固体粒子除去プロセス（II）：固体粒子除去プロセス

• 固体粒子の測定および管理基準

全悬浮固体（TSS）は、通常再循環型水産養殖で固体粒子を測定するパラメータとして使用されます。主にこれは、1マイクロメートル以上の粒子サイズを持つ固体粒子の総量を指します。循環水システムでは、TSSには魚の糞、残りエサ、バイオフラックス（死んだ細菌と生きている細菌）などが含まれます。これらの懸濁粒子のサイズは、マイクロメートルからセンチメートルレベルまで大きく異なります。懸濁粒子は、魚（特に冷水魚）の健康や成長に直接影響を与え、生物フィルターの負担を増大させます。したがって、循環水内の懸濁粒子の濃度は適切な範囲内に維持されるべきです。

EUの一部の国では、再循環型水産養殖システムにおける浮遊粒子状物質の管理が比較的厳格です。例えば、再循環型水産養殖に使用される水域では、浮遊粒子状物質の濃度（総浮遊固体物質TSSで測定）は通常、良好な水質と生態環境を維持するために15 mg/L以下に抑えることが期待されています。

アメリカ合衆国でも、水産養殖および水処理分野において関連する水質規制があります。再循環型水産養殖システムでは、対応する浮遊粒子状物質濃度（濁度などの関連指標を通じて換算）にも一定の制限が設けられています。浮遊粒子状物質の濃度は、水生生物の生存と繁殖を確保するために理想的な範囲として一般的に8-12mg/L程度です。

中国の工場規模の循環水養殖システムの実際の運用では、浮遊粒子濃度（SS）を通常10 mg/L以下に制御することが求められています。一部の高い水質を必要とする貴重な種、例えばサケの場合には、5 mg/L以下に制御する必要があります。

• 固体粒子を取り除くプロセス

固体粒子の除去は、循環型水産養殖システムにおける水処理の重要な部分であり、通常これが水処理の最初のステップです。循環型水産養殖における固体粒子除去プロセスの中心的な手段は物理的ろ過です。機械的ろ過、重力分離などの方法を通じて、水中の浮遊粒子、餌の残渣、魚の糞などの固体物質を攪截し除去することで、水質が浄化されます。固体粒子のサイズに応じて、固体粒子除去プロセスには前処理、粗ろ過、精密ろ過という3つの工程ステップが含まれます。

1. 前処理

前処理は主に100μmを超える大きさの粒子、特に魚の糞や残りエサを除去することを目的としており、これらがシステム内で分解されて後続工程の負荷が増加するのを防ぎます。主要な処理パッケージは沈殿です。沈殿は重力分離のシンプルなプロセス技術であり、以下の設備を通じて実現されます：

1. 養殖池底部の汚水収集装置

一般的な汚水収集装置はフィッシュトイレです。フィッシュトイレは通常、養殖池の底部に設置され、水流の回転作用によって池底の糞や残りエサを排出します。フィッシュトイレは汚水収集効率を向上させ、手動クリーニングの頻度を減らし、養殖環境の安定性を高めます。

2. 上昇流式沈殿槽

垂直流れ沈殿槽は、重力の作用による水流の自然沈殿原理を使用して、水中の浮遊物と粒子を分離します。

水流が入口から分離室に流入すると、重力と水流速度の共同効果により、懸濁物や粒子が徐々に底部に沈殿し、澄んだ水は上部の出口から排出されます。垂直流れ沈殿器は、沈殿した粒子状の汚れの中の固体粒子の50％～70％を取り除くことができ、これにより後続設備の負荷を大幅に軽減できます。

3. コーネルダブルドレナージュシステム

コーネル二重排水法とは、主にコーネル大学が魚池設計で使用する二重排水方法を指します。この方法は特に円形の魚池に適しています。その基本的な特徴は、底排水と表面オーバーフロー技術を組み合わせることです。魚池には底排水と側面排水の2つの排水口が設置されており、100マイクロメートル以上の沈降可能な粒子をタイムリーに排出し、微細ろ過機への二次粉砕を防ぎます。同時に、100マイクロメートル未満の浮遊粒子は表面排水を通じて微細ろ過機に送られ、さらなるろ過が行われます。コーネル二重排水システムでは、10〜25％の水流が底の排水管から流出し、75〜90％の水が側面排水から流出します。底緩流法による重力沈殿後、約91％の排せつ物と98％の残りエサが底魚トイレを経て垂直流れ沈殿器に入り、沈殿後に排出されます。

2.粗いろ過

粗いろ過の目的は、伝統的なろ過技術を使用して30〜100μmの粒子サイズの浮遊固体物を除去することです。一般的に使用される設備は回転ドラムマイクロフィルターです。マイクロフィルターの動作原理は、微細孔ろ過媒体を通じてろ過された後、清浄水が出口管から排出され、捕捉された不純物がろ過媒体の表面または内部に集められることです。マイクロフィルターは、30%〜50%の浮遊固体粒子を除去できます。

ドラムマイクロフィルター

3.精密処理

精密処理は主に30μm以下の微小な浮遊粒子や一部の溶存有機物を除去するために使用されます。これは主にプロテインスキマーによる泡分離によって行われます。泡分離は、微小な浮遊粒子と溶存有機物を除去する一般的な方法であり、酸素増加や二酸化炭素除去にも一定の機能を持っています。

タンパク質スキマー