JP2006026545A - バラストタンク水中生物のオゾン処理 - Google Patents

Abstract

【課題】 容易であって、二次汚染等を伴わないバラスト水中生物のオゾン処理システムを提供する。
【解決手段】 取水ポンプ４により取水し、バラストタンク２へ配送貯留し、別の場所で排水するに当たり、先ずその取水に含まれる大型の生物をストレーナー１１によって取り除いたうえ、オゾン含有ガスを散気管１０によって水に吹き込み、そのガスの逸散を防止する閉空間内に必要時間滞留させるよう構成されている。そのうえ、前記バラストタンクに貯留されたバラスト水から逸散するオゾン含有ガスを排ガス管１２により集め、オゾン分解装置１３により分解したうえ、大気に放出するよう構成されている。さらに、船１内において酸素富化装置８により製造された酸素富化ガスからオゾナイザ９によって前記オゾン含有ガスを製造するよう構成されている。そのうえ、水中の微生物濃度システム２０を組み込んでいる。
【選択図】 図１

Description

本発明は船舶のバラスト水中生物のオゾン処理システムに関するものであって、容易であって、二次汚染等を伴わないものに関する。

外洋を航海する大型タンカー等は空荷の場合、船の走行性、安定性の為に、バラストタンク に出航時バラスト水を取り入れて航行し、目的地で排水している。 出航地でバラスト水を取り入れる際、水中に生息するその地方特有の水中生物も一緒に混入して来るため、目的地でバラスト水をそのまま排水すると、前記水中生物が一緒に排出される。 この水中生物によりその目的地を含む地域の生態系が壊れると言う問題点がある。

この問題について２００４年２月のロンドンのＩＭＯ本部でバラスト水管理条約が採択され、その条約付属文書としてバラスト水排出基準（Ｄ−２基準）が詳細に示されている。それによれば、バラスト水は、例えばプランクトン数では外洋水の１／１００程度に、細菌類は海水浴場並に処理する必要があると言われている。また、その条約の発効は、ＩＭＯ加盟国３０国が受諾し、その登録船の船腹量が３５％以上となった１２ケ月後となっていて、発効が何時になるかは不明確であるが、基準では既就航船を含めて、適用日がバラスト水容量、建造時期によって分類、表示されている。なお、当面（２０１７年まで）はバラスト水の洋上交換は許されるが、早いものでは２００９年には実施されることになる。

バラスト水処理手段として、次亜塩素酸塩によるものがあるが、有機塩素化合物を生成すると共に、次亜塩素酸塩は不安定、且つ腐食性を有すると言う問題点がある。その他、高い殺生物 作用を有する多くの公知の有機化合物があるが、処理 後に排バラスト水 と共に十分に分解され、かつ生態学的に危険のない形で水域に戻されるかどうか問題である。さらに、過酢酸等過酸化物が殺生物作用を有し、且つ時間の経過と共に自然分解することは公知であり、それの採用についての提案もあるが（例えば特許文献１参照。）、その作用の消失に時間を要し、そのまま排水は不可能であり、その無害、無毒化処理が別に必要であると言う問題点がある。

その他、バラスト水の取り入れ、排出、循環のいずれかの菅路の途中に高電圧パルスを印加する電極を備えていて、生物に直接高電圧を印加し、その内部で放電させたり、アーク放電させ、衝撃波を起こさせたりして、生物を殺傷する提案がなされている（例えば特許文献２参照。）。しかしながら、これは原理的、実験室的にはともかくも、その記載からは実用性には疑問がある。

以上に対して、水及び酸素に分解し易い過酸化水素は、若干の微生物 に対しては殺生物 作用を有するが、単にそれらを静止又は休眠させるに過ぎない。また、強い殺生物作用を有し、且つ僅かな時間や分解処理によってその作用が容易に消滅する紫外線やオゾンがあるが、現状では逸散、分解し易く、大量のバラスト水 に対しては費用負担が大きい等まだ問題点が残っている。

他方、上記条約及びその付属書に対してＭＥＰＣは既に１０のガイドラインを作成することを決定しているが、対象生物としてプランクトンや細菌も含まれるため、バラスト水処理装置承認のための事前又は定期的な検査だけでなく、目的地での排出水のサンプリング手段、それに含まれる、物の種類・大きさ・数、生死の判別等データの提供が要求されれば、それに対する、迅速容易であって正確な実際的な方法及びその装置が必要になるが、それについての提案は現状では皆無と言ってもよい。

特開２０００−１６７５６４号公報（（特許請求の範囲）） 特開２００２−１９２１６１号公報（（特許請求の範囲）及び図２，図３）

以上のことから、本発明は、上記した従来技術の欠点を除くために、容易であって、二次汚染等を伴わないバラスト水中生物のオゾン処理システムを提供することにある。

上記の目的を達するために、請求項１の発明のバラスト水中生物のオゾン処理システムは、取水ポンプ１１により取水し、各バラストタンク２へ配送、貯留したバラスト水を別の場所で排水するに当たって、先ずその水に含まれる大型の生物をストレーナー7によって取り除いたうえ、オゾン含有ガスを散気管８によって水に吹き込み、そのオゾン含有ガスを吹き込んだ水をそのガスの逸散を防止する閉空間内に必要時間滞留させることによってその水に含まれる生物を死滅させるよう構成されている。

請求項２の発明は、請求項１の発明の構成に加えて、前記バラストタンクに貯留されたバラスト水から逸散するオゾン含有ガスを排ガス管１２により集め、オゾン分解装置１３によって分解したうえ、大気に放出するよう構成されている。

請求項３の発明は、請求項１又は２の発明の構成に加えて、船１内において酸素富化装置８によって空気から酸素富化ガスを製造し、その酸素富化ガスからオゾナイザ９によって前記オゾン含有ガスを製造するよう構成されている。

請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれか発明の構成に加えて、水中の微生物濃度を計測可能に微生物濃度計測システム２０を組み込んでいる。

請求項５の発明は、請求項４の発明の構成に加えて、前記微生物濃度計測システム２０が異なるメッシュのプランクトンネット２１，２３、フィルタ２５、画像処理装置２２，２４、ＡＴＰ誘起用Ａｒレーザー２６及び光増倍管２７を備えている。

請求項１の発明によれば、船が出発場所でバラスト水を取水し、これを別の場所で排出しても、その間にその水がオゾン含有ガスによって殺生物処理されるため、出発場所の生物によって別の場所が汚染されることが防止される。しかも、その処理の間、オゾン含有ガスが逸散することなく、水中に必要時間滞留するため、開放された水へのオゾン含有ガスの吹き込みに比較してオゾン残存率が高く、従って殺生物作用が高く、オゾン含有ガスの消費量も少なく、設備費を含めた殺生物処理費が低い。なお、前記閉空間の加圧によってその殺生物作用はさらに増大する。また、閉空間が水の循環路の一部になるよう構成すれば、取水、排水時だけでなく、航行中にも殺生物処理が可能になる。

請求項２の発明によれば、請求項１の発明の効果に加えて、前記バラストタンクに貯留されたバラスト水から逸散するオゾン含有ガスがオゾン分解装置で分解、無害化され、大気に放出されるため、船上は勿論周囲をオゾンで汚染することはなく、安全である。

請求項３の発明によれば、請求項１又は２の発明の効果に加えて、オゾン含有ガスが酸素富化装置で製造された酸素富化ガスによって製造された酸素富化ガスによって必要に応じて何時でも製造可能であり、且つ購入酸素によるよりも安価であるため、殺生物処理費がさらに低減される。

請求項４の発明によれば、請求項１乃至３の発明のいずれかの効果に加えて、殺生物処理結果の確認手段としてプランクトンは吸光硬度法、バクテリアは寒天培養法が一般的であるが、後者の評価までに２〜３日を要し、それには熟練技術が必要であるものの、それによって最適な処理又は再処理が可能となると共に、それによって水排出場所当局に対する信頼を得ることが出来る。

請求項５の発明によれば、請求項４の発明の効果に加えて、例えば次のよう、先ず0.5mmメッシュのストレーナーによって海水中の浮遊固形物を除去する。次いで定速で送られて来る50μｍメッシュのプランクトンネットによって捕捉された動物性プランクトン、10μｍメッシュのプランクトンネットによって捕捉された植物性プランクトンを順次画像処理により計数すると、水量からそれぞれ個数濃度を計算することが出来る。３番目に0.5μｍのフィルタによってろ過されたバクテリアを、走査型Ａｒレーザー（波長272nm）によって、それに含まれるATP（アデノシントリホスフェイト）を励起発光させると、その発光量を光増倍管で計測することが出来、病原性コレラ、大腸菌及び腸球菌の一個当りの平均発光量をもとに、前記計測発光量を各々の相当個数に換算することが可能である。なお、以上はオンラインで迅速且つ自動計測可能であって、処理又は再処理へ直ちに反映させることが出来る。

本発明を実施するため最良の形態に関わる、バラスト水中の生物のオゾン処理システムについて図１により説明すると、１は複数の隔壁２ａによって隔てられたバラストタンク２を備えた船、４は取水管３によって水（一般に海水）を取水する取水ポンプであって、その取水された水は下流部分が分岐した給水管５を経て前記バラストタンク２へ吐出、分配される。６はバラストタンク２からからの水抜き取り管であって、その上流部分は分岐しているが、下流部分は集合し、取水管３を経て取水ポンプ４に連通している。７は船外に水を排出する排水管である。

８は空気から酸素富化ガスを製造する酸素富化装置、９はその酸素富化ガスからオゾン含有ガスを製造するオゾナイザであって、その酸素富化ガスは散気管１０によって前記給水管５に吹き込まれる。１１は取水に含まれる大型生物を捕捉するストレーナ、１２は一方の端が前記ブラストタンク２の各室に分岐連通する排ガス管、１３はその排ガス管１２の末端に接続されたオゾン分解装置、２０は後述する微生物濃度計測システムである。

前記微生物濃度計測システム２０について図２により説明すると、２１，２３は動物性，植物性プランクトンを捕捉する、それぞれ50μｍメッシュ、10μｍメッシュの動物性，植物性プランクトンネット、２２，２４はそれぞれ前記ネット２１，２３で捕捉されたプランクトンを計数する画像処理装置、２５はバクテリアを捕捉する0.5μｍのフィルタ、２６はそのバクテリアに含まれるATP（アデノシントリホスフェイト）を励起発光させる走査型Ａｒレーザー、２７はその発光量を計測する光増倍管（フォトマル）であって、それぞれ前記水抜き取り管６に沿って順次設けられている。

次にオゾン含有ガスによるバラスト水の処理方法について説明する。取水時は、酸素富化装置８、オゾナイザ９を稼動し、得られたオゾン含有ガスを、散気管１９により取水ポンプ４の吸い込み側、前記取水管３内を流れる水に吹き込む。オゾン含有ガスを吹き込まれた水は前記取水ポンプ４によって給水管５を経てバラストタンク２の各室に分配される。殺生物作用はこのガスが逸散しない閉空間の管路内では進行するが、バラストタンク２内ではオゾン含有ガスが水面上方に逸散し、オゾン濃度が急速に低下するため、殺生物作用も急激に低下する。

ここで、水中のオゾン濃度（オゾン注入量）とその水への滞留時間（オゾン殺菌時間）との２軸よりなる直角座標系に各生物種の死滅点をプロットすると、図３に示すように、生物種毎に双曲線が描かれることが分かる。すなわち、その双曲線より上方の点（オゾンの濃度と滞留時間との積がある値以上）であれば、その生物は死滅することを示している。なお、一般には水中のオゾン濃度は逸散、分解等によって時間的に変化するが、その場合は、前記の積を積分した値を用いればよい。また、水中に複数の生物種が含まれる場合、そのすべてに注目して、オゾン濃度、滞留時間を決める必要はなく、最も死滅し難い生物種に注目すればよく、例えばそのオゾンの濃度と滞留時間との積からいずれか一方（例えば滞留時間）を先ず決め、残る他方（オゾン濃度）を決めればよいことになる。

上記取水のバラストタンク２への分配中の処理では殺生物が不十分であった場合、航海中、水抜き出し管６によってバラストタンク２から水を抜き出し、給水管５を経て循環させ、繰り返しオゾン含有ガスを吹き込み、さらに殺生物作用を行わせることが可能である。また、到着場所での排水管７による排水時にも途中でオゾン含有ガスを吹き込み、殺生物作用を行わせることも可能である。

なお、オゾンを含む水は、そのまま放置すると、時間と共に逸散すると共に、分解し、指数関数的にその濃度が低下する。それは水の種類によっても異なり、純水は濃度の低下は比較的小さいが、工業用水はそれよりもかなり大きく、海水はさらにそれよりも著しく大きい（図示省略）。従って、到着場所で排水時にオゾン含有ガスを吹き込み、殺生物作用を行わせても、その場所にオゾン被害を与えることはない。

前記微生物計測について図２により説明すると、0.5mmメッシュのストレーナ１１によって海水中の浮遊固形物を除去する。次いで定速で順次送られて来る50μｍメッシュの動物性プランクトンネット２１によって捕捉された動物性プランクトン、10μｍメッシュの植物性プランクトンネット２３によって捕捉された植物性プランクトンを画像処理装置２２，２４により計数すると、水量からそれぞれ個数濃度を計算することが出来る。３番目に0.5μｍのフィルタ２５によってろ過されたバクテリアを、走査型Ａｒレーザー２６（波長272nm）によって、それに含まれるATP（アデノシントリホスフェイト）を励起発光させると、その発光量を光増倍管２７で計測することが出来、病原性コレラ、大腸菌及び腸球菌の一個当りの平均発光量をもとに、前記計測発光量を各々の相当個数に換算することが可能である。なお、以上はオンラインで迅速且つ自動計測可能であって、処理又は再処理へ直ちに反映させることが出来る。

図４により別の態様について説明すると、給水管１５の下流部分が水抜き出しにも利用可能に水抜き出し管１６に接続されるよう構成されているだけで、残りの構成は、図１と同様である。この態様では、取水時の取水及び排出時の排水へのオゾン含有ガス吹き込みによる殺生物作用は、前述の例と同様である。また、制約はあるが、航行中にバラストタンク２から一部抜き出し、その抜き出した水を排水管１６、取水管３及び給水管１５内を循環させながら、オゾン含有ガスを吹き込み、―殺生物作用を進行させ、また、バラストタンク２へ戻すことも可能である。配管の一部が簡略化されているため、設備費が低減する。

本発明を実施するための最良の形態例を示す機器構成図である。 微生物濃度計測システムの機器構成図である。 海洋生物殺生物作用へのオゾン注入量とオゾン殺菌時間の影響を示すグラフである。 本発明の別の態様を示す機器構成図である。

符号の説明

１ 船
２ バラストタンク
２ａ 隔壁
３ 取水管
４ 取水ポンプ
５ 給水管
６ 水抜き取り管
７ 排水管
８ 酸素富化装置
９ オゾナイザ
１０ 散気管
１１ ストレーナ
１２ 排ガス管
１３ オゾン分解装置
１５ 給水管
１６ 水抜き取り管
２０ 微生物濃度計測システム
２１ 動物性プランクトンネット
２２ 画像処理装置
２３ 植物性プランクトンネット
２４ 画像処理装置
２５ フィルタ
２６ 走査型Ａｒレーザー
２７ 光増倍管

Claims (5)

1. 取水ポンプ（１１）により取水し、各バラストタンク（２）へ配送、貯留したバラスト水を別の場所で排水するに当たって、先ずその水に含まれる大型の生物をストレーナ（１１）によって取り除いたうえ、オゾン含有ガスを散気管（８）によって水に吹き込み、そのオゾン含有ガスを吹き込んだ水をそのガスの逸散を防止する閉空間内に必要時間滞留させることによってその水に含まれる生物を死滅させるよう構成されていることを特徴とするバラスト水中生物のオゾン処理システム。
2. 前記バラストタンク（２）に貯留されたバラスト水から逸散するオゾン含有ガスを排ガス管（１２）により集め、オゾン分解装置（１３）によって分解したうえ、大気に放出するよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載のバラスト水中生物のオゾン処理システム。
3. 船（１）内において酸素富化装置（８）によって空気から酸素富化ガスを製造し、その酸素富化ガスからオゾナイザ（９）によって前記オゾン含有ガスを製造するよう構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のバラスト水中生物のオゾン処理システム。
4. 水中の微生物濃度を計測可能に微生物濃度計測システム（２０）を組み込んでいることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のバラスト水中生物のオゾン処理システム。
5. 微生物濃度計測システム（２０）が、異なるメッシュのプランクトンネット（２１，２３）、フィルタ（２５）、画像処理装置（２２，２４）、ＡＴＰ誘起用Ａｒレーザー（２６）及び光増倍管（２７）を備えていることを特徴とする請求項４に記載のバラスト水中生物のオゾン処理システム。
   

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