KR20200089626A - 밸러스트 수 처리 시스템 - Google Patents

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KR20200089626A
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ballast water
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water treatment
treatment system
ballast
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KR1020200005415A
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디. 헨리 켄트
스탄카 제임스
휴즈 맷
로버트 웨이드 6세 찰리
Original Assignee
인바이로클렌즈 엘엘씨
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Abstract

본 발명은 밸러스트 수 처리 시스템 및 방법에 관한 것이다. 밸러스트 수 처리 시스템은 하나 이상의 밸러스트 탱크, 하나 이상의 혼합 노즐, 처리 유닛을 포함하고, 여기서 상기 처리 유닛은 전기 염소화 모듈 및 탈염소화 모듈, 도우징 모듈을 포함하고, 상기 도우징 모듈은 처리 유닛에 결합된다 및 제어 시스템. 방법은 선박에 배치된 하나 이상의 밸러스트 탱크에 밸러스트 수를 도입하고, 하나 이상의 밸러스트 탱크와 도우징 모듈 사이의 밸러스트 수의 적어도 일부를 순환시키고, 처리 유닛을 통해 살균제를 생성하는 단계를 포함하며, 처리 유닛 전기 염소화 유닛 및 탈염소화 모듈을 포함하고, 살균제는 투여 유닛에서 처리 유닛으로부터 순환 밸러스트 수로 살균제를 전달한다.

Description

밸러스트 수 처리 시스템{BALLAST WATER TREATMENT SYSTEM}
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2019 년 1 월 16 일에 출원된 미국 출원 제 62/792,953 호를 우선권으로 주장하며, 그 전문이 본원에 참조로 포함된다.
본 발명은 선박이 수송되는 동안에 밸러스트 수를 처리하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
선박은 항구에 출입할 때 특정 규정을 준수할 수 있다. 일반적으로, 이러한 규정은 각 선박에 포함된 밸러스트 수의 품질과 관련된다. 선박이 한 항구에서 밸러스트 수를 빨아올린 다음, 바다 및/또는 그 다음 항구에서 배출하는 경우가 발생해 왔다. 때때로, 그 밸러스트 수 내에 함유된 물질, 특히 생물학적 물질은 새로운 환경에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 항해 중 전달된 밸러스트 수의 오염을 방지하기 위해 현지 및 국제 규정이 제정되었다. 이 규정은 배출 절차 이전에 밸러스트 수를 세정하는 방법 및/또는 절차를 선박 운영자에게 부여할 수 있다. 현재의 밸러스트 수 처리 시스템은 선박이 항만 작업을 수행하는 기간 동안의 밸러스트 수 처리에 집중되어 있고; 그러한 시간 동안의 처리는 이미 공급이 부족하고 수요가 높은 선박 운영에 대한 인력 및 자원 요구 사항을 증가시킨다.
따라서, 인력 및 자원 활용을 최적화하는, 밸러스트 수를 처리하기 위한 개선된 방법 및 시스템에 대한 요구가 현장에 존재한다. 또한, 본 방법 및 시스템은 작동하지 않는 시간을 감소시켜서 절약된 금액을 증가시킬 수 있다.
본 발명은 밸러스트 수 처리 시스템 및 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 방법 및 시스템은 선박이 이송되는 동안 작동될 수 있다.
본 기술 분야에서의 이들 및 다른 요구는 밸러스트 수 처리 시스템의 일 실시예에 의해 해결되는데, 이는 적어도 하나의 밸러스트 탱크, 적어도 하나의 혼합 노즐, 처리 유닛을 포함하고, 여기서 상기 처리 유닛은 전기 염소화 모듈 및 탈염소화 모듈, 상기 처리 유닛에 결합된 도우징 모듈, 및 제어 시스템을 포함한다.
본 기술 분야에서의 이들 및 다른 요구는 일 실시 예에서 밸러스트 수를 선박 상에서 처리하는 방법에 의해 해결되는데, 이는 밸러스트 수를 선박 상에 배치된 적어도 하나의 밸러스트 탱크내로 도입하는 단계, 밸러스트 수의 적어도 일부를 상기 적어도 하나의 밸러스트 탱크와 도우징 모듈 사이에서 순환시키는 단계, 전기 염소화 모듈과 탈염소화 모듈을 포함하는 처리 유닛을 통하여 살균제를 생성하는 단계, 살균제를 상기 처리 유닛으로부터 도우징 모듈에서 순환하는 밸러스트 수로 전달하는 단계를 포함한다.
전술한 내용은 이하의 본 발명의 상세한 설명이 보다 잘 이해될 수 있도록, 본 발명의 특징 및 기술적 장점을 다소 넓게 설명하였다. 본 발명의 청구 범위의 주제를 형성하는 본 발명의 추가 특징 및 장점이 이후에 설명될 것이다. 당업자는 개시된 개념 및 특정 실시 예가 본 발명의 동일한 목적을 수행하기 위해 다른 실시 예를 수정 또는 설계하기 위한 기초로서 쉽게 이용될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 또한, 그러한 동등한 실시 예는 첨부된 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는다는 것을 당업자는 인식해야 한다.
본 발명의 실시 예들 및 그 장점들의 더 완전하고 철저한 이해는 첨부 도면들과 함께 다음의 설명을 참조함으로써 획득될 수 있다.
도 1은 본 명세서의 특정 실시 예에 따른 전기 염소화 모듈의 예시이다.
도 2는 본 명세서의 특정 실시 예에 따른 벌크 화학 모듈의 예시이다.
도 3은 본 명세서의 특정 실시 예에 따른 도우징 모듈의 예시이다.
도 4는 본 명세서의 특정 실시 예에 따른 탈염소화 모듈의 예시이다.
도 5는 본 명세서의 특정 실시 예에 따른 제어 패널의 예시이다.
도 6은 본 명세서의 특정 실시 예에 따라 밸러스트 수를 처리하기 위한 다이어그램의 예시이다.
도 7은 본 명세서의 특정 실시 예에 따라 밸러스트 수를 중화시키기 위한 다이어그램의 예시이다.
본 발명은 밸러스트 수 처리 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 명세서와 관련하여, 구체적인 예는 산화제 레벨을 지정된 양으로 감소시키기 위해서, 가끔은 차아 브롬산나트륨(NaOBr)과 함께 액체 차아 염소산나트륨(NaOCl)과 같은 살균제를 탱크내에 수용된 밸러스트 수내에 분산시키는 것과 관련된다. 일 실시 예에서, 차아 브롬산나트륨이 있거나 없는 액체 차아 염소산나트륨은 선박 상에서 생성되거나, 선박 상에 저장되거나, 및/또는 이들의 조합일 수 있다.
실시 예들에서, 선박은 임의의 적절한 방식으로 수역을 가로 질러 이동할 수 있다. 선박은 적어도 하나의 밸러스트 탱크 및/또는 해수에 잠긴 화물 적재실을 이용할 수 있다. 다른 실시 예에서, 선박은 복수의 밸러스트 탱크 및/또는 잠긴 화물 적재실을 포함할 수 있는데, 이는 이하에서 밸러스트 탱크로 지칭된다. 적어도 하나의 밸러스트 탱크는 밸러스트 수를 함유하는 역할을 할 수 있으며, 밸러스트 수는 선박에 안정성을 제공하기 위해 사용될 수 있고, 선박의 적어도 일부가 수역내(body of water)에 침지되게 유지시킬 수 있다. 밸러스트 수는 적어도 하나의 밸러스트 탱크내로 펌핑될 수 있다. 실시 예들에서, 밸러스트 수와 관련하여 오염 문제가 발생할 수 있다. 유기체는 추가로 적어도 하나의 밸러스트 탱크로 펌핑될 수 있고, 밸러스트 수내에 존재할 수 있다. 선박이 항구에 도착하면, 밸러스트 수 및 이어서 밸러스트 수 내의 유기체가 항구에서 배출될 수 있다. 이것은 유기체에 대한 새로운 환경일 수 있으며, 유기체는 주변 환경에 부정적인 영향을 줄 수 있다.
아래에서 더 논의되는 바와 같이, 선박은 밸러스트 수 처리 시스템을 포함할 수 있다. 밸러스트 수 처리 시스템은 하나 이상의 밸러스트 탱크, 처리 유닛, 도우징 모듈, 하나 이상의 혼합 노즐, 펌프 및 제어 패널을 포함할 수 있다. 실시 예들에서, 밸러스트 수 처리 시스템은 선박의 기존 장비에 통합될 수 있다. 밸러스트 수 처리 시스템은 탱크 밸브 및 액추에이터, 저장 탱크, 해수 펌프 및 모터, 순환 펌프 및 모터 및/또는 이들의 조합을 추가로 포함할 수 있다. 작동시, 밸러스트 수는 적어도 하나의 밸러스트 탱크내로 유입될 수 있다. 밸러스트 수는 임의의 적절한 수단에 의해 하나 이상의 밸러스트 탱크내로 유입될 수 있다. 실시 예들에서, 밸러스트 수는 적어도 하나의 밸러스트 탱크로 펌핑된다. 선박이 이송 중에 있는 동안, 단일 밸러스트 탱크로부터의 밸러스트 수가 도우징 모듈내로 유입될 수 있다(즉, 도우징 모듈을 통해 펌핑됨). 대안적으로, 밸러스트 수의 일부 양은 도우징 모듈을 통해 펌핑될 수 있다. 실시 예들에서, 처리 유닛은 도우징 모듈에 결합될 수 있고, 전기 염소화 모듈, 벌크 화학 모듈, 탈염소화 모듈 및/또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 처리 유닛은 도우징 모듈을 통해 밸러스트 수에 대한 살균제를 위한 임의의 적합한 살균제 및/또는 중화제를 전달할 수 있다. 제한없이, 적합한 살균제는 NaOCl, NaOBr 및/또는 이들의 조합일 수 있다.
도 1은 전기 염소화 모듈(100)의 예를 도시한다. 실시 예에서, 밸러스트 수 처리 시스템의 처리 유닛은 선박 선상에서 살균제를 생성하기 위해, 전기 염소화 모듈(100)을 이용할 수 있다. 특정 실시 예에서, 다수의 전기 염소화 모듈(100)이 존재할 수 있다. 전기 염소화 모듈(100)이 살균제를 생성하기 위해 사용되는 경우, 수소 가스가 작업의 부산물로서 생성될 수 있다. 실시 예들에서, 수소 가스는 대기로 배기될 수 있다. 전기 염소화 모듈(100)은 임의의 적합한 크기, 높이 및/또는 형상일 수 있다. 제한없이, 적합한 형상은 원형, 타원형, 삼각형, 직사각형, 정사각형, 육각형 및/또는 이들의 조합인 단면 형상을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 전기 염소화 모듈(100)은 선박의 안전 영역과 같은 선박의 임의의 적합한 영역에 배치될 수 있다. 실시 예들에서, 전기 염소화 모듈(100)은 엔진 룸, 선박의 갑판 및/또는 이들의 조합에 배치될 수 있다. 제한없이, 전기 염소화 모듈(100)은 금속, 비금속, 중합체, 세라믹 및/또는 이들의 조합과 같은 임의의 적합한 재료를 포함할 수 있다. 전기 염소화 모듈(100)은 EC 프레임(105), 전해 전지(electrolytic cell)(110), 가스 제거 장비(115), 변압기/정류기(120), 유동 장비(125), CIP(제자리 세정, clean-in-place) 시스템(130) 및 제어 패널(135)을 포함할 수 있다.
EC 프레임(105)은 전기 염소화 모듈(100)을 물리적으로 강화하는 지지 구조물일 수 있다. EC 프레임(105)은 단일 재료일 수 있거나, 대안적으로 EC 프레임(105)은 서로 연결된 복수의 구성 요소를 포함할 수 있다. EC 프레임(105)의 복수의 구성 요소는 적합한 파스너, 쓰레딩, 접착제, 용접 및/또는 이들의 조합의 사용을 포함하지만 이에 제한되지 않는 임의의 적합한 수단의 사용을 통해 서로 결합될 수 있다. 제한없이, 적합한 파스너는 너트 및 볼트, 와셔, 나사, 핀, 소켓, 로드 및 스터드, 힌지 및/또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 실시 예들에서, 전기 염소화 모듈(100)의 나머지 구성 요소들은 EC 프레임(105) 내에 및/또는 그 주위에 배치될 수 있다.
전해 전지(110)는 EC 프레임(105) 내에 완전히 또는 부분적으로 배치될 수 있다. 전해 전지(110)는 전기 염소화 모듈(100)을 통해 흐르는 해수의 일부를 가로 질러 직류 전압을 발생시키는 양극 및 음극 조립체를 포함할 수 있다. 실시 예에서, 전해 전지(110)는 살균제를 생산할 수 있다. 살균제와 함께 이러한 해수 부분은 처리를 위해 지정된 밸러스트 탱크로 펌핑될 수 있다. 작동 동안, 해수는 해수 펌프 및 모터에 의해 전기 염소화 모듈(100) 내로 그리고 그를 통해 펌핑될 수 있다. 해수의 전도도 및/또는 온도는 전해 전지(110)의 효율에 영향을 줄 수 있다. 제한없이, 해수의 바람직한 온도는 약 0℃ 내지 약 35℃일 수 있다. 또한, 해수의 바람직한 전도도는 약 20,000μS/cm 내지 약 40,000μS/cm, 또는 약 22,000μS/cm 내지 약 40,000μS/cm일 수 있다. 다른 실시 예에서, 바람직한 전도도는 약 22,000μS/cm 이상의 임의의 값일 수 있다. 이러한 미리 결정된 레벨의 전도도 및/또는 온도 보다 낮은 작동 레벨에서, 전해 전지(110)는 감소된 생산 용량으로 계속 작동할 수 있으며, 이는 추가 처리 시간 및 추가 에너지를 초래할 수 있다. 또한, 살균제와 함께 지정된 밸러스트 탱크에 첨가된 해수의 양은 허용 공차를 초과할 수 있다(즉, 밸러스트 탱크 부피의 약 1%를 초과할 수 있음). 다른 실시 예에서, 허용 공차는 약 1% 내지 약 5%, 또는 대안적으로 약 1% 내지 약 2% 일 수 있다.
전술한 바와 같이, 수소 가스는 살균제 생성의 부산물로서 생성될 수 있다. 살균제는 양극에서 생성될 수 있고, 수소 가스는 음극에서 생성될 수 있다. 실시 예들에서, 가스 제거 장비(115)는 전기 염소화 모듈(100)내에 존재하는 수소 가스를 제거할 수 있다. 가스 제거 장비(115)는 전해 전지(110)의 EC 프레임(105) 내에 완전히 또는 부분적으로 배치될 수 있다. 가스 제거 장비(115)는 디개서(degasser), 가스 배출 밸브, 및 하나 이상의 희석 송풍기를 포함할 수 있다. 디개서는 전해 전지(110)에 의해 생성된 살균제 용액으로부터 수소 가스를 분리할 수 있다. 가스 배출 밸브는 수소 가스의 방출을 조절하고, 살균제 용액의 방출을 방지할 수 있다. 가스 배출 밸브로 수소 가스를 대기로 배출하기 전에, 수소 가스는 하나 이상의 희석 송풍기로 희석될 수 있다. 하나 이상의 희석 송풍기는 수소 가스를 폭발 하한의 약 40% 내지 약 80%로 또는 폭발 하한의 약 50% 내지 약 70%로 희석할 수 있다. 대안적으로, 하나 이상의 희석 송풍기는 수소 가스를 폭발 하한의 약 60% 미만, 폭발 하한의 약 50% 미만, 또는 폭발 하한의 약 40% 미만으로 희석할 수 있다. 실시 예들에서, 수소 가스의 폭발 하한은 약 1 부피% 내지 약 4 부피% 또는 약 2 부피% 내지 3 부피%일 수 있다. 대안적으로, 수소 가스의 폭발 하한은 약 2.4 부피%일 수 있다. 실시 예들에서, 하나 이상의 희석 송풍기는 전기 염소화 모듈(100)의 작동 전, 작동 동안, 작동 후 및/또는 이들의 조합으로 지정된 시간 제한 동안 작동할 수 있다.
실시 예들에서, 변압기/정류기(120)는 EC 프레임(105) 내에 완전히 또는 부분적으로 배치될 수 있다. 변압기/정류기(120)는 교류의 입력을 직류로 변환할 수 있다. 변압기/정류기(120)는 또한 전해 전지(110)를 가로 질러 직류를 인가할 수 있다. 실시 예에서, 변압기/정류기(120)는 정격 살균제 생성 용량을 달성하기 위해 직류 전압을 조절할 수 있다. 변압기/정류기(120)는 전기 염소화 모듈(100) 주위에 배치된 제어 패널(135)(도 7에서 추가로 논의됨)에 의해 결합되고 제어될 수 있다. 변압기/정류기(120)는 교류를 직류로 변환하기 위한 임의의 적절한 변압기/정류기일 수 있다. 실시 예들에서, 동작 동안 변압기/정류기(120)는 수냉식, 공냉식 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다.
유동 장비(125)는 전기 염소화 모듈(100)을 통한 해수의 흐름을 용이하게 할 수 있다. 유동 장비(125)는 유량 트랜스미터 및 제어 밸브, 전도도 트랜스미터, 온도 트랜스미터, 출구 투시창 및/또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 변압기/정류기(120)가 수냉될 수 있는 실시 예에서, 유동 장비는 냉각제 펌프 및/또는 열 교환기를 추가로 포함할 수 있다. 변압기/정류기(120)가 공냉될 수 있는 실시 예에서, 냉각제 펌프 및/또는 열 교환기는 필요하지 않을 수 있다. 유량 트랜스미터 및 제어 밸브는 유량이 허용 가능한 공차 내에 있는지 확인하고 유량을 조절할 수 있다. 제한없이, 허용 가능한 공차는 약 0.25 m3/hr 내지 약 16 m3/hr, 대안적으로, 약 0.5 m3/hr 내지 약 8 m3/hr일 수 있다. 그러한 검증을 위한 임의의 적합한 유량 트랜스미터 및 제어 밸브가 사용될 수 있다. 전도도 트랜스미터는 해수 공급 전도도가 제어 수용 가능한 허용 공차 내에 있고, 요구되는대로 전해 전지(110)를 조정하기 위해 제어 패널(135)에 대한 신호 내에 있음을 검증할 수 있다. 허용 가능한 공차는 약 500μS/cm 내지 약 100,000μS/cm, 또는 대안적으로 약 1,000μS/cm 내지 약 55,000μS/cm이다. 그러한 검증에 적합한 임의의 전도도 트랜스미터가 사용될 수 있다. 온도 트랜스미터는 해수 공급 온도가 허용 가능한 허용 공차 내에 있고 요구되는대로 전해 전지(110)를 조정하기 위해 제어 패널(135)에 대한 신호 내에 있음을 검증할 수 있다. 허용 가능한 온도 공차는 약 -40℃ 내지 약 200℃, 대안적으로 약 -5℃ 내지 약 80℃이다. 그러한 검증에 적합한 임의의 온도 트랜스미터가 사용될 수 있다. 냉각수 펌프 및 열 교환기는 해수 공급을 사용하여 변압기/정류기(120)로부터 열을 제거할 수 있다. 출구 투시창은 전기 염소화 모듈(100)을 떠나는 내용물의 시각적 표시를 제공하고, 과량의 수소 가스가 전기 염소화 모듈(100)의 출구로 통과하지 않았음을 확인할 수 있다.
전기 염소화 모듈(100)의 작동 후에, CIP 시스템(130)이 사용될 수 있다. CIP 시스템(130)은 전기 염소화 모듈(100)의 내부 전체에 세정 용액을 순환시킬 수 있다. 세정 용액은 전기 염소화 모듈(100)을 세정하기에 적합한 임의의 세정 용액일 수 있다. 제한없이, 세정 용액은 염산, 인산, 인산삼나트륨 또는 이들의 조합일 수 있다. 일 실시 예에서, 세정 용액은 염산이다. CIP 시스템(130)은 지정된 양의 세정 용액을 수용하기 위한 저장 탱크를 포함할 수 있다. 실시 예들에서, 전해 전지(110)는 "대기" 상태로 지정될 수 있고, 각각의 완료된 사이클 후에 세정될 수 있다. CIP 시스템(130)은 전기 염소화 모듈(100) 내의 미네랄 오염을 관리할 수 있다.
처리 유닛이 전기 염소화 모듈(100)을 사용하여 선박 선상에서 살균제를 발생시킬 수 있지만, 도 2에 도시된 바와 같이 살균제를 투여하는 다른 방법이 있을 수 있다. 이러한 실시 예에서, 처리 유닛은 벌크 화학 모듈(200)을 이용하여 요구되는대로 살균제를 저장 및 분배할 수 있다.
도 2는 벌크 화학 모듈(200)의 예를 도시한다. 실시 예에서, 밸러스트 수 처리 시스템의 처리 유닛은 선박의 요구되는 영역 전체에 살균제를 분산시키기 위해 벌크 화학 모듈(200)을 이용할 수 있다. 특정 실시 예에서, 다수의 벌크 화학 모듈(200)이 있을 수 있다. 실시 예에서, 밸러스트 수 처리 시스템은 벌크 화학 모듈(200)과 함께, 전기 염소화 모듈(100)(즉, 도 1 참조)을 이용할 수 있다. 벌크 화학 모듈(200)은 임의의 적절한 크기, 높이 및/또는 형상일 수 있다. 제한없이, 적합한 형상은 원형, 타원형, 삼각형, 직사각형, 정사각형, 육각형 및/또는 이들의 조합인 단면 형상을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 벌크 화학 모듈(200)은 선박의 안전한 영역과 같은 선박의 임의의 적절한 영역에 배치될 수 있다. 실시 예들에서, 벌크 화학 모듈(200)은 엔진 룸, 선박의 갑판 및/또는 이들의 조합에 배치될 수 있다. 제한없이, 벌크 화학 모듈(200)은 금속, 비금속, 중합체, 세라믹 및/또는 이들의 조합과 같은 임의의 적합한 재료를 포함할 수 있다. 벌크 화학 모듈(200)은 BC 프레임(205), 수용 탱크(210) 및 계량 펌프(215)를 포함할 수 있다.
BC 프레임(205)은 벌크 화학 모듈(200)을 물리적으로 강화하는 지지 구조물일 수 있다. BC 프레임(205)은 EC 프레임(105)과 유사할 수 있다(즉, 도 1 참조). BC 프레임(205)은 단일 재료일 수 있거나, 대안적으로 BC 프레임(205)은 서로 연결된 복수의 구성 요소를 포함할 수 있다. BC 프레임(205)의 복수의 구성 요소는 적합한 파스너, 쓰레딩, 접착제, 용접 및/또는 이들의 조합의 사용을 포함하지만 이에 제한되지 않는 임의의 적합한 수단의 사용을 통해 서로 결합될 수 있다. 제한없이, 적합한 파스너는 너트 및 볼트, 와셔, 나사, 핀, 소켓, 로드 및 스터드, 힌지 및/또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 실시 예들에서, 벌크 화학 모듈(200)의 나머지 구성 요소는 BC 프레임(205) 주위에 배치될 수 있다.
수용 탱크(210)는 BC 프레임(205) 내에 완전히 또는 부분적으로 배치될 수 있다. 수용 탱크(210)는 밸러스트 수내로 주입하기 이전에, 살균제를 수용하는데 사용될 수 있다. 수용 탱크(210)는 임의의 적절한 크기, 높이 및/또는 형상일 수 있다. 제한없이, 수용 탱크(210)는 임의의 적절한 부피량의 살균제를 함유할 수 있다. 실시 예들에서, 계량 펌프(215)는 수용 탱크(210)에 결합될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 계량 펌프(215)는 수용 탱크(210)의 상부에 배치될 수 있다. 실시 예에서, 계량 펌프(215)는 수용 탱크(210) 및/또는 BC 프레임(205)의 내부 및/또는 그 주위의 임의의 적절한 위치에 배치될 수 있다. 계량 펌프(215)는 미리 정해진 속도로 수용 탱크(210) 밖으로 살균제를 펌핑하는 수단을 제공할 수 있다. 계량 펌프(215)는 살균제를 펌핑하기에 적합한 임의의 펌프일 수 있다.
처리 유닛의 작동 동안, 처리 유닛은 전기 염소화 모듈(100) 및/또는 벌크 화학 모듈(200)을 포함할 수 있고, 살균제는 도 3에 도시된 도우징 모듈(300)을 통해 투여될 수 있다. 실시 예들에서, 복수의 도우징 모듈(300)이 있을 수 있다. 도우징 모듈(300)은 임의의 적절한 크기, 높이 및/또는 형상일 수 있다. 제한없이, 적합한 형상은 원형, 타원형, 삼각형, 직사각형, 정사각형, 육각형 및/또는 이들의 조합인 단면 형상을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 도우징 모듈(300)은 순환 펌프의 흡입부 주위에 배치될 수 있으며, 순환 펌프는 기존의 선박 인프라의 일부일 수 있다. 제한없이, 도우징 모듈(300)은 금속, 비금속, 중합체, 세라믹 및/또는 이들의 조합과 같은 임의의 적합한 재료를 포함할 수 있다. 도우징 모듈(300)은 산화제 분석기(305), 주입 퀼(quill)(315)을 포함할 수 있다. 실시 예에서, 도우징 모듈(300)은 샘플링 펌프(310), 압력 변환기 및/또는 게이지(320), 또는 이들의 임의의 조합을 더 포함할 수 있다. 산화제 분석기(305)는 밸러스트 수 샘플의 산화제 레벨을 측정하고 모니터링할 수 있다. 임의의 적합한 분석기가 사용될 수 있다. 샘플링 펌프(310)는 산화제 분석기(305)를 위한 압력 및 인젝터로 샘플 배출 탱크를 비우기 위한 원동력을 제공할 수 있다. 임의의 적합한 펌프가 사용될 수 있다. 주입 퀼(315)은 밸러스트 수 처리 시스템 내로 산화제를 주입하기 위한 파이프 연결부일 수 있다. 압력 변환기 및/또는 게이지(320)는 측정치를 획득하고 순환 펌프의 흡입 측의 압력을 모니터링할 수 있다.
실시 예에서, 도우징 모듈(300)은 산화제 분석기(305)를 통해 밸러스트 수의 산화제 레벨을 측정할 수 있다. 그런 다음, 도우징 모듈(300)은 밸러스트 수의 일부에 살균제의 초기 투여량을 적용할 수 있으며, 여기서 살균제는 전기 염소화 모듈(100)에 의해 생성되거나, 벌크 화학 모듈(200)을 통해 투여되거나 및/또는 이들의 조합에 의한다. 초기 투여량은 미리 지정된 총 잔류 산화제 레벨에 도달할 때까지 및/또는 고정량의 산화제가 단일 밸러스트 탱크에 첨가될 때까지, 밸러스트 수 부분내로 주입될 수 있다. 초기 투여량은 적어도 하나의 혼합 노즐을 통해 단일 밸러스트 탱크 전체에 걸쳐 혼합될 수 있다. 하나 이상의 혼합 노즐은 밸러스트 탱크 전체에 걸쳐 살균제를 혼합하여, 목표 총 잔류 산화제 레벨을 달성할 수 있다. 제한없이, 목표 총 잔류 산화제 레벨은 약 0 mg/L 내지 약 8 mg/L, 대안적으로 약 5 mg/L 내지 약 6.5 mg/L일 수 있다. 목표 총 잔류 산화제 레벨이 지정된 값에 도달한 후, 밸러스트 수는 지정된 제 1 홀드 시간 동안 밸러스트 탱크 내에 포함될 수 있으며, 제 1 홀드 시간은 밸러스트 수가 지정된 총 잔류 산화제 레벨을 갖는 시간의 양이다. 제 1 홀드 시간은 지정된 총 잔류 산화제 레벨을 만족시키기에 적합한 임의의 시간일 수 있다. 제한없이, 제 1 홀드 시간은 약 24 시간 내지 약 60 시간, 또는 대안적으로 약 24 시간 내지 약 36 시간일 수 있다. 또한 대안적으로, 제 1 홀드 시간은 약 10 시간 내지 20 시간, 대안적으로 약 1 시간 내지 약 24 시간일 수 있다.
현재의 단일 밸러스트 탱크가 제 1 홀드 시간을 거치고 있는 동안, 도우징 모듈(300)은 선박이 복수의 밸러스트 탱크를 포함하는 실시 예에서, 또 다른 별도의 다른 밸러스트 탱크에 살균제를 투여할 수 있다. 초기의 단일 밸러스트 탱크에서 제 1 홀드 시간이 경과한 후, 총 잔류 산화제 레벨이 도우징 모듈(300)에 의해 측정될 수 있다.
실시 예들에서, 추가의 살균제가 첨가될 수 있다. 초기의 단일 밸러스트 탱크로부터의 밸러스트 수는 도우징 모듈(300)을 통해 역으로 순환될 수 있으며, 이 경우 살균제의 유지 투여(maintenance dose)이 적용될 수 있다. 일부 실시 예에서, 복수의 밸러스트 탱크의 일부는 복수의 밸러스트 탱크의 나머지 부분이 초기 투여를 받기 이전에, 유지 투여를 받을 수 있다. 유지 투여가 적용된 후, 밸러스트 수는 하나 이상의 혼합 노즐에 의해 초기의 단일 밸러스트 탱크 전체에 걸쳐 혼합될 수 있다. 제 2 홀드 시간이 적용될 수 있다. 산화제 레벨을 바람직한 레벨로 감소시키기에 적합한 임의의 제 2 홀드 시간이 사용될 수 있다. 실시 예들에서, 홀드 시간은 연속적일 수 있다. 제한없이, 제 2 홀드 시간은 약 18 시간 내지 약 70 시간, 또는 대안적으로 약 24 시간 내지 약 60 시간일 수 있다. 또한 대안적으로, 제 2 홀드 시간은 약 30 시간 내지 약 50 시간, 대안적으로 약 1 시간 내지 약 72 시간일 수 있다.
초기 단일 밸러스트 탱크에서 제 2 홀드 시간이 경과한 후, 총 잔류 산화제 레벨은 도우징 모듈(300)에 의해 측정될 수 있다. 밸러스트 수가 지정된 농축 시간(concentration time)을 갖지 않으면(아래에 더 논의됨), 후속 유지 투여가 밸러스트 수에 적용될 수 있다. 밸러스트 수가 지정된 농축 시간을 갖는 경우, 중화 단계가 탈염소화 모듈에 의해 적용될 수 있다.
도 4는 탈염소화 모듈(400)의 예를 도시한다. 실시 예에서, 밸러스트 수 처리 시스템의 처리 유닛은 탈염소화 모듈(400)을 이용하여 선박 전체에 중화제를 분산시킬 수 있다. 임의의 적합한 중화제가 사용될 수 있다. 제한없이, 중화제는 소듐 티오설페이트(STS), 소듐 설파이트, 이산화황, 소듐 메타비설파이트 및 소듐 비설파이트일 수 있다. 구체 예에서, STS 액체는 무수 소듐 티오설페이트 또는 소듐 티오설페이트 펜타하이드레이트로 제조될 수 있다. 실시 예들에서, 복수의 탈염소화 모듈(400)이 있을 수 있다. 탈염소화 모듈(400)은 임의의 적절한 크기, 높이 및/또는 형상일 수 있다. 제한없이, 적합한 형상은 원형, 타원형, 삼각형, 직사각형, 정사각형, 육각형 및/또는 이들의 조합인 단면 형상을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 탈염소화 모듈(400)은 선박의 안전 영역과 같은 선박의 임의의 적합한 영역에 배치될 수 있다. 실시 예들에서, 탈염소화 모듈(400)은 엔진 룸, 선박의 갑판 및/또는 이들의 조합에 배치될 수 있다. 제한없이, 탈염소화 모듈(400)은 금속, 비금속, 중합체, 세라믹 및/또는 이들의 조합과 같은 임의의 적합한 재료를 포함할 수 있다. 탈염소화 모듈(400)은 DC 프레임(405), 탱크(410), 혼합 펌프(415), 담수 유입 밸브(420) 및 DC 계량 펌프(425)를 포함할 수 있다. 선택적으로, 담수 플러시(flush) 라인 및 밸브가 레이오버(layover) 이전 또는 동일한 라인을 사용하여 벌크 화학 물질로 투여하기 이전에, 임의의 잔류 중화제를 제거하기 위해 첨가될 수 있다.
DC 프레임(405)은 탈염소화 모듈(400)을 물리적으로 강화하는 지지 구조물일 수 있다. DC 프레임(405)은 EC 프레임(105)(즉, 도 1 참조) 및/또는 BC 프레임(205)(즉, 도 2 참조)과 유사할 수 있다. DC 프레임(405)은 단일 재료일 수 있거나, 대안적으로, DC 프레임(405)은 서로 연결된 복수의 구성 요소를 포함할 수 있다. DC 프레임(405)의 복수의 구성 요소는 적합한 파스너, 쓰레딩, 접착제, 용접 및/또는 이들의 조합의 사용을 포함하지만 이에 제한되지 않는 임의의 적합한 수단의 사용을 통해 서로 결합될 수 있다. 제한없이, 적합한 파스너는 너트 및 볼트, 와셔, 나사, 핀, 소켓, 로드 및 스터드, 힌지 및/또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 실시 예들에서, 탈염소화 모듈(400)의 나머지 구성 요소는 DC 프레임(405) 내에 및/또는 그 주위에 배치될 수 있다.
탱크(410)는 DC 프레임(405) 내에 배치될 수 있다. 탱크(410)는 STS와 같은 벌크 중화제를 담수와 혼합하고, 밸러스트 수에 주입하기 이전에 중화제를 수용하는데 사용될 수 있다. 탱크(410)는 임의의 적절한 크기, 높이 및/또는 형상일 수 있다. 제한없이, 탱크(410)는 임의의 적절한 부피량의 중화제를 함유할 수 있다. 실시 예들에서, 혼합 펌프(415)는 혼합 노즐을 통해 STS를 담수와 혼합하는 힘을 제공할 수 있다. 또한, 담수는 담수 유입 밸브(420)를 통해 탱크(410)내로 유입될 수 있다. 혼합 펌프(415)는 임의의 적합한 펌프일 수 있다. 담수 유입구(420)는 임의의 적합한 밸브일 수 있다.
실시 예에서, DC 계량 펌프(425)는 탱크(410)에 결합될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, DC 계량 펌프(425)는 탱크(410)의 상단에 배치될 수 있다. 제한없이, DC 계량 펌프(425)는 탱크(410) 및/또는 DC 프레임(405) 주위의 임의의 적절한 위치에 배치될 수 있다. DC 계량 펌프(425)는 미리 정해진 속도로 탱크(410)로부터 중화제를 펌핑하는 수단을 제공할 수 있다. DC 계량 펌프(425)는 임의의 적합한 펌프일 수 있다.
실시 예들에서, 중화 단계는 탈염소화 모듈(400) 및 도우징 모듈(300)의 작동(즉, 도 3 참조)을 통한 처리 후에 일어날 수 있다. 요구되는 산화제 레벨 및 요구되는 최소 농축 시간이 충족되면, 중화 단계가 밸러스트 수에 적용될 수 있다. 실시 예들에서, 농축 시간은 잔류 산화제 측정치와 홀드 시간의 곱을 비교함으로써 결정될 수 있다. 제한없이, 요구되는 최소 농축 시간은 약 120 mg-hr/L 일 수 있다. 대안적인 농축 시간은 분석 시험에 의해 결정될 수 있으며, 적용에 따라 수 분에서 수일까지 변할 수 있다. 밸러스트 수는 도우징 모듈(300)을 통해 순환될 수 있으며, 탈염소화 모듈(400)은 남아있는 산화제를 중화시키기 위해 중화제를 공급할 수 있다. 실시 예들에서, 중화제는 액체 및/또는 고체 형태일 수 있다. 최초의 단일 밸러스트 탱크의 밸러스트 수는 규제 표준에 따라 처리될 수 있고 배출될 수 있다. 실시 예들에서, 중화된 밸러스트 수가 격납 용지에 수용되는 시간이 길어질수록, 재생(regrowth) 기회가 증가하고, 밸러스트 수를 배출 불이행 상태에 놓이게 할 수 있다. 실시 예들에서, 총 잔류 산화제 레벨이 요구되는 레벨 미만이면, 밸러스트 수는 배출 이행 상태에 놓일 수 있다. 총 잔류 산화제 레벨이 요구되는 레벨 미만이 아니면, 밸러스트 수는 후속 중화제의 투여량에 의해 처리될 수 있다. 일부 실시 예에서, 총 잔류 산화제 레벨은 0.1 mg/L 미만일 수 있고, 밸러스트 수는 배출 이행 상태에 놓일 수 있다. 총 잔류 산화제 레벨이 0.1 mg/L 미만이 아닌 경우, 밸러스트 수는 후속 중화제의 투여량에 의해 처리될 수 있다. 초기의 단일 밸러스트 탱크가 중화를 완료함에 따라, 밸러스트 수 처리 시스템은 선박이 복수의 밸러스트 탱크를 포함하는 실시 예에서 지정된 요구조건을 충족시키는 또 다른 별도의 밸러스트 탱크에 중화제를 투여할 수 있다.
실시 예들에서, 시스템 및 방법은 제어 시스템으로 적어도 부분적으로 구현될 수 있다. 제어 시스템은 아날로그 및/또는 디지털 신호를 처리할 수 있다. 제어 시스템은 비즈니스, 과학, 통제 또는 기타 목적을 위한 정보, 지식 또는 데이터의 모든 형태를 계산, 추정, 분류, 처리, 전송, 수신, 검색, 시작, 전환, 저장, 디스플레이, 표명, 검출, 기록, 재생, 처리 또는 이용하도록 동작 가능한 임의의 수단 또는 수단들의 집합(aggregate)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어 시스템은 프로세싱 유닛, 네트워크 저장 장치, 또는 임의의 다른 적합한 장치를 포함할 수 있고, 크기, 형상, 성능, 기능성 및 가격이 변할 수 있다. 제어 시스템은 랜덤 액세스 메모리(RAM), 중앙 처리 장치(CPU) 또는 하드웨어 또는 소프트웨어 제어 로직과 같은 하나 이상의 처리 자원, ROM 및/또는 다른 유형의 비 휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 제어 시스템의 추가 구성 요소는 하나 이상의 디스크 드라이브, 입력 장치(예컨대, 키보드, 마우스 등) 및 비디오 디스플레이와 같은 다양한 입력 및 출력(I/O) 장치뿐만 아니라 외부 장치와 통신하기 위한 하나 이상의 네트워크 포트를 포함할 수 있다. 제어 시스템은 또한 다양한 하드웨어 구성 요소 사이에서 통신을 전송하도록 동작 가능한 하나 이상의 버스를 포함할 수 있다. 실시 예들에서, 제어 시스템은 적어도 하나의 원격 I/O 패널, 적어도 하나의 원격 휴먼 머신 인터페이스(HMI) 패널 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
대안적으로, 시스템 및 방법은 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체로 적어도 부분적으로 구현될 수 있다. 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체는 일정 기간 동안 데이터 및/또는 명령을 보유할 수 있는 임의의 수단 또는 수단들의 집합을 포함할 수 있다. 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체는 예를 들어 직접 액세스 저장 장치(예를 들어, 하드 디스크 드라이브 또는 플로피 디스크 드라이브), 순차 액세스 저장 장치(예를 들어, 테이프 디스크 드라이브), 콤팩트 디스크, CD-ROM, DVD, RAM, ROM, 전기적으로 소거 가능한 프로그램 가능 읽기 전용 메모리(EEPROM) 및/또는 플래시 메모리와 같은 저장 매체; 와이어, 광섬유, 마이크로파, 전파 및 다른 전자기 및/또는 광학 캐리어와 같은 통신 매체; 및/또는 상기의 임의의 조합들을 포함할 수 있다.
실시 예들에서, 제어 시스템은 특정 이벤트를 오퍼레이터에게 경고하기 위한 알람을 포함할 수 있다. 또한, 제어 시스템은 도 5에 도시된 바와 같이 제어 패널(500)을 포함할 수 있다. 제어 패널(500)은 임의의 적절한 크기, 높이 및/또는 형상일 수 있다. 제한없이, 적합한 형상은 원형, 타원형, 삼각형, 직사각형, 정사각형, 육각형 및/또는 이들의 조합인 단면 형상을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 제한없이, 제어 패널(500)은 금속, 비금속, 중합체, 세라믹 및/또는 이들의 조합과 같은 임의의 적합한 재료를 포함할 수 있다. 제어 패널(500)은 선박의 안전 영역과 같은 선박의 임의의 적절한 영역에 배치될 수 있다. 실시 예들에서, 제어 패널(500)은 엔진 룸, 선박의 갑판 및/또는 이들의 조합에 배치될 수 있다. 또한, 밸러스트 수 처리 시스템이 전기 염소화 모듈(100)을 포함하는 경우(즉, 도 1 참조), 실시 예에서, 제어 패널(500)은 전기 염소화 모듈(100)에 장착될 수 있다. 밸러스트 수 처리 시스템 내에 다수의 제어 패널(500)이 있을 수 있다. 실시 예들에서, 주 제어 패널(500) 및/또는 복수의 원격 제어 패널(500)이 있을 수 있다. 각각의 제어 패널(500)은 단일 장비를 지원할 수 있다. 실시 예들에서, 각각의 제어 패널(500)은 도우징 모듈(300)(즉, 도 3을 참조), 처리 유닛 및/또는 이들의 조합 상에 배치될 수 있다. 복수의 제어 패널(500)은 유선 및/또는 무선 네트워크를 통해 서로 통신할 수 있다. 실시 예들에서, 복수의 제어 패널(500)은 원격 I/O 패널, 원격 HMI 패널, 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다. 또한, 복수의 제어 패널(500)은 메인 제어 패널과 함께 작동할 수 있다. 제어 패널(500)은 하우징(505), 스크린(510), 비상 정지 버튼(515), 차단 스위치(520), 레버(525) 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 실시 예들에서, 제어 패널(500)은 버저(535), USB 포트(540) 또는 이들의 임의의 조합을 더 포함할 수 있다. 제어 패널(500)이 HMI 패널일 수 있는 실시 예에서, 제어 패널(500)은 비상 정지 버튼(515)을 갖지 않을 수 있다. 실시 예에서, 복수의 제어 패널(500)은 이더넷 및/또는 프로피버스 네트워크를 통해 통신할 수 있다.
하우징(505)은 외부 환경으로부터 제어 패널(500)의 내부 구성 요소를 수용하는 역할을 할 수 있다. 제한없이, 내부 구성 요소는 전자 기기, 배선, 제어기 및/또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 하우징(505)은 임의의 적절한 크기, 높이 및/또는 형상일 수 있다. 제한없이, 적합한 형상은 원형, 타원형, 삼각형, 직사각형, 정사각형, 육각형 및/또는 이들의 조합인 단면 형상을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 실시 예에서, 하우징(505)은 직사각형일 수 있다. 하우징(505)은 금속, 비금속, 중합체, 세라믹 및/또는 이들의 조합과 같은 임의의 적합한 재료를 포함할 수 있다. 하우징(505)은 하우징(505)에 의해 형성된 내부 챔버로의 접근을 허용하도록 작동될 수 있는 도어(530)를 포함할 수 있다.
스크린(510)은 오퍼레이터를 위한 인터페이스 역할을 할 수 있고 정보를 오퍼레이터에게 디스플레이할 수 있다. 스크린(510)은 제어 패널(500) 주위의 임의의 적절한 위치에 배치될 수 있다. 실시 예에서, 스크린(510)은 도어(530)에 배치될 수 있다. 실시 예에서, 오퍼레이터는 밸러스트 수 처리 시스템을 위한 파라미터를 스크린(510)을 통해 제어 패널(500)에 입력할 수 있다. 제한없이, 이러한 입력은 처리할 밸러스트 탱크의 선택, 각 밸러스트 탱크의 부피, 각 밸러스트 탱크의 처리 방법(즉, 전기 염소화 또는 벌크 화학 물질), 급수의 염도, 일정 또는 나중에 중화하는 것 및/또는 기타 등등을 포함한다. 실시 예들에서, 스크린(510)은 컬러 터치 스크린이다. 밸러스트 수 처리 시스템이 복수의 제어 패널(500)을 포함하는 경우, 메인 제어 패널(500)은 "제어 중"으로 지정될 수 있다. 이 실시 예에서, 오퍼레이터는 제어 기능 또는 명령을 메인 제어 패널의 스크린(510)에만 입력할 수 있다. 오퍼레이터는 메인 제어 패널(500)의 스크린(510) 또는 나머지 임의의 원격 제어 패널들(500)에서 동작을 볼 수 있다. "제어 중" 지정은 적절한 인증에 의해 메인 제어 패널(500)로부터 임의의 원격 제어 패널(500)로 전달될 수 있다.
비상 정지 버튼(515)은 제어 패널(500) 상에 배치될 수 있다. 실시 예에서, 비상 정지 버튼(515)은 도어(530) 상에 배치될 수 있다. 비상 정지 버튼(515)은 임의의 적절한 크기, 높이 및/또는 형상일 수 있다. 스크린(510)에 근접하여 각각의 제어 패널(500) 상에 비상 정지 버튼(515)이 설치될 수 있다. 실시 예에서, 오퍼레이터는 밸러스트 수 처리 시스템의 작동을 정지시키기 위해 비상 정지 버튼(510) 중 하나를 작동시킬 수 있다.
각 제어 패널(500)에는 차단 스위치(520)가 설치될 수 있다. 실시 예에서, 차단 스위치(520)는 도어(530) 상에 배치될 수 있다. 차단 스위치(520)는 임의의 적절한 크기, 높이 및/또는 형상일 수 있다. 차단 스위치(520)는 제어 패널(500)의 내부에 접근하지 않으면서, 개별 제어 패널(500)을 공급 전력으로부터 차단시키는 역할을 할 수 있다. 실시 예에서, 오퍼레이터는 레버(525)를 사용하여 제어 패널(500)의 하우징(505)의 내부 챔버에 접근할 수 있다. 오퍼레이터는 도어(530)를 변위시키기 위해 제어 패널(500)로의 전원을 차단한 후, 레버(525)를 작동시킬 수 있다.
제어 시스템은 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 전술한 단계를 통해 밸러스트 수를 모니터링할 수 있다. 도 6은 살균제가 시스템에 어떻게 주입되는지에 대한 실시 예의 개략도를 도시한다. 도 7은 시스템내에 STS와 같은 중화제를 주입함으로써 임의의 잔류하는 산화제를 중화시킬 수 있는 실시 예의 개략도를 도시한다. 제한없이, 제어 시스템은 초기 투여량 및 유지량, 농축 시간, 총 잔류 산화제, 제 1 홀드 시간, 제 2 홀드 시간 및/또는 이들의 조합에 대한 투여량 속도를 계산하고 모니터링할 수 있다.
도 6은 밸러스트 탱크(605)와 도우징 모듈(610) 사이의 밸러스트 수의 흐름 및 처리 유닛(615)과의 그 상호 작용을 도시한다. 이 특정 실시 예에서, 밸러스트 수는 탱크 흡입(620)을 사용하여 밸러스트 탱크(605)로부터 제거되고, 순환 펌프(625)를 사용하여 도우징 모듈(610)을 통해 순환되고, 혼합 노즐(630)을 통해 밸러스트 탱크(605)로 리턴된다. 도우징 모듈(610)을 통한 순환 동안, 살균제는 분사 지점(635)에서 밸러스트 수로 전달되고, 총 잔류 산화제(TRO) 레벨은 TRO 분석기(640)에 의해 모니터링된다. 앞에서 논의된 바와 같이, 밸러스트 수로의 살균제의 순환 및 전달은 소정의 홀드 시간 후에 측정되는 요구되는 TRO 레벨에 도달할 때까지 발생한다. 살균제는 처리 유닛(615)에 의해 제공된다. 처리 유닛(615)에서, 살균제는 벌크 화학 모듈(645)에 적재 및/또는 저장되거나, 전기 염소화(EC) 모듈(650)에 의해 생성될 수 있다. EC 모듈(650)은 급수 공급 펌프(655)로 해수를 수신한다. 실시 예들에서, 밸러스트 탱크(605)는 도 6에 도시된 바와 같이 다수의 밸러스트 탱크를 포함할 수 있다.
적용된 투여 속도는 전형적으로 일정할 수 있다. 밸러스트 탱크 당 투여량의 양을 제어하기 위해 적용 시간이 변경될 수 있다. 제어 시스템은 이용 가능한 홀드 시간 동안 요구되는 평균 총 잔류 산화제 농도를 유지하기 위해 각각의 밸러스트 탱크에 적용된 투여량을 자동으로 조정할 수 있다. 예를 들어, 이용 가능한 홀드 시간이 24 시간인 경우, 제어 시스템은 120mg-hr/L의 농축 시간을 달성하기 위해 5mg/L의 평균 목표 잔류 산화제를 목표로 할 수 있다. 실시 예들에서, 투여를 제어하기 위한 직접 피드백 및/또는 지연된 피드백 루프가 있을 수 있다. 다음 방정식은 농축 시간을 결정하고 총 잔류 산화제 농도를 목표로 하는 접근법에 사용될 수 있다.
Figure pat00001
(1)
Figure pat00002
(2)
이러한 식에서, TRO는 총 잔류 산화제이다. 예를 들어, 초기 수요는 약 1 mg/L 내지 약 4 mg/L로 제한될 수 있다. 살균제가 초기 투여량으로 밸러스트 수의 일부로 유입되기 시작함에 따라, 밸러스트 탱크의 홀드 시간은 측정된 TRO가 평균 TRO를 초과할 때 0 시간(T0)에서 개시될 수 있다. 밸러스트 탱크 내에서 초기 투여량의 혼합이 완료되면, TRO가 적절한 살균제가 적용되었음을 보장하기 위하여 측정될 수 있다.
Figure pat00003
(3)
Figure pat00004
(4)
측정된 TRO는 다음 단계를 진행하기 위해 목표 TRO보다 크거나 같을 수 있다. 유지 투여는 이하 도시된 바와 같이, 계산된 유지 투여 시간(MDT)에서 발생할 수 있다.
Figure pat00005
(5)
유지 투여는 제어 시스템이 밸러스트 탱크에서의 밸러스트 수 TRO의 지정된 수의 측정치를 샘플링할 때까지 도우징으로 진행될 수 있다. 측정치들이 서로의 +/- 10% 내지 약 +/- 30%, 대안적으로는 서로의 +/- 10% 내지 약 +/- 20% 사이, 또는 대안적으로 약 +/- 10% 인 경우, 유지 투여는 중단될 수 있고, 농축 시간(CT)은 하기 도시된 바와 같이, 제어 시스템에 의해 초기 투여와 유지 투여 사이로 추정될 수 있다.
Figure pat00006
(6)
초기 투여과 유지 투여 사이의 TRO는 지수 감소 함수로 특징 지워질 수 있다. "시간" 변수는 초기 투여과 유지 투여 사이의 시간으로 정의될 수 있다. 또한, 람다는 초기 투여의 TRO로 나눈 유지 투여의 TRO의 자연 로그의 함수일 수 있으며, 여기서 자연 로그는 "시간"으로 나누어진다.
유지 투여에 대한 목표 TRO는 잔여 홀드 시간(즉, 제 2 홀드 시간) 동안, 요구되는 CT를 달성하도록 계산될 수 있다. TRO는 람다의 산화제 분해 속도(상기 정의됨)로 지수적으로 분해되는 것으로 가정될 수 있다. 살균제는 하기 도시된 바와 같이, 계산된 목표 TRO 레벨에 도달하도록, 밸러스트 탱크에 적용될 수 있다.
Figure pat00007
(7)
Figure pat00008
(8)
유지 투여가 적용된 후, 밸러스트 탱크 내에서의 밸러스트 수의 혼합은 총 혼합 시간 또는 투여 후 혼합 시간보다 더 오랫동안 계속될 수 있다. 이어서, 처료 완료가 시작될 수 있으며, 여기서 각각의 측정치가 약 +/- 10% 내지 약 +/- 30% 공차, 대안적으로 약 +/- 10% 내지 약 +/- 20% 공차, 또는 대안적으로 약 +/- 10% 공차내에 속하는지를 확인하기 위해, 연속적인 TRO 측정치들이 획득될 수 있다. 계산된 CT가 최소 요구 사항을 초과하는 경우, 해당 밸러스트 탱크는 처리된 것으로 지정될 수 있다. CT가 최소 요구 사항 미만인 경우, 후속 유지 투여가 적용될 수 있으며, 밸러스트 탱크는 이용 가능한 홀드 시간의 추가 약 10% 내지 추가 약 30%, 또는 대안적으로 이용 가능한 홀드 시간의 추가 약 10% 내지 추가 약 20%, 또는 대안적으로 이용 가능 홀드 시간의 추가 약 10% 동안 격리될 수 있다.
실시 예들에서, 밸러스트 수에 남아있는 산화제를 중화시키기 위해 중화제의 주입이 필요할 수 있다. 도 7은 중화제의 주입 공정을 도시한다. 도 6의 밸러스트 수의 흐름과 유사하게, 밸러스트 수는 탱크 흡입(620)을 사용하여 밸러스트 탱크(605)로부터 제거되고, 순환 펌프(625)를 사용하여 도우징 모듈(610)을 통해 순환되고, 혼합 노즐(630)을 통해 밸러스트 탱크(605)로 복귀된다. 도우징 모듈(610)을 통한 순환 동안, 중화제는 주입 지점(635)에서 밸러스트 수로 전달되고, TRO 레벨은 TRO 분석기(640)에 의해 모니터링된다. 전술한 바와 같이, 밸러스트 수로의 중화제의 전달은 밸러스트 수내에 남아있는 산화제를 중화시키기 위해 일어나며, 밸러스트 수의 순환은 잔류하는 산화제가 완전히 및/또는 상당히 중화될 때까지 계속될 수 있다. 중화제는 처리 유닛(615)에 의해 제공된다. 처리 유닛(615)에서, 중화제는 탈염소화 모듈(705)내에 적재 및/또는 저장될 수 있다. 다른 실시 예에서, 밸러스트 탱크(605)는 도 7에 도시된 바와 같이, 다수의 밸러스트 탱크를 포함할 수 있다.
중화제는 계산된 부피가 밸러스트 탱크로 전달될 때까지 도우즈(dose)로 적용될 수 있다.
Figure pat00009
(9)
TRO의 지정된 수의 연속 측정치가 약 0.05 mg/L 내지 약 0.1 mg/L, 대안적으로 약 0.05 mg/L 내지 약 0.08 mg/L, 또는 대안적으로 0.1 mg/L 미만일 때, 중화가 컨펌될 수 있다. 산화제 레벨이 이 최소값을 초과하면, 중화 공정이 반복될 수 있다. 일단 측정치가 최소값 미만이면, 밸러스트 수 처리 시스템은 적용 가능한 경우, 다음의 밸러스트 탱크를 처리하도록 진행될 수 있다.
본 발명 및 그 장점이 상세히 설명되었지만, 다음의 청구 범위에 의해 정의된 바와 같이, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서, 다양한 변경, 대체 및 수정이 본 명세서에서 이루어질 수 있음을 이해해야 한다.

Claims (20)

  1. 밸러스트 수 처리 시스템으로서,
    적어도 하나의 밸러스트 탱크;
    적어도 하나의 혼합 노즐;
    처리 유닛으로서, 전기 염소화 모듈 및 탈염소화 모듈을 포함하는 처리 유닛;
    도우징 모듈로서, 상기 처리 유닛에 결합된 도우징 모듈; 및
    제어 시스템;
    을 포함하는 밸러스트 수 처리 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 처리 유닛은 벌크 화학 모듈을 더 포함하는 밸러스트 수 처리 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 전기 염소화 모듈은:
    전해 전지;
    변압기/정류기; 및
    CIP 시스템;
    을 포함하는 밸러스트 수 처리 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 전해 전지는 살균제를 생성하기 위해 상기 전기 염소화 모듈을 통해 흐르는 해수의 일부를 가로 질러 직류 전압을 발생시키는 양극 및 음극 조립체를 포함하는 밸러스트 수 처리 시스템.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 CIP 시스템은 지정된 양의 세정 용액을 수용하기 위한 세정 저장 탱크를 포함하고, 상기 전기 염소화 모듈은 내부를 포함하고, 상기 CIP 시스템은 상기 세정 용액을 상기 전기 염소화 모듈의 내부 전체에 순환시키는 밸러스트 수 처리 시스템.
  6. 제 3 항에 있어서, 상기 전기 염소화 모듈은 유동 장비 및 가스 제거 장비를 더 포함하고, 상기 가스 제거 장비는 디개서, 가스 배출 밸브, 하나 이상의 희석 송풍기 또는 이들의 조합을 포함하는 밸러스트 수 처리 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 유동 장비는 유량 트랜스미터 및 제어 밸브, 전도도 트랜스미터, 온도 트랜스미터, 배출구 투시창 또는 이들의 조합을 포함하는 밸러스트 수 처리 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 유동 장비는 냉각제 펌프, 열교환기 또는 이들의 임의의 조합을 더 포함하는 밸러스트 수 처리 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 도우징 모듈은:
    산화제 분석기; 및
    주입 퀼;
    을 포함하는 밸러스트 수 처리 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 도우징 모듈은 샘플링 펌프, 압력 변환기 및/또는 게이지, 또는 이들의 임의의 조합을 더 포함하는 밸러스트 수 처리 시스템.
  11. 제 2 항에 있어서, 상기 벌크 화학 모듈은 수용 탱크 및 계량 펌프를 포함하고, 상기 살균제는 상기 수용 탱크로부터 배치되는 밸러스트 수 처리 시스템.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 탈염소화 모듈은:
    탱크;
    혼합 펌프;
    담수 유입 밸브; 및
    DC 계량 펌프;
    를 포함하는 밸러스트 수 처리 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 탱크는 중화제를 포함하고, 상기 중화제는 형태를 포함하고, 상기 형태는 액체, 고체 또는 이들의 조합을 포함하는 밸러스트 수 처리 시스템.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 제어 시스템은 단일 제어 패널을 포함하는 밸러스트 수 처리 시스템.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 제어 시스템은 복수의 제어 패널을 포함하고, 상기 복수의 제어 패널 중 하나는 메인 제어 패널로 지정되고, 잔여 제어 패널은 원격 제어 패널로 지정되는 밸러스트 수 처리 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 복수의 제어 패널은 원격 I/O 패널, 원격 HMI 패널 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 밸러스트 수 처리 시스템.
  17. 제 15 항에 있어서, 상기 복수의 제어 패널들 각각은:
    하우징으로서, 상기 제어 패널의 내부 구성 요소를 포함하도록 구성된 하우징; 및
    스크린;
    을 포함하는 밸러스트 수 처리 시스템.
  18. 제 16 항에 있어서, 상기 원격 I/O 패널은 비상 정지 버튼 및 차단 스위치를 더 포함하는 밸러스트 수 처리 시스템.
  19. 제 15 항에 있어서, 상기 복수의 제어 패널들 각각은 프로피버스 네트워크를 통해 서로 통신하는 밸러스트 수 처리 시스템.
  20. 제 1 항에 있어서, 상기 제어 시스템은 경보를 포함하는 밸러스트 수 처리 시스템.
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