JP4272669B2 - 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、船舶の既設のバラスト水系配管に容易に組み込んで、バラスト水中に含まれる水生生物を殺滅することのできる船舶バラスト水の処理装置に関する。

原油やコンテナ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、原油やコンテナ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３０〜４０億トンと推計されている。

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。

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、プランクトン等の水生生物を含む水を物理的に処理する手法としては、バラスト水に対してオゾンガスを注入することにより、バラスト水中の水生生物を殺菌あるいは除菌する技術が特許文献１に開示されている。

また、水生生物が含まれた水を高圧のポンプによりスリット板に通過させ、水生生物を機械的に破壊して殺滅する技術が特許文献２に開示されている。

しかし、いずれにも実際の船舶に如何に搭載してバラスト水を処理するかについての具体的な開示はない。
特開２００４−１６０４３７号公報 特開２００３−２００１５６号公報

本発明は、船舶の既設のバラスト水系配管に容易に組み込んで、バラスト水中に含まれる水生生物を殺滅することのできる実用的な船舶バラスト水の処理装置を提供することを課題とする。

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）
船舶内に取り込まれたバラスト水を第１のバラストポンプによってバラストタンクに移送するバラスト水系配管から分岐された分岐管に、
前記バラスト水中から大きな夾雑物を取り除くプレフィルタユニットと、
前記バラスト水中に、オゾン発生器によって生成されたオゾンを混入させるオゾン混合装置と、
前記バラスト水を前記第１のバラストポンプよりも高圧で吐出する第２のバラストポンプと、
前記第２のバラストポンプの二次側に設けられ、前記バラスト水を通過させることにより、該バラスト水中の水生生物を剪断力によって破壊するための複数のスリット状の開口を有するスリット板と、
前記スリット板の二次側に設けられ、前記オゾン混合装置によってオゾンが混入されたバラスト水中から未溶解オゾンを脱気するための脱気槽とを設け、
前記脱気槽から排出された脱気後のバラスト水を前記バラスト水系配管に返送するように構成し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）
前記脱気槽から排出されたバラスト水を前記バラスト水系配管に流入させる管の途中からバラスト水を前記オゾン混合装置の一次側に返送して循環させる返送管を設けると共に、前記スリット板よりも二次側のライン中に所定圧以上の圧力が加わった場合に開弁する安全弁を前記返送管に設けたことを特徴とする請求項１記載の船舶バラスト水の処理装置。

（請求項３）
前記脱気槽によってバラスト水中から分離されたオゾンを分解して大気中に排出する排オゾン分解塔を有することを特徴とする請求項１又は２記載の船舶バラスト水の処理装置。

（請求項４）
前記バラスト水系配管中の前記バラストタンク内のバラスト水を排出する排出管に、バラスト水中の臭素酸化物を含むオキシダントを活性炭により除去する除去装置を設けたことを特徴とする請求項１、２又は３記載の船舶バラスト水の処理装置。

本発明によれば、船舶の既設のバラスト水系配管に容易に組み込んで、バラスト水中に含まれる水生生物を殺滅することのできる実用的な船舶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について図面を用いて説明する。

図１は本発明に係る船舶バラスト水の処理装置が設けられた船舶の主要部の概略を平面視で示す構成図、図２は側面視で示す構成図、図３は図１中のａ−ａ線断面図である。ここでは船舶としてコンテナを積載するコンテナ船を例示している。図中、１は船体、２は船体１の船首付近に配設されたバラストタンク、１００はコンテナを収容する荷室、２００は機関室である。

各バラストタンク２には、船底部付近に設けられたシーチェスト３から、バラストポンプ（第１のバラストポンプ）４の運転によってバラスト水（海水又は淡水）が取り込まれる。バラスト水には、動物プランクトン、植物プランクトン、細菌類などの水生生物が含まれている。バラストポンプ４は、シーチェスト３から船体１内にバラスト水を取り込む取水管５に設けられており、その一次側（バラストポンプ４の手前側）にはストレーナー６が介設されている。

このストレーナー６は、バラストポンプ４に流入するバラスト水中の比較的大きな夾雑物を取り除くためのものであり、例えば５〜１０ｍｍφ、好ましくは８ｍｍφの穴が、５〜１５ｍｍピッチ、好ましくは１１ｍｍピッチで開いているものを使用することができる。

７は船体１を横断するように配設された排水管であり、両端が船体１の両側部にそれぞれ設けられた排水口８、８’に接続されている。バラストポンプ４の二次側（出口側）の取水管５’は、この排水管７の中途部に接続されている。

９はバラスト水を移送する主配管であり、その一端は上記排水管７の中途部に接続されている。その他端には、各バラストタンク２の注水及び排水を行うべく各バラストタンク２内に配設された注排水ノズル１０がそれぞれ接続されている。

１１は各バラストタンク２内のバラスト水を、バラストポンプ４の運転によって船体１外部に排水するために使用するバイパス管であり、主配管９とバラストポンプ４の一次側（入口側）の取水管５との間を接続するように配設されている。

なお、符号１２ａ〜１２ｉの構成部品は開閉弁である。

かかるバラスト水系配管によって各バラストタンク２にバラスト水を注水する場合、開閉弁１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｅ、１２ｆ、１２ｈをそれぞれ開状態、開閉弁１２ｄ、１２ｇ、１２ｉをそれぞれ閉状態とした後、バラストポンプ４を運転させ、シーチェスト３から取水管５、５’を介してバラスト水を取水する。シーチェスト３から取水管５に流入したバラスト水は、ストレーナー６によって大きなゴミが取り除かれた後、排水管７を通って主配管９に流入する。主配管９に流入したバラスト水は、各バラストタンク２内に設けられた注排水ノズル１０から各バラストタンク２内に注水される。

また、各バラストタンク２内のバラスト水を排水する場合、今度は、開閉弁１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ、１２ｆ、１２ｇ、１２ｉを開状態、開閉弁１２ａ、１２ｅ、１２ｆを閉状態とした後、バラストポンプ４を運転させると、各バラストタンク２内のバラスト水は、注排水ノズル１０から主配管９、バイパス管１１、取水管５、５’、ストレーナー６、バラストポンプ４を通って排水管７に流入し、船体１の両側部の排水口８、８’から外部に排水される。

かかる既設のバラスト水系配管に、本発明に係る船舶バラスト水の処理装置１３が設けられる。

処理装置１３は、以上説明したバラスト水系配管の排水管７の中途部から分岐された分岐管１３１に、順次、プレフィルタユニット１３２、オゾン混合装置１３３、バラストポンプ（第２のバラストポンプ）１３４、スリット板１３５及び脱気槽１３６が介設されている。

分岐管１３１は、排水管７にそれぞれ接続された取水管５’と主配管９との間の排水管７から分岐され、その他端は、脱気槽１３６から排出されたバラスト水を再び排水管７に返送するべく、上記分岐部分と主配管９との間の排水管７に接続されている。

プレフィルタユニット１３２は、並列に接続された複数のフィルタ１３２ａ（図１では４つを示す。）により構成されており、取水管５に設けられたストレーナー６では除去しきれずに処理装置１３に取り込まれた夾雑物をバラスト水中から取り除く。特に、バラスト水が後段に設けられたスリット板１３５のスリット状の開口を通過する際に目詰まりを起こすことがないように、各フィルタ１３２ａのメッシュは、ストレーナー６よりも微細なフィルタが使用され、例えば２００〜３００μｍ、好ましくは２５０μｍのメッシュのフィルタが使用される。

複数のフィルタ１３２ａは、そのうちのいずれか１つを予備として、残りのフィルタ１３２ａによりバラスト水中から夾雑物を取り除き、その間に予備の１つのフィルタ１３２ａの逆洗を行うことにより目詰まりを解消させるように動作させることが好ましい。複数のフィルタ１３２ａのうちで予備として逆洗するフィルタ１３２ａを定期的に交代することで、長期に亘って目詰まりなく連続運転することができる。

オゾン混合装置１３３は、プレフィルタユニット１３２を通過したバラスト水に、オゾン発生器１３３ａによって生成されたオゾンを混入させる。オゾン発生器１３３ａには、無声放電型、紫外線照射型等を用いることができ、図２に示すように、船体１内の船尾に配置され、図示しないポンプによって移送管１３３ｂを介してオゾン混合装置１３３に移送されるようになっている。

このオゾン混合装置１３３は、プレフィルタユニット１３２を通過した後の分岐管１３１’中を移送されるバラスト水とオゾンもしくはオゾンと酸素の混合気体とを気液混合する気液混合装置（オゾンインジェクター）を用いた例を示しているが、バラスト水中に所定濃度のオゾンを混入させることができるものであれば特に問わない。例えば、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することもできる。また、予めバラスト水中に所定の濃度となるようにオゾンもしくはオゾンと酸素の混合気体を混入させたオゾン水を作成しておき、このオゾン水を、プレフィルタユニット１３２を通過した後の分岐管１３１’中を移送されるバラスト水に所定の割合となるように混合させることにより、バラスト水に所定濃度のオゾンが混入されるようにしてもよい。

このバラスト水中へのオゾンの混入によって、バラスト水中の水生生物の殺菌が行われる。バラスト水中のオゾン濃度は、殺菌効果を発揮する上で、最大で５ｐｐｍ（ｇオゾン／ｍ³バラスト水）とすることが好ましい。５ｐｐｍを超えるようになると、オゾンによってバラストタンク２等の腐食が懸念されるようになる。より好ましくは０．５〜５ｐｐｍの範囲とすることである。

分岐管１３１’中のバラスト水は、バラストポンプ１３４の運転によって移送される。このバラストポンプ（第２のバラストポンプ）１３４は、取水管５に介設されたバラストポンプ（第１のバラストポンプ）４の吐出圧力よりも高圧に設定されており、高圧のバラスト水をその二次側に配設されたスリット板１３５に向けて吐出するようになっている。例えば、第１のバラストポンプ４には、６００ｍ³／ｈ、０．２５ＭＰａのポンプが使用され、第２のバラストポンプ１３４には、３００ｍ³／ｈ、１．３５ＭＰａのポンプが使用される。

スリット板１３５は、オゾン混合装置１３３によってオゾンが混入されたバラスト水を高圧で通過させることにより、バラスト水中の水生生物を更に剪断力によって破壊する。

このスリット板１３５の詳細を図４〜図８に示す。

図４は、分岐管１３１’内のスリット板１３５を示す断面図、図５は、図４のｂ−ｂ線断面図であり、これらに示すように、スリット板１３５は分岐管１３１’の内部に、該分岐管１３１’の流路全体を塞ぐようにして配設されている。

スリット板１３５には複数のスリット状の開口１３５ａが形成されている。開口１３５ａの開口幅は、バラスト水中の水生生物を剪断力によって破壊する効果が充分に発揮され得る幅に設定されるが、好ましくは２００μｍ〜５００μｍとすることである。

分岐管１３１’内を移送されるバラスト水は、バラストポンプ１３４によってこのスリット板１３５に向かって高圧で圧送される。圧送されたバラスト水は乱流状態のままスリット板１３５のスリット状の開口１３５ａを通過しようとし、この開口１３５ａを通過する際に剪断現象が生じることで、バラスト水中の水生生物を破壊して殺滅する。

かかる剪断力による破壊、殺滅効果をより発揮させるために、スリット板１３５は、バラスト水の流れ方向に対して直交する方向に取り付けることが好ましい。

また、スリット板１３５は、分岐管１３１’内に密接して取り付けられるが、図示しないが、容易に取り外し可能として洗浄することができるように、フランジ等によって分岐管１３１’に介設することが好ましい。

スリット板１３５に形成される複数のスリット状の開口１３５ａの形状は、図５に例示するように、細長い長方形状からなるものが好ましい態様として挙げられる。開口１３５ａの本数は特に限定されず、バラスト水の圧力損失、剪断現象の発生状況に応じて適宜設定される。

なお、各開口１３５ａは、図５に示すように全て同じ長さに形成してもよいが、図６に示すように、分岐管１３１’の断面形状に合わせて、中央部の開口１３５ａを長く、端部に行くほど短く形成してもよい。

また、各開口１３５ａの形状は直線状に限らず、図７に示すように曲線状でもよい。図７は曲線状の一例である円弧状に配置した態様を示している。

更に、分岐管１３１’内に配設されるスリット板１３５の枚数は１枚に限らず、複数枚を間隔をおいて配設してもよい。図８は分岐管１３１内に２枚のスリット板１３５Ａ、１３５Ｂを配設した例を示している。このように複数枚のスリット板１３５を配設する場合、各スリット板１３５のそれぞれ開口１３５ａの幅、大きさ、本数、形状を異ならせることが好ましい。これにより、剪断現象をより一層効果的に発揮させることができ、バラスト水中の水生生物の破壊、殺滅効果をより向上させることができる。

このようにして、分岐管１３１’内を移送されるバラスト水中の水生生物は、オゾン混合装置１３３によるバラスト水中へのオゾン混入及びスリット板１３５による剪断力によって殺滅される。

脱気槽１３６は、スリット板１３５を通過したバラスト水中から未溶解オゾンを脱気、分離する。これによって、バラストタンク２等に未溶解オゾン含有のバラスト水が移送されることが防止され、バラストタンク２等の腐食が避けられる。

脱気槽１３６によってバラスト水中から分離されたオゾンを含むガスは、脱気槽１３６から大気排出される。この排出ラインには、排オゾンを分解するための排オゾン分解塔１３７を設けておき、この排オゾン分解塔１３７によって排ガス中のオゾンを分解した後に、船体１のデッキ上から大気中に排出することが好ましい。

脱気槽１３６によって未溶解オゾンを含むガスが脱気、分離されたバラスト水は、再び排水管７に返送される。分岐管１３１’と排水管７とが接続される２箇所の分岐部分の間には、開閉弁１３ａが設けられており、この開閉弁１３ａが閉じられることにより、取水管５から取り込まれたバラスト水が分岐管１３１側に流入されるようになっている。

また、分岐管１３１’の流入端付近及び流出端付近にも、それぞれ開閉弁１３ｂ、１３ｃが設けられ、取水管５、５’から排水管７に移送されたバラスト水を処理装置１３に流入させるか否かを切り替えるようになっている。

かかる処理装置１３によってバラスト水の処理を行う場合、開閉弁１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｅ、１２ｆ、１２ｈ、１３ｂ、１３ｃをそれぞれ開状態、開閉弁１２ｄ、１２ｇ、１２ｉ、１３ａをそれぞれ閉状態とした後、バラストポンプ４を運転させ、シーチェスト３から取水管５を介してバラスト水を取水する。シーチェスト３から取水管５に流入したバラスト水は、ストレーナー６によって大きなゴミが取り除かれた後、排水管７から分岐管１３１に流入し、プレフィルタユニット１３２によって夾雑物が除去された後、オゾン混合装置１３３によってオゾンが混入され、バラストポンプ１３４の運転によって高圧でスリット板１３５に向けて吐出されることによって水生生物が破壊、殺滅される。その後、脱気槽１３６で未溶解オゾンが脱気、分離されたバラスト水が、再び排水管７に返送され、主配管９を通って各バラストタンク２内に設けられた注排水ノズル１０から各バラストタンク２内に注水される。

これによって、各バラストタンク２内には、水生生物が殺滅されたバラスト水が貯留されることになる。処理装置１３は、排水管７に分岐管１３１の一端及び１３１’の一端をそれぞれ接続し、その２箇所の分岐部分の間に開閉弁１３ａを介設するだけで設置可能であるため、既設のバラスト水系配管に簡単に装備することができる。

なお、第１のバラストポンプ４は既設のポンプであり、これはシーチェスト３から取水したバラスト水を各バラストタンク２に移送するに必要十分な吐出圧力を有していればよいため、前述したように、処理装置１３内に配設される第２のバラストポンプ１３４に比べて吐出圧力は小さい。そして、この第１のバラストポンプ４の運転によりバラスト水を各バラストタンク２に移送するために使用される排水管７及び主配管９等の既設のバラスト水系配管は、この第１のバラストポンプ４の吐出圧力に応じた耐圧を有するように設計されている。

これに対し、第２のバラストポンプ１３４は、第１のバラストポンプ４よりも高圧であるため、バラスト水を第２のバラストポンプ１３４を運転させて処理装置１３によって処理する際、第２のバラストポンプ１３４の高い吐出圧が、第１のバラストポンプ４の吐出圧に応じて比較的低圧に設計されている既設のバラスト水系配管に掛かることになる。このため、処理装置１３には、脱気槽１３６から排出されたバラスト水を既設のバラスト水系配管の排水管７に流入させる管の途中から、バラスト水をオゾン混合装置１３３の一次側に返送して循環させる返送管１３８を設けると共に、スリット板１３５よりも二次側（下流側）のライン１３１”中に所定圧以上の圧力が加わった場合に開弁する安全弁１３ｄを返送管１３８に設けておくことが好ましい。

これにより、第２のバラストポンプ１３４の運転中に、何らかの原因によってスリット板１３５の二次側（下流側）のライン中の圧力が、既設のバラスト水系配管の設計耐圧よりも高くなると、安全弁１３ｄが開弁して、脱気槽１３６から排出されたバラスト水の一部を返送管１３８を通してオゾン混合装置１３３の一次側に返送させて循環させ、既設のバラスト水系配管に設計耐圧を超える高い吐出圧が掛かることを回避することができる。

また、これに加えて、処理装置１３の分岐管１３１’、１３１”は、少なくとも第２のバラストポンプ１３４とスリット板１３５とを繋ぐ部位のみが、第２のバラストポンプ１３４の吐出圧力に応じた高い耐圧を有していれば済み、必ずしも分岐管１３１の全体の設計耐圧を第２のバラストポンプ１３４の吐出圧力に応じて高くする必要がなくなる。

安全弁１３ｄは、例えばスリット板１３５の二次側にバラスト水の圧力を計測する図示しない圧力センサを設けておき、その計測値が所定値以上となった場合に開弁動作するように構成しておくことができる。

処理装置１３には、該処理装置１３によって処理されたバラスト水を各バラストタンク２から排水管７の各排水口８、８’から船体１の外部に排出する際にバラスト水中の臭素酸化物を含むオキシダントを活性炭により除去する除去装置１３９を設けておくことが好ましい。除去装置１３９により、処理済みバラスト水中に含まれる有害なオキシダント等の酸化性物質（例えば臭素酸化物）を除去できる。

図１では、２つの活性炭槽１３９ａ、１３９ａが並列に設けられており、それらが排水管７に接続された配管１３９ｂに介設されている。配管１３９ｂは、排水管７からバラスト水を取り込み、活性炭槽１３９ａ、１３９ａを通過させた後、再び排水管７に返送するように設けられている。配管１３９ｂの２箇所の接続部分の間には開閉弁１３ｅが設けられており、この開閉弁１３ｅが閉じられることにより、排水管７内を移送されるバラスト水が配管１３９ｂ側に流入し、除去装置１３９に移送されるようになっている。

この除去装置１３９において設けられる活性炭槽１３９ａは、何ら２つに限らない。また、除去装置１３９は、排水管７と主配管９との接続部位を挟んで、各排水口８、８側にそれぞれ配設しておき、活性炭処理済のバラスト水の排水を各排水口８、８’からそれぞれ行えるようにすることがより好ましい。

以上説明した実施形態では、オゾン混合装置１３３をプレフィルタユニット１３２とバラストポンプ（第２のバラストポンプ）１３４の間の分岐管１３１’に介設することで、オゾン混入後のバラスト水をスリット板１３５に移送するようにしたが、オゾン混合装置１３３はスリット板１３５の二次側（排出側）に介設し、スリット板１３５を通過した後のバラスト水に対してオゾンを混入するようにしてもよい。

本発明に係る船舶バラスト水の処理装置が設けられた船舶の主要部の概略を平面視で示す構成図 本発明に係る船舶バラスト水の処理装置が設けられた船舶の主要部の概略を側面視で示す構成図 図１中のａ−ａ線断面図 分岐管内のスリット板を示す断面図 図４のｂ−ｂ線断面図 スリット板の開口の他の態様を示す断面図 スリット板の開口の更に他の態様を示す断面図 分岐管内のスリット板の他の態様を示す断面図

符号の説明

１：船体
２：バラストタンク
３：シーチェスト
４：バラストポンプ（第１のバラストポンプ）
５：取水管
６：ストレーナー
７：排水管
８：排水口
９：主配管
１０：注排水ノズル
１１：バイパス管
１２ａ〜１２ｉ：開閉弁
１３：処理装置
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｅ：開閉弁
１３ｄ：安全弁
１３１：分岐管
１３２：プレフィルタユニット
１３２ａ：フィルタ
１３３：オゾン混合装置
１３３ａ：オゾン発生器
１３３ｂ：移送管
１３４：バラストポンプ（第２のバラストポンプ）
１３５、１３５Ａ、１３５Ｂ：スリット板
１３５ａ：スリット状の開口
１３６：脱気槽
１３７：排オゾン分解塔
１３８：返送管
１３９：除去装置
１３９ａ：活性炭槽
１３９ｂ：配管
１００：荷室
２００：機関室

Claims (4)

1. 船舶内に取り込まれたバラスト水を第１のバラストポンプによってバラストタンクに移送するバラスト水系配管から分岐された分岐管に、
   前記バラスト水中から大きな夾雑物を取り除くプレフィルタユニットと、
   前記バラスト水中に、オゾン発生器によって生成されたオゾンを混入させるオゾン混合装置と、
   前記バラスト水を前記第１のバラストポンプよりも高圧で吐出する第２のバラストポンプと、
   前記第２のバラストポンプの二次側に設けられ、前記バラスト水を通過させることにより、該バラスト水中の水生生物を剪断力によって破壊するための複数のスリット状の開口を有するスリット板と、
   前記スリット板の二次側に設けられ、前記オゾン混合装置によってオゾンが混入されたバラスト水中から未溶解オゾンを脱気するための脱気槽とを設け、
   前記脱気槽から排出された脱気後のバラスト水を前記バラスト水系配管に返送するように構成したことを特徴とする船舶バラスト水の処理装置。
2. 前記脱気槽から排出されたバラスト水を前記バラスト水系配管に流入させる管の途中からバラスト水を前記オゾン混合装置の一次側に返送して循環させる返送管を設けると共に、前記スリット板よりも二次側のライン中に所定圧以上の圧力が加わった場合に開弁する安全弁を前記返送管に設けたことを特徴とする請求項１記載の船舶バラスト水の処理装置。
3. 前記脱気槽によってバラスト水中から分離されたオゾンを分解して大気中に排出する排オゾン分解塔を有することを特徴とする請求項１又は２記載の船舶バラスト水の処理装置。
4. 前記バラスト水系配管中の前記バラストタンク内のバラスト水を排出する排出管に、バラスト水中の臭素酸化物を含むオキシダントを活性炭により除去する除去装置を設けたことを特徴とする請求項１、２又は３記載の船舶バラスト水の処理装置。