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KR20200036804A - 선박 평형수 관리 시스템 - Google Patents

선박 평형수 관리 시스템 Download PDF

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KR20200036804A
KR20200036804A KR1020197017254A KR20197017254A KR20200036804A KR 20200036804 A KR20200036804 A KR 20200036804A KR 1020197017254 A KR1020197017254 A KR 1020197017254A KR 20197017254 A KR20197017254 A KR 20197017254A KR 20200036804 A KR20200036804 A KR 20200036804A
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ballast water
water
ballast
orp
biocide
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Inventor
라스 누프나우
지. 로저스 피터
Original Assignee
에보쿠아 워터 테크놀로지스 리미티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Abstract

선박 평형수 및/또는 냉각수 살생물성 처리 및 소독 시스템으로부터 배출 물을 중화시키기 위한 기법 및 시스템이 제공된다. 상기 시스템은 선박 부력 시스템 및 선박 냉각수 시스템에서 허용 가능한 배출 수준으로 전기촉매적으로 생성된 살생물성 물질의 탈염소화를 조절하기 위해 특히 산화 환원 전위 제어를 이용한다.

Description

선박 평형수 관리 시스템
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 발명의 명칭이 "VARIATION OF OPERATION FOR SEACURE BALLAST WATER TREATMENT SYSTEM"인 2016년 11월 30일자로 출원된 미국 특허 출원 제62/427873호(모든 목적을 위해 본 명세서에 참고로 그 전문이 포함됨)의 이익을 주장한다.
기술분야
본 개시내용은 배 부력 소독 및 생물오손 처리 시스템 및 기법 및 특히 생물학적 활성을 저해하기 위해 그리고 전기촉매적으로 생성된 염소계 산화 물질 또는 살생물제의 중화를 조절하기 위해 산화 환원 전위값 및 보유 기간을 이용하는 것에 관한 것이다.
염소계 소독 시스템은 염소 가스, 벌크 차아염소산나트륨 및 인시츄로 생성된 염소 또는 차아염소산나트륨 전해질 생성장치를 이용할 수 있다. 염소를 제조하기 위한 해수의 전기분해는 냉각 시스템, 예컨대 냉매로서 해수를 사용하는 시스템의 생물오손 제어에 사용된다. 추가로, 자가 세정 관-내-관 전기화학 전지의 발전은 예컨대 엔진 냉각 시스템, 및 공기 컨디셔닝 및 다른 보조 시스템의 생물오손 제어에 대해 갑판 분야에서 전기염소화의 사용을 발생시켰다.
착륙 기반 전기염소화 시스템에 통상적인 시스템 레이아웃은 도 1에 도식적으로 제시된다. 클로라이드-함유수, 예컨대 해수는 소스(1)로부터 회수되고, 염소계 살생물성 물질 또는 살생물제가 생성될 수 있는 전해질 생성장치(3)를 통해 펌프(2)에 의해 펌프질된다. 살생물성 물질을 함유하는 전해질 생성장치(3)의 출구는 저장 탱크(5)로 선택적으로 전달된다. 전원장치(4)는 염소계 살생물성 물질의 생성을 실행하도록 전해질 생성장치(3)에 전기 전류를 제공한다. 저장 탱크(5)는 통상적으로 안전한 농도로 수소 가스 부산물의 희석 또는 분산을 제공하는 하나 이상의 공기 취입장치(6)가 구비된다. 수소 가스 제거는 공기 취입장치 및 탱크 대신에 또는 이것 이외에 하이드로사이클론에 의해 실행될 수 있다. 하나 이상의 투입 펌프(7)는 통상적으로 분배 디바이스(8)에 의해 사용 지점까지 살생물성 물질을 투입하도록 사용될 수 있다. 사용 지점은 통상적으로 물을 또 다른 공정에 제공하는 유입 받침대, 예컨대 냉각 루프(9)(이것으로 제한되지는 않음)이다. 몇몇 분야에서, 탈염소화 시스템(비도시)은 이의 배출 전에 냉각수의 하류 처리를 위해 중화 물질을 사용할 수 있다. 착륙 기반 시스템은 예를 들어 약 500ppm 내지 2,000ppm 염소의 범위의 비교적 높은 농도에서 차아염소산염 용액을 생성할 수 있다.
선박은 안정성 및 기동성을 제공하도록 선박 평형수 탱크를 사용한다. 통상적으로, 밸러스트 탱크는 화물 양륙 조작 후에 또는 동안에 하나의 부두에서 물에 의해 충전된다. 이후, 선박 평형수(ballast water)는 화물 선적 조작 동안에 또 다른 부두에서 배출될 수 있다. 효과적으로, 선박 평형수는, 해로운 생태학적 문제일 수 있는, 제2 부두에서의 수생 위험 종(aquatic nuisance species: ANS)의 도입에 대한 가능성으로, 제1 부두로부터 제2 부두로 옮겨질 수 있다.
선박 평형수에서 ANS의 생물학적 활성을 감소시키거나 저해하도록, 갑판 선박 평형수 관리(ballast water management: BWM) 시스템은 전기염소화 시스템을 이용할 수 있고, 이러한 시스템은 예시적으로 도 2에 도식적으로 예시되어 있다. 통상적으로, BWM 시스템은 예를 들어 염소계 살생물제를 함유하는 염소화 물의 직접 주입에 의해 낮은 염소 배출량에 대해 구성된다. 갑판 시스템에서, 해수는 통상적으로 부스터 펌프(2)를 사용하여 소스, 예컨대 해수 상자(1)로부터, 염소계 살생물제를 생성하도록 통상적으로 전원장치(4)에 의해 전력공급되는, 전해질 생성장치(3)로 전달된다. 전해질 생성장치(3)로부터의 살생물제를 함유하는 생성물 스트림은 통상적으로 분배 디바이스(8)를 통해 해수 상자(1)로 주입된다. 물은 선체 바깥에서(D) 배출될 수 있다. 통상적으로, 염소 농도 분석장치(비도시)는 잔류 염소의 농도를 모니터링하고 유지시키도록 사용된다. 그러나, 이러한 시스템은 밸러스팅 조작이 생길 수 있는 상이한 부두에서 염소 요구량의 변동성을 고려하지 않는다. 예를 들어, 염소 요구량은 해수에서의 질소 화합물의 농도에 의해 영향을 받을 수 있고, 이 농도는 부두마다 그리고 계절마다 유의미하게 변할 수 있다. 염소 요구량의 변동은 다양한 갑판 시스템에서 원하는 또는 허용 가능한 것보다 높은 산화제 농도, 예를 들어 높은 유리 염소 농도를 생성할 수 있고, 이는 결국 선박 시스템 및 보조 유닛 조작, 예컨대 선박 평형수 펌프, 배관 및 탱크(이들로 제한되지는 않음)의 부식을 가속시키거나 촉진할 수 있다. 추가로, 염소 분석장치 제어 계획과 연관된 변동성은 소독 부산물(disinfection by-product: DBP)의 바람직하지 않은 형성을 촉진할 수 있다.
본 개시내용의 하나 이상의 양태는 선박의 선박 평형수 관리(BWM) 시스템에 관한 것일 수 있다. BWM 시스템은 선박 평형수를 선박 평형수 라인을 통해 밸러스트 탱크로 도입하고 밸러스트 탱크에서 보유 시간 후 밸러스트 탱크로부터 선박 평형수를 배출시키도록 구성될 수 있다. BWM 시스템은 살생물제를 선박 평형수로 도입하도록 구성된 살생물제 소스(살생물제 소스는 적어도 하나의 애노드 및 적어도 하나의 캐소드를 구비한 전해질 전지에 유체 흐름 가능하게 연결된 클로라이드-함유수의 소스를 포함함), 적어도 하나의 애노드 및 적어도 하나의 캐소드를 통해 직류를 제공하여서 살생물제를 생성하도록 배치된 전원장치(여기서, 공급된 직류의 인가된 전압은 직류의 목표 암페어수를 달성하도록 조절됨); 및 살생물제의 살생물성 활성을 적어도 부분적으로 중화시키도록 선택된 중화 물질을 배수 선박 평형수로 도입하도록 구성된 중화 시스템을 포함할 수 있다.
BWM 시스템은 전해질 전지로 도입된 클로라이드-함유수의 유속을 조정하도록 구성될 수 있다.
BWM 시스템은 선박 평형수 라인에 유체 흐름 가능하게 연결되고 밸러스트 탱크로 도입시키고자 하는 선박 평형수로부터의 고체의 적어도 일부를 제거하도록 배치된 필터를 추가로 포함할 수 있다.
클로라이드-함유수의 소스는 임의의 선박 냉각수 시스템, 해수 상자 및 클로라이드-함유수 저장 탱크일 수 있다.
살생물제 소스는 선박 평형수 라인으로부터 유체로 격리된 클로라이드-함유수의 소스에 유체 흐름 가능하게 연결된 입구일 수 있다.
BWM 시스템은 배수 선박 평형수의 ORP값을 측정하도록 구성된 제1 산화-환원 전위(oxidation-reduction potential: ORP) 센서를 추가로 포함할 수 있다.
중화 시스템은, 제1 ORP 센서로부터의 측정된 ORP값이 목표 ORP값보다 낮은 경우, OFF 모드에서 중화 물질을 도입하는 것을 중단하도록 구성될 수 있다.
BWM 시스템은 중화 물질 도입 부위로부터 하류에 배수 선박 평형수의 제2 ORP값을 측정하도록 구성된 제2 ORP 센서를 추가로 포함할 수 있다.
하나 이상의 양태는 선박 평형수로 도입되는 염소계 살생물제를 생성하도록 구성된 전해조를 포함하는 염소화 시스템; 전해조의 조작을 조절하도록 구성된 제1 조절장치; 밸러스트 탱크로부터 하류에 유체 흐름 가능하게 연결된 탈염소화 시스템(탈염소화 시스템은 선박으로부터 배출되는 선박 평형수에서 염소계 살생물제를 환원시키도록 선택된 중화 물질의 소스를 포함함); 배출되는 선박 평형수의 ORP값을 결정하도록 구성된 산화-환원 전위(ORP) 센서; 제1 탈염소화 모드 및 제2 탈염소화 모드 중 적어도 하나에서 배출되는 선박 평형수에 대한 중화 물질의 첨가를 조절하도록 구성된 제2 조절장치(여기서, 제2 조절장치는 배출되는 선박 평형수의 ORP값이 목표 ORP값보다 낮은 경우 제1 탈염소화 모드에서 중화 물질의 첨가를 조절하고, 제2 조절장치는 배출되는 선박 평형수의 ORP값이 목표 ORP값 이상인 경우 제2 탈염소화 모드에서 중화 물질의 첨가를 조절함)를 포함하는, 선박의 밸러스트 탱크에 유체 흐름 가능하게 연결 가능한 선박 평형수 관리(BWM) 시스템에 관한 것일 수 있다.
목표 ORP값은 약 200mV보다 낮을 수 있다.
탈염소화 시스템은 배출되는 선박 평형수로의 중화 물질의 도입의 지점으로부터 하류에 선박 평형수의 ORP값을 결정하도록 구성된 제2 ORP 센서를 추가로 포함할 수 있고, 제2 조절장치는, 제2 ORP 센서에 의해 측정된 하류 ORP값이 목표 ORP값보다 큰 경우, 배출되는 선박 평형수에서 중화 물질의 높은 목표 탈염소화 농도에 대한 중화 물질의 첨가를 조절하도록 추가로 구성된다.
BWM 시스템은 제1 조절장치 및 제2 조절장치를 포함하는 통합 제어 시스템을 포함할 수 있다.
하나 이상의 양태는 선박의 밸러스트 탱크로 선박 평형수를 배수시키는 단계; 일정한 유속에서 전해질 전지로 클로라이드-함유수을 도입하는 단계; 일정한 전압에서 전해질 전지를 통해 전류를 인가하여 염소계 살생물제를 생성하기 위한 암페어수를 달성하는 단계; 암페어수를 목표값과 비교하는 단계; 전압을 조정하여 목표값에서 암페어수를 유지시키는 단계; 선박 평형수로 염소계 살생물제를 도입하는 단계; 밸러스트 탱크로부터 선박 평형수를 배출시키는 단계; 및 선박 평형수를 탈염소화하는 단계를 포함하는 선박 선박 평형수를 관리하는 방법에 관한 것일 수 있다.
상기 방법은, 암페어수가 목표값보다 낮은 전류로 떨어지는 경우 및 전압이 최대값에 있는 경우, 전해질 전지로 도입되는 클로라이드-함유수의 유속을 감소시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
선박 평형수의 탈염소화하는 단계는 낮은 탈염소화 모드 및 높은 탈염소화 모드 중 적어도 하나에서 밸러스트 탱크로부터의 이의 배출 동안에 선박 평형수에 중화 물질을 첨가하는 것을 포함할 수 있고, 여기서 탈염소화는, 배출되는 선박 평형수의 ORP값이 목표 ORP값보다 낮은 경우, 낮은 탈염소화 모드에서 수행되고, 탈염소화이 배출되는 선박 평형수의 ORP값이 적어도 목표 ORP값인 경우, 높은 탈염소화 모드에서 수행된다.
본 개시내용의 하나 이상의 양태는 선박에서의 BWM 시스템에 관한 것일 수 있다. 몇몇 경우에, BWM 시스템은 BWM 시스템에서 선박 평형수를 처리하는 것에 관한 것일 수 있다. 몇몇 경우에, BWM 시스템은 살생물제를 사용하는 것을 수반할 수 있다. 몇몇 경우에, BWM 시스템은 살생물제 생성장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, BWM 시스템은 살생물제 생성장치를 포함하는 염소화 시스템, 예를 들어 밸러스트 탱크에서 선박 평형수로 도입되는 염소계 살생물제를 생성하도록 구성된 전해조를 포함할 수 있다. 추가의 경우에, BWM은 선박 평형수에서 살생물제를 적어도 부분적으로 중화시키도록, 예를 들어 환원시키도록 구성된 탈염소화 시스템을 추가로 포함할 수 있다. BWM 시스템은 전해조 및 탈염소화 시스템 중 임의의 하나 이상의 조작을 조절하도록 구성된 제1 조절장치를 추가로 포함할 수 있다. 탈염소화 시스템은 선박으로부터 배출되는 선박 평형수에서 살생물제, 예를 들어 염소계 살생물제를 환원시키도록 선택된 중화 물질의 소스를 포함할 수 있다. 탈염소화 시스템은 배출되는 선박 평형수의 ORP값을 결정하도록 구성된 산화-환원 전위(ORP) 센서를 추가로 포함할 수 있다. 탈염소화 시스템은 제1 탈염소화 모드, 제2 탈염소화 모드 및 제3 탈염소화 모드 중 적어도 하나에서 배출되는 선박 평형수에 대한 중화 물질의 첨가를 조절하도록 구성된 제2 조절장치를 수반할 수 있다. 제2 조절장치는, 배출되는 선박 평형수의 ORP값이 약 200mV 미만의 최대 원하는 값인 경우, 제1 탈염소화 모드에서 중화 물질의 첨가를 조절한다. 제2 조절장치는, 배출되는 선박 평형수의 ORP값이 약 200mV 미만인 경우, 제2 탈염소화 모드에서 중화 물질의 첨가를 조절한다. 제2 조절장치는, 배출되는 선박 평형수의 ORP값이 적어도 약 200mV의 최소 원하는 값인 경우, 제3 탈염소화 모드에서 중화 물질의 첨가를 조절한다.
몇몇 실시형태에서, 탈염소화 시스템은 배출되는 선박 평형수로의 중화 물질의 도입의 지점으로부터 하류에 선박 평형수의 ORP값을 결정하도록 구성된 제2 ORP 센서를 추가로 포함한다.
몇몇 실시형태에서, 제2 조절장치는 배출되는 선박 평형수에서 중화 물질의 높은 목표 탈염소화 농도로의 중화 물질의 첨가를 조절하도록 추가로 구성된다.
몇몇 실시형태에서, 제1 높은 목표 탈염소화 농도는 약 12㎎/ℓ이고, 제2 높은 목표 농도는 약 8㎎/ℓ이고, 제3 높은 목표 탈염소화 농도는 약 8㎎/ℓ이고, 제4 높은 목표 탈염소화 농도는 약 5㎎/ℓ이고, 제5 높은 목표 농도는 약 3㎎/ℓ이다.
몇몇 실시형태에서, 제1 높은 목표 탈염소화 농도는 약 6㎎/ℓ이고, 제2 높은 목표 농도는 약 3㎎/ℓ이고, 제3 높은 목표 탈염소화 농도는 약 6㎎/ℓ이고, 제4 높은 목표 탈염소화 농도는 약 5㎎/ℓ이고, 제5 높은 목표 농도는 약 3㎎/ℓ이다.
몇몇 실시형태에서, 제1 낮은 목표 탈염소화 농도는 약 5㎎/ℓ이고, 제2 낮은 목표 농도는 약 3㎎/ℓ이고, 제3 낮은 목표 탈염소화 농도는 약 5㎎/ℓ이고, 제4 낮은 목표 탈염소화 농도는 약 3㎎/ℓ이고, 제5 낮은 목표 농도는 약 1㎎/ℓ이다.
몇몇 실시형태에서, 제1 낮은 목표 탈염소화 농도는 약 3㎎/ℓ이고, 제2 낮은 목표 농도는 약 1㎎/ℓ이고, 제3 낮은 목표 탈염소화 농도는 약 3㎎/ℓ이고, 제4 낮은 목표 탈염소화 농도는 약 2㎎/ℓ이고, 제5 낮은 목표 농도는 약 1㎎/ℓ이다.
몇몇 실시형태에서, 제1 목표 탈염소화 농도는 약 5㎎/ℓ 내지 약 12㎎/ℓ의 범위이고, 제2 목표 농도는 약 3㎎/ℓ 내지 약 8㎎/ℓ의 범위이고, 제3 목표 탈염소화 농도는 약 5㎎/ℓ 내지 약 8㎎/ℓ의 범위이고, 제4 목표 탈염소화 농도는 약 3㎎/ℓ 내지 약 5㎎/ℓ의 범위이고, 제5 목표 농도는 약 1㎎/ℓ 내지 약 3㎎/ℓ의 범위이다
몇몇 실시형태에서, 제1 목표 탈염소화 농도는 약 3㎎/ℓ 내지 약 6㎎/ℓ의 범위이고, 제2 목표 농도는 약 1㎎/ℓ 내지 약 3㎎/ℓ의 범위이고, 제3 목표 탈염소화 농도는 약 3㎎/ℓ 내지 약 6㎎/ℓ의 범위이고, 제4 목표 탈염소화 농도는 약 2㎎/ℓ 내지 약 5㎎/ℓ의 범위이고, 제5 목표 농도는 약 1㎎/ℓ 내지 약 3㎎/ℓ의 범위이다.
또 다른 양태에 따르면, 본 개시내용의 실시형태는 선박 선박 평형수를 관리하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 선박의 밸러스트 탱크로 선박 평형수를 배수시키는 단계; 전해질로 염소계 살생물제를 생성하는 단계; 선박 평형수로 염소계 살생물제를 도입하는 단계; 밸러스트 탱크로부터 선박 평형수를 배출시키는 단계; 낮은 탈염소화 모드 및 높은 탈염소화 모드 중 적어도 하나에서 밸러스트 탱크로부터의 이의 배출 동안에 선박 평형수에 중화 물질을 첨가함으로써 선박 평형수를 염소화하는 단계를 포함한다. 탈염소화는, 배출되는 선박 평형수의 ORP값이 200mV보다 낮은 경우, 낮은 탈염소화 모드에서 수행된다. 탈염소화는, 배출되는 선박 평형수의 ORP값이 적어도 약 200mV인 경우, 높은 탈염소화 모드에서 수행된다.
몇몇 실시형태에서, 상기 방법은 중화 물질의 첨가 후 선박 평형수 배출의 제2 ORP값을 결정함으로써 선박 평형수의 탈염소화를 확인하는 단계를 추가로 포함한다. 배출되는 선박 평형수의 탈염소화는 (a) 제2 ORP값이 낮은 탈염소화 모드에서 탈염소화가 수행될 때 중화 물질을 첨가하기 전에 선박 평형수의 ORP값보다 낮은 것 및 (b) 제2 ORP값이 높은 탈염소화 모드에서 탈염소화가 수행될 때 약 300mV보다 낮은 것 중 적어도 하나의 경우 확인된다.
또 다른 양태에 따르면, 본 개시내용의 실시형태는 선박 평형수의 소스로부터 선박 평형수를 밸러스트 탱크로 도입하고 밸러스트 탱크로부터 선박 평형수를 배출시키도록 구성된 선박의 선박 평형수 시스템에 유체 흐름 가능하게 연결된 BWM 시스템을 제공한다. BWM 시스템은 선박 평형수의 소스로부터의 선박 평형수의 제1 ORP값 및 밸러스트 탱크로부터 배출된 선박 평형수의 제2 ORP값 중 적어도 하나를 측정하도록 배치된 산화-환원 전위(ORP) 센서; 차아염소산염 살생물제를 전해로 생성하도록 구성되고 생성된 차아염소산염 살생물제의 적어도 일부를 선박 평형수로 도입하도록 배치된 염소화 시스템; 낮은 탈염소화 모드 및 높은 탈염소화 모드 중 적어도 하나에서 밸러스트 탱크로부터 배출된 선박 평형수로 중화 물질을 도입하도록 구성된 탈염소화 시스템을 포함한다.
몇몇 실시형태에서, BWM 시스템은 선박 평형수의 소스로부터 선박 평형수를 배출시키고 밸러스트 탱크로 선박 평형수를 도입하도록 배치된 선박 평형수 펌프; 선박 평형수의 소스로부터 선박 평형수에서의 고체의 적어도 일부를 제거하도록 배치된 필터; 및 밸러스트 탱크로부터 배출된 평형수의 제3 ORP값을 측정하도록 배치된 제2 ORP 센서를 추가로 포함한다.
몇몇 실시형태에서, BWM 시스템은 염소화 시스템의 상류에 유체 흐름 가능하게 연결된 클로라이드 함유수의 소스를 추가로 포함하고, 염소화 시스템은 클로라이드-함유수로부터 차아염소산염 살생물제를 전해로 생성하도록 추가로 구성된다.
몇몇 실시형태에서, BWM 시스템은 필터의 상류에 선박 평형수로 생성된 차아염소산염 살생물제의 적어도 일부를 도입하도록 구성된 염소화 시스템을 추가로 포함한다.
몇몇 실시형태에서, BWM 시스템은 클로라이드 함유수의 소스(선박 냉각수 시스템의 하나임), 해수 상자 및 물 저장 탱크를 추가로 포함한다.
몇몇 실시형태에서, BWM 시스템은 제3 ORP값에 기초하여 밸러스트 탱크로부터 배출된 선박 평형수의 탈염소화를 확인하도록 구성된 조절장치를 추가로 포함한다.
동반한 도면은 도면에서 규모 조정되어 그려지도록 의도되지 않는다. 다양한 도면에서 예시된 각각의 동일한 또는 거의 동일한 성분은 동일한 숫자로 표시된다. 명확성의 목적을 위해, 모든 성분은 모든 도면에서 표지되지 않을 수 있다. 도면에서:
도 1은 착륙 기반 전기염소화 시스템의 도식적 예시도;
도 2는 갑판 전기염소화 시스템의 도식적 예시도;
도 3은 본 개시내용의 적어도 하나의 양태에 따른 갑판 처리 시스템(200)의 도식적 예시도;
도 4는 본 개시내용의 몇몇 양태에 따른 처리 시스템의 또 다른 도식적 예시도;
도 5는 본 개시내용의 하나 이상의 양태에 따른 실행될 수 있는 제어 시스템의 묘사도;
도 6은 본 개시내용의 몇몇 양태에 따른 갑판 소독 제어 계획의 도식적 예시도;
도 7은 본 개시내용의 몇몇 양태에 따라 실행될 수 있는 중화 제어 계획의 도식적 예시도; 및
도 8은 본 개시내용의 몇몇 양태에 따른 선박 평형수 관리 시스템의 도식적 예시도.
본 개시내용의 하나 이상의 양태는 선박 평형수 관리 시스템에 관한 것이다. 본 개시내용의 몇몇 양태는 ANS 분산의 가능성을 감소시킬 수 있는 선박 평형수 관리 시스템 및 기법을 제공한다. 본 개시내용의 하나 이상의 양태는 선박 평형수 관리 시스템에서의 전기염소화 시스템에 관한 것이다. 본 개시내용의 또 다른 양태는 선박 평형수의 전해질 처리를 이용하는 선박 평형수 관리 시스템을 제공한다. 본 개시내용의 다른 양태는 ANS를 교정하기에 충분한 선박 평형수에서 산화 환원 전위값을 유지시키는 선박 평형수 관리 시스템 및 기법을 제공한다. 본 개시내용의 다른 양태는 선박 평형수가 배출될 수 있기 전에 추가의 교정 하위시스템 및 기법 없이 살생물제 농도를 제어하는 선박 평형수 관리 시스템 및 기법을 제공한다. 본 개시내용의 몇몇 유리한 양태는 산화 살생물성 물질의 과량의 또는 바람직하지 않은 수준의 가능성을 감소시키는 시스템 및 기법을 제공한다. 본 개시내용의 하나 이상의 추가의 양태는 살생물제의 허용 가능한 수준을 갖는 배수 선박 평형수를 제공하는 선박 평형수 관리 시스템을 수반한다. 본 개시내용의 추가의 양태는 기존의 선박 선박 평형수 관리 시스템의 레트로피팅 또는 변형을 제공한다. 본 개시내용의 하나 이상의 양태는, 몇몇 경우에, 선박 부력 시스템에서 선박 평형수의 처리를 위한 소독 시스템 및 기법 및 다른 선박 시스템에서 생물오손 제어 또는 처리에 관한 것이다. 본 개시내용의 하나 이상의 양태는 특히 냉각수 시스템 및 선박 평형수 시스템에 대한 갑판 처리 시스템에 관한 것일 수 있다. 본 개시내용의 더욱 추가의 양태는 임의의 상기 기재된 양태를 수월하게 하는 것에 관한 것이다.
몇몇 경우에, 선박 평형수 관리 시스템은 밸러스트 라인 또는 밸러스트 라인들을 통해 선박 평형수의 하나 이상의 소스에 유체 흐름 가능하게 연결된, 단독의 또는 조합된, 하나 이상의 밸러스트 탱크를 포함한다. 몇몇 경우에, 선박 평형수 관리 시스템은 살생물성 물질 또는 살생물제, 또는 살생물제의 소스를 추가로 포함한다. 본 명세서에 사용된 바와 같은, 살생물제는 선박 평형수 내의 유기체, 통상적으로 미생물을 중화시키거나, 불활성화시키거나, 소독하거나, 불활성이 되거나 적어도 추가의 생물학적 활성을 할 수 없게 하는 임의의 물질이다. 몇몇 구성에서, 살생물제는 염소계 산화 물질일 수 있다. 선박 평형수 관리 시스템의 더욱 몇몇 실시형태에서, 살생물제는 인시츄로 생성될 수 있다. 예를 들어, 살생물제의 소스는 클로라이드-함유수로부터 염소계 살생물제를 전해로 생성하도록 구성된 전해조를 포함할 수 있다.
선박 평형수 관리 시스템의 조작은 선박 평형수의 적어도 하나의 측정된 특징에 기초할 수 있다. 본 개시내용의 몇몇 양태는, 바람직하게는 선박 평형수 시스템의 물 함유 구조의 아주 적은 또는 최소 부식, 및 잠재적으로 해로운 소독 부산물의 아주 적은 또는 최소 형성을 가지면서, 선박 평형수의 소독을 여전히 제공하거나 심지어 보장하는 살생물제의 최소 수준을 제공할 수 있다. 본 개시내용의 몇몇 양태는 적어도 부분적으로 처리된 또는 처리되는 물, 예를 들어 밸러스트 탱크로 도입되는 선박 평형수의 산화 환원 전위에 기초한 시스템을 제공할 수 있다. 본 개시내용의 몇몇 특정한 양태는, 선박 구조의 부식 및 보조 유닛 조작, 및, 몇몇 경우에, 잠재적으로 해로운 소독 부산물의 최소 또는 적어도 감소된 형성의 가능성을 최소화하거나 적어도 감소시키면서, 유리하게는 살생물제의 최소 수준(예를 들어, 이용 가능한 염소가 없음)을 제공하거나, 생물학적 활성의 효과적인 불활성화 또는 선박 평형수의 소독을 보장하는 살생물제 농도를 수반하는 시스템 및 기법을 제공한다.
몇몇 경우에, 선박 평형수 관리 시스템은 선박 평형수를 선박 평형수 라인을 통해 밸러스트 탱크로 도입하고 밸러스트 탱크로부터 선박 평형수를 배출시키도록 구성될 수 있다. 상기 시스템은 통상적으로 선박 평형수로 살생물제를 도입하도록 구성된 살생물제 소스 및 중화 물질의 제1 투입 속도에서의 낮은 모드 및 중화 물질의 제2 투입 속도에서의 높은 모드 중 적어도 하나에서 중화 물질 도입 부위에서 도입 기간 동안 배수 선박 평형수로 중화 물질을 도입하도록 구성된 중화 시스템을 포함한다. 통상적으로, 제1 투입 속도는 제2 투입 속도보다 낮고, 중화 물질은 살생물제의 살생물성 활성을 적어도 부분적으로 중화시키도록 선택된다. 몇몇 구성에서, 중화 시스템은 도입 기간 동안 높은 모드에서 배수 선박 평형수로 중화 물질을 도입한다. 상기 시스템은 선박 평형수 라인을 통해 밸러스트 탱크로 선박 평형수를 펌프질하도록 배치된 선박 평형수 펌프를 추가로 포함한다. 상기 시스템은 선박 평형수 라인에 유체 흐름 가능하게 연결되고 밸러스트 탱크로 도입되는 선박 평형수로부터 고체의 적어도 일부를 제거하도록 배치된 필터를 추가로 포함한다. 살생물제 소스는 필터의 상류에서 살생물제의 적어도 일부를 도입하도록 구성된다. 살생물제 소스는 클로라이드-함유수의 소스로부터 살생물제를 전해로 생성하도록 구성된 전해조를 포함하고; 클로라이드-함유수의 소스는 임의의 선박 냉각수 시스템, 해수 상자 및 클로라이드-함유수 저장 탱크이다. 살생물제 소스는 선박 평형수 라인으로부터 유체로 격리된 클로라이드-함유수의 소스에 유체 흐름 가능하게 연결된 입구를 포함한다. 상기 시스템은 중화 물질 도입 부위의 상류에 배수 선박 평형수의 제1 ORP값을 측정하도록 구성된 제1 ORP 센서를 추가로 포함한다. 중화 시스템은, 도입 기간 후, 제1 ORP값이 목표 ORP값보다 적은 경우 OFF 모드에서 중화 물질을 도입하는 것을 중지한다. 상기 시스템은 중화 물질 도입 부위로부터 하류에 배수 선박 평형수의 제2 ORP값을 측정하도록 구성된 제2 ORP 센서; 및 제1 ORP값과 제2 ORP값 사이의 차이가 공차 ORP값 내인 경우 배수 선박 평형수에서 살생물제의 중화를 확인시키도록 구성된 조절장치를 추가로 포함한다. 중화 시스템은 높은 모드에서 중화 물질을 도입하는 것을 중단하고, 도입 기간 후, 제1 ORP값이 목표 ORP값보다 작은 경우, 낮은 모드에서 중화 물질을 도입한다. 상기 시스템은 중화 물질 도입 부위로부터 하류에 배수 선박 평형수의 제2 ORP값을 측정하도록 구성된 제2 ORP 센서를 추가로 포함하고, 조절장치는, 제2 ORP값이 제1 ORP값보다 낮은 경우, 배수 선박 평형수에서 살생물제의 중화를 확인시키도록 구성될 수 있다. 중화 시스템은, 도입 기간 후, 제1 ORP값이 목표 ORP값보다 큰 경우, 높은 모드에서 중화 물질을 도입하는 것을 계속한다. 조절장치는, 제2 ORP값이 정합도 ORP값보다 낮은 경우, 배수 선박 평형수에서 살생물제의 중화를 확인시키도록 구성될 수 있다.
본 개시내용의 몇몇 양태는 또한 밸러스트 라인을 통해 밸러스트 탱크로부터의 배수 선박 평형수의 배출을 관리하는 것에 관한 것일 수 있다. 관리는 배수 선박 평형수의 제1 ORP값을 결정하는 단계 및 도입 기간 동안에 일정한 투입 속도에서 배수 선박 평형수로 중화 물질을 도입하는 단계를 수반할 수 있다. 중화 물질은 통상적으로 배수 선박 평형수에서 살생물제의 살생물성 활성을 적어도 부분적으로 중화시키도록 선택된다. 관리는 배수 선박 평형수로 중화 물질을 도입한 후 배수 선박 평형수의 제2 ORP값을 결정하는 단계 및, 도입 기간 후, 제1 ORP값이 목표 ORP값보다 낮은 경우 중화 물질의 도입을 중단하는 단계 또는 제1 ORP값이 목표 ORP값보다 낮은 경우 투입 속도를 제2 투입 속도로 감소시키는 단계, 또는 제1 ORP값이 목표 ORP값보다 큰 경우, 일정한 투입 속도에서 중화 물질의 도입을 계속하는 단계를 수반할 수 있다. 살생물제는 수원으로부터 클로라이드-함유수로서 전해질로 있을 수 있고, 여기서 수원은 밸러스트 라인으로부터 유체로 격리된다. 적어도 약 40마이크론의 적어도 하나의 치수를 갖는 적어도 일부 미립자 또는 유기체는 밸러스트 탱크로 선박 평형수를 도입하기 전에 제거될 수 있다. 선박 평형수로부터 미립자 또는 유기체의 적어도 제1 부분을 제거하기 전에 살생물제의 제1 부분은 선박 평형수로 도입될 수 있고, 미립가 제거된 선박 평형수가 밸러스트 탱크로 도입되기 전에 살생물제의 제2 부분은 선박 평형수로 도입될 수 있다. 관리는 제1 ORP값과 제2 ORP값 사이의 차이에 기초하여 살생물제의 중화를 확인하는 것을 추가로 포함할 수 있다. 목표 ORP값은 통상적으로 약 200mV이다.
본 개시내용의 또 다른 양태는 조절장치에 의해 실행될 때, 조절장치가 선박의 밸러스트 라인을 통해 밸러스트 탱크로부터 배출되는 배수 선박 평형수의 ORP의 측정된 ORP값 표시를 수신하게 하고; 도입 기간에 대해 제1 투입 속도에서 중화 물질의 소스로부터 배수 선박 평형수로 중화 물질을 도입시키고(여기서, 중화 물질은 배수 선박 평형수에서 살생물제의 살생물성 활성을 적어도 부분적으로 중화시키도록 선택됨); 측정된 ORP값이 목표 ORP값보다 낮은 경우, 도입 기간 후 중화 물질의 도입을 중단시키거나, 측정된 ORP값이 목표 ORP값보다 낮은 경우, 도입 기간 후 제1 투입 속도를 제2 투입 속도로 감소시키거나, 측정된 ORP값이 목표 ORP값보다 큰 경우, 도입 기간 후 제1 투입 속도에서 중화 물질의 도입을 유지시키는, 컴퓨터 실행 가능한 설명서를 갖는 비일시적 컴퓨터 판독 가능한 매체에 관한 것일 수 있다.
몇몇 구성에서, 상기 시스템은 선박 평형수의 소스, 예를 들어 해수; 선박 평형수의 산화 환원 전위를 나타내는 측정된 신호를 측정하고 전송하도록 배치된 센서; 살생물제를 선박 평형수로 도입하도록 배치된 살생물제 소스; 및 적어도 부분적으로 측정된 신호 및 처리 ORP값(통상적으로 약 200mV 내지 약 1,000mV의 범위임)에 기초하여, 센서로부터 측정된 신호를 수신하도록 배치되고 출력 신호를 생성하고 살생물제 소스로 전송하여서 선박 평형수로의 살생물제의 도입의 속도를 조절하도록 구성된 조절장치를 포함할 수 있다. 몇몇 경우에, 살생물제 소스는 클로라이드 함유수로부터 할로겐계 살생물제를 생성하도록 구성된 전기염소화 시스템을 포함할 수 있다. 다른 경우에, 전기염소화 시스템은 선박 평형수, 해수, 클로라이드 종을 함유하는 물 또는 이들의 조합의 소스에 유체 흐름 가능하게 연결된 입구를 포함할 수 있고, 살생물제로서 차아염소산염 화합물을 생성하도록 구성될 수 있다. 전기염소화 시스템은 이의 하류의 지점에서 선박 평형수, 해수, 클로라이드 종을 함유하는 물 또는 이들의 조합의 소스의 출구에 유체 흐름 가능하게 연결된 제1 출구를 포함할 수 있다. 몇몇 경우에, 전기염소화 시스템은 밸러스트 탱크 입구의 상류에 그리고 전기염소화 시스템 입구의 하류에 유체 흐름 가능하게 연결된 제2 출구를 포함할 수 있다. 전기염소화 시스템은 통상적으로 차아염소산염 화합물 및 산소화된 종을 생성하도록 구성된다. 몇몇 경우에, 출력 신호는 통상적으로 적어도 약 1,000 Amp/㎡의 전기염소화 시스템의 전해조를 통해 전기 전류 밀도를 조절한다. 갑판 물 처리 시스템의 더욱 추가의 실시형태에서, 처리 ORP값은 약 500mV 내지 약 750mV의 범위이다. 추가로, 처리 ORP값은 수정된 또는 조절된 소독 요건에 기초할 수 있다. 조절장치는 갑판 냉각 시스템으로 도입된 물에서 목표 생물오손 제어 값을 달성하도록 해수 상자로의 살생물제의 도입의 속도를 조절하도록 또한 구성될 수 있다. 상기 시스템은 전해조의 하류에 유체 흐름 가능하게 연결된 탈기 탱크를 추가로 포함할 수 있다. 선박 평형수, 해수, 클로라이드 종을 함유하는 물 또는 이들의 조합의 소스는 갑판 냉각수 시스템에 유체 흐름 가능하게 연결될 수 있는 해수 상자일 수 있다.
선박 평형수를 관리하는 것에 관한 본 개시내용의 하나 이상의 양태는 밸러스트 라인을 통해 선박 평형수의 소스로부터 밸러스트 탱크로 도입되는 선박 평형수를 처리하는 것에 관한 것일 수 있다. 이의 몇몇 실시형태에서, 밸러스트 탱크로 도입되는 물을 처리하는 방법은 살생물제를 물로 도입하는 단계; 및 살생물제의 도입의 속도를 조절하여 물에서 약 200mV 내지 약 1,000mV의 범위의 목표 물 산화 환원 전위값을 달성하는 단계를 포함할 수 있다. 살생물제를 도입하는 것은 적어도 하나의 할로겐화 종을 포함하는 살생물제 스트림을 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 살생물제의 도입의 속도를 조절하는 것은 살생물제 생성장치의 조작 매개변수를 조절하여서 약 500mV 내지 약 750mV의 범위에서 목표 물 산화 환원 전위값을 달성하는 것을 포함할 수 있다. 밸러스트 탱크로 도입되는 물을 처리하는 방법은 물의 소스로 살생물제 스트림의 일부를 도입하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 밸러스트 탱크로 도입되는 물을 처리하는 방법은 물의 소스로의 살생물제의 첨가의 속도를 조절하여서 살생물제의 원하는 생물오손 제어 농도를 달성하는 것을 추가로 포함할 수 있다. 몇몇 유리한 실시형태에서, 물을 처리하는 방법은 전해조에서 클로라이드 함유수을 전기분해하는 단계를 포함할 수 있다. 소스로부터 물의 일부를 전기분해하는 것은 차아염소산염을 포함하는 살생물제 스트림 및 몇몇 경우에 차아염소산염 및 산소화된 종을 포함하는 살생물제 스트림을 생성하는 것을 포함할 수 있다. 클로라이드 함유수의 소스는 갑판 냉각 시스템에 유체 흐름 가능하게 연결된 해수 상자를 포함할 수 있다. 몇몇 경우에, 클로라이드 함유수의 소스는 밸러스트 탱크로 선박 평형수를 도입하는 밸러스트 라인으로부터 유체로 격리된다. 그러나, 다른 구성에서, 클로라이드 함유수의 소스는 이들에 걸쳐 순환하는 해수를 갖는 냉각 시스템, 또 다른 밸러스트 탱크, 별개의 저장 탱크, 또는 이들의 조합일 수 있다. 또 다른 구성에서, 클로라이드 함유수의 소스는 예를 들어 해수 상자로부터 해수에 의해 적어도 부분적으로 충전될 수 있는 저장 탱크일 수 있다.
본 개시내용의 하나 이상의 양태는 밸러스트 라인에 걸쳐 해수의 소스에 연결된 밸러스트 탱크를 갖는 선박 평형수 시스템을 변경시키는 방법에 관한 것일 수 있다. 이의 몇몇 실시형태에서, 선박 평형수 시스템을 변경시키는 방법은 전해조의 입구를 해수의 소스에 연결하는 단계, 전해조 출구의 출구를 탈기 탱크의 입구에 연결하는 단계, 조절장치를 전해조 및 탈기 탱크의 출구의 하류에 배치된 산화 환원 전위 센서에 연결하는 단계를 포함할 수 있다. 조절장치는 바람직하게는 전해조의 조작 매개변수를 조절하여 밸러스트 탱크로 도입되는 해수에서 약 200mV 내지 약 1,000mV의 범위의 목표 산화 환원 전위값을 달성하도록 구성된다. 목표 산화 환원 전위값은 약 500mV 내지 약 750mV의 범위일 수 있다. 선박 평형수 시스템을 변경시키는 방법은 탈기 탱크 출구를 밸러스트 탱크의 입구에 연결하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 추가로, 선박 평형수 시스템을 변경시키는 방법은 탈기 탱크 출구를 해수의 소스에 연결하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 해수의 소스와 밸러스트 탱크 사이에 연결된 필터의 상류에 산화 환원 전위 센서를 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 소스 또는 해수는 유리하게 클로라이드 함유수을 저장하는 해수 상자 또는 저장소를 포함할 수 있다. 갑판 물 처리 시스템은 650ppm 내지 750ppm의 범위인 목표 산화 환원 전위값을 가질 수 있다. 센서는 금-선단 전극을 포함할 수 있다. 갑판 물 처리 시스템은 밸러스트 탱크에서 유리 염소 농도 및 물의 산화 환원 전위 중 적어도 하나를 측정하도록 배치된 제2 센서를 추가로 포함할 수 있다. 갑판 물 처리 시스템은 유리 염소 농도, 전체 염소 농도 및 밸러스트 탱크로부터 배출되는 물의 산화 환원 전위값 중 적어도 하나를 나타내는 제2 측정된 신호를 측정하고 전송하도록 배치된 제2 센서를 가질 수 있다. 갑판 물 처리 시스템은 제2 측정된 신호를 수신하고 적어도 부분적으로 제2 측정된 신호 및 목표 유리 염소 농도, 목표 전체 염소 농도 및 제2 목표 산화 환원 전위값 중 적어도 하나에 기초하여 제2 출력 신호를 생성하도록 추가로 구성된 조절장치를 포함할 수 있다.
본 개시내용의 하나 이상의 양태는 물의 바디에서 선박에서의 갑판 물 처리 시스템에 관한 것일 수 있다. 처리 시스템은 적어도 하나의 클로라이드 종을 함유하는 물의 소스, 이 소스 및 물의 바디 중 적어도 하나에 유체 흐름 가능하게 연결된 필터, 필터로부터 하류에 유체 흐름 가능하게 연결된 밸러스트 탱크, 해수의 산화 환원 전위를 나타내는 측정된 신호를 측정하고 전송하도록 배치된 센서, 밸러스트 탱크로 살생물제를 도입하도록 배치된 살생물제 소스, 및 센서로부터 측정된 신호를 수신하고, 적어도 부분적으로 약 200mV 내지 약 1,000mV의 범위의 측정된 신호 및 목표 산화 환원 전위값에 기초하여 출력 신호를 생성하고 살생물제 소스로 전송하여서 밸러스트 탱크 및 필터로 도입되는 물 중 적어도 하나로 살생물제의 도입의 속도를 조절하도록 구성된 조절장치를 포함할 수 있다.
갑판 물 처리 시스템에 관한 추가의 실시형태는 선박이 해수에 있지 않을 때 해수의 소스, 클로라이드 종을 함유하는 물, 또는 이들의 혼합물(해수를 저장하도록 사용된 저장 용기일 수 있음), 클로라이드 종을 함유하는 물 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 따라서, 예를 들어, 해수는, 선박이 담수 바디를 통해 수송할 때, 하나 이상의 저장소에서 축적되고 저장되고, 본 명세서에 기재된 하나 이상의 살생물제 소스에 의해 이용될 수 있다. 실제로, 몇몇 실시형태에서, 2개 이상의 밸러스트 탱크를 갖는 선박은 해수를 저장하도록 임의의 밸러스트 탱크를 이용하고 후속하여 살생물제 소스에 대한 클로라이드 함유수의 소스로서 저장된 해수의 적어도 일부를 이용할 수 있다.
본 개시내용의 하나 이상의 양태는 선박 물 시스템의 생물오손 제어를 제공한다. 예를 들어, 소독에서 사용된 전기촉매적으로 생성된 물질은 통상적으로 소독에 사용된 것보다 낮은 산화제 농도에서 선박의 냉각 시스템의 생물오손을 저해하도록 또한 사용될 수 있다.
염소 요구량은 염소와 반응하는 무기 및 유기 화합물의 존재와 관련될 수 있다. 염소 요구량이 충족될 때까지, 소독에 이용 가능한 유리 염소가 없을 것이다. 질소 화합물이 존재하는 경우, 클로르아민은 형성될 수 있고, 이는 유리 염소보다 약한 살생물제인 것으로 생각된다. 염소 용량(CD)은 통상적으로, 식 (1)의 관계식으로 표시된 바대로, 전체 잔류 염소(TRC)와 염소 요구량(요구량염소)에 따라 달라진다.
Figure pct00001
전체 잔류 염소는 식 (2)의 관계식으로 표시될 수 있다.
Figure pct00002
존재할 때, 유리 염소, 예컨대 HOCl은 통상적으로 식 (3)의 관계식에 따라 해리한다.
Figure pct00003
차아염소산(HOCl)은 바람직한 살생물제이다. 그러나, 염소 처리의 유효성을 규정하기 위한 TRC의 사용은 클로르아민 농도의 가변성이 5ppm만큼 낮은 것에서 40ppm만큼 높을 것으로 효과적인 TRC의 범위를 생성할 수 있으므로 특히 오염된 부두 항구로부터 선박 위로 펌프질되는 선박 평형수를 처리하기 위해 소독 유효성의 정확한 예측을 제공할 수 없다. 요구량 변동을 수용하도록 초과의 유리 염소가 사용되는 경우, 바람직하지 않은 부식 위험, 예컨대 선박 강철 구조의 부식은 또한 잠재적으로 독성인 소독 부산물, 예컨대 트라이할로메탄(THM)을 형성시키고, 이는 통상적으로 염소 요구량 및 이용 가능한 유리 염소의 수준에 따라 달라진다.
본 개시내용은 따라서 예를 들어 선박 평형수의 효과적인 소독을 발생시키는 수준에서 살생물제 첨가 또는 도입의 신뢰할만한 제어를 제공하는 시스템 및 기법을 제공한다. 실제로, 본 개시내용의 몇몇 양태는 과염소화의 가능성을 감소시키는 시스템 및 기법을 제공한다. 본 개시내용의 더욱 추가의 양태는 가능성 부식 및 부산물 생성을 최소화하거나 감소시키는 효과적인 살생물제 용량의 선택, 모니터링 및 조절을 가능하게 하는 시스템 및 기법을 수반할 수 있다. 본 개시내용의 바람직한 양태는 국소 해수 조건, 예컨대 염소 요구량, 오염 수준 및 pH에 독립적인 임의의 부두에서의 선박 평형수의 효과적인 소독을 제공하고, 이들은 측정된 ORP 또는 레독스 전위에 의해 표시된 바대로 충분한 살생물제 산화 강도를 유지시키는 본 개시내용의 양태를 이용함으로써 보장될 수 있다.
물의 산화 환원 또는 레독스 전위를 측정하도록 구성된 적어도 하나의 ORP 프로브 또는 센서는 본 개시내용의 하나 이상의 실시형태에서 사용될 수 있다. 측정된 전위는 본 개시내용의 몇몇 양태에서 통상적으로 HOCl인 물 중의 대부분의 활성 산화제 또는 환원제에 의해 정의될 수 있다. 그러나, 해수가 통상적으로 약 50ppm 내지 약 60ppm 나트륨 브로마이드를 포함하므로, 염소를 사용하는 해수 소독은 적어도 부분적으로 식 (4)에 따라 전환된 브롬화 종, 예를 들어 하이포아브로민산을 통해 실행될 수 있다.
Figure pct00004
특정한 분야에 대한 레독스 전위(Eh)는 통상적으로 Nernst 식 (5)에 기초한다.
Figure pct00005
식 중, Eh는 반응의 레독스 전위이고, E0은 표준 전위이고, RT/nF는 Nernst 수이고, Aox는 산화제의 활성을 나타내고, Ared는 환원제의 활성을 나타낸다.
염소는 통상적으로 1490mV의 표준 전위를 갖고, 브롬은 통상적으로 1330mV의 표준 전위를 갖는다. 7 내지 8.4의 범위 내인 해수의 통상적인 pH에서, HOBr의 농도는 HOCl의 농도보다 더 안정하다. 예를 들어, 8.0의 pH에서 비해리된 HOBr 종은 약 83%에 있는 한편, HOCl 종은 약 28%에 있다. 따라서, 염소에 의한 해수의 소독에 필요한 ORP 수준이 담수에 확립된 것과 다를 수 있다고 생각된다.
예컨대 선박 평형수 처리에 대해 해수를 처리하기 위한 처리 ORP값을 확립하는 것은 배관 및 다른 젖은 선체 구조의 부식에 대한 낮은 가능성을 제공하면서 소독 또는 생물오손 제어를 제공하는 수준에서의 산화제, 예를 들어 염소 농도를 유지시키는 것을 촉진하는 데 유리할 수 있다. 연속적 염소화 유형 시스템을 포함하는 소정의 시스템에 대해 염소 수준(또는 산화제 수준)이 약 0.5ppm 미만 내지 1.0ppm의 범위에서, 및 바람직하게는 0.1ppm 내지 0.2ppm의 범위 내에서 유지될 수 있다고 생각된다. 따라서, 몇몇 실시형태에서, 처리 ORP값의 상한은 약 1ppm의 상응하는 염소 수준을 제공하도록, 또는 허용 가능한 부식 속도를 초과하지 않는 조건을 제공하도록 결정될 수 있다. 경험적 정보는 ORP 수준과 측정된 부식 속도 사이에 적어도 부분적으로 관계식을 확립하도록 이용될 수 있다. 예를 들어, 1년마다 1mil의 강철 부식 속도는 처리 ORP값의 상한을 적어도 부분적으로 한정하도록 허용 가능한 가이드라인으로서 사용될 수 있다. 처리 ORP값의 더 낮은 한계는 원하는 불활성화 효과를 충분히 제공하는 조건에 있도록 결정될 수 있다. 예를 들어, 경험적 정보는 ORP 수준과 불활성화 효율 사이에 적어도 부분적으로 관계식을 확립하도록 이용될 수 있다.
유리 염소 잔류 기법의 살균성 효율에 영향을 미칠 수 있는 인자는 염소 잔류 농도, 접촉 시간, pH 및 물 온도를 포함한다. pH는 또한 부두마다 또는 계절마다 변할 수 있다. 예를 들어, 높은 해수 pH는 계절성 조류 대번식으로부터 생길 수 있다. 고정된 염소 배출 기반 처리 시스템이 통상적으로 가장 나쁜 상황의 시나리오, 즉 높은 pH에서를 충족하도록 설계되므로, 선박 평형수의 과염소화는 연관된 부식 가능성의 증가 및 DBP 형성의 가능성의 증가로 더 낮은 해수 pH의 조건 하에 생길 수 있다.
소독 강도가 아니라 염소 농도를 측정하는 잔류 염소 분석장치와 달리, ORP 센서는 처리되는 물의 산화(전자 소모) 전위 또는 환원(전자 제공) 전위의 정성적 표시를 제공한다.
실험 데이터로부터의 추가의 관찰은, 환원제의 양이 일정할 때, 레독스 전위 및 잔류 염소 농도가 둘 다 불활성화의 속도에 대한 매개변수로서 사용될 수 있지만, 환원제의 양이 변할 때, 오직 레독스 전위가 여전히 사용될 수 있다는 것을 보여준다.
본 개시내용의 물 처리 공정은 통상적으로 선박 평형수로서 사용될 수 있는 해수의 배치에 의해 수행된다. 이러한 경우에, 산화제가 무기, 유기 및 생물학적 물질과 반응하므로, 산화제 농도, 예컨대 염소는 통상적으로 시간이 지나면서 감소한다. 본 개시내용은, 몇몇 양태에서, 처리되는 물에서 농도의 동역학에 기초하여 처리된 물 ORP 전위의 제어를 제공한다. 따라서, ORP 제어는 통상적으로, 선박 구조에 대한 가능한 해 및 DBP의 형성을 최소화하면서, 예를 들어 시간 지연 루프에 의해 살생물제가 적어도 일부의, 또는 바람직하게는, 실질적으로 모든 ANS를 불활성화하는 데 효과적인 시간을 제공하도록 고안된다.
도 3은 도식적으로 본 개시내용의 적어도 하나의 양태에 따라 갑판 처리 시스템(200)을 예시한다. 처리 시스템(200)은 해수의 소스, 예컨대 적어도 하나의 밸러스트 탱크(120)에 유체 흐름 가능하게 연결된 해수 상자(110)를 포함할 수 있다. 처리 시스템(200)은 처리되는 물의 염소 소독에 기초한 물 처리 시스템에 관한 것일 수 있고, 염소 용량 수준은 레독스 전위에 의해 제어된다. 예를 들어, 처리 시스템(200)은, ANS의 효과적인 폐기율을 제공하는 수준에서 처리된 해수의 목표 또는 원하는 레독스 전위를 유지시키면서, 가변 염소 용량 수준을 제공하는 ORP 제어 시스템을 포함할 수 있다. 본 개시내용의 몇몇 특정한 양태에서, 처리 시스템(200)은 처리되는 물의 품질과 독립적으로 처리된 해수의 소독을 제공하기에 충분한 수준에서 잔류 차아염소산(HOCl) 농도를 제공하거나 바람직하게는 유지시킬 수 있다. 예를 들어, 처리 시스템(200)은 처리되는 물의 pH 또는 오염 수준, 또는 둘 다에 대해 보상해야 할 필요를 제거할 수 있다. 이러한 소독 처리를 수월하게 하도록, 시스템(200)은 밸러스트 탱크(120)로 도입되는 물의 측정된 특징을 제공하도록 배치된 적어도 하나의 프로브 또는 센서(210), 프로브 또는 센서(210)로부터 측정된 특징을 나타내는 측정된 신호를 수신하도록 배치된 적어도 하나의 조절장치 또는 제어 시스템(C)을 포함할 수 있다. 기재된 바대로, 바람직한 비제한적인 실시형태는 물의 ORP 수준의 표시를 제공할 수 있는 센서 또는 프로브를 수반한다. 처리 시스템(200)은 물로 적어도 하나의 살생물성 물질을 도입하도록 배치된 적어도 하나의 소독 물질 또는 살생물성 물질의 적어도 하나의 소스(220)를 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 염소 공급 시스템은 탱크(120)로 도입되는 물로 적어도 하나의 소독 종을 제공하도록 사용될 수 있다. 도식적으로 예시된 것처럼, 제어 피드백 루프는 처리되는 물로의 물질의 도입을 조절하도록 확립될 수 있다. 적어도 하나의 ORP 프로브는 직접적으로 물 배관으로 삽입되거나, 유지의 용이성을 위해 순환 루프에서 설치될 수 있다. 다른 경우에, ORP 모니터링 및 제어 시스템은 선박 평형수 주요 서플라이(110)로부터 사이드 스트림을 배출시키는 펌프(240)를 포함할 수 있다. ORP 프로브를 해치거나 바람직하지 않은 갈바닉 부식 조건을 제공할 수 있는 미주 전류를 방지하도록 메인 라인과 동일한 재료로 작제되는 메인과 ORP 프로브를 연결하는 파이프 및 플랜지가 바람직하다. 바람직하게는, 적어도 하나의 프로브는 프로브를 메인에 접지함으로써 실행될 수 있는 주요 라인과 동일한 전위를 갖는다.
본 개시내용의 몇몇 양태에 따른 처리 시스템(300)의 또 다른 도식적 예시는 도 4에 제시되어 있다. 시스템(300)은 선박에 배치된 해수의 소스, 예컨대 해수 상자(310)를 포함할 수 있다. 시스템(300)은 추가로 적어도 하나의 선박 평형수 탱크(320)를 통상적으로 포함하는 부력 시스템을 포함하거나 이것에 유체 흐름 가능하게 연결될 수 있다. 특정한 실시형태에서, 시스템(300)은 해수 상자(310), 바람직하게는 적어도 하나의 밸러스트 탱크(320)에 유체 흐름 가능하게 연결된 산화제 또는 살생물성 물질의 적어도 하나의 소스(330)를 포함할 수 있다. 또 다른 실시형태에서, 해수 상자(310)는 해수를 사용하는 선박의 적어도 하나의 시스템에 유체 흐름 가능하게 연결된다. 예를 들어, 해수 상자(310)는 선박의 적어도 하나의 냉각수 시스템(CWS)에 유체 흐름 가능하게 연결되고 이것에 해수를 제공할 수 있다. 더구나, 산화제 또는 살생물성 물질의 소스(330)는 적어도 하나의 냉각수 시스템(CWS)에 유체 흐름 가능하게 연결될 수 있다. 소스(330)는 전구체 종을 적어도 하나의 소독 또는 살생물제 화합물로 전기화학적으로 전환시킬 수 있는 적어도 하나의 전기적으로 추진되는 장치, 예컨대 전해조(332)를 포함할 수 있다. 소스(330)는 해수 상자(310) 또는 냉각수 시스템(CWS)으로부터 공급된 클로라이드 함유수의 살생물성 물질로의 전기촉매 전환을 수월하게 하도록 전기 에너지를 장치(332)에 제공하도록 배치된 적어도 하나의 전원장치(334)를 추가로 포함할 수 있다. 소스(330)는 전기촉매 살생물성 물질 생성 공정 동안 생성된, 적어도 하나의 벤트(V)에 의해 임의의 가스, 예컨대 수소 가스의 제거를 수월하게 하는 적어도 하나의 탈기 유닛 조작(336)을 추가로 포함할 수 있다. 소스(330)의 적어도 하나의 출구는 탱크(320)에 연결될 수 있다. 바람직하게는, 탈기 유닛 조작(336)의 출구는 탱크(320)에 유체 흐름 가능하게 연결된다. 바람직한 실시형태에서, 소스(330)의 출구는 임의의 전해조(332) 및 탈기 유닛 조작(326)으로부터 적어도 하나의 살생물제 함유 스트림을 제공하도록 해수 상자(310)에 추가로 연결된다. 도식적으로 도 7에 예시된 것처럼, 시스템(300)은 사이드 스트림 배출 기법을 이용할 수 있고, 여기서 해수 상자(310)로부터 배출된 해수의 부분은 소스(330)로 도입되고, 선박 부력 시스템(320)으로 도입되는 해수의 밸런스는 적어도 하나의 필터(340)를 통해 여과된다.
산화제 소스(330)는 적어도 하나의 산화 종을 생성하는 적어도 하나의 전기적으로 추진된 장치, 예컨대 전해조(332)(이것으로 제한되지는 않음)를 포함할 수 있다. 시스템(300)은 시스템(300)의 적어도 하나의 부품의 적어도 하나의 특징 또는 특성의 표시를 제공하도록 배치된 적어도 하나의 센서 또는 프로브를 포함하는 모니터링 시스템을 추가로 포함할 수 있다. 예로 예시된 것처럼, 모니터링 시스템은 주요 배관 라인(342)에서 해수 상자(310)로부터 물의 적어도 하나의 특성을 측정하도록 배치된 적어도 하나의 센서(352), 물 배출 부력 시스템(320)의 적어도 하나의 특성, 예컨대 부력 시스템의 하나 이상의 밸러스트 탱크에서 물의 특징을 측정하도록 배치된 적어도 하나의 센서(354), 및 선택적으로, 하나 이상의 밸러스트 탱크로부터 출구 또는 배출구(D)로 배출되는 물의 특성을 측정하도록 배치된 적어도 하나의 센서(356)를 포함한다. 시스템(300)은 적어도 하나의 조절장치 또는 제어 시스템(C)을 추가로 포함할 수 있다. 제어 시스템(C)은 바람직하게는 시스템(300)의 적어도 하나의 조작 매개변수를 조절하거나 조정하도록 구성된다. 본 개시내용의 특정한 양태에서, 제어 시스템(C)은 모니터링 시스템으로부터 적어도 하나의 센서로부터의 적어도 하나의 입력 신호를 수신할 수 있다. 본 개시내용의 추가의 특정한 양태에서, 제어 시스템(C)은 임의의 소스(330) 및 부력 시스템의 적어도 하나의 조작 매개변수를 조절할 수 있다. 또 다른 특정한 양태에서, 제어 시스템(C)은 또한 밸러스트 탱크(320)로부터 물 배출 조작을 모니터링하고 제어할 수 있다.
본 발명의 양태는 공정이 소정의 설계 지점 아래의 염분 수준에서 효과적이도록 염소의 원하는 농도 또는 투입량을 유지시키면서 선박 평형수 처리에 대한 전기염소화 공정의 사용을 허용한다.
전해조는 급수의 온도 및 염분의 한정된 경계 조건에서 염소의 한정된 양을 생성하도록 설계된다. 통상적으로, 전해조는 특정한 시간에 걸쳐 1킬로그램당 소정의 염소 양을 생성하도록 순위화된다. 이것은 보통 ㎏/시간으로 표시된다. 그러나, 소정의 범위, 예컨대 19g/㎏ 내에 공급 클로라이드 함량이 있다고 추정된다. 용기가 기수 또는 담수의 구역에 진입하므로 둘러싼 물의 염분이 소정의 한계치 아래로 떨어지는 경우, 이 물은 요즈음 급수에서 클로라이드 이온의 결여로 인해 전해질 공정을 수행하도록 사용되지 않을 수 있다. 이 이유로 산업 실행은 낮은 염분을 갖는 영역에 진입하기 전에 외양에서 승선에서 취해진 저장된 높은 식염수 물, 예를 들어 완전 식염수 해수로 전해조를 공급하는 것이다. 이것이 필요한 클로라이드 이온을 전해조에 제공할 수 있지만, 이것은 또한 별개의 저장 탱크가 전해조에 이용 가능한 높은 염분 급수를 갖도록 선박에 설치되어야 한다는 것을 의미한다. 필요한 것은 급수 염도의 넓은 범위로부터 충분한 염소 투입량을 제조할 수 있는 공정이다. 본 발명의 양태는 공정이 소정의 설계 지점 아래의 염분 수준에서 효과적이도록 염소의 한정된 농도 또는 투입량을 유지시키면서 선박 평형수 처리에 대한 전기염소화 공정의 사용을 허용한다. 선박 평형수 시스템은 적어도 하나의 애노드 및 캐소드를 포함하는 전해질 전지를 포함한다. 애노드는 보통 애노드가 치수상 안정하게 되도록 귀금속, 예컨대 백금 또는 희토 산화물, 예컨대 산화이리듐 또는 산화루테늄에 의해 코팅된 티탄 또는 니오븀과 같은 밸브 금속이다. 캐소드는 보통 코팅되지 않고, 티탄, 스테인리스 강 또는 니켈 합금을 포함할 수 있다. 전극에 직류의 소스를 공급하는 전기 전원장치는 선박 평형수 시스템에 또한 포함된다. 전해질 전지에 대한 전압은 제어되고, 암페어수는 전기 저항 및 급수의 온도에 따라 변동할 것이다. 암페어수가 감소하면서, 최대 출력 전압이 얻어질 때까지 전압은 증가한다.
임의의 소정의 시스템의 전원장치는 순위화된 최대 전압 및 한정된 최소 염분(설계 기준)을 갖는다. 염분이 이 설계 지점 아래로 떨어지는 경우, 전압은 효과적인 선박 평형수 소독에 대한 염소를 생성하기에 충분히 높은 전류를 유지시키기에 충분하지 않을 수 있다.
본 개시내용의 양태는 제조된 염소에 비례하는 염분의 변화로 인한 변동을 측정하는 공정을 수반한다. 이 측정된 전류에 따라, 밸러스팅되는 물의 흐름은 조정될 것이다. 훨씬 더 낮은 염분이 존재하는 경우, 전류는 더 낮다. 최대 전압이 도달되는 경우, 선박 평형수의 흐름은 통상적으로 비례하여 감소할 수 있다.
유입 물 흐름의 이 감소는 상이한 수단에 의해, 예를 들어 가변 속도 드라이브를 통해 더 낮은 속도에서 선박 평형수 펌프를 실행함으로써 또는 유입 물 공급에서 교축변환 밸브를 사용함으로써 달성될 수 있다.
BWM 시스템에서, 급수 흐름을 제어하기 위한 하나의 가능한 방법은 선박 평형수 유입에 대한 기존의 유량계 및 이 흐름 제어를 실행하도록 선박 평형수 필터의 하류에 기존의 제어 밸브를 사용하는 것이다.
도식적으로 도 8에 예시된 바대로 염소의 배출량을 제어하는 선박 평형수 처리 시스템에서, 전압은 전압을 변화시킴으로써 안정한 암페어수를 유지시키는 예를 들어 PID 루프를 사용하여 조절장치, 예를 들어 프로그램 가능한 조절장치에 의해 제어된다. 염분이 감소하면서, 전압은 안정한 전류를 유지시키기 위해 증가할 것이다. 시스템의 최대 전압이 도달되지만 암페어수가 목표값보다 낮은 경우, 시스템은 최대 전압에서 조작될 것이고, 전류는 모니터링될 것이다. 측정된 암페어수에 기초하여, 유속은 선박 평형수 소독에 필요한 특정한 염소 값을 유지시키도록 이에 따라 조정될 것이다. 이 시스템을 이용함으로써, 충분한 염소 배출량을 유지시키면서 변하는 입구 물 염도에서 조작할 수 있다. 따라서, 고염분 물의 별개의 저장 탱크는 선박에 필요하지 않을 것이다. 기재된 바와 같은 이 공정은 급수 염분(예를 들어, 클로라이드-함유수)이 약 25 PSU 아래로 떨어질 때 사용될 것이다.
밸러스팅(이것으로 제한되지는 않음)을 포함하는 부력 조정 조작 동안에, 산화제 또는 살생물제 함유 스트림, 예컨대 소스(330)로부터의 염소는 하나 이상의 염소 분배 디바이스를 통해 해수 상자(310), 및 주요 선박 평형수 배관(342)으로 도입될 수 있다. 메인 배관(342)에서의 염소화 물의 레독스 전위는 ORP 센서일 수 있는 센서(352)를 포함하는 모니터링 시스템에 의해 모니터링될 수 있다. 센서(352)가 필터(340)의 하류에 배치된 것으로 예시되어 있지만, 다른 실시형태는 해수의 특징의 지시 또는 표시를 제공하도록 필터(340)의 상류에 배치된 센서(352) 또는 필터(340)의 상류에 또는 해수 상자(310)에서 심지어 추가적인 센서를 수반할 수 있다. 제어 시스템(C)은 모니터링 시스템으로부터의 하나 이상의 지시 또는 표시를 수신하고, 따라서 바람직하게는 적어도 하나의 표시에 기초하여 시스템의 적어도 하나의 조작 매개변수, 예컨대 소스(330)의 조작 매개변수를 조정하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제어 시스템(C)은 미리 설정된, 허용 가능한 또는 원하는 물 배출 한계 내로 시스템(300)의 임의의 단위 조작에서 처리된 물 ORP를 유지시키도록 구성될 수 있다. 선택적으로, 배출 또는 탈밸러스팅 조작 동안에, 적어도 하나의 환원 또는 중화 물질은 예를 들어 환원 또는 중화 물질 소스(360)로부터 배출된 처리된 선박 평형수로 도입될 수 있다.
따라서, 본 개시내용의 추가의 양태는 ORP 기반 제어 시스템 및 기법, 및 바람직하게는 탈밸러스팅 조작 동안 배출되기 전에 처리된 물, 예컨대 선박 평형수에서 잔류 살생물제 물질의 농도, 예를 들어 염소 및/또는 차아염소산염 농도를 허용 가능한 수준, 예컨대 목표 ORP값으로 감소시키거나 제거하는 중화 하위시스템 및 방법을 수반할 수 있다. 목표 ORP값은 조절 한계에 기초할 수 있다. 탈염소화는 예를 들어 적어도 하나의 환원제, 예컨대 아황산수소나트륨, 과산화수소 및 제일철염(이들로 제한되지는 않음)을 이용할 수 있다. 염소의 중화는 비처리된 로우 해수에 통상적인 약 150mV 내지 약 350mV의 범위 내, 바람직하게는 약 200mV 내지 약 300mV의 범위 내인 배출되는 선박 평형수에서의 살생물제의 중화 또는 탈염소화를 제공하도록 탈염소화 조절장치, 예를 들어 제1 조절장치를 조작 또는 구성함으로써 달성될 수 있다. 다른 중화 기법은 임의의 활성탄, 자외선 기반 시스템 및 금속 촉매화된 정지상 베드를 사용할 수 있다.
옵션으로서, 동일한 ORP 제어 설비는 탈밸러스팅 동안에 ORP 환경의 적절한 변화에 의해 밸러스팅 및 탈밸러스팅 조작 둘 다에 사용될 수 있다. 예를 들어, 선박 평형수, 해수, 클로라이드 종을 함유하는 물 또는 이들의 조합은 해수 상자(110)로부터 탱크(120)로 도입될 수 있어서, 탱크에서의 물의 생성된 ORP값은 대략 원하는 또는 허용 가능한 수준이거나 미만인, 예를 들어 300mV, 또는 심지어 100mV 미만인 ORP값을 가질 수 있다.
특정한 실시형태에서, ORP 센서(356)는 부력 시스템으로부터 배출 물의 ORP값 또는 산화제 농도를 측정할 수 있고; 제어 시스템(C)은 산화제 중화 시스템(360)의 조작 매개변수, 예컨대 적어도 부분적으로 또는 허용 가능한 한계로 바람직하게는 센서(356)로부터의 측정 신호에 기초하여 배출 물에서 임의의 산화제 또는 살생물제를 중화시키는 환원제의 첨가 또는 투입의 속도를 조절할 수 있다. 몇몇 경우에, 전체 잔류 산화제의 농도는 배출되는 선박 평형수에서 잔류 산화제 농도의 원하는 수준을 달성하도록 ORP 센서 대신에 또는 이와 함께 사용될 수 있다. 원하는 배출 한계는 사법 권한을 만족시키도록 변할 수 있다. 예를 들어, 배출 물에서의 허용 가능한 염소 수준은 약 1㎎/ℓ 미만, 몇몇 경우에, 약 0.5㎎/ℓ 미만, 몇몇 경우에, 2ppm 미만일 수 있다.
특정한 실시형태에서, ORP 센서(354)는 부력 시스템으로부터 배출 물의 ORP값 또는 산화제 농도를 측정할 수 있고; 제어 시스템(C)은 산화제 중화 시스템(360)의 조작 매개변수, 예컨대 적어도 부분적으로 또는 허용 가능한 한계로 바람직하게는 센서(354)로부터의 측정 신호에 기초하여 배출 물에서 임의의 산화제 또는 살생물제를 중화시키는 환원제의 첨가 또는 투입의 속도를 조절할 수 있다
특정한 실시형태에서, 제어 시스템(C)은 3개의 모드 중 적어도 하나에서 배출되는 물에 대한 중화 물질, 바람직하게는 탈염소화 물질의 첨가를 조절하도록 구성된다. 예를 들어, Off 모드, 낮은 모드 및 높은 모드.
몇몇 구성에서, 선박 평형수는 밸러스트 탱크(320)로부터 배출되기 시작하고, 산화제 중화 시스템(360)은, 배출되는 선박 평형수가 목표값보다 높은 경우, 높은 모드에서 자동으로 연루될 것이다. 높은 모드는 ORP 센서(354)가 정상 상태에 도달하게 하도록 3분 내지 5분 동안 유지된다. 정상 상태에 도달 시, 또는 3분 내지 5분의 만료 시, 중화 물질의 첨가의 모드는 센서(354)로부터의 신호에 기초하여 자동으로 연루된다. Off 모드는, 배출되는 선박 평형수의 ORP값인 선박 평형수가 목표값보다 낮은, 예를 들어 약 300mV 미만, 또는 또 다른 예에서, 약 200mV 미만인 경우, 연루된다. 추가로 대안적인 구성에서, 낮은 모드는 배출되는 선박 평형수가 약 200mV 미만의 ORP값을 갖는 경우 연루된다. 높은 모드는 센서(354)로부터의 ORP값이 적어도 약 200mV인 경우 연루된다.
특정한 실시형태에서, ORP 센서(356)로부터의 ORP 측정은 산화제 중화 시스템(360)이 순응도의 관용적인 한계 내에 연루되고 조작하는지의 검증을 제공할 것이다. 예를 들어, 검증은 하기 방식으로 진행할 수 있다:
산화제 중화 시스템(360)이 Off 모드일 때, ORP 센서(356) 측정은 ORP 센서(354)의 것의 플러스/마이너스 50mV와 동일해야 하고, 또는
산화제 중화 시스템(360)이 낮은 모드일 때, ORP 센서(356) 측정은 ORP 센서(354)의 것보다 낮아야 한다. 이것은 배출 물에서 과도한 탈염소화 물질을 나타낼 것이거나, 또는
산화제 중화 시스템(360)이 높은 모드일 때, ORP 센서(356) 측정은 300mV 미만이어야 한다.
특정한 실시형태에서, 탈밸러스팅 동안, 오퍼레이터는 휴대용 전체 잔류 산화제(TRO) 분석장치를 사용하여 전체 염소를 측정하도록 배출된 물의 샘플을 수동으로 수집할 수 있다. 측정은 0.1㎎/ℓ 미만이어야 한다. 측정이 0.1㎎/ℓ 초과인 경우, 오퍼레이터는 OFF 모드로부터 낮은 모드로, 또는 낮은 모드로부터 높은 모드로 수동으로 스위칭함으로써 탈염소화 물질의 더 높은 수준 모드를 선택하거나, 제공된 대조표에 따라 탈염소화 물질의 더 높은 농도 값을 수동으로 선택할 수 있고, 예를 들어 표 1을 참조한다.
염소를 중화시키기 위한 탈염소화 물질, 예컨대 아황산나트륨 또는 아황산수소나트륨에 대한 이론적 중량 비율은 각각 1.85 및 1.65이다. 통상적으로, 과량의 탈염소화 물질은 매우 낮은 염소 잔류를 보장하도록 사용된다. 예를 들어, 효과적인 혼합을 위해 선박 평형수 펌프(비도시)의 상류에 주입된 산화제 중화 시스템(360)으로부터의 아황산나트륨는 염소 농도를 0.1㎎/ℓ 아래로 효과적으로 감소시키기 위해 아황산나트륨의 4.7 내지 5 중량 비율의 용량을 요했다.
특정한 실시형태에서, 필요한 최대 탈염소화 물질 농도는 용기의 유형 및 트레이딩 패턴에 따라 분류화될 수 있다. 모든 선박이 이 분류화에 정확히 일치하지 않는다고 이해될 것이다. 컨테이너선 및 내항선이 통상적으로 더 짧은 여행을 갖고, 밸러스팅 조작, 예컨대 배출 물이 개방 영역에서 수행되는 것으로 예상된다고 관찰되었다. 이러한 경우에, 2㎎/ℓ만큼 높은 TRO 수준이 예상되고, 이에 따라 최대로서 아황산나트륨의 10 내지 12㎎/ℓ의 농도 수준을 요한다. 탱커 및 다른 통상적으로 더 긴 여행 용기에 대해, 배출된 물의 TRO 측정이 1㎎/ℓ를 초과하지 않아야 하고, 따라서 탈염소화 물질의 최대 용량이 5㎎/ℓ를 초과하지 않아야 한다는 것이 안정하게 추정된다.
표 1 군은 조작의 산화제 중화 시스템(360) 모드, 선박 평형수의 보유 시간 및 선박 평형수의 소스와 관련하여 용기에 대한 탈염소화 물질 투입량 수준에 근접한다.
Figure pct00006
탈염소화 물질의 예는 아황산나트륨 15% w/w 용액이다. 이 농도 초과에서 이것이 재결정화할 수 있으므로, 이는 취급에 유리하다. 아황산수소나트륨에 대해, 30 내지 40% w/w 용액은 액체 형태로 획득 가능하다.
제어 시스템(C)은 도 5에 예시로 도시된 것처럼 하나 이상의 컴퓨터 시스템을 사용하여 실행될 수 있다. 제어 시스템(C)은 예를 들어 범용 목적 컴퓨터, 예컨대 Intel PENTIUM(등록상표)-타입 프로세서 또는 임의의 다른 유형의 프로세서 또는 이들의 조합에 기초한 것일 수 있다. 대안적으로, 컴퓨터 시스템은 특수 프로그래밍된 특수 목적 하드웨어, 예를 들어 주문형 집적 회로(application-specific integrated circuit: ASIC) 또는 분석 시스템에 의도된 조절장치를 포함할 수 있다.
제어 시스템(C)은 예를 들어 디스크 드라이브 메모리, 플래시 메모리 디바이스, RAM 메모리 디바이스 또는 데이터를 저장하기 위한 다른 디바이스 중 임의의 하나 이상을 포함할 수 있는 하나 이상의 메모리 디바이스(710)에 통상적으로 연결된 하나 이상의 프로세서(705)를 포함할 수 있다. 메모리(710)는 통상적으로 처리 시스템 및/또는 제어 시스템(C)의 조작 동안 프로그램 및 데이터를 저장하기 위해 사용된다. 예를 들어, 메모리(710)는 시간 기간에 걸쳐 매개변수와 관련된 역사적 데이터, 및 조작 데이터를 저장하기 위해 사용될 수 있다. 본 개시내용의 실시형태를 실행하는 프로그래밍 가능한 코드를 포함하는 소프트웨어는 컴퓨터 판독 가능한 및/또는 쓰기 가능한 비휘발성 기록 매체에 저장되고, 이후 통상적으로 메모리로 카피될 수 있고, 이것은 이후 프로세서에 의해 실행될 수 있다. 이러한 프로그래밍 코드는 임의의 복수의 프로그래밍 언어, 예를 들어 Java, Visual Basic, C, C# 또는 C++, Fortran, Pascal, Eiffel, Basic, COBAL, 또는 임의의 다양한 이들의 조합으로 쓰기될 수 있다.
제어 시스템의 부품은 (예를 들어, 동일한 디바이스 내에 통합된 부품 사이에) 하나 이상의 부스(buss) 및/또는 (예를 들어, 분리된 별개의 디바이스에 있는 부품 사이에) 네트워크를 포함할 수 있는 상호연결 메커니즘(730)에 의해 커플링될 수 있다. 상호연결 메커니즘은 통상적으로 통신(예를 들어, 데이터, 지시)이 시스템의 부품 사이에 교환되게 한다.
제어 시스템은 또한 하나 이상의 입력 디바이스(730), 예를 들어 입력 신호 i 1 , i 2 , i 3 , …, i n 을 제공하는 모니터링 시스템, 키보드, 마우스, 트랙볼, 마이크로폰, 터치 스크린의 임의의 센서 및 출력 신호 s 1 , s 2 , s 3 , …, s i 를 제공할 수 있는 하나 이상의 출력 디바이스(740), 예를 들어 인쇄기, 디스플레이 스크린 또는 스피커를 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨터 시스템은 (시스템의 부품의 하나 이상에 의해 형성될 수 있는 네트워크 이외에 또는 이에 대한으로) 컴퓨터 시스템을 통신 네트워크에 연결할 수 있는 하나 이상의 인터페이스(비도시)를 함유할 수 있다.
본 개시내용의 하나 이상의 실시형태에 따르면, 하나 이상의 입력 디바이스는 매개변수를 측정하기 위한 센서를 포함할 수 있다. 대안적으로, 센서, 계량 밸브 및/또는 펌프 또는 이들 부품의 모두는 컴퓨터 시스템에 작동 가능하게 커플링된 통신 네트워크에 연결될 수 있다. 예를 들어, 센서(352, 354 및 356)는 컴퓨터 시스템에 직접적으로 연결된 입력 디바이스로서 구성될 수 있고; 계량 밸브 및/또는 펌프는 컴퓨터 시스템에 연결된 출력 디바이스로서 구성될 수 있고, 상기의 임의의 하나 이상은 통신 네트워크에 걸쳐 이와 통신하도록 또 다른 컴퓨터 시스템 또는 부품에 커플링될 수 있다. 이러한 구성은 하나의 센서가 또 다른 센서로부터 유의미한 거리에 위치하게 하거나, 임의의 센서가 이들 사이에 데이터를 여전히 제공하면서 임의의 하위시스템 및/또는 조절장치로부터 유의미한 거리에 위치하게 한다.
제어 시스템이 본 개시내용의 다양한 양태가 실행될 수 있는 컴퓨터 시스템의 하나의 유형으로서 예로서 기재되어 있지만, 본 개시내용이 예시적으로 기재된 바대로 소프트웨어에서, 또는 컴퓨터 시스템에서 실행되는 것으로 제한되지 않는다고 이해되어야 한다. 실제로, 예를 들어 범용 목적 컴퓨터 시스템에서 실행되기보다는, 조절장치, 또는 이의 부품 또는 하위섹션은 대안적으로 전용 시스템으로서 또는 프로그래밍 가능한 전용 로직 조절장치(programmable logic controller: PLC)로서 또는 배포된 제어 시스템에서 실행될 수 있다. 추가로, 본 개시내용의 하나 이상의 특징 또는 양태가 소프트웨어, 하드웨어 또는 펌웨어, 또는 임의의 이들의 조합에서 실행될 수 있다고 이해되어야 한다. 예를 들어, 조절장치에 의해 실행 가능한 알고리즘의 하나 이상의 세그먼트는 별개의 컴퓨터에서 수행될 수 있고, 이는 결국 하나 이상의 네트워크를 통해 통신할 수 있다.
본 개시내용의 이들 및 다른 실시형태의 기능 및 이점은 하기 실시예로부터 추가로 이해될 수 있고, 이는 본 개시내용의 하나 이상의 시스템 및 기법의 이익 및/또는 이점을 예시하지만, 본 개시내용의 완전한 범위를 예시하지 않는다.
도 6 및 도 7은 본 개시내용의 하나 이상의 양태에 따라 제어 시스템(C)에서 실행될 수 있는 각각 염소화 및 탈염소화 공정에 대한 제어 알고리즘을 예시적으로 보여준다. 도 6에서, 생성된 살생물제는 필터의 상류 또는 하류, 또는 둘 다에 있을 수 있는 선박 평형수에 첨가된다. ORP값은 원하는 목표값을 달성하도록 살생물제의 생성 속도 또는 첨가되는 살생물제의 양, 또는 둘 다를 조정하도록 측정되고 사용된다. ORP는 살생물제 도입을 유지시키고 조정하도록 끊임없이, 지속적으로 또는 간헐적으로 측정된다. 도 7에서, 디밸러스팅(deballasting)이 시작할 때, 초기 모드는 예컨대 낮은 모드 또는 높은 모드에서 중화 물질을 수동으로 또는 자동으로 도입하도록 사용된다. 배출되는 선박 평형수의 ORP값은 측정되고 목표과 비교된다. 측정된 ORP값이 목표값 내, 예를 들어 약 300mV 미만인 경우, 모드는 임의의 OFF 모드 또는 낮은 모드에 있도록 재결정된다. 측정된 ORP값이 목표보다 큰 경우, 높은 모드가 유지된다.
본 개시내용의 몇몇 예시적인 실시형태가 이제 기재되어 있지만, 상기가 오직 예에 의해 제시되면서 단순히 예시적이고 제한이 아니라는 것이 당업자에게 명확해야 한다. 많은 변형 및 다른 실시형태가 당업자의 범위 내에 있고, 본 개시내용의 범위 내에 해당하는 것으로 고려된다. 특히, 본 명세서에 제시된 많은 실시예가 방법 작용 또는 시스템 부재의 특정한 조합을 수반하지만, 이러한 작용 및 이 부재가 동일한 목적을 달성하기 위해 다른 방식으로 조합될 수 있다고 이해되어야 한다.
당업자는 본 명세서에 기재된 매개변수 및 구성이 예시적이고 실제 매개변수 및/또는 구성이 본 개시내용의 시스템 및 기법이 사용되는 특정한 분야에 따라 달라질 것이라는 것을 인식해야 한다. 당업자는 또한 단지 일상적인 실험을 이용하여 본 개시내용의 특정한 실시형태에 대한 균등물을 인식하거나 확인할 수 있어야 한다. 본 명세서에 기재된 실시형태가 오직 예로서 제시되고, 첨부된 청구항의 범위 및 이의 균등물 내에; 본 개시내용이 구체적으로 기재된 것과 달리 실행될 수 있다고 따라서 이해되어야 한다.
더구나, 본 개시내용은 본 명세서에 기재된 각각의 특징, 시스템, 하위시스템 또는 기법에 관한 것이고, 본 명세서에 기재된 2개 이상의 특징, 시스템, 하위시스템 또는 기법의 임의의 조합 및 2개 이상의 특징, 시스템, 하위시스템, 및/또는 방법의 임의의 조합은, 이러한 특징, 시스템, 하위시스템 및 기법이 상호 일관성이 없는 경우, 청구항에서 구현된 바와 같은 본 개시내용의 범위 내에 있다고 생각된다는 것이 또한 이해되어야 한다. 추가로, 오직 하나의 실시형태와 연결되어 기재된 작용, 부재 및 특징은 다른 실시형태에서 유사한 역할로부터 배제되는 것으로 의도되지 않는다.
본 명세서에 사용된 바와 같은, 용어 "복수"는 2개 이상의 항목 또는 성분을 의미한다. 용어 "포함하는", "수반하는", "보유하는", "갖는", "함유하는" 및 "수반하는"은, 서면 설명 또는 청구항 등에 있든, 개방 말단 용어이고, 즉, "포함하지만, 이들로 제한되지 않는다"를 의미한다. 따라서, 이러한 용어의 사용은 이후 기재된 항목, 및 이의 균등물, 및 추가적인 항목을 포함하도록 의도된다. 오직 이행 구절 "이루어진" 및 "본질적으로 이루어진"은 각각 청구항과 관련하여 폐쇄 또는 반폐쇄 이행 구절이다. 청구항 요소를 수식하는 청구항에서 "제1", "제2", "제3" 등과 같은 서수 용어의 사용은 임의의 우선사항, 우선순위 또는 또 다른 것에 대한 하나의 청구항의 순서 또는 방법의 작용이 수행되는 시간 순서를 함축하지 않고, 청구항 요소를 구별하기 위해 (서수 용어를 사용하지만) 동일한 명칭을 갖는 또 다른 요소로부터 소정의 명칭을 갖는 하나의 청구항 부재를 구별하기 위해 단지 표시로서 사용된다.

Claims (15)

  1. 선박 평형수(ballast water)를 선박 평형수 라인을 통해 밸러스트 탱크(ballast tank)로 도입하고 상기 밸러스트 탱크에서 보유 시간 후 상기 밸러스트 탱크로부터 선박 평형수를 배출시키도록 구성된 선박 평형수 관리(ballast water management: BWM) 시스템으로서,
    적어도 하나의 애노드 및 적어도 하나의 캐소드를 구비한 전해질 전지에 유체 흐름 가능하게 연결된 클로라이드-함유수의 소스를 포함하는, 살생물제를 상기 선박 평형수로 도입하도록 구성된, 살생물제 소스,
    적어도 하나의 애노드 및 적어도 하나의 캐소드를 통해 직류를 공급하여서 상기 살생물제를 생성하도록 배치된 전원장치로서, 인가된 직류의 인가된 전압은 상기 직류의 목표 암페어수를 달성하도록 조절되는, 상기 전원장치; 및
    상기 살생물제의 살생물성 활성을 적어도 부분적으로 중화시키도록 선택된 중화 물질을 배수 선박 평형수로 도입하도록 구성된 중화 시스템을 포함하는, BWM 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 살생물제 소스는 상기 전해질 전지로 도입되는 클로라이드-함유수의 유속을 조정하도록 구성된, BWM 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 선박 평형수 라인에 유체 흐름 가능하게 연결되고, 상기 밸러스트 탱크로 도입되는 선박 평형수로부터 고체의 적어도 일부를 제거하도록 배치된 필터를 추가로 포함하는, BWM 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 클로라이드-함유수의 소스는 임의의 선박 냉각수 시스템, 해수 상자 및 클로라이드-함유수 저장 탱크인, BWM 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 살생물제 소스는 상기 선박 평형수 라인으로부터 유체로 격리된 클로라이드-함유수의 소스에 유체 흐름 가능하게 연결된 입구를 포함하는, BWM 시스템.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배수 선박 평형수의 ORP값을 측정하도록 구성된 제1 산화-환원 전위(oxidation-reduction potential: ORP) 센서를 추가로 포함하는, BWM 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 중화 시스템은, 상기 제1 ORP 센서로부터의 측정된 ORP값이 목표 ORP값보다 낮은 경우, OFF 모드에서, 상기 중화 물질을 도입하는 것을 중단하도록 구성된, BWM 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 중화 물질 도입 부위로부터 하류에 상기 배수 선박 평형수의 제2 ORP값을 측정하도록 구성된 제2 ORP 센서를 추가로 포함하는, BWM 시스템.
  9. 선박의 밸러스트 탱크에 유체 흐름 가능하게 연결 가능한 선박 평형수 관리(BWM) 시스템으로서,
    선박 평형수로 도입되는 염소계 살생물제를 생성하도록 구성된 전해조를 포함하는 염소화 시스템;
    상기 전해조의 조작을 조절하도록 구성된 제1 조절장치;
    상기 선박으로부터 배출되는 선박 평형수에서 상기 염소계 살생물제를 환원시키도록 선택된 중화 물질의 소스를 포함하는, 상기 밸러스트 탱크로부터 하류에 유체 흐름 가능하게 연결된 탈염소화 시스템;
    상기 배출되는 선박 평형수의 ORP값을 결정하도록 구성된 산화-환원 전위(ORP) 센서;
    제1 탈염소화 모드 및 제2 탈염소화 모드 중 적어도 하나에서 상기 배출되는 선박 평형수에 대한 상기 중화 물질의 첨가를 조절하도록 구성된 제2 조절장치를 포함하고,
    상기 제2 조절장치는, 상기 배출되는 선박 평형수의 ORP값이 목표 ORP값보다 낮은 경우, 상기 제1 탈염소화 모드에서 상기 중화 물질의 첨가를 조절하고,
    상기 제2 조절장치는, 상기 배출되는 선박 평형수의 ORP값이 목표 ORP값 이상인 경우, 상기 제2 탈염소화 모드에서 상기 중화 물질의 첨가를 조절하는, BWM 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 상기 목표 ORP값은 약 200mV 미만인, BWM 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 탈염소화 시스템은 상기 배출되는 선박 평형수로의 상기 중화 물질의 도입의 지점으로부터 하류에 상기 선박 평형수의 ORP값을 조절하도록 구성된 제2 ORP 센서를 추가로 포함하고, 상기 제2 조절장치는, 상기 제2 ORP 센서에 의해 측정된 하류 ORP값이 목표 ORP값보다 큰 경우, 상기 배출되는 선박 평형수에서 상기 중화 물질의 높은 목표 탈염소화 농도로 상기 중화 물질의 첨가를 조절하도록 추가로 구성된, BWM 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제1 조절장치 및 상기 제2 조절장치를 포함하는 통합 제어 시스템을 포함하는, BWM 시스템.
  13. 선박 선박 평형수를 관리하는 방법으로서,
    상기 선박의 밸러스트 탱크로 선박 평형수를 배수시키는 단계;
    일정한 유속에서 전해질 전지로 클로라이드-함유수을 도입하는 단계;
    일정한 전압에서 상기 전해질 전지를 통해 전류를 인가하여 염소계 살생물제를 생성하기 위한 암페어수를 달성하는 단계;
    상기 암페어수를 목표값과 비교하는 단계;
    상기 전압을 조정하여 상기 목표값에서 상기 암페어수를 유지시키는 단계;
    상기 선박 평형수로 상기 염소계 살생물제를 도입하는 단계;
    상기 밸러스트 탱크로부터 상기 선박 평형수를 배출시키는 단계; 및
    상기 선박 평형수를 탈염소화하는 단계를 포함하는, 선박 선박 평형수를 관리하는 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 암페어수가 상기 목표값보다 낮은 전류로 떨어지는 경우 및 상기 전압이 최대값에 있는 경우, 상기 전해질 전지로 도입되는 클로라이드-함유수의 유속을 감소시키는 단계를 추가로 포함하는, 선박 선박 평형수를 관리하는 방법.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 선박 평형수를 탈염소화하는 단계는 낮은 탈염소화 모드 및 높은 탈염소화 모드 중 적어도 하나에서 상기 밸러스트 탱크로부터의 이의 배출 동안에 상기 선박 평형수에 중화 물질을 첨가하는 것을 포함하고, 탈염소화는, 상기 배출되는 선박 평형수의 ORP값이 목표 ORP값보다 낮은 경우, 상기 낮은 탈염소화 모드에서 수행되고, 탈염소화는, 상기 배출되는 선박 평형수의 ORP값이 적어도 목표 ORP값인 경우, 상기 높은 탈염소화 모드에서 수행되는, 선박 선박 평형수를 관리하는 방법.
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