KR20220079720A - 순환 양식 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 순환 양식 시스템에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 순환 양식 시스템은, 내부에 미생물이 배치되고, 물에 포함된 암모니아, 아질산염 및 질산염 중 하나 이상을 분해하고, 정화된 물을 배출하는 생물 반응조; 상기 생물 반응조에 물이 공급되는 완충조; 상기 생물 반응조에 미생물을 공급하는 미생물 저장조; 및 상기 생물 반응조에서 배출되는 정화된 물이 공급되며, 어패류를 양식하기 위한 양식조를 포함하며, 상기 양식조에서 배출되는 물은 상기 완충조에 공급될 수 있다.

Description

순환 양식 시스템{CYCLING FARMING SYSTEM}
본 발명은 순환 양식 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 질산화 미생물을 이용하여 생물학적으로 분해하여 양식할 수 있는 순환 양식 시스템에 관한 것이다.
수산업은 어업과 양식업으로 구분되고, 농축산업과 함께 대표적인 1차 산업이다. 양식업은 기상 이변, 연근해의 어종 변화 등에 따른 어업 피해에 대처하면서 식생활 변화에 대응하면서 대량으로 어패류를 안정적으로 국민의 먹거리를 유지한다는 측면에서 수산업에서 차지하는 비중이 크다.
양식업은 크게 바다에서 천해 생물을 인공적으로 사육하는 경우도 있으며, 해수를 이용하여 육상 양식을 할 수 있다. 육상 양식은 해수를 이용하여 순환 여과 방식이 있으며, 순환 여과 방식은 생물학적 여과를 이용하여 양식수조를 이용하여 미생물이나 세균을 이용하여 생화학적인 처리를 통해 양식 과정에서 발생하는 유독물질을 분리하여 제거한다.
이러한 순환여과 방식을 이용한 양식은, 종래에 오폐수 처리 장치를 주로 이용하고 있다. 하지만, 오폐수 처리 장치를 이용하는 경우, 어패류의 배설물을 처리하는데 어려움이 있고, 이로 인해 순환여과 방식을 이용한 양식은 양식 산업에 차지하는 정도가 크지 않은 문제가 있다.
대한민국 등록특허 제10-2115409호 (2020.05.20.) 대한민국 공개특허 제10-2015-0022312호 (2015.03.04.))
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 순환양식이 이루어지는 동안 발생하는 암모니아를 친환경적으로 분해하여 양식 효율을 증가시킬 수 있는 순환 양식 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 순환 양식 시스템은, 내부에 미생물이 배치되고, 물에 포함된 암모니아, 아질산염 및 질산염 중 하나 이상을 분해하고, 정화된 물을 배출하는 생물 반응조; 상기 생물 반응조에 물이 공급되는 완충조; 상기 생물 반응조에 미생물을 공급하는 미생물 저장조; 및 상기 생물 반응조에서 배출되는 정화된 물이 공급되며, 어패류를 양식하기 위한 양식조를 포함하며, 상기 양식조에서 배출되는 물은 상기 완충조에 공급될 수 있다.
상기 생물 반응조는, 하나 이상의 생물 반응부를 포함하고, 상기 생물 반응부는, 수조; 및 상기 수조에 수용되며, 상기 미생물 저장조에서 공급된 미생물이 수용되는 고정담체를 포함할 수 있다.
상기 생물 반응조는, 복수 개의 생물 반응부를 포함하고, 상기 복수 개의 생물 반응부 중 하나는, 수조; 및 상기 수조의 상단에 배치되며, 상기 완충조에서 공급된 물이 낙하하여 부딪혀 상기 수조에 수용되도록 배치된 다공성 암석을 포함할 수 있다.
상기 생물 반응부는, 상기 수조에 수용되는 하나 이상의 에어스톤을 포함하고, 상기 하나 이상의 에어스톤에 공기를 공급하는 링브로워를 더 포함할 수 있다.
상기 생물 반응조에서 배출되는 물이 저장되고, 저장된 물에서 침전물을 침전시키는 침전조를 더 포함하고, 상기 양식조는 상기 침전조에서 배출되는 물이 공급될 수 있다.
상기 생물 반응조와 상기 미생물 저장조 사이에 배치되고, 상기 생물 반응조에 미생물을 공급하기 위한 정량 펌프를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 순환양식 과정에서 발생하는 암모니아를 고정 담체와 질산화 미생물을 증식시켜 효과적으로 분해할 수 있다.
또한, 이렇게 미생물의 증식을 통해 암모니아 등을 분해함으로써, 자연 증발되는 물만 보충하는 것으로 양식 시스템을 운영할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 순환 양식 시스템을 간략하게 도시한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 순환 양식 시스템의 생물 반응조를 설명하기 위한 도면이다.
이하에서는 본 발명을 구현하기 위한 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
아울러 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결', '지지', '접속', '공급', '전달', '접촉'된다고 언급된 때에는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 지지, 접속, 공급, 전달, 접촉될 수도 있지만 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로 본 발명을 한정하려는 의도로 사용된 것은 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.
또한, 본 명세서에서 상측, 하측, 측면 등의 표현은 도면에 도시를 기준으로 설명한 것이며 해당 대상의 방향이 변경되면 다르게 표현될 수 있음을 미리 밝혀둔다. 마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.
또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 순환 양식 시스템을 간략하게 도시한 개념도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 순환 양식 시스템의 생물 반응조(140)를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 순환 양식 시스템(100)은, 육상에서 해수를 이용하여 양식 과정이 이루어진다. 이러한 순환 양식 시스템(100)은, 완충조(110), 미생물 저장조(120), 링브로워(130), 생물 반응조(140), 침전조(150) 및 양식조(160)를 포함한다.
완충조(110)는 생물 반응조(140)에 물을 공급하기 위해 구비된다. 본 실시예에서, 완충조(110)에는 담수 또는 해수가 수용될 수 있다. 완충조(110)는 생물 반응조(140)와 연결될 수 있으며, 완충조(110)와 생물 반응조(140) 사이에 제1 밸브(V1)가 배치될 수 있다.
미생물 저장조(120)는, 암모니아를 분해 처리하기 위한 미생물을 공급하기 위해 저장한다. 미생물 저장조(120)는 생물 반응조(140)와 연결되며, 생물 반응조(140)에 설치된 고정담체(FC)와 직접 연결될 수 있다. 미생물 저장조(120)에 저장되는 미생물은 리트로 소모나스/ 니트로 박터 등일 수 있다.
이러한 미생물 저장조(120)에 저장된 미생물은 정량 펌프에 의해 생물 반응조(140)에 공급될 수 있다. 정량 펌프는, 연속적으로 물이 완충조(110)에서 생물 반응조(140)로 공급될 때, 소정의 미생물의 양을 생물 반응조(140)에 공급하기 위해 구비된다. 이러한 정량 펌프는, 연속적으로 미생물을 생물 반응조(140)에 공급할 수 있다. 또한, 도시된 바와 같이, 제2 밸브(V2)가 설치되어 제2 벨브의 동작으로 설정된 시간 간격으로 미생물을 생물 반응조(140)에 공급할 수도 있다.
링브로워(130)는 생물 반응조(140)에 공기를 공급하기 위해 구비된다. 링브로워(130)는 생물 반응조(140)에 배치된 에어스톤(AS)에서 공기가 분사될 수 있게 에어스톤(AS)에 공기를 공급한다. 이를 위해 링브로워(130)는 생물 반응조(140)과 연결될 수 있다.
생물 반응조(140)는 순환 양식 시스템(100)에 포함된 물에 포함되는 암모니아 및 암모니아의 분해 산물인 아질산염 및 질산염을 분해할 수 있다. 이러한 생물 반응조(140)는 본 실시예에서, 제1 생물 반응부(142), 제2 생물 반응부(144), 제3 생물 반응부(146) 및 제4 생물 반응부(148)를 포함한다.
제1 생물 반응부(142)는, 내부에 다공성 암석(BS) 및 에어스톤(AS)을 포함한다. 제1 생물 반응부(142)에는 순환 양식 시스템(100)을 순환하는 물이 채워지며, 다공성 암석(BS)이 제1 생물 반응부(142)의 상단에 배치된다. 다공성 암석(BS)은 제1 생물 반응부(142)를 채운 물의 수면과 거의 맞닿게 배치되거나 또는 수면보다 상부에 배치될 수 있다.
완충조(110)에서 제1 생물 반응조(142)로 공급되는 물은 제1 생물 반응조(142)의 상단을 통해 공급되며, 그에 따라 공급된 물은 다공성 암석(BS)을 통해 제1 생물 반응조(142)의 내부를 채울 수 있다. 따라서 다공성 암석(BS)으로 떨어지는 물은 낙차에 의해 '살수여상 폭기'효과가 발생할 수 있으며, 다공성 암석(BS)에 함유된 미네랄이 용출될 수 있다.
상기와 같은, 다공성 암석(BS)은 고정담체로써의 역할을 수행할 수 있으며, 본 실시예에서, 다공성 암석(BS)은 예컨대, 맥반석일 수 있다.
제2 생물 반응부(144), 제3 생물 반응부(146) 및 제4 생물 반응부(148)는 각각 내부에 고정담체(FC) 및 복수 개의 에어스톤(AS)을 포함한다. 제2 생물 반응부(144), 제3 생물 반응부(146) 및 제4 생물 반응부(148)는 순환 양식 시스템(100)을 순환하는 물이 채워지며, 고정담체(FC)는 제2 생물 반응부(144), 제3 생물 반응부(146) 및 제4 생물 반응부(148)를 채운 물의 잠긴 상태일 수 있다.
또한, 에어스톤(AS)은 제1 생물 반응조(142), 제2 생물 반응부(144), 제3 생물 반응부(146) 및 제4 생물 반응부(148) 각각에 복수 개가 배치될 수 있으며, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 생물 반응조(142), 제2 생물 반응부(144), 제3 생물 반응부(146) 및 제4 생물 반응부(148)의 내부 하단에 배치될 수 있다.
제1 생물 반응조(142), 제2 생물 반응부(144), 제3 생물 반응부(146) 및 제4 생물 반응부(148)에 배치된 에어스톤(AS)은 링브로워(130)로부터 공급되는 공기가 작은 공기 방울의 형태로 배출되도록 복수 개의 미세한 홀이 형성될 수 있다. 따라서 이러한 에어스톤(AS)에 의해 제1 생물 반응조(142), 제2 생물 반응부(144), 제3 생물 반응부(146) 및 제4 생물 반응부(148)에는 암모니아, 아질산염 및 질산염의 분해를 위한 산소 공급이 원활하게 이루어질 수 있다.
이러한 에어스톤(AS)은 링브로워(130)와 각각 연결될 수 있으며, 도 2에 도시된 바와 같이 하나의 파이프가 연장되어 각각의 에어스톤(AS)에 파이프에서 분기된 작은 파이프를 통해 링브로워(130)와 연결될 수 있다.
그리고 에어스톤(AS)은 도시된 바와 같이, 제1 생물 반응조(142), 제2 생물 반응부(144), 제3 생물 반응부(146) 및 제4 생물 반응부(148)에 각각 복수 개가 배치될 수 있으며, 예컨대, 제2 생물 반응부(144), 제3 생물 반응부(146) 및 제4 생물 반응부(148) 각각에 네 개의 에어스톤(AS)이 배치될 수 있다.
또한, 고정담체(FC)는, 미생물 저장조(120)에서 공급된 미생물이 수용될 수 있다. 즉, 미생물은 고정담체(FC)가 미생물의 서식지로 활용되어 증식될 수 있다. 따라서 제2 생물 반응부(144), 제3 생물 반응부(146) 및 제4 생물 반응부(148)의 내부에서 고정담체(FC)에 배치되는 미생물이 물에 포함되는 암모니아, 아질산염 및 질산염을 효과적으로 분해할 수 있다.
여기서, 제1 생물 반응조(142), 제2 생물 반응부(144), 제3 생물 반응부(146) 및 제4 생물 반응부(148)는 각각 스테인리스 소재를 갖는 수조일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니며, PP 또는 PE 소재를 갖는 수조일 수도 있다.
그리고 고정담체(FC)는 미생물 부착이 용이한 특수 재질의 바이오 천이 이용될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 모기장 등과 같이, 작은 홀이 복수 개가 형성된 천이 이용될 수 있다.
본 실시예에서, 생물 반응조(140)는 제1 생물 반응조(142), 제2 생물 반응부(144), 제3 생물 반응부(146) 및 제4 생물 반응부(148)를 포함하는 것과 같이, 네 개의 생물 반응부가 이용된 것에 대해 설명하지만, 이에 한정되지 않고, 이용되는 생물 반응부의 개수는 필요에 따라 달라질 수 있다.
침전조(150)는 생물 반응조(140)를 거치 물이 수용되며, 수용된 물이 소정의 시간 동안 머물 수 있다. 그에 따라 침전조(150)에는 물에 소정의 시간 동안 머물면서 침전물이 발생할 수 있다. 침전조(150)는 침전물이 침전된 상태에서 상부의 물이 양식조(160)로 공급될 수 있다.
침전조(150)에는 양식조(160)의 사이에 제3 밸브(V3)가 설치될 수 있다. 예컨대, 양식조(160)에 물이 부족한 경우에만 제3 밸브(V3)가 개방되어 양식조(160)에 정화된 물을 공급할 수 있다.
양식조(160)는 어패류를 양식하기 위해 어패류가 수용되는 공간이다. 생물 반응조(140) 및 침전조(150)를 거쳐 오폐수가 처리되어 정화된 물이 공급되며, 양식조(160)에서 배출되는 물은 완충조(110)로 공급될 수 있다.
따라서 양식조(160)에는 지속적으로 물이 순환되어 암모니아, 아질산염 및 질산염이 생물 반응조(140)를 거쳐 제거되어 공급될 수 있다. 그에 따라 본 실시예에 따른 순환 양식 시스템(100)은 양식조(160)에 지속적으로 깨끗한 물이 공급될 수 있는 순환 시스템이다.
위에서 설명한 바와 같이 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이므로, 본 발명이 상기 실시예에만 국한되는 것으로 이해돼서는 안 되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 등가개념으로 이해되어야 할 것이다.
100: 순환 양식 시스템
110: 완충조
120: 미생물 저장조
130: 링브로워
140: 생물 반응조
142: 제1 생물 반응부
144: 제2 생물 반응부
146: 제3 생물 반응부
148: 제4 생물 반응부
150: 침전조
160: 양식조
AS: 에어스톤
BS: 다공성 암석
FC: 고정담체
V1, V2, V3: 제1 내지 제3 밸브

Claims (6)

  1. 내부에 미생물이 배치되고, 물에 포함된 암모니아, 아질산염 및 질산염 중 하나 이상을 분해하고, 정화된 물을 배출하는 생물 반응조;
    상기 생물 반응조에 물이 공급되는 완충조;
    상기 생물 반응조에 미생물을 공급하는 미생물 저장조; 및
    상기 생물 반응조에서 배출되는 정화된 물이 공급되며, 어패류를 양식하기 위한 양식조를 포함하며,
    상기 양식조에서 배출되는 물은 상기 완충조에 공급되는,
    순환 양식 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 생물 반응조는, 하나 이상의 생물 반응부를 포함하고,
    상기 생물 반응부는,
    수조; 및
    상기 수조에 수용되며, 상기 미생물 저장조에서 공급된 미생물이 수용되는 고정담체를 포함하는,
    순환 양식 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 생물 반응조는, 복수 개의 생물 반응부를 포함하고,
    상기 복수 개의 생물 반응부 중 하나는,
    수조; 및
    상기 수조의 상단에 배치되며, 상기 완충조에서 공급된 물이 낙하하여 부딪혀 상기 수조에 수용되도록 배치된 다공성 암석을 포함하는,
    순환 양식 시스템.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 생물 반응부는, 상기 수조에 수용되는 하나 이상의 에어스톤을 포함하고,
    상기 하나 이상의 에어스톤에 공기를 공급하는 링브로워를 더 포함하는,
    순환 양식 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 생물 반응조에서 배출되는 물이 저장되고, 저장된 물에서 침전물을 침전시키는 침전조를 더 포함하고,
    상기 양식조는 상기 침전조에서 배출되는 물이 공급되는,
    순환 양식 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 생물 반응조와 상기 미생물 저장조 사이에 배치되고, 상기 생물 반응조에 미생물을 공급하기 위한 정량 펌프를 더 포함하는,
    순환 양식 시스템.
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