JP2012516314A - バラスト水処理システム - Google Patents
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Abstract
Description
・ 船及び乗員に対する安全性
・ 環境への影響(解決する影響より大きいな影響を生じてはならない)
・ コスト
・ バラスト水中に見られる水性生物及び病原菌の除去、死滅又は不活性化などの生物学的有効性
・ ろ過及び物理的分離などの機械的処理方法;
・ オゾン、紫外光又は電流、電子イオン化、ガス過飽和及び熱処理による殺菌などの物理的処理方法;
・ 生物を死滅させるために酸化又は殺生化学物質を加えるなどの化学的処理方法;
・ 上記の様々な組み合わせ;
がある。
方法及び材料
海水試料はヘンレンズバラ(英国、スコットランド)及びラーグスエリア(英国、スコットランド、ミルポート)から収集した。
動物性プランクトン:収集されたサンプルされた海水の量を考えると、低レベルが予測された。
植物性プランクトン:これらのためのサンプルは酸性化ルゴールヨウ素又はホルマリン(10%溶液)内に固定することができる。代わりに、植物性プランクトンバイオマスをクロロフィルに基づいて評価することもできる。
細菌:DAP1を使用し、UV光下で計数する方法を直接使用した。使用DAP1濃度は250μg/mLであった。
以下の材料をシグマケミカル社から入手した。
・ ATPアッセイミックス:ルシフェラーゼ、ルシフェリン、MgSO4、DTT,EDTA,BSA(牛血清アルブミン)及びトリシンバッファ塩を含む冷凍乾燥粉末;
・ ATPアッセイミックス希釈緩衝剤:MgSO4、DTT,EDTA,BSA(牛血清アルブミン)及びトリシンバッファ塩を含む冷凍乾燥粉末;
・ 界面活性剤溶液:ナノピュア水中の1%(w/v)CTAB(臭化セチルトリメチルアンモニウム)
・ ADP精製されたプロテーゼ抑制剤
1バイアルのATPアッセイミックスの中身を5mLの減菌水に溶解してpH7.8の原液を精製した。溶解するまでそれをゆるやかな反転又は旋回により混合した。この原液は完全な溶解を確保するために少なくとも1時間氷に入れてもよい。この原液を微小遠心管内に0.1mLのアリコートに分けて−20℃で保存した。
所望の濃度を与えるために、海水試料を含有するチューブに所要量の各バイオサイド染料を減菌ピペットで加えた。
細菌菌株の大腸菌をミューラーヒントンIIブロス(培地)にて37℃で一晩成長させた。一晩培養物を新鮮ブロスにて50倍に希釈し、次いで誘導期に達するまで数時間培養した。培養物のサンプルを、マリンブロスを96ウェルプレートで用いてシリアルに希釈した。
種々の物質の静菌力を実験的に決定するいくつかの可能な方法がある。主な関心は成長を禁止する殺生性物質の能力にあるため、殺菌作用よりも静菌性を重要視した。静菌性は恐らく単に生体染色の発現であり、生物の再生メカニズムが破壊もしくは少なくとも機能不能にされたことを示す。
コントロール生物のノーマル誘導期に関して染料の存在下で誘導期を測定したところ、図3.1は、ミルポートからの海水サンプルを0.15mg/Lおよび0.3mg/Lのブリリアントグリーンで処理して13日間培養した結果を示し、サンプルの全ATPレベルが2日目に減少したことを示している。更に、可能な残存細菌の再生が9日目に観測され、次にATPレベルの最終的な減少が12日後に観測された。
図3.4は、1:1のブリリアントグリーンとCTABからなる異なる濃度の組成物で処理した海水試料内の硫黄細菌の濃度を示す。図3.4から明らかなように、処理組成物は特に0.3mg/l以上の総合濃度で硫黄細菌に関して有効な殺菌特性を示す。
図4.1は、ブリリアントグリーンとゲンチアナバイオレットが海水中の生物の生存能力に別々に与える影響を示す。図4.1は(ATPの存在により測定される)生存能力の不完全な低減及び7−8日後の棒状の細菌再生を示している。
殺生組成物内のバイオサイド染料及び界面活性剤の作用濃度を決定するプロセスにおいて、ブリリアントグリーンをバイオサイドとして使用し、CTABを界面活性剤として使用した。
図5.2及び図5,3に示す結果及び図5.4〜図5.6に示す作用濃度に基づいて、最適な比及び濃度のCTAB及びブリリアントグリーンを殺生組成物として使用するために選択した。これらの選択した濃度は図6.1に示されている。特に、2:1の特定の比のCTAB対ブリリアントグリーン及び0.15mg/L〜0.3mg/Lの範囲のブリリアントグリーンの濃度を選択した。
航海試験をティーケイ物流の商船「SSポーラスピリット号」に対して行った。SSポーラスプリット号は日本の横浜ガスターミナルからアラスカのニキスキ港まで往復20日の航海をする液化天然ガス輸送船である。この船の総バラスト水容量は36570m3である。投入システム及び処理の有効性試験を4回実行可能とするために2往復の航海を準備した。
序文
荷揚げ後、船はアラスカまでの航海のためにその安定性及びトリムを維持するために海水バラストを吸引した。スタビライザタンクは第1の化学物質濃度を試験するために500m3の水で満たすとともに、バラストタンク3番は3927m3の水を含有する参照タンクとして使用した。両タンクは千葉の成田港の海水で満たした。
500m3の水を処理するには、ClearBal処理剤の5%溶液を9リットル投入装置によりバラストポンプを通して加える必要があった。500gのCTAB及び250gのBGを計量し、貯蔵タンク内の15リットルの水に溶解した。配管は選択したタンクへの投入前に投入溶液で満たした。
pH、温度、塩分及び溶存酸素量を含む環境パラメータを測定した。極めて僅かな変化が実験の継続時間に亘って観測された。これは処理及び未処理の両タンクに対して同じであった。
0.6mg/lのCTAB及び0.3mg/lのBGからなる0.9mg/lの濃度のClearBal処理溶液は処理したタンク内のバラスト水をIMOガイドラインで許容し得る基準に成功裏に調製することができた。有効処理時間は約78時間であった。更に、未処理の参照タンク内の生物数は極めて高いレベルのままで、これはClearBal処理溶液が種数の減少に関与していることを示している。参照タンク内の種数の減少はバラストシステム通過中の破壊及び日光の欠乏による自然減少に起因すると考えられる。しかしながら、参照タンクは、9066の生物数/m3の初期値から、78時間経過後に依然として5817の生物数/m3を含むが、処理したタンクは9/m3の生物数になった。
序文
ClearBalシステムの第2の航海試験は、アラスカのニキスキ港からの日本の横浜ガスターミナルへの航海中に実行した。0.4mg/lのCTAB及び0.2mg/lのBGからなる濃度0.6mg/lの濃度のClearBal処理溶液を使用した。この試験の意図は、より長期間の有効性を考慮してより低濃度の処理溶液を使用することにある。
0時間及びその後の60,85、110,135,160及び166時間の間隔でのサンプリングをデッキマンホールを経てスタビライザタンクへアクセスすることによって行った。直径300mmの50μmプランクトンネットを既知の深さから垂直方向引き上げる方法を用いて50μmより大きい生物を採取するとともに、ニスキン採水器を用いて50μmより小さいが10μmより大きい生物を検査するための水を採取した。採取した水の環境パラメータの評価は、前試験で使用した方法と同様に、携帯測定装置を用いて実行し、水の生物学的含有量の分析は顕微鏡及び計数チャンバを用いて実行した。
両タンクにおいて、185時間の測定期間に亘りpH、温度、塩分及び溶存酸素量に僅かな変化が観測された。
0.4mg/lのCTAB及び0.2mg/lのBGからなる0.6mg/lの濃度のClearBal溶液は、バラスト水を185時間の期間内にIMO基準を満たすように調製することができた。この濃度は有効になるためにより長い期間を要求することが予想される。要求される185時間は、研究室の実験で観測された96時間より長く、それにはいくつかの要因が起因していた可能性がある。水サンプルの分析中、特定の珪藻は処理された水中で他の全ての種が死滅した後も生存し続けることが判明した。この珪藻は110時間後も処理水中に発見される唯一の成分であった。この種は極めて丈夫で処理の効果に耐えるものと思われる。ニキスキ湾岸地域で見られる汽水は、塩水から淡水への規則的変化のために極めて厳しい生存環境を提供し、生物はこれを克服するメカニズムを生み出す。観測された他の種は110時間の時点で処理の効果で死滅した。水中の沈殿物の量も処理の有効性に影響を与えたかもしれない。
序文
この航海に対して、高濃度で短期間で有効な2つの処理を試験した。使用したClearBalの濃度は、0.8mg/lのCTAB及び0.4mg/lのBGからなる濃度1.2mg/lの濃度及び1mg/lのCTAB及び0.5mg/lのBGからなる濃度1.5mg/lの濃度を使用した。これらの処理濃度は研究室ベースの調査では24時間以内に有効になることが確かめられた。
上述の試験と同様に300mm30μmトウネット及びニスキン採水器を用いてサンプリングを行った。携帯装置を用いて環境パラメータを記録し、顕微鏡及び計数チャンバを用いて水の生物学的含有量を評価した。
この試験の62時間の期間に亘って、スタビライザタンク及び参照タンク内に存在する環境パラメータは同等であり、その期間中に僅かに変化するだけであることが確かめられた。
ClearBalの1.5mg/l及び1.2mg/l溶液は、1.5mg/lについては39時間で、1.2mg/lについては62時間で、バラスト水をIMO規定を満足するように調整することができた。
序文
更に増加した処理濃度を用いる試験を行った。ニキスキ湾からの水及び生物は低投入量の処理に対して予め極めて強い回復力を持っているので、1,2mg/lのCTAB及び0.6mg/lのBGからなる1.8mg/lのClearBal濃度を用いた。
300mm30μmトウネット及びニスキン採水器を用いてサンプリングを上述したように行った。携帯装置を用いて環境パラメータを記録するとともに、顕微鏡及び計数チャンバを用いて水の生物学的含有量を評価した。サンプルは、試験下のタンクにデッキのマンホールを経てアクセスして、24、64、89、114及び139時間の間隔で採取した。
環境パラメータ、即ち温度、塩分、pH及び溶存酸素量は両タンクにおいて同程度であり、139時間の期間に亘って殆ど殆ど変化しない。
1,2mg/lのCTAB及び0.6mg/lのBGからなる1.8mg/lのClearBal溶液は139時間後にバラスト水を1MO放出基準を満たす状態に調整できた。この比較的長い期間はすでに第2の航海試験中に記録された観測結果で説明できる。バラスト水中に懸濁された転電物の量及び種類は処理の有効性に悪影響を与えるように観測された。アラスカの氷河堆積物は日本領海に見られる海洋沈殿物よりも効果的に処理の活性成分を中和する能力を有するものと思われる。これに加えて、アラスカの汽水中には極めて回復力の強い珪藻種が存在し、それらを死滅させるためには多量の処理溶液にさらすことが要求される。この種はこの第4の試験中に豊富に存在していた。他のすべての生物は64時間の時点で死滅した。50μmより小さく10μmより大きい種に対して得られた結果から、この水処理は39時間後に有効であることが判明した。アラスカ海域からの他の植物性プランクトン種のようなこれらの小さい鞭毛種は処理溶液の効果に耐える能力を持っておらず、短時間で死滅した。
Claims (55)
- 水性侵入生物種を現場で殺生する水処理用の組成物であって、
該組成物は動物性及び植物性の両微生物を殺生できる少なくとも一つのバイオサイドを含み、
前記少なくとも一つのバイオサイドはブリリアントグリーン、ゲンチアナバイオレット及び/又はエリトロシンを含む、組成物。 - 前記水中の前記少なくとも一つのバイオサイドの各々の濃度は0.01〜5mg/Lの範囲内である、請求項1記載の組成物。
- 前記水中の前記少なくとも一つのバイオサイドの各々の濃度は0.10〜0.50mg/Lの範囲内である、請求項1又は2に記載の組成物。
- 前記水中の前記少なくとも一つのバイオサイドの各々の濃度は約0.15/Lである、請求項1−3のいずれかに記載の組成物。
- 前記組成物は更に少なくとも一つの除草剤を含む、請求項1−4のいずれかに記載の組成物。
- 前記少なくとも一つの除草剤はグリホスフェートを含む、請求項5記載の組成物。
- 前記組成物はそれらの殺生活性に相乗効果を示す少なくとも2種類のバイオサイドを含む、請求項1−6のいずれかに記載の組成物。
- 前記組成物はブリリアントグリーン、ゲンチアナバイオレット及び/又はエリトロシンのうちの少なくとも2つを含む、請求項7記載の組成物。
- 前記組成物内の前記少なくとも一つのバイオサイドは処理後海水中に希釈されたとき海洋生物に対してほぼ無毒になる、請求項1−8のいずれかに記載の組成物。
- 前記組成物は、少なくとも一つの湿潤剤又は界面活性剤化合物を更に含む、請求項1−9のいずれかに記載の組成物。
- 前記少なくとも一つの湿潤剤又は界面活性剤化合物と前記少なくとも一つのバイオサイドとの比は1:2〜10:1の範囲内である、請求項10記載の組成物。
- 前記少なくとも一つの湿潤剤又は界面活性剤化合物と前記少なくとも一つのバイオサイドとの比は2:1である、請求項10記載の組成物。
- 前記少なくとも一つの湿潤剤又は界面活性剤化合物はCTAB(臭化セチルトリメチルアンモニウム)又はCTAC(塩化セチルトリメチルアンモニウム)を含む、請求項11−12のいずれかに記載の組成物。
- 前記水はバラスト水である、請求項1−13のいずれかに記載の組成物。
- 前記水は石油回収用の注入水である、請求項1−13のいずれかに記載の組成物。
- バラスト水を現場で処理するシステムであって、
バラスト水処理用組成物を投入する手段と、
処理すべきバラスト水の流量又量を測定する手段と、
前記組成物の投入を制御する手段と、
前記組成物を貯蔵又は収容する手段と、
を備える、バラスト水処理システム。 - 前記バラスト水処理用組成物を投入する手段は、少なくとも一つのバラスト水ポンプに嵌着又は結合される、請求項16記載のバラスト水処理システム。
- 前記バラスト水処理用組成物を投入する手段は、少なくとも一つのバラスト水ポンプの入口に嵌着又は結合される、請求項17記載のバラスト水処理システム。
- 前記投入手段は少なくとも一つの低圧インジェクタを備える、請求項16−18のいずれかに記載のバラスト水処理システム。
- 前記処理すべきバラスト水の流量又は量を測定する手段は、少なくとも一つのバラスト水ポンプに嵌着又は結合される、請求項16−19のいずれかに記載のバラスト水処理システム。
- 前記処理すべきバラスト水の流量又は量を測定する手段は、少なくとも一つのバラスト水ポンプの入口に嵌着又は結合される、請求項20のいずれかに記載のバラスト水処理システム。
- 前記処理すべきバラスト水の流量又は量を測定する手段は、少なくとも一つの水流量計を備える、請求項16−21のいずれかに記載のバラスト水処理システム。
- 前記少なくとも一つの水流量計は前記制御手段への帰還を与える、請求項22記載のバラスト水処理システム。
- 前記制御手段は前記投入手段への前記組成物の流量を制御する、請求項16−23のいずれかに記載のバラスト水処理システム。
- 前記制御手段は、バラスト水中の前記組成物の濃度がほぼ一定に維持されるように前記投入手段への前記組成物の流量を調整する、請求項24に記載のバラスト水処理システム。
- 前記制御手段は、バラスト水の処理中に、バラスト水流量、投入流量及び貯蔵手段内の組成物レベルからなるリストから選ばれる前記システムの少なくとも一つの構成要素の少なくとも一つのパラメータを記録することができる、請求項16−25のいずれかに記載のバラスト水処理システム。
- 前記制御手段は、貯蔵手段内の低レベルの組成物、投入手段の閉塞及び電源又は回路の不良からなるリストから選ばれる前記システム内の少なくとも一つの異常を表示するアラームシステムを備える、請求項16−26のいずれかに記載のバラスト水処理システム。
- 前記組成物を貯蔵又は収容する手段はタンクを備える、請求項16−27のいずれかに記載のバラスト水処理システム。
- 前記タンクのサイズは少なくとも1回のバラスト水の完全処理に十分な量の組成物を貯蔵するのに十分な大きさである、請求項28記載のバラスト水処理システム。
- 前記組成物を貯蔵又は収容する手段は15Lのポリプロピレンタンクを備える、請求項16−29のいずれかに記載のバラスト水処理システム。
- 前記バラスト水中の生存微生物を検出する手段を更に備える、請求項16−30のいずれかに記載のバラスト水処理システム。
- 前記検出手段は生存微生物の代謝を検出する手段を備える、請求項31記載のバラスト水処理システム。
- 前記検出手段はアデノシン三リン酸(ATP)又はアデノシン二リン酸(ADP)を検出する手段を備える、請求項31又は32記載のバラストシステム処理システム。
- 前記検出手段はATPベースの発光アッセイを備える、請求項31−33のいずれかに記載のバラスト水処理システム。
- 前記検出手段は10〜106の細胞又は微生物の範囲の検出限界を有する、請求項34記載のバラスト水処理システム。
- 前記検出手段は102〜105の細胞又は微生物の範囲の検出限界を有する、請求項34又は35記載のバラスト水処理システム。
- 前記検出手段は前記少なくとも一つのバラスト水ポンプの下流に嵌着又は装着される、請求項31−36のいずれかに記載のバラスト水処理システム。
- 前記検出手段は前記制御手段への帰還を与える、請求項31−37のいずれかに記載のバラスト水処理システム。
- 前記制御手段は、前記検出手段により供給される信号に基づいて前記投入手段への前記組成物の流量を調整する、請求項38記載のバラスト水処理システム。
- 前記制御手段は少なくとも部分的に自動化されている、請求項16−39のいずれかに記載のバラスト水処理システム。
- 前記制御手段は少なくとも一つのコンピュータ又はコンピュータシステムを備える、請求項40記載のバラスト水処理システム。
- 請求項31−41のいずれかに記載のシステムを用いてバラスト水中の生存微生物の代謝を検出するステップを備える、バラスト水中の生存微生物の存在を現場で検出する方法。
- 前記検出方法は検出前にバラスト水サンプルを濃縮するステップを含む、請求項42記載の方法。
- 前記濃縮ステップはバラスト水サンプルをろ過及び/又は遠心分離するステップを含む、請求項43記載の方法。
- 前記検出方法は検出前に少なくともいくつかの微生物を溶解させるステップを更に備える、請求項42−44のいずれかに記載の方法。
- 前記溶解ステップは界面活性剤、例えばCTAB(臭化セチルトリメチルアンモニウム)又はCTAC(塩化セチルトリメチルアンモニウム)を含む混合物をサンプルに加えるステップを含む、請求項45記載の方法。
- 請求項1−14のいずれかに記載のバイオサイド組成物を処理すべきバラスト水に投入するステップを含む、バラスト水を現場で処理する方法。
- バラスト水の処理に必要とされる組成物の量を決定するステップを更に備える、請求項47記載の方法。
- 前記バラスト水の処理に必要とされる組成物の量を決定するステップは、処理すべきバラスト水の流量又は量を測定するステップを含む、請求項48記載の方法。
- 処理すべきバラスト水の流量又は量に従って所要の量の組成物を投与するステップを更に備える、請求項47−49のいずれかに記載の方法。
- 前記方法はバラスト水への前記組成物の投与を自動的に制御するステップを備える、請求項47−50のいずれかに記載の方法。
- バラスト水の流量はバラスト水ポンプの入口又はその近くで測定する、請求項49記載の方法。
- 前記組成物はバラスト水ポンプの入口又はその近くで投与又は供給する、請求項47−52のいずれかに記載の方法。
- 前記方法はバラスト水中の生存微生物の存在を検出するステップを更に備える、請求項47−53のいずれかに記載の方法。
- 請求項16−46のいずれかに記載のシステム又は方法において、前記組成物は請求項1−14のいずれかに記載の組成物である、システム又は方法。
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