KR100775238B1 - 벤추리형혼합기와 오존공급장치를 갖는 밸러스트수 처리장치 - Google Patents

벤추리형혼합기와 오존공급장치를 갖는 밸러스트수 처리장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 벤추리형혼합기와 오존공급장치를 갖는 밸러스트수 처리 장치에 관한 것이다.
본 발명의 벤추리형혼합기와 오존공급장치를 갖는 밸러스트수 처리 장치는, 밸러스트수 처리 장치에 있어서, 일측이 선박의 밸러스트수이동관과 연결되어 있고, 펌프가 설치되어 있어 밸러스트수의 일부가 유입되어 이동하는 분기관과; 분기관과 연결되어 있고, 분기관보다 내경이 작아져 유속을 증가시키도록 되어 있는 밸러스트수유입부와, 오존공급관을 통해 외부 오존공급장치와 연결되어 밸러스트수와 오존가스를 혼합시키도록 되어 있는 혼합부와, 밸러스트수와 오존가스의 혼합수를 배출하도록 되어 있는 혼합수배출부로 구성된 벤추리형혼합기와; 상기 벤추리형혼합기와 일측이 연결되어 있고, 타측이 밸러스트수이동관과 연결되어 상기 혼합수를 밸러스트수에 혼합시키도록 되어 있는 합수관과; 외부 전원과 일측이 연결되어 있고, 타측이 상기 펌프와 오존공급장치에 연결되어 펌프와 오존공급장치의 작동을 제어하도록 되어 있는 컨트롤장치;를 포함하여 이루어지되, 합수관 일측에 연결되어 있고, 합수관보다 내경이 작아져 유속을 증가시키도록 되어 있는 혼합수유입부와, 보조오존공급관을 통해 외부 오존공급장치 또는 오존공급관에 연결되어 혼합수에 오존가스를 재 혼합시키도록 되어 있는 보조혼합부와, 혼합수와 오존가스가 혼합된 2차혼합수를 배출하도록 되어 있는 2차혼합수배출부로 구성된 보조벤추리형혼합기가 합수관의 중간에 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의해, 밸러스트수의 유해 수중 생물을 용이하게 제거할 수 있어 밸러스트수의 방출에 의한 환경오염을 방지하는 밸러스트수 처리 장치가 제공된다.
선박, 밸러스트수, 벤추리, 오존

Description

벤추리형혼합기와 오존공급장치를 갖는 밸러스트수 처리 장치{BALLAST WATER TREATMENT EQUIPMENT WITH VENTURI TYPE'S MIXER AND OZONE SUPPLYING APPARATUS}
도 1은 본 발명의 벤추리형혼합기와 오존공급장치를 갖는 밸러스트수 처리 장치를 나타낸 단면 개략도.
도 2는 본 발명의 밸러스트수 처리 장치의 벤추리형혼합기를 나타낸 단면 개략도.
도 3은 본 발명의 밸러스트수 처리 장치에 보조벤추리형혼합기가 설치된 상태를 나타낸 단면 개략도.
도 4는 본 발명의 밸러스트수 처리 장치에 보조벤추리형혼합기와 보조합수관이 설치된 상태를 나타낸 단면 개략도.
도 5는 본 발명의 밸러스트수 처리 장치의 합수관에 다수 개의 핀이 설치된 상태를 나타낸 부분 절단 사시도.
도 6은 본 발명의 벤추리형혼합기와 보조벤추리형혼합기의 사이에 보조펌프가 설치된 상태를 나타낸 단면 개략도.
도 7은 본 발명에 있어서 분기관의 내경과 벤추리형혼합기의 혼합부 내경 비율에 따른 오존의 흡입량을 나타낸 그래프
도 8은 본 발명에 있어서 벤추리형혼합기의 혼합수배출부 내경에 따른 오존의 흡입량을 나타낸 그래프
도 9는 본 발명에 있어서 벤추리형혼합기에서 밸러스트수와 오존가스가 혼합되었을 때의 오존가스와 밸러스트수의 분포를 나타낸 단면 개략도.
<도면의 주요 부호에 대한 상세한 설명>
10 : 분기관 11 : 펌프
12 : 압력센서 20 : 벤추리형혼합기
20a : 밸러스트수유입부 20b : 혼합부
20c : 혼합수배출부 21 : 보조벤추리형혼합기
21a : 혼합수유입부 21b : 보조혼합부
21c : 2차혼합수배출부 30 : 합수관
31 : 인젝터 32 : 핀
33 : 잔류산화물측정센서 34 : 보조합수관
34a : 혼합수분기밸브 40 : 컨트롤장치
50 : 오존공급장치 51 : 오존공급관
52 : 압력센서 53 : 보조오존공급관
54 : 오존분기밸브 60 : 밸러스트수이동관
70 : 밸러스트수 80 : 혼합수
90 : 오존가스
본 발명은 벤추리형혼합기와 오존공급장치를 갖는 밸러스트수 처리 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 벤추리형혼합기를 이용하여 밸러스트수에 오존을 공급하는 방식으로 밸러스트수 내의 유해 수중 생물을 효과적으로 제거할 수 있는 밸러스트수 처리 장치에 관한 것이다.
밸러스트수에는 밸러스트수를 교체한 지역의 해수에 포함되어 있는 플랑크톤을 포함한 각종 생물이 포함되어 있어 타 지역에서의 밸러스트수 교체로 인한 해양오염 및 생태계 파괴 현상이 심각한 실정이다.
이에 미국에서는 1996년 국가 침입종 법률을 제정하여 외래종을 침입자로 규정, 밸러스트수에 대한 관리와 통제를 의무화 하였으며, 호주에서는 검역법을 개정하여 밸러스트수를 검역 대상이 되는 수입화물로 규정하고 직접 검역을 실시하고 있다.
한편, 국제해사기구(international maritime organization, 이하 'IMO'라 한다)에서는 2004년 2월 국제협약을 체결하여 2009년부터 순차적으로 밸러스트수 살균처리장치를 선박에 탑재하도록 하여 위반시 해당 선박의 입항을 전면 금지하도록 하였다.
따라서, 이러한 밸러스트수 처리 장치에 관련한 다양한 기술개발이 이루어지 고 있으며, 주요 기술로 오존 처리 기술이 제안되었다.
그러나, 국제해사기구에서 확정된 처리기준 D-2에서는 수중생물이 최소길이 50 ㎛ 이상 크기인 경우 생존 가능한 생물 개체수는 10 개 / ㎥ 미만, 길이 10 ㎛ 초과 50 ㎛ 미만 크기인 경우 10 개 / ㎖ 으로 처리해야 하므로 거의 100 %에 근접하게 처리해야 하는데, 위와 같은 장치를 이용한 기술은 IMO의 상기 기준을 만족시키기 어려웠다.
본 발명의 벤추리형혼합기와 오존공급장치를 갖는 밸러스트수 처리 장치는 이러한 문제점을 해소하기 위한 것으로, 밸러스트수에 포함된 유해 수중 생물을 용이하게 제거할 수 있어 밸러스트수의 방출에 의한 환경오염을 방지할 수 있는 밸러스트수 처리 장치를 제공하려는 목적이 있다.
특히, 설비가 복잡하고 비용이 높은 복합적인 시스템을 탈피함과 동시에 비교적 간단하지만 처리 효율이 낮은 단순 처리 시스템을 탈피하려는 목적이 있다.
보다 구체적으로, 오존공급장치를 이용하여 오존만을 이용하여 밸러스트수를 처리하되 오존 용해율을 극대화시켜 100 % 수준의 밸러스트수 처리 효율을 달성하려는 목적을 갖는 것이다.
이를 위해, 벤추리형혼합기에서 오존가스가 혼합된 혼합수가 이동하는 합수관의 관로상에 다수 개의 핀을 교차로 설치하여 최대한 혼합수의 흐름을 불규칙하게 만들어 오존 용해율을 최대화 시키려는 목적이 있다.
또, 오존가스가 공급되는 보조벤추리형혼합기를 준비한 후 벤추리형혼합기에서 배출된 혼합수가 유입되도록 하여 오존 용해율을 최대화 시키려는 목적도 있다.
또한, 보조벤추리형혼합기를 설치함에 있어 충분히 오존이 용해된 경우 혼합수가 보조벤추리형혼합기로 유입되지 않도록 분기밸브를 설치하고, 보조합수관을 설치해 운영 효율을 극대화 시키려는 목적도 있다.
본 발명의 벤추리형혼합기와 오존공급장치를 갖는 밸러스트수 처리 장치는 분기관에 펌프를 설치하고, 컨트롤장치로 펌프를 작동 조절하여 분기관으로 유입되는 밸러스트수의 압력 및 유량을 일정하게 조절함으로써 오존 용해율을 일정하게 조절하려는 데 또다른 목적이 있다.
본 발명은 벤추리형혼합기와 오존공급장치를 갖는 밸러스트수 처리 장치에 관한 것이다.
본 발명의 밸러스트수 처리 장치는 해수 중의 브롬 이온과 오존 이온을 반응시켜 OBr-, HOBr 등을 생성하는데, 이 물질들은 밸러스트탱크와 같은 암실조건에서 30 ~ 48 시간 동안 잔류한 후 자연 상태로 환원되어 해수 중의 수중 생물을 살균함으로써 IMO 에서 요구하는 기준을 만족시킬 수 있게 되어 있다.
본 발명의 벤추리형혼합기와 오존공급장치를 갖는 밸러스트수 처리 장치는 밸러스트수의 일부가 이동하는 분기관에 펌프와 벤추리형혼합기를 설치하고, 오존 공급장치에서 공급된 오존가스를 벤추리형혼합기에 유입시킴으로써 밸러스트수와 오존 용해율을 조절 가능하도록 되어 있다.
또, 합수관에 교차로 설치된 다수 개의 핀을 설치하여 별도의 동력 및 복잡한 설비 없이 오존 처리 방식만으로 국제해사기구에서 요구하는 밸러스트수 처리 기준치를 달성하도록 되어 있다.
또한, 보조벤추리형혼합기를 설치함으로써 벤추리형혼합기의 오작동에 대처하거나, 두 혼합기의 동시 가동을 통해 오존 용해율을 극대화시키도록 되어 있다.
또한, 보조합수관을 설치함으로써 불필요하게 보조벤추리형혼합기로 혼합수가 유입되지 않게 되어 있다.
이를 위해 본 발명의 벤추리형혼합기와 오존공급장치를 갖는 밸러스트수 처리 장치는, 밸러스트수 처리 장치에 있어서, 일측이 선박의 밸러스트수이동관과 연결되어 있고, 펌프가 설치되어 있어 밸러스트수의 일부가 유입되어 이동하는 분기관과; 분기관과 연결되어 있고, 분기관보다 내경이 작아져 유속을 증가시키도록 되어 있는 밸러스트수유입부와, 오존공급관을 통해 외부 오존공급장치와 연결되어 밸러스트수와 오존가스를 혼합시키도록 되어 있는 혼합부와, 밸러스트수와 오존가스의 혼합수를 배출하도록 되어 있는 혼합수배출부로 구성된 벤추리형혼합기와; 상기 벤추리형혼합기와 일측이 연결되어 있고, 타측이 밸러스트수이동관과 연결되어 상기 혼합수를 밸러스트수에 혼합시키도록 되어 있는 합수관과; 외부 전원과 일측이 연결되어 있고, 타측이 상기 펌프와 오존공급장치에 연결되어 펌프와 오존공급장치의 작동을 제어하도록 되어 있는 컨트롤장치;를 포함하여 이루어지되, 합수관 일측에 연결되어 있고, 합수관보다 내경이 작아져 유속을 증가시키도록 되어 있는 혼합수유입부와, 보조오존공급관을 통해 외부 오존공급장치 또는 오존공급관에 연결되어 혼합수에 오존가스를 재 혼합시키도록 되어 있는 보조혼합부와, 혼합수와 오존가스가 혼합된 2차혼합수를 배출하도록 되어 있는 2차혼합수배출부로 구성된 보조벤추리형혼합기가 합수관의 중간에 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
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여기서, 오존공급관에 오존분기밸브를 설치하고, 오존분기밸브는 컨트롤장치와 전기적으로 연결하여 컨트롤장치의 제어에 따라 보조오존공급관으로 오존가스가 공급되도록 함으로써 보조벤추리형혼합기의 작동 효율을 향상시킬 수도 있다.
또한, 벤추리형혼합기와 보조벤추리형혼합기 사이의 합수관 일측에 혼합수분기밸브를 설치하고, 혼합수분기밸브와 밸러스트수이동관을 연결하는 보조합수관을 설치하여 보조벤추리형혼합기로의 혼합수 유입 여부를 조절함으로써 보조벤추리형혼합기의 작동 효율을 향상시킬 수도 있다.
특히, 혼합수분기밸브는 컨트롤장치와 전기적으로 연결되어 있어 컨트롤장치의 제어에 따라 개폐되도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 각 구성요소 및 작동에 대한 상세한 설명에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 본 발명에 의한 밸러스트수 처리 시스템 및 그의 구동방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 밸러스트수 처리 시스템을 도시한 것이다.
본 발명의 벤추리형혼합기와 오존공급장치를 갖는 밸러스트수 처리 장치는 크게 분기관(10), 벤추리형혼합기(20), 합수관(30), 컨트롤장치(40)로 구성되어 있다.
본 발명의 구성요소인 분기관(10)은 선박의 밸러스트수이동관(60)과 일측이 연결되어 있고, 관로 중에 펌프(11)가 설치되어 있어 밸러스트수이동관(60)을 따라 이동하는 밸러스트수(70)가 유입되게 된다.
분기관(10)의 일측에는 도면에서 보는 바와 같이 압력계 또는 압력센서(12)가 설치되어 관로 내부의 압력값을 컨트롤장치(40)에게 전송하게 된다.
관로 내부의 압력값을 수신한 컨트롤장치(40)는 프로그램된 압력값에 도달했는의 여부에 따라 펌프(11)의 모터 출력을 조절하게 된다.
본 발명의 구성요소인 벤추리형혼합기(20)는 도면에서 보는 바와 같이 밸러스트수유입부(20a), 혼합부(20b), 혼합수배출부(20c)로 구성되어 있다.
밸러스트수유입부(20a)는 분기관(10)과 일측이 연결되어 있으며, 분기관(10)과의 연결부위 반대측으로 갈 수록 내경이 작아져 내부를 흐르는 밸러스트수(70)의 유압을 증가시키도록 되어 있다.
이러한 밸러스트수유입부(20a)의 구성은 분기관(10)과 일체로 형성하여 끝부분이 경사지는 형태로 형성할 수도 있으나 분기관(10)의 끝부분에 직접 경사진 형태의 노즐을 설치하거나 분기관(10)의 끝부분에 배관을 연결한 후 이 배관에 경사진 형태의 노즐을 설치하는 것으로 구성할 수도 있다.
혼합부(20b)는 밸러스트수유입부(20a)와 인접하여 형성되어 있으며, 외주면 일측에 오존공급관(51)이 연결되어 있다.
이 오존공급관(51)은 외부의 오존공급장치(50)와 연결되어 있어 결국 오존공급장치(50)에서 발생한 오존가스(90)가 오존공급관(51)을 통해 혼합부(20b)로 유입되는 것이다.
또, 오존공급관(51)에는 압력계 또는 압력센서(52)가 설치되어 있고, 압력센서(52) 및 오존공급장치(50)는 각각 컨트롤장치(40)에 전기적으로 연결되어 있어 압력센서(52)가 관로 내부의 압력값을 컨트롤장치(40)에 전송하게 되면 압력값을 수신한 컨트롤장치(40)는 프로그램된 압력값에 도달했는지의 여부에 따라 오존공급장치(50)의 작동을 조절하게 된다.
도면을 보면 밸러스트수유입부(20a)는 혼합부(20b)의 내측으로 경사진 노즐 부분이 삽입된 형태로 설치되어 있는 것을 볼 수 있다.
즉, 혼합부(20b)의 관 내경이 밸러스트유입부의 관 내경보다 크게 형성되어 있는 것이다.
이는, 일반적인 벤추리관의 경우 양측이 나팔 모양으로 형성되어 있고, 그 사이에 직경이 좁은 관이 설치되어 있다는 점에 비추어 볼 때 상당히 다른 구조이다.
이와 같은 형상은 수차례 실험한 결과 도출된 것으로 도 7은 실험에 따른 혼합부(20b)의 관 내경과 분기관(10)의 관 내경의 관계를 도시한 것이다.
여기서, 위 실험은 밸러스트수유입부(20a)의 관 내경과 분기관(10)의 관 내 경이 같다는 전제 조건에서의 실험 결과를 나타낸 것이다.
도 7을 보면 혼합부(20b)의 관 내경이 분기관(10)의 관 내경보다 1.1 ~ 1.3 일 때 오존의 흡입량이 높은 것을 알 수 있었다.
또, 도시하지 않았으나 혼합부(20b)의 관 내경이 분기관(10)의 관 내경보다 작은 경우 오존의 흡입량은 훨씬 낮았다.
즉, 본 출원의 발명자가 수차례 실험한 결과 혼합부(20b)의 관 내경이 밸러스트수유입부(20a)의 관 내경보다 1.1 ~ 1.3 정도 클 경우 오존가스(90)의 흡입량이 많다는 것을 알게 되어 결국 혼합부(20b)의 관 내경이 밸러스트수유입부(20a)의 관 내경보다 큰 형태가 된 것이다.
아울러, 본 발명에서 언급하고 있는 오존가스(90)는 오존 100 % 가스를 의미하는 것이 아니며, 오존발생장치에서 발생한 오존과 산소가 혼합된 기체를 의미하는 것이다.
혼합수배출부(20c)는 혼합부(20b)에서 혼합된 오존가스(90)와 밸러스트수(70)를 배출하도록 된 부분으로 혼합수유출구가 형성되어 있다.
한편, 분기관(10)의 내경과 혼합수배출부(20c)의 관 내경과의 크기 관계를 실험한 결과 혼합수배출부(20c)의 관 내경이 분기관(10)의 관 내경보다 다소 작은 경우 오존흡입량이 많은 것을 알게 되었다.
결국, 밸러스트수유입부(20a)보다 혼합부(20b)의 내경이 커야 바람직하며, 혼합수배출부(20c)보다 밸러스트수유입부(20a)의 내경이 더 커야 오존흡입량이 최대로 되는 것이다.
한편, 이와 같이 구성된 벤추리형혼합기(20)는 밸러스트수유입부(20a), 혼합부(20b), 혼합수배출부(20c)가 일체로 형성되거나 각기 다른 부분품으로 이루어져 조립하여 형성될 수 있음은 자명하다.
본 발명의 구성요소인 합수관(30)은 벤추리형혼합기(20)와 일측이 연결되어 있고, 타측이 밸러스트수이동관(60)과 연결되어 상기 혼합수(80)를 밸러스트수(70)에 혼합시키도록 되어 있다.
합수관(30)과 밸러스트수이동관(60)의 연결부위에는 인젝터(31)를 설치하여 혼합수(80)가 밸러스트수(70)에 골고루 확산, 혼합될 수 있게 하는 것이 바람직하다.
또, 인젝터(31)의 설치 각도는 밸러스트수이동관(60)을 기준으로 경사지게 30 ~ 60 도의 각도로 삽입되도록 하여 밸러스트수(70)에 혼합수(80)가 골고루 혼합되도록 할 수 있다.
본 발명의 구성요소인 컨트롤장치(40)는 외부 전원과 일측이 연결되어 있고, 타측이 분기관(10)에 설치된 펌프(11)와 오존공급장치(50)에 연결되어 펌프(11)와 오존공급장치(50)의 작동을 제어하도록 되어 있다.
종래의 오존처리장치와 분기관을 이용한 밸러스트수처리 장치의 경우 분기관으로 유입되는 밸러스트수(70)의 양을 조절하지 못해 결국 메인 밸러스트관에 용해, 혼합되는 오존의 양이 불균형해 결국 오존 처리의 정확성이 떨어지고 적정한 오존처리장치 효율을 기대할 수 없었다.
하지만 위와 같이 펌프(11)가 설치되어 있는 본 발명의 밸러스트수 처리 장치는 컨트롤장치(40)에 의해 펌프(11)로 유입되는 밸러스트수(70)의 양과 유압을 정확하게 조절함으로써 오존공급장치(50)의 오존발생량의 조절과 더불어 오존이 밸러스트수(70)에 용해, 혼합되는 양을 정확히 예측할 수 있게 되어 있다.
이상과 같이 구성된 본 발명의 벤추리형혼합기(20)와 오존공급장치(50)를 갖는 밸러스트수 처리 장치의 작동 예를 살펴보면 아래와 같다.
컨트롤장치(40)에는 분기관(10)으로 유입되는 밸러스트수(70)의 질량유량 및 오존공급관(51)을 따라 이동하는 오존가스(90)의 질량유량값이 저장되어 있으며, 오존공급관(51) 및 분기관(10) 내의 압력값을 압력센서(12, 52)가 컨트롤장치(40)에 전달한다.
이에 컨트롤장치(40)는 펌프(11) 및 오존공급장치(50)의 작동을 조절하여 벤추리형혼합기(20)에 유입되는 밸러스트수(70) 및 오존가스(90)의 양을 조절하게 된다.
그 후 오존가스(90)는 별도 동력 없이 밸러스트수(70)에 혼합되어 혼합수(80)를 이루고, 이 혼합수(80)는 합수관(30)을 통해 다시 밸러스트수이동관(60)에 혼합되어 밸러스트수(70)를 오존 처리 하게 된다.
본 발명을 이용해 오존 처리 효율을 실험해 본 바 국제해사기구에서 요구하는 처리율을 달성함을 알 수 있었다.
그런데, 위와 같은 본 발명의 밸러스트수 처리 장치를 작동시킬 때, 도 9에서 보는 바와 같이 오존가스(90)와 밸러스트수(70)가 혼합부(20b)에서 충분히 혼합되지 못해 오존 용해율이 배관의 단면 전체로 보았을 때 균일하지 못할 뿐만 아니라, 오존의 용해율이 저하될 수 있다.
이러한 문제점을 해소하기 위한 방법으로 도 2, 도 5에 도시되어 있는 바와 같이 다수 개의 핀(32)을 이용하여 배관 단면 대비하여 용해율을 균일하게 조절할 수 있다.
이때, 다수 개의 핀(32)은 합수관(30)의 내부에 관로를 따라 교차로 또는 엇갈리게 설치하는 것이 바람직한데, 이는 엇갈려 설치된 다수 개의 핀(32)이 벤추리형혼합기(20)의 혼합부(20b)에서 오존가스(90)와 밸러스트수(70)가 혼합된 혼합수(80)의 흐름을 일직선으로 이동하지 않고 변화시키도록 함으로써 오존가스(90)와 밸러스트수(70)가 보다 더 활발히 혼합되어 결국 오존 용해율을 높이게 된다.
또다른 방법으로 벤추리형혼합기(20) 외에 보조벤추리형혼합기(21)를 설치하는 방법이 있다.
보조벤추리형혼합기(21)를 설치하게 되면 오존의 용해율을 보다 균일하게 할 뿐만 아니라 용해율 자체를 보다 더 높일 수 있게 된다.
보조벤추리형혼합기(21)의 구성은 벤추리형혼합기(20)의 구성과 대동소이하다.
구체적으로, 합수관(30) 일측에 연결되어 있고, 합수관(30)보다 내경이 작아져 유속을 증가시키도록 되어 있는 혼합수유입부(21a)와,
보조오존공급관(53)을 통해 외부 오존공급장치(50) 또는 오존공급관(51)에 연결되어 혼합수(80)에 오존가스(90)를 재 혼합시키도록 되어 있는 보조혼합부(21b)와,
혼합수(80)와 오존가스(90)가 혼합된 2차혼합수를 배출하도록 되어 있는 2차혼합수배출부(21c)로 구성되며, 이러한 보조벤추리형혼합기(21)는 합수관(30)의 중간에 설치된다.
이러한 보조벤추리형혼합기(21)를 추가로 형성함에 있어서, 벤추리형혼합기(20)만 설치하는 밸러스트수 처리 장치에 비해 오존공급관(51)의 내경 및 보조오존공급관(53)의 내경을 더 작게 형성하는 것이 바람직하다.
즉, 보조오존공급관(53)으로 유입되는 오존가스(90)의 유속을 증대시켜 오존 용해율을 높일 수 있게 되는 것이다.
또, 오존공급관(51)과 보조오존공급관(53)의 내경을 동일하게 할 수도 있고, 보조오존공급관(53)의 내경을 오존공급관(51)의 내경보다 더 작게 하여 오존 용해율을 높일 수도 있다.
위와 같은 보조벤추리형혼합기(21)를 추가로 형성함에 있어서, 오존공급관(51)에 오존분기밸브(54)를 설치하고, 오존분기밸브(54)를 컨트롤장치(40)와 연결하여 컨트롤장치(40)를 통해 오존분기밸브(54)의 개폐 여부를 조절할 수 있다.
여기서, 오존분기밸브(54)는 솔레노이드 밸브, 3방향 밸브 등 선택적으로 설치할 수 있음은 자명하다.
오존분기밸브(54)의 운영 개폐 방법에 따라 오존공급관(51)만 오존가스(90)를 이동시키거나 반대로 보조오존공급관(53)만 오존가스(90)를 이동시킬 수도 있으며, 오존공급관(51)과 보조오존공급관(53)을 균일하게 개방시켜 양 측의 벤추리형혼합기(20)와 보조벤추리형혼합기(21)에 동일한 양의 오존가스를 공급할 수도 있다.
이때, 보조벤추리형혼합기(21)에 연결된 전, 후의 합수관(30) 또는 밸러스트수이동관(60)에 각각 압력이나 오존 용해율을 측정할 수 있는 잔류산화물측정센서(33)를 설치한 후 이 잔류산화물측정센서(33)를 컨트롤장치(40)와 연결하여 잔류산화물측정센서(33)에 측정된 압력 또는 오존 용해율에 따라 오존분기밸브(54)를 작동시킬 수 있다.
그런데, 벤추리형혼합기(20)와 보조벤추리형혼합기(21)가 동시에 작동할 때 보조벤추리형혼합기(21)로 유입되는 혼합수(80)의 질량유량이 최초 분기관(10)으로 유입되는 밸러스트수(70)의 질량유량에 못 미쳐 보조벤추리형혼합기(21)에서는 벤추리형혼합기(20) 처럼 높은 처리 효율을 기대할 수 없다.
하지만, 동시 작동시의 보조벤추리형혼합기(21)의 역할이 오존가스(90)가 완 벽히 밸러스트수(70)에 혼합되어 목표한 설정치를 달성하도록 하는 것에 있으므로 보조벤추리형혼합기(21)에 유입되는 혼합수(80)의 낮아진 질량유량 값으로 인한 문제점은 없다.
보조벤추리형혼합기(21)를 보다 효과적으로 이용하는 방법으로 보조합수관(34)을 설치할 수 있다.
구체적으로, 벤추리형혼합기(20)와 보조벤추리형혼합기(21) 사이의 합수관(30) 일측에 혼합수분기밸브(34a)를 설치하고, 혼합수분기밸브(34a)와 밸러스트수이동관(60)을 연결하는 보조합수관(34)을 설치할 수 있다.
보조합수관(34)의 기능은 컨트롤장치(40)로 하여금 보조벤추리형혼합기(21)의 사용을 선택적으로 할 수 있게 해준다.
구체적으로, 오존가스(90) 공급 방식은 벤추리형혼합기(20)에 오존가스(90)를 공급한 후 오존 용해율에 따라 보조벤추리형혼합기(21)에 오존가스(90)를 공급하는 방식으로 운영할 때,
벤추리형혼합기(20)에서 충분히 오존이 용해되어 보조벤추리형혼합기(21)의 사용이 불필요할 경우 보조합수관(34)을 통해 밸러스트수(70)에 혼합수(80)를 혼합시켜 불필요하게 보조벤추리형혼합기(21)로 혼합수(80) 및 오존가스(90)를 공급하지 않는다.
또, 벤추리형혼합기(20)의 고장으로 인해 교체를 하고자 할 때 벤추리형혼합기(20)를 떼어낸 후 벤추리형혼합기(20)를 대신할 배관을 끼워 넣으면 보조벤추리 형혼합기(21)와 보조오존공급관(53) 만으로 벤추리형혼합기(20)를 대체할 수 있게 된다.
이를 위해, 혼합수분기밸브(34a)를 컨트롤장치(40)와 전기적으로 연결하여 컨트롤장치(40)의 제어에 따라 혼합수분기밸브(34a)가 개폐되도록 하는 것이 바람직하다.
오존 용해율을 높이는 또다른 방법으로 도 6에서 보는 바와 같이 밸러스트수이동관(60)에 분기관(10), 벤추리형혼합기(20), 합수관(30)으로 구성된 다수 개의 세트를 연속으로 설치한 후 각 벤추리형혼합기(20)는 하나의 오존공급장치(50)에 각각 오존공급관(51)과 보조오존공급관(53)에 의해 연결되도록 하고, 앞측 벤추리형혼합기(20)에 의해 혼합된 혼합수(80) 또는 혼합수(80)가 혼합된 밸러스트수(70)의 오존 용해율을 측정할 수 있는 잔류산화물측정센서(33)를 설치하고, 컨트롤장치(40)는 각각의 펌프(11), 오존공급장치(50), 각 압력센서(12,52) 및 잔류산화물측정센서(33)에 연결하여 첫번째 벤추리형혼합기(20)를 통과한 혼합수(80) 또는 혼합수(80)가 혼합된 밸러스트수(70)의 오존 용해율에 따라 두번째 벤추리형혼합기(20)로 유입되는 펌프(11)와 오존분기밸브(54)를 작동시킴으로써 처리 효율을 향상시킬 수도 있다.
즉, 선행 지점의 벤추리형혼합기(20)에 의해 처리된 밸러스트수의 오존 용해율에 따라 후행 지점의 벤추리형혼합기(20)에 의해 밸러스트수를 처리하도록 하는 것이다.
본 발명에 의해, 밸러스트수에 포함된 유해 수중 생물을 용이하게 제거할 수 있어 밸러스트수의 방출에 의한 환경오염을 방지할 수 있는 밸러스트수 처리 장치가 제공된다.
또, 벤추리형혼합기와 오존공급장치만을 이용하여 밸러스트수를 처리하면서도 오존 용해율을 극대화시켜 100 % 수준의 밸러스트수 처리 효율이 달성된다.
또한, 벤추리형혼합기에서 오존가스가 혼합된 혼합수가 이동하는 합수관의 관로상에 다수 개의 핀을 교차로 설치하여 최대한 혼합수의 흐름을 불규칙하게 만들어 100 % 수준의 밸러스트수 처리 효율이 유지된다.
또한, 오존가스가 공급되는 보조벤추리형혼합기를 준비한 후 벤추리형혼합기에서 배출된 혼합수가 유입되도록 하여 오존 용해율을 최대화 시켜 100 % 수준의 밸러스트수 처리 효율이 유지된다.
또한, 보조벤추리형혼합기를 설치함에 있어 충분히 오존이 용해된 경우 혼합수가 보조벤추리형혼합기로 유입되지 않도록 분기밸브를 설치하고, 보조합수관을 설치해 운영 효율이 극대화되는 벤추리형혼합기와 오존공급장치를 갖는 밸러스트수 처리 장치가 제공된다.

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  5. 밸러스트수 처리 장치에 있어서,
    일측이 선박의 밸러스트수이동관(60)과 연결되어 있고, 펌프(11)가 설치되어 있어 밸러스트수(70)의 일부가 유입되어 이동하는 분기관(10)과;
    분기관(10)과 연결되어 있고, 분기관(10)보다 내경이 작아져 유속을 증가시키도록 되어 있는 밸러스트수유입부(20a)와, 오존공급관(51)을 통해 외부 오존공급장치(50)와 연결되어 밸러스트수(70)와 오존가스(90)를 혼합시키도록 되어 있는 혼합부(20b)와, 밸러스트수(70)와 오존가스(90)의 혼합수(80)를 배출하도록 되어 있는 혼합수배출부(20c)로 구성된 벤추리형혼합기(20)와;
    상기 벤추리형혼합기(20)와 일측이 연결되어 있고, 타측이 밸러스트수이동관(60)과 연결되어 상기 혼합수(80)를 밸러스트수(70)에 혼합시키도록 되어 있는 합수관(30)과;
    외부 전원과 일측이 연결되어 있고, 타측이 상기 펌프(11)와 오존공급장치(50)에 연결되어 펌프(11)와 오존공급장치(50)의 작동을 제어하도록 되어 있는 컨트롤장치(40);를 포함하여 이루어지되,
    합수관(30) 일측에 연결되어 있고, 합수관(30)보다 내경이 작아져 유속을 증가시키도록 되어 있는 혼합수유입부(21a)와, 보조오존공급관(53)을 통해 외부 오존공급장치(50) 또는 오존공급관(51)에 연결되어 혼합수(80)에 오존가스(90)를 재 혼합시키도록 되어 있는 보조혼합부(21b)와, 혼합수(80)와 오존가스(90)가 혼합된 2차혼합수를 배출하도록 되어 있는 2차혼합수배출부(21c)로 구성된 보조벤추리형혼합기(21)가 합수관(30)의 중간에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는,
    벤추리형혼합기와 오존공급장치를 갖는 밸러스트수 처리 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 오존공급관(51)에 오존분기밸브(54)가 설치되어 있고, 오존분기밸브(54)는 컨트롤장치(40)와 전기적으로 연결되어 있어 컨트롤장치(40)의 제어에 따라 보조오존공급관(53)으로 오존가스(90)가 공급되는 것을 특징으로 하는,
    벤추리형혼합기와 오존공급장치를 갖는 밸러스트수 처리 장치.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 벤추리형혼합기(20)와 보조벤추리형혼합기(21) 사이의 합수관(30) 일측에 혼합수분기밸브(34a)가 설치되어 있고,
    혼합수분기밸브(34a)와 밸러스트수이동관(60)을 연결하는 보조합수관(34)이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는,
    벤추리형혼합기와 오존공급장치를 갖는 밸러스트수 처리 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 혼합수분기밸브(34a)는 컨트롤장치(40)와 전기적으로 연결되어 있어 컨트롤장치(40)의 제어에 따라 개폐되는 것을 특징으로 하는,
    벤추리형혼합기와 오존공급장치를 갖는 밸러스트수 처리 장치.
  9. 제 5항에 있어서,
    상기 합수관(30) 또는 합수관(30)이 연결된 지점 이후의 밸러스트수이동관(60)에 오존 용해율을 측정할 수 있는 잔류산화물측정센서(33)가 설치되어 있고, 잔류산화물측정센서(33)는 컨트롤장치(40)에 연결되어 있으며,
    합수관(30)과 밸러스트수이동관(60)의 연결 지점 이후의 밸러스트수이동관(60)에 제 1항의 합수관(30), 벤추리형혼합기(20), 합수관(30)이 추가로 더 설치되어,
    선행 지점의 벤추리형혼합기(20)에 의해 처리된 밸러스트수의 오존 용해율에 따라 후행 지점의 벤추리형혼합기(20)에 의해 밸러스트수를 처리할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는,
    벤추리형혼합기와 오존공급장치를 갖는 밸러스트수 처리 장치.
  10. 제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밸러스트수유입부(20a)의 내경은 혼합수배출부(20c)의 내경보다 크고, 혼합부(20b)의 내경보다 작게 되어 있는 것을 특징으로 하는, 벤추리형혼합기와 오존공급장치를 갖는 밸러스트수 처리 장치.
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