KR20060113865A - Sterilizing apparatus of ballast water of a ship using double pole type electrolysis system - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명에 따른 복극식 전기분해시스템을 이용한 선박 밸러스트수 살균장치의 설치상태도.1 is an installation state of the ship ballast water sterilization apparatus using a bipolar electrolysis system according to the present invention.
도 2는 본 발명에 적용되는 복극식 전해살균장치의 결합사시도.Figure 2 is a combined perspective view of a bipolar electrolytic sterilization apparatus applied to the present invention.
도 3은 본 발명에 적용되는 복극식 전해살균장치의 분해사시도.Figure 3 is an exploded perspective view of a bipolar electrolytic sterilization apparatus applied to the present invention.
도 4는 도 3의 "A"부 확대도.4 is an enlarged view of a portion “A” of FIG. 3.
도 5는 본 발명에 적용되는 복극식 전해살균장치의 평단면도.Figure 5 is a cross-sectional plan view of a bipolar electrolytic sterilization apparatus applied to the present invention.
도 6은 본 발명에 적용되는 복극식 전해살균장치의 정단면도.Figure 6 is a front sectional view of a bipolar electrolytic sterilization apparatus applied to the present invention.
도 7은 도 6의 B-B선 단면도.7 is a cross-sectional view taken along the line B-B in FIG.
도 8은 본 발명에 따른 복극식 전기분해시스템을 이용한 선박의 밸러스트수 살균장치에 적용되는 대장균검출장치의 구성도.8 is a block diagram of an E. coli detection device applied to the ballast water sterilization apparatus of a ship using a bipolar electrolysis system according to the present invention.
도 9는 본 발명에 따른 복극식 전기분해시스템을 이용한 선박의 밸러스트수 살균장치에 있어 제어시스템의 블록도.9 is a block diagram of a control system in a ballast water sterilization apparatus of a ship using a bipolar electrolysis system according to the present invention.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>
1 : 전해조 2a, 2b : 커버1:
3a, 3b : 연결관 4a, 4b : 볼트3a, 3b:
5a : 요홈부 5b : 절개부5a:
5c : 체결5c: Fastening
6a~6c : 제1 내지 제3불용성 티탄 전극판6a-6c: 1st-3rd insoluble titanium electrode plates
7a, 7b ; 제1, 제2 스텐레스 전극판7a, 7b; First and second stainless steel electrode plates
8a, 8b, 8c, 9a, 9b : 전원공급부 10 : 복극식 전해살균장치8a, 8b, 8c, 9a, 9b: power supply 10: bipolar electrolytic sterilizer
11a, 11b : 패킹 13a, 13b : 전극봉11a, 11b:
14a~14c, 15a, 15b : 통공 16a, 16b : 패킹14a-14c, 15a, 15b: Through
20 : 순환펌프 30 : 선박선체20: circulation pump 30: ship hull
31 : 밸러스트탱크 50 : 제어시스템31: ballast tank 50: control system
51 : 조작부 53 : MPU51: control panel 53: MPU
54 : DC컨버터 55 : 제1스위칭부54: DC converter 55: the first switching unit
60 : 대장균검출장치 61 : 항온조60: coliform detection device 61: thermostat
62 : 배양조 63 : 온도센서62: culture tank 63: temperature sensor
64 : 압력센서 65 : 유입펌프64
66 : 배출펌프 67 : 배지66: discharge pump 67: medium
68 : 히터 69 : 제2스위칭부68: heater 69: second switching unit
80 : 통신포트 90 : 선박통제시스템80: communication port 90: ship control system
본 발명은 선박의 밸러스트수 살균장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 선박선체의 바닥면 및 측면에 구획별로 형성된 밸러스트탱크의 외측 벽면에 복극식 전기분해시스템으로 이루어진 전해살균장치를 설치하여 밸러스트수의 전기분해시 차아염소산나트륨을 생성을 증대하여 살균력을 높이는 한편, 밸러스트탱크 내에 존재하는 대장균의 농도에 따라 복극식 전해살균장치를 제어함으로써 밸러스트수의 살균을 효과적으로 이루어질 수 있도록 하는 복극식 전기분해시스템을 이용한 선박 밸러스트수 살균장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for sterilizing ballast water of a ship, and more particularly, by installing an electrolytic sterilizer composed of a bipolar electrolysis system on an outer wall of a ballast tank formed in each compartment on the bottom and side of a ship hull. A bipolar electrolysis system that increases the production of sodium hypochlorite during electrolysis to increase sterilization power, while controlling the bipolar electrolytic sterilizer according to the concentration of E. coli present in the ballast tank to effectively sterilize the ballast water. It relates to a ship ballast water sterilizer used.
1992년 유엔환경개발회의는 비토착 생물의 확산 방지를 위하여 국제해사기구에 밸러스트수(Ballast water)의 방출에 관한 제도적인 규제를 요청하였으며, 이에 따라 국제해사기구에서는 밸러스트수에 의한 생태계 파괴 및 오염을 방지하기 위한 방안으로 선박이 항만 내에 입항하기 전 일정한 해역에서 밸러스트수를 교환하는 방안과, 적재하고 있는 밸러스트수를 물리, 화학적인 방법으로 살균이나 소독하는 두 가지 방안을 제시하였다.In 1992, the United Nations Conference on Environment and Development asked the International Maritime Organization to systematically regulate the release of ballast water in order to prevent the spread of non-indigenous organisms. In order to prevent this problem, two methods of exchanging ballast water in a certain sea area before the ship enters the harbor, and two methods of disinfecting or disinfecting the ballast water loaded by physical and chemical methods were proposed.
상기의 두 가지 방안 중 밸러스트수를 물리, 화학적으로 살균 또는 소독하는 방법은 선박에 적재되는 밸러스트수 양이 대용량이므로 처리효율이 떨어져서 대양에서 밸러스트수를 교환하는 방안에 대하여 검토가 집중적으로 이루어져 왔으나, 대양에서의 밸러스트수 교환 작업은 많은 시간과 노력이 필요하며 선박안전에 위험을 초래할 가능성이 있고 근거리 항해 중에는 작업이 불가능하므로 실용적인 밸러스트수 처리장치의 개발이 요구 및 제안되고 있다.Among the above two methods, the method of physically, chemically sterilizing or disinfecting the ballast water has been intensively examined for the method of exchanging the ballast water in the ocean due to the low processing efficiency because the amount of ballast water loaded on the ship is large. Since ballast water exchange work in the ocean requires a lot of time and effort, it may pose a danger to the safety of ships, and it is impossible to work during close voyage, so the development of a practical ballast water treatment device is required and proposed.
상기와 같은 종래의 밸러스트수 처리장치는 일본공개특허 제2005- 342626호(공개일자:2005.12.15)(발명의 명칭:밸러스트 수처리방법 및 장치, 해당 장치를 탑재한 선박)에서 충격수압장치를 구비하여 밸러스트 탱크 내부로 해수가 유입될 때 바다생물을 걸러내는 막여과장치의 세척수에 충격수압을 가하고, 이 충격수압에 의해 수생 생물의 사멸 효과를 발휘할 수 있도록 하고, 또한 막여과장치의 전.후단에 자외선 조사장치나 전해장치를 구비하여 살균을 실시한 것이 제안되었다.The conventional ballast water treatment apparatus as described above is provided with a shock-hydraulic device in Japanese Patent Laid-Open No. 2005-342626 (published date: December 15, 2005) (name of the invention: a ballast water treatment method and apparatus, a vessel equipped with the apparatus). When the seawater flows into the ballast tank, shock water pressure is applied to the water of the membrane filter device that filters sea creatures, and the impact water pressure is used to exert the killing effect of aquatic organisms. It has been proposed that the device be sterilized with an ultraviolet irradiation device or an electrolytic device.
또한, 대한민국 공개특허 제2004-0066971호(공개일자:2004.07.30)(발명의 명칭:선박용 밸라스트수 처리장치)에서는 밸러스트 탱크 내부로 해수가 유입될 때 바다생물을 걸러내는 여과장치 내부에 회전식 여과필터를 설치하고, 청소솔로 회전식 여과필터에 부착된 이물질을 연속적으로 제거하고, 상기 여과장치 후단부에 자외선-전해살균처리장치를 설치한 것이 제안되었다.In addition, the Republic of Korea Patent Publication No. 2004-0066971 (published date: 2004.07.30) (name of the invention: ship ballast water treatment device) in the ballast tank is rotated inside the filtration device to filter the sea creatures when seawater is introduced into the ballast tank It has been proposed to install a filtration filter, to continuously remove foreign substances attached to the rotary filtration filter with a cleaning brush, and to install an ultraviolet-electrolytic sterilization treatment device at the rear end of the filtration device.
상기와 같은 종래의 선박용 밸라스트수 처리장치는 양극(+)에 불용성 티탄전극을, 음극(-)에는 스텐레스 전극을 설치하여 양극에서의 전해로 인해 차아염소산나트륨이 생성되어 밸러스트수에 포함된 각종 세균을 살균하도록 되어 있는 전해살균장치를 포함하고 있다. The conventional vessel ballast water treatment apparatus as described above has insoluble titanium electrodes at the positive electrode (+), and stainless steel electrodes at the negative electrode (-) to produce sodium hypochlorite due to electrolysis at the positive electrode, and thus included in the ballast water. Electrolytic sterilization device for sterilizing bacteria is included.
상기와 같이 전해살균장치를 사용하여 해수를 전기 분해할 경우 양극과 음극에는 반응식(1)과 같은 주 반응과 반응식(2)와 같은 부반응이 진행됨에 따라 해수의 전기분해가 일어나는 동안 양극에서는 차아염소산 혹은 차아염소산나트륨이 생성되고, 이러한 차아염소산 혹은 차아염소산나트륨에 의해 살균이 이루어지게 되는 것이다.As described above, when electrolyzing seawater using an electrolytic sterilizer, hypochlorite at the anode during electrolysis of seawater as the main reaction as in reaction (1) and the side reaction as in reaction (2) proceed to the anode and cathode. Or sodium hypochlorite is produced, the sterilization is made by such hypochlorous acid or sodium hypochlorite.
....반응식(1) .... Scheme (1)
....반응식(2) .... Reaction Scheme (2)
이러한 종래 선박용 밸라스트수 살균장치로서 전해장치를 이용하여 해수를 전기 분해할 경우 발생되는 차아염소산 혹은 차아염소산나트륨이 발생되어 살균효과는 어느 정도 기대할 수 있으나, 전술한 바와 같이 선박에 적재되는 밸러스트수 양이 대용량이므로 살균 처리효율이 미미함에 따라 국제해사기구에서 요구하는 기준에 미치지 못함으로써 실용화되기에는 많은 문제점이 있는 것이다.As the conventional ballast water sterilizer for ships, hypochlorous acid or sodium hypochlorite generated when electrolyzing seawater using an electrolytic device is generated, and the sterilization effect can be expected to some extent, but as described above, the ballast water loaded on the vessel Since the amount is large, the sterilization efficiency is insignificant, and thus there are many problems that cannot be put to practical use because they do not meet the standards required by the International Maritime Organization.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 선박선체의 바닥면 및 측면에 구획별로 형성된 밸러스트탱크의 외측 벽면에 복극식 전기분해시스템으로 이루어진 전해살균장치를 설치하여 밸러스트수의 전기분해시 동일한 시간 내에 다량의 차아염소산나트륨이 생성되도록 함으로써 밸러스트수의 살균력을 높여 국제해사기구에서 요구하는 기준에 충족할 수 있도록 하는 것을 기술적 과제로 한다.The present invention is installed within the same time in the electrolysis of ballast water by installing an electrolytic sterilizer consisting of a bipolar electrolysis system on the outer wall surface of the ballast tank formed by compartments on the bottom and side of the ship hull to solve the above problems The technical task is to increase the sterilizing power of ballast water by producing a large amount of sodium hypochlorite to meet the standards required by the International Maritime Organization.
또한, 본 발명은 밸러스트탱크 외측 벽면에 설치된 복극식 전해살균장치의 전단에 밸러스트수에 존재하는 대장균의 량을 측정할 수 있는 대장균검출장치를 설치함으로써 밸러스트탱크 내에 존재하는 대장균의 농도에 따라 복극식 전해살균장치를 제어함으로써 밸러스트수의 살균이 효과적으로 이루어질 수 있도록 하는 것을 기술적 과제로 한다.The present invention also provides a bipolar type according to the concentration of E. coli present in the ballast tank by installing an E. coli detection device capable of measuring the amount of E. coli present in the ballast water in front of the bipolar electrolytic sterilizer installed on the outer wall of the ballast tank. It is a technical problem to control the electrolytic sterilizer so that the ballast water can be sterilized effectively.
이하 본 발명에 따른 복극식 전기분해시스템을 이용한 선박 밸러스트수 살균장치를 첨부된 도 1 내지 도 9에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the vessel ballast water sterilization apparatus using the bipolar electrolysis system according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 9.
먼저 도 1은 본 발명에 따른 복극식 전기분해시스템을 이용한 선박 밸러스트수 살균장치의 설치상태도로서 복극식 전기분해시스템으로 구성되어 해수를 전기분해하여 차아염소산 혹은 차아염소산나트륨을 발생시키는 복극식 전해살균장치(10)가 구비되며, 이 복극식 전해살균장치(10)의 일측에는 밸러스트탱크(31)에 유입되어 있는 밸러스트수를 복극식 전해살균장치(10)로 순환시키기 위한 순환펌프(20)가 설치된다.First, Figure 1 is a diagram showing the installation state of the ship ballast water sterilization apparatus using a bipolar electrolysis system according to the present invention is composed of a bipolar electrolysis system is a bipolar electrolytic sterilization to generate hypochlorous acid or sodium hypochlorite by electrolyzing
상기 순환펌프(20)의 타측과 복극식 전해살균장치(10)의 타측에는 선박선체(30)의 바닥면 및 하부 측면에 형성되어 있는 밸러스트탱크(31)가 연결 설치되며, 상기 순환펌프(20) 전단에는 밸러스트수에 존재하는 대장균을 검출하기 위한 대장균검출장치(60)가 설치된다.The other side of the
도 2와 도 3은 본 발명에 따른 복극식 전기분해시스템을 이용한 선박 밸러스트수 살균장치에 있어 복극식 전해살균장치(10)의 결합사시도 및 분해사시도이며, 도 4는 도 2의 "A"부 확대도이고, 도 5와 도 6은 본 발명에 따른 복극식 전해살균장치(10)의 평단면도 및 정단면도이며, 도 7은 도 6의 B-B선 단면도이다.2 and 3 are combined perspective and exploded perspective views of the bipolar
즉, 상기 복극식 전해살균장치(10)는 유리섬유강화플라스틱(FRP), 폴리우레탄(PU), 폴리에틸렌(PE), 폴리염화비닐(PVC) 등과 같은 수지로서 절연체이며 적정한 강도와 내구성 및 두께를 갖는 사각형상의 전해조(1)가 구비되고, 상기 전해 조(1)의 양측 끝단부면의 전 둘레에는 체결공(5c)이 일정 간격으로 형성되어 있으며, 상기 전해조(1)의 상.하면 내측에는 요홈부(5a)가 일정한 간격으로 다수 형성되고, 상기 전해조(1)의 상면에 형성된 요홈부(5a)의 일측에는 절개부(5b)가 형성되며, 이 절개부(5b)에는 'I'형상의 패킹(11a)(11b)이 유입 설치된다.That is, the bipolar
또한, 상기 전해조(1)의 상.하면에 형성된 다수의 요홈부(5a)에 유입되는 평판 형태의 제1 내지 제3불용성 티탄 전극판(6a)(6b)(6c)과 제1, 제2스텐레스 전극판(7a)(7b)이 구비되고, 상기 제1 내지 제3불용성 티탄 전극판(6a)(6b)(6c)의 일측에는 전해조(1)의 상측면에 형성된 절개부(5b)에 유입되어 외부로 노출되며 제1통공(14a)(14b)(14c)이 형성된 제1전원공급부(8a)(8b)(8c)가 돌출 형성되고, 이 제1전원공급부(8a)(8b)(8c)에 형성된 제1통공(14a)(14b)(14c)에는 양극(+)의 DC전원이 공급되는 제1전극봉(13a)이 유입된다.In addition, first to third insoluble
또한, 상기 제1, 제2스텐레스 전극판(7a)(7b)의 일측에는 전해조(1)의 상측면에 형성된 절개부(5b)에 유입되어 외부로 노출되며 제2통공(15a)(15b)이 형성된 제2전원공급부(9a)(9b)가 돌출 형성되고, 이 제2전원공급부(9a)(9b)에 형성된 제2통공(15a) (15b)에는 음극(-)의 DC전원이 공급되는 제2전극봉(13b)이 유입된다.In addition, one side of the first and second
상기 제1 내지 제3불용성 티탄전극판(6a)(6b)(6c)과 제1, 제2스텐레스 전극판(7a)(7b)은 요홈부(5a)를 통해 서로 교대로 설치되어 복극식 전기분해시스템을 구성하게 된다.The first to third insoluble
상기 전해조(1)의 양측 끝단부에는 해수의 유출을 방지하기 위한 패킹(16a) (16b)을 사이에 두고 연결관(3a)(3b)이 설치되어 있는 호퍼형상의 커버(2a)(2b)가 체결공(5c)을 통해 볼트(4a)(4b)로서 나사 결합되며, 상기 연결관(3a)의 타측에는 순환펌프(20)를 통해 밸러스트탱크(31)와 연결되고, 다른 연결관(3b)은 밸러스트탱크(31)와 직접 연결되어 구성된다.Hopper-shaped
도 8은 본 발명에 따른 복극식 전기분해시스템을 이용한 선박의 밸러스트수 살균장치에 적용되는 대장균검출장치(60)의 구성도로서, 밸러스트수에 있는 대장균의 양을 측정하는 방법은 대장균의 배양시 생성되는 CO₂가스 생성에 의한 미세한 압력 증가율을 측정하여 이루어지는 것으로서 압력 및 온도 센서를 이용하는 등 대장균의 양을 측정할 수 있도록 한 것이다.8 is a configuration diagram of the E.
즉, 밀폐된 공간을 유지하며 히터(68)에 의해 일정한 온도를 유지하는 항온조(61)와, 상기 항온조(61) 내부에 설치되고 하부에 배지(67)가 설치되어 유입된 밸러스트수에 존재하는 대장균을 배양하는 배양조(62)와, 상기 배양조(62) 내부에 설치되어 배양조(62) 내부의 온도와 압력을 센싱하여 그 정보를 제어시스템(50)으로 전송하는 온도센서(63) 및 압력센서(64)와, 상기 배양조(62) 양측에 각가 설치되어 밸러스트수를 공급 및 배출하는 유입.배출펌프(65)(66)로 구성된다.That is, the
도 9는 본 발명에 따른 복극식 전기분해시스템을 이용한 선박의 밸러스트수 살균장치에 있어 제어시스템(50)의 블록도로서, AC 전원을 DC전원으로 변환하여 제1, 제2전극봉(13a)(13b)을 통해 제1 내지 제3불용성 티탄전극판(6a)(6b)(6c)에는 양극(+)의 DC전원을, 그리고 제1, 제2스텐레스 전극판(7a)(7b)에는 음극(-)의 DC전원을 공급하는 DC컨버터(54)와, 대장균검출장치(60)를 구성하는 압력센서(64)의 정보를 읽어 들여 밸러스트수에 존재하는 대장균 량을 분석하고, 그 분석된 결과에 의해 복극식 전해살균장치(10) 및 순환펌프(20)의 구동을 결정하는 마이크로 프로세서 유닛(MPU)(53)이 구비된다.9 is a block diagram of a
상기 MPU(53)의 입력단에는 대장균검출장치(60)를 구성하는 배양조(62) 내부에 설치되어 배양조(62)의 온도를 센싱하여 그에 비례한 전기신호를 출력하는 온도센서(63)와, 상기 배양조(62) 내부에 설치되어 배양조(62)의 압력을 센싱하여 그에 비례한 전기신호를 출력하는 압력센서(64)와, 상기 시스템의 자동/수동 운전모드를 설정하는 등 운전조건을 설정하는 조작부(51)가 연결된다.The
상기 MPU(53)의 출력단에는 대장균검출장치(60)를 구성하는 배양조(62)에 밸러스트수를 유입 및 배출시키는 유입/배출펌프(65)(66)와, 상기 배양조(62) 내부에 설치된 온도센서(63)의 출력 정보에 의해 항온조(61)의 온도를 일정하게 유지시키기 위한 히터(68)에 전원을 공급하기 위한 제2스위칭부(69)와, 상기 DC컨버터(54)의 출력전원을 제1, 제2전극봉(13a)(13b)을 통해 제1 내지 제3불용성 티탄전극판(6a)(6b)(6c) 및 제1, 제2스텐레스 전극판(7a)(7b)에 전원을 공급하는 제1스위칭부(55)와, 상기 복극식 전해살균장치(10)에 밸러스트수를 순환시키는 순환펌프(20)가 연결된다.At the output end of the
상기 MPU(53)의 일측단에는 통신포트(80)가 연결되어 선박통제시스템(90)과 양방향으로 통신하여 상기 선박통제시스템(90)에서 일괄 제어할 수 있도록 되어 있다.The
상기와 같이 이루어진 본 발명에 따른 복극식 전기분해시스템을 이용한 선박 밸러스트수 살균장치의 조립 및 설치과정을 설명하면 다음과 같다.Referring to the assembly and installation process of the ship ballast water sterilization apparatus using a bipolar electrolysis system according to the present invention made as described above are as follows.
먼저, 복극식 전해살균장치(10)의 조립과정을 설명하면 도 2 내지 도 7에서와 같이 전해조(1)의 상하면 최외곽과 중간에 형성된 요홈부(5a)에 제1 내지 제3불용성 티탄전극판(6a)(6b)(6c)을 유입하게 되면 상기 제1 내지 제3불용성 티탄전극판(6a)(6b) (6c)에 돌출 형성된 제1전원공급부(8a)(8b)(8c)가 절개부(5b)를 통해 외부로 노출되어 일렬로 정렬된다.First, the assembling process of the bipolar
또한, 상기 제1 내지 제3불용성 티탄전극판(6a)(6b)(6c)이 유입되지 않은 나머지 요홈부(5a)에 제1, 제2스텐레스 전극판(7a)(7b)을 유입하게 되면 상기 제1, 제2스텐레스 전극판(7a)(7b)에 돌출 형성된 제2전원공급부(9a)(9b)가 제1전원공급부(8a)(8b) (8c) 보다 후단에 정렬되며, 상기와 같이 설치될 경우 제1 내지 제3불용성 티탄전극판(6a)(6b)(6c)과 제1, 제2스텐레스 전극판(7a)(7b)은 교대로 설치되는 구조를 이루게 된다.In addition, when the first and second insoluble
이때, 상기 제1 내지 제3불용성 티탄전극판(6a)(6b)(6c) 및 제1, 제2스텐레스 전극판(7a)(7b)과 전해조(1)의 틈새는 실리콘을 도포하여 밀폐시킴으로서 밸러스트수가 복극식 전해살균장치(10)에 유입될 경우 누수를 방지하도록 한다.At this time, the gap between the first to third insoluble
그 다음, 상기 전해조(1)에 형성된 절개부(5b)에 밀폐용 패킹(11a)(11b)을 설치하는 한편, 전해조(1)의 양끝단부에는 해수의 유출을 방지하기 위한 패킹(16a)(16b)을 사이에 두고 연결관(3a)(3b)이 설치된 호퍼형상의 커버(2a)(2b)를 체결공(5c)을 통해 볼트(4a)(4b)로서 나사 결합한다.Then, the sealing
이 후, 상기 제1 내지 제3불용성 티탄전극판(6a)(6b)(6c)의 제1전원공급부(8a) (8b)(8c)에 형성된 제1통공(14a)(14b)(14c)에 제1전극봉(13a)을 유입시켜 서로 연결하고, 이와 동시에 제1, 제2스텐레스 전극판(7a)(7b)에 형성된 제2통공(15a)(15b)에 제2전극봉(13b)을 유입시켜 서로 연결함으로써 복극식 전해살균장치(10)의 조립을 완료한다.Thereafter, first through
본 발명에 따른 복극식 전기분해시스템을 이용한 선박의 밸러스트수 살균장치의 설치과정을 설명하면 다음과 같다.Referring to the installation process of the ballast water sterilization apparatus of the ship using the bipolar electrolysis system according to the present invention.
먼저, 도 1 및 도 8에서와 같이 상기 연결관(3a)의 타측에는 순환펌프(20)를 통해 밸러스트탱크(31)와 관통되도록 연결 설치하고, 다른 연결관(3b)은 밸러스트탱크(31)와 관통되도록 직접 연결 설치하는 한편, 상기 순환펌프(20)의 타측에 대장균검출장치(60)를 병렬로 설치한다.First, as shown in FIGS. 1 and 8, the other side of the connecting
또한, 복극식 전해살균장치(10), 순환펌프(20) 및 대장균검출장치(60)의 전기적인 연결은 도 9에서와 같이 제1 내지 제3불용성 티탄전극판(6a)(6b)(6c)을 전기적으로 연결하는 제1, 제2전극봉(13a)에는 DC컨버터(54)로부터 출력되는 DC전원의 양극(+)에 연결하고, 제1, 제2스텐레스 전극판(7a)(7b)을 전기적으로 연결하는 제2전극봉(13a)(13b)에는 DC전원의 음극(+)에 각각 연결한다.In addition, the electrical connection of the bipolar
상기와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 복극식 전기분해시스템을 이용한 선박 밸러스트수 살균장치의 동작과정을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the vessel ballast water sterilization apparatus using a bipolar electrolysis system according to the present invention made as described above are as follows.
먼저, 운영자가 조작부(51)를 조작하여 시스템에 전원을 공급하게 되면 MPU (53)에서는 시스템을 초기화한 후, 순환펌프(20)를 가동하여 밸러스트탱크(31)에 유입된 밸러스트수를 복극식 전해살균장치(10)를 경유하게 함으로써 강제 순환시키는 한편, 대장균검출장치(60)의 유입펌프(65)를 일정 시간 동안 구동하여 배양 조(62)에 적정량의 밸러스트수를 유입시키게 된다.First, when the operator operates the
이와 동시에 상기 MPU(53)에서는 제1스위칭부(55)를 제어하여 DC컨버터(54)를 경유한 양극(+)의 DC전원을 제1전극봉(13a)에 인가하고, 음극(-)의 DC전원을 제2전극봉(13b)에 인가하는 한편, 제2스위칭부(69)를 제어하여 히터(68)에 전원을 공급함으로써 간접열에 의해 배양조(62)를 35℃로 일정하게 유지시키게 된다.At the same time, the
상기 순환펌프(20)의 구동에 의해 밸러스트탱크(31)에 저장된 밸러스트수가 복극식 전해살균장치(10)에 유입되면 제1전극봉(13a)을 통해 양극(+)의 DC전원이 인가되는 제1 내지 제3불용성 티탄전극판(6a)(6b)(6c)과, 제2전극봉(13b)을 통해 음극(-)의 DC전원이 인가되는 제1, 제2스텐레스 전극판(7a)(7b) 사이를 경유하게 됨에 따라 각각의 전극판 사이에서 밸러스트수의 전기분해가 일어나게 됨으로써 전술한 반응식 1, 2에서 보는 바와 같이 차아염소산 혹은 차아염소산나트륨을 생성하게 되며, 이러한 살균제인 차아염소산 혹은 차아염소산나트륨을 밸러스트탱크(31)로 다시 유입됨에 따라 밸러스트탱크(31) 내부에 유입된 밸러스트수를 살균하게 되는 것이다.When the ballast water stored in the
이때, 다수의 제1 내지 제3불용성 티탄전극판(6a)(6b)(6c)과 제1, 제2스텐레스 전극판(7a)(7b)에 의해 복극식 전해기가 구성됨에 따라 동시에 다량의 차아염소산 혹은 차아염소산나트륨을 생성하게 되어 살균력이 매우 높아지게 됨으로써 국제해사기구에서 요구하는 기준을 충족할 수 있게 되는 것이다.At this time, as the bipolar electrolyzer is constituted by the plurality of first to third insoluble
한편, 상기 MPU(53)에서는 대장균검출장치(60)를 주기적으로 구동하여 대장균검출장치(60)에 의해 검출된 대장균의 량에 따라 복극식 전해살균장치(10)를 온. 오프시키게 된다.On the other hand, in the
즉, 대장균 군에 속하는 미생물은 유당(lactose)을 35℃에서 48시간 이내에 발효시켜 가스를 생성하는 모든 호기성 및 통기성 그람음성 비포자형성균들을 말하고, 이는 인간의 장내에서 사는 미생물중 우점종균으로 많은 수가 사람의 배설물에서 발견되며, 이런 이유로 자연수에서 대장균 군의 발견은 물의 배설물 오염의 표시로 해석된다. In other words, the microorganism belonging to the E. coli group refers to all aerobic and breathable Gram-negative spore-forming bacteria that ferment lactose within 48 hours at 35 ° C. to produce gas, which is the dominant species among the microorganisms living in the human intestine. It is found in human feces, and for this reason the discovery of coliforms in natural waters is interpreted as a sign of fecal contamination of water.
또한, 대장균은 환경 변화에 따라 분포양상이 변하여 환경변화의 정도를 나타내므로 지표미생물(indicator microorganism)로 이용되며, 대장균은 유당과 같은 영양물질이 풍부한 배지에서 20~30분 만에 배증하는 번식속도가 빠른 특성을 갖고 있으므로 선택적 배양에 의한 측정이 가능하다.In addition, Escherichia coli is used as an indicator microorganism because its distribution pattern changes according to environmental changes, and Escherichia coli multiplies in a nutrient-rich medium such as lactose in 20 to 30 minutes. Because of its fast characteristics, it is possible to measure by selective culture.
그러므로 대장균검출장치(60)를 구성하는 밀폐된 배양조(62) 내부에 밸러스트수가 유입된 상태에서 항온조(61)에 의해 온도를 35℃로 일정하게 유지시키게 되면 밸러스트수에 존재하는 대장균이 배지(67)에서 배양되며, 이 배양된 대장균의 발효에 의하여 CO₂가 발생되어 상기 배양조(62)내의 압력이 증가하게 되고, 이러한 압력의 시간당 변화율을 측정하면 정량화된 기준표에 의하여 대장균의 양을 측정하게 되는 것이다.Therefore, when the temperature is kept constant at 35 ° C. by the
이러한 대장균검출장치(60)는 1996년 5월 센서학회지 제5권 제3호의 논문 96-5-3-07에 발표되어 있다.Such an E. coli detection device (60) is published in the article 96-5-3-07 of the 5th issue of the Journal of the Society of Sensors, May 1996.
즉, 상기 MPU(53)는 일정 주기마다 압력센서(64)의 정보를 읽어 들여 배양조(62) 내부 압력의 시간당 변화율을 측정하고, 그 측정된 시간당 압력 변화율과 저장디어 있는 정량화된 데이터와 비교 분석하여 대장균 량을 측정하게 되며, 이 측정된 대장균의 량이 일정량 이상이면 밸러스트수의 전기분해를 지속하여 차아염소산나트륨 생성을 유지시키게 되지만, 측정된 대장균 량이 일정량 이하이면 제1스위칭부(55)를 오프시켜 제1 내지 제3불용성 티탄전극판(6a)(6b)(6c)과 제1, 제2스텐레스 전극판(7a)(7b)에 인가되는 DC 전원을 차단하여 살균을 중단하는 한편, 배출펌프(66)를 구동하여 배양조(62)에 유입된 배수를 배출하게 된다.That is, the
따라서 본 발명에서는 밸러스트수에 존재하는 대장균의 량에 따라 복극식 전해살균장치(10)의 구동시간이 결정되며, 통신포트(80)를 통해 제어시스템(50)과 선박통제시스템(90) 간에 양방향 통신이 가능하도록 함으로써 상기 선박통제시스템(90)에서 다수의 밸러스트탱크(31)에 설치된 복극식 전해살균장치(10)를 일괄적으로 제어할 수 있는 것이다.Therefore, in the present invention, the driving time of the bipolar
이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은 선박선체의 바닥면 및 측면에 구획별로 형성된 밸러스트탱크의 외측 벽면에 복극식 전기분해시스템으로 이루어진 전해살균장치를 설치하여 밸러스트수의 전기분해시 동일한 시간 내에 다량의 차아염소산나트륨이 생성되도록 함으로써 밸러스트수의 살균력을 높여 국제해사기구에서 요구하는 기준에 충족할 수 있는 효과가 있을 뿐만 아니라, 상기 복극식 전해살균장치의 전단에 밸러스트수에 존재하는 대장균의 량을 측정할 수 있는 대장균검출장치를 설치함으로써 밸러스트탱크 내에 존재하는 대장균의 농도에 따라 복극식 전해살균장치를 제어함으로써 밸러스트수의 살균이 효과적으로 이루어질 수 있는 것이다.As described above, the present invention installs an electrolytic sterilizer consisting of a bipolar electrolysis system on the outer wall surface of the ballast tank formed by sections on the bottom and side of the ship hull in a large amount within the same time during electrolysis of the ballast water. The production of sodium hypochlorite increases the sterilizing power of the ballast water, which not only has the effect of meeting the standards required by the International Maritime Organization, but also measures the amount of E. coli present in the ballast water at the front of the bipolar electrolytic sterilizer. By installing the E. coli detection device capable of controlling the bipolar electrolytic sterilizer according to the concentration of E. coli present in the ballast tank can be effectively sterilized ballast water.
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