる養殖水の水質が許容範囲内にあるか否かが判定する。水質調節部２２には、例えばｐＨ計１２ｃと図示しない定量ポンプが備えられており、養殖水のｐＨが許容範囲内にない場合や、ＯＲＰ計１１ｆでＯＲＰが高すぎると判断された場合には、ｐＨ調整剤やＯＲＰ調整剤を添加して養殖水の水質を許容範囲内に調節している。
【００６２】
以上のように構成された閉鎖型養殖システム２１の動作を以下に詳述する。
養殖水水槽２内の養殖水に含まれるアンモニアの濃度（ｇ／Ｌ）を適宜な方法により計測し、この濃度が魚介類の成長や生死に影響を与えると考えられる値を超えた場合にはアンモニア濃度過剰と判断し、オゾン処理を開始する。
【００６３】
先ず、制御部は、ポンプ１５ｅを作動させ、養殖水槽２の底部から管路１４ｅを介して養殖水３を連続的に取り出す。管路１４ｅを流れる養殖水３は、管路１４ｅの分岐部２３で、そのまま管路１４ｅを流れる流れと、管路１４ｆを流れる流れに分岐される。管路１４ｅを流れる流量及び管路１４ｆを流れる流量の割合は、バルブ２５、２６の開度を適宜に調節することで設定することができる。
【００６４】
管路１４ｆの流入した養殖水はオゾン処理部４でオゾン処理され、アンモニアの分解除去が行われる。オゾン処理した直後の養殖水のＯＲＰをＯＲＰ計１１ｅで計測し、アンモニアの分解状況を確認し、アンモニアの分解が不十分な場合には、バルブ２５、２６の開度を調節して管路１４ｆに流入する養殖水の流量を削減し、オゾン処理部４で完全にアンモニアの分解除去ができるようにする。
【００６５】
その後、養殖水は活性炭処理部５で、オゾン処理部４でのオゾン処理時に発生した残留オキシダントが濾過されて除去されるとともに、ＯＲＰは低下する。特に、活性炭が十分に機能している間は、活性炭を通過させる処理だけでオゾン処理により魚介類の生息ができない程に上昇した養殖水のＯＲＰを、魚介類の生息に問題が無いレベルにまで低下させることができる。
【００６６】
活性炭処理部５での活性炭処理が終了した後、ＯＲＰ計１１ｆで養殖水のＯＲＰを計測するので、養殖水のＯＲＰが十分に低下していない場合には、処理する養殖水の流量が多過ぎるか、活性炭の能力が低下しているかのどちらかであるため、管路１４ｆに流入させる流量を調節するか、新しい活性炭に交換する。
【００６７】
この後、養殖水は、管路１４ｆは合流点２４で管路１４ｅに合流し、オゾン処理されていない養殖水とオゾン処理された養殖水は混合され、水質調節部２２内を流れる際にｐＨ計１２ｃでｐＨが測定され、ｐＨが許容範囲内にない場合や、ＯＲＰが高すぎる場合には、図示しない定量ポンプによりｐＨ調整剤やＯＲＰ調整剤が添加された後に養殖水槽２に還流される。
【００６８】
閉鎖型養殖システム２１は、以上の動作を養殖水槽２内の養殖水３に含まれるアンモニア濃度が所望の濃度になるまで継続することにより養殖水槽２内の養殖水３全体を浄化し、魚介類の生息に適した水質に維持することができる。
【００６９】
この閉鎖型養殖システム２１は、養殖水槽２から連続して養殖水を取り出してオゾン処理を行い、養殖水槽２に還流させているので、前述した閉鎖型養殖システム１と比較すると養殖水槽２内に貯留される養殖水の変化を少なくし、魚介類に与える影響を少なくすることができる利点がある。
【００７０】
次にさらに他の実施形態について図３に基づいて説明する。なお、図１に示した実施形態と共通する部分については同一の符号を使用し、説明を省略する。
図３は、本発明の閉鎖型養殖システムのさらに他の実施形態を示す模式図である。閉鎖型養殖システム２１は、魚介類を養殖する養殖水槽２と、養殖水槽２から取り出した養殖水３をオゾン処理するオゾン処理部４と、オゾン処理後の養殖水３を活性炭処理する活性炭処理部５と、これらを結ぶ管路１４と、管路１４に設けられた送水ポンプ１５と、図示しない制御部とから構成されている。すなわち、閉鎖型養殖システム３１は、閉鎖型養殖システム１のように、養殖水槽２に還流させる養殖水の水質を最終的に調整する水質調整槽を設けていない。これは、養殖水を活性炭処理することにより、養殖水のＯＲＰが低下するとともに、ｐＨが上昇するという効果を利用したためである。
【００７１】
閉鎖型養殖システム３１では、前述した閉鎖型養殖システム１と同様に、養殖水槽２とオゾン処理部４の間は管路１４ａで結ばれており、管路１４ａの途中には送水ポンプ１５ａが設けられている。オゾン処理部４では、閉鎖型養殖システム１と同様に、オゾン処理槽７、散気塔８、ＵＶ反応槽１０、オゾン処理槽７の間は、これらを一巡する管路１４ｄにより連結されており、管路１４ｄの途中には送水ポンプ１５ｄが設けられている。
【００７２】
一方、閉鎖型養殖システム３１のオゾン処理部７では、送水ポンプ１５ｄと散気塔８の間で管路１４ｄに分岐部３２が設けられ、管路１４ｇが分岐している。また、分岐部３２と散気塔８の間にはバルブ３３が設けられている。
【００７３】
管路１４ｄから分岐した管路１４ｇにはバルブ３４とバルブ３５が設けられ、その先端は養殖水槽２内に延設されている。管路１４ｇのバルブ３４とバルブ３５の間には分岐部３６が設けられ、管路１４ｈが分岐している。
【００７４】
分岐部３６で管路１４ｇから分岐した管路１４ｈはオゾン処理槽７に接続され、分岐部３６とオゾン処理槽７の間には活性炭処理部５が、分岐部３６の間にはバルブ３７が設けられている。
【００７５】
以上のように構成された閉鎖型養殖システム３１の動作を以下に詳述する。
養殖水水槽２内の養殖水に含まれるアンモニアの濃度（ｇ／Ｌ）を適宜な方法により計測し、この濃度が魚介類の成長や生死に影響を与えると考えられる値を超えた場合にはアンモニア濃度過剰と判断し、オゾン処理を開始する。
【００７６】
先ず、制御部は、養殖水槽２の底部から管路１４ａを介して養殖水３の一部（３００Ｌ）を取り出し、ポンプ１５ａによりオゾン処理部４のオゾン処理槽７に移送する。オゾン処理槽７に養殖水の貯留が完了すると、制御部は送水ポンプ１５ａの作動を停止し、移送された養殖水のｐＨを中性から弱酸性（ｐＨ６〜７程度）になるようにｐＨ調整剤を添加して調整する。なお、魚介類の養殖に適した養殖水のｐＨは、通常、中性〜弱アルカリ性であり、本実施形態では養殖水槽２の養殖水３のｐＨは８付近である。したがって、本システムでは、オゾン処理に先立ち、養殖水のｐＨを下げる工程を行うことになる。
【００７７】
ｐＨ計１２ｂでオゾン処理槽７内に貯留されている養殖水のｐＨが調整されたことを確認後、バルブ３３を開位置に、バルブ３４、３５、３７を閉位置にしてから送水ポンプ１５ｄ、オゾン発生部８、ＵＶ反応槽９の作動を開始する。
【００７８】
送水ポンプ１５ｄが作動すると、オゾン処理槽７内の養殖水は、管路１４ｄを流れてオゾン処理槽７、散気塔８、ＵＶ反応槽１０、オゾン処理槽７の間を矢印３７で示す方向に循環する。この際、オゾン散気塔８ではオゾン発生部９から供給されたオゾンが養殖水に散気注入され、オゾンが養殖水に含まれるアンモニアを分解する。
【００７９】
このオゾン処理は、管路１４ｄのＵＶ反応槽１０の直後に設置されたＯＲＰ計１１ｄの計測値が、アンモニアが十分に分解除去されたと判断することができる値になるまで継続される。ＯＲＰ計１１ｄの計測値が、アンモニアが十分に分解除去されたと判断する値になると、制御部は送水ポンプ１５ｄ、オゾン発生部９、ＵＶ反応槽１０の作動を停止し、オゾン処理槽７のＯＲＰ計１１ｂで内部に貯留されている養殖水のＯＲＰを計測してアンモニアの分解除去を再確認した後、オゾン処理部４での処理を終了する。
【００８０】
次に、制御部はバルブ３３、３５を閉位置に、バルブ３４、３６を開位置にしてから送水ポンプ１５ｄ作動を開始する。送水ポンプ１５ｄが作動すると、オゾン処理槽７内に貯留された養殖水は、管路１４ｄを流れ、分岐部３２から管路１４ｇに流入するとともに、分岐部３６から管路１４ｈに流入し、活性炭部５を通過した後にオゾン処理槽７に戻る流れを矢印３８の方向に循環し、活性炭処理が継続される。なお、この時、オゾン処理槽７から管路１４ｄを流れる養殖水の流量は、ＳＶ値が１５となるように流量を調節する。（本実施例の養殖水の流量は、３０Ｌ／ｍｉｎ）
【００８１】
この活性炭部５で活性炭処理により、オゾン処理で上昇した養殖水のＯＲＰは低下するとともに、オゾン処理前のｐＨ調整により低下させた養殖水のｐＨは上昇する。オゾン処理槽７のＯＲＰ計１１ｂ及びｐＨ計１２ｂでこれらの値を計測し、養殖水の水質が魚介類の生息に適した水質となるまで活性炭処理を継続する。また、管路１４ｈの活性炭処理部５とオゾン処理槽７の間に設けたＯＲＰ計１１ｇにより活性炭処理直後の養殖水のＯＲＰを計測しているので、ＯＲＰの低下状況から活性炭処理部５の活性炭の能力の低下を確認することができる。
【００８２】
制御部は、ＯＲＰ計１１ｂとｐＨ計１２ｂからのデータに基づいて、水質調整槽７内に貯留されているオゾン処理、活性炭処理が終了した養殖水の水質（ＯＲＰ、ｐＨ）が許容範囲内にあるか否を判定する。水質が許容範囲内に達すると、制御部はバルブ３３、３６を閉位置、バルブ３４、３５を開位置にするとともに、送水ポンプ１５ｄを作動させてオゾン処理槽７内のオゾン処理と活性炭処理が終了した養殖水を管路１４ｄ、１４ｇを介して養殖水槽２に還流させる。
【００８３】
閉鎖型養殖システム３１は、以上の動作を養殖水槽２内の養殖水３に含まれるアンモニア濃度が基準の濃度以下になるまで繰り返すことにより養殖水槽２内の養殖水３全体を浄化し、魚介類の生息に適した水質に維持することができる。
【００８４】
この閉鎖型養殖システム３１は、オゾン処理後の養殖水が活性炭処理部を複数回通過するように循環できる管路を有しているため、一回の活性炭処理ではＯＲＰを十分に低下させることができない場合でも、複数回の処理を行うことでＯＲＰを十分に低下させることが可能になる。また、活性炭が劣化している場合であっても、養殖水を循環させて何度も活性炭処理を行うことにより、最終的には養殖水のＯＲＰを下げるとともに、ｐＨを上げる効果を達成することができる。さらに、オゾン処理前に養殖水のｐＨを６〜７程度に調整しているため、オゾン処理における臭素酸の発生を効果的に抑制し、活性炭処理における活性炭の劣化を抑えることができる。
【００８５】
これに加え、閉鎖型養殖システム３１では、水質調整槽６とオゾン処理槽７を兼用しているため、槽とｐＨセンサを一つずつ減らしてシステムを構成することができる効果もある。
【００８６】
なお、以上の閉鎖型養殖システムの実施例の説明では、制御部が各構成部を自動的に運転する状況を説明したが、ＯＲＰ計、ｐＨ計等の計測値を表示装置に表示させ、その表示に基づいて手動により閉鎖型養殖システムを運転することは当然に可能である。
【００８７】
次に、本発明における養殖水の処理方法について説明する。本発明者等は、オゾン処理により養殖水のＯＲＰが上昇し、魚介類に生息に適さなくなる問題を解決すべく実験、検討を行ってきたが、その結果、オゾン処理後の養殖水を活性炭処理することで、単に残留オキシダントを除去することができるだけでなく、オゾン処理の結果上昇した養殖水のＯＲＰを大幅に低下させることができるとの知見を得た。
【００８８】
これに加え、活性炭処理する養殖水の流量と活性炭の容量の関係が適切な範囲にあれば、活性炭処理のみでオゾン処理の結果上昇した養殖水のＯＲＰを、魚介類の生息に適した値にまで大幅に低下させることができることを確認した。すなわち、活性炭処理する養殖水の流量と活性炭の容量の関係を適切な範囲に設定した活性炭処理の工程を設けることにより、オゾン処理により上昇した養殖水のＯＲＰを十分に低下させることができることを見出した。ここで、活性炭処理する養殖水の流量と活性炭の容量の関係を明確にするため、活性炭処理する養殖水の流量を活性炭の容量で除した値をＳＶ値（流量／活性炭容量）として定義する。
【００８９】
〔実施例〕
以下、「活性炭処理によるＯＰＲ低下とｐＨの上昇効果及び活性炭処理におけるＳＶ値とＯＲＰ低下の関係」、「養殖水のｐＨの違いがオゾン処理後の臭素酸の発生量に与える影響」、並びに「ＯＲＰの計測結果に基づく活性炭の能力低下の判定」について、実験結果に基づいて説明する。
【００９０】
先ず、「活性炭処理によるＯＰＲ低下とｐＨの上昇効果及び活性炭処理におけるＳＶ値とＯＲＰ低下の関係」について説明する。図４において、活性炭処理によるＯＰＲ低下とｐＨの上昇効果を確認する実験で使用した試験装置を示している。試験装置５１は、試験水槽５２に試験水５３を貯留し、送水ポンプ５４により試験水５３を散気塔５５、オゾン発生部５６、ＵＶ反応槽５７で構成したオゾン処理部５８に送水してオゾン処理を行った後、試験水槽５２に還流するように構成した。また、バルブ５９、６０、６１、６２を適宜に操作することにより、オゾン処理後の試験水を活性炭処理部６３で活性炭処理することができるようにしている。また活性炭処理後の試験水は、バルブ６２を操作することによりバケツ６４に取り出すことができる。
【００９１】
試験水５３は、水量を１００Ｌとし、水温を２０〜２５℃に設定した。また、アンモニア成分として塩化アンモニウム３．８ｇ(アンモニア態窒素として１．０ｇ)を投入して溶解させた。        
【００９２】
オゾンは、オゾン発生部５６で空気からＰＳＡより窒素を分離して純度９０％以上の酸素ガスを生成し、オゾナイザで無声放電方式によりオゾンに変換した後、散気塔５５に供給した。なお、本実験でのオゾン発生量は、３０．０〜３３．０ｇ／ｍ３（大気解放時濃度）である。
【００９３】
実験時のＳＶ値は、活性炭容量を２０Ｌに固定し、試験水の流量を変化させることにより設定した。本実験は、ＳＶ値＝１５、３０、５０、７５の４種類について行った。ＳＶ値が大きくなる程、１パスで処理する試験水の容量が大きくなり、活性炭の負担が大きくなる。
【００９４】
実験は次の手順で実施した。ステップ１として、バルブ５９を開位置とし、バルブ６０、６１、６３を閉位置とした後、送水ポンプ５４を動作させ、試験水５３をオゾン処理部５８に移送し、オゾン処理して試験水槽５２に戻す循環処理を１５分間行った。この後、送水ポンプ５４を停止するとともにオゾン処理部の作動を停止させ、試験水槽５２内の試験水５３を採取して、ＯＲＰを測定した。
【００９５】
ステップ２として、バルブ５９、６１を閉位置とし、バルブ６０、６２を開位置とした後、送水ポンプ５４を動作させ、試験水５３を活性炭処理部６３を１パスさせ、バケツ６４で受けて採水し、ＯＲＰを測定した。
【００９６】
ステップ３として、１パス処理した試験水を試験水槽５２に戻し、バルブ５９、６２を閉位置とし、バルブ６０、６１を開位置とした後、送水ポンプ５４を動作させ、試験水を活性炭処理部６３を循環させた後試験水槽５２に還流させ、ＯＲＰ計６５の計測値が３００ｍＶに達するまで継続させた。
【００９７】
以上の手順を、ＳＶ値＝１５、３０、５０、７５の条件で繰り返し、試験水のＯＲＰとｐＨを計測した。
【００９８】
図５に活性炭処理実施前と実施後の試験水のＯＲＰを、図６に活性炭処理実施前と実施後の試験水のｐＨの計測データを示す。図５からは、活性炭処理を行う前に６００ｍＶ程度あった試験水のＯＲＰが、ＳＶ値＝１５、３０の場合には３００ｍＶ以下に、ＳＶ値＝５０の場合には略３００ｍＶに、ＳＶ値＝７５の場合には略４００ｍＶに低下することが分かる。なお、ＳＶ値が大きくなる程、活性炭表面を通過する試験水の容量が増加するため、試験水と活性炭の接触時間が少なくなり、ＯＲＰを低下させる効果が少なくなるので、ＳＶ値＝７５の場合にはＯＲＰの低下が少なくなると思われる。
【００９９】
これらのデータは、前記したように自然界の海のＯＲＰの平均値は３５０ｍＶ程度であるから、ＳＶ値が５０程度までであれば、オゾン処理でＯＲＰが上昇した養殖水であっても、活性炭処理のみで魚介類の生育に適した範囲にＯＲＰを低下させる効果があること示している。すなわち、オゾン処理後の養殖水を適切な範囲のＳＶ値で活性炭処理する工程を設けることで、オゾン処理により上昇した養殖水のＯＲＰを単に活性炭処理するだけで、魚介類の生息が可能な範囲に大きく低下させることができる。従って、オゾン処理後の養殖水を適切な範囲のＳＶ値で活性炭処理する工程を設けることにより、活性炭の能力が十分な場合には水質調整槽での水質調整剤の使用が不要となり、活性炭の能力が低下した場合であっても水質調整剤の使用量を削減することができる。
【０１００】
また、原料の種類が異なる活性炭を使用して同様の実験を行ったが、その試験結果は表１に示す様に略同一であり、活性炭の原料の種類による顕著な差異は認められなかった。
【０１０１】
【表１】
2015192627.tif 000003
【０１０２】
図６からは、活性炭処理の前後では、供試した全てのＳＡ値で試験水のｐＨが０．１程度上昇することが分かる。図から明らかなように、試験条件として設定した全てのＳＡ値においてｐＨの上昇がみられるだけでなく、ｐＨの増加分はどのＳＶ値においても略同様であった。  
【０１０３】
本発明者等は、活性炭処理により養殖水のＯＲＰが低下する現象、及びｐＨが上昇する現象と併せて、養殖水のｐＨの違いによりアンモニアのオゾン処理後に発生する臭素酸の発生量が異なる現象を確認した。すなわち、オゾン処理前の養殖水のｐＨが低いほど、アンモニアのオゾン処理において臭素酸の発生量が少なくなる。このため、アンモニアを分解するためのオゾン処理に先立ち、養殖水のｐＨを低下させ工程を設けることにより、オゾン処理において発生する臭素酸の量を減少させ、その後の活性炭処理における活性炭の消費を削減することが可能となる。以下、「養殖水のｐＨの違いがオゾン処理後の臭素酸の発生量に与える影響」を実験結果に基づいて説明する。
【０１０４】
図７において、本試験で使用した試験装置を示している。試験装置７１は、試験水槽７２に試験水７３を貯留し、送水ポンプ７４により試験水７３を散気塔７５、オゾン発生部７６、ＵＶ反応槽７７で構成したオゾン処理部７８に送水してオゾン処理を行った後、試験水槽７２に還流するように構成した。
【０１０５】
試験水５３は、水量を１００Ｌとし、水温を２０℃に設定した。また、アンモニア成分として塩化アンモニウム１９．２３ｇ(アンモニア態窒素として５．０ｇ)を投入して溶解させた。また、塩化アンモニウムを溶解させた後、試験水にｐＨ調整剤を添加し、ｐＨが６、７、８である３種の試験水を準備した。        
【０１０６】
オゾンは、オゾン発生部７６に市販用純度９９％の酸素ボンベ酸素ガスを供給し、オゾナイザで無声放電方式によりオゾンに変換した後、散気塔７５に供給した。なお、本実験でのオゾン発生量は、３０．０〜３３．０ｇ／ｍ３（大気解放時濃度）である。
【０１０７】
実験は次の手順で実施した。先ず、送水ポンプ７４を動作させ、試験水７３をオゾン処理部７８に送水し、オゾン処理して試験水槽７２に戻す循環処理を８時間行った。その間、２時間毎に試験水槽７２から試験水７３を採水し、試験水７３に含まれるアンモニア態窒素と臭素酸の計測を行った。
【０１０８】
以上の手順を、ｐＨ６、７、８に調整した３種類の試験水について行い、各々データを取得した。図８にオゾン処理時間の経過に対する試験水に含まれるアンモニア態窒素の減少状況、図９にオゾン処理時間の経過に対する試験水に含まれる臭素酸の増加状況を示す。
【０１０９】
図８からは、試験水がｐＨ８の場合とｐＨ６、ｐＨ７の場合とでは、アンモニア分解速度に差があり、ｐＨが低い方がアンモニアの分解速度が速い傾向があることが分かる。また、試験水のｐＨによらず、オゾン処理により試験水に含まれるアンモニアを分解除去することができることを示している。また、図９からは、試験水がｐＨ８の場合とｐＨ６、ｐＨ７の場合とでは、臭素酸の発生量に違いがあり、ｐＨが低い方が臭素の発生量が少ないことが分かる。
【０１１０】
以上より、アンモニア分解能力及び臭素酸発生量を考慮すると、中性や弱酸性（ｐＨ６〜７）で処理することが望ましいことが分かる。すなわち、試験水のｐＨをこの程度に低下させた後にオゾン処理を行うと、無調整で処理した場合に比べ、アンモニアの分解速度が速くなるだけでなく、オゾン処理における臭素酸の発生量を削減し、その後の活性炭処理における活性炭の能力低下を抑制できる効果がある。
【０１１１】
また、前述したように、活性炭処理には試験水のｐＨを上昇させる効果があるので、オゾン処理に先立って養殖水のｐＨを低下させてオゾン処理における臭素酸の発生を抑制すれば、オゾン処理後に臭素酸等のオキシダントを除去する活性炭処理での活性炭の使用量を削減したり試用期間を延長したりすることができるだけでなく、単に活性炭処理するだけで養殖水のｐＨを上昇させることができる。従って、オゾン処理に先立って養殖水のｐＨを低下させる工程を設けることにより、オゾン処理時間を短縮できるとともに、活性炭処理での活性炭の消費量を削減等することができ、また、水質調整槽での水質調整剤の使用量を削減することができる。
【０１１２】
以上の知見に加え、本発明者らは、「ＯＲＰの計測結果に基づく活性炭の能力低下の判定」が可能であることを、以下の実験により確認した。
【０１１３】
まず、図１０に示すオゾン処理装置８１を用いて、試験水をオゾン処理した。オゾン処理装置８１は、試験水槽８２に試験水８３を貯留し、送水ポンプ８４により試験水８３を散気塔８５、オゾン発生部８６で構成したオゾン処理部８８に送水してオゾン処理を行った後、試験水槽８２に還流するように構成した。
【０１１４】
試験水８３は、水量を４０Ｌとし、水温を２０〜２５℃に設定した。また、アンモニア成分として塩化アンモニウム０．２ｇ（アンモニア態窒素として０．０５２ｇ）を投入して溶解させた。
【０１１５】
オゾンは、オゾン発生部８６で空気からＰＳＡより窒素を分離して純度９０％以上の酸素ガスを生成し、オゾナイザで無声放電方式によりオゾンに変換した後、散気塔８５に供給した。なお、本実験でのオゾン発生量は、３０．０〜３３．０ｇ／ｍ３（大気解放時濃度）である。
【０１１６】
オゾン処理は、先ず、送水ポンプ８４を動作させ、試験水８３をオゾン処理部８８に送水し、オゾン処理して試験水槽８４に戻す循環処理を約３０分間行った。この処理後の試験水を採水した。次に、上記オゾン処理後の試験水について、ＯＲＰを測定した後に活性炭により処理する試験を行った。活性炭処理は、容器内にオゾン処理後の試験水を入れ、そこに活性炭を浸漬し、撹拌した後、ろ過することにより行った。そして、活性炭処理後の試験水のＯＲＰを測定した。
【０１１７】
本試験では、活性炭の種類、活性炭の使用量、処理水の量、並びに、試験水への活性炭の浸漬・撹拌時間を変えながら試験を行った。活性炭としては、活性炭Ａ（新品）、活性炭Ｂ（中古品）、及び、活性炭Ｃ（活性炭Ｂを更に次亜塩素酸で処理したもの）をそれぞれ用いた。すなわち、活性炭Ｃの劣化が最も進んでいることになる。
【０１１８】
まず、活性炭Ａ、Ｂ及びＣについて、採水ビンに活性炭を２５ｇ（乾燥重量）、試験水を５０ｍＬ混入させ、浸漬・撹拌時間を１．０分、１．８分、３．５分又は１０．７分とした試験を行った。これらの条件は、水に接する時間としてそれぞれＳＶ値＝５０、３０、１５又は５に相当する。なお、活性炭処理前の試験水のＯＲＰ値は、いずれも５２８ｍＶであった。得られた結果を表２に示す。
【０１１９】
【表２】
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【０１２０】
また、活性炭Ａ及びＢについて、採水バケツに活性炭を体積で６０ｍＬ、試験水を８００ｍＬ混入させて、５分間（ＳＶ＝１０程度）又は７分間（ＳＶ＝７程度）浸漬・撹拌する試験を行った。なお、活性炭処理前の試験水のＯＲＰは、５１３ｍＶであった。得られた結果を表３に示す。
【０１２１】
【表３】
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【０１２２】
表２からは、活性炭の負荷が相当ＳＶ値が５０の場合以外では、活性炭が劣化するほど、活性炭処理により試験水のＯＲＰが低下する度合いが小さくなることが分かり、また、表３からは、活性炭や試験水の量等な条件を変えても同様の結果となることが分かる。このことから、活性炭処理によりＯＲＰ値が低下する度合いは、活性炭の劣化状態を間接的に示すと言える。したがって、活性炭処理後に養殖水のＯＲＰを測定することによって、活性炭の能力の低下状況を判定することができ、適切な手入れ又は交換の時期を確認することが可能となる。
【０１２３】
閉鎖型養殖システムにおいては、オゾン処理により上昇した養殖水のＯＲＰを十分に低下させることなく養殖水槽に戻してしまうと、養殖水槽内で飼育している魚介類を死滅させてしまう危険性がある。このため、オゾン処理により上昇した養殖水のＯＲＰを低下させる主要な手段である活性炭の劣化状況を定量的かつ客観的に判定することが可能であることには、極めて重要な意義がある。
【０１２４】
以上説明したように、本発明による閉鎖型養殖システム及び養殖水の浄化方法は、オゾン処理後の養殖水を活性炭処理することにより、オゾン処理により上昇した養殖水のＯＲＰが大きく低下する現象、また、好適な場合は、オゾン処理に先立って養殖水のｐＨを低下させるとオゾン処理で生成される臭素酸の量を抑制する現象に基づいているため、従来の閉鎖型養殖システムに比べ、水質調整剤（ＯＲＰ調整剤、ｐＨ調整剤）の使用量を削減することができるとともに、活性炭処理部の活性炭の使用期間を延長したり使用量を削減したりすることができるので、閉鎖型養殖システムのランニングコストを低減させることができる。
【０１２５】
また、活性炭処理後の養殖水ＯＲＰを計測することにより、活性炭処理部の活性炭の能力の低下状況を把握して交換時期を確認することができるので、安定して魚介類の養殖が可能となるので、その価値は非常に大きいものがある。
【符号の説明】
【０１２６】
１  閉鎖型養殖システム
２  養殖水槽
３  養殖水
４  オゾン処理部
５  活性炭処理部
６  水質調整槽
７  オゾン処理槽
８  散気塔
１１  ＯＲＰ計
１２  ｐＨ計
１４  管路
１５  送水ポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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