KR100975752B1 - 선박용 발라스트-수 처리용 자외선(ｕｖ) 반응기에서의 스케일 형성 및 미처리 수 발생 방지장치 - Google Patents
선박용 발라스트-수 처리용 자외선(ｕｖ) 반응기에서의 스케일 형성 및 미처리 수 발생 방지장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 선박용 발라스트-수 처리용 자외선(UV) 반응기에서의 스케일 형성 및 미처리 수 발생 방지장치에 관한 것으로, 특히 몸체의 일측면과 일측부에 각각 인입 노즐과 배출 노즐이 설치되고, 타측면에서 내부를 향해서는 수개의 자외선(UV) 광 램프가 설치됨은 물론 양측면의 상,하부에는 각각 밸브를 구비한 벤트 노즐과 드레인 노즐이 설치된 구성을 갖는 발라스트-수 처리용 자외선(UV) 반응기에 있어서, 상기 벤트 노즐과 드레인 노즐의 밸브 사이에 순환펌프와 2개의 순환수 제어용 밸브를 부가 설치한 것을 특징으로 한다.
따라서, 자외선(UV) 반응기 자체의 시동을 용이하게 실시할 수 있고, 시동과정에서 발생될 수 있는 스케일의 형성을 발라스트-수를 순환 또는 교반을 통해 미연에 방지할 수 있음은 물론 미처리 수의 발생을 최소화할 수 있는 것이다.
발라스트-수, 자외선(UV) 광 램프, 자외선(UV) 반응기, 순환펌프, 교반기
Description
도 1은 종래 일반적인 발라스트-수 처리장치의 구성도.
도 2는 본 발명 장치가 구비된 자외선(UV) 반응기의 개략 구성도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 몸체 2 : 인입 노즐
3 : 배출 노즐 4 : 자외선(UV) 광 램프
5 : 벤트 노즐 6 : 드레인 노즐
7 : 순환펌프 5a,5b : 벤트용 밸브
6a,6b : 드레인용 밸브 7a,7b : 순환수 제어용 밸브
본 발명은 선박용 발라스트-수 처리용 자외선(UV) 반응기에서의 스케일 형성 및 미처리 수 발생 방지장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 발라스트-수 처리와 같은 온도상승에 의한 스케일 형성이 의심되는 수중의 생물사멸 또는 멸균처리에 자외선(Ultra-Violet; 이하 "UV"라 칭함) 광을 조사시켜 UV 조사 반응기의 시동을 용이하게 하고, 시동과정에서 스케일의 형성을 미연에 방지하며, 미처리 수의 발생을 최소화할 수 있도록 발명한 것이다.
일반적으로 선박에 설치된 발라스트 탱크는 화물의 선적 및 하역에 의해 선박의 무게중심이 변동되는 것을 최소화하여 안전한 항해가 가능하도록 돕는 것이다. 즉, 선박에 화물이 만재되면 발라스트 탱크에 발라스트-수를 채우지 않아도 선박의 무게중심이 해수면 아래에 위치하여 파도 등의 외력이 작용하여도 안전하게 항해할 수 있으나, 선적된 화물이 없거나 적은 경우에는 화물이 선적된 것과 동일하게 선박의 일정부분이 해수면 아래 위치하게 할 수 있도록 발라스트 탱크에 발라스트-수를 적재시켜 운항하도록 하고 있다.
상기와 같이 선박의 안전운항을 위해 사용되는 발라스트-수는 특정 해역의 생물 또는 병원균 등을 다른 해역으로 전파하는 매체로 이용되는 문제점을 갖고 있다.
즉, 발라스트 탱크에 채워지는 발라스트-수에는 각종 해양 생물 및 병원균 등이 포함될 수 있으며, 이러한 발라스트-수의 유입과 유출이 서로 다른 지역에서 이루어지게 되므로, 발라스트-수의 유입시 함께 유입된 특정 해역의 해양 생물 또는 병원균이 다른 해역으로 유출됨에 따라 환경과 생태계를 교란시키는 부작용을 유발하게 된다.
이에 따라 발라스트-수의 유출입 시 발라스트-수에 포함된 해양 생물이나 병원균을 처리하는 설비 도입 의무화가 국제해사기구(IMO)를 통해 추진되고 있다.
도 1은 종래 일반적인 발라스트-수 처리장치의 구성도를 나타내고 있다.
도 1을 참조하면, 종래의 발라스트-수 처리장치는 전처리 필터(11)와 자외선(UV) 램프를 구비하는 자외선(UV) 반응기(12)를 구비하여 유입 또는 유출되는 발라스트-수를 살균처리하도록 구성되어 있다.
즉, 발라스트-수의 유입시에는 해수 유입구(sea chest)(20)로부터 발라스트 펌프(30)로 유입되어 토출되는 발라스트-수는 전처리 필터(11)와 자외선(UV) 반응기(12)에 의해 이물질의 제거와 살균처리과정을 거친 다음 발라스트 탱크(40)로 유입된다.
또한, 발라스트-수의 유출시에는 발라스트 탱크(40)로부터 발라스트 펌프(30)에 의해 가압되어 토출되는 발라스트-수가 자외선(UV) 반응기(12)를 거친 다음 오버보드(overboard)(50) 즉, 해양으로 배출되도록 함으로써 발라스트-수에 의해 해양오염을 방지하도록 하고 있다.
한편, 자외선(UV) 광 조사장치는 음용수 등의 처리분야에서 미생물의 멸균 또는 생물 사멸의 목적으로 널리 사용되어 왔고, 또한 이와 같은 자외선(UV) 광 조사장치는 통상 램프 내의 가스 압력에 따라서 저압램프와 중압램프로 구분되며, 조사밀도가 높은 응용 처에는 중압램프가 주로 사용된다.
상기 중압램프의 경우, 램프당 조사밀도가 크기 때문에, 램프 발열량이 높으며 수처리 분야에 응용시 접촉하는 물의 온도를 높일 가능성이 있다.
최근 IMO(International Maritime Organization; 국제 해사 기구)에서 체결된 협정(2004년)에 따라 선박에 사용되는 발라스트-수는 생물사멸처리가 필요하다.
발라스트수 처리를 위한 생물사멸처리에는 전기분해, 열처리, 자외선(UV) 광 조사, 막분리 등 다양한 방법의 적용이 가능하지만, 자외선(UV) 광 조사 처리는 별도의 화학물질의 첨가가 필요 없고, 제어가 간편하기 때문에 유력한 처리방법으로 대두되고 있다.
이와 같은 발라스트-수 처리에서 자외선(UV) 광을 조사처리하게 되면 다음과 같은 특징을 가지고 있다.
그 첫째로는 중압램프를 사용해서 조사하는 경우 중압램프의 전류효율이 낮으므로 발열을 고려해야 하고, 둘째로는 발라스트-수는 해수이므로 온도에 따라서 스케일(CaCO3calcium carbonate 또는 magnesium hydroxide, calcium sulfate등의 결정)이 생성될 수 있으며, 셋째로 생성된 스케일은 자외선(UV) 광 조사량을 감소시킬 수 있고, 넷째로 자외선(UV) 광 램프는 시동 후 일정시간이 지난 후 정상(Stable)조사량에 도달한다.(중압램프의 경우 약 5분 소요)
또한, 자외선(UV) 광 조사방법을 발라스트-수 처리에 응용하기 위해서는 다음 사항을 고려할 필요가 있다.
첫째로 발라스트-수의 급/배수시 미처리수의 발생이 최소화되어야 하고, 둘째로 미처리 수 발생 최소화를 위해서는 자외선(UV) 광 램프의 시동은 급/배수 조작 이전에 정상화되어야 하며, 셋째로 자외선(UV) 광 발열을 고려해서 자외선(UV) 반응기(조사된 자외선(UV) 광과 처리하고자 하는 발라스트-수를 접촉하는 용기)는 만수(滿水) 상태로 운전해야 한다.
위와 같은 고려사항과 특징으로부터, 다음과 같은 사항을 구비한 자외선(UV) 반응기의 발명이 필요하다는 결론을 얻을 수 있다.
그 첫째로는 발라스트-수 급/배수 운전 이전에 만수 상태를 유지하고, 둘째로 만수된 반응기 내부에서 자외선(UV) 광 시동에 의한 국부적인 온도상승으로 램프 주변에 스케일 형성이 방지되도록 유동이 필요하며, 셋째로 필요한 유동조건을 만족시키기 위해서 자외선(UV) 반응기 기동운전시 필요한 교반장치 또는 순환펌프가 장착된 자외선(UV) 광 조사 반응기가 필요하게 된다.
그럼에도 불과하고 종래의 발라스트-수 처리장치에 설치되어 있는 자외선(UV) 반응기에는 이와 같은 장치(즉, 교반장치나 순환펌프 등)가 전혀 구비되어 있지 않아 UV 조사 반응기의 시동을 용이하게 실시할 수 없고, 시동과정에서 스케일의 형성을 미연에 방지할 수 없으며, 또한 미처리 수의 발생을 최소화할 수 없는 등의 문제점이 있다.
본 발명은 이와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 선박에서 사용되는 발라스트-수 처리와 같은 온도상승에 의한 스케일 형성이 의심되는 물의 생물사멸 또는 멸균처리에 자외선(UV) 광을 조사시켜 주는 자외선(UV) 반응기에 순환펌프 또는 교반기를 부가 설치하여 발라스트-수의 순환 또는 교반을 통해 자외선(UV) 반응기 자체의 시동을 용이하게 실시할 수 있고, 시동과정에서 발생될 수 있는 스케일의 형성을 미연에 방지할 수 있음은 물론 미처리 수의 발생을 최소화할 수 있는 선박용 발라스트-수 처리용 자외선(UV) 반응기에서의 스케일 형성 및 미처리 수 발생 방지장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 장치는, 사각 또는 원통형 몸체의 일측면과 일측부에 각각 인입 노즐과 배출 노즐이 설치되고, 타측면에서 내부를 향해서는 수개의 자외선(UV) 광 램프가 설치됨은 물론 양측면의 상,하부에 각각 밸브를 구비한 벤트 노즐과 드레인 노즐이 설치된 구성을 갖는 선박의 발라스트-수 처리용 자외선(UV) 반응기에 있어서, 상기 벤트 노즐과 드레인 노즐의 밸브 사이에 순환펌프와 밸브를 부가 설치한 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명 장치가 구비된 자외선(UV) 반응기의 개략 구성도를 나타낸 것이다.
이에 따르면 본 발명 장치는, 사각 또는 원통 형상을 갖는 몸체(1)의 일측면과 일측부에 각각 인입 노즐(2)과 배출 노즐(3)이 설치되고, 타측면에서 내부를 향해서는 수개의 자외선(UV) 광 램프(4)가 설치됨은 물론 양측면의 상,하부에는 각각 밸브(5a)(5b)를 구비한 벤트 노즐(5)과 드레인 노즐(6)이 설치된 구성을 갖는 선박의 발라스트-수 처리용 자외선(UV) 반응기에 있어서,
상기 벤트 노즐(5)과 드레인 노즐(6)의 밸브(5a)(5b) 사이에 순환펌프(7)를 설치한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 순환펌프(7)의 전후부에 순환수 제어용 밸브(7a)(7b)를 각각 더 설치한 것을 특징으로 한다.
한편, 도시는 생략하였으나 선박용 발라스트-수 처리용 자외선(UV) 반응기의 몸체(1) 형상에 따라서는 상기 순환펌프(7) 대신 발라스트-수를 교반시켜 줄 수 있는 교반기를 상기 자외선(UV) 반응기의 몸체(1) 내부에 설치할 수도 있다.
여기서 미설명 부호 5b, 6b는 밸브(5a)(6a)에 대해 직렬 연결시켜 자외선(UV) 반응기 몸체(1) 내의 에어나 발라스트-수를 외부로 배출시킬 때 2중으로 제어하기 위해 설치된 밸브이다.
이와 같이 구성된 본 발명 장치의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명 장치는 인입 노즐(2)과 배출 노즐(3), 수개의 자외선(UV) 광 램프(4) 및 밸브(5a)(5b)들을 구비한 벤트 노즐(5)과 드레인 노즐(6)이 사각 또는 원통 형상을 갖는 몸체(1)에 설치된 구성을 갖는 공지된 선박용 발라스트-수 처리용 자외선(UV) 반응기에 있어서, 상기 벤트 노즐(5)과 드레인 노즐(6)의 밸브(5a)(6a) 사이에 순환펌프(7)와 2개의 순환수 제어용 밸브(7a)(7b)를 부가 설치하여 상기 자외선(UV) 광 램프(4)에서 조사되는 자외선(UV)의 량이 정상(正常; Stable)에 도달하기 전에 급/배수되는 해수의 멸균 및 사멸 처리가 불완전하게 되는 것을 방지하기 위하여 자외선(UV) 조사량이 정상(Stable)에 도달할 때까지 상기 순환펌프(7)를 작동시켜 해수를 순환시켜 줄 수 있도록 한 것을 주요 기술 구성요소로 한다.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명 장치가 구비된 선박용 발라스트-수 처리용 자외선(UV) 반응기의 작동순서는 다음과 같다.
최초 자외선(UV) 반응기를 시동시키게 되면 도시 생략된 발라스트 펌프의 작동에 의해 해수가 인입 노즐(2)을 통해 몸체(1)의 내부로 유입되는데, 이때 상기 몸체(1)의 일측부에 설치되어 있는 배출 노즐(3)의 밸브(도시 생략됨)는 도시 생략된 제어부의 제어에 잠금 상태를 유지하게 된다.
또한, 상기와 같은 상태에서 제어부는 벤트 노즐(5)에 설치되어 있는 두 개의 밸브(5a)(5b)를 동시에 개방시켜 주게 되므로 몸체(1) 내에 존재하는 에어가 외부로 자동 배출된다.
뿐만 아니라, 상기 제어부에서는 몸체(1)의 타측면에서 몸체(1)의 내측을 향해 설치되어 있는 수개의 자외선(UV) 광 램프(4)들을 점등시켜 줌과 동시에 상기 순환펌프(7)를 작동시켜 주게 되므로 상기 몸체(1) 내에 유입된 해수 즉, 발라스트-수가 벤트 노즐(5)을 통해 몸체(1)의 내부로부터 배출 → 벤트용 밸브(5a) → 순환수 제어용 밸브(7a) → 순환펌프(7) → 순환수 제어용 밸브(7b) → 드레인용 밸브(6a)를 통해 몸체(1)의 내부로 다시 유입되는 순환을 자외선(UV) 광 램프(4)에서 방사되는 자외선(UV) 조사량이 정상적으로 이루어질 때 까지 반복하게 된다.
물론, 상기와 같이 순환펌프(7)가 작동중일 때는 상기 드레인용 밸브(6a)(6b) 중 외측의 드레인용 밸브(6b)는 닫힌 상태를 유지시켜 발라스트-수가 몸체(1)의 외측으로 배출되는 것을 방지하게 된다.
이때, 상기 자외선(UV) 광 램프(4)를 중압램프로 사용할 경우 자외선(UV)이 정상(Stable)적인 조사량을 갖는데 까지는 약 5분이 소요되고, 이와 같이 자외선(UV) 광 램프(4)에서 조사되는 자외선(UV)이 정상(Stable)적인 조사량을 가질 경우 상기 제어부에서 배출 노즐(3)의 밸브를 열어 몸체(1) 내의 발라스트-수를 외부로 배출시켜 줌과 동시에 순환펌프(7)의 구동을 정지시키고 순환수 제어용 밸브(7a)(7b)를 닫아주게 된다.
따라서, 자외선(UV) 반응기의 시동을 용이하게 할 수 있음은 물론 시동과정에서 계속적으로 순환펌프(7)가 작동하며 발라스트-수를 순환시키게 되므로 스케일의 형성을 미연에 방지할 수 있고, 또 미처리 수의 발생을 최소화할 수 있는 것이다.
한편, 지금까지의 설명은 사각 또는 원통 형상의 밀폐식 몸체(1)를 구비한 발라스트-수 처리용 자외선(UV) 반응기에 순환펌프(7)를 부가 설치한 예를 중심으로 설명하였으나, 이에 한정하는 것은 아니다.
특히, 발라스트-수 처리용 자외선(UV) 반응기의 몸체 자체가 개방형이고 자외선(UV) 광 램프가 측면에서 수평방향으로 설치되지 않고 수직방향으로 설치된 경우에는 몸체의 바닥면부에 일정 공간을 가질 수 있으므로 이 경우에는 모터와 교반용 프로펠러 등으로 구성되는 교반기를 설치할 수도 있다.
이 경우에는 최초 자외선(UV) 반응기가 시동되고 도시 생략된 발라스트 펌프의 작동에 의해 해수가 몸체의 내부로 유입되면 몸체 상방부에서 수직하게 설치된 수개의 자외선(UV) 광 램프들을 점등시켜 줌과 동시에 상기 교반기를 자외선(UV) 광 램프(4)에서 방사되는 자외선(UV) 조사량이 정상(Stable)적으로 이루어질 때 까지 작동시켜 주면 된다.
이와 같이 최초 자외선(UV) 반응기의 시동 초기 자외선(UV) 반응기의 바닥부에 설치된 교반기를 작동시키게 되면 전술한 순환펌프의 작동과 마찬가지로 자외선(UV) 반응기의 시동을 용이하게 할 수 있을 뿐만 아니라 시동과정에서 교반기의 작동에 의해 발라스트-수가 회절되어 스케일의 형성을 미연에 방지할 수 있고, 또한 미처리 수의 발생을 최소화할 수 있다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 장치에 의하면, 선박에서 사용되는 발라스트-수 처리와 같이 온도상승에 의한 스케일 형성이 의심되는 물의 생물사멸 또는 멸균처리장치에 있어서 자외선(UV) 광을 조사시켜 주는 자외선(UV) 반응기에 순환펌프 또는 교반기를 부가 설치하여 발라스트-수를 순환 또는 교반시켜 줌으로써 자외선(UV) 반응기 자체의 시동을 용이하게 실시할 수 있고, 시동과정에서 발생될 수 있는 스케일의 형성을 발라스트-수를 순환 또는 교반을 통해 미연에 방지할 수 있음은 물론 미처리 수의 발생을 최소화할 수 있는 등 매우 유용한 발명인 것이다.
Claims (2)
- 몸체의 일측면과 일측부에 각각 인입 노즐과 배출 노즐이 설치되고, 타측면에서 내부를 향해서는 수개의 자외선(UV) 광 램프가 설치됨은 물론 양측면의 상,하부에는 각각 밸브를 구비한 벤트 노즐과 드레인 노즐이 설치된 구성을 갖는 선박의 발라스트-수 처리용 자외선(UV) 반응기에 있어서,상기 벤트 노즐과 드레인 노즐의 밸브 사이에 순환펌프를 설치하되, 상기 순환펌프의 전,후부에는 순환수 제어용 밸브를 각각 설치하고, 상기 순환펌프는 자외선(UV) 광 램프에서 조사되는 자외선의 량이 정상(正常; Stable)에 도달할 때까지 작동시켜 해수를 순환시켜 줄 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 선박용 발라스트-수 처리용 자외선(UV) 반응기에서의 스케일 형성 및 미처리 수 발생 방지장치.
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| KR20150032512A (ko) * | 2014-11-28 | 2015-03-26 | 주식회사 파나시아 | 미처리수의 배출을 방지할 수 있는 밸러스트수 처리시스템 및 이를 이용하는 밸러스트수 처리방법 |
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| KR102076729B1 (ko) * | 2014-11-28 | 2020-02-13 | 주식회사 파나시아 | 미처리수의 배출을 방지할 수 있는 밸러스트수 처리시스템 및 이를 이용하는 밸러스트수 처리방법 |
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