KR102651902B1 - 그레이워터 기화기가 설치된 오수처리시스템 및 이를 가지는 선박 또는 해양구조물 - Google Patents

그레이워터 기화기가 설치된 오수처리시스템 및 이를 가지는 선박 또는 해양구조물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 그레이워터(gray water)를 보관하는 그레이워터 홀딩탱크에 그레이워터 기화기를 연결하여 그레이워터 기화기를 통해 그레이워터를 기화시켜 그레이워터 홀딩탱크의 용량을 감소시킬 수 있는 그레이워터 기화기가 설치된 오수처리시스템에 관한 것으로, 선내에서 발생하는 그레이워터를 저장하는 그레이워터 홀딩탱크와, 상기 그레이워터 홀딩탱크에 배출라인으로 연결되어 그레이워터 홀딩탱크로부터 배출되는 그레이워터를 기화시키는 그레이워터 기화기와, 상기 그레이워터 기화기에 연결되어 그레이워터 기화기에서 기화된 그레이워터를 다시 응축시키는 해수냉각기를 포함한다.

Description

그레이워터 기화기가 설치된 오수처리시스템 및 이를 가지는 선박 또는 해양구조물{SEWAGE TREATMENT SYSTEM WITH GRAY WATER EVAPORATOR AND THE SHIP OR OFFSHORE STRUCTURE HAVING THE SAME}
본 발명은 그레이워터 기화기가 설치된 오수처리시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 그레이워터(gray water)를 보관하는 그레이워터 홀딩탱크에 그레이워터 기화기를 연결하여 그레이워터 기화기를 통해 그레이워터를 기화시켜 그레이워터 홀딩탱크의 용량을 감소시킬 수 있는 그레이워터 기화기가 설치된 오수처리시스템에 관한 것이다.
일반적으로 선박 거주구 내에서 배출되는 처리수는 블랙 워터(Black Water)와 그레이 워터(Grey Water)로 구분하고 있다.
위에서 언급한 블랙 워터 (Black Water)는 예를 들면 대변, 소변 및 그 처리수를 통칭하는 것이고, 그레이 워터(Grey Water)는 예를 들면 세면대, 욕조, 씽크대에서 생기는 처리수와, 갤러리(Gallery)에서 생기는 각종 찌꺼기, 잡수를 통칭한다.
통상적으로 국제공인선급기관인 노르웨이선급협회(DNV)의 엄격한 환경규제인 클린 디자인(Clean Design)규정이 적용되지 않는 선박에서는 블랙 워터(Black Water)만 위생 정화 처리 후 배출하고, 그레이 워터(Grey Water)는 별도의 오수 정화 처리 시스템을 거치지 않고 그대로 해양으로 버려지게 된다.
하지만, 상기 클린 디자인(Clean Design) 규정이 적용될 경우, 블랙 워터 (Black Water)는 물론, 그레이 워터(Grey Water)도 정화 처리를 위해 오수 정화 처리 시스템을 거쳐 정화 처리 후 선회로 배출되어야 한다.
도 1에서는 클린 디자인(Clean Design) 규정이 적용되는 선박에서의 오수 정화 처리 시스템을 보여주고 있다.
도시된 바와 같이 오수 정화 처리 장비(26)가 정상적으로 동작하고 있을 경우, 블랙 워터는 블랙 워터 라인(10)과 연결되어 있는 진공 흡입 유니트(12)의 구동에 의해 흡입되어 정화조(18)로 이송되며, 아울러 그레이 워터도 그레이 워터 라인(20)을 통해 정화조(18)로 직접 이송된다.
위와 같이 정화조(18)로 집수된 블랙 워터와 그레이 워터는 오수 정화 처리 장비(26)를 거쳐 정화 처리 후 배출라인(28)을 통해 해양으로 버려지게 된다.
그런데, 도 1에서 보듯이 오수 정화 처리 장비(26)의 고장으로 인해 동작이 정지된 경우, 앞서 설명한 바와 같이 클린 디자인(Clean Design)규정에 의해 블랙 워터와 그레이 워터의 직접적인 선회 배출이 불가하여 오수 정화 처리 장비(26)의 정상적인 동작을 위한 수리가 이루어지는 동안 블랙 워터는 정화조(18)로 집수시키고, 그레이 워터는 가급적 발생하지 않도록 사용을 중단하거나 제한하게 됨으로써 선원들의 주거 생활에 많은 불편함이 있었다.
또한, 예를 들어 정화조(18)의 집수 용량보다 블랙 워터 및 그레이 워터의 발생 용량이 초과할 가능성이 예측될 경우, 그레이 워터가 더 이상 발생하지 않도록 사용을 중단하거나 제한하게 되어 선원들의 주거 생활에 많은 불편함이 있었다.
이러한 불편함을 해소하기 위해 정화조(18)의 용량을 더 증대시킬 경우, 문제가 다소 해소될 수는 있으나 상대적으로 정화조(18)의 크기가 커지게 됨으로써 설치 공간의 확보에 어려움이 있었다.
대한민국 공개실용신안공보 제20-2016-0000095호
따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 그 목적은 그레이워터 홀딩탱크에 그레이워터 기화기를 연결함으로써 그레이워터를 기화시켜 펀넬 상부로 내보내고 다시 응축시켜 그레이워터 홀딩탱크로 보내거나 선외로 바로 배출할 수 있어 탱크 용량을 최소화할 수 있으며 선내의 서비스워터로 재활용할 수 있도록 하는 그레이워터 기화기가 설치된 오수처리시스템을 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 그레이워터 기화기가 설치된 오수처리시스템은 선내에서 발생하는 그레이워터를 저장하는 그레이워터 홀딩탱크와, 상기 그레이워터 홀딩탱크에 배출라인으로 연결되어 그레이워터 홀딩탱크로부터 배출되는 그레이워터를 기화시키는 그레이워터 기화기와, 상기 그레이워터 기화기에 연결되어 그레이워터 기화기에서 기화된 그레이워터를 다시 응축시키는 해수냉각기를 포함할 수 있다.
상기 그레이워터 홀딩탱크와 그레이워터 기화기를 연결하는 배출라인에는 그레이워터를 그레이워터 기화기로 배출시킬 수 있도록 컨트롤러의 제어에 따라 작동되는 제1배출펌프와 제1개폐밸브가 설치될 수 있다.
상기 그레이워터 기화기와 그레이워터 홀딩탱크에는 그레이워터 홀딩탱크의 그레이워터를 그레이워터 기화기에서 기화시키고 기화되지 못한 그레이워터를 다시 그레이워터 홀딩탱크로 돌려보낼 수 있도록 재순환라인이 연결될 수 있다.
상기 재순환라인에는 그레이워터 기화기에서 기화되고 남은 그레이워터를 그레이워터 홀딩탱크로 이송시킬 수 있도록 컨트롤러의 제어에 따라 작동되는 제2배출펌프와 제2개폐밸브가 설치될 수 있다.
상기 그레이워터 기화기에는 그레이워터를 기화시 발생되는 스팀을 그레이워터 기화기의 열원으로 사용할 수 있도록 스팀라인이 연결될 수 있다.
상기 그레이워터 기화기는 선내에서 발생되는 그레이워터의 생성량에 맞출 수 있도록 적어도 하나 이상으로 설치될 수 있다.
상기 해수냉각기에는 그레이워터 기화기에서 기화되고 해수냉각기에서 응축된 담수를 저장하는 담수탱크가 설치될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기한 선내에서 발생되는 그레이워터가 저장되는 그레이워터 홀딩탱크에 배출라인으로 그레이워터 기화기를 설치하여 그레이워터 홀딩탱크에서 배출되는 그레이워터를 기화시키게 되어 그레이워터 홀딩탱크의 용량을 최소화할 수 있으며 그레이워터 기화기에 해수냉각기를 연결하여 기화시킨 그레이워터를 다시 응축시켜 담수로 사용할 수 있어 자체 처리 가능하고 선내 서비스워터로 재활용할 수 있도록 그레이워터 기화기가 설치된 오수처리시스템을 가지는 선박 또는 해양구조물을 제공함에 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 그레이워터 기화기가 설치된 오수처리시스템에 의하면, 선내에서 발생되는 그레이워터를 그레이워터 기화기에서 기화시키고 재활용할 수 있게 됨으로써 극지방 운항 시 그레이워터 홀딩탱크의 용량을 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 클린 디자인 규정이 적용되는 선박에서 일반적으로 적용하고 있는 선박용 오수 정화 처리 시스템을 도시한 회로도이다.
도 2는 본 발명에 따른 그레이워터 기화기가 설치된 오수처리시스템을 도시한 회로도이다.
도 3은 본 발명에 따른 그레이워터 기화기가 설치된 오수처리시스템의 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도면들에 있어서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니며 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다. 본 명세서에서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이며, 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 권리 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다.
본 명세서에서 '및/또는'이란 표현은 전후에 나열된 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용된다. 또한, '연결되는/결합되는'이란 표현은 다른 구성요소와 직접적으로 연결되거나 다른 구성요소를 통해 간접적으로 연결되는 것을 포함하는 의미로 사용된다. 본 명세서에서 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, 명세서에서 사용되는 '포함한다' 또는 '포함하는'으로 언급된 구성요소, 단계, 동작 및 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및 소자의 존재 또는 추가를 의미한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 그레이워터 기화기가 설치된 오수처리시스템을 도시한 회로도이며, 도 3은 본 발명에 따른 그레이워터 기화기가 설치된 오수처리시스템의 흐름도이다.
도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 그레이워터 기화기가 설치된 오수처리시스템은 선내에서 발생되는 그레이워터를 저장하는 그레이워터 홀딩탱크(100)와, 상기 그레이워터 홀딩탱크(100)에 연결되어 그레이워터 홀딩탱크(100)에서 배출되는 그레이워터를 기화시키는 그레이워터 기화기(200)와, 상기 그레이워터 기화기(200)에 연결되는 해수냉각기(300)를 포함하게 된다.
상기 그레이워터 홀딩탱크(100)에 연결되어 그레이워터가 공급되는 공급라인(500)에는 그레이워터에 함유된 이물질을 제거할 수 있도록 필터부(110)가 설치되어지게 된다.
상기 그레이워터 기화기(200)는 그레이워터 홀딩탱크(100)에 배출라인(510)으로 연결되며, 상기 배출라인(510)에는 그레이워터 홀딩탱크(100)로부터 그레이워터를 그레이워터 기화기(200)로 공급시킬 수 있도록 제1배출펌프(600)와 제1개폐밸브(610)가 설치되어지게 된다.
상기에서 제1배출펌프(600)와 제1개폐밸브(610)는 컨트롤러(700)에 전기적으로 연결되어 컨트롤러(700)의 제어에 따라 작동되어지게 된다.
즉, 상기 그레이워터 홀딩탱크(100)로 그레이워터가 공급되어 저장되면 컨트롤러(700)의 제어에 따라 제1배출펌프(600) 및 제1개폐밸브(610)가 작동되면서 상기 배출라인(510)이 열려 상기 그레이워터 홀딩탱크(100)의 그레이워터가 배출라인(510)을 통해 그레이워터 기화기(200)로 공급되며, 상기 그레이워터 기화기(200)로 공급되는 그레이워터가 그레이워터 기화기(200)의 작동에 따라 기화되어지게 된다.
상기 그레이워터 기화기(200)는 선내에서 발생되어 그레이워터 홀딩탱크(100)에 저장되는 그레이워터의 저장량에 맞출 수 있도록 적어도 하나 이상으로 설치되어지게 된다.
이에 상기 그레이워터 기화기(200)를 여러 개로 설치함으로써 그레이워터의 기화율을 높일 수 있어 그레이워터 홀딩탱크(100)의 용량이 적어도 그레이워터를 효율적으로 기화시킬 수 있는 것이다.
상기 그레이워터 기화기(200)와 그레이워터 홀딩탱크(100)에는 그레이워터 기화기(200)에서 기화되고 남은 그레이워터를 그레이워터 홀딩탱크(100)로 다시 돌려보낼 수 있도록 재순환라인(520)이 연결되어지게 된다.
이때, 상기 재순환라인(520)은 각각의 그레이워터 기화기(200)에 연결됨이 바람직하다.
상기 재순환라인(520)에는 그레이워터 기화기(200)에서 기화되고 남은 그레이워터를 그레이워터 홀딩탱크(100)로 다시 공급시킬 수 있도록 제2배출펌프(600a)와 제2개폐밸브(610a)가 설치되어지게 된다.
상기에서 제2배출펌프(600a)와 제2개폐밸브(610a)는 컨트롤러(700)에 전기적으로 연결되어 컨트롤러(700)의 제어에 따라 작동되어지게 된다.
즉, 상기 그레이워터 기화기(200)의 작동으로 그레이워터 홀딩탱크(100)로부터 공급되는 그레이워터가 기화되면서 남은 그레이워터를 컨트롤러(700)의 제어에 따라 상기 제2배출펌프(600a)가 가동되고 상기 제2개폐밸브(610a)가 작동되어 재순환라인(520)이 열려 기화되지 못한 그레이워터를 다시 그레이워터 홀딩탱크(100)로 돌려보내게 된다.
그리고, 상기 그레이워터 기화기(200)에서 기화된 기체는 펀넬부(800)로 내보내게 된다.
또한, 상기 그레이워터 기화기(200)에는 그레이워터를 기화시 발생되는 스팀을 순환시켜 그레이워터 기화기(200)의 열원으로 사용할 수 있도록 스팀라인(530)이 연결되어지게 된다.
상기 해수냉각기(300)는 그레이워터 기화기(200)에 연결되어 그레이워터 기화기(200)에서 기화된 그레이워터를 다시 응축시키게 된다.
또한, 상기 해수냉각기(300)에는 그레이워터 기화기(200)에서 기화시킨 그레이워터를 응축시켜 생성된 담수를 저장할 수 있도록 담수탱크(400)가 연결되어지게 된다.
이에 상기 그레이워터 기화기(200)에서 기화된 그레이워터를 해수냉각기(300)로 공급되면서 해수냉각기(300)에서 그레이워터를 응축시키고 응축된 담수는 담수탱크(400)로 공급되어 저장되는 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 전술한 선내에서 발생하는 그레이워터(gray water)가 그레이워터 홀딩탱크(100)로 저장되고, 상기 그레이워터 홀딩탱크(100)에 배출라인(510)으로 그레이워터 기화기(200)가 연결되어 그레이워터 홀딩탱크(100)로부터 공급되는 그레이워터를 그레이워터 기화기(200)에서 기화시켜 펀넬부(800)로 내보내거나 그레이워터 기화기(200)에 해수냉각기(300)를 연결하여 기화시킨 그레이워터를 해수냉각기(300)에서 응축시키며 담수탱크(400)로 보내게 되어 그레이워터 기화기(200)에서 그레이워터를 기화시킴에 따라 그레이워터 홀딩탱크(100)의 용량을 줄일 수 있도록 그레이워터 기화기(200)가 설치된 오수처리시스템을 가지는 선박 또는 해양구조물에 적용된다.
즉, 상기 그레이워터 홀딩탱크(100)에 배출라인(510)으로 그레이워터 기화기(200)가 설치되고 배출라인(510)에 컨트롤러(700)와 전기적으로 연결되는 제1배출펌프(600)와 제1개폐밸브(610)가 설치되어 컨트롤러(700)의 제어에 따라 제1배출펌프(600)와 제1개폐밸브(610)가 작동되면서 배출라인(510)이 열려 그레이워터 기화기(200)로 그레이워터가 공급되어 그레이워터 기화기(200)의 작동으로 공급되는 그레이워터가 기화되면서 펀넬부(800)를 통해 외부로 배출되거나 그레이워터와 연결되는 해수냉각기(300)에 의해 응축되며 그레이워터 기화기(200)와 그레이워터 홀딩탱크(100)에 재순환라인(520)이 연결되어 그레이워터 기화기(200)에서 기화되고 남은 그레이워터가 재순환라인(520)을 통해 그레이워터 홀딩탱크(100)로 다시 공급될 수 있어 그레이워터 홀딩탱크(100)의 용량을 최소화할 수 있으며 재활용이 가능하여 에너지효율을 높일 수 있는 모든 선박 또는 해양구조물에 적용할 수 있다.
상기와 같은 시스템으로 이루어진 본 발명에 따른 그레이워터 기화기가 설치된 오수처리시스템의 작용상태를 살펴보면 아래와 같다.
상기 그레이워터 홀딩탱크(100)로 선내에서 발생되는 그레이워터(gray water)가 유입되면서 저장되고 상기 그레이워터 홀딩탱크(100)에 배출라인(510)으로 그레이워터 기화기(200)가 연결되어 컨트롤러(700)의 제어로 제1배출펌프(600)와 제1개폐밸브(610)가 작동되면서 상기 배출라인(510)이 열리면서 그레이워터 홀딩탱크(100)에 저장된 그레이워터가 그레이워터 기화기(200)로 유입되어지게 된다.
또한, 상기 그레이워터 기화기(200)로 유입되는 그레이워터는 그레이워터 기화기(200)의 작동으로 기화되어지게 된다.
그리고, 상기 그레이워터 기화기(200)에서 그레이워터를 기화시켜 펀넬부(800)로 내보내거나 해수냉각기(300)를 통하여 응축시켜서 담수탱크(400)로 보내거나 또는 선외로 배출할 수 있게 된다.
이와 함께, 상기 그레이워터 기화기(200)를 통하여 기화되지 못한 그레이워터는 컨트롤러(700)의 제어로 제2배출펌프(600a)와 제2개폐밸브(610a)가 작동되면서 상기 재순환라인(520)이 열리면서 그레이워터 홀딩탱크(100)로 돌려보내지게 된다.
따라서, 상기 그레이워터 홀딩탱크(100)에 저장되는 그레이워터를 그레이워터 기화기(200)를 통해서 기화시킬 수 있어 그레이워터 홀딩탱크(100)의 용량을 감소시킬 수 있으면서 운항 기간이 긴 극지방 선박에 유용하며 환경오염을 최소화할 수 있는 것이다.
이상에서와 같이 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
100 : 그레이워터 홀딩탱크 110 : 필터부
200 : 그레이워터 기화기 300 : 해수냉각기
400 : 담수탱크 500 : 공급라인
510 : 배출라인 520 : 재순환라인
530 : 스팀라인 600 : 제1배출펌프
600a : 제2배출펌프 610 : 제1개폐밸브
610a : 제2개폐밸브 700 : 컨트롤러
800 : 펀넬부

Claims (9)

  1. 선내에서 발생하는 그레이워터를 저장하는 그레이워터 홀딩탱크;
    상기 그레이워터 홀딩탱크에 배출라인으로 연결되어 그레이워터 홀딩탱크로부터 배출되는 그레이워터를 가열하여 기화시키는 그레이워터 기화기; 및
    상기 그레이워터 기화기에 연결되어 그레이워터 기화기에서 기화된 기체를 다시 응축시키는 해수냉각기;
    를 포함하되,
    상기 그레이워터 기화기에는 그레이워터를 가열하여 기화시키는 열원으로 사용할 수 있는 스팀라인이 연결되고,
    상기 그레이워터 기화기와 그레이워터 홀딩탱크 간에는 그레이워터 기화기에서 기화되지 못한 그레이워터를 다시 그레이워터 홀딩탱크로 돌려보낼 수 있도록 재순환라인이 연결되고,
    상기 그레이워터 기화기에서 기화된 기체는 펀넬부를 통해 외부로 배출되거나 상기 해수냉각기로 보내져 응축되도록 하는 그레이워터 기화기가 설치된 오수처리시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 그레이워터 홀딩탱크와 그레이워터 기화기를 연결하는 배출라인에는 그레이워터를 그레이워터 기화기로 배출시킬 수 있도록 컨트롤러의 제어에 따라 작동되는 제1배출펌프와 제1개폐밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 그레이워터 기화기가 설치된 오수처리시스템.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 재순환라인에는 그레이워터 기화기에서 기화되고 남은 그레이워터를 그레이워터 홀딩탱크로 이송시킬 수 있도록 컨트롤러의 제어에 따라 작동되는 제2배출펌프와 제2개폐밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 그레이워터 기화기가 설치된 오수처리시스템.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 그레이워터 기화기는 선내에서 발생되는 그레이워터의 생성량에 맞출 수 있도록 적어도 하나 이상으로 설치되는 것을 특징으로 하는 그레이워터 기화기가 설치된 오수처리시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 해수냉각기에는 그레이워터 기화기에서 기화되고 해수냉각기에서 응축된 담수를 저장하는 담수탱크가 연결되는 것을 특징으로 하는 그레이워터 기화기가 설치된 오수처리시스템.
  8. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항, 제 6 항 및 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 그레이워터 기화기가 설치된 오수처리시스템을 가지는 선박.
  9. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항, 제 6 항 및 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 그레이워터 기화기가 설치된 오수처리시스템을 가지는 해양구조물.
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