KR100549839B1

KR100549839B1 - Apparatus for Treatment of Ships' Ballast Water

Info

Publication number: KR100549839B1
Application number: KR20040008307A
Authority: KR
Inventors: 성홍근; 유정석; 정노택; 김은찬; 강국진; 최진우; 노준혁
Original assignee: 한국해양연구원
Priority date: 2004-02-09
Filing date: 2004-02-09
Publication date: 2006-02-13
Also published as: KR20050080482A

Abstract

본 발명은 선박의 발라스트수 처리장치에 관한 것으로, 취수라인과 배수라인 사이에 발라스트 탱크가 구비되되, 상기 취수라인을 통해 유입되는 해수가 전처리부를 거치면서 해수에 포함된 불순물이 여과 및 분리되고, 상기 해수의 일부를 유입파이프를 통해 유입하여 차아염소산나트륨을 생성시켜 농도조절기를 거쳐 배출파이프를 통해 발라스트수 내에 주입하도록 해수변환부가 구비된 발라스트수 처리장치에 있어서, 상기 전처리부를 거친 해수에 포함된 유해물의 종류 및 농도를 검출하도록 된 검출계가 구비되고, 상기 검출계는 콘트롤러를 매개로 상기 해수변환부의 농도조절기와 전기적으로 연결되며, 상기 해수변환부의 배출파이프 말단에는 분사노즐이 구비되어, 상기 검출계를 통해 유해물의 종류 및 농도를 검출하여 차아염소산나트륨의 공급농도를 제어하는 한편, 상기 분사노즐을 통해 공급되는 차아염소산나트륨이 발라스트수에 효율적으로 혼합될 수 있도록 된 것이다.The present invention relates to a ballast water treatment apparatus of a ship, provided with a ballast tank between the intake line and the drainage line, the seawater flowing through the intake line is filtered and separated while the impurities contained in the seawater go through the pretreatment unit, In the ballast water treatment apparatus provided with a seawater conversion unit to inject a portion of the seawater through the inlet pipe to produce sodium hypochlorite to be injected into the ballast water through the discharge pipe through a concentration controller, the seawater that is included in the seawater passed through the pretreatment unit The detection system is provided to detect the type and concentration of the pest, the detection system is electrically connected to the concentration controller of the seawater conversion unit via a controller, the injection pipe is provided at the end of the discharge pipe of the seawater conversion unit, the detection Determination of the type and concentration of harmful substances through the system of sodium hypochlorite For controlling the feed concentration of the other hand, to the sodium hypochlorite it is supplied through the spray nozzles so that they can be efficiently mixed with the ballast water.

선박, 발라스트수, 검출계, 발라스트 탱크, 분사노즐Vessel, ballast water, detector, ballast tank, spray nozzle

Description

Apparatus for Treatment of Ships' Ballast Water}

도 1은 본 발명에 따른 발라스트수 처리장치의 구성을 보여주는 개략적인 구성도,1 is a schematic block diagram showing the configuration of a ballast water treatment apparatus according to the present invention,

도 2는 본 발명에 따른 발라스트수 처리장치의 해수변환부가 발라스트 탱크에 설치된 모습을 보여주는 개략적인 구성도,2 is a schematic configuration diagram showing a seawater conversion unit installed in the ballast tank of the ballast water treatment apparatus according to the present invention;

도 3은 본 발명에 따른 발라스트수 처리장치의 해수변환부가 배수라인에 설치된 모습을 보여주는 개략적인 구성도이다.3 is a schematic configuration diagram showing a seawater conversion unit installed in the drainage line of the ballast water treatment apparatus according to the present invention.

- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 --Explanation of symbols for the main parts of the drawings-

10 : 취수라인 20 : 전처리부10: intake line 20: pretreatment unit

30 : 해수변환부 31 : 유입파이프30: seawater conversion unit 31: inflow pipe

32 : 배출파이프 40 : 발라스트 탱크32: discharge pipe 40: ballast tank

50 : 배수라인 100 : 검출계50: drainage line 100: detector

200 : 분사노즐200: injection nozzle

본 발명은 선박의 발라스트수 처리장치에 관한 것으로, 특히 검출계를 통해 선박으로 취수되는 해수에 포함된 생물체의 종류 및 농도를 파악하여 주입되는 차아염소산나트륨의 농도를 적절히 제어할 수 있음은 물론, 분사노즐을 통해 주입되는 차아염소산나트륨의 혼합효율을 향상시키도록 된 선박의 발라스트수 처리장치에 관한 것이다.The present invention relates to a ballast water treatment apparatus of a ship, and in particular, it is possible to appropriately control the concentration of sodium hypochlorite to be injected by grasping the type and concentration of organisms contained in the seawater taken by the vessel through a detection system. The present invention relates to a ballast water treatment apparatus for a vessel designed to improve the mixing efficiency of sodium hypochlorite injected through a spray nozzle.

일반적으로, 전세계 물동량의 80% 이상을 차지하는 화물선은 선적 화물이 충분하지 않을 경우 물속에서 추진기 및 방향타의 효율적인 작동과 균형 유지 및 안정성을 높이기 위해 발라스트 탱크(Ballast Tank)에 해수를 담은 상태로 운항되는데, 상기 발라스트 탱크 내에 적재되는 물을 통상 발라스트수(Ballast Water)라 부른다. 이러한 발라스트수는 선박의 흘수(吃水)와 트림(Trim:배의 앞뒤 경사)을 조정하기 위하여 적재하는 중량물로써 선박의 균형 유지와 안정성을 높이는 기능을 하게 되며, 화물을 충분히 적재하지 않은 경우에 추진기와 방향타가 물속에서 효과적으로 작동되게 하는 보조기능을 수행하게 된다.In general, cargo ships, which account for more than 80% of the world's cargo, operate with ballast tanks in seawater to ensure efficient operation, balance, and stability of propellers and rudders in the water when there is not enough cargo. In addition, the water loaded in the ballast tank is commonly referred to as ballast water. This ballast water is a heavy load to adjust the draft and trim of the ship, and it functions to maintain the balance and stability of the ship. And the rudder serve as an aid to effectively operate in water.

이러한 발라스트수는 선박이 철재로 건조되기 시작한 1870년대 후반부터 사용되고 있으며, 선박에 따라 발라스트수를 적재하지 않고, 광석이나 모래 등을 발라스트로 사용하는 경우도 있으나, 오늘날에는 해수나 담수를 발라스트로 사용하는 것이 보편화되어 있다.Such ballast water has been used since the late 1870s when ships started to be built of steel, and some ships use ore or sand as ballast without loading ballast water, but today seawater or fresh water is used as ballast. It is common to do it.

한편, 항만이나 수로 및 대양에서 해수 또는 담수를 취수하여 발라스트 탱크에 적재되는 발라스트수에는 통상 취수된 해수 또는 담수에는 여러 가지 해양생물은 발라스트수와 함께 취수되어 선박의 발라스트 탱크로 옮겨진다. 발라스트수의 취수와 배출은 선박이 기항하는 국가의 산업발전 정도, 자원 등의 부존 여부 등에 따라 차이가 있을 수 있는데, 선박의 특성상 발라스트수를 대량으로 적재해야 하는 유조선이나 산적 화물선(Bulk Carrier)의 경우, 산유국이나 철광석 등의 원료 수출국이 수입국에 비하여 발라스트수에 기생하는 각종 병원균이나 외래 해양 생물종의 위험에 노출된 가능성이 많다. 국제해사기구(IMO;International Maritime Organization)의 자료에 따르면, 전세계적으로 매년 100억 톤 이상의 발라스트수를 운송하는 것으로 추정되고 있다.On the other hand, ballast water, which is taken from seawater or fresh water from ports, waterways, and oceans and is loaded into ballast tanks, is usually collected with seawater or freshwater, along with ballast water, and transferred to ballast tanks of ships. The intake and discharge of ballast water may vary depending on the degree of industrial development and the absence of resources, etc. in the country to which the vessel is calling.However, due to the nature of the vessel, the volume of ballast water or bulk carriers In this case, the exporters of raw materials such as oil producing countries or iron ore are more likely to be exposed to various pathogens and foreign marine species parasitic in ballast water than the importing countries. According to data from the International Maritime Organization (IMO), it is estimated that more than 10 billion tons of ballast water is transported annually worldwide.

이러한 발라스트수의 가장 큰 문제점은 기본적으로 발라스트수가 외래 해양 생물종을 전파하는 매체로 이용된다는 점인데, 즉 발라스트수 내에 포함된 특정 해역의 생물 또는 병원균 등이 발라스트수를 담고 있는 선박에 의해 전혀 다른 타 해역으로 이송되어 그 해역의 환경과 생태계를 교란시키는 부작용을 유발하게 된다. 이러한 발라스트수 내 생물종의 국가간 이동으로 인하여 나타나는 문제는 생태계 교란 뿐만 아니라 연안 산업이나 다른 상업적 활동 또는 자원에도 큰 피해를 유발하게 된다.The biggest problem of the ballast water is that the ballast water is basically used as a medium for spreading foreign marine species, that is, the organisms or pathogens in a specific sea area contained in the ballast water are completely different by the vessel containing the ballast water. It is transported to other seas and causes side effects that disturb the environment and ecosystem of the sea area. Problems caused by cross-border movement of species in the ballast water cause not only ecosystem disturbances but also significant damage to coastal industries and other commercial activities or resources.

이렇게 발라스트수에 의해 발생되는 문제점을 나열해 보면, 기존 토착생태계를 파괴 또는 교란시키거나, 병원균 및 독성생물에 의해 수산자원 및 인간 건강을 위협하고, 생물종의 제거나 기타 수산 경제적 측면에서 막대한 손실을 유발하는 피해를 초래하는 문제점이 있었다.The problems caused by ballast water can be listed in terms of destroying or disturbing existing indigenous ecosystems, threatening fisheries and human health by pathogens and toxic organisms, and enormous losses in species removal and other fishery economic aspects. There was a problem of causing damage.

이러한 문제점을 해결하기 위해 최근에는 해수를 전기분해할 때 발생되는 차아염소산나트륨(살충 및 살균효과를 갖음)을 이용하여 발라스트수 내에 포함된 각 종 유해물을 제거하는 기술이 개발되었다.In order to solve this problem, a technique has recently been developed to remove various harmful substances contained in ballast water by using sodium hypochlorite (which has insecticidal and bactericidal effects) generated when electrolyzing seawater.

그런데, 상기 발라스트수 내에 포함되는 생물체(유해물)는 해수의 상태에 따라 그 종류 및 농도가 달라지게 된다. 이에 따라 유해물의 효과적인 제거를 위해서는 주입되는 차아염소산나트륨의 농도를 상기 유해물의 종류 및 농도에 따라 적절히 제어할 필요성이 있다.By the way, the organism (harm) contained in the ballast water is different in kind and concentration depending on the state of the sea water. Accordingly, in order to effectively remove the pests, it is necessary to appropriately control the concentration of the sodium hypochlorite to be injected according to the type and concentration of the pests.

또한, 상기 차아염소산나트륨을 발라스트수에 주입하는 과정에서 상기 발라스트수와 신속한 혼합이 이루어져야만 유해물의 제거효율이 향상시킬 수 있으므로 보다 효과적인 발라스트수 유해물 처리를 위해서는 상기한 요구사항에 대한 적절한 대책이 시급한 실정이었다.In addition, in the process of injecting the sodium hypochlorite into the ballast water can be improved only when the rapid mixing with the ballast water can improve the removal efficiency of the pests, in order to more effectively treat the ballast water pests, appropriate measures for the above requirements are urgently urgent. It was a situation.

이에 본 발명은 상기와 같은 요구에 부응하고자 안출된 것으로, 선박으로 취수되는 해수에 포함된 생물체의 종류 및 농도를 파악하여 주입되는 차아염소산나트륨의 농도를 적절히 제어하고, 발라스트수 내에 주입되는 차아염소산나트륨의 혼합효율을 향상시키도록 된 선박의 발라스트수 처리장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to meet the above requirements, and by appropriately controlling the concentration of sodium hypochlorite to be injected by grasping the type and concentration of organisms contained in the seawater taken by the vessel, the hypochlorous acid injected into the ballast water It is an object of the present invention to provide a ballast water treatment apparatus for ships designed to improve the mixing efficiency of sodium.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 취수라인과 배수라인 사이에 발라스트 탱크가 구비되되, 상기 취수라인을 통해 유입되는 해수가 전처리부를 거치면서 해수에 포함된 불순물이 여과 및 분리되고, 상기 해수의 일부를 유입파이프를 통해 유입하여 차아염소산나트륨을 생성시켜 농도조절기를 거쳐 배출파이프를 통해 발라스트수 내에 주입하도록 해수변환부가 구비된 발라스트수 처리장치에 있어서, 상기 전처리부를 거친 해수에 포함된 유해물의 종류 및 농도를 검출하도록 된 검출계가 구비되고, 상기 검출계는 콘트롤러를 매개로 상기 해수변환부의 농도조절기와 전기적으로 연결되며, 상기 해수변환부의 배출파이프 말단에는 분사노즐이 구비된 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is provided with a ballast tank between the intake line and the drainage line, the impurities contained in the seawater is filtered and separated while the seawater flowing through the intake line through the pretreatment unit, In the ballast water treatment apparatus equipped with a seawater conversion unit to inject a portion of the seawater through the inlet pipe to produce sodium hypochlorite to be injected into the ballast water through the discharge pipe through a concentration controller, harmful substances contained in the seawater passed through the pretreatment unit The detection system is provided to detect the type and concentration of the detection system is electrically connected to the concentration controller of the seawater conversion unit via a controller, characterized in that the injection pipe is provided at the end of the discharge pipe of the seawater conversion unit .

이하 본 발명을 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 발라스트수 처리장치의 구성을 보여주는 개략적인 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 발라스트수 처리장치의 해수변환부가 발라스트 탱크에 설치된 모습을 보여주는 개략적인 구성도이며, 도 3은 본 발명에 따른 발라스트수 처리장치의 해수변환부가 배수라인에 설치된 모습을 보여주는 개략적인 구성도이다.1 is a schematic configuration diagram showing the configuration of the ballast water treatment apparatus according to the present invention, Figure 2 is a schematic configuration diagram showing a state in which the seawater conversion unit of the ballast water treatment apparatus according to the present invention is installed in the ballast tank, 3 is a schematic diagram showing a seawater conversion unit installed in the drainage line of the ballast water treatment apparatus according to the present invention.

본 발명은, 해수가 선박 내부로 유입되는 통로인 취수라인(10)과 발라스트수가 배출되는 통로인 배수라인(50) 사이에 발라스트 탱크(40)가 구비되되, 상기 취수라인(10)을 통해 유입되는 해수가 전처리부(20)를 거치면서 해수에 포함된 불순물이 여과 및 분리되고, 상기 해수의 일부를 유입파이프(31)를 통해 유입하여 차아염소산나트륨을 생성시켜 농도조절기(도시안됨)를 거쳐 배출파이프(32)를 통해 발라스트수 내에 주입하도록 해수변환부(30)가 구비된 발라스트수 처리장치에 있어서,According to the present invention, the ballast tank 40 is provided between the intake line 10, which is a passage through which seawater flows into the vessel, and a drain line 50, which is a passage through which the ballast water is discharged, and is introduced through the intake line 10. Impurities contained in the seawater are filtered and separated while the seawater is passed through the pretreatment unit 20, and a portion of the seawater is introduced through the inlet pipe 31 to generate sodium hypochlorite, followed by a concentration controller (not shown). In the ballast water treatment apparatus provided with the seawater conversion unit 30 to be injected into the ballast water through the discharge pipe 32,

상기 전처리부(20)를 거친 해수에 포함된 유해물의 종류 및 농도를 검출하도록 된 검출계(100)가 구비되고, 상기 검출계(100)는 콘트롤러(도시안됨)를 매개로 상기 해수변환부(30)의 농도조절기와 전기적으로 연결되며, 상기 해수변환부(30)의 배출파이프(32) 말단에는 분사노즐(200)이 구비되어 이루어진다.The detection system 100 is provided to detect the type and concentration of harmful substances contained in the seawater passed through the pretreatment unit 20, and the detection system 100 is connected to the seawater conversion unit (not shown). It is electrically connected to the concentration controller of 30, and the injection nozzle 200 is provided at the end of the discharge pipe 32 of the seawater conversion unit 30.

이에 따라 상기 취수라인(10)을 통해 선박으로 취수된 해수는 상기 전처리부(20)를 거치면서 해수에 포함된 불순물이 일차적으로 걸러지게 되고, 상기 해수가 검출계(100)를 거치는 과정에서 상기 해수에 포함된 유해물의 종류 및 농도를 측정하게 된다.Accordingly, the seawater withdrawn from the vessel through the intake line 10 is first filtered through the pre-treatment unit 20, the impurities contained in the seawater, the seawater in the process of passing through the detection system 100 The types and concentrations of pests in seawater will be measured.

이어서, 상기 해수변환부(30)에서는 상기 유입파이프(31)를 통해 취수되는 해수의 일부를 유입하여 전기분해하게 되는데, 상기 해수를 전기분해하면 주요 구성성분인 염화나트륨(NaCl)이 나트륨이온(Na⁺)과 염소이온(Cl^-)으로 분해되며, 물(H₂O)은 수소이온과 수산화기(OH^-)로 분해된다. 이후 나트륨이온과 수산화기가 만나 수산화나트륨(NaOH)이 되고 여기에 염소이온(Cl^-)이 붙어 차아염소산나트륨(NaOCl)이 형성되어 상기 농도조절기에서 공급농도를 조절하게 되는데, 이 과정을 좀 더 자세히 살펴보면, 상기 검출계(100)에 의해 측정된 데이터가 콘트롤러에 보내져 미리 정해진 값과 데이터를 비교하여 최적의 차아염소산나트륨 공급 농도 신호를 상기 해수변환부(30)의 농도조절기에 보내게 되며, 상기 농도조절기에서 최적의 차아염소산나트륨 농도를 조절하여 공급하게 된다.Subsequently, in the seawater conversion unit 30, a portion of the seawater taken in through the inlet pipe 31 is introduced and electrolyzed. decomposed by), water (H ₂ O) is a hydrogen ion and hydroxyl groups (OH ^{^- -} ⁺⁾ and chloride ion (Cl is decomposed into). Since the sodium ion and the hydroxyl group is met and the sodium hydroxide (NaOH) where chloride ions (Cl ^-) in there is to this sodium hypochlorite (NaOCl) is formed attached to control the feed concentration in the concentration control, in more detail the process Looking at, the data measured by the detector 100 is sent to the controller to compare the data with a predetermined value and sends an optimal sodium hypochlorite supply concentration signal to the concentration controller of the seawater conversion unit 30, In the concentration controller, the optimum sodium hypochlorite concentration is controlled and supplied.

이에 따라 최적 농도의 차아염소산나트륨이 상기 배출파이프(32)를 통해 발라스트수 내로 주입되는데, 이때 상기 배출파이프(32) 말단에 설치된 상기 분사노 즐(200)을 통해 차아염소산나트륨이 소정압력으로 발라스트수에 골고루 분사된다. 따라서 자연적인 혼합에 비해 혼합시간이 상대적으로 단축되어 보다 단시간 내에 차아염소산나트륨이 발라스트수 내에 혼합될 수 있게 된다.Accordingly, an optimal concentration of sodium hypochlorite is injected into the ballast water through the discharge pipe 32, wherein sodium hypochlorite is ballasted at a predetermined pressure through the injection nozzle 200 installed at the discharging pipe 32. It is evenly sprayed on the water. Therefore, the mixing time is relatively shorter than that of natural mixing, and sodium hypochlorite can be mixed in the ballast water in a shorter time.

여기서, 상기 분사노즐(200)의 배치 각도를 서로 엇갈리게 하여 와류효과를 상승시킬 수 있도록 구성할 수 있음은 물론이다.Here, of course, it can be configured to increase the eddy current effect by staggering the arrangement angle of the injection nozzle 200.

이에 따라 발라스트수 내에 포함된 각종 유해물이 제거될 수 있게 되며, 이후 상기 차아염소산나트륨은 자연환원특성에 따라 소정 시간이 경과하게 되면 자연상태의 해수로 환원되어 상기 발라스트수는 배수라인(50)을 통해 배출된다.Accordingly, it is possible to remove various harmful substances contained in the ballast water, after which the sodium hypochlorite is reduced to natural seawater when a predetermined time has elapsed according to the natural reduction characteristics, the ballast water is drained line 50 Is discharged through.

한편, 상기 해수변환부(30)의 설치위치는, 도 2 내지 도 3에서 보는 바와 같이, 조건에 따라 취수라인(10), 발라스트 탱크(40), 또는 배수라인(50)에 각각 변경 설치할 수 있으며, 그 작동원리는 전술한 바와 동일하다.On the other hand, the installation position of the seawater conversion unit 30, as shown in Figures 2 to 3, can be installed in each of the intake line 10, ballast tank 40, or drain line 50, depending on the conditions The operation principle is the same as described above.

이상 살펴본 바와 같이 본 발명에 따르면, 선박으로 취수되는 해수에 포함된 생물체의 종류 및 농도를 파악하여 주입되는 차아염소산나트륨의 농도를 적절히 제어하여 최적의 차아염소산나트륨 주입량을 결정할 수 있는 효과가 있음은 물론, 발라스트수 내에 주입되는 차아염소산나트륨의 혼합효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to determine the optimal sodium hypochlorite injection amount by appropriately controlling the concentration of the sodium hypochlorite injected by grasping the type and concentration of the organisms contained in the seawater taken by the vessel. Of course, there is an effect that can improve the mixing efficiency of the sodium hypochlorite injected into the ballast water.

Claims

A ballast tank is provided between the intake line and the drainage line, and the seawater introduced through the intake line passes through the pretreatment unit, and impurities contained in the seawater are filtered and separated, and a portion of the seawater is introduced through the inlet pipe to hypochlorous acid. The seawater conversion unit is provided to generate sodium and inject into the ballast water through the discharge pipe through the concentration controller, and the detection system 100 is configured to detect the type and concentration of the harmful substances contained in the seawater passed through the pretreatment unit 20. In the ballast water treatment apparatus is provided, the detection system 100 is electrically connected to the concentration controller of the seawater conversion unit 30 via a controller,

Ballast water treatment apparatus for a ship, characterized in that the injection nozzle 200 is provided at the end of the discharge pipe 32 of the seawater conversion unit (30).