JP2015531681A - 連続した生物付着制御を用いるバラスト水処理のシステムおよび方法 - Google Patents

Abstract

本発明の実施形態は、船または航洋船に搭載されたバラスト水処理のシステムおよび方法に関するものである。このシステムは、濾過システムと、ＵＶ殺菌システムと、バラスティング・プロセス中でもデバラスティング・プロセス中でもないときにおいても海洋生物の増殖を連続的に制御するように適合されている生物付着制御システムとを含む。

Description

本発明の実施形態は、船または航洋船に搭載されたバラスト水処理のシステムおよび方法に関し、非化学的プロセスによる効果的で連続した生物付着制御を提供するものである。

船のバラスト水により、微生物を含む望ましくない海洋生物が世界中に運ばれ、多くの地域で生態系バランスを乱している。そのため、バラスト水によって運ばれる海洋生物、特に望ましくない種の移動を世界中で制御することが、国際海事機関（ＩＭＯ）による必須要件になっている。

既存のバラスト水処理システムは、反応性物質を用いる処理と、反応性物質を用いない処理とに、広義に分類され得る。反応性物質を用いる処理は、バラスト水の中の海洋生物を死滅させるために化学物質を加える必要があるが、化学物質を用いると環境に悪影響がある。反応性物質を用いない処理は、一般に紫外線（ＵＶ）光殺菌などの物理的方法を用い、環境に対する影響が最小限であるために、より望ましいものである。しかしながら、反応性物質を用いない処理には、限定するものではないが以下を含むいくつかの重大な難点がある。

１．反応性物質を用いない従来型の紫外線システムには、ＵＶ消費電力が大きいという重大な難点がある。既存の濾過システムは、５０μｍ超の生物をすべて除去できるわけではないので、ＵＶ殺菌システムは、マイクロ・サイズの細菌から、フィルタを通過した５０μｍ超の生物を含む、より大きい生物まで、すべての生物を死滅されるのに、非常に大きい電力を用いなければならない。

さらに、混濁度の高いバラスト水を取り入れる状況では、高い混濁度がＵＶ光源からの効果的なＵＶ照射を遮蔽し、したがって水処理効果を妨げることになる。

そのため、バラスト水殺菌処理のために、従来型のＵＶシステムによって、非常に大きい電力消費が必要とされることになる。ほとんどの場合、特に石油タンカー、ＬＮＧ輸送船およびばら積み貨物船などのバラスト水容量の大きい船の、従来型のＵＶバラスト水処理システムからの追加のＵＶ処理電力の要求に応じるためには、追加の発電機を設置する必要がある。ほとんどの船では、追加の発電機を船内に設置することは、空間制約のために実現不可能であり、経済的にも実現不可能である。このため、バラスト水容量の大きい船の多くの船主は、より環境に優しいＵＶバラスト水処理の採用に自発的ではない。

２．ほとんどの既存のバラスト水処理システムは、濾過水をＵＶ殺菌する前に、比較的大きな粒子および生物を除去するために濾過システムを採用する。バラスティング・プロセス中に、逆流洗浄水すなわちバックフラッシュ水が、バラスト水が取得されたのと同じ場所で船外に排出されればＩＭＯの規定に違反しないことになる。しかしながら、水が、バラスト場所とは異なる場所でデバラストされると、外来の水とみなされるので、逆流洗浄水は、ＩＭＯの規定のために船外には排出され得ない。したがって、いくつかのシステムは濾過システムをバイパスするが、これは必然的にデバラストする性能を損なう。他のいくつかのシステムは、濾過システムのバイパスを補償するようにＵＶ能力を強化するが、これでは電力需要がさらに増加する。さらに他のシステムは、逆流洗浄水を貯蔵するが、大量の逆流洗浄水のために、船の貨物運搬容量がかなり低減される。

３．生物付着は、船殻および海水取水管などの、濡れた、または水中に沈む人工構造物上の微生物、植物、藻類または動物の望ましくない堆積または成長であり、船を遅くしたり、管を遮断したり、腐食を早めたり、環境被害をもたらしたりする可能性がある重大問題である。既存の濾過システムおよび／またはハイドロサイクロン・システムは、一般に、５０μｍより大きいサイズの粒子または生体を除去するように設計されている。しかしながら、ＩＭＯの規定は、１０μｍから５０μｍの間のサイズの生きている微生物の制御も要求しており、これは、重要で、しかもなおバラスト水システムのための従来型のハイドロサイクロン・システムまたは濾過システムの効果的な制御範囲が及ばないものである。濾過システムには、一般に、１０μｍから５０μｍの間のサイズの生物を除去する効果がないので、既存のバラスト水の物理的処理システムは、このサイズ範囲の生体を死滅させるのにＵＶ光を用いる。しかしながら、１０μｍから５０μｍのサイズの生物は細菌よりもはるかに大きく、このサイズ範囲の生物を死滅させるのにＵＶを用いると、非常に大きい電力が必要になる。その結果、既存のバラスト水処理システムのＵＶシステムの消費電力は、一般的には非常に大きいものである。

ＵＶ光が海洋生物および細菌を死滅させること、または除去することができるのは、接触点においてのみである。接触点を除けば、生物および細菌の再成長を制御するものはない。

水中に沈んだ表面に棲息する生体および細菌は、これらの表面に固着するバイオフィルムの中にコロニーを形成することになる。既存のＵＶ光および従来型の濾過システムは、これらの表面から生体またはバイオフィルムのどちらも除去することができない。

多くの既存のＵＶシステムが採用する水銀灯は、管のエミッタからの電子、または外部から生成されて磁電管を通して管の中に送られるマイクロ波によって衝撃を与えられたときＵＶ光を生成する。水銀灯は、長い管の構成であるために破損しがちである。破損すると、水銀蒸気がバラスト水の中に漏れることになり、それによって環境を汚染する。

ＵＶ光の性能には水の混濁度による悪影響があり、したがって、高い混濁度の水の中で航海する船に対する効果は、はるかに弱い。

４．あらゆるバラスト水処理システムの型式試験中に、試験場所の配管システムが殺菌され、試験が始まる以前に生物付着が浄化される。多くの既存のバラスト水処理システムが、この殺菌され、浄化された生物付着システムの状態のために、簡単に型式試験に合格することができる。その後、実際の船の業務では、これらの型式認定されたシステムの多くが、実際の船の用途での性能に達しない可能性がある。

したがって、既存システムの上記の問題および他の問題を解消するバラスト水処理システムが大変望ましい。

本発明の実施形態が提供するバラスト水処理のシステムおよび方法は、ＩＭＯの規定を満たす生物付着制御を提供することができ、しかもなお化学物質または大きい電力消費を必要としないものである。

本発明の一態様によれば、船または航洋船における水のバラスティングおよびデバラスティングに適しているバラスト水処理システムは、バラスト水から粒子を除去するように適合された１次濾過システムと、少なくとも１つの生物付着制御（ＢＦＣ）ユニットおよび少なくとも１つの紫外線（ＵＶ）殺菌チャンバを備える生物制御処理システムであって、ＵＶ殺菌チャンバが、バラスティング・プロセス中およびデバラスティング・プロセス中に、濾過されたバラスト水を照射するように適合された少なくとも１つの紫外線（ＵＶ）ランプを含み、ＢＦＣユニットが１次濾過システム、１次濾過システムに、又は１次濾過システムから流体連結する第１の管、ＵＶ殺菌チャンバ、およびＵＶ殺菌チャンバに、又はＵＶ殺菌チャンバから流体連結する第２の管のうちの１つに配設され、バラスティング・プロセス中でもデバラスティング・プロセス中でもないときに、ＵＶ殺菌チャンバのＵＶランプが不活性化されるように適合されており、また、ＢＦＣユニットがバラスト水の中およびバラスト水に接触した複数の表面上の海洋生物の増殖を連続的に制御するために、少なくとも１つの所望の時変周波数範囲内の複数の電磁波を少なくとも断続的に生成し、バラスト水を通して伝搬させるように適合されている、生物制御処理システムとを備える。

本発明の別の態様によれば、船または航洋船の船内のバラスト水を処理する方法は、バラスト水を１次濾過システムに通すことにより、バラスト水から粒子を除去することと、バラスティング・プロセス中またはデバラスティング・プロセス中に、濾過されたバラスト水を、紫外線（ＵＶ）光照射と生物付着制御とを組み合わせて殺菌することと、バラスティング・プロセス中に、殺菌されたバラスト水をバラスト・タンクの中に受け取ることと、バラスティング・プロセス中でもデバラスティング・プロセス中でもないときに、少なくとも１つの所望の時変周波数範囲内の複数の電磁波を少なくとも断続的に生成し、これら複数の電磁波を、１次濾過システム、１次濾過システムに、又は１次濾過システムから流体連結する第１の管、ＵＶ殺菌チャンバ、およびＵＶ殺菌チャンバに、又はＵＶ殺菌チャンバから流体連結する第２の管のうちの少なくとも１つへと伝搬させることにより、バラスト水の中およびバラスト水に接触する複数の表面上の海洋生物の増殖を制御することとを備える。

本発明の実施形態の上記の特徴および他の特徴が、以下の段落において、より詳細に説明されることになる。

本発明の実施形態が、図面を参照しながら以下に開示される。

本発明の一実施形態によるバラスティング・プロセスを示す流れ図である。 本発明の一実施形態によるデバラスティング・プロセスを示す流れ図である。 本発明の一実施形態によるオフライン再循環プロセスを示す流れ図である。

以下の説明では、本発明の様々な例示的実施形態の十分な理解をもたらすために、多数の特定の詳細が説明される。しかしながら、本発明の実施形態は、これら特定の詳細のいくつかまたはすべてを用いることなく実施され得ることが当業者には理解されよう。他の事例では、説明されている実施形態の適切な態様を不必要に不明瞭にすることのないように、周知のプロセスの操作には詳細な説明がない。図面では、類似の参照数字は、いくつかの図の全体にわたって、同一または類似の機能もしくは特徴を指す。

バラスティング・プロセスおよびデバラスティング・プロセス
本発明の一実施形態によるバラスティング・プロセスの流れを示している図１Ａが参照される。バラスティング・プロセスの間、海から引き込まれた水すなわち海水は、バラスト・タンク２２に入る前に、バラスト水処理システムを通過する（図１Ａの矢印を参照されたい）。

図１Ａに示されるように、水は、バラスト・ポンプ１２または他の適切なポンプを通って引き込まれる。この水、すなわちバラスト水は、船の既存のストレーナ（ｓｔｒａｉｎｅｒ）（図示せず）を通されてよい。ストレーナは、バラスト水に含有されている、比較的大きな粒子を濾過する。海洋生物がストレーナの表面に付着するのを防止するために、ストレーナは、後の段落でより詳細に説明される生物付着制御（ＢＦＣ）ユニットを用いて保護されてよい。

バラスト水は、ストレーナを通った後に、限定するものではないがハイドロサイクロン１６およびフィルタ１８を含む１次濾過システムに入ってよい。このハイドロサイクロン１６によって達成される分離度は、５０μｍよりも大きいサイズで水よりも稠密な固形微粒子のみが分離されて沈殿するように、５０μｍでよい。残りの、より小さい粒子およびバラスト水は、ハイドロサイクロン１６から排出される。ハイドロサイクロン１６の使用は、特定の実施形態では任意選択であり、水質に依拠するものである。

次いで、バラスト水は、５０μｍよりも大きい沈殿物の粒子および生物がハイドロサイクロン１６によって完全には分離されていない場合、またはハイドロサイクロン１６が全く使用されていない場合に、次のステージにおけるＵＶ殺菌処理がより効果的になり得るように、バラスト水の混濁度を低下させるために、これらをさらに除去することを目的とする、例えば自動バックフラッシュ・スクリーン・フィルタといった１つまたは複数のフィルタ１８に入る。（ＵＶ光が粒子によって反射されるので、水の混濁度が高ければＵＶ殺菌の性能が低下することになる。）海洋生物がフィルタ１８の表面に付着するのを防止するために、フィルタ１８は、後の段落でより詳細に説明されるＢＦＣユニット１４を用いて保護されてよい。

濾過されたバラスト水は、フィルタユニット１８から出た後、ＢＦＣユニット１４に入り、一方、廃棄水は海中に排出される。次いでＢＦＣユニット１４から出るバラスト水は、ＵＶ殺菌チャンバ２０に入る。次に、ＵＶ殺菌チャンバ２０から出る水は、１つまたは複数のＢＦＣユニット１４に入る。ＵＶ殺菌チャンバ２０およびＢＦＣユニット１４を使用するのは、例えばＩＭＯ規則Ｄ−２のバラスト水性能基準といった規則を満たすように、細菌および微生物の数を制御するためであり、バラスト水の中の海洋生物を、除去し、死滅させ、またはショック状態にして、バラスト水に接する表面に海洋生物が付着するのを防止することを含む。次に、殺菌されたバラスト水は、バラスティング・プロセス中にバラスト・タンク２２に入るか、またはデバラスティング・プロセス中に船外に排出される。

本発明の前述のプロセスでは、ＢＦＣユニットとＵＶ処理の相乗効果が、従来型のＵＶ処理システムと比較して、非常に低いエネルギー消費で非常に効果の高い処理をもたらす。同等のバラスト水の生物処理効果に関して、本発明を用いる場合の消費電力は、従来型のＵＶシステムのわずか１０％から２０％である。したがって、追加の発電機を船に搭載する必要がなく、それにより、船主の空間制約に対処する。

図１Ａが示すＢＦＣユニット１４は、バラスト水を、ＵＶチャンバ２０の中に入る前に処理するために、フィルタ１８とＵＶチャンバ２０を流体連結する第１の管と、ＵＶチャンバ２０から出るバラスト水を処理するために、ＵＶチャンバ２０とバラスト・タンク２２を流体連結する第２の管とに配設されているが、他の配置の変形形態が意図され得ることを理解されたい。採用されるＢＦＣユニットの数およびバラスト水配管システム内のそれらを置く位置は、予期される水の流量、船内空間の利用可能性、および必要な処理効果に依拠し得る。いくつかの実施形態では、あるバラスト水処理システムでは１つのＢＦＣユニットで十分なことがある。いくつかの実施形態では、バラスト水をＵＶ殺菌チャンバに入る前に処理するように、第１の管にのみ、１つまたは複数のＢＦＣユニットが配設されてよい。いくつかの他の実施形態では、ＵＶ殺菌チャンバから出てくるバラスト水を処理するように、第２の管にのみ、１つまたは複数のＢＦＣユニットが配設されてよい。さらにいくつかの他の実施形態では、第１の管と第２の管のそれぞれに、少なくとも１つのＢＦＣユニットが配設される。

デバラスティング・プロセスを示す図１Ｂが参照される。デバラスティング中、バラスト・タンク２２から引き出されたバラスト水は、バラスト水処理システムを通されてから海中に排出される（図１Ｂの矢印を参照されたい）。より詳細には、バラスト・タンク２２からのバラスト水は、ハイドロサイクロン１６、フィルタ１８、ＢＦＣユニット１４およびＵＶ殺菌チャンバ２０を通され、バラスティング・プロセスに関連して上記で説明されたのと類似のやり方で処理される。

それに加えて、デバラスティング・プロセス中、例えば廃水濃縮機といった２次濾過システム２４が作動されてよい。詳細には、例えばハイドロサイクロン１６およびフィルタ１８といった１次濾過システムからの廃棄水は、２次濾過システム２４へ導かれる。２次濾過システム２４からの濾過水は、１次ハイドロサイクロン１６の入口にフィードバックされてよく、一方、廃棄２次水は、収集されて汚水タンクまたは貯蔵タンク２６に貯蔵されるか、または蒸発されてもよい。２次濾過システムは、後の段落でより詳細に説明されることになる。

バラスト水が再循環ポンプ２８によって再循環される、本発明の一実施形態によるオフライン再循環プロセスを示す図１Ｃが参照される。バラスティング・プロセスまたはデバラスティング・プロセスの後に、バラスト水処理システムは、再循環モードすなわちオフライン・モードで動作してよく、１次濾過システムおよびＢＦＣユニット１４のみが作動され、すなわち使用され、一方、ＵＶ殺菌チャンバ２０は停止され、すなわちオフラインになる。バラスト水処理システムの表面の清浄度を保つために、バラスト水管内に収容されている水は、システムに沿った特定の位置に設置されているＢＦＣユニット１４を通ることを含めて、フィルタ１８を通って、断続的にまたは連続的に再循環される。このオフライン・モードがもたらし、かつ維持する、連続した処理効果は、海洋生物の、その残留処理効果を含み、それによって、生物付着と、バラスト水の中およびバラスト水に接する表面上の海洋生物の再成長とを防止する。

上記の説明から理解されるように、バラスト水処理システムは、
（ａ）１つまたは複数の濾過ユニットまたはステップを包含する濾過システム、
（ｂ）ＢＦＣユニットを使用する生物付着制御（ＢＦＣ）システム、
（ｃ）紫外線光を用いる殺菌システム、
といったサブシステムを包含している。

上記のサブシステムのそれぞれは、以下のように説明されることになる。

（ａ）濾過システム
本発明の実施形態は１次濾過システムを含んでおり、特定の実施形態は２次濾過システムをさらに含む。

特定の実施形態では、１次濾過システムは複数の濾過ユニットまたはステップを包含している。より詳細には、従来型のハイドロサイクロン、サイクロン分離器、自動および／または手動自動の洗浄システムまたは逆流洗浄システムを有するスクリーン・フィルタもしくはディスク・フィルタ、またはそれらの組合せが、５０μｍよりも大きいサイズの粗粒および生物をバラスト水から除去するために採用されてよい。取り込むバラスト水の水質に依拠して、濾過スクリーンのミクロンのサイズ／能力およびサイクロンのサイズ設定が、それに応じてカスタマイズされてよい。一般に、バラスト水が、より大きく稠密な粒子集団を含有している場合、後段のスクリーン・フィルタまたはディスク・フィルタの負荷を軽くするために、１つまたは複数のハイドロサイクロン１６が使用されてよい。スクリーン・フィルタまたはディスク・フィルタの濾過サイズは、１０μｍから１００μｍの範囲のメッシュ・サイズから選択されてよいが、フィルタ機器の設置面積を縮小し、かつ過度の水圧低下も防止するために、好ましくは３０μｍから５０μｍの範囲になる。

バラスト水処理において上記の分離器および／または濾過システムを使用すると、自動逆流洗浄システムまたは洗浄システムのいずれかから廃棄水が生成される。デバラスティング・プロセス中に得られるそのような廃棄水は、ＩＭＯの規定のために船外に排出され得ず、したがって、廃棄水を船内の汚水タンクに貯蔵するか、またはデバラスティングの間中、分離／濾過システムをバイパスするのがこの業界の慣例である。廃棄水を船内に貯蔵するには大容量が必要である。例えば、一般的な超大型タンカーについては、全体のバラスト水の体積はおよそ２００，０００メートルトンとなり得る。分離／濾過プロセスから廃棄される水が１％であると、２，０００メートルトンの貯蔵タンクあるいは汚水タンクの容量が必要とされることになる。一航海の間に複数のデバラスティング・サイクルが行われると、莫大な船内貯蔵容量が必要とされることになる。これは実用的でなく、必然的に、貨物運搬容量の顕著な損失をもたらす。

本発明の特定の実施形態によれば、廃棄水貯蔵の問題を解決するために、２次濾過システム２４が用意される。詳細には、デバラスティング・プロセス中に１次濾過システムから生成された廃棄水は、２次濾過システムに送られる。２次濾過システム２４では、デバラスティングの廃棄水は、廃棄水の体積が例えば９９％だけさらに低減され得るように、さらに濾過される。例えば１％といった２次濾過後の廃棄水の残りは、体積がかなり低減されており、船舶内に貯蔵するのに問題はない。２００，０００メートルトンのバラスト水容量を有するタンカーの上記の例に基づき、最終的な（２次濾過の後の）廃棄水の体積は、（２次濾過をしない）２，０００メートルトンではなく、２０メートルトンになるはずである。主バラスト水流量の１％を濾過して、わずか０．０１％の廃棄水しかもたらさないように設計されているので、この２次濾過システム２４は設置面積も小さい。廃棄水を貯蔵するのに利用可能な小さいタンクがない特定の船舶では、それでもなお２次濾過システム２４は設置され得るが、２次濾過プロセスからの結果として生じる濃縮液は蒸発されてよく、残りの蒸発されなかった固体残留物が収集される。

（ｂ）生物付着制御システム
本発明の特定の実施形態では、例えばフィルタ、殺菌チャンバおよび相互接続する配管システムといった、ＢＷＴＳシステムにおける複数の戦略的位置（図１Ａを参照されたい）に、ＢＦＣユニット１４が配設される。ＢＦＣユニット１４は、ＵＶ処理と組み合わせて、生物に対する相乗作用のある制御効果をもたらし、バラスト水システム内の、特に濾過システムに対する、バイオフィルムの形成ならびに生体および細菌の再成長を制御するために、断続的な、または連続した再循環浄化ももたらして、バラスティングまたはデバラスティングが行われていないときであっても、バラスト水システム内で生物が再成長しないことを保証する。特定の実施形態では、ＢＦＣユニット１４は、バラスティング・プロセスもデバラスティング・プロセスも行われていない状態（すなわち再循環モード）で動作し得る。特定の他の実施形態では、ＢＦＣユニット１４は、デバラスティング・プロセス中にも動作し得る。

各ＢＦＣユニット１４は、バラスト水に対して、経時変化する超低周波数範囲の電磁界または電磁波を与えるように適合されている。詳細には、ＢＦＣユニット１４は、超低周波範囲のパルス状の時変電磁波を生成し、この電磁波は、バラスト水を通って伝搬されるとき、バラスト水の中の海洋生物および細菌を、バイオフィルムを含めて、除去する、死滅させる、またはショック状態にすることができる。この電磁波は、バラスト水処理システムの（１次濾過システム、殺菌チャンバ２０および相互接続する配管システムを含むがそれらに限定されない、海洋生物および細菌が付着する可能性のある、例えば１次濾過システムの鋼表面またはグリッド、およびバラスト水処理システムの様々な構成要素に対して流体連結する管といった）各部分を励起し、かつ／またはバラスト水における「アバランシェ電流」効果を生成するように、適合されてよい。このように、バラスト水の中に存在する１０μｍから５０μｍのサイズ範囲の海洋生物および細菌が、除去され、ショック状態にされ、または死滅させられて、バラスト水に接する表面に付着するのが防止される。「アバランシェ電流」は、ＢＦＣユニット１４の時変電磁波によって生成される、自立した、急激に増加する電流のパルスであることを理解されたい。パルス状の波形を用いると、これらのＢＦＣユニット１４の所要電力は、同じサイズ範囲内の海洋生物を制御するための従来型のＵＶシステムと比較してはるかに少ない。

特定の実施形態では、パルス状の超低周波は、５０ヘルツから２，０００，０００ヘルツの範囲内で、好ましくは５０ヘルツから２００，０００ヘルツの範囲内で生成され得る。パルス状のピーク・ツー・ピーク電圧は、１２ボルト（Ｖ）から２００Ｖの範囲内にあり得る（オシロスコープによる）。特定の実施形態では、バラスト水処理システムは、別々のサイズの海洋生物を制御するように適切に選択された別々の所望の周波数範囲を採用してよい。詳細には、ＢＦＣユニット１４は、５０μｍよりも大きいサイズの生物、１０μｍから５０μｍの間のサイズの生物、および細菌を制御するように割り振られた３つの別々の周波数範囲を供給してよい。

ＢＦＣユニット１４の数と周波数範囲のそれらの組合せは、水質、ＵＶシステムに対する負荷、および１次濾過システムに使用される濾過ユニットに依拠してカスタマイズされてよい。例えば、既存のバラスト水ポンプシステムの制約のために、１次濾過システム内の圧力降下を低減するように粗い濾過ユニットが使用されるのであれば、より低い周波数範囲（「タイプ３」）のＢＦＣユニット１４の数が増加されことになる。１０μｍから５０μｍのサイズ範囲内の生物の制御が重要であるなら、より高い周波数範囲（「タイプ２」）のＢＦＣユニット１４の数が増加されることになる。より優れた細菌制御のために、ＵＶの強度が低下される場合には、細菌を制御する効果を高めるために、最高周波数範囲（「タイプ１」）のＢＦＣユニット１４の数が増加されてよい。全体として、ＢＦＣタイプ３、２および１は、複数のステップの１次濾過システムおよび極めて消費電力の低いＵＶ殺菌システムを強化するかまたは補完することができる。また、これらのＢＦＣユニット１４を使用すると、いかなる殺菌副産物（ＤＰＢ）も生成することなく金属表面を洗浄することができる。

パルス状の超低周波電磁波を生成して、バラスト水を通して伝搬させる様々な手段および方法は、既存の技術から理解され得る。ＢＦＣユニット１４の例は、２０１２年８月２８日に出願された国際特許出願ＰＣＴ／ＳＧ２０１２／０００３０２号または２０１１年３月１７日に（ＰＣＴ／ＣＮ２００９／０７３７９９の下で）公開された国際公開番号ＷＯ２０１１／０２９２２２号によって開示されている。一実施形態で開示されるように、ＢＦＣユニット１４は、電源と、望ましい時変周波数で動作する電磁信号を生成するための発電機と、この電磁信号を振動させ、かつ伝搬させるための手段であって、間を置いて水に浸漬して配置された２つ以上のエミッタを備える手段とを含み得る。動作においては、エミッタ間で電磁界が生成され、管のエミッタの近傍からバルク水へ伝搬されて、水中の生体を制御する。別の実施形態で開示されるように、ＢＦＣユニット１４は、電源と、望ましい周波数で動作する電磁信号を生成するための発電機と、この電磁信号を振動させ、かつ伝搬させるための手段であって、水に浸漬されたフェライト・コア・アンテナ、およびフェライト・コアのまわりに巻かれたコイルを備える手段とを含み得る。動作においては、コイル内およびコイルのまわりに電磁界が生成されて、水中の生体を制御する。ＢＦＣユニット１４を実施するための他の適切な手段および方法も、当技術分野において、または前述の特許出願から既知であり得る。

（ｃ）殺菌システム
本発明の実施形態は、バラスト水処理における殺菌システムのための発光ダイオード（ＬＥＤ）ＵＶランプおよび／またはアマルガムＵＶランプを採用する。

特定の実施形態では、ＬＥＤ ＵＶランプが反射器とともに配置されてよい。詳細には、殺菌チャンバ２０の一端にＬＥＤ ＵＶランプが取り付けられてよい。ＬＥＤ ＵＶランプは、石英ガラス、合わせガラスまたは他の適切な材料によって、水チャンバから分離されてよい。水質、特に混濁度が、光の浸透性を決定する。一般に、混濁度がより高ければ光の浸透性がより短くなり、したがって、水チャンバの深さは、チャンバ内の水のすべての部分に有効量のＵＶが到達することができるように、適切に寸法設定される。採用されるＬＥＤ ＵＶランプのワット数すなわち電力定格は、チャンバ・サイズおよび水質に依存して、それに応じて選択される。

特定の他の実施形態では、ＬＥＤ ＵＶランプが、直線状の細長片で、反射器を伴わずに設けられる。直線状の細長片形状のＬＥＤ ＵＶランプは、ＵＶチャンバ内の従来型のＵＶ管を置換し得る。水が非常に濁っていて、反射器ＬＥＤ ＵＶランプにとってＵＶを全水塊に到達させるのが困難な特定の用途では、様々な長さに設計された石英管が、処理用の水塊にＵＶを浸透させるように構成されることができ、水のすべての部分に十分なＵＶ量が到達することを確実にする。

さらに他の実施形態では、アマルガムＵＶランプが、ＬＥＤ ＵＶランプと組み合わせて使用されてよい。ＬＥＤ ＵＶランプは、よりエネルギー効率が良く、形状および設計においてより高い融通性があるが、１ワット当りのＬＥＤ ＵＶランプのコストはアマルガムＵＶランプのコストよりもはるかに高価である。したがって、全体の費用効果を維持しながら最適の処理効果を達成するために、ＬＥＤ ＵＶランプとアマルガムＵＶランプの両方が、組み合わせて使用され得る。

ＬＥＤ ＵＶランプおよび／またはアマルガムＵＶランプは、１８０ｎｍから４００ｎｍの範囲のＵＶ波長を有するＵＶＡ光、ＵＶＢ光およびＵＶＣ光を生成することになるが、細菌のほとんどの種を死滅させるのにより効果的なのはＵＶＣ光のみである。殺菌チャンバ２０内に、海水と、より高い選択比を有し、したがってＵＶＡおよびＵＶＢを除去することができる合わせガラスとを有することによって、より純粋なＵＶＣ光が水中に放射される。

任意選択で、光の浸透性（透入）効率が保たれることを確実にするために、石英スリーブまたは合わせガラス・シートの外表面を洗浄するように、機械的洗浄ワイパまたは水ジェットが組み込まれてよい。

本発明の実施形態は、それだけではないが、下記を含む特定の利益を達成する。

ｉ．このバラスト水処理システムは、バラスティング・プロセスとデバラスティング・プロセスに対して類似の基本的処理を適用する。デバラスティング・プロセス中にバラスト水が同一の分離／濾過システム／ＢＦＣ／ＵＶ殺菌システムを通ることを可能にすることにより、処理効率および水質が向上され、従来型のＵＶシステムと比較して消費電力が著しく少なく、機器の設置面積も縮小される。

ｉｉ．このバラスト水処理システムはいかなる化学物質も使用せず、したがって環境に対する悪影響がない。

ｉｉｉ．このバラスト水処理システムは、真水、海水および半塩水に適している。

ｉｖ．１次濾過システムからの廃棄水を処理する２次濾過システムを使用すると、逆流洗浄水の体積をかなり低減し、低減された逆流洗浄水が、貨物運搬容量の実質的な損失をもたらすことなく、船に貯蔵され得る。

ｖ．殺菌システムにおいてＬＥＤ ＵＶランプおよび／またはアマルガムＵＶランプを使用すると、水銀汚染を解消する。ＬＥＤ ＵＶランプの消費電力は、従来型の水銀蒸気ＵＶランプと比較して、より少ない。また、ＬＥＤ ＵＶランプの寿命は従来型の水銀蒸気ＵＶランプよりもはるかに長く、したがってＯＰＥＸがより低くなる。さらに、ＬＥＤ ＵＶランプは望ましい範囲のＵＶスペクトルを生成し、ＢＦＣユニットと組み合わせられたとき、非常に効果的で効率的な殺菌をもたらす。

ｖｉ．ＢＦＣユニットの性能は、水の混濁度によって影響されることがない。ＢＦＣユニットは、水の混濁度が高い場合のＵＶシステムの性能も向上させる。これにより、ＢＦＣユニットとＵＶシステムの組合せが、混濁度の高い水に適用され得る。

ｖｉｉ．オフライン・モードすなわち再循環モードで活性化され得る、連続した、または断続的な生物付着制御処理システムは、バラスティング・プロセスもデバラスティング・プロセスも行われていない状態においても安定した水質を保証する。

他の実施形態は、本発明の明細書および実施を検討することから、当業者には明らかになるであろう。さらに、記述の明瞭さのために、また、本発明の開示された実施形態を限定しないように、特定の用語が用いられている。上記で説明された実施形態および特徴は例示とみなされるべきであり、本発明は添付の特許請求の範囲によって定義されている。

Claims (20)

1. 船または航洋船における水のバラスティングおよびデバラスティングに適しているバラスト水処理システムであって、
   バラスト水から粒子を除去するように適合された１次濾過システムと、
   少なくとも１つの生物付着制御（ＢＦＣ）ユニットおよび少なくとも１つの紫外線（ＵＶ）殺菌チャンバを備える生物制御処理システムであって、
   前記ＵＶ殺菌チャンバが、バラスティング・プロセス中およびデバラスティング・プロセス中に、濾過されたバラスト水を照射するように適合された少なくとも１つの紫外線（ＵＶ）ランプを含み、
   前記ＢＦＣユニットが前記１次濾過システム、前記１次濾過システムに、又は前記１次濾過システムから流体連結する第１の管、前記ＵＶ殺菌チャンバ、および前記ＵＶ殺菌チャンバに、又は前記ＵＶ殺菌チャンバから流体連結する第２の管のうちの少なくとも１つに配設され、
   前記バラスティング・プロセス中でも前記デバラスティング・プロセス中でもないときに、前記ＵＶ殺菌チャンバの前記ＵＶランプが不活性化されるように適合されており、また、前記ＢＦＣユニットが、前記バラスト水の中および前記バラスト水に接触した複数の表面上の海洋生物の増殖を連続的に制御するために、少なくとも１つの所望の時変周波数範囲内の複数の電磁波を少なくとも断続的に生成し、前記バラスト水を通して伝搬させるように適合されている、生物制御処理システムとを備える、バラスト水処理システム。
2. 前記少なくとも１つのＵＶランプが発光ダイオード（ＬＥＤ）ＵＶランプである、請求項１に記載のシステム。
3. 前記ＵＶ殺菌チャンバが、前記濾過されたバラスト水を前記少なくとも１つのＬＥＤ ＵＶランプから分離する、石英ガラスと合わせガラスとのうちの１つをさらに含む、請求項２に記載のシステム。
4. 前記ＵＶ殺菌チャンバが、少なくとも１つのアマルガムＵＶランプをさらに含む、請求項２に記載のシステム。
5. 前記少なくとも１つの周波数範囲が５０Ｈｚから２，０００，０００Ｈｚの範囲内にあり、前記複数の電磁波が、オシロスコープで測定されると１２Ｖから２００Ｖの範囲のパルス状のピーク・ツー・ピーク電圧を有する、請求項１に記載のシステム。
6. 前記少なくとも１つの周波数範囲が５０Ｈｚから２００，０００Ｈｚの範囲内にあり、前記複数の電磁波が、オシロスコープで測定されると１２Ｖから２００Ｖの範囲のパルス状のピーク・ツー・ピーク電圧を有する、請求項１に記載のシステム。
7. 前記ＢＦＣユニットが、５０μｍより大きいサイズの海洋生物、１０μｍから５０μｍの間のサイズの海洋生物および細菌の増殖を制御するようにそれぞれ選択されている、異なるパルス状の周波数範囲を有する前記複数の電磁波を生成するように適合されている、請求項１に記載のシステム。
8. 前記ＢＦＣユニットが、前記バラスティング・プロセス中および前記デバラスティング・プロセス中に、前記バラスト水の中および前記バラスト水に接触した複数の表面上の海洋生物の増殖を連続的に制御するために、少なくとも１つの所望の周波数範囲内の複数の電磁波を生成して、前記バラスト水を通して伝搬させるように適合されている、請求項１に記載のシステム。
9. 前記デバラスティング・プロセス中に、前記１次濾過システムから得られる廃棄バラスト水を受け取るように適合された２次濾過システムであって、前記廃棄バラスト水を濾過するように適合された２次濾過システムをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
10. 前記２次濾過システムが、廃棄バラスト水の体積を最大９９％低減するように適合されている、請求項９に記載のシステム。
11. 船または航洋船の船内のバラスト水を処理する方法であって、
    バラスト水を１次濾過システムに通すことより、前記バラスト水から粒子を除去することと、
    バラスティング・プロセス中またはデバラスティング・プロセス中に、濾過されたバラスト水を、紫外線（ＵＶ）光照射と生物付着制御とを組み合わせて殺菌することと、
    バラスティング・プロセス中に、前記殺菌されたバラスト水をバラスト・タンクの中に受け取ることと、
    バラスティング・プロセス中でもデバラスティング・プロセス中でもないときに、
    少なくとも１つの所望の時変周波数範囲内の複数の電磁波を少なくとも断続的に生成し、
    前記複数の電磁波を、１次濾過システム、前記１次濾過システムに、又は前記１次濾過システムから流体連結する第１の管、ＵＶ殺菌チャンバ、および前記ＵＶ殺菌チャンバに、又は前記ＵＶ殺菌チャンバから流体連結する第２の管のうちの少なくとも１つへと伝搬させることにより、前記バラスト水の中および前記バラスト水に接触する複数の表面上の海洋生物の増殖を制御することとを備える、方法。
12. 前記濾過されたバラスト水をＵＶ光照射によって殺菌することが、前記ＵＶ殺菌チャンバと、前記ＵＶ殺菌チャンバ内の少なくとも１つの発光ダイオード（ＬＥＤ）ＵＶランプとを用意することを含む、請求項１１に記載の方法。
13. 少なくとも１つの発光ダイオード（ＬＥＤ）ＵＶランプを用意することが、前記濾過されたバラスト水を前記少なくとも１つのＬＥＤ ＵＶランプから分離する、石英ガラスと合わせガラスとのうちの１つを用意することを含み、前記石英ガラスおよび前記合わせガラスのうちの前記１つが、前記ＵＶ光照射からＵＶＡおよびＵＶＢを除去するように適合されている、請求項１２に記載の方法。
14. 前記濾過されたバラスト水をＵＶ光照射によって殺菌することが、前記ＵＶ殺菌チャンバの中に少なくとも１つのアマルガムＵＶランプを設けることをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
15. 複数の電磁波を生成することが、オシロスコープで測定されると１２Ｖから２００Ｖの範囲のパルス状のピーク・ツー・ピーク電圧を有する、５０Ｈｚから２，０００，０００Ｈｚの範囲内の複数の電磁波を生成することを含む、請求項１１に記載の方法。
16. 複数の電磁波を生成することが、オシロスコープで測定されると１２Ｖから２００Ｖの範囲のパルス状のピーク・ツー・ピーク電圧を有する、５０Ｈｚから２００，０００Ｈｚの範囲内の複数の電磁波を生成することを含む、請求項１１に記載の方法。
17. 複数の電磁波を生成することが、５０μｍより大きいサイズの海洋生物、１０μｍから５０μｍの間のサイズの海洋生物および細菌の増殖を制御するようにそれぞれ選択されている別々のパルス状の周波数範囲を有する複数の電磁波を生成することをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
18. バラスティング・プロセス中またはデバラスティング・プロセス中に、濾過されたバラスト水を殺菌することが、少なくとも１つの所望の周波数範囲内の複数の電磁信号を生成して、前記バラスト水を通して伝搬させることを含む、請求項１１に記載の方法。
19. 前記デバラスティング・プロセス中に、濾過することによってバラスト水から粒子を除去した後、２次濾過システムで廃棄バラスト水を受け取り、前記２次濾過システムによって前記廃棄水から粒子を除去して前記廃棄バラスト水の体積を低減することをさらに備える、請求項１１に記載の方法。
20. 前記２次濾過システムによって排出される、前記２次濾過システムに入る前記廃棄バラスト水に対して体積が１％の前記廃棄バラスト水を貯蔵することをさらに備える、請求項１９に記載の方法。

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