KR20150008235A - 평형수 처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 평형수 처리장치에 관한 것으로서, 외부에서 유입되는 원수(raw water)를 적어도 2회 농축하여 생성된 농축수를 배출하는 농축수 생성부; 상기 농축수 생성부로부터 배출된 상기 농축수를 저장하는 농축수 저장탱크; 상기 농축수 저장탱크로부터 상기 농축수를 공급받아 상기 농축수를 전기 분해하여 소독제를 생성하는 소독제 생성부; 및 상기 소독제 생성부로부터 공급된 소독제로 상기 원수를 소독하여 저장하는 평형수 저장탱크를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 평형수 처리장치는 외부에서 유입되는 원수를 적어도 2회 농축하여 고농도 염을 함유하는 농축수를 생산할 수 있다. 이에 따라, 원수가 해수의 기수 영역에서 유입되더라도 고농도 염을 함유하는 농축수를 생산하여 이를 통해 적정 농도의 소독제를 생산할 수 있다.

Description

평형수 처리장치{Ballast water treatment}

본 발명은 평형수 처리장치에 관한 것이다.

일반적으로 선박은 항해시 균형을 유지하고, 추진력의 효율을 위해 평형수 탱크(Ballast Tank)를 구비한다. 평형수 탱크는 화물을 싣고 내림에 따른 선박의 무게중심 변동을 줄이고 안전한 항해를 보장하기 위해 평형수를 저장하는 곳이다.

구체적으로 화물을 내린 후 해수로부터 생성된 평형수가 평형수 탱크에 저장된다. 반대로 화물을 적재하는 경우, 평형수 탱크에 저장된 평형수를 배출한다. 이러한 평형수의 저장 및 배출의 반복을 통해 선박의 안전한 항해가 가능하다.

상술한 평형수 배출시 국제 협약에 따른 배출 기준을 충족시키도록 평형수를 소독제(disinfectant)로 정화 처리한 후 배출한다. 이를 통해 평형수 저장 및 배출에 따른 해양 생물의 이동과 해양의 오염이 방지될 수 있다.

평형수를 정화처리하기 위한 소독제는 선박에 유입되는 해수를 전기 분해하여 생산할 수 있다. 소독제는 고농도 염을 함유하는 해수를 통해서 적정 농도로 생산될 수 있다. 그러나, 기수(brackish water)영역의 해수는 저농도 염을 함유하고 있으므로 이를 통해서 적정 농도의 소독제를 생산할 수 없으므로 국제 협약에 따른 평형수 배출기준을 만족시키기 어려운 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 고농도 염을 함유하는 농축수를 생산하여 소독제 농도를 충족시킬 수 있는 평형수 처리장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 평형수 처리장치는, 외부에서 유입되는 원수(raw water)를 적어도 2회 농축하여 생성된 농축수를 배출하는 농축수 생성부; 상기 농축수 생성부로부터 배출된 상기 농축수를 저장하는 농축수 저장탱크; 상기 농축수 저장탱크로부터 상기 농축수를 공급받아 상기 농축수를 전기 분해하여 소독제를 생성하는 소독제 생성부; 및 상기 소독제 생성부로부터 공급된 소독제로 상기 원수를 소독하여 저장하는 평형수 저장탱크를 포함하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 원수를 여과하여 상기 소독제가 공급되는 영역 및 상기 소독제 생성부로 여과된 원수를 배출하는 필터부를 더 포함할 수 있다. 필터부는 원수 수질 조건 및 방류수 수질 조건을 만족하는 범위에 한해서 제거할 수 있다.

구체적으로, 상기 농축수 생성부는 서로 연결된 적어도 2개의 증발식 조수기를 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 농축수 생성부는 상기 농축수 생성부는 상기 원수를 예열하는 예열기; 상기 예열기로부터 공급된 원수를 증발시키는 제1 증발기; 상기 제1 증발기를 거쳐 상기 원수로부터 일정량의 수분을 제거하여 생성된 제1 농축수를 증발시키는 제2 증발기; 상기 제2 증발기를 거쳐 상기 제1 농축수로부터 일정량의 수분을 제거하여 생성된 제2 농축수를 상기 농축수 저장탱크에 이송하는 농축수 유동관을 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 제1 증발기로부터 생성된 수증기를 응축하여 제1 담수를 생성하는 제1 응축기; 상기 제2 증발기로부터 생성된 수증기를 응축하여 제2 담수를 생성하는 제2 응축기; 및 상기 제1 및 제2 담수를 저장하는 담수 저장탱크를 더 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 농축수 생성부는 선박 엔진 냉각수(jacket water)의 폐열을 유입하여 상기 원수를 2회 이상 가열하여 상기 원수로부터 수분을 제거함으로써 상기 농축수를 생성할 수 있다.

구체적으로, 상기 소독제 생성부는 상기 농축수를 전기 분해하여 차아염소산나트륨(NaOCl)이라는 상기 소독제를 생성할 수 있다.

본 발명에 따른 평형수 처리장치는 외부에서 유입되는 원수를 적어도 2회 농축하여 고농도 염을 함유하는 농축수를 생산할 수 있다. 이에 따라, 원수가 해수의 기수 영역에서 유입되더라도 고농도 염을 함유하는 농축수를 생산하여 보관하고 있다가 희석하여 사용함으로써 이를 통해 적정 농도의 소독제를 생산할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 평형수 처리 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 평형수 처리 장치의 개략적인 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 농축수 생성부의 개략적인 구성도이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 평형수 처리 장치의 개략적인 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 평형수 처리장치는, 필터부(107), 농축수 생성부(110), 농축수 저장탱크(123), 담수 저장탱크(133), 소독제 생성부(141), 및 평형수 저장탱크(109)를 포함한다. 각각의 구성요소 사이에는 펌프(103, 105, 131, 125)가 더 설치될 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 원수 유동관(101P)과 농축수 생성부(110) 사이에 설치된 제1 펌프(103), 원수 유동관(101P)과 필터부(107) 사이에 설치된 제2 펌프(105), 농축수 저장탱크(123)와 소독제 생성부(141) 사이에 설치된 제3 펌프(125), 및 농축수 생성부(110)와 담수 저장탱크(133) 사이에 설치된 제4 펌프(131)를 포함할 수 있다.

필터부(107)는 원수(raw water) 유입부들(101A, 101B)을 통해 유입되어 원수 유동관(101P)을 통해 유동하는 원수의 일부를 제2 펌프(105)를 통해 공급받아 여과하여 해양 생물을 포함하는 부유물 및 입자상 유기물을 정화시켜 배출한다. 이를 위해 필터부(107)는 필터를 구비할 수 있다. 원수 유입부들(101A, 101B)은 높은 수위의 해수를 유입하는 제1 원수 유입부(101A)와 낮은 수위의 해수를 유입하는 제2 원수 유입부(101B)를 포함할 수 있다. 필터부(107)를 통해 여과된 원수의 일부는 소독제 생성부(141)로부터 공급된 소독제를 통해 소독되어 밸브(151)를 통해 평형수 저장탱크(109)에 저장된다. 필터부(107)를 통해 여과된 원수의 일부는 소독제 생성부(141)에 공급될 수 있다. 필터부(107)는 항행 구간의 원수 수질 조건 및 방류수 수질 조건을 만족하는 범위에 한해서 제거할 수도 있다. 필터부(107)가 형성되지 않은 경우, 원수는 필터부(107)를 거치지 않고 소독제 생성부(141) 및 소독제가 공급되는 영역으로 배출될 수 있다.

농축수 생성부(110)는 원수 유동관(101P)을 통해 유동하는 원수의 일부를 제1 펌프(103)를 통해 공급받아 원수를 2회 이상 농축하여 농축수를 생성하고, 농축수 저장탱크(123)로 농축수를 배출하도록 구성된다. 농축수 생성부(110)는 원수를 2회 이상 농축하기 위해 공지의 증발식 조수기(110A, 110B)를 적어도 2개 연결하여 형성할 수 있다. 예를 들어, 농축수 생성부(110)는 제1 펌프(103)를 통해 공급받은 원수를 증발시켜 원수보다 고농도 염을 포함하는 제1 농축수를 생성하여 배출하는 제1 증발식 조수기(110A)와, 제1 증발식 조수기(110A)로부터 공급된 제1 농축수를 증발시켜 제1 농축수보다 고농도 염을 포함하는 제2 농축수를 생성하여 배출하는 제2 증발식 조수기(110B)로 구성될 수 있다. 이 경우, 기존의 평형수 처리 장치에 제2 증발식 조수기(110B)만을 추가 설치하는 것만으로 제1 농축수를 재농축하여 소독제 생성부(141)에 제공되는 유입수의 염도를 원하는 농도의 소독제를 생산할 수 있는 수준까지 높일 수 있다.

제1 및 제2 증발식 조수기(110A, 110B) 각각은 선박 엔진 냉각수(jacket water)의 폐열을 고온수 유동관(111P)을 통해 증발기에 전달하여 증발기에 유입된 유입수를 가열하여 증발시켜 수증기를 발생시키고, 수증기를 응축기에 유입시킴으로써 담수를 생산한다. 제1 및 제2 증발식 조수기(110A, 110B) 각각으로부터 생산된 담수는 제4 펌프(131)를 통해 담수 저장탱크(133)에 저장된다.

제1 증발식 조수기(110A)에 유입되는 유입수는 원수이며, 제1 증발식 조수기(110A)를 거친 원수는 일부가 제1 담수화되고 제1 담수가 원수로부터 분리됨으로써 제1 농축수가 된다. 제2 증발식 조수기(110B)에 유입되는 유입수는 제1 농축수이며, 제2 증발식 조수기(110B)를 거친 제1 농축수는 일부가 제2 담수화되고 제2 담수가 제1 농축수로부터 분리됨으로써 제2 농축수가 된다.

농축수 저장탱크(123)는 농축수 생성부(110)로부터 생성된 농축수를 보관하였다가 기수 영역 항해 구간에서 소독제 생성을 위한 소독제 생성부(141)에 농축수를 투입할 수 있다. 이로써, 기수 영역의 해수가 저염도이더라도 농축수 저장탱크(123)에 저장된 농축수를 통해 적정 농도의 소독제를 생성할 수 있는 염도의 유입수를 소독제 생성부(141)에 제공할 수 있다. 그 결과 본 발명은 기수 영역의 항해시 적정 농도의 소독제를 생성하기 위해 소금을 선적하는 장비와, 소금을 용해하기 위한 장비를 별도로 갖출 필요가 없다.

소독제 생성부(141)는 농축수 생성부(110)로부터 공급된 고농도 염을 포함하는 농축수와 원수를 전기 분해하여 차아염소산나트륨(NaOCl)이라는 소독제를 생성할 수 있다. 이 때, 기수 영역에서 원수의 염도가 낮더라도, 본 발명에 따라 2회 이상 원수를 농축하여 고농도 염을 포함하는 농축수를 농축수 생성부(110)를 통해 공급하여 적정 농도의 소독제를 생성할 수 있다. 소독제 생성부(141)로부터 생성된 소독제는 평형수 저장탱크(109)로 유입되는 유입수에 투입되어 평형수 저장탱크(109)에 저장되는 평형수를 소독한다. 소독제 생성부(141) 및 평형수 저장탱크(109)로 유입된 원수는 필터부(107)로부터 여과되어 배출된 것이거나, 수질 조건을 만족하여 필터부(107)를 거치지 않고 배출된 것일 수 있다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 평형수 처리 장치의 개략적인 구성도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 평형수 처리장치는, 필터부(207), 농축수 생성부(300), 농축수 저장탱크(223), 담수 저장탱크(233), 소독제 생성부(241), 및 평형수 저장탱크(209)를 포함한다. 각각의 구성요소 사이에는 펌프(203, 205, 231, 225)가 더 설치될 수 있다. 펌프(203, 205, 231, 225)의 설치예는 도 1에서 상술한 실시예와 동일하다.

필터부(207)는 도 1에서 상술한 실시예와 동일하게 원수(raw water) 유입부들(201A, 201B)을 통해 유입되어 원수 유동관(201P)을 통해 유동하는 원수를 일부 여과하여 해양 생물을 포함하는 부유물 및 입자상 유기물을 정화시켜 배출한다. 필터부(207), 원수 유입부들(201A, 201B)에 대한 보다 구체적인 사항은 도 1에서 상술한 바와 동일하므로 생략한다.

농축수 생성부(300)는 원수 유동관(301P)을 통해 유동하는 원수의 일부를 펌프(203)를 통해 공급받아 원수를 2회 이상 농축하여 농축수를 생성하고, 농축수 저장탱크(223)로 농축수를 배출하도록 구성된다. 농축수 생성부(300)는 원수를 2회 이상 농축하기 위해 기존의 증발식 조수기의 사양을 변경하여 원하는 농축수 농도로 원수의 농축이 가능하도록 다단의 증발기를 배열하여 형성할 수 있다. 이 경우, 증발식 조수기를 개별로 연결할 때보다 원가 절감 및 부지 면적 절감의 장점이 있다. 농축수 생성부(300)의 구체적인 구성은 도 3을 참조하여 후술하기로 한다.

담수 저장탱크(233)는 농축수 생성부(300)로부터 생성된 담수를 펌프(231)를 통해 공급받아 저장할 수 있다.

농축수 저장탱크(223)는 도 1에서 상술한 실시예에서와 동일하게 농축수 생성부(300)로부터 생성된 농축수를 보관하였다가 기수 영역 항해 구간에서 소독제 생성을 위한 소독제 생성부(241)에 농축수를 투입할 수 있다.

소독제 생성부(241)는 농축수 생성부(210)로부터 공급된 고농도 염을 포함하는 농축수와 원수를 전기 분해하여 차아염소산나트륨(NaOCl)이라는 소독제를 생성할 수 있다. 이 때, 기수 영역에서 원수의 염도가 낮더라도, 본 발명에 따라 2회 이상 원수를 농축하여 고농도 염을 포함하는 농축수를 생산하는 농축수 생성부(300)를 통해 공급된 농축수를 통해 적정 농도의 소독제를 생성할 수 있다. 소독제 생성부(241)로부터 생성된 소독제는 평형수 저장탱크(209)로 유입되는 유입수에 투입되어 그 유입수를 살균소독한다. 살균소독된 유입수는 밸브(251)를 통해 평형수 저장탱크(209)에 공급되어 저장될 수 있다. 소독제 생성부(241) 및 평형수 저장탱크(209)로 유입된 원수는 필터부(207)로부터 여과되어 배출된 것이거나, 수질 조건을 만족하여 필터부(207)를 거치지 않고 배출된 것일 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 농축수 생성부의 개략적인 구성도이다.

도 3에 도시된 바와 같이 농축수 생성부(300)는 선박 엔진 냉각수(jacket water)의 폐열을 고온수 유동관(211P)을 통해 유입하여 제1 및 제2 증발기(309, 323)를 통해 원수를 1, 2차 가열하여 원수로부터 수분을 제거함으로써 고농도 염을 포함하는 농축수를 생성할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 2개의 증발기를 포함하는 농축수 생성부(300)에 대해서 개시하고 있으나, 증발기의 개수는 2개 이상일 수 있다. 이외에도, 농축수 생성부(300)는 진공을 유지시키는 이젝터(301), 제1 및 제2 응축기(303, 305), 제1 및 제2 데미스터(demister)(313, 325), 및 예열기(307)를 더 포함할 수 있다.

제1 증발기(309)는 그 내부의 원수를 엔진 냉각수가 순환하는 고온수 유동관(211P)을 통해 유입된 폐열로 가열한다. 이에 따라, 원수로부터 일정량의 수분이 증발되어 제1 농축수가 분리되고, 그 제1 농축수는 제1 농축수 유동관(321P)으로 배출된다. 제1 증발기(309)는 진공을 유지시키는 이젝터(301)를 통해 낮은 온도에서 원수의 수분을 용이하게 증발시킬 수 있다. 제1 증발기(309)에 유입되는 원수는 이젝터(301)에 흡입되어 예열기(307)에 의해 예열된 것일 수 있다.

제2 증발기(323)는 제1 증발기(309)를 거쳐 생성된 제1 농축수를 엔진 냉각수가 순환하는 고온수 유동관(211P)을 통해 유입된 폐열로 가열한다. 이에 따라, 제1 농축수로부터 일정량의 수분이 증발되어 제2 농축수가 분리되고, 그 제2 농축수는 농축수 유동관(223P)을 통해 농축수 저장탱크(223)로 배출되어 저장된다. 제2 증발기(309)는 진공을 유지시키는 이젝터(301)를 통해 낮은 온도에서 제1 농축수의 수분을 용이하게 증발시킬 수 있다.

제1 응축기(303)는 이젝터(301)에 의해 흡입된 차가운 원수가 순환되는 관을 포함한다. 이러한 제1 응축기(303)의 관 외벽에 제1 증발기(309)로부터 생성된 수증기가 응축된다. 이로써 제1 응축기(303)로부터 제1 담수가 생성될 수 있다. 제1 담수는 펌프(231)와 담수 유동관(233)을 통해 담수 저장탱크(233)에 저장될 수 있다. 제1 증발기(309)로부터 생성된 수증기는 제1 데미스터(313)를 통과하여 제1 응축기(303)로 이동할 수 있다.

제2 응축기(305)는 이젝터(301)에 의해 흡입된 차가운 원수가 순환되는 관을 포함한다. 이러한 제2 응축기(305)의 관 외벽에 제2 증발기(323)로부터 생성된 수증기가 응축된다. 이로써 제2 응축기(305)로부터 제2 담수가 생성될 수 있다. 제2 담수는 펌프(231)와 담수 유동관(233)을 통해 담수 저장탱크(233)에 저장될 수 있다. 제2 증발기(323)로부터 생성된 수증기는 제2 데미스터(325)를 통과하여 제2 응축기(305)로 이동할 수 있다.

이와 같이 본 실시예들은 외부에서 유입되는 원수를 적어도 2회 농축하여 고농도 염을 함유하는 농축수를 생산할 수 있다. 이에 따라, 원수가 해수의 기수 영역에서 유입되더라도 고농도 염을 함유하는 농축수를 생산하여 이를 통해 적정 농도의 소독제를 생산할 수 있다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

110, 300: 농축수 생성부 110A, 110B: 제 및 제2 조수기
107, 207: 필터부 123, 223: 농축수 저장탱크
133, 233: 담수 저장탱크 141, 241: 소독제 생성부
109, 209: 평형수 저장탱크 303: 제1 응축기
305: 제2 응축기 307: 예열기
309: 제1 증발기 323: 제2 증발기

Claims (7)

1. 외부에서 유입되는 원수(raw water)를 적어도 2회 농축하여 생성된 농축수를 배출하는 농축수 생성부;
   상기 농축수 생성부로부터 배출된 상기 농축수를 저장하는 농축수 저장탱크;
   상기 농축수 저장탱크로부터 상기 농축수를 공급받아 상기 농축수를 전기 분해하여 소독제를 생성하는 소독제 생성부; 및
   상기 소독제 생성부로부터 공급된 소독제로 상기 원수를 소독하여 저장하는 평형수 저장탱크를 포함하는 것을 특징으로 하는 평형수 처리장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 원수를 여과하여 상기 소독제가 공급되는 영역 및 상기 소독제 생성부로 여과된 원수를 배출하는 필터부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 평형수 처리장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 농축수 생성부는
   서로 연결된 적어도 2개의 증발식 조수기를 포함하는 평형수 처리장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 농축수 생성부는
   상기 원수를 예열하는 예열기;
   상기 예열기로부터 공급된 원수를 증발시키는 제1 증발기;
   상기 제1 증발기를 거쳐 상기 원수로부터 일정량의 수분을 제거하여 생성된 제1 농축수를 증발시키는 제2 증발기;
   상기 제2 증발기를 거쳐 상기 제1 농축수로부터 일정량의 수분을 제거하여 생성된 제2 농축수를 상기 농축수 저장탱크에 이송하는 농축수 유동관을 포함하는 평형수 처리장치.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 제1 증발기로부터 생성된 수증기를 응축하여 제1 담수를 생성하는 제1 응축기;
   상기 제2 증발기로부터 생성된 수증기를 응축하여 제2 담수를 생성하는 제2 응축기; 및
   상기 제1 및 제2 담수를 저장하는 담수 저장탱크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 평형수 처리장치.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 농축수 생성부는
   선박 엔진 냉각수(jacket water)의 폐열을 유입하여 상기 원수를 2회 이상 가열하여 상기 원수로부터 수분을 제거함으로써 상기 농축수를 생성하는 평형수 처리장치.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 소독제 생성부는 상기 농축수를 전기 분해하여 차아염소산나트륨(NaOCl)이라는 상기 소독제를 생성하는 평형수 처리장치.

Images