JP2006088115A - バラスト水の処理方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】船舶の既存の設備を大きく変えることなく、簡単な設備と操作により、安価に有害微生物を殺傷もしくは増殖機能を損傷することができ、環境への悪影響の少ないバラスト水の処理方法および装置を提供する。
【解決手段】バラスト水の一部を昇圧ポンプ３によりマイクロバブル発生装置４に送り、前処理装置５で前処理した排ガスをプラズマ化処理装置６に送り、放電によりプラズマ化処理し、プラズマ化処理ガスをマイクロバブル発生装置４に供給して微細化し、マイクロバブルを発生させ、マイクロバブル生成水をマイクロバブル混合装置２に供給して残部のバラスト水と混合し、超音波処理装置７に送って超音波処理することにより、プラズマ化処理ガスのマイクロバブルをさらに細分化して消滅させ、微生物の殺傷もしくは増殖機能を損傷するとともに、排出するバラス卜水を無害化する。
【選択図】図１

Description

本発明は、船舶のバラスト水の処理方法および装置に関し、特に海水を利用するバラスト水の処理方法および装置に関するものである。

タンカー等の船舶において、積み荷の原油等を降ろした後、再度目的地に向けて航行する際、航行中の船舶のバランスを取るため、通常所定のタンク内にバラスト水と呼ばれる海水を貯留する。この場合バラスト水は、通常、寄港地の海水を利用している。すなわち、寄港地の港の海水をくみ上げて貯留するとともに、目的地の港で船舶外に排出している。この結果、くみ上げたバラスト水にプランクトン等の微生物が存在する場合、これがバラスト水中に含まれ船舶と共に移動することになる。従って、寄港地もしくは目的地でバラスト水を排出すると、その港に別の海域の微生物を放出することになり、その海域の微生物環境を乱すおそれがある。

このように、バラスト水に微生物が潜んで移動して船舶の行き先の港が汚染されるのを防止するため、リバラスト方式が提案されている。これはバラスト水を貯留した船舶が外洋に達したとき、外洋でバラスト水を交換する方法である。この方式は、外洋が荒れている場合は、船舶の航行に危険性があり実施出来ないことがあり確実な処理方法が求められている。リバラスト方式に替わる方法として、ミキサーパイプ法があるが、高圧力が必要となるため既存ポンプの交換や動力費が高くなる等の設備上の問題や、処理性能が不十分であるという問題がある。

これらに替わる熱処理法は、十分な高温にすれば処理性能は満足されるが、加熱と冷却の熱交換器や複雑な配管等が必要となり、設備費が高いのと温排水が別の海洋汚染になるなどの問題がある。脱酸素法は、植物性プランクトンの一部および細菌類の処理が不十分である。薬剤処理法は、残留薬剤およびランニングコストに問題がある。また濾過膜法は、大きな膜設備の設置環境が必要であること、設備が高価なこと、逆洗排水の処理などに課題がある。

特許文献１には、高電圧パルス法が示されている。この方法は、バラスト水の流路の途中で電極間に高電圧パルスを供給して、バラスト水中の有害微生物に損傷を与えて無害化する方法である。しかしこの方法では、高価な設備が必要になり、また電極間のバラスト水に依存する負荷側のインピーダンスが小であるため、電源側とのインピーダンスのマッチングをとりにくいという問題がある。

非特許文献１には、マイクロバブルによるノロウイルスの不活化に関して記載されており、カキの養殖に用いる水に、オゾンガスの粒径５０μｍ以下のマイクロバブルを混入して、ノロウイルスの不活化できることが示されている。しかしバラスト水については示されていない。
特開２００２−１９２１６１号公報 水２００４年９月号第２３〜２８頁

本発明の課題は、船舶の既存の設備を大きく変えることなく、簡単な設備と操作により、安価に有害微生物を抑制することができ、環境への悪影響の少ないバラスト水の処理方法および装置を提供することである。

本発明は、次のバラスト水の処理方法および装置である。
（１） 船舶から排出される排ガスおよび／または空気をプラズマ化処理したプラズマ化処理ガスをバラス卜水中に供給することを特徴とするバラス卜水の処理方法。
（２） プラズマ化処理ガスを粒径５０μｍ以下のマイクロバブルとしてバラス卜水中に供給する上記（１）記載の方法。
（３） プラズマ化処理ガスを供給したバラス卜水を超音波処理する上記（１）または（２）記載の方法。
（４） バラス卜水が、船舶に導入、貯留および／または船舶から排出する段階のものである上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の方法。
（５） 船舶から排出される排ガスおよび／または空気をプラズマ化処理するプラズマ化処理装置と、
プラズマ化処理ガスをバラス卜水中に供給するプラズマ化処理ガス供給装置と
を含むバラス卜水の処理装置。
（６） プラズマ化処理ガス供給装置が、プラズマ化処理ガスを粒径５０μｍ以下のマイクロバブルとしてバラス卜水中に供給するものである上記（５）記載の装置。
（７） プラズマ化処理ガスを供給したバラス卜水を超音波処理する超音波処理装置をさらに含む上記（５）または（６）記載の装置。
（８） 船舶に導入、貯留および／または船舶から排出する段階のバラス卜水を処理するように設けられた上記（５）ないし（７）のいずれかに記載の装置。

本発明において処理の対象となるバラス卜水は、船舶のバラス卜タンクに貯留される水であり、一般には海水が用いられるが、淡水でもよい。本発明において処理するバラス卜水は、船舶に導入する段階のもの、貯留中のもの、および船舶から排出する段階のもののいずれでもよく、またこれらの複数段階のものを組み合わせて処理してもよい。一般的にはバラス卜水として、船舶に導入する段階のものと、船舶から排出する段階のものを処理することができる。

このようなバラス卜水には、プランクトン等の微生物が存在することがあるが、本発明では、船舶から排出される排ガスおよび／または空気をプラズマ化処理したプラズマ化処理ガスをバラス卜水中に供給することにより、微生物を殺傷もしくは増殖機能を損傷し、バラス卜タンク、バラス卜水流路、ならびに船外の環境の汚染を防止する。船舶から排出される排ガスは、船舶に設備されたボイラ、発電設備等から排出される排ガス、すなわち燃焼排ガスが主体となるが、他の排ガスを含んでいてもよい。燃焼排ガスは、酸素、窒素、二炭化酸素、イオウ酸化物、窒素酸化物等を含んでいる。排ガスのみをプラズマ化処理することができ、場合によっては排ガスと空気の混合物をプラズマ化処理することができ、また空気のみをプラズマ化処理して、プラズマ化処理ガスをバラス卜水中に供給することもできる。プラズマ化処理装置の能力を保持するために、煤煙除去フィルタや冷却器などの前処理設備を設けることができる。

プラズマ化処理は、ガス中に設けた電極またはガス流路外に設けた電極から高周波の高電圧を印加して放電を行い、プラズマを発生させる。放電の周波数は１０〜２０ｋＨｚ、好ましくは１３〜１６ｋＨｚ、特に好ましくは１４〜１５ｋＨｚ、電圧は５０００〜１００００Ｖ、好ましくは６５００〜８５００Ｖ、特に好ましくは７０００〜８０００Ｖ、ガスの圧力は１００〜５０００ｈＰａ、好ましくは５００〜２０００ｈＰａ、特に好ましくは９５０〜１０００ｈＰａとすることができる。プラズマ化処理装置は、ガス流路の内または外に放電用の電極を設け、この電極間に高周波の高電圧を印加して放電を行うように構成される。このようなプラズマ化処理装置によって排ガスをプラズマ化処理することにより、排ガスに含まれる酸素、窒素、二炭化酸素、イオウ酸化物、窒素酸化物等から、オゾンならびに二炭化酸素、イオウ酸化物、窒素酸化物等の酸化性物質などの活性成分が生成し、微生物の殺傷もしくは増殖機能損傷作用が得られるものと推測される。排ガス中に酸素が不足する場合には、排ガスと空気の混合物をプラズマ化処理することができ、場合によっては空気のみをプラズマ化処理してプラズマ化処理ガスをバラス卜水中に供給することにより、特定の状況に応じた、処理を行うことができる。

プラズマ化処理ガスをバラス卜水中に供給する場合、プラズマ化処理ガス供給装置により、プラズマ化処理ガスをそのままバラス卜水中に供給してもよく、またプラズマ化処理前の排ガスおよび／または空気をプラズマ化処理ガスと混合した混合ガスを供給してもよい。プラズマ化処理ガスまたは混合ガスは、粒径５０μｍ以下のマイクロバブルとしてバラス卜水中に供給するのが好ましい。粒径５０μｍ以下のマイクロバブルは、これより粒径が大きい通常の気泡とは液中の挙動および溶解特性が異なり、プラズマ化処理ガス中の活性成分が急速かつ大量に液中に溶解し、高い微生物の殺傷もしくは増殖機能損傷作用が得られる。

マイクロバブル発生装置は、粒径５０μｍ以下のマイクロバブルを発生させる装置であり、例えば加圧ポンプとエジェクタを組み合わせた装置、あるいは特開２００３−３０５４９４号に記載された球状体を用いるものなどが挙げられる。加圧ポンプとエジェクタを組み合わせたマイクロバブル発生装置としては、バラスト水の一部を分流し加圧ポンプとエジェクタにより上記ガスを吸引しマイクロバブルを配管流路内に発生させる装置が挙げられる。球状体を用いるマイクロバブル発生装置としては、加圧した水を供給して自吸空気とともに排出させるためのパイプ、このパイプの中間部に位置するようにパイプの中に挿入された球状体、この球状物体の挿入中心から下流にパイプの周上に穿設された小孔、およびこの小孔の外側に設けられた大気と連通している空気室により構成することができる。プラズマ化処理ガス供給装置としては、このような装置をそれぞれ単独で、あるいは組み合わせて用いることができる。例えば加圧ポンプとエジェクタを組み合わせた装置で発生させたマイクロバブルを、球状体を用いるマイクロバブル発生装置でバラス卜水に供給して、さらに気泡の粒径を小さくすることができる。

プラズマ化処理ガス供給装置によりプラズマ化処理ガスを供給したバラス卜水を、超音波処理装置により超音波処理することにより、バラス卜水に供給したプラズマ化処理ガスのマイクロバブルをさらに細分化し、場合によってはマイクロバブルを消滅させ、プラズマ化処理ガスを完全に溶解させることができる。これによりプラズマ化処理ガスに含まれる活性物質により、バラス卜水中の微生物の殺傷もしくは増殖機能を損傷することができる。

このような処理は、バラス卜水を船舶に導入する段階でも、バラス卜タンクに貯留中の段階でも、あるいはバラス卜水を船舶から排出する段階でも行うことができ、またこれらの複数段階において組み合わせて処理してもよい。一般的にはバラス卜水として、船舶に導入する段階において処理し、さらに船舶から排出する段階においても処理することが好ましい。プラズマ化処理ガス供給装置によりプラズマ化処理ガスを供給するバラス卜水は、バラス卜水の全部でもよく、一部でもよい。一部のバラス卜水にプラズマ化処理ガスを供給する場合は、プラズマ化処理ガスを供給したバラス卜水を残部のバラス卜水と混合することにより、全体のバラス卜水を処理することができる。

超音波処理装置によるマイクロバブルの破砕後は、バラス卜水は元の透明状態の海水に戻り、弱炭酸酸性水としてバラストタンクに給水される。そのため、船舶が航行する間に微生物が再生したり増殖したりすることなく、目的港に到着できる。目的港で荷物の積み込み時にバラスト水が船外に排出されるが、その際上記に記載された工程を再度実施し、殺滅性を高めて排出することができるが、環境汚染は少ない。

上記の処理では、既存の設備を大きく変更することなく、付加的に装置を設置できるため、既存の船舶に適用しやすく、安価に施工できる。また薬剤等を添加することなく、船が装備している発電機もしくはボイラの排ガスの一部を利用することにより、目的とする殺菌環境を作り出せるため、処理コストが安価になる。そして主として利用する排ガス中の炭酸ガスは、緩衝作用があるため、船外排出時に周囲の環境にやさしい。

本発明によれば、船舶から排出される排ガスおよび／または空気をプラズマ化処理したプラズマ化処理ガスをバラス卜水中に供給するようにしたため、船舶の既存の設備を大きく変えることなく、簡単な設備と操作により、安価に有害微生物を抑制することができ、環境への悪影響の少ないバラスト水の処理方法および装置をえることができる。

プラズマ化処理ガスを粒径５０μｍ以下のマイクロバブルとしてバラス卜水中に供給することにより、プラズマ化処理ガス中の活性成分が急速かつ大量に液中に溶解し、高い微生物の生育抑制作用が得られる。またプラズマ化処理ガスを供給したバラス卜水を超音波処理することにより、プラズマ化処理ガスのマイクロバブルをさらに細分化して消滅させ、プラズマ化処理ガスを完全に溶解させて微生物の殺傷もしくは増殖機能を損傷するとともに、排出するバラス卜水を無害化することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面により説明する。図１は本発明の実施形態によるバラスト水の処理方法および装置を示すフロー図である。図１において、バラスト水の処理装置は、バラスト水をバラスト水ポンプ１によりマイクロバブル混合装置２へ送るラインＬ１から分岐するラインＬ２が昇圧ポンプ３を介してマイクロバブル発生装置４に連絡し、一方排ガスおよび／または空気をラインＬ３および／またはラインＬ４から導入する前処理装置５からラインＬ５がプラズマ化処理装置６に連絡するとともに、ラインＬ６がマイクロバブル発生装置４に連絡しており、またプラズマ化処理装置６からラインＬ７がマイクロバブル発生装置４に連絡し、マイクロバブル発生装置４からラインＬ８がマイクロバブル混合装置２に連絡し、さらにマイクロバブル混合装置２からラインＬ９が超音波処理装置７に連絡している。

上記の装置において、前処理装置５としては、煤煙除去フィルタおよび冷却器が用いられている。プラズマ化処理装置６としては、排ガス流路内に電極を有する高周波、高電圧放電装置が用いられている。放電の周波数は１４ｋＨｚ、電圧は８０００Ｖ、ガスの圧力は１０００ｈＰａである。マイクロバブル発生装置４としては、昇圧ポンプ３と組み合わせるエジェクタが用いられ、またマイクロバブル混合装置２としては、別のエジェクタが用いられていて、これらはプラズマ化処理ガス供給装置を構成している。超音波処理装置７としては、２０〜６０ｋＨｚ程度のものが用いられている。

図１の装置によるバラスト水の処理方法は、まずバラスト水をバラスト水ポンプ１によりラインＬ１からマイクロバブル混合装置２へ送る。このときラインＬ１から分岐するラインＬ２から、バラスト水の一部を昇圧ポンプ３によりマイクロバブル発生装置４に送る。一方排ガスおよび／または空気をラインＬ３および／またはラインＬ４から導入して前処理装置５で前処理し、ラインＬ５からプラズマ化処理装置６に送る。プラズマ化処理装置６では、電極間に高周波、高電圧を印加して放電を行うことにより、排ガスをプラズマ化処理し、排ガスに含まれる酸素、窒素、二炭化酸素、イオウ酸化物、窒素酸化物等から、オゾンならびに二炭化酸素、イオウ酸化物、窒素酸化物等の酸化性物質などの活性成分を生成させる。こうして得られるプラズマ化処理ガスをラインＬ７からマイクロバブル発生装置４に供給するとともに、場合によってはプラズマ化処理しない前処理ガスを前処理装置５からラインＬ６を通してマイクロバブル発生装置４に供給する。前処理装置５からプラズマ化処理しないガスをラインＬ６により供給する場合は、弱酸性化したバラスト水を中和することができる。

マイクロバブル発生装置４では、昇圧ポンプ３で送られるバラスト水にエジェクタによりプラズマ化処理ガスおよびプラズマ化処理しない前処理ガスを吸入して微細化し、マイクロバブルを発生させる。マイクロバブル生成水はラインＬ８からマイクロバブル混合装置２に供給して残部のバラスト水と混合する。マイクロバブル混合装置２の混合水はラインＬ９から超音波処理装置７に送り、超音波処理することにより、プラズマ化処理ガスのマイクロバブルをさらに細分化して消滅させ、プラズマ化処理ガスを完全に溶解させて微生物の殺傷もしくは増殖機能を損傷するとともに、ラインＬ１０から排出するバラス卜水を無害化することができる。

上記の装置によるバラスト水の処理は、バラス卜水を船舶に導入する段階、バラス卜タンクに貯留中の段階、およびバラス卜水を船舶から排出する段階のいずれの段階でも行うことができ、またこれらの複数段階の組み合わせの段階において処理してもよい。
上記の処理では、船舶から排出される排ガスをプラズマ化処理したプラズマ化処理ガスをバラス卜水中に供給することにより、船舶の既存の設備を大きく変えることなく、簡単な設備と操作により、安価に有害微生物を抑制することができ、環境への悪影響も少ない。

船舶に導入する段階、バラス卜タンクに貯留中の段階、あるいは船舶から排出する段階のバラス卜水を処理して、有害微生物の生育を抑制し、環境への影響を軽減するための処理方法および装置に利用可能である。

本発明の実施形態によるバラスト水の処理方法および装置を示すフロー図である。

符号の説明

１ バラスト水ポンプ
２ マイクロバブル混合装置
３ 昇圧ポンプ
４ マイクロバブル発生装置
５ 前処理装置
６ プラズマ化処理装置
７ 超音波処理装置

Claims (8)

1. 船舶から排出される排ガスおよび／または空気をプラズマ化処理したプラズマ化処理ガスをバラス卜水中に供給することを特徴とするバラス卜水の処理方法。
2. プラズマ化処理ガスを粒径５０μｍ以下のマイクロバブルとしてバラス卜水中に供給する請求項１記載の方法。
3. プラズマ化処理ガスを供給したバラス卜水を超音波処理する請求項１または２記載の方法。
4. バラス卜水が、船舶に導入、貯留および／または船舶から排出する段階のものである請求項１ないし３のいずれかに記載の方法。
5. 船舶から排出される排ガスおよび／または空気をプラズマ化処理するプラズマ化処理装置と、
   プラズマ化処理ガスをバラス卜水中に供給するプラズマ化処理ガス供給装置と
   を含むバラス卜水の処理装置。
6. プラズマ化処理ガス供給装置が、プラズマ化処理ガスを粒径５０μｍ以下のマイクロバブルとしてバラス卜水中に供給するものである請求項５記載の装置。
7. プラズマ化処理ガスを供給したバラス卜水を超音波処理する超音波処理装置をさらに含む請求項５または６記載の装置。
8. 船舶に導入、貯留および／または船舶から排出する段階のバラス卜水を処理するように設けられた請求項５ないし７のいずれかに記載の装置。

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