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KR101532028B1 - Hydrogen byproduct treatment device and ship ballast water treatment device having hydrogen byproduct treatment device - Google Patents

Hydrogen byproduct treatment device and ship ballast water treatment device having hydrogen byproduct treatment device Download PDF

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KR101532028B1
KR101532028B1 KR1020130062939A KR20130062939A KR101532028B1 KR 101532028 B1 KR101532028 B1 KR 101532028B1 KR 1020130062939 A KR1020130062939 A KR 1020130062939A KR 20130062939 A KR20130062939 A KR 20130062939A KR 101532028 B1 KR101532028 B1 KR 101532028B1
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gas
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concentration
byproduct
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Inventor
양대장
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삼성중공업 주식회사
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Abstract

수소 부산물 처리 장치 및 이를 포함하는 선박 평형수 처리 장치가 개시된다. 수소 부산물 처리 장치는, 내부에 금속 이온이 융해되어 있는 액체를 저장하는 처리용 탱크와; 수소 가스를 상기 처리용 탱크 내부로 유입시키는 유입구와, 일단이 상기 액체 내에 잠겨 있는 용출부를 포함하되, 상기 금속 이온과 상기 수소 가스가 반응하여 상기 용출부를 통해 금속이 용출되고 수소 이온이 상기 액체 내에 남아 있게 될 수 있다. Disclosed is a hydrogen byproduct treatment apparatus and a ship ballast water treatment apparatus including the same. The hydrogen byproduct treatment device includes a treatment tank for storing a liquid in which metal ions are dissolved therein; And an elution portion in which one end is immersed in the liquid, wherein the metal ion and the hydrogen gas react with each other, the metal is eluted through the elution portion, and hydrogen ions are introduced into the liquid Can remain.

Description

수소 부산물 처리 장치 및 이를 포함하는 선박 평형수 처리 장치{Hydrogen byproduct treatment device and ship ballast water treatment device having hydrogen byproduct treatment device}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hydrogen byproduct treatment apparatus and a ballast water treatment apparatus including the hydrogen byproduct treatment apparatus,

본 발명은 수소 부산물 처리 장치 및 이를 포함하는 선박 평형수 처리 장치에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus for treating hydrogen byproducts and a ship ballast water treatment apparatus comprising the same.

유조선, 컨테이너선 또는 LNG 화물선과 같은 대형선박의 경우 선박의 안정성 및 균형을 확보하기 수단으로서 선박의 내부에 밸러스트(Ballast) 탱크를 구비하고 있다. 통상적으로 펌프를 이용하여 주변의 해수를 필요에 따라 밸러스트 탱크로 유입하거나 밸러스트 탱크 내의 해수를 유출시키게 되는데, 이와 같이 선박의 밸런스(balance)를 맞추기 위한 해수(혹은 담수)를 평형수(ballast water, 밸러스트 수라고도 함)라 한다. 즉, 화물이 하역되는 경우에는 평형수가 밸러스트 탱크로 유입되도록 하고, 화물이 적재되는 경우에는 밸러스트 탱크에 저장되어 있던 평형수가 배출되도록 하여 선박의 밸런스를 맞출 수 있다. For large vessels such as tankers, container ships or LNG carriers, ballast tanks are provided inside the vessel as a means of ensuring the stability and balance of the vessel. In order to balance the ship's balance, sea water (or fresh water) is circulated through a ballast water, a ballast water, Ballast water "). In other words, in case the cargo is unloaded, the ballast water is allowed to flow into the ballast tank, and when the cargo is loaded, the ballast water stored in the ballast tank is discharged so that the balance of the ship can be balanced.

이처럼 선박 평형수는 부력 조절을 통한 선박의 안전한 운전 및 마찰 감소를 통한 최적 항해를 위해 선박의 흘수를 조절하는 하기 위해 이용된다. Thus, ballast water is used to control ship draft for optimal navigation through safe operation and friction reduction through buoyancy control.

한편, 평형수를 저장한 선박은 제1 국의 해수를 다른 해양 환경의 제2 국의 해양으로 배출하기도 한다. 평형수는 유입하는 지역의 해수이므로 평형수에는 해수에 포함되어 있는 각종 이물질이나 플랑크톤 등의 미생물, 세균 등이 포함된다. 제1 국에서 유입된 평형수가 전혀 다른 환경의 제2 국의 해양에 배출되는 경우, 제1 국의 각종 이물질 또는 미생물 및 세균, 그 밖의 유기물질 등이 제2 국의 해양 생태계에 변화를 초래시키는 위험이 발생할 수 있다.On the other hand, vessels storing ballast water may discharge seawater from a first country to the marine environment of a second country in another marine environment. Since ballast water is seawater in the inflow area, ballast water includes microorganisms such as plankton, bacteria and the like, which are contained in seawater. In the event that ballast water from a first country is discharged into the ocean of a second country in a completely different environment, various foreign substances or microbes and bacteria or other organic substances of the first country may cause a change in the marine ecosystem of the second country Danger may occur.

따라서 국제해사기구(IMO, International Maritime Organization)에서는 새로운 환경 기준을 제정하여 유해생물종의 국가간 이동을 방지하기 위해 선박 평형수에 대하여 수처리를 하도록 하고 있다. Therefore, the International Maritime Organization (IMO) has enacted a new environmental standard that requires water treatment of ship ballast water to prevent the movement of harmful species between countries.

이러한 수처리 기술은 크게 전기분해 방식과 자외선조사 방식이 있다. This water treatment technology is largely an electrolysis method and an ultraviolet ray irradiation method.

도 1은 전기분해 방식의 수처리 과정을 나타낸 도면이다. 1 is a view showing an electrolytic water treatment process.

도 1을 참조하면, 전기분해 방식의 경우 전극관에 전기를 인가하고, 해수로부터 발생되는 염소(Cl)를 이용하여 차아염소산(HClO)을 만든다. 이 차아염소산을 이용하여 선박 평형수에 있는 미생물을 살균하는 수처리를 수행한다. Referring to FIG. 1, in the case of an electrolysis method, electricity is applied to an electrode tube, and hypochlorous acid (HClO) is produced using chlorine (Cl) generated from seawater. This hypochlorous acid is used to perform water treatment to sterilize microorganisms in ship ballast water.

이 과정에서 전기분해 방식의 부산물 중 폭발의 위험성이 있는 수소 가스가 발생한다. 각 규정에서는 이때 발생하는 수소 가스의 안전한 처리에 대하여 명시하고 있지만, 효율적인 방법이 있는 것은 아니다. In this process, hydrogen gas, which is a dangerous explosion among electrolytic by-products, is generated. Each regulation specifies the safe treatment of the hydrogen gas generated at this time, but there is no efficient method.

현재는 폭발 농도 이하로 밸러스트 탱크 내에 보관하거나 일정량을 모아 대기로 배출하고 있을 뿐이며, 한국공개특허공보 제10-2010-0017994호에서도 수소 분리기에 의해 차아염소산염의 생성시에 수소 부산물이 사이드 스트림으로부터 분리되고 이를 대기로 배기시키는 수단이 기재되어 있을 뿐이다. At present, it is only stored in the ballast tank below the explosion concentration, or a certain amount is collected into the atmosphere, and Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2010-0017994 also discloses that the hydrogen byproduct is separated from the side stream during the production of hypochlorite by the hydrogen separator And it is only described in the means for exhausting it to the atmosphere.

한국공개특허공보 제10-2010-0017994호Korean Patent Publication No. 10-2010-0017994

본 발명은 금속의 이온화 경향에 따라 금속의 융해 반응에 반한 용출 과정을 이용하여 가연성 있는 수소 부산물을 안전하게 처리하여 저비용으로 시스템의 안정성을 높일 수 있는 수소 부산물 처리 장치 및 이를 포함하는 선박 평형수 처리 장치를 제공하기 위한 것이다. The present invention relates to a hydrogen byproduct treatment device capable of safely treating combustible hydrogen byproducts using an elution process against the melting reaction of metals according to the ionization tendency of metals and thereby improving the stability of the system at a low cost and a ship ballast water treatment device .

본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.Other objects of the present invention will become readily apparent from the following description.

본 발명의 일 측면에 따르면, 내부에 금속 이온이 융해되어 있는 액체를 저장하는 처리용 탱크와; 수소 가스를 상기 처리용 탱크 내부로 유입시키는 유입구와; 일단이 상기 액체 내에 잠겨 있는 용출부를 포함하되, 상기 금속 이온과 상기 수소 가스가 반응하여 상기 용출부를 통해 금속이 용출되고 수소 이온이 상기 액체 내에 남아 있게 되는 수소 부산물 처리 장치가 제공된다. According to an aspect of the present invention, there is provided a liquid processing apparatus comprising: a processing tank storing a liquid in which metal ions are melted; An inlet for introducing hydrogen gas into the processing tank; There is provided an apparatus for treating a by-product of hydrogen in which an end portion of which is immersed in the liquid, wherein the metal ion and the hydrogen gas react with each other, whereby the metal is eluted through the elution portion and hydrogen ions remain in the liquid.

상기 액체에는 수소보다 이온화경향이 작은 금속 이온이 융해되어 있을 수 있다.The liquid may contain metal ions having a lower ionization tendency than hydrogen.

상기 액체 내의 금속 이온 농도 혹은 산성 농도를 측정하는 농도 측정부를 더 포함할 수 있다.And a concentration measuring unit for measuring the concentration of metal ions or the concentration of acid in the liquid.

한편 본 발명의 다른 측면에 따르면, 밸러스트 탱크에 연결된 메인 배관으로부터 해수의 일부를 유입하는 가압 펌프와; 상기 가압 펌프에 의해 유입된 해수의 일부를 전기분해하는 전기분해조와; 상기 전기분해조에서 생성된 기체 성분의 수소 부산물을 차아염소산을 함유한 전해수와 분리하는 기액분리기와; 상기 기액분리기에 의해 수소 부산물과 분리된 전해수를 상기 메인 배관으로 주입하는 유량 조절 밸브를 포함하는 선박 평형수 처리 장치에 있어서, 상기 기액분리기에서 분리된 상기 기체 성분의 수소 부산물을 금속 이온이 융해되어 있는 액체와 반응시켜 금속이 용출되고 수소 이온이 상기 액체 내에 남아 있도록 처리하는 수소 부산물 처리기를 더 포함하는 선박 평형수 처리 장치가 제공된다. According to another aspect of the present invention, there is provided a ballast tank, comprising: a pressurizing pump for introducing a part of seawater from a main pipe connected to a ballast tank; An electrolysis tank for electrolyzing a part of the seawater introduced by the pressurizing pump; A gas-liquid separator for separating the hydrogen by-product of the gaseous component produced in the electrolytic bath from the electrolytic water containing hypochlorous acid; And a flow control valve for injecting electrolytic water separated from the hydrogen by-product into the main pipe by the gas-liquid separator, wherein the hydrogen by-product of the gaseous component separated from the gas-liquid separator is melted Further comprising a hydrogen byproduct processor for causing the metal to react with the liquid and allowing hydrogen ions to remain in the liquid.

상기 기액분리기에서 분리된 상기 기체 성분의 수소 부산물을 선박 외부로 유출하기 이전에 임시 저장하는 수소 저장탱크와; 상기 기액분리기에서 상기 수소 부산물 처리기로의 제1 경로와 상기 기액 분리기에서 상기 수소 저장탱크로의 제2 경로를 선택적으로 개폐 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.A hydrogen storage tank for temporarily storing the hydrogen byproduct of the gaseous component separated from the gas-liquid separator before flowing out of the vessel; The gas-liquid separator may further include a controller for selectively opening and closing a first path from the gas-liquid separator to the hydrogen byproduct processor and a second path from the gas-liquid separator to the hydrogen storage tank.

상기 수소 부산물 처리기는 상기 액체 내의 금속 이온 농도 혹은 산성 농도를 측정하는 농도 측정부를 포함하되, 상기 제어부는 상기 농도 측정부에서 측정된 상기 금속 이온 농도 혹은 상기 산성 농도를 미리 정해진 설정치와 비교한 결과에 따라 상기 제1 경로 및 상기 제2 경로의 개폐를 결정할 수 있다.Wherein the hydrogen byproduct processor includes a concentration measuring unit for measuring a metal ion concentration or an acid concentration in the liquid, wherein the controller compares the metal ion concentration or the acid concentration measured by the concentration measuring unit with a predetermined set value It is possible to determine opening and closing of the first path and the second path.

상기 수소 부산물 처리기는 상기 액체 내의 금속 이온 농도 혹은 산성 농도를 측정하는 농도 측정부를 포함하되, 상기 제어부는 상기 농도 측정부에서 측정된 상기 금속 이온 농도 혹은 상기 산성 농도를 미리 정해진 설정치와 비교하여 수소 부산물의 추가 처리 가부를 판단하고, 추가 처리가 불가능할 경우 미리 지정된 방식으로 알람 동작을 수행할 수 있다.Wherein the hydrogen byproduct processor includes a concentration measuring unit for measuring a metal ion concentration or an acid concentration in the liquid, wherein the controller compares the metal ion concentration or the acid concentration measured by the concentration measuring unit with a predetermined set value, It is possible to judge whether or not further processing is possible, and if the additional processing is impossible, the alarm operation can be performed in a predetermined manner.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.Other aspects, features, and advantages will become apparent from the following drawings, claims, and detailed description of the invention.

본 발명의 실시예에 따르면, 금속의 이온화 경향에 따라 금속의 융해 반응에 반한 용출 과정을 이용하여 가연성 있는 수소 부산물을 안전하게 처리하여 저비용으로 시스템의 안정성을 높일 수 있는 효과가 있다. According to the embodiment of the present invention, it is possible to safely treat combustible hydrogen by-products using an elution process that is opposite to the melting reaction of the metal according to the ionization tendency of the metal, thereby improving the stability of the system at low cost.

도 1은 전기분해 방식의 수처리 과정을 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 부산물 처리 장치를 포함하는 선박 평형수 처리 장치의 구성 블록도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 부산물 처리 장치의 구성 블록도,
도 4는 금속의 이온화경향을 나타낸 도면. 1 is a view showing an electrolytic water treatment process,
2 is a block diagram of a ship ballast water treatment apparatus including a hydrogen byproduct treatment apparatus according to an embodiment of the present invention;
3 is a structural block diagram of a hydrogen byproduct treatment apparatus according to an embodiment of the present invention;
4 is a graph showing the ionization tendency of a metal.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.

본 명세서에서 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 명세서에서, "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.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms "comprises" or "having" and the like refer to the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Also, the terms " part, "" ... "," module ", and the like described in the specification mean a unit for processing at least one function or operation and may be implemented by hardware or software or a combination of hardware and software .

또한, 각 도면을 참조하여 설명하는 실시예의 구성 요소가 해당 실시예에만 제한적으로 적용되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상이 유지되는 범위 내에서 다른 실시예에 포함되도록 구현될 수 있으며, 또한 별도의 설명이 생략될지라도 복수의 실시예가 통합된 하나의 실시예로 다시 구현될 수도 있음은 당연하다.It is to be understood that the components of the embodiments described with reference to the drawings are not limited to the embodiments and may be embodied in other embodiments without departing from the spirit of the invention. It is to be understood that although the description is omitted, multiple embodiments may be implemented again in one integrated embodiment.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일하거나 관련된 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to the like elements throughout. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 부산물 처리 장치를 포함하는 선박 평형수 처리 장치의 구성 블록도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 부산물 처리 장치의 구성 블록도이며, 도 4는 금속의 이온화경향을 나타낸 도면이다. FIG. 2 is a block diagram of a ship ballast water treatment apparatus including a hydrogen byproduct treatment apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a block diagram of a hydrogen byproduct treatment apparatus according to an embodiment of the present invention, 4 is a graph showing the ionization tendency of the metal.

도 2 및 도 3을 참조하면, 선박 평형수 처리 장치(100), 메인 배관(10), 사이드 배관(20), 밸러스트 탱크(110), 밸러스트 펌프(120), 전처리 필터(125), 전기분해 모듈(130), 가압펌프(131), 전기분해조(132), 정류기(133), 기액분리기(134), 송풍기(135), 유량계(136), 유량 조절 밸브(137), 수소 저장탱크(150), 제어부(170), 수소 부산물 처리기(200), 유입구(210), 용출부(220), 처리용 탱크(230), 농도 측정부(240)가 도시되어 있다. 2 and 3, the ballast water treatment apparatus 100 includes a main pipe 10, a side pipe 20, a ballast tank 110, a ballast pump 120, a pretreatment filter 125, And a hydrogen storage tank (not shown), which is connected to the module 130, the pressurizing pump 131, the electrolytic bath 132, the rectifier 133, the gas-liquid separator 134, the blower 135, the flow meter 136, The control unit 170, the hydrogen byproducts processing unit 200, the inlet 210, the elution unit 220, the processing tank 230, and the concentration measuring unit 240 are shown.

본 발명의 일 실시예에 따른 수소 부산물 처리 장치는 선박 평형수 처리 장치에서 사이드 스트림에 대하여 전기분해 방식을 적용하여 선박 평형수의 살균 처리를 수행하는 과정에서 발생한 부산물인 수소 가스(H2)에 수소 이온보다 상대적으로 이온화 경향이 작은 금속 이온을 반응시켜 수소 가스를 안전하게 처리하는 것을 특징으로 한다. The hydrogen by-product processing apparatus includes a by-product is hydrogen gas (H 2) generated in the process of applying electrolysis with respect to the side stream in the ballast water treatment apparatus performing the sterilization treatment of the ballast water according to an embodiment of the present invention Characterized in that hydrogen ions are safely treated by reacting metal ions having a relatively lower ionization tendency than hydrogen ions.

메인 배관(10)은 선박의 씨 체스트(sea chest)와 밸러스트 탱크(110) 사이에 연결되어 있어 선박 주변의 해수가 밸러스트 펌프(120)에 의해 밸러스트 탱크(110)로 유입되는 주 경로이다. 사이드 배관(20)은 일단이 메인 배관(10)에 연결되어 사이드 스트림을 유입하며, 타단 역시 메인 배관(10)에 연결되어 수처리된 사이드 스트림, 즉 차아염소산을 포함하는 사이드 스트림을 메인 배관(10)에 주입한다. The main piping 10 is connected between the sea chest of the ship and the ballast tank 110 so that seawater around the ship is introduced into the ballast tank 110 by the ballast pump 120. The side piping 20 is connected to the main piping 10 at one end to introduce the side stream and at the other end to the main piping 10 to supply the side stream including the hypochlorous acid to the main piping 10 ).

전처리 필터(125)는 메인 스트림의 상류에서 해양 미생물을 필터링한다. The pre-processing filter 125 filters marine microorganisms upstream of the main stream.

전기분해 모듈(130)은 메인 배관(10)에서 분기된 사이드 배관(20)을 통해 유입된 사이드 스트림에 대하여 전기분해를 통해 차아염소산(잔류염소)을 생성하고, 이를 메인 배관(10) 내에 살균액(전해수)으로 주입하여 선박 평형수를 살균 처리한다. The electrolysis module 130 generates hypochlorous acid (residual chlorine) by electrolyzing the side stream introduced through the side piping 20 branched from the main piping 10 and sterilizes it in the main piping 10 (Electrolytic water) to sterilize ship equilibrium water.

전기분해 모듈(130)은 가압펌프(131), 전기분해조(132), 정류기(133), 기액분리기(134), 송풍기(135), 유량 조절 밸브(137)를 포함한다. The electrolysis module 130 includes a pressurizing pump 131, an electrolytic bath 132, a rectifier 133, a gas-liquid separator 134, a blower 135, and a flow control valve 137.

가압펌프(131)는 전처리 필터(125)를 거친 선박 평형수 중 일부 유량을 전기분해조(132)로 제공한다. 가압펌프(131)는 메인 배관(10)의 상류 측에서 분기된 사이드 배관(20)의 일단 부근에 배치되며, 예를 들어 전기분해조(132)에 안정적인 사이드 스트림의 공급이 가능하도록 일정 압력을 유지할 수 있는 부스터 펌프일 수 있다.The pressurizing pump 131 provides some of the ballast water through the pretreatment filter 125 to the electrolytic bath 132. The pressurizing pump 131 is disposed near one end of the side piping 20 branched from the upstream side of the main piping 10 and supplies a predetermined pressure to the electrolytic bath 132 so as to supply a stable side stream. It can be a maintainable booster pump.

전기분해조(132)는 가압펌프(131)에 의해 유입된 원수, 즉 사이드 스트림을 전기분해하여 살균 물질에 해당하는 차아염소산을 생성한다. 차아염소산은 선박 평형수 내 살균 대상 생물을 사멸시키는 잔류염소에 해당한다. The electrolytic bath 132 electrolyzes the raw water introduced by the pressurizing pump 131, that is, the side stream, and generates hypochlorous acid corresponding to the sterilizing material. Hypochlorous acid corresponds to the residual chlorine which kills the organisms to be sterilized in the ballast water.

전기분해조(132)는 정류기(133)에서 공급되는 전류값에 따라 차아염소산의 생성량을 변화시켜 살균액 농도를 변화시킬 수 있다. The electrolytic bath 132 can change the concentration of the sterilizing liquid by changing the amount of hypochlorous acid produced according to the current value supplied from the rectifier 133.

전기분해조(132)는 양극부와 음극부를 포함하며, 정류기(133)에서 공급되는 전류를 이용한 전기분해 과정을 통해 음극부에서 차아염소산이 생성되며, 양극부에서는 평형수 처리와는 무관한 부산물인 수소 가스(H2)가 생성된다. The electrolytic bath 132 includes an anode portion and a cathode portion. Hypochlorous acid is produced in the cathode portion through an electrolysis process using a current supplied from the rectifier 133, and a byproduct Hydrogen gas (H 2 ) is generated.

기액분리기(134)는 전기분해조(132)에서 생성된 물질 중 평형수 처리에 무관한 부산물인 수소 가스를 분리한다. 즉, 액체 성분의 고농도 차아염소산이 포함된 전해수는 통과시키고, 기체 성분의 수소 가스만을 분리하여 메인 스트림에 주입되는 것을 방지한다. 송풍기(135)는 기체 성분의 분리 방출를 위해 기액분리기(134)에 외부 공기를 유입하도록 구성된다. The gas-liquid separator 134 separates the hydrogen gas, which is a byproduct of the equilibrium water treatment, among the substances generated in the electrolytic bath 132. That is, electrolytic water containing a high concentration of hypochlorous acid as a liquid component is passed through, and only hydrogen gas of a gas component is separated and prevented from being injected into the main stream. The blower 135 is configured to introduce external air into the gas-liquid separator 134 for separate discharge of gas components.

기액분리기(134)에서 기체 성분이 분리된 액체 성분의 전해수는 메인 배관(10)의 하류 지점에서 유량 조절 밸브(137)에 의해 그 유량이 조절되면서 주입되어 메인 스트림에 혼합된다. 주입 유량은 유량계(136)에 의해 측정될 수 있다. The electrolytic water of the liquid component in which the gas component is separated in the gas-liquid separator 134 is injected while being adjusted in flow rate by the flow control valve 137 at the downstream point of the main pipe 10, and is mixed into the main stream. The injection flow rate can be measured by the flow meter 136.

메인 스트림의 하류에 위치하는 메인 배관(10) 내에서는 밸러스트 탱크(110)로 유입되는 해수와 전기분해 모듈(130)에서 생성된 전해수가 혼합되며, 대용량의 해수에 대해 살균 처리가 원활히 수행될 수 있게 된다. In the main piping 10 located downstream of the main stream, the seawater flowing into the ballast tank 110 and the electrolytic water generated by the electrolysis module 130 are mixed, and sterilization treatment can be smoothly performed on the large- .

기액분리기(134)에서는 송풍기(135)의 동작에 의해 수소 가스가 선박 외부로의 배출을 위해 임시 저장하는 수소 저장탱크(150) 혹은 수소 가스를 직접 처리하는 수소 부산물 처리기(200)로 이동하게 된다. In the gas-liquid separator 134, the operation of the blower 135 moves the hydrogen gas to the hydrogen storage tank 150 for temporary storage for discharge to the outside of the ship or the hydrogen byproduct processor 200 for directly processing the hydrogen gas .

도 3을 참조하면, 수소 부산물 처리기(200)는 수소 가스가 유입되는 유입구(210), 금속 이온이 융해되어 있는 액체, 즉 금속 이온 융해액이 담겨있는 처리용 탱크(230), 일단부가 금속 이온 융해액에 잠겨있는 용출부(220)를 포함한다. 3, the hydrogen by-product disposal apparatus 200 includes an inlet 210 into which hydrogen gas flows, a treatment tank 230 containing a liquid in which metal ions are dissolved, that is, a metal ion dissolution liquid, And an elution unit 220 immersed in the fusion liquid.

처리용 탱크(230)에 저장된 액체에는 수소보다 이온화경향이 작은 금속이 이온 상태로 융해되어 있어, 기액분리기(134)에서 수소 가스가 분리되어 유입구(210)를 통해 유입되면 수소 가스는 이온화되고 금속 이온이 전자를 얻어 용출부(220)의 표면에서 금속 결정으로 용출될 수 있다. When the hydrogen gas is separated from the gas-liquid separator 134 and flows through the inlet 210, the hydrogen gas is ionized and the metal Ions can be eluted from the surface of the elution unit 220 to the metal crystal.

예를 들어, 금속 이온이 금(Au)인 경우 시안화금칼륨이 처리용 탱크(230)에 저장되어 있는 금속 이온 융해액일 수 있다. For example, when the metal ion is gold (Au), gold potassium cyanide may be a metal ion dissolution liquid stored in the treatment tank 230.

도 4를 참조하면, 다양한 금속들이 이온화경향 크기에 따라 배열되어 있다. 본 실시예에 따른 수소 부산물 처리기(200)에서 이용되는 금속은 수소보다 이온화경향이 작은 그룹(300)의 금속들(구리(Cu), 수은(Hg), 은(Au), 백금(Pt), 금(Au)) 중 하나일 수 있다. Referring to FIG. 4, various metals are arranged according to the ionization tendency magnitude. The metal used in the hydrogen byproducts disposal apparatus 200 according to the present embodiment may be any of metals (copper (Cu), mercury (Hg), silver (Au), platinum (Pt) Gold (Au)).

예를 들어, 처리용 탱크(230) 내에 금 이온(Au+)이 융해되어 있는 경우에 금 이온과 수소 가스의 반응식은 다음과 같다. For example, when the gold ion (Au +) is dissolved in the treatment tank 230, the reaction formula of the gold ion and the hydrogen gas is as follows.

[반응식][Reaction Scheme]

2Au+ + H2 → 2Au + 2H+ 2Au + + H 2 → 2Au + 2H +

즉, 금 이온이 융해되어 있는 액체에 수소 가스를 유입시키면 금 이온들이 수소로부터 전자를 받아 금과 수소 이온으로 반응하게 되는 것이다. That is, when hydrogen gas is introduced into a liquid in which gold ions are melted, gold ions receive electrons from hydrogen and react with gold and hydrogen ions.

기액분리기(134)에서 수소 저장탱크(150)로의 제1 가스 배관 및 기액분리기(134)에서 수소 부산물 처리기(200)로의 제2 가스 배관에는 각각 제1 가스 밸브(160) 및 제2 가스 밸브(165)가 설치되어 있어 제어부(170)의 제어에 의해 개폐가 조절될 수 있다. The first gas pipe 160 from the gas-liquid separator 134 to the hydrogen storage tank 150 and the second gas pipe from the gas-liquid separator 134 to the hydrogen byproduct- 165 can be adjusted by controlling the controller 170. [

수소 부산물 처리기(200)에서의 처리가 가능한 경우, 제어부(170)는 수소 저장탱크(150)로 연결된 제1 가스 배관은 폐쇄하고 수소 부산물 처리기(200)로 연결된 제2 가스 배관을 개방하도록 제1 가스 밸브(160) 및 제2 가스 밸브(165)의 동작을 제어할 수 있다. The control unit 170 closes the first gas piping connected to the hydrogen storage tank 150 and opens the second gas piping connected to the hydrogen byproduct processor 200. In this case, The operation of the gas valve 160 and the second gas valve 165 can be controlled.

수소 부산물 처리기(200)에서의 처리가 불가능한 경우(예를 들어, 금속 이온의 농도가 설정치 이하가 된 경우), 제어부(170)는 수소 저장탱크(150)로 연결된 제1 가스 배관은 개방하고 수소 부산물 처리기(200)로 연결된 제2 가스 배관을 폐쇄하도록 제1 가스 밸브(160) 및 제2 가스 밸브(165)의 동작을 제어할 수 있다.The control unit 170 opens the first gas pipe connected to the hydrogen storage tank 150 and opens the first gas pipe connected to the hydrogen storage tank 150. In the case where the processing in the hydrogen byproduct processor 200 is not possible (for example, The operation of the first gas valve 160 and the second gas valve 165 may be controlled so as to close the second gas pipe connected to the byproduct processor 200. [

수소 부산물 처리기(200)에서의 처리 가부는 수소 부산물 처리기(200)에 포함된 농도 측정부(240)를 이용하여 확인할 수 있다. The processability in the hydrogen byproduct treatment device 200 can be verified by using the concentration measuring part 240 included in the hydrogen byproduct treatment device 200. [

도 3을 참조하면, 수소 부산물 처리기(200)는 융해된 금속 용액 속의 금속 이온 농도를 측정하는 농도 측정부(240)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 농도 측정부(240)는 금속 이온 농도에 따른 전압-전류 변화 테이블을 미리 저장하고 있어, 전압-전류값을 측정함으로써 금속 이온 농도를 측정할 수 있다. Referring to FIG. 3, the hydrogen byproduct processor 200 may further include a concentration measuring unit 240 for measuring a metal ion concentration in the molten metal solution. For example, the concentration measuring unit 240 stores a voltage-current change table corresponding to the metal ion concentration in advance, and can measure the metal ion concentration by measuring the voltage-current value.

농도 측정부(240)는 금속 이온 농도 대신에 산성 농도(pH)를 측정할 수도 있다. 장시간 수소 가스의 처리에 의해 수소 이온이 증가하는 경우 산성 농도가 높아지게 된다.The concentration measuring unit 240 may measure the acidic concentration (pH) instead of the metal ion concentration. When the hydrogen ions are increased by the treatment with the hydrogen gas for a long time, the acid concentration becomes high.

제어부(170)에서는 농도 측정부(240)에서 측정한 금속 이온의 농도가 미리 정해진 설정치 이하가 되는 경우 혹은 산성 농도가 미리 정해진 설정치 이상이 되는 경우에 추가적인 수소 가스의 처리가 불가능한 것으로 판단하고, 처리용 탱크(230) 내의 금속 이온이 융해되어 있는 액체 및 용출된 금속의 교체가 필요함을 미리 지정된 방식으로 알릴 수 있다. 여기서, 미리 지정된 방식의 알람 동작으로는 경고음 출력, 경고등 점등, 경고화면 표시, 지정된 전화번호로 경고문 전송 등 중 하나 이상을 포함할 수 있다. When the concentration of the metal ions measured by the concentration measuring unit 240 is lower than a predetermined value or when the acid concentration is equal to or higher than a predetermined value, the control unit 170 determines that additional hydrogen gas treatment is impossible. It can be notified in advance that it is necessary to replace the liquid in which the metal ions in the tank 230 are melted and the eluted metal. Here, the alarm operation of the predetermined method may include at least one of outputting a warning sound, turning on a warning lamp, displaying a warning screen, transmitting a warning message to a designated telephone number, and the like.

상기 알림에 따라 금속 이온이 융해되어 있는 액체 및 용출된 금속의 교체를 통해 수소 부산물 처리기(200)의 유지 관리가 용이하게 이루어질 수 있게 된다. According to the notification, maintenance of the hydrogen byproducts processing device 200 can be easily performed through replacement of the liquid in which the metal ions are melted and the eluted metal.

또한, 제어부(170)에서는 추가적인 수소 가스의 처리가 불가능한 것으로 판단한 경우, 제어부(170)는 제1 가스 밸브(160)를 폐쇄하고 제2 가스 밸브(165)를 개방하여 기액분리기(134)에서 방출되는 수소 가스가 수소 저장탱크(150)로 이동하도록 그 이동 경로를 변경할 수도 있다. 이를 통해 수소 부산물 처리기(200)로의 지속적인 수소 가스 유입에 따른 폭발 위험성을 낮출 수 있다. The control unit 170 closes the first gas valve 160 and opens the second gas valve 165 to discharge the gas from the gas-liquid separator 134 It is possible to change the movement route of the hydrogen gas to be transferred to the hydrogen storage tank 150. The risk of explosion due to continuous inflow of hydrogen gas into the hydrogen byproduct processor 200 can be reduced.

이상에서는 수소 부산물을 발생시키는 장치가 선박 평형수 처리 장치인 것을 가정하여 설명하였지만, 이 외에도 본 실시예에 따른 수소 부산물 처리 장치는 수소 가스가 부산물로 발생하는 모든 장치에 적용될 수 있을 것이다. In the above description, it is assumed that the apparatus for generating hydrogen byproducts is a ship ballast water treatment apparatus. In addition, the apparatus for treating hydrogen byproducts according to the present embodiment may be applied to all apparatuses in which hydrogen gas is generated as a by-product.

본 실시예에 따른 가연성 있는 수소 가스를 안전하게 처리할 수 있고, 저비용으로 시스템의 안전성을 높일 수 있게 된다. The combustible hydrogen gas according to the present embodiment can be safely treated and the safety of the system can be improved at low cost.

상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the following claims And changes may be made without departing from the spirit and scope of the invention.

100: 선박 평형수 처리 장치 110: 밸러스트 탱크
120: 밸러스트 펌프 125: 전처리 필터
130: 전기분해 모듈 131: 가압펌프
132: 전기분해조 133: 정류기
134: 기액분리기 135: 송풍기
136: 유량계 137: 유량 조절 밸브
150: 수소 저장탱크 170: 제어부
200: 수소 부산물 처리기 210: 유입구
220: 용출부 230: 처리용 탱크
240: 농도 측정부100: Ship Ballast Water Treatment System 110: Ballast Tank
120: Ballast pump 125: Pretreatment filter
130: electrolysis module 131: pressure pump
132: Electrolysis tank 133: Rectifier
134: gas-liquid separator 135: blower
136: Flow meter 137: Flow control valve
150: hydrogen storage tank 170:
200: hydrogen byproduct processor 210: inlet
220: elution unit 230: treatment tank
240: Concentration measuring unit

Claims (7)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 밸러스트 탱크에 연결된 메인 배관으로부터 해수의 일부를 유입하는 가압 펌프와;
상기 가압 펌프에 의해 유입된 해수의 일부를 전기분해하는 전기분해조와;
상기 전기분해조에서 생성된 기체 성분의 수소 부산물을 차아염소산을 함유한 전해수와 분리하는 기액분리기와;
상기 기액분리기에 의해 수소 부산물과 분리된 전해수를 상기 메인 배관으로 주입하는 유량 조절 밸브를 포함하는 선박 평형수 처리 장치에 있어서,
상기 기액분리기에서 분리된 상기 기체 성분의 수소 부산물을 금속 이온이 융해되어 있는 액체와 반응시켜 금속이 용출되고 수소 이온이 상기 액체 내에 남아 있도록 처리하는 수소 부산물 처리기를 더 포함하되,
상기 기액분리기에서 분리된 상기 기체 성분의 수소 부산물을 선박 외부로 유출하기 이전에 임시 저장하는 수소 저장탱크와;
상기 기액분리기에서 상기 수소 부산물 처리기로의 제1 경로와 상기 기액 분리기에서 상기 수소 저장탱크로의 제2 경로를 선택적으로 개폐 제어하는 제어부를 더 포함하는 선박 평형수 처리 장치.A pressurizing pump for introducing a part of seawater from a main pipe connected to the ballast tank;
An electrolysis tank for electrolyzing a part of the seawater introduced by the pressurizing pump;
A gas-liquid separator for separating the hydrogen by-product of the gaseous component produced in the electrolytic bath from the electrolytic water containing hypochlorous acid;
And a flow control valve for injecting electrolytic water separated from hydrogen by-product into the main pipe by the gas-liquid separator,
Further comprising a hydrogen byproduct processor for reacting the hydrogen byproduct of the gaseous component separated by the gas-liquid separator with a liquid in which the metal ion is dissolved, so that the metal is eluted and the hydrogen ion remains in the liquid,
A hydrogen storage tank for temporarily storing the hydrogen byproduct of the gaseous component separated from the gas-liquid separator before flowing out of the vessel;
Further comprising a control unit for selectively opening and closing a first path from the gas-liquid separator to the hydrogen byproducts processor and a second path from the gas-liquid separator to the hydrogen storage tank. 삭제delete 제4항에 있어서,
상기 수소 부산물 처리기는 상기 액체 내의 금속 이온 농도 혹은 산성 농도를 측정하는 농도 측정부를 포함하되,
상기 제어부는 상기 농도 측정부에서 측정된 상기 금속 이온 농도 혹은 상기 산성 농도를 미리 정해진 설정치와 비교한 결과에 따라 상기 제1 경로 및 상기 제2 경로의 개폐를 결정하는 선박 평형수 처리 장치.5. The method of claim 4,
Wherein the hydrogen byproduct processor includes a concentration measuring unit for measuring a metal ion concentration or an acid concentration in the liquid,
Wherein the control unit determines opening and closing of the first path and the second path according to a result of comparing the metal ion concentration or the acid concentration measured by the concentration measuring unit with a predetermined set value. 제4항에 있어서,
상기 수소 부산물 처리기는 상기 액체 내의 금속 이온 농도 혹은 산성 농도를 측정하는 농도 측정부를 포함하되,
상기 제어부는 상기 농도 측정부에서 측정된 상기 금속 이온 농도 혹은 상기 산성 농도를 미리 정해진 설정치와 비교하여 수소 부산물의 추가 처리 가부를 판단하고, 추가 처리가 불가능할 경우 미리 지정된 방식으로 알람 동작을 수행하는 선박 평형수 처리 장치. 5. The method of claim 4,
Wherein the hydrogen byproduct processor includes a concentration measuring unit for measuring a metal ion concentration or an acid concentration in the liquid,
Wherein the controller compares the metal ion concentration or the acid concentration measured by the concentration measuring unit with a predetermined set value to determine whether the hydrogen byproduct is further processed or not, A ballast water treatment system.
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