JP2016507376A - 生物膜生成抑制のための循環型配管が設置された船舶バラスト水のインライン処理処置 - Google Patents

Abstract

本発明は、電解装置から流出される流出水を循環型配管を通じて前処理装置の前端から流入される流入水と混合させた混合水を前処理装置内に供給することを特徴とする生物膜生成抑制のための循環型配管が設置された船舶バラスト水のインライン処理処置に関するもので、電解装置を利用する船舶バラスト水処理処置において、電解装置の前端に設置されて運営される前処理装置と、その配管上に付着されて増殖する微生物の成長、増殖を抑制して生物膜（ｂｉｏｆｉｌｍ）の形成を低減させることができるとともに、上述した效果により流量の減少、流速及び負荷の増大を制御し、船舶バラスト水を安定的に運営することができる。

Description

本発明は電解装置から流出される流出水を循環型配管を通じて前処理装置の前端で流入される流入水と混合させた混合水を前処理装置の内部に供給することによって、混合水の中に含有されている酸化剤によって電解装置の前端に設置されて運営される前処理装置とその配管内に付着されて増殖する微生物によって固着される生物膜（ｂｉｏｆｉｌｍ）の形成の抑制及び除去が可能であることを特徴とする生物膜生成抑制のための循環型配管が設置された船舶バラスト水のインライン処理処置に関するものである。

船舶バラスト水は船舶の貨物を荷役した後運航する時に船舶の均衡を維持するために船舶内に積み込まれる水として、所定地域で貨物を積まない状態で船舶バラスト水を船舶バラスト水貯蔵タンク内に取水した後他の地域に運航し、その後貨物を積載した後積荷の進行によって船舶バラスト水貯蔵タンクから排出されるので、取水地とは全く異なる生態環境を有する地域で排水される形態で運営される。この時、取水する船舶バラスト水内に含有された所定地域の海洋生物が他の地域に移動して新しい環境に露出される虞があり、それにより、土着種に外来種の流入により海洋生態系が破壊されたり、環境的、経済的損失を誘発し、各種病源菌による人体有害性も内包している。

そして、２００４年国際海事機構（ＩＭＯ：Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｍａｒｉｔｉｍｅ Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ）では、生態系の破壊及び汚染を防止するために、船舶内の船舶バラスト水と沈殿物の管理に関する協約を制定した。船舶が港内に入港する前に所定海域で船舶バラスト水を交換する方案と、積載している船舶バラスト水を物理的、化学的方法で殺菌、消毒する二つの方案を提示した。これは船舶の建造日及び船舶内の船舶バラスト水の用量によって適用時点が相異し、船舶バラスト水の交換は多くの時間と努力が必要となり、船舶の安全に危険をもたらす可能性があって、近距離航海中には作業が不可能で、設置性、経済性などを考慮した実用的な船舶バラスト水処理処置の開発が要求されている。

通常の船舶バラスト水処理処置は、主要工程の運営中にバラスト工程（ｂａｌｌａｓｔ ｐｒｏｃｅｓｓ）には前処理工程（または前処理工程がなし）、主要工程として電解法、オゾン処理法、紫外線照射法または薬品注入法などが実施されている。従来の電解装置を利用した船舶バラスト水処理処置は、図１に示すように、海水６００から船舶バラスト水を流入する時、ポンプ１０を駆動した後、一般的に前処理装置（フィルター、微生物衝撃及び損傷装置など）３０と電解装置４０を一緒に設置し、電解によって生成される高濃度の強力な酸化剤によって船舶バラスト水内の微生物を死滅させ、これを船舶バラスト水貯蔵タンク７００に移送する。また、上記装置で高濃度の酸化剤の濃度を調節するために残留塩素測定センサー５０を備えて運用される。

上記主要工程の運営時には、船舶バラスト水内に含有された微生物の死滅、除去のためのメカニズムで高濃度の酸化物質が生成されるように運営することで主要工法の後端の配管には微生物が成長または付着されなくなる。

また、上記主要工程の前端には主要工法への負荷を減少させるために、遠心分離器などのような様々な前処理技術（ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ、ｂａｆｆｌｅ）が採用される。本出願人（または発明者）は図２に示すように、管路の内部に設置されたジェット流れ誘発インペラによって動物性プランクトン及び水中微生物を物理的衝撃で死滅、除去及び損傷させることができる物理的前処理装置１００と、内部には陽電極板と陰電極板が交互に設置させられ、残留塩素を生成させて水中微生物を完璧に死滅、殺菌及び除去させる電解装置２００と、上記電解装置２００を経て船舶バラスト水貯蔵タンク５００に貯蔵された処理水に含まれる過剰残留塩素を海洋に排出する前に中和処理するための中和装置３００とを含む船舶バラスト水のインライン処理装置に関する技術を特許出願して特許登録された（特許文献１）。

大韓民国登録特許第１１１８０５５号公報

ところで、上記特許文献１に記載の船舶バラスト水のインライン処理装置は、前処理装置で損傷された微生物が電解装置で排出される塩素水によって死滅させられ、船舶バラスト水貯蔵タンクに移送された水に塩素が残留することにより微生物の再成長を抑制し、バラスト水を海洋に排出する際に中和して排出することによって、海洋生態系に及ぼす影響を最小化させる效果があるが、前処理装置及びその配管には大きさが相対的に小さい微生物が死滅されないまま存在していて、工程の運営後に配管に流入水が常に存在して配管の壁面及び前処理装置の内部に生物膜（ｂｉｏｆｉｌｍ）が生成される可能性が常にあり、このような生物膜が成長すると、各装置の統制が難しくなり、流速の増大、流量の減少に伴って流入ポンプ、配管及び各種機資材に負荷を与えて円滑な運営が不可能になる。このような問題点を解決するために、周期的に運営者（船舶では船員）によって手動的に装置を分離、洗浄する方法を採用しているが、これは装置の相当な荷重によって船員の安全性などに危険をもたらすという問題点があった。

本発明は、上記のような問題点を解消するために案出されたもので、本発明の目的は、電解装置によって生成された高濃度の酸化剤の中の一部を流量の調節が可能な循環ポンプによって前処理装置の前端に移送して、注入することによって、前処理装置及びその配管の内部に生物膜の形成を抑制するようにすることを特徴とする生物膜生成抑制のための循環型配管が設置された船舶バラスト水のインライン処理処置を提供することにある。

本発明は、前処理装置及び電解装置を含む船舶バラスト水のインライン処理処置において、上記電解装置の流出配管は、流出水を船舶バラスト水貯蔵タンクに移送する移送配管と、上記前処理装置の流入配管に移送する循環型配管とに分岐されることを特徴とする生物膜生成抑制のための循環型配管が設置された船舶バラスト水のインライン処理処置を課題解決手段とする。

また、上記循環型配管は電解装置の流出配管に貫通されて、流出配管内で循環型配管の流入口が電解装置から流出される流出水の流れ方向の逆方向に配置されることを特徴とする。

また、上記循環型配管は前処理装置の流入配管に貫通されて、流入配管内で循環型配管の流出口が前処理装置から流入される流入水の流れ方向の正方向に配置されることを特徴とする。

一方、上記循環型配管には流量の調節が可能な循環ポンプが設置され、循環ポンプが設置された配管の前、後端にバルブがそれぞれ設置されることを特徴とする。

前述したように、本発明は、電解装置を用いる船舶バラスト水処理処置において、電解後に発生される高濃度の強力な酸化剤の一部を自動的に流量が調節される循環ポンプと配管を設置して、前処理装置の前端に移送させて酸化力を備えるようにすることによって、前処理装置とそれによる配管の内部に微生物の成長、増殖を抑制して生物膜の形成を低減させることができるとともに、流量の減少、流速及び負荷の増大を制御することによって船舶バラスト水を安定的に運営することができる。

従来の通常的な船舶バラスト水のインライン処理装置の設置状態図である。 本出願人が先出願して特許登録された船舶バラスト水のインライン処理装置の模式図である。 本発明による生物膜生成抑制のための循環型配管が設置された船舶バラスト水のインライン処理処置の設置状態図である。 本発明による循環型配管が電解装置の流出配管に貫通されるように連結された状態を示す断面図である。 本発明による循環型配管が前処理装置の流入配管に貫通されるように連結された状態を示す断面図である。 本発明による循環型配管によって流入水が混合される過程を示す模式図である。

本発明による生物膜生成抑制のための循環ラインが設置された船舶バラスト水インライン処理処置について、添付された図面を参照して本発明の技術的構成を理解するのに必要な部分のみ説明するが、それ以外の部分の説明は本発明の要旨を曖昧にしないように省略する点に留意すべきである。

以下、本発明による生物膜生成抑制のための循環型配管が設置された船舶バラスト水のインライン処理処置を、添付された図面によって詳しく説明すれば次の通りである。

本発明は、前処理装置１００及び電解装置２００を含む船舶バラスト水のインライン処理処置において、上記電解装置２００の流出配管は、流出水を船舶バラスト水貯蔵タンク５００に移送する移送配管と、上記前処理装置１００の流入配管に移送する循環型配管３００とに分岐されることを特徴とする生物膜生成抑制のための循環型配管が設置された船舶バラスト水のインライン処理処置に関する。

上記前処理装置１００は、通常の船舶バラスト水のインライン処理処置において、後続工法への負荷を減少させるために、濾過器または遠心分離器などのような多様な技術を適用して、相対的に大きい動物性プランクトン及び水中微生物または異物などを除去するための物理的処理処置である。本発明による前処理装置は、本出願人により特許登録された大韓民国登録特許第１１１８０５５号公報に記載の前処理装置が適用されられることもでき、図１に示すように、管路の内部にジェット流れ誘発インペラが設置された前処理装置で前処理装置内に流入される船舶バラスト水の流速及び圧力を利用して船舶バラスト水内に含有された動物性プランクトン及び水中微生物などがジェット流れ誘発インペラとの衝突及び乱流形成による物理的衝撃で死滅、除去または損傷を与える。

そして、上記電解装置２００は、本出願人により特許登録された大韓民国登録特許第１１１８０５５号公報に記載の電解装置として、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）水溶液である船舶バラスト水を電解して、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）と塩素ガス（Ｃｌ_２）を発生させ、これらが反応によって殺菌剤である次亜塩素酸ナトリウム （ＮａＯＣｌ）を生成することにより、上記物理的前処理装置１００で衝撃を受けた動物性プランクトンだけではなく残存する水中微生物を完璧に死滅、殺菌及び除去するための装置である。

電流制御装置６００は、電解装置２００の内部を通過する船舶バラスト水の性状、即ち船舶バラスト水の流入流量と、管内部の流速、塩分濃度及び地域による海洋微生物の種類と形態を考慮して、これらの殺菌のために必要な次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＯＣｌ）の生成に必要な電力の供給量を算出して、可変型整流器４００を通じて電解装置２００に供給される電力を制御する。このような構成によって、電解装置２００で微生物の殺菌のために必要な残留塩素係化合物の濃度の調節が可能になり、残留塩素係化合物の過剰生成及び電力の不必要な無駄使いを防止することができる。上記電解装置２００は大韓民国登録特許第１１１８０５５号公報の電解装置２００のように、電解装置２００の内部には流入される流体の流れ方向と同じく複数の陽極板と陰極板が交互に所定間隔に配置される構造であるか、または現場条件及び運営条件によって多様な形態で設置されることができる。

そして、電解装置２００から流出される処理水は船舶バラスト水タンク５００に貯蔵され、処理水に含まれた残留塩素を自然海水と類似する成分になるように中和装置３００で中和させて海洋に排出させる。

従って、本発明による船舶バラスト水のインライン処理処置は、海水箱Ｓから船舶バラスト水を流入させる時ポンプ１０を駆動した後、一般的に前処理装置（フィルター、微生物衝撃及び損傷装置など）１００と電解装置２００を一緒に設置し、電解によって生成される高濃度の強力な酸化剤によって船舶バラスト水内の微生物を死滅させ、これを船舶バラスト水貯蔵タンク５００に移送する。また、上記装置で高濃度の酸化剤の濃度を調節するために、残留塩素成分を測定する酸化剤測定センサー（ＴＲＯ ｓｅｎｓｏｒ、ｔｏｔａｌ ｒｅｓｉｄｕａｌ ｏｘｉｄａｎｔ ｓｅｎｓｏｒ）５０を備えて運用される。この時、本発明は船舶バラスト水内の微生物を死滅するための電解装置では強力な酸化力を有する高濃度の酸化剤（約１０ｍｇ／Ｌ Ｃｌ_２）が形成される。この中、一部を前処理装置の前端に移送させることができる循環型配管３００を備えて、電解装置によって生成された高濃度の酸化剤の中の一部を流量の調節が可能な循環ポンプ６０によって前処理装置の前端に移送、注入することによって、前処理装置及びその配管の内部に生物膜が形成されることを抑制することを特徴とする。

そして、上記循環型配管は、図４に示すように、電解装置の流出配管に貫通されて、流出配管内で循環型配管の流入口が電解装置から流出される流出水の流れ方向の逆方向に配置される。

また、上記循環型配管は、図５に示すように、前処理装置の流入配管に貫通されて、流入配管内で循環型配管の流出口が前処理装置から流入される流入水の流れ方向の正方向に配置される。

従って、本発明による循環型配管は電解装置２００で生成された高濃度の酸化剤が含まれた処理水を流入して、前処理装置１００の前端に移送する時正確で且つ速かに移送させるためのもので、移送流量を確保するために、循環型配管３００の両端部分はエルボー（Ｅｌｂｏｗ）形状の構造で、既存の配管内部の中央に位置するように配置される。

一方、本発明による電解装置を利用した船舶バラスト水処理処置は、電解装置２００で生成された高濃度の酸化剤が含まれた水の一部を前処理装置１００の前端に移送させるための循環型配管３００を連結し、上記循環型配管３００に流量を調節して混合公式によって移送される流量の調節が可能な循環ポンプ６０が設置され、上記の循環ポンプ６０が設置された配管の前、後端には循環ポンプ６０の故障時修理が可能なバルブ６１、６２がそれぞれ備えられる。また、流入流量を調節するためのバルブ３０、４０は本発明に設置された一体の配管の前、後端に設置される。

上述したような技術的構成を有する本発明による船舶バラスト水処理処置は、図６に示すように、前処理装置とその配管の内部への生物膜の形成を制御することができるように電解装置から流出される流出水の一部を循環型配管を通じて前処理装置に流入される流入水と循環される循環水の酸化剤の濃度によって最終合流地点での混合水の濃度を決めるために、以下の式によって計算すれば、以下の表１のように循環水の流量を決めることができる。
Ｃ＝[（Ｑ_１×Ｃ_１）＋（Ｑ_２×Ｃ_２）]／（Ｑ_１＋Ｑ_２）
Ｃ：混合地点直後の混合水の酸化剤の濃度（ｍｇ Ｃｌ_２／Ｌ）
Ｑ_１：流入水Ｃ_１の流量（m^３／ｈｒ）
Ｑ_２：循環水Ｃ_２の流量（ m^３／ｈｒ）
Ｃ_１：流入水の酸化剤濃度（ｍｇ Ｃｌ_２／Ｌ）
Ｃ_２：循環水の酸化剤濃度（ｍｇ Ｃｌ_２／Ｌ）

通常的な従来の船舶バラスト水のインライン処理処置は、前処理装置内に流入される船舶バラスト水に含有された動物性プランクトンまたは水中微生物を物理的に処理をして死滅または除去させてもこれらが完全に除去されなく、上記表１に示すように流入水の酸化剤（ＴＲＯ、ｔｏｔａｌ ｒｅｓｉｄｕａｌ ｏｘｉｄａｎｔ）の濃度が０であるため、前処理装置または配管内に大きさの小さいプランクトンや水中微生物が生存して生物膜を形成させ、流速の増大、流量の減少に伴って、流入ポンプ、配管及び各種機資材に負荷を与えて円滑な運営が不可能になるという問題点があった。

そこで、本発明による船舶バラスト水のインライン処理処置は、循環型配管を取り入れることで、上記表１に示すように、酸化剤が含有されない流入水と酸化剤が含有された循環水を混合した混合水を前処理装置内に供給することによって、前処理装置内で物理的に除去されない動植物性プランクトン及びその胞子または水中微生物が混合水に含有された酸化剤（ＴＲＯ、ｔｏｔａｌ ｒｅｓｉｄｕａｌ ｏｘｉｄａｎｔ）によって死滅されるので、前処理装置または配管内で生物膜が形成されることを防止することができるようにした。

上述したように、本発明による生物膜生成抑制のための循環ラインが設置された船舶バラスト水インライン処理処置を上記好ましい実施例を通じて説明し、その優秀性を説明したが、当該技術分野における当業者であれば特許請求範囲に記載した本発明の思想及び領域から逸脱しない範囲内で本発明を多様に修正及び変更させることができることを理解すべきである。
実施形態

本発明は前処理装置及び電解装置を含む船舶バラスト水のインライン処理処置において、上記電解装置の流出配管は、流出水を船舶バラスト水貯蔵タンクに移送する移送配管と、上記前処理装置の流入配管に移送する循環型配管とに分岐されることを特徴とする生物膜生成抑制のための循環型配管が設置された船舶バラスト水のインライン処理処置を発明を実施するための形態とする。

ここで、上記循環型配管は電解装置の流出配管に貫通されて、流出配管内で循環型配管の流入口が電解装置から流出される流出水の流れ方向の逆方向に配置されることが好ましい。

また、上記循環型配管は前処理装置の流入配管に貫通されて、流入配管内で循環型配管の流出口が前処理装置から流入される流入水の流れ方向の正方向に配置されることが好ましい。

この時、上記循環型配管は流量の調節が可能な循環ポンプが設置されることが好ましい。

また、上記循環型配管は循環ポンプが設置された配管の前、後端にバルブがそれぞれ設置されることが好ましい。

本発明は電解装置を利用する船舶バラスト水の処理処置において、電解した後に発生される高濃度の強力な酸化剤の一部を、自動的に流量が調節される循環ポンプと配管を設置して、前処理装置の前端に移送させて酸化力を備えるようにすることによって、前処理装置とそれによる配管の内部に微生物の成長、増殖を抑制して、生物膜の形成を低減させることができるとともに、上述した效果により流量の減少、流速及び負荷の増大を制御し、船舶バラスト水を安定的に運営することができるという点で産業上で広く利用されることと期待される。

１０ ポンプ
３０，４０，６１，６２ バルブ
１００ 前処理装置
２００ 電解装置
５００ バラスト水貯蔵タンク

Claims (5)

1. 前処理装置及び電解装置を含む船舶バラスト水のインライン処理処置において、前記電解装置の流出配管は、流出水を船舶バラスト水貯蔵タンクに移送する移送配管と、前記前処理装置の流入配管に移送する循環型配管とに分岐されることを特徴とする生物膜生成抑制のための循環型配管が設置された船舶バラスト水のインライン処理処置。
2. 前記循環型配管は電解装置の流出配管に貫通されて、流出配管内で循環型配管の流入口が電解装置から流出される流出水の流れ方向の逆方向に配置されることを特徴とする請求項１に記載の生物膜生成抑制のための循環型配管が設置された船舶バラスト水のインライン処理処置。
3. 前記循環型配管は前処理装置の流入配管に貫通されて、流入配管内で循環型配管の流出口が前処理装置から流入される流入水の流れ方向の正方向に配置されることを特徴とする請求項１に記載の生物膜生成抑制のための循環型配管が設置された船舶バラスト水のインライン処理処置。
4. 前記循環型配管は流量の調節が可能な循環ポンプが設置されることを特徴とする請求項１〜３の中の何れか一項に記載の生物膜生成抑制のための循環型配管が設置された船舶バラスト水のインライン処理処置。
5. 前記循環型配管は循環ポンプが設置された配管の前、後端にバルブがそれぞれ設置されることを特徴とする請求項４に記載の生物膜生成抑制のための循環型配管が設置された船舶バラスト水のインライン処理処置。

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