WO2022231034A1

WO2022231034A1 - 선박용 폐세정수 처리장치

Info

Publication number: WO2022231034A1
Application number: PCT/KR2021/005452
Authority: WO
Inventors: 이창우; 정선택
Original assignee: 주식회사 유니온
Priority date: 2020-11-03
Filing date: 2021-04-29
Publication date: 2022-11-03
Also published as: KR102308612B1; KR102308612B9

Abstract

본 발명은 선박에서 발생되는 배기가스가 습식 처리된 폐세정수를 정화하여 해양으로 배출하거나 재사용할 수 있도록 하는 선박용 폐세정수 처리장치에 관한 것으로서, 내부 공간에 폐세정수를 수용하며 상부에 개구부가 형성된 본체부; 상기 본체부의 일측에 마련되어 오염물질을 포함하는 폐세정수가 유입되는 폐세정수유입부; 상기 본체부의 하부에 마련되며 미세기포를 발생시켜 폐세정수의 오염물질이 미세기포에 응집된 상태로 부상되도록 하는 용존공기발생부; 상기 본체부의 개구부에 인접하게 마련되어 상기 용존공기발생부에 의해 부상하는 오염물질을 배출시키는 슬러지수거부; 상기 폐세정수유입부와 이격된 위치에 마련되어 기지정된 시간 간격으로 상기 오염물질이 제거된 처리수를 배출시키는 처리수유출부; 및 상기 폐세정수유입부에 유입되는 폐세정수와 상기 처리수유출부로 배출되는 유량을 시퀸스 제어하여 부상된 오염물질이 일정 시간 간격으로 상기 개구부로 넘치도록 유도하는 제어부;를 포함하는 것을 기술적 요지로 한다.

Description

선박용 폐세정수 처리장치

본 발명은 선박용 폐세정수 처리장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 선박의 엔진으로부터 배출되는 배기가스 중 주요 대기오염물질인 황산화물을 효율적으로 탈황 처리하기 위한 선박용 폐세정수 처리장치에 관한 것이다.

최근 들어 육상의 고정배출설비, 자동차 외에도 선박으로부터 배출되는 배기가스에 의해 환경오염 문제가 대두되어 배기가스 처리 방법에 대해 많은 관심 및 연구가 진행되고 있다. 세계 무역의 85%가 해상 운송에 의해 이루어지고 있으며 이로 인해 지구상에서 배출되고 있는 SOx 3~7%, 온난화 가스 2.5~4%, NOx의 15% 이상 모든 자동차 배출량을 초과, black carbon 배출량의 5% 정도가 선박으로부터 배출되고 있으며 2050년까지 50~250%가 증가할 것으로 예상하고 있다. 이와 같은 해상 운송의 70%는 연안 400km이내에서 이루어지고 있으므로 인류에게는 더욱 위협이 될 수 있다. 국제해사기구(international marine organization, IMO)의 해양환경보호위원회(marine environment protection committee, MEPC) 70차 회의(2016.10.20.)에서 온실가스 배출량 규제를 위해 5,000톤급 이상 선박은 연료 유형과 소비량, 운항시간 등을 수집해야 한다고 결정하였다. 이에 따라 해당 선박은 1년 단위로 선박이 속한 국가에 합산한 데이터를 제출하고, 각국은 적합성을 확인한 후 IMO 중앙 데이터베이스로 송부해야 한다.

또한, MEPC 70차 회의에서는 2020년부터 선박에서 사용되는 연료 황산화물 함유량을 0.5% 이하로 규제하기로 결정하였다. 연료 중에 포함된 황성분은 연소 중에 황산화물(SOx)로 전환되며, 이것이 대기 중으로 배출되면 산성비의 원인이 되며 사람의 건강을 해치게 된다. 이에 따라 선박 회사는 강화된 국제 황산화물 규제를 만족시키기 위해서 저유황유나 LNG를 선박용 주연료로 사용하든지 또는 황산화물 저감장치를 추가로 장착하는 방법 등의 조치를 강구할 수밖에 없는 상황이 되었다. 일반적으로 선박에서의 배기가스중 황산화물 저감장치로는 습식 스크러버 기술이 대표적으로 사용되고 있으며 이들은 개방형과 페쇄형으로 분류된다.

개방형 스크러버 방식은 자연적으로 알카리성을 갖는 해수(바닷물)를 이용한 배기가스 세정을 통해 중화반응이 이루어지게 함으로써 황산화물을 저감하고 아울러 입자상물질도 저감시킨다. 또한 중화반응후 스크러버에서 배출되는 해수는 해양오염 방지를 위해 pH 조절과정을 거쳐 다시 선박 외부인 바다로 배출된다.

폐쇄형 스크러버는 별도의 담수와 중화반응제를 혼합한 반응제수용액을 이용하여 배기가스를 세정함으로써 중화반응에 의한 황산화물의 저감과 더불어 입자상 물질을 저감시키는 방법으로 황산화물의 중화반응을 위한 반응제 수용액은 맑은 물(청수)에 수산화나트륨(NaOH) 용액을 첨가하여 제조한다. 이 과정에서 발생하는 열은 해수를 이용하여 냉각하고 냉각된 반응제 수용액을 세정탑으로 공급하여 배기가스 세정에 사용하고 세정후 세정탑에서 배출되는 용액중 일부는 원심분리 및 pH 조정과정을 거쳐서 선박 외부로 배출되고 나머지 대부분의 용액은 배기가스 세정을 위해 알칼리 반응제를 첨가하여 재순환된다.

이러한 스크러버를 이용한 선박 배출 배기가스 탈황법은 저유황유를 선박용 주연료로 사용하는 방법에 비해서 엔진 출력에 따라 선박 한척당 100~1,000만불의 설비 투자비용과 함께 50~700kW에 달하는 추가전력이 요구된다.

또한 배기관 상에 설치된 스크러버에 의해서 배압(back pressure)이 증가하여 엔진 성능이 저하될 수 있고, 이로 인해 연료소모량이 증가할 가능성이 있다.

선박용 주연료로써 저유황유를 사용하는 방법은 추가적인 설비가 요구되지 않아 선박의 SOx 규제를 만족시킬 수 있는 가장 간단한 방법으로 간주된다. 하지만 현재로서는 저유황유 가격이 고유황유에 비해 가격이 40~80% 이상 비싼 단점이 있다. 게다가 정류사별로 제조 방법에 따라 유황 함량이 다르기 때문에 사용할 때 주의가 필요하다. 이러한 이유로 현재는 SOx 규제를 만족시키기 위한 가장 안정적인 대응 방안으로 스크러버를 추가적 설치하는 방법이 가장 경제적이라고 평가되고 있다. 하지만 스크러버를 설치하여 운영하는 경우에는 중화반응용 알칼리제와 배기가스 세정에 이용된 처리수의 저장을 위한 화물 적재 공간 감소 및 연료 소모에 의한 선박운영 비용이 상승하고, 스크러버 운전 중 발생되는 슬러지 처리 문제와 배관 라인의 부식에 대한 우려가 있어 선박용 탈황에 대한 새로운 기술 개발이 시급한 실정이다.

상술한 바와 같이 배기가스 내에 포함된 오염물 중 황산화물을 처리하기 위하여 보통 습식 스크러버 방식의 포집 방법이 주로 사용되며, 또 다르게는 건식 오존을 이용하는 방법이 사용되고 있다.

도1은 종래의 배기가스 탈황을 위한 스크러버를 개략적으로 도시한 도면이다.

도1을 참조하면, 스크러버(10)는 배기가스 유입구측에 설치되는 전처리 스크러버인 벤츄리 스크러버(11)와 2차 스크러버(12)를 포함한다. 이때, 벤츄리 스크러버(11)는 벤츄리관의 직경이 좁아지는 영역에서 압력 손실이 발생하여 처리효율이 좋지 못한 문제점이 있다. 즉, 직경이 좁아지는 영역에서 배압이 많이 걸리게 되어 처리효율이 좋지 못한 문제점이 있다.

도2는 종래의 제트 스크러버를 개략적으로 도시한 도면이며, 도3은 종래의 벤츄리 스크러버를 개략적으로 도시한 도면이고, 도4는 종래의 사이클론 스크러버를 개략적으로 도시한 도면이다.

도2 내지 도4에 도시된 종래의 스크러버의 경우에도, 도1의 스크러버(10)와 같이 관의 직경이 좁아지는 벤츄리 형상으로 마련되며, 관의직경 변화에 따라 배압이 많이 걸려 처리효율이 좋지 못한 문제점이 있다.

한편, 건식 오존을 이용하는 경우에는, 배기가스 처리에 효과는 있으나, 배기가스의 양에 따라 장치가 대형화가되며, 산소 발생기, 냉각기 및 오존 발생기의 가격이 높아 경제성이 떨어지는 문제점이 있다.

그리고 기존 선박용 배기가스 탈황위한 다른 특허로서, 등록특허 10-1630074(선박용 배기가스 탈황장치)은, 선박용 배기가스 탈황장치에 관한 것으로 배기가스 처리시 일차적으로 배기가스를 습식 오존에 의하여 전처리하여, 배기가스의 온도를 낮추며 황산화물의 처리 효율을 향상시킬 수 있는 선박용 배기가스 탈황장치에 대해 기재하고 있으며, 이외에 공개특허 10-2015-0024071(선박용 배기가스 탈황 장치)와, 등록특허 10-1117677(선박용 배기가스의 탈황 탈질 처리장치)에 대해 기재하고 있다.

그러나 위와 같이, 다양한 탈황장치가 개시되었음에도 불구하고 대부분의 종래기술은 침전조-필터-탈수조로 이루어져 구성이 복잡하고 가격이 높아 경제성이 떨어지는 문제점이 있다.

또한, 과량의 응집제 투입으로 인한 필터 막힘 현상이 자주 발생하고, 필터 교체에 의한 운영비가 상승하게 되는 문제점이 있다.

또한, 가압부상 방식의 탈황장치의 경우 부상조의 크기가 비대해지고 가압펌프, 컴프레셔, 용기탱크와 그에 따른 배선 배관 및 부상조의 대형화로 설치 면적을 과도하게 차지하게 되는 문제점이 있다.

또한, 가압부상 방식의 경우 수온이 15℃ 이하거나 40℃ 이상인 폐세정수에서는 처리 효율이 급격히 저하되고, 비중이 높은 폐세정수에서는 기포의 상승 속도가 빨라져 처리 효율이 저하되는 문제점이 있다.

또한, 고압펌프 등에 많은 동력이 필요하며 소음이 심하고, 고압펌프 등의 가동부분에 대한 보수 및 점검에 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다.

앞선 배경기술에서 도출된 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 구성이 간단하여 가격 경쟁력을 높일 수 있으며 설치 면적으로 최소화하여 선박의 공간 활용을 극대화할 수 있도록 하는 선박용 폐세정수 처리장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은, 필터 미사용으로 인한 유지보수 비용을 절감하고 약품 사용량을 크게 줄이면서도 응집 효율을 상승시킬 수 있도록 하는 선박용 폐세정수 처리장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은, 온도에 따른 처리 효율 저하를 미연에 방지하고, 비중이 높은 폐세정수에서도 효율 저하를 최소화할 수 있도록 하는 선박용 폐세정수 처리장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은, 저전압으로 작동하여 에너지 소모를 줄이면서도 소음 발생이 적고, 가동부분에 대한 보수 및 점검이 용이한 선박용 폐세정수 처리장치를 제공하는 것이다.

한편, 본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 목적은, 본 발명의 실시예에 따라, 선박에서 발생되는 배기가스가 습식 처리된 폐세정수를 정화하여 해양으로 배출하거나 재사용할 수 있도록 하는 선박용 폐세정수 처리장치에 있어서, 내부 공간에 폐세정수를 수용하며 상부에 개구부가 형성된 본체부; 상기 본체부의 일측에 마련되어 오염물질을 포함하는 폐세정수가 유입되는 폐세정수유입부; 상기 본체부의 하부에 마련되며 미세기포를 발생시켜 폐세정수의 오염물질이 미세기포에 응집된 상태로 부상되도록 하는 용존공기발생부; 상기 본체부의 개구부에 인접하게 마련되어 상기 용존공기발생부에 의해 부상하는 오염물질을 배출시키는 슬러지수거부; 상기 폐세정수유입부와 이격된 위치에 마련되어 기지정된 시간 간격으로 상기 오염물질이 제거된 처리수를 배출시키는 처리수유출부; 및 상기 폐세정수유입부에 유입되는 폐세정수와 상기 처리수유출부로 배출되는 유량을 시퀸스 제어하여 부상된 오염물질이 일정 시간 간격으로 상기 개구부로 넘치도록 유도하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 폐세정수 처리장치에 의해 달성될 수 있다.

바람직하게는, 상기 본체부의 상부는 상방으로 좁아지는 형상으로 테이퍼면이 형성되어 내부에 수용된 폐세정수의 유동을 제한하고, 상기 테이퍼면의 서로 상대하는 양측면의 길이는 서로 다르게 어긋나도록 형성되어 상기 본체부 상부의 개구부가 상기 슬러지수거부 방향으로 치우치게 형성되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 제어부는, 선박에 설치된 기울기감지센서로부터 선박의 앞뒤, 좌우 및 상하 움직임 계측값과 기지정된 통신망으로 선박의 주변환경정보를 실시간으로 수신하며, 상기 기울기감지센서의 계측값과 상기 주변환경정보를 바탕으로 미리 정해진 기준에 따라 상기 폐세정수유입부 및 상기 처리수유출부를 제어하여 상기 본체부 내부의 수위가 테이퍼면의 일정 지점을 넘지 않도록 하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 폐세정수유입부는, 지면과 수평하도록 상기 본체부에 연결되는 제1유입관과, 상기 제1유입관과 일정 각도 꺽여진 형태로 연결되되 상기 제1유입관의 내부 폭 넓이보다 상대적으로 더 넓게 형성되는 제2유입관으로 구성되며, 상기 제2유입관에는 미세기포를 발생시키는 전처리 버블발생부가 마련되어 오염물질이 미세기포에 응집된 상태로 상기 본체부로 유입되도록 하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 용존공기부상부 및 상기 전처리 버블발생부는, 플라즈마 수중방전을 일으켜 전기적 특성을 가지는 25㎛ 내지 50㎛ 크기의 마이크로 버블을 발생시키는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 본체부는, 상기 폐세정수유입부를 통해 유입된 폐세정수의 오염물질이 상기 용존공기발생부에서 발생하는 미세기포에 의해 응집된 상태로 1차 부상할 수 있도록 하는 제1공간부가 형성된 제1처리수조와, 상기 제1처리수조와는 일정 높이의 격벽을 사이에 두고 구획되며, 상기 본체부의 개구부와 반대방향으로 일정 길이 연장되어 상기 제1처리수조로부터 유입된 폐세정수가 소정 방향으로 순환 및 배출되도록 하는 제2공간부가 형성된 제2처리수조를 포함하며, 상기 처리수유출부는 상기 폐세정수유입부와 대향하도록 상기 제2처리수조의 연장된 후단부 측면에 위치하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 제2처리수조는, 상기 제1처리수조로부터 유입된 폐세정수의 흐름을 부분적으로 막아 상기 폐세정수의 흐름을 지연시키면서 오염물질이 2차 부상되도록 하는 제1순환가이드와, 상기 제1순환가이드를 통과한 폐세정수의 흐름을 부분적으로 막아 상기 폐세정수의 흐름을 지연시키면서 오염물질이 3차 부상되도록 하는 제2순환가이드를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 제1순환가이드는 상기 제2처리수조의 중앙부에 격벽 형태로 위치하되, 격벽의 상부와 하부가 개구되어 폐세정수가 격벽의 개구된 상부 및 하부로 흐르면서 순환을 유도하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 제2순환가이드는 상기 제1순환가이드와 상기 처리수유출부 사이에 격벽 형태로 위치하되, 격벽의 하부만 개구되어 오염물질이 제거된 처리수가 격벽의 개구된 하부를 통과하여 상기 처리수유출부를 통해 배출되는 것을 특징으로 한다.

상기한 실시예에 따른 본 발명에 의하면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

첫째, 복잡한 처리조 구성을 간단히 하고 가압펌프와 컴프레셔가 아닌 전해부상 방식을 사용하므로 간단한 구성으로 가격 경쟁력을 높일 수 있으며 설치 면적으로 최소화하여 선박의 공간 활용을 극대화할 수 있는 효과가 있다.

둘째, 응집제를 투입할 필요가 없으며 필터를 별도로 장착 및 교체하지 않아도 되므로 유지 비용을 크게 절감할 수 있는 효과가 있다.

셋째, 마이크로 버블을 통해 폐세정수의 오염 물질을 보다 효과적으로 응집시킬 수 있으므로 약품 사용량을 크게 줄일 수 있는 효과가 있다.

넷째, 온도에 따른 응집 효율 저하를 방지하고, 비중이 높은 폐세정수에서도 효율 저하를 최소화할 수 있는 효과가 있다.

다섯째, 마이크로 버블을 발생시키기 위해 저전압으로 충분히 작동가능하므로 에너지 소모를 줄이면서도 소음 발생이 적고, 가동부분에 대한 보수 및 점검이 용이한 효과가 있다.

도1은 종래의 배기가스 탈황을 위한 스크러버를 개략적으로 도시한 도면이고,

도2는 종래의 제트 스크러버를 개략적으로 도시한 도면이고,

도3은 종래의 벤츄리 스크러버를 개략적으로 도시한 도면이고,

도4는 종래의 사이클론 스크러버를 개략적으로 도시한 도면이다.

도5는 본 발명의 실시예에 따른 선박용 폐세정수 처리장치를 개략적으로 나타낸 사시도이고,

도6은 본 발명의 실시예에 따른 선박용 폐세정수 처리장치를 개략적으로 나타낸 정면도이고,

도7은 본 발명의 실시예에 따른 선박용 폐세정수 처리장치를 개략적으로 나타낸 측면도이고,

도8은 본 발명의 실시예에 따른 선박용 폐세정수 처리장치의 작동 원리를 설명하기 위한 개념도이고,

도9는 본 발명의 폐세정수유입부를 구체적으로 설명하기 위한 개념도이다.

도10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 선박용 폐세정수 처리장치의 작동 원리를 설명하기 위한 개념도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것이 아니다. 본 명세서에서 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다. 한편, 해당 기술분야의 통상적인 지식을 가진자로부터 용이하게 알 수 있는 구성과 그에 대한 작용 및 효과에 대한 도시 및 상세한 설명은 간략히 하거나 생략하고 본 발명과 관련된 부분들을 중심으로 상세히 설명하도록 한다.

본 발명의 선박용 폐세정수 처리장치는 선박에서 발생되는 배기가스가 습식 처리된 폐세정수를 정화하여 해양으로 배출하거나 재사용할 수 있도록 하는 것으로서, 크게 본체부(100), 폐세정수유입부(200), 용존공기발생부(300), 슬러지수거부(400), 처리수유출부(500) 및 제어부()를 포함한다.

먼저, 본체부(100)는 내부 공간()에 폐세정수를 수용하며 상부에 개구부가 형성된다. 이 개구부()는 오염물질이 슬러지 상태로 부상하면 배출될 수 있도록 구성된다.

여기서, 상기 본체부(100)의 상부는 상방으로 좁아지는 형상으로 테이퍼면이 형성되어 내부에 수용된 폐세정수의 유동을 제한할 수 있는데, 이는 선박이 해상 환경에 따라 기울어질 때 상기 개구부로 폐세정수가 넘치지 않도록 하기 위함이다.

그리고, 상기 테이퍼면의 서로 상대하는 양측면의 길이는 서로 다르게 어긋나도록 형성되어 상기 본체부(100) 상부의 개구부가 상기 슬러지수거부(400) 방향으로 치우치게 형성됨으로써 오염물질이 원활하게 배출될 수 있도록 한다.

덧붙여, 상기 본체부(100)의 내측에는 레벨센서가 마련되어 수위를 측정할 수 있도록 하고, 상기 레벨센서를 통해 측정된 수위는 후술할 제어부()로 전송되어 시퀸스 제어될 수 있도록 한다.

한편, 상기 본체부(100)의 다른 실시예에 따르면, 도10에 도시된 바와 같이, 제1처리수조(120)와 제2처리수조(140)로 구성될 수 있으며, 이때 처리수유출부(500)는 폐세정수유입부(200)와 대향하도록 제2처리수조(140)의 연장된 후단부 측면에 위치하게 된다.

상기 제1처리수조(120)는 상기 폐세정수유입부(200)를 통해 유입된 폐세정수의 오염물질이 용존공기발생부(300)에서 발생하는 미세기포에 의해 응집된 상태로 1차 부상할 수 있도록 하는 제1공간부가 형성된다.

여기서, 상기 제1처리수조(120)의 상부는 슬러지수거부(400)의 배출구로부터 내측 상방으로 경사지게 형성되어 내부에 수용된 폐세정수의 유동이 제한되도록 함으로써 선박이 해상 환경에 따라 기울어질 때 개구부로 폐세정수가 넘치지 않도록 한다.

상기 제2처리수조(140)는 상기 제1처리수조(120)와 일정 높이의 격벽을 사이에 두고 구획되며, 상기 본체부(100)의 개구부와 반대방향으로 일정 길이 연장되어 상기 제1처리수조(120)로부터 유입된 폐세정수가 소정 방향으로 순환 및 배출되도록 제2공간부가 형성된다.

구체적으로 상기 제2처리수조(140)는, 상기 제1처리수조(120)로부터 유입된 폐세정수의 흐름을 부분적으로 막아 상기 폐세정수의 흐름을 지연시키면서 오염물질이 2차 부상되도록 하는 제1순환가이드(142)와, 상기 제1순환가이드(142)를 통과한 폐세정수의 흐름을 부분적으로 막아 상기 폐세정수의 흐름을 지연시키면서 오염물질이 3차 부상되도록 하는 제2순환가이드(144)를 포함한다. 이에 따라, 마이크로 버블을 통해 응집된 오염물질이 부상하는 시간을 충분히 확보되게 함으로써 오염물질의 처리 효율이 크게 향상될 수 있다.

나아가, 상기 제1순환가이드(142)는 상기 제2처리수조(140)의 중앙부에 격벽 형태로 위치하되, 격벽의 상부와 하부가 개구되어 폐세정수가 격벽의 개구된 상부 및 하부로 흐르면서 순환을 유도할 수 있도록 한다. 이를 통해 오염물질의 상승 작용을 유도함으로써 상기 오염물질이 개구된 상부로 부상되도록 하고, 상대적으로 깨끗한 폐세정수는 개구된 하부로 유도하여 상기 제2순환가이드(144) 방향으로 흐르도록 한다.

또한, 상기 제2순환가이드(144)는 상기 제1순환가이드(142)와 상기 처리수유출부(500) 사이에 격벽 형태로 위치하되, 격벽의 하부만 개구되어 오염물질이 제거된 처리수가 격벽의 개구된 하부를 통과하여 상기 처리수유출부(500)를 통해 배출되도록 한다.

한편, 상기 제1순환가이드(142) 및 상기 제2순환가이드(144)는 단면적이 하부에서 상부로 좁아지는 형태의 나선 곡면으로 이루어져 상승 수류가 더욱 원활하게 발생되도록 함으로써 오염물질이 더 효과적으로 부상될 수 있도록 한다.

다음으로, 폐세정수유입부(200)는 상기 본체부(100)의 일측에 마련되어 오염물질을 포함하는 폐세정수가 유입된다.

여기서, 상기 폐세정수유입부(200)에 폐세정수가 유입되기 전의 처리 과정으로서 응집제가 투여될 수 있으며, 응집제는 폐세정수의 오염물질과 응집하여 응집물을 형성할 수 있다. 응집제로는 알럼(alum)이나 가성소다 및 소석회, 염화제이철, 황산제이철, 포리황산제이철본 등이 사용될 수 있다.

한편, 상기 폐세정수유입부(200)는, 지면과 수평하도록 상기 본체부(100)에 연결되는 제1유입관(220)과, 상기 제1유입관(220)과 일정 각도 꺽여진 형태로 연결되되 상기 제1유입관(220)의 내부 폭 넓이보다 상대적으로 더 넓게 형성되는 제2유입관(240)으로 구성될 수 있으며, 상기 제2유입관(240)에는 미세기포를 발생시키는 전처리 버블발생부(260)가 마련되어 오염물질이 미세기포에 응집된 상태로 상기 본체부(100)로 유입될 수 있도록 한다.

다음으로, 용존공기발생부(300)는 상기 본체부(100)의 하부에 마련되며 미세기포를 발생시켜 오염물질이 미세기포에 응집된 상태로 부상되도록 한다.

상기 용존공기부상부() 및 상기 전처리 버블발생부(260)는, 플라즈마 수중방전을 일으켜 전기적 특성을 가지는 25㎛ 내지 50㎛ 크기의 마이크로 버블을 발생시키는 것이 바람직하다.

그리고 상기 용존공기부상부() 및 상기 전처리 버블발생부(260)는 고전압 스위치를 작동하는 순간 물속에서 강한 자기장이 유도되며 전기분해에 의한 미세기포 및 이로 인한 코로나 방전에 이어 충격파를 발생시키는 아크 방전이 일어날 수 있다. 특히, 상기와 같은 과정에서 전도도가 좋을수록 전류는 많이 흐르며 가속된 전자의 충돌에 의해 미세기포가가 더 많이 발생할 수 있으며, 상기 미세기포를 따라 코로나 방전이 진행되며 짧은 시간에 아크 방전에 이를 수 있다.

다음으로, 슬러지수거부(400)는 상기 본체부(100)의 개구부에 인접하게 마련되어 상기 용존공기발생부(300)에 의해 부상하는 오염물질을 배출시킨다.

이러한 슬러지수거부(400)는 그 일단부가 상기 본체부(100)의 측벽에 연결되게 마련되어 마이크로 버블에 의해 부상된 오염물질을 배출시키는 역할을 한다.

상기 슬러지수거부(400)의 배출라인은 비직선형 타입으로 마련됨으로서 악취 발생을 저지시킬 수 있으며, 상기 배출라인에 절곡부가 형성되도록 하고, 절곡부에 항상 물이 보충 유지됨에 따라 악취 발생을 저지시킬 수 있다.

다음으로, 처리수유출부(500)는 상기 폐세정수유입부(200)와 이격된 위치에 마련되어 기지정된 시간 간격으로 상기 오염물질이 제거된 처리수를 배출시킨다.

마지막으로, 제어부는 상기 폐세정수유입부(200)에 유입되는 폐세정수와 상기 처리수유출부(500)로 배출되는 유량을 시퀸스 제어하여 부상된 오염물질이 일정 시간 간격으로 상기 본체부(100)의 개구부로 넘치도록 유도한다.

여기서, 상기 제어부는, 선박에 설치된 기울기감지센서로부터 선박의 앞뒤, 좌우 및 상하 움직임 계측값과 기지정된 통신망으로 선박의 주변환경정보를 실시간으로 수신하며, 상기 기울기감지센서의 계측값과 상기 주변환경정보를 바탕으로 미리 정해진 기준에 따라 상기 폐세정수유입부(200) 및 상기 처리수유출부(500)를 제어하여 상기 본체부(100) 내부의 수위가 테이퍼면의 일정 지점을 넘지 않도록 할 수 있다.

이러한 제어부는 통상의 컨트롤러 형태이며, 중앙처리장치(CPU), 메모리, 서포트 회로를 포함한다. 중앙처리장치는 본 발명을 시스템적으로 제어하기 위해 산업적으로 적용될 수 있는 다양한 컴퓨터 프로세서들 중 하나일 수 있다. 메모리는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로서 로컬 또는 원격지에 설치될 수 있다. 서포트 회로는 중앙처리장치와 메모리의 전형적인 동작을 지원하며, 캐시, 파워서플라이, 클록회로, 입출력회로, 서브시스템 등을 포함할 수 있다.

예를 들어, 본체부(100) 내부의 수위, 폐세정수 유입량 및 처리수 배출량 등의 작용을 제어하는 일련의 프로세스 등이 메모리에 저장될 수 있다. 전형적으로는 소프트웨어 루틴이 메모리에 저장될 수 있다.

본 발명에 따른 프로세스는 소프트웨어 루틴에 의해 실행되는 것으로 설명하였지만, 본 발명의 프로세스들 중 적어도 일부는 하드웨어에 의해 수행되는 것도 가능하다. 이처럼 본 발명의 프로세스들은 컴퓨터 시스템 상에서 수행되는 소프트웨어로 구현되거나 또는 집적회로와 같은 하드웨어라 구현되거나 소프트웨어와 하드웨어의 조합에 의해서 구현될 수 있다.

지금까지 설명한 본 발명의 실시예들에 따르면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

전술한 내용은 후술할 발명의 청구범위를 더욱 잘 이해할 수 있도록 본 발명의 특징과 기술적 장점을 다소 폭넓게 상술하였다. 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

[부호의 설명]

B: 마이크로 버블

S: 오염물질

100: 본체부

120: 제1처리수조

140: 제2처리수조

142: 제1순환가이드

144: 제2순환가이드

200: 폐세정수유입부

220: 제1유입관

240: 제2유입관

260: 전처리 버블발생부

300: 용존공기발생부

400: 슬러지수거부

500: 처리수유출부

Claims

선박에서 발생되는 배기가스가 습식 처리된 폐세정수를 정화하여 해양으로 배출하거나 재사용할 수 있도록 하는 선박용 폐세정수 처리장치에 있어서,

내부 공간에 폐세정수를 수용하며 상부에 개구부가 형성된 본체부;

상기 본체부의 일측에 마련되어 오염물질을 포함하는 폐세정수가 유입되는 폐세정수유입부;

상기 본체부의 하부에 마련되며 미세기포를 발생시켜 폐세정수의 오염물질이 미세기포에 응집된 상태로 부상되도록 하는 용존공기발생부;

상기 본체부의 개구부에 인접하게 마련되어 상기 용존공기발생부에 의해 부상하는 오염물질을 배출시키는 슬러지수거부;

상기 폐세정수유입부와 이격된 위치에 마련되어 기지정된 시간 간격으로 상기 오염물질이 제거된 처리수를 배출시키는 처리수유출부; 및

상기 폐세정수유입부에 유입되는 폐세정수와 상기 처리수유출부로 배출되는 유량을 시퀸스 제어하여 부상된 오염물질이 일정 시간 간격으로 상기 개구부로 넘치도록 유도하는 제어부;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 폐세정수 처리장치.
제1항에 있어서,

상기 본체부의 상부는 상방으로 좁아지는 형상으로 테이퍼면이 형성되어 내부에 수용된 폐세정수의 유동을 제한하고,

상기 테이퍼면의 서로 상대하는 양측면의 길이는 서로 다르게 어긋나도록 형성되어 상기 본체부 상부의 개구부가 상기 슬러지수거부 방향으로 치우치게 형성되는 것을 특징으로 하는 선박용 폐세정수 처리장치.
제2항에 있어서,

상기 제어부는,

선박에 설치된 기울기감지센서로부터 선박의 앞뒤, 좌우 및 상하 움직임 계측값과 기지정된 통신망으로 선박의 주변환경정보를 실시간으로 수신하며,

상기 기울기감지센서의 계측값과 상기 주변환경정보를 바탕으로 미리 정해진 기준에 따라 상기 폐세정수유입부 및 상기 처리수유출부를 제어하여 상기 본체부 내부의 수위가 테이퍼면의 일정 지점을 넘지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 선박용 폐세정수 처리장치.
제1항에 있어서,

상기 폐세정수유입부는,

지면과 수평하도록 상기 본체부에 연결되는 제1유입관과,

상기 제1유입관과 일정 각도 꺽여진 형태로 연결되되 상기 제1유입관의 내부 폭 넓이보다 상대적으로 더 넓게 형성되는 제2유입관으로 구성되며,

상기 제2유입관에는 미세기포를 발생시키는 전처리 버블발생부가 마련되어 오염물질이 미세기포에 응집된 상태로 상기 본체부로 유입되도록 하는 것을 특징으로 하는 선박용 폐세정수 처리장치.
제4항에 있어서,

상기 용존공기부상부 및 상기 전처리 버블발생부는,

플라즈마 수중방전을 일으켜 전기적 특성을 가지는 25㎛ 내지 50㎛ 크기의 마이크로 버블을 발생시키는 것을 특징으로 하는 선박용 폐세정수 처리장치.
제1항에 있어서,

상기 본체부는,

상기 폐세정수유입부를 통해 유입된 폐세정수의 오염물질이 상기 용존공기발생부에서 발생하는 미세기포에 의해 응집된 상태로 1차 부상할 수 있도록 하는 제1공간부가 형성된 제1처리수조와,

상기 제1처리수조와는 일정 높이의 격벽을 사이에 두고 구획되며, 상기 본체부의 개구부와 반대방향으로 일정 길이 연장되어 상기 제1처리수조로부터 유입된 폐세정수가 소정 방향으로 순환 및 배출되도록 하는 제2공간부가 형성된 제2처리수조를 포함하며,

상기 처리수유출부는 상기 폐세정수유입부와 대향하도록 상기 제2처리수조의 연장된 후단부 측면에 위치하는 것을 특징으로 하는 선박용 폐세정수 처리장치.
제6항에 있어서,

상기 제2처리수조는,

상기 제1처리수조로부터 유입된 폐세정수의 흐름을 부분적으로 막아 상기 폐세정수의 흐름을 지연시키면서 오염물질이 2차 부상되도록 하는 제1순환가이드와,

상기 제1순환가이드를 통과한 폐세정수의 흐름을 부분적으로 막아 상기 폐세정수의 흐름을 지연시키면서 오염물질이 3차 부상되도록 하는 제2순환가이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 폐세정수 처리장치.
제7항에 있어서,

상기 제1순환가이드는 상기 제2처리수조의 중앙부에 격벽 형태로 위치하되, 격벽의 상부와 하부가 개구되어 폐세정수가 격벽의 개구된 상부 및 하부로 흐르면서 순환을 유도하는 것을 특징으로 하는 선박용 폐세정수 처리장치.
제7항에 있어서,

상기 제2순환가이드는 상기 제1순환가이드와 상기 처리수유출부 사이에 격벽 형태로 위치하되, 격벽의 하부만 개구되어 오염물질이 제거된 처리수가 격벽의 개구된 하부를 통과하여 상기 처리수유출부를 통해 배출되는 것을 특징으로 하는 선박용 폐세정수 처리장치.