(57)【要約】      （修正有）【課題】オゾン処理中の養殖水のアンモニア濃度を正確に計測し、過剰なオゾン処理を防止することにより有害なオキシダントの発生を防止しつつ、養殖水中のアンモニアを魚介類の生存に影響しない濃度にまで分解除去することができる閉鎖型養殖システム及びその制御方法を提供する。【解決手段】飼育水槽２から取り出した養殖水をオゾン処理して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３と、前記オゾン処理部３でオゾン処理した養殖水に還元剤を添加してオゾン処理により前記養殖水に発生したオキシダントを除去するオキシダント除去部４と、前記オゾン処理部３と前記オキシダント除去部４との間を結ぶ管路にオゾン処理した養殖水のアンモニア濃度を測定するアンモニア濃度測定器５を設けた閉鎖型養殖システムである。【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に含まれるアンモニアをオゾン処理によって分解除去する閉鎖型養殖システムにおいて、飼育水槽から取り出した養殖水をオゾン処理して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、前記オゾン処理部でオゾン処理した養殖水に還元剤を添加してオゾン処理により前記養殖水に発生したオキシダントを除去するオキシダント除去部と、前記オゾン処理部と前記オキシダント除去部との間を結ぶ管路にオゾン処理した養殖水のアンモニア濃度を測定するアンモニア濃度測定器を備え、前記アンモニア濃度測定器での測定値に基づいて前記オゾン処理部におけるオゾン処理を制御することを特徴とする閉鎖型養殖システム。
【請求項２】
前記アンモニア濃度測定器が電量滴定方式である請求項１に記載の閉鎖型養殖システム。
【請求項３】
魚介類を養殖する飼育水槽から取り出した養殖水をオゾン処理して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、前記オゾン処理部でオゾン処理した養殖水に還元剤を添加してオゾン処理により前記養殖水に発生したオキシダントを除去するオキシダント除去部と、前記オゾン処理部と前記オキシダント除去部との間を結ぶ管路にオゾン処理した養殖水のアンモニア濃度を測定するアンモニア濃度測定器とを備えた閉鎖型養殖システムの制御方法であって、前記アンモニア濃度測定器によりオゾン処理した養殖水のアンモニア濃度を測定し、その測定値が事前に設定したアンモニア濃度を下回るまで前記オゾン処理部でのオゾン処理を実施する閉鎖型養殖システムの制御方法。
【請求項４】
飼育水槽内の養殖水のアンモニア濃度が、オゾン処理が完了した時点から処理を要する濃度に上昇するまでの時間を求め、オゾン処理が完了した後にその時間が経過した時点でオゾン処理を再開するようにした請求項３に記載の閉鎖型養殖システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、魚介類を養殖する養殖水中に含まれるアンモニアを効果的に除去することができる閉鎖型養殖システム及びその制御方法に関する。
【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。）が残留する。水中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。長期間の飼育や高密度養殖などの場合には、容易に養殖水槽内にアンモニアが蓄積するため、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、アンモニアを含む養殖水と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】
その方法として、例えば、微生物を利用した生物分解によりアンモニアを除去する生物処理法が知られている。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、養殖においては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。
しかしながら、この生物処理法にも、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、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し、アンモニアの分解能力が低下すること、アンモニア硝化菌の硝化能力は他の細菌に比べ比較的低く、十分な接触時間又は広大な処理槽が必要となること等の問題がある。  
【０００５】
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。養殖において、オゾンは養殖水の殺菌方法として広く用いられているが、海水にオゾンを溶解させた場合、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。これら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。オキシダントは殺菌作用を持つ反面、魚介類に対しても毒性を示すため、このオキシダントの発生を抑制したり、オキシダントを除去しながらアンモニアを分解除去したりする各種の方法が開示されている。
【０００６】
特許文献１には、魚介類を飼育する海水中の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、アンモニア濃度と次亜臭素酸イオン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の範囲であることが好ましいと記載されている。
【０００７】
特許文献２には、海水が満たされた畜養水槽内で海水魚を畜養し、海水中に蓄積される海水魚の排泄物であるアンモニアをオゾン反応槽内でオゾンにより分解する方法において、オゾン反応槽内でアンモニアがオゾンにより処理されたときに、海水中に残留する次亜塩素酸イオンあるいは次亜臭素酸イオンなどのオキシダント濃度を計測し、このオキシダント濃度があらかじめ定められた濃度を上回るときにはオゾン供給量を減少させ、かつ下回るときにはオゾン供給量を増加させるオゾンによるアンモニアの浄化方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平５−６４５３３号公報
【特許文献２】特開平８−３０８４３０号公報
【特許文献３】特開２０１５−１９６４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
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。
【００１０】
特許文献２に記載されたアンモニアの浄化方法では、オゾン反応槽内でアンモニアがオゾン処理されたときに海水中に残留する次亜塩素酸イオンあるいは次亜臭素酸イオンなどのオキシダント濃度を計測してオゾン供給量を制御しているが、オキシダントの発生が微量であっても養殖水循環型の養殖ではオキシダントが養殖水中に蓄積し、やがて魚介類の致死量に至るおそれがあるため、この浄化方法では安定的に魚介類を養殖することができない。
【００１１】
本発明者等は、これらの従来例を前提とし、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に際し、処理される養殖水のＯＲＰを測定することによりオゾン注入量を制御する処理方法の実用化に向け、様々な実験及び検討を行ってきた。その結果、アンモニアを含む養殖水のオゾン処理では、処理される養殖水に含まれる有機物が主に分解される「有機物分解ステージ」、有機物の分解が完了した後に専らアンモニアが分解される「アンモニア分解ステージ」、及びアンモニアの分解が完了した後に臭素酸が発生する「臭素酸生成ステージ」の３段階が存在すること、オゾン処理がこれら各ステージのどの段階であるのかは、処理される養殖水のＯＲＰの変化状況を示すＯＲＰ曲線から読み取ることができることの知見を得ることができた。
【００１２】
これらの知見に基づき、養殖水の少なくとも一部に対してオゾン処理を行ってＯＲＰの変化を測定し、「臭素酸生成段階ステージ」が始まる時点でのＯＲＰを求める第１ステップと、養殖水の少なくとも一部に対し、ＯＲＰが第１ステップで求めた値に上昇するまでオゾン処理を行うとともに、「臭素酸発生ステージ」に移行する以前にオゾン処理を停止することにより、臭素酸の発生を回避することができるアンモニアの除去方法等を提案したが（特許文献３）、その後も完全閉鎖系の養殖システムにおける養殖水のアンモニア除去技術をさらに発展させるべく検討を継続してきた。
【００１３】
その結果、有害な臭素酸を発生させることなく養殖水のオゾン処理を高精度に行うためには、従来技術のように、オゾン処理される養殖水のアンモニア濃度と相関のあるＯＲＰ値を計測してオゾン処理を制御する方法には改善すべき余地があり、オゾン処理中の養殖水のアンモニア濃度を計測し、その計測値によりオゾン処理を制御することが好ましいとの結論を得るに至った。
【００１４】
現在、水中のアンモニア濃度を計測する方法としては、採取したサンプルに試薬を投入し、サンプルの着色状態を標準色表と比較することにより濃度を計測する比色法、イオンクロマトグラフィを用いて濃度を計測するイオンクロマトグラフ法、サンプルに電流を流し、電気特性により濃度を計測する電量滴定方式が知られている。
【００１５】
オゾン処理された養殖水のアンモニア濃度を直接測定し、その測定値によりオゾン処理を制御するためには、アンモニア濃度測定器を閉鎖型養殖システム内に組込み、略リアルタイムで自動的にオゾン処理中の養殖水に含まれるアンモニア濃度を測定することが必要である。しかしながら、比色法では、サンプル中に試薬を投入してから発色するまでに時間がかかるだけでなく、サンプルの着色状態を標準色表と比較して濃度を判定するため、測定を自動化することができない。また、イオンクロマトグラフ法も熟練者による前処理工程が必要であるため、同様に測定を自動化することができない。これに対し、電量滴定方式では、測定器を閉鎖型養殖システム内に組込み、略リアルタイムで自動的にオゾン処理した養殖水に含まれるアンモニア濃度を計測することができる。
【００１６】
このため、本発明者等は、電量滴定方式を使用した測定器によりオゾン処理された養殖水のアンモニア濃度を測定する方法について実験及び検討を重ねてきたが、その実験の過程において、電量滴定方式により測定したアンモニア濃度を比色法及びイオンクロマトグラフ法により測定したアンモニア濃度と対比した場合に、電量滴定方式による測定結果が比色法及びイオンクロマトグラフ法による測定結果と著しく乖離する場合がある事象を確認し、その原因を究明した。すなわち、電量滴定方式は酸化還元反応を利用した測定法であり、酸化還元反応に要した電気量からアンモニア濃度を求めているが、飼育水槽中の養殖水には、魚介類の餌に酸化防止剤として添加されているアスコルビン酸等の還元剤が溶出しているため、測定器がこの溶出した還元剤の影響を受け、実際のアンモニア濃度より高い測定値を示すことを突き止めた。
【００１７】
この結論の妥当性を確認するため、以下に示す簡単な実験を行った。
水道水１０（Ｌ）に海水の素を加えて人工海水を作成し、これにアンモニアを濃度が０．８（ｍｇ／Ｌ）になるように添加し、電量滴定方式を使用した測定器によりアンモニア濃度を測定した。次に、餌に酸化防止剤として添加されているアスコルビン酸（ＡＳＣ）を０．０５ｇ（０．１ｍＭ）添加し、アンモニア濃度を測定した。これらの動作を繰り返し、ＡＳＣ濃度が０．１、０．２、０．３、０．５（ｍＭ）となるようにＡＳＣを添加する毎にアンモニア濃度の測定を行った。この測定結果を表１に示す。
【００１８】
【表１】
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【００１９】
表１に示すように、人工海水のアンモニア濃度は０．８（ｍｇ／Ｌ）で一定であるにもかかわらず、還元剤であるＡＳＣの添加量が増えるに従ってアンモニア濃度の測定値が増加する傾向を明確に示している。
【００２０】
飼育水槽中の養殖水に含まれている還元剤は、前述の餌に添加されている酸化防止剤だけではない。養殖水のオゾン処理では、オゾン処理後に活性炭処理や水質調整剤（ＯＲＰ調整剤）を添加する水質調整処理を行い、オゾン処理により上昇した養殖水のＯＰＲ値を低下させてから飼育水槽に還流させることが行われるが、ＯＲＰ調整剤はビタミンＣ（アスコルビン酸）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、没子食酸、クエン酸などのヒドロキシ酸とその誘導体、又はそれらの混合物である非工業用還元剤であるため、飼育水槽に還流されるオゾン処理後の養殖水には、ＯＲＰ調整用に添加された還元剤が含まれている。従って、飼育水槽内部の養殖水のアンモニア濃度を測定すると、実際の濃度よりも高い濃度に測定されることになる。
【００２１】
この問題に加え、養殖水のオゾン処理においては、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て次亜臭素酸イオンが生成され、次亜臭素酸イオンがアンモニアと反応することによってアンモニアが分解されるが、アンモニアが完全に分解除去された後にオゾン処理を継続すると、有害なオキシダントである臭素酸が発生することが問題となる。この蓄積された臭素酸を除去する方法として活性炭処理等が提案されているが、結合の強い臭素酸の除去は難しく、養殖水中に臭素酸が累積的に蓄積されるおそれがある。
【００２２】
このため、養殖水の入れ替えが殆んどない閉鎖型の養殖システムでは、養殖水中に有害なオキシダントである臭素酸が累積的に蓄積されることを防ぐことができるオゾン処理が必要である。臭素酸は、水中にアンモニアが一定の濃度以上存在している場合には発生しにくいため、水中のアンモニア濃度がある濃度にまで低下した状態でオゾン処理を停止する技術が必要であるが、特に、電量滴定方式を使用した測定器を用いて養殖水のアンモニア濃度を正しく計測するためには、前述した理由により、還元剤による影響を受けない測定ポイントを適切に選定することが非常に重要となる。計測ポイントの選定を誤ると、飼育水槽内の養殖水のアンモニア濃度が魚介類の養殖が可能な範囲であっても不必要なオゾン処理を実施して養殖コストを増加させるだけでなく、オゾン処理中の養殖水のアンモニア濃度が十分に低下したにも関わらず処理を続けた場合には、魚介類にとって有害であり、また除去が難しい臭素酸が発生した養殖水を飼育水槽に還流させ、養殖中の魚介類に被害を与えるおそれがある。
【００２３】
本発明は、上記の課題点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、アンモニア濃度測定器を閉鎖型養殖システム内で還元剤の存在しない場所に設けることにより、オゾン処理中の養殖水のアンモニア濃度を正確に計測し、過剰なオゾン処理を防止することにより有害なオキシダントの発生を防止しつつ、養殖水中のアンモニアを魚介類の生存に影響しない濃度にまで分解除去することができる閉鎖型養殖システム及びその制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
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に含まれるアンモニアをオゾン処理によって分解除去する閉鎖型養殖システムにおいて、飼育水槽から取り出した養殖水をオゾン処理して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、前記オゾン処理部でオゾン処理した養殖水に還元剤を添加してオゾン処理により前記養殖水に発生したオキシダントを除去するオキシダント除去部と、前記オゾン処理部と前記オキシダント除去部との間を結ぶ管路にオゾン処理した養殖水のアンモニア濃度を測定するアンモニア濃度測定器を備え、前記アンモニア濃度測定器での測定値に基づいて前記オゾン処理部におけるオゾン処理を制御することを特徴とする閉鎖型養殖システムである。
【００２５】
請求項２に係る発明は、前記アンモニア濃度測定器が電量滴定方式である閉鎖型養殖システム。テムである。
【００２６】
請求項３に係る発明は、魚介類を養殖する飼育水槽から取り出した養殖水をオゾン処理して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、前記オゾン処理部でオゾン処理した養殖水に還元剤を添加してオゾン処理により前記養殖水に発生したオキシダントを除去するオキシダント除去部と、前記オゾン処理部と前記オキシダント除去部との間を結ぶ管路にオゾン処理した養殖水のアンモニア濃度を測定するアンモニア濃度測定器とを備えた閉鎖型養殖システムの制御方法であって、前記アンモニア濃度測定器によりオゾン処理した養殖水のアンモニア濃度を測定し、その測定値が事前に設定したアンモニア濃度を下回るまで前記オゾン処理部でのオゾン処理を実施する閉鎖型養殖システムの制御方法である。
【００２７】
請求項４に係る発明は、飼育水槽内の養殖水のアンモニア濃度が、オゾン処理が完了した時点から処理を要する濃度に上昇するまでの時間を求め、オゾン処理が完了した後にその時間が経過した時点でオゾン処理を再開するようにした閉鎖型養殖システムの制御方法である。
【発明の効果】
【００２８】
請求項１に係る発明によると、飼育水槽から取り出した養殖水に含まれる還元剤をオゾン処理部でのオゾン処理により分解した後であって、かつオキシダント除去部で還元剤を投入する前の段階において、還元剤の影響を受けることなくアンモニア濃度測定器によりオゾン処理後の養殖水に含まれるアンモニア濃度を正確に測定することができるので、養殖水に含まれるアンモニアの濃度を正確に測定し、オゾン処理を適切に行うことができる。
【００２９】
請求項２に係る発明によると、電量滴定方式のアンモニア濃度測定器を使用することによってアンモニア濃度の測定を機械化することができるとともに、略リアルタイムで計測することが可能となるので、自動化した閉鎖型養殖システムを構成することができる。
【００３０】
請求項３に係る発明によると、飼育水槽から取り出した養殖水に含まれる還元剤をオゾン処理部でのオゾン処理により分解した後であり、かつオキシダント除去部で還元剤を投入する前の段階で、還元剤の影響を受けることなくアンモニア濃度測定器によりオゾン処理後の養殖水に含まれるアンモニア濃度を正確に測定し、オゾン処理後の養殖水のアンモニアの濃度が事前に設定した濃度を下回るまでオゾン処理を実施するので、養殖水に含まれるアンモニアを事前に設定した濃度に達するまで確実に分解除去することができるとともに、過剰なオゾン処理を防止して臭素酸を発生させることがないので、養殖水中に魚介類に有毒な臭素酸が蓄積することを防止することができる。  
【００３１】
請求項４に係る発明によると、飼育水槽内の養殖水のアンモニア濃度が、オゾン処理が完了した時点から処理を要する濃度に上昇するまでの時間を求め、オゾン処理が完了した後にその時間が経過した時点でオゾン処理を再開するように閉鎖型養殖システムを制御することができるので、完全に自動化して閉鎖型養殖システムを運転することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明によ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】図１の閉鎖型養殖システムを制御するフローチャートである。
【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の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、閉鎖型養殖システムの一実施形態の構成ブロック図を示している。図１に示すように、閉鎖型養殖システム１は、魚介類を養殖する飼育水槽２と、飼育水槽２から抜き出した養殖水をオゾン処理するオゾン処理部３と、オゾン処理された養殖水からオキシダントを除去するオキシダント除去部４と、オゾン処理部３とオキシダント除去部４の間に配したアンモニア濃度測定器５とを備え、所謂ワンパス式に構成されている。
【００３４】
飼育水槽２の底部には図示しない取出孔が設けられており、この取出孔を介して槽内の養殖水を外部に抜出すことができる。また、この取出孔にはバルブが設けられており、常時は閉止状態にあるこのバルブを開放することで、飼育水槽２から養殖水を外部に抜出すことができる。本実施例では、飼育水槽２には容量２０００（Ｌ）タンクを使用した。
【００３５】
飼育水槽２の底部に設けた取出孔とオゾン処理部３との間は管路６で連結され、飼育水槽２内の養殖水をオゾン処理部３に送水可能になっている。管路６の途中には、飼育水槽２から抜出した養殖水を一時的に貯留するための受水槽７、及び受水槽７に貯留した養殖水をオゾン処理部３に送水するためのポンプ８が配置されている。このポンプ８により、受水槽７内に一時的に貯留されている養殖水を矢印９の方向に圧送し、オゾン処理部３に送水することができる。本実施例では、ポンプ８は吐出量６０（Ｌ／ｍｉｎ）時に揚程６（ｍ）のものを使用した。
【００３６】
オゾン処理部３は処理水槽１０とオゾン投入器１１を備えており、受水槽７から送水されてきた養殖水を処理水槽１０内に収容し、オゾン投入器１１から供給されるオゾンを処理水槽１０に注入してオゾン処理を行い、養殖水に含まれているアンモニアを分解除去することが可能になっている。このオゾン処理において、養殖水に含まれているアンモニアだけでなく、餌から溶出する等して養殖水に含まれている還元剤も分解除去される。本実施例では、処理水槽１０には内容量１００（Ｌ）のタンクを使用し、オゾン投入器１１には、空気を原料としてＰＳＡ式酸素発生装置により純度９０％以上の酸素を発生させ、この酸素から沿面放電によりオゾンを発生させ、処理水槽１０の底面に設けた図示しないディスク型の拡散器でオゾンを注入している。
【００３７】
処理水槽１０の内容量が１００（Ｌ）であるのに対し、ポンプ８の吐出量は６０（Ｌ／ｍｉｎ）程度であるので、管路６を介して処理水槽１０の底面からその内部に供給された養殖水は、順次ポンプ８により圧送されてくる新たな養殖水に押されて処理水槽１０の上面に設けた管路１２から押し出されるまでの間、約２分程度をかけて処理水槽１０内を通過し、その間にオゾン投入器１１から注入されたオゾンにより、養殖水に含まれるアンモニア、還元剤、その他有機物の分解除去が行われる。
【００３８】
オゾン処理部３とオキシダント除去部４との間は管路１２で連結され、ポンプ８の圧送力によりオゾン処理部３でオゾン処理された養殖水をオキシダント除去部４に送水することができる。管路１２には、分岐点１４で管路１２から分岐し、合流点１５で管路１２に合流するバイパス管路１６が設けられ、オゾン処理部３でオゾン処理した直後の養殖水をバイパス管路１６にバイパスさせることが可能になっている。このバイパス管路１６の途中には、電量滴定方式を使用したアンモニア濃度測定器５が設けられており、オゾン処理部３でオゾン処理した直後の養殖水に含まれるアンモニア濃度を測定することができる。
【００３９】
オキシダント除去部４は、オゾン処理部３でのオゾン処理で養殖水中に発生したオキシダントを分解除去するため、ビタミンＣ（アスコルビン酸）とその誘導体、ビタミンＰとその誘導体、アミノ酸などの非工業用還元剤をオゾン処理後の養殖水に添加している。また、還元剤は養殖水に含まれるオキシダントを分解除去するだけではなく、オゾン処理により上昇した養殖水のＯＲＰを低下させる効果もある。また、必要により養殖水にｐＨ調整剤を添加し、飼育水槽２中の養殖水の水質と同程度になるように調整することができる。還元剤添加機能に加え、オキシダント除去部８に活性炭処理機能を更に付与し、オゾン処理により上昇した養殖水のＯＲＰを低下させたり、養殖水中の夾雑物を除去させたりしても良い。
【００４０】
オキシダント除去部４でオキシダントが除去され、ＯＲＰ、ｐＨも飼育水槽２中の養殖水の水質と同程度になるように調整された養殖水は、管路１７を介して飼育水槽２に還流し、飼育水槽２内部の養殖水と混合する。
【００４１】
以上説明したように、この閉鎖型養殖システム１は、所謂ワンパス式に構成されているため、飼育水槽２から抜出された養殖水は、オゾン処理部３、オキシダント除去部５を経由して飼育水槽２に戻り、飼育水槽２内部の養殖水に混合する動作が連続的に繰り返されるので、養殖水槽２内部の養殖水のアンモニア濃度は漸次減少し、最終的には、養殖水に含まれるアンモニアの濃度を魚介類にとって全く問題がない濃度まで低下させることができる。
【００４２】
また、飼育水槽２の底部の取出孔に設けたバルブ、ポンプ８、オゾン投入器１１及びオキシダント除去部４を制御装置により制御可能に設け、アンモニア濃度測定器５の測定値に基づいてこれらを制御するように構成すると、閉鎖型養殖システム１の運転を自動化することができる。
【００４３】
次に、本発明における閉鎖型養殖システムの制御方法について説明する。図２は、本発明における閉鎖型養殖システムを制御するフローチャートである。
【００４４】
先ず、ステップ２１において、閉鎖型養殖システム１を制御するパラメータの入力を行う。ここで入力するパラメータは、養殖水に含まれるアンモニアの分解下限値Ｘ（ｍｇ／Ｌ）である。
【００４５】
アンモニアの分解下限値Ｘ（ｍｇ／Ｌ）は、養殖水中に含まれるアンモニアが魚介類に問題を生じさせない段階であって、かつ魚介類に有害なオキシダントが発生しない段階の濃度を選定する。このようなアンモニア濃度を選定する理由は、養殖水にオゾンを供給してアンモニアを分解すると、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て次亜臭素酸イオンが生成され、次亜臭素酸イオンがアンモニアと反応することによってアンモニアが分解されるが、アンモニアが完全に分解除去された後にさらにオゾン処理を継続すると、有害なオキシダントである臭素酸が発生するので、アンモニアが完全に分解される前の段階でオゾン処理を停止することにより、臭素酸の発生を防止するためである。
【００４６】
パラメータを入力して設定すると、制御フローはステップ２２に移行して養殖水に含まれるアンモニアの分解除去を開始する。具体的には飼育水槽２の底部に設けたバルブを開放して受水槽７に養殖水を抜き出すとともに、ポンプ８を駆動させて抜出した養殖水をオゾン処理部３の処理水槽１０への圧送を開始する。同時にオゾン投入器１１を作動させて処理水槽１０内にオゾンを注入し、養殖水に含まれているアンモニアを分解除去する。
【００４７】
この時、ポンプ８の運転は継続しているので、飼育水槽２から抜出された養殖水は連続して処理水槽１０に供給されるため、処理水槽１０内でオゾン処理された養殖水は処理水槽１０から押し出され、管路１２を介して管路１４に流入する。
【００４８】
ステップ２３では、管路１４に流入したオゾン処理後の養殖水に含まれるアンモニア濃度Ｓが測定され、次いで、ステップ２４で測定したアンモニア濃度Ｓとパラメータとして設定したアンモニアの分解下限値Ｘとの比較が行われ、アンモニア濃度Ｓが分解下限値Ｘを上回っていればオゾン処理が継続される。
【００４９】
アンモニア濃度が測定されたオゾン処理済みの養殖水は、管路１２に合流し、オキシダント除去部４でオキシダントの除去等の水質調整が行われた後、飼育水槽２に還流し、内部の養殖水と混合するので、飼育水槽２内部の養殖水のアンモニア濃度は漸次減少していく。
【００５０】
オゾン処理された養殖水は処理水槽１０から連続的に押し出されてくるので、ステップ２３におけるアンモニア濃度測定と、ステップ２４におけるアンモニア濃度Ｓと分解下限値Ｘとの比較は連続的に（実際にはアンモニア濃度測定器の測定可能間隔毎）に略リアルタイムで行われる。
【００５１】
養殖水は、アンモニア処理部３を流れながらオゾン処理されるので、オゾン処理部３を１度通過しただけでアンモニアが分解下限値Ｘまで分解されることはないが、飼育水槽２と分解処理部３の間を循環しながら連続的にオゾン処理がなされるので、最終的には養殖水に含まれるアンモニア濃度Ｓが分解下限値Ｘを下回るまでアンモニアの分解除去が行われる。
【００５２】
ステップ２４でアンモニア濃度Ｓが分解下限値Ｘを下回ったと判定すると、ステップ２５に移行し、飼育水槽２の底部に設けたバルブを閉止して養殖水の抜き出しを停止するとともに、ポンプ８を停止させて養殖水をオゾン処理部３の処理水槽１０へ圧送するのを停止する。同時にオゾン投入器１１を停止させ、処理水槽１０内にオゾンの注入を停止する。
【００５３】
次にステップ２６において、オゾン処理の停止直後から待機時間のカウントアップを行い、設定した待機所間Ｔ（ｍｉｎ）に到達後、ステップ２２に戻って飼育水槽２内の養殖水のオゾン処理を再開し、前述した制御フローを繰り返す。
【００５４】
この待機時間Ｔ（ｍｉｎ）を設定する方法としては、予め設定した固定値を用いる方法と、直前のオゾン処理の結果から算出する方法の二通りの方法がある。
先ず、固定値を用いる方法について説明する。養殖水のオゾン処理停止後、次にオゾン処理を再開するまでの待機時間Ｔ（ｍｉｎ）は、養殖水の容量と飼育されている魚介類の飼育密度からある程度求めることができる。すなわち、飼育水槽中の養殖水の容量と魚介類の飼育密度が常に略一定であるならば、前回のオゾン処理から次回にオゾン処理が必要となる時間は略一定となるので、これに近い時間を待機時間Ｔとして設定することにより、固定した待機時間Ｔを適用することができる。
【００５５】
次に、直前のオゾン処理の結果から算出する方法について説明する。この方法は、飼育水槽内の養殖水に含まれるアンモニアの量は、魚介類の生命活動により絶えず増加する事実に基づいている。本実施形態のようなワンパス方式に装置において、初期のアンモニア濃度Ｘ０から時間Ｔａだけオゾン処理を実施し、分解下限値Ｘまでアンモニアを分解除去した場合、その処理に要した時間Ｔａは、使用した装置の単位時間当たりのアンモニア分解能力から求めた処理時間（理論処理時間）Ｔｔよりも長くなる。これは、オゾン処理を実施している間であっても、絶えず魚介類の生命活動により養殖水中にアンモニアが増加しているためであり、ＴａとＴｔとの差分に装置の単位期間当たりのアンモニア分解能力を乗じた値が、時間Ｔａ間に魚介類の生命活動により養殖水中に増加したアンモニア量となる。
【００５６】
従って、この時間Ｔａ間に養殖水中に増加したアンモニア量を時間Ｔａで除すことにより、養殖水中における単位時間当たりのアンモニアの増加量を求めることができる。そして、直前のオゾン処理停止時のアンモニア濃度（分解下限値Ｘ）から、次のオゾン処理を要するアンモニア濃度にまで養殖水中のアンモニア濃度が上昇するのに要する時間は、この「単位時間当たりのアンモニア増加量」から求めることができるので、この求めた時間を待機時間Ｔとして設定する。
【００５７】
待機時間Ｔとして予め設定した固定値を用いる方法は簡便ではあるが、養殖中の魚介類が大きく増減したり、餌の量が増減したりするなどの条件の変化により、アンモニアの発生量が大きく変化する場合には、当初に設定した待機時間Ｔが必ずしも適切でなくなるおそれがある。これに対し、待機時間Ｔを直前のオゾン処理の結果から算出する方法によれば、飼育条件の変化にあわせて待機時間Ｔを適宜変動させることができるので、養殖状況に適合させたより適切な待機時間Ｔを設定することが可能となる。
【００５８】
本発明における閉鎖型養殖システムの運転は以上のように制御されるので、一度パラメータを適切に設定すれば、自動的にシステムの運転を制御して魚介類の生物活動により生じるアンモニアを養殖水から分解除去することができるとともに、臭素酸が発生する以前のアンモニア濃度（分解下限値Ｘ）でオゾン処理を停止させるので、魚介類に有害なオキシダントである臭素酸の発生が防止され、養殖水中に臭素酸を蓄積させることがなく、閉鎖型養殖システムを継続して運用することができる。
【００５９】
以上のとおり、本発明における閉鎖型養殖システムでは、養殖水に含まれるアンモニア濃度を測定するアンモニア濃度測定器をオゾン処理後であって、還元剤を投入する前の位置に配置するようにしているため、還元剤の影響を受けることなく正確にオゾン処理された養殖水に含まれるアンモニアの濃度を測定することができるため、オゾン処理を正確に行って過剰なオゾン処理を防止することができるので、魚介類の閉鎖型養殖を安定して実施することができる。
なお、以上の説明において、養殖水に含まれるアンモニアを分解するための酸化剤としてオゾンを用いた場合を説明しているが、オゾンの代わる酸化剤として次亜塩素酸を用いても、本発明における閉鎖型養殖システム及びその制御方法を実施することができる。
【符号の説明】
【００６０】
１  閉鎖型養殖システム
２  飼育水槽
３  オゾン処理部
４  オキシダント除去部
５  アンモニア濃度測定器
１０  処理水槽
１１  オゾン投入器
【図１】
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【図２】
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