再循環型水産養殖用プロテインスキマーの機能と動作原理！

再循環型水産養殖用プロテインスキマーの機能と動作原理！

固体浮遊粒子は、陸上工場規模の循環型水産養殖システムのあらゆる側面に悪影響を及ぼします。そのため、固体浮遊粒子を取り除くことが循環型水産養殖処理の主要な目標です。大部分を占める粒子のサイズは... 再循環型水産養殖システムにおける質量は100マイクロメートル未満です。水流の乱れ、生物分解、および機械的攪拌により、適時に除去されなかった懸濁粒子は、より小さな粒子サイズを持つ細かい懸濁粒子に分解されます。これらの細かい懸濁粒子の粒子サイズは通常30マイクロメートル未満です。この場合、沈殿処理と機械的ろ過は効果を失います。泡分離技術は、細かい懸濁粒子を除去するために使用される技術です。水中に空気を導入することで、水中の界面活性剤が小さな気泡によって吸着され、気泡の浮力によって水面上部に上昇し、泡となって溶解物質や懸濁物質を除去します。現在、泡分離技術は、再循環型水産養殖システムにおける微小粒子を効果的に除去する主要なプロセスの一つとされており、再循環型水産養殖システムの重要な構成部分となっています。

一、 その原理は タンパク質スキマー

1. 泡状分離原理

プロテインスキマーは主に泡状分離の原理で動作します。循環式水産養殖システムでは、飼育生物の排せつ物や残りエサに大量の有機物が含まれています。これらの有機物には、タンパク質などの界面活性剤が含まれており、これらは両親媒性（親水性と疎水性の両方を持つ）です。多くの小さな気泡を水中に導入すると、これらの界面活性剤は気泡の表面に吸着します。気泡が上昇するにつれて、タンパク質やその他の物質が表面に吸着した気泡が水面に泡層を形成します。この泡層の密度は比較的低く、水から容易に分離できるため、水中のタンパク質などの有機物を除去することができます。

2. 物理化学プロセス

顕微鏡的な視点から見ると、泡と水の間には表面張力が存在します。泡が水中で上昇するとき、水の中の有機分子は表面張力の作用により泡の表面に集まります。これは物理的吸着プロセスであり、同時に有機分子と泡の表面との化学反応などの化学的変化も伴います。例えば、一部のタンパク質分子は変性し、それが泡への吸着をより容易にします。

プロテインスキマーの構造図

二、 循環式養殖におけるプロテインスキマーの役割
(I) 水の浄化
1. 有機物の除去

プロテインスキマーは、タンパク質、脂質、糖類などを含む有機物を水から効果的に除去できます。これらの有機物が水中に蓄積すると、微生物によって分解され、大量の溶解酸素が消費され、アンモニア窒素や亜硝酸などの有害物質が生成されます。プロテインスキマーを使ってこれらの有機物を除去することで、その後の生物的ろ過の負担を減らし、水中での有害物質の生成を抑えることができます。例えば、プロテインスキマーがない場合、水中の化学的酸素要求量（COD）は100mg/L以上に急上昇する可能性がありますが、プロテインスキマーを使用することで、CODを30-50mg/L程度に制御できます。

2. 臭化窒素の生成を減らす

プロテインスキマーはタンパク質などの有機物を除去するため、水中のアンモニア窒素の発生源を減らします。これは、アンモニア窒素が養殖生物にとって非常に有毒であるため、循環式養殖システムにおけるアンモニア窒素濃度の低減に非常に重要です。

(Ⅱ) 水の透明度向上

有機物を除去する際、プロテインスキマーは水中の30マイクロメートル以下の粒子径を持つ一部の浮遊粒子も除去し、これにより水塊の透明度が向上し、養殖生物の成長が促進されます。

(について ) 疾病の拡大防止

病原体キャリアの除去: 水中の有機物や浮遊粒子は、細菌、ウイルス、寄生虫などの病原体のキャリアとなることがあります。プロテインスキマーはこれらのキャリアを除去することで、水の中で病原体が広がる可能性を減らし、養殖生物が疾病に感染するリスクを低下させます。