KR101877363B1 - 3중 구조 생물 여과조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기포발생라인과 생물학적 여과매체이 구비된 생물여과부를 여과조의 중간 높이 상에 위치시켜, 상기 생물여과부가 배치된 여과구역의 하부에 고형물의 제거를 위한 침전구역을 구획하고, 상기 여과조의 중앙에 수직으로 생물여과부를 관통하는 집수정이 구비됨에 따라 수류가 하측에서 상측으로 유동하게 하여, 고형물의 1차 여과와 미생물에 의한 2차 여과가 서로 간섭을 일으키지 않아 효율적으로 분리 수행되도록 하는 동시에, 미생물 여과매체를 사육수 및 공기와 접촉시켜 생물학적 여과성능이 극대화되도록 하며, 별도의 청소구를 통해 침전구역의 용이한 세척작업이 가능토록 한 3중 구조 생물 여과조를 제공한다.

Description

3중 구조 생물 여과조{Biological filtration tank of triple structure}

본 발명은 어류를 양식하기 위한 순환 여과식 사육시설에 사용되는 생물학적 여과조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 생물학적 여과매체가 수용된 생물학적 여과수단에 의해 사육수가 인입되는 여과조가 침적구역, 생물학적 여과구역, 정수구역으로 3개의 구역으로 구획되고, 수류를 하측에서 상측으로 유동하게 하여, 침전물의 1차 여과와 생물학적 2차 여과가 서로 간섭을 일으키지 않아 효율적으로 생물학적 여과성능이 극대화되도록 하는 3중 구조 생물 여과조에 관한 것이다.

일반적으로 어류를 사육하는 양식조에 있어서 양식생물의 대사활동에 의해 배출되는 암모니아의 경우, 저농도에서도 사육생물에 매우 극심한 독성을 나타내므로 수중으로부터 신속하고 효과적으로 제거하여 사육수조 내에서 안정농도를 유지할 수 있도록 하여야 한다.

특히, 순환 여과식 양식시스템에서는 장기간에 걸쳐 사육수를 연속적으로 재처리하여 사용하므로 사육수의 교환이 거의 없기 때문에 사육수 내 암모니아의 농도 제어가 가장 중요한 운전 요인 중의 하나이다.

따라서 순환 여과식 양식시스템 내에서는 상기한 독성이 강한 암모니아를 안정농도로 유지하기 위해서 암모니아를 산화시키는 분해세균이 대량 부착할 수 있는 여과 매체을 제공하여 무해한 질산염으로 변화시키도록 한다.

이러한 기능을 수행하는 장치를 생물학적 여과조라고 하며, 크게 침수식 여과조, 살수식 여과조, 회전원판식 생물여과조 등으로 분류된다.

기본적으로 상기한 생물학적 여과조는 수중의 유독한 암모니아를 분해할 수 있는 여과 세균들이 대량 번식하여 붙을 수 있는 장소를 제공하는 것으로서, 여과 조의 성능은 여과 세균이 붙을 수 있는 면적에 비례한다고 볼 수 있다.

하지만, 여과 면적을 넓히기 위해 무한정 거대한 생물학적 여과조를 만드는 것은 산업적인 적용에 있어서는 부적절하므로, 따라서 한정된 공간에서 많은 여과 표면적을 제공하기 위해 여과 매체의 크기를 작게 하여 동일한 용적에 대해서 높은 비표면적을 제공할 수 있어야 한다.

이러한 대표적인 여과 매체로서는 모래가 있는데, 상기한 모래는 구하기가 쉽고 입자의 크기가 작아 막대한 여과 표면적을 제공할 수 있어 훌륭한 여과 매체로 사용되어 왔으나, 항상 침전조 내에서 정체되어 있기 때문에 수류의 원활한 소통과 정상적인 여과기능을 위해 자주 청소를 해주어야 하기 때문에 관리상 문제로 인하여 사용이 용이하지 못하였다.

관련 선행기술로는 등록특허 제10-1382395호(2014.04.01) 등이 있다.

본 발명은 여과조 내부공간에 생물학적 매체가 수용된 상기 생물학적 여과수단으로수직방향으로 침전물이 퇴적되는 침전구역과, 상기 침전구역에서 상부로 차오르는 사육수를 생물학적 매체로 여과하는 여과구역과, 상기 여과구역을 통과한 여과수가 대류하는 정수구역으로 구획하면서, 상기 여과조의 중앙에 수직으로 생물여과부를 관통하는 집수정이 구비됨에 따라 수류가 하측에서 상측으로 유동하게 하여, 고형물의 1차 여과와 미생물에 의한 2차 여과가 서로 간섭을 일으키지 않아 효율적으로 분리 수행되도록 하는 동시에, 미생물 여과매체를 사육수 및 공기와 접촉시켜 생물학적 여과성능이 극대화되도록 하며, 별도의 청소구를 통해 침전구역의 용이한 세척작업이 가능토록 한 3중 구조 생물 여과조를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명에 따른 3중 구조 생물 여과조는 원통형으로 내부에 공간이 형성된 여과조와, 상기 여과조의 하부 일측면에 구비되고, 어류가 사육되는 수조와 연결되어 상기 수조에 수용된 사육수를 상기 여과조로 인입하는 인입관과, 상기 여과조의 내부 공간에 구비되어, 상기 여과조 내부 공간의 하부에서 상부로 차오르는 사육수를 생물학적 매체로 여과하는 생물학적 여과수단과, 상기 생물학적 여과수단을 관통하면서 여과조의 중앙에 수직으로 구비되어, 상기 생물학적 여과수단을 통과한 여과수를 내부로 집수하여 수용하는 집수정 및 상기 집수정의 하단과 연결되고, 상기 집수정에 수용된 여과수를 수조로 토출하는 여과수 토출관이 포함되고, 어류가 사육되는 수조와 연결되어, 상기 수조에 수용된 사육수를 인입하여 여과 후 상기 수조로 재공급하는 여과조에 관한 것으로, 생물학적 매체가 수용된 상기 생물학적 여과수단은 상기 집수정이 중심을 관통하도록 고리형태로 상, 하면 및 측면이 다공판으로 이루어지고, 상기 여과조의 내부공간 중간 높이에 위치되어, 상기 여과조 내부공간을 수직방향으로 침전물이 퇴적되는 침전구역과, 상기 침전구역에서 상부로 차오르는 사육수를 생물학적 매체로 여과하는 여과구역과, 상기 여과구역을 통과한 여과수가 대류하는 정수구역으로 구획하고, 상기 여과수 토출관은 상기 집수정의 하단에서 외부를 향해 수평방향으로 연장 형성되어, 배수가 이루어지는 제1출구를 구비하고, 상기 제1출구에서 분기되어, 상기 여과조를 따라 수직방향으로 연장 형성되며, 배수가 이루어지는 제2출구를 구비하며, 상기 제2출구의 시작지점에는 선택적으로 구동하는 펌프가 구비되고, 상기 제2출구 내에는 상기 펌프와 전기적으로 연결된 유량센서가 구비되어, 상기 제1출구는 폐쇄되고, 제2출구는 개방되면서 상기 집수정에 수용된 여과수를 배수할 시, 상기 제2출구에 구비된 유량센서를 통해 제2출구의 배수가 이루어지는지 감지하고, 여과수의 배수가 감지되지 않으면, 상기 유량센서가 펌프에게 신호를 출력하고, 상기 펌프는 상기 유량센서에서 출력한 신호를 바탕으로 구동되어, 제2출구를 통해 강제 배수가 이루어진다.

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이때 본 발명에 따른 상기 생물학적 여과수단의 바닥면에 배치되어, 상기 생물학적 여과수단 내부로 기포를 발산하는 기포발생라인을 포함한다.

그리고 본 발명에 따른 상기 여과조의 일측 내면에는 상기 집수정의 상단의 높이와 동일한 높이 상에 구비되어, 수면의 거품을 제거하는 거품제거수단을 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 3중 구조 생물 여과조에 의해 나타나는 효과는 다음과 같다.

첫째, 여과조 내부공간에 생물학적 매체가 수용된 상기 생물학적 여과수단으로수직방향으로 침전물이 퇴적되는 침전구역과, 상기 침전구역에서 상부로 차오르는 사육수를 생물학적 매체로 여과하는 여과구역과, 상기 여과구역을 통과한 여과수가 대류하는 정수구역으로 구획하면서, 침전물 여과처리와 생물학적 여과처리를 동시에 수행할 수 있도록 하되, 하나의 여과조 내부에서 생물학적 여과매체에 의한 사육수의 생물학적 여과처리가 2회에 걸쳐 광범위하게 수행되도록 하는 동시에, 여과조의 하부로 인입된 사육수가 침전구역을 선회하는 과정에서 침전물의 분리와 침전 역시 효율적으로 수행되도록 하는 효과가 있다.

둘째, 여과구역에 수용된 미생물 여과매체의 누출이 발생하지 않도록 한 상태에서, 사육수의 유입 흐름과 사육수 배출 흐름이 해당 공간 전체에 걸쳐 안정적이고 균일하게 조성되어, 이로 인하여 사육수와 여과매체 간의 접촉확률 및 사육수의 여과성능을 보다 더 향상시키는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3중 구조 생물 여과조를 보인 예시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 균등한 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명은 어류를 양식하기 위한 순환 여과식 사육시설에 사용되는 생물학적 여과조로, 생물학적 여과매체가 수용된 생물학적 여과수단에 의해 여과조가 침적구역, 생물학적 여과구역, 정수구역으로 3개의 구역으로 구획되고, 상기 여과조의 중심에 집수정이 수직으로 구비되어 수류를 하측에서 상측으로 유동하게 하여, 침전물의 1차 여과와 생물학적 2차 여과가 서로 간섭을 일으키지 않아 효율적으로 여과성능이 극대화되도록 한 3중 구조 생물 여과조에 관한 것으로, 도면을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.

본 발명의 일 실시예에 따른 3중 구조 생물 여과조는 원통형으로 내부에 공간이 형성된 여과조(10)가 포함되는데, 상기 여과조(10)의 바닥면은 중심을 기준으로 하향 경사지게 형성하여 상대적으로 무거운 고형물이 침전되어 어느 한 지점에 모일 수 있고, 그 한 지점은 밸브에 의해 선택적으로 개방되어 외부와 연통하는 배출관(14)과 연결되어, 침전이 고형물이 선택적으로 배출되도록 한다.

그리고 상기 여과조(10)의 하부 일측면에는 인입관(20)이 구비되는데, 상기 인입관(20)은 어류가 사육되는 수조와 연결되어 상기 수조에 수용된 사육수가 상기 여과조(10)로 인입되도록 한다.

이때 상기 인입관(20)의 전단에는 상기 인입관(20)을 선택적으로 개방하는 밸브가 구비되어, 상기 수조에 수용된 사육수가 선택적으로 상기 여과조(10)로 인입되도록 할 수 있다.

그리고 상기 여과조(10)의 내부 공간에는 생물학적 여과수단(30)이 구비되는데, 상기 생물학적 여과수단(30)은 상기 인입관(20)에 의해 인입되어 상기 여과조(10) 내부공간의 하부에서 상부로 차오르는 사육수가 생물학적 매체에 의해 여과되도록 한다.

여기서 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 생물학적 여과수단(30)을 보다 상세하게 살펴보면, 상기 생물학적 여과수단(30)은 상기 여과조(10)의 내부공간 중간 높이에 위치되어, 상기 여과조(10) 내부공간을 침전물이 퇴적되는 침전구역(11)과, 상기 침전구역(11)에서 상부로 차오르는 사육수를 생물학적 여과매체로 여과하는 생물학적 여과구역(12)과, 상기 생물학적 여과구역(12)을 통과한 정수구역(13)으로 구획된다.

이때 상기 생물학적 여과수단(30)의 하우징(31)은 중심에 집수정(40)이 배치되도록 고리형태를 이루고, 상, 하면 및 측면이 다공판으로 이루어지는 것이 바람직하고, 상기 다공판으로 이루어진 하우징(31)의 내부에는 PE재질로 이루어진 생물학적 여과매체가 수용된다.

또한, 상기 생물학적 여과수단(30)의 하우징(31) 바닥면에는 기포발생라인(32)이 배치되어, 상기 생물학적 여과수단(30)의 하우징(31) 내부로 기포를 발산하여, 생물학적 여과가 촉진되도록 함은 물론 공기를 제공한다.

그리고 집수정(40)은 상기 생물학적 여과수단(30)을 관통하면서 여과조(10)의 중앙에 수직으로 구비되어, 상기 생물학적 여과수단(30)을 통과한 여과수인 정수를 내부로 집수하여 수용한다.

이때 상기 집수정(40)의 상단 높이는 상기 생물학적 여과수단(30)의 높이보다 높게 형성되는 것이 바람직하고, 상기 정수구역(13)에 위치한 정수가 차올라 넘쳐 인입되는 오버플로우 형태로 인입되며, 상기 집수정(40)의 하단은 외부로 이어진 여과수 토출관(41)과 연결되어, 상기 집수정(40)에 수용된 여과수가 수조로 다시 공급되도록 한다.

또한, 상기 여과조(10)의 일측 내면에는 상기 집수정(40)의 상단의 높이와 동일한 높이 상에 거품제거수단(50)이 구비되어, 상기 여과조(10)의 수용된 여과수 수면의 거품을 제거한다.

더불어 본 발명에 따른 여과수 토출관(41)은 상기 집수정(40)의 하단에서 외부를 향해 수평방향으로 연장 형성되어, 배수가 이루어지는 제1출구를 형성하고, 상기 제1출구에서 분기되어, 상기 여과조(10)를 따라 수직방향으로 연장 형성되며, 배수가 이루어지는 제2출구는 상기 집수정(40)의 높이 상에 위치하면서 하향으로 배수가 이루어지도록 '∩'형태로 형성된다.

이때 상기 제1출구는 상기 집수정(40)에 가라앉은 이물 배출 및 상기 집수정(40)과 여과수 토출관(41)에 청소를 실시할 때 선택적으로 개방되고, 상기 제2출구는 상기 집수정(40)으로 수집된 여과수를 배수할 때 선택적으로 개방된다.

여기서 상기 제1출구에서 수직방향으로 분기되는 지점에는 밸브(63)가 구비되어, 상기 제1출구 및 제2출구의 선택적인 개방에 상응하여 여과수가 유동하는 유로를 개폐한다.

또한, 여과수의 배수가 이루어지도록 한 수직방향 여과수 토출관(41)의 시작지점에는 선택적으로 구동하는 펌프(61)가 구비되고, 상기 제2출구 내에는 상기 펌프(61)와 전기적으로 연결된 유량센서(63)가 구비되어, 상기 제1출구는 폐쇄되고, 제2출구는 개방되면서 상기 집수정(40)에 수용된 여과수를 배수할 시, 상기 제2출구에 구비된 유량센서(63)를 통해 제2출구의 배수가 이루어지는지 감지하고, 만일 여과수의 배수가 감지되지 않으면, 상기 유량센서(63)가 펌프(61)에게 신호를 출력하고, 상기 펌프(61)는 상기 유량센서(63)에서 출력한 신호를 바탕으로 구동되어, 제2출구를 통해 강제 배수가 이루어지도록 한다.

그리고 일정시간 후, 상기 펌프의 구동을 정지시켜 제2출구를 통해 자연배수가 이루어지도록 한다.

따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 3중 구조 생물 여과조는 기포발생라인과 생물학적 여과매체가 구비된 생물학적 여과수단을 여과조의 중간 높이 상에 위치시켜, 상기 생물학적 여과수단이 배치된 여과구역의 하부에 침전물의 수집, 제거를 위한 침전구역이 구획되고, 상기 여과조의 중앙에 수직으로 생물학적 여과수단을 관통하는 집수정이 구비됨에 따라 수류가 하측에서 상측으로 유동하게 하여, 고형물의 1차 여과와 미생물에 의한 2차 여과가 서로 간섭을 일으키지 않아 효율적으로 분리 수행되도록 하는 동시에, 생물학적 여과매체가 사육수 및 공기와 접촉시켜 생물학적 여과성능이 극대화되도록 하며, 상기 침전구역과 연통하는 별도의 배수구 통해 침전구역의 용이한 세척작업이 가능토록 한다.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

10: 여과조
11: 침전구역
12: 여과구역
13: 정수구역
20: 인입관
30: 여과수단
31: 하우징
32: 기포발생라인
40: 집수정
41: 여과수 토출관
50: 거품제거수단

Claims (5)

1. 원통형으로 내부에 공간이 형성된 여과조와, 상기 여과조의 하부 일측면에 구비되고, 어류가 사육되는 수조와 연결되어 상기 수조에 수용된 사육수를 상기 여과조로 인입하는 인입관과, 상기 여과조의 내부 공간에 구비되어, 상기 여과조 내부 공간의 하부에서 상부로 차오르는 사육수를 생물학적 매체로 여과하는 생물학적 여과수단과, 상기 생물학적 여과수단을 관통하면서 여과조의 중앙에 수직으로 구비되어, 상기 생물학적 여과수단을 통과한 여과수를 내부로 집수하여 수용하는 집수정 및 상기 집수정의 하단과 연결되고, 상기 집수정에 수용된 여과수를 수조로 토출하는 여과수 토출관이 포함되고, 어류가 사육되는 수조와 연결되어, 상기 수조에 수용된 사육수를 인입하여 여과 후 상기 수조로 재공급하는 여과조에 있어서,
   생물학적 매체가 수용된 상기 생물학적 여과수단은 상기 집수정이 중심을 관통하도록 고리형태로 상, 하면 및 측면이 다공판으로 이루어지고, 상기 여과조의 내부공간 중간 높이에 위치되어, 상기 여과조 내부공간을 수직방향으로 침전물이 퇴적되는 침전구역과, 상기 침전구역에서 상부로 차오르는 사육수를 생물학적 매체로 여과하는 여과구역과, 상기 여과구역을 통과한 여과수가 대류하는 정수구역으로 구획하고,
   상기 여과수 토출관은 상기 집수정의 하단에서 외부를 향해 수평방향으로 연장 형성되어, 배수가 이루어지는 제1출구를 구비하고, 상기 제1출구에서 분기되어, 상기 여과조를 따라 수직방향으로 연장 형성되며, 배수가 이루어지는 제2출구를 구비하며,
   상기 제2출구의 시작지점에는 선택적으로 구동하는 펌프가 구비되고, 상기 제2출구 내에는 상기 펌프와 전기적으로 연결된 유량센서가 구비되어, 상기 제1출구는 폐쇄되고, 제2출구는 개방되면서 상기 집수정에 수용된 여과수를 배수할 시, 상기 제2출구에 구비된 유량센서를 통해 제2출구의 배수가 이루어지는지 감지하고, 여과수의 배수가 감지되지 않으면, 상기 유량센서가 펌프에게 신호를 출력하고, 상기 펌프는 상기 유량센서에서 출력한 신호를 바탕으로 구동되어, 제2출구를 통해 강제 배수가 이루어지도록 한 것을 특징으로 하는 3중 구조 생물 여과조.
   
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4. 청구항 1에 있어서,
   상기 생물학적 여과수단의 바닥면에 배치되어, 상기 생물학적 여과수단 내부로 기포를 발산하는 기포발생라인을 포함하는 3중 구조 생물 여과조.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 여과조의 일측 내면에는
   상기 집수정의 상단의 높이와 동일한 높이 상에 구비되어, 수면의 거품을 제거하는 거품제거수단을 포함하는 3중 구조 생물 여과조.

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