순환수 내 고형입자의 공정 제어 (I): 제어 목표 및 모니터링 시스템 구축!

순환수 양식에서 고형입자의 공정 관리      

재순환 양식 시스템 내의 부유입자 물질은 주로 배설물, 잔류 먹이, 세균 덩어리(flocs) 및 물고기 점액으로 구성되어 있으며, 이는 주로 공급된 복합사료에서 유래한다. 이 중 약 25%의 사료는 결국 부유입자 물질로 전환된다. 부적절한 급이 전략과 제거 방법은 시스템 내 부유입자의 축적과 분해를 초래할 수 있으며, 이는 어류 건강과 양식수 수질에 부정적인 영향을 미친다. 부유입자의 축적은 양식 대상 생물에 스트레스 반응을 유발하고 아가미 호흡에 영향을 주며 어류의 질병 저항성을 약화시킨다. 또한 부유입자의 축적은 양식 설비의 막힘 현상을 유발하기 쉽다. 재순환 양식 시스템 내에서 부유입자의 분해 및 광물화는 양식수 내 암모니아태 질소와 아질산염 농도 증가를 초래하며, 이는 생화학적 산소 요구량(BOD)을 증가시키고 생물 여과기의 부하를 높이며 그 니트로화 기능에 영향을 미친다. 따라서 재순환 양식 시스템 내 부유입자 물질의 신속한 제거는 수질 처리 시스템의 정상적인 작동을 유지하고 수질 악화를 방지하며 양식 생물의 정상적인 성장을 보장하는 데 매우 중요하다.

ⅰ. 순환수 고형입자 공정 제어란 무엇인가?      

순환식 양어 시스템에서의 고형입자 공정 제어는 시스템 내 수질을 안정화시키고, 양어 생물의 건강을 보장하며, 시스템 운영 효율성을 향상시키기 위해 일련의 기술적 및 관리적 조치를 통해 수중에 부유하는 고형입자(Total Suspended Solids, TSS)를 모니터링하고 제거하며 조절하는 과정을 말한다. 순환식 양어 시스템에서 고형입자 공정 제어는 시스템의 효율적인 운전과 수질의 안정성 유지, 그리고 양어 생물의 건강 보장을 위한 핵심 단계이다. 순환수 고형입자 공정 제어는 다음의 구성 요소들을 포함한다.

(1). 제어 목표

1. 물을 깨끗하게 유지: 고형 입자를 제어하여 물에 축적되는 것을 방지하고 수질 악화를 막습니다. 예를 들어, 수조의 투명도를 감소시키고 양식 생물에게 좋은 서식 환경을 제공합니다. 수조 내 TSS 농도를 양식 생물이 견딜 수 있는 범위 내에서 관리하세요 (일반적으로 TSS는 10-30 mg/L로 관리함)

2. 질병 발생 감소: 고형 입자가 병원균을 운반하거나 병원균이 번식할 장소를 제공할 수 있습니다. 고형 입자의 효과적인 관리는 양식 생물이 질병에 걸릴 위험을 줄이는 데 도움이 됩니다.

3. 시스템 효율 개선: 장비의 막힘 현상을 방지하고, 장비의 수명을 연장하며, 운영 비용을 절감합니다.

(2). 관리 단계

1. 합리적인 급이: 과다 급이 및 잔사료 발생을 방지하기 위해 정확하게 급이량을 계산해야 합니다. 양식 생물의 종류, 크기, 성장 단계 및 급이 조건에 따라 과학적인 급이 전략을 수립하십시오. 자동 급이 장치 설치를 권장하며, 소량 다회 급이와 같은 과학적인 급이 전략을 채택하여 잔사료가 수역으로 유입되어 고형 입자를 형성하는 것을 줄이십시오.

2. 사육 밀도 최적화: 양식 수역의 수용 능력과 양식 생물의 성장 특성에 따라 적절한 사육 밀도를 결정해야 합니다. 과도한 사육 밀도는 생물 대사물 증가로 인해 생성되는 고형 입자량이 증가하게 됩니다. 따라서 밀집을 방지하기 위해 사육 밀도를 적시에 조정해야 합니다.
(3). 실시간 모니터링 및 공정 제어

1. 수질 모니터링: 현탁 입자 농도, 탁도 및 기타 수질 지표를 실시간 또는 정기적으로 모니터링하기 위해 탁도계를 설치하고 용존산소(DO) 및 pH 값 등의 관련 수질 파라미터를 함께 확인하여 고형물 입자와 수질 변화를 파악합니다.

2. 스마트 제어: 모니터링 데이터를 기반으로 스마트 제어 시스템을 사용하여 필터 장비의 운전 시간 및 빈도, 생물학적 처리 유닛의 에에레이션 강도, 첨가 약품의 주입량 등을 자동 조정함으로써 고형 입자의 정밀한 제어를 실현합니다.

ⅱ. 순환수 내 고형 입자 공정 제어용 모니터링 시스템    

순환수 내 고형입자의 공정 제어를 위한 모니터링 시스템을 구축하는 것은 순환식 양어 시스템의 지능형 관리를 실현하기 위한 중요한 단계입니다. 수중의 부유 고형입자(TSS) 농도를 실시간으로 모니터링 및 제어해야만 수질의 안정성과 양어 생물의 건강을 보장하기 위해 적시에 조절이 가능합니다. 순환수 내 고형입자의 공정 제어를 위한 모니터링 시스템을 구축하기 위해서는 적절한 모니터링 장비 선정, 시스템 설치 및 디버깅, 데이터 관리 및 분석, 그리고 제어 시스템과의 통합이 필요합니다. 실시간 모니터링과 지능형 조절을 통해 수조 내 부유 고형입자의 농도를 효과적으로 제어하여 순환식 양어 시스템의 효율적인 운용과 양어 생물의 건강한 성장을 보장할 수 있습니다.

(1). 적절한 모니터링 장비 선택      

수중 부유입자의 농도를 모니터링하기 위해서는 총부유고형물 농도(TSS) 센서를 사용해야 합니다.

작동 원리: 광학 또는 초음파 기술을 이용하여 수중의 부유입자 농도를 측정합니다.

기술 매개변수:

측정 범위: 0-100 mg/L 이상.

정확도: ±2% 이상.

출력 신호: 4-20 mA, RS485, Modbus 등.

(2). 센서 설치      

설치 위치:

양어장: 양어장 내 TSS 농도 모니터링.

여과 장비의 입출구: 여과 장비의 제거 효율 평가.

설치 방법:

침지 방식: 센서를 직접 수중에 침지시킴.