(57)【要約】【課題】飼育水の残留塩素濃度を正確に検出して、飼育水中の残留塩素濃度を低減する制御を正確に行なうことができる魚介類飼育用水浄化装置を提供する。【解決手段】魚介類を飼育する飼育槽１から取り出した飼育水中のアンモニア成分を電解処理によって発生する塩素類で分解し、この分解処理した飼育水を飼育槽１に循環させるようにした魚介類飼育用水浄化装置に関する。電解処理したあとの飼育水中の酸化還元電位を測定して残留塩素濃度を検出する残留塩素濃度検出手段３と、残留塩素濃度検出手段３で検出した残留塩素濃度値に応じて電解処理手段２による電解処理を制御する制御手段４を備える。残留塩素濃度検出手段３で酸化還元電位を測定することによって、飼育水中の残留塩素濃度を正確に検出することができる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
魚介類を飼育する飼育槽から取り出した飼育水中のアンモニア成分を電解処理によって発生する塩素類で分解し、この分解処理した飼育水を飼育槽に循環させるようにした魚介類飼育用水浄化装置において、電解処理したあとの飼育水中の酸化還元電位を測定して残留塩素濃度を検出する残留塩素濃度検出手段と、残留塩素濃度検出手段で検出した残留塩素濃度値に応じて電解処理手段による電解処理を制御する制御手段を備えて成ることを特徴とする魚介類飼育用水浄化装置。
【請求項２】
魚介類を飼育する飼育槽から取り出した飼育水中のアンモニア成分を電解処理によって発生する塩素類で分解し、この分解処理した飼育水を飼育槽に循環させるようにした魚介類飼育用水浄化装置において、電解処理したあとの飼育水中の酸化還元電位を測定して残留塩素濃度を検出する残留塩素濃度検出手段と、電解処理した飼育水に塩素中和剤を供給する塩素中和剤供給手段と、残留塩素濃度検出手段で検出した残留塩素濃度値に応じて塩素中和剤供給手段による塩素中和剤の供給量を制御する制御手段を備えて成ることを特徴とする魚介類飼育用水浄化装置。
【請求項３】
電解処理したあとの飼育水中のｐＨを測定するｐＨ測定手段を備え、残留塩素濃度検出手段で測定された酸化還元電位の値と、ｐＨ測定手段で測定されたｐＨ値に基づいて、飼育水中の残留塩素濃度を検出するようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の魚介類飼育用水浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、飼育水を閉鎖系で循環させながら、飼育槽で魚介類を養殖したり一時的に蓄養したりするようにした魚介類飼育システムにおける、水浄化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
海水面から離れた陸上地点などで魚介類を飼育する飼育システムが従来から検討されている。この飼育システムでは、飼育魚介類の排泄物や残餌等を飼育槽から除去する処理を、周辺環境への排出希釈によることなく、系内で行なう必要がある。このために、飼育槽に循環経路を接続し、飼育槽の海水などの飼育水を循環経路に通して循環させる間に、飼育水中の魚介類の排泄物や残餌等を除去して浄化することが行なわれている。
【０００３】
魚介類の排泄物のうち、飼育水に溶解しているアンモニア成分を分解除去するにあたって、従来は硝化細菌を用いる微生物処理で行なうのが主流であるが、電気化学処理によって分解除去する方法も提案されている。すなわち、飼育槽の循環経路に電気分解槽を電解処理手段として接続し、電気分解槽内で飼育水である海水を電解分解することによって次亜塩素酸など活性塩素種の塩素類を生成させ、そしてこの塩素類が飼育水に溶解しているアンモニア成分と反応することによって、クロラミンが生成され、さらにこのクロラミン同士が反応して、窒素が遊離されるという一連の反応で、アンモニア成分を窒素に分解して除去することができるものである（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
上記のように、電解処理で発生する塩素類は飼育水中のアンモニア成分を分解するために消費される他、飼育水中の雑菌や汚染物の除去にも消費されるが、消費されずに飼育水中に残留する塩素濃度が高いまま、飼育水が飼育槽に循環されて返送されると、塩素類による魚毒作用で飼育槽中の魚介類に悪影響を及ぼすおそれがある。そのため、電解処理した後に循環経路中の飼育水に含まれる残留塩素濃度を測定し、残留塩素濃度に応じて、電気分解槽による電気分解の強度を制御したり、塩素中和剤を飼育水に供給して中和したりすることが検討されている。そして飼育水の残留塩素濃度を測定する方法としては、ポーラログラフ方式の残留塩素濃度計を用いるのが一般的である（例えば特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１０７２４号公報
【特許文献２】
特開平１１−２９０８６１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ポーラログラフ方式の残留塩素濃度計は、金電極のカソードと銀電極のアノードを飼育水に浸水させ、その際の電極間の電位差から残留塩素濃度を測定するようにしたものである。すなわち、ｐＨが５．８〜８．０の条件下での水中の遊離残留塩素は次のような平行状態にある。
【０００７】
ＨＣｌＯ  ⇔  Ｈ＋  ＋  ＣｌＯ−
そしてこの中で電極間に電圧を印加すると、金電極のカソードでは次のような還元反応になり、
ＨＣｌＯ  ＋  ｅ−  →  １／２Ｈ２  ＋  ＣｌＯ−
銀電極のアノードでは次のような酸化反応になり、
Ａｇ  →  Ａｇ＋  ＋ｅ−
Ａｇ＋  ＣｌＯ−  →  ＡｇＣｌ  ＋  １／２Ｏ２
水中の残留塩素濃度に比例した電流が金電極のカソードから銀電極のアノードに向かって流れるので、この電流の大きさを測定することによって、水中の残留塩素濃度を検出することができるものである。
【０００８】
しかし、このようにポーラログラフ方式では銀電極を用いることが必須であるが、飼育水にはアンモニアが存在しており、アンモニアは銀と錯体を作り易いので、銀電極のアノードが正常に作用しなくなるおそれがある。従って、アンモニアが存在することを前提とする魚介類飼育水の残留塩素濃度をポーラログラフ方式で測定する場合、残留塩素濃度を正確に検出することが難しいものであり、このように検出された残留塩素濃度に基づいて残留塩素濃度を低減する制御を正確に行なうことは困難であるという問題があった。
【０００９】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、飼育水の残留塩素濃度を正確に検出して、飼育水中の残留塩素濃度を低減する制御を正確に行なうことができる魚介類飼育用水浄化装置を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る魚介類飼育用水浄化装置は、魚介類を飼育する飼育槽から取り出した飼育水中のアンモニア成分を電解処理によって発生する塩素類で分解し、この分解処理した飼育水を飼育槽に循環させるようにした魚介類飼育用水浄化装置において、電解処理したあとの飼育水中の酸化還元電位を測定して残留塩素濃度を検出する残留塩素濃度検出手段と、残留塩素濃度検出手段で検出した残留塩素濃度値に応じて電解処理手段による電解処理を制御する制御手段を備えて成ることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の請求項２に係る魚介類飼育用水浄化装置は、魚介類を飼育する飼育槽から取り出した飼育水中のアンモニア成分を電解処理によって発生する塩素類で分解し、この分解処理した飼育水を飼育槽に循環させるようにした魚介類飼育用水浄化装置において、電解処理したあとの飼育水中の酸化還元電位を測定して残留塩素濃度を検出する残留塩素濃度検出手段と、電解処理した飼育水に塩素中和剤を供給する塩素中和剤供給手段と、残留塩素濃度検出手段で検出した残留塩素濃度値に応じて塩素中和剤供給手段による塩素中和剤の供給量を制御する制御手段を備えて成ることを特徴とするものである。
【００１２】
また請求項３の発明は、請求項１又は２において、電解処理したあとの飼育水中のｐＨを測定するｐＨ測定手段を備え、残留塩素濃度検出手段で測定された酸化還元電位の値と、ｐＨ測定手段で測定されたｐＨ値に基づいて、飼育水中の残留塩素濃度を検出するようにしたことを特徴とするものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００１４】
図１は本発明の実施の形態の一例を示すものであり、魚介類が飼育される飼育水槽１に循環経路９が接続してあり、循環経路９に設けた循環ポンプ１０を作動させることによって、飼育槽１中の海水などの飼育水を循環経路９を通して循環させるようにしてある。そしてこの循環経路９には、飼育水の流れの方向に沿った順で、循環ポンプ１０、電解処理手段２、残留塩素濃度検出手段３が接続してある。電解処理手段２は、一対の電極を内装した電気分解槽によって形成してあり、電極に直流電流を通電することによって、飼育水である海水を電気分解することができるようにしてある。また残留塩素濃度検出手段３は、飼育水の酸化還元電位を測定する酸化還元電位計によって形成してある。
【００１５】
上記のように形成される閉鎖循環式の魚介類飼育システムにあって、飼育魚介類の排泄物などを含む飼育槽１内の飼育水は循環経路９に取り出され、電解処理手段２に送られて電解処理される。電解処理手段２で飼育水である海水を電解分解すると、次亜塩素酸など活性塩素種の塩素類が飼育水中に発生し、この塩素類が飼育水に溶解しているアンモニア成分と反応することによって、クロラミンが生成され、さらにこのクロラミン同士が反応して、窒素が遊離されるという一連の反応で、飼育水中のアンモニア成分を窒素に分解して除去することができるものである。このようにアンモニア成分を除去して浄化した飼育水は循環経路９を通して飼育槽１に返送されるようになっている。
【００１６】
ここで、上記のように電解処理手段２で飼育水を電解処理すると、飼育水中に塩素類が生成され、塩素類がアンモニア成分の分解等に消費されるが、飼育水中に含まれるアンモニア成分に対して過剰に塩素類が電解処理手段２で生成されていると、余剰の塩素類が残留塩素（遊離塩素）として飼育水に含有されることになる。そこでまず、電解処理手段２で電解処理された飼育水の残留塩素濃度を残留塩素濃度測定手段３で検出する。残留塩素濃度測定手段３は上記のように酸化還元電位計によって形成してあり、飼育水の酸化還元の電位差を測定することによって得られる酸化還元電位の値によって、飼育水中の残留塩素濃度を検出することができるようにしてある。すなわち、予め、酸化還元電位と残留塩素濃度との相関関係を求めて相関式や換算表を作成しておき、残留塩素濃度測定手段３で測定された酸化還元電位の値を、この相関式や換算表に代入して演算処理することによって、残留塩素濃度を検出することができるものである。そして、残留塩素濃度検出手段３を構成する酸化還元電位計は、ポーラログラフ方式の場合のような銀電極を用いる必要がないので、飼育水にアンモニア成分が含有されていても、飼育水の酸化還元電位の値を正確に測定することができるものであり、従って、飼育水中の残留塩素濃度を正確に検出することができるものである。
【００１７】
残留塩素濃度検出手段３はＣＰＵ、メモリー、制御回路等を備えて形成される制御手段４に電気的に接続してあり、残留塩素濃度検出手段３で検出された残留塩素濃度のデータが制御手段４に入力されるようになっている。また制御手段４は電解処理手段２に電気的に接続してある。そして残留塩素濃度検出手段３で検出された残留塩素濃度値が設定された基準値を超えると、制御手段４が作動して電解処理手段２の電極への電流供給をＯＦＦにして電解処理を停止するようにしてあり、また残留塩素濃度検出手段３で検出された残留塩素濃度値が設定された基準値を下回ると、制御手段４が作動して電解処理手段２の電極への電流供給をＯＮにして電解処理が再開されるようにしてある。このように残留塩素濃度検出手段３で検出された残留塩素濃度値に応じて、制御手段４で電解処理手段２による電解を制御することによって、電解で生成される塩素類によるアンモニア成分の分解作用を最適に維持しつつ、飼育水中の残留塩素濃度を低減することができるものである。
【００１８】
尚、残留塩素濃度検出手段３で検出された残留塩素濃度値に応じて、電解処理手段２の電極への電流供給量を制御手段４で制御し、電気分解の強度を調整するようにすることも可能である。また、測定された酸化還元電位に基づいて残留塩素濃度を演算するのは、残留塩素濃度検出手段３で行なうようにしてもよく、あるいは残留塩素濃度検出手段３で測定された酸化還元電位のデータを制御手段４に入力し、制御手段４において酸化還元電位に基づいて残留塩素濃度を演算するようにしてもよい。
【００１９】
図２は本発明の他の実施の形態の一例を示すものであり、電解処理手段２と残留塩素濃度検出手段３の間において循環経路９に塩素中和剤供給手段５が接続してある。塩素中和剤供給手段５は、チオ硫酸ナトリウムなどの塩素中和剤を貯溜する塩素中和剤貯溜槽１２と、塩素中和剤貯溜槽１２に貯溜された塩素中和剤を送り出すポンプなどで形成される供給器１３と、供給器１３で送り出された塩素中和剤を電解処理の後の飼育水と混合する混合槽１４とからなるものである。また制御手段４は残留塩素濃度検出手段３と塩素中和剤供給手段５に電気的に接続してある。その他の構成は図１のものと同じである。
【００２０】
図２の魚介類飼育システムにあって、図１の場合と同様に電解処理手段２で飼育水である海水を電気分解することによって塩素類を生成させ、この塩素類の作用で飼育水中のアンモニア成分を窒素に分解して除去することができる。このようにアンモニア成分を除去して浄化した飼育水は循環経路９を通して飼育槽１に返送されるようになっている。そして飼育水中に含まれるアンモニア成分に対して過剰に塩素類が電解処理手段２で生成されていると、余剰の塩素類が残留塩素として飼育水に含有されることになる。
【００２１】
そこでまず、電解処理手段２で電解処理された飼育水の残留塩素濃度を残留塩素濃度測定手段３で上記と同様にして検出する。そして残留塩素濃度検出手段３で検出された残留塩素濃度値が設定された基準値を超えると、制御手段４が作動して塩素中和剤供給手段５の供給器１３を作動させて飼育水に塩素中和剤を供給し、飼育水１を中和して余剰の塩素による魚毒作用を消すようにしてある。また残留塩素濃度検出手段３で検出された残留塩素濃度値が設定された基準値を下回ると、制御手段４が作動して塩素中和剤供給手段５の供給器１３を停止させ、塩素中和剤の供給を停止させるようにしてある。このように残留塩素濃度検出手段３で検出された残留塩素濃度値に応じて、制御手段４で塩素中和剤供給手段５による塩素中和剤の供給を制御することによって、塩素中和剤の無駄な供給を防ぎつつ、飼育水中の残留塩素濃度を低減することができるものである。
【００２２】
尚、残留塩素濃度検出手段３で検出された残留塩素濃度値に応じて、塩素中和剤供給手段５の供給器１３による塩素中和剤の供給量を制御手段４で制御し、飼育水への塩素中和剤の供給量を調整することも可能である。また、測定された酸化還元電位に基づいて残留塩素濃度を演算するのは、残留塩素濃度検出手段３で行なうようにしてもよく、あるいは残留塩素濃度検出手段３で測定された酸化還元電位のデータを制御手段４に入力し、制御手段４において酸化還元電位に基づいて残留塩素濃度を演算するようにしてもよい。
【００２３】
図３は本発明の他の実施の形態の一例を示すものであり、電解処理手段２と残留塩素濃度検出手段３の間において循環経路９にｐＨ測定手段６が接続してある。ｐＨ測定手段６としてはｐＨ電極を備えて形成されるｐＨ計などで形成することができる。このｐＨ測定手段６は制御手段４に電気的に接続してある。その他の構成は図１と同じである。
【００２４】
このものにあって、電解処理手段２で電解処理された飼育水のｐＨをｐＨ測定手段６で測定し、測定されたｐＨ値のデータは制御手段４に入力されるようになっている。また、電解処理手段２で電解処理された飼育水の残留塩素濃度を残留塩素濃度測定手段３で上記と同様にして検出し、この残留塩素濃度のデータは制御手段４に入力されるようになっている。そしてこのように残留塩素濃度測定手段３から制御手段４に入力された残留塩素濃度は、ｐＨ測定手段６から入力されたｐＨ値によって補正される。飼育水の酸化還元電位と残留塩素濃度の相関関係は飼育水のｐＨ値によって変動するので、ｐＨ値によって補正することによって、正確な残留塩素濃度を検出することができるものである。すなわち、予め、種々のｐＨ値の飼育水について、酸化還元電位と残留塩素濃度との相関関係を求めて、ｐＨ値と残留塩素濃度の関係式を作成しておき、測定されたｐＨ値をこの関係式に代入して演算処理することによって、残留塩素濃度をｐＨ値に応じて補正することができるものである。そしてこのように補正した残留塩素濃度に基づいて、制御手段４で電解処理手段２による電解を制御することによって、飼育水中の残留塩素濃度を低減することができるものである。
【００２５】
図４は本発明の他の実施の形態の一例を示すものであり、塩素中和剤供給手段５と残留塩素濃度検出手段３の間において循環経路９にｐＨ計などで形成されるｐＨ測定手段６が接続してある。このｐＨ測定手段６は制御手段４に電気的に接続してあり、その他の構成は図２と同じである。
【００２６】
このものにあって、上記と同様に残留塩素濃度測定手段３から制御手段４に入力された残留塩素濃度は、ｐＨ測定手段６から入力されたｐＨ値によって補正されるようになっている。そしてこのように補正した残留塩素濃度に基づいて、制御手段４で塩素中和剤供給手段５による塩素中和剤の供給を制御することによって、飼育水中の残留塩素濃度を低減することができるものである。
【００２７】
尚、上記の図３及び図４の実施の形態にあって、上記の例では測定された酸化還元電位に基づいて残留塩素濃度検出手段３で残留塩素濃度を演算するようにしたが、残留塩素濃度検出手段３で測定された酸化還元電位のデータを制御手段４に入力し、制御手段４において酸化還元電位に基づいて残留塩素濃度を演算するようにしてもよい。後者の場合、予め、種々のｐＨ値の飼育水について、酸化還元電位と残留塩素濃度との相関関係を求めて相関式や換算表を作成しておき、そしてｐＨ測定手段６から制御手段４にｐＨ値が入力されると、そのｐＨ値の飼育水について作成された相関式や換算表に酸化還元電位の値を代入して演算処理することによって、残留塩素濃度を補正された値として検出することができるものである。
【００２８】
【実施例】
次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。
【００２９】
直径６ｍの飼育槽１にひらめの稚魚（全長１０ｃｍサイズ）を２０００匹投入し、毎日一回約６００ｇの飼料を決まった時刻に与えた。また循環経路９による循環水量は８０リットル／ｍｉｎに設定し、電解処理槽からなる電解処理手段２で飼育水を電解処理しながら運転した。
【００３０】
そして図１のシステムにおいて、残留塩素濃度検出手段３としてポーラログラフ式残留塩素濃度計を用い、電解処理手段２で電解処理された飼育水の残留塩素濃度を測定し、ポーラログラフ式残留塩素濃度計で測定された残留塩素濃度が０．５ｐｐｍに達すると、電解処理手段２による電解処理を停止するように制御を行なった。このように制御を行ないながら３０日間運転し、循環経路９から飼育槽１に返送される飼育水のアンモニア性窒素濃度（ＮＨ３−Ｎ（ｐｐｍ））、残留塩素濃度（遊離塩素濃度（ｐｐｍ））及び水素イオン濃度（ｐＨ）を測定した。結果を図５（ａ）に示す。尚、飼育槽１に返送される飼育水の残留塩素濃度の測定は、比色法（オルトトリジン法）で行なった（後述の図５（ｂ）及び図５（ｃ）の場合も同じ）。
【００３１】
また図１のシステムにおいて、残留塩素濃度検出手段３として酸化還元電位計（セントラル科学社製「ｐＨ／ＯＲＰメーター  ＵＣ−２３」）を用い、電解処理手段２で電解処理された飼育水の残留塩素濃度を測定し、酸化還元電位計で測定された残留塩素濃度が０．５ｐｐｍに達すると、電解処理手段２による電解処理を停止するように制御を行なった。このように制御を行ないながら３０日間運転し、循環経路９から飼育槽１に返送される飼育水のアンモニア性窒素濃度（ＮＨ３−Ｎ（ｐｐｍ））、残留塩素濃度（遊離塩素濃度（ｐｐｍ））及び水素イオン濃度（ｐＨ）を測定した。結果を図５（ｂ）に示す。
【００３２】
また、図３のシステムにおいて、残留塩素濃度検出手段３として酸化還元電位計（セントラル科学社製「ｐＨ／ＯＲＰメーター  ＵＣ−２３」）を用いると共に、ｐＨ測定手段６としてｐＨ計（セントラル科学社製「ｐＨ／ＯＲＰメーターＵＣ−２３」）を用い、電解処理手段２で電解処理された飼育水の残留塩素濃度を酸化還元電位計で測定すると共に、ｐＨ計で測定されたｐＨ値で残留塩素濃度を補正し、補正された残留塩素濃度が０．５ｐｐｍに達すると、電解処理手段２による電解処理を停止するように制御を行なった。このように制御を行ないながら３０日間運転し、循環経路９から飼育槽１に返送される飼育水のアンモニア性窒素濃度（ＮＨ３−Ｎ（ｐｐｍ））、残留塩素濃度（遊離塩素濃度（ｐｐｍ））及び水素イオン濃度（ｐＨ）を測定した。結果を図５（ｃ）に示す。
【００３３】
残留塩素濃度検出手段３としてポーラログラフ式残留塩素濃度計を用いた場合には、図５（ａ）にみられるように、飼育水中のアンモニア性窒素濃度（ＮＨ３−Ｎ（ｐｐｍ））は上昇している。これは、飼育水中の残留塩素濃度が図５（ａ）のように低いにも拘わらず、ポーラログラフ式残留塩素濃度計は残留塩素濃度を０．５ｐｐｍ以上と誤認識し、電解処理手段２による電解処理を停止してアンモニア成分を処理できない状態が続いたからである。
【００３４】
これに対して、残留塩素濃度検出手段３として酸化還元電位計を用いた場合には、図５（ｂ）にみられるように、飼育水中のアンモニア性窒素濃度（ＮＨ３−Ｎ（ｐｐｍ））は上昇せず、酸化還元電位計による残留塩素濃度の検出は正確に行なわれていることがわかる。特にｐＨ計を併用してｐＨ値で残留塩素濃度を補正した場合には、図５（ｃ）にみられるように、アンモニア成分の処理はさらに効率良く行なわれることがわかる。
【００３５】
【発明の効果】
上記のように本発明の請求項１に係る魚介類浄化装置によれば、残留塩素濃度検出手段で酸化還元電位を測定することによって、飼育水中の残留塩素濃度を正確に検出することができるものであり、この残留塩素濃度の検出値に基づいて電解処理手段による飼育水の電解処理を制御することができ、飼育水中の残留塩素濃度を低減する制御を正確に行なうことができるものである。
【００３６】
また本発明の請求項２に係る魚介類浄化装置によれば、残留塩素濃度検出手段で酸化還元電位を測定することによって、飼育水中の残留塩素濃度を正確に検出することができるものであり、この残留塩素濃度の検出値に基づいて塩素中和剤供給手段による飼育水への塩素中和剤の供給量を制御することができ、飼育水中の残留塩素濃度を低減する制御を正確に行なうことができるものである。
【００３７】
また請求項３の発明によれば、残留塩素濃度検出手段で測定された酸化還元電位に基づいて残留塩素濃度を検出するにあたって、ｐＨ測定手段で測定されたｐＨ値によって残留塩素濃度を補正することができ、飼育水中の残留塩素濃度を正確に検出することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示す概略図である。
【図２】本発明の他の実施の形態の一例を示す概略図である。
【図３】本発明の他の実施の形態の一例を示す概略図である。
【図４】本発明の他の実施の形態の一例を示す概略図である。
【図５】飼育水のアンモニア性窒素濃度、残留塩素濃度及び水素イオン濃度の測定値の経日変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１  飼育槽
２  電解処理手段
３  残留塩素濃度検出手段
４  制御手段
５  塩素中和剤供給手段
６  ｐＨ測定手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004344144.tif 000006
【図５】
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