JP2016208890A - アワビの養殖方法とそのシステム - Google Patents

Abstract

【課題】アワビに必要な甲殻形成に必要な珪藻を摂取でき、飼育水の交換頻度を低くでき、飼育水内の二酸化炭素、硝酸態窒素等を低くする養殖システムの提供。
【解決手段】アワビの養殖システムは、アワビを養殖する水槽である飼育槽２、飼育水中の固形物をサイクロンで分離する固形異物回収装置２、サイクロン型汚物収集装置４，飼育水に薬液、酸素、空気等を吹き込む活性化装置５、緑藻類により、飼育水中の成分を光合成により吸収して栽培する藻類栽培装置７、地中熱で飼育水を加温、冷却する熱交換パイプ９、微生物で有機物を分解する微生物濾過槽１等からなる。飼育水中に、アワビの甲殻の生育に重要な珪藻を繁茂させるためにケイ酸カリ又はケイ酸ナトリウム水溶液等をキャビテーション作用により混合する。
【選択図】図１

Description

本発明は、アワビの養殖方法とそのシステムに関する。更に詳しくは、アワビの生育のための生育環境である水質を良好に保ち、効率的にアワビを生産できる、アワビの養殖方法とそのシステムに関する。

アワビを陸上で養殖することは行われており、このための装置も種々提案されている（特許文献１、２）。特許文献１に記載のものは、飼育水である飼育海水を案内するシェルター（アワビが付着する付着板）を同心円状に複数枚配置し、海水を回転させて異物を中心の底から飼育海水と共に排出して水質を保つものである。特許文献２に記載のものは、飼育槽とミネラル分を含んだ濾材が収納されている濾過タンクとの間で、飼育槽内の貯水を循環させて、濾材のミネラル分で好気性バクテリアを活性化するものである。

一方、エゾアワビの生育の報告では、海水温が２６℃以上の場合には、２４℃よりも酸素消費量が低下し、また、海水の汚染指標として、生物の糞尿等を由来とするアンモニア態窒素（アンモニア性窒素）が用いられているが、この値が１０μg-atoms/Lを越えると飼育海水では、酸素消費量が急激に減少する報告がある（非特許文献１）。即ち、アンモニア態窒素の水中濃度とアワビの酸素消費量には強い相関があり、この酸素消費量の低下は、エゾアワビの活動が低下していることを意味する。水温を低下させるためには、冷却装置で飼育海水を冷却すれば良いが、エネルギー消費が大きくなり、しかもアンモニア態窒素を除去することは容易ではない。上記のような提案がされている装置により、飼育海水を浄化しても限界があり、特に、海水温が上昇する夏期は、養殖中のアワビの死滅はある程度避けられない。

アワビの陸上養殖装置において、電気分解で塩素を作り、この塩素ガスが溶けた水で次亜塩素酸の酸化力で有機物を分解し易くし、これを微生物濾過で分解するものも提案されている（特許文献５）。しかしながら、毒として知られている塩素ガス、次亜塩素酸の取り扱いが困難である。また、新鮮な海水を頻繁に入れ替える方法も採用されており、例えば、低水温期で４日に１回、高水温期は２日に１回の間隔で飼育海水を全て入れ替えている。この海水を頻繁に入れ替える方法は、この給排水のためのポンプエネルギーの損失、冷却海水の放出によるエネルギー損失、海洋汚染等の問題が発生する。

更には、この海水の入れ替えは、新鮮な海水温との間での温度差、水質の急激な変化により、飼育中のアワビに大きなストレスを与えることになるので、可能な限り少ない頻度で海水を交換するほうがよい。他方、本発明者は、飼育海水に酸素供給と同時に、薬液注入装置から水酸化ナトリウムを供給して、ｐＨ値の低下を防ぐための魚介類生息水の活性化装置を提案した。これにより、飼育海水中の二酸化炭素の蓄積を防ぐものである。しかしながら、この装置をアワビにそのまま適用しても、溶存酸素を多くすることはできても、アンモニア態窒素を取り除くことはできないので、アワビの最適な環境は必ずしも得られない。

クルマエビの養殖において、餌として重要な飼育海水中の褐色性プランクトン、或いは緑色植物プランクトンの発生を、窒素濃度及びリン酸濃度で調節することによって、理想的な植物プランクトンと褐色性プランクトンを発生する方法が提案されている（特許文献４）。他方、海ぶどう等の藻類の栽培を促進するために、温度を一定に保ち、波長を制御した光を照射し、酸素を含む空気又は窒素ガスを溶解させ、かつ藻類の生長に不可欠な必須栄養素等を供給する、促進栽培装置とその栽培方法も提案されている（特許文献６）。しかしながら、提案されているものは、何れも発明の目的が異なり、本発明のアワビの飼育海水の改善に直ちに適用できるものではない。

特開２００４−３２９０４２号公報 特開２００２−１１９１６９号公報 特開２００４−１５９５５８号公報 特開平８−１５４６６４号公報 特開２０１５−６１５１３号公報 ＷＯ２００５／１０２０３１号

「エゾアワビの生育に及ぼす環境条件について」東北区水産研究所報第２１号

本発明は、以上のような技術背景で発明されたものであり、次の目的を達成するものである。
本発明の目的は、アワビに必要な栄養をアワビが効率的に摂取できるようにしたアワビの養殖方法とその養殖システムを提供することにある。
本発明の他の目的は、飼育海水の交換頻度を低くできるアワビの養殖方法とその養殖システムを提供することにある。
本発明の更に他の目的は、飼育海水の加熱、又は冷却のために供給するエネルギーが少ないアワビの養殖方法とその養殖システムを提供することにある。
本発明の更に他の目的は、飼育海水中の糞、残餌等の有機物由来の二酸化炭素、硝酸態窒素、及びリン酸態リン等の含有率を低くできるアワビの養殖方法とその養殖システムを提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために以下の手段を採用する。
本発明１のアワビの養殖方法は、
主に好気性微生物を利用して、前記飼育水中に含まれている有機物を硝化細菌により酸化分解する微生物濾過槽と、
前記飼育水を入れた水槽であり、アワビを棲息させ養殖するための飼育槽と、
前記飼育水中の固形物を分離するための固形異物回収装置とからなり、
前記微生物濾過槽、前記飼育槽、及び前記固形異物回収装置内で、前記生育水の一部又は全部を循環させて使用する陸上のアワビの養殖システムにおいて、
前記飼育水に、酸素又は空気、及び前記飼育水を改質するための薬液を、前記飼育水中に溶解させて前記飼育水を活性化させる、及び／又は
前記飼育水に緑藻類を浸漬し、前記緑藻類に光を照射して、生育に有効な前記飼育水中の成分を吸収させ前記緑藻類を栽培することを特徴とする。

本発明２のアワビの養殖方法は、本発明１のアワビの養殖方法において、前記薬液は、前記飼育水中にケイ酸カリ及び／又はケイ酸ナトリウム水溶液を添加するものであることを特徴とする。
本発明３のアワビの養殖方法は、本発明１又は２のアワビの養殖方法において、
前記活性化は、閉鎖された矩形空間を有する噴流発生室に、加圧された前記飼育水をノズルから噴出させてキャビテーションを発生させ、前記飼育水に前記酸素又は空気、及び前記薬液を混合するものであり、
前記飼育水の加熱又は冷却は、地中に埋設された地中熱交換パイプを通して地中の温熱又は冷熱を利用するものであることを特徴とする。

本発明４のアワビの養殖方法は、本発明１又は２のアワビの養殖方法において、
前記固形物の分離は、前記飼育槽から排出された前記飼育水に旋回流を発生させて、遠心力と重力により前記固形物の分離を行うものものであり、
前記緑藻類の生育は、太陽光、及び／又は、人工光を照射して前記緑藻類を栽培し、
前記飼育槽にアワビが付着するアワビ活着板を配置し、前記アワビ活着板に人工光を照射して珪藻類を前記アワビ活着板に発生させることを特徴とする。

本発明１のアワビの養殖システムは、
主に好気性微生物を利用して、前記飼育水中に含まれている有機物を硝化細菌により酸化分解する微生物濾過槽と、
前記飼育水を入れた水槽であり、アワビを棲息させ養殖するための飼育槽と、
前記飼育水中の固形物を分離するための固形異物回収装置とからなり、
前記微生物濾過槽、前記飼育槽、及び前記固形異物回収装置内で、前記生育水の一部又は全部を循環させて使用する陸上のアワビの養殖システムにおいて、
前記飼育水に、酸素又は空気、及び飼育水を改質するための薬液を吹き込んで溶解させて、前記飼育水を活性化させるための活性化装置、及び／又は
前記飼育水に浸漬した緑藻類に光を照射し、前記緑藻類の生育に有効な前記飼育水中の成分を光合成により吸収して前記緑藻類を栽培するための藻類栽培装置とからなる。

本発明２のアワビの養殖システムは、本発明１のアワビの養殖システムにおいて、
前記飼育槽に供給される前記飼育水を加熱又は冷却するために、前記飼育水を通して、地中の温熱又は冷熱を利用するように地中に埋設された地中熱交換パイプとを有することを特徴とする。

本発明３のアワビの養殖システムは、本発明１又は２のアワビの養殖システムにおいて、
前記活性化装置は、閉鎖された矩形空間を有する噴流発生室に、加圧された前記飼育水をノズルから噴出させてキャビテーションを発生させ、前記飼育水に前記酸素又は空気、及び前記薬液を混合するものであり、
前記藻類栽培装置には、前記緑藻類の生育のために太陽光及び／又は人工光を照射して前記緑藻類を生育するものであり、
前記飼育槽にアワビが付着するアワビ活着板を配置し、前記アワビ活着板に人工光を照射して珪藻類を前記アワビ活着板に発生させるための人工灯を有することを特徴とする。

本発明４のアワビの養殖システムは、本発明３のアワビの養殖システムにおいて、
前記飼育水の主な流れは、前記微生物濾過槽、前記飼育槽、前記固形異物回収装置、前記活性化装置、前記藻類栽培装置、及び前記地中熱交換パイプの順序で循環されることを特徴とする。

本発明のアワビの養殖方法とその養殖システムは、アワビに必要な栄養を養殖中のアワビが効率的に摂取できる、飼育海水の交換頻度を低くできる、飼育海水中の糞、残餌等の有機物由来の有害なアンモニア、二酸化炭素、硝酸態窒素、及びリン酸態リン等の含有率を低くできる、飼育海水の温度を最適に維持できる、というものである。

図１は、本発明のアワビの養殖システムの概要を示す平面図である。 図２は、図１のＡ−Ａ線で切断した断面図である。 図３は、飼育槽の排水空間部の拡大断面図である。 図４は、サイクロン型汚物収集装置の旋回槽、活性化装置の活性化槽、及び藻類栽培装置の藻類栽培槽の断面図である。 図５は、活性化装置の部分断面図である。

［アワビの養殖システムの概要］
以下、本発明のアワビの養殖システムの概要を図面に基づいて説明する。図１は、本発明のアワビの養殖システムの概要を示す平面図である。この沿岸からの海水を貯水槽（図示せず）にポンプアップして貯水する。ポンプから送られた海水は、周知技術であるフロート弁（図示せず）により、常に貯水槽内で一定水位になるように、貯水槽に汲み上げて貯められている。

貯水槽には、飼育水である海水を入れるが、この海水は海岸から近くて可能な限り深い水深のもので、かつ季節的に変動の少ない海水温のものを用いる。また、貯水槽には、蓄えた海水が外気からの温度の影響を避けるために槽壁や天井に断熱材が貼られている。沿岸からポンプで汲み上げた海水は、飼育水に有害なフジツボの卵、有害なプランクトン等の異物を含むので、フィルター等で除去したものを貯水する。貯水槽の下部には、手動の開閉弁が配置されている。開閉弁の開度を調整して、貯水した海水を微生物濾過槽１に通常は常時配水する。

開閉弁の弁の開度は、次のように決める。例えば、１日で１０回の循環で全ての飼育水が入れ替わるように設定したとき、１循環中に要する時間内に循環水の約１０％を追加する量の新規の海水を配水する。海水温、微生物等の海水の状態、天候等で異なるが、本システムでは、上記の条件の場合、約５〜２０％程度の新規の海水を配水する。この新規の海水の配水により、循環している飼育水が多くなるので、後述する活性化槽５１の排出ゲート５２、サイクロン型汚物回収装置４の開閉弁４３（図４参照）等からその余分な海水はオーバーフローさせて廃棄する。

微生物濾過槽１は、主に好気性の硝化菌を利用して、海水中に含まれているアワビの糞、残餌等の有機物を酸化分解するものである。微生物濾過槽１で濾過された海水は、アワビを養殖するための飼育水に水位差を利用した流れで供給される。飼育槽２は、アワビを養殖するための海水で満たされた飼育のための水槽であり、アワビはこの中に配置された棚であるアワビ活着板２５で飼育される。飼育槽２内の飼育水は、残餌、糞等と共に、飼育槽１の下部の排水口から排出される。排出された飼育水は、落差により調整槽３に自然に排出される。調整槽３は、飼育水を一時的に貯留し流れを一定に保つ機能と、残餌、糞等の固形物を濾過するフィルター機能を有するものである。調整槽３から流出する飼育水は、二方向に分岐し、一方の分流はサイクロン型汚物回収装置４に送られる。サイクロン型汚物収集装置４は、その原理は知られているように、旋回流による遠心力で飼育水中の固形物を分離するための装置である。

調整槽３から流出する飼育水の他方の分流は、活性化槽５に送られる。活性化槽５は、空気又は酸素、及び水ガラスであるケイ素ナトリウムの水溶液をキャビテーション作用により、微細にして飼育水に溶解させるためのものである。更に、活性化槽５内の飼育水に、食品添加物としても利用可能な農業用肥料のケイ酸カリ等を添加する。活性化槽５からの飼育水は、藻類栽培装置４に送られる。藻類栽培装置７は、主に高水温期に繁殖力が強いアオサ等の緑藻類を人工的に栽培し養殖するための養殖装置であり、微生物濾過槽１の硝化菌によって分解された硝酸態窒素（ＮＯ₃-Ｎ）、リン酸態リン（ＰＯ₄-Ｐ）、飼育水中の栄養塩等を栄養として取り込み吸収する。藻類栽培装置７から排出された飼育水は、循環ポンプ８に流れる。循環ポンプ８は、飼育水を加圧して地中に埋められたポリエチレン製の熱交換パイプ９に送る。飼育水は地中の温度の近くまで熱交換され、微生物濾過槽２に戻される。温度コントローラ１０は、微生物濾過槽２から取水し、飼育水を設定された温度に制御した後、微生物濾過槽２に戻すものであり、常時運転するものではない。以下、アワビの養殖システムを構成する個々の機器について、詳細に説明する。

［微生物濾過槽１］
微生物濾過槽１は、主に好気性の硝化菌を利用して、海水中に含まれているアワビの排泄物等の有機物を酸化分解するものである。本例では、蛎殻、通水性の合成繊維からなる長繊維不織布が積層され、その中間には通水のための通水空間をサンドウッチ状に挟んだ構成である。長繊維不織布に付着した好気性の硝化菌等の微生物がアワビの排泄物、残餌等を分解してくれる。この微生物濾過槽１の一例は、本発明の発明者の発明であるが、公知の技術であるのでその詳細な構造の説明は省略する（特開平１０−１１８６７６号公報）。ただし、この構造、機能のものを必ずしも用いる必要はなく、硝化菌が有効に働くものであれば良い。

アワビの飼育で発生した有機物は、微生物濾過槽１の長繊維不織布層の好気性の菌、バクテリア等で処理され、二酸化炭素（ＣＯ₂）、硝酸態窒素（ＮＯ₃-Ｎ）、リン酸態リン（ＰＯ₄-Ｐ）等に分解される。好気性の菌、バクテリアの活動を促進させるために、必要に応じて飼育水中に空気、酸素を溶かし込むエアーレーションを行うと良い。微生物濾過槽１の飼育水は、この低部に連結された飼育水供給菅１１から各飼育槽２に分岐している。更に、分岐した飼育水供給菅１１は、それぞれ２方向にそれぞれ分岐した吐出管１２を有している。この吐出管１２は、飼育槽２の長手方向で底面２２に沿うよう配置されている（図２参照）。この吐出管１２の長手方向に、一定間隔で複数の貫通孔が開けられており、この貫通孔から飼育水を噴出１３させる。この飼育水の噴出１３により、底面２２に堆積している残餌、糞等を排水パイプ１８の方向に流すことができる。また、飼育水の噴出１３、及びその噴出に伴って発生するキャビテーション作用により、浄化された飼育水が二つの養殖空間２４に満遍なく行き渡る。

［飼育槽２］
図２は、図１のＡ−Ａ線で切断した飼育槽２の断面図である。飼育槽２は、区画された空間であり、そこに海水を入れてアワビを飼育するものである。飼育槽２の水槽本体２１は、本例ではＦＲＰ、アクリル板などで作られたもので、図１に示すように、上面から見て両端は円孤状で長方体状の形をしたものであり、上面は開口している。水槽本体２１は、本例では隔壁２３により４つの空間に、即ち、２個の長方体状の空間、及び２個の半円筒に区画された空間である。ただし、半円筒の部分の隔壁２３は、水槽本体２１の底面まで延びていない（図２参照）ので、この４つの空間完全に区画されいない。このために飼育水は、水槽本体２１の下部で自由に流れている。水槽本体２１の中央部に位置する二つの区画された長方体状の空間は、アワビを養殖するための養殖空間２４である。養殖空間２４内には、複数台の板材のアワビ活着板２５が積層して配置されている。

このアワビ活着板２５は、本例ではアワビの中でもクロ鮑の性質に適したものである。本例では繊維強化プラスチック、珪藻土、セメント等で作られたものであり、アワビが自由に移動できる、餌となる海草を与えられる空間を有している、清掃が容易にできる等の理由から、外壁がなく、複数の板を隙間を有して積層したものであり、この板状体を井桁状に組んだ構造を有するものである。この構造のアワビ活着板２５は、特開２００４−１２９６０６号公報等で公知のものであり、その詳細については説明を省略する。本例では、上下に２台のアワビ活着板２５を積層し、一つの養殖空間２４に合計で１２台を設置し、長方体状の空間である二つの養殖空間２４で合計２４台を設置できる。アワビ活着２５は、複数の貫通孔を有する網状の底板（図示せず）上に設置されている。

このために、底板と水槽本体２１の底面との間には、平たい空間である底部空間が形成されている。また、底部空間の底面２２で、一つの養殖空間２４の両側の隅には、養殖空間２４内の養殖水に空気を供給するための空気パイプ（図示せず）が敷設されている。空気パイプは、養殖空間２４内の海水に空気が満遍なく行き渡るように、底面の複数箇所に吐出口が配置されエアレーションを行う。エアレーションは、水中に空気を送り込み、泡を作って水をかき混ぜ、水中に空気を溶かし込むものである。海水中のアワビは、この空気中の酸素により呼吸を行うことができる。更に、養殖空間２４の両側の隅に配置されたエアレーションにより、養殖空間２４内の養殖水は、対流を起こして、均一に攪拌されることになる。

（排水空間１５）
飼育槽２の一端部には、排水空間１５が配置されている。図３は、飼育槽２の排水空間１５部の拡大断面図である。図３の断面図に示すように、水槽本体２１の一端部に配置された排水空間１５には、下端が水槽本体２１に固定された水位管１６が鉛直方向に配置されている。水位管１６の内部には、排水パイプ１８が水位管１６の中心線と同心に配置されている。水位管１６の上端と排水管１８の上端との間は、段差Ｓがある。水槽本体２１の水位が、水位管１６の上端面以上より高いときは、水位管１６の上面からも飼育水が流れ込む。水槽本体２１の水位が水位管１６の上端面以上より低いときは、飼育水は異物排出空間１９を通って排水される。

水位管１６の下部には、槽本体２１の底面２２と平行なフランジ１７が一体に形成されている。水位管１６の内径と排水パイプ１８との間は、円筒で環状の異物排出空間１９が形成されている。異物排出空間１９は、槽本体２１の底部に堆積した糞、残餌等の固形物、半固形物等からなる異物１９をエアレーションで浮上させて、排水パイプ１８の上端の開口から排出するための空間である。この異物１９の排出の原理は、一種のエアーリフトポンプである。水位管１６の下部にフランジ１７を設けた理由は、槽本体２１の底部に堆積した糞、残餌等の固形、半固形の異物１９の排出を促すためである。通常、飼育水は槽本体２１の底面２２の近傍から異物排出空間１９を通って、異物と共に排水パイプ１８からの異物の排出が排出される。

このとき、排水される飼育水は、フランジ１７と槽本体２１の底面２２との間の空間は、狭くなっているのでこのフランジ１７の位置では流速が速くなる。この流れの動圧により、異物１９の排出を促すことができる。なお、循環ポンプ８により、飼育槽２の水位は微生物濾過槽１より高く水位が形成されるので、排水パイプ１８の上端の水位以下に下がることはない。即ち、フランジ１７の近くの飼育水と共に吸い込まれた異物１９は、異物排出空間１９に流れ込む。異物排出空間１９内には、空気パイプ２０から空気が供給されているので、異物１９は一種のエアーリフトポンプにより飼育水と共にリフトされて、排水パイプ１８の上部に浮上し、排水パイプ１８から排出される。

（ＬＥＤ照明装置）
飼育槽２の上部には、ＬＥＤ照明装置（図示せず）が配置されている。ＬＥＤ照明装置は、可能な限り昼光に近いものを用いる。ＬＥＤ照明装置は、アワビ活着板２５の表面、飼育水中等に主に珪藻類を繁殖させるためのものである。珪藻は光合成を行って、飼育水の栄養で増殖させるものである。この珪藻は、養殖中のアワビの餌となり、丈夫な殻を作ることになる。珪藻類を効率的に繁殖させるために、後述するように、本実施の形態ではキャビテーション作用等で微細化した水ガラス（ケイ酸ナトリウムの水溶液）を混入させる。

［調整槽３］
調整槽３は、上部が開口した長方体状の本体３１を有し、各飼育槽２から排出された飼育水を一時的に貯留し、流量を調整するためのものである。各飼育槽２の排水パイプ１８から排出された飼育水は、調整槽３に流れる。調整槽３の水位は、飼育槽２の排水パイプ１８の上面以下であるので、飼育水はサイフォンの原理で、飼育槽２から調整槽３の上面から注がれる（図１参照）。調整槽３内には、上面が開放され籠状容器に張られた籠状フィルター３２が配置されている。籠状フィルター３２は、飼育槽２から送られてくる飼育水中の残餌、糞等の固形物を濾過するためのものである。籠状フィルター３２内の固形物は、人手により定期的に清掃して取り除く。調整槽３の飼育水は、サイクロン型汚物回収装置４と活性化槽５に分流して送られる。図１に示すように、一方の分流は、調整槽３の本体３１に排出パイプ３３が取り付けられており、排出パイプ３３に連結された開閉弁３４を介して、サイクロン型汚物回収装置４に飼育水が送られる。他方の分流は、調整槽３の本体３１に設けられた連結パイプ３５により、活性化槽５１に送られる。

［サイクロン型汚物回収装置４］
図４は、サイクロン型汚物収集装置４の旋回槽４１、活性化装置５の活性化槽５１、及び藻類栽培装置７の藻類栽培槽７１の断面図である。図４の向かって左端部に示すものは、サイクロン型汚物収集装置４の旋回槽４１の断面図である。サイクロン型汚物収集装置４は、旋回流による遠心力で飼育水中の糞、残餌等の固形物を分離するための装置である。調整槽３から供給された飼育水は円筒状の旋回槽４１に供給される。このとき調整槽３の排出パイプ３３からの飼育水の吐出方向は、旋回槽４１の外周面の接線方向に向けて設置されている（図１参照）。従って、供給された飼育水中の比重の大きい半固形、固形等の異物４６は、遠心力により旋回槽４１の内周面４２上に追いやられ、遠心力と重力の合力で旋回槽４１の内周面４２に沿って、螺旋状に旋回して落下する。

そして、最終的には、上下の二次流れで、異物４６は旋回槽４１の底部の中心部に堆積される。旋回槽４１の中心部には、下端が旋回槽４１に固定された水位管４７が鉛直方向に配置されている。水位管４７の内部には、排水パイプ４８が水位管４７の中心線と同心に配置されている。水位管４７の下部には、旋回槽４１の底面と略平行なフランジが一体に形成されている。水位管４７の内径と排水パイプ４８との間は、円筒で環状の異物排出空間４９が形成されている。この水位管４１と排水パイプ４８の構造、機能（水位機能、異物４６の排出）は、前述した飼育槽２１の排水空間１５のものと実施ってきに同一であり、その詳細については説明を省略する。

この底部に堆積した異物４６は、開閉弁４３を介して排出される。なお、通常の運転では、開閉弁４３は開放されているが、必ずしも常時開放する必要はないので、定期的に開放する方法でも良い。排出されたアワビの糞等の異物は、自然界と同様にナマコの餌として使える。旋回槽４１の中心部には、排出パイプ４４が配置されている。排出パイプ４４から出た飼育水は、活性化槽５に開閉弁４５を介して、活性化槽５に供給される。

［活性化装置５］
図４に活性化装置５の活性化槽５１の断面図を示す。活性化装置５は、飼育水をアワビの飼育に最適なように最適化するためのものである。具体的には、飼育水へ水ガラス（ケイ酸ナトリウムの水溶液）、ケイ酸カリ等の必要な成分の補給する、飼育水に水酸化ナトリウムを溶かしてｐＨ値を高めて二酸化炭素の濃度を低める、有害なアンモニアをガス化して海水から除去する等である。飼育水は、アワビ、微生物等の活動により飼育水中の二酸化炭素が増加し、ｐＨ値が低下する。更に、アワビが出す排出物により、飼育水中のアンモニア量が増大する。これらのアンモニアも可能な限り除去するのが好ましい。活性化装置５は、飼育水のｐＨ値を上げ、かつガス化したアンモニア等を海水から除去する、投入した成分を飼育水中に細分化して均質に溶け込ます等のためのものである。なお、ガス化したアンモニアが直接的に養殖海水から抜けることは、活性化装置５のキャビテーション機能により推定した機能であり、直接に確認したものではない。

図５は、噴流発生装置６０を示す部分断面図である。活性化装置５の主要部をなすこの噴流発生装置６０について説明する。噴流を発生させる基本的な方法、機能については、特開２０００−５６３号公報等にその詳細が記載され公知技術であるので、詳細な説明は省略するが、この噴流発生原理はコアンダ効果を利用し噴流を発生させるものである。一般に水力機械等において、キャビテーションの発生は振動や材料の腐食、破損をもたらすので避けなければならないが、この噴流発生装置６０においては、生息水の酸素濃度の向上、又アルカリ化等に積極的にこの現象を利用するものである。一般にベルヌーイの定理が成立するところでは、キャビテーションは当然発生しない。前述のコアンダ効果は、流体が壁に引き寄せられる現象をいい、噴流においては、ウォータージェットが箱形の内部空間Ｖの壁に引き寄せられ渦を発生させる。

噴流発生装置６０の基部をなす噴流発生箱６４は、本例では扁平の長方体状のものである。長手方向が鉛直になるように配置されている。活性化槽５１から取水した飼育水をポンプユニット６１により加圧（０．１〜１．０ＭＰａ）する。この加圧された飼育水をパイブ６２を通して、噴流発生箱６４に設けられた噴射ノズル６３に供給する。噴射ノズル６３は、断面が円筒の環状空間である。噴流発生箱６４の内部には、区画された噴流発生室６５が形成されている。噴流発生室６５の内部空間Ｖは、３次元の箱状の空間で扁平であり、空間の概ねの高さをＨで、その概ねの幅をＷで表し、鉛直（垂直）方向の長さをＬ１とし、噴射ノズル６３の開口の有効直径をＤ１とすると、概略すると前述のように、渦流の発生条件として、Ｄ１＜Ｈ、Ｗ／Ｈ＞４、且つＨ＜Ｌ１の関係にある。噴射ノズル６３から噴出された噴流は、鉛直方向で内部空間Ｖの概ねの中心線の方向に噴射され、キャビテーションが発生する。

噴射ノズル６３の中心には、空気、酸素等の吸入するための吸入管６７が配置されている。吸入管６７は、例えば、水酸化ナトリウム、ケイ酸カリ水溶液、水ガラス（ケイ酸ナトリウムの水溶液）を定量注入する場合、定量ポンプ６８を用いて、薬液タンク６９から設定量を吸入管６７から供給する。噴射ノズル６３の中心部は負圧になるので、水ガラス、空気又は酸素等を吸入することができる。要するに、吸入管６３から、飼育水に必要な成分である、空気又は酸素、水酸化ナトリウム、ケイ酸カリ水溶液、水ガラス（ケイ酸ナトリウムの水溶液）等の気体、液体を供給する。これらの必要な薬剤等の供給は、定量ポンプ６８で所望の供給量を供給する、又は設定された時間のみ供給する。また、噴流が噴射されると噴流発生室６５の空間Ｖの８隅にはコアンダ効果により低圧渦である付着渦等が発生する。

このように渦流の伴った噴流の流れを発生させることにより、コアンダ効果、キャビテーション等により酸素等の気泡、薬剤等を微細化することができ溶存酸素濃度を高めることとなる。これらの噴流、付着渦等により、飼育水と酸素等の気体、水酸化ナトリウム、ケイ酸カリ水溶液、水ガラス（ケイ酸ナトリウムの水溶液）等の液体を均一に混合、撹拌する機能がある。なお、水酸化ナトリウムを飼育水に加える意味は、次式のような反応により、飼育水中の二酸化炭素が減少する。
［化１］
２ＮａＯＨ ＋ ＣＯ₂ → Ｎａ₂ＣＯ₃ ＋ Ｈ₂Ｏ

このような反応と共に、噴流発生室６５で微細化された気泡を含む噴流は排出管６６により、活性化槽５１内に吹き込まれる。魚、貝から排出されるアンモニアは、魚、貝等の呼吸器官への影響が出て、ヘモグロビン量、ヘマトクリット値の低下が起こることが知られているので、可能な限りこれを除去する必要がある。水中でのアンモニアは、解離性(ＮＨ₄ ⁺）と非解離性(ＮＨ₃)の２形態をとり、それぞれの量は、一定の温度、圧力下において平衡している。この非解離性アンモニアは、生物の神経と呼吸器を傷つけることが知られており、これを可能な限り減らさなければならない。飼育水のｐＨ値が上がれば（[Ｈ⁺]を減らせば）、又は水温を上げればアンモニアの溶解率が低下し、溶存中の非解離性のアンモニアは増える。

飼育水に上述した水酸化ナトリウムを加えてｐＨ値を上げることは、二酸化炭素の溶存率は低下させることができるが、次の反応により非解離性のアンモニアが増えることになる。
［化２］
ＮＨ₄ ^＋ ＋ ＮａＯＨ → ＮＨ₃ ＋ Ｈ₂Ｏ
そこで、飼育水中の非解離性のアンモニアをアンモニアガスとして除去するのが最も好ましい。活性化槽５１の底部には、エアポンプから大量の空気を供給するための空気供給管（図示せず）が配置されており、空気憤出管は、多数のノズルを有しており、このノズルから空気を噴出させる。活性化槽５１内の空気憤出管により大量の空気をその底から噴出させて、活性化槽５１内の飼育水をエアレーションする。噴流発生装置５０のキャビテーション作用により、アンモニアは沸点は低いので、気化しやすくなり、エアレーションによる泡等に含まれて空中に放出されることになる。この結果、飼育水中のアンモニアの濃度は減少することになる。

噴流発生室６５の底面には、排出パイプ６６が接続されており、水酸化ナトリウム、ケイ酸カリ（例えば、ケイ酸加里プレミアム３４（開発肥料株式会社（竹原本店：広島県竹原市）製）等の必要な成分が加えられ、かつアニモニアガスを分離した飼育水を排水することができる。また、水ガラス（ケイ酸ナトリウムの水溶液）を添加する理由は、飼育水を循環させる飼育において、アワビを高密度に収容すると、飼育水中のミネラルバランスが崩れ、表皮細胞からミネラルを多く吸収するアワビの場合は貝殻形成が悪くなる。特に、本発明者の知見では、自然の中での生育とは違って砂等がないため飼育水中では元素でいうとケイ素（Ｓｉ）が不足しがちである。

噴流発生装置６０のキャビテーション作用により、飼育水中の有機物は分解され泡沫になる。この泡沫は、所謂、波の花と呼ばれている有機物である。この波の花と水量がオーバーしたものは、活性化槽５１を凹部状に切り欠いて形成された排出口５２から排水される。調整槽３の連結パイプ３５からの飼育水は、上部が開放された籠状フィルータ５３に流れ込む。籠状フィルータ５３は、飼育水中の固形異物を濾過する。活性化槽５１の上面には、棒材５４が架け渡してある。この棒材５４には、網状の施肥袋５５が吊り下げられている。施肥袋５５には、本例では農業用等に使われている固体のケイ酸カリである。ただし、液体のケイ酸カリを使用する場合は、水ガラスと同時に噴流発生装置６０で供給しても良い。

［藻類栽培装置７］
藻類栽培装置７は、空気による飼育水の攪拌と、アオサ等の主に緑藻類の培養を行うためのものである。藻類栽培装置７の藻類栽培槽７１は、活性化槽５１と連結パイプ５９で連結されている。従って、活性化装置５で活性化された飼育水は、活性化槽５１から連結パイプ５９を通り藻類栽培槽７１に流れてて供給される。藻類栽培槽７１内には、藻類栽培籠７２が浸漬されている。藻類栽培籠７２は、アオサ等の緑藻類が流れないように留めるための籠であり、上面は開放しているが６面に網が張られた網籠である。藻類栽培籠７２内にアオサ等の緑藻類が入れてあり、栽培される。

藻類栽培槽７１の上部には、ＬＥＤ照明装置７４が配置されている。ＬＥＤ照明装置７４は、雨天、曇天時に太陽光の光が弱いときは、このＬＥＤ光照射灯を付加的に用いると良い。ここで培養されるアオサ等の緑藻類７３は、アワビの飼育で発生した有機物が、微生物濾過槽１の好気性の菌、バクテリア等で処理され、二酸化炭素（ＣＯ₂）、硝酸態窒素（ＮＯ₃-Ｎ）、リン酸態リン（ＰＯ₄-Ｐ）に分解される。緑藻類７３は、飼育水中の余分な栄養を吸収すると共に、成長した緑藻類７３はアワビのエサにもなる。また、緑藻類７３が光合成で発生した酸素（Ｏ₂）を発生し、これを飼育水に溶かす役割も果たす。また、アオサ等の緑藻類は、アワビの餌としても使用できるので、循環型の養殖が可能となる。なお、アオサ等の緑藻類７３に、飼育水の攪拌と光合成で作られた酸素を有効に飼育水に溶かすためにエアポンプから空気を供給しても良い。

［熱交換パイプ９］
熱交換パイプ９は、比較的浅い地中に長楕円状に何周も巻かれて配置されている。この熱交換パイプ９に飼育水を通して、地中熱で飼育水を加熱、又は冷却するためのものである。藻類栽培槽７１の底部には排水パイプ７５が配置されており、排出パイプ７５は循環ポンプ７３に接続されている。循環ポンプ８は、飼育水を加圧して、地中に埋められたポリエチレン製の熱交換パイプ９に送る。この熱交換パイプ９は、比較的大きな直径のパイプを使用して、飼育水の地中の対流時間を大きくする。地中温度は、一般的にその地域の平均気温とされているので、冬期は飼育水の加温に夏期は冷却に使用できる。熱交換パイプ９で加温、又は冷却された飼育水は、戻りパイプ９１で微生物濾過槽１に戻される。なお、循環ポンプ８のポンプ能力は、飼育槽１内の全海水量を約１０〜１２回／１日で循環する程度のもので良い。

［その他］
前述した水槽本体２１は、ＦＲＰ製等の合成樹脂製であったが、これをコンクリート製にして、かつの高さの／１／２程度を地面に埋め込むような構造を採用しても良い。この構造を採用すると、地中熱を有効に利用できる利点がある。また、コンクリートは、蓄熱性に優れているので温度変化を防ぎ地中熱を有効に利用できる。

［全システム］
前述したように、アンモニア態窒素の水中濃度とアワビの酸素消費量には強い相関があり、この酸素消費量の低下は、エゾアワビ等の活動が低下していることを意味する。本システムは、アワビの糞尿等を由来とするアンモニア態窒素（アンモニア性窒素）を大幅に減少させることができた。また、溶存酸素量も増加することができた。また、単細胞性の珪藻類を繁茂させるためにケイ酸カリ等のケイ素（Ｓｉ）の成分を添加したので、アワビの甲殻の形成が良好にできた。更に、本システムによるアワビの養殖は、殆どの飼育水を循環させて使用するので、長期間飼育水を交換する必要がないので、アワビにストレスがかからない。

１…微生物濾過槽
２…飼育槽
３…調整槽
４…サイクロン型汚物収集装置
５…活性化槽
７…藻類栽培装置
８…循環ポンプ
９…熱交換パイプ
１０…温度コントローラ
１１…飼育水供給菅
２１…水槽本体
２４…養殖空間
２５…アワビ活着板
１５…排水空間
１６…水位管
４１…旋回槽
５１…活性化槽
６０…噴流発生装置
６３…噴射ノズル
６５…噴流発生室

Claims (8)

1. 主に好気性微生物を利用して、前記飼育水中に含まれている有機物を硝化細菌により酸化分解する微生物濾過槽と、
   前記飼育水を入れた水槽であり、アワビを棲息させ養殖するための飼育槽と、
   前記飼育水中の固形物を分離するための固形異物回収装置とからなり、
   前記微生物濾過槽、前記飼育槽、及び前記固形異物回収装置内で、前記生育水の一部又は全部を循環させて使用する陸上のアワビの養殖システムにおいて、
   前記飼育水に、酸素又は空気、及び前記飼育水を改質するための薬液を、前記飼育水中に溶解させて前記飼育水を活性化させる、及び／又は
   前記飼育水に緑藻類を浸漬し、前記緑藻類に光を照射して、生育に有効な前記飼育水中の成分を吸収させ前記緑藻類を栽培する
   ことを特徴とするアワビの養殖方法。
2. 請求項１において、
   前記薬液は、前記飼育水中にケイ酸カリ及び／又はケイ酸ナトリウム水溶液を添加するものである
   ことを特徴とするアワビの養殖方法。
3. 請求項１又は２において、
   前記活性化は、閉鎖された矩形空間を有する噴流発生室に、加圧された前記飼育水をノズルから噴出させてキャビテーションを発生させ、前記飼育水に前記酸素又は空気、及び前記薬液を混合するものであり、
   前記飼育水の加熱又は冷却は、地中に埋設された地中熱交換パイプを通して地中の温熱又は冷熱を利用するものである
   ことを特徴とするアワビの養殖方法。
4. 請求項１又は２において、
   前記固形物の分離は、前記飼育槽から排出された前記飼育水に旋回流を発生させて、遠心力と重力により前記固形物の分離を行うものものであり、
   前記緑藻類の生育は、太陽光、及び／又は、人工光を照射して前記緑藻類を栽培し、
   前記飼育槽にアワビが付着するアワビ活着板を配置し、前記アワビ活着板に人工光を照射して珪藻類を前記アワビ活着板に発生させる
   ことを特徴とするアワビの養殖方法。
5. 主に好気性微生物を利用して、前記飼育水中に含まれている有機物を硝化細菌により酸化分解する微生物濾過槽と、
   前記飼育水を入れた水槽であり、アワビを棲息させ養殖するための飼育槽と、
   前記飼育水中の固形物を分離するための固形異物回収装置とからなり、
   前記微生物濾過槽、前記飼育槽、及び前記固形異物回収装置内で、前記生育水の一部又は全部を循環させて使用する陸上のアワビの養殖システムにおいて、
   前記飼育水に、酸素又は空気、及び飼育水を改質するための薬液を吹き込んで溶解させて、前記飼育水を活性化させるための活性化装置、及び／又は
   前記飼育水に浸漬した緑藻類に光を照射し、前記緑藻類の生育に有効な前記飼育水中の成分を光合成により吸収して前記緑藻類を栽培するための藻類栽培装置
   とからなるアワビの養殖システム。
6. 請求項５に記載において、
   前記飼育槽に供給される前記飼育水を加熱又は冷却するために、前記飼育水を通して、地中の温熱又は冷熱を利用するように地中に埋設された地中熱交換パイプと
   を有することを特徴とするアワビの養殖システム。
7. 請求項５又は６において、
   前記活性化装置は、閉鎖された矩形空間を有する噴流発生室に、加圧された前記飼育水をノズルから噴出させてキャビテーションを発生させ、前記飼育水に前記酸素又は空気、及び前記薬液を混合するものであり、
   前記藻類栽培装置には、前記緑藻類の生育のために太陽光及び／又は人工光を照射して前記緑藻類を生育するものであり、
   前記飼育槽にアワビが付着するアワビ活着板を配置し、前記アワビ活着板に人工光を照射して珪藻類を前記アワビ活着板に発生させるための人工灯を有する
   ことを特徴とするアワビの養殖システム。
8. 請求項７に記載において、
   前記飼育水の主な流れは、前記微生物濾過槽、前記飼育槽、前記固形異物回収装置、前記活性化装置、前記藻類栽培装置、及び前記地中熱交換パイプの順序で循環されることを特徴とするアワビの養殖システム。

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