プロテインスキマーの役割と循環型水産養殖システムにおける動作原理

固体浮遊粒子は陸上型循環養殖システムの様々な側面に悪影響を及ぼすため、固体浮遊粒子を取り除くことが循環養殖処理の主要な目標です。循環養殖システム内の粒子の大部分は100ミクロン以下のサイズです。水流の乱れ、生物分解、機械的攪拌などの要因により、適時に除去されない浮遊粒子はより小さな粒子に分解され、通常は 30ミクロン  以下になります。この場合、沈殿処理と機械的ろ過は効果を失います。

フォーム分離技術は、微細な浮遊粒子を除去するために使用される技術です。水の中に空気を導入すると、水中の界面活性剤が小さな気泡に吸着され、気泡の浮力によって水面に上昇し、泡となって溶解物や浮遊物質を除去します。現在、泡分離法は循環型養殖システムにおける微粒子の効果的な除去プロセスの一つとされており、循環型養殖システムの重要な部分となっています。

プロテインスキマーの原理

• フォーム分離の原理

タンパク質分離器は主に泡分離の原理に基づいています。循環式水産養殖システムでは、養殖生物の排せつ物や残り餌に大量の有機物が含まれているため、これらの有機物に含まれるタンパク質などの界面活性物質は両親媒性（親水性と疎水性の両方を持つ）を持っています。多くの小さな気泡を水中に導入すると、これらの界面活性物質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。この泡層の密度は小さく、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。

• 物理化学プロセス

顕微鏡的な視点からみると、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、有機分子同士の相互作用や、泡の表面での化学反応などの一部の化学変化が伴います。例えば、一部のタンパク質分子は変性を起こし、これが泡への吸着を容易にします。

タンパク質除去装置が循環型水産養殖で果たす役割

• 水浄化

1. 有機物を取り除く

プロテインスeparatorは、タンパク質、脂肪、糖類などを含む水の中の有機物を効果的に除去できます。これらの有機化合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eparatorを使用してこれらの有機化合物を除去することで、その後の生物的ろ過の負担を軽減し、水中有害物質の生成を減少させることができます。例えば、プロテインスeparatorがない場合、水中の化学的酸素要求量（COD）は急速に100mg/L以上に上昇する可能性がありますが、プロテインスeparatorを使用することで、CODを約30〜50mg/Lに抑えることができます。

2. アンモニア窒素の生成を減らす

タンパク質分離機によって、タンパク質などの窒素を含む有機化合物が除去されることで、水中のアンモニア窒素の潜在的な発生源が減少します。これは、アンモニア窒素が養殖生物に対して強い毒性を持つため、循環式養殖システムにおけるアンモニア窒素の低濃度維持において重要です。

• 水の透明度向上

タンパク質分離機は有機物を除去するだけでなく、水中の30ミクロン以下の粒子径を持つ浮遊粒子も一緒に除去し、水の透明度を高め、養殖生物の成長を促進します。

• 病気の伝播低減

病原体の運搬体の除去: 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運搬体となることがよくあります。タンパク質分離機はこれらの運搬体を取り除くことで、水中での病原体の伝播の機会を減らし、養殖生物の感染リスクを低下させます。