KR101148753B1 - 선박용 밸러스트 수의 막처리 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 막에 부착된 파울링(fouling) 물질을 용이하게 박리, 확실히 제거해 막 플럭스를 장기적으로 유지할 수 있는 선박용 밸러스트 수의 막처리 방법을 제공하는 것이다. 선박의 선체 내 또는 선체 상에 상기 선박이 정박하는 항만역의 해수를 취수해 소정 크기 이상의 미생물을 여과막 모듈을 갖춘 막여과 장치(1)에 의해 분리하는 막 분리 공정을 가지는 선박용 밸러스트 수의 막처리 방법에 있어서, 상기 막여과 장치(1)의 막 표면에 부착된 파울링 물질을 역세에 의해 막 표면으로부터 분리하는 역세공정을 가지는 것을 특징으로 한다.

Description

선박용 밸러스트 수의 막처리 방법{METHOD OF MEMBRANE TREATMENT FOR SHIP BALLAST WATER}

본 발명은 선박용 밸러스트 수(水)의 막처리 방법에 관한 것으로, 상세하게는 막에 부착된 파울링(fouling) 물질(미네랄 성분, 겔상 물질)을 확실하게 분리해 막 플럭스를 장기적으로 유지할 수 있는 선박용 밸러스트 수의 막처리 방법에 관한 것이다.

원유 등을 수송하는 화물용 선박에는 항행시의 선체의 안정성을 유지하기 위해서 밸러스트 탱크가 설치되어 있다. 통상적으로 원유 등이 적재되어 있지 않을 때에는 밸러스트 탱크 내를 밸러스트 수로 채우고, 원유 등을 실을 때에 밸러스트 수를 배출함으로써 선체의 부력을 조정해 선체를 안정화시키고 있다. 이와 같이 밸러스트 수는 선박의 안전한 항행을 위해서 필요한 물이며, 통상적으로, 하역을 실시하는 항만의 해수가 이용된다. 그 양은, 세계적으로 보면 연간 100억 톤을 넘는 것으로 추계되고 있다.

그러나, 밸러스트 수에는 그것을 취수한 항만에 생식하는 미생물이나 소형·대형 생물의 알이 혼입되어 있어 선박의 이동에 수반해 이런 미생물이나 소형·대형 생물의 알이 동시에 이국에 옮겨지게 된다. 따라서, 원래 그 해역에는 생식하고 있지 않았던 생물종이 기존 생물종을 대신한다고 하는 생태계의 파괴가 심각화 되고 있다.

이러한 배경하에 국제해사기관(IMO)의 외교회의에서 밸러스트 수 처리 장치 등과 관련되는 정기적 검사의 수검의무가 채택되어 2009년 이후의 건조선부터 적용된다.

또 선박의 밸러스트 수 및 침전물의 규제 및 관리를 위한 조약(이하, 조약이라고 함)의 D - 2 규칙에 규정하는 배출 기준(G8)은 크기10 ~ 50μm의 플랑크톤은 10개/ml, 크기 50μm 이상의 플랑크톤은 10개/m³; 크기 0.5 ~ 3μm의 대장균은 250cfu/100ml, 크기 0.5 ~ 3μm의 콜레라균은 1cfu/100ml, 크기 0.5 ~ 3μm의 장구균은 100cfu/100ml가 된다.

더욱이 2005년 7월 22일에 채택된 활성물질을 이용하는 밸러스트 수 관리시스템승인순서(G9)에서는 그 목적에서 선박의 안전, 사람의 건강 및 수질환경에 관해서 활성물질 및 하나 이상의 활성물질을 포함한 제제의 승인 가능성 및 밸러스트 수 관리시스템에서의 적용을 결정하는 것으로 하고 있다. 그리고 이 G9에서는, 활성물질이란 유해 수생생물 및 병원체에 대해 일반적 또는 특정의 작용을 가지는 바이러스 또는 균류를 포함한 물질 또는 생물을 말한다 라고 정의하여, 검증으로서 독성 시험을 의무화하려 하고 있다.

이상과 같은 배경으로부터, G8이나 G9의 요청을 만족하려면 매우 엄격한 살균 혹은 제균이 필요하고 있다.

종래, 밸러스트 수의 살균·제균기술로서는 오존을 이용한 화학적 수법으로서 특개 2004 - 160437호 공보에 기재된 기술이 알려져 있다.

특개 2004 - 160437호 공보는, 밸러스트 수에 증기의 주입과 병용해 오존을 주입하고, 또한 오존을 미세 기포화해 히드록실 라디칼의 생성을 촉진하여 오존의 사용량을 삭감하면서 살균하는 기술을 제안하고 있다.

그러나, 오존 사용량의 삭감에도 한계가 있기 때문에 막처리를 채용하는 연구가 급속하게 진행되고 있다.

밸러스트 수(해수)에는, 생물에 유래하는 겔상 물질이 많이 존재해, 막 모듈을 이용해 밸러스트 수를 막처리하는 경우, 장기 운전에 있어서 막 표면상에 퇴적할 우려가 있다. 이 겔상 물질은 견고하게 막 표면에 고착하고 있어, 역세(backwash)해도 제거하는 것이 어렵다고 하는 문제가 있다.

때문에, 막처리 방법에서는, 막처리 시간을 연장하기 위해서 파울링 대책이 중요하다. 막처리 시의 파울링 대책으로서는, 특개 평 3 - 133947호 공보에는 막세정에 있어서, 효소를 이용하는 기술이나 효소와 산화제의 병용기술이 개시되어 있다. 특개 평 11 - 319518호 공보에는 막 세정에 있어서 에틸렌디아민 테트라초산 테트라소듐 테트라수화물(tetrasodiumethylenediamine tetraacetate tetrahydrate)을 이용하는 기술이 개시되어 있다.

또, 막처리를 하지 않는 방법으로서, 특표 2002 - 504851호 공보에는 요오드로 처리하는 방법, 특개 평 4 - 322788호 공보에서는 차아염소산 나트륨으로 처리하는 방법이 개시되어 있다.

발명이 해결하려고 하는 과제

특개 평 3 - 133947호 공보, 특개 평 11 - 319518호 공보, 특표 2002 - 504851호 공보, 특개 평 4 - 322788호 공보 기재의 기술에서는, 화학 약품을 사용하기 때문에 해수 공급원의 항만역에 방류하는 경우에는 생태계에의 영향을 고려하지 않으면 안되며, 또 선내에서 처리하는 경우에는 중화 등에 다량의 약제를 사용 하지 않을 수 없는 과제가 있다.

그리고, 본 발명의 과제는 막에 부착된 파울링 물질을 용이하게 박리, 확실히 제거해 막 플럭스를 장기적으로 유지할 수 있는 선박용 밸러스트 수의 막처리 방법을 제공하는 것에 있다.

또, 본 발명의 다른 과제는 이하의 기재에 의해 분명해진다.

과제를 해결하기 위한 수단

상기 과제는, 이하의 각 발명에 의해 해결된다.

제 1 항 기재의 발명은, 선박의 선체 내 또는 선체 상에 상기 선박이 정박하는 항만역의 해수를 취수해 소정 크기 이상의 미생물을 여과막 모듈을 갖춘 막여과 장치에 의해 분리하는 막분리 공정을 가지는 선박용 밸러스트 수의 막처리 방법에 있어서, 상기 막여과 장치의 막 표면에 부착된 파울링 물질을 역세에 의해 막 표면으로부터 분리하는 역세공정을 가지는 것을 특징으로 하는 선박용 밸러스트 수의 막처리 방법이다.

제 2 항 기재의 발명은, 제 1 항에 있어서, 상기 막분리 공정에 있어서, 상기 해수를 막분리 처리하기 전에 모래를 상기 해수에 혼입시키는 모래 혼입 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 선박용 밸러스트 수의 막처리 방법이다.

제 3 항 기재의 발명은, 제 2 항에 있어서, 상기 모래 혼입 공정에 있어서, 선박이 정박하는 항만역으로부터 채취된 모래를 상기 해수에 혼입시키는 것을 특징으로 하는 선박용 밸러스트 수의 막처리 방법이다.

제 4 항 기재의 발명은, 제 3 항에 있어서, 상기 역세공정에서 배출되는 역세 배수에 포함되는 모래를 무균화 처리에 의해 무균화해 재이용하는 것을 특징으로 하는 선박용 밸러스트 수의 막처리 방법이다.

제 5 항 기재의 발명은, 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 막여과 장치의 여과막 모듈이 정밀 여과막 모듈인 것을 특징으로 하는 선박용 밸러스트 수의 막처리 방법이다.

제 6 항 기재의 발명은, 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 막여과 장치의 여과막 모듈이 플리츠형 막 모듈인 것을 특징으로 하는 선박용 밸러스트 수의 막처리 방법이다.

발명의 효과

본 발명에 의하면 막에 부착된 파울링 물질을 용이하게 박리, 확실히 제거해 막 플럭스를 장기적으로 유지할 수 있는 선박용 밸러스트 수의 막처리 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 선박용 밸러스트 수의 막처리 방법을 실시하는 장치의 일 례를 나타내는 설명도이다.

부호의 설명

1: 막여과 장치

100: 막장치 본체

101: 막

102: 집수부

2: 펌프

3: 순환 탱크

4: 처리수 탱크

5: 모래

6: 모래 탱크

7: 압축기

8: 역세 공기조

9: 역세 배수조

이하, 본 발명의 실시의 형태에 대해 도면을 이용해 설명한다.

도 1은 본 발명의 밸러스트 수의 막처리 방법을 실시하는 장치의 일례를 나타내는 설명도이다. 상기 도에 있어서, 1은 선박의 선체 내 또는 선체 상에 설치된 막여과 장치이며, 모식적으로 나타내고 있다.

100은 막장치 본체(여과막 모듈), 101은 막이다. 막여과 장치(1)에 사용되는 막(101)으로서는, 전술의 G8에 규정하는 기준; 크기 10 ~ 50μm의 플랑크톤은 10개/ml, 크기 50μm 이상의 플랑크톤은 10개/m³, 크기 0.5 ~ 3μm의 대장균은 250cfu/100ml, 크기 0.5 ~ 3μm의 콜레라균은 1cfu/100ml, 크기 0.5 ~ 3μm의 장구균은 100cfu/100ml를 만족 가능한 막을 사용할 수 있다.

본 발명에 있어서, 막여과 장치의 여과막 모듈은 정밀 여과막 모듈이 바람직하게 사용되며, 정밀 여과막(약칭 MF막) 모듈에서는 0.1μm보다 큰 입자, 미생물, 균체(플랑크톤, 대장균, 콜레라균, 장구균)를 분리할 수 있기 때문에 본 발명의 목적을 달성하는데 바람직하다.

또, 막 구조는 큰 표면적을 가지는 플리트형 막(Pleated Membrane) 모듈이 설치면적을 감소할 수 있는 점에서 바람직하다.

도시의 예는, 장치 본체(100) 내에 복수의 플리트형 정밀여과모듈을 마련하고, 막의 외부로부터 해수를 도입하여 막의 내부에 여과해 처리수를 얻는다.

즉, 펌프(2)로 순환 탱크(3) 내의 해수를 장치 본체(100)에 공급한다. 공급된 해수는 본체(100) 내에서 가압 상태로 되고 그 압력으로 막을 통해 여과된다. 여과수는 집수부(102)를 경유해 밸러스트 탱크(4)에 보내진다.

본 발명에서는, 해수를 장치 본체(100)에 공급할 때에 일정량의 모래(5)가 모래 탱크(6)로부터 해수에 첨가된다.

막처리를 장시간 계속하면, 막면에 해수에 포함되는 겔상 물질이 부착해, 투과수 량(플럭스)이 저하해 여과를 계속할 수 없게 된다. 본 발명에서는, 부착된 겔 상 물질을 제거하기 위해서 장치 본체에 공급하는 해수에 일정량의 모래(5)를 모래 탱크(6)로부터 공급한다.

모래(5)는 겔상 물질을 말려들게 하면서 여과막의 표면에 부착한다. 정밀 여과막을 사용하는 경우, 역세(back wash)에 의해 여과막을 세정하는 역세공정을 일정시간 간격으로 실시한다. 시간이 경과함에 따라 막의 막힘의 원인 물질이 되는 겔상 물질을 말려들게 한 모래가 막 표면에 부착해 막의 입구와 출구에서 막차압이 상승해 간다.

막차압이 상승하면 해수의 여과를 정지하고 여과막을 역세한다. 역세공정을 실시함으로써 여과막의 여과 기능이 회복한다. 그리고, 역세공정을 끝내면 재차 해수를 처리하는 여과 공정으로 옮겨 이것을 반복해 실시함으로써 장시간에 있어서의 여과를 가능하게 한다.

또한, 역세는 압축기(7)에 의해 일정 압력이 유지된 역세 공기조(8)로부터 단번에 공기를 장치 본체에 공급함으로써 실시한다. 공급된 공기 및 장치 본체 내에 존재하는 해수는 막면에 부착하고 있는 겔상 물질을 말려들게 한 모래와 함께 역세 배수조(9)에 도입된다. 또한, 역세 배수조(9)에 도입된 해수와 겔상 물질을 말려들게 한 모래에 대해서는 이하와 같은 처리가 고려된다.

장치 본체(100)와는 별도의 정밀 여과막 장치 등에 의해 해수와 모래로 나누어 해수는 항만역에 방류하고 모래는 열처리 등의 무균화 처리에 의해 무균화해 재이용하는 것이 바람직하다.

또, 선박이 정박하는 항만역으로부터 채취된 모래를 사용하는 것이 바람직 하고, 그 경우에는 그대로 항만역에 방류하는 것도 가능하다.

본 발명에 있어서 해수에 첨가하는 모래의 입자 지름은 5μm ~ 1000μm의 범위가 바람직하고, 또 첨가량은 50mg/L ~ 10000mg/L의 범위가 바람직하다.

실시예

이하, 본 발명을 실시예에 의해 설명하지만, 본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않는다.

실시예 1

본 발명의 막여과 장치(플리트형 정밀 여과막: 제품번호 BW - 40 BN; 투과유속 10m/day)를 이용해 해수를 막여과 했다. 해수 및 여과수 중의 미생물 및 세균 농도를 측정해 그 결과를 표 1에 나타낸다.

표 1

실시예 2

실시예 1에 있어서, 투과유속을 20m/day로 해 여과 공정을 1시간 실시할 때에 역세공정 1회 실시하는 사이클의 운전 조건하에서 여과와 역세를 실시했다.

그 여과와 역세에 있어서의 막간차압의 변화를 조사했다. 또한 실시예에서는 해수에 모래를 5000mg/L첨가하고, 비교예에서는 해수에 모래를 첨가하지 않는 방법으로 운전을 실시했다.

그 결과를 표 2에 나타낸다.

Claims (6)

1. 선박의 선체 내 또는 선체 상에 상기 선박이 정박하는 항만역의 해수를 취수해 소정 크기 이상의 미생물을 여과막 모듈을 갖춘 막여과 장치에 의해 분리하는 막분리 공정을 가지는 선박용 밸러스트 수의 막처리 방법에 있어서,

   상기 막분리 공정에서 상기 해수를 막분리 처리하기 전에 모래를 상기 해수에 혼입시키는 모래 혼입공정과,

   상기 막여과 장치의 막 표면에 부착하는 겔상 물질을, 공기에 의한 역세에 의해, 상기 겔상 물질을 말려들게 한 상기 모래와 함께 막 표면으로부터 분리하는 역세 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 선박용 밸러스트 수의 막처리 방법.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기 모래 혼입 공정에서 선박이 정박하는 항만역에서 채취된 모래를 상기 해수에 혼입시키는 것을 특징으로 하는 선박용 밸러스트 수의 막처리 방법.
4. 제 1 항 또는 제3항에 있어서, 상기 역세공정에서 배출되는 역세 배수에 포함되는 모래를 무균화 처리에 의해 무균화해 재이용하는 것을 특징으로 하는 선박용 밸러스트 수의 막처리 방법.
5. 제 1 항 또는 제3항에 있어서, 상기 막여과 장치의 여과막 모듈이 정밀 여과막 모듈인 것을 특징으로 하는 선박용 밸러스트 수의 막처리 방법.
6. 제 1 항 또는 제3항에 있어서, 상기 막여과 장치의 여과막 모듈이 플리트형 막 모듈인 것을 특징으로 하는 선박용 밸러스트 수의 막처리 방법.

Images