KR200414232Y1 - 가두리 양식용 수처리 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 분리막을 이용하여 적조 및 녹조균을 제거하는 동시에 접촉막을 이용하여 물속의 용존산소량을 증가시켜 가두리 양식장에서의 양어의 폐사를 방지함은 물론 양어의 성장율을 극대화함으로써 양식산업의 생산성을 증대시키는 수처리 장치에 관한 것으로서, 본 고안에 따르면, 크기가 큰 입자를 여과하는 전처리 장치(1)와, 조류균을 제거하기 위한 분리막 장치(2)와, 산소를 물속에 용해시켜 용존 산소량을 증가시키기 위한 접촉막 장치(4)와, 상기 전처리 장치(1), 분리막 장치(2) 및 접촉막 장치(4)를 순차적으로 통과하면서 처리된 물이 공급되는 양식 수조(5)와, 물의 흐름과 용존 산소량을 제어하기 위한 제어 장치(6)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 가두리 양식용 수처리 장치가 제공된다.

분리막, 접촉막, 산소 용존량, 적조, 녹조, 가두리양식

Description

가두리 양식용 수처리 장치{Water treatment system for cultivation of fish}

도 1은 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 가두리 양식용 수처리 장치의 개략적인 구성도,

도 2는 조류균을 제거하기 위한 분리막의 제균성능 측정결과를 나타내는 도면,

도 3은 접촉막에 의한 산소 공급 원리를 설명하기 위한 도면이다.

본 고안은 가두리 양식에 필요한 물을 처리하기 위한 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 분리막을 이용하여 적조 및 녹조균을 제거하는 동시에 접촉막을 이용하여 물속의 용존산소량을 증가시켜 가두리 양식장에서의 양어의 폐사를 방지함은 물론 양어의 성장율을 극대화함으로써 양식산업의 생산성을 증대시키는 수처리 장치에 관한 것이다.

일반적으로 가두리 양식장에서는 사료찌꺼기 및 어류의 배설물 등으로 인하여 질소 및 인이 다량 발생되고, 이러한 다량의 질소 및 인 등의 영양소로 인하여 부영양화 등의 수질오염이 초래되고 적조 혹은 녹조가 발생되어 양식중인 어류가 대량으로 폐사하는 문제가 있었다.

이러한 피해를 방지하기 위해, 진흙 등의 무기질, 생물막 여재 또는 무기산화물 등을 사용하여 조류균을 제거하는 방법이 공지되어 있었으나, 이러한 방법은 작업이 번거롭고 2차 오염의 문제도 존재하는 등의 또 다른 문제를 야기시킨다는 단점이 있었다.

또한 종래의 양식장에서는 어류의 폐사를 막고 성장을 증진시키기 위해 용존산소의 농도를 높이는 여러 가지 방법을 사용하고 있지만, 산소통을 사용하여 산소를 공급할 경우 산소의 소비가 많고 산소입자의 배출에 의한 용존율 및 용존시간이 짧아 그 효율이 낮은 단점이 있으며, 폭기의 경우 국부적인 산소용존이 가능하나 산소용존 효과가 낮아 최근 디스펜서를 사용하여 산소입자를 잘게 만드는 공법을 이용하나 이 방법 또한 그 효율이 낮은 문제점이 있었다.

또한 기존의 양식장에서의 폐수는 생물학적 처리 등의 재래식 방법을 채용하거나 무단 방류하는 것이 현실이었다.

본 고안은 이러한 종래의 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 고안의 목적은, 분리막을 이용하여 적조 및 녹조균을 제거하는 동시에 접촉막을 이용하여 물속의 용존산소량을 증가시킴으로써 양어의 폐사를 방지함은 물론 양어의 성장율을 극대화하기 위한 가두리 양식용 수처리 장치를 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따르면, 어류를 양식하기 위한 가두리 양식용 수처리 장치에 있어서, 크기가 큰 입자를 여과하는 전처리 장치와, 조류균을 제거하기 위한 분리막 장치와, 산소를 물속에 용해시켜 용존 산소량을 증가시키기 위한 접촉막 장치와, 상기 전처리 장치, 분리막 장치 및 접촉막 장치를 순차적으로 통과하면서 처리된 물이 공급되는 양식 수조와, 물의 흐름과 용존 산소량을 제어하기 위한 제어 장치를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 가두리 양식용 수처리 장치가 제공된다.

이하, 본 고안에 따른 가두리 양식용 수처리 장치의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1에는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 가두리 양식용 수처리 장치의 개략적인 구성도가 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 가두리 양식용 수처리 장치는, 크기가 큰 입자를 여과하는 전처리 장치(1)와, 조류균을 제거하기 위한 분리막 장치(2)와, 산소를 물속에 용해시켜 용존 산소량을 증가시키기 위한 접촉막 장치(4)와, 상기 전처리 장치(1), 분리막 장치(2) 및 접촉막 장치(4)를 순차적으로 통과하면서 처리된 물이 공급되는 양식 수조(5)와, 상기 접촉막 장치(4)에 고농도의 산소를 공급하기 위한 산소 발생 장치(3)와, 물의 흐름과 용존 산소량을 제어하기 위한 제어 장치(6)를 포함한다.

상기 전처리 장치(1)는 양식어류의 배설물, 사료 찌꺼기 등 입자가 큰 물질을 걸러내기 위한 것으로서, 통상 사용되고 있는 모래 여과시설, 생물막 여재, 일 반 필터(예컨대 매쉬 필터, 카트리지 필터, 백 필터 등) 등이 사용되며, 이들 중 하나가 단독으로 사용될 수도 있고 하나 이상이 복합적으로 결합되어 사용될 수도 있다.

상기 전처리 장치(1)에는 양식 수조(5)로부터 순환되는 물이 공급되며, 필요에 따라 외부의 물이 양식 수조(5)로부터의 물과 섞여 공급되어도 좋다.

상기 분리막 장치(2)는 각종 조류를 유발할 수 있는 물질 또는 조류균을 제거하기 위한 것으로서 분획성능이 0.01 ~ 1.0 마이크로미터의 기공크기를 가지는 중공사형, 평막형 또는 나권형의 한외여과막 또는 정밀여과막을 사용하는 것이 바람직하지만, 상기 분리막 장치(2)로서는 상술한 바와 같이 조류 유발물질이나 조류균을 제거할 수 있다면 공지되어 있는 어떠한 여과막이라도 사용될 수 있다.

도 2에는 조류균을 제거하기 위해 본 고안의 수처리 장치에서 사용되는 분리막의 제균성능 측정결과를 나타내는 도면이 도시되어 있다.

상기 접촉막 장치(4)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 접촉막(41; membrane contactor) 내에서 유동하고 있는 물(43)속으로, 접촉막(41)의 외부에 존재하는 산소(44)가 분자단위로 이 접촉막(41)을 통과하여 용해될 수 있도록 하는 장치이다. 다공성 또는 비다공성의 상기 접촉막(41)으로서는 상술한 바와 같이 물 입자는 통과할 수 없지만 산소 분자는 통과할 수 있어 물속에 산소 분자(45)가 녹아 들어갈 수 있는 것이라면 공지되어 있는 어떠한 것도 사용될 수 있다.

본 고안에 따른 접촉막(41)은 기다란 원통형 관 형상을 가지는 것이 바람직하며, 이 관의 외부(혹은 내부)로 액체(물)를 통과시키고 반대로 이 관의 내부(혹 은 외부)에서 농축된 산소를 공급하여 산소를 물속에 용해시키게 된다.

상기 접촉막(41)을 통해 상기 산소 발생 장치(3)에서 발생된 산소가 물속으로 유입되며, 이때 물속에는 기포가 발생하지 않으며 이는 상기 접촉막(41)을 통과한 산소가 확산에 의해 물과 같은 액체에 용해된다는 것을 의미한다. 본 고안에서는 이와 같은 접촉막(41)을 사용함으로써 분자단위의 산소(45)를 물속에 용존시켜 간단하게 용존산소량을 증가시키고 용존시간도 증가시킬 수 있다. 특히 종래기술에서 사용되어 온 분사기의 설치 등이 요구되지 않으며, 용기의 압력강화, 용기의 온도 저하 등이 야기되지 않는다는 장점을 갖게 된다.

상기 접촉막(41)의 경우 접촉면적 및 유속의 영향 등을 고려할 때 액체의 흐름을 관 내부로 하는 것이 외부로 하는 것보다 더 바람직하며, 접촉막(41)의 길이가 길면 효율이 감소하는 경향이 있어 지나치게 길게 형성하지 않는 것이 바람직하다. 상기 접촉막(41)은 액체와 접촉하는 표면적을 늘리기 위하여 주름진 구조로 형성하는 것이 또한 바람직하다.

또한 상기 접촉막(41)은 다공성 혹은 비다공성 모두 가능하며, 기체의 확산을 보다 적절히 유도하기 위해서는 비다공성막이 바람직하다. 접촉막(41)은 중공사형, 평막형 등의 형태로 제조하여 사용할 수 있다.

또한 상기 접촉막(41)의 재질로서는 폴리설폰, 폴리설폰복합물, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에테르설폰, 폴리이미드, 테프론, 실리콘, 폴리테트라플루오르에틸렌 및 이들 중 둘 이상의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나로 이루어질 수 있다.

본 고안에 따르면, 상기 접촉막(41)에는 한쪽 말단을 통하여 물과 같은 액체가 유입되며, 이때 그 유입배관 중 일부에 수압측정장치(도시생략)를 장착하여 수압을 측정함으로써 지나치게 과도한 수압이 가해지는 경우 우회밸브(도시생략)를 통하여 유입수를 배출시킴으로써 항상 적절한 수압의 물이 상기 접촉막(41)으로 유입되도록 할 수 있다.

또 본 고안에 따르면, 상기 산소 발생 장치(3)에 압축공기를 공급하기 위해서 별도의 압축기 및 진공펌프를 사용할 수 있다. 즉, 상기 산소 발생 장치(3)에 공기를 압축하여 공급하는 압축기와. 상기 산소 발생 장치(3)로부터 발생되는 산소에 진공을 걸어 고순도의 산소 발생을 유도하고 이를 상기 접촉막 장치(4)에 공급하는 진공펌프를 별도로 구비할 수 있다.

접촉막(41)을 이용하는 상기 접촉막 장치(4)에 의하면, 산소가 분자단위로 쪼개져 물속에 녹아 들어가기 때문에 산소 용존율이 향상될 뿐 아니라 용존시간이 증가될 수 있게 된다. 그에 따라 양식 수조(5) 내의 산소농도를 8ppm 이상으로 유지할 수 있어 어류의 폐사를 방지함은 물론, 어류의 성장을 빠르게 할 수 있다.

이와 같이 각종 유해물질을 포함하고 있으며 용존 산소량이 낮은 물은, 상기 전처리 장치(1)를 통과하면서 입자가 큰 물질이 여과되고, 계속해서 상기 분리막 장치(2)를 통과하면서 조류균 등이 제거되고, 마지막으로 접촉막 장치(4)를 통과하면서 용존 산소량이 통상의 7 ~ 8ppm 에서 30 ~ 50ppm 까지 증가된 상태로 어류를 양식하는 양식 수조(5)에 공급된다.

기존 양식장의 경우 조류 발생시 양식중인 대부분의 어류가 폐사하고 용존산 소의 농도가 4ppm일 경우 30분 안에 어류의 30%가 폐사하게 되지만, 본 고안에 의한다면 상술한 바와 같이 이러한 문제를 확실하게 방지할 수 있다.

상기 산소 발생 장치(3)는 상기 접촉막 장치(4)에 고농도의 산소를 공급하기 위한 것으로서, 공지되어 있는 산소부화막 또는 지올라이트를 사용한 PSA 방식을 이용하여 산소를 발생할 수 있다.

또 본 고안에 따른 수처리 장치는, 산소 발생 장치(3)에서 발생된 산소를 상기 접촉막 장치(4)에 공급하는 대신에, 일반 공기를 상기 접촉막 장치(4)에 공급하도록 변형될 수도 있다.

상기 제어장치(6)는 각각의 장치 사이에 배치되는 밸브의 개폐 등을 제어함으로써 원수의 공급량과 접촉막 장치(4)로 공급되는 산소의 양 등을 적절하게 조절한다.

용존산소의 농도를 조절하기 위해서 상기 제어장치(6)는, 양식 수조(5)에서 배출되는 물의 용존산소 농도에 따라 분리막 장치(2)를 통과하는 유량, 산소 발생 장치(3)의 산소농도 및 유량 등을 제어함으로써 양식 수조(5) 내의 수질을 양식에 적합하게 유지할 수 있게 한다.

상술한 바와 같은 본 고안에 의하면, 분리막을 이용하여 적조 및 녹조균을 제거하는 동시에 접촉막을 이용하여 물속의 용존산소량을 증가시킨 가두리 양식용 수처리 장치가 제공된다.

그에 따라 본 고안에 의하면 조류(녹조, 적조)가 제거된 안전한 수질의 물을 공급하여 조류에 의한 양어의 폐사를 방지할 수 있다.

또한 본 고안에 따르면 양식 수조의 산소농도를 8ppm 이상으로 유지할 수 있어 양식되는 어류의 폐사를 확실하게 방지함은 물론 양어의 성장율을 극대화할 수 있다.

또한 본 고안에 따르면 양식 수조로부터의 물을 순환시켜 사용할 수 있기 때문에, 수자원의 재활용 및 폐수의 발생을 억제할 수 있는 용수의 순환 처리가 가능하게 된다.

또한 기존의 용존산소 증가 방법이 산소의 체류시간이 짧아 전체적으로 용존율을 높이기는 어려운 것에 비해 본 고안에 따라 접촉막을 활용할 경우 산소의 체류시간이 길어도 산소 용존율이 저하되는 것을 방지할 수 있게 된다.

Claims (4)

1. 어류를 양식하기 위한 가두리 양식용 수처리 장치에 있어서,

   크기가 큰 입자를 여과하는 전처리 장치(1)와, 조류균을 제거하기 위한 분리막 장치(2)와, 산소를 물속에 용해시켜 용존 산소량을 증가시키기 위한 접촉막 장치(4)와, 상기 전처리 장치(1), 분리막 장치(2) 및 접촉막 장치(4)를 순차적으로 통과하면서 처리된 물이 공급되는 양식 수조(5)와, 물의 흐름과 용존 산소량을 제어하기 위한 제어 장치(6)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 가두리 양식용 수처리 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 접촉막 장치(4)는, 다공성 또는 비다공성의 접촉막(41; membrane contactor) 내에서 유동하고 있는 물속으로, 상기 접촉막(41)의 외부에 존재하는 산소가 분자단위로 상기 접촉막(41)을 통과하여 용해될 수 있도록 함으로써, 물속의 용존 산소량을 증가시키는 것을 특징으로 하는 가두리 양식용 수처리 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 접촉막 장치(4)에 고농도의 산소를 공급하기 위한 산소 발생 장치(3)를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 가두리 양식용 수처리 장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 전처리 장치(1)로서는 입자가 큰 물질을 걸러내기 위하여 모래 여과시설, 생물막 여재, 및 일반 필터 중 적어도 하나 이상이 사용되며, 상기 분리막 장치(2)로서는 각종 조류 유발균을 제거하기 위하여 중공사형, 평막형 또는 나권형의 한외여과막 또는 정밀여과막을 사용하는 것과,

   상기 제어장치(6)는 용존산소의 농도를 조절하기 위하여 양식 수조(5)에서 배출되는 물의 용존산소 농도에 따라 분리막 장치(2)를 통과하는 유량, 산소 발생 장치(3)의 산소농도 및 유량을 제어함으로써 양식 수조(5) 내의 수질을 양식에 적합하게 유지하는 것을 특징으로 하는 가두리 양식용 수처리 장치.

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