KR20150055929A - Electrolysis Type Ballast Water Treatment System usable in fresh Water Area - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 선박평형수에 포함된 수중생물을 사멸시켜 해양오염을 방지하는 선박평형수 처리장치에 관한 것으로서, 특히 전하운반체가 적은 담수조건에서 전기분해를 통해 강력한 산화제(O3, OH라디칼)를 발생시켜 선박평형수 내의 수중생물을 사멸시킬 수 있도록 한 담수지역에서 사용가능한 전기분해 방식 선박평형수 처리장치에 관한 것이다.The present invention relates to a ship ballast water treatment apparatus for preventing marine pollution by killing aquatic organisms contained in ship ballast water, and more particularly, to a ship ballast water treatment apparatus capable of generating a strong oxidant (O 3, OH radical) To an electrolysis type ship ballast water treatment apparatus which can be used in a fresh water area where the aquatic organisms in the ballast water can be killed.
일반적으로 선박평형수(Ballaster Water)는, 화물선과 같은 선박의 균형을 유지하기 위하여 선체 내의 탱크에 주입하는 물을 의미한다. 화물선은 화물을 운반하기 위한 것으로 화물을 실었을 때 가라앉는 것을 방지하기 위하여 충분한 부력을 갖도록 설계된다. 따라서, 화물선에 화물이 실리지 않을 경우에는 부력으로 인해 선박이 과도하게 수면 위로 올라오게 되어 전복 사고의 위험이 커지게 된다. 또한, 선박이 적절하게 물에 잠기지 않으면 프로펠러의 일부가 물 위로 드러나게 되어 추진력이 저하되는 문제가 발생한다.In general, ballast water refers to water that is injected into a tank in a ship to maintain the balance of the ship, such as a cargo ship. A cargo ship is designed to carry cargo and has sufficient buoyancy to prevent sinking when the cargo is loaded. Therefore, if the freight is not loaded on the cargo ship, the buoyancy causes the ship to rise excessively above the water surface, thus increasing the risk of rollover accidents. In addition, if the ship is not properly immersed in water, a part of the propeller is exposed on the water, which causes a problem that propulsion is deteriorated.
이에 따라 화물이 실리지 않은 선박에는 화물 대신 일정량의 물을 주입하여 무게중심을 잡을 필요가 있는데, 이때 주입하는 물이 바로 선박평형수이다. 보통 화물선은 화물 적재량의 30~40%를 선박평형수로 싣고 항해하게 된다.Therefore, it is necessary to inject a certain amount of water instead of cargo to the center of gravity of the vessel where the cargo is not loaded. In this case, the water to be injected is the ballast water. Ordinary cargo ships carry 30 to 40% of the cargo load as ship equilibrium.
그런데, 상기한 선박평형수에는 바닷물 속의 플랑크톤이나 박테리아 등의 수중생물도 포함되어 있다. 이러한 선박평형수를 그대로 배에 싣고 국경을 넘어 다른 나라에 배출하게 되면, 배출된 선박평형수에 포함된 각종 수중생물로 인해 주변 해역의 토착 생태계가 교란되는 등 해양 오염이 발생하게 된다.However, the ballast water described above includes aquatic organisms such as plankton and bacteria in seawater. If these ship equilibria are loaded on ships and they are discharged to other countries across borders, marine pollution will occur due to disturbance of indigenous ecosystems in the surrounding waters due to various aquatic organisms contained in the discharged ballast water.
이에 따라 국제해사기구(IMO)에서는 해양 오염의 주원인이 되고 있는 선박평형수를 규제하기 위하여 2004년 선박평형수 관리협약을 채택한 바 있다. 상기 선박평형수 관리협약에서는 신규 제작하는 선박은 2012년부터, 영업중인 기존 선박은 그 크기에 따라 2014년부터 2020년까지 IMO의 승인을 받은 선박평형수 처리설비를 의무적으로 설치하도록 하고 있다.Accordingly, the International Maritime Organization (IMO) adopted the Convention on Ballast Water Management in 2004 in order to regulate ship ballast water, which is the main cause of marine pollution. The Convention on Ballast Water Management requires vessels newly built to comply with IMO to be obligated to install ballast water treatment facilities approved by IMO from 2012 to 2020 depending on their size.
최근 국제해사기구(IMO)에서 제정한 선박평형수 관리협약의 발효가 예상됨에 따라 우리나라에서도 선박평형수 관리법(법률 제8788호, '07.12.21 공포) 시행 규칙이 제정되었다. 그 중 선박평형수를 항만에서 배출할 수 있는 처리기준은 국제협약 기준을 수용하여 크기 50㎛ 이상의 수중생물은 1㎥당 10 개 미만일 때, 크기가 10~ 50㎛ 미만의 수중 생물은 1 ㎖당 10 개 미만일 때 항만에서 평형수를 배출할 수 있도록 하고 있다.As the Convention on Ballast Water Management, enacted by the International Maritime Organization (IMO), is expected to become effective in the near future, Korea has also enacted the Rules for the Implementation of the Ballast Water Management Law (Law No. 8788, Dec. 21, 2007). Among them, the treatment standard that can discharge the ballast water from the port is to accept the international convention standard, and when the number of aquatic organisms having a size of 50 μm or more is less than 10 per 1 m 3, If less than 10, the ballast water can be discharged from the port.
선박평형수 처리설비는 이러한 처리기준을 만족시키기 위하여 전기분해 방식(직관식, 사이드스트림식)이나 자외선 살균 방식(UV 방식), 필터 방식, 오존을 이용한 살균 방식 등 다양한 방법을 이용하고 있다. 이 중 전기분해 방식은 해수를 전기분해하여 생성된 차아염소산류(HClO, NaClO)나 수산기 라디칼(OH Radical) 또는 전위차에 의한 직접소독 방식을 이용한 소독을 통해 선박평형수를 처리하는 방식이다.Ship water ballast water treatment facilities use various methods such as electrolysis method (straight tube type, side stream method), ultraviolet ray sterilization method (UV method), filter method and sterilization method using ozone to satisfy these processing standards. Among them, the electrolysis method is a method of treating ballast water through disinfection using direct disinfection method using hypochlorous acid (HClO, NaClO), hydroxyl radical (OH Radical) generated by electrolysis of seawater or electric potential difference.
이와 같이 전기분해 방식은 해수분해 공정과 같이, 산소나 염소가 발생하는 전해공정을 이용하는 것으로, 그 전극으로는 금속 티타늄을 기판으로 하여 기판 표면에 이리듐(Ir), 루테늄(Ru) 등 백금족 금속의 산화물을 코팅시켜 사용하고 있다.As such, the electrolysis method uses an electrolytic process in which oxygen or chlorine is generated, such as a seawater decomposition process. As the electrode, metal titanium is used as a substrate and a platinum group metal such as iridium (Ir) or ruthenium Oxide coating is used.
이러한 백금족 금속 복합 산화물 전극은 산소 발생에 대한 과전압이 비교적 낮으며, 전극 표면에 전극 독성 유기물 자체도 산화되며, 산소나 염소 용액 분위기에서 매우 오랜 시간 건전성을 유지할 수 있는 특성으로 알려져 있다. 이와 같은 전극을 DSA(Dimensionally Stable Anode) 전극이라 부른다.These platinum group metal complex oxide electrodes have relatively low overvoltage for oxygen generation and are known to oxidize the electrode toxic organic substances on the electrode surface and to maintain the integrity for a long time in an oxygen or chlorine solution atmosphere. Such an electrode is called a DSA (Dimensionally Stable Anode) electrode.
이러한 DSA 전극은 염류농도가 높은 해수(海水) 및 기수(汽水)지역에서는 사용에 지장이 없으나, 염류농도가 낮은 담수(淡水)지역에서는 차아염소산류(HClO, NaClO)의 발생이 어려워 사용에 어려움이 있다. 즉, 담수지역에서는 염분과 같은 전하운반체가 적어 저항이 증가하게 되고, 그로 인해 기판과 백금족 금속 복합 산화물층 사이의 내구성이 저하되고 결국 전극 효율이 떨어지는 것이다.These DSA electrodes are not difficult to use in seawater and brackish water with high salt concentration, but it is difficult to use hypochlorite (HClO, NaClO) in freshwater area with low salt concentration. . That is, in the freshwater region, there are fewer charge carriers such as salinity, which leads to an increase in resistance, which results in a decrease in durability between the substrate and the platinum group metal complex oxide layer, resulting in a decrease in electrode efficiency.
참고로 기수는 해안의 호소나 입강(入江) 등지에서 나타나는 해수와 담수가 혼합되어 있는 물을 의미하며, 염류농도 측면에서 보면 해수와 담수의 중간 정도를 지칭한다. 기수와 담수는 일반적으로 500㎎/ℓ의 염류농도를 기준으로 구분하지만, 1,000㎎/ℓ를 기준으로 구분하기도 한다. 미국지질조사소에서는 물 1ℓ 가운데 총염분을 ㎎으로 나타낸 값이 0~1,000이면 담수(淡水), 1,000~1만이면 기수(汽水), 1만~10만이면 염수(鹽水), 10만 이상이면 함수(鹹水)로 구분하고 있다.For reference, the nose refers to water mixed with seawater and fresh water appearing in the coastal habitat or the inlet, and refers to the middle of seawater and freshwater in terms of salt concentration. Nodule and fresh water are generally classified based on the concentration of 500 mg / l of salt, but they may be classified based on 1,000 mg / l. The United States Geological Survey has found that freshwater, fresh water, brackish water, brackish water, saltwater if it has a water content of 100,000 to 100,000, (Brine).
한편, 해수의 염류농도는 바닷물 1㎏에 녹아있는 용존물질의 g질량을 나타내는 PSU(Practical Salinity Unit)로 표시되기도 하는데, 물동량이 많은 상해지역과 물동량이 증가하는 발트해의 염류농도는 0.25PSU로 일반 해수의 염류농도인 33PSU보다 현저하게 낮아 담수에 가까운 특성을 보이고 있다.On the other hand, the salt concentration of seawater may be expressed as PSU (Practical Salinity Unit) indicating g mass of dissolved substance dissolved in 1 kg of seawater. The concentration of salt in Baltic Sea with increasing trade volume and trade volume is 0.25PSU It is remarkably lower than the salt concentration of sea water (33 PSU), which is close to fresh water.
상기한 DSA 전극의 문제점을 해결하기 위하여 전기분해 방식에 필터와 UV, 플라즈마 등의 부가장치를 추가하여 사용하는 방법들에 대한 연구가 이루어지고 있으나, 고가의 필터를 반드시 사용해야하며 부가적으로 부착시키는 UV, 플라즈마 방식도 고가이기 때문에 쉽게 적용하기가 쉽지 않다.In order to solve the problem of the DSA electrode described above, methods of using an additional device such as a filter and UV or plasma in an electrolysis method have been studied, but it is necessary to use an expensive filter, UV and plasma methods are also expensive and are not easy to apply.
한편, 붕소 전도성 다이아몬드(Boron Doped Diamond) 전극(이하 'BDD 전극' 이라 함)은 담수 조건에서도 전기분해를 통해서 강력한 산화제인 오존과 OH 라디칼을 발생시키는 특성이 있어 폐수처리장치 등에 적용되고 있다. 따라서, 상해와 같은 담수지역에서의 저항 상승에 따른 고전압을 견디는 내구성이 좋고, 강력한 산화제인 오존 및 OH 라디칼 발생량이 큰 BDD 전극의 개발이 필요하며, 이러한 전극을 사용하여 전기분해를 통해 담수에서도 사용 가능한 선박평형수 처리 장치의 개발이 필요하다.
On the other hand, boron doped diamond electrodes (hereinafter, referred to as "BDD electrodes") are capable of generating ozone and OH radicals, which are strong oxidizing agents, through electrolysis even under fresh water conditions, and are applied to wastewater treatment apparatuses. Therefore, it is necessary to develop a BDD electrode with high durability and strong oxidizing agent, such as ozone and OH radical, capable of withstanding high voltage due to the increase of resistance in a fresh water area such as an injury, and it is also used in fresh water It is necessary to develop a ship ballast water treatment system.
그리고, 전기분해를 이용한 선박평형수 처리설비와 관련한 선행기술을 살펴보면 다음과 같다.The prior art relating to a ship ballast water treatment facility using electrolysis will be described below.
특허문헌 1은 선박 평형수를 전해수로 만들어 배출함과 동시에 전해수 제조 시 발생되는 수소 가스를 안전하게 선체 외부의 해수 중으로 배출할 수 있도록 하는 전기분해방식의 선박 평형수 처리장치를 기재하고 있다. Patent Document 1 discloses an electrolytic-type ship ballast water treatment apparatus which discharges ballast water using electrolytic water as well as discharges hydrogen gas generated during production of electrolytic water safely into seawater outside the hull.
특허문헌 2는 선박에서 담수 생산용으로 사용되고 버려지는 조수장치의 농축된 브라인을 이용하여 전기분해 반응기 입구 측에 유입되는 전해용 원수의 전기분해 반응기 내의 전기전도도를 최적으로 유지할 수 있도록 하는 선박용 조수기를 이용한 전기분해방식 선박평형수 처리장치를 기재하고 있다. Patent Document 2 discloses a marine fresh water generator that is used for fresh water production on a ship and uses concentrated brine of an abandoned fresh water generator to optimally maintain the electrical conductivity of the electrolytic raw water flowing into the electrolytic reactor inlet side And an electrolysis type ship ballast water treatment apparatus using the same.
특허문헌 3은 전기분해장치와 발라스트 탱크 간에 설치된 염소주입배관의 내부는 항상 양압이 유지되도록 하여 폭발위험구역으로부터 안전구역으로 누설물이 역류되는 것을 방지하고, 염소주입배관에 대한 길이를 최소화하여 설치가 용이하고 발라스트 탱크로의 염소 주입이 신속하게 이루어질 수 있도록 한 선박의 폭발방지를 위한 전기분해방식의 평형수 처리장치 및 이를 이용한 선박의 폭발방지 제어방법을 기재하고 있다. Patent Document 3 discloses that the inside of the chlorine injection pipe installed between the electrolytic device and the ballast tank is always maintained in a positive pressure to prevent the leakage of the leaking water from the explosion dangerous area to the safety zone and minimize the length of the chlorine injection pipe And a chlorine injection into the ballast tank can be performed quickly. The electrolytic ballast water treatment apparatus and the explosion prevention control method using the electrolytic ballast water treatment apparatus are disclosed.
또한, 담수의 전기분해를 위한 BDD 전극과 관련한 선행기술을 살펴보면 다음과 같다.The prior art related to the BDD electrode for the electrolysis of fresh water is as follows.
특허문헌 4는 붕소가 도핑된 전도성 다이아몬드를 전극으로 사용함으로써 물의 전기분해에 의한 오존가스의 발생시 전극(양극)의 안정성 및 영구성을 향상시킬 수 있도록 된 오존발생장치를 기재하고 있다.Patent Document 4 discloses an ozone generator capable of improving stability and permanence of an electrode (anode) when ozone gas is generated by electrolysis of water by using boron-doped conductive diamond as an electrode.
특허문헌 5는 붕소가 도핑된 다이아몬드 전극을 사용하여 오염된 폐수를 전기분해함으로써, 폐수 중의 질산성 질소 및 미생물 등을 경제적이고 효과적으로 제거할 수 있도록 붕소 도핑 다이아몬드 전극을 이용한 전기화학적 폐수처리방법을 기재하고 있다.Patent Document 5 discloses an electrochemical wastewater treatment method using a boron-doped diamond electrode so as to economically and effectively remove nitrate nitrogen and microorganisms in wastewater by electrolyzing contaminated wastewater by using a boron-doped diamond electrode .
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 담수조건에서 전기분해를 통해서 강력한 산화제인 오존과 OH 라디칼을 발생시킬 수 있는 BDD 전극을 이용하여 선박평형수를 처리하도록 함으로써 담수지역에서 사용가능한 전기분해 방식 선박평형수 처리장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Disclosure of the Invention The present invention has been conceived to solve the above problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide a BDD electrode capable of generating ozone and OH radicals, which are strong oxidizing agents, The present invention is directed to an electrolytic ship ballast water treatment apparatus that can be used in a ship.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 처리 전의 선박평형수가 유입되는 입구부와 처리가 완료된 선박평형수가 배출되는 출구부가 구비된 하우징과; 담수로 이루어진 선박평형수의 전기분해를 통해 오존과 수산기 라디칼을 생성하여 상기 하우징의 내부로 유입된 선박평형수 속의 수중생물을 사멸시킬 수 있도록 상기 하우징에 설치되는 하나 이상의 BDD 전극 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.To achieve the above object, according to the present invention, there is provided a water treatment system comprising: a housing having an inlet portion into which a ballast water before treatment is introduced and an outlet portion through which processed ballast water is discharged; And one or more BDD electrode modules installed in the housing to generate ozone and hydroxyl radicals through electrolysis of ship ballast water composed of fresh water and to kill aquatic organisms in the ballast water flowing into the inside of the housing .
또, 본 발명의 전기분해 방식 선박평형수 처리장치에 따르면, 상기 BDD 전극 모듈은 수 개가 직렬로 연결되는 것을 특징으로 한다. 용량에 따라 다양하게 적용하기 위하여 도 1과 같이 플랜지로 연결할 수 있다.According to the electrolytic ship ballast water treatment apparatus of the present invention, several BDD electrode modules are connected in series. For a variety of applications depending on capacity, a flange can be used as shown in Fig.
또한, 본 발명의 전기분해 방식 선박평형수 처리장치에 따르면, 상기 BBD 전극모듈의 BDD 전극은 밸브금속(Ru, Ir, Sn, Ti, Nb, Ta 등) 기판 혹은 Si 기판을 세정한 후 화학기상증착(CVD) 방식으로 Boron이 도핑된 Diamond를 제작되는 것을 특징으로 한다.According to the electrolytic ship ballast water treatment apparatus of the present invention, the BDD electrode of the BBD electrode module is formed by cleaning a valve metal (Ru, Ir, Sn, Ti, Nb, Ta, And a diamond doped with boron is formed by a CVD (chemical vapor deposition) method.
또, 본 발명의 전기분해 방식 선박평형수 처리장치에 따르면, 상기 BDD 전극에서 도핑된 붕소가 도핑된 다이아몬드의 코팅 두께는 1~10 ㎛인 것을 특징으로 한다.According to the electrolytic ship ballast water treatment apparatus of the present invention, the coating thickness of diamond doped with boron in the BDD electrode is 1 to 10 탆.
또, 본 발명의 전기분해 방식 선박평형수 처리장치에 따르면, 상기 BDD 전극의 크기와 모양 및 형태는 처리장치의 용량에 따라 결정되는 것을 특징으로 한다.According to the electrolytic ship ballast water treatment apparatus of the present invention, the size, shape and shape of the BDD electrode are determined according to the capacity of the processing apparatus.
또, 본 발명의 전기분해 방식 선박평형수 처리장치에 따르면, 상기 BDD 전극은 플레이트 형상 또는 메쉬 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.According to the electrolytic ship ballast water treatment apparatus of the present invention, the BDD electrode has a plate shape or a mesh shape.
또, 본 발명의 전기분해 방식 선박평형수 처리장치에 따르면, 상기 하우징은 선박평형수가 선박의 탱크로 유입되는 유입구 또는 선박의 탱크로부터 선박평형수가 배출되는 배출구 중 적어도 어느 일측에 설치되는 것을 특징으로 한다,.According to the electrolytic ship ballast water treatment apparatus of the present invention, the housing is provided on at least one of the inlet port through which the ballast water flows into the tank of the ship or the discharge port through which the ballast water is discharged from the tank of the ship do,.
본 발명의 전기분해 방식 선박평형수 처리장치는 해수와 기수는 물론 담수 형식의 선박평형수에서도 BBD 전극에서의 전기분해 반응을 통해 오존과 OH 라디칼을 생성하여 선박평형수 내의 미생물을 사멸시키고 유기물질을 제거할 수 있어 담수 지역에서의 선박평형수를 처리할 수 있게 되는 효과가 있다.The electrolytic vessel ballast water treatment apparatus of the present invention generates ozone and OH radicals through electrolysis reaction at the BBD electrode in seawater and ballast water as well as seawater ballast water to kill microbes in the ballast water, It is possible to treat the ballast water in the freshwater area.
이에 따라 상해와 같이 염류농도가 낮은 항구 및 해양과 내륙을 동시에 운항하는 선박의 선박평형수로 인한 주변 해역의 생태계 교란이 방지되고, 선박평형수 처리가 전세계의 담수지역까지 확대된다.Accordingly, ecosystem disturbance in the surrounding waters due to ship equilibrium of vessels operating at low salt concentrations and ships operating in the ocean and inland at the same time, is prevented, and ship equilibrium water treatment is extended to the entire desalination regions of the world.
도 1은 본 발명에 의한 담수지역에서 사용가능한 전기분해 방식 선박평형수 처리장치를 개략적으로 나타낸 구성도.
도 2는 본 발명의 요부인 BDD 전극 모듈을 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명의 요부인 BDD 전극의 표면을 나타낸 전자주사현미경 이미지.
도 4는 도 3의 부분 확대도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view showing an electrolytic ship ballast water treatment apparatus usable in a fresh water area according to the present invention; FIG.
2 is a sectional view showing a BDD electrode module which is a main part of the present invention.
3 is an electron microscope image showing the surface of a BDD electrode which is a main part of the present invention.
Figure 4 is a partial enlarged view of Figure 3;
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 전기분해 방식 선박평형수 처리장치를 설명하면 다음과 같다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an electrolytic ship ballast water treatment apparatus of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 의한 전기분해 방식 선박평형수 처리장치는 도 1과 2에 도시된 바와 같이, 처리 전의 선박평형수가 유입되는 입구부(11)와 처리가 완료된 선박평형수가 배출되는 출구부(12)가 구비된 하우징(10)과; 담수로 이루어진 선박평형수의 전기분해를 통해 오존과 수산기 라디칼을 생성하여 상기 하우징(10)의 내부로 유입된 선박평형수 속의 수중생물을 사멸시킬 수 있도록 상기 하우징(10)에 설치되며 처리 용량에 따라 수 개가 직렬 연결되는 BDD 전극 모듈(20);을 포함하여 이루어진다.1 and 2, an electrolytic ship ballast water treatment apparatus according to the present invention includes an
여기서, 상기 BBD 전극모듈(20)의 BDD 전극(25)은 밸브금속 (Ru, Ir, Sn, Ti, Nb, Ta 등)기판 혹은 Si 기판을 세정한 후 화학기상증착(CVD) 방식으로 Boron이 도핑하여 제작하게 되는데, 붕소가 도핑된 BBD 전극(25)의 표면은 도 3과 4를 통해 확인할수 있다. 여기서, 상기 BDD 전극(25)에서 도핑된 붕소의 코팅 두께는 1~10㎛인 것이 바람직하다.The
그리고, 상기 BDD 전극(25)의 크기와 모양 및 형태는 처리장치의 용량에 따라 결정된다. 구체적으로 실시 예의 BBD 전극(25)은 원형 메쉬의 형태로 도시되어 있으나, 필요에 따라 플레이트 형상 등 다양한 형태로 구성될 수 있다.The size, shape and shape of the
한편, 상기 하우징(10)은 선박평형수가 선박의 탱크로 유입되는 유입구 또는 선박의 탱크로부터 선박평형수가 배출되는 배출구 중 어느 일측에 설치되며, 상기 유입구와 배출구 양측 모두에 설치될 수도 있다.
Meanwhile, the
상기와 같이 구성된 본 발명의 전기분해 방식 선박평형수 처리장치는 해수와 기수는 물론 담수로 이루어진 선박평형수에 포함된 수중생물을 사멸시킨 후 배출함으로써 주변 해역의 오염을 방지하게 된다.The electrolytic ship ballast water treatment apparatus of the present invention configured as described above can prevent contamination of the surrounding sea area by discharging the aquatic organisms contained in the ballast water including seawater and nautical water as well as fresh water.
하우징(10)의 입구부(11)를 통해 선박평형수가 유입되고, 수 개로 직렬 연결되어 상기 하우징(10)에 설치된 BDD 전극 모듈(20)에서의 전기분해 반응으로 통해 발생되는 오존 및 OH 라디칼에 의해 선박평형수의 미생물이 사멸된다. 상기 BDD 전극 모듈(20)에 구비된 BDD 전극(25)은 선박평형수의 성분이 해수나 기수인 경우는 물론 담수일 경우에도 전기분해 반응을 통해 오존 및 OH 라디칼을 생성할 수 있다.The ballast water flows in through the
구체적으로, 상기 BDD 전극(25)은 전기분해시 양극에서 오존과 OH 라디칼 및 다양한 산화제를 생성하게 된다. 오존은 OH 라디칼 다음으로 높은 전위차(2.07 V)를 가지는 물질로서 선박평형수 내의 미생물 및 유기물질 등을 산화시켜 제거하게 된다. 또한 산화 후에 화학적인 물질을 남기지 않으므로 2차 오염을 유발하지 않는 장점이 있으며, 상수도 처리 및 오수 처리 등에도 사용되고 있다. Specifically, the
OH 라디칼은 주요 산화제 중 가장 높은 전위차 (2.80 V)를 가지고 있다. 전기분해시 발생하는 OH 라디칼은 수 초(秒) 또는 그보다 짧은 시간 동안만 존재하게 되지만, 거의 모든 오염물질의 살균, 소독에 뛰어난 성능을 보이고 있다. 또한, OH 라디칼은 화학적으로 산화력이 높아 오염물질을 분해하고 제거할 수 있는 강력한 효과를 나타내게 되는데, 독성이 없는 인체에 무해한 천연 물질로서 세포막과의 이온 교환을 통해 미생물의 세포막을 터트림으로써 순간적인 살균이 이루어지도록 한다.The OH radical has the highest potential difference (2.80 V) among the major oxidants. The OH radicals generated during electrolysis are present only for a few seconds or less, but they are excellent in sterilization and disinfection of almost all pollutants. In addition, the OH radical has a strong oxidizing power, and thus has a powerful effect of decomposing and removing pollutants. It is a natural substance harmless to human body which is not toxic. By ion exchange with cell membrane, And sterilization is performed.
이상의 과정을 통해 살균된 선박평형수는 상기 하우징(10)의 출구부(12)를 통해 배출됨으로써, 미생물이 사멸처리된 선박평형수만 선체 외부로 배출되어 주변 해역의 생태계 교란이 일어나지 않도록 한다.The sterilized ship ballast water is discharged through the
한편, 상기 하우징(10)이 선박에 설치된 탱크의 유입구에 설치되면 상기 탱크로 유입되는 선박평형수를 살균처리하여 탱크 내에서의 미생물 번식을 방지할 수 있고, 상기 하우징(10)이 탱크의 배출구에 설치되면 상기 탱크에서 배출되는 선박평형수를 살균처리함으로써 미생물이 사멸된 선박평형수만이 배출되도록 할 수 있다.
In addition, when the
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 몇 가지 실시 예들과 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 특허청구범위에 기재된 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, It will be appreciated by those skilled in the art that numerous changes and modifications can be made to the invention without departing from the spirit and scope of the invention. And all such modifications and changes as fall within the scope of the present invention are therefore to be regarded as being within the scope of the present invention.
10...하우징
11...입구부
12...출구부
20...BDD 전극 모듈
25...BDD 전극10 ... housing
11 ... inlet portion
12 ... outlet
20 ... BDD electrode module
25 ... BDD electrode
Claims (7)
담수로 이루어진 선박평형수의 전기분해를 통해 오존과 수산기 라디칼을 생성하여 상기 하우징(10)의 내부로 유입된 선박평형수 속의 수중생물을 사멸시킬 수 있도록 상기 하우징(10)에 설치되는 하나 이상의 BDD 전극 모듈(20);을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기분해 방식 선박평형수 처리장치.A housing (10) having an inlet (11) through which the ballast water before processing is introduced and an outlet (12) through which the processed ballast water is discharged;
(10) installed in the housing (10) so as to generate ozone and hydroxyl radicals through electrolysis of ship ballast water composed of fresh water to kill the aquatic organisms in the ballast water flowing into the inside of the housing (10) And an electrode module (20).
상기 BDD 전극 모듈(20)은 수 개가 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하며 처리 용량에 따라 다양하게 플랜지로 연결할 수 있는 전기분해 방식 선박평형수 처리장치.The method according to claim 1,
Wherein the BDD electrode module (20) is connected in series, and the electrolytic vessel ballast water treatment apparatus is connectable in various flanges according to the treatment capacity.
상기 BBD 전극모듈(20)의 BDD 전극(25)은 밸브금속 (Ru, Ir, Sn, Ti, Nb, Ta 등)기판 혹은 Si 기판을 세정한 후 화학기상증착(CVD) 방식으로 Boron이 도핑된 Diamond가 제작되는 것을 특징으로 하는 전기 분해 방식 선박평형수 처리장치.The method according to claim 1,
The BDD electrode 25 of the BBD electrode module 20 is formed by cleaning a valve metal (Ru, Ir, Sn, Ti, Nb, Ta or the like) substrate or a Si substrate and then performing a chemical vapor deposition (CVD) And a diamond is produced.
상기 BDD 전극(25)에서 도핑된 붕소의 코팅 두께는 1~10㎛인 것을 특징으로 하는 전기분해 방식 선박평형수 처리장치.The method of claim 3,
Wherein the coating thickness of the boron doped in the BDD electrode (25) is 1 to 10 占 퐉.
상기 BDD 전극(25)의 크기와 모양 및 형태는 처리장치의 용량에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 전기분해 방식 선박평형수 처리장치.The method of claim 3,
The size, shape and shape of the BDD electrode (25) are determined according to the capacity of the processing apparatus.
상기 BDD 전극(25)은 플레이트 형상 또는 메쉬 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 전기분해 방식 선박평형수 처리장치.The method of claim 3,
Wherein the BDD electrode (25) has a plate shape or a mesh shape.
상기 하우징(10)은 선박평형수가 선박의 탱크로 유입되는 유입구 또는 선박의 탱크로부터 선박평형수가 배출되는 배출구 중 적어도 어느 일측에 설치되는 것을 특징으로 하는 전기분해 방식 선박평형수 처리장치.7. The method according to any one of claims 1 to 6,
Wherein the housing (10) is installed at at least one of an inlet where the ballast water flows into the tank of the ship or an outlet through which the ballast water is discharged from the tank of the ship.
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---|---|---|---|---|
KR20190080646A (en) * | 2017-12-28 | 2019-07-08 | 국립낙동강생물자원관 | An Wastewater Disposal Method Capable of Removing Microalgae, Extracellular Polymer Materials, and Cyanide Compounds |
KR20220105374A (en) * | 2021-01-20 | 2022-07-27 | 권자홍 | System of virus sterilization with removing fine dust in ECO-friendly |
WO2023138048A1 (en) * | 2022-01-20 | 2023-07-27 | 山东欣远新材料科技有限公司 | Electrolysis module assembly based on bdd electrode, and water treatment system |
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2013
- 2013-11-14 KR KR1020130138522A patent/KR20150055929A/en not_active Application Discontinuation
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