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문제 정의
- 본 실험에서는 필터의 여과성능을 평가하기 위하여 80伽 이상수 중생물체를 투입하여 제거율을 평가하였다
- 본 연구에서는 복합처리시스템에서 밸러스트수를 1차 처리하는 여과공정의 처리결과를 나타내었다.
제안 방법
- 고체(여재)-고체 (탁질), 액체-고체(여재), 고체(탁질)-액체 등 세 가지 관계를 고려하여 본 실험에서는 전처리 공정의 효율을 평가하기 위한 인자로써 부유고형물 제거율과 동식물성 플랑크톤의 제거 및 여과 유량(Flux)을 필터의 역압력으로 측정하였다. 회분식 및 연속식 실험을 통해 최적 여과조건을 찾기 위해 압력, 회전속도, 부유고형물 농도 등 영향인자를 변화시켜가며 처리효율 변화를 관찰하였다.
- 2005년 10월에 3차 BWWG G8 형식승인 기준과 G9 활성 물질 기준에 관한 지침서를 작성하였다.
- 1은 밸러스트수를 처리하기 위한 디스크 여과장치를 나타내었다. 70伽 이상의 고형물을 여과할 수 있는 금속 재질의 여과망목을 사용하였고, 유입해수로 인한 압력으로부터 여과 망을 보호하기 위하여 직경 5mm의 다공판 스테인레스 재질의 스트레이너 위에 여과망을 설치하였다. 여과 모듈은 해수에 의한 부식을 방지하기 위하여 SUS 316로 제작하였고, 디스크를 다단으로 쌓아서 여과면적을 증대시켰다.
- Table 3에 나타난 바와 같이 해수의 여과결과 RPM과 관계없이 처리수의 수질은 거의 비슷하였다. 그러나 지속적인 유량감소 현상이 나타나 시간에 따른 여과저항 및 처리 유량을 실험하기로 하였다.
- 단일 공법으로 인해서 IMO의 처리성능을 만족하기 힘들기 때문에 두가지 이상의 처리방법을 사용한 복합처리시스템을 구성하였다. 본 연구에서 사용된 복합처리시스템은 밸러스트수에 포함된 입자상 오염물질과 일정크기 이상의 동식물성 플랑크톤을 제거하기 위한 여과처리공정과 나머지 동식물성 플랑크톤을 제거하기 위한 살균처리공정으로 구성되어져 있다.
- 본 연구에서 사용된 복합처리시스템은 밸러스트수에 포함된 입자상 오염물질과 일정크기 이상의 동식물성 플랑크톤을 제거하기 위한 여과처리공정과 나머지 동식물성 플랑크톤을 제거하기 위한 살균처리공정으로 구성되어져 있다.
- 선박에서 발생하는 밸러스트수를 처리하기 위한 전처리 실험으로 해수에 존재하는 입자상 오염물질과 식물성 플랑크톤과 동물성 플랑크톤을 제거하기 위하여 연속여과장치를 이용하여 실혐한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 70伽 이상의 고형물을 여과할 수 있는 금속 재질의 여과망목을 사용하였고, 유입해수로 인한 압력으로부터 여과 망을 보호하기 위하여 직경 5mm의 다공판 스테인레스 재질의 스트레이너 위에 여과망을 설치하였다. 여과 모듈은 해수에 의한 부식을 방지하기 위하여 SUS 316로 제작하였고, 디스크를 다단으로 쌓아서 여과면적을 증대시켰다. 또한 필터의 탈부착을 용이하게 하여 필터의 교환이나 청소를 쉽게 하였다.
- 여과 지속 시간에 따른 여과저항의 변화를 관찰하기 위해 시료에 고형물을 일정량 첨가하여 여과망의 공극이 50/zm 인 디스크 여과 모듈을 사용하여 실험장치에서 고형물 농도와 회전속도를 변경해 가면서 여과 지속 시간에 따른 여과 저항의 변화를 측정하였다.
- 여과시스템의 밸러스트수의 처리용량이 1(311海로 설계되었으나 최대 15m%ir까지 운전이 가능하였고, 72시간동안 여과 시스템을 작동하여 처리유량의 변화를 살펴보았다. 연속식 여과 공정과 회분식 여과공정의 여과수량의 변화를 그림 2.
- 고형물 농도가 7mg/Z 인 해수는 고형물 농도가 조제 시료에 비해 상대적으로 낮아 시간 따른 여과저항의 변화는 거의 없었다. 조제 시료는 여과시작 6 시간 후, 펌프 입구압력의 저하가 3.0 bar에 도달하여 실험 시작 후 처음으로 역세를 실시하였으며, 이후 매 6시간 마다 역세척을 실시하였다. 역세 회복압력과 역세간격은 시간의 경과에 따라 조금씩 좁아지고 처리유량도 감소하는 것을 관찰할 수.
- 필터에 부착된 이물질을 제거하기 위하여 필터의 외부에 흡입 노즐을 설치하여 유압시스템으로 제어하였다. 필터를 구동장치로 회전을 시켜 흡입노즐에서 일정한 양을 세정할 수 있도록 제작하였다. 여과와 역세척이 동시에 수행하도록 하여 처리성능을향상시켰다.
- ' 고체(여재)-고체 (탁질), 액체-고체(여재), 고체(탁질)-액체 등 세 가지 관계를 고려하여 본 실험에서는 전처리 공정의 효율을 평가하기 위한 인자로써 부유고형물 제거율과 동식물성 플랑크톤의 제거 및 여과 유량(Flux)을 필터의 역압력으로 측정하였다. 회분식 및 연속식 실험을 통해 최적 여과조건을 찾기 위해 압력, 회전속도, 부유고형물 농도 등 영향인자를 변화시켜가며 처리효율 변화를 관찰하였다.
대상 데이터
- 본 실험에서 사용된 해수는 2005년 5월에 한국해양대학교 근해(35°-04 '-32"N, 129。-05 '-44"E)에서 수중펌프를 설치하여 수면에서 2m 아래의 해수를 채수하여 일정한 성상을 유지하기 위하여 10톤의 저장탱크 2개에 채워서 실험하였다. 실험에 사용된 해수의 성상은 Table 1에 나타내었다.
- 또한 필터의 탈부착을 용이하게 하여 필터의 교환이나 청소를 쉽게 하였다. 필터외부의 여과장치도 해수에 의한 부식을 교려하여 SUS 316로 제적하였다. 해수를 공급하기 위하여 유입 펌프와 필터에서 빨아내기 위한 여과펌프를 함께 설치하였다.
이론/모형
- 결과를 해석하기 위하여 적용한 실험방법은 해양환경공정시험법과 Standaid Method를 이용하여 해수에 포함되어 있는 성분을 분석하였다. 실험을 한 분석항목 및 사용기기를 Table 2에 나타내었다.
성능/효과
- (2) 필터의 막힘현상으로 역세 회복압력과 역세간격은 시간의 경과에 따라 조금씩 좁아지고 처리유량도 감소하는 것을 관찰할 수 있었다.
- (3) 회분식 여과처리공정은 자동 역세척을 수행하는 공정에 비해서 처리효율의 저하가 일어났다.
- (4) 여과처리를 통하여 80伽이상의 식물성 플랑크톤과 동물성 플랑크톤을 포함하는 수중생물체를 제거할 수 있었다.
- 동물성플랑크톤의 제거는 한국해양대학교 근해의 해수는 제거율 100%, 식물성플랑크톤의 제거율은 98%로 높은 제거효율을 보였고, 식물성플랑크톤의 일부가 필터를 통과한 것으로 판단되었다. 따라서 본 여과시스템을 적용하여 80伽이상 수중 생물체를 대부분 제거할 수 있었다.
- 따라서 본 여과시스템을 적용하여 80伽이상 수중 생물체를 대부분 제거할 수 있었다.
- 아래의 그래프는 여과 공정 중에 역세척 처리를 동시에 수행할 때 변화하는 압력의 변화를 나타내었다. 시간이 지남에 따라 압력이 증가하나 190mmHg로 일정하게 유지되어 안정적인 처리성능을 나타내었다.
후속연구
- 연속식 여과공정이 회분식 여과공정에 비해 여과 수량이 약간 많이 나왔으나 두 방식 다 연속적으로 여과공정을 수행하는데 문제점은 발견할 수 없었다. 선박의 특성이나 처리의 형태에 따라 연속식과 회분식의 방법을 적절하게 적용할 수 있을 것이다.
- 하지만 80例필터로는 동식물성 플랑크톤의 대부분이 필터를 통과한 것으로 판단되어 수생생물의 제거는 불가능 한 것으로 판단되며, 밸러스트수에 포함되는 수생생물 사멸을 위한 장치가 필요한 것으로 판단되었다.
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