JP4263704B2 - 船舶バラスト水の処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、船舶バラスト水の処理装置に関し、詳しくは、噴流とキャビテーションという効果的な機械的殺滅方法とオゾン処理方法を組み合わせることにより、効率的に船舶バラスト水を処理する装置に関する。

原油等を輸送する貨物用船舶には、航行時の船体の安定性を保つためにバラストタンクが設けられている。通常、原油等が積載されていないときには、バラストタンク内をバラスト水で満たし、原油等を積み込む際にバラスト水を排出することにより、船体の浮力を調整し、船体を安定化させている。

このようにバラスト水は、船舶の安全な航行のために必要な水であり、通常、荷役を行う港湾の海水が利用される。その量は、世界的にみると年間１００億トンを超えるといわれている。

ところで、バラスト水中には、それを取水した港湾に生息する水生生物が混入しており、船舶の移動に伴い、これら水生生物が同時に異国に運ばれることになる。

従って、もともとその海域には生息していなかった生物種が、既存生物種に取って代わるといった生態系の破壊が深刻化している。

このような背景の中、国際海事機関（ＩＭＯ）の外交会議において、船舶のバラスト水及び沈殿物の規制及び管理のための条約（以下、条約という）が採択され、バラスト水処理装置を用いたバラスト水管理の実施義務が２００９年以降の建造船から適用される予定となっている。

また、条約によりバラスト水の排出基準は、以下の表１に示すように定められている。

このため、バラスト水の排出時には外洋に存在する生物数の１００分の１程度まで除去あるいは殺滅することが必要となっている。

以上のような背景から、上記のような問題を解決できるバラスト水の処理技術の開発が急務となっている。

従来、水生生物を含む水を物理的に処理する手法としては、特許文献１に記載の技術が知られている。
特開２００３−２００１５６号公報

特許文献１は、バラスト水中に含まれる水生生物を高圧のバラストポンプによりスリット板を通過させて、水生生物を破壊して殺減する技術である。

しかし、特許文献１は、一般の水生生物に対しては一定の効果が得られるものの極めて微小な細菌類には効果が得られず、条約の基準を満足しない欠点がある。

これを解決するために、オゾンをバラスト水に添加することも考えられるが、高圧のバラスト水にオゾンを添加しようとすると、以下の問題があった。すなわち、バラストポンプの圧力は、機械的殺滅方法での△Ｐ（０．５〜１．０ＭＰａ）と各バラストタンクヘの送水に必要な圧力（０．２〜０．４ＭＰａ）が必要であるので、約１．５ＭＰａ程度のポンプ圧力となる。

一方、一般的なオゾン発生装置の吐出圧力は、最大でも０．２ＭＰａであるが、バラストポンプの吐出圧が高いため、オゾンの注入が困難であり、圧力を増加させると設備コストが上昇する問題がある。

そこで、本発明の課題は、設備コストを上昇させずにオゾンの注入を容易にし、一般の水生生物のみならず、極めて微小な細菌類も死滅させることができるバラスト水の処理装置を提供することにある。

本発明の他の課題は、以下の記載により明らかとなる。

上記課題は、以下の各発明によって解決される。

（請求項１）
水生生物を含むバラスト水を吸込配管を介して吸い込むと共に、該バラスト水を吐出配管を介して船舶のバラストタンクに圧送するバラストポンプと、
該吐出配管内に複数のスリット状で幅２００〜５００μｍの開口を有し、且つ該開口を水中の水生生物が通過しようとする際の剪断現象により破壊して殺減するスリット板を設け、
前記吐出配管のバラストポンプに近い側から前記水生生物を含むバラスト水を一部抜き出すと共に、減圧弁により圧力を下げて、再度前記吐出配管のバラストポンプから遠い側で前記スリット板の手前に戻すバイパス配管を設け、
該バイパス配管を介して抜き出したバラスト水にオゾンを添加し混合してオゾンを溶解する溶解装置を設け、且つ該溶解装置から送られるオゾン溶解液を前記吐出配管に戻す加圧ポンプを設けたことを特徴とする船舶バラスト水の処理装置。

（請求項２）
水生生物を含むバラスト水を吸込配管を介して吸い込むと共に、該バラスト水を吐出配管を介して船舶のバラストタンクに圧送するバラストポンプと、
該吐出配管内に複数のスリット状で幅２００〜５００μｍの開口を有し、且つ該開口を水中の水生生物が通過しようとする際の剪断現象により破壊して殺減するスリット板を設け、
前記該バラストポンプの吸込配管から前記水生生物を含むバラスト水を一部抜き出すと共に、再度前記吐出配管のバラストポンプから遠い側で前記スリット板の上流側に戻すバイパス配管を設け、
該バイパス配管を介して抜き出したバラスト水にオゾンを添加し混合してオゾンを溶解する溶解装置を設け、且つ該溶解装置から送られるオゾン溶解液を前記吐出配管に戻す加圧ポンプを設けたことを特徴とする船舶バラスト水の処理装置。

（請求項３）
水生生物を含むバラスト水を吸込配管を介して吸い込むと共に、該バラスト水を吐出配管を介して船舶のバラストタンクに圧送するバラストポンプと、
該吐出配管内に複数のスリット状で幅２００〜５００μｍの開口を有し、且つ該開口を水中の水生生物が通過しようとする際の剪断現象により破壊して殺減するスリット板を設け、
該バラストポンプの吐出配管における前記スリット板の下流側にオゾンを添加することを特徴とする船舶バラスト水の処理装置。

（請求項４）
水生生物を含むバラスト水を吸込配管を介して吸い込むと共に、該バラスト水を吐出配管を介して船舶のバラストタンクに圧送するバラストポンプと、
該吐出配管内に複数のスリット状で幅２００〜５００μｍの開口を有し、且つ該開口を水中の水生生物が通過しようとする際の剪断現象により破壊して殺減するスリット板を設け、
該バラストポンプの吸込配管にオゾンを添加することを特徴とする船舶バラスト水の処理装置。

本発明によれば、設備コストを上昇させずにオゾンの注入を容易にし、比較的形状の大きな水生生物のみならず、細菌類も死滅させることができるバラスト水の処理装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（第１の態様）
図１は本発明の第１の実施態様を示すフロー図であり、同図において、１は水生生物等を含むバラスト水をバラストタンク２に送るためのバラストポンプであり、３は吸込配管、４は吐出配管である。

本発明において、処理対象となるバラスト水には、例えば海水、淡水などが用いられ、かかるバラスト水には、動物プランクトン、植物プランクトン、細菌などの水生生物を含む。

５は吐出配管４内に設けられたスリット板であり、該スリット板５について、図２及び図３に基づいて説明する。図２はスリット板近傍の概略断面図であり、図３は図２のIII−III線概略断面図である。図２、３に示すように、スリット板５には複数のスリット５００、５００、・・が形成されている。

スリット５００の開口幅は、本発明の効果が充分に発揮されうる任意の幅に設定することができるが、好ましくは２００μm〜５００μmである。

バラスト水は、バラストポンプ１によりスリット板５に向かって吐出配管４内を圧送される。圧送されたバラスト水は乱流状態のままスリット板５のスリット５００を通過しようとする。該スリット５００を通過しようとする際の剪断現象が生じることで液中の水生生物を破壊して殺減する。

このスリット５００を通過する際、圧力損失△Ｐが０．５〜１．０ＭＰａ程度生じ、またバラストタンク２ヘの送水のための圧力（０．２〜０．４ＭＰａ）も必要であるため、バラストポンプ１はそれらの圧力を考慮すると、０．７〜１．４ＭＰａ程度のポンプ圧力が必要となる。

吐出配管４に取り付けられるスリット板５はバラスト水の流れ方向に対して、直交方向に取り付けることが剪断力を向上させる上で好ましい。

スリット板５は吐出配管４内に密接して取り付けられ、図示しないが、取り外し可能にして洗浄ができるようにする上でフランジ等によって取り付けることが好ましい。

スリット５００は、例えば図３に示すように細長な長方形状からなるものが好ましい態様として挙げられ、スリットの本数は格別限定されない。

スリット５００の長さは図３のように同じ長さでもよいが、図４のように中央部分の長さを長くしてもよい。

またスリット５００は直線状に限定されず、図５のように円弧状（曲線状の一例）でもよい。

さらにスリット板５の枚数は図２に示すように、１枚でもよいが、図６に示すように２枚のスリット板５a、５ｂを用いることもできる。その場合、スリット板５aのスリットの開口幅の大きさとスリット板５ｂのスリットの開口幅の大きさを変えることもできる。

本態様では、オゾンを０．７〜１．４ＭＰａ程度の高圧で圧送されるバラスト水に添加するためのバイパス配管６を設けている。６００はバラスト水を一部抜き出すための抜出部であり、該抜出部６００がバイパス配管６の始点であり、前記吐出配管４のバラストポンプ１に近い側に配置される。オゾンの注入のためのバイパス配管６の始点を前記吐出配管４に設けたのは、バラストポンプ１の保護（材質面、エア混入によるキャビテーション）を考慮したためである。

６０１は減圧弁であり、０．２〜０．４ＭＰａ程度に減圧される。減圧弁６０１の構造は特に限定されない。

６０２は抜き出したバラスト水にオゾンを添加し混合してオゾンを溶解する溶解装置である。６０３はオゾン発生機であり、６０４はオゾン供給管である。オゾン発生機６０３で発生したオゾンはオゾン供給管６０４を介して約０．２ＭＰa程度の圧力で溶解装置６０２に供給される。溶解装置６０２としては、気液混合可能であれば種々の装置を使用でき、例えばエジェクター、スタティックミキサー、ラインミキサーなどの静的混合機を使用できる。溶解装置６０２の圧力損失は０．２〜０．３ＭＰａの範囲が好ましい。

６０５は加圧ポンプであり、加圧ポンプ６０５を稼動させると、オゾンとバラスト水を吸引しつつ気液混合する。６０６は逆止弁であり、吐出配管４からの逆流を防止する。

オゾンの全バラスト水に対する注入率は、スリット板５によって殺減できない細菌類などを殺菌する上で、最大で５ｐｐｍ（ｇオゾン／ｍ³バラスト水）が好ましく、より好ましくは０．５〜５ｐｐｍの範囲である。

この態様において、バイパス配管６への流入量は最大で全バラスト水量の５０％が好ましく、より好ましくは２０〜５０％である。

以上のような構成を採用した結果、バイパス配管６によって一部を分岐させ、減圧弁６０１により圧力を下げることにより、オゾンを注入できるようになる。そして、分岐させることにより、エジェクター等の溶解装置６０２や加圧ポンプ６０５、逆止弁６０６の口径を小さくすることができる。

またオゾンを溶解させたバイパス配管内のバラスト水（海水など）をスリット板５の上流側に戻すことにより、スリット板５で再度オゾンが溶解されるため、相乗効果が期待できる。

（第２の態様）
この態様は、第１の態様と、バラスト水をバイパス配管６の方に抜き出す抜出部６００の位置が異なっている。即ち、図７に示すように、吸込配管３に抜出部６００を設けている。

バラストポンプ１の吸い込み側でヘッドＨがあり、加圧ポンプ６０５で吸引が行なえる場合に好適なフローである。

図７において、図１と同一の符号の部位は、同一の構成であるので、その説明を省略する。

オゾンの全バラスト水に対する注入率は、スリット板５によって殺減できない細菌類などを殺菌する上で、最大で５ｐｐｍ（ｇオゾン／ｍ³バラスト水）が好ましく、より好ましくは０．５〜５ｐｐｍの範囲である。

この態様において、バイパス配管６への流入量は最大で全バラスト水量の５０％が好ましく、より好ましくは２０〜５０％である。

第１の態様と比較すると、第１の態様の減圧弁６０１が不要になる上、容易にオゾン注入が行なえ、さらにオゾン発生装置の吐出圧を０．１ＭＰａ程度に下げることができるので好ましい。

（第３の態様）
次に、本発明の第３の態様を図８に基づいて説明する。

スリット板５は機械的殺滅装置であり、スリット板５を通過後の水生生物は、完全に殺滅されたもの、または死にかけているもの、あるいは生き残るものがあり、このうち死にかけているものや生き残るものはバラストタンク２内で再増殖する可能性がある。これらの再増殖を防止するため、スリット板５を通過後のバラスト水にオゾンを注入する。

スリット板５は圧力損失が大きいので、その下流側は圧力が低い。この態様は、従って、オゾンの注入が容易であるスリット板５の下流側にオゾンを添加するものである。

なお、図８において、図１と同一の符号の部位は、同一の構成であるので、その説明を省略する。

この態様において、死にかけている水生生物及び生き残っている水生生物の存在を明らかにするために、図９及び図１０に顕微鏡写真を示す。図９は植物プランクトンの例であり、図１０は動物プランクトンの例である。

図９の植物プランクトンにおいて、左側の３つの画像には、正常細胞（Normal cells）が示されており、右側の６つの画像はダメージを受けている細胞（Damaged cells）が示されている。

また図１０の動物プランクトンにおいて、左側の３つの画像には、正常個体（Normal individuals）が示されており、右側の４つの画像には、ダメージを受けている個体（Damaged individuals）が示されている。

（第４の態様）
次に、本発明の第４の態様を図１１に基づいて説明する。

バラストポンプ１の材質が耐オゾン性を有し、気液混入状態での使用が可能な場合（新造船への適用に多い）は、バラストポンプ１の吸い込み側にオゾンの注入が可能である。この態様はそのような場合に対応できる処理装置を提供するものである。

この態様では、オゾンの溶解という面では、バラストポンプ１とスリット板５での混合という相乗効果により、オゾン溶解効率を高めることが出来るので好ましい。

なお、図１１において、図１と同一の符号の部位は、同一の構成であるので、その説明を省略する。

本発明の第１の実施態様を示すフロー図 第１の実施態様に用いられるスリット板近傍の概略断面図 図２のIII−III線概略断面図 開口の他の形態を示す図 開口の他の形態を示す図 スリット板の他の形態を示す概略断面図 本発明の第２の実施態様を示すフロー図 本発明の第３の実施態様を示すフロー図 顕微鏡写真 顕微鏡写真 本発明の第４の実施態様を示すフロー図

符号の説明

１：バラストポンプ
２：バラストタンク
３：吸込配管
４：吐出配管
５、５a、５ｂ：スリット板
５００：スリット
６：バイパス配管
６００：抜出部
６０１：減圧弁
６０２：溶解装置
６０３：オゾン発生機
６０４：オゾン供給管
６０５：加圧ポンプ
６０６：逆止弁

Claims (4)

1. 水生生物を含むバラスト水を吸込配管を介して吸い込むと共に、該バラスト水を吐出配管を介して船舶のバラストタンクに圧送するバラストポンプと、
   該吐出配管内に複数のスリット状で幅２００〜５００μｍの開口を有し、且つ該開口を水中の水生生物が通過しようとする際の剪断現象により破壊して殺減するスリット板を設け、
   前記吐出配管のバラストポンプに近い側から前記水生生物を含むバラスト水を一部抜き出すと共に、減圧弁により圧力を下げて、再度前記吐出配管のバラストポンプから遠い側で前記スリット板の手前に戻すバイパス配管を設け、
   該バイパス配管を介して抜き出したバラスト水にオゾンを添加し混合してオゾンを溶解する溶解装置を設け、且つ該溶解装置から送られるオゾン溶解液を前記吐出配管に戻す加圧ポンプを設けたことを特徴とする船舶バラスト水の処理装置。
2. 水生生物を含むバラスト水を吸込配管を介して吸い込むと共に、該バラスト水を吐出配管を介して船舶のバラストタンクに圧送するバラストポンプと、
   該吐出配管内に複数のスリット状で幅２００〜５００μｍの開口を有し、且つ該開口を水中の水生生物が通過しようとする際の剪断現象により破壊して殺減するスリット板を設け、
   前記該バラストポンプの吸込配管から前記水生生物を含むバラスト水を一部抜き出すと共に、再度前記吐出配管のバラストポンプから遠い側で前記スリット板の上流側に戻すバイパス配管を設け、
   該バイパス配管を介して抜き出したバラスト水にオゾンを添加し混合してオゾンを溶解する溶解装置を設け、且つ該溶解装置から送られるオゾン溶解液を前記吐出配管に戻す加圧ポンプを設けたことを特徴とする船舶バラスト水の処理装置。
3. 水生生物を含むバラスト水を吸込配管を介して吸い込むと共に、該バラスト水を吐出配管を介して船舶のバラストタンクに圧送するバラストポンプと、
   該吐出配管内に複数のスリット状で幅２００〜５００μｍの開口を有し、且つ該開口を水中の水生生物が通過しようとする際の剪断現象により破壊して殺減するスリット板を設け、
   該バラストポンプの吐出配管における前記スリット板の下流側にオゾンを添加することを特徴とする船舶バラスト水の処理装置。
4. 水生生物を含むバラスト水を吸込配管を介して吸い込むと共に、該バラスト水を吐出配管を介して船舶のバラストタンクに圧送するバラストポンプと、
   該吐出配管内に複数のスリット状で幅２００〜５００μｍの開口を有し、且つ該開口を水中の水生生物が通過しようとする際の剪断現象により破壊して殺減するスリット板を設け、
   該バラストポンプの吸込配管にオゾンを添加することを特徴とする船舶バラスト水の処理装置。