KR102387514B1

KR102387514B1 - 밸러스트 수 처리 및 중화

Info

Publication number: KR102387514B1
Application number: KR1020197007817A
Authority: KR
Inventors: 바딤 조로타스키
Original assignee: 에보쿠아 워터 테크놀로지스 엘엘씨
Priority date: 2016-09-23
Filing date: 2017-09-25
Publication date: 2022-04-15
Also published as: SG11201901659UA; KR20190051985A; EP3512770A4; US11104411B2; JP2021181091A; CN109789917B; AU2017331371A1; CN109789917A; CA3034921A1; SA519401281B1; US20200017185A1; US20240002032A1; JP2019530564A; EP4342853A2; JP7329440B2; WO2018058011A1; US11724790B2; US20210394884A1; EP4342853A3; AU2023229499A1

Abstract

밸러스트 및/또는 냉각수 살생물 처리 및 소독 시스템으로부터의 배출 수를 중화시키기 위한 기술 및 시스템이 제공된다. 시스템은 산화 환원 전위 제어를 이용하여 살생물성 제제의 탈염소화를 선박 부력 시스템 및 선박 냉각수 시스템에서 허용 가능한 배출 수준으로 조절한다.

Description

밸러스트 수 처리 및 중화

관련 출원에 대한 상호 참조

본 개시내용은 미국 특허 출원 제62/398,798호(출원일: 2016년 9월 23일, 발명의 명칭: BALLAST WATER DECHLORINATION SYSTEM AND METHOD)의 유익을 주장하고, 이는 모든 목적을 위하여 그 전문이 본 명세서에 참고로 포함된다.

분야

본 개시내용은 선박 부력 소독 및 생물 부착 처리 시스템 및 기술에 관한 것이고, 특히 산화 환원 전위값 및 체류 기간을 이용하여 생물학적 활성을 억제하고 전기촉매적으로 발생한 염소계 산화제 또는 살생물제의 중화를 조절하는 것에 관한 것이다.

염소계 소독 시스템은 염소 기체, 다량의 차아염소산나트륨, 및 동일 반응계에서 발생한 염소 또는 차아염소산나트륨 전해 발생기를 이용할 수 있다. 염소를 생성하기 위한 해수의 전해는 냉각수로서 해수를 이용하는 시스템과 같이 냉각 시스템의 생물 부착 제어를 위하여 사용되었다. 추가로, 자체 세정 튜브-인-튜브(tube-in-tube) 전기화학 전지의 개발은 엔진 냉각 시스템, 및 공기 조화 및 다른 보조 시스템의 생물 부착의 제어를 위한 것과 같이 선박 용도로 염소전해(electrochlorination)의 사용을 야기하였다.

육지 기반의 염소전해 시스템을 위한 전형적인 시스템 배치가 도 1에 도식적으로 제시된다. 염화물 함유 수, 예를 들면, 해수는 공급원(1)로부터 인출되고, 전해 발생기(3)를 통해 펌프(2)에 의해 펌핑되고, 그곳에서 염소계 살생물성 제제 또는 살생물제가 발생할 수 있다. 살생물성 제제를 함유하는 전해 발생기(3)의 유출구는 저장 탱크(5)로 임의로 전달된다. 전원 장치(4)는 전해 발생기(3)에 전류를 제공하여 염소계 살생물성 제제의 발생에 영향을 미친다. 저장 탱크(5)는 통상적으로 수소 기체 부산물의 희석 또는 분산을 안전한 농도로 제공하는 하나 이상의 공기 취입기(6)가 장착된다. 수소 기체 제거는 공기 취입기 및 탱크 대신에 또는 이에 추가로 하이드로사이클론에 의해 수행될 수 있다. 하나 이상의 투여 펌프(7)는 통상적으로 분배 장치(8)에 의해 이용 지점으로 살생물성 제제를 투여하는데 이용될 수 있다. 이용 지점은 통상적으로 냉각 루프(9)와 같은 또 다른 공정으로 물을 공급하는 흡입 베이신(intake basin)이지만 이에 제한되지는 않는다. 몇몇 응용에서, 탈염소화 시스템(도시 생략)은 이의 배출 전에 냉각수의 하류 처리를 위한 중화제를 이용할 수 있다. 육지 기반의 시스템은 차아염소산염 용액을 상대적으로 높은 농도로, 예를 들면, 약 500 ppm 내지 2,000 ppm 염소의 범위로 제조할 수 있다.

선박은 안정성 및 조종성을 제공하기 위해 밸러스트 수 탱크(ballast water tank)를 사용한다. 통상적으로, 밸러스트 탱크는 화물 하역 작업 후 또는 동안 하나의 항구에서 물로 채워진다. 그 다음, 밸러스트 수는 또 다른 항구에서 화물이 적재되는 동안 배출될 수 있다. 효과적으로, 밸러스트 수는 제2 항구에서 수생 피해 종(aquatic nuisance species: ANS)의 도입에 대한 가능성을 갖고 제1 항구로부터 제2 항구로 수송될 수 있고, 이는 해로운 생태학적 문제가 될 수 있다.

선박용 밸러스트 수 관리(ballast water management: BWM) 시스템은 도 2에 예시적으로 도식적으로 도시된 시스템과 같은 염소전해 시스템을 이용하여 밸러스트 수에서 ANS의 생물학적 활성을 감소시키거나 억제할 수 있다. 통상적으로, BWM 시스템은 염소 처리된 물, 예를 들면, 염소계 살생물제를 함유한 물의 직접적인 주입으로 낮은 염소 생산량을 위해 구성된다. 선박용 시스템에서, 해수는 통상적으로 공급원, 예를 들면, 해수 상자(sea chest)(1)로부터 부스터 펌프(2)를 사용하여 전해 발생기(3)로 전달되고, 이는 통상적으로 전원 장치(4)에 의해 통상적으로 전력이 공급되어 염소계 살생물제를 발생시킨다. 전해 발생기(3)로부터의 살생물제를 함유하는 생성물 스트림은 분배 장치(8)를 통해 해수 상자(1)로 통상적으로 주입된다. 물은 선외(D)로 배출될 수 있다. 통상적으로, 염소 농도 분석기(도시 생략)를 이용하여 잔류 염소의 농도를 모니터링하고 유지한다. 이러한 시스템은, 그러나, 밸러스팅(ballasting) 작업이 발생할 수 있는 상이한 항구에서 염소 요구량의 가변성을 고려하지 않는다. 예를 들면, 염소 요구량은 해수 중의 질소 화합물의 농도에 의해 영향을 받을 수 있으며, 이는 항구 마다 그리고 계절 마다 상당히 변화될 수 있다. 염소 요구량의 변동은 목적하거나 허용 가능한 산화제 농도보다 높은 농도, 예를 들면, 높은 유리 염소 농도를 형성할 수 있는데, 이는 결국 선박 시스템 및 보조 유닛 작동부, 예를 들면, 이에 한정되지 않지만, 밸러스트 수 펌프, 배관, 및 탱크의 부식을 가속화하거나 촉진할 수 있다. 추가로 염소 분석기 제어 계획과 연관된 가변성은 소독 부산물(disinfection by-products: DBP)의 목적하지 않는 형성을 촉진할 수 있다.

본 개시내용의 하나 이상의 양상은 선박에서 BWM 시스템에 관한 것일 수 있다. 몇몇 경우에, BWM 시스템은 BWM 시스템에서 밸러스트 수를 처리하는 것에 관한 것일 수 있다. 몇몇 경우에, BWM 시스템은 살생물제를 이용하는 것을 포함할 수 있다. 몇몇 경우에, BWM 시스템은 살생물제 발생기를 포함할 수 있다. 예를 들면, BWM 시스템은 살생물제 발생기, 예를 들면, 밸러스트 탱크에서 밸러스트 수에 도입되는 염소계 살생물제를 발생시키도록 구성된 전해조를 포함하는 염소화 시스템을 포함할 수 있다. 추가의 경우에, BWM은 밸러스트 수에서 살생물제를 적어도 부분적으로 중화시키도록, 예를 들면, 환원시키도록 구성된 탈염소화 시스템을 더 포함할 수 있다. BWM 시스템은 전해조 및 탈염소화 시스템 중 임의의 하나 이상의 작동을 조절하도록 구성된 제1 제어기를 더 포함할 수 있다. 탈염소화 시스템은 선박으로부터 배출될 밸러스트 수에서 살생물제, 예를 들면, 염소계 살생물제를 환원시키도록 선택된 중화제의 공급원을 포함할 수 있다. 탈염소화 시스템은 배출될 밸러스트 수의 산화-환원 전위(oxidation-reduction potential: ORP) 값을 결정하도록 구성된 산화-환원 전위(ORP) 센서를 더 포함할 수 있다. 탈염소화 시스템은 제1 탈염소화 방식, 제2 탈염소화 방식, 및 제3 탈염소화 방식 중 적어도 하나로 배출될 밸러스트 수로의 중화제의 첨가를 조절하도록 구성된 제2 제어기를 포함할 수 있다. 제2 제어기는 배출될 밸러스트 수의 ORP값이 약 200㎷ 미만의 최대 목적하는 값인 경우, 제1 탈염소화 방식으로 중화제의 첨가를 조절한다. 제2 제어기는 배출될 밸러스트 수의 ORP값이 약 200㎷ 미만인 경우, 제2 탈염소화 방식으로 중화제의 첨가를 조절한다. 제2 제어기는 배출될 밸러스트 수의 ORP값이 적어도 약 200㎷의 최소 목적하는 값인 경우, 제3 탈염소화 방식으로 중화제의 첨가를 조절한다.

몇몇 실시형태에서 탈염소화 시스템은 배출될 밸러스트 수에의 중화제의 도입 지점으로부터 하류에서 밸러스트 수의 ORP값을 결정하도록 구성된 제2 ORP 센서를 더 포함한다.

몇몇 실시형태에서 제2 제어기는 배출될 밸러스트 수 중의 중화제의 높은 목표 탈염소화 농도로 중화제의 첨가를 조절하도록 추가로 구성된다.

몇몇 실시형태에서 제1 높은 목표 탈염소화 농도는 약 12 ㎎/ℓ이고, 제2 높은 표적 농도는 약 8 ㎎/ℓ이고, 제3 높은 목표 탈염소화 농도는 약 8 ㎎/ℓ이고, 제4 높은 목표 탈염소화 농도는 약 5 ㎎/ℓ이고, 제5 높은 표적 농도는 약 3 ㎎/ℓ이다.

몇몇 실시형태에서 제1 높은 목표 탈염소화 농도는 약 6 ㎎/ℓ이고, 제2 높은 표적 농도는 약 3 ㎎/ℓ이고, 제3 높은 목표 탈염소화 농도는 약 6 ㎎/ℓ이고, 제4 높은 목표 탈염소화 농도는 약 5 ㎎/ℓ이고, 제5 높은 표적 농도는 약 3 ㎎/ℓ이다.

몇몇 실시형태에서 제1 낮은 목표 탈염소화 농도는 약 5 ㎎/ℓ이고, 제2 낮은 표적 농도는 약 3 ㎎/ℓ이고, 제3 낮은 목표 탈염소화 농도는 약 5 ㎎/ℓ이고, 제4 낮은 목표 탈염소화 농도는 약 3 ㎎/ℓ이고, 제5 낮은 표적 농도는 약 1 ㎎/ℓ이다.

몇몇 실시형태에서 제1 낮은 목표 탈염소화 농도는 약 3 ㎎/ℓ이고, 제2 낮은 표적 농도는 약 1 ㎎/ℓ이고, 제3 낮은 목표 탈염소화 농도는 약 3 ㎎/ℓ이고, 제4 낮은 목표 탈염소화 농도는 약 2 ㎎/ℓ이고, 제5 낮은 표적 농도는 약 1 ㎎/ℓ이다.

몇몇 실시형태에서 제1 목표 탈염소화 농도는 약 5 ㎎/ℓ 내지 약 12 ㎎/ℓ 범위이고, 제2 표적 농도는 약 3 ㎎/ℓ 내지 약 8 ㎎/ℓ이고, 제3 목표 탈염소화 농도는 약 5 ㎎/ℓ 내지 약 8 ㎎/ℓ 범위이고, 제4 목표 탈염소화 농도는 약 3 ㎎/ℓ 내지 약 5 ㎎/ℓ 범위이고, 제5 표적 농도는 약 1 ㎎/ℓ 내지 약 3 ㎎/ℓ 범위이다.

몇몇 실시형태에서 제1 목표 탈염소화 농도는 약 3 ㎎/ℓ 내지 약 6 ㎎/ℓ 범위이고, 제2 표적 농도는 약 1 ㎎/ℓ 내지 약 3 ㎎/ℓ 범위이고, 제3 목표 탈염소화 농도는 약 3 ㎎/ℓ 내지 약 6 ㎎/ℓ 범위이고, 제4 목표 탈염소화 농도는 약 2 ㎎/ℓ 내지 약 5 ㎎/ℓ 범위이고, 제5 표적 농도는 약 1 ㎎/ℓ 내지 약 3 ㎎/ℓ 범위이다.

또 다른 양상에 따르면, 본 개시내용의 실시형태는 선박 밸러스트 수의 관리 방법을 제공한다. 방법은 선박의 밸러스트 탱크로 밸러스트 수를 인출하는 단계; 염소계 살생물제를 전해적으로 발생시키는 단계; 염소계 살생물제를 밸러스트 수에 도입하는 단계; 밸러스트 수를 밸러스트 탱크로부터 배출하는 단계; 저(LOW) 탈염소화 방식 및 고(HIGH) 탈염소화 방식 중 적어도 하나로 밸러스트 탱크로부터 이의 배출 동안 밸러스트 수에 중화제를 첨가하여 밸러스트 수를 탈염소화하는 단계를 포함한다. 탈염소화는 배출될 밸러스트 수의 ORP값이 약 200㎷ 미만인 경우, 저 탈염소화 방식으로 수행된다. 탈염소화는 배출될 밸러스트 수의 ORP값이 적어도 약 200㎷인 경우, 고 탈염소화 방식으로 수행된다.

몇몇 실시형태에서 방법은 중화제의 첨가 후 밸러스트 수 배출의 제2 ORP값을 결정하여 밸러스트 수의 탈염소화를 확인하는 단계를 더 포함한다. 배출될 밸러스트 수의 탈염소화는 (a) 탈염소화가 저 탈염소화 방식으로 수행될 때, 제2 ORP값이 중화제 첨가 전 밸러스트 수의 ORP값보다 작은 경우, 및 (b) 탈염소화가 고 탈염소화 방식으로 수행될 때, 제2 ORP값이 약 300㎷ 미만인 경우 중 적어도 하나인 경우에 확인된다.

또 다른 양상에 따르면, 본 개시내용의 실시형태는 밸러스트 수의 공급원으로부터 밸러스트 탱크에 밸러스트 수를 도입하고 밸러스트 탱크로부터 밸러스트 수를 배출하도록 구성된 선박 밸러스트 수 시스템에 유체 흐름 가능하게 연결된 BWM 시스템을 제공한다. BWM 시스템은 밸러스트 수의 공급원으로부터의 밸러스트 수의 제1 ORP값 및 밸러스트 탱크로부터 배출된 밸러스트 수의 제2 ORP값 중 적어도 하나를 측정하도록 배치된 산화-환원 전위(ORP) 센서; 차아염소산염 살생물제를 전해적으로 발생시키도록 구성되고 발생된 차아염소산염 살생물제의 적어도 일부분을 밸러스트 수에 도입하도록 배치된 염소화 시스템; 저 탈염소화 방식 및 고 탈염소화 방식 중 적어도 하나로 밸러스트 탱크로부터 배출된 밸러스트 수에 중화제를 도입하도록 구성된 탈염소화 시스템을 포함한다.

몇몇 실시형태에서 BWM 시스템은 밸러스트 수의 공급원으로부터 밸러스트 수를 인출하고 밸러스트 탱크에 밸러스트 수를 도입하도록 배치된 밸러스트 수 펌프; 밸러스트 수의 공급원으로부터의 밸러스트 수 중의 고체의 적어도 일부분을 제거하도록 배치된 필터; 및 밸러스트 탱크로부터 배출된 밸러스트 수의 제3 ORP값을 측정하도록 배치된 제2 ORP 센서를 더 포함한다.

몇몇 실시형태에서 BWM 시스템은 염소화 시스템의 상류에 유체 흐름 가능하게 연결된 염화물 함유 물의 공급원을 더 포함하고, 여기서 염소화 시스템은 추가로 염화물 함유 물로부터 차아염소산염 살생물제를 전해적으로 발생시키도록 구성된다.

몇몇 실시형태에서 BWM 시스템은 밸러스트 수에 발생된 차아염소산염 살생물제의 적어도 일부분을 필터의 상류에 도입하도록 구성된 염소화 시스템을 더 포함한다.

몇몇 실시형태에서 BWM 시스템은 선박 냉각수 시스템, 해수 상자, 및 물 저장 탱크 중 하나인 염화물 함유 물의 공급원을 더 포함한다.

몇몇 실시형태에서 BWM 시스템은 제3 ORP값을 기반으로 밸러스트 탱크로부터 배출된 밸러스트 수의 탈염소화를 확인하도록 구성된 제어기를 더 포함한다.

첨부된 도면은 일정한 비례로 그려진 것을 의도하지 않는다. 도면에서, 다양한 도면에서 도시된 각각의 동일하거나 거의 동일한 요소는 유사한 숫자로 표시된다. 명확성을 목적으로, 모든 요소가 모든 도면에서 표지화되지 않을 수 있다. 도면에서:
도 1은 육지 기반의 염소전해 시스템의 개략적인 예시도;
도 2는 선박용 염소전해 시스템의 개략적인 예시도;
도 3은 개시내용의 적어도 하나의 양상에 따른 선박용 처리 시스템(200)의 개략적인 예시도;
도 4는 개시내용의 몇몇 양상에 따른 처리 시스템의 또 다른 개략적인 예시도;
도 5는 개시내용의 하나 이상의 양상에서 시행될 수 있는 제어 시스템의 제시도;
도 6은 개시내용의 몇몇 양상에 따른 선박용 소독 제어 계획의 개략적인 예시도; 및
도 7은 개시내용의 몇몇 양상에 따라 시행될 수 있는 중화 제어 계획의 개략적인 예시도.

본 개시내용의 하나 이상의 양상은 밸러스트 수 관리 시스템에 관한 것이다. 본 개시내용의 몇몇 양상은 ANS 분산의 가능성을 감소시킬 수 있는 밸러스트 수 관리 시스템 및 기술을 제공한다. 본 개시내용의 하나 이상의 양상은 밸러스트 수 관리 시스템에서 염소전해 시스템에 관한 것이다. 개시내용의 다른 양상은 밸러스트 수의 전해 처리를 이용하는 밸러스트 수 관리 시스템을 제공한다. 개시내용의 다른 양상은 ANS를 복원하는데 충분한 밸러스트 수에서 산화 환원 전위값을 유지하는 밸러스트 수 관리 시스템 및 기술을 제공한다. 개시내용의 다른 양상은 밸러스트 수가 배출될 수 있기 전에 추가의 복원 서브시스템 및 기술 없이 살생물제 농도를 제어하는 밸러스트 수 관리 시스템 및 기술을 제공한다. 개시내용의 몇몇 유리한 양상은 과량 또는 목적하지 않는 수준의 산화성 살생물성 제제의 가능성을 감소시키는 시스템 및 기술을 제공한다. 본 개시내용의 하나 이상의 추가의 양상은 허용 가능한 수준의 살생물제를 갖는 밸러스트 수의 배출을 제공하는 밸러스트 수 관리 시스템을 포함한다. 개시내용의 추가의 양상은 기존의 선박 밸러스트 수 관리 시스템의 개조 또는 변형을 제공한다. 본 개시내용의 하나 이상의 양상은, 몇몇 경우에, 선박 부력 시스템에서 밸러스트 수의 처리 및 다른 선박 시스템에서 생물 부착 제어 또는 처리를 위한 소독 시스템 및 기술에 관한 것이다. 개시내용의 하나 이상의 양상은 특히 냉각수 시스템 및 밸러스트 수 시스템을 위한 선박용 처리 시스템에 관한 것일 수 있다. 개시내용의 또 다른 추가의 양상은 임의의 상기 기재된 양상을 용이하게 하는 것에 관한 것이다.

몇몇 경우에, 밸러스트 수 관리 시스템은, 단독으로 또는 밸러스트 라인 또는 밸러스트 라인들을 통해 밸러스트 수의 하나 이상의 공급원과의 조합으로, 유체 흐름 가능하게 연결된 하나 이상의 밸러스트 탱크를 포함한다. 몇몇 경우에, 밸러스트 수 관리 시스템은 살생물성 제제 또는 살생물제, 또는 살생물제의 공급원을 더 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 살생물제는 밸러스트 수 중의 유기체, 통상적으로 미생물을 중화시키거나 불활성화시키거나 소독하거나 생물학적으로 불활성이 되게 만들거나 적어도 추가의 생물학적 활성이 불가능하게 만드는 임의의 제제이다. 몇몇 구성에서, 살생물제는 염소계 산화제일 수 있다. 밸러스트 수 관리 시스템의 몇몇 실시형태에서, 살생물제는 동일 반응계에서 발생할 수 있다. 예를 들면, 살생물제의 공급원은 염화물 함유 물로부터 염소계 살생물제를 전해적으로 발생시키도록 구성된 전해조를 포함할 수 있다.

밸러스트 수 관리 시스템의 작동은 밸러스트 수의 적어도 하나의 측정된 특징을 기반으로 할 수 있다. 개시내용의 몇몇 양상은 바람직하게는 밸러스트 수 시스템의 물 함유 구조의 적은 또는 최소 부식뿐만 아니라 잠재적으로 위험한 소독 부산물의 적은 또는 최소 형성과 함께, 밸러스트 수의 소독을 여전히 제공하거나 심지어 보장하는 살생물제의 최소 수준을 제공할 수 있다. 본 개시내용의 몇몇 양상은 처리되거나 처리 중인 물, 예를 들면, 밸러스트 탱크에 도입되는 밸러스트 수의 산화 환원 전위를, 적어도 부분적으로, 기반으로 하는 시스템을 제공할 수 있다. 개시내용의 몇몇 특정한 양상은 몇몇 경우에, 잠재적으로 위험한 소독 부산물의 최소 또는 적어도 감소된 형성과 함께, 선박 구조 및 보조 유닛 작동부의 부식의 가능성을 최소화하거나 적어도 감소시키면서, 유리하게는 살생물제, 예를 들면, 유리 유효 염소의 최소 수준을 제공하거나, 생물학적 활성의 효과적인 불활성화 또는 밸러스트 수의 소독을 보장하는 살생물제 농도를 포함하는 시스템 및 기술을 제공한다.

몇몇 경우에, 밸러스트 수 관리 시스템은 밸러스트 수 라인을 통해 밸러스트 탱크에 밸러스트 수를 도입하고 밸러스트 탱크로부터 밸러스트 수를 배출하도록 구성될 수 있다. 시스템은 통상적으로 살생물제를 밸러스트 수에 도입하도록 구성된 살생물제 공급원, 및 도입 기간 동안, 중화제 도입 부위에서 중화제의 제1 투여 속도의 저 방식, 및 중화제의 제2 투여 속도의 고 방식 중 적어도 하나의 방식으로 배출 밸러스트 수에 중화제를 도입하도록 구성된 중화 시스템을 포함한다. 통상적으로, 제1 투여 속도는 제2 투여 속도 미만이고, 중화제는 살생물제의 살생물 활성의 적어도 부분적으로 중화시키는 것이 선택된다. 몇몇 구성에서, 중화 시스템은 도입 기간 동안 중화제를 배출 밸러스트 수에 고 방식으로 도입한다. 시스템은 밸러스트 수 라인을 통해 밸러스트 탱크로 밸러스트 수를 펌핑하도록 배치된 밸러스트 수 펌프를 더 포함한다. 시스템은 밸러스트 수 라인에 유체 흐름 가능하게 연결되고 밸러스트 탱크에 도입되는 밸러스트 수로부터 고체의 적어도 일부분을 제거하도록 배치된 필터를 더 포함한다. 살생물제 공급원은 살생물제의 적어도 일부분을 필터의 상류에 도입하도록 구성된다. 살생물제 공급원은 염화물 함유 물의 공급원으로부터 살생물제를 전해적으로 발생시키도록 구성된 전해조를 포함하고; 염화물 함유 물의 공급원은 선박 냉각수 시스템, 해수 상자, 및 염화물 함유 물 저장 탱크 중 어느 하나이다. 살생물제 공급원은 밸러스트 수 라인로부터 유체 흐름가능하게 단리되는 염화물 함유 물의 공급원에 유체 흐름 가능하게 연결된 유입구를 포함한다. 시스템은 중화제 도입 부위의 상류에서 배출 밸러스트 수의 제1 ORP값을 측정하도록 구성된 제1 ORP 센서를 더 포함한다. 중화 시스템은 도입 기간 후, 제1 ORP값이 목표 ORP값 미만인 경우, 오프(OFF) 방식으로 중화제를 도입하는 것을 중단한다. 시스템은 중화제 도입 부위로부터 하류에서 배출 밸러스트 수의 제2 ORP값을 측정하도록 구성된 제2 ORP 센서; 및 제1 ORP값과 제2 ORP값 사이의 차이가 허용 ORP값 내에 있는 경우, 배출 밸러스트 수 중의 살생물제의 중화를 확인하도록 구성된 제어기를 더 포함한다. 중화 시스템은 도입 기간 후, 제1 ORP값이 목표 ORP값 미만인 경우, 고 방식으로 중화제를 도입하는 것을 중단하고, 중화제를 저 방식으로 도입한다. 시스템은 중화제 도입 부위로부터 하류에서 배출 밸러스트 수의 제2 ORP값을 측정하도록 구성된 제2 ORP 센서를 더 포함하고, 제어기는 제2 ORP값이 제1 ORP값 미만인 경우, 배출 밸러스트 수 중의 살생물제의 중화를 확인하도록 구성될 수 있다. 중화 시스템은 도입 기간 후, 제1 ORP값이 목표 ORP값을 초과하는 경우, 고 방식으로 중화제를 도입하는 것을 계속한다. 제어기는 제2 ORP값이 적합 ORP값 미만인 경우, 배출 밸러스트 수 중의 살생물제의 중화를 확인하도록 구성될 수 있다.

개시내용의 몇몇 양상은 또한 밸러스트 라인을 통한 밸러스트 탱크로부터의 배출 밸러스트 수의 배출을 관리하는 것에 관한 것일 수 있다. 관리는 배출 밸러스트 수의 제1 ORP값을 결정하는 것 및 도입 기간 동안 투여 속도로 중화제를 배출 밸러스트 수에 도입하는 것을 포함할 수 있다. 중화제는 통상적으로 배출 밸러스트 수 중의 살생물제의 살생물 활성을 적어도 부분적으로 중화시키는 것이 선택된다. 관리는 중화제의 배출 밸러스트 수에의 도입 후, 배출 밸러스트 수의 제2 ORP값을 결정하는 것 및, 도입 기간 후, 제1 ORP값이 목표 ORP값 미만인 경우, 중화제를 도입하는 것을 중단하거나, 제1 ORP값이 목표 ORP값 미만인 경우, 투여 속도를 제2 투여 속도로 감소시키거나, 제1 ORP값이 목표 ORP값을 초과하는 경우, 중화제를 투여 속도로 도입하는 것을 계속하는 것을 포함할 수 있다. 살생물제는 물 공급원으로부터의 염화물 함유 물로부터 전해적으로 유래될 수 있고, 여기서 물 공급원은 밸러스트 라인으로부터 유체 흐름가능하게 단리된다. 적어도 약 40 미크론의 적어도 1 차원을 갖는 미립자 또는 유기체의 적어도 일부분이 밸러스트 수를 밸러스트 탱크에 도입하기 전에 제거될 수 있다. 밸러스트 수로부터 제거하기 전에 적어도 미립자 또는 유기체의 제1 부분, 살생물제의 제1 부분은 밸러스트 수에 도입될 수 있고, 살생물제의 제2 부분은 미립자가 제거된 밸러스트 수를 밸러스트 탱크에 도입하기 전에 밸러스트 수에 도입될 수 있다. 관리는 제1 ORP값과 제2 ORP값 사이의 차이를 기반으로 살생물제를 중화를 확인하는 것을 더 포함할 수 있다. 목표 ORP값은 통상적으로 약 200㎷이다.

본 개시내용의 또 다른 양상은, 제어기에 의해 실행된 경우, 제어기로 하여금, 선박의 밸러스트 라인을 통해 밸러스트 탱크로부터 배출되는 배출 밸러스트 수의 ORP를 나타내는 측정된 ORP값을 수신하게 하고; 배출 밸러스트 수 중의 살생물제의 살생물 활성을 적어도 부분적으로 중화시키도록 선택된 중화제를 중화제의 공급원으로부터 배출 밸러스트 수에 제1 투여 속도로 중화 기간 동안 도입하게 하고; 그리고 도입 기간 후, ORP값이 목표 ORP값 미만인 경우, 중화제의 도입을 중단하거나, 도입 기간 후, 측정된 ORP값이 목표 ORP값 미만인 경우, 제1 투여 속도를 제2 투여 속도로 감소시키거나, 도입 기간 후, 측정된 ORP값이 목표 ORP값을 초과하는 경우, 중화제의 도입을 제1 투여 속도로 유지하게 하는, 컴퓨터 실행 가능 명령어를 갖는 비일시적인 컴퓨터 판독 가능 매체에 관한 것일 수 있다.

몇몇 구성에서, 시스템은 밸러스트 수, 예를 들면, 해수의 공급원; 밸러스트 수의 산화 환원 전위를 나타내는 신호를 측정하고 측정된 신호를 전송하도록 배치된 센서; 살생물제를 밸러스트 수에 도입하도록 배치된 살생물제 공급원; 및 센서로부터 측정된 신호를 수신하도록 배치되고 통상적으로 약 200㎷ 내지 약 1,000㎷ 범위인 측정된 신호 및 처리 ORP값을 적어도 부분적으로 기반하여 출력 신호를 발생시키고 살생물제 공급원으로 전송하여 살생물제를 밸러스트 수에 도입하는 속도를 조절하도록 구성된 제어기를 포함할 수 있다. 몇몇 경우에, 살생물제 공급원은 염화물 함유 물로부터 할로겐계 살생물제를 발생시키도록 구성된 염소전해 시스템을 포함할 수 있다. 다른 경우에, 염소전해 시스템은 밸러스트 수, 해수, 염화물 종을 함유하는 물 또는 이의 조합의 공급원에 유체 흐름 가능하게 연결된 유입구를 포함할 수 있고, 살생물제로서 차아염소산염 화합물을 발생시키도록 구성될 수 있다. 염소전해 시스템은 이의 지점 하류에서 밸러스트 수, 해수, 염화물 종을 함유하는 물 또는 이의 조합의 공급원의 유출구에 유체 흐름 가능하게 연결된 제1 유입구를 포함할 수 있다. 몇몇 경우에, 염소전해 시스템은 밸러스트 탱크 유입구의 상류 및 염소전해 시스템 유입구의 하류에 유체 흐름 가능하게 연결된 제2 유출구를 포함할 수 있다. 염소전해 시스템은 통상적으로 차아염소산염 화합물 및 산소 공급 종을 발생시키도록 구성된다. 몇몇 경우에, 출력 신호는 통상적으로 적어도 약 1,000 Amp/㎡의 염소전해 시스템의 전해조를 통하여 전류 밀도를 조절한다. 선박용 수 처리 시스템의 추가의 실시형태에서, 처리 ORP값은 약 500㎷ 내지 약 750㎷ 범위이다. 추가로, 처리 ORP값은 위임되거나 조절된 소독 요건을 기반으로 할 수 있다. 제어기는 또한 살생물제의 해수 상자에의 도입 속도를 조절하여 선박용 냉각 시스템에 도입된 물의 표적 생물 부착 제어값을 달성하도록 구성될 수 있다. 시스템은 전해조의 하류에 유체 흐름 가능하게 연결된 기체제거 탱크를 더 포함할 수 있다. 밸러스트 수, 해수, 염화물 종을 함유하는 물 또는 이의 조합의 공급원은 선박용 냉각수 시스템에 유체 흐름 가능하게 연결될 수 있는 해수 상자일 수 있다.

밸러스트 수의 관리에 관한 개시내용의 하나 이상의 양상은 밸러스트 라인을 통해 밸러스트 수의 공급원으로부터 밸러스트 탱크에 도입되는 밸러스트 수를 처리하는 것에 관한 것일 수 있다. 이의 몇몇 실시형태에서, 밸러스트 탱크에 도입되는 물의 처리 방법은 살생물제를 물에 도입하는 단계; 및 살생물제의 도입 속도를 조절하여 물 중에서 약 200㎷ 내지 약 1,000㎷ 범위의 표적 물 산화 환원 전위값을 달성하는 단계를 포함할 수 있다. 살생물제의 도입은 적어도 하나의 할로겐화된 종을 포함하는 살생물제 스트림을 발생시키는 것을 포함할 수 있다. 살생물제의 도입 속도 조절은 살생물제 발생기의 작동 파라미터를 조절하여 약 500㎷ 내지 약 750㎷ 범위의 표적 물 산화 환원 전위값을 달성하는 것을 포함할 수 있다. 밸러스트 탱크에 도입되는 물의 처리 방법은 물의 공급원에 살생물제 스트림의 일부분을 도입하는 것을 더 포함할 수 있다. 밸러스트 탱크에 도입되는 물의 처리 방법은 물의 공급원으로의 살생물제의 첨가 속도를 조절하여 살생물제의 목적하는 생물 부착 제어 농도를 달성하는 것을 더 포함할 수 있다. 몇몇 유리한 실시형태에서, 물의 처리 방법은 전해조에서 염화물 함유 물을 전해하여 살생물제 스트림을 발생시키는 것을 포함할 수 있다. 공급원으로부터의 물의 일부분을 전해하는 것은 차아염소산염을 포함하는 살생물제 스트림 및, 몇몇 경우에, 차아염소산염 및 산소 공급 종을 포함하는 살생물제 스트림을 발생시키는 것을 포함할 수 있다. 염화물 함유 물의 공급원은 선박용 냉각 시스템에 유체 흐름 가능하게 연결된 해수 상자를 포함할 수 있다. 몇몇 경우에, 염화물 함유 물의 공급원은 밸러스트 탱크에 밸러스트 수를 도입하는 밸러스트 라인으로부터 유체 흐름가능하게 단리된다. 다른 구성에서, 그러나, 염화물 함유 물의 공급원은 그것을 통한 해수 순환을 갖는 냉각 시스템, 또 다른 밸러스트 탱크, 분리 저장 탱크, 또는 이의 조합일 수 있다. 다른 구성에서, 염화물 함유 물의 공급원은, 예를 들면, 해수 상자로부터의 해수로 적어도 부분적으로 채워질 수 있는 저장 탱크일 수 있다.

개시내용의 하나 이상의 양상은 밸러스트 라인을 통해 해수의 공급원에 연결된 밸러스트 탱크를 갖는 밸러스트 수 시스템의 변형 방법에 관한 것일 수 있다. 이의 몇몇 실시형태에서, 밸러스트 수 시스템의 변형 방법은 전해조의 유입구를 해수의 공급원에 연결하는 것, 전해조 유출구의 유출구를 기체제거 탱크의 유입구에 연결하는 것, 및 제어기를 전해조 및 기체제거 탱크의 유출구의 하류에 배치된 산화 환원 전위 센서에 연결하는 것을 포함할 수 있다. 제어기는 바람직하게는 전해조의 작동 파라미터를 조절하여 밸러스트 탱크에 도입되는 해수에서 약 200㎷ 내지 약 1,000㎷ 범위의 표적 산화 환원 전위값을 달성하도록 구성된다. 표적 산화 환원 전위값은 약 500㎷ 내지 약 750㎷ 범위일 수 있다. 밸러스트 수 시스템의 변형 방법은 기체제거 탱크 유출구를 밸러스트 탱크의 유입구에 연결하는 것을 더 포함할 수 있다. 추가로, 밸러스트 수 시스템의 변형 방법은 기체제거 탱크 유출구를 해수의 공급원에 연결하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 해수의 공급원과 밸러스트 탱크 사이에 연결된 필터의 상류에 산화 환원 전위 센서를 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 공급원 또는 해수는 유리하게는 염화물 함유 물을 저장하는 해수 상자 또는 저장소를 포함할 수 있다. 선박용 수 처리 시스템은 650 ppm 내지 750 ppm 범위인 표적 산화 환원 전위값을 가질 수 있다. 센서는 금-팁(gold-tip) 전극을 포함할 수 있다. 선박용 수 처리 시스템은 밸러스트 탱크에서 물의 유리 염소 농도 및 산화 환원 전위 중 적어도 하나를 측정하도록 배치된 제2 센서를 더 포함할 수 있다. 선박용 수 처리 시스템은 밸러스트 탱크로부터 배출되는 물의 유리 염소 농도, 총 염소 농도, 및 산화 환원 전위값 중 적어도 하나를 나타내는 제2 신호를 측정하고 측정된 제2 신호를 전송하도록 배치된 제2 센서를 가질 수 있다. 선박용 수 처리 시스템은 제2 측정된 신호를 수신하고 제2 측정된 신호 및 표적 유리 염소 농도, 표적 총 염소 농도, 및 제2 표적 산화 환원 전위값 중 적어도 하나를 적어도 부분적으로 기반으로 하는 제2 출력 신호를 발생시키도록 추가로 구성된 제어기를 포함할 수 있다.

개시내용의 하나 이상의 양상은 수역에서 선박 위의 선박용 수 처리 시스템에 관한 것일 수 있다. 처리 시스템은 적어도 하나의 염화물 종을 함유하는 물의 공급원, 공급원 및 수역 중 적어도 하나에 유체 흐름 가능하게 연결된 필터, 필터로부터의 하류에 유체 흐름 가능하게 연결된 밸러스트 탱크, 해수의 산화 환원 전위를 나타내는 신호를 측정하고 측정된 신호를 전송하도록 배치된 센서, 살생물제를 밸러스트 탱크에 도입하도록 배치된 살생물제 공급원, 및 센서로부터 측정된 신호를 수신하도록 배치되고, 측정된 신호 및 약 200㎷ 내지 약 1,000㎷ 범위의 표적 산화 환원 전위값을 적어도 부분적으로 기반으로 출력 신호를 발생시키고 살생물제 공급원에 전송하여 적어도 하나의 밸러스트 탱크 및 필터에 도입되는 물에 살생물제를 도입하는 속도를 조절하도록 구성된 제어기를 포함할 수 있다.

선박용 수 처리 시스템에 관한 추가의 실시형태는 해수를 저장하는데 이용되는 저장 용기일 수 있는 해수, 염화물 종을 함유하는 물, 또는 이의 혼합물, 선박이 해수에 있지 않은 경우, 염화물 종 함유 물 또는 이의 혼합물의 공급원을 포함할 수 있다. 따라서, 예를 들면, 해수는 선박이 담수 수역을 통해 이동하는 경우, 하나 이상의 저장소에 축적되고 저장될 수 있고 본 명세서에 기재된 하나 이상의 살생물제에 의해 이용될 수 있다. 실제로, 몇몇 실시형태에서, 2개 이상의 밸러스트 탱크를 갖는 선박은 해수를 저장하고 후속적으로 저장된 해수의 적어도 일부분을 살생물제 공급원을 위한 염화물 함유 물의 공급원으로서 이용하는데 임의의 밸러스트 탱크를 이용할 수 있다.

개시내용의 하나 이상의 양상은 선박 수 시스템의 생물 부착 제어를 제공한다. 예를 들면, 소독에서 이용된 전기촉매적으로 발생된 제제는 또한 통상적으로 소독에서 이용된 것들 미만의 산화제 농도로 선박의 냉각 시스템의 생물 부착을 억제하는데 사용될 수 있다.

염소 요구량은 염소와 반응하는 무기 및 유기 화합물의 존재와 관련될 수 있다. 염소 요구량이 충족될 때까지, 소독에 이용 가능한 유리 염소는 없을 것이다. 질소 화합물이 존재하는 경우, 유리 염소보다 약한 살생물제로 간주되는 클로라민이 형성될 수 있다. 염소 투여량(CD)은 관계식 (1)에 의해 표시되는 바와 같이 통상적으로 총 잔류 염소(total residual chlorine: TRC) 및 염소 요구량(요구량_염소)에 종속된다.

TRC = 투여량 _염소 - 요구량 _염소 (1)

총 잔류 염소는 관계식 (2)에 의해 표시될 수 있다.

TRC = [클로라민] + [유리 염소] (2)

존재하는 경우, 유리 염소, 예를 들면, HOCl은 통상적으로 관계식 (3)에 따라 해리된다.

HOCl → H ⁺ + OCl ^- (3)

차아염소산(HOCl)은 바람직한 살생물제이다. 염소 처리의 효과를 특성화하기 위한 TRC의 사용은, 그러나, 특히 오염된 항구 항만으로부터의 선박의 선상에 펌핑된 밸러스트 수를 처리하기 위한, 소독 효과의 정확한 예측을 제공할 수 없고, 이는 클로라민 농도의 가변성이 5ppm 아래만큼 낮은 것으로부터 40 ppm만큼 높은 것으로, 효과적인 TRC의 범위를 형성할 수 있기 때문이다. 과량의 유리 염소가 요구량 가변성을 수용하기 위해 이용되는 경우, 선박 강 구조물의 부식과 같은, 원하지 않는 부식 위험은 또한 통상적으로 염소 요구량 및 유리 유효 염소의 수준에 종속되는, 트리할로메탄(THM)과 같은, 잠재적인 독성 소독 부산물의 형성을 초래한다.

본 개시내용은 따라서, 예를 들면, 밸러스트 수의 효과적인 소독을 초래하는 수준에서 살생물제 첨가 또는 도입의 확실한 제어를 제공하는 시스템 및 기술을 제공한다. 실제로, 본 개시내용의 몇몇 양상은 과잉-염소화의 가능성을 감소시키는 시스템 및 기술을 제공한다. 또한 본 개시내용의 추가의 양상은 부식 및 부산물 형성 가능성을 최소화 또는 감소하는 효과적인 살생물제 투여량을 모니터링하고 조절하는 선택을 허용하는 시스템 및 기술을 포함할 수 있다. 개시내용의 바람직한 양상은 측정된 ORP 또는 산화환원(redox) 전위에 의해 표시되는 바와 같이, 충분한 살생물제 산화 세기를 유지하는 개시내용의 양상을 이용함으로써 보장될 수 있는, 염소 요구량, 오염 수준, 및 pH와 같은 지역적 해수 상태와 관계없이 임의의 항구의 밸러스트 수의 효과적인 소독을 제공한다.

물의 산화 환원 또는 산화환원 전위를 측정하도록 구성된 적어도 하나의 ORP 프로브 또는 센서는 개시내용의 하나 이상의 실시형태에서 이용될 수 있다. 측정된 전위는 개시내용의 몇몇 양상에서 통상적으로 HOCl일 수 있는 물 안의 최대 활성 산화제 또는 환원제에 의해 형성될 수 있다. 그러나, 해수는 통상적으로 약 50 ppm 내지 약 60 ppm 브롬화나트륨을 포함하기 때문에, 염소를 이용하는 해수 소독은 브롬화 종, 예를 들면, 방정식 (4)에 따라 변환된, 하이포브롬산을 통하여 적어도 부분적으로 이루어질 수 있다.

HOCl + NaBr → NaCl + HOBr (4)

특정 분야에 대한 산화환원 전위 E_h는 통상적으로 네른스트 방정식(Nernst equation) (5)를 기초로 한다.

(5)

상기 식에서, E_h는 반응의 산화환원 전위이고, E⁰는 표준 전위이고, RT/nF는 네른스트 수이고, A_OX는 산화제의 활성을 나타내고, A_red는 환원제의 활성을 나타낸다.

염소는 통상적으로 1490㎷의 표준 전위를 가지며, 브롬은 통상적으로 1330㎷의 표준 전위를 가진다. 7 내지 8.4의 범위의 해수의 통상적인 pH에서, HOBr의 농도는 HOCl의 농도보다 더 안정적이다. 예를 들면, 8.0의 pH에서, 비-해리 HOBr 종은 약 83%인 반면, HOCl 종은 약 28%이다. 따라서, 염소에 의한 해수의 소독을 위해 요구되는 ORP 수준은 담수에 대해 설정된 ORP 수준과 상이할 수 있다.

해수 처리, 예를 들면, 밸러스트 수 처리를 위한 처리 ORP값의 설정은 산화제, 예를 들면, 염소, 농도를 소독 또는 생물 부착 제어를 제공하는 수준으로 유지하면서 배관 및 다른 젖은 선체 구조물의 부식을 위한 낮은 전위를 제공하는 것을 용이하게 하는데 유리할 수 있다. 연속 염소화 유형 시스템을 포함하는 특정한 시스템에 있어서, 염소 수준(또는 산화제 수준)은 약 0.5 ppm 미만 내지 1.0 ppm 범위, 바람직하게는 0.1 ppm 내지 0.2 ppm 범위로 유지될 수 있는 것으로 생각된다. 따라서, 몇몇 실시형태에서, 처리 ORP값의 상한은 약 1 ppm의 상응하는 염소 수준을 제공하거나 허용 가능한 부식률을 초과하지 않는 상태를 제공하도록 결정될 수 있다. 경험적 정보는 ORP 수준과 측정된 부식률 사이의 관계를 적어도 부분적으로 설정하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들면, 연간 1 mil의 강 부식률은 처리 ORP값의 상한을 적어도 부분적으로 정의하도록 허용 가능한 가이드라인으로서 이용될 수 있다. 처리 ORP값의 하한은 원하는 비활성 효과를 충분히 제공하는 상태가 되도록 결정될 수 있다. 예를 들면, 경험적 정보는 ORP 수준과 비활성 효율 사이의 관계를 설정하기 위해 사용될 수 있다.

유리 염소 잔류 기술의 살균 효능에 영향을 미칠 수 있는 요소는 염소 잔류 농도, 접촉 시간, pH, 및 수온을 포함한다. pH는 또한 항구 마다 또는 계절 마다 변화될 수 있다. 예를 들면, 높은 해수 pH는 계절적 적조로부터 초래될 수 있다. 고정된 염소 출력 기반 처리가 통상적으로 최악의, 즉, 높은 pH에서의, 시나리오를 충족하도록 설계되기 때문에, 밸러스트 수의 과잉-염소화는 DBP 형성의 증가 가능성 및 증가된 부식 전위과 관련된, 최하 해수 pH의 상태하에서 초래될 수 있다.

소독 세기가 아닌 염소 농도를 측정하는 잔류 염소 분석기와 달리, ORP 센서는 처리되는 물의 산화(전자 소모) 전위 또는 환원(전자 공급) 전위의 정량 표시를 제공한다.

실험적 데이터로부터의 추가의 관찰은 환원제의 양이 일정할 때, 산화환원 전위 및 잔류 염소 농도는 모두 비활성의 비율을 위한 파라미터로서 이용될 수 있지만, 환원제의 양이 변화될 때, 단지 산화환원 전위가 여전히 이용될 수 있다는 것을 보여준다.

개시내용의 수 처리 공정은 통상적으로 밸러스트 수로서 이용될 수 있는 해수의 배치로 수행된다. 이러한 경우에, 염소와 같은 산화제 농도는 통상적으로 시간에 걸쳐 감소되는데, 이는 산화제가 무기, 유기, 및 생물학적 물질과 반응하기 때문이다. 본 개시내용은, 몇몇 양상에서, 처리되는 물 중의 농도의 동력학을 기초로 하여 처리된 물 ORP 전위의 제어를 제공한다. 따라서, ORP 제어는 선박 구조물에 대한 부식 및 DBP의 형성의 잠재적인 유해를 최소화하면서, 통상적으로, 예를 들면, 시간 지연 루프로, 적어도 일부분, 또는 바람직하게는, 실질적으로 모두, ANS를 불활성하는데 효과적이 되도록 살생물에 대해 시간을 제공하도록 고안된다.

도 3은 개시내용의 적어도 하나의 양상에 따른 선박용 처리 시스템(200)을 도식적으로 도시한다. 처리 시스템(200)은 적어도 하나의 밸러스트 탱크(120)에 유체 흐름 가능하게 연결된 해수의 공급원, 예를 들면, 해수 상자(110)를 포함할 수 있다. 처리 시스템(200)은 처리된 물의 산화환원 전위에 의해 제어되는 염소 투여 수준을 갖는 염소 소독을 기반으로 하는 수 처리 시스템에 관한 것일 수 있다. 예를 들면, 처리 시스템(200)은 처리된 해수의 표적 또는 목적하는 산화환원 전위를 ANS의 효과적인 사망률을 제공하는 수준으로 유지하면서 가변적인 염소 투여 수준을 제공하는 ORP 제어된 시스템을 포함할 수 있다. 개시내용의 몇몇 특정한 양상에서, 처리 시스템(200)은, 처리되는 물의 품질과 독립적으로, 처리된 해수의 소독을 제공하는데 충분한 수준으로 잔류 차아염소산(HOCl) 농도를 제공하거나, 바람직하게는 유지할 수 있다. 예를 들면, 처리 시스템(200)은 처리되는 물의 pH 또는 오염 수준, 또는 둘 다를 보완할 필요를 배제할 수 있다. 이러한 소독 처리를 용이하게 하기 위하여, 시스템(200)은 밸러스트 탱크(120)에 도입되는 물의 측정된 특징을 제공하도록 배치된 적어도 하나의 프로브 또는 센서(210), 프로브 또는 센서(210)로부터 측정된 특징을 나타내는 측정된 신호를 수신하도록 배치된 적어도 하나의 제어기 또는 제어 시스템(C)를 포함할 수 있다. 기재된 바와 같이, 바람직한 비제한적인 실시형태는 물의 ORP 수준의 표시를 제공할 수 있는 센서 또는 프로브를 포함한다. 처리 시스템(200)은 물에 적어도 하나의 살생물성 제제를 도입하도록 배치된 적어도 하나의 소독제 또는 살생물성 제제의 적어도 하나의 공급원(220)을 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 염소 공급 시스템은 적어도 하나의 소독 종을 탱크(120)에 도입된 물에 제공하는데 이용될 수 있다. 도식적으로 도시된 바와 같이, 제어 피드백 루프는 처리되는 물로 제제의 도입을 조절하도록 설정될 수 있다. 적어도 하나의 ORP 프로브는 물 배관으로 직접 삽입될 수 있거나, 유지의 용이성을 위하여, 순환 루프에 설치될 수 있다. 다른 경우에, ORP 모니터링 및 제어 시스템은 밸러스트 수 주요 공급부(110)로부터의 측부 스트림을 인출하는 펌프(240)를 포함할 수 있다. 주요부와 ORP 프로브를 연결하는 파이프 및 플랜지는 ORP 프로브에 해로울 수 있거나 바람직하지 않은 갈바닉 부식 상태를 제공하는 미주 전류를 방지하도록 주요 라인과 동일한 물질로 건설되는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 적어도 하나의 프로브는 프로브를 주요부로 접지함으로써 이루어질 수 있는 주요 라인과 동일한 전위를 갖는다.

개시내용의 몇몇 양상에 따른 처리 시스템(300)의 또 다른 개략적인 예시도이 도 4에 제시된다. 시스템(300)은 선박에 배치된 해수 상자(310)와 같은 해수의 공급원을 포함할 수 있다. 시스템(300)은 통상적으로 적어도 하나의 밸러스트 수 탱크(320)를 포함하는 부력 시스템을 더 포함할 수 있거나 상기 부력 시스템에 유체 흐름 가능하게 연결될 수 있다. 특정한 실시형태에서, 시스템(300)은 해수 상수(310) 및 바람직하게는 적어도 하나의 밸러스트 탱크(320)에 유체 흐름 가능하게 연결되는 산화제 또는 살생물제 작용제의 적어도 하나의 공급원(330)을 포함할 수 있다. 다른 실시형태에서, 해수 상자(310)는 해수를 이용하는 선박의 적어도 하나의 시스템으로 유체 흐름 가능하게 연결된다. 예를 들면, 해수 상자(310)는 선박의 적어도 하나의 냉각 수 시스템(CWS)에 유체 흐름 가능하게 연결되고 이에 해수를 제공할 수 있다. 게다가, 산화제 또는 살생물성 제제의 공급원(330)은 적어도 하나의 냉각수 시스템(CWS)에 유체 흐름 가능하게 연결될 수 있다. 공급원(330)은 적어도 하나의 소독 또는 살생물제 화합물로 전구체 종들을 전기화학적으로 변환할 수 있는 전해조(332)와 같은 하나 이상의 전기적으로 구동되는 장치를 포함할 수 있다. 공급원(330)은 해수 상자(310), 또는 냉각수 시스템(CWS)로부터 살생물성 제제로 공급되는 염화물 함유 물의 전기촉매적 변환을 촉진하도록 장치(332)로 전기 에너지를 제공하기 위해 배치되는, 적어도 하나의 전원 장치(334)를 포함할 수 있다. 공급원(330)은 적어도 하나의 벤트(V)에 의해, 전기촉매적으로 살생물성 제제 발생 공정 동안 발생된 수소 가스와 같은, 임의의 가스의 제거를 용이하게 하는 하나 이상의 기체제거 유닛 작동부(336)를 더 포함할 수 있다. 공급원(330)의 적어도 하나의 유출구는 탱크(320)에 연결될 수 있다. 바람직하게는, 기체제거 유닛 작동부(336)의 유출구는 탱크(320)에 유체 흐름 가능하게 연결된다. 바람직한 실시형태에서, 공급원(330)의 유출구는 전해조(332) 및 기체제거 유닛 작동부(326) 중 어느 하나로부터 적어도 하나의 살생물제 함유 스트림을 제공하도록 해수 상자(310)에 추가로 연결된다. 도 7에 도식적으로 도시된 바와 같이, 시스템(300)은 측부 스트림 철회 기술을 이용할 수 있으며, 해수 상자(310)로부터 철회되는 해수의 일부분이 공급원(330)에 도입되어 선박 부력 시스템(320)에 도입되는 해수의 밸런스(balance)는 적어도 하나의 필터(340)를 통하여 여과된다.

산화제 공급원(330)은 적어도 하나의 산화 종을 발생하는 적어도 하나의 전기적으로 구동되는 장치, 예를 들면, 이에 한정되지는 않지만, 전해조(332)를 포함할 수 있다. 시스템(300)은 시스템(300)의 적어도 하나의 부품의 적어도 하나의 특성 또는 속성의 표시를 제공하기 위하여 배치되는 적어도 하나의 센서 또는 프로브를 포함하는 모니터링 시스템을 더 포함할 수 있다. 예시적으로 도시된 바와 같이, 모니터링 시스템은 주요 배관 라인(342) 내의 해수 상자(310)로부터 물의 적어도 하나의 속성을 측정하도록 배치된 적어도 하나의 센서(352), 부력 시스템의 하나 이상의 밸러스트 탱크 내의 물의 특성과 같은, 부력 시스템(320)의 적어도 하나의 속성을 측정하도록 배치된 적어도 하나의 센서(354), 및 임의로 하나 이상의 밸러스트 탱크로부터 유출구 또는 배출구(D)로 배출되는 물의 속성을 측정하도록 배치된 적어도 하나의 센서(356)를 포함한다. 시스템(300)은 적어도 하나의 제어기 또는 제어 시스템(C)을 포함할 수 있다. 제어 시스템(C)은 바람직하게는 시스템(300)의 적어도 하나의 작동 파라미터를 조절 또는 조정하도록 구성된다. 개시내용의 특정한 양상에서, 제어 시스템(C)은 모니터링 시스템으로부터 적어도 하나의 센서로부터의 적어도 하나의 입력 신호를 수신할 수 있다. 개시내용의 추가의 특정한 양상에서, 제어 시스템(C)은 공급원(330) 및 부력 시스템 중 어느 하나의 적어도 하나의 작동 파라미터를 조절할 수 있다. 다른 특정한 양상에서, 제어 시스템(C)은 또한 밸러스트 탱크(320)로부터의 물 배출 작업을 모니터링 및 제어할 수 있다.

밸러스팅을 포함하지만 이에 한정되지 않는, 부력 조정 작업 동안, 공급원(330)으로부터 염소와 같은, 산화제 또는 살생물제를 포함하는 스트림이 하나 이상의 염소 분배 장치를 통하여 해수 상자(310)뿐만 아니라 주요 밸러스트 수 배관(342)에 도입될 수 있다. 주요 배관(342) 내에 있는 염소화 물의 산화 환원 전위는 ORP 센서일 수 있는 센서(352)를 포함하는 모니터링 시스템에 의해 모니터링될 수 있다. 비록 센서(352)가 필터(340)의 하류에 배치되는 것으로 도시되었지만, 다른 실시형태는 해수 특성의 표시를 제공하도록 필터(340)의 상류에 배치된 센서(352) 또는 필터(340)의 상류에 또는 해수 상자(310) 내에 추가의 센서를 포함할 수 있다. 제어 시스템(C)은 모니터링 시스템으로부터 하나 이상의 표시를 수용하여 이에 따라 바람직하게는 적어도 하나의 표시를 기초로 하여, 공급원(330)의 작동 매개변수와 같은 시스템의 적어도 하나의 작동 파라미터를 조정하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 제어 시스템(C)은 시스템(300)의 임의의 유닛 작동부에서 처리된 물의 산화환원 전위를, 현재의, 허용 가능한, 또는 바람직한 물 배출 한계 내로 유지하도록 구성될 수 있다. 임의로, 배출 또는 디밸러스팅(de-ballasting) 작업 동안, 적어도 하나의 환원제 또는 중성화제는, 예를 들면, 환원제 또는 중화제 공급원(360)으로부터 배출된 처리된 밸러스트 수에 도입될 수 있다.

따라서, 개시내용의 추가의 양상은 ORP 기반의 제어 시스템 및 기술뿐만 아니라 잔류 살생물성 제제의 농도, 예를 들면, 바람직하게는 디밸러스팅 작동 동안 배출되는 전에, 밸러스트 수와 같은 처리된 물 중의 염소 및/또는 차아염소산염 농도를 제거하거나 허용 가능한 수준, 예를 들면, 목표 ORP값으로 감소시키는 중화 서브시스템 및 방법을 포함할 수 있다. 목표 ORP값은 조절 한계를 기반으로 할 수 있다. 탈염소화는, 예를 들면, 이에 한정되지는 않지만, 나트륨 바이설파이트, 과산화수소, 및 제1철 염과 같은 적어도 하나의 환원제를 이용할 수 있다. 염소의 중화는 탈염소화 제어기, 예를 들면, 제1 제어기를 미처리 미가공 해수에 있어서 전형적으로 약 150㎷ 내지 약 350㎷ 범위, 바람직하게는 약 200㎷ 내지 약 300㎷ 범위 내의 배출될 밸러스트 수 중의 살생물제의 중화 또는 탈염소화를 제공하도록 작동시키거나 구성함으로써 달성될 수 있다. 다른 중화 기술은 임의의 활성 탄소, 자외선 기반 시스템, 및 금속 촉매화된 고정층을 이용할 수 있다.

선택사항으로서, 동일한 ORP 제어 장비는 디밸러스팅 동안 ORP 설정의 적절한 변화에 의해, 밸러스팅 및 디밸러스팅 작업 모두에 대해 사용될 수 있다. 예를 들면, 밸러스트 수, 해수, 염화물 종을 함유하는 물 또는 이들의 조합은 탱크 내의 물의 수득된 ORP값이 대략 목적하거나 허용 가능한 수준 또는 그 미만, 예를 들면, 300㎷, 또는 100㎷ 훨씬 미만인 ORP값을 갖도록 해수 상자(110)로부터 탱크(120)에 도입될 수 있다.

특정한 실시형태에서, ORP 센서(356)은 부력 시스템으로부터의 배출되는 물의 ORP값 또는 산화제 농도를 측정할 수 있고; 제어 시스템(C)은 산화제 중화 시스템(360)의 작동 파라미터, 예를 들면, 바람직하게는 센서(356)로부터의 측정 신호를 기반으로, 배출되는 물 중의 임의의 산화제 또는 살생물제를 적어도 부분적으로 또는 허용 가능한 수준으로 중화시키는 환원제의 첨가 또는 투여 속도를 조절할 수 있다. 동일한 경우에, 총 잔류 산화제의 농도는 배출될 밸러스트 수의 잔류 산화제 농도의 목적하는 수준을 달성하기 위하여 ORP 센서 대신에 또는 이와 함께 사용될 수 있다. 목적하는 배출 한계는 관할권의 권한을 만족시키도록 변화될 수 있다. 예를 들면, 배출 수 중의 허용 가능한 염소 수준은 약 1 ㎎/ℓ 미만, 몇몇 경우, 약 0.5 ㎎/ℓ 미만, 몇몇 경우, 2 ppm 미만일 수 있다.

특정한 실시형태에서, ORP 센서(354)는 부력 시스템으로부터의 배출 수의 ORP값 또는 산화제 농도를 측정할 수 있고; 제어 시스템(C)은 산화제 중화 시스템(360)의 작동 파라미터, 예를 들면, 바람직하게는 센서(354)로부터의 측정 신호를 기반으로, 배출 수 중의 임의의 산화제 또는 살생물제를 적어도 부분적으로 또는 허용 가능한 한계로 중화시키는 환원제의 첨가 또는 투여 속도를 조절할 수 있다.

특정한 실시형태에서, 제어 시스템(C)은 세 가지 방식 중 적어도 하나의 방식으로 배출되는 물로의 중화제, 바람직하게는 탈염소화제의 첨가를 조절하도록 구성된다. 예를 들면, 오프, 저, 및 고 방식.

몇몇 구성에서, 밸러스트 수는 밸러스트 탱크(320)로부터 배출되기 시작하고, 산화제 중화 시스템(360)은 배출될 밸러스트 수가 표적 값을 초과하는 경우, 고 방식으로 자동적으로 체결될 것이다. 고 방식은 ORP 센서(354)가 정상 상태에 도달할 수 있도록 3 내지 5분 동안 유지된다. 정상 상태에 도달하거나 3 내지 5분이 만료되면, 중화제의 첨가 방식은 센서(354)로부터의 신호를 기반으로 자동적으로 체결된다. 오프 방식은 배출될 밸러스트 수의 ORP값이 표적 값 미만, 예를 들면, 약 300㎷ 미만, 또는 또 다른 예에서, 약 200㎷ 미만인 경우 체결된다. 추가의 대안적인 구성에서, 저 방식은 배출될 밸러스트 수가 약 200㎷ 미만의 ORP값을 갖는 경우 체결된다. 고 방식은 센서(354)로부터의 ORP값이 적어도 약 200㎷인 경우 체결된다.

특정한 실시형태에서, ORP 센서(356)로부터의 ORP 측정은 산화제 중화 시스템(360)이 규정의 허용 한계 내에서 체결되고 작동된다는 검증을 제공할 것이다. 예를 들면, 검증은 하기 방식으로 진행될 수 있다: 산화제 중화 시스템(360)이 오프 방식인 경우, ORP 센서(356) 측정은 ORP 센서(354) +/- 50㎷의 것과 동일하여야 하거나, 또는 산화제 중화 시스템(360)이 저 방식인 경우, ORP 센서(356) 측정은 ORP 센서(354)의 것 미만이어야 한다. 이는 배출 수 중의 과량의 탈염소화제를 나타낼 것이거나, 또는 산화제 중화 시스템(360)이 고 방식인 경우, ORP 센서(356) 측정은 300㎷ 미만이어야 한다.

특정한 실시형태에서, 디밸러스팅 동안, 작업자는 핸드-헬드(hand-held) 총 잔류 산화제(TRO) 분석기를 사용하여 총 염소를 측정하기 위하여 배출된 물의 샘플을 수동으로 수집할 수 있다. 측정은 0.1 ㎎/ℓ 미만이어야 한다. 측정이 0.1 ㎎/ℓ를 초과하는 경우, 작업자는 오프 방식에서 저 방식으로, 또는 저 방식에서 고 방식으로 수동으로 교환함으로써 중화제의 더 높은 수준의 방식을 선택할 수 있거나, 제공된 탐색표에 따라, 예를 들면, 표 1을 참조하여, 탈염소화제의 더 높은 농도 값을 수동으로 선택할 수 있다.

염소를 중화시키기 위한 탈염소화제, 예를 들면, 나트륨 설파이트 또는 나트륨 바이설파이트에 대한 이론적 중량비는 각각 1.85 및 1.65이다. 통상적으로 과량의 탈염소화제는 매우 낮은 염소 잔류량을 보장하기 위하여 사용된다. 예를 들면, 효과적인 혼합을 위하여, 밸러스트 수 펌프(도시 생략)의 상류에 주입된 산화제 중화 시스템(360)으로부터의 나트륨 설파이트는, 염소 농도를 0.1 ㎎/ℓ 미만으로 효과적으로 감소시키기 위하여 나트륨 설파이트의 4.7 내지 5 중량비의 투여량을 필요로 하였다.

특정한 실시형태에서, 필요한 최대 탈염소화제 농도는 선박의 유형 및 교역 패턴에 따라 분류될 수 있다. 모든 선박이 이러한 분류에 정확하게 맞지는 않는다는 것이 인식될 것이다. 컨테이너선 및 연안운항선이 통상적으로 단거리 항해를 갖는 것으로 관찰되었고, 밸러스팅 작업, 예를 들면, 물 배출은 외양에서 수행되는 것이 예상된다. 이러한 경우, 2 ㎎/ℓ만큼 높은 TRO 수준이 예상되고, 따라서 설파이트의 10 내지 12 ㎎/ℓ 농도 수준을 최대로 필요로 한다. 대형 선박 및 다른 통상적으로 장거리 항해 선박에 있어서, 배출된 물의 TRO 측정이 1 ㎎/ℓ을 초과하지 않아야 하고, 따라서 탈염소화제의 최대 투여량은 5 ㎎/ℓ을 초과하지 않아야 한다는 것이 안전하게 추정된다.

표 1 그룹은 산화제 중화 시스템(360) 작동 방식, 밸러스트 수의 체류 시간, 및 밸러스트 수의 공급원과 관련하여 선박에 대한 탈염소화제 투여량 수준에 대한 근사치를 낸다.

중화제의 예는 나트륨 설파이트 15% w/w 용액이다. 이러한 농도 초과에서 이는 재결정화될 수 있기 때문에 이는 취급에 유리하다. 나트륨 바이설파이트의 경우, 30 내지 40% w/w 용액이 액체 형태로 입수될 수 있다.

제어 시스템(C)은 도 5에 예시적으로 도시된 바와 같은 하나 이상의 컴퓨터 시스템을 사용하여 실시될 수 있다. 제어 시스템(C)은, 예를 들면, 범용 컴퓨터, 예를 들면, 인텔 펜티엄(Intel PENTIUM)®-타입 프로세서 또는 임의의 다른 유형의 프로세서 또는 이의 조합을 기반으로 하는 것들일 수 있다. 대안적으로, 컴퓨터 시스템은 특정하게 프로그래밍되고, 특별한 목적의 하드웨어, 예를 들면, 특수 용도의 집적 회로(ASIC) 또는 분석 시스템을 위해 의도되는 제어기를 포함할 수 있다.

제어 시스템(C)은 통상적으로 하나 이상의 메모리 장치(710)로 연결되는 하나 이상의 프로세서(705)를 포함할 수 있는데, 이는, 예를 들면, 하나 이상의 디스크 드라이브 메모리, 플래시 메모리 장치, RAM 메모리 장치, 또는 데이터를 저장하기 위한 다른 장치를 포함할 수 있다. 메모리(710)는 통상적으로 처리 시스템 및/또는 제어 시스템(C)의 작동 동안 프로그램 및 데이터를 저장하기 위해 이용된다. 예를 들면, 메모리(710)는 기간에 걸쳐 파라미터와 관련된 기록 데이터를 저장하기 위해 이용될 수 있다. 개시내용의 실시형태를 실시하는 프로그래밍 코드를 포함하는 소프트웨어는 컴퓨터 판독 및/또는 기록 비휘발성 기록 매체 상에 저장되어, 통상적으로 메모리로 복사되며, 메모리는 프로세서에 의해 실행될 수 있다. 이러한 프로그래밍 코드는 다수의 프로그래밍 언어들 중 어느 하나, 예를 들면, 자바(Java), 비쥬얼 베이직(Visual Basic), C, C#, 또는 C++, 포트란(Fortran), 파스칼(Pascal), 에펠(Eiffel), 베이직(Basic), 코발(COBAL), 또는 이들의 다양한 조합들 중 어느 하나로 기록될 수 있다.

제어 시스템의 부품은 상호연결 메커니즘(730)에 의해 결합될 수 있으며, 상호연결 메커니즘은 하나 이상의 버스(예를 들면, 동일한 장치 내에 결합되는 부품들 사이) 및/또는 네트워크(예를 들면, 별도의 분리된 장치들 상에 있는 부품들 사이)를 포함할 수 있다. 상호연결 메커니즘은 통상적으로 커뮤니케이션(예를 들면, 데이터, 명령어)이 시스템의 부품들 사이에서 교환될 수 있다.

제어 시스템은 또한 입력 신호 i ₁ , i ₂ , i ₃ , ..., i _n 을 제공하는 하나 이상의 입력 장치(730), 예를 들면, 모니터링 시스템의 소정의 센서, 키보드, 마우스, 트랙볼, 마이크로폰, 터치 스크린을 포함할 수 있으며 출력 신호 s ₁ , s ₂ , s ₃ , ..., s _i 을 제공할 수 있는 하나 이상의 출력 장치(740), 예를 들면, 인쇄 장치, 디스플레이 스크린, 또는 스피커를 포함할 수 있다. 추가로, 컴퓨터 시스템은 하나 이상의 인터페이스(도시 생략)를 포함할 수 있는데, 이는 컴퓨터 시스템을 (하나 이상의 시스템의 부품에 의해 형성될 수 있는 네트워크에 추가로 또는 이의 대안으로서) 소통 네트워크로 연결할 수 있다.

개시내용의 하나 이상의 실시형태에 따라, 하나 이상의 입력 장치는 파라미터를 측정하기 위한 센서를 포함할 수 있다. 대안적으로, 센서, 계량 밸브 및/또는 펌프, 또는 이러한 부품들 모두 컴퓨터 시스템에 작동적으로 결합되는 소통 네트워크로 연결될 수 있다. 예를 들면, 센서(352, 354, 및 356)는 컴퓨터 시스템에 직접 연결되는 입력 장치로서 구성될 수 있으며, 계량 밸브 및/또는 펌프는 컴퓨터 시스템에 연결되는 출력 장치로서 구성될 수 있으며, 전술한 것 중 하나 이상은 소통 네트워크에 걸쳐 소통되도록 또 다른 컴퓨터 시스템 또는 부품으로 결합될 수 있다. 이러한 구성은 센서들 사이 또는 센서와 서브시스템 및/또는 제어기 사이에 데이터를 제공하면서 하나의 센서가 또 다른 센서로부터 상당한 거리에 위치되는 것을 허용하거나 임의의 센서가 임의의 서브시스템 및/또는 제어기로부터 상당한 거리에 위치되는 것을 허용한다.

비록 제어 시스템이 개시내용의 다양한 양상이 실시될 수 있는 컴퓨터 시스템의 하나의 유형으로서 예시의 방식으로 제시되었지만, 개시내용은 예시적으로 설명된 바와 같은, 소프트웨어, 또는 컴퓨터 시스템에서 실시되는 것으로 제한되지 않는다. 실제로, 예를 들면, 범용 컴퓨터 시스템, 제어기, 또는 부품 또는 이들의 서브섹션 상에서 실시되지 않고, 대안적으로 전용 시스템 또는 전용 프로그래밍 가능한 로직 제어기(PLC) 또는 분산 제어 시스템 내에서 실시될 수 있다. 또한, 본 발명의 하나 이상의 특징 또는 양상은 소프트웨어, 하드웨어 또는 펌웨어 또는 이들의 임의의 조합에서 실시될 수 있다. 예를 들면, 제어기에 의해 실행되는 알고리즘의 하나 이상의 세그먼트는 개별 컴퓨터에서 수행될 수 있으며, 이는 이어서 하나 이상의 네트워크를 통하여 소통될 수 있다.

개시내용의 이들 및 다른 실시형태의 기능 및 이점은 하기 예시로부터 추가로 이해될 수 있고, 이는 개시내용의 하나 이상의 시스템 및 기술의 이득 및/또는 이점을 설명하지만 개시내용의 전체 범위를 예시화하는 것은 아니다.

도 6 및 도 7은 개시내용의 하나 이상의 양상에 따르면, 예를 들면, 제어 시스템(C)에서 실시될 수 있는, 각각 염소화 및 탈염소화 공정에 대한 제어 알고리즘을 예시적으로 보여준다. 도 6에서, 발생된 살생물제는 밸러스트 수에 첨가되고, 이는 필터의 상류 또는 하류, 또는 둘 다에서일 수 있다. ORP값은 측정되고, 목적하는 표적 값을 달성하기 위하여 살생물제의 발생 속도 또는 첨가된 살생물제의 양, 또는 둘 다를 조절하는데 사용된다. ORP는 살생물제 도입을 유지하거나 조절하기 위하여 계속적으로, 연속적으로, 또는 간헐적으로 측정된다. 도 7에서, 디밸러스팅이 시작되는 경우, 초기 방식은 수동으로 또는 자동으로, 예를 들면, 저 방식 또는 고 방식으로 중화제를 도입하는데 사용된다. 배출될 밸러스트 수의 ORP값은 측정되고 표적과 비교된다. 측정된 ORP값이 표적 값 내에 있는 경우, 예를 들면, 약 300㎷ 미만인 경우, 방식은 오프 방식 또는 저 LOW 방식 중 어느 하나로 재결정된다. 측정된 ORP값이 표적을 초과하는 경우, 고 방식이 유지된다.

지금까지 개시내용의 몇몇 예시적인 실시형태를 설명하였지만, 전술한 것은 단지 예시적이고 제한적이지 않고 단지 예시의 방식으로 제시되었다는 것이 당해 분야의 숙련가에게 명백하여야 한다. 다양한 변형 및 다른 실시형태는 당해 분야의 통상의 기술 중 하나의 범위에 속하며 개시내용의 범위에 속하는 것으로 고려된다. 특히, 비록 본 명세서에 제시된 다수의 예들이 방법 단계 또는 시스템 구성 요소의 특정 조합을 포함하지만, 이들 단계 및 이들 구성 요소는 동일한 목적을 달성하기 위해 다른 방식으로 조합될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

당해 분야의 숙련가는 본 명세서에 기재된 파라미터 및 구성이 예시적이고 실제 파라미터 및/또는 구성이 개시내용의 시스템 및 기술이 이용되는 특정 분야에 종속된다는 것을 인식하여야 한다. 당해 분야의 숙련가는 또한 개시내용의 특정 실시형태에 균등한 단지 통상적인 실험을 사용하여, 인정되거나 확인할 수 있어야 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시형태는 단지 예로서 제시되고 첨부된 청구범위 및 이에 균등한 범위 내에서 개시내용은 특정하게 기재된 것과 다르게 실시될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.

더욱이, 개시내용은 각각의 특징부, 시스템, 서브시스템, 또는 본 명세서에 기재된 기술에 관한 것이고, 둘 이상의 특징부, 시스템, 서브시스템, 및/또는 방법들의 임의의 조합은, 이 같은 특징부, 시스템, 서브시스템, 및 기술이 상호 불일치하지 않는 경우, 청구범위에서 실시된 바와 같이 개시내용의 범위 내에 있다는 것으로 고려되어야 한다는 것을 인정하여야 한다. 추가로, 단지 하나의 실시형태와 관련하여 설명된 단계, 구성 요소, 및 특징부는 다른 실시형태에서 유사한 역할로부터 배제되는 것으로 의도되지 않는다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "다수의"는 둘 이상의 물품 또는 부품을 지칭한다. 용어 "포함하는(comprising)", "포함하는(including)", "보유하는", 가지는", "함유하는" 및 "포함하는(involving)"은 상세한 설명 또는 청구범위 등에 기재되었는지 여부와 관계없이 개방종결형 용어이고, 즉, "포함하지만 이에 한정되지 않는"을 의미한다. 따라서, 이러한 용어의 사용은 그 후에 열거된 물품, 및 이들의 등가물뿐만 아니라 추가의 물품을 포함하는 것을 의미한다. 단지 연결구 "구성되는" 및 "본질적으로 구성되는"은 청구범위에 대해 각각 폐쇄형 또는 반-폐쇄형 연결구이다. 청구범위에서 청구항의 요소를 변형하기 위한 "제1", "제2", "제3" 등과 같은 서수 용어의 사용은 임의의 우선권, 선행권, 또는 나머지에 대한 하나의 청구 요소 또는 방법의 단계가 수행되는 시간적 순서를 자체적으로 암시하지 않지만, 단지 청구항의 요소를 구별하기 위해 동일한 명칭(그러나 서수 용어의 사용을 위하여)을 갖는 또 다른 요소로부터 임의의 명칭을 갖는 하나의 청구항의 요소를 구별하기 위한 표시로서 이용된다.

Claims

밸러스트 수를 밸러스트 수 라인을 통해 밸러스트 탱크에 도입하고, 상기 밸러스트 탱크에서 체류 시간 후 배출 밸러스트 수를 상기 밸러스트 탱크로부터 밸러스트 수 라인을 통해 배출하도록 구성된 밸러스트 수 관리(ballast water management: BWM) 시스템으로서,
살생물제를 상기 밸러스트 수에 도입하도록 구성된 살생물제 공급원; 및
도입 기간 동안, 상기 살생물제의 살생물 활성을 적어도 부분적으로 중화시키도록 선택된 중화제를 중화제 도입 부위에서 상기 배출 밸러스트 수에
중화제의 제1 투여 속도의 저(LOW) 방식, 및
상기 제1 투여 속도를 초과하는 중화제의 제2 투여 속도의 고(HIGH) 방식
중 적어도 하나의 방식으로 도입하도록 구성된 중화 시스템;
을 포함하고,
상기 중화제 도입 부위의 상류 및 상기 밸러스트 탱크로부터 배출되는 상기 배출 밸러스트수의 제1 산화-환원 전위(ORP) 값을 측정하도록 배치된 제1 산화-환원 전위(ORP) 센서;
상기 저(LOW) 방식, 고(HIGH) 방식 및 오프(OFF) 방식 중 적어도 하나에서 산화 환원 전위(ORP) 값 및 체류 시간을 이용하여 중화 시스템을 조절하도록 구성된 제어기(C);
를 더 포함하는, 밸러스트 수 관리시스템.
제1항에 있어서, 상기 밸러스트 수를 상기 밸러스트 수 라인을 통해 상기 밸러스트 탱크로 펌핑하도록 배치된 밸러스트 수 펌프를 더 포함하는, 밸러스트 수 관리시스템.
제1항에 있어서, 상기 밸러스트 수 라인에 유체 흐름 가능하게 연결되고 상기 밸러스트 탱크에 도입되는 상기 밸러스트 수로부터의 고체의 적어도 일부분을 제거하도록 배치된 필터를 더 포함하고, 상기 살생물제 공급원이 상기 필터의 상류에 살생물제의 적어도 일부분을 도입하도록 구성되는, 밸러스트 수 관리시스템.
제1항에 있어서, 상기 살생물제 공급원이 염화물 함유 물의 공급원으로부터 상기 살생물제를 전해적으로 발생시키도록 구성된 전해조를 포함하고, 상기 염화물 함유 물의 공급원이 선박 냉각수 시스템, 해수 상자, 및 염화물 함유 물 저장 탱크 중 어느 하나인, 밸러스트 수 관리시스템.
제1항에 있어서, 상기 살생물제 공급원이 상기 밸러스트 수 라인으로부터 유체 흐름가능하게 단리되는 염화물 함유 물의 공급원에 유체 흐름 가능하게 연결된 유입구를 포함하는, 밸러스트 수 관리시스템.
제5항에 있어서, 상기 도입 기간 후, 상기 제1 ORP값이 목표 ORP값 미만인 경우, 상기 중화 시스템이 상기 중화제를 도입하는 것을 중단하기 위해 상기 제어기를 통해 오프(OFF) 방식으로 자동적으로 체결하는, 밸러스트 수 관리시스템.
제6항에 있어서,
상기 중화제 도입 부위로부터 하류에서 상기 배출 밸러스트 수의 제2 ORP값을 측정하도록 구성된 제2 ORP 센서; 를 더 포함하고,
상기 제어기는, 상기 중화 시스템이 저(LOW) 방식 또는 고(HIGH) 방식일 때, 제1 ORP값과 상기 제2 ORP값 사이의 차이가 허용 ORP값 내에 있는 경우, 상기 제어기는 상기 배출 밸러스트 수 중의 상기 살생물제의 중화가 작동하는 것을 제어하도록 구성된 것인, 밸러스트 수 관리시스템.
제1항에 있어서, 상기 도입 기간 후, 상기 제1 ORP값이 목표 ORP값 미만이고, 상기 체류 시간이 최소 체류 시간 미만인 경우,
상기 중화 시스템은, 상기 제1 산화-환원 전위(ORP) 센서로부터의 신호에 기초하여 상기 제어기에 의해 자동적으로 체결하여 상기 저 방식으로 상기 중화제를 도입하고, 상기 고 방식으로 상기 중화제를 도입하는 것을 중단하는, 밸러스트 수 관리시스템.
제8항에 있어서,
상기 중화제 도입 부위로부터 하류에서 상기 배출 밸러스트 수의 제2 ORP값을 측정하도록 구성된 제2 ORP 센서를 더 포함하고,
상기 제어기는 상기 제2 ORP 센서로부터 입력 신호를 수신하고, 상기 제2 ORP값이 상기 제1 ORP값 미만 여부를 결정함으로써 상기 배출 밸러스트 수 중의 상기 살생물제의 중화가 작동하는지 모니터링하도록 구성된 것인, 밸러스트 수 관리시스템.
제1항에 있어서, 도입 기간 후, 상기 제1 ORP값이 목표 ORP값을 초과하는 경우, 상기 제어기는 상기 중화 시스템이 상기 중화제를 고 방식으로 도입하는 것을 계속하도록 조절하는, 밸러스트 수 관리시스템.
제10항에 있어서,
상기 중화제 도입 부위로부터 하류에서 상기 배출 밸러스트 수의 제2 ORP값을 측정하도록 구성된 제2 ORP 센서; 및
상기 제2 ORP 센서로부터 입력 신호를 수신하고, 상기 제2 ORP값이 적합 ORP값 미만 여부를 결정함으로써 상기 배출 밸러스트 수 중의 상기 살생물제의 중화가 작동하는지 모니터링하도록 구성된 제어기;
를 더 포함하는, 밸러스트 수 관리시스템.
제1항 내지 제11항중 어느 한 항의 밸러스트 수 관리시스템에 의해, 배출 밸러스트 수를 밸러스트 수 라인을 통해 밸러스트 탱크로부터 체류 시간 후 배출하는 것을 관리하는 배출 밸러스트 수의 배출 관리 방법으로서,
상기 배출 밸러스트 수의 제1 산화 환원 전위(ORP) 값을 결정하는 단계;
중화제를 상기 배출 밸러스트 수에 도입 기간 동안 저(LOW) 방식에서 제1 투여 속도 및 고(HIGH) 방식에서 제2 투여 속도를 포함하는 투여 속도로 도입하는 단계로서,
상기 중화제는 상기 배출 밸러스트 수 중의 살생물제의 살생물 활성을 적어도 부분적으로 중화시키도록 선택되는 단계;
상기 저(LOW) 방식, 고(HIGH) 방식 및 오프(OFF) 방식 중 적어도 하나에서 상기 제어기에 의해 상기 중화 시스템을 조절하는 단계;
상기 중화제를 상기 배출 밸러스트 수에 도입한 후, 상기 배출 밸러스트 수의 제2 ORP값을 결정하는 단계; 및
상기 도입 기간 후, 상기 제1 ORP값이 목표 ORP값 미만인 경우, 상기 중화제를 도입하는 것을 중단하거나, 상기 제1 ORP값이 상기 목표 ORP값을 초과하는 경우, 상기 중화제를 상기 투여 속도로 도입하는 것을 계속하는 단계를 포함하는, 배출 밸러스트 수의 배출 관리 방법.
제12항에 있어서, 상기 도입 기간 후, 상기 제1 ORP값이 목표 ORP값 미만이고, 상기 체류 시간이 최소 체류 시간 미만인 경우, 상기 도입 기간 후, 상기 고 방식에서 상기 중화제 도입을 중단하고, 상기 저 방식에서 상기 중화제를 도입하는, 배출 밸러스트 수의 배출 관리 방법.
제13항에 있어서, 물 공급원으로부터 염화물 함유 물로부터 상기 살생물제를 전해적으로 발생시키는 단계로서, 상기 물 공급원이 밸러스트 라인으로부터 유체 흐름가능하게 단리되는 단계를 더 포함하는, 배출 밸러스트 수의 배출 관리 방법.
제14항에 있어서, 상기 밸러스트 수를 상기 밸러스트 탱크에 도입하기 전에, 적어도 약 40 미크론의 적어도 1 차원을 갖는 미립자 또는 유기체의 적어도 일부분을 상기 밸러스트 수로부터 제거하는 단계를 더 포함하는, 배출 밸러스트 수의 배출 관리 방법.
제15항에 있어서, 상기 밸러스트 수로부터 상기 미립자 또는 유기체의 적어도 제1 부분을 제거하기 전에, 상기 살생물제의 제1 부분을 상기 밸러스트 수에 도입하고, 상기 밸러스트 탱크에 도입하기 전에 상기 살생물제의 제2 부분을 상기 밸러스트 수에 도입하는 단계를 더 포함하는, 배출 밸러스트 수의 배출 관리 방법.
제16항에 있어서, 상기 제1 ORP값과 상기 제2 ORP값 사이의 차이를 기반으로 상기 살생물제의 중화를 확인하는 단계를 더 포함하는, 배출 밸러스트 수의 배출 관리 방법.
제12항에 있어서, 상기 목표 ORP값이 약 200㎷인, 배출 밸러스트 수의 배출 관리 방법.
컴퓨터 실행 가능 명령어를 갖는 비일시적인 컴퓨터 판독 가능 매체로서, 제어기에 의해 실행된 경우, 상기 제어기로 하여금,
선박의 밸러스트 라인을 통해 밸러스트 탱크로부터 배출되는 배출 밸러스트 수의 산화 환원 전위를 나타내는 측정된 산화 환원 전위(ORP) 값을 수신하게 하고;
상기 배출 밸러스트 수 중의 살생물제의 살생물 활성을 적어도 부분적으로 중화시키도록 선택된 중화제를 중화제의 공급원으로부터 상기 배출 밸러스트 수에 제1 투여 속도로 도입 기간 동안 도입하게 하고; 그리고
상기 도입 기간 후, 상기 측정된 ORP값이 목표 ORP값 미만인 경우, 중화제의 도입을 중단하거나, 상기 도입 기간 후, 상기 측정된 ORP값이 상기 목표 ORP값 미만인 경우, 상기 제1 투여 속도를 제2 투여 속도로 감소시키거나, 상기 도입 기간 후, 상기 측정된 ORP값이 상기 목표 ORP값을 초과하는 경우, 상기 중화제의 도입을 상기 제1 투여 속도로 유지하게 하는, 비일시적인 컴퓨터 판독 가능 매체.
선박의 밸러스트 탱크에 유체 흐름 가능하게 연결 가능한 밸러스트 수 관리(BWM) 시스템으로서,
밸러스트 수에 도입되는 염소계 살생물제를 발생시키도록 구성된 전해조를 포함하는 염소화 시스템;
상기 전해조의 작동을 조절하도록 구성된 제1 제어기;
상기 밸러스트 탱크로부터 하류에서 유체 흐름 가능하게 연결된 탈염소화 시스템으로서, 상기 탈염소화 시스템은 상기 선박으로부터 배출될 밸러스트 수 중의 상기 염소계 살생물제를 감소시키도록 선택된 중화제의 공급원을 포함하는 시스템;
상기 배출될 밸러스트 수의 ORP값을 결정하도록 구성된 산화-환원 전위(ORP) 센서;
제1 탈염소화 방식, 및 제2 탈염소화 방식 중 적어도 하나의 방식으로 상기 배출될 밸러스트 수로의 상기 중화제의 첨가를 조절하도록 구성된 제2 제어기를 포함하되,
상기 제2 제어기는 상기 배출될 밸러스트 수의 ORP값이 목표 ORP값 미만인 경우, 상기 제1 탈염소화 방식으로 상기 중화제의 첨가를 조절하고,
상기 제2 제어기는 상기 배출될 밸러스트 수의 ORP값이 상기 목표 ORP값을 초과하거나 이와 동일한 경우, 상기 제2 탈염소화 방식으로 상기 중화제의 첨가를 조절하는, BWM 시스템.
제20항에 있어서, 상기 목표 ORP값이 약 200㎷ 미만인, BWM 시스템.
제21항에 있어서, 상기 탈염소화 시스템이 상기 배출될 밸러스트 수에의 상기 중화제의 도입 지점으로부터 하류에서 상기 밸러스트 수의 ORP값을 결정하도록 구성된 제2 ORP 센서를 더 포함하는, BWM 시스템.
제22항에 있어서, 상기 제2 ORP 센서에 의해 측정된 하류의 ORP값이 상기 목표 ORP값을 초과하는 경우, 상기 제2 제어기가 상기 중화제의 첨가를 상기 배출될 밸러스트 수 중의 중화제의 높은 목표 탈염소화 농도로 조절하도록 추가로 구성되는, BWM 시스템.
제23항에 있어서, 상기 제1 제어기 및 상기 제2 제어기를 포함하는 통합 제어 시스템을 포함하는, BWM 시스템.
선박 밸러스트 수의 관리 방법으로서,
밸러스트 수를 상기 선박의 밸러스트 탱크로 인출하는 단계;
염소계 살생물제를 전해적으로 발생시키는 단계;
상기 염소계 살생물제를 상기 밸러스트 수에 도입하는 단계;
상기 밸러스트 수를 상기 밸러스트 탱크로부터 배출하는 단계; 및
상기 밸러스트 탱크로부터 이의 배출 동안, 저 탈염소화 방식 및 고 탈염소화 방식 중 적어도 하나로 중화제를 상기 밸러스트 수에 첨가하여 상기 밸러스트 수를 탈염소화하는 단계를 포함하되,
상기 배출될 밸러스트 수의 ORP값이 목표 ORP값 미만인 경우, 탈염소화는 상기 저 탈염소화 방식으로 수행되고,
상기 배출될 밸러스트 수의 ORP값이 적어도 상기 목표 ORP값인 경우, 탈염소화는 상기 고 탈염소화 방식으로 수행되는, 선박 밸러스트 수의 관리 방법.
제25항에 있어서, 상기 중화제의 첨가 후, 상기 밸러스트 수 배출의 제2 ORP값을 결정하는 것을 포함하는 상기 밸러스트 수의 탈염소화를 확인하는 단계를 더 포함하되, 상기 배출될 밸러스트 수의 탈염소화는, 탈염소화가 상기 저 탈염소화 방식으로 수행될 때, 상기 중화제를 첨가하기 전에 상기 제2 ORP값이 상기 밸러스트 수의 ORP값 미만인 경우에 확인되는, 선박 밸러스트 수의 관리 방법.