KR20150016633A

KR20150016633A - 폐수 처리 장치, 폐수 처리 시스템, 배기 재순환 유닛, 엔진 시스템, 및 선박

Info

Publication number: KR20150016633A
Application number: KR1020157000364A
Authority: KR
Inventors: 아이 니시야마; 시게히데 히라타; 아키히코 이노마타; 마사노리 히가시다; 테츠오 노가미; 나오코 인도
Original assignee: 카와사키 주코교 카부시키 카이샤
Priority date: 2012-06-11
Filing date: 2013-06-10
Publication date: 2015-02-12
Also published as: EP2862608A1; CN104334247A; KR20170026637A; KR20170061195A; EP2862608A4; KR101786815B1; WO2013187038A1; CN104334247B

Abstract

본 발명에 따른 폐수 처리 장치(32)는 매진을 함유한 스크러버 폐수에서 매진을 제거하는 폐수 처리 장치이며, 수평 방향에 대하여 소정의 각도를 이루는 경사면(48)을 가지며 그 경사면(48)에 매진을 침전시켜 스크러버 폐수에서 매진을 분리하는 침전분리부(40)와, 침전분리부(40)의 하류에 배치되고, 원심분리 처리에 의해 스크러버 폐수에서 매진을 분리하는 원심분리부(60)를 구비하고 있다.

Description

폐수 처리 장치, 폐수 처리 시스템, 배기 재순환 유닛, 엔진 시스템, 및 선박{WASTEWATER TREATMENT DEVICE, WASTEWATER TREATMENT SYSTEM, EXHAUST GAS RECIRCULATION UNIT, ENGINE SYSTEM, AND SHIP}

본 발명은 매진(soot)을 함유한 스크러버 폐수에서 매진을 제거하는 폐수 처리 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이 폐수 처리 장치를 구비한 폐수 처리 시스템, 배기 재순환 유닛, 엔진 시스템, 및 선박에 관한 것이다.

대형 선박용 엔진에서 배출되는 배기에 함유된 질소산화물(NOx)의 양을 줄이기 위한 기술로서, 배기를 엔진으로 되돌리는 배기 재순환(EGR: Exhaust Gas Recirculation) 기술이 있다. 중유를 연료로 하는 대형 선박용 엔진의 배기 재순환에서는 배기를 엔진으로 되돌릴 때, 배기 중에 부유하는 카본 등의 부유 입자형 물질(SPM: Suspended Particulate Matter)을 제거할 필요가 있다. 배기에서 부유 입자형 물질을 제거하는 장치로는 세정수를 이용한 세정 집진 장치(스크러버)가 있다.

이 세정 집진 장치에서 사용되어 폐수(이하, "스크러버 폐수"라고 칭한다)가 된 세정수는 많은 매진(그을음 등의 고체 입자)을 함유하고 있기 때문에, 그 탁도는 매우 높고, 그대로는 선박 외부로 배출할 수가 없다. 예를 들어, IMO(International Maritime Organization: 국제해사기구)의 가이드라인에서는 탁도의 배출 규정 값이 25NTU(Nephelometric Turbidity Units)로 정해져 있는 바, 상술한 스크러버 폐수의 탁도는 예를 들어 5000NTU 정도가 된다. 그 때문에, 스크러버 폐수를 선박 외부로 배출하려면, 어떤 방법으로든 내부에 함유된 매진을 제거해야 한다.

이에 관해, 특허문헌 1에서는 배기의 세정에 사용한 물(즉 스크러버 폐수)에서 매진을 분리하는 원심분리부를 구비한 폐수 처리 장치가 제안되어 있다. 요컨대, 특허문헌 1에 기재된 발명에서는 원심분리기를 이용하여 스크러버 폐수에서 매진을 제거하고 있다.

또한, 강에서 퍼 올린 물 등을 정수하는 정수장에서는 침전지라고 불리는 설비가 설치되어 있다. 이 침전지에서는 퍼올린 물에 포함된 모래 등의 이물질을 침전시키고 이물질을 제거할 수 있다. 침전지에는 다수의 경사관(수평 방향에 대하여 소정의 각도를 이룬 관)이 설치되는 경우가 있다(예를 들면, 특허문헌 2 및 특허문헌 3 참조). 이물질이 경사관의 경사면에 도달할 때까지의 침강 거리는 침전지의 바닥에 도달할 때까지의 침강거리보다 짧기 때문에, 경사관의 경사면은 침전지의 닥보다 이물질이 빨리 침전한다. 그 때문에, 침전지에 경사관을 설치함으로써 정수장의 처리능력을 향상시킬 수 있다.

일본특허출원공개 2004-81933호 일본특허출원공개 2001-276844호 일본특허출원공개 2002-346581호

여기서, 발명자들의 실험에 의해, 일반적인 산업용 원심분리기를 이용한 경우, 2회에서 3회의 원심분리 처리를 하지 않으면 스크러버 폐수의 탁도가 배출 규정 값 이하로는 되지 않는 것이 판명되었다. 그 때문에, 원심분리기만으로 스크러버 폐수의 탁도를 배출 규정 값 이하로 감소시키려고 하면, 2대에서 3대의 원심분리기를 직렬로 배치하거나 2배에서 3배의 처리능력을 가진 원심분리기를 이용하여 처리후의 스크러버 폐수를 반복 처리해야 한다. 어느 쪽이든 폐수 처리 장치가 전체적으로 커지는 동시에 스크러버 폐수의 처리에 대량의 에너지(전력)가 필요하게 된다.

또한, 산업용 원심분리기에서는 원심력을 창출하는 우산형(원뿔형) 부재가 축 방향으로 다수 나열되어 있다. 그리고 인접한 우산형 부재의 간격은 0.5mm 정도로 매우 좁다. 그런데 스크러버 폐수에는 입경이 작은 매진뿐만 아니라 입경이 0.5mm를 초과하는 큰 매진도 포함되어 있다. 그 때문에, 원심분리기만으로 스크러버 폐수의 처리를 하면, 원심분리기에 매진이 쌓이기 쉽고, 빈번한 메인티넌스가 필요하게 된다. 이와 같이, 원심분리기는 원심력을 이용하기 때문에 스크러버 폐수에서 입경이 작은 매진을 제거하는 처리에는 적합하지만, 입경이 큰 매진을 제거하는 처리에는 적합하지 않다.

또한, 원심분리기에 설치된 우산형 부재의 간격을 크게 하여 원심분리기에 매진이 쌓이기 어렵게 하는 방법도 생각할 수 있지만, 이러한 구성은 분리 처리의 효율이 감소하기 때문에 바람직하지 않다. 또한, 원심분리기의 상류에 필터를 설치하는 방법도 생각할 수 있지만, 입경이 큰 매진에 의해 필터가 곧 막혀버리고, 빈번한 메인티넌스가 필요한 것에 변함없다.

또한, 상술한 침전지는 강에서 퍼 올린 물 등을 정화하는 것이지만, 발명자들은 스크러버 폐수에서 매진을 제거하는 장치로서 이 침전지를 응용할 수 없을지에 대해 검증을 하였다. 그 결과, 다수의 경사관을 설치한 용기에 스크러버 폐수를 유입하면, 다음과 같은 문제가 발생하는 것이 밝혀졌다. 요컨대, 스크러버 폐수에서 제거된 매진은 모래 등과 비교하여 질량에 비해서는 경사관의 경사면에서 큰 마찰력을 받기 때문에, 경사관에는 침전된 매진이 미끄러져 떨어지지 않고 퇴적하는 경우가 있고, 이로 인하여 처리 능력이 감소하는 것이 판명된 것이다.

본 발명은 상기와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 작은 에너지로 가동할 수 있고, 메인티넌스가 용이하고, 설치 스페이스를 작게 할 수 있으며, 게다가 스크러버 폐수에서 매진을 정밀하게 제거할 수 있는 폐수 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 예에 따른 폐수 처리 장치는 매진을 함유한 스크러버 폐수에서 매진을 제거하는 폐수 처리 장치이며, 수평 방향에 대하여 소정의 각도를 이루는 경사면을 가지며, 그 경사면에 매진을 침전시켜 상기 스크러버 폐수에서 매진을 분리하는 침전분리부와, 상기 침전분리부의 하류에 배치되고, 원심분리 처리에 의해 상기 스크러버 폐수에서 매진을 분리하는 원심분리부를 구비하고 있다.

이 폐수 처리 장치의 상류에 위치하는 침전분리부에서는 침전에 의해 매진을 분리하기 때문에, 가동에 큰 에너지가 필요하지 않는 동시에 입경이 큰 매진도 쌓이기 어렵다. 또한, 폐수 처리 장치의 하류에 위치하는 원심분리부는 원심분리 처리에 의해 매진을 분리하기 때문에, 입경이 작은 매진도 정밀하게 제거할 수 있다. 따라서 이 폐수 처리 장치에 따르면, 서로 보완하는 분리부를 최적의 배치로 조합되어 있기 때문에, 전체적으로 작은 에너지로 가동할 수 있고, 메인티넌스가 쉽고, 설치 스페이스를 작게 할 수 있으며, 게다가 스크러버 폐수에서 매진을 정밀하게 제거할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 예에 따른 배기 재순환 유닛은 디젤 엔진의 배기를 그 디젤 엔진에 되돌리는 배기 재순환 유닛이며, 상기 배기를 세정하여 스크러버 폐수를 배출하는 세정 집진 장치와, 상기 세정 집진 장치에서 배출된 스크러버 폐수에서 매진을 제거하는 상기한 폐수 처리 장치를 구비하고 있다.

본 발명의 일 예에 따른 폐수 처리 장치는 매진을 함유한 스크러버 폐수에서 매진을 제거하는 폐수 처리 장치이며, 매진을 침전시켜 상기 스크러버 폐수에서 매진을 분리하는 침전분리부를 구비하고, 상기 침전분리부는 상기 스크러버 폐수가 유입되는 수조와, 상기 수조의 내부이며 하단 부분이 상기 수조의 바닥면보다 상부에 위치하도록 배치되고, 상기 스크러버 폐수가 통과하는 복수의 경사관과, 상기 복수의 경사관을 진동시키는 진동 수단을 가진다.

이러한 구성에 따르면, 진동 수단에 의해 경사관이 진동하기 때문에, 경사관에 퇴적된 매진이 수조의 바닥면에 떨어지기 쉽고, 매진이 경사관 안에서 쌓이기 어렵게 할 수 있다. 또한, 여기서 말하는 "진동"이란, 주기가 비교적 긴 것 외에 주기가 짧은 이른바 "요동"도 포함된다.

또한, 상기한 폐수 처리 장치에 있어서, 상기 수조는 상기 경사관의 상부에 위치하는 상판부와, 상기 상판부에서 상부를 향해 연장되는 액주관을 가지며, 상기 스크러버 폐수의 수면이 상기 액주관 안에 위치하도록 구성되어 있어도 좋다. 이러한 구성에 따르면, 상판부의 하부에 스크러버 폐수의 수면(자유 수면)이 형성되지 않기 때문에, 진동 수단에 의한 진동에도 스크러버 폐수의 수면이 크게 흔들리지 않고, 그 결과, 매진의 침강에 악영향을 주는 것을 방지할 수 있다.

또한, 상기한 폐수 처리 장치에 있어서, 상기 액주관에는 상기 경사관을 통과한 스크러버 폐수를 배출하는 유출 포트가 형성되어 있어도 좋다. 이러한 구성에 따르면, 유출 포트가 상판부보다 상부에 위치하고 있기 때문에 스크러버 폐수의 수면을 액주관 안에 위치시키는 조절을 쉽게 행할 수 있다.

또한, 상기한 폐수 처리 장치에 있어서, 상기 수조는 상기 액주관에 설치되어 수동 또는 자동으로 상기 수조 안의 공기를 배출할 수 있는 에어 벤트 밸브를 더 가지고 있어도 좋다. 이러한 구성에 따르면, 수조 안의 공기가 적절하게 배출되기 때문에, 스크러버 폐수의 수면을 보다 확실하게 액주관 안에 위치시킬 수 있다.

본 발명의 일 예에 따른 배기 재순환 유닛은 디젤 엔진의 배기를 그 디젤 엔진에 되돌리는 배기 재순환 유닛이며, 상기 배기를 세정하여 스크러버 폐수를 배출하는 세정 집진 장치와, 상기 세정 집진 장치에서 배출된 스크러버 폐수에서 매진을 제거하는 상기한 폐수 처리 장치를 구비하고, 상기 진동 수단은 상기 디젤 엔진의 운전 때에 생기는 진동을 진동원으로 상기 복수의 경사관을 진동시킨다.

이러한 구성에 따르면, 디젤 엔진의 진동을 진동 수단의 추가 진원으로 이용하기 때문에, 별도로 추가 진동 장치 등을 설치할 필요가 없고, 폐수 처리 장치의 구성을 단순화할 수 있다.

본 발명의 일 예에 따른 선박은 디젤 엔진과, 그 디젤 엔진의 배기를 그 디젤 엔진에 되돌리는 배기 재순환 유닛을 갖는 엔진 시스템을 구비한 선박이며, 상기 배기 재순환 유닛은 상기 배기를 세정하여 스크러버 폐수를 배출하는 세정 집진 장치와, 상기 세정 집진 장치에서 배출된 스크러버 폐수에서 매진을 제거하는 상기한 폐수 처리 장치를 갖고, 상기 진동 수단은 운행 때에 생기는 흔들림을 진동원으로 상기 복수의 경사관을 진동시킨다.

이러한 구성에 따르면, 선박의 흔들림을 진동 수단의 추가 진동원으로 이용하기 때문에 별도로 추가 진동 장치 등을 설치할 필요가 없고, 폐수 처리 장치의 구성을 단순화할 수 있다.

본 발명의 일 예에 따른 폐수 처리 시스템은 매진을 함유한 스크러버 폐수에서 매진을 분리하여 제거하는 폐수 처리 장치를 구비하고, 매진을 함유하기 전, 함유하는 때, 및 함유한 후 중 적어도 하나의 타이밍에서 상기 스크러버 폐수를 소정 온도 이상으로 가열하고, 가열된 스크러버 폐수를 상기 폐수 처리 장치에 공급하도록 구성되어 있다.

여기서, 발명자들은 종래 알려져 있던 응집과 분산의 이론과 달리, 물의 온도가 높으면 그 물에 포함된 매진(그을음)이 응집하기 쉽다는 것을 발견했다. 그리고, 상기한 폐수 처리 시스템에서는 스크러버 폐수를 소정 온도 이상으로 가열하여 매연의 응집을 촉진하고, 응집된 매진을 스크러버 폐수로부터 분리하여 제거하도록 구성되어 있다. 그 때문에, 상기한 폐수 처리 시스템에 따르면, 스크러버 폐수에서 효율적으로 매진을 제거할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 예에 따른 배기 재순환 유닛은 디젤 엔진의 배기를 그 디젤 엔진에 되돌리는 배기 재순환 유닛이며, 상기 배기를 세정하여 스크러버 폐수를 배수하는 세정 집진 장치와, 상기 스크러버 폐수에서 매진을 분리하여 제거하는 폐수 처리 장치를 구비하고, 상기 세정 집진 장치 안에 있어서, 상기 배기가 갖는 열에 의해 상기 스크러버 폐수를 소정 온도 이상으로 가열하고, 가열된 스크러버 폐수를 상기 폐수 처리 장치에 공급하도록 구성되어 있다.

이 배기 재순환 유닛에 따르면, 세정 집진 장치 안에서 스크러버 폐수를 소정 온도 이상으로 가열한 후에, 가열된 스크러버 폐수를 폐수 처리 장치에 공급한다. 그 때문에, 스크러버 폐수 안에 있어서, 매진의 응집이 촉진되어 폐수 처리 장치는 스크러버 폐수에서 효율적으로 매진을 제거할 수 있다.

또한, 상기한 배기 재순환 유닛은 상기 세정 집진 장치와 상기 폐수 처리 장치를 연결하는 연결부와, 상기 연결부 안의 스크러버 폐수를 보온하는 연결부 보온부를 더 구비하여도 좋다. 이러한 구성에 따르면, 폐수 처리 장치에 유입되는 스크러버 폐수의 온도 감소를 억제할 수 있기 때문에, 보다 효율적으로 매진을 제거할 수 있다.

또한, 상기한 배기 재순환 유닛은 상기 폐수 처리 장치 안의 스크러버 폐수를 보온하는 장치 보온부를 더 구비하여도 좋다. 이러한 구성에 따르면, 폐수 처리 장치에 유입된 스크러버 폐수의 온도 저하를 억제할 수 있기 때문에, 보다 효율적으로 매진을 제거할 수 있다.

또한, 상기 배기 재순환 유닛에 있어서, 상기 세정 집진 장치 안에서 상기 스크러버 폐수를 75℃ 이상으로 가열하는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 따르면, 폐수 처리 장치 안에 충분히 높은 온도의 스크러버 폐수가 유입되기 때문에, 효율적으로 매진을 제거할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 예에 따른 엔진 시스템은 디젤 엔진과, 상기한 배기 재순환 유닛을 구비하고 있다. 또한, 본 발명의 일 예에 따른 선박은 상기한 엔진 시스템을 구비하고 있다.

상술한 폐수 처리 장치에 따르면, 작은 에너지로 가동할 수 있고, 메인티넌스가 용이하고, 설치 스페이스를 작게 할 수 있으며, 게다가 스크러버 폐수에서 매진을 정밀하게 제거할 수 있다.

도 1은 제1 실시예에 따른 엔진 시스템의 블록도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 폐수 처리 장치의 블록도이다.
도 3은 도 2에 나타낸 침전분리부의 개략도이다.
도 4는 도 2에 나타낸 원심분리부의 개략도이다.
도 5는 제2 실시예에 따른 엔진 시스템의 블록도이다.
도 6은 도 5에 나타낸 폐수 처리 장치의 블록도이다.
도 7은 도 6에 나타낸 침전분리부의 개략도이다.
도 8은 제3 실시예의 침전분리부의 개략도이다.
도 9는 도 8의 변형예인 침전분리부의 개략도이다.
도 10은 제4 실시예에 따른 폐수 처리 시스템의 블록도이다.
도 11은 도 10에 나타낸 침전분리부의 개략도이다.
도 12는 도 10에 나타낸 원심분리부의 개략도이다.
도 13은 제5 실시예에 따른 엔진 시스템의 블록도이다.

이하, 본 발명의 실시예에 대해 도면을 참조하면서 설명한다. 이하에서는 모든 도면에 걸쳐 동일하거나 동등한 요소에는 같은 참조부호를 부여하고, 중복되는 설명은 생략한다.

(제1 실시예)

먼저, 제1 실시예에 대해 설명한다.

<엔진 시스템>

우선, 본 실시예에 따른 엔진 시스템(101)을 설명한다. 도 1은 엔진 시스템(101)의 블록도이다. 도 1에서 굵은 실선은 소기(2사이클 엔진에서는 "소기"이며, 4사이클 엔진에서는 "급기"이지만, 이하에서는 양쪽 모두를 통합하여 "소기"라고 칭한다)의 흐름을 나타내고 있으며, 굵은 점선은 배기의 흐름을 나타내고 있다. 본 실시예에 따른 엔진 시스템(101)은 선박(100)에 탑재된 선박용 엔진 시스템(101)이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 엔진 시스템(101)은 디젤 엔진(10)과, 과급기(20)와, 배기 재순환 유닛(30)을 구비하고 있다.

디젤 엔진(10)은 엔진 시스템(101)의 중심이 되는 구성 요소이다. 디젤 엔진(10)은 추진용 프로펠러(미도시)에 연결되어 있으며, 이 프로펠러를 회전시킨다. 본 실시예의 디젤 엔진(10)은 대형 선박용이며, 이른바 중유를 연료로 하기 때문에 그 배기가스에는 SOx뿐만 아니라 다량의 그을음이 포함된다.

과급기(20)는 디젤 엔진(10)에 압축 공기를 공급하기 위한 장치이다. 과급기(20)는 터빈부(21)와 컴프레서부(22)를 갖고 있다. 터빈부(21)에는 디젤 엔진(10)에서 배기가 공급되고, 배기의 에너지에 의해 터빈부(21)가 회전한다. 터빈부(21)와 컴프레서부(22)는 샤프트부(23)에 의해 연결되어 있으며, 터빈부(21)가 회전함에 따라 컴프레서부(22)도 회전한다. 컴프레서부(22)가 회전하면, 외부에서 받아들인 대기가 압축되고, 압축된 대기는 소기로서 디젤 엔진(10)에 공급된다.

배기 재순환 유닛(30)은 디젤 엔진(10)에 배기를 되돌리는 유닛이다. 디젤 엔진(10)에서 배출된 배기는 과급기(20)뿐만 아니라 배기 재순환 유닛(30)에도 공급된다. 자세한 내용은 후술하지만, 배기 재순환 유닛(30)에 공급된 배기는 부유 입자형 물질이 제거되고 디젤 엔진(10)에 되돌려진다. 디젤 엔진(10)에서 배출되는 배기는 산소 농도가 낮기 때문에 이것을 디젤 엔진(10)에 되돌림으로써 연소 온도가 낮아진다. 그 결과, 디젤 엔진(10)에서 배출되는 NOx의 배출량을 줄일 수 있다.

<배기 재순환 유닛>

다음으로, 본 실시예에 따른 배기 재순환 유닛(30)에 대해 설명한다. 상술 한 바와 같이, 배기 재순환 유닛(30)은 디젤 엔진(10)에 배기를 되돌리는 유닛이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 배기 재순환 유닛(30)은 세정 집진 장치(스크러버)(31)와, 폐수 처리 장치(32)와, EGR 블로워(33)를 가지고 있다.

세정 집진 장치(31)는 디젤 엔진(10)의 배기에서 부유 입자형 물질을 제거하는 장치이다. 상술한 바와 같이, 대형 선박용 디젤 엔진의 배기에는 다량의 부유 입자형 물질이 포함되기 때문에, 대형 선박에 사용되는 배기 재순환 유닛에는 세정 집진 장치가 필요하게 된다. 세정 집진 장치(31)는 배기에서 부유 입자형 물질을 제거하기 위해 세정수를 사용한다. 배기에서 부유 입자형 물질을 제거하는 방법으로서, 세정수 안으로 배기를 통과시키는 방식, 배기에 세정수를 분사하는 방식, 세척수를 스며들게 한 부재 사이로 배기를 통과시키는 방식 등이 있지만, 어느 방식을 채용하여도 좋다. 세정 집진 장치(31)에서 사용된 세정수는 스크러버 폐수로서 폐수 처리 장치(32)에 배출된다.

폐수 처리 장치(32)는 세정 집진 장치(31)에서 배출된 스크러버 폐수를 처리하는 장치이다. 스크러버 폐수는 부유 입자형 물질이 굳어진 대량의 매진이 포함되기 때문에 그대로는 선박 외부로 배수할 수가 없다. 스크러버 폐수를 선박 외부로 배수하는 것이라면, 폐수 처리 장치(32)에 의해 스크러버 폐수의 탁도를 소정의 값 이하로 낮출 필요가 있다. 또한, 세정 집진 장치(31)에서 배출된 스크러버 폐수에는 입경이 작은 것에서부터 큰 것까지 다양한 입경의 매진이 포함된다. 그 외에 폐수 처리 장치(32)에 대한 자세한 내용은 후술한다.

EGR 블로워(33)는 세정 집진 장치(31)를 거친 배기를 승압하고, 승압한 배기를 소기로서 디젤 엔진(10)에 되돌리는 장치이다. EGR 블로워(33)는 블로워(34)와 전동 모터(35)를 가지고 있다. 블로워(34)는 전동 모터(35)에 의해 구동된다. 세정 집진 장치(31)에 의해 부유 입자형 물질이 제거된 배기는 이 블로워(34)에 의해 승압된다. 그리고 EGR 블로워(33)(블로워(34))에 의해 승압된 배기는 과급기(20)에서 압축된 대기와 혼합되어 디젤 엔진(10)에 공급된다.

<폐수 처리 장치>

다음으로, 본 실시예에 따른 폐수 처리 장치(32)에 대하여 설명한다. 폐수 처리 장치(32)는 스크러버 폐수에서 매진을 제거하는 장치이다. 여기서, 도 2는 폐수 처리 장치(32)의 블록도이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 폐수 처리 장치(32)는 침전분리부(40)와, 침전분리부(40)의 하류에 위치하는 원심분리부(60)를 가지고 있다.

침전분리부(40)는 매진을 침전시킴으로써 스크러버 폐수에서 매진을 제거하는 부분이다. 여기서, 도 3은 본 실시예에 따른 침전분리부(40)의 개략도이다. 편의상, 도 3의 지면 상하좌우를 각각 단순히 "상", "하", "좌", "우"라고 부르며 설명한다. 또한, 도 3의 지면의 상하 방향은 연직 방향(중력이 걸리는 방향)과 일치한다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 침전분리부(40)는 수조(41)와, 칸막이판(42)과, 경사관 그룹(43)에 의해 주로 구성되어 있다.

수조(41)의 내부는 스크러버 폐수로 채워져 있다. 수조(41)의 좌우 방향 중앙 부근이며 수조(41)의 바닥면(44)보다 상부에, 칸막이판(42)이 배치되어 있다. 또한, 이 칸막이판(42)과 수조(41)의 우측벽 사이에는 경사관 그룹(43)이 배치되어 있다. 그리고 경사관 그룹(43)의 하단 부분은 수조(41)의 바닥면(44)보다 상부에 위치하고 있다. 이하에서는 수조(41)의 내부 중 경사관 그룹(43)보다 좌측 영역과 경사관 그룹(43)보다 하부 영역을 합친 영역(45)을 "제1 영역"이라고 부르고, 칸막이판(42), 경사관 그룹(43) 및 수조(41)의 우측벽으로 둘러싸인 영역(수조(41)의 우상 영역)(46)을 "제2 영역"이라고 부르기로 한다.

그러면 경사관 그룹(43)은 제1 영역(45)과 제2 영역(46)의 경계에 위치해 있다고 말할 수 있다. 경사관 그룹(43)은 수평방향 단면이 직사각형인 다수의 경사관(47)이 일체로 되어 구성되어 있다. 또한, 도 3에서는 좌우 방향으로 복수 늘어선 경사관(47)을 도시하고 있지만, 경사관(47)은 좌우 방향뿐만 아니라 도 3의 지면 깊이 방향으로도 다수 늘어서 있다. 각 경사관(47)은 하부 부분이 제1 영역(45)에 개구되고, 상부 부분이 제2 영역(46)에 개구되어 있다. 요컨대, 제1 영역(45)은 각 경사관(47)을 통해 제2 영역(46)과 연통되어 있다. 또한, 각 경사관(47)은 수평 방향에 대하여 소정의 경사 각도(예를 들면 60도)만 기울어져 있다. 그 때문에, 각 경사관(47)은 경사면(48)을 가지고 있으며, 이 경사면(48)은 수평 방향에 대하여 소정의 경사 각도만큼 기울어져 비스듬하게 상부(좌상)를 향하고 있다(면하고 있다).

수조(41)의 좌측벽에는 제1 영역(45)에 개구되는 유입 포트(49)가 형성되어 있다. 또한, 수조(41)의 우측벽에는 제2 영역(46)에 개구되는 유출 포트(50)가 형성되어 있다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 침전분리부(40)에는 세정 집진 장치(31)에서부터 스크러버 폐수가 유입되지만, 이 스크러버 폐수는 상기한 유입 포트(49)에서 수조(41)로 유입된다. 그리고 수조(41)에 유입된 스크러버 폐수는 도 3의 화살표로 나타낸 바와 같이, 수조(41)의 제1 영역(45)에 들어가면, 수조(41)의 바닥면(44)의 방향(하부)을 향하고, 그 다음에 각 경사관(47)을 하부에서 상부로 빠져나와서 제2 영역(46)에 유입되고, 최종적으로 유출 포트(50)에서 배출된다.

상기한 바와 같이, 수조(41)에 들어간 스크러버 폐수는 반드시 어느 하나의 경사관(47)을 통과한다. 그리고 스크러버 폐수가 경사관(47)을 통과할 때, 스크러버 폐수 안의 매진이 각 경사관(47)의 경사면(48)에 침전된다. 만일 매진이 수조(41)의 바닥면(44)에 침전한다고 하면, 매진은 바닥면(44)에 정착하여 침전이 완료되기 위해서는 비교적 긴 거리를 계속 침강해야 한다. 이에 반해, 본 실시예에서는 경사관(47)의 경사면(48)에 매진이 침전하기 때문에, 매진은 짧은 거리의 침강으로 침전이 완료된다. 또한, 본 실시예에서는 다수의 경사관(47), 즉 다수의 경사면(48)을 나란히 배치하고 있기 때문에, 매진이 침전하는 면의 면적이 매우 크다. 이로써 본 실시예에서는 다량의 매진의 침전을 짧은 시간에 완료시킬 수 있다. 또한, 각 경사관(47)의 경사면(48)에 침전된 매진은 어느 정도 퇴적하면 자중에 의해 수조(41)의 바닥면(44)에 낙하한다. 스크러버 폐수는 이렇게 하여 매진이 분리(제거)된 후, 유출 포트(50)에서 원심분리부(60)로 배출된다.

이상으로 설명한 바와 같이, 침전분리부(40)는 중력을 이용하여 스크러버 폐수에서 매진을 분리하는 것이다. 그 때문에, 가동을 위해 큰 동력은 필요 없다. 또한, 스크러버 폐수는 좁은 간극을 통과하지 않기 때문에, 스크러버 폐수에 입경이 큰 매진이 많이 포함되어 있어도 쌓이기 어렵다. 그 때문에, 본 실시예의 침전분리부(40)는 작은 에너지로 가동할 수 있고, 메인티넌스도 매우 쉽다. 또한, 같은 양의 스크러버 폐수를 처리하는 경우, 침전분리부(40)는 후술하는 원심분리부(60)보다 전체를 작게 구성할 수 있다.

이어서, 본 실시예의 원심분리부(60)에 대해 설명한다. 원심분리부(60)는 원심분리 처리에 의해 스크러버 폐수에서 매진을 제거하는 부분이다. 여기서, 도 4는 본 실시예에 따른 원심분리부(60)의 개략도이다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 원심분리부(60)는 수용 용기(61)와, 축관(62)과, 다수의 회전판(63)을 가지고 있다.

수용 용기(61)는 축관(62) 및 회전판(63)을 수용하는 용기이다. 수용 용기(61)는 원통형으로 형성된 원통부(64)와, 원통부(64)의 상부에 배치된 상면부(65)를 갖고 있다. 상면부(65)의 중앙에는 상면부(65)를 관통하는 유출관(66)이 배치되어 있으며, 그 유출관(66)의 내부에는 유출관(66)을 관통하는 유입관(67)이 배치되어 있다.

축관(62)은 수용 용기(61)의 내부에 수용된 원관형 부재이다. 축관(62)은 유입관(67)에 연통되어 있으며, 수용 용기(61)(본체부(64))의 중심축을 따라 연장되어 있다. 또한, 축관(62)은 전동 모터(미도시)를 구동원으로 고속(예들 들면 10,000rpm)으로 회전한다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 원심분리부(60)에는 침전분리부(40)에서 배출 된 스크러버 폐수가 유입되지만, 구체적으로는 스크러버 폐수는 유입관(67)을 통해 이 축관(62)으로 유입된다. 또한, 축관(62)에 유입된 스크러버 폐수는 하단에 형성된 유출 구멍(68)을 통해 수용 용기(61) 안으로 유입된다.

회전판(63)은 축관(62)과 함께 회전하는 부재이다. 회전판(63)은 축관(62)의 축 방향을 따라 늘어서 있으며, 축관(62)에 직접 고정되어 있다. 회전판(63)은 우산형(원뿔형)의 형상을 가지고 있으며, 원주 방향으로 등간격으로 늘어선 유통 구멍(69)이 형성되어 있다. 또한, 각 회전판(63)의 간격은 도 4에서는 넓게 도시되어 있지만, 실제로는 매우 좁고, 그 간격은 예를 들어 0.5mm이다. 또한, 이 간격을 유지하기 위해, 본 실시예에서는 각 회전판(63) 사이에 예를 들어 두께 0.5mm의 스페이서(미도시)가 삽입되어 있다.

축관(62)의 내부를 통해서 수용 용기(61) 안으로 유출된 스크러버 폐수는 각 회전판(63)의 유통 구멍(69)을 거쳐서 유출관(66)에서 선박 외부로 배출된다. 그리고 스크러버 폐수가 회전판(63)을 통과할 때, 스크러버 폐수에는 원심력이 가해져 비중이 큰 매진이 스크러버 폐수에서 분리된다. 또한, 분리된 매진은 원통부(64)의 내벽에 퇴적된다. 이와 같이, 원심분리부(60)에 유입된 스크러버 폐수는 강제로 매진 입자가 분리된 후, 원심분리부(60)(수용 용기(61))에서 배출된다.

또한, 원심분리부(60)를 구성하는 각 회전판(63)은 서로의 간격이 매우 좁기 때문에, 만일 유입되는 스크러버 폐수에 입경이 큰 매진이 많이 포함되어 있으면, 즉시 매진이 회전판(63) 사이에 쌓여버린다. 한편, 원심분리부(60)는 원심력을 이용하여 강제로 매진을 분리하기 때문에, 입경이 작은 매진을 정밀하게 분리 할 수 있다. 요컨대, 원심분리부(60)는 입경이 큰 매진의 제거는 어렵지만, 입경이 작은 매진의 제거에 매우 효과적이다.

이상과 같이, 본 실시예에 따른 폐수 처리 장치(32)에서는 입경이 큰 매진 의 제거에 효과적인 침전분리부(40)를 상류측에 배치하고 있다. 그리고 침전분리부(40)는 작은 에너지로 작동할 수 있고 메인티넌스가 용이하며 원심분리부(60)보다 작게 구성할 수 있다. 또한, 입경이 작은 입자의 매진의 제거에 효과적인 원심분리부(60)가 하류측에 배치되어 있다. 또한, 원심분리부(60)의 상류에 침전분리부(40)가 배치되어 있기 때문에 원심분리부(60)에는 입경이 큰 매진 거의 유입되지 않는다. 이와 같이, 본 실시예에 따른 폐수 처리 장치(32)는 서로 보완하는 분리부(40,60)가 최적의 배치로 조합되어 있고, 전체적으로 작은 에너지로 가동할 수 있고, 메인티넌스가 용이하고, 설치 스페이스를 작게 할 수 있으며, 게다가 스크러버 폐수에서 매진을 정밀하게 제거할 수 있다.

또한, 발명자들의 실험에 의해, 탁도가 5000NTU이었던 스크러버 폐수가, 침전분리부(40)를 통과함으로써 탁도가 110NTU까지 감소하는 것이 확인되었다. 또한, 탁도가 110NTU인 스크러버 폐수가, 원심분리부(60)를 통과함으로써 탁도가 5NTU까지 감소하는 것이 확인되었다. 따라서 탁도가 5000NTU 정도의 스크러버 폐수이라면, 본 실시예에 따른 폐수 처리 장치(32)를 한 번만 통과시킴으로써 IMO의 가이드라인에서 정해진 배출 규정 값인 25NTU 이하로 탁도를 감소시키는 수 있고, 그 결과 선박 외부로 배수할 수가 있다.

이상이 제1 실시예의 설명이다. 이상에서는 디젤 엔진(10)의 배기의 세정에 사용된 스크러버 폐수를 처리하는 폐수 처리 장치(32)에 대해 설명했지만, 폐수 처리 장치가 보일러의 배기나 소각로 배기의 세정에 사용된 스크러버 폐수를 처리하는 것이어도 좋다.

(제2 실시예)

다음으로, 제2 실시예에 대해 설명한다. 여기서, 도 5는 본 실시예에 따른 엔진 시스템(101)의 블록도이고, 도 6은 도 5에 나타낸 폐수 처리 장치(32)의 블록도이며, 도 7은 도 6에 나타낸 침전분리부(40)의 개략도이다. 도 5 내지 도 7에 나타낸 바와 같이, 제2 실시예에서는 폐수 처리 장치(32)가 진동 수단(70)을 가지고 있는 점에서 제1 실시예의 경우와 상이하다. 이하, 진동 수단(70)을 중심으로 설명한다.

진동 수단(70)은 침전분리부(40)의 경사관(47)(경사관 그룹(43))을 진동시키기 위한 수단이다. 이 진동 수단(70)은 디젤 엔진(10)의 운전 때에 생기는 진동을 진동원으로 경사관(47)을 진동시킨다. 구체적으로는 진동 수단(70)은 디젤 엔진(10)과 침전분리부(40)를 연결하는 연결 부재(71)를 가지고 있다. 이와 같이, 침전분리부(40)는 디젤 엔진(10)에 연결되어 있기 때문에, 디젤 엔진(10)의 진동이 침전분리부(40) 나아가서는 경사관(47)으로 전해진다.

이와 같이, 진동 수단(70)이 경사관(47)을 진동시킴으로써 다음과 같은 효과를 나타낸다. 즉, 상술한 바와 같이, 각 경사관(47)의 경사면(48)에 침전된 매진은 어느 정도 퇴적되면 자중에 의해 수조(41)의 바닥면(44)으로 낙하하지만, 모든 매진이 낙하하는 것이 아니며, 아무런 대책을 세우지 않으면 퇴적된 매진이 낙하하지 않고 경사관(47)에 쌓이는 경우도 있다. 이것은 매진이, 그 질량에 비해 경사면(48)에서 큰 마찰력을 받기 때문에 생기는 현상이다. 이에 반해, 본 실시예에서는 진동 수단(70)이 경사관(47)을 진동시키기 때문에, 퇴적된 매진이 수조(41)의 바닥면(44)으로 낙하하는 것을 촉진한다. 이로써 매진이 경사관(47) 안에서 쌓이기 어려워져 침전분리부(40)의 기능 저하를 방지할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 진동 수단(70)의 진동원으로 디젤 엔진(10)의 운전 때에 생기는 진동을 이용하고 있다. 그 때문에, 별도로 추가 진동 장치 등을 이용하지 않고 경사관(47)을 진동시킬 수 있다. 따라서 폐수 처리 장치(32)의 구성을 단순화할 수 있다. 또한, 본 실시예에서는 디젤 엔진(10)과 침전분리부(40)를 연결 부재(71)로 연결하는 경우에 대해 설명했지만, 예를 들면, 디젤 엔진(10)과 침전분리부(40)를 공통의 바닥에 배치하여 디젤 엔진(10)의 진동이 침전분리부(40)(경사관(47))에 전달되도록 구성하여도 좋다.

(제3 실시예)

다음으로, 제3 실시예에 대해 설명한다. 본 실시예에 따른 선박(300)은 침전분리부(40)의 구성이 제2 실시예에 따른 선박(200)의 것과 다르지만, 그 이외의 구성은 기본적으로 동일하다. 이하에서는 본 실시예의 침전분리부(40)를 중심으로 설명한다.

도 8은 본 실시예에 따른 침전분리부(40)의 개략도이다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에 따른 침전분리부(40)는 제2 실시예에 따른 침전분리부(40)와 마찬가지로, 수조(41)와, 칸막이판(42)과, 경사관 그룹(43)에 의해 주로 구성되어 있다. 다만, 본 실시예의 수조(41)는 제2 실시예의 수조(41)에는 없는 상판부(51)와, 제1 액주관(52)과, 제2 액주관(53)을 갖고 있다.

상판부(51)는 수조(41)의 내부를 상부에서 덮는 부재이다. 본 실시예에서는 상판부(51)는 경사관 그룹(43)의 상부, 즉 제2 영역(46)과, 제1 영역(45)을 포함한 수조(41)의 상면 전체를 덮도록 확장되어 있다. 제1 액주관(52) 및 제2 액주관(53)은 모두 상판부(51)에서 상부를 향해 연장되는 부재이다. 이 중 제1 액주관(52)은 상판부(51)의 제1 영역(45)에 해당하는 위치에 설치되어 있다. 또한, 제2 액주관(53)은 상판부(51)의 제2 영역(46)에 해당하는 위치에 설치되어 있다. 제1 액주관(52) 및 제2 액주관(53)에는 각각 액체를 통과시키지 않고 공기만 통과시키는 에어 벤트 밸브(54)가 설치되어 있다. 이 에어 벤트 밸브(54)는 수조(41)(제1 액주관(52) 및 제2 액주관(53)) 내의 공기를 자동으로 빼도록 구성되어도 좋고, 수동으로 빼도록 구성되어 있어도 좋다. 또한, 제2 액주관(53)에는 유출 포트(50)가 형성되어 있다.

본 실시예의 침전분리부(40)는 상기와 같은 구성 요소를 가지고 있으며, 게다가 수조(41) 안의 스크러버 폐수의 수면(자유 수면)이, 액주관(52,533) 안에 위치하도록 구성되어 있다. 구체적으로는 스크러버 폐수는 펌프(미도시)를 이용하여 침전분리부(40)에 공급되지만, 그 펌프의 토출 압력이 일정 이상이 되도록 조절함으로써 스크러버 폐수의 수면을 상판부(51)보다 상부의 액주관(52,53) 안에 위치시키고 있다. 또한, 유출 포트(50)가 상판부(51)보다 낮은 위치에 형성되어 있는 경우에는 유출 포트(50)에 밸브를 설치하거나 하여 유출 포트(50)에 있어서의 저항을 조절할 필요가 있다. 그런데, 본 실시예에서는 유출 포트(50)가 상판부(51)보다 상부에 형성되어 있기 때문에, 스크러버 폐수의 수면을 액주관(52,53) 안에 위치시키는 것과 같은 조절을 비교적 쉽게 행할 수 있다.

이상과 같이, 본 실시예의 침전분리부(40)는 스크러버 폐수의 수면이 액주관(52,53) 안에 위치하도록 구성되어 있다. 이러한 구성에 의해, 다음과 같은 작용 효과를 나타낼 수 있다. 스크러버 폐수의 수면이 액주관(52,53) 안에 위치한다는 것은 즉, 상판부(51)의 하부에는 수면이 형성되지 않는(기액 계면이 없는)다는 것이다. 여기서, 제2 실시예에서 설명한 바와 같이, 디젤 엔진(10)과 침전분리부(40)는 연결되어 있으며, 디젤 엔진(10)의 진동이 침전분리부(40)에 전해진다. 침전분리부(40)에 진동이 전해지면, 침전분리부(40)(수조(41)) 안의 스크러버 폐수의 수면은 크게 흔들린다. 만일 스크러버 폐수의 수면이 수조(41)의 전체에 퍼져 있으면, 수면의 흔들림이 스크러버 폐수의 내부까지 전해져 매진의 침강에 악영향을 미친다. 반면에, 본 실시예에서는 상판부(51)의 하부에 수면이 형성되지 않기 때문에, 수면의 흔들림으로 인한 영향을 최소한으로 억제할 수 있다.

이상과 같이, 침전분리부(40)(경사 관(47))를 진동시키는 경우, 스크러버 폐수의 수면을 액주관(52,53) 안에 위치시키는 것은 매우 효과적이다. 또한, 침전분리부(40)를 도 8에 나타낸 구성 대신에 도 9에 나타낸 구성으로 해도 좋다. 도 9는 도 8의 변형예를 나타낸 도면이다. 도 9에 나타낸 침전분리부(40)의 수조(41)는 상판부(51)가 경사관 그룹(43)의 상부에만 위치하고, 즉 제2 영역(46)만을 덮고 있으며, 또 제1 액주관(52)을 갖고 있지 않다. 이러한 구성이어도, 제2 영역(46)에 있어서의 스크러버 폐수의 흔들림을 줄일 수 있기 때문에, 이 흔들림이, 매진의 침강에 미치는 영향을 줄일 수 있다.

이상이 제2 실시예 및 제3 실시예의 설명이다. 또한, 상술한 폐수 처리 장치(32)는 디젤 엔진(10)의 배기의 세정에 사용된 스크러버 폐수를 처리하는 것이었지만, 예를 들면 폐수 처리 장치(32)가 보일러의 배기나 소각로의 배기의 세정에 사용된 스크러버 폐수를 처리하는 것이어도 좋다. 이 경우, 진동 수단(70)의 진동원으로 가진 장치 등을 이용하여도 좋고, 또한 그 밖에 기존의 회전 기계의 진동을 진동원으로 해도 좋다.

또한, 폐수 처리 장치(32)가 디젤 엔진(10)의 배기의 세정에 사용된 스크러버 폐수를 처리하는 것이어도 침전분리부(40)가 디젤 엔진(10)의 진동을 전달하기 어려운 위치에 배치되는 경우가 있다. 이 경우, 진동 수단(70)은 디젤 엔진(10)의 진동 대신에, 또는 해당 진동과 함께 선박(100)의 운행 때에 발생하는 흔들림을 진동원으로 경사관(47)을 진동시키도록 구성되어 있어도 좋다.

(제4 실시예)

다음으로, 제4 실시예에 대해 설명한다. 도 10은 본 실시예에 따른 폐수 처리 시스템(1)의 블록도이다. 도 10에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에 따른 폐수 처리 시스템(1)은 가열 장치(2)와, 상술한 폐수 처리 장치(32)에 의해 주로 구성되어 있다.

가열 장치(2)는 스크러버 폐수를 소정 온도 이상으로 가열하는 장치이다. 가열 장치(2)에서는 스크러버 폐수를 예를 들어 75℃ 이상으로 가열한다. 가열 장치(2)의 열원은 특별히 한정되지 않고, 전열기를 이용하여 가열하여도 좋고, 고온의 증기를 이용하여 가열하여도 좋고, 배기의 열을 이용하여 가열하여도 좋다. 또한, 본 실시예에서는 가열 장치(2)는 세정 집진 장치(31)의 하류에 배치되어 있지만, 세정 집진 장치(31)의 상류에 배치되어 있어도 좋고, 세정 집진 장치(31) 안에 배치되어 있어도 좋다. 요컨대, 가열 장치(2)는 매진을 함유하기 전의 스크러버 폐수(즉 사용 전의 세정수)를 가열하여도 좋고, 매진을 포함하는 때의 스크러버 폐수를 가열하여도 좋고, 매진을 포함한 후의 스크러버 폐수를 가열하여도 좋다. 이와 같이, 스크러버 폐수는 적어도 상기한 어느 하나의 타이밍에 가열되면 된다. 그리고 가열 장치(2)로 가열된 스크러버 폐수는 폐수 처리 장치(32)에 공급된다.

폐수 처리 장치(32)는 지금까지 설명한 폐수 처리 장치(32)와 마찬가지로, 침전분리부(40)와 원심분리부(60)를 가지고 있다. 다만, 본 실시예의 침전분리부(40)는 장치 보온부(55)를 가지고 있다. 장치 보온부(55)는 폐수 처리 장치(32) 안의 스크러버 폐수를 보온하는 부재이며, 여기에서는 침전분리부(40) 안의 스크러버 폐수를 보온한다. 도 11에 나타낸 바와 같이, 장치 보온부(55)는 수조(41)의 외부 표면을 덮도록 배치되어 있다. 장치 보온부(55)는 공지의 단열 재료로 형성되어 있다. 다만, 장치 보온부(55)는 수조(41)의 외측에 배치된 외벽을 가지며, 그 외벽과 수조(41)의 사이를 진공으로 하여 수조(41) 안의 열이 외부로 전달되기 어려워지도록 구성하여도 좋다. 또한, 장치 보온부(55)는 수조(41) 안의 스크러버 폐수의 온도를 유지하기 위해(또는 상승시키기 위해), 발열하는 등 수조(41) 안의 스크러버 폐수에 열을 가할 수 있도록 구성하여도 좋다. 이러한 장치 보온부(55)를 구비함으로써 가열 장치(2)로 가열된 스크러버 폐수를 원하는 온도로 유지한 채 침전분리부(40)에서 폐수 처리를 행할 수 있다.

또한, 본 실시예의 원심분리부(60)도 장치 보온부(55)를 가지고 있다. 장치 보온부(55)는 폐수 처리 장치(32) 안의 스크러버 폐수를 보온하는 부재이며, 여기에서는 원심분리부(60) 안의 스크러버 폐수를 보온한다. 도 12에 나타낸 바와 같이, 장치 보온부(55)는 수용 용기(61)의 외부 표면을 덮도록 배치되어 있다. 장치 보온부(55)는 침전분리부(40)에서 이용한 것과 동일하며, 공지의 단열 부재로 형성되어 있다. 또한, 장치 보온부(55)는 이중 구조가 되도록 구성되어 있어도 좋고, 스크러버 폐수에 열을 가할 수 있도록 구성되어 있어도 좋다. 이러한 장치 보온부(55)를 구비함으로써 가열 장치(2)로 가열된 스크러버 폐수를 원하는 온도로 유지한 채 폐수 처리를 행할 수 있다.

또한, 이상에서는 장치 보온부(55)가 폐수 처리 장치(32) 안의 스크러버 폐수를 보온하는 예로서, 침전분리부(40) 안의 스크러버 폐수를 보온하는 경우 및 원심분리부(60) 안의 스크러버 폐수를 보온하는 경우에 대해 설명했다. 다만, 장치 보온부(55)는 폐수 처리 장치(32) 안의 침전분리부(40) 및 원심분리부(60) 이외의 배관 등 안의 스크러버 폐수도 보온한다. 예를 들어, 도 10에 나타낸 바와 같이, 장치 보온부(55)는 가열 장치(2)에서 침전분리부(40)로 이어지는 배관 및 침전분리부(40)에서 원심분리부(60)로 이어지는 배관의 외부 표면을 덮도록 배치되어 있으며, 이러한 배관을 흐르는 스크러버 폐수도 보온한다.

<가열에 의한 효과>

상기와 같이, 본 실시예에 따른 폐수 처리 시스템(1)에서는 폐수 처리를 하기 전에 스크러버 폐수를 가열하지만, 이하에서는 이 가열에 의한 효과에 대하여 설명한다. 또한, 이 효과를 설명하기 전에, 일반적으로 알려져 있는 DLVO 이론에 의한 입자의 응집 및 분산과 온도의 관계에 대해 설명한다. 이 DLVO 이론이란, 물에 녹지 않는 입자의 수중에 있어서의 응집 및 분산은 입자간 척력 에너지(E1)와 입자간 인력 에너지(E2)의 차이(총합)에 의해 결정된다는 것이다. 예를 들어, 입자간 척력 에너지(E1)가 입자간 인력 에너지(E2)보다 큰 경우에는 입자가 분산하고, 입자간 척력 에너지(E1)가 입자간 인력 에너지(E2)보다 작은 경우에는 입자는 응집한다.

여기서, 입자간 척력 에너지(E1)는 아래의 제1 식(및 제2 식)으로 나타낼 수 있다. 또한, 입자간 인력 에너지(E2)는 아래의 제3 식으로 나타낼 수 있다. 제1 식 및 제2 식에 따르면, 물의 절대 온도(T)가 상승하면 입자간 척력 에너지(E1)는 상승한다. 한편, 입자간 인력 에너지(E2)는 물의 절대 온도(T)에 영향을 받지 않는다. 그 때문에, DLVO 이론에 따르면, 액체의 절대 온도(T)가 커지면 입자의 응집성은 나빠진다.

[식 1]

그리고 상술한 침전분리부(40) 및 원심분리부(60)에서는 입자(매진)의 응집성이 나빠지면 처리 능력이 낮아지고, 반대로 응집성이 좋아지면 처리 능력이 향상된다. 이것은 입경의 제곱에 비례하여 입자의 침강 속도가 커지기 때문이다. 침전분리부(40)는 중력으로, 원심분리부(60)는 원심력으로 입자(매진)를 침강시키는 것이기 때문에, 매진의 침강 속도가 폐수 처리 능력에 영향을 준다. 요컨대, 침전분리부(40) 및 원심분리부(60)는 매진의 응집성이 악화됨으로써 매진이 침강하기 어려워진 결과, 처리 능력이 감소하는 것이다.

상기와 같이, DLVO 이론에 따르면, 스크러버 폐수의 절대 온도(T)가 커지면, 폐수 처리 장치의 능력은 감소하는 것이지만, 발명자들의 시험에서는 이와 다른 결과를 얻을 수 있었다. 해당 시험에서는 수평에 대해 60도 기울인 단일 경사관을 이용하여 스크러버 폐수의 온도와 침전분리부(40)의 처리 능력의 관계를 검증했다. 이 시험에 의해 아래의 표 1에 나타낸 결과를 얻을 수 있었다. 요컨대, 탁도가 658NTU(Nephelometric Turbidity Units)인 스크러버 폐수를 상온인 25℃에서 폐수 처리한 결과 80 ~ 90NTU가 되었다. 한편, 동일하게 탁도가 658NTU인 스크러버 폐수를 80 ~ 90℃까지 가열하고, 그 후에 폐수 처리를 실시한 결과, 20 ~ 30NTU까지 감소했다.

또한, 원심분리기를 이용하여 시험을 실시하여 스크러버 폐수의 온도와 원심분리부의 처리 능력의 관계에 대해서도 검증했다. 또한 해당 시험에서는 웨스트팔리아 세퍼레이터 저팬(Westfalia Separateor Japan)제의 OSD2형 연속식 디스크형 원심분리기를 이용하여 유량 100L/Hr으로 3분간 이 원심분리기를 가동시켰다. 이러한 시험에 따라 아래의 표 2에 나타낸 결과를 얻을 수 있었다. 요컨대, 탁도가 1875NTU인 스크러버 폐수를 6℃, 30℃, 50℃, 및 75℃의 각 온도로 가열하여 폐수 처리를 실시한 결과, 처리 후의 탁도가 각각 81NTU, 51NTU, 36NTU, 및 20NTU가 되었다.

이상과 같이, 중력을 이용한 폐수 처리 및 원심력을 이용한 폐수 처리 중 어느 것에 있어서도, 스크러버 폐수의 온도가 높아짐에 따라 처리 능력이 향상되는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 본 실시예에 따른 폐수 처리 시스템(1)에 따르면, 가열 장치(2)에 의해 스크러버 폐수를 가열하고 그 온도를 장치 보온부(55)에 의해 유지한 채 폐수 처리 장치(32)에서 폐수 처리를 하기 때문에, 매우 효율적으로 매진을 제거할 수 있다.

이와 같이, DLVO 이론에 반하여, 스크러버 폐수의 온도가 상승하면 폐수 처리 능력이 향상된다는 결과를 얻을 수 있었지만, 이것은 입자의 브라운 운동이 관여하고 있는 것이 아닐까라고 발명자들은 추측한다. 요컨대, 입자의 운동 에너지(E3)는 아래의 제4 식으로 표현되지만, 물의 절대 온도(T)가 상승하면 입자의 운동 에너지(E3)도 상승한다. 이에 따라 입자의 브라운 운동이 활발해지면 입자끼리의 충돌 횟수가 증가하여 응집하기 쉬워진다고 생각할 수 있다. 요컨대, 입자간 척력 에너지(E1)에 의한 영향보다 입자의 운동 에너지(E3)의 영향이 우세하여 입자의 응집성이 향상되었다고 생각할 수 있다. 그 결과, 스크러버 폐수의 온도가 상승하면 폐수 처리 능력이 향상되었다고 추측된다.

[식 2]

(제5 실시예)

다음으로, 제5 실시예에 대해 설명한다. 도 13은 본 실시예에 따른 엔진 시스템의 블록도이다. 도 13에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에 따른 배기 재순환 유닛(30)은 조절 밸브(36)를 가지고 있다.

조절 밸브(36)는 세정 집진 장치(31)에 공급된 세정수의 유량을 조절하고, 나아가서는 스크러버 폐수의 온도를 조절하는 밸브이다. 상술한 바와 같이, 세정 집진 장치(31)에서는 세정수에 의해 배기가 세정되지만, 그 때에 배수 및 세정수(스크러버 폐수) 사이에서 열교환이 이루어진다. 요컨대, 세정 집진 장치(31) 안에 있어서, 세정수(스크러버 폐수)가, 배기가 가진 열에 의해 가열된다. 이때, 조절 밸브(36)에 의해 세정수의 유량을 늘리면 스크러버 폐수의 상승 온도는 작아지고, 세정수의 유량을 줄이면 스크러버 폐수의 상승 온도는 커진다. 이와 같이, 조절 밸브(36)를 조절함으로써 가열 후의 스크러버 폐수의 온도를 임의로 설정할 수 있다. 또한, 온도 센서(미도시)를 예를 들어 세정 집진 장치(31)의 하류에 설치하고, 이 온도 센서로부터 얻은 스크러버 폐수 온도에 따라 조절 밸브(36)의 개도가 조절되도록 구성하여도 좋다.

스크러버 폐수의 온도가 높으면 폐수 처리 능력이 향상되는 경향이 있지만, 표 2 등에 나타낸 바와 같이, 적어도 75℃ 정도까지 가열하면 폐수 처리 장치(32)는 충분히 높은 능력을 발휘하는 수 있다. 따라서 스크러버 폐수는 75℃ 이상으로 가열하는 것이 바람직하다. 또한, 스크러버 폐수가 증발해 버려서는 배기 재순환 유닛(30)이 성립하지 않기 때문에 실질적으로 스크러버 폐수 온도는 100℃ 미만으로 억제할 필요가 있다.

또한, 세정 집진 장치(31)와 폐수 처리 장치(32)를 연결하는 연결부(37)는 배관만으로 구성되어 있어도 좋지만, 스크러버 폐수에 응집제를 첨가하기 위하거나 버퍼의 역할을 하기 위한 탱크를 갖고 있어도 좋다. 또한, 연결부(37)의 외부 표면에는 연결부 보온부(56)가 설치되어 있다. 연결부(37)에 탱크가 포함되어 있는 경우에는 이 탱크에도 연결부 보온부(56)가 설치된다. 연결부 보온부(56)는 장치 보온부(55)와 마찬가지로, 공지의 단열 부재로 형성되어 연결부(37) 안의 스크러버 폐수를 보온할 수 있다. 또한, 연결부 보온부(56)는 이중 구조가 되도록 구성되어 있어도 좋고, 스크러버 폐수에 열을 가할 수 있도록 구성되어 있어도 좋다. 이와 같이, 연결부(37)에 연결부 보온부(56)를 설치함으로써 가열 장치(2)로 가열된 스크러버 폐수를 원하는 온도로 유지한 채 폐수 처리 장치(32)에 공급할 수 있다.

이상이 제4 실시예 및 제5 실시예에 따른 배기 재순환 유닛(30)의 설명이다. 제4 실시예에서 설명한 바와 같이, 스크러버 폐수에서 매진을 분리하여 제거하는 폐수 처리 장치를 이용하는 경우, 스크러버 폐수를 가열함으로써 그 처리 능력을 향상시킬 수 있다. 그리고 제5 실시예에서는 세정 집진 장치(31)에 있어서 스크러버 폐수를 소정 온도 이상으로 가열하고, 가열한 스크러버 폐수를 연결부 보온부 (56)에 의해 보온하면서 폐수 처리 장치(32)에 공급하여 높은 온도를 유지하면서 폐수 처리 장치(32)에서 스크러버 폐수를 처리하고 있다. 그 때문에, 매우 효율적으로 스크러버 폐수에서 매진을 제거할 수 있다.

또한, 제5 실시예의 세정 집진 장치(31)는 스크러버 폐수를 가열하는 것이므로 제4 실시예의 가열 장치(2)에 해당한다. 이와 같이, 세척 집진 장치(31)가 가열 장치(2)에 해당하기 때문에, 제5 실시예에 따른 배기 재순환 유닛(30)은 제4 실시예에 따른 폐수 처리 시스템(1)을 포함하고 있다고 말할 수 있다.

제4 실시예 및 제5 실시예에서는 폐수 처리 장치(32)가, 침전분리부(40)와 원심분리부(60)를 포함하는 경우에 대해 설명했지만, 이 대신에 필터를 이용한 분리부를 사용하여도 좋다. 스크러버 폐수의 온도가 상승하면 매진의 응집이 촉진되기 때문에, 필터를 이용한 분리부이어도 폐수 처리의 능력은 향상된다.

이상, 본 발명의 실시예에 대해 도면을 참조하여 설명했지만, 구체적인 구성은 이러한 실시예에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위의 설계 변경 등이 있어도 본 발명에 포함된다.

본 발명에 따른 폐수 처리 장치는 작은 에너지로 가동할 수 있고, 메인티넌스가 쉽고, 설치 스페이스를 작게 할 수 있으며, 게다가 스크러버 폐수에서 매진을 정밀하게 제거할 수 있다. 따라서 폐수 처리 장치의 기술 분야에 있어서 유익하다.

1: 폐수 처리 시스템 2: 가열 장치
10: 디젤 엔진 30: 배기 재순환 유닛
31: 세정 집진 장치 32: 폐수 처리 장치
37: 연결부 40: 침전분리부
41: 수조 47: 경사관
48: 경사면 50: 유출 포트
51: 상판부 52: 제1 액주관
53: 제2 액주관 54: 에어 벤트 밸브
55: 장치 보온부 56: 연결부 보온부
60: 원심분리부 70: 진동 수단
100: 선박 101: 엔진 시스템

Claims

매진을 함유한 스크러버 폐수에서 매진을 제거하는 폐수 처리 장치이며,
수평 방향에 대하여 소정의 각도를 이루는 경사면을 가지며, 그 경사면에 매진을 침전시켜 상기 스크러버 폐수에서 매진을 분리하는 침전분리부와,
상기 침전분리부의 하류에 배치되고, 원심분리 처리에 의해 상기 스크러버 폐수에서 매진을 분리하는 원심분리부를 구비한 것을 특징으로 하는 폐수 처리 장치.
디젤 엔진의 배기를 그 디젤 엔진에 되돌리는 배기 재순환 유닛이며,
상기 배기를 세정하여 스크러버 폐수를 배수하는 세정 집진 장치와,
상기 세정 집진 장치에서 배출된 스크러버 폐수에서 매진을 제거하는 청구항 제 1 항에 기재된 폐수 처리 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 배기 재순환 유닛.
매진을 함유한 스크러버 폐수에서 매진을 제거하는 폐수 처리 장치이며,
매진을 침전시켜 상기 스크러버 폐수에서 매진을 분리하는 침전분리부를 구비하고,
상기 침전분리부는
상기 스크러버 폐수가 유입되는 수조와,
상기 수조의 내부이며 하단 부분이 상기 수조의 바닥면보다 상부에 위치하도록 배치되고, 상기 스크러버 폐수가 통과하는 복수의 경사관과,
상기 복수의 경사관을 진동시키는 진동 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 장치.
제 3 항에 있어서, 상기 수조는
상기 경사관의 상부에 위치하는 상판부와,
상기 상판부에서 상부를 향해 연장되는 액주관을 가지며,
상기 스크러버 폐수의 수면이 상기 액주관 안에 위치하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 장치.
제 4 항에 있어서, 상기 액주관에는 상기 경사관을 통과한 스크러버 폐수를 배출하는 유출 포트가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 장치.
제 5 항에 있어서, 상기 수조는 상기 액주관에 설치되어 수동 또는 자동으로 상기 수조 안의 공기를 배출할 수 있는 에어 벤트 밸브를 더 갖는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 장치.
제 5 항에 있어서, 디젤 엔진의 배기를 그 디젤 엔진에 되돌리는 배기 재순환 유닛이며,
상기 배기를 세정하여 스크러버 폐수를 배출하는 세정 집진 장치와,
상기 세정 집진 장치에서 배출된 스크러버 폐수에서 매진을 제거하는 청구항 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 폐수 처리 장치를 구비하고,
상기 진동 수단은 상기 디젤 엔진의 운전 때에 생기는 진동을 진동원으로 상기 복수의 경사관을 진동시키는 것을 특징으로 하는 배기 재순환 유닛.
디젤 엔진과, 그 디젤 엔진의 배기를 그 디젤 엔진에 되돌리는 배기 재순환 유닛을 갖는 엔진 시스템을 구비한 선박이며,
상기 배기 재순환 유닛은
상기 배기를 세정하여 스크러버 폐수를 배출하는 세정 집진 장치와,
상기 세정 집진 장치에서 배출된 스크러버 폐수에서 매진을 제거하는 청구항 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 폐수 처리 장치를 갖고,
상기 진동 수단은 운행 때에 생기는 흔들림을 진동원으로 상기 복수의 경사관을 진동시키는 것을 특징으로 하는 선박.
매진을 함유한 스크러버 폐수에서 매진을 분리하여 제거하는 폐수 처리 장치를 구비하고, 매진을 함유하기 전, 함유하는 때, 및 함유한 후 중 적어도 하나의 타이밍에서 상기 스크러버 폐수를 소정 온도 이상으로 가열하고, 가열된 스크러버 폐수를 상기 폐수 처리 장치에 공급하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 폐수 처리 시스템.
디젤 엔진의 배기를 그 디젤 엔진에 되돌리는 배기 재순환 유닛이며,
상기 배기를 세정하여 스크러버 폐수를 배수하는 세정 집진 장치와,
상기 스크러버 폐수에서 매진을 분리하여 제거하는 폐수 처리 장치를 구비하고,
상기 세정 집진 장치 안에 있어서, 상기 배기가 갖는 열에 의해 상기 스크러버 폐수를 소정 온도 이상으로 가열하고, 가열된 스크러버 폐수를 상기 폐수 처리 장치에 공급하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 배기 재순환 유닛.
제 10 항에 있어서, 상기 세정 집진 장치와 상기 폐수 처리 장치를 연결하는 연결부와,
상기 연결부 안의 스크러버 폐수를 보온하는 연결부 보온부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 배기 재순환 유닛.
제 10 항 또는 제 11 항에 있어서, 상기 폐수 처리 장치 안의 스크러버 폐수를 보온하는 장치 보온부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 배기 재순환 유닛.
제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 세정 집진 장치 안에서 상기 스크러버 폐수를 75℃ 이상으로 가열하는 것을 특징으로 하는 배기 재순환 유닛.
디젤 엔진과,
제 2 항, 제 7 항, 제 10 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 기재된 배기 재순환 유닛을 구비한 것을 특징으로 하는 엔진 시스템.
제 14 항에 기재된 엔진 시스템을 구비한 것을 특징으로 하는 선박.