(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼機関の排気ガスを排出する排気ガス管と、
洗浄水を供給する洗浄水供給管と、
前記排気ガス管を介して流入する排気ガスに、前記洗浄水供給管を介して供給される洗浄水を噴霧するスクラバーと、
前記スクラバー内部の洗浄水を排出してバラスト水タンクへ供給する洗浄水排出管と、
前記洗浄水排出管と前記洗浄水供給管とを連結する循環管と、
遠心分離機および重力分離機のうちの少なくとも一つを用いて、前記洗浄水排出管を介して排出される洗浄水をフィルタリングするフィルターユニットと、
前記スクラバー、または前記洗浄水排出管と前記バラスト水タンクとの間に備えられ、前記洗浄水排出管を介して排出された洗浄水を前記バラスト水タンクへ移送する混合管の後段に中和剤を供給する中和剤供給部とを含み、
前記洗浄水排出管を介して排出される洗浄水は、前記フィルターユニットによってフィルタリングされた後、前記洗浄水供給管を介して前記スクラバーへ供給され、前記排気ガスに含まれている汚染物質を除去することに再利用される、汚染物質低減装置。
【請求項２】
前記洗浄水供給管の内部を流動する洗浄水のｐＨ値よりも、前記洗浄水排出管の内部を流動する洗浄水のｐＨ値がさらに低い、請求項１に記載の汚染物質低減装置。
【請求項３】
前記排気ガス管または前記スクラバーに連結され、窒素系酸化物を酸化させるか、或いは酸性化された洗浄水を中和させるか、或いは洗浄水に含まれている微生物を死滅させる浄化ユニットをさらに含む、請求項１に記載の汚染物質低減装置。
【請求項４】
外部から海水の流入を受け、前記バラスト水タンクにバラスト水を供給する海水供給管をさらに含み、
前記洗浄水供給管は前記海水供給管から分岐した、請求項３に記載の汚染物質低減装置。
【請求項５】
前記洗浄水供給管を介して前記スクラバーに流入する海水の量を調節する制御バルブと、
前記排気ガスの濃度または汚染度、または前記スクラバーを通過した前記洗浄水のｐＨ値に応じて前記制御バルブを制御する制御部をさらに含む、請求項４に記載の汚染物質低減装置。
【請求項６】
前記排気ガスの濃度または汚染度は、前記排気ガス内の硫黄酸化物及び窒素酸化物のうちの少なくとも一つの量で判断する、請求項５に記載の汚染物質低減装置。
【請求項７】
前記制御バルブは、前記海水供給管と前記洗浄水供給管とを連結し、前記洗浄水供給管に分岐する海水の量または割合を調節する３方弁を含む、請求項５に記載の汚染物質低減装置。
【請求項８】
前記洗浄水排出管と前記循環管との間に配置された再循環タンクと、
前記フィルターユニットに連結され、前記フィルターユニットによって濾過された固体状粒子が集まるスラッジタンクとをさらに含み、
前記フィルターユニットは、前記再循環タンクに連結され、前記排出された洗浄水に含まれている固体状粒子を分離する、請求項１に記載の汚染物質低減装置。
【請求項９】
前記浄化ユニットは、前記排気ガス管、前記海水供給管または前記スクラバーに連結され、海水を電気分解して窒素系酸化物を酸化させる酸化剤、酸性化された洗浄水を中和させる中和剤、または海水に含まれている微生物を死滅させる殺菌剤を供給する、請求項３に記載の汚染物質低減装置。
【請求項１０】
前記酸化剤は、前記海水を電気分解して生成した次亜塩素酸ナトリウムまたは次亜塩素酸であり、
前記殺菌剤は、前記海水を電気分解して生成した次亜塩素酸ナトリウムまたは次亜塩素酸であるか、或いは前記次亜塩素酸ナトリウムまたは前記次亜塩素酸が前記排気ガス及び前記海水と反応して生成した硝酸または硫酸であり、
前記中和剤は、前記海水を電気分解して生成した次亜塩素酸ナトリウムまたは前記次亜塩素酸ナトリウムの希釈液である、請求項９に記載の汚染物質低減装置。
【請求項１１】
前記排気ガス管に連結され、パルスコロナ放電をして前記排気ガスを酸化させ、オゾンと酸化性ラジカルを発生させて前記洗浄水を殺菌する浄化ユニットをさらに含む、請求項１に記載の汚染物質低減装置。
【請求項１２】
前記浄化ユニットは、
筒形状または互いに平行に配置された一対のプレート形状の第１電極と、
前記第１電極の内側または前記第１電極同士の間に離隔して配置され、前記排気ガスの流動方向と垂直方向に配列されたワイヤー形状の第２電極とを含む反応モジュールを含む、請求項１１に記載の汚染物質低減装置。
【請求項１３】
燃焼機関の排気ガスの流入を受け、外部から海水の流入を受け、一部はバラスト水タンクへ供給して船舶のバラスト水として使用し、一部はスクラバーへ供給する（ａ）段階と、
前記排気ガスに酸化剤を噴射することにより窒素系酸化物を酸化させて前記スクラバーへ供給する（ｂ）段階と、
前記スクラバーに前記海水を噴射することにより、前記排気ガスに含まれている汚染物質を除去し、同時に前記海水に含まれている微生物を死滅させる（ｃ）段階と、
前記スクラバーを通過した前記海水に含まれている固体状粒子を分離する（ｄ）段階とを含み、
前記燃焼機関から流入する前記排気ガスおよび外部から流入する前記海水の量を可変させて前記排気ガスと前記海水を選択的に浄化し、
前記（ｄ）段階を経た前記海水は、外部から直接流入した海水と混合され、前記船舶のバラスト水として使用されるか或いは外部へ直接排出されるか、或いは前記スクラバーに再循環される、汚染物質低減方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚染物質低減装置及び方法に関し、さらに詳しくは、燃焼機関の排気ガスに含まれている汚染物質と、海水に含まれている微生物とを死滅させて排出することができる汚染物質低減装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、船舶に設置される各種のエンジンは、化石燃料を燃焼させて動力を生成する。このとき、燃料の燃焼過程で発生する排気ガスは、硫黄酸化物（ＳＯｘ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）、微細粉塵（ＰＭ）などの有害物質を含んでおり、これにより、排気ガスをそのまま排出する場合に大気汚染をもたらすおそれがある。
【０００３】
また、船舶は、バランス及び喫水を維持するために船体に設けられたバラスト水タンクにバラスト水を貯留する。バラスト水は、出発地の海上で満たされた後、目的地の海上に排出されるので、別の水処理をせずに排出する場合、水質汚染や海洋生態系の変化を誘発するおそれがある。
【０００４】
このような理由から、船舶の大気汚染及び水質汚染に対する環境規制が強化されており、各種の規制を満足させるために、様々な処理装置が船舶に適用されている。大気汚染に関する環境規制のうち、排気ガス排出規制海域（ＥＣＡ、Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ａｒｅａ）の運航及び停泊の際にエンジンから排出される排気ガスに含まれている硫黄酸化物を０．１％以下に規定する規制が発効されており、硫黄酸化物の除去のために、一般に湿式スクラバー（ｗｅｔ  ｓｃｒｕｂｂｅｒ）が使用されている。湿式スクラバーは海水、清水またはアルカリ溶液と排気ガスとを気液接触させて硫黄酸化物を除去する。また、水質汚染に関する環境規制のうち、船舶のバラスト水に含まれている一定のサイズ以上の微生物を死滅させなければならない規制が発効されており、微生物の殺菌のために電気分解、オゾン、紫外線などの処理方式が使用されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、燃焼機関の排気ガスに含まれている汚染物質、及び海水に含まれている微生物を死滅させて排出することができる汚染物質低減装置を提供することである。
【０００６】
本発明が解決しようとする他の課題は、燃焼機関の排気ガスに含まれている汚染物質、及び海水に含まれている微生物を死滅させて排出することができる汚染物質低減方法を提供することである。
【０００７】
本発明の技術的課題は上述した技術的課題に制限されず、上述していない別の技術的課題は以降の記載から当業者に明確に理解できるだろう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するための本発明の汚染物質低減装置の一態様（ａｓｐｅｃｔ）は、燃焼機関の排気ガスを排出する排気ガス管；洗浄水を供給する洗浄水供給管；前記排気ガス管を介して流入する排気ガスに、前記洗浄水供給管を介して供給される洗浄水を噴霧するスクラバー；及び前記スクラバー内部の洗浄水を排出してバラスト水タンクへ供給する洗浄水排出管を含む。
【０００９】
前記洗浄水供給管の内部を流動する洗浄水のｐＨ値よりも、前記洗浄水排出管の内部を流動する洗浄水のｐＨ値がさらに低い。
【００１０】
前記排気ガス管または前記スクラバーに連結され、窒素系酸化物を酸化させるか、或いは酸性化された洗浄水を中和させるか、或いは洗浄水に含まれている微生物を死滅させる浄化ユニットをさらに含む。
【００１１】
外部から海水の流入を受け、前記バラスト水タンクにバラスト水を供給する海水供給管をさらに含み、前記洗浄水供給管は前記海水供給管から分岐する。
【００１２】
前記洗浄水供給管を介して前記スクラバーに流入する海水の量を調節する制御バルブと、前記排気ガスの濃度または汚染度、または前記スクラバーを通過した前記洗浄水のｐＨ値に応じて前記制御バルブを制御する制御部をさらに含む。
【００１３】
前記排気ガスの濃度または汚染度は、前記排気ガス内の硫黄酸化物及び窒素酸化物のうちの少なくとも一つの量で判断する。
【００１４】
前記制御バルブは、前記海水供給管と前記洗浄水供給管とを連結し、前記洗浄水供給管に分岐する海水の量または割合を調節する３方弁を含む。
【００１５】
前記洗浄水排出管と前記洗浄水供給管とを連結する循環管をさらに含み、前記洗浄水排出管を介して排出される洗浄水は、前記循環管を介して前記洗浄水供給管へ再循環する。
【００１６】
前記洗浄水排出管と前記循環管との間に配置された再循環タンクと、前記再循環タンクに連結され、前記排出された洗浄水に含まれている固体状粒子を分離するフィルターユニットと、前記フィルターユニットに連結され、前記フィルターユニットによって濾過された固体状粒子が集まるスラッジタンクとをさらに含む。
【００１７】
前記浄化ユニットは、前記排気ガス管、前記海水供給管または前記スクラバーに連結され、海水を電気分解して窒素系酸化物を酸化させる酸化剤、酸性化された洗浄水を中和させる中和剤、または海水に含まれている微生物を死滅させる殺菌剤を供給する。
【００１８】
前記酸化剤は、前記海水を電気分解して生成した次亜塩素酸ナトリウムまたは次亜塩素酸であり、前記殺菌剤は、前記海水を電気分解して生成した次亜塩素酸ナトリウムまたは次亜塩素酸であるか、或いは前記次亜塩素酸ナトリウムまたは前記次亜塩素酸が前記排気ガス及び前記海水と反応して生成した硝酸または硫酸であり、前記中和剤は、前記海水を電気分解して生成した次亜塩素酸ナトリウムまたは前記次亜塩素酸ナトリウムの希釈液である。
【００１９】
前記排気ガス管に連結され、パルスコロナ放電をして前記排気ガスを酸化させ、オゾンを発生させて前記洗浄水を殺菌する浄化ユニットをさらに含む。
【００２０】
前記プラズマ浄化ユニットは、筒形状または互いに平行に配置された一対のプレート形状の第１電極と、前記第１電極の内側または前記第１電極同士の間に離隔して配置され、前記排気ガスの流動方向と垂直方向に配列されたワイヤー形状の第２電極とを含む反応モジュールを含む。
【００２１】
前記スクラバーまたは混合管の後段に、中和剤を供給する中和剤供給部をさらに含む。
【００２２】
上記他の課題を解決するための本発明の汚染物質低減装置の一態様は、燃焼機関の排気ガスと外部からの海水の流入を受ける（ａ）段階；前記排気ガスに酸化剤を噴射することにより窒素系酸化物を酸化させてスクラバーへ供給する（ｂ）段階；前記スクラバーに前記流入した海水の一部を噴射して、前記排気ガスに含まれている汚染物質を分離する（ｃ）段階；及び前記分離された汚染物質を用いて、前記流入した海水に含まれている微生物を死滅させる（ｄ）段階を含む。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の幾つかの実施例に係る汚染物質低減装置によれば、湿式スクラバーシステムを通過した洗浄水をバラスト水タンクへ供給することができる。湿式スクラバーシステムとバラスト水処理システムとを一つに結合してシステムの設置及び維持費用の減少だけでなく、船舶内の空間活用度の増加を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施例に係る汚染物質低減装置を概略的に示す図である。
【図２】図１の汚染物質低減装置の動作過程を説明するための作動図である。
【図３】図１の汚染物質低減装置の動作過程を説明するための作動図である。
【図４】本発明の第２実施例に係る汚染物質低減装置の動作過程を説明するための作動図である。
【図５】本発明の第３実施例に係る汚染物質低減装置を概略的に示す図である。
【図６】図５の汚染物質低減装置の動作過程を説明するための作動図である。
【図７】図５の汚染物質低減装置の動作過程を説明するための作動図である。
【図８】本発明の第４実施例に係る汚染物質低減装置の動作過程を説明するための作動図である。
【図９】本発明の第５実施例に係る汚染物質低減装置を概略的に示す図である。
【図１０】本発明の第５実施例に係る汚染物質低減装置の作動図である。
【図１１】本発明の第５実施例に係る汚染物質低減装置の作動図である。
【図１２】本発明の第５実施例に係る汚染物質低減装置の作動図である。
【図１３】本発明の第５実施例に係る汚染物質低減装置の作動図である。
【図１４】本発明の第５実施例に係る汚染物質低減装置の作動図である。
【図１５】本発明の第５実施例に係る汚染物質低減装置の作動図である。
【図１６】本発明の第６実施例に係る汚染物質低減装置を概略的に示す図である。
【図１７】本発明の第６実施例に係る汚染物質低減装置を概略的に示す図である。
【図１８】本発明の第６実施例に係る汚染物質低減装置の作動図である。
【図１９】本発明の第６実施例に係る汚染物質低減装置の作動図である。
【図２０】本発明の第６実施例に係る汚染物質低減装置の作動図である。
【図２１】本発明の第６実施例に係る汚染物質低減装置の作動図である。
【図２２】本発明の第６実施例に係る汚染物質低減装置の作動図である。
【図２３】本発明の第６実施例に係る汚染物質低減装置の作動図である。
【図２４】本発明の第７実施例に係る汚染物質低減装置を概略的に示す図である。
【図２５】図２４のプラズマ浄化ユニットの一例を説明するための切開斜視図である。
【図２６】図２５のプラズマ浄化ユニットの断面図である。
【図２７】図２４のプラズマ浄化ユニットの他の例を説明するための断面図である。
【図２８】本発明の第７実施例に係る汚染物質低減装置の作動図である。
【図２９】本発明の第７実施例に係る汚染物質低減装置の作動図である。
【図３０】本発明の第７実施例に係る汚染物質低減装置の作動図である。
【図３１】本発明の第７実施例に係る汚染物質低減装置の作動図である。
【図３２】本発明の第８実施例に係る汚染物質低減装置を概略的に示す図である。
【図３３】図３２の浄化ユニットを拡大して示す断面図である。
【図３４】本発明の第８実施例に係る汚染物質低減装置の作動図である。
【図３５】本発明の第８実施例に係る汚染物質低減装置の作動図である。
【図３６】本発明の第８実施例に係る汚染物質低減装置の作動図である。
【図３７】本発明の第８実施例に係る汚染物質低減装置の作動図である。
【図３８】本発明の第８実施例に係る汚染物質低減装置の作動図である。
【図３９】本発明の第８実施例に係る汚染物質低減装置の作動図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の利点、特徴、及びそれらの達成方法は、添付図面と一緒に詳細に後述されている実施例を参照すると明確になるだろう。しかし、本発明は、以下で開示される実施例に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態に実現できる。但し、本実施例は、本発明の開示を完全たるものとし、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものである。本発明は請求項の範疇のみによって定義される。明細書全体にわたって、同じ参照符号は同じ構成要素を示す。
【００２６】
以下、図１乃至図３を参照して、本発明の第１実施例に係る汚染物質低減装置について詳細に説明する。
【００２７】
図１は本発明の第１実施例に係る汚染物質低減装置を概略的に示す図である。
【００２８】
本発明の第１実施例に係る汚染物質低減装置１は、排気ガス（図２のＧ１参照）に含まれている硫黄酸化物の除去と、バラスト水に含まれている微生物の処理とを同時に行うことが可能な装置である。汚染物質低減装置１は、湿式スクラバーシステムを通過し、酸性化された洗浄水（図２のＷ２参照）を、ＩＭＯ（国際海事機関、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｍａｒｉｔｉｍｅ  Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ）処理水の基準を満足するｐＨ値に中和させた後、バラスト水タンク６０へ供給してバラスト水として使用することができる。すなわち、湿式スクラバーシステムとバラスト水処理システムとを一つに結合してシステムの設置及び維持費用の減少だけでなく、船舶内の空間活用度の増加を図ることができる。また、バラスト水処理システムで配管のみを追加して実現が可能なので、既存の船舶に容易に適用できる特徴がある。
【００２９】
本発明に係る汚染物質低減装置１は、燃焼機関１０と、排気ガス管２０と、洗浄水供給管３０と、スクラバー４０と、洗浄水排出管５０とを含む。
【００３０】
燃焼機関１０は、燃料を燃焼させて、船舶に必要な各種動力を発生させるもので、例えば、メインエンジン、発電機エンジンなどで形成できる。燃焼機関１０は、通常、化石燃料を燃焼させて動力を発生させるので、化石燃料の燃焼による排気ガスＧ１を発生させる。発生した排気ガスＧ１は、多量の硫黄酸化物、窒素酸化物及び粉塵などを含んでおり、燃焼機関１０の一側に連結された排気ガス管２０を介して外部へ排出される。
【００３１】
排気ガス管２０には複数の燃焼機関の排気管が接続でき、複数の燃焼機関は必要に応じて選択的に動作することができる。排気ガス管２０は、燃焼機関１０の排気ガスＧ１を排出させる管であって、一端部が燃焼機関１０に連結され、他端部が後述のスクラバー４０の一側に連結される。排気ガス管２０は、内部に高温の排気ガスＧ１が流動するので、耐熱性に優れた材質で形成されることが好ましい。
【００３２】
一方、洗浄水供給管３０は、海水、清水、及び海水と清水との混合水のうちの少なくとも一つである洗浄水（図２のＷ１参照）をスクラバー４０へ供給する管であって、一端部が海水流入口（図示せず）または清水タンク（図示せず）に連結され、他端部がスクラバー４０に連結され得る。以下、洗浄水Ｗ１が海水であることに限定して、洗浄水供給管３０の一端部が海水流入口に連結され、他端部がスクラバー４０に連結された構造をより重点的に説明する。洗浄水供給管３０上には少なくとも一つのポンプ３１が設置され、洗浄水Ｗ１をスクラバー４０に円滑に供給することができる。
【００３３】
スクラバー４０は、排気ガス管２０を介して流入する排気ガスＧ１に、洗浄水供給管３０を介して供給される洗浄水Ｗ１を噴霧して排気ガスＧ１と洗浄水Ｗ１とを気液接触させるものであって、湿式スクラバーであり得る。このとき、洗浄水供給管３０は、スクラバー４０の内部に位置した端部がスクラバー４０の上部に配置され、複数個に分岐して洗浄水Ｗ１を微粒子の形で噴霧することができる。すなわち、スクラバー４０の上部に配置された洗浄水供給管３０は、排気ガス管２０が位置したスクラバー４０の下部に向かって洗浄水Ｗ１を噴霧して、排気ガスＧ１と洗浄水Ｗ１とを効果的に接触させることができる。スクラバー４０の内部で排気ガスＧ１と洗浄水Ｗ１とが接触することにより、排気ガスＧ１に含まれている硫黄酸化物、窒素酸化物及び粉塵などが除去でき、硫黄酸化物、窒素酸化物及び粉塵が除去された排気ガス（図２のＧ２参照）は別途の排出管４１を介して外部へ排出できる。排出管４１を介して排出される排気ガスＧ２は、硫黄酸化物、窒素酸化物及び粉塵が除去された状態なので、大気中にそのまま排出しても大気汚染を誘発しない。
【００３４】
しかし、スクラバー４０の内部に位置した洗浄水供給管３０の端部が複数個に分岐することに限定されるものではなく、例えば、洗浄水供給管３０は、端部が１つに形成されて洗浄水Ｗ１を微粒子の形で噴霧することもできる。
【００３５】
硫黄酸化物、窒素酸化物及び粉塵が含まれている排気ガスＧ１との接触によって、硫黄酸化物、窒素酸化物及び粉塵などを吸収した洗浄水Ｗ２は、洗浄水排出管５０を介して排出される。
【００３６】
洗浄水排出管５０は、スクラバー４０内部の洗浄水Ｗ２を排出してバラスト水タンク６０へ供給する管であって、一端部がスクラバー４０に連結され、他端部がバラスト水タンク６０の一側に連結される。このとき、洗浄水排出管５０上には中和処理部９０と浄化部１００が設置できる。
【００３７】
中和処理部９０は、スクラバー４０の後段に設置され、スクラバー４０から排出されて洗浄水排出管５０を流動する洗浄水Ｗ２を、ＩＭＯ処理水の基準を満足するｐＨ値に中和させる。洗浄水排出管５０を介してスクラバー４０から排出される洗浄水Ｗ２は、排気ガスＧ１に含まれている硫黄酸化物、窒素酸化物及び粉塵などを吸収した状態なので、洗浄水排出管５０の内部を流動する洗浄水Ｗ２の水素イオン濃度指数、すなわちｐＨ値は、洗浄水供給管３０の内部を流動する洗浄水Ｗ１のｐＨ値よりもさらに低い。つまり、洗浄水排出管５０の内部を流動する洗浄水Ｗ２は、硫黄酸化物と窒素酸化物により酸性化され、洗浄水供給管３０の内部を流動する洗浄水Ｗ１よりもｐＨ値が低い。したがって、ｐＨ値の低い洗浄水Ｗ２をそのまま海上に排出する場合、水質汚染または海洋生態系変化などの問題が発生するおそれがある。中和処理部９０が洗浄水Ｗ２を、ＩＭＯ処理水の基準を満足するｐＨ値に中和させることにより、バラスト水タンク６０には、中和された状態の洗浄水Ｗ２がバラスト水として供給できる。また、後述する流出管８０を介して洗浄水Ｗ２を海上に排出させても、水質汚染または海洋生態系変化などの問題が発生しない。しかし、中和処理部９０が洗浄水排出管５０上に設置されることに限定されるものではなく、例えば、中和処理部９０はスクラバー４０の内部に設置されてもよい。中和処理部９０で中和された洗浄水Ｗ２は、浄化部１００へ供給される。
【００３８】
浄化部１００は、スクラバー４０の後段、特に、中和処理部９０の後段に設置され、スクラバー４０から排出される洗浄水Ｗ２に含まれているスラッジ（図２のＳ参照）を分離するものであって、遠心分離器、重力分離器及びフィルターの少なくとも一つを用いてスラッジＳを分離することができる。洗浄水排出管５０上に浄化部１００が形成されることにより、バラスト水タンク６０には、スラッジＳが除去された状態の洗浄水Ｗ２が供給できる。浄化部１００の一側にはスラッジ貯蔵タンク１１０が連結されており、洗浄水Ｗ２から分離されたスラッジＳを別途貯蔵することができる。浄化部１００を通過してスラッジＳが除去された洗浄水Ｗ２は、バラスト水タンク６０へ供給される。
【００３９】
バラスト水タンク６０は、洗浄水排出管５０を介して排出される洗浄水Ｗ２を貯蔵して船舶の平衡を維持するものである。船舶には少なくとも一つのバラスト水タンク６０が設置できる。前述したように、洗浄水排出管５０の内部を流動する洗浄水Ｗ２は、硫黄酸化物と窒素酸化物により酸性化され、洗浄水供給管３０の内部を流動する洗浄水Ｗ１よりもｐＨ値が低い。したがって、洗浄水排出管５０の内部を流動する洗浄水Ｗ２に含まれている微生物の生存率は、洗浄水供給管３０の内部を流動する洗浄水Ｗ１に含まれている微生物の生存率よりも低い。
【００４０】
すなわち、洗浄水排出管５０の内部を流動する洗浄水Ｗ２は、酸性化により微生物の生存率が低いため、微生物を死滅させなければならないというバラスト水規制条件を満足させるので、バラスト水としての使用に適する。微生物の生存率が低く且つＩＭＯ処理水の基準を満足するｐＨ値に転換された洗浄水Ｗ２をバラスト水タンク６０に供給してバラスト水として使用することにより、微生物を死滅させるため別途のバラスト水処理システムが省略できる。これにより、システムの設置及び維持費用が減少するだけでなく、船舶内の空間活用度が増加しうる。また、湿式スクラバーシステムで配管のみを追加して実現が可能なので、既存の船舶に容易に適用できるという利点がある。
【００４１】
洗浄水排出管５０上には少なくとも一つの第１バルブ５０ａが設置され、洗浄水Ｗ２の流動を制御することができる。第１バルブ５０ａはバラスト水タンク６０の前方に設置でき、第１バルブ５０ａを通過した洗浄水Ｗ２は殺菌処理部１２０へ供給される。
【００４２】
殺菌処理部１２０は、バラスト水タンク６０の前方または後方の少なくとも一つに設置され、バラスト水タンク６０に流入する洗浄水Ｗ２、またはバラスト水タンク６０から流出する洗浄水Ｗ２に含まれている微生物をさらに殺菌する。すなわち、殺菌処理部１２０は、洗浄水Ｗ２に残存する微生物をさらに殺菌し、例えば、強酸性化装置、電気分解装置、オゾン発生装置、紫外線装置、プラズマ装置などであり得る。殺菌処理部１２０は、バラスト水規制条件が厳しい場合、選択的に動作して微生物をさらに殺菌することができる。殺菌処理部１２０を通過した洗浄水Ｗ２は、バラスト水タンク６０に供給されてバラスト水として使用され、バラスト水タンク６０から排出された洗浄水Ｗ２は、海上に排出されるか、或いは様々な必要先、例えば熱交換装置などに供給されて冷却水として使用できる。
【００４３】
一方、洗浄水排出管５０の一側には循環管７０が配置できる。循環管７０は、洗浄水排出管５０から分岐し、スクラバー４０から排出される洗浄水Ｗ２を再びスクラバー４０へ循環させる管であって、浄化部１００の後段に位置した洗浄水排出管５０から分岐できる。循環管７０が浄化部１００の後段に位置した洗浄水排出管５０から分岐することにより、スラッジＳが除去された状態の洗浄水Ｗ２がスクラバー４０へ循環することができる。図面上には、スクラバー４０の内部に位置した循環管７０の端部が洗浄水供給管３０に連結されることを示したが、これに限定されるものではなく、例えば、循環管７０と洗浄水供給管３０とは互いに分離されて独立的にそれぞれ洗浄水Ｗ１、Ｗ２を噴霧することができる。循環管７０上には少なくとも一つの第２バルブ７０ａが設置され、洗浄水Ｗ２の流動を制御することができる。
【００４４】
また、洗浄水排出管５０の一側には流出管８０が配置できる。流出管８０は、洗浄水排出管５０から分岐し、スクラバー４０から排出される洗浄水Ｗ２を海上に排出させる管であって、循環管７０のように、浄化部１００の後段に位置した洗浄水排出管５０から分岐できる。流出管８０が浄化部１００の後段に位置した洗浄水排出管５０から分岐することにより、ＩＭＯ処理水の基準を満足するｐＨ値に転換され、スラッジＳが除去された状態の洗浄水Ｗ２が海上に排出できる。しかし、流出管８０が洗浄水Ｗ２を海上に排出させることに限定されるものではなく、例えば、流出管８０は、様々な使用先に洗浄水Ｗ２を供給することもできる。流出管８０上には少なくとも一つの第３バルブ８０ａが設置され、洗浄水Ｗ２の流動を制御することができる。
【００４５】
以下、図２及び図３を参照して、汚染物質低減装置１の作動過程についてより詳細に説明する。
【００４６】
図２及び図３は図１の汚染物質低減装置の動作過程を説明するための作動図である。
【００４７】
本発明の第１実施例に係る汚染物質低減装置１は、スクラバー４０を通過して酸性化された洗浄水Ｗ２を、ＩＭＯ処理水の基準を満足するｐＨ値に中和させた後、バラスト水タンク６０に供給してバラスト水として使用することができる。したがって、微生物を死滅させるための別途のバラスト水処理システムが省略でき、これにより、システムの設置及び維持費用が減少するだけでなく、船舶内の空間活用度が増加しうる。また、バラスト水処理システムで配管のみを追加して実現が可能なので、既存の船舶に容易に適用できる。
【００４８】
図２はスクラバーから排出される洗浄水をバラスト水タンクへ供給する様子を示す作動図である。
【００４９】
燃焼機関１０の排気ガスＧ１は排気ガス管２０を介してスクラバー４０に流入し、洗浄水Ｗ１は洗浄水供給管３０を介してスクラバー４０に供給される。このとき、スクラバー４０の上部に位置した洗浄水供給管３０は、排気ガス管２０が位置したスクラバー４０の下部に向かって洗浄水Ｗ１を噴霧するので、排気ガスＧ１と洗浄水Ｗ１とは、効果的に気液接触することができる。排気ガスＧ１と洗浄水Ｗ１とが接触することにより、排気ガスＧ１に含まれている硫黄酸化物、窒素酸化物及び粉塵などが除去でき、硫黄酸化物、窒素酸化物及び粉塵などが除去された排気ガスＧ２は排出管４１を介して外部へ排出される。排気ガスＧ１との接触を介して硫黄酸化物、窒素酸化物及び粉塵などを吸収した洗浄水Ｗ２は、洗浄水排出管５０を介して排出され、中和処理部９０によって、ＩＭＯ処理水の基準を満足するｐＨ値に中和される。洗浄水Ｗ２に含まれているスラッジＳは、洗浄水排出管５０上に設置された浄化部１００によって分離されてスラッジ貯蔵タンク１１０に貯蔵される。
【００５０】
スクラバー４０から排出される洗浄水Ｗ２をバラスト水タンク６０へ供給する場合、洗浄水排出管５０の第１バルブ５０ａは開放し、流出管８０の第３バルブ８０ａは閉鎖する。このとき、循環管７０の第２バルブ７０ａは選択的に開放することができる。バラスト水タンク６０の前方に設置された第１バルブ５０ａが開放されることにより、洗浄水排出管５０を流動する洗浄水Ｗ２は、殺菌処理部１２０を介してバラスト水タンク６０に流入して船舶の平衡を維持することができる。洗浄水排出管５０を流動する洗浄水Ｗ２は、微生物の生存率が低く、ＩＭＯ処理水の基準を満足するｐＨ値に転換された状態なので、バラスト水としての使用に適する。
【００５１】
バラスト水タンク６０から排出された洗浄水Ｗ２は、海上に排出されるか、或いは様々な使用先に供給され得る。
【００５２】
一方、図示の如く、第２バルブ７０ａが開放される場合、洗浄水排出管５０を流動する洗浄水Ｗ２は、循環管７０を介して流動してスクラバー４０へ循環する。洗浄水排出管５０を流動する洗浄水Ｗ２の一部が循環管７０を介してスクラバー４０へ循環することにより、洗浄水供給管３０を介して供給される洗浄水Ｗ１の量を減少させることができる。
【００５３】
図３はスクラバーから排出される洗浄水を海上へ排出する様子を示す作動図である。
【００５４】
燃焼機関１０の排気ガスＧ１と洗浄水Ｗ１は、それぞれ排気ガス管２０と洗浄水供給管３０を介してスクラバー４０へ供給される。排気ガスＧ１と洗浄水Ｗ１とが接触することにより、排気ガスＧ１に含まれている硫黄酸化物、窒素酸化物及び粉塵などが除去でき、硫黄酸化物、窒素酸化物及び粉塵などが除去された排気ガスＧ２は、排出管４１を介して外部へ排出される。硫黄酸化物、窒素酸化物及び粉塵などを吸収した洗浄水Ｗ２は、洗浄水排出管５０を介して排出され、中和処理部９０によって、ＩＭＯ処理水の基準を満足するｐＨ値に中和される。洗浄水Ｗ２に含まれているスラッジＳは、洗浄水排出管５０上に設置された浄化部１００によって分離されてスラッジ貯蔵タンク１１０に貯蔵される。
【００５５】
スクラバー４０から排出される洗浄水Ｗ２を海上に排出する場合、第３バルブ８０ａは開放し、第１バルブ５０ａは閉鎖する。このとき、第２バルブ７０ａは選択的に開放することができる。第３バルブ８０ａが開放されることにより、洗浄水排出管５０を流動する洗浄水Ｗ２は、流出管８０を介して海上に排出されるか、或いは様々な使用先に供給され得る。
【００５６】
一方、図示の如く、第２バルブ７０ａが開放される場合、洗浄水Ｗ２は循環管７０を介して流動してスクラバー４０へ循環する。
【００５７】
以下、図４を参照して、本発明の第２実施例に係る汚染物質低減装置１−１について詳細に説明する。
【００５８】
図４は本発明の第２実施例に係る汚染物質低減装置の動作過程を説明するための作動図である。
本発明の第２実施例に係る汚染物質低減装置１−１は、一端部がバラスト水タンク６０に連結され且つ他端部が洗浄水供給管３０に連結される洗浄水再供給管１３０をさらに含む。本発明の第２実施例に係る汚染物質低減装置１−１は、一端部がバラスト水タンク６０に連結され且つ他端部が洗浄水供給管３０に連結される洗浄水再供給管１３０をさらに含む以外は、前述した実施例と実質的に同様である。したがって、これを重点的に説明するが、別の記載がない限り、残りの構成部についての説明は前述した事項で代わる。
【００５９】
洗浄水再供給管１３０は、バラスト水タンク６０に貯蔵された洗浄水Ｗ２を洗浄水供給管３０へ再供給する管であって、一端部がバラスト水タンク６０に連結され、他端部が洗浄水供給管３０の一側に連結される。バラスト水タンク６０の一側に洗浄水再供給管１３０が連結されることにより、船舶の平衡維持のために、バラスト水タンク６０の内部に貯蔵された洗浄水Ｗ２を空にする場合、海上に排出される洗浄水Ｗ２の一部を洗浄水供給管３０へ供給することができる。したがって、海水流入口または清水タンクから洗浄水Ｗ１が供給されなくても、排気ガスＧ１に含まれている硫黄酸化物、窒素酸化物及び粉塵などを除去することができる。
【００６０】
以下、図５乃至図７を参照して、本発明の第３実施例に係る汚染物質低減装置１−２について詳細に説明する。
【００６１】
図５は本発明の第３実施例に係る汚染物質低減装置を概略的に示す図である。
【００６２】
本発明の第３実施例に係る汚染物質低減装置１−２は、洗浄水供給管３０が海水流動管２００から分岐してスクラバー４０に連結される。本発明の第３実施例に係る汚染物質低減装置１−２は、洗浄水供給管３０が海水流動管２００から分岐してスクラバー４０に連結される以外は、前述した実施例と実質的に同様である。したがって、これを重点的に説明するが、別の記載がない限り、残りの構成部についての説明は前述した事項で代わる。
【００６３】
洗浄水供給管３０は、海水、清水、及び海水と清水との混合水のうちの少なくとも一つである洗浄水（図６のＷ１参照）をスクラバー４０に供給される管であって、海水流動管２００から分岐してスクラバー４０に連結できる。
【００６４】
海水流動管２００は、海水、清水、及び海水と清水との混合水のうちの少なくとも一つをバラスト水タンク６０へ供給する管であって、一端部が海水流入口（図示せず）及び清水タンク（図示せず）の中の少なくとも１つに連結され、他端部がバラスト水タンク６０に連結され得る。海水流動管２００上には特定のサイズ以上の微生物を除去する前処理フィルター３００が設置され、洗浄水供給管３０は前処理フィルター３００の後段から分岐する。海水流動管２００上には少なくとも一つの第５バルブ２００ａが設置され、海水、清水、及び海水と清水との混合水のうちの少なくとも一つの流動を制御することができる。以下、洗浄水Ｗ１が海水（図６のＷ参照）であることに限定して、海水流動管２００の一端部が海水流入口に連結され、洗浄水供給管３０が海水流動管２００から分岐した構造をより重点的に説明する。
【００６５】
海水流入口を介して海水流動管２００に流入した海水Ｗは、一部がバラスト水タンク６０に供給され、残りの一部が洗浄水供給管３０を介してスクラバー４０へ供給される。このとき、バラスト水タンク６０へ供給される海水Ｗとスクラバー４０へ供給される洗浄水Ｗ１との比は約９：１であり得る。洗浄水供給管３０上には少なくとも一つのポンプ３１が設置され、洗浄水Ｗ１をスクラバー４０へ円滑に供給することができる。
【００６６】
スクラバー４０は、排気ガス管２０を介して流入する排気ガス（図６のＧ１参照）に、洗浄水供給管３０を介して供給される洗浄水Ｗ１を噴霧して、排気ガスＧ１と洗浄水Ｗ１とを気液接触させるものであって、通常の湿式スクラバーであり得る。スクラバー４０の内部で排気ガスＧ１と洗浄水Ｗ１とが接触することにより、排気ガスＧ１に含まれている硫黄酸化物、窒素酸化物及び粉塵などが除去でき、硫黄酸化物、窒素酸化物及び粉塵が除去された排気ガス（図６のＧ２参照）は排出管４１を介して外部へ排出できる。排出管４１を介して排出される排気ガスＧ２は、硫黄酸化物、窒素酸化物及び粉塵が除去された状態なので、大気中にそのまま排出しても大気汚染を誘発しない。
【００６７】
硫黄酸化物、窒素酸化物及び粉塵が含まれている排気ガスＧ１との接触によって硫黄酸化物、窒素酸化物及び粉塵などを吸収した、酸性化された洗浄水（図６のＷ２参照）は、洗浄水排出管５０を介して排出される。
【００６８】
洗浄水排出管５０は、スクラバー４０内部の洗浄水Ｗ２を排出してバラスト水タンク６０へ供給する管であって、一端部がスクラバー４０に連結され且つ他端部がバラスト水タンク６０の一側に連結される。このとき、洗浄水排出管５０は、他端部が海水流動管２００に連結されて海水流動管２００を介してバラスト水タンク６０に連結できる。洗浄水排出管５０が海水流動管２００に連結されることにより、洗浄水排出管５０を流動する洗浄水Ｗ２は、海水流動管２００を流動する海水Ｗに混合されてバラスト水タンク６０へ供給できる。前述したように、スクラバー４０から排出された洗浄水Ｗ２は、硫黄酸化物、窒素酸化物及び粉塵などを吸収して酸性化された状態である。このような洗浄水Ｗ２が、海水流動管２００を流動する海水Ｗに混合されてバラスト水タンク６０へ供給されることにより、海水Ｗに含まれている微生物が死滅し得る。すなわち、酸性化された洗浄水Ｗ２によって、海水Ｗに含まれている微生物が死滅するので、バラスト水としての使用に適する。
【００６９】
洗浄水排出管５０を流動する洗浄水Ｗ２は、海水Ｗと混合される前に浄化部１００によってスラッジ（図６のＳ参照）が分離され、分離されたスラッジＳは、スラッジ貯蔵タンク１１０に貯蔵される。洗浄水Ｗ２と海水Ｗとの混合水は、殺菌処理部１２０によってさらに殺菌された後、バラスト水タンク６０へ供給でき、バラスト水タンク６０から排出された洗浄水Ｗ２と海水Ｗとの混合水は、中和処理部９０によって、ＩＭＯ処理水の基準を満足するｐＨ値に中和された後、海上に排出されるか或いは様々な必要先に使用され得る。
【００７０】
洗浄水排出管５０上には少なくとも一つの第１バルブ５０ａが設置され、洗浄水Ｗ２の流動を制御することができ、第１バルブ５０ａは浄化部１００の後方に配置できる。循環管７０と流出管８０はそれぞれ洗浄水排出管５０から分岐するが、第１バルブ５０ａの前方から分岐できる。循環管７０と流出管８０が第１バルブ５０ａの前方で分岐することにより、スラッジＳが除去された状態の洗浄水Ｗ２がスクラバー４０へ循環するか或いは海上に排出され得る。このとき、流出管８０上には別途の中和処理部が設置され、洗浄水Ｗ２を、ＩＭＯ処理水の基準を満足するｐＨ値に転換させた後、海上に排出することができる。
【００７１】
以下、図６及び図７を参照して、汚染物質低減装置１−２の作動過程についてより詳細に説明する。
【００７２】
図６及び図７は図５の汚染物質低減装置の動作過程を説明するための作動図である。
【００７３】
本発明の第３実施例に係る汚染物質低減装置１−２は、スクラバー４０を通過して酸性化された洗浄水Ｗ２を、海水流動管２００を流動する海水Ｗに混合してバラスト水タンク６０へ供給する。したがって、海水Ｗに含まれている微生物が死滅でき、これにより、微生物を死滅させるための別途の処理過程が省略できる。
【００７４】
図６はスクラバーから排出される洗浄水をバラスト水タンクへ供給する様子を示す作動図である。
【００７５】
燃焼機関１０の排気ガスＧ１は、排気ガス管２０を介してスクラバー４０に流入し、海水流動管２００の前処理フィルター３００を通過した海水Ｗは、一部が洗浄水供給管３０を介して洗浄水Ｗ１としてスクラバー４０に供給され、残りの一部がバラスト水タンク６０に供給される。スクラバー４０の上部に位置した洗浄水供給管３０は、排気ガス管２０が位置したスクラバー４０の下部に向かって洗浄水Ｗ１を噴霧するので、排気ガスＧ１と洗浄水Ｗ１とは効果的に気液接触することができる。排気ガスＧ１と洗浄水Ｗ１とが接触することにより、排気ガスＧ１に含まれている硫黄酸化物、窒素酸化物及び粉塵などが除去でき、硫黄酸化物、窒素酸化物及び粉塵などが除去された排気ガスＧ２は、排出管４１を介して外部へ排出される。排気ガスＧ１との接触によって硫黄酸化物、窒素酸化物及び粉塵などを吸収した、酸性化された洗浄水Ｗ２は、洗浄水排出管５０を介して排出され、浄化部１００によってスラッジＳが分離される。分離されたスラッジＳはスラッジ貯蔵タンク１１０に貯蔵される。
【００７６】
スクラバー４０から排出される洗浄水Ｗ２をバラスト水タンク６０へ供給する場合、洗浄水排出管５０の第１バルブ５０ａは開放し、流出管８０の第３バルブ８０ａは閉鎖する。このとき、循環管７０の第２バルブ７０ａは選択的に開放することができる。第１バルブ５０ａが開放されることにより、洗浄水排出管５０を流動する洗浄水Ｗ２は、海水流動管２００を流動する海水Ｗに合流して殺菌処理部１２０を経てバラスト水タンク６０に流入できる。洗浄水排出管５０を流動する洗浄水Ｗ２は、硫黄酸化物と窒素酸化物により酸性化された状態なので、海水Ｗに含まれている微生物は死滅でき、これにより、バラスト水タンク６０には微生物の死滅した洗浄水Ｗ２と海水Ｗとの混合水がバラスト水として貯蔵できる。
【００７７】
バラスト水タンク６０から排出された洗浄水Ｗ２と海水Ｗとの混合水は、中和処理部９０によって、ＩＭＯ処理水の基準を満足するｐＨ値に中和された後、海上に排出されるか或いは様々な使用先に供給され得る。
【００７８】
図示の如く、第２バルブ７０ａが開放される場合、洗浄水排出管５０を流動する洗浄水Ｗ２は、循環管７０を介して流動してスクラバー４０へ循環する。洗浄水排出管５０を流動する洗浄水Ｗ２の一部が循環管７０を介してスクラバー４０へ循環することにより、洗浄水供給管３０を介して供給される洗浄水Ｗ１の量を減少させることができる。
【００７９】
図７はスクラバーから排出される洗浄水を海上に排出する様子を示す作動図である。
【００８０】
燃焼機関１０の排気ガスＧ１と洗浄水Ｗ１は、それぞれ排気ガス管２０と洗浄水供給管３０を介してスクラバー４０へ供給される。排気ガスＧ１と洗浄水Ｗ１とが接触することにより、排気ガスＧ１に含まれている硫黄酸化物、窒素酸化物及び粉塵などが除去でき、硫黄酸化物、窒素酸化物及び粉塵などが除去された排気ガスＧ２は、排出管４１を介して外部へ排出される。硫黄酸化物、窒素酸化物及び粉塵などを吸収した洗浄水Ｗ２は洗浄水排出管５０を介して排出され、洗浄水Ｗ２に含まれているスラッジＳは浄化部１００によって分離されてスラッジ貯蔵タンク１１０に貯蔵される。
【００８１】
スクラバー４０から排出される洗浄水Ｗ２を海上に排出する場合、第３バルブ８０ａは開放し、第１バルブ５０ａは閉鎖する。このとき、第２バルブ７０ａと第５バルブ２００ａは選択的に開放することができる。第３バルブ８０ａが開放されることにより、洗浄水排出管５０を流動する洗浄水Ｗ２は、流出管８０を介して海上に排出されるか、或いは様々な使用先に供給され得る。このとき、流出管８０上には別途の中和処理部が設置されるので、洗浄水Ｗ２は、ＩＭＯ処理水の基準を満足するｐＨ値に中和された状態で、海上へ排出されるか或いは使用先に供給され得る。
【００８２】
図示の如く、第２バルブ７０ａが開放される場合、洗浄水Ｗ２は、循環管７０を介して流動してスクラバー４０へ循環し、第５バルブ２００ａが閉鎖される場合、バラスト水タンク６０には海水Ｗの流入が遮断される。
【００８３】
以下、図８を参照して、本発明の第４実施例に係る汚染物質低減装置１−３について詳細に説明する。
【００８４】
図８は本発明の第４実施例に係る汚染物質低減装置の動作過程を説明するための作動図である。
【００８５】
本発明の第４実施例に係る汚染物質低減装置１−３は、一端部がバラスト水タンク６０に連結され且つ他端部が洗浄水供給管３０に連結される洗浄水再供給管１３０をさらに含む。本発明の第３実施例に係る汚染物質低減装置１−３は、一端部がバラスト水タンク６０に連結され且つ他端部が洗浄水供給管３０に連結される洗浄水再供給管１３０をさらに含む以外は、前述した実施例と実質的に同様である。したがって、これを重点的に説明するが、別の記載がない限り、残りの構成部についての説明は前述した事項で代わる。
【００８６】
洗浄水再供給管１３０は、バラスト水タンク６０に貯蔵された洗浄水Ｗ２と海水Ｗとの混合水を洗浄水供給管３０へ再供給する管であって、一端部がバラスト水タンク６０に連結され、他端部が洗浄水供給管３０の一側に連結される。バラスト水タンク６０の一側に洗浄水再供給管１３０が連結されることにより、船舶の平衡維持のために、バラスト水タンク６０の内部に貯蔵された洗浄水Ｗ２と海水Ｗとの混合水を空にしなければならない場合、海上に排出される洗浄水Ｗ２と海水Ｗとの混合水の一部を洗浄水供給管３０へ供給することができる。したがって、海水流入口または清水タンクから洗浄水Ｗ１が供給されなくても、排気ガスＧ１に含まれている硫黄酸化物、窒素酸化物及び粉塵などを除去することができる。洗浄水再供給管１３０上には少なくとも一つのポンプ１３１が設置され、洗浄水Ｗ２と海水Ｗとの混合水を洗浄水供給管３０へ円滑に供給することができる。
【００８７】
以下、図９乃至図１５を参照して、本発明の第５実施例に係る汚染物質低減装置について詳細に説明する。
【００８８】
図９は本発明の第５実施例に係る汚染物質低減装置を概略的に示す図である。
【００８９】
本発明の第５実施例に係る汚染物質低減装置２００は、排気ガスに含まれている各種の汚染物質（窒素酸化物、硫黄酸化物、粉塵など）の濃度を低減して、排気基準に適した空気を排出することができ、海水に含まれている微生物の殺菌処理が同時に行われてバラスト水として使用するか或いは海水に排出することができる装置である。汚染物質低減装置２００は、主に船舶に搭載され、船舶から発生する排気ガスの汚染物質を除去しながら、バラスト水として用いる海水に含まれている微生物を同時に死滅させることができる。また、汚染物質低減装置２００は、排気ガスの汚染物質除去機能とバラスト水の微生物死滅機能をそれぞれ作動させるか、或いは作動割合を必要に応じて調節することができ、バラスト水処理システムに含まれている殺菌装置などを除去することができるという利点がある。このような装置は、湿式スクラバーシステムで配管のみを追加して実現が可能なので、既存の船舶に容易に適用できるという特徴がある。
【００９０】
本発明に係る汚染物質低減装置２００は、排気ガス管２１０と、洗浄水供給管２２０と、スクラバー２４０と、浄化ユニット２５０と、洗浄水排出管２４１と、海水供給管２３０とを含む。
【００９１】
排気ガス管２１０は、燃焼機関から排気ガスが移動する管であって、スクラバー２４０に連結される。排気ガス管２１０は、燃焼機関の排気管に直接連結され、高温の排気ガスが直接移動したり、各種の熱交換器を通過して排気熱の大部分を再利用して残った廃ガスが移動したりする通路になれる。
【００９２】
一方、洗浄水供給管２２０は、海水、清水、及び海水と清水との混合水のうちの少なくとも一つである洗浄水をスクラバー２４０に供給する管であって、一端部が海水供給管２３０または清水供給管２２１に連結され、他端部がスクラバー２４０に連結され得る。すなわち、洗浄水供給管２２０は海水と清水の供給を選択的に受けることができる。
【００９３】
以下、洗浄水は主に海水であることに限定して、洗浄水供給管２２０を介して主に海水が流入してスクラバー２４０に供給される過程を主に説明する。
【００９４】
海水供給管２３０にはポンプ２３６が設置され、洗浄水をスクラバー２４０へ円滑に供給することができる。特に、洗浄水供給管２２０は、海水供給管２３０から分岐してスクラバー２４０に連結される構造であり、洗浄水供給管２２０と海水供給管２３０との連結部分には制御バルブ２３１が設置されている。制御バルブ２３１は、洗浄水供給管２２０を介して供給される海水の量を調節し、或いは洗浄水供給管２２０に分岐して供給される海水と海水供給管２３０を介してバラスト水タンク２６０へ供給される海水との割合を調節することができる。
【００９５】
スクラバー２４０は、排気ガス管２１０を介して流入する排気ガスに洗浄水供給管２２０を介して供給される洗浄水を噴霧して排気ガスと洗浄水とを気液接触させる装置であって、湿式スクラバーであり得る。スクラバー２４０の内部で排気ガスと洗浄水とが接触することにより、排気ガスに含まれている窒素酸化物、硫黄酸化物及び粉塵などの汚染物質が除去でき、窒素酸化物、硫黄酸化物及び粉塵の汚染物質が除去された排気ガス（図１２のＧ２参照）は別途の排出管２４２を介して外部へ排出できる。
【００９６】
スクラバー２４０の内部で汚染物質含有の排気ガスと接触して窒素酸化物、硫黄酸化物及び粉塵などが含まれた洗浄水は、洗浄水排出管２４１を介して排出される。
【００９７】
浄化ユニット２５０は、排気ガス管２１０またはスクラバー２４０に連結され、物理的または化学的な方法で窒素系酸化物を酸化させるか、或いは酸性化された洗浄水を中和させるか、或いは洗浄水に含まれている微生物を死滅させることができる。浄化ユニット２５０は、排気ガス管２１０またはスクラバー２４０に酸化剤を供給し、或いは中和剤を供給し、或いは殺菌剤を供給することができる。例えば、浄化ユニット２５０は、海水を電気分解して酸化剤、中和剤、殺菌剤を全て生産する装置であるか、或いはプラズマを利用して酸化剤と殺菌剤を生産する装置であり得る。浄化ユニット２５０は、電気分解装置またはプラズマ装置に限定されるものではなく、窒素系酸化物を酸化させるか、或いは酸性化された洗浄水を中和させるか、或いは洗浄水に含まれている微生物を死滅させることができる装置であれば、いずれの構成も可能であろう。
【００９８】
浄化ユニット２５０は、排気ガス管２１０に酸化剤を噴射して、排気ガスに含まれている一酸化窒素を二酸化窒素に酸化させることができる。二酸化窒素は、一酸化窒素に比べて水に容易に溶解され、スクラバー２４０で洗浄水に溶けて容易に除去できる。浄化ユニット２５０は、排気ガス管２１０に液体酸化剤を微粒子化して噴射することができる。浄化ユニット２５０は、排気ガス管２１０に液体酸化剤を微粒子化して直接噴射し、或いは排気ガス管２１０に設置された別途の噴霧ユニット２１１を介して排気ガスの液体酸化剤を噴霧することができる。
【００９９】
このとき、浄化ユニット２５０は、排気ガス管２１０に中和剤を一緒に噴霧し、或いはスクラバー２４０に中和剤を噴霧することができる。中和剤は、窒素酸化物と硫黄酸化物が洗浄水と反応して酸性化された洗浄水を中和させることができる。窒素酸化物と硫黄酸化物は、海水と反応すると、それぞれ硝酸（ＨＮＯ３）、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）を生成するので、浄化ユニット２５０は、次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＯＣｌ）をスクラバー２４０に噴射することにより、酸性化された洗浄水を中和させることができる。
【０１００】
また、浄化ユニット２５０は、バラスト水タンク２６０に中和剤を噴射し或いは海水排出管２３７に中和剤を噴射することにより、バラスト水を中和させることができる。一方、浄化ユニット２５０は、スクラバー２４０に直接中和剤（ＮａＯＨ）を投入することができる。浄化ユニット２５０で洗浄水の中和が十分でない場合、別途の中和剤注入ユニット（図示せず）を追加して２次中和段階を経ることもできる。
【０１０１】
洗浄水排出管２４１は、スクラバー２４０内部の洗浄水を排出する管であって、フィルターユニット２７０を介して海水供給管２３０に再び連結できる。すなわち、洗浄水排出管２４１は、フィルターユニット２７０を介して固体状粒子を分離した後、バラスト水タンク２６０に貯蔵されるか或いは外部へ排出され得る。洗浄水排出管２４１は、必ず海水供給管２３０に連結する必要はなく、独立してバラスト水タンク２６０に連結されるか或いは船舶の外部に連結され得る。
【０１０２】
洗浄水排出管２４１には循環管２９１が連結できる。循環管２９１は、洗浄水排出管２４１を介して排出される洗浄水を洗浄水供給管２２０へ再循環させるためのものであって、洗浄水をバラスト水として使用しないか或いは外部へ排出する必要がないときに、洗浄水をスクラバー２４０へ循環させて使用し続けることができる。
【０１０３】
洗浄水排出管２４１と循環管２９１との間には再循環タンク２９０が設置できる。再循環タンク２９０は、スクラバー２４０を介して排出された洗浄水の一部を貯蔵することができ、循環管２９１を介して一定量の洗浄水が循環するように一種のバッファタンクの役割をすることができる。
【０１０４】
再循環タンク２９０は、フィルターユニット２７０のように、遠心分離器、重力分離器及びフィルターのいずれかを含めて洗浄水中の固体状粒子を除去し、循環管２９１を介して洗浄水を再循環させることができる。
【０１０５】
洗浄水供給管２２０は、海水供給管２３０、清水供給管２２１及び循環管２９１に連結されており、排気ガスの濃度、スクラバー２４０の処理容量、洗浄水の濃度及び汚染度などを考慮して、海水、清水、循環水を適切に混ぜてスクラバー２４０へ供給することができる。
【０１０６】
フィルターユニット２７０は、スクラバー２４０の後段に設置され、スクラバー２４０から排出される洗浄水に含まれている固体状粒子などを分離する装置であって、遠心分離器、重力分離器及びフィルターの少なくとも一つを用いて固体状粒子を分離してスラッジタンク２８０へ排出することができる。フィルターユニット２７０は、ポンプ２３６と制御バルブ２３１との間の海水供給管２３０に連結できる。すなわち、海水供給管２３０から供給される海水がフィルターユニット２７０を通過してスクラバー２４０へ供給され、スクラバー２４０を通過した洗浄水が再びフィルターユニット２７０を通過することができる。すなわち、１つのフィルターユニット２７０によって、外部から流入した海水とスクラバー２４０を通過した洗浄水をすべてフィルタリングすることができる。また、フィルターユニット２７０の一側には、制御バルブ２３１の後段の海水供給管２３０に直接連結される合流管（図１４の２３８を参照）が設置できる。
【０１０７】
フィルターユニット２７０を通過した洗浄水または海水に、浄化ユニット２５０から供給される中和剤または殺菌剤を噴射することができる。フィルターユニット２７０と海水排出管２３７との間には、海水と洗浄水との混合水が排出される混合管２３４が設置できる。混合管２３４には、浄化ユニット２５０から供給される中和剤または殺菌剤を注入する注入ユニット２３３が設置できる。注入ユニット２３３は、中和剤または殺菌剤を液体または気体の状態で海水と洗浄水に注入することができる。
【０１０８】
注入ユニット２３３の後段にはセンサー部２３２が設置されており、混合管２３４を介して排出される洗浄水と海水中の総残留酸化剤の量（ｔｏｔａｌ  ｒｅｓｉｄｕａｌ  ｏｘｉｄａｎｔ）、ｐＨ濃度、微生物濃度などをリアルタイムにて把握することができる。センサー部２３２の結果値に応じて、浄化ユニット２５０は酸化剤、中和剤、殺菌剤の供給量を適切に調節する。
【０１０９】
混合管２３４を介して排出される洗浄水と海水は、バラスト水タンク２６０に流入し或いは外部へ排出される。
【０１１０】
バラスト水タンク２６０は、洗浄水排出管２４１を介して排出される洗浄水を用いて、船舶の平衡を維持する。船舶には少なくとも一つのバラスト水タンク２６０が設置でき、前述したように、洗浄水排出管２４１を介して排出される洗浄水は、排気ガスに含まれている窒素酸化物、硫黄酸化物及び粉塵などを吸収した状態なので、洗浄水排出管２４１の内部を流動する洗浄水の水素イオン濃度指数、すなわちｐＨ値は、洗浄水供給管２２０の内部を流動する洗浄水のｐＨ値よりもさらに低い。つまり、洗浄水排出管２４１の内部を流動する洗浄水は、硫黄酸化物と窒素酸化物により酸性化され、洗浄水供給管２２０の内部を流動する洗浄水よりもｐＨ値が低い。したがって、洗浄水排出管２４１の内部を流動する洗浄水に含まれている微生物の生存率は、洗浄水供給管２２０の内部を流動する洗浄水に含まれている微生物の生存率よりも低い。
【０１１１】
すなわち、洗浄水排出管２４１の内部を流動する洗浄水は、酸性化により微生物の生存率が低いため、一定のサイズ以上の微生物を死滅させなければならないというバラスト水規制条件を満足させるので、バラスト水としての使用に適する。
【０１１２】
スクラバー２４０から排出された微生物が死滅した洗浄水を用いることにより、微生物を死滅させるための別途のバラスト水処理システムが省略でき、これにより、システムの設置及び維持費用が減少するだけでなく、船舶内の空間活用度が増加しうる。また、湿式スクラバーシステムで配管のみを追加して実現が可能なので、既存の船舶に容易に適用できるという利点がある。
【０１１３】
一方、浄化ユニット２５０は、バラスト水タンク２６０に直接殺菌剤を供給することができる。バラスト水タンク２６０の内部に貯蔵されたバラスト水の微生物の濃度が高ければ、バラスト水タンク２６０に直接殺菌剤を噴射して微生物の濃度を調節することができる。したがって、バラスト水タンク２６０に貯蔵されたバラスト水を外部へ排出する前に、微生物許容基準値以内で調節することができるため、海洋汚染や生態系撹乱を防ぐことができる。
【０１１４】
以下、図１０乃至図１５を参照して、汚染物質低減装置２００の作動過程についてさらに詳細に説明する。
【０１１５】
図１０及び図１１は海水供給管２３０を介して流入した海水がバラスト水として供給される過程を示すものである。図１０はバラスト水として供給される海水全体に殺菌物質が投入される直接殺菌方式を示すものであり、図１１はバラスト水として供給された海水中の一部に殺菌物質を投入し、外部から供給された海水と混ぜて使用する間接殺菌方式を示すものである。
【０１１６】
まず、図１０を参照して説明すると、海水供給管２３０を介して供給された海水は、フィルターユニット２７０を通過しながら、粒子の大きい微生物が除去される。例えば、フィルターユニット２７０は、殺菌物質によって容易に死滅しない直径５０μｍ以上の微生物を分離することができる。
【０１１７】
フィルターユニット２７０を通過した海水には、浄化ユニット２５０から供給される殺菌剤が噴射できる。殺菌剤が噴射されて微生物が死滅した海水は、バラスト水タンク２６０に供給されてバラスト水として使用できる。
【０１１８】
続いて、図１１を参照して説明すると、海水供給管２３０を介して供給された海水は、フィルターユニット２７０を通過しながら粒子の大きい微生物が除去され、混合管２３４を介して一部が排出され、残りは迂回管２３５を介して排出され得る。混合管２３４は、浄化ユニット２５０から殺菌剤が噴射される管であり、迂回管２３５は、フィルターユニット２７０を通過した海水が直接バラスト水タンク２６０に流入する管である。
【０１１９】
混合管２３４を通過した海水は、殺菌剤を含めて微生物が死滅した状態であり、混合管２３４を通過した海水と、迂回管２３５を通過した海水とが互いに混ぜられる場合には、迂回管２３５を通過した海水に含まれている微生物もすべて死滅させることができる。
【０１２０】
混合管２３４と迂回管２３５を通過する海水の量または割合を、海水に含まれている微生物の濃度などに応じて選択的に調節できる。
【０１２１】
図１０及び図１１を参照して説明したように、汚染物質低減装置２００は、排気ガスを除去する機能を使用しなくても、独立してバラスト水を処理することができる。
【０１２２】
以下、図１２及び図１３を参照して、汚染物質低減装置２００が排気ガスの汚染物質のみを除去するために動作する過程を説明する。
【０１２３】
図１２は海水供給管２３０に供給された海水がスクラバー２４０を通過して外部へ直接排出される方式を示すものであり、図１３は海水供給管２３０に流入した海水がスクラバー２４０を通過した後、循環管２９１を介して再循環して再利用される方式を示すものである。
【０１２４】
まず、図１２を参照して説明すると、海水供給管２３０を介して流入した海水は、洗浄水供給管２２０を介してスクラバー２４０へ供給される。洗浄水はスクラバー２４０の上部から噴射され、スクラバー２４０の下部には洗浄水が一定の水位で満たされることが可能である。
【０１２５】
このとき、排気ガス管２１０を介して供給された排気ガスは、スクラバー２４０の下部から噴射できる。浄化ユニット２５０は、排気ガスがスクラバー２４０に供給される前に、酸化剤を噴射して一酸化窒素を二酸化窒素に酸化させることができる。浄化ユニット２５０は、洗浄水のｐＨ値を考慮して、排気ガス管２１０またはスクラバー２４０に中和剤を一緒に噴射することができる。
【０１２６】
一方、排気ガスは、スクラバー２４０の下部に満たされた洗浄水中で噴射できるため、１次にスクラバー２４０の下部に満たされた洗浄水から窒素酸化物、硫黄酸化物、粉塵などの汚染物質を除去し、さらにスクラバー２４０の上部から噴射される洗浄水によって汚染物質を再び除去することができる。このような過程を経て排気ガス中の汚染物質は除去され、汚染物質の除去された排気ガスは排出管２４２を介して外部へ排出される。
【０１２７】
スクラバー２４０を通過した洗浄水は、窒素酸化物、硫黄酸化物、粉塵などの汚染物質を含んでおり、洗浄水排出管２４１を介してフィルターユニット２７０へ移動する。フィルターユニット２７０は洗浄水中の固体状粒子などの汚染物質を分離してスラッジタンク２８０に貯蔵し、クリーンな洗浄水は混合管２３４と海水排出管２３７を介して外部へ排出される。このとき、混合管２３４を通過する洗浄水のｐＨ値が基準値を外れる場合、浄化ユニット２５０は、中和剤を混合管２３４に注入してｐＨ値を基準値以内に合わせた後、外部へ排出する。
【０１２８】
続いて、図１３を参照して説明すると、海水供給管２３０を介して流入した海水がスクラバー２４０を通過して洗浄水排出管２４１へ排出され、洗浄水排出管２４１に排出された洗浄水は、再循環タンク２９０に一時貯蔵されてから、さらに循環管２９１を介して洗浄水供給管２２０へ循環する。すなわち、図１３の過程は、洗浄水が循環管２９１を介して再循環して再利用されるという点を除けば、残りの過程は図１２の過程と実質的に同様である。
【０１２９】
海水供給管２３０を介して流入した海水は、洗浄水供給管２２０、スクラバー２４０、洗浄水排出管２４１及び循環管２９１を順次循環し、海水の汚染度、ｐＨ値などを考慮して、図１３の過程と図１２の過程とを併行して行うことができる。図１３の過程は、海水の排出が制限される地域を通過する場合のように、外部へ海水を排出することができない場合に使用することができ、洗浄水を複数回再循環させることにより、洗浄水の汚染が酷い場合にはフィルターユニット２７０を介して固体状粒子を除去して外部へ排出し、さらに新しい海水をスクラバー２４０へ供給することができる。
【０１３０】
図１２及び図１３の過程は必要に応じて選択的または順次的に使用できる。
【０１３１】
以下、図１４と図１５を参照して、汚染物質低減装置２００が排気ガスの汚染物質除去とバラスト水の処理を同時に行う過程について説明する。
【０１３２】
図１４は開ループ（ｏｐｅｎ  ｌｏｏｐ）タイプの汚染物質除去方式と直接殺菌方式のバラスト水処理過程を示すものであり、図１５は閉ループ（ｃｌｏｓｅ  ｌｏｏｐ）タイプの汚染物質除去方式と間接殺菌方式のバラスト水処理過程を示すものである。
【０１３３】
まず、図１４を参照して説明すると、海水供給管２３０を介して流入した海水は、洗浄水供給管２２０を介してスクラバー２４０へ供給される。洗浄水はスクラバー２４０の上部から噴射され、スクラバー２４０の下部には洗浄水が一定の水位で満たされることが可能である。
【０１３４】
このとき、排気ガス管２１０を介して供給された排気ガスは、スクラバー２４０の下部から噴射できる。浄化ユニット２５０は、排気ガスがスクラバー２４０へ供給される前に、酸化剤を噴射して一酸化窒素を二酸化窒素に酸化させることができる。浄化ユニット２５０は、洗浄水のｐＨ値を考慮して、排気ガス管２１０またはスクラバー２４０に中和剤を一緒に噴射することができる。
【０１３５】
一方、排気ガスはスクラバー２４０の下部に満たされた洗浄水中で噴射できるため、１次にスクラバー２４０の下部に満たされた洗浄水から窒素酸化物、硫黄酸化物、粉塵などの汚染物質を除去し、さらにスクラバー２４０の上部から噴射される洗浄水によって汚染物質を再び除去することができる。このような過程を経て排気ガス中の汚染物質は除去され、汚染物質の除去された排気ガスは排出管２４２を介して外部へ排出される。
【０１３６】
スクラバー２４０を通過した洗浄水は、窒素酸化物、硫黄酸化物、粉塵などの汚染物質を含んでおり、洗浄水排出管２４１を介してフィルターユニット２７０へ移動する。フィルターユニット２７０は、洗浄水中の固体状粒子などの汚染物質を分離してスラッジタンク２８０に貯蔵し、クリーンな洗浄水は、海水供給管２３０及び混合管２３４を通過してバラスト水タンク２６０に流入するか、或いは海水排出管２３７を介して外部へ排出され得る。このとき、フィルターユニット２７０の一側に設置された合流管２３８を介して、スクラバー２４０を通過していない外部からの海水が海水供給管２３０に合流され、海水供給管２３０を流動するクリーンな洗浄水に混合されることも可能である。
【０１３７】
一方、海水供給管２３０を流動する洗浄水と海水との混合水には、注入ユニット２３３を介して、浄化ユニット２５０から供給された殺菌剤が注入できる。
【０１３８】
続いて、図１５を参照して説明すると、海水供給管２３０を介して流入した海水は、洗浄水供給管２２０を介してスクラバー２４０へ供給される。スクラバー２４０を通過した洗浄水の一部は、再循環タンク２９０、循環管２９１及び洗浄水供給管２２０を経てスクラバー２４０に再循環し、残りの一部はフィルターユニット２７０に移動することができる。すなわち、図１５の過程は、スクラバー２４０を通過した洗浄水の一部が再循環タンク２９０、循環管２９１及び洗浄水供給管２２０を経てスクラバー２４０へ再循環し、海水排出管２３７を介して外部へ洗浄水が排出されないことを除けば、残りの過程は図１４の過程と実質的に同様である。
【０１３９】
一方、海水供給管２３０を流動する海水は、注入ユニット２３３によって殺菌剤が注入され、残りの一部は、迂回管２３５に沿って流動して注入ユニット２３３を通過した後、混合管２３４を流動する海水の流れに混合できる。
【０１４０】
図１４の過程と図１５の過程は、海水に含まれている微生物の量や種類、または必要なバラスト水の量などを考慮して選択的に行うことができるだろう。
【０１４１】
以下、図１６乃至図２３を参照して、本発明の第６実施例に係る汚染物質低減装置について詳細に説明する。
【０１４２】
図１６及び図１７は本発明の第６実施例に係る汚染物質低減装置を概略的に示す図である。
【０１４３】
本発明の第６実施例に係る汚染物質低減装置３００は、例えば、排気ガスに含まれている汚染物質の量が相対的に増加または減少する場合のように汚染物質の処理状況が変動する場合にも、これを反映してスクラバーシステムから排出される処理水のｐＨ値を適切に維持及び調節することができるという特徴がある。すなわち、排気ガスの濃度や汚染度、スクラバーの汚染物質処理能力などを勘案して、スクラバーを通過して出てきた処理水のｐＨ値が適正のレベルを維持するように制御することができ、これによりスクラバーを通過して出てきた処理水をバラスト水として再利用し或いは船体の外部へ排出するなど、様々な方式で容易に処理することができるという特徴がある。
【０１４４】
本発明に係る汚染物質低減装置３００は、排気ガス管３１０と、洗浄水供給管３２０と、スクラバー３４０と、浄化ユニット３５０と、洗浄水排出管３４１と、スクラバーに流入する海水の量を調節する制御バルブ３３１と、排気ガスの濃度または汚染度、またはスクラバーを通過した洗浄水（すなわち、前述した処理水）のｐＨ値に応じて制御バルブ３３１を制御する制御部３０１とを含む。
【０１４５】
排気ガス管３１０は、燃焼機関から排気ガスが移動する管であって、スクラバー３４０に連結される。発生した排気ガスは、多量の窒素酸化物、硫黄酸化物及び粉塵などを含んでおり、燃焼機関の一側に連結された排気ガス管３１０を介してスクラバー３４０へ供給される。
【０１４６】
一方、洗浄水供給管３２０は、海水、清水、及び海水と清水との混合水のうちの少なくとも一つである洗浄水をスクラバー３４０に供給する管であって、バラスト水タンクにバラスト水を供給する海水供給管３３０から分岐する。洗浄水供給管３２０の一端部は、スクラバー３４０に連結され、洗浄水供給管３２０の一側には、清水を供給する清水供給管３２１が連結できる。よって、洗浄水供給管３２０は海水と清水の供給を選択的に受けることができる。
【０１４７】
海水供給管３３０にはポンプ３３６が設置され、洗浄水をスクラバー３４０へ円滑に供給することができる。海水供給管３３０は、外部から海水の流入を受け、バラスト水タンクにバラスト水を供給する役割をする。特に、洗浄水供給管３２０は、海水供給管３３０から分岐してスクラバー３４０に連結される構造であって、洗浄水供給管３２０と海水供給管３３０との連結部分には制御バルブ３３１が設置されている。制御バルブ３３１は、洗浄水供給管３２０を介して供給される海水の量を調節し、或いは洗浄水供給管３２０に分岐して供給される海水と海水供給管３３０を介してバラスト水タンク３６０へ供給される海水との割合を調節することができる。
【０１４８】
制御バルブ３３１は、洗浄水供給管３２０を介してスクラバー３４０に流入する海水の量を調節する。制御バルブ３３１は、例えば、図１６に示すように、海水供給管３３０と洗浄水供給管３２０とを連結し、洗浄水供給管３２０に分岐する海水の量または割合を調節する３方弁を含めて形成できる。しかし、これに限定する必要はなく、制御バルブ３３１は、図１７に示すように、３方弁の代わりに洗浄水供給管３２０に流量調節計などの流量制御装置を連結して形成することもできる。
【０１４９】
すなわち、制御バルブ３３１は、バルブとして表現したが、これに限定されず、管路を流動する流体の流動量、流れ、流動比率などを調節することができる様々な形態の装置を含めて様々な形態で実現できる。制御バルブ３３１は、制御部３０１の電気信号を受信して動作するように形成でき、制御部３０１の制御シーケンスに応じて管路を開放または閉鎖し、或いは開閉の程度を多様に変更するように形成できる。
【０１５０】
制御バルブ３３１は、洗浄水供給管３２０を介してスクラバー３４０に流入する海水の量を調節することができる多様な形態で形成でき、形成される方式に対応して、管路に締結された位置にも多少の違いがありうる。例えば、流量調節計などで形成される場合には、図１７に示すように、洗浄水供給管３２０側に制御バルブ３３１が形成でき、３方弁の形態で形成される場合には、図１６に示すように、海水供給管３３０と洗浄水供給管３２０との間に制御バルブ３３１が形成できる。いずれの場合にも、洗浄水供給管３２０を介してスクラバー３４０に流入する流体の量を容易に調節することが可能な位置に制御バルブ３３１を形成することができる。以下、本明細書では、３方弁を含む制御バルブ３３１を基準にして説明する。制御部３０１は、排気ガス管３１０へ供給される排気ガスの濃度または汚染度、またはスクラバー３４０を通過した洗浄水のｐＨ値に応じて制御バルブ３３１を制御する。制御部３０１は、信号入出力、データ演算などが可能な演算装置を含めて形成でき、管路に連結された各種センサーからセンシングデータの入力を受け、これを演算して制御バルブ３３１を制御することができる。必要な場合、制御部３０１に特別な制御シーケンスを入力し、センシングされたデータに対応して該当制御シーケンスを行うように形成することも、いくらでも可能である。
【０１５１】
排気ガスの濃度または汚染度は、排気ガス中に含まれている硫黄酸化物（ＳＯｘ）及び窒素酸化物（ＮＯｘ）のうちの少なくとも一つの量から判断することが可能である。すなわち、排気ガス中の硫黄酸化物の量または濃度、窒素酸化物の量または濃度、または硫黄酸化物及び窒素酸化物の量または濃度などを測定して排気ガスの濃度または汚染度を計測し、浄化ユニット３５０からスクラバー３４０に投入される酸化剤の量やスクラバー３４０に供給される海水の量を排気ガスの濃度または汚染度に対応して調節することができる。このため、排気ガス管３１０に排気ガス中の硫黄酸化物及び窒素酸化物のうちの少なくとも一つの濃度または量を測定する酸化物センサー部３１２を設置することができる。しかし、これに限定されるものではなく、酸化物センサー部３１２は排出管３４３にも取り付けることができる。また、海水を外部へ排出する海水排出管３３７と制御バルブ３３１との間に、海水と洗浄水との混合水が移動する混合管３３４を形成し、スクラバー３４０から洗浄水を排出する洗浄水排出管３４１及び混合管３３４のうちの少なくとも１つに、洗浄水または混合水のｐＨ値を測定するｐＨセンサー部３４２を形成することができる。洗浄水排出管３４１及び混合管３３４については後述してより詳細に説明する。
【０１５２】
すなわち、制御部３０１は、酸化物センサー部３１２のセンシング信号から排気ガスの濃度または汚染度を測定することができ、ｐＨセンサー部３４２のセンシング信号からスクラバー３４０を通過した洗浄水のｐＨ値を測定することができる。このように、制御部３０１は、各センサー部の測定値を用いて、汚染排気ガスの汚染度、及び汚染物質を処理してスクラバー３４０から排出される処理水（すなわち、スクラバーを通過した洗浄水）のｐＨ値を把握して、スクラバー３４０を通過した洗浄水のｐＨ値が適切なレベルを維持するように、スクラバー３４０に投入される洗浄水の量を適切に調節することができる。また、浄化装置３５０または中和剤貯蔵タンク（図示せず）を用いて中和剤を洗浄水に投入することにより、洗浄水のｐＨ値を調節することも、いくらでも可能である。
【０１５３】
また、制御部３０１は、排気ガスの濃度または汚染度、またはスクラバー３４０を通過した洗浄水のｐＨ値に応じて、前述した清水供給管３２１で供給される清水の供給量を制御することもできる。例えば、清水供給管３２１側に形成されたバルブ３２１ａを制御部３０１の制御信号によって開閉可能に連結して、制御部３０１の制御信号で前記バルブ３２１ａを開閉し、清水の供給量を変更させることができる。このような方式で排気ガスの濃度または汚染度などに対応してこれを円滑に処理しながら、スクラバー３４０に供給される海水または清水の割合を調整し、スクラバー３４０を通過した洗浄水（海水、清水、及び海水と清水との混合水のうちの少なくとも一つ）のｐＨ値は適切に維持することができる。これについては具体的に後述する。
【０１５４】
スクラバー３４０は、排気ガス管３１０を介して流入する排気ガスに洗浄水供給管３２０を介して供給される洗浄水を噴霧することにより、排気ガスと洗浄水とを気液接触させる装置であって、湿式スクラバーであり得る。このとき、洗浄水供給管３２０は、スクラバー３４０の内部に位置した端部がスクラバー３４０の上部に配置され、複数個に分岐して洗浄水を微粒子の形で噴霧することができる。すなわち、スクラバー３４０の上部に配置された洗浄水供給管３２０は、排気ガスが流入するスクラバー３４０の下部に向かって洗浄水を噴霧することにより、排気ガスと洗浄水を効果的に接触させることができる。スクラバー３４０の内部で排気ガスと洗浄水とが接触することにより、排気ガスに含まれている窒素酸化物、硫黄酸化物及び粉塵などの汚染物質が除去でき、窒素酸化物、硫黄酸化物及び粉塵の汚染物質が除去された排気ガスは排出管３４３を介して外部へ排出できる。排出管３４３を介して排出される排気ガスＧ２は、窒素酸化物、硫黄酸化物及び粉塵などの汚染物質が除去されるので、排気基準に適合して大気中への排出が可能である。このとき、前述したように、排出管３４３にも、排気ガス中の硫黄酸化物及び窒素酸化物のうちの少なくとも一つの濃度または量を測定する酸化物センサー部３１２を設置することができる。したがって、排気ガス管３１０及び排出管３４３でそれぞれ測定された硫黄酸化物及び窒素酸化物の濃度を相互比較することにより、有害ガス除去率または処理率をより正確に計算して比較することができる。
【０１５５】
一方、窒素系酸化物（ＮＯｘ）と硫黄酸化物（ＳＯｘ）が洗浄水、すなわち海水に溶解して生成された硝酸（ＨＮＯ３）と硫酸（Ｈ２ＳＯ４）は酸性を帯びており、スクラバー３４０に収容された海水に含まれている微生物を死滅させることができる。このとき、スクラバー３４０の内部に存在する洗浄水、すなわち海水のｐＨ値は、殺菌力が極大化される４〜５．５に維持できる。
【０１５６】
スクラバー３４０の内部で汚染物質の含まれている排気ガスと接触して窒素酸化物、硫黄酸化物、及び粉塵などを含むようになった洗浄水は、洗浄水排出管３４１を介して排出される。このような洗浄水は酸性を帯びることができる。
【０１５７】
浄化ユニット３５０は、排気ガス管３１０またはスクラバー３４０に連結され、物理的または化学的な方法で窒素系酸化物を酸化させるか、或いは酸性化された洗浄水を中和させるか、或いは洗浄水に含まれている微生物を死滅させることができる。浄化ユニット３５０は、排気ガス管３１０またはスクラバー３４０に酸化剤、中和剤または殺菌剤を供給することができる。例えば、浄化ユニット３５０は、海水を電気分解して酸化剤、中和剤、殺菌剤をすべて生産する装置であるか、或いはプラズマを利用して酸化剤と殺菌剤を生産する装置である。浄化ユニット３５０は、電気分解装置またはプラズマ装置に限定されるものではなく、窒素系酸化物を酸化させるか、或いは酸性化された洗浄水を中和させるか、或いは洗浄水に含まれている微生物を死滅させることができる装置であれば、いずれの構成も可能である。
【０１５８】
浄化ユニット３５０は、排気ガス管３１０に酸化剤を噴射することにより、排気ガスに含まれている一酸化窒素を二酸化窒素に酸化させることができる。二酸化窒素は、一酸化窒素に比べて水に容易に溶解し、スクラバー３４０で洗浄水に溶けて容易に除去できる。浄化ユニット３５０は、排気ガス管３１０に液体酸化剤を微粒子化して噴射することができる。浄化ユニット３５０は、排気ガス管３１０に液体酸化剤を微粒子化して直接噴射し、或いは排気ガス管３１０に設置された別途の噴霧ユニット３１１を介して排気ガスに液体酸化剤を噴霧することができる。排気ガスに噴射される酸化剤は、前述したように海水を電気分解して生産されるか、或いは排気ガスにコロナ放電をして生産されるか、或いは別途のオゾン発生器を介して生産され得る。例えば、次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＯＣｌ）、次亜塩素酸（ＨＯＣｌ）及びオゾンのうちの少なくとも一つである。すなわち、酸化剤が海水を電気分解して生産される場合には、次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＯＣｌ）、次亜塩素酸（ＨＯＣｌ）であり、酸化剤が排気ガスにコロナ放電をして生産されるか或いはオゾン発生器を介して生産される場合には、オゾンであり得る。オゾンは、殺菌力に優れるので、海水に含まれている微生物を死滅させることができる。しかし、酸化剤が次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＯＣｌ）、次亜塩素酸（ＨＯＣｌ）及びオゾンのうちの少なくとも一つであることに限定されるものではなく、例えば、酸化剤は過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）、二酸化塩素（ＣｌＯ２）などの化学薬品であり得る。浄化ユニット３５０は、船舶が排出する排気ガスの濃度を下げる必要があるとき、排気ガス管３１０に注入される酸化剤の量を増加させることができる。
【０１５９】
浄化ユニット３５０は、前述した酸化物センサー部３１２などからセンシング信号の入力を受け、排気ガス中の硫黄酸化物及び窒素酸化物のうちの少なくとも一つの量に応じて、排気ガス管３１０に注入する酸化剤の量を調節することができる。たとえば、前述した制御部３０１を浄化ユニット３５０に連結し、制御部３０１の制御によって浄化ユニット３５０をこのように制御することができる。このとき、浄化ユニット３５０は、排気ガス管３１０に中和剤を一緒に噴霧し、或いはスクラバー３４０に中和剤を噴霧することができる。中和剤は、窒素酸化物と硫黄酸化物が洗浄水と反応して、酸性化された洗浄水を中和させることができる。窒素酸化物と硫黄酸化物は、海水と反応すると、それぞれ硝酸（ＨＮＯ３）、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）を生成するので、浄化ユニット３５０は、次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＯＣｌ）などをスクラバー３４０に噴射することにより、酸性化された洗浄水を中和させることができる。このような浄化ユニット３５０は、バラスト水タンク３６０に中和剤を噴霧したり海水排出管３３７に中和剤を噴射したりしてバラスト水を中和させ、或いは過剰の総残留酸化剤の量を減少させることができる。このとき、浄化ユニット３５０は、バラスト水タンク３６０に中和剤を噴射するとともに、さらにチオ硫酸ナトリウム（Ｎａ２Ｓ２Ｏ３）を噴射することもできる。また、浄化ユニット３５０は、外部から流入する海水の量が増加すると、スクラバー３４０に注入される殺菌剤の量を増加させて微生物を死滅させることができる。このとき、スクラバー３４０の内部に紫外線を照射し或いは光触媒を注入して殺菌力を向上させることもできる。
【０１６０】
また、前述したｐＨセンサー部３４２の測定値に応じて海水供給管３３０またはバラスト水タンク３６０に中和剤または殺菌剤を注入するようにすることができ、ｐＨセンサー部３４２の測定値に対応して中和剤または殺菌剤の注入量を適切に変更させることができる。たとえば、前述した制御部３０１を浄化ユニット３５０に連結する方式で、このような場合にも浄化ユニット３５０を容易に制御することができる。
【０１６１】
一方、浄化ユニット３５０は、スクラバー３４０に直接中和剤（ＮａＯＨ）を投入することができ、浄化ユニット３５０で洗浄水の中和が十分ではない場合、別途の中和剤注入ユニット（図示せず）を追加して２次中和段階を経ることもできる。
【０１６２】
洗浄水排出管３４１は、スクラバー３４０の内部の洗浄水を排出する管であって、フィルターユニット３７０を介して海水供給管３３０に再び連結できる。
【０１６３】
洗浄水排出管３４１には循環管３９１が連結できる。
【０１６４】
洗浄水排出管３４１と循環管３９１との間には再循環タンク３９０が設置できる。
【０１６５】
再循環タンク３９０は、フィルターユニット３７０のように、遠心分離器、重力分離器及びフィルターのいずれか一つを含めて洗浄水中の固体状粒子を除去し、循環管３９１を介して洗浄水を再循環させることができる。
【０１６６】
洗浄水供給管３２０は、海水供給管３３０、清水供給管３２１及び循環管３９１に連結されており、排気ガスの濃度、スクラバー３４０の処理容量、洗浄水の濃度及び汚染度などを考慮して海水、清水、循環水を適切に混ぜてスクラバー３４０へ供給することができる。
【０１６７】
フィルターユニット３７０は、スクラバー３４０の後段に設置され、スクラバー３４０から排出される洗浄水中の固体状粒子などを分離する装置であって、遠心分離器、重力分離器及びフィルターの少なくとも一つを用いて固体状粒子を分離してスラッジタンク３８０へ排出することができる。１つのフィルターユニット３７０で、外部から流入した海水、及びスクラバー３４０を通過した洗浄水をすべてフィルタリングすることができる。また、フィルターユニット３７０の一側には、制御バルブ３３１の後段の海水供給管３３０に直接連結される合流管（図２２の３３８参照）が設置できる。
【０１６８】
フィルターユニット３７０を通過した洗浄水または海水に、前述したように、浄化ユニット３５０から供給される中和剤または殺菌剤を噴射することができる。また、フィルターユニット３７０は、一つまたは２つを使用するが、洗浄水排出管３４１を通過した洗浄水または海水供給管３３０を通過した海水内に含まれている粒子の大きい物質を除去するために、共通または独立的に使用することもできる。フィルターユニット３７０と海水排出管３３７との間には海水と洗浄水との混合水が排出される混合管３３４が設置でき、混合管３３４には浄化ユニット３５０から供給される中和剤または殺菌剤を注入する注入ユニット３３３が設置できる。注入ユニット３３３は、中和剤または殺菌剤を液体または気体の状態で海水と洗浄水に注入することができる。
【０１６９】
注入ユニット３３３の後段にはセンサー部３３２が設置されており、混合管３３４を介して排出される洗浄水と海水中の総残留酸化剤の量（ｔｏｔａｌ  ｒｅｓｉｄｕａｌ  ｏｘｉｄａｎｔ）、ｐＨ濃度、微生物濃度などをリアルタイムにて把握することができる。センサー部３３２の結果値に応じて、浄化ユニット３５０は、酸化剤、中和剤、殺菌剤の供給量を適切に調節する。混合管３３４を介して排出される洗浄水と海水は、バラスト水タンク３６０に流入し或いは外部へ排出される。前記センサー部３３２は、混合管３３４に設置されてｐＨ値を測定するもので、混合管３３４に設置されたｐＨセンサー部と看做してもかまわない。すなわち、スクラバー３４０を通過した洗浄水のｐＨ値は、洗浄水排出管３４１に設置されたｐＨセンサー部３４２から直接的に測定されるか、或いは混合管３３４に設置されたセンサー部３３２のｐＨ測定値から間接的に測定され得る。各センサー部の測定値を相互補完的に活用するか、或いは適切であると判断される値を選択的に取って、スクラバー３４０を通過した処理水のｐＨまたはｐＨ値の変動分をより正確に把握することが可能である。
【０１７０】
バラスト水タンク３６０は、洗浄水排出管３４１を介して排出される洗浄水を貯蔵する。船舶には、少なくとも一つのバラスト水タンク３６０が設置でき、前述したように、洗浄水排出管３４１を介して排出される洗浄水は、排気ガスに含まれている窒素酸化物、硫黄酸化物及び粉塵などを吸収した状態なので、洗浄水排出管３４１の内部を流動する洗浄水の水素イオン濃度指数、すなわちｐＨ値は、洗浄水供給管３２０の内部を流動する洗浄水のｐＨ値よりもさらに低い。
【０１７１】
すなわち、洗浄水排出管３４１の内部を流動する洗浄水は、酸性化により微生物の生存率が低いため、一定のサイズ以上の微生物を死滅させなければならないというバラスト水規制条件を満足させるので、バラスト水として活用することができる。
【０１７２】
一方、浄化ユニット３５０は、バラスト水タンク３６０に直接殺菌剤を供給することができる。
【０１７３】
本発明に係る排気及び排水汚染物質の低減方法は、燃焼機関の排気ガスと外部からの海水の流入を受ける（ａ）段階と、排気ガスに酸化剤を噴射して窒素系酸化物を酸化させてスクラバー３４０へ供給する（ｂ）段階と、スクラバー３４０に海水を噴射して、排気ガスに含まれている汚染物質を除去すると同時に、海水に含まれている微生物を死滅させる（ｃ）段階とを含み、燃焼機関から流入する排気ガスの量と外部から流入する海水の量を可変させて排気ガスと海水を選択的に浄化することができる。
【０１７４】
また、排気及び排水汚染物質の低減方法は、スクラバー３４０を通過した海水に含まれている固体状粒子を分離する（ｄ）段階と、固体状粒子が分離された海水、または前記（ｃ）段階後のスクラバー内で酸性化された洗浄水に中和剤を注入する（ｅ）段階をさらに含むことができる。
【０１７５】
燃焼機関の排気ガスは排気ガス管３１０を介してスクラバー３４０に流入し、海水は海水供給管３３０及び洗浄水供給管３２０を介してスクラバー３４０に流入することができる（（ａ）段階）。このとき、浄化ユニット３５０は、排気ガスがスクラバー３４０に流入する前に、酸化剤を噴射して窒素系酸化物を酸化させることができる（（ｂ）段階）。酸化剤は、海水を電気分解して生産されるか、或いは排気ガスにコロナ放電をして生産されるか、或いは別途のオゾン発生器を介して生産され得る。次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＯＣｌ）、次亜塩素酸（ＨＯＣｌ）及びオゾンのうちの少なくとも一つであり得る。また、浄化ユニット３５０は、排出管３４２を介して排出される排気ガスの濃度を下げなければならない場合、例えば、船舶がＥＣＡ（Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ａｒｅａ；排出規制海域）に進入した場合には、排気ガス管３１０に注入される酸化剤の量を増加させることができる。
【０１７６】
スクラバー３４０は、排気ガス管３１０を介して流入した排気ガスに海水を噴射して、排気ガスに含まれている窒素系酸化物、硫黄酸化物、粉塵などの汚染物質を除去し、これと同時に、海水に含まれている微生物を死滅させることができる（（ｃ）段階）。すなわち、排気ガスに含まれている窒素系酸化物、硫黄酸化物は、海水に溶解して除去され、窒素系酸化物と硫黄酸化物が海水に溶解して生成された硝酸と硫酸は、海水に含まれている微生物を死滅させることができる。このとき、排気ガスにコロナ放電をして生産されるか或いはオゾン発生器を介して生産されたオゾンで、海水に含まれている微生物を死滅させることもできる。スクラバー３４０の内部に存在する海水のｐＨ値は、殺菌力が極大化される４〜５．５に維持できる。
【０１７７】
また、海水に含まれている微生物は、浄化ユニット３５０から供給された殺菌剤によって死滅できる。浄化ユニット３５０は、外部から流入する海水の量が増加すると、スクラバー３４０に流入する殺菌剤の量を増加させて、海水に含まれている微生物を死滅させることができる。微生物が死滅した海水は、船舶のバラスト水として使用でき、船舶がバラスト水をバラスト水タンク３６０に対して流入または排出させるとき、浄化ユニット３５０は殺菌剤の注入量を増加させることができる。
【０１７８】
スクラバー３４０を通過した海水は、フィルターユニット３７０を介して固体状粒子が分離でき（（ｄ）段階）、固体状粒子が分離された海水は、直接船舶のバラスト水として使用されるか、外部へ直接排出されるか、或いは再びバックスクラバー３４０に再循環できる。または、固体状粒子が分離された海水は、外部から直接流入した海水と混合されてバラスト水として使用されてもよく、外部へ排出されてもよい。このとき、フィルターユニット３７０を通過して固体状粒子が分離された海水には、浄化ユニット３５０から中和剤が注入されてもよい。
【０１７９】
以下、図１８乃至図２３を参照して汚染物質低減装置３００の作動過程についてより詳細に説明する。
【０１８０】
図１８及び図１９は海水供給管３３０を介して流入した海水がバラスト水として供給される過程を示すものである。図１８はバラスト水として供給される海水全体に殺菌物質が投入される直接殺菌方式を示すものであり、図１９はバラスト水として供給された海水中の一部分に殺菌物質を投入し、外部から供給された海水と混ぜて使用する間接殺菌方式を示すものである。
【０１８１】
まず、図１８を参照して説明すると、海水供給管３３０を介して供給された海水は、フィルターユニット３７０を通過しながら粒子の大きい微生物が除去される。
【０１８２】
フィルターユニット３７０を通過した海水には、浄化ユニット３５０から供給される殺菌剤が噴射できる。殺菌剤が噴射されて微生物が死滅した海水は、バラスト水タンク３６０に供給されてバラスト水として使用できる。
【０１８３】
続いて、図１９を参照して説明すると、海水供給管３３０を介して供給された海水は、フィルターユニット３７０を通過しながら粒子の大きい微生物が除去される。海水は、混合管３３４を介して一部が排出され、ほとんどの海水は迂回管３３５を介して排出され得る。混合管３３４は、浄化ユニット３５０から殺菌剤が噴射される管であり、迂回管３３５は、フィルターユニット３７０を通過した海水が直接バラスト水タンク３６０に流入する管である。
【０１８４】
混合管３３４を通過した海水は、殺菌剤を含めて微生物が死滅した状態であり、混合管３３４を通過した海水と迂回管３３５を通過した海水とが互いに混ぜられると、迂回管３３５を通過した海水に含まれている微生物もすべて死滅させることができる。
【０１８５】
混合管３３４と迂回管３３５を通過する海水の量または割合は、海水に含まれている微生物の濃度、微生物除去方式などに応じて選択的に調節できる。
【０１８６】
図１８及び図１９を参照して説明したように、汚染物質低減装置３００は、排気ガスを除去する機能を使用しなくても、独立してバラスト水を処理することができる。図１８及び図１９の過程は、主に船舶が港でバラスト水をバラスト水タンク３６０に対して充填し或いは空けるときに運用できる。
【０１８７】
以下、図２０及び図２１を参照して、汚染物質低減装置３００が排気ガスの汚染物質のみを除去するために動作する過程を説明する。
【０１８８】
図２０は海水供給管３３０で供給された海水がスクラバー３４０を通過して外部へ直接排出される方式を示すものであり、図２１は海水供給管３３０に流入した海水がスクラバー３４０を通過した後、循環管３９１を介して再循環して再利用される方式を示すものである。
【０１８９】
まず、図２０を参照して説明すると、海水供給管３３０を介して流入した海水は、洗浄水供給管３２０を介してスクラバー３４０へ供給される。
【０１９０】
このとき、排気ガス管３１０を介して供給された排気ガスは、スクラバー３４０の下部から噴射できる。浄化ユニット３５０は、排気ガスがスクラバー３４０へ供給される前に、酸化剤を噴射して一酸化窒素を二酸化窒素に酸化させることができる。浄化ユニット３５０は、洗浄水のｐＨ値を考慮してスクラバー３４０に中和剤を一緒に噴射することができる。
【０１９１】
一方、排気ガスは、スクラバー３４０の下部に満たされた洗浄水中で噴射できるため、１次にスクラバー３４０の下部に満たされた洗浄水から窒素酸化物、硫黄酸化物、粉塵などの汚染物質を除去し、さらにスクラバー３４０の上部から噴射される洗浄水によって汚染物質を再び除去することができる。このような過程を経て排気ガス中の汚染物質は除去され、汚染物質の除去された排気ガスは排出管３４３を介して外部へ排出される。
【０１９２】
スクラバー３４０を通過した洗浄水は、窒素酸化物、硫黄酸化物、粉塵などの汚染物質を含んでおり、洗浄水排出管３４１を介してフィルターユニット３７０へ移動する。フィルターユニット３７０は、洗浄水中の固体状粒子などの汚染物質を分離してスラッジタンク３８０に貯蔵し、クリーンな洗浄水は混合管３３４と海水排出管３３７を介して外部へ排出される。このとき、混合管３３４を通過する洗浄水のｐＨ値が基準値を外れる場合、浄化ユニット３５０は、中和剤を混合管３３４に注入してｐＨ値を基準値以内に合わせた後、外部へ排出する。
【０１９３】
特に、酸化物センサー部３１２から排気ガス管３１０へ供給される排気ガスの硫黄酸化物及び窒素酸化物のうちの少なくとも一つの濃度または量を測定して制御部３０１へ伝送し、制御部３０１は、そこから排気ガスの濃度または汚染度を判別する。よって、制御部３０１は、これに対応して制御バルブ３３１を制御することにより、洗浄水供給管３２０を介してスクラバー３４０に流入する海水の量を適切に調節することができる。さらに、制御部３０１は、清水供給管３２１側に形成されたバルブ３２１ａを制御して、スクラバー３４０へ供給される清水の供給量も一緒に調節することができる。
【０１９４】
すなわち、制御部３０１を用いて排気ガスの汚染度または濃度の変化に対応して、スクラバー３４０が汚染物質を円滑に処理することができるように、スクラバー３４０へ供給される海水または清水の量を調節し、海水、清水、及び海水と清水との混合水のうちの少なくとも一つである洗浄水の供給量を適切に調節することができる。このような制御は、単に排気ガスの汚染度、濃度または排気ガスの流入量などのみを考慮したものではなく、スクラバー３４０を通過して出てきた洗浄水のｐＨ値を一緒に考慮して行われる。すなわち、ｐＨセンサー部３４２で測定したｐＨ値及びセンサー部３３２で測定したｐＨ値を持続的にモニタリングすることにより、スクラバー３４０を通過して出てきた洗浄水、またはこの洗浄水と海水との混合水のｐＨ値の分布、変動状況などを把握し、ｐＨ値が適正のレベルを外れないように、スクラバー３４０へ供給される洗浄水の量を非常に容易に調節することができる。
【０１９５】
例えば、発電機またはボイラーに、ＭＧＯ（Ｍａｒｉｎｅ  Ｇａｓ  Ｏｉｌ）またはＨＦＯ（Ｈｅａｖｙ  Ｆｕｅｌ  Ｏｉｌ）などの硫黄酸化物または窒素酸化物の濃度が互いに異なる燃料を使用する場合、排気ガス管３１０に設置された酸化物センサー部３１２の硫黄酸化物及び窒素酸化物の測定値に基づいて制御し、これから発生する排気ガスを処理するために、スクラバー３４０へ供給される洗浄水の量をより正確に調節することができる。また、硫黄酸化物及び窒素酸化物の濃度が相対的に高い場合には、浄化ユニット３５０から排気ガス管３１０に供給される酸化剤の量を増加させて、洗浄水が汚染物質をより容易に溶解させて処理するようにすることができる。
【０１９６】
また、スクラバー３４０で窒素酸化物、硫黄酸化物などの汚染物質が硝酸と硫酸で処理されながら洗浄水が酸性化されるので、制御部３０１の制御により、スクラバー３４０へ投入される洗浄水の量を変化させ、洗浄水の供給量を増減することにより、スクラバー３４０を通過して出てきた洗浄水のｐＨ値を調節することができる。スクラバー３４０を通過して出てきた洗浄水は、図２０に示すように、海水と混ぜられて外部へ排出されるので、ｐＨ値が６．５以上を維持するように、スクラバー３４０へ供給される洗浄水の供給量を適宜増減させて調節することができる。必要な場合、投入される中和剤の供給量を一緒に調節してｐＨ値を調節することも、いくらでも可能である。
【０１９７】
続いて、図２１を参照して説明すると、海水供給管３３０を介して流入した海水がスクラバー３４０を通過して洗浄水排出管３４１へ排出され、洗浄水排出管３４１を介して排出された洗浄水は再循環タンク３９０に一時貯蔵されてから再び循環管３９１を介して洗浄水供給管３２０へ循環する。すなわち、図２１の過程は、洗浄水が循環管３９１を介して再循環して再利用されるという点を除けば、残りの過程は図２０の過程と実質的に同様である。
【０１９８】
海水供給管３３０を介して流入した海水は、洗浄水供給管３２０、スクラバー３４０、洗浄水排出管３４１及び循環管３９１を順次循環し、海水の汚染度、ｐＨ値などを考慮して、図２１の過程と図２０の過程を併行して行うことができる。図２１の過程は、海水の排出が制限される地域（ＥＣＡ：Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ａｒｅａ）を通過する場合のように、外部へ海水を排出することができない場合に使用でき、洗浄水を複数回再循環させることにより、洗浄水の汚れがひどい場合にはフィルターユニット３７０を介して固体状粒子を除去して外部へ排出し、さらに新しい海水をスクラバー３４０へ供給することができる。
【０１９９】
図２０及び図２１の過程は必要に応じて選択的または順次的に使用できる。
【０２００】
以下、図２２及び図２３を参照して、汚染物質低減装置３００が排気ガスの汚染物質除去とバラスト水の処理を同時に行う過程を説明する。
【０２０１】
図２２は開ループ（ｏｐｅｎ  ｌｏｏｐ）タイプの汚染物質除去方式と直接殺菌方式のバラスト水処理過程を示すものであり、図２３は閉ループ（ｃｌｏｓｅ  ｌｏｏｐ）タイプの汚染物質除去方式と間接殺菌方式のバラスト水処理過程を示すものである。
【０２０２】
まず、図２２を参照して説明すると、海水供給管３３０を介して流入した海水は、洗浄水供給管３２０を介してスクラバー３４０へ供給される。
【０２０３】
このとき、排気ガス管３１０を介して供給された排気ガスは、スクラバー３４０の下部から噴射できる。浄化ユニット３５０は、排気ガスがスクラバー３４０へ供給される前に、酸化剤を噴射して一酸化窒素を二酸化窒素に酸化させることができる。浄化ユニット３５０は、洗浄水のｐＨ値を考慮してスクラバー３４０に中和剤を一緒に噴射することができる。
【０２０４】
一方、排気ガスはスクラバー３４０の下部に満たされた洗浄水中で噴射できるため、１次にスクラバー３４０の下部に満たされた洗浄水から窒素酸化物、硫黄酸化物、粉塵などの汚染物質を除去し、さらにスクラバー３４０の上部から噴射される洗浄水によって汚染物質を再び除去することができる。このような過程を経て排気ガス中の汚染物質は除去され、汚染物質の除去された排気ガスは排出管３４３を介して外部へ排出される。
【０２０５】
スクラバー３４０を通過した洗浄水は、窒素酸化物、硫黄酸化物、粉塵などの汚染物質を含んでおり、洗浄水排出管３４１を介してフィルターユニット３７０へ移動する。フィルターユニット３７０は、洗浄水中の固体状粒子などの汚染物質を分離してスラッジタンク３８０に貯蔵し、クリーンな洗浄水は海水供給管３３０及び混合管３３４を通過してバラスト水タンク３６０に流入し或いは海水排出管３３７を介して外部へ排出され得る。
【０２０６】
一方、海水供給管３３０を流動する洗浄水と海水との混合水には、注入ユニット３３３を介して、浄化ユニット３５０から供給された殺菌剤が注入できる。
【０２０７】
このような場合にも、酸化物センサー部３１２で、排気ガス管３１０へ供給される排気ガスの硫黄酸化物及び窒素酸化物のうちの少なくとも一つの濃度または量を測定し、その結果を制御部３０１に伝送し、制御部３０１は、その結果から排気ガスの濃度または汚染度を判別する。したがって、これに対応して制御バルブ３３１を制御することにより、洗浄水供給管３２０を介してスクラバー３４０に流入する海水の量を適切に調節することができ、清水供給管３２１側に形成されたバルブ３２１ａを制御して、スクラバー３４０へ供給される清水の供給量も一緒に調節することができる。
【０２０８】
すなわち、排気ガスの汚染物質除去とバラスト水の処理を同時に行う場合にも、制御部３０１を用いて排気ガスの汚染度または濃度の変化に対応して、スクラバー３４０が汚染物質を円滑に処理し得るように、スクラバー３４０へ供給される海水または清水の量を調節し、海水、清水、及び海水と清水との混合水のうちの少なくとも一つである洗浄水の供給量を適切に調節することができる。このような制御は、前述したように、スクラバー３４０を通過して出てきた洗浄水のｐＨ値を一緒に考慮して行われ、ｐＨセンサー部３４２で測定したｐＨ値とセンサー部３３２で測定したｐＨ値を持続的にモニタリングすることにより、スクラバー３４０を通過して出てきた洗浄水、またはこの洗浄水と海水との混合水のｐＨ値の分布、変動状況などを把握し、ｐＨ値が適正のレベルを外れないように、スクラバー３４０へ供給される洗浄水の量を非常に容易に調節することができる。
【０２０９】
続いて、図２３を参照して説明すると、海水供給管３３０を介して流入した海水は、洗浄水供給管３２０を介してスクラバー３４０へ供給される。スクラバー３４０を通過した洗浄水の一部は、再循環タンク３９０、循環管３９１及び洗浄水供給管３２０を経てスクラバー３４０に再循環し、残りの一部は、フィルターユニット３７０へ移動することができる。すなわち、図２３の過程は、スクラバー３４０を通過した洗浄水の一部が再循環タンク３９０、循環管３９１及び洗浄水供給管３２０を経てスクラバー３４０へ再循環し、海水排出管３３７を介して外部へ洗浄水が排出されないことを除けば、残りの過程は図２２の過程と実質的に同様である。
【０２１０】
一方、海水供給管３３０を流動する海水は、注入ユニット３３３によって殺菌剤が注入され、残りの一部は、迂回管３３５に沿って流動して注入ユニット３３３を通過した後、混合管３３４を流動する海水の流れに混合できる。
【０２１１】
このように、汚染物質低減装置３００を用いて、バラスト水を処理するか、汚染物質を処理するか、或いはバラスト水及び汚染物質の処理を同時に行うことができる。また、このような過程で制御部３０１によって制御バルブ３３１などを制御することにより、スクラバー３４０へ供給される洗浄水の供給量を増減させ、スクラバー３４０を通過した洗浄水のｐＨ値を適正のレベルに非常に容易に維持することができる。図２２には、海水排出管３３７が開放された状態で、開ループ（ｏｐｅｎ  ｌｏｏｐ）方式で作動して洗浄水などを海洋へ排出する過程を示したが、汚染物質低減装置３００は、海水排出管３３７の一側が閉鎖された状態で、船体の内部で海水、洗浄水、混合水などを循環させる閉ループ（ｃｌｏｓｅｄ  ｌｏｏｐ）方式でも容易に作動することができる。
【０２１２】
また、相対的にバラスティングを多用する港周辺や、相対的にバラスティングが少なく必要であるが、汚染物質の処理量は増加するＥＣＡ（Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ａｒｅａ）領域など、船舶の運航位置に応じて、前述した処理方式を選択的、複合的に用いて排気汚染物質とバラスト水処理を行うことができる。特に、制御部３０１は、このような状況に対応して制御バルブ３３１を制御し、スクラバー３４０へ供給される海水の量を調整することができる。これにより、バラスト水の処理に必要な海水や汚染物質の処理に使用される海水の量を最適の割合で分配して運用することも可能である。
【０２１３】
すなわち、例えば、バラスティングを多用する港周辺では、前述したように、バラスト水のみを処理するか、或いは相対的にバラスト水の処理に多くの海水を使用するように分配することができ、ＥＣＡ領域などで運航している場合には、前述したように汚染物質のみを処理するか、或いは相対的に汚染物質の処理に多くの海水を使用するように分解することが可能である。このような方式で排気及び排水汚染物質処理装置３００を非常に効率よく活用することができる。
【０２１４】
以下、図２４乃至図３１を参照して、本発明の第７実施例に係る汚染物質低減装置について詳細に説明する。
【０２１５】
図２４は本発明の第７実施例に係る汚染物質低減装置を概略的に示す図である。
【０２１６】
本発明に係る汚染物質低減装置４００は、排気ガス管４１０、洗浄水供給管４２０、スクラバー４４０、プラズマ浄化ユニット４５０及び洗浄水排出管４４１を含む。
【０２１７】
排気ガス管４１０は、燃焼機関から排気ガスが移動する管であって、スクラバー４４０に連結される。排気ガス管４１０は、燃焼機関の排気管に直接連結され、高温の排気ガスが直接移動し、或いは各種熱交換器を通過して排気熱の大部分を再利用して残った廃ガスが移動する通路になれる。発生した排気ガスは、多量の窒素酸化物、硫黄酸化物及び粉塵などを含んでおり、燃焼機関の一側に連結された排気ガス管４１０を介してスクラバー４４０へ供給される。
【０２１８】
一方、洗浄水供給管４２０は、海水、清水、及び海水と清水との混合水のうちの少なくとも一つである洗浄水をスクラバー４４０へ供給する管であって、一端部が海水供給管４３０または清水供給管４２１に連結され、他端部がスクラバー４４０に連結され得る。すなわち、洗浄水供給管４２０は海水と清水の供給を選択的に受けることができる。
【０２１９】
以下、洗浄水は主に海水であることに限定して、洗浄水供給管４２０を介して海水が流入してスクラバー４４０へ供給される過程を主に説明する。
【０２２０】
海水供給管４３０にはポンプ４３６が設置され、洗浄水をスクラバー４４０へ円滑に供給することができる。特に、洗浄水供給管４２０は、海水供給管４３０から分岐してスクラバー４４０に連結される構造であって、洗浄水供給管４２０と海水供給管４３０との連結部分には制御バルブ４３１が設置されている。
【０２２１】
スクラバー４４０は、排気ガス管４１０を介して流入する排気ガスに、洗浄水供給管４２０を介して供給される洗浄水を噴霧することにより、排気ガスと洗浄水とを気液接触させる装置であって、湿式スクラバーであり得る。排気ガス管４１０を介して供給される排気ガスは、プラズマ浄化ユニット４５０を通過して１次浄化され、さらにスクラバー４４０を介して２次浄化される。
【０２２２】
プラズマ浄化ユニット４５０は、排気ガス管４１０に連結され、パルスコロナ放電をして排気ガスを浄化する装置であって、パルス高電圧によってコロナ放電がなされると、排気ガスがプラズマ状態になってオゾンとＯ２、ＯＨなどの酸化性ラジカルを発生させ、窒素酸化物や硫黄酸化物などの汚染物質を除去する。排気ガス中に含まれている粒子状物質を除去するために、排気ガス管４１０とプラズマ浄化ユニット４５０との間に前処理フィルター（図示せず）を置いて粒子状物質を吸収または吸着して除去することができる。或いは、パルスコロナ放電の中間または完了後に、空気／スチームと一緒に高電圧をパルスコロナ放電電極に印加することにより、電極に付いた粒子状／液体状物質を除去することができる。
【０２２３】
プラズマ浄化ユニット４５０は、筒形状または互いに平行に配置されたプレート形状の第１電極４５３と、筒形状を有する電極の内側またはプレート形状を有する電極の間に離隔して配置されたワイヤー形状の第２電極４５２とを含めてプラズマを生成する。プラズマ浄化ユニット４５０の具体的な構造については後述する。
【０２２４】
プラズマ浄化ユニット４５０は、排気ガスが次の反応式に基づいて反応して排ガス中の汚染物質を低減させる。
＜反応式＞
ＮＯ＋Ｏ→ＮＯ２
ＮＯ＋Ｈ２Ｏ→ＮＯ２＋ＯＨ−
ＮＯ＋ＯＨ−→ＨＮＯ２
ＨＮＯ２＋ＯＨ−→ＮＯ２＋Ｈ２Ｏ
ＮＯ＋Ｏ３→ＮＯ２＋Ｏ２
ＮＯ２＋ＯＨ−→ＨＮＯ３
ＳＯ２＋ＯＨ− →ＨＳＯ３−
ＨＳＯ３−＋ＯＨ−→Ｈ２ＳＯ４
ＳＯ２＋Ｏ→ＳＯ３２−
ＳＯ３２−＋Ｈ２Ｏ→Ｈ２ＳＯ４
【０２２５】
プラズマ浄化ユニット４５０は、第１電極４５３と第２電極４５２との間を通過する排気ガスを直接浄化することができ、排気ガスを浄化して残ったオゾンがスクラバー４４０に流入しながら、スクラバー４４０の内部に流入する洗浄水（海水）中の微生物を死滅させることができる。すなわち、プラズマ浄化ユニット４５０は、流動する排気ガスを直接浄化し、窒素酸化物を酸化させてスクラバー４４０で容易に溶解できるようにし、オゾンをスクラバー４４０に供給して洗浄水中の微生物を死滅させる機能を同時に行うことができる。また、プラズマ浄化ユニット４５０は、後述する注入ユニット４３３にオゾンを注入して微生物を死滅させることもできる。
【０２２６】
一方、洗浄水供給管４２０は、スクラバー４４０の内部に位置した端部がスクラバー４４０の上部に多段に配置され、複数個に分岐して洗浄水を微粒子の形で噴霧することができる。すなわち、スクラバー４４０の上部に配置された洗浄水供給管４２０は、スクラバー４４０の下部に向かって洗浄水を噴霧することにより、排気ガスと洗浄水とを効果的に接触させることができる。スクラバー４４０の内部で排気ガスと洗浄水とが接触することにより、排気ガスに含まれている窒素酸化物、硫黄酸化物及び粉塵などの汚染物質が除去でき、窒素酸化物、硫黄酸化物及び粉塵の汚染物質が除去された排気ガスは、排出管４４２を介して外部へ排出できる。排出管４４２を介して排出される排気ガスは、窒素酸化物、硫黄酸化物及び粉塵などの汚染物質が除去され、排気基準に適合するので大気中にそのまま排出することができる。
【０２２７】
スクラバー４４０の内部で汚染物質が含まれた排気ガスと接触して窒素酸化物、硫黄酸化物及び粉塵などが含まれている洗浄水は、洗浄水排出管４４１を介して排出される。
【０２２８】
スクラバー４４０は、プラズマ浄化ユニット４５０を通過した排気ガスを洗浄する役割をするだけでなく、海水を洗浄水として使用する場合、洗浄水中に存在する微生物を除去する役割をする。すなわち、洗浄水は、スクラバーを通過しながら微生物が死滅して船体の外部へ排出されるか、或いはバラスト水タンク４６０に貯蔵されてバラスト水として活用できる。
【０２２９】
スクラバー４４０の内部で排気ガスに含まれている硫黄酸化物と窒素酸化物が洗浄水に溶けながら、強酸性を示す硫酸（Ｈ２ＳＯ４）と硝酸（ＨＮＯ３）を形成して、洗浄水に含まれている微生物を死滅させることができる。このとき、排気ガスにはプラズマ浄化ユニット４５０から発生したオゾンが一緒に含まれることが可能なので、オゾンによる殺菌力が洗浄水の微生物を一緒に死滅させることができる。
【０２３０】
一方、スクラバー４４０の内部に生成された硫酸（Ｈ２ＳＯ４）と硝酸（ＨＮＯ３）は、中和剤供給部４５５を介して供給された中和剤によって中和できる。例えば、中和剤はアルカリ溶液、すなわち水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）または次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＯＣｌ）であり、海水などを電気分解して得ることができる。したがって、中和剤供給部４５５は、単に中和剤タンクを含むこともでき、電気分解装置を含めて中和剤を直接生産する装置でありうる。
【０２３１】
中和剤供給部４５５は、中和剤をスクラバー４４０に供給するか、或いは洗浄水供給管４２０または混合管４３４の後段に供給することができる。中和剤供給部４５５が中和剤をスクラバー４４０に直接供給する場合には、洗浄水が排気ガスと接した後、順次接するようにすることができる。すなわち、洗浄水中の微生物の殺菌のために、排気ガスが洗浄水と先に接して硫酸と硝酸によって微生物を死滅させた後、中和剤が洗浄水に混ぜられて洗浄水を適正のｐＨとなるように中和させることができる。したがって、中和剤供給部４５５は、中和剤をスクラバー４４０の上部または下部に位置した洗浄水供給管４２０の先端の下端部に注入することができる。
【０２３２】
排気ガスに接した洗浄水がスクラバー４４０の下部に集まって洗浄水排出管４４１へ排出される前に、中和剤と混ぜられて洗浄水が中和できる。このような方式で、スクラバー４４０内で排気ガス内の汚染物質を除去し、洗浄水の微生物を死滅させ、洗浄水を中和させる過程が一度に行われ得る。
【０２３３】
洗浄水排出管４４１は、スクラバー４４０内部の洗浄水を排出する管であって、フィルターユニット４７０を介して海水供給管４３０に再び連結できる。
【０２３４】
洗浄水排出管４４１には循環管４９１が連結できる。
【０２３５】
洗浄水排出管４４１と循環管４９１との間には再循環タンク４９０が設置できる。
【０２３６】
洗浄水供給管４２０は、海水供給管４３０、清水供給管４２１及び循環管４９１に連結されている。
【０２３７】
フィルターユニット４７０は、スクラバー４４０の後段に設置され、スクラバー４４０から排出される洗浄水に含まれている固体状粒子などを分離する装置であって、遠心分離器、重力分離器及びフィルターの少なくとも一つを用いて固体状粒子を分離してスラッジタンク４８０へ排出することができる。１つのフィルターユニット４７０で、外部から流入した海水とスクラバー４４０を通過した洗浄水をすべてフィルタリングすることができる。または、フィルターユニット４７０は、二つに分岐して、海水とスクラバーを通過した洗浄水をそれぞれフィルタリングすることができる。また、フィルターユニット４７０の一側には、制御バルブ４３１の後段の海水供給管４３０に直接連結される合流管が設置できる。注入ユニット４３３の後段にはセンサー部４３２が設置されている。センサー部４３２の結果値に基づいて、プラズマ浄化ユニット４５０と中和剤供給部４５５は酸化剤、中和剤、殺菌剤の供給量を適切に調節する。
【０２３８】
混合管４３４を介して排出される洗浄水と海水は、バラスト水タンク４６０に流入するか或いは外部へ排出される。
【０２３９】
バラスト水タンク４６０は、洗浄水排出管４４１を介して排出される洗浄水を貯蔵する。船舶には少なくとも一つのバラスト水タンク４６０が設置でき、洗浄水排出管４４１の内部を流動する洗浄水は、硫黄酸化物と窒素酸化物により酸性化され、洗浄水供給管４２０の内部を流動する洗浄水よりもｐＨ値が低い。したがって、洗浄水排出管４４１の内部を流動する洗浄水に含まれている微生物の生存率は、洗浄水供給管４２０の内部を流動する洗浄水に含まれている微生物の生存率よりも低い。
【０２４０】
以下、図２５乃至図２７を参照して、プラズマ浄化ユニットについてさらに詳細に説明する。
【０２４１】
図２５は図２４のプラズマ浄化ユニットの一例を説明するための切開斜視図である。図２６は図２５のプラズマ浄化ユニットの断面図である。
【０２４２】
プラズマ浄化ユニット４５０は、第１電極４５３と第２電極４５２を含む反応モジュール４５１を含む。反応モジュール４５１は、第１電極４５３と第２電極４５２を含む独立的なプラズマ発生ユニットをいい、複数個が直列または並列に連結されて使用できる。
【０２４３】
第１電極４５３は、筒形状または一対のプレート形状を有する電極であって、接地板の役割をすることができ、第２電極４５２は、薄いワイヤー形状の電極であって、放電極の役割をすることができる。このような第２電極４５２に高電圧のパルスを印加すると、第１電極４５３と第２電極４５２との間にコロナ放電が行われながら、その間を通過する排気ガスがプラズマ状態になってオゾンとラジカルイオンを発生させる。
【０２４４】
第１電極４５３は、多角形または円筒状に形成され、その中央に第２電極４５２が配置できる空間を形成することができる。また、第１電極４５３は、一対のプレート電極に形成される場合、中央に第２電極４５２が配置できるように互いに離隔して配置される。
【０２４５】
第２電極４５２は、複数個が互いに離隔して排気ガスの流動方向に沿って配置できる。すなわち、図２５に示すように、第２電極４５２は、排気ガスの流動方向と垂直方向に配列でき、互いに並んで配列されて排気ガスの流動方向に沿って配置できる。第２電極４５２は、排気ガスの流動方向と垂直方向を成し、複数個が排気ガスの流動方向に沿って配置されることにより、排気ガスとの接触面積を増やすことができる。また、排気ガスの流動方向に沿ったプラズマ浄化ユニット４５０の反応断面積は排気ガス管４１０の断面積と同一であり得る。
【０２４６】
第２電極４５２は、第１電極４５３と複数の方向にコロナ放電をするために第１電極４５３の中央に配置されることが好ましい。
【０２４７】
図２７は図２４のプラズマ浄化ユニットの他の例を説明するための断面図である。
【０２４８】
プラズマ浄化ユニット４５０は複数の反応モジュール４５１を含むことができる。図２７は、プラズマ浄化ユニット４５０の一例として、複数の反応モジュール４５１が直列及び並列に配置された様子を示すものである。プラズマ浄化ユニット４５０に含まれている複数の反応モジュール４５１は、同時に動作してもよく、必要に応じてそれぞれ動作してもよい。例えば、互いに異なる個数で並列配置された反応モジュール４５１を直列に配置することができる。この場合、排気ガスの濃度、流速、流量及び温度のいずれかの条件に応じて反応モジュール４５１を選択的に動作させることができる。例えば、排気ガスの濃度が高く、流速が速く、流量が多い場合には、Ａ１領域とＡ２領域の反応モジュールを全て動作させ、排気ガスの濃度が比較的低く、流速が遅く、流量が多くない場合、Ａ１領域またはＡ２領域の一部を選択的に動作させることもできる。
【０２４９】
以下、図２８乃至図３１を参照して、汚染物質低減装置４００の作動過程についてさらに詳細に説明する。
【０２５０】
以下、図２８及び図２９を参照して、汚染物質低減装置４００が排気ガスの汚染物質のみを除去するために動作する過程を説明する。
【０２５１】
図２８は海水供給管４３０に供給された海水がスクラバー４４０を通過して外部へ直接排出される方式を示すものであり、図２９は海水供給管４３０に流入した海水がスクラバー４４０を通過した後、循環管４９１を介して再循環して再利用される方式を示すものである。
【０２５２】
まず、図２８を参照して説明すれば、海水供給管４３０を介して流入した海水は、洗浄水供給管４２０を介してスクラバー４４０へ供給される。
【０２５３】
このとき、排気ガス管４１０を介して供給された排気ガスは、スクラバー４４０の下部から噴射できる。プラズマ浄化ユニット４５０は、排気ガスがスクラバー４４０に供給される前にプラズマを発生させて一酸化窒素を二酸化窒素に酸化させることができる。
【０２５４】
一方、排気ガスは、スクラバー４４０の下部に満たされた洗浄水の中で噴射できるため、１次にスクラバー４４０の下部に満たされた洗浄水から窒素酸化物、硫黄酸化物、粉塵などの汚染物質を除去し、さらにスクラバー４４０の上部から噴射される洗浄水によって汚染物質を再び除去することができる。このような過程を経て排気ガス内部の汚染物質は除去され、汚染物質の除去された排気ガスは排出管４４２を介して外部へ排出される。
【０２５５】
スクラバー４４０を通過した洗浄水は、窒素酸化物、硫黄酸化物、粉塵などの汚染物質を含んでおり、洗浄水排出管４４１を介してフィルターユニット４７０へ移動する。フィルターユニット４７０は、洗浄水中の固体状粒子などの汚染物質を分離してスラッジタンク４８０に貯蔵し、クリーンな洗浄水は混合管４３４と海水排出管４３７を介して外部へ排出される。このとき、混合管４３４を通過する洗浄水のｐＨ値が基準値を外れる場合、中和剤供給部４５５は、中和剤を混合管４３４に注入してｐＨ値を基準値以内に合わせた後、外部へ排出する。
【０２５６】
次いで、図２９を参照して説明すれば、海水供給管４３０を介して流入した海水がスクラバー４４０を通過して洗浄水排出管４４１へ排出され、洗浄水排出管４４１を介して排出された洗浄水は再循環タンク４９０に一時貯蔵されてからさらに循環管４９１を介して洗浄水供給管４２０へ循環する。すなわち、図２９の過程は、洗浄水が循環管４９１を介して再循環して再利用されるという点を除けば、残りの過程は図２８の過程と実質的に同様である。
【０２５７】
海水供給管４３０を介して流入した海水は、洗浄水供給管４２０、スクラバー４４０、洗浄水排出管４４１及び循環管４９１を順次循環し、海水の汚染度、ｐＨ値などを考慮して、図２９の過程と図２８の過程とを併行して行うことができる。図２９の過程は、海水の排出が制限される地域を通過する場合のように、外部へ海水を排出することができない場合に使用でき、洗浄水を複数回再循環させることにより、洗浄水の汚染がひどい場合にはフィルターユニット４７０を介して固体状粒子を除去して外部へ排出し、さらに新しい海水をスクラバー４４０へ供給することができる。
【０２５８】
図２８及び図２９の過程は、必要に応じて選択的または順次的に使用できる。
【０２５９】
以下、図３０及び図３１を参照して、汚染物質低減装置４００が排気ガスの汚染物質除去とバラスト水の処理を同時に行う過程を説明する。
【０２６０】
図３０は開ループ（ｏｐｅｎ  ｌｏｏｐ）タイプの汚染物質除去方式と直接殺菌方式のバラスト水処理過程を示すものであり、図３１は閉ループ（ｃｌｏｓｅ  ｌｏｏｐ）タイプの汚染物質除去方式と間接殺菌方式のバラスト水処理過程を示すものである。
【０２６１】
まず、図３０を参照して説明すれば、海水供給管４３０を介して流入した海水は洗浄水供給管４２０を介してスクラバー４４０へ供給される。
【０２６２】
このとき、排気ガス管４１０を介して供給された排気ガスは、スクラバー４４０の下部から噴射できる。プラズマ浄化ユニット４５０は、排気ガスがスクラバー４４０へ供給される前にプラズマを発生させて一酸化窒素を二酸化窒素に酸化させることができる。中和剤供給部４５５は、洗浄水のｐＨ値を考慮して洗浄水供給管４２０またはスクラバー４４０または混合管４３４の後段に中和剤を噴射することができる。
【０２６３】
一方、排気ガスは、スクラバー４４０の下部に満たされた洗浄水中で噴射できるため、１次にスクラバー４４０の下部に満たされた洗浄水から窒素酸化物、硫黄酸化物、粉塵などの汚染物質を除去し、さらにスクラバー４４０の上部から噴射される洗浄水によって汚染物質を再び除去することができる。
【０２６４】
スクラバー４４０を通過した洗浄水は、窒素酸化物、硫黄酸化物、粉塵などの汚染物質を含んでおり、洗浄水排出管４４１を介してフィルターユニット４７０へ移動する。フィルターユニット４７０は、洗浄水中の固体状粒子などの汚染物質を分離してスラッジタンク４８０に貯蔵し、クリーンな洗浄水は海水供給管４３０及び混合管４３４を通過してバラスト水タンク４６０に流入するか、或いは海水排出管４３７を介して外部へ排出され得る。一方、海水供給管４３０を流動する洗浄水と海水との混合水には、注入ユニット４３３を介して、プラズマ浄化ユニット４５０から供給された殺菌剤が注入できる。
【０２６５】
続いて、図３１を参照して説明すれば、海水供給管４３０を介して流入した海水は、洗浄水供給管４２０を介してスクラバー４４０に供給される。スクラバー４４０を通過した洗浄水の一部は再循環タンク４９０、循環管４９１及び洗浄水供給管４２０を経てスクラバー４４０に再循環し、残りの一部はフィルターユニット４７０へ移動することができる。すなわち、図３０の過程は、スクラバー４４０を通過した洗浄水の一部が再循環タンク４９０、循環管４９１及び洗浄水供給管４２０を経てスクラバー４４０へ再循環することと、混合管４３４を通過した処理水が海水排出管４３７を介して外部へ排出されないことを除けば、残りの過程は図３０の過程と実質的に同様である。
【０２６６】
図３０の過程と図３１の過程は、海水に含まれている微生物の量や種類、または必要なバラスト水の量の調節時期及び排気ガスの処理時期などを考慮して選択的に行うことができるだろう。
【０２６７】
以下、図３２乃至図３９を参照して、本発明の第８実施例に係る汚染物質低減装置について詳細に説明する。
【０２６８】
図３２は本発明の第８実施例に係る汚染物質低減装置を概略的に示す図であり、図３３は図３２の浄化ユニットを拡大して示す断面図である。
【０２６９】
本発明に係る汚染物質低減装置５００は、排気ガス管５１０、海水供給管５２０、洗浄水供給管５３０、スクラバー５４０、浄化ユニット５５０、及び洗浄水排出管５４１を含む。
【０２７０】
排気ガス管５１０は、燃焼機関（図示せず）から排気ガスが移動する管であって、後述するスクラバー５４０に連結される。
【０２７１】
排気ガス管５１０は、燃焼機関の排気管に直接連結され、高温の排気ガスが直接移動すし、或いは様々な熱交換器を通過して排気熱の大部分を再利用して残った廃ガスが移動する通路になれる。発生した排気ガスは、多量の窒素酸化物、硫黄酸化物及び粉塵などを含んでおり、燃焼機関の一側に連結された排気ガス管５１０を介してスクラバー５４０へ供給される。
【０２７２】
海水供給管５２０は、外部から海水の流入を受け、バラスト水タンク５６０へバラスト水を供給する管であって、少なくとも一つのポンプＰ１が設置されて海水をバラスト水タンク５６０とスクラバー５４０へ円滑に供給することができる。このとき、海水供給管５２０の一側には洗浄水供給管５３０が分岐してスクラバー５４０に連結でき、海水供給管５２０と洗浄水供給管５３０との連結部分には第１制御バルブ５２５が設置できる。第１制御バルブ５２５は、三方弁の形で形成され、洗浄水供給管５３０を介して供給される海水の量を調節するか、或いは洗浄水供給管５３０に分岐して供給される海水と海水供給管５２０を介してバラスト水タンク５６０へ供給される海水の割合を調節することができる。このような海水供給管５２０は、洗浄水供給管５３０の後段からバラスト水供給管５２３と海水排出管５２４に分岐し、バラスト水供給管５２３は、バラスト水タンク５６０へバラスト水を供給し、海水排出管５２４は、外部へ海水を排出することができる。
【０２７３】
洗浄水供給管５３０は、海水、清水、及び海水と清水の混合水のうちの少なくとも一つである洗浄水をスクラバー５４０へ供給する管であって、一端部が海水供給管５２０または清水供給管５２９に連結され且つ他端部がスクラバー５４０に連結され得る。すなわち、洗浄水供給管５３０は、海水と清水の供給を選択的に受けることができる。以下、洗浄水が海水であると限定して、洗浄水供給管５３０を介して主に海水が流入してスクラバー５４０へ供給される過程をより重点的に説明する。
【０２７４】
海水供給管５２０を介して外部から流入する海水は、洗浄水供給管５３０を介して流動してスクラバー５４０へ供給される。スクラバー５４０は、排気ガス管５１０を介して流入する排気ガスに洗浄水供給管５３０を介して供給される洗浄水を噴霧することにより、排気ガスと洗浄水とを気液接触させる装置であって、湿式スクラバー（ｓｃｒｕｂｂｅｒ）であり得る。
【０２７５】
スクラバー５４０の内部で汚染物質の含まれている排気ガスと接触して窒素酸化物、硫黄酸化物、及び粉塵などが含まれた洗浄水は、洗浄水排出管５４１を介してスクラバー５４０の外部へ排出される。
【０２７６】
一方、浄化ユニット５５０は、海水を電気分解して窒素系酸化物を酸化させる酸化剤、または酸性化された洗浄水を中和させる中和剤、または海水に含まれている微生物を死滅させる殺菌剤を生成するものであって、排気ガス管５１０または海水供給管５２０またはスクラバー５４０に連結できる。すなわち、浄化ユニット５５０は、排気ガス管５１０または海水供給管５２０またはスクラバー５４０に酸化剤または中和剤または殺菌剤を供給することができる。浄化ユニット５５０は、電気分解槽５５１、陽電極板５５２ａ、陰電極板５５２ｂ及び整流器５５３を含む。
【０２７７】
図３３を参照して説明すれば、電気分解槽５５１は、内部に収容空間が形成された筒またはチャンバーであって、海水供給管５２０を介して供給された海水が収容される。電気分解槽５５１は、一側に海水供給管５２０から分岐した海水流入管５２１が連結されて海水の供給を受け、海水流入管５２１上には少なくとも一つのポンプＰ２が設置され、海水を電気分解槽５５１へ円滑に供給することができる。電気分解槽５５１は、内部に陽電極板５５２ａと陰電極板５５２ｂが設置される。
【０２７８】
陽電極板５５２ａと陰電極板５５２ｂは、電気分解槽５５１の内部に海水の流動方向に配置され、一定間隔離隔して互いに向かい合って配置される。陽電極板５５２ａと陰電極板５５２ｂとの間には、親水性多孔質膜で形成された隔膜５５４が設置され、電気分解槽５５１は、内部が陽電極板５５２ａの位置する第１領域５５１ａと陰電極板５５２ｂの位置する第２領域５５１ｂに分割できる。しかし、隔膜５５４が親水性多孔質膜で形成されると限定されず、多様な構造の膜に変形してもよく、必要に応じて隔膜５５４が省略されてもよい。このような陽電極板５５２ａと陰電極板５５２ｂは、それぞれケーブルを介して整流器５５３と電気的に連結される。
【０２７９】
整流器５５３は、陽電極板５５２ａと陰電極板５５２ｂへ、それぞれ整流された電流を供給する。図面上には整流器５５３が電気分解槽５５１の外部に設置されていると示したが、これに限定されるものではなく、例えば、整流器５５３は電気分解槽５５１の内部に設置されてもよい。
【０２８０】
電気分解槽５５１の内部では、整流器５５３から供給された電流によって、海水に含まれている塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）が電気分解され、これにより、陽電極板５５２ａでは酸化反応が起こりながら塩素ガス（Ｃｌ２）が発生し、陰電極板５５２ｂでは水素ガス（Ｈ２）と水酸基（ＯＨ）が発生する。このとき、塩素ガス（Ｃｌ２）と水酸基（ＯＨ）とが化学反応を起こして酸化力の強い次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＯＣｌ）と次亜塩素酸（ＨＯＣｌ）を生成する。電気分解槽５５１の内部には、生成された酸化剤または殺菌剤または中和剤の濃度を測定する濃度測定センサー５５５が設けられるので、整流器５５３は、濃度測定センサー５５５で測定された濃度値に連携して供給電流の強さを調節することができる。
【０２８１】
具体的に、陽電極板５５２ａでは、次の反応が起こる。
２Ｈ２Ｏ→Ｏ２＋４Ｈ＋＋４ｅ−
２Ｃｌ−→Ｃｌ２＋２ｅ−
【０２８２】
また、陰電極板５５２ｂでは、次の反応が起こる。
２Ｈ２Ｏ＋２ｅ−→Ｈ２＋２ＯＨ−
２Ｎａ＋＋２ｅ−→２Ｎａ
Ｎａ＋Ｈ２Ｏ→ＮａＯＨ
【０２８３】
結論的に、
Ｃｌ２＋２ＯＨ−→ＯＣｌ−＋Ｃｌ−＋Ｈ２Ｏ
Ｎａ＋＋ＯＣｌ−→ＮａＯＣｌ
ＮａＯＣｌ＋Ｈ２Ｏ→ＨＯＣｌ
【０２８４】
すなわち、酸化剤は、海水を電気分解して生成した次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＯＣｌ）または次亜塩素酸（ＨＯＣｌ）であり、浄化ユニット５５０は、第１注入管５５６を介して排気ガス管５１０に酸化剤を液状に微粒子化して噴射することができる。
【０２８５】
また、殺菌剤は、海水を電気分解して生成した次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＯＣｌ）または次亜塩素酸（ＨＯＣｌ）であるか、或いは次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＯＣｌ）または次亜塩素酸（ＨＯＣｌ）が排気ガス及び海水と反応して生成した硝酸（ＨＮＯ３）及び硫酸（Ｈ２ＳＯ４）であり得る。浄化ユニット５５０は、第２注入管５５７を介してスクラバー５４０に殺菌剤を注入し、或いは第３注入管５５８を介して海水供給管５２０に殺菌剤を注入することができる。このとき、浄化ユニット５５０は、殺菌剤のｐＨ値が５〜７を維持するように次亜塩素酸（ＨＯＣｌ）の注入量を調節して、微生物を死滅させる殺菌力が最高となるようにすることができる。例えば、洗浄水のｐＨ値が２．７以下である場合には、猛毒性の塩素が発生して危ないおそれがある。
【０２８６】
また、中和剤は、海水を電気分解して生成した次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＯＣｌ）または次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＯＣｌ）の希釈液であり、浄化ユニット５５０は、第２注入管５５７を介してスクラバー５４０に中和剤を注入し、或いは第３注入管５５８を介して海水供給管５２０に中和剤を注入することができる。
【０２８７】
浄化ユニット５５０は、第１注入管５５６を介して排気ガス管５１０に酸化剤を噴射することにより、排気ガスに含まれている一酸化窒素を二酸化窒素に酸化させることができる。二酸化窒素は、一酸化窒素に比べて水に容易に溶解するので、スクラバー５４０で洗浄水に溶けて容易に除去することができる。第１注入管５５６は、排気ガス管５１０に液体酸化剤を微粒子化して噴射し、或いは排気ガス管５１０に設置された別途の噴霧ユニット５１１を介して排気ガスの液体酸化剤を噴霧することができる。
【０２８８】
このとき、浄化ユニット５５０は、第２注入管５５７を介してスクラバー５４０に中和剤を噴霧し、或いは第３注入管５５８を介して海水供給管５２０に中和剤を噴霧することができる。中和剤は、窒素酸化物（ＮＯｘ）と硫黄酸化物（ＳＯｘ）が洗浄水と反応して酸性化された洗浄水を中和させることができる。窒素酸化物（ＮＯｘ）と硫黄酸化物（ＳＯｘ）は、海水と反応すると、それぞれ硝酸（ＨＮＯ３）と硫酸（Ｈ２ＳＯ４）を生成するので、浄化ユニット５５０は、次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＯＣｌ）をスクラバー５４０に噴射することにより、酸性化された洗浄水を中和させることができる。スクラバー５４０の内部では、次の反応が起こる。
２ＮａＯＣｌ＋２ＨＮＯ３→２ＮａＮＯ３＋２ＨＯＣｌ
２ＮａＯＣｌ＋Ｈ２ＳＯ４→のＮａ２ＳＯ４＋２ＨＯＣｌ
【０２８９】
次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＯＣｌ）は、硝酸（ＨＮＯ３）及び硫酸（Ｈ２ＳＯ４）を反応して次亜塩素酸（ＨＯＣｌ）をさらに生成するので、洗浄水中に含まれている微生物を２次に殺菌することができる。このとき、次亜塩素酸（ＨＯＣｌ）は、弱い酸（ａｃｉｄｉｃ）成分を帯びているので、別途の中和剤、例えばチオ硫酸ナトリウム（Ｎａ２Ｓ２Ｏ３）、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）を添加することもできる。
【０２９０】
このような浄化ユニット５５０は、第３注入管５５８を介してバラスト水供給管５２３または海水排出管５２４に殺菌剤または中和剤を注入してバラスト水及び海水を殺菌及び中和させることもできる。
【０２９１】
一方、浄化ユニット５５０は、第２注入管５５７を介して直接中和剤（ＮａＯＨ）を注入することもでき、浄化ユニット５５０から供給された中和剤で洗浄水の中和が十分に行われない場合、別途の中和剤注入ユニット（図示せず）を追加して２次中和段階を経ることもできる。
【０２９２】
洗浄水排出管５４１は、スクラバー５４０の内部の洗浄水を排出する管であって、フィルターユニット５７０を介して海水供給管５２０に再び連結できる。
【０２９３】
洗浄水排出管５４１には循環管５９１が連結できる。循環管５９１は、洗浄水排出管５４１を介して排出される洗浄水を洗浄水供給管５３０に再循環させる管であって、洗浄水をバラスト水として使用しないか或いは外部へ排出する必要がない場合、洗浄水をスクラバー５４０へ循環させて再使用することができる。
【０２９４】
洗浄水排出管５４１と循環管５９１との間には再循環タンク５９０が設置できる。
【０２９５】
洗浄水供給管５３０は、海水供給管５２０、清水供給管５２９及び循環管５９１に連結されている。
【０２９６】
フィルターユニット５７０は、スクラバー５４０の後段に設置され、スクラバー５４０から排出される洗浄水に含まれている固体状粒子などを分離する装置であって、再循環タンク５９０のように、遠心分離器、重力分離器及びフィルターの少なくとも一つを用いて固体状粒子を分離した後、スラッジタンク５８０へ排出することができる。フィルターユニット５７０は、ポンプＰ１と第１制御バルブ５２５との間の海水供給管５２０に連結できる。
【０２９７】
また、フィルターユニット５７０の一側には、第１制御バルブ５２５の後段の海水供給管５２０に直接連結される合流管５２７が設置できる。
【０２９８】
フィルターユニット５７０を通過した洗浄水または海水には、第３注入管５５８を介して中和剤または殺菌剤が噴射できる。フィルターユニット５７０と海水排出管５２４との間には、海水と洗浄水との混合水が排出される混合管５２２が設置でき、第３注入管５５８は、海水供給管５２０または混合管５２２に連結できる。第３注入管５５８上には、浄化ユニット５５０から供給される中和剤または殺菌剤を注入する注入ユニット５５９が設置され、注入ユニット５５９は、中和剤または殺菌剤を液体または気体状態で海水と洗浄水に注入することができる。海水排出管５２４上にはセンサー部５２４ａが設置されており、排出される洗浄水と海水中に含まれている総残留酸化剤の量（ｔｏｔａｌ  ｒｅｓｉｄｕａｌ  ｏｘｉｄａｎｔ）、ｐＨ値及び微生物濃度のうちの少なくとも一つをリアルタイムにて把握することができる。浄化ユニット５５０は、センサー部５２４ａの結果値に応じて酸化剤、中和剤、殺菌剤の供給量を調節することができる。
【０２９９】
混合管５２２を介して排出される洗浄水と海水は、バラスト水供給管５２３を介してバラスト水タンク５６０に流入するか、或いは海水排出管５２４を介して外部へ排出される。
【０３００】
バラスト水タンク５６０は、洗浄水排出管５４１を介して排出される洗浄水を貯蔵する。
【０３０１】
以下、図３４乃至図３９を参照して、汚染物質低減装置５００の作動過程についてより詳細に説明する。
【０３０２】
図３４及び図３５は海水供給管を介して流入した海水がバラスト水として供給される過程を示すものであり、図３４はバラスト水として供給される海水全体に殺菌剤が投入される直接殺菌方式を示すものであり、図３５はバラスト水として供給される海水中の一部に殺菌剤が投入され、外部から供給された海水と混ぜて使用する間接殺菌方式を示すものである。
【０３０３】
まず、図３４を参照すると、海水供給管５２０を介して供給される海水は、フィルターユニット５７０を通過して粒子の大きい微生物が除去される。
【０３０４】
フィルターユニット５７０を通過した海水の一部は、海水流入管５２１を介して浄化ユニット５５０へ供給されて殺菌剤を生成することができ、残りの一部は、海水供給管５２０及び混合管５２２を応じて流動する。浄化ユニット５５０から生成された殺菌剤は、第３注入管５５８と注入ユニット５５９を介して、海水供給管５２０及び混合管５２２を流動する海水に噴射でき、殺菌剤が噴射されて微生物が死滅した海水は、バラスト水タンク５６０に供給されてバラスト水として使用できる。
【０３０５】
続いて、図３５を参照して説明すれば、海水供給管５２０を介して供給された海水は、フィルターユニット５７０を通過して粒子の大きい微生物が除去され、一部は海水供給管５２０に沿って流動し、一部は迂回管５２８に沿って流動する。海水供給管５２０は、浄化ユニット５５０から殺菌剤が噴射される管であり、迂回館５２８は、フィルターユニット５７０を通過した海水が直接バラスト水タンク５６０に流入する管である。
【０３０６】
海水供給管５２０に沿って流動した海水と迂回管５２８に沿って流動した海水は、混合管５２２で混合されてバラスト水タンク５６０へ供給される。
【０３０７】
図３４及び図３５を参照して説明したように、汚染物質低減装置５００は、排気ガスを除去する機能を使用しなくても、独立的にバラスト水を処理することができる。
【０３０８】
以下、図３６及び図３７を参照して、汚染物質低減装置５００が排気ガスの汚染物質を除去するために動作する過程を説明する。
【０３０９】
図３６は海水供給管に供給された海水がスクラバーを通過した後、外部へ直接排出される方式を示すものであり、図３７は海水供給管に供給された海水がスクラバーを通過した後、循環管を介して再循環する方式を示すものである。
【０３１０】
まず、図３６を参照すると、海水供給管５２０を介して流入した海水の一部は、洗浄水供給管５３０を介してスクラバー５４０へ供給され、残りの一部は、海水流入管５２１を介して浄化ユニット５５０へ供給される。排気ガス管５１０を介して供給された排気ガスは、スクラバー５４０の下部から噴射できる。
【０３１１】
浄化ユニット５５０は、海水を電気分解して生成した酸化剤を、排気ガスがスクラバー５４０へ供給される前に噴射することにより、一酸化窒素を二酸化窒素に酸化させることができる。浄化ユニット５５０は、洗浄水のｐＨ値を考慮して海水供給管５２０またはスクラバー５４０に中和剤を一緒に噴射することができる。
【０３１２】
一方、排気ガスはスクラバー５４０の下部に満たされた洗浄水中で噴射でき、これにより、１次に窒素酸化物、硫黄酸化物、粉塵などの汚染物質が除去できる。また、スクラバー５４０の上部から噴射される洗浄水によって２次に汚染物質が除去できる。
【０３１３】
続いて、図３７を参照して説明すれば、海水供給管５２０を介して流入した海水の一部はスクラバー５４０へ供給され、一部は浄化ユニット５５０へ供給される。スクラバー５４０を通過して洗浄水排出管５４１へ排出された洗浄水は、再循環タンク５９０に一時貯蔵されてからさらに循環管５９１を介して洗浄水供給管５３０へ循環する。すなわち、図３７の過程は、洗浄水が循環管５９１を介して再循環することを除けば、残りの過程は図３６の過程と実質的に同様である。
【０３１４】
海水供給管５２０を介して流入した海水は、洗浄水供給管５３０、スクラバー５４０、洗浄水排出管５４１、再循環タンク５９０、循環管５９１を順次循環し、海水の汚染度、ｐＨ値などを考慮して図３６の過程と図３７の過程とを併行することができる。図３７の過程は、海水の排出が制限される地域を通過する場合のように、外部へ海水を排出することができない場合に使用できる。洗浄水をさらに再循環することにより、洗浄水の汚染がひどい場合には、フィルターユニット５７０を介して固体状粒子を除去した後に外部へ排出し、さらに新しい海水をスクラバー５４０へ供給することができる。
【０３１５】
図３６及び図３７の過程は、必要に応じて選択的または順次的に使用できる。
【０３１６】
以下、図３８及び図３９を参照して、汚染物質低減装置５００が排気ガスの汚染物質除去とバラスト水の処理を同時に行う過程を説明する。
【０３１７】
図３８は開ループ（ｏｐｅｎ  ｌｏｏｐ）タイプの汚染物質除去方式と直接殺菌方式のバラスト水処理過程を示すものであり、図３９は閉ループ（ｃｌｏｓｅ  ｌｏｏｐ）タイプの汚染物質除去方式と間接殺菌方式のバラスト水処理過程を示すものである。
【０３１８】
まず、図３８を参照すると、海水供給管５２０を介して流入した海水の一部は、洗浄水供給管５３０を介してスクラバー５４０へ供給され、残りの一部は、海水流入管５２１を介して浄化ユニット５５０へ供給される。
【０３１９】
排気ガス管５１０を介して供給される排気ガスは、スクラバー５４０の下部から噴射でき、浄化ユニット５５０は、排気ガスがスクラバー５４０へ供給される前に、酸化剤を噴射して一酸化窒素を二酸化窒素に酸化させることができる。
【０３２０】
浄化ユニット５５０は、洗浄水のｐＨ値を考慮してスクラバー５４０に中和剤を一緒に噴射することができる。
【０３２１】
一方、排気ガスはスクラバー５４０の下部に満たされた洗浄水中で噴射でき、これにより、１次に窒素酸化物、硫黄酸化物、粉塵などの汚染物質が除去できる。また、スクラバー５４０の上部から噴射される洗浄水によって２次に汚染物質が除去できる。
【０３２２】
スクラバー５４０を通過した洗浄水は、窒素酸化物、硫黄酸化物、粉塵などの汚染物質を含んでおり、洗浄水排出管５４１を介してフィルターユニット５７０へ移動する。フィルターユニット５７０は、洗浄水に含まれている固体状粒子などの汚染物質を分離してスラッジタンク５８０に貯蔵し、汚染物質の除去された洗浄水は、海水供給管５２０及び混合管５２２を通過してバラスト水タンク５６０に流入し、或いは海水排出管５２４を介して外部へ排出され得る。このとき、海水流入管５２１から分岐した合流管５２７を介してスクラバー４０を通過していない外部から流入した海水が海水供給管５２０に合流され、海水供給管５２０を流動する汚染物質の除去された洗浄水に混合されることも可能である。
【０３２３】
一方、海水供給管５２０を流動する洗浄水と海水との混合水には、第３注入管５５８及び注入ユニット５５９を介して、浄化ユニット５５０から生成された殺菌剤が注入できる。
【０３２４】
続いて、図３９を参照して説明すれば、海水供給管５２０を介して流入した海水の一部はスクラバー５４０へ供給され、一部は浄化ユニット５５０へ供給される。スクラバー５４０を通過した洗浄水中の一部は再循環タンク５９０、循環管５９１及び洗浄水供給管５３０を経てスクラバー５４０に再循環し、残りの一部はフィルターユニット５７０へ移動することができる。すなわち、図３９の過程は、スクラバー５４０を通過した洗浄水の一部が再循環タンク５９０、循環管５９１及び洗浄水供給管５３０を経てスクラバー５４０に再循環し、海水排出管５２４を介して外部へ洗浄水が排出されないことを除けば、残りの過程は図３８の過程と実質的に同様である。
【０３２５】
一方、海水供給管５２０を流動する海水中の一部は、迂回管５２８に沿って流動して、殺菌剤の注入された海水の流れに混合できる。
【０３２６】
図３８の過程と図３９の過程は、海水に含まれている微生物の量や種類、または必要なバラスト水の量などを考慮して選択的または順次的に使用できる。
【０３２７】
以上、添付図面を参照して本発明の実施例を説明したが、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者は、その技術的思想や必須の特徴を変更することなく本発明が他の具体的な形態で実施できることを理解することができるだろう。したがって、以上で記述した実施例は、すべての面で例示的なもので、限定的なものではないと理解すべきである。
【符号の説明】
【０３２８】
１０  燃焼機関
２０  排気ガス管
３０  洗浄水供給管
３１  ポンプ
４０  スクラバー
４１  排出管
５０ａ  第１バルブ
５０  洗浄水排出管
６０  バラスト水タンク
７０ａ  第２バルブ
７０  循環管
８０ａ  第３バルブ
８０  流出管
９０  中和処理部
１００  浄化部
１１０  スラッジ貯蔵タンク
１２０  殺菌処理部
１３０  洗浄水再供給管
１３１  ポンプ
【図１】
0006581202.tif 000002
【図２】
0006581202.tif 000003
【図３】
0006581202.tif 000004
【図４】
0006581202.tif 000005
【図５】
0006581202.tif 000006
【図６】
0006581202.tif 000007
【図７】
0006581202.tif 000008
【図８】
0006581202.tif 000009
【図９】
0006581202.tif 000010
【図１０】
0006581202.tif 000011
【図１１】
0006581202.tif 000012
【図１２】
0006581202.tif 000013
【図１３】
0006581202.tif 000014
【図１４】
0006581202.tif 000015
【図１５】
0006581202.tif 000016
【図１６】
0006581202.tif 000017
【図１７】
0006581202.tif 000018
【図１８】
0006581202.tif 000019
【図１９】
0006581202.tif 000020
【図２０】
0006581202.tif 000021
【図２１】
0006581202.tif 000022
【図２２】
0006581202.tif 000023
【図２３】
0006581202.tif 000024
【図２４】
0006581202.tif 000025
【図２５】
0006581202.tif 000026
【図２６】
0006581202.tif 000027
【図２７】
0006581202.tif 000028
【図２８】
0006581202.tif 000029
【図２９】
0006581202.tif 000030
【図３０】
0006581202.tif 000031
【図３１】
0006581202.tif 000032
【図３２】
0006581202.tif 000033
【図３３】
0006581202.tif 000034
【図３４】
0006581202.tif 000035
【図３５】
0006581202.tif 000036
【図３６】
0006581202.tif 000037
【図３７】
0006581202.tif 000038
【図３８】
0006581202.tif 000039
【図３９】
0006581202.tif 000040