JP5713762B2 - 海藻類の陸上養殖装置、および海藻類の陸上養殖方法 - Google Patents
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Description
一方、陸上養殖では、管理された環境下で海藻類を育成することができ、自然環境の影響を受けにくく安定した生産を期待できる。一方、陸上養殖では、大規模な設備と広い用地を必要とするため、生産コストの面で課題があった。
また、特許文献2で提案されている陸上栽培方法では、角型水槽(タテ6.2m×横4m×深さ0.5m)が使用され、水平方向に屈曲した水平噴出部より海水が供給されている。
しかしながら、これらの方法では、海藻類の生産性は必ずしも実用上満足いくものではなく、更なる生産性の改良が必要であった。
そこで、本発明者らは、上記知見に基づき検討を行った結果、所定の形状を有する養殖水槽を用いて海藻類の生育に必要な養殖用海水の供給を行うことにより、養殖用海水の供給を養殖水槽内の攪拌エネルギとして利用して攪拌効率を高めることができ、結果として必要な動力エネルギを抑制しつつ海藻類の生長性が高めることができることを見出し、本発明を完成するに至った。
まず、以下に、本発明の海藻類の陸上養殖装置の第1の実施形態を図面を参照して説明する。
図1は、本発明の海藻類の陸上養殖装置10の概略構成図である。
海藻類の陸上養殖装置10は、海藻類の非着床型栽培に使用されるものであって、養殖水槽12と、養殖用海水供給装置14と、気体供給装置16と、オーバーフロー水受け樋20と、回収管22と、回収カゴ24とを備える。養殖水槽12は、オーバーフロー用開口18を備える。
なお、海藻類の複数の胞子が連結した胞子集塊、もしくはそれら胞子が発芽した発芽体が絡みあった発芽体集塊を、もしくはそれら発芽体集塊を別の小型水槽で数日間養殖し、適正なサイズに育成させた後、陸上養殖装置10に供給してもよい。該胞子集塊および発芽体集塊は、直径5mm以下の小集塊に粉砕して使用されることが好ましい。なお、該胞子集塊および発芽体集塊は、例えば、特許文献1に記載の方法で製造される。
養殖水槽12は、少なくとも底部に湾曲壁面を有し、その横断面形状がU字状である。より具体的には、養殖水槽12は、平行に対向して配置される2つの平板状の側壁部36と、該2つの側壁部36間に位置し、湾曲壁面をなす断面半円形状の底壁部38と、該2つの側壁部36の両端に配置された2つの端壁部40とから構成される。なお、平板状の側壁部36は、半円筒状の底壁部38から中心軸方向に平行に延びる。また、該養殖水槽12の半円筒状の底壁部38の中心軸に垂直な方向での断面形状を意味し、図1中のyz平面での断面形状を意味する。
なお、養殖水槽12の形状は、図1の形状に限られず、その横断面形状が半円状であってもよい。この場合、湾曲壁面の上部側を側壁部、湾曲壁面の底部を底壁部と呼ぶ。
また、養殖水槽12の容量は、通常、10〜200t程度(好ましくは20〜200t程度)である。
一方、本発明においては、上記のように養殖水槽12内の養殖用海水Wの水深を深くした場合でも、養殖用海水の旋回による攪拌によって、海藻類を光が到達できる範囲まで移動させることができ、海藻類に均等に光照射を行うことができる。結果として、養殖水槽12の設置面積を小さくしつつ、養殖水槽12中の養殖用海水Wの水深を高め、海藻類の収穫量を増大させることができる。
養殖用海水供給装置14は、新たな養殖用海水Wを供給する機能と共に、養殖水槽12内の養殖用海水Wを攪拌する機能を有する。なお、本発明の攪拌とは、養殖水槽12内で養殖用海水Wを全体として旋回させることを意味する。
図1中、注水管28の先端部は、養殖水槽12内に貯留された養殖用海水Wの水面下に配置される。
なお、注水管28の先端部は、養殖水槽12内に貯留された養殖用海水Wの水面上に配置されていてもよいが、水面上から新たな養殖用海水Wを噴出すると水面での衝突による波動や跳ね返り等によりエネルギ損失が生じるためやや不利となる。
例えば、2つの側壁部36の両方の上端部近傍に配置されていてもよく、また、2つの側壁部36の略中心位置に配置されていてもよい。なお、2つの側壁部36の略中心位置の場合、養殖水槽12への光を遮ることがあるため、側壁部36の上端部近傍に注水管28が配置されることが好ましい。
注入管28からの新たな養殖用海水Wの吐出流速は、養殖水槽12内の養殖用海水Wの流速を海藻生育に適正な流速に制御する点で、0.2〜1.5m/s程度が好ましい。
注入管28の先端開口のサイズは、注入管28からの新たな養殖用海水Wの吐出流速の点で、直径10〜20mm程度が好ましく、直径12〜15mm程度がより好ましい。
注入管28の1本当たりの単位時間当たりの注水量(l/min)は、注入管28からの新たな養殖用海水Wの吐出流速の点で、2〜20が好ましい。
注入管28から供給される新たな養殖用海水Wの供給量は、養殖される海藻の種類や海水の栄養分によって異なるが、通常、一日当たり養殖水槽12容量の2〜5倍/日(2〜5回転/日)程度である。
上述した注水管28からの新たな養殖用海水Wの噴出だけにより養殖水槽12内の養殖用海水Wの攪拌を行う場合、海藻類の生長に有効な攪拌速度を得るために、海藻類の生長に必要な栄養分に相当する水量の数倍以上の水量が必要となり、エネルギ面から必ずしも効率的でない。そこで、気体供給装置16から気体を養殖水槽12内の養殖用海水W中に供給することにより、新たな養殖用海水Wの供給量を海藻類の生長に必要最小限の量としつつ、養殖用海水Wの攪拌速度を高めることができ、好ましい。
気体吹込管34以外にも気泡を供給することができるバブリング部であれば、本発明で用いることができる。例えば、気体吹込管34の代わりに、エアストーンのような多孔質物質を使用してもよい。
また、気体吹込管34より供給される気泡供給量(l/min)と、上記注水管28より供給される養殖用海水Wの供給量(l/min)とは、攪拌効果と消費エネルギの点から、その比(気泡供給量/養殖用海水Wの供給量)が1〜5であることが好ましい。
図1において、オーバーフロー用開口18は2つの側壁部36上に設けられているが、その配置位置は特に制限されず、端壁面40上であってもよい。
図1において、オーバーフロー用開口18は一方の側壁部36上に3個ずつ合計6個設けられているが、その数は特に制限されず7個以上であってもよい。また、それぞれ側壁部36には、異なる数のオーバーフロー用開口18が設けられていてもよい。なお、養殖水槽12内の養殖用水槽Wの流動を乱さないように、オーバーフロー用開口18の数および位置を決めることが好ましい。例えば、多くの該開口18を集中させずに、分散して配置することが好ましい。
オーバーフロー用開口18の大きさは特に制限されないが、養殖水槽12内の養殖用海水Wの噴流状態を乱さないためにも大きい方が好ましい。より具体的には、養殖水槽12の強度を確保する点から、数100mm程度の幅の矩形状のオーバーフロー用開口を複数設けることが好ましい。
図1において、オーバーフロー水受け樋20は、オーバーフロー用開口18の下部で側壁部36上の全幅にわたって設けられ、その底部に該水受け樋20内の養殖用海水を排出する排水配管42が接続している。なお、オーバーフローした養殖用海水Wは、排水配管42を通って後述する養殖用海水循環槽46内に供給されてもよい。
なお、通常、養殖水槽12内の養殖用海水Wの栄養分は、該栄養分の成分と海藻類によっては大部分が吸収されるため、オーバーフロー水受け樋20を設けずに、オーバーフロー用開口18よりオーバーフローした養殖用海水Wをそのまま排水してもよい。
海藻類の回収・収穫は、網等を用いて行うこともできるが、効率的ではない。また、養殖水槽12の壁面に付着する異種の海藻類を除去するためには、定期的に養殖水槽12を空にして清掃を行う必要がある。そこで、この回収管22を用いることにより、養殖水槽12内の養殖用海水Wを排出しつつ、海藻類を効率よく回収することができ、好ましい。
また、回収管22は、図1に示すように、開閉弁を有している。
まず、養殖水槽12内に、海藻類(例えば、海苔類)を含む養殖用海水Wを貯留する。図1に示すように、オーバーフロー用開口18が設けられている場合、該開口18が設けられている高さまで養殖用海水Wが予め貯留される。
図2(B)に示されるように、それぞれの注水管28の先端部より新たな養殖用海水Wを略垂直方向に側壁部36に沿って噴流状に流下させることにより、矢印に示すように、養殖水槽12内の養殖用海水Wが養殖水槽12の湾曲壁面に沿って旋回する。結果として、2つの攪拌渦が養殖水槽12内に生じる。
図2(C)に示されるように、注水管28の先端部より新たな養殖用海水Wを養殖水槽12内の養殖用海水Wの略中心位置に噴流状に流下させることにより、矢印に示すように、反転流により2つの対称形攪拌渦が養殖水槽12内に生じる。
より具体的には、図2(A)に示した攪拌渦が生じている場合は、図3(A)に示すように、養殖水槽12の最底部を通る鉛直面で分けられた養殖水槽12内の2つ壁面のうち、注水管28が設けられていない側の養殖水槽12の壁面上に気体吹込管34を設置することが好ましい。
さらに、図2(C)に示した攪拌渦が生じている場合は、図3(C)に示すように、養殖水槽12の最底部よりも高い位置の養殖水槽12の壁面上に気体吹込管34を設置することが好ましい。図3(C)中では、2つの気体吹込管34が、養殖水槽12の最底部を通る鉛直面を挟んで配置されている。
なお、より少ないエネルギで養殖水槽12内の養殖用海水Wを攪拌でき、海藻類の生長がより優れる点から、上記図3(A)に示すように攪拌渦を生じさせることが好ましい。
以下に、本発明の海藻類の陸上養殖装置の第2の実施形態を図面を参照して説明する。
図4は、本発明の海藻類の陸上養殖装置100の概略構成図である。
図4に示すように、海藻類の陸上養殖装置100は、養殖水槽12と、養殖用海水供給装置14と、気体供給装置16と、オーバーフロー水受け樋20と、回収管22と、回収カゴ24と、養殖用海水循環装置44とを備える。養殖水槽12は、オーバーフロー用開口18を備える。
図4に示す海藻類の陸上養殖装置100は、養殖用海水循環装置44を備える点を除いて、図1に示す海藻類の陸上養殖装置10と同様の構成を有するものであるので、同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その説明を省略し、主として養殖用海水循環装置44について説明する。
養殖用海水循環装置44は、養殖用海水循環槽46と、循環配管48と、流量調節弁50と、循環ポンプ52とを備える。
なお、通常、養殖用海水W中の栄養分は海藻類によって一部吸収される。そこで、オーバーフローした養殖用海水Wの栄養分の減少分を補うために、図1に示すように、新たな補給用の新海水を給水配管26から養殖用海水循環槽46に供給し、オーバーフローした養殖用海水Wと新海水とを混合して新たな養殖用海水Wとしてもよい。
なお、該排水配管58は、図4に示すように、上述したオーバーフロー用開口54に接続している。
また、循環配管48は、その途中に流量調整弁50を備える。該流量調整弁50によって、循環される養殖用海水の量を調整でき、好ましい。
さらに、循環配管50は、その途中に循環ポンプ52を備える。該循環ポンプ52により、養殖用海水Wが送液される。
本実施例では、図1に示す陸上養殖装置10を使用した。
具体的には、養殖水槽の横断面形状はU字状であり、その容量は15tであり、側壁部の高さが1mであり、円筒状の底壁部の曲率半径は1.5mであった。また、図3(A)に示すように、気体供給装置より気泡を供給した(表1中、パターンA’と表記)。また、注水管の先端は水深0.3mの位置に配置した。
従来例(2)で使用した陸上養殖装置は、従来例(1)の陸上養殖装置と比較して、養殖水槽内の養殖用海水の水深が2.5mである点で相違する。
「バブリング風量」は、左側に時間当たりの気泡供給量(L/min)を、右側に供給した気体の種類を表す。
表1中の「生産能力(単位面積当たり)」は、一日当たりの海藻類の生長量(kg/日)を使用した養殖水槽の設置面積で除して得られる数値(kg/m2・日)である。実施例の場合の「設置面積」は、幅3m×長さ2.34m≒7m2であり、従来例(1)および(2)の場合の「設置面積」は、幅1m×長さ7m=7m2である。
「生産能力従来比」は、左側に実施例と従来例(1)との生産能力比(実施例の生産能力(単位面積当たり)/従来例(1)の生産能力(単位面積当たり))、右側に実施例と従来例(2)との生産能力比(実施例の生産能力(単位面積当たり)/従来例(2)の生産能力(単位面積当たり))を表す。
なお、表1中の「エネルギ原単位」は、「合計(消費動力)」を「一日当たりの海藻類の生長量(kg/日)」で除して得られる数値(kwh/kg)である。
「エネルギ従来比」は、左側に実施例と従来例(1)とのエネルギ原単位比(実施例のエネルギ原単位/従来例(1)のエネルギ原単位)、右側に実施例と従来例(2)とのエネルギ原単位比(実施例のエネルギ原単位/従来例(2)のエネルギ原単位)を表す。
そのため、従来例(1)の養殖水槽にスジアオノリを2倍入れても、スジアオノリの密度が過大となり、スジアオノリの生長性が劣り、結果として単位面積当たりの生産能力が落ちる。
また、従来例(1)と(2)との比較から分かるように、従来例(2)で水位が2.5mとより深い角型水槽を使用して、スジアオノリの密度を実施例と等価にしても、養殖水槽内の養殖用海水の攪拌・循環が不十分なため、大きな生産能力の向上は見られなかった。
12 養殖水槽
14 養殖用海水供給装置
16 気体供給装置
18,54 オーバーフロー用開口
20 オーバーフロー水受け樋
22 回収管
24 回収カゴ
26 給水配管
28 注水管
30 エアポンプ
32 エア配管
34 気体吹込管
36 側壁部
38 底壁部
40 端壁部
42,58 排水配管
44 養殖用海水循環装置
46 養殖用海水循環槽
48 循環配管
50 流量調節弁
52 循環ポンプ
56 開閉弁
W 養殖用海水
Claims (16)
- 海藻類を養殖するための養殖用海水を貯留する養殖水槽と、
前記養殖水槽内に新たな養殖用海水を供給する養殖用海水供給装置とを備える海藻類の陸上養殖装置であって、
前記養殖水槽は、少なくとも底部に湾曲壁面を有し、横断面形状がU字状または半円状であり、
前記養殖用海水供給装置は、前記養殖水槽内に貯留された前記養殖用海水に対し、上方から前記新たな養殖用海水を噴流状に流下させることにより、前記養殖水槽内の前記養殖用海水を前記湾曲壁面に沿うように旋回させて攪拌することを特徴とする海藻類の陸上養殖装置。 - 前記養殖水槽は、2つの側壁部と、前記2つの側壁部間に位置し、少なくとも前記湾曲壁面の一部をなす底壁部とを備え、
前記養殖用海水供給装置は、前記新たな養殖用海水を上方から略垂直方向に噴流状に流下させる注水管を備え、
前記注水管の先端部は、前記養殖水槽内に貯留された前記養殖用海水の水面下に配置される、請求項1に記載の海藻類の陸上養殖装置。 - 前記注水管は、前記養殖水槽の前記2つの側壁部の一方または両方の上端部近傍に配置され、前記養殖水槽内の前記養殖用海水に対し、前記新たな養殖用海水を前記側壁部に沿って噴流状に流下させる、請求項2に記載の海藻類の陸上養殖装置。
- 前記注水管は、前記2つの側壁部の略中心位置に配置され、前記新たな養殖用海水を前記養殖水槽内の前記養殖用海水の略中心位置に噴流状に流下させる、請求項2に記載の海藻類の陸上養殖装置。
- 前記注水管の先端は、前記養殖水槽内の前記養殖用海水の水面位置から前記養殖水槽の最底部までの深さの1/2以内の深さ位置に配置される、請求項2〜4のいずれかに記載の海藻類の陸上養殖装置。
- さらに、前記養殖水槽内の前記養殖用海水中に、前記養殖用海水の攪拌を促進する気泡を供給する気体供給装置を備える、請求項1〜5のいずれかに記載の海藻類の陸上養殖装置。
- 前記養殖水槽は、その上部の所定の位置に前記養殖水槽内の前記養殖用海水をオーバーフローさせるオーバーフロー用開口を備え、前記養殖水槽内に貯留された前記養殖用海水の水面位置を規定する、請求項1〜6のいずれかに記載の海藻類の陸上養殖装置。
- さらに、前記オーバーフロー用開口からオーバーフローした前記養殖用海水を前記養殖水槽に循環させる養殖用海水循環装置を備える、請求項7に記載の海藻類の陸上養殖装置。
- 前記養殖用海水循環装置は、前記オーバーフロー用開口からオーバーフローした前記養殖用海水を溜めると共に、溜められた養殖用海水と供給された補給用の新海水とを混合して前記新たな養殖用海水とする養殖用海水循環槽を備え、前記養殖用海水循環槽の前記新たな養殖用海水を前記養殖水槽に戻す、請求項8に記載の海藻類の陸上養殖装置。
- さらに、前記養殖水槽の所定の位置に前記養殖水槽内の海藻類を回収するための回収口を備える、請求項1〜9のいずれかに記載の海藻類の陸上養殖装置。
- 少なくとも底部に湾曲壁面を有し、横断面形状がU字状または半円状である養殖水槽内に貯留された養殖用海水中で海藻類の養殖を行う海藻類の陸上養殖方法であって、
予め、前記養殖水槽内に前記養殖用海水を貯留しておき、
前記養殖水槽内に貯留された前記養殖用海水に対し、上方から新たな養殖用海水を噴流状に流下させ、
前記養殖水槽内の前記養殖用海水を前記湾曲壁面に沿うように旋回させて攪拌することを特徴とする海藻類の陸上養殖方法。 - 前記養殖水槽内の前記養殖用海水を旋回させるための流速は、1〜10cm/sである請求項11に記載の海藻類の陸上養殖方法。
- 前記新たな養殖用海水の流下は、前記養殖水槽の2つの側壁部の一方または両方の上端部近傍の前記養殖用海水の水面下に、前記新たな養殖用海水を、直接供給して、噴流状に流下させるものである請求項11または12に記載の海藻類の陸上養殖方法。
- 前記新たな養殖用海水の流下は、前記養殖水槽の2つの側壁部の上端部近傍の略中心位置の前記養殖用海水の水面下に、前記新たな養殖用海水を、直接供給して、前記養殖水槽内の前記養殖用海水の略中心位置に噴流状に流下させるものである請求項11〜13のいずれか1項に記載の海藻類の陸上養殖方法。
- 前記養殖水槽内を旋回している前記養殖用海水中に、前記養殖用海水の攪拌を促進する気泡を供給する、請求項11〜14のいずれか1項に記載の海藻類の陸上養殖方法。
- 前記新たな養殖用海水の供給量(l/min)と、前記気泡の供給量(l/min)との比(気泡供給量/養殖用海水供給量)が1〜5である、請求項15に記載の海藻類の陸上養殖方法。
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