KR101779119B1 - Ballast water treatment system and method - Google Patents

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홍종현
이은경
조연석
김현우
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주식회사 케이씨씨
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Abstract

The present invention provides a system and a method for treating ballast water. The method for treating ballast water is performed in the system for treating ballast water inputted to a ballast water tank of a ship. The system for treating ballast water comprises: a centrifugal separator separating foreign matters from the ballast water by using difference in specific gravity; a micro bubble generating apparatus connected to a rear end of the centrifugal separator and generating micro bubbles into the ballast water inputted from the centrifugal separator; a filtering apparatus connected to the micro bubble generating apparatus and including a separator made of a ceramic material to filter the ballast water with the micro bubbles inputted therein; and an ultraviolet sterilizer having one side connected to the filtering apparatus and the other side connected to the ballast water tank and irradiating ultraviolet rays to sterilize the ballast water inputted therein. The separator, in which an accommodation space where the ballast water is accommodated is provided, is formed in a disk shape to be able to rotate, and has a pore diameter whose size ranges from 2 to 10 m.

Description

선박평형수 처리 시스템 및 방법{BALLAST WATER TREATMENT SYSTEM AND METHOD} Technical Field [0001] The present invention relates to a ballast water treatment system and method,

본 발명은 선박평형수 처리 시스템 및 방법에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 단시간에 대용량의 선박평형수를 처리하고 저장하는 선박평형수 처리 시스템 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a ship ballast water treatment system and method, and more particularly, to a ship ballast water treatment system and method for treating and storing a large amount of ship ballast water in a short time.

선박평형수는, 선박에 짐을 싣고 내리는 과정 또는 공선 상태에서, 선박의 무게 중심을 맞추어 균형을 잡기 위해, 선박의 평형수 탱크 안으로 유입되거나, 바다로 배출되는 물을 말하며, 이러한 선박평형수는 전 세계적으로 약 100억 톤 이상이 이동되고 있다고 추정된다. Ship ballast water refers to the water that flows into the ballast water tank of the ship or discharges to the sea in order to balance and balance the center of gravity of the ship in the process of loading and unloading the ship or in the ballast state, It is estimated that more than 10 billion tons are moving around the world.

그런데, 특정 해역의 물에는 다수의 생물 또는 병원균 등이 포함되어 있어서, 평형수를 담고 있는 선박에 의해 병원균 등의 유해물질이 타 해역으로 이동하여, 해당 수역의 환경과 생태계를 교란시키고, 연안 어업이나 상업적 활동에도 큰 피해를 야기하는 문제가 있다. However, since water in a specific sea area contains a large number of organisms or pathogens, harmful substances such as pathogens are moved to other sea areas by vessels containing equilibrium water, disturbing the environment and ecosystem of the water area, Or commercial activities.

현재 유엔 산하 국제해사기구(IMO)에서는 일년간 선박평형수를 통해 7,000종 이상의 해양생물이 선박을 통해 다른 해역으로 이동하는 것으로 파악하고 있다. 이중 상당수는 새로운 환경에 적응을 하지 못해 죽게 되지만 생명력이 강한 담치 같은 생물은 살아남아 생태계를 교란하여 많은 피해를 주고 있다. 국제해사기구가 선정한 선박평형수로 이동하는 주요 해양생물(Aquatic invasive species)에는 콜레라, 물벼룩, 게, 독성 조류, 망둑어, 유럽녹게, 아시아 다시마, 얼룩무니담치, 북태평양 불가사리, 북아메리카 해파리가 있으며, 이러한 외례종의 유입으로 미국 수중혐오생물 조사기관에서는 2050년까지 1,340억 달러의 피해가 있을 것으로 추정하고 있다.Currently, the United Nations International Maritime Organization (IMO) sees more than 7,000 marine species moving from one vessel to another via ship equilibrium for a year. Many of them die because they can not adapt to the new environment, but mussel-like creatures that survive will survive and disturb the ecosystem and cause a lot of damage. There are cholera, daphnia, crab, poisonous birds, whales, European melon, Asian kelp, spotted mussels, North Pacific starfish, and North American jellyfish that are moving into the ballast water balloon selected by the International Maritime Organization. The influx of exogenous species suggests that US aquatic biophysical research institutes will have $ 134 billion in damage by 2050.

이에 국제해사기구에서는, 선박평형수를 통해 유발되는 생태계의 교란 등의 부작용을 방지하기 위해, 세계 각국의 선박에 선박평형수 처리시설을 의무화하는 발의로 2004년 2월 '선박의 평형수와 침전물의 통제 및 관리를 위한 국제협약'을 채택하였다. 본 협약은 외래생물체의 이동을 줄이기 위해 선박평형수의 무단배출을 금지하며 선박평형수의 배출조건을 규정하는 것을 주요 내용으로 하고 있다. 따라서, 국제 항해를 하는 선박은 평형수 배출조건을 맞추기 위해 생물을 죽일 수 있는 다양한 살균처리 장치를 설치해야 한다. 협약 발효를 위한 조건(30개국, 선복량 35%)이 2016년 9월에 충족됨에 따라 이로부터 1년 후인 2017년 9월부터 5년 이내에 강제적으로 시행하고, 국제해사기구에 승인된 설비업체는 총 40개소로(2016년 9월 기준) 이중 국내업체가 15개소가 있으며, 미국 USCG 승인을 진행 중인 설비업체는 38개소에 이른다.In order to prevent side effects such as disturbance of the ecosystem caused by ship ballast water, the International Maritime Organization decided to mandate ship equilibrium water treatment facilities for vessels of all over the world, and in February 2004 the ship's ballast water and sediment The International Convention for the Control and Management of Biological Diversity. This Convention prohibits the unauthorized discharge of ballast water in order to reduce the movement of foreign organisms and specifies the discharge conditions of ship ballast water. Therefore, ships carrying international voyages must have a variety of disinfection devices to kill creatures in order to meet ballast water discharge requirements. As the conditions for the entry into force of the Convention (30 countries, 35% of the fleet) will be fulfilled in September 2016, it will be enforced within five years from September 2017, one year from this, and the facilities approved by the International Maritime Organization There are 40 locations (as of September 2016) and there are 15 domestic companies and 38 facilities under USCG approval.

이러한 국제 협약의 배출기준을 충족하기 위해, 선박 내부에 선박평형수를 처리할 수 있는 각종 시스템이 제안되고 있다. 선박평형수를 수처리하는 방법은 크게 물리적인 처리와 화학적 처리로 구분된다. 물리적 처리는 여과장치, 원심분리, 자외선조사, 가열을 이용한 열처리, 초음파조사 등이 있으며, 화학적 처리에는 전기분해, 염소, 이산화염소, 오존, 과산화수소 등 약품을 생성하거나 약품을 직접 주입하는 방식이 통상적으로 적용되고 있다.In order to meet the emissions standards of these international conventions, various systems have been proposed to treat ship ballast water in ships. The method of water treatment of ship equilibrium water is divided into physical treatment and chemical treatment. The physical treatment includes filtration, centrifugation, ultraviolet irradiation, heat treatment using heat, ultrasonic irradiation, etc. Generally, the chemical treatment involves generating chemicals such as electrolysis, chlorine, chlorine dioxide, ozone, hydrogen peroxide, .

종래 선박평형수를 처리하는 시스템에는, 유기막 재질의 미세 분리막을 구비하여 전량 여과 방식에 의해 여과하는 장치, 초음파 살균장치나 자외선 살균장치에 의해 각종 악성 미생물을 살균 제거하는 장치등이 사용된다. Conventional systems for treating ship ballast water include a device that includes a micro-separating membrane made of an organic film and filters the whole amount by a filtration method, an apparatus for sterilizing and removing various malignant microorganisms by an ultrasonic sterilizer or an ultraviolet sterilizer.

그런데, 종래 선박평형수를 처리하는 시스템에 의하면, 분리막의 짧은 역세주기로 인해 세척수가 다량으로 소요되고 역세효율이 떨어지는 문제가 있다. 또한 역세효율을 높이기 위해 소독제를 사용하므로, 여과효율이 떨어지고, 약품 폐액이 다량 발생하는 문제가 있다. However, according to the conventional system for treating ship equilibrium water, there is a problem that a large amount of washing water is required due to a short backwash cycle of the separation membrane and the backwash efficiency is lowered. Further, since a disinfectant is used to increase the backwash efficiency, there is a problem that the filtration efficiency is lowered and a large amount of chemical waste liquid is generated.

또한 여과장치에 사용되는 분리막의 표면에 오염물질이 축척됨에 따라 발생하는 막힘현상으로 인해, 막간 차압이 상승하는 문제가 있다. 그리고, 종래 분리막을 이용하는 여과장치의 경우 분리막의 역세를 위해 역세수조를 필요로 하므로, 소요부지가 상승하고, 이러한 수조의 소독을 위한 소독제로 인해 배출 해역에서의 2차오염이 발생하는 문제가 있다. Further, there is a problem that the inter-membrane pressure difference is increased due to a clogging phenomenon caused by the accumulation of contaminants on the surface of the separation membrane used in the filtration apparatus. In the case of a conventional filtration apparatus using a separation membrane, since a backwash water tank is required for backwashing the separation membrane, there is a problem that the required site is increased and secondary pollution occurs in the discharge area due to the disinfectant for disinfecting the water tank .

본 발명은 마이크로 버블이 적용된 세라믹 재질의 분리막을 통해, 평형수의 소독 및 여과 효율을 증대시키는 선박평형수 처리 시스템 및 방법을 제공한다.The present invention provides a ship ballast water treatment system and method for enhancing disinfection and filtration efficiency of ballast water through a ceramic membrane with a microbubble applied thereto.

또한, 본 발명은, 분리막의 표면에 오염물질의 축적이 방지하여, 분리막의 차압 상승을 최소화하고, 여과성능을 향상시켜 단시간에 대용량의 해수를 처리하는 선박평형수 처리 시스템 및 방법을 제공한다.The present invention also provides a ship ballast water treatment system and method for preventing the accumulation of contaminants on the surface of the separation membrane, minimizing the differential pressure rise of the separation membrane, and improving the filtration performance, thereby treating large amounts of seawater in a short time.

또한, 본 발명은, 역세단계에서 분리막의 회수율을 향상시키고, 역세효율을 향상시킨 선박평형수 처리 시스템 및 방법을 제공한다.The present invention also provides a ship ballast water treatment system and method for improving the recovery rate of the separation membrane in the backwash stage and improving the backwash efficiency.

본 발명에 따른 선박평형수 처리 시스템은, 선박의 밸러스트 수조에 유입되는 평형수를 처리하는 선박평형수 처리 시스템에 있어서, 비중 차이를 이용하여, 상기 평형수로부터 이물질을 분리하는 원심분리기와, 상기 원심분리기의 후단에 연결되고, 상기 원심분리기로부터 유입되는 상기 평형수에 마이크로 버블을 발생시키는, 마이크로 버블 발생장치와, 상기 마이크로 버블 발생장치에 연결되고, 세라믹 재질의 분리막을 포함하여, 내부에 유입되는 상기 마이크로 버블이 포함된 상기 평형수를 여과하는 여과장치와, 일측이 상기 여과장치에 연결되고, 타측이 상기 밸러스트 수조에 연결되며, 자외선을 조사하여, 내부로 유입되는 평형수를 살균하는 자외선 살균장치를 포함하고, 상기 분리막은, 내부에 상기 평형수가 수용되는 수용공간이 구비되고, 원판의 디스크 형태로 마련되며, 회전 가능하게 구비되고, 상기 분리막에 구비된 공극의 크기는, 2㎛ 내지 10㎛ 범위로 마련된다.A ship ballast water treatment system according to the present invention is a ship ballast water treatment system for treating a ballast water flowing into a ballast water tank of a ship, comprising: a centrifugal separator for separating foreign matter from the ballast water by using a specific gravity difference; A micro bubble generator connected to a rear end of the centrifugal separator and generating micro bubbles in the ballast water introduced from the centrifugal separator; and a separator membrane of ceramic material connected to the micro bubble generator, The ballast water tank is connected to the filtration unit. The ballast water tank is connected to the ballast water tank. The ballast water tank is irradiated with ultraviolet rays to sterilize the ballast water flowing into the ballast water tank. And a sterilizing device, wherein the separation membrane is provided with a receiving space in which the ballast water is received, The separator is provided in the shape of a disc and is rotatably provided, and the size of the gap provided in the separator is in the range of 2 to 10 mu m.

한편, 본 발명의 다른 측면에 의한 선박평형수 처리방법은, 선박의 밸러스트 수조에 유입되는 평형수를 처리하는 선박평형수 처리방법에 있어서, 상기 평형수를 상기 밸러스트 수조로 저장하는 저장단계와, 상기 저장단계를 통해 저장된 평형수를, 상기 밸러스트 수조로부터 외부로 배출하는 배출단계를 포함하고, 상기 저장단계는, 유입된 상기 평형수를, 원심분리기로 유입시켜 이물질을 분리하는 분리단계와, 상기 분리단계에서 이물질이 분리된 상기 평형수를 마이크로 버블 발생장치로 유입시켜, 상기 평형수에 마이크로 버블을 발생시키는 마이크로 버블 발생단계와, 상기 마이크로 버블 발생단계를 통과한, 마이크로 버블이 포함된 상기 평형수를, 상기 마이크로 버블 발생장치에 연결된 여과장치에 유입시키고, 상기 여과장치에 구비된 세라믹 재질의 분리막에 의해 상기 평형수를 여과하는 여과단계를 포함하고, 상기 여과단계 착수 후 기설정된 시간이 경과하거나, 상기 분리막의 내부와 외부의 차압이 기설정된 범위에 도달하면, 상기 밸러스트 수조에 저장된 평형수를 상기 여과장치로 공급하여, 상기 여과장치를 역세하는 역세단계를 더 포함하되, 상기 역세단계는, 상기 분리막의 내부에서 외부로, 상기 밸러스트 수조에서 공급된 상기 평형수를 투과시켜, 상기 분리막 표면의 오염물질을 제거하는 제1 세정단계를 포함하고, 상기 역세단계는, 상기 제1 세정단계 착수 후 기설정된 시간이 경과하면, 상기 제1 세정단계와 함께, 상기 원심분리기로부터 공급되는 상기 평형수를, 상기 마이크로 버블 발생장치를 거쳐서 상기 여과장치로 유입시킴으로써, 상기 평형수에 포함된 상기 마이크로 버블에 의해, 상기 분리막 표면의 오염물질을 탈리시키는 제2 세정단계를 더 포함한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a ship ballast water treatment method for treating a ballast water flowing into a ballast water tank of a ship, the method comprising: a storage step of storing the ballast water in the ballast water tank; And a discharging step of discharging the ballast water stored through the storing step to the outside from the ballast water tank, wherein the storing step includes: a separating step of separating foreign matter by flowing the inflowed ballast water into a centrifugal separator; A micro bubble generating step of flowing the ballast in which the foreign substance is separated in the separation step into the micro bubble generating device to generate micro bubbles in the ballast water; Water is introduced into a filtration device connected to the micro bubble generator, and a ceramic And a filtration step of filtering the equilibrium water by a separation membrane. When a predetermined time has elapsed after the filtration step is started or when the pressure difference between the inside and the outside of the separation membrane reaches a predetermined range, And the backwashing step of supplying the water to the filtration apparatus and backwashing the filtration apparatus, wherein the backwashing step permeates the ballast water supplied from the ballast water tank from the inside to the outside of the separation membrane, And a first cleaning step of removing contaminants from the surface of the substrate, wherein the back washing step includes, when a predetermined time elapses after the start of the first cleaning step, Water is introduced into the filtration apparatus through the micro-bubble generator, whereby the micro-bubble contained in the ballast water Further comprising a second cleaning step of removing contaminants on the surface of the separation membrane.

이와 같은 본 발명에 따른 선박평형수 처리 시스템 및 방법은, 마이크로 버블이 적용된 세라믹 재질의 분리막을 통해, 평형수의 소독 및 여과 효율을 증대시킬 수 있으므로, 평형수를 국제해사기구의 선박평형수 처리규정에 부합하도록 처리하여 밸러스트 수조에 저장하거나 해역으로 배출할 수 있다. The system and method for treating ship ballast water according to the present invention can increase the disinfection and filtration efficiency of the ballast water through the ceramic material separator using micro bubbles, It can be stored in the ballast water tank or discharged to the sea area in accordance with the regulations.

또한, 본 발명에 따르면, 평형수의 저장단계, 역세단계, 배출단계를, 모두 하나의 처리 시스템으로 수행할 수 있으므로, 평형수 처리를 위한 소요부지가 감소되고, 처리비용이 절감되는 효과를 얻을 수 있다. 그리고, 각각의 장치를 배관으로 연결하여, 각각의 단계에서 저장조가 없기 때문에, 미생물에 의한 2차오염을 방지할 수 있다. Further, according to the present invention, since the storing step of the ballast water, the backwashing step, and the discharging step can all be performed by one processing system, the required site for the ballast water treatment is reduced and the processing cost is reduced . Then, each device is connected by a pipe, and since there is no storage tank at each stage, secondary contamination by microorganisms can be prevented.

또한, 본 발명에 따르면, 분리막의 표면에 오염물질의 축적이 방지되므로, 분리막의 차압 상승을 방지하여, 분리막의 여과시간을 장시간 지속할 수 있고, 단위 면적 당 막 여과유량인 플럭스를 높일 수 있다. 이에 따라, 크로스 플로우 여과방식을 적용한 분리막임에도 불구하고, 전량 여과 방식과 유사하게 고플럭스를 실현할 수 있으므로, 단시간에 대용량의 해수를 처리하여 저장하는 우수한 효과를 얻을 수 있다. According to the present invention, since the accumulation of contaminants on the surface of the separation membrane is prevented, the differential pressure of the separation membrane can be prevented from rising and the filtration time of the separation membrane can be maintained for a long time and the flux as the membrane filtration flow rate per unit area can be increased . Accordingly, despite the separation membrane to which the cross-flow filtration system is applied, high flux can be realized similarly to the full-volume filtration system, so that an excellent effect of processing and storing a large amount of seawater in a short time can be obtained.

아울러, 본 발명에 따르면, 역세단계에서, 소독제를 첨가할 필요가 없고, 역세 시 별도의 공기를 주입할 필요가 없는 효과가 있다. 또한, 평형수를 분리막의 표면으로 순환하게 하여 배출수를 역세수로 재사용함으로써, 분리막의 회수율을 향상시킬 수 있다. 그리고, 역세단계에서 마이크로 버블을 이용하여, 역세수만으로 제거되지 못한 오염물질을 탈리시킴으로써, 분리막의 오염물질의 제거효율을 높일 수 있다. Further, according to the present invention, there is no need to add a disinfecting agent in the backwashing step, and there is no need to inject air separately at the time of backwashing. Further, by circulating the ballast water to the surface of the separation membrane and reusing the effluent water as backwash water, the recovery rate of the separation membrane can be improved. In addition, by using micro bubbles in the backwashing step, contaminants that have not been removed by reverse osmosis can be desorbed, thereby enhancing the removal efficiency of contaminants in the separation membrane.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 선박평형수 처리 시스템과 이를 이용한 저장단계를 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 선박평형수 처리방법의 저장단계를 나타내는 플로우차트이다.
도 3은 본 발명에 따른 선박평형수 처리방법의 역세단계를 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명에 따른 선박평형수 처리방법의 배출단계를 나타내는 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 적용되는 여과장치를 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 적용되는 분리막의 부분 절개 사시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 원심분리기와 여과장치를 이용한 실험예에서의 탁도 및 탁도 제거율을 나타내는 그래프이다.
도 8은 여과장치에 적용되는 분리막의 유형에 따른 여과성능을 나타내는 그래프이다.
도 9는 여과장치에 적용되는 분리막의 유형에 따른 비용절감을 나타낸 그래프이다.
도 10은 여과장치의 종류에 따른 여과속도와 막간 보정차압을 비교한 그래프이다.
도 11은 여과장치의 종류에 따른, 막간 보정차압의 변화와, 향후 보정차압을 나타낸 그래프이다.
도 12는 본 발명에 따른 역세단계에서, 여과장치에 마이크로 버블을 적용하지 않은 경우와 마이크로 버블을 적용한 경우의, 농축수에서의 배출수 탁도를 나타낸 그래프이다.
도 13은 여과장치의 종류에 따른 회수율을 나타내는 그래프이다.
1 is a block diagram illustrating a ship ballast water treatment system and a storage step using the same according to an embodiment of the present invention.
2 is a flow chart showing a storage step of the ship ballast water treatment method according to the present invention.
3 is a block diagram showing the backwashing step of the ship ballast water treatment method according to the present invention.
4 is a block diagram showing the discharge step of the ship ballast water treatment method according to the present invention.
5 is a cross-sectional view showing a filtration apparatus applied to an embodiment of the present invention.
6 is a partially cutaway perspective view of a separation membrane according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a graph showing the turbidity and turbidity removal rate in the experimental example using the centrifugal separator and the filtration apparatus according to the present invention. FIG.
8 is a graph showing filtration performance depending on the type of separation membrane applied to the filtration apparatus.
9 is a graph showing a cost reduction according to the type of separation membrane applied to the filtration apparatus.
10 is a graph comparing the filtration speed and the intermembral pressure correction differential pressure according to the type of the filtration device.
11 is a graph showing a change in the intermuscular correction pressure difference and a correction differential pressure in the future depending on the type of the filtration device.
FIG. 12 is a graph showing the turbidity of the water discharged from the concentrated water when the microbubbles are not applied to the filtration apparatus and when the microbubbles are applied, in the backwashing step according to the present invention.
13 is a graph showing the recovery rate depending on the type of the filtration apparatus.

이하, 첨부된 도면에 따라 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저, 이하에서 설명되는 실시예들은 본 발명인 선박평형수 처리 시스템 및 방법의 기술적인 특징을 이해시키기에 적합한 실시예들이다. 다만, 본 발명이 이하에서 설명되는 실시예에 한정하여 적용되거나 설명되는 실시예들에 의하여 본 발명의 기술적 특징이 제한되는 것이 아니며, 본 발명의 기술 범위 내에서 다양한 변형 실시가 가능하다.First, the embodiments described below are embodiments suitable for understanding the technical characteristics of the ship ballast water treatment system and method of the present invention. However, the technical features of the present invention are not limited by the embodiments to which the present invention is applied or explained in the following embodiments, and various modifications are possible within the technical scope of the present invention.

본 발명의 일실시예에 의한 선박평형수 처리 시스템(100) 및 방법은, 선박의 밸러스트 수조(600)에 유입되는 평형수를 처리하는 것을 기초로 한다. 구체적으로, 해수 등의 원수로부터 제공되는 평형수를 처리하여 밸러스트 수조(600)에 저장하고, 밸러스트 수조(600)에 저장된 평형수를 국제해사기구의 평형수 배출조건을 만족시키도록 처리하여 배출하는 시스템 및 방법에 관한 것이다. The ship ballast water treatment system 100 and method according to an embodiment of the present invention is based on treating the ballast water flowing into the ballast water tank 600 of the ship. Specifically, the ballast water supplied from the raw water such as seawater is treated and stored in the ballast water tank 600, and the ballast water stored in the ballast water tank 600 is discharged and processed so as to satisfy the ballast water discharge condition of the International Maritime Organization System and method.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 선박평형수 처리 시스템(100) 및 방법은, 원심분리기(200)와, 마이크로 버블 발생장치(300)와, 여과장치(400) 및 자외선 살균장치(500)를 포함할 수 있다. 1, a ship ballast water treatment system 100 and method according to an embodiment of the present invention includes a centrifugal separator 200, a micro bubble generator 300, a filtration apparatus 400, Device 500 as shown in FIG.

원심분리기(200)는, 비중 차이를 이용하여, 평형수로부터 이물질을 분리할 수 있다. 구체적으로, 원심분리기(200)는 원심분리의 빠른 유속에 의한 비중차이에 의해 입자가 큰 부유물질과 일부 해양생물을 제거할 수 있다.The centrifugal separator 200 can separate foreign matter from the ballast water using the difference in specific gravity. Specifically, the centrifugal separator 200 can remove particulate floating materials and some marine organisms due to the specific gravity difference due to the high flow rate of the centrifugal separation.

원심분리기(200)는, 입자에 원심력을 가하여, 침전속도를 가속시킴으로써 입자를 분리하는 수리동력학적 분리장치의 하나로, 중력침강 장치이다. 원심분리는, 입자를 함유한 유체가 나선형의 유입부를 통해 탄젠트 방향의 직각으로 유입되면서 상승류를 형성하여 장치 내부에 원심력을 발생시키고, 이러한 원심력을 이용하여 빠른 속도로 입자를 분리하는 원리이다. 즉, 고형물질에 회전류(vortex)를 형성하여 고액 분리하는 장치이다. The centrifugal separator 200 is one of the hydraulic dynamical separators for separating particles by applying a centrifugal force to the particles and accelerating the sedimentation velocity, and is a gravitational settling apparatus. The centrifugal separation is a principle in which a fluid containing particles flows into a right angle in the tangent direction through a spiral inlet portion to generate a centrifugal force in the inside of the device and separates the particles at a high speed by using such centrifugal force. That is, it forms a vortex in a solid material to perform solid-liquid separation.

원심분리기(200)에, 해수 등의 원수가 유입되면, 비중이 물보다 무거운 입자는 원심력에 의해 장치의 내벽과 부딪쳐 장치의 하부에 설치된 제1 배출부(31)로 방출된다. 방출되는 입자는 소정 크기 이상의 부유물질과 일부 해양생물일 수 있다. 구체적으로, 해수와 함께 원심분리기(200)로 유입된 생물종 중 일부는, 원심분리를 이용하여 특정한 가속도를 가하면 생물종이 운동성을 발휘하지 못하기 때문에 비중 차이에 의해 중력침강할 수 있다. 예를 들어, 와편모조류는, 중력가속도의 1.05 내지 1.1배의 중력가속도를 가하면, 평형수와 분리되어 다시 해역으로 배출될 수 있다. When raw water such as seawater flows into the centrifugal separator 200, the particles having a specific gravity larger than water hit the inner wall of the apparatus by centrifugal force and are discharged to the first discharge portion 31 provided at the lower portion of the apparatus. The released particles may be suspended solids and some marine organisms over a predetermined size. Particularly, some of species introduced into the centrifuge 200 together with seawater can be gravitationally sedimented due to the specific gravity difference because centrifugal separation can not exert mobility when a specific acceleration is applied. For example, when a gravitational acceleration of 1.05 to 1.1 times of the gravitational acceleration is applied, the grapevine bird can be separated from the ballast water and discharged to the sea area again.

그리고, 입자가 제거된 원수인 평형수는 원심분리기(200)의 중앙의 공기대를 타고 올라가, 상단의 회전류 출구(Vortex finder)를 통해 배출될 수 있다. 이러한 회전류 출구는 마이크로 버블 발생장치(300)와 연결된 생산수 배관(21)과 연결될 수 있다. The ballast water, which is the raw water from which the particles have been removed, rises up through the air bag in the center of the centrifugal separator 200 and can be discharged through the upper vortex finder. The rotary current outlet may be connected to the production water pipe 21 connected to the micro bubble generator 300.

여기서 원심분리기(200)의 종류에는 제한이 없으며, 비중 차이에 의해, 소정 크기 이상의 부유물질과 해양생물을 제거할 수 있다면, 다양한 종류가 적용될 수 있다. 예를 들어, 원심분리기(200)는, 하이드로사이클론(Hydro Cyclone)일 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.There is no limitation on the type of the centrifugal separator 200, and various kinds of centrifugal separators 200 can be applied as long as they can remove floating substances and marine organisms having a predetermined size or more due to the specific gravity difference. For example, the centrifugal separator 200 may be a hydro cyclone, but is not limited thereto.

한편, 마이크로 버블 발생장치(300)는, 원심분리기(200)의 후단에 연결되고, 원심분리기(200)로부터 유입되는 평형수에 마이크로 버블을 발생시킬 수 있다. The micro bubble generator 300 is connected to the rear end of the centrifugal separator 200 and can generate micro bubbles in the ballast water flowing from the centrifugal separator 200.

구체적으로, 마이크로 버블 발생장치(300)는, 원심분리기(200)에서 이물질이 분리된 평형수를 공급받을 수 있다. Specifically, the micro bubble generator 300 can receive the ballast water separated by the centrifugal separator 200.

마이크로버블은 머리카락 직경의 1/2정도인 약 50㎛ 이하의 초미세 기포를 통칭한다. 마이크로버블은 내부 수축작용으로 인하여 소정크기(예를 들어, 10㎛ 이하)인 나노버블로 축소한 후 고온 및 고압의 초음파와 OH 라디칼을 발생하고, 압궤, 소멸되는 특성이 있다. 마이크로버블은, 버블 구경이 1/a로 작아지면 물질이동계수가 a배로 증가하고, 이때 기포 수량은 a3으로 증가한다. 또한, 단위 체적이 1/10로 미립화될 때 전체 표면적은 10배로 증가한다. 이에 따라, 마이크로버블의 크기가 작아질수록, 용해 효율이 증가하는 특성이 있다. Micro bubbles collectively refer to ultrafine bubbles of about 50 μm or less, which is about 1/2 of the diameter of the hair. The micro bubbles have the characteristics of collapsing into a nano bubble having a predetermined size (for example, 10 μm or less) due to the internal contraction action, generating high-temperature and high-pressure ultrasonic waves and OH radicals, collapsing and disappearing. Microbubbles have a mass transfer coefficient a multiplied by a factor of 1 when the bubble diameter is reduced to 1 / a, at which time the bubble quantity increases to a 3 . In addition, when the unit volume is atomized to 1/10, the total surface area is increased ten-fold. As a result, the smaller the micro bubble size, the more the dissolution efficiency increases.

예를 들어, 버블의 사이즈가 1/10로 작아지면 물과의 접촉 면적은 10배가 상승하므로, 1mm의 기포가 1/100로 미립화되어 10㎛가 되면 용해율이 이론상 100배가 증가될 수 있다. For example, when the size of the bubble is reduced to 1/10, the contact area with water increases by a factor of 10, so that the dissolution rate can be increased 100 times in theory when the size of the bubble of 1 mm is reduced to 1/100.

또한, 마이크로 버블은, 미세기포의 직경에 따라 반비례적으로 압력이 증가하는 자기가압 현상이 발생한다. 구체적으로, 버블은 수중에서 구형의 기체 형태로 존재하며 기액 계면으로 둘러싸여 있고, 그 계면에 표면장력의 물리적인 작용으로 인해 버블 내부에 압력이 높아진다. 예를 들어, 직경이 10㎛인 경우 약 0.3atm, 1㎛는 약 3atm의 압력이 상승한다. 일정 온도 하에서 액체에 용해되는 버블의 양은, 그 버블의 부분압에 비례하여 용해하기 때문에, 결국 미세버블일수록 버블의 용해 능력이 높아지고, 특히 소멸하는 순간 버블의 압력은 이론적으로 무한대가 된다. Also, in the micro bubble, a self-pressurizing phenomenon occurs in which the pressure increases in inverse proportion to the diameter of the fine bubbles. Specifically, the bubbles exist in the form of a spherical gas in water and are surrounded by the vapor-liquid interface, and the pressure inside the bubbles increases due to the physical action of the surface tension at the interface. For example, when the diameter is 10 탆, the pressure increases by about 0.3 atm and 1 탆 by about 3 atm. Since the amount of bubbles dissolved in the liquid under a certain temperature is dissolved in proportion to the partial pressure of the bubbles, the more the fine bubbles become, the higher the dissolving ability of the bubbles becomes, and in particular, the pressure of the bubbles at the moment of disappearing becomes theoretically infinite.

이러한 자기가압 현상에 의해, 마이크로 버블은, 순간적인 고열이 발생하며, 짧은 시간에 압축 및 파열의 연쇄반응을 반복하다고 소멸된다. 이때, 하이드록실 라디칼(Hydroxyl radical, OH) 등의 프리 라디칼을 발생시켜, 유입된 평형수에 존재하는 세균과 유해 화학물질을 분해시킬 수 있다. Due to this self-pressurizing phenomenon, the microbubbles are instantly destroyed by repeated high-temperature heating in a short time and by repeated chain reactions of compression and rupture. At this time, free radicals such as hydroxyl radicals (OH) are generated, and bacteria and toxic chemicals present in the inflowing equilibrium water can be decomposed.

마이크로 버블 발생장치(300)의 버블 생성 방식에는 제한이 없으며, 다양한 방식이 적용될 수 있다. 예를 들어, 마이크로 버블 발생장치(300)는, 평형수를 선회시켜서 마이크로 버블을 생성하는 선회방식이 적용될 수 있다. 구체적으로, 마이크로 버블 발생장치(300)는, 액체와 기체가 혼합할 때, 이젝터에서 베르누이 방정식에 따라 유체가 작은 직경의 통로를 지날 때 국부적인 진공 상태가 되는데, 이때 기체를 자흡하는 방식으로 마이크로 버블을 생성할 수 있다. The bubble generating method of the micro bubble generator 300 is not limited, and various methods can be applied. For example, the micro bubble generator 300 may be a turning system that generates micro bubbles by turning the ballast water. Specifically, when the liquid and the gas are mixed, the micro bubble generator 300 becomes a local vacuum state when the fluid passes through the small-diameter passage according to the Bernoulli's equation in the ejector. In this case, You can create bubbles.

이러한 선회방식에 의한 마이크로 버블 발생장치(300)는 독립적인 자흡을 할 수 있으므로, 대기 중의 소량의 공기만으로도 다량의 마이크로 버블을 생성할 수 있다. 따라서, 전력비가 절감되는 효과를 제공한다. Since the micro bubble generator 300 according to the pivoting method can perform an independent self-excitation, a large amount of micro bubbles can be generated with only a small amount of air. Thus, the power ratio is reduced.

다만, 본 발명에 적용되는 마이크로 버블 발생장치(300)는, 상기한 선회방식에 의하는 경우에 한정하는 것은 아니며, 다양한 변형실시가 가능하다. 예를 들어, 고압펌프를 사용하는 가압식 또는 임펠라 축에 치차를 장착하여 믹서 형태로 혼합하는 방식 등이 적용될 수도 있다. However, the micro bubble generator 300 to which the present invention is applied is not limited to the above-described pivot system, and various modifications are possible. For example, a pressing type using a high-pressure pump, or a method of mixing a gear in a mixer form by attaching a gear to an impeller shaft may be applied.

한편, 여과장치(400)는, 마이크로 버블 발생장치(300)에 연결되고, 세라믹 재질의 분리막(420)을 포함하여, 내부에 유입되는 마이크로 버블이 포함된 평형수를 여과할 수 있다. The filtration unit 400 may be connected to the micro bubble generator 300 and may include a ceramic separator 420 to filter the equilibrium water containing micro bubbles flowing therein.

구체적으로, 여과장치(400)는 세라믹 재질의 분리막(420)을 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로는 분리막(420)에 포함된 본체(421)가, 알루미나(Al2O3), 규소, 마그네슘과 같은 원재료들에 의해 제작한 세라믹 재질로 이루어질 수 있다.Specifically, the filtration apparatus 400 may include a separation membrane 420 made of a ceramic material. More specifically, the main body 421 included in the separation membrane 420 may be made of a ceramic material made of raw materials such as alumina (Al 2 O 3 ), silicon, and magnesium.

이에 따라, 분리막(420)은, 종래의 유기막에 비해 우수한 내마모성, 내화학성 및 내열성을 가질 수 있다. Accordingly, the separation membrane 420 can have excellent abrasion resistance, chemical resistance, and heat resistance as compared with the conventional organic film.

여과장치(400)는, 이러한 세라믹 재질의 분리막(420)을 이용하여 여과하므로, 원심분리기(200)에서 걸러지지 않은 크기의 물질과 미생물 등을 여과할 수 있다. Since the filtration apparatus 400 is filtered using the ceramic separator 420, it is possible to filter substances and microorganisms of a size not filtered by the centrifugal separator 200.

예를 들어, 분리막(420)에 구비된 공극의 크기는, 2㎛ 내지 10㎛ 범위일 수 있다. 공극의 크기가 2㎛ 미만이면 평형수의 투과율이 극히 작을 수 있으며, 10㎛를 초과하는 경우에는 미세조류, 원생동물, 박테리아, 바이러스 등의 제거하기 어려울 수 있다. 국제해사기구의 선박평형수 관리협약 규칙 D-2 배출규정에는, 최소 크기가 50㎛ 이하인 미생물 개체수 이내로 권고하고 있다. 이에 따라, 종래 평형수 처리장에 적용되는 분리막의 경우 여과 가능한 공극의 수준을, 동물성 플랑크톤 및 와편모조류 등을 제거하기 위한, 50㎛ 이내 수준으로 한정하고 있다. 그러나, 평형수 내에 존재하는 미세조류, 원생동물, 박테리아, 바이러스 등의 제거를 위해서는 10㎛ 이하 범위의 높은 사양이 요구되기 때문에 분리막의 공극 최소 범위를 강화해야 할 필요성이 있다. 따라서, 본 발명에 적용되는 분리막(420)의 공극의 크기는, 2㎛ 내지 10㎛ 범위인 것이 바람직하다. 이에 따라, 동물성 플랑크톤 및 와편모조류 뿐만 아니라, 미세조류, 원생동물, 박테리아, 바이러스 등도 함께 제거할 수 있다. For example, the size of the pores provided in the separation membrane 420 may range from 2 탆 to 10 탆. If the pore size is less than 2 mu m, the permeability of the ballast water may be extremely small. If the pore size is more than 10 mu m, it may be difficult to remove microalgae, protozoa, bacteria, viruses and the like. Rule D-2 of the International Convention on Maritime Ballast Water Management of the International Maritime Organization recommends that the emission limits be within the microbial population with a minimum size of 50 μm or less. Accordingly, in the case of the separation membrane applied to the conventional ballast water treatment plant, the level of the filtrateable pores is limited to the level of 50 μm or less for removing zooplankton and phytoplankton. However, in order to remove microalgae, protozoa, bacteria, viruses and the like present in the equilibrium water, a high specification in the range of 10 탆 or less is required, so that there is a need to strengthen the minimum pore range of the separation membrane. Therefore, the size of the pores of the separation membrane 420 applied to the present invention is preferably in the range of 2 탆 to 10 탆. Accordingly, not only zooplankton and phytoplankton but also microalgae, protozoa, bacteria, viruses and the like can be removed together.

또한, 본 발명에 따른 여과장치(400)는 마이크로 버블 발생장치(300)의 후단에, 제1 배관(22)을 통해 연결되어, 마이크로 버블이 포함된 평형수가 유입될 수 있다. 여과장치(400)로 유입된 마이크로 버블은, 분리막(420)의 표면에 축적된 오염물질을 탈리시킬 수 있고, 분리막(420) 표면의 세균과 유해한 물질을 분해시킴으로써 분리막(420)을 소독하는 역할을 할 수 있다. 이에 따라, 막 여과유량인 플럭스를 높게 하여 운전할 수 있으므로, 단시간에 대용량의 평형수를 처리하여 저장해야 하는 선박평형수의 특성 상, 효과를 극대화 할 수 있다.The filtering device 400 according to the present invention may be connected to the rear end of the micro bubble generator 300 through the first pipe 22 so that the ballast water containing micro bubbles may be introduced. The microbubbles flowing into the filtration unit 400 can remove contaminants accumulated on the surface of the separation membrane 420 and disinfect the separation membrane 420 by decomposing bacteria and harmful substances on the surface of the separation membrane 420 can do. As a result, the flux can be operated at a high flow rate of the membrane filtration, so that the effect can be maximized due to the characteristics of the ballast water to be stored and processed in a large amount of ballast water in a short time.

이와 같이 본 발명에 적용되는 여과장치(400)는, 마이크로 버블 발생장치(300) 후단에 설치됨으로써, 마이크로 버블에 의해 세라믹 재질의 분리막(420)의 효과를 극대화시킬 수 있다. As described above, the filtration apparatus 400 according to the present invention is installed at the rear end of the micro bubble generator 300, so that the effect of the ceramic separator 420 can be maximized by micro bubbles.

자외선 살균장치(500)는, 일측이 여과장치(400)에 연결되고, 타측이 밸러스트 수조(600)에 연결되며, 자외선을 조사하여, 내부로 유입되는 평형수를 살균할 수 있다. 구체적으로, 일측이 제2 배관(23)을 통해 여과장치(400)와 연결되고, 제3 배관(25)을 통해 밸러스트 수조(600)와 연결될 수 있다. The ultraviolet sterilizer 500 has one side connected to the filtration device 400 and the other side connected to the ballast water tank 600 and sterilizing the ballast water flowing into the inside by irradiating ultraviolet rays. Specifically, one side may be connected to the filtering device 400 through the second pipe 23, and may be connected to the ballast water tank 600 through the third pipe 25.

본 발명에 적용되는 자외선 살균장치(500)는, 원심분리기(200)와, 마이크로 버블 및 여과장치(400)를 모두 통과한 평형수가 유입되므로, 작은 입자와 대부분의 해양 생물종 소독되거나 제거된 상태의 평형수가 투입될 수 있다. 즉, 이전의 단계에서 탁질 물질이 대부분(예를 들어 90% 이상) 제거되었기 때문에, 평형수의 탁질에 의한 오염의 정도가 낮아서, 자외선 조사에 의한 조사강도의 효율을 증대시킬 수 있다. Since the ultraviolet sterilizing apparatus 500 according to the present invention inflow the ballast water that has passed through the centrifugal separator 200 and the microbubble and the filtration apparatus 400, the small particles and most of the marine species are disinfected or removed Can be charged. That is, the contamination level of the equilibrium water by the contamination is low because the uncontaminated material has been removed most (for example, 90% or more) in the previous step, so that the efficiency of irradiation intensity by ultraviolet irradiation can be increased.

구체적으로, 종래와 같이 평형수 처리장치에서, 큰 입자의 이물질만을 여과시킨 평형수에 자외선을 조사하는 경우에는, 해수 중의 탁도가 높아서, 조사된 자외선이 수주의 각종 부유물질에 의해 차단되거나 흡수되어, 그 투과도가 급격히 저하되었다. 이로 인해, 해수 중에 전체적으로 분포되어 있는 각종 악성 미생물을 효과적으로 살균처리하는 것이 곤란한 문제가 있다. Specifically, in the conventional ballast water treatment apparatus, when ultraviolet rays are irradiated to the ballast water which has only filtered large particles of foreign matter, the turbidity in the seawater is high, so that the irradiated ultraviolet rays are blocked or absorbed by various kinds of suspended substances , The permeability thereof was rapidly lowered. As a result, there is a problem that it is difficult to effectively sterilize various malignant microorganisms distributed throughout the seawater.

이에 반해, 본 발명에 적용되는 자외선 살균장치(500)는, 이전 단계에서 작은 크기의 물질 및 미생물을 소독 및 제거한 상태의 평형수에 자외선을 조사하므로, 자외선에 의한 살균효과를 극대화시킬 수 있다. On the other hand, the ultraviolet sterilizing apparatus 500 according to the present invention irradiates ultraviolet rays to the ballast water in a state where a small size material and microorganisms are disinfected and removed in the previous step, so that the sterilizing effect by ultraviolet rays can be maximized.

이와 같이 본 발명에 따른 선박평형수 처리 시스템(100)은, 각각의 장치를 배관으로 연결하여, 각각의 단계에서 저장조가 없기 때문에 2차오염을 방지할 수 있고, 마이크로 버블과 세라믹 재질의 분리막(420)을 통해, 평형수의 소독 및 여과 효율을 증대시킬 수 있으므로, 평형수를 국제해사기구의 선박평형수 규정에 부합하도록 처리하여 밸러스트 수조(600)에 저장하거나 해역에 배출할 수 있다. As described above, the ship ballast water treatment system 100 according to the present invention can prevent secondary contamination since each device is connected to a pipeline and there is no storage tank at each stage, and a microbubble- and ceramic- 420, the ballast water can be treated in accordance with the ballast water regulations of the International Maritime Organization and stored in the ballast water tank 600 or discharged to the sea area.

한편, 도 5 및 도 6를 참조하여, 여과장치(400)의 일 례를 구체적으로 설명한다. 다만, 여과장치(400)와 이에 적용되는 분리막(420)은 도시된 실시예에 한정하는 것은 아니며, 세라믹 재질의 분리막(420)을 적용하여 평형수를 여과할 수 있다면, 다양한 변형실시가 가능하다. An example of the filtration apparatus 400 will be described in detail with reference to Figs. 5 and 6. Fig. However, the filtration apparatus 400 and the separation membrane 420 applied thereto are not limited to the illustrated embodiment, and various modifications can be made as long as the filtration of the equilibrium water is performed by applying the ceramic separator 420 .

도 5를 참조하면, 분리막(420)은 여과장치(400)로 유입된 평형수를, 크로스 플로우 여과(Cross flow Filtration, 십자형 여과) 방식에 의해 여과할 수 있다. 구체적으로, 분리막(420)은, 여과장치(400)로 유입된 평형수를, 분리막(420) 내부로 투과되어 여과되는 투과수와, 분리막(420) 외부의 오염물질이 포함된 평형수인 농축수로 분리하여 배출할 수 있다. Referring to FIG. 5, the separation membrane 420 can filter the ballast water flowing into the filtration apparatus 400 by a cross flow filtration method. Specifically, the separation membrane 420 separates the ballast water flowing into the filtration unit 400 from the permeated water that is filtered through the inside of the separation membrane 420 and the concentrated water containing the contaminants outside the separation membrane 420 The water can be separated and discharged.

더욱 구체적으로, 마이크로 버블 발생장치(300)를 통과한 평형수는, 제1 배관(22)을 통해 여과장치(400) 내부로 유입될 수 있다. 유입된 평형수의 일부인 투과수는, 분리막(420) 내부로 투과되어 제2 배관(23)을 통해 자외선 살균장치(500)로 유입될 수 있다. 또한, 유입된 평형수 중 분리막(420)을 투과하지 못한 농축수는 농축수 배관(24)을 통해 배출될 수 있다. More specifically, the ballast water that has passed through the microbubble generator 300 may be introduced into the filtration unit 400 through the first pipe 22. The permeated water, which is a part of the inflowing ballast water, can be permeated into the separation membrane 420 and introduced into the ultraviolet sterilizing apparatus 500 through the second pipe 23. In addition, the concentrated water that has not permeated through the separation membrane 420 in the introduced ballast water can be discharged through the concentrated water pipe 24.

크로스 플로우 여과방식은, 이와 대비되는 종래 전량 여과(Dead end flow Filtration) 방식에 비해 분리막(420)의 오염 가능성이 낮고, 분리막(420)의 교환빈도가 낮으며, 역세정으로 재생가능한 이점이 있다. The cross-flow filtration method has an advantage in that the possibility of contamination of the separation membrane 420 is low, the frequency of exchange of the separation membrane 420 is low, and the system can be regenerated by backwashing, compared with the conventional dead end flow filtration system .

또한, 도 6을 참조하면, 분리막(420)은, 내부에 평형수가 수용되는 수용공간(422)이 구비되고, 원판의 디스크 형태로 마련되며, 회전 가능하게 구비될 수 있다. 6, the separation membrane 420 is provided with a receiving space 422 in which a ballast water is received, and is provided in the form of a disk of a disk, and can be rotatably provided.

구체적으로, 여과장치(400)는, 하우징(410)과, 회전축(430)과, 회전구동부재(440)를 더 포함할 수 있다. Specifically, the filtration apparatus 400 may further include a housing 410, a rotation shaft 430, and a rotation driving member 440.

하우징(410)은, 하측에 마이크로 버블 발생장치(300)와 연통되는 제1 배관(22)이 연결되고, 상측에 자외선 살균장치(500)와 연통되는 제2 배관(23) 및, 원심분리기(200)와 연통되는 농축수 배관(24)이 연결될 수 있다. 하우징(410)의 내부에는 분리막(420)과 평형수가 수용될 수 있다. The housing 410 includes a second pipe 23 connected to the first pipe 22 communicating with the micro bubble generator 300 on the lower side and communicating with the ultraviolet sterilizer 500 on the upper side, 200 may be connected to the concentrated water pipe 24. The separator 420 and the ballast water may be accommodated in the housing 410.

회전축(430)은, 하우징(410)에 회전가능하게 구비될 수 있다. 그리고, 회전구동부재(440)는, 회전축(430)에 회전력을 제공할 수 있다. 예를 들어, 회전구동부재(440)는 하우징(410) 내부에 수용된 회전축(430)과 연결되어 회전축(430)에 회전력을 전달하는 구동 모터일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 변형실시가 가능하다. The rotary shaft 430 may be rotatably mounted on the housing 410. Then, the rotation driving member 440 can provide rotational force to the rotating shaft 430. For example, the rotation driving member 440 may be a driving motor connected to the rotation shaft 430 accommodated in the housing 410 to transmit rotational force to the rotation shaft 430. However, the present invention is not limited thereto, and various modifications are possible.

분리막(420)은, 회전축(430)의 길이방향으로 복수 개가 이격되게 배치되며, 분리막(420) 내부의 수용공간(422)은 제2 배관(23)과 연통될 수 있다. A plurality of the separation membranes 420 may be spaced apart from each other in the longitudinal direction of the rotating shaft 430 and the accommodation space 422 inside the separation membrane 420 may communicate with the second piping 23.

여기서 분리막(420)은, 본체(421)와, 중심홀(423)과, 관통채널(424)을 포함할 수 있다. Here, the separation membrane 420 may include a body 421, a center hole 423, and a through channel 424.

본체(421)는, 상기한 바와 같이, 세라믹 재질로 이루어질 수 있고, 내부에 수용공간(422)이 형성되며, 외측에서 내측으로 또는, 내측에서 외측으로 평형수가 투과될 수 있다. 한편 중심홀(423)은, 회전축(430)이 끼워지도록, 본체(421)의 중앙에 관통 형성될 수 있다.As described above, the body 421 may be made of a ceramic material, a receiving space 422 may be formed therein, and the ballast water may be transmitted from the outside to the inside or from inside to outside. On the other hand, the center hole 423 can be formed to pass through the center of the main body 421 so that the rotation shaft 430 is fitted.

관통채널(424)은, 본체(421)의, 중심홀(423)을 향하는 면에 관통 형성될 수 있다. 즉, 중심홀(423)의 측면에 복수 개가 관통 형성될 수 있다. 여기서, 회전축(430)은, 중심홀(423)에 끼워지되, 관통채널(424)과 연통되는 홀(미도시)이 형성될 수 있다. 이러한 홀과 관통채널(424)을 통해 수용공간(422) 내부에 유입된 평형수가 회전축(430)으로 이동할 수 있다. The through channel 424 may be formed through the surface of the body 421 facing the center hole 423. [ That is, a plurality of holes may be formed through the side surface of the center hole 423. Here, the rotation shaft 430 may be formed with a hole (not shown) that is fitted in the center hole 423 and communicates with the through-channel 424. The ballast water flowing into the receiving space 422 through the holes and the through channels 424 can be moved to the rotating shaft 430.

또한, 회전축(430)의 내부는 제2 배관(23)과 연통될 수 있다. 이때, 회전축(430)과 제2 배관(23)의 연결방식에는 제한이 없으며, 회전축(430)으로 유입되어 상부로 이동한 평형수를 제2 배관(23)과 연결할 수 있다면, 다양한 형태가 적용될 수 있다. 예를 들어, 회전축(430)의 상측에 결합하고, 회전축(430)의 내부와 제2 배관(23)이 연통되게 연결된 커플링일 수 있다. 이러한 커플링은 하우징(410)의 상부에서 실링처리될 수 있고, 회전축(430)이 회전가능하게 구비될 수 있다. In addition, the inside of the rotating shaft 430 can communicate with the second pipe 23. At this time, there is no limitation on the connection method of the rotation shaft 430 and the second pipe 23, and various types are applicable as long as the ballast flowing into the rotation shaft 430 and connected to the upper pipe 23 can be connected to the second pipe 23 . For example, it may be coupled to the upper side of the rotary shaft 430, and the coupling pipe may be connected to the inside of the rotary shaft 430 and the second pipe 23 to be connected. This coupling can be sealed at the top of the housing 410, and the rotation shaft 430 can be rotatably provided.

평형수를 밸러스트 수조(600)에 저장 시에, 여과장치(400)의 동작을 설명한다. 먼저, 제1 배관(22)을 통해서, 마이크로 버블이 포함된 평형수가 유입되면, 일부 평형수가 막간 압력차에 의해 분리막(420)을 투과하여 내부 수용공간(422)으로 유입될 수 있다. The operation of the filtration apparatus 400 when the ballast water is stored in the ballast water tank 600 will be described. First, when the ballast water containing the microbubbles flows through the first pipe 22, some ballast water may permeate through the separation membrane 420 and enter the internal space 422 due to the inter-membrane pressure difference.

유입된 평형수는 본체(421)의 중앙으로 이동하여 관통채널(424)을 통해 회전축(430)의 내부로 이동한 후, 회전축(430)을 따라 상부로 이동할 수 있다. 그리고, 회전축(430)에 연결된 제2 배관(23)을 통해 자외선 살균장치(500)로 이동할 수 있다. 한편, 유입된 평형수 중 분리막(420)을 투과하지 못한 평형수는, 소정 크기 이상의 생물종과 오염물질이 포함된 농축수가 되어 농축수 배관(24)을 통해 배출될 수 있다.The inflowing ballast water moves to the center of the main body 421 and moves to the inside of the rotating shaft 430 through the through channel 424 and then moves upward along the rotating shaft 430. Then, the ultraviolet sterilizing device 500 can be moved through the second pipe 23 connected to the rotating shaft 430. On the other hand, the ballast water that has not permeated through the separation membrane 420 in the influent ballast water can be discharged through the concentrated water pipe 24 with concentrated water containing biological species and contaminants of a predetermined size or larger.

한편, 마이크로 버블이 상기한 자기가압 현상에 의해 분리막(420)의 표면의 오염물질을 분해하여 소독할 수 있다. 또한, 회전구동부재(440)에 의해 회전축(430)이 회전하면서, 복수의 분리막(420)이 회전할 수 있다. 이러한 분리막(420)의 회전에 의해, 분리막(420)의 본체(421) 표면에 부착된 오염물질이 탈리되거나 부착되는 것을 방지함으로써, 본체(421) 표면에 오염물질이 부착되는 것을 최소화할 수 있다. On the other hand, the microbubbles can decompose and disinfect the contaminants on the surface of the separation membrane 420 by the self-pressurization phenomenon described above. In addition, the rotation shaft 430 is rotated by the rotation driving member 440, so that the plurality of separation membranes 420 can rotate. The adhesion of contaminants to the surface of the body 421 can be minimized by preventing the contaminants attached to the surface of the body 421 of the separation membrane 420 from being torn or adhered by the rotation of the separation membrane 420 .

이와 같이, 본 발명에 적용되는 분리막(420)은, 평형수에 함유된 마이크로 버블의 분해기능과, 분리막(420)의 회전에 따른 오염물질 축적 완화기능에 의해, 분리막(420)의 막간 차압이 상승하는 것을 최소화할 수 있다. 이에 따라, 분리막(420)의 구동 압력의 상승을 방지하여, 일반적인 세라믹 재질의 분리막(420)에 비해 에너지를 절감할 수 있다. As described above, the separation membrane 420 applied to the present invention can prevent the differential pressure of the separation membrane 420 from increasing due to the function of decomposing the microbubbles contained in the ballast water and the function of reducing contaminant accumulation due to the rotation of the separation membrane 420 It is possible to minimize the rise. Accordingly, it is possible to prevent an increase in the driving pressure of the separation membrane 420 and to save energy compared to the separation membrane 420 of a general ceramic material.

또한, 본 발명에 따르면, 분리막(420)의 표면에 오염물질의 축적이 방지되므로, 분리막(420)의 여과시간을 장시간 지속할 수 있고, 단위 면적 당 막 여과유량인 플럭스(Flux)를 높일 수 있다. 이에 따라, 크로스 플로우 여과방식을 적용한 분리막(420)임에도 불구하고, 전량 여과(Dead End Flow) 방식 수준의 고플럭스를 실현할 수 있으므로, 단시간에 대용량의 해수를 처리하여 저장하는 우수한 효과를 얻을 수 있다. According to the present invention, since the accumulation of contaminants on the surface of the separation membrane 420 is prevented, the filtration time of the separation membrane 420 can be maintained for a long time and the flux, which is the membrane filtration flow rate per unit area, have. Accordingly, even though the separation membrane 420 using the cross-flow filtration method is used, a high flux of the level of the Dead End Flow system can be achieved, and thus an excellent effect of processing and storing a large amount of seawater in a short time can be obtained .

한편 이하에서는, 도 1 내지 도 4에 도시된 실시예를 참조하여, 본 발명의 다른 측면에 의한 선박평형수 처리방법을 설명한다. 이하에서 설명하는 선박평형수 처리방법은 상기한 선박평형수 처리 시스템(100)의 구성을 이용한 것으로, 이하에서는 상기한 구성과 동일한 구성에 대한 자세한 설명을 생략한다. Hereinafter, a method for treating ship equip- ment water according to another aspect of the present invention will be described with reference to the embodiments shown in Figs. 1 to 4. Fig. The ship ballast water treatment method described below uses the structure of the ship ballast water treatment system 100 described above, and a detailed description of the same components as those described above will be omitted.

본 발명의 실시예에 의한 선박평형수 처리방법은, 저장단계와 배출단계를 포함할 수 있다. The ship ballast water treatment method according to an embodiment of the present invention may include a storage step and a discharge step.

저장단계에서는, 평형수를 밸러스트 수조(600)로 저장할 수 있다. 도 1은 저장단계를 나타내는 블록도이고, 도 2는 저장단계를 나타내는 플로우차트이다. In the storing step, the ballast water can be stored in the ballast water tank 600. Fig. 1 is a block diagram showing a storing step, and Fig. 2 is a flowchart showing a storing step.

도 1 및 도 2를 참조하면, 저장단계는, 분리단계(S120)와, 마이크로 버블 발생단계(S130)와, 여과단계(S140)를 포함할 수 있다. 또한, 원수 유입단계(S110)와, 밸러스트 수조(600) 저장단계(S160)를 더 포함할 수 있고, 자외선 살균단계(S150)를 더 포함할 수 있다. 1 and 2, the storing step may include a separating step S120, a micro bubble generating step S130, and a filtering step S140. In addition, it may further include a raw water inflow step (S110) and a ballast water tank storage step (S160), and may further include an ultraviolet sterilization step (S150).

먼저 원수 유입단계(S110)에서, 원수배관(11)을 통해 원심분리기(200)로 해수 등의 원수가 유입될 수 있다. 이러한 해수 등이 평형수로 제공될 수 있다. First, raw water such as seawater may be introduced into the centrifuge 200 through the raw water pipe 11 in the raw water inflow step (S110). Such seawater can be provided as ballast water.

분리단계(S120)는, 유입된 평형수를, 원심분리기(200)로 유입시켜 이물질을 분리할 수 있다. 구체적으로 유입된 평형수는 원심분리에 의해 분리되어, 소정 크기 이상의 부유물질과 일부 해양생물이 제1 배출부(31)를 통해 방출될 수 있다. 또한, 소정 크기 이상의 부유물질과 일부 해양생물이 제거된 원수인 평형수는, 생산수 배관(21)을 통해 마이크로 버블 발생장치(300)로 이동할 수 있다.In the separation step (S120), the introduced ballast water can be introduced into the centrifugal separator (200) to separate the foreign matter. Specifically, the inflow of the ballast water is separated by centrifugation, so that floating substances and some marine organisms larger than a predetermined size can be discharged through the first discharge portion 31. In addition, the ballast water, which is the raw water having a predetermined size or more and the water from which some marine life has been removed, can be moved to the microbubble generator 300 through the production water pipe 21.

한편, 마이크로 버블 발생단계(S130)는, 분리단계(S120)에서 이물질이 분리된 평형수를 마이크로 버블 발생장치(300)로 유입시켜, 평형수에 마이크로 버블을 발생시킬 수 있다. Meanwhile, in the micro bubble generating step S130, microbubbles may be generated in the equilibrium water by introducing the separated water into the micro bubble generator 300 in the separation step S120.

마이크로 버블 발생단계(S130)에서 생성된 마이크로 버블은, 상기 자기가압 현상에 의해 평형수에 존재하는 세균과 유해 화학물질을 분해시킬 수 있다. 여기서, 마이크로 버블 발생장치(300)는 평형수를 선회시켜서 마이크로 버블을 생성하는 버블을 생성하는 선회방식이 적용될 수 있다. 이에 따라, 독립적인 자흡을 통해, 전력비가 절감되는 효과를 제공할 수 있다. The micro bubble generated in the micro bubble generating step (S130) can decompose bacteria and harmful chemical substances present in the equilibrium water by the self-pressurizing phenomenon. Here, the micro bubble generator 300 may be a turning system that generates a bubble to generate micro bubbles by turning the ballast water. Thus, it is possible to provide an effect of reducing power consumption through independent self-excitation.

이와 같이, 분리단계(S120)에서 큰 입자가 분리 및 제거되고, 마이크로 버블 발생단계(S130)에서 유해물질이 분해된 평형수는, 마이크로 버블과 함께 제1 배관(22)을 통해, 여과장치(400)로 유입될 수 있다. In this way, the large particles are separated and removed in the separation step S120, and the ballast water in which the harmful substances are decomposed in the microbubble generation step S130 is discharged through the first pipe 22 together with the microbubbles, 400). ≪ / RTI >

여과단계(S140)는, 마이크로 버블 발생단계(S130)를 통과한, 마이크로 버블이 포함된 평형수를, 마이크로 버블 발생장치(300)에 연결된 여과장치(400)에 유입시키고, 여과장치(400)에 구비된 세라믹 재질의 분리막(420)에 의해 평형수를 여과할 수 있다. In the filtration step S140, the microbubble-containing ballast water that has passed through the microbubble generation step S130 flows into the filtration device 400 connected to the microbubble generator 300, The ballast water can be filtered by the separation membrane 420 made of a ceramic material.

여과장치(400)는, 이러한 세라믹 재질의 분리막(420)을 이용하여 여과하므로, 원심분리기(200)에서 걸러지지 않은 크기의 작은 입자와 미생물 등을 여과할 수 있다. 구체적으로 분리막(420)에 구비된 공극의 크기는, 2㎛ 내지 10㎛ 범위인 것이 바람직하다.Since the filtration apparatus 400 is filtered using the ceramic separator 420, it is possible to filter small particles and microorganisms of a size not filtered by the centrifugal separator 200. Specifically, the size of the pores provided in the separation membrane 420 is preferably in the range of 2 탆 to 10 탆.

본 발명에 적용되는 분리막(420)은 공극의 크기를 2㎛ 내지 10㎛ 범위 내에 인 것을 사용함으로써, 미세조류, 원생동물, 박테리아, 바이러스 등을 제거할 수 있다.The separation membrane 420 used in the present invention can remove microalgae, protozoa, bacteria, viruses and the like by using the pores having a size in the range of 2 탆 to 10 탆.

또한, 여과단계(S140)에서, 여과장치(400)로 유입된 마이크로 버블은, 분리막(420)의 표면에 축적된 오염물질을 탈리시킬 수 있고, 분리막(420) 표면의 세균과 유해한 물질을 분해시킴으로써 분리막(420)을 소독하는 역할을 할 수 있다. 이에 따라, 막 여과유량인 플럭스를 높게 하여 운전할 수 있으므로, 단시간에 대용량의 평형수를 처리하는 효과를 얻을 수 있다. In addition, in the filtration step S140, the micro bubbles flowing into the filtration apparatus 400 may desorb the contaminants accumulated on the surface of the separation membrane 420 and decompose bacteria and harmful substances on the surface of the separation membrane 420 Thereby sterilizing the separation membrane 420. As a result, the flux can be operated at a high flow rate, which is a membrane filtration flow rate, so that an effect of treating a large amount of ballast water in a short time can be obtained.

또한, 여과단계(S140)에서, 회전가능하게 구비된 분리막(420)의 회전에 의해, 분리막(420)의 본체(421) 표면에 부착된 오염물질이 탈리되거나 부착되는 것을 방지함으로써, 본체(421) 표면에 오염물질이 부착되는 것을 최소화할 수 있다. The rotation of the separation membrane 420 rotatably provided in the filtration step S140 prevents the contaminants adhering to the surface of the body 421 of the separation membrane 420 from being detached or adhered, ) The adhesion of contaminants to the surface can be minimized.

이와 같이 본 발명에 적용되는 여과장치(400)는, 마이크로 버블 발생장치(300) 후단에 설치되고, 회전형의 크로스 플로우 여과방식의 분리막(420)을 적용함으로써, 세라믹 재질의 분리막(420)의 여과효과를 극대화시킬 수 있다.As described above, the filtration apparatus 400 applied to the present invention is a filtration apparatus 400 installed at the downstream end of the micro bubble generator 300 and adapted to apply a rotary cross filtration type separation membrane 420 to the separation membrane 420 of the ceramic material, The filtration effect can be maximized.

자외선 살균단계(S150)는, 여과단계(S140) 후에, 여과된 평형수를 자외선 살균장치(500)에 유입시키고, 자외선을 조사하여 평형수를 살균할 수 있다. In the ultraviolet sterilization step S150, after the filtration step S140, the filtered ballast water is introduced into the ultraviolet sterilizing apparatus 500, and ultraviolet rays are irradiated to sterilize the ballast water.

구체적으로, 여과장치(400)에서 여과된 평형수는 제2 배관(23)을 통해 자외선 살균장치(500)로 유입될 수 있다. 자외선 살균장치(500)에 유입된 평형수는, 원심분리기(200)와, 마이크로 버블 및 여과장치(400)를 모두 통과한 평형수가 유입되므로, 작은 입자와 대부분의 해양 생물종 소독되거나 제거된 상태의 평형수가 투입될 수 있다. 즉, 이전의 단계에서 탁질 물질이 대부분(예를 들어 90% 이상) 제거되었기 때문에, 평형수의 탁질에 의한 오염의 정도가 낮아서, 자외선 조사에 의한 조사강도의 효율을 증대시킬 수 있다. Specifically, the filtered ballast water in the filtration apparatus 400 may be introduced into the ultraviolet sterilizing apparatus 500 through the second pipe 23. Since the ballast water flowing into the ultraviolet sterilizing apparatus 500 flows through the centrifugal separator 200 and the microbubbles and the filtration apparatus 400, Can be charged. That is, the contamination level of the equilibrium water by the contamination is low because the uncontaminated material has been removed most (for example, 90% or more) in the previous step, so that the efficiency of irradiation intensity by ultraviolet irradiation can be increased.

밸러스트 수조(600)에 저장하는 단계(S160)에서는, 자외선 살균단계(S150)에서 살균된 평형수를 제3 배관(25)을 통해 밸러스트 수조(600)에 저장할 수 있다. 이때, 밸러스트 수조(600)에 저장되는 평형수는, 국제해사기구의 선박평형수 처리규정에 부합하도록 처리된 상태로 밸러스트 수조(600)에 저장될 수 있다. In step S160 of storing the ballast water in the ballast water tank 600, sterilized ballast water in the ultraviolet sterilization step S150 may be stored in the ballast water tank 600 through the third pipe 25. At this time, the ballast water stored in the ballast water tank 600 may be stored in the ballast water tank 600 in a state that the ballast water is processed to comply with the ship ballast water treatment regulations of the International Maritime Organization.

한편, 도 4에 도시된 실시예와 같이, 배출단계에서는, 저장단계를 통해 저장된 평형수를, 밸러스트 수조(600)로부터 외부로 배출할 수 있다. On the other hand, as in the embodiment shown in Fig. 4, in the discharging step, the ballast water stored through the storing step can be discharged from the ballast water tank 600 to the outside.

구체적으로, 배출단계는, 자외선 조사단계와, 평형수 배수단계를 포함할 수있다. Specifically, the discharging step may include an ultraviolet irradiation step and an equilibrium drainage step.

자외선 조사단계는, 밸러스트 수조(600)에 저장된 평형수를, 제3 배관(25)을 통해 자외선 살균장치(500)로 공급하고, 자외선을 조사하여 평형수를 소독할 수 있다. 밸러스트 수조(600)에 저장된 평형수는 미세 부유물질 및 작은 해양생물까지 모두 제거된 고품질의 생산수이므로, 자외선 조사에 의한 소독만으로, 국제해사기구의 평형수 배출조건을 만족할 수 있다. In the ultraviolet ray irradiation step, the ballast water stored in the ballast water tank 600 may be supplied to the ultraviolet sterilizing apparatus 500 through the third pipe 25, and the ballast water may be sterilized by irradiating ultraviolet rays. Since the ballast water stored in the ballast water tank 600 is a high-quality water produced by removing all the suspended substances and small marine life, it is possible to satisfy the ballast water discharge condition of the International Maritime Organization only by disinfection by ultraviolet irradiation.

평형수 배수단계는, 자외선 조사단계에 의해 소독된 평형수를, 제2 배출부(32)를 통해 외부로 배수할 수 있다. In the ballast water draining step, the ballast water sterilized by the ultraviolet irradiation step can be discharged to the outside through the second discharge portion 32.

한편, 도시하지 않았지만, 배출단계는, 다른 실시예로서, 여과장치(400) 투입단계를 더 포함할 수 있다. On the other hand, although not shown, the discharging step may further include a step of injecting the filtration apparatus 400 as another embodiment.

여과장치(400) 투입단계는, 자외선 조사단계 전에, 밸러스트 수조(600)에 저장된 평형수를, 여과장치(400)에 투입하여, 분리막(420)에 의해 평형수를 여과한 후, 자외선 살균장치(500)로 유입시킬 수 있다. 이에 따라, 밸러스트 수조(600)에서 미생물이 성장한 경우에도, 분리막(420)에 의해 여과한 다음 소독 후 배출할 수 있다.The filtration device 400 is charged with the ballast water stored in the ballast water tank 600 into the filtration device 400 and filtering the ballast water by the separation membrane 420 before the ultraviolet ray irradiation step, (500). Accordingly, even when the microorganisms are grown in the ballast water tank 600, they can be filtered by the separation membrane 420 and then disinfected and discharged.

한편, 도 3에 도시된 실시예와 같이, 본 발명에 따른 선박평형수 처리방법은, 역세단계를 더 포함할 수 있다. Meanwhile, as in the embodiment shown in FIG. 3, the ship ballast water treatment method according to the present invention may further include a backwashing step.

역세단계는, 여과단계(S140) 착수 후 기설정된 시간이 경과하거나, 여과장치(400)의 유입과 유출의 차인 막간 차압이 기설정된 범위에 도달하면, 밸러스트 수조(600)에 저장된 평형수를 여과장치(400)에 반대로 공급하여, 여과장치(400)를 역세할 수 있다. The backwashing step is a step in which the ballast water stored in the ballast water tank 600 is filtered through the filtration unit 400 when a predetermined time has elapsed since the start of the filtration step S140 or when the pressure difference between the inflow and outflow of the filtration unit 400 reaches a predetermined range The filtration device 400 can be backwashed by supplying the filtrate to the device 400 in reverse.

예를 들어, 세라믹 재질의 분리막(420)은, 지표수를 기준으로, 여과시간이 2시간 당 1회주기로 역세를 하거나, 분리막(420)의 막간 차압이 150~200kPa의 범위에 도달하면, 역세를 실시할 수 있다. 그러나, 통상적인 종래의 역세 방법은 역세 주기가 짧아 대용량의 선박평형수를 연속적으로 저장하기에는 한계가 있다.For example, when the separation membrane 420 made of ceramic material is backwashed with a filtration time of one time per 2 hours on the basis of surface water, or when the differential pressure of the separation membrane 420 reaches a range of 150 to 200 kPa, . However, the conventional conventional backwashing method has a short backwash cycle and thus has a limitation in continuously storing a large amount of ship ballast water.

상기한 바와 같이, 본 발명은 저장단계에서, 마이크로 버블의 분해작용과 분리막(420)의 회전에 의해, 분리막(420) 표면의 오염물질의 축적이 현저하게 줄어들게 되므로, 여과시간 중의 역세주기를 연장할 수 있다. As described above, according to the present invention, since the accumulation of contaminants on the surface of the separation membrane 420 is remarkably reduced by the decomposition of the micro bubbles and the rotation of the separation membrane 420, the backwash cycle during the filtration time is extended can do.

구체적으로, 역세단계는, 자외선 소독단계와, 제1 세정단계와, 농축수 배수단계를 포함할 수 있다. Specifically, the backwashing step may include an ultraviolet sterilization step, a first cleaning step, and a concentrated water drainage step.

자외선 소독단계는, 밸러스트 수조(600)에서 자외선 살균장치(500)로 평형수를 유입시켜서, 자외선을 조사하여 소독할 수 있다. The ultraviolet disinfecting step may be performed by introducing the ballast water into the ultraviolet sterilizing apparatus 500 from the ballast water tank 600 and disinfecting it by irradiating ultraviolet rays.

자외선 소독단계에서 소독된 평형수는 제2 배관(23)을 통해 여과장치(400)로 유입될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 처리 시스템(100)은, 밸러스트 수조(600)에 저장된 평형수를 역세수로 이용하여 역세과정을 수행할 수 있다. The ballast water sterilized in the ultraviolet disinfecting step may be introduced into the filtration unit 400 through the second pipe 23. That is, the treatment system 100 according to the present invention can perform a backwash process using the ballast water stored in the ballast water tank 600 as a reverse water wash.

제1 세정단계는, 자외선 소독단계 이 후, 평형수를 여과장치(400)에 유입시키고, 분리막(420)의 내부에서 외부로 평형수를 투과시켜, 분리막(420) 표면의 오염물질을 제거 할 수 있다.In the first cleaning step, after the ultraviolet disinfection step, the ballast water is introduced into the filtration unit 400 and the ballast water is permeated to the outside from inside the separation membrane 420 to remove contaminants from the surface of the separation membrane 420 .

구체적으로, 도 5 및 도 6을 참조하면, 이와 같이 여과장치(400)에 유입된 평형수는, 제2 배관(23)을 통해 유입되어, 제2 배관(23)과 연통된, 분리막(420)의 수용공간(422)으로 유입될 수 있다. 수용공간(422)으로 유입된 평형수는, 분리막(420)의 내측에서 외측으로 투과되면서, 분리막(420)의 외측면에 형성된 오염물질이 빠른 유속에 의해 탈리될 수 있다. 5 and 6, the ballast water flowing into the filtration apparatus 400 flows through the second pipe 23 and flows into the separation pipe 420, which is in communication with the second pipe 23, As shown in FIG. The ballast water flowing into the accommodation space 422 is transmitted from the inside to the outside of the separation membrane 420 and contaminants formed on the outer surface of the separation membrane 420 can be desorbed at a high flow rate.

농축수 배수단계는, 제1 세정단계를 통해 여과장치(400) 내부에 생성된, 오염물질이 포함된 평형수인 농축수를, 원심분리기(200)로 공급하여 원심분리에 의해 외부로 배수할 수 있다. In the concentrated water drain step, concentrated water, which is a ballast water containing contaminants, generated in the filtration unit 400 through the first washing step is supplied to the centrifugal separator 200 and is discharged to the outside by centrifugal separation .

또한, 역세단계는, 제2 세정단계를 더 포함할 수 있다. Further, the backwashing step may further include a second cleaning step.

제2 역세단계는, 제1 세정단계 착수 후 기설정된 시간이 경과하면, 제1 세정단계와 함께, 원심분리기(200)로부터 공급되는 평형수를, 마이크로 버블 발생장치(300)를 거쳐서 여과장치(400)로 유입시킴으로써, 평형수에 포함된 마이크로 버블에 의해, 분리막(420) 표면의 오염물질을 탈리시킬 수 있다. The second backwashing step is a step of returning the ballast water supplied from the centrifugal separator 200 to the filtration device (not shown) via the microbubble generator 300, together with the first cleaning step, after a predetermined time has elapsed after the start of the first cleaning step 400, the contaminants on the surface of the separation membrane 420 can be desorbed by microbubbles contained in the ballast water.

예를 들어, 역세 시간을 2분 내지 4분간 실시하는 경우, 초반의 1분 내지 2분동안, 원심분리기(200)는, 유입된 역세수인 평형수를 전량 배출할 수 있다. 그리고, 후반의 1분 내지 2분 동안, 원심분리기(200)는 생산수 배관(21)을 개방하여 원심분리기(200)의 평형수를 마이크로 버블 발생장치(300)를 통과하여 여과장치(400)로 공급되도록 할 수 있다. For example, when the backwashing time is 2 minutes to 4 minutes, the centrifugal separator 200 can discharge all the equilibrium water, which is the incoming reverse water, for 1 minute to 2 minutes in the early half. The centrifugal separator 200 opens the product water pipe 21 to circulate the ballast water of the centrifugal separator 200 through the microbubble generator 300 and the filtration device 400, As shown in FIG.

이에 따라, 제2 세정단계에서, 원심분리기(200)와 마이크로 버블 발생장치(300)로부터 유입된 평형수가, 분리막(420)의 외측면으로 순환할 수 있다. 이에 따라, 마이크로 버블은, 분리막(420)의 외측면에 미처 탈리되지 못한 오염물질을 부상시킴과 동시에 제거할 수 있다. Accordingly, in the second cleaning step, the ballast water introduced from the centrifugal separator 200 and the microbubble generator 300 can circulate to the outer surface of the separation membrane 420. Accordingly, the microbubbles can be removed while flushing contaminants that have not yet desorbed from the outer surface of the separation membrane 420.

이러한 제2 세정단계는, 제1 세정단계와 함께 수행됨으로써, 분리막(420)의 역세효과를 극대화시킬 수 있다. 또한, 제2 세정단계에서, 원심분리기(200)로 배출된 평형수를 다시 여과장치(400)로 유입하여 분리막(420)의 외측면을 순환하도록 하므로, 밸러스트 수조(600)에 저장된 평형수가 적게 소모되는 장점이 있다. 따라서, 제1 배출부(31)를 통해 배출되는 총량은 동일하나, 역세단계에서 평형수의 사용량이 감소하기 때문에, 분리막(420)의 회수율은 증가하게 된다. This second cleaning step is performed together with the first cleaning step, thereby maximizing the backwash effect of the separation membrane 420. In addition, in the second cleaning step, the ballast water discharged into the centrifugal separator 200 flows into the filtration unit 400 again to circulate the outer surface of the separation membrane 420, so that the ballast water stored in the ballast water tank 600 There is an advantage to be consumed. Therefore, the total amount discharged through the first discharge portion 31 is the same, but the amount of the ballast water used in the backwashing step is decreased, so that the recovery rate of the separation membrane 420 is increased.

본 발명에 적용되는 역세단계는, 소독을 위해 차아염소산나트륨과 같은 소독제를 첨가할 필요가 없고, 역세 시 별도의 공기를 주입할 필요가 없는 이점이 있다. 또한, 밸러스트 수조(600)에 저장된 평형수를 소독하여 역세수로 재사용함으로써, 분리막(420)의 회수율을 향상시킬 수 있다. The backwashing step according to the present invention does not require the addition of a disinfectant such as sodium hypochlorite for disinfection, and there is no need to inject additional air at the time of backwashing. In addition, the ballast water stored in the ballast water tank 600 can be disinfected and reused as backwash water, thereby improving the recovery rate of the separation membrane 420.

이와 같이 본 발명에 따른 선박평형수 처리방법은, 평형수의 저장단계, 역세단계, 배출단계를, 모두 하나의 처리 시스템(100)을 통해 구동할 수 있다. 따라서, 평형수 처리를 위한 소요부지가 감소되고, 처리비용이 절감되는 효과를 얻을 수 있다. As described above, the ballast water treatment method according to the present invention can drive the ballast water storing step, the backwashing step, and the discharging step all through one processing system 100. Therefore, the required site for the ballast water treatment is reduced and the processing cost is reduced.

한편, 이하에서는, 도 7 내지 도 13에 도시된 그래프를 참조하여, 본 발명에 따른 선박평형수 처리 시스템 및 처리방법의 효과를 설명한다. 도 7 내지 도 13에 도시된 그래프는, 본 발명에 따른 선박평형수 처리 시스템 및 방법을 이용한 실험예를 나타낸 것이다. 다만, 본 발명의 실시는 이러한 특정한 실험예에 한정하는 것은 아니다. Hereinafter, effects of the ship ballast water treatment system and the treatment method according to the present invention will be described with reference to the graphs shown in Figs. 7 to 13. Fig. The graphs shown in FIGS. 7 to 13 show experimental examples using the ship ballast water treatment system and method according to the present invention. However, the practice of the present invention is not limited to these specific examples.

도 7은, 본 발명에 따른 원심분리기(200)와 여과장치(400)를 이용한 실험예에서의 탁도 및 탁도 제거율을 나타내는 그래프이다. 도 7에 도시된 실험예는, 서해안 원수를 대상으로 한 것이며, 원심분리기(200)와, 여과장치(400)에서의 탁도와 제거율을 측정한 것이다. 여기서, 탁도의 정도를 나타내는 단위에는 NTU (Nephelo-metric Turbidity Unit)를 사용한다. 7 is a graph showing the turbidity and turbidity removal rates in the experimental examples using the centrifugal separator 200 and the filtration apparatus 400 according to the present invention. The experimental example shown in FIG. 7 is for raw water in the west coast, and the turbidity and the removal rate in the centrifugal separator 200 and the filtration apparatus 400 are measured. Here, NTU (Nephelo-metric Turbidity Unit) is used as a unit representing the degree of turbidity.

도 7을 참조하면, 원수의 탁도는 46.4NTU, 원심분리기(200)에서의 탁도는 18.7NTU, 여과장치(400)에서의 탁도는 1.47NTU임을 알 수 있다. 또한, 탁도 제거율은, 원심분리기(200)에서 60%, 여과장치(400)에서 92%임을 알 수 있다. Referring to FIG. 7, it can be seen that the turbidity of the raw water is 46.4 NTU, the turbidity in the centrifuge 200 is 18.7 NTU, and the turbidity in the filtration apparatus 400 is 1.47 NTU. It can be seen that the turbidity removal rate is 60% in the centrifuge 200 and 92% in the filtration apparatus 400.

따라서, 본 발명을 이용하면, 원심분리기(200)에서의 빠른 유속에 의한 비중 차이로 탁질물질의 제거가 일부 확보됨을 알 수 있고, 원심분리기(200)에서 미처 제거되지 못한 미세 부유물질 및 해양 생물이 세라믹 재질의 분리막을 통해 대부분 제거됨을 알 수 있다. 이에 따라, 상기한 바와 같이, 자외선 살균장치(500)에서의 자외선 조사에 의한 살균효율을 증대시킬 수 있다. Therefore, it can be seen that the use of the present invention partially secures the removal of the contaminants due to the difference in specific gravity due to the fast flow rate in the centrifugal separator 200, and the fine suspended substances and marine organisms It can be seen that most of it is removed through the ceramic separator. Thus, as described above, the sterilization efficiency by ultraviolet irradiation in the ultraviolet sterilizing apparatus 500 can be increased.

도 8은, 여과장치(400)에 적용되는 분리막의 유형에 따른 여과성능을 나타내는 그래프이다. A는 본 발명에 따른 회전형의 크로스 플로우 여과(Cross flow Filtration, 십자형 여과) 방식의 분리막의 실험예이고, B는 회전형이 아닌 일반적인 크로스 플로우 여과 방식의 비교예이며, C는 전량 여과(Dead End Flow Filtration) 방식의 비교예이다.FIG. 8 is a graph showing filtration performance depending on the type of separator applied to the filtration apparatus 400. FIG. A is an experimental example of a rotating type cross flow filtration type membrane according to the present invention, B is a comparative example of a general cross flow filtration type not rotating type, C is a total filtration type End Flow Filtration) method.

도 8을 참조하면, 크로스 플로우 여과방식을 이용한 분리막의 여과성능이, 전량 여과 방식을 이용한 분리막의 여과성능에 비해 우수함을 알 수 있다. 또한, 통상적인 크로스 플로우 여과 방식보다, 본 발명에 따른 회전형 크로스 플로우 여과 방식의 여과성능이 더 우수함을 알 수 있다. 이는 상기한 바와 같이 분리막의 회전에 의해, 분리막 표면의 오염물질의 축적이 방지되기 때문이다. Referring to FIG. 8, it can be seen that the filtration performance of the separation membrane using the cross-flow filtration system is superior to the filtration performance of the separation membrane using the full-volume filtration system. Further, it can be seen that the filtration performance of the rotary cross-flow filtration system according to the present invention is better than that of the conventional cross-flow filtration system. This is because the accumulation of contaminants on the surface of the separation membrane is prevented by the rotation of the separation membrane as described above.

도 9는, 여과장치(400)에 적용되는 분리막의 유형에 따른 비용절감을 나타낸 그래프이다. A는 본 발명에 따른 회전형의 크로스 플로우 여과(Cross flow Filtration, 십자형 여과) 방식의 분리막의 실험예이고, B는 일반적인 크로스 플로우 여과 방식의 비교예이다. 9 is a graph showing a cost reduction according to the type of separation membrane applied to the filtration apparatus 400. FIG. A is an experimental example of a rotating type cross-flow filtration (cross-filtration) type separator according to the present invention, and B is a comparative example of a general cross-flow filtration type.

도 9을 참조하면, 회전형 분리막(A)은, 통상적인 분리막(B)에 비해, 전력비가 80% 절약되는 에너지 절감효과를 나타낸다. 이에 따라, 회전형 분리막(A)은, 통상적인 분리막(B)에 비해, 운영비가 절감되는 것을 알 수 있다. Referring to Fig. 9, the rotatable separator (A) shows an energy saving effect that the power ratio is reduced by 80% as compared with the conventional separator (B). As a result, it can be seen that the rotational separation membrane (A) is reduced in operating cost as compared with the conventional separation membrane (B).

도 10은 여과장치(400)의 종류에 따른 여과속도와 막간 보정차압을 비교한 그래프이다. D는 마이크로 버블이 적용되지 않은 세라믹 재질의 분리막의 비교예이고, E는 마이크로 버블이 적용된 세라믹 재질의 분리막의 실험예이다. 10 is a graph comparing the filtration speed and the intermuscular correction pressure difference according to the type of the filtration apparatus 400. As shown in FIG. D is a comparative example of a ceramic material separator in which microbubbles are not applied, and E is an example of a ceramic material separator in which microbubbles are applied.

도 10를 참조하면, 기존의 마이크로 버블이 적용되지 않은 분리막(D)은, 시간이 경과함에 따라 보정차압이 증가하는 반면, 마이크로 버블이 적용된 세라믹 재질의 분리막(E)은, 시간의 경과에 따라 막간 보정차압이 일정하게 유지됨을 알 수 있다. 즉, 시간에 따른 보정차압의 그래프에서, 기울기는 일정시간 동안의 보정차압의 상승률을 나타내고, D에 비해 E의 기울기가 더 작으므로, D에 비해 E의 보정차압 이 더욱 일정하게 유지됨을 알 수 있다. 따라서, 도 10의 결과를 통해, 마이크로 버블이 적용된 분리막(E)의 경우 보정차압이 일정하게 유지되어 구동압력의 상승을 제어할 수 있음을 알 수 있다. Referring to FIG. 10, in the separation membrane D to which the conventional micro bubble is not applied, the corrected differential pressure increases with the lapse of time, whereas the separation membrane E of the ceramic material to which micro bubbles are applied, It can be seen that the inter-film compensating differential pressure is kept constant. That is, in the graph of the corrected differential pressure over time, the slope represents the rate of increase of the corrected differential pressure for a certain time, and since the slope of E is smaller than D, the corrected differential pressure of E is maintained more constant than D have. Therefore, it can be seen from the results of FIG. 10 that the correction pressure difference is maintained constant in the case of the separation membrane E to which micro bubbles are applied, and thus the rise of the driving pressure can be controlled.

또한, 도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 마이크로 버블이 적용된 세라믹 재질의 분리막(E)은, 단위 면적 당 막 여과유량인 플럭스(LMH)가 100 LMH이상임을 알 수 있다. 이는 통상의 유기막 재질의 분리막의 경우 최대플럭스가 80LMH 정도인 점을 감안할 때, 높은 여과유량이다. 즉, 상기한 본 발명에 따른 분리막은, 마이크로 버블이 적용되는 회전형의 분리막을 이용하므로, 크로스 플로우 여과방식임에도 불구하고, 기존의 전량 여과 수준의 고 플럭스를 실현할 수 있다. 따라서, 본 발명을 이용하면, 단 시간에 대용량의 해수를 처리할 수 있다. Referring to FIG. 10, it can be seen that the membrane (E) of a ceramic material to which microbubbles are applied according to the present invention has a flux (LMH) of 100 LMH or more, which is a membrane filtration flow rate per unit area. This is a high filtration flow rate considering that the maximum flux is about 80 LMH in the case of a membrane of a typical organic membrane. That is, since the separation membrane according to the present invention uses a rotary type separation membrane to which micro bubbles are applied, it is possible to realize a high flux of the conventional total filtration level despite the cross flow filtration system. Therefore, by using the present invention, a large amount of seawater can be treated in a short time.

한편, 도 11은 여과장치(400)의 종류에 따른, 막간 보정차압의 변화와, 향후 보정차압을 나타낸 그래프이다. D는 마이크로 버블이 적용되지 않은 세라믹 재질의 분리막의 비교예이고, E는 마이크로 버블이 적용된 세라믹 재질의 분리막의 실험예이다. 또한, 도시된 비교예와 실험예의 초기 차압과 운전 후 차압 사이의 시간은 동일한 조건이다. On the other hand, Fig. 11 is a graph showing a change in the inter-film correction pressure difference and a correction differential pressure in the future depending on the type of the filtration device 400. Fig. D is a comparative example of a ceramic material separator in which microbubbles are not applied, and E is an example of a ceramic material separator in which microbubbles are applied. In addition, the time between the initial pressure difference and the pressure difference after operation in the illustrated comparative example and the experimental example is the same condition.

도 11을 참조하면, D의 경우, 초기 차압에 비해 운전후 차압은 5.2bar의 상승한 반면, E의 경우, 0.2bar의 매우 낮은 차압 증가율을 보이는 것을 알 수 있다. 이에 따라, D의 경우, 분리막의 여과가 필요한 차압인 200kPa의 한계 차압에 도달하는데 160일이 소요되는 반면, E의 경우, 이러한 160일이 되는 시점의 차압이 84.6kPa로 예상된다. Referring to FIG. 11, it can be seen that in the case of D, the differential pressure after operation is increased by 5.2 bar compared with the initial differential pressure, whereas the differential pressure increase rate by E is 0.2 bar. Accordingly, in case of D, the differential pressure required for filtration of the separator is 160 days to reach the differential pressure of 200 kPa, while in case of E, the differential pressure at the point of 160 days is expected to be 84.6 kPa.

도 11에 도시된 실험결과에 의해, 본 발명에 적용되는 마이크로 버블이 적용되는 세라믹 재질의 분리막의 경우, 마이크로 버블의 인가로 인해 분리막 표면의 오염물질의 축적이 방지되어, 차압이 유지되는 효과를 확인할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따르면, 분리막의 차압 상승율이 낮기 때문에, 분리막의 역세 주기가 연장되므로, 여과시간을 더 연장할 수 있다. According to the experimental results shown in FIG. 11, in the case of the ceramic material separation membrane to which the microbubbles applied in the present invention are applied, the accumulation of contaminants on the separation membrane surface due to the application of microbubbles is prevented, Can be confirmed. Therefore, according to the present invention, since the differential pressure increase rate of the separation membrane is low, the backwash cycle of the separation membrane is extended, so that the filtration time can be further extended.

한편, 도 12는 본 발명에 따른 역세단계에서, 여과장치(400)에 마이크로 버블을 적용하지 않은 경우(D)와 마이크로 버블을 적용한 경우(E)의, 여과장치(400)에서 배출되는 농축수에서의 배출수 탁도를 나타낸 그래프이다. 12 is a graph showing the relationship between the amount of the concentrated water discharged from the filtration apparatus 400 and the amount of the concentrated water discharged from the filtration apparatus 400 in the case where the microbubbles are not applied to the filtration apparatus 400, And the turbidity of the waste water.

도 12를 참조하면, 역세단계에서 마이크로 버블을 적용하지 않은 경우(D)의 농축수의 초기 탁도는 12.5NTU인 반면, 마이크로 버블을 적용한 경우(E)의 초기 탁도는 46.4NTU인 것을 알 수 있다. 이에 따라, 마이크로 버블을 함께 적용하면, 역세단계에서 분리막 표면의 오염물질이 더 용이하게 탈리되므로, 초기의 탁질물질 배출이 더 원활함을 알 수 있다. 따라서, 본 발명을 이용하면, 마이크로 버블의 인가로 인해, 미처 탈리되지 못한 오염물질을 제거하여 우수한 역세효과를 가짐을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 12, it can be seen that the initial turbidity of the concentrated water (D) when the microbubbles are not applied in the backwashing step is 12.5 NTU, whereas the initial turbidity of the microbubbles (E) is 46.4 NTU . Accordingly, when the microbubbles are applied together, the contaminants on the surface of the separation membrane are more easily removed in the backwashing step, so that the initial removal of the contaminants is smoother. Therefore, it can be confirmed that the use of the present invention has a superior backwash effect by removing contaminants that have not yet been desorbed due to application of microbubbles.

도 13은 여과장치(400)의 종류에 따른 회수율을 나타내는 그래프이다. F는, 본 발명에 따른 역세단계를 이용한 경우의, 크로스 플로우 여과 방식의 분리막의 실험예이다. G와 H는, 기존의 지표수를 대상으로 하는 전량 여과 방식에 의한 분리막의 비교예이다. 13 is a graph showing the recovery rate depending on the type of the filtration apparatus 400. Fig. F is an experimental example of a cross-flow filtration type separation membrane using the backwashing step according to the present invention. G and H are comparative examples of membrane by total volume filtration method for existing surface water.

통상적인 분리막의 회수율의 경우, 전량 여과 방식의 분리막의 회수율은 94% 이상인 반면, 통상의 크로스 플로우 여과 방식의 분리막의 회수율은 92% 정도이다. 그러나, 도 13을 참조하면, 본 발명에 적용되는 분리막의 회수율의 경우, 크로스 플로우 여과 방식임임에도 불구하고 94.6%의 높은 회수율을 유지함을 알 수 있다. 이는 전량 여과 방식에 따른 비교예인, G와 H와 비슷한 정도의 회수율임을 알 수 있다. In the case of the recovery rate of a conventional separation membrane, the recovery rate of the separation membrane of the full-volume filtration system is 94% or more, while the recovery rate of the separation membrane of the conventional cross-flow filtration system is about 92%. However, referring to FIG. 13, it can be seen that the recovery rate of the separation membrane applied to the present invention maintains a high recovery rate of 94.6% despite the cross-flow filtration system. It can be seen that the recovery rate is similar to that of G and H, which is a comparative example according to the entire filtration system.

이러한 결과는, 상기한 바와 같이, 역세단계 중의 제2 세정단계에서, 원심분리기(200)로 배출된 평형수를 다시 여과장치(400)로 유입하여 분리막의 외측면을 순환하도록 하므로, 밸러스트 수조(600)에 저장된 평형수가 적게 소모됨에 따른 것이다. 따라서, 제1 배출부를 통해 배출되는 총량은 동일하나, 역세단계에서 평형수의 사용이 낮기 때문에, 분리막의 회수율은 증가할 수 있다. As described above, in the second cleaning step in the backwashing step, the ballast water discharged into the centrifugal separator 200 flows into the filtration unit 400 again to circulate the outer surface of the separation membrane, 600 is less consumed. Therefore, the total amount discharged through the first discharge portion is the same, but since the use of the ballast water in the backwashing stage is low, the recovery rate of the separation membrane can be increased.

이와 같은 본 발명에 따른 선박평형수 처리 시스템 및 방법은, 각각의 장치를 배관에 연결하여, 각각의 단계에서 저장조가 없기 때문에 2차오염을 방지할 수 있다. 또한, 마이크로 버블과 세라믹 재질의 분리막을 통해, 평형수의 소독 및 여과 효율을 증대시킬 수 있으므로, 평형수를 국제해사기구의 선박평형수 처리규정에 부합하도록 처리하여 밸러스트 수조에 저장하거나 해역을 배출할 수 있다. The ship ballast water treatment system and method according to the present invention can prevent secondary contamination because each device is connected to a pipeline and there is no reservoir at each stage. In addition, since the microbubble and ceramic material separation membrane can increase the disinfection and filtration efficiency of the ballast water, the ballast water can be stored in the ballast water tank or discharged into the ballast water tank in accordance with the ballast water treatment regulations of the International Maritime Organization can do.

또한, 본 발명에 따르면, 분리막의 표면에 오염물질의 축적이 방지되므로, 분리막의 차압 상승을 방지하여, 분리막의 여과시간을 장시간 지속할 수 있고, 단위 면적 당 막 여과유량인 플럭스를 높일 수 있다. 이에 따라, 크로스 플로우 여과방식을 적용한 분리막임에도 불구하고, 전량 여과 방식과 유사하게 고플럭스를 실현할 수 있으므로, 단시간에 대용량의 평형수를 처리하여 저장해야 하는 선박평형수의 특성 상 효과를 극대화 할 수 있다.According to the present invention, since the accumulation of contaminants on the surface of the separation membrane is prevented, the differential pressure of the separation membrane can be prevented from rising and the filtration time of the separation membrane can be maintained for a long time and the flux as the membrane filtration flow rate per unit area can be increased . Accordingly, despite the separation membrane using the cross-flow filtration method, high flux can be realized similar to the full-volume filtration method, so that the effect of the ballast water to be stored and stored in a large amount of ballast water in a short time can be maximized have.

아울러, 본 발명에 따르면, 역세단계에서, 소독제를 첨가할 필요가 없고, 역세 시 별도의 공기를 주입할 필요가 없는 이점이 있다. 또한, 밸러스트 수조에 저장된 평형수를 소독하여 역세수로 재사용함으로써, 분리막의 회수율을 향상시킬 수 있다. 그리고, 마이크로 버블을 이용하여, 역세수만으로 제거되지 못한 오염물질을 탈리시킴으로써, 분리막의 오염물질의 제거효율을 높일 수 있다. In addition, according to the present invention, there is no need to add disinfectant in the backwashing step, and there is no need to inject air separately at the time of backwashing. In addition, the ballast water stored in the ballast water tank can be disinfected and reused as backwash water, thereby improving the recovery rate of the separation membrane. By removing the contaminants which can not be removed only by reverse osmosis by using micro bubbles, the removal efficiency of the contaminants in the separation membrane can be increased.

이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였지만, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 특허청구범위에 기재된 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다. While the invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, And various modifications and changes may be made without departing from the scope of the present invention.

100: 선박평형수 처리 시스템 200: 원심분리기
300: 마이크로 버블 발생장치 400: 여과장치
410: 하우징 420: 분리막
421: 본체 422: 수용공간
423: 중심홀 424: 관통채널
430: 회전축 440: 회전구동부재
500: 자외선 살균장치 600: 밸러스트 수조
21: 생산수 배관 22: 제1 배관
23: 제2 배관 24: 농축수 배관
25: 제3 배관 31: 제1 배출부
32: 제2 배출부
100: Ship ballast water treatment system 200: Centrifuge
300: Micro bubble generator 400: Filtration device
410: Housing 420: Membrane
421: main body 422: accommodation space
423: center hole 424: through channel
430: rotating shaft 440: rotating driving member
500: ultraviolet sterilization apparatus 600: ballast water tank
21: Production water piping 22: First piping
23: second piping 24: concentrated water piping
25: third piping 31: first discharge section
32:

Claims (15)

선박의 밸러스트 수조에 유입되는 평형수를 처리하는 선박평형수 처리 시스템에 있어서,
비중 차이를 이용하여, 상기 평형수로부터 이물질을 분리하는 원심분리기;
상기 원심분리기의 후단에 연결되고, 상기 원심분리기로부터 유입되는 상기 평형수에 마이크로 버블을 발생시키는, 마이크로 버블 발생장치;
내부에 세라믹 재질의 분리막을 포함하고, 상기 마이크로 버블 발생장치의 후단에 연결되며, 내부로 유입된 상기 마이크로 버블이 포함된 상기 평형수를 여과하는, 여과장치; 및,
일측이 상기 여과장치에 연결되고, 타측이 상기 밸러스트 수조에 연결되며, 내부로 유입되는 평형수를 살균하는 자외선 살균장치를 포함하고,
상기 분리막은, 내부에 상기 평형수가 수용되는 수용공간이 구비되고, 원판의 디스크 형태로 마련되며, 회전 가능하게 구비되고,
상기 분리막에 구비된 공극의 크기는, 2㎛ 내지 10㎛ 범위인, 선박평형수 처리 시스템.
A ship ballast water treatment system for treating ballast water flowing into a ballast water tank of a ship,
A centrifugal separator for separating foreign matter from the ballast water using a specific gravity difference;
A micro bubble generator connected to a rear end of the centrifugal separator and generating micro bubbles in the ballast water introduced from the centrifugal separator;
A filtration device which includes a ceramic separator inside and which is connected to a rear end of the micro bubble generator and filters the ballast water containing the micro bubble introduced into the inside thereof; And
And an ultraviolet sterilizer for sterilizing the ballast water flowing into the ballast water tank, the other side of which is connected to the filtration device,
Wherein the separation membrane is provided with a receiving space in which the ballast water is received, is provided in the form of a disk of a disk, is rotatably provided,
And the size of the gap provided in the separation membrane is in the range of 2 탆 to 10 탆.
제1항에 있어서,
상기 분리막은, 상기 여과장치로 유입된 상기 평형수를, 상기 분리막 내부로 투과되어 여과되는 투과수와, 상기 분리막 외부의 오염물질이 포함된 평형수인 농축수로 분리하여 배출하여, 크로스 플로우 여과방식에 의해 여과하는, 선박평형수 처리 시스템.
The method according to claim 1,
The separation membrane separates the ballast water flowing into the filtration device into permeated water that is filtered through the inside of the separation membrane and concentrated water that is a ballast water containing pollutants outside the separation membrane and is discharged through a crossflow filtration The system of claim 1,
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 여과장치는,
하측에 상기 마이크로 버블 발생장치와 연통되는 제1 배관이 연결되고, 상측에 상기 자외선 살균장치와 연통되는 제2 배관 및 상기 분리막의 외부의 오염물질이 포함된 평형수인 농축수가 배출되는 농축수 배관이 연결되는 하우징;
상기 하우징에 회전가능하게 구비되는 회전축; 및,
상기 회전축에 회전력을 제공하는 회전구동부재를 더 포함하되,
상기 분리막은, 상기 회전축의 길이방향으로 복수 개가 이격되게 배치되며, 상기 수용공간은 상기 제2 배관과 연통되는, 선박평형수 처리 시스템.
The method according to claim 1,
The filtration device comprises:
And a second pipe connected to the microbubble generator at a lower side and connected to the ultraviolet sterilizing device at an upper side and a second pipe connected to the microbubble generator at an upper side and a concentrated water pipe for discharging concentrated water, A housing;
A rotating shaft rotatably installed in the housing; And
And a rotation driving member for providing a rotational force to the rotation shaft,
Wherein the separation membrane is disposed so that a plurality of the separation membranes are spaced apart in the longitudinal direction of the rotary shaft, and the accommodation space communicates with the second pipe.
제4항에 있어서,
상기 분리막은,
내부에 상기 수용공간이 형성되고, 상기 평형수가 투과되는 본체;
상기 회전축이 끼워지도록, 상기 본체의 중앙에 관통 형성되는 중심홀; 및,
상기 수용공간과 상기 회전축 내부를 연통하여, 상기 수용공간에 수용된 상기 평형수가 상기 회전축을 따라 상부로 이동하도록, 상기 본체의, 상기 중심홀을 향하는 면에 관통 형성된 관통채널을 더 포함하는, 선박평형수 처리 시스템.
5. The method of claim 4,
The separation membrane includes:
Wherein the accommodating space is formed in the body and the ballast water is permeated therethrough;
A center hole penetrating the center of the main body so as to fit the rotation shaft; And
Further comprising a through channel formed in the main body so as to pass through the surface facing the center hole so that the ballast water accommodated in the accommodating space moves upward along the rotation axis, Water treatment system.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 마이크로 버블 발생장치는, 상기 평형수를 선회시켜서 마이크로 버블을 생성하는, 선박평형수 처리 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the micro bubble generator generates the micro bubble by pivoting the ballast water.
제1항에 있어서,
상기 원심분리기와 상기 마이크로 버블 발생장치를 연결하는 생산수 배관; 및,
상기 자외선 살균장치와, 상기 밸러스트 수조를 연결하는 제3 배관을 포함하는, 선박평형수 처리 시스템.
The method according to claim 1,
A production water pipe connecting the centrifugal separator and the micro bubble generator; And
An ultraviolet sterilizing device, and a third pipe connecting the ballast water tank.
선박의 밸러스트 수조에 유입되는 평형수를 처리하는 선박평형수 처리방법에 있어서,
상기 평형수를 상기 밸러스트 수조로 저장하는 저장단계; 및,
상기 저장단계를 통해 저장된 평형수를, 상기 밸러스트 수조로부터 외부로 배출하는 배출단계를 포함하고,
상기 저장단계는,
유입된 상기 평형수를, 원심분리기로 유입시켜 이물질을 분리하는 분리단계;
상기 분리단계에서 이물질이 분리된 상기 평형수를 마이크로 버블 발생장치로 유입시켜, 상기 평형수에 마이크로 버블을 발생시키는 마이크로 버블 발생단계; 및,
상기 마이크로 버블 발생단계를 통과한, 마이크로 버블이 포함된 상기 평형수를, 상기 마이크로 버블 발생장치에 연결된 여과장치에 유입시키고, 상기 여과장치에 구비된 세라믹 재질의 분리막에 의해 상기 평형수를 여과하는 여과단계를 포함하고,
상기 여과단계 착수 후 기설정된 시간이 경과하거나, 상기 분리막의 내부와 외부의 차압이 기설정된 범위에 도달하면, 상기 밸러스트 수조에 저장된 평형수를 상기 여과장치로 공급하여, 상기 여과장치를 역세하는 역세단계를 더 포함하되,
상기 역세단계는, 상기 분리막의 내부에서 외부로, 상기 밸러스트 수조에서 공급된 상기 평형수를 투과시켜, 상기 분리막 표면의 오염물질을 제거하는 제1 세정단계를 포함하고,
상기 역세단계는, 상기 제1 세정단계 착수 후 기설정된 시간이 경과하면, 상기 제1 세정단계와 함께, 상기 원심분리기로부터 공급되는 상기 평형수를, 상기 마이크로 버블 발생장치를 거쳐서 상기 여과장치로 유입시킴으로써, 상기 평형수에 포함된 상기 마이크로 버블에 의해, 상기 분리막 표면의 오염물질을 탈리시키는 제2 세정단계를 더 포함하는, 선박평형수 처리방법.
A ship ballast water treatment method for treating ballast water flowing into a ballast water tank of a ship,
A storing step of storing the ballast water in the ballast water tank; And
And a discharging step of discharging the ballast water stored through the storing step to the outside from the ballast water tank,
Wherein,
A separating step of separating foreign matter by introducing the introduced ballast water into a centrifugal separator;
A micro bubble generating step of introducing the ballast in which the foreign substance is separated in the separation step into the micro bubble generator to generate micro bubbles in the ballast water; And
The ballast including the micro bubbles which has passed through the micro bubble generating step is introduced into the filtration apparatus connected to the micro bubble generator and the ballast water is filtered by the ceramic material separation membrane provided in the filtration apparatus Comprising a filtration step,
Wherein when the predetermined time elapses after the filtration step is started or when the differential pressure between the inside and the outside of the separation membrane reaches a predetermined range, the ballast water stored in the ballast water tank is supplied to the filtration apparatus, Further comprising:
Wherein the backwashing step includes a first cleaning step of permeating the ballast water supplied from the ballast water tank from the inside to the outside of the separation membrane to remove contaminants on the surface of the separation membrane,
Wherein the backwashing step includes, when a predetermined time elapses after the start of the first cleaning step, the balloon supplied from the centrifugal separator, together with the first cleaning step, is introduced into the filtration device through the microbubble generator Further comprising a second cleaning step of removing contaminants on the surface of the separation membrane by the microbubbles included in the ballast water.
제9항에 있어서
상기 저장단계는,
상기 여과단계 후에, 여과된 상기 평형수를 자외선 살균장치에 유입시키고, 자외선을 조사하여 상기 평형수를 살균하는 자외선 살균단계를 더 포함하는, 선박평형수 처리방법.
The method of claim 9, wherein
Wherein,
Further comprising an ultraviolet sterilizing step of infusing the filtered ballast water into the ultraviolet sterilizer after the filtering step and irradiating ultraviolet rays to sterilize the ballast water.
삭제delete 제9항에 있어서,
상기 역세단계는,
상기 제1 세정단계 이전에, 상기 밸러스트 수조에서 자외선 살균장치로 상기 평형수를 유입시켜서, 자외선을 조사하여 소독하는 자외선 소독단계; 및,
상기 제1 세정단계를 통해 상기 여과장치 내부에 생성된, 오염물질이 포함된 평형수인 농축수를, 상기 원심분리기로 공급하여 원심분리에 의해 외부로 배수하는 농축수 배수단계를 포함하는 선박평형수 처리방법.
10. The method of claim 9,
The back-
An ultraviolet disinfecting step of infusing the ballast water into the ultraviolet sterilizing apparatus in the ballast water tank and irradiating ultraviolet rays to disinfect the ballast water before the first washing step; And
And a concentrated water drainage step of supplying concentrated water, which is a ballast water containing contaminants, generated in the filtration apparatus through the first cleaning step to the centrifugal separator and discharging the concentrate water to the outside by centrifugal separation, Water treatment method.
삭제delete 제10항에 있어서,
상기 배출단계는,
상기 밸러스트 수조에 저장된 상기 평형수를, 상기 자외선 살균장치로 공급하고, 자외선을 조사하여 상기 평형수를 소독하는 자외선 조사단계; 및,
상기 자외선 조사단계에 의해 소독된 상기 평형수를 외부로 배수하는 평형수 배수단계를 포함하는, 선박평형수 처리방법.
11. The method of claim 10,
Wherein the discharging step comprises:
An ultraviolet light irradiation step of supplying the ballast water stored in the ballast water tank to the ultraviolet sterilizing apparatus and disinfecting the ballast water by irradiating ultraviolet rays; And
And a ballast water draining step of draining the ballast water sterilized by the ultraviolet irradiation step to the outside.
제14항에 있어서,
상기 배출단계는,
상기 자외선 조사단계 전에, 상기 밸러스트 수조에 저장된 상기 평형수를, 상기 여과장치에 투입하여, 상기 분리막에 의해 상기 평형수를 여과한 후, 상기 자외선 살균장치로 유입시키는, 여과장치 투입단계를 더 포함하는, 선박평형수 처리방법.
15. The method of claim 14,
Wherein the discharging step comprises:
Further comprising the step of injecting the ballast water stored in the ballast water tank into the filtration apparatus, filtering the ballast water by the separation membrane, and then introducing the ballast water into the ultraviolet sterilization apparatus before the ultraviolet ray irradiation step The method of treating ballast water of ship.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100765999B1 (en) * 2007-02-28 2007-10-12 주식회사 엔케이 Ballast water treatment system using combined process
KR100797186B1 (en) * 2007-02-23 2008-01-23 주식회사 네가트론 Sterilization and purification method and apparatus of ballast water

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100797186B1 (en) * 2007-02-23 2008-01-23 주식회사 네가트론 Sterilization and purification method and apparatus of ballast water
KR100765999B1 (en) * 2007-02-28 2007-10-12 주식회사 엔케이 Ballast water treatment system using combined process

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115231681A (en) * 2022-06-20 2022-10-25 大连海事大学 Ship ballast water treatment system and method based on micro-nano bubble technology

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