KR101185811B1 - 탈기겸용 다회류 고형물 여과장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 양식장에서 배출된 사육수로부터 고형물의 제거와 이산화탄소의 탈기처리를 수행토록 한 여과장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고형물의 제거를 위한 침전조와 산소공급 및 탈기를 위한 폭기조의 사이에 격판을 두어 해당 공간에서의 처리가 서로 간섭을 일으키지 않고 보다 효율적으로 분리 수행되도록 하고, 상기 격판의 중앙부에 유동식 덮개에 의한 사육수의 상승통로를 형성시켜 침전조의 세척작업시 폭기조에 저장된 사육수의 배출이 차단되도록 함에 따라, 사육수의 불필요한 낭비를 방지함은 물론 보다 용이한 세척작업이 가능토록 하며, 침전조를 통한 사육수의 공급과 폭기조에 저장된 처리수의 배출이 이중배관에 의하여 보다 효과적으로 유도되도록 한 상태에서, 침전조로 공급되는 사육수를 수리학적 낙차 방식에 의한 선회식 다회류 흐름으로 유도하여 고형물의 침전과 분리기능을 극대화시키는 한편, 사육수의 공급과 처리수의 배출을 위한 이중배관 및 거품수집기를 폭기조의 내측 가장자리에 배치하고, 폭기용 배관라인과 기포분산기는 유동식 덮개와 함께 폭기조의 중심부에 배치하는 방식으로 한층 더 콤펙트한 여과장치를 제공할 수 있도록 하며, 필요시 pH 조절용 약품을 투입하여 사육수의 pH 조정기능까지 겸비할 수 있도록 한 탈기겸용 다회류 고형물 여과장치에 관한 것이다.

Description

탈기겸용 다회류 고형물 여과장치{Solid removal system by multi-whirl combined with degassing function}

본 발명은 육상의 양식장에서 배출된 사육수의 수질정화를 위한 고형물 여과장치에 관한 것으로서, 사육수에 포함된 고형물 성분을 선회식 다회류 방식으로 1차 여과 및 수거하고, 고형물의 제거가 이루어진 사육수를 별도의 공간에서 폭기시켜 사육수에 용해되어 있는 이산화탄소를 대기중으로 방출시키는 2차 여과작업을 수행함으로서, 수리학적 원리와 물리적 여과수단에 의하여 사육수의 여과작업이 안정적이고 효율적으로 수행되도록 함은 물론, 여과탱크의 세척작업 또한 사육수의 낭비를 방지하는 조건하에서 매우 손쉽고 용이하게 수행할 수 있도록 한 탈기겸용 다회류 고형물 여과장치에 관한 것이다.

일반적으로 육상의 양식장에서는 한정된 공간 및 수량(水量)을 기준으로 비교적 많은 량의 어류를 고밀도로 양식하게 되며, 이로 인하여 사료의 찌꺼기나 어류의 배설물과 같은 각종 고형물 뿐만 아니라, 어류의 대사과정에서 발생한 단백질 성분이나 암모니아 성분 및 이산화탄소 등이 매우 빠른 시간내에 사육수에 축적되어 사육수가 오염된다.

따라서, 사육수의 수질을 일정한 수준으로 유지시킬 수 있도록, 양식장에서 사용된 사육수를 배출시켜 사육수에 포함된 고형물을 제거하는 한편, 이산화탄소 성분을 탈기시키는 고형물 여과장치와, 상기 고형물 여과장치를 거쳐 공급된 사육수중의 단백질 성분과 암모니아 성분을 미생물에 의하여 제거시키는 생물학적 여과장치가 사육수의 순환식 처리시스템을 이루도록 양식장에 설비되어 사용된다.

상기와 같이 육상의 양식장에 사용되는 고형물 여과장치는, 일정한 수량을 통과시키면서 사육수중에 포함된 고형물을 중력방식으로 침전시켜 제거하는 장치가 대부분이며, 이러한 중력침전식 여과장치는 그 전체적인 부피가 매우 크게 되는 데 반하여 고형물의 침전 및 분리효율은 매우 저조한 문제점이 있었으며, 탈기와 pH 조절 및 산소공급을 동시에 적용하기 어려운 구조가 되는 문제점이 있었다.

또한, 여과탱크의 내부공간을 활용하여 기포분산기를 추가로 설치함으로서, 고형물의 제거와 더불어 폭기에 의한 산소공급 및 이산화탄소 탈기 등의 부가적인 여과기능을 수행토록 한 것이 알려져 있으나, 고형물의 침전과 폭기가 동일한 공간에서 수행됨에 따라 기포분산기로부터 배출되는 기포의 부상력에 의하여 고형물의 침전이 제대로 이루어지지 못하고 고형물이 상부층으로 밀려나 부유함으로서, 처리수배출관을 따라 고형물이 배출되어 양식장으로 재유입되는 문제점이 있었다.

특히, 고형물 여과장치를 사용하는 과정에서 고형물이 침전되는 여과탱크의 바닥부는 주기적으로 세척작업을 수행하여야 하며, 이러한 세척작업을 위하여 여과탱크 하단에 연결된 드레인배관을 개방시키게 되면, 여과탱크에 저장된 사육수의 전량이 모두 쏟아져 나오게 됨으로서, 여과탱크의 세척작업시 불필요한 사육수의 낭비를 유발시킴은 물론이고, 다량의 배출수에 의하여 세척작업 또한 매우 까다롭게 되는 문제점이 있었다.

대한민국 특허출원 제 10-2005-0081721호 대한민국 특허출원 제 10-2008-0021626호 대한민국 특허출원 제 10-2009-7020624호

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명에 의한 탈기겸용 다회류 고형물 여과장치는, 고형물의 제거를 위한 침전조와 산소공급 및 탈기를 위한 폭기조의 사이에 격판을 두어 해당 공간에서의 처리가 서로 간섭을 일으키지 않고 보다 효율적으로 분리 수행되도록 하고, 상기 격판의 중앙부에 유동식 덮개에 의한 사육수의 상승통로를 형성시켜 침전조의 세척작업시 폭기조에 저장된 사육수의 배출이 차단되도록 함에 따라, 사육수의 불필요한 낭비를 방지함은 물론 보다 용이한 세척작업이 가능토록 하는 것을 그 기술적인 과제로 한다.

이와 더불어, 상기 침전조를 통한 사육수의 공급과 폭기조에 저장된 처리수의 배출이 이중배관에 의하여 보다 효과적으로 유도되도록 한 상태에서, 침전조로 공급되는 사육수를 수리학적 낙차 방식에 의한 다회류의 선회식 흐름으로 유도하여 고형물의 침전과 분리기능을 극대화시키는 한편, 사육수의 공급과 처리수의 배출을 위한 이중배관 및 거품수집기를 폭기조의 내측 가장자리에 배치하고, 폭기용 배관라인과 기포분산기는 유동식 덮개와 함께 폭기조의 중심부에 배치하는 방식으로 한층 더 콤펙트한 여과장치를 제공할 수 있도록 하며, 필요시 pH 조절용 약품을 투입하여 사육수의 pH 조정 기능까지 겸비할 수 있도록 함을 또 다른 기술적 과제로 한다.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서의 본 발명은, 기포분산기가 내부에 설치되는 폭기조와, 상기 폭기조의 하부에 싸이클론 형상으로 설치되는 회류침전조와, 상기 폭기조와 회류침전조를 구획하는 저부격판으로 여과탱크가 형성되며, 상기 저부격판의 중앙부에는 센터배출공이 형성되고, 상기 회류침전조의 하단에는 밸브기구를 구비하는 드레인배관이 연결 설치되며, 상기 폭기조의 상단 외주연부에 사육수가 저장되는 상부수조가 설치되고, 상기 상부수조로부터 회류침전조의 내부로 사육수를 낙차 방식으로 공급하는 사육수공급관이 상부수조의 하부에 연결 설치되며, 상기 폭기조의 내측 가장자리에는 처리수배출관과 거품배출관이 각각 설치되고, 상기 처리수배출관과 거품배출관이 폭기조의 하부측 벽체를 관통하여 여과탱크의 외부로 연장 설치되며, 상기 폭기조의 내부 중앙에는 센터파이프가 수직 방향으로 고정 설치되고, 상기 센터파이프의 하단부가 저부격판의 센터배출공을 커버하는 유동덮개를 관통하도록 설치되는 것을 특징으로 한다.

보다 더 바람직하게는, 상기 폭기조의 내측 가장자리에 폭기조의 저장수위보다 높은 위치까지 수직 방향으로 연장되는 낙차유도관이 설치되고, 상기 사육수공급관은 상부수조로부터 하방으로 연장되어 폭기조와 낙차유도관을 관통한 다음, 낙차유도관의 중심부를 따라 다시 상부로 연장되는 방식의 "U"자형 배관으로 설치되며, 상기 낙차유도관의 하단부가 저부격판을 관통하여 회류침전조의 내측 상부로 돌출되고, 상기 낙차유도관의 하단 출구는 사육수의 선회식 흐름을 유도하는 수평 방향의 토출구로 형성되는 것이며, 상기 처리수배출관이 위치하는 폭기조의 내측 가장자리에는 폭기조의 저장수위보다 높은 위치까지 수직 방향으로 연장되는 처리수도입관이 저부격판상에 설치되고, 상기 처리수도입관의 하측부에는 처리수의 도입구가 제공되며, 상기 처리수배출관은 처리수도입관의 내부에 이중관 형태로 배치된 상태에서 처리수도입관의 하측부와 폭기조의 벽체를 관통하여 여과탱크의 외부로 연장 설치되고, 상기 처리수도입관과 유동덮개의 사이에는 소정 높이의 차단판이 저부격판을 따라 가로지게 설치되도록 한 것이다.

이와 더불어, 상기 기포분산기의 에어주입관은 센터파이프의 내부에 삽입 설치되고, 상기 기포분산기는 소정의 간격을 두고 유동덮개의 상부에 배치된 상태에서 센터파이프를 관통하여 연장되는 에어주입관과 연결 설치되는 것을 특징으로 하며, 상기 에어주입관은 센터파이프를 따라 유동덮개의 내측까지 연장 설치되고, 상기 유동덮개의 내측에도 에어주입관과 연결된 기포분산기가 추가 배치되는 것을 특징으로 하며, 상기 거품배출관은 폭기조의 저장수위보다 높은 위치까지 수직 방향으로 연장 설치되고, 상기 거품배출관에는 주름관에 의하여 부유식 거품수집기가 연결 설치되는 것을 특징으로 하며, 상기 부유식 거품수집기는, 주름관에 의하여 거품배출관과 연결 설치되는 드레인호퍼와, 상기 드레인호퍼의 내부에 삽입 설치되는 부력통으로 이루어지고, 상기 드레인호퍼와 부력통의 사이에는 거품통로를 형성하는 여유간격이 제공되는 것을 특징으로 하며, 상기 상부수조에는 pH 조절용 약품투입관이 연결 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 고형물의 침전과 산소공급 및 탈기 처리가 서로 다른 공간에서 간섭을 일으키지 않고 보다 효율적으로 분리 수행되도록 하는 효과가 있고, 저부격판의 중앙에 배치된 유동덮개에 의하여 폭기조에 저장된 사육수의 배출을 차단시킨 상태에서 회류침전조의 세척작업이 가능한 효과가 있으며, 이로 인하여 사육수의 불필요한 낭비를 방지함은 물론 침전조의 세척작업을 보다 신속하고 용이하게 수행할 수 있는 효과를 제공한다.

특히, 회류침전조를 통한 사육수의 공급과 폭기조에 저장된 처리수의 배출이 수리학적 원리를 적용시킨 이중배관에 의하여 보다 효과적으로 수행될 수 있는 한편, 폭기조의 상단측에 설치된 상부수조로부터 폭기조의 하부에 설치된 회류침전조로 사육수를 공급시키는 과정에서, 수리학적 낙차 방식에 의한 다회류의 선회식 흐름을 유도함으로서, 회류침전조 내부에서의 고형물 침전과 분리기능 및 이를 기초로 한 사육수의 여과기능을 극대화시키는 효과가 있다.

이와 더불어, 사육수의 공급과 처리수의 배출을 위한 이중배관 및 거품수집기를 폭기조의 내측 가장자리에 배치하고, 폭기용 배관라인과 기포분산기는 유동덮개와 함께 폭기조의 중심부에 배치하는 방식으로 한층 더 콤펙트한 여과장치를 제공하는 효과가 있으며, 상부수조에 pH 조절용 약품투입관을 설치하여 고형물의 신속한 응집과 침전 및 탈기 성능의 향상과 함께 사육수의 pH 조정 기능까지 겸비할 수 있는 등, 양식장 사육수의 전처리 작업에 최적으로 적용이 가능한 고형물 여과장치를 제공하는 효과가 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 탈기겸용 다회류 고형물 여과장치의 평면도.
도 2는 도 1의 A-A선 단면도.
도 3은 도 1의 B-B선 단면도.
도 4는 도 3의 C-C선 단면도.
도 5는 거품수집기의 구조를 나타내는 요부확대 정단면도.
도 6은 센터파이프를 기초로 한 유동덮개와 기포분산기의 설치구조를 나타내는 요부확대 정단면도.

이하, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 탈기겸용 다회류 고형물 여과장치(1)는 도 1 내지 도 3에 각각 도시된 바와 같이, 기포분산기(20)가 내부에 설치되는 폭기조(2a)와, 상기 폭기조(2a)의 하부에 싸이클론(Cyclone) 형상으로 설치되는 회류침전조(2b)와, 상기 폭기조(2a)와 회류침전조(2b)를 구획하는 저부격판(8)으로 이루어지는 여과탱크(2)를 기초로 하여 구성된다.

상기 저부격판(8)의 중앙부에는 회류침전조(2b)에서 고형물이 1차 분리된 사육수가 상부의 폭기조(2a)를 향하여 상승될 수 있도록 센터배출공(8a)이 형성되고, 상기 센터배출공(8a)의 직상부에 유동덮개(18)가 배치되며, 회류침전조(2b)의 하단에는 깔때기 형상의 침전포트(3)가 설치되고, 상기 침전포트(3)에 밸브기구(V)를 구비하는 드레인배관(4)이 연결 설치된다.

이와 더불어, 상기 저부격판(8)의 가장자리 부분과 폭기조(2a)의 벽체 내측면에 걸쳐 여과탱크(2)의 강도보강을 위한 다수 개의 보강대(2c)가 일정한 간격을 두고 지지살 형태로 설치되며, 여과탱크(2)의 하부에는 회류침전조(2b)를 에워싸는 원통 형태의 바닥지지체(2d)가 제공됨으로서, 상기 바닥지지체(2d)를 이용하여 여과탱크(2)를 양식장의 지면상에 안정적으로 설치할 수 있게 된다.

한편, 상기 폭기조(2a)의 상단 외주연부에는 양식장으로부터 배출된 사육수가 저장되는 상부수조(5)가 플랜지통 형태로 설치되며, 상기 상부수조(5)의 외주연부와 폭기조(2a)의 상단면이 제공하는 원주 방향을 따라 일정한 간격을 두고 다수 개(도면상 4개)의 수조보강판(5b)이 설치되고, 상부수조(5)에 저장된 사육수를 필요시 외부로 배출할 수 있도록 밸브기구(V)가 구비된 드레인배관(5a)이 상부수조(5)의 하측에 연결 설치된다.

상기와 같이 상부수조(5)에 다수 개의 수조보강판(5b)을 설치하는 대신 상부수조(5) 전체를 덮는 수조커버를 설치할 수도 있으며, 도면상 상부수조(5)의 좌측 상단에는 미도시된 약품정량토출기 또는 약액탱크로부터 밸브기구(V)를 구비하는 상태로 연장되는 약품투입관(7)이 설치되고, 도면상 상부수조(5)의 우측 상단에는 미도시된 펌프기구와 밸브기구를 거쳐 양식장으로부터 연장되는 사육수배출관(6)이 설치된다.

그리고, 상기 여과탱크(2)의 상부수조(5)로부터 회류침전조(2b)의 내부로 사육수를 낙차(落差) 방식으로 공급하는 사육수공급관(10)이 상부수조(5)의 하부에 연결 설치되며, 상기 폭기조(2a)의 내측 가장자리에는 처리수배출관(14)과 거품배출관(21)이 각각 설치되고, 상기 처리수배출관(14)과 거품배출관(21)이 폭기조(2a)의 하부측 벽체를 관통하여 여과탱크(2)의 외부로 연장 설치된다.

상기와 같이 낙차 방식을 이용하여 회류침전조(2b)로 사육수를 공급시키는 사육수공급관(10)의 가장 간단한 적용례로서는, 사육수공급관(10)을 상부수조(5)로부터 수직 하방으로 연장시켜 사육수공급관(10)의 하단측 출구가 회류침전조(2b)의 상단 벽체를 관통하여 회류침전조(2b)의 내부로 삽입되도록 한 것을 들 수 있으며, 회류침전조(2b)의 내부로 삽입되는 사육수공급관(10)의 하단 출구는 사육수의 선회식 흐름을 유도할 수 있도록 회류침전조(2b)의 벽체 내측면을 따라 수평 방향으로 연장되는 것이 일반적이다.

또한, 상기 처리수배출관(14)의 가장 간단한 적용례로서는, 폭기조(2a)에 저장되는 사육수의 저장수위보다 낮은 위치에 처리수배출관(14)의 상단측 유입구가 배치되도록 하는 한편, 해당 유입구에 여과망 등을 적용시킨 것이고, 거품배출관(21)의 가장 간단한 적용례로서는, 폭기조(2a)에 저장되는 사육수의 수면과 동일 선상 또는 해당 수면보다 약간 높은 위치에 거품배출관(21)의 상단측 유입구가 위치되도록 하는 것이다.

그러나, 위에서 설명되어진 통상적이고 단순한 방식을 탈피하여 회류침전조(2b)를 통한 사육수의 낙차식 공급과 폭기조(2a)에 저장된 처리수의 배출 및 부유거품의 배출이 수리학적 원리에 입각하여 보다 효율적이며 사육수의 낭비를 방지하는 경제적인 방식으로 수행될 수 있도록, 사육수공급관(10)과 처리수배출관(14) 및 거품배출관(21)의 적용방식을 보다 더 최적화시키는 것이 필요하다.

위와 같은 요구사항에 부합될 수 있도록 한 사육수공급관(10)의 최적 실시예는 도 2에 도시된 바와 같이, 폭기조(2a)의 내측 가장자리에 폭기조(2a)의 저장수위보다 높은 위치까지 수직 방향으로 연장되는 낙차유도관(11)이 설치되고, 상기 사육수공급관(10)은 밸브기구(V)를 구비한 상태로 상부수조(5)로부터 하방으로 연장되어 폭기조(2a)와 낙차유도관(11)을 관통한 다음, 낙차유도관(11)의 중심부를 따라 다시 상부로 연장되는 방식의 "U"자형 배관으로 설치되며, 상기 낙차유도관(11)의 하단부가 저부격판(8)을 관통하여 회류침전조(2b)의 내측 상부로 돌출된다.

이와 더불어, 상기 낙차유도관(11)의 하단 출구는 도 4에 보다 명확하게 도시된 바와 같이, 회류침전조(2b)로 배출되는 사육수의 흐름을 선회식(소용돌이식) 흐름으로 유도할 수 있도록 수평 방향의 토출구(12)로 형성되며, 도면상 사육수공급관(10)과 낙차유도관(11)이 형성하는 이중배관 구조가 여과탱크(2)의 일측 주연부를 따라 소정의 간격을 두고 총 4개소에 설치되어 있다.

상기와 같은 방식으로 사육수공급관(10)을 낙차유도관(11)의 내부에 이중관 형태로 설치하게 되면, 상부수조(5)로부터 사육수공급관(10)을 따라 이동하는 사육수의 유속을 일정하게 유지시킬 수 있고, 사육수공급관(10)으로 함께 유입된 공기성분을 낙차유도관(11)에서 제거시킬 수 있으며, 회류침전조(2b)로 유입되는 사육수의 하강속도를 낙차유도관(11)에서 한층 가속시켜 회류침전조(2b)로 투입시킬 수 있는 동시에, 낙차유도관(11)의 하단 토출구(12)로 배출되는 각각의 사육수가 서로 상승작용을 유발하는 다회류의 선회식 흐름으로 조성되므로, 사육수에 포함된 고형물을 침전 및 분리시키는 여과기능을 극대화시킬 수 있다.

도면상 사육수공급관(10)과 낙차유도관(11)이 형성하는 이중배관 구조가 총 4개소에 설치된 것으로 도시되어 있으나, 여과탱크(2)의 처리용량에 맞추어 이보다 적은 개수 또는 많은 개수로 설치될 수 있음은 물론이고, 낙차유도관(11)의 하단 토출구(12)는 회류침전조(2b)의 벽면을 따라 동일한 각도의 접선 방향으로 설치하는 것이 가장 바람직하다.

또한, 사육수공급관(10)에 설치되는 밸브기구(V)는 사육수공급관(10)의 개폐기능을 수행하는 개폐식 밸브보다는 낙차유도관(11)을 거쳐 회류침전조(2b)로 공급되는 사육수의 유량을 조정함으로서 선회식 흐름의 유속 및 이에 따른 여과성능을 제어할 수 있는 조절밸브가 바람직하며, 상기 낙차유도관(11)이 저부격판(8)을 관통하는 식으로 설치되므로, 낙차유도관(11)을 보다 안정적으로 지지할 수 있도록 낙차유도관(11)을 폭기조(2a) 상단에서 지지할 수 있는 보조걸이(13)나 브라켓 등을 사용할 수도 있다.

다른 한편으로, 상기 처리수배출관(14)의 최적 실시예는 도 2에 도시된 바와 같이, 폭기조(2a)의 저장수위보다 높은 위치까지 수직 방향으로 연장되는 처리수도입관(15)을 저부격판(8)상에 설치하고, 상기 처리수도입관(15)의 하측부에는 처리수의 도입구(15a)를 형성시키는 한편, 상기 처리수배출관(14)은 처리수도입관(15)의 내부에 이중관 형태로 배치된 다음, 처리수도입관(15)의 하측부와 폭기조(2a)의 벽체를 관통하여 여과탱크(2)의 외부로 연장되도록 한 것이며, 여과탱크(2)의 외부로 연장된 처리수배출관(14)에는 밸브기구(V)가 설치된다.

상기와 같은 방식으로 처리수배출관(14)이 처리수도입관(15)과 함께 이중배관 구조로 설치하게 되면, 폭기조(2a)의 내부에서 고형물의 분리 및 이산화탄소의 탈기 처리가 이루어진 처리수가 처리수도입관(15)으로 1차 유입된 다음, 처리수도입관(15)을 따라 상승하여 처리수배출관(14)으로 최종 배출되는 지그재그식 배출경로를 제공하게 된다.

따라서, 처리수도입관(15)과 처리수배출관(14)의 사이에 제공된 공간이 고형물의 배출을 효과적으로 억제하는 완충공간을 제공함으로서, 미세한 크기의 부유물이 처리수와 혼합되어 배출되는 상황을 최대한으로 방지할 수 있으며, 이러한 지그재그식 유동방식은 외기와의 접촉에 따른 산소의 공급과 이산화탄소의 추가적인 탈기 측면에서도 유리한 잇점을 제공하게 된다.

상기와 같이 처리수도입관(15)과 처리수배출관(14)이 형성하는 이중배관 구조와 함께, 도 1에 보다 명확하게 도시된 바와 같이 처리수도입관(15)의 도입구(15a)와 유동덮개(18)의 사이에 소정 높이의 차단판(16)이 저부격판(8)을 따라 가로지게 설치되며, 상기 차단판(16)은 회류침전조(2b)로부터 센터배출공(8a)과 유동덮개(18) 사이로 배출되는 사육수가 처리수도입관(15)의 도입구(15a)로 즉시 유입되지 않고 폭기조(2a) 내부로 부상되도록 유도하는 기능을 수행함으로서 고형물의 배출차단 측면에 보다 유리한 잇점을 제공하게 된다.

또 다른 한편으로, 상기 거품배출관(21)의 최적 실시예는 도 3에 도시된 바와 같이, 거품배출관(21) 자체를 폭기조(2a)의 저장수위보다 높은 위치까지 수직 방향으로 연장시킨 상태에서, 거품배출관(21)의 상측부 또는 중앙부에 주름관(22)을 이용하여 부유식 거품수집기를 연결 설치한 것이다.

상기 주름관(22)은 길이 조정이 가능한 공지의 제품으로서 금속 재질보다는 플렉시블(Flexible)한 호스나 플라스틱 재질이 바람직하고, 폭기조(2a)를 관통하여 외부로 연장되는 거품배출관(21) 부분에도 밸브기구(V)가 설치되며, 거품배출관(21)의 상단부 역시 마찬가지로 폭기조(2a)에 고정된 보강용 브라켓 등에 연결시키는 방식으로 설치하는 것이 바람직하다.

상기 부유식 거품수집기는, 폭기조(2a)에 저장된 사육수의 수면으로 부상된 상태에서, 기포분산기(20)로부터 발생한 기포에 포집되어 거품 형태로 부유하는 미립 고형물이나 단백질 또는 점액질 성분을 걷어낼 수 있고, 거품 이외의 사육수 성분이 유입되는 것은 최대한으로 억제시킬 수 있는 것이라면 어떠한 종류의 제품을 사용하더라도 무방하다.

위와 같은 기능을 만족시킬 수 있는 부유식 거품수집기의 최적 실시예는 도 5에 보다 명확하게 도시된 바와 같이, 하단측 배출통로가 주름관(22)에 의하여 거품배출관(21)과 연결 설치되는 깔때기 형상의 드레인호퍼(23)와, 상기 드레인호퍼(23)의 내부에 삽입 설치되는 부력통(24)으로 이루어지는 것이며, 드레인호퍼(23)와 부력통(24)의 사이에는 연결브라켓(23a) 및 스페이서(23b)에 의하여 거품통로(25)를 형성하는 여유간격이 제공된다.

상기 부력통(24)은 드레인호퍼(23)의 상단부가 사육수의 수면상에 놓일 수 있도록 내부가 비어 있는 깔때기형 몸통을 가지는 바, 필요에 따라서는 부력통(24)의 상부면에 구멍이나 주입구 등을 형성시킴으로서, 부력통(24)의 내부로 물이나 모래 등의 부력조정수단을 투입하여 부력통(24)에서 발생하는 부력을 요구하는 수준에 맞추어 조정시킬 수 있도록 하는 것도 가능하다.

이와 더불어, 상기 폭기조(2a)의 내부 중앙에는 유동덮개(18)의 승하강 이동을 안내하는 한편, 기포분산기(20)용 에어주입관(19)의 합리적인 배관설비를 위한 센터파이프(17)가 수직 방향으로 배치되는 바, 상기 센터파이프(17)의 하단부가 저부격판(8)의 센터배출공(8a)을 커버하는 유동덮개(18)의 중심부를 관통하는 방식으로 설치됨으로서, 상기 유동덮개(18)가 센터파이프(17)를 따라 상,하 방향으로 이동될 수 있는 것이다.

상기 센터파이프(17)는 도 1에서와 같이 폭기조(2a)의 상단부에 열십(十)자 형태로 고정된 상단지지대(9)의 하측에 연결 설치되며, 도 6에 보다 명확하게 도시된 바와 같이, 상기 기포분산기(20)의 에어주입관(19)은 상단지지대(9)를 거쳐 센터파이프(17)의 내부로 삽입 설치되고, 상기 기포분산기(20)는 소정의 간격을 두고 유동덮개(18)의 상부에 배치된 상태에서 센터파이프(17)를 관통하여 연장되는 에어주입관(19)과 연결 설치된다.

상기와 같은 방식으로 센터파이프(17)의 내부에 기포분산기(20)용 에어주입관(19)을 배치하게 되면, 폭기조(2a)의 내부공간에 에어주입관(19)이 무분별하게 배치됨에 따른 배관구조의 복잡성과 혼란 및 에어주입관(19)의 손상을 미연에 방지할 수 있음은 물론이고, 배관라인의 설치에 필요한 공간 역시 최대한으로 축소시킴으로서 보다 콤펙트한 여과장치(1)를 제공할 수 있다.

상기 기포분산기(20)는 폭기조(2a)의 내부에 설치된 구조물과 간섭을 일으키지 아니하는 범위내에서 요구하는 개수대로 설치할 수 있지만, 최소 2개에서 최대 4개로 설치하는 것이 바람직하며, 필요에 따라서는 에어주입관(19)과 기포분산기(20)를 폭기조(2a)의 내부에서 지지할 수 있는 보조지지대(9a)가 사용될 수도 있는 바, 도 1에서는 도면의 복잡성을 피하기 위하여 기포분산기(20)와 보조지지대(9a)는 별도로 도시하지 아니하였음을 밝혀두는 바이다.

그러나, 상기 기포분산기(20)가 상단지지대(9)와 동일한 형태로 배치되었다고 가정하면, 도 1에서 각각의 기포분산기(20) 및 이를 하부측에서 지지하는 보조지지대(9a)가 상단지지대(9)에 가려 보이지 아니하는 것으로 해석될 수 있으며, 이와 같이 기포분산기(20)가 상단지지대(9)와 같이 열십(十)자 형태로 배치될 수도 있고, 상단지지대(9)와 엇갈리는 엑스(X)자 형태로 배치될 수도 있다.

상기와 같이 폭기조(2a)의 내부에 3개 이상의 기포분산기(20)가 일정한 각도마다 배치될 경우, 도 6에서와 같이 센터파이프(17)를 수평 방향으로 관통하여 연장되는 에어주입관(19) 및 각각의 에어주입관(19)과 연결되는 기포분산기(20)를 보다 더 안정적으로 지지토록 하는 한편, 에어주입관(19)과 기포분산기(20)의 연결작업을 보다 용이하게 수행할 수 있도록 분배케이싱(26)을 적용시키는 것이 바람직하다.

이와 더불어, 상기 에어주입관(19)을 센터파이프(17)를 따라 유동덮개(18)의 내측까지 연장시킨 상태에서, 상기 유동덮개(18)의 내측에도 에어주입관(19)과 연결된 기포분산기(20)를 추가로 배치하게 되면, 회류침전조(2b)를 거쳐 폭기조(2a)로 상승되는 사육수의 흐름에 기포의 부상력을 적용시켜 상기 유동덮개(18)가 센터파이프(17)를 따라 용이하게 상승되도록 함은 물론, 폭기조(2a)의 입구측에서부터 사육수에 대한 폭기처리가 가능하게 된다.

상기와 같이 유동덮개(18)의 내측에 설치되는 기포분산기(20)는 폭기조(2a)의 내부에 설치되는 기포분산기(20)에 비하여 기포발생량이나 적용압력이 적은 소형의 제품을 사용하는 것이 바람직하며, 상기 유동덮개(18)의 상단측에는 파이프 형태의 가이드튜브(18a)를 설치함으로서, 센터파이프(17)를 따라 승하강하는 유동덮개(18)가 비스듬히 기울어지면서 걸리지 않고 수직 방향으로 원활하게 이동될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 약품투입관(7)을 통하여 상부수조(5)에 저장된 사육수로 투입되는 약품의 대표적인 예로서는 pH 조절용 탄산칼슘을 들 수 있으며, 상기 탄산칼슘 성분은 사육수의 pH 조절이라는 고유의 기능과 함께, pH 중화제 입자와 고형물간의 응집 현상으로 회류침전조(2b)의 내부에서 미립 고형물 입자의 침전이 보다 신속하고 원활하게 이루어지도록 하는 추가적인 잇점을 제공한다.

본 발명에 따른 여과장치(1)의 구조와 형태는 도면에 도시된 최적 실시예를 기초로 하되, 여과탱크(2)와 배관은 방수마감 및 접합이 용이하고 장기간 사용하여도 내구성이 유지될 수 있도록 PVC 재질을 사용하여 제작하는 한편, 여과장치(1)에 적용되는 금속구조물은 내구성과 부식방지를 위하여 양질의 스테인레스 재질을 사용하여 제작하는 것이 바람직하다.

주요 부품의 대표적인 설계 치수로서는, 여과탱크(H: 2,350 mm, φ: 1,100 mm), 상부수조(H: 450 mm, W: 200 mm), 낙차유도관(L: 1,200 mm, φ: 150 mm), 사육수공급관(내측)(L: 700 mm, φ: 60 mm), 거품배출관(L: 1,200 mm, φ: 70 mm), 처리수도입관(L: 1,200 mm, φ: 300 mm), 처리수배출관(내측)(L: 700 mm, φ: 100 mm), 유동덮개(φ 300 mm), 에어주입관(L: 20,000 mm), 기포분산기(1대 기준)(S: 157,000 cm²), 차단판(H: 300 mm, W: 600 mm, t: 10 mm) 등이 된다.

또한, 사육수의 낙차식 공급을 위한 이중배관구조(사육수공급관 및 낙차유도관)은 총 4개소에, 처리수의 배출을 위한 이중배관구조(처리수도입관 및 처리수배출관)와 거품배출관(21) 및 거품수집기는 각각 1개소에 설치된 것으로 도시되어 있으나, 사육수의 처리량과 여과탱크(2)의 용량에 맞추어 이들의 배치형태나 적용갯수는 임의대로 조정이 가능함을 밝혀두는 바이다.

이하, 상기와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명의 여과장치(1)를 이용하여 사육수를 여과 처리하는 일련의 과정을 도 2 및 도 3을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 미도시된 펌프기구의 작동에 따라 양식장에서 배출된 사육수가 사육수배출관(6)을 거쳐 상부수조(5)로 유입되면, 상부수조(5)와 연결된 각각의 사육수공급관(10)을 따라 사육수가 낙차 방식으로 하강 및 선회하여 낙차유도관(11)으로 배출된 다음, 낙차유도관(11)을 따라 다시 하강하여 빠른 유속으로 회류침전조(2b)에 투입되며, 각각의 낙차유도관(11) 하단에 제공된 수평 방향의 토출구(12)를 거쳐 사육수가 토출되는 과정에서, 사육수의 흐름이 다회류 방식의 강한 선회식(소요돌이식) 흐름으로 조성된다.

이로 인하여, 사육수에 포함된 고형물이 강한 선회식 흐름에 편승하여 회류침전조(2b)의 침전포트(3)측으로 신속히 가라앉게 되므로 고형물의 침전 및 제거효율이 극대화되는 것이며, 사육수중에 포함된 미립 고형물이나 단백질 또는 점액질 성분과 같이 작고 가벼운 이물질은 침전포트(3)측으로 가라앉지 않고 1차 처리된 사육수와 함께 회류침전조(2b)의 중심부를 따라 상부로 부상하게 된다.

상기와 같이 고형물이 1차 분리된 사육수가 회류침전조(2b)의 중심부를 따라 상승되는 것은 싸이클론 집진의 원리와 일맥 상통하는 것이며, 고형물이 1차 제거된 상태에서 회류침전조(2b)의 상부로 유동한 사육수는 낙차유도관(11)을 따라 회류침전조(2b)로 유입되는 사육수의 수압에 의하여 유동덮개(18)를 상부 방향으로 밀어내면서 저부격판(8)의 센터배출공(8a)을 거쳐 폭기조(2a)로 유입된다.

상기와 같은 과정에서 유동덮개(18)의 내측에 기포분산기(20)가 설치된 경우는, 사육수가 폭기조(2a)로 유입되기 전에 사육수에 포함된 미립 고형물이나 가벼운 이물질이 기포성분에 의하여 1차 포획될 수 있으며, 최종적으로는 폭기조(2a)의 내부에서 발생하는 대용량의 폭기작용에 의하여 산소의 공급과 이산화탄소의 탈기 및 미립 고형물과 이물질의 포획 처리가 수행된다.

상기와 같은 방식으로 고형물의 분리와 산소공급 및 탈기가 이루어진 처리수(여과수)는 처리수도입관(15)의 하단에 형성된 도입구(15a)를 거쳐 처리수도입관(15)으로 1차 유입된 다음, 처리수도입관(15)을 따라 상승하여 처리수배출관(14)으로 최종 배출되며, 기포성분에 포획되어 거품 형태로 부상된 미립고형물이나 단백질 또는 점액질 성분은 드레인호퍼(23)와 주름관(22) 및 거품배출관(21)을 거쳐 여과탱크(2)의 외부로 배출된다.

상기와 같이 본 발명의 여과장치(1)는, 저부격판(8)에 의하여 서로 다른 공간으로 구획된 회류침전조(2b)와 폭기조(2a)의 내부에서 고형물의 침전과 산소공급 및 탈기 처리가 서로 간섭을 일으키지 않고 보다 효율적으로 분리 수행되도록 할 수 있으며, 회류침전조(2b)를 통한 사육수의 공급과 폭기조(2a)에 저장된 처리수의 배출이 수리학적 원리를 적용시킨 이중배관에 의하여 보다 효과적으로 수행될 수 있다.

특히, 폭기조(2a)의 상단측에 설치된 상부수조(5)로부터 폭기조(2a)의 하부에 설치된 회류침전조(2b)로 사육수를 공급시키는 과정에서, 수리학적 낙차 방식에 의한 다회류의 선회식 흐름으로 유도함으로서, 회류침전조(2b)의 내부에서 발생하는 고형물의 침전과 분리기능 및 이를 기초로 한 사육수의 여과기능을 극대화시킬 수 있는 것이다.

상기와 같이 본 발명의 여과장치(1)를 거쳐 고형물이 제거된 처리수는 이후의 처리단계인 생물학적 여과장치로 투입됨으로서, 미생물을 이용한 단백질 성분 및 암모니아 성분의 제거작업을 거친 후 양식장으로 재공급되며, 이러한 순환식 처리시스템을 이용하여 양식장에서 사용된 사육수의 수질을 정화시켜 양식장으로 되돌려 보낼 수 있는 것이다.

상기와 같은 방식으로 본 발명의 여과장치(1)를 사용하다가, 일정 기간이 경과하여 회류침전조(2b)의 바닥부 세척작업을 수행코자 할 경우에는, 필요시 사육수배출관(6)을 통한 사육수의 유입을 차단시킨 상태에서 회류침전조(2b)의 하단에 설치된 드레인배관(4)의 밸브기구(V)를 개방시키게 된다.

상기와 같이 드레인배관(4)의 밸브기구(V)를 개방시키게 되면, 사육수공급관(10) 및 낙차유도관(11)을 거쳐 회류침전조(2b)로 유입되는 사육수의 강한 선회식 흐름이 드레인배관(4)으로 빠져 나가는 사육수의 흐름에 편승하여 회류침전조(2b)의 바닥면 세척작업을 충분히 수행할 수 있을 정도로 매우 강한 와류가 조성됨으로서, 회류침전조(2b)의 바닥면에 누적된 고형물과 스케일이 사육수와 함께 드레인배관(4)을 통하여 외부로 빠져 나오게 된다.

상기와 같은 세척작업시에는 낙차유도관(11)을 거쳐 회류침전조(2b)로 유입된 사육수의 흐름이 폭기조(2a)측으로 상승하지 않고 드레인배관(4)측으로 하강하게 되므로, 상기 유동덮개(18)가 폭기조(2a)에 저장된 사육수의 수압에 의하여 저부격판(8)과 밀착되면서 센터배출공(8a)을 폐쇄시키게 되며, 이로 인하여 폭기조(2a)에 저장된 사육수는 배출되지 않는 것이다.

물론, 센터파이프(17)가 유동덮개(18)를 관통하는 부위 및 유동덮개(18)의 하단측을 통하여 소량의 사육수가 누설될 수도 있으나, 이 정도의 누설량은 기존의 경우와 비교하여 전혀 문제가 되지 아니하는 극소량이 된다.

상기와 같은 방식으로 폭기조(2a)에 저장된 사육수가 배출되지 않도록 한 상태에서, 사육수의 강한 배출흐름을 이용하여 회류침전조(2b)의 바닥면 세척작업을 수행할 수 있으며, 이로 인하여 불필요한 사육수의 낭비를 방지할 수 있음은 물론이고, 배출수량을 최소화시켜 세척작업을 보다 신속하고 용이하게 수행할 수 있는 것이다.

뿐만 아니라, 사육수의 공급과 처리수의 배출을 위한 이중배관 및 거품수집기를 폭기조(2a)의 내측 가장자리에 배치하고, 에어주입관(19)과 기포분산기(20)는 유동덮개(18)와 함께 폭기조(2a)의 중심부에 배치하는 방식으로 한층 더 콤펙트한 여과장치를 제공할 수 있다.

이와 더불어, 필요시 탄산칼슘과 같은 pH 조절용 약품을 상부수조(5)로 투입시켜 고형물의 신속한 응집과 침전 및 탈기 성능의 향상과 함께 사육수의 pH 조정 기능까지 겸비할 수 있는 등, 생물학적 여과단계의 이전에 수행되는 양식장 사육수의 전처리 작업에 최적으로 적용이 가능한 고형물 여과장치(1)를 제공할 수 있는 것이다.

1 : 여과장치 2 : 여과탱크 2a : 폭기조
2b : 회류침전조 2c : 보강대 2d : 바닥지지체
3 : 침전포트 4,5a : 드레인배관 5 : 상부수조
5b : 수조보강판 6 : 사육수배출관 7 : 약품투입관
8 : 저부격판 8a : 센터배출공 9 : 상단지지대
9a : 보조지지대 10 : 사육수공급관 11 : 낙차유도관
12 : 토출구 13 : 보조걸이 14 : 처리수배출관
15 : 처리수도입관 15a : 도입구 16 : 차단판
17 : 센터파이프 18 : 유동덮개 18a : 가이드튜브
19 : 에어주입관 20 : 기포분산기 21 : 거품배출관
22 : 주름관 23 : 드레인호퍼 23a : 연결브라켓
23b : 스페이서 24 : 부력통 25 : 거품통로
26 : 분배케이싱 V : 밸브기구

Claims (9)

1. 양식장으로부터 배출된 사육수를 기포분산기(20)가 구비된 여과탱크(2)의 내부로 공급하여 사육수에 포함된 고형물의 제거와 탈기처리를 수행토록 한 여과장치에 있어서,
   상기 여과탱크(2)는, 에어주입관(19)과 연결된 기포분산기(20)가 내부에 설치되는 폭기조(2a)와, 상기 폭기조(2a)의 하부에 싸이클론 형상으로 설치되는 회류침전조(2b)와, 상기 폭기조(2a)와 회류침전조(2b)를 구획하는 저부격판(8)으로 이루어지며,
   상기 저부격판(8)의 중앙부에는 센터배출공(8a)이 형성되고, 상기 회류침전조(2b)의 하단에는 밸브기구(V)를 구비하는 드레인배관(4)이 연결 설치되며,
   상기 폭기조(2a)의 상단 외주연부에 사육수가 저장되는 상부수조(5)가 설치되고, 상기 상부수조(5)로부터 회류침전조(2b)의 내부로 사육수를 낙차 방식으로 공급하는 사육수공급관(10)이 상부수조(5)의 하부에 연결 설치되며,
   상기 폭기조(2a)의 내측 가장자리에는 처리수배출관(14)과 거품배출관(21)이 각각 설치되고, 상기 처리수배출관(14)과 거품배출관(21)이 폭기조(2a)의 하부측 벽체를 관통하여 여과탱크(2)의 외부로 연장 설치되며,
   상기 폭기조(2a)의 내부 중앙에는 센터파이프(17)가 수직 방향으로 고정 설치되고, 상기 센터파이프(17)의 하단부가 저부격판(8)의 센터배출공(8a)을 커버하는 유동덮개(18)를 관통하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 탈기겸용 다회류 고형물 여과장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 폭기조(2a)의 내측 가장자리에는 폭기조(2a)의 저장수위보다 높은 위치까지 수직 방향으로 연장되는 낙차유도관(11)이 설치되며,
   상기 사육수공급관(10)은 상부수조(5)로부터 하방으로 연장되어 폭기조(2a)와 낙차유도관(11)을 관통한 다음, 낙차유도관(11)의 중심부를 따라 다시 상부로 연장되는 방식의 "U"자형 배관으로 설치되며,
   상기 낙차유도관(11)의 하단부가 저부격판(8)을 관통하여 회류침전조(2b)의 내측 상부로 돌출되고, 상기 낙차유도관(11)의 하단 출구는 사육수의 선회식 흐름을 유도하는 수평 방향의 토출구(12)로 형성되는 것을 특징으로 하는 탈기겸용 다회류 고형물 여과장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 처리수배출관(14)이 위치하는 폭기조(2a)의 내측 가장자리에는 폭기조(2a)의 저장수위보다 높은 위치까지 수직 방향으로 연장되는 처리수도입관(15)이 저부격판(8)상에 설치되고, 상기 처리수도입관(15)의 하측부에는 처리수의 도입구(15a)가 제공되며,
   상기 처리수배출관(14)은 처리수도입관(15)의 내부에 이중관 형태로 배치된 상태에서 처리수도입관(15)의 하측부와 폭기조(2a)의 벽체를 관통하여 여과탱크(2)의 외부로 연장 설치되고, 상기 처리수도입관(15)과 유동덮개(18)의 사이에는 소정 높이의 차단판(16)이 저부격판(8)을 따라 가로지게 설치되는 것을 특징으로 하는 탈기겸용 다회류 고형물 여과장치.
4. 제 2항에 있어서, 상기 처리수배출관(14)이 위치하는 폭기조(2a)의 내측 가장자리에는 폭기조(2a)의 저장수위보다 높은 위치까지 수직 방향으로 연장되는 처리수도입관(15)이 저부격판(8)상에 설치되고, 상기 처리수도입관(15)의 하측부에는 처리수의 도입구(15a)가 제공되며,
   상기 처리수배출관(14)은 처리수도입관(15)의 내부에 이중관 형태로 배치된 상태에서 처리수도입관(15)의 하측부와 폭기조(2a)의 벽체를 관통하여 여과탱크(2)의 외부로 연장 설치되고, 상기 처리수도입관(15)과 유동덮개(18)의 사이에는 소정 높이의 차단판(16)이 저부격판(8)을 따라 가로지게 설치되는 것을 특징으로 하는 탈기겸용 다회류 고형물 여과장치.
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기포분산기(20)의 에어주입관(19)은 센터파이프(17)의 내부에 삽입 설치되고, 상기 기포분산기(20)는 소정의 간격을 두고 유동덮개(18)의 상부에 배치된 상태에서 센터파이프(17)를 관통하여 연장되는 에어주입관(19)과 연결 설치되는 것을 특징으로 하는 탈기겸용 다회류 고형물 여과장치.
6. 제 5항에 있어서, 상기 에어주입관(19)은 센터파이프(17)를 따라 유동덮개(18)의 내측까지 연장 설치되고, 상기 유동덮개(18)의 내측에도 에어주입관(19)과 연결된 기포분산기(20)가 추가 배치되는 것을 특징으로 하는 탈기겸용 다회류 고형물 여과장치.
7. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 거품배출관(21)은 폭기조(2a)의 저장수위보다 높은 위치까지 수직 방향으로 연장 설치되고, 상기 거품배출관(21)에는 주름관(22)에 의하여 부유식 거품수집기가 연결 설치되는 것을 특징으로 하는 탈기겸용 다회류 고형물 여과장치.
8. 제 7항에 있어서, 상기 부유식 거품수집기는, 주름관(22)에 의하여 거품배출관(21)과 연결 설치되는 드레인호퍼(23)와, 상기 드레인호퍼(23)의 내부에 삽입 설치되는 부력통(24)으로 이루어지며,
   상기 드레인호퍼(23)와 부력통(24)의 사이에는 거품통로(25)를 형성하는 여유간격이 제공되는 것을 특징으로 하는 탈기겸용 다회류 고형물 여과장치.
9. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 상부수조(5)에는 pH 조절용 약품투입관(7)이 연결 설치되는 것을 특징으로 하는 탈기겸용 다회류 고형물 여과장치.
   

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