(57)【要約】【課題】  活性炭充填槽や中和剤添加装置のような塩素除去装置を用いる必要なく、過剰な次亜塩素酸を除去することができる閉鎖循環式養殖システムを提供する【解決手段】  魚介類を飼育する飼育水槽１の海水を循環経路２を通して浄化しながら循環させるようにした閉鎖循環式養殖システムに関する。無隔膜で対向配置される陽極３と陰極４の間で塩水を電気分解して陽極３の側に次亜塩素酸を発生させる第一の電解槽５を循環経路２に接続する。隔膜６で仕切って陽極７が配置される陽極室８と陰極９が配置される陰極室１０を形成すると共に、塩水を電気分解して陰極９の側に過酸化水素を発生させる第二の電解槽１１を備える。第一の電解槽５を通過した海水に第二の電解槽１１の陰極室１０の塩水を混合させるようにする。【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水槽の海水を循環経路を通して浄化しながら循環させるようにした閉鎖循環式養殖システムにおいて、無隔膜で対向配置される陽極と陰極の間で塩水を電気分解して陽極の側に次亜塩素酸を発生させる第一の電解槽を循環経路に接続し、隔膜で仕切って陽極が配置される陽極室と陰極が配置される陰極室を形成すると共に、塩水を電気分解して陰極の側に過酸化水素を発生させる第二の電解槽を備え、第一の電解槽を通過した海水に第二の電解槽の陰極室の塩水を混合させるようにして成ることを特徴とする閉鎖循環式養殖システム。
【請求項２】
第一の電解槽に電気分解のために通電される電気量に応じて、第二の電解槽に電気分解のために通電される電気量を制御する制御部を備えて成ることを特徴とする請求項１に記載の閉鎖循環式養殖システム。
【請求項３】
魚介類を飼育する飼育水槽の海水を循環経路を通して浄化しながら循環させるようにした閉鎖循環式養殖システムにおいて、無隔膜で対向配置される陽極と陰極の間で塩水を電気分解して、陽極の側に次亜塩素酸を発生させると共に陰極の側に過酸化水素を発生させる電解槽を循環経路に接続して成ることを特徴とする閉鎖循環式養殖システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、陸上において、海水（人工海水を含む）を浄化しながら閉鎖系で循環させて、飼育水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閉鎖循環式養殖システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
海水面から離れた陸上地点で、食用あるいは鑑賞用の魚介類を飼育する閉鎖式養殖システムが従来から検討されている。この閉鎖循環式養殖システムでは、飼育魚介類の排泄物や残餌等を飼育水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、システム内で行なう必要がある。このために、飼育水槽に海水を循環させる循環経路を接続し、この循環経路に物理的ろ過装置、電解槽を設け、あるいは物理的ろ過装置、生物浄化槽、電解槽を設け、飼育水槽の海水を循環させる間に、海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】
前者の循環経路に物理的ろ過装置、電解槽を設けたシステムでは、海水中の固形物を物理的ろ過装置でろ過して除去し、また電解槽で海水を電気分解することによって生成される次亜塩素酸などの活性塩素種で、魚介類の排泄物に起因するアンモニア等を分解して除去し、さらに海水を消毒殺菌することができる。また後者の循環経路に物理的ろ過装置、生物浄化槽、電解槽を設けたシステムでは、海水中の固形物を物理的ろ過装置でろ過して除去し、さらに生物浄化槽で硝化菌等の微生物でアンモニアを分解して除去し、また電解槽で海水を電気分解することによって生成される次亜塩素酸などの活性塩素種で海水を消毒殺菌することができる。（例えば特許文献１等参照）
【特許文献１】特開２００３−２７４７９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記のように電解槽で海水を電気分解して次亜塩素酸を生成させる場合、過剰な次亜塩素酸は魚毒作用を有するために、特許文献１にみられるように、電解槽の次に塩素除去装置を設けて過剰な次亜塩素酸を除去する必要がある。
【０００５】
そして塩素除去装置としては、活性炭充填槽や、チオ硫酸ナトリウム等の塩素中和剤を添加する中和剤添加装置などが用いられているが、活性炭充填槽の場合には、海水中のＳＳ（suspended solid：懸濁物質、浮遊物質）や電解で生成される不溶塩類で槽が閉塞され易く、頻繁な洗浄が必要である等の問題があり、中和剤添加装置の場合には、薬剤の補充やメンテナンスが繁雑になる等の問題がある。
【０００６】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、活性炭充填槽や中和剤添加装置のような塩素除去装置を用いる必要なく、過剰な次亜塩素酸を除去することができる閉鎖循環式養殖システムを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１に係る閉鎖循環式養殖システムは、魚介類を飼育する飼育水槽１の海水を循環経路２を通して浄化しながら循環させるようにした閉鎖循環式養殖システムにおいて、無隔膜で対向配置される陽極３と陰極４の間で塩水を電気分解して陽極３の側に次亜塩素酸を発生させる第一の電解槽５を循環経路２に接続し、隔膜６で仕切って陽極７が配置される陽極室８と陰極９が配置される陰極室１０を形成すると共に、塩水を電気分解して陰極９の側に過酸化水素を発生させる第二の電解槽１１を備え、第一の電解槽５を通過した海水に第二の電解槽１１の陰極室１０の塩水を混合させるようにして成ることを特徴とするものである。
【０００８】
この発明によれば、第一の電解槽５で海水を電気分解することによって生成される次亜塩素酸によって海水の消毒殺菌等を行なうことができると共に、第二の電解槽１１において海水の電気分解で陰極室１０に生成される過酸化水素によって、第一の電解槽５を通過する海水に過剰に含まれる次亜塩素酸を分解することができるものであり、活性炭充填槽や中和剤添加装置のような塩素除去装置を用いる必要なく、過剰な次亜塩素酸を除去することができるものである。
【０００９】
また請求項２の発明は、請求項１において、第一の電解槽５に電気分解のために通電される電気量に応じて、第二の電解槽１１に電気分解のために通電される電気量を制御する制御部１２を備えて成ることを特徴とするものである。
【００１０】
この発明によれば、第一の電解槽５において生成される次亜塩素酸の量に応じて、第二の電解槽１１の陰極室１０に生成される過酸化水素の量を調整することができ、過酸化水素による次亜塩素酸の除去を効率高く行なうことができるものである。
【００１１】
本発明の請求項３に係る閉鎖循環式養殖システムは、魚介類を飼育する飼育水槽１の海水を循環経路２を通して浄化しながら循環させるようにした閉鎖循環式養殖システムにおいて、無隔膜で対向配置される陽極１３と陰極１４の間で塩水を電気分解して、陽極１３の側に次亜塩素酸を発生させると共に陰極１４の側に過酸化水素を発生させる電解槽１５を循環経路２に接続して成ることを特徴とするものである。
【００１２】
この発明によれば、電解槽１５の陽極１３の側に生成される次亜塩素酸によって海水の消毒殺菌等を行なうことができると共に、陰極室１４の側に生成される過酸化水素によって、海水に過剰に含まれる次亜塩素酸を分解することができるものであり、活性炭充填槽や中和剤添加装置のような塩素除去装置を用いる必要なく、過剰な次亜塩素酸を除去することができるものである。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の本発明によれば、第一の電解槽５で海水を電気分解することによって生成される次亜塩素酸によって海水の消毒殺菌等を行なうことができると共に、第二の電解槽１１において海水の電気分解で陰極室１０に生成される過酸化水素によって、第一の電解槽５を通過する海水に過剰に含まれる次亜塩素酸を分解することができる。この結果、活性炭充填槽や中和剤添加装置のような塩素除去装置を用いる必要なく、過剰な次亜塩素酸を除去することができる。
【００１４】
また請求項３の発明によれば、電解槽１５の陽極１３の側に生成される次亜塩素酸によって海水の消毒殺菌等を行なうことができると共に、陰極室１４の側に生成される過酸化水素によって、海水に過剰に含まれる次亜塩素酸を分解することができる。この結果、活性炭充填槽や中和剤添加装置のような塩素除去装置を用いる必要なく、過剰な次亜塩素酸を除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００１６】
図１（ａ）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２が接続してあり、循環経路２に設けた循環ポンプ２０を作動させることによって、飼育水槽１内の海水を循環経路２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２には、海水の流れに沿った順で、循環ポンプ２０、水浄化装置２１、第一の電解槽５、混合槽２２が接続してある。水浄化装置２１は、海水中の固形分をろ過等によって除去する物理的ろ過部や、海水中のアンモニア等を硝化菌などの微生物で分解除去する生物ろ過部などを備えて形成してあり、飼育水槽１内の海水を水浄化装置２１に通過させて循環させることによって、飼育水槽１内の海水を魚介類を飼育するのに適した水質に保ち、閉鎖循環システムで魚介類の飼育を行なうことができるものである。
【００１７】
第一の電解槽５の槽内には図１（ｂ）のように、海水が流れる方向と平行に陽極３と陰極４が配置してあり、この陽極３と陰極４は隔膜を介すること無く直接対向させてある。またこの陽極３と陰極４は制御部１２を介して直流電源（不図示）に電気的に接続してあり、陽極３にプラス電位の、陰極４にマイナス電位の直流電流が通電されるようにしてある。
【００１８】
図１において１１は第二の電解槽であり、この第二の電解槽１１の槽内には隔膜６を設けて仕切ることによって陽極室８と陰極室１０が形成してある。陽極室８内には陽極７が、陰極室１０内には陰極９が配置してあり、陽極７と陰極９は隔膜６を介して対向させてある。この陽極７と陰極９は制御部１２を介して直流電源に電気的に接続してあり、陽極７にプラス電位の、陰極９にマイナス電位の直流電流が通電されるようにしてある。この第二の電解槽１１には塩水貯溜槽２４が循環水路２５で接続してあり、塩水を第二の電解槽１１に循環させるようにしてある。この塩水としては海水など食塩水を用いるのが好ましく、塩濃度は０．５質量％以上であることが望ましい。循環水路２５は第二の電解槽１１の入口側で分岐して陽極室８と陰極室１０の入口にそれぞれ接続してあり、第二の電解槽１１の出口側では、循環水路２５は陽極室８の出口に接続してある。陰極室１０の出口は添加水路２６によって上記の混合槽２２に接続してある。
【００１９】
上記のように形成される閉鎖循環系養殖システムにあって、飼育水槽１内の海水は循環ポンプ２０で循環経路２を通して水浄化装置２１に供給され、水浄化装置２１内で上記のように浄化処理される。このように浄化された海水は循環経路２を通して水浄化装置２１から第一の電解槽５に流入し、第一の電解槽５内を通過する。そしてこのように第一の電解槽５内に海水を通過させながら、無隔膜で対向する陽極３と陰極４に直流電流を通電することによって海水を電気分解することができるものであり、陽極３の表面と陰極４の表面で次のような電極反応が生じる。
【００２０】
陽極：Ｃｌ−＋２ＯＨ−→ＣｌＯ−＋Ｈ２Ｏ＋２ｅ−
陰極：２Ｈ＋＋２ｅ−→Ｈ２
このように陽極３の表面の電極反応で次亜塩素酸が生成されるものであり、この次亜塩素酸を含有する海水は循環経路２を通して混合槽２２に流入し、混合槽２２に貯溜される間に次亜塩素酸によって、海水を消毒殺菌したり、脱色したりすることができるものである。ここで、次亜塩素酸によって海水中のアンモニアを分解することも可能であるが、上記のように水浄化装置２１でアンモニアを生物学的に硝化して除去する場合には、次亜塩素酸によるアンモニアの分解は特に必要ではないので、高濃度で次亜塩素酸を生成させるように海水の電気分解を行なう必要はなく、例えば０．５ｍｇ／Ｌ以下程度の濃度で次亜塩素酸を生成させるようにすればよい。また、陰極１３の陰極反応で水素イオン（Ｈ＋）が水素ガス（Ｈ２）として放出されるので、水素イオンの減少によるｐＨ上昇が生じるものであり、海水のｐＨを上昇させることができるものである。水浄化装置２１で上記のようにアンモニアを生物学的に硝化して除去する場合、硝酸が生成されることによって海水のｐＨは低下する傾向にあるが、このように陰極反応でｐＨ上昇を生じさせることによって、海水のｐＨ調整をして、魚介類の飼育に適したｐＨに保つことができるものである。
【００２１】
一方、第二の電解槽１１に塩水を通過させながら、隔膜を介して対向する陽極７と陰極９に直流電流を通電することによって塩水を電気分解することができるものであり、陽極７の表面と陰極９の表面で次のような電極反応が生じる。
【００２２】
陽極：Ｃｌ−＋２ＯＨ−→ＣｌＯ−＋Ｈ２Ｏ＋２ｅ−
陰極：Ｏ２＋２ｅ−→Ｏ２−
Ｏ２−＋２Ｈ＋＋ｅ−→Ｈ２Ｏ２
このように陰極９の表面の電解反応で陰極室１０に過酸化水素が生成される。ここで、陰極９の電解反応で過酸化水素を効率良く生成させるためには、陰極室１０に通される塩水の溶存酸素量（ＤＯ）が高いことが望ましく、ＤＯ５ｍｇ／Ｌ以上であることが好ましい。このために、陰極室１０に通される塩水に酸素を供給するようにしてもよい。また、陰極室１０には塩水を供給して通す代りに、浄水供給路２７から塩分を含まない浄水（真水）を陰極室１０に供給して通すようにしてもよい。浄水は陰極反応のＨ＋の供給源になり、過酸化水素の生成効率を高めることができるものである。
【００２３】
そして第二の電解槽１１の陰極室１０を通過して過酸化水素を含む水は、添加水路２６を通して混合槽２２に添加され、第一の電解槽５を通過して混合槽２２に流入した海水と混合される。過酸化水素は消毒殺菌作用や脱色作用を有するので、この過酸化水素によって海水の消毒殺菌や脱色を行なうことができるものである。また、この過酸化水素は次亜塩素酸と次の反応式で反応し、次亜塩素酸を塩素へと分解することができる。
【００２４】
Ｈ２Ｏ２＋ＣｌＯ−→Ｃｌ−＋Ｈ２Ｏ＋Ｏ２
このように、第二の電解槽１１の陰極室１０から過酸化水素を含む水を混合槽２２に供給して添加することによって、第一の電解槽５で生成された過剰の次亜塩素酸を過酸化水素で中和して分解することができるものであり、過剰の次亜塩素酸の濃度を魚毒作用を発揮しない程度の低濃度にした状態で、混合槽２２から海水を飼育水槽１に循環経路２を通して返送することができるものである。従って、過剰な次亜塩素酸を除去するために活性炭充填槽や中和剤添加装置のような塩素除去装置を設備する必要がなくなるものである。また、このように次亜塩素酸が過酸化水素と反応して分解する際に、次のような中間反応が起こり、強力な酸化力の塩素ラジカルや水酸ラジカルが生成されるために、これらのラジカルによっても海水の消毒殺菌や脱色を行なうことができるものである。
【００２５】
ＨＣｌＯ＋Ｈ２Ｏ２→Ｃｌ・＋３ＯＨ・
例えば、第一の電解槽５で次亜塩素酸が０．５ｍｇ／Ｌの濃度で、第二の電解槽１１の陰極室１０で過酸化水素が０．５ｍｇ／Ｌの濃度で生成された場合、これらを混合槽２２に３分間滞留させることによって、海水を９９％の殺菌率で殺菌することができるものであり、また次亜塩素酸と過酸化水素のいずれも海水中に残留しないようにすることができるものである。
【００２６】
過酸化水素は魚毒性が非常に低いので、第二の電解槽１１の陰極室１０で生成される過酸化水素の量は、第一の電解槽５で生成される次亜塩素酸の量よりも多いことが望ましい。そのため、第一の電解槽５の陽極３と陰極４に通電して海水を電気分解する際の電気量を制御部１２で検知し、この検知された電気量に基づいて第二の電解槽１１への通電電気量を制御部１２で演算して制御することによって、第二の電解槽１１の陰極室１０で生成される過酸化水素量が第一の電解槽５で生成される次亜塩素酸量よりも多くなるようにしてある。ここで、第一の電解槽５に通電する電気量と生成される次亜塩素酸量との関係及び、第二の電解槽１１に通電する電気量と生成される過酸化水素量との関係を、それぞれ予備試験で求めておき、それらの関係式が制御部１２に記憶させてある。そして第一の電解槽５への通電電気量が制御部１２で検知されると、この電気量に基づいて次亜塩素酸の生成量を演算することができ、さらにこの演算された次亜塩素酸の生成量よりも過酸化水素の生成量が多くなるように、第二の電解槽１１への通電電気量を演算して制御することができるものである。
【００２７】
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、飼育水槽１の循環経路２に海水の流れに沿った順で、循環ポンプ２０、水浄化装置２１、電解槽１５、混合槽２２が接続してある。飼育水槽１、循環経路２、循環ポンプ２０、水浄化装置２１、混合槽２２の構成は図１の実施の形態と同様である。
【００２８】
電解槽１５の槽内には図２のように、海水が流れる方向と平行に陽極１３と陰極１４が配置してあり、この陽極１３と陰極１４は隔膜を介すること無く直接対向させてある。またこの陽極１３と陰極１４には直流電源２９が電気的に接続してあり、陽極１３にプラス電位の、陰極１４にマイナス電位の直流電流が通電されるようにしてある。
【００２９】
そしてこの電解槽１５にあって、陽極１３と陰極１４はそれぞれイリジウムめっきチタン電極で形成してあり、陽極１３と陰極１４の電極間距離は３〜５ｍｍの範囲に設定してある。また電解槽１５内を通過する海水の通水速度は９０ｍｍ／秒以上（１５００ｍｍ／秒以下であることが好ましい）に設定し、陽極１３と陰極１４に通電する直流電流の電流密度は０．１〜４Ａ／ｄｍ２に設定してある。さらに、電解槽１５に通される海水には酸素を供給して、電解槽１５の入口での海水の溶存酸素量が５ｍｇ／Ｌ以上の飽和に近い溶存酸素量になるようにしてある。
【００３０】
上記の条件で電解槽１５において海水を電気分解すると、陽極１３の表面と陰極１４の表面で次のような電極反応が生じる。
【００３１】
陽極：Ｃｌ−＋２ＯＨ−→ＣｌＯ−＋Ｈ２Ｏ＋２ｅ−
陰極：Ｏ２＋２ｅ−→Ｏ２−
Ｏ２−＋２Ｈ＋＋ｅ−→Ｈ２Ｏ２
このように陽極１３の表面の電極反応で次亜塩素酸が生成され、陰極１４の表面の電極反応で過酸化水素が生成されるものである。
【００３２】
ここで、イリジウムめっきチタン電極で陽極１４と陰極１４を形成すると共に電極間距離を３ｍｍに設定し、さらに電流密度を０．４５Ａ／ｄｍ２、溶存酸素量を６ｍｇ／Ｌに設定して電解槽１５で電気分解を行なう際の、電解槽１５内を通過する海水の通水速度と電解槽１５の出口での海水中の過酸化水素濃度との関係を測定し、その結果を表１に示す。表１にみられるように、通水速度を９０ｍｍ／秒以上に設定することよって過酸化水素が生成されるものであった。
【００３３】
【表１】
2005245328.tif 000003
【００３４】
また、イリジウムめっきチタン電極で陽極１４と陰極１４を形成すると共に電極間距離を３ｍｍに設定し、さらに電解槽１５内の海水の通過速度を１０９５ｍｍ／秒、溶存酸素量を６ｍｇ／Ｌに設定して電解槽１５で電気分解を行なう際の、電解槽１５に通電する電流密度と電解槽１５の出口での海水中の過酸化水素濃度との関係を測定し、その結果を表２に示す。
【００３５】
【表２】
2005245328.tif 000004
【００３６】
上記のように電解槽１５で海水を電気分解することによって、陽極１３に次亜塩素酸が、陰極１４に過酸化水素が生成されるものであり、この次亜塩素酸と過酸化水素を含有する海水は電解槽１５から循環経路２を通して混合槽２２に流入する。そして、混合槽２２に貯溜される間に次亜塩素酸によって、海水を消毒殺菌したり、脱色したりすることができるものである。また過酸化水素も消毒殺菌作用や脱色作用を有するので、この過酸化水素によっても海水の消毒殺菌や脱色を行なうことができるものである。例えば、次亜塩素酸と過酸化水素がそれぞれ０．５ｍｇ／Ｌの濃度で生成された場合、海水を混合槽２２に３分間滞留させることによって、海水を９９％の殺菌率で殺菌することができる。
【００３７】
さらに、混合槽２２内で過酸化水素は次亜塩素酸と上記と同様な反応式で反応し、次亜塩素酸を塩素へと分解することができるものである。このようにして、過剰の次亜塩素酸を過酸化水素で中和して分解することができるものであり、過剰の次亜塩素酸の濃度を魚毒作用を発揮しない程度の低濃度にした状態で、混合槽２２から海水を飼育水槽１に循環経路２を通して返送することができるものである。従って、過剰な次亜塩素酸を除去するために活性炭充填槽や中和剤添加装置のような塩素除去装置を設備する必要がなくなるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示すものであり、（ａ）は全体の概略図、（ｂ）は第一の電解槽と第二の電解槽と混合槽の部分の拡大した概略断面図である。
【図２】本発明の他の実施の形態の一例を示す全体の概略図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  飼育水槽
２  循環経路
３  陽極
４  陰極
５  第一の電解槽
６  隔膜
７  陽極
８  陽極室
９  陰極
１０  陰極室
１１  第二の電解槽
１２  制御部
１３  陽極
１４  陰極
１５  電解槽
【図１】
2005245328.tif 000005
【図２】
2005245328.tif 000006