KR101264260B1 - 어류양식용 해수공급방법 - Google Patents

Abstract

어류양식용 해수공급방법이 제공된다. 본 발명의 어류양식용 해수공급방법은 해수를 전기분해하여 잔류염소 농도를 변화시킴으로서 해수 내의 유해 생물들을 제거하는 전기분해단계와; 상기 전기분해단계에서 전기분해된 해수를 활성탄층이 형성된 환원조에 통과시켜 잔류염소 농도를 감소시키는 여과단계와; 상기 여과단계에서 잔류염소 농도가 감소된 해수를 양식수조에 공급하는 공급단계를 포함하여 이루어지는 어류양식용 해수공급방법에 있어서, 상기 여과단계는 전기분해된 해수의 유속을 활성탄의 양에 따라 결정되는 임계속도 이하로 제어하여 전기분해된 해수와 활성탄과의 접촉시간을 조절함으로서 잔류염소의 농도를 감소시키는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면 해수 내에 포함된 유해생물을 제거하고, 활성탄의 양에 따라 적정 수준으로 해수와 활성탄층의 접촉시간을 조절하여 잔류 염소를 저비용으로 효율적으로 제거할 수 있다.

환원조, 전기분해, 잔류염소, 활성탄

Description

어류양식용 해수공급방법{METHOD FOR SUPPLYING SEAWATER FOR FISHES FARMING}

본 발명은 어류양식을 위한 해수를 공급하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유해생물제거를 위해 전기분해된 해수의 잔류 염소를 제거함에 있어서 활성탄의 양에 따라 전기분해된 해수의 유속과, 전기분해된 해수와 활성탄과의 접촉시간을 달리하여 여과시킴으로서 잔류 염소를 저비용으로 보다 효율적으로 제거하도록 한 어류양식용 해수공급방법에 관한 것이다.

일반적으로 육상 양식장에서는 해수를 취입하여 사용하는데, 깨끗한 청정해수를 안정적으로 공급하기 위해서는 다양한 여과방법을 사용한 이물질 제거가 필수적이다. 국내의 자연 해수에는 다양한 유해생물인 병원균 및 병원충들이 존재하며, 이러한 유해 생물들은 양식되는 어류에 치명적인 영향을 미칠 수 있다. 더욱이, 유해생물에 노출된 어패류를 사람이 생식(生食)하는 경우에는 인체에 심각한 해를 끼칠 수 있어 육상 양식에 취입되는 해수의 관리가 무엇보다도 중요하다.

이와 같은 자연 해수 속에 포함된 유해 생물들을 제거하기 위한 방법으로 자외선(UV) 또는 오존처리(Ozonization)가 제안된 바 있다. 그러나 자외선 처리의 경 우에는 해수의 특수성으로 인하여 자외선 투과가 약한 경우 살균, 살충 효과가 떨어지기 때문에 일정 기간이 경과하면 자외선의 효과적인 투과를 위해 자외선 전등을 보호하고 있는 유리관을 청소하는 작업을 수행해야 하는 번거로움이 있어 그에 따른 비용 및 시간이 소용되고, 어류에 직접적으로 자외선이 닿지 않아 직접적인 살균 효과는 낮은 편이다. 오존처리의 경우에는 오존이 반감기가 약 25분으로 매우 불안정한 가스이기 때문에 현장에서 제조 공급해야 하고 오존 발생기의 규모가 크면 경제성이 낮고, 잔류성이 없어서 미생물에 의한 2차오염을 방지할 수 없으며, 그 독성이 어류의 생존에 영향을 미치는 단점이 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 전기분해법을 이용한 방법이 제안되어 있다. 전기분해법에 있어서, 전해수의 발생은 기본적으로 인가되는 전력과 함께 투입되는 해수의 양에 의해 결정되며, 이와 같이 발생된 전해수는 자동적으로 잔류염소 측정장치에 의하여 그 농도가 표시되고, 자동적으로 피드백을 거쳐 필요시 전해수 발생 농도를 조절할 수 있다. 따라서 전기분해법을 적용한 육상 양식용 청정 해수 제조 방법은 안정되면서도 경제성을 확보할 수 있고, 그 농도가 자동적으로 조절된 잔류염소에 의해 양식 어류의 어병(魚病)을 방지할 수 있는 장점이 있다.

그러나, 이와 같은 종래의 해수 전기 분해법에 의한 청정 해수의 공급 방법은 전기분해에 의해서 발생되는 전해수의 농도가 높으면 살균, 살충 효과가 탁월하지만, 그 영향이 어류에도 미치는 단점이 있다. 즉, 해수의 전기분해로 발생된 전해수에 있어서, 살충 및 살균의 주 성분은 전기분해에 따라 발생된 차아염소산나트 륨에 의한 전리 성분들로서, 그 농도는 양식 어류의 성장 단계에 따라 큰 영향을 미친다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 종래의 해수공급방법은 도 1에 도시된 바와 같이 해수공급부(100)에 공급된 해수를 전기분해부(200)에 의해 전기분해한 후 생성된 전해수를 여과용 환원조(400)에 유입시키기 전에 저장부(300)에서 전해수를 일시적으로 저장하여 전해수 내의 유해생물 제거를 위한 충분한 시간을 확보하도록 하고 있으며, 전해수를 여과용 환원조(400) 내의 활성탄층과 반응되도록 하는 것에 의해 잔류 염소를 제거하고 있다.

그러나 이러한 종래의 해수공급방법은 활성탄층의 양을 고려하지 않고 전해수와 활성탄과 반응시키고 있어, 전해수가 활성탄층과 적절한 접촉 시간동안 반응하지 못하는 문제가 있었으며, 이에 따라 잔류 염소 제거의 효율성이 저하되므로 잔류 염소를 적정 수준으로 제거하기 위한 부가장치 및 공정이 추가로 요구되어 비용 및 시간이 소요되는 문제가 발생하고 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 환원조 내의 활성탄의 양에 따라 전기분해된 해수의 유속을 제어하고, 전기분해된 해수와 활성탄과의 접촉 시간을 조절하여 전해수에 포함된 유해생물들을 제거함은 물론, 잔류 염소를 저비용으로 보다 효율적으로 제거하도록 하는 어류양식용 해수공급방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 어류양식용 해수공급방법은 해수를 전기분해하여 잔류염소 농도를 변화시킴으로서 해수 내의 유해 생물들을 제거하는 전기분해단계와; 상기 전기분해단계에서 전기분해된 해수를 활성탄층이 형성된 환원조에 통과시켜 잔류염소 농도를 감소시키는 여과단계와; 상기 여과단계에서 잔류염소 농도가 감소된 해수를 양식수조에 공급하는 공급단계를 포함하여 이루어지는 어류양식용 해수공급방법에 있어서, 상기 여과단계는 전기분해된 해수의 유속을 활성탄의 양에 따라 결정되는 임계속도 이하로 제어하여 전기분해된 해수와 활성탄과의 접촉시간을 조절함으로서 잔류염소의 농도를 감소시키는 것을 특징으로 한다.

이 때, 상기 전기분해된 해수와 활성탄과의 접촉시간은 상기 활성탄층의 높이가 5cm 미만이면 2분 이상, 상기 활성탄층의 높이가 5cm 이상 8cm 미만이면 3분 이상, 상기 활성탄층의 높이가 8cm 이상이면 4분 이상으로 조절하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 활성탄층의 높이가 L인 경우 상기 전기분해된 해수의 유속은 L이 5cm 미만이면 임계속도 0.5L(cm/분) 이하, L이 5cm 이상 8cm 미만이면 임계속도 0.33L(cm/분) 이하, L이 8cm 이상이면 임계속도 0.25L(cm/분) 이하로 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 어류양식용 해수공급방법에 의하면, 활성탄의 양에 따라 전기분해된 해수의 유속을 적정 수준으로 제어하고, 전기분해된 해수와 활성탄층의 접촉 시간을 적정 수준으로 조절함으로서 해수의 잔류 염소의 농도를 효율적으로 저감하여 양식 어류의 성장단계에 따라 적합한 해수를 공급할 수 있으며, 이와 같이 청정해수를 육상 양식장에 공급함으로서 치어에서부터 성어에 이르기까지 안전하게 성장가능한 환경을 구비하여 어류의 성장을 도모할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 어류양식용 해수공급방법을 수행하는 여과용 환원조의 사용상태 단면도, 도 3은 본 발명의 어류양식용 해수공급방법을 수행하는 해수공급장치의 구성도이다.

종래 전기분해된 전해수의 잔류염소 농도가 0.3ppm 이상이면 해수 내의 유해생물인 병원균 및 병원충을 제거한다고 기 공지되어 있는바, 본 발명은 전기분해된 전해수의 잔류염소 농도를 0.5 ~ 1.0 ppm 으로 하여 공급하는 것을 기본으로 한다. 따라서 전해수가 본 발명에 의한 환원조(400)에 유입되기 전에 이미 상당량의 유해생물들이 사멸하게 된다. 다만, 양식 수조에는 양식 어류에 피해를 미치지 않는 범위의 잔류염소 농도가 포함된 전해수를 공급해야 하며, 양식 수조에 공급되는 잔류 염소의 농도는 0.05ppm 이하인 것이 바람직하다.

도 3을 참조하여 설명하면, 해수공급부(100)는 바다로부터 해수를 취수하여 전기분해부로 공급하는 역할을 수행하며, 전기분해부(200)는 해수공급부(100)로부터 입수된 해수를 잔류염소 농도 0.5~1.0ppm 로 전기분해하여 전해수 내에 포함된 유해생물을 제거한다. 전기분해된 전해수는 자동적으로 잔류염소 측정장치에 의하여 그 농도가 표시되며, 자동적으로 피드백을 거쳐 필요시 전해수 발생 농도를 조절할 수 있다. 여과용 환원조(400)는 전기분해부(200)로부터 전기분해된 전해수를 수용하여 활성탄 여과층(70)을 이용하여 물리적 흡착 및 화학적 흡착을 통해 전해수내에 포함된 유해생물 및 잔류염소를 제거한 후의 청정해수를 양식 수조에 공급한다.

도 2에 도시된 바와 같이 환원조(400) 상단에는 유입관(401)이 설치되어, 전기분해부(200)에서 전기분해된 전해수를 여과용 환원조(400)로 유입시키고, 그 하부에는 활성탄이 충진된 활성탄 여과층(70)이 형성되어, 상기 유입관(401)으로부터 유입되는 전기분해된 전해수에 포함된 잔류 유해생물, 즉, 병원균 및 병원충들을 MICRO-PORE의 물리적 흡착에 의해 제거하고, 전해수중의 잔류염소는 화학적 흡착에 의한 활성탄의 촉매작용에 의해 분해되어 염소이온으로 유리시켜 제거한다.

유입관(401)으로부터 유입되는 전기분해된 전해수를 활성탄 여과층(70)에 용 이하게 분산하기 위해 분산장치(402)가 설치되는데, 전기분해된 전해수를 유입관(401)에 의해 직접 여과용 환원조(400)에 유입시키는 것보다 분산장치(402)를 설치하여 활성탄 여과층(70)에 고루 분산시키는 것이 여과 효율을 높이게 된다.

한편, 종래에는 전기분해된 전해수를 저장부(300)에 일정시간 체류시켜 잔류염소에 의해 전해수 내에 포함된 유해생물을 사멸시킨 후 여과조에 유입시켰으나, 본원 발명의 어류양식용 해수공급방법은 후술되는 바와 같이 활성탄의 양에 따라 적정수준으로 유속(활성탄층 내에서의 해수의 유속을 의미함)을 제어하여 접촉시간을 조절함으로서 저장부와 같은 별도의 설비 없이 저비용으로 잔류염소 제거의 효율성을 도모할 수 있다.

상기 활성탄 여과층(70)의 하부에는 스트레이너(403)를 설치하여 활성탄 여과층을 지지하고, 처리된 여과수를 원활하게 배출되도록 하고, 스트레이너(403)의 하부에는 유출배관(404)을 설치하여 여과수를 양식 수조에 공급하게 된다.

도 4는 본 발명의 어류양식용 해수공급방법을 설명하기 위한 플로우 챠트(Flow Chart)이다.

도 4를 참조하여 설명하면, 본 발명의 어류양식용 해수공급방법은 우선, 해수공급부에서는 해수를 취수 공급받아 제공하는 단계(S1)를 수행한다.

이 후, 해수공급부로부터 제공받은 해수를 전기분해하여 발생되는 전해수의 잔류염소 농도를 해수 내의 유해 생물 제거에 요구되는 수준의 농도로 변화시켜 유해 생물들을 제거하는 전기분해단계(S2)를 수행한다.

이 때, 유입된 해수의 잔류염소 농도는 0.5~1ppm 수준이 되도록 전기 분해하는 것이 바람직하다.

전기분해단계(S2)가 수행되면, 상기 전기분해단계(S2)에서 전기분해된 전해수를 활성탄층이 형성된 환원조에 통과시켜 잔류염소 농도를 감소시키는 여과단계(S3)를 수행한다.

상기 여과단계(S3)에서는 전기분해된 해수의 유속을 활성탄의 양에 따라 결정되는 임계속도 이하로 제어하여 전기분해된 해수와 활성탄과의 접촉시간을 조절한다.

도 5a는 초기농도에 따른 잔류염소 제거 효율을 나타낸 도표, 도 5b는 접촉시간에 따른 잔류 염소제거 효과를 나타낸 그래프, 도 5c는 활성탄양과 접촉시간에 따라 결정되는 유속을 나타낸 도표이다.

도 5b의 그래프에 도시된 바와 같이, 환원조(400) 내의 활성탄의 충진량이 동일할 때, 접촉시간을 크게 한 경우에 염소 제거 효과는 높아진다. 즉, 활성탄의 양이 34ℓ인 경우를 예로 들면, 접촉시간을 1분으로 하였을 경우 잔류 염소 농도는 약 0.2ppm이고, 접촉시간을 2분으로 하였을 경우 잔류 염소 농도는 약 0.06ppm이며, 접촉시간을 4분으로 하였을 경우 잔류 염소 농도는 약 0.01ppm이므로 접촉시간이 클수록 염소 제거 효과는 높아짐을 알 수 있다.

도 5c를 참조하면, 해수의 유속이 빠를수록 접촉시간이 줄어드는 반비례 관계에 있으므로, 활성탄의 양이 동일하다면 전기분해된 해수의 유속을 낮게 할수록 전기분해된 해수와 활성탄층의 접촉시간이 커지게 되어 염소 제거 효과가 높아진 다.

한편, 접촉시간이 동일한 경우라고 하여도, 활성탄의 양이 적을수록 염소 제거 효과가 높아지게 된다. 도 5b에서 접촉시간을 2분으로 하고 활성탄의 양을 달리하였을 경우의 잔류 염소 측정 결과를 살펴보면, 활성탄의 양이 51ℓ인 경우 약 0.17ppm, 활성탄의 양이 34ℓ인 경우 약 0.06ppm, 활성탄의 양이 17ℓ인 경우 약 0.04ppm임을 확인할 수 있으며, 이로써 활성탄의 양이 적을수록 염소 제거 효과가 높아짐을 알 수 있는 것이다. 이와 같이 활성탄의 양은 잔류 염소 제거의 효율에 영향을 미치게 되며, 적정 수준으로 해수의 유속을 제어하여 해수와 활성탄층의 접촉시간을 조절하는 것이 중요하다.

상기한 바와 같이 양식 수조에는 양식 어류에 피해를 미치지 않는 범위의 잔류염소 농도가 포함된 전해수를 공급해야 하며, 양식 수조에 공급되는 잔류 염소의 농도는 0.05ppm 이하인 것이 바람직하다. 잔류염소 농도를 0.05ppm 이하 수준으로 감소되도록 하기 위한 접촉시간은, 활성탄의 양이 17ℓ인 경우 약 2분, 활성탄의 양이 34ℓ인 경우 약 3분, 활성탄의 양이 51ℓ인 경우 약 4분임을 확인할 수 있다.

활성탄의 양은 활성탄층의 높이뿐 아니라 활성탄층의 단면적에도 비례하여 증가하지만, 활성탄층의 단면적은 해수의 유량과 함께 해수의 유속을 결정하는 인자로 보아 활성탄층의 높이를 기준으로 하여 바람직한 해수의 유속을 결정하도록 한다.

활성탄의 양이 17ℓ인 경우 활성탄층의 높이는 3.4cm, 활성탄의 양이 34ℓ인 경우 활성탄층의 높이는 6.8cm, 활성탄의 양이 51ℓ인 경우 활성탄층의 높이는 10.2cm 이므로, 전기분해된 해수와 활성탄과의 접촉시간은 활성탄층의 높이가 5cm 미만이면 2분 이상, 활성탄층의 높이가 5cm 이상 8cm 미만이면 3분 이상, 활성탄층의 높이가 8cm 이상이면 4분 이상으로 조절하는 것이 바람직하다.

도 5c를 참조하면, 활성탄층의 높이가 L인 경우 L이 5cm 미만이면 접촉시간을 2분 이상으로 조절하여야 하므로 전기분해된 해수의 유속은 임계속도 0.5L(cm/분) 이하로 제어하는 것이 바람직하다.

또한 L이 5cm 이상 8cm 미만이면, 전기분해된 해수와 활성탄과의 접촉시간을 3분 이상으로 조절하여야 하므로 전기분해된 해수의 유속은 임계속도 0.33L(cm/분) 이하로 제어하고,

L이 8cm 이상이면, 전기분해된 해수와 활성탄과의 접촉시간을 4분 이상으로 조절하기 위하여 전기분해된 해수의 유속을 임계속도 0.25L(cm/분) 이하로 제어하는 것이 바람직하다.

즉, 도 5c의 그래프에 도시된 바와 같이, 활성탄 양이 17ℓ(L=3.4cm)인 경우 접촉시간을 2분 이상으로 하기 위해 유속을 1.7cm/sec 이하로 제어하고, 활성탄 양이 34ℓ(L=6.8cm)인 경우 접촉시간을 3분 이상으로 하기 위해 유속을 2.3cm/sec 이하로 제어하고, 활성탄 양이 51ℓ(L=10.2cm)인 경우 접촉시간을 4분 이상으로 하기 위해 유속을 2.6cm/sec 이하가 되도록 제어하는 것이 바람직하다.

도 5a의 도표에 도시된 바와 같이, 해수 유량이 5ℓ/분 이고, 유속을 2.3cm/분 으로 한 양식 수조(L=6.8cm)에서 본 발명에 의한 전해수와 활성탄 여과층과의 접촉시간에 따른 염소제거 효과를 실험한 결과, 3분이 지남에 따라 투입된 해수의 잔류염소 농도에 관계없이 약 98% 내외의 높은 염소 제거 효율을 보이는 것을 확인할 수 있다. 다만, 극소량의 잔류염소라도 양식 수조 내의 치어에 미치는 유해성을 고려한다면 상기 접촉시간을 5분 이상으로 적용한 활성탄 여과층을 갖도록 설계하는 것이 더욱 바람직하다.

상기 여과단계(S3)에서 잔류염소의 농도가 감소되고 나면, 잔류염소 농도가 감소된 해수를 양식수조에 공급하는 공급단계(S4)를 수행함으로서 어류양식용 해수를 공급하게 된다.

이와 같이 본 발명의 어류양식용 해수공급방법에 의해 해수를 공급하는 경우 활성탄층의 높이에 따라 해수의 유속을 적절히 제어하여 활성탄과 해수의 접촉 시간을 최적화함으로서 잔류염소 제거 효율을 높일 수 있으며, 이에 따라 청정해수를 양식 수조에 공급하게 되어 치어에서부터 성어에까지 유해한 영향을 미치지 않는 환경을 제공할 수 있다.

도 1은 종래의 해수공급장치의 구성도.

도 2은 본 발명의 어류양식용 해수공급방법을 수행하는 여과용 환원조의 사용상태 단면도.

도 3는 본 발명의 어류양식용 해수공급방법을 수행하는 해수공급장치의 구성도.

도 4는 본 발명의 어류양식용 해수공급방법을 설명하기 위한 플로우 챠트(Flow Chart).

도 5a는 초기농도에 따른 잔류염소 제거 효율을 나타낸 도표.

도 5b는 활성탄양, 접촉시간에 따른 잔류 염소제거 효과를 나타낸 그래프.

도 5c는 활성탄양과 접촉시간에 따라 결정되는 유속을 나타낸 도표.

♧ 도면부호에 대한 설명 ♧

100 : 해수공급부 200 : 전기분해부

300 : 저장부 400 : 여과용 환원조

401 : 유입관 402 : 분산장치

403 : 스트레이너 404 : 유출배관

500 : 양식수조

Claims (3)

1. 해수를 전기분해하여 잔류염소 농도를 변화시킴으로서 해수 내의 유해 생물들을 제거하는 전기분해단계와;

   상기 전기분해단계에서 전기분해된 해수를 활성탄층이 형성된 환원조에 통과시켜 잔류염소 농도를 감소시키는 여과단계와;

   상기 여과단계에서 잔류염소 농도가 감소된 해수를 양식수조에 공급하는 공급단계를 포함하여 이루어지는 어류양식용 해수공급방법에 있어서,

   상기 여과단계는 전기분해된 해수의 유속을 활성탄의 양에 따라 결정되는 임계속도 이하로 제어하여 전기분해된 해수와 활성탄과의 접촉시간을 조절함으로서 잔류염소의 농도를 감소시키는 단계를 포함하되,

   상기 전기분해된 해수와 활성탄과의 접촉시간은

   상기 활성탄층의 높이가 5cm 미만이면 2분 이상,

   상기 활성탄층의 높이가 5cm 이상 8cm 미만이면 3분 이상,

   상기 활성탄층의 높이가 8cm 이상이면 4분 이상으로 조절하는 것을 특징으로 하는 어류양식용 해수공급방법.
2. 해수를 전기분해하여 잔류염소 농도를 변화시킴으로서 해수 내의 유해 생물들을 제거하는 전기분해단계와;

   상기 전기분해단계에서 전기분해된 해수를 활성탄층이 형성된 환원조에 통과시켜 잔류염소 농도를 감소시키는 여과단계와;

   상기 여과단계에서 잔류염소 농도가 감소된 해수를 양식수조에 공급하는 공급단계를 포함하여 이루어지는 어류양식용 해수공급방법에 있어서,

   상기 여과단계는 전기분해된 해수의 유속을 활성탄의 양에 따라 결정되는 임계속도 이하로 제어하여 전기분해된 해수와 활성탄과의 접촉시간을 조절함으로서 잔류염소의 농도를 감소시키는 단계를 포함하되,

   상기 활성탄층의 높이가 L인 경우 상기 전기분해된 해수의 유속은

   L이 5cm 미만이면 임계속도 0.5L(cm/분) 이하,

   L이 5cm 이상 8cm 미만이면 임계속도 0.33L(cm/분) 이하,

   L이 8cm 이상이면 임계속도 0.25L(cm/분) 이하로 제어하는 것을 특징으로 하는 어류양식용 해수공급방법.
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