KR100215735B1 - 수산 양식장의 수질 정화법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 양식장의 수조에 수산화마그네슘을 살포하여 수질을 약알칼리의 상태로 유지함으로써, 유기물 및 수산양식 생물에 독성을 가지는 암모니아와 황화수소의 미생물 분해를 활성화시키고 병원성 세균의 증식을 억제하여, 수산 양식장의 저질 및 수질 환경을 개선하는 방법으로, 양식장의 수질을 정화하는 방법에 있어서, 양식장의 수조에 수산화 마그네슘을 살포하며 수질의 pH를 7.5-8.5 범위의 약 알칼리 상태로 유지함으로써 수조의 저질 및 수질에 서식하는 미생물의 증식을 억제하는 것을 특징으로 하는 수산 양식장의 수질 정화법이다. 이 방법은 저질 및 수질 환경개선의 효과가 우수하고, 수산 생물에 무해하며, 비용이 저렴한 이점이 있다.

Description

수산양식장의 수질 정화법

본 발명은 수산 양식장에축적되는 유기물, 암모니아, 황화수소 등의 오염 물질에 대한 미생물 분해를 촉진하여 수산 양식장의 수질 및 저질을 정화하는 방법에 관한 것이다.

수산 양식장에는 양식조에 유입되는 유입수 자체가 오염되어 있거나 양식조에 오염물질이 축적되어, 어병의 발생, 독성물질의 축적, 용존산소의 부족 등으로 인하여 양식생물이 폐사하는 문제가 발생할 수 있다.

생활하수가 하천 또는 해양에 유입되면 생활하수에 함유된 유기물이 미생물에 의하여 분해되는 과정에서 병원성 세균이 번식하거나 암모니아나 황화수소와 같은 독성물질이 발생하는 등의 수질오염이 발생한다. 양식조에서는 양식생물의 배설물, 사료 찌꺼기 등의 축적에 의하여 분해되는 과정에서 병원성 세균이 번식하거나 암모니아나 황화수소와 같은 독성물질이 발생한다.

양식조에 암모니아와 황화수소가 축적되는 원인은 여러 가지이다. 양식생물의 배설물에는 미분해된 단백질등의 유기물뿐만 아니라 암모니아와 황화수소가 있다.

단백질이 미생물에 의하여 분해되면 암모니아와 황화수소가 발생한다. 양식장의 저질의 상부에는 호기성 박테리아가 서식하며 호기성 박테리아에 의하여 용존산소가 고갈된 하부에는 물에 용해된 질산, 황산, 탄산 등을 이용하여 혐기적으로 호흡하는 혐기성 박테리아가 서식한다. 혐기성 박테리아인 질산염 환원균 및 황산염 환원균은 물에 용해된 질산 및 황산을 이용하여 혐기적으로 호흡하여 최종적으로 암모니아와 황하수소를 발생한다. 암모니아와 황화수소는 수증으로 확산되어 양식생물에 호흡대사를 방해하는 독성물질로 작용한다.

용존산소의 포화농도가 낮고 박테리아의 대사작용이 활발해지는 고수온기에 저질의 토양에 유기물, 암모니아, 황화수가 다량 축적되어 있으며 호기성 박테리아의 분해작용이 갑자기 증가하여 수중의 용존산소가 다량 축적되어 있으면 호기성 박테리아의 분해작용이 갑자기 증가하여 수중의 용존산소가 부족하게 되어 양식생물이 질식하는 문제가 발생할 수 있다. 고수온기에 혐기성 박테리아인 메탄발생균에 의한 메탄의 발생이 많아지면 혐기성 토양에 축적되어 있다가 일시에 수중에 분출하며 이때에 저질의 토양에 축적된 암모니아와 황화수소가 일시적으로 용출하여 양식생물이 질식하는 문제가 발생할 수 있다.

저질의 토양에 유기물이 축적되면 병원성 세균이 번식하여 어병을 발생할 수 있다. 비브리오, 에드와드같은 병원성 세균이 고분자의 유기물인 단백질을 분해하며 미호기성 내지 혐기성의 대사를 하는 특징이 있다.

양식조의 오염을 방지하기 위해서는 오염이 되지 않는 유입수가 양식조에 유입되어야 하고, 오염물질이 양식조에 축적되지 않고 신속히 분해되도록 하여야 하며, 병원성 박테리아의 서식을 억제하여야 한다.

암모니아와 황화수소는 호기성 박테리아인 질산박테리아 및 황산박테리아에 의하여 최종적으로 질산 및 황산으로 변환된다. 질산과 황산은 암모니아 및 황화수소에 비하여 독성이 매우 야갛기 때문에 수산 양식장에서는 농도가 문제가 되지 안흔다. 유기물을 분해하면서도 비병원성인 호기성 박테리아가 잘 서식하면 유기물을 분해하는 혐기성 박테리아의 서식이 억제되어 암모니아, 황화수소, 메탄의 발생이 억제된다.

양식장에 유입되는 유입수를 정화하는 방법으로는 저수조에 고형분을 침전시키는 방법, 수중에 산소를 강제적으로 공급함으로써 호기성 박테리아에 의하여 오염물질을 분해하는 방법, 모래 등의 여과재를 이용하여 오염물질을 기계적 및 미생물학적으로 여과하는 방법, 소독제, 자외선 또는 오존으로 유입수를 살균하는 방법 등이 있다. 수산생물을 양식하는 동안 양식조를 정화하는 방법으로는 수중에 산소를 강제적으로 공급함으로써 호기성 미생물에 의하여 오염물질을 분해하는 방법, 효소제(또는 종균제)를 살포하여 오염물질의 미생물학적 분해를 촉진하는 방법 등이 있다. 수산생물을 수확한 후에는 양식조 저질의 토양을 건조, 준설, 경운 또는 객토하는 방법 및 석회를 살포하는 방법이 있다.

일정한 면적의 수산 양식장에 가능한 한 많은 수산 생물을 양식할 수 있어야 경제적이다. 그러므로 수산 양식장에는 항상 유기물의 축적에 의한 수질 및 저질의 오염문제가 되며, 보다 효율적인 정화 방법이 필요하게 된다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 양식생물에는 거의 해가 없고 암모니아, 황화수소 및 유기물을 보다 신속하게 분해하며 병원성 세균의 증식을 억제하는 수산 양식장의 수질 정화법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달상하기 위하여 본 발명은 양식장의 수질을 정화하는 방법에 있어서, 양식장의 수조에 수산화마그네슘을 살포하며 수질의 pH를 7.5-8.5 범위의 약 알칼리 상태로 유지함으로써 수조의 저질 및 수질에 서식하는 미생물에 의한 암모니아, 황화수소 및 유기물의 분해를 촉진하고 병원성 미생물의 증식을 억제하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 양식장에 수산화마그네슘을 살포하는 방법에 의하여 저질 및 수질을 약 알칼리 상태로 유지함으로써 미생물에 의한 오염물질의 분해를 촉진하면서도 병원성 세균의 번식을 억제하는 방법이다. 본 발명을 자세히 설명하면 다음과 같다.

암모니아 및 황화수소가 질산과 황산으로 변환되는 반응식은 다음과 같다.

이러한 반응의 산물은 질산과 황산이다, 그러므로 질산과 황산의 농도를 낮추면 반응은 촉진된다. 그러나 양식조의 물을 환수하는 방법이 아니고서는 질산과 황산의 농도를 낮출 수 없다. 그런데 수소이온[H⁺]의 농도를 낮추어도 반응은 촉진된다. 이러한 이유는 다음과 같다. 암모니아가 질산으로 변환되는 과정은 암모늄이온[NH₄ ⁺], 수산이온[OH^-] 및 산소가 반응하는 물질이고 수소이온[H⁺], 질산이온[NO³] 및 물이 반응산물이다. 그러므로 수소이온의 농도를 낮추면 반응하는 물질인 수산이온[OH^-]의 농도룰 높이고 반응산물인 수소이온[H⁺]의 논도를 낮추게 되어 반응은 촉진된다. 황화수소는 약산성 물질이고 황산은 강산성 물질이기 때문에 유사한 이유가 성립된다.

수소이온[H⁺]의 농도는 알칼리성 물질을 투입하여 pH를 높이는 방법에 의하여 낮출 수 있다. 그런데 강알칼리성 물질을 투입하면 pH 가 갑자기 증가한 후 급격히 감소하는 문제가 있으므로 바람직하지 않다. 높은 pH 및 pH 의 급격한 변화는 양식생물에 유해하다. pH가 갑자기 증가하면 저질에 축적된 암모니아 및 황화수소가 수중으로 용출되어 양식 생물을 질식시킬 수 있다. 그러므로 투입하는 물질은 알칼리성 물질이어야 한다. 수소이온[H⁺]의 농도를 낮추면 자연적으니 화학반응뿐만 아니라 미생물에 의한 분해작용도 촉진된다.

가성소다[NaOH] 및 수산화칼륨[KOH]은 강알칼리성 물질이기 때문에 바람직하지 않다. 생석회[CaO]를 양식장에 살포하면 발열 반응인 수화반응이 급격히 일어나서 수온이 순간적으로 급격히 상승하는 문제가 있고, 반응생성물인 소석회는 포화용액이 pH가 12.6 정도로서 pH가 높기 때문에 바람직하지 않다. 더구나 소석회는 물에 용해된 탄산[H₂CO₃]과 반응하여 탄산칼슘[CaCO₃]이 되어 불활성화된다. 수산화마그네슘[Mg(OH)₂]은 담수에서는 포화용액의 pH가 10정도이고 해수에서는 9.5정도이다.

이러한 정도는 양식생물에는 무해하다. 수산화마그네슘은 물 속에서 서서히 용해되므로 살포 량을 조절하는 방법에 의하여 pH를 7.5-8.5 사이로 조절하는 것이 용이하다. 더구나 수산화마그네슘의 탄산염은 물에 대한 용해도가 높아서 탄산칼슘과 같이 불활성화되지 않는다.

수산화마그네슘의 살포에 의한 양식장의 수질 및 저질이 정화되는 기구는 여러 가지이다.

암모니아 및 황화수소의 발생이 많고 질산박테리아 및 황산박테리아가 충분히 서식하는 환경에서는 양식조에는 질산 및 황산의 농도가 증가하게 된다. 질산과 황산은 반응산물이므로 농도가 증가하면 질산박테리아 및 황산박테리아에 의한 암모니아 및 황화수소의 분해가 어렵게 된다. 이러한 경우 수산화마그네슘을 살포하여 수질을 약 알칼리의 상태로 유지하면 질산 박테리아 및 황산 박테리아의 분해작용이 다시 활발해진다.

양식상 저질에 유기물이 축적되면 오염물질의 미생물학적인 분해가 어려워진다. 양식장 저질의 토양에는 미분해된 유기산이 존재하며 유기산은 토양 속의 철분 및 암모니아와 결합하여 여러 가지의 착화합물을 만들게 되면 착화합물이 축적되면 토양의 점성이 증가하여 통기성이 낮아진다. 양식장 저질의 혐기적 토양에서 발생한 황화수소는 토양 속의 철분과 결합하여 황화철을 만든다. 황화철은 미세한 입자이므로 발생량이 많아지면 토양의 통기성이 낮아진다. 토양의 통기성이 낮아지면 수중의 용존산소가 저질의 토양 속으로 확산되는 것이 억제되고 혐기적 토양에 축적된 미분해된 저 분자량의 유기물, 암모니아 및 황화수소가 호기적 토양으로 확산되는 것이 억제되어 오염물질의 분해가 억제된다.

수산화마그네슘을 살포하면 저질에 가라앉은 후 서서히 용해되며 마그네슘이온은 착화합물을 구성하는 철분과 암모니아를 이온교환에 의하여 유리시킨다. 그러므로 암모니아를 분해되기 쉬운 상태로 하고 토양의 통기성을 개선한다. 마그네슘 이온을 황화수소가 토양 속의 철분과 결합하여 황화철을 형성하는 것을 억제하여 황화수소가 토양에 축적되는 것을 억제하고 호기적 토양으로 확산되는 것을 촉진하다. 토양의 통기성이 개선되면 수종의 용존산소가 토양에 확산되기 쉽고 협기적 토양에서 발생한 암모니아 및 황화수소가 호기적 토양으로 확산되기 쉽게 되므로 유기물의 분해가 촉진된다.

양식장의 토양에는 유기물이 축적되어 있고 이것을 에너지원으로 하는 여러 가지으 병원성 세균이 서식한다. 병원성 세균은 분자력이 큰 유기물인 단백질을 에너지원으로 하고 미호기성 내지 혐기성인 특징을 가진다. 수산화마그네슘을 살포하여 토양의 통기성이 높아지고 호기성 박테리아에 의한 유기물의 분해작용이 활발해지면 병원성 세균은 비병원성 호기성 박테리아에 대해서 먹이 경쟁에서 열세하게 된어 병원성 세균의 증식이 억제된다.

베지아토아, 류코스릭스와 같은 사상성 세균은 유기물에 의하여 오염된 수중에서 서식하고, 황화수소와 같이 환원된 황을 분해하는 호기적 대사에 의하여 대사에너지를 얻어며 탄산염을 체합성에 이용하지 못하고 유기물을 체합성에 이용하는 대사의 특성을 가진다. 사상성 세균은 병원성 세균으로 분류하기는 어려우나 수산생물의 아가미에 부착하여 호흡을 방해하고 새우의 다리에 부착하여 유영을 방해하기 때문에 체력의 소모를 증가시킨다. 베지아토아는 수산생물의 체표에 발생한 상처 부위에 부착하여 피부 썩음병 또는 지느러미 썩음병을 발생시킨다. 수산환마그네슘을 살포하여 저질에 서식하는 호기성 박테리아의 분해 작용이 활발해지면 수중에 용해된 유기물과 황화수소의 농도가 감소하게 되어 사상성 세균의 증식이 억제된다.

따라서, 본 발명에 의한 수질정화 방법에 의하면 수산화마그네슘을 살포하여 저질에 서식하는 호기성 박테리아의 분해적용이 활발해져 수중에 용해된 유기물과 황화수소의 농도가 감소하게 되어 사상성 세균의 증식이 억제됨으로써 양식장의 저질 및 수질을 정화할 수 있어 환경개선의 효과가 우수하고, 수산생물에 무해하며 비용이 저렴한 이점이 있습니다. 또한 우리나라 수산업계의 양식장 수질을 획기적으로 개선하여 수산산업의 발전에 이바지할 것이라 확신하는 바입니다.

Claims (1)

1. 양식장의 수질을 정화하는 방법에 있어서, 양식장의 수조에 수산화마그네슘을 살포하여 수질의 pH를 7.5-8.5 범위의 약알칼리 상태로 유지함으로써 수조의 저질 및 수질에 서식하는 미생물에 의한 암모니아, 황화수소 및 유기물의 분해를 촉진하고 병원성 미생물의 증식을 억제하는 것을 특징으로 하는 수산 양식장의 수질 정화법.