KR20190098034A - 수처리 장치 - Google Patents

Abstract

저유량 영역에서 수처리를 할 때, 정화 수단이 고압 상태에 노출되지 않도록 한다.
본 발명에 따르면, 물을 정화 처리하는 수처리 장치(10)로서, 정화 수단(11),(12), 제1조정밸브FCV1과 제2조정밸브FCV2를 구비하고, 정화 수단(11),(12), 제1조정밸브FCV1 및 제2조정밸브FCV2는 각각 정화 처리 시에 물이 유통하는 정화 라인에 배치되며, 제1조정밸브FCV1는 정화 수단(11),(12)보다 상류측에 설치되고, 제2조정밸브FCV2는 정화 수단(11),(12)보다 하류측에 설치되며 개도 조정 가능한 조정 밸브이며, 제1조정밸브FCV1에 의해 정화 수단(11),(12)를 유통하는 물의 압력을 저하시키도록 구성된 수처리 장치(10)가 제공된다.

Description

수처리 장치{WATER TREATMENT APPARATUS}

본 발명은 물을 정화 처리하는 수처리 장치에 관한 것이다.

유조선 등의 선박은 화물의 원유 등을 내린 후 다시 목적지를 향해 항행할 때, 항행 중인 선박의 균형을 유지하기 위하여 일반적으로 밸러스트수라는 물을 밸러스트 탱크에 저장한다. 이러한 선박은 밸러스트수의 주배수(注排水)에 의한 생태계의 파괴를 방지하기 위해 밸러스트수를 정화 처리하는 수처리 장치(밸러스트수 처리 장치)가 설치되어 있다.

예를 들어, 특허문헌1에는 유량 조정이 가능한 밸브(유량 조정 밸브)를 갖춘 밸러스트수 처리 장치가 기재되어 있다.

일본공개특허 2014-227063호 공보

그러나, 특허문헌1에 기재된 바와 같은 구성의 경우, 특히 유량을 맞춘 상태(저유량 영역)에서 밸러스트수를 처리할 때, 유량 조정 밸브보다 상류측에 필터 등의 정화 수단이 고압 상태에 노출되어, 정화 수단의 각 부품이 손상될 수 있었다. 또한, 유량 조정 밸브를 짜면 그 하류측에서 캐비테이션이 발생할 우려도 있었다.

또한, 이러한 저유량 영역에서 발생하는 문제는 해수을 처리하는 밸러스트수 처리 장치에 한정하지 않고, 강, 호수, 연못, 공업수 등의 물을 처리하는 수처리 장치 전반에 생기는 것이다.

본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 저유량 영역에서 수처리를 할 때, 정화 수단이 고압 상태에 노출되지 않도록 하는 것을 목적으로 한다. 또한 유량을 조정하는 밸브의 하류측의 캐비테이션을 억제하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따르면, 물을 정화 처리하는 수처리 장치로서, 정화 수단, 제1밸브와 제2밸브를 구비하고, 상기 정화 수단, 상기 제1밸브 및 상기 제2밸브는 각각 정화 처리 시에 물이 유통하는 정화 라인에 배치되고, 상기 제1밸브는 상기 정화 수단보다 상류측에 설치되고, 상기 제2밸브는 상기 정화 수단보다도 하류측에 설치되며 개도(開度) 조정 가능한 조정 밸브이고, 상기 제1밸브에 의해 상기 정화 수단을 유통하는 밸러스트수의 압력을 감소시키도록 구성되는 수처리 장치가 제공된다.

본 발명에 따르면, 정화 수단보다 상류측에 또 하나의 밸브(제1밸브)를 설치함으로써 정화 수단 전후에서 단계적으로 압력이 저하되고, 저유량 영역에서도 정화 수단이 고압 상태에 노출되지 않도록 하는 것이 가능해진다. 또한 유량을 줄이기 위해 제2밸브를 맞춘 경우에도 제2밸브의 전후의 압력차가 크지 않기 때문에 캐비테이션의 발생을 방지할 수 있다.

이하, 본 발명의 다양한 실시예를 예시한다. 다음에 나타내는 실시예는 서로 조합 가능하다.

바람직하게는, 제어 수단을 구비하고, 상기 제1밸브도 개도 조정 가능한 조정 밸브이고, 상기 제어 수단은 상기 제1밸브의 개도를 제어하도록 구성되어 있다.

바람직하게는 유량계와 압력계를 더 구비하고, 상기 유량계는 상기 정화 라인에 배치되는 동시에 상기 정화 라인을 유통하는 물의 유량을 측정하고, 상기 압력계는 상기 정화 라인에 배치되는 동시에 상기 정화 라인을 유통하는 물의 압력을 측정하고, 상기 제어 수단은 상기 유량계로 측정되는 물의 유량과 상기 압력계로 측정되는 압력에 따라 상기 제1밸브 및 상기 제2밸브의 개도를 제어한다.

바람직하게는, 상기 제어 수단은 상기 제2밸브의 개도를 일정하게 한 상태에서 상기 압력의 변동폭이 작아지도록 상기 제1밸브의 개도를 제어한다.

바람직하게는, 상기 제어 수단은 상기 유량 및 상기 압력이 각각 소정의 범위 내에 유지되도록 상기 제1밸브 및 상기 제2밸브의 개도를 조정한다.

또한, 본 발명에 따르면, 물을 처리하는 수처리 장치로서, 여과 장치, 자외선 조사수단과, 제1라인~제5라인, 제1밸브~제5밸브, 압력계, 유량계 및 제어 수단, 상류측 연결부, 하류측 연결부를 구비하고 있으며, 상기 제1라인은 상기 여과 장치 및 상기 자외선 조사수단을 바이 패스하여 상기 제2라인은 상류측 연결부와 상기 여과 장치를 연결하고, 상기 제3라인은 상기 여과 장치와 상기 자외선 조사수단을 연결하고, 상기 제4라인은 상기 제1라인과 상기 제3라인을 연결하고 상기 제5라인은 상기 자외선 조사수단과 하류측 연결부를 연결하고, 상기 제1밸브는 상기 제1라인에 배치되고, 상기 제2밸브는 상기 제2라인에 배치되고 또한 개방 조정 가능한 조정 밸브이며, 상기 제3밸브는 상기 제3라인의 상기 제4라인 연결 위치보다 상류측에 배치되고 또한 개도 조정 가능한 조정 밸브이며, 상기 제4밸브는 상기 제4라인에 배치되고 또한 개도 조정 가능한 조정 밸브이며, 상기 제5밸브는 상기 제5라인에 배치되고 또한 개도 조정 가능한 조정 밸브이고, 상기 압력계는 상기 제2라인에 배치되고, 상기 제어 수단은 상기 압력계 및 상기 유량계의 값에 따라 상기 제2밸브~제5밸브의 개도를 조정하는 수처리 장치가 제공된다.

도1은 본 발명의 실시예에 따른 수처리 장치(10)를 선박의 밸러스트 장치에 도입한 모양을 나타낸 도면이다.
도2는 도1의 수처리 장치(10)에서 여과 장치(11) 및 자외선 반응기(12)를 바이 패스시켰을 때의 유로를 나타내는 도면이다.
도3은 도1의 수처리 장치(10)에서 여과 장치(11) 및 자외선 반응기(12)를 유통시켜 밸러스트수를 정화 처리할 때의 유로를 나타내는 도면이다.
도4는 도1의 수처리 장치(10)의 저유량 모드M2에서의 동작을 설명하는 플로우 차트이다.
도5는 도1의 수처리 장치(10)에서 여과 장치(11)만 바이 패스시켰을 때의 유로를 나타내는 도면이다.
도6은 본 발명의 변형예1에 따른 수처리 장치(10)를 도입한 밸러스트 장치의 개략을 표시하는 도면이다.
도7은 본 발명의 변형예2에 따른 수처리 장치(10)를 도입한 밸러스트 장치의 개략을 표시하는 도면이다.
도8은 본 발명의 변형예3에 따른 수처리 장치(10)를 도입한 밸러스트 장치의 개략을 표시하는도면이다.

이하, 본 발명의 실시예에 대해 설명한다. 다음에 나타내는 실시예 중에서 나타낸 각종 특징 사항은 서로 조합 가능하다. 또한 각 특징에 대해 독립적으로 발명이 성립한다.

1. 밸러스트 장치의 구성

도1은 본 발명의 실시예에 따른 수처리 장치(밸러스트수 처리 장치)(10) 선박의 밸러스트 장치에 도입한 모습을 나타내는 개략도이다. 밸러스트 장치는 해수 등의 선박외의 물을 해양 체스트SC1에서 선박내에 가져와 밸러스트 탱크(2)에 주입하는 밸러스트 동작과 밸러스트 탱크(2)에 저장된 밸러스트수를 선박외 배출구SC2로부터 배수하는 데바라스트 동작을 하는 것이다. 도1에 나타낸 바와 같이, 본 실시예의 밸러스트 장치는 주로 선박내를 유통하는 밸러스트수를 압송하는 펌프(1)(밸러스트 펌프), 수처리 장치(10)와 밸러스트 탱크(2)를 포함한다. 다음, 수처리 장치(10)의 구성을 중심으로 설명한다.

또한, 본 명세서에서 "밸러스트수"에 대해 밸러스트 탱크(2)에 도입(유입)되기 전에 또는 밸러스트 탱크(2)로부터 배출(유출)된 후를 막론하고 선박 내에 들어온 물을 모두 "밸러스트수"이라고 표현한다. 또한 선박 내에 들어온 밸러스트수는 해수, 담수, 기수 등이 포함되는 것으로 한다.

2. 수처리 장치(10)의 구성

수처리 장치(10)는 선박 내에 들어온 밸러스트수 및 선박 내에서 배출되는 밸러스트수를을 처리하여 밸러스트수에 포함된 미생물, 이물질의 함량을 줄이기 위해 도입된 것이다. 수처리 장치(10)는 도1과 같이 펌프(1)와 밸러스트 탱크(2)(또는 선박외 배출구SC2) 사이에 설치된다. 여기에서 수처리 장치(10)에서 펌프(1)측의 연결부를 상류측 연결부P1, 밸러스트 탱크(2)측의 연결부를 하류측 연결부P2로 한다.

본 실시형태의 수처리 장치(10)는 필터에 의해 밸러스트수를 여과 처리하는 여과 장치(11), 밸러스트수에 자외선을 조사하여 미생물을 멸균 처리하는 자외선 조사수단으로서의 자외선 반응기(12), 밸러스트수의 유량을 측정하는 유량계(13), 밸러스트수의 수압을 측정하는 압력계(14)와, 수처리 장치(10) 내를 유통하는 밸러스트수의 유통을 제어하는 제어 수단(15)을 포함한다. 본 실시형태의 여과 장치(11)는 여과 처리중에서 필터의 세척(역세척)에 대한 필터의 1차측에 설치되고 또한 필터를 향해 개구하고, 세척 폐수를 흡입하여 선박외로 배출하는 배출관(16)을 구비하고 있다. 배출관(16)은 역세 밸브(17)가 설치되어 있다. 또한, 여과 장치(11)와 자외선 반응기(12)를 각각 정화 수단으로도 칭한다. 본 실시형태에서, 여과 장치(11)와 자외선 반응기(12)로 기존의 구성이 사용된다. 또한, 이 수처리 장치(10)는 펌프(1)와 밸러스트 탱크(2)(또는 선박외 배출구SC2)의 사이에 설치된다.

또한, 수처리 장치(10)는 각 구성 요소를 연결하여 밸러스트수를 유통시키는 여러 라인인 제1라인L1~제5라인L5를 갖춘다. "라인"은 유로, 경로, 관로 등의 유체의 유통이 가능한 라인의 총칭이다. 또한, 수처리 장치(10)는 개폐 밸브V1~개폐 밸브V4 및 개도 조정 가능한 제1밸브의 제1조정밸브FCV1, 개도 조정 가능한 제2밸브의 제2조정밸브FCV2도 갖추고 있다. 또한, 수처리 장치(10)의 제1라인L1에 대해 일부 관로로서 선박에 기존의 라인을 이용해도 된다. 따라서, 수처리 장치(10)에서 제1라인L1은 필수 구성은 아니다. 또한 제2라인L2~제5라인L5 대해 부분적으로 선박에 기존 라인을 이용하는 것도 가능하다.

구체적으로는, 도1에 나타낸 바와 같이, 제1라인L1은 정화 수단을 바이 패스하고 상류측 연결부P1과 하류측 연결부P2를 연결하는 라인이며, 개폐 밸브V1을 가진다. 제2라인L2는 제1라인L1과 여과 장치(11)를 연결하는 라인이며, 개폐 밸브V2를 가진다. 제3라인L3은 여과 장치(11)와 자외선 반응기(12)를 연결하는 라인이며, 개폐 밸브V3을 가진다. 또한 제4라인L4는 일단이 제1라인L1의 제2라인L2과의 연결 위치보다 하류측의 위치이고 개폐 밸브V1보다 상류측의 위치에 연결되고 타단이 제3라인L3의 개폐 밸브V3보다 하류측의 위치에 연결된다. 제4라인L4는 개폐 밸브V4를 가진다. 제5라인L5는 일단이 자외선 반응기(12)에 연결되고 타단이 제1라인L1의 개폐 밸브V1보다 하류측의 위치에 연결된다. 또한, 본 실시형태에서, 유량계(13)는 제5라인L5에 설치되고, 압력계(14)는 제1라인L1의 제4라인L4와의 연결 위치보다 상류측의 위치에 설치된다.

또한, 본 실시형태의 수처리 장치(10)는 제1라인L1의 제2라인L2와의 연결 위치보다 상류측의 위치에 개도 조정 가능한 제1조정밸브FCV1가 설치되고, 제5라인L5의 유량계(13)보다 하류측의 위치에 개도 조정 가능한 제2조정밸브FCV2가 설치되어 있다. 또한, 본 명세서에서 "조정 밸브"라고 부르는 경우는 열림 상태와 닫힘 상태의 두가지 상태 밖에 취할 수 없는 개폐 밸브는 제외되는 것으로 한다.

제어 수단(15)은 상술한 개폐 밸브V1~개폐 밸브V4의 개폐를 제어함으로써, 수처리 장치(10) 내를 유통하는 밸러스트수의 유통을 통제한다. 또한, 제어 수단(15)은 정화 수단을 흐르는 밸러스트수의 유량을 조정하기 위한 제1조정밸브FCV1 및 제2조정밸브FCV2의 개도를 조정하는 제어도 실시한다.

3. 수처리 장치(10)의 동작

다음으로, 이상과 같이 구성된 수처리 장치(10)의 동작에 대해 설명한다. 또한, 다음의 동작은 제어 수단(15)의 제어에 의해 이루어진다.

3.1 바이 패스 동작

펌프(1)의 구동 직후와 밸러스트수의 정화 처리가 필요 없는 경우, 제어 수단(15)은 개폐 밸브V1 및 제1조정밸브FCV1을 열고 다른 개폐 밸브를 닫는 것으로 밸러스트수가 제1라인L1을 유통할 수 있도록 하고, 여과 장치(11) 및 자외선 반응기(12)를 바이 패스시킨다 (도2 참조).

3.2 정화 동작

수처리 장치(10)에 의해 밸러스트수를 정화하는 경우, 제어 수단(15)은 개폐 밸브V1, V4를 닫고 개폐 밸브V2, V3를 여는 동시에, 제1조정밸브FCV1 및 제2조정밸브FCV2를 소정의 개도로 하여 밸러스트수를 여과 장치(11) 및 자외선 반응기(12)(정화 수단)을 유통하도록 한다 (도3 참조). 이때, 제어 수단(15)은 이러한 여과 장치(11) 및 자외선 반응기(12)의 시작 명령도 출력한다. 밸러스트수는 여과 장치(11) 및 자외선 반응기(12)를 유통함으로써 정화된다. 또한, 본 실시형태에서, 도3에 나타낸 제1조정밸브FCV1, 여과 장치(11), 자외선 반응기(12) 및 제2조정밸브FCV2를 유통하는 라인, 즉 제1라인L1의 일부 및 제2라인L2, 제3라인L3, 제5라인L5를 "정화 라인 '이라고도 부른다. 또한 밸러스트 장치의 개폐 밸브V5를 닫고 개폐 밸브V6을 열면 정화된 밸러스트수는 밸러스트 탱크(2)에 저수 된 개폐 밸브V5를 열고 개폐 밸브V6를 닫으면 정화된 밸러스트수가 선박 외로 배출된다.

여기서, 제어 수단(15)은 제1조정밸브FCV1과 제2조정밸브FCV2의 개도를 각각 제어함으로써 정화 처리를 할 밸러스트수의 유량, 즉 정화 수단을 유통하는 밸러스트수의 유량의 제어와, 정화 수단 (특히 여과 장치(11))의 압력의 제어도 실시한다. 유통되는 밸러스트수의 유량은 유량계(13)에 의해 측정된 압력은 여과 장치(11)의 상류측에 배치된 압력계(14)에 의해 측정된다. 본 실시형태에서, 제어 수단(15)에 의한 제1조정밸브FCV1과 제2조정밸브FCV2의 제어에는 일반 모드M1 및 저유량 모드M2의 두가지 모드가 있다. 다음에, 밸러스트수의 유량 제어 및 압력 제어의 두가지 모드에 대해 구체적으로 설명한다.

<일반 모드M1>

일반 모드M1은 정화 수단에 정격 유량, 즉 정화 처리 가능하고 효율적인 유량을 유통시켜 밸러스트수를 정화 처리하는 모드이다. 구체적으로는 유통되는 밸러스트수의 수질이 좋은 경우 등 여과 장치(11) 및 자외선 반응기(12)에 의한 정화 처리 가능량이 많은 경우는 밸러스트수의 유량을 증가시킨다. 또한 여과 장치의 처리 능력보다 자외선 반응기(12)의 처리 능력이 많은 경우는 자외선 반응기(12)의 출력을 떨어뜨린다. 한편 밸러스트수의 수질이 나쁜 경우 등 여과 장치(11) 및 자외선 반응기(12)에 의한 정화 처리 가능한 양이 적은 경우는 유량을 감소시킨다. 또한 유통시키는 밸러스트수의 유량은 여과 장치(11)가 여과 처리 가능한 최대 유량과 자외선 반응기(12)가 미생물을 멸균 처리할 수 있는 최대 유량 중 작은 쪽의 정격 유량으로 설정하는 것이 바람직하다. 그러면 정화 수단에 의해 적절하게 처리된 밸러스트수를 최단 시간에 저장 또는 출력할 수 있다.

또한 일반 모드M1에서 제어 수단(15)은 유량을 일정한 수준으로 유지하면서 압력의 변동도 일정한 범위 이내로 유지하도록 제어한다. 즉, 유량을 하한치Qmin과 상한치Qmax 사이에서 유지하면서 압력도 하한치Pmin 및 상한치Pmax 사이에서 유지한다. 구체적으로는, 제어 수단(15)은 제2조정밸브FCV2의 개폐에 의해 밸러스트수의 유량을 제어하여 제1조정밸브FCV1의 개도를 조정하여 압력을 제어한다.

보다 구체적으로는, 제어 수단(15)은 유량계(13)에 의해 측정되는 밸러스트수의 유량이 하한치를 밑돌고 있는 경우에는 제2조정밸브FCV2의 개도를 올리고 밸러스트수의 유량이 상한치를 초과하는 경우에는 제2조정밸브FCV2의 개방도를 낮춘다. 여기에서 수처리 장치(10)를 유통하는 밸러스트수는 제2조정밸브FCV2의 개도를 올리면 증가하고 제2조정밸브FCV2의 개도를 낮추면 감소한다. 또한, 제어 수단(15)은 압력계로 측정되는 압력이 하한치를 밑돌고 있는 경우에는 제1조정밸브FCV1의 개방도를 높이고 압력이 상한치를 웃돌고 있는 경우에는 제1조정밸브FCV1의 개방도를 낮춘다.

또한, 제어 수단(15)은 제1조정밸브FCV1과 제2조정밸브FCV2를 동시에 작동되지 않도록 하고 있다. 이것은 조정 밸브의 개폐 동작 직후에는 압력 및 유량이 잠시 변동하기 때문에 그 변동치를 바탕으로 다른 조정 밸브를 작동시켜 버리면 제어가 어려워지기 때문이다.

일반 모드M1은 제어 수단(15)이 상기와 같은 제어를 실시하는 것으로, 정화 수단에 원하는 유량의 밸러스트수를 처리시키면서 압력의 변동폭이 작아지도록 되어 있다. 따라서 급격한 압력 변동(특히 고압으로 되는것)이 억제되고, 정화 수단, 특히 여과 장치(11)의 필터 등에 나쁜 영향이 생기는 것을 방지할 수 있다. 또한 일반 모드M1에서 여과 장치(11)는 역세 밸브(17)를 여는 것으로 세척 오수를 배출관(16)에서 선박외로 배출하는 필터의 세정(역세정)동작을 실시하지만, 역세정을 위한 세정수에 유통되는 밸러스트수를 이용하고 있다. 따라서 유통되는 밸러스트수의 압력이 지나치게 저하되면 세정수의 수압도 부족하고 세정이 불충분하게 될 우려가 있었다. 그러나, 본 실시형태의 수처리 장치는 압력의 변동폭을 줄이고, 밸러스트수의 압력이 저하되는 것도 억제되기 때문에, 여과 장치(11)의 역세정이 불충분하게 되는 것도 방지된다.

또한, 일반 모드M1에서 제어 수단(15)은 제2조정밸브FCV2의 한회의 최대 동작량(예를 들면, 3초마다 조정된다)을 개도가 작을수록 적고, 개도가 클수록 많아지는 것으로 제어하고 있다. 구체적으로 예를 들면 개도가 X1이하의 경우에는 최대 동작량을 Y1로, 개도가 X2(>X1)~X3(>X2)의 경우에는 최대 동작량을 Y2(>Y1)로 개도가 X3이상일 경우에는 최대 동작량을 Y3(>Y2)로 하는 것으로 설정한다. 이것은 개도가 작은 경우, 개도가 큰 경우보다 개도 변화에 따른 유량 및 압력의 변동이 커지기 때문이다. 이러한 제어에 의해 개도가 큰 경우에는 최대 동작량을 많게 하여 빠른 압력의 조정을 가능하게 하고, 개도가 작은 경우에는 최대 동작량을 작게하여 급격한 압력 변동을 억제하고 있다.

<저유량 모드M2>

저유량 모드M2는 예를 들어, 유통하는 밸러스트수의 수질이 나쁜 경우에, 자외선 반응기(12)에 의한 자외선의 조사량을 확보하기 위해 유통하는 밸러스트수의 유량을 줄여 정화 처리를하는 모드이다. 저유량 모드M2에서 제어 수단(15)은 자외선 반응기(12)가 갖추는 조도(照度)계(미도시) 및 유량계(13)에 의해 측정되는 유량에서 밸러스트수에 대한 조사량을 산출한다. 그리고, 제어 수단(15)은 산출된 조사량과 압력계(14)에 의해 측정되는 압력에 따라 제1조정밸브FCV1 및 제2조정밸브FCV2를 제어한다. 구체적으로는, 제어 수단(15)은 제1조정밸브FCV1 및 제2조정밸브FCV2를 제어하는 것으로 조사량을 소정값이상으로 유지하도록 유량을 억제하면서 압력을 소정의 범위를 유지하도록 제어한다. 이하, 도4의 플로차트를 이용하여 저유량 모드M2의 동작을 보다 구체적으로 설명한다. 또한, 제1조정밸브FCV1에는 최소 개도 Xmin이 설정되고 제2조정밸브FCV2에는 최소 개도 Ymin이 설정된다. 또한 다음 단계에 걸쳐 조사량은 충분(OK)하거나 충분하지 않은(NG)것의 두가지 상태를 취하고 압력은 하한치Pmin보다 작거나 하한치Pmin 및 상한치Pmax 사이에 있거나(정상 상태) 또는 상한치Pmax이상이거나 세가지 상태를 취한다.

우선, 단계S1에서 제어 수단(15)은 제1조정밸브FCV1의 개도를 일반 모드M1의 개도보다 작은 X1(최소 개도Xmin보다 크다)로 한다. 또한 제2조정밸브FCV2의 개도를 일반 모드M1의 개도보다 작은 Y1(최소 개도Ymin보다 크다)로 한다.

다음 단계S2에서 조사량이 충분한 경우, 즉 그 때의 수질에 대해 유량이 유통하는 밸러스트수에 자외선을 충분히 조사할 양이면, 단계S4로 이행한다. 한편, 조사량이 충분하지 않은 경우, 즉 그 때의 수질에 유량이 너무 많은 경우, 제어 수단(15)은 단계S3에서 제1조정밸브FCV1의 개도를 X1보다 작은 X2로 하고 제2조정밸브FCV2의 개방도를 최소 개도Ymin로 한다.

다음, 단계S4에서 압력(P라 한다) 및 조사량의 상태에 따라 제1조정밸브FCV1 또는 제2조정밸브FCV2를 소정 개도마다 개도 조정한다. 여기서 개도 조정하는 조정폭인 소정 개도는 급격한 압력 및 유량의 변동이 생기지 않도록 적은 조정폭으로 되어, 예를 들어 1%씩 된다. 다음으로 압력 및 조사량의 상태에 대한 제어를 구체적으로 설명한다.

먼저 압력이 하한치Pmin이하이고 또한 조사량이 충분한 경우는 제어 수단(15)은 단계S5에서 제1조정밸브FCV1을 소정 개도 열고, 다시 판정 단계S4로 돌아간다. 한편, 압력이 하한치Pmin이하이고 또한 조사량이 불충분 할 경우, 제어 수단(15)은 단계S6으로써 수처리 장치(10)를 오류 정지시킨다.

또한 압력이 상한치Pmax이상이고 또한 조사량이 충분한 경우, 제어 수단(15)은 단계S7에서 제1조정밸브FCV1이 이미 최소 개도Xmin인지 여부를 판정한다. 제1조정밸브FCV1가 최소 개도Xmin 이상인 경우는 단계S8에서 제1조정밸브FCV1를 소정 개도 닫고 판정 단계S4로 돌아 간다. 한편, 단계S7에서 제1조정밸브FCV1가 최소 개도Xmin인 경우 다음 단계S9에서 제2조정밸브FCV2를 소정 개도 열고 판정 단계S4로 돌아간다.

또한 압력이 하한치Pmin이상(상한치Pmax이하의 경우와 상한치Pmax보다 큰 경우를 모두 포함)이고 조사량이 불충분 한 경우, 제어 수단(15)은 단계S10에서 제1조정밸브FCV1가 이미 최소 개도Xmin인지 여부를 판정한다. 제1조정밸브FCV1가 최소 개도Xmin이상인 경우는 단계S11에서 제1조정밸브FCV1를 소정 개도 닫고 판정 단계S4로 돌아 간다. 한편, 단계S10에서 제1조정밸브FCV1가 최소 개도Xmin인 경우는 제어 수단(15)은 단계S12로 수처리 장치(10)를 오류 정지시킨다.

마지막으로, 압력이 하한치Pmin이상이고 상한치Pmax이하의 정상 범위 내에서 또한 조사량도 충분한 경우, 수질이 개선되고 조사량에 여유가 있다고 하여, 유량을 늘려 가고 저유량 모드M2에서 일반 모드M1로 이행하도록 제어한다. 구체적으로는, 단계S13에서 유량을 판정하고 유량이 일반 모드M1의 유량을 회복하고 있으면 저유량 모드M2를 종료한다. 한편, 유량이 아직 적으면 제1조정밸브FCV1 및 제2조정밸브FCV2을 각각 소정 개도 열어 유량을 증가시키고, 단계S4로 돌아간다. 이 경우에도 압력이 정상 범위 내이고 조사량도 충분한 상태에서 단계S14이 반복되면 단계S13에서 유량이 회복했다고 판정되고 일반 모드M1로 이행한다.

또한, 일반 모드M1과 저유량 모드M2의 전환은 제어 수단(15)에 의해 자동으로 이루어지도록 구성할 수 있으며, 수동으로 전환하는 구성이어도 된다.

이상과 같이, 본 실시형태의 저유량 모드M2에서 제어 수단(15)은 기본적으로 압력을 높일 경우에는 제1조정밸브FCV1를 열고 압력을 낮출 경우에는 제1조정밸브FCV1을 닫는 제어를 실시하고 있다. 또한 조사량이 충분하다고 판단되는 경우에는 유량을 늘려 처리의 효율을 높이기 위해 제2조정밸브FCV2를 여는 제어를 실시하고 있다.

저유량 모드M2는 제어 수단(15)이 상기와 같은 제어를 함으로써 유량을 정화 수단이 처리할 수 있는 저유량으로 유지하면서 압력의 변동폭도 줄일 수 있게 되어 있다. 즉, 수처리 장치(10)에서 정화 처리하는 밸러스트수의 유량을 줄이기 위해 제2조정밸브FCV2의 개도를 낮추면 제2조정밸브FCV2의 전후에서의 압력의 급격한 저하로 인해 캐비테이션이 발생할 우려가 있다. 그리고 그 결과, 유량 조정이 불가능하게 될 우려와 밸브 및 기타 장비가 손상될 우려가 있다. 그러나, 본 실시예의 구성에서는 유통시키는 밸러스트수를 줄인 저유량 영역에서도 제어 수단(15)이 제2조정밸브FCV2외에 정화 수단의 상류측에 설치된 제1조정밸브FCV1의 개도를 제어하여 밸러스트수의 유량 및 압력을 조정하고 있다. 그 결과, 캐비테이션의 발생이나 압력 변동에 의한 정화 수단에 영향을 억제할 수 있게 된다. 그리고 저유량 모드M2에서 상기 제어를 계속하여 수질이 개선된 경우에는 일반 모드M1로 이행할 수 있다.

또한, 상기의 설명에서는 밸러스트수를 여과 장치(11) 및 자외선 반응기(12)의 양쪽에 유통시켜 정화하는 경우의 예를 설명했다. 그러나 예를 들어 디밸러스트(Deballast) 동작 시에는 개폐 밸브V2, V3을 닫고 개폐 밸브V4를 열어 여과 장치(11)를 무시하고 자외선 반응기(12)의 처리만을 수행할 수 있다(도5 참조). 디밸러스트 동작시에는도5에 나타낸 제1조정밸브FCV1, 자외선 반응기(12) 및 제2조정밸브FCV2를 유통하는 라인, 즉 제1라인L1의 일부, 제4라인L4, 제3라인L3의 일부 및 제5라인L5가 "정화 라인"이다. 또한, 밸러스트 장치에 있어서, 디밸러스트 동작시에는 밸러스트 탱크(2)에 저장되어 밸러스트수는 개폐 밸브V7가 열리는 것으로 하여 제6라인L6 및 펌프(1)를 통해 수처리 장치(10)에 유입된다. 이 때도, 제어 수단(15)에 의해 제1조정밸브FCV1 및 제2조정밸브FCV2 제어함으로써 유량을 맞춘 경우에도 캐비테이션의 발생을 억제할 수 있게 되어 있다. 그리고 디밸러스트 동작 시에도 제어 수단(15)에 의해 제1조정밸브FCV1 및 제2조정밸브FCV2를 제어함으로써 일반 모드M1과 저유량 모드M2 어느 모드에서도 캐비테이션의 발생이나 압력 변동에 의한 정화 수단에 미치는 영향을 줄일 수 있게 된다.

4. 변형예

본 발명은 다음의 형태로도 실시 가능하다.

<변형예1>

상기 실시형태에서, 밸러스트 장치는 도1과 같이 밸러스트 탱크(2)를 하나만 구비하는 구성이었지만, 밸러스트 탱크(2)를 두개 이상 구비하는 구성일 경우도 있다. 이러한 구성의 경우, 밸러스트 탱크(2)에 물이 넘칠 때, 한개의 밸러스트 탱크(2)가 용량이 차서 다른 빈 밸러스트 탱크(2)에 창수(漲水)를 전환하면 밸러스트 탱크(2)의 수위에 의한 압력(배압(背壓))이 급격히 저하되고, 수처리 장치(10)에서 급격한 압력 저하가 생긴다. 그래서 밸러스트 탱크(2)를 여러개 구비하는 구성에 있어서, 제어 수단(15)은 상기 일반 모드M1과 저유량 모드M2 외에도 제1조정밸브FCV1 및 제2조정밸브FCV2의 개폐 제어에서 전환 모드M3을 갖추는 것이 바람직하다.

상기 일반 모드M1 및 저유량 모드M2는 기본적으로 압력이 저하된 경우에는 제1조정밸브FCV1을 단계적으로 열기 위한 압력을 증가시키고 있었지만, 제1조정밸브FCV1의 개도를 서서히 올리는 제어에서는 압력은 점차적으로만 증가한다. 이 경우, 특히 여과 장치(11)가 역세정하는 구성이며, 역세정에 대한 압력이 부족하고 역세정이 정상적으로 되지 않는 시간이 장시간 계속되어 바람직하지 않다.

따라서 전환 모드M3에서는 급격한 압력 저하가 발생했을 때 제1조정밸브FCV1의 개도를 올리는 것이 아니라, 제2조정밸브FCV2의 개도를 단계적으로 낮춰 압력을 증가시키도록 되어 있다. 이로 인해 일시적으로 밸러스트수의 유량은 감소하게 되는데, 제1조정밸브FCV1의 개도를 올리는 경우와 비교하여 단시간에 압력을 정상 범위로 되돌릴 수 있게 된다.

<변형예2>

상기 실시형태에서, 제2라인L2, 제3라인L3 및 제4라인L4에 설치되는 밸브V2, 밸브V3, 밸브V4는 각각 열림 상태와 닫힘 상태의 두가지 상태 밖에 취할 수 없는 개폐 밸브이고, 이외에 별도 개도 조정 가능한 제1조정밸브FCV1를 설치했다 (도1 참조). 그러나, 도7에 나타낸 바와 같이, 제1조정밸브FCV1을 설치하지 않고, 제2밸브로 밸브V2, 제3밸브로 밸브V3, 제4밸브로 밸브V4를 각각 개도 조정 가능한 조정 밸브로 하는 것으로, 압력을 제어하는 구성으로 하는 것도 가능하다. 구체적으로는, 제어 수단(15)은 밸러스트수의 유량은 기본적으로 상기 실시예와 마찬가지로, 제5라인L5에 설치되는 제2조정밸브FCV2(제5밸브라고도 함)에서 제어하고 압력을 밸브V2 및 밸브V3의 개도 조정에 의해 제어한다. 그러나 저유량 모드M2에서 여과 장치(11)의 압력(필터 압력)이 높은 경우의 유량 조정 밸브V2 및 제2조정밸브FCV2로 하고 여과 장치(11)의 압력(필터 압력)이 낮은 경우의 유량 조정은 밸브V3 및 제2조정밸브FCV2로 한다. 또한 디밸러스트 동작 등으로 여과 장치(11)를 바이 패스할 때는 밸브V4와 제2조정밸브FCV2에서 유량 조정한다. 또한 동작 시작(기동 모드M1시)에는 밸브V2, V3를 미개(微開) 상태에서 서서히 열어 나감으로써 급격한 밸러스트수의 유입을 방지한다. 이러한 구성에 의해서도 상기 실시형태에 따른 효과를 얻을 수 있다. 또한, 이 구성에 있어서도 제1라인L1에 설치되는 제1밸브의 밸브V1은 개폐 밸브이어도 된다.

<변형예3>

상기 실시형태에서는 제1조정밸브FCV1은 펌프(1)측의 연결부인 상류측 연결부P1보다 하류측에 설치되어 있다. 그러나, 도8에 나타낸 바와 같이, 밸러스트 장치에 펌프(1)의 토출(吐出)측에서 흡입측으로 순환 라인L7을 설치해 순환 라인L7에 제1조정밸브FCV1을 설치하는 구성으로 하는 것도 가능하다. 이 구성의 경우, 제1조정밸브FCV1의 개도를 확대함으로써 수처리 장치(10)의 압력을 저하시킬 수 있다.

<변형예4>

상기 실시형태에서, 압력계(14)가 제1라인L1의 제4라인L4와의 연결 위치보다 상류측의 위치, 즉 여과 장치(11)의 상류측에 배치되고, 제어 수단(15)은 여과 장치(11)의 상류측의 압력에 따라 제1조정밸브FCV1 및 제2조정밸브FCV2의 개도를 조정하는 구성이다. 그러나 압력계(14)의 설치 장소는 여과 장치(11)(제어 수단)의 상류측에 한정되는 것이 아니라, 정화 라인우의 임의의 위치에 설치할 수 있다. 예를 들어, 압력계(14)를 여과 장치(11)와 자외선 반응기(12) 사이의 위치에 설치하거나 자외선 반응기(12)의 하류측의 위치에 설치하는 것도 가능하다. 이런 경우도 정화 라인을 유통하는 밸러스트수의 압력 변동을 측정할 수 있으며, 제어 수단(15)의 제어에 의해 정화 라인의 밸러스트수의 압력을 소정의 범위 내에 유지하는 것이 가능하다. 또한, 정화 라인 중 제2라인L2, 제4라인L4 등은 밸러스트 동작시 또는 디밸러스트 동작시의 어느 하나의 동작시에만 밸러스트수를 유통하는 라인이다. 해당 라인에 압력계(14)를 설치하는 경우에는, 예를 들면 제2라인L2와 제4라인L4에 각각 압력계(14)를 설치하는, 즉 여러개의 압력계(14)를 설치하여 밸러스트 동작 시와 디밸러스트 동작의 어느 동작 시에도 정화 라인의 압력을 측정할 수 있다.

<기타 변형예>

·상기 실시형태에서는, 제어 수단(15)이 제1조정밸브FCV1 및 제2조정밸브FCV2를 모두 제어하고 있지만, 제2조정밸브FCV2를 제어 수단(15)에 의해 제어하지 않는 구성, 예를 들면 수동으로 작동시키는 구성으로 하는 것도 가능하다. 이 경우, 제어 수단(15)은 제2조정밸브FCV2의 개도를 취득하여 제1조정밸브FCV1의 개도를 제어한다.

·상기 실시형태에서는 제1조정밸브FCV1과 제2조정밸브FCV2의 두가지를 조정 가능한 조정 밸브로 유량 및 압력을 제어하고 있다. 그러나 제1조정밸브FCV1을 설치하지 않고, 해당 위치의 밸브 본체에 관통 구멍을 갖는 개폐 밸브(고정압손실타입의 밸브)를 설치하는 구성으로 하는 것도 가능하다. 이 경우에도, 정화 수단보다 상류측에서 압력 손실이 발생하기 때문에 정화 수단의 압력 증가를 억제할 수 있다.

·상기 실시형태에서, 수처리 장치(10)는 정화 수단으로 여과 장치(11) 및 자외선 반응기(12)를 갖추고 있지만, 여과 장치(11)와 자외선 반응기(12) 중 하나만 구비한 구성과, 그외의 정화 수단을 이용한 구성으로 하는 것도 가능하다.

·상기 실시형태는 제1밸브(제1조정밸브FCV1)와 제2밸브(제2조정밸브FCV2) 사이에 여과 장치(11)와 자외선 반응기(12) 두가지 정화 수단이 배치되는 구성이다 이 제1밸브와 제2밸브 사이에 하나의 정화 수단만을 배치하고 다른 정화 수단은 제1밸브의 상류측 또는 제2밸브의 하류측에 배치하는 것도 가능하다. 이 경우에도 제1밸브와 제2밸브 사이에 배치된 정화 수단의 압력의 변동폭을 줄이고, 캐비테이션의 발생을 억제하는 것도 가능해지고 있다.

·상기 실시형태에서, 유량계(13)는 제5라인L5(여과 장치(11)의 하류측)에 설치되어 있지만, 정화 라인상의 임의의 위치에 배치할 수 있다.

·상기 실시형태에서는, 수처리 장치(10)를 밸러스트 장치에 적용한 예를 나타내지만, 본 발명의 수처리 장치(10)는 밸러스트 장치 이외에도, 하천, 호수, 연못, 공업수 등의 다양한 물을 처리하는 수처리 장치로 사용할 수 있다.

1 : 펌프
2 : 밸러스트 탱크
10 : 수처리 장치
11 : 여과 장치
12 : 자외선 반응기
13 : 유량계
14 : 압력계
15 : 제어 수단
16 : 배출관
17 : 역세 밸브
20 : 정화 수단
FCV1 : 제1조정밸브
FCV2 : 제2조정 밸브
L1~L7 : 라인
M1 : 일반 모드
M2 : 저유량 모드
M3 : 전환 모드
P1 : 상류측 연결부
P2 : 하류측 연결부
S1~S14 : 단계
SC1 :바다 체스트
SC2 : 선박외 배출구
V1~V7 : 개폐 밸브

Claims (6)

1. 물을 정화 처리하는 수처리 장치로서,
   정화 수단, 제1밸브, 제2밸브를 구비하고,
   상기 정화 수단, 상기 제1밸브 및 상기 제2밸브는 각각 정화 처리 시에 물이 유통하는 정화 라인에 배치되고,
   상기 제1밸브는 상기 정화 수단보다 상류측에 설치되고,
   상기 제2밸브는 상기 정화 수단보다 하류측에 설치되고 또한 개도 조정 가능한 조정 밸브이며,
   상기 제1밸브에 의해 상기 정화 수단을 유통하는 물의 압력을 저하시키도록 구성되는 수처리 장치.
2. 청구항1에 있어서,
   제어 수단을 구비하고,
   상기 제1밸브도 개도 조정 가능한 조정 밸브이며,
   상기 제어 수단은 상기 제1밸브의 개도를 제어하도록 구성되어있는 것을 특징으로 하는 수처리 장치.
3. 청구항2에 있어서,
   유량계 및 압력계를 더 구비하고,
   상기 유량계는 상기 정화 라인에 배치되는 동시에 상기 정화 라인을 유통하는 물의 유량을 측정하고
   상기 압력계는 상기 정화 라인에 배치되는 동시에 상기 정화 라인을 유통하는 물의 압력을 측정하고
   상기 제어 수단은 상기 유량계로 측정되는 물의 유량과 상기 압력계로 측정되는 압력에 근거하여, 상기 제1밸브 및 상기 제2밸브의 개도를 제어하는 것을 특징으로 하는 수처리 장치.
4. 청구항3에 있어서,
   상기 제어 수단은 상기 제2밸브의 개도를 일정하게 한 상태에서 상기 압력의 변동폭이 작아지도록 상기 제1밸브의 개도를 제어하는 것을 특징으로 하는 수처리 장치.
5. 청구항4에 있어서,
   상기 제어 수단은 상기 유량 및 상기 압력이 각각 소정의 범위 내에 유지되도록 상기 제1밸브 및 상기 제2밸브의 개도를 조정하는 것을 특징으로 하는 수처리 장치.
6. 물을 처리하는 수처리 장치로서,
   여과 장치, 자외선 조사수단, 제1라인~제5라인, 제1밸브~제5밸브, 압력계, 유량계, 제어 수단, 상류측 연결부, 하류측 연결부를 구비하고 있으며,
   상기 제1라인은 상기 여과 장치 및 상기 자외선 조사수단을 바이 패스하고,
   상기 제2라인은 상류측 연결부와 상기 여과 장치를 연결하고,
   상기 제3라인은 상기 여과 장치와 상기 자외선 조사수단을 연결하고,
   상기 제4라인은 상기 제1라인과 상기 제3라인을 연결하고,
   상기 제5라인은 상기 자외선 조사수단과 하류측 연결부를 연결하고.
   상기 제1밸브는 상기 제1라인에 배치되고,
   상기 제2밸브는 상기 제2라인에 배치되고 또한 개도 조정 가능한 조정 밸브이며,
   상기 제3밸브는 상기 제3라인의 상기 제4라인과의 연결 위치보다 상류측에 배치되고 또한 개도 조정 가능한 조정 밸브이며,
   상기 제4밸브는 상기 제4라인에 배치되고 또한 개도 조정 가능한 조정 밸브이며,
   상기 제5밸브는 상기 제5라인에 배치되고 또한 개도 조정 가능한 조정 밸브이며,
   상기 압력계는 상기 제2라인에 배치되고,
   상기 제어 수단은 상기 압력계 및 상기 유량계의 값에 따라 상기 제2밸브~제5밸브의 개도를 조정하는 수처리 장치.

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