KR101122294B1 - Filtering and sterilizing device for ballast water - Google Patents
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Abstract
밸러스트수의 여과 및 살균 장치가 개시된다. 외부 하우징; 상기 외부 하우징 내의 공간으로 해수를 유입하는 유입부(inlet); 상기 유입되는 해수를 여과하는 중공형 필터(filter); 상기 중공형 필터의 외주면을 둘러싸고 있는 전기 분해용 전극(electrode); 상기 필터와 상기 전극을 통과하여 여과 및 살균된 해수를 외부 하우징으로부터 유출하는 유출부(outlet); 상기 외부 하우징 내부의 세척시에 세척수를 외부 하우징으로부터 배출하는 배출부(drain); 상기 유입부로부터 상기 필터의 중공부로의 해수의 유입을 조절하는 유입 밸브; 및 상기 필터의 중공부로부터 상기 배출부로의 세척수의 배출을 조절하는 배출 밸브를 포함하는 밸러스트수의 여과 및 살균 장치는, 하나의 장치 내에서 밸러스트수의 여과 및 전기 분해 살균을 동시에 수행할 수 있으며, 장치 내에 침전되는 이물질을 용이하게 제거할 수 있다. An apparatus for filtration and sterilization of ballast water is disclosed. An outer housing; An inlet for introducing seawater into the space in the outer housing; A hollow filter filtering the incoming seawater; An electrolysis electrode surrounding an outer circumferential surface of the hollow filter; An outlet for outflowing filtered and sterilized seawater from the outer housing through the filter and the electrode; A drain for discharging the washing water from the outer housing when the inside of the outer housing is washed; An inlet valve regulating inflow of seawater from the inlet to the hollow portion of the filter; And ballast water filtration and sterilization apparatus including a discharge valve for controlling the discharge of the washing water from the hollow portion of the filter to the discharge portion, it is possible to perform the filtration and electrolysis sterilization of the ballast water in one device at the same time In addition, the foreign matter precipitated in the device can be easily removed.
밸러스트수 처리 장치 Ballast water treatment device
Description
본 발명은 선박의 밸러스트수 및 기타 오수의 여과와 살균을 위한 장치에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus for the filtration and sterilization of ballast water and other sewage of ships.
화물선은 선적 화물이 충분하지 않을 경우 물속에서 추진기 및 방향타의 효율적인 작동과 균형 유지 및 안정성을 높이기 위해 밸러스트 탱크(ballast tank)에 해수를 담은 상태로 운항되는데, 상기 밸러스트 탱크 내에 적재되는 물을 일반적으로 밸러스트수(ballast water)라 부른다. 밸러스트수는 선박의 흘수(吃水)와 트림(trim: 선박의 앞뒤 경사)을 조절하기 위하여 적재하는 중량물로서 선박의 균형 유지와 안정성을 높이는 기능을 하게 되며, 화물을 충분히 적재하지 않은 경우에 추진기와 방향타가 물속에서 효과적으로 작동되게 하는 보조기능을 수행하게 된다. Cargo ships are operated with seawater in ballast tanks for efficient operation, balance and stability of propellers and rudders in the water when there are not enough cargo. It is called ballast water. Ballast water is a heavy load to control the draft and trim of the ship. It functions to maintain the balance and stability of the ship. It serves as an aid for the rudder to operate effectively in water.
밸러스트수는 선박이 철재로 건조되기 시작한 1870년대 후반부터 사용되고 있으며, 선박에 따라 밸러스트수를 적재하지 않고 광석이나 모래 등을 밸러스트로 사용하는 경우도 있으나, 오늘날에는 해수나 담수를 밸러스트로 사용하는 것이 보 편화되어 있다. Ballast water has been in use since the late 1870s when ships began 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 universal.
한편, 항만이나 수로 또는 대양에서 해수 또는 담수를 취수하여 밸러스트 탱크에 적재되는 밸러스트수에는 통상 취수된 해수 또는 담수에 포함된 여러 가지 해양생물이 포함되며, 이들이 밸러스트수와 함께 취수되어 선박의 밸러스트 탱크로 옮겨진다. 밸러스트수의 취수와 배출은 선박이 기항하는 국가의 산업발전 정도, 자원 등의 부존 여부 등에 따라 차이가 있을 수 있는데, 선박의 특성상 밸러스트수를 대량으로 적재해야 하는 유조선이나 산적 화물선(bulk carrier)의 경우, 산유국이나 철광석 등의 원료 수출국이 수입국에 비하여 밸러스트수에 기생하는 각종 병원균이나 외래 해양 생물종의 위험에 노출될 가능성이 많다. 국제해사기구(IMO: International Maritime Organization)의 자료에 따르면, 전세계적으로 매년 100억 톤 이상의 밸러스트수를 운송하는 것으로 추정되고 있다.On the other hand, ballast water taken from seawater or freshwater from a port, waterway or ocean and loaded into a ballast tank includes various marine organisms contained in the seawater or freshwater, which are collected together with the ballast water, and thus the ballast tank of the ship. Is moved to. The intake and discharge of ballast water may vary depending on the industrial development of the country to which the vessel is calling and the absence of resources, etc.Because of the characteristics of the vessel, the oil tankers or bulk carriers that need to load a large amount of ballast water 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.
밸러스트수의 가장 큰 문제점은 기본적으로 밸러스트수가 외래 해양 생물종을 전파하는 매체로 이용된다는 점인데, 즉 밸러스트수 내에 포함된 특정 해역의 생물 또는 병원균 등이 밸러스트수를 담고 있는 선박에 의해 전혀 다른 타 해역으로 이송되어 그 해역의 환경과 생태계를 교란시키는 부작용을 유발하게 된다. 이러한 밸러스트수 내 생물 종의 국가간 이동으로 인하여 나타나는 문제는 생태계 교란뿐만 아니라 연안 산업이나 다른 상업적 활동 또는 자원에도 큰 피해를 유발하게 된다.The biggest problem with ballast water is that it 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 the sea, causing side effects that disturb the environment and ecosystem of the sea. 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.
밸러스트수에 의해 발생되는 문제점을 나열해 보면, 기존 토착생태계를 파괴 또는 교란시키거나, 병원균 및 독성생물에 의해 수산자원 및 인간 건강을 위협하 고, 생물 종의 제거나 기타 수산 경제적 측면에서 막대한 손실을 유발하는 피해를 초래하는 문제점이 있었다.List the problems caused by ballast water: destroy or disrupt existing indigenous ecosystems, threaten fisheries and human health by pathogens and toxic organisms, enormous losses in species removal and other fishery economics. There was a problem of causing damage.
이와 같은 문제점으로 인해, 미국에서는 1996년 국가 침입종 법률을 제정하여 외래종을 침입자로 규정, 밸러스트수에 대한 관리와 통제를 의무화하였으며, 호주에서는 검역법을 개정하여 밸러스트수를 검역 대상이 되는 수입화물로 규정하고 직접 검역을 실시하고 있다. 또한, 국제해사기구(IMO)에서는 2004년 2월 국제협약을 체결하여 2009년부터 순차적으로 밸러스트수 살균처리장치를 선박에 탑재하도록 하여 위반시 해당 선박의 입항을 전면 금지하도록 하였다. Due to these problems, the United States enacted the National Invasive Species Act in 1996 to mandate alien species as intruders and mandated the management and control of ballast water. In Australia, the Quarantine Act was amended to import ballast water into quarantine. It regulates and carries out quarantine directly. In addition, the International Maritime Organization (IMO) signed an international agreement in February 2004, and since 2009, the ballast water sterilization system should be installed on ships in order to prohibit entry of the vessel in case of violation.
따라서, 밸러스트수 처리 장치에 관련한 다양한 기술개발이 이루어지고 있는 실정이다. Therefore, various technical developments related to the ballast water treatment apparatus are being made.
여과방식을 이용한 밸러스트수 처리 장치의 경우, 장치 내에 플랑크톤 등의 수중 생물이 침전되는데 이를 세척하기 위하여 장치를 모두 분리한 후 세척을 수행하는 과정을 수행하여야 하므로, 그러한 세척공정의 번거러움이 단점으로 지적되었으며, 또한 일부 플랑크톤 이외에 미세한 유해 세균 등을 제거할 수 없다는 문제점이 있다. In the case of a ballast water treatment apparatus using a filtration method, underwater organisms such as plankton are precipitated in the apparatus, and in order to wash them, it is necessary to separate all the apparatuses and then perform a washing process. In addition, there is also a problem that can not remove microscopic harmful bacteria other than some plankton.
또한, 해수를 전기 분해하여 생성된 차아염소산나트륨을 밸러스트수에 주입하여 밸러스트수를 처리하는 장치의 경우, 간접식 방법으로 전체의 미생물을 처리하지 않고 일부만 처리하기 때문에 살균효율이 떨어질 수 있고 살균물질을 제어하는 것이 용이하지 않다는 문제점이 있다. In addition, in the case of treating ballast water by injecting sodium hypochlorite generated by electrolysis of seawater into the ballast water, the sterilization efficiency may be lowered because the indirect method does not process the whole microorganisms but only a part of the process. There is a problem that it is not easy to control.
한편, 대한민국 등록 특허 제077602호에는 여과장치와 전기분해 장치를 각각 별개로 구비한 밸러스트수 처리 시스템을 제안하고 있으나, 여러 가지 단계의 처리 장치로 구성되어 있어 지나치게 복잡한 작동 메커니즘을 가지고, 또한 처리공간을 지나치게 많이 차지하며, 간접식 방법으로 전체의 미생물을 처리하지 않고 일부만 처리하기 때문에 살균 효율이 떨어지고 살균 물질 제어의 곤란성 등 문제점을 안고 있다. On the other hand, the Republic of Korea Patent No. 077602 proposes a ballast water treatment system having a separate filtration device and an electrolysis device, respectively, but it is composed of several stages of the treatment device has an excessively complex operation mechanism, and also treatment space It occupies too much, and because it does not process the whole microorganisms by indirect methods, only a part of the treatment has a problem such as poor sterilization efficiency and difficulty in controlling the sterilization material.
본 발명은 하나의 장치 내에서 밸러스트수의 여과 및 전기 분해 살균을 동시에 수행할 수 있으며, 장치 내에 침전되는 이물질을 용이하게 제거할 수 있는 밸러스트수의 여과 및 살균 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide an apparatus for filtration and sterilization of ballast water, which can simultaneously perform filtration and electrolysis sterilization of ballast water in one apparatus, and which can easily remove foreign substances deposited in the apparatus.
본 발명의 일 측면에 따르면, 외부 하우징; 상기 외부 하우징 내의 공간으로 해수를 유입하는 유입부(inlet); 상기 유입되는 해수를 여과하는 중공형 필터(filter); 상기 중공형 필터의 외주면을 둘러싸고 있는 전기 분해용 전극(electrode); 상기 필터와 상기 전극을 통과하여 여과 및 살균된 해수를 외부 하우징으로부터 유출하는 유출부(outlet); 상기 외부 하우징 내부의 세척시에 세척수를 외부 하우징으로부터 배출하는 배출부(drain); 상기 유입부로부터 상기 필터의 중공부로의 해수의 유입을 조절하는 유입 밸브; 및 상기 필터의 중공부로부터 상기 배출부로의 세척수의 배출을 조절하는 배출 밸브를 포함하는 밸러스트수의 여과 및 살균 장치가 제공된다. According to an aspect of the invention, the outer housing; An inlet for introducing seawater into the space in the outer housing; A hollow filter filtering the incoming seawater; An electrolysis electrode surrounding an outer circumferential surface of the hollow filter; An outlet for outflowing filtered and sterilized seawater from the outer housing through the filter and the electrode; A drain for discharging the washing water from the outer housing when the inside of the outer housing is washed; An inlet valve regulating inflow of seawater from the inlet to the hollow portion of the filter; And a discharge valve for controlling the discharge of the washing water from the hollow part of the filter to the discharge part.
상기 유입부는 상기 외부 하우징의 일단에 설치되고, 상기 배출부는 상기 외부 하우징의 타단에 설치되며, 상기 유출부는 상기 외부 하우징의 일측에 설치될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 유입부가 외부 하우징의 상부에, 배출부가 외부 하우징의 측면에, 그리고 유출부가 외부 하우징의 하부에 설치될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 유입 밸브는 상기 필터의 일단과 상기 유입부 사이에 장착될 수 있으며, 상기 배출 밸브는 상기 필터의 타측과 상기 배출부 사이에 장착될 수 있다. The inlet may be installed at one end of the outer housing, the outlet may be installed at the other end of the outer housing, and the outlet may be installed at one side of the outer housing. In one embodiment of the present invention, the inlet portion may be installed on the upper portion of the outer housing, the outlet portion on the side of the outer housing, and the outlet portion may be installed on the lower portion of the outer housing. In one embodiment of the invention, the inlet valve may be mounted between one end of the filter and the inlet, the outlet valve may be mounted between the other side of the filter and the outlet.
상기 전기 분해용 전극은 망상(mesh)형 전극일 수 있으며, 또한 상기 전기 분해용 전극은 붕소 도핑 다이아몬드 전극(boron doped diamond electrode) 또는 불용성 전극(insoluble electrode)일 수 있다. The electrode for electrolysis may be a mesh type electrode, and the electrode for electrolysis may be a boron doped diamond electrode or an insoluble electrode.
상기 필터는 여과 홀의 크기가 20 내지 80μm일 수 있으며, 상기 필터는 원통형일 수 있다. 또한, 본 발명의 구체적인 일 실시예에서, 상기 필터는 복수의 여과 망이 층을 이루고 있고, 각각의 층이 서로 일체형으로 고정되지 않아서 세척수의 통과 시에 떨림(tremor)이 일어날 수 있는 것일 수 있다. The filter may have a size of 20 to 80 μm , and the filter may have a cylindrical shape. In addition, in one specific embodiment of the present invention, the filter may be a plurality of filtration network layered, each layer is not integrally fixed to each other may cause tremor (tremor) may occur during the passage of the wash water. .
전술한 밸러스트수의 여과 및 살균 장치는, 대용량의 밸러스트수를 처리하기 위하여, 상기 외부 하우징 내에, 상기 중공형 필터; 상기 전기 분해용 전극; 상기 유입 밸브; 및 상기 배출 밸브의 세트가 복수로 장착되어 서로 병렬적으로 연결되어, 유입부로부터 유입되는 해수가 각각의 유입 밸브로 유입되어 각각의 세트에서 여과 및 살균된 해수가 유출부로 유출되고, 세척수가 각각의 세트를 세척하여 각각의 배출 밸브를 통해 배출부로 배출되는 것일 수 있다. The above-mentioned filtration and sterilization apparatus of ballast water, in order to process a large amount of ballast water, in the outer housing, the hollow filter; The electrode for electrolysis; The inlet valve; And a plurality of sets of discharge valves are connected in parallel to each other, so that the seawater flowing from the inlet flows into each inflow valve, and the seawater filtered and sterilized in each set flows into the outlet, and the washing water is respectively The set of washing may be discharged to the discharge through each discharge valve.
전술한 밸러스트수의 여과 및 살균 장치는, 밸러스트수의 여과 및 살균 처리시에는, 유입 밸브가 열리고 배출 밸브가 닫혀 해수가 유입되어 여과부를 통과한 후 전극을 통과하여 전기 분해가 일어나고 이어서 여과 및 살균된 해수가 유출 밸브를 통해 유출부로 유출되고, 세척시에는, 유입 밸브가 열리고 배출 밸브가 열려 유입부 또는 유출부로부터 유입되는 해수 또는 세척수가 이물질을 제거하면서 배출 밸브를 통해 배출되는 것일 수 있다. In the above-described filtration and sterilization apparatus of ballast water, in filtration and sterilization of ballast water, the inlet valve is opened and the discharge valve is closed, so that the seawater flows in through the filtration unit and then passes through the electrode to undergo electrolysis, followed by filtration and sterilization. The seawater is discharged to the outlet through the outlet valve, when the washing, the inlet valve is opened and the discharge valve is open may be discharged through the discharge valve while removing the foreign water or washing water flowing from the inlet or outlet.
전술한 밸러스트수의 여과 및 살균 장치는, 밸러스트수의 여과 및 살균 처리시에는, 유입 밸브가 열리고 배출 밸브가 닫혀 해수가 유입되어 상기 중공형 필터를 통과한 후 상기 전기 분해 전극을 통과하여 전기 분해가 일어나고 이어서 여과 및 살균된 해수가 유출 밸브를 통해 유출부로 유출되고, 세척시에는, 유입 밸브가 닫히고 배출 밸브가 열려 유출부로부터 유입된 세척수가 상기 전기 분해용 전극을 통과한 후 상기 중공형 필터를 통과하여 이물질을 제거하면서 배출 밸브를 통해 배출부로 배출되는 것일 수 있다. The filtration and sterilization apparatus of the ballast water described above, during the filtration and sterilization process of the ballast water, the inlet valve is opened and the discharge valve is closed, so that the seawater flows through the hollow filter, and then passes through the electrolytic electrode to undergo electrolysis. And then the filtered and sterilized seawater flows out through the outlet valve to the outlet, and during the washing, the inlet valve is closed and the outlet valve is opened, and the washing water introduced from the outlet passes through the electrolytic electrode and then the hollow filter. It may be discharged to the discharge portion through the discharge valve while removing the foreign matter passing through.
상기 배출 밸브의 개폐는 필터의 여과 표면의 플러스(flux)에 따른 여과 표면 전후의 압력 차이에 의하여 결정될 수 있으며, 상기 압력 차이가 소정 압력 미만인 경우, 배출 밸브가 닫혀 여과 및 살균이 수행되고, 상기 압력 차이가 소정 압력 이상인 경우, 배출 밸브가 열려 세척이 수행되는 것일 수 있다.The opening and closing of the discharge valve may be determined by the pressure difference before and after the filtration surface according to the flux of the filtration surface of the filter. When the pressure difference is less than the predetermined pressure, the discharge valve is closed to perform filtration and sterilization. When the pressure difference is more than the predetermined pressure, the discharge valve may be opened to perform the cleaning.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 전술한 밸러스트수 처리 장치를 하나의 모듈로 하여, 복수의 모듈이 병렬식으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 밸러스트수의 여과 및 살균 장치가 제공된다. According to another aspect of the present invention, there is provided a ballast water filtration and sterilization apparatus, characterized in that a plurality of modules are connected in parallel with the above-described ballast water treatment apparatus as one module.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 전술한 밸러스트수의 여과 및 살균 장치를 포함하는 밸러스트수 처리 장치 또는 밸러스트수 처리 시스템이 제공된다. According to another aspect of the present invention, there is provided a ballast water treatment apparatus or ballast water treatment system including the above-described ballast water filtration and sterilization apparatus.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 외부 하우징; 상기 외부 하우징 내의 공간으로 오수를 유입하는 유입부(inlet); 상기 유입되는 오수를 여과하는 중공형 필터(filter); 상기 중공형 필터의 외주면을 둘러싸고 있는 전기 분해용 전극(electrode); 상기 필터와 상기 전극을 통과하여 여과 및 살균된 오수를 외부 하우징으로부터 유출하는 유출부(outlet); 상기 외부 하우징 내부의 세척시에 세척수를 외부 하우징으로부터 배출하는 배출부(drain); 상기 유입부로부터 상기 필터의 중공부로의 오수의 유입을 조절하는 유입 밸브; 및 상기 필터의 중공부로부터 상기 배출부로의 세척수의 배출을 조절하는 배출 밸브를 포함하는 오수의 여과 및 살균 장치가 제공된다. According to another aspect of the invention, the outer housing; An inlet for introducing sewage into the space in the outer housing; A hollow filter for filtering the incoming sewage; An electrolysis electrode surrounding an outer circumferential surface of the hollow filter; An outlet through which the filtered and sterilized sewage flows out from an outer housing through the filter and the electrode; A drain for discharging the washing water from the outer housing when the inside of the outer housing is washed; An inlet valve for controlling the inflow of sewage from the inlet to the hollow part of the filter; And a discharge valve for controlling the discharge of the washing water from the hollow part of the filter to the discharge part.
본 발명에 따르면, 여과와 살균을 하나의 처리 장치 내에서 한 번에 수행할 수 있어, 밸러스트수의 처리를 위한 처리공간이 줄어들고, 하나의 제어설비로 밸러스트수의 처리를 제어할 수 있다. According to the present invention, filtration and sterilization can be performed at one time in one treatment apparatus, so that the treatment space for treating the ballast water is reduced, and the treatment of the ballast water can be controlled by one control facility.
또한, 본 발명에 따르면, 세척이 용이하고, 세척시에 필터뿐만 아니라 전극 표면에 부착된 이물질도 함께 세척할 수 있으며, 세척을 위한 구동부분이 적으므 로, 고장의 원인이나 사후관리 비용이 적게 발생할 뿐만 아니라, 처리 능력을 계속해서 안정적으로 유지할 수 있고, 살균물질이 항상 여과 필터 표면을 살균하여 생물부착으로 인한 처리효율의 감소를 줄일 수 있다.In addition, according to the present invention, it is easy to clean, and at the time of cleaning, as well as the filter to clean the foreign matter attached to the electrode surface, there is less driving portion for cleaning, less cause of failure or after-care costs Not only that, but also the processing capacity can be kept stable and the sterilant can always sterilize the surface of the filtration filter, thereby reducing the reduction of treatment efficiency due to biofouling.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, it should be understood to include all transformations, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In the following description of the present invention, if it is determined that the detailed description of the related known technology may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.In the description with reference to the accompanying drawings, the same or corresponding components will be given the same reference numerals and redundant description thereof will be omitted.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸러스트수 여과 및 살균 장치의 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸러스트수 여과 및 살균 장치의 단면도이다. 도 1 및 2를 참조하면, 외부 하우징(110), 유입부(inlet)(120), 중공형 필터(130), 전기 분해용 전극(140), 유출부(outlet)(150), 배출부(drain)(160), 유입 밸브(170) 및 배출 밸브(180)가 도시되어 있다. 1 is an exploded perspective view of a ballast water filtration and sterilization apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a cross-sectional view of the ballast water filtration and sterilization apparatus according to an embodiment of the present invention. 1 and 2, the
여과 및 살균 처리Filtration and Sterilization
본 발명의 밸러스트수 여과 및 살균 장치에서 여과 및 살균 처리가 작동되는 과정을 설명한다. The process of filtration and sterilization operation in the ballast water filtration and sterilization apparatus of the present invention will be described.
밸러스트수로 사용하기 위한 해수(또는 담수)를 취수 펌프 등을 통해 취수하여, 외부 하우징(110)의 일단에 설치된 유입부(120)를 통해 외부 하우징 내로 유입시킨다. 외부 하우징으로 유입되는 해수의 유량은 유입 밸브(170)를 통하여 조절될 수 있다. Sea water (or fresh water) for use as ballast water is collected through a water intake pump or the like, and introduced into the outer housing through the
유입부(120)를 통하여 유입되는 해수는 외부 하우징 내(110)에 장착된 중공형 필터(130)의 내부로 유입되며, 중공형 필터(130)의 내부로 들어온 해수는 상기 필터의 여과망을 통과하여 필터의 외부로 나가면서 해수 중의 플랑크톤 등의 수중 생물 또는 미생물이나 기타 이물질이 제거되어 여과가 이루어지게 된다. The seawater introduced through the
이물질의 적절한 여과를 위하여 상기 필터(130)의 여과 홀의 크기는 20 내지 80μm일 수 있으며, 20μm 미만의 경우 여과 효율이 좋지 않으며, 80μm 초과의 경우 제거되지 않는 이물질이 너무 많아지게 된다. 바람직한 여과 홀의 크기는 약 50μm이다.To the appropriate filtering of the foreign matter filter hole size of the
본 발명의 일 실시예에서, 상기 필터(130)는 원통형일 수 있으며, 원통의 일측이 유입 밸브를 통해 유입부와 연결되고, 원통의 타측이 배출 밸브를 통해 배출부와 연결되며, 원통의 외주면을 통해 유입된 해수가 여과되면서 통과될 수 있다. In one embodiment of the invention, the
상기 필터는 단층의 여과 망일 수 있을 뿐만 아니라, 다중 층의 여과 망일 수 있다. 다중 층의 여과 망인 경우 여과 효율이 더욱 우수해질 수 있다. 다중 층 의 여과 망의 경우, 각 여과 층은 서로 일체형으로 고정되지 않고 일정한 유격을 가지는 것일 수 있으며, 따라서 해수 또는 세척수의 통과시 여과 망의 층들이 떨리게 될 수 있다. 이러한 떨림은 세척시에 이물질의 효과적인 제거를 가능하게 할 수 있다. The filter can be not only a single layer of filtration network, but also a multilayer of filtration network. In the case of a multi-layered filtering network, the filtration efficiency can be further improved. In the case of a multi-layered filtering network, each filtering layer may be of a constant clearance without being integrally fixed to each other, so that the layers of the filtering network may shake during the passage of seawater or wash water. Such tremors may enable effective removal of debris during cleaning.
상기 중공형 필터(130)를 통과한 해수는 상기 중공형 필터의 외주면을 둘러싸고 있는 전기 분해용 전극(140)을 통과하게 되고, 상기 전기 분해용 전극에서의 전위차 및 해수(또는 담수)의 분해로 생성되는 라디칼 및 차아염소산나트륨 등의 살균물질에 의하여 해수의 살균이 일어나게 된다. The seawater passing through the
전위차에 의한 순간 살균의 원리는 다음과 같다. 물에 전원을 통전시키면 전위차가 발생하고, 이 때 양극(+)에서 발생하는 전위차가 1100 mV 이상이면 대장균 및 일반 세균을 포함하는 미생물의 세포막이 터지게 되어 순간적으로 미생물이 살균될 수 있다. 즉, 미생물이 전기장에 놓이면 세포막에 미세 기공이 생기고, 미세 기공을 통해 외부의 물이 삼투압 현상에 따라 미생물의 내부로 유입되면 세포가 팽창된다. 팽창된 세포가 임계점에 도달하면 용혈 현상에 의하여 세포막이 터져 사멸될 수 있는 것이다. 이러한 일련의 과정은 10-3초 내의 짧은 시간 동안 일어날 수 있으므로 순간적인 살균이 가능할 수 있다. The principle of instant sterilization by the potential difference is as follows. When electric power is supplied to water, a potential difference occurs. At this time, if the potential difference generated at the anode (+) is 1100 mV or more, the cell membranes of microorganisms including Escherichia coli and ordinary bacteria may burst, and the microorganisms may be sterilized instantly. That is, when microorganisms are placed in the electric field, micropores are formed in the cell membrane, and when water is introduced into the microorganisms due to osmotic pressure through the micropores, the cells expand. When the expanded cells reach the critical point, the cell membrane may burst and die due to hemolysis. This series of processes can occur for a short time within 10 -3 seconds, thus enabling instant sterilization.
해수의 전기 분해로 생성되는 라디칼 및 차아염소산나트륨 등의 살균물질에 의한 살균 원리는 다음과 같다. 물을 전기분해 하면, 양극에서 하이드록시라디칼(HO?), 하이드로퍼옥시라디칼(HOO?), 슈퍼옥사이드라디칼(O2-), 과산화수소 수(H2O2) 등의 라디칼이 발생하게 되는데, 이들은 수초 내지 수억분의 1초의 짧은 시간 동안 존재하기는 하지만, 이온 교환을 통해 미생물을 순간적으로 살균할 수 있다. 또한, 해수를 전기분해 하게 되면, 주요 구성성분인 염화나트륨(NaCl)이 나트륨이온(Na+)과 염소이온(Cl-)으로 분해되며, 물(H2O)은 수소이온(H+)과 수산화기(OH-)로 분해되고, 이어서 나트륨이온과 수산화기가 만나서 수산화나트륨(NaOH)이 되고, 여기에 다시 염소이온(Cl-)이 결합하여 차아염소산나트륨(NaOCl)이 형성될 수 있다. 생성된 차아염소산나트륨은 상기 라디칼들과 달리 지속력을 가지고 미생물을 살균하는 능력을 가진다. Sterilization principles by sterilizing substances such as radicals and sodium hypochlorite generated by the electrolysis of seawater are as follows. When water is electrolyzed, radicals such as hydroxy radicals (HO?), Hydroperoxy radicals (HOO?), Superoxide radicals (O 2 −), and hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) are generated at the anode. Although present for a short time of several hundred to hundreds of millions of seconds, they can instantaneously kill microorganisms through ion exchange. Further, when the sea water to the electrolysis, the sodium chloride (NaCl) the main ingredient is a sodium ion (Na +) and chlorine ion (Cl -) are decomposed into water (H 2 O) is a hydrogen ion (H +) and a hydroxyl group It is decomposed into (OH − ), and then sodium ions and hydroxyl groups meet to form sodium hydroxide (NaOH), and chlorine ions (Cl − ) may be bonded thereto to form sodium hypochlorite (NaOCl). The resulting sodium hypochlorite, unlike the radicals, has the ability to sustain and kill microorganisms.
본 발명의 바람직한 일 실시예에서, 상기 전기 분해용 전극은 망상(mesh)형일 수 있다. In a preferred embodiment of the present invention, the electrode for electrolysis may be a mesh (mesh) type.
상기 전기 분해용 전극(140)의 재료는 붕소 도핑 다이아몬드 전극(boron doped diamond electrode) 또는 불용성 전극(insoluble electrode)일 수 있으며, 기타의 다양한 전극이 사용될 수 있다. The material of the
상기 유입 밸브(170)는 상기 유입부(120)로부터 상기 필터(130)의 중공부로의 해수의 유입을 조절하는 역할을 한다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 유입 밸브는 상기 중공형 필터의 일측과 상기 유입부가 연결되는 위치에 장착될 수 있다. The
상기 배출 밸브(180)는 상기 필터(130)의 중공부로부터 배출부(160)로의 세척수의 배출을 조절하는 역할을 한다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 배출 밸브는 상기 중공형 필터의 타측과 상기 배출부가 연결되는 위치에 장착될 수 있다.The
본 발명의 일 실시예에서, 여과 및 살균이 수행되는 동안은 배출 밸브(180)가 닫혀 있어 유입되는 해수가 배출부(160)로 배출되지 않고, 모두 상기 필터 및 전기 분해용 전극을 통과하여 유출부(150)로 나가게 된다. In one embodiment of the present invention, while the filtration and sterilization is performed, the
유출부(150)로 유출되는 여과 및 살균 처리된 해수(또는 담수)는 밸러스트수 저장 탱크에 저장될 수 있다. 또한, 이와 같이 여과 및 살균 처리된 해수 중 일부는 세척시에 이용하기 위한 세척수 저장 탱크에 별도로 저장될 수 있다. Filtrated and sterilized sea water (or fresh water) flowing out to the
밸러스트수 여과 및 살균 장치의 세척Cleaning of Ballast Water Filtration and Sterilization Devices
본 발명의 일 실시예에 따른 밸러스트수 여과 및 살균 장치는 용이한 세척이 가능함을 특징으로 한다. 이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 밸러스트수 여과 및 살균 장치의 세척이 작동되는 과정을 설명한다. Ballast water filtration and sterilization apparatus according to an embodiment of the present invention is characterized in that easy washing. Hereinafter, a process in which the washing of the ballast water filtration and sterilization apparatus according to an embodiment of the present invention is operated.
본 발명의 일 실시예에서, 세척시에는 유입 밸브가 열린 상태에서 배출 밸브가 열리게 된다. 이러한 상태에서는, 유입되는 해수가 유입부(120) 및 유입 밸브(170)를 통과하여, 중공형 필터(130)의 내부로 유입되고, 중공형 필터의 내부의 이물질을 세척 및 제거 하면서 배출 밸브(180) 및 배출부(160)를 통하여 배출되게 된다(도 4 (b) 참조).In one embodiment of the invention, the flushing opens the discharge valve with the inlet valve open. In this state, the incoming seawater passes through the
이 때, 유입되는 해수에 의한 압력에 의하여 유출부(150)로부터 세척수가 유입되어 전기 분해용 전극을 통과한 후, 필터의 외부에서 내부로 유입되어 외부 하우징의 내부 공간, 전기 분해용 전극 및 필터의 이물질을 제거하면서 유입되는 해 수와 함께 배출 밸브(180) 및 배출부(160)를 통하여 배출될 수 있다. 이러한 유출부(150)로부터의 세척수의 유입량은 유입 밸브를 조절함으로써 적절히 조절할 수 있다. At this time, the washing water is introduced from the
상기 세척수는 해수, 밸러스트 탱크에 저장된 여과 및 살균 처리된 밸러스트수 또는 처리장치에 남아 있는 처리수일 수 있다. 기타 세척을 위한 별도의 세척수를 이용할 수 있다. The washing water may be seawater, filtered and sterilized ballast water stored in a ballast tank or treated water remaining in a treatment device. Separate wash water can be used for other cleaning.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 세척시에는 유입 밸브가 닫히고, 배출 밸브가 열린다. 이러한 상태에서는, 유출부(150)로부터 세척수가 유입되어 전기 분해용 전극을 통과한 후, 필터의 외부에서 내부로 유입되어 외부 하우징의 내부 공간, 전기 분해용 전극 및 필터의 이물질을 제거하면서 배출 밸브(180) 및 배출부(160)를 통하여 배출될 수 있다(도 5 (b) 참조). 이 경우, 세척수를 밸러스트수 여과 및 살균 장치 내부로 유입시키기 위한 펌프 등의 별도 장치가 필요할 수 있다. In another embodiment of the invention, the inlet valve is closed and the outlet valve is opened during the cleaning. In this state, the wash water flows in from the
상기 세척수는 해수, 밸러스트 탱크에 저장된 여과 및 살균 처리된 밸러스트수 또는 처리장치에 남아 있는 처리수일 수 있다. 기타 세척을 위한 별도의 세척수를 이용할 수 있다. The washing water may be seawater, filtered and sterilized ballast water stored in a ballast tank or treated water remaining in a treatment device. Separate wash water can be used for other cleaning.
상기 본 발명에 따른 실시예들에 있어서, 상기 배출 밸브(180)의 개폐는 중공형 필터(130)의 여과 표면의 플럭스(flux)에 따라, 필터의 내부와 외부의 압력 차이에 의하여 자동적으로 개폐될 수 있어, 별도의 조작 없이도 자동적으로 세척이 수행되는 것일 수 있다. In the embodiments according to the present invention, the opening and closing of the
예컨대, 상기 여과 표면 전후의 압력의 차이가 소정 압력 미만인 경우, 배출 밸브가 닫혀 여과 및 살균이 수행되고, 중공형 필터(130), 전기 분해용 전극(140) 또는 외부 하우징(110) 내부에 이물질이 축적되어 필터의 내부와 외부의 압력 차가 증가하여 소정 압력 이상이 되는 경우 배출 밸브가 자동적으로 열려 세척이 수행될 수 있다. For example, when the difference in pressure before and after the filtration surface is less than a predetermined pressure, the discharge valve is closed to perform filtration and sterilization, and foreign matter inside the
상기 배출 밸브의 개폐가 결정되는 필터의 내부와 외부의 압력 차이는 중공형 필터의 여과 홀의 크기, 밸러스트수 처리 장치의 용량 등에 의하여 결정될 수 있으며, 예컨대, 상기 압력차를 0.5 bar로 설정할 수 있다. The pressure difference between the inside and the outside of the filter in which the opening and closing of the discharge valve is determined may be determined by the size of the filtration hole of the hollow filter, the capacity of the ballast water treatment device, and the like, and for example, the pressure difference may be set to 0.5 bar.
대용량 밸러스트수 처리를 위한 밸러스트수 여과 및 살균 장치Ballast Water Filtration and Sterilization System for Large Capacity Ballast Water Treatment
본 발명의 일 실시예에서는, 대용량의 밸러스트수의 여과 및 살균 처리를 위하여, 하나의 외부 하우징(110) 내에 다수의 중공형 필터(130) 및 전기 분해용 전극(140)을 장착할 수 있다. In one embodiment of the present invention, in order to filter and sterilize a large amount of ballast water, a plurality of
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 대용량의 밸러스트수 여과 및 살균 장치의 단면도이다. 도 3을 참조하면, 외부 하우징(110), 유입부(120), 다수의 중공형 필터(130), 다수의 전기 분해용 전극(140), 유출부(150), 배출부(160), 다수의 유입 밸브(170) 및 다수의 배출 밸브(180)가 도시되어 있다. 3 is a cross-sectional view of a large-capacity ballast water filtration and sterilization apparatus according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, the
밸러스트수의 대용량 처리를 위하여, 상기 중공형 필터(130), 상기 전기 분해용 전극(140), 상기 유입 밸브(170) 및 상기 배출 밸브(180)가 하나의 세트를 이루어, 상기 외부 하우징(110) 내에 복수의 상기 세트가 장착되어 서로 병렬적으로 연결될 수 있다. In order to treat a large amount of ballast water, the
상기 대용량의 밸러스트수 여과 및 살균 장치에서는, 여과 및 살균시에는 하나의 유입부로부터 유입되는 해수가 각각의 유입 밸브로 유입되어, 각각의 상기 세트에서 여과 및 살균된 해수가 유출부로 유출되고, 세척시에는 세척수가 각각의 세트를 세척하여 각각의 배출 밸브를 통해 하나의 배출부로 배출될 수 있다.In the large-capacity ballast water filtration and sterilization apparatus, seawater flowing from one inlet portion is introduced into each inlet valve during filtration and sterilization, and the seawater filtered and sterilized in each of the sets is discharged to the outlet portion, and washed. The wash water may be flushed out of each set and discharged to one outlet through each outlet valve.
상기 중공형 필터(130), 상기 전기 분해용 전극(140), 상기 유입 밸브(170) 및 상기 배출 밸브(180)의 세트는 밸러스트수의 처리 용량에 따라 다수가 장착될 수 있다.A plurality of sets of the
전술한 대용량의 밸러스트수의 여과 및 살균 장치의 경우, 외부 하우징(110) 내의 각각의 중공형 필터(130)에 압력이 차면 상기 필터에 연결된 배출 밸브(180)가 순차적으로 열리면서 필터 하나씩에 대해 순차적으로 세척이 이루어질 수 있다. In the case of the above-described large-capacity ballast water filtration and sterilization apparatus, when each
대용량 밸러스트수 처리를 위한 모듈식 밸러스트수 여과 및 살균 장치Modular Ballast Water Filtration and Sterilization System for Large Volume Ballast Water Treatment
본 발명의 또 다른 측면에서는, 전술한 본 발명의 밸러스트수의 여과 및 살균 장치를 하나의 모듈로 하여, 복수의 모듈이 병렬식으로 연결되는 밸러스트수의 여과 및 살균 장치를 제공한다. In still another aspect of the present invention, there is provided a filtration and sterilization apparatus for ballast water, in which a plurality of modules are connected in parallel, using the above-described filtration and sterilization apparatus for ballast water of the present invention as one module.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 모듈이 장착된 밸러스트수의 여과 및 살균 장치의 사시도이다. 도 6을 참조하면, 다수의 외부 하우징(110)과, 각 모듈의 유입부, 유출부 및 배출부가 각각 연결된 하나의 대형 유입부, 유출부 및 배출부가 도시되어 있다. 6 is a perspective view of a filtration and sterilization apparatus of ballast water equipped with a plurality of modules according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 6, a plurality of
상기 각각의 모듈은 전술한 본 발명에 따른 밸러스트수의 여과 및 살균 장치 의 구성에 대응되는 구성을 포함할 수 있다. Each module may include a configuration corresponding to the configuration of the apparatus for filtration and sterilization of ballast water according to the present invention described above.
상기 모듈은 밸러스트수의 처리 용량에 따라 다수가 병렬식으로 장착될 수 있다. The modules may be mounted in parallel in accordance with the processing capacity of the ballast water.
밸러스트수 여과 및 살균 장치의 적용Application of ballast water filtration and sterilization device
전술한 본 발명의 밸러스트수의 여과 및 살균 장치는, 유입되는 해수를 모두 직접 여과 및 살균하여 밸러스트수 탱크로 보내는 직접식 처리방법으로 사용될 수 있다. The apparatus for filtration and sterilization of the ballast water of the present invention described above may be used as a direct treatment method for directly filtering and sterilizing all incoming seawater to a ballast tank.
또한, 유입되는 해수의 일부(예컨대 5~10%)만을 본 발명의 밸러스트수의 여과 및 살균 장치를 이용하여 처리하여 생성된 살균물질을 밸러스트수 탱크로 보내는 간접식으로 사용하는 것도 물론 가능하다(도 7 참조).In addition, it is of course also possible to use a part of the incoming seawater (for example, 5 to 10%) by indirectly sending the sterilization material generated by treating the ballast water using the filtration and sterilization apparatus of the present invention to the ballast water tank ( See FIG. 7).
오수 여과 및 살균 장치로의 응용Application to sewage filtration and sterilization device
본 발명에 따른 밸러스트수의 여과 및 살균 장치는 밸러스트수의 여과 및 살균 처리에 이용될 수 있을 뿐만 아니라, 마을단위의 소규모 오수 처리장에서의 여과, 오염물질의 제거 및 살균 등에 응용될 수 있다. The ballast water filtration and sterilization apparatus according to the present invention can be used not only for filtration and sterilization of ballast water, but also for filtration, removal and sterilization of contaminants in a small-scale sewage treatment plant at a village level.
상기 오수의 여과 및 살균 장치는 전술한 밸러스트수의 여과 및 살균 장치와 마찬가지로, 외부 하우징; 상기 외부 하우징 내의 공간으로 오수를 유입하는 유입부(inlet); 상기 유입되는 오수를 여과하는 중공형 필터(filter); 상기 중공형 필터의 외주면을 둘러싸고 있는 전기 분해용 전극(electrode); 상기 필터와 상기 전 극을 통과하여 여과 및 살균된 오수를 외부 하우징으로부터 유출하는 유출부(outlet); 상기 외부 하우징 내부의 세척시에 세척수를 외부 하우징으로부터 배출하는 배출부(drain); 상기 유입부로부터 상기 필터의 중공부로의 오수의 유입을 조절하는 유입 밸브; 및 상기 필터의 중공부로부터 배출부로의 세척수의 배출을 조절하는 배출 밸브를 포함할 수 있다. The filtration and sterilization apparatus for filthy water has an outer housing, similar to the filtration and sterilization apparatus for ballast water described above; An inlet for introducing sewage into the space in the outer housing; A hollow filter for filtering the incoming sewage; An electrolysis electrode surrounding an outer circumferential surface of the hollow filter; An outlet for outflowing filtered and sterilized wastewater from the outer housing through the filter and the electrode; A drain for discharging the washing water from the outer housing when the inside of the outer housing is washed; An inlet valve for controlling the inflow of sewage from the inlet to the hollow part of the filter; And it may include a discharge valve for controlling the discharge of the washing water from the hollow portion of the filter to the discharge portion.
상기 오수의 여과 및 살균 장치는 해수의 여과 및 살균 대신에 오수의 여과 및 살균을 수행한다는 차이점 이외에 전술한 밸러스트수의 여과 및 살균 장치와 동일한 구성을 가질 수 있다. The filtration and sterilization apparatus of filthy water may have the same configuration as the filtration and sterilization apparatus of the ballast water described above, in addition to the difference of performing filtration and sterilization of filthy water instead of filtration and sterilization of seawater.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 전술한 실시예 외의 많은 실시예들이 본 발명의 특허청구범위 내에 존재한다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the appended claims. It will be understood that the invention may be varied and varied without departing from the scope of the invention. Many embodiments other than the above-described embodiments are within the scope of the claims of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸러스트수의 여과 및 살균 장치를 나타낸 분해 사시도이다. 1 is an exploded perspective view showing an apparatus for filtration and sterilization of ballast water according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸러스트수의 여과 및 살균 장치를 나타낸 단면도이다. 2 is a cross-sectional view showing an apparatus for filtration and sterilization of ballast water according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸러스트수의 여과 및 살균 장치를 나타낸 단면도이다. 3 is a cross-sectional view showing an apparatus for filtration and sterilization of ballast water according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸러스트수의 여과 및 살균 장치의 여과 및 살균 상태(a) 및 세척 상태(b)를 나타낸 단면도이다. 4 is a cross-sectional view illustrating a filtration and sterilization state (a) and a washing state (b) of the apparatus for filtration and sterilization of ballast water according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸러스트수의 여과 및 살균 장치의 여과 및 살균 상태(a) 및 세척 상태(b)를 나타낸 단면도이다. 5 is a cross-sectional view illustrating a filtration and sterilization state (a) and a washing state (b) of the apparatus for filtration and sterilization of ballast water according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸러스트수의 여과 및 살균 장치를 나타낸 사시도이다. 6 is a perspective view showing an apparatus for filtration and sterilization of ballast water according to an embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸러스트수의 처리 공정을 나타낸 순서도이다. 7 is a flow chart showing a ballast water treatment process according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
110: 외부 하우징 120: 유입부(inlet)110: outer housing 120: inlet
130: 중공형 필터 140: 전기 분해용 전극130: hollow filter 140: electrode for electrolysis
150: 유출부(outlet) 160: 배출부(drain)150: outlet 160: drain
170: 유입 밸브 180: 배출 밸브170: inlet valve 180: outlet valve
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