JP2006021099A - 殺菌装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 薬剤を用いた場合のような弊害がなく、水生生物や細菌類に対して十分な死滅効果が得られる殺菌装置を得る。
【解決手段】 処理原水が所定速度で流れる処理室5と、該処理室5の上流側に設けられて該処理室5に導入される処理原水中の気泡を除去する気泡除去手段としての第1前室4a、第2前室4bと、前記処理室内を流れる処理原水に衝撃水圧を発生させて該処理原水中の水生生物及び細菌類の死滅処理をする衝撃水圧発生装置としての収束爆轟波発生装置2、を備えたものである。
【選択図】 図1
【解決手段】 処理原水が所定速度で流れる処理室5と、該処理室5の上流側に設けられて該処理室5に導入される処理原水中の気泡を除去する気泡除去手段としての第1前室4a、第2前室4bと、前記処理室内を流れる処理原水に衝撃水圧を発生させて該処理原水中の水生生物及び細菌類の死滅処理をする衝撃水圧発生装置としての収束爆轟波発生装置2、を備えたものである。
【選択図】 図1
Description
本発明は、例えば船舶のバラストタンクに供給するバラスト水、循環浴用水、プール水、下水処理汚泥等の処理原水に生息する水生生物及び細菌類の殺菌装置に関する。
水中に生息する生物や細菌類を死滅処理する必要性は多岐の分野に及ぶ。その一例として例えば、船舶のバラストタンクに供給するバラスト水の処理がある。
船舶は、一般に、搭載する貨物等の重量に応じて排水量が増減するため、貨物の搭載重量が極端に少なくなるとスクリューの位置が海面に近づきすぎて船舶の推進効率が低下すると共に、船舶の走行安定性が低下することになる。これを回避するため、船内に大量のバラスト水(バルクキャリア、タンカーの場合、空船時に最大積載重量の30%程度)を注入して航行するが、このバラスト水は貨物を搭載する際に海洋投棄される。このため、バラスト水を注入した船舶出港海域の魚介類、プランクトン、プランクトンの卵や胞子、大腸菌やコレラ菌、腸球菌等の病原体細菌などの水生生物が貨物搭載地の海域に拡散し、これらが異常繁殖して生態系の変化や、海洋汚染を引き起こす可能性がある。このような事態を防止するため、バラスト水を海洋投棄する前に、バラスト水中の水生生物を排除又は死滅させる必要がある。このような、バラスト水の処理に関しては以下に示す方法装置が提案されている。
船舶は、一般に、搭載する貨物等の重量に応じて排水量が増減するため、貨物の搭載重量が極端に少なくなるとスクリューの位置が海面に近づきすぎて船舶の推進効率が低下すると共に、船舶の走行安定性が低下することになる。これを回避するため、船内に大量のバラスト水(バルクキャリア、タンカーの場合、空船時に最大積載重量の30%程度)を注入して航行するが、このバラスト水は貨物を搭載する際に海洋投棄される。このため、バラスト水を注入した船舶出港海域の魚介類、プランクトン、プランクトンの卵や胞子、大腸菌やコレラ菌、腸球菌等の病原体細菌などの水生生物が貨物搭載地の海域に拡散し、これらが異常繁殖して生態系の変化や、海洋汚染を引き起こす可能性がある。このような事態を防止するため、バラスト水を海洋投棄する前に、バラスト水中の水生生物を排除又は死滅させる必要がある。このような、バラスト水の処理に関しては以下に示す方法装置が提案されている。
(1)殺菌剤を添加する方法(例えば、特許文献1参照)
(2)紫外線による殺菌を行う方法
(3)船舶の主機関から排出される高温排ガスを利用してバラスト水を加熱する方法(例えば、特許文献2参照)
(2)紫外線による殺菌を行う方法
(3)船舶の主機関から排出される高温排ガスを利用してバラスト水を加熱する方法(例えば、特許文献2参照)
また、水中に生息する生物や細菌類を死滅処理する必要がある場合として、例えば循環浴用水中(24時間風呂、温泉利用施設、ジャグジー等)に生息するレジオネラ菌等の細菌の殺菌処理がある。レジオネラ菌の感染源としては、循環浴用水の他に空調用冷却塔、循環式給湯設備、家庭用加湿器(超音波式)、修景施設(人口の滝、噴水等)などが知られている。
このような循環水中のレジオネラ菌の殺菌方法として、例えば温水循環装置において、塩素系殺菌剤を用いるものが提案されている(特許文献3参照)。
特開平4-322788号公報
特開2003-181443号公報
特開平10-290985号公報
前記、バラスト水中の水生生物を排除又は死滅させる各方法にはそれぞれ以下に示すような問題点がある。
(1)薬剤による方法の問題点
薬剤を用いる方法は、細菌類等への殺滅効果は高いが、大型のプランクトン、プランクトンの卵や胞子などに対しては、通常の使用濃度の範囲では殺滅効果がほとんど無い。
また、薬剤の種類によってはその残留性が高いものや、毒性のある副生成物を生成するものもあるので、薬剤処理されたバラスト水を排出する港において、周辺に生息する生物を殺傷する可能性が高い。
(2)紫外線による方法の問題点
紫外線による方法の場合には、薬剤と同様細菌類等への殺滅効果は高いが、大型のプランクトン、プランクトンの卵や胞子などに対しては通常使用する紫外線強度の範囲では殺滅効果がほとんど無い
(3)主機関から排出される高温排ガスを利用してバラスト水を加熱する方法の問題点
船舶内の主機関を必ず運転する必要があるので、停泊中や積荷の積み降ろし時など主機関を停止あるいは低負荷運転時にはバラスト水処理が行えない。
死滅処理効果が不十分であり、死滅処理に時間がかかるため、作業能率が低い。また、バラストタンクからバラスト水を海中へ排水する際にこの方法を適用すると、高温のバラスト水が排出されることにより、海中の生物に悪影響を及ぼすという問題もある。
(1)薬剤による方法の問題点
薬剤を用いる方法は、細菌類等への殺滅効果は高いが、大型のプランクトン、プランクトンの卵や胞子などに対しては、通常の使用濃度の範囲では殺滅効果がほとんど無い。
また、薬剤の種類によってはその残留性が高いものや、毒性のある副生成物を生成するものもあるので、薬剤処理されたバラスト水を排出する港において、周辺に生息する生物を殺傷する可能性が高い。
(2)紫外線による方法の問題点
紫外線による方法の場合には、薬剤と同様細菌類等への殺滅効果は高いが、大型のプランクトン、プランクトンの卵や胞子などに対しては通常使用する紫外線強度の範囲では殺滅効果がほとんど無い
(3)主機関から排出される高温排ガスを利用してバラスト水を加熱する方法の問題点
船舶内の主機関を必ず運転する必要があるので、停泊中や積荷の積み降ろし時など主機関を停止あるいは低負荷運転時にはバラスト水処理が行えない。
死滅処理効果が不十分であり、死滅処理に時間がかかるため、作業能率が低い。また、バラストタンクからバラスト水を海中へ排水する際にこの方法を適用すると、高温のバラスト水が排出されることにより、海中の生物に悪影響を及ぼすという問題もある。
以上のように、従来のバラスト水の処理方法は、各処理方法それぞれの問題がある。
すなわち、薬剤、紫外線の共通の問題点として、大型のプランクトン、プラクトンの卵や胞子などに対する死滅効果が期待できない。さらに、薬剤法では残留性の高い場合には周辺に生息する生物を殺傷するという問題がある。また、主機関から排出される高温排ガスを利用してバラスト水を加熱する方法では、死滅処理効果が不十分であり、死滅処理に時間がかかるため、作業能率が低いという問題がある。
すなわち、薬剤、紫外線の共通の問題点として、大型のプランクトン、プラクトンの卵や胞子などに対する死滅効果が期待できない。さらに、薬剤法では残留性の高い場合には周辺に生息する生物を殺傷するという問題がある。また、主機関から排出される高温排ガスを利用してバラスト水を加熱する方法では、死滅処理効果が不十分であり、死滅処理に時間がかかるため、作業能率が低いという問題がある。
また、循環水に塩素殺菌剤を添加してレジオネラ菌を殺菌する方法についても、残留塩素が人体に悪影響を及ぼす可能性があること、また処理対象が温泉水の場合には温泉水に含まれる有用成分が塩素と反応して損なわれる可能性があること、さらに塩素臭が残るといった問題がある。さらに、レジオネラ菌がアメーバその他の細菌捕食原生動物に寄生しているような場合には、アメーバの体内にいるため塩素等の薬剤だけではダメージを受けにくく十分な死滅効果を得られないという問題もある。
以上のように、処理対象がバラスト水、循環水いずれの場合にも従来方法では、死滅効果が十分でなく、また薬剤を使用した場合にはその残留薬剤による種々の問題を有していた。
本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、薬剤を用いた場合のような弊害がなく、水生生物や細菌類に対して十分な死滅効果が得られる殺菌装置を得ることを目的としている。
本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、薬剤を用いた場合のような弊害がなく、水生生物や細菌類に対して十分な死滅効果が得られる殺菌装置を得ることを目的としている。
(1)本発明に係る殺菌方法は、処理室内を流れる処理原水に衝撃水圧を発生させて該処理原水中の水生生物及び細菌類の死滅処理をする殺菌方法であって、前記処理室の手前で前記処理原水中に発生した気泡を除去し、該気泡が除去された処理原水を前記処理室に導入して処理することを特徴とするものである。
処理室の手前で気泡を除去することにより、気泡による水中衝撃波の減衰を防止でき、衝撃水圧処理を確実に行うことができる。
処理室の手前で気泡を除去することにより、気泡による水中衝撃波の減衰を防止でき、衝撃水圧処理を確実に行うことができる。
(2)本発明に係る殺菌装置は、処理原水が所定速度で流れる処理室と、該処理室の上流側に設けられて該処理室に導入される処理原水中の気泡を除去する気泡除去手段と、前記処理室内を流れる処理原水に衝撃水圧を発生させて該処理原水中の水生生物及び細菌類の死滅処理をする衝撃水圧発生装置と、を備えたことを特徴とするものである。
(3)また、上記(2)における処理室は、隔壁によって仕切られた一定空間からなり、前記隔壁に処理原水の入口と処理済み水の出口を有し、気泡除去手段は、前記処理室の上流側に設けられ、前記処理原水の入口に連通すると共に処理原水が導入される導入路を有する前室からなり、導入された処理原水が自由表面を有するように構成されてなることを特徴とするものである。
導入された処理原水が自由表面を有することにより、導入路及び前室で発生した気泡が自由表面に放出して除去される。また、処理室から前室へ伝播した水中衝撃波が前室の自由表面上の空間によって、導入路の処理原水への伝播が遮断されるので、処理原水を導入するために導入路に接続された配管やバルブ類に悪影響を及ぼさない。
導入された処理原水が自由表面を有することにより、導入路及び前室で発生した気泡が自由表面に放出して除去される。また、処理室から前室へ伝播した水中衝撃波が前室の自由表面上の空間によって、導入路の処理原水への伝播が遮断されるので、処理原水を導入するために導入路に接続された配管やバルブ類に悪影響を及ぼさない。
(4)また、上記(2)又は(3)に記載のものにおいて、処理室の下流側に後室を設け、該後室において処理済水が自由表面を有するように構成したことを特徴とするものである。
処理室から後室の空中へ伝播した水中衝撃波が後室の自由表面上の空間によって、後室の処理済み水への伝播が遮断されるので、処理済み水を排出するために後室に接続された配管やバルブ類に悪影響を及ぼさない。
処理室から後室の空中へ伝播した水中衝撃波が後室の自由表面上の空間によって、後室の処理済み水への伝播が遮断されるので、処理済み水を排出するために後室に接続された配管やバルブ類に悪影響を及ぼさない。
(5)また、上記(2)〜(4)に記載のものにおける衝撃水圧発生装置は、燃料の燃焼により発生する爆轟波を収束させて収束爆轟波を発生させ該収束爆轟波を処理室内の処理水に伝播して水中衝撃波を発生させる収束爆轟発生部からなることを特徴とするものである。
(6)また、上記(5)に記載のものにおいて、処理室内の処理原水の水面近傍に収束爆轟波の伝播によって発生する水中衝撃波を水中方向に案内する案内部材を設けたことを特徴とするものである。
案内部材を設けることによって、処理室内の水中衝撃波が水面方向に伝播するのを阻止して飛沫の発生を防止できるので、飛沫発生によって水中衝撃波のエネルギーが減衰するのを防止できる。
案内部材を設けることによって、処理室内の水中衝撃波が水面方向に伝播するのを阻止して飛沫の発生を防止できるので、飛沫発生によって水中衝撃波のエネルギーが減衰するのを防止できる。
本発明においては、処理原水を衝撃水圧処理するようにしたので、高効率で効果的な殺菌処理ができる。
また、処理手段が水中衝撃波のような物理的な作用によるものであり、薬剤を用いた場合のような弊害がない。
またさらに、水中衝撃波は処理室等の壁にあたって反射波を生じ、これが再び細菌類に作用することになるため、例えばレジオネラ菌等の細菌がアメーバその他の細菌捕食原生動物に寄生しているような場合にも、細菌捕食原生動物の表皮の破壊と、その中に寄生している細菌に対しての死滅効果が得られる。
また、処理手段が水中衝撃波のような物理的な作用によるものであり、薬剤を用いた場合のような弊害がない。
またさらに、水中衝撃波は処理室等の壁にあたって反射波を生じ、これが再び細菌類に作用することになるため、例えばレジオネラ菌等の細菌がアメーバその他の細菌捕食原生動物に寄生しているような場合にも、細菌捕食原生動物の表皮の破壊と、その中に寄生している細菌に対しての死滅効果が得られる。
本実施の形態においては、バラストタンクに供給する海水を処理原水として、バラストタンクに取り込む前に処理する場合を例に挙げて説明する。図1は本発明の一実施の形態に係る殺菌装置の説明図である。
本実施の形態に係る殺菌装置は、海水を導入して所定の流速で流すための流路装置1と、流路装置1内の海水に収束爆轟波を伝播して衝撃水圧を発生させる収束爆轟波発生装置2と、を備えている。
以下、上記各構成を更に詳細に説明する。
本実施の形態に係る殺菌装置は、海水を導入して所定の流速で流すための流路装置1と、流路装置1内の海水に収束爆轟波を伝播して衝撃水圧を発生させる収束爆轟波発生装置2と、を備えている。
以下、上記各構成を更に詳細に説明する。
<構成の説明>
(1)流路装置
流路装置1は、内部に複数の隔壁3a、3b、3c、3dが設けられた箱状体からなり、箱状体の内部は隔壁3a〜3dによって5つの空間に仕切られ、各空間は上流側から順に第1前室4a及び第2前室4bからなる前室4、処理室5、第1後室6a及び第2後室6bからなる後室6となっている。
(a)前室
前室4は給水管7aに連通する第1前室4aと、隔壁3aを介して第1前室4aに隣接する第2前室4bから構成される。かかる構成の前室4においては、バラスト水ポンプ(図示なし)によって給水管7aを介して第1前室4aに供給される海水の流速が緩和され、隔壁3aの上端部を乗り越えて第2前室4bに供給される。流速緩和時に海水中に発生する気泡は第1前室4a及び第2前室4bにおいて海水中を上昇して前室4の上部空間8に抜け、排気系にて大気中に排気される。このように、前室4は流速緩和時に発生する気泡を除去する気泡除去手段としての機能を有している。
(1)流路装置
流路装置1は、内部に複数の隔壁3a、3b、3c、3dが設けられた箱状体からなり、箱状体の内部は隔壁3a〜3dによって5つの空間に仕切られ、各空間は上流側から順に第1前室4a及び第2前室4bからなる前室4、処理室5、第1後室6a及び第2後室6bからなる後室6となっている。
(a)前室
前室4は給水管7aに連通する第1前室4aと、隔壁3aを介して第1前室4aに隣接する第2前室4bから構成される。かかる構成の前室4においては、バラスト水ポンプ(図示なし)によって給水管7aを介して第1前室4aに供給される海水の流速が緩和され、隔壁3aの上端部を乗り越えて第2前室4bに供給される。流速緩和時に海水中に発生する気泡は第1前室4a及び第2前室4bにおいて海水中を上昇して前室4の上部空間8に抜け、排気系にて大気中に排気される。このように、前室4は流速緩和時に発生する気泡を除去する気泡除去手段としての機能を有している。
(b)処理室
処理室5は、隔壁3bの下部に設けられた連通口によって第2前室4bと連通している。したがって、第2前室4bで気泡が除去された海水が連通口を介して処理室5内に流入する。なお、処理室5と第1後室6aを仕切る隔壁3cの上端は前室4の隔壁3aと同一高さに設定されている。このため、前室4と処理室5内の海水の水面位置は同一になる。
処理室5は、隔壁3bの下部に設けられた連通口によって第2前室4bと連通している。したがって、第2前室4bで気泡が除去された海水が連通口を介して処理室5内に流入する。なお、処理室5と第1後室6aを仕切る隔壁3cの上端は前室4の隔壁3aと同一高さに設定されている。このため、前室4と処理室5内の海水の水面位置は同一になる。
(c)後室
後室6は隔壁3dによって仕切られた第1後室6aと第2後室6bからなり、隔壁3dの下部に形成された連通口で連通している。そして、第2後室6bには排水管7bが接続されている。かかる構成の後室6においては、図1に示すように、第1後室6aと処理室5が隔壁3cで仕切られており、処理室5内で発生する衝撃水圧が第1後室6a側へ伝播しないようになっている。
後室6は隔壁3dによって仕切られた第1後室6aと第2後室6bからなり、隔壁3dの下部に形成された連通口で連通している。そして、第2後室6bには排水管7bが接続されている。かかる構成の後室6においては、図1に示すように、第1後室6aと処理室5が隔壁3cで仕切られており、処理室5内で発生する衝撃水圧が第1後室6a側へ伝播しないようになっている。
(2)収束爆轟波発生装置
図2は収束爆轟波発生装置2の断面図である。以下図2に基づいて収束爆轟波発生装置2の構成を詳細に説明する。
収束爆轟波発生装置2は、図2に示されるように、燃料及び酸化剤の供給を受けて爆轟波を発生させる着火室9と、着火室9に連通する後述の分散部17及び収束室23からなる燃焼室10とを有している。
着火室9は円筒状に形成され、着火室9の一端部には、燃料を間欠的に着火させる着火装置としての点火栓9aが設けられている。
また、着火室9には、着火室9の軸線方向に延びる螺旋状の金属からなるシェルキンスパイラル9bが設けられている。このシェルキンスパイラル9bは、点火栓9aで燃料に着火されて生じた火炎を加速させることにより爆轟を誘起させる。
なお、着火室9には、図2に示すように、プロパン等の燃料及び燃焼用の酸化剤(空気)が供給される。
図2は収束爆轟波発生装置2の断面図である。以下図2に基づいて収束爆轟波発生装置2の構成を詳細に説明する。
収束爆轟波発生装置2は、図2に示されるように、燃料及び酸化剤の供給を受けて爆轟波を発生させる着火室9と、着火室9に連通する後述の分散部17及び収束室23からなる燃焼室10とを有している。
着火室9は円筒状に形成され、着火室9の一端部には、燃料を間欠的に着火させる着火装置としての点火栓9aが設けられている。
また、着火室9には、着火室9の軸線方向に延びる螺旋状の金属からなるシェルキンスパイラル9bが設けられている。このシェルキンスパイラル9bは、点火栓9aで燃料に着火されて生じた火炎を加速させることにより爆轟を誘起させる。
なお、着火室9には、図2に示すように、プロパン等の燃料及び燃焼用の酸化剤(空気)が供給される。
燃焼室10を構成する本体11は、上本体11Aと下本体11Bとに分割され、シール11Cにより密封状態で、図示しないボルト等で連結されている。
上本体11Aには分散部17が設けられ、この分散部17に前述の着火室9が連通している。分散部17は、上部材19と下部材21によって形成されており、着火室9から半径方向に大きく拡径する円盤状空間17Aと、該円盤状空間17Aの外周部で周方向の複数位置に貫通形成された一次細孔17Bと、該複数の一次細孔17Bが連通する環状空間17Cと、該環状空間17Cの範囲で貫通形成された複数の二次細孔17Dとから構成されている。着火室9、分散部17、及び後述する収束室23には燃料と酸化剤の混合気が供給される。かくして、着火室9の混合気に着火され誘起された爆轟により発生した爆轟波は、円盤状空間17A、一次細孔17B、環状空間17C、そして二次細孔17Dを経て伝播されることにより分散されて次の収束室23へ導入される。
上本体11Aには分散部17が設けられ、この分散部17に前述の着火室9が連通している。分散部17は、上部材19と下部材21によって形成されており、着火室9から半径方向に大きく拡径する円盤状空間17Aと、該円盤状空間17Aの外周部で周方向の複数位置に貫通形成された一次細孔17Bと、該複数の一次細孔17Bが連通する環状空間17Cと、該環状空間17Cの範囲で貫通形成された複数の二次細孔17Dとから構成されている。着火室9、分散部17、及び後述する収束室23には燃料と酸化剤の混合気が供給される。かくして、着火室9の混合気に着火され誘起された爆轟により発生した爆轟波は、円盤状空間17A、一次細孔17B、環状空間17C、そして二次細孔17Dを経て伝播されることにより分散されて次の収束室23へ導入される。
収束室23は、下本体11Bの湾曲回転内面と下部材21の下側突出部21Aの外周面との間で形成されており、下方に向けて空間横断面が次第に小さくしかも中央部へ向けて変向するように形成されている。
下部材21の下側突出部21Aの内部空間には、段状ピストン25が上下移動自在に収められている。この段状ピストン25の大径部材25Aの上下空間のそれぞれには、油圧制御装置27からの配管27A、27Bが連通している。
下部材21の下側突出部21Aの内部空間には、段状ピストン25が上下移動自在に収められている。この段状ピストン25の大径部材25Aの上下空間のそれぞれには、油圧制御装置27からの配管27A、27Bが連通している。
段状ピストン25の小径部材の下端部は、テーパ部分を有する弁部25Bを形成していて、下本体11Bの湾曲回転面の中央部に取り付けられた管状弁座体29と協働する。管状弁座体29は、上部に形成された大径の弁座部29Aと、ここから下方に延びる管状部29Bとを有している。弁座部29Aの上面中央には、上記段状ピストン25の下端部に形成されたテーパ部分である弁部25Bが係止するテーパ状の弁座が設けられていて、該弁座からは下方に延びて開口する筒状の噴射孔31が形成され、その出口開口端部31Aから下方に向けて開き角が90°以下、より好ましくは60°以下の末広がり形状、いわゆるコーン状の案内板33が設けられている。処理室内の海水の水面は弁座部29Aの上面に位置するように調整されており、弁部25Bの端部が水面に接している。また、案内板33は海水に浸漬されている。
また、収束室23には燃焼排ガスを排出する排出孔73が設けられている。
また、収束室23には燃焼排ガスを排出する排出孔73が設けられている。
上記のように構成された収束爆轟波発生装置2を稼動して、収束爆轟波を発生させて該収束爆轟波を処理室5内の海水に伝播させることになるが、ここで、収束爆轟波発生装置2による収束爆轟波発生のための動作及びメカニズムを説明する。
まず、図2に示す状態で、収束爆轟波発生装置2の着火室9において燃料と酸化剤の混合気の燃焼が行われ、爆轟を生じさせ爆轟波を発生させる。発生した爆轟波は分散部17を経て分散され収束室23へ導入される。段状ピストン25は、この状態では図2に示されるように、油圧制御装置27によって配管27Aからの背圧を受けて、該段状ピストン25の弁部25Bが弁座部29Aを閉じている。
分散部17から収束室23に導入された複数の爆轟波は、収束室23内を下方に向けて進行するが、収束室23の断面積が下方に向けて小さくなるために、複数の爆轟波は互いに強め合いながら収束され超高圧の収束爆轟波となる。
収束爆轟波の発生に同期して、油圧制御装置27によって配管27Bから油圧が瞬間的に作用し、この瞬時の圧力により段状ピストン25が上昇し、上記弁部25Bと弁座部29Aとの間に流路が形成される。したがって、収束爆轟波は、この流路から、瞬間的に噴射孔31を進行して出口開口端部31Aから処理室5内の海水に伝播される。この動作は一秒間に数回〜数十回行うことが可能であり、処理対象の量や、微生物のサイズ等により収束爆轟波の海水への伝播回数を適宜調整するようにすればよい。
なお、収束室23内の燃焼排ガスが反応室側に流入することを防ぐために、収束爆轟波を伝播直後に段状ピストン25を下降させ流路を閉じる。その後、着火室9にパージ用ガスとして高圧水蒸気を送気し、着火室9及び燃焼室10内の燃焼排ガスを排気孔73から排気する。
収束爆轟波の発生に同期して、油圧制御装置27によって配管27Bから油圧が瞬間的に作用し、この瞬時の圧力により段状ピストン25が上昇し、上記弁部25Bと弁座部29Aとの間に流路が形成される。したがって、収束爆轟波は、この流路から、瞬間的に噴射孔31を進行して出口開口端部31Aから処理室5内の海水に伝播される。この動作は一秒間に数回〜数十回行うことが可能であり、処理対象の量や、微生物のサイズ等により収束爆轟波の海水への伝播回数を適宜調整するようにすればよい。
なお、収束室23内の燃焼排ガスが反応室側に流入することを防ぐために、収束爆轟波を伝播直後に段状ピストン25を下降させ流路を閉じる。その後、着火室9にパージ用ガスとして高圧水蒸気を送気し、着火室9及び燃焼室10内の燃焼排ガスを排気孔73から排気する。
<動作説明>
上記のように構成された本実施の形態の動作を、船舶が荷揚げのために寄港した港で、荷揚げと同時に海水をバラストタンクに注入する場合について説明する。荷揚げの進行に応じて海水がバラスト水ポンプによって取水口から第1前室4aに約3m/秒の流速で供給される。海水が供給された第1前室4aにおいては、海水の流速が緩和される。流速が緩和された海水は隔壁3aの上端部を乗り越えて第2前室4bに流入し、さらに第2前室4bから処理室5へと流入して処理室5が海水で満たされる。そのときの海水の水面は図2に示すように、収束爆轟波発生装置2の出口開口端部31Aとほぼ一致する。したがって、前室4、処理室5の各室における海水表面の上方には空間が形成される。
なお、第1前室4aに流入することにより海水の流速が緩和されたときに海水内に気泡が発生するが、この気泡は前室4の上部空間から排気される。このため、処理室内の海水は気泡を含まないものとなる。
上記のように構成された本実施の形態の動作を、船舶が荷揚げのために寄港した港で、荷揚げと同時に海水をバラストタンクに注入する場合について説明する。荷揚げの進行に応じて海水がバラスト水ポンプによって取水口から第1前室4aに約3m/秒の流速で供給される。海水が供給された第1前室4aにおいては、海水の流速が緩和される。流速が緩和された海水は隔壁3aの上端部を乗り越えて第2前室4bに流入し、さらに第2前室4bから処理室5へと流入して処理室5が海水で満たされる。そのときの海水の水面は図2に示すように、収束爆轟波発生装置2の出口開口端部31Aとほぼ一致する。したがって、前室4、処理室5の各室における海水表面の上方には空間が形成される。
なお、第1前室4aに流入することにより海水の流速が緩和されたときに海水内に気泡が発生するが、この気泡は前室4の上部空間から排気される。このため、処理室内の海水は気泡を含まないものとなる。
一方、収束爆轟波発生装置2では、処理開始直前状態においては、着火室9、燃焼室10内に、理論混合比よりも空気不足条件で、燃料と酸化剤(予熱空気)が着火室9側から充填されている。
処理室では、前述したように収束爆轟波発生装置2の出口開口端部31Aの位置まで海水が注入されている。
まず、図2の状態で、着火室9において燃料と酸化剤との混合気が着火され、生じた火炎がシェルキンスパイラル9bにより加速されて爆轟が誘起される。その後は前述した動作メカニズムによって収束爆轟波が発生し、この収束爆轟波が処理室5内の海水に伝播する。海水に伝播された収束爆轟波は海水に水中衝撃波を誘起し、この水中衝撃波が水生生物や細菌類に伝播し、衝撃的な圧縮、膨張、せん断等の力を加え、これらを死滅させる。
なお、出口開口端部31Aの下部に案内板33が設けられているので、水中衝撃波は案内板33に下方に案内され、水面方向に伝播することがない。そのため、水面方向に伝播して水面上に飛沫が発生してエネルギーが散逸するということがなく、収束爆轟によって発生する水中衝撃波の減衰を防止できる。
処理室では、前述したように収束爆轟波発生装置2の出口開口端部31Aの位置まで海水が注入されている。
まず、図2の状態で、着火室9において燃料と酸化剤との混合気が着火され、生じた火炎がシェルキンスパイラル9bにより加速されて爆轟が誘起される。その後は前述した動作メカニズムによって収束爆轟波が発生し、この収束爆轟波が処理室5内の海水に伝播する。海水に伝播された収束爆轟波は海水に水中衝撃波を誘起し、この水中衝撃波が水生生物や細菌類に伝播し、衝撃的な圧縮、膨張、せん断等の力を加え、これらを死滅させる。
なお、出口開口端部31Aの下部に案内板33が設けられているので、水中衝撃波は案内板33に下方に案内され、水面方向に伝播することがない。そのため、水面方向に伝播して水面上に飛沫が発生してエネルギーが散逸するということがなく、収束爆轟によって発生する水中衝撃波の減衰を防止できる。
なお、収束爆轟波発生装置2は、一秒間に数回から数十回の収束爆轟波を伝播可能であり、アメーバなどに寄生している細菌に対しても、アメーバの表皮を破壊して細菌を外部に露出させてこれを死滅させることができる。もっとも、水中衝撃波は処理室5の底面や壁によって反射するため、この反射波が時間差をもって細菌類に作用することになるので、収束爆轟波を単発で伝播した場合であっても、アメーバなどに寄生している細菌類に対する死滅効果を期待できる。
水中衝撃波は図1に示すように処理室5の上部から下部に向って伝播するので、隔壁3bの下部に設けられた連通口を介して第2前室4b側にも伝播する。しかし、第2前室4bの上部では隔壁3aによって第1前室4a側とは縁が切れているので、それ以上水中衝撃波が給水側に伝播することがない。したがって、水中衝撃波による配管やバルブへの悪影響を防止できる。
海水は常に供給状態にしておくことで、処理室5で処理された処理済水は処理室5の上部から隔壁3cを乗り越えて第1後室6a側に流入する。このとき処理済水は処理室5の下部から上部に向って移動するので、その間に複数回の収束爆轟波を伝播させることで、水生生物や細菌類を確実に死滅させることができる。
また、処理室5と第1後室6a側とは隔壁3cによって遮断されていることから、水中衝撃波が第1後室6a側に伝播することがなく、第1後室6aよりも下流側の配管やバルブに悪影響を与えることがない。
順次供給される海水は処理室5で処理されて後室6を介して排水管7bに流れ、さらに送水ポンプ(図示なし)によって、バラストタンクに注入される。
また、処理室5と第1後室6a側とは隔壁3cによって遮断されていることから、水中衝撃波が第1後室6a側に伝播することがなく、第1後室6aよりも下流側の配管やバルブに悪影響を与えることがない。
順次供給される海水は処理室5で処理されて後室6を介して排水管7bに流れ、さらに送水ポンプ(図示なし)によって、バラストタンクに注入される。
なお、海水中の処理対象物のサイズが小さいなどの理由で死滅しにくい場合には、上記の衝撃水圧発生を複数回繰り返すことにより、死滅処理効果を高めることができる。処理可能な対象物としては、酵母、カビ、植物性又は動物性プランクトン、プランクトンの卵や胞子、稚魚、魚介類の幼生、藻類などの比較的微小サイズの水生生物及び細菌類が考えられる。
以上のように、本実施の形態によれば、海水をバラストタンクに注入する前に衝撃水圧発生装置にて水生生物等を死滅処理するので、バラスト水中には海水に含まれる水生生物が含まれず、当該バラスト水を荷積みのために寄港した港で放流しても、環境に影響するような水生生物を含まず海洋汚染を生ずることがない。
また、海水の送水過程で気泡が発生すると、気泡により衝撃波が減衰して死滅効果が低下することがあるが、本実施の形態においては前室4に上方空間を設け海水が自由表面を有するようにすることで、海水を処理室5に導入する前に気泡を除去するようにしたので、気泡によって水中衝撃波が減衰することがなく、確実な処理ができる。
また、海水の送水過程で気泡が発生すると、気泡により衝撃波が減衰して死滅効果が低下することがあるが、本実施の形態においては前室4に上方空間を設け海水が自由表面を有するようにすることで、海水を処理室5に導入する前に気泡を除去するようにしたので、気泡によって水中衝撃波が減衰することがなく、確実な処理ができる。
また、前室4と後室6の上方に空間が形成されることにより、処理室5内の海水、処理済水が前室4及び後室6に接続された配管、バルブ、ポンプ等の機器と直接連通しないので、これらに対して衝撃波の伝播を防止して、配管、機器への影響を防ぎ、装置全体の信頼性を向上できる。
さらに、案内板33を設けたことにより水面からの飛沫発生を抑制でき、水中衝撃波のエネルギーの減衰を防止できる。
さらに、案内板33を設けたことにより水面からの飛沫発生を抑制でき、水中衝撃波のエネルギーの減衰を防止できる。
また、処理室5と第2前室4bの底部をU字状のベンドで連結すると、処理室5から第2前室4bに水中衝撃波が減衰せずに伝播するため、第2前室4b内でも衝撃水圧処理を行うようにすることができる。このようにすることにより、衝撃水圧処理する処理水の容積を増大させることができる。ただし、第2前室4bの水面から衝撃波が空中へ透過し、空中から水中へ再透過しないため、衝撃波の反射波によって衝撃水圧処理を行うことはできない。
なお、上記の実施の形態においては、図1に示すように、処理室内の海水の水面と前室内の海水の水面とが同一高さに設定した例を示した。
しかし、図3に示すように、前室内の海水の水面位置が処理室内の海水の水面位置よりも高くなるように設定してもよい。
このように設定することで、海水を水面の落差を利用して供給できるので、海水の供給をスムーズにできる。
しかし、図3に示すように、前室内の海水の水面位置が処理室内の海水の水面位置よりも高くなるように設定してもよい。
このように設定することで、海水を水面の落差を利用して供給できるので、海水の供給をスムーズにできる。
なお、上記の実施の形態においては、荷揚げと同時に海水を取水してバラストタンクに注入する前にバラスト水の処理をする場合であった。しかしながら、本実施の形態はこれに限られるものではなく、バラストタンクに海水を注入するときには何らの処理もせずに注入しておき、航海中に処理するようにしてもよい。
その場合には、荷揚げ時には、バラスト水ポンプによって海水を吸い上げて何らの処理をすることなくバラストタンクに供給する。そして、航海中にバラストタンク内の海水を汲み上げて衝撃水圧処理したものを再びバラストタンクに戻すことを繰り返してバラスト水処理を徐々に行うようにすればよい。
その場合には、荷揚げ時には、バラスト水ポンプによって海水を吸い上げて何らの処理をすることなくバラストタンクに供給する。そして、航海中にバラストタンク内の海水を汲み上げて衝撃水圧処理したものを再びバラストタンクに戻すことを繰り返してバラスト水処理を徐々に行うようにすればよい。
なお、航行中に処理を行う場合には、複数のバラストタンクを、バラスト水を注入したものと空のものとに分けておき、バラスト水を処理後に空のバラストタンクに戻すようにするのが好ましい。このようにすれば、処理前のバラスト水と処理後のバラスト水が混合することなく確実かつ効率的な処理ができる。この場合、バラスト水を処理して空になったバラストタンクには側壁や底部に未処理の水生生物が残留しているので、処理済みのバラスト水により洗い流して処理するとよい。
また、荷の積み込みと同時にバラスト水の処理をするようにしてもよい。
つまり、荷揚げ時にはバラスト水を処理することなくバラストタンクへ供給し、船舶が荷の積み込みのために寄港した港で荷の積み込みと同時にバラストタンク内の海水を処理しながら放流する。
つまり、荷揚げ時にはバラスト水を処理することなくバラストタンクへ供給し、船舶が荷の積み込みのために寄港した港で荷の積み込みと同時にバラストタンク内の海水を処理しながら放流する。
なお、上記の実施の形態においては、船舶内に殺菌装置を設置した例を示したが、本発明はこれに限られるものではなく、寄港地に設置してもよい。この場合、1台の殺菌装置で数多くの船舶に適用できるので殺菌装置の稼働率が向上し、その結果、運転費が安価になるという効果が期待できる。
上記実施の形態においては処理原水としてバラストタンクに供給する海水を例に挙げたが、本発明の殺菌装置は種々の処理原水に対応可能である。例えば、循環浴用水、プール水、下水処理汚泥等を処理原水とすることができる。
1 流路装置
2 収束爆轟波発生装置
3a、3b、3c、3d 隔壁
4a 第1前室
4b 第2前室
5 処理室
6a 第1後室
6b 第2後室
2 収束爆轟波発生装置
3a、3b、3c、3d 隔壁
4a 第1前室
4b 第2前室
5 処理室
6a 第1後室
6b 第2後室
Claims (6)
- 処理室内を流れる処理原水に衝撃水圧を発生させて該処理原水中の水生生物及び細菌類の死滅処理をする殺菌方法であって、前記処理室の手前で前記処理原水中に発生した気泡を除去し、該気泡が除去された処理原水を前記処理室に導入して処理することを特徴とする殺菌方法。
- 処理原水が所定速度で流れる処理室と、該処理室の上流側に設けられて該処理室に導入される処理原水中の気泡を除去する気泡除去手段と、前記処理室内を流れる処理原水に衝撃水圧を発生させて該処理原水中の水生生物及び細菌類の死滅処理をする衝撃水圧発生装置と、を備えたことを特徴とする殺菌装置。
- 処理室は、隔壁によって仕切られた一定空間からなり、前記隔壁に処理原水の入口と処理済み水の出口を有し、気泡除去手段は、前記処理室の上流側に設けられ、前記処理原水の入口に連通すると共に処理原水が導入される導入路を有する前室からなり、導入された処理原水が自由表面を有するように構成されてなることを特徴とする請求項2記載の殺菌装置。
- 処理室の下流側に後室を設け、該後室において処理済水が自由表面を有するように構成したことを特徴とする請求項2又は3に記載の殺菌装置。
- 衝撃水圧発生装置は、燃料の燃焼により発生する爆轟波を収束させて収束爆轟波を発生させ該収束爆轟波を処理室内の処理水に伝播して水中衝撃波を発生させる収束爆轟発生部からなることを特徴とする請求項2〜4のいずれか一項に記載の殺菌装置。
- 処理室内の処理原水の水面近傍に収束爆轟波の伝播によって発生する水中衝撃波を水中方向に案内する案内部材を設けたことを特徴とする請求項5記載の殺菌装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004200331A JP2006021099A (ja) | 2004-07-07 | 2004-07-07 | 殺菌装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2006021099A true JP2006021099A (ja) | 2006-01-26 |
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ID=35794759
Family Applications (1)
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JP2004200331A Pending JP2006021099A (ja) | 2004-07-07 | 2004-07-07 | 殺菌装置 |
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Country | Link |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4478804B1 (ja) * | 2009-03-31 | 2010-06-09 | 学校法人東邦大学 | 有機汚泥処理方法 |
JP4514238B1 (ja) * | 2009-03-31 | 2010-07-28 | 学校法人東邦大学 | 循環水中の水生生物を死滅させる方法及び装置 |
JP6899968B1 (ja) * | 2020-03-25 | 2021-07-07 | 三菱電機株式会社 | 水筒及び水筒貯留水処理方法 |
-
2004
- 2004-07-07 JP JP2004200331A patent/JP2006021099A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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