KR101422373B1 - 밸러스트수의 환원 처리 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 염소계 산화제나 산소계 산화제에 의해 살생물 처리된 밸러스트수를, 아황산나트륨의 태블릿 또는 펠릿을 사용하여 환원 처리하는 방법에 관한 것이다.

Description

밸러스트수의 환원 처리 방법{REDUCTION TREATMENT METHOD FOR BALLAST WATER}

본 발명은 보다 안전하고 또한 간편한 밸러스트수의 환원 처리 방법에 관한 것이다.

밸러스트수란, 주로 선박이 공하 (空荷) 시에 흘수를 확보하고, 선박을 안정시키기 위한 누름돌로서 탑재되는 해수를 말한다. 선박이 화물을 적재하고 있을 때에는 화물 자체가 누름돌이 되어 선체가 안정되어 있지만, 공하가 되었을 때에는 선체가 떠올라 안정성이 저하된다. 그래서, 화물을 내린 후에 밸러스트 탱크에 상당량의 해수를 탑재한다.

선박의 밸러스트수로서 선 내에 유입시킬 때에 수서 생물이 함께 유입된다. 유입된 생물은 선박의 항행에 동반하여 멀리 떨어진 지역까지 운반된다. 그리고, 밸러스트수의 배출에 의해 본래의 생식지가 아닌 장소에 생물이 토출된다. 이와 같이 하여 토출된 외래 생물이 본래의 생식지가 아닌 장소에 정착, 번식하여, 당해 해역의 생태계 파괴, 어업 등의 경제 활동에 대한 피해, 해안 오손 등을 일으킬 우려가 있다 (비특허문헌 1 참조).

이러한 점에서, 특허문헌 1 ∼ 3 에 기재된 바와 같이, 선박에 유입시킨 밸러스트수에 차아염소산나트륨, 알데히드, 알킨 등의 살생제를 첨가하여, 외래 생물을 살멸시키는 것이 제안되어 있다.

그런데, 살생제가 첨가된 밸러스트수를 대량으로 배수하면, 배수된 해역의 재래 생물을 살멸시킬 우려가 있다. 그래서, 살생제가 첨가된 밸러스트수를 배수하기 전 또는 배수할 때에, 그 밸러스트수에 아황산나트륨, 수소 등의 환원제나, 아민, 아미노산, 아미노알콜 등의 중화제를 첨가하여 무해화하는 것이 제안되어 있다.

미국 공개 특허 2003/0029811호 명세서 일본 공표특허공보 2005-506179호 미국 공개 특허 2003/121464호 명세서

국토교통성 종합 정책국 해양 정책과 「밸러스트수 관리 조약을 둘러싼 국토교통성의 대처」Nippon Suisan Gakkaishi 73 (6), 1150-1154 (2007)

그런데, 아황산나트륨은 타정하기 어려운 백색의 분말이다. 아황산나트륨 분말을 밸러스트수에 첨가하는 작업에서는, 그 분말이 공기 중으로 날아오르는 점에서, 흡입되거나 피부에 부착되거나, 눈에 들어가거나 하는 경우가 있어, 인간의 건강에 대한 영향이 걱정된다.

그래서, 본 발명의 목적은 보다 안전하고 또한 간편한 밸러스트수의 환원 처리 방법을 제공하는 데에 있다.

본 발명자는 상기 목적을 달성하기 위해 예의 검토한 결과, 백색 분말의 아황산나트륨을, 부형제로서의 염화나트륨 등과 함께 가압 성형하여 태블릿 또는 펠릿으로 하고, 이 태블릿 또는 펠릿을 살생물 처리된 밸러스트수에 접촉시킴으로써, 보다 안전하게 또한 간편하게 밸러스트수의 환원 처리를 실시할 수 있는 것을 알아냈다.

본 발명은 이 지견에 기초하여 더욱 검토함으로써 완성된 것이다.

즉, 본 발명은 염소계 산화제나 산소계 산화제에 의해 살생물 처리된 밸러스트수를, 아황산나트륨의 태블릿 또는 펠릿을 사용하여 환원 처리하는 방법을 제공한다.

본 발명의 밸러스트수의 환원 처리 방법은 아황산나트륨의 태블릿 또는 펠릿에 살생물 처리된 밸러스트수를 접촉시키는 것을 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 밸러스트수의 환원 처리 방법은 아황산나트륨의 태블릿 또는 펠릿을 물에 용해 또는 현탁시키고, 그 수용액 또는 현탁액을 살생물 처리된 밸러스트수에 첨가하는 것을 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 밸러스트수의 환원 처리 방법은 아황산나트륨의 태블릿 또는 펠릿을 용기에 충전하고, 살생물 처리된 밸러스트수를 상기 용기의 내강에 유통시켜 아황산나트륨의 태블릿 또는 펠릿에 접촉시키는 것을 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 밸러스트수의 환원 처리 방법에 있어서, 염소계 산화제에 의해 살생물 처리된 밸러스트수가 밸러스트수의 전기 분해에 의해 얻어진 것임이 바람직하다.

또 본 발명은 아황산나트륨과 부형제를 함유하는 태블릿 또는 펠릿을 제공한다.

본 발명의 태블릿 또는 펠릿에 있어서, 상기 부형제가 염화나트륨을 함유하는 것이 바람직하다.

본 발명의 태블릿 또는 펠릿에 있어서, 상기 부형제가 실질적으로 염화나트륨으로 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명의 태블릿 또는 펠릿에 있어서, 아황산나트륨과 부형제의 중량 비율이 40/60 ∼ 60/40 인 것이 바람직하다.

본 발명의 태블릿 또는 펠릿은 아황산나트륨과 부형제의 혼합물을 가압 성형함으로써 얻어지는 태블릿 또는 펠릿으로서, 가압 성형시의 타정압이 5 ∼ 50 ㎫ 인 것이 바람직하다.

본 발명의 태블릿 또는 펠릿은 아황산나트륨과 부형제의 혼합물을 가압 성형함으로써 얻어지는 태블릿 또는 펠릿으로서, 가압 성형시의 타정압이 10 ∼ 30 ㎫ 인 것이 바람직하다.

본 발명에 관련된 환원 처리 방법에 의하면, 염소계 물질, 산소계 산화제 등으로 살생물 처리한 후의 밸러스트수에 환원제를 첨가하는 작업에 있어서, 아황산나트륨이 흡입되거나 피부에 부착되거나, 눈에 들어가거나 하는 경우가 거의 없어 염려되는 건강에 대한 영향이 희박해진다. 또, 아황산나트륨의 태블릿 또는 펠릿을 용기에 충전하고, 그것에 염소계 물질, 산소계 산화제 등으로 살생물 처리한 후의 밸러스트수를 유통시킴으로써, 간편하게 환원 처리를 실시할 수 있다.

아황산나트륨은 타정하기 어려운 분말로, 단독으로는 타정 성형이 곤란하다. 특히 대형 정제로 하는 것이 어렵다. 본 발명에 관련된 태블릿 또는 펠릿은 타정하기 어려운 백색 분말의 아황산나트륨을 염화나트륨 등과 함께 가압 성형함으로써 얻은 것이다. 본 발명에 의하면 아황산나트륨을 함유하는 대형 태블릿 또는 펠릿으로 할 수 있다. 또, 본 발명에 관련된 태블릿 또는 펠릿이 첨가된 밸러스트수를, 해역에 대량 방출해도 환경에 대한 영향이 낮아 안전하다.

도 1 은 선박의 양하시에 해수를 밸러스트 탱크에 주수하고 있는 상황의 일례를 나타내는 도면이다.
도 2 는 선박의 적하시에 해수를 밸러스트 탱크로부터 배수하고 있는 상황의 일례를 나타내는 도면이다.
도 3 은 선박의 적하시에 해수를 밸러스트 탱크로부터 배수하고 있는 상황의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 4 는 실시예 3 에 있어서의 타정압과 파괴 강도의 관계를 나타내는 도면이다.

본 발명에 관련된 방법은 염소계 산화제, 산소계 산화제 등에 의해 살생물 처리된 밸러스트수를, 아황산나트륨의 태블릿 또는 펠릿을 사용하여 환원 처리하는 방법이다.

살생물 처리에 사용되는 염소계 산화제로는, 차아염소산, 아염소산, 과염소산 등의 염소산 및 그들의 수용성 염 등의 약제 ; 수산화나트륨 용액 등에 염소 가스를 도입함으로써 조제한 것 ; 해수를 전기 분해함으로써 얻어지는 차아염소산류 등을 들 수 있다.

산소계 산화제로는, 오존, 과산화수소, 물에 용해시켜 과산화수소를 생성하는 과탄산염 및 과황산염 등을 들 수 있다.

또, 밸러스트수를 직접 전기 분해하여 밸러스트수 중에서 차아염소산나트륨을 생성시킴으로써, 차아염소산나트륨을 함유하는 산화제를 밸러스트수에 첨가한 경우와 동등한 살멸 효과를 얻을 수 있다. 본 발명에 있어서의 염소계 산화제에 의해 살생물 처리된 밸러스트수는 이와 같은 전기 분해에 의해 얻어진 것을 포함하는 의미이다.

또한, 해수의 전기 분해에 의해 부생되는 수소를 수소 흡장 합금 등에 흡수시켜 저장해 두고, 이 수소를 발전 등에 이용할 수 있다. 또한, 전기 분해에 사용하는 전기는 태양광 발전 등으로 발전시킬 수 있다. 이와 같이, 발전과 전기 분해에 의한 밸러스트수 처리와, 수소 저장을 조합한 시스템으로 함으로써 에너지의 효율이 매우 높아진다.

아황산나트륨의 태블릿 또는 펠릿은 아황산나트륨과 부형제를 혼합하고, 그 혼합물을 가압 성형함으로써 얻을 수 있다.

부형제로는, 유당, 전분, 덱스트린, 백당, 셀룰로오스류 등을 사용할 수 있는데, 본 발명에서는, 해양 오염의 우려가 없는 염화나트륨이 바람직하다. 부형제는 1 종을 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 혼합하여 사용해도 된다. 2 종 이상을 혼합하여 사용하는 경우, 부형제가 염화나트륨을 함유하는 것이 바람직하고, 부형제가 실질적으로 염화나트륨으로 이루어지는 것이 보다 바람직하다. 또한, 본 명세서에 있어서 "부형제가 실질적으로 염화나트륨으로 이루어지는" 이란, 부형제가 염화나트륨 이외의 성분을, 본 발명의 효과에 영향을 줄 정도로는 함유하지 않는 것을 의미한다.

아황산나트륨과 부형제의 혼합은 공지된 수단에 의해 실시할 수 있다. 아황산나트륨과 부형제의 중량 비율은 특별히 한정되지 않는데, 아황산나트륨/부형제의 질량비로, 통상적으로 20/80 ∼ 95/5, 바람직하게는 30/70 ∼ 80/20, 보다 바람직하게는 40/60 ∼ 60/40 이다. 부형제의 양이 지나치게 적으면 태블릿 또는 펠릿으로 성형하는 것이 곤란한 경향이 된다. 반대로 부형제의 양이 지나치게 많으면, 밸러스트수에 접촉시키는 태블릿 또는 펠릿의 양에 대한 환원 효과가 저하 경향이 된다.

가압 성형에는 공지된 타정 장치를 사용할 수 있다. 타정압은 특별히 제한되지 않는데, 게이지압으로, 통상적으로 5 ∼ 50 ㎫, 바람직하게는 10 ∼ 30 ㎫ 이다. 타정압이 이 범위에 있으면, 태블릿 또는 펠릿이 보관 중에 부서지거나 하는 경우가 없고, 또 밸러스트수에 접촉시켰을 때에 적당량이 용해되게 된다.

아황산나트륨의 태블릿 또는 펠릿은 그 형상에 따라 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 원반상, 직방체상, 원주상 등을 들 수 있다. 크기도 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 원주상 태블릿에서는 직경 50 ∼ 70 ㎜, 높이 25 ∼ 35 ㎜ 로 할 수 있다.

본 발명에 있어서 환원 처리는, 예를 들어, 아황산나트륨의 태블릿 또는 펠릿에 살생물 처리된 밸러스트수를 접촉시킴으로써, 또는 아황산나트륨의 태블릿 또는 펠릿을 물에 용해 또는 현탁시키고, 그 수용액 또는 현탁액을 살생물 처리된 밸러스트수에 첨가함으로써 실시할 수 있다.

환원 처리에 있어서의 아황산나트륨의 사용량은 특별히 제한되지 않는데, 밸러스트수에 남아 있는 염소계 산화제의 양에 따라 적절히 선택할 수 있다. 통상적으로, 아황산나트륨의 첨가량이, 잔류되어 있는 유효 염소 농도에 대해 바람직하게는 1.7 ∼ 3 배, 보다 바람직하게는 2 배가 되도록 한다.

아황산나트륨의 태블릿 또는 펠릿에 살생물 처리된 밸러스트수를 접촉시키는 경우에는, 태블릿 또는 펠릿을 밸러스트수에 첨가하여 접촉시켜도 되지만, 본 발명에서는, 태블릿 또는 펠릿이 충전된 용기에 밸러스트수를 통과시켜 접촉시키는 방법이 바람직하다.

용기에 밸러스트수를 통과시키는 방법은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 적어도 2 개의 개구를 갖는 용기에 있어서, 일방의 개구로부터 밸러스트수를 유입시키고, 다른 일방의 개구로부터 밸러스트수를 배출하도록 해도 되고 ; 1 개의 개구를 갖는 용기에 있어서, 그 개구로부터 밸러스트수를 유입시켜 밸러스트수를 채운 후, 배출하도록 해도 된다. 본 발명에서는 전자의 방법이 효율적이고 바람직하다.

용기의 구조는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 화학 공업 등에 있어서 사용되는 충전탑이나 충전조 ; 일본 공표특허공보 평4-500171호, 일본 공표특허공보 평6-501418호, 일본 특허공보 소59-13890호, 일본 공개특허공보 평8-155465호 등에 기재되는 약제 용해기 등을 들 수 있다.

도 1 은 선박의 양하시에 해수를 밸러스트 탱크에 주수하고 있는 상황을 나타내는 도면이다.

양하시에는, 선박을 안정적으로 하기 위해 누름돌로서, 해양으로부터 해수를 필터 (2) 를 통과시키고 밸러스트 펌프 (3) 로 유입시켜, 밸러스트 탱크 (1) 에 저장한다. 이 때, 유입시킨 해수 중에 잠복하고 있는 생물을 살멸시키기 위해, 차아염소산나트륨을 함유하는 산화제를 산화제 펌프 (4) 로 배관 혼합한다. 또한, 차아염소산나트륨을 함유하는 산화제는 해수의 전기 분해로 제조할 수 있다. 또, 차아염소산나트륨을 함유하는 산화제를 펌프 (4) 로 혼합 배관하는 대신에 밸러스트수를 직접 전기 분해하여 밸러스트수 중에서 차아염소산나트륨을 생성시킬 수도 있다.

도 2 및 도 3 은 선박의 적하시에 해수를 밸러스트 탱크로부터 배수하고 있는 상황을 나타내는 도면이다.

적하시에는, 하물이 누름돌이 되기 때문에, 밸러스트수는 불필요해진다. 밸러스트 탱크 (1) 로부터 밸러스트수를 밸러스트 펌프 (3) 를 사용하여 배수하고 있다.

이 때, 도 2 에서는, 아황산나트륨의 펠릿 또는 태블릿이 용해 또는 현탁되어 이루어지는 액을 저류하는 약제 탱크 (6) 로부터 환원제 펌프 (8) 를 사용하여 밸러스트수에 배관 혼합하고, 그것을 해양에 배출하고 있다.

도 3 에서는, 아황산나트륨의 펠릿 또는 태블릿 (5) 이 충전된 탑 (7) 의 저부에 밸러스트수를 유입시켜, 밸러스트수를 펠릿 또는 태블릿 (5) 에 접촉시키고, 그리고, 탑의 정상부로부터 배출하여 해양에 배출하고 있다.

이와 같이 하여, 양하시에 밸러스트수 중의 외래 생물을 살멸시키고, 적하시에 밸러스트수 중의 산화제를 환원 처리함으로써, 밸러스트수의 배출지의 재래 생물이 살멸되는 것을 방지할 수 있다.

실시예

다음으로 실시예를 나타내어, 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 또한, 본 발명은 이들 실시예에 의해 그 범위가 제한되는 것은 아니다.

실시예 1

무수 아황산나트륨의 백색 분말 60 중량부와 염화나트륨 40 중량부를, 용기 고정형 혼합기에 넣고, 교반 날개로 교반하여 충분히 혼합하였다. 그 혼합물을, 펠릿타이저로 타정압 25 ㎫ 로 타정하여, 직경 50 ㎜, 길이 30 ㎜ 의 원주 형상의 펠릿을 얻었다. 파괴 강도는 960 N 이었다.

비교예

무수 아황산나트륨의 백색 분말 100 중량부를, 실시예 1 과 동일한 수법으로 펠릿타이저로 타정하려고 하였지만, 분말이 충분히 굳어지지 않아, 파괴 강도 150 N 이하의 취약한 덩어리밖에 얻을 수 없었다.

실시예 2

무수 아황산나트륨의 백색 분말 100 중량을 함유하는 혼합물 A, 아황산나트륨의 백색 분말 90 중량부와 염화나트륨 10 중량부를 함유하는 혼합물 B, 아황산나트륨의 백색 분말 80 중량부와 염화나트륨 20 중량부를 함유하는 혼합물 C, 아황산나트륨의 백색 분말 70 중량부와 염화나트륨 30 중량부를 함유하는 혼합물 D, 아황산나트륨의 백색 분말 60 중량부와 염화나트륨 40 중량부를 함유하는 혼합물 E, 아황산나트륨의 백색 분말 50 중량부와 염화나트륨 50 중량부를 함유하는 혼합물 F 를 각각 조제하였다. 혼합물 A ∼ F 를 펠릿타이저로 타정압 25 ㎫ 로 타정하여, 직경 50 ㎜, 길이 30 ㎜ 의 원주상의 고체를 얻었다. 얻어진 고체의 타정 상황을 관찰한 결과를 표 1 에 나타낸다.

실시예 3

무수 아황산나트륨의 백색 분말 50 중량부와 염화나트륨 50 중량부를, 용기 고정형 혼합기에 넣고, 교반 날개로 교반하여 충분히 혼합하였다. 그 혼합물을, 펠릿타이저 (마시나사 제조) 로 타정압 4 ㎫, 5 ㎫, 25 ㎫, 30 ㎫ 로 타정하여, 직경 50 ㎜, 길이 30 ㎜ 의 원주 형상의 펠릿 a ∼ d 를 얻었다. 여기서 말하는 타정압이란, 상기 타정기의 유압의 게이지압을 말한다. 얻어진 펠릿 a ∼ d 의 파괴 강도 (N) 를, SJ-50 (마루비시 과학 기계 제작소 제조) 으로 측정한 결과를 표 2 에 나타낸다. 또한, 파괴 강도 (N) 는 정제를 평판 사이에 두고, 압축시켜 파괴될 때의 최대의 힘으로서 나타낸다. 또, 타정압과 파괴 강도의 관계를 도 4 에 나타낸다.

또한, 파괴 강도 (N) 가 300 N 정도 이하가 되면, 정제는 손으로 간단하게 균열되게 되어, 실용에 적합하지 않다.

본 발명을 상세하게, 또 특정 실시양태를 참조하여 설명하였는데, 본 발명의 정신과 범위를 일탈하지 않고, 여러 가지 수정이나 변경을 가할 수 있는 것은 당업자에게 있어 명백하다.

본 발명은 2009년 11월 19일 출원된 일본 특허출원 2009-264208에 기초하는 것으로, 그 내용은 여기에 참조로서 받아들여진다.

Claims (13)

1. 염소계 산화제나 산소계 산화제에 의해 살생물 처리된 밸러스트수를, 아황산나트륨의 태블릿 또는 펠릿을 사용하여 환원 처리하는 방법으로서, 상기 아황산나트륨의 태블릿 또는 펠릿이, 아황산나트륨과 염화나트륨으로 이루어지는 부형제만으로 이루어지고, 아황산나트륨과 부형제의 중량 비율이 40/60 ∼ 60/40 인 태블릿 또는 펠릿인, 밸러스트수의 환원 처리 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   아황산나트륨의 태블릿 또는 펠릿에 살생물 처리된 밸러스트수를 접촉시키는 것을 포함하는 밸러스트수의 환원 처리 방법.
3. 제 1 항에 있어서,
   아황산나트륨의 태블릿 또는 펠릿을 물에 용해 또는 현탁시키고, 그 수용액 또는 현탁액을 살생물 처리된 밸러스트수에 첨가하는 것을 포함하는 밸러스트수의 환원 처리 방법.
4. 제 1 항에 있어서,
   아황산나트륨의 태블릿 또는 펠릿을 용기에 충전하고, 살생물 처리된 밸러스트수를 상기 용기의 내강에 유통시켜 아황산나트륨의 태블릿 또는 펠릿에 접촉시키는 것을 포함하는 밸러스트수의 환원 처리 방법.
5. 제 1 항에 있어서,
   염소계 산화제에 의해 살생물 처리된 밸러스트수가 밸러스트수의 전기 분해에 의해 얻어진 것인 밸러스트수의 환원 처리 방법.
6. 아황산나트륨과 염화나트륨으로 이루어지는 부형제만으로 이루어지고, 아황산나트륨과 부형제의 중량 비율이 40/60 ∼ 60/40 인 태블릿.
7. 삭제
8. 제 6 항에 있어서,
   아황산나트륨과 부형제의 혼합물을 가압 성형함으로써 얻어지는 태블릿으로서, 가압 성형시의 타정압이 5 ∼ 50 ㎫ 인 태블릿.
9. 제 6 항 또는 제 8 항에 있어서,
   아황산나트륨과 부형제의 혼합물을 가압 성형함으로써 얻어지는 태블릿으로서, 가압 성형시의 타정압이 10 ∼ 30 ㎫ 인, 태블릿.
10. 아황산나트륨과 염화나트륨으로 이루어지는 부형제만으로 이루어지고, 아황산나트륨과 부형제의 중량 비율이 40/60 ∼ 60/40 인 펠릿.
11. 삭제
12. 제 10 항에 있어서,
    아황산나트륨과 부형제의 혼합물을 가압 성형함으로써 얻어지는 펠릿으로서, 가압 성형시의 타정압이 5 ∼ 50 ㎫ 인 펠릿.
13. 제 10 항 또는 제 12 항에 있어서,
    아황산나트륨과 부형제의 혼합물을 가압 성형함으로써 얻어지는 펠릿으로서, 가압 성형시의 타정압이 10 ∼ 30 ㎫ 인, 펠릿.

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