KR20130060893A - Cylinder type electrolysis unit and apparatus for sterilizing ballast water using thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 바이폴라 방식의 실린더형 전기분해 반응기 및 이를 이용한 선박 평형수 살균 장치관한 것으로, 더욱 상세하게는 선박평형수를 살균 처리하여 선박평형수에 의한 해양 오염을 방지하되, 해수에 포함된 이물질에 의한 전기전도도의 저하를 막고 크기를 소형화할 수 있는 바이폴라 방식의 실린더형 전기분해 반응기 및 이를 이용한 선박 평형수 살균 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a bipolar cylindrical electrolysis reactor and a ballast water sterilization apparatus using the same, and more particularly, to sterilize ballast water to prevent marine pollution by ballast water, but to foreign substances contained in seawater. The present invention relates to a bipolar cylindrical electrolysis reactor capable of miniaturizing the size of the electric conductivity and reducing the ballast water sterilization apparatus using the same.
일반적으로 선박은 화물을 적재하지 않은 경우 안정성을 유지하고, 추진력의 효율을 위해 선박평형수 탱크(일명"선박평형수 탱크(Ballast Water Tank)"라고도 함)를 적용하고 있으며, 이와 같은 선박평형수 탱크는 화물의 싣고 내림에 따른 선박의 무게중심 변동을 줄이고 안전한 항해를 보장하기 위한 것으로, 선박의 좌우에서 상호 대칭되는 구조를 이루도록 여러 개가 구비되며, 각각은 탱크가 독립적이어서 채워진 해수는 이동하지 않는다.In general, ships are applied to ballast water tanks (also called "Ballast Water Tanks") to maintain stability when cargo is not loaded and to promote propulsion efficiency. The tanks are designed to reduce the center of gravity of the ship according to the loading and unloading of the cargo and to ensure safe navigation. Several tanks are provided to form a symmetrical structure on the left and right sides of the ship, and the tanks are independent so that the filled seawater does not move. .
따라서 선박의 항해에 따라 화물의 싣고 내림이 반복되면서 선박평형수 탱크에는 연속적으로 해수가 채워졌다 빠지는 과정이 반복되며, 이때 해수와 함께 유입된 해양생물 등 각종 고형물이 운항하는 동안에 침전물이 된다.Therefore, as the ship is repeatedly loaded and unloaded, the ballast water tank is repeatedly filled with seawater, and the process of discharging is repeated. At this time, various solids such as marine life introduced with the seawater become sediment during operation.
부유하던 고형물이 침전되면 선박평형수 탱크에서 해수를 배출시킬 때 해수와 함께 배출되지 않고 바닥에 쌓이게 되며 운항회수가 많아짐에 따라 그 양은 점점 축적되고, 시간이 지남에 따라 굳어져서 제거하기 어려운 상태가 된다.When suspended solids are settled, when the seawater is discharged from the ballast water tank, it is not discharged with the seawater, but accumulates on the bottom. do.
더욱이 화물을 적재할 때는 선박평형수 탱크를 비우게 되는데, 이때 탱크 내에 있는 수 톤의 물과 함께 병원균, 연체 동물, 물고기 등이 배출되어 주변 생태계에 악 영향을 미치게 되는데, 일례로 미국 오대호(Great Lakes)에는 최소한 185종의 외래 해양생물이 있는 것으로 확인되고 있으며, 선박평형수가 이러한 외래 해양생물 유입의 주요 원인으로 비난을 받고 있다.Furthermore, when loading cargo, the ballast tanks are emptied, which releases tons of water in the tanks, causing the release of pathogens, mollusks, and fish, adversely affecting the surrounding ecosystem, such as the Great Lakes. ) Has at least 185 species of foreign marine life, and ballast water has been criticized as a major cause of this influx of foreign marine life.
상기와 같은 선박평형수에는 선박평형수를 채운 지역의 담수나 해수에 포함된 병원성균 및 플랑크톤 등의 각종 생물이 서식하고 있으므로, 이를 아무런 처리없이 타지역의 해안으로 배출시킬 경우 선박평형수로 인한 심각한 해양오염 및 생태계 파괴를 유발시킬 우려가 높게 된다.The ballast water as described above is inhabited by various organisms such as pathogenic bacteria and plankton contained in freshwater or seawater in the area filled with ballast water, and when it is discharged to the coast of other regions without any treatment, There is a high risk of causing serious marine pollution and ecosystem destruction.
이러한 상황에 입각하여, 1996년 미국에서는 국가 침입종 법률을 제정함으로서, 외래종을 침입자로 규정하여 선박평형수에 대한 관리와 통제를 의무화 하였으며, 호주에서는 검역법을 개정하여 선박평형수를 검역대상이 되는 수입화물로 규정하고 직접 검역을 실시하고 있다.Based on this situation, in 1996, the United States enacted the National Invasive Species Act, requiring foreign species to be intruders, requiring mandatory management and control of ballast waters, and in Australia, amended the Quarantine Law to quarantine ballast waters. It is defined as imported cargo and quarantine directly.
한편, 국제해사기구(IMO: International Maritime Organization)에서는 2004년 2월 국제협약을 체결하여 2009년부터 순차적으로 선박평형수의 살균처리에 필요한 장치를 선박에 탑재토록 하였으며, 이를 위반할 시에는 해당 선박의 입항을 전면 금지하도록 하였다.On the other hand, the International Maritime Organization (IMO) signed an international agreement in February 2004, and since 2009 it has been required to mount equipment necessary for the sterilization of ballast water on board ships. All ports were to be banned.
따라서, 최근에 들어 선박평형수를 처리하기 위한 다양한 기술개발이 이루어지고 있는 바, 대표적인 것으로 오존(Ozone: 03) 또는 전기분해를 이용한 선박평형수의 살균 및 정화처리 기술을 들 수 있으며, 오존과 관련한 선행기술로 각각 특허등록 제10-769834호, 제10-775238호, 제10-802889호가 있다.Therefore, in recent years, various technological developments have been made to treat ballast water, and representative examples thereof include sterilization and purification of ballast water using ozone (Ozone: 03) or electrolysis. Related prior arts are Patent Registration Nos. 10-769834, 10-775238, and 10-802889, respectively.
그러나, 상기와 같이 오존을 이용한 종래의 선박평형수 처리장치는 살균처리과정에서 총잔류산화물(TRO; TotalResidual Oxidants)과 같은 독성물질이 생성되는 경우도 있으며, 이 독성물질은 보통 1일 ~ 5일정도 시간이 지나면 자연적으로 분해되기 때문에 장거리 운항을 하는 선박의 경우에는 문제가 되지는 않지만, 단거리 운항 또는 독성물질이 분해되지 않은 시점에서 선박평형수를 배출해야하는 비상상황의 경우에는 문제가 될 수도 있다.However, in the conventional ballast water treatment apparatus using ozone as described above, toxic substances such as Total Residual Oxidants (TRO) may be generated during sterilization, and these toxic substances are usually 1 to 5 days. This is not a problem for long-haul ships because it decomposes naturally over time, but it can also be a problem for emergencies in which ballast water needs to be discharged at short-range operations or when toxics are not broken down. .
즉, 선박평형수를 배출해야 하는 시점에서 살균처리된 선박평형수에 독성물질이 남아있는 경우 모두 자연분해될 때까지 배출을 할 수 없는바, 운항이 지연되거나, 선박평형수를 생성한 지역의 해수 상태에 따라 장시간 방치해도 규정수치 이하로 분해되지 않는 경우가 발생될 수 있다.In other words, if toxic substances remain in the sterilized ballast water at the time when ballast water should be discharged, it cannot be discharged until it is naturally decomposed. Depending on the seawater condition, even if left for a long time it may occur that does not decompose below the specified value.
이러한 문제점을 해결하기 위한 다른 방법으로 선박 내에서 전기분해 반응을 통해 생성된 염소가스 또는 차아염소산(HClO 또는 ClO-)을 이용하여 선박평형수에 포함된 생물을 사멸하는 전기분해방식의 선박평형수 처리장치의 개발이 활발하다.As another method to solve this problem, the ballast water of the electrolysis method that uses the chlorine gas or hypochlorous acid (HClO or ClO-) generated through the electrolysis reaction in the vessel to kill the organisms contained in the ballast water Development of processing equipment is active.
도 1은 전기분해방식의 선박평형수 처리장치의 개념도로서, 전기분해방식의 선박평형수 처리장치는, 해수를 유입하여 펌핑하는 펌프(1)와, 선박평형수 펌프(1)에 의해 펌핑되는 해수를 전기분해하여 전해수를 생산하는 전기분해 반응기(2)와, 전기분해 반응기(2)에 의해 생성된 전해수 중의 수소가스를 분리/배출하는 가스분리기(3)와, 가스분리기(3)를 통해 나오는 염소가스를 선박평형수 탱크(4)로 공급하는 살균수 주입펌프(5)로 구성되어 있다. 1 is a conceptual diagram of an electrolysis-type ballast water treatment apparatus, wherein the electrolysis-type ballast water treatment apparatus is pumped by a seawater inflow and pumped by a
종래 기술에 의한 전기분해를 이용한 평형수 살균장치에 따르면 다음과 같은 문제점이 있다.According to the ballast sterilization apparatus using electrolysis according to the prior art, there are the following problems.
첫째, 종래 평형수 살균장치에 적용된 전기분해 반응기가 대형이기 때문에 기존 건조된 선박에 평형수 살균을 위한 장치를 설치할 경우 설치공간에 제약이 있다.First, since the electrolysis reactor applied to the conventional ballast water sterilizer is large, there is a limitation in the installation space when installing a device for ballast water sterilization in an existing dried vessel.
둘째, 평형수를 사용하는 대형 선박의 경우 정박지에서의 정박료가 매우 비싸기 때문에 평형수 살균 속도가 늦을 경우 많은 비용이 발생된다.Second, in the case of large vessels using ballast water, the moored charges in the marina is very expensive, so if the ballast water sterilization rate is slow, a lot of costs are incurred.
셋째, 해수에는 칼슘, 나트륨, 마그네슘과 같은 금속성 이온이 매우 많기 때문에 전기분해시 음극에 도금현상이 발생되며, 이로 인하여 전기전도도가 낮아지므로 전기분해 효율이 떨어지는 문제점이 있다.
Third, since there are many metallic ions such as calcium, sodium, and magnesium in the seawater, plating occurs on the cathode during electrolysis, which causes a problem of lowering electrolysis efficiency because electrical conductivity is lowered.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 선박평형수를 살균 처리하여 선박평형수에 의한 해양 오염을 방지하되, 해수에 포함된 이물질에 의한 전기전도도의 저하를 막고 크기를 소형화할 수 있는 바이폴라 방식의 실린더형 전기분해 반응기 및 이를 이용한 선박 평형수 살균 장치를 제공하려는데 그 목적이 있다.
The present invention is to solve the problems as described above, to prevent marine pollution by ballast water by sterilizing the ballast water, it is possible to prevent the reduction of the electrical conductivity by the foreign matter contained in the seawater and to reduce the size An object of the present invention is to provide a bipolar cylindrical electrolysis reactor and a ballast water sterilization apparatus using the same.
본 발명에 의한 바이폴라 방식의 실린더형 전기분해 반응기는, 실린더형으로 형성되며 음극을 인가받는 음극성의 전해탱크와; 상기 전해탱크의 하부와 상부에 각각 결합되어 밀봉하며 유입포트와 토출포트가 구비된 제1,2블라인드 캡과; 상기 전해탱크의 중심에 삽입되며 양극을 인가받는 양극봉과; 상기 전해탱크와 양극봉의 사이에 동심원을 그리면서 간격유지부재를 통해 일정 간격으로 유지되는 다수의 중성극 실린더를 포함하며, 상기 양극봉은 황동봉 및 상기 황동봉의 표면에 백금족 금속이 증착되어 이루어지고, 상기 음극성의 전해탱크는 티타늄에 백금족 금속이 코팅되어 이루어지며 표면처리를 통해 평균표면조도가 0.1 ~ 0.5 마이크로미터인 것을 특징으로 한다.Bipolar cylindrical electrolysis reactor according to the present invention, the cylindrical electrolytic tank is formed in a cylindrical shape and receives a negative electrode; First and second blind caps coupled to the lower and upper portions of the electrolytic tank and sealed and provided with an inlet port and a discharge port; An anode rod inserted into the center of the electrolytic tank and receiving a cathode; Concentric circles between the electrolytic tank and the anode rod comprises a plurality of neutral pole cylinder which is maintained at a predetermined interval through the gap retaining member, the anode rod is made of a platinum group metal is deposited on the surface of the brass rod and the brass rod, The cathodic electrolytic tank is made of a platinum group metal coated on titanium, and has an average surface roughness of 0.1 to 0.5 micrometers through surface treatment.
본 발명에 의한 바이폴라 방식의 실린더형 전기분해 반응기를 이용한 선박 평형수 살균 장치는, 해수를 유입하여 펌핑하는 펌프와, 선박평형수 펌프에 의해 펌핑되는 해수를 전기분해하여 전해수를 생산하는 바이폴라 방식의 실린더형 전기분해 반응기와, 전기분해 반응기에 의해 생성된 전해수 중의 수소가스를 분리/배출하는 가스분리기와, 가스분리기를 통해 나오는 염소가스를 선박평형수 탱크로 공급하는 살균수 주입펌프로 구성된 것을 특징으로 한다.
The ballast water sterilization apparatus using a bipolar cylindrical electrolysis reactor according to the present invention is a pump of a seawater inflow and pumping, and a bipolar method of producing electrolytic water by electrolyzing seawater pumped by a ballast water pump. A cylindrical electrolysis reactor, a gas separator for separating / discharging hydrogen gas in the electrolyzed water generated by the electrolysis reactor, and a sterilizing water injection pump for supplying chlorine gas from the gas separator to the ballast water tank. It is done.
본 발명에 의한 바이폴라 방식의 실린더형 전기분해 반응기 및 이를 이용한 선박 평형수 살균 장치에 의하면, 양극봉의 재질 특성(발열이 적고 전기전도도가 높은 특성)과 전해탱크의 표면조도 특성을 통해 높은 전기전도도를 유지함으로써 전기분해능을 향상할 수 있고, 결과적으로 염소가스의 생산율을 향상하여 크기를 작게 하여도 높은 살균력의 염소가스를 공급할 수 있으므로 선박평형수를 효과적으로 정화하여 선박평형수에 의한 해양 오염을 방지할 수 있다.
According to the bipolar cylindrical electrolysis reactor and the ballast water sterilization apparatus using the same, a high electrical conductivity is achieved through material characteristics of the anode rod (low heat generation and high electrical conductivity) and surface roughness of the electrolytic tank. By maintaining it, the electric resolution can be improved, and as a result, the production rate of chlorine gas can be improved, so that chlorine gas with high sterilization power can be supplied even though the size is small. Can be.
도 1은 본 발명에 의한 바이폴라 방식의 실린더형 전기분해 반응기의 사시도.
도 2는 본 발명에 의한 바이폴라 방식의 실린더형 전기분해 반응기의 분해 사시도.
도 3은 본 발명에 의한 바이폴라 방식의 실린더형 전기분해 반응기의 정단면도.
도 4는 본 발명에 의한 바이폴라 방식의 실린더형 전기분해 반응기의 평면도.
도 5는 본 발명에 의한 바이폴라 방식의 실린더형 전기분해 반응기에 적용된 간격유지봉의 다른 예시도.
도 6은 본 발명에 의한 바이폴라 방식의 실린더형 전기분해 반응기를 이용한 선박 평형수 살균 장치의 구성도.1 is a perspective view of a bipolar cylindrical electrolysis reactor according to the present invention.
Figure 2 is an exploded perspective view of a bipolar cylindrical electrolytic reactor according to the present invention.
Figure 3 is a front sectional view of a bipolar cylindrical electrolytic reactor according to the present invention.
4 is a plan view of a bipolar cylindrical electrolysis reactor according to the present invention.
Figure 5 is another illustration of the interval holding rod applied to the bipolar cylindrical electrolytic reactor according to the present invention.
6 is a block diagram of a ballast water sterilization apparatus using a bipolar cylindrical electrolysis reactor according to the present invention.
도 1 내지 도 4에서 보이는 것처럼, 본 발명에 따른 바이폴라 방식의 실린더형 전기분해 반응기(10)는, 상하부가 개방된 실린더형으로 형성되며 음극을 인가받는 음극성의 전해탱크(11)와; 전해탱크(11)의 하부와 상부에 각각 결합되어 밀봉하며 유입포트(12a)와 토출포트(13a)가 구비된 제1,2블라인드 캡(12,13)과; 전해탱크(11)의 중심에 삽입되며 양극을 인가받는 양극봉(14)과; 전해탱크(11)와 양극봉(14)의 사이에 동심원을 그리면서 간격유지봉(16)을 통해 일정 간격으로 유지되는 다수의 중성극 실린더(15)로 구성된다.
As shown in Figures 1 to 4, the bipolar cylindrical
음극성의 전해탱크(11)는 티타늄에 백금족 금속이 코팅되어 이루어지며 표면처리를 통해 평균표면조도가 0.1 ~ 0.5 마이크로미터이다.The cathode
해수는 금속성 이온, 예컨대 칼슘, 마그네슘, 칼륨 등이 다량으로 용존돼 있으며, 전기분해 과정에서 이들 금속성 이온이 전극의 표면에 스케일로 부착되어 전기전도도가 낮아지므로 오래 사용할 수 없다는 단점이 있다.Seawater is dissolved in a large amount of metallic ions, such as calcium, magnesium, potassium, etc., and these metal ions are attached to the surface of the electrode in a scale during the electrolysis process, the electrical conductivity is lowered, so there is a disadvantage that can not be used for a long time.
좀 더 구체적으로 설명하면, 전기분해시 전극 표면에 금속성 이온이 스케일로 부착되는 현상은 전극의 표면평균조도(Roughness average)와 관련이 있다.In more detail, the phenomenon in which the metal ions adhere to the surface of the electrode in scale during electrolysis is related to the roughness average of the electrode.
현재까지 전기분해에 사용되는 전극은 전기분해할 때 양극에서 OH Radical이 생성되어 강력한 산화작용이 발생함으로써 백금계 금속을 제외한 모든 금속이 산화되므로 티타늄 또는 스테인레스와 같은 금속 표면에 백금계 금속을 코팅하여 사용하고 있으며, 백금계 금속을 코팅하는 방법이 전기도금방법을 사용하므로 전기도금을 위해 티타늄 또는 스테인레스와 같은 금속의 표면을 거칠게 가공한 후 백금계 금속을 전기도금하기 때문에 현재까지 제안된 기술은 전극의 표면평균조도가 2.0 마이크로미터 이상이다. 그러나, 종래 전기도금에 의해 표면평균조도가 2.0 마이크로미터 이상이면 전극에 많은 양의 스케일이 부착되는 단점이 있다.To date, the electrode used for electrolysis is OH Radical is produced at the anode when the electrolysis causes a strong oxidation action to oxidize all metals except the platinum-based metal, so coating the platinum-based metal on the metal surface such as titanium or stainless steel Since the plating method of the platinum-based metal uses the electroplating method, since the surface of the metal such as titanium or stainless is roughened for electroplating, the platinum-based metal is electroplated. The surface average roughness of is 2.0 micrometers or more. However, when the surface average roughness is 2.0 micrometers or more by conventional electroplating, a large amount of scale is attached to the electrode.
본 발명의 전극은 고진공증착방식을 이용하여 제작하여 평균표면조도(Roughness average)가 0.5 마이크로미터이하(0.1 ~ 0.5 마이크로미터, 바람직하게 0.2마이크로미터)로서 칼슘, 마그네슘, 칼륨 등 금속성이온이 다량 함유된 지하수를 전기분해할 때 음극의 전해탱크(11) 표면에 스케일이 부착되지 않도록 구성된다.The electrode of the present invention is manufactured by using a high vacuum deposition method, the average surface roughness (Roughness average) is less than 0.5 micrometers (0.1 ~ 0.5 micrometers, preferably 0.2 micrometers) containing a large amount of metallic ions such as calcium, magnesium, potassium When the groundwater is electrolyzed, the scale is not attached to the surface of the
전해 탱크(11)는 상하부가 개방된 실린더 형태이면서 제1,2블라인드 캡(12,13)의 결합을 위하여 상하 단부에 각각 외향 플랜지가 형성된다.
The
제1,2블라인드 캡(12,13)은 전해 탱크(11)의 상하 개구부를 폐쇄하는 것으로, 체결구(볼트와 너트)를 통해 전해 탱크(11)의 플랜지에 결합되며, 수밀성 확보를 위하여 패킹(12b,13b)이 개재된다.
The first and second
양극봉(14)은 도 3에서처럼, 황동봉(14a) 및 황동봉(14a)의 표면에 백금족 금속(백금, 이리듐 등)이 증착되어 이루어진 코팅층(14b)으로 구성된다.As shown in FIG. 3, the
양극봉(14)은 전해탱크(11)의 내부에 삽입된 구조이므로 외부에서 양극을 인가하는 양극 인가봉(14c)이 적용된다. 양극 인가봉(14c)은 전해탱크(11)를 수밀하게 관통하며 양극봉(14)의 황동봉(14a)에 전기적으로 접속된다.Since the
황동봉(14a)은 발열이 적어 손상을 일으키지 않으며 전기전도도가 높은 특성을 갖고 있기 때문에 소형으로 제작되어도 효율적인 전기 분해를 유도한다.
Since the
중성극 실린더(15)는 서로 다른 직경으로 이루어진 다수개가 양극봉(14)과 전해 탱크(11)의 사이에 동심원의 형태로 배열되며, 전해탱크(11)의 내부에 지지대(17)(도 2에 도시됨)를 통해 지지된다(전해 탱크(11)의 바닥에 닿지 않도록 지지대(17)가 적용되며, 또한, 상부의 제2블라인드 캡(13)의 저부에도 중성극 실린더(15)를 지지하는 지지대가 적용된다).
중성극 실린더(15)는 티타늄 판 표면에 백금족 원소가 표면에 코팅되어 이루어지며, 일면은 음극 반대면은 양극을 띠게 된다. 따라서, 하나의 중성극 실린더(15)에서 양극측 면에서 산화, 음극측 면에서 환원반응이 동시에 발생함으로써 스케일이 끼지 않고, 이러한 이물질이 산화를 방지함으로써 전극의 수명도 연장된다.The
전기 분해의 모노폴라 방식은 이온이 이동하면서 Na, Ca, Mg, K 등의 이물질이 전극표면에 붙음으로써 전극 수명이 짧고, 또한 이러한 스케일로 인한 문제 때문에 코팅 전에 에칭작업(코팅 전 전극표면을 거칠게 만드는 작업)을 거치므로 전극의 표면이 매끄럽지 못하며 전극자체에 이물질이 있을 수 밖에 없다. 또한 모노폴라 방식은 양극판과 음극판이 서로 닿을 경우 전극 사이에 쇼트(short) 발생할 가능성이 있어 전극간 간격을 어느 정도 이격시켜야한다.The monopolar method of electrolysis shortens the electrode life by attaching foreign substances such as Na, Ca, Mg, and K to the electrode surface as the ions move, and also because of the problems caused by this scale, the etching process (coating the electrode surface before coating) Making process), the surface of the electrode is not smooth, and there is no foreign matter on the electrode itself. In addition, the monopolar method may cause a short between the electrodes when the positive electrode plate and the negative electrode plate are in contact with each other.
반면 본 발명은 바이폴라방식은 바이폴라 방식은 양극과 음극 사이에 전압을 인가하지 않는 일반 전극(중성극 실린더(15))이 들어가 있으므로, 양극과 음극에서 중간에 들어가 있는 전극까지 모두 닿아야만 쇼트가 발생하므로 쇼트발생 확률이 거의 없다(즉 중성극 실린더(14)간 간격이 아주 좁아도 상관이 없다).On the other hand, in the present invention, since the bipolar method has a general electrode (neutral cylinder 15) that does not apply a voltage between the anode and the cathode, a short occurs only when both the anode and the cathode reach the electrode in the middle. Therefore, there is almost no chance of short generation (that is, it does not matter even if the gap between the
게다가 코팅시 에칭작업 없이 세정작업을 거쳐, 고진공 (10-6Torr)상태에서 백금 코팅을 하므로 표면이 매끄럽고 전극자체에도 이물질이 없다.
In addition, the surface is smooth and there is no foreign substance on the electrode itself because the platinum is coated in a high vacuum (10-6 Torr) state without any etching work.
간격유지봉(16)은 중성극 실린더(15)들간의 간격을 균일하게 유지하여 효율적인 전기 분해를 유도하는 것으로, 중성극 실린더(15)에 형성된 체결공(15a)에 끼워지며 길이방향의 양측이 근접되는 다른 중성극 실린더(15)에 지지되어 중성극 실린더(15)들 사이의 간격을 유지한다. 즉, 간격유지봉(16)은 내부와 외부에 근접되는 2개 다른 중성극 실린더(15)의 간격을 유지함으로써 모든 중성극 실린더(15)에 결합되지 않으며, 다르게 말하면 간격유지봉(16)이 결합된 중성극 실린더(15)와 간격유지봉(16)이 결합되지 않은 중성극 실린더(15)가 교대로 반복하여 배치되는 것이다.The
간격유지봉(16)은 중성극 실린더(15)의 모든 부분이 균일한 간격을 유지할 수 있도록 원주방향을 따라 일정 간격을 두고 결합되고 또한 상하 방향을 따라 다수개(도면에는 2개로 도시됨)가 결합된다.
The
도 5는 간격유지봉(16)의 다른 예를 도시한 것으로, 간격유지봉(16)은 제1,2피스(16a,16b)가 중성극 실린더(15)를 중심으로 하여 양측에서 나사 체결되어 이루어진다. 이와 같은 구성에 따르면 제1,2피스(16a,16b)의 체결 정도에 따라 간격유지봉(16)의 길이를 조정할 수 있으며, 결과적으로 한가지 종류의 간격유지봉(16)을 통해 중성극 실린더(15)의 간격을 조정할 수 있다.5 shows another example of the
중성극 실린더(15)도 표면조도가 전해탱크(11)와 같이 0.1~0.5 바람직하게 0.2마이크로미터로 조정된다.
The surface roughness of the
본 발명에 의한 바이폴라 방식의 실린더형 전기분해 반응기의 작용은 다음과 같다.The operation of the bipolar cylindrical electrolysis reactor according to the present invention is as follows.
양극봉(14)과 음극의 전해 탱크(11)에 각각 양극과 음극을 인가한 상태에서 유입 포트(12a)를 통해 물(해수 등)이 유입되어 전기 분해가 일어난 후 토출 포트(13a)를 통해 토출된다.Water (sea water, etc.) flows through the
구체적으로 설명하면, 전해 탱크(11) 중심의 양극봉(14)을 양극을 인가하고, 전해 탱크(11)에 음극을 인가하며, 이들(11,14) 사이에는 중성극 실린더(15)에는 인위적으로 극성을 부여하지 않지만, 다수의 중성극 실린더(15)는 각각 안쪽 표면에는 음극이 바깥쪽 표면에는 양극을 띠게 된다(중심에 양극봉(14)이 있고 최외각에 음극이 있기 때문이다). 즉, 하나의 중성극 실린더(15)의 양극측 면에서 산화가, 음극측 면에서 환원반응이 동시에 발생된다. 이와 같은 과정에 의해 물과 염소가스가 발생된다. 상기 염소가스는 살균력을 갖고 있으므로 상기 물에서 분리되어 살균용으로 사용된다. 이와 같이 전기분해가 일어날 때 중심의 양극봉(14)과 중성극 실린더(15)의 바깥쪽 표면에서는 산소가스(O2)와 염소가스(Cl2)가 발생되고, 전해탱크(11)의 안쪽과 중성극 실린더(15)에서는 수소가스(H2)가 발생되는데 염소가스(Cl2)는 물에 용해되어 차아염소산소다를 형성하게 된다.
Specifically, an anode is applied to the
도 6에서 보이는 바와 같이, 본 발명에 의한 바이폴라 방식의 실린더형 전기분해 반응기를 이용한 선박 평형수 살균 장치는, 해수를 유입하여 펌핑하는 펌프(1)와, 선박평형수 펌프(1)에 의해 펌핑되는 해수를 전기분해하여 전해수를 생산하는 바이폴라 방식의 실린더형 전기분해 반응기(10)와, 전기분해 반응기(10)에 의해 생성된 염소가스를 분리/배출하는 가스분리기(3)와, 가스분리기(3)를 통해 나오는 염소가스를 선박평형수 탱크(4)로 공급하는 살균수 주입펌프(5)로 구성된다.As shown in FIG. 6, the ballast water sterilization apparatus using the bipolar cylindrical electrolytic reactor according to the present invention includes a
바이폴라 방식의 실린더형 전기분해 반응기(10)를 제외한 나머지 구성은 공지된 것이므로 구체적인 구성은 설명을 생략한다.Except for the bipolar cylindrical
바이폴라 방식의 실린더형 전기분해 반응기(10)는 펌프(1)와 가스 분리기(3)에 각각 연결되어 해수를 유입하는 해수 유입관(6)과 염소가스(물 포함)를 공급하는 염소가스 공급관(7)의 사이에 다수개가 병렬로 배치되어 유입포트(12a)와 토출포트(13a)를 통해 관이음된다.The bipolar
본 발명에 따르면, 펌프(1)는 유입 해수의 일부를 전기분해 반응기(10)에 공급하고, 나머지는 선박평형수 탱크(4)에 공급한다. 전기분해 반응기(10)는 전술한 바와 같이 물과 염소가스를 생산하고, 이 중 염소가스는 가스분리기(3)를 통해 물로부터 분리된 후 선박평형수 탱크(4)에 공급되어 선박평형수 탱크(4)에 저장된 선박평형수를 살균한다.
According to the invention, the
10 : 바이폴라 방식의 실린더형 전기분해 반응기,
11 : 전해 탱크, 12,13 : 제1,2블라인드 캡
14 : 양극봉, 15 : 중성극 실린더
16 : 간격유지봉,10: bipolar cylindrical electrolysis reactor,
11: electrolytic tank, 12,13: 1st, 2nd blind cap
14: anode rod, 15: neutral pole cylinder
16: gap retaining rod,
Claims (5)
상기 전해탱크의 하부와 상부에 각각 결합되어 밀봉하며 유입포트(12a)와 토출포트(13a)가 구비된 제1,2블라인드 캡(12,13)과;
상기 전해탱크의 중심에 삽입되며 양극을 인가받는 양극봉(14)과;
상기 전해탱크와 양극봉의 사이에 동심원을 그리면서 간격유지부재를 통해 일정 간격으로 유지되는 다수의 중성극 실린더(15)를 포함하며,
상기 양극봉은 황동봉(14a) 및 상기 황동봉의 표면에 백금족 원소로 증착된 백금족 코팅층(14b)으로 이루어지고,
상기 음극성의 전해탱크와 중성극 실린더는 각각 티타늄 판에 백금족 금속이 코팅되어 이루어지며 표면처리를 통해 평균표면조도가 0.1 ~ 0.5 마이크로미터인 것을 특징으로 하는 바이폴라 방식의 실린더형 전기분해 반응기.An anode electrolytic tank 11 formed in a cylindrical shape with both sides in the longitudinal direction and receiving a cathode;
First and second blind caps 12 and 13 coupled to the lower and upper portions of the electrolytic tank and sealed and provided with an inlet port 12a and a discharge port 13a;
An anode rod 14 inserted into the center of the electrolytic tank and receiving a cathode;
Comprising a plurality of neutral pole cylinder 15 which is maintained at a predetermined interval through the interval maintaining member while drawing a concentric circle between the electrolytic tank and the anode rod,
The anode rod is made of a brass rod 14a and a platinum group coating layer 14b deposited with a platinum group element on the surface of the brass rod,
The negative electrode electrolytic tank and the neutral electrode cylinder are each coated with a platinum group metal on a titanium plate, the surface roughness of the bipolar cylindrical electrolytic reactor, characterized in that the average surface roughness is 0.1 ~ 0.5 micrometers.
The gap retaining rod of claim 1, wherein the gap retaining member is inserted into a fastening hole formed in the neutral pole cylinder and supported by another neutral pole cylinder adjacent to both sides in a longitudinal direction to maintain a gap between the neutral pole cylinders. A bipolar cylindrical electrolysis reactor, characterized in that (16).
상기 실린더형으로 형성되며 음극을 인가받는 음극성의 전해탱크(11)와;
상기 전해탱크의 하부와 상부에 각각 결합되어 밀봉하며 상기 펌프에 연결되는 유입포트(12a)와 상기 가스 분리기에 연결되는 토출포트(13a)가 구비된 제1,2블라인드 캡(12,13)과;
상기 전해탱크의 중심에 삽입되며 양극을 인가받는 양극봉(14)과;
상기 전해탱크와 양극봉의 사이에 동심원을 그리면서 간격유지부재를 통해 일정 간격으로 유지되는 다수의 중성극 실린더(15)를 포함하며,
상기 양극봉은 황동봉 및 상기 황동봉의 표면에 백금족 금속이 증착되어 이루어지고,
상기 음극성의 전해탱크는 티타늄에 백금족 금속이 코팅되어 이루어지며 표면처리를 통해 평균표면조도가 0.1 ~ 0.5 마이크로미터이며,
상기 중성극 실린더는 티타늄 판에 백금족 금속이 코팅되어 이루어진 것을 특징으로 하는 바이폴라 방식의 실린더형 전기분해 반응기를 이용한 선박 평형수 살균 장치.Pump 1 for introducing and pumping sea water, bipolar cylindrical electrolysis reactor 10 for electrolyzing seawater pumped by the ballast water pump 1, and electrolysis reactor 10. A gas separator (3) for separating / discharging hydrogen gas in the electrolyzed water generated by the present invention) and a sterile water injection pump (5) for supplying chlorine gas from the gas separator (3) to the ballast water tank (4). Include,
A negative type electrolytic tank 11 formed in the cylindrical shape and receiving a negative electrode;
First and second blind caps 12 and 13 coupled to the lower and upper portions of the electrolytic tank, respectively, and having an inlet port 12a connected to the pump and a discharge port 13a connected to the gas separator; ;
An anode rod 14 inserted into the center of the electrolytic tank and receiving a cathode;
Comprising a plurality of neutral pole cylinder 15 which is maintained at a predetermined interval through the interval maintaining member while drawing a concentric circle between the electrolytic tank and the anode rod,
The anode rod is made of a platinum group metal is deposited on the surface of the brass rod and the brass rod,
The cathode electrolytic tank is made of a platinum group metal coated on titanium, the surface roughness is 0.1 ~ 0.5 micrometers through the surface treatment,
The neutral electrode cylinder is a ballast water sterilization apparatus using a bipolar cylindrical electrolytic reactor, characterized in that the platinum plate metal is coated on a titanium plate.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020110127189A KR20130060893A (en) | 2011-11-30 | 2011-11-30 | Cylinder type electrolysis unit and apparatus for sterilizing ballast water using thereof |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20190131132A (en) * | 2017-04-14 | 2019-11-25 | 에보쿠아 워터 테크놀로지스 엘엘씨 | Internal electrical connection for concentric tubular electrochemical cells |
-
2011
- 2011-11-30 KR KR1020110127189A patent/KR20130060893A/en not_active Application Discontinuation
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