KR100460022B1 - 순환여과식 양식장의 암모니아성 질소제거 및 살균장치 - Google Patents

순환여과식 양식장의 암모니아성 질소제거 및 살균장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 양식장 또는 수족관 등의 해수중에 존재하는 일반세균의 살균 및 암모니아를 효율적으로 제거함은 물론, 양식장 수질기준에 적합하고 해수와 동일한 pH 7~8의 범위로 유지되도록 하며, 생물학적 처리시 오존살균 장치와 같은 부가적인 살균장치가 필요 없어 경제성을 높일 수 있도록 하는 순환여과식 양식장 및 수족관등의 암모니아성 질소제거 및 살균작용을 위한 전해장치에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 일측에 배출구가 형성되어 해산어 및 해산물등을 사육시킬 수 있는 사육조와, 상기 배출구를 통해 배출되는 사육조의 해수를 여과 및 강제 순환시키기 위한 필터, 정량펌프로 이루어진 해수순환부와, 상기 해수순환부로부터 공급되는 해수를 음극 전해반응으로 OH-이온을 생성시켜 수중의 pH를 상승시키고, 양극 전해반응으로 산화제를 생성시키는 과정을 수회 반복하여 이 산화제에 의해 해수에 포함된 암모니아성 질소제거 및 살균하는 전해장치와, 상기 전해장치의 타측단에 제 1배관을 통해 연결되어 상기 전해장치의 유출수 중 미 반응된 잔류염소를 제거하는 활성탄 흡착탑과, 상기 전해장치에 전해반응을 일으키기 위해 음극과 양극전원을 공급하는 직류전원공급장치로 이루어진 것에 특징이 있다.

Description

순환여과식 양식장의 암모니아성 질소제거 및 살균장치 {Process and apparatus for ammonia removal and disinfection in high density aquaculture system}
본 발명은 순환여과식 어류 양식장의 암모니아성 질소제거 및 살균작용을 위한 전해장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 양식장 또는 수족관 등의 해수중에 존재하는 일반세균의 살균 및 암모니아를 효율적으로 제거함은 물론, 양식장 수질기준에 적합하고 해수와 동일한 pH 7~8의 범위로 유지되도록 하며, 생물학적 처리시 오존살균 장치와 같은 부가적인 살균장치가 필요 없어 경제성을 높일 수 있도록 하는 순환여과식 양식장 및 수족관등의 암모니아성 질소제거 및 살균작용을 위한 전해장치에 관한 것이다.
일반적으로 전기분해법은 유기물, 무기물, 중금속이 함유된 폐수에 전기를 가하여 전해반응을 일으킴으로써 생성되는 산화, 환원, 석출반응 등에 의하여 오염물질들을 제거시키는 폐수처리 공법중의 하나로서, 현재 도금폐수를 비롯한 산업폐수 처리에 일부 적용되고 있다.
이와 같이 산업폐수 처리에 적용되고 있는 전해반응은 대부분 전기 응집과전기적 산화법으로 구분할 수 있는데, 전기응집은 용해된 금속이 가수분해하여 용존성 현탁물질 및 콜로이드성 물질로 수산화물을 형성하게 되어 응집, 흡착, 침강특성이 향상되어 폐수처리에 효과적이며, 전기적 산화법은 양극에서 산화력이 강한 발생기 산소가 생성되어 수중의 유기물을 산화시키는 공정이다.
또한, 기존의 전해장치는 멤브레인이 없는 무격막 시스템을 기본으로 하고 있으며, 전기적 응집, 전기적 산화 반응이 폐수처리에 가장 핵심적인 반응으로써 양극에서 생성된 산소(O2)가 유기물과 반응하여 산화되고 또한 음극과 양극에서 발생되는 수소와 산소 기체에 의해 가스와 거품이 형성되고 산화되거나 응집된 물질은 침전하여 제거하는 메카니즘을 가진다.
상기와 같은 기존 전해반응 공정을 순환여과식 양식장 또는 수족관등에 적용할 경우 여러가지 문제점이 있다. 즉, 순환여과식 양식시스템에서 암모니아성 질소를 제거하는 공정은 일반적인 폐수처리 공정과는 달리 전해반응기의 유출수가 시스템 밖으로 배출되는 것이 아니라, 사육조로 다시 순환되는 폐쇄적 시스템으로 처리수의 수질이 어류에 직접적인 영향을 미치게 되므로 처리방법이 복잡하고 고도의 기술이 요구된다.
또한, 현재까지 순환여과식 양식장에 전해반응 공정이 적용된 예가 없으며, 이와 같은 이유는 전해반응 공정은 차아염소산(HOCl) 및 차아염소산이온(OCl-)과 같은 미반응 산화제 및 부산물 등이 처리수 중에 잔존하고, 처리수의 pH가 산성화되어 어류의 생육환경에 치명적인 영향을 미치는 문제점이 있기 때문이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 소정의 크기를 갖는 케이스 내부에 일정 간격으로 격막을 설치하여 서로 독립된 다수의 공간부를 형성하고, 이 공간부에 전극판을 각각 고정 설치하되, 상기 전극판에 음극(-)과 양극(+)의 전원을 각각 공급함으로써 격막에 의해 형성된 공간부를 음극실과 양극실이 서로 교대로 형성되는 전해장치를 구비하고, 양식장의 오염된 해수를 상기 전해장치의 음극실과 양극실을 교대로 연속적으로 통과시켜 해수 중의 암모니아성 질소를 직접 및 간접산화 반응에 의해 제거하도록 한 것이다.
즉, 상기의 전해장치는 음극실에서 OH-이온을 발생시켜 수중의 pH를 높이며, 양극실에서는 차아염소산(HOC1) 및 차아염소산 이온(OC1-)과 같은 산화제가 생성되어, 차아염소산(HOC1)과 차아염소산 이온(OCl-)에 의해 수중의 암모니아를 N2가스로 산화시켜 제거하는 것이다.
따라서, 본 발명은 양극실에서 생성되는 차아염소산이 강력한 살균력을 가지고 있어 대장균 및 일반세균에 대해 높은 살균효과와 암모니아 제거효율이 높고 동시에 처리수의 잔류 산화제를 최소화할 수 있으며, 또한 전극판에 가해지는 전류밀도의 조절로 양식장내 암모니아 농도, pH를 인위적으로 조절할 수 있어 운전이 용이할 뿐만 아니라 장치의 소형화가 가능함은 물론, 양식장내의 오염부하를 빠른 시간 내에 효과적으로 제어할 수 있는 장치 및 방법으로써 생물학적 처리시 오존살균장치와 같은 부가적인 살균장치가 필요 없어 경제성을 높일 수 있도록 하는 것을 기술적 과제로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 순환여과식 양식장의 암모니아성 질소제거 및 살균
장치의 구성도.
도 2a는 본 발명에 따른 순환여과식 양식장의 암모니아성 질소제거 및 살균
작용을 위한 전해장치의 확대 정단면도.
도 2b는 본 발명에 따른 순환여과식 양식장의 암모니아성 질소제거 및 살균
작용을 위한 전해장치의 확대 평단면도.
도 3a는 실험예에 의한 전해장치의 암모니아 제거 효율을 나타낸 그래프.
도 3b의 (가), (나)는 실험예에 의한 사육조중의 암모니아 농도 및 pH의
변화를 나타낸 그래프.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
10 : 사육조 11 : 배출구 20 : 해수순환부
21 : 밸브 22 : 필터 23 : 정량펌프
24 : 유량계 30 : 전해장치 31 : 케이스
32a : 유입구 32b : 유출구 33a : 상부지지대
33b : 하부지지대 34a, 34b : 통공 35 : 격막
36a~36g : 제 1 내지 제 7 전극판 38a~38d : 제 1 내지 제 4 음극실
39a~39c : 제 1 내지 제 3 양극실 40 : 직류전원 자동제어장치
50 : 직류전원공급장치 60 : 활성탄 흡착탑
70 : 산기조 71 : 제 1배관 72 : 제 2배관
이하 본 발명에 따른 순환여과식 양식장의 암모니아성 질소제거 및 살균작용을 위한 전해장치를 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 순환여과식 양식장의 암모니아성 질소제거 및 살균시스템의 구성도로서, 해산어(海産魚)를 사육시킬 수 있는 사육조(10)와, 상기 사육조(10)에 유입된 해수의 초기 pH를 높여 암모니아성 질소를 제거시키고 다시 해수의 pH를 높여 미 반응된 암모니아성 질소와 산화물을 제거하는 과정을 수차례 반복하여 암모니아성 질소를 제거하고 살균시키는 전해장치(30)가 구비된다.
또한, 사육조(10)와 전해장치(30) 사이에는 상기 사육조(10)의 바닥면 일측에 형성된 배출구(11)를 통해 해수를 배출 및 차단시키는 밸브(21)와, 이 밸브(21)로부터 배출되는 해수가 전해장치(30)로 유입되기 전 고형물을 제거하는 필터(22)와, 상기 필터(22)를 경유한 해수를 일정량으로 공급하는 정량펌프(23)와, 이 정량펌프(23)에서 배출되는 해수의 유량을 관측할 수 있는 유량계(24)로 이루어진 해수순환부(20)가 설치되어 있으며, 상기 해수순환부(20)인 유량계(24)는 전해장치 (30)의 하부 일측에 형성된 유입구(32a)와 서로 연결된다.
그리고, 상기 전해장치(30)의 상부 일측에 형성된 유출구(32a)에는 제 1배관(71)을 통해 활성탄 흡착탑(60)의 일측과 연결되고, 이 활성탄 흡착탑(60)의 타측에는 제 2배관(72)이 연결 설치되어 있으며, 상기 전해장치(30)에는 직류전압자동제어장치(40) 및 직류전원공급장치(50)에 의해 일정한 전압을 공급하도록 되어 있다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 순환여과식 양식장의 암모니아성 질소제거 및 살균시스템에 있어 전해장치(30)의 확대 정단면도 및 평단면도로서, 상.하 일측에 유입구(32a)와 유출구(32b)가 형성된 케이스(31)가 구비되고, 이 케이스(31) 내측 상면과 저면에는 일정 간격으로 상부지지대(33a)와 하부지지대(33b)가 소정의 높이로 대응되게 설치되며, 상기 상.하부지지대(33a)(33b)의 일측에는 유입되는 해수가 일정한 경로를 가지면서 흐르게 하는 통공(34a)(34b)이 형성되어 있다.
상기 상.하부지지대(33a)(33b) 사이에는 유입된 해수가 통공(34a)(34b)을 통해 일정한 경로로 흐를수 있도록 독립된 다수의 공간부를 형성하기 위한 격막(membrane)(35)이 고정 설치되고, 이 격막(35)에 의해 형성된 공간부의 중앙에는 제 1 내지 제 7 전극판(36a~36g)이 고정 설치된다.
상기 제 1, 제 3, 제 5, 제 7 전극판(36a)(36c)(36e)(36g)에는 직류전원공급장치(50)로부터 출력되는 음극(-)전원이 인가되며, 상기 제 2, 제 4, 제 6 전극판(36b)(36d)(36f)에는 직류전원공급장치(50)로부터 출력되는 양극(+)전원이 각각 인가된다.
상기 격막(35)과 음극 또는 양극이 인가되는 제 1 내지 제 7 전극판(36a~ 36g)에 의해 케이스(31) 내부에 제 1 내지 제 4 음극실(38a~38d)과 제 1 내지 제 3 양극실(39a~39c)이 교대로 연속적으로 연결 형성된다.
여기서, 양극의 전원이 인가되는 제 2, 제 4, 제 6 전극판(36b)(36d)(36f)의재질로는 디에스에이(DSA:Dimensional Stablized Anode) 전극으로써 Ru-Ti 전극, Ir-Ti 전극, 백금(Pt)전극과 같은 불용성 전극을 사용하였으며, 음극의 전원이 인가되는 제 1, 제 3, 제 5, 제 7 전극판(36a)(36c)(36e)(36g)의 재질로는 전술한 불용성 전극 및 스테인레스 전극과 같은 금속전극을 사용하였다.
미설명부호 70은 산기조이다.
상기와 같이 이루어진 본 발명에 따른 순환여과식 양식장의 암모니아성 질소제거 및 살균시스템의 작용관계를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 해수순환부(20)의 정량펌프(23)를 가동하여 사육조(10)에 있는 오염된 해수를 유입구(32a)를 통해 전해장치(30)의 케이스(31) 내부로 유입시킴과 동시에 직류전원공급장치(50)를 가동하여 전해장치(30)의 케이스(31) 내부에 고정 설치된 제 1, 제 3, 제 5, 제 7 전극판(36a)(36c)(36e)(36g)에 음극(-)전원을, 그리고 제 2, 제 4, 제 6 전극판(36b)(36d)(36f)에 양극(+)전원이 인가되도록 한다.
이때, 사육조(10)중에 존재하는 고형물은 필터(22)를 통해 제거시킨 후 정량펌프(23)에 의해 항시 일정량으로 공급하게 되며, 유량계(24)에 의해 전해장치(30)로 유입되는 유량을 확인할 수 있도록 되어 있다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 해수순환부(20)를 경유한 사육조(10)내의 오염된 해수가 전해장치(30) 내부로 유입되면 격막(35)에 의해 확산되지 못하고 케이스(31) 내측 상면과 저면에 설치되는 상.하부지지대(33a)(33b)에 형성된 통공(34a)(34b) 만을 경유하게 되어 제 1 음극실(38a) → 제 1 양극실(39a) → 제 2 음극실(38b) → 제 2 양극실(39b) → 제 3 음극실(38c) →제 3 양극실(39c) →제 4 음극실(38d)의 일정한 경로를 가지면서 흐르게 되며, 최종적으로 유출구(32b)를 통해 배출되어 진다.
이와 같은 경로를 통해 흐르는 오염된 해수가 제 1 음극실(38a)에 유입되면 음극전원이 인가되는 제 1 전극판(36a)에 의해 전해반응이 일어나게 되어 아래의 반응식(1)에서와 같이 수중에 OH-이온이 생성됨으로써 pH를 상승시키게 된다.
2H2O + 2e-→ H2(gas)+ 2OH-반응식 (1)
즉, 제 1 음극실(38a)에서 pH가 상승되는 이유는 전해반응시 음극에 전기를 가할 경우 물속의 H+이온이 H2가스로 배출되는데, 물속에는 상대적으로 OH 이온이 많이 존재하기 때문에 pH가 높아지게 되며, 이와 같이 pH를 높이는 이유는 후술되는 암모니아와 차아염소산의 반응속도를 높이기 위해서이다.
상기 과정에서 제 1 음극실(38a)을 경유하여 pH가 상승된 해수가 이동 경로를 통해 제 1 양극실(39a)로 유입되면 양극(+)전원이 인가되는 제 2 전극판(36b)에 의해 전해반응이 일어나게 되어 아래의 반응식(2)에서와 같이 염소가스(Cl2)가 생성되고, 이러한 염소가스가 물속에 용해되면 가수분해되어 차아염소산(HOCl)과 차아염소산 이온(OCl-)을 생성하게 된다.
2Cl-→ Cl2(gas)+ 2e-
Cl2(gas)+ H2O ↔ HOCl + H++ Cl-반응식 (2)
따라서, 제 1 양극실(39a)에서 생성된 차아염소산(HOCl)과 차아염소산 이온(OCl-)은 강력한 산화력을 가지고 있어 수중의 암모니아를 질소(N2)가스로 산화시켜 제거하게 되는 것이다.
즉, 차아염소산(HOCl)과 차아염소산 이온(OCl-)에 의해 질소(N2)가스로 산화과정은 아래의 반응식 (3)∼(8)에서와 같이 해수에 존재하는 암모니아와 전해반응에 의해 생성된 차아염소산(HOCl)이 반응하면 모노클로라민(NH2Cl), 디클로라민 (NHCl2), NOH 등의 중간 생성물이 생성되고, 이 중간생성물이 다시 차아염소산 (HOCl) 및 NOH에 의하여 최종적으로 N2(gas)로 산화되어 1차 제거되는 것이다.
NH3+ HOCl → NH2Cl + H2O 반응식 (3)
2NH2Cl + HOCl → N2+ 3H++ 3Cl-+ H2O 반응식 (4)
NH2Cl + HOCl → NHCl2+ H2O 반응식 (5)
NHCl2+ H2O → NOH + 2H++ 2Cl-반응식 (6)
NH2Cl + NOH → N2+ H++ Cl-+ H2O 반응식 (7)
NHCl2+ NOH → N2+ HOCl + H++ Cl-반응식 (8)
이와 같은 과정을 통해 제 1 양극실(39a)에서 해수에 존재하는 암모니아와 반응 후에는 상기 반응식 (4),(6),(7),(8)에서와 같이 H+이온이 생성되어 pH가 낮아지게 되나, 해수가 흐르는 경로에 의해 제 2 음극실(38b)로 유입됨으로서 상기의 반응식(1)에서와 같이 OH-이온 생성되어 다시 pH가 상승하게 되며, 이 pH가 상승된 해수는 유로(流路)에 의해 제 2 양극실(39b)로 유입됨으로써 상기의 반응식 (2)에 따라 차아염소산(HOC1)과 차아염소산 이온(OC1-)과 같은 산화제를 생성시켜 상기의 반응식 (3)∼(8)에 따라 미 반응된 암모니아를 2차 제거하게 된다.
또한, 암모니아가 2차 제거된 해수는 흐르는 경로에 의해 제 3 음극실(38c)로 유입되어 상기의 반응식(1)에서와 같이 OH-이온이 생성되어 다시 pH가 상승하게 되며, 이 pH가 상승된 해수는 유로에 의해 제 3 양극실(39c)로 유입됨으로써 상기의 반응식 (2)에 따라 차아염소산(HOC1)과 차아염소산 이온(OC1-)과 같은 산화제를 생성시켜 상기의 반응식 (3)∼(8)에 따라 수중의 암모니아를 3차 제거하게 된다.
상기의 과정을 통해 암모니아가 3차 제거된 해수는 흐르는 경로에 의해 제 3 음극실(38c)로 유입되어 상기의 반응식(1)에서와 같이 OH-이온이 생성되어 처리수의 pH를 적정 수준으로 유지된 후, 유출구(32b)와 제 1배관(71)을 통해 활성탄 흡착탑(60)으로 공급되어 전해장치(30)의 유출수 중 미 반응된 잔류염소를 제거하여제 2배관(72)을 통하여 사육조(10)로 재 공급하게 되는 것이다.
상기 전해장치(30)의 제 3 음극실(38c)를 통과하여 암모니아가 제거된 최종 처리수는 사육조(10)로 재 공급되어 사용되므로 양식장 수질기준에 적합하고 해수와 동일한 pH 7-8의 범위로 유지되도록 하였다.
상기 과정에서 해수에 존재하는 암모니아와 제 1 내지 제 3 양극실(39a~39c)에서 생성된 차아염소산(HOCl) 및 차아염소산 이온과 같은 산화제의 반응은 pH 8.4의 범위로 유지하는 것이 좋다.
그 이유로서, 암모니아가 차아염소산과 반응하여 최종적으로 N2가스로 산화되기 위해서는 상기 반응식 (3)~(8)과 같은 반응이 진행되어야 하는데, 암모니아가 디클로라민(NH2Cl)과 같은 중간 생성물로 전환되는 반응속도는 pH에 매우 민감하게 작용하며, 여러 실험결과에 의하면 암모니아와 차아염소산의 반응속도가 가장 빠른 pH 범위는 8.4 로 나타났다.
물론, 차아염소산의 농도가 높을수록 반응속도는 높게 나타나지만, 미 반응된 산화제에 의해 또 다른 문제가 발생될 수 있으며, 암모니아와 차아염소산의 반응속도가 낮다는 것은 그 만큼 암모니아의 제거 속도가 느리다는 것을 의미하므로 많은 양의 폐수를 처리하는데 시간이 많이 걸리며, 효율을 높이기 위해서는 반응기의 크기가 상대적으로 커지게 되는 것이다.
따라서, 본 발명에 사용되는 전해장치(30)를 사용하였을 경우 일어나는 전해반응의 특징은 암모니아와 차아염소산의 반응이 빨라 장치의 소형화가 가능하고,암모니아 제거효율을 높임으로써 미반응된 산화제의 양을 최소화 할 수 있는 것이다.
전술한 바와 같이 본 발명에 사용되는 전해장치(30)를 종합적으로 고찰하여 보면, 제 1 내지 제 4 음극실(38a~38d)에서는 음극(-)전원이 인가되는 제 1, 제 3, 제 5, 제 7 전극판(36a)(36c)(36e)(36g)에 의해 OH-이온이 발생되어 수중의 pH를 상승시키는 작용을 하며, 또한 제 1 내지 제 3 양극실(39a~39c)에서는 양극(+)전원이 인가되는 제 2, 제 4, 제 6 전극판(36b)(36d)(36f)에 의해 차아염소산(HOC1) 및 차아염소산 이온(OC1-)과 같은 산화제를 생성시켜 수중의 암모니아를 제거하게 되는 것이다.
즉, 사육조(10)의 오염된 해수가 제 1 음극실(38a) → 제 1 양극실(39a) → 제 2 음극실(38b) → 제 2 양극실(39b) → 제 3 음극실(38c) →제 3 양극실(39c) → 제 4 음극실(38d)의 경로로 흐르면서 여러 개의 반응지역을 통과시킴과 동시에 전해장치(30)를 완전히 밀폐함으로써 전극에서 발생하는 가스가 물에 완전히 용해되도록 하여 수중의 암모니아 제거효율을 극대화하였으며, 또한 제 1 내지 제 7 전극판(36a~36g)의 위치를 전해장치(30)의 중간 높이에 설치하여 양극실에서 생성된 산화제와 암모니아가 충분히 혼합할 수 있는 반응공간을 줌으로써 반응을 극대화 할 수 있도록 하였다.
그러므로 상기의 반응식 (1)~(8)과 같은 반응을 연속적으로 수행할 수 있는 전해장치(30)를 구비함으로써 사육조(10)내의 해수에 존재하는 암모니아 제거효율을 극대화시킬 수 있으며, 낮은 전류밀도에서도 높은 효율을 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 양극실에서 생성되는 차아염소산이 강력한 살균력을 가지고 있어 대장균 및 일반세균에 대해 높은 살균효과를 나타내므로 생물학적 처리시 오존살균 장치와 같은 부가적인 살균장치가 필요 없어 경제성이 매우 높은 것이다.
이하 본 발명의 전해장치(30)를 사용하여 전해반응에 의한 암모니아 제거 효율과 양식장 폐수 중의 암모니아 농도 및 pH의 변화, 살균특성을 실험예를 들어 설명하면 다음과 같다.
(실험예 1)
실험예 1은 해수의 초기 암모니아 농도가 2ppm인 양식장 폐수를 본 발명의 전해장치(30)를 사용하여 전해반응에 의한 암모니아 제거 효율을 측정한 것으로서, 도 3a에 도시된 그래프에서와 같이 전류밀도가 증가할수록 암모니아 제거효율이 증가하였으며, 90초의 짧은 체류 시간에서도 암모니아 제거효율이 높은 것으로 나타났다.
(실험예 2)
실험예 2는 본 발명의 전해장치(30)를 사용한 실증조업 실험으로 사육조(10)에 유입된 해수의 암모니아 농도 및 pH의 변화를 측정한 것이다. 사육조(10)내에 유입된 어류는 사육환경에 민감하게 작용하는 치어를 선택하고, 사육조(10)의 암모니아 농도를 어류의 성장환경에 전혀 지장을 주지 않는 2ppm 정도로 유지하고자 하였으며, 그 결과는 도 3b의 (가), (나)에 도시하였다.
즉, 도 3b의 (가)에 도시된 그래프에서와 같이 실험기간 동안 사육조(10)내의 암모니아 농도가 대부분 2ppm 정도에서 유지될 수 있는 것이 확인되었으며, 이는 사육조(10) 중의 암모니아 농도가 증가할 때 전류밀도를 높혀줌으로써 암모니아 농도를 낮게 유지할 수 있었고, 또한 암모니아 농도가 낮을 때 전류밀도를 낮추어 전기 소모량을 줄일수 있었다.
따라서, 사육조(10)의 암모니아 농도는 전류밀도를 조절함으로써 인위적으로 조절이 가능하여 조업운전이 용이할 뿐만 아니라, 도 3b의 (나)에 도시된 그래프에서와 같이 사육조(10)의 pH가 7∼8사이로 유지됨을 확인할 수 있었다.
(실험예 3)
실험예 3은 본 발명의 전해장치(30)에 유입되기 전 해수에 존재하는 대장균수와 전해장치(30)를 통과한 후의 대장균수를 비교하여 살균특성을 측정한 것으로서, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
(표 1) 살균특성(전해반응 후 유출수 중의 대장균 수)
유입수(MPN/100ml) 유출수(MPN/100ml)
반응기 체류시간60sec 반응기 체류시간90sec
대장균수 1427140 <272 검출되지 않음<2<2
상기 표 1에서 보는 바와 같이 전해장치(30)에 유입되기 전에 존재하는 다량의 대장균수가 전해장치(30)를 경유한 후에는 대장균수가 급격히 줄어들었으며, 전해장치(30)에 체류하는 기간이 길어질수록 살균효과가 더욱 높은 것으로 나타났다.
상기의 실시예 1 내지 실시예 3에서 나타난 결과에서와 같이 본 발명에 사용되는 전해장치(30)를 순환여과식 양식장에 적용할 경우 해수에 존재하는 암모니아의 제거는 물론, 살균효과가 매우 높을 뿐만 아니라, 양식장 수질기준에 적합하고 해수와 동일한 pH 7~8의 범위로 유지됨으로써 생물학적 처리시 오존살균 장치와 같은 부가적인 살균장치가 필요 없어 경제성이 매우 높은 것으로 입증되었다.
이상에서 상술한 바와 같이 본 발명에 따른 순환여과식 양식장 또는 수족관내의 암모니아성 질소제거 및 살균작용을 위한 전해장치는 양극실에서 생성되는 차아염소산 및 차아염소산 이온이 강력한 살균력과 산화력을 가지고 있어 대장균 및 일반세균에 대해 높은 살균효과가 있으며 암모니아 제거효율이 높다. 동시에 처리수의 잔류 산화제를 최소화할 수 있으며, 또한 전극판에 가해지는 전류밀도의 조절로 양식장내 암모니아 농도, pH를 인위적으로 조절할 수 있어 운전이 용이할 뿐만 아니라 장치의 소형화가 가능함은 물론, 양식장내의 오염부하를 빠른 시간 내에 효과적으로 제어할 수 있으며, 또한 생물학적 처리시 오존살균 장치와 같은 부가적인 살균장치가 필요 없어 경제성을 높일 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (4)

  1. 일측에 배출구(11)가 형성되어 해산어 및 해산물등을 사육시킬 수 있는 사육조(10)와,
    상기 배출구(11)를 통해 배출되는 사육조(10)의 해수를 여과 및 강제 순환시키기 위한 필터(22), 정량펌프(23)로 이루어진 해수순환부(20)와,
    상기 해수순환부(20)로부터 공급되는 해수를 음극 전해반응으로 OH-이온을 생성시켜 수중의 pH를 상승시키고, 양극 전해반응으로 산화제를 생성시키는 과정을 수회 반복하여 이 산화제에 의해 해수에 포함된 암모니아성 질소제거 및 살균하는 전해장치(30)와,
    상기 전해장치(30)의 타측단에 제 1배관(71)을 통해 연결되어 상기 전해장치 (30)의 유출수 중 미 반응된 잔류염소를 제거하는 활성탄 흡착탑(60)과,
    상기 전해장치(30)에 전해반응을 일으키기 위해 음극과 양극전원을 공급하는 직류전원공급장치(50)로 이루어진 것을 특징으로 하는 순환여과식 양식장의 암모니아성 질소제거 및 살균장치.
  2. 제 1항에 있어서 상기 전해장치(30)는,
    상기 해수순환부(20)와 활성탄 흡착탑(60)에 연결되기 위한 유입구(32a) 및 유출구(32b)가 형성된 케이스(31)가 구비되고,
    상기 케이스(31) 내측 상면과 저면에는 유입되는 해수가 일정한 경로로 흐르도록 하는 통공(34a)(34b)이 형성된 상.하부지지대(33a)(33b)가 소정의 높이와 간격으로 대응 설치되고,
    상기 상.하부지지대(33a)(33b) 사이에는 유입된 해수가 상기 통공(34a)(34b)을 통해 일정한 경로로 흐르도록 독립된 다수의 공간부를 형성하는 격막(35)이 설치되고,
    상기 격막(35)에 의해 형성된 공간부의 중앙에는 제 1 내지 제 7 전극판 (36a~36g)이 고정 설치되고,
    상기 제 1, 제 3, 제 5, 제 7 전극판(36a)(36c)(36e)(36g)에는 상기 직류전원공급장치(50)로부터 출력되는 음극(-)전원을 공급하고, 상기 제 2, 제 4, 제 6 전극판(36b)(36d)(36f)에는 양극(+)전원을 공급한 것을 특징으로 하는 순환여과식 양식장의 암모니아성 질소제거 및 살균장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서 상기 케이스(31) 내부에 설치된 격막(35)과 제 1 내지 제 7 전극판(36a~ 36g)에 의해 제 1 내지 제 4 음극실(38a~38d)과 제 1 내지 제 3 양극실(39a~39c)이 교대로 연속 형성된 것을 특징으로 하는 순환여과식 양식장의 암모니아성 질소제거 및 살균장치.
  4. 제 3항에 있어서 상기 양극의 전원이 인가되는 제 2, 제 4, 제 6 전극판 (36b)(36d)(36f)은 Ru-Ti 전극, Ir-Ti 전극, 백금(Pt) 전극과 같은 불용성 전극을사용하고, 상기 음극의 전원이 인가되는 제 1, 제 3, 제 5, 제 7 전극판 (36a)(36c)(36e)(36g)은 불용성 전극 및 스테인레스 전극과 같은 금속전극을 사용한 것을 특징으로 하는 순환여과식 양식장의 암모니아성 질소제거 및 살균장치.
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