WO2011126205A2 - 고효율 전기분해장치를 이용한 밸러스트수 처리 시스템 - Google Patents

고효율 전기분해장치를 이용한 밸러스트수 처리 시스템 Download PDF

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송재경
이광현
김충일
송영덕
이환구
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(주)아쿠아이엔지
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Definitions

  • the present invention relates to a ballast water treatment system using a high-efficiency electrolysis device for removing or killing various types of aquatic organisms and microorganisms remaining in the ballast water of a ship, and more specifically, to aquatic organisms by a filter-type water treatment tube.
  • High-performance electrolysis that generates physical chlorine and then removes residual aquatic organisms and microorganisms by applying high-efficiency electrolysis device using double cathode and completely removes residual aquatic organisms and neutralizes residual chlorine to restore and discharge similarly to natural sea water.
  • a ballast water treatment system using the apparatus is a ballast water treatment system using the apparatus.
  • ballast tank In general, a ballast tank is installed as a device for maintaining the balance of the vessel by taking a certain amount of seawater for the balance and safe navigation of the vessel in the absence of cargo.
  • ballast water taken for the purpose of safe navigation of these vessels acts as a major source of marine microbial transport and disease-causing microorganisms, thereby acting as a major cause of marine pollution and ecosystem destruction in other regions.
  • ballast water be used in certain years before the vessel entered the port.
  • Two alternatives were proposed: physical and chemical sterilization or disinfection of the ballast water being loaded.
  • the electrolysis treatment apparatus is most effective in terms of economical and stability and treatment efficiency. This can be called.
  • This electrolysis facility administers a certain amount of sodium chloride (NaCl) in fresh water, and produces sodium hypochlorite (NaOCl) from sodium chloride, which is contained in seawater in about 3% of seawater, and the fresh water and the strong bactericidal power of sodium hypochlorite. It is used to prevent the attachment and reproduction of marine life.
  • NaCl sodium chloride
  • NaOCl sodium hypochlorite
  • Conventional electrolysis desalination or seawater treatment apparatus is a Korean Patent Application No. 10-2002-36086 (2002.06.26), "Effluent disinfection facility of sewage treatment plant, Korean Patent Application No. 10-2005-0085605 (2005.09. 14) "Electrolytic disinfection apparatus for ballast water for ships” and "Valve ballast water sterilization apparatus using a bipolar electrolysis system” of Korean Patent Application No. 10-2006-0113865 (2006.10.14).
  • the present invention has been made in order to solve this problem, primarily by installing a water treatment pipe manufactured in the form of a filter to modify the flow form of the ballast water to remove the organisms by applying a physical impact to the aquatic organisms over 50 microns or Damage to weaken the vitality, install a high-efficiency electrolysis device using a double cathode secondary to generate residual chlorine to completely remove the residual aquatic organisms and microorganisms, and to over-produce the residual
  • the present invention relates to a ballast water treatment system for a ship using a high efficiency electrolysis device including a neutralization treatment device provided to be discharged by treating chlorine components and recovering them similar to natural sea water.
  • the present invention in the ballast water electrolysis disinfection treatment apparatus of the ship, by first applying a physical impact to the microorganisms of 50 micro or more by using a filter-type water treatment tube, the disinfection of marine organisms in the electrolysis tank as a secondary treatment device
  • the electrodes consisting of a plurality of positive electrode plates and negative electrode plates in the electrolytic water flow direction in the electrolysis tank to supply current through the rectifier, respectively, the positive electrode plate and the negative electrode plate corresponding to One of the negative electrode plate is arranged in plurality
  • the operation of the other negative electrode plate is characterized in that the electrolytic device of fresh or sea water provided to maximize the efficiency by alternately performing the action of dropping the attached foreign matters It is done.
  • the ballast water of the ship passes through the neutralizing device before being discharged to the sea to increase the neutralization efficiency of excess chlorine produced, thereby minimizing the device and minimizing the neutralizing agent to prevent nearby marine pollution. It features a configured system.
  • the present invention is to change the electrolysis tank and electrode structure in the treatment of ballast water of the ship, to introduce the first treatment step of the ballast water in the front of the electrolysis tank to maximize the electrolysis efficiency, the efficiency of the neutralizing agent It is equipped with an optimal neutralizer to prevent marine pollution and provides a stable treatment of marine microorganisms.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a ballast water treatment system according to the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of the water treatment pipe according to the present invention.
  • FIG. 3, 4, 5, and 6 are schematic diagrams showing filter-type diaphragms inside a water treatment tube according to the present invention.
  • FIG. 7 and 8 are schematic diagrams showing the electrode arrangement of the electrolysis device.
  • Figure 9 is a schematic diagram of a neutralizing device for neutralizing the residual chlorine in the ballast treated water discharged by the present invention with a neutralizing agent.
  • the electrolysis voltage is low and the electrolysis efficiency is improved.
  • the purpose of the present invention is to provide a stable operation of the ballast disinfection apparatus and to obtain economic benefits accordingly.
  • the purpose of the ballast water treatment to kill marine microorganisms, and neutralize the over-produced residual chlorine to discharge in the form similar to natural sea water.
  • the present invention for achieving the object of the present invention is to install a water treatment tube manufactured primarily in the form of a filter to change the flow form of the ballast water to remove or damage the organism by applying a physical impact to the aquatic organisms over 50 micro
  • the neutralization treatment device is provided to be discharged by restoring the components similar to the natural sea water, and a filter type water treatment pipe is installed in front of the electrolysis device, but a plurality of filter type diaphragms are installed inside the water treatment pipe. Ballast water treatment of ships, including those capable of increasing the efficiency of the cracker It features a device.
  • the positive electrode plate is arranged in a straight line to improve the efficiency of the electrolysis tank and the plurality of negative electrode plates arranged in correspondence with the positive electrode plate in the configuration in which one end in the longitudinal direction is arranged narrower or wider and the flow of electrolytic water It is characterized in that to change the flow rate to minimize the adhesion of foreign matter to the electrolytic bath electrode.
  • the present invention is a ballast water treatment apparatus of the vessel
  • the filter type water treatment pipe 40 is installed on the inlet pipe of the ballast water to modify the flow of the flow rate to impact the aquatic organisms and microorganisms to kill or weaken the organisms
  • Electrolysis tank (10) is installed in the outlet pipe of the filter-type water treatment pipe (40) to completely remove residual aquatic organisms and microorganisms by generating residual chlorine by a ballast water treatment electrolysis device using a double cathode.
  • the electrolytic bath 10 which is a disinfection treatment device, primarily uses a filter-type water treatment tube 40 to apply a physical shock to microorganisms of 50 microns or more to kill or weaken some of marine organisms.
  • a device 50 is composed of a system configured to prevent the adjacent marine pollution in the discharge of ballast treated water from the ballast tank, the water treatment pipe 40 is installed in the front of the electrolysis device, but the water treatment pipe 40 It is possible to increase the efficiency of the electrolysis tank 10 by installing a plurality of filter-type diaphragm 41 therein.
  • FIG. 2 is a schematic view of a filter type water treatment pipe used in the ballast treatment system according to the present invention.
  • a part or all of the pipe line is blocked by a filter type diaphragm 41 of 50 micrometers or less, thereby physically impacting marine organisms of 50 micrometers or more, while minimizing the influence on the flow of seawater.
  • the filter-type diaphragm 41 can be automatically cleaned by the pressure difference between the front and rear ends of the filter-type diaphragm 41, and the filter-type diaphragm 41 installed in the water treatment pipe 40 has a filter size of at least 25 at a maximum of 100 microns. It is preferable to set it as micro.
  • FIG. 3 and 4 show the structure of the filter-type diaphragm 41 installed in a plurality inside the water treatment pipe.
  • a diaphragm-shaped filter diaphragm 41 was installed in the diaphragm support 43 alternately up and down or left and right, and the filter diaphragm 41 of the water treatment tube 40 was formed.
  • the inner diameter of the pipe is provided with a cross-sectional area of up to 95% to at least 30% and rotated at intervals of 45 to 180 degrees to have a structure in which the flow of the fluid is modified.
  • FIG. 5 shows the detailed structure of the filter-type diaphragm 41 installed inside the water treatment pipe, and has a structure in which the filter support plates 44 perforated on both sides of the filter-type diaphragm 41 installed in the water treatment pipe 40 are provided. have.
  • Figure 6 shows the shape of the baffle 45 to prevent clogging of the surface of the filter-type diaphragm installed therein, when the foreign matter is attached to the surface of the filter-type diaphragm 41, the backflow occurs to remove the foreign matter on the surface Allow automatic cleaning of 42.
  • an inlet 12 is provided at one side and an outlet 14 is provided at the other side to allow electrolytic water made of fresh or sea water to pass through.
  • the electrode consisting of a plurality of positive electrode plate 20 and the negative electrode plate 30 in the electrolytic water flow direction in the electrolysis tank 10 to supply current through the rectifier (not shown), respectively,
  • the negative electrode plate 20 and the negative electrode plate 30 corresponding to each other are arranged in plural, so that one negative electrode plate 30 continues to operate and the other negative electrode plate 30 has a function of dropping the attached foreign matter. Long time electrolysis tank operation is possible.
  • the positive electrode plate 20 and the plurality of negative electrode plates 30 disposed in the flow progressing direction of the electrolytic water passing through the interior of the electrolysis tank 10 are arranged in a straight line with each other in a plane such that the widths between both sides are equally spaced ( 30a) arranged in a parallel form.
  • FIG. 9 shows a neutralizing device 50 for neutralizing residual chlorine in the discharged ballast treated water with a neutralizing agent, and the neutralizing device 50 is treated with a neutralizing agent introduced from the neutralizing agent inlet 52 and discharged.
  • the porous perforated membrane 51 is formed in the structure, and the perforated ratio of the diaphragm is 50% or more of the total diaphragm area.
  • the ballast water treatment system consists of a water treatment tube (2.5cm diameter, 25cm length) installed with a 50 micro filter type diaphragm, and an electrolysis device with 10cm width, 20cm height and 10cm height inside, and a pair of positive and negative electrode plates.
  • a neutralizer with a diameter of 20 cm and a length of 50 cm was manufactured and used for neutralization of residual chlorine.
  • the salinity of the used seawater was 2.9%, and the electrolysis and neutralization reactions were carried out while supplying a direct current at a flow rate of 5 tons / hour.
  • the filter-type water treatment tube was installed at the front end, and the electrolytic device was operated with a plurality of negative electrode plates corresponding to the positive electrode plate, and the change in residual chlorine content of the disinfected seawater was small over time.
  • the amount of residual chlorine is not changed according to the installation of filter type water treatment pipe, so that the amount of residual chlorine initially generated to maintain the disinfection effect for a certain period of time can be reduced, and the use of neutralizing agent can be optimized, thereby minimizing the neutralization treatment device.
  • the filter-type diaphragm 41 of the water treatment pipe 40 showed expected effectiveness in a ballast water treatment device designed with a maximum cross-sectional area of at least 95% and at least 30% compared to the inner diameter of the tube.

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Abstract

본 발명은 선박의 밸러스트수에 잔류하는 여러 형태의 수중생물 및 미생물들을 제거 또는 사멸시키기 위한 처리장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 1차적으로 필터형태로 제작된 수처리관을 설치하여 밸러스트수의 흐름 형태를 변형하여 50마이크로 이상의 수중생물에 물리적인 충격을 가하여 생물체를 제거하거나 혹은 손상시켜 생명력을 미약하게 만들고, 2차로 이중음극을 사용한 고효율 전기분해 장치를 설치하여 잔류염소를 발생시켜 잔류하는 수중생물 및 미생물들을 완전하게 제거하는 형태로 제작된 밸러스트수 처리장치에 관한 것이다. 또한 해양생물을 완전하게 제거하기 위하여 과잉 생산된 잔류염소 성분을 처리하여 자연 해수와 유사하게 복원이 가능하도록 설계된 중화처리장치를 포함하는 선박의 밸러스트수 처리 장치에 관한 것이다.

Description

고효율 전기분해장치를 이용한 밸러스트수 처리 시스템
본 발명은 선박의 밸러스트수에 잔류하는 여러 형태의 수중생물 및 미생물들을 제거 또는 사멸시키기 위한 고효율 전기분해장치를 이용한 밸러스트수 처리 시스템에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 필터형 수처리관에 의해 수중생물 및 미생물에 물리적 충격을 가한 다음 이중음극을 사용한 고효율 전기분해 장치에 의해 잔류염소를 발생시켜 잔류하는 수중생물 및 미생물들을 완전 제거하고 잔류염소를 중화처리하여 자연 해수와 유사하게 복원하여 배출하는 고효율 전기분해장치를 이용한 밸러스트수 처리 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 대부분의 선박은 화물이 적재되지 않은 상태에서 선박의 균형 및 안전한 항해를 위하여 일정량의 해수를 취수하여 보관함으로 선박의 균형을 유지하기 위한 장치로 밸러스트 탱크가 설치되어 있다. 그러나 이러한 선박의 안전한 항해를 목적으로 취수되는 밸러스트수는 해양 미생물의 운반 및 질병발생 세균을 이동시키는 매체 작용하여 타지역 해양 오염 및 생태계 파괴의 주된 원인으로 작용하고 있다.
1992년 유엔환경개발회의의 요청에 따라 국제해사기구에서는 밸러스트수에 의한 비토착 생물의 확산 방지 및 밸러스트수에 의한 생태계 파괴와 오염을 방지하기 위한 방안으로 선박이 입항하기 전 일정한 해에서 밸러스트수를 교환하는 방안과, 적재하고 있는 밸러스트수를 물리, 화학적으로 살균 또는 소독하는 두가지 방안이 제시되었다.
또한 담수 또는 해수를 취수하여 사용하는 냉각수 처리 장치 또는 선박의 안전 운전과 관계되어 있는 밸러스트수(Ballast water) 처리 장치에 패류나 미생물이 서식하게 되면 열교환 효율이 저하되고 일정한 유량 공급 곤란 및 설비운영에 막대한 어려움이 발생되기 때문에 이를 해결하기 위하여 다양한 방법으로 이들 생물들을 처리하기 위한 기술들이 개발되고 있다.
상기한 바와 같은 목적으로 이용되는 여러 처리장치들-필터링법, 자외선 소독법, 가열법, 화학처리법 및 전기적인 처리방법-을 비교하면 경제적 측면 및 안정성 측면 그리고 처리 효율면에서 전기분해 처리장치가 가장 효과적이라 할 수 있다.
이러한 전기분해설비는 담수에서는 일정량의 염화나트륨(NaCl)을 투여하고, 해수에서는 해수 중에 약 3% 정도 포함되어 있는 염화나트륨으로부터 차아염소산나트륨(NaOCl)을 생성하여, 차아염소산나트륨의 강한 살균력에 의한 담수 및 해양생물의 부착 및 번식을 방지하는데 활용하고 있다.
종래의 전기분해에 의한 담수 또는 해수 처리장치로는 국내특허출원 제10-2002-36086호(2002.06.26)호의 "하수처리장의 방류수 전해소독설비, 국내출원특허 제10-2005-0085605(2005.09.14)호의 "선박용 밸러스트수의 전해 소독장치", 국내출원특허 제10-2006-0113865(2006.10.14)호의 "복극식 전기분해시스템을 이용한 선박 밸러스트수 살균장치" 등이 있다.
그러나 대부분의 담수 또는 해수 전기분해 장치들에서 공통적으로 발생하는 문제들은 국내특허출원 제10-2005-0073408(2005.08.10)호의 "해수 전해설비의 전극 부착물을 감시하기 위한 장치" 및 국내출원 제10-2006-0126694호의 "정밀 스위칭 정류기를 이용한 해수, 담수 및 폐수의 전해처리방법 및 장치"에 언급하였듯이 전해설비에서 전극이나 전기분해조에 전기분해 부산물인 수산화마그네슘(Mg(OH)2)이나 수산화칼슘(Ca(OH)2)이 다량으로 부착되어 전해전압 상승, 전극 손상 및 전해효율 저하 등의 많은 문제를 유발한다. 그리고 과다하게 생산된 밸러스트 처리수는 배출 지역의 해양생물에 피해를 가하는 원인으로 작용하게 된다.
그러므로 선박의 밸러스트 처리수 및 공업용 냉각수로 사용되고 있는 담수 또는 해수의 전기분해장치를 운전함에 있어 이물질의 부착을 줄여 전해 효율을 향상시킬 수 있는 방안과 과다 생성된 전해처리수에 의한 인근 해양오염을 최소화 할 수 있는 기술이 요구되고 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 1차적으로 필터형태로 제작된 수처리관을 설치하여 밸러스트수의 흐름 형태를 변형하여 50마이크로 이상의 수중생물에 물리적인 충격을 가하여 생물체를 제거하거나 혹은 손상시켜 생명력을 미약하게 만들고, 2차로 이중음극을 사용한 고효율 전기분해 장치를 설치하여 잔류염소를 발생시켜 잔류하는 수중생물 및 미생물들을 완전하게 제거하며, 해양 생물을 완전하게 제거하기 위하여 과잉 생산된 잔류염소 성분을 처리하여 자연 해수와 유사하게 복원하여 배출이 가능하도록 구비된 중화처리장치를 포함하는 고효율 전기분해장치를 이용한 선박의 밸러스트수 처리 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 선박의 밸러스트수 전기분해 소독처리장치에 있어서, 1차적으로 필터형 수처리관를 활용하여 50마이크로 이상의 미생물에 물리적인 충격을 가함으로써, 2차 처리장치인 전기분해조에서의 해양생물의 소독처리 효율을 향상시키고, 또한 상기 전기분해조의 내부에 전해수 흐름 진행방향으로 다수의 양전극판과 음전극판으로 이루어진 전극을 배치하여 정류기를 통하여 전류를 각각 공급할 수 있도록 하되 상기 양전극판과 대응하는 음전극판은 복수로 배치되어 어느 하나의 음전극판은 운전을 지속하고 또 다른 나머지 음전극판은 부착된 이물질을 탈락시키는 작용이 교대로 이루어지도록 하여 효율을 극대화시킬 수 있게 구비된 담수 또는 해수의 전기분해장치를 특징으로 한다. 더 나아가 선박의 밸러스트수를 해양에 배출하기전 중화장치를 통과하게 하여 과잉으로 생산된 잔류염소의 중화 효율을 높여 장치의 소형화 및 중화제를 최소로 사용할 수 있도록 구비하여 인근 해양 오염을 방지할 수 있도록 구성된 시스템을 특징으로 한다.
본 발명은 선박의 밸러스트수를 처리함에 있어 전기분해조 및 전극 구조를 변경하고, 전기분해조 전단에 밸러스트수의 1차 처리 단계를 도입하여 전기분해 효율을 극대화할 수 있도록 하였으며, 중화제의 효율을 향상시킬 수 있도록 최적의 중화장치를 구비하여 해양 오염을 방지하며 안정적으로 해양 미생물을 처리할 수 있는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 밸러스트수 처리 시스템의 모식도.
도 2는 본 발명에 따른 수처리관의 모식도
도 3, 4, 5, 6은 본 발명에 따른 수처리관 내부 필터형 격막들을 나타낸 개략도.
도 7, 8은 전기분해장치의 전극 배치형태를 나타낸 모식도.
도 9는 본 발명에서 배출되는 밸러스트 처리수에 있는 잔류염소를 중화제로 중화시켜 배출되도록 하는 중화장치의 개략도.
본 발명은 선박의 밸러스트수를 처리함에 있어, 차아염소산나트륨(NaOCl), 차아염소산(HOCl) 및 오존(O3) 등 산화성이 강한 물질을 생성함에 있어, 전기분해전압이 낮고, 전기분해 효율을 높일 수 있으며, 밸러스트 소독처리장치의 안정된 운전이 가능하고 이에 따른 경제적 이익을 얻을 수 있도록 함에 그 목적이 있다. 또한 밸러스트수를 처리하여 해양 미생물을 사멸하고, 과잉 생산된 잔류염소를 중화처리하여 자연 해수와 유사한 형태로 배출함에 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 본 발명은 1차적으로 필터형태로 제작된 수처리관을 설치하여 밸러스트수의 흐름 형태를 변화시켜 50마이크로 이상의 수중생물에 물리적인 충격을 가하여 생물체를 제거하거나 혹은 손상시켜 생명력을 미약하게 만들고, 2차로 이중음극을 사용한 고효율 전기분해 장치를 설치하여 잔류염소를 발생시켜 잔류하는 수중생물 및 미생물들을 완전하게 제거하며, 해양 생물을 완전하게 제거하기 위하여 과잉 생산된 잔류염소 성분을 처리하여 자연 해수와 유사하게 복원하여 배출이 가능하도록 구비된 중화처리장치와, 상기 전기분해장치 전단에 필터형 수처리관을 설치하되 상기 수처리관의 내부에 필터형 격막을 복수로 설치하여 전기분해조의 효율을 증가시킬 수 있도록 한 것을 포함하는 선박의 밸러스트수 처리 장치를 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 전기분해조의 효율 향상을 위하여 양전극판은 일직선상으로 배치되고 양전극판과 대응하여 배치되는 복수의 음전극판은 길이방향 일단부가 상호 좁아지거나 넓어지게 배치된 구성으로 전해수의 흐름 및 유속을 변화시켜 전기분해조 전극에 이물질이 부착되는 것을 최소화할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명은 선박의 밸러스트수 처리장치 있어서, 밸러스트수의 유입 관로상에 설치되어 유속의 흐름을 변형하여 수중생물 및 미생물에 물리적 충격을 가하여 생물체를 사멸 또는 미약하게 만드는 필터형 수처리관(40)과, 상기 필터형 수처리관(40)의 출구방향 관로에 설치되어 이중음극을 사용한 밸러스트수 처리용 전기분해장치에 의해 잔류염소를 발생시켜 잔류하는 수중생물 및 미생물들을 완전하게 제거하는 전기분해조(10)와, 상기 전기분해조(10)에서 밸러스트 탱크를 거쳐 배출되는 밸러스트 처리수에 있는 잔류염소를 중화제로 중화시켜 배출되도록 하는 중화장치(50)와, 상기 전기분해장치 전단에 필터형 수처리관(40)을 설치하되 상기 수처리관(40)의 내부에 필터형 격막(41)을 복수로 설치하여 전기분해조(10)의 효율을 증가시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.
즉, 도 1에서 나타내었듯이 1차적으로 필터형 수처리관(40)를 활용하여 50마이크로 이상의 미생물에 물리적인 충격을 가하여 해양생물들의 일부를 사멸시키거나 약하게 만들어 소독처리 장치인 전기분해조(10)에서의 처리 효율을 향상시키도록 구비되었으며, 또한 선박의 밸러스트수 처리수의 미생물을 완전하게 제거하기 위하여 과잉으로 생산된 잔류염소의 중화 효율을 높이며, 장치의 소형화 및 중화제를 최소로 사용할 수 있도록 중화장치(50)로 구비하여 밸러스트 탱크에서 밸러스트 처리수를 배출함에 있어 인근 해양 오염을 예방할 수 있도록 구성된 시스템으로 이루어져 있으며, 상기 수처리관(40)은 전기분해장치 전단에 설치하되 수처리관(40)의 내부에 복수의 필터형 격막(41)을 설치하여 전기분해조(10)의 효율을 증가시킬 수 있게 된다.
도 2는 본 발명에 따른 밸러스트 처리 시스템에 사용한 필터형 수처리관의 모식도이다. 관로의 일부 혹은 전부를 50마이크로 이하의 필터형 격막(41)으로 차단하여 50마이크로 이상의 해양생물에 물리적인 충격을 가하면서, 해수의 흐름에 영향을 최소화하는 형태를 갖는다. 필터형 격막(41)의 전후단의 압력 차이에 의하여 필터형 격막의 자동 세척이 가능한 구조이며, 상기 수처리관(40)에 설치된 필터형 격막(41)은 필터의 크기가 최대 100마이크로에서 최소 25마이크로로 함이 바람직하다.
도 3과 도 4는 수처리관 내부에 복수로 설치된 필터형 격막(41)의 구조를 나타낸 것이다. 크기가 50마이크로 이상의 수중 생물에 충격을 극대화하기 위하여 격막지지대(43)에 부채꼴 모양의 필터형 격막(41)을 상하 혹은 좌우로 번갈아 설치하였으며, 상기 수처리관(40)의 필터형 격막(41)은 관 내경과 비교하여 최대 95%에서 최소 30% 단면적으로 구비되고 45도에서 180도 간격으로 회전시킨 형태로 설치하여 유체의 흐름 형태를 변형시킨 구조를 갖도록 한다.
도 5는 수처리관 내부에 설치된 필터형 격막(41)의 상세 구조를 나타낸 것으로, 수처리관(40)에 설치된 필터형 격막(41)의 양면에 타공된 필터지지판(44)을 설치한 구조로 되어 있다.
도 6은 내부에 설치된 필터형 격막 표면의 막힘을 방지하기 위한 배플(45)의 모양을 나타낸 것으로, 필터형 격막(41) 표면에 이물질이 부착될 경우 역류가 발생하여 표면의 이물질을 제거하는 필터(42)의 자동 세척이 가능하도록 한다.
도 7 및 도 8의 밸러스트수 전기분해장치에 있어서, 일측에 유입부(12)가 구비되고 타측에 배출부(14)가 구비되어 담수 또는 해수로 된 전해수가 통과되도록 한 전기분해조(10)와, 상기 전기분해조(10)의 내부에 전해수 흐름 진행방향으로 다수의 양전극판(20)과 음전극판(30)으로 이루어진 전극을 배치하여 정류기(미도시)를 통하여 전류를 각각 공급할 수 있도록 하되 상기 양전극판(20)과 대응하는 음전극판(30)은 복수로 배치되어 어느 하나의 음전극판(30)은 운전을 지속하고 또 다른 나머지 음전극판(30)은 부착된 이물질을 탈락시키는 작용이 교대로 이루어지도록 하여 장시간 전기분해조 운전이 가능하도록 한다
그리고 상기 전기분해조(10)의 내부를 통과하는 전해수의 흐름 진행방향에 배치되는 양전극판(20)과 복수의 음전극판(30)은 평면상에서 상호 일직선상으로 배치되어 양측간의 폭이 등간격(30a)으로 구비되는 평행을 이루는 형태로 배치된다.
도 9는 배출되는 밸러스트 처리수에 있는 잔류염소를 중화제로 중화시켜 배출되도록 하는 중화장치(50)를 나타낸 것으로, 상기 중화장치(50)는 중화제 투입구(52)로 부터 유입되는 중화제와 배출되는 처리수의 혼합 효과를 높이기 위하여 내부에 타공된 다공성 격막(51)을 설치한 구조로 되어 있으며, 격막의 타공된 비율은 전체 격막 면적의 50% 이상인 것을 사용하였다.
상기와 같은 선박의 밸러스트수를 처리할 수 있도록 한 본 발명의 밸러스트수 처리 시스템에 따른 여러 비교 실시예를 다음에 수록하였다.
[실시예 1-3]
밸러스트수 처리 시스템은 50마이크로 필터형 격막이 설치된 수처리관(지름 2.5cm, 길이 25cm)과 내부공간이 가로 10cm, 세로 20cm, 높이 10cm인 전기분해장치에 1조가 양전극판과 음전극판 2장으로 이루어진 전극 4조를 설치하여 밸러스트수 소독 처리에 사용하였으며, 과잉 생산된 잔류염소 중화처리를 위하여 지름 20cm, 길이 50cm의 중화장치를 제작하여 사용하였다. 사용된 해수의 염도는 2.9% 였으며, 유량은 5톤/시간의 조건에서 직류전류를 공급하면서 전기분해반응과 중화반응을 실시하였다.
표 1
실시예 공급전류(A) 전해전압(V) 잔류염소(ppm) 중화제투입량(L/min) 중화제 효율(%)
1 32.1 4.10 3.7 1.2 90
2 43.4 4.63 6.5 2.0 95
표 2
실시예 처리후 경과일(day) 잔류염소량(ppm)
3 0(처리 당일) 6.6
1 5.4
4 4.5
6 4.4
11 3.0
전단에 필터형 수처리관을 설치하고, 양전극판과 대응되는 음전극판을 복수로 구비하여 전기분해장치를 운전하였더니 소독처리한 해수의 잔류염소량의 시간에 따른 변화가 적었으며, 이물질의 부착에 의한 전압상승을 최소화하여, 밸러스트수의 소독처리효과 지속시간의 증가 및 전기분해장치의 효율을 향상시킬 수 있었다. 따라서 필터형 수처리관을 설치에 따른 잔류염소량의 변화가 적음으로, 일정기간 소독효과를 유지하기 위한 초기생성된 잔류염소량을 감소시킬 수 있으며 이에 따른 중화제의 사용을 최적화 할 수 있어서 중화처리 장치를 최소화할 수 있었다.
[실시예 4-6]
50마이크로 필터형 격막이 설치된 수처리관(지름 2.5cm, 길이 25cm)을 설치하고 50마이크로 이상의 다양한 수중 생물(알테미아(Artemia), 로티퍼(Rotofer) 등)을 투여한 해수를 통과시켜 생존하고 있는 수중생물을 확인하였다. 수중 생물의 개체수는 약 1백만 개체 정도를 초기에 투여하였으며, 유속을 44, 63, 83 L/min으로 변화시키며, 수처리관을 통과한 미생물 중에 생존한 개체수를 확인하였다.
표 3
실시예 4 5 6
유속 44 L/min 63 L/min 83 L/min
생존 개체수 618,000 588,000 192,000
초기 투여 개체수 1,050,660
위의 표에서 보듯이 유속이 증가할수록 수처리관에 의한 50마이크로 이상의 미생물 처리 효율이 증가함을 확인하였다. 그러나 100마이크로 이상의 필터를 응용한 필터형 격막을 설치할 경우 미생물의 제거에 큰 효과가 없었으며, 너무 작은 크기(25마이크로 이하)의 필터를 사용할 경우 내부 압력이 증가하는 문제점이 발생하였다. 또한 필터형 격막의 단면 크기가 증가할수록 장치가 커지며, 단면 크기가 작아지면, 효과가 줄어드는 문제가 발생하였다. 즉, 미생물 처리 효율성을 고려하여 수처리관(40)의 필터형 격막(41)이 관 내경과 비교하여 최대 95%에서 최소 30% 단면적으로 설계된 밸러스트수 처리장치에서 기대 효용성을 보임을 확인하였다.
이상에서 본 발명은 상기 실시예를 참고하여 설명하였으나 본 발명의 기술사상범위내에서 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다.

Claims (6)

  1. 밸러스트수 처리 시스템에 있어서,
    밸러스트수의 유입 관로상에 설치되어 유속의 흐름을 변형하여 수중생물 및 미생물에 물리적 충격을 가하여 생물체를 사멸 또는 미약하게 만드는 필터형 수처리관(40)과,
    상기 필터형 수처리관(40)의 출구방향 관로에 설치되어 이중음극을 사용한 밸러스트수 처리용 전기분해장치에 의해 잔류염소를 발생시켜 잔류하는 수중생물 및 미생물들을 완전하게 제거하는 전기분해조(10)와,
    상기 전기분해조(10)에서 밸러스트 탱크를 거쳐 배출되는 밸러스트 처리수에 있는 잔류염소를 중화제로 중화시켜 배출되도록 하는 중화장치(50)와,
    상기 전기분해장치 전단에 필터형 수처리관(40)을 설치하되 상기 수처리관(40)의 내부에 필터형 격막(41)을 복수로 설치하여 전기분해조(10)의 효율을 증가시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 고효율 전기분해장치를 이용한 밸러스트수 처리 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 수처리관(40)에 설치된 필터형 격막(41)은 필터의 크기가 최대 100마이크로에서 최소 25마이크로로 됨을 특징으로 하는 고효율 전기분해장치를 이용한 밸러스트수 처리 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 수처리관(40)의 필터형 격막(41)은 관 내경과 비교하여 최대 95%에서 최소 30% 단면적으로 구비됨을 특징으로 하는 고효율 전기분해장치를 이용한 밸러스트수 처리 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 수처리관(40) 내부에 설치된 필터형 격막(41)은 45도에서 180도 간격으로 회전시킨 형태로 설치하여 유체의 흐름 형태를 변형시킨 구조를 갖도록 한 것을 특징으로 하는 고효율 전기분해장치를 이용한 밸러스트수 처리 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 수처리관(40)에 설치된 필터형 격막(41)의 양면에 타공된 필터지지판(44)을 설치한 구조로 됨을 특징으로 하는 고효율 전기분해장치를 이용한 밸러스트수 처리 시스템.
  6. 제 8항에 있어서,
    상기 필터지지판(44)의 끝단에 배플(45)을 설치하여 필터형 격막(41) 표면에 이물질이 부착될 경우 역류가 발생하여 표면의 이물질을 제거할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 고효율 전기분해장치를 이용한 밸러스트수 처리 시스템.
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