KR20230125481A

KR20230125481A - 부분 질산화 공정이 가능한 효율적인 해비탯을 갖는 기능성 양식수조

Info

Publication number: KR20230125481A
Application number: KR1020220022125A
Authority: KR
Inventors: 박창일
Original assignee: 박창일
Priority date: 2022-02-21
Filing date: 2022-02-21
Publication date: 2023-08-29

Abstract

본 발명은 양식 수조 내에 수질 정화를 위한 질산화 미생물이 부착 증식할 수 있는 PVA 담체 플레이트가 사육조 내에 벽면에 설치되어 부분 질산화를 유도함과 동시에 FRP 그레이팅으로 헤비탯을 다수 설치하여 다양한 활어패류를 경쟁을 회피하여 부분 질산화 공정이 가능함과 동시에 쾌적하게 효율적으로 사육이 가능한 기능성 양식 수조에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 넓은 사육조에서 미생물 부착에 의한 사육수내 질산화 미생물의 고정화를 위해 부유성 미생물이 부착 증식할 수 있는 다공성이며 통수성이 뛰어난 PVA 담체 플레이트를 미생물 고정막으로 사육조 내 4벽면에 설치하여 질산화 미생물의 부착 증식이 충분하여 사육수의 빠른 부분 질산화를 유도할 수 있으며, 동시에 FRP 그레이팅으로 헤비탯을 다수 설치하여 어패류별 경쟁을 회피하고 휴식 공간을 부여할 수 있도록 하여 효과적으로 양식이 가능하다.

Description

부분 질산화 공정이 가능한 효율적인 해비탯을 갖는 기능성 양식수조{Functional Aquaculture Tank with Effective Havitat capable of Partial Nitrification Process}

본 발명은 양식 수조 내에 수질 정화를 위한 질산화 미생물이 부착 증식할 수 있는 PVA 담체 플레이트가 사육조 내에 벽면에 설치되어 부분 질산화를 유도함과 동시에 FRP 그레이팅으로 헤비탯을 다수 설치하여 다양한 활어패류를 경쟁을 회피하여 부분 질산화 공정이 가능함과 동시에 쾌적하게 효율적으로 사육이 가능한 기능성 양식 수조에 관한 것이다.

종래에는 활수산물의 축양 양식 수조는 단지 담수나 해수를 충수하여 활어패류를 담는 공간 그 이상도 이하도 아니었다. 일반적으로 육상의 산업용 양식장이나, 도심의 상업용 저장 축양 시설에서는 공간적 제약과 생산 경제성, 축양 기간등의 여건을 달리 하며 활어패류의 밀식 양식과 축양이 일반화되어 있다.

종래의 수류식 방법에서는 바다가의 환경이건 육상의 환경이건 공간 제약과 수류식 환수량의 제한은 양식 축양 생물의 성장 및 생존에 치명적이다.

온도 항상성과 수질 항상성 유지를 기본으로 질병의 제어와 성장률 향상 폐사율 억제를 통해 상업적 산업적 경재성을 확보하는 것이 수질 항상성과 수온 항상성을 유지하는 것이다.

수온 항상성을 위한 물리적인 열교환 장치는 그 효율의 차이는 있으나 비교적 간단한 문제로 초기 투자비와 목적에 따라 중앙 집중식 또는 수조별 설치로 운용 유지비의 차이는 있으나 비교적 종래의 장치로 사용 될수 있다.

그러나 활어패류의 밀식 양식 축양 여건에서의 수질 항상성 유지를 위한 오염원과 독성, 그것의 산화 환원 과정에 관여 하는 수중 용존 산소와 수중 용존 산소의 용해에 대한 이해와 미생물과의 유기적 관계에 대한 이해는 중요한 것으로 사육조내의 용존 산소는 수생 생물의 생존에 있어서 가장 중요한 요소로서, 수중 용존 산소 유지를 위해 종래에는 이를 유지 관리하는 가장 기본적인 방법으로 폭기시설을 사용 하였다.

일반적으로 수중의 산소 용해도는 작고, 그 전달 속도가 느리므로 정상적인 표면과 물(공기와 액막)의 계면을 통해서는 충분한 산소 용해가 불가능하다.

따라서, 수중에 다량의 산소를 전달 하려면 인위적으로 공기-물의 접촉 계면을 크게 해주어야 하며 이를 위하여 폭기 장치를 설치 운용해 왔다.

종래의 대부분의 양식은 가두리 양식과, 육상 유수식 양식이 주류를 이루고 있으며 연안 오염에 의한 환경 재앙과 생산 경제성에 치중한 밀식 양식으로 고수온기 환경 급변시 용존산소 부족시 양식 생물의 대량 폐사를 방지할 수 있는, 사육수 수중으로 광법위하게 산소를 공급할수 있는 저렴하고 즉효성 있는 개발된 기술이 없어 적용이 어려웠다.

수온 상승으로 인한 용존 산소의 부족은 인위적으로 육상에서 초기 고비용 투자 시설을 한 양식장 (RAS,BFT,SRS)을 제외하고 유수식 육상 양식장이나 간이 순환여과 양식 시설 어가는 대응이 불가능하여 전량 폐사 또는 폐사율 증가로 인한 손실이 매년 반복되고 있다.

육상 수류식 양식은 대부분 넙치 등의 양식에 사용되고 있어 고수온기에는 용존 산소 유지를 위해 연안으로부터 많은 양의 해수를 취수하여 환수량을 증가 시키는 대용량 펌프 사용으로 에너지를 과다 소비하고 다시 방류함으로서 배출수에 포함된 잔존 유기물로 연안이 오염되고 그로 인해 취수되는 사육수에 바이러스와 전염병이 함께 돌아오는 부메랑이 되어 사육 환경이 악화된지 오래다.

육상 양식과 축양은 인위적으로 수온 제어와 수질 제어(질산화, 탈질산화, 탈 이산화탄소, 탈황화수소, 독성 물질 분해, 소독, 사육어의 호흡)를 전제로 양식대상 어종 선택과 방양밀도, 먹이, 투여량, 성장률 폐사율이 결정된다.

종래의 생물 여과 공정은 중앙 집중식으로 사육조 근처 일측 부지에 드럼스크린-1차침전조-질산화조-탈질조-2차침전조-단백질 분리장치를 거치는 공정으로 사육면적 대비 1:1~1:1.5 정도의 부지를 필요로 하며 공정 중 침전조와 질산화 여과 공정 면적이 제일 크게 차지하는 상황으로 산화 공정 기술의 기술적 한계로, 효율적인 부지 사용의 요구는 구현이 어려웠다.

또한 비용 절감을 위한 중앙 집중식 여과 시스템은 수류의 이송 거리가 길어 열에너지의 효율적인 운용을 방해하고 부분적인 사육조 운용시에도 부분 운전이 불가능하여 순차별 출하시나 분조, 분식시에도 전 시스템이 운전되어 과다한 유지 비용이 드는 문제점이 있었다.

또한 예측할 수 없는 바이러스나 전염병 발병시 전체 수조로 연쇄적으로 감염되는 폐해가 속출하였고 정교하고 복잡한 메카트로닉스 기반의 기계장비는 초기 투자비가 과다하고 유지 보수시 기술적 난도는 유지 관리비용 증가를 불러오는 문제점이 있다.

자연 수계나, 유수식, 천혜 가두리 양식, 또는 RAS, SRS, BFT 양식 등 모든 양식에 있어서, 전반적인 공통 사안인 수중 용존 산소의 증가 요구는 전 세계 어디건 공통의 현안이며 나아가 수처리 관련 자연수계와 생활 폐수 공장 폐수 등 산업 전반에 걸친 핵심적인 공통 사안이다. 양식 축양 사육수의 오염원은 사료 투입후의 잔여 사료에 의한 경시적인 변화와, 대상어의 호흡과 신진대물에 의해 발생하며 잔여 사료와 대사 산물은 수중 암모니아성 질소의 증가를 불러오고, 미생물 산화에 의한 수중 아질산성 질소 농도가 증가된다. 암모니아성 질소 및 아질산성 질소, 이 두가지 산물은 독성이 있어 양식 보관 활어패류에 영향을 미치며 오염된 사육수는 폐사의 직접적인 원인이 된다.

수중의 산소는 물고기만 소비하는게 아니라, 각종 플랑크톤, 미세 세균, 조류(녹조류 등)등도 소비하고 있으므로 물이 오염되면 특히 미세 세균과 조류 등이 대량 번식하여 순식간에 산소를 소비함으로서 물고기의 대량 폐사의 원인이 된다는 것이다.

수중의 용존산소는 다음에 열거한 경우에 소비된다.

① 수중의 제일철 이온이 제이철 이온으로 산화되는 경우, ② 수중의 아초산 이온이 아세트산 이온으로 산화되는 경우, ③ 수중의 유기물이 박테리아에 의하여 분해되는 경우, ④ 수중의 황화물이 산화 분해되는 경우, ⑥ 수중의 제일 망간 이온이 제이 망간 이온으로 산화되는 경우 등이다.

수중 산소의 산소 소비 속도는 미생물 반응 과정과 여과 처리 과정에서 호기적 대사에 의해 산소는 호흡의 최종적인 수소 수용체로 작용하여 물이 된다. 이 과정에서의 산소 소비속도를 이르며, 로 표시된다 여기서 는 비(比)산소 소비속도(호흡속도)이고, x는 균체 농도이다. 그리고 어체중 당 산소 소비량은 다음과 같다.

아무리 물리적 방법으로 수중에 산소를 주입할 지라도 용존 산소의 결핍이 발생한다. 원인은 용존 산소의 소비 속도에 비해 이중경막으로 형성된 물과 기체간의 기액계면으로부터 산소 전달력이 낮기 때문에 발생한다. 사육조 내에서 산소가 결핍되는 원인은 다음과 같다.

1) 사료 급이에 의한 산소 소비. 2) 유기물의 증가시, 3) 수온의 증가시, 4) 염분도의 증가, 5) 기압의 감소, 6) 남조류의 번성(노지 양식장, 지수식 양어장의 경우)

또한 용존산소의 일간변화는 다음과 같다. 광합성 작용에 의하여 낮 동안에 CO₂ 는 소모되고 산소는 생성된다. 특히 알칼리도가 20ppm 이하의 낮은 용수에서는 CO₂ 의 감소가 심하게 일어나고 낮동안에 생성되는 산소의 양과 밤에 식물성 플랑크톤의 호흡작용에 의하여 소모되는 산소의 양은 거의 비슷하다. 식물성 플랑크톤의 밀도가 클수록 이러한 변화폭은 더 커지게 되며 CO₂ 는 약산성이기 때문에 CO₂의 제거는 용수의 pH를 염기성을 띠게 만든다. 용존 산소는 정오에 가장 높게 나타나며, 밤에는 산소가 생성되지 않으며 호흡작용에 의해 용존산소 감소와 CO₂ 의 증가만이 일어나게 된다.

그러나 빛을 차단하고 식물성 플랑크톤을 억제한 RAS 시설에서는 호지나 유수식이나 BFT 양식장과는 정반대의 용존 산소량 변화를 보이기도 한다.

본 발명에 응용 하는 촉매는 다음과 같은 물성의 특징을 가진다

본 발명과 관련한 선행기술로는, 한국 공개특허 10-2021-0084914는 '유익세균을 이용한 순환여과양식시스템 및 이의 운영 방법'으로, 현재 개발된 바이오플락 시스템은 미생물을 이용하기 때문에 바이러스 및 세균이 침입하지 못하도록 사육수를 교환하지 않아 사육의 안정성이 미흡하다는 문제를 해결하고, 새로운 사육수의 온도 조절을 위한 에너지 공급 비용이 많이 소모되는 문제의 해결책으로 추가 유익균의 수중 접종으로 해결 하고자 인위적으로 배양된 유익세균을 접종하는 것으로 사육수질 관리 방법이 공개되어 있으나, 다수개의 사육조와 여과시설 및 폭기조 등이 필요하여 사육 공간과 비용에 있어 비효율적인 문제점이 있다.

등록특허 10-2092918 '나노 버블 및 마이크로 버블을 이용한 양식장 관리방법'은 양식장 내에 선택적으로 마이크로 버블과 나노 버블을 공급하여 고농도의 산소를 공급함과 동시에 바닥면에 적층된 사료를 부양시켜 사료의 활용성을 증가시키고 오염물질 제거를 통하여 수질 개선이 가능한 나노 버블 및 마이크로 버블을 이용한 양식장 관리방법이 공개되어 있으나, 별도의 나노버블 생성 장치와 침강 물질을 별로도 부유시켜 오염물 제거하는 별도의 관리 단계가 필요하다는 점에서 비효율적인 문제점이 있다.

공개특허 10-2021-0084914 등록특허 10-2092918

상기의 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 목적은 양식 수조 내에 수질 정화를 위한 질산화 미생물이 부착 증식할 수 있는 PVA 담체 플레이트가 사육조 내에 벽면에 설치되어 부분 질산화를 유도함과 동시에 FRP 그레이팅으로 헤비탯을 다수 설치하여 다양항 활어패류를 경쟁을 회피하여 쾌적하게 사육할 수 있는 기능성 양식 수조를 제공하는 것이다.

본 발명은 통상의 어류 양식을 위한 양식용 수조에 있어서, 수조 본체의 저면 하단부에는 고형물의 침강시 빠른 배출을 위해 트렌치(10)가 수조 중앙 그리고 하단부 벽면에 면해서 일측에 다수개가 설치되고, FRP 그레이팅을 이용해 대상 어패류별 적정 크기의 망목을 가지는 FRP 그레이팅 트렌치 덮개(20)가 장착되며, 단위 FRP 그레이팅(30)이 복수 개 결합하여 가로로 어패류별 망목을 형성하고, 상기 FRP 그레이팅에 수직으로 PVC 파이프 프레임(40)이 결합되어 어패류별 서식지를 형성하며, 수조의 4벽면에는 미생물 고정 부착막으로 플라스틱 메쉬(50)가 설치되고, 그 내부에 판상의 PVA 담체 플레이트(60)가 설치되어 미생물이 부착하여 서식함으로써, 미생물에 의한 부분 질산화 및 FRP 그레이팅에 의한 서식과 고형물 배출이 동시에 가능한 것을 특징으로 하는, 부분 질산화 공정이 동시에 가능한 효율적인 해비탯을 갖는 기능성 양식수조인 것을 특징으로 한다.

또한, 바람직하게, 상기 기능성 양식수조에 서식지 중앙부의 세로 분할을 위한 중앙 분할막(70)과 시식지의 가로 분할을 위한 중앙분리대(80)를 더 포함할 수 있다.

또한, 바람직하게, 상기 단위 FRP 그레이팅은 메쉬 크기는 10 ~ 15이고, 단위 FRP 그레이팅의 규격은 300mm×1200mm×30mm이며, 서로 복수 개가 결합가능한 것을 특징으로 한다.

또한, 바람직하게, 상기 FRP 그레이팅에 의한 서식지 분할을 위한 중앙분리막과 이들의 지지를 위한 기능성 양식 수조의 프레임은 FRPㄷWK 형강 프레임일 수 있다.

또한, 바람직하게, 상기 기능성 수조 본체의 재질은 콘크리트, PP시트, 아크릴, FRP 재질 중 어느 하나일 수 있다.

또한, 바람직하게, 판상 PVA(Polyvinyl Alcohol) 담체는 망목 구조의 3차원 구조로 표면적이 넓고 물 촉매 발포제를 혼합하여 제조되며, 사육수 입수전 배양 질산화 미생물을 투여한 해수에 담가 두었다 사용하거나 고정화 코팅하여 사용한다.

또한, 본 발명은 상기 기능성 양식 수조에서 산소 용해도를 증가시키기 위한 액상촉매를 투여하고, 상기 FRP 그레이팅과 PVC 파이프 프레임 및 중앙분리막에 의한 서식지 분할에 의하여 부어류 저서 어류 및 패류를 동시에 양식하는 것을 특징으로 하는, 부분 질산화 공정이 가능한 효율적인 해비탯을 갖는 기능성 양식수조를 이용한 어패류 양식방법을 제공한다.

본 발명의 기능성 양식 수조는 넓은 사육조에서 미생물 부착에 의한 사육수 내 질산화 미생물의 고정화를 위해 부유성 미생물이 부착 증식할 수 있는 다공성이며 통수성이 뛰어난 PVA 담체 플레이트를 미생물 고정막으로 사육조 내 4벽면에 설치하여 질산화 미생물의 부착 증식이 충분하여 사육수의 빠른 부분 질산화를 유도할 수 있으며, 동시에 FRP 그레이팅으로 헤비탯을 다수 설치하여 어패류별 경쟁을 회피하고 휴식 공간을 부여할 수 있도록 하여 효과적으로 양식이 가능하다.

즉, 벽면의 미생물 부착을 통한 효율적인 구조 형성 및 부착 미생물에 의한 부분 질산화 유도로 인해 종래에 사육수 여과 공정 중 잔여 사료 부유물을 걸러내는 드럼 스크린이나 미세 부유물을 걸러 내기 위한 침전조의 사용을 생략함으로서 후처리 생물 여과 공정을 위한 여과조의 규모를 소형화할 수 있고 여과 부지를 대폭 줄일 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따르면, 종래와 같이 다수개의 사육조와 여과시설 및 폭기조 등이 사육 공간과 비용에 있어 비효율적인 점을 개선하여 하나의 사육조로 다양한 활어패류를 양식할 수 있을 뿐만 아니라, 부분 질산화가 가능한 쾌적한 환경에서 FRP 그레이팅으로 헤비탯을 구성하여 침전물을 걸러 낼 수 있어 별도의 나노버블 생성 장치와 침강 물질을 별로도 부유시켜 오염물 제거하는 별도의 관리 단계가 필요하지 않아 양식에 매우 효율적이다.

이와 같이 부분 질산화 공정을 동시에 수행함으로서 후처리 여과 공정 부하가 획기적으로 줄어 후처리 생물 여과 공정을 위한 여과조 규모가 1/10로 소형화가 가능하므로, 기능성 수조 일측면의 좁은 공간이나 또는 실내의 수조 상단이나 일측 벽에 위치시킬 수 있어 여과 면적을 획기적으로 줄일 수 있다.

또한 고밀도 양식 및 밀식 축양을 위해 사육조 내에 어패류 특성에 맞게 저서 생물용, 부어류용, 어패류용 FRP 그레이팅으로 헤비탯 (Habitat)을 설치함으로서 활어의 영역 다툼에서의 은닉지, 개체 크기에 따른 먹이 경쟁 방지를 통해 밀식의 폐해를 줄일 수 있다.

저서 생물의 경우 방양 밀도 조절은 바닥의 덮는 율로 서식지 면적에 규모를 판단하므로 일반적으로 30cm면 양식 수심이 가능하므로 사육조가 깊으면 다층 구조로 서식지를 확장시킴으로서 고밀도 방양을 할 수 있다.

또한 다층 구조로 된 헤비탯은 FRP 재질의 격자망으로 상부에서 투입되는 사료가 일정 규모의 격자망을 통과함으로서 저층까지 보급함에 무리가 없고, FRP그레이팅은 가볍고 강한 재질이며 내염성 내화학성을 갖춘 물성을 가지고 있으며 사육조내 설치와 탈거가 가능하도록 일정 크기로 조립식으로 창안되었다.

또한, 본 발명의 기능성 수조는 한국형 순환여과 방식 시스템의 규격화, 유니트화에 일조할 수 있는 효율성을 가지며, 생물학적 기반의 산소공급 방식은 유지보수와 운용비를 획기적으로 절감, 생산 원가를 대폭 개선할 수 있다.

기능성 수조의 액상 촉매 적용은 메카토로닉스 기반의 산소공급 방식을 생물학적으로 대체함으로서 물리적 장치의 초기투자비의 부담을 획기적으로 줄일 수 있다. 사육조내의 미생물 부착망은 부유 미생물을 저렴한 비용으로 부착 증식시키므로 빠른 질산화를 유도하여 후처리 여과 공정의 시스템 규모를 1/10로 줄여 정교한 설비의 초기 투자비용에 대한 부담을 줄일 수 있다.

미생물 증식막은 수중 독성 물질의 빠른 제거로 어체의 면역력이 강화되어 어체의 성장률이 향상되며, FRP 헤비탯은 축양 양식 대산어의 서식지(휴식지)면적을 넓힘으로써, 방양밀도를 높일 수 있고 또 다르게는 서지 수조 부지를 줄일 수 있다. 격자판의 메쉬를 통해 설치 후에도 사료 투입시 사육조 하단부까지 먹이 이입이 가능하여 다단으로 구성해도 먹이 투입시의 불편함이 없다.

또한, 설치 부지 면적을 줄여 양식 적지 부족으로 어려운 양식 산업 종사자의 적지 선택의 폭을 넓힐 수 있다. 산소 용해 속도 증가와 미생물 증식의 효과로 사육수의 수질 항상성 유지로 양식 축양 대상 어패류의 폐사 방지로 생산 경제성을 확보할 수 있다.

또한, 환경적 측면에서 담수나 해수 육상 양식 시설에서의 배출수에 의한 호소 연안의 오염문제 해결에 일조할 수 있다.

양식 축양 분야 뿐 아니라 유기물의 처리에 있어 효소 발효 공정, 고농도 유기물 처리를 위한 포기조 시설로 효율의 배가 시키거나 초기 시설 규모 설계시 계획 규모를 줄일수 있고 기존 시설에 활용시 오염 부하에 의한 증설 비용을 줄일 수 있다.

본 발명에 따르면, 친환경 생태 양식이 촉진되고 위생적이고, 환경오염을 줄일 수 있으며, 안전한 활수산물 생산이 가능하다.

도 1은 본 발명의 기능성 양식 수조의 일 실시예를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 기능성 양식 수조의 일 실시예에 따른 분해도를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 기능성 양식 수조의 중앙분리대와 중앙분할막을 나타낸 것이다.
도 4는 중앙분리대 등을 지지할 수 있는 기능성 양식 수조의 FRP ㄷ 형강 프레임 구조과 그 내부에 설치된 플라스틱 메쉬 및 메쉬 내부에 설치되는 PVA 담체를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 기능성 양식 수조의 트렌치 덮개 및 PVA 미생물 부착막을 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 PVA 담체 플레이트(60)와 FRP 그레이팅 트렌치 덮개(20)를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 기능성 양식수조의 다양한 실시예를 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 기능성 양식수조를 이용한 다양한 활어패류의 양식 모습을 나탄내 것이다.
도 9는 액상 촉매를 이용한 부분 질산화 과정을 도시한 것이다.

본 발명에 있어서 부분 질산화 공정이 가능한 효율적인 해비탯을 갖는 기능성 양식수조를 실시예를 들어 설명을 하면 다음과 같다. 본 발명은 하기의 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명이 속한 기술분야의 당업자에 의한 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 기능성 양식 수조의 일 실시예를 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명의 기능성 양식 수조(100)의 일 실시예에 따른 분해도를 나타낸 것으로서, 이를 참고하면, 일실시예에 따라 단위 FRP 그레이팅(30)이 복수 개 결합하여 가로로 어패류별 망목을 형성하고, 상기 FRP 그레이팅에 수직으로 PVC 파이프 프레임(40)이 결합되어 어패류별 서식지(해비탯, 200)를 형성하고, 기능성 양식수조의 4벽면에는 미생물 고정 부착막으로 플라스틱 메쉬(50)가 설치된다.

바람직하게, 상기 단위 FRP 그레이팅은 메쉬 크기는 10 ~ 15이고, 단위 FRP 그레이팅의 규격은 300mm×1200mm×30mm이며, 서로 복수 개가 결합가능할 수 있다.

도 2를 참고하면, 단위 FRP 그레이팅(30)이 복수 개 결합하여 가로로 어패류별 망목을 형성하고, 상기 FRP 그레이팅에 수직으로 PVC 파이프 프레임(40)이 결합되어 어패류별 서식지(200)를 형성한다.

도 3은 본 발명의 기능성 양식 수조의 중앙분리대(80)와 중앙분할막(70)을 나타낸 것으로, 중앙분할막(70)은 기능성 양식수조에 서식지 중앙부의 세로 분할을 위한 것이고, 중앙분리대(80)는 시식지의 가로 분할을 위한 것으로, 실시예에 따라 다수개 설치될 수 있다.

도 4는 중앙분리대 등을 지지할 수 있는 기능성 양식 수조의 FRP ㄷ 형강 프레임 구조과 그 내부에 설치된 플라스틱 메쉬 및 메쉬 내부에 설치되는 PVA 담체를 나타낸 것으로, 기능성 양식수조의 4벽면에는 미생물 고정 부착막으로 플라스틱 메쉬(50)가 설치되고, 그 내부에 판상의 PVA 담체 플레이트(60)가 설치되어 미생물이 부착하여 서식함으로써, 미생물에 의한 부분 질산화 및 FRP 그레이팅에 의한 서식과 고형물 배출이 동시에 가능하도록 한다.

도 5는 본 발명의 기능성 양식 수조의 트렌치 덮개 및 PVA 미생물 부착막을 나타낸 것이고, 도 6은 본 발명의 PVA 담체 플레이트(60)와 FRP 그레이팅 트렌치 덮개(20)를 나타낸 것으로, 이를 참고하면, 양식용 수조 본체의 저면 하단부에는 고형물의 침강시 빠른 배출을 위해 트렌치(10)가 수조 중앙 그리고 하단부 벽면에 면해서 일측에 다수개가 설치되고, FRP 그레이팅을 이용해 대상 어패류별 적정 크기의 망목을 가지는 FRP 그레이팅 트렌치 덮개(20)가 장착된다.

도 7은 본 발명의 기능성 양식수조의 다양한 실시예를 나타낸 것으로, 직사각형, 정사각형, 원형 등 다양한 형태가 가능하며, 그 프레임의 벽면으로 플라스틱 메쉬(50)가 미생물 부착막으로서 역할을 할 수 있다.

도 8은 본 발명의 기능성 양식수조를 이용한 다양한 활어패류의 양식 모습을 나탄내 것으로, 기능성 양식 수조에 중앙분리대(80)와 중앙분할막(70)을 활용하여 다양한 활어패류를 사육할 수 있으며, 그 실시예를 나타낸 것이다. 도 8을 참고하면, 양식수조 상단에 부어류를 사육할 수 있고, 하단에 저서어류를 사육할 수 있고, 중앙분할막을 이용하여 다수개의 층을 모두 저서어류로 사육할 수도 있게 된다. 또한, 어패류 종류별로 중앙분할막(70)이나 중앙분리대(80)를 활용하여 패류도 종류별로 사육할 수 있게 된다.

이와 같이 다양한 활어패류를 경쟁을 회피하고 휴식과 서식이 가능할 수 있으면서, 동시에 벽면의 판상의 PVA 담체 플레이트(60)로 부분 질산화를 통해 보다 쾌적한 사육환경을 구비할 수 있게 된다.

도 9는 액상 촉매를 이용한 부분 질산화 과정을 도시한 것으로, PVA 담체 플레이트(60) 이외에도 액상촉매와 사육조 하단부 트렌치 내에 설치한 에어스톤을 통해 토출되는 통상의 기성 공기 송풍기를 통해 생성되는 마이크로버블을 활용하여 부분 질산화 과정이 보다 효율적으로 진행될 수 있다.

본 발명에 사용한 액상촉매의 살아 있는 모든 유기체에 대한 생물학적으로 비 독성과 가장 높은 안전 기준-EPA 시험 및 등급(LC50)의 근거에 의하면. 액상 촉매는 현재 시중에 나와 있는 거의 모든 화학적 친환경 또는 그 밖의 화학 물질 기준 (200ppm~316ppm)에 비해 더 높은 등급의 기준으로 제조되었다.

본 발명에 사용된 액상 촉매는 비이온 계면 활성제가 포함되어 있다. 수중에서 계면 활성제는 계면의 표면 장력이 감소한 결과 미세 기포인 마이크로 버블이 형셩된다. 이 미소기포는 계면 활성제에서 기액 간 계면에서 1mm 이하의 매우 작은 기포를 형성할 수 있다. 화학적 물리적으로 용액에 대량의 기체가 유입될 때 만약 거품 형성을 하는 결정 핵이 없다면 액상의 과포화가 가능하다. 이런 관점에서 마이크로버블은 자연적으로 큰 기포 형상을 미소 결정화 기포로 형성시킬 수 있고 지속적으로 과포화가 일어나 용해 되어 용존 산소를 확산시키게 된다.

이런 기질 특성이 계면 활성제에서 나타나며, 그 용액 속 많은 산소가 안정적으로 남을 수 있다. 콜로이달 아프론 기체(CGA)라 부르며, 콜로이드(colloidal) 특징을 보이는 액상안의 산소가 확산되어 마이크로 버블화된다. CGA는 계면 활성제의 저농도로 구성된 독특한 막층에 들어 있어 일반적인 기포와는 차별된다.

이 마이크로 버블 계면 활성제는 양이온 또는 음이온의 천연 합성 계면 활성제를 포함한다. 생촉매에 포함된 계면 활성제는 공식적으로 비이온성 이며 기포의 기제가 양식수 수처리 목적에 맞게 변화하는 특징을 혼합한 생촉매 계면 활성제를 이용하였다. 본 발명에 사용된 액상 유기촉매는 EU특허 EP 0 876 303 B1 에 공개되어 있다.

이하 본 발명을 실시예를 통하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에서 사용하는 액상 촉매의 투입을 위해 수조가 살치되는 공간 일측에 서형 정량 펌프를 위치하고 촉매 보관 용기에 담아 벽면 부착되는 입식으로 거치한 상태로 사용하고 5℃~50℃ 상태로 2년간 유효하다.

본 발명의 빠른 질산화를 가능케 하는 또 하나의 장치는 충분한 용존 산소 유지를 전제로 사육조 내 부유성 미생물을 고정화 시킬 판상의 PVA(Polyvinyl Alcohol) 담체를 일정 크기로 하여 플라스틱 메쉬로 감싸고 사각형 또는 원형의 수조 내벽에 설치하여 미생물의 부착 증식을 유도하는 생물 부착막을 장치한 것을 특징으로 하고 있다.

세포 밀도가 약 10(위첨자-9) cell/mℓ인 호흡 활성 박테리아의 배양을 위해, 박테리아의 산소 요구량을 유지하기 위해서는 분당 12번의 액상 매질의 산소를 교체해 주어야 한다. 본 발명에서 PVA 담체는 비중 1.03~1.10, 비표면적 1,000(m²/m³), 겉보기 비중 0.45~0.55를 사용한다. 화학적으로 산, 알카리 실험시 1% 미만의 무게 감소 요구 성능, 생물학적으로 미생물에 대한 영향물질 배출실험시 생물학적으로 미생물의 성장에 대한 저해요소 발생 여부가 없는 제품을 사용한다.

판상형 담체를 이용하여 질산화 미생물 고정화가 이루어지면 높은 암모니아(특히 독성 물질인 비이온성 암모니아 NH) 제거 효율을 얻을 수 있고, 미생물의 유실이 없어 사육조 내에 미생물을 고농도로 유지할 수 있다. 또 온도나 pH 같은 환경 조건이 변하거나 독성 물질등의 유입에도 직접 고정화된 미생물의 완충 작용에 의해 활성이 변하지 않는 특징이 있다.

또 사육수와 미생물의 분리가 매우 용이하여 별도의 분리시설(BFT 양식장의 과 성장한 Flock 분리를 위한 침전조 스키머)을 필요로 하지 않아 시스템 규모를 대폭 줄일 수 있다.

본 발명에서 용해 속도 촉진에 의한 지속적인 수중 포화 산소 유지와 질산화를 위한 미생물 부착 증식 고정화 장치의 목적은 최종적으로 어병 방지와 사육 축양 대상 어패류의 고밀도 양식 축양에 그 목적이 있던 만큼 수조의 공간적 활용도를 높여 방양 밀도를 높이고 영역 다툼이나 어체 크기에 따른 먹이 경쟁에서 사육 대상어의 퇴화를 억제하고 공간 안정성을 유지하기 위해 사육조 내부에 FRP GRATING(격자판)을 제작 헤비텟을 제공하는 것을 특징으로 한다.

FRP의 물성은 무게면에서는 알미늄과 비슷하고 강도면에서는 철과 비슷하여 내염성 내화학성이 뛰어나고 가공이 용이한 특징이 있다.

헤비탯의 상하단부 판상의 그레이팅 메쉬 크기는 30mm, 크기는 수조 크기에 따라 900mm×1000mm ×38mm 이하로 조절하여 탈부착시 무게에 의한 불편을 없앤다.

상 하단 분리를 위한 횡방향 중앙 분리막과 사육조의 특정 목적을 위한 종방향 분리막은 메쉬크기 40mm, 수조 형태와 크기에 따라 종횡으로 설치하고 넓고 큰 수조의 경우 보조 지지대로 FRP 사각 파이프나 PVC 사각 파이프를 보조 설치하여 사용한다.

또한 사육조 하단 저면부에는 침강된 잔여 사료의 빠른 배출을 위한 트렌치(물골)를 중앙부와 벽면 하단부 가로 부분 세로부분 양 측면 하단부에 면해 설치하고 트렌치의 덮개를 FRP GRATING, 격자 규격 메쉬 크기 10 ~ 15mm, 바람직하게 12.7mm를 사용하고 300mm×1200mm×30mm 크기 다수 개로 구성될 수 있다.

본 발명에서 사용 되는 액상 촉매제는 산소를 발생시키지 않는다. 따라서 근원적인 수중 폭기는 종래의 통상적인 액화산소 공급장치 순산소 제조기나 산소용해기 마이크로 버블기와 같은 물리적 산소 공급장치를 사용하지 않고 단순히 고압 송풍기에 의해 사육조 하단부 트렌치 내에 설치한 에어스톤을 통해 토출되는 통상의 기성 공기 송풍기만을 사용하는 겻을 특징으로 한다.

기포의 거동 즉 기포 내부로부터 기액 경막으로의 산소 전달 : 기액경막으로의산소 이동 : 기포를 싸고 있는 이중경막으로의 산소 확산과 같은 물질 전달 매개 변수에 큰 영향을 미치므로 유입된 산소는 촉매의 기질 특성에 의해 큰 거품을 결정핵화하고 용액에 과포화가 일어날 때까지 광범위하게 산소를 용해시키며 마이크로버블이 자연적으로 형성될 수 있다. 촉매 혼합물 내의 비이온 계면 활성제는 이 역활을 가용화한다.

상기에 제시된 실시예는 예시적인 것으로 이 분야에서 통상의 지식을 가지는 자는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 제시된 실시예에 대한 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 이러한 변형 및 수정 발명에 의하여 본 발명의 범위는 제한되지 않는다.

10 : 트렌치
20 : FRP 그레이팅 트렌치 덮개
30 : FRP 그레이팅
40 : PVC 파이프 프레임
50 : 플라스틱 메쉬(미생물 부착막)
60 : PVA 담체 플레이트
70 : 중앙 분할막
80 : 중앙분리대
100 : 기능성 수조 200 : 해비탯

Claims

어류 양식을 위한 양식용 수조에 있어서,
수조 본체의 저면 하단부에는 고형물의 침강시 빠른 배출을 위해 트렌치(10)가 수조 중앙 그리고 하단부 벽면에 면해서 일측에 다수개가 설치되고,
FRP 그레이팅을 이용해 대상 어패류별 적정 크기의 망목을 가지는 FRP 그레이팅 트렌치 덮개(20)가 장착되며,
단위 FRP 그레이팅(30)이 복수 개 결합하여 가로로 어패류별 망목을 형성하고,
상기 FRP 그레이팅에 수직으로 PVC 파이프 프레임(40)이 결합되어 어패류별 서식지를 형성하며,
수조의 4벽면에는 미생물 고정 부착막으로 플라스틱 메쉬(50)가 설치되고, 그 내부에 판상의 PVA 담체 플레이트(60)가 설치되어 미생물이 부착하여 서식함으로써, 미생물에 의한 부분 질산화 및 FRP 그레이팅에 의한 서식과 고형물 배출이 동시에 가능한 것을 특징으로 하는, 부분 질산화 공정이 가능한 효율적인 해비탯을 갖는 기능성 양식수조.
제1항에 있어서,
상기 기능성 양식수조에 서식지 중앙부의 세로 분할을 위한 중앙 분할막(70)과 시식지의 가로 분할을 위한 중앙분리대(80)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 부분 질산화 공정이 가능한 효율적인 해비탯을 갖는 기능성 양식수조.
제1항에 있어서,
상기 단위 FRP 그레이팅은 메쉬 크기는 10 ~ 15이고, 단위 FRP 그레이팅의 규격은 300mm×1200mm×30mm이며, 서로 복수 개가 결합가능한 것을 특징으로 하는, 부분 질산화 공정이 가능한 효율적인 해비탯을 갖는 기능성 양식수조.
제1항에 있어서,
상기 FRP 그레이팅에 의한 서식지 분할을 위한 중앙분리막과 이들의 지지를 위한 기능성 양식 수조의 프레임은 FRPㄷWK 형강 프레임인 것을 특징으로 하는, 부분 질산화 공정이 가능한 효율적인 해비탯을 갖는 기능성 양식수조.
제1항에 있어서,
기능성 수조 본체의 재질은 콘크리트, PP시트 아크릴, FRP 재질 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 부분 질산화 공정이 가능한 효율적인 해비탯을 갖는 기능성 양식수조.
제1항에 있어서,
판상 PVA(Polyvinyl Alcohol) 담체는 망목 구조의 3차원 구조로 표면적이 넓고 물 촉매 발포제를 혼합하여 제조되며, 사육수 입수전 배양 질산화 미생물을 투여한 해수에 담가 두었다 사용하거나 고정화 코팅하여 사용하는 것을 특징으로 하는, 부분 질산화 공정이 가능한 효율적인 해비탯을 갖는 기능성 양식수조.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 기능성 양식 수조에서 산소 용해도를 증가 시키기 위한 액상촉매를 투여하고,
상기 FRP 그레이팅과 PVC 파이프 프레임 및 중앙분리막에 의한 서식지 분할에 의하여 부어류 저서 어류 및 패류를 동시에 양식하는 것을 특징으로 하는, 부분 질산화 공정이 가능한 효율적인 해비탯을 갖는 기능성 양식수조를 이용한 활어패류 양식방법.