JP2014189122A - バラスト水処理システム、このバラスト水処理システムを搭載した船舶、及びバラスト水処理方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】加熱処理による微生物の処理を行うバラスト水処理システムにおいて、取水時間や排水時間が長くならず、加熱処理に必要な熱エネルギーを低減し、更には航行中の排熱を有効に利用できるバラスト水処理システムを提供すること。
【解決手段】バラストタンク1の下部から循環手段4により導出するバラスト水をバラストタンク1の上部に戻す循環経路10と、循環経路10に設けて、導出されるバラスト水中の微生物を加熱処理する加熱処理手段と、加熱処理手段へ流入する加熱処理前のバラスト水と加熱処理手段から流出する加熱処理後のバラスト水との間で熱交換を行う熱回収型熱交換器30を備え、バラスト水の排水時に排水手段3にてバラストタンク1から直接排水を行うことを特徴とする。
【選択図】 図1
【解決手段】バラストタンク1の下部から循環手段4により導出するバラスト水をバラストタンク1の上部に戻す循環経路10と、循環経路10に設けて、導出されるバラスト水中の微生物を加熱処理する加熱処理手段と、加熱処理手段へ流入する加熱処理前のバラスト水と加熱処理手段から流出する加熱処理後のバラスト水との間で熱交換を行う熱回収型熱交換器30を備え、バラスト水の排水時に排水手段3にてバラストタンク1から直接排水を行うことを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
本発明は、バラスト水の取排水に伴う微生物の移動を防止するためのバラスト水処理システム、このバラスト水処理システムを搭載した船舶、及びバラスト水処理方法に関する。
加熱処理によるバラスト水処理を適用する場合、規定を満たす加熱処理を行うためにはバラスト水を68℃以上の温度に1分以上維持する必要がある。
しかし、貨物船では、船舶に貯えられたバラスト水全てを、同時に68℃以上の温度に1分以上維持するには、膨大なエネルギーが必要となり、このような加熱処理が可能なシステムを船舶内に備えることは現実的に困難である。
また、バラスト水の取水時や排出時に加熱処理することは、加熱処理しない場合と比較して、必然的に取水時間や排水時間が長くなる。特に、バラ積運搬船などの貨物船では、一般的に行われている重力排水に比べて排出時間が長くなる。
すなわち、バラスト水の取水時や排水時に加熱処理を行い、実用に値する流量を得るためには、膨大なエネルギーが必要となり、このような加熱処理が可能なシステムを船舶内に備えるには現実的に困難である。
しかし、貨物船では、船舶に貯えられたバラスト水全てを、同時に68℃以上の温度に1分以上維持するには、膨大なエネルギーが必要となり、このような加熱処理が可能なシステムを船舶内に備えることは現実的に困難である。
また、バラスト水の取水時や排出時に加熱処理することは、加熱処理しない場合と比較して、必然的に取水時間や排水時間が長くなる。特に、バラ積運搬船などの貨物船では、一般的に行われている重力排水に比べて排出時間が長くなる。
すなわち、バラスト水の取水時や排水時に加熱処理を行い、実用に値する流量を得るためには、膨大なエネルギーが必要となり、このような加熱処理が可能なシステムを船舶内に備えるには現実的に困難である。
ところで、特許文献1では、バラストタンクと、バラストタンクに貯えるバラスト水を取水する取水手段と、バラスト水を排水する排水手段とを備え、バラストタンクの下部から循環手段により導出するバラスト水をバラストタンクの上部に戻す循環経路と、循環経路に設けた、導出されるバラスト水を加熱する熱交換器とを備えたバラスト水処理装置が提案されている。
なお、航海中に上部バラストタンクにバラスト水の移し替えを行っておき、排水時に重力を利用した自然排水を行うことについては特許文献2に開示されている。
なお、航海中に上部バラストタンクにバラスト水の移し替えを行っておき、排水時に重力を利用した自然排水を行うことについては特許文献2に開示されている。
しかし、特許文献1は、加熱処理によって微生物を処理するものではない。すなわち、特許文献1では、衝撃水圧発生装置を用いて間欠的に処理室内の水生生物に衝撃的な圧縮、膨張、せん断等の力を作用させて水生生物を死滅させている。特許文献1における熱交換器は、処理済みバラスト水の比重を小さくすることで、バラストタンク内での処理前バラスト水と混合することなく分離させるために用いている。
従って、特許文献1は、取水時間や排水時間が長くなるという課題や、膨大なエネルギーが必要となるなどの加熱処理による課題が生じるものではない。
従って、特許文献1は、取水時間や排水時間が長くなるという課題や、膨大なエネルギーが必要となるなどの加熱処理による課題が生じるものではない。
本発明は、加熱処理による微生物の処理を行うバラスト水処理システムにおいて、取水時間や排水時間が長くならず、加熱処理に必要な熱エネルギーを低減し、更には航行中の排熱を有効に利用できるシステムを提供することを目的とする。
請求項1記載の本発明に対応したバラスト水処理システムにおいては、バラストタンクと、バラストタンクに貯えるバラスト水を取水する取水手段と、バラスト水を排水する排水手段とを備えたバラスト水処理システムにおいて、バラストタンクの下部から循環手段により導出するバラスト水をバラストタンクの上部に戻す循環経路と、循環経路に設けて、導出されるバラスト水中の微生物を加熱処理する加熱処理手段と、加熱処理手段へ流入する加熱処理前のバラスト水と加熱処理手段から流出する加熱処理後のバラスト水との間で熱交換を行う熱回収型熱交換器を備え、バラスト水の排水時に排水手段にてバラストタンクから直接排水を行うことを特徴とする。請求項1に記載の本発明によれば、加熱処理手段による加熱処理を、バラストタンクに貯えたバラスト水に対して行うことで、取水時に行う必要がないため取水時間が長くならない。また、熱回収型熱交換器によって、加熱処理後のバラスト水から熱を回収して加熱処理前のバラスト水に熱を与えることで加熱処理に必要な熱エネルギーを低減できる。更に、排水時には直接排水を行うことで排水時間が長くならない。従って、バラスト水の処理に必要なエネルギーコスト、製作コスト、及び運用コストを合わせたトータルコストを低減できる。また、薬剤などを用いる場合と比べて薬剤ストックスペースを廃止でき、システムの小型化とともに省スペース化が可能となる。また、薬剤や活性物質を用いないので環境にやさしく、船体腐食への影響もなくせる。
請求項2記載の本発明は、請求項1に記載のバラスト水処理システムにおいて、加熱処理手段は、船舶から排出される排熱を利用することを特徴とする。請求項2に記載の本発明によれば、排熱利用によって更にエネルギーコストを低減できる。
請求項3記載の本発明は、請求項1又は請求項2に記載のバラスト水処理システムにおいて、加熱処理をバラスト水の排水前に終えることを特徴とする。請求項3に記載の本発明によれば、規定を満たした安全なバラスト水を、排水時間が長くなることなく排水できる。
請求項4記載の本発明は、請求項1から請求項3のいずれかに記載のバラスト水処理システムにおいて、加熱処理手段による微生物の加熱処理温度が68℃以上であることを特徴とする。請求項4に記載の本発明によれば、バラスト水中の微生物を確実に殺滅することができる。
請求項5記載の本発明は、請求項1から請求項4のいずれかに記載のバラスト水処理システムにおいて、循環経路からバラストタンクの上部に戻される熱交換を終えたバラスト水の温度と、バラストタンク内のバラスト水の温度とが0.5℃以上の温度差を有するように制御したことを特徴とする。請求項5に記載の本発明によれば、加熱処理後のバラスト水をバラストタンク内のバラスト水と混合することなく分離できるとともに、熱回収型熱交換器によって十分に熱回収が行えるため、加熱処理に必要な熱エネルギーを低減できる。
請求項6記載の本発明は、請求項1から請求項5のいずれかに記載のバラスト水処理システムにおいて、加熱処理手段は、バラスト水中の微生物を加熱処理に必要な所定の処理時間が確保できる経路容量としたことを特徴とする。請求項6に記載の本発明によれば、バラスト水中の微生物を確実に殺滅することができる。
請求項7記載の本発明は、請求項2から請求項6のいずれかに記載のバラスト水処理システムにおいて、加熱処理手段は、船舶から排出される排熱を間接熱交換器で間接熱交換することを特徴とする。請求項7に記載の本発明によれば、排ガスや蒸気を有効に利用することができる。
請求項8記載の本発明は、請求項1から請求項7のいずれかに記載のバラスト水処理システムにおいて、バラストタンクと排水手段とをそれぞれ複数備え、排水時に複数の排水手段を機能させてバラストタンクから重力を利用して排水を行うことを特徴とする。請求項8に記載の本発明によれば、排水時間を短縮することができる。
請求項9記載の本発明に対応したバラスト水処理システムを搭載した船舶においては、請求項1から請求項8のいずれかに記載のバラスト水処理システムを船体に搭載したことを特徴とする。請求項9に記載の本発明によれば、バラスト水の処理に必要なエネルギーコスト、製作コスト、及び運用コストを合わせたトータルコストを低減できる。また、バラスト水の取水時間及び排水時間が長くならない。更に薬剤などを用いる場合と比べて薬剤ストックスペースを廃止でき、システムの小型化とともに省スペース化が可能となる。また、薬剤や活性物質を用いないので環境にやさしく、船体腐食への影響もなくせる。
請求項10記載の本発明に対応したバラスト水処理方法においては、バラストタンクに貯えたバラスト水をバラストタンクの下部から導出し、バラスト水を加熱処理手段で加熱して微生物処理するとともに、加熱処理手段へ流入する加熱処理前のバラスト水と加熱処理手段から流出する加熱処理後のバラスト水を熱回収型熱交換器で熱交換を行ってバラストタンクの上部に戻し循環させることを特徴とする。請求項10に記載の本発明によれば、加熱処理手段による加熱処理を、バラストタンクに貯えたバラスト水に対して行うことで、取水時に行う必要がないため取水時間が長くならない。また、熱回収型熱交換器によって、加熱処理後のバラスト水から熱を回収して加熱処理前のバラスト水に熱を与えることで加熱処理に必要な熱エネルギーを低減できる。更に、排水時には直接排水を行うことで排水時間が長くならない。
請求項11記載の本発明は、請求項10に記載のバラスト水処理方法において、加熱処理手段によるバラスト水の加熱処理を、船舶の航行中に排出される排熱を利用して行うことを特徴とする。請求項11に記載の本発明によれば、排熱利用によって更にエネルギーコストを低減できる。
請求項12記載の本発明は、請求項10又は請求項11記載のバラスト水処理方法において、加熱処理後のバラストタンクのバラスト水を、重力を利用して排水すること特徴とする。請求項12に記載の本発明によれば、排水時に動力が不要となり、また、排水時間を短縮することができる。
本発明によれば、加熱処理手段による加熱処理を、バラストタンクに貯えたバラスト水に対して行うことで、取水時に行う必要がないため取水時間が長くならない。また、熱回収型熱交換器によって、加熱処理後のバラスト水から熱を回収して加熱処理前のバラスト水に熱を与えることで加熱処理に必要な熱エネルギーを低減できる。更に、排水時には直接排水を行うことで排水時間が長くならない。従って、バラスト水の処理に必要なエネルギーコスト、製作コスト、及び運用コストを合わせたトータルコストを低減できる。また、薬剤などを用いる場合と比べて薬剤ストックスペースを廃止でき、システムの小型化とともに省スペース化が可能となる。また、薬剤や活性物質を用いないので環境にやさしく、船体腐食への影響もなくせる。
また、加熱処理手段が船舶から排出される排熱を利用する場合には、排熱利用によって更にエネルギーコストを低減できる。
また、加熱処理をバラスト水の排水前に終える場合には、規定を満たした安全なバラスト水を、排水時間が長くなることなく排水できる。
また、加熱処理手段による微生物の加熱処理温度が68℃以上である場合には、バラスト水中の微生物を確実に殺滅することができる。
また、循環経路からバラストタンクの上部に戻される熱交換を終えたバラスト水の温度と、バラストタンク内のバラスト水の温度とが0.5℃以上の温度差を有するように制御した場合には、加熱処理後のバラスト水をバラストタンク内のバラスト水と混合することなく分離できるとともに、熱回収型熱交換器によって十分に熱回収が行えるため、加熱処理に必要な熱エネルギーを低減できる。
また、加熱処理手段は、バラスト水中の微生物を加熱処理に必要な所定の処理時間が確保できる経路容量とした場合には、バラスト水中の微生物を確実に殺滅することができる。
また、加熱処理手段は、船舶から排出される排熱を間接熱交換器で間接熱交換する場合には、排ガスや蒸気を有効に利用することができる。
また、バラストタンクと排水手段とをそれぞれ複数備え、排水時に複数の排水手段を機能させてバラストタンクから重力を利用して排水を行う場合には、排水時間を短縮することができる。
本発明の船舶によれば、バラスト水の処理に必要なエネルギーコスト、製作コスト、及び運用コストを合わせたトータルコストを低減できる。また、バラスト水の取水時間及び排水時間が長くならない。更に薬剤などを用いる場合と比べて薬剤ストックスペースを廃止でき、システムの小型化とともに省スペース化が可能となる。また、薬剤や活性物質を用いないので環境にやさしく、船体腐食への影響もなくせる。
本発明のバラスト水処理方法によれば、加熱処理手段による加熱処理を、バラストタンクに貯えたバラスト水に対して行うことで、取水時に行う必要がないため取水時間が長くならない。また、熱回収型熱交換器によって、加熱処理後のバラスト水から熱を回収して加熱処理前のバラスト水に熱を与えることで加熱処理に必要な熱エネルギーを低減できる。更に、排水時には直接排水を行うことで排水時間が長くならない。
また、加熱処理手段によるバラスト水の加熱処理を、船舶の航行中に排出される排熱を利用して行う場合には、排熱利用によって更にエネルギーコストを低減できる。
また、加熱処理後のバラストタンクのバラスト水を、重力を利用して排水する場合には、動力が不要となるとともに、排水時間を短縮することができる。
以下に、本発明の実施形態によるバラスト水処理システムについて説明する。
図1は本発明の実施形態によるバラスト水処理システムのライン図である。
図1は本発明の実施形態によるバラスト水処理システムのライン図である。
まず、バラスト水処理システムの構成を説明する。
本実施形態のバラスト水処理システムは、バラストタンク1と、バラストタンク1に貯えるバラスト水を取水する取水手段2と、バラスト水を排水する排水手段3とを備えている。
取水手段2及び排水手段3はバルブとポンプで構成され、取水手段2は取水シーチェスト6から水(海水)を取水し、排水手段3はバラスト水を排出シーチェスト7から排水する。
バラストタンク1には、排水手段3によることなく、バラストタンク1から重力を利用して排水を行うことができるバルブを有した排水管5を備えている。
本実施形態のバラスト水処理システムは、バラストタンク1と、バラストタンク1に貯えるバラスト水を取水する取水手段2と、バラスト水を排水する排水手段3とを備えている。
取水手段2及び排水手段3はバルブとポンプで構成され、取水手段2は取水シーチェスト6から水(海水)を取水し、排水手段3はバラスト水を排出シーチェスト7から排水する。
バラストタンク1には、排水手段3によることなく、バラストタンク1から重力を利用して排水を行うことができるバルブを有した排水管5を備えている。
本実施形態のバラスト水処理システムは、更に、循環経路10と、循環手段4と、間接熱交換器20と、熱回収型熱交換器30と、殺滅タンク40とを備えている。
循環経路10は、バラストタンク1の下部から循環手段4により導出するバラスト水をバラストタンク1の上部に戻している。
循環経路10は、バラストタンク1の下部から循環手段4までを接続する第1の配管11と、循環手段4から熱回収型熱交換器30の吸熱側経路31の上流側接続口までを接続する第2の配管12と、熱回収型熱交換器30の吸熱側経路31の下流側接続口から殺滅タンク40までを接続する第3の配管13と、殺滅タンク40から熱回収型熱交換器30の放熱側経路32の上流側接続口までを接続する第4の配管14と、第3の配管13から分岐して間接熱交換器20の吸熱側経路21の上流側接続口までを接続する第5の配管15と、間接熱交換器20の吸熱側経路21の下流側接続口から第3の配管13に合流する第6の配管16と、熱回収型熱交換器30の放熱側経路32の下流側接続口からバラストタンク1の上部までを接続する第7の配管17とからなる。
循環経路10は、バラストタンク1の下部から循環手段4により導出するバラスト水をバラストタンク1の上部に戻している。
循環経路10は、バラストタンク1の下部から循環手段4までを接続する第1の配管11と、循環手段4から熱回収型熱交換器30の吸熱側経路31の上流側接続口までを接続する第2の配管12と、熱回収型熱交換器30の吸熱側経路31の下流側接続口から殺滅タンク40までを接続する第3の配管13と、殺滅タンク40から熱回収型熱交換器30の放熱側経路32の上流側接続口までを接続する第4の配管14と、第3の配管13から分岐して間接熱交換器20の吸熱側経路21の上流側接続口までを接続する第5の配管15と、間接熱交換器20の吸熱側経路21の下流側接続口から第3の配管13に合流する第6の配管16と、熱回収型熱交換器30の放熱側経路32の下流側接続口からバラストタンク1の上部までを接続する第7の配管17とからなる。
第5の配管15における第3の配管13からの分岐点は、第6の配管16における第3の配管13への合流点よりも上流側に位置する。また、第5の配管15と吸熱側経路21と第6の配管16の抵抗(圧力損失)は、第3の配管の分岐点と合流点の間の抵抗(圧力損失)よりも小さく設定することにより、間接熱交換器20に少量のバラスト水を熱交換させ、温度を例えば66℃から69℃に昇温させることができる。第5の配管15、第6の配管16、第3の配管13にバルブを設けて抵抗を調節し、間接熱交換器20で加熱されるバラスト水の量を調節し加熱処理温度を制御することも可能である。
第1の配管11はバラストタンク1の底部に接続され、第7の配管17はバラストタンク1の上部に接続されている。
循環手段4はバルブと循環ポンプで構成されている。
なお、本実施形態では、取水手段2、排水手段3、及び循環手段4を別々のポンプとバルブで構成した場合を示しているが、取水手段2、排水手段3、及び循環手段4の内、少なくとも2つの手段を配管の切り替えによって同じポンプで構成してもよい。
第1の配管11はバラストタンク1の底部に接続され、第7の配管17はバラストタンク1の上部に接続されている。
循環手段4はバルブと循環ポンプで構成されている。
なお、本実施形態では、取水手段2、排水手段3、及び循環手段4を別々のポンプとバルブで構成した場合を示しているが、取水手段2、排水手段3、及び循環手段4の内、少なくとも2つの手段を配管の切り替えによって同じポンプで構成してもよい。
間接熱交換器20は、船舶から排出される排熱を利用する。
間接熱交換器20の放熱側経路22には、熱源回路50が接続されている。
熱源回路50は、船舶の主機関や発電機関の排熱を利用する排熱回収サイレンサー(又は排熱エコノマイザー)51、蒸気ヘッダー52、間接熱交換器20の放熱側経路22、復水タンク53、間接熱交換器用循環ポンプ54を環状に配管で接続している。
間接熱交換器20は、吸熱側経路21を流れるバラスト水と放熱側経路22を流れる蒸気との間で間接熱交換を行う。
間接熱交換器20の放熱側経路22には、熱源回路50が接続されている。
熱源回路50は、船舶の主機関や発電機関の排熱を利用する排熱回収サイレンサー(又は排熱エコノマイザー)51、蒸気ヘッダー52、間接熱交換器20の放熱側経路22、復水タンク53、間接熱交換器用循環ポンプ54を環状に配管で接続している。
間接熱交換器20は、吸熱側経路21を流れるバラスト水と放熱側経路22を流れる蒸気との間で間接熱交換を行う。
熱回収型熱交換器30は、吸熱側経路31を流れる加熱処理前のバラスト水と、放熱側経路32を流れる加熱処理後のバラスト水との間で熱交換を行う。
加熱処理手段は、間接熱交換器20、殺滅タンク40、第3の配管13、第4の配管14、第5の配管15、及び第6の配管16とで構成される。
加熱処理手段は、バラスト水中の微生物を加熱処理に必要な所定の処理時間が確保できる経路容量としている。経路容量は、吸熱側経路21、殺滅タンク40、第3の配管13、第4の配管14、第5の配管15、及び第6の配管16の容量で決定される。
なお、殺滅タンク40は必ずしもタンクである必要はなく、経路容量さえ確保できたら経路や配管で兼ねて、必要な所定の処理時間を確保してもよい。また、加熱処理対象となるバラスト水中の微生物としては、LサイズプランクトンやSサイズプランクトン、またバクテリア等の細菌類が挙げられる。
加熱処理手段は、間接熱交換器20、殺滅タンク40、第3の配管13、第4の配管14、第5の配管15、及び第6の配管16とで構成される。
加熱処理手段は、バラスト水中の微生物を加熱処理に必要な所定の処理時間が確保できる経路容量としている。経路容量は、吸熱側経路21、殺滅タンク40、第3の配管13、第4の配管14、第5の配管15、及び第6の配管16の容量で決定される。
なお、殺滅タンク40は必ずしもタンクである必要はなく、経路容量さえ確保できたら経路や配管で兼ねて、必要な所定の処理時間を確保してもよい。また、加熱処理対象となるバラスト水中の微生物としては、LサイズプランクトンやSサイズプランクトン、またバクテリア等の細菌類が挙げられる。
本実施形態によるバラスト水処理システムの加熱処理について説明する。
取水時及び排水時には、加熱処理は行わない。
本システムによる加熱処理は、取水手段2によってバラスト水をバラストタンク1に貯えた後であり、船舶が航行中に行う。船舶の航行中に行うことで、主機から排出される排熱を利用することができる。
循環手段4の運転により、バラスト水は、バラストタンク1の底部から導出され、第1の配管11及び第2の配管12を経由して熱回収型熱交換器30に至る。熱回収型熱交換器30では、加熱処理前のバラスト水は加熱処理後のバラスト水から熱を受ける。例えばバラストタンク1の底部から導出されるバラスト水の温度を15℃とし、熱回収型熱交換器30に導入される加熱処理後のバラスト水の温度を68℃とすると、熱回収型熱交換器30から導出される加熱処理前のバラスト水の温度は66℃まで加熱される。熱回収型熱交換器30は、バラスト水の流れが対向するように吸熱側経路31と放熱側経路32を構成しているため、吸熱側経路31の出口温度を66℃と高くすることが可能である。
取水時及び排水時には、加熱処理は行わない。
本システムによる加熱処理は、取水手段2によってバラスト水をバラストタンク1に貯えた後であり、船舶が航行中に行う。船舶の航行中に行うことで、主機から排出される排熱を利用することができる。
循環手段4の運転により、バラスト水は、バラストタンク1の底部から導出され、第1の配管11及び第2の配管12を経由して熱回収型熱交換器30に至る。熱回収型熱交換器30では、加熱処理前のバラスト水は加熱処理後のバラスト水から熱を受ける。例えばバラストタンク1の底部から導出されるバラスト水の温度を15℃とし、熱回収型熱交換器30に導入される加熱処理後のバラスト水の温度を68℃とすると、熱回収型熱交換器30から導出される加熱処理前のバラスト水の温度は66℃まで加熱される。熱回収型熱交換器30は、バラスト水の流れが対向するように吸熱側経路31と放熱側経路32を構成しているため、吸熱側経路31の出口温度を66℃と高くすることが可能である。
第3の配管13を流れるバラスト水の一部は、第5の配管15に分流して間接熱交換器20に至る。間接熱交換器20に至ったバラスト水は、130℃の蒸気によって加熱された後、第6の配管16から第3の配管13に合流する。第6の配管16からの高温のバラスト水の合流によって殺滅タンク40の入口温度は69℃程度に上昇する。殺滅タンク40及び第4の配管14ではバラスト水の温度は68℃程度に維持される。このように加熱処理手段による微生物の加熱処理温度を68℃以上とすることで、バラスト水中の微生物を確実に殺滅することができる。
加熱処理温度を68℃に設定した場合には、加熱処理手段は、間接熱交換器20、殺滅タンク40、第4の配管14、第5の配管15、及び第6の配管16とで構成され、経路容量は、吸熱側経路21、殺滅タンク40、第4の配管14、第5の配管15、及び第6の配管16の容量で決定される。
加熱処理温度を68℃に設定した場合には、加熱処理手段は、間接熱交換器20、殺滅タンク40、第4の配管14、第5の配管15、及び第6の配管16とで構成され、経路容量は、吸熱側経路21、殺滅タンク40、第4の配管14、第5の配管15、及び第6の配管16の容量で決定される。
加熱処理温度を70℃に設定した場合には、第3の配管13を流れるバラスト水の温度を68℃とすることができ、より確実な殺滅を実現できる。
加熱処理温度を70℃に設定した場合には、加熱処理手段は、間接熱交換器20、殺滅タンク40、第3の配管13、第4の配管14、第5の配管15、及び第6の配管16とで構成され、経路容量は、吸熱側経路21、殺滅タンク40、第3の配管13、第4の配管14、第5の配管15、及び第6の配管16の容量で決定される。
加熱処理に必要な所定の処理時間は、加熱処理温度が70℃の場合には1分である。
加熱処理温度は、熱回収型熱交換器30に用いられるパッキンなどの耐熱性を考慮すると、80℃以下とすることが好ましい。
加熱処理温度を70℃に設定した場合には、加熱処理手段は、間接熱交換器20、殺滅タンク40、第3の配管13、第4の配管14、第5の配管15、及び第6の配管16とで構成され、経路容量は、吸熱側経路21、殺滅タンク40、第3の配管13、第4の配管14、第5の配管15、及び第6の配管16の容量で決定される。
加熱処理に必要な所定の処理時間は、加熱処理温度が70℃の場合には1分である。
加熱処理温度は、熱回収型熱交換器30に用いられるパッキンなどの耐熱性を考慮すると、80℃以下とすることが好ましい。
加熱処理手段で加熱処理されたバラスト水は、熱回収型熱交換器30で放熱(熱回収)して17℃の温度となり、第7の配管17を通ってバラストタンク1の上部からバラストタンク1内に戻される。
本実施例では、バラストタンク1内のバラスト水の温度15℃に対して2℃高い17℃の温度のバラスト水を第7の配管17から戻すように設定したが、バラストタンク1内のバラスト水の温度と第7の配管17から戻すバラスト水の温度は0.5℃以上の温度差を有すればよいが、1℃以上であれば好ましい。
0.5℃以上の温度差とすることで、加熱処理後のバラスト水をバラストタンク1内のバラスト水と混合することなく分離できるとともに、熱回収型熱交換器30によって十分に熱回収が行えるため、加熱処理に必要な熱エネルギーを低減できる。
なお、バラストタンク1内において、加熱処理後のバラスト水と加熱処理前のバラスト水とが混ざることなく積層されるように、第7の配管17の出口は、バラスト水面に平行に(図1においては水平に)接続されることが好ましい。また、バラストタンク1に流入した加熱処理後のバラスト水を水平方向に拡散する攪拌防止板1aやバラスト水面に浮遊させたフロート等を用いることで、流入した加熱処理後のバラスト水が加熱処理前のバラスト水と混ざり合うことを防止してもよい。
本実施例では、バラストタンク1内のバラスト水の温度15℃に対して2℃高い17℃の温度のバラスト水を第7の配管17から戻すように設定したが、バラストタンク1内のバラスト水の温度と第7の配管17から戻すバラスト水の温度は0.5℃以上の温度差を有すればよいが、1℃以上であれば好ましい。
0.5℃以上の温度差とすることで、加熱処理後のバラスト水をバラストタンク1内のバラスト水と混合することなく分離できるとともに、熱回収型熱交換器30によって十分に熱回収が行えるため、加熱処理に必要な熱エネルギーを低減できる。
なお、バラストタンク1内において、加熱処理後のバラスト水と加熱処理前のバラスト水とが混ざることなく積層されるように、第7の配管17の出口は、バラスト水面に平行に(図1においては水平に)接続されることが好ましい。また、バラストタンク1に流入した加熱処理後のバラスト水を水平方向に拡散する攪拌防止板1aやバラスト水面に浮遊させたフロート等を用いることで、流入した加熱処理後のバラスト水が加熱処理前のバラスト水と混ざり合うことを防止してもよい。
循環手段4の運転継続によって、バラストタンク1内のバラスト水は段階的に加熱処理され、全てのバラスト水が加熱処理されると循環手段4を停止する。
加熱処理は、バラスト水の排水前に終えることで、規定を満たした安全なバラスト水を、排水時間が長くなることなく排水できる。
バラスト水の排水時には、排水手段3にてバラストタンク1から直接排水を行う。すなわち、排水時には、加熱処理は行わない。
なお、本実施形態では、一つのバラストタンク1と一つの排水手段3を図示したが、バラストタンク1と排水手段3とをそれぞれ複数備え、排水時に複数の排水手段3を機能させて排水を行うことで排水時間を短縮することができ、排水管5によって重力を利用して排水を行うことで更に排水時間を短縮することができる。
加熱処理は、バラスト水の排水前に終えることで、規定を満たした安全なバラスト水を、排水時間が長くなることなく排水できる。
バラスト水の排水時には、排水手段3にてバラストタンク1から直接排水を行う。すなわち、排水時には、加熱処理は行わない。
なお、本実施形態では、一つのバラストタンク1と一つの排水手段3を図示したが、バラストタンク1と排水手段3とをそれぞれ複数備え、排水時に複数の排水手段3を機能させて排水を行うことで排水時間を短縮することができ、排水管5によって重力を利用して排水を行うことで更に排水時間を短縮することができる。
図2から図29を用いてバラストタンク1内の温度差による自然対流の流体解析結果を説明する。
図2から図8はバラストタンク1内のバラスト水の温度に対して0.5℃高い温度のバラスト水を第7の配管17から戻した場合の時間経過別の流体解析結果を示す図、図9から図15はバラストタンク1内のバラスト水の温度に対して2℃高い温度のバラスト水を第7の配管17から戻した場合の時間経過別の流体解析結果を示す図、図16から図22はバラストタンク1内のバラスト水の温度に対して4℃高い温度のバラスト水を第7の配管17から戻した場合の時間経過別の流体解析結果を示す図、図23から図29はバラストタンク1内のバラスト水の温度と同じ温度のバラスト水を第7の配管17から戻した場合の時間経過別の流体解析結果を示す図である。これらの図は置換率を示す。
図2から図8はバラストタンク1内のバラスト水の温度に対して0.5℃高い温度のバラスト水を第7の配管17から戻した場合の時間経過別の流体解析結果を示す図、図9から図15はバラストタンク1内のバラスト水の温度に対して2℃高い温度のバラスト水を第7の配管17から戻した場合の時間経過別の流体解析結果を示す図、図16から図22はバラストタンク1内のバラスト水の温度に対して4℃高い温度のバラスト水を第7の配管17から戻した場合の時間経過別の流体解析結果を示す図、図23から図29はバラストタンク1内のバラスト水の温度と同じ温度のバラスト水を第7の配管17から戻した場合の時間経過別の流体解析結果を示す図である。これらの図は置換率を示す。
また、図2、図9、図16、及び図23は、1000秒経過後の流体解析結果を示す図、図3、図10、図17、及び図24は、1400秒経過後の流体解析結果を示す図、図4、図11、図18、及び図25は、15000秒経過後の流体解析結果を示す図、図5、図12、図19、及び図26は、20000秒経過後の流体解析結果を示す図、図6、図13、図20、及び図27は、30000秒経過後の流体解析結果を示す図、図7、図14、図21、及び図28は、40000秒経過後の流体解析結果を示す図、図8、図15、図22、及び図29は、58000秒経過後の流体解析結果を示す図である。
なお、バラストタンク1は、底部空間高さを2m、底部空間幅を15m、底面から側部空間高さを20m、側部空間幅を1.5m、バラストタンク1の船体方向長さを200mとし、バラストタンク1の船体幅方向断面積を56m2(1.5×20+2×13)、バラストタンク1の容積を22400m3(56×200×2)とした。また、第7の配管17から戻すバラスト水の循環流量は、0.56m3/h(22400/(100×400))とし、対流及び熱伝達を考慮した。
図2、図9、図16、及び図23に示すように、1000秒経過後では、図2に示す温度差0.5℃、図9に示す温度差2℃、図16に示す温度差4℃では、第7の配管17から戻した水とバラストタンク1にあった水の間に明確な積層が現れているのに対して、図23に示す比較例では積層は現れていない。
積層の出現状況は、1400秒経過後を示す図3、図10、図17、及び図24、15000秒経過後を示す図4、図11、図18、及び図25、20000秒経過後を示す図5、図12、図19、及び図26、30000秒経過後を示す図6、図13、図20、及び図27、40000秒経過後を示す図7、図14、図21、及び図28、58000秒経過後を示す図8、図15、図22、及び図29においても同様である。
以上のシュミュレーションから、バラストタンク1内のバラスト水の温度と第7の配管17から戻すバラスト水の温度は0.5℃以上の温度差を有すればよいことが分かる。
積層の出現状況は、1400秒経過後を示す図3、図10、図17、及び図24、15000秒経過後を示す図4、図11、図18、及び図25、20000秒経過後を示す図5、図12、図19、及び図26、30000秒経過後を示す図6、図13、図20、及び図27、40000秒経過後を示す図7、図14、図21、及び図28、58000秒経過後を示す図8、図15、図22、及び図29においても同様である。
以上のシュミュレーションから、バラストタンク1内のバラスト水の温度と第7の配管17から戻すバラスト水の温度は0.5℃以上の温度差を有すればよいことが分かる。
以上のように本実施形態は、加熱処理手段による加熱処理を、バラストタンク1に貯えたバラスト水に対して行うことで、取水時に行う必要がないため取水時間が長くならない。また、熱回収型熱交換器30によって、加熱処理後のバラスト水から熱を回収して加熱処理前のバラスト水に熱を与えることで加熱処理に必要な熱エネルギーを低減できる。更に、排水時には直接排水を行うことで排水時間が長くならない。従って、バラスト水の処理に必要なエネルギーコスト、製作コスト、及び運用コストを合わせたトータルコストを低減できる。
また、薬剤などを用いる場合と比べて薬剤ストックスペースを廃止でき、システムの小型化とともに省スペース化が可能となる。また、薬剤や活性物質を用いないので環境にやさしく、船体腐食への影響もなくせる。
また、薬剤などを用いる場合と比べて薬剤ストックスペースを廃止でき、システムの小型化とともに省スペース化が可能となる。また、薬剤や活性物質を用いないので環境にやさしく、船体腐食への影響もなくせる。
また本実施形態によれば、船舶から排出される排熱を利用することでエネルギーコストを低減できる。
また本実施形態によれば、バラストタンク1に貯えたバラスト水をバラストタンク1の下部から導出し、バラスト水を加熱処理手段で加熱して微生物処理するとともに、加熱処理手段へ流入する加熱処理前のバラスト水と加熱処理手段から流出する加熱処理後のバラスト水を熱回収型熱交換器30で熱交換を行ってバラストタンク1の上部に戻し循環させることで、加熱処理手段による加熱処理を、バラストタンク1に貯えたバラスト水に対して行うことで、取水時に行う必要がないため取水時間が長くならない。また、熱回収型熱交換器30によって、加熱処理後のバラスト水から熱を回収して加熱処理前のバラスト水に熱を与えることで加熱処理に必要な熱エネルギーを低減できる。更に、排水時には直接排水を行うことで排水時間が長くならない。
本発明は、バラスト水の処理能力を維持すると共に必要な総エネルギーを低減することを目的とするバラスト水処理システム、このバラスト水処理システムを搭載した船舶、及びバラスト水処理方法に適している。
1 バラストタンク
2 取水手段
3 排水手段
4 循環手段
5 排水管
10 循環経路
11 第1の配管
12 第2の配管
13 第3の配管
14 第4の配管
15 第5の配管
16 第6の配管
17 第7の配管
20 間接熱交換器
30 熱回収型熱交換器
50 熱源回路
2 取水手段
3 排水手段
4 循環手段
5 排水管
10 循環経路
11 第1の配管
12 第2の配管
13 第3の配管
14 第4の配管
15 第5の配管
16 第6の配管
17 第7の配管
20 間接熱交換器
30 熱回収型熱交換器
50 熱源回路
Claims (12)
- バラストタンクと、前記バラストタンクに貯えるバラスト水を取水する取水手段と、前記バラスト水を排水する排水手段とを備えたバラスト水処理システムにおいて、前記バラストタンクの下部から循環手段により導出する前記バラスト水を前記バラストタンクの上部に戻す循環経路と、前記循環経路に設けて、導出される前記バラスト水中の微生物を加熱処理する加熱処理手段と、前記加熱処理手段へ流入する加熱処理前の前記バラスト水と前記加熱処理手段から流出する加熱処理後の前記バラスト水との間で熱交換を行う熱回収型熱交換器を備え、前記バラスト水の排水時に前記排水手段にて前記バラストタンクから直接排水を行うことを特徴とするバラスト水処理システム。
- 前記加熱処理手段は、船舶から排出される排熱を利用することを特徴とする請求項1に記載のバラスト水処理システム。
- 前記加熱処理を前記バラスト水の排水前に終えることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のバラスト水処理システム。
- 前記加熱処理手段による前記微生物の加熱処理温度が68℃以上であることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載のバラスト水処理システム。
- 前記循環経路から前記バラストタンクの上部に戻される熱交換を終えた前記バラスト水の温度と、前記バラストタンク内の前記バラスト水の温度とが0.5℃以上の温度差を有するように制御したことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載のバラスト水処理システム。
- 前記加熱処理手段は、前記バラスト水中の前記微生物を加熱処理に必要な所定の処理時間が確保できる経路容量としたことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載のバラスト水処理システム。
- 前記加熱処理手段は、前記船舶から排出される前記排熱を間接熱交換器で間接熱交換することを特徴とする請求項2から請求項6に記載のバラスト水処理システム。
- 前記バラストタンクと前記排水手段とをそれぞれ複数備え、排水時に複数の前記排水手段を機能させて前記バラストタンクから重力を利用して排水を行うことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれかに記載のバラスト水処理システム。
- 請求項1から請求項8のいずれかに記載のバラスト水処理システムを船体に搭載したことを特徴とするバラスト水処理システムを搭載した船舶。
- バラストタンクに貯えたバラスト水を前記バラストタンクの下部から導出し、前記バラスト水を加熱処理手段で加熱して微生物処理するとともに、前記加熱処理手段へ流入する加熱処理前の前記バラスト水と前記加熱処理手段から流出する加熱処理後の前記バラスト水を熱回収型熱交換器で熱交換を行って前記バラストタンクの上部に戻し循環させることを特徴とするバラスト水処理方法。
- 前記加熱処理手段による前記バラスト水の加熱処理を、船舶の航行中に排出される排熱を利用して行うことを特徴とする請求項10に記載のバラスト水処理方法。
- 加熱処理後の前記バラストタンクの前記バラスト水を、重力を利用して排水すること特徴とする請求項10又は請求項11に記載のバラスト水処理方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013065708A JP2014189122A (ja) | 2013-03-27 | 2013-03-27 | バラスト水処理システム、このバラスト水処理システムを搭載した船舶、及びバラスト水処理方法 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US11264581B2 (en) | 2014-07-23 | 2022-03-01 | Eight19 Limited | Flexible substrate material and method of fabricating an electronic thin film device |
-
2013
- 2013-03-27 JP JP2013065708A patent/JP2014189122A/ja active Pending
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