KR200320006Y1 - 양식장 및 양어장의 수질 정화 장치 - Google Patents

양식장 및 양어장의 수질 정화 장치 Download PDF

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Abstract

본 고안은 생태계에 영향을 주지 않고, 오염된 양식 및 양어장의 수질을 지속적으로 개선시킬 수 있는 자동 수질 정화 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 고안의 수질 정화 장치는 다량의 미세 산소를 고농도의 미생물과 함께 상층부와 하층부에 골고루 공급되도록 함으로써 양식 및 양어장의 자정능력을 회복시키고, 수질의 개선 속도를 가속화할 수 있다.

Description

양식장 및 양어장의 수질 정화 장치{Apparatus for purifying water of farming and fish-farming ponds}
본 고안은 양식 및 양어장의 수질 정화 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게, 본 고안은 생태계에 영향을 주지 않고, 오염된 양식 및 양어장의 수질을 지속적으로 개선시킬 수 있는 자동 수질 정화 장치에 관한 것이다.
양식(養殖) 및 양어(養魚)장의 수질은 잉여 먹이와 어류의 배설물이 양식 및 양어장 저부에 침전 및 퇴적되고 폐쇄적인 순환 과정을 통해 오염물질이 계속해서 축적되어지기 때문에 지속적인 수질관리가 이루어지지 않는다면 필연적으로 부영양화된 수질로 전락하게 된다.
양식 및 양어장은 거의 폐쇄된 하나의 공간으로서 소량의 유기, 무기성 오염물질의 유입에 의해서 그 생태계는 불균형을 초래하게 된다. 대부분의 양식 및 양어장이 일단 오염이 시작되면 오염원이 차단된다고 할지라도 계속 오염도가 증가하는 특성을 가지고 있다. 따라서, 각 양식 및 양어장에 알맞은 적절하고도 경제적인 수질 보존 또는 수질 개선이 시급한 과제이다.
보통 수질을 악화시키는 인자는 조류군의 식물성 플랑크톤의 개체수 증가, 수중의 현탁 물질 양의 증가, 이취미를 방출하는 유기물의 생성, 식물성 플랑크톤에 의한 물의 착색, 투명도 저하, pH의 상승, 저부 용존산소 농도의 저하, 특히 용존산소가 0에 가까워지면 저층 부근이 환원되어 메탄가스를 발생시키고, 인을 용출하며, 각종 미량의 금속이 용출하게 되며, 이로 인해 녹조와 부영양화가 일어나게 된다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 정화 용수를 도입하거나 물리, 화학 및 생물학적 대책 등 여러 가지 방법을 시도하고 있으나, 큰 효과를 얻지 못하고 있는 실정이다.
여기서, 물리적인 대책으로는 퇴적물의 제거, 브로워(Blower) 또는 수차에 의한 폭기 등이 있으며, 생물학적인 대책으로는 미생물 제제의 투입 등이 있다. 상기한 종래의 정화방법은 상층부 수질 일부만 일시적인 효과가 있을 뿐 지속적이고, 근본적인 해결책은 되지 못하고 있다.
본 고안은 양식 및 양어장에 계속 공급되는 먹이와 배설에 의한 오염 물질과 폐쇄적인 순환과정에 따른 부영양화 및 녹조현상의 발생을 방지하고, 소량의 유기, 무기성 오염물질의 유입에 따른 생태계의 불균형을 해소하고자 하는 것을 그 기술적인 과제로 하며, 이를 위하여 다량의 미세 산소를 고농도의 미생물과 함께 상층부와 하층부에 골고루 공급되도록 함으로써 양식 및 양어장의 자정능력을 회복시키고, 수질의 개선 속도를 가속화할 수 있는 양식 및 양어장의 수질 정화 장치를 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.
또한, 본 고안의 다른 목적은 양어장의 먹이와 어류의 배설물 등의 유기물이 분해되는 경우에 냄새 성분, 예를 들면 암모니아, 유화수소, 멜캅톤 또는 각종 유해성 세균 증식으로 수질이 악화되게 되는 바, 암모니아의 경우 NH3는 아질산균에 의해 NO2로 변하고, NO2는 질산균에 의해 NO3로 무기화된다. 이러한 미생물은 물속유기물의 분해에는 없어서는 안되는 식물 연쇄(탄소순환, 질소순환)의 핵심이다. 이때, 인위적인 산소공급과 탁월한 정화 미생물을 투입하여 영양 염류의 처리에 필요한 미생물 균형을 잡아줌으로써 자정능력을 회복시켜 수질의 개선속도를 가속화하고 어류의 좋은 주변환경을 조성할 수 있는 수질 정화 장치를 제공하는데 있다.
또한, 본 고안의 또 다른 목적은 환경법의 강화로 인한 수질 정화 비용을 절감할 수 있고, 무방류 시스템이 가능하게 되므로 침전물을 뺄 때 수반되는 물 보충이 필요없고, 자연증발량만 보충하면 되므로 전력비나 겨울 난방비도 절약할 수 있는 수질 정화 장치를 제공하는데 있다.
도 1은 본 고안에 따른 수질 정화 장치의 블록도 이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
11 ---- 양식 및 양어장 12 --- 복합 센서기
13 --- 제어기 14 --- 미세 기포 발생기
15 --- 미생물 저장조 16 --- 수류 발생기
17 --- 다층 여과기 18 --- 유입 순환 배관
19 --- 가압관 20 --- 유출 순환 배관
22 --- 재순환 배관 23 --- 보충수 저장조
23 ---- 배출구 25 -- 케익 배출
121 --- 온도 센서 122 --- 용존 산소 센서
123 --- pH 센서 124 --- 수위 및 탁도 센서
141 --- 모터 142 --- 고양정 펌프
143 --- 압력계 144 --- 에어 벤트
145 --- 산소 용해조 151,152 --- 정량펌프
본 고안은 양식 및 양어장에서 순환 배관을 통해 순환시키면서 사용하는 자동 수질 정화 장치에 있어서, 양식 및 양어장의 수면 상에 설치되어 있으며 수질의 상태를 측정하고 측정된 결과를 송출하는 복합 센서기, 상기 복합 센서기와 연결되어 있으면서 장치를 전반적으로 제어하게 되는 제어기, 상기 제어기와 연결되어 있고, 양식 및 양어장의 오염수를 유입하게 되는 순환 배관과 미세 산소 기포를 양식 및 양어장로 유출하기 위한 순환 배관이 각각 설치되어 있는 미세 기포 발생기, 상기 미세 기포 발생기의 출구 부근에 설치된 미생물 투입관을 통해서 연결되어 있는 미생물 저장조, 상기 양식 및 양어장의 바닥면에 적어도 한 개 이상이 고정되게 설치되어 있는 수류 발생기, 및 상기 양식 및 양어장내의 저부와 연결되어 있는 배출 배관, 재정화를 위한 재순환 배관이 측면에 연결되어 있는 다층 여과기로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 양식 및 양어장의 수질 정화 장치.
이하 본 고안을 첨부한 도면에 의거하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 고안에 의하면, 양식 및 양어장에서 먹이와 배설물 등의 유기물을 생분해하여 자정 미생물과 균형을 이루게 하며, 하부층의 부패성 수질에 다량의 산소를 마이크로 버블 형태로 공급하여 부패한 저부 슬러리를 산화시켜 질소를 대기 중으로 방출하고, 양식 및 양어장 전역에 수류 발생기를 설치하여 상층부와 하층부에 골고루 충분한 산소를 공급하여 폐쇄성의 수면으로부터 벗어날 수 있도록 하고, 고농도 미생물을 투여하여 어장 전역에 확산시켜 기존의 자정 미생물과 함께 오염 물질 및 녹조의 영양소를 제거할 수 있는 특징이 있다.
또한, 본 고안의 수질 정화 장치에서, 상기 미세 기포 발생기는 모터의 작동에 의해 작동하며, 양식 및 양어장로부터의 오염수를 유입하게 되는 유입 순환 배관과 가압수가 배출될 수 있는 가압관이 서로 다른 측면에 각각 설치되어 있는 고양정 펌프, 상기 가압관과 연결되어 있으며 상부쪽에는 압력차에 의해 공기가 유입될 수 있는 에어 벤트가 형성되어 있으며 상기 가압관의 반대편에 미세 산소가 용존된 물이 유출될 수 있는 유출 순환 배관이 연결되어 있는 산소 용해조로 구성되어 있다.
첨부 도면중 도 1은 본 고안에 따른 수질 정화 장치의 블록도를 나타낸 것으로써, 이 장치는 어류를 양식하기 위한 양식 및 양어장(11), 복합 센서기(12), 제어기(13), 미세 기포 발생기(14), 미생물 저장조(15), 수류 발생기(16) 및 다층 여과기(17)로 구성되어 있다.
상기 양식 및 양어장(11)의 수면에는 도 1에 나타낸 바와 같이, 수질 상태를측정하고 측정된 결과를 전송하기 위한 복합 센서기(12)가 설치되어 있다. 이 복합 센서기(12)는 양식 및 양어장(11)에 저장되어 있는 오염수의 온도를 측정하기 위한 온도 센서(121), 용존 산소(DO: Dissolved Oxygen)의 양을 측정하기 위한 용존 산소 센서(122), pH를 측정하기 위한 pH 센서(123), 그 외에 수위 또는 탁도 등을 측정하기 위한 센서(124)로 구성되어 있으며, 필요에 따라, 암모니아성 질소 또는 질산염 등의 농도를 측정할 수 있는 센서도 설치할 수 있다.
제어기(13)는 복합 센서기(12)로부터 전송되는 수질 데이타를 이미 설정되어 있는 기준값과 비교하고, 그 비교값을 미세 기포 발생기(14)와 미생물 저장조(15)로 신호를 송출하여 이들을 제어하도록 되어 있다. 즉, 전송된 수질 데이터가 어류가 양식될 수 있는 최적의 수질을 유지할 수 있는 기준값 이하로 떨어질 경우에는 제어 신호에 의해 미세 기포 발생기(14)로부터의 미세 기포의 발생량을 증가시키고, 정량 펌프(151,152)를 통제하여 미생물 저장조(15)로부터의 미생물 방출량을 증가시킨다. 이와 반대로 기준값을 초과할 경우에는 미세 기포 발생기(14)로부터의 미세 기포 발생량을 줄이고, 정량 펌프(151,152)를 통제 또는 폐쇄하여 미생물 저장조(15)로부터의 미생물 투입량을 줄이게 된다. 상기 제어기(13)는 양식 또는 양어장에서 양식되는 어류의 종류에 따라 임의로 설정할 수 있다.
한편, 미세 기포 발생기(14)는 모터(141), 고양정 펌프(142), 압력계(143), 에어 벤트(144), 산소 용해조(145)로 구성되어 있다. 모터(14)는 양식 및 양어장(11)에 저장되어 있는 오염수를 유입 순환 배관(18)을 통해서 기포 발생기(14)로 끌어들이는 작용을 하며, 고양정 펌프(142)는 모터(141)의 작동에 의해 유입된 오염수를 약 3 내지 6 kg/㎡의 높은 압력으로 가압관(19)으로 보내는 작용을 한다. 여기서, 상기 가압관(19)에 연결 설치되어 있는 부호 143은 압력계이다.
한편, 산소 용해조(145)는 가압관(19)과 연통되어 있으며, 그의 상부에는 용해조를 통과하는 물의 압력에 따라 공기가 유입될 수 있도록 된 에어 벤트(144)가 있다. 따라서, 가압관(19)으로부터 높은 압력으로 지나가는 물에 대기압과의 압력차가 발생되고 그로 인해 공기가 에어 벤트(144)를 통해서 안으로 유입되고 이어서 상기 가압수에 의해서 마이크로 버블을 형성하게 된다.
이러한 과정으로 산소가 용존된 오염수는 마이크로 버블 형태로 양식 및 양어장(11)의 하층부에 연결되어 있는 유출 순환 배관(20)을 통해서 다시 양식 및 양어장(11) 내부로 유입되어 부패한 저부 슬러리를 산화시켜 질소를 대기 중으로 방출하게 된다.
상기 유출 순환 배관(20)은 도 1에 나타낸 바와 같이 양식 및 양어장(11)의 하층부에 연결 설치되어 있으며, 순환 배관(20)의 유출부 선단의 전방에는 수류 발생기(16)가 배치되어 있는 바, 이 수류 발생기(16)는 상기 순환 배관(20)을 통해서 유출되는 마이크로 버블을 화살표 방향으로 나타낸 바와 같이 양식 및 양어장(11)의 하층부는 물론 상층부까지 골고루 확산시켜 충분한 산소가 공급되도록 하고, 그로 인해 수질의 안정화를 도모하게 되며, 양식 및 양어장(11) 내부에 용존 산소가 균일하게 유지될 수 있도록 해 준다. 상기 수류 발생기(16)는 양식 및 양어장(11)의 저부의 전역에 적어도 하나 이상을 설치하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 산소 용해조(145)의 출구 부근의 유출 순환 배관(20)에는 미생물 저장조(15)로부터 미생물을 공급하기 위한 미생물 투입관(153)이 연결되어 있으므로 마이크로 버블이 유출 순환 배관(20)을 통해서 양식 및 양어장(11) 내부로 유출될 때 고농도의 미생물도 함께 투입되게 된다. 그러나, 이미 오염된 어장에 미생물을 투입할 경우에는 미생물에 영양분이 혼합되어 있으므로 일시적으로 혼탁해지는 현상이 일어날 수 있다. 필요에 따라 상기 미생물과 함께 미생물의 활동을 증강시켜 줄 수 있는 생분해 활성제도 함께 공급할 수 있다. 이와 같이 투입된 고농도의 미생물은 수류 발생기에 의해 양식장 전역으로 확산되고, 기존의 자정 미생물과 함께 오염 물질 및 녹조의 영양소를 제거하게 된다.
상기 양식 및 양어장(11)의 저부에는 어류에 대한 잉여 먹이 또는 배설물 등의 오염 물질 중 침전 입자 등을 외부로 배출하기 위한 배출관(21)이 연결 설치되어 있으며, 이 배출관(21)을 통해서 배출되는 침전 물질은 다층 여과기(17)에서 최종 처리된 후 배출구(24)를 통해서 외부로 배출되거나 일부는 재순환 배관(22)을 경유해서 다시 양식 및 양어장(11)로 보내지게 되고, 찌꺼기 등과 같은 케익 배출은 부호 25를 통해서 이루어지게 된다. 도 1에서 부호 23은 수질 정화 공정에서 자연적으로 증발된 물을 추가로 보충하기 위한 보충수 저장조이다.
이와 같은 본 고안은 어류의 먹이와 배설물에 의해 오염된 수질을 미세 산소에 미생물을 실어 보내고, 수류 발생기에 의해 수역 전체에 골고루 용존 산소량이 평균화되게 하고, 자정 능력을 회복시켜 수질의 개선 속도를 가속화하여 깨끗한 수질을 충족시킬 수 있음과 동시에 계속적으로 강화되는 환경법에 따른 수질정화비용도 절감할 수 있고, 무방류 시스템도 가능한 효과가 있다.
또, 침전물을 빼낸다고 할지라도 별도의 물 보충이 필요없고, 자연 증발 부분에 대해서만 보충하면 되며, 이로 인해 전력 및 겨울 난방비를 절감할 수 있다.
더욱이, 양식 및 양식장에서의 어분 분해작용, 질병예방, 성장촉진, 고밀도 생산, 육질 개선 등을 기대할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 양식 및 양어장에서 순환 배관을 통해 순환시키면서 사용하는 자동 수질 정화 장치에 있어서,
    양식 및 양어장의 수면 상에 설치되어 있으며 수질의 상태를 측정하고 측정된 결과를 송출하는 복합 센서기,
    상기 복합 센서기와 연결되어 있으면서 장치를 전반적으로 제어하게 되는 제어기,
    상기 제어기와 연결되어 있고, 양식 및 양어장의 오염수를 유입하게 되는 순환 배관과 미세 산소 기포를 양식 및 양어장로 유출하기 위한 순환 배관이 각각 설치되어 있는 미세 기포 발생기,
    상기 미세 기포 발생기의 출구 부근에 설치된 미생물 투입관을 통해서 연결되어 있는 미생물 저장조,
    상기 양식 및 양어장의 바닥면에 적어도 한 개 이상이 고정되게 설치되어 있는 수류 발생기, 및
    상기 양식 및 양어장내의 저부와 연결되어 있는 배출관, 재정화를 위한 재순환 배관이 한 측면에 설치되어 있는 다층 여과기로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 양식 및 양어장의 수질 정화 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 미세 기포 발생기는 모터의 작동에 의해 작동하며,양식 및 양어장로부터의 오염수를 유입하게 되는 유입 순환 배관과 가압수가 배출될 수 있는 가압관이 서로 다른 측면에 각각 설치되어 있는 고양정 펌프, 상기 가압관과 연결되어 있으며 상부쪽에는 압력차에 의해 공기가 유입될 수 있는 에어 벤트가 형성되어 있으며 상기 가압관의 반대편에 미세 산소가 용존된 물이 유출될 수 있는 유출 순환 배관이 연결되어 있는 산소 용해조로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 양식 및 양어장의 수질 정화 장치.
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