KR102292402B1 - 오존기포를 이용한 수처리장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 오존기포를 이용한 수처리 장치는, 선박에 설치되는 응집조; 상기 응집조 후단에 마련되는 부상조; 상기 선박의 밸라스트수 탱크로부터 밸라스트수를 상기 부상조로 공급하는 제1 공급라인; 상기 선박에 설치된 스크러버로부터 발생한 폐세정수를 상기 응집조로 공급하는 제2 공급라인; 및 상기 부상조로 기포를 공급하는 기포공급기를 포함하고, 밸라스트수가 상기 부상조로 공급되면, 상기 기포공급기는 오존기포를 공급할 수 있다.

Description

오존기포를 이용한 수처리장치{WATER TREATMENT APPARATUS USING OZONE BUBBLE}
본 발명은 오존기포를 이용한 수처리장치에 관한 것이다.
선박은 한번에 많은 양의 물건을 운송하는 수단으로 또는 군사용으로 널리 활용된다.
적재된 인원, 장비, 물건 등(이들을 통틀어 화물이라 함)이 많지 않을 경우 선박은 수중으로 충분히 가라앉지 않기 때문에 작은 파도에도 쉽게 흔들릴 수 있으며, 심지어는 추진기 및 방향타 등이 충분히 수중에 잠기지 않게 되어 이들이 효율적으로 작동되지 않게 된다.
이에, 화물을 하역한 선박은 균형 유지 및 안정성을 높이기 위해 밸라스트 탱크(ballast tank)에 해수, 즉 선박 평형수(밸라스트수: ballast water)를 담은 상태로 운항된다. 결과적으로 선박 평형수는 선박의 흘수(吃水)와 트림(trim)을 조정하는 중량물의 역할을 수행한다.
선박 평형수는 선박의 균형을 유지시키기 위해 선박의 저부 양측에 형성된 밸라스트 탱크의 내부에 채워진다. 선박은 출발지에서 밸라스트 탱크에 선박 평형수를 담은 후 운행하여 다른 지역이나 혹은 다른 나라의 항만에 도착하면, 도착지의 바다에 선박 평형수를 배출시켜 선박의 중량을 줄인 후에 화물을 다시 적재하게 된다.
선박 평형수에는 선박 평형수를 채운 지역의 담수나 해수에 포함된 병원성균 및 플랑크톤 등의 각종생물이 서식하고 있으므로, 이를 아무런 처리없이 타지역의 해안으로 배출시킬 경우 평형수로 인한 심각한 해양오염 및 생태계 파괴를 유발시킬 우려가 높게 된다. 서로 다른 생태계의 생물이 혼합되어 생태계가 교란될 뿐만 아니라 연안 산업이나 다른 상업적 활동 또는 자원에도 큰 피해를 유발하게 될 우려가 있다.
이에, 본 발명의 발명자는 오존기포를 이용한 수처리장치를 위하여 오랫동안 연구하고 시행착오를 거친 끝에 본 발명을 완성하기에 이르렀다. (선행문헌: 등록특허공보 10-2015090, 배수 처리 방법 및 배수 처리 시스템, 공개일: 2019.08.27)
본 발명의 목적은 폐세정수 및 밸라스트수를 배출 가능한 상태로 정화할 수 있는 오존기포를 이용한 수처리장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 선박에 설치되는 응집조; 상기 응집조 후단에 마련되는 부상조; 상기 선박의 밸라스트수 탱크로부터 밸라스트수를 상기 부상조로 공급하는 제1 공급라인; 상기 선박에 설치된 스크러버로부터 발생한 폐세정수를 상기 응집조로 공급하는 제2 공급라인; 및 상기 부상조로 기포를 공급하는 기포공급기를 포함하고, 밸라스트수가 상기 부상조로 공급되면, 상기 기포공급기는 오존기포를 공급하는, 오존기포를 이용한 수처리장치가 제공된다.
밸라스트수가 상기 부상조로 공급되면, 상기 제2 공급라인이 차단되고, 폐세정수가 상기 응집조로 공급되면, 상기 제1 공급라인은 차단될 수 있다.
폐세정수가 상기 응집조로 공급되면, 상기 기포공급기는 공기기포를 공급할 수 있다.
상기 기포공급기는 용해조를 포함하고, 상기 부상조로 밸라스트수가 유입되면, 상기 용해조로 오존이 공급되고, 상기 응집조로 폐세정수가 유입되면, 상기 용해조로 공기가 공급될 수 있다.
상기 응집조와 상기 부상조 사이에 설치되는 수문을 더 포함하고, 폐세정수가 상기 응집조로 유입되면, 상기 수문이 개방되고, 밸라스트수가 상기 부상조로 유입되면, 상기 수문이 폐쇄될 수 있다.
상기 부상조 내에 설치되는 여과모듈을 더 포함하고, 상기 부상조 내에 수용된 밸라스트수 또는 폐세정수는 상기 여과모듈을 통과하여 외부로 배출될 수 있다.
상기 기포공급기는 상기 여과모듈 측으로 기포를 공급할 수있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 폐세정수 및 밸라스트수를 효과적으로 살균할 수 있다.
한편, 여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급됨을 첨언한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 오존기포를 이용한 수처리장치를 나타낸 도면.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 오존기포를 이용한 수처리장치를 나타낸 도면.
도 5 및 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 오존기포를 이용한 수처리장치를 나타낸 도면.
도 7 및 도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 오존기포를 이용한 수처리장치를 나타낸 도면.
도 9 내지 도 11은 본 발명에 따른 오존기포를 이용한 수처리장치의 다양한 기포공급기를 나타낸 도면.
첨부된 도면은 본 발명의 기술사상에 대한 이해를 위하여 참조로서 예시된 것임을 밝히며, 그것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지는 아니한다.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명에 따른 오존기포를 이용한 수처리장치의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 오존기포를 이용한 수처리장치를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 오존기포를 이용한 수처리장치(1000)는 밸라스트수(B)를 처리한다.
즉, 수처리장치(1000)는 밸라스트수 탱크(4)와 연결되어 밸라스트수(B)를 공급받고, 오존을 이용하여 밸라스트수(B)를 처리한다. 여기서, 밸라스트수(B) 처리는 밸라스트수(B)를 살균하여 밸라스트수(B) 내 미생물 등을 제거하는 것을 목적으로 할 수 있다.
밸라스트수(B)는 해수(SW)로부터 유래할 수 있다. 밸라스트수 탱크(4)에는 해수라인(SL)이 연결되어, 해수라인(SL)을 통해 해수(SW)가 밸라스트수 탱크(4) 내로 유입되어 저장된다. 또한, 밸라스트수(B)가 밸라스트수 탱크(4)로부터 배출될 때는 공급라인(L1)을 통해 이동하여 수처리장치(1000)로 공급된다. 여기서, 밸라스트수 탱크(4)에서 수처리장치(1000)로 밸라스트수(B)가 공급되기 위한 공급라인을 '제1 공급라인(L1)'이라 칭할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 오존기포를 이용한 수처리장치(1000)는 선박(1)에 설치된 스크러버(3)에서 배출되는 폐세정수(A)를 처리한다. 즉, 수처리장치(1000)는 스크러버(3)와 연결될 수 있다.
스크러버(3)는 선박(1)의 엔진(2) 등에 배출되는 배가스(G1)를 처리하는 장치이다. 여기서 배가스(G1) 처리는 배가스(G1) 내 질소산화물 및 황산화물을 제거하는 것을 목적으로 할 수 있다.
스크러버(3)는 내부에 공간이 마련된 챔버(chamber)를 포함한다. 챔버는 하부로 갈수록 수평단면이 좁아지는 원뿔대 형상일 수 있으나, 제한되는 것은 아니다. 챔버의 내부 공간에 배가스(G1)가 수용된다. 배가스는 질소산화물(NOx), 황산화물(SOx) 등의 오염물질(유해물질)을 포함하는 가스로서, 선박(1)의 엔진(2), 발전기, 보일러 등으로부터 배출될 수 있다. 배가스(G1)는 배가스 라인(GL)을 통해 스크러버(3)로 유입될 수 있다.
스크러버(3)에는 배가스 유입구, 가스 배출구가 마련된다. 배가스 유입구는 스크러버(3) 챔버의 하부에 설치되어 배가스(G1)가 스크러버 챔버 내부로 유입하는 통로를 제공한다. 즉, 배가스 유입구는 배가스 라인(GL)과 연결된다. 가스 배출구는 스크러버 챔버의 상부에 설치되어 처리된 가스(G2)가 배출되는 통로를 제공한다. 스크러버 챔버 내부로 유입된 배가스(G1)는 상승하면서 세정수(A0)와 접촉되고, 세정수(A0)에 의해 오염물질이 제거된 가스(G2)는 가스 배출구를 통해 외부로 배출될 수 있다. 한편, 배가스 유입구 및 가스 배출구는 배관 형태로 구현될 수 있다.
스크러버(3) 내부에는 충전재가 마련되고, 배가스는 충전재를 통과하여 상승할 수 있다. 충전재는 스크러버(3) 챔버 내부의 적어도 일부를 충전하여 배가스(G1)의 체류 시간을 늘릴 수 있다. 충전재는 복수의 알갱이를 포함할 수 있다. 충전재는 소정의 두께의 층을 이루며, 복수의 층으로 이루어질 수 있다. 복수의 층의 충전재는 상하 방향으로 서로 이격될 수 있다.
스크러버(3) 내부의 상부에는 디미스터가 설치될 수 있다. 디미스터는 배가스로(G1)부터 습기를 제거할 수 있다. 디미스터는 복수의 그물코를 여러 겹으로 포갠 형태로서, 처리된 배가스(G1)의 수분을 제거하여 스크러버의 부식을 최소화할 수 있다.
스크러버(3) 내부에는 세정수(A0)가 분사된다. 세정수(A0)는 해수를 포함할 수 있다. 스크러버(3) 내부에서, 세정수(A0)가 하강하고 배가스(G1)가 상승하면서 세정수(A0)와 배가스(G1)가 접촉하여, 배가스(G1)의 일부 성분이 세정수(A0)에 용해된다. 기능을 다 한 세정수(A0)는 스크러버 하부에 포집되며, 포집된 폐세정수(A)는 폐세정수 배출구를 통해 외부로 배출될 수 있다.
배출된 폐세정수(A)는 처리될 필요가 있으며, 폐세정수(A)는 본 발명의 수처리장치(1000)에 의해 처리될 수 있다. 여기서, 폐세정수(A)의 처리는 폐세정수(A)에 포함된 질소 및 황 성분을 함유하는 오염물질을 제거하고, pH, 탁도 등을 조절하는 것을 목적으로 할 수 있다.
폐세정수(A)는 폐세정수 배출구를 통해 배출되어 본 발명의 수처리장치(1000)로 공급된다. 스크러버(3)에서 수처리장치(1000)로 폐세정수(A)를 공급하는 공급라인을 '제2 공급라인(L2)'이라 할 수 있다. 한편, 제2 공급라인(L2) 상에는 폐세정수(A)가 저장되는 원수조가 마련될 수 있으나, 설계에 따라 생략될 수 있다. 또한, 상술한 제1 공급라인(L1)과 제2 공급라인(L2)은 서로 독립적으로 형성될 수 있다. 이 경우, 제1 공급라인(L1)이 수처리장치(1000)로 결합되는 지점과, 제2 공급라인(L2)이 수처리장치(1000)로 결합되는 지점이 서로 다를 수 있다.
본 발명의 오존기포를 이용한 수처리장치(1000)는, 스크러버(3)에서 배출된 폐세정수(A)도 처리하고, 밸라스트수(B)도 처리할 수 있다. 특히, 수처리장치(1000)는, 선박(1)이 운행 중일 때에는 엔진(2) 등이 가동됨 따라 배가스(G1)가 발생하므로 스크러버(3)를 가동시키고, 폐세정수(A)를 처리한다. 또한, 선박(1)이 운행하지 않을 때(정박 상태)에는 밸라스트수(B)를 처리할 수 있다. 즉, 본 발명의 오존기포를 이용한 수처리장치(1000)는, 폐세정수(A) 및 밸라스트수(B)를 선택적으로 처리할 수 있다.
한편, 본 발명의 오존기포를 이용한 수처리장치(1000)는, 밸라스트수(B)를 처리할 때에는 오존(O3)기포를 이용하며, 폐세정수(A)를 처리할 때에는 오존기포 및 공기기포를 이용하거나, 공기기포만 이용할 수 있다. 즉, 본 발명의 오존기포를 이용한 수처리장치(1000)는, 폐세정수(A) 및 밸라스트수(B)를 선택적으로 처리하면서, 기포의 종류를 선택적으로 사용할 수 있다.
수처리장치에 의해 정화된 처리수(TW)는, 상술한 스크러버(3)에 유입되는 세정수(A0)로 재사용되거나 기포공급에 사용되거나 해양으로 버려질 수 있다. 처리수(TW)는 처리수 라인(TL)을 통해 이동될 수 있다. 처리수 라인(TL) 상에는 처리수조가 마련될 수 있으나, 필요에 따라 처리수조는 생략될 수 있다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 오존기포를 이용한 수처리장치를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 오존기포를 이용한 수처리장치는, 부상조(300), 기포공급기(500) 및 제1 공급라인(L1)을 포함하고, 응집조(200) 및 제2 공급라인(L2)을 더 포함할 수 있다. 또한, 오존기포를 이용한 수처리장치는 혼화기(100)를 더 포함할 수 있다.
폐세정수(A)는 스크러버에서 배출되어 제2 공급라인(L2) 상의 원수조(10)에 집수될 수 있으나, 원수조(10)는 생략될 수 있다. 제2 공급라인(L2) 상에는 펌프(P1)가 마련되고, 원수조(10)에 집수된 폐세정수(A)는 펌프(P1)에 의해 혼화기(100)로 이동될 수 있다.
혼화기(100)는 폐세정수(A)와 약품을 혼합하는 장치이다. 혼화기(100)는 폐세정수(A)가 이동하는 제2 공급라인(L2) 상에 설치될 수 있다. 혼화기(100)는 급속혼화기로서 라인믹서(linemixer)일 수 있다. 약품은 PAC 등의 응집제를 포함할 수 있다. 약품은 약품탱크(TK)에 저장되었다가 약품펌프(P2)의 작동에 의해 혼화기(100)로 유입될 수 있다.
한편, 혼화기(100)는 혼화조로 대체될 수 있다. 혼화조는 공급된 원수와 약품을 혼합하는 수조이다. 약품은 약품탱크(TK)에 저장되었다가 약품펌프(P2)의 작동에 의해 혼화조로 유입될 수 있다.
혼화조에는 교반기가 설치되어 원수와 약품을 효과적으로 혼화할 수 있다. 교반기는 패들형 교반기, 프로펠러형 교반기, 터빈형 교반기 등을 포함할 수 있다.
응집조(200)는 혼화된 피처리수(설명의 편의 상 수처리장치 내에 수용된 폐세정수를 일컫으며, 이하 동일함)를 응집하여, 피처리수 내 오염물질을 플록(flock)화(덩어리화)하는 수조이다. 플록화는 미세기포와 충돌할 수 있을만큼 오염물질의 크기를 키우는 것을 목적으로 한다. 플록의 크기(직경)는 32㎛ 이상일 수 있으나 제한되는 것은 아니다.
상술한 제2 공급라인(L2)은 응집조(200)로 연결될 수 있다. 구체적으로는, 제2 공급라인(L2)은 혼화기(100)를 경유하여 응집조(200)로 연결될 수 있다.
응집조(200)에는 교반기(210)가 설치될 수 있고, 교반기(210)는 패들형 교반기, 프로펠러형 교반기, 터빈형 교반기 등을 포함할 수 있다. 응집조(200)의 교반기(210)는 혼화조의 교반기와 다른 종류로 형성될 수 있다.
응집조(200)는 복수로 형성될 수 있다. 복수의 응집조(200)를 거치면서 오염물질의 플록은 점차 커질 수 있다. 응집조(200)를 통과한 피처리수는 부상조(300)의 전단으로 유입되는데, 피처리수는 특히 부상조(300)의 하부로 유입될 수 있다.
부상조(300)는 응집조(200) 후단에 설치되어 용존공기부상법을 이용하는 수조이며, 미세기포를 공급받아, 오염물질 플록(flock)을 미세기포로 부상시킨다.
부상조(300)에는 밸라스트수 탱크(4)로부터 연장되는 제1 공급라인(L1)이 직접 결합될 수 있다. 제1 공급라인(L1)은 부상조(300)(컨택조)의 전단 하부에 연결됨으로써, 밸라스트수(B)가 부상조(300)의 전단 하부로 유입될 수 있도록 할 수 있다.
미세기포는 기체(오존, 공기, 산소 등)와 이를 둘러싼 막으로 이루어지고, 마이크로 크기의 기포로서 직경은 100um 이하일 수 있다. 또한, 나노 크기의 기포로서 직경은 900nm 이하일 수 있다.
부상조(300)는 컨택(contact)조와 분리(separation)조로 구획될 수 있으며, 컨택조와 분리조 사이에는 격벽(310)이 형성될 수 있다. 즉, 격벽(310)의 전단은 컨택조이고 격벽의 후단은 분리조일 수 있다. 격벽은 경사면을 포함할 수 있으며, 피처리수의 흐름방향으로 50~70°경사를 이루어 형성될 수 있으나, 제한되는 것은 아니다.
컨택조는 미세기포를 공급받는 공간이며, 컨택조에서 피처리수가 미세기포를 만나 피처리수 내 플록과 미세기포가 충돌할 수 있고, 미세기포는 충돌한 플록에 결합하여 플록을 부상시킬 수 있다. 피처리수와 미세기포는 격벽을 따라 상방향으로 이동할 수 있다.
분리조에서는 미세기포에 의해 부상된 플록(플로트(float)라고도 함)(F)가 피처리수로부터 분리될 수 있다. 즉, 플로트(F)가 상층에 위치하고, 하층에 피처리수가 위치한다. 이러한 플로트(F)는 소정의 두께의 층을 이룰 수 있다.
수면으로 부상된 플록(플로트)(F)은 스키머(skimmer)(320)에 의해 제거될 수 있다. 스키머(320)는 스크래퍼형 등 다양한 형태로 구현될 수 있다. 스키머(320)에 의해 제거된 플록(슬러지)는 슬러지 저장조(SS)로 포집된다. 슬러지를 슬러지 저장조(SS)로 포집하기 위해 펌프(P3)가 가동될 수 있다.
분리조에는 여과모듈(400)이 설치될 수 있다. 여과모듈(400)은 분리조 내에 설치되어 피처리수를 수용하고 피처리수를 최종적으로 여과할 수 있다. 피처리수는 여과모듈(400)을 통과하여 최종적인 처리수(TW)로서 유출된다.
여과모듈(400)은 피처리수에 침지되는 멤브레인(membrane) 구조체(430)를 포함할 수 있다. 멤브레인 구조체(430)는 여과를 위한 멤브레인을 포함하는 구조체로서, MBR일 수 있다. 멤브레인 구조체(430)는 중공사 형태로 구현될 수 있다. 중공사는 PVDF, PTFE 등 다양한 재질로 형성될 수 있다. 피처리수는 멤브레인 구조체(430)의 멤브레인을 통과하면서, 피처리수 내 함유된 오염물질이 멤브레인에 부착되고, 멤브레인 구조체(430)에서는 오염물질이 제거된 깨끗한 처리수(TW)가 배출될 수 있다. 멤브레인 구조체(430)는 원기둥 형태로 구현될 수 있으나, 제한되는 것은 아니다.
멤브레인 구조체(430)에는 처리수 라인(TL)이 연결될 수 있다. 특히 처리수 라인(TL)에는 펌프(P6)가 설치되며, 펌프(P6)의 흡입작동에 의해 피처리수가 멤브레인 구조체(430)를 통과할 수 있게 된다.
기포공급기(500)는 부상조(300)로 기포를 공급하는 기기이다. 여기서, 기포는 오존기포, 공기기포, 산소기포 등을 포함할 수 있다. 기포공급기(500)는 수처리 장치가 처리해야되는 피처리수의 종류에 따라 다른 기체의 기포를 공급할 수 있다. 예를 들어, 피처리수가 폐세정수(A)인 경우에는 기포공급기(500)는 공기기포(또는 공기기포 및 오존기포)를 공급하고, 피처리수가 밸라스트수(B)인 경우에는 기포공급기(500)가 오존기포를 공급할 수 있다.
기포공급기(500)는 용해조(510)를 포함할 수 있다. 용해조(510)에는 처리수(TW)가 수용될 수 있고, 처리수(TW)는 펌프(P4)의 작동에 의해 용해조(510) 내부로 유입될 수 있다. 이러한 펌프(P4)는 수처리장치 최후단과 용해조(510)를 연결하는 순환라인(CL) 상에 설치될 수 있다. 또는 용해조(510)에는 처리수(TW)를 대체하여 해수가 수용될 수 있고, 해수는 펌프의 작동에 의해 용해조(510) 내부로 유입될 수 있다.
기포공급기(500)는 기체제공부(520)를 포함할 수 있다. 기체제공부(520)는 공기 또는 오존을 용해조(510)로 공급할 수 있다. 기체제공부(520)는 고압의 기체를 용해조(510)로 공급할 수 있다. 기체제공부(520)는 컴프레셔(압축기) 및/또는 가압기를 포함할 수 있다.
기포공급기(500)는 기포라인(530) 및 노즐을 포함할 수 있다. 기포라인(530)은 용해조(510)로부터 연장되어 용해조(510) 내의 처리수(TW)(또는 해수) 및 기포를 부상조(300)로 이동시킬 수 있다. 노즐은 기포라인(530)의 단부에 설치되며, 부상조(300)의 전단, 특히 컨택조의 하부에서 기포가 포함된 처리수(TW)(또는 해수)를 분사한다. 여기서, 노즐은 제1 공급라인(L1)보다 상부에 위치할 수 있다.
기포라인(530)은 두 서브라인(531, 532)으로 나누어질 수 있고, 나누어진 한 서브라인(531)이 부상조(300)의 전단(컨택조) 하부로 연결될 수 있다. 다른 서브라인(532)은 부상조(300)의 분리조로 연결될 수 있다.
분리조로 연결되는 서브라인(532)에 결합된 노즐은 여과모듈(400)(멤브레인 구조체(430)) 하측에 설치될 수 있다. 서브라인(532)으로 배출되는 기포는 여과모듈(400)(멤브레인 구조체(430)) 측으로 분사될 수 있다. 한편, 서브라인(532)를 통해 배출되는 기포는 여과모듈(400)(멤브레인 구조체(430))의 역세에 이용될 수 있다.
도 2에는 각각의 서브라인(531, 532)이 하나씩으로 도시되어 있으나, 서브라인(531, 532)의 적어도 하나는, 오존기포를 위한 라인, 공기기포를 위한 라인으로 분리되는 등 복수로 구현될 수도 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 상술한 수처리장치의 작동을 설명하기로 한다.
도 3을 참조하면, 선박(1)이 운행 중이어서, 선박(1) 내에서 배가스(G1)가 발생하여, 배가스(G1)를 처리하기 위한 스크러버(3)가 작동한다. 이에 따라 스크러버(3)에서 배출된 폐세정수(A)는 제2 공급라인(L2)을 통해 혼화기(100)를 경유하여 응집조(200)로 공급될 수 있다.
반면, 밸라스트수(B)는 밸라스트수 탱크(4)에 저장되어 있거나, 밸라스트수 탱크(4)는 비어있을 수 있다. 두 경우 모두 밸라스트수(B) 처리가 불필요하다. 따라서, 밸라스트수(B)는 부상조(300)로 공급되지 않는다.
즉, 응집조(200)로 폐세정수(A)가 공급되면, 부상조(300)로 밸라스트수(B)는 공급되지 않는다. 이를 위해서, 폐세정수(A)의 이동을 위한 제2 공급라인(L2)은 개방되되, 밸라스트수(B)의 이동을 위한 제1 공급라인(L1)은 차단될 수 있다. 구체적으로, 제2 공급라인(L2)의 밸브는 개방되고, 제1 공급라인(L1) 밸브는 폐쇄된다.
결국, 수처리장치는 폐세정수(A)를 처리하되, 밸라스트수(B)는 처리하지 않는다.
폐세정수(A)는 혼화기(100)에서 약품과 혼화되어 응집조(200)로 공급될 수 있다. 제2 공급라인(L2) 상에는 원수조(10)가 마련될 수 있으나, 이는 생략될 수 있다. 제2 공급라인(L2) 상에 원수조(10)가 마련되는 경우, 원수조(10)로부터 폐세정수(A)를 이동시키기 위한 펌프(P1)가 구비되어 작동할 수 있다.
응집조(200)로 공급된 폐세정수(A)는 부상조(300) 등을 거쳐 정화 처리될 수 있다.
부상조(300)에는 공기기포가 공급될 수 있다. 이를 위해, 용해조(510)에 공기가 공급될 수 있다. 이 때, 용해조(510)에는 오존은 공급되지 않을 수 있으나, 제한되는 것은 아니고, 공기와 오존이 함께 공급될 수 있다.
따라서, 용해조(510)로 공기를 공급하기 위한 공기 밸브(Va)는 개방된다. 또한, 필요에 따라서, 오존을 공급하는 오존 밸브(Vo)는 개방 또는 폐쇄될 수 있다.
부상조(300)의 분리조로 집수된 피처리수는 여과모듈(400)을 거쳐 최종적인 처리수(TW)로서 배출될 수 있다. 처리수(TW)는 처리수조(20)에 집수되거나 해양에 배출될 수 있다. 한편, 처리수(TW)의 일부는 기포공급기(500), 특히 용해조(510)로 순환될 수 있다. 이 때, 처리수(TW)는 순환라인(CL)을 통해 용해조(510)로 유입될 수 있다.
도 4를 참조하면, 선박(1)은 정박 중이어서, 선박(1) 내에서 배가스(G1)는 발생하지 않으며, 밸라스트수(B)는 해양으로 배출되기 전에 수처리장치를 거쳐 처리된다. 즉, 밸라스트수(B)는 제1 공급라인(L1)을 통해 부상조(300)로 공급된다. 중요한 것은, 밸라스트수(B)는 약품과 혼화, 응집될 필요가 없으므로 혼화기(100)나 응집조(200)를 경유하지 않으며, 부상조(300)로 직접 공급된다는 것이다.
반면, 선박(1) 내에서 배가스(G1)를 처리할 필요가 없어, 스크러버(3)도 작동하지 않는다. 따라서 스크러버(3)에서 배출되는 폐세정수(A)가 없다. 또는, 스크러버(3)는 작동하되, 세정량이 적어, 폐세정수(A)의 양이 적어서 처리할 필요가 없다. 따라서, 페세정수(A)는 응집조(200)로 공급되지 않는다.
즉, 부상조(300)로 밸라스트수(B)가 공급되면, 응집조(200)로 폐세정수(A)는 공급되지 않는다. 이를 위해서, 밸라스트수(B)의 이동을 위한 제1 공급라인(L1)은 개방되되, 폐세정수(A)의 이동을 위한 제2 공급라인(L2)은 차단될 수 있다. 구체적으로, 제1 공급라인(L1)의 밸브는 개방되고, 제2 공급라인(L2) 밸브는 폐쇄된다. 또한, 원수조(10)가 마련되는 경우에는 원수조(10)로부터 폐세정수(A)를 유동시키는 펌프(P1)의 작동은 중지된다.
밸라스트수(B)는 부상조(300)로 직접 공급된다. 밸라스트수(B)는 부상조(300) 등을 거쳐 살균 처리될 수 있다.
부상조(300)에는 오존기포가 공급될 수 있다. 즉, 용해조(510)에 오존이 공급될 수 있다. 이 때, 용해조(510)에는 공기는 공급되지 않을 수 있다.
따라서, 용해조(510)로 오존을 공급하기 위한 오존 밸브(Vo)는 개방된다. 또한, 공기를 공급하는 공기 밸브(Va)는 폐쇄될 수 있다.
부상조(300)의 분리조로 집수된 피처리수는 여과모듈(400)을 거쳐 최종적인 처리수(TW)로서 배출될 수 있다. 처리수(TW)는 처리수조(20)에 집수되거나 해양에 배출될 수 있다. 한편, 처리수(TW)의 일부는 기포공급기(500), 특히 용해조(510)로 순환될 수 있다. 이 때, 처리수(TW)는 순환라인(CL)을 통해 용해조(510)로 유입될 수 있다.
도 9 내지 도 11은 본 발명에 따른 오존기포를 이용한 수처리장치의 다양한 기포공급기(500)를 나타낸 도면이다.
도 9를 참조하면, 기포공급기(500)는 용해조(510)와 기체제공부(520)를 포함하고, 기체제공부(520)는 컴프레셔(521a), 오존가압기(521b), 오존발생기(522)를 포함할 수 있다.
도 9(a)를 참조하면, 공기 밸브(Va)가 개방되며, 컴프레셔(521a)가 작동하여 압축된 공기를 용해조(510)에 제공할 수 있다. 이 경우, 공기기포가 생성되어 부상조(300)로 공급될 수 있다. 이는, 폐세정수(A)의 처리 시 이용될 수 있다. 오존 밸브(Vo)는 폐쇄된 것으로 도시되어 있으나, 함께 개방될 수도 있다. 오존 밸브(Vo) 개방에 대해서는 도 9(b)를 참조하여 설명할 수 있다.
도 9(b)를 참조하면, 오존 밸브(Vo)가 개방되며, 오존발생기(522)에서 발생한 오존이 오존가압기(521b)에 의해 용해조(510)로 제공될 수 있다. 오존발생기(522)는 산소 또는 공기로부터 오존을 생성할 수 있다. 이에 따라, 오존기포가 생성되어 부상조(300)로 공급될 수 있다. 이는, 밸라스트수(B)의 처리 시 이용될 수 있다. 공기 밸브(Va)는 폐쇄되어 용해조(510)로 공기는 제공되지 않을 수 있다.
도 10을 참조하면, 도 9에서의 컴프레셔(521a)와 오존가압기(521b)가 통합될 수 있다. 통합된 기기를 편의 상 컴프레셔(521c)라고 칭하기로 한다.
도 10(a)를 참조하면, 제1 밸브(V1)가 개방되고, 제2 밸브(V2)가 개방되면서, 컴프레셔(521c)가 가동되고 압축공기가 용해조(510)로 제공될 수 있다. 도 10(b)를 참조하면, 제1 밸브(V1)와 제2 밸브(V2)가 모두 개방되어 오존발생기(522)에 의해 생성된 오존은 컴프레셔(521c)에 의해 용해조(510)로 제공될 수 있다. 필요에 따라서, 제1 밸브(V1)는 생략될 수 있다.
도 11을 참조하면, 기포공급기(500)는 용해조(510)와 미세기포펌프를 포함할 수 있다.
도 11을 참조하면, 용해조(510)에 연결된 미세기포펌프(521d)는 처리수 순환라인(CL) 상에 설치되고, 처리수(TW)와 기체를 함께 제공받는다. 미세기포펌프(521d)는 내부에서 와류를 형성하여 미세기포를 발생시킬 수 있다.
도 11(a)를 참조하면, 미세기포펌프(521d)로 오존은 제공되지 않고, 공기가 제공된다. 이에 따라 공기기포가 형성될 수 있다. 이 때, 공기 밸브(Va)가 개방되고, 오존 밸브(Vo)는 폐쇄될 수 있다.
도 11(b)를 참조하면, 미세기포펌프(521d)로 공기는 제공되지 않고, 오존이 제공된다. 이에 따라 오존기포가 형성될 수 있다. 이 때, 오존 밸브(Vo)가 개방되고, 공기 밸브(Va)는 폐쇄될 수 있다.
도 11(c)를 참조하면, 처리수(TW)는 IA 입구를 통해 유입되고, 기체는 IB 입구를 통해 유입되며, 미세기포펌프(521d) 내에서 미세기포가 발생한다. 미세기포를 포함한 가압수는 OC 출구를 통해 배출될 수 있다.
이 밖에도, 기포공급기가 공기기포 및 오존기포를 선택적으로 제공할 수 있는 방식이라면 무엇이든 본 발명에 적용될 수 있다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 오존기포를 이용한 수처리장치를 나타낸 도면이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 오존기포를 이용한 수처리장치는 수문(600)을 더 포함할 수 있다.
수문(600)은 응집조(200)와 부상조(300) 사이에 설치될 수 있다. 수문(600)은 상하로 이동할 수 있도록 설치되며, 수문(600)의 상하 이동은 구동부(610)에 의해 이루어질 수 있다.
수문(600)이 하강한 상태에 있으면 수문(600)은 폐쇄되어, 응집조(200)와 부상조(300) 사이의 피처리수 통로는 폐쇄된다. 수문(600)이 상승하면 수문(600)은 개방되어 응집조(200)와 부상조(300) 사이의 피처리수 통로는 개방된다. 이 경우, 응집조(200)에서 부상조(300)로 피처리수가 이동할 수 있다.
도 5를 참조하면, 폐세정수(A)가 응집조(200)로 유입되며, 부상조(300) 등을 거쳐 정화처리되는데, 수문(600)은 개방된다. 따라서, 폐세정수(A)는 응집조(200)에서 응집된 후에 부상조(300)로 이동할 수 있다. 여기서, 공기기포가 사용되며, 오존기포는 사용되지 않을 수 있다. 이에 대해서는 도 3을 참조하여 설명한 것과 동일하다.
도 6을 참조하면, 밸라스트수(B)가 부상조(300)로 유입되며, 부상조(300) 등을 거쳐 살균처리되는데, 수문(600)은 폐쇄된다. 따라서, 응집조(200)에서의 피처리수와 부상조(300)의 피처리수는 서로 격리되며, 부상조(300)로 공급된 밸라스트수(B)는 응집조(200)로 역류하지 않을 수 있다. 여기서, 오존기포가 사용되며, 공기기포는 사용되지 않을 수 있다. 이에 대해서는 도 4를 참조하여 설명한 것과 동일하다.
한편, 상술한 밸브들, 펌프, 수문 등의 조작은 제어부를 통해 자동적으로 이루어질 수 있다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 오존기포를 이용한 수처리장치를 나타낸 도면이다.
도 7 및 도 8에서는 멤브레인 구조체(430)의 역세가 이루어질 수 있다. 멤브레인 구조체(430)의 역세가 이루어지는 경우 펌프(P6)의 작동은 멈추고, 때문에 피처리수가 멤브레인 구조체(430)를 통과하지 않을 수 있다.
한편, 용해조(510)로부터 연장되는 기포라인(530)의, 분리조로 연결되는 서브라인(532)으로는 공기기포 또는 오존기포(AB)가 이동하여 분리조로 배출될 수 있다. 공기기포 또는 오존기포(AB)는 멤브레인 구조체(430)의 멤브레인과 접촉될 수 있다. 이 경우, 멤브레인에 부착되어 있던 오염물질은 공기기포 또는 오존기포(AB)의 작용에 의해 멤브레인으로부터 이탈될 수 있다. 즉, 멤브레인의 세척이 이루어질 수 있다. 이를 위해, 서브라인(532)의 노즐은 멤브레인 구조체(430) 하측에 위치할 수 있다.
멤브레인 구조체(430)의 세척 결과 발생한 오염물질은 스키머(320)에 의해 제거될 수 있다. 이를 위해 공기기포 또는 오존기포가 서브라인(531)을 통해서도 배출될 수 있다. 단, 멤브레인 구조체(430)의 세척과, 스키머(320) 작동은 동시에 이루어질 수도 있고, 순차적으로 이루어질 수도 있으며, 이에 대한 제한은 없다.
멤브레인 구조체(430)의 세척이 이루어지는 동안, 폐세정수(A)와 밸라스트수(B)의 처리는 중단될 수 있다. 도 7을 참조하면, 폐세정수(A)의 공급을 중단하기 위해 제2 공급라인(L2)이 폐쇄되고, 밸라스트수(B)의 공급을 중단하기 위해 제1 공급라인(L1)도 폐쇄될 수 있다.
도 7은 도 2 내지 도 4와 대응되며, 도 8은 도 5 및 도 6과 대응되는 것으로 이해할 수 있다.
즉, 도 8을 참조하면, 멤브레인 구조체(430)의 세척이 이루어지는 동안 수문(600)이 폐쇄될 수 있다. 이 경우에도 도 7과 동일한 방식으로 멤브레인 구조체(430) 세척이 이루어질 수 있다.
한편, 멤브레인 구조체(430)의 세척은 공기기포 또는 오존기포에 의해 이루어질 수 있으나, 반드시 도 7과 같이 공기기포와 오존기포가 함께 사용될 필요는 없다. 예를 들어, 도 8과 같이 공기기포만 사용될 수도 있다.
멤브레인 구조체(430)의 세척이 완료되면, 제1 공급라인(L1)과 제2 공급라인(L2)이 정상적으로 개방되어, 상술한 수처리 공정이 정상적으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 보호범위가 이상에서 명시적으로 설명한 실시예의 기재와 표현에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 자명한 변경이나 치환으로 말미암아 본 발명의 보호범위가 제한될 수도 없음을 다시 한 번 첨언한다.
1: 선박
2: 엔진
3: 스크러버
4: 밸라스트수 탱크
L1: 제1 공급라인
L2: 제2 공급라인
GL: 배가스 라인
SL: 해수 라인
TL: 처리수 라인
10: 원수조
20: 처리수조
100: 혼화기
200: 응집조
300: 부상조
400: 여과모듈
500: 기포공급기
510: 용해조
520: 기체제공부
600: 수문

Claims (7)

  1. 선박에 설치되는 응집조;
    상기 응집조 후단에 마련되는 부상조;
    상기 선박의 밸라스트수 탱크로부터 밸라스트수를 상기 부상조로 공급하는 제1 공급라인;
    상기 선박에 설치된 스크러버로부터 발생한 폐세정수를 상기 응집조로 공급하는 제2 공급라인; 및
    상기 부상조로 기포를 공급하는 기포공급기를 포함하고,
    밸라스트수가 상기 부상조로 공급되면, 상기 기포공급기는 오존기포를 공급하고,
    밸라스트수가 상기 부상조로 공급되면, 상기 제2 공급라인이 차단되고,
    폐세정수가 상기 응집조로 공급되면, 상기 제1 공급라인은 차단되고,
    상기 응집조와 상기 부상조 사이에 설치되는 수문을 더 포함하고,
    폐세정수가 상기 응집조로 유입되면, 상기 수문이 개방되고,
    밸라스트수가 상기 부상조로 유입되면, 상기 수문이 폐쇄되는,
    오존기포를 이용한 수처리장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    폐세정수가 상기 응집조로 공급되면,
    상기 기포공급기는 공기기포를 공급하는,
    오존기포를 이용한 수처리장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기포공급기는 용해조를 포함하고,
    상기 부상조로 밸라스트수가 유입되면, 상기 용해조로 오존이 공급되고,
    상기 응집조로 폐세정수가 유입되면, 상기 용해조로 공기가 공급되는,
    오존기포를 이용한 수처리장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 부상조 내에 설치되는 여과모듈을 더 포함하고,
    상기 부상조 내에 수용된 밸라스트수 또는 폐세정수는 상기 여과모듈을 통과하여 외부로 배출되는,
    오존기포를 이용한 수처리장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 기포공급기는 상기 여과모듈 측으로 기포를 공급하는,
    오존기포를 이용한 수처리장치.
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