KR20120015672A - 중화제 생성장치 및 이를 이용한 밸러스트수 처리 시스템 - Google Patents

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KR20120015672A
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Abstract

중화제 생성장치 및 이를 이용한 밸러스트수 처리 시스템이 개시된다. 중화제를 저장하는 중화제탱크, 중화제탱크 내부로 중화제 원료 물질을 투입하기 위한 중화제 원료투입부, 중화제탱크 내부로 청수를 주입하기 위한 청수주입부, 투입된 중화제 원료를 분쇄하는 중화제 원료분쇄부 및 분쇄된 중화제 원료와 청수를 중화제탱크 내부에서 혼합할 수 있도록 중화제탱크 내부에 설치되는 교반기를 포함한다.

Description

중화제 생성장치 및 이를 이용한 밸러스트수 처리 시스템{Neutralizing agent generation apparatus and ballast water treatment system using the same}
본 발명은 중화제 생성장치 및 이를 이용한 밸러스트수 처리 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 밸러스트수 처리장치에서 발생된 활성물질을 중화시키는 중화제를 만들기 위한 중화제 생성장치 및 이를 이용한 밸러스트수 처리 시스템에 관한 것이다.
원유나 화물 등을 수송하는 화물용 선박에는 항해시의 선체의 안정성을 유지하기 위하여 밸러스트 탱크가 설치되어 있다. 통상적으로 원유나 화물 등이 적재되어 있지 않을 때에는 밸러스트 탱크 안을 밸러스트수로 채운다. 이후에 화물용 선박에 원유나 화물 등을 실을 때 밸러스트수를 배출함으로써 선체의 부력을 조정하여 선체를 안정화시키고 있다.
이와 같이, 밸러스트수는 선박의 안전한 항해를 위하여 필요하다. 통상적으로 밸러스트수는 하역을 행하는 항만의 해수가 이용된다. 그 양은 세계적으로 보면 연간 100억 톤을 초과한다.
그런데, 밸러스트수 중에는 그것을 취수한 항만에 서식하는 미생물이나 소형 및 대형 생물의 알이 혼입되어 있으며, 선박의 이동에 따라 이들 미생물이나 소형 및 대형 생물의 알이 동시에 이국으로 운반되게 된다. 이때, 원래 그 해역에는 서식하지 않던 생물종이 종래에 있던 생물종을 공격하여 기존 생물종이 사라지는 경우가 발생함에 따라서, 생태계의 파괴가 심각해지고 있다.
이러한 생태계의 파괴를 방지하기 위해서 화물용 선박에서는 밸러스트수 처리장치를 이용하여 밸러스트수를 정화하고, 정화된 밸러스트수를 바다에 방출하도록 한다. 그런데 화물용 선박의 밸러스트수 처리장치가 밸러스트수를 처리하는 과정에서는 활성물질(TRO)이 발생하게 된다. 이러한 활성물질에는, 예를 들면 Cl, OCl, HOCl, NH4Cl 등이 있다.
종래에는 화물용 선박의 밸러스트수 처리장치에서 발생한 활성물질을 중화시키기 위해서 액체상의 티오황산나트륨(Na2S2O3), 아황산나트륨(Na2SO3), 산성아황산나트륨(NaHSO3), 메타중아황산나트륨(Na2S2O5) 및 아스코르브산(C6H8O6) 등을 사용했다. 그러나, 액체상의 티오황산나트륨(Na2S2O3)은 액체상의 티오황산나트륨의 농도를 일정하게 유지하기 어려웠다. 또한 액체상의 티오황산나트륨(Na2S2O3)은 장기간 보관시 고체의 티오황산나트륨으로 변화가 되기 쉬웠다. 이러한 액체의 티오황산나트륨을 일정한 농도로 유지하고 석출을 방지하며 장기간 보관하기 위해서 종래에는 선박에 교반기와 가열장치를 설치하였다.
그러나 교반기와 가열장치를 선박에 설치할 경우 교반기와 가열장치를 위한 많은 공간이 요구된다. 또한 화물용 선박에서 액체의 티오황산나트륨을 보관하기 위하여 대용량의 탱크가 필요하였다.
따라서, 종래의 밸러스트수 처리 장치를 이용하기 위하여 밸러스트수 처리장치 뿐 아니라 교반기 및 가열 장치 그리고 대용량의 액체 티오황산 나트륨 보관용 탱크와 같은 부수적인 장비를 설치하기 위한 많은 공간이 필요하다는 문제점이 있었다.
본 발명의 실시예들은 밸러스트수 처리장치에서 발생된 활성물질을 중화시키기 위한 액체 상태의 중화제를 만들 수 있는 중화제 생성장치 및 이를 이용한 밸러스트수 처리 시스템을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 실시예는 선박에 설치 공간이 많이 필요하지 않은 중화제 생성 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일측면에 따르면, 중화제를 저장하는 중화제탱크, 상기 중화제탱크 내부로 고체인 중화제 원료 물질을 투입하기 위한 중화제 원료투입부, 상기 중화제탱크 내부로 청수를 주입하기 위한 청수주입부, 상기 투입된 중화제 원료를 분쇄하는 중화제 원료분쇄부 및 상기 분쇄된 중화제 원료와 상기 청수를 상기 중화제탱크 내부에서 혼합할 수 있도록 상기 중화제탱크 내부에 설치되는 교반기를 포함하는, 중화제 생성 장치가 제공될 수 있다.
이때, 상기 중화제 원료분쇄부는 상기 중화제탱크의 일측에 설치된 모터, 상기 모터에 의하여 상기 중화제탱크 내부에서 회전가능한 회전체, 상기 중화제탱크의 내측면에 일측이 고정되고, 타측이 상기 회전체의 외주부에 인접하도록 위치되는 고정체를 포함하고, 상기 중화제 원료는 상기 회전체와 상기 고정체 사이를 통과하는 동안 분쇄되도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 중화제 원료투입부는 상기 중화제탱크의 상부측에 위치되며, 상기 중화제 원료는 중력 방향으로 투입되도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 모터는 상기 중화제탱크의 상부측에 위치되며, 상기 회전체를 회전시키는 회전축은 상기 중화제탱크의 바닥면에 수직한 방향으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 교반기는 상기 모터의 회전축의 일단부에 위치되며, 상기 중화제탱크 내부의 하부측에 위치될 수 있다.
또한, 상기 청수주입부는 상기 중화제탱크의 상부측에 위치되며, 상기 청수주입부로부터 주입된 청수는 상기 회전체와 상기 고정체 사이로 중화제 원료가 통과하기 전에 상기 중화제 원료와 접하도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 중화제탱크 내부에 설치되어 상기 중화제탱크 내부에 저장되어 있는 중화제의 수위를 측정하는 수위센서를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 중화제 원료분쇄부는 상기 회전체와 교반기에 사이에 위치하고 상기 회전체와 교반기의 회전축과 연결되며, 상기 회전체의 회전축의 회전속도와 상기 교반기의 회전축의 회전속도가 다르게 형성되게 하는 변속기를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 고체의 중화제 원료를 중화제탱크 내부로 투입하는 단계, 청수를 상기 중화제탱크 내부로 투입하는 단계, 상기 중화제탱크 내부에서 청수와 혼합된 고체의 중화제 원료를 분쇄하는 단계 및 상기 중화제탱크 내부에서 액체의 중화제 원료를 교반하는 단계를 포함하는, 중화제생성방법이 제공될 수 있다.
이때, 상기 분쇄하는 단계와 교반하는 단계는 동시에 이루어질 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 고체의 중화제 원료 물질을 저장하는 저장탱크, 상기 고체의 중화제 원료 물질을 분쇄하고 청수와 혼합하여 액체의 중화제를 생성하는 중화제생성장치 및 상기 중화제생성장치에서 생성된 상기 중화제를 밸러스트수배관에 주입하는 중화제주입펌프를 포함하고, 고체의 중화제 원료물질을 분쇄하고 청수와 혼합하여 액체의 중화제를 생성하고, 상기 중화제를 사용하여 밸러스트수의 활성물질을 중화시키는, 밸러스트수 처리 시스템이 제공될 수 있다.
이때, 상기 밸러스트수 처리 시스템은 상기 밸러스트수의 활성물질의 농도를 측정하는 활성물질측정센서를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 밸러스트수 처리 시스템은 측정된 상기 활성물질의 농도에 따라 상기 중화제주입펌프의 속도를 조절하여 상기 밸러스트수배관에 주입되는 중화제 주입량을 조절하는 투입제어부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 중화제 생성장치는 필요시마다 즉시 고체의 중화제 원료를 분쇄하여 액체 상태의 중화제를 생성할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 중화제 생성장치는 고체의 중화제 원료 저장 공간이 많이 필요하지 않기 때문에 대용량의 액체 티오황산나트륨을 보관하기 위한 대용량의 탱크가 필요치 않으며, 이에 따라 중화제 생성 장치의 설치 공간을 절약할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 중화제 생성장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 중화제 생성장치의 중화제 원료분쇄부에 변속기가 포함된 개략적인 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 중화제 생성장치를 이용한 중화제생성방법의 순서도 이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 중화제 생성장치가 포함된 밸러스트수 처리 시스템의 개략적인 구성도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 중화제 생성장치의 개략적인 구성도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 중화제 생성장치의 중화제 원료분쇄부에 변속기가 포함된 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 중화제 생성장치는 중화제탱크(170), 중화제 원료투입부(140), 청수주입부(150), 중화제 원료분쇄부(120), 교반기(110), 수위센서(130), 및 제어부(미도시)로 구성될 수 있다.
상기 중화제탱크(170)는 생성된 중화제를 저장한다. 도 1을 참조하면, 중화제탱크(170)는 내부가 빈 원통형의 형상이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 중화제 생성장치는 중화제탱크(170)내부의 빈공간에 생성된 중화제를 저장하고 있다가 배출구를 통하여 중화제를 중화제탱크(170) 외부로 내보낸다.
상기 중화제 원료투입부(140)는 고체의 중화제 원료를 상기 중화제탱크(170)에 투입한다. 본 발명의 실시예에서, 상기 중화제 원료투입부(140)는 상기 중화제탱크(170)의 상부측에 위치된다. 이에 따라, 상기 중화제 원료는 중력 방향으로 도 1에서 볼 때 상측에서 하측방향으로, 중화제 탱크 안으로 투입된다.
도 1을 참조하면, 상기 중화제 원료투입부(140)는 상부가 개방되어 있고 하부가 상기 중화제탱크(170)의 상부에 연결되어 있다. 도면에 도시되지 않았지만, 상기 중화제 원료투입부(140)는 상기 중화제 원료를 저장하고 있는 탱크(도면 미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 탱크는 지지체(도면 미도시)에 의하여 상기 중화제탱크(170)보다 높게 설치하여 상기 중화제 원료가 중력방향으로 투입될 수 있도록 설치하는 것이 바람직하다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 중화제원료투입부(140)가 중화제탱크(170)의 상부에 설치되었지만, 중화제원료투입부(140)가 상기 중화제 원료분쇄부(120)보다 높은 위치에 위치하면 본 발명이 속하는 기술 분야에 속한 당업자가 실시할 수 있는 범위 내에서 자유로이 위치를 변경하는 것도 가능할 것이다. 예를 들면, 중화제원료투입부(140)가 상기 중화제탱크(170)의 측면에 위치하고 상기 중화제 원료분쇄부(120)보다 높게 형성될 수도 있다.
중화제원료투입부(140)가 상기 중화제 원료분쇄부(120)보다 높은 위치에 위치하게 하는 이유는 중력을 이용하여 상기 중화제 원료를 상기 중화제 원료분쇄부(120)에 투입할 경우 다른 동력원이 필요없이 효율적으로 중화제 원료를 중화제 원료분쇄부(120)에 투입할 수 있기 때문이다.
한편, 중화제 원료투입부(140)는 중화제탱크(170)에 투입되는 중화제 원료의 양을 조절하기 위해서 공지의 개폐수단을 포함할 수 있다. 예를 들면, 중화제 원료투입부(140)의 하부에 중화제조절밸브를 설치하여 중화제탱크(170)의 내부에 투입되는 중화제 원료의 양을 조절할 수 있다.
청수주입부(150)는 청수를 중화제탱크(170)안에 투입하기 위한 구성요소이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에서는 청수주입부(150)가 중화제 탱크의 상부의 오른편에 위치하도록 형성된다. 이 때, 청수주입부(150)는 원료 흐름 방향으로 볼 때 중화제 원료분쇄부(120)의 상부측, 즉 청수를 중화제 원료분쇄부(120)에 공급할 수 있는 위치라면 어떠한 위치에 위치하는 것도 가능할 것이다. 다만, 본 발명의 실시예에서와 같이 중화제 원료분쇄부의 상부측에 위치하면 투입된 청수가 자유 낙하하여 후술하는 중화제 원료분쇄부(120)로 유입될 수 있기 때문에 상기 청수를 중화제 원료분쇄부(120)로 용이하게 투입할 수 있다.
한편, 상기 청수주입부(150)를 통해 투입된 청수가 고체의 상기 중화제 원료와 만나면, 고체의 중화제 원료에 열이 발생하면서 고체의 중화제 원료가 녹는다. 고체의 중화제 원료가 열이 발생하면서 녹게 되면 고체의 중화제 원료의 강도가 약해진다. 따라서 경도가 약해진 고체의 중화제 원료는 후술하는 중화제 원료분쇄부(120)에 의해서 좀 더 빠르게 분쇄가 이루어지게 된다.
청수주입부(150)는 도시되지는 않았지만 청수가 저장되는 청수 저장부와, 상기 청수 저장부로부터 청수를 공급하는 청수 공급 펌프 및 상기 청수 공급 펌프에 의하여 공급된 청수의 공급량을 조절할 수 있도록 중화제 탱크의 일측에 설치되는 청수 유입량 조절 밸브를 포함할 수 있다. 이때 중화제 탱크 안으로 유입되는 청수 유입량은 중화제 원료 투입부에서 투입되는 중화제 원료의 양을 고려하여 조절될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 중화제 생성장치는 상기 청수주입부와 중화제원료투입부의 위치를 동일하게 위치시켰으나, 상기 청수주입부(150)가 상기 중화제원료투입부(140)보다 밑에 위치하게 할 수 있다. 이와 같이 구성할 경우 먼저 중화제원료투입부(140)에서 고체의 중화제 원료가 자유낙하 하여 중화제탱크에 투입되고, 이어서 청수주입부(150)에서 청수가 자유낙하 하여 중화제탱크에 공급된다. 결국 고체의 중화제 원료와 상기 청수가 혼합된 상태에서 후술하는 중화제원료분쇄부(120)에 공급될 수 있다. 상기와 같이 고체의 중화제 원료와 상기 청수가 후술하는 중화제 원료분쇄부(120)에 투입되기 전에 고체의 중화제 원료가 청수와 미리 혼합되어 투입될 경우, 고체의 중화제 원료가 청수에 의해서 녹아 중화제 원료의 강도가 약해진다. 이에 따라서 중화제 원료가 후술하는 중화제 원료분쇄부(120)에 의해서 보다 쉽게 분쇄될 수 있다.
상기 중화제 원료분쇄부(120)는 고체의 중화제 원료를 가루로 분쇄한다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 중화제 생성장치의 중화제 원료분쇄부(120)는 모터(123), 회전체(122), 고정체(121) 및 회전축(124)으로 구성될 수 있다.
도 1을 참조하면, 상기 모터(123)는 상기 중화제탱크의 상측면 중앙부에 설치된다. 상기 모터(123)는 회전축(124)과 연결되어 상기 회전축(124)을 회전시킨다. 회전축은 중화제탱크 내부의 하측 방향으로 연장되도록 형성된다. 회전축에는 상기 회전체(122)가 설치되며, 이에 따라 모터(123)가 회전축(124)을 회전시키면 회전축에 설치된 회전체가 회전하게 된다. 회전체는 예를 들어, 원형 단면을 갖도록 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 고정체(121)는 중화제탱크(170) 내측면에 일측이 고정되고 타측이 상기 회전체(122)의 외주부에 인접하도록 위치하여 상기 회전체(122)와 맞물리면서 고체의 중화제 원료를 미세한 가루로 만든다. 이를 위하여 고정체는 회전체의 외주부를 둘러싸는 링형 단면을 갖는 구조로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따른 중화제 생성장치의 중화제 원료분쇄부(120)는 회전체를 회전시키기 위한 모터(123)가 상기 중화제탱크(170)의 상부측에 위치되도록 구성되고, 상기 회전체(122)를 회전시키는 회전축(124)이 중화제탱크의 내부로 연장되되, 상기 중화제탱크(170)의 바닥면에 수직한 방향으로 형성되었으나, 이와 같은, 중화제 생성장치의 중화제 원료분쇄부의 위치는 예시적인 것에 불과하며, 상기 중화제 원료와 청수를 공급받아 중화제 원료를 가루로 분쇄할 수 있는 위치라면 어떠한 위치에 위치되는 것도 가능할 것이다. 예를 들면, 회전체가 연결된 회전축이 중화제 탱크(170)에 수직하게 형성되는 것이 아니라, 회전체를 회전시키는 회전축이 중화제 탱크(170)의 바닥면과 수평하게 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 회전축(134)이 상기 중화제탱크(170)의 바닥면에 평행한 방향으로 형성되어, 상기 회전축에 형성된 회전체(122)가 상기 중화제탱크(170)의 바닥면에 평행한 방향으로 형성될 수 있다. 그리고 고정체(121)도 상기 회전체에 대응하여 중화제 탱크(170)의 바닥면에 평행한 방향으로 형성될 수 있다. 이 상태에서 고체의 중화제 원료와 청수가 중력의 힘에 의해서 자유 낙하하여 중화제 원료분쇄부로 공급되면, 자유 낙하한 고체의 중화제 원료가 중화제 탱크의 바닥면에 평행하게 형성된 상기 중화제 원료분쇄부의 회전체(122)와 고정체(121) 사이에서 분쇄될 수 있다.
한편, 중화제 원료 분쇄부에서 분쇄된 중화제 원료는 청수에 의하여 녹은 상태, 즉 액체 상태로 중화제탱크 내부의 하측으로 떨어진다. 이와 같이 중화제 탱크 내부의 하측으로 떨어진 액체 상태의 중화제는 중화제탱크 내부에 저장되며, 이 때 교반기(110)에 의하여 혼합되도록 형성된다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 중화제 생성장치의 교반기(110)는 상기 모터(123)의 회전축(124)의 일단부에 위치하며, 상기 중화제탱크(170) 내부의 하부측에 위치한다. 그리고 상기 교반기(170)의 회전축은 상기 중화제탱크(170)의 바닥면에 수직한 방향으로 형성된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 중화제 생성장치의 교반기(110)는 복수의 블레이드를 포함할 수 있다. 복수의 블레이드는 상기 회전축(124)을 중심으로 대칭을 이루면서 회전축에 결합될 수 있다. 상기 회전축(124)이 모터에 의해서 회전하면, 상기 회전축(124)을 중심으로 결합 되어 있는 블레이드가 회전하여 액체의 중화제 원료와 청수를 혼합하여 중화제의 농도를 균질하게 만든다.
한편, 본 발명의 일 실시예의 중화제 생성장치의 교반기의 회전축은 중화제탱크의 바닥면과 수직하게 형성되어 있으나 이와 달리 상기 교반기(110)의 회전축이 상기 중화제탱크(170)의 바닥면에 수평한 방향으로 설치될 수 있다. 도면에 도시되지 않았지만, 이 경우에는 모터를 두 개를 사용하여 구성할 수 있다. 예를 들면, 한 개의 모터는 중화제 원료분쇄부(120)를 회전시키는 동력원으로서 사용할 수 있다. 그리고 다른 하나의 모터는 상기 교반기(110)를 회전시키기 위한 동력원으로 사용할 수 있다. 여기에서, 상기 교반기를 회전시키는 모터를 중화제탱크(170)의 측면에 설치하여 상기 교반기(110)의 회전축을 상기 중화제탱크(170)의 바닥면에 수평한 방향으로 설치할 수 있다. 또한, 교반기를 회전시키는 다른 하나의 모터를 상기 중화제탱크(170)의 아랫면에 설치하여 상기 교반기(110)를 회전시킬 수 있다. 이 경우에는 교반기의 회전축은 중화제탱크의 바닥면과 수직하게 형성되고, 중화제 원료분쇄부를 회전시키는 모터는 별개로 중화제 탱크의 일측에 위치될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 중화제 생성장치는, 회전체 및 교반기가 동일한 회전축에 의하여 회전되도록 구성되기 때문에, 고체의 중화제 원료를 분쇄하기 위한 회전체의 회전속도와 중화제를 교반하기 위한 교반기의 회전속도가 동일하도록 구성된다. 그러나, 회전축에 회전체와 교반기의 회전 속도를 다르게 조절할 수 있도록 공지되어 있는 변속기와 같은 장치를 설치하여, 회전축에 연결되어 있는 회전체의 회전속도와 교반기의 회전속도를 다르게 구성할 수도 있다.
도 2를 참조하면, 상기 변속기(180)는 회전체(122)와 교반기(110)에 사이에 위치하고 회전체(122)와 교반기(110)의 회전축과 연결될 수 있다. 상기 변속기(180)는 회전체(122)의 회전속도와 교반기(110)의 회전속도를 다르게 하기 위해서 기어비가 다른 복수 개의 기어를 포함할 수 있다. 이때, 도면에 도시되진 않았지만, 작은 기어를 회전체의 회전축과 연결하고 큰 기어를 교반기의 회전축과 연결하면, 교반기와 연결된 회전축의 회전속도가 회전체와 연결된 회전축의 회전속도보다 느려질 수 있다. 이에 따라, 교반기는 저속으로 회전하고, 회전체는 교반기보다 고속으로 회전할 수 있다.
한편, 중화제탱크 내부의 일측에는 수위센서(130)가 위치된다. 수위센서(130)는 중화제탱크(170) 안의 액체의 중화제 원료와 청수의 혼합액인 중화제의 수위를 측정한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 중화제 생성장치의 수위센서는 중화제탱크(170)의 내부의 측면에 설치된다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 수위 센서로부터 측정된 중화제 탱크 내부의 중화제의 수위를 조절하기 위하여 제어부가 제공될 수 있다. 제어부(도면 미도시)는 수위센서(130)로부터 중화제의 수위를 전달받아 중화제탱크(170) 안에 존재하는 중화제의 양을 최저량과 최고량 사이에서 유지되게 할 수 있다.
중화제의 수위가 최저점 수위 밑으로 떨어질 경우에, 제어부는 중화제 원료투입부(140)와 청수주입부(150)에 투입신호를 전달한다. 투입신호를 전달받은 중화제 원료투입부(140)와 청수주입부(150)가 중화제탱크(170) 안으로 중화제 원료와 청수를 공급하도록 제어될 수 있다.
그리고 중화제의 수위가 최고점 수위 위로 올라갈 경우에, 제어부는 중화제 원료투입부(140)와 청수주입부(150)에 투입저지신호를 전달한다. 투입저지신호를 전달받은 중화제 원료투입부(140)와 청수주입부(150)는 중화제탱크(170) 안으로 중화제 원료와 청수의 공급을 중단하도록 제어될 수 있다.
이하, 이상에서 설명한 바와 같은 중화제 생성 장치를 이용한 중화제 생성방법을 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 중화제생성장치를 이용한 중화제생성방법의 순서도 이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 중화제 생성 장치를 이용하여 중화제를 생성하고자 하는 경우, 먼저 고체의 중화제 원료를 중화제탱크 내부로 투입한다(S110). 그 후 청수를 중화제탱크 내부로 투입한다(S120). 고체의 중화제 원료와 청수는 앞에서 설명한 바와 같이, 중력방향으로 투입될 수 있다.
다음으로, 중화제 탱크 내부에서 청수와 혼합된 고체의 중화제 원료를 분쇄한다(S130). 청수와 고체의 중화제 원료가 혼합되면, 고체의 중화제 원료가 열이 발생하면서 녹게 된다.
고체의 중화제 원료와 청수가 혼합되어 고체의 중화제 원료가 열을 내면서 녹는 상태에서, 고체의 중화제 원료가 미세한 가루로 분쇄된다. 고체의 중화제 원료가 미세한 가루로 분쇄되면서, 중화제 원료와 청수가 반응하는 표면적이 점점 넒어진다. 고체의 중화제 원료가 청수와 반응하는 표면적이 넓어짐에 따라, 고체의 중화제 원료가 청수에 더 빨리 녹게 된다.
이후에, 액화된 중화제는 중화제 탱크 내부에 저장되며, 교반기에 의하여 교반된다(S140). 본 발명의 일 실시예에 따른 중화제 생성장치를 이용한 중화제 생성방법에서는 수직의 높이가 고정된 교반기(110)를 사용하여 중화제 원료와 청수를 교반하였지만, 전체의 중화제의 농도를 보다 균질하게 만들기 위해서, 액체상태의 중화제 원료와 청수를 교반하는 교반기를 상하방향으로 이동시킬 수도 있다. 교반기를 중화제탱크 내부의 상하 방향으로 이동시키는 것에 의해서 액체상태의 중화제가 균질하게 유지될 수 있다.
한편, 상기 회전체와 교반기가 하나의 회전축으로 연결되어 회전체와 교반기가 동시에 회전하기 때문에, 본 발명의 일실시 예에 따른 중화제생성장치를 이용한 중화제생성방법은 상기 분쇄하는 단계와 교반하는 단계가 동시에 이루어질 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 중화제생성장치는 밸러스트수를 처리할 때 활성물질이 발생하는 밸러스트수 처리 시스템(200)에 사용할 수 있다. 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 중화제생성장치가 포함된 밸러스트수 처리 시스템의 개략적인 구성도이다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 중화제 생성장치가 포함된 밸러스트수 처리 시스템(200)은 중화제생성장치(220), 저장탱크(210), 중화제주입펌프(240), 밸러스트수배관(250), 활성물질측정센서(260) 및 투입제어부(230)로 구성될 수 있다.
보다 상세히 설명하면, 중화제생성장치(220)는 고체의 중화제 원료를 분말로 분쇄하고 청수와 교반하여 액체의 중화제를 생성한다. 중화제 생성장치는 앞서 설명하였는 바, 그에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다.
저장탱크(210)는 고체의 중화제 원료를 저장한다. 도 4를 참조하면, 상기 저장탱크(210)는 중화제생성장치(220)의 상부에 위치한다. 상기 저장탱크(210)가 중화제생성장치(220)의 상부에 위치하는 이유는, 왜냐하면 밸러스트수 처리 시스템에 추가적인 구성요소의 부가 없이, 고체의 중화제 원료가 중력에 의해서 자유 낙하하여 효율적으로 중화제생성장치에 투입되기 때문이다.
중화제주입펌프(240)는 상기 중화제생성장치에서 생성된 액체의 중화제를 후술하는 밸러스트수배관(250)에 투입한다.
상기 밸러스트수배관(250)은 활성물질이 포함된 밸러스트수가 흐른다. 밸러스트수배관(250)에 흐르는 활성물질이 포함된 밸러스트수는 밸러스트수배관(250)에 투입된 액체의 중화제와 혼합된다.
상기 활성물질측정센서(260)는 밸러스트수에 포함되어 있는 활성물질의 농도를 측정한다. 활성물질측정센서(260)는 밸러스트수배관(250)의 내부에 설치된다.
상기 투입제어부(230)는 상기 활성물질측정센서(260)로부터 활성물질의 농도를 전달받아 활성물질의 농도 값에 따라서 상기 중화제주입펌프(240)의 속도를 조절하여 밸러스트수배관(250)에 투입되는 중화제의 양을 조절할 수 있다.
활성물질을 포함한 밸러스트수가 밸러스트수배관(250)을 통해서 배출될 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 중화제생성장치가 포함된 밸러스트수 처리 시스템은 중화제 생성장치(220)에서 생성된 중화제를 중화제주입펌프(240)를 통해서 밸러스트수배관(250)에 주입한다.
이에 따라, 중화제가 활성물질과 반응하여 활성물질을 안정한 물질로 변화시킨다. 그 후에, 활성물질측정센서(260)에서 밸러스트수배관(250)에 흐르는 밸러스트수에 포함된 활성물질의 농도를 측정하여 투입제어부(230)에 전달한다. 투입제어부(230)에서 측정된 활성물질의 농도 값에 따라 중화제주입펌프(240)의 속도를 조절하여 중화제 주입량을 조절한다.
한편, 상기 중화제가 밸러스트수배관(250) 안에 투입되면, 중화제 안에 녹아 있는 티오황산나트륨이 밸러스트수 안에 있는 활성물질(Cl, OCl, HOCl, NH4Cl)과 반응한다. 티오황산나트륨과 활성물질의 반응식은 아래와 같다.
① Na2S2O3 + 4Cl2 + 5H2O → 2NaCl + 2H2SO4 + 6HCl
② Na2S2O3 + 4OCl + H2O → 2NaCl + 2SO4 + 2HCl
③ Na2S2O3 + 4HOCl + H2O → 2NaHSO4 + 4HCl
④ Na2S2O3 + HOCl → Na2SO4 + S + HCl
⑤ 2Na2S2O3 + HOCl → Na2S4O6 + NaCl + NaOH
⑥ Na2S2O3 + 4NH2Cl + 5H2O → 2NaHSO4 + 4NH4Cl
상기와 같은 반응식에 따라서 밸러스트수 안에 있는 활성물질이 중화제 안에 있는 액체의 티오황산나트륨과 반응하여 안정된 물질로 변화되어 배출된다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서는 중화제 원료로 티오황산나트륨을 사용하는 것으로 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니다.
이상에서 설명한 바와 같은 중화제 생성장치는 앞선 실시예에서 중화제 원료를 분쇄하여 필요에 따라 액화된 중화제를 생성하기 위한 용도로 사용되는 것으로 설명하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 투입되는 원료에 따라 다양한 용도의 용액 생성 장치로 사용될 수 있다. 이 때, 용액 생성 장치는 고체의 용질을 분말가루로 분쇄하고 분말가루를 용매와 반응시켜 액체 용액을 생성할 수 있다.
이와 같은 용액 생성 장치는, 일 실시예로서, 상수를 정수하여 가정에 공급하는 육상의 정수처리 시스템에 적용될 수 있는데,, 정수처리 시스템 중 액체약품의 주입설비를 용액생성장치로 대체할 수 있을 것이다. 이와 같은 용액 생성 장치에서는 고체의 응집제와 소석회를 액체상태의 용액으로 만들어 혼화지에 주입하도록 구성될 수 있다.
또한, 다른 실시예로서, 용액 생성 장치는 정수 및 살균수 제조시스템에도 적용될 수 있다. 정수 및 살균수 제조시스템은 공급 수중의 부유물질, 유기질 및 잔류염소성분을 제거도록 구성되는데, 정수 및 살균수 제조시스템에서 용액 생성 장치를 사용할 경우 용액 생성 장치를 이용하여 일정한 농도의 소금물을 정수 및 살균수 제조시스템에 공급하도록 구성될 수 있다. 이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 중화제 생성 장치의 구성은 중화제를 생성하기 위한 용도 뿐 아니라 고체의 원료를 분쇄하여 액화시키기 위한 용도라면 어떠한 용도로 사용되는 것도 가능할 것인 바, 그 용도는 다양하게 적용될 수 있을 것이다.
이상으로 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것이다.
100 : 중화제 생성장치 110 : 교반기
120 : 중화제 원료분쇄부 121 : 고정체
122 : 회전체 123 : 모터
124 : 회전축 130 : 수위센서
140 : 중화제 원료투입부 150 : 청수주입부
170 : 중화제탱크 180 : 변속기
200 : 밸러스트수 처리 시스템 210 : 저장탱크
220 : 중화제 생성장치 230 : 투입제어부
240 : 중화제주입펌프 250 : 밸러스트수배관
260 : 활성물질측정센서

Claims (9)

  1. 중화제를 저장하는 중화제탱크;
    상기 중화제탱크 내부로 중화제 원료 물질을 투입하기 위한 중화제 원료투입부;
    상기 중화제탱크 내부로 청수를 주입하기 위한 청수주입부;
    상기 투입된 중화제 원료를 분쇄하는 중화제 원료분쇄부; 및
    상기 분쇄된 중화제 원료와 상기 청수를 상기 중화제탱크 내부에서 혼합할 수 있도록 상기 중화제탱크 내부에 설치되는 교반기
    를 포함하는, 중화제 생성 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 중화제 원료분쇄부는 상기 중화제탱크의 일측에 설치된 모터;
    상기 모터에 의하여 상기 중화제탱크 내부에서 회전가능한 회전체;
    상기 중화제탱크의 내측면에 일측이 고정되고, 타측이 상기 회전체의 외주부에 인접하도록 위치되는 고정체를 포함하고,
    상기 중화제 원료는 상기 회전체와 상기 고정체 사이를 통과하는 동안 분쇄되는, 중화제 생성 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 청수주입부는 상기 중화제탱크의 상부측에 위치되며, 상기 청수주입부로부터 주입된 청수는 상기 회전체와 상기 고정체 사이로 중화제 원료가 통과하기 전에 상기 중화제 원료와 접하도록 형성되는, 중화제 생성 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 중화제탱크 내부에 설치되어 상기 중화제탱크 내부에 저장되어 있는 중화제의 수위를 측정하는 수위센서를 더 포함하는, 중화제 생성장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 측정된 수위에 따라 상기 중화제 원료투입부 및 상기 청수주입부 중 하나 이상을 제어하는 제어부를 더 포함하는, 중화제 생성장치.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 중화제 원료분쇄부는 상기 회전체와 교반기에 사이에 위치하고 상기 회전체와 교반기의 회전축과 연결되며, 상기 회전체의 회전축의 회전속도와 상기 교반기의 회전축의 회전속도가 다르게 형성되게 하는 변속기를 더 포함하는, 중화제 생성장치.
  7. 밸러스트수 처리 시스템에 있어서,
    중화제 원료 물질을 저장하는 저장탱크;
    상기 중화제 원료 물질을 분쇄하고 청수와 혼합하여 액체의 중화제를 생성하는 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 따른 중화제생성장치; 및
    상기 중화제생성장치에서 생성된 상기 중화제를 밸러스트수배관에 주입하는 중화제주입펌프
    를 포함하되,
    상기 중화제를 사용하여 밸러스트수의 활성물질을 중화시키는, 밸러스트수 처리 시스템.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 밸러스트수 처리 시스템은,
    상기 밸러스트수의 활성물질의 농도를 측정하는 활성물질측정센서를 더 포함하는, 밸러스트수 처리 시스템.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 밸러스트수 처리 시스템은,
    측정된 상기 활성물질의 농도에 따라 상기 중화제주입펌프의 속도를 조절하여 상기 밸러스트수배관에 주입되는 중화제 주입량을 조절하는 투입제어부를 더 포함하는, 밸러스트수 처리 시스템.
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