KR20080066828A - 수중 유기체들을 제거하기 위한 수처리를 위한 방법 및장치 - Google Patents

Abstract

수중에 있는 수중 유기체들을 제거하기 위해 선박들에서의 밸러스트수와 같은 물을 처리하기 위한 방법 및 장치. 상기 물은 도관을 통한 압력하에서 압력에 있어서의 급속한 감소가 일어나도록 상기 도관의 단면보다 더 큰 단면의 챔버로 유도된다. 용해된 기체들의 방출로 유도하는, 캐비테이션이 뒤이어 일어난다. 상기 존재하는 유기체들을 약화시키거나 파괴하는 파운딩(pounding) 효과를 발휘하는, 초음파 진동이 발생되며 상기 물에 적용된다. 다른 수단들은 상기 유기체들을 공격하는 수중에서의 기계적, 전기적, 및 화학적 힘(force)을 또한 생성하는데 사용될 수 있다.

선박, 선체, 유기체, 수중 유기체, 밸러스트수, 밸러스트 탱크, 캐비테이션, 초음파

Description

수중 유기체들을 제거하기 위한 수처리를 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR WATER TREATMENT TO ELIMINATE AQUATIC ORGANISMS}

본 발명은 수중에 존재하는 수중 유기체를 파괴시키거나 그들이 콜로니들(colonies)로 성장할 수 없을 만큼까지 그들의 수를 줄임으로써 제거하기 위한 수처리(treatment of water)에 관한 것이다. 본 발명은 선박들에 의해 수송된 밸러스트 수처리에 있어서 특징적이나 한정적인 응용이 아닌 것으로서, 물이 배로 실린 장소들로부터 멀리 떨어진 바다 또는 호수로 배출될 때 바람직하지 않은 환경 효과를 초래할 수 있다.

현대 선박들은 일반적으로 상기 선박의 균형을 잡고 안정화시키기 위해 그리고 그 조종성(manoeuvrability)을 증진시기 위해 그들의 선체 내 탱크의 밸러스트수(ballast water)를 수송한다. 짐이 배로 실리고 선박을 물에 정박시킬 때, 밸러스트수가 배출된다. 마찬가지로, 짐이 내려지면, 밸러스트수는 바람직한 평형상태를 유지하기 위해 밸러스트 탱크로 펌핑된다.

이를 기초로 선박들의 안과 밖으로 펌핑된 물의 양이 많기 때문에, 그리고 수많은 종의 유기체들이 밸러스트수가 배로 실리고 배출되는 물속에 서식하기 때문에, 바닷물과 종종 먼 위치로부터 들여온, 외국 종(species)이 있는 해수와 신선한 물로의 오랜 방출의 역사가 있었음이 잘 공지된다. 이러한 유기체들은 그 범위가 미세한 플랑크톤에서 상당한 크기의 심해어들에 이르며, 그들의 번식주기의 모든 단계들에서 존재하는, 다양한 병원성 박테리아와 미생물들(원생동물)을 포함한다. 그들 중 일부는 그들이 도착하는 물에 천적이 거의 없으며, 그들이 이러한 물에서 적당한 먹이원을 찾는다면 그들은 급속히 그들의 새로운 영역을 개척하여 그것을 점령할 수 있다. 그들은 이렇게 그들의 새로운 서식지의 생태의 안정에 대한 유해물과 위협물이 될 수 있다.

상기 문제는 수중 환경에 대한 심각한 위협으로서 전세계에 인식되며, 국제 해양 기구는 2004년 2월에 그들의 배에서 밸러스트수를 살균하기 위한 엄격하고 조직적인 단계들을 수행하기 위해 선박-소유자들이 필요로 하는 효과를 가질 협정을 끝냈다. 상기 조약은 비준 과정 중에 있으며, 그것을 이행하는데 적용될 기술들에 대한 구체적인 규정들은 아직 고려중에 있다.

상기 문제의 가능한 해결책에 대한 상당한 독창적인 활동이 특히 최근에 할애되어 왔다. 주로 이는 그것에 서식하는 유기체들을 죽이기 위한 화학적 수처리 형태를 취했다. 하지만, 화학제품의 도입은 상기 화학제품이 밸러스트수가 배출되는 물을 포함할 수 있거나, 또는 다른 유해한 측면의 결과를 유도할 수 있기 때문에 원칙적으로 바람직한 해결책이 아니다. 일부 경우에 유독한 화학제품의 사용은 그들이 해결하기 위해 의도되는 바로 그것이 더 큰 문제를 만들 수 있다.

항만 및 정박지의 물에 강력한 화학제품을 방출하는 효과를 완화하기 위해, 오존과 같은, 수중에 일시적으로 존재하는 화학제품이 사용되어야 한다는 것이 제 안되었다. 오존은 해수에서 단지 몇 분 동안의 반감기를 가지며, 살균제로서 밸러스트수로의 오존의 도입은 미국 특허 제6,125,778호(Rodden), 제6,516,738호(Cannon), 및 미국특허출원 제20040055966호(Nguyen 등)에 제안되었다.

다른 발명자들은 살아 있는 유기체들이 죽기 쉬운 조건들을 생성하고, 그것이 배출되기 위한 다양한 표준들에 의한 허용가능한 양으로 상기 물을 복구하기 위해, 재-산소처리법(re-oxygenation)로 이어지는, 물의 탈-산소처리법(de-oxygenation)의 시퀀스(sequence)를 생각했다(예를 들면 미국특허 제5,932,112(Browning) 참조). 최종-언급된 특허는 또한 상기 물의 초기 하이퍼-옥시제네이션(hyper-oxygenation)의 개념을 개시한다. 많은 살아 있는 유기체들에 접근을 가지는, 산소는 다만 그 산화 속성들 때문에 살균 효과를 가지기 때문에, 이러한 유형의 과정은 장점을 갖는다. 하지만 최적의 효과들은 단지 압력, 온도, 및 기타 요소들의 제어 조건 하에서 획득되며 수중 유기체들의 제거율이 문제가 된다. 그 응용은 따라서 기술적 어려움들부터 자유롭지 못하며, 상당한 모니터링과 감시를 필요로 한다.

여과법 및 자와선 복사(Nguyen 등의 미국특허출원 제20040055966호), 가열(Sherman의 미국특허 제5,816,181호), 가열(Sherman의 미국특허 제5,816,181호), 및 자외선 복사 또는 살균성 화학제품에의 노출(Constantine 등의 미국특허 제6,500,345호)과 결합된, 원심분리법에 의한 여과법과 같은, 두 가지 이상의 처리 형태의 조합을 포함하는, 몇몇 다른 형태들의 처리가 제안되었다.

대부분의 이러한 과정들은 종종 광범위한 모니터링이 필요한 환경에서 사용 될, 오래 걸리거나 상대적으로 복잡한 과정을 필요로 하는 단점을 갖는다.

얼마간의 다양한 과정이 미국특허 제6,402,965호(Sullivan 등)에서 수행되는데, 이는 적당한 주파수를 발생시키기 위한 트랜스폰더의 역할을 하는 압전기 물질로 정렬된 튜브를 병합하는 장비를 사용하여, 그것이 수중 유기체들에게 치명적임을 전제로 한, 초음파 복사(ultrasonic radiation)에 대한 밸러스트수의 노출을 개시한다. 상기 물은 튜브를 통하여 통과한다. 수중에서 유기체들을 파괴하기 쉬운 이 장비에 의해 발생된 일종의 간섭 효과가 또한 개시된다. 수중 유기체를 파괴하는 수단으로서의 초음파 복사는 또한 워싱턴, DC의 노스이스트-미드웨스트 협회(Northeast-Midwest Institute)와 더 레이크 캐리어즈 연합(the Lake Carriers Association)(Glosten-Herbert Hyde Marine, 2002)의 Great Lakes Ballast Technology Demonstration Project를 위해 준비된, 유력한 보고서, Full - Scale Design Studies of Ballast Water Treatment Systems에 언급되나, 초음파 복사를 적용하기 위한 과정들이 개시되어 있지는 않다.

초음파 복사가 일부 살아있는 유기체들을 파괴한다는 사실은 수년 동안 공지되어 왔으며, 이러한 목적을 위한 그것의 사용은 J. Bacterilolgy 지 51(4)487-493(1946)에 출판된, P.K. Stumpf, D.E. Green, 및 F.W. Smith Jr,에 의한 Ultrasonic Disintegration as a Method of Extracting Bacterial Enzymes와 같은 문헌에 개시되었으며, D.W. Thayer, Dowden, Hutchinson & Ross, Inc., 스트로드버그, 펜실베니아, 1975, 405-493 페이지에 재출간되었다. 마지막에 언급된 출판물은 또한 원생동물 및 기타 유기체들에 대한 초음파 복사의 치명적 효과에 대한 시험적 인 설명, 즉, 셀(cell)을 둘러싼 바로 가까이 인접한 수중에서의 초음파 복사에 연관된 캐비테이션(cavitation)의 의해 생긴 화학적 또는 물리적-화학적 효과에 의한 플라즈마 멤브레인의 파열에 대한 것이 앞에 실린, 기사를 포함한다 (Proc . Soc . Exptl . Biol . Med. 27(7), 626-628(1930)으로부터 재인쇄된, F.O. Schmitt 및 B. Uhlemeyer에 의한 기사 페이지 402-404 참조). 이 기사는 상기 치명적인 효과가 J. Physiol ., 1929, Lxvii,365에서, C.H. Johnson에 의해 보고된, 유용성 기체의 캐비테이션에 대해 규명될 수 있다는 발견을 언급한다. 또한 캐비테이션 현상에 대한 코멘트는 Microbial Interation with the Physical Environment의 페이지 307-373 상에 있는 편집자의 코멘트에 포함된다.

수처리에 대한 초음파 복사의 사용은 본래 그것이 수중에 이질적인 화학제품의 도입에 좌우하지 않고, 적당한 크기로 배치될 때, 신청자의 경험으로부터, 해수 및 선박이 지나갈 수 있는 신선한 물에 존재하는 유기체의 종을 죽이거나 약화시키는데 강력한 효과를 갖게 하기 때문에 매력적이다. 하지만, 이는 그것을 발생시키고 그것을 모니터링 하는 표준 방법들이 상대적으로 복잡하고 관련 장비가, 항해 생활의 정황상, 상대적으로 부서지기 쉽다는 단점이 있다.

따라서 본 발명은 목적은 선박의 밸러스트수와 같은, 유해한 유기체를 포함하는 물에, 상기 물로부터 이러한 유기체를 제거하기 위해 노출될 수 있는, 상대적으로 단순한 방법과 상대적으로 견고한 관련 장비를 갖는, 초음파 복사를 발생시키는 방법 및 장치들을 제공하는 것이다.

또 다른 목적은 밸러스트수의 적어도 하나의 급속한 변화에 의해, 그리고 아 마, 바람직하게는 압력에 있어서 다수의 급속한 변화들이 가져올 수 있는, 그러한 유기체들을 죽이거나 약화시키는 효과를 갖는, 벙법 및 장치들을 제공하는 것이다.

또 다른 목적은 상대적으로 단순한 전기 장비를 사용함으로써, 수중 유기체들이 제거될 물에서 전기-화학적 힘들이 발생될 수 있는 방법 및 장치들을 제공하는 것이며, 이러한 힘들은 상기 문제의 유기체들 자신에 유해한 적어도 하나의 기체(gas)로 방출하는 효과를 가지며, 상기 기체는 그 후 상기 기체와 물 사이의 표면 접촉이 강화되도록 물과 혼합된다.

본 발명에 따라, 수중 유기체들을 포함하는 물에서 상기 유기체들을 제거하기 위한 수처리 방법은, 상기 수압이 급격히 감소되고, 캐비테이션이 일어나도록 하며, 상기 캐비테이션과 함께 초음파 진동이 발생되고, 상기 초음파 진동 및 캐비테이션이 상기 물에 작용하도록, 압력하에서 상기 물을 도관을 통해 상기 도관의 단면보다 큰 단면으로 유도하는 단계를 포함한다.

상기 물은 선박의 밸러스트수일 수 있다.

상기 챔버, 상기 챔버와 관련된 공간들 및 도관들은 바람직하게는 상기 물이 펌핑되는 것을 통한 반응기의 일부를 형성한다. 만약 상기 물이 선박의 밸러스트수라면, 상기 방법은 바람직하게는 상기 물이 배출될 때보다 상기 물이 밸러스트로 유입될 때 적용된다.

상기 챔버로 유도하는 상기 도관은 바람직하게는, 캐비테이션(cavitation)이 일어나는 증가된 횡단면의 챔버로 유출시키기 전에, 단면에서 점진적으로 감소하는 구역에 이어, 압력하에서 상기 물이 유도되는 것을 통해 일반적으로 일정한 단면의 제1 구역을 포함한다. 따라서 수중에서 상기 압력은 물이 감소하는 단면의 상기 영역으로 들어감에 따라 증가하고, 단지 상기 물이 상기 캐비테이션이 일어나는 상기 챔버로 들어갈 때 갑자기 감소한다. 이러한 효과는 상기 챔버로 유도하는 도관이 그 길이 내내 일정한 단면을 가질 경우 일어날게 될 상기 캐비테이션의 범위(extent)를 향상시킨다.

캐비테이션에 의한, 주변 구조물의 진동은 초음파 성분을 구성하거나 포함하는 주파수에서 발생하는 경향이 있다. 만약 연강(mild steel) 또는 다른 평범한 금속들로부터 만들어진 컴포넌트들 내에서 캐비테이션이 일어나는 경우, 상기 효과는 상기 금속의 피팅(pitting)을 야기시킨다. 만약 상기 컴포넌트들이 스테인레스 강의 강도로 만들어진 경우, 피팅(Pitting)은 보다 크거나 보다 작은 범위로 감소된다. 본 발명의 방법 및 장치에 따르면, 스테인레스 강을 사용하고, 공지된 세라믹이나, 피팅의 범위를 크게 감소시키거나 제거하는 다른 금속으로 상응하는 컴포넌트들을 라이닝함으로써 피팅을 예방할 수 있다. 이러한 특징을 갖는 몇몇의 화합물들은 상업적으로 이용할 수 있다. 대안적으로, 상대적으로 피팅에 영향을 받지 않은 특수 금속이 사용될 수 있다. 적어도 하나의 그러한 금속은 상업적으로 이용할 수 있다. 세부사항들은 하기에 제공된다.

상기 반응기 챔버에서 압력에 있어서의 급속한 감소의 효과는 상기 물로부터 용해된 기체들을 기상(gaseous phase)으로 끌어들이기 위한 것이며, 초음파 진동은 기체의 기포들을 와해하는 환경에서 일어난다. 이는 수중에서의 강력한 기계적 교반(agitation)에 이르게 한다. 기체들이 수중 유기체들의 표면에 작용하므로 상기 기체들의 화학적 효과와 결합된, 상기 교반의 효과는 상기 유기체들을 죽이거나 약화시키는 것이다.

본 발명에 따르면, 수중에 노출된 전극들에 전력을 인가함으로써, 수중 유기체들에 대한 상기 초음파 진동의 치명적 효과가 향상되어, 수중에서 용해된 염(salts)에서의 전기 분해, 해수의 경우, 그들 사이의 소듐 및 염화브롬이 전해질로서 작용한다. 이는 또한 초음파 복사 결과 진동을 요하는 기체들을 생성하며, 이러한 조건하에서 상기 수중 유기체들의 파괴에 기여한다. 수중 유기체 일부 종들은 물에 가한 적당한 강도의 전기력에도 취약하기 때문에, 상기 전극들 근처의 물에서 전하의 존재는 상기 수중 유기체들을 파괴하려는 또 다른 요소(factor)이다.

산소 및 수소뿐만 아니라, 염소 및 브롬은 전해력에 의해 해수에 방출된 기체들 중에 있다. 염소 및 브롬은 그들이 상기 반응기에서 접촉하는 수중 유기체들에 대해 특히 유독한 효과를 갖는다.

염소 및 다른 할로겐화물 기체들 또는 다른 부식성의 기체들의 실질적 양의 존재는 그들이 상기 밸러스트 탱크와 그들과 연관된 금속 도관들을 부식시키려 하기 때문에, 배로 펌핑되거나 선박의 밸러스트 탱크로부터 배출되는 밸러스트수에 바람직하지 않다. 따라서, 본 발명은 상기 기체들이 쉽게 반응하는 금속 표면들에, 상기 반응기 챔버의 다운스트림 내 또는 바로 가까이에, 이러한 부식성의 기체가 배출된다는 것을 제공한다. 따라서 규정은 정기적으로 대체될 이러한 전기 방식용 금속을 위해 만들어져야 한다.

본 발명은 상기 챔버에서 일어나는 그리고 수중에 존재하는 상기 수중 유기체들의 치명적 효과를 갖는 기계적, 전기적, 및 화학적 과정들을 더 향상시키기 위해, 상기 챔버 내 또는 근처의, 바람직하게는 상기 챔버의 다운스트림의 물에 유입되는 적당한 기체를 또한 고려한다. 오존은 그러한 적당한 기체로서, 일부는 살아있는 조직(tissue)에 접촉하게 하여 강하게 산화하는 효과 때문에, 이로써 그것이 만나는 수중 유기체들의 파괴에 기여하고, 일부는 그것이 대기에 정상적으로 존재하는 기체로 급속히 변화를 일으키기 때문이다.

상기 방법의 유효성은 상기 반응기 챔버 및 연관된 도관들에서 기계적으로 혼합되거나 섞일 물을 야기함으로써 향상된다. 이는 상기 반응기 챔버로 그리고 상기 반응기 챔버로부터, 및/또는 상기 반응기 자체로 유도하는 유입 및 배출 도관들에서 적당히 이격되고 경사진 베인들(vanes)을 위치시킴으로써 달성될 수 있다. 효과적인 혼합 형태는 헬리컬 스월링(helrical swirling)이다. 상기 베인들은 그들이 닳게 될 때 가끔 대체하는 것 외에, 그들에 대한 유지가 필요 없도록, 고정될 수 있다.

본 발명의 방법은 상기 도관들 및 반응 챔버의 온도, 염분 함유 정도, 과정 중 다양한 지점들에서의 압력, 상기 물에 이어, 상기 전극들을 교차하는 전압 및 전류를 포함하여, 그 능률에 상응하는 다양한 변화들을 모니터링 함으로써 향상될 수 있다. 본 발명에 따르면, 규정은 상기 방법의 결과들을 최대한으로 활용하기 위해 시간에서 시간으로의 그러한 파라미터들의 변경(altering)을 위해 만들어진다.

본 발명의 바람직한 형태에 있어서, 캐비테이션을 유도하기 위한, 상기 물의 압력의 증가 및 그 후 급속한 압력 감소, 및 그에 따른 초음파 복사의 과정은, 빠르게 연속하여 적어도 한번 반복된다.

본 발명에 따르는 장치는 챔버를 규정하는 하우징에 의해 형성된 반응기, 상기 챔버의 것보다 더 작은 단면을 갖고 상기 챔버로 유도하는 도관, 및 압력하에 있는 물을 상기 유압 도관으로 펌핑하기 위한 그리고 그에 따라 상기 반응기를 통해 물을 펌핑하기 위한 수단들을 포함한다. 상기 유입 도관은 바람직하게는 그것이 상기 챔버에 접근함에 따라 단면에서 점차 감소하는 종단 부분(terminal portion)을 포함할 수 있다.

상기 장치를 통해 통과하는 물에서 전기 분해를 초래하는 전극들은 상기 반응기에 포함될 수 있으며, 바람직하게는 상기 반응기 챔버 내에 위치되고 그 하우징 내에 고정된다.

전기 방식용 전극들은 상기 전극들에 포함된 금속염들로 그들을 전환시킴으로써 유독한 기체들을 중화시키기 위한 상기 배출 도관 내 또는 가까이에 위치될 수 있다.

상기 반응기의 내용물을 혼합하기 위한 베인들은 그 내부의 적당한 지점들에 위치될 수 있다. 상기 베인들은 상기 반응기를 통해 통과하는 물에 바람직하게는 스월링 동작(swirling action)을 주도록 설계된다

상기 장치는 또한 오존과 같은 하나 이상의 기체들을 외부에서 상기 반응기로 들여오기 위한 수단들을 포함할 수 있다. 그러한 기체들의 역류(backflow)를 막기 위한 수단이 또한 제공될 수 있다.

바람직한 형태로, 그것의 밸러스트수를 처리하기 위한 선박에서의 사용에 적당한, 상기 장치들은 적어도 두 개의 반응기 챔버들 및 직렬로 연결된, 유입 도관을 가지는 다중-단계의 반응기를 포함한다.

압력, 온도, pH, 염분 함유도, 및 유속과 같은 다양한 요소들의 상태를 측정하거나 표시하고 기록하는 모니터링 장치들이 제공될 수 있다. 상기 모니터링 장치는 상기 장치의 사용이 일어나는 날짜, 시간, 및 글로벌 위치를 결정하고 기록하기 위한 수단을 더 포함하며, 상기 수처리의 목적에 상응하는 다른 요소들이 착수된다.

본 발명을 수행하는 장치들은, 이동 부분이 없이, 상대적으로 단순하며 선박에 쉽게 역-핏팅(retro-fitting)될 수 있다. 이는 밸러스트수가 상기 밸러스트 탱크들로 펌핑되거나 상기 밸러스트 탱크들로부터 배출되는 것을 통한 주요 도관에 편리하게 위치될 수 있다.

전형적인 선상 설치에 있어서, 상기 밸러스트 펌프가 물을 상기 밸러스트 탱크로 보내는 것을 통한 파이핑(piping)은 내부 직경이 300mm인 파이프이다. 본 발명에 따르는 그 유입 및 배출 도관을 갖는, 두-단계의 반응기는 단지 대략 1500mm 길이와 단지 대략 200kg의 무게를 갖는, 상기 파이핑에 삽입될 수 있다. 그것의 컨트롤들(controls)은 정식 선상 컴퓨터 시스템에 병합될 수 있다.

도 1은 선상 사용을 위해 설치된, 주요 제어 성분들(elements)로 도시된, 본 발명의 수처리 반응기의 반-도식적 표현

도 2는 도 1의 반응기의 측면도.

도 3은 종단면을 도시한, 도 1과 2의 반응기의 측면도.

도 4는 도 1-3의 반응기에 포함된 것과 같은, 부착식 베인들(vanes)이 달린 디스크의 확대 사시도.

도 5는 단일 반응 챔버를 가지는, 도 1-4에 대안적인 반응기의 확대 사시도.

도 1-3에 도시된 장치는 종래 밸러스트 탱크와 종래 밸러스트 펌프를 갖는 해양 선박의 밸러스트수를 처리하기에 적당한 수처리 장치의 바람직한 실시예이다.

상기 장치는 라운드 단면이고 일반적으로 약 300mm 내부 직경인 파이핑(102)으로 연결된 반응기(100)를 포함한다. 상기 파이프(102)는 밸러스트 펌프(104)와 하나 이상의 밸러스트 탱크(106) 사이를 연장한다. 상기 밸러스트 펌프(104)는 상기 밸러스트 탱크로 전달하기 위한 씨 체스트(sea chest)(105)로부터 물을 끌어들인다.

상기 반응기의 동작과 그것 내에 발생하는 과정들은 도 1의 도식 형태로 도시된 장비에 의해 제어 및 모니터링된다.

상기 반응기는 (상기 밸러스트 펌프(104)에 가장 가까운 단말로부터 시작하여) 상기 파이핑(102)에 종래 수단(도시하지 않음)로 연결된, 라운드 단면이고 일반적으로 약 300mm 내부 직경인 유입 도관(inlet conduit)(108), 및 상기 도관(108)이 개스킷(gasket) 또는 오링 씰(O-ring seals)(도시하지 않음)이 위치된 곳 사이의 플랜지들(112, 114)에 접함으로써 연결된 제1 반응기 챔버 하우징(110) 을 포함한다. 유사한 씰링(sealing) 수단이 하기에 기술될 다른 접합 플랜지들 사이에 제공된다. 상기 플랜지들(112, 114)은 볼트(115)에 의해 고정된다.

디스크(116)(도 2 및 도 3)는 상기 플랜지들(112, 114) 사이에 장착되어 그들 사이에 밀봉된다. 상기 디스크(116)는 내부 공간(119) 또는 다수의, 바람직하게는 약 6개의 베일들(118)을 갖는, 오리피스(orifice)로 특징되는 애뉼러스(annulus)를 포함한다. 상기 베인들은 상기 디스크의 내부 원주에 고정된 버팀대(stalk)(120)의 내부 단말에 장착되며 상기 디스크의 평면에 경사진 각도로 구부러지며, 그들 자체 평면에서 나선형으로 구부러진다. 상기 장치의 사용에 있어서, 상기 반응기를 통해 펌핑된 물은 상기 베인들(118)에 작용하며 그것이 상기 제1 반응기 챔버 하우징(110)에 유입함에 따라 그들에 의해 한쪽으로 편향된다. 상기 베인들은 물이 상기 반응기 내에서 기체들과의 혼합이 일어나는 지점인 터뷸런트 상(turbulent phase)으로 들어가기 전에 유속의 증가를 촉진하는, 상기 물에 역 헬리컬 스월링 동작(converging helical swirling action)을 주도록 설계된다.

상기 디스크(116)에는 볼트들(115)을 수용하기 위한 원주방향으로(circumferentially) 이격된 홀들(holes)(113)이 제공되며, 또한 이격된 홀 쌍(117)과 함께 그것의 중심을 향해 하기에 언급된 전극들(126)을 고정하는 스터드(stud)들로 위치된다.

상기 제1 챔버 하우징(110)은 물이 상기 밸러스트 펌프(104)에 의해 상기 도관(108)에서 상기 제1 챔버 하우징(110)으로 펌핑됨에 따라 상기 장치의 내부 직경에 급속한 증가가 존재하도록, 상기 유입 도관(108)에 직접 연결하는, 일정한 내부 직경, 바람직하게는 약 400mm의 내부 직경인 제1 구역(zone)(122)을 갖는다. 상기 하우징(110)은 내부 직경이 약 175mm로 감소하도록, 절두원추(frusto-conical)형의 제2 구역(124)을 포함한다. 상기 구역의 원뿔 각도는 거의 약 20도이다.

상기 제1 구역(122)에서, 상기 반응기 챔버 하우징(110)의 내부는 티타늄(titanium) 또는 루테늄(ruthenium) 또는 그들의 복합물과 같은 부식-방지 금속으로 된 세 쌍의 전극들(126)(도 2)이 설치된다. 상기 전극들에는 변압기-정류기(128)(도 1)에 의해 12V DC 또는 임의의 다른 적당한 전압이 공급된다. 그들의 기능은 상기 하우징(100)을 통해 통과하는 물에서 전기분해(electrolysis)를 야기하는 것이다.

상기 제1 하우징(110)의 절두원추형 구역(124)의 가장 좁은 부분에 제1 반응기 챔버 하우징(110)과 마찬가지로 일정한 내부 직경의 제1 구역(136) 및 원추절두형의 제2 구역(138)을 갖는, 제2 반응기 챔버 하우징(134)의 해당 플랜지(132)에 볼트들(115)로 고정되는 플랜지(130)가 제공된다. 또한 전극들(126)이 상기 제2 하우징(134)에 장착되며, 전원이 공급된다. 이러한 전극들은 마찬가지로 상기 장치를 통하여 통과하는 물에서 전기분해를 일으킨다. 상기 디스크(116)와 유사하며, 또한 베인들(118)을 가진, 환 모양의(annular) 디스크(131)가 제1 챔버 하우징(110)과 제2 챔버 하우징(134) 사이의 원형의 오리피스(133)를 제공하는, 상기 플랜지들(130, 132) 사이에 위치되어 밀봉된다.

상기 제2 챔버 하우징(134)의 상기 절두원추형 구역(138)의 가장 좁은 부분에 유입 도관(108)과 유사한 직경의 배출 도관(146)의 해당 플랜지(144)에 접하는 플랜지(142)가 제공된다. 상기 플랜지들(142, 144)은 볼트들(115)로 고정된다. 상기 디스크(116)와 유사하고, 또한 베인들(118)을 가진, 환형의 디스크(143)가 상기 제2 챔버 하우징(134)과 상기 배출 도관(146) 사이의 원형의 오리피스(147)를 제공하는, 상기 플렌지들(142, 144) 사이에 위치되어 밀봉된다.

상기 배출 도관(146)의 단말이 상기 밸러스트 탱크(106)(도 1)로 인도하는 상기 파이프(102)에 (종래 수단들에 의해(도시하지 않음)) 연결된다.

본 발명의 다른 양태에서, 다수의, 바람직하게는 6개의 오존 발생기(148)는, 상기 제2 하우징(134)의 외부 표면에 고정될 수 있다. 상기 오존 발생기들은 예를 들면 특허문서 제PCT/ZA2000/00031호 및 제PCT/ZA2001/00024호, 그리고 P.O. Box 13935, Witfield, Republic of South Africa, 1467, Sterizon으로부터 상업적으로 이용가능한 문서들에 설명된 바와 같은 공지된 타입의 발생기이다. 이러한 장치들은 대기로부터, 그리고 그것이 원-웨이 밸브(one-way valve)(152)가 설치된 튜브(150)로 캡쳐 및 공급되는 공간에서 오존을 배출, 발생시키는 코로나(corona) 수단에 의해, 공기를 끌어들인다. 상기 튜브(150)는 상기 도관(146) 주변에 원주방향으로 이격된 포트들(ports)(153)에서 상기 반응기의 내부로 유도한다.

또 다른 양태에서, 전기 방식용 전극들(sacrificial electrodes)(154)은 그것의 단말과 가까운 상기 배출 도관(146)의 내부에 고정될 수 있으며, 상기 반응기를 통해 통과하는 물이 작용할 베인들로서 형태가 갖춰진다. 이러한 전극들(154)은 해상 유기체들의 많은 종들에 손상을 주는 상기 기체들을 황산구리 또는 염화 구리와 같은 염(salts)으로 전환시키고, 수중에 존재하는 염소(chlorine)와 다른 부식 성의 기체들과 자유롭게 반응할 70/30 황동(brass)(이를 테면, 70% 구리와 30% 아연)과 같은 금속으로 만들어진다. 배로 펌핑된 물의 유용성 기체 내용물로부터 순전히 유래되는, 상응하는 기체들의 양이 상대적으로 매우 적으므로, 결과적인 금속염들은 매우 희석되며 상기 선박의 구조에 상당한 손상을 야기하지 않는다. 하지만, 그들은 상기 반응기 챔버들(110, 134)을 통한 관(passage)에 생존했을 수 있는 임의의 어류들과 많은 다른 유기체들에게 유해한 효과를 끼칠 수 있으며, 따라서 상기 물에 잔류(redidual) 살균 효과를 갖는다.

상기 전극들(154)에 대한 전원은 상기 반응기(100)를 남아있는 물에서 유리염소(free chlorine)의 수준이 허용 한계를 초과하지 않도록 조절된다.

상기 반응기의 본체는 4.5mm 판금 두께로 제작된, 316급의 스테인레스 강으로 만들어진다.

상기 전극들(126)과 베인들(154)의 표면을 제외한, 상기 반응기의 내부 표면 전체는 피팅(pitting)으로부터 상기 반응기의 금속을 보호하는 세라믹 또는 수지(resinour) 또는 다른 물질로 코팅될 수 있다. 이러한 라이닝(lining)은 또한, 바람직한 경우에, 상기 챔버 내에 발생하는 과정들의 적어도 일부를 향상시키는 특성들을 갖는다. 문제의 메커니즘은 상기 기체들과 물의 혼합에 기여하는 이온 교환, 마찰 접촉(frictional contact), 및 일부 유기체들의 파괴에 기여하는 압전기(pieso-electrical) 및 초전류(pyro-electrical) 효과들을 포함한다. 상기 라이닝에 적당한 물질은 MetaCeram(상표)28060와 같은 상업적으로 이용가능한 것으로, 특정 입자 크기(grain size)와 제어된 형태를 갖는 스프레이-온, 알미늄-티타늄 기 반, 산소-안정화 착화합물이다. 78 Gion 3-Chome, Miyazaki City, Japan에 소재하는 Nihon Jisui Company Ltd(e-mail elce@orange.ocn.ne.jp)에 의해 생산된, Elce(상표)와 같은 것이 공지된다. 다른 것에는 Harrowgate, HG1 4Ay, Englnad에 소재하는 Belzona Polymerics Ltd로부터 이용가능한 Belzona(상표) 5811, 및 D-51368 Leverkusen, Germany에 소재하는 Bayer AG로부터 이용가능한 Lewatit(상표)가 있다.

상기 반응기를 위한 제어 장치들이 도 1에 도시되며 상기 반응기의 임계점에서 압력을 표시하기 위한 하나 이상의 압력 측정기 및 그것의 유입 및 배출 도관들, 산화 환원 반응 (잔류 산소 감소 전위) 계량기, 염분 함유도 계량기, 하나 이상의 온도 측정기, 하나 이상의 염소 센서, 서브-대기압이 존재하는 단면에서 갑작스러운 계기(abrupt chance)의 지점에서의 진공 계량기들, 및 상기 선박의 컴퓨터 시스템에 데이터를 임포팅(importing)하기 위한 스캐너, 및 상기 컴퓨터 시스템에 기록되는 브릿지 정보를 측정하는 GPS 표시 장치 및 기타 장치들을 포함한다. 상기 제어 장치들은 또한 상기 일부 과정들에 영향을 끼치는 수단들, 예를 들면, 상기 전극들에 전원 공급을 위한 전위차계(potentialmeter), 오존의 공급을 위한 조절 밸브들, 및 수처리 분야에 공지된 기타 장치들을 포함한다.

바람직한 사용에 있어서, 도 1-3에 도시된 상기 반응기는 400-500 Km/h 또는 대략 150L/s의 유속으로, 그리고 3바(bar)의 최소 펌프헤드 압력하에서 동작하도록 설계된다.

상기 반응기(100)의 동작에 있어서, 상기 밸러스트 펌프(104)는 바다, 호수, 또는 강과 같은 오픈 워터 바디(open water body)로부터 상기 씨 체스트(105)로 물을 끌어들이고 상기 도관(102)을 통한 압력하에서 그것을 상기 반응기(100)로 추진시키기 위해 스위치 온 된다. 상기 물은 상기 선박이 그 당시 위치된 영역에서 태어난 해양 유기체들을 포함하기 쉬울 것이며, 그 일부는 상기 물이 다른 곳으로 배출되는 경우 환경적인 손상에 기여될 수 있다.

상기 물은 상기 도관(108)을 통해 통과하며, 물이 상기 베인들(118)을 만나는 상기 도관의 단말에서 나선형의 스월링 모션이 주어진다. 상기 물이 상기 하우징(110)의 상기 제1 구역(122)에 유입함에 따라, 상기 반응기의 단면은 급격히 증가한다. 상기 물은 또한 상기 전극들(126)에 대해 브러싱하는 것으로, 이 단계에서 전력 하에 있으며, 기체, 주로 산소, 수소, 염소, 및 브롬의 발생을 유도하는, 전해질의 반응이 뒤이어 일어난다. 상기 베인들에 의해 야기된 스월링 동작은 치명적 효과로 임의의 유기체들을 노출시키는, 수중에서 고르게 혼합하기 위한 상기 기체들을 야기시킨다. 게다가, 상기 반응기 챔버(100)에서 상기 물을 통해 전달될 때, 상기 전하 자체는 보다 작은 해양 유기체들에 대해 치명적 효과를 갖는다.

상기 물이 상기 제1 구역(122)을 떠나 상기 반응기 챔버(110)의 테이퍼된 구역(124)에 유입함에 따라, 상기 물의 속도는 점차적으로 증가한다. Bernoulli의 원리를 따르면, 유속의 증가는 수중에서 국부속도압력수두(local velocity pressure head)를 증가시키나, 국부정압수두(local static pressure head)를 감소시킨다는 점은 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명백해질 것이다. 상기 유속이 충분한 정도로 증가하도록 야기되면, 정수압수두(static water pressure head)는 상 기 물의 기화압 아래로 떨어질 것이다. 이는 최대 유속의 지점에서, 끓이거나, 또는 "캐비테이트(cavitate)"하기 위한 물을 효과적으로 야기할 것이다. 이러한 일이 일어나면,(산소, 수소, 및 염소와 같은 수중에서 임의의 다른 유용성 기체들과 혼합된) 기화된 물의 작은 기포들은 상기 기포들이 보다 높은 정전압수두와 보다 낮은 속도의 구역으로 이동함에 따라 단지 와해시키기(collapse) 위해, 나타난다. 이러한 기포들의 와해는 차례로 부분적으로 존재하는 유기체들을 파괴하는 효과를 가진 물을 통해 움직이기 위한, (초음파, 이를 테면, 20,000 헤르츠 범위의 주파수를 포함하는) 고주파 및 고 에너지 충격파를 야기할 수 있다.

하지만, 비록 상기 물이 캐비테이션 지점에 이르지 않을지라도, 그것은 단지 증기압이 부족한 서브-대기압에 이를 수 있음이 이해될 것이다. 많은 해양 유기체들은 생존할 수 있고 심지어 수중의 상당한 깊이에서조차 번성할 수 있으며, 따라서 대기압보다 상당히 큰 압력을 견딜 수 있으나, 그들은 유기적으로 서브-대기압에 대한 장비가 부족하고 이러한 원인으로 캐비테이션이 일어나지 않는 곳에서조차 극심한 스트레스를 겪는다.

따라서, 상기 제1 반응기 챔버(110)와 제2 반응기 챔버(134) 사이의 상기 오리피스(133)의 크기는, 상기 물이 상기 오리피스(133)를 통하여 통과함에 따라, 그것의 속도가 상기 오리피스의 다운스트림 물에서 발생하는 캐비테이션을 야기하기거나, 또는 적어도, 대기압 이하의 압력에서 상당한 감소를 야기하기에 충분히 크도록 선택된다. 바람직한 실시예에서, 상기 오리피스(133)에서 위치된 베인들(118)은 그것이 상기 제2 챔버(134)로 통과함에 따라, 상기 물에 역 헬리컬 트위스팅 모 션(conversing helical twisting motion)을 준다. 이는 부분적으로 유속을 더 가속화하고 캐비테이션의 정도를 더 증가시키며, 상기 오리피스(133)의 다운스트림 물에서, 일반적으로 압력을 감소하는 효과를 가질 수 있다.

따라서, 기술된 바와 같은 상기 바람직한 실시예의 구성에 있어서, 캐비테이션은 일부러 상기 제1 챔버 하우징(110)에서 제2 챔버 하우징(134)로의 이동중에 상기 장치의 직경이 급속히 증가하는 위치인, 상기 오리피스(133)의 다운스트림으로 유도된다. 이는 상기 내파하는(imploding) 기포들에 의해 방출된 에너지는 손상을 쥬기 위해 상기 제2 챔버 하우징(134)의 주변 금속 표면들로 직접 통과하지 않을 것이라는 점 이점을 갖는다. 오히려, 상기 에너지는 먼저 상기 하우징의 금속 표면에 도달하기 전 물의 상당한 바디를 통해 움직이게 한다. 이러한 구성은 수중에서 대채로 흩어지는 음속 에너지(sonic energy)를 허용하며, 여기서 상기 음속 에너지는 상기 제2 챔버(134)의 원격 금속 표면들에 작용하기 전에, 존재하는 유기체들을 죽인다. 초음파 에너지가 상기 챔버(134)의 원격 금속 표면들과 충돌하면, 상기 반응기의 세라믹 또는 기타 라이닝은 상기 반응기의 금속 성분들에 피팅(pitting) 또는 다른 손상을 제지하도록 작용할 것이며, 상기 라이닝 물질은 그의 특별한 구성과 관련되는 상기에 기술된 추가 효과들을 제공한다.

상기 바람직한 실시예의 추가 특징은, 상기 제1 구역(136)을 통해 통과하는 동안, 추가 전기-화학적 힘이 이 구역에 존재하는 전극들(126)의 전해질 작용에 의해 유기체들상에 방출된다는 점이다. 이러한 치명적 효과들은 존재하는 산화하는 또는 다른 유해한 기체들로의 노출에 의해, 그리고 수중에서의 전계의 존재에 의해 항샹된다. 베인들(118)에 의해 주어진 이 구역에서 상기 물의 헬리컬 모션은 상기 유해한 기체들의 환경에 있어서 유리하도록 상기 물의 혼합을 용이하게 한다.

상기 바람직한 실싱예에서, 제1 구역(136)을 통해 통과되게 하면, 상기 물은 다시 한번 그것에 테이퍼된 구역(138)을 따라 통과함에 따라 증가된 속도를 요하게 될 수 있으며, 그런 다음 상기 도관(146) 내의 상기 오리피스(147)의 다운스트림에 캐비테이션을 야기하기에 충분한 속도로 오리피스(147)를 통과한다. 베인들(118)은 마찬가지로 역 헬리컬 스파이럴 흐름을 유도하는 오리피스(147)에 위치될 수 있다. 상기 제2 반응 챔버(134)에서 처리에서 생존한 임의의 유기체들은 상기 배출 도관(146)에서 상기 오리피스(147)의 유사한 다운스트 처리에 노출될 것이다.

추가 압축 및 팽창은, 캐비테이션이 발생할 수 있는 다수의 위치들을 제공하기 위해, 상기 물의 경로에 배치될 수 있다는 점이 분명해질 것이다. 하지만, 각 압축은 또한 상기 반응기(100)를 활성화시키기 위한 추가 펌프 에너지를 필요로 할 것이고, 너무 많은 압축이 도입되면, 이용가능한 상기 펌핑 성능은 불충분할 수 있다는 점이 분명해질 것이다.

상기 바람직한 실시예의 다른 양태에 있어서, 상기 원주방향의 엔트리 포트(153)에서 상기 반응기에 유입하는, 물이 상기 도관(146) 아래로 더 통과함에 따라 그것은 상기 오존 발생기(148)로부터 오존에 종속되고 혼합될 수 있다.

상기 오존 기체는 그것이 접촉하게 하는 수중에 존재하는 임의의 유기체들 상에, 상기 물과 혼합하여 치명적인 결말을 갖는, 강력한 산화 효과를 발휘한다. 상기 물은 여전히 혼합 업스트림으로부터 교반의 단계에 있으며, 상기 오존 기체는 또한 상기로 혼합된다. 해수에서 오존의 짧은 반감기 때문에, 잔존하는 오존은 산소로 급속히 파괴되는데, 그자체는 산화 및 그것이 작용하는 것에 대한 상기 유기체들 상에 치명적 효과를 발휘한다.

상기 바람직한 실시예의 또 다른 추가 양태에 있어서, 상기 물이 결국 전기 방식용 베인들(154)과 만나며, 여기서 임의의 부식 방지 기체들은 이러한 베인들의 금속과 반응하며 매우 낮은 농도로 존재하나 이 지점까지 생존할 수 있었던 특정 유기체들에게 유독한 용해된 염으로 전환된다. 상기 베인들(154)은 또한 상기 물에 대한 혼합 효과를 가지며, 파운딩(pounding) 과정 및 상기 반응기를 통한 물의 전진(progression)의 이전 단계들로 특징되어 온 기체 노출을 완료한다. 염소의 잔여물은 상기 밸러스트수가 살균상태로 남아있음을 보장하기에 유리하다.

이러한 경우들의 결과는 배로 유입되고 상기 반응기를 통해 통과된 물에 존재하는 유기체들은 반응들의 조합으로 사실상 파괴되며, 그리하여 상기 물로부터 그들을 제거하고 그럿을 효과적으로 살균한다. 선박으로부터 추후 배출에 의해 발생된 환경상의 유해물질은 상당히 감소 될 것이다.

또 다른 바람직한 실시예에서, 도 4에 예증된, 도 1-3의 반응기의 것들에 해당하는 컴포넌트들은 접미사 a와 함께 해당 참조 번호들로 주어진다. 이 실시예에서 단일 반응 챔버 하우징(136a, 138a)이 전극쌍(보이지 않음)을 갖고, 그리고 그 배출 도관(146a), 전기 방식용 전극 세트(154a) 내 그 입구에 구비되어, 제공된다. 다른 관점에서 상기 반응기는 일반적으로 전술한 도면들의 것과 유사하며 상기 전술한 도면들의 반응기와 유사하게 동작된다. 전술한 도면들의 것과 비교된, 이 버 전을 통한 관에 생존하는 수중 유기체들의 가능성은, 당연히 증가된다는 것이 이해될 것이다. 하지만, 보다 작은 펌프들이 이용가능한 특정 경우들에 있어서 바람직할 수 있는 상기 반응기를 통한 물을 포싱(forcing)하기 위해 보다 작은 에너지를 필요로 하게 된다는 점이 또한 이해될 것이다.

도 5에 예증된 실시예는 가장 단순화하여 도시된 도면이다. 그것에서, 도 2의 것들에 해당하는 참조 번호는 해당 컴포넌트들을 표시하기 위해 접미사 b로 다시 제시된다. 도 5의 실시에서의 유입 도관(108b)은 일정한 다면의 제1 부분(109)과 테이퍼된 단면의 최종 부분(111)을 갖는다. 상기 후자 부분(latter part)은 이 지점에서 단면의 급속한 증가로, 상기 유입 도관(146b)의 내부 단말로 유출시킨다. 베인들(118b)은 상기 반응 챔버로의 엔트리 지점에 위치된다. 이 실시예에 있어서, 이 지점에서 추가되는 외부 전해력(electrolytic force)은 없으며 따라서 상기 반응 챔버에 존재하는 전극은 없다. 하지만 전기 방식용 전극(154a)은 상기 테이퍼된 도관(111)을 통해 상기 반응 챔버로의 물의 엔트리 상에 일어나는 캐비테이션에 의해 발생된 임의의 부식성 기체들과 반응하여 중화시키기 위해, 도시되지 않은 변압기/정류기에 의해 제공 및 공급된다. 오존 또는 수중 유기체들에 치명적 효과로 작용할 수 있는 다른 적당한 기체의 공급은 상기 도관(146b)의 원주 주위에 이격된 엔트리 포트들(153b)에 원-웨이 밸브들(152b)을 가진 튜브들을 통해 공급된다.

본 발명의 이점들 중에서, 종래기술의 수처리와의 관계에 있어서, 그것의 유효성, 간편성, 이동 부분들의 부재 또는 외부로 추가된 유해 물질들, 경량 및 조밀함, 원래 장비 또는 역-핏팅(retro-fitting)에 의한 쉬운 설치, 최저 유지, 유지 없이 오랜 기간 동안 작동하기 위한 성능, 안전성, 및 경제성이 있다.

상기 명세서는 본 발명의 특정 실시예들을 설명하나, 다양한 변형이 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않고 만들어질 수 있음을 통상의 지식을 가진 자에게 또한 명백해 질 것이다.

Claims (28)

1. 긴 도관 시스템을 통해 수중 유기체들로 오염된 오픈 워터 바디(open body of water)로부터 물을 펌핑하는 단계로서, 상기 물은 상기 시스템에서 동일한 용적 유속(volumetric flow)을 가지며, 상기 시스템의 임의의 지점에서, 압력수두(pressure head)와 속력수두(velocity head)를 갖는, 단계; 및

   상기 물을 선박의 밸러스트 탱크(ballast tank)로 향하게 하는 단계를 포함하며,

   상기 물에서의 상기 압력수두는 제1 지점에서 상기 물의 속도수두를 증가시킴으로써 상기 시스템의 제1 지점에서 대기압 이하의 수준으로 떨어지도록 직경이 변화하는 도관 시스템을 통해 상기 물을 펌핑하는, 다량의 물에 존재하는 수중 유기 오염물을 감소시키기 위한 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 물은 대기압 이하의 증기압을 가지며, 상기 제1 지점에서 상기 물에서의 상기 압력수두는 상기 증기압 아히의 수준으로 떨어지게 되며, 이로써 사기 제1 지점에서 상기 물에서의 캐비테이션(cavitation)을 일으키는, 다량의 물에 존재하는 수중 유기 오염물을 감소시키기 위한 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 도관 시스템은 업스트림 단(upsteam end)과 다운스트림 단(downstream end)을 가지며, 상기 제1 지점은 상기 직경이 상기 제1 지점의 다운스트림 바로 가까이에 급속히 증가하는 위치에서 상기 도관 시스템에 위치되는, 다량의 물에 존재하는 수중 유기 오염물을 감소시키기 위한 방법.
4. 제 1 항에 이어서, 헬리컬 스월링 모션(herical swirling motion)을 주는 단계를 더 포함하는, 다량의 물에 존재하는 수중 유기 오염물을 감소시키기 위한 방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 헬리컬 스월링 모션이 전환되도록(conversing) 만들어지는, 다량의 물에 존재하는 수중 유기 오염물을 감소시키기 위한 방법.
6. 제 1 항에 있어서, 제2 지점에서 상기 물의 상기 속도수두를 증가시킴으로써 상기 시스템의 제2 지점에서 대기압 이하의 수준으로 떨어지도록 상기 물에서의 상기 압력수두를 야기하는 단계를 더 포함하는, 다량의 물에 존재하는 수중 유기 오염물을 감소시키기 위한 방법.
7. 제 6 항에 이어서, 상기 물은 대기압 이하의 증기압을 가지며, 상기 제2 지점에서 상기 압력수두는 상기 증기압 이하의 수준으로 떨어지도록 야기되며, 이로써 상기 제2 지점에서 상기 물에서의 캐비테이션을 일으키는, 다량의 물에 존재하는 수중 유기 오염물을 감소시키기 위한 방법.
8. 제 1 항에 있어서, 전력이 인가되는 전극들 위로 통과하는 물을 포싱하는(forcing) 단계를 더 포함하는, 다량의 물에 존재하는 수중 유기 오염물을 감소시키기 위한 방법.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 전력은 전기적 힘에 민감한 유기체들에서 전기적 반응의 약화를 생성하기에 충분한 수준으로 상승되는, 다량의 물에 존재하는 수중 유기 오염물을 감소시키기 위한 방법.
10. 제 8 항에 있어서, 상기 물은 용해된 기체들을 포함하며, 거품이 이는 약간의 상기 용해된 기체들을 야기하기에 충분한 수준으로 상기 전력을 상승시키는 단계를 더 포함하는, 다량의 물에 존재하는 수중 유기 오염물을 감소시키기 위한 방법.
11. 제 1 항에 있어서, 부식성의 기체들과 반응하는 다수의 금속 전극들 위로 통과하는 물을 야기하는 단계, 및 그러한 전극 물질과의 반응에 의해 상기 기체들의 중화를 야기하기에 충분한 그러한 전극들에 전력을 인가하는 단계를 더 포함하는, 다량의 물에 존재하는 수중 유기 오염물을 감소시키기 위한 방법.
12. 제 1 항에 있어서, 압력하의 기체를 상기 물로 유입하는 단계를 더 포함하는, 다량의 물에 존재하는 수중 유기 오염물을 감소시키기 위한 방법.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 기체는 오존, 이산화탄소 및 배기 기체로 이루어진 하나의 그룹인, 다량의 물에 존재하는 수중 유기 오염물을 감소시키기 위한 방법.
14. 제 1 항에 있어서, 상기 도관 시스템은 오리피스를 규정하는 제거가능한 환형(annular)의 디스크를 포함하며, 상기 도관 시스템으로부터 상기 환형의 디스크를 제거하는 단계, 및 그것을 대용식 환형의 디스크로 대체하는 단계를 더 포함하는, 다량의 물에 존재하는 수중 유기 오염물을 감소시키기 위한 방법.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 환형의 디스크는 스테인레스 강으로 형성되는, 다량의 물에 존재하는 수중 유기 오염물을 감소시키기 위한 방법.
16. 제 14 항에 있어서, 상기 환형의 디스크는 세라믹 물질로 형성되는, 다량의 물에 존재하는 수중 유기 오염물을 감소시키기 위한 방법.
17. 업스트림 단(upstream end)과 다운스트림 단(downstream end)을 가지고, 일정한 용적 유속으로 물이 흐르도록 구성된 긴 도관 시스템을 포함하며,

    상기 도관 시스템은,

    일반적으로 절두원추(frusta-conicla) 형태를 가지며, 제1 직경을 갖는 제1 개구(opening)를 규정하는 다운스트림 단(downstream end), 및 상기 제1 직경보다 큰 제2 직경을 갖는 제2 개구를 규정하는 업스트림 단(upstream end)을 가지는 제1 테이퍼된 부분; 및

    상기 제1 직경보다 큰 제3 직경으로 된 일반적으로 원통 형태를 가지는 제1 반응기 부분으로서, 방사형으로 배치된 커넥터에 의해 상기 제1 테이퍼된 부분의 상기 다운스트림 단에 연결되어, 상기 도관 시스템의 직경이 상기 테이퍼된 부분의 상기 제1 개구의 다운스트림을 급속히 증가시키는 제1 반응기 부분을 포함하며,

    상기 제1 직경이 상기 도관 시스템을 통해 다운스트림으로 흐르는 물에 캐비테이션(cavitation)을 일으키도록 크기 조절된, 워터 바디 속의 수중 유기체들을 감소시키기 위한 장치.
18. 제 17 항에 있어서, 상기 제1 직경보다 작은 직경을 갖는 오리피스를 규정하는 환형의 디스크를 더 포함하며, 상기 디스크는 상기 제1 테이퍼된 부분과 상기 제1 반응기 부분 사이의 위치로부터, 각각 볼트 조임과 볼트 풀림에 의해, 삽입 및 제거되도록 적응되는, 워터 바디 속의 수중 유기체들을 감소시키기 위한 장치.
19. 제 18 항에 있어서, 상기 디스크는 스테인레스 강으로 만들어지는, 워터 바디 속의 수중 유기체들을 감소시키기 위한 장치.
20. 제 18 항에 있어서, 상기 디스크는 세라믹 물질로 만들어지는, 워터 바디 속의 수중 유기체들을 감소시키기 위한 장치.
21. 제 17 항에 있어서, 상기 반응기 부분의 내부는 피팅(pitting)에 의한 손상을 줄이는 물질로 라이닝되는, 워터 바디 속의 수중 유기체들을 감소시키기 위한 장치.
22. 제 18 항에 있어서, 상기 제1 개구를 통해 통과하는 물에 헬리컬 흐름을 주기 위한 수단을 더 포함하는, 워터 바디 속의 수중 유기체들을 감소시키기 위한 장치.
23. 제 17 항에 있어서, 상기 제1 개구를 통해 통과하는 물에 헬리컬 흐름을 주기 위해 구성된 베인들(vanes)을 더 포함하는, 워터 바디 속의 수중 유기체들을 감소시키기 위한 장치.
24. 제 23 항에 있어서, 상기 베인들은 헬리컬 경로에 고정되어 경사지는, 워터 바디 속의 수중 유기체들을 감소시키기 위한 장치.
25. 제 17 항에 있어서, 상기 도관 시스템 내에 흐르는 물에서의 전류를 유도하기 위해 구성된 상기 도관 시스템 내에 위치된 적어도 한 쌍의 전극들을 더 포함하는, 워터 바디 속의 수중 유기체들을 감소시키기 위한 장치.
26. 제 17 항에 있어서, 외부 기체를 상기 물로 들여오기 위해 적응된 포트들을 더 포함하는, 워터 바디 속의 수중 유기체들을 감소시키기 위한 장치.
27. 제 25 항에 있어서, 상기 전극들은 부식성의 기체들을 형성하기 위해 상기 물에 용해된 광물들(minerals)과 반응하는 물질로 형성되는, 워터 바디 속의 수중 유기체들을 감소시키기 위한 장치.
28. 제 17 항에 있어서, 상기 도관 시스템은,

    일반적으로 절두원추(frusta-conicla) 형태를 가지며, 제3 직경을 갖는 제3 개구(opening)를 규정하는 다운스트림 단(downstream end), 및 상기 제3 직경보다 큰 제4 직경을 갖는 제4 개구를 규정하는 업스트림 단(upstream end)을 가지는 제2 테이퍼된 부분; 및

    상기 제3 직경보다 큰 제5 직경으로 된 일반적으로 원통 형태를 가지는 제2 반응기 부분으로서, 방사형으로 배치된 커넥터에 의해 상기 제2 테이퍼된 부분의 상기 다운스트림 단에 연결되어, 상기 도관 시스템의 직경이 상기 제2 테이퍼된 부분의 상기 제3 개구의 다운스트림을 급속히 증가시키는 제1 반응기 부분을 포함하며,

    상기 제2 테이퍼된 부분이 상기 제1 반응기 부분에 연결되며, 상기 제3 직경이 상기 도관 시스템을 통해 다운스트림으로 흐르는 물에 캐비테이션(cavitation)을 일으키도록 크기 조절된, 워터 바디 속의 수중 유기체들을 감소시키기 위한 장 치.

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