KR100197066B1 - 양어장의 물순환 여과 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 양어장의 물순환 여과시스템에 관한 것이다. 사육조의 물이 유출되어 다시 유입되도록 입구단과 출구단이 상기 사육조에 연결된 순환로, 사육조의 물을 순환로를 거쳐 강제 순환시키는 펌핑수단, 순환로에 설치되어 고형물을 여과시키는 고형물 제거 수단, 스크린의 하류측에 설치되며 공기방울을 발생시켜 상기 고형물질이 제거된 물에 함유된 유독가스를 공기방울에 수반시켜 제거하는 공기방울발생수단을 포함한다. 고형물 제거수단은 체인(60)과 함께 이동하며 서로 분할된 다수의 스크린(80)을 포함한다. 스크린(80)은, 금속망(84)과 그 테두리에 결합된 거름틀(83)을 포함한다.

Description

양어장의 물순환 여과 시스템

본 발명은 양어장의 물순환 여과 시스템에 관한 것으로, 특히 양어장의 물을 자동으로 순환시키면서 동시에 물리적, 생물학적 여과를 단계적으로 수행하여 극히 미세한 오염물질은 물론 암모니아와 아질산과 같은 유독가스를 효과적으로 제거하는 양어장의 물순환 여과 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 양어장에서는 다량의 사료찌꺼기와 어류의 배설물이 발생하기 때문에 이를 제거하기 위한 장치가 요구된다. 종래에는 제1도에 도시한 바와 같이, 사육조외에 별도의 침전조와 생물여과조를 마련하여 펌프를 이용하여 사육조의 물을 침전조와 생물여과조를 거쳐 다시 사육조로 순환시키는 것이다. 침전조와 생물여과조 사이에는 거름망이 설치된다. 이러한 장치에서는 사육조에서 발생한 사료찌거기와 어류의 배설물중 자중이 큰 고형물질은 침전조에서 침전되고, 부유하여 물과 함께 유동하는 이물질은 거름망에서 제거되며 물에 녹아 있는 무기대사물질인 암모니아는 생물여과조에서 질산염으로 바뀐다.

그러나 이러한 종래의 양어장의 물순환 여과장치에서는 사육조 이외에 별도의 침전조와 생물여과조를 사용하고 소정의 여과기능을 수행하기 위해서는 침전조와 생물 여과조의 크기가 커야되기 때문에 양어장의 소요 설치면적이 매우 증대되는 문제점이 있었다. 특히 효과적인 여과를 수행하기 위해서는 침전조와 여과조의 크기가 사육조와 대략 동일할 정도로 커야 하므로 사육조외에 이보다 2배나 많은 면적이 필요했던 것이다. 또한 여과장치로 단순한 거름망을 사용하기 때문에 수시로 꺼내서 거름망을 청소해 주어야 하는 불편함이 있었다. 또한 침전조를 사용하기 때문에 침전조에 침전된 사료찌꺼기와 어류 배설물이 제때 배출되지 못하고, 시간이 지남에 따라 부패되면서 다량의 유독가스를 발생시키고 이 유독가스가 여과되지 못한 채 사육조로 공급됨으로써 어류에 치명적인 피해는 주는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 별도의 침전조를 사용하지 않고 다단계로 체계적으로 구성된 여과시스템을 구축함으로써 오염물질의 여과를 위한 소요 설치면적으로 줄일 수 있는 양어장의 물순환 여과시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 고형물질은 스크린을 통해 제거하고 유해가스는 물리적인 공기방울발생장치와 생물학적 방법으로 순차적으로 제거함으로써 어류에 유해한 오염물질을 거의 완전하게 제거할 수 있는 양어장의 물순환 여과시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 사육조와 각 단계별 여과 시스템을 효과적으로 배치함으로써 소요면적을 줄일 뿐만 아니라 완벽한 오염물질 제거기능을 수행할 수 있는 양어장의 물순환 여과시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 여과시스템내에 직접 보일러의 배관을 설치함으로써 각 사육조에서 물의 온도편차를 최소화하는 양어장의 물순환 여과시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 생물여과조 및 물리적 여과조에 역방향 세척장치를 설치함으로써 물의 순환을 용이하게 하고 여과조에 걸린 이물질을 자동적으로 제거할 수 있는 양어장의 물순환 여과시스템을 제공하는 것이다.

제1도는 종래 양어장의 물순환 여과시스템의 배치도이다.

제2도는 본 발명에 따른 양어장의 물순환 여과시스템의 배치도이다.

제3도는 제2도의 여과시스템부의 상세도이다.

제4도는 본 발명의 고형물 제거수단의 측단면도이다.

제5도는 제4도의 스크린의 상세구조도이다.

제6도는 본 발명의 공기방울발생수단의 구조도이다.

제7도는 본 발명의 물리적 여과조와 생물여과조의 단면도이다.

제8도는 제6도의 바닥 구조도이다.

제9도는 본 발명의 회전원판을 이용한 생물여과조와 보일러 배관상태를 보인 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 사육조 6 : 순환로

80 : 스크린 220 : 공기안내관

300 : 물리적 여과조 300` : 생물여과조

360 : 여과재층 370 : 역세척 분사관

410 : 여과통 420 : 보일러 배관

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 양어장의 물순환 여과시스템은, 사육조의 물이 유출되어 다시 유입되도록 입구단과 출구단이 상기 사육조에 연결된 순환로, 상기 사육조의 물을 상기 순환로를 거쳐 강제 순환시키는 펌핑수단, 상기 순환로에 설치되어 고형물을 여과시키는 고형물 제거수단, 상기 스크린의 하류측에 설치되며 공기방울을 발생시켜 상기 고형물질이 제거된 물에 함유된 유독가스를 공기방울에 수반시켜 제거하는 공기방울발생수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 첨부도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

제2도는 본 발명에 따른 양어장의 전체 평면배치도이다. 사육조(1)에는 다수의 사육탱크(2)가 2열로 배열된다. 각 탱크(2)의 바닥에는 배출구(3)가 형성되고 사육조(1)의 중앙에는 사육조(1)의 전길이에 걸쳐 배출로(5)가 마련된다. 각 배출구(3)와 배출로(5)는 연결로(4)에 의해 연결된다. 배출로(5)의 출구단에는 순환로(6)가 연결되고, 이 순환로(6)의 출구단은 다시 사육조(1)의 각 탱크(2)와 연결된다.

제3도는 순환로(6)와 이 순환로(6)에 설치된 여과시스템의 배치도이다. 이를 참조하면 순환로(6)의 상류측에는 고형물 제거수단(A)과 공기방울발생수단(B)이 차례로 배치되고, 공기방울발생수단(B)의 하류측에는 물리적 여과조(300)와 생물여과조(300`), 보일러배관이 설치된 생물여과조(400), 펌프조(500)가 지그재그형태로 배치된다. 따라서 펌프(P)가 작동함에 따라 물은 제3도에 활살표로 도시한 바와 같이 흐른다.

제4도와 제5도를 참조하여 고형물 제거수단을 설명한다. 고형물 제거수단(A)은, 사각통 형상의 케이싱(10) 내부에 프레임(20)을 포함한다. 케이싱(10)의 전면판(11)에는 폐수의 유입구(13)가 형성되고 후면판(12)에는 정화된 여과수의 유출구(14)가 형성된다. 프레임(20)은 사각틀 형상이며, 프레임(20) 내부에는 한쌍의 회전축이 설치되는데, 상측에 원동회전축(31)이 설치되고, 하측에 종동회전축(31`)이 설치된다. 프레임(20)의 상면에는 구동모터(40)가 설치되고, 구동모터(40)의 모터축(41)의 일단과 원동 회전축(31)의 일단에는 풀리(32)(42)가 설치되며, 이 풀리(32)(42)에 벨트(50)가 설치되어 구동모터(40)의 회전력을 원동회전축(31)에 전달한다.

또한 원동회전축(31)과 종동회전축(31`)의 양단에는 스프로킷(33)(33`)이 설치되고 원동회전축(31)의 스프로킷(33)과 종동회전축(31`)의 스프로킷(33`)에는 체인(60)이 걸어감아 설치된다. 이 체인(60)은 원동회전축(31)의 동력을 종동회전축(31`)에 전달하는 것이다. 한편, 원동회전축(31)에는 체인(60)의 긴장상태를 조절하는 테이크업(take-up)부재(70)가 설치된다. 이 테이크업부재(70)는 회전축의 양단의 베어링(34)에 결합되며 수나사봉(71)과 조절부(72)가 일체로 이루어진다. 수나사봉(71)은 프레임(20)에 고정된 암나사판(21)에 나사결합된다. 따라서 조절부(72)를 회전시킴에 따라 수나사봉(71)이 회전하면서 승강하여 원동회전축(31)이 상하로 이동하게 되므로 체인(60)의 긴장상태를 조절할 수 있는 것이다.

한쌍의 체인(60) 사이에는 다수의 스크린(80)이 설치된다. 스크린(80)은 체인(60)의 대향하는 특정부분을 연결하도록 설치되어 체인(60)과 함께 이동한다. 또한 이웃하는 스크린(80)은 일부 중첩되도록 배치되며, 특히 스크린(80)은 약간 경사지게 설치되는데, 이러한 설치구조 및 스크린(80)이 구성을 제5도를 참조하여 설명한다. 스크린(80)은 양 체인(60)의 대향하는 특정부분에 설치되며 체인(60)으로부터 돌출되고 경사면(81a)을 가진 브래킷(81)과 이 브래킷(81)에 체결부재(82)로서 체결된 거름틀(83)과 금속망(84)을 포함한다. 금속망(84)은 브래킷 (81)의 경사면(81a)에 설치되기 때문에 설치된 상태에서 체인(60)에 대해 일정한 각도를 유지하게 되는데 본실시예세서는 15°의 경사각을 갖는다. 이 때 금속망(84)의 구체적인 재질은 스테인레스이며, 개별구멍의 크기는 약 125μ정도이다. 거름틀(83)은 금속망(84)의 테두리에 배치되며 양측단과 하단은 상향으로 벤딩되어 입설된다. 양측벤딩판(83a)은 물이 금속망(84)으로 부터 벗어나 양측으로 새는 것을 방지하고, 하측벤딩판(83b)은 금속망 (84)에 부착되거나 걸러진 이물질이 낙하되지 않게 잡아주는 기능을 한다. 또한 각 스크린마다 벤딩판이 있고 이웃하는 스크린의 각 벤딩판(83a)(83b)들은 소정간격으로 배치되어 있으므로 이들 벤딩판(83a)(83b)들도 하나의 거름장치로서 기능을 하여 나뭇가지와 같은 큰 이물질을 1차적으로 걸러주는 역할을 한다.

스크린(80)조립체의 내부의 상측, 즉 원동회전축(31)의 직하방에는 유체분사수단(90)이 마련된다. 이 유체분사수단(90)은 분사관(91)과 전방의 스크린(80)을 향해 유체를 분사하도록 분사관(91)에 설치된 다수의 분사노즐(92)을 포함하고, 프레임(20)의 상측에 설치된 펌프(100)에 의해 유체를 공급받는다. 펌프(100)이 흡입관(101)은 스크린(80) 내부로 연장되어 정화된 물이 펌프(100)로 유입되도록 하며, 펌프(100)의 토출관(102)은 분사관(91)에 연결된다. 따라서 펌프(100)가 작동하게 되면, 스크린(80)을 통과하면서 정화된 물의 일부가 흡입관(101)을 통해 펌프 (100)로 유입되고 토출관(102)과 분사관(91)을 거쳐 분사노즐(92)을 통해 분사된다. 이에 따라 스크린(80)에 부착되거나 거름틀(83)의 벤딩판(83a)(83b)에 걸려 이동되는 이물질이 스크린(80)으로부터 이탈되는 것이다.

한편, 유체분사수단(90)으로 전술한 물분사장치를 사용하지 않고 압축공기를 분사하는 장치를 사용할 수 잇다. 즉, 분사노즐(92)과 분사관(91)을 동일한 구성으로 하고 이 분사관(91)에 압축공기관의 일단을 연결하고 압축공기관의 타단에 압축공기공급원으로서 고압탱크나 컴프레서를 설치하면 된다. 이렇게 물이 아닌 공기를 분사함으로써 이물질과 함께 물이 후술하는 배출통(110)으로 투입되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 이탈된 이물질을 모으기 위한 배출통(110)이 분사노즐(92)의 전방의 케이싱(10)과 프레임(20)사이에 설치된다. 배출통(110)의 바닥면에는 다수의 통공(111)이 형성되고, 이 통공(111)들을 통해 빠져 나온 물을 외부로 배출시키기 위한 배수관(112)이 배출통(110)의 하측에 설치된다.

다음에는 제6도를 참조하여 공기방울발생수단을 설명한다. 공기방울발생수단은 유입구(211)와 유출구(212)가 마련된 폭기통(210), 이 폭기통(210)에 설치되며 상측에는 다수의 공기유입구(221)가 형성되고 하측에는 다수의 공기유출구(222)가 형성된 공기안내관(220), 이 공기안내관(220)을 회전시키는 모터(230), 공기유출구(222)의 주위에 마련된 다수의 날개(240)를 포함한다. 모터(230)에 의해 공기안내관(220)이 회전함에 따라 외부의 공기가 공기안내관(220)내로 유입하여 하강한 후 공기유출구(22)를 통해 물속으로 유출된다. 유출된 공기방울은 날개(240)의 교반작용에 의해 물속에 함유된 유독가스를 흡착하여 부상한 후 배출관(250)을 통해 외부로 배출되는 것이다.

제7도는 물리적 여과조(300)와 생물여과조(300`)의 단면도이다. 이 여과조(300)(300`)에는 유입구(310)와 유출구(320), 여과실(330)이 마련된다. 여과실(330)의 상방은 개방되어 유입구(310)로 들어온 물은 상승하여 여과실(330)을 거쳐 유출구(320)를 통해 유출된다. 여과실(330)에는 아래로부터 굵은 돌층(340), 잡석층(350), 여과재층(360)이 차례로 적층된다. 물리적 여과조(300)의 여과재로는 모래, 쉘(shell), 제오라이트가 사용되고, 생물여과조(300`)의 여과재는 바이오 세라믹이나 활성탄에 미생물이 공급되어 구성된다. 물리적 여과조(300)에서는 여과재 사이에 물속에 함유된 유기 입자물이 걸러짐으로써 이들 현탁입자들에 의한 탁도를 줄인다. 생물여과조(300`)에서는 여과재에 공급된 타가 영양세균(PSEUDOMONAS, 슈도모나스)에 의해 양식어류가 배설한 질소유기 화합물을 간단한 무기화합물로 바뀌는 무기물화(MINERALIJTION)과정이 일어나고 이 과정에서 발생한 자가 영양세균에 의해 질산화(NITRIFICATION)과정이 일어난다. 이 때의 산소공급은 별도의 기포발생장치(도시안됨)에 의해 이루어진다. 따라서 암모니아가 제거되고 세균류의 증식이 억제된다.

한편, 제8도에 도시한 바와 같이, 여과실(330)의 바닥에는 역세척 분사관(370)이 설치되고, 중앙에는 외부배출관(380)이 설치된다. 여과재에 이물질이 많이 끼었을때 역세척 분사관(370)을 통해 물을 분사시켜 상향하게 함으로써 역세척을 수행하고, 이 때 부유하는 이물질은 외부배출관(380)을 통해 외부로 배출된다.

제9도는 물리적 여과조와 생물여과조의 하류에 설치된 다른 형태의 생물여과조(400)를 도시한 것이다. 이는 다수의 원판이 적층되어 회전하는 여과통(410)을 포함하는 것으로 각 회전원판에는 전술한 생물여과조에 공급된 미생물과 동일한 미생물이 공급되어 동일한 원리로 암모니와 같은 유독가스를 제거한다. 담만 원판의 40%만이 물에 잠기기 때문에 별도의 기포발생장치를 사용하지 않고 공기에 노출된 부분에 의해 산소공급이 자동적으로 이루어지는 것이다. 이 생물여과조(400)의 바닥에는 보일러의 배관(420)이 도시한 바와 같이 배치된다. 또한 이 생물여과조에는 오존발생기나 자외선발생기(도시안됨)와 같은 소독장치가 설치된다.

다음에는 이러한 본 발명 실시예의 작동을 설명한다.

먼저 펌프(P)가 작동하면 각 탱크(2)의 물은 순환로(6)를 거쳐 강제순환한다. 순환하는 물은 순환로(6)에 설치된 고형물 제거수단을 통과하면서 1차적으로 고형물질이 자동적으로 제거되고, 2차적으로 공기방울발생수단를 통과하면서 유독가스가 공기 방울에 수반되어 외부로 배출된다. 고형물질과 유독가스의 일부가 제거된 물은 물리적 여과조(300)와 생물여과조(300`)를 차례로 거치면서 전술한 바와 같은 형태로 여과된 후 보일러의 배관(420)에 의해 가열되고 소독된 후 다시 사육조 탱크(2)로 공급된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과를 얻을수 있다. 별도의 침전조를 사용하지 않고 다단계로 체계적으로 구성된 여과시스템을 구축함으로써 오염물질의 여과를 위한 소요 설치면적으로 줄일 수 있다. 고형물질은 스크린을 통해 1차적으로 제거하고 유해가스를 물리적인 폭기장치와 생물학적 방법으로 순차적으로 제거함으로써 어류에 유해한 오염물질을 거의 완전하게 제거할 수 있다. 사육조와 각 단계별 여과 시스템을 효과적으로 배치함으로써 소요면적을 줄일 뿐만 아니라 완벽한 오염물질 제거기능을 수행할 수 있다. 여과시스템내에 직접 보일러의 배관을 설치함으로써 각 사육조에서 물의 온도편차를 최소화할 수 있다. 생물여과조 및 물리적 여과조에 역방향 세척장치를 설치함으로써 물의 순환을 용이하게 하고 여과조에 걸린 이물질을 자동적으로 제거할 수 있다. 본 발명의 고형물 제거수단에 의하면, 스크린이 다수개로 분할되어 구성되고, 금속망이 미세한 스테인레스 재질로 만들어져 물에 함유된 고형물질과 겔 상태의 이물질을 효과적으로 분리하여 제거할 수 있고 흐르는 물의 하중에도 충분히 견딜 수 있다. 또한 다수의 분할된 거름틀은 여과된 사료나 어분과 같은 이물질을 모아서 운반하는 역할을 하여 이물질의 운반을 확실하게 할 뿐만 아니라 나뭇가지와 같은 큰 이물질을 제거하는 역할도 하여 이물질을 효과적으로 분리여과시키며 큰 이물질에 의해 금속망이 막히거나 훼손되는 것을 방지할 수 있다. 또한 다수의 분할된 금속망을 체인과 함께 직접 회전시키므로 종래의 부직포에 비해 스크린이 훼손될 염려가 없고 훼손되더라도 훼손된 스크린만 수리하면 되므로 수리작업이 용이하다. 또한 유체분사수단으로 압축공기를 사용할 경우에는 분리된 이물질에 물이 포함되지 않으므로 이물질의 양이 적어지고 이물질의 후처리작업이 편리해 지는 이점이 있다.

Claims (5)

1. 사육조의 물이 유출되어 다시 유입되도록 입구단과 출구단이 상기 사육조에 연결된 순환로, 상기 사육조의 물을 상기 순환로를 거쳐 강제 순환시키는 펌핑수단, 상기 순환로에 설치되어 고형물을 여과시키는 고형물 제거수단, 상기 스크린의 하류측에 설치되며 공기방울을 발생시켜 상기 고형물질이 제거된 물에 함유된 유독가스를 공기방울에 수반시켜 제거하는 공기방울발생수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 양어장의 물순환 여과시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 고형물 제거수단은 상하로 소정간격 이격된 한쌍의 회전축, 상기 회전축들의 양단에 마련된 스프로킷, 상기 스프로킷에 감아 걸어 설치된 한쌍의 체인, 상기 한쌍의 체인을 연결하도록 설치되어 상기 체인과 함께 이동하며 서로 분할된 다수의 스크린, 상기 스크린내에 설치되어 유체를 분사시킴으로써 상기 스크린에 부착된 이물질을 분리하는 유체분사수단을 포함하는 양어장의 물순환 여과시스템.
3. 제2항에 있어서, 상기 스크린은, 상기 체인에 대향하여 설치된 한쌍의 브래킷, 상기 브래킷에 결합된 금속망, 상기 금속망의 테두리에 결합된 거름틀, 상기 금속망과 거름틀을 상기 브래킷에 체결시키는 체결부재를 포함하고, 상기 거름틀의 양측단과 하단에는 상향벤딩된 양츠벤딩판과 하측벤딩판이 마련된 것을 특징으로 하는 양어장의 물순환 여과시스템.
4. 제1항에 있어서, 상기 공기방울발생수단은 유입구와 유출구가 마련된 폭기통, 상기 폭기통에 설치되며 상측에는 다수의 공기유입구가 형성되고 하측에는 다수의 공기유출구가 형성된 공기안내관, 상기 공기안내관을 회전시키는 모터, 상기 공기유출구의 주위에 마련된 다수의 날개를 포함하는 것을 특징으로 하는 양어장의 물순환 여과 시스템.
5. 제1항에 있어서, 상기 순환로에는 보일러의 배관이 배치된 것을 특징으로 하는 양어장의 물순환 여과시스템.