KR20160032744A

KR20160032744A - 선박용 오수 분리 장치

Info

Publication number: KR20160032744A
Application number: KR1020140122534A
Authority: KR
Inventors: 조동인; 김원모
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2014-09-16
Filing date: 2014-09-16
Publication date: 2016-03-25
Also published as: KR101634960B1

Abstract

선박용 오수 분리 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 오수 분리 장치는, 외부로부터 유입되는 오수가 임시 저장되며 개폐 가능한 바닥 배출구를 가진 제1 챔버와, 상기 제1 챔버의 상측으로 넘쳐 흐르는 오수와 상기 바닥 배출구를 통해 배출되는 오수를 수용하는 제2 챔버를 가진 하우징; 상기 제2 챔버에 부유하는 오일을 배출하기 위한 오일 배출 시스템; 및 상기 제2 챔버의 바닥에 쌓이는 머드를 배출하기 위한 머드 배출 시스템;을 포함할 수 있다.

Description

선박용 오수 분리 장치{WASTEWATER SEPARATING APPARATUS FOR VESSEL}

본 발명은 선박용 오수 분리 장치에 관한 것으로서, 보다 특정적으로는, 오일과 머드가 포함된 오수를 자동적으로 분리 처리할 수 있는 선박용 오수 분리 장치에 관한 것이다.

일반적으로 시추선은 해저 유전 등의 개발에 적합한 시추 장비를 탑재한 선박으로서, 선체를 특정 시추 지점에 유지하면서 해저 탐사 또는 시추 작업을 진행한다.

이러한 시추선(예로써, DRILLSHIP, Semi Drilling Rig, Jack-up Rig)은 시추 작업 과정에서 오일(oil), 머드(mud) 등이 포함된 오수를 끌어올리게 되며, 끌어올려진 오수는 오수 분리 장치에 의해 재사용 가능한 상태로 분리될 수 있다.

예로써, 분리 챔버에 상술한 오수를 투입하여 체류시키면서, 비중 차이에 의한 자연적인 분리 작용을 통해 물, 오일, 머드를 상호 분리시키는 오수 분리 장치가 적용될 수 있다.

이러한 오수 분리 장치에 의하면 분리 챔버 내에서 물, 오일, 머드가 상호 분리되기 위해서는 분리 챔버 내에서 오수가 비교적 오랜 시간 체류되어야 하며, 따라서 오수 분리 작업의 효율성이 저하되는 문제점이 있게 된다.

따라서, 본 발명의 실시예들은 분리 챔버 내에서 오수의 체류 시간을 최소화함으로써 오수 분리의 작업 효율이 개선될 수 있는 선박용 오수 분리 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 외부로부터 유입되는 오수가 임시 저장되며 개폐 가능한 바닥 배출구를 가진 제1 챔버와, 상기 제1 챔버의 상측으로 넘쳐 흐르는 오수와 상기 바닥 배출구를 통해 배출되는 오수를 수용하는 제2 챔버를 가진 하우징; 상기 제2 챔버에 부유하는 오일을 배출하기 위한 오일 배출 시스템; 및 상기 제2 챔버의 바닥에 쌓이는 머드를 배출하기 위한 머드 배출 시스템;을 포함하는 선박용 오수 분리 장치를 제공할 수 있다.

선박용 오수 분리 장치는 상기 제1 챔버 내의 오수를 기 설정된 온도 이상으로 승온시키는 가열 시스템;을 더 포함할 수 있다.

상기 가열 시스템은, 상기 제1 챔버 내의 오수의 온도를 측정하는 온도 측정 센서; 상기 제1 챔버 내로 가열 매체를 안내하는 열교환 파이프; 및 상기 온도 측정 센서에 의한 측정 온도가 상기 기 설정된 온도 이하일 때 상기 열교환 파이프를 개방하는 히팅 밸브;를 포함할 수 있다.

상기 바닥 배출구는 상기 오일 배출 시스템의 오일 배출 동작이 정지된 후 기 설정된 시간 동안 개방될 수 있다.

상기 하우징 내에는 상기 제1 챔버를 형성하는 제1 격벽이 구비될 수 있으며, 이때 상기 제1 격벽은 상기 바닥 배출구가 형성된 바닥부와 상기 바닥부로부터 상방 연장된 측벽부를 포함할 수 있다.

상기 바닥 배출구는 상기 측벽부에 인접한 상기 바닥부의 일측 가장자리에 형성될 수 있으며, 이때 상기 바닥부는 상기 측벽부 쪽으로 경사지게 형성될 수 있다.

상기 제1 격벽의 측벽부와 상기 하우징의 내벽 사이에는 상기 제1 챔버로부터 넘쳐난 오수를 상기 제2 챔버로 안내하는 오수 이동 통로가 형성될 수 있다.

상기 하우징 내에는 상기 제2 챔버를 제1 영역과 제2 영역으로 구획하도록 상기 제1 격벽의 바닥부로부터 하방 연장된 제2 격벽이 더 구비될 수 있으며, 이때 상기 제1 챔버로부터 배출되는 오수는 상기 제2 챔버의 상기 제1 영역으로 유입될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 의하면, 외부로부터 투입되는 오수가 제2 챔버에 유입되기 전에 제1 챔버 내에서 소정 시간 체류하면서 물과 오일의 비중 차이에 의해 그리고 가열 시스템이 제공하는 열에 의해 오일 분리가 상당한 정도로 진행될 수 있다. 따라서 종래 기술에 비해, 물과 오일 간의 상호 분리를 위해 오수가 챔버 내에 체류하는 시간이 크게 단축될 수 있을 뿐만 아니라, 오일 분리의 신뢰성도 크게 증대될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 선박용 오수 분리 장치를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 오수 분리 장치에 대한 단면도이다.
도 3 내지 6은 도 1의 오수 분리 장치를 이용한 오수 분리 방법의 일 실시예를 순차적으로 나타낸 도면들이다.

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 선박용 오수 분리 장치를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 오수 분리 장치에 대한 단면도이다.

도 1 및 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 선박용 오수 분리 장치(1)는 대략 직육면체 박스 형상으로 제작된 하우징(10)을 포함한다. 이러한 하우징(10)은 선박, 즉 Semi Drilling Rig, Jack-up Rig 또는 드릴쉽(drilship)에서의 시추 과정에서 누설되는 오수를 모아 집수하는 설비(미도시)와 연결되어 사용될 수 있다.

하우징(10)의 상부 일측에는 하우징(10) 내로 오수가 유입되는 유입구(11)가 구비되며, 이 유입구(11)는 물, 오일, 머드 등으로 구성된 오수를 집수하는 설비(미도시)에 연결될 수 있다.

하우징(10) 내에는 상술한 유입구(11)를 통해 유입되는 오수를 임시 저장하는 제1 챔버(20)가 구비된다. 제1 챔버(20)는 하우징(10) 안의 제1 격벽(21)에 의해 형성될 수 있으며, 이러한 제1 격벽(21)은 제1 챔버(20)의 바닥 배출구(22a)가 형성된 바닥부(22) 및 그 바닥부(22)로부터 상방으로 연장된 측벽부(23)를 포함할 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 바닥 배출구(22a)는 측벽부(23)에 인접한 바닥부(22)의 일측(도면에서는 우측) 가장자리에 형성될 수 있으며, 이때 바닥부(22)는 측벽부(23) 쪽으로 경사지게 형성될 수 있다. 이러한 경우, 제1 챔버(20) 내의 오수에 포함된 머드가 바닥 배출구(22a)를 통해 원활하게 배출될 수 있다. 한편, 본 실시예에서 상술한 유입구(11)는 바닥부(22)의 타측(도면에서는 우측) 가장자리를 향해 오수를 공급하도록 배치되어 있지만, 유입구(11)의 설치 위치는 제1 챔버(20) 안으로 오수를 투입할 수 있는 범위 내에서 다양하게 변경될 수 있다.

제1 챔버(20)의 바닥 배출구(22a)에는 배출관(24)이 설치되어 있으며, 그 배출관(24)에는 개폐 밸브(25)가 장착되어 있다. 따라서 개폐 밸브(25)의 제어를 통해 배출관(24)의 개폐 작동이 수행될 수 있다.

하우징(10) 내에는 상술한 제1 챔버(20)의 하측에 배치되는 제2 챔버(30)가 구비된다. 이러한 제2 챔버(30)에는 제1 챔버(20)를 넘쳐흐르는(overflowed) 오수와 제1 챔버(20)의 바닥 배출구(22a)를 통해 배출되는 오수가 수용된다. 이때, 제1 챔버(20)로부터 오버플로우되는 오수는 제1 격벽(21)의 측벽부(23)와 하우징(10)의 내벽 사이에 형성되는 오수 이동 통로(26)를 통해 제2 챔버(30)로 유입될 수 있으며, 바닥 배출구(22a)를 통해 제1 챔버(20)로부터 배출되는 오수는 상술한 배출관(24)을 통해 제2 챔버(30)로 유입될 수 있다.

이러한 제2 챔버(30)는 하우징(10) 내에 구비된 제2 격벽(33)에 의해 우측의 제1 영역(31)과 좌측의 제2 영역(32)으로 구획될 수 있다. 여기서 제2 격벽(33)은 상술한 제1 격벽(21)의 바닥부(22)로부터 하방으로 연장되어 형성될 수 있으며, 그 하단(33a)은 하우징(10)의 저벽(13)으로부터 소정 거리 이격될 수 있다. 따라서, 제1 챔버(20)로부터 배출되는 오수는 제2 챔버(30)의 제1 영역(31)으로 유입되지만 제2 격벽(33)의 아래 공간을 통해 제2 영역(32)으로 이동할 수 있다.

하우징(10) 내에는 제3 격벽(41)에 의해 상술한 제2 챔버(30)와 구획된 물 저장 챔버(40)가 또한 구비된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 제3 격벽(41)은 하우징(10)의 저벽(13)으로부터 위로 수직하게 연장되며 그 상단(41a)은 상술한 제1 격벽(21)의 바닥부(22)에 대해 소정 거리 이격된다. 이러한 물 저장 챔버(40)에는 제2 챔버(30)의 제2 영역(32)에서 오버플로우된 물이 수용되며, 물 저장 챔버(40) 내에서 일정 수위를 넘어선 물은 물 배출 덕트(42)를 통해 외부로 배출된다.

한편, 본 실시예의 오수 분리 장치(1)는, 제2 챔버(30)에 부유하는 오일을 하우징(10) 밖으로 배출시키기 위한 오일 배출 시스템(50)과, 제2 챔버(30)의 바닥에 쌓이는 머드를 하우징(10) 밖으로 배출시키기 위한 머드 배출 시스템(60)을 또한 포함한다.

오일 배출 시스템(50)은 오일 센서부(51), 오일 배출관(52), 오일 밸브(53), 오일 펌프(54), 및 오일 저장 탱크(55)를 포함할 수 있다.

오일 센서부(51)는 제2 챔버(30)의 제1 영역(31)에 부유하는 오일의 레벨을 감지하기 위한 것으로서, 유전율의 변화에 따라 오일의 레벨을 계측하는 정전용량센서(51a)를 포함할 수 있다. 오일 배출관(52)은 제2 챔버(30)의 제1 영역(31)과 오일 저장 탱크(55)를 연결한다. 오일 밸브(53)와 오일 펌프(54)는 각각, 오일 배출관(52)의 일 지점에 설치되며, 오수 분리 장치(1)의 동작 제어를 위해 마련된 콘트롤러(미도시)에 의해 제어될 수 있다.

머드 배출 시스템(60)은 머드 센서부(61), 머드 배출관(62), 머드 밸브(63), 머드 펌프(64), 및 머드 저장 탱크(65)를 포함할 수 있다.

머드 센서부(61)는 제2 챔버(30)의 바닥에 적층된 머드의 레벨을 감지하기 위한 것으로서, 적층된 머드의 상면에 접촉함으로써 머드의 레벨을 감지할 수 있는 플로트(61a)를 포함할 수 있다. 머드 배출관(62)은 제2 챔버(30)의 하부와 머드 저장 탱크(65)를 연결한다. 머드 밸브(63)와 머드 펌프(64)는 각각, 머드 배출관(62)의 일 지점에 설치되며, 오수 분리 장치(1)의 동작 제어를 위해 마련된 콘트롤러(미도시)에 의해 제어될 수 있다.

본 실시예의 오수 분리 장치(1)는 제1 챔버(20) 내의 오수를 기 설정된 온도(예로써 45 ℃) 이상으로 승온시키기 위한 가열 시스템(70)을 더 포함할 수 있다. 이러한 가열 시스템(70)에 의해 제1 챔버(20) 내의 오수가 가열됨으로써 제1 챔버(20) 내에서 오수에 포함된 물과 오일 간의 상호 분리가 보다 활발하게 진행될 수 있다.

이러한 가열 시스템(70)은 온도 측정 센서(71), 열교환 파이프(72), 및 히팅 밸브(73)를 포함할 수 있다.

온도 측정 센서(71)는 제1 챔버(20) 내의 오수의 온도를 측정하기 위한 것으로서, 상술한 제1 격벽(21)과 함께 제1 챔버(20)를 형성하는 하우징(10)의 일 측벽부에 장착될 수 있다. 열교환 파이프(72)는 제1 챔버(20) 안으로 가열 매체를 안내하기 위한 것으로서, 이때 가열 매체로는 고온의 스팀 또는 물 등이 사용될 수 있다. 히팅 밸브(73)는 열교환 파이프(72)를 개폐하기 위한 것으로 열교환 파이프(72)의 일 지점에 설치된다.

이러한 히팅 밸브(73)는 오수 분리 장치(1)의 동작 제어를 위해 마련된 콘트롤러(미도시)에 제어될 수 있다. 만약 온도 측정 센서(71)에 의해 오수의 온도가 기 설정된 온도(예로써 45 ℃) 이하로 측정된 경우, 콘트롤러에 의해 히팅 밸브(73)가 개방된 상태로 유지됨으로써 열교환 파이프(72)에 가열 매체가 흐르게 되며, 이에 따라 제1 챔버(20) 안의 오수가 승온됨으로써 오수에 포함된 오일의 분리가 보다 촉진될 수 있다.

본 실시예의 가열 시스템(70)은 가열 수단으로서 열교환 파이프(72)를 구비하는 것으로 예시되었으나, 가열 수단의 종류는 그에 한정될 필요는 없으며, 히팅 코일과 같은 다른 종류의 가열 수단이 적용될 수도 있다.

이하에서는 상술한 오수 분리 장치(1)를 이용한 오수 분리 방법의 일 실시예를 도 3 내지 6을 참조하여 구체적으로 설명한다. 도 3 내지 6은 도 1의 오수 분리 장치를 이용한 오수 분리 방법의 일 실시예를 순차적으로 나타낸 것들이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 오수 분리 방법이 개시되면, 하우징(10)의 상단에 마련된 유입구(11)를 통해 제1 챔버(20) 안으로 오수가 유입된다. 제1 챔버(20) 안으로 유입되는 오수는 물, 오일, 및 머드 등을 포함한 것일 수 있다.

이때, 제2 챔버(30) 내에는 이전 오수 분리 과정이 진행되면서 미리 공급된 소정 량의 오수가 수용되어 있고, 제1 챔버(20)의 개폐 밸브(25), 오일 배출 시스템(50)의 오일 밸브(53), 및 머드 배출 시스템(60)의 머드 밸브(63)는 콘트롤러에 의해 모두 폐쇄 상태로 유지된다.

한편, 온도 측정 센서(71)에 의해 제1 챔버(20) 안으로 유입되는 오수의 온도가 측정된다. 만약 그 측정 온도가 기 설정된 온도(예로써 45 ℃) 이하인 경우 콘트롤러에 의해 히팅 밸브(73)가 개방되어 열교환 파이프(72)를 통해 가열 매체(예로써 고온의 스팀 또는 물)가 제1 챔버(20) 안으로 공급된다. 이에 따라 제1 챔버(20) 내의 오수는 설정 온도 이상으로 승온되며 이로 인해 오일의 분리 작용이 보다 활발하게 진행될 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 시간이 경과함에 따라 제1 챔버(20)에는 오수가 차오르는 한편, 비중 차이에 의한 자연적인 분리 작용 및 가열 시스템(70)의 가열을 통한 분리 촉진 작용에 의해 제1 챔버(20)의 상층부로 오일이 분리되어 떠오르게 된다. 따라서, 제1 챔버(20)에 오수가 완전히 채워진 이후 제1 챔버(20)의 상측으로는 주로 오일이 넘쳐 흐르게 되며, 제1 챔버(20)로부터 넘쳐난 오일은 오수 이동 통로(26)를 통해 제2 챔버(30)의 제1 영역(31)으로 유입된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 제1 챔버(20)로부터 넘쳐난 오일이 제2 챔버(20)에 유입되면서 제2 챔버(20)의 수위가 점차 상승하게 된다. 이때 오일 센서부(51)에 의해 제2 챔버(20)의 제1 영역(31)의 상부에 부유하는 오일층이 일정 레벨 이상에 도달한 것으로 감지되면, 콘트롤러에 의해 오일 밸브(53)가 개방됨과 동시에 오일 펌프(54)가 작동됨으로써 제1 영역(31)의 상부에 자리한 오일이 오일 저장 탱크(55)로 배출된다.

도 5에 도시된 바와 같이, 제1 영역(31)의 상부에 부유하는 오일층이 일정 레벨 아래로 낮아진 것으로 감지되면, 콘트롤러에 의해 오일 밸브(53)가 폐쇄되고 오일 펌프(54)의 작동이 정지됨과 동시에, 제1 챔버(20)의 개폐 밸브(25)가 기 설정된 시간 동안 개방됨으로써 배출관(24)을 통해 제1 챔버(20) 내의 오수가 제2 챔버(30)로 배출된다.

이때, 제1 챔버(20)로부터 제2 챔버(30)로 배출되는 오수의 대부분의 성분은 물과 머드로 구성되며, 이는 오수에 포함되어 있던 오일의 대부분이 이전 단계에서 제2 챔버(30)의 상측 범람을 통해 이미 배출되었기 때문이다.

그리고, 배출관(24)을 통해 제1 챔버(20)로부터 오수가 배출됨에 따라 제2 챔버(30)의 수위가 상승하게 되며, 제2 챔버(30)의 수위가 최대 수위에 도달하면 제2 챔버(30)의 제2 영역(32)으로부터 물 저장 챔버(40)로 그 최대 수위를 초과한 양의 물이 공급된다.

한편, 배출관(24)을 통해 제1 챔버(20)로부터 오수가 배출되는 과정에서 제1 격벽(21)의 바닥부(22)가 경사져 있으므로 제1 챔버(20)의 오수에 포함된 머드는 바닥 배출구(22a) 쪽으로 원활하게 이동될 수 있으며, 배출관(24)을 통해 제2 챔버(20)로 유입된 머드는 제2 챔버(20)의 바닥에 쌓이게 된다.

도 6에 도시된 바와 같이, 물 저장 챔버(40) 내의 수위가 일정 레벨 이상에 도달한 경우 물 저장 챔버(40) 내에 저장된 물은 물 배출 덕트(42)를 통해 밖으로 배출된다. 그리고, 머드 센서부(61)에 의해 제2 챔버(30)의 바닥에 쌓인 머드의 높이가 기 설정된 높이에 도달한 것으로 감지되면, 콘트롤러에 의해 머드 밸브(63)가 개방되고 머드 펌프(64)가 작동함으로써 제2 챔버(30) 내의 머드가 머드 저장 챔버(65)로 배출된다.

이상 설명한 오수 분리 방법의 실시예에 의하면, 외부로부터 오수 분리 장치(1)에 투입되는 오수가 제2 챔버(30)에 유입되기 전에 제1 챔버(20) 내에서 소정 시간 체류하면서 물과 오일의 비중 차이에 의해 그리고 가열 시스템(70)이 제공하는 열에 의해 오일 분리가 상당한 정도로 진행된다.

따라서, 제1 챔버(20)를 거치지 않고 제2 챔버(30)에 곧바로 오수를 투입하는 경우와 비교하여, 제2 챔버(30)에서 물과 오일 간의 상호 분리를 위한 대기 시간을 현저히 단축시킬 수 있을 뿐만 아니라, 오수 분리 장치(1)에 의한 오일 분리의 신뢰성이 보다 증대될 수 있다.

이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위에서 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리 범위 내에 포함된다고 할 것이다.

1 : 오수 분리 장치 10 : 하우징
20 : 제1 챔버 21 : 제1 격벽
22a : 바닥 배출구 24 : 배출관
25 : 개폐 밸브 26 : 오수 이동 통로
30 : 제2 챔버 31 : 제1 영역
32 : 제2 영역 33: 제2 격벽
50 : 오일 배출 시스템 60 : 머드 배출 시스템
70 : 가열 시스템 71 : 온도 측정 센서
72 : 열교환 파이프 73 : 히팅 밸브

Claims

외부로부터 유입되는 오수가 임시 저장되며 개폐 가능한 바닥 배출구를 가진 제1 챔버와, 상기 제1 챔버의 상측으로 넘쳐 흐르는 오수와 상기 바닥 배출구를 통해 배출되는 오수를 수용하는 제2 챔버를 가진 하우징;
상기 제2 챔버에 부유하는 오일을 배출하기 위한 오일 배출 시스템; 및
상기 제2 챔버의 바닥에 쌓이는 머드를 배출하기 위한 머드 배출 시스템;을 포함하는 선박용 오수 분리 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 챔버 내의 오수를 기 설정된 온도 이상으로 승온시키는 가열 시스템;을 더 포함하는 선박용 오수 분리 장치.
제3항에 있어서,
상기 가열 시스템은,
상기 제1 챔버 내의 오수의 온도를 측정하는 온도 측정 센서;
상기 제1 챔버 내로 가열 매체를 안내하는 열교환 파이프; 및
상기 온도 측정 센서에 의한 측정 온도가 상기 기 설정된 온도 이하일 때 상기 열교환 파이프를 개방하는 히팅 밸브;를 포함하는 선박용 오수 분리 장치.
제1항에 있어서,
상기 바닥 배출구는 상기 오일 배출 시스템의 오일 배출 동작이 정지된 후 기 설정된 시간 동안 개방되는 선박용 오수 분리 장치.
제1항에 있어서,
상기 하우징 내에는 상기 제1 챔버를 형성하는 제1 격벽이 구비되며, 상기 제1 격벽은 상기 바닥 배출구가 형성된 바닥부와 상기 바닥부로부터 상방 연장된 측벽부를 포함하는 선박용 오수 분리 장치.
제5항에 있어서,
상기 바닥 배출구는 상기 측벽부에 인접한 상기 바닥부의 일측 가장자리에 형성되며, 상기 바닥부는 상기 측벽부 쪽으로 경사지게 형성된 선박용 오수 분리 장치.
제5항에 있어서,
상기 제1 격벽의 측벽부와 상기 하우징의 내벽 사이에는 상기 제1 챔버로부터 넘쳐난 오수를 상기 제2 챔버로 안내하는 오수 이동 통로가 형성되는 선박용 오수 분리 장치.
제5항에 있어서,
상기 하우징 내에는 상기 제2 챔버를 제1 영역과 제2 영역으로 구획하도록 상기 제1 격벽의 바닥부로부터 하방 연장된 제2 격벽이 더 구비되며, 상기 제1 챔버로부터 배출되는 오수는 상기 제2 챔버의 상기 제1 영역으로 유입되는 선박용 오수 분리 장치.