KR102469956B1 - 폐수 처리 시스템 및 선박 - Google Patents

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카와사키 주코교 카부시키 카이샤
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Abstract

본 발명의 일 형태에 따른 폐수 처리 시스템은, 스크러버에서 배출된 세정액을 정화 처리하는 폐수 처리 시스템으로서, 스크러버에서 배출된 세정액을 일시적으로 보류하는 탱크 본체를 갖는 보류 탱크와, 보류 탱크에서 공급된 세정액을 정화 처리하는 폐수 처리부를 구비하고, 스크러버에서 배출되는 세정액의 단위 시간당 배출량은, 소정 기간에서 최대 배출량이 되고, 보류 탱크에서 폐수 처리부로 공급되는 세정액의 단위 시간당 공급량은, 모든 기간에 걸쳐 스크러버의 최대 배출량보다 적게 되도록 제어되고 있다.

Description

폐수 처리 시스템 및 선박{WASTEWATER TREATMENT SYSTEM AND SHIP}
본 발명은 폐수 처리 시스템 및 선박에 관한 것이다.
선박이, 국제 해사 기구(IMO; International Maritime Organization)에서 정한 대기오염물질 방출규제해역(ECA; Emission Control Area)을 항행(航行)하기 위해서는, 엔진에서 배출되는 질소 산화물(NOx)의 양을 규정값까지 저감할 필요가 있다. NOx를 저감시키는 기술로서, 배기 가스를 엔진에 환류시키는 배기 재순환(EGR; Exhaust Gas Recirculation) 기술이 있다. 다만, 대형 선박용 엔진은, 연료로 중유 등을 사용하고 있기 때문에, 엔진에 환류하는 배기 가스(EGR 가스)에는 카본 등 엔진에 악영향을 미치는 부유 입자상 물질이 다량 함유되어 있다. 따라서, 대형 선박용의 엔진 시스템의 EGR 유닛에는, EGR 가스를 세정액으로 세정하는 스크러버(scrubber)가 설치되어 있다.
스크러버에서 사용한 세정액은 바다에 방류되지만, 세정액에는 매진(煤塵)(그을음 등의 고체 입자) 등의 입자(이하, 「오염입자」라고 칭한다)가 많이 포함되어 있으므로, 그대로는 바다에 방류할 수 없다. 따라서 스크러버에서 사용된 세정액은, 폐수 처리 시스템으로 보내져, 원심 분리기 등에 의해 구성된 폐수 처리부에서 오염입자를 분리 제거하는 정화 처리가 수행된 후, 바다로 방류된다(특허문헌 1 참조).
일본 특허공개 특개2013-255876호 공보
그런데, 폐수 처리 시스템의 폐수 처리부에는, 스크러버에서 배출되는 세정액을 연속적으로 정화 처리할 수 있는 정도의 능력이 요구되기 때문에, 폐수 처리부는 대형화 및 복잡화하는 경향이 있다. 따라서, 본 발명에서는, 폐수 처리부의 소형화 또는 간략화가 가능한 폐수 처리 시스템 및 선박을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 형태에 따른 폐수 처리 시스템은, 스크러버에서 배출된 세정액을 정화 처리하는 폐수 처리 시스템으로서, 상기 스크러버에서 배출된 세정액을 일시적으로 보류하는 탱크 본체를 갖는 보류 탱크와, 상기 보류 탱크에서 공급된 세정액을 정화 처리하는 폐수 처리부를 구비하고, 상기 스크러버에서 배출되는 세정액의 단위 시간당 배출량은, 소정 기간에서 최대 배출량이 되고, 상기 보류 탱크에서 상기 폐수 처리부로 공급되는 세정액의 단위 시간당 공급량은, 모든 기간에 걸쳐 상기 스크러버의 상기 최대 배출량보다 적게 되도록 제어되고 있다.
이 구성에 의하면, 보류 탱크가 버퍼로서 기능하고, 폐수 처리부에 공급하는 세정액의 공급량을 평준화할 수 있으므로, 폐수 처리부는 스크러버의 최대 배출량에 대응할 수 있는 정도의 처리 능력은 불필요하게 된다. 그 결과, 폐수 처리부의 소형화 또는 간략화가 가능해진다.
상기 폐수 처리 시스템에서, 상기 보류 탱크는, 세정액을 일시적으로 보류하는 것에 의해 상기 세정액 내에서 발생하는 오염입자의 농도가 높은 부분과 오염입자의 농도가 낮은 부분 중, 오염입자의 농도가 낮은 부분에 상당하는 세정액을 우선적으로 상기 폐수 처리부에 공급하도록 구성되어 있어도 좋다.
이 구성에 의하면, 오염입자의 농도가 낮은 세정액이 우선적으로 폐수 처리부에 공급되므로, 폐수 처리부에서의 정화 처리의 부하를 경감할 수 있다.
상기 폐수 처리 시스템에서, 상기 탱크 본체는, 상기 폐수 처리부에 공급하는 세정액이 유출하는 유출구를 가지고, 상기 유출구는, 상기 탱크 본체의 하방부분에 위치하고 있어도 좋다.
오염입자에는, 세정액 내에서 침강하는 침강입자 외에, 세정액 내에서 부상하는 부상입자가 포함된다. 또한, 이들 침강입자와 부상입자의 비율은, 사용 연료 등에 따라 다르다. 그러면, 세정액에 포함되는 오염입자의 대부분이 부상입자인 경우, 보류 탱크에서 세정액을 일시적으로 보류하는 것으로, 세정액의 액면 부근은 오염입자의 농도가 높아지고, 그 이외의 부분은 오염입자의 농도가 낮아진다. 이 경우, 상기와 같이 유출구가 탱크 본체의 하방부분에 위치하고 있으면, 오염입자의 농도가 낮은 부분에 상당하는 세정액을 우선적으로 폐수 처리부에 공급할 수 있다. 그 결과, 폐수 처리부에서의 정화 처리의 부하를 경감할 수 있다.
상기 폐수 처리 시스템에서, 상기 보류 탱크는, 상기 탱크 본체가 보류하는 세정액의 액면에 부상하는 부상부재와, 상기 탱크 본체가 보류하는 세정액을 홉입하는 흡입구를 가지고, 상기 흡입구에서 흡입한 세정액을 상기 폐수 처리부에 공급하는 흡입관을 구비하고, 상기 흡입관은 상기 부상부재에 장착되어 있고, 상기 흡입구는 상기 부상부재의 변위에 따라 변위하도록 해도 좋다.
이 구성에 의하면, 흡입관의 흡입구가 세정액의 수위에 추종해서 변위하므로, 보류 탱크 내의 세정액의 수위가 변화해도, 세정액을 폐수 처리부에 계속해서 공급할 수 있다.
상기 폐수 처리 시스템에서, 상기 흡입구는 상기 부상부재의 하면에 대응하는 위치에 위치하고 있어도 좋다.
이 구성에 의하면, 흡입구는 세정액의 액면 부근에서 세정액을 흡입하므로, 세정액에 포함되는 오염입자의 대부분이 침강입자인 경우에는, 오염입자의 농도가 낮은 부분에 상당하는 세정액을 우선적으로 폐수 처리부에 공급할 수 있다.
상기 폐수 처리 시스템에서, 상기 흡입구는 상기 부상부재에서 하방으로 소정 거리 떨어진 위치에 위치하도록 해도 좋다.
이 구성에 의하면, 세정액에 많은 침강입자 및 부상입자가 포함되는 경우에도, 흡입구가 침강입자 및 부상입자를 피해 세정액을 흡입할 수 있다. 즉, 세정액에 많은 침강입자 및 부상입자가 포함되는 경우에도, 오염입자의 농도가 낮은 부분에 상당하는 세정액을 우선적으로 폐수 처리부에 공급할 수 있다.
상기 폐수 처리 시스템에서, 상기 부상부재는, 상기 탱크 본체가 보류하는 세정액의 액면을 덮는 판상(板狀)의 부재이고, 상기 탱크 본체에 대한 각도가 유지되도록 구성되어 있어도 좋다.
이 구성에 의하면, 예를 들어 보류 탱크 전체가 요동하는 것과 같은 경우에도, 탱크 본체에 대해 세정액이 요동하는 것을 억제할 수 있고, 세정액의 내부 유동을 억제할 수 있다. 따라서 일단 세정액에서 분리한 오염입자가 보류 탱크의 요동에 의해 다시 세정액에 분산하는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 폐수 처리부에 공급하는 세정액에 포함되는 오염입자의 양이 억제되고, 폐수 처리부에서의 정화 처리의 부하를 경감할 수 있다.
상기 폐수 처리 시스템에서, 상기 보류 탱크는, 상기 탱크 본체의 내부를 칸막이하는 제1 칸막이 판을 가지고, 상기 제1 칸막이 판은, 상기 스크러버에서 배출된 세정액이 유입하는 유입구가 설치된 유입 영역과, 상기 폐수 처리부에 공급되는 세정액이 유출하는 유출구가 설치된 유출 영역을 구획하고, 상기 유입 영역과 상기 유출 영역 사이는 세정액이 유통 가능하고, 상기 부상부재는 상기 유출 영역에 설치되어도 좋다.
스크러버에서 배출된 세정액이 보류 탱크에 유입하면, 감압에 의해 세정액에서 용존 가스가 발생하고, 또한 세정액에 포함되는 기포가 팽창해버린다. 이에 대해, 상기 구성에 의하면, 부상부재가 설치된 유출 영역에는 용존 가스 및 기포를 구성하는 공기가 들어가지 않는다. 따라서 부상부재와 세정액 사이에 기층이 형성되는 것을 방지할 수 있는 결과, 부상부재에 의한 세정액의 내부 유동의 억제 효과를 유지할 수 있다.
상기 폐수 처리 시스템에서, 상기 보류 탱크는, 상기 탱크 본체의 내부를 칸막이하고, 각 영역을 구획하는 복수의 제2 칸막이 판을 가지고, 상기 각 영역 사이는 세정액이 유통 가능하게 해도 좋다.
이 구성에 의하면, 탱크 본체의 내부가 복수의 작은 영역으로 구획되므로, 보류 탱크 전체가 요동하는 것과 같은 경우에도, 세정액의 내부 유동을 억제할 수 있다. 이에 따라, 폐수 처리부에 공급하는 세정액에 포함되는 오염입자의 양이 억제되고, 폐수 처리부에서의 정화 처리의 부하를 경감할 수 있다.
본 발명의 일 형태에 따른 선박은, 상기 폐수 처리 시스템을 구비하고 있다.
이 구성에 의하면, 상기 폐수 처리 시스템을 구비하고 있으므로, 폐수 처리부의 소형화 또는 간략화가 가능해진다.
상기 선박에서, 상기 탱크 본체의 일부는 선체의 일부에 의해 형성되어 있어도 좋다.
이 구성에 의하면, 탱크 본체의 일부가 선체의 일부에 의해 형성되어 있으므로, 탱크 본체의 제조 비용을 경감할 수 있음과 함께, 선체의 내부 스페이스를 유효하게 이용할 수 있다.
상기 선박에서, 상기 보류 탱크는 선저(船底)에 위치하고 있어도 좋다.
이 구성에 의하면, 만곡한 선저에 의해 구획된, 선저 부근의 이용이 어려운 스페이스를 유효하게 이용할 수 있다.
상기 선박에서, 상기 보류 탱크는, 조타기실 내 또는 덱(deck)에 설치되어 있어도 좋다.
여기에서, 조타기실은 키(舵)의 상방에 위치하고 있으므로 충분한 공간을 확보할 수 없기 때문에, 유효하게 이용할 수 없는 경우가 많다. 따라서 형상의 자유도가 높은 보류 탱크를 조타기실에 설치하는 것에 의해, 데드 스페이스(dead space)를 유효하게 이용할 수 있다. 또한, 보류 탱크를 덱에 설치하는 것에 의해, 보류 탱크 내에 남은 오염입자를 양륙하는 작업을 용이하게 수행할 수 있다.
상기 선박에서, 상기 스크러버에서 세정하는 배기 가스는 엔진으로 환류하는 EGR 가스이고, 상기 스크러버에서 배출되는 세정액의 단위 시간당 배출량이 최대 배출량이 되는 상기 소정 기간은, EGR율이 소정값 이상이 되는 기간이어도 좋다.
이 구성에 의하면, EGR율이 소정값 이상이 되는 기간에 스크러버에서 배출되는 세정액의 단위 시간당 배출량이 최대 배출량이 되는 한편, 이 이외의 기간에서는 스크러버에서 배출되는 세정액의 단위 시간당 배출량이 적어진다. 따라서 폐수 처리부에 공급하는 세정액의 공급량을 평준화할 수 있고, 나아가서는 폐수 처리부의 소형화 또는 간략화가 가능해진다.
상기 선박에서, 상기 선박이 ECA 내를 항행할 때 상기 EGR율을 소정값 이상이 되도록 제어해도 좋다.
선박이 ECA 내외를 항행하는 경우, 선박이 ECA 밖을 항행할 때에 정화 처리를 수행하는 것으로, 선박이 ECA 내를 항행했을 때에 모인 보류 탱크 내의 세정액을 줄일 수 있다. 따라서 상기 구성에 의하면, 폐수 처리부의 소형화 또는 간략화를 실행할 수 있다.
전술한 것처럼, 상기의 폐수 처리 시스템 및 선박에 의하면, 폐수 처리부의 소형화 또는 간략화가 가능해진다.
도 1은 제1 실시형태에 따른 선박의 개략도이다.
도 2는 제1 실시형태에 따른 폐수 처리 시스템의 개략도이다.
도 3은 제2 실시형태에 따른 폐수 처리 시스템의 개략도이다.
도 4는 제3 실시형태에 따른 폐수 처리 시스템의 개략도이다.
도 5는 제4 실시형태에 따른 폐수 처리 시스템의 개략도이다.
도 6은 제5 실시형태에 따른 폐수 처리 시스템의 개략도이다.
(제1 실시형태)
먼저, 도 1 및 도 2를 참조하여, 제1 실시형태에 따른 폐수 처리 시스템(100)에 대하여 설명한다. 또한, 이하에서는, 동일 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 부호를 부여하고 중복하는 설명은 생략한다.
<선박>
처음으로, 폐수 처리 시스템(100)이 탑재되어 있는 선박(101)에 대하여 설명한다. 도 1은 선박(101)의 개략도이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 선박(101)은, 엔진 시스템(110)과, 폐수 처리 시스템(100)을 구비하고 있다.
엔진 시스템(110)은, 2 스트로크 디젤 엔진으로서 선체(102)에 설치된 스크루(103)를 회전시키는 엔진(111)과, 엔진(111)에 소기 가스를 공급하는 소기 유로(112)와, 엔진(111)에서 배출된 배기 가스를 배 밖으로 방출하는 배기 유로(113)와, 배기 가스의 에너지에 의해 구동하고 배 밖에서 거두어들인 신기(新氣)를 승압하는 과급기(114)와, 배기 유로(113)에서 배기 가스를 추출하여 EGR 가스로서 소기 유로(112)에 공급하는 EGR 유닛(115)을 구비하고 있다.
본 실시형태의 엔진 시스템(110)에서는, 상기 EGR 유닛(115)에 의해 신기와 EGR 가스를 혼합하여 소기 가스로 하는 것으로, 엔진(111)에 공급하는 소기 가스의 산소 농도를 저하시키고 있다. 이에 따라, 엔진(111)에서의 연소 온도가 저하하고, 엔진(111)에서 발생하는 NOx의 발생량을 억제할 수 있다. 또한, 소기 가스 전체에 대한 EGR 가스의 비율(EGR율)은, 선박(101)이 항행(航行)하는 영역에 의해 변경한다.
EGR 유닛(115)은, 배기 유로(113)와 소기 유로(112)를 연결하는 EGR 유로(116)와, EGR 유로(116)에 설치되어 EGR 가스를 세정액을 이용하여 세정하는 스크러버(117)와, EGR 가스를 냉각하는 EGR 가스 쿨러(118)와, EGR 가스 쿨러(118)에서 발생한 응축수를 포집하는 EGR 워터미스트 캐처(119)와, EGR 가스를 승압함과 함께 소기 유로(112)에 공급하는 EGR 블로어(120)를 구비하고 있다. 또한, 소기 가스의 EGR율은, EGR 블로어(120)에 의해 제어할 수 있다.
상술한 것처럼, EGR 유닛(115)의 스크러버(117)는, EGR 가스(즉, 배기 가스)를 세정한다. 스크러버(117)에서 사용한 세정액은 바다로 방출되지만, 세정액에는 매진 등의 입자(오염입자)가 많이 포함되어 있으므로, 그대로 바다에 방출할 수 없다. 따라서, 스크러버(117)에서 배출된 세정액은, 폐수 처리 시스템(100)에서 오염입자를 분리 제거하는 정화 처리를 한 후에 바다에 방출된다. 이하, 폐수 처리 시스템(100)에 대하여 설명한다.
<폐수 처리 시스템>
이어서, 폐수 처리 시스템(100)에 대하여 설명한다. 폐수 처리 시스템(100)은, 스크러버(117)에서 배출된 세정액을 일시적으로 보류하는 보류 탱크(10)와, 세정액을 정화 처리하는 폐수 처리부(20)와, 보류 탱크(10)에서 폐수 처리부(20)로 세정액을 공급하는 공급 펌프(30)를 구비하고 있다.
여기에서, 스크러버(117)에서 배출되는 세정액의 단위 시간당 배출량(이하, 간단하게 「배출량」이라고 칭한다)은, 스크러버(117)의 가동 상황에 따라 변동한다. 구체적으로는, EGR율이 최대일 때 EGR 가스의 유량이 최대가 되기 때문에, 이때 스크러버(117)에서의 배출량은 최대 배출량이 된다.
한편, 보류 탱크(10)에서 폐수 처리부(20)로 공급되는 세정액의 단위 시간당 공급량(이하, 간단하게 「공급량」이라고 칭한다)은, 전 기간에 걸쳐 스크러버(117)의 최대 배출량보다 적게 되도록 제어되고 있다. 이 제어는 공급 펌프(30)에 의해 수행된다. 다만, 보류 탱크(10)와 폐수 처리부(20) 사이에 제어 밸브를 설치하고, 해당 제어 밸브에 의해 상기 제어를 수행해도 좋다. 또한, 정화 처리를 수행하는 것으로 폐수 처리부(20)에서 발생한 슬러지(오염입자가 모여 형성된 것)는, 도시하지 않은 배관을 통해 보류 탱크(10)에 배출된다.
상기와 같이, 폐수 처리부(20)에 공급하는 세정액의 공급량을 스크러버(117)의 최대 배출량보다도 적게 할 수 있는 것은, 보류 탱크(10)가 버퍼의 역할을 하고 있기 때문이다. 이에 따라, 폐수 처리부(20)에 공급하는 세정액의 공급량을 평준화할 수 있으므로, 폐수 처리부(20)는 스크러버(117)의 최대 배출량에 대응할 수 있는 처리 능력을 갖출 필요는 없다. 나아가, 본 실시형태에서는, 보류 탱크(10)에서 세정액을 일시적으로 보류하므로, 그 사이에 비중이 다른 세정액과 오염입자는 분리한다. 따라서 폐수 처리부(20)에 공급되는 세정액에 포함되는 오염입자를 줄일 수 있고, 폐수 처리부(20)에서의 정화 처리의 부하를 경감할 수 있다. 그 결과, 폐수 처리부(20)를 소형화 또는 간략화 할 수 있다.
또한, 폐수 처리부(20)로서 종래는 원심 분리기를 채용했지만, 본 실시형태에서는 원심 분리기에 대신해서 동력원이 불필요한 막처리 장치(필터)를 채용하고 있다. 즉, 본 실시형태에서는 폐수 처리부(20)의 간략화에 성공하고 있다. 또한, 폐수 처리부(20)로서 원심 분리기를 채용해도 좋지만, 이 경우에도 종래의 원심 분리기에 비해 처리 능력이 낮은 것을 채용하는 것으로, 폐수 처리부(20)를 소형화할 수 있다.
<보류 탱크>
이어서, 보류 탱크(10)의 구성에 대하여 상세하게 설명한다. 도 2는 폐수 처리 시스템(100)의 개략도이다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 보류 탱크(10)는, 탱크 본체(11)와, 부상부재(12)와, 흡입관(13)을 가지고 있다.
탱크 본체(11)는, 세정액을 보류하는 부분이다. 탱크 본체(11)의 일부는 선체(102)의 일부에 의해 형성되어 있다. 구체적으로는, 탱크 본체(10)의 저부(底部)가 선체(102)의 선저로 형성되어 있다. 선체(102)의 선저는, 전후 방향에 대해 수직한 단면에서 보아, 하방으로 볼록한 만곡 형상을 가지고 있다. 탱크 본체(11)는, 이와 같은 형상의 선저를 이용하여 형성되어 있다. 따라서 본 실시형태에 의하면, 일그러진 형상을 갖는 선저 부근의 공간을 유효하게 활용할 수 있다.
또한, 탱크 본체(11)는, 측벽부에 형성되어 스크러버(117)에서 배출된 세정액이 유입하는 유입구(14)와, 마찬가지로 측벽부에 형성되어 폐수 처리부(20)에 공급되는 세정액이 유출하는 유출구(15)와, 천정부에 형성되어 배 밖으로 통하는 공기구(16)를 가지고 있다. 또한, 스크러버(117) 내부는 고압이므로, 스크러버(117)의 세정액이 탱크 본체(11)로 유입하여 압력이 저하하면, 세정액에서 용존 가스가 발생하고, 세정액에 포함되는 기포가 팽창한다. 발생한 용존 가스 및 기포를 구성하는 공기는 공기구(16)를 통해 배 밖으로 방출된다.
부상부재(12)는, 세정액보다 비중이 작아, 탱크 본체(11)가 보류하는 세정액의 액면에 부상하는 부재이다. 부상부재(12)는, 세정액의 액면에 부상하므로, 세정액의 양이 변화하여 액면이 상하로 변위해도, 그에 추종하여 상하로 변위한다.
흡입관(13)은, 가요성을 가지고 있고, 기단부분이 탱크 본체(11)의 유출구(15)에 장착되어 있으며, 선단부분이 부상부재(12)에 장착되어 있다. 흡입관(13)은 선단부분에 흡입구(17)를 가지고 있고, 흡입구(17)는 탱크 본체(11)가 보류하는 세정액을 흡입한다. 흡입관(17)에서 흡입된 세정액은, 유출구(15) 및 공급 펌프(30)를 통해 폐수 처리부(20)로 공급된다.
또한, 본 실시형태에서는, 흡입구(17)는 부상부재(12)의 하면에 대응하는 위치에 위치하고 있다. 따라서, 흡입구(17)는 항상 세정액의 액면 부근에 위치하고 있다. 이에 따라, 세정액의 수위에 관계없이, 흡입구(17)는 항상 세정액을 흡입할 수 있고, 흡입한 세정액을 폐수 처리부(20)에 공급할 수 있다.
여기에서, 세정액에 포함되는 오염입자는, 세정액보다 비중이 큰 침강입자(151)와, 세정액보다 비중이 작은 부상입자(152)(도 3 등 참조)로 나뉜다. 침강입자(151)는 세정액 내에서 침강하고, 부상입자(152)는 세정액 내에서 부상한다. 즉, 보류 탱크(10)는 세정액을 일시적으로 보류하는 것에 의해, 세정액 내부는 오염입자의 농도가 높은 분과 오염입자의 농도가 낮은 부분으로 나뉜다. 또한, 침강입자(151)와 부상입자(152)의 비율은, 엔진(11)에서 사용하는 사용 연료 등에 의해 다르다.
본 실시형태에서는, 세정액에 포함되는 오염입자의 대부분이 침강입자(151)인 경우를 상정하고 있다. 즉, 본 실시형태에서는, 보류 탱크(10)가 보류하는 세정액의 하방부분이 오염입자의 농도가 높은 부분이 되고, 세정액의 하방부분 이외의 부분이 오염입자의 농도가 낮은 부분이 된다. 그러면, 본 실시형태에서는, 흡입구(17)가 항상 세정액의 액면 부근에 위치하고 있으므로, 오염입자의 농도가 낮은 부분에 상당하는 세정액이 우선적으로 폐수 처리부(20)에 공급되게 된다. 따라서 폐수 처리부(20)에 공급하는 세정액에 포함되는 오염입자를 줄일 수 있고, 폐수 처리부(20)에 의한 정화 처리의 부하를 경감할 수 있다.
<운용례>
이어서, 본 실시형태에 따른 폐수 처리 시스템(100) 및 선박(101)의 운용례에 대하여 설명한다. 여기에서는, 선박(101)이 ECA(대기오염물질 방출규제해역) 내의 제1 항구에서 출항하여, ECA 밖의 해양을 통과하고, ECA 내의 제2 항구에 입항하는 것으로 한다. 또한, 선박(101)이 제1 항구를 출항할 때에는, 보류 탱크(10)는 비어있는 것으로 한다. 또한, 이 ECA는, 육지에 가까운 연안 부근으로 설정되어 있고, NOx를 포함하는 오염물질의 배출 규제가 엄격한 해역이다.
먼저, 제1 항구를 출항하고 나서 잠시 동안은, 선박(101)은 ECA 내를 항행하므로, 엔진(111)에서 배출되는 NOx를 저감하기 위해 EGR을 수행한다. 따라서, 스크러버(117)에서 배출되는 세정액의 배출량은 많고, 이때 배출량은 최대 배출량이 된다.
그리고 스크러버(117)에서 배출된 세정액은 보류 탱크(10)에 유입하여, 보류 탱크(10)는 세정액을 보류한다. 한편, 폐수 처리부(20)에는, 보류 탱크(10)를 통해 세정액이 공급되어 정화 처리를 수행하지만, 폐수 처리부(20)로의 공급량은 상기 스크러버(117)의 최대 배출량보다 적다. 따라서 선박(101)이 ECA 내를 항행하고 있는 기간은, 보류 탱크(10)가 보류하는 세정액의 양은 점차 증가해간다.
그 후, 선박(101)은, ECA를 나와 ECA 밖을 항행한다. ECA 밖에서는, NOx의 배출 규제가 비교적 관대하기 때문에, 선박(101)이 ECA 밖을 항행할 때에는 EGR을 정지한다(이때, EGR율은 0%). 따라서 스크러버(117)에서는 세정액은 배출되지 않는다. 한편, 폐수 처리부(20)에는 계속해서 세정액이 공급된다. 그 결과, 보류 탱크(10)가 보류하는 세정액의 양은 점차 감소해 간다. 그리고 보류 탱크(10)가 보류하는 세정액이 일정량 이하가 되면, 폐수 처리부(20)로의 세정액의 공급을 정지한다. 이때, 보류 탱크(10) 내에는, 오염입자(침강입자(151)) 및 폐수 처리부(20)에서 배출된 슬러지가 남아 있다.
그 후, 선박(101)이 다시 ECA 내로 들어가 제2 항구를 향한다. 이때, EGR을 재개하여, NOx의 배출량을 억제한다. 따라서 스크러버(117)에서 배출되는 세정액의 배출량은 다시 최대 배출량이 된다. 한편, 폐수 처리부(20)는, 보류 탱크(10)에서 세정액이 공급되어 정화 처리를 재개한다. 다만, 폐수 처리부(20)로의 세정액의 공급량은, 스크러버(117)의 최대 배출량보다 적다. 따라서 보류 탱크(10)가 보류하는 세정액의 양은 다시 증가해 가게 된다.
그 후, 선박(101)이 제2 항구에 입항한다. 선박(101)이 제2 항구에 입항한 후에도, 보류 탱크(10)에서 폐수 처리부(20)로 세정액이 공급되고, 세정 처리가 이루어진 세정액이 바다에 방출된다. 그리고 보류 탱크(10)가 보류하는 세정액의 양이 일정량 이하가 된 후는, 보류 탱크(10)에 남은 침강입자(151) 및 슬러지를 호스로 흡입하는 등 하여 양륙(陸揚)하고, 보류 탱크(10)를 비운다.
이상이, 본 실시형태에 따른 폐수 처리 시스템(100) 및 선박(101)의 운용례이다. 다만, 폐수 처리 시스템(100) 및 선박(101)은, 이것 이외의 운용을 수행해도 좋다. 예를 들어, 상기의 운용례에서는, 선박(101)이 제1 항구를 출항하고 나서 ECA 내를 항행하는 사이에도 폐수 처리부(20)에 세정액을 공급하고 있었지만, 선박(101)이 ECA 내를 항행하는 동안은 폐수 처리부(20)에 세정액을 공급하지 않고, 선박(101)이 ECA를 나온 후에 폐수 처리부(20)에 세정액을 공급해도 좋다. 이 경우, 세정액이 보류 탱크(10)에 보류되는 기간이 길어지므로, 더욱 많은 오염입자를 세정액에서 분리시킬 수 있다. 이에 따라, 폐수 처리부(20)에 공급하는 세정액에 포함되는 오염입자의 양을 감소시킬 수 있고, 폐수 처리부(20)에 의한 정화 처리의 부하를 경감할 수 있다.
또한, 상기 운용례에서는, 선박(100)이 ECA 밖을 항행할 때에는 EGR을 정지했지만, 선박(101)이 ECA 밖을 항행할 때에는 선박(101)이 ECA 내를 항행할 때보다 낮은 EGR율로 EGR을 수행해도 좋다. 이 경우에도, 선박(101)이 ECA 밖을 항행하는 기간에서 보류 탱크(10)가 보류하는 세정액을 감소시키는 것이 가능하다.
(제2 실시형태)
다음으로, 제2 실시형태에 따른 폐수 처리 시스템(200)에 대하여 설명한다. 도 3은 제2 실시형태에 따른 폐수 처리 시스템(200)의 개략도이다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 제2 실시형태에 따른 폐수 처리 시스템(200)은, 보류 탱크(10)가 부상부재(12) 및 흡입관(13)(도 2 참조)을 가지고 있지 않은 점에서, 제1 실시형태에 따른 폐수 처리 시스템(100)과 구성이 다르다.
본 실시형태에 따른 폐수 처리 시스템(200)은, 유출구(15)가 탱크 본체(11)의 하방부분에 위치하고 있고, 보류 탱크(10)에서 보류된 세정액은, 이 유출구(15)를 통해 직접 유출하여, 폐수 처리부(20)에 공급된다. 본 실시형태의 보류 탱크(10)에 의하면, 제1 실시형태의 보류 탱크(10)에 비해 구조가 단순하고, 또한, 세정액을 탱크 본체(11)의 하방부분에서 유출하여 폐수 처리부(20)에 공급하므로, 오염입자의 대부분이 부상입자(152)인 경우에 유효하다.
즉, 세정액에 포함되는 오염입자의 대부분이 부상입자(152)인 경우, 세정액의 상방부분이 오염입자의 농도가 높은 부분이 되고, 세정액의 상방부분 이외의 부분이 오염입자의 농도가 낮은 부분이 되는 점에서, 본 실시형태에 의하면 오염입자의 농도가 낮은 부분에 상당하는 세정액이 우선적으로 폐수 처리부(20)에 공급되어, 폐수 처리부(20)에 의한 정화 처리의 부하를 경감할 수 있다. 또한, 유출구(15)가 위치하는 탱크 본체(11)의 하방부분이란, 예를 들어, 탱크 본체(11)를 상하 방향으로 등간격으로 3분할했을 때의 가장 하방에 위치하는 부분을 말한다.
(제3 실시형태)
다음으로, 제3 실시형태에 따른 폐수 처리 시스템(300)에 대하여 설명한다. 도 4는 제3 실시형태에 따른 폐수 처리 시스템(300)의 개략도이다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 제3 실시형태에 따른 폐수 처리 시스템(300)은, 보류 탱크(10)의 부상부재(12)의 구성이, 제1 실시형태에 따른 폐수 처리 시스템(100)의 것과 다르다.
본 실시형태의 부상부재(12)는 판상의 부재이고, 보류 탱크(10)의 내부 전체에 확장되어 있다. 또한, 수평단면에서 보아, 부상부재(12)의 외주 둘레와 보류 탱크(10)의 측벽부의 내주 둘레가 일치하고, 부상부재(12)는 보류 탱크(10)가 보류하는 세정액의 액면 전체를 덮고 있다. 나아가, 부상부재(12)의 두께는 두꺼워서, 탱크 본체(11) 내에서 기울어질 수 없는 정도의 두께 치수를 가지고 있다. 즉, 부상부재(12)는, 탱크 본체(11)의 측벽부에 대해 수직한 상태를 유지한 채로 측벽부를 따라 이동할 수 있도록 구성되어 있다.
따라서 선박(101)이 요동(搖動)하여 보류 탱크(10)가 경사지면, 그에 따라 부상부재(12)도 경사지고, 보류 탱크(10) 내의 세정액의 액면도 수평이 되지 않고 경사진다. 따라서 보류 탱크(10)가 경사져도, 세정액의 액면은 보류 탱크(10)에 대해 변화하지 않는다. 나아가, 부상부재(12)는 세정액의 액면을 덮고 있으므로, 세정액의 액면이 물결칠 일도 없다. 그 결과, 본 실시형태에 의하면, 세정액의 내부 유동을 억제할 수 있고, 세정액에서 분리한 오염입자가 세정액으로 다시 분산하는 것을 억제할 수 있다.
다만, 스크러버(117)에서 배출된 세정액이 탱크 본체(11)에 유입하면 용존 가스가 발생함과 함께 기포가 팽창하므로, 세정액의 액면을 모두 부상부재(12)로 덮으면, 용존 가스 및 기포를 구성하는 공기가 세정액과 부상부재(12) 사이에 모여 공간이 발생할(기층이 형성될) 우려가 있다. 이 경우, 부상부재(12)에 의한 세정액의 내부 유동을 억제하는 효과를 유지할 수 없게 된다.
따라서 본 실시형태에서는, 스크러버(117)와 보류 탱크(10)의 사이, 즉 보류 탱크(10)의 상류에 내부가 대기 개방되어 있는 전단 탱크(40)를 마련하고 있다. 이에 따라, 스크러버(117)에서 배출된 세정액은 이 전단 탱크(40)에서 감압 및 탈기(脫氣)가 이루어지고, 보류 탱크(10)에서는 용존 가스가 발생하지 않고 기포도 팽창하지 않으므로, 부상부재(12)와 세정액 사이에 기층은 형성되지 않는다. 따라서 부상부재(12)에 의한 세정액의 내부 유동의 억제 효과는 유지된다.
나아가, 본 실시형태에서는, 흡입구(17)는 부상부재(12)에서 하방으로 소정 거리 떨어진 위치에 위치하고 있다. 이 구성에 의하면, 세정액에 많은 침강입자(151) 및 부상입자(152)가 포함되는 경우에도, 흡입관(17)이 침강입자(151) 및 부상입자(152)를 피해 세정액을 흡입할 수 있다. 즉, 오염입자의 농도가 낮은 부분에 상당하는 세정액을 우선적으로 흡입할 수 있다. 따라서 상기 구성에 의하면, 폐수 처리부(20)에 공급하는 세정액에 포함되는 침강입자(151) 및 부상입자(152)의 양을 줄일 수 있고, 폐수 처리부(20)에서의 정화 처리의 부하를 경감할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 보류 탱크(10)는, 세정액의 수위가 낮을 때에 흡입구(17)가 탱크 본체(11)의 저부에 접촉하지 않도록, 부상부재(12)를 소정의 높이 위치에서 지지하는 스토퍼(18)를 구비하고 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 부상부재(12)의 두께를 두껍게 하는 것에 의해, 탱크 본체(11)에 대한 부상부재(12)의 각도를 유지하고 있지만, 다른 구성을 채용해도 좋다. 예를 들어, 탱크 본체(11)에 연직 방향으로 연장하는 레일을 설치하고, 부상부재(12)가 그 레일을 따라 이동하는 것으로, 탱크 본체(11)에 대한 부상부재(12)의 각도가 유지될 수 있도록 하는 구성을 채용해도 좋다.
(제4 실시형태)
다음으로, 제4 실시형태에 따른 폐수 처리 시스템(400)에 대하여 설명한다. 도 5는 제4 실시형태에 따른 폐수 처리 시스템(400)의 개략도이다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 제4 실시형태에 따른 폐수 처리 시스템(400)에서는, 보류 탱크(10)가 제1 칸막이 판(51)을 구비하고 있는 점에서, 제3 실시형태에 따른 폐수 처리 시스템(300)과 구성이 다르다.
제1 칸막이 판(51)은, 보류 탱크(10)의 내부를 구획하는 판상(板狀)의 부재이고, 보류 탱크(10)의 내부에 위치하고 있다. 도 5에서, 제1 칸막이 판(51)은 탱크 본체(11)의 지면 바로 앞의 측벽부에서 지면 안(奧)의 측벽부까지 연장하고 있고, 제1 칸막이 판(51)의 하단은 탱크 본체(11)의 저부보다 상방에 위치하고 있고, 제1 칸막이 판(51)의 상단은 탱크 본체(11)의 천정부보다 하방에 위치하고 있다. 즉, 제1 칸막이 판(51)의 하단과 탱크 본체(11)의 저부는 이간(離間)하고 있고, 제1 칸막이 판(51)의 상단과 탱크 본체(11)의 천정부는 이간하고 있다.
또한, 제1 칸막이 판(51)과 탱크 본체(11)의 일부에 의해, 유입구(14)가 설치된 유입 영역(61)이 구획되어 있음과 함께, 유출구(15)가 설치된 유출 영역(62)이 구획되어 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 공기구(16)가 유입 영역(61)에 설치되어 있다.
또한, 상기와 같이, 제1 칸막이 판(51)의 하단과 탱크 본체(11)의 저부는 이간하고 있고, 제1 칸막이 판(51)의 상단과 탱크 본체(11)의 천정부는 이간하고 있으므로, 유입 영역(61)과 유출 영역(62)은 연통하고 있다. 따라서 유입 영역(61)과 유출 영역(62) 사이는, 제1 칸막이 판(51)의 하단과 탱크 본체(11)의 저부 사이를 통해 세정액이 유통 가능하다. 또한, 유입 영역(61)과 유출 영역(62) 사이는, 제1 칸막이 판(51)의 상단과 탱크 본체(11)의 천정부 사이를 통해 공기가 유통 가능하다.
나아가, 본 실시형태에서는, 부상부재(12)는 유출 영역(62)에만 설치되어 있고, 수평 단면에서 보아 부상부재(12)와 유출 영역(62)이 일치하고, 부상부재(12)의 두께는 커서, 탱크 본체(11) 내에서 기울어질 수 없는 정도의 두께 치수를 가지고 있다. 이에 따라, 유출 영역(62)의 세정액의 내부 유동이 억제되어, 폐수 처리부(20)에 공급하는 세정액에 포함되는 오염입자의 양을 억제할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 유입구(14)에서 유입한 세정액은 유입 영역(61)에서 감압 및 탈기가 이루어진다. 그 결과, 세정액의 감압에 기인하는 용존 가스의 발생 및 기포의 팽창은 유입 영역(61)에서 발생하는 것이 되고, 유출 영역(62)에서는, 부상부재(12)와 세정액 사이에 기층이 형성되지 않는다. 이에 따라, 부상부재(12)에 의한 세정액의 내부 유동의 억제 효과를 방해하는 일이 없다. 환언하면, 제3 실시형태에 따른 폐수 처리 시스템(300)에서는 전단 탱크(40)(도 4 참조)를 구비하고 있는 것에 대해, 본 실시형태에 따른 폐수 처리 시스템(400)은 전단 탱크(40)를 생략할 수 있다.
(제5 실시형태)
다음으로, 제5 실시형태에 따른 폐수 처리 시스템(500)에 대하여 설명한다. 도 6은 제5 실시형태에 따른 폐수 처리 시스템(500)의 개략도이다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 제5 실시형태에 따른 폐수 처리 시스템(500)에서는, 복수의 제2 칸막이 판(52)을 구비하고 있는 점에서, 제1 실시형태에 따른 폐수 처리 시스템(100)과 구성이 다르다.
제2 칸막이 판(52)은, 보류 탱크(10)의 내부를 구획하는 판상의 부재이고, 보류 탱크(10)의 내부에 위치하고 있다. 도 6에서, 제2 칸막이 판(52)은 탱크 본체(11)의 지면 바로 앞의 측벽부에서 지면 안의 측벽부까지 연장하고 있다. 제2 칸막이 판(52)의 하단은 탱크 본체(11)의 저부에 접하고 있지만, 하방부분에 유통공(53)이 형성되어 있다. 또한, 제2 칸막이 판(52)의 상단은 탱크 본체(11)의 천정부보다 하방에 위치하고 있다.
상기 제2 칸막이 판(52)과 탱크 본체(11)의 일부에 의해, 유입구(14)가 설치된 유입 영역(61)이 구획됨과 함께, 유출구(15)가 설치된 유출 영역(62)이 구획되어 있다. 나아가, 서로 이웃하는 2개의 제2 칸막이 판(52)에 의해 각 중간 영역(63)이 구획되어 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 공기구(16)는 유입 영역(61)에 설치되어 있다.
나아가, 유입 영역(61)과 중간 영역(63) 사이, 각 중간 영역(63) 사이 및 중간 영역(63)과 유출 영역(62) 사이는, 제2 칸막이 판(52)에 형성된 유통공(53)을 통해 세정액이 유통 가능하다. 또한, 유입 영역(61)과 중간 영역(63) 사이, 각 중간 영역(63) 사이 및 중간 영역(63)과 유출 영역(62) 사이는, 제2 칸막이 판(52)의 상단과 탱크 본체(11)의 천정부 사이를 통해 공기가 유통 가능하다.
나아가, 부상부재(12)는, 유출 영역(62) 내에 위치하고 있고, 이 부상부재(12)에 흡입관(13)이 장착되어 있다. 또한, 유입구(14)에서 유입한 세정액은 유입 영역(61)에서 감압 및 탈기가 이루어진다.
이상과 같이 본 실시형태에 따른 폐수 처리 시스템(500)에 의하면, 보류 탱크(10) 내부가 복수의 작은 영역으로 구획되어 있으므로, 선박(101)이 요동하여도, 보류 탱크(10) 내에서의 세정액의 내부 유동을 억제할 수 있다. 그 결과, 세정액에서 분리한 오염입자가 세정액으로 다시 분산하는 것을 억제할 수 있다.
(기타 변형례)
이상, 실시형태에 따른 폐수 처리 시스템(100, 200, 300, 400, 500) 및 선박(101)에 대하여 설명했지만, 본 발명에 따른 폐수 처리 장치 및 선박은 상기의 구성으로 한정되지 않는다. 예를 들어, 보류 탱크(10)가 선박(101)의 선저에 위치하는 경우에 대하여 설명했지만, 보류 탱크(10)는, 조타기실(104) 내에 설치되어 있어도 좋고, 덱(105)(도 1 참조)에 설치되어 있어도 좋다.
여기에서, 키(舵)(106)의 상방에 위치하는 조타기실(104)은, 충분한 공간을 확보할 수 없으므로, 데드 스페이스(dead space)가 되는 경우가 많다. 따라서 보류 탱크(10)를 조타기실(104)에 설치하면, 데드 스페이스를 유효하게 이용할 수 있다. 또한, 보류 탱크(10)를 덱(105)에 설치하면, 보류 탱크(10) 내에 모인 오염입자(슬러지)를 양륙하는 작업을 비교적 용이하게 수행할 수 있다.
또한, 상술한 실시형태에서는, EGR 유닛(115)의 일부를 구성하는 스크러버(117)는 그 단체(單體)로 구성되어 있지만, 예를 들어 스크러버(117)가 EGR 가스 쿨러(118) 등과 일체로 형성되어 있어도 좋다.
나아가, 상술한 실시형태에서는, 스크러버(117)가 세정하는 배기 가스는 EGR 가스이지만, 스크러버(117)가 세정하는 배기 가스는 엔진 시스템(110)에서 배출되는 배기 가스, 즉 도 1의 예에서는 과급기(114)를 통과하여 배 밖으로 방출되는 배기 가스여도 좋다.
10: 보류 탱크
11: 탱크 본체
12: 부상부재
13: 흡입관
14: 유입구
15: 유출구
17: 흡입구
20: 폐수 처리부
51: 제1 칸막이 판
52: 제2 칸막이 판
61: 유입 영역
62: 유출 영역
63: 중간 영역
100, 200, 300, 400, 500: 폐수 처리 시스템
101: 선박
102: 선체
104: 조타실
105: 덱
110: 엔진 시스템
111: 엔진
117: 스크러버

Claims (15)

  1. 스크러버에서 배출된 세정액을 정화 처리하는 폐수 처리 시스템으로서,
    상기 스크러버에서 배출된 세정액을 일시적으로 보류하는 탱크 본체를 갖는 보류 탱크와,
    상기 보류 탱크에서 공급된 세정액을 정화 처리하는 폐수 처리부를 구비하고,
    상기 스크러버에서 배출되는 세정액의 단위 시간당 배출량은, 소정 기간에서 최대 배출량이 되고,
    상기 보류 탱크에서 상기 폐수 처리부로 공급되는 세정액의 단위 시간당 공급량은, 모든 기간에 걸쳐 상기 스크러버의 상기 최대 배출량보다 적게 되도록 제어되며,
    상기 보류 탱크는, 세정액을 일시적으로 보류하는 것에 의해 상기 세정액 내에서 발생하는 오염입자의 농도가 높은 부분과 오염입자의 농도가 낮은 부분 중, 오염입자의 농도가 낮은 부분에 상당하는 세정액을 우선적으로 상기 폐수 처리부에 공급하도록 구성되어 있는, 폐수 처리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 탱크 본체는, 상기 폐수 처리부에 공급하는 세정액이 유출하는 유출구를 가지고,
    상기 유출구는, 상기 탱크 본체의 하방부분에 위치하고 있는, 폐수 처리 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 보류 탱크는,
    상기 탱크 본체가 보류하는 세정액의 액면에 부상하는 부상부재와,
    상기 탱크 본체가 보류하는 세정액을 홉입하는 흡입구를 가지고, 상기 흡입구에서 흡입한 세정액을 상기 폐수 처리부에 공급하는 흡입관을 구비하고,
    상기 흡입관은 상기 부상부재에 장착되어 있고, 상기 흡입구는 상기 부상부재의 변위에 따라 변위하는, 폐수 처리 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 흡입구는 상기 부상부재의 하면에 대응하는 위치에 위치하고 있는, 폐수 처리 시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 흡입구는 상기 부상부재에서 하방으로 소정 거리 떨어진 위치에 위치하고 있는, 폐수 처리 시스템.
  6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부상부재는, 상기 탱크 본체가 보류하는 세정액의 액면을 덮는 판상의 부재이고, 상기 탱크 본체에 대한 각도가 유지되도록 구성되어 있는, 폐수 처리 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 보류 탱크는,
    상기 탱크 본체의 내부를 칸막이하는 제1 칸막이 판을 가지고,
    상기 제1 칸막이 판은, 상기 스크러버에서 배출된 세정액이 유입하는 유입구가 설치된 유입 영역과, 상기 폐수 처리부에 공급되는 세정액이 유출하는 유출구가 설치된 유출 영역을 구획하고,
    상기 유입 영역과 상기 유출 영역 사이는 세정액이 유통 가능하고,
    상기 부상부재는 상기 유출 영역에 설치되어 있는, 폐수 처리 시스템.
  8. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보류 탱크는, 상기 탱크 본체의 내부를 칸막이하고, 각 영역을 구획하는 복수의 제2 칸막이 판을 가지고, 상기 각 영역 사이는 세정액이 유통 가능한, 폐수 처리 시스템.
  9. 제1항에 따른 폐수 처리 시스템을 구비한 선박.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 탱크 본체의 일부는 선체의 일부에 의해 구성되어 있는, 선박.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 보류 탱크는 선저에 위치하고 있는, 선박.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 보류 탱크는, 조타기실 내 또는 덱에 설치되어 있는, 선박.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 스크러버에서 세정하는 배기 가스는 엔진으로 환류하는 EGR 가스이고,
    상기 스크러버에서 배출되는 세정액의 단위 시간당 배출량이 최대 배출량이 되는 상기 소정 기간은, EGR율이 소정값 이상이 되는 기간인, 선박.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 선박이 ECA 내를 항행할 때 상기 EGR율을 소정값 이상이 되도록 제어하는, 선박.
  15. 삭제
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