JP2008100157A - バラスト水処理装置の制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】オゾン分離タンク内にたまったオゾンガスを確実に排出できるバラスト水処理装置の制御システムを提供すること。
【解決手段】バラスト水を処理して船舶内のバラストタンク１に移送するバラスト処理装置１００は、バラストポンプ２により移送されるバラスト水中にオゾンを混入させるオゾン混合装置５と、オゾン混合装置５で混入されたオゾンのうちの余剰のオゾンを分離するためのオゾン分離タンク８とを有しており、且つバラストタンク１のタンク底面１ａの高さ位置が、オゾン分離タンク８が設置される高さ位置より下方にあり、且つ処理されたバラスト水をバラストタンク１へ移送する配管は開閉弁１３を有し、該オゾン分離タンク８内の圧力を検出する圧力検出計８２で検出された圧力値を制御部１２に入力し、該制御部１２は入力された圧力値が常に正圧であるように開閉弁１３の開度を調整する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、バラスト水処理装置の制御システムに関し、詳しくは、オゾン分離タンク内のバラスト水中から確実にオゾンを分離できるバラスト水処理装置の制御システムに関する。

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、プランクトン等の微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、バラスト水中の微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。

従って、本発明者は、このようなバラスト水の処理装置を船舶に搭載することにより、バラスト水を処理することを検討している。
特開２００４−１６０４３７号公報 特開２００６−１３９９５７号公報 特開２００３−３３４４３２号公報 特開平７−２１７８１２号公報

本発明者は、既設のコンテナ船にバラスト水処理装置を設置する際に、船舶特有の課題があることがわかった。すなわち、バラスト水処理装置として、バラストポンプにより移送されるバラスト水中にオゾン発生装置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、前記オゾン混合装置で混入されたオゾンのうちの余剰のオゾンを分離するためのオゾン分離タンクとを有しており、且つ前記バラストタンクのタンク底面の高さ位置が、オゾン分離タンクが設置される高さ位置より下方にあり、前記オゾン分離タンクからバラストタンクに処理されたバラスト水を移送して貯留可能に構成された装置を考案し、船舶に設置することを検討した。

船舶内、とりわけ既造船舶内に、オゾン混合装置、オゾン分離タンクを設置する場合、極めて限られた空間に設置する必要があり、階層の異なったFloor（床面）に設置することを余儀なくされることが多い。特にオゾン分離タンクを機関室Floorに設置する場合、バラストタンクのタンク底面の高さ位置は、機関室Floorより低いので、バラストタンクに注水を開始した直後には、高低差と配管抵抗（小さい）によって大量にバラスト水がオゾン分離タンクから流出し、オゾン分離タンク内が負圧になるおそれがある。

かかる負圧になると、オゾン分離タンクにたまったオゾンが排出されず、そのままバラストタンクに持ち込まれ、バラストタンクを腐食する問題が発生すると共に、バラストタンクのエアパイプから有害なオゾンが排出されるおそれがある。

そこで、本発明は、オゾン分離タンク内にたまったオゾンガスを確実に排出できるバラスト水処理装置の制御システム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）
バラスト水を処理して船舶内のバラストタンクに移送するバラスト処理装置において、
前記バラスト処理装置は、バラストポンプにより移送されるバラスト水中にオゾン発生装置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、前記オゾン混合装置で混入されたオゾンのうちの余剰のオゾンを分離するためのオゾン分離タンクとを有しており、且つ前記バラストタンクのタンク底面の高さ位置が、前記オゾン分離タンクが設置される高さ位置より下方にあり、前記オゾン分離タンクから前記バラストタンクに処理されたバラスト水を移送して貯留可能に構成されており、
前記オゾン分離タンクから前記バラストタンクに移送する配管に開閉弁を有しており、且つ該オゾン分離タンクに該オゾン分離タンク内のバラスト水の圧力を検出する圧力検出計を有しており、該圧力検出計で検出された圧力値を制御部に入力し、該制御部は入力された圧力値が常に正圧であるように前記開閉弁の開度を調整することを特徴とするバラスト水処理装置の制御システム。

（請求項２）
前記バラスト水処理装置は、前記バラスト水を前記オゾン混合装置に移送する前又は後に、前記バラスト水の水生生物や細菌類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を有していることを特徴とする請求項１記載のバラスト水処理装置の制御システム。

本発明によれば、オゾン分離タンクから確実にオゾンを排出できるバラスト水処理装置の制御システム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、本発明に係るバラスト水処理装置の制御システムの概要を示す構成図である。

図中、１はバラストタンクであり、バラストポンプ２の運転によってバラスト水が取り込まれる。本発明において処理対象となるバラスト水は、例えば海水、淡水等が用いられ、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、微生物等の水生生物や細菌類等が含まれている。バラストポンプ２は、シーチェスト（図示せず）から船体内にバラスト水を取り込む取水管３に設けられており、取り込んだバラスト水を移送管４に移送する。

バラストポンプ２の運転によって船体内に取り込まれたバラスト水は、移送管４を通ってバラスト水処理装置１００によってバラスト水の処理が行われる。

バラスト水処理装置１００に移送されたバラスト水は、まずオゾン混合装置５に送られる。オゾン混合装置５は、移送管４内を移送されるバラスト水中にオゾン発生装置６によって生成されたオゾンもしくはオゾンと酸素の混合気体とを所定濃度で混入させ、バラスト水中の水生生物や細菌類をオゾンにより強酸化作用によって殺滅及び殺菌する。

かかるオゾン混合装置５としては、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ず、例えばオゾンインジェクターの他、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。

オゾン発生装置６は、コンプレッサー、酸素発生器及びオゾン発生器を有しており、酸素発生器及びオゾン発生器を経て生成されたオゾンもしくはオゾンと酸素の混合気体が、コンプレッサーによってオゾン混合装置５に供給されるようになっている。

オゾン混合装置５を通過してオゾンが混入されたバラスト水は、次いでバラスト水処理装置１００に好ましく設けられるスリット板７に送られる。

スリット板７は、オゾン混合装置５の下流側の移送管４に介設されており、オゾン混合装置５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や細菌類を剪断力によって破壊する。

図２はスリット板７の一例を示す断面図、図３は図２中のIII−III線断面図である。

スリット板７には複数のスリット状の開口７１が形成されている。開口７１の開口幅は、バラスト水中の水生生物や細菌類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。

移送管４内を移送されるバラスト水は、バラストポンプ２によってこのスリット板７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７のスリット状の開口７１を通過しようとし、この開口７１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や細菌類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７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７は、移送管４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移送管４に介設することが好ましい。

スリット板７に形成される複数のスリット状の開口７１の形状は、図３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７１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７１は、図３に示すように全て同じ長さに形成してもよいが、移送管４の断面形状に合わせて、中央部の開口７１を長く、端部に行くほど短く形成してもよい。

また、各開口７１の形状は直線状に限らず、円弧状等の曲線状に形成してもよい。

更に、スリット板７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。複数枚のスリット板７を配設する場合は、各スリット板７のそれぞれの開口７１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や細菌類の破壊、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、移送管４内を移送されるバラスト水中の水生生物や細菌類は、オゾン混合装置５によるバラスト水中へのオゾン混入とスリット板７の通過による剪断力とによって除去あるいは殺滅される。

なお、スリット板７は、オゾン混合装置５の手前側（上流側）に配設し、スリット板７を通過した後のバラスト水中にオゾン混合装置５によってオゾンを混入するようにしてもよい。

スリット板７を通過したバラスト水は、次いでバラスト水処理装置１００に設けられたオゾン分離タンク８に送られる。オゾン分離タンク８は、オゾン混合装置５によって混入されたオゾンのうち、未溶解の余剰オゾンをバラスト水中から脱気し、分離する。

オゾン分離タンク８の上部にはオゾン分離部８１が設けられており、オゾン分離タンク８に導入されたバラスト水中から脱気された未溶解の余剰オゾンが貯留される。このオゾン分離部８１に貯留された余剰オゾンは、排オゾンライン９を介してオゾン分解塔１０に送られ、このオゾン分解塔１０によって排ガス中のオゾンを分解した後に、デッキ上から大気中に排出される。

一方、オゾン分解タンク８において余剰オゾンが脱気された後のバラスト水は、注入配管１１を介してバラストタンク１に注入されて貯留される。ここではバラストタンク１は一つだけを示しているが、バラストタンク１は船体内に複数タンク設けられる。

ここで、バラストタンク１は、そのタンク底面１ａの位置が船底部付近にあるのに対し、オゾン分離タンク８は、船底部よりも高いFloor（床面）、例えば機関室の床面に設置されている。すなわち、バラストタンク１のタンク底面１ａの高さ位置は、オゾン分離タンク８が設置される高さ位置より下方にあり、バラストタンク１には、オゾン分離タンク８から処理されたバラスト水が移送されて貯留される。従って、オゾン分離タンク８の底面８ａはバラストタンク１のタンク底面１ａよりも高い位置にあり、両者の間には高低差ｈが存在している。

この高低差ｈのため、オゾン分離タンク８から注入配管１１を介してバラストタンク１にバラスト水が移送されると、大量のバラスト水がオゾン分離タンク８からバラストタンク１に流出してしまうことから、オゾン分離タンク８内が負圧になることが予想される。オゾン分離タンク８内が負圧になると、オゾン貯留タンクに貯留された余剰オゾンを排出できなくなるため、オゾン分離タンク８内は常に正圧に維持しておく必要がある。

そこで、本発明では、オゾン分離タンク８に該タンク８内のバラスト水の圧力を検出する圧力検出計８２を有している。この圧力検出計８２で検出された圧力値は、制御部１２に入力される。

また、バラスト水をオゾン分離タンク８からバラストタンク１に移送する注入配管１１には、該注入配管１１の流量を調整する開閉弁１３が設けられている。この開閉弁１３は、制御部１２からの制御信号によって開度が調整されるようになっている。

図４は制御部１２による開閉弁１３の制御の一例を示すフロー図である。

制御部１２は、圧力検出計８２からオゾン分離タンク８内のバラスト水の圧力値が入力されると、その圧力値が正圧か負圧かを判別している（Ｓ１）。ここで、圧力値が正圧であれば、特に開閉弁１３の開度を制御する必要はない。しかし、圧力値が負圧となった場合、開閉弁１３に開度を絞るように信号を出力して注入配管１１中を流れるバラスト水の流量を絞り、オゾン分解タンク８内が常に正圧を維持するように制御する（Ｓ２）。

この開閉弁１３の開度を絞るための具体的な制御は、本発明において特に問わないが、例えば、予め開閉弁１３の開度を絞るための制御値を複数段階に分けて用意しておき、圧力検出計８２の圧力値が負圧に転じた場合に、まず１段階目の制御値により開閉弁１３の開度を絞り、続いて圧力値を判別した結果、負圧であるようなら、２段階目の制御値により開閉弁１３の開度を絞るというように、圧力値を監視しながら段階的に開閉弁１３の開度を絞るように制御したり、圧力検出計８２の圧力値に応じた開閉弁１３の開度の制御値を予め求めておき、これをデータ化して制御部１２に記憶させておき、入力された圧力値と記憶されたデータとに基づいて、開閉弁１３の開度を適正開度となるように制御したりすることができる。

このように、本発明によれば、オゾン分離タンク８に設けた圧力検出計８２の圧力値によって開閉弁１３の開度を調整することにより、オゾン分離タンク８内の圧力値は常に正圧であるように調整されるので、オゾン分離タンク８内のバラスト水中から確実にオゾンを分離することができる。

本発明に係るバラスト水処理装置の制御システムの概要を示す構成図 スリット板の構成を示す断面図 図２中のIII−III線断面図 制御部による開閉弁の制御の一例を示すフロー図

符号の説明

１：バラストタンク
１ａ：タンク底面
２：バラストポンプ
３：取水管
４：移送管
５：オゾン混合装置
６：オゾン発生装置
７：スリット板
７１：開口
８：オゾン分離タンク
８１：オゾン分離部
８２：圧力検出計
８ａ：底面
９：排オゾンライン
１０：オゾン分解塔
１１：注入配管
１２：制御部
１３：開閉弁
１００：バラスト水処理装置

Claims (2)

1. バラスト水を処理して船舶内のバラストタンクに移送するバラスト処理装置において、
   前記バラスト処理装置は、バラストポンプにより移送されるバラスト水中にオゾン発生装置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、前記オゾン混合装置で混入されたオゾンのうちの余剰のオゾンを分離するためのオゾン分離タンクとを有しており、且つ前記バラストタンクのタンク底面の高さ位置が、前記オゾン分離タンクが設置される高さ位置より下方にあり、前記オゾン分離タンクから前記バラストタンクに処理されたバラスト水を移送して貯留可能に構成されており、
   前記オゾン分離タンクから前記バラストタンクに移送する配管に開閉弁を有しており、且つ該オゾン分離タンクに該オゾン分離タンク内のバラスト水の圧力を検出する圧力検出計を有しており、該圧力検出計で検出された圧力値を制御部に入力し、該制御部は入力された圧力値が常に正圧であるように前記開閉弁の開度を調整することを特徴とするバラスト水処理装置の制御システム。
2. 前記バラスト水処理装置は、前記バラスト水を前記オゾン混合装置に移送する前又は後に、前記バラスト水の水生生物や細菌類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を有していることを特徴とする請求項１記載のバラスト水処理装置の制御システム。