KR101782735B1 - 에너지 절감용 순환 여과식 어류 양식시스템 - Google Patents
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Abstract
다각형의 수조바닥을 수조외벽이 둘러싸며 형성되어 상부가 개구된 사육수조; 배수관을 매개로 상기 사육수조와 연결되고 사육수조에서 배수된 사육수가 수집되는 재생수조; 상기 재생수조는 재생수 공급관을 매개로 탈기장치와 연결 설치되며;상기 재생수 공급관에는 재생장치 및 탈기펌프가 설치되고; 상기 탈기장치의 하부에는 순환수 회수관이 연결 설치되어 산소 공급장치와 연결되고; 상기 산소 공급장치에는 순환수 공급관이 설치되어 사육수조와 연결되어 이루어지는 에너지 절감용 순환여과식 어류양식시스템을 제공함으로써 어류수조 송수용 펌프 구동 전기에너지의 절감으로 고비용 에너지의 장기간 운영에 따른 운영비 절감과 순환수 펌프 구입 및 설치비 절감과 전동기와 펌프의 운영이 배제됨에 따른 경상정비 비용 등의 절감이 가능할 뿐만 아니라 재생 완료된 순환수의 공급량 제어를 통해 사육수조의 용존산소량을 제어할 수 있어 개별수조마다 산소공급장치를 설치하지 않아도 되는 효과가 있다.
Description
본 발명은 에너지를 절감할 수 있는 순환 여과식 어류 양식시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 순환수를 재생하여 회수하는 과정마다 구동펌프를 설치하여 순환수에 이동에너지를 공급하지 않고도, 사육수조와 탈기장치가 설치되는 위치의 높이를 조절함으로써 수위차에 의해서 순환수가 자연 낙하하여 사육수조로 재공급될 수 있는 에너지 절감용 순환여과식 어류 양식시스템에 관한 것이다.
양식 시스템은 크게 가두리 양식장이나 유수식 양식장과 같이 양식장이 위치한 자연환경에 의지하는 개방적 시스템과, 고밀도로 양식생물을 사육하면서 물리화학적 및 생물학적 수처리 장치를 도입하여 배출수를 정화시키는 순환식 양식장과 같은 폐쇄 순환양식 시스템으로 이루어진다. 국내에서는 부족한 수자원 문제와 양식장에서 발생하는 폐수처리에 있어 발생하는 문제점을 해결하기 위한 방법으로 순환 여과식 양식 시스템으로 점차 전환되고 있다.
통상의 순환 여과식 어류양식 시스템은 어류 수조에서 사용된 순환수를 재생하여 사용할 수 있도록, 사육수는 사육수조에서 배수파이프를 통해 배수되어 재사용을 위해 순환수 재생장치로 유입되어 순환수로서 정화되고, 정화된 순환수는 공급수 파이프를 통해 양식수조로 재유입되어 이루어진다.
순환 여과식 시스템에서는 재생된 순환수가 양식수조에 유입되어도 양식생물에 영향을 끼치지 않도록, 순환수를 깨끗하게 재생하는 순환수 재생장치의 역할이 중요하다. 순환수 재생장치에서는 양식수조에 입식된 양식생물이 사료먹이, 소화, 배설과정에서 발생한 양식 노폐물을 일반적으로 탈기과정과 순화과정을 통해 제거시킨다.
따라서 전동기 구동펌프가 설치되어 배수된 사육수를 탈기장치로 이송시키고, 탈기완료된 사육수는 재생수조로 회수되며, 재생수조에서 보내지며 여러 여과장치를 거치며 이물질 등이 제거가 되며 최종적으로 이물질 제거가 완료된 사육수는 산소 공급장치로부터 산소가 공급되어 사육수조로 순환수로서 재유입된다.
상기와 같은 과정마다 사육수의 이동이 이루어질 수 있도록 전동기 구동펌프는 구동되어야 하고, 이 외에도 양식수조로 재생된 순환수를 공급하는 파이프에는 어류의 역류를 방지할 수 있는 수조공급용 수압을 평방 미터당 0.5kg 이상을 유지할 수 있는 압력을 공급하기 위한 추가 에너지가 필요하기 때문에, 순환 여과식 시스템이 설치된 양식장에서 상기와 같은 에너지는 전체 전기 에너지 소비량의 60%를 차지하고 있을 만큼 양식장 운영에 있어 경제적으로 부담을 주게 된다. 따라서, 상기와 같은 에너지 소비를 줄일 수 있은 양식 시스템의 개발이 필요하다.
순환 여과식 시스템에서는 재생된 순환수가 양식수조에 유입되어도 양식생물에 영향을 끼치지 않도록, 탈기과정과 순화과정을 통해 정화된 순환수가 사육수조에 재공급되고, 이와 같이 재공급되기까지 과정은 구동펌프의 설치에 의해 발생하는 에너지로 순환수를 이동시키는데 전기에너지의 소비량이 크게 소모되는 문제점이 발생한다. 따라서 본 발명은 탈기장치를 사육수조보다 일정 높이 이상의 위치에 설치하여 구동펌프를 별도로 설치하지 않아도 자연 유하에 의해 재생된 순환수를 사육수조에 재공급할 수 있는 에너지 절감용 순환여과식 양식시스템을 제공하고자 한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서 다각형의 수조바닥을 수조외벽이 둘러싸며 형성되어 상부가 개구된 사육수조; 배수관을 매개로 상기 사육수조와 연결되고 사육수조에서 배수된 사육수가 수집되는 재생수조; 상기 재생수조는 재생수 공급관을 매개로 탈기장치와 연결 설치되며; 상기 재생수 공급관에는 재생장치 및 탈기펌프가 설치되고; 상기 탈기장치의 하부에는 순환수 회수관이 연결 설치되어 산소 공급장치와 연결되고; 상기 산소 공급장치에는 순환수 공급관이 설치되어 사육수조와 연결되는 에너지 절감용 순환여과식 어류양식시스템을 제공한다.
다각형의 수조바닥을 수조외벽이 둘러싸며 형성되어 상부가 개구된 사육수조에 사육수가 입식되고; 상기 사육수조와 재생수조를 연결하는 배수관으로 사육수조에서 배수된 사육수가 이동하며; 상기 재생수조는 재생수 공급관을 매개로 사육수조 설치위치보다 2m 이상 높은 위치에 설치되는 탈기장치와 연결 설치되고, 상기 재생수 공급관에는 재생장치 및 탈기펌프가 설치되어 사육수가 역류하여 재생장치를 거치며 사육수의 이물질이 제거된 재생수로 탈기장치에 유입되고; 상기 탈기장치로 유입된 재생수는 탈기과정을 거치며 가스와 분리된 재생수가 수집되고; 상기 수집된 재생수는 수위차에 의해 탈기장치 하부에 연결된 순환수 회수관으로 이동하면서 산소 공급장치로 유입되며; 상기 유입된 재생수는 산소가 공급 및 혼합 과정을 거쳐 순환수로서 순환수 공급관을 통해 사육수조로 재공급되는 것을 특징으로 하는 에너지 절감용 순환여과식 어류양식시스템을 제공한다.
본 발명은 어류수조 송수용 펌프 구동 전기에너지의 절감으로 고비용 에너지의 장기간 운영에 따른 운영비 절감과 순환수 펌프 구입 및 설치비 절감과 전동기와 펌프의 운영이 배제됨에 따른 경상정비 비용 등의 절감이 가능할 뿐만 아니라 재생 완료된 순환수의 공급량 제어를 통해 사육수조의 용존산소량을 제어할 수 있어 개별수조마다 산소공급장치를 설치하지 않아도 되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 에너지절감용 순환여과식 어류 양식시스템의 개략도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 탈기장치의 개략도를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 산소공급장치를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 에너지절감용 순환여과식 어류 양식시스템의 산소혼합탱크의 일부 절개사시도를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 에너지절감용 순환여과식 어류 양식시스템의 산소혼합탱크의 측면절개도를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 에너지절감용 순환여과식 어류 양식시스템의 순환수의 순환과정을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 탈기장치의 개략도를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 산소공급장치를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 에너지절감용 순환여과식 어류 양식시스템의 산소혼합탱크의 일부 절개사시도를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 에너지절감용 순환여과식 어류 양식시스템의 산소혼합탱크의 측면절개도를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 에너지절감용 순환여과식 어류 양식시스템의 순환수의 순환과정을 나타낸다.
본 발명의 에너지 절감용 순환여과식 어류 양식 시스템과 관련한 구체적인 구성을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 순환여과식 어류 양식시스템의 개략도를 나타낸다. 본 발명의 순환여과식 어류 양식시스템은 다각형의 수조바닥을 수조외벽이 둘러싸며 형성되어 상부가 개구된 사육수조(50); 상기 양식수조보다 낮은 높이에 설치되고 배수관(100)을 매개로 사육수조와 연결되어 양식수조의 배수된 사육수가 수집되는 재생수조(30); 상기 사육수조가 설치된 높이보다 2m 이상의 높이에 탈기 장치(10)가 설치되고, 재생수 공급관(200)을 매개로 재생수조와 연결 설치되며; 상기 재생수 공급관에는 재생장치(20) 및 탈기펌프(60)가 설치되고; 상기 탈기장치의 하부에는 순환수 회수관(300)이 설치되어 산소 공급장치(40)와 연결되고; 상기 산소 공급장치(40)에는 순환수 공급관(400)이 설치되어 사육수조와 연결되어 이루어진다.
사육수조(50)는 일반적으로 부식에 강하고 내구성이 우수한 고분자 화합물과 같은 재질로 형성되고, 다각형의 수조바닥을 수조외벽이 둘러싸는 구조로, 수조의 상부는 개구되고 내부에는 양식생물과 사육수가 입식될 수 있는 공간이 형성된다.
일반적으로 사육수조는 사육수의 수류를 형성이 이루어지기 쉬운 원형 또는 사각형의 구조로 이루어지고, 수조바닥은 완만한 경사를 형성하여 형성된 수류에 의해 양식찌꺼기의 배출이 용이하도록 한다. 사육수조에는 배수공이 형성되어 양식생물이 성장하면서 생산하는 양식 노폐물 및 사료찌꺼기 등을 수조 밖으로 배수시킬 수 있고, 배수공에는 배수관(100)이 설치된다. 통상의 상기와 같은 양식 노폐물 등은 수조바닥에 가라앉으므로 배수공은 수조바닥부에 형성되는 것이 적절하고, 양식생물이 함께 배출되지 않도록 걸림망이 설치될 수 있다.
본 발명의 일실시예로서 뱀장어 양성용 사육수조는 다각형의 수조바닥을 수조외벽이 둘러싸며 상부가 개구되어 입식공간이 형성되는 사육수조; 상기 수조외벽 내측면에는 사육수 수표면에 부유하도록 설치되는 휴식장치가 설치되어 이루어진다. 상기 휴식장치는 다각형의 틀구조로 형성된 부력장치; 상기 부력장치 하부에는 양식 장어의 어체를 관통될 수 있는 망목으로 형성된 휴식틀이 고정 설치되고; 상기 휴식틀은 지지장치로 연결되어 수조 내측면에 고정되며, 휴식틀 하부에는 사방으로 수류저감판이 수직으로 형성될 수 있다.
배수관의 타측 말단부는 재생수조(30)와 연결된다. 재생수조(30)는 사육수조가 설치된 위치보다 낮은 높이의 위치에 설치되어 사육수조로부터 배수된 사육수는 적정한 동력을 공급하지 않아도 재생수조로 이동이 가능하다. 재생수조는 사육수조와 비슷한 구조로 형성되어 사육수조로부터 배수된 사육수를 저장할 수 있는 공간이 형성된다.
재생수조는 재생수 공급관(200)이 설치되고, 재생수 공급관의 타측 말단은 탈기 장치와 연결된다. 탈기 장치는 앞서 서술한 바와 같이, 사육수조보다 일정높이 이상의 위치에 설치되므로 재생수 공급관도 상향으로 연장 설치된다. 재생수 공급관은 재생수조에 저장된 오염된 사육수를 재생시켜 탈기조에 공급할 수 있는 이동로 역할을 하고, 상향으로 사육수를 역류시켜 이동시킬 수 있도록 동력을 제공하는 탈기펌프(60)가 설치된다. 탈기펌프에 의해 상향으로 이동하는 사육수는 이동과 동시에 깨끗한 사육수로 정화될 수 있도록 재생장치(20)가 설치된다.
재생장치(20)는 사육수로부터 배수되어 이물질을 함유하는 호기 및 혐기 방식에 의하여 순환수로서 재사용이 가능하도록 여과처리가 이루어진다. 본 발명의 실시예로서 재생장치는 정수조, 드럼필터, 트리클링 필터를 포함하여 형성되었으나, 최적의 여과효율과 양식폐수의 이물질에 따라 장치의 추가 및 제거가 가능하다.
정수조는 배수된 순환수에 포함된 이물질, 유해물질, 냄새 등을 제거하기 위한 물리적인 정화장치로서, 비교적 큰 이물질을 여과시키는 제1차필터와 바이러스와 박테리아와 같은 유해생물을 여과시키는 제2차필터, 그리고 냄새제거 및 살균이 이루어지는 살균장치가 설치될 수 있다. 상기 장치는 정화하고자 하는 양식생물로부터 배출되는 유기물질 및 양식폐수에 따라서 장치구성을 추가 또는 제거함으로써 상이하게 설치가 가능하다. 본 발명의 정수조의 구성장치 실시예로는 제1차필터로는 입자가 큰 부유물질을 일차적으로 걸러주는 고탁도필터, 5미크론 이상의 찌꺼기, 녹, 침전물등을 제거하는 침전필터와, 고열로 처리된 카본으로 구성되어 염소성분, 유기화학 물질 등을 흡착 및 제거하는 선카본필터가 설치된다.
제1차필터를 통해 여과된 순환수는 제2차필터로 여과된다. 제 2차필터로는 중금속, 박테리아, 바이러스 유기화학물질 등의 분자량이 200이상인 모든 이물질을 초정밀 반투막을 통해 역삼투압 방식의 강제식으로 살균하는 멤브레인필터가 설치될 수 있다. 살균장치로는 가스성분과 냄새를 제거하는 후카본빌터, 냄새제거 및 살균이 이루어지는 살균램프가 설치될 수 있다. 드럼필터는 정수조를 통해 물리적인 방법으로 여과가 이루어진 순환수가 유입된다. 일반적으로 드럼필터는 정수조를 통해 여과된 순환수가 유입되는 유입구와 여과가 완료된 순환수가 배출되는 배출구가 형성된 드럼필터 본체와, 드럼필터 본체 내부에는 필터부가 형성되어 일방향 회전하면서 순환수를 통과시켜 여과시키는 센터드럼이 설치되며, 센터드럼으로부터 낙하되어 사육수로부터 제거된 이물질을 수집하여 외부로 배출시키는 수집통이 형성되어 이루어질 수 있다.
또한, 유입구는 드럼필터 본체의 하부에 형성되어 센터드럼과 순환수가 접촉하는 면적 및 시간을 연장시켜 여과효율을 높이고, 배출구는 드럼필터 본체 상부에 형성됨으로써 충분히 여과된 순환수의 상징수만을 순환수로서 배출이 가능하다.
트리클링필터는 상기 드럼필터에서 여과된 상징수로 배출된 순환수가 유입되어 생물학적인 방법을 이용하여 악취제거 및 여과필터로 걸러지지 않은 미생물 등을 제거할 수 있다. 또한 드럼필터에서 트리클링 필터로 순환수를 유입시키는 파이프에 UV램프를 설치함으로써 드럼필터에서 이동하는 순환수가 이동과 동시에 살균이 가능하다.
본 발명에서 지칭하는 트리클링필터는 트리클 필터, 트리클링 바이오필터, 바이오필터, 생물학적 필터 등을 포함한다. 트리클링필터는 다공성 세라믹, 폴리우레탄폼 등을 미생물 충전담체로 하여 하우징에 충전한 후, 미생물 충전담체에 악취제거 미생물을 고정서식하게 하고, 악취공기를 미생물 충전 담체층에 불어넣어 악취를 제거하면서 미생물 충전 담체에 간헐적인 살수로 악취제거 미생물에 수분을 제공하여 주고 분해산물을 세정할 수 있다.
도 2는 본 발명의 탈기장치의 개략도를 나타낸다. 본 발명의 탈기장치(10)는 상기 재생장치에 의하여 재생이 완료된 재생수가 유입될 수 있도록 내부가 비어있는 탱크 구조로 형성되고, 재생수가 유입되어 탈기과정이 이루어지는 탈기조(11)와 탈기조 하부에 설치되어 탈기 완료된 재생수가 저장되는 탈기 회수조(12)로 이루어질 수 있다.
탈기(stripping)은 액체속에 용해되어 있던 가스가 물리, 화학적 조건이 변함에 따라 대기 중으로 방출되는 과정이다. 따라서 탈기과정을 통해 순환수에 포함되어 있는 특히 양식생물로부터 생산되는 암모니아를 재생수와 분리하여 배출시킬 수 있다. 탈기는 기체이전을 용이하게 하기 위해 공기를 공급하는 air stripping 또는 감압 stripping 등의 방법이 통상적으로 알려져 있으나 이와 같은 방법은 고비용의 원료 및 부대시설 설치가 요구되므로, 본 발명의 탈기과정은 에너지 절감의 취지를 위해 상부에서 재생수를 분사하여 충돌시킴으로써 재생수의 액체와 기체의 분리를 유도하는 방법으로 이루어진다.
상기 탈기조의 상부는 재생수 공급관이 설치되어 탈기조 내부에 설치되는 분사장치(13)와 연결되고, 탈기조 하부에는 탈기 완료된 재생수가 탈기회수조로 이동할 수 있도록 이동공이 형성된다. 재생장치를 거쳐서 재생이 완료된 재생수는 탈기조 내부로 분사가 이루어진다.
분사장치는 일반적으로 노즐과 같은 이젝터로 형성될 수 있고, 재생수의 분사는 탈기펌프의 동력에 의해 일정 이상의 압력을 공급받아 분사장치는 재생수를 응축시켜 미세한 입자로 분사시킬 수 있다. 탈기조 내부에는 분사장치에 의해 미세입자로 분사된 재생수가 자동낙하하면서 충돌할 수 있도록 유체의 분사방향과 직각으로 하나 이상의 낙수 트레이(15)가 설치된다. 또한 낙수 트레이는 재생수의 충돌이 다중적으로 이루어질 수 있는 위치에 설치된다.
분사장치로부터 분사된 재생수는 분사장치 내ㅇ외에서 압력차와 토출되는 속도에 의해서 분사장치 주위의 기체류가 흡입되며, 이때 분사되는 재생수의 주위는 기체항력, 분사장치 내외부의 압력차 등에 의해서 단열팽창 및 액주분열이 발생하게 되고, 낙수 트레이와 충돌한다. 이와 같은 상태로 재생수가 연속적으로 분사 및 충돌하여 재생수는 분사되는 입자크기보다 더 작은 크기로 미립화가 가속화된다. 이때, 충돌 에너지에 의해 재생수의 온도가 증가하게 되므로 분무화된 재생수는 증발하면서 재생수에 포함되어 있는 용존가스가 분리될 수 있다. 분리된 가스는 탈기조 외부로 배출될 수 있도록 탈기조에는 가스 방출팬(14)이 설치된다.
따라서, 충돌횟수 및 하부로 분사되는 재생수의 흐름을 낙수 트레이가 방해할수록 재생수와 가스가 분리되는 효율이 증가되므로 낙수 트레이는 돌기를 형성시키거나, 가장자리에 턱이 형성하여 낙하되는 재생수의 흐름을 최대한 방해하면서 충돌횟수를 증가시킬 수 있다.
가스가 분리된 재생수는 충돌열에 의해 수증기 또는 미세입자로 탈기조 하부로 수집되고, 탈기조 하부는 이동공을 중심으로 경사를 형성하여 수집된 재생수가 경사를 따라 이동공으로 흘러 이동할 수 있다.
본 발명의 탈기장치는 양식수조 설치위치보다 2m 이상의 높이에 설치되는데 보다 구체적으로는 탈기 회수조의 위치는 사육수조의 수위보다 2m 이상 되도록 탈기 장치의 하부 높이를 높게 하여 설치한다. 탈기 회수조에 저장된 재생수는 별도의 동력장치를 설치하거나 가동하지 않아도 자연유하 낙차에 의해 산소혼합장치를 거쳐 사육수조로 재공급이 가능하다. 따라서 탈기 회수조의 설치높이가 증가할수록 자연유하 낙차가 높아져 별도의 이동에너지를 공급하지 않아도 사육수조로 공급이 가능한 효과가 있다.
탈기 회수조(12)는 가스성분이 분리된 재생수가 수집되는 저장 공간으로, 순환수 회수관(300)과 오버플로관(500)이 연결 설치되므로, 탈기 회수조에 저장된 재생수는 순환수 회수관 또는 오버플로관으로 이동할 수 있다.
오버플로관은 탈기 회수조의 일정 수위높이에 설치되고, 재생수조로 연결된다. 순환수 회수관으로 이동하는 재생수의 유량보다 탈기 회수조에 수집되는 재생수의 유량이 증가하는 경우, 오버플로관이 형성된 수위 이상으로 재생수의 수위가 도달하게 되고, 오버플로관을 통해 재생수조로 이동하여 다시 정화과정을 거치게 된다. 따라서, 정화도가 높아지고 사육수조에 공급되는 유량은 일정하게 조절될 수 있다.
도 3은 본 발명의 산소공급장치를 나타낸다. 순환수 회수관의 일단은 탈기 회수조 하부에 설치되고 타단은 산소공급장치(40)와 연결되어 수집된 재생수는 산소공급장치로 이동한다. 산소 공급장치는 산소를 공급하는 산소 공급탱크(41), 공급받은 산소와 재생수를 혼합시켜 순환수를 생산하는 산소혼합탱크(42), 생산되어 사육수조에 공급되는 순환수의 유량을 조절할 수 있는 조절밸브(43)로 이루어진다. 산소 공급장치는 탈기회수조와 사육수조의 중간높이에 설치되는 것이 바람직하다.
탈기 회수조에서 순환수 회수관으로 이동한 재생수는 여과와 가스 제거를 통해 이물질은 제거되었으나, 양식생물에 의해 포함되어 있는 용존산소는 사육수조에 공급하기에 부족하여 양식생물의 폐사가 발생할 수 있다. 따라서, 재생수에 산소를 주입하고 용해시킴으로써, 사육수조에 공급하기에 적절한 용존산소를 포함하는 순환수를 생성해야한다.
산소 공급탱크는 순환수회수관의 중간부에 연결되고, 산소혼합탱크는 순환수 회수관의 말단에 연결되어, 탈기 회수조에서 수위차에 의해 재생수가 이동하면서 산소공급탱크로부터 산소를 공급받게 되고 산소혼합탱크로 유입된다. 산소혼합탱크는 산소공급탱크로부터 공급된 산소를 재생수에 용해시킴으로써 양식생물이 소비하기에 적절한 순환수로 만들어주는 장치이다. 산소공급장치에 공급되는 사육수와 산소혼합을 고려할 때 순환수 회수관의 높이를 H≥1로 설정하는 것이 적절하다. 산소혼합탱크는 사육수조와 연결된 순환수 공급관(400)과 연결되어 산소혼합탱크에서 산소를 적절하게 용해가 된 순환수는 사육수조에 재공급된다. 사육수조에 공급되는 순환수의 유량은 공급밸브(43)로 조절이 가능하다.
도 4는 본 발명의 에너지절감용 순환여과식 어류 양식시스템의 산소혼합탱크의 일부 절개사시도를 나타낸다. 산소혼합탱크 내부에는 수류의 진행방향과 수직으로 하나 이상의 와류형성벽(42a)이 일정간격을 형성하며 설치된다. 와류 형성벽은 산소혼합탱크의 둘레와 대응할 수 있는 직경의 판구조로 형성되고 와류 형성벽 측면에는 'ㄱ'자 파이프 구조의 이동라인(42b)이 설치된다. 산소혼합탱크의 내부는 대기압보다 1.5기압 이상 높게 설정하여 내부로 유입된 재생수와 산소가 충분히 용해되도록 한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 와류 형성벽은 하나 이상 이격 설치되어, 와류형성벽 사이에는 이격공간이 형성된다. 산소혼합탱크 내부로 유입된 산소 및 재생수는 와류 형성벽과 부딪혀 흐름이 1차적으로 차단되고(ⓐ), 유류의 경로가 일시적으로 변경되면서 와류 형성벽이 형성하는 이격공간에는 와류가 형성된다(ⓑ).
와류의 형성으로 재생수와 산소는 이격공간에 머무르게 되는 시간이 증가하고 산소의 용해율도 증가하게 되어 재생수는 양식생물이 생존하기에 적절한 용존산소량을 포함하고 있는 순환수가 될 수 있다.
산소가 용해된 재생수는 이동라인을 통해 하부에 형성된 이격공간으로 이동하여 동일한 과정을 거치게 된다. 이에 따라 재생수의 용존산소량(DO)도 지속적으로 증가할 수 있다. 또한, 이동라인의 개구부는 산소혼합탱크의 중심부를 향하도록 설치되어 적절히 와류가 형성되도록 하여 별도의 동력에너지의 공급이나 에너지를 소비하지 않고도 순환수를 생성할 수 있다.
사육수조의 사육수에 포함되어 있는 용존산소량은 수조에 입식되는 양식생물의 개체밀도나 활동량에 따라 달라질 수 있고, 적절한 용존산소량이 유지되지 않으면, 대량폐사의 원인이 될 수 있다. 기존의 양식장에서는 수조에 산소공급장치를 설치하여 양식생물이 소비할 수 있는 산소를 공급하였으나, 충분히 산소를 사육수에 용해시키기가 어려워 산소공급량을 증가시킴으로써 에너지 소비율이 큰 문제점이 있는 한편, 고밀도의 양식생물을 양식하게 되는 경우 활동량에 따라 산소소비량의 변화량에 있어 폭도 증가하기 때문에 지속적으로 일정한 용존산소량을 유지시키기 어렵다.
본 발명의 산소혼합탱크에서 생성되는 순환수는 충분히 산소가 용해되어 있는 사육수로서, 사육수조에 순환수의 공급량을 조절하는 것으로 수조에 별도의 산소공급장치를 설치하지 않고도 사육수의 용존산소량을 조절할 수 있다.
순환수의 공급량 제어는 사육수조에 산소농도감지 센서를 설치하고 공급밸브는 자동제어밸브와 수동제어밸브를 포함하도록 한다. 수동제어밸브는 자동양식생물을 사육하면서 축적한 경험수치를 통해 설정된 순환수 유량를 공급하고, 자동조절밸브는 산소농도 센서에 의해 감지되어 필요 산소농도에 따라 자동적으로 공급량을 제어함으로써 사육수조는 양식생물이 생존하기에 충분한 용존산소량을 입식 개체수 또는 활동량과 관계없이 유지할 수 있다.
도 6은 본 발명의 에너지절감용 순환여과식 어류 양식시스템의 순환수의 순환과정을 나타낸다. 양식수조에서 배수되어 이물질이 포함된 사육수는 배수관을 따라 재생수조에 공급된다.(①) 재생수조에 수집된 사육수는 탈기펌프에 의해 재생수 공급관으로 역류하고 동시에 재생장치를 거치면서 물리적ㅇ화학적 여과과정을 통해 사육수에 포함되어 있는 이물질이 제거되면서 재생수로서 탈기조에 공급된다.(②) 탈기조에 공급된 재생수는 분사장치에 의해 작은 입자로 하향으로 분사되면서 자유 낙하와 동시에 낙수 트레이와 충돌하고 재생수에 포함되어 있는 가스는 유체와 분리된다.(③) 분리된 가스는 가스방출팬에 의해 탈기조 외부로 방출된다.(⑤) 가스가 분리된 재생수는 탈기조에 형성된 이동공을 통해 탈기 회수조로 수집되고, 수집된 재생수는 재생수조로 재공급되는 오버플로관(⑤)으로 이동하거나, 또는 재생수 공급관으로 수위차에 이동하여 산소가 공급되어 순환수로서 사육수조에 재공급될 수 있다. (⑥)
상기의 순환수 순환과정은 탈기펌프에 의해 역류하는 과정(②)을 제외하고는 별도의 동력장치를 설치하지 않아도 자유낙하 또는 수위차에 의해서 순환수가 이동함으로써 기존에 각 순환수의 순환이 이루어지는 각 과정마다 펌프와 같은 동력장치를 설치하지 않고 순환이 가능하여 에너지 절감의 효과가 있다.
본 발명의 에너지절감용 순환여과식 양식시스템은 순환여과식 시스템이 설치된 양식장 운영비용을 절감시켜 친환경적인 순환여과식 시스템을 도입한 양식어가의 증감에 기여는 물론, 고밀도의 양식어류의 생산이 가능하게 되어 어업인의 이익증감 및 산업발전에 이바지하므로 산업상 이용가능성이 있다.
10: 탈기장치 11: 탈기조
12: 탈기 회수조 13: 분사장치
14: 가스방출팬 15: 낙수트레이
20: 재생장치 30: 재생수조
40: 산소공급장치 41: 산소공급탱크
42: 산소 혼합탱크 42a: 와류형성벽
43b: 이동라인 43: 공급밸브
50: 사육수조 60: 가스방출팬
100: 배수관 200: 재생수 공급관
300: 순화수회수관 400: 순환수공급관
500: 오버플로관
12: 탈기 회수조 13: 분사장치
14: 가스방출팬 15: 낙수트레이
20: 재생장치 30: 재생수조
40: 산소공급장치 41: 산소공급탱크
42: 산소 혼합탱크 42a: 와류형성벽
43b: 이동라인 43: 공급밸브
50: 사육수조 60: 가스방출팬
100: 배수관 200: 재생수 공급관
300: 순화수회수관 400: 순환수공급관
500: 오버플로관
Claims (3)
- 다각형의 수조바닥을 수조외벽이 둘러싸고 상부가 개구된 사육수조에서 배수된 사육수가 배수관을 통해 재생수조로 수집되고; 상기 재생수조는 재생수 공급관을 매개로 탈기장치와 연결되며; 상기 재생수 공급관에는 재생장치가 설치되고; 상기 탈기장치 하부에는 순환수 회수관이 연결되어 산소 공급장치와 연결되고, 상기 산소 공급장치는 순환수에 산소를 공급하는 산소공급탱크, 순환수 회수관의 말단에 연결되어 공급된 산소와 재생수를 혼합하여 순환수를 형성하는 산소혼합탱크, 상기 산소혼합탱크와 연결된 순환수 공급관을 통해 순환수를 사육수조로 공급하며;
상기 탈기장치는 내부 공간을 갖는 탱크 구조로, 재생수 공급관으로부터 유입된 재생수를 탈기하는 탈기조가 내부공간 상부에 형성되고, 상기 탈기조 하부에는 탈기 완료된 재생수가 저장되는 탈기 회수조가 형성되며, 상기 탈기조는 사육수조의 설치위치를 기준으로 2m 이상의 높이에 설치되고,
상기 탈기조 상부에는 재생수 공급관과 연결된 분사장치가 설치되어, 탈기조 내부로 재생수를 분사하며, 분사장치의 하부에는 재생수 분사방향과 직각으로 형성되는 복수개의 낙수트레이가 설치되며;
상기 산소혼합탱크의 내부는 대기압보다 높은 1.5-2 기압으로 설정하여 내부로 유입된 순환수에 산소가 용이하게 용해되도록 하며, 판구조의 와류 형성벽이 하나 이상 이격 설치되어 이격공간을 형성하고, 와류 형성벽면에는 ㄱ자 구조의 사육수 이동라인이 설치되어 공급된 산소와 순환수를 이격공간에서 혼합시키도록 한 것을 특징으로 하는 에너지 절감용 순환여과식 어류양식시스템 - 삭제
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