KR101980952B1

KR101980952B1 - 원심식 고액 분리 장치와 그것을 이용한 수 처리 장치

Info

Publication number: KR101980952B1
Application number: KR1020167025077A
Authority: KR
Inventors: 히로시 야마모토; 아키요시 에다가와; 마사후미 사사이; 다쿠야 고타나기; 히로후미 미나미; 히데키 나가오카; 마사후미 니시모토; 다카시 사카키바라
Original assignee: 파나소닉 아이피 매니지먼트 가부시키가이샤
Priority date: 2014-02-14
Filing date: 2014-10-17
Publication date: 2019-05-21
Also published as: US20160355413A1; WO2015121904A1; CN106029578A; KR20160122785A; CN106029578B; US10118840B2; JP2015150502A; JP6249163B2

Abstract

수 처리 장치의 분리 장치로서 사이클론을 복수 사용하는 경우에는, 하측 액 용기가 사이클론의 수만큼 존재해, 높은 비용이 되었다. 각각이 액체 입구와 액체 출구와 하측 액구를 갖는 복수의 사이클론과, 상기 복수의 사이클론의 각 하측 액구와 배관을 통해 연통하고, 상기 복수의 사이클론의 하방에 배치되고, 바닥측에 배수 구멍이 설치된 하측 액 용기를 갖고, 상기 하측 액 용기는, 상기 배관의 하방 개구단보다 상방측에 공간 형성부를 갖는 것을 특징으로 하는 원심식 고액 분리 장치와, 이 원심식 고액 분리 장치를 사용하는 수 처리 장치.

Description

원심식 고액 분리 장치와 그것을 이용한 수 처리 장치{CENTRIFUGAL SOLID-LIQUID SEPARATION DEVICE AND WATER TREATMENT DEVICE USING SAME}

본 발명은, 선박이 기항처의 수역으로부터 밸러스트수로서 취수하는 피처리액으로부터, 미생물을 분리하는 원심식 고액 분리 장치와 그것을 이용한 수 처리 장치에 관한 것이다.

선박은, 적하를 탑재했을 때에 흘수까지 잠겨 안정되고, 또, 프로펠러 스크류도 수중에 잠기도록 설계된다. 따라서, 적하가 탑재되어 있지 않은 상태에서는, 부력에 의해서, 너무 부상하여, 배의 안정성이나 프로펠러 스크류의 몰수 심도를 확보할 수 없다. 그래서, 적하를 내린 화물선 등은, 기항지에서 피처리액을 취수해, 선체 내에 모음으로써, 흘수선을 적하를 쌓은 상태로 근접시킨다. 이 때에 취수한 피처리액을 밸러스트수라고 부른다.

밸러스트수는, 다음의 기항지까지 선박의 「추」로서 운반되어, 적하의 적재와 함께 방출된다. 즉, 이전의 기항지의 해양 생물을 다음 기항지에 반입하게 된다. 이와 같이, 어느 장소의 생물을 다른 장소로 옮겨버리는 것은, 자연에 의해 자라난 그 곳의 생태계를 파괴 혹은 오염시키는 것으로 연결될 가능성이 높다. 그래서, 배출하는 밸러스트수 중에 포함되는 생물의 양의 기준을 정하는 밸러스트수 조약(선박의 밸러스트수 및 침전물의 규제 및 관리를 위한 국제 조약)이, 국제 해사 기관(IMO)에서 채택되고 있다.

이 기준에서는, 선박으로부터 배출되는 밸러스트수에 포함되는 50μm 이상의 생물(주로 동물성 플랑크톤)의 수가 1m³ 중에 10개 미만, 10μm 이상 50μm 미만의 생물(주로 식물성 플랑크톤)의 수가 1mL 중에 10개 미만, 콜레라균의 수가 10mL중에 1cfu 미만, 대장균의 수가 100mL 중에 250cfu 미만, 장구균의 수가 100mL 중에 100cfu 미만으로 되어 있다. 또한, 「cfu(colony forming unit)」는 콜로니 형성 단위이다.

이들 기준을 만족시키기 위해서, 근년 밸러스트수 처리에 관한 기술이 많이 개시되어 있다. 구체적으로는, 여과 및 원심 분리 등에 의해서 수생 생물을 제거하는 방법, 물리적·기계적으로 수생 생물을 사멸시키는 방법, 열에 의해 수생 생물을 사멸시키는 방법, 화학 약품을 밸러스트 탱크 중에 주입하거나 혹은, 염소계 물질 등을 발생시켜 수생 생물을 사멸시키는 방법 등을 들 수 있다.

여기서, 원심 분리로 수생 생물을 제거하는 방법은, 필터 막힘 등의 문제가 없고, 일정한 비중을 갖는 수생 생물의 분리에 유효하며, 다른 방법과 병용함으로써 이용되고 있다. 도 8에는, 특허 문헌 1에서 개시되어 있는 수 처리 장치(100)를 나타낸다.

이 수 처리 장치(100)는, 해수 취수 라인(101)과, 취수된 해수 중의 조대물을 제거하는 하이드로 사이클론으로 구성된 초벌 여과 장치(102)와, 해수를 송수하기 위한 밸러스트수 공급 장치로서의 펌프(103)와, 여과된 미생물이나 세균류를 살멸시키기 위한 살균제를 공급하는 살균제 공급 장치(104)와, 살균제가 첨가된 해수를 소정 시간 체류시키는 체류조(105)와, 이 체류조(105)로부터 도출된 처리수를 송수하는 처리수 송수 라인(106)과, 처리수 송수 라인(106)으로부터 송수되는 처리수를 저류하는 밸러스트 탱크(107)를 구비하고 있다.

특허 문헌 1에는, 초벌 여과 장치(이후 「원심식 고액 분리 장치」라고 부름)(102)의 상세한 구성은 개시되어 있지 않다. 그러나, 원심식 고액 분리 장치로는, 도 7의 구성이 알려져 있었다.

도 7을 참조하여, 원심식 고액 분리 장치(200)는, 복수의 사이클론(202, 204)과, 사이클론(202, 204)의 하방에 설치된 하측 액 용기(206, 208)와, 하측 액 용기(206, 208)의 하방에 설치된 밸브(210, 212)와, 밸브(210, 212)의 하방에 구비된 저류 용기(214)를 포함한다. 또, 저류 용기(214)의 상류측에는, 플러싱 펌프(216)가 설치되어 있고, 저류 용기(214)의 하류측은, 배출 배관(218)을 통해 선체의 배출구(220)에 연결된다.

사이클론(202, 204)은, 액체 입구(202a, 204a)와, 액체 출구(202b, 204b)와, 하측 액구(液口)(202c, 204c)를 갖는다. 또한, 원심식 고액 분리 장치(200)의 상류측에는, 취수 펌프(232), 불활성화 장치(230)가 배치된다. 또, 원심식 고액 분리 장치(200)의 하류측에는, 처리가 끝난 액 저류조(240)가 배치된다.

사이클론(202, 204)의 동작에 대해서, 사이클론(202)을 예로 하여 설명한다. 사이클론(202)을 가동시킬 때에는, 밸브(210)를 닫고, 하측 액 용기(206) 중에 피처리액을 채운다. 선체 내에 취수된 피처리액은, 불활성화 장치(230)를 거쳐, 액체 입구(202a)로부터 사이클론(202) 내에 유입된다. 사이클론(202)은, 역원뿔대 형상을 갖고, 그 내면(202i)은 하방을 향해 경사면을 갖는다. 액체 입구(202a)로부터 사이클론(202) 내에 유입된 피처리액은, 사이클론(202)의 내면(202i)을 따라서 소용돌이친다.

이 소용돌이치는 동안에, 비중이 무거운 수생 생물은, 내면(202i)의 경사면을 따라서 하방으로 이동해, 하측 액구(202c)로부터 하측 액 용기(206)에 낙하한다. 한편, 피처리액의 물 성분은 액체 출구(202b)로부터 취출되어, 처리가 끝난 액 저류조(240)에 보내진다. 하측 액 용기(206)에 수생 생물이 일정량 모이면, 하방의 밸브(210)를 통해 저류 용기(214)에 수생 생물을 피처리액과 함께 배출한다. 저류 용기(214)는 어느 정도 큰 용량을 갖는 파이프이므로, 일정량의 수생 생물을 비롯해, 이물질이나 유기물, 무기물 등의 광물, 수산화물(수산화칼슘, 수산화마그네슘 등)(이하 「수생 생물 등」이라고 한다.)을 축적시킬 수 있다.

저류 용기(214)의 안은, 저류 용기(214) 중의 피처리액의 양이 일정 이상이 되거나 혹은, 일정시간 간격으로, 플러싱 펌프(216)에 의해서 강한 물을 흐르게 한다. 수생 생물 등은, 배출 배관(218), 배출구(220)를 통해 선체 밖으로 배출된다. 이 때, 밸브(210, 212)는, 저류 용기(214) 내의 수생 생물 등의 역류가 발생하지 않도록 닫힌다.

국제 공개 2012/124039호

사이클론을 이용한 원심식 고액 분리 장치는, 막힘이 발생하는 일이 거의 없으므로, 생물 살멸 장치(불활성화 장치)와 함께 이용하면 보수의 수고가 적어도 되기 때문에 유용하다. 원심식 고액 분리 장치를 선박에 설치하는 경우, 선체 내에서는 설치 스페이스가 한정되어 있고, 특히 높이 제한이 있는 경우에 소정의 분리 효과(단위시간으로 분리할 수 있는 양)를 얻고자 하면, 소형의 사이클론을 복수대 설치할 필요가 있다.

종래, 복수의 사이클론에는, 개개로 하측 액 용기와 밸브 및 그에 부수하는 배관을 설치하고 있으므로, 이들의 제어를 위해서 복잡한 제어계를 설치할 필요가 있다. 또, 이러한 구성으로 하면, 하측 액 용기 및 밸브의 수가 많아져, 높은 비용이 됨과 더불어, 귀중한 선 내의 스페이스를 많이 사용한다는 문제도 있다. 이것을 개량하기 위해서는, 하측 액 용기를 공통화하는 것을 생각할 수 있다.

그러나, 복수의 사이클론은 동일하게 제작되었다고 해도, 배관의 배선 길이의 차이나, 제조상의 오차에 따라서 하측 액구에서의 수압이 동일해지지 않는다. 그러면, 복수의 사이클론 중, 가장 하측 액구의 수압이 낮은 사이클론에서는, 피처리액이 역류한다고 하는 과제가 발생한다. 이것은, 피처리액으로부터 분리한 수생 생물 등을 다시 사이클론으로 되돌리게 된다.

또, 특허 문헌 1과 같이 불활성화 장치로서 살균제 공급 장치를 배치하면, 살균제의 공급과 같은 보수가 필요하게 된다는 과제가 있었다.

본 발명은 상기 과제를 감안해, 복수의 사이클론에 대해 공통의 하측 액 용기를 설치해도, 각 사이클론 사이에서 역류가 발생하지 않는 구조의 원심식 고액 분리 장치를 제공한다. 보다 구체적으로는,

각각이 적어도 액체 입구와 액체 출구와 하측 액구를 갖는 복수의 사이클론과,

상기 복수의 사이클론의 각 하측 액구와 연통한 하측 액 용기를 갖고,

상기 하측 액 용기는, 상기 복수의 사이클론의 각 하측 액구와의 연통 개구단보다 상방측에 공간 형성부를 갖는 것을 특징으로 한다.

또, 불활성화 장치로서 대향 전극 사이에 전압을 인가해 전류를 흐르게 하는 불활성화 장치를 원심식 고액 분리 장치의 전단에 배치한 수 처리 장치를 제공한다. 보다 구체적으로는,

취수구에 접속된 취수 배관과,

상기 취수 배관에 입수구가 접속된 불활성화 장치와,

상기 불활성화 장치의 출수구에 접속되고, 복수로 분기한 배관과,

상기 배관이 각각 액체 입구에 접속된 상기 원심식 고액 분리 장치를 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 원심식 고액 분리 장치는, 복수의 사이클론에 대해 1개의 하측 액 용기를 설치할 뿐이므로, 사용하는 자재를 줄일 수 있다. 그 결과, 본 발명에 따른 원심식 고액 분리 장치는 공간 절약 및 비용 절약으로 실현할 수 있다. 또, 저류 용기와의 사이의 밸브도 사이클론의 수 이하(적어도 1개)로 되기 때문에, 제어계도 단순해진다.

또, 복수의 사이클론에 대해 공통의 하측 액 용기를 설치하고 있음에도 불구하고, 각 사이클론에 있어서 분리수가 역류하는 일이 없다.

또, 원심식 고액 분리 장치의 전단에 대향 전극간에 전압을 인가해 전류를 흐르게 하는 불활성화 장치를 배치하면, 컴팩트하고, 또한 보수의 수고가 적은 수 처리 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 수 처리 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 사이클론과 하측 액 용기만을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시형태를 나타내는 도면이다.
도 4은 사이클론과 하측 액 용기의 다른 관계를 나타내는 도면이다.
도 5는 사이클론과 불활성화 장치의 조합의 순서가 상이한 실시형태를 나타내는 도면이다.
도 6은 사이클론, 불활성화 장치의 후단에 사이클론을 더 부착한 구성의 실시형태를 나타내는 도면이다.
도 7은 수 처리 장치의 종래예의 구성을 나타내는 도면이다.
도 8은 수 처리 장치의 보다 상세한 종래예의 구성을 나타내는 도면이다.

이하에 도면을 이용하여 본 발명에 따른 원심식 고액 분리 장치와, 그것을 이용한 수 처리 장치를 설명한다. 또한, 이하의 실시형태는, 본 발명의 일 실시형태를 예시하는 것이며, 본 발명은, 이하의 설명으로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 한에 있어서, 이하의 실시형태는 개변할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 「피처리액」이란, 해수, 담수 및 해수 담수의 혼합수를 포함하는 것으로 한다. 또, 피처리액에는, 수생 생물 등이 포함되어 있어도 된다. 또, 본 발명에 따른 수 처리 장치의 최종단으로부터 얻어진 액을 「처리가 끝난 액」이라고 부른다. 처리가 끝난 액은, 수생 생물의 살멸 처리가 행해져, 수생 생물 등의 분리 처리가 행해진 피처리액이다.

(실시형태 1)

도 1에 본 실시형태에 따른 수 처리 장치(1)의 구성을 나타낸다. 수 처리 장치(1)는, 불활성화 장치(10)와, 원심식 고액 분리 장치(20)를 포함한다. 불활성화 장치(10)는, 선체의 취수구(11)로부터의 취수 배관(11a)에 본체(12)의 입수구(12a)가 접속된다. 취수 배관(11a)에는, 취수 펌프(11b)가 배치되어 있다. 또 본체(12)의 출수구(12b)에는, 배관(13)이 접속되어 있다.

원심식 고액 분리 장치(20)는, 복수의 사이클론(21, 22)과, 하측 액 용기(24)를 포함한다. 또, 하측 액 용기(24)의 하방에 설치된 밸브(25)와, 저류 용기(26), 플러싱 펌프(27), 배출 배관(28)을 포함해도 된다. 또한, 사이클론의 수는 2 이상이면, 특별히 제한은 없다. 여기에서는, 사이클론이 2개 있는 경우를 예시한다. 원심식 고액 분리 장치(20)로, 수생 생물 등을 분리하는 공정을 분리 처리라 부른다.

불활성화 장치(10)는, 대향 전극(14a, 14b) 사이에 전원 14v로 전압을 인가하는 타입의 것을 배치한다. 살균제를 이용하는 경우와 달리, 보수의 수고는 간단해진다. 또, 불활성화 장치(10) 자체를 소형으로 할 수 있다. 불활성화 장치(10)의 출수구(12b)에 접속된 배관(13)은, 도중에 원심식 고액 분리 장치(20)의 사이클론(21, 22)의 액체 입구(21a, 22a)를 향해 분기한다. 불활성화 장치(10)로 수생 생물 등을 살멸하는 공정을 살멸 처리라 부른다.

사이클론(21, 22)의 하측 액구(21c, 22c)는, 배관(21d, 22d)을 통해, 하측 액 용기(24)에 연통되어 있다. 배관(21d, 22d)에는 밸브는 배치하지 않는다. 또 사이클론(21, 22)의 액체 출구(21b, 22b)에는, 배관(21e, 22e)의 일단이 접속된다. 배관(21e, 22e)의 타단은 처리가 끝난 액 저류조(30)에 접속된다. 또한, 처리가 끝난 액 저류조(30)는, 밸러스트 탱크여도 되고, 다른 설비여도 된다.

하측 액 용기(24)는, 배수측에 배수 구멍(24e)이 설치된다. 또, 상방 부분에 개폐 가능한 공기 구멍(24r)이 설치되어도 된다. 그리고, 배관(21d, 22d)의 하측 액 용기(24) 내에서의 연통 개구단(21do, 22do)은, 하측 액 용기(24)의 천정(24t)보다 하방에 설치되어 있다.

본 실시형태에 따른 원심식 고액 분리 장치(20)에서는, 복수의 사이클론(21, 22)에 공통의 하측 액 용기(24) 내에 있어서, 배관(21d, 22d)의 연통 개구단(21do, 22do)과 하측 액 용기(24)의 천정(24t) 사이에 공간(24s)이 설치되어 있는 점이 특징이다.

배수 구멍(24e)에는, 연통 부재(24p)가 연결되어 있다. 연통 부재(24p)는, 저류 용기(26)에 연결되어 있다. 또 연통 부재(24p)에는, 밸브(25)가 설치되어 있다.

저류 용기(26)는, 하측 액 용기(24) 내에 침전한 수생 생물 등을 배출하기 위해서, 거둬들이는 용기이다. 강한 물로 수생 생물 등을 밀어내는 경우에는, 파이프형상의 것을 적합하게 이용할 수 있다. 또한, 침전한 수생 생물 등을 저류할 수 있으면, 저류 용기(26)의 형상은 특별히 한정되지 않는다. 또, 저류 용기(26)에는, 중화 장치(29)가 설치되어 있어도 된다.

불활성화 장치(10)가 대향 전극(14a, 14b)을 이용하는 타입인 경우에는, 불활성화 장치(10)를 통과한 피처리액 중에 차아염소산이 포함된다. 중화 장치(29)는, 저류 용기(26) 내의 피처리액을 배출할 때에, 이 차아염소산을 중화하고 나서 배출하기 위해서 설치된다. 구체적으로는, 티오황산나트륨을 저류 용기(26) 내에 투입하는 장치를 바람직하게 이용할 수 있다.

저류 용기(26)의 상류측에는, 플러싱 펌프(27)가 접속되어 있어도 된다. 저류 용기(26) 내의 피처리액을 강한 물로 배출하기 때문이다. 또 저류 용기(26)의 하류측에는, 배출 배관(28)이 연결되어 있다. 배출 배관(28)의 하류단(28b)은, 선 외로 개방하고 있는 배출구이다.

다음에 본 실시형태에 따른 수 처리 장치(1)의 동작에 대해서 설명한다. 또한, 여기에서는, 수 처리 장치(1)에서 처리가 끝난 액을 처리가 끝난 액 저류조(30)에 저류하는 경우를 예로 들어 설명한다. 처리가 끝난 액 저류조(30)에 처리가 끝난 액을 저류하는 경우에는, 선체 외면에 설치된 취수구(11)로부터 취수 펌프(11b)를 통해 피처리액을 취수한다. 취수된 피처리액은, 취수 배관(11a)을 통과하여, 불활성화 장치(10)에 들어간다. 또한, 하측 액 용기(24)의 배수 구멍(24e)에 연결되는 연통 부재(24p)의 밸브(25)는 닫혀 있다. 또, 공기 구멍(24r)은 통상 닫아두어도 된다.

불활성화 장치(10) 내에서는, 대향 전극(14a, 14b) 사이에 전압이 인가되어 전류가 흐르고 있다. 피처리액은, 이 대향 전극(14a, 14b) 사이에서 전기 분해된다. 이 때에 양극으로부터 염소 가스가 발생해, 용해됨으로써 차아염소산이 발생한다. 이 차아염소산에 의해서, 생물을 사멸시킬 수 있다.

불활성화 장치(10)의 출수구(12b)로부터 나온 피처리액은, 배관(13)을 지나, 액체 입구(21a, 22a)로부터 사이클론(21, 22)에 주입된다.

사이클론(21, 22)의 하측 액구(21c, 22c)는 직접 하측 액 용기(24)에 연통하고 있다. 따라서, 피처리액은 하측 액 용기(24)에 떨어진다. 하측 액 용기(24)의 수면(L)이 상승해, 사이클론(21, 22)의 배관(21d, 22d)의 연통 개구단(21do, 22do)까지 수면(L)이 도달하면, 그 이상 수면(L)은 상승하지 않는다. 즉, 하측 액 용기(24) 내는, 연통 개구단(21do, 22do)까지의 피처리액과, 연통 개구단(21do, 22do)에서부터 천정(24t)까지의 사이의 공간(24s)으로 나뉜다.

사이클론(21, 22)에는, 액체 입구(21a, 22a)로부터 피처리액이 계속해서 유입되므로, 사이클론(21, 22) 내는, 피처리액으로 채워지고, 액체 출구(21b, 22b)로부터 처리가 끝난 액으로서 배출된다. 이 때, 피처리액은, 사이클론(21, 22) 내의 내면(21i, 22i)의 경사면을 따라서 소용돌이친다. 그리고, 소용돌이의 원심력으로 내면(21i, 22i)의 경사면에 눌리는 정도의 비중의 수생 생물 등은, 내면(21i, 22i)을 따라서 회전하면서 하방을 향해, 하측 액구(21c, 22c)로부터 배관(21d, 22d)을 지나, 하측 액 용기(24)에 낙하한다. 사이클론(21, 22)에서 분리할 수 있는 비중의 크기를 「사이클론의 분립 특성」이라고 해도 된다.

또한, 여기서 수생 생물 등 중의 수생 생물에는, 밸러스트수 조약으로 규제의 대상이 되고 있는 생물 및 균을 포함하고, 또 그들의 사체를 포함해도 된다.

한편, 처리가 끝난 액 자체는, 액체 출구(21b, 22b)로부터 사이클론(21, 22) 밖으로 배출되어, 처리가 끝난 액 저류조(30)에 저류된다.

도 2(a)에는, 사이클론(21, 22) 및 하측 액 용기(24)만을 나타낸다. 지금, 사이클론(21, 22)의 하측 액구(21c, 22c)에, 압력차가 발생한 것으로 한다. 여기에서는, 하측 액구(22c)의 압력(P22)이 하측 액구(21c)의 압력(P21)보다 높아지는 것으로 한다. 그러면, 하측 액 용기(24) 내의 수면(L)은 상승한다. 도 2에서는, 상승 후의 수면을 「L1」로 했다. 그러나, 사이클론(21) 내에 하측 액 용기(24) 내의 피처리액이 역류하는 일은 없다. 하측 액 용기(24) 내의 공간(24s)의 용적이 줄어듦으로써, 하측 액구(22c)의 압력(P22)의 증가분을 흡수하기 때문이다.

한편, 도 2(b)에 나타내는 바와 같이, 가령 하측 액 용기(24) 내에 공간(24s)이 없고, 모두 피처리액으로 채워져 있었던 것으로 한다. 도 2(b)에서는, 수면(L)이 하측 액 용기(24)의 천정(24t)까지 상승한 것을 나타내고 있다. 이와 같은 상태는, 사이클론(21, 22)으로부터의 배관(21d, 22d)의 연통 개구단(21do, 22do)이, 하측 액 용기(24)의 천정(24t)(도 1 참조)면과 일치하고 있는 경우 등에 발생한다. 이와 같은 경우에는, 사이클론(22)의 하측 액구(22c)의 압력(P22)이, 사이클론(21)의 하측 액구(21c)의 압력(P21)보다 높아지면, 하측 액 용기(24) 내의 피처리액은 사이클론(21) 내로 역류한다.

사이클론(21, 22)을 분리 수단으로서 이용하는 경우, 하측 액구(21c) 또는 하측 액구(22c)로부터의 역류는, 액체 입구(21a, 22a)로부터 유입된 피처리액이, 그대로 액체 출구(21b, 22b)로부터 처리가 끝난 액으로서 배출되는 것을 의미한다. 즉, 처리가 끝난 액 저류조(30)에는, 수생 생물 등이 분리되어 있지 않은(분리 처리되어 있지 않은) 피처리액이 처리가 끝난 액으로서 보내진다.

사이클론(21, 22)에 유입되는 피처리액은 불활성화 장치(10)를 통과하고 있으므로, 대부분의 수생 생물 등은 사멸되었다고 생각된다. 그러나, 육안으로 볼 수 있을 정도의 대형의 수생 생물 등은 살아 있을 우려가 있다. 따라서, 분리 처리되어 있지 않은 피처리액이 처리가 끝난 액으로서 처리가 끝난 액 저류조(30) 내에 저류되면, 밸러스트수로서 피처리액이 운반되는 동안에 수생 생물이 처리가 끝난 액 저류조(30) 내에서 증식하여, 다음 기항지에서 배출되면, 환경 오염을 일으킬 우려가 있다.

한편, 도 1 및 도 2(a)에 나타내는 하측 액 용기(24) 내의 공간(24s)은, 사이클론(21, 22) 사이의 하측 액구(21c, 22c)의 압력차에 의한 사이클론(21, 22) 내로의 역류를 방지한다. 즉, 복수의 사이클론(21, 22)에 대해, 하측 액 용기(24)를 공통으로 한 경우, 하측 액 용기(24) 내에, 공간(24s)을 설치함으로써, 사이클론(21, 22) 내로의 역류를 방지하는 역류 방지 기능을 발휘시킬 수 있다.

하측 액 용기(24) 내에 축적된 수생 생물 등은, 일정한 기간마다 하측 액 용기(24) 아래의 배수 구멍(24e)으로부터 저류 용기(26)에 배출된다. 이것은, 연통 부재(24p)에 설치된 밸브(25)를 엶으로써 행해진다. 밸브(25)를 열면, 하측 액 용기(24) 내의 수생 생물 등은, 저류 용기(26) 중에 배출된다. 하측 액 용기(24)의 내용물을 배출하면, 밸브(25)는 닫힌다.

밸브(25)가 닫히면, 저류 용기(26)의 상류의 플러싱 펌프(27)를 작동시킨다. 플러싱 펌프(27)는, 선 외의 피처리액을 퍼올려. 고압력으로 저류 용기(26)의 하류 방향을 향해 강한 물을 흐르게 한다. 이에 의해서, 저류 용기(26) 내의 수생 생물 등은 배출 배관(28)을 지나, 하류단(28b)으로부터 선 외로 방출된다. 또한, 플러싱 펌프(27)는 없어도 된다. 플러싱 펌프(27)를 사용하지 않아도 저류 용기(26) 중의 수생 생물 등을 선 외로 방출할 수 있기 때문이다.

또, 저류 용기(26)의 설치는, 불활성화 장치(10)에서 발생시킨 차아염소산을 중화해, 수생 생물 등을 모아 수역으로 되돌릴 수 있다는 효과를 갖는다. 또한, 저류 용기(26)의 내용물을 배출하기 전에 중화 장치(29)로부터 중화제를 투입함으로써, 차아염소산을 중화할 수 있다. 또한, 도시하고 있지는 않지만, 처리가 끝난 액 저류조(30)의 후단에도 중화 장치(29) 등이 설치되어 있어도 된다.

도 3에는, 본 실시형태에 따른 원심식 고액 분리 장치(20)의 다른 실시형태를 나타낸다. 하측 액 용기(24) 내의 배관(21d, 22d)의 연통 개구단(21do, 22do)은, 하측 액 용기(24) 내의 천정(24t)과 단차가 없도록 설치되어 있다. 그러나, 하측 액 용기(24)는, 배관(21d, 22d)이 접속된 부분의 다른 부분에서, 연통 개구단(21do, 22do)보다 상측에 공간 형성부(24x)를 갖는다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 이 하측 액 용기(24)에 피처리액이 고이면, 피처리액은 하측 액 용기(24)의 천정(24t)까지 고인다. 그러나, 그 이상으로는 저류되는 일은 없다. 이와 같이, 하측 액 용기(24)는, 배관(21d, 22d)의 연통 개구단(21do, 22do)보다 상측에 공간(24s)을 갖는 구조이면 된다.

다시 도 1을 참조한다. 도 3에서 나타낸 공간 형성부(24x)는, 하측 액 용기(24)가 도 3의 하측 액 용기(24)와 같이 특수한 형상을 하고 있지 않아도, 사이클론(21, 22)으로부터의 배관(21d, 22d)의 연통 개구단(21do, 22do)과 하측 액 용기(24)에 의해서 구성할 수 있다.

바꾸어 말하면, 하측 액 용기(24)가 기밀하게 구성되고, 하측 액 용기(24)의 천정(24t)보다도, 배관(21d, 22d)의 연통 개구단(21do, 22do)이, 낮은 위치에 있으면, 천정(24t)과 연통 개구단(21do, 22do) 사이의 공간(24s)은, 공간 형성부(24x)인 것으로 해도 된다. 즉, 하측 액 용기(24)는, 사이클론(21, 22)으로부터의 배관(21d, 22d)의 연통 개구단(21do, 22do)보다 상방측에 공간 형성부(24x)를 갖고 있다.

또, 하측 액 용기(24)와 사이클론(21, 22)의 연통은 배관(21d, 22d)으로 한정하는 것은 아니다. 도 4는, 사이클론(21, 22)의 하측 액구(21c, 22c)가 직접 하측 액 용기(24) 내부에까지 관통 형성되어 있는 경우를 나타낸다. 이와 같은 경우에는, 하측 액구(21c, 22c)가 연통 개구단(21do, 22do)(도 3 참조)인 것으로 해도 된다. 도 4와 같이, 사이클론(21, 22)의 하측 액구(21c, 22c)를 연통 개구단(21do, 22do)으로 하면, 배관(21d, 22d)의 길이분만큼, 원심식 고액 분리 장치(20)의 높이를 억제할 수 있다.

이상과 같이, 본 실시형태에 따른 수 처리 장치(1)는, 원심식 고액 분리 장치(20)의 복수의 사이클론(21, 22)의 하측 액 용기(24)를 공통화했음에도 불구하고, 각 사이클론에 있어서 분리수가 역류하지 않고, 구조가 간단해져, 부품 점수도 줄일 수 있다. 또, 하측 액 용기(24)의 배수측에 저류 용기(26)를 설치했으므로, 불활성화 장치(10)에서 발생시킨 차아염소산을 중화하여 배출할 수 있다.

(실시형태 2) 도 5에 본 실시형태에 따른 수 처리 장치(2)의 구성을 나타낸다. 실시형태 1과 동일한 부호에 대해서는 설명을 생략한다. 본 실시형태에 있어서는, 수 처리 장치(2)는, 원심식 고액 분리 장치(20b)와 불활성화 장치(10)로 구성된다. 실시형태 1의 경우와의 차이는, 불활성화 장치(10)가, 원심식 고액 분리 장치(20b)보다 후단에 배치되어 있는 점 및 원심식 고액 분리 장치(20b)는, 사이클론(21, 22)과 하측 액 용기(24)만으로 구성되고, 저류 용기(26)를 갖고 있지 않은 점이다.

본 실시형태에 따른 수 처리 장치(2)에서는, 취수구(11)로부터 거둬들인 피처리액 중의 비교적 큰 수생 생물 등을 처음에 분리해두고, 그 후, 불활성화 장치(10)에 의해서, 미소한 수생 생물 등을 사멸시킨다. 이와 같이 하면, 원심식 고액 분리 장치(20b)의 배수에는, 취수한 상태의 피처리액에 아무것도 추가하고 있지 않으므로, 중화제 등을 추가하지 않고, 그대로 수역으로 되돌릴 수 있다.

따라서, 실시형태 1의 경우에 비해, 또한 부재 및 스페이스의 간략화를 도모할 수 있다.

도 5를 참조하여, 수 처리 장치(2)는, 원심식 고액 분리 장치(20b)와, 불활성화 장치(10)를 포함한다. 또, 처리가 끝난 액 저류조(30)를 포함해도 된다. 선체면에 형성된 취수구(11)로부터 취수 배관(11a)이 연장 설치된다. 취수 배관(11a)은 분기하여 사이클론(21, 22)의 액체 입구(21a, 22a)에 연통한다. 취수 배관(11a)에는 취수 펌프(11b)가 설치되어 있다.

사이클론(21, 22)의 하측 액구(21c, 22c)는, 하측 액 용기(24)와 연통한다. 하측 액 용기(24)의 배수 구멍(24e)에는, 배출 배관(28)이 접속된다. 배출 배관(28)의 하류단(28b)은, 배출구이다.

사이클론(21, 22)의 액체 출구(21b, 22b)는 배관(21e, 22e)을 통해, 불활성화 장치(10)의 입수구(12a)에 연통하고 있다. 불활성화 장치(10)의 출수구(12b)는, 배관(13)을 통해 처리가 끝난 액 저류조(30)에 연통하고 있다.

이상의 구성을 갖는 수 처리 장치(2)의 동작을 설명한다. 피처리액은, 취수구(11)로부터 취수되어, 사이클론(21, 22)에 보내진다. 사이클론(21, 22)에서는, 미리 정해진 비중에 의거해, 수생 생물 등이 분리된다. 즉, 정해진 비중 이상의 수생 생물 등은, 하측 액 용기(24)에 낙하하고, 정해진 비중 이하의 수생 생물 등을 포함하는 피처리액은, 액체 출구(21b, 22b)로부터, 불활성화 장치(10)에 보내진다.

하측 액 용기(24) 중의 수생 생물 등은, 배출구(28b)로부터 수역으로 되돌려진다. 이 때, 수역으로 되돌려지는 수생 생물 등은, 그 자리에서 취수한 피처리액 중에 존재한 수생 생물 등이다. 또, 수생 생물 등과 함께 수역으로 되돌려지는 피처리액은, 불활성화 장치(10)를 통과하고 있지 않다. 따라서, 하측 액 용기(24)로부터 직접 수역으로 되돌려도, 환경에 부담을 주는 일이 없다. 즉, 저류 용기(26)도 중화 장치(29)도 생략할 수 있다.

불활성화 장치(10)에서는, 대향 전극(14a, 14b) 사이에 발생된 차아염소산에 의해서, 피처리액 중의 수생 생물 등이 사멸된다. 수생 생물 등이 사멸된 피처리액은, 처리가 끝난 액으로서 처리가 끝난 액 저류조(30)에 저류된다.

이상과 같이, 본 실시형태에 따른 수 처리 장치(2)는, 저류 용기(26)를 포함하지 않는 원심식 고액 분리 장치(20b)와, 불활성화 장치(10)와 처리가 끝난 액 저류조(30)만으로 구성할 수 있으므로, 실시형태 1의 수 처리 장치(1)보다 구성을 간략하게 할 수 있다.

(실시형태 3)

도 6에 본 실시형태에 따른 수 처리 장치(3)의 구성을 나타낸다. 실시형태 1과 동일한 부호에 대해서는, 설명을 생략한다. 본 실시형태에 있어서는, 수 처리 장치(3)는, 원심식 고액 분리 장치(20b)와, 불활성화 장치(10)와 원심식 고액 분리 장치(40)로 구성된다. 여기서, 최초의 원심식 고액 분리 장치(20b)를 제1의 원심식 고액 분리 장치(20b)라 부르고, 다음의 원심식 고액 분리 장치(40)를 제2의 원심식 고액 분리 장치(40)라 불러도 된다.

제1의 원심식 고액 분리 장치(20b)는, 실시형태 2의 원심식 고액 분리 장치(20b)와 동일하다. 또, 제2의 원심식 고액 분리 장치(40)는, 실시형태 1의 원심식 고액 분리 장치(20)와 동일하지만, 부호 번호가 상이하다.

수 처리 장치(3)는, 취수한 피처리액 중의 비교적 큰 수생 생물 등을 처음에 분리해두고, 불활성화 장치(10)로 수생 생물 등을 사멸시킨 후, 또한 수생 생물 등을 분리한다. 이 경우, 제2의 원심식 고액 분리 장치(40)는, 불활성화 장치(10)에서 발생시킨 차아염소산을 사이클론(41, 42)에 의해서 교반함으로써 피처리액 전체에 골고루 퍼지게 하여, 수생 생물 등의 사멸을 보다 확실하게 한다.

또, 제2의 원심식 고액 분리 장치(40)의 저류 용기(46)에 중화 장치(49)를 설치함으로써, 불활성화 장치(10)에서 발생시킨 차아염소산을 중화하여 배출할 수 있다.

이하, 수 처리 장치(3)의 구성을 동작과 함께 설명한다. 취수구(11)로부터 취수된 피처리액은, 취수 배관(11a)을 통해 제1의 원심식 고액 분리 장치(20b)의 사이클론(21, 22)의 액체 입구(21a, 22a)에 주입된다. 사이클론(21, 22)의 분립 특성에 따라서, 소정의 비중의 수생 생물 등이 분리되어, 하측 액 용기(24)에 침전된다. 하측 액 용기(24) 중의 수생 생물 등은, 배출 배관(28)을 통해, 배출구(28b)로부터 배출된다.

한편, 사이클론(21, 22)의 액체 출구(21b, 22b)로부터 배출된 피처리액은, 불활성화 장치(10)의 입수구(12a)를 향한다. 불활성화 장치(10)는, 대향 전극(14a, 14b) 사이에 전압을 인가해 전류를 흐르게 함으로써, 차아염소산을 생성하고 있다. 피처리액은, 이 대향 전극(14a, 14b) 사이를 통과함으로써 차아염소산에 노출된다. 피처리액 중의 수생 생물 등은, 이 차아염소산에 의해서 사멸된다.

불활성화 장치(10)의 출수구(12b)로부터 배출된 피처리액은, 제2의 원심식 고액 분리 장치(40)의 사이클론(41, 42)의 액체 입구(41a, 42a)를 향한다. 피처리액은, 사이클론(41, 42)에 의해서, 격렬하게 교반되어 피처리액 중의 수생 생물 등은, 보다 확실하게 차아염소산에 노출되어 사멸된다.

그리고, 사이클론(41, 42)의 분립 특성에 따라서, 다시 분리된 수생 생물 등(거의 수생 생물 등의 사체임)은, 하측 액 용기(44)에 낙하한다. 하측 액 용기(44) 중의 수생 생물 등은, 저류 용기(46) 중에 모인다. 저류 용기(46)에 수생 생물 등을 모을 때에는, 공기 구멍(44r)을 이용해도 된다. 그리고, 저류 용기(46)에 설치된 중화 장치(49)에 의해서, 피처리액 중의 차아염소산은 중화된다. 저류 용기(46) 중의 수생 생물 등은, 피처리액과 함께, 배출구(48b)로부터 선 외로 배출된다. 배출시에는, 플러싱 펌프(47)를 이용해도 된다.

사이클론(41, 42)의 액체 출구(41b, 42b)로부터 배출되는 피처리액은, 처리가 끝난 액으로서 처리가 끝난 액 저류조(30)에 송액된다.

본 발명에 따른 수 처리 장치는, 밸러스트수를 선체 내에 도입할 때에 적합하게 이용할 수 있다. 또, 본 발명에 따른 원심식 고액 분리 장치는, 액상의 분리 수단으로서 널리 이용할 수 있다.

1, 2, 3:수 처리 장치
10:불활성화 장치
11:취수구
11a:취수 배관
11b:취수 펌프
12:본체
12a:입수구
12b:출수구
13:배관
14a, 14b:대향 전극
14v:전원
20:원심식 고액 분리 장치
40:제2의 원심식 고액 분리 장치
20b:(제1의) 원심식 고액 분리 장치
21i, 22i:내면
21c, 22c:하측 액구
21d, 22d:배관
21e, 22e:배관
21do, 22do:연통 개구단
21, 22:사이클론
21a, 22a:액체 입구
21b, 22b:액체 출구
P21:하측 액구(21c)의 압력
P22:하측 액구(22c)의 압력
24:하측 액 용기
24e:배수 구멍
24t:천정
24s:공간
24x:공간 형성부
24p:연통 부재
24r:공기 구멍
25:밸브
26:저류 용기
27:플러싱 펌프
28:배출 배관
28b:하류단(배출구)
29:중화 장치
30:처리가 끝난 액 저류조
41, 42:사이클론
41a, 42a:액체 입구
41b, 42b:액체 출구
44:하측 액 용기
44r:공기 구멍
46:저류 용기
47:플러싱 펌프
49:중화 장치
48b:배출구
100:수 처리 장치
101:해수 취수 라인
102:초벌 여과 장치
103:펌프
104:살균제 공급 장치
105:체류조
106:처리수 송수 라인
107:밸러스트 탱크
200:원심식 고액 분리 장치
202, 204:사이클론
202a, 204a:액체 입구
202b, 204b:액체 출구
202c, 204c:하측 액구
202i:내면
206, 208:하측 액 용기
210, 212:밸브
216:플러싱 펌프
218:배출 배관
220:배출구
240:처리가 끝난 액 저류조
214:저류 용기
230:불활성화 장치
232:취수 펌프

Claims

취수구에 접속된 취수 배관과,
상기 취수 배관에 입수구가 접속된 불활성화 장치와,
상기 불활성화 장치의 출수구에 접속되고, 복수로 분기한 배관과,
상기 배관이 각각 액체 입구에 접속된 원심식 고액 분리 장치를 갖고,
상기 원심식 고액 분리 장치는,
각각이 적어도 액체 입구와 액체 출구와 하측 액구(液口)를 갖는 복수의 사이클론과,
상기 복수의 사이클론의 각 하측 액구와 연통한 하측 액 용기를 갖고,
상기 하측 액 용기는, 상기 복수의 사이클론의 각 하측 액구와의 연통 개구단보다 상방측에 공간 형성부를 갖고,
상기 하측 액 용기에는 배수 구멍이 설치되고,
상기 배수 구멍에 일단이 접속된 연통 부재와,
상기 연통 부재의 타단이 접속된 저류 용기를 더 갖고,
상기 저류 용기는 파이프이며, 상기 파이프에 플러싱 펌프가 접속되고, 상기 취수구로부터 취수된 선외(船外)의 피처리액은, 상기 불활성화 장치에서 발생하는 차아염소산에 의해 수생 생물의 살멸 처리가 행해지고, 그 살멸 처리가 행해진 피처리액은 상기 복수의 사이클론으로 수생 생물이 분리되고, 그 분리된 수생 생물은 상기 각 하측 액구로부터 상기 하측 액 용기에 낙하하여, 상기 하측 액 용기 내에 축적되고, 그 축적된 수생 생물은 상기 배수 구멍으로부터 상기 파이프에 배출되고, 그 배출된 상기 파이프 내의 수생 생물은 상기 플러싱 펌프로 퍼올려진 선외의 피처리액에 의해 밀려 나와 선외로 방출되어, 상기 복수의 사이클론의 각 액체 출구로부터 배출되는 피처리액은 처리가 끝난 액으로서 송액되는 것을 특징으로 하는 수 처리 장치.
취수구에 접속된 취수 배관과,
각각의 액체 입구가 상기 취수 배관에 접속된 제1의 원심식 고액 분리 장치를 갖고,
상기 제 1의 원심식 고액 분리 장치는,
각각이 적어도 액체 입구와 액체 출구와 하측 액구를 갖는 복수의 사이클론과,
상기 복수의 사이클론의 각 하측 액구와 연통한 하측 액 용기를 갖고,
상기 하측 액 용기는, 상기 복수의 사이클론의 각 하측 액구와의 연통 개구단보다 상방측에 공간 형성부를 갖고,
상기 제1의 원심식 고액 분리 장치의 상기 복수의 사이클론의 액체 출구와 입수구가 접속된 불활성화 장치와,
각각의 액체 입구가 상기 불활성화 장치의 출수구에 접속된 제2 원심식 고액 분리 장치를 갖고,
상기 제2 원심식 고액 분리 장치는,
각각이 적어도 액체 입구와 액체 출구와 하측 액구를 갖는 복수의 사이클론과,
상기 복수의 사이클론의 각 하측 액구와 연통한 하측 액 용기를 갖고,
상기 하측 액 용기는, 상기 복수의 사이클론의 각 하측 액구와의 연통 개구단보다 상방측에 공간 형성부를 갖고,
상기 하측 액 용기에는 배수 구멍이 설치되고,
상기 배수 구멍에 일단이 접속된 연통 부재와,
상기 연통 부재의 타단이 접속된 저류 용기를 더 갖고,
상기 저류 용기는 파이프이며, 상기 파이프에 플러싱 펌프가 접속되고, 상기 취수구로부터 취수된 선외의 피처리액은, 상기 제1의 원심식 고액 분리 장치의 상기 복수의 사이클론으로 수생 생물이 분리되고, 상기 제1의 원심식 고액 분리 장치의 상기 복수의 사이클론의 각 액체 출구로부터 배출되는 피처리액은 상기 불활성화 장치에서 발생하는 차아염소산에 의해 수생 생물의 살멸 처리가 행해지고, 그 살멸 처리가 행해진 피처리액은 상기 제2의 원심식 고액 분리 장치의 상기 복수의 사이클론으로 수생 생물이 분리되고, 그 분리된 수생 생물은 상기 제2의 원심식 고액 분리 장치의 상기 각 하측 액구로부터 상기 하측 액 용기에 낙하하여, 상기 하측 액 용기 내에 축적되고, 그 축적된 수생 생물은 상기 배수 구멍으로부터 상기 파이프에 배출되고, 그 배출된 상기 파이프 내의 수생 생물은 상기 플러싱 펌프로 퍼올려진 선외의 피처리액에 의해 밀려 나와 선외로 방출되어, 상기 제2의 원심식 고액 분리 장치의 상기 복수의 사이클론의 각 액체 출구로부터 배출되는 피처리액은 처리가 끝난 액으로서 송액되는 것을 특징으로 하는 수 처리 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 불활성화 장치는,
상기 입수구와 상기 출수구의 사이에,
대향 전극과,
상기 대향 전극에 전압을 인가해 전류를 흐르게 하는 전원을 갖는 것을 특징으로 하는 수 처리 장치.
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