WO2024029905A1 - 버블 생성기를 구비하는 살균 여과 장치 및 이를 이용한 선박 평형수 처리 시스템 - Google Patents

버블 생성기를 구비하는 살균 여과 장치 및 이를 이용한 선박 평형수 처리 시스템 Download PDF

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WO2024029905A1
WO2024029905A1 PCT/KR2023/011267 KR2023011267W WO2024029905A1 WO 2024029905 A1 WO2024029905 A1 WO 2024029905A1 KR 2023011267 W KR2023011267 W KR 2023011267W WO 2024029905 A1 WO2024029905 A1 WO 2024029905A1
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WO
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seawater
air
fine bubbles
bubble generator
filtration
Prior art date
Application number
PCT/KR2023/011267
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English (en)
French (fr)
Inventor
김만수
Original Assignee
에스엔시스(주)
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D35/00—Filtering devices having features not specifically covered by groups B01D24/00 - B01D33/00, or for applications not specifically covered by groups B01D24/00 - B01D33/00; Auxiliary devices for filtration; Filter housing constructions
    • B01D35/02—Filters adapted for location in special places, e.g. pipe-lines, pumps, stop-cocks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B13/00—Conduits for emptying or ballasting; Self-bailing equipment; Scuppers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63J—AUXILIARIES ON VESSELS
    • B63J4/00—Arrangements of installations for treating ballast water, waste water, sewage, sludge, or refuse, or for preventing environmental pollution not otherwise provided for
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
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    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/08—Seawater, e.g. for desalination

Definitions

  • the present invention relates to a sterilization filtration device having a bubble generator and a ship ballast water treatment system using the same.
  • ballast tank that can store ballast water is installed on a ship to control the ship's balance and draft.
  • Figure 1 shows a conventional ship.
  • a conventional ship 10 operates the ballast pump 13 provided on the seawater line 12 to pump the sea chest 11. Seawater is supplied to the ballast tank 14 through the seawater line 12.
  • ballast pump 13 is operated to pump the ballast water line 15 from the ballast tank 14.
  • the ballast water discharged through the ship is discharged to the outside of the hull through the seawater line 12 and the discharge line 16.
  • a typical ship operates after filling the ballast tank with seawater through a ballasting operation at the port, as needed, and discharges the ballast water stored in the ballast tank to the outside through a deballasting operation when it arrives at the destination. .
  • ballast water is discharged as is through deballasting operations, alien organisms contained in the ballast water may cause disturbance to the surrounding marine ecosystem and cause environmental destruction. It can work.
  • a sterilization filtration device equipped with a bubble generator and a ship ballast water treatment system using the same, specifically, when filtering seawater, kill organisms in seawater using fine bubbles generated through the bubble generator, thereby sterilizing and filtering seawater.
  • the object of the present invention is to provide a sterilization filtration device equipped with a bubble generator capable of processing and a ship ballast water treatment system using the same.
  • the present invention provides a sterilization and filtration device for sterilizing and filtering seawater flowing in from the outside, including an air supply unit for supplying air, and injecting air supplied from the air supply unit into the seawater, A bubble generator generates fine bubbles in seawater by dispersing the air in the seawater and generating turbulence, and filters the seawater generated by the fine bubbles through a filtration hole, causing shock to organisms in the seawater passing through the filtration hole with the fine bubbles.
  • a sterilizing filtration device including a filter device that kills living organisms is provided.
  • a sterilizing filtration device that further includes a steam supply unit that supplies steam to a bubble generator to promote the death of organisms.
  • the bubble generator is a pipe member in which a flow path through which seawater passes is formed and an air inlet for injecting air supplied from the air supply unit into the seawater, a perforated plate installed on the flow path and having a plurality of dispersion holes formed therein, and a flow path.
  • a first turbulence generator installed at the rear of the perforated plate, where the first turbulence generation hole is formed, and a second turbulence generation hole of a large diameter, installed at the rear of the first turbulence generator on the flow path, from which the first turbulence generation hole is formed.
  • Including the second turbulence generator formed when seawater flows into the flow path, air is injected into the seawater through the air inlet, and the air injected into the seawater is dispersed through a plurality of dispersion holes, and the first turbulence generation hole and the second It provides a sterilization filtration device that generates fine bubbles in seawater by generating turbulence through a turbulence generation hole.
  • the perforated plate, the first turbulence generator, and the second turbulence generator are each provided in plural numbers according to the size of the hole formed therein, and are replaceably formed in the pipe member to generate fine bubbles of a size corresponding to the filtration hole.
  • the perforated plate, the first turbulence generator, and the second turbulence generator each include an aperture, and the aperture is used to generate fine bubbles of a size corresponding to the filtration hole.
  • a sterilizing filtration device is provided in which the size of the generation hole is adjustable.
  • the pipe member is formed of a plurality of pipes connected by mutual flanges, and each of the perforated plate, the first turbulence generator, and the second turbulence generator is formed with a protruding piece corresponding to the flange, and the protruding piece has a fastening hole that is bolted to the flange.
  • a sterilizing filtration device is provided, wherein the perforated plate, the first turbulence generator, and the second turbulence generator are respectively fastened to corresponding flanges between the plurality of pipes.
  • the filtration hole is formed to have a width of 30 to 50 ⁇ m
  • the dispersion hole is formed to have a diameter of 15 to 20 mm
  • the first turbulence generation hole is formed as a hole that shields 40 to 60% of the flow path in the pipe member
  • the second turbulence generation hole is formed as a hole that shields 20 to 40% of the flow path in the pipe member, and forms fine bubbles of a size corresponding to the filtration hole through the dispersion hole, the first turbulence generation hole, and the second turbulence generation hole.
  • a sterilizing filtration device is provided.
  • the bubble generator generates fine bubbles of 1 to 100 ⁇ m to kill organisms in seawater by shock or pressure caused by bubble rupture within a seawater line that transports seawater, a ballast tank or filter device into which seawater flows.
  • a sterilizing filtration device is provided.
  • the filter device includes a main housing in which an inlet and an outlet are formed, a plurality of filtration holes for filtering seawater flowing in through the inlet, a filter member that kills seawater passing through the filtration holes through fine bubbles in the seawater, and A sterilizing filtration device including an air discharge valve that discharges air accumulated in the main housing to the outside due to the inflow of fine bubbles is provided.
  • a sterilizing filtration device in which a plurality of filter members are provided according to the size of the filtration hole and are detachably formed in the main housing.
  • a sterilizing filtration device is provided inside the main housing and further includes a backwashing unit for backwashing the filter member.
  • a first flow sensor is provided on the connection line between the air supply unit and the bubble generator to detect the flow rate of air supplied from the air supply unit to the bubble generator
  • a first control is provided behind the first flow sensor on the connection line.
  • a sterilizing filtration device that includes a valve and adjusts the opening and closing amount of the first control valve using the flow rate value detected by the first flow rate sensor, thereby supplying the amount of air adjusted in response to the flow rate value to the bubble generator.
  • a second flow sensor is provided on the connection line between the steam supply unit and the bubble generator to detect the flow rate of steam supplied from the steam supply unit to the bubble generator
  • a second control is provided behind the second flow sensor on the connection line.
  • a sterilizing filtration device that includes a valve and adjusts the opening and closing amount of the second control valve using the flow rate value detected by the second flow rate sensor, thereby supplying the adjusted amount of steam in response to the flow rate value to the bubble generator.
  • a ship ballast water treatment system that sterilizes and filters seawater flowing in from the outside through a seawater inlet and supplies it to a ballast tank
  • the seawater inlet A seawater line connected between the and ballast tanks and equipped with a ballast pump for transporting seawater, a bubble generator provided on the seawater line and generating fine bubbles in seawater flowing in through the seawater line, and a bubble generator that generates fine bubbles.
  • An air supply unit that supplies air for the seawater line, a filter device that filters the seawater that has passed through the bubble generator, kills living organisms in the seawater through fine bubbles, and discharges it into the ballast tank.
  • One side is connected to the ballast tank.
  • ballast water treatment system includes a control unit that controls ballasting operation and deballasting operation.
  • the sterilizing filtration device sterilizes seawater by introducing fine bubbles generated through a bubble generator into the filter device, and killing organisms in the seawater using the fine bubbles when filtering seawater through the filter device. and filtration.
  • the ballast water treatment system can sterilize and filter seawater using a bubble generator and a filter device and then supply it to the ballast tank, and even during deballasting operation, the bubble generator and filter are used.
  • the device to re-sterilize and re-filter the ballast water discharged from the ballast tank and then discharge it outside the ship, it is possible to effectively prevent ecosystem disturbance and environmental destruction caused by the introduction of foreign organisms into the sea area.
  • Figure 1 shows a conventional ship.
  • Figure 2 shows a sterilizing filtration device equipped with a bubble generator according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3 shows the detailed configuration of a bubble generator according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 illustrates the principle by which organisms are killed by the rupture of fine bubbles according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 5 shows the shape of a filter member according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 6 shows a state in which an air layer and foreign substances are stacked on a filter member according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 7 shows a sterilizing filtration device equipped with a steam supply unit according to an embodiment of the present invention.
  • Figures 8 and 9 show the configuration and operating state of a ship's ballast water treatment system according to an embodiment of the present invention.
  • expressions such as “or”, “at least one”, etc. may represent one of words listed together, or a combination of two or more.
  • Figure 2 shows a sterilizing filtration device 100 equipped with a bubble generator 120 according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 shows the detailed configuration of the bubble generator 120 according to an embodiment of the present invention. It is shown.
  • the sterilizing filtration device 100 including the bubble generator 120 is provided on the seawater line 220 connected to the ballast tank in the hull, and uses the seawater line 220 It is a device that sterilizes and filters seawater (or fresh water) flowing through it, and can kill organisms contained in seawater using fine bubbles generated through the bubble generator 120, and filter members 134 by the fine bubbles. ) It is possible to alleviate the phenomenon of foreign substances being caught in the filter member 134, thereby increasing the cleaning efficiency when backwashing the filter member 134.
  • the bubble generator 120 can generate fine bubbles of a size corresponding to the filtration hole of the filter member 134, so that when filtering seawater, organisms in the seawater enter the filtration hole of the filter member 134 together with the fine bubbles. In the process of passing, it can easily collide with fine bubbles, which can easily kill organisms in seawater.
  • the sterilization and filtration device 100 may include an air supply unit 110, a bubble generator 120, and a filter device 130.
  • the air supply unit 110 is connected to the bubble generator 120 and can supply air to the bubble generator 120.
  • a first flow sensor 111 is provided in the connection line between the air supply unit 110 and the bubble generator 120, and detects the flow rate of air supplied to the bubble generator 120 through the first flow sensor 111. can do.
  • the first control valve 112 is provided behind the first flow sensor 111 on the connection line, and the opening and closing amount of the first control valve 112 is controlled, so that the bubble generator 120 is supplied from the air supply unit 110. ) can control the amount of air supplied.
  • the opening and closing amount of the first control valve 112 using the flow rate value detected by the first flow rate sensor 111, the amount of air adjusted in accordance with the flow rate value can be supplied to the bubble generator 120. .
  • the bubble generator 120 may generate fine bubbles using air supplied from the air supply unit 110.
  • Such a bubble generator 120 can be connected to the front end of the filter device 130 or connected to the filter device 130 through a seawater line (220, see FIG. 8) to supply fine bubbles to the filter device 130. .
  • the bubble generator 120 can generate fine bubbles of a size corresponding to the size of the filtration hole of the filter device 130, which will be described later.
  • the bubble generator 120 has a size of 1 to 100 ⁇ m. By generating fine bubbles, it is possible to generate fine bubbles corresponding to the filtration hole size of 30 to 50 ⁇ m.
  • the bubble generator 120 of this embodiment includes a pipe member 121 in which a flow path is formed on the inside to allow sea water to pass through and an air inlet 122 for injecting air into the flow path is formed, and a pipe member 121.
  • a perforated plate 123 installed on the flow path of the pipe member 121, a first turbulence generator 125 disposed behind the perforated plate 123 on the flow path of the pipe member 121, and a first turbulence generator 125 disposed on the flow path of the pipe member 121. It may include a second turbulence generator 127 disposed behind the turbulence generator 125.
  • the pipe member 121 is in the form of a pipe with open front and rear ends, and is connected to the seawater line (220, see FIG. 8) through which seawater flows, so that the seawater flowing in through the seawater line (220, see FIG. 8) is It can pass through the inner flow path.
  • an air inlet 122 connected to the air supply unit 110 is formed on the front side of the pipe member 121, so that the air supplied from the air supply unit 110 flows into the inner flow path through the air inlet 122. may be introduced.
  • the perforated plate 123 may be formed as a plate body with a plurality of dispersion holes 124 formed thereon, and may be installed on the flow path of the pipe member 121 to disperse air flowing in together with seawater.
  • the perforated plate 123 is installed in a form that blocks the flow path of the pipe member 121, so that seawater flowing into the inner flow path through the front end of the pipe member 121 is accompanied by the air injected into the air inlet 122. It passes through a plurality of dispersion holes 124 formed in the perforated plate 123. In this process, the plurality of dispersion holes 124 formed in the perforated plate 123 can disperse the air contained in the seawater in the form of bubbles. .
  • first turbulence generator 125 is formed as a plate body with a first turbulence generation hole 126 at the center, and the second turbulence generator 127 has a larger diameter than the first turbulence generation hole 126 at the center. It may be formed as a plate body on which the second turbulence generation hole 128 is formed.
  • the first turbulence generator 125 and the second turbulence generator 127 are also installed in a form that blocks the flow path of the pipe member 121.
  • the first turbulence generator 125 is a perforated plate on the flow path of the pipe member 121. It is installed behind the turbulence generator 123, and the second turbulence generator 127 may be installed behind the first turbulence generator 125 on the flow path of the pipe member 121.
  • the seawater flowing into the inner flow path through the front end of the pipe member 121 passes through the perforated plate 123 together with the air injected into the air inlet 122, and the air contained in the seawater is dispersed in the form of bubbles. Then, by passing through the first and second turbulence generation holes 126 and 128 that generate turbulence, fine bubbles in seawater may be generated by generation of turbulence.
  • the fine bubbles generated by the bubble generator 120 may flow into the filter device 130 and be used to kill organisms contained in seawater.
  • each distribution hole 124 formed in the perforated plate 123 may have a diameter of approximately 15 to 20 mm
  • the first turbulence generation hole 126 formed in the first turbulence generator 125 may have a diameter of approximately 15 to 20 mm. It may be formed as a hole that shields 40 to 60% of the flow path within the pipe member 121, and the second turbulence generating hole 128 formed in the second turbulence generator 127 covers 20 to 40% of the flow path within the pipe member 121. It can be formed as a hole that shields %, and fine bubbles of 1 to 100 ⁇ m can be generated through the dispersion hole 124, the first turbulence generation hole 126, and the second turbulence generation hole 128.
  • the perforated plate 123, the first turbulence generator 125, and the second turbulence generator 127 may be detachably provided on the pipe member 121.
  • a plurality of porous plates 123 with different diameters of the dispersion holes 124, a plurality of first turbulence generators 125 with different diameters of the first turbulence generation holes 126, and a second turbulence generator are used.
  • a perforated plate is provided with a plurality of second turbulence generators 127 with different diameters of the holes 128, and is configured to generate fine bubbles in response to the changed filtration hole size when the filtration hole size of the filter device 130 is changed. (123), the first turbulence generator 125, and the second turbulence generator 127 can be selectively replaced.
  • the dispersion hole 124 of the perforated plate 123, the first turbulence generation hole 126 of the first turbulence generator 125, and the second turbulence generation hole 128 of the second turbulence generator 127. ) can be formed to be adjustable in size by applying an aperture structure, etc., and when the filtration hole size of the filter device 130 is changed, the dispersion hole 124 is formed to generate fine bubbles in response to the changed filtration hole size, The sizes of the first turbulence generation hole 126 and the second turbulence generation hole 128 can be selectively adjusted.
  • the pipe member 121 when installing the perforated plate 123, the first turbulence generator 125, and the second turbulence generator 127 on the pipe member 121, as an example, the pipe member 121 is used. It is formed of a first pipe (121a), a second pipe (121b), a third pipe (121c), and a fourth pipe (121d) connected by mutual flanges, and the first pipe (121a) and the second pipe (121b)
  • the perforated plate 123 is between the flanges
  • the first turbulence generator 125 is between the flanges of the second pipe 121b and the third pipe 121c
  • the first turbulence generator 125 is between the flanges of the third pipe 121c and the fourth pipe 121d.
  • a second turbulence generator 127 may be installed between the flanges.
  • protruding pieces 123a, 125a, and 127a respectively fitted between the flanges of the pipe are formed in the perforated plate 123, the first turbulence generator 125, and the second turbulence generator 127, and the protruding pieces 123a , 125a, 127a), fastening holes (123b, 125b, 127b) are formed so that the bolts fastening between flanges can pass through, so that the protruding pieces (123a, 125a, 127a) can be fastened between the flanges of the pipe.
  • the filter device 130 can sterilize and filter seawater flowing in through the bubble generator 120.
  • the filter device 130 of this embodiment includes a main body housing 131 in which an inlet 132 and an outlet 133 are formed, and a filter member ( 134), an air discharge valve 135 for discharging air introduced into the main housing 131, and a backwashing unit 136 for backwashing the filter member 134.
  • the main housing 131 may be formed in a cylindrical shape, and an inlet 132 through which seawater passing through the bubble generator 120 flows in is formed on one side, and sterilization and filtration are performed by a filter member 134 on the other side.
  • An outlet 133 through which the seawater is discharged may be formed.
  • the main housing 131 of this embodiment may have an inlet 132 formed at the front end and an outlet 133 formed at the bottom.
  • the filter member 134 may be formed in the form of a pipe with an open front end, and a plurality of filtering holes may be formed on the outer peripheral surface to filter and discharge seawater flowing into the inside through the open front end.
  • the outer peripheral surface of the filter member 134 may be formed as a grid-shaped net, and filtering holes may be formed between the nets, and the filtering holes may have a width of 30 to 30 mm to effectively filter various foreign substances in seawater. It can be formed at 50 ⁇ m.
  • the filter member 134 is provided to be replaceable in the main housing 131, and can be replaced with a filter member having a filter hole of a different size from the filter hole described above depending on the type of foreign matter.
  • Such a filter member 134 is arranged in a horizontal direction along the center of the inside of the main housing 131, and the open front end may be connected to the inlet 132 of the main housing 131, and thus the inlet 132 is connected to the inlet 132.
  • the introduced seawater may move inside the filter member 134.
  • seawater that flows into the inside of the filter member 134 and passes through the filtration hole on the outer peripheral surface may flow along the inner edge of the main body housing 131 and be discharged through the outlet 133 at the bottom of the main body housing 131.
  • seawater containing fine bubbles by the bubble generator 120 passes through the inlet 132 of the main housing 131 to the inside of the filter member 134. As it flows into, the incoming seawater passes through the filtration hole of the filter member 134. Foreign substances in the seawater are filtered out by the filtration hole, and organisms in the seawater form fine bubbles and microbubbles in the process of passing through the filtration hole. They may crash and die.
  • the fine bubbles generated by the bubble generator 120 are formed in a size corresponding to the filtration hole of the filter member 134, when the fine bubbles pass through the filtration hole of the filter member 134, they flow into the filtration hole. It can easily collide with living things, and living things can be killed by the impact of fine bubbles.
  • organisms in seawater can be killed by the impact of bursting microbubbles.
  • fine bubbles generated through the bubble generator 120 may flow inside the seawater line 220 (see FIG. 8) and the filter device 130, or may rupture after flowing into the ballast tank. Surrounding organisms may be killed by the impact of rupture of fine bubbles, and this will be explained in detail with reference to FIG. 4, which will be described later.
  • the air discharge valve 135 may be provided at the top of the main housing 131.
  • the fine bubbles that pass through the filter member 134 are accumulated as air in the upper part of the main housing 131 due to the difference in specific gravity, and the accumulated air can be discharged to the outside using the air discharge valve 135.
  • the backwash unit 136 is provided with a rotating pipe 137 installed along the inner center of the filter member 134, and a plurality of units along the longitudinal direction of the rotating pipe 137, and is provided on the inner surface of the filter member 134. It may include a suction member 138 that sucks foreign substances attached to the tube and flows them into the rotary pipe 137, and a motor unit 139 that rotates the rotary pipe 137.
  • a backwash pump (not shown) that provides suction force so that the suction member 138 can suction foreign substances may be connected to the rotary pipe 137.
  • Such backwashing unit 136 rotates the rotary pipe 137 through the motor unit 139 when backwashing the filter member 134, thereby forming a plurality of suction members provided on the rotary pipe 137 ( As 138) rotates about the axis of the rotary pipe (137), foreign matter attached to the inner surface of the filter member (134) is sucked in as a whole and flows into the rotary pipe (137) along with seawater, and the foreign matter that flows into the rotary pipe (137) is Foreign substances may be discharged through the discharge line 250 (see FIG. 8).
  • Figure 4 illustrates the principle by which organisms are killed by the rupture of fine bubbles according to an embodiment of the present invention.
  • fine bubbles having a size of 1 to 100 ⁇ m can be generated through the bubble generator 120.
  • the filter hole (e.g., 30 to 50 ⁇ m) of the filter member 134 and Fine bubbles of the corresponding size may collide with organisms in seawater and kill them while passing through the filtration hole of the filter member 134.
  • fine bubbles generated through the bubble generator 120 flow inside the seawater line 220 (see FIG. 8) and the filter device 130, but after flowing into the ballast tank, they burst and kill surrounding organisms. You can.
  • the fine bubbles generated through the bubble generator 120 rise to the surface of the water due to buoyancy, forming a hemisphere surrounded by the membrane 1 at the surface, and gravitational and capillary forces. As a result, the membrane 1 becomes thinner and when the membrane 1 begins to rupture, a rim 2 may be formed.
  • rim (2) and membrane (1) are sucked into the water surface due to surface tension, water accumulates inside the rim (2) and membrane (1), increasing the volume, and as the rim (2) moves symmetrically, The moving rim (2) may meet and collide at a point in the lower part of the cavity (3), generating high pressure.
  • the high pressure generated in this way can push the surrounding fluid to generate a fluid jet (4) and a submerged jet (5).
  • surrounding organisms can be effectively killed by collision or pressure generated by the kinetic energy of the rim (2), and the effect of killing organisms can be excellent when the size of the fine bubble is 100 ⁇ m or less. .
  • Figure 5 shows the shape of the filter member 134 according to an embodiment of the present invention
  • Figure 6 shows an air layer (a) and foreign matter (f) in the filter member 134 according to an embodiment of the present invention. It shows the stacked state.
  • the filter member 134 of this embodiment may be formed as a net woven in a zigzag shape.
  • an air layer (a) can be formed in the filter member 134 by fine bubbles contained in the seawater, and foreign substances contained in the seawater are By being laminated in the air layer (a), the phenomenon of foreign substances (f) being caught in the filtration hole (h) can be alleviated.
  • the foreign matter (f) stacked on the filter member 134 can be easily removed when backwashing the filter member 134. , Through this, the filter member 134 can be cleaned cleanly.
  • the sterilizing filtration device 100 generates fine bubbles through the bubble generator 120 and introduces them into the filter device 130, thereby allowing the sterilization and filtration device 100 to filter through the filter member 134 within the filter device 130.
  • micro-bubbles can be used to effectively kill organisms contained in seawater, and the entrapment of foreign substances (f) can be alleviated by forming an air layer (a) in the filter member (134) through micro-bubbles. , when backwashing the filter member 134, cleaning efficiency can be greatly increased.
  • the sterilization and filtration device 100 may further include a steam supply unit 140.
  • Figure 7 shows a sterilizing filtration device 100 equipped with a steam supply unit 140 according to an embodiment of the present invention.
  • a steam inlet 129 through which high-temperature steam supplied from the steam supply unit 140 is injected may be additionally formed in the pipe member 121 of the bubble generator 120.
  • a second flow sensor 141 is provided in the connection line between the steam supply unit 140 and the bubble generator 120, and detects the flow rate of steam supplied to the bubble generator 120 through the second flow sensor 141. can do.
  • a second control valve 142 is provided behind the second flow sensor 141 on the connection line to control the opening and closing amount of the second control valve 142, so that the bubble generator 120 is supplied from the steam supply unit 140. ), you can control the amount of steam supplied.
  • the opening and closing amount of the second control valve 142 using the flow rate value detected by the second flow rate sensor 141, the amount of steam adjusted in accordance with the flow rate value can be supplied to the bubble generator 120. .
  • High-temperature steam supplied from the steam supply unit 140 may be injected into the pipe member 121 of the bubble generator 120 and flow into the filter device 130 together with fine bubbles generated by the bubble generator 120.
  • high-temperature steam is simultaneously introduced in the process of killing organisms in seawater through fine bubbles, thereby promoting the death of organisms.
  • FIGS 8 and 9 show the configuration and operating state of the ballast water treatment system 200 according to an embodiment of the present invention.
  • the ballast water treatment system 200 includes a seawater inlet 210, a seawater line 220, a bubble generator 120, and a filter device 130. ), a backwash water line 230, a ballast water line 240, a discharge line 250, and a control unit (not shown).
  • the seawater inlet 210 may be formed as a sea chest through which seawater enters and exits the hull, and the seawater flowing in from the seawater inlet 210 passes through the seawater line 220 to the bubble generator 120. It can be transferred to the ballast tank (T) through the and filter device 130.
  • ballast pump 221 and a flow meter 222 may be provided in front of the bubble generator 120 on the seawater line 220.
  • An air supply unit 110 may be connected to the bubble generator 120, and a steam supply unit 140 may optionally be connected to the bubble generator 120.
  • connection line connecting the bubble generator 120 and the air supply unit 110 may be provided with a first flow sensor 111 and a first control valve 112, and the bubble generator 120 and the steam supply unit 140 may be provided.
  • the connection line connecting the second flow sensor 141 and the second control valve 142 may also be provided.
  • a backwash water line 230 is connected to the part where washing water is discharged from the filter device 130, and the backwash water line 230 may be connected to a discharge line 250 for discharging seawater from the hull.
  • a backwash pump 231 and a flow meter 232 may be provided on the backwash water line 230.
  • a bypass line 260 that bypasses the filter device 130 is connected to the seawater line 220, and selectively allows seawater that has passed through the bubble generator 120 to pass through the bypass line 260 to the filter device 130. ) can be transported by bypassing.
  • the ballast tank (T) may be connected to a ballast water line 240 for discharging ballast water during deballasting operation, and the ballast water line 240 may be connected to the front end of the seawater line 220.
  • a discharge line 250 is connected to the rear end of the seawater line 220, and during deballasting operation, the ballast water transferred from the ballast tank (T) through the ballast water line 240 and the seawater line 220 is discharged. It can be discharged to the outside of the hull through the discharge line 250.
  • the control unit (not shown) can control ballasting operation and deballasting operation.
  • the control unit (not shown) operates the ballast pump to transfer seawater from the seawater inlet 210 to the bubble generator 120 through the seawater line 220. there is.
  • the air supply unit 110 can be operated to supply air for generating fine bubbles to the bubble generator 120.
  • the air supply unit 110 and the steam supply unit 140 can be simultaneously operated to generate the bubble generator 120. Air and steam can also be supplied.
  • the seawater containing fine bubbles is transferred to the filter device 130 through the seawater line 220, and the filter device 130 filters foreign substances contained in the seawater and removes the fine bubbles. It can kill organisms contained in seawater.
  • seawater containing fine bubbles and steam passes through the bubble generator 120 and is transferred to the filter device 130, thereby eliminating the presence of living organisms through the fine bubbles.
  • high-temperature steam can accelerate the death of organisms.
  • the seawater sterilized and filtered by the filter device 130 can be supplied to the ballast tank (T) through the rear end of the seawater line 220.
  • backwashing of the inside of the filter device 130 can be performed simultaneously, and the wash water discharged after cleaning the inside of the filter device 130 is sterilized wash water and is used by the backwash pump ( 231), it can be discharged to the outside of the hull through the backwash line 230 and the discharge line 250.
  • the control unit (not shown) monitors the flow rate of incoming seawater detected through the flow meter 222 provided on the seawater line 220 and the first flow sensor 111 of the air supply unit 110.
  • the degree of death of organisms caused by fine bubbles in the filter device 130 can be analyzed and predicted by using the air injection amount detected through the air injection amount or the steam injection amount detected through the second flow sensor 141 of the steam supply unit 140. , analyzed and predicted information can be accumulated and stored in the internal database.
  • the amount of air or steam supplied to the bubble generator 120 can be adjusted in response to the amount of seawater inflow.
  • control unit detects the flow rate of the washing water discharged from the filter device 130 through the flow meter 232 provided on the backwash water line 230, and detects the flow rate of the washing water discharged from the filter device 130 to the seawater line 220. Through this, the flow rate of seawater supplied to the ballast tank (T) can be calculated in real time.
  • the control unit blocks the front inlet side of the seawater line 220 through valve control and operates the ballast pump 221 to discharge water from the ballast tank (T).
  • the ballast water can be introduced into the seawater line 220 through the ballast water line 240.
  • ballast water flowing into the seawater line 220 passes through the bubble generator 120 and is transferred to the filter device 130 in a state containing fine bubbles or fine bubbles and steam, and the filter device 130 filters the ballast water. It is discharged after re-sterilization and re-filtration, and the discharged ballast water can be discharged outside the hull through the discharge line 250.
  • seawater can be sterilized and filtered using the bubble generator 120 and the filter device 130 and then supplied to the ballast tank (T), and even during the deballasting operation.
  • the ballast water discharged from the ballast tank (T) is re-sterilized and re-filtered using the bubble generator 120 and the filter device 130 and then discharged to the outside of the ship, preventing ecosystem disturbance due to the introduction of foreign organisms into the sea area. Environmental destruction can be effectively prevented.
  • the ballast water discharged from the ballast tank (T) is re-sterilized and re-filtered using the bubble generator 120 and the filter device 130 before being discharged.
  • the ballast water discharged from the ballast tank (T) may be discharged to the outside by bypassing the filter device 130 through the bypass line 260.
  • ballast water treatment system 200 of this embodiment described above has been described as an example of killing organisms in seawater using fine bubbles or steam, but it uses a UV sterilizer, an electrolyzer that generates hypochlorous acid, and a disinfectant injector. It is obvious that additional means may be included.
  • the sterilizing filtration device 100 flows fine bubbles generated through the bubble generator 120 into the filter device 130, thereby purifying seawater through the filter device 130.
  • seawater can be sterilized and filtered by using fine bubbles to kill organisms in seawater.
  • the filtration hole (h) of the filter member 134 provided in the filter device 130 it is possible to generate fine bubbles of a size corresponding to It can easily collide with bubbles, which can easily kill organisms in seawater.
  • an air layer (a) is formed in the filter member 134 by fine bubbles, and foreign substances (f) are layered on the air layer (a), thereby causing foreign substances (f) to form in the filter member 134.
  • ) can effectively alleviate the phenomenon of being caught in the filter member 134, and as a result, when backwashing the filter member 134, foreign substances stacked on the filter member 134 can be easily removed, thereby increasing backwashing efficiency. You can do it.
  • the ballast water treatment system 200 can sterilize and filter seawater using the bubble generator 120 and the filter device 130 and then supply it to the ballast tank (T). , Even during deballasting operation, the ballast water discharged from the ballast tank (T) is re-sterilized and re-filtered using the bubble generator 120 and the filter device 130 and then discharged to the outside of the hull, thereby preventing foreign substances in the sea area. Ecosystem disturbance and environmental destruction caused by the introduction of living organisms can be effectively prevented.

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Abstract

본 발명은 외부로부터 유입되는 해수를 살균 및 여과 처리하는 살균 여과 장치에 있어서, 공기를 공급하기 위한 에어 공급부, 에어 공급부로부터 공급되는 공기를 해수에 주입시키고, 해수 내 공기를 분산시키는 동시에 난류를 발생시켜, 해수 내 미세 버블을 생성하는 버블 생성기 및 미세 버블이 생성된 해수를 여과홀을 통해 여과하고, 미세 버블로 여과홀을 통과하는 해수 내 생물에 충격을 주어 생물을 사멸시키는 필터장치를 포함하는 살균 여과 장치를 제공한다.

Description

버블 생성기를 구비하는 살균 여과 장치 및 이를 이용한 선박 평형수 처리 시스템
본 발명은 버블 생성기를 구비하는 살균 여과 장치 및 이를 이용한 선박 평형수 처리 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 선박에는 선박의 균형 및 흘수를 조절하기 위하여 선박 평형수(ballast water)를 저장할 수 있는 밸러스트 탱크(ballast tank)가 설치된다.
도 1은 종래에 따른 선박을 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 종래에 따른 선박(10)은, 밸러스팅 운전(ballasting operation) 시, 해수라인(12) 상에 구비된 밸러스트 펌프(13)를 동작시켜, 씨체스트(11, sea chest)로부터 해수라인(12)을 통해 밸러스트 탱크(14)로 해수를 공급하게 된다,
또한, 디밸러스팅 운전(deballasting operation) 시에는, 밸브 제어를 통해 해수라인(12)의 전단을 차단하고, 밸러스트 펌프(13)를 동작시켜, 밸러스트 탱크(14)로부터 평형수라인(15)을 통해 배출되는 평형수를 해수라인(12)과 배출라인(16)을 통해 선체 외부로 배출시키게 된다.
이와 같은 방식으로 통상의 선박은 필요에 따라, 항구에서 밸러스팅 운전을 통해 밸러스트 탱크에 해수를 채운 후 운항하고, 목적지에서 도착하면 디밸러스팅 운전을 통해 밸러스트 탱크에 저장된 평형수를 외부로 배출한다.
이때, 먼 지역 또는 해외에서 나갔다 들어온 선박의 경우, 디밸러스팅 운전에 의해 평형수가 그대로 방출되는 경우, 평형수에 포함된 외래 생물에 의해 주변 해양 생태계에 교란을 일으킬 수 있고, 환경파괴의 원인으로 작용될 수 있다.
본 발명에서는 버블 생성기를 구비하는 살균 여과 장치 및 이를 이용한 선박 평형수 처리 시스템, 구체적으로는 해수 여과 시, 버블 생성기를 통해 생성된 미세 버블을 이용하여 해수 내 생물을 사멸시킴으로써, 해수를 살균 및 여과 처리할 수 있는 버블 생성기를 구비하는 살균 여과 장치 및 이를 이용한 선박 평형수 처리 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 외부로부터 유입되는 해수를 살균 및 여과 처리하는 살균 여과 장치에 있어서, 공기를 공급하기 위한 에어 공급부, 에어 공급부로부터 공급되는 공기를 해수에 주입시키고, 해수 내 공기를 분산시키는 동시에 난류를 발생시켜, 해수 내 미세 버블을 생성하는 버블 생성기 및 미세 버블이 생성된 해수를 여과홀을 통해 여과하고, 미세 버블로 여과홀을 통과하는 해수 내 생물에 충격을 주어 생물을 사멸시키는 필터장치를 포함하는 살균 여과 장치를 제공한다.
또한, 생물의 사멸을 촉진시키도록 버블 발생기로 스팀을 공급하는 스팀 공급부를 더 포함하는 살균 여과 장치를 제공한다.
또한, 버블 생성기는, 해수가 통과하는 유로가 형성되고, 에어 공급부로부터 공급되는 공기를 해수에 주입하는 공기 주입구가 형성된 파이프부재, 유로 상에 설치되고, 복수의 분산홀이 형성되는 다공판, 유로 상에서 다공판의 후방에 설치되고, 제1 난류발생홀이 형성되는 제1 난류발생기 및 유로 상에서 제1 난류발생기의 후방에 설치되고, 제1 난류발생홀이 배해 큰 직경의 제2 난류발생홀이 형성되는 제2 난류발생기를 포함하여, 유로로 해수 유입 시, 공기 주입구를 통해 해수에 공기를 주입시키고, 해수 내 주입된 공기를 복수의 분산홀을 통해 분산시키며, 제1 난류발생홀과 제2 난류발생홀을 통해 난류를 발생시켜 해수 내 미세 버블을 생성하는 살균 여과 장치를 제공한다.
또한, 다공판, 제1 난류발생기 및 제2 난류발생기는, 각각 내부에 형성된 홀의 크기별로 복수개 구비되고, 여과홀에 대응하는 사이즈의 미세 버블을 생성하도록, 파이프부재에서 교체 가능하게 형성되는 살균 여과 장치를 제공한다.
또한, 다공판, 제1 난류발생기 및 제2 난류발생기는, 각각 조리개를 포함하여, 여과홀에 대응하는 사이즈의 미세 버블을 생성하도록, 조리개에 의해 분산홀, 제1 난류발생홀 및 제2 난류발생홀의 크기가 조절 가능하게 형성되는 살균 여과 장치를 제공한다.
또한, 파이프부재는 상호 플랜지에 의해 연결된 복수의 파이프로 형성되고, 다공판, 제1 난류발생기 및 제2 난류발생기에는 각각 플랜지에 대응하는 돌출편이 형성되고, 돌출편에는 플랜지에 볼트 체결되는 체결공이 형성되어, 다공판, 제1 난류발생기 및 제2 난류발생기가 복수의 파이프 사이의 대응하는 플랜지에 각각 체결되는 살균 여과 장치를 제공한다.
또한, 여과홀은 폭이 30 내지 50㎛으로 형성되며, 분산홀은 직경이 15 내지 20㎜로 형성되고, 제1 난류발생홀은 파이프부재 내 유로의 40 내지 60%를 차폐시키는 홀로 형성되며, 제2 난류발생홀은 파이프부재 내 유로의 20 내지 40%를 차폐시키는 홀로 형성되어, 분산홀, 제1 난류발생홀 및 제2 난류발생홀을 통해 여과홀에 대응하는 사이즈의 미세 버블을 형성하는 살균 여과 장치를 제공한다.
또한, 버블 생성기는, 해수를 이송하는 해수라인, 해수가 유입되는 밸러스트 탱크 또는 필터장치 내에서, 버블 파열로 인한 충격 또는 압력으로 해수 내 생물을 사멸시키도록 1 내지 100㎛의 미세 버블을 생성하는 살균 여과 장치를 제공한다.
또한, 필터장치는, 유입구와 배출구가 형성되는 본체하우징, 유입구를 통해 유입되는 해수를 여과하는 복수의 여과홀이 형성되고, 해수 내 미세 버블을 통해 여과홀을 통과하는 해수를 사멸시키는 필터부재 및 미세 버블의 유입으로 인하여 본체하우징 내 축적된 공기를 외부로 배출시키는 공기배출밸브를 포함하는 살균 여과 장치를 제공한다.
또한, 필터부재는, 여과홀의 크기별로 복수개 구비되고, 본체하우징에 착탈 가능하게 형성되는 살균 여과 장치를 제공한다.
또한, 필터부재는, 해수가 복수의 여과홀을 통과할 때, 해수 내 미세 버블에 의해 필터부재에 공기층이 형성되어, 해수에 포함된 이물질을 여과하는 과정에서 공기층에 이물질이 적층됨으로써, 이물질이 여과홀에 끼이는 현상을 완화하는 살균 여과 장치를 제공한다.
또한, 본체하우징 내측에 구비되고, 필터부재를 역세척하기 위한 역세척부를 더 포함하는 살균 여과 장치를 제공한다.
또한, 에어 공급부와 버블 생성기 사이의 연결라인 상에 구비되어, 에어 공급부로부터 버블 생성기로 공급되는 공기의 유량을 검출하는 제1 유량센서 및 연결라인 상에서 제1 유량센서의 후방에 구비되는 제1 제어밸브를 포함하고, 제1 유량센서에 의해 검출된 유량값을 이용하여 제1 제어밸브의 개폐량을 조절함으로써, 유량값에 대응하여 조절된 공기량을 버블 생성기로 공급하는 살균 여과 장치를 제공한다.
또한, 스팀 공급부와 버블 생성기 사이의 연결라인 상에 구비되어, 스팀 공급부로부터 버블 생성기로 공급되는 스팀의 유량을 검출하는 제2 유량센서 및 연결라인 상에서 제2 유량센서의 후방에 구비되는 제2 제어밸브를 포함하고, 제2 유량센서에 의해 검출된 유량값을 이용하여 제2 제어밸브의 개폐량을 조절함으로써, 유량값에 대응하여 조절된 스팀량을 버블 생성기로 공급하는 살균 여과 장치를 제공한다.
한편, 상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 일 측면에서는, 해수 유입부를 통해 외부로부터 유입되는 해수를 살균 및 여과 처리하여 밸러스트 탱크로 공급하는 선박 평형수 처리 시스템에 있어서, 해수 유입부와 밸러스트 탱크 사이에 연결되고, 해수 이송을 위한 밸러스트 펌프가 구비된 해수라인, 해수라인 상에 구비되고, 해수라인을 통해 유입되는 해수에 미세 버블을 생성하는 버블 생성기, 버블 생성기로 미세 버블 생성을 위한 공기를 공급하는 에어 공급부, 해수라인 상에 구비되어, 버블 생성기를 통과한 해수를 여과하고 미세 버블을 통해 해수 내 생물을 사멸시켜, 밸러스트 탱크로 배출하는 필터장치, 일측이 밸러스트 탱크에 연결되고 타측이 해수라인의 전단에 연결되는 평형수라인, 해수라인의 후단에 연결되고, 디밸러스팅 운전 시, 밸러스트 탱크로부터 평형수라인과 해수라인을 통하여 이송되는 평형수를 외부로 배출하는 배출라인 및 밸러스팅 운전과 디밸러스팅 운전을 제어하는 제어부를 포함하는 선박 평형수 처리 시스템을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 살균 여과 장치는, 버블 생성기를 통해 생성되는 미세 버블을 필터장치로 유입시킴으로써, 필터장치를 통한 해수 여과 시, 미세 버블을 이용하여 해수 내 생물을 사멸시킴으로써, 해수를 살균 및 여과 처리할 수 있다.
또한, 버블 생성기 내에서 미세 버블을 생성하는 분산홀과 난류발생홀의 크기를 조절하여, 필터장치 내 구비된 필더부재의 여과홀과 대응하는 사이즈의 미세 버블을 생성할 수 있어, 필터부재를 통한 해수 여과 시, 해수 내 생물이 미세 버블과 함께 필터부재의 여과홀을 통과하는 과정에서 미세 버블과 쉽게 충돌될 수 있고, 이를 통해 해수 내 생물을 용이하게 사멸시킬 수 있다.
또한, 필터장치를 통한 해수의 살균 및 여과 과정에서, 미세 버블에 의해 필터부재에 공기층이 형성되고 공기층에 이물질이 적층됨으로써, 이물질이 필터부재에 끼이는 현상을 효과적으로 완화시킬 수 있으며, 이에 의해 필터부재의 역세척 시, 필터부재에 적층된 이물질이 쉽게 탈거될 수 있어 역세척 효율을 증대시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 선박 평형수 처리 시스템은, 버블 생성기와 필터장치를 이용하여 해수를 살균 및 여과 처리한 후 밸러스트 탱크로 공급할 수 있고, 디밸러스팅 운전 시에도, 버블 생성기와 필터장치를 이용하여 밸러스트 탱크로부터 배출되는 평형수를 재살균 및 재여과 처리한 후 선체 외부로 배출함으로써, 해역 내 외래 생물 유입에 의한 생태계 교란 및 환경파괴를 효과적으로 방지할 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래에 따른 선박을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 버블 생성기를 구비하는 살균 여과 장치를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 버블 생성기의 세부 구성을 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 버블의 파열에 의해 생물이 사멸되는 원리를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터부재의 형태를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 필터부재에 공기층 및 이물질이 적층된 상태를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 스팀 공급부가 구비된 살균 여과 장치를 도시한 것이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 평형수 처리 시스템을 구성 및 동작 상태를 도시한 것이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다.
도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략할 수 있고, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, “또는”, “적어도 하나” 등의 표현은 함께 나열된 단어들 중 하나를 나타내거나, 또는 둘 이상의 조합을 나타낼 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 버블 생성기(120)를 구비하는 살균 여과 장치(100)를 도시한 것이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 버블 생성기(120)의 세부 구성을 도시한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 버블 생성기(120)를 구비하는 살균 여과 장치(100)는, 선체 내 밸러스트 탱크(ballast tank)와 연결되는 해수라인(220) 상에 구비되어, 해수라인(220)을 통해 유동하는 해수(또는 담수)를 살균 및 여과 처리하는 장치로서, 버블 생성기(120)를 통해 생성된 미세 버블을 이용하여 해수에 포함된 생물을 사멸시킬 수 있고, 미세 버블에 의해 필터부재(134) 내 이물질의 끼임 현상을 완화시킬 수 있어, 필터부재(134)의 역세척 시, 세척 효율을 증대시킬 수 있다.
특히, 버블 생성기(120)는 필터부재(134)의 여과홀과 대응되는 사이즈의 미세 버블을 생성할 수 있어, 해수 여과 시, 해수 내 생물이 미세 버블과 함께 필터부재(134)의 여과홀을 통과하는 과정에서 미세 버블과 쉽게 충돌될 수 있고, 이를 통해 해수 내 생물을 용이하게 사멸시킬 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 살균 여과 장치(100)는, 에어 공급부(110), 버블 생성기(120) 및 필터장치(130)를 포함할 수 있다.
에어 공급부(110)는 버블 생성기(120)와 연결되어, 버블 생성기(120)로 공기를 공급할 수 있다.
또한, 에어 공급부(110)와 버블 생성기(120)와의 연결라인에는 제1 유량센서(111)가 구비되어, 제1 유량센서(111)를 통해 버블 생성기(120)로 공급되는 공기의 유량을 검출할 수 있다.
또한, 연결라인 상에서 제1 유량센서(111)의 후방에 제1 제어밸브(112)를 구비하여, 제1 제어밸브(112)의 개폐량을 제어함으로써, 에어 공급부(110)로부터 버블 생성기(120)로 공급되는 공기량을 조절할 수 있다.
이때, 제1 유량센서(111)에 의해 검출된 유량값을 이용하여 제1 제어밸브(112)의 개폐량을 제어함으로써, 유량값에 대응하여 조절된 공기량을 버블 생성기(120)로 공급할 수 있다.
버블 생성기(120)는 에어 공급부(110)로부터 공급되는 공기를 이용하여 미세 버블을 생성할 수 있다.
이와 같은 버블 생성기(120)는 필터장치(130)의 전단에 연결되거나, 해수라인(220, 도 8 참조)을 통해 필터장치(130)와 연결되어 필터장치(130)로 미세 버블을 공급할 수 있다.
여기서, 버블 생성기(120)는 후술되는 필터장치(130)의 여과홀 사이즈와 대응되는 크기의 미세 버블을 생성할 수 있는데, 일 예로써, 본 실시예에서 버블 생성기(120)는 1 내지 100㎛의 미세 버블을 생성함으로써, 30 내지 50㎛의 여과홀 사이즈와 대응되는 미세 버블을 포함하여 생성할 수 있다.
구체적으로, 본 실시예의 버블 생성기(120)는, 해수가 통과하도록 내측에 유로가 형성되고 유로로 공기를 주입하기 위한 공기 주입구(122)가 형성되는 파이프부재(121)와, 파이프부재(121)의 유로 상에 설치되는 다공판(123)과, 파이프부재(121)의 유로 상에서 다공판(123)의 후방에 배치되는 제1 난류발생기(125)와, 파이프부재(121)의 유로 상에서 제1 난류발생기(125)의 후방에 배치되는 제2 난류발생기(127)를 포함할 수 있다.
여기서, 파이프부재(121)는 전단 및 후단이 개방된 파이프 형태로서, 해수가 유동하는 해수라인(220, 도 8 참조)과 연결되어, 해수라인(220, 도 8 참조)을 통해 유입된 해수를 내측의 유로로 통과시킬 수 잇다.
이때, 파이프부재(121)의 전단쪽 측면에는 에어 공급부(110)와 연결되는 공기 주입구(122)가 형성되어, 에어 공급부(110)로부터 공급되는 공기가 공기 주입구(122)를 통해 내측의 유로로 유입될 수 있다.
또한, 다공판(123)은 복수의 분산홀(124)이 형성된 판체로 형성될 수 있고, 파이프부재(121)의 유로 상에 설치되어, 해수와 함께 유입되는 공기를 분산시킬 수 있다.
즉, 다공판(123)은 파이프부재(121)의 유로를 가로막는 형태로 설치됨으로써, 파이프부재(121)의 전단을 통해 내측의 유로로 유입되는 해수는 공기 주입구(122)로 주입되는 공기와 함께 다공판(123)에 형성된 복수의 분산홀(124)을 통과하게 되는데, 이 과정에서 다공판(123)에 형성된 복수의 분산홀(124)이 해수에 포함된 공기를 버블 형태로 분산시킬 수 있다.
또한, 제1 난류발생기(125)는 중앙에 제1 난류발생홀(126)이 형성된 판체로 형성되고, 제2 난류발생기(127)는 중앙에 제1 난류발생홀(126)이 비해 큰 직경의 제2 난류발생홀(128)이 형성된 판체로 형성될 수 있다.
이때, 제1 난류발생기(125)와 제2 난류발생기(127) 역시 파이프부재(121)의 유로를 가로막는 형태로 설치되는데, 제1 난류발생기(125)는 파이프부재(121)의 유로 상에서 다공판(123)의 후방에 설치되고, 제2 난류발생기(127)는 파이프부재(121)의 유로 상에서 제1 난류발생기(125)의 후방에 설치될 수 있다.
이에 따라, 파이프부재(121)의 전단을 통해 내측의 유로로 유입되는 해수는, 공기 주입구(122)로 주입되는 공기와 함께 다공판(123)을 통과하면서 해수에 포함된 공기가 버블 형태로 분산되고, 이어서 난류를 일으키는 제1 및 제2 난류발생홀(126,128)을 통과함으로써 난류 발생에 의해 해수 내 미세 버블이 생성될 수 있다.
이때, 버블 생성기(120)에 의해 생성된 미세 버블은 필터장치(130)로 유입되어 해수에 포함된 생물을 사멸시키는데 이용될 수 있다.
일 예로써, 다공판(123)에 형성된 각각의 분산홀(124)은 직경이 대략 15 내지 20㎜로 형성될 수 있고, 제1 난류발생기(125)에 형성된 제1 난류발생홀(126)은 파이프부재(121) 내 유로의 40 내지 60%를 차폐시키는 홀로 형성될 수 있고, 제2 난류발생기(127)에 형성된 제2 난류발생홀(128)은 파이프부재(121) 내 유로의 20 내지 40%를 차폐시키는 홀로 형성될 수 있으며, 이러한 분산홀(124), 제1 난류발생홀(126) 및 제2 난류발생홀(128)을 통해 1 내지 100㎛의 미세 버블을 생성할 수 있다.
이 경우, 후술되는 필터장치(130)의 30 내지 50㎛의 여과홀과 대응하는 사이즈의 미세 버블을 포함하여 생성할 수 있다.
또한, 다공판(123), 제1 난류발생기(125) 및 제2 난류발생기(127)는 파이프부재(121)에 착탈 가능하게 구비될 수 있다.
이에 따라, 일 예로써, 분산홀(124)의 직경이 다른 복수의 다공판(123), 제1 난류발생홀(126)의 직경이 다른 복수의 제1 난류발생기(125) 및 제2 난류발생홀(128)의 직경이 다른 복수의 제2 난류발생기(127)를 구비하고, 필터장치(130)의 여과홀 사이즈가 변경되는 경우, 변경된 여과홀 사이즈에 대응하여 미세 버블을 생성하도록, 다공판(123), 제1 난류발생기(125) 및 제2 난류발생기(127)를 선택적으로 교체할 수 있다.
또한, 다른 예로써, 다공판(123)의 분산홀(124), 제1 난류발생기(125)의 제1 난류발생홀(126), 제2 난류발생기(127)의 제2 난류발생홀(128)은 조리개 구조 등을 적용하여 크기 조절 가능하게 형성될 수 있고, 필터장치(130)의 여과홀 사이즈가 변경되는 경우, 변경된 여과홀 사이즈에 대응하여 미세 버블을 생성하도록, 분산홀(124), 제1 난류발생홀(126) 및 제2 난류발생홀(128)의 크기를 선택적으로 조절할 수 있다.
또한, 도 3을 참조하면, 파이프부재(121)에 다공판(123), 제1 난류발생기(125) 및 제2 난류발생기(127)를 설치함에 있어서는, 일 예로써, 파이프부재(121)를 상호 플랜지에 의해 연결된 제1 파이프(121a), 제2 파이프(121b), 제3 파이프(121c) 및 제4 파이프(121d)로 형성하고, 제1 파이프(121a)와 제2 파이프(121b)의 플랜지 사이에 다공판(123)이, 제2 파이프(121b)와 제3 파이프(121c)의 플랜지 사이에 제1 난류발생기(125)가, 제3 파이프(121c)와 제4 파이프(121d)의 플랜지 사이에 제2 난류발생기(127)가 설치될 수 있다.
이때, 다공판(123), 제1 난류발생기(125) 및 제2 난류발생기(127)에는 파이프의 플랜지 사이에 대응하게 끼워지는 돌출편(123a,125a,127a)이 형성되고, 돌출편(123a,125a,127a)에는 플랜지 간을 체결하는 볼트가 관통할 수 있도록 체결공(123b,125b,127b)이 형성되어, 돌출편(123a,125a,127a)이 파이프의 플랜지 사이에 체결될 수 있다.
한편, 도 2를 참조하면, 필터장치(130)는 버블 생성기(120)를 통과하여 유입되는 해수를 살균 및 여과할 수 있다.
구체적으로, 본 실시예의 필터장치(130)는, 유입구(132)와 배출구(133)가 형성되는 본체하우징(131)과, 유입구(132)를 통해 유입되는 해수를 살균 및 여과 처리하는 필터부재(134)와, 본체하우징(131) 내부로 유입된 공기를 배출시키기 위한 공기배출밸브(135)와, 필터부재(134)를 역세척하기 위한 역세척부(136)를 포함할 수 있다.
여기서, 본체하우징(131)은 통체 형태로 형성될 수 있고, 일측에 버블 생성기(120)를 통과한 해수가 유입되는 유입구(132)가 형성되고, 타측에는 필터부재(134)에 의해 살균 및 여과된 해수가 배출되는 배출구(133)가 형성될 수 있다.
일 예로써, 본 실시예의 본체하우징(131)은 전단에 유입구(132)가 형성되고 하부에 배출구(133)가 형성될 수 있다.
또한, 필터부재(134)는 전단이 개구된 파이프 형태로 형성될 수 있고, 개구된 전단을 통해 내측으로 유입된 해수를 여과하여 배출할 수 있도록 외주면에 복수의 여과홀이 형성될 수 있다.
일 예로써, 필터부재(134)는 외주면이 격자 형태의 망으로 형성될 수 있고, 망 사이에 여과홀이 형성될 수 있으며, 여과홀은 해수 내 각종 이물질을 효과적으로 여과할 수 있도록 폭이 30 내지 50㎛으로 형성될 수 있다.
이때, 필터부재(134)는 본체하우징(131)에서 교체 가능하게 구비되어, 이물질의 종류에 따라 상술한 여과홀과 다른 사이즈의 여과홀을 갖는 필터부재로 교체할 수 있다.
이와 같은 필터부재(134)는 본체하우징(131) 내부의 중앙을 따라 수평방향으로 배치되고, 개구된 전단이 본체하우징(131)의 유입구(132)와 연결될 수 있으며, 이에 따라 유입구(132)로 유입된 해수가 필터부재(134)의 내측으로 이동할 수 있다.
이때, 필터부재(134)의 내측으로 유입되어 외주면의 여과홀을 통과한 해수는 본체하우징(131) 내측의 가장자리를 따라 유동하여 본체하우징(131) 하부의 배출구(133)로 배출될 수 있다.
필터부재(134)를 통해 해수를 살균 및 여과하는 과정에서 있어서는, 버블 생성기(120)에 의해 미세 버블이 포함된 해수가 본체하우징(131)의 유입구(132)를 통해 필터부재(134)의 내측으로 유입됨으로써, 유입된 해수가 필터부재(134)의 여과홀을 통과하게 되는데, 해수 내 이물질은 여과홀에 의해 걸러지고, 해수 내 생물은 미세 버블과 함께 여과홀을 통과하는 과정에서 미세 버블과 충돌하여 사멸될 수 있다.
이때, 버블 생성기(120)에 의해 생성된 미세 버블은 필터부재(134)의 여과홀과 대응하는 사이즈로 형성되기 때문에, 미세 버블이 필터부재(134)의 여과홀을 통과할 때, 여과홀로 유입되는 생물과 쉽게 충돌할 수 있고, 생물은 미세 버블로 인한 충격에 의해 사멸될 수 있다.
즉, 미세 버블에 의한 충격으로 생물의 표면 세포벽을 파괴하여 생물을 사멸시키는 방식이다.
또한, 해수 내 생물은 미세 버블이 파열되는 충격에 의해서도 사멸될 수 있다.
일 예로써, 버블 생성기(120)를 통해 생성된 미세 버블은 해수라인(220, 도 8 참조) 및 필터장치(130)의 내부를 유동하는 과정이나, 밸러스트 탱크로 유입된 후 파열될 수 있는데, 미세 버블의 파열 충격에 의해 주변 생물이 사멸될 수 있으며, 이에 대한 설명은 후술되는 도 4를 통해 구체적으로 설명한다.
또한, 공기배출밸브(135)는 본체하우징(131)의 상부에 구비될 수 있다.
즉, 필터부재(134)를 통과한 미세 버블은 비중 차이로 인하여 본체하우징(131)의 상부에 공기로 축적됨으로써, 공기배출밸브(135)를 이용하여 축적된 공기를 외부로 배출시킬 수 있다.
또한, 역세척부(136)는 필터부재(134)의 내측 중앙을 따라 설치되는 회전파이프(137)와, 회전파이프(137)의 길이방향을 따라 복수로 구비되고 필터부재(134)의 내측면에 부착된 이물질을 흡입하여 회전파이프(137)로 유입시키는 흡입부재(138)와, 회전파이프(137)를 회전시키는 모터부(139)를 포함할 수 있다.
여기서, 회전파이프(137)에는 흡입부재(138)가 이물질을 흡입할 수 있도록 흡입력을 제공하는 역세펌프(미도시)가 연결될 수 있다.
이와 같은 역세척부(136)는, 필터부재(134)의 역세척 수행 시, 모터부(139)를 통해 회전파이프(137)를 회전시킴으로써, 회전파이프(137)에 구비된 복수의 흡입부재(138)가 회전파이프(137)를 축으로 회전하면서 필터부재(134)의 내측면에 부착된 이물질을 전체적으로 흡입하여 해수와 함께 회전파이프(137) 내측으로 유입시키고, 회전파이프(137)로 유입된 이물질은 배출라인(250, 도 8 참조)을 통해 배출될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 버블의 파열에 의해 생물이 사멸되는 원리를 도시한 것이다.
본 실시예에서는 버블 생성기(120)를 통해 1 내지 100㎛의 사이즈를 갖는 미세 버블을 생성할 수 있는데, 생성된 미세 버블 중, 필터부재(134)의 여과홀(예: 30 내지 50㎛)과 대응되는 사이즈의 미세 버블은 필터부재(134)의 여과홀을 통과하면서 해수 내 생물과 충돌하여 생물을 사멸시킬 수 있다.
또한, 버블 생성기(120)를 통해 생성된 미세 버블은 해수라인(220, 도 8 참조) 및 필터장치(130)의 내부를 유동하는 과정이나, 밸러스트 탱크로 유입된 후 파열되면서 주변 생물을 사멸시킬 수 있다.
구체적으로, 도 4를 참조하면, 버블 생성기(120)를 통해 생성된 미세 버블은 부력에 의해 수표면으로 상승하게 되면서, 수표면에서 막(1)으로 둘러싸인 반구 형태로 형성되고, 중력과 모세관력으로 인해 막(1)이 얇아지면서 막(1)의 파열이 시작되면 림(2, rim)이 형성될 수 있다.
또한, 표면장력에 의해 림(2)과 막(1)이 수면으로 빨려 들어가면서 림(2)과 막(1) 내부에 물이 축적되어 부피가 증가되고, 림(2)이 대칭형으로 이동하면서, 이동하는 림(2)은 캐비티(3, cavity)의 아랫부분의 한 점에서 만나 충돌하면서 높은 압력을 발생시킬 수 있다.
또한, 이렇게 발생된 높은 압력은 주변의 유체를 밀어 플루이드 젯(4, fluid jet)과 서브머지드 젯(5, submerged jet)을 발생시킬 수 있다.
상기와 같은 과정에서, 림(2)의 운동에너지에 의해 발생하는 충돌 또는 압력에 의해 주변 생물을 효과적으로 사멸시킬 수 있으며, 미세 버블의 크기가 100㎛ 이하일 때 생물의 사멸 효과가 우수하게 나타날 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터부재(134)의 형태를 도시한 것이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 필터부재(134)에 공기층(a) 및 이물질(f)이 적층된 상태를 도시한 것이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 실시예의 필터부재(134)는 지그재그 형태로 엮여진 형태의 망으로 형성될 수 있다.
이와 같은 필터부재(134)는 해수가 여과홀(h)을 통과할 때, 해수에 포함된 미세 버블에 의해 필터부재(134)에 공기층(a)이 형성될 수 있고, 해수에 포함된 이물질은 공기층(a)에 적층됨으로써, 이물질(f)이 여과홀(h)에 끼이는 현상을 완화시킬 수 있다.
또한, 필터부재(134)의 공기층(a)에 의해 이물질 끼임 현상이 완화됨에 따라, 필터부재(134)의 역세척 시, 필터부재(134)에 적층된 이물질(f)이 쉽게 탈거될 수 있으며, 이를 통해 필터부재(134)를 깨끗하게 세척할 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 살균 여과 장치(100)는, 버블 생성기(120)를 통해 미세 버블을 생성하여 필터장치(130)로 유입시킴으로써, 필터장치(130) 내의 필터부재(134)를 통한 해수 여과 시, 미세 버블을 이용하여 해수에 포함된 생물을 효과적으로 사멸시킬 수 있고, 미세 버블을 통해 필터부재(134)에 공기층(a)을 형성하여 이물질(f)의 끼임 현상을 완화시킬 수 있어, 필터부재(134)의 역세척 시, 세척 효율을 크게 증대시킬 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 살균 여과 장치(100)는 스팀 공급부(140)를 더 포함할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 스팀 공급부(140)가 구비된 살균 여과 장치(100)를 도시한 것이다.
도 7을 참조하면, 버블 생성기(120)의 파이프부재(121)에는 스팀 공급부(140)로부터 공급되는 고온의 스팀이 주입되는 스팀 주입구(129)가 추가로 형성될 수 있다.
또한, 스팀 공급부(140)와 버블 생성기(120)와의 연결라인에는 제2 유량센서(141)가 구비되어, 제2 유량센서(141)를 통해 버블 생성기(120)로 공급되는 스팀의 유량을 검출할 수 있다.
또한, 연결라인 상에서 제2 유량센서(141)의 후방에 제2 제어밸브(142)를 구비하여, 제2 제어밸브(142)의 개폐량을 제어함으로써, 스팀 공급부(140)로부터 버블 생성기(120)로 공급되는 스팀량을 조절할 수 있다.
이때, 제2 유량센서(141)에 의해 검출된 유량값을 이용하여 제2 제어밸브(142)의 개폐량을 제어함으로써, 유량값에 대응하여 조절된 스팀량을 버블 생성기(120)로 공급할 수 있다.
스팀 공급부(140)로부터 공급되는 고온의 스팀은 버블 생성기(120)의 파이프부재(121)로 주입되어, 버블 생성기(120)에 의해 생성된 미세 버블과 함께 필터장치(130)로 유입될 수 있고, 필터장치(130)에서는 미세 버블을 통해 해수 내 생물을 사멸시키는 과정에서 고온의 스팀이 동시에 유입됨에 따라 생물의 사멸을 촉진시킬 수 있다.
한편, 도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 평형수 처리 시스템(200)을 구성 및 동작 상태를 도시한 것이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 평형수 처리 시스템(200)은, 해수 유입부(210), 해수라인(220), 버블 생성기(120), 필터장치(130), 역세수라인(230), 평형수라인(240), 배출라인(250) 및 제어부(미도시)를 포함할 수 있다.
여기서, 해수 유입부(210)는 선체에서 해수가 출입되는 씨체스트(sea chest)로 형성될 수 있고, 해수 유입부(210)로부터 유입되는 해수는 해수라인(220)을 통해 버블 생성기(120)와 필터장치(130)를 거쳐 밸러스트 탱크(T)로 이송될 수 있다.
또한, 해수라인(220) 상에서 버블 생성기(120)의 전방에는 밸러스트 펌프(221)와 유량계(222)가 구비될 수 있다.
버블 생성기(120)에는 에어 공급부(110)가 연결될 수 있고, 선택적으로 스팀 공급부(140)가 연결될 수 있다.
또한, 버블 생성기(120)와 에어 공급부(110)를 연결하는 연결라인에는 제1 유량센서(111)와 제1 제어밸브(112)가 구비될 수 있고, 버블 생성기(120)와 스팀 공급부(140)를 연결하는 연결라인에도 제2 유량센서(141)와 제2 제어밸브(142)가 구비될 수 있다.
필터장치(130)에서 세척수 배출되는 부분에는 역세수라인(230)이 연결되고, 역세수라인(230)은 선체에서 해수 배출을 위한 배출라인(250)과 연결될 수 있다.
여기서, 역세수라인(230) 상에는 역세펌프(231)와 유량계(232)가 구비될 수 있다.
또한, 해수라인(220) 상에는 필터장치(130)를 우회하는 바이패스라인(260)이 연결되어, 선택적으로 버블 생성기(120)를 통과한 해수를 바이패스라인(260)을 통해 필터장치(130)를 우회하여 이송할 수 있다.
밸러스트 탱크(T)에는 디밸러스팅 운전 시 평형수 배출을 위한 평형수라인(240)이 연결될 수 있고, 평형수라인(240)은 해수라인(220)의 전단에 연결될 수 있다.
또한, 해수라인(220)의 후단에는 배출라인(250)이 연결되어, 디밸러스팅 운전 시, 밸러스트 탱크(T)로부터 평형수라인(240)과 해수라인(220)을 통하여 이송되는 평형수를 배출라인(250)을 통해 선체 외부로 배출할 수 있다.
제어부(미도시)는 밸러스팅 운전과 디밸러스팅 운전을 제어할 수 있다.
구체적으로, 도 8을 참조하면, 제어부(미도시)는 밸러스팅 운전 시, 밸러스트 펌프를 동작시켜 해수 유입부(210)로부터 해수를 해수라인(220)을 통해 버블 생성기(120)로 이송할 수 있다.
이와 동시에, 에어 공급부(110)를 동작시켜 버블 생성기(120)로 미세 버블 생성을 위한 공기를 공급할 수 있는데, 선택적으로 에어 공급부(110)와 스팀 공급부(140)를 동시에 동작시켜 버블 생성기(120)로 공기와 스팀을 공급할 수도 있다.
이어서, 버블 생성기(120)를 통과하면서 미세 버블을 포함한 해수는 해수라인(220)을 통해 필터장치(130)로 이송되고, 필터장치(130)는 해수에 포함된 이물질을 여과하는 동시에, 미세 버블을 통해 해수에 포함된 생물을 사멸시킬 수 있다.
이때, 에어 공급부(110)와 스팀 공급부(140)를 동시에 동작시키는 경우, 버블 생성기(120)를 통과하면서 미세 버블과 스팀을 포함한 해수가 필터장치(130)로 이송됨으로써, 미세 버블을 통한 생물의 사멸 시 고온의 스팀이 생물의 사멸을 촉진시킬 수 있다.
다음, 필터장치(130)에 의해 살균 및 여과된 해수는 해수라인(220)의 후단을 통하여 밸러스트 탱크(T)로 공급될 수 있다.
필터장치(130)에 의한 해수의 살균 및 여과 과정에서는 필터장치(130) 내부의 역세척이 동시에 이루어질 수 있고, 필터장치(130) 내부를 세척하고 배출되는 세척수는 살균 처리된 세척수로서 역세펌프(231)에 의해 역세수라인(230)을 거쳐 배출라인(250)을 통해 선체 외부로 배출될 수 있다.
상술한 밸러스팅 운전 과정에서, 제어부(미도시)는 해수라인(220) 상에 구비된 유량계(222)를 통해 검출되는 유입 해수의 유량, 에어 공급부(110)의 제1 유량센서(111)를 통해 검출되는 공기 주입량 또는 스팀 공급부(140)의 제2 유량센서(141)를 통해 검출되는 스팀 주입량 등을 이용하여, 필터장치(130) 내 미세 버블에 의한 생물의 사멸 정도를 분석 및 예측할 수 있고, 분석 및 예측된 정보를 내부 데이터베이스에 축적하여 저장할 수 있다.
이에 따라, 데이터베이스에 축적된 정보를 기반으로, 해수 유입량에 대응하여 버블 생성기(120)로 공급되는 공기량 또는 스팀량을 조절할 수 있다.
또한, 제어부(미도시)는 역세수라인(230) 상에 구비된 유량계(232)를 통해 필터장치(130)에서 배출되는 세척수의 유량을 검출하여, 필터장치(130)에서 해수라인(220)을 통해 밸러스트 탱크(T)로 공급되는 해수의 유량을 실시간으로 계산할 수 있다.
도 9를 참조하면, 제어부(미도시)는 디밸러스팅 운전 시, 밸브 제어를 통해 해수라인(220)의 전단 입구쪽을 차단하고, 밸러스트 펌프(221)를 동작시켜 밸러스트 탱크(T)로부터 배출되는 평형수를 평형수라인(240)을 통해 해수라인(220)으로 유입시킬 수 있다.
또한, 해수라인(220)으로 유입된 평형수는 버블 생성기(120)를 통과하면서 미세 버블 또는 미세 버블과 스팀을 포함한 상태로 필터장치(130)로 이송되고, 필터장치(130)는 평형수를 재살균 및 재여과 처리하여 배출하며, 배출된 평형수는 배출라인(250)을 통해 선체 외부로 배출될 수 있다.
이때에는, 밸브 제어를 통해 밸러스트 탱크(T)와 연결된 해수라인(220)의 후단을 차단하여, 필터장치(130)에서 해수라인(220)으로 이송되는 평형수가 배출라인(250)으로 유입될 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에서는 밸러스팅 운전 시, 버블 생성기(120)와 필터장치(130)를 이용하여 해수를 살균 및 여과 처리한 후 밸러스트 탱크(T)로 공급할 수 있고, 디밸러스팅 운전 시에도, 버블 생성기(120)와 필터장치(130)를 이용하여 밸러스트 탱크(T)로부터 배출되는 평형수를 재살균 및 재여과 처리한 후 선체 외부로 배출함으로써, 해역 내 외래 생물 유입에 의한 생태계 교란 및 환경파괴를 효과적으로 방지할 수 있다.
한편, 상술한 실시예에서는 디밸러스팅 운전 시, 버블 생성기(120)와 필터장치(130)를 이용하여 밸러스트 탱크(T)로부터 배출되는 평형수를 재살균 및 재여과 처리하여 배출하고 있으나, 평형수의 재살균 및 재여과 처리가 필요 없는 경우, 밸러스트 탱크(T)로부터 배출되는 평형수를 바이패스라인(260)을 통해 필터장치(130)를 우회시켜 외부로 배출할 수도 있다.
또한, 상술한 본 실시예의 선박 평형수 처리 시스템(200)은 미세 버블 또는 스팀을 이용하여 해수 내 생물을 사멸시키는 예에 대해 설명하였으나, UV 살균기, 차아염소산을 생성하는 전기분해기 및 소독액 주입기 등을 보조 수단으로 더 포함할 수도 있음은 자명하다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 살균 여과 장치(100)는, 버블 생성기(120)를 통해 생성되는 미세 버블을 필터장치(130)로 유입시킴으로써, 필터장치(130)를 통한 해수 여과 시, 미세 버블을 이용하여 해수 내 생물을 사멸시킴으로써, 해수를 살균 및 여과 처리할 수 있다.
또한, 버블 생성기(120) 내에서 미세 버블을 생성하는 분산홀(124)과 난류발생홀(126,128)의 크기를 조절하여, 필터장치(130) 내 구비된 필더부재(134)의 여과홀(h)과 대응하는 사이즈의 미세 버블을 생성할 수 있어, 필터부재(134)를 통한 해수 여과 시, 해수 내 생물이 미세 버블과 함께 필터부재(134)의 여과홀(h)을 통과하는 과정에서 미세 버블과 쉽게 충돌될 수 있고, 이를 통해 해수 내 생물을 용이하게 사멸시킬 수 있다.
또한, 필터장치(130)를 통한 해수의 살균 및 여과 과정에서, 미세 버블에 의해 필터부재(134)에 공기층(a)이 형성되고 공기층(a)에 이물질(f)이 적층됨으로써, 이물질(f)이 필터부재(134)에 끼이는 현상을 효과적으로 완화시킬 수 있으며, 이에 의해 필터부재(134)의 역세척 시, 필터부재(134)에 적층된 이물질이 쉽게 탈거될 수 있어 역세척 효율을 증대시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 선박 평형수 처리 시스템(200)은, 버블 생성기(120)와 필터장치(130)를 이용하여 해수를 살균 및 여과 처리한 후 밸러스트 탱크(T)로 공급할 수 있고, 디밸러스팅 운전 시에도, 버블 생성기(120)와 필터장치(130)를 이용하여 밸러스트 탱크(T)로부터 배출되는 평형수를 재살균 및 재여과 처리한 후 선체 외부로 배출함으로써, 해역 내 외래 생물 유입에 의한 생태계 교란 및 환경파괴를 효과적으로 방지할 수 있다.
본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.
따라서 본 발명의 범위는 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (14)

  1. 외부로부터 유입되는 해수를 살균 및 여과 처리하는 살균 여과 장치에 있어서,
    공기를 공급하기 위한 에어 공급부;
    상기 에어 공급부로부터 공급되는 공기를 상기 해수에 주입시키고, 상기 해수 내 공기를 분산시키는 동시에 난류를 발생시켜, 상기 해수 내 미세 버블을 생성하는 버블 생성기; 및
    상기 미세 버블이 생성된 해수를 여과홀을 통해 여과하고, 상기 미세 버블로 상기 여과홀을 통과하는 해수 내 생물에 충격을 주어 상기 생물을 사멸시키는 필터장치를 포함하고,
    상기 버블 생성기는 상기 여과홀과 대응하는 사이즈의 미세 버블을 생성하여, 상기 필터장치의 해수 여과 시, 상기 여과홀을 통과하는 상기 미세 버블과 해수 내 생물간의 충돌을 유도하는 살균 여과 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 생물의 사멸을 촉진시키도록 상기 버블 생성기로 스팀을 공급하는 스팀 공급부를 더 포함하는 살균 여과 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 버블 생성기는,
    해수가 통과하는 유로가 형성되고, 상기 에어 공급부로부터 공급되는 공기를 상기 해수에 주입하는 공기 주입구가 형성된 파이프부재;
    상기 유로 상에 설치되고, 복수의 분산홀이 형성되는 다공판;
    상기 유로 상에서 상기 다공판의 후방에 설치되고, 제1 난류발생홀이 형성되는 제1 난류발생기; 및
    상기 유로 상에서 상기 제1 난류발생기의 후방에 설치되고, 상기 제1 난류발생홀이 비해 큰 직경의 제2 난류발생홀이 형성되는 제2 난류발생기를 포함하여,
    상기 유로로 해수 유입 시, 상기 공기 주입구를 통해 상기 해수에 공기를 주입시키고, 상기 해수 내 주입된 공기를 상기 복수의 분산홀을 통해 분산시키며, 상기 제1 난류발생홀과 상기 제2 난류발생홀을 통해 난류를 발생시켜 상기 해수 내 미세 버블을 생성하는 살균 여과 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 다공판, 상기 제1 난류발생기 및 상기 제2 난류발생기는,
    각각 내부에 형성된 홀의 크기별로 복수개 구비되고, 상기 여과홀에 대응하는 사이즈의 미세 버블을 생성하도록, 상기 파이프부재에서 교체 가능하게 형성되는 살균 여과 장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 다공판, 상기 제1 난류발생기 및 상기 제2 난류발생기는,
    각각 조리개를 포함하여, 상기 여과홀에 대응하는 사이즈의 미세 버블을 생성하도록, 상기 조리개에 의해 상기 분산홀, 상기 제1 난류발생홀 및 상기 제2 난류발생홀의 크기가 조절 가능하게 형성되는 살균 여과 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 버블 생성기는,
    해수를 이송하는 해수라인, 해수가 유입되는 밸러스트 탱크 또는 상기 필터장치 내에서, 버블 파열로 인한 충격 또는 압력으로 상기 해수 내 생물을 사멸시키도록 1 내지 100㎛의 미세 버블을 생성하는 살균 여과 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 필터장치는,
    유입구와 배출구가 형성되는 본체하우징;
    상기 유입구를 통해 유입되는 상기 해수를 여과하는 복수의 여과홀이 형성되고, 상기 해수 내 미세 버블을 통해 상기 여과홀을 통과하는 해수를 사멸시키는 필터부재; 및
    상기 미세 버블의 유입으로 인하여 상기 본체하우징 내 축적된 공기를 외부로 배출시키는 공기배출밸브를 포함하는 살균 여과 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 필터부재는,
    여과홀의 크기별로 복수개 구비되고, 상기 본체하우징에 착탈 가능하게 형성되는 살균 여과 장치.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 필터부재는,
    상기 해수가 상기 복수의 여과홀을 통과할 때, 상기 해수 내 미세 버블에 의해 상기 필터부재에 공기층이 형성되어, 상기 해수에 포함된 이물질을 여과하는 과정에서 상기 공기층에 상기 이물질이 적층됨으로써, 상기 이물질이 상기 여과홀에 끼이는 현상을 완화하는 살균 여과 장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 에어 공급부와 상기 버블 생성기 사이의 연결라인 상에 구비되어, 상기 에어 공급부로부터 상기 버블 생성기로 공급되는 공기의 유량을 검출하는 제1 유량센서; 및
    상기 연결라인 상에서 상기 제1 유량센서의 후방에 구비되는 제1 제어밸브를 포함하고,
    상기 제1 유량센서에 의해 검출된 유량값을 이용하여 상기 제1 제어밸브의 개폐량을 조절함으로써, 상기 유량값에 대응하여 조절된 공기량을 상기 버블 생성기로 공급하는 살균 여과 장치.
  11. 제 2항에 있어서,
    상기 스팀 공급부와 상기 버블 생성기 사이의 연결라인 상에 구비되어, 상기 스팀 공급부로부터 상기 버블 생성기로 공급되는 스팀의 유량을 검출하는 제2 유량센서; 및
    상기 연결라인 상에서 상기 제2 유량센서의 후방에 구비되는 제2 제어밸브를 포함하고,
    상기 제2 유량센서에 의해 검출된 유량값을 이용하여 상기 제2 제어밸브의 개폐량을 조절함으로써, 상기 유량값에 대응하여 조절된 스팀량을 상기 버블 생성기로 공급하는 살균 여과 장치.
  12. 해수 유입부를 통해 외부로부터 유입되는 해수를 살균 및 여과 처리하여 밸러스트 탱크로 공급하는 선박 평형수 처리 시스템에 있어서,
    상기 해수 유입부와 상기 밸러스트 탱크 사이에 연결되고, 해수 이송을 위한 밸러스트 펌프가 구비된 해수라인;
    상기 해수라인 상에 구비되고, 상기 해수라인을 통해 유입되는 해수에 미세 버블을 생성하는 버블 생성기;
    상기 버블 생성기로 미세 버블 생성을 위한 공기를 공급하는 에어 공급부; 및
    상기 해수라인 상에 구비되어, 상기 버블 생성기를 통과한 해수를 여과홀을 통해 여과하고, 상기 미세 버블로 상기 여과홀을 통과하는 해수 내 생물에 충격을 주어 상기 생물을 사멸시킨 후, 상기 밸러스트 탱크로 배출하는 필터장치를 포함하고,
    상기 버블 생성기는 상기 여과홀과 대응하는 사이즈의 미세 버블을 생성하여, 상기 필터장치의 해수 여과 시, 상기 여과홀을 통과하는 상기 미세 버블과 해수 내 생물간의 충돌을 유도하는 선박 평형수 처리 시스템.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 해수라인 상에 구비되어, 상기 해수 유입부로부터 유입되는 해수의 유량을 검출하는 유량계;
    상기 에어 공급부로부터 상기 버블 생성기로 공급되는 공기량을 검출하는 제1 유량센서; 및
    상기 유량계를 통해 검출되는 해수의 유량과, 상기 제1 유량센서를 통해 검출되는 공기량을 이용하여, 상기 필터장치 내 미세 버블에 의한 생물의 사멸 정도를 분석하고, 분석된 데이터를 내부에 축적하여 저장함으로써, 축적된 데이터를 기반으로 유입 해수의 유량에 대응하여 공기량을 조절하는 제어부를 더 포함하는 선박 평형수 처리 시스템.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 버블 생성기로 스팀을 공급하는 스팀 공급부; 및
    상기 스팀 공급부로부터 상기 버블 생성기로 공급되는 스팀량을 검출하는 제2 유량센서를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 스팀 공급부를 동작시키는 경우, 상기 유량계를 통해 검출되는 해수의 유량, 상기 제1 유량센서를 통해 검출되는 공기량 및 상기 제2 유량센서를 통해 검출되는 스팀량을 이용하여, 상기 필터장치 내 생물의 사멸 정도를 분석하고, 분석된 데이터를 내부에 축적하여 저장함으로써, 축적된 데이터를 기반으로 유입 해수의 유량에 대응하여 공기량 또는 스팀량을 조절하는 선박 평형수 처리 시스템.
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