KR20140087782A

KR20140087782A - 선박의 습식 세정 설비의 폐수 처리방법 및 이에 사용되는 장치

Info

Publication number: KR20140087782A
Application number: KR1020120158417A
Authority: KR
Inventors: 김태우; 오인근; 강현주; 안강섭; 최문경
Original assignee: 주식회사에스티엑스종합기술원
Priority date: 2012-12-31
Filing date: 2012-12-31
Publication date: 2014-07-09

Abstract

본 발명은 선박용 엔진의 배가스 중의 유해성분을 제거하기 위한 습식 세정 설비를 사용하여 발생된 세정 폐수의 pH를 최소한의 희석 해수를 사용하여 국제해사기구의 배출수 규정에 적합하도록 조절할 수 있는 선박의 습식 세정 설비의 폐수 처리방법 및 이에 사용되는 장치에 관한 것이다. 이를 위하여,
선박 엔진으로부터 발생된 배가스를 습식 세정 설비로 처리하여 발생된 세정 폐수에 대해 폐수 전처리 공정을 수행하는 단계;
폐수 전처리 공정이 수행된 세정 폐수에 해수 및 회수된 엔진 냉각수를 공급하여 희석시킴으로써 세정 폐수의 pH를 조절하는 단계; 및
상기 희석된 세정 폐수에 공기를 공급하여 폭기시키는 단계를 포함하는 선박의 습식 세정 설비의 폐수 처리방법.

Description

선박의 습식 세정 설비의 폐수 처리방법 및 이에 사용되는 장치{METHOD FOR TREATING WASTE WATER OF WET SCRUBBER FOR SHIP AND APPARATUS USED THEREIN}

본 발명은 선박의 습식 세정 설비의 폐수 처리방법 및 이에 사용되는 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 선박용 엔진의 배가스 중의 유해성분을 제거하기 위한 습식 세정 설비를 사용하여 발생된 세정 폐수의 pH를 최소한의 희석 해수를 사용하여 국제해사기구의 배출수 규정에 적합하도록 조절할 수 있는 선박의 습식 세정 설비의 폐수 처리방법 및 이에 사용되는 장치에 관한 것이다.

21세기는 환경의 시대라는 표현에서 엿볼 수 있듯이 국제사회는 물론 우리나라에서도 환경에 대한 논의가 많이 이루어지고 있다.

국제사회도 국가마다 정도의 차이는 있지만 환경에 대한 보호와 규제를 제품에 적용하고 있으며, 이러한 흐름은 국제기구에도 큰 영향을 미치고 있다. 유엔 전문기구인 국제해사기구(IMO)의 경우 설립 초기에는 이른바 선박기인 유류오염 통제(선박 대기오염물질 배출규제협약)에 정책의 초점을 두어왔다. 특히, 최근에는 새로운 오염원에 대한 통제를 강화하고 있는 추세이다.

종래의 해수를 이용하는 선박용 배가스 세정설비는 산성인 세정 폐수의 바다 배출을 위해 pH가 상대적으로 높은 해수를 희석하여 배출하고 있다.

도 2를 참조하면, 경우에 따라 세정 폐수의 pH는 3 이하로 떨어지며, 국제해사기구(IMO)의 배출수 규정인 pH 6.5를 만족시키기 위해서는 발생 폐수의 약 10배에 달하는 희석 해수가 요구되는 것으로 파악된다.

도 2에 나타난 바와 같이, 발생 폐수의 2배수에 달하는 희석 해수를 사용하여 세정 폐수의 pH를 5 부근까지 상승시킬 수 있으나, 배출 규정인 세정 폐수의 pH 6.5를 만족시키기 위해서는 훨씬 많은 양의 희석 해수가 필요하다는 것을 알 수 있다.

선박으로 배출되는 배가스 및 폐수에 포함된 유해성분을 제거하기 위한 종래 기술은 하기와 같다.

한국공개특허 제2012-007683호에서는 선박의 엔진에서 발생되는 배가스의 오염물을 저감하기 위해서, 선박의 엔진에서 공급관으로 공급된 배가스를 펌프로 끌어올린 해수를 통해서 정화시키는 스크러버; 스크러버에서 배출되는 오염된 해수를 정화시키는 오염수 정수장치; 오염수 정수장치에서 집적된 슬러지를 모으는 슬러지탱크; 및 상기 엔진 배가스의 변화 상태와 오염수 정수장치로 정화되는 오염수의 변화 상태를 모니터링하는 모니터링장치를 포함하여 구성되어, 선박에서 발생되는 배가스를 정화하고 배출하며, 이를 모니터링하는 것을 특징으로 하는 배가스 오염물 저감시스템을 개시하고 있다.

또 한국등록특허 제0750480호에서는 상기 선박용 디젤엔진의 배가스 중의 유해성분을 제거하기 위한 세정집진기에 있어서, 몸체의 하단부 일측면에 설치되되, 그 전방에서 유입되는 배가스가 지그재그 형태로 충돌하여 통과한 후 상기 원통형 몸체로 삽입될 수 있도록 하는 월플로우 챔버 및; 상기 월플로우 챔버 내부에 일정간격으로 이격 설치되되, 상기 월플로우 챔버를 통과하는 배가스에 세정액을 분사할 수 있도록 상기 파이프와 분지관에 의해 연결되어 설치되는 다수의 분사노즐을 포함하여 구성된 세정집진기를 개시하고 있다.

상술한 종래기술에서와 같이 선박용 엔진의 배가스 중의 유해성분을 제거하기 위한 세정 집진기를 사용하는 경우 세정 폐수가 발생되며, 10MW급 디젤엔진의 경우 배가스 내의 SO₂ 성분의 제거를 위해서 450m³/hr 이상의 세정용 해수가 요구되며, 이 때 발생하는 세정 폐수의 희석을 위해 사용되는 펌프와 희석 탱크의 운행 비용 및 설치 비용을 감안한다면 희석 해수의 양을 줄일 수 있는 방안을 찾을 필요가 있다.

본 발명은 선박용 엔진의 배가스 중의 유해성분을 제거하기 위한 습식 세정 설비를 사용하여 발생된 세정 폐수의 pH를 국제해사기구(IMO)의 배출수 규정에 적합하도록 조절하는 과정에서 세정 폐수의 처리에 소요되는 희석 해수의 소모량을 크게 감소시킬 수 있는 방안에 관한 것이다.

본 발명은 선박용 엔진의 배가스 중의 유해성분을 제거하기 위한 습식 세정 설비를 사용하여 발생된 세정 폐수의 pH를 최소한의 희석 해수를 사용하여 국제해사기구의 배출수 규정에 적합하도록 조절할 수 있는 선박의 습식 세정 설비로부터 발생된 폐수의 처리방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 또 다른 목적은 선박용 엔진의 배가스 중의 유해성분을 제거하기 위한 습식 세정 설비를 사용하여 발생된 세정 폐수의 pH를 조절하는 과정에서 희석 해수의 소모량을 감소시킴으로써 펌프 전력 사용량을 감소시키고, 배관 및 탱크사이즈를 감소시킨 선박의 습식 세정 설비의 폐수 처리 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 선박 엔진으로부터 발생된 배가스를 습식 세정 설비로 처리하여 발생된 세정 폐수에 대해 폐수 전처리 공정을 수행하는 단계; 폐수 전처리 공정이 수행된 세정 폐수에 해수 및 엔진 냉각수를 공급하여 희석시킴으로써 세정 폐수의 pH를 조절하는 단계; 및 상기 희석된 세정 폐수에 공기를 공급하여 폭기시키는 단계를 포함하는 선박의 습식 세정 설비의 폐수 처리 방법을 제공한다.

본 발명에서 상기 세정 폐수의 pH를 조절하는 단계에서는 세정 폐수에 해수 및 엔진 냉각수를 공급하여 세정 폐수가 pH 4~5가 되도록 조절된다.

본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 세정 폐수에 공급되는 해수 및 회수된 엔진 냉각수의 pH는 7.5~8.5 인 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 희석된 세정 폐수에 공기를 공급하여 폭기시키는 단계는 별도의 폭기조를 사용하거나, 희석된 세정 폐수를 이송하는 배관에 직접 연결된 폭기장치를 사용하여 세정 폐수에 공기를 공급함으로써 수행될 수 있다.

또 본 발명은 선박 엔진으로부터 발생된 배가스를 처리하는 습식 세정 설비 및 상기 습식 세정 설비를 사용하여 발생된 세정 폐수를 전처리하는 폐수 전처리 설비를 포함하는 선박의 습식 세정 설비의 폐수 처리 장치로서, 상기 폐수 전처리 설비를 통해 전처리된 세정 폐수에 해수 및 회수된 엔진 냉각수를 공급하여 희석시키는 희석조 및 상기 희석조에서 희석된 세정 폐수에 공기를 공급하여 폭기시키는 폭기장치를 포함하여 구성되는 선박의 습식 세정 설비의 폐수 처리 장치를 제공한다.

본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 본 발명에 따른 선박의 습식 세정 설비의 폐수 처리 장치에는 세정 폐수에 해수 및 회수된 엔진 냉각수를 공급하는 과정에서 세정 폐수의 pH를 관측하는 pH 센서, 그리고 상기 pH 센서와 전기적으로 연결되어 세정 폐수에 공급되는 해수 및 회수된 엔진 냉각수의 양을 제어하는 제어장치를 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 선박의 습식 세정 설비의 폐수 처리방법 및 장치는 선박에서 발생하는 냉각수를 희석 해수로서 재활용하고 공기 폭기를 도입함으로써, 선박에 설치된 배가스 습식 세정 설비로부터 발생한 세정 폐수의 처리에 소요되는 희석 해수의 소모량을 크게 줄여 펌프 전력 사용량을 감소시키고, 배관 및 탱크 사이즈를 감소시켜 선박의 습식 세정 설비의 폐수 처리 과정에서의 운행 비용 및 이의 설비 비용을 크게 감소시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 선박의 습식 세정 설비의 폐수 처리방법의 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 폐수의 pH를 증가시키는데 필요한 희석량을 나타낸 그래프이다.
도 3은 폐수의 pH에 따라 존재하는 이온의 종류 및 이의 비율을 나타낸 그래프이다.
도 4는 상이한 초기 pH의 폐수에 대해 공기를 공급하여 폭기시킨 후 시간에 따라 폐수의 pH를 측정한 그래프이다.

이하, 본 발명에 따른 선박의 습식 세정 설비의 폐수 처리방법을 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.

우선, 선박 엔진(1)으로부터 발생된 배가스(12)를 습식 세정 설비(2)로 처리하여 발생된 세정 폐수(14)에 대해 폐수 전처리 공정을 수행한다.

본 발명에서 습식 세정 설비(2)는 해수 또는 그 외의 액상 화학물질을 이용하여 선박 엔진(1)으로부터 발생된 배가스(12) 내 대기오염물을 제거하여 IMO 해양배출 기준치 미만의 페수가 되도록 처리할 수 있는 설비를 의미한다.

또한, 폐수 전처리 설비(3)는 상기 습식 세정 설비(2)로부터 발생된 세정 폐수(14)의 탁도 및 질산염 농도의 개선을 목적으로 물리/화학적 처리 설비, 예를 들어 슬러지 분리 제거를 위한 사이클론을 의미한다.

선박 엔진(1)으로부터 발생된 질소산화물, 황산화물, 입자상 물질과 같은 대기오염물을 포함한 배가스(12)로부터 유해성분을 제거하기 위하여 습식 세정 설비(2)로 처리하는 경우 세정 폐수(14)가 발생되고 이러한 세정 폐수(14)를 폐수 전처리 설비(3)를 사용하여 전처리하고, 이후 세정 폐수(14)의 pH를 조절하여 배출 규정에 적합하도록 조절한 후 해양으로 배출하게 된다.

이후 전처리된 세정 폐수(14)의 pH를 조절하기 위해 폐수 전처리 공정이 수행된 세정 폐수(14)에 해수(16) 및 엔진 냉각수(15)를 공급하여 희석시키고, 희석된 세정 폐수(14)에 공기를 공급하여 폭기시킨다.

선박용 습식 세정 설비(2) 중 해수를 분사하여 배가스 중 SO₂를 흡수/제거하는 경우 상기 5개의 화학반응식을 따르며, 이 때 세정 폐수의 pH가 낮아지는 이유는 식 II와 III를 따르고, 해수 내 존재하는 HCO₃ ^-에 의해 산성이 일부 중화되는 반응은 식 IV를 따른다. 식 IV를 통해 생성된 CO₂(aq)가 대기 중으로 방출될 때(식 V) 식 IV은 정방향으로 촉진될 수 있고 폐수 중 CO₂(aq)를 대기 중으로 방출시키는 것은 폭기로 촉진할 수 있다.

도 3에 나타난 바와 같이 산성인 세정 폐수(14)의 중화 작용을 하는 이온은 HCO₃ ^-이나 이는 pH 4 이하 영역에서는 거의 존재하지 않는다. 즉 pH 4 이하 값을 가지는 세정 폐수(14)는 아무리 폭기를 해도 pH 가 상승하지 않는다(도 4 참조).

따라서, 본 발명에서는 세정 폐수(14)에 대해 공기 폭기를 수행하기 전에 세정 폐수(14)에 해수(16) 및 회수된 엔진 냉각수(15)를 공급함으로써 공기 폭기를 수행하여 세정폐수의 pH가 증가될 수 있도록 세정 폐수(14)의 pH를 4~5로 조절한다.

도 2에 나타난 바와 같이 세정 폐수(14)의 pH가 4~5가 되도록 희석시키는 경우 최소한의 희석 해수를 사용할 수 있고, 이후 공기를 공급한 폭기를 수행하여 세정 폐수(14)의 배출 허용치인 pH 6.5가 되게 할 수 있다.

본 발명에서 ‘회수된 엔진 냉각수’(15)는 엔진 냉각수(10)로 사용된 후 이를 회수한 엔진 냉각수(15)를 의미한다.

본 발명에서는 이와 같이 사용된 엔진 냉각수를 회수하여 사용함으로써 불필요한 펌프와 희석 탱크로 인한 재원의 낭비를 줄일 수 있다.

본 발명에서는 pH 7.5~8.5가 해수(16) 및 회수된 엔진 냉각수(15)를 세정 폐수(14)에 첨가하여 세정 폐수(14)가 pH 4~5가 되도록 하는 경우 희석 해수를 최소한으로 사용할 수 있으며 이후 세정 폐수(14)에 공기를 공급하여 폭기시킴으로써 세정 폐수(14)의 pH 를 배출 허용치인 6.5 로 조절하여 해양으로 배출한다.

본 발명은 또한, 선박 엔진(1)으로부터 발생된 배가스(12)를 세정수(11)로 처리하는 습식 세정 설비(2) 및 상기 습식 세정 설비(2)를 사용하여 발생된 세정 폐수(14)를 전처리하는 폐수 전처리 설비(3)를 포함하는 선박 습식 세정 설비의 폐수 처리 장치로서, 상기 폐수 전처리 설비(3)를 통해 전처리된 세정 폐수(14)에 해수(16) 및 회수된 엔진 냉각수(15)를 공급하여 희석시키는 희석조(미도시), 및 상기 희석조에서 희석된 세정 폐수에 공기를 공급하여 폭기시키는 폭기장치(17)를 포함하여 구성되는 선박의 습식 세정 설비의 폐수 처리 장치를 제공한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 습식 세정 설비(2) 및 폐수 전처리 설비(3)를 포함하는 선박의 습식 세정 설비의 폐수 처리 장치에서, 폐수 전처리 공정이 수행된 세정 폐수(14)에 해수(16) 및 회수된 엔진 냉각수(15)를 공급하여 희석시키는 희석조(미도시) 및 상기 희석조에서 희석된 세정 폐수(14)에 공기를 공급하여 폭기시키는 폭기장치(17)를 포함하여 구성된다.

본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 상기 희석조에는 세정 폐수(14)의 pH를 관측하는 pH 센서(미도시)가 설치되고, pH 센서를 사용하여 세정 폐수의 pH를 관측하면서 공급되는 해수 및 엔진 냉각수의 양을 제어하는 제어장치(미도시)가 pH 센서와 전기적으로 연결된 구조를 갖는다.

본 발명에 따른 선박의 습식 세정 설비의 폐수 처리 장치는 pH 센서 및 이에 전기적으로 연결되는 제어장치를 더 포함하여 구성됨으로써 사용되는 희석 해수의 양을 최소한으로 줄일 수 있다.

본 발명에 따른 선박의 습식 세정 설비의 폐수 처리 장치에서 희석된 세정 폐수(14)에 공기를 공급하여 폭기시키는 폭기 장치(17)는 희석된 세정 폐수(14)를 집하시킨 후 공기를 공급하는 별도의 폭기조일 수 있고, 희석된 세정 폐수를 해양으로 이송하는 배관에 설치되어 공기를 공급하는 폭기장치일 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 희석된 세정 폐수와 공기와의 접촉 면적을 높이기 위해 공기 분배기 및 다공판을 사용할 수 있다.

희석된 세정 폐수(14)에 공기를 제공하여 폭기시키는 방법은 당업자에 공지된 다양한 방법에 의해 수행될 수 있음은 물론이다.

한편, 본 발명은 적용 부위를 변경하여 사용하는 것이 가능하고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형을 할 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다. 따라서, 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

1: 선박 엔진 2: 습식 세정 설비
3: 폐수 전처리 설비 10: 엔진 냉각수
11: 세정수 12: 배가스
13: 세정된 가스 14: 세정 폐수
15: 회수된 엔진 냉각수 16: 해수
17: 폭기장치

Claims

선박 엔진으로부터 발생된 배가스를 습식 세정 설비로 처리하여 발생된 세정 폐수에 대해 폐수 전처리 공정을 수행하는 단계;
폐수 전처리 공정이 수행된 세정 폐수에 해수 및 회수된 엔진 냉각수를 공급하여 희석시킴으로써 세정 폐수의 pH를 조절하는 단계; 및
상기 희석된 세정 폐수에 공기를 공급하여 폭기시키는 단계를 포함하는 선박의 습식 세정 설비의 폐수 처리방법.
청구항 1에 있어서, 세정 폐수에 대해 폐수 전처리 공정을 수행하는 단계는 세정 폐수의 탁도 및 질산염의 농도를 조절하여 수행되는 것을 특징으로 하는 선박의 습식 세정 설비의 폐수 처리방법.
청구항 1에 있어서, 상기 세정 폐수의 pH를 조절하는 단계는 세정 폐수에 해수 및 회수된 엔진 냉각수를 공급하여 세정 폐수가 pH 4~5로 조절되도록 수행되는 것을 특징으로 하는 선박의 습식 세정 설비의 폐수 처리방법.
청구항 3항에 있어서, 상기 세정 폐수의 pH를 조절하는 단계는 세정 폐수에 해수 및 회수된 엔진 냉각수를 공급한 후 pH 센서를 사용하여 세정 폐수가 pH 4~5로 조절되는지 여부를 관측하면서 수행되는 것을 특징으로 하는 선박의 습식 세정 설비의 폐수 처리방법.
청구항 3에 있어서, 상기 세정 폐수에 공급되는 해수 및 회수된 엔진 냉각수는 pH 7.5~8.5 인 것을 특징으로 하는 선박의 습식 세정 설비의 폐수 처리방법.
청구항 1에 있어서, 상기 희석된 세정 폐수에 공기를 공급하여 폭기시키는 단계에서 공급되는 공기는 공기 분배기 또는 다공판을 이용하여 공급되는 것을 특징으로 하는 선박의 습식 세정 설비의 폐수 처리방법.
청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 있어서, 상기 희석된 세정 폐수에 공기를 공급하여 폭기시키는 단계는 희석된 세정 폐수를 폭기조에 저장한 후 공기를 공급하여 폭기시킴으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 선박의 습식 세정 설비의 폐수 처리방법.
청구항 1내지 6중 어느 한 항에 있어서, 상기 희석된 세정 폐수에 공기를 공급하여 폭기시키는 단계는 상기 희석된 세정 폐수를 이송하는 배관에 공기를 공급하여 폭기시킴으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 선박의 습식 세정 설비의 폐수 처리방법.
청구항 1내지 5중 어느 한 항에 있어서, 상기 폭기시킨 세정 폐수의 pH 는 6.5 이상인 것을 특징으로 하는 선박의 습식 세정 설비의 폐수 처리방법.
선박 엔진으로부터 발생된 배가스를 처리하는 습식 세정 설비 및 상기 습식 세정 설비를 사용하여 발생된 세정 폐수를 전처리하는 폐수 전처리 설비를 포함하는 선박의 습식 세정 설비의 폐수 처리 장치로서,
상기 폐수 전처리 설비를 통해 전처리된 세정 폐수에 해수 및 회수된 엔진 냉각수를 공급하여 희석시키는 희석조, 및
상기 희석조에서 희석된 세정 폐수에 공기를 공급하여 폭기시키는 폭기장치를 포함하여 구성되는 선박의 습식 세정 설비의 폐수 처리 장치.
청구항 10에 있어서, 상기 폭기장치는 희석된 세정 폐수에 공기를 공급하여 폭기시키는 폭기조 또는 희석된 세정 폐수를 이송하는 배관에 직접 연결되어 공기를 공급하는 폭기장치인 것을 특징으로 하는 선박의 습식 세정 설비의 폐수 처리 장치.
청구항 10에 있어서, 세정 폐수에 해수 및 회수된 엔진 냉각수를 공급하는 과정에서 세정 폐수의 pH를 관측하는 pH 센서 및 상기 pH 센서와 전기적으로 연결되어 세정 폐수에 공급되는 해수 및 엔진 냉각수의 양을 제어하는 제어장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 습식 세정 설비의 폐수 처리 장치.