KR20150023828A - 분체와 액체의 혼합 용해 장치 및 이를 사용하는 밸러스트수 처리 장치 - Google Patents
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Abstract
액체 중에 분체가 혼입된 혼합액을 저류하는 저류조(3)와, 해당 저류조(3)로부터 혼합액을 받아 해당 혼합액을 용해액과 미용해분 함유액으로 분리하는 액체 사이클론(9)과, 저류조(3)의 혼합액 배출구(3B)로부터 액체 사이클론(9)의 혼합액 수납구(9C)로 혼합액을 공급하는 혼합액 공급 라인(8)과, 액체 사이클론(9)에 설치된 미용해분 함유액 배출구(9B)로부터 배출되는 미용해분 함유액을 상기 혼합액 공급 라인(8)으로 귀환시키는 미용해분 함유액 귀환 라인(10)을 갖고, 해당 미용해분 함유액 귀환 라인(10)이 상기 혼합액 공급 라인(8)에 접속됨으로써 순환 라인(11)을 형성하고 있다.
Description
본 발명은, 분체와 액체를 혼합하여 용해시키는 것에 의해 용해액을 형성할 때, 미용해분의 발생이 없어 용해 농도를 높일 수 있는 분체와 액체의 혼합 용해 장치, 및 이를 사용하여 선박의 밸러스트 탱크(ballast tank)에 실리는 밸러스트수(ballast water)에 대하여 원하는 처리를 하기 위한 밸러스트수 처리 장치에 관한 것이다.
분체상의 고형물과 액체를 혼합하여, 용해시키는 혼합 용해 장치로서, 여러 가지 방식의 장치가 있지만, 단시간에 효율적으로 용해시킬 것이 요구되고 있다. 또한, 분체와 액체의 혼합 용해 장치는, 예컨대 선박에 싣는 밸러스트수에 대하여, 살균제를 첨가해 밸러스트수 중의 플랑크톤이나 세균을 살균하는 밸러스트수 처리 장치에 있어서, 분체 살균제를 해수에 용해시켜 소정 농도의 살균제 용해액을 조제하기 위해서 이용된다.
<종래의 분체와 액체의 혼합 용해 장치>
분체상의 고형물과 액체의 혼합 기술로서, 고형물 및 액체를 공통의 투입관에 공급하고, 해당 투입관에 연결된 혼합기에 있어서 특수 형상의 회전반(핀 밀(pin mill))에 의해 혼합과 교반을 행하는 장치(핀형 혼합 장치)가 알려져 있다(특허문헌 1). 특허문헌 1에 있어서의 회전반은, 원판 형상의 회전 부재와, 해당 회전 부재의 한쪽 판면에 입설(立設)되어 있어 해당 회전 부재의 회전에 의해서 고형물과 액체를 혼합하고, 교반하는 복수개의 핀 형상의 돌기 부분을 구비하고 있다. 그 때문에, 특허문헌 1에 의하면, 해당 회전반을 회전시키면, 돌기 부분이 고형물과 액체의 혼합물에 교반력을 작용시켜, 분체가 액체 중에서 생기는 분체의 미용해 부분의 뭉치인 「덩어리」를 분쇄한다. 이에 의해, 액체를 압송(壓送)에 의해 공급하는 것에 의해 생기는 공기의 말려듦(이른바 「기포 수반」)을 최대한 적게 하도록 하고 있다. 특허문헌 1에서는, 상기 투입관은 회전반이 배치되어 있는 위치에서는 비스듬히 하방으로 연장되어 있다. 그리고, 이 투입관의 축선(軸線)에 대하여 회전면을 직각으로 하는 회전반의 하부 주위 영역으로부터 용액이 취출된다.
<종래의 밸러스트수 처리 장치>
일반적으로, 짐을 싣지 않거나 또는 적하가 소정의 중량보다도 적은 상태의 선박은, 프로펠러(propeller) 몰수심도(沒水深度)의 확보, 안정된 항행(航行)의 확보 등의 필요성으로부터, 항행 전에 밸러스트 탱크에 밸러스트수(예컨대 해수 또는 하천수)가 주수(注水)된다. 반대로, 소정의 중량 이상으로 적하를 하여 항행하는 경우에는, 밸러스트 탱크로부터 밸러스트수가 수중으로 배출된다.
서로 환경이 다른 선적항과 하역항 사이를 왕복하는 선박에 의해, 각각의 항구에서 밸러스트수의 취수(取水) 및 배수가 행해지면, 취수가 행해진 항구의 물에 포함되는 세균이나 플랑크톤(plankton) 등의 생물이 배수가 행해진 항구의 수역에 유입되게 된다. 그 결과로서, 배수가 행해진 항구의 수역의 원래의 생태계가 교란된다. 그래서, 2004년 2월, 선박의 밸러스트수 관리에 관한 국제 회의에서, 선박의 밸러스트수 및 밸러스트수 중의 침전물의 규제 및 관리를 위한 국제 조약이 채택되어, 밸러스트수의 처리가 의무화되게 되었다.
국제해사기구(IMO: International Maritime Organization)가 정하는 밸러스트수의 처리 기준에 의하면, 선박으로부터 배출되는 밸러스트수에 포함되는 50㎛ 이상의 생물(주로 동물 플랑크톤)의 수가 1m3 중에 10개 미만, 10㎛ 이상 50㎛ 미만의 생물(주로 식물 플랑크톤)의 수가 1mL 중에 10개 미만, 콜레라균(Vibrio cholera)의 수가 100mL 중에 1cfu 미만, 대장균(Escherichia coli)의 수가 100mL 중에 250cfu 미만, 장구균(Enterococcus)의 수가 100mL 중에 100cfu 미만이 되도록 규정되어 있다.
종래의 밸러스트수 처리 장치는, 예컨대 특허문헌 2에 의해 알려져 있다. 이 종래의 밸러스트수 처리 장치는, 밸러스트수로서 해수를 취수할 때에, 해수를 여과해서 수생 생물을 포착하여 제거하는 여과 장치와, 해수 중의 세균을 살균시키는 살균제를 여과된 해수 중에 공급하는 살균제 공급 장치와, 살균제가 공급된 여과 해수 중에 캐비테이션(cavitation)을 발생시켜 여과 해수 중에 상기 살균제를 확산시키는 것에 의해 여과 해수 중의 세균을 살균시킴과 더불어 여과 해수 중의 잔존 수생 생물을 파괴시키는 벤튜리 관(Venturi tube) 장치를 구비하고 있다.
그러나, 특허문헌 1의 핀형 혼합 장치에서는, 액체에 분체 고형물을 혼합하여 용해시킬 때에, 용해 농도를 높이는 것에 한계가 있다. 그 때문에, 취출되는 용액이 미용해 고형물을 함유하고 있거나 또는 저농도이거나 하여, 그의 개선의 여지를 남기고 있다.
또한, 혼합 용해 장치를, 선박의 밸러스트수 처리 장치에 있어서 분체 살균제를 해수에 용해시키기 위해서 이용하는 경우에는, 미용해분이 없고 고농도인 분체 살균제 용해액을 효율적으로 조제할 것이 요망되고 있다.
본 발명의 목적은, 미용해분이 없고 고농도로 분체를 용해 가능한 분체와 액체의 혼합 용해 장치를 제공하는 것, 및 이와 같은 혼합 용해 장치를 사용한 효율적인 밸러스트수 처리 장치를 제공하는 것이다.
전술한 목적은, 이하와 같이 구성되는 본 발명에 따른 분체와 액체의 혼합 용해 장치 그리고 이를 사용한 밸러스트수 처리 장치에 의해 달성된다.
<분체와 액체의 혼합 용해 장치>
본 발명의 분체와 액체의 혼합 용해 장치는 액체 중에 분체를 혼합하여 용해시키는 장치로서,
액체 중에 분체가 혼입된 혼합액을 저류하는 저류조(槽)와,
해당 저류조로부터 혼합액을 받아 해당 혼합액을 분체가 용해되어 있는 용해액과 미용해된 분체를 함유하는 미용해분 함유액으로 분리하는 액체 사이클론과,
저류조로부터 액체 사이클론으로 혼합액을 공급하는 혼합액 공급 라인과,
액체 사이클론으로부터 배출되는 미용해분 함유액을 상기 혼합액 공급 라인으로 귀환시키는 미용해분 함유액 귀환 라인을 갖고,
해당 미용해분 함유액 귀환 라인이 상기 혼합액 공급 라인에 접속됨으로써 순환 라인을 형성하고 있다.
이와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 저류조에 분체가 혼입된 혼합액이 저류되고, 이 혼합액이 혼합액 공급 라인을 거쳐서 액체 사이클론으로 오게 된다. 이 혼합액은 분체가 액체 중에 균일하게 혼입되어 있는지 또는 불균일하게 혼입되어 있는지를 막론하고, 액체 중에 분체가 존재하고 있는 상태이다. 또한, 이 혼합액은 액체에 분체의 일부가 용해되어, 미용해된 분체를 포함하는 상태이다. 액체 사이클론에서는 혼합액이 원심력에 의해 분리된다. 즉, 분체가 액체에 용해되어 있고 비중이 작은 용해액이 액체 사이클론의 중심부에, 미용해된 분체를 포함하고 비중이 큰 혼합액(이하, 미용해분 함유액이라고 한다)이 액체 사이클론의 주위부에 위치하도록 분리된다.
용해액은 액체 사이클론 중심부로부터 유도되어 용해액 배출구로부터 배출된다. 미용해분 함유액은 사이클론 주위부로부터 유도되어 미용해분 함유액 배출구로부터 배출된다. 이 미용해분 함유액은, 미용해분 함유액 귀환 라인을 거쳐서 상기 혼합액 공급 라인으로 귀환되고, 저류조로부터 유도되는 혼합액에 합류되어, 재차 상기 액체 사이클론으로 보내진다. 미용해분 함유액 귀환 라인이 상기 혼합액 공급 라인에 접속됨으로써 순환 라인을 형성하고 있다. 이와 같이, 순환 라인을 미용해분 함유액이 순환하고 있는 동안에, 축차적으로 미용해된 분체가 액체에 용해되어 용해액이 되고, 그 용해액이 상기 액체 사이클론 중심부로부터 유도되어 배출된다. 이렇게 해서, 배출되는 용해액은 미용해된 분체를 포함하지 않고, 농도가 높은 것이 된다.
본 발명에 있어서, 액체 사이클론으로부터 용해액을 배출하는 용해액 배출 라인과,
용해액 배출 라인으로부터 절환(切換) 밸브를 거쳐서 분기되는 분기 라인을 추가로 갖고,
분기 라인이 미용해분 함유액 귀환 라인에 합류 접속되어 있는 것이 바람직하다.
혼합 용해 장치의 운전 개시 직후에 있어서, 액체 사이클론의 용해액 배출구로부터 배출되는 용해액의 농도가 아직 충분히 높아져 있지 않은 시기에, 상기 절환 밸브를 전환해서, 이 저농도 용해액을 분기 라인으로 유도하여 미용해분 함유액 귀환 라인에 합류시키고, 미용해분 함유액과 함께 순환 라인에서 순환시킨다. 이와 같이 함으로써 액체 사이클론의 용해액 배출구로부터 배출되는 용해액의 농도를 높일 수 있게 된다.
<밸러스트수 처리 장치>
본 발명의 밸러스트수 처리 장치는 전술한 본 발명의 분체와 액체의 혼합 용해 장치를 사용한다.
본 발명에 따른 밸러스트수 처리 장치는, 밸러스트수로서 취수된 액체를 밸러스트 탱크까지 유도하는 밸러스트수 취수관로와, 상기 밸러스트수 취수관로에 개재되어 상기 액체를 여과해서 상기 액체 중의 생물을 포착하는 여과 장치와, 상기 여과 후의 액체 중에 존재하는 생물과 세균을 살균하는 살균제를 공급하는 살균제 공급 장치와, 상기 밸러스트수 취수관로에 개재되어 상기 살균제 공급 장치로부터 공급된 살균제를 상기 여과 후의 액체에 균일하게 혼합하는 혼합 장치를 구비하고, 상기 살균제 공급 장치는, 분체 살균제를 액체에 용해시키는 혼합 용해 장치를 구비하며, 상기 혼합 용해 장치가 전술한 본 발명에 따른 분체와 액체의 혼합 용해 장치이다.
본 발명은, 이상과 같이, 저류조로부터의 분체와 액체의 혼합액을 액체 사이클론에서 용해액과 미용해분 함유액으로 분리하여, 용해액만을 용해액 배출구로부터 배출하고, 미용해분 함유액을 순환 라인에서 순환시키는 것으로 했기 때문에, 미용해분 함유액을 순환시키는 동안에 분체가 액체 중에 충분히 용해되어, 미용해분을 포함하지 않는 높은 농도의 용해액을 얻을 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태로서의 분체와 액체의 혼합 용해 장치의 개요 구성도이다.
도 2는 이 발명의 실시형태에 따른 혼합 용해 장치를 사용한, 이 발명의 제 1 실시형태에 따른 밸러스트수 처리 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 이 발명의 실시형태에 따른 혼합 용해 장치를 사용한, 이 발명의 제 1 실시형태에 따른 밸러스트수 처리 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
이하, 첨부 도면에 기초하여, 본 발명의 일 실시형태를 설명한다.
도 1에 있어서, 부호 1은 분체 탱크이며, 해당 분체 탱크(1) 내에는 액체에 혼합되는 분체가 수용되어 있다. 해당 분체 탱크(1)의 하부에는 로터리 밸브, 스크류 피더 등의 분체 절출(切出)을 위한 정량 공급 장치(2)가 설치되어 있다.
상기 분체 탱크(1)의 하방에는 저류조(3)가 설치되어 있다. 저류조(3)는 해당 정량 공급 장치(2)에 접속되고, 상방의 분체 탱크(1) 내의 분체를 정량 공급 장치(2)로부터 정량만 받도록 되어 있다. 해당 저류조(3)는, 그의 상부 측벽에, 펌프(4) 그리고 밸브(5)가 설치된 액체 공급 라인(6)이 접속되어 있다. 이렇게 해서, 저류조(3)는 상부에서 정량 공급 장치(2)로부터 분체를 받음과 더불어, 액체 공급 라인(6)으로부터 액체의 공급을 받아, 분체와 액체의 혼합액을 저류시킨다. 여기에서, 혼합액은 분체가 액체에 균일하게 혼합되어 있는 경우도, 또한 불균일하게 혼합되어 있는 경우도 있지만, 균일하게 혼합되어 있는 것이 바람직하다. 그를 위해서는, 저류조(3)에 교반 장치를 설치하면 된다. 혼합액은 액체에 분체의 일부가 용해되어, 미용해된 분체를 포함하는 상태이다. 상기 저류조(3)는 그의 상부에 기체 배출구(3A)가, 그리고 하부에 혼합액 배출구(3B)가 각각 설치되어 있다.
상기 저류조(3)는, 그의 혼합액 배출구(3B)가 순환 펌프(7)를 거쳐서 혼합액 공급 라인(8)에 의해 액체 사이클론(9)의 상부 측부에 설치된 혼합액 수납구(9C)에 접속되어 있다.
상기 액체 사이클론(9)은, 그의 내부에서 선회류를 발생시키도록 혼합액을 받아들여, 원심력으로 혼합액을 용해액과 미용해분 함유액으로 분리하도록 되어 있다. 용해액은 분체가 액체에 충분히 용해되어 있는 상태이며, 미용해된 분체가 존재하고 있는 미용해분 함유액에 비하여 비중이 작다. 따라서, 액체 사이클론(9) 내의 혼합액의 선회에 의해 생기는 원심력에 의해, 비중이 작은 용해액이 중심부에 위치하며, 그리고 용해액보다도 비중이 큰 미용해분 함유액이 주위부에 위치하게 된다. 액체 사이클론(9)은 상부 중앙 위치에 용해액 배출구(9A)가 설치되며, 그리고 하향 테이퍼 저면으로 되어 있는 하부 중앙 위치에 미용해분 함유액 배출구(9B)가 설치되어 있다. 액체 사이클론(9)의 중심부에 위치하는 비중이 작은 용해액이 유도되어 상기 용해액 배출구(9A)로부터 배출되고, 주위부에 위치하는 미용해분 함유액이 선회하면서 테이퍼 저면을 따라 중앙 위치를 향해 강하하여 미용해분 함유액 배출구(9B)로부터 배출된다.
상기 미용해분 함유액 배출구(9B)에는 미용해분 함유액 귀환 라인(10)이 접속되어 있다. 해당 미용해분 함유액 귀환 라인(10)은 상기 순환 펌프(7)의 바로 앞 위치에서 상기 혼합액 공급 라인(8)에 접속되어 있다. 이렇게 해서, 해당 혼합액 공급 라인(8)과 상기 미용해분 함유액 귀환 라인(10)은 더불어 닫힘 루프의 순환 라인(11)을 형성한다.
상기 용해액 배출구(9A)로부터는 용해액 배출 라인(12)이 연장되어 있고, 절환 밸브(13)를 거쳐서 용해액 탱크(14)에 접속되어 있다. 해당 용해액 탱크(14)의 저부에는 용해액 취출 라인(15)이 연장되어 있고, 해당 용해액 취출 라인(15)에는 밸브(16) 그리고 펌프(17)가 설치되어 있다. 상기 용해액 탱크(14)를 구비하지 않고, 상기 용해액 배출 라인(12)이 절환 밸브(13)를 거쳐서 밸브(16) 그리고 펌프(17)에 접속되어 있는 경우도 있다.
본 실시형태에서는, 바람직한 형태로서, 절환 밸브(13)의 위치에서 상기 용해액 배출 라인(12)으로부터 분기된 분기 라인(18)이 파선으로 나타내는 바와 같이 설치되어 있고, 해당 분기 라인(18)은 상기 미용해분 함유액 귀환 라인(10)에 합류 접속되어 있다.
이와 같이 구성되는 본 실시형태에서는, 분체와 액체의 혼합 용해는 다음 요령으로 행해진다.
(1) 분체가 분체 탱크(1)로부터 정량 공급 장치(2)에 의해서 저류조(3)로 정량 공급되고, 이와 함께 액체가 액체 공급 라인(6)을 거쳐서 저류조(3)로 공급된다. 저류조(3) 내에서는, 분체와 액체가 균일 또는 불균일 혼합된 혼합액으로서 저류된다. 혼합액은 액체에 분체의 일부가 용해되고, 미용해된 분체를 포함하는 상태이다.
(2) 저류조(3) 내의 상기 혼합액은 저류조(3) 하부의 혼합액 배출구(3B)로부터 혼합액 공급 라인(8)으로 송입(送入)된다. 한편, 저류조(3)의 상부의 기체 배출구(3A)로부터는, 혼합액 중에 혼입되어 버린 기체가 자유 액면으로부터 빠지고, 이 기체가 저류조(3) 내의 상부 공간을 거쳐서 배출된다. 그 결과, 저류조(3) 내에서의 상기 분체와 액체의 혼합이 양호해진다.
(3) 혼합액 공급 라인(8)으로 송입된 혼합액은 펌프(7)에 의해 액체 사이클론(9)으로 공급된다. 액체 사이클론(9)에서는, 앞서 기술한 바와 같이, 혼합액이 용해액과 미용해분 함유액으로 분리되어, 용해액이 용해액 배출구(9A)로부터 배출되고, 미용해분 함유액이 미용해분 함유액 배출구(9B)로부터 배출된다. 절환 밸브(13)가 용해액 배출 라인(12)을 열림, 그리고 분기 라인(18)을 닫힘으로 하고 있는 상태에서 용해액은 용해액 탱크(14)로 보내지고, 여기에 수용된다. 용해액은 필요시에 밸브(16)를 열고, 펌프(17)의 작동에 의해서 취출된다. 한편, 미용해분 함유액은 액체 사이클론(9)의 미용해분 함유액 배출구(9B)로부터 미용해분 함유액 귀환 라인(10)을 거쳐서 혼합액 공급 라인(8)으로 보내지고, 순환 라인(11)을 순환한다. 그 순환 중에 펌프(7)에 의한 교반 작용을 받아 액체에 분체가 순차적으로 용해된다. 그리고, 그 용해액이 액체 사이클론(9)의 용해액 배출구(9A)로부터 배출된다. 미용해분 함유액이 순환 라인(11)을 순환하는 동안에도, 새롭게 혼합액 공급 라인(8)에 송입된 혼합액의 공급을 받음으로써, 분체의 추가를 받게 된다.
혼합 용해 장치의 운전 개시 직후에 있어서, 액체 사이클론의 용해액 배출구로부터 배출되는 용해액의 농도가 아직 충분히 높아져 있지 않은 시기에, 상기 절환 밸브를 전환하여, 이 저농도 용해액을 분기 라인으로 유도하고 미용해분 함유액 귀환 라인에 합류시켜, 미용해분 함유액과 함께 순환 라인에서 순환시킨다. 이와 같이 함으로써 액체 사이클론의 용해액 배출구로부터 배출되는 용해액의 농도를 높일 수 있게 된다.
(4) 도 1의 장치의 운전 개시 직후는 분체의 액체로의 용해가 불충분하여, 액체 사이클론(9)에서 얻어지는 용해액의 농도가 충분히 높아져 있지 않은 경우가 있다. 이러한 경우, 절환 밸브(13)를 전환하여, 용해액 배출 라인(12)을 열림 그리고 분기 라인(18)을 닫힘 상태로 해서, 용해액을 용해액 탱크(14)에 보내지 않고서 분기 라인(18)에 송입하고, 해당 분기 라인을 거쳐서 미용해분 함유액 귀환 라인(10)을 흐르는 미용해분 함유액에 합류시켜, 순환 라인(11)과 분기 라인(18)을 순환시킨다. 이렇게 해서, 앞서 기술한 원리에 의해 용해액의 농도가 높아지기 때문에, 그 시점에서 상기 절환 밸브(13)를 전환하여, 용해액을 용해액 탱크(14)에 보낸다.
본 실시형태에서는, 미용해분 함유액을 순환 라인에서 순환시키는 것으로 했기 때문에, 미용해분 함유액이 순환하는 동안에 분체가 액체 중에 충분히 용해되어, 미용해분을 포함하지 않고, 또한 종래의 장치에서는 도달할 수 없는 높은 농도의 용해액을 얻을 수 있다.
<밸러스트수 처리 장치>
다음으로, 도 1을 참조하여 설명한 이 발명의 제 1 실시형태에 따른 혼합 용해 장치를 사용한, 밸러스트수 처리 장치에 대하여 도 2를 참조하면서 설명한다.
도 2는 이 발명의 제 1 실시형태에 따른 밸러스트수 처리 장치의 구성을 개략적으로 나타내고 있다. 이 밸러스트수 처리 장치는, 도 2 중에 나타나 있는 바와 같이, 밸러스트수용의 액체로서 예컨대 해수 또는 하천수를 선내에 도입하기 위해서 선박에 설치되어 있는 시 체스트(sea chest)(해수 흡입구)(40)와, 시 체스트(40)에서 취수된 밸러스트수를 밸러스트 탱크(47)까지 유도하는 밸러스트수 취수관로(41)와, 밸러스트수 취수관로(41)에 개재되어 시 체스트(40)에서 밸러스트수를 취수하고 밸러스트수 취수관로(41)를 통해서 밸러스트 탱크(47)까지 밸러스트수를 압송하는 펌프(43)와, 밸러스트수 취수관로(41)에서 펌프(43)의 하류측에 개재되어 밸러스트수용의 액체를 여과해서 상기 액체 중에 존재하는 플랑크톤을 포함하는 생물을 포착하는 여과 장치(44)와, 여과 후의 액체 중에 존재하는 세균이나 플랑크톤을 포함하는 생물을 살균하는 살균제를 공급하는 살균제 공급 장치(45)와, 밸러스트수 취수관로(41)에 개재되어 살균제 공급 장치(45)로부터 공급된 살균제를 상기 여과 후의 액체 중에 확산시켜 균일하게 혼합하는 혼합 장치(46)를 구비하고 있고, 혼합 장치(46)에서 살균제가 균일하게 혼합된 액체는 다시 처리수 송수관로(48)에 의해 밸러스트 탱크(47)에 보내져, 저류된다.
살균제 공급 장치(45)는, 여과 장치(44)에 의해서 여과된 후의 밸러스트수용의 액체 중에 잔존하고 있는 세균이나 플랑크톤을 포함하는 생물을 살균하기 위한 살균제를 공급하는 장치이다. 살균제 공급 장치(45)는 분체 살균제를 액체에 용해시키는 혼합 용해 장치를 구비하고, 본 실시형태에서는, 혼합 용해 장치로서, 이 발명의 제 1 실시형태에 따른 혼합 용해 장치를 사용한다.
이 경우, 혼합 용해 장치로서 사용된 이 발명의 제 1 실시형태에 따른 혼합 용해 장치의 저류조(3) 내에서는, 분체 살균제와 해수 등의 액체가 공급되고, 균일 또는 불균일 혼합된 혼합액으로서 저류된다. 저류조(3)로부터 혼합액 공급 라인(8)으로 송입된 혼합액은 액체 사이클론(9)으로 공급된다. 액체 사이클론(9)에서는 혼합액이 용해액과 미용해분 함유액으로 분리된다. 그리고, 용해액은 용해액 배출구(9A)로부터 배출되어, 용해액 탱크(14)에 보내지고, 여기에 수용된다. 미용해분 함유액은 미용해분 함유액 배출구(9B)로부터 배출된다. 용해액 탱크(14)에 수용된 용해액은 필요시에 밸브(16)를 열어, 펌프(17)의 작동에 의해서 취출되고, 살균제로서 혼합 장치(46)에 공급된다. 한편, 미용해분 함유액은, 액체 사이클론(9)의 미용해분 함유액 배출구(9B)로부터 미용해분 함유액 귀환 라인(10)을 거쳐서 혼합액 공급 라인(8)에 보내져, 순환 라인(11)을 순환하고, 그 순환 중에 펌프(7)에 의한 교반 작용을 받아, 액체에 분체 살균제가 순차적으로 용해된다. 그리고, 그 용해액이 액체 사이클론(9)의 용해액 배출구(9A)로부터 배출된다. 미용해분 함유액이 순환 라인(11)을 순환하는 동안에도, 새롭게 혼합액 공급 라인(8)에 송입된 혼합액의 공급을 받음으로써, 분체 살균제의 추가를 받게 된다.
이와 같이 혼합 용해 장치에 의해 분체 살균제를 액체에 혼합 용해시키는 것에 의해, 효율적으로 원하는 농도의 용해액을 얻을 수 있다. 그리고, 용해액을 살균제로서 혼합 장치(46)에 공급하고, 살균제를 밸러스트수에 혼합하여 밸러스트수에 포함되는 플랑크톤과 세균을 확실히 살균할 수 있다.
상기 분체 살균제로서는, 예컨대, 염소화아이소사이아누르산, 다이클로로아이소사이아누르산나트륨(sodium dichloroisocyanurate: C3Cl2N3O3.Na), 다이클로로아이소사이아누르산칼륨, 모노클로로아이소사이아누르산나트륨, 모노클로로아이소사이아누르산칼륨, 트라이클로로아이소사이아누르산나트륨 및 트라이클로로아이소사이아누르산칼륨, 또는 이들의 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있지만, 이것 이외의 분체 살균제를 사용하는 것도 가능하다.
여과 장치(44)는, 시 체스트(해수 흡입구)(40)로부터 취수되어, 펌프(43)에 의해서 밸러스트수 취수관로(41)를 통해 보내져 온 밸러스트수용의 액체 중의 플랑크톤을 포함하는 생물을 종래 알려져 있는 여과재로 포착한다. 여과재는 여과용 개구가 30㎛∼100㎛인 여과재를 이용하는 것이 바람직하다. 여과용 개구를 30㎛∼100㎛로 하는 것은, 플랑크톤을 포함하는 생물의 포착률을 일정한 레벨에 유지하면서, 상기 여과용 개구의 막힘을 방지하기 위해 필요한 역류 세정의 빈도를 적게 하여 기항지에서의 밸러스트수 처리 시간을 단축하기 위해서이다. 여과용 개구가 100㎛보다 크면, 생물의 포착률이 현저히 낮아진다. 여과용 개구가 30㎛보다 작으면 막히기 쉽고 역류 세정의 빈도가 많아져 밸러스트수 처리 시간이 길어진다.
여과 장치(44)로서는, 노치 와이어 필터(notch wire filter), 웨지 와이어 필터(wedge wire filter) 또는 적층 디스크(disc)를 여과재로 하는 여과 장치를 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 여과 장치(44)로서, 여과재가 금속 메시 필터(mesh filter) 또는 수지 클로스 필터(cloth filter)로 구성되어 있는 여과 장치를 이용하는 것도 바람직하다.
여과용 개구가 30㎛∼100㎛ 정도인 여과재를 사용한 여과 장치(44)는 밸러스트수용의 액체 중의 플랑크톤을 포함하는 생물의 대부분을 포착한다. 여과 장치(44)를 통과한 후의 밸러스트수용의 액체 중에서 살균제에 의해서 살균해야 하는 것은, 여과 장치(44)에 의해 여과되지 않은 미소한 플랑크톤과 세균이 된다. 그 때문에, 여과 장치(44)를 이용하지 않고서, 밸러스트수용의 액체 중의 플랑크톤을 포함하는 생물 및 세균을 단순히 살균제만을 사용하여 살균하는 경우에 비하여, 살균제의 사용량을 대폭 감소시킬 수 있다. 그 결과, 살균제의 매입 비용을 저감할 수 있고, 더욱이 살균제 공급 장치(45)에서의 살균제를 저류하기 위한 저류조(용해액 탱크)를 작게 할 수 있기 때문에, 밸러스트수 처리 장치를 위해 선박 내에 필요해지는 격납 공간을 감소시킬 수 있다. 또한, 밸러스트 탱크(47)로부터 밸러스트수를 선박 밖으로 배수할 때에 필요해지는, 살균제 중의 살균 성분을 무해화하기 위한 살균 성분 무해화제의 사용을 불필요하게 할 수 있거나, 또는 사용량을 크게 줄일 수 있다.
혼합 장치(46)로서, 정지형 유체 혼합 장치를 이용하는 것이 바람직하다.
정지형 유체 혼합 장치는 관로 중을 흐르는 밸러스트수에 대하여 살균제를 첨가하고, 살균제를 밸러스트수에 균일하게 혼합하기 위한 혼합 장치이다.
정지형 유체 혼합 장치는, 주지인 구성의 것으로서, 링부 내면에 복수의 플랩(flap)을 구비하고, 플랩 사이의 간극에 밸러스트수를 유송(流送)하고, 링부의 반경 방향을 따라 살균제 공급 노즐을 구비하는 구성이다. 살균제는, 살균제 공급 노즐을 통해서 밸러스트수 중에 첨가되고, 상기 복수의 플랩부 사이의 간극을 통과한 밸러스트수에 의해 각 플랩부의 하류측에 생기는 카르멘 소용돌이 열(Karman vortex street)의 작용에 의해, 상기 첨가된 살균제가 빠르게 밸러스트수 중에 균일하게 혼합된다.
혼합 장치(46)로 살균제를 밸러스트수에 혼합할 때에, 밸러스트수 중의 살균제 농도를 플랑크톤과 세균을 살균하기 위해서 충분한 농도가 되도록, 살균제 공급 장치(45)로부터 소정 농도로 소정 공급량의 분체 살균제 용해액을 혼합 장치에 공급한다. 그를 위해, 소정 농도로 조제한 분체 살균제 용해액을 용해액 탱크에 수용하고, 분체 살균제 용해액을 용해액 탱크로부터 밸브(16)를 통해, 펌프(17)의 작동에 의해서 소정 공급량으로 혼합 장치(46)에 공급한다.
다음으로, 이상과 같이 구성된 도 2 중에 나타나 있는 본 실시형태의 밸러스트수 처리 장치의 동작을 설명한다. 펌프(43)를 가동하는 것에 의해, 시 체스트(40)로부터 밸러스트 탱크(47)를 향하여 밸러스트수 취수관로(41)에 의해 밸러스트수로서 예컨대 해수 또는 하천수가 보내진다. 이 동안에 밸러스트수로부터 여과 장치(44)의 여과재의 여과용 개구의 치수보다도 큰 플랑크톤을 포함하는 생물이 포착된다.
여과 장치(44)에서 포착된 플랑크톤을 포함하는 생물은, 여과 장치(44)의 여과재를 역세정하고 세정액을 선외(船外)로 배수하는 것에 의해 밸러스트수를 취수한 선외의 수중, 예컨대 해역 중 또는 하천 중에 되돌려진다. 상기 수중에 되돌리더라도 밸러스트수를 취수한 수역과 동일한 수역이기 때문에 상기 수역의 생태계에 악영향을 발생시키지 않는다.
여과 장치(44)에서 여과된 밸러스트수에는, 혼합 장치(46)에서 살균제 공급 장치(45)로부터 살균제가 공급되고, 여과 후의 밸러스트수 중에 혼합 장치(46)에 의해 상기 살균제가 확산되어 균일하게 혼합된다. 이에 의해 여과 후의 밸러스트수의 살균 처리가 행해진다. 살균 처리 후의 밸러스트수는 밸러스트수 취수관로(41)에 의해 밸러스트 탱크(47)로 유도되고, 밸러스트 탱크(47) 내에 저류된다.
밸러스트 탱크(47) 내에 저류되어 있는 밸러스트수에는 전술한 살균제의 살균 성분이 소정 농도 이상으로 잔존하는 것이 바람직하다. 밸러스트 탱크(47) 내에 소정 농도 이상으로 잔존하는 살균 성분은 플랑크톤이나 세균의 재성장을 억제한다. 밸러스트 탱크(47) 내에 잔존시키는 살균 성분의 농도는, 살균제의 종류 및 밸러스트 탱크(47)의 재질이나 도장의 종류에 따라 적당히 결정하고, 이 결정에 기초해서 살균제 공급 장치(45)에 의해 혼합 장치(46)에 공급하는 상기 살균제의 농도와 공급량을 조정한다.
한편, 밸러스트수의 살균 처리는, 예컨대 해수 또는 하천수를 밸러스트수로서 밸러스트 탱크(47)에 실을 때에 행하지 않고, 밸러스트 탱크(47)로부터 밸러스트수를 선외로 배출할 때에 살균 처리하는 경우도 있다. 이 경우는, 밸러스트수로서 취수한 예컨대 해수 또는 하천수를 여과도 살균도 하지 않고서 밸러스트 탱크(47)에 보내어 밸러스트 탱크(47) 내에 저류시킨다. 그 후, 밸러스트수를 밸러스트 탱크(47)로부터 도 2 중에 나타나 있는 펌프(43), 여과 장치(44), 살균제 공급 장치(45)와 조합되어 있는 혼합 장치(46)가 이 순서로 개재되어 있는 밸러스트수 배출관로를 통해서 선외로 배출된다. 이 동안에 밸러스트 탱크(47)로부터 펌프(43)에 의해 밸러스트 배수관로 중으로부터 선외를 향해서 배출되는 밸러스트수는, 여과 장치(44)에 의해 플랑크톤을 포함하는 생물이 여과되고, 혼합 장치(46)에 의해 살균제 공급 장치(45)로부터의 살균제가 확산되고, 균일하게 혼합되어, 배출되는 밸러스트수 중에 여과 후에 잔존하고 있는 플랑크톤 및 세균이 살균된 후에 선외로 배출된다.
도 2를 참조하면서 이상 설명한 것으로부터 분명한 바와 같이, 본 실시형태에 따른 밸러스트수 처리 장치에 있어서는, 시 체스트(40)로부터 밸러스트수로서 취수된 예컨대 해수 또는 하천수가 밸러스트수 취수관로(41)에 의해 밸러스트 탱크(47)로 유도되는 동안에, 여과 장치(44)에서 30㎛∼100㎛ 이상의 플랑크톤을 포함하는 생물이 포착된 후에, 살균제 공급 장치(45)로부터 혼합 장치(46)로 공급된 살균제에 의해 여과 후의 밸러스트수에 잔존하고 있는 세균이나 플랑크톤을 확실히 살균할 수 있다. 그 결과, 밸러스트수로서 취수된 예컨대 해수 또는 하천수가 어떠한 수질이어도 확실하고 또한 저렴하게 국제해사기구(IMO)가 정하는 밸러스트수 기준을 만족시키는 밸러스트수의 처리를 실현할 수 있다. 또한, 본 실시형태에 따른 밸러스트수 처리 장치의 구성이 간소하고 콤팩트하기 때문에, 기존 선박에의 적용이 용이하다.
3: 저류조 3B: 혼합액 배출구
8: 혼합액 공급 라인 9: 액체 사이클론
9A: 용해액 배출구 9B: 미용해분 함유액 배출구
10: 미용해분 함유액 귀환 라인 11: 순환 라인
12: 용해액 배출 라인 13: 절환 밸브
18: 분기 라인
8: 혼합액 공급 라인 9: 액체 사이클론
9A: 용해액 배출구 9B: 미용해분 함유액 배출구
10: 미용해분 함유액 귀환 라인 11: 순환 라인
12: 용해액 배출 라인 13: 절환 밸브
18: 분기 라인
Claims (3)
- 액체 중에 분체가 혼입된 혼합액을 저류하는 저류조와,
해당 저류조로부터 혼합액을 받아 해당 혼합액을 분체가 용해되어 있는 용해액과 미용해된 분체를 함유하는 미용해분 함유액으로 분리하는 액체 사이클론과,
저류조로부터 액체 사이클론으로 혼합액을 공급하는 혼합액 공급 라인과,
액체 사이클론으로부터 배출되는 미용해분 함유액을 상기 혼합액 공급 라인으로 귀환시키는 미용해분 함유액 귀환 라인을 갖고,
해당 미용해분 함유액 귀환 라인이 상기 혼합액 공급 라인에 접속됨으로써 순환 라인을 형성하고 있는,
액체 중에 분체를 혼합하여 용해시키는 분체와 액체의 혼합 용해 장치. - 제 1 항에 있어서,
액체 사이클론으로부터 용해액을 배출하는 용해액 배출 라인과,
용해액 배출 라인으로부터 절환 밸브를 거쳐서 분기되는 분기 라인을 추가로 갖고,
분기 라인이 미용해분 함유액 귀환 라인에 합류 접속되어 있는, 분체와 액체의 혼합 용해 장치. - 밸러스트수로서 취수된 액체를 밸러스트 탱크까지 유도하는 밸러스트수 취수관로와,
상기 밸러스트수 취수관로에 개재되어 상기 액체를 여과해서 상기 액체 중의 생물을 포착하는 여과 장치와,
상기 여과 후의 액체 중에 존재하는 생물과 세균을 살균하는 살균제를 공급하는 살균제 공급 장치와,
상기 밸러스트수 취수관로에 개재되어 상기 살균제 공급 장치로부터 공급된 살균제를 상기 여과 후의 액체에 균일하게 혼합하는 혼합 장치를 구비하고,
상기 살균제 공급 장치는, 분체 살균제를 액체에 용해시키는 혼합 용해 장치를 구비하며,
상기 혼합 용해 장치가 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 분체와 액체의 혼합 용해 장치인, 밸러스트수 처리 장치.
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