KR100963351B1 - 밸러스트수 처리 장치 및 처리 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 밸러스트수 처리 장치에 관한 것으로서, 이 장치는 IMO에 의해 정해진 밸러스트수 기준을 확실하고 저렴하게 충족시킬 수 있다. 본 발명의 처리 장치는 해수를 여과하여 수생 생물을 포착하는 여과 장치(4)와, 여과된 해수 중에 살균제를 공급하는 살균제 공급 장치(5)와, 살균제가 첨가된 해수를 도입하고, 그 해수 중에 캐비테이션을 발생시켜 상기 살균제를 확산시킴과 아울러, 해수 중의 수생 생물에 손상을 주거나 그들을 사멸시키는 벤투리관(7)을 구비하고 있다.

Description

밸러스트수 처리 장치 및 처리 방법{APPARATUS FOR TREATING BALLAST WATER AND METHOD FOR TREATING BALLAST WATER}

본 발명은 선박의 밸러스트 탱크에 실리는 밸러스트수 처리 장치 및 처리 방법에 관한 것으로서, 특히 밸러스트수에 포함되는 유해 세균류 및 플랑크톤을 효율적으로 사멸시키기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 공하 또는 적하가 적은 상태의 선박은 프로펠러 몰수심도의 확보, 공하 시의 안전 항행의 확보 등의 필요성에서 출항 전에 밸러스트 탱크에 밸러스트수가 주수된다. 반대로 항구 내에서 적하를 하는 경우에는 밸러스트수가 배출된다. 그런데, 환경이 다른 짐싣기 항구와 짐내리기 항구 사이를 왕복하는 선박에 의해 밸러스트수의 주수 및 배수가 행해지면, 밸러스트수에 포함되는 세균류나 플랑크톤 등의 미생물의 차이로 인해 연안 생태계에 악영향을 미칠 것이 우려된다. 따라서, 2004년 2월 선박의 밸러스트수 관리에 관한 국제 회의에서 선박의 밸러스트수 및 침전물의 규제 및 관리를 위한 국제 조약이 채택되어 밸러스트수의 처리가 의무화되게 되었다.

밸러스트수의 처리 기준으로서 국제 해사 기구(IMO)가 정하는 기준에 따르면, 선박으로부터 배출되는 밸러스트수에 포함되는 50㎛ 이상의 생물(주로 동물 플랑크톤)의 수가 1m³ 중에 10개 미만, 10㎛ 이상 50㎛ 미만의 생물(주로 식물 플랑크톤)의 수가 1mL 중에 10개 미만, 콜레라균의 수가 100mL 중에 1cfu 미만, 대장균의 수가 100mL 중에 250cfu 미만, 장구균의 수가 100mL 중에 100cfu 미만으로 되어 있다.

밸러스트수의 처리 기술은 현재 많은 관계 기관에서 개발 도중에 있다. 종래 기술로는 예컨대 일본 특허 공개 2003-181443호 공보에는 선박의 주기관으로부터 배출되는 고온의 배기 가스를 이용하여 밸러스트수의 살균을 행하는 장치가 개시되어 있다. 또한 일본 특허 공개 평 4-322788호 공보 및 일본 특허 공개 평 5-000910호 공보에는 밸러스트수를 배출할 때 밸러스트수 중에 포함되는 유해 플랑크톤 또는 유해 조류의 시스트를 염소계 살균제 또는 과산화 수소를 이용하여 살균하는 방법이 개시되어 있다. 특히 일본 특허 공개 평 4-322788호 공보에는 유해 조류의 시스트를 사멸시킨 후에 남는 염소(잔류 염소)를 밸러스트수 배출 시에 폭기 장치에 의해 밸러스트수에 공기를 불어넣어 무해화하는 프로세스가 개시되어 있다.

그러나, 밸러스트수로서 탑재되는 해수에 포함되는 생물의 수는 해수를 채취하는 일시나 장소에 따라 크게 다르며, 해수 1mL 중에 수 개 정도부터 수 억개 정도까지 폭이 있다. 따라서, 일본 특허 공개 2003-181443호 공보의 방법에서는, 국제 해사 기구(IMO)가 결정하는 기준의 모든 항목을 확실하게 달성하기가 어렵다. 또한, 일본 특허 공개 평 4-322788호 공보 및 일본 특허 공개 평 5-000910호 공보의 방법에서는, 비교적 대형의 동물 플랑크톤이나 살균제 내성을 갖는 미생물에는 효과가 없다는 문제나, 잔류하는 살균제가 밸러스트수와 함께 배출됨에 따른 환경에의 영향을 무시할 수 없다는 문제가 있다.

예컨대, 일본 특허 공개 평 4-322788호 공보에 기재되어 있는 방법 중 염소계 살균제를 첨가하는 방법에서는, 밸러스트수에 염소계 살균제를 첨가하여 유해 조류의 시스트를 사멸시켜도, 그 후에 잔류 염소가 밸러스트수 중의 유기물과 반응하여 유해한 트라이할로메탄이 생성된다. 그런데, 이 공보에서는 이 트라이할로메탄에 관하여 전혀 고려되어 있지 않다. 트라이할로메탄은 폭기 장치에 의해 밸러스트수에 공기를 불어넣어도 그 일부만이 기상으로 이행할 뿐이며, 그 대부분은 액상 중에 잔류한 채 무해화되지 않으므로, 밸러스트수와 함께 배출되어 환경에 악영향을 준다. 한편, 이 공보에 기재되어 있는 방법 중 과산화 수소를 첨가하는 방법에서는 밸러스트수 중의 세균류를 과산화 수소에 의해 IMO 밸러스트수 처리 기준을 충족하는 정도까지 사멸시키기가 어렵다는 문제가 있다.

발명의 개시

발명이 해결하고자 하는 과제

본 발명은 이러한 상황을 감안하여 이루어진 것이다. 본 발명의 목적은 선박의 밸러스트수에 포함되는 플랑크톤 및 세균류를 확실하게 사멸시키면서 유해물을 배출하지 않는 밸러스트수의 처리 장치 및 처리 방법을 제공하는 데 있다.

과제를 해결하기 위한 수단

본원의 발명자들은 염소계 살균제를 사용하여 플랑크톤 및 세균류를 제거하는 경우에 트라이할로메탄의 생성을 억제하고 환경에 악영향을 주지 않는 처리 방법을 개발하기 위하여 예의 연구를 행한 결과, 본 발명을 완성하기에 이르렀다. 본 발명에 따른 밸러스트수 처리 장치 및 방법은 하기의 구성을 갖는다.

(1)본 발명에 따른 밸러스트수 처리 장치는 해수를 여과하여 수생 생물을 포착하는 여과 장치와, 여과된 해수 중에 살균제를 공급하는 살균제 공급 장치와, 살균제가 첨가된 해수를 도입하고, 그 해수 중에 캐비테이션을 발생시키는 벤투리관을 구비하고 있다.

본 발명의 장치는 이러한 구성을 구비함으로써, 해수 중의 플랑크톤 및 세균류를 사멸시키고(또는 제거하고), 유해 생물을 포함하지 않는 선박 밸러스트수를 만들어낼 수 있다. 또한, 각 구성 요소의 주요한 기능은 이하와 같으며, 각 구성 요소의 기능이 유기적으로 작용하여 해수 중의 수생 생물의 제거 효과를 높이고 있다. 여과 장치에서, 해수 중의 동물성 플랑크톤 등 비교적 대형의 수생 생물을 포착하여 제거한다. 살균제 공급 장치에서 공급되는 살균제에 의해 해수 중의 세균류를 사멸시킨다. 세균류가 첨가된 해수에 벤투리관에 의해 캐비테이션을 발생시켜 식물성 플랑크톤 등 비교적 소형의 수생 생물을 손상 또는 사멸시킨다. 이에 더하여, 캐비테이션에 의해 해수 중에 살균제가 급속하게 확산되고, 살균제에 의한 세균류의 살균 작용이 촉진된다.

이와 같이 캐비테이션에 의한 확산 작용에 의해 살균제의 해수 중에의 혼합 이 촉진되기 때문에 단순히 살균제를 주입하기만 하는 경우에 비하여 살균제의 공급량을 줄이는 것이 가능해진다. 그 결과, 환경에의 영향을 줄이고, 또한 살균제를 무해화하기 위한 분해제의 공급을 불필요하게 하거나 줄일 수 있다.

또한, 공급되는 살균제로는 차아 염소산 나트륨, 염소, 이산화 염소, 과산화 수소, 오존, 과초산, 또는 이들 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있다. 또한, 살균제를 벤투리관의 목부에 공급하도록 하면 살균제가 자동적으로 흡인되므로, 살균제 공급을 위한 펌프를 생략할 수 있다.

(2)상기한 밸러스트수 처리 장치는, 바람직하게는, 살균제가 첨가된 해수에 살균제 분해제를 공급하는 살균제 분해제 공급 장치를 더 구비한다. 이러한 분해제 공급 장치를 구비함으로써,해수 중에 잔류하는 살균제를 분해하고, 밸러스트수가 배출되는 해역에의 영향을 최소화할 수 있다.

또한, 차아 염소산 나트륨, 염소 등의 염소 살균제에 대하여 공급되는 살균제 분해제로는 싸이오황산 나트륨, 아황산 나트륨, 중아황산 나트륨(아황산 수소 나트륨)을 사용할 수 있고, 과산화 수소에 대하여 공급되는 살균제 분해제로는 싸이오황산 나트륨, 아황산 나트륨, 중아황산 나트륨(아황산 수소 나트륨) 및 카탈라제 등의 산소를 사용할 수 있다.

(3)상기한 구성의 변형 태양으로서, 본 발명에 따른 밸러스트수 처리 장치는, 여과된 해수 중에 살균제를 공급하는 살균제 공급 장치와, 살균제가 첨가된 해수를 도입하고, 그 해수 중에 캐비테이션을 발생시키는 벤투리관과, 해중으로부터 해수를 받아들이고, 상기 여과 장치와 상기 살균제 공급 장치와 상기 벤투리관을 거쳐 밸러스트 탱크로 해수를 보내는 주수 장치와, 밸러스트 탱크로부터 빠져나온 해수 중에 살균제 분해제를 공급하는 살균제 분해제 공급 장치와, 살균제 분해제가 첨가된 해수를 도입하고, 그 해수 중에 살균제 분해제를 확산시키는 확산 장치와, 밸러스트 탱크로부터 해수를 빼내고, 상기 살균제 분해제 공급 장치와 상기 확산 장치를 거쳐 해중으로 해수를 배출하는 배수 장치를 구비하고 있다.

이러한 구성을 구비함으로써, 해중으로부터 해수를 밸러스트 탱크로 보낼 때, 여과 장치에 의해 해수 중의 동물성 플랑크톤 등 비교적 대형의 수생 생물을 포착하여 제거하고, 살균제와 벤투리관에 의한 캐비테이션에 의해 세균류와 비교적 소형의 플랑크톤을 사멸시켜 생물을 사멸 처리한 해수를 밸러스트 탱크에 저류할 수 있다. 더욱이, 밸러스트 탱크로부터 해수를 해중으로 배출할 때, 해수에 잔존하는 살균제를 살균제 분해제에 의해 분해하여 살균제의 해역에의 영향을 없앨 수 있다.

또한, 해수 중에 살균제 분해제를 확산시키는 확산 장치를 사용함으로써, 살균제 분해제를 단시간에 해수 중에 확산하여 단시간에 살균제를 분해하므로, 해수를 밸러스트 탱크로부터 해중으로 배출하면서 확실하게 무해화할 수 있다. 또한, 확산 장치로서 해수를 밸러스트 탱크로 보낼 때 사용하는 벤투리관을 사용하면 장치를 겸용할 수 있으므로 유용하다. 다른 교반 혼합 장치를 사용할 수도 있다. 또한, 밸러스트 탱크 내에서 저류하는 해수의 살균제 농도를 적절하게 유지하도록 하면, 세균류나 플랑크톤의 재성장을 억제할 수 있다.

(4)상기한 구성의 변형 형태로서, 본 발명에 따른 밸러스트수 처리 장치는, 해수를 여과하여 수생 생물을 포착하는 여과 장치와, 여과된 해수 중에 과산화 수소를 공급하는 과산화 수소 공급 장치와, 과산화 수소가 첨가된 해수를 도입하고, 그 해수 중에 캐비테이션을 발생시키는 벤투리관과, 해중으로부터 해수를 받아들이고, 상기 여과 장치와 상기 과산화 수소 공급 장치와 상기 벤투리관을 거쳐 밸러스트 탱크로 해수를 보내는 주수 장치와, 밸러스트 탱크로부터 빠져나온 해수 중에 과산화 수소 분해제를 공급하는 과산화 수소 분해제 공급 장치와, 과산화 수소 분해제가 첨가된 해수를 도입하고, 그 해수 중에 과산화 수소 분해제를 확산시키는 확산 장치와, 밸러스트 탱크로부터 해수를 빼내고, 상기 과산화 수소 분해제 공급 장치와 상기 확산 장치를 거쳐 해중으로 해수를 배출하는 배수 장치를 구비하고 있다.

이러한 구성을 구비함으로써, 해중으로부터 해수를 밸러스트 탱크로 보낼 때, 여과 장치에 의해 해수 중의 동물성 플랑크톤 등 비교적 대형의 수생 생물을 포착하여 제거하고, 과산화 수소와 벤투리관에 의한 캐비테이션에 의해 세균류와 비교적 소형의 플랑크톤을 사멸시켜 생물을 사멸 처리한 해수를 밸러스트 탱크에 저류할 수 있다. 더욱이, 밸러스트 탱크로부터 해수를 해중으로 배출할 때, 해수에 잔존하는 과산화 수소를 과산화 수소 분해제에 의해 분해하여 과산화 수소의 해역에의 영향을 없앨 수 있다. 나아가, 살균제로서 과산화 수소를 사용하기 때문에 유해한 부생성물이 발생하지 않는다.

또한, 해수 중에 과산화 수소 분해제를 확산시키는 확산 장치를 사용함으로써 과산화 수소 분해제를 단시간에 해수 중에 확산하여 단시간에 과산화 수소를 분 해하므로, 해수를 밸러스트 탱크로부터 해중으로 배출하면서 확실하게 무해화할 수 있다. 또한, 확산 장치로서 해수를 밸러스트 탱크에 보낼 때 사용하는 벤투리관을 사용하면 장치를 겸용할 수 있으므로 유용하다. 다른 교반 혼합 장치를 사용할 수도 있다.

또한, 밸러스트 탱크 내에서 저류하는 해수의 과산화 수소 농도를 적절하게 유지하도록 하면, 세균류나 플랑크톤의 재성장을 억제할 수 있다. 또한, 공급되는 과산화 수소 분해제로는 아황산 나트륨, 중아황산 나트륨(아황산 수소 나트륨), 싸이오황산 나트륨 등의 과산화 수소를 환원하여 분해하는 환원제를 사용할 수 있다.

(5)바람직하게는, (1) 내지 (4)의 밸러스트수 처리 장치에 있어서, 여과 장치의 눈 크기를 10 내지 200㎛의 범위로 한다.

여과 장치는 해수 중에 존재하는 플랑크톤류를 제거하기 위하여 설치된다. 눈 크기를 10 내지 200㎛로 하는 것은, 동물성 플랑크톤이나 식물성 플랑크톤의 포착률을 일정한 수준으로 유지하면서 역류 세정 빈도를 적게 하여 기항지에서의 밸러스트수 처리 시간을 단축하기 위함이다. 반대로 말하면, 눈 크기가 200㎛보다 크면 동물 플랑크톤이나 식물 플랑크톤의 포착률이 현저하게 낮아지고, 다른 한편, 눈 크기가 10㎛보다 작으면 여과체의 막힘이 단시간에 발생하기 때문에 역류 세정 빈도가 많아지고 기항지에서의 밸러스트수 처리 시간이 길어져 모두 바람직하지 않다. 특히, 눈 크기 20 내지 35㎛ 정도의 필터를 사용하는 것이 포착률 및 역류 세정 빈도를 최적으로 설정할 수 있으므로 바람직하다.

여과 장치는 노치 와이어 필터, 웨지 와이어 필터 및 적층 디스크형 여과 장 치 중 어느 하나를 사용함으로써 수생 생물을 효율적으로 포착하여 제거할 수 있다. 또한, 다른 여과 장치로서 밀폐형 모래 여과기, 여포 여과기 및 금속 섬유 여과기 중 어느 것을 사용할 수도 있다.

(6)바람직하게는, (1) 내지 (3)의 밸러스트수 처리 장치에 있어서, 여과 장치의 압력차를 측정하고, 그 측정값에 따라 살균제 공급 장치에서 공급되는 살균제의 양을 조정하는 살균제 공급량 제어 장치를 더 구비한다.

(7)바람직하게는, (1) 내지 (3)의 밸러스트수 처리 장치에 있어서, 여과 장치에 도입되는 해수 또는 여과 장치에서 여과된 해수의 탁도 또는 흡광 광도를 측정하는 수질 측정 장치와, 이 수질 측정 장치에 의해 측정된 탁도 또는 흡광 광도의 측정값에 따라 살균제 공급량으로 공급되는 살균제의 양을 조정하는 살균제 공급량 제어 장치를 더 구비한다.

(8)살균제로서 차아 염소산 나트륨이 사용되는 경우에는, 바람직하게는, (1) 내지 (3)의 밸러스트수 처리 장치에 있어서, 살균제가 첨가된 해수의 산화 환원 전위를 측정하는 산화 환원 전위 측정 장치와, 이 산화 환원 전위 측정 장치에 의해 측정된 산화 환원 전위의 측정값에 따라 살균제 공급량으로 공급되는 살균제의 양을 조정하는 살균제 공급량 제어 장치를 더 구비한다.

(9)또한, 살균제로서 차아 염소산 나트륨이 사용되는 경우에는, 바람직하게는, (1) 내지 (3)의 밸러스트수 처리 장치에 있어서, 해수의 전해에 의해 차아 염소산 나트륨을 생성하는 장치를 더 구비한다.

(10)상기한 구성의 변형 형태로서, 본 발명에 따른 밸러스트수 처리 장치는, 해수를 여과하여 수생 생물을 포착하는 여과 장치와, 여과된 해수를 도입하고, 그 해수 중에 캐비테이션을 발생시키는 벤투리관과, 해수 중의 세균류를 사멸시키는 자외선 조사 살균 장치를 구비하고 있다.

(11)상기한 구성의 다른 변형 형태로서, 본 발명에 따른 밸러스트수 처리 장치는, 해수에 염소 살균제를 공급하는 염소 살균제 공급 장치와, 염소 살균제가 첨가된 해수를 소정 시간 체류시키는 체류조와, 체류조 내에 소정 시간 체류한 해수에 과산화 수소를 공급하는 과산화 수소 공급 장치와, 과산화 수소가 공급된 해수를 밸러스트 탱크로 보내는 송수 장치를 구비하고 있다.

해수 중에 염소 살균제를 공급함으로써 세균류나 플랑크톤을 사멸시킬 수 있는데, 세균류가 사멸한 후에 잔류하는 염소 살균제가 해수 중의 유기물과 반응하여 트라이할로메탄이 생성된다. 도 4는 염소 살균제 주입 후의 해수 중의 트라이할로메탄 농도의 시간 변화를 보인 그래프이며, 세로축이 트라이할로메탄 농도(mg/L)를 나타내고, 가로축이 경과 시간(분)을 나타내고 있다. 도 4에서는, 유효 염소의 중량 농도가 각각 5mg/L, 10mg/L, 50mg/L, 100mg/L가 되도록 염소 살균제를 주입한 4개의 경우에 대하여 트라이할로메탄 농도를 측정한 결과가 도시되어 있다. 도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 트라이할로메탄의 생성량은 염소 살균제의 공급량이 달라도 거의 차이가 없다.

도 4에 도시한 바와 같이, 트라이할로메탄의 생성은 잔류 염소가 없어질 때 까지 계속되며, 트라이할로메탄 농도는 시간의 경과와 함께 증가한다. 도 4에 도시한 예에서, 염소 살균제를 첨가하고 1분 후에는 트라이할로메탄의 생성량은 총 생성량의 1/10 정도 이하이다. 이로부터, 염소 살균제를 공급하여 세균류를 사멸시킨 후 곧바로 염소 환원제를 공급하여 환원 처리를 행하여 잔류 염소를 실효시키면 트라이할로메탄의 생성을 억제할 수 있음을 알 수 있다.

다른 한편, 염소 살균제에 의해 세균류와 50㎛ 미만의 플랑크톤은 단시간에 거의 사멸시킬 수 있는데만, 50㎛ 이상의 플랑크톤을 사멸시키기 위해서는 유효 염소를 어느 정도의 시간 해수 중에 잔류시켜야 한다. 그러나, 50㎛ 이상의 플랑크톤을 사멸시키기 위하여 유효 염소를 장시간 해수 중에 잔류시키면, 트라이할로메탄이 증가하게 된다.

따라서, 상기 (11)의 장치에서는, 염소 살균제에 의해 세균류를 사멸시키기 위하여, 해수를 유효 염소에 접촉시키는 시간을 적절하게 확보함과 아울러, 염소가 장시간 잔류함에 따른 트라이할로메탄의 생성을 억제하기 위하여 하기와 같은 프로세스를 채용하고 있다. 즉, 해수에 염소 살균제를 공급 후 체류조에 도입하고, 유효 염소에 의한 세균류의 처리에 필요한 시간만큼 체류조 내에 체류시켜 살균 처리를 행한다. 다음, 체류조로부터 배출된 해수에 과산화 수소를 공급하고, 잔류 염소를 환원하여 실효시켜 트라이할로메탄의 생성을 억제하고, 그와 동시에 염소 살균제에 의한 처리만으로는 완전히 사멸되지 않고 잔존하는 50㎛ 이상의 플랑크톤을 과산화 수소에 의해 사멸시킨다. 이상과 같이 하여 세균류와 함께 플랑크톤을 사멸시킨 해수가 밸러스트 탱크로 보내진다.

이상과 같이 상기 (11)의 장치에서는, 트라이할로메탄의 생성을 억제하기 위하여 해수를 유효 염소에 단시간 접촉시킨 후 과산화 수소를 공급하고, 잔류 염소 를 환원하여 실효시키고 있다. 잔류 유리 염소에 과산화 수소를 첨가하면, 다음 식과 같이 유리 염소가 환원된다.

Cl₂+2e^-→2Cl^-

H₂O₂→2H⁺+O₂+2e^-

Cl₂+H₂O₂→2H⁺+2Cl^-+O₂

이들 식에서 알 수 있는 바와 같이, 잔류 유리 염소의 중량 농도의 0.5배량의 과산화 수소가 잔류 유리 염소에 반응하고, 잔류 유리 염소를 환원하여 실효시켜 트라이할로메탄의 생성이 억제된다.

더욱이, 잔존하는 50㎛ 이상의 플랑크톤을 과산화 수소에 의해 사멸시킨다. 세균류에 대한 과산화 수소에 의한 살균 작용은 염소 살균제에 비하여 온화하므로, 세균류를 염소 살균제에 의해 단시간에 사멸시킨 후, 염소 살균제 처리만으로는 잔존하는 50㎛ 이상의 플랑크톤을 과산화 수소에 의해 사멸시킨다. 이와 같이 염소 살균제에 의한 처리 후에 과산화 수소에 의한 처리를 행하는 복합 처리를 채용함으로써, 세균류나 플랑크톤을 사멸시켜 IMO 밸러스트수 처리 기준을 충족하는 것이 가능해지며, 동시에 트라이할로메탄의 생성도 억제된다. 더욱이, 처리된 해수를 밸러스트 탱크로 보내고, 밸러스트 수중에 과산화 수소를 잔존시켜 저류함으로써 밸러스트수를 IMO 밸러스트수 처리 기준을 충족하도록 유지할 수 있다.

여기서 체류란, 해수에 염소 살균제가 공급되고나서 과산화 수소가 공급될 때까지의 동안에 해수 중의 세균류와 염소 살균제를 접촉 상태에 두는 것을 의미하며, 해수의 흐름의 상태는 한정되지 않는다. 즉, 해수를 조 내에 저류하여 전혀 흐르지 않는 상태에서 유지하는 것도, 배관 내를 일정한 유속으로 흐르는 상태에서 유지하는 것도 포함한다. 따라서, 여기서 체류조란 해수를 저류하는 체류조뿐만 아니라, 해수를 일정한 속도로 흘리는 체류 배관 등을 널리 포함한다. 또한, 염소 살균제로는 차아 염소산 나트륨, 차아 염소산 칼슘, 염소 가스가 사용되며, 모두 유효 염소가 차아 염소산 또는 차아 염소산 이온의 형태로 해수 중에 존재한다. 또한, 과산화 수소로는 과산화 수소수가 사용된다.

(12)바람직하게는, 상기 (11)의 장치는, 과산화 수소가 공급된 해수에 과산화 수소 분해제를 공급하는 과산화 수소 분해제 공급 장치를 더 구비하고 있다.

과산화 수소가 공급된 해수 중에 잔류하는 과산화 수소를 과산화 수소 분해제를 공급함으로써 분해하고, 그 해수를 해양에 배출하여도 영향을 미치지 않도록 한다. 과산화 수소 분해제로는 아황산 나트륨, 중아황산 나트륨(아황산 수소 나트륨), 싸이오황산 나트륨 및 카탈라제 등의 효소 등 과산화 수소를 환원하여 분해하는 환원제 또는 효소가 사용된다.

(13)바람직하게는, 상기 (11)의 장치에서, 염소 살균제가 공급되고나서 과산화 수소를 공급될 때까지의 체류조 내에서의 체류 시간이 0.05 내지 10분의 범위에서 설정 가능하도록 한다.

체류조에서의 체류 시간은 세균류를 사멸시키기 위하여 충분한 시간이며, 트라이할로메탄의 생성을 억제할 수 있는 범위 내의 시간일 필요가 있다. 도 4에 도 시되어 있는 바와 같이, 염소 살균제가 공급된 후의 경과 시간을 10분 이하로 하면, 즉 체류 시간을 10분 이하로 하면 생성되는 트라이할로메탄 농도는 일본의 음료수 기준인 0.1mg/L 이하로 억제할 수 있다. 따라서, 트라이할로메탄 생성을 억제하는 관점에서 체류 시간을 10분 이하로 하는 것이 바람직하다.

다른 한편, 세균류를 사멸시키는 관점에서는, 세균류가 사멸할 때까지 체류조에 체류시킬 필요가 있다. 따라서, 세균류를 사멸시키기 위하여 필요한 체류 시간에 대하여 검토하였다. IMO의 밸러스트수 처리 기준에서는, 세균 잔존수는 콜레라균에 대해서는 100mL 중에 1cfu 미만, 대장균에 대해서는 100mL 중에 250cfu 미만, 장구균에 대해서는 100mL 중에 100cfu 미만일 것이 요구되고 있다. 따라서, 이 기준을 만족시키기 위하여 필요한 해수 중의 세균류와 잔류 유효 염소의 접촉 시간과 해수 중의 잔류 염소 농도와의 관계를 구하였다. 또한, 콜레라균이나 장구균은 대장균보다 해수 중의 존재 수가 매우 적으므로, 대장균이 사멸하는 조건이면 다른 콜레라균이나 장구균도 사멸하는 것이 확인되었다. 따라서, 이하의 검토에서는 대장균을 대상으로 하여 검토하며, 세균류란 대장균을 나타낸다.

도 5는 해수 중의 세균류와 잔류 유효 염소와의 접촉 시간과 해수 중의 잔류 염소 농도와의 관계를 양대 수 그래프로 나타낸 것이다. 세로축이 잔류 염소 농도(mg/L)를 나타내고, 가로축이 접촉 시간(분)을 나타내고 있다. 처리 대상 해수 중의 세균수의 많고 적음에 따라 목표로 하는 세균 잔존률은 달라진다. 도 5는 세균 잔존률을 10^-5, 10^-3으로 한 경우에 대하여 접촉 시간과 잔류 염소 농도와의 관계 를 나타내고 있다. 세균수가 많은 처리 대상 해수에서는 목표 세균 잔존률을 작게 하게 된다.

도 5의 그래프에 도시되어 있는 바와 같이, 어느 세균 잔존률의 경우에 있어서도 잔류 염소 농도를 크게 하면 접촉 시간을 짧게 할 수 있다. 따라서, 이 실험에서 얻은 결과로서, 예컨대 목표 세균 잔존률이 10^-3인 경우, 잔류 염소 농도를 20mg/L라 하면 접촉 시간은 0.05분이면 족하다. 한편, 접촉 시간을 10분이라 하면, 필요한 잔류 염소 농도는 0.1mg/L가 된다. 또한, 목표 세균 잔존률이 10^-5인 경우, 잔류 염소 농도를 100mg/L라 하면 접촉 시간은 0.05분이면 족하다. 한편, 접촉 시간을 10분이라 하면, 필요한 잔류 염소 농도는 0.4mg/L가 된다.

도 5의 그래프에 도시된 결과로부터, 체류조에서의 체류 시간 즉 세균과 잔류 유효 염소의 접촉 시간은 잔류 염소 농도를 크게 하면 매우 단시간으로 설정할 수 있음을 알 수 있었다. 그러나, 대량의 해수를 밸러스트 탱크로 보내는 도중에 체류조를 설치하여 해수를 체류시키고, 그 체류 시간을 설정한다는 조작 상의 편의에서 보면, 상기한 실험에서 얻어진 0.05분을 하한값으로 하는 것이 바람직하다.

이상과 같이, 접촉 시간을 0.05 내지 10분으로 하면, 처리 대상인 해수에 따라 염소 살균제의 잔류 유효 염소 농도를 0.1 내지 100mg/L의 범위에서 적당히 조정하여 트라이할로메탄의 발생을 억제함과 아울러 세균류를 사멸시킬 수 있다. 따라서, 접촉 시간이 0.05 내지 10분이 되도록 염소 살균제가 공급되고나서 과산화 수소가 공급될 때까지의 시간(즉 체류 시간)을 0.05 내지 10분으로 하는 것이 가능 한 체류조를 설치함으로써 세균류를 처리 기준에까지 사멸시킬 수 있다.

(14)바람직하게는, 상기 (11)의 장치에 있어서, 체류조는 밸러스트 탱크 내에 설치된다. 밸러스트 탱크의 일부를 체류조로 사용함으로써 체류조를 새로 설치할 필요가 없어진다. 이와 같이 하면, 기존 선박의 개조가 용이하여, 설치 비용을 줄일 수 있다.

(15)상기한 구성의 다른 변형 형태로서, 본 발명에 따른 밸러스트수 처리 장치는, 해수에 염소 살균제를 공급하는 염소 살균제 공급 장치와, 염소 살균제가 첨가된 해수를 소정 시간 체류시키는 체류조와, 체류조 내에 소정 시간 체류한 해수에 염소 환원제를 공급하는 염소 환원제 공급 장치를 구비하고 있다.

해수 중에 염소 살균제를 공급함으로써 세균류나 플랑크톤을 사멸시킬 수 있는데, 세균류가 사멸한 후에 잔류하는 염소 살균제가 해수 중의 유기물과 반응하여 트라이할로메탄이 생성된다. 전술한 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 트라이할로메탄의 생성은 잔류 염소가 없어질 때까지 계속되며, 트라이할로메탄 농도는 시간의 경과와 함께 증가한다. 도 4에 도시한 예에서는 염소 살균제를 첨가하고나서 1분 후의 트라이할로메탄의 생성량은 총 생성량의 1/10 정도 이하이다. 이로부터, 염소 살균제를 공급하여 세균류를 사멸시킨 후 곧바로 염소 환원제를 공급하고, 잔류 염소를 환원하여 실효시키면, 트라이할로메탄의 생성이 억제되는 것을 알 수 있다. 다른 한편, 염소 살균제에 의해 세균류와 50㎛ 미만의 플랑크톤을 단시간에 거의 사멸시킬 수 있는데, 50㎛ 이상의 플랑크톤을 사멸시키기 위해서는 유효 염소를 어느 정도의 시간 해수 중에 잔류시켜야 한다. 그러나, 50㎛ 이상의 플랑크톤 을 사멸시키기 위하여 유효 염소를 장시간 해수 중에 잔류시키면 트라이할로메탄이 증가하게 된다.

따라서, 상기 (15)의 장치에서는, 염소 살균제에 의해 세균류나 플랑크톤을 사멸시키기 위하여, 해수를 유효 염소에 접촉시키는 시간을 적절하게 확보하고, 그와 동시에 염소가 장시간 잔류함에 따른 트라이할로메탄 생성을 억제하기 위하여 하기와 같은 프로세스를 채용하고 있다. 즉, 밸러스트수에 염소 살균제를 공급 후 체류조에 도입하고, 유효 염소에 의한 세균류나 플랑크톤의 처리에 필요한 시간만큼 체류조 내에 체류시켜 살균 처리를 행한다. 다음, 체류조로부터 배출되는 해수에 염소 환원제를 공급하고, 잔류 염소를 환원하여 실효시켜 트라이할로메탄의 생성을 억제한다. 이와 같이 트라이할로메탄 생성을 억제하기 위하여 해수를 유효 염소에 단시간 접촉시킨 후, 잔류 염소를 환원 처리하기 위하여 염소 환원제를 공급하고 잔류 염소를 환원하여 실효시키고 있다.

여기서 체류란 해수에 염소 살균제를 공급한 후, 과산화 수소가 공급될 때까지의 동안에 해수 중의 세균류나 플랑크톤과 염소 살균제를 접촉 상태에 두는 것을 의미하며, 해수의 흐름의 상태는 한정되지 않는다. 즉, 해수를 조 내에 저류하여 전혀 흐르지 않는 상태에서 유지하는 것도, 배관 내를 일정한 유속으로 흐르는 상태에서 유지하는 것을 포함한다. 따라서, 여기서 체류조란 해수를 저류하는 체류조 이외에, 해수를 일정한 속도로 흘리는 체류 배관 등을 널리 포함한다. 또한, 염소 살균제로는 차아 염소산 나트륨, 차아 염소산 칼슘, 염소 가스가 사용되며, 모두 해수 중에서 차아 염소산 또는 차아 염소산 이온의 형태로 유효 염소로서 존 재한다. 또한, 염소 환원제로는 아황산 나트륨, 싸이오황산 나트륨 또는 과산화 수소수가 사용된다.

(16)바람직하게는, 상기 (15)의 장치에서, 염소 살균제가 공급되고나서 염소 환원제가 공급될 때까지의 체류조 내에서의 체류 시간을 0.5 내지 20분의 범위에서 설정 가능하도록 한다.

체류조에서의 체류 시간은 세균류나 플랑크톤을 사멸시키기 위하여 충분한 시간이며, 트라이할로메탄의 생성을 억제할 수 있는 범위 내의 시간일 필요가 있다. 도 4에 도시한 바와 같이, 염소 살균제를 공급한 후의 경과 시간을 20분 이하로 하면, 즉 체류 시간을 20분 이하로 하면, 생성되는 트라이할로메탄 농도는 0.2mg/L 이하로 되어 문제가 되지 않는다. 따라서, 트라이할로메탄 생성을 억제하는 관점에서, 체류 시간을 20분 이하로 하는 것이 바람직하다.

다른 한편, 세균류나 플랑크톤을 사멸시키는 관점에서는, 세균류나 플랑크톤이 사멸할 때까지 체류조에 체류시킬 필요가 있다. 따라서, 세균류나 플랑크톤을 사멸시키기 위하여 필요한 체류 시간에 대하여 검토하였다. IMO에 의한 밸러스트수 처리 장치의 인가 시험 기준에서는 처리 전에 50㎛ 이상의 플랑크톤 수가 10⁵개체/m³ 이상인 원수를 처리한 경우에, 처리 후의 플랑크톤 수가 10개체/m³ 이하가 될 것이 요구되고 있다. 따라서, 이 기준을 만족시키기 위하여 필요한 해수 중의 세균류나 플랑크톤과 잔류 염소의 접촉 시간과 해수 중의 잔류 염소 농도와의 관계를 구하였다.

도 6은 해수 중의 세균류나 플랑크톤과 잔류 염소의 접촉 시간과 해수 중의 잔류 염소 농도와의 관계를 양대 수 그래프로 나타낸 것이다. 세로축이 잔류 염소 농도(mg/L)를 나타내고, 가로축이 접촉 시간(분)을 나타내고 있다. 도 6의 그래프에 도시되어 있는 바와 같이, 잔류 염소 농도를 크게 하면 접촉 시간을 짧게 할 수 있다. 따라서, 이 실험에서 얻은 결과로서, 예컨대 잔류 염소 농도를 100mg/L로 하면 접촉 시간은 0.5분이면 족하다. 한편, 접촉 시간을 20분으로 하면, 필요한 잔류 염소 농도는 5mg/L가 된다.

도 6의 그래프에 도시된 결과로부터, 체류조에서의 체류 시간 즉 세균류나 플랑크톤과 잔류 유효 염소와의 접촉 시간은 잔류 염소 농도를 크게 하면 매우 단시간으로 설정할 수 있음을 알 수 있었다. 그러나, 대량의 해수를 밸러스트 탱크로 보내는 도중에 체류조를 설치하여 해수를 체류시키고, 그 체류 시간을 설정한다는 조작 상의 편의에서 보면, 상기한 실험에서 얻어진 0.5분을 하한값으로 하는 것이 바람직하다.

이상과 같이 접촉 시간을 0.5 내지 20분으로 하면, 처리 대상인 해수에 따라 염소 살균제의 잔류 유효 염소 농도를 5 내지 100mg/L의 범위에서 적당히 조정하여 트라이할로메탄의 발생을 억제함과 아울러 세균류나 플랑크톤을 사멸시킬 수 있다. 따라서, 접촉 시간이 0.5 내지 20분이 되도록 염소 살균제가 공급되고나서 염소 환원제가 공급될 때까지의 시간(체류 시간)을 0.5 내지 20분으로 하는 것이 가능한 체류조를 설치함으로써 세균류나 플랑크톤을 처리 기준에까지 사멸시킬 수 있다.

(17)상기한 구성의 다른 변형 형태로서, 본 발명에 따른 밸러스트수 처리 장 치는, 해수에 염소 살균제를 공급하는 염소 살균제 공급 장치와, 염소 살균제가 첨가된 해수를 소정 시간 체류시키는 체류조와, 체류조 내에 소정 시간 체류한 해수를 도입하고, 활성탄 처리를 행하는 활성탄 처리 장치를 구비하고 있다.

상기한 변형 형태에서는, 해수 중의 잔류 염소를 실효시키기 위하여 환원 처리 대신 활성탄 처리가 행해진다. 상기한 변형 형태에서는 하기와 같은 프로세스를 채용하고 있다. 즉, 해수에 염소 살균제를 첨가한 후, 세균류나 플랑크톤을 사멸시키기 위하여 충분한 시간으로서 트라이할로메탄의 생성을 억제할 수 있는 범위 내의 시간 유효 염소를 잔류시킨 해수를 체류시킨다. 그 후, 해수를 활성탄 처리 장치에 통과시키고, 잔류 염소를 활성탄에 의해 환원하여 트라이할로메탄의 생성을 억제함과 아울러, 생성한 트라이할로메탄을 흡착하여 제거한다. 활성탄 처리 장치로는 조 내에서 조용히 활성탄을 유동시키도록 한 것, 또는 활성탄을 충전한 것을 사용할 수 있다.

또한 활성탄 대신 잔류 염소를 환원하여 분해함과 아울러 트라이할로메탄의 흡착도 가능한 처리 재료를 사용할 수도 있다. 또한, 활성탄 처리 장치 대신 트라이할로메탄을 흡착하는 흡착재를 구비한 흡착조를 설치함과 아울러, 체류조에서 소정 시간 체류한 해수에 염소 환원제를 공급하도록 할 수도 있다. 염소 환원제에 의해 잔류 염소를 환원하여 실효시키고, 흡착조 내의 흡착재에 의해 생성한 트라이할로메탄을 흡착한다. 흡착재로 수지계 흡착 재료를 사용할 수 있다.

(18)바람직하게는, 상기 (17)의 장치에서, 염소 살균제가 공급되고나서 활성탄 처리가 시작될 때까지의 체류조 내에서의 체류 시간을 0.5 내지 20분의 범위에 서 설정 가능하도록 한다.

앞에서 기재한 바와 같이, 체류조에서의 체류 시간 즉 세균류나 플랑크톤과 잔류 유효 염소와의 접촉 시간을 0.5 내지 20분으로 하면, 처리 대상인 해수에 따라 염소 살균제의 잔류 유효 염소 농도를 5 내지 100mg/L의 범위에서 적당히 조정하여 트라이할로메탄의 발생을 억제함과 아울러 세균류나 플랑크톤을 사멸시킬 수 있다. 따라서, 접촉 시간이 0.5 내지 20분이 되도록 염소 살균제가 공급되고나서 활성탄 처리가 시작될 때까지의 시간(체류 시간)을 0.5 내지 20분으로 하는 것이 가능한 체류조를 설치함으로써 세균류나 플랑크톤을 처리 기준에까지 사멸시킬 수 있다.

(19)바람직하게는, 상기 (15) 내지 (18)의 장치에서, 체류조는 밸러스트 탱크 내에 설치된다. 밸러스트 탱크의 일부를 체류조로서 사용함으로써 체류조를 새로 구비할 필요가 없어진다. 이와 같이 하면, 기존 선박의 개조가 용이하여 설비 비용을 줄일 수 있다.

(20)바람직하게는, 상기한 (11) 내지 (19)의 밸러스트수 처리 장치는 염소 살균제 공급 장치의 상류측에 해수를 여과하여 수생 생물을 포착하는 여과 장치를 더 구비하고 있다.

염소 살균제 공급 장치의 상류측에 여과 장치를 설치함으로써, 여과 장치에서 해수 중의 동물성 플랑크톤 등 비교적 대형의 수생 생물을 포착하여 제거할 수 있다. 따라서, 여과 장치를 설치하지 않는 경우에 비하여 염소 살균제의 공급량을 줄이는 것이 가능해지고, 그 결과 트라이할로메탄의 생성을 더 억제하여 환경에의 영향을 줄일 수 있다. 이에 따라, 과산화 수소 또는 염소 환원제의 공급량을 줄일 수도 있고, 또한 체류조를 작게 할 수 있다. 또한, 여과 장치로는 눈 크기가 10 내지 200㎛인 것을 사용하는 것이 바람직하고, 특히 눈 크기 20 내지 35㎛ 정도인 것을 사용하면 포착률과 역류 세정 빈도를 최적으로 설정할 수 있으므로 바람직하다.

(21)본 발명에 따른 밸러스트수 처리 방법은, 해수를 여과하여 수생 생물을 포착하는 여과 공정과, 여과된 해수 중에 살균제를 공급하는 살균제 공급 공정과, 살균제가 첨가된 해수를 벤투리관에 도입하고, 그 해수 중에 캐비테이션을 발생시키는 캐비테이션 처리 공정을 구비하고 있다.

(22)바람직하게는, 상기 (21)의 밸러스트수 처리 방법은, 살균제가 첨가된 해수에 살균제 분해제를 공급하는 살균제 분해제 공급 공정을 더 구비하고 있다.

(23)상기한 프로세스의 변형 형태로서, 본 발명에 따른 밸러스트수 처리 방법은, 해수를 여과하여 수생 생물을 포착하는 여과 공정과, 여과된 해수 중에 살균제를 공급하는 살균제 공급 공정과, 살균제가 첨가된 해수를 벤투리관에 도입하고, 그 해수 중에 캐비테이션을 발생시키는 캐비테이션 처리 공정과, 캐비테이션 처리를 실시한 해수를 밸러스트 탱크로 보내는 주수 공정을 구비한 주수시 처리 공정과, 밸러스트 탱크로부터 빠져나온 해수 중에 살균제 분해제를 공급하는 살균제 분해제 공급 공정과, 살균제 분해제가 첨가된 해수를 도입하고, 그 해수 중에 살균제 분해제를 확산시키는 확산 공정과, 살균제 분해제가 확산된 해수를 해중으로 배출하는 배수 공정을 구비한 배수시 처리 공정을 구비하고 있다.

이러한 구성을 구비함으로써, 해중으로부터 해수를 밸러스트 탱크로 보낼 때 해수를 여과함으로써 해수 중의 동물성 플랑크톤 등 비교적 대형의 수생 생물을 포착하여 제거하고, 살균제와 벤투리관에 의한 캐비테이션에 의해 세균류와 비교적 소형의 플랑크톤을 사멸시키고, 생물을 사멸 처리한 해수를 밸러스트 탱크에 저류할 수 있다. 더욱이, 밸러스트 탱크로부터 해수를 해중으로 배출할 때 해수에 잔존하는 살균제를 살균제 분해제에 의해 분해하여 살균제의 해역에의 영향을 없앨 수 있다. 또한, 해수 중에 살균제 분해제를 확산시키는 공정을 마련함으로써 살균제 분해제를 단시간에 해수 중에 확산하여 단시간에 살균제를 분해하므로, 밸러스트 탱크로부터 해수를 배출하면서 확실하게 무해화할 수 있다. 또한, 밸러스트 탱크 내의 해수의 살균제 농도를 적절하게 유지하도록 하면, 세균류나 플랑크톤의 재성장을 억제할 수 있다.

(24)상기한 프로세스의 변형 형태로서, 본 발명에 따른 밸러스트수 처리 방법은, 해수를 여과하여 수생 생물을 포착하는 여과 공정과, 여과된 해수 중에 과산화 수소를 공급하는 과산화 수소 공급 공정과, 과산화 수소가 첨가된 해수를 벤투리관에 도입하고, 그 해수 중에 캐비테이션을 발생시키는 캐비테이션 처리 공정과, 캐비테이션 처리를 실시한 해수를 밸러스트 탱크로 보내는 주수 공정을 구비한 주수시 처리 공정과, 밸러스트 탱크로부터 빠져나온 해수 중에 과산화 수소 분해제를 공급하는 과산화 수소 분해제 공급 공정과, 과산화 수소 분해제가 첨가된 해수를 도입하고, 그 해수 중에 과산화 수소 분해제를 확산시키는 확산 공정과, 과산화 수소 분해제가 확산된 해수를 해중으로 배출하는 배수 공정을 구비한 배수시 처리 공 정을 구비하고 있다.

이러한 구성을 구비함으로써, 해중으로부터 해수를 밸러스트 탱크로 보낼 때, 해수를 여과함으로써 해수 중의 동물성 플랑크톤 등 비교적 대형의 수생 생물을 포착하여 제거하고, 과산화 수소와 벤투리관에 의한 캐비테이션에 의해 세균류와 비교적 소형의 플랑크톤을 사멸시켜, 생물을 사멸 처리한 해수를 밸러스트 탱크에 저류할 수 있다. 더욱이, 밸러스트 탱크로부터 해수를 해중으로 배출할 때, 해수에 잔존하는 과산화 수소를 과산화 수소 분해제에 의해 분해하여 과산화 수소의 해역에의 영향을 없앨 수 있다. 나아가, 살균제로 과산화 수소를 사용하기 때문에 유해한 부생성물이 발생하지 않는다.

또한, 해수 중에 과산화 수소 분해제를 확산시키는 확산 공정을 마련함으로써 과산화 수소 분해제를 해수 중에 확산하여 단시간에 과산화 수소를 분해하므로, 해수를 밸러스트 탱크로부터 해중으로 배출하면서 확실하게 무해화할 수 있다.

또한, 밸러스트 탱크 내에서 저류하는 해수의 과산화 수소 농도를 적절하게 유지하도록 하면, 세균류나 플랑크톤의 재성장을 억제할 수 있다. 또한, 공급되는 과산화 수소 분해제로는 아황산 나트륨, 중아황산 나트륨(아황산 수소 나트륨), 싸이오황산 나트륨 등의 과산화 수소를 환원하여 분해하는 환원제를 사용할 수 있다.

(25)바람직하게는, (21) 내지 (24)의 밸러스트수 처리 방법에서, 여과 공정에서 눈 크기가 10 내지 200㎛의 범위의 여과 장치가 사용된다.

(26)바람직하게는, (21) 내지 (24)의 밸러스트수 처리 방법에서, 벤투리관의 목부에서의 해수의 유속이 10 내지 40m/sec가 되도록 벤투리관으로 해수가 보내진 다.

해수의 유속을 이와 같이 설정하는 이유는 다음과 같다. 해수를 받아들여 밸러스트 탱크로 보내는 배관의 도중에 밸러스트수 처리 장치를 설치한 경우, 배관 내의 해수의 유속은 벤투리관의 입구에서 통상 2 내지 3m/s이다. 벤투리관 목부에서의 유속이 10m/sec보다 작으면 목부에서의 유속의 상승 비율이 충분하지 않고, 이에 따른 정압의 급격한 저하가 충분하지 않기 때문에, 대기압 하에서도 캐비테이션이 발생하지 않는다. 다른 한편, 또한 벤투리관 목부에서의 유속이 40m/s보다 크면 캐비테이션 현상이 과잉하게 발생하고, 벤투리관 통과에 따른 압력 손실이 과대해지고 송수를 위하여 소비되는 에너지가 과대해지며 펌프 동력이 과대해져 고비용을 초래한다.

(27)바람직하게는, (21) 내지 (24)의 밸러스트수 처리 방법에서, 벤투리관의 압력 손실 수두가 5 내지 40m가 되도록 벤투리관으로 해수가 보내진다. 그 이유는, 손실 수두가 5m보다 작으면 캐비테이션을 발생시킬 수 없고, 다른 한편 40m보다 크면 선박에 구비되어 있는 밸러스트수 펌프로서 사용되고 있는 대유량 펌프로는 대응할 수 없게 되기 때문이다.

(28)바람직하게는, (21) 내지 (23)의 밸러스트수 처리 방법에서, 살균제로서 예컨대 차아 염소산 나트륨을 사용할 수 있다. 그 경우, 살균제 공급 공정에서 해수 중의 유효 염소량의 중량 농도가 1 내지 100mg/L가 되도록 그 공급량이 조정된다. 그 이유는, 유효 염소량의 중량 농도가 1mg/L보다 작으면 차아 염소산이 수중의 환원성 물질이나 유기물과 반응하여 잔류하지 않고, 다른 한편, 100mg/L보다 크 면 부식의 문제나 차아 염소산 나트륨의 저류조가 커져 고비용이 되는 문제가 있기 때문이다.

(29)바람직하게는, (21) 내지 (23)의 밸러스트수 처리 방법에서, 살균제로서 차아 염소산 나트륨을 사용하는 경우에는, 살균제 공급 공정에 있어서 살균제가 첨가된 해수의 산화 환원 전위가 800mV 이상이 되도록 그 공급량이 조정된다.

세균류를 사멸시키기 위하여 공급되는 차아 염소산 나트륨은 해수 중의 환원성 물질에 의해서도 소비되는데, 밸러스트수로서 실리는 해수는 해역에 따라 수질이 다르며, 환원성 물질의 함유율도 다르다. 따라서, 세균류를 충분히 사멸시키기 위해서는 차아 염소산 나트륨의 공급량을 수질에 적합한 양으로 조정할 필요가 있다. 차아 염소산 나트륨의 공급량을 수질에 적합한 양으로 조정하려면 차아 염소산 나트륨이 공급된 해수의 산화 환원 전위를 측정하여, 산화 환원 전위를 은/염화 은 전극에 대하여 800mV 이상으로 하도록 조정한다. 산화 환원 전위를 800mV 이상으로 함으로써 해수 중에 잔류하는 염소 농도를 세균류의 사멸에 충분한 농도로 할 수 있다.

(30)상기한 프로세스의 변형 형태로서, 본 발명에 따른 밸러스트수 처리 방법은, 해수를 여과하여 수생 생물을 포착하는 여과 공정과, 여과된 해수를 벤투리관에 도입하고, 그 해수 중에 캐비테이션을 발생시키는 캐비테이션 처리 공정과, 이와 같이 처리된 해수 중의 세균류를 사멸시키는 자외선 조사 살균 공정을 구비하고 있다.

(31)또한, 상기한 프로세스의 다른 변형 형태로서, 본 발명에 따른 밸러스트 수 처리 방법은, 해수에 염소 살균제를 공급하는 염소 살균제 공급 공정과, 염소 살균제가 첨가된 해수를 소정 시간 체류시키는 체류 공정과, 소정 시간 체류시킨 해수에 과산화 수소를 공급하는 과산화 수소 공급 공정을 구비하고 있다.

(32)바람직하게는, 상기 (31)의 밸러스트수 처리 방법에서, 체류 공정에서 해수를 체류시키는 시간이 0.05 내지 10분의 범위이다. 여기서 말하는 체류 시간이란 해수에 염소 살균제가 공급되고나서 과산화 수소가 공급될 때까지의 시간을 말한다.

(33)바람직하게는, 상기 (31)의 밸러스트수 처리 방법에서, 해수 중의 유효 염소량의 중량 농도가 0.1 내지 100mg/L의 범위 내가 되도록 염소 살균제의 공급량이 조정된다.

이와 같이 염소 살균제의 공급량을 조정함으로써, 해수의 수질(유기물 농도 등)이나 서식하는 플랑크톤이나 세균류의 종류 및 수량이 달라도 세균류를 처리 기준에까지 사멸시킬 수 있다. 더욱이, 체류 공정에서의 체류 시간에 대응시켜, 해수 중의 유효 염소량의 중량 농도가 0.1 내지 100mg/L의 범위 내가 되도록 염소 살균제의 공급량을 조정함으로써 트라이할로메탄의 발생을 억제함과 아울러, 세균류를 사멸시킬 수 있다. 또한, 해수 중의 유효 염소량의 중량 농도가 0.1mg/L보다 작으면 유효 염소가 수중의 환원성 물질이나 유기물과 반응하여 소비되기 때문에, 살균에 사용되는 유효 염소의 잔류량이 충분하지 않아 세균류를 사멸시킬 수 없다. 다른 한편, 100mg/L보다 크면 부식이나 염소 살균제의 비용 및 염소 살균제 저류조의 크기가 커져 고비용이 되는 등의 문제가 발생한다.

(34)바람직하게는, 상기 (31)의 밸러스트수 처리 방법에서, 해수 중의 과산화 수소의 중량 농도가 0.1 내지 200mg/L가 되도록 과산화 수소의 공급량이 조정된다. 이와 같이 과산화 수소의 공급량을 조정함으로써, 체류 공정 후의 해수 중에 잔류하는 유효 염소를 환원하여 트라이할로메탄의 발생을 억제함과 아울러, 염소 살균제에 의한 처리 후에도 잔존하는 플랑크톤을 처리 기준에까지 사멸시킬 수 있다. 더욱이, 밸러스트 탱크에 저류되는 밸러스트수 중에 과산화 수소를 잔류시켜 밸러스트수 처리 기준을 유지할 수 있다. 또한, 해수 중의 과산화 수소의 중량 농도가 0.1mg/L보다 작으면 잔류 유효 염소를 충분히 환원할 수 없고, 또한 플랑크톤을 사멸시킬 수 없다. 다른 한편, 200mg/L보다 크면 공급할 과산화 수소 분해제 양이 많아져 고비용이 되는 등의 문제가 발생한다.

(35)바람직하게는, 상기 (31) 내지 (34)의 밸러스트수 처리 방법은, 염소 살균제 공급 공정 이전에 해수를 여과하여 수생 생물을 포착하는 여과 공정을 더 구비하고 있다.

염소 살균제 공급 공정 전에 해수를 여과하여 수생 생물을 포착하는 여과 공정을 구비함으로써, 여과 공정에 있어서 해수 중의 동물성 플랑크톤 등 비교적 대형의 수생 생물을 포착하여 제거할 수 있다. 따라서, 여과 공정을 마련하지 않은 경우에 비하여 염소 살균제의 공급량을 줄이는 것이 가능해지고, 트라이할로메탄의 생성을 더 억제하여 환경에의 영향을 줄일 수 있다. 또한, 과산화 수소의 공급량을 줄이는 것이 가능해지고, 나아가 체류조를 작게 할 수도 있다. 또한, 여과 장치로는 눈 크기가 10 내지 200㎛인 것을 사용하는 것이 바람직하고, 더욱이 눈 크 기 20 내지 35㎛ 정도인 것을 사용하면 포착률과 역류 세정 빈도를 최적으로 설정할 수 있으므로 특히 바람직하다.

(36)상기한 프로세스의 다른 변형 형태로서, 본 발명에 따른 밸러스트수 처리 방법은, 해수에 염소 살균제를 공급하는 염소 살균제 공급 공정과, 염소 살균제가 첨가된 해수를 소정 시간 체류시키는 체류 공정과, 소정 시간 체류시킨 해수에 염소 환원제를 공급하는 염소 환원제 공급 공정을 구비하고 있다.

(37)바람직하게는, 상기 (36)의 밸러스트수 처리 방법에서, 체류 공정에서 염소 살균제가 공급되고나서 염소 환원제가 공급될 때까지의 시간은 0.5 내지 20분의 범위이다.

(38)바람직하게는, 상기 (36)의 밸러스트수 처리 방법에서, 해수 중의 유효 염소량의 중량 농도가 5 내지 100㎎/L의 범위 내가 되도록 염소 살균제의 공급량이 조정된다.

해수 중의 유효 염소량의 중량 농도가 5 내지 100mg/L의 범위 내가 되도록 염소 살균제의 공급량을 조정함으로써, 해수의 수질(유기물 농도 등)이나 서식하는 플랑크톤과 세균류의 종류 및 수량이 달라도 세균류나 플랑크톤을 처리 기준에까지 사멸시킬 수 있다. 더욱이, 해수 중의 유효 염소량의 중량 농도를 체류 공정의 체류 시간에 대응시켜 5 내지 100mg/L의 범위 내에서 염소 살균제의 공급량을 조정함으로써, 트라이할로메탄의 발생을 억제함과 아울러 세균류나 플랑크톤을 사멸시킬 수 있다. 또한, 해수 중의 유효 염소량의 중량 농도가 5mg/L보다 작으면 유효 염소가 수중의 환원성 물질이나 유기물과 반응하여 감소하기 때문에 유효 염소가 충 분히 잔류하지 않으므로, 세균류나 플랑크톤을 사멸시킬 수 없다. 다른 한편, 100mg/L보다 크면 부식이나 염소 살균제의 비용 및 염소 살균제 저류조의 사이즈가 커져 고비용이 되는 등의 문제가 발생한다.

(39)상기한 프로세스의 다른 변형 형태로서, 본 발명에 따른 밸러스트수 처리 방법은, 해수에 염소 살균제를 공급하는 염소 살균제 공급 공정과, 염소 살균제가 첨가된 해수를 소정 시간 체류시키는 체류 공정과, 소정 시간 체류시킨 해수의 활성탄 처리를 행하는 활성탄 처리 공정을 구비하고 있다.

(40)바람직하게는, 상기 (39)의 밸러스트수 처리 방법에서, 체류 공정에서 염소 살균제가 공급되고나서 활성탄 처리가 시작될 때까지의 시간은 0.5 내지 20분의 범위이다.

(41)바람직하게는, 상기 (39)의 밸러스트수 처리 방법에서, 해수 중의 유효 염소량의 중량 농도가 5 내지 100㎎/L가 되도록 염소 살균제의 공급량이 조정된다.

(42)바람직하게는, 상기 (36) 내지 (41)의 밸러스트수 처리 방법은, 염소 살균제 공급 공정에 앞서, 해수를 여과하여 수생 생물을 포착하는 여과 공정을 더 구비하고 있다.

염소 살균제 공급 공정에 앞서 해수를 여과하여 수생 생물을 포착하는 여과 공정을 구비함으로써, 여과 공정에서 해수 중의 동물성 플랑크톤 등 비교적 대형의 수생 생물을 포착하여 제거할 수 있다. 따라서, 여과 공정을 마련하지 않는 경우에 비하여 염소 살균제의 공급량을 줄이는 것이 가능해지고, 트라이할로메탄의 생성을 더 억제하여 환경에의 영향을 줄일 수 있다. 또한, 과산화 수소의 공급량을 줄이는 것이 가능해지며, 나아가 체류조를 작게 할 수 있다. 또한, 여과 장치로는 눈 크기가 10 내지 200㎛인 것을 사용하는 것이 바람직하고, 특히 눈 크기 20 내지 35㎛ 정도인 것을 사용하는 것이 포착률과 역류 세정 빈도를 최적으로 설정할 수 있으므로 바람직하다.

상기한 (1)의 밸러스트수 처리 장치 및 (21)의 밸러스트수 처리 방법에 의하면, 해수를 여과하여 수생 생물을 포착하여 제거하고, 여과된 해수 중에 살균제를 공급하고; 살균제가 첨가된 해수를 벤투리관에 도입하고, 그 해수 중에 캐비테이션을 발생시킴으로써 해수 중에 살균제를 확산시킴과 아울러, 해수 중의 수생 생물에 손상을 주거나 그들을 사멸시킬 수 있다. 따라서, 종래 방법의 방법으로는 달성이 어려웠던 IMO가 정하는 밸러스트수 처리 기준을 저렴하고 확실하게 달성하는 것이 가능해지고, 외래 생물이나 전염성의 병원균의 이동을 억제하는 것이 가능해진다.

또한, 상기한 (3) (4)의 밸러스트수 처리 장치 및 (23) (24)의 밸러스트수 처리 방법에 의하면, 해중으로부터 해수를 밸러스트 탱크로 보낼 때, 해수를 여과하여 수생 생물을 포착하여 제거하고, 과산화 수소 등 살균제와 벤투리관에 의한 캐비테이션에 의해 세균류와 플랑크톤을 사멸시켜 생물을 사멸 처리한 해수를 밸러스트 탱크에 저류할 수 있다. 더욱이, 밸러스트 탱크로부터 해수를 해중으로 배출할 때, 해수에 잔존하는 과산화 수소 등 살균제를 과산화 수소 분해제 등에 의해 분해하여 과산화 수소 등의 해역에의 영향을 없앨 수 있다.

또한, 상기한 (11)의 밸러스트수 처리 장치 및 (31)의 밸러스트수 처리 방법에 의하면, 선박의 밸러스트 탱크에 주입되는 해수에 염소 살균제를 공급하고, 소 정 시간 체류시킨 후, 과산화 수소를 공급함으로써 해수 중의 세균류나 플랑크톤을 사멸시킬 수 있다. 이에 따라, IMO가 정하는 밸러스트수 처리 기준을 충족하는 유해 생물을 포함하지 않는 해수를 밸러스트수로서 공급하는 것이 가능해지고, 염소 살균제에 의한 트라이할로메탄의 생성을 억제할 수 있다.

또한, 상기한 (15) (17)의 밸러스트수 처리 장치 및 (36) (39)의 밸러스트수 처리 방법에 의하면, 선박의 밸러스트 탱크에 주입되는 해수에 염소 살균제를 공급하고, 소정 시간 체류시킨 후, 염소 환원제의 공급 또는 활성탄 처리를 실시함으로써 해수 중의 세균류나 플랑크톤을 사멸시킬 수 있다. 이에 따라, IMO가 정하는 밸러스트수 처리 기준을 충족하는 유해 생물을 포함하지 않는 해수를 밸러스트수로서 공급하는 것이 가능해지고, 염소 살균제에 의한 트라이할로메탄의 생성을 억제할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 밸러스트수 처리 장치의 블록도이다.

도 2는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 밸러스트수 처리 장치의 블록도이다.

도 3은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 밸러스트수 처리 장치의 블록도이다.

도 4는 염소 살균제 주입 후의 해수 중의 트라이할로메탄 농도의 시간 변화를 보인 그래프이다.

도 5는 해수 중의 잔류 염소 농도와 IMO 밸러스트수 처리 기준을 만족시키기 위하여 필요한 해수 중의 세균류와 유효 염소의 접촉 시간의 관계를 보인 그래프이다.

도 6은 해수 중의 잔류 염소 농도와 IMO 밸러스트수 처리 기준을 만족시키기 위하여 필요한 해수 중의 세균류나 플랑크톤과 유효 염소의 접촉 시간의 관계를 보인 그래프이다.

도 7은 본 발명의 일 실시 형태에서 사용되는 살균제 공급 장치 및 벤투리관의 설명도이다.

도 8은 본 발명의 일 실시 형태에서 사용되는 살균제 공급 장치의 요부의 설명도이다.

도 9는 본 발명의 일 실시 형태에서 사용되는 살균제 공급 장치의 요부의 설명도이다.

도 10은 본 발명의 일 실시 형태에서 사용되는 벤투리관의 설명도이다.

도 11은 본 발명의 일 실시 형태에서 사용되는 벤투리관의 설명도이다.

<부호의 설명>

1…해수 수용 라인,

2…조여과 장치,

3…펌프,

4…여과 장치,

5, 5A…(염소) 살균제 공급 장치,

6…살균제 분해제 공급 장치,

6A…과산화 수소 분해제 공급 장치,

6B…염소 환원제 공급 장치,

7, 7A, 7B…벤투리관,

8…처리수 배수 라인,

9…밸러스트 탱크,

10…처리수 배수 라인

11…미처리 해수 송수 라인,

12…밸러스트수 공급 라인,

13…처리수 배수 라인,

14…체류조,

15…과산화 수소 공급 장치,

16…활성탄 처리 장치.

[실시 형태 1]

이하, 도면을 이용하여 본 발명에 따른 밸러스트수 처리 장치의 실시 형태의 예를 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 밸러스트수 처리 장치를 도시한 블록도이다. 이 밸러스트수 처리 장치는 하기 구성을 구비하고 있다. 해수 수용 라인(1)은 해수를 선내에 받아들인다. 조여과 장치(2)는 해수 수용 라인(1)으로부터 받아들여진 해수 중의 조대물을 제거한다. 펌프(3)는 해수를 받아들이거나 후술하는 밸러스트 탱크(9)의 밸러스트수를 후술하는 여과 장치(4)로 보낸다. 여과 장치(4)는 조여과 장치(2)에 의해 조대물이 제거된 해수 중에 존재하는 플랑크톤류를 제거한다. 살균제 공급 장치(5)는 여과 장치(4)에서 여과된 해수에 살균제를 공급하여 세균류나 플랑크톤을 사멸시킨다. 살균제 분해제 공급 장치(6)는 살균제가 첨가된 해수에 살균제 분해제를 공급한다. 벤투리관(7)은 살균제 및 살균제 분해제가 첨가된 해수(여과수)를 도입하고, 그 해수 중에 캐비테이션을 발생시켜, 해수 중의 수생 생물에 손상을 주거나 그들을 사멸시킴과 아울러, 살균제 공급 장치(5)에서 공급된 살균제를 해수 중에 확산시킨다. 처리수 송수 라인(8)은 벤투리관(7)으로부터 배출된 처리 후의 해수를 후술하는 밸러스트 탱크(9)로 보낸다. 밸러스트 탱크(9)는 처리수 송수 라인(8)으로부터 보내지는 처리 후의 해수, 또는 미처리 해수를 저류한다. 처리수 배수 라인(10)은 밸러스트 탱크(9) 내의 처리 완료된 밸러스트수를 바다로 배출한다. 미처리 해수 송수 라인(11)은 미처리 해수를 밸러스트 탱크(9)로 보낸다. 밸러스트수 공급 라인(12)은 밸러스트 탱크(9) 내의 미처리 밸러스트수를 여과 장치(4) 측으로 보낸다. 처리수 배수 라인(13)은 처리가 끝난 밸러스트수를 바다로 배출한다.

이하, 각 장치를 보다 상세하게 설명한다.

<조여과 장치>

해수는 배 측부에 설치된 해수 상자(해수 흡입구)로부터 해수 수용 라인(1)을 통하여 펌프(3)에 의해 받아들여진다. 조여과 장치(2)는 받아들여지는 해수 중에 포함되는 크고 작은 다양한 협잡물이나 수생 생물 중 10mm 정도 이상의 조대물을 제거한다. 조여과 장치로는 10mm 정도의 구멍을 형성한 통형 스트레이너, 수류 중의 조대물을 비중차에 의해 분리하는 하이드로사이클론, 또는 회전 스크린에 의해 조대물을 포착하고 긁어올려 회수하는 장치 등을 사용할 수 있다.

<여과 장치>

여과 장치(4)는 조여과 장치(2)에 의해 조대물이 제거된 해수 중에 존재하는 플랑크톤류를 제거하기 위하여 설치되어 있다. 눈 크기 10 내지 200㎛인 것이 사용된다. 눈 크기를 10 내지 200㎛로 하는 이유는, 동물성 플랑크톤이나 식물성 플랑크톤의 포착률을 일정한 수준으로 유지하면서 역류 세정 빈도를 적게 하여 기항지에서의 밸러스트수 처리 시간을 단축하기 위함이다. 반대로 말하면, 눈 크기가 200㎛보다 크면 동물 플랑크톤이나 식물 플랑크톤의 포착률이 현저하게 낮아지고, 다른 한편, 눈 크기가 10㎛보다 작으면 역류 세정 빈도가 많아지고 기항지에서의 밸러스트수 처리 시간이 길어지므로 모두 바람직하지 않다. 특히 눈 크기 20 내지 35㎛ 정도인 것을 사용하는 것이 포착률과 역류 세정 빈도를 최적으로 설정할 수 있으므로 바람직하다. 또한, 여과 장치(4)는 여과 면적 1m² 당 1일 200m³ 이상의 여과 속도를 얻을 수 있는 것이 바람직하다. 단, 여과 모듈의 집적에 의해 보다 소형화가 가능한 경우에는 이에 한정되지 않는다.

여과 장치(4)의 구체적인 예로서, 바람직하게는 노치 와이어 필터 또는 웨지 와이어 필터가 사용된다.

노치 와이어 필터란 노치(돌기)를 갖는 와이어가 틀체에 감겨진 통형의 엘리먼트를 케이싱 내에 유지한 것으로, 또한 송수와 역세정을 위한 밸브와 배관이 설치되어 있다. 노치에 의해 와이어들간의 간격이 유지되고, 통형의 엘리먼트의 여과 통로 치수가 설정된다. 여과 통로 치수는 바람직하게는 10 내지 200㎛이다. 이 노치 와이어 필터의 구체적인 예로는, 가나가와 기기 공업 제조의 노치 와이어 필터가 있다. 일본 특허 공개 2001-170416호 공보에는 이러한 노치 와이어 필터를 여과 엘리먼트로서 복수 개 구비하고, 역세 수단을 구비한 장치가 개시되어 있다. 여과 엘리먼트 집합 기판이나 각각의 여과 엘리먼트에 소형 초음파 진동자를 부착하고, 역세 시에 초음파 진동을 부가함으로써 역세정 효과를 증가시키고, 역세정의 간격을 늘려 여과 효율을 높일 수 있다.

웨지 와이어 필터란 삼각형의 단면을 갖는 와이어가 틀체에 감겨진 통형의 엘리먼트를 케이싱 내에 유지한 것으로, 또한 송수와 역세정을 위한 밸브와 배관이 설치되어 있다. 와이어들간의 간격을 조정함으로써 통형의 엘리먼트의 여과 통로 치수가 설정된다. 여과 통로 치수는 바람직하게는 10 내지 200㎛이다. 이 웨지 와이어 필터의 구체적인 예로는, 도요 스크린 공업 제조의 웨지 와이어 필터가 있다.

또한, 여과 장치(4)의 다른 바람직한 예로서 적층 디스크형 여과기가 있다. 적층 디스크형 여과기란 양면에 복수의 경사형 홈을 형성한 도넛형의 디스크를 축 방향으로 압체하고 적층하여 고리형으로 만든 것이다. 인접하는 디스크의 홈에 의해 형성되는 틈을 해수가 흐를 때 수생 생물이 여과된다. 경사형 홈의 치수를 적당히 설정함으로써 눈 크기가 10 내지 200㎛로 설정된다. 또한, 적층 디스크형 여과기에서는 역류 시에 디스크의 압축을 해제함으로써 틈을 크게 하여 여과 잔류물을 제거한다. 이 적층 디스크형 여과기의 구체적인 예로는 Arkal Filtration Systems 제조의 "Spin Klin Filter Systems"가 있다.

또한, 여과 장치(4)로는 상기한 2종류의 여과 장치 이외에, 예컨대 밀폐형 모래 여과기, 여포 여과기, 금속 섬유 여과기 등 다른 다양한 여과 장치를 사용할 수 있다.

<살균제 공급 장치>

살균제 공급 장치(5)는 여과 장치(4)에서 여과되어 벤투리관(7)에 도입되는 해수에 살균제를 공급하여 세균류나 플랑크톤을 사멸시킨다. 공급되는 살균제로는 차아 염소산 나트륨, 염소, 이산화 염소, 과산화 수소, 오존, 과초산, 또는 이들의 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있다. 또한, 상기 이외의 살균제를 사용하는 것도 가능하다.

또한, 살균제로서 차아 염소산 나트륨을 사용하는 경우에는, 해수 중의 유효 염소량의 중량 농도가 1 내지 100mg/L가 되도록 공급하는 것이 바람직하다. 그 이유는, 차아 염소산 나트륨의 중량 농도가 1mg/L보다 작으면 차아 염소산이 수중의 환원성 물질이나 유기물과 반응하여 잔류하지 않고, 다른 한편 100mg/L보다 크면 부식이나 차아 염소산 나트륨의 저류조가 커져 고비용이 되는 등의 문제가 발생하기 때문이다.

도 7에는 살균제 공급 장치(5)에 있어서 살균제 주입부(17) 및 그 하류측에 설치된 벤투리관(7)이 도시되어 있다. 도 7의 좌측에서 우측 쪽으로 해수가 흐른다. 또한, 살균제 주입부(17)와 벤투리관(7) 사이에 살균제 분해제 공급 장치(6)의 살균제 분해제 주입부가 설치되는데, 도 7에서는 생략되어 있다. 살균제 분해제 주입부의 구조는 살균제 주입부(17)와 동일하다. 또한, 도 8은 도 7에 도시한 살균제 주입부(17)를 확대하여 도시한 도면이며, 도 9는 살균제 주입부(17)를 상류의 펌프측에서 본 상태를 보인 도면이다. 이하, 도 7 내지 도 9를 참조하여 살균제 공급 장치(5), 특히 살균제 주입부(17)에 대하여 상세하게 설명한다.

살균제 주입부(17)는 도넛형의 블록체(18)와 살균제 주입관(19)을 복수 개 구비하고 있다. 블록체(18)는 중앙에 수로인 개구부(21)를 가지고 있다. 살균제 주입관(19)은 일단측이 블록체(18)에 고정되고, 타단이 개구부(21)까지 뻗어 나와 있다. 살균제 주입관(19)은 개구부(21) 내에 지름 방향을 향하여 뻗어 나오는 판상 부재로 이루어지는 지지부(20)에 의해 지지되어 있다. 지지부(20)는 개구부(21) 내에 둘레 방향으로 60°의 간격으로 6개 설치되며, 각 지지부(20)에는 2 내지 3개의 살균제 주입관(19)이 지지되어 있다. 이들 살균제 주입관(19)의 개구부(21)측 선단은 개구부(21)의 중심으로부터 지름 방향의 외측 쪽으로 소정의 거리 떨어져서 배치되어 있다. 또한, 살균제 주입관(19)의 개구부(21)측 선단부는 상류측 쪽으로 굴곡되고, 그 선단이 흐름에 대향하도록 하여 개구되어 있으며, 이 개구부가 살균제 주입구로 되어 있다.

이상과 같이 개구부(21)의 둘레 방향으로 복수의 지지부(20)가 설치되고, 각 지지부(20)에 복수의 살균제 주입관(19)이 지지되고, 각 지지부(20)에 있어서 각 살균제 주입관(19)의 주입구가 지름 방향으로 소정 간격을 두고 배치되어 있다. 그 결과, 살균제 공급관의 살균제 주입구가 유로 단면의 반경 방향과 둘레 방향의 각각에 복수 개 배치되게 된다. 도 8에 도시한 바와 같이, 살균제 주입관(19)의 단부는 블록체(18)에 고정되고, 블록체(18)의 외주면에 개구되도록 배치되어 있으며, 이 부분에 살균제 공급부(도시하지 않음)로부터 살균제가 공급된다.

상기한 바와 같이 구성된 살균제 공급 장치(5)에 있어서, 살균제는 벤투리관(7)의 상류측에 공급된다. 따라서, 살균제가 캐비테이션이 발생하는 벤투리관 목부에 도달할 때까지 관내에서 살균제를 어느 정도 확산시켜 두고, 이어서 캐비테이션에 의해 살균제의 확산 및 혼합을 진행한다. 이에 따라, 살균제의 세균류에의 침투를 촉진시키고 살균 효과를 증가시킬 수 있다. 또한, 살균제 주입관(19)의 살균제 공급구가 상류측 쪽으로 개구되어 있으므로 주입된 살균제가 유로를 흐르는 해수와 대향하는 방향으로 토출되어 살균제의 해수에의 확산이 촉진된다.

또한, 상기한 예에서는 살균제를 살균제 공급 장치(5)에서 벤투리관(7)의 상류측에 공급하는 예를 개시하였으나, 살균제를 벤투리관의 상류측에 더하여 벤투리관의 목부에 공급하도록 할 수도 있고, 또는 벤투리관의 목부에만 공급하도록 할 수도 있다. 살균제를 벤투리관의 목부에 공급하는 경우에는, 벤투리관의 이젝터 작용에 의해 자동으로 흡인되므로 공급 펌프가 불필요해진다.

<살균제 분해제 공급 장치>

살균제 분해제 공급 장치(6)는 살균제가 첨가된 해수에 살균제 분해제를 공급하고, 해수 중에 잔존하는 살균제를 분해하여 무해화한다. 본 실시 형태에서는 살균제 분해제 공급 장치(6)가 살균제 공급 장치(5)와 벤투리관(7) 사이에 설치되어 있으므로, 벤투리관(7)의 캐비테이션에 의해 살균제 분해제가 해수 중에 급속하게 확산된다. 살균제 분해제 공급 장치(6)의 배치는 이에 한정되지 않으며, 벤투리관(7)의 하류측에 설치할 수도 있다.

차아 염소산 나트륨, 염소 등의 염소 살균제에 대하여 공급되는 살균제 분해제로는 싸이오황산 나트륨, 아황산 나트륨, 중아황산 나트륨(아황산 수소 나트륨)을 사용할 수 있다. 또한, 과산화 수소에 대하여 공급되는 살균제 분해제로는 싸이오황산 나트륨, 아황산 나트륨, 중아황산 나트륨(아황산 수소 나트륨) 및 카탈라제 등의 효소를 사용할 수 있다. 단, 이들에만 한정되지 않는다.

<벤투리관>

벤투리관(7)은 캐비테이션을 발생시키고, 이 캐비테이션에 의해 여과 장치(4)를 통과한 세균류나 플랑크톤에 손상을 주거나 그들을 사멸시키고, 그와 함께 살균제 공급 장치(5)에서 공급된 살균제를 해수 중에 확산시킨다. 도 10은 벤투리관(7)의 단면도, 도 11은 벤투리관(7)을 상류측에서 본 도면이다. 본 실시 형태에 있어서, 벤투리관(7)은, 도 10, 도 11에 도시한 바와 같이, 복수의 소구경 벤투리관(23)이 병렬로 배치된 것이다. 본 예에서는 도 10, 도 11에 도시한 바와 같이, 유로의 중심에 하나의 벤투리관이 배치되고, 그 주위에 있는 2개의 동심원 상에 각각 복수 개의 벤투리관이 배치되어 있다. 단, 배치의 방법은 이것에만 한정되지 않는다. 이하, 벤투리관(23)에 대하여 설명한다.

벤투리관(23)은 관로 단면적이 서서히 작아지는 압축부와, 최소 단면적부인 목부와, 서서히 관로 단면적이 넓어지는 확대부(디퓨저부)로 이루어진다. 목부에서의 유속의 급상승에 따른 정압의 급격한 저하에 의해 캐비테이션 기포가 발생하고, 확대부에서의 유속의 저하에 따른 압력 상승에 의해 캐비테이션 기포가 성장하여 붕괴된다. 해수 중의 세균류나 플랑크톤은 캐비테이션 기포의 붕괴에 따른 충격압, 전단력, 고온 또는 산화력이 강한 OH 라디칼의 작용 등에 의해 손상을 받거나 파괴되어 사멸한다.

또한, 벤투리관(23)에서 캐비테이션을 발생시켜 식물성 플랑크톤 등의 비교적 소형의 수생 생물에 손상을 주거나 그들을 사멸시킴과 아울러, 캐비테이션에 의해 살균제를 해수 중에 급속하게 확산시켜 살균 효과를 증가시킨다. 이와 같이 캐비테이션의 확산 작용에 의해 살균제의 해수 중에의 혼합이 촉진되기 때문에, 살균제를 주입하기만 하는 경우에 비하여 살균제의 공급량을 줄이는 것이 가능해진다. 그 결과, 살균제로서 염소 살균제를 사용하는 경우에 우려되는 트라이할로메탄의 발생을 억제하는 등 환경에의 영향을 줄일 수 있다. 또한, 살균제를 무해화하기 위한 살균제 분해제의 공급을 불필요하게 하거나 줄일 수 있다.

더욱이, 복수의 벤투리관이 병렬로 배치된 구조로 함으로써 이하와 같은 효과가 있다:

a. 벤투리관 장치의 소형화

본 발명의 벤투리관 장치는 복수의 벤투리관이 병렬로 배치되어 있으므로, 대량의 해수를 처리하는 것이 가능함에도 불구하고 단일의 벤투리관을 대형화한 경우와 같이 길이 방향의 치수가 증가하지 않는다. 즉, 벤투리관 장치의 길이는 소구경의 벤투리관과 동일한 정도이면 되며, 선박에 탑재할 때의 스페이스면에서의 제약이 없어 적절하게 배치할 수 있다.

b. 캐비테이션 기포의 발생 빈도의 적정화

벤투리관 내에서 발생하는 캐비테이션 기포는 가장 유속이 빠르고 정압이 낮아지는 목부에서 발생하고, 흐름을 따라 하류측 쪽으로 성장해 가며, 그 하류의 디퓨저부에 있어서 유속 저하에 의한 압력 상승에 따라 기포 지름이 증가하여 급격하게 붕괴된다. 캐비테이션 기포의 발생은 벤투리관 목부의 벽면 근방에서 발생 빈도가 높고, 관 중심 부근에서는 발생 빈도가 상대적으로 낮아진다. 이는, 관의 벽면으로부터 중심을 향하는 방향으로 압력 분포가 존재하고, 관 벽면 부근의 정압이 관 중심부의 정압보다 낮아지기 때문이다.

이 때문에, 캐비테이션 기포의 발생 빈도는 벤투리관 벽면의 면적에 따라 변화된다. 처리수 양을 증가시키기 위하여 벤투리관을 기하학적 닯음꼴을 유지하여 단순하게 크게 하면, 벤투리관 벽면의 표면적 자체는 커지지만 단위 처리수 양 당 벤투리관 벽면의 표면적이 작아지기 때문에 단위 처리수 양 당 캐비테이션 기포의 발생 빈도가 감소하여 캐비테이션의 효과가 감소한다. 따라서, 본 발명의 장치에 있어서 처리수 양을 증가시키기 위해서는 기하학적 닮음꼴을 유지하여 벤투리관을 확대하는 것이 아니라, 벤투리관의 개수를 늘리는 것이 바람직하다. 이에 따라, 단위 처리수 양 당 캐비테이션 기포 발생 빈도를 소구경 벤투리관과 동등하게 확보하면서 대유량의 물을 처리할 수 있다.

c. 처리 효과에 대한 척도 영향의 억제

소구경 벤투리관에 대하여 캐비테이션에 의한 유해 미생물의 처리 성능이나 유해 물질의 분해 성능이 확인되었을 때 처리량을 증가시키기 위하여 벤투리관이 설치되어 있는 유로의 지름을 크게 하고, 벤투리관의 사이즈를 이 지름에 맞추어 닮음꼴적으로 크게 한 경우에는, 처리 성능에 척도 영향이 나타날 것이 예측된다. 이 점에서, 상기한 장치에 있어서는 벤투리관의 관 지름을 바꾸지 않고 벤투리관의 수를 늘리는 대응이 가능하므로, 전술한 처리 성능의 척도 영향을 가능한 한 억제하여 처리 성능이 확인된 소구경 벤투리관의 성능을 그대로 살려 대유량의 처리 장치를 설계할 수 있다.

또한, 벤투리관(23)에 해수를 공급할 때에는 벤투리관(23)의 목부에서의 해수의 유속이 10 내지 40m/sec가 되도록 해수의 유량을 설정하는 것이 바람직하다. 그 이유는 다음과 같다. 해수를 받아들여 밸러스트 탱크로 보내는 배관의 도중에 밸러스트수 처리 장치를 설치한 경우, 배관 내의 해수의 유속은 벤투리관(23)의 입구에서 통상 2 내지 3m/s 정도이다. 벤투리관(23)의 목부의 유속이 10m/sec보다 작으면 목부에서의 유속의 상승 비율이 충분하지 않고, 이에 따른 정압의 급격한 저하가 충분하지 않기 때문에 대기압 하에서도 캐비테이션이 발생하지 않는다. 다른 한편, 벤투리관 목부의 유속이 40m/s보다 크면 캐비테이션 현상이 과잉으로 발생하여 벤투리관 통과에 따른 압력 손실이 과대해진다. 그 결과, 송수를 위하여 소비되는 에너지가 과대해지고, 펌프 동력이 과대해지며, 운전 비용 및 설비 비용이 증가한다.

또한, 벤투리관(23)에 해수를 공급할 때에는 벤투리관(23)의 압력 손실 수두가 5 내지 40m가 되도록 해수의 유량을 설정하는 것이 바람직하다. 그 이유는, 손실 수두가 5m보다 작으면 캐비테이션을 발생시킬 수 없고, 다른 한편 40m보다 크면 선박에 구비되어 있는 밸러스트수 펌프로서 사용되고 있는 대유량 펌프로는 대응할 수 없게 되기 때문이다.

또한, 상기한 벤투리관(7)은 예컨대, 대직경 원주 블록(25)에 복수의 벤투리 형상 개구부를 절삭 가공에 의해 형성함으로써 제작된다. 그 대신, 대직경 원주 블록(25)에 복수의 관통 원공이 설치된 대직경 원주 홀더를 준비하고, 이 대직경 원주 홀더에 소직경 벤투리관을 삽입함으로써 제작할 수도 있다.

또한, 벤투리관(7)의 개구율(벤투리관 장치 입구의 관 단면적에 대한 벤투리관 목부 단면적의 총합의 비율)은 7.5 내지 20%인 것이 바람직하다. 그 이유는 다음과 같다. 해수를 받아들여 밸러스트 탱크로 보내는 배관의 도중에 밸러스트수 처리 장치를 설치한 경우, 배관 내의 해수의 유속이 벤투리관 입구에서 통상 2 내지 3m/s 정도이다. 다른 한편, 대기압 하에서 벤투리관 출구에서 적절한 세기의 캐비테이션을 발생시키기 위해서는 벤투리관 목부에서의 유속을 10 내지 40m/s 정도로 할 필요가 있다. 이와 같이 벤투리관 입구에서 2 내지 3m/s 정도, 벤투리관 목부에서의 10 내지 40m/s 정도의 유속을 실현하기 위해서는 벤투리관의 개구율을 7.5 내지 20%로 하는 것이 바람직하다.

또한, 인접하는 벤투리관(23)의 간격은 벤투리관 입구 구경(D)의 1.05 내지 1.5배가 바람직하다. 그 이유는 다음과 같다. 인접하는 벤투리관(23)의 축 간격이 너무 가까우면 벤투리관(23) 사이의 관벽 두께가 너무 얇아져서 강도 상의 문제를 발생시킨다. 또한 너무 멀면 벤투리관 목부 단면적의 총합과 상류측의 벤투리관 장치 입구의 관단면적의 비가 너무 작아져(유로 단면적이 너무 압축되어), 벤투리관 부분의 압손이 증가하고, 선박에 밸러스트수 펌프로서 구비되어 있는 대유량 펌프로는 대응할 수 없게 된다.

또한, 캐비테이션을 발생시키기 위하여 제트 노즐을 사용하는 것도 가능하다. 그러나, 제트 노즐은 압력 손실이 높고 막힘이 발생하기 쉬우며, 펌프의 대형화나 역류 세정 빈도의 증가에 의해 비용이 증가하므로, 대량 처리를 필요로 하는 밸러스트수 처리에는 부적합하다. 이에 대하여, 벤투리관은 적은 압력 손실로 캐비테이션을 발생시킬 수 있으므로 대량 처리가 필요한 밸러스트수 처리에 적합하다.

다음, 이상과 같이 구성된 밸러스트수 처리 장치의 동작에 대하여 설명한다. 펌프(3)를 가동함으로써 해수 수용 라인(1)으로부터 해수가 선내로 받아들여진다. 그 때, 먼저 조여과 장치(2)에 의해 해수 중에 존재하는 크고 작은 다양한 협잡물이나 수생 생물 중 10mm 정도 이상의 조대물이 제거된다. 조대물이 제거된 해수는 여과 장치(4)에 도입되고, 여과 장치(4)의 눈 크기에 따른 크기의 동물성 플랑크톤이나 식물성 플랑크톤 등이 제거된다. 조여과 장치(2) 및 여과 장치(4)에서 포착된 수생 생물 등은 조여과 장치(2) 및 여과 장치(4)의 필터 등을 역세함으로써 바다로 되돌려진다. 바다로 되돌려도 동일한 해역이므로 생태계에 영향을 주지 않는다. 즉, 본 예에서는 밸러스트수를 실을 때 처리를 하고 있으므로, 조여과 장치(2) 및 여과 장치(4)의 역세수를 그대로 배출할 수 있다.

여과 장치(4)에서 여과된 해수에는 살균제 공급 장치(5)에서 살균제가 공급되고, 이어서 살균제 분해제 공급 장치(6)에서 살균제 분해제가 공급된다. 살균제와 살균제 분해제가 첨가된 해수는 벤투리관(7)에 도입된다. 벤투리관(7)에 있어서 전술한 메커니즘에 의해 해수 중에 캐비테이션 기포가 발생하고, 성장한 캐비테이션 기포가 급격하게 붕괴됨으로써 해수 중의 수생 생물에 충격압, 전단력, 고온 또는 산화력이 강한 OH 라디칼의 작용이 가해지고, 수생 생물이 손상을 받거나 파괴된다. 이 때, 벤투리관(7)에 도입 전에 해수에 살균제를 공급하고 있으므로, 벤투리관(7) 내에서의 캐비테이션에 의해 살균제의 해수 중에의 확산이 촉진되어 살균 효과가 증가된다. 또한, 벤투리관(7)에 도입 전에 해수에 살균제 분해제도 공급하고 있으므로, 벤투리관(7) 내에서의 캐비테이션에 의해 살균제 분해제의 해수 중에의 확산이 촉진되어 잔존하는 살균제의 분해 효과가 촉진된다.

벤투리관(7)에서 처리된 해수는 벤투리관(7)으로부터 처리수 송수 라인(8)을 통하여 밸러스트 탱크(9)로 보내져 저류된다. 밸러스트 탱크(9) 내에 해수가 저류되는 경우에는, 살균제 공급 장치(5)에서 공급된 살균제가 적당한 시간 잔존하는 것이 바람직하다. 이는, 만일 밸러스트 탱크(9) 내에 유해 생물이 잔존해 있다고 해도, 잔존하는 살균 효과에 의해 이들 미생물을 사멸시킬 수 있기 때문이다. 살균제의 잔존 농도는 살균제의 종류, 농도 및 밸러스트 탱크(9)의 재질이나 도장의 종류에 따라 적당히 결정되며, 그 결과에 따라 살균제 분해제 공급 장치(6)에 의한 살균제 분해제의 공급량이 조정된다. 경우에 따라서는, 살균제 분해제를 공급하지 않을 수도 있다.

또한, 상기한 예에서는 살균제가 벤투리관(7)의 상류측 및/또는 벤투리관(7)의 목부에 공급되는데, 또한 벤투리관(7)의 하류측에 공급할 수도 있다. 그 경우에는, 플랑크톤 등에 부착되어 있는 세균류가 캐비테이션에 의해 벗겨지므로, 이 벗겨진 세균류에 벤투리관(7)의 하류측에서 살균제를 작용시켜 살균 효과를 증가시킬 수 있다. 또한, 캐비테이션에 의해 외각에 손상을 입으면서 살아 남아 있는 플랑크톤의 체내에 살균제를 침투시켜 살균 효과를 증가시킬 수 있다. 또한, 살균제 내성이 강한 플랑크톤을 살균제의 단독 처리와 비교하여 적은 첨가량으로 사멸시키는 것이 가능하다.

또한, 상기한 예에서는 살균제와 벤투리관에 의한 사멸 처리를 해수를 밸러스트 탱크(9)에 실을 때 행하고 있는데, 해수를 밸러스트 탱크에 실을 때에는 행하지 않고, 밸러스트 탱크(9)로부터 배출할 때 행하는 것도 가능하다. 그 경우, 미처리 해수는 미처리 해수 송수 라인(11)을 통하여 밸러스트 탱크(9)에 저류된다. 이 밸러스트수를 밸러스트 탱크(9)로부터 배출할 때, 밸러스트 탱크(9) 내의 (미처리) 밸러스트수를 밸러스트수 공급 라인(12)을 통하여 여과 장치(4) 측에 도입하고, 이후에는 상기와 동일한 처리를 행한다. 처리가 끝난 밸러스트수는 처리수 배수 라인(13)을 통하여 바다로 배출된다.

이 경우에는, 벤투리관(7)의 상류측에서 살균제가 첨가된 밸러스트수를 바다로 배출하게 되므로 살균제를 완전히 무해화할 필요가 있다. 따라서, 전술한 바와 같이 처리 후의 해수를 밸러스트 탱크(9)로 보내는 경우와 달리, 살균제 분해제 공급 장치(6)에 의해 공급되는 살균제 분해제의 양을 잔존하는 살균제를 분해하기 위하여 충분한 양으로 설정하여 밸러스트수가 배출되는 항만의 환경에 대하여 영향을 미치지 않도록 한다.

또한, 살균제에 의한 처리를 해수를 밸러스트 탱크(9)에 실을 때와 밸러스트 탱크(9)로부터 배출할 때 모두에서 행하도록 할 수도 있다. 그 경우, 밸러스트수의 배출 시의 처리는 경도일 수 있다.

이상과 같이 본 실시 형태에서는, 여과 장치(4)에서 10 내지 200㎛ 이상의 동물성 플랑크톤이나 식물성 플랑크톤을 제거하고, 여과 장치(4)를 통과한 세균류나 플랑크톤에 벤투리관(7)에서 손상을 주거나 사멸시키고, 나아가 살균제의 공급에 의해 세균류나 플랑크톤을 사멸시키도록 하고 있으므로, 어떠한 수질이라도 확실하고 저렴하게 IMO가 정하는 밸러스트수 기준을 만족시킬 수 있다. 또한, 장치의 구성이 단순하므로 기존 선박에의 적용이 용이하고, 또한 살균제 처리나 전기 처리 내성을 갖는 미생물을 효율적으로 사멸시킬 수 있다.

또한, 도 1에 도시한 예에서는 밸러스트수의 무해화 처리를 밸러스트 탱크에의 적재시 및/또는 해중에의 배출시에 행하는 것이 상정되어 있는데, 적재시, 배출시 중 어느 하나 또는 둘 모두의 어떤 타이밍에서 처리를 행할 것인지는 관련되는 해역에 서식하는 미생물량이나 선박의 운항 조건에 의해 정할 수 있다.

또한, 도 1에 도시한 밸러스트수 처리 장치를 이용하여 밸러스트수의 적재시에 세균류나 플랑크톤의 사멸 처리를 행하고, 밸러스트수의 배출시에 해수 중에 잔류해 있는 살균제를 분해하여 무해화 처리를 행하는 밸러스트수의 처리 방법에 대하여 설명한다.

밸러스트수의 적재시에는 펌프(3)를 가동하여 해수 수용 라인(1)으로부터 해수를 선내에 받아들이고, 조여과 장치(2)에 의해 조대물을 제거하고 여과 장치(4)에 의해 여과 장치(4)의 눈 크기에 따른 크기의 플랑크톤 등을 제거한다. 여과 장치(4)에서 여과된 해수에는 살균제 공급 장치(5)에서 살균제가 공급되고, 살균제가 첨가된 해수는 벤투리관(7)에 도입된다. 이 때에는 살균제 분해제 공급 장치(6)로부터의 살균제 분해제의 공급은 행해지지 않는다. 벤투리관(7)에 있어서 캐비테이션을 발생시켜 수생 생물에 손상을 줌과 아울러, 살균제의 해수 중에의 확산이 촉진되어 살균 효과가 증가된다.

벤투리관(7)에서 처리된 해수는 처리수 송수 라인(8)을 통하여 밸러스트 탱크(9)로 보내져 저류된다. 밸러스트 탱크(9) 내에 저류되는 해수에는 살균제 공급 장치(5)에서 공급된 살균제가 적절한 농도로 잔존하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 세균류나 플랑크톤의 재성장을 억제할 수 있다.

다음, 밸러스트수의 배출시에는 펌프(3)를 가동하여 밸러스트 탱크(9)로부터 밸러스트수 공급 라인(12)을 통하여 밸러스트수를 도입하고, 여과 장치(4)와 살균제 공급 장치(5)를 경유하지 않는 바이패스 경로(도시하지 않음)를 통하여 살균제 분해제 공급 장치(6)로부터 살균제 분해제를 공급하고 벤투리관(7)에 도입한다. 벤투리관(7)에 있어서 캐비테이션을 발생시켜 살균제 분해제의 해수 중에의 확산을 촉진하고, 단시간에 잔존하는 살균제를 분해한다. 살균제의 분해 처리가 끝난 밸러스트수는 처리수 배수 라인(13)을 통하여 해중으로 배출된다. 벤투리관(7)에 의해 캐비테이션을 발생시켜 살균제 분해제의 해수 중에의 확산을 촉진하여 살균제 분해제에 의해 단시간에 살균제를 분해하므로, 해수를 밸러스트 탱크로부터 해중으로 배출하면서 확실하게 무해화할 수 있다.

벤투리관(7)을 이용하여 캐비테이션을 발생시켜 살균제 분해제의 해수 중에의 확산을 촉진시키는 대신, 교반 날개에 의해 확산 혼합하는 믹서 등 다른 확산 장치를 사용할 수도 있다.

살균제로서 과산화 수소를 사용하는 경우에 대하여 더 설명한다. 해수 중에 과산화 수소를 적절한 농도로 잔류시켜 밸러스트 탱크에 저류함으로써 세균류나 플랑크톤의 재성장을 억제할 수 있다. 또한, 유해한 부생성물이 생성되지 않는다.

과산화 수소 분해제로서 아황산 나트륨, 중아황산 나트륨, 싸이오황산 나트륨 등의 환원제를 공급한다.

과산화 수소 분해제로서 중아황산 나트륨, 아황산 나트륨, 싸이오황산 나트륨을 사용하고, 각각에 대하여 과산화 수소의 분해 시간을 조사하는 실험을 행하였다. 해수 중에 잔류하는 과산화 수소 농도가 20 내지 100mg/L인 경우에 중아황산 나트륨에서는 70 내지 350mg/L, 아황산 나트륨에서는 80 내지 400mg/L, 싸이오황산 나트륨에서는 200 내지 1000mg/L를 공급하여 확산시키고, 과산화 수소 농도가 검출 한계인 0.1mg/L 이하가 될 때까지 필요한 시간(분해 소요 시간)을 구하였다. 분해 소요 시간은 어느 과산화 수소 분해제의 경우에도 5초 이내이며, 매우 단시간에 과산화 수소를 분해할 수 있음이 확인되었다. 이 사실에 의해, 해수를 밸러스트 탱크로부터 해중으로 배수하면서 확실하게 과산화 수소를 분해하여 무해화할 수 있음을 알 수 있다.

밸러스트 탱크로부터 도입하는 해수 중의 과산화 수소 농도를 측정하고, 그 측정값에 따라 과산화 수소를 확실하게 환원하여 분해하기 위하여 충분한 양의 환원제를 공급하도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 벤투리관의 하류측의 처리수 배수 라인(13)에 과산화 수소 농도계나 산화 환원 전위계를 설치하고, 과산화 수소의 잔류가 없는 것을 확인하도록 할 수도 있다.

이와 같이 살균제로서 과산화 수소를 이용하여 밸러스트수를 해중으로부터 받아들일 때 및 해중으로 배출할 때의 쌍방에서 처리를 행함으로써 유해한 부생성물이 생성되지 않고, 해수 중의 세균류나 플랑크톤을 사멸시킨 밸러스트수를 공급할 수 있으며, 밸러스트 탱크에 저류 중인 세균류나 플랑크톤의 재성장을 억제하고, 과산화 수소의 잔류가 없는 해수를 배출하여 해양에의 영향이 없는 처리를 실현할 수 있다.

또한, 상기한 다양한 실시 형태에 있어서, 살균제 공급 장치에서 공급되는 살균제의 양을 제어하는 살균제 공급량 제어 장치를 설치할 수도 있다. 살균제 공급량 제어 장치의 일례로서 여과 장치의 압력차를 측정하고, 이 압력차 측정값에 따라 살균제 공급량을 조정하는 것이 있다. 구체적으로는, 압력차가 소정값보다 큰 경우에는 해수 또는 여과수 중의 수생 생물이 많은 것을 나타내고 있으므로 살균제 공급량을 증가시킨다. 반대로 압력차가 소정값보다 작은 경우에는 살균제 공급량을 감소시킨다.

그 대신, 여과 장치에서 압력차를 계측하고, 소정값에 도달하면 역세정을 자동으로 행하는 경우에는, 그 역세정의 간격에 따라 살균제 공급량을 조정할 수도 있다. 구체적으로는, 역세정의 간격이 소정값보다 짧은 경우에는 해수 중의 수생 생물이 많은 것을 나타내고 있으므로 살균제 공급량을 증가시킨다. 반대로 역세정의 간격이 소정값보다 긴 경우에는 살균제 공급량을 감소시킨다.

또는 그 대신, 여과 장치에 도입되는 해수 또는 여과 장치에서 여과된 여과수의 탁도 또는 흡광 광도를 측정하는 수질 측정 장치와, 이 수질 측정 장치에 의해 측정된 탁도 또는 흡광 광도의 측정값에 따라 살균제 공급량을 조정하는 살균제 공급량 제어 장치를 설치할 수도 있다. 구체적으로는, 수질 측정 장치에 의한 탁도 또는 흡광 광도의 측정값이 소정값보다 큰 경우에는 바다, 물 또는 여과수 중의 수생 생물이 많은 것을 나타내고 있으므로 살균제 공급량을 증가시킨다. 반대로, 탁도 또는 흡광 광도의 측정값이 소정값보다 작은 경우에는 살균제 공급량을 감소시킨다.

이와 같이 해수 또는 여과수 중의 수생 생물의 양에 따라 살균제 공급량을 조정함으로써 수생 생물을 확실하게 사멸시킬 수 있음과 아울러, 과잉한 살균제 공급을 억제할 수 있다.

더욱이, 살균제 공급량을 제어하기 위한 장치의 다른 예로서, 살균제가 차아 염소산 나트륨인 경우에는 살균제가 첨가된 해수의 산화 환원 전위를 측정하고, 이 산화 환원 전위의 측정값에 따라 살균제 공급량을 조정하는 살균제 공급량 제어 장치를 설치할 수도 있다. 세균류를 사멸시키기 위하여 공급되는 차아 염소산 나트륨은 해수 중의 환원성 물질에 의해서도 소비되는데, 밸러스트수로서 실리는 해수는 해역에 따라 수질이 다르고 환원성 물질의 함유율도 다르다. 따라서, 세균류를 충분히 사멸시키기 위해서는 차아 염소산 나트륨의 공급량을 수질에 적합한 양으로 조정할 필요가 있다. 구체적으로는, 차아 염소산 나트륨이 공급된 해수의 산화 환원 전위를 측정하고, 산화 환원 전위를 은/염화 은 전극에 대하여 800mV 이상으로 하도록 조정한다. 산화 환원 전위를 800mV 이상으로 함으로써 해수 중에 잔류하는 염소 농도를 세균류를 사멸시키기 위한 충분한 농도로 할 수 있다.

또한, 상기한 예와 같이 살균제로서 차아 염소산 나트륨을 사용하는 경우에는 해수를 직접 전기 분해함으로써 차아 염소산 나트륨을 발생시키는 장치를 이용하면 비용을 줄일 수 있다.

또한, 차아 염소산 나트륨은 30℃ 이상의 고온에서 분해되어 농도가 저하할 수가 있다. 따라서, 차아 염소산 나트륨의 분해를 방지하기 위하여 차아 염소산 나트륨의 저류조에 차아 염소산 나트륨의 온도의 상승을 방지하는 온도 상승 방지 수단을 설치하는 것이 바람직하다. 이에 따라 차아 염소산 나트륨의 분해를 방지하는 것이 가능해지고, 차아 염소산 나트륨의 소비량을 억제하여 밸러스트수의 처리 비용을 억제할 수 있다.

온도 상승 방지 수단의 예로서 차아 염소산 나트륨 용액의 저류조를 단열하고, 항행 중에 저류조 내의 차아 염소산 나트륨의 온도가 상승하는 것을 방지하는 저류조 단열 장치가 있다. 또한, 차아 염소산 나트륨 용액을 미리 냉각해 두고, 저류조 단열 장치를 구비한 저류조에 저류하도록 하면, 차아 염소산 나트륨의 온도가 확실하게 관리되고, 차아 염소산 나트륨의 분해를 보다 확실하게 방지할 수 있다. 더욱이, 저류조에 냉각 열교환기를 설치하고, 저류조 내의 차아 염소산 나트륨 용액을 냉각할 수도 있다. 냉각 열교환기에는 냉매로서 냉각수를 사용할 수도 있는데, 냉매로서 해수를 사용하도록 하면 냉각을 위한 운전 비용을 억제할 수 있다.

또한, 상기한 예와 같이 살균제로서 차아 염소산 나트륨을 사용하는 경우에는, 해수 또는 차아 염소산 나트륨의 분해에 의해 생성된 염화 나트륨을 전해하여 차아 염소산 나트륨을 생성 또는 재생하는 전해 장치를 설치하면, 분해에 의해 감소한 차아 염소산 나트륨의 농도를 회복시킬 수 있다.

나아가, 상기한 예와 같이 살균제로서 차아 염소산 나트륨을 사용하는 경우에는, 살균제 공급 공정에 앞서 산 공급 공정을 마련하고, 살균제가 공급되기 전의 해수의 pH를 5 내지 7로 함으로써 세균류를 사멸시키는 효과를 증가시킬 수 있다. 살균제 공급 전의 해수에 산을 공급하여 그 pH를 5 내지 7로 하면, 차아 염소산 나트륨의 공급 후의 해수 중의 유리 잔류 염소의 형태는 차아 염소산(HOCl)이 대부분을 차지하게 되어 살균 효과가 높아진다. 따라서, 해수의 pH를 5 내지 7로 하는 것이 바람직하다. 또한, 해수의 pH가 5보다 낮으면 유리 잔류 염소의 형태는 차아 염소산과 Cl₂가 되고, pH가 7보다 높으면 유리 잔류 염소의 형태는 차아 염소산과 차아 염소산 이온(OCl^-)이 되어 모두 차아 염소산(HOCl: 살균 효과가 다른 것에 비하여 100배 높음)의 비율이 낮아져 살균 효과가 저하한다. 공급하는 산으로는 염산 또는 황산이 사용된다.

또한, 살균제에 의한 처리를 행한 후, 밸러스트수에 수산화 나트륨 등의 알칼리제를 공급하여 밸러스트수를 중화하고, 밸러스트수를 주위의 해역에 배출하여도 지장이 발생하지 않도록 한다. 알칼리제로는 아황산 나트륨을 사용하는 것이 바람직하다. 아황산 나트륨에는 잔류 염소의 분해 작용도 있기 때문이다.

상기한 예에서는 살균제로서 차아 염소산 나트륨이 사용되고 있으나, 살균제로서 과초산을 사용할 수도 있다. 이 경우에는, 과초산의 분해를 방지하기 위하여 온도를 10℃ 이하로 하여 저류한다. 또한, 살균제 분해제로는 싸이오황산 나트륨 또는 아황산 나트륨을 사용하는 것이 바람직하다.

상기한 예에서는 살균을 위하여 살균제 공급 장치가 사용되고 있는데, 살균제 공급 장치 대신 자외선 조사 장치를 사용할 수도 있다. 자외선 조사 장치는 해수가 가해지는 배관 또는 해수가 저류되는 용기에 자외선 램프를 설치하고, 세균류를 사멸시키는 데 필요한 강도 및 시간으로 해수에 자외선을 조사한다. 자외선 조사 장치를 사용한 경우에는 살균제를 사용하지 않으므로 살균제 분해제로 분해 처리할 필요가 없고, 또한 살균제에 의해 해수 중에 유해물이 부생할 우려도 없다.

[실시 형태 2]

도 2는 본 발명의 제2 실시 형태의 설명도이다. 제1 실시 형태와 동일 부분에는 동일한 부호가 붙여져 있다. 이 실시 형태가 제1 실시 형태와 다른 점은, 염소 살균제를 공급한 후 해수를 체류시키는 것, 과산화 수소에 의한 처리가 행해지는 것 및 제2 벤투리관이 사용되는 것이다. 즉, 여과 장치에서 여과된 해수는 염소 살균제가 공급된 후 제1 벤투리관에 도입된다. 벤투리관 내에서 발생하는 캐비테이션에 의해 해수 중에 염소 살균제가 확산되어 살균 효과가 증가된다. 이어서, 해수는 체류조에 소정 시간 체류되고, 이어서 과산화 수소가 공급되고, 제2 벤투리관에 도입된다. 제2 벤투리관 내에서 발생하는 캐비테이션에 의해 해수 중에 과산화 수소가 확산된다.

본 실시 형태에서는 해수에 염소 살균제를 공급한 후 체류조에 도입하고, 유효 염소에 의해 세균류를 사멸시키기 위하여 필요한 시간만큼 체류조 내에 체류시켜 살균 처리를 행한다. 체류조로부터 배출되는 해수에 과산화 수소를 공급하고, 잔류 염소를 환원하여 실효시켜 트라이할로메탄의 생성을 억제하고, 나아가 염소 살균제에 의한 처리만으로는 완전히는 사멸되지 않고 잔존해 있는 플랑크톤을 과산화 수소로 사멸시킨다. 이와 같이 하여, 세균류와 함께 플랑크톤도 처리된 해수가 밸러스트 탱크로 보내진다. 즉, 해수에 염소 살균제를 공급한 후, 세균류를 사멸시키는데 충분한 시간으로서 트라이할로메탄 생성을 억제할 수 있는 범위 내의 시간 유효 염소를 잔류시킨 해수를 체류시키고, 그 후 다시 과산화 수소를 공급하고, 잔류 염소를 환원하여 실효시켜 트라이할로메탄의 생성을 억제하고 있다.

본 실시 형태의 밸러스트수 처리 장치는, 도 2에 도시한 바와 같이, 하기의 구성을 구비하고 있다. 해수 수용 라인(1)은 해수를 선내로 받아들인다. 조여과 장치(2)는 해수 수용 라인(1)에 의해 받아들여진 해수 중의 조대물을 제거한다. 펌프(3)는 해수를 받아들이거나 후술하는 밸러스트 탱크(9)의 밸러스트수를 여과 장치(4)로 보낸다. 여과 장치(4)는 조여과 장치(2)에 의해 조대물이 제거된 해수 중에 존재하는 플랑크톤류를 제거한다. 염소 살균제 공급 장치(5A)는 여과 장치(4)에서 여과된 해수에 염소 살균제를 공급하고, 세균류를 사멸시킨다. 제1 벤투리관(7A)은 염소 살균제가 첨가된 해수(여과수)를 도입하고, 그 해수 중에 캐비테이션을 발생시켜 세균류나 플랑크톤을 사멸시킴과 아울러, 염소 살균제를 확산시킨다. 체류조(14)는 제1 벤투리관(7A)에서 나온 해수를 소정 시간 체류시킨다. 과산화 수소 공급 장치(15)는 체류조(14)로부터 보내진 해수에 과산화 수소를 공급한다. 과산화 수소 분해제 공급 장치(6A)는 과산화 수소가 첨가된 해수에 과산화 수소 분해제를 공급한다. 제2 벤투리관(7B)에는 과산화 수소 및 과산화 수소 분해제가 첨가된 해수가 도입된다. 이 제2 벤투리관(7B)에 의해 해수 중에 과산화 수소와 과산화 수소 분해제가 확산된다. 처리수 송수관(8)은 과산화 수소 및 과산화 수소 분해제가 첨가된 처리 후의 해수를 후술하는 밸러스트 탱크(9)로 보낸다. 밸러스트 탱크(9)는 처리수 송수관(8)으로부터 보내진 (처리 후의) 해수를 저류한다. 배수 라인(10)은 밸러스트 탱크(9)에 저류된 밸러스트수를 바다로 배출한다. 미처리 해수 송수 라인(11)은 미처리 해수를 밸러스트 탱크(9)로 보낸다. 밸러스트수 공급 라인(12)은 밸러스트 탱크(9) 내의 미처리 밸러스트수를 여과 장치(4) 측으로 보낸다. 처리수 배수 라인(13)은 밸러스트 탱크(9) 내의 (미처리) 밸러스트수를 처리한 후의 밸러스트수를 바다로 배출한다.

이하, 각 장치를 보다 상세하게 설명한다. 또한, 조여과 장치와 여과 장치는 제1 실시 형태와 동일하므로 여기에서는 설명을 생략한다.

<염소 살균제 공급 장치>

염소 살균제 공급 장치(5A)는 여과 장치(4)에서 여과된 후 벤투리관(7A)에 도입되는 해수에 염소 살균제를 공급하여 세균류를 사멸시킨다. 염소 살균제로는 차아 염소산 나트륨, 차아 염소산 칼슘, 염소 가스를 사용할 수 있다.

또한, 염소 살균제는 해수 중의 유효 염소량의 중량 농도가 0.1 내지 100mg/L가 되도록 공급하는 것이 바람직하다. 그 이유는, 염소 살균제를 공급하여 해수 중의 유효 염소량의 중량 농도가 0.1mg/L보다 작으면, 유효 염소가 수중의 환원성 물질이나 유기물과 반응하여 소비되어 세균류나 플랑크톤을 사멸시킬 수 없고, 다른 한편, 100mg/L보다 크면 트라이할로메탄 생성량이 증가하고, 또한 부식이나 염소 살균제의 비용 및 염소 살균제 저류조의 사이즈가 커져 고비용이 되는 등의 문제가 발생하기 때문이다. 염소 살균제는 제1 벤투리관(7A)의 상류측 및/또는 제1 벤투리관(7A)에 도입된다.

<제1 벤투리관>

제1 벤투리관(7A)은 염소 살균제가 첨가된 여과수가 도입되고, 여과수에 염소 살균제를 확산시킨다. 제1 벤투리관(7A)은 염소 살균제를 해수 중에 확산시킴과 아울러, 여과 장치(4)를 통과한 플랑크톤에 캐비테이션에 의해 손상을 주거나 그들을 사멸시킨다. 여기서, 제1 벤투리관(7A)의 구조 및 작용은 제1 실시 형태와 동일하므로 설명을 생략한다.

염소 살균제는 제1 벤투리관(7A)의 상류측 및/또는 제1 벤투리관(7A)의 목부에 공급된다. 염소 살균제를 제1 벤투리관(7A)의 상류측에 공급하는 이점으로는 이하의 점을 들 수 있다. 염소 살균제를 제1 벤투리관(7A)의 상류측에 공급한 경우, 염소 살균제가 캐비테이션이 발생하는 제1 벤투리관(7A)의 목부에 도달할 때까지 염소 살균제를 유로 내에 있어서 해수에 어느 정도 확산시켜 둘 수 있다. 그리고, 어느 정도 확산한 염소 살균제가 제1 벤투리관(7A)의 목부에 도달하였을 때, 캐비테이션에 의해 염소 살균제의 확산 및 혼합을 더 진행시킬 수 있다. 따라서, 염소 살균제의 세균류에의 침투를 보다 촉진시키는 것이 가능해지고, 염소 살균제의 효과를 보다 증가시킬 수 있다. 염소 살균제를 제1 벤투리관(7A)의 상류측에 공급하기 위해서는 제1 벤투리관(7A)보다 상류측의 유로 내에 염소 살균제의 주입 구를 설치한다. 또한, 염소 살균제를 제1 벤투리관(7A)의 목부에 공급하는 경우에는 벤투리관의 이젝터 작용에 의해 자동으로 흡인되므로, 염소 살균제의 공급 펌프가 불필요해진다.

상기한 예에서는 염소 살균제를 해수 중에 급속히 확산시키는 것으로서 벤투리관을 사용하고 있으나, 벤투리관 이외의 확산 기능을 갖는 것으로서 해수 유로 내에 교반 흐름을 발생시키는 스태틱 믹서나 교반 날개를 회전시키는 교반기를 사용할 수도 있다.

<체류조>

체류조(14)는 염소 살균제로부터 발생하는 유효 염소를 세균류에 소정 시간 접촉시키기 위하여 염소 살균제가 첨가되어 확산된 해수를 체류시킨다. 이 소정 시간이란 세균류를 사멸시키는 데 충분한 시간이며, 트라이할로메탄의 생성을 억제할 수 있는 범위 내의 시간이다. 트라이할로메탄의 생성을 억제하는 관점에서, 체류 시간의 상한값은 10분으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 세균과 잔류 유효 염소를 세균류를 사멸시키기 위하여 충분한 만큼 접촉시키는 시간은 잔류 염소 농도를 크게 하면 매우 단시간이 되는 것을 알고 있다. 그러나, 대량의 해수를 밸러스트 탱크로 보내는 도중에 체류조를 설치하여 체류시키고, 그 체류 시간을 설정한다는 조작상의 편의를 고려하면, 체류 시간의 하한값을 0.05분으로 하는 것이 바람직하다.

이상과 같이 해수와 잔류 유효 염소와의 접촉 시간, 즉 체류 시간을 0.05 내지 10분으로 하면 처리 대상인 해수에 따라 염소 살균제의 잔류 유효 염소 농도를 0.1 내지 100mg/L의 범위에서 적당히 조정함으로써 트라이할로메탄의 발생을 억제함과 아울러 세균류를 사멸시킬 수 있다. 따라서, 접촉 시간을 0.05 내지 10분으로 하는 것이 가능해지도록 염소 살균제가 공급되고나서 과산화 수소가 공급될 때까지의 시간, 즉 체류 시간을 0.05 내지 10분으로 할 수 있는 체류조를 설치함으로써 세균류를 처리 기준에까지 사멸시킬 수 있다.

이와 같이 염소 살균제가 공급되고나서 과산화 수소가 공급될 때까지의 동안 소정 시간 해수가 체류하도록 하기 위하여, 체류조(14)의 치수나 형상을 정하고, 또한 소정의 속도로 해수를 흘리도록 한다. 예컨대, 조 내에 복수의 칸막이를 설치함으로써 긴 유로를 형성하여 조 내에서의 체류 시간을 확보하도록 할 수도 있다. 또는, 체류조(14)는 단순한 저류조로 구성하고, 해수를 저류 후 소정 시간이 경과하면 배출 게이트를 열거나 배수 펌프를 가동시켜 배출하는 것일 수도 있다. 또한, 해수가 보내지는 배관을 체류조로서 사용하도록 설계할 수도 있다. 또한, 체류조(14)는 밸러스트 탱크(9)의 일부를 개조하여 설치할 수도 있다. 밸러스트 탱크(9)의 일부를 체류조(14)로서 사용함으로써 체류조(14)를 새로 설치할 필요가 없어져 기존 선박에의 적용이 용이하여 설비비를 줄일 수 있다.

<과산화 수소 공급 장치>

과산화 수소 공급 장치(15)는 염소 살균제가 첨가되어 체류조(14)에서 소정 시간 체류한 해수에 과산화 수소를 공급하고, 해수 중에 잔존하는 유효 염소를 환원하여 실효시키고, 트라이할로메탄의 발생을 억제한다. 과산화 수소를 해수 중에 확산시키기 위하여, 도 2에 도시한 바와 같이, 체류조(14)로부터 해수를 배출하는 유로에 제2 벤투리관(7B)을 설치하고, 제2 벤투리관(7B)의 상류측에 과산화 수소 공급 장치(15)를 설치하는 것이 바람직하다. 또한, 공급되는 과산화 수소로는 과산화 수소수가 사용된다.

<과산화 수소 분해제 공급 장치>

과산화 수소 분해제 공급 장치(6A)는 과산화 수소 공급 장치(15)에서 과산화 수소가 공급된 해수에 과산화 수소 분해제를 공급한다. 과산화 수소가 공급된 해수에 과산화 수소 분해제를 공급함으로써 해수 중에 잔류하는 과산화 수소가 분해되어 배수에 의한 해양에의 영향이 억제된다. 과산화 수소 분해제로는 카탈라제 등의 효소, 아황산 나트륨, 아황산 수소 나트륨, 싸이오황산 나트륨 등 과산화 수소를 환원하여 분해하는 효소 또는 약제가 사용된다.

<제2 벤투리관>

제2 벤투리관(7B)에는 과산화 수소 및 과산화 수소 분해제가 첨가된 해수가 도입된다. 제2 벤투리관(7B)은 해수에 과산화 수소와 과산화 수소 분해제를 확산시킨다. 제2 벤투리관(7B)을 설치하는 것은 확산 효과가 크고, 또한 캐비테이션에 의한 플랑크톤을 사상시키는 효과도 있으므로 바람직하다. 제2 벤투리관(7B)을 설치하는 대신, 체류조(14)로부터 해수를 배출하는 유로 내에 과산화 수소의 주입구 및 과산화 수소 분해제의 주입구를 설치할 수도 있다.

다음, 이상과 같이 구성된 밸러스트수 처리 장치의 동작에 대하여 해수를 밸러스트 탱크(9)에 실을 때 살균제에 의한 처리를 행하는 경우에 대하여 설명한다.

펌프(3)를 가동시키면, 해수가 해수 수용 라인(1)으로부터 선내로 받아들여진다. 그 때, 먼저 해수 중에 존재하는 크고 작은 다양한 협잡물이나 수생 생물 중 10mm 정도 이상인 조대물이 조여과 장치(2)에 의해 제거된다. 조대물이 제거된 해수는 여과 장치(4)에 도입되고, 여과 장치(4)의 눈 크기에 따른 크기의 동물성 플랑크톤이나 식물성 플랑크톤 등이 제거된다. 조여과 장치(2) 및 여과 장치(4)에서 포착된 수생 생물 등은 조여과 장치(2) 및 여과 장치(4)의 필터 등을 역세함으로써 바다로 되돌려진다. 여과 장치(4)에서 포착된 수생 생물 등을 바다에 되돌려도 동일한 해역이므로 생태계에 영향을 주지 않는다. 즉, 본 예에서는 밸러스트수를 실을 때 처리를 하고 있으므로, 조여과 장치(2) 및 여과 장치(4)의 역세수를 그대로 배출할 수 있다.

여과 장치(4)에서 여과된 해수에는 제1 벤투리관(7A)의 예컨대 상류측에 있어서 염소 살균제 공급 장치(5A)에서 염소 살균제가 공급되고, 염소 살균제가 첨가된 해수가 제1 벤투리관(7A)에 도입된다. 벤투리관(7A)에 있어서 전술한 메커니즘에 의해 캐비테이션이 발생하고, 염소 살균제의 해수 중에의 확산이 촉진되어 살균 효과가 증가된다. 더욱이, 캐비테이션에 의해 해수 중의 수생 생물에 충격압, 전단력, 고온 또는 산화력이 강한 OH 라디칼이 작용하고, 플랑크톤에 손상을 주거나 그들을 파괴하여 사멸시킨다.

제1 벤투리관(7A)에서 염소 살균제가 확산된 해수는 체류조(14)에 도입되고, 거기에 소정 시간 체류하고, 염소 살균제로부터 발생하는 유효 염소에 의해 세균류가 살균된다. 체류조(14) 내에 해수를 체류시키는 시간은 체류 중에 세균류를 충분히 사멸시키면서 잔류 염소에 의해 발생하는 트라이할로메탄을 가능한 한 적게 억제할 수 있도록 0.05 내지 10분의 범위이다.

체류조(14)에 소정 시간 체류한 후에 체류조(14)로부터 배출되는 해수에 과산화 수소 공급 장치(15)에서 과산화 수소를 공급하고, 잔류 염소를 실효시켜 트라이할로메탄의 생성을 억제함과 아울러, 잔존하는 플랑크톤을 사멸시킨다. 이에 더하여, 제2 벤투리관(7B)의 캐비테이션에 의해 플랑크톤을 사멸시키거나 플랑크톤에 손상을 주어 과산화 수소의 침투를 촉진하여 효과를 증가시킨다. 또한, 과산화 수소가 공급된 해수에 과산화 수소 분해제 공급 장치(6A)에서 과산화 수소 분해제를 공급하고, 해수 중에 잔류하는 과산화 수소를 분해하여 해양에 배출하였을 때의 환경에의 영향을 최소로 한다. 그 후, 해수는 처리수 송수관(8)을 통하여 밸러스트 탱크(9)에 저류되고, 밸러스트수의 배출 시에 배수 라인(10)을 통하여 바다로 배출된다.

이상과 같이 상기한 실시 형태에 따르면, 여과 장치(4)에서 10 내지 200㎛ 이상의 동물성 플랑크톤이나 식물성 플랑크톤을 제거하고, 염소 살균제를 공급하여 소정 시간 체류시킴으로써 세균류를 사멸시킨다. 더욱이 과산화 수소를 공급함으로써 잔류 염소가 환원하여 실효시키고, 그와 함께 염소 살균제에 의한 처리 후에도 잔존하는 플랑크톤도 사멸시킨다. 그 결과, IMO 밸러스트수 처리 기준을 확실하게 만족시키는 밸러스트수의 처리가 실현됨과 아울러, 잔류 염소로부터 발생하는 트라이할로메탄의 생성을 억제할 수 있다.

또한, 염소 살균제나 과산화 수소가 공급된 해수를 벤투리관에 도입함으로써 염소 살균제나 과산화 수소가 해수 중에 충분히 확산되어 세균류나 플랑크톤을 사멸시키는 효과가 증가된다. 더욱이 캐비테이션에 의해 플랑크톤이 손상을 받으므로, 생물체 내에의 염소 살균제나 과산화 수소의 침투가 촉진되어 그 효과가 증가된다. 따라서, 염소 살균제나 과산화 수소에 대하여 내성이 강한 세균류나 플랑크톤을 사멸시키는 것이 가능해지고, 또한 염소 살균제나 과산화 수소를 단독으로 사용하는 경우와 비교하여 첨가량을 적게 할 수 있다.

또한, 상기한 예에서는 염소 살균제를 벤투리관의 상류측 및/또는 벤투리관의 목부에 공급하고 있는데, 그들에 더하여 벤투리관의 하류측에 염소 살균제를 공급할 수도 있다. 벤투리관의 하류측에도 염소 살균제를 공급하는 경우에는 이하의 효과를 얻을 수 있다. 즉, 플랑크톤에 부착되어 있는 세균류가 캐비테이션에 의해 벗겨지므로, 벤투리관의 하류측에서 염소 살균제를 공급함으로써 이 벗겨진 세균류에 염소 살균제를 작용시켜 그 효과를 증가시킬 수 있다. 또한, 캐비테이션에 의해 외각에 손상을 입으면서 사멸되지 않는 플랑크톤의 체내에 염소 살균제를 침투시키는 것이 가능해지고, 그 효과를 증가시킬 수 있다. 따라서, 염소 살균제 내성이 강한 종류의 플랑크톤을 사멸시키는 것이 가능해지고, 염소 살균제를 단독으로 사용하는 경우와 비교하여 염소 살균제첨가량을 적게 할 수가 있다. 또한, 과산화 수소를 공급할 때에도 벤투리관의 하류측에도 공급함으로써 동일한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 상기한 예에서는 해수를 밸러스트 탱크에 실을 때 염소 살균제에 의한 처리를 행하는 것을 상정하고 있는데, 적재시, 배출시 중 어느 하나 또는 둘 모두에서 염소 살균제에 의한 처리를 행할 수도 있다. 염소 살균제에 의한 처리를 어느 타이밍에서 행할 것인지는 관련되는 해역에 서식하는 미생물량이나 선박의 운항 조건에 따라 정할 수 있다.

염소 살균제에 의한 처리를 해수를 밸러스트 탱크(9)에 실을 때에는 행하지 않고, 밸러스트 탱크(9)로부터 배출할 때 행하는 것도 가능하다. 그 경우, 적재 시에는 미처리 해수가 미처리 해수 송수 라인(11)을 통하여 밸러스트 탱크(9)로 보내진다. 이 밸러스트수를 밸러스트 탱크(9)로부터 바다로 배출할 때에는 펌프(3)를 가동시켜 밸러스트 탱크(9)에 저류되어 있던 밸러스트수를 밸러스트수 공급 라인(12)을 통하여 여과 장치(4)에 공급하고, 그 이후에는 상기와 동일한 처리를 행한다. 처리가 끝난 밸러스트수는 처리수 배수 라인(13)을 통하여 바다로 배출된다. 이 경우에는, 과산화 수소를 잔류시켜 밸러스트 탱크 내의 밸러스트수가 처리 기준을 유지하도록 할 필요는 없다. 따라서, 과산화 수소의 공급량은 잔류 염소를 환원하고 플랑크톤을 사멸시키는 데 충분한 양이면 된다.

또한, 염소 살균제에 의한 처리를 해수를 밸러스트 탱크에 실을 때와 밸러스트 탱크로부터 배출할 때의 모두에서 행하도록 할 수도 있으며, 그 경우에는 밸러스트수의 배출 시의 처리는 경도일 수 있다.

[실시 형태 3]

도 3은 본 발명의 제3 실시 형태의 설명도이다. 제1 실시 형태와 동일 부분에는 동일한 부호가 붙여져 있다. 이 실시 형태가 제1 실시 형태와 다른 점은, 염소 살균제를 공급한 후 해수를 체류시키는 것, 염소 환원제를 공급하는 것, 제2 벤투리관이 사용되는 것 및 활성탄 처리가 행해지는 것이다. 즉, 여과 장치에서 여과된 해수는 염소 살균제가 공급된 후 제1 벤투리관에 도입된다. 제1 벤투리관 내에서 발생하는 캐비테이션에 의해 해수 중에 염소 살균제가 확산된다. 이어서, 해수는 체류조에서 소정 시간 체류된 후, 염소 환원제가 공급되고, 제2 벤투리관에 도입된다. 제2 벤투리관 내에서 발생하는 캐비테이션에 의해 해수 중에 염소 환원제가 확산된다. 제2 벤투리관에서 나온 해수에는 활성탄 처리가 더 행해진다.

본 실시 형태에서는 해수에 염소 살균제를 공급한 후 체류조에 도입하고, 유효 염소에 의해 세균류나 플랑크톤을 사멸시키기 위하여 필요한 시간만큼 체류조 내에 체류시켜 살균 처리를 행한다. 체류조로부터 배출되는 해수에 염소 환원제를 공급하고, 잔류 염소를 환원하여 실효시켜 트라이할로메탄의 생성을 억제한다. 이어서, 활성탄 처리 장치에서 활성탄에 의해 해수 중의 잔류 염소를 환원하여 트라이할로메탄의 생성을 더 억제함과 아울러, 체류조 내에서 생성한 트라이할로메탄을 흡착하여 제거한다. 이와 같이 하여 세균류나 플랑크톤이 사멸되고, 트라이할로메탄의 생성이 억제된 해수가 밸러스트 탱크로 보내진다.

본 실시 형태에 따른 밸러스트수 처리 장치는, 도 3에 도시한 바와 같이, 하기의 구성을 구비하고 있다. 해수 수용 라인(1)은 해수를 선내에 받아들인다. 조여과 장치(2)는 해수 수용 라인(1)에 의해 받아들여진 해수 중의 조대물을 제거한다. 펌프(3)는 해수를 받아들이거나 후술하는 밸러스트 탱크(9)의 밸러스트수를 여과 장치(4)로 보낸다. 여과 장치(4)는 조여과 장치(2)에 의해 조대물이 제거된 해수 중에 존재하는 플랑크톤류를 제거한다. 염소 살균제 공급 장치(5A)는 여과 장치(4)에서 여과된 해수에 염소 살균제를 공급한다. 제1 벤투리관(7A)은 염소 살균제가 첨가된 해수(여과수)를 도입하여 캐비테이션을 발생시키고, 세균류나 플랑크톤을 사멸시킴과 아울러, 염소 살균제를 확산시킨다. 체류조(14)는 염소 살균제가 첨가된 해수를 소정 시간 체류시킨다. 염소 환원제 공급 장치(6B)는 체류조(14)로부터 보내진 해수에 염소 환원제를 공급한다. 제2 벤투리관(7B)은 염소 환원제가 첨가된 해수를 도입하여 캐비테이션을 발생시키고, 해수 중에 염소 환원제를 확산시킨다. 활성탄 처리 장치(16)는 염소 환원제가 첨가된 처리 후의 해수가 도입되어 활성탄 처리를 행한다. 처리수 송수관(8)은 활성탄 처리가 끝난 해수를 후술하는 밸러스트 탱크(9)로 보낸다. 밸러스트 탱크(9)는 처리수 송수관(8)으로부터 보내지는 처리 후의 해수를 저류한다. 배수 라인(10)은 밸러스트 탱크(9)에 저류된 밸러스트수를 바다로 배출한다. 미처리 해수 송수 라인(11)은 미처리 해수를 밸러스트 탱크(9)로 보낸다. 밸러스트수 공급 라인(12)은 밸러스트 탱크(9) 내의 미처리 밸러스트수를 여과 장치(4) 측으로 보낸다. 처리수 배수 라인(13)은 밸러스트 탱크(9) 내의 미처리 밸러스트수를 처리한 후의 밸러스트수를 바다로 배출한다.

이하, 각 장치를 보다 상세하게 설명한다. 또한, 조여과 장치와 여과 장치는 제1 실시 형태와 동일하므로 여기서는 설명을 생략한다.

<염소 살균제 공급 장치>

염소 살균제 공급 장치(5A)는 벤투리관(7A)에 도입되기 전의 해수에 염소 살균제를 공급하여 세균류나 플랑크톤을 사멸시킨다. 염소 살균제로는 차아 염소산 나트륨, 차아 염소산 칼슘, 염소 가스를 사용할 수 있다.

또한, 염소 살균제는 해수 중의 유효 염소량의 중량 농도가 5 내지 100mg/L가 되도록 공급하는 것이 바람직하다. 그 이유는, 염소 살균제를 공급하여 해수 중의 유효 염소량의 중량 농도가 5mg/L보다 작으면, 유효 염소가 수중의 환원성 물질이나 유기물과 반응하여 소비되어 세균류나 플랑크톤을 사멸시킬 수 없고, 다른 한편 100mg/L보다 크면 트라이할로메탄 생성량이 증가하고, 또한 부식이나 염소 살균제의 비용 및 염소 살균제 저류조의 사이즈가 커져 고비용이 되는 등의 문제가 발생하기 때문이다. 염소 살균제는 제1 벤투리관(7A)의 상류측 및/또는 제1 벤투리관(7A)에 도입된다.

<제1 벤투리관>

제1 벤투리관(7A)은 염소 살균제가 첨가된 여과수가 도입되고, 여과수에 염소 살균제를 확산시킨다. 제1 벤투리관(7A)은 염소 살균제를 해수 중에 확산시킴과 아울러, 여과 장치(4)를 통과한 플랑크톤에 캐비테이션에 의해 손상을 주거나 그들을 사멸시킨다. 여기서, 제1 벤투리관(7A)의 구조 및 작용은 제1 실시 형태와 동일하므로 설명을 생략한다.

염소 살균제는 제1 벤투리관(7A)의 상류측 및/또는 제1 벤투리관(7A)의 목부에 공급된다. 염소 살균제를 제1 벤투리관(7A)의 상류측에 공급하는 이점으로는 이하의 점을 들 수 있다. 염소 살균제를 제1 벤투리관(7A)의 상류측에 공급한 경우, 염소 살균제가 캐비테이션이 발생하는 제1 벤투리관(7A)의 목부에 도달할 때까지 염소 살균제를 유로 내에 있어서 해수에 어느 정도 확산시켜 둘 수 있다. 그리고, 어느 정도 확산한 염소 살균제가 제1 벤투리관(7A)의 목부에 도달하였을 때, 캐비테이션에 의해 염소 살균제의 확산 및 혼합을 더 진행시킬 수 있다. 따라서, 염소 살균제의 세균류에의 침투를 보다 촉진시키는 것이 가능해지고, 염소 살균제의 효과를 보다 증가시킬 수 있다. 염소 살균제를 제1 벤투리관(7A)의 상류측에 공급하기 위해서는 제1 벤투리관(7A)보다 상류측의 유로 내에 염소 살균제의 주입구를 설치한다. 또한, 염소 살균제를 제1 벤투리관(7A)의 목부에 공급하는 경우에는 벤투리관의 이젝터 작용에 의해 자동으로 흡인되므로, 염소 살균제의 공급 펌프가 불필요해진다.

상기한 예에서는 염소 살균제를 해수 중에 급속히 확산시키는 것으로서 벤투리관을 사용하고 있는데, 벤투리관 이외의 확산 기능을 갖는 것으로서 해수 유로 내에 교반 흐름을 발생시키는 스태틱 믹서나 교반 날개를 회전시키는 교반기를 사용할 수도 있다.

<체류조>

체류조(14)는 염소 살균제로부터 발생하는 유효 염소를 세균류나 플랑크톤에 소정 시간 접촉시키기 위하여 염소 살균제가 첨가되어 확산된 해수를 체류시킨다. 소정 시간이란 세균류를 사멸시키는 데 충분한 시간이며, 트라이할로메탄의 생성을 억제할 수 있는 범위 내의 시간이다. 트라이할로메탄의 생성을 억제하는 관점에서 체류 시간의 상한값은 20분으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 세균류나 플랑크톤을 사멸시키는 데 충분한 만큼 세균이나 플랑크톤과 잔류 유효 염소를 접촉시키는 시간은 잔류 염소 농도를 크게 하면 매우 단시간이 되는 것은 알고 있다. 그러나, 대량의 해수를 밸러스트 탱크로 보내는 도중에 체류조를 설치하여 체류시키고, 그 체류 시간을 설정한다는 조작 상의 편의를 고려하면, 체류 시간의 하한값을 0.5분으로 하는 것이 바람직하다.

이상과 같이 해수와 잔류 유효 염소와의 접촉 시간, 즉 체류 시간을 0.5 내지 20분으로 하면, 처리 대상인 해수에 따라 염소 살균제의 잔류 유효 염소 농도를 5 내지 100mg/L의 범위에서 적당히 조정함으로써 트라이할로메탄의 발생을 억제함과 아울러 세균류나 플랑크톤을 사멸시킬 수 있다. 따라서, 접촉 시간을 0.5 내지 20분으로 하는 것이 가능해지도록 염소 살균제가 공급되고나서 염소 환원제가 공급될 때까지의 시간, 즉 체류 시간을 0.5 내지 20분으로 할 수 있는 체류조를 설치함으로써 세균류를 처리 기준에까지 사멸시킬 수 있다.

이와 같이 염소 살균제가 공급되고나서 염소 환원제가 공급될 때까지의 동안 소정 시간 해수가 체류하도록 하기 위하여, 체류조(14)의 치수나 형상을 정하고, 또한 소정의 속도로 해수를 흘리도록 한다. 예컨대, 조 내에 복수의 칸막이를 설치함으로써 긴 유로를 형성하고, 조 내에서의 체류 시간을 확보하도록 할 수도 있다. 또는, 체류조(14)는 단순한 저류조로 구성하고, 해수를 저류 후 소정 시간이 경과하면 배출 게이트를 열거나 배수 펌프를 가동시켜 배출하는 것 것일 수도 있다. 또한, 해수가 보내지는 배관을 체류조로 사용할 수 있도록 설계할 수도 있다. 또한, 체류조(14)는 밸러스트 탱크(9)의 일부를 개조하여 설치할 수도 있다. 밸러스트 탱크(9)의 일부를 체류조(14)로 사용함으로써, 체류조(14)를 새로 설치할 필요가 없고 기존 선박에의 적용이 용이하여 설비비를 줄일 수 있다.

<염소 환원제 공급 장치>

염소 환원제 공급 장치(6B)는 염소 살균제가 첨가되어 체류조(14)에서 소정 시간 체류한 해수에 염소 환원제를 공급하고, 해수 중에 잔존하는 유효 염소를 환원하여 실효시켜 트라이할로메탄의 발생을 억제한다. 염소 환원제를 해수 중에 확산시키기 위하여, 도 3에 도시한 바와 같이, 체류조(14)로부터 해수를 배출하는 유로에 제2 벤투리관(7B)을 설치하고, 제2 벤투리관(7B)의 상류측에 염소 환원제 공급 장치(6B)를 설치하는 것이 바람직하다. 또한, 공급되는 염소 환원제로는 가격이나 취급의 용이함 등의 관점에서 싸이오황산 나트륨, 아황산 나트륨, 중아황산 나트륨을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 염소 환원제로서 과산화 수소수를 사용할 수도 있다.

<제2 벤투리관>

제2 벤투리관(7B)에는 염소 환원제가 첨가된 해수가 도입된다. 제2 벤투리관(7B)은 해수에 염소 환원제를 확산시키고, 잔존하는 유효 염소를 염소 환원제로 환원하여 실효시키는 작용을 촉진하고, 그 결과 트라이할로메탄의 발생을 억제한다. 제2 벤투리관(7B)을 사용하면 확산 효과가 크고, 또한 캐비테이션에 의한 플랑크톤의 살상 효과도 있으므로 바람직하다. 제2 벤투리관(7B)을 설치하는 대신 체류조(14)로부터 해수를 배출하는 유로 내에 염소 환원제의 주입구를 설치할 수도 있다.

<활성탄 처리 장치>

활성탄 처리 장치(16)는 해수 중의 잔류 염소를 활성탄으로 환원하여 트라이할로메탄의 생성을 억제하고, 또한 체류조(7) 내에서 생성한 트라이할로메탄을 흡착하여 제거한다. 활성탄 처리 장치(16)에서 처리된 해수는 밸러스트 탱크(9)에 저류된다. 활성탄에 의한 처리를 염소 환원제에 의한 처리와 병용함으로써 잔류 염소의 실효를 확실하게 행할 수 있다. 또한, 이와 같이 병용함으로써 활성탄 처리 장치(16)를 소형화하거나 활성탄의 사용량을 저감할 수 있다.

활성탄 처리 장치(16)로는 (활성탄의 형상과 치수 및 해수 유량을 조정함으로써) 활성탄을 조내에서 조용하게 유동시키는 것, 또는 활성탄을 충전한 것을 사용할 수 있다. 입상의 활성탄을 사용하면 활성탄 처리 장치(16) 내의 흐름에 의해 활성탄을 조용하게 유동시키는 것이 용이해지고 활성탄의 교환도 간단해진다. 또한, 활성탄 처리 장치(16)를 밸러스트 탱크(9)의 일부를 개조함으로써 설치할 수도 있다. 밸러스트 탱크(9)의 일부를 활성탄 처리 장치(16)로 사용하면, 활성탄 처리 장치(16)를 새로 설치할 필요가 없고 기존 선박에의 적용이 용이하여 설비비를 줄일 수 있다.

다음, 이상과 같이 구성된 밸러스트수 처리 장치의 동작을 살균제에 의한 처리를 밸러스트 탱크(9)에 해수를 실을 때 행하는 경우에 대하여 설명한다.

펌프(3)를 가동시키면, 해수가 해수 수용 라인(1)으로부터 선내에 받아들여진다. 그 때, 먼저 해수 중에 존재하는 크고 작은 다양한 협잡물이나 수생 생물 중 10mm 정도 이상의 조대물이 조여과 장치(2)에 의해 제거된다. 조대물이 제거된 해수는 여과 장치(4)에 도입되고, 여과 장치(4)의 눈 크기에 따른 크기의 동물성 플랑크톤이나 식물성 플랑크톤 등이 제거된다. 조여과 장치(2) 및 여과 장치(4)에서 포착된 수생 생물 등은 조여과 장치(2) 및 여과 장치(4)의 필터 등을 역류함으로써 바다로 되돌려진다. 여과 장치(4)에서 포착된 수생 생물 등을 바다에 되돌려도 동일한 해역이므로 생태계에 영향을 주지 않는다. 즉, 본 예에서는 밸러스트수를 실을 때 처리를 하고 있으므로, 조여과 장치(2) 및 여과 장치(4)의 역류수를 그대로 배출할 수 있다.

여과 장치(4)에서 여과된 해수에는 제1 벤투리관(7A)의 예컨대 상류측에 있어서 염소 살균제 공급 장치(5A)에서 염소 살균제가 공급되고, 염소 살균제가 첨가된 해수가 제1 벤투리관(7A)에 도입된다. 벤투리관(7A)에 있어서, 전술한 메커니즘에 의해 캐비테이션이 발생하고, 염소 살균제의 해수 중에의 확산이 촉진되어 살균 효과가 증가된다. 더욱이, 캐비테이션에 의해 해수 중의 수생 생물에 충격압, 전단력, 고온 또는 산화력이 강한 OH 라디칼이 작용하고, 플랑크톤에 손상을 주거나 플랑크톤을 파괴하여 사멸시킨다.

제1 벤투리관(7A)에서 염소 살균제가 확산된 해수는 체류조(14)에 도입되고, 거기에 소정 시간 체류하고, 염소 살균제로부터 발생하는 유효 염소에 의해 세균류가 살균된다. 체류조(14) 내에 해수를 체류시키는 시간은 체류 중에 세균류를 충분히 사멸시키고, 잔류 염소에 의해 발생하는 트라이할로메탄을 가능한 한 적게 억제할 수 있도록 0.5 내지 20분의 범위이다.

체류조(14)로부터 소정 시간 체류한 후에 배출되는 해수에 염소 환원제 공급 장치(6B)에서 염소 환원제를 공급하고, 제2 벤투리관(7B)의 캐비테이션에 의해 염소 환원제를 해수 중에 확산시키고, 잔류 염소를 환원하여 트라이할로메탄의 생성을 억제한다. 이에 더하여, 제2 벤투리관(7B)의 캐비테이션에 의해서도 플랑크톤을 사멸시킨다. 이어서, 염소 환원제가 첨가된 해수를 활성탄 처리 장치(16)에 도입하고, 잔류 염소를 환원하여 트라이할로메탄의 생성을 억제함과 아울러, 체류조(14) 내에서 생성한 트라이할로메탄을 흡착하여 제거한다. 그 후, 해수는 처리수 송수관(8)을 통하여 밸러스트 탱크(9)에 저류되고, 밸러스트수의 배출 시에 배수 라인(10)을 통하여 바다로 배출된다.

이상과 같이 본 실시 형태에 따르면, 여과 장치(4)에서 10 내지 200㎛ 이상의 동물성 플랑크톤이나 식물성 플랑크톤을 제거하고, 염소 살균제를 공급하여 소정 시간 체류시킴으로써 세균류나 플랑크톤을 사멸시키고, 이어서 염소 환원제를 공급하고, 잔류 염소를 환원하여 실효시켜 잔류 염소로부터 발생하는 트라이할로메탄의 생성을 억제한다. 더욱이 활성탄에 의해 잔류 염소를 환원하여 트라이할로메탄의 생성을 억제함과 아울러, 체류조(14) 내에서 생성한 트라이할로메탄을 흡착하여 제거한다. 그 결과, IMO 밸러스트수 처리 기준을 확실하게 만족시키는 밸러스트수의 처리가 실현됨과 아울러, 잔류 염소로부터 발생하는 트라이할로메탄의 생성을 억제할 수 있다.

또한, 염소 살균제가 첨가된 해수를 벤투리관에 도입함으로써 염소 살균제가 해수 중에 충분히 확산되어 세균류나 플랑크톤을 사멸시키는 효과가 증가한다. 더욱이 캐비테이션에 의해 생물체 내에의 염소 살균제의 침투가 촉진되어 그 효과가 증가한다. 따라서, 염소 살균제에 대하여 내성이 강한 세균류나 플랑크톤을 사멸시키는 것이 가능해지고, 염소 살균제를 단독으로 사용하는 경우와 비교하여 첨가량을 적게 할 수 있다.

또한, 염소 환원제를 공급하지 않고 활성탄 처리 장치(16)만을 사용하여 활성탄에 의해 해수 중의 잔류 염소를 환원하여 트라이할로메탄의 생성을 억제함과 아울러, 체류조(14) 내에서 생성한 트라이할로메탄을 흡착하여 제거하도록 할 수도 있다. 그 경우의 활성탄 처리 장치(16)에서의 처리 시간은 잔류 염소를 충분히 환원하여 분해하고, 생성한 트라이할로메탄을 흡착하여 제거할 수 있도록 해수에 공급되는 염소 살균제량에 따라 0.5 내지 20분의 범위에서 설정된다. 해수에 공급되는 염소 살균제량에 따라 잔류 염소의 환원 및 트라이할로메탄의 흡착에 필요한 활성탄 처리의 시간은 달라지는데, 실용적인 염소 살균제의 공급량의 범위이면 처리 시간이 0.5 내지 20분의 범위에서 잔류 염소를 환원하여 트라이할로메탄의 생성을 억제하고, 체류조 내에서 생성한 트라이할로메탄을 흡착하여 제거할 수 있다. 또한, 처리 시간이 0.5분보다 짧으면 트라이할로메탄을 충분히 흡착할 수 없다. 다른 한편, 처리 시간이 20분보다 길면 활성탄 처리 장치가 과대해져 선박에 탑재하는 경우에 문제가 되고, 또한 밸러스트수를 밸러스트 탱크에 주입하는 시간이 길어져 문제가 된다.

상기한 실시 형태에서는 벤투리관(7A)에 의해 염소 살균제를 확산시키고, 이어서 벤투리관(7B)에 의해 염소 환원제를 확산시키도록 하고 있으나, 확산기로서 벤투리관 대신 해수 유로 내에 교반 흐름을 발생시키는 스태틱 믹서나 교반 날개를 회전시키는 교반기를 사용할 수도 있다.

또한, 체류조(14)와 활성탄 처리 장치(16)를 밸러스트 탱크(9)의 일부를 개조함으로써 설치할 수도 있다. 밸러스트 탱크(9)의 일부를 체류조(14) 및 활성탄 처리 장치(16)로 사용하면, 체류조(14) 및 활성탄 처리 장치(16)를 새로 설치할 필요가 없고 기존 선박에의 적용이 용이하여 설비비를 줄일 수 있다.

또한, 상기한 예에서는 살균제에 의한 처리를 밸러스트수를 밸러스트 탱크에 실을 때 행하는 것을 상정하고 있는데, 적재시, 배출시 중 어느 하나 또는 둘 모두에서 처리를 행할 수도 있다. 살균제에 의한 처리를 어느 타이밍에서 행할 것인지는 관련되는 해역에 서식하는 미생물량이나 선박의 운항 조건에 의해 정할 수 있다. 살균제에 의한 처리를 해수를 밸러스트 탱크(9)에 실을 때에는 행하지 않고, 밸러스트 탱크(9)로부터 배출할 때 처리하는 경우에는 다음과 같이 하면 된다.

적재시에는 (미처리) 해수가 미처리 해수 송수 라인(11)을 통하여 밸러스트 탱크(9)로 보내진다. 이 밸러스트수를 밸러스트 탱크(9)로부터 바다로 배출할 때에는 펌프(3)를 가동시켜 밸러스트 탱크(9)에 저류되어 있던 밸러스트수를 밸러스트수 공급 라인(12)을 통하여 여과 장치(4)에 공급하고, 그 이후에는 상기와 동일한 처리를 행한다. 처리가 끝난 밸러스트수는 처리수 배수 라인(13)을 통하여 바다로 배출된다.

또한, 살균제에 의한 처리를 해수를 밸러스트 탱크에 실을 때와 밸러스트 탱크로부터 배출할 때 모두에서 행하도록 할 수도 있다. 그 경우에는, 밸러스트수의 배출시의 처리는 경도일 수 있다.

제2 실시 형태의 밸러스트수 처리 장치를 이용하여 해수 중의 세균류나 플랑크톤을 사멸시키는 실험을 행하였다. 해수에 염소 살균제로서 차아 염소산 나트륨을 유효 염소량이 20mg/L가 되도록 공급하고, 그 해수를 체류조에서 0.5분 체류한 후 과산화 수소를 60mg/L 공급하였다. 처리 전의 해수 원수 중에는 50㎛ 이상의 동물 플랑크톤이 1.7×10⁵개/m³, 대장균이 1.2×10⁵cfu/100mL 서식해 있었지만, 상기 처리 후에는 50㎛ 이상의 동물 플랑크톤이 4개/m³로, 대장균이 검출 한계의 1cfu/100ml 미만으로 감소하였으며, IMO 밸러스트수 기준을 만족시키는 결과가 얻어졌다. 또한, 트라이할로메탄 농도는 체류조 출구의 해수 중에서 0.002mg/L 정도로 매우 저농도이고, 과산화 수소 공급 후 5시간 경과한 해수 중에서도 0.002mg/L로 매우 저농도인 채로 유지되어 있으며, 환경에의 영향이 문제 없음이 확인되었다.

또한, 과산화 수소를 공급하고나서 5일 후에 잔류하는 과산화 수소 농도는 34mg/L이고, 충분한 농도로 과산화 수소가 잔류해 있으므로, 플랑크톤의 재성장이 억제되어 있음이 확인되었다. 이 5일 경과한 해수에 중아황산 나트륨을 120mg /L 공급하였더니 과산화 수소 농도는 검출 한계인 0.1mg/L 이하로 되어, 과산화 수소가 분해되었음이 확인되었다.

Claims (42)

1. 눈 크기가 10 내지 200㎛인, 해수를 여과하여 수생 생물을 포착하는 여과 장치와,

   여과된 해수 중에 살균제를 공급하는 살균제 공급 장치와,

   살균제가 첨가된 해수를 도입하고, 그 해수 중에 캐비테이션을 발생시키는 벤투리관 장치와,

   상기 살균제가 첨가된 해수에 살균제 분해제를 공급하는 살균제 분해제 공급 장치를 구비한 밸러스트수 처리 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 벤투리관 장치가 복수의 벤투리관이 병렬로 배치됨으로써 제조되는 밸러스트수 처리 장치.
3. 눈 크기가 10 내지 200㎛인, 해수를 여과하여 수생 생물을 포착하는 여과 장치와,

   여과된 해수 중에 살균제를 공급하는 살균제 공급 장치와,

   살균제가 첨가된 해수를 도입하고, 그 해수 중에 캐비테이션을 발생시키는 벤투리관 장치를 구비하는 밸러스트수 처리 장치로서,

   상기 벤투리관 장치가 복수의 벤투리관이 병렬로 배치됨으로써 제조되는 밸러스트수 처리 장치.
4. 밸러스트수가 도입될 때 해수 중 유기물을 사멸시키는 유기물 사멸 장치와,

   밸러스트수가 배출될 때 해수 중에 잔존하는 살균제를 분해하는 살균제 분해 장치를 구비하는 밸러스트수 처리 장치로서,

   상기 유기물 사멸 장치가

   해수를 여과하여 수생 생물을 포착하는 여과 장치와,

   여과된 해수 중에 살균제를 공급하는 살균제 공급 장치와,

   살균제가 첨가된 해수를 도입하고, 그 해수 중에 캐비테이션을 발생시키는 벤투리관 장치와,

   해중으로부터 해수를 받아들이고, 상기 여과 장치와 상기 살균제 공급 장치와 상기 벤투리관 장치를 거쳐 밸러스트 탱크로 해수를 보내는 주수 장치를 구비하고,

   상기 살균제 분해 장치가

   밸러스트 탱크로부터 빠져나온 해수 중에 살균제 분해제를 공급하는 살균제 분해제 공급 장치와,

   밸러스트 탱크로부터 해수를 빼내고, 상기 살균제 분해제 공급 장치를 거쳐 해중으로 해수를 배출하는 배수 장치를 구비한 밸러스트수 처리 장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 벤투리관 장치가 복수의 벤투리관이 병렬로 배치됨으로써 제조되는 밸러스트수 처리 장치.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 살균제 공급 장치가 여과수를 벤투리관 장치로 공급하는 유로의 단면 방향으로 살균제를 주입하는 살균제 주입부를 구비하고, 상기 살균제 주입부가 상기 유로 단면의 반경 방향과 둘레 방향의 각각에 2개 이상의 지점에 배치되어 있는 밸러스트수 처리 장치.
7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 살균제 공급 장치가 상기 벤투리관 장치의 벤투리관의 목부로 살균제를 주입하는 살균제 주입부를 구비한 밸러스트수 처리 장치.
8. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,

   상기 여과 장치의 눈 크기가 10 내지 200㎛의 범위인 밸러스트수 처리 장치.
9. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 여과 장치의 압력차를 측정하고, 그 측정값에 따라 상기 살균제 공급 장치에서 공급되는 살균제의 양을 조정하는 살균제 공급량 제어 장치를 더 구비한 밸러스트수 처리 장치.
10. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 여과 장치에 도입되는 해수 또는 상기 여과 장치에서 여과된 해수의 탁도 또는 흡광 광도를 측정하는 수질 측정 장치와,

    이 수질 측정 장치에 의해 측정된 탁도 또는 흡광 광도의 측정값에 따라 상기 살균제 공급 장치에서 공급되는 살균제의 양을 조정하는 살균제 공급량 제어 장치를 더 구비한 밸러스트수 처리 장치.
11. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 살균제는 차아 염소산 나트륨이고,

    살균제가 첨가된 해수의 산화 환원 전위를 측정하는 산화 환원 전위 측정 장치와,

    이 산화 환원 전위 측정 장치에 의해 측정된 산화 환원 전위에 따라 상기 살균제 공급 장치에서 공급되는 살균제의 양을 조정하는 살균제 공급량 제어 장치를 더 구비한 밸러스트수 처리 장치.
12. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 살균제가 차아 염소산 나트륨이고,

    해수의 전해에 의해 차아 염소산 나트륨을 생성하는 장치를 더 구비한 밸러스트수 처리 장치.
13. 눈 크기가 10㎛ 내지 200㎛인 여과 장치를 사용하여 해수를 여과하여 수생 생물을 포착하는 여과 공정과,

    여과된 해수 중에 살균제를 공급하는 살균제 공급 공정과,

    살균제가 첨가된 해수를 벤투리관 장치에 도입하고, 그 해수 중에 캐비테이션을 발생시키는 캐비테이션 처리 공정과,

    살균제가 첨가된 해수에 살균제 분해제를 공급하는 살균제 분해제 공급 공정을 구비한 밸러스트수 처리 방법.
14. 밸러스트수가 도입될 때 해수 중 유기물을 사멸시키는 유기물 사멸 공정과,

    밸러스트수가 배출될 때 해수 중에 잔존하는 살균제를 분해하는 살균제 분해 공정을 구비하는 밸러스트수 처리 방법으로서,

    상기 유기물 사멸 공정이

    해수를 여과하여 수생 생물을 포착하는 여과 공정과,

    여과된 해수 중에 살균제를 공급하는 살균제 공급 공정과,

    살균제가 첨가된 해수를 벤투리관 장치에 도입하고, 그 해수 중에 캐비테이션을 발생시키는 캐비테이션 처리 공정과,

    캐비테이션 처리를 실시한 해수를 밸러스트 탱크로 보내는 주수 공정을 구비하고,

    상기 살균제 분해 공정이

    밸러스트 탱크로부터 해수를 빼내는 해수 배출 공정과,

    밸러스트 탱크로부터 빠져나온 해수 중에 살균제 분해제를 공급하는 살균제 분해제 공급 공정과,

    살균제 분해제가 확산된 해수를 해중으로 배출하는 배수 공정을 구비한 밸러스트수 처리 방법.
15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,

    복수의 벤투리관을 병렬로 배치함으로써 제조되는 벤투리관 장치를 상기 캐비테이션 처리 공정에 사용하는 밸러스트수 처리 방법.
16. 제 14 항에 있어서,

    상기 여과 공정에 있어서, 눈 크기가 10 내지 200㎛의 범위의 여과 장치가 사용되는 밸러스트수 처리 방법.
17. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,

    상기 캐비테이션 처리 공정에 있어서, 벤투리관의 목부에서의 유속이 10 내지 40m/sec가 되도록 벤투리관으로 보내지는 해수의 양이 설정되는 밸러스트수 처리 방법.
18. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,

    상기 캐비테이션 처리 공정에 있어서, 벤투리관의 압력 손실 수두(水頭)가 5 내지 40m가 되도록 벤투리관으로 보내지는 해수의 양이 설정되는 밸러스트수 처리 방법.
19. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,

    상기 살균제가 차아 염소산 나트륨이고,

    살균제 공급 공정에 있어서, 해수 중의 유효 염소량의 중량 농도가 1 내지 100mg/L가 되도록 살균제의 공급량이 조정되는 밸러스트수 처리 방법.
20. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,

    상기 살균제가 차아 염소산 나트륨이고,

    살균제가 첨가된 해수의 산화 환원 전위가 800mV 이상이 되도록 살균제의 공급량이 조정되는 밸러스트수 처리 방법.
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