Journal of Fisheries Technology, 6（1）, 45︲55, 2013

水産技術，6（1）, 45︲55, 2013

原著論文

循環式培養システムを用いたシオミズツボワムシの連続培養
森田哲男＊1・小磯雅彦＊2・今井

正＊1・手塚信弘＊3・山本義久＊1

Continuous Culture of the Rotifer Brachionus plicatilis sp. complex Using a
Recirculating System
Tetsuo MORITA, Masahiko KOISO, Tadashi IMAI, Nobuhiro TEZUKA and Yoshihisa YAMAMOTO
We developed a continuous culture system of the rotifer Brachionus plicatilis sp. complex using a recirculating system for reuse of the effluent water after harvest of the rotifers. In the recirculating system, theeffluent water was treated with a protein skimmer and biofilter, and added continuously to the culture tankat a flow rate of 650 L /day. Rotifer cultures were continued to 25 days in media with 25°C and salinity 26,
in comparison with a flow through system where new diluted seawater was added continuously. Total harvests of rotifer in the recirculating and flow through systems were 39.1-40.2 billion and 38.0-39.7 billion,
respectively. In the recirculating system, nitrate concentration gradually increased, while the poisonous unionized ammonia concentration remained low in both systems. By use of a recirculating system, the volume
of waste water per day was decreased by approximately 97%. The initial cost of a recirculating system was
1.69 times higher than the flow through system, while the running cost was 0.56 times lower. Supposingthat more than five rounds of 25days’ culture are carried out, the initial investment can be collected, and thecost of rotifer production will go down less than the flow-through system.
2013 年 2 月 8 日受付，2013 年 5 月 22 日受理
シ オ ミ ズ ツ ボ ワ ム シ Brachionus plicatilis sp. complex症 8-11）等，今後取り組むべき課題も山積している。既存（以下，ワムシ）は，海産魚類や甲殻類の種苗生産の初の連続培養法では，新たな海水を常時培養系に導入し，期餌料として大量安定供給が不可欠である 。1990 年

使用済みの培養水を排出している。この廃水を循環再利

代に培養用餌料として品質の安定した市販の濃縮淡水ク用できれば，培養系への導入水量が大幅に低減できるた

ロレラ が導入され，それを用いた科学的理論に基づく

め，用水とともに持ち込まれる有害物質や病原性生物の

魚介類の流水式飼育に近い連続培養法 3,4），宅配による管理が可能となる。また，廃水量も極めて少なくなるこ

高密度輸送法 が開発され普及したことで，近年，培養とから，培養に伴って発生する環境負荷物質を集約的にと供給の安定性と効率性が大幅に改善された。しかし，処理できると考えられる。国外では連続培養法ではない

培養コストの削減，ワムシ培養水槽の細菌叢に起因するが，培養水槽の個体数を一定量維持し増殖分だけを毎日増殖阻害細菌等による培養不調 6,7）や大量の有機物を含間引き収穫する，いわゆるバッチ式と呼ばれている培養

んだ培養廃水の処理及びその対策，さらには仔稚魚の種

廃水を再利用した循環式のワムシ培養法が考案されてい苗生産過程でのワムシ由来と思われる細菌性疾病等の発る 12）。しかし，このシステムは，オゾン発生装置や紫

1）

2）

5）

＊1

独立行政法人水産総合研究センター瀬戸内海区水産研究所＊2

独立行政法人水産総合研究センター西海区水産研究所＊3

独立行政法人水産総合研究センター日本海区水産研究所〒 761-0111 香川県高松市屋島東町 234
National Research Institute of Fisheries and Environment of Inland Sea, FRA, 234 Yashimahigashimachi, Takamatsu, Kagawa 761-0111,
Japan
tetu@affrc.go.jp― 45 ―

外線殺菌装置ならびに複数の泡沫分離器が組み込まれて（EHN-CVCR-NAE：㈱イワキ）からなり，24 時間連続

おり，イニシャルコストが高く，システム自体が複雑で的に培養水槽へ給餌できるようにした。これらの装置以あること等から日本国内では普及していない。一方，国外に多孔質セラミックストーン（通気量約 5L/ 分）を培

内の海産魚の種苗生産においては，近年研究が進み，よ養水槽に 4 つ，収穫水槽，回収水槽，生物ろ過槽の上り簡易かつ安価なシステムが開発されてきたことによ段，下段に 1 つずつ，懸濁物除去用マット（サランロッ

り 13-16），多くの種苗生産対象種で実証実験が取り組まれ

ク OM-150，105 × 50 × 2.5mm：サランロック㈱）を培養

17-20）＊4, ＊5）。このような背景から既存の臨海地域

水槽に 2 枚設置した。懸濁物除去用マットはワムシ計数だけでなく，内陸での陸上養殖が可能となり，これらの後に 1 日 1 回取り出し水道水で洗浄した。調温装置はボている

餌料として用いるワムシについても簡便で安価な循環式

イラーで暖められた 35 ～ 40℃の温水が流れるチタン製の培養での技術開発に期待が大きい。

パイプ配管を培養水槽，収穫水槽，生物ろ過槽上段に設

そこで本研究では，既存のワムシ連続培養システ

置した。なお，循環水の一部は，泡沫分離処理（以下，（以下，流水式連続培養システムと定義）を循環式
ム 21）泡沫廃水），懸濁物除去用マットの取出し（以下，作業にした新しい培養システム（以下，循環式連続培養シス廃水），ワムシ収穫（以下，収穫廃水），蒸発等（以下，テムと定義）を製作して，従来の流水式連続培養システ

その他廃水）によりシステム系外に排出された。

ムとの比較により，ワムシ培養の可能性を検証した。また，試作したシステムの設計が適正であるかの判断材料

循環式連続培養システムでの循環水の流れとして，培養実験の中で本システムの水質浄化能力や硝培養システムは，後述するワムシの餌となるクロレラの化能力を調査した。なお，本システムは，地先の海水が給餌以外では新たな水の補充は行わない方法とした。シ

入手し難い陸上養殖分野での利活用が期待されるため，

ステムの概要は，後述するバルブ類やポンプ類の番号を両システムとも人工海水を使用した実験を行った。

含めて図 1 に示した。循環式連続培養システム内での循

循環式連続

環水の流れは，常時，生物ろ過槽で処理した水を培養水

材料と方法

槽へ 650L/ 日の割合で注水することから始まり，培養水槽における培養水の増加分は，排水口を塩ビ製パイプで循環式連続培養システムの構成

循環式連続培養システ

繋いだ収穫水槽へ貯水した。両水槽の水位調整は，培養

ムは，培養水槽，収穫水槽，回収水槽，泡沫分離装置，

水槽に立ち上げた塩ビ製パイプを用いたオーバーフロー

生物ろ過装置および給餌装置，調温装置で構成し，シス方式で行った。収穫水槽に貯水されたワムシを含む循環

テムの総水量は 2,900L，うち培養水槽の水量は 1,000L

水は，毎日同時刻に 1 回行う収穫時のみバルブ（V3）とした（図 1）。培養水槽と収穫水槽には 1,000L のアルを開放し，回収水槽内でプランクトンネット（目合 63

テミアふ化槽，回収水槽には 1,500L の組み立て式水槽μm）によりろ過して濃縮されたワムシのみを収穫した。

（くみたてそう：㈱ナショナルマリンプラスチック）をろ過した循環水は，循環ポンプ（P2）で回収水槽から用いた。泡沫分離装置は市販の泡沫分離器（ボルケーノ

泡沫分離装置へ循環させ泡沫分離処理により懸濁物を除VL-3D：オーシャンアース㈱）と循環ポンプ（0.16kw：

去した後，生物ろ過装置へ移送した。これにより水量の三相電気㈱），生物ろ過装置は 500L の角形プラスチッ

増した生物ろ過装置内の循環水はオーバーフローさせてク水槽（サンボックス＃ 500，三甲㈱）を上下 2 段に設回収水槽へ排水し繰り返し泡沫分離処理を行った（1 日

置し，水槽内にろ材を充填し，循環ポンプ（同）で循環あたり延べ 105kL）。生物ろ過装置では上段と下段の水させた。ろ材は，上段には親水性セラミックス（フィル

槽で循環水を循環ポンプにより循環させ硝化細菌群によ

テックス FB-4：フィルテック㈱）250L（約 84kg），下る硝化処理を行った。循環ポンプ（P3）により汲み上

段 に は サ ン ゴ 砂（ 直 径 1.0mm 活 性 サ ン ゴ ）400l（ 約げられた循環水は上段の水槽へ送られ，水量の増した上380kg）を敷き詰め，ろ過方式は下流式の浸漬法とした。

段の水槽の循環水はオーバーフローさせて下段の水槽へ

ろ材の熟成 22）は，硝化細菌が十分に付着した少量のろ

循環させ繰り返し硝化処理を行った（1 日あたり延べ材を元種として塩化アンモニウム粉末を 10 ～ 20mg/L

104kL）。上段の水槽への循環量はバルブ（V4）で調節になるよう添加して，水温 25 ～ 30℃，塩分 25 ～ 30 にし，注水口は効率よく酸素供給するためにシャワー状により実験開始前に約 1 ヶ月間行った。ワムシの餌となる

散水できる形状にした。また，生物ろ過装置内の循環水

濃縮淡水クロレラ（生クロレラ V12：クロレラ工業㈱，の一部を調整はバルブ（V5）で調節しながら，培養水

以下，クロレラ）を添加するための給餌装置は，給餌タ槽への注水に用いた。

ンク（薬液タンク MT-50N：㈱イワキ）と定量ポンプ＊4森田・今井・山本，平成 23 年度日本水産学会春季大会講演要旨集，2011＊5

御堂岡・相田・飯田・今井・森田・山本，平成 23 年度日本水産学会春季大会講演要旨集，2011― 46 ―

図 1．循環式連続培養システムと流水式連続培養システムの模式図および，循環式連続培養システム設置写真
P はポンプ類，V はバルブ類を示し，各ポンプ類，バルブ類には便宜上通し番号を入れ，P1，V1 などで表現した
四角の実践で囲んだものは機器等の名称，丸の点線で囲んだものは水の添加または廃水の説明を示している
実線の矢印はシステム内の水の循環を示し，点線の矢印は水の添加または廃水を示している
模式図には示していないが，循環式連続培養システムではエアーストーンを培養水槽・収穫水槽・回収水槽・生物ろ過槽，懸濁物除去マットを培養水槽，調温装置（チタン製パイプ配管）を培養水槽・収穫水槽・生物ろ過槽上段に備えている＊1
培養 1 日目はクロレラ 3L，培養 2 ～ 24 日目はクロレラ 5L を水道水 25L で希釈して毎日給餌した＊2
泡沫分離器からの泡沫廃水― 47 ―

試験設定

実験は，（独）水産総合研究センター瀬戸内海

NH3 ＝（NH4-+NH3）×｛1+log（pKas（T）-pH｝－ 1

区水産研究所屋島庁舎（以下，屋島庁舎）で 2011 年 1

pKas（T）＝ pKas+0.0324｛298 －（t+273）｝

月 18 日及び 2012 年 2 月 1 日に培養期間を 25 日間とし

ここで，t は摂氏水温，pKas は定数を示し，塩分，水温た培養実験を各 1 例ずつ実施した。循環式連続培養シスから pKas=9.32 である。

テムを用いた培養実験区（循環 1，2 区）の対照区とし各実験区での用水の収支を把握するため，添加量につて，同型の培養水槽と収穫水槽を用いて同一の培養条件

いてはクロレラの量とクロレラの希釈に用いた水道水で一般的な流水式連続培養システムを用いた培養実験

量，流水区では人工海水の添加水量を，廃水量について（流水 1，2 区）を行った（図 1）。培養経過日数はワム

は泡沫廃水，作業廃水，収穫廃水，その他廃水の量をそ

シ接種日を 0 日目とした。

れぞれ調べた。

供試ワムシ

循環式連続培養システムの水質浄化能力

ワムシは（独）水産総合研究センター日本

システムにお海区水産研究所能登島庁舎で培養された S 型ワムシ八ける懸濁物除去能力と硝化能力を調べるため，懸濁物の重山株（携卵個体の平均背甲長：185 ± 9μm）を用いた。

負荷やアンモニア態窒素の増加が生じるワムシ収穫後よ実験に必要なワムシ数を確保するために，屋島庁舎におり各種測定を行った。測定は循環 1 区の培養 6，13，20

いて 1,000 ～ 5,000L 水槽を用いて，水温 25℃，塩分 25

日目に実施した。懸濁物除去能力の指標としてワムシ収～ 30 の条件で，餌料にはクロレラを給餌して植え継ぎ穫 12 時間後まで 2 時間ごとの濁度と泡沫廃水量を測定

式による拡大培養を行った。拡大培養の海水にはろ過海した。濁度は回収水槽から採水し吸光光度計（DR5000，

水を用いた。

HACH）を用いて波長 460nm での吸光度を求め，次式により算出した。

培養方法と水質調査

培養水には，人工海水粉末（テト

濁度（JIS°）＝ 532.39 ×（吸光度）－ 4.6526

ラマリンソルトプロ，テトラジャパン（株））を塩分 25

泡沫廃水量は廃水量をメスシリンダーにより 10mL 単位～ 26 に調整したものを用いた。水温は収穫水槽以外でまで測定した。

は 25℃，収穫水槽は 20℃に調温した。培養水槽に 1,500

硝化能力は，ワムシ収穫 8 時間後まで 1 時間ごとに回

個体 /mL の密度でワムシを接種し，2,000 個体 /mL 以上

収水槽から採水して三態窒素を測定し，水質浄化部分のに増えた段階で，循環 1，2 区では循環水の循環を，流硝化能力の指標としてアンモニア濃度が 1mg/L 以下に

水 1，2 区では新たな人工海水の注水を開始した。培養なるまでの低下速度を求め，経過時間とアンモニア態窒

水槽への循環または注水量はこの培養条件での S 型ワ

素濃度の回帰直線を最小二乗法により求め，アンモニア

ムシの増殖率を考慮して 650L/ 日を基準とした 21）。餌料

態窒素の硝化速度は次式により算出した。

は，ワムシ接種日にはクロレラ 3L，1 日目以降にはクアンモニア態窒素の硝化速度（g-N/h）＝回帰直線の傾

ロレラ 5L を水道水 25L で希釈して給餌装置を用いて連き×処理水量（kL）

続給餌した。ワムシ密度の計数は毎日，培養水槽と収穫

ここで処理水量は，システムの総水量から，アンモニア

水槽で行った。また，培養水槽では総卵数を計測し，個

態窒素濃度 1mg/L 以上検出される時間までの培養水槽体数に対する卵の割合（卵率）を求めた。ワムシ数及びと収穫水槽の貯水量を除いた平均水量を示す。

卵数の計数は，攪拌した試料より定量ピペットで 0.2mL

なお，収穫直後は収穫時の廃水が十分に混合されないの採水を 2 回行って平均値で算出して求めた。計数値にため，濁度やアンモニア態窒素濃度の測定値が安定する

20% 以上差がある場合は，採水からやり直して計数し収穫後 20 分を経過した時刻を収穫 0 時間後と定義し，た。

その後は 0 時間後を起点として 1 または 2 時間間隔で測水質調査は毎日行い，培養水槽の水温と塩分を塩分計定した。泡沫廃水は，収穫直後から定義上の収穫 0 時間

（Model 30，YSI/Nanotech ㈱），pH を pH メーター（SG2：後までの 20 分間についても廃水されるため，収穫 0 時

Mettler Toledo）， 溶 存 酸 素 量（DO） を DO メ ー タ ー

間後までの廃水量も測定した。

（Model55：YSI/Nanotech ㈱）でそれぞれ測定した。また，各培養水槽から毎日採水し，フィルター（プレフィ

イニシャルコストとランニングコストの比較

循環 1 区

ルター AP2504700，MILLIPORE）でろ過した後，三態と流水 1 区の培養結果から両実験区のイニシャルコスト

窒素濃度を測定した。アンモニア態窒素濃度はサリチルとランニングコストを試算した。イニシャルコストは，酸法，亜硝酸態窒素濃度はジアゾ化法，硝酸態窒素濃度

培養水槽，収穫水槽，回収水槽，泡沫分離装置，生物ろは カ ド ミ ウ ム 還 元 法 を 用 い， い ず れ も 吸 光 光 度 計

過装置，給餌装置，注水関連資材，消耗品類に区分して（DR5000，HACH）で測定した。また，アンモニア態窒算出した。ランニングコストは，クロレラ代，水道代，素濃度，pH，塩分，水温から毒性の極めて強い非解離

人工海水粉末代，電気代に区分し，調温に用いた加温経アンモニアの濃度を BOWER and BIDWELL の次式によ

費は培養を行う時の外気温により大きく変化するため含り求めた。

めなかった。なお，試算には含めなかったが，両実験区

23）― 48 ―

における作業時間をろ材の設置，ろ材の熟成，人工海水（25.3 ～ 25.8）であり，両実験区に大幅な違いはなかっ

作製，培養，水槽洗浄の 5 項目に分類して 1 分単位で計たが，循環区の方が変動は大きかった。溶存酸素量は流測した。ろ材の設置作業時間は，ろ材をシステムへ設置

水区が 5.0 ～ 6.3mg/L の範囲で安定していたのに対して，するのに要した時間，ろ材熟成作業時間は，ろ材の袋詰

循環区は 3.8 ～ 6.8mg/L の範囲で多少変動がみられた。

め，熟成に用いる塩化アンモニウムの添加，換水等のろpH は両実験区共に 0 日目は 8.1 ～ 8.2 であったが，2 日材の熟成に要した時間，人工海水作製時間は，人工海水

目に急落し，その後は 7.5 ～ 7.8 の範囲で安定した。実粉末を溶解させ，塩分の調整を行うのに要した時間，培験期間中の平均 pH は流水区が 7.7 ～ 7.8，循環区が 7.6

養作業時間は，環境測定，ワムシ個体数の測定，懸濁物

であり，循環区では後述する硝酸態窒素の蓄積により若除去用マットの洗浄，ワムシ収穫作業等の培養全般に関干低下するものの，ワムシの増殖や硝化能力に差が生じわる時間，水槽洗浄時間は，実験終了後にシステムの洗るような大きな差はなかった。また，図 2 に三態窒素お浄作業に要した時間とした。

よび非解離アンモニアの経時変化を示した。アンモニア
態窒素濃度は全実験区共に培養経過に伴い徐々に増加

統計処理

収 穫 数 に つ い て は Student t-test ま た は，し，実験終了時の 24 日目には循環区が 70.5mg/L（循環Welch t-test を用いて，事前に同一培養条件の 2 回の培養1 区）と 53.0mg/L（循環 2 区），流水区が 64.0mg/L（流に有意な差がないことを確認し，1 区と 2 区の平均値を

水 1 区）と 98.0mg/L（流水 2 区）となったが，実験区実験区の値として検定に用いた。検定の有意水準はによる顕著な差はなかった。亜硝酸態窒素濃度は流水区

p=0.05 とした。

では 0.1mg/L 以下で推移したのに対して，循環区は 0.6～ 1.2mg/L まで上昇した。硝酸態窒素濃度は流水区では

結果培養期間を通じて 3mg/L 以下であったが，循環区では培養経過に伴って高くなり培養 24 日目には 148mg/L

培養中の水質変動

培養期間中の培養水槽の平均水温は（循環 1 区）と 138mg/L（循環 2 区）に達した。非解離

循環区が 25.4℃と 25.5℃，流水区が 25.1℃と 25.4℃で，アンモニアは全実験区共に培養 7 ～ 8 日目までに約平均塩分（範囲）は循環区が 25.2（24.0 ～ 26.4）と 26.1

1mg/L まで上昇し，その後，流水 2 区はさらに高くなり（25.4 ～ 26.9）， 流 水 区 が 25.3（25.1 ～ 25.8） と 25.6

培養 24 日目には 3.0mg/L に達したが，他の 3 実験区で

図 2．培養水槽における三態窒素濃度および非解離アンモニア濃度の経時変化● 循環 1 区■ 循環 2 区○ 流水 1 区― 49 ―□ 流水 2 区

は 1.5 ～ 2.0mg/L の範囲内に留まった。
ワムシ培養結果

図 3 には培養水槽のワムシ数と卵率，収穫数の経時変化を示した。培養水槽のワムシの個体数
は全ての実験区において培養 1 日目に，接種した時の1.4 ～ 1.5 倍にあたる 20.2 ～ 23.7 億個体まで増加し，その後，増減があるもののほぼ同様の水準で推移した。このことにより両実験区とも培養時の塩分，水温，給餌量から算出された既知 21）の増殖率が維持でき，培養は順調に推移したと推測できた。実験期間における平均ワム
シ密度（個体数と標準偏差）は循環区が 2,253 個体 /mLと 2,542 個体 /mL（22.5 ± 3.8 億個体と 25.6±3.0 億個体），
流水区が 2,193 個体 /mL と 2,346 個体 /mL（21.9±3.0 億
個体と 23.5 ± 2.4 億個体）であり，平均値に顕著な差は認められなかった。卵率は 11.8 ～ 79.2% であり実験区に関係なく毎日激しく変動したが，平均卵率と標準偏差は循環区が 58.8 ± 15.1% と 58.8 ± 13.5%，流水区が 56.7
± 12.0% と 59.9 ± 10.2% であり，循環区の方が変動はや
や大きいが，平均値はほぼ同等であった。実験期間の総収穫数（1 日あたりの収穫数と標準偏差）は循環区が390.8 億 個 体 と 402.1 億 個 体（17.0±3.2 億 個 体 / 日 と17.5 ± 1.7 億個体 / 日），流水区が 396.5 億個体と 379.7
億個体（17.2 ± 1.6 億個体 / 日と 16.5±1.2 億個体 / 日）であり，1 日あたりの収穫数は何れの実験区においても変動は小さく，総収穫数も差はなかった（p ＜ 0.05）。
また，両実験区共に急激なワムシ密度の低下や収穫量の減少は認められなかった。
培養期間中の水の添加水量と廃水量各実験区での水の添加水量と廃水量を表 1 に示した。添加水量は，全実験
区共にクロレラ 123L とクロレラ希釈に用いた水道水
600L の 計 723L が あ り， そ れ に 加 え て 流 水 1 区 で は14,991L，流水 2 区では 14,819L の新たな人工海水の添加があった。また，廃水量は循環 1，2 区共に 773L に対して，流水 1 区では 15,714L，流水 2 区では 15,542Lであった。なお，循環 1，2 区では実験終了時までに図 3．培養水槽のワムシ数と卵率，収穫ワムシ数の経時変化● 循環 1 区 ■ 循環 2 区 ○ 流水 1 区 □ 流水 2 区

表 1．実験における水の添加水量と廃水量＊1＊2

b ～ d で算出できなかった蒸発，飛沫等による廃水量で，実験終了後のシステムの減水量等から以下の計算式で算出，その他廃水量（e）＝a－（b＋c＋d－f）
実験開始時（2,900L）と終了時のシステム全体の水量の差とした― 50 ―

図 4．循環 1 区におけるワムシ収穫後の回収水槽における濁度の推移

50L の減水があったが，減水による注水量の変動やポン
プの作動不良などは生じなかった。
懸濁物除去能力

図 5．循環 1 区におけるワムシ収穫後の積算泡沫廃水量の推移
横軸の数字は計測した経過時間を示し，収穫時の廃水が混合し安定する収穫 20 分後を「0」と定義し，以後 2 時間ごとに測定した泡沫廃水量の「0」は，定義上の 0 時間後となる収穫後
20 分間までの泡沫廃水量を示す

循環 1 区におけるワムシ収穫後の濁度の推移を図 4 に示した。濁度は 0 時間後には 110.8 ～119.4 であったが，その後経過時間に伴って急激に低下
し て 2 時 間 後 に は 25.2 ～ 36.9，8 時 間 以 降 に は 6.5 ～19.3 まで低下した。泡沫廃水総量は 4,640 ～ 4,930mL であった。経過時間に伴う時間ごとの泡沫廃水量と泡沫廃水総量に対する割合の内訳は，収穫 0 時間と 2 時間後の合計が 3,730 ～ 3,970mL，77.9 ～ 84.5% でその後大幅に減少し，4 時間後が 530 ～ 940mL，11.2 ～ 19.1%，8 時
間後が 0 ～ 40mL，0 ～ 0.9% で，10 時間後以降の廃水はなかった（図 5）。濁度，泡沫廃水量の推移は 6，13，
20 日目とも同様の傾向であった。
硝化能力

ワムシ収穫後のアンモニア態窒素濃度の推移を図 6 に示した。実験 6，13，20 日目の生物ろ過装置内の水温は 24.1，23.9，24.1℃であった。アンモニア態窒
素濃度は，ワムシ収穫直後である 0 時間後では 16.5，
21.5，23.0mg/L であったものの，何れの実験日も 5 時間
後までの濃度低下は直線的で，低下速度もほぼ同様であった。亜硝酸態窒素濃度は各培養日数共に 1 時間後から

図 6．循環 1 区におけるワムシ収穫後のアンモニア態窒素濃度の推移
横軸の数字は計測した経過時間を示し，アンモニア態窒素が安定する収穫 20 分後を「0」と定義し，以後 1 時間おきに測定した増加するが概ね 2mg/L 以下で推移し，9 時間後には 0.1～ 0.4mg/L まで減少した（図 7）。硝酸態窒素濃度は 0
時間後には 19，39，45mg/L で，その後直線的に増加し，
7 ～ 9 時間後には 23，58，58mg/L に達したものの，以環式連続培養システムが 38.2 万円高かった。一方，1 回

降顕著な増減はなかった。本システムでのアンモニア態の培養を 25 日とした場合の 1 回あたりのランニングコ

窒素の硝化速度は 5.69 ～ 6.68g-N/h であり，それに基づ

ストは循環式連続培養システムが 10.1 万円で，流水式

く硝化完了までの時間は 5.47 ～ 6.72 時間と推定された

連続培養システムが 18.0 万円となり，人工海水粉末の（表 2）。

使用量が少ない循環式連続培養システムが 7.9 万円安かった。このことにより，人工海水を用いた場合は 5 回のイニシャルコストとランニングコストの比較

イニシャ

培養を行うと，コストがほぼ同額になり，6 回以上の培

ルコストとランニングコスト試算結果を表 3 に示した。

養になると循環式連続培養システムの方がコスト面で有イニシャルコストは循環式連続培養システムが 93.5 万利となることが示された。人工海水を用いない場合は，円で，流水式連続培養システムが 55.3 万円となり，循

ランニングコストは両システムとも 7.8 万円であること― 51 ―

表 2．循環 1 区におけるワムシ収穫後のアンモニア態窒素硝化速度

＊1
＊2
＊3
＊4
＊5

アンモニア態窒素濃度が 1mg/L 以上であった時間を示した＊1
における培養水槽と収穫水槽を除いたシステムの水量を示した
d=b × c で算出した
図 6 に示した直線式の切片の絶対値に a を乗じて算出した
硝化完了時間（f）=d/e で算出した

図 7．循環 1 区におけるワムシ収穫後の亜硝酸・硝酸態窒素濃度の推移
横軸の数字は計測した経過時間を示し，亜硝酸・硝酸態
窒素が安定する収穫 20 分後を「0」と定義し，以後 1 時
間おきに測定した

表 3．各システムのコスト試算結果

循環式は循環 1 区，流水式は流水 1 区で試算した加温施設やブロアー施設，土地代等の庁舎設置の固定資産，備品類及び，人件費は含めていない
加温に関わる灯油代等は含めなかった＊1
1kL アルテミアふ化水槽の金額＊2
循環 1 区は回収水槽，流水 1 区は回収容器の金額＊3泡沫分離器と循環ポンプの合計金額＊4
水槽 2 基及び，循環ポンプ，バルブ，ろ材（ろ材はサン
ゴ砂 380kg，親水性セラミックス 84kg とした），ろ材用ネットの合計金額＊5
給餌タンクと定量ポンプの合計金額＊6
循環 1 区は流量計の金額，流水 1 区は注水ポンプ，バルブ，流量計の合計金額＊7
循環 1 区はバルブ，塩ビ資材，マット，エアーストーンの合計金額，流水 1 区は塩ビ資材，マット，エアーストーンの合計金額＊8
水道使用量と庁舎の契約料金から算出＊9ポンプの電力量と屋島庁舎の契約料金から算出

から，循環式連続培養システムではイニシャルコストがはなかった。循環式連続培養システムでは，新たな作業

38.2 万円新たに必要であった。

として加わるろ材の設置や熟成に作業時間を要するもの

培養に関わる作業時間の測定結果は表 4 に示した。最の，流水式連続培養システムでは人工海水作製時間や注も多くの時間を要する培養作業時間には両システムに差水用に用いた水槽の洗浄等の作業があるため，合計の作― 52 ―

穫後 6 時間で 1mg/L 以下まで処理できることが示され

表 4．各システムの作業時間た。サンゴ砂，親水性セラミックスのアンモニア態窒素の硝化速度は，水温 22℃では 10.8mg-N/h/L，5.9mg-N/h/
L とされており 28），硝化能力は水温，pH，塩分等により変化することが知られている 29，30）。本システムでの生物ろ過装置は上記の硝化能力とろ材の比率から算出した8.9mg-N/h/L と比べて硝化能力は遜色なく，約 6 時間という短時間でアンモニア態窒素が処理できることから，
機能的に問題はなかったと考えられる。このようにシス
テムの高いアンモニア態窒素処理能力から，供給される
循環水のアンモニア態窒素は低く抑えられたことにより，循環区の培養事例においても培養終了時のアンモニ
業時間では循環式連続培養システム 1,066 時間，流水式

ア 態 窒 素 が 53.0 ～ 70.5mg/L で あ り 流 水 区（64.0 ～連続培養システム 1,059 時間と差はなかった。

98.0mg/L）と差はなかった。収穫後の循環水は短時間でアンモニア態窒素が除去されること，流水区の方で上昇考察した事例があることからも，培養水槽のアンモニア態窒素の増加量に若干の差が生じるのは，システムの違いに

循環式連続培養システムの導入はワムシ培養におけるよる差ではなく，培養水槽の懸濁物の量や壁面等に付着生産コスト低減や増殖阻害細菌の混入等の多くの問題をすると考えられる硝化細菌の発生量の差と考えられる。

解決できるものと期待されるが，種苗生産現場への普及

さらに循環区では pH が若干低く推移したこともあり，を考慮すると，システム自体が簡便であること，イニシ

有毒な非解離アンモニアの濃度は 1.4 ～ 1.5mg/L にとどャルコストやランニングコストが安価であること，さらまり，非解離アンモニア耐性が把握されている L 型ワに安定性や安全性に優れていること等が重要であると考

ムシの増殖可能濃度である 2.2mg/L24）を下回ったことかえられる。本研究では，これらに配慮した新たな循環式

ら，本システムが効果的に機能したことが窺える。一

培養システムを試作して 25 日間の連続培養を行ったと

方，亜硝酸態窒素では，流水区の 0.1mg/L 以下に対し

ころ，毎日約 17 億個体のワムシを安定生産することがて，循環区は 0.6 ～ 1.2mg/L まで上昇したが，これは，でき，流水式の培養法（16.5 ～ 17.2 億個体 / 日）と遜

ワムシ収穫直後の亜硝酸態窒素を含んだ循環水が培養水

色なくワムシの大量培養ができることを明らかにした。

槽に入ったため蓄積したものと考えられるが，亜硝酸態

循環式の培養で最も重要な点は，飼育生物の排泄物や窒素は弱毒性であり 31），蓄積量も僅かであるためワム

死骸ならびに残餌等が原因で水中に蓄積するアンモニアシの培養には問題にならないレベルであった。これらの態窒素等のワムシの増殖阻害物質を低レベルに制御することから，本システムでは循環水中の懸濁物とアンモニことである 24-26）。特にワムシの培養水中には大量の懸濁

ア態窒素が比較的短時間で処理され，培養水槽のワムシ物と高濃度のアンモニア態窒素が発生するため，この両の増殖阻害物質である非解離アンモニアの蓄積をある程方を効率よく除去できる装置を培養システム内に組み込度抑制できたことが，流水式の連続培養法と同程度の生む必要がある。その処理方法としては，前者には泡沫分産性が得られた要因と推察される。

離法，ドラムフィルター法，沈殿法などがあり，後者に循環式のワムシ培養では，培養に用いる水の量が少な

はストリッピング法，不連続点塩素処理法，イオン交換くなるため，ワムシ培養に人工海水粉末を用いやすくな法，オゾン法，生物ろ過法等があるが 27），ワムシ培養ることから，海水の添加を介したワムシの増殖を阻害すの観点から懸濁物の大半を占める微細粒子の除去に適しる細菌や飼育仔魚に対する病原性細菌の侵入機会が大幅た泡沫分離法と有毒物質の発生がなく構造が簡便であるに少なくなることで，ワムシ培養の安定性の向上や飼育生物ろ過法の組み合わせが最も適していると考えられ仔魚の細菌性疾病の防除にも貢献する可能性が高い。たた。このため，循環式連続培養システムには循環水の浄だ，病原性細菌の侵入経路は海水の添加のみで防除でき化装置として，泡沫分離装置と生物ろ過装置を組み込んるものではなく，今後は実証実験の繰り返しによる検証だ。採用した泡沫分離装置は，汎用性を考慮して市販品やワムシ卵消毒技術 32）の活用なども視野に入れて解明を使用したものの，その懸濁物除去能力は循環水中の懸していくことが重要となる。循環式のワムシ培養は，加濁物量を 2 時間で約 8 割，4 時間でほぼ全て除去するこ

えて，従来から問題視されてきた大量の有機物を含むワとができ，短時間で効率よく懸濁物が除去できることがムシ培養廃水についても，本実験での流水式の連続循環

明らかとなった。一方，本システムでの生物ろ過装置

法では 1 日あたり 630L 前後の廃水が発生していたが，は，ワムシ収穫後のアンモニア態窒素の硝化速度が 5.69

循環式の連続培養法では 1 日あたり 20L 程度と極めて～ 6.68g-N/h（ろ材 1L あたり 8.8 ～ 10.3mg-N/h）で，収少なく，高濃度の有機廃水を工業的に処理しやすい量と― 53 ―

なるため，沿岸海域の環境保全にも役立つものと推測さ文献れる。また，循環式連続培養システムは新たな海水を全く使用しないことから，海水の確保が難しく，培養で大量に生じる廃水処理も困難な内陸部で特に効果的な培養方法であると考えられる。
コストの比較では，両システムでの作業時間，特に培養に関わる作業時間に大きな差は無いことから，循環式
連続培養システムの導入により大幅な人件費の上昇は考えられにくい。そのため，人件費と後述する水温維持に関わる経費を除いたコストを比べると，本研究で試作した循環式連続培養システムは，イニシャルコストが 93.5
万円で，流水式連続培養システム（55.3 万円）よりも高額であるものの，ヨーロッパで開発されたバッチ式の循
環式培養システムの 12,200 ユーロ（約 160 万円）と比較して大幅に安価であった 12）。海外事例では培養方式が違うこと，社会的背景から人件費を削減してオートメーション化に特化していることなど直接的なコスト比較はできないが，本研究で試作したシステムでは簡便かつコンパクトな設計重点をおいたことにより安価になったと考えている。一方で，ランニングコストは，人工海水
粉末代を除いた両システムには差はなく，地先の海水を用いればイニシャルコストが高額な分，流水式の連続培養の方がコスト的に有利と考えられる。ただ，ワムシの培養は適温を維持するため加温されることが一般的で，培養時期や地理的立地条件によっては新水の補給がない
循環式の連続培養の方が安価となる可能性はある。また，陸上養殖や疾病防除の観点から培養に人工海水粉末を用いた場合は，流水式の連続培養事例（培養期間が25 日間）に比べて 1 事例あたり 7.9 万円安価になるため，同様な培養事例を繰り返し 5 回程度実施すれば，循
環式の連続培養の方がコスト面で有利になると推測され，循環式連続培養システムの導入は，長期的にみるとワムシ生産コストの削減に貢献すると考えられる。そのため立地条件や疾病防除，廃水処理など培養環境の諸事
情を総合的に判断した上での培養方法の選択が重要である。
以上のことから，本研究で試作した循環式連続培養システムは，ワムシの生産コストの削減に有効な可能性も高く，さらにワムシの培養の安定性の向上や疾病防除，
環境保全等，その効果が多岐にわたる可能性がある。

謝

辞本研究を行うにあたり，システムの設置およびワムシ
管理にご協力いただきました独立行政法人水産総合研究センター瀬戸内海区水産研究所屋島庁舎の職員，契約職
員の皆様に深謝いたします。

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