(57)【要約】  オゾンを過剰に供給することなく飼育用水に含まれるアンモニアを分解除去することができるとともに、有毒オキシダントの発生を抑制することができる閉鎖型飼育方法及び閉鎖型飼育装置を提供すること。  飼育用水にオゾンを含む気体を供給して飼育用水中のアンモニアを分解するオゾン処理をする水生生物及び海獣の閉鎖型飼育方法において、予め、実際に処理を行う装置を用いて飼育用水に含まれるアンモニアを目標値まで低減させる処理を行い、有害オキシダントの発生量を少なくするために好適なオゾン濃度及び養殖水のｐＨの条件を決定する第１ステップと、前記第１ステップで決定した好適なオゾン濃度及びｐＨの条件により飼育用水のオゾン処理を行う第２ステップにて閉鎖環境での養殖を実施するようにしたことを特徴とする閉鎖型飼育方法である。
2016031827.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
飼育用水にオゾンを含む気体を供給して飼育用水中のアンモニアを分解するオゾン処理をする水生生物及び海獣の閉鎖型飼育方法において、予め、実際に処理を行う装置を用いて飼育用水に含まれるアンモニアを目標値まで低減させる処理を行い、有害オキシダントの発生量を少なくするために好適なオゾン濃度及び養殖水のｐＨの条件を決定する第１ステップと、前記第１ステップで決定した好適なオゾン濃度及びｐＨの条件により飼育用水のオゾン処理を行う第２ステップにて閉鎖環境での養殖を実施するようにしたことを特徴とする閉鎖型飼育方法。
【請求項２】
オゾンを含む気体を散気塔により飼育用水に供給するようにした請求項１に記載の閉鎖型飼育方法。
【請求項３】
飼育用水にオゾンを含む気体を供給して飼育用水中のアンモニアを分解するオゾン処理をする魚介類の閉鎖型飼育装置において、予め、飼育用水に含まれるアンモニアを目標値まで低減させる処理を行って有害オキシダントの発生量を少なくするために好適なオゾン濃度及び飼育用水のｐＨの条件を決定する設定手段と、当該設定手段で決定した好適なオゾン濃度及びｐＨの条件により飼育用水のオゾン処理を行う処理手段にて閉鎖環境での養殖を実施することを特徴とする閉鎖型飼育装置。
【請求項４】
オゾンを含む気体を飼育用水に供給する散気塔を備えた請求項３に記載の閉鎖型飼育装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、飼育用水を循環させながら浄化して水生生物及び海獣を飼育する閉鎖型飼育方法及び閉鎖型飼育装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
養殖場や水族館の水生生物及び海獣の飼育用水には、水生生物及び海獣からの排泄物、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く、水生生物及び海獣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飼育用水中にアンモニアが蓄積し、大きな問題となっている。【０００３】
飼育用水中のアンモニアを除去する最も簡単な方法は、飼育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飼育用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。飼育用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、飼育用水に含まれるアンモニアを飼育施設内で分解除去しなければならない。【０００４】
従来から、飼育用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の除去が行われてきた。生物処理法は、微生物の代謝を利用した方法であり、水生生物及び海獣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、無酸素状態の飼育用水が飼育槽に送られることを防ぐための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、処理槽として広い敷地が必要であること等の問題がある。【０００６】
近年、これらの問題がなく、効率よく飼育用水中のアンモニアを分解除去する方法として、オゾンや電解次亜塩素酸を用いた物理処理が提案されるようになった。これらの物理処理によるアンモニア分解では、分解処理を行うにつれて飼育用水中にオキシダントと呼ばれる水生生物及び海獣に有害な酸化性物質が蓄積していく可能性があるため、このオキシダントの発生を制御する技術や、発生したオキシダントを除去する技術も提案されている。【０００７】
特許文献１には、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として、飼育用水をオゾン処理するオゾン処理装置と酸化性生成物を活性炭処理する酸化性生成物処理装置等で構成され、オゾン処理装置で処理される飼育用水のオゾン濃度が、オゾン処理装置に流入する前の飼育用水中のアンモニア性窒素濃度の少なくとも５倍となるようにオゾンの注入量を制御する飼育装置が開示されており、飼育用水中の臭素イオンとオゾンとの反応により生成される酸化性生成物（オキシダント）は、酸化性生成物処理装置の活性炭により完璧に除去されると記載されている。【０００８】
また、同文献には、オゾン処理装置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、オゾン処理前のアンモニア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と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第２６３５４３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１に記載された飼育装置では、オゾン反応装置内でアンモニアが再生されるのを防止するため、オゾン反応装置に流入する前の飼育水中のアンモニア性窒素濃度をセンサで検知し、オゾン処理装置で処理される飼育用水のオゾン濃度が少なくともその５倍となる量のオゾンを注入するように制御するが、オゾン注入量が多くなると、生物に対して毒性が高く容易に取り除くことができない残留性に高いオキシダントが発生する。【００１１】
一方、本発明者等は、飼育用水に含まれるアンモニアをオゾンにより分解除去する方法を実用化すべく、様々な実験及び検討を重ねてきた。この実験及び検討の過程において、詳細は後述するが、オゾン処理でのアンモニア分解量に対する臭素酸発生量には、オゾン処理する飼育用水のｐＨ、並びにオゾン処理において供給する気体のオゾン濃度が大きく影響している事実を知得した。【００１２】
すなわち、オゾン処理する際の飼育用水のｐＨが低い場合の方が高い場合よりも、アンモニア分解量に対する臭素酸発生量が少ないとの事実を見出した。さらに、オゾン処理時に供給する気体のオゾン濃度が低いほどアンモニア分解量に対する臭素酸発生量が少なく、また、供給する気体のオゾン濃度の違いは、オゾン供給量に対するアンモニア分解量に殆んど影響しないとの事実を見出した。【００１３】
さらに、オゾン処理における飼育用水へのオゾンの供給方法の違い、及び紫外線照射の有無といった装置構成の違いによっても、アンモニア分解量に対する臭素酸の発生量に差異が生じる事実を確認した。【００１４】
上述した知見に基づくと、特許文献１に記載されている飼育装置のオゾン注入量は、飼育水中のアンモニアを分解、除去する点では有効であっても、同時に水生生物及び海獣にとって毒性の高い臭素酸（有害オキシダント）を多量に発生させるリスクが高く、有害オキシダント発生のリスクを常に抱えて飼育水に含まれるアンモニアの分解、除去及び飼育水の殺菌をしなければならない問題がある。【００１５】
本発明は、上記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、オゾンを過剰に供給することなく飼育用水に含まれるアンモニアを分解除去することができるとともに、有毒オキシダントの発生を抑制することができる閉鎖型飼育方法及び閉鎖型飼育装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、飼育用水にオゾンを含む気体を供給して飼育用水中のアンモニアを分解するオゾン処理をする水生生物及び海獣の閉鎖型飼育方法において、予め、実際に処理を行う装置を用いて飼育用水に含まれるアンモニアを目標値まで低減させる処理を行い、有害オキシダントの発生量を少なくするために好適なオゾン濃度及び養殖水のｐＨの条件を決定する第１ステップと、前記第１ステップで決定した好適なオゾン濃度及びｐＨの条件により飼育用水のオゾン処理を行う第２ステップにて閉鎖環境での養殖を実施するようにしたことを特徴とする閉鎖型飼育方法である。【００１７】
請求項２に係る発明は、オゾンを含む気体を散気塔により飼育用水に供給するようにした閉鎖型飼育方法である。【００１８】
請求項３に係る発明は、飼育用水にオゾンを含む気体を供給して飼育用水中のアンモニアを分解するオゾン処理をする魚介類の閉鎖型飼育装置において、予め、飼育用水に含まれるアンモニアを目標値まで低減させる処理を行って有害オキシダントの発生量を少なくするために好適なオゾン濃度及び飼育用水のｐＨの条件を決定する設定手段と、当該設定手段で決定した好適なオゾン濃度及びｐＨの条件により飼育用水のオゾン処理を行う処理手段にて閉鎖環境での養殖を実施することを特徴とする閉鎖型飼育装置である。【００１９】
請求項４に係る発明は、オゾンを含む気体を飼育用水に供給する散気塔を備えた閉鎖型飼育装置である。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１に係る発明によると、予め、第１ステップにおいて実際に処理を行う装置を用いて飼育用水のオゾン処理を実施してオキシダントが発生し難い処理条件を決定し、その後、第２ステップにおいて第１ステップで決定した処理条件によって飼育用水のオゾン処理を実施するので、オゾン処理装置の構成やオゾン処理条件の違いによって影響を受けるアンモニア分解量に対する有害オキシダント（臭素酸）発生量を極少化して飼育用水中のアンモニアを確実に分解除去し、閉鎖環境で水生生物及び海獣の飼育を行うことができる。【００２１】
請求項２に係る発明によると、飼育用水へのオゾンを含む気体の供給を散気塔により行うようにしたので、有害オキシダントの発生を抑制し、飼育用水中のアンモニアを分解除去することができる。【００２２】
請求項３に係る発明によると、予め、実際に飼育用水のオゾン処理を行ってオキシダントが発生し難い処理条件を決定する設定手段と、この設定手段で決定した処理条件により飼育水のオゾン処理を行う処理手段により飼育用水中のアンモニアを分解除去するので、有害オキシダントの発生量を極少化しながら飼育用水中のアンモニアを確実に分解除去し、閉鎖環境で水生生物及び海獣の飼育を行うことができる。【００２３】
請求項４に係る発明によると、飼育用水へオゾンを含む気体を供給する散気塔を備えているので、有害オキシダントの発生を抑制し、飼育用水中のアンモニアを分解除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明における閉鎖型飼育装置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飼育装置の他の実施例を示す模式図である。
【図３】実施例の試験装置を示す模式図である。
【図４】参考例の試験装置を示す模式図である。
【図５】被処理水へのオゾン供給方法の違いが、アンモニア分解量に対する臭素酸発生量に影響することを示す試験結果である。
【図６】オゾン処理における紫外線照射の有無が、アンモニア分解量に対する臭素酸発生量に影響することを示す試験結果である。
【図７】オゾン濃度３０ｇ／ｍ３の被処理水のｐＨの違いが、アンモニア分解量に対する臭素酸発生量に影響することを示す試験結果である。
【図８】オゾン濃度８０ｇ／ｍ３の被処理水のｐＨの違いが、アンモニア分解量に対する臭素酸発生量に影響することを示す試験結果である。
【図９】オゾン濃度５０ｇ／ｍ３の被処理水のｐＨの違いが、アンモニア分解量に対する臭素酸発生量に影響することを示す試験結果である。
【図１０】オゾン濃度１４ｇ／ｍ３の被処理水のｐＨの違いが、アンモニア分解量に対する臭素酸発生量に影響することを示す試験結果である。
【図１１】オゾン濃度４ｇ／ｍ３の被処理水のｐＨの違いが、アンモニア分解量に対する臭素酸発生量に影響することを示す試験結果である。
【図１２】被処理水に供給するオゾン濃度の違いが、アンモニア分解量に対する臭素酸発生量に影響することを示す試験結果である。
【図１３】ｐＨ８の被処理水に供給するオゾン濃度の違いが、アンモニア分解量に対する臭素酸発生量に影響することを示す試験結果である。
【図１４】ｐＨ７の被処理水に供給するオゾン濃度の違いが、アンモニア分解量に対する臭素酸発生量に影響することを示す試験結果である。
【図１５】ｐＨ６の被処理水に供給するオゾン濃度の違いが、アンモニア分解量に対する臭素酸発生量に影響することを示す試験結果である。
【図１６】被処理水に供給するオゾン濃度の違いが、オゾン供給量に対するアンモニア分解量に及ぼす影響の試験結果である。
【図１７】被処理水のｐＨの違いが、オゾン供給量に対するアンモニア分解量に及ぼす影響の試験結果である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下に、本発明における閉鎖型飼育方法及び閉鎖型飼育装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の閉鎖型飼育装置の一実施形態であるバッチ処理による装置構成を示す模式図である。この閉鎖型飼育装置１は、水生生物及び海獣を飼育する飼育水槽２と、アンモニアの浄化処理するために飼育水槽２から一部を抜き出した飼育用水３（被処理水）を貯留するための処理水槽４と、被処理水のオゾン処理するオゾン反応槽５と、オゾンガスを発生させてオゾン反応槽５に供給するオゾナイザ６と、必要に応じてオゾン処理後の被処理水の水質調整を行う水質調整槽７と、これらを結ぶ管路８と、管路８に設けられた送水ポンプ９とから構成されている。また、管路８には、適宜開閉される図示しないバルブを備えている。
なお、本実施形態では魚介類を飼育する閉鎖型飼育装置を例示したが、本発明は、魚介類に限定されず、魚介類以外の水生生物やイルカ等の海獣にも適用でき、また、養殖だけでなく、展示目的の飼育や動物プランクトンの培養にも適用できる。
【００２６】
飼育水槽２と処理水槽４の間は管路８ａで結ばれており、管路８ａの途中には送水ポンプ９ａが設けられている。処理水槽４とオゾン反応槽５は、管路８ｂ及び８ｃで結ばれるとともに、管路８ｂの途中には送水ポンプ９ｂが設けられ、処理水槽４内に貯留された被処理水を管路８ｂ、８ｃを介してオゾン反応槽５との間で循環させることができるようになっている。処理水槽４と水質調整槽７の間は管路８ｄが設けられており、管路８ｄの途中には、送水ポンプ９ｃが設けられている。水質調整槽７と飼育水槽２の間は管路８ｅが設けられており、管路８ｅの先端には、吐出口１０が設けられている。この様な構成により、飼育水槽２から飼育用水３の一部を抜き出し、オゾン処理した後に飼育水槽２に還流させることができる。
【００２７】
飼育水槽２は、内部に飼育用水３（海水）を蓄えて水生生物及び海獣の飼育を行う水槽であり、その底部には飼育水槽２と処理水槽４とを結ぶ管路８ａが接続されている。この管路８ａの途中には、送水ポンプ９ａが設けられているため、飼育水槽２内に蓄えた飼育用水３の一部を抜き出して処理水槽４に供給することができる。また、飼育水槽２内には飼育用水３のアンモニア濃度、ｐＨ等を計測する計測器１１ａを設置することが好ましい。
【００２８】
処理水槽４は、飼育水槽２から抜き出した被処理水を貯留する水槽であり、オゾン反応槽５と循環させて結ぶ管路８ｂ、８ｃが接続されている。この管路８ａの途中には、送水ポンプ９ｂが設けられているため、処理水槽４内に貯留した被処理水をオゾン反応槽５に管路８ｂ、８ｃを介して循環供給することができる。処理水槽４内には被処理水のアンモニア濃度、ｐＨ等を計測する計測器１１ｂを設置することが好ましい。また、後述するように、被処理水のｐＨを適切な範囲に調整すると、臭素酸の発生を抑制することができるので、処理水槽４には、ｐＨ調整剤を添加する定量ポンプを設けることが好ましい。
【００２９】
オゾン処理槽５は、被処理水にオゾンを含む気体を散気供給し、被処理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ための散気塔５ａと、オゾンが供給された被処理水に殺菌用ＵＶランプにより紫外線を照射し、被処理水に含まれる雑菌やウイルスを殺滅するとともに、アンモニアの分解除去に使用されないで被処理水に残っている残留オゾンを分解する紫外線照射部５とから構成されている。
【００３０】
被処理水にオゾンを供給する手段としては、ミキシングポンプの使用も可能であるが、後述するように、ミキシングポンプを使用した場合には散気塔を使用した場合に比べ、アモニア分解量に対する臭素酸発生量が多いため、本実施例では、臭素酸の発生量を極少化する観点から、被処理水へのオゾン供給手段として散気塔を使用している。散気塔とは、内部に被処理水を収容できる容器と、この容器内に収容された被処理水にオゾンを含み気体を気泡の状態で供給（散気注入）する手段とを有する装置である。散気塔において、オゾンを含む気体は、容器下部や側部から注入できるが、効率よく被処理水に気体を接触させるためには、下部から注入することがより好ましい。この散気塔は、一次側と二次側とで差圧を設けるなどして気体を注入するミキシングポンプとは相異する。
【００３１】
オゾナイザ６は、オゾンの原料となる気体から無声放電方式、電気分解方式等でオゾンを生成し、散気塔５ａへと供給する。オゾナイザ６で生成するオゾンの原料となる気体は、空気をそのままコンプレッサーで送っても良いし、空気中の酸素を酸素濃縮器（ＰＳＡ：Pressure Swing Adsorption）で濃縮して送っても良いし、酸素ボンベから直接酸素を送っても良い。
【００３２】
水質調整槽７は、オゾン処理が完了した被処理水を飼育水槽２に返送する際に、飼育水槽２内の水生生物及び海獣にショックを与えることを防止するため、被処理水のｐＨや酸化還元電位等の水質を飼育水槽２内の飼育用水３と同値に調整するための水槽であり、必要により設けることが好ましい。
【００３３】
また、水質調整槽７に加え、飼育用水中のアンモニアに対するオゾン処理で発生した塩基酸塩などの有害な酸化性物質を除去するために、被処理水を飼育水槽２に返送する管路（８ｃ、８ｄ）に、還元剤を充填した塔又は水槽を設けても良い。
【００３４】
オゾン処理が済んだ被処理水を飼育水槽２に還流させる管路８ｅの先端には、例えば、熊手のような形に配管したパイプの複数個所に孔を設け、返送する被処理水を分散させながら飼育水槽２に戻すようにした吐出口１０とすることで、飼育している水生生物及び海獣にストレスを与えないようにしても良いし、管路８ｄの先端を飼育水槽２の壁面に沿わせることで、旋回流を作りながら返送するようにしても良い。
【００３５】
以上のように構成された閉鎖型飼育装置１の動作を以下に詳述する。
飼育水槽２内の飼育用水３に含まれるアンモニアの濃度（ｍｇ／Ｌ）を計測器１１ａにより計測し、この濃度が水生生物及び海獣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、飼育用水３の浄化処理を開始する。
【００３６】
先ず、飼育水槽２の底部から管路８ａを介して飼育用水３の一部を抜き出し、送水ポンプ９ａにより処理水槽４に移送する。バッチ式では、飼育水槽２内の飼育用水３の一部を抜き出して処理するため、処理水槽４の内容量は飼育水槽２の内容量よりも少ない。図中の矢印は、浄化処理される飼育用水３（被処理水３ａ）の流れる方向を示す。
【００３７】
処理槽水４に浄化処理する被処理水３ａの貯留が完了すると、送水ポンプ９ａの作動を停止し、送水ポンプ９ｂを作動させ被処理水３ａをオゾン反応槽５に送水するとともに、オゾナイザ６、紫外線照射部５ｂの作動を開始する。処理水槽４内に貯留されている被処理水３ａは、管路８ｂを流れてオゾン処理槽５ａ内の散気塔５ａに達し、散気塔５ａ内でオゾナイザ６から供給されるオゾンが散気注入される。この散気注入されたオゾンにより、被処理水３ａに含まれるアンモニアが分解除去される。
【００３８】
散気塔５ａの次に被処理水３ａが贈られる紫外線照射部５ｂでは、殺菌用ＵＶランプが発する紫外線により被処理水３ａに含まれる雑菌やウイルスを殺滅するとともに、アンモニアの分解除去に使用されずに被処理水３ａに残っている残留オゾンを分解する。この後、被処理水３ａは、管路８ｃを介して処理水槽４へと戻る。
【００３９】
処理水槽４内に貯留された被処理水３ａは、処理水槽４とオゾン反応槽５を循環しながら徐々にアンモニアの分解除去が行われ、アンモニアの濃度が低下していく。オゾン処理を行う時間は、事前の試験等の結果から決めることもできるが、処理水槽４内に被処理水３ａのアンモニア濃度、ｐＨ等を計測する計測器１１ｂを設置し、この計測値から処理の終了時期を判断することが好ましい。
【００４０】
オゾン反応槽５でのオゾン処理によりアンモニアの分解除去が完了した後、送水ポンプ９ｃの作動を開始し、処理水槽４に貯留されているオゾン処理済みの被処理水３ａを管路８ｄを介して水質調整槽７へと移送する。オゾン処理が完了した被処理水３ａを飼育水槽２に返送する際に、オゾン処理が完了した被処理水３ａの水質（ｐＨ、ＯＲＰ（酸化還元電位）等）と飼育水槽２内の飼育用水３の水質の違いが大きいと、飼育水槽２内の水生生物及び海獣にショックを与えるおそれがある。このため、水質調整槽７では、オゾン処理が完了した被処理水３ａの水質を飼育水槽２内の飼育用水３の水質と同値に調整するため、水質調整槽７内を通過するオゾン処理後の被処理水にｐＨ調整剤やＯＲＰ調整剤等を添加し、水質を調整して水生生物及び海獣に与える影響を極少化する。なお、水質調整槽７を設けることは必須ではないが、飼育する水生生物及び海獣への影響を考慮した場合、水質調整槽７を設けることが望ましい。
【００４１】
送水ポンプ９ｃにより移送され、水質調整槽７を通過する際に水質が調整された被処理水３ａは、管路８ｅ、吐出部１０を介して飼育水槽２内に還流する。この時、吐出部１０は、返送する被処理水を分散させながら飼育水槽２に戻すようにしているので、飼育水槽２内に貯留された飼育用水３を過度に動揺させることがないので、飼育している水生生物及び海獣にストレスを与えることを防止することができる。
【００４２】
閉鎖型飼育装置１は、以上の動作を繰り返すので、飼育水槽２内に設置した計測器１１ａにより、飼育水槽２内の飼育用水３に含まれるアンモニアの濃度が基準の値以下となったことを確認するまで浄化処理を継続することにより、飼育水槽２内の飼育用水３全体を浄化し、水生生物及び海獣の生息に適した水質に維持することができる。なお、浄化処理を行う時間は、事前の試験等により決めることもできるが、飼育水槽２内に計測器１１ａ設置し、この計測値から処理の終了時期を判断することが好ましい。
【００４３】
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。
【００４４】
図２は、本発明における閉鎖型飼育装置の他の実施形態であり、ワンパス（一過性）処理による装置構成を示す模式図である。この閉鎖型飼育装置２１の装置構成は、前述したバッチ式の閉鎖型飼育装置１と類似しており、相違点は、処理水槽４を備えていないことと、飼育水槽２から抜き出した飼育用水３をオゾン処理水槽５でオゾン処理した後、再度のオゾン処理を行うことなく飼育水槽２へと返送することである。
【００４５】
この閉鎖型飼育装置２１は、水生生物及び海獣を飼育する飼育水槽２と、被処理水のオゾン処理するオゾン反応槽５と、オゾンガスを発生させてオゾン反応槽５に供給するオゾナイザ６と、必要に応じてオゾン処理後の被処理水の水質調整を行う水質調整槽７と、これらを結ぶ管路８と、管路８に設けられた送水ポンプ９とから構成されている。また、管路８には、適宜開閉される図示しないバルブを備えている。
【００４６】
飼育水槽２とオゾン反応槽５の間は管路８ｆで結ばれており、管路８ｆの途中には送水ポンプ９ａが設けられている。オゾン反応槽５と水質調整槽７の間は管路８ｇで結ばれている。水質調整槽７と飼育水槽２の間は管路８ｅが設けられており、管路８ｅの先端には、吐出口１０が設けられている。この様な構成により、飼育水槽２から飼育用水３を連続的に抜き出した被処理水を、送水ポンプ９ａによりオゾン処理槽５、水質調整槽７を経由させてオゾン処理した後、飼育水槽２に還流させることができる。
【００４７】
閉鎖型飼育装置２１の場合も閉鎖型飼育装置１と同様に、飼育水槽２内の飼育用水３に含まれるアンモニアの濃度（ｍｇ／Ｌ）を計測器１１ａにより計測し、この濃度が水生生物及び海獣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、飼育用水３の浄化処理を開始する。
【００４８】
飼育水槽２の底部から管路８ｆを介して飼育用水３を連続的に抜き出し、送水ポンプ９ａによりオゾン反応槽５に移送する。なお、図中の矢印は、浄化処理される飼育用水３（被処理水）の流れる方向を示す。管路８ｆを流れてオゾン処理槽５ａ内の散気塔５ａに達した被処理水は、散気塔５ａ内でオゾナイザ６から供給されるオゾンが散気注入され、被処理水に含まれるアンモニアが分解除去される。散気塔５ａの次に被処理水は紫外線照射部５ｂに達し、殺菌用ＵＶランプが発する紫外線により被処理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被処理水に残っている残留オゾンが分解される。
【００４９】
オゾン反応槽５でのオゾン処理によりアンモニアの分解除去が完了した後、被処理水は水質調整槽７に送られ、所要の水質調整が行われた後、管路８ｅ、吐出口１０を介して飼育水槽２に還流する。
【００５０】
閉鎖型飼育装置２１は、以上のように、飼育水槽２から飼育用水３を連続的に抜き出して浄化処理した後、飼育水槽２に還流させる動作を継続するので、飼育水槽２内に設置した計測器１１ａにより、飼育水槽２内の飼育用水３に含まれるアンモニアの濃度が基準の値以下となったことを確認するまで浄化処理を連続させることにより、飼育水槽２内の飼育用水３全体を浄化し、水生生物及び海獣の生息に適した水質に維持することができる。なお、浄化処理を行う時間は、事前の試験等により決めることもできるが、飼育水槽２内に計測器１１ａ設置し、この計測値から処理の終了時期を判断することが好ましい。
【００５１】
閉鎖型飼育装置１及び閉鎖型飼育装置２１の運転は、手動により行うこともできるが、制御装置により管路に設けたバルブ、送水ポンプ、オゾナイザの作動をコントロールすることもできる。この場合、制御装置が、飼育水の水温、ｐＨ、溶存酸素の濃度、溶存二酸化炭素濃度、塩分、酸化還元電位、硬度、アルカリ度、溶存有機物濃度、並びにポンプやバルブなどの動作及び送水量を含めた飼育装置の運転制御の状況や運転ログの記録や出力、非常発報、外部へのデータ通信機能などを併せ持つことで、限りなく安定的、かつ自動的に飼育装置を運転することができる。
【００５２】
次いで、本発明における閉鎖型飼育方法を説明する。本発明における閉鎖型飼育方法は、閉鎖型飼育装置を用いる飼育方法であり、予め、実際に処理を行う装置を用いて飼育用水に含まれるアンモニアを目標値まで低減させる処理を行い、オキシダントの発生量を少なくするために好適なオゾン濃度（供給する気体に含まれるオゾン量）及び飼育用水のｐＨの条件を決定する工程（第１ステップ）と、前記工程（第１ステップ）で決定した好適なオゾン濃度及びｐＨの条件により飼育用水のオゾン処理を行う工程（第２ステップ）を備えている。
【００５３】
先ず、予め、実際に処理を行う装置を用いて飼育用水に含まれるアンモニアを目標値まで低減させる処理を行い、オキシダントの発生量を少なくするために好適なオゾン濃度（供給する気体に含まれるオゾン量）及び飼育用水のｐＨの条件を決定する工程（第１ステップ）を実施する理由を説明する。ここで、『オキシダントの発生量を少なくするために好適なオゾン濃度及びｐＨ』とは、必ずしも、オキシダントの発生量を最も低くできる値である必要はなく、例えばアンモニアの分解速度等も考慮し、好適な飼育環境を維持できるよう、なるべくオキシダントの発生量を少なくできる範囲で設定すればよい。
【実施例】
【００５４】
本発明者等は、飼育用水に含まれるアンモニアをオゾンにより分解除去する方法を実用化すべく、様々な実験及び検討を重ねてきたが、この実験及び検討の過程において、オゾン処理でのアンモニア分解量に対する臭素酸発生量には、オゾン処理装置の構成、オゾン処理する被処理水のｐＨ、及びオゾン処理において供給する気体のオゾン濃度が大きく影響している事実を見出した。【００５５】
先ず、オゾン処理装置の構成の差異が、アンモニア分解量に対する臭素酸の発生量に与える影響につき、被処理水へのオゾン供給方法の違い、及び紫外線照射の有無を例にして説明する。【００５６】
実施例として、前述のバッチ処理方式の閉鎖型飼育装置１における飼育水槽から飼育用水の一部の取り出しを想定し、図３に示すように、被処理水が処理水槽とオゾン処理槽をオゾン処理されながら循環する処理モデル３１を用いた。この処理モデル３１の各部の構成、作用は閉鎖型飼育装置１と共通するので、同一の符号を使用して説明を省略する。なお、本処理モデル３１では、散気塔５ａには、容量１７Ｌの円柱型を用いた。【００５７】
比較例として、図４に示すように、被処理水に対するオゾン供給方法を散気塔による方法からミキシングポンプ４２を用いた撹拌に変更するとともに、ミキシングポンプ４２と紫外線照射部５ｂとの間に気液分離槽４３を設けた処理モデル４１を用いた。このミキシングポンプ４２の差圧は、最も供給効率が良いとされる０．４Ｍｐａに設定した。【００５８】
なお、両処理モデル３１、４１とも、処理水槽４には内容量１２３．７５Ｌの水槽を、紫外線照射部５ｂには殺菌用ＵＶランプを、オゾンガス原料には酸素ボンベ３２を使用した。【００５９】
以上のとおり構成した実施例と比較例により、被処理水に対するオゾンの供給方法の違いが、アンモニア分解量に対する臭素酸発生量に与える影響を検証した。試験条件及び試験方法は、以下のとおりである。【００６０】
純水に人工海水の素を添加して塩濃度３．２％の人工海水を作成し、処理モデル３１、処理モデル４１の各々の処理水槽４内にこの人工海水を各８０Ｌ貯留し、飼育水槽２から抜き出された被処理水３ａを模擬した。また、被処理水３ａに含まれるアンモニアを模擬するため、この人工海水に塩化アンモニウムを添加し、アンモニア態窒素濃度を３０ｍｇ／Ｌに設定した。【００６１】
処理水槽４からオゾン処理槽５に供給する被処理水の循環量を３０Ｌ／ｍｉｎに設定するとともに、オゾンガス原料として酸素ボンベ３２から純酸素ガスを空気流量２Ｌ／ｍｉｎでオゾナイザ６に供給し、オゾナイザ６で発生したオゾンを散気塔５ａ、又はミキシングポンプ４２から被処理水３ａに供給した。この時のオゾン濃度は、３０ｇ／ｍ３（オゾン投入量：３．６ｇ／ｈ）に設定した。【００６２】
被処理水３ａに対するオゾン処理を処理モデル３１、処理モデル４１それぞれのオゾン供給方法で３．５時間実施し、１時間毎に採水して被処理水に含まれるアンモニア濃度と臭素酸濃度を測定し、アンモニア分解量及び臭素酸発生量を算出した。なお、実験中、被処理水の水温はチラーを用いて２０℃に維持し、被処理水のｐＨは塩酸と水酸化ナトリウムを自動で滴下し、７．０に維持した。【００６３】
試験結果は、図５に示すとおりであり、ミキシングポンプを用いた場合の方が散気塔を用いた場合よりもアンモニアの分解能力が若干高いが、アンモニア分解量に対する臭素酸発生量は、散気塔を用いた場合の方がミキシングポンプを用いた場合よりも少なく、特に、アンモニア分解量が２０００ｍｇを超えるまでは、散気塔を用いた場合の臭素酸発生量が、ミキシングポンプを用いた場合の臭素酸発生量の約１／３と明らかに少なかった。この試験結果を受け、臭素酸の発生を極少化するため、本発明における閉鎖型飼育装置では、散気塔を使用して被処理水にオゾンを供給させることとした。【００６４】
次に、図３に示した処理モデル３１の散気塔５ａを容量１７Ｌの円筒形から容量３０Ｌの円筒形に変更したことを除き、他は処理モデル３１と同様に構成した処理モデルを実施例とし、この処理モデルの殺菌用ＵＶランプをＯＦＦにして紫外線照射がない場合を模擬したものを比較例とした。【００６５】
以上のとおり構成した実施例と比較例により、紫外線照射の有無がアンモニア分解量に対する臭素酸発生量に与える影響を検証した。試験条件及び試験方法は、以下のとおりである。【００６６】
純水に人工海水の素を添加して塩濃度３．２％の人工海水を作成し、処理水槽４内にこの人工海水を１００Ｌ貯留し、飼育水槽２から抜き出された被処理水３ａを模擬した。また、被処理水３ａに含まれるアンモニアを模擬するため、この人工海水に塩化アンモニウムを添加し、アンモニア態窒素濃度を５０ｍｇ／Ｌに設定した。【００６７】
処理水槽４からオゾン処理槽５に供給する被処理水３ａの循環量を３０Ｌ／ｍｉｎに設定するとともに、オゾンガス原料として酸素ボンベ３２から純酸素ガスを空気流量２Ｌ／ｍｉｎでオゾナイザ６に供給し、オゾナイザ６で発生したオゾンを散気塔５ａにより被処理水に供給させた。この時のオゾン濃度は、３０ｇ／ｍ３（オゾン投入量：３．６ｇ／ｈ）に設定した。【００６８】
実施例及び比較例とも、被処理水３ａを８時間オゾン処理し、処理開始から２時間毎に採水して被処理水のアンモニア濃度と臭素酸濃度を測定して、アンモニア分解量及び臭素酸発生量を算出した。なお、実験中、被処理水の水温はチラーを用いて２０℃に維持し、被処理水のｐＨは塩酸と水酸化ナトリウムを自動で滴下し、８．０に維持した。【００６９】
試験結果は、図６に示すとおりであり、当初大差なかったアンモニア分解量に対する臭素酸発生量が、アンモニア分解量が２０００ｍｇを超えた付近から紫外線照射有りの場合の方が紫外線照射無しの場合よりも高くなり、アンモニア分解量が３０００ｍｇを超えた以降では、その差は約１．３倍程度となり、紫外線照射有りの場合の方が臭素酸を多量に発生させている。【００７０】
以上明らかなように、被処理水へのオゾン供給方法の違い、及び紫外線照射部の有無といった処理装置の構成の違いにより、同じ量のアンモニアの分解除去を実施しても、その結果発生する臭素酸の量には無視することができない差異が存在する。【００７１】
次に、オゾン処理する被処理水のｐＨの差異、及びオゾン処理において供給する気体のオゾン濃度の差異が、臭素酸の発生量に大きく影響している事実を説明する。【００７２】
本実験は、ｐＨが異なる被処理水に同一濃度のオゾンでオゾン処理を行い、被処理水のｐＨの違いが、アンモニア分解量に対する臭素酸発生量に与える影響を検証したものである。本実験においては、図３に示した処理モデル３１の散気塔５ａを容量３０Ｌの円筒形に変更した他は、処理モデル３１と同様に構成したものを使用した。試験条件及び試験方法は、以下のとおりである。【００７３】
純水に人工海水の素を添加して塩濃度３．２％の人工海水を作成し、この人工海水を処理水槽４内に１００Ｌ貯留し、飼育水槽２から抜き出された被処理水３ａを模擬した。また、被処理水３ａに含まれるアンモニアを模擬するため、この人工海水に塩化アンモニウムを添加し、アンモニア態窒素濃度を５０ｍｇ／Ｌに設定した。この人工海水をｐＨ６．０、ｐＨ７．０、ｐＨ８．０に調整した３種類の被処理水を用意したが、このｐＨの範囲は、何れも水生生物及び海獣が生存できる弱酸性〜弱アルカリ性の範囲である。【００７４】
処理水槽４からオゾン処理槽５に供給する被処理水３ａの循環量を３０Ｌ／ｍｉｎに設定するとともに、オゾンガス原料として酸素ボンベ３２から純酸素ガスを空気流量２Ｌ／ｍｉｎでオゾナイザ６に供給し、オゾナイザ６で発生したオゾンを散気塔５ａにより被処理水に供給した。この時のオゾン濃度は、３０ｇ／ｍ３（オゾン投入量：３．６ｇ／ｈ）に設定した。【００７５】
３種類のｐＨに調整した被処理水３ａを各々８時間オゾン処理し、処理開始から４時間後、６時間後、８時間後において採水して被処理水のアンモニア濃度と臭素酸濃度を測定し、アンモニア分解量及び臭素酸発生量を算出した。なお、実験中、被処理水の水温はチラーを用いて２０℃に維持し、ｐＨは塩酸と水酸化ナトリウムを自動で滴下し、各被処理水のｐＨを維持した。【００７６】
試験結果は、図７に示すとおりであり、供給するオゾン濃度が３０ｇ／ｍ３におけるアンモニア分解量に対する臭素酸発生量は、被処理水のｐＨの違いの影響を大きく受けており、ｐＨ６の被処理水の臭素酸発生量を基準にした場合、ｐＨ７の被処理水では３〜５倍程度、ｐＨ８の被処理水では１５〜２５倍程度の臭素酸が発生し、特にｐＨ８において極めて大きな差異が存在する。すなわち、被処理水のｐＨが弱酸性から弱アルカリ性の範囲では、同一量のアンモニアを分解する場合に、被処理水のｐＨが高いと、著しく多量の臭素酸を発生することを確認した。【００７７】
また、図１７は、上記試験時に取得したデータをオゾン供給量とアンモニア分解量の関係を示すグラフに書き換えたものであるが、本図からは、オゾン供給量に対するアンモニア分解量は、ｐＨの影響をあまり受けていないことが分かる。すなわち、オゾン濃度が一定である場合、アンモニア分解量に関係するのは、オゾンの累積供給量であり、水生生物および海獣の生息可能な範囲でｐＨが異なる場合でも、略同一量のアンモニアを分解することができることを示している。【００７８】
上述のアンモニア分解量に対する臭素酸発生量への被処理水のｐＨの影響についてより詳細な知見を得るために、供給するオゾンの濃度を変更し、実験を行った。本実験では、図３に示した処理モデル３１の紫外線照射部５ｂを撤去した他は、処理モデル３１と同様に構成したものを使用した。試験条件および試験方法は、以下のとおりである。【００７９】
純水に人工海水の素を添加して塩濃度３．２％の人工海水を作成し、この人工海水を処理水槽４内に８０Ｌ貯留し、飼育水槽２から抜き出された被処理水３ａを模擬した。また、被処理水３ａに含まれるアンモニアを模擬するため、この人工海水に塩化アンモニウムを添加し、アンモニア態窒素濃度を３１．２５ｍｇ／Ｌに設定した。この人工海水をｐＨ６．０、ｐＨ７．０、ｐＨ８．０に調整した３種類の被処理水を用意した。【００８０】
処理水４からオゾン処理槽５に供給する被処理水３ａの循環量を３０Ｌ／ｍｉｎに設定するとともに、オゾンガス原料として酸素ボンベ３２から純酸素ガスを空気流量２Ｌ／ｍｉｎでオゾナイザ６に供給し、オゾナイザ６で発生したオゾンを散気塔５ａにより被処理水に供給した。この時のオゾン濃度は、８０ｇ／ｍ３（オゾン供給量：９．６ｇ／ｈ）、５０ｇ／ｍ３（オゾン供給量：６．０ｇ/ｈ）、１４ｇ／ｍ３（オゾン供給量：１．６８ｇ／ｈ）、４ｇ／ｍ３（オゾン供給量：０．４８ｇ／ｈ）の４条件を設定した。【００８１】
３種類のｐＨに調整した被処理水３ａに上述の４条件のオゾン濃度の気体を供給して（合計１２条件）オゾン処理を実施し、適宜な時点で採水して、各時点における被処理水のアンモニア濃度と臭素酸濃度を測定し、アンモニア分解量及び臭素酸発生量を算出した。なお、実験中、被処理水の水温はチラーを用いて２０℃に維持し、ｐＨは塩酸と水酸化ナトリウムを自動で滴下し、各被処理水のｐＨを維持した。【００８２】
試験結果は、図８〜図１１に示すとおりである。いずれのオゾン濃度条件においても、図７で示された結果と同様に、ｐＨが高いほうが臭素酸の発生が多く、特にｐＨ８において大きな差異が出るという結果が得られた。すなわち、供給するオゾン濃度に関わらず、被処理水のｐＨが弱酸性から弱アルカリ性の範囲では、同一量のアンモニアを分解する場合に、被処理水のｐＨが高いと、著しく多量の臭素酸を発生することを確認した。【００８３】
次の実験は、オゾン濃度（密度）が異なる気体を散気塔５ａで被処理水に散気供給し、オゾン濃度の違いがアンモニア分解量に対する臭素酸発生量に与える影響を検証したものである。この実験では、図３に示した処理モデル３１の散気塔５ａを容量３０Ｌの円筒形に変更した他は、処理モデル３１と同様に構成したものを使用した。試験条件及び試験方法は、以下のとおりである。【００８４】
純水に人工海水の素を添加して塩濃度３．２％の人工海水を作成し、この人工海水を処理水槽４内に１００Ｌ貯留し、飼育水槽２から抜き出された被処理水３ａを模擬した。また、飼育水に含まれるアンモニアを模擬するため、この人工海水に塩化アンモニウムを添加し、アンモニア態窒素濃度を３０ｍｇ／Ｌに設定した。【００８５】
処理水槽４からオゾン処理槽５に供給する被処理水３ａの循環量を３０Ｌ／ｍｉｎに設定し、オゾンガス原料として酸素ボンベ３２から純酸素ガスをオゾナイザ６に供給し、散気塔５ａに供給する気体のオゾン濃度が、５０ｇ／ｍ３、３０ｇ／ｍ３、４ｇ／ｍ３となるように純酸素ガスの供給量を調整した。【００８６】
前記の被処理水３ａに各オゾン濃度（５０ｇ／ｍ３、３０ｇ／ｍ３、４ｇ／ｍ３）の気体を供給してオゾン処理を実施し、適宜な時点で採水して、各時点における被処理水のアンモニア濃度と臭素酸濃度を測定し、アンモニア分解量に対する臭素酸発生量を算出した。なお、実験中、被処理水の水温はチラーを用いて２０℃に維持し、被処理水のｐＨは塩酸と水酸化ナトリウムを自動で滴下し、８．０に維持した。【００８７】
試験結果は、図１２に示すとおりであり、アンモニアの分解量に対する臭素酸発生量は、オゾン濃度の影響を大きく受けており、オゾン濃度４ｇ／ｍ３での処理における臭素酸発生量を基準にした場合、オゾン濃度３０ｇ／ｍ３での処理では約２倍、オゾン濃度５０ｇ／ｍ３での処理では約６倍の臭素酸が発生した。このことは、同一量のアンモニアを分解除去するためには、オゾン処理のために供給する気体のオゾン濃度を低くした方が臭素酸の発生量を著しく抑制することができ、極めて有効な処理方法であることを示している。また、オゾン濃度４ｇ／ｍ３での処理においては、アンモニア分解量が２５００ｍｇ程度となるまでは、臭素酸の発生量が０．１５ｍｇ以下と殆んど発生しておらず、このオゾン濃度で処理を続ければ、被処理水のｐＨが８．０の条件では臭素酸（有害オキシダント）が発生するリスクを極小化することができる。【００８８】
また、図１６は、上記試験時に取得したデータをオゾン投入量とアンモニア分解量の関係を示すグラフに書き換えたものであるが、本図からは、オゾン投入量に対するアンモニア分解量は、オゾン濃度の影響をあまり受けていないことが分かる。すなわち、アンモニア分解量に関係するのは、オゾン濃度よりもむしろオゾンの累積供給量であり、オゾン濃度が低い場合であっても、高い場合であっても、オゾンの累積供給量が同じである場合には、略同一量のアンモニアを分解することができることを示している。【００８９】
上述のアンモニア分解量に対する臭素酸発生量への供給オゾン濃度の影響についてより詳細な知見を得るために、図７〜図１１に示した試験時に所得したデータを被処理水各ｐＨごとにまとめ、グラフ化し図１３〜図１５に示した。【００９０】
ｐＨ８．０の条件では、図１３に示すとおり、上述の図１２において結果を示した試験と同様にオゾン濃度４ｇ／ｍ３において臭素酸の発生量が著しく低くなった。加えて、オゾン濃度が８０ｇ／ｍ３の条件で処理した場合に、オゾン濃度が５０ｇ／ｍ３で処理した場合よりも臭素酸発生量がわずかに低く、かつ、１４ｇ／ｍ３の条件で処理した場合に、オゾン濃度が３０ｇ／ｍ３の条件で処理した場合よりも臭素酸発生量が１．５倍程度高かった。すなわち、被処理水のｐＨが８．０の条件では、水生生物および海獣のアンモニア発生量が多くオゾン濃度４ｇ／ｍ３での処理では生存可能な許容アンモニア濃度以下を保つことが不可能な場合、供給するオゾン濃度を３０ｇ／ｍ３以下にすることが適当なことが確認された。【００９１】
また、図１４に示すとおり、ｐＨ７．０の条件においては、上述のｐＨ８における試験と同様にオゾン濃度４ｇ／ｍ３において臭素酸の発生量が著しく低くなった。加えて、オゾン濃度が５０ｇ／ｍ３、３０ｇ／ｍ３および１４ｇ／ｍ３の条件で処理した場合に、臭素酸発生量に大きな差異が見られなかった。すなわち、被処理水のｐＨが７．０の条件では、水生生物および海獣のアンモニア発生量が多くオゾン濃度４ｇ／ｍ３での処理では生存可能な許容アンモニア濃度以下を保つことが不可能な場合、供給するオゾン濃度を５０ｇ／ｍ３以下にすることが適当なことが確認された。【００９２】
また、図１５に示すとおり、ｐＨ６．０の条件においては、すべての条件において臭素酸の発生量が著しく低くなったが、特に、オゾン濃度が５０ｇ／ｍ３以下の条件で処理した場合に、２５００ｍｇ程度のアンモニアを分解した場合においても臭素酸発生量は０．１５ｍｇ以下と殆んど発生しておらず、このオゾン濃度で処理を続ければ、被処理水のｐＨが６．０の条件では臭素酸（有害オキシダント）が発生するリスクを極小化することが確認された。【００９３】
図１２〜図１６に示された試験結果からは、飼育用水に含まれるアンモニアを分解除去する場合には、オゾン反応槽に供給する気体のオゾン濃度が低い方が、有毒な臭素酸発生量を少なくすることができる極めて有利な効果があること、オゾンのアンモニア分解能力には、オゾン濃度の違いによる影響は余りなく、オゾンの累積供給量が大きく影響しているので、オゾン反応槽に供給する気体のオゾン濃度が低い方場合であっても、水生生物および海獣の生息を許容するアンモニア濃度にならない程度に処理時間を長くすれば、飼育用水に含まれる確実にアンモニアを分解除去することができることが分かる。【００９４】
以上の結果より、本実施形態の閉鎖型飼育方法においては、養殖水のｐＨを６〜８の範囲とすることが好ましく、いずれのｐＨとする場合でも、養殖水に供給するオゾンを含む気体中のオゾン濃度を４ｇ／ｍ３とすると、臭素酸の発生を極小化できることが確認された。ただし、水生生物および海獣の飼育量が多い場合などは、それに伴ってアンモニア発生量も多いので、オゾン濃度４ｇ／ｍ３では十分なアンモニア処理速度が得られないこともある。その場合、臭素酸の発生を十分に抑制し、且つ、十分な処理速度が得られるように、ｐＨ＝８付近においてはオゾン濃度が３０ｇ／ｍ３以下、ｐＨ＝６〜７付近においてはオゾン濃度が５０ｇ／ｍ３以下の範囲で、これらの条件を設定することが好ましい。【００９５】
以上説明したように、飼育用水に含まれるアンモニアをオゾン処理した際のオキシダントの発生に影響を与える要因は多岐にわたることが明らかであり、これらを全て包括した上でオキシダントの発生を極少化できるオゾン濃度を計算で決定することは困難である。【００９６】
オゾン処理におけるアンモニア分解量に対する臭素酸発生量は、オゾン処理装置の構成、並びにオゾン処理する被処理水のｐＨ及びオゾン処理において供給する気体のオゾン濃度により大きく影響を受けるので、予め、実際に処理を行う装置を用いて飼育水に含まれるアンモニアを目標値まで低減させる処理を行い、最も臭素酸の発生が少なかった好適なオゾン濃度及び飼育水のｐＨの条件を決定する第１ステップを経る必要がある。【００９７】
これらの条件は、装置の構成により相違があることが予想されるが、本発明者等が実験に用いた装置構成においては、被処理水のｐＨは、６．０から７．０の弱酸性の範囲に調整するとともに、たとえアンモニア濃度が非常に高い場合においても、オゾン濃度を高濃度とするのではなく、むしろ５０〜４ｇ／ｍ３程度の中〜低濃度のオゾンを含む気体を長時間供給して被処理水のアンモニアの分解除去を行うマイルド処理とする方が、臭素酸の発生を抑制する上で極めて効果的である。【００９８】
ステップ１には、装置を現場に設置した後、最初に動作させるときに行う場合の他、例えば、出荷前に行っておくような場合もある。後者の場合、装置を現場に設置した後に、改めてステップ１を実施することなく、出荷前に取得してデータを使用しても良い。また、必ずしも装置の全数に対してステップ１を行う必要はなく、ある１台についてステップ１を行い、その際に得られたデータを同一構成の他の装置に適用するようにしても良い。【００９９】
ステップ１では、オゾン濃度やｐＨの条件により有害オキシダント（臭素酸）がどの位発生するかを測定するが、有害オキシダント量は、直接その濃度を測定することより得ても良いし、その他の何らかに指標となるようなデータ（ＯＲＰ、アンモニア量、残留塩素濃度等）に基づいて間接的に得ても良い。【０１００】
現状、飼育水中の臭素酸の量をリアルタイムに測定する方法はないので、ステップ１を行った後、各条件での臭素酸の発生量を分析するための時間が必要である。したがって、ステップ１は、出荷前に行っておく方が、各種データの取得、解析にあたり有利である。【０１０１】
ステップ２では、ステップ１で決定した好適な被処理水のｐＨ、オゾン処理時に供給する気体のオゾン濃度により、飼育用水のアンモニア分解除去を行う。このような好適な条件で被処理水をオゾン処理することにより、オゾン処理時における臭素酸の発生量を極少化して飼育用水を浄化することができる。【０１０２】
以上説明したように、本発明における閉鎖型飼育方法及び閉鎖型飼育装置は、水生生物及び海獣を飼育する飼育用水中に含まれる有毒なアンモニアをオゾンにより分解除去する際に、臭素酸の発生を抑制することができるので、閉鎖環境における水生生物及び海獣の飼育であっても、水生生物及び海獣が生存可能な水質環境を継続的に維持することができるものである。また、本発明は、オゾンによるアンモニアの分解除去だけでなく、海水電解により生成する次亜塩素酸の分解除去などにも適用が可能であるので、その価値は非常に大きいものがある。
【符号の説明】
【０１０３】
１  閉鎖型飼育装置
２  飼育水槽
３  飼育用水
３ａ  被処理水
４  処理水槽
５  オゾン反応槽
５ａ  散気塔
５ｂ  紫外線照射部
６  オゾナイザ
７  水質調整槽
８  管路
９  送水ポンプ
１０  吐出口
【図１】
2016031827.tif 000003
【図２】
2016031827.tif 000004
【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】
2016031827.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2016031827.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
2016031827.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
2016031827.tif 000019
【国際調査報告】
2016031827.tif 000020
2016031827.tif 000021
2016031827.tif 000022
2016031827.tif 000023