KR100784940B1 - 해수전해장치와 광촉매볼을 이용한 적조제거장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 해수전해장치와 광촉매볼을 이용한 적조제거장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유입되는 해수중에 포함된 영양염류를 전기분해시킴과 아울러 전기분해 과정에서 생성된 유리염소의 살균작용으로 적조와 같은 미생물을 제거하고, 광촉매 반응으로 잔류된 미생물과 영양염류를 재차 제거할 수 있는 해수전해장치와 광촉매볼을 이용한 적조제거장치에 관한 것이다.
본 발명은 적조를 제거하기 위한 장치에 있어서, 해수가 유입되어 저장되고, 내부에 전해반응을 일으키도록 외부의 전원에 의해 동작되는 한쌍 이상의 전극판(15)이 구비된 해수전해장치(10)와; 상기 해수전해장치(10)를 통해 유입된 전해수가 저장되고, 내부에 외부전원에 의해 동작되는 에너지발광수단 및 상기 에너지발광수단에 의해 광촉매 반응을 일으키는 광촉매볼(24)이 구비된 광촉매 반응조(20)로 이루어진 것을 특징으로 한다.
적조, 전극판, 자외선램프, 광촉매볼, 총질소(T-N), 총인(T-P)
Description
도1은 본 발명에 의한 해수전해장치와 광촉매볼을 이용한 적조제거장치의 개략적인 구성도,
도2는 본 발명에 의한 적조제거장치의 개략적인 단면도,
도3은 본 발명에 의한 적조제거장치과 광촉매반응조만을 이용한 경우의 적조 살균효율을 보여주는 그래프,
도4는 본 발명에 의한 극간거리 10mm에서 전류량이 8A/㎡인 경우의 총질소(T-N)와 총인(T-P)의 제거율을 보여주는 그래프,
도5a는 본 발명에 의한 적조제거장치의 적조제거율을 보인 그래프,
도5b는 본 발명에 의한 적조제거장치의 총질소(T-N)의 제거율을 보인 그래프,
도5c는 본 발명에 의한 적조제거장치의 총인(T-P)의 제거율을 보인 그래프.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
10: 해수전해장치 12: 해수유입구
13: 해수유입조 14: 전해반응조
15: 전극판 16: 전해수 방류조
17: 전해수유출구 18: 특성조사부
20: 광촉매 반응조 22: 자외선램프
24: 광촉매볼 25: 카트리지
26: 반응조유입구 27: 반응조유출구
본 발명은 해수전해장치와 광촉매볼을 이용한 적조제거장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유입되는 해수중에 포함된 영양염류를 전기분해시킴과 아울러 전기분해 과정에서 생성된 유리염소의 살균작용으로 적조와 같은 미생물을 제거하고, 광촉매 반응으로 잔류된 미생물과 영양염류를 재차 제거할 수 있는 해수전해장치와 광촉매볼을 이용한 적조제거장치에 관한 것이다.
적조는 해양에 서식하는 동물 및 식물성 플랑크톤, 원생동물 및 박테리아와 같은 미생물이 일시에 다량으로 증식되거나 또는 물리적으로 집적되어 바닷물의 색깔을 변화시키는 현상으로, 특히 산업폐수나 생활하수 등의 유입으로 부영양화된 연안해역의 경우 서식환경에 적응한 특정한 우점종들(세균 및 식물성 플랑크톤 등)이 높은 생산성을 가지게 되어 적조현상을 일으키게 된다.
이러한 적조발생으로 양식업의 피해액은 수백억 원에 이르고, 점차 증가하는 추세에 있다. 또한 적조발생에 따른 활어 생산량 감소와 심미적 기능에 따른 활어 의 수요 감소로 어민들은 물론 유통 및 가공 업체에 경제적 손실을 유발하고, 국민 건강에 악영향을 미치는 등 경제적, 사회적, 환경적 문제를 일으키고 있는 실정이다.
상기한 적조는 발생빈도가 잦고 규모가 방대하며 장기간 지속되는 특징을 가지고 있으며, 마비성 패독(PSP; paralytic shellfish poisoning), 하리성 패독(DSP; diarrhetic shellfish poisoning), 기억상실성 패독(ASP: Amnesic Shellfish Poisoning),신경성 패독(NSP: Neurotoxic Shellfish Poisoning), 어류 패사독과 같은 독성을 가지고 있다. 상기 적조의 발생원인은 아직까지 명확하게 규명되지 않았으나 광합성이 활발하고, 지형적으로 외양과의 해수교환이 적은 폐쇄성 내만해역에 자주 발생하는 것으로서, 육지로부터 강우와 저질의 용출에 의하여 적조생물의 성장과 번식에 필요한 영양염류와 성장을 촉진시키는 비타민류와 철, 망간 등의 미량원소가 유입되고 해수온도가 15 ~ 25 ℃인 지역에서 발생하는 것으로 알려져 있다.
종래의 적조제거 방법으로는 적조생물의 포식자와 전적 미생물을 이용한 생물학적 방법과, 화학약품 살포, 가압부상 분리장치에 의한 적조생물 회수, 초음파 및 오존, 황토 등을 이용하는 물리화학적 방법이 알려져 있으나 상기 생물학적 방법과, 물리화학적 방법은 경제성이 떨어지고 적조생물의 완벽한 제거가 어려우며, 현재 가장 많이 사용되고 있는 황토의 경우 황토에 흡착된 적조생물이 침적되어 영양물질 공급원이 되는 2차적인 환경오염 문제를 일으키는 문제점이 있다.
특히, 해수를 육지로 끌어들여 사용하는 축양양식장의 경우, 적조생물에 의 해 양식 어류의 폐사가 빈번하게 발생하고 있으나 어류의 폐사를 방지하기 위한 적절한 대비책이 없어 그 피해가 심각한 상황이다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 유입된 해수를 전기분해시킴과 아울러 광촉매 반응시켜 해수중에 포함된 영양염류와 적조 등의 미생물의 제거율을 향상시키고, 전극간의 간격을 조절하여 전기분해시 생성되는 유리염소의 농도를 조절함으로써 양식어류에 미치는 영향을 최소화시킬 수 있는 해수전해장치와 광촉매볼을 이용한 적조제거장치를 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 적조를 제거하기 위한 장치에 있어서, 해수가 유입되어 저장되고, 내부에 전해반응을 일으키도록 외부의 전원에 의해 동작되는 한쌍 이상의 전극판이 구비된 해수전해장치와; 상기 해수전해장치를 통해 유입된 전해수가 저장되고, 내부에 외부전원에 의해 동작되는 에너지발광수단 및 상기 에너지발광수단에 의해 광촉매 반응을 일으키는 광촉매볼이 구비된 광촉매 반응조로 이루어진 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 전극판의 극간거리와 전류량은 전해수의 유리염소 농도가 1 ppm 이하를 유지하도록 조절되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 광촉매볼은 세척 및 교체가 용이하도록 함과 아울러 광촉매 반응의 유효면적을 증가시키도록 카트리지에 충진되고, 상기 광촉매볼은 황토볼 표면에 이산화티탄(TiO2)이 코팅된 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 해수전해장치와 광촉매볼을 이용한 적조제거장치를 상세히 설명한다.
도1은 본 발명에 의한 해수전해장치와 광촉매볼을 이용한 적조제거장치의 개략적인 구성도이고, 도2는 본 발명에 의한 적조제거장치의 개략적인 단면도이며, 도3은 본 발명에 의한 적조제거장치과 광촉매 반응조만을 이용한 경우의 적조 살균효율을 보여주는 그래프이며, 도4는 본 발명에 의한 극간거리 10mm에서 전류량이 8A/㎡인 경우의 총질소(T-N)와 총인(T-P)의 제거율을 보여주는 그래프이고, 도5a는 본 발명에 의한 적조제거장치의 적조제거율을 보인 그래프이며, 도5b는 본 발명에 의한 적조제거장치의 총질소(T-N)의 제거율을 보인 그래프이고, 도5c는 본 발명에 의한 적조제거장치의 총인(T-P)의 제거율을 보인 그래프이다.
상기 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 해수전해장치와 광촉매볼을 이용한 적조제거장치는 유입되는 해수 중에 포함되어 있는 적조생물과 총질소(T-N), 총인(T-P)을 일차적으로 제거하기 위한 해수전해장치(10)와, 상기 해수전해조(10)에서 제거되지 않은 잔류 적조생물과 총질소(T-N), 총인(T-P)을 제거하기 위한 광촉매 반응조(20)로 이루어진다.
여기서, 상기 해수전해장치(10)는 일측에 해수유입구(12)를 통해 유입된 해수가 저류되고 해수를 후단의 전해반응조(14)로 일정한 유량으로 보내는 해수유입 조(13)와, 상기 해수유입조(13)를 통해 유입된 해수를 전기분해시키도록 한쌍 이상의 전극판(15)이 구비된 전해반응조(14)와, 상기 전해반응조(14)에서 유출된 전해수를 일시 저장시킨 후 상측에 구비된 전해수유출구(17)를 통해 방류시키기 위한 전해수방류조(16)로 구성된다.
또한, 상기 해수유입조(13)와 전해반응조(14)의 저부에는 상기 해수유입조(13)로 유입된 해수와 상기 전해반응조(14)에서 전기분해된 전해수의 특성을 조사하도록 별도의 특성조사부(18)가 연결된 것이 바람직하다.
상기 전극판(15)은 외부에 별도로 구비된 전원장치(30)로부터 전원을 인가받아 동작되는 것으로, 상기 전해반응조(14)로 유입된 해수를 전기분해하게 되는데, 이 경우 해수를 전기분해하면 음극에서는 환원반응이 일어나고 양극에서는 산화반응이 일어나게 되며, 상기 양극에서 일어나는 산화반응을 이용하여 전기분해를 하게 되는 것이다.
상기 전극판(15) 중 양극판(Anode)은 염소가스 발생 및 극판의 전자방출로 야기되는 극판의 부식을 방지하기 위해 이산화루테늄(RuO2) 전극을 사용하였으며, 음극판(Cathod)은 염소 부식에 강한 티타늄(Ti) 소재를 사용하였다.
한편, 상기 전극판(15)의 간격을 조절하여 유입되는 해수의 특성 변화에 대응하도록 상기 전해반응조(14)의 측면에 다수개의 홈이 형성되는 것이 바람직하다.
아래의 표1은 전기분해시 전해수의 유리염소의 농도에 따른 살균효율을 나타낸 것이다.
상기 표1에서와 같이, 전해수의 유리염소 농도가 증가할수록 적조 등의 미생물의 살균효율도 증가하는 것으로 나타났으며, 유리염소의 농도가 1 ppm 인 경우에도 98% 정도의 살균력을 가지는 것으로 확인되었다. 그러나 아래의 표2에서와 같이 전기분해에 의해 생성된 유리염소가 양식어류에 영향을 미침에 따라 전해수의 유리염소의 농도를 1 ppm 이하로 유지하는 것이 바람직하다.
아래의 표2는 전기분해시 유리염소의 농도에 따른 광어의 반응특성을 나타낸 것이다.
상기 표2에서와 같이, 광어의 반응을 보면 유리염소의 농도가 1 ppm 이하에서는 변화가 발생하지 않지만 2 ppm 이상이 되면 동요를 일으키는 것으로 확인되었다.
상기와 같이, 해수를 전기분해시키게 되면 해수 중에 포함되어 있는 염화나트륨 성분이 강산화기를 갖는 알칼리 성분의 차아염소산나트륨(NaOCl) 및 차아염소산(HOCl) 등의 유리염소로 전환되어 살균시키게 되나, 농도가 높으면 적조와 같은 미생물을 살균할 뿐만 아니라 축양양식장의 양식어류에도 영향을 미치기 때문에 해수전해조(2)만을 이용하기에는 안정성이 떨어진다.
따라서, 본 발명은 적조생물과 총질소(T-N) 및 총인(T-P)을 제거하기 위해 해수전해장치(10)와 광촉매반응조(20)로 구성하여 적조생물의 안정적인 제거와 함께 축양양식장의 양식어류에 영향이 미치지 않도록 한 것이다.
상기 광촉매반응조(20)는 상기 해수전해장치(10)의 전해수유출구(17)에서 유출된 전해수가 유입되는 반응조유입구(26)가 일측에 구비되고, 내부에 광촉매 물질인 이산화티탄(TiO2)이 코팅되어 있는 광촉매볼(24)과, 상기 광촉매볼(24)을 반응시키기 위한 자외선램프(22)와, 상기 자외선램프(22)에 의한 반응유효면적을 증가시켜 광화학 반응효율을 증가시키도록 상기 광촉매볼(24)이 충진되는 카트리지(25)와, 광촉매 반응 후 처리수를 배출하도록 타측에 구비되는 반응조유출구(27)로 구성된다.
이때, 상기 카트리지(25)는 상기 광촉매볼(24)의 교체 및 세척이 용이하도록 상기 광촉매반응조(20)의 내부에 착탈되게 구비된 것이 바람직하고, 상기 광촉매반응조(20)에서는 광촉매볼(24)과 자외선램프(22)에 의한 광촉매반응으로 생성된 오에이치라디칼(OH radical)과 슈퍼옥사이드라디칼(superoxide radical) 등의 강한 산화력에 의해 상기 해수전해장치(10)에서 제거되지 않은 적조의 살균과 총질소(T-P) 및 총인(T-P)의 제거가 이루어진다.
도3은 본 발명의 해수전해장치와 광촉매반응조를 같이 이용한 경우와 광촉매반응조만을 이용한 경우의 적조 살균효율을 보인 것으로, 본 발명과 같이 해수전해장치(10)와, 광촉매반응조(20)을 같이 이용한 경우 적조의 살균효율이 더욱 우수한 것을 알 수 있다.
아래의 표3은 전극판의 극간거리와 전류량에 따른 유리염소의 농도변화를 나타낸 것이다.
상기 표3에서와 같이, 전해수의 유리염소의 농도를 1ppm 이하로 유지하기 위해서는 전극판(15)의 극간거리는 10㎜, 전류량은 8A/㎡인 것이 바람직하다.
도4는 상기 전극판(15)의 극간거리가 10㎜이고, 전류량이 8A/㎡인 경우 총질소(T-N)와 총인(T-P)의 제거효율을 보인 것으로, 총질소(T-N)는 46 ~ 56%, 총인(T-P)은 56 ~ 61%가 제거된 것을 알 수 있다.
한편, 유리염소의 농도는 유입되는 해수량의 변화에 따라 변화됨에 따라 상기 전극판(15)의 극간거리와 전류량을 변화시켜 상기 유리염소의 농도를 1ppm 이하로 유지하도록 한다.
도5a는 본 발명에 의한 적조제거장치의 적조 제거효율을 도시한 것이고, 도5b는 총질소(T-N)의 제거효율을 도시한 것이며, 도5c는 총인(T-P)의 제거효율을 도시한 것으로서, 상기 도5a를 보면, 99%이상의 적조가 살균되었음을 알 수 있고, 상기 도5b와 도5c에서도 총질소(T-N)와 총인(T-P)이 65%이상 제거되었음을 알 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 유입된 해수를 전기분해 및 광촉매 반응시켜 해수중에 포함된 총질소(T-N)와 총인(T-P)의 영양염류와 적조 등의 미생물을 신속하고 경제적으로 제거함과 아울러 제거율을 향상시킬 수 있고, 전극간의 간격을 조절하여 전기분해시 생성되는 유리염소의 농도를 조절함으로써 양식어류에 미치는 영향을 최소화시킬 수 있는 효과가 있다.
Claims (4)
- 적조를 제거하기 위한 장치에 있어서,해수가 유입되어 저장되고, 내부에 전해반응을 일으키도록 외부의 전원에 의해 동작되는 한쌍 이상의 전극판(15)이 구비된 해수전해장치(10)와;상기 해수전해장치(10)를 통해 유입된 전해수가 저장되고, 내부에 외부전원에 의해 동작되는 에너지발광수단 및 상기 에너지발광수단에 의해 광촉매 반응을 일으키는 광촉매볼(24)이 구비된 광촉매 반응조(20)로 이루어지고,상기 광촉매볼(24)은 세척 및 교체가 용이하도록 함과 아울러 광촉매 반응의 유효면적을 증가시키도록 카트리지(25)에 충진되는 것을 특징으로 하는 해수전해장치와 광촉매볼을 이용한 적조제거장치.
- 제1항에 있어서,상기 전극판(15)의 극간거리와 전류량은 전해수의 유리염소 농도가 1 ppm 이하를 유지하도록 조절되는 것을 특징으로 하는 해수전해장치와 광촉매볼을 이용한 적조제거장치.
- 삭제
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 광촉매볼(24)은 황토볼 표면에 이산화티탄(TiO2)이 코팅된 것을 특징으로 하는 해수전해장치와 광촉매볼을 이용한 적조제거장치.
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|---|---|---|---|---|
| KR20240052331A (ko) | 2022-10-14 | 2024-04-23 | 한선대 | 자외선과 광섬유를 이용한 적조제거장치 |
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| JP2002018429A (ja) | 2000-07-03 | 2002-01-22 | Sansei Okada | 飲料水用浄水器 |
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2006
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