KR20230101555A - An eco-friendly recirculating and filtering integrated aquaculture system based on salinity tolerant aerobic granular sludge and microalgae - Google Patents

An eco-friendly recirculating and filtering integrated aquaculture system based on salinity tolerant aerobic granular sludge and microalgae Download PDF

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KR20230101555A
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Abstract

The present invention relates to an eco-friendly circular filtration complex aquaculture system based on salt-resistant aerobic granular sludge and microalgae for the zero-discharge circular use of cultured water in fish farms. More specifically, provided is a system in which a membrane separation tank inoculated with the salt-resistant aerobic granular sludge is operated as a sequencing batch reactor (SBR) to efficiently process organic matter and ammonia nitrogen generated from feed residues and waste products generated during a shrimp and cockle farming process, remaining nitrate nitrogen is consumed by microalgae, and increased microalgae biomass is provided as a food source for cockles. According to the present invention, an environmentally friendly and efficient aquaculture system can be provided.

Description

내염성 호기성 그래뉼 슬러지 및 미세조류 기반 친환경 순환여과 복합양식시스템 {An eco-friendly recirculating and filtering integrated aquaculture system based on salinity tolerant aerobic granular sludge and microalgae}An eco-friendly recirculating and filtering integrated aquaculture system based on salinity tolerant aerobic granular sludge and microalgae}

본 발명은 양식어장의 양식수 무배출 순환 사용을 위한 내염성 호기성 그래뉼 슬러지와 미세조류 기반 친환경 순환여과 복합양식시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내염성 호기성 그래뉼 슬러지가 접종된 막분리조를 연속 회분식 반응조(sequencing bactch reactor, SBR)로 운영하여 새우와 꼬막 양식과정에서 발생하는 사료 찌꺼기 및 노폐물로부터 발생하는 유기물 및 암모니아성 질소를 효율적으로 처리하며, 잔류한 질산성 질소를 미세조류가 섭취하고 증가된 미세조류 바이오매스를 꼬막의 먹이원으로 제공하는 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a salt-resistant aerobic granular sludge and microalgae-based eco-friendly circulating filtration complex aquaculture system for non-discharge circulation use of aquaculture water in fish farms, and more particularly, to a continuous batch reactor using a membrane separator inoculated with salt-resistant aerobic granular sludge (Sequencing Bactch Reactor, SBR) to efficiently treat organic matter and ammonia nitrogen generated from feed scraps and wastes generated during the shrimp and cockle farming process, and microalgae consume the remaining nitrate nitrogen and increase the microalgae It relates to a system that provides algal biomass as a food source for cockles.

축제식 양식어장은 해안가에서 바닷물과 양식수를 지속적으로 흐르게 하는 유수식에 의존하여 수질을 관리하는 형태이다. 양식기간 동안 양식어장 내 사료 찌꺼기, 녹조 및 양식어가 배출하는 노폐물이 축적되고 이로 인해 양식수 내 유기물 및 암모니아성 질소가 발생한다. 이러한 열악한 환경에서 양식되는 양식어는 질병에 매우 취약하여 대량 폐사로 이어진다. 축제식 양식어장에서는 양식어의 대량 폐사를 방지하기 위해 항생제, 살생제, 수질개선제 등 약품을 과다하게 투입하여 양식어 체내에 인체에 유해한 물질이 농축될 가능성이 높다. The festival fish farm is a form of managing water quality by relying on a running water system that continuously flows seawater and farmed water from the shore. During the farming period, feed residues, green algae, and waste products discharged from fish farming accumulate, resulting in organic matter and ammonia nitrogen in the farming water. Farmed fish grown in such harsh environments are very vulnerable to disease, leading to mass mortality. In festival fish farms, chemicals such as antibiotics, biocides, and water quality improvers are excessively injected to prevent mass death of fish, so there is a high possibility that substances harmful to the human body are concentrated in the body of the fish.

단일 양식어종을 양식할 때, 소비환경의 변동성에 의한 대응이 취약하다. 단일 어종의 풍년 또는 사회 문화적인 영향으로 인하여 소비가 위축되거나, 가격이 급격한 변동으로 인하여 피해를 입을 수 있다. 또한 폐사를 방지하기 위해 항생제, 살생제을 투입했음에도 불구하고 폐사를 한다면, 농가의 수입에 큰 타격을 줄 수 있을 것이다. 축제식 양식장은 어류와 새우류 양식 시 지속적인 사료의 투여와 양식어종의 노폐물로 인하여 영양염류의 농도가 높아져 조류의 생물량이 많아진다. 높은 농도의 조류는 수질, 어류 성장 안정화, 사료 투입량 저감 등의 장점이 있다. 또한, 조류는 광합성을 통하여 이산화탄소와 암모니아성 질소, 질산성 질소를 흡수할 수 있다. 반면, 과도할 경우 빛이 없는 야간에 산소 고갈로 인한 수질 악화로 이어질 수 있다. 하지만, 조류는 조개의 섭식의 먹이로 이용이 가능하다. 이는 양식으로 발생된 조류를 이용하여 영양염류를 제거하고 사료로의 공급을 동시에 가능케 하는 점으로 주목할 수 있다. When breeding a single farmed fish species, it is weak to respond to the variability of the consumption environment. Consumption may shrink due to a good harvest or socio-cultural influence of a single fish species, or damage may occur due to rapid price fluctuations. In addition, if death occurs despite the use of antibiotics and biocides to prevent death, it will have a great impact on farm household income. In festival farms, the biomass of algae increases as the concentration of nutrients increases due to the continuous feed administration and wastes of farmed fish species during fish and shrimp farming. High concentrations of algae have advantages such as water quality, stabilization of fish growth, and reduction of feed input. In addition, algae can absorb carbon dioxide, ammonia nitrogen, and nitrate nitrogen through photosynthesis. On the other hand, if it is excessive, it can lead to deterioration of water quality due to oxygen depletion at night without light. However, algae can be used as food for shellfish eating. It can be noted that it removes nutrient salts using algae generated in aquaculture and simultaneously enables them to be supplied as feed.

축제식 양식어장은 지리적 여건 등에 의해 수면적 확보가 어렵고, 태풍, 적조 등의 자연재해에 취약하기 때문에 적은 면적에서 대량의 양식어를 생산할 수 있는 고밀도 육상양식법이 개발되었다. 육상 양식장은 인위적인 수온조절이 가능하고 연중 성장 및 생산이 가능하다. 하지만 축제식 양식어장과 마찬가지로 육상 양식장에서도 환수에 의존하여 수질을 관리하기 때문에 주변 바다를 황폐화시키고 있다. 또한 육상양식어장의 투자 대비 수익성을 확보하기 위해 양식어를 고밀도로 양식하면서 항생제, 수질개선제, 각종 약품 등을 사용하는데 이는 양식대상종의 체내 축적되어 인체에 위해성을 줄 수 있다. Since festival-style fish farms are difficult to secure water surface due to geographical conditions and are vulnerable to natural disasters such as typhoons and red tides, a high-density on-land farming method was developed that can produce a large amount of fish in a small area. Land farms can artificially control water temperature and can grow and produce throughout the year. However, like festival-type fish farms, land-based fish farms are devastating the surrounding sea because they rely on water exchange to manage water quality. In addition, in order to secure profitability compared to investment in land aquaculture farms, antibiotics, water quality improvers, and various chemicals are used while breeding fish at high density, which can accumulate in the body of aquaculture target species and cause harm to the human body.

상기 문제점으로 인해 현재까지 크게 두 가지 기술이 개발되어 알려져 있다. Due to the above problems, two technologies have been developed and known to date.

첫 번째, 순환여과식 양식 시스템(RAS, Recirculating Aquaculture System)으로, 양식수의 재순환을 위해 양식어장 후단에 다양한 물리화학적 수처리 공정을 적용하여 안정적인 수질환경을 유지하는 양식방법이다. 순환 여과식 양식시스템은 물리화학적인 방법(고분자 응집제를 이용한 응집, 침전 처리, 값비싼 필터 등)으로 양식수 내 사료 찌꺼기, 적조 및 양식어가 배출하는 노폐물과 같은 고형물을 제거할 수 있지만, 이를 신속하게 제거하기 못하면 암모니아성 질소가 발생한다. 암모니아성 질소는 물리화학적인 방법으로 처리하기 매우 어려우며, 암모니아성 질소의 생물 독성으로 인해 양식어 생장속도 저하 및 폐사를 초래할 수 있다. 또한 순환여과식 양식시스템은 양식수조 이외에 후단 설비가 복잡하고 운영이 어려우며 설비가격이 상당히 높아서 영세한 양식어장에 적용하기 불가능하다. First, it is a recirculating aquaculture system (RAS), which is an aquaculture method that maintains a stable water quality environment by applying various physicochemical water treatment processes at the rear of the farm for recirculation of aquaculture water. Recirculation filtration aquaculture systems can remove solids such as feed residues, red tides and wastes from aquaculture fish in aquaculture water by physicochemical methods (coagulation using polymer coagulants, sedimentation treatment, expensive filters, etc.) If not removed properly, ammonia nitrogen is generated. Ammonia nitrogen is very difficult to treat by physicochemical methods, and due to the biological toxicity of ammonia nitrogen, it may cause a decrease in the growth rate and death of farmed fish. In addition, the circulation filtration aquaculture system is difficult to operate due to the complexity of downstream equipment other than the aquaculture tank, and the extremely high equipment price, making it impossible to apply to small fish farms.

두 번째, 바이오플락 기술(Bio-floc technology)로, 타가영양 미생물(유기탄소와 암모니아를 에너지원으로 세균단백질을 합성하는 미생물)을 활성화해 양식어와 함께 공존시키면서 양식수 내의 오염물질을 처리하여 정화시키고, 증식된 미생물은 다시 양식어의 단백질 먹이가 되어, 양식수 교환 및 수처리 등의 여과 과정이 필요 없는 양식방법이다. 그러나 현재의 바이오플락 기술을 적용된 양식수 처리시스템에서는 타가영양 미생물에 의해 유기물 및 암모니아성 질소가 미생물 합성에 의해서 제거되기 때문에 암모니아성 질소 처리속도가 매우 느리고, 일부 부분질산화반응으로 인해 아질산성 질소가 발생한다. 아질산성 질소는 암모니아성 질소보다 더욱 높은 생물독성을 나타내어 양식어 폐사를 초래한다. 또한 안정적인 질산화를 하더라도, 무배출 순환으로 운영할 경우에는 질산성 질소의 축적이 불가피하다. 특정 종에서는 높은 질산성 질소에도 불구하고 생존이 가능하나, 적응하지 못하는 고부가가치 종을 적용하지 못하여 공정의 확장성이 제한된다. Second, Bio-floc technology activates heterotrophic microorganisms (microorganisms that synthesize bacterial proteins using organic carbon and ammonia as energy sources) to coexist with farmed fish and treats and purifies pollutants in farmed water. It is a farming method that does not require filtration processes such as water exchange and water treatment, as the microorganisms grown and proliferated again become protein food for farmed fish. However, in the aquaculture water treatment system applied with the current biofloat technology, the ammonia nitrogen treatment rate is very slow because organic matter and ammonia nitrogen are removed by microbial synthesis by heterotrophic microorganisms, and nitrite nitrogen is generated due to partial nitrification reaction. Occurs. Nitrite nitrogen exhibits higher biotoxicity than ammonia nitrogen, resulting in fish mortality. In addition, even with stable nitrification, accumulation of nitrate nitrogen is unavoidable when operating in a zero-emission cycle. Certain species can survive in spite of high nitrate nitrogen, but the scalability of the process is limited because high value-added species that are not adapted can not be applied.

따라서, 상기 기재된 종래 기술의 문제점을 보완하고 수질개선과 사료비용 저감을 하며, 새우와 꼬막의 복합양식을 할 수 있는 친환경 집적형 순환여과 시스템을 활용하기 위해 본 발명을 제안하였다.Therefore, the present invention was proposed to supplement the problems of the prior art described above, improve water quality and reduce feed costs, and utilize an eco-friendly integrated circulating filtration system capable of complex farming of shrimp and cockles.

본 발명은 기존 축제식 양식, 육상양식, 바이오플락 기술 및 순환여과식 양식 시스템의 문제점을 해결하기 위해 내염성 호기성 그래뉼 슬러지와 미세조류를 이용한 새우, 꼬막 복합양식용 친환경 집적형 순환여과 시스템을 고안하였다. The present invention devised an eco-friendly integrated circulatory filtration system for shrimp and cockle complex aquaculture using salt-resistant aerobic granular sludge and microalgae to solve the problems of existing festival aquaculture, land aquaculture, biofloat technology and circulatory filtration aquaculture systems. .

상기와 같은 복합양식용 친환경 집적형 순환여과 시스템은 양식어의 폐사율을 줄이고, 서로 다른 종을 동시에 양식하여 양식에 사용되는 사료를 저감하며, 최종적으로 배출되는 양식수로 인한 환경오염을 최소화하고자 한다.The eco-friendly integrated circulatory filtration system for complex aquaculture as described above reduces the mortality rate of aquaculture fish, reduces the feed used in aquaculture by cultivating different species at the same time, and finally minimizes environmental pollution caused by discharged aquaculture water. .

상기 과제의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 양식수가 순환 여과되는 양식시스템에 있어서, 새우 양식조; 내염성 호기성 그래뉼 슬러지 및 막모듈이 포함되어, 유기물과 암모니아성 질소의 산화반응 및 부유물 제거를 동시에 수행하는 막분리조; 후속 공정으로 유입되는 유량을 조절하는 저류조; 미세조류를 배양하는 미세조류 배양조; 및 꼬막 양식조;를 포함하는 전체 시스템을 상기 양식수가 순환하도록 구성되는 친환경 순환여과 양식시스템을 제공한다.In order to achieve the object of the above object, the present invention provides an aquaculture system in which aquaculture water is circulated and filtered, comprising: a shrimp aquaculture tank; A membrane separation tank that includes a salt-resistant aerobic granular sludge and a membrane module to simultaneously perform an oxidation reaction of organic matter and ammonia nitrogen and removal of suspended matters; A storage tank for controlling the flow rate flowing into a subsequent process; Microalgae culture tank for culturing microalgae; and Provides an eco-friendly circulating filtration aquaculture system configured to circulate the aquaculture water through the entire system including a cockle aquaculture tank.

본 발명의 다른 일 실시 형태로서, 상기 막분리조내의 내염성 호기성 그래뉼 슬러지의 농도가 200 내지 700ppm로 조절되는 것을 특징으로 하는 친환경 순환여과 양식시스템을 제공한다.As another embodiment of the present invention, there is provided an eco-friendly circulation filtration aquaculture system characterized in that the concentration of the salt-resistant aerobic granular sludge in the membrane separation tank is adjusted to 200 to 700 ppm.

본 발명의 또 다른 일 실시 형태로서, 상기 막분리조를 통해 처리된 양식수의 부유물 농도가 0.01 내지 2.5mg/L로 조절되는 것을 특징으로 하는 친환경 순환여과 양식시스템을 제공한다.As another embodiment of the present invention, it provides an eco-friendly circulation filtration aquaculture system, characterized in that the suspension concentration of the aquaculture water treated through the membrane separation tank is adjusted to 0.01 to 2.5 mg / L.

본 발명의 또 다른 일 실시 형태로서, 상기 미세조류 배양조 내의 미세조류 농도가 700 내지 950mg/m3로 조절되는 것을 특징으로 하는 친환경 순환여과 양식시스템을 제공한다.As another embodiment of the present invention, the concentration of microalgae in the microalgae culture tank is 700 to 950mg / m 3 It provides an eco-friendly circulation filtration aquaculture system, characterized in that adjusted.

발명의 또 다른 일 실시 형태로서, 상기 새우 양식조(100)의 부피는 30 내지 60 m3로 조절되는 것을 특징으로 하는 친환경 순환여과 양식시스템을 제공한다.As another embodiment of the invention, the volume of the shrimp aquaculture tank 100 is 30 to 60 m 3 It provides an eco-friendly circulation filtration aquaculture system, characterized in that it is adjusted.

본 발명의 또 다른 일 실시 형태로서, 상기 미세조류의 성장속도를 촉진시키기 위한 배양액 저장소를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 순환여과 양식시스템을 제공한다.As another embodiment of the present invention, there is provided an eco-friendly circulation filtration aquaculture system, characterized in that it further comprises a culture medium storage for promoting the growth rate of the microalgae.

본 발명의 또 다른 일 실시 형태로서, 상기 꼬막 양식조로부터 새우 양식조로 이송되는 양식수내의 바이러스 및 세균 증식을 억제하기 위한 UV 소독기를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 순환여과 양식시스템을 제공한다.As another embodiment of the present invention, it provides an eco-friendly circulation filtration aquaculture system, characterized in that it further comprises a UV sterilizer for inhibiting the growth of viruses and bacteria in the aquaculture water transferred from the cockle aquaculture tank to the shrimp aquaculture tank. .

본 발명 내염성 호기성 그래뉼 슬러지와 미세조류를 이용한 새우, 꼬막 복합양식용 친환경 집적형 순환여과 시스템을 통해, 친환경적이고 효율적인 양식 시스템을 제공할 수 있다.An eco-friendly and efficient aquaculture system can be provided through the eco-friendly integrated circulation filtration system for shrimp and cockle complex culture using salt-resistant aerobic granular sludge and microalgae of the present invention.

도 1은 본 발명의 친환경 순환여과 양식시스템의 계통도
도 2은 본 발명의 친환경 순환여과 양식시스템에 있어서, 미세조류 배앙조 내의 클로로필 a 농도를 나타낸 그래프
도 3은 본 발명의 친환경 순환여과 양식시스템에 있어서, 시스템을 통한 여과공정 진행 전후의 TN 농도를 나타낸 그래프
도 4은 본 발명의 친환경 순환여과 양식시스템에 있어서, 시스템을 통한 여과공정 진행 전후의 COD 농도를 나타낸 그래프
도 5는 본 발명의 친환경 순환여과 양식시스템에 있어서, 시스템을 통한 여과공정 진행 전후의 SS 농도를 나타낸 그래프
1 is a system diagram of an eco-friendly circulation filtration aquaculture system of the present invention
Figure 2 is a graph showing the concentration of chlorophyll a in the microalgae cultivation tank in the eco-friendly circulating filtration aquaculture system of the present invention
Figure 3 is a graph showing the TN concentration before and after the filtration process through the system in the eco-friendly circulation filtration aquaculture system of the present invention
Figure 4 is a graph showing the COD concentration before and after the filtration process through the system in the eco-friendly circulation filtration aquaculture system of the present invention
Figure 5 is a graph showing the SS concentration before and after the filtration process through the system in the eco-friendly circulation filtration aquaculture system of the present invention

본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 여러 가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예들에 대한 설명은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.In order to fully understand the configuration and effects of the present invention, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, and may be implemented in various forms and various changes may be applied. However, the description of the present embodiments is provided to complete the disclosure of the present invention, and to completely inform those skilled in the art of the scope of the invention to which the present invention belongs.

본 발명은 내염성 호기성 그래뉼 슬러지 및 조류 기반 친환경 순환여과 복합 양식시스템에 관한 발명으로서, 상기 양식시스템을 통해 양식시스템을 통해 양식어장에서 발생하는 유기물 및 암모니아성 질소, 질산성 질소등을 제거하여 양식수를 교환하지 않은 채 지속적으로 순환시키며, 양식대상종에게 조류를 먹이로 제공하는 것을 특징으로 한다. The present invention relates to a salt-resistant aerobic granular sludge and algae-based eco-friendly circulating filtration complex aquaculture system, which removes organic matter, ammonia nitrogen, nitrate nitrogen, etc. generated from fish farms through the aquaculture system to produce aquaculture water It is characterized in that it continuously circulates without exchanging, and provides algae as food to the aquaculture target species.

구체적으로, 본 발명의 양식시스템은 양식수가 도 1에 도시된 바와 같은, 새우 양식조(100), 막분리조(200), 저류조(300), 미세조류 배양조(400) 및 꼬막 양식조(500)를 포함하는 전체 시스템을 순환하도록 구성된다.Specifically, the aquaculture system of the present invention includes a shrimp aquaculture tank 100, a membrane separation tank 200, a storage tank 300, a microalgae culture tank 400, and a cockle aquaculture tank ( 500) is configured to circulate the entire system.

보다 구체적으로, 본 발명 새우 양식조(100)에 유입된 양식수는 막분리조(200)로 이송되어 정제된 후, 저류조(300)로 이송되었다가, 미세조류 배양조(400) 및 꼬막 양식조(500)로 나뉘어 유입된다. 이 후, 미세조류 배양조(400)를 거쳐 미세조류를 다량 함유한 양식수가 꼬막 양식조(500)로 추가 유입된다.More specifically, the culture water introduced into the shrimp aquaculture tank 100 of the present invention is transferred to the membrane separation tank 200 and purified, then transferred to the storage tank 300, and then to the microalgae culture tank 400 and cockle culture It is divided into the tank 500 and introduced. Thereafter, culture water containing a large amount of microalgae is additionally introduced into the cockle aquaculture tank 500 through the microalgae culture tank 400.

상기 꼬막 양식조(500)로 최종적으로 유입되는 양식수 양은 저류조(300)로 이송된 양식수의 양과 동일하게 조절되며, 이 후 상기 양식수가 다시 새우 양식조(100)로 유입되는 바, 위와 같이 동일한 양의 양식수가 전체 시스템을 순환하며 새우 및 꼬막을 양식할 수 있다.The amount of aquaculture water finally introduced into the cockle aquaculture tank 500 is adjusted equal to the amount of aquaculture water transferred to the storage tank 300, and then the aquaculture water flows back into the shrimp aquaculture tank 100, as described above. The same amount of aquaculture water circulates through the entire system and can grow shrimp and cockles.

위와 같은 순환을 위하여, 전체 시스템을 통해 이송되는 양식수의 유속은 일정하게 유지되는 것이 바람직하며, 구체적으로 상기 양식수의 유속은 하루에 전체 시스템을 3 내지 5 사이클 순환할 수 있는 속도로 조절되는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로, 본 발명 새우 양식조내로 유입되는 양식수의 유속(flow flux)는 30 내지 50m3/day로 조절되는 것이 바람직하며, 다른 장치에도 위와 유사한 유속으로 양식수가 이송되는 것이 바람직하다.For the above circulation, it is preferable that the flow rate of the cultured water transported through the entire system is maintained constant. it is desirable More specifically, the flow flux of the aquaculture water introduced into the shrimp aquaculture tank of the present invention is preferably adjusted to 30 to 50 m 3 /day, and it is preferable that the aquaculture water be transferred to other devices at a flow rate similar to the above.

아울러, 상기 양식수가 유입 및 방출되는 유량을 조절하여, 전체 시스템 장치의 부피 대비 하루에 순환하는 양식수의 유량이 0.8 내지 1.2배가 되도록 조절하는 것이 바람직하다. In addition, it is preferable to adjust the flow rate of the aquaculture water to be introduced and discharged so that the flow rate of the aquaculture water circulating per day relative to the volume of the entire system device is 0.8 to 1.2 times.

만약 상기 범위보다 빠르게 많은 양의 양식수가 순환될 경우, 본 시스템 내의 막분리조에서의 수처리 시간이 충분히 확보되지 못하는 바, 양식수 내의 질소 및 유기물 제거가 충분히 일어날 수 없다는 문제가 발생할 수 있다. If a large amount of aquaculture water is circulated faster than the above range, the water treatment time in the membrane separation tank in the present system cannot be sufficiently secured, and thus nitrogen and organic matter in the aquaculture water cannot be sufficiently removed.

반면, 양식수가 지나치게 느리게 순환되어 순환주기가 길어질 경우, 새우 양식조 및 꼬막양식조 내로 지속적으로 신선한 양식수가 공급되지 못하고, 오염된 양식수가 장시간 적체됨에 따라, 새우 및 꼬막의 양식에 악영향을 미칠 수 있는 바, 양식수의 속도 및 유량은 상기범위내로 적절히 조절될 필요가 있다.On the other hand, if the aquaculture water is circulated too slowly and the circulation cycle becomes long, fresh aquaculture water cannot be continuously supplied into the shrimp aquaculture tank and cockle aquaculture tank, and contaminated aquaculture water accumulates for a long time, which can adversely affect shrimp and cockle culture. As such, the speed and flow rate of cultured water need to be properly adjusted within the above range.

한편, 본 발명 시스템은 동일한 양의 양식수가 지속적으로 순환을 거치는 바, 별도의 양식수 배출 및 유입이 필요하지 않다. 다만, 경우에 따라 증발되는 양식수를 보충하거나, 지나치게 오염된 양식수 및 잉여슬러지를 배출할 필요가 있을 수 있는 바, 별도의 보충수 유입펌프 및 배출수와 잉여슬러지 배출구를 포함할 수 있다.On the other hand, since the system of the present invention continuously circulates the same amount of cultured water, separate discharge and inflow of cultured water is not required. However, in some cases, it may be necessary to supplement the evaporated farming water or discharge excessively contaminated farming water and surplus sludge, so a separate supplementary water inlet pump and discharged water and surplus sludge outlet may be included.

도 1에는 막분리조 하단에 배출수 및 잉여슬러지 배출구(900)가 위치하고 있으나, 상기 배출구의 위치가 반드시 막분리조 하단에 위치해야 하는 것은 아니며, 필요에 따라 각 장치의 하단마다 설치될 수도 있다. In FIG. 1 , discharged water and surplus sludge outlets 900 are located at the bottom of the membrane separation tank, but the location of the outlets does not necessarily have to be located at the bottom of the membrane separation tank, and may be installed at each bottom of each device if necessary.

마찬가지로 도 1에는 보충수 유입펌프(800)를 통해 막분리조 상으로 보충수를 유입시키고 있으나, 상기 보충수가 반드시 막분리조로 유입되어야 하는 것은 아니며, 필요에 따라 각 장치로 유입될 수 있다.Similarly, in FIG. 1 , make-up water is introduced into the membrane separation tank through the make-up water inlet pump 800, but the make-up water does not necessarily have to flow into the membrane separation tank, and can be introduced into each device as needed.

필요에 따라 배출되는 양식수의 양은 전체 시스템 내의 양식수량 대비 10%이하로 조절되는 것이 바람직하고, 보충되는 양식수의 양 역시 전체 시스템 내의 양식수량 대비 10%이하로 조절되는 것이 바람직하다. 상기 범위보다 다량의 양식수가 배출 또는 보충될 경우, 전체 시스템내의 산소, 유기물 농도 등이 급변하여 양식어의 생장에 부적절한 영향을 끼칠 수 있다.The amount of aquaculture water discharged as needed is preferably adjusted to 10% or less of the aquaculture water in the entire system, and the amount of supplemented aquaculture water is also preferably controlled to 10% or less of the aquaculture water in the entire system. If a large amount of aquaculture water is discharged or replenished than the above range, the concentration of oxygen and organic matter in the entire system may change rapidly, which may adversely affect the growth of aquaculture fish.

구체적으로 본 발명 시스템을 이루는 각 장치의 구성을 살펴보면. 먼저 새우가 양성되는 새우 양식조(100)가 설치될 수 있다.Looking at the configuration of each device constituting the system of the present invention in detail. First, a shrimp aquaculture tank 100 in which shrimp are nurtured may be installed.

상기 양식수조 내에는 새우가 생장하기에 알맞은 수준의 정화된 양식수가 유입될 수 있다. Purified aquaculture water at a level suitable for the growth of shrimp may be introduced into the aquaculture tank.

구체적으로, 상기 유입되는 양식수의 유기물 농도는 0.01 내지 5mg/L, 더욱 바람직하게는 0.01 내지 3mg/L, 암모니아성 질소의 농도는 0.01 내지 8mg/L, 바람직하게는 0.01 내지 3mg/L으로 조절될 수 있다.Specifically, the concentration of organic matter in the inflowing aquaculture water is adjusted to 0.01 to 5 mg/L, more preferably 0.01 to 3 mg/L, and the concentration of ammonia nitrogen is adjusted to 0.01 to 8 mg/L, preferably 0.01 to 3 mg/L. It can be.

상기와 같은 바람직한 양식수 조건은 후술한 막분리조(200)를 통한 유기물 제거, 탈질 및 부유물 제거공정과 미세조류 배양조(400)의 추가적인 탈질공정을 통해 달성될 수 있다.Preferred aquaculture water conditions as described above can be achieved through organic matter removal, denitrification, and floating matter removal processes through the membrane separation tank 200 and additional denitrification process of the microalgae culture tank 400.

한편, 상기 새우 양식조(100)의 부피는 30 내지 60 m3로 조절되는 것이 바람직하다. 상기 양식수조의 부피가 30 m3 보다 작게 설계될 경우, 한번에 사육가능한 새우의 양이 지나치게 적어지는 단점이 있으며, 반대로 부피가 60 m3 보다 크게 설계될 경우, 반응기가 지나치게 커짐에 따라 침전물이 정체되는 문제가 발생할 수 있다. 아울러, 양식조의 부피에 따라 수처리조인 막분리조의 크기도 더 커져야 하는 바, 전체적인 시스템이 너무 비대해질 수 있다.On the other hand, the volume of the shrimp farming tank 100 is preferably adjusted to 30 to 60 m 3 . When the volume of the aquaculture tank is designed to be smaller than 30 m 3 , there is a disadvantage in that the amount of shrimp that can be reared at one time is too small. On the contrary, when the volume is designed to be larger than 60 m 3 , the sediment becomes stagnant as the reactor becomes too large. problems can arise. In addition, since the size of the membrane separation tank, which is a water treatment tank, should be increased according to the volume of the aquaculture tank, the overall system may become too large.

아울러, 새우의 양식을 최적화 하기 위해 상기 새우 양식조(100)의 수위는 1 내지 1.4m, 더욱 바람직하게는 1.2 내지 1.4m로 조절되는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the water level of the shrimp aquaculture tank 100 be adjusted to 1 to 1.4 m, more preferably 1.2 to 1.4 m, in order to optimize shrimp farming.

상기 새우 양식조(100)에 유입되거나, 새우 양식조로부터 방출되는 양식수의 유속은 앞서 살펴본 바와 같이 전체 시스템을 하루에 3 내지 5번 순환하도록 조절되는 것이 바람직하며, 이에 따라 상기 새우 양식조(100)의 부피 대비 하루동안 유입 및 방출되는 양식수의 유량은 1 : 0.7 내지 1 : 1.3으로 조절되는 것이 바람직하다. As described above, the flow rate of the aquaculture water flowing into the shrimp aquaculture tank 100 or discharged from the shrimp aquaculture tank is preferably adjusted to circulate the entire system 3 to 5 times a day, and accordingly, the shrimp aquaculture tank ( 100), it is preferable to adjust the flow rate of aquaculture water introduced and discharged during the day to 1: 0.7 to 1: 1.3.

앞서 살펴본 바와 같이, 양식수조에서 방출되는 양식수의 유속은 후단의 막분리조로 유입되는 양식수의 유속과 동일하게 구성되는 바, 상기 범위보다 빠르게 양식수가 이송될 경우, 후단의 막분리조에서의 수처리 시간이 충분히 확보되지 못하는 바, 양식수 내의 질소 및 유기물 제거가 충분히 일어날 수 없다는 문제가 발생할 수 있다. As described above, the flow rate of the aquaculture water discharged from the aquaculture tank is configured to be the same as the flow rate of the aquaculture water flowing into the membrane separation tank at the rear stage. When the aquaculture water is transferred faster than the above range, Since the water treatment time is not sufficiently secured, a problem may occur in that nitrogen and organic matter in the cultured water cannot be sufficiently removed.

반대로 양식수조로 유입되는 양식수가 지나치게 느리게 이송될 경우, 상기 새우 양식조(100) 내에서 새우가 양식됨에 따라, 양식수 내에는 새우가 섭취하고 남은 잔류 사료 및 새우로부터 발생하는 노폐물들이 잔존하게 되는 바, 양식수조 내로 지속적으로 신선한 양식수가 공급되지 못하여, 오염된 양식수가 장시간 적체됨에 따라 새우의 양식에 악영향을 미칠 수 있다.Conversely, if the aquaculture water flowing into the aquaculture tank is transported too slowly, as the shrimp is cultured in the shrimp aquaculture tank 100, residual feed and waste products generated from the shrimp remain in the aquaculture water Bar, since fresh aquaculture water is not continuously supplied into the aquaculture tank, contaminated aquaculture water accumulates for a long time, which may adversely affect shrimp farming.

한편, 상기 새우 양식조에서 발생한 노폐물이 걸러지지 않고, 전체 시스템을 순환할 경우, 후술할 꼬막의 생장을 저해할 수 있으며, 이러한 오염된 양식수가 다시 새우 양식조 내로 유입됨에 따라, 새우의 생장 역시 크게 저해할 수 있다.On the other hand, if the waste generated in the shrimp farming tank is not filtered and circulates through the entire system, it can inhibit the growth of cockles, which will be described later, and as this contaminated farming water flows back into the shrimp farming tank, the growth of shrimp also can greatly impede it.

따라서, 위와 같이 발생한 오염물질을 제거할 수 있도록, 새우 양식조(100)의 양식수는 펌프를 통해 막분리조(200)로 이동되며, 상기 막분리조 내에서 유기물 및 질소 제거반응과 동시에 부유물의 제거반응이 진행된다.Therefore, in order to remove the contaminants generated as above, the culture water of the shrimp aquaculture tank 100 is moved to the membrane separation tank 200 through the pump, and the organic matter and nitrogen removal reaction in the membrane separation tank and the suspended matter at the same time elimination reaction proceeds.

상기 막분리조(200)에 유입 및 방출되는 유량은 새우 양식조(100)에 유입되는 유량과 동일하게 조절될 수 있으며, 상기 막분리조(200)의 부피는 새우 양식조(100)의 부피 대비 0.8 내지 1.2배로 구성될 수 있다. The flow rate entering and exiting the membrane separation tank 200 can be adjusted to be the same as the flow rate flowing into the shrimp aquaculture tank 100, and the volume of the membrane separation tank 200 is the volume of the shrimp aquaculture tank 100. It may be composed of 0.8 to 1.2 times the contrast.

상기 막분리조(200)의 크기가 지나치게 작을 경우, 충분한 양의 호기성 그래뉼 슬러지를 함유하지 못하는 문제가 발생하고, 이에 따라 양식수 정화 효율이 감소하게 되어 바람직하지 않다. 반면, 상기 범위보다 막분리조 크기가 커질 경우, 오히려 호기성 그래뉼 슬러지를 통해 정화가 일어나지 못하고 그대로 막분리조를 빠져나가는 양식수가 생길 수 있으므로, 최적화를 위해 부피를 상기 범위내로 조절하는 것이 바람직하다.If the size of the membrane separation tank 200 is too small, a problem arises in that it does not contain a sufficient amount of aerobic granular sludge, and accordingly, the purification efficiency of aquaculture water is reduced, which is not preferable. On the other hand, if the size of the membrane separation tank is larger than the above range, purification may not occur through aerobic granular sludge and aquaculture water may pass through the membrane separation tank as it is. Therefore, it is preferable to adjust the volume within the above range for optimization.

막분리조를 통한 구체적인 정화반응은 하기와 같이 일어난다.A specific purification reaction through the membrane separation tank occurs as follows.

*먼저 정화를 위해서, 본 발명의 막분리조(200)내에는 내염성 호기성 그래뉼 슬러지가 함유될 수 있다.* First, for purification, salt-resistant aerobic granular sludge may be contained in the membrane separation tank 200 of the present invention.

상기 내염성 호기성 그래뉼 슬러지는 고가의 담체, 회전체 등의 생물막없이 생물학적, 물리적, 화학적 요인등에 의해서 활성 슬러지에 함유된 호기성 미생물들이 서로 자가고정화 현상을 나타내며 서로 뭉치면서 그래뉼화된 것으로, 니트로소모나스(Nitrosomonas), 니트로코커스(Nitrococcus), 할로모나스(Halomonas), 로도할로박터(rhodohalobacter), 파라로도박터(Pararhodobacter), 마리노스피릴럼(Marinospirillum), 트루에페라(Trueper), 펠라기박테리엄(Pelagibacterium), 등과 같은 호기성 또는 통성 혐기성 미생물을 이용하여 제조될 수 있고, 특히 내염성을 만족시키기 위하여 할로모나스(Halomonas), 니트로소모나스(Nitrosomonas), 니트로코커스(Nitrococcus), 니트로코커스(Nitrococcus), 트루에페라(Trueper) 로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상의 미생물을 포함하는 것이 바람직하며, 상기 할로모나스(Halomonas), 니트로소모나스(Nitrosomonas), 니트로코커스(Nitrococcus), 니트로코커스(Nitrococcus), 트루에페라(Trueper)를 대부분 포함하는 것이 더욱 바람직하다.The salt-resistant aerobic granular sludge is granulated as the aerobic microorganisms contained in the activated sludge exhibit a self-fixation phenomenon and agglomerate with each other by biological, physical, and chemical factors without a biofilm such as an expensive carrier or a rotating body, Nitrosomonas ( Nitrosomonas, Nitrococcus, Halomonas, rhodohalobacter, Pararhodobacter, Marinospirillum, Trueper, Pelagibacterium ), and can be prepared using aerobic or facultative anaerobic microorganisms such as Halomonas, Nitrosomonas, Nitrococcus, Nitrococcus, and True to satisfy salt tolerance. It is preferable to include one or more microorganisms selected from the group consisting of Trueper, the Halomonas, Nitrosomonas, Nitrococcus, Nitrococcus, and Truepera ( It is more preferable to include most of Trueper).

본 발명의 내염성 호기성 그래뉼 슬러지의 경우, 앞서 살펴본 바와 같이 내염성을 가지는 미생물군을 선별하고 배양조건을 조절하여 상기 미생물의 내염성을 향상시켰다. 또한, 상기 미생물들의 함량 범위를 적절히 조절하여, 내염성을 높이는 동시에 적절히 그래뉼화 되어 오염물질을 효율적으로 처리할 수 있도록 하였다. In the case of the salt-tolerant aerobic granular sludge of the present invention, as described above, the salt-tolerance of the microorganisms was improved by selecting a group of salt-tolerant microorganisms and adjusting culture conditions. In addition, by appropriately adjusting the content range of the microorganisms, the salt resistance was increased, and at the same time, they were appropriately granulated so that contaminants could be efficiently treated.

상기 내염성 호기성 그래뉼 슬러지는, 유기물산화 및 암모니아성 질소 산화반응의 경우에 유산소조건에서 최종 전자수용체로 용존산소를 이용하여 산화반응을 진행하고, 탈질반응의 경우에는 무산소 조건하에 최종 전자수용체로 질산성 질소를 이용하여 탈질반응을 진행할 수 있다.The salt-resistant aerobic granular sludge proceeds with an oxidation reaction using dissolved oxygen as the final electron acceptor under aerobic conditions in the case of organic material oxidation and ammonia nitrogen oxidation reaction, and in the case of denitrification reaction, nitric acid as the final electron acceptor under anoxic conditions The denitrification reaction can be carried out using nitrogen.

또한, 앞서 살펴본 바와 같이 본 발명의 내염성 호기성 그래뉼 슬러지의 경우, 바다물의 염분농도 조건에서 사료 찌꺼기 및 양식어가 배출하는 노폐물을 분해할 수 있도록 배양되어, 고염분 환경에서도 생존하여 여과공정을 진행할 수 있다.In addition, as described above, in the case of the salt-tolerant aerobic granular sludge of the present invention, it is cultured to decompose feed debris and waste products discharged from fish farming in the salt concentration condition of seawater, and survives in a high-salinity environment to proceed with the filtration process.

구체적으로 상기 배양조건을 통해 얻어지는 본 발명의 내염성 호기성 그래뉼 슬러지의 경우, 염도 10‰내지 40‰에서 생장할 수 있다.Specifically, in the case of the salt-tolerant aerobic granular sludge of the present invention obtained through the above culture conditions, it can grow at a salinity of 10‰ to 40‰.

만약 내염성 호기성 그래뉼 슬러지가 견딜 수 있는 염도가 10‰ 미만이라면, 유입되는 물의 염도를 10‰ 미만으로 조절해줘야 하는데 상기 범위의 염도조건에서는 상기 내염성 호기성 그래뉼 슬러지의 유기물 및 질소 처리효율이 감소하므로 바람직하지 않다. 반면, 40 ‰을 초과하는 염도에서도 생존하기 위한 배양조건을 갖추는 것은 매우 까다로운 공정을 요구하므로, 경제적인 측면에서 바람직하지 않다. 따라서, 내염성 호기성 그래뉼 슬러지를 양식수 내에서 위와 같은 농도로 유지하는 것이 바람직하며, 양식환경 최적화를 위해서는 20 내지 35‰으로 유지하는 것이 더욱 바람직하다.If the salinity that the salt-resistant aerobic granular sludge can withstand is less than 10‰, the salinity of the inflow water must be adjusted to less than 10‰. not. On the other hand, having culture conditions to survive even at a salinity exceeding 40 ‰ requires a very difficult process, which is not preferable from an economic point of view. Therefore, it is preferable to maintain the salt-resistant aerobic granular sludge at the above concentration in the aquaculture water, and it is more preferable to maintain it at 20 to 35‰ to optimize the aquaculture environment.

상기 내염성 호기성 그래뉼 슬러지의 평균직경은 0.1 ~ 0.5mm인 것이 바람직하다. 만약 내염성 호기성 그래뉼 슬러지의 평균직경이 0.1mm 미만인 경우에는 침전이 제대로 일어나지 않아서, 내염성 호기성 그래뉼 슬러지의 농도를 조절하기가 어렵다. 반면, 평균직경이 0.5 mm를 초과하는 경우에는 내염성 호기성 그래뉼 슬러지가 막분리조에서 원활히 유동하지 못하고 막분리조 바닥에 침전되어서 유기물 및 질소 처리효율이 감소할 수 있으므로 바람직하지 않다. 양식 환경의 최적화를 위해서는 상기 내염성 호기성 그래뉼 슬러지의 평균직경은 0.2 ~ 0.4mm인 입자가 전체 입자의 70%를 상회하는 것이 더욱 바람직하다. The average diameter of the salt-resistant aerobic granular sludge is preferably 0.1 to 0.5 mm. If the average diameter of the salt-resistant aerobic granular sludge is less than 0.1 mm, it is difficult to control the concentration of the salt-resistant aerobic granular sludge because sedimentation does not occur properly. On the other hand, when the average diameter exceeds 0.5 mm, the salt-tolerant aerobic granular sludge does not flow smoothly in the membrane separation tank and is precipitated at the bottom of the membrane separation tank, which is undesirable because organic matter and nitrogen treatment efficiency may decrease. In order to optimize the aquaculture environment, it is more preferable that the average diameter of the salt-resistant aerobic granular sludge exceeds 70% of the total particles of 0.2 to 0.4 mm.

한편, 본 발명 막분리조(200)에 함유되는 내염성 호기성 그래뉼 슬러지의 양은 농도가 200 ~ 700ppm이 되도록 조절되는 것이 바람직하다.Meanwhile, the amount of the salt-resistant aerobic granular sludge contained in the membrane separation tank 200 of the present invention is preferably adjusted to a concentration of 200 to 700 ppm.

내염성 호기성 그래뉼 슬러지의 농도가 200ppm 미만인 경우에는 유기물제거 및 질산화가 이루어지지 않는 문제가 발생하고, 반대로 농도가 700ppm을 초과하는 경우에는 막분리조 내에 침전되어 오히려 오염물질이 증가하는 현상이 발생할 수 있다. If the concentration of the salt-resistant aerobic granular sludge is less than 200ppm, there is a problem that organic matter removal and nitrification do not occur, and conversely, if the concentration exceeds 700ppm, it may precipitate in the membrane separation tank and rather increase pollutants. .

본 발명에서는 내염성 호기성 그래뉼 슬러지를 이미 그래뉼화된 상태로 막분리조(200)에 주입함에 따라 고농도의 호기성 미생물을 유지할 수 있는 바, 유기물충격부하에도 강한 저항성을 유지할 수 있다.In the present invention, a high concentration of aerobic microorganisms can be maintained by injecting the salt-tolerant aerobic granular sludge into the membrane separation tank 200 in an already granulated state, so that strong resistance to organic impact load can be maintained.

또한, 본 발명의 내염성 호기성 그래뉼 슬러지는 일정 크기 이상의 그래뉼 슬러지로 이루어지는 바, 부유슬러지 관리가 용이할 뿐만 아니라, 원활한 고액분리가 가능하여 내염성 호기성 그래뉼 슬러지 농도 조절이 빠르게 이루어질 수 있다.In addition, since the salt-resistant aerobic granular sludge of the present invention is composed of granular sludge having a certain size or more, floating sludge management is easy, and the salt-tolerant aerobic granular sludge concentration can be quickly adjusted because smooth solid-liquid separation is possible.

아울러, 내염성 호기성 그래뉼 슬러지는 막분리조(200) 내에서 부유한 상태로 활성화되는 바, 균질성이 향상되므로 잔류하는 유기물을 빠르게 제거하는 동시에 질산화반응 및 탈질반응의 효율을 높일 수 있다.In addition, since the salt-resistant aerobic granular sludge is activated in a floating state in the membrane separation tank 200, the homogeneity is improved, so that remaining organic matter can be quickly removed and the efficiency of the nitrification and denitrification reactions can be increased.

상기 내염성 호기성 그래뉼 슬러지를 이용한 유기물 산화 반응 메커니즘은 하기의 반응식과 같이 일어난다.The organic material oxidation reaction mechanism using the salt-resistant aerobic granular sludge occurs as shown in the following reaction formula.

C6H14O2N + 3.358O2 → 0.878C5H7O2N + 1.608CO2 + 0.122NH4 + + 3.622H2O + 0.122OH- C 6 H 14 O 2 N + 3.358 O 2 → 0.878 C 5 H 7 O 2 N + 1.608 CO 2 + 0.122NH 4 + + 3.622H 2 O + 0.122OH -

또한, 상기 내염성 호기성 그래뉼 슬러지를 이용한 암모니아성 질소의 완전 질산화 반응메커니즘은 하기의 반응식과 같이 일어난다.In addition, the complete nitrification reaction mechanism of ammonia nitrogen using the salt-resistant aerobic granular sludge occurs as shown in the following reaction formula.

22NH4 + + 37O2 + 4CO2 + HCO3 -→ C5H7O2N + 21NO3 -+ 20H2O+ 42H+ 22NH 4 + + 37O 2 + 4CO 2 + HCO 3 - → C 5 H 7 O 2 N + 21NO 3 - + 20H 2 O+ 42H +

상기와 같은 반응을 통해 막분리조(200)에서 배출되는 양식수의 오염물질 농도를 생물 독성 농도 아래로 조절할 수 있다. 구체적으로, 상기 양식수의 유기물 농도는 0.01 내지 5mg/L, 더욱 바람직하게는 0.01 내지 3mg/L, 암모니아성 질소의 농도를 0.01 내지 8mg/L, 바람직하게는 0.01 내지 3mg/L으로 조절될 수 있다.Through the above reaction, the concentration of contaminants in the aquaculture water discharged from the membrane separation tank 200 can be adjusted below the biotoxic concentration. Specifically, the concentration of organic matter in the aquaculture water may be adjusted to 0.01 to 5 mg/L, more preferably 0.01 to 3 mg/L, and the concentration of ammonia nitrogen to 0.01 to 8 mg/L, preferably 0.01 to 3 mg/L. there is.

상기 유기물의 농도가 5mg/L 를 초과할 경우, 양식수의 부영양화, 적조 현상 등이 발생할 수 있고, 오염도가 증가하여 새우 또는 꼬막의 질병 발생가능성이 급증하게 된다.When the concentration of the organic matter exceeds 5 mg / L, eutrophication of the aquaculture water, red tide phenomenon, etc. may occur, and the contamination level increases, resulting in a rapid increase in the possibility of shrimp or cockle disease.

또한, 상기 암모니아성 질소의 농도가 8mg/L을 초과할 경우, 양식수의 부영양화, 적조 현상 등이 발생할 수 있고, pH와 수온에 따라 비이온화된 암모니아(NH3)의 농도가 증가하고, 비이온화된 암모니아(NH3)의 생물독성으로 인해 새우 또는 꼬막의 성장이 저조해지고 폐사율이 급증하게 된다.In addition, when the concentration of ammonia nitrogen exceeds 8 mg/L, eutrophication of aquaculture water, red tide phenomenon, etc. may occur, and the concentration of non-ionized ammonia (NH 3 ) increases according to pH and water temperature. Due to the biotoxicity of ionized ammonia (NH 3 ), the growth of shrimp or cockle is stunted and the mortality rate increases rapidly.

따라서, 유기물의 농도 및 암모니아성 질소의 농도를 각각 5mg/L, 8mg/L 이하로 조절하는 것이 새우 또는 꼬막의 생장 최적화를 위해서 바람직하다.Therefore, it is preferable to optimize the growth of shrimp or cockle to control the concentration of organic matter and the concentration of ammonia nitrogen to 5 mg/L or 8 mg/L or less, respectively.

한편, 본 발명 막분리조(200)에서는 내염성 호기성 그래뉼 슬러지를 통한 생물학적 정화작용외에 막모듈(210)을 통한 물리적 정화작용이 수반될 수 있다.Meanwhile, in the membrane separation tank 200 of the present invention, physical purification through the membrane module 210 may be accompanied in addition to biological purification through the salt-resistant aerobic granular sludge.

상기 막모듈(210)은 양식수내의 부유물 농도를 저감시키는 것을 주된 목적으로 한다.The main purpose of the membrane module 210 is to reduce the concentration of suspended solids in cultured water.

구체적으로, 상기 막모듈(210)로서 중력 여과기, 진공 여과기, 가압 여과기, 압착 여과기, 또는 원심 여과기를 사용할 수 있다. 아울러, 상기 막모듈에 사용되는 막의 경우, 부유물의 적절한 제거를 위하여 구멍의 지름을 0.1~10μm로 조절되는 것이 바람직하다.Specifically, as the membrane module 210, a gravity filter, a vacuum filter, a pressure filter, a compression filter, or a centrifugal filter may be used. In addition, in the case of the membrane used in the membrane module, it is preferable to adjust the diameter of the hole to 0.1 to 10 μm in order to properly remove the suspended matter.

상기 막모듈을 활용하여 부유물을 걸러줌으로써, 후속 공정으로 부유물이 이송되는 것을 방지할 수 있으며, 구체적으로 부유물 농도는 0.01 내지 2.5 mg/L 까지 저감시키는 것이 바람직하다.By filtering the suspended solids using the membrane module, it is possible to prevent the suspended solids from being transported to a subsequent process, and specifically, it is preferable to reduce the suspended solid concentration to 0.01 to 2.5 mg/L.

본 발명 막분리조(200)를 통해서 정화된 양식수는 저류조(300)를 거쳐 미세조류 배양조(400) 및 꼬막양식조(500)로 이송될 수 있는데, 이 때 미세조류 배양조(400) 내로 유입되는 양식수의 부유물 농도가 상기 범위보다 높게 유지되면, 미세조류의 생장에 부정적인 영향을 미칠 수 있다.Aquaculture water purified through the membrane separation tank 200 of the present invention can be transferred to the microalgae culture tank 400 and the cockle culture tank 500 through the storage tank 300. At this time, the microalgae culture tank 400 If the concentration of suspended solids in the cultured water flowing into it is maintained higher than the above range, it may negatively affect the growth of microalgae.

구체적으로, 부유물질에는 유기물과 박테리아가 혼재되어 있는데, 위와 같이 부유하는 유기물은 광합성에 필요한 빛을 산란시켜, 미세조류의 광합성을 저해한다. 또한, 미세조류와 박테리아는 서로 경쟁적 관계에 있는 이종(異種) 물질으로서, 박테리아의 경우 미세조류의 성장과 생존을 저해하는 물질을 배출하게 된다. Specifically, organic matter and bacteria are mixed in the suspended matter, and the floating organic matter scatters light necessary for photosynthesis as above, thereby inhibiting photosynthesis of microalgae. In addition, microalgae and bacteria are heterogeneous substances in a competitive relationship with each other, and in the case of bacteria, substances that inhibit the growth and survival of microalgae are discharged.

따라서, 미세조류의 생장을 위해 이러한 부유물을 제거할 필요가 있다.Therefore, it is necessary to remove these suspended matters for the growth of microalgae.

아울러, 꼬막양식조(500)의 하부에는 꼬막 양식을 위한 모래가 위치하게 되는데, 양식수내의 부유물 농도가 높을 경우, 상기 모래에 부유물이 적체되어 썩는 현상이 발생할 수 있다.In addition, sand for cockle farming is located at the bottom of the cockle aquaculture tank 500, and when the concentration of suspended matter in the farming water is high, floating matter accumulates in the sand and rotting may occur.

따라서, 앞선 내염성 호기성 그래뉼 슬러지 및 막모듈을 통한 부유물 저감 작용을 통해, 막분리조(200)를 거쳐 배출되는 양식수내의 부유물 농도를 0.01 내지 2 mg/L 까지 저감시키는 것이 바람직하다.Therefore, it is preferable to reduce the concentration of suspended matter in the aquaculture water discharged through the membrane separation tank 200 to 0.01 to 2 mg/L through the above-mentioned salt-resistant aerobic granular sludge and the suspended matter reduction action through the membrane module.

*상기 막분리조(200)에서 정화작용을 마치고 배출된 양식수는 저류조(300)에 저장될 수 있다. 저류조의 부피는 새우 양식조 대비 0.8 내지 1.2배로 형성되는 것이 바람직하다.* Aquaculture water discharged after the purification in the membrane separation tank 200 may be stored in the storage tank 300. The volume of the storage tank is preferably formed to be 0.8 to 1.2 times that of the shrimp farming tank.

상기 저류조(300)는 미세조류 배양조(400) 및 꼬막양식조(500)로 적절한 수준의 유량을 분배하는 역할을 담당한다.The storage tank 300 serves to distribute an appropriate level of flow rate to the microalgae culture tank 400 and cockle aquaculture tank 500.

구체적으로, 새우 양식조(100), 막분리조(200), 저류조(300), 꼬막양식조(500)의 경우, 하루 종일 양식수가 순환가동되는 반면, 미세조류 배양에는 시간이 오래 소요되는 바, 꼬막양식조로 충분히 성장한 미세조류를 공급하기 위하여, 상기 미세조류 배양조(400)를 통한 양식수 이송은 간헐적으로 이루어지는 것이 바람직한 바, 저류조를 통해 이러한 양식수 유입을 조절할 수 있다.Specifically, in the case of the shrimp aquaculture tank 100, the membrane separation tank 200, the reservoir tank 300, and the cockle aquaculture tank 500, the aquaculture water is circulated throughout the day, but it takes a long time to cultivate microalgae. In order to supply sufficiently grown microalgae to the cockle aquaculture tank, it is preferable that the culture water is transported through the microalgae culture tank 400 intermittently, and the inflow of such culture water can be controlled through the storage tank.

한편, 위와 같은 저류조(400)로부터 양식수를 공급받는 미세조류 배양조(400) 및 꼬막양식조(500)의 보다 구체적인 기능은 하기와 같다.On the other hand, more specific functions of the microalgae culture tank 400 and cockle farming tank 500 receiving culture water from the reservoir tank 400 as described above are as follows.

미세조류 배양조(400)는 꼬막의 먹이로 제공되는 미세조류가 배양되는 장소로서, 상기 미세조류 배양조내의 미세조류가 막분리조(200)에서 미처 제거되지 못한 잔류 질소, 이산화탄소 및 미량의 원소를 흡수하여 광합성을 통해 성장할 수 있다. The microalgae culture tank 400 is a place where microalgae provided as food for cockles are cultured, and the microalgae in the microalgae culture tank are not yet removed in the membrane separation tank 200. Residual nitrogen, carbon dioxide and trace elements can absorb and grow through photosynthesis.

한편, 상기 미세조류 배양조(400) 내에서 여분의 잔류 질소 제거 작용이 진행되는 바, 본 발명의 양식시스템은 단순히 막분리조(200)만을 활용하는 것에 비해서 꼬막 및 새우의 생장에 더욱 적합한 질소농도를 맞춰줄 수 있다는 장점이 있다.On the other hand, since excess residual nitrogen is removed in the microalgae culture tank 400, the aquaculture system of the present invention is nitrogen more suitable for the growth of cockles and shrimp than simply using only the membrane separation tank 200. It has the advantage of being able to adjust the concentration.

본 발명의 양식 시스템 상에는 상기 미세조류의 성장을 촉진하기 위한, 별도의 배양액 저장소(450)가 추가로 마련될 수 있다. A separate culture medium reservoir 450 may be additionally provided on the aquaculture system of the present invention to promote the growth of the microalgae.

상기 배양액 저장소 내에는 조류의 성장을 촉진할 수 있는 미량원소가 배양액 형태로 보관되며, 상기 배양액을 간헐적으로 미세조류 배양조(400)로 공급해줄 수 있다. Microelements capable of promoting the growth of algae are stored in the culture medium storage in the form of a culture medium, and the culture medium can be supplied to the microalgae culture tank 400 intermittently.

상기 배양액을 이루는 미량원소로는 ZnSO4·7H2O, CoCl2·6H2O, (NH4)6Mo7O24·4H2O, CuSO4·5H2O 등이 포함될 수 있으며, 추가적으로 비타민이 함유될 수 있다. Trace elements constituting the culture solution may include ZnSO 4 7H 2 O, CoCl 2 6H 2 O, (NH 4 ) 6 Mo 7 O 24 4H 2 O, CuSO 4 5H 2 O, etc., and additional vitamins. may contain this.

한편, 상기 배양액 공급을 통해 미세조류 배양조(400) 내의 미세조류 농도를 700 내지 950mg/m3로 조절하는 것이 바람직하다. On the other hand, the concentration of microalgae in the microalgae culture tank 400 through the supply of the culture medium is preferably adjusted to 700 to 950mg/m 3 .

미세조류 농도가 상기 범위보다 낮을 경우, 같은 양의 먹이를 꼬막에게 제공하기 위해서 많은 양의 양식수를 요구로 하는 바, 꼬막 반응조로 유입되는 미세조류가 함유된 양식수의 양이 지나치게 늘어나는 문제가 생길 수 있어 바람직하지 않다. 따라서, 적은 양의 양식수로 충분한 미세조류를 제공하기 위하여, 미세조류의 농도는 높게 유지하는 것이 바람직하나, 지나친 미세조류 농도는 광합성 시에 미세조류 각각의 성장을 제한할 수 있는 바, 상기 범위내로 조절되는 것이 바람직하다.When the concentration of microalgae is lower than the above range, a large amount of aquaculture water is required to provide the same amount of food to the cockle, so the problem is that the amount of culture water containing microalgae flowing into the cockle reaction tank is excessively increased. may occur, which is not desirable. Therefore, in order to provide sufficient microalgae with a small amount of aquaculture water, it is preferable to maintain a high concentration of microalgae, but an excessive concentration of microalgae may limit the growth of each microalgae during photosynthesis, and the above range It is desirable to adjust within.

구체적으로, 위와 같은 미세조류 농도를 유지하기 위하여, 미세조류 배양조(400)의 부피를 Vm, 하루동안 배양액 저장소(450)로부터 미세조류 배양조(400)로 이송되는 배양액의 유량을 Qd라 할 때, Qd : Vm 은 1 : 15 내지 1 : 35로 조절되는 것이 바람직하다.Specifically, in order to maintain the microalgae concentration as above, the volume of the microalgae culture tank 400 is V m , and the flow rate of the culture solution transferred from the culture medium storage 450 to the microalgae culture tank 400 for one day is Q d , Q d : V m is preferably adjusted to 1: 15 to 1: 35.

위와 같이 미세조류를 포함한 유량을 적정범위로 조절할 경우, 도 2에 도시된 바와 같이, 미세조류 배양조(400) 내로 유입되어 미세조류 배양과정을 거쳐 방출되는 양식수의 미세조류 농도를 나타내는 클로로필 a의 농도가 초기의 조정기간을 거친 이후, 700 내지 950mg/m3로 일정하게 조절되는 것을 확인할 수 있다.When the flow rate including microalgae is adjusted to an appropriate range as described above, as shown in FIG. 2, chlorophyll a representing the concentration of microalgae in the aquaculture water introduced into the microalgae culture tank 400 and discharged through the microalgae culture process After the concentration of the initial adjustment period, 700 to 950mg / m 3 It can be seen that it is constantly adjusted.

한편, 상기 미세조류 배양조(400)내의 미세조류를 함유한 양식수의 경우 하루에 1회 1 내지 2시간 동안 꼬막양식조로 이송되는 것이 바람직하다. 조류의 성장 속도는 다소 더디게 이루어지는 바, 조류를 일정수준 이상으로 성장시킨 후, 꼬막양식조로 제공하기 위해서 위와 같은 간헐적 공급을 방식을 채택하는 것이 바람직하다.On the other hand, in the case of cultured water containing microalgae in the microalgae culture tank 400, it is preferable to transfer it to the cockle aquaculture tank once a day for 1 to 2 hours. Since the growth rate of algae is rather slow, it is preferable to adopt the above intermittent supply method in order to provide the algae to a cockle aquaculture tank after growing the algae to a certain level or higher.

보다 구체적으로, 상기 미세조류 배양조를 통해 하루동안 유입 및 방출되는 양식수의 부피 : 미세조류 배양조의 부피는 1 : 10 내지 1 : 30 범위내로 유지되도록 양식수의 이송 속도가 조절되는 것이 바람직하다. 이보다 느리게 양식수가 이송될 경우, 꼬막에 충분량의 미세조류를 공급하기 어려우며, 반대로 너무 빠르게 양식수가 이송될 경우, 충분히 자라지 못한 미세조류가 공급되어 원하는 효율을 얻을 수 없다.More specifically, the volume of cultured water introduced and discharged through the microalgae culture tank for a day: The volume of the microalgae culture tank is preferably adjusted so that the volume of cultured water is maintained within the range of 1: 10 to 1: 30. . If the culture water is transported slower than this, it is difficult to supply a sufficient amount of microalgae to the cockles, and conversely, if the culture water is transported too quickly, microalgae that have not grown sufficiently are supplied and the desired efficiency cannot be obtained.

미세조류 배양조로부터 꼬막 양식조로 유입되는 양식수의 필요양은 꼬막 양식조 내의 꼬막 접종량에 따라서 달라질 수 있다. 한편, 본 발명에서는 꼬막의 양식 최적화를 위해 1m2 면적당 꼬막을 50 내지 70마리 접종하고 있으며, 이에 따라, 미세조류를 함유한 양식수를 하루동안 2 내지 3m3/day 만큼 공급하여, 꼬막 양식조(500) 및 새우 양식조(100)상의 미세조류 양을 최적화할 수 있다.The required amount of aquaculture water flowing from the microalgae culture tank to the cockle aquaculture tank may vary depending on the amount of cockle inoculation in the cockle aquaculture tank. On the other hand, in the present invention, 50 to 70 cockles are inoculated per 1 m 2 area to optimize cockle farming, and accordingly, 2 to 3 m 3 /day of aquaculture water containing microalgae is supplied to the cockle aquaculture tank. (500) and the amount of microalgae on the shrimp aquaculture tank (100) can be optimized.

상기 미세조류를 함유한 양식수가 유입되는 양이 상기 범위내로 조절되어야 하는 이유는 하기와 같다.The reason why the amount of aquaculture water containing the microalgae should be adjusted within the above range is as follows.

먼저, 앞서 살펴본 바와 같이, 미세조류 배양조(400) 내의 미세조류 농도는 700 내지 950mg/m3로 조절되는 바, 미세조류를 함유한 양식수가 위와 같은 비율로 꼬막양식조(500)로 유입될 경우, 꼬막의 생장에 최적화된 미세조류 농도를 제공할 수 있다. 이 때, 꼬막이 소비하지 못한 잔류 조류는 새우 양식조(100)로 유입되게 되는데, 일정수준 이하의 미세조류는 새우의 유아기 단계에서 성장을 촉진할 수 있으나, 높은 농도의 미세조류는 독성을 띄게 되어 새우의 호흡에 부정적인 영향을 비칠 수 있다. First, as described above, the concentration of microalgae in the microalgae culture tank 400 is adjusted to 700 to 950mg/m 3 , so that the aquaculture water containing microalgae will flow into the cockle aquaculture tank 500 at the same rate as above. In this case, it is possible to provide a concentration of microalgae optimized for the growth of cockles. At this time, the residual algae that are not consumed by the cockles are introduced into the shrimp aquaculture tank 100. Microalgae below a certain level can promote the growth of shrimp in the infancy stage, but high concentrations of microalgae are toxic. This can negatively affect the shrimp's respiration.

즉, 상기 범위보다 많은 양의 양식수가 유입될 경우, 꼬막이 소비하지 못한 잔류 조류의 양이 지나치게 늘어나서, 새우의 생장을 저해할 수 있는 높은 미세조류 농도가 형성될 수 있는 바, 바람직하지 않다.That is, when a larger amount of cultured water than the above range is introduced, the amount of residual algae that the cockles have not consumed increases excessively, resulting in a high concentration of microalgae that can inhibit the growth of shrimp, which is not preferable.

반대로, 상기 범위보다 적은 양의 양식수가 유입될 경우, 꼬막 양식을 위한 충분한 미세조류가 공급되지 못한다는 단점이 있다.On the contrary, when an amount of culture water less than the above range is introduced, there is a disadvantage in that sufficient microalgae for cockle culture cannot be supplied.

위와 같이 미세조류 배양조로부터 미세조류가 다량 함유된 양식수를 공급받아 꼬막을 양식하기 위하여, 꼬막 양식조(500)의 부피는 10 내지 20m3로 조절될 수 있으며, 상기 꼬막 양식조의 수위는 0.3 내지 0.6m로 조절되는 것이 바람직하다.In order to grow cockles by receiving aquaculture water containing a large amount of microalgae from the microalgae culture tank as above, the volume of the cockle aquaculture tank 500 can be adjusted to 10 to 20 m 3 , and the water level of the cockle aquaculture tank is 0.3 It is preferably adjusted to 0.6 m.

상기 꼬막 양식조의 수위가 0.3m보다 낮게 유지될 경우, 양식수 외부로 노출된 꼬막이 대기에 직접적으로 노출되게 되는 바, 생장에 악영향이 생길 수 있다. 반면, 수위가 높아질수록 처리해야 할 물의 양이 늘어나는데 어패류 사육시에는 상대적으로 높은 수위를 요하지 않는 바, 수위가 0.6m보다 높게 유지될 경우, 불필요한 처리수의 양이 늘어나는 바, 경제적인 단점이 발생할 수 있다.When the water level of the cockle aquaculture tank is maintained lower than 0.3 m, the cockle exposed to the outside of the culture water is directly exposed to the atmosphere, which may adversely affect growth. On the other hand, as the water level increases, the amount of water to be treated increases. However, when breeding fish and shellfish, a relatively high water level is not required. can

한편, 위와 같은 순환과정을 거친 꼬막양식조(500) 내의 양식수의 유기물 농도는 0.01 내지 5mg/L, 더욱 바람직하게는 0.01 내지 3mg/L, 암모니아성 질소의 농도가 0.01 내지 8mg/L, 더욱 바람직하게는 0.01 내지 3mg/L 으로 조절될 수 있으며, 상기 양식수는 다시 새우 양식조(100)로 이송되어 양식수의 순환이 이루어질 수 있다.On the other hand, the concentration of organic matter in the aquaculture water in the cockle aquaculture tank 500 through the above circulation process is 0.01 to 5 mg/L, more preferably 0.01 to 3 mg/L, the concentration of ammonia nitrogen is 0.01 to 8 mg/L, and more Preferably, it can be adjusted to 0.01 to 3 mg / L, and the culture water can be transferred to the shrimp aquaculture tank 100 again to circulate the culture water.

상기 미세조류 배양조(400) 및 꼬막양식조(500)에서는 유기물 및 질산이 거의 발생하지 않는다. 따라서, 미세조류의 농도만 조절해줄 경우, 꼬막 양식조(500)에서 새우 양식조(100)로 이송되는 양식수는 막분리조에서 조절한 최적의 양식수 상태로 유지될 수 있다.In the microalgae culture tank 400 and cockle aquaculture tank 500, organic matter and nitric acid are hardly generated. Therefore, if only the concentration of microalgae is adjusted, the culture water transferred from the cockle aquaculture tank 500 to the shrimp aquaculture tank 100 can be maintained in an optimal aquaculture state adjusted in the membrane separation tank.

다만, 상기 미세조류 배양과정 또는 꼬막양식조에서 약간의 바이러스 및 세균이 발생할 수도 있는 바, 이를 제거하기 위하여, 별도의 UV 소독기(600)가 설치될 수 있다.However, since some viruses and bacteria may be generated during the microalgae culturing process or cockle aquaculture tank, a separate UV sterilizer 600 may be installed to remove them.

한편, 본 발명 시스템에는 산소발생기(700)가 포함될 수 있으며, 상기 산소발생기는 새우 양식조(100) 및 꼬막양식조(500)로 연결되어, 새우 및 꼬막의 생장에 적합한 산소량을 조절할 수 있다.On the other hand, the system of the present invention may include an oxygen generator 700, and the oxygen generator is connected to the shrimp farming tank 100 and the cockle farming tank 500 to adjust the amount of oxygen suitable for the growth of shrimp and cockles.

구체적으로, 새우 및 꼬막의 생장에 적합한 용존산소량 조건은 5 내지 20 mg/L로 조절될 수 있다.Specifically, the amount of dissolved oxygen suitable for the growth of shrimp and cockles may be adjusted to 5 to 20 mg/L.

위와 같이, 본 발명 순환여과 양식시스템의 경우, 새우 양식조와 꼬막양식조를 동시에 운영함으로써, 경제적으로 우월한 효과를 얻을 수 있으며, 호기성 그래뉼 슬러지 및 막모듈을 구비한 막분리조의 운영을 통해 새우 및 꼬막의 생장에 최적화된 양식수 조건을 제공할 수 있다. As described above, in the case of the circulation filtration aquaculture system of the present invention, by operating the shrimp aquaculture tank and the cockle aquaculture tank at the same time, economically superior effects can be obtained, and through the operation of the membrane separation tank equipped with aerobic granular sludge and membrane modules, shrimp and cockle It can provide aquaculture conditions optimized for the growth of

특히, 본 발명의 내염성 호기성 그래뉼 슬러지와 조류 기반 친환경 순환여과 복합양식시스템은 양식수 처리과정이 생물학적으로 이루어지기 때문에, 화학적 처리과정에서 사용되는 화학약품이 사용되지 않는다. 또한 양식수 무배출 순환 사용을 통해 외부환경 (수온, 질병, 자연재해 등)으로 인한 대량폐사를 막을 수 있다. 더불어, 복합양식으로 변화하는 소비환경에 대비할 수 있는 판매전략을 세울 수 있다.In particular, the salt-resistant aerobic granular sludge and algae-based eco-friendly circulation filtration complex aquaculture system of the present invention does not use chemicals used in the chemical treatment process because the aquaculture water treatment process is performed biologically. In addition, mass mortality due to external environment (water temperature, disease, natural disaster, etc.) can be prevented through the non-discharge circulation of aquaculture water. In addition, it is possible to set up a sales strategy that can prepare for the changing consumption environment with complex forms.

아울러, 상기 꼬막양식을 위한 미세조류 배양조상에서, 조류의 광합성을 통해 질소와 이산화탄소를 흡수하여 바이오매스가 증가하고, 그것을 꼬막의 먹이로 공급할 수 있다. 즉, 상기 미세조류 배양조 운영을 통해 막분리조에서 처리하지 못한 잔류 질소까지 처리가능하여, 친환경적이며 사료의 양을 줄일 수 있어, 전체적인 효율이 우수한 양식시스템을 제공할 수 있다.In addition, in the microalgae culture ancestor for cockle culture, biomass increases by absorbing nitrogen and carbon dioxide through photosynthesis of algae, and it can be supplied as food for cockles. That is, through the operation of the microalgae culture tank, it is possible to treat residual nitrogen that is not treated in the membrane separation tank, so that it is environmentally friendly and can reduce the amount of feed, thereby providing an aquaculture system with excellent overall efficiency.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 구체적인 실시예를 제시한다. 그러나, 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위해서 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의하여 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, specific examples are presented to aid understanding of the present invention. However, the following examples are only provided to more easily understand the present invention, and the content of the present invention is not limited by the examples.

[실시예 1][Example 1]

본 발명에 따른 새우 양식조, 내염성 호기성 그래뉼 슬러지가 접종되고 막분리조가 설치된 양식수처리장치, 미세조류 배양조와 꼬막 양식조로 물을 분배하고, 유량 조절을 위한 저류조, 미세조류의 광합성으로 양식수에 잔류하고 있는 질소를 흡수하고, 증식된 바이오매스는 꼬막의 먹이로 제공하는 미세조류 배양조, 미세조류 성장 속도를 촉진하는 배양액을 보관하는 배양액 저장조, 꼬막 양식을 하는 꼬막양식조를 포함하고, 꼬막양식조에서 새우 양식조로 양식수가 이송되어, 양식수가 전체 공정장치를 연속적으로 순환하도록 시스템을 구동하였다.Shrimp aquaculture tank according to the present invention, aquaculture water treatment device inoculated with salt-resistant aerobic granular sludge and equipped with a membrane separation tank, distributing water to microalgae culture tank and cockle aquaculture tank, retention tank for flow control, and remaining in aquaculture water by photosynthesis of microalgae Including a microalgae culture tank that absorbs nitrogen and proliferates the growing biomass as feed for cockles, a culture medium storage tank for storing a culture medium that promotes the growth rate of microalgae, and a cockle culture tank for cockle farming, Farming water was transferred from the tank to the shrimp farming tank, and the system was driven so that the farming water continuously circulated through the entire process equipment.

최초 유입수는 여수 바닷물을 넣었으며, 이후 증발된 양을 보충하였다. 상기 새우 양식조의 부피는 39.6 m3이고, 유입되는 양식수의 유량은 39.6 m3/day로 조절하였다.Yeosu seawater was added as the first inflow water, and then the evaporated water was supplemented. The volume of the shrimp farming tank was 39.6 m 3 , and the flow rate of the inflow water was adjusted to 39.6 m 3 /day.

막분리조의 부피는 39.6 m3로 조절하였으며, 막분리조내 주입된 호기성 그래뉼 슬러지는 혼합액 부유고형물 (MLSS) 농도가 약 700 mg/L가 되도록 주입하였다. 운전조건의 경우, 유입교반 (10분), 포기 (120분), 무산소 (80분), 침전 (10분), 유출 및 휴지 (20분)로 상기와 같이 제작된 하수처리장치의 수리학적 체류시간은 8시간으로 운전하였으며, 유입되는 양식수 유량은 39.6 m3/day 로 주입하였다. 포기교반시 공기 주입은 송풍기를 이용하여 장치 하단에 부착된 산기관을 통하여 1 L/min의 유량으로 공기를 주입하였다. 아울러, 막분리조 내에 막모듈을 설치하였다.The volume of the membrane separation tank was adjusted to 39.6 m 3 , and the aerobic granular sludge injected into the membrane separation tank was injected so that the mixed solution suspended solids (MLSS) concentration was about 700 mg/L. In the case of operating conditions, hydraulic retention of the sewage treatment device manufactured as described above with inflow agitation (10 minutes), aeration (120 minutes), anoxia (80 minutes), sedimentation (10 minutes), outflow and rest (20 minutes) The operation time was 8 hours, and the flow rate of the inflowing cultured water was injected at 39.6 m 3 /day. During aeration, air was injected at a flow rate of 1 L/min through a diffuser attached to the bottom of the apparatus using a blower. In addition, a membrane module was installed in the membrane separation tank.

미세조류 배양조의 부피는 39.6 m3로 조절하였으며, 유입되는 양식수 유량은 2.27 m3/day 로 조절하였다.The volume of the microalgae culture tank was adjusted to 39.6 m 3 , and the flow rate of the inflowing culture water was adjusted to 2.27 m 3 /day.

꼬막 양식조의 부피는 14.2 m3 로 조절하였고, 유입되는 양식수 유량은 39.6 m3/day 로 조절하였다.The volume of the cockle aquaculture tank was adjusted to 14.2 m 3 , and the flow rate of the inflowing culture water was adjusted to 39.6 m 3 /day.

본 발명 시스템의 운전에 따른 새우, 꼬막의 생존율과 성장속도를 측정했다. 꼬막의 성장률(Specific growth rate, SGR)은 아래의 식 (1) 을 통하여 계산하였으며, 꼬막의 생존율(Survival rate, SR)은 아래의 식 (2) 을 통하여 산출하였다.The survival rate and growth rate of shrimp and cockles according to the operation of the system of the present invention were measured. Cockle growth rate (Specific growth rate, SGR) was calculated through Equation (1) below, and Cockle survival rate (SR) was calculated through Equation (2) below.

식 (1) : SGR = {ln(A2/A1)/(T2-T1)} × 100Equation (1): SGR = {ln(A 2 /A 1 )/(T 2 -T 1 )} × 100

(여기서 A2는 실험 종료 시의 무게(g), A1는 실험 시작 시의 무게(g), T2는 실험 종료 시의 일자(day), T1는 실험 시작 시의 일자(d)임.)(Where A2 is the weight at the end of the experiment (g), A1 is the weight at the start of the experiment (g), T2 is the date at the end of the experiment (day), and T1 is the date at the start of the experiment (d).)

식 (2) : SR = (N2/N1) × 100 Equation (2): SR = (N 2 /N 1 ) × 100

(여기서 N2는 실험 종료 시의 개체 수(미), N1는 실험 시작 시의 개체 수(미)임.)(Where N2 is the number of individuals at the end of the experiment (US), and N1 is the number of individuals at the start of the experiment (US).)

아울러, 본 발명의 경우, 무배출 양식조로 운영되어 외부로 배출되는 양식수가 없으므로, 양식수 처리 효율을 측정하기 위해, 새우 양식조로부터 방출되는 양식수 (방출수) 대비 시스템을 거쳐, 다시 새우 양식조로 유입되는 양식수 (처리수)를 비교하여 오염물질 제거효율을 관찰하였다.In addition, in the case of the present invention, since there is no aquaculture water discharged to the outside because it is operated as a non-discharge aquaculture tank, in order to measure the aquaculture water treatment efficiency, the aquaculture water (emission water) released from the shrimp aquaculture tank is compared to shrimp farming again. The pollutant removal efficiency was observed by comparing the aquaculture water (treated water) flowing into the tank.

상기 실시예를 통한 꼬막 생존율과 성장속도는 하기의 표 1에 나타난 바와 같다.Cockle survival rates and growth rates through the above examples are shown in Table 1 below.

일자Date
(day)(day)
초기Early 3030 6060 9090 120120 150150 180180 210210
평균 무게 (g)Average weight (g) 12.4912.49 13.8813.88 14.7014.70 16.9616.96 18.8218.82 19.0419.04 19.1119.11 19.2319.23 표준편차 (g)standard deviation (g) 0.410.41 0.300.30 0.380.38 0.140.14 0.840.84 0.470.47 0.490.49 0.380.38 생존율 (%)survival rate (%) 97.397.3 96.096.0 94.794.7 94.094.0 92.092.0 91.491.4 91.091.0 90.090.0 평균 각장 (cm)Average leg length (cm) 3131 3333 3434 3434 3636 3636 3737 3737 평균 각고 (cm)Average height (cm) 2828 2828 2929 2929 3131 3131 3131 3232 평균 각폭 (cm)Average leg width (cm) 2222 2222 2424 2424 2323 2323 2424 2424

상기 꼬막의 전체 SGR은 0.205%로 나타났고, SR은 93.3%로 매우 우수하게 나타났다.한편, 상기 실시예를 통한 새우 생존율과 성장속도는 하기의 표 2에 나타난 바와 같다.The total SGR of the cockle was 0.205%, and the SR was 93.3%, which was very good. On the other hand, the shrimp survival rate and growth rate through the above examples are shown in Table 2 below.

일자Date
(day)(day)
초기Early 1515 4545 7575 105105 120120 135135 160160 180180 210210
평균 무게 (g)Average weight (g) 0.0060.006 0.0210.021 0.1140.114 3.1843.184 10.11910.119 12.24012.240 18.62718.627 22.71422.714 29.56129.561 33.84233.842 표준편차 (g)standard deviation (g) 0.0010.001 0.0030.003 0.0140.014 0.4780.478 1.6191.619 1.4691.469 2.0492.049 1.2351.235 2.1442.144 2.3182.318 생존율
(%)
survival rate
(%)
-- 99.0 ± 5.9199.0 ± 5.91 98.1 ± 4.5398.1 ± 4.53 97.2 ± 5.8797.2 ± 5.87 96.3 ± 7.3296.3 ± 7.32 95.4 ± 6.5395.4 ± 6.53 94.6 ± 6.1794.6 ± 6.17 93.7 ± 8.9793.7 ± 8.97 92.7 ± 5.4092.7 ± 5.40 92.0 ±
3.50
±92.0
3.50

상기 새우의 전체 SGR은 4.11%로 나타났고, SR은 92.0 ± 3.50%로 매우 우수하게 나타났다.The total SGR of the shrimp was 4.11%, and the SR was 92.0 ± 3.50%, which was very good.

상기 실시예의 양식시스템을 활용한 양식수 처리효율은 도 3 내지 도 5를 통해 파악 가능하다. The aquaculture water treatment efficiency using the aquaculture system of the embodiment can be grasped through FIGS. 3 to 5.

구체적으로, 도 3은 본 발명 시스템의 탈질효율을 도시하고 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명 새우양식조로부터 방출되는 양식수의 질산화 질소 농도를 나타내는 TN 농도는 10 내지 45mg/L로 측정되며, 평균적으로 34mg/L의 질산화 질소 농도가 나타난다는 것을 확인할 수 있다. 한편, 본 발명 막분리조 및 미세조류 배양조를 통해 탈질반응이 진행되어, 상기 새우양식조로 유입되는 양식수의 질산화 질소 농도는 0.01 내지 8mg/L 까지 감소되며, 평균적으로 2.67mg/L으로 감소되는 것을 확인할 수 있다.Specifically, FIG. 3 shows the denitrification efficiency of the system of the present invention. As shown in Figure 3, the TN concentration representing the nitrogen nitrate concentration of the aquaculture water discharged from the shrimp farming tank of the present invention is measured at 10 to 45 mg / L, and it can be confirmed that the average nitrogen nitrate concentration is 34 mg / L can On the other hand, as the denitrification reaction proceeds through the membrane separation tank and the microalgae culture tank of the present invention, the nitrogen oxide concentration of the aquaculture water flowing into the shrimp farming tank is reduced to 0.01 to 8 mg/L, and is reduced to 2.67 mg/L on average. can confirm that it is.

위와 같은 전체 시스템의 탈질 효율은 시스템 구동기간 동안 70 내지 99%의 효율로 나타나며, 평균적으로 약 91%의 탈질 효율을 나타냈다.The denitrification efficiency of the entire system as above was 70 to 99% during the system operation period, and the average denitrification efficiency was about 91%.

도 4는 막분리조의 유기물 제거 효율을 도시하고 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명 새우양식조로부터 방출되는 양식수의 유기물 농도를 나타내는 COD 농도는 7 내지 35mg/L로 측정되며, 평균적으로 17.5mg/L의 COD 농도가 나타난다는 것을 확인할 수 있다. 한편, 본 발명 막분리조를 통해 유기물 제거 반응이 진행되어, 상기 새우양식조로 유입되는 양식수의 COD 농도는 0.01 내지 5mg/L 까지 감소되며, 평균적으로 1.96mg/L 으로 감소되는 것을 확인할 수 있다.4 shows the organic matter removal efficiency of the membrane separation tank. As shown in Figure 4, the COD concentration representing the concentration of organic matter in the aquaculture water discharged from the shrimp farming tank of the present invention is measured at 7 to 35 mg / L, and it can be confirmed that the average COD concentration is 17.5 mg / L. there is. On the other hand, as the organic matter removal reaction proceeds through the membrane separation tank of the present invention, the COD concentration of the aquaculture water flowing into the shrimp farming tank is reduced to 0.01 to 5 mg/L, and it can be confirmed that it is reduced to 1.96 mg/L on average. .

위와 같은 전체 시스템의 유기물 제거 효율은 시스템 구동기간 동안 77 내지 99.5%의 효율로 나타나며, 평균적으로 약 88%의 유기물 제거 효율을 나타냈다.The organic matter removal efficiency of the entire system as described above was 77 to 99.5% during the system operation period, and the organic matter removal efficiency was about 88% on average.

도 5는 막분리조의 부유물 제거 효율을 도시하고 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명 새우양식조로부터 방출되는 양식수의 부유물 농도를 나타내는 SS 농도는 10 내지 15mg/L로 측정되며, 평균적으로 12.5mg/L의 부유물 농도가 나타난다는 것을 확인할 수 있다. 한편, 본 발명 막분리조를 통해 부유물 제거 반응이 진행되어, 상기 새우양식조로 유입되는 양식수의 부유물 농도는 0.01 내지 2.5mg/L 까지 감소되며, 평균적으로 1.15mg/L 으로 감소되는 것을 확인할 수 있다.5 shows the efficiency of removing suspended matter in a membrane separation tank. As shown in Figure 5, the SS concentration representing the concentration of suspended matter in the aquaculture water discharged from the shrimp farming tank of the present invention is measured at 10 to 15 mg / L, and it can be confirmed that the concentration of suspended matter of 12.5 mg / L appears on average. there is. On the other hand, it can be confirmed that the suspension removal reaction proceeds through the membrane separation tank of the present invention, and the concentration of suspended matters in the aquaculture water flowing into the shrimp farming tank is reduced from 0.01 to 2.5 mg/L, and is reduced to 1.15 mg/L on average. there is.

위와 같은 전체 시스템의 유기물 제거 효율은 시스템 구동기간 동안 80 내지 99.5%의 효율로 나타나며, 평균적으로 약 90.8%의 탈질 효율을 나타냈다.The organic matter removal efficiency of the entire system as described above was 80 to 99.5% during the system operation period, and showed an average denitrification efficiency of about 90.8%.

상기 도 3 내지 5의 데이터를 정리한 결과는 하기 표 3에 나타난 바와 같다. The results of organizing the data of FIGS. 3 to 5 are as shown in Table 3 below.

구분division T-N* TN * TCODCr TCOD Cr T-SST-SS 방출수 내의 농도 (mg/L)Concentration in effluent (mg/L) 34.034.0 17.517.5 12.512.5 처리수 내의 농도 (mg/L)Concentration in treated water (mg/L) 2.672.67 1.961.96 1.151.15 처리효율 (%)Treatment efficiency (%) 91.091.0 88.088.0 90.890.8

*, 처리효율이 안정화된 65일 이후의 결과임.*, This is the result after 65 days when the treatment efficiency was stabilized.

상기 실시예를 통해 확인할 수 있듯, 본 발명의 순환여과 양식시스템을 사용할 경우, 한번 유입된 해수를 양식기간 동안 배출하지 않음으로써, 일반적인 축제식 양식어장에 비해 환경오염을 감소시킬 수 있다.As can be seen from the above examples, when using the circulation filtration aquaculture system of the present invention, by not discharging seawater once introduced during the aquaculture period, it is possible to reduce environmental pollution compared to general festival aquaculture farms.

특히, 본 발명의 경우, 호기성 그래뉼 슬러지 및 막모듈을 포함하는 막분리조를 활용하여 정화작용을 진행하고, 추가적으로, 꼬막 생장을 위해 사용되는 미세조류 배양조에서 새우양식에서 생성된 질산성 질소 농도를 감소시키는 공정을 진행함으로써, 유기물 농도가 0.01 내지 5mg/L, 암모니아성 질소의 농도가 0.01 내지 8mg/L, 부유물 농도가 0.01 내지 2mg/L 으로 조절된, 새우 및 꼬막의 생장에 최적화된 양식수 조건을 제공할 수 있다.In particular, in the case of the present invention, purification is performed using a membrane separation tank including aerobic granular sludge and a membrane module, and additionally, nitrate nitrogen concentration generated from shrimp farming in a microalgae culture tank used for cockle growth By proceeding with a process to reduce the organic matter concentration is 0.01 to 5mg / L, the concentration of ammonia nitrogen is 0.01 to 8mg / L, the concentration of suspended matter is adjusted to 0.01 to 2mg / L, aquaculture optimized for the growth of shrimp and cockles A number of conditions can be provided.

아울러, 본 발명에서는 새우와 꼬막을 동시에 사육함으로써, 필요한 사료의 양과 부수되는 장치를 줄일 수 있어 경제적으로 유리한 효과를 얻을 수 있다.In addition, in the present invention, by breeding shrimp and cockle at the same time, it is possible to reduce the amount of feed required and accompanying equipment, thereby obtaining economically advantageous effects.

10 : 순환여과 양식시스템
100 : 새우 양식조
200 : 막분리조 210 : 막모듈
300 : 저류조
400 : 미세조류 배양조 450 : 배양액 저장소
500 : 꼬막 양식조
600 : UV 소독기
700 : 산소발생기
800 : 보충수 유입펌프
900 : 배출수 및 잉여슬러지 배출구
10: circulation filtration aquaculture system
100: shrimp farming tank
200: membrane separation tank 210: membrane module
300: reservoir
400: microalgae culture tank 450: culture medium reservoir
500: cockle farming tank
600: UV sterilizer
700: oxygen generator
800: makeup water inlet pump
900: discharge water and surplus sludge outlet

Claims (7)

양식수가 순환 여과되는 양식시스템에 있어서,
새우 양식조;
내염성 호기성 그래뉼 슬러지 및 막모듈이 포함되어, 유기물과 암모니아성 질소의 산화반응 및 부유물 제거를 동시에 수행하는 막분리조;
후속 공정으로 유입되는 유량을 조절하는 저류조;
미세조류를 배양하는 미세조류 배양조; 및
꼬막 양식조;를 포함하는 전체 시스템을 상기 양식수가 순환하도록 구성되는 친환경 순환여과 양식시스템.
In the aquaculture system in which aquaculture water is circulated and filtered,
shrimp farming;
A membrane separation tank that includes a salt-resistant aerobic granular sludge and a membrane module to simultaneously perform an oxidation reaction of organic matter and ammonia nitrogen and removal of suspended matters;
A storage tank for controlling the flow rate flowing into a subsequent process;
Microalgae culture tank for culturing microalgae; and
An eco-friendly circulating filtration aquaculture system configured to circulate the aquaculture water through the entire system including a cockle aquaculture tank.
제 1항에 있어서,
상기 막분리조내의 내염성 호기성 그래뉼 슬러지의 농도가 200 내지 700ppm로 조절되는 것을 특징으로 하는 친환경 순환여과 양식시스템.
According to claim 1,
Eco-friendly circulation filtration aquaculture system, characterized in that the concentration of the salt-resistant aerobic granular sludge in the membrane separation tank is adjusted to 200 to 700 ppm.
제 1항에 있어서,
상기 막분리조를 통해 처리된 양식수의 부유물 농도가 0.01 내지 2.5mg/L로 조절되는 것을 특징으로 하는 친환경 순환여과 양식시스템.
According to claim 1,
Eco-friendly circulation filtration aquaculture system, characterized in that the suspension concentration of aquaculture water treated through the membrane separation tank is adjusted to 0.01 to 2.5 mg / L.
제 1항에 있어서,
상기 미세조류 배양조 내의 미세조류 농도가 700 내지 950mg/m3로 조절되는 것을 특징으로 하는 친환경 순환여과 양식시스템.
According to claim 1,
Eco-friendly circulation filtration aquaculture system, characterized in that the microalgae concentration in the microalgae culture tank is adjusted to 700 to 950mg / m 3 .
제 1항에 있어서,
상기 새우 양식조의 부피는 30 내지 60 m3로 조절되는 것을 특징으로 하는 친환경 순환여과 양식시스템.
According to claim 1,
Eco-friendly circulation filtration aquaculture system, characterized in that the volume of the shrimp aquaculture tank is adjusted to 30 to 60 m 3 .
제 1항에 있어서,
상기 미세조류의 성장속도를 촉진시키기 위한 배양액 저장소를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 순환여과 양식시스템.
According to claim 1,
Eco-friendly circulation filtration aquaculture system, characterized in that it further comprises a culture medium storage for promoting the growth rate of the microalgae.
제 1항에 있어서,
상기 꼬막 양식조로부터 새우 양식조로 이송되는 양식수내의 바이러스 및 세균 증식을 억제하기 위한 UV 소독기를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 순환여과 양식시스템.
According to claim 1,
Eco-friendly circulation filtration aquaculture system, characterized in that it further comprises a UV sterilizer for inhibiting the growth of viruses and bacteria in the aquaculture water transferred from the cockle aquaculture tank to the shrimp aquaculture tank.
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