KR100797186B1 - 밸러스트수 살균정화 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 선박의 밸러스트수 살균정화 방법 및 장치에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 밸러스트수를 원심분리기에 순환시켜 유기 및 무기 부유 이물질을 분리 여과한 후, 배관으로 공급하면서 살균수단에서 조사되는 자외선에 의해 살균, 정화처리하되, 상기 밸러스트수는 살균 전단계에서 마이크로 단위의 산소에 의해 형성되는 마이크로 버블을 용해시켜 버블이 자체 부력에 의한 부유 및 와류작동으로 고르게 분포된 후, 자외선을 조사하여 자외선이 상기 마이크로 버블에 의해 불규칙하게 산란, 반사되면서 밸러스트수에 전체적으로 투과되어 각종 악성 미생물을 살균, 정화처리하도록 하므로서, 밸러스트수의 살균 정화 처리 효율을 극대화하여 밸러스트수 배출에 의한 각종 환경오염 문제를 방지함은 물론 상기 마이크로 버블을 공급하는 수단을 콤팩트하게 구성하여 공간활용성, 사용 효율성을 우수하게 제공함에 그 특징이 있다.
벨러스트수, 살균, 정화, 여과, 이물질, 마이크로 버블, 자외선

Description

밸러스트수 살균정화 방법 및 장치{Sterilization and purification method and apparatus of ballast water}
도 1은 본 발명의 밸러스트수 처리 과정을 보여주는 구성도.
도 2는 도 1의 마이크로 버블 공급수단을 보여주는 구성도.
도 3은 본 발명의 살균수단에 의해 살균작동을 간략하게 보여주는 개념도.
**도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명**
10: 원심분리기 20: 배관
30: 살균수단 50: 마이크로 버블 공급수단
55: 유체 가속기 56: 산소 배관
60; 물성변환부 65: 핀
본 발명은 선박의 항해를 위해 저장되는 밸러스트수(Ballast Water)를 저장, 배출시에 원심 여과후 자외선에 의한 효과적으로 살균 정화처리를 행하므로서 각종 오염의 문제를 방지하는 밸러스트수 살균정화 방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 석유, 화물 운반선 등의 큰 선박에는 선박의 항해시에 밸런스가 무너지는 것을 방지하기 위해서 일정 중량의 해수(또는 담수)를 선박 하부의 탱크에 저장하게 된다.
이때, 상기 선박의 밸런스를 위해서 탱크에 저장되는 해수(또는 담수)를 밸러스트수라고 한다.
이와 같이 선박은 선박의 출항지 근해에서 밸러스트수를 탱크에 저장하여 항해한 후 도착지 근해에서 상기 밸러스트수를 배출한 후 도착지 항구에 입항하게 된다.
그런데 상기한 밸러스트수에는 출항지 근해중에 생존하고 있는 각종 악성 미생물이나 슬러지 등을 포함하고 있기 때문에 이를 도착지 근해에서 그대로 배출할 경우에 도착지 근해를 심각하게 오염시키게 되는 문제를 유발하였다.
이러한 문제로 인해 선박의 밸러스트수 및 침전물의 규제 및 관리를 위한 국제 조약(이하, 밸러스트 조약이라고 약칭함)이 채택되어 밸러스트수의 배출시에 배출기준이 정해지고, 이를 충족하지 못할 경우에 밸러스트수의 배수를 거부할 수 있도록 하였다.
따라서, 상기한 밸러스트수의 정화 처리 문제를 해결하고자, 상기 선박 내부에 밸러스트수를 정화할 수 있는 정화장치를 구비하므로 상기 밸러스트수를 정화처리한 후 저장, 배출하도록 하였다.
그런데 상기한 밸러스트수 정화장치는 주로 밸러스트수에 살균제를 혼입하는 등의 방법으로 각종 미생물을 살균 및 이물질을 처리하도록 하였으나 그 처리효율 이 매우 저하됨은 물론 악성 미생물들의 살균 효율이 떨어져 밸러스트수에 악성 미생물이 잔존하는 상태로 저장,배출되는 문제점이 있었다.
이러한 문제로 인해, 대한민국 공개특허 10-2006-0090581에서는 선박의 탱크에 저장되는 밸러스트수를 저장단계에서 여과장치에 의한 여과처리하고, 배출단계에서 살균장치에 의한 살균처리하여 배출하도록 하였다.
그러나, 이 역시 상기한 여과장치에 의해 밸러스트수의 이물질을 어느 정도 제거할 수는 있으나 상기 살균장치에 의해 밸러스트수의 각종 악성 미생물을 효과적으로 살균처리하기에는 부족한 문제점이 있었다.
다시말하면, 상기 선박의 탱크에 저장되는 밸러스트수는 단순히 여과장치에 의해 큰 입자의 이물질만을 여과처리한 정도이어서 실질적으로 수중 탁도가 매우 높기 때문에 살균장치, 대개 자외선 살균장치의 자외선이 수중에서의 각종 부유물질에 의해 차단, 흡수되어 그 투과도가 급격히 저하되기 때문에 밸러스트수에 전체적으로 분포되어 있는 각종 악성 미생물 등을 효과적으로 살균처리하는 것이 매우 곤란하였다.
또한, 상기 밸러스트수의 탁도가 매우 높은 상태에서는 상기 탁도 유발물질이 표면온도가 높은 자외선 램프의 표면에 용이하게 부착되면서 자외선 램프로 부터 조사하는 자외선의 조사 자체를 차단하면서 상기한 살균처리 효율을 더욱 저하시키게 되는 것이다.
한편, 상기 밸러스트수의 탁도를 어느 정도 개선한다 하더라도 상기 자외선 램프에서 조사되는 자외선이 밸러스트수 전체를 균일하게 조사하는 것이 현실적으 로 곤란하고, 이를 위해서는 살균장치를 대형으로 구비하는 것이 요구되어 공간활용성 저하되어 선박 등에 설치 사용함이 매우 제한되는 문제점 등을 유발하였다.
본 발명은 상기한 종래 기술이 갖는 제반 문제점을 근본적으로 해결하고자 창출된 것으로서, 선박에 저장, 배출되는 밸러스트수를 효과적으로 살균처리하므로서 밸러스트수 배출에 의한 각종 해수(또는 담수) 오염을 미연에 방지하여 사용상의 신뢰도를 극대화하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 상기한 선박에 저장,배출되는 밸러스트수를 콤팩트한 장비 및 저가의 장비에 의해서 효과적으로 살균처리하도록 하므로서 경제성은 물론 사용효율성을 극대화하는데 그 목적이 있다.
이러한 본 발명의 목적은,
선박의 밸러스트수를 원심분리기에 순환시켜 유기 및 무기 부유 이물질을 분리 여과한 후, 배관으로 공급하면서 살균수단에서 조사되는 자외선에 의해 살균, 정화처리하되, 상기 밸러스트수는 살균 전단계에서 마이크로 단위의 산소에 의해 형성되는 마이크로 버블을 용해시켜 버블이 자체 부력에 의한 부유 및 와류작동으로 고르게 분포된 후, 자외선을 조사하여 자외선이 상기 마이크로 버블에 의해 불규칙하게 산란, 반사되면서 밸러스트수에 전체적으로 투과되어 각종 악성 미생물을 효과적으로 살균, 정화처리하도록 함에 의해 달성된다.
먼저, 상기한 본 발명의 밸러스트수 정화방법에 대해 살펴보기로 한다.
선박의 밸러스트수를 원심분리기에 순환시켜 유기 및 무기 부유 이물질을 분리 여과한 후, 배관으로 공급하면서 살균수단에서 조사되는 자외선에 의해 살균, 정화처리함에 있어서,
상기 배관으로 배출되는 밸러스트수에는 살균 전단계에서 마이크로 단위의 산소에 의해 형성되는 마이크로 버블을 용해시켜 버블이 자체 부력에 의한 부유 및 와류작동으로 고르게 분포된 후, 자외선을 조사하여 자외선이 상기 마이크로 버블에 의해 불규칙하게 산란, 반사되면서 밸러스트수에 전체적으로 투과되어 각종 악성 미생물을 살균, 정화처리하는 방법을 제공한다.
이때, 상기 마이크로 버블은 그 직경이 미세할 수록 자체 부력에 의한 부유 및 와류작동이 원활하여 밸러스트수에 고르게 분포되면서 자외선의 산란, 반사에 의한 투과 효율을 더욱 높여 각종 악성 미생물을 더욱 효과적으로 살균, 정화처리하게 되는 것이다.
또한, 상기 살균수단에서 조사되는 자외선의 살균단계에서 밸러스트수를 얇은 두께로 공급할수록 자외선이 밸러스트수에 전체적으로 조사되면서 살균, 정화 효율을 높이게 된다.
이러한 본 발명의 방법은, 밸러스트수를 원심분리기에 의해 각종 이물질을 분리 여과한 후에 살균 전단계에서 마이크로 단위의 산소에 의해 형성되는 마이크로 버블을 용해시켜 버블이 자체 부력에 의한 부유 및 와류작동으로 밸러스트수에 고르게 분포되게 하면서 상기 자외선이 마이크로 버블에 의해 산란, 반사되어 밸러스트수에 전체적으로 투과되는 효율을 극대화하므로 각종 악성 미생물 등의 살균, 정화처리를 우수하게 행하게 되는 것이다.
즉, 마이크로 단위의 산소에 의해 형성되는 마이크로 버블 표면에 악성 미생물을 부착하고, 상기 마이크로 버블에 의해 자외선의 산란, 반사로 투과 효율을 높이면서 상기 악성 미생물을 살균, 정화처리하므로 살균, 정화 처리효율을 우수하게 행할 수 있게 되는 것이다.
한편, 상기한 본 발명의 방법을 달성하기 위한 장치를 설명하면, 첨부도면 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이,
선박의 밸러스트수를 원심분리기(10)에 순환시켜 유기 및 무기 부유 이물질을 분리 여과한 후, 배관(20)으로 공급하면서 살균수단(30)에서 조사되는 자외선에 의해 살균, 정화처리하는 것에 있어서,
상기 배관(20)에는 살균수단의 전 단계 위치에서 마이크로 단위의 산소에 의해 형성되는 마이크로 버블을 밸러스트수에 공급하는 마이크로 버블 공급수단(50)을 연결 설치 구성하여 이루어진다.
이때, 상기 마이크로 버블 공급수단(50)은 유체 가속기(55)에 의해 가속 공급되는 유체의 중앙으로 산소배관(56)을 위치시켜 산소를 다량 공급하도록 이루고,
상기 산소가 다량 공급된 유체는 광물금속으로 자성 세기를 갖는 물성변환부(60)를 통과시켜 유체의 물성변화 및 분자구조를 변위시켜 마이크로 버블을 생성 하도록 구성되어 이룬다.
이때, 상기 물성변환부(60)는 다양한 자성의 세기를 갖는 토르마린(61), 네오듐(62), 세리움(63), 사마리움(64)을 차례로 인접 설치하여 내부로 유체가 공급되도록 함과 함께 원주상에 유체가 충돌되는 다수의 핀(65)을 돌출 형성하여 이루어진다.
상기 토르마린(61)은 토르말린의 플러스 전극이 대기중의 음이은을 흡수하고, 모아진 음이온이 토르마린 내부에 쌓이도록 한 다음 남은 음이온이 마이너스 전극으로 0.06mA의 미약 전류를 방출시켜 유체의 수질정화, 환원력, 오염방지, 미네랄효과, 약알칼리화, 박테리아와의 융합 기능을 행한다.
상기 네오듐(62)은 강력한 에너지의 자성이 유체의 물성 변화를 일으켜 유체의 입자를 초미립화 및 일정한 입자로 이루도록 하므로 유체내의 중화된 불순물을 희석시켜 찌꺼기 및 불순물에 의해 관이나 탱크 내부에 스케일이 끼임을 방지하는 기능을 행한다.
상기 세리움(63)은 유체를 이온현상을 발생시켜 유체에 함유된 박테리아 등의 세균을 억제시키는 기능을 행한다.
상기 사마리움(64)은 상기 네오듐에 의해 초 미립화된 유체의 입자를 한 층 더 세밀화 시켜 증류수(순수한 물) 수준으로 불순물을 희석하는 기능을 행한다.
상기와 같은 물성변화부(60)에 의해 생성되는 마이크로 버블은 아래의 표 1에서와 같이 일반 폭기장치에서 생성되는 버블에 비해 그 지름이 0.1~10㎛ 정도로 미세하게 공급되면서 자체 부력에 의한 부유 및 와류작동이 원활하여 밸러스트수에 고르게 분포되어 자외선이 마이크로 버블에 의해 산란, 반사되어 밸러스트수에 전체적으로 투과되는 효율을 극대화하게 되는 것이다.
[표 1]
지름(mm) 면적(㎟) 부피(㎣) 단위크기당 접촉면적
Ceramic fine Bubble 2~3 50~113 34~113 1.5~1
Medium Bubble 3~4 113~201 113~268 1~0.75
Coarse Bubble 10 1,256 4,187 0.3
본 발명의 마이크로 버블 (일명 'Nano Fresh') 0.1~10㎛ 0.0314~8.04 5.2×
Figure 112007015994920-pat00001
~2.14
60.4~3.8
또한, 본 발명의 원심분리기(10)는 필터방식이 아닌 원심력에 의한 비중차로 슬러지를 외측으로 분리하여 침강시키고 그 중심에서 구심력을 발생시켜 이물질이 분리된 여과수를 상부로 상승 배출하도록 적용하므로서 필터 교체에 따른 불편함을 배제하였다.
미설명부호로서, 5는 밸러스트수 저장탱크를 나타내는 것이다.
다음은 상기와 같이 구성되는 본 발명 장치의 작용에 대해 구체적으로 살펴보기로 한다.
선박의 저장탱크(5)에 밸러스트수를 저장하거나 또는 배출하는 단계에서 밸러스트수를 정화, 살균처리하게 된다.
이를 좀더 구체적으로 설명하면, 먼저 펌프(P)에 의해 펑핌되는 밸러스트수를 원심분리기(10)에 순환시키면서 유기 및 무기 부유 이물질을 분리 여과하게 된다.
이때, 상기 원심분리기(10)에 의해 20㎛ 이상의 유기 및 무기 부유 이물질을 여과하게 된다.
이와 같이 1차 이물질을 여과한 밸러스트수는 펌프작동에 의해 배관(20)을 통해 공급하면서 살균수단(30)에서 조사되는 자외선에 의해 살균, 정화단계를 거치게 된다.
특히, 본 발명에서는 상기 밸러스트수의 살균 전단계에서 마이크로 버블 공급수단(50)에서 마이크로 버블을 공급하게 된다.
이를 좀더 구체적으로 설명하면,
상기 마이크로 버블 공급수단(50)은 스크류와 같은 유체 가속기(55)에 의해 가속 공급되는 유체의 중앙으로 산소배관(56)을 위치시켜 산소를 다량 공급한 후, 상기 유체를 다양한 자성의 세기를 갖는 토르마린(61), 네오듐(62), 세리움(63), 사마리움(64)을 차례로 인접 설치함과 유체가 충돌되는 다수의 핀(65)을 원주상에 돌출 형성한 물성변환부(60)를 통과시키면서 유체의 물성변화 및 분자구조를 변위시켜 마이크로 버블을 생성, 공급하게 되는 것이다.
이때, 상기 마이크로 버블은 0.1~10㎛ 직경을 갖는 미세 기포이다.
이와 같은 미세기포로 된 마이크로 버블은 자체 부력에 의한 부유 및 와류작동을 더욱 원활히 행하면서 밸러스트수에 고르게 분포되게 된다.
이와 같은 상태에서 상기 밸러스트수에 살균수단(30)에서 자외선을 조사하게 되면, 상기 자외선은 밸러스트수에 고르게 분포된 마이크로 버블에 불규칙하게 산란, 반사에 의해 투과 효율을 더욱 높이게 되고, 뿐만아니라 상기 마이크로 버블이 미세기포로서 각종 악성 미생물과의 접촉 면적, 접촉 시간을 증대하게 되기 때문에 더욱 효과적으로 살균, 정화처리하게 되는 것이다.
이때, 상기 밸러스트수를 얇은 두께로 공급하게 되면, 상기 밸러스트수에 자외선의 투과 효율을 더욱 극대화하여 각종 악성 미생물을 살균, 정화 처리를 더욱 효과적으로 행할 수 있게 되는 것이다.
뿐만아니라 상기 마이크로 버블은 표면에 미생물을 부착하여 자외선의 산란, 반사시 악성 미생물을 집중 살균, 정화처리할 수 있게 되는 것이다.
즉, 종래와 같은 자외선의 조사에도 불구하고, 상기 자외선이 밸러스트수에 전체적으로 불규칙하게 투과됨과 함께 미세기포로 된 마이크로 버블이 부상 및 와류 작동을 행하면서 상호 접촉 면적, 접촉 시간을 증대하여 살균, 정화 처리 효율을 더욱 극대화하게 되는 것이다.
또한, 본 발명은 상기 마이크로 버블 공급수단(50)을 통과한 유체가 마이크로 버블만을 공급하는 것이 아니라 물성 변화에 의해 각종 살균, 정화 기능 등을 부가하므로서 상기 밸러스트수의 정화 처리 효율을 더욱 우수하게 제공하게 되는 것이다.
상기와 같이 살균, 정화처리되어 선박에 저장되는 밸러스트수는 선박의 항해과정에 의한 시간의 경과로 밸러스트수에 최소 잔존하는 악성 미생물이 서서히 소멸되면서 자체 정화되기 때문에 도착지 인근에서 배출되는 상기 밸러스트수는 최상의 살균,정화된 상태로 배출되게 되는 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은, 선박에 저장, 배출되는 밸러스트수의 이물질 분리 여과한 후, 마이크로 단위의 산소에 의해 형성되는 마이크로 버블을 용해시켜 버블이 자체 부력에 의해 부유, 와류작동으로 고르게 분포된 상태에서 자외선을 조사하므로 상기 자외선이 마이크로 버블에 의해 불규칙하게 산란, 반사되면서 밸러스트수에 전체적으로 투과되어 각종 악성 미생물을 효과적으로 살균처리하여 밸러스트수의 배출에 의한 환경오염 문제를 방지하는 효과를 제공하는 것이다.
또한 본 발명은 상기 마이크로 버블을 공급하는 수단을 콤팩트하게 구성하여 공간활용성을 우수하게 제공함과 함께 상기 마이크로 버블의 직경 크기를 미세하게 공급하므로서 미생물의 접촉 면적, 접촉시간을 증대하고 자외선의 투과 효율을 극대화하여 살균효율을 더욱 극대화하는 효과를 갖게 되는 것이다.

Claims (5)

  1. 선박의 밸러스트수를 원심분리기에 순환시켜 유기 및 무기 부유 이물질을 분리 여과한 후, 배관으로 공급하면서 살균수단에서 조사되는 자외선에 의해 살균, 정화처리함에 있어서,
    상기 배관으로 배출되는 밸러스트수에는 살균 전단계에서 마이크로 단위의 산소에 의해 형성되는 마이크로 버블을 용해시켜 버블이 자체 부력에 의한 부유 및 와류작동으로 고르게 분포된 후, 자외선을 조사하여 자외선이 상기 마이크로 버블에 의해 불규칙하게 산란, 반사되면서 밸러스트수에 전체적으로 투과되어 각종 악성 미생물을 살균, 정화처리하는 것을 특징으로 하는 밸러스트수 살균정화 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 살균수단에서 조사되는 자외선의 살균단계에서 밸러스트수를 얇은 두께로 공급하면서 자외선에 의해 살균, 정화처리하는 것을 특징으로 하는 밸러스트수 살균정화 방법.
  3. 선박의 밸러스트수를 원심분리기(10)에 순환시켜 유기 및 무기 부유 이물질을 분리 여과한 후, 배관(20)으로 공급하면서 살균수단(30)에서 조사되는 자외선에 의해 살균, 정화처리하는 것에 있어서,
    상기 배관(20)에는 살균수단의 전 단계 위치에서 마이크로 단위의 산소에 의해 형성되는 마이크로 버블을 밸러스트수에 공급하는 마이크로 버블 공급수단(50)을 연결 설치 구성하여 이루어진 것을 특징으로 하는 밸러스트수 살균정화 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 마이크로 버블 공급수단(50)은 유체 가속기(55)에 의해 가속 공급되는 유체의 중앙으로 산소배관(56)을 위치시켜 산소를 다량 공급하도록 이루고,
    상기 산소가 공급된 유체는 광물금속으로 자성 세기를 갖는 물성변환부(60)를 통과시켜 유체의 물성변화 및 분자구조를 변위시켜 마이크로 버블을 생성하도록 구성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 밸러스트수 살균정화 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 물성변환부(60)는 다양한 자성의 세기를 갖는 토르마린(61), 네오듐(62), 세리움(63), 사마리움(64)을 차례로 인접 설치하여 내부로 유체가 공급되도록 함과 함께 원주상에 유체가 충돌되는 다수의 핀(65)을 돌출 형성하여 이루어진 것을 특징으로 하는 밸러스트수 살균정화 장치.
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