循環水中の固体粒子のプロセス制御（I）：制御目標と監視システム構築！

循環水養殖における固体粒子のプロセス制御      

再循環型養殖システムにおける浮遊粒子は、主に糞便、残餌、細菌フロックおよび魚の粘液から構成されており、これらは投入された複合肥料から発生したものであり、そのうち25％が最終的に浮遊物質へと変換されます。不適切な給餌戦略や除去方法により、容易に浮遊粒子がシステム内で蓄積・分解されてしまい、それにより魚の健康状態や養殖水質に悪影響を及ぼすことがあります。浮遊粒子の蓄積は飼育対象動物にストレス反応を引き起こし、エラ呼吸に影響を与え、魚の病害抵抗性を低下させます。また、浮遊粒子が蓄積すると養殖施設の詰まりを引き起こすことも容易です。再循環型養殖システム内での浮遊粒子の分解および鉱化は、養殖用水中のアンモニア態窒素および亜硝酸態窒素濃度の増加を招き、生物化学的酸素要求量（BOD）を高め、生物ろ過装置への負荷を増加させるとともにその硝化機能にも影響を与えます。したがって、再循環型養殖システムにおいて迅速に浮遊粒子を取り除くことは、水処理システムの正常な運転を維持し、水質の劣化を防ぎ、飼育動物の正常な成長を確保するために極めて重要です。

ⅰ. サークレーティング水処理における固形粒子プロセス制御とは？      

再循環式養殖システムにおける固形粒子プロセス制御とは、再循環式養殖システム内で水中に浮遊する固形粒子（全浮遊固体、TSS）を監視・除去・調整するために一連の技術的および管理的手段を通じて行い、水質の安定維持、養殖生物の健康確保、システム運転効率の向上を図ることを指します。再循環式養殖システムにおいて、固形粒子プロセス制御は、システムの高効率な運転、水質の安定、養殖生物の健康保持を保証する上での重要な要素です。サークレーティング水処理における固形粒子プロセス制御は以下の構成要素を含みます：

(1). 制御目標

1. 水質の清浄を保つ：固体粒子を制御することにより、それらが水中に蓄積して水質の悪化（例えば、水の透明度の低下や養殖生物にとって良い環境の提供）を引き起こすことを防ぎます。養殖生物にとって許容範囲内のTSS濃度（一般的には10〜30 mg/L）に維持します。

2. 病気の発生を抑える：固体粒子は病原菌を運搬したり、病原菌の繁殖場所を提供する可能性があります。固体粒子を効果的に制御することで、養殖生物が病気にかかるリスクを軽減します。

3. システム効率を向上させる：機器の詰まりを防止し、機器の寿命を延ばし、運用コストを削減します。

(2). 制御段階

1. 適切な給餌：過剰な給餌や残餌の発生を防ぐため、給餌量を正確に計算してください。育成対象の種類・サイズ・成長段階・給餌条件などを考慮し、科学的な給餌戦略を策定します。自動給餌機の設置を推奨し、少量多回給餌などの科学的給餌方法を採用することで、残餌が水質中に固体粒子として流入する量を削減できます。

2. 養殖密度の最適化：養殖水槽の収容能力および養殖生物の成長特性に応じて、合理的な養殖密度を決定してください。過密状態では生物由来の代謝物が増加し、それに伴う固体粒子の発生量も増加します。したがって、密生を防ぐために適切に養殖密度を調整することが必要です。
(3) リアルタイムモニタリングとプロセス制御

1. 水質モニタリング：濁度計を設置して、水質中の固体粒子の濃度や濁度などの指標をリアルタイムまたは定期的に監視し、溶存酸素やpH値などのその他の関連する水質パラメーターも同時に把握することで、固体粒子と水質の変化状況を確認します。

2. インテリジェント制御：モニタリングデータに基づき、インテリジェント制御システムを使用してフィルター設備の運転時間および頻度、生物処理ユニットのエアレーション強度、添加薬品の投加量など、関連機器の運転パラメーターや処理プロセスを自動調整し、固体粒子の精密な制御を実現します。

ⅱ. 循環水における固体粒子プロセス制御用モニタリングシステム    

循環水中の固体粒子のプロセス制御のための監視システムを構築することは、再循環式養殖システムの知能管理を実現する上で重要なステップです。水中の浮遊固体粒子（TSS）の濃度をリアルタイムで監視・制御することによってのみ、水質の安定と養殖生物の健康を確保するために迅速な調整を行うことができます。循環水中の固体粒子のプロセス制御のための監視システムを構築するには、適切な監視機器の選定、システムの設置および調整、データの管理および分析、そして制御システムとの統合が必要です。リアルタイムでの監視と知能的な調整を通じて、水中の浮遊固体粒子の濃度を効果的に制御し、再循環式養殖システムの効率的な運転および養殖生物の健全な成長を確保できます。

(1) 適切な監視機器の選択      

水の濁りを監視するには、全懸濁固体濃度(TSS)センサーを使用する必要があります。

動作原理: 光学式または超音波技術を使用して水中の懸濁粒子濃度を測定します。

標準規格:

測定範囲: 0〜100 mg/L 以上。

精度: ±2% 以上。

出力信号: 4〜20 mA、RS485、Modbusなど。

(2). センサー設置      

設置場所：

養殖池: 養殖池内のTSS濃度をモニタリングします。

ろ過装置の流入・流出口: フィルター装置による除去効率を評価します。

取り付け方法：

浸漬: センサーを直接水中に浸けて使用します。