JP2022161261A - 船舶用バラスト水処理装置及び船舶用バラスト水処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】マイクロプラスチックを原水から捕集可能な船舶用バラスト水処理装置を提供する。【解決手段】船舶用バラスト水処理装置は、原水を取水して送水するポンプと、ポンプの下流において、原水に対してバラスト水処理を行うとともに、マイクロプラスチックを捕集するバラスト水処理部とを有する。【選択図】 図１

Description

本発明は、船舶用バラスト水処理装置及び船舶用バラスト水処理方法に関する。

船舶のバラストタンクに収容されるバラスト水に含まれる水生生物を殺菌するバラスト水処理技術は、液体処理技術の一例としてよく知られている。一方、海水、汽水又は淡水の原水に含まれるマイクロプラスチックは環境汚染源となることから、マイクロプラスチックを原水から捕集する液体処理技術が必要とされている。

再公表２００５－７７８３３号 再公表２０１４－７３６１９号 特許第６８１８１９９号公報 特許第６８１１３７０号公報 特開２０２０－１０１０２２号公報 特許第６７９２７５８号公報

しかし、マイクロプラスチックを捕集するために固有の技術を開発するのは効率的ではない。また、マイクロプラスチックを捕集するために、費用対効果を度外視するのも現実的でない。

本発明は、マイクロプラスチックを原水から捕集可能な船舶用バラスト水処理装置及び船舶用バラスト水処理方法を提供することを目的とする。

本発明の一実施形態に係る船舶用バラスト水処理装置は、原水を取水して送水するポンプと、ポンプの下流において、原水に対してバラスト水処理を行うとともに、マイクロプラスチックを捕集するバラスト水処理部とを有する。

本発明の一実施形態に係る船舶用バラスト水処理方法は、原水を取水して送水する送水工程と、送水される原水に対してバラスト水処理を行うとともに、マイクロプラスチックを捕集する処理工程とを有する。

本発明によれば、マイクロプラスチックを原水から捕集可能な船舶用バラスト水処理装置及び船舶用バラスト水処理方法が提供される。

図１は、第一実施形態に係るバラスト水処理装置の構成を概略的に示すブロック図である。 図２は、図１に示す一次処理部が有するろ過装置の構成を概略的に示す断面図である。 図３は、図１に示すマイクロプラスチック回収装置の構成を概略的に示す断面図である。 図４は、図１に示すバラスト水処理装置において、第一運転モード時に原水が通る要素を示す説明図である。 図５は、図１に示すバラスト水処理装置において、第二運転モード時に原水が通る要素を示す説明図である。 図６は、第二実施形態に係るバラスト水処理装置の構成を概略的に示すブロック図である。 図７は、図６に示すバラスト水処理装置において、第一運転モード時に原水が通る要素を示す説明図である。 図８は、図６に示すバラスト水処理装置において、第二運転モード時に原水が通る要素を示す説明図である。 図９は、第三実施形態に係るバラスト水処理装置の構成を概略的に示すブロック図である。 図１０は、図９に示すバラスト水処理装置において、第一運転モード時に原水が通る要素を示す説明図である。 図１１は、図９に示すバラスト水処理装置において、第二運転モード時に原水が通る要素を示す説明図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る船舶用バラスト水処理装置及び船舶用バラスト水処理方法について説明する。各実施形態に係る船舶用バラスト水処理装置及び船舶用バラスト水処理方法は、原水を取水し処理してバラスト水として船舶のバラストタンクへ供給するバラスト水処理装置及びバラスト水処理方法である。ここで、原水は、海水、汽水又は淡水を指す。また、マイクロプラスチックは、たとえば、直径が５ｍｍ以下のプラスチック粒子を指す。

各実施形態に係る船舶用バラスト水処理装置は、船舶に搭載される船舶搭載型のバラスト水処理装置である。以下では、船舶用バラスト水処理装置を単にバラスト水処理装置と称する。バラスト水処理装置は、船舶のどこに搭載されてもよい。バラスト水処理装置は、船内（たとえば機関室内）に搭載されてもよいし、船舶のデッキに搭載されてもよい。

また、バラスト水の供給先であるバラストタンクは、バラスト水処理装置が搭載された船舶のバラストタンクであってもよいし、バラスト水処理装置が搭載された船舶とは別の船舶のバラストタンクであってもよい。言い換えれば、バラスト水処理装置は、注水の対象のバラストタンクを有する船舶に搭載されてもよいし、注水の対象のバラストタンクを有する船舶とは異なる船舶（バラスト水処理専用船舶）に搭載されてもよい。

［第一実施形態］
図１は、第一実施形態に係るバラスト水処理装置１の構成を概略的に示すブロック図である。図１に示された各要素は、図中に矢印によって示される配管によって流体的に連結されている。つまり、図１に示された矢印は、要素間を連結する配管を表している。また、別の見方によれば、図１に示された矢印は、原水（ろ過水、バラスト水、及び洗浄水）の流路を表している。また、矢印の方向は、配管内を流れる原水（ろ過水、バラスト水、及び洗浄水）の流れの方向を表している。実際のバラスト水処理装置１は、たとえば、流量計、流速計、温度計等のセンサ、バルブ、ポンプ、ミキサーを備えているが、図１では、バラストポンプを除いて、これらの要素の図示は省略してある。

図１に示すように、バラスト水処理装置１は、バラストポンプ３（Ｐ３）と、バラストポンプ３の下流に設けられたバラスト水処理部４（ＢＷＴＳ４）とを有する。

バラストポンプ３は、原水供給源２から原水を取水してバラスト水処理部４へ送り出すポンプである。原水供給源２は、バラスト水処理装置１が搭載された船舶が浮かぶ海や川や運河などである。バラストポンプ３は、バラスト水処理部４への原水の流れと、バラスト水処理部４を通過した後の原水の流れを作り出す。バラストポンプ３は、主には、バラストタンク５（ＢＴ５）にバラスト水を注水するために使用される。

バラスト水処理部４は、原水に対して、バラストタンク５に収容されるバラスト水のためのバラスト水処理を行うとともに、原水に含まれる微細物を捕集する機能を有する。ここで、微細物は、水生生物とマイクロプラスチックを含む。バラスト水処理部４はまた、船舶のバラストタンク５に収容されるバラスト水に含まれる水生生物を殺菌する機能を有する。

たとえば、バラスト水処理は、原水をろ過するろ過処理と、原水を殺菌する殺菌処理を有する。殺菌処理は、原水中に含まれる水生生物を分離・除去する処理あるいは死滅させる処理を有する。

たとえば、バラスト水処理部４は、原水をろ過する一次処理部４１と、一次処理部４１によってろ過された原水（ろ過水）を殺菌する二次処理部４２を有する。バラスト水処理部４は、必ずしも、一次処理部４１と二次処理部４２の両方を有する必要はなく、一次処理部４１だけを有する構成であってもよい。すなわち、バラスト水処理部４は、二次処理部４２が省かれた構成であってもよい。

たとえば、一次処理部４１は、ろ過装置を有する。ろ過装置は、原水をろ過するフィルタ要素と、フィルタ要素を洗浄する逆洗浄機構を有する。たとえば、フィルタ要素は、５０マイクロメートル以下の微細物をろ過可能である。逆洗浄機構は、フィルタ要素の目詰まりによる性能低下を防ぐために、フィルタ要素を洗浄する機構である。詳しくは、逆洗浄機構は、原水をろ過するときとは逆方向に原水をフィルタ要素に流すことによって、フィルタ要素に捕集された微細物を除去する。このため、ここでは、原水を逆方向に流して洗浄することを逆洗浄と称し、逆洗浄を実施する機構を逆洗浄機構と称する。ろ過装置については後述する。

たとえば、二次処理部４２は、原水中に含まれる水生生物を分離・除去あるいは死滅させる殺菌装置である。殺菌の方式は多々あり、二次処理部４２による殺菌には、どのような殺菌の方式が採用されてもよい。たとえば、二次処理部４２は、紫外線の照射、電気分解、オゾンガス・薬剤の注入等を使用して、一次処理部４１を通過した原水を殺菌する。また、二次処理部４２は、殺菌装置に限らず、除菌装置であってもよい。たとえば、除菌装置は、ろ過装置である。

バラストタンク５は、船舶に安定性を提供するためのバラスト水を収容するための船舶内のコンパートメントである。バラストタンク５は、バラスト水処理部４における水生生物の分離・除去あるいは死滅の処理が施された後の原水（バラスト水）を収容するものである。

バラスト水処理装置１は、逆洗浄機構によって洗浄された原水（洗浄水）に含まれるマイクロプラスチックを回収するマイクロプラスチック回収装置６（ＭＰ回収装置６）をさらに有する。マイクロプラスチック回収装置６については後述する。

マイクロプラスチック回収装置６を通過した原水（洗浄水）は、言い換えれば、マイクロプラスチック回収装置６によってマイクロプラスチックが回収された原水（洗浄水）は、洗浄水排出先７に送られる。洗浄水排出先７は、一例では、船外であり、別の例では、船舶内にある貯蔵タンクである。

バラスト水処理装置１は、バラスト水処理部４によって処理された原水の流路を、原水排出先９とバラストタンク５との間で切り替える流路切替装置８１を有する。流路切替装置８１は、バラスト水処理部４の下流、つまり、二次処理部４２の下流に配置されている。バラスト水処理装置１は、必ずしも、流路切替装置８１を有する必要はない。すなわち、バラスト水処理装置１は、流路切替装置８１が省略された構成であってもよい。この場合、バラスト水処理部４によって処理された原水は、バラストタンク５に供給される。

たとえば、流路切替装置８１は、第一運転モードにおいては、バラスト水処理部４を通過した原水をバラストタンク５に導き、第二運転モードにおいては、バラスト水処理部４を通過した原水を原水排出先９に導く。第一運転モードは、バラスト水の注水を行う運転モードである。第二運転モードは、一次処理部４１においてろ過と逆洗浄を行う運転モードである。第二運転モード時は、二次処理部４２は駆動されない。つまり、二次処理部４２は殺菌処理を実施せず、原水は二次処理部４２を単に通過する。

流路切替装置８１は、一個又は複数個のバルブにより構成される。一個のバルブにより構成される流路切替装置８１の代表例は三方弁である。

一例では、原水排出先９は、船外である。この場合、一次処理部４１によってろ過された原水（ろ過水）は、船外に排出される。

別の例では、原水排出先９は、バラスト水処理装置１が搭載された船舶内の熱源の冷却系統における冷却水の取入口である。たとえば、熱源は、エンジンやボイラーである。この場合、一次処理部４１によってろ過された原水（ろ過水）は、熱源の冷却水として利用され、熱源との熱交換後に船外に排出される。

また別の例では、原水排出先９は、バラスト水処理装置１が搭載された船舶内の造水装置における原料水の取入口である。造水装置は、一次処理部４１によってろ過された原水（ろ過水）から低塩分濃度の水を作り出す装置である。作り出された低塩分濃度の水は、低塩分濃度の水が求められる、たとえば風呂やトイレなどの生活用水として使用される。また、作り出された水は、必要に応じて更なる処理を行うことにより、食器や食品洗浄用に用いたり、飲料水として用いたりすることができる。

＜ろ過装置４０１＞
図２は、図１に示す一次処理部４１が有するろ過装置４０１の構成を概略的に示す断面図である。

図２に示すように、ろ過装置４０１は、フィルタ筐体４１０、流入口４１１、流出口４３７、フィルタ取付部４３１、複数のフィルタ要素４５０、及び逆洗浄機構４７０を備えている。

流入口４１１と流出口４３７はフィルタ筐体４１０に設けられ、フィルタ取付部４３１と複数のフィルタ要素４５０は、フィルタ筐体４１０の内部に設置されている。

流入口４１１は、フィルタ筐体４１０の下部領域に形成されており、流出口４３７は、円柱状のフィルタ取付部４３１が形成されたフィルタ筐体４１０の側面に形成されている。

個々のフィルタ要素４５０は、その両端に開口部を有する中空形状をしており、長軸が垂直方向になるようにフィルタ取付部４３１内に収容されている。各フィルタ要素４５０は、複数のフィルタ孔４５３を有している。たとえば、各フィルタ孔４５３は５０マイクロメートル以下であり、フィルタ要素４５０の内側領域に流入する原水をろ過する過程で、その原水に含まれる５０マイクロメートル超の微細物ａを通過させずに捕集する。

フィルタ取付部４３１の下部及び上部には個々のフィルタ要素４５０の両端の開口部に対応して複数の流路貫通部４３３が形成されている。

流入口４１１からフィルタ筐体４１０内に流入した原水が、フィルタ要素４５０の両端の開口部の各々からフィルタ要素４５０に供給されように構成されている。

フィルタ取付部４３１によってフィルタ筐体４１０の内部には、下部流入部４１４、上部流入部４１５、及び流入通路部４１７が形成されている。下部流入部４１４と上部流入部４１５は、フィルタ取付部４３１の内側に位置する流入通路部４１７によって連通されている。下部流入部４１４は、フィルタ取付部４３１の下部に位置し、流入口４１１を通じて流入した原水を下方から開口部を通じてフィルタ要素４５０に供給する。上部流入部４１５は、フィルタ取付部４３１の上部に位置し、流入口４１１を通じて流入した原水を上方から開口部を通じて個々のフィルタ要素４５０に供給する。そのため、流入口４１１を通って流入した原水は、下部流入部４１４、フィルタ取付部４３１の下部の流路貫通部４３３、及びフィルタ要素４５０の下端の開口部を通じてフィルタ要素４５０に供給されるとともに、下部流入部４１４、流入通路部４１７、フィルタ取付部４３１の上部の流路貫通部４３３、及びフィルタ要素４５０の上端の開口部を通じてフィルタ要素４５０に供給され、フィルタ要素４５０のフィルタ孔４５３を通過する過程でろ過される。

流出口４３７は、複数のフィルタ要素４５０によりろ過された原水（ろ過水）をフィルタ筐体４１０外へ、二次処理部４２（図１参照）に向けて排出する。

＜逆洗浄機構４７０＞
逆洗浄機構４７０は、複数のフィルタ要素４５０のうち、少なくとも１つの両側に連結され、フィルタ要素４５０によりろ過された微細物ａをフィルタ要素４５０から逆洗浄してフィルタ筐体４１０外へ流出させる機構である。

逆洗浄機構４７０は、連結管４７１、連結管駆動部４７５、連結部４７６、排出管４７９、及び逆洗浄バルブ４７７を備えている。連結管４７１は、複数のフィルタ要素４５０のうちの少なくとも１つと連結可能であるように、回転可能に設けられている。連結管駆動部４７５は、連結管４７１が複数のフィルタ要素４５０のうちの少なくとも１つと連結されるように連結管４７１を回転させる。排出管４７９は、フィルタ筐体４１０の下側に設けられており、連結部４７６を介して連結管４７１と連通している。逆洗浄バルブ４７７は、排出管４７９に設置され、排出管４７９を開閉させる。

連結管４７１は、下部流入部４１４内に位置する下部連結管４７２、上部流入部４１５内に位置する上部連結管４７３、及び流入通路部４１７内に位置する中央連結管４７４を備えている。中央連結管４７４は、下部連結管４７２と上部連結管４７３とを連結している。中央連結管４７４は、排出管４７９が連結された連結部４７６に回転可能に連結されている。

連結管４７１の回転によって、下部連結管４７２と上部連結管４７３は、それぞれ、フィルタ取付部４３１の下部と上部に形成された複数の流路貫通部４３３のうちの一つに選択的に結合可能である。そのため、フィルタ要素４５０に捕集された微細物ａは、そのフィルタ要素４５０が下部連結管４７２と上部連結管４７３と連通しているとき、下部連結管４７２と上部連結管４７３を通じて、フィルタ要素４５０外へ排出可能になる。

逆洗浄バルブ４７７が開状態にあるとき、上部連結管４７３及び下部連結管４７２を通じて移送される微細物ａは、中央連結管４７４と連結部４７６と排出管４７９を通じて、マイクロプラスチック回収装置６（図１参照）に向けて排出される。

連結管駆動部４７５は、フィルタ筐体４１０の上側に設置され、中央連結管４７４、上部連結管４７３及び下部連結管４７２を一体として回動させるモータである。

＜ろ過工程＞
流入口４１１を通って原水がフィルタ筐体４１０に供給される。フィルタ筐体４１０に供給された原水は、下部流入部４１４、流入通路部４１７、及び上部流入部４１５に移送され、フィルタ取付部４３１の流路貫通部４３３を通って複数のフィルタ要素４５０に供給される。フィルタ要素４５０に供給された原水は、フィルタ要素４５０のフィルタ孔４５３を通過しながらろ過され、流出口４３７から排出される。

＜逆洗浄工程＞
逆洗浄バルブ４７７が閉状態にあるとき、流入口４１１を通ってフィルタ筐体４１０に供給された原水に含まれる微細物ａがフィルタ孔４５３に捕集され、所定値以上に圧力を上昇させる。連結管駆動部４７５は、上部連結管４７３及び下部連結管４７２が複数のフィルタ要素４５０のうち、微細物ａが捕集されたフィルタ要素４５０に連結されるように、中央連結管４７４、上部連結管４７３、及び下部連結管４７２を一体として回動させる。その後、逆洗浄バルブ４７７を開状態にすると、排出管４７９側は大気圧になるので、相対的に圧力の高いフィルタ筐体４１０内において、上部連結管４７３及び下部連結管４７２が連結されたフィルタ要素４５０のフィルタ孔４５３に原水が逆流し、その原水によりフィルタ要素４５０が逆洗浄される。これにより、フィルタ要素４５０に捕集された微細物ａがフィルタ要素４５０から除去される。

フィルタ要素４５０から除去された微細物ａを含む原水（洗浄水）は、上部連結管４７３、下部連結管４７２、中央連結管４７４、及び連結部４７６を通って、開状態にある排出管４７９からフィルタ筐体４１０外へ、マイクロプラスチック回収装置６（図示されていない）に向けて排出される。

この逆洗浄工程は、逆洗浄の対象のフィルタ要素４５０を変更しながら、間欠的に行われる。すなわち、ろ過工程と逆洗浄工程は交互に繰り返し行われる。

＜マイクロプラスチック回収装置６＞
図３は、図１に示すマイクロプラスチック回収装置６の構成を概略的に示す断面図である。

図３に示すように、マイクロプラスチック回収装置６は、上流側配管６１Ａと中間配管６１Ｂと下流側配管６１Ｃと、上流側バルブ６２Ａと下流側バルブ６２Ｂと、マイクロプラスチックを捕集するストレーナ６４とを有する。

上流側配管６１Ａと中間配管６１Ｂと下流側配管６１Ｃは、ろ過装置４０１の逆洗浄機構４７０（いずれも図２参照）によって洗浄された原水（洗浄水）を移送する配管を構成している。

上流側配管６１Ａと中間配管６１Ｂと下流側配管６１Ｃはいずれも、たとえば円筒形状で、両端にフランジを有する。ストレーナ６４は、たとえば有底円筒形状で、開口端にフランジを有する。ストレーナ６４は、ほとんど、中間配管６１Ｂの中に配置されている。ストレーナ６４は、これに限らず、どのような形状であってもよい。たとえば、ストレーナ６４は円板状であってもよい。

上流側配管６１Ａとストレーナ６４と中間配管６１Ｂは、フランジの部分がガスケット６６を介してボルト６７によって連結されている。中間配管６１Ｂと下流側配管６１Ｃは、フランジの部分がガスケット６６を介してボルト６７によって連結されている。

上流側バルブ６２Ａは、上流側配管６１Ａの上流側に設けられている。上流側バルブ６２Ａはまた、ろ過装置４０１の逆洗浄機構４７０の排出管４７９（いずれも図２参照）に連結された配管６１Ｄに連結されている。

下流側バルブ６２Ｂは、下流側配管６１Ｃの下流側に設けられている。下流側バルブ６２Ｂは、洗浄水排出先７（図１参照）に連結された配管６１Ｅに連結されている。

ストレーナ６４は、円筒部と底部に複数のストレーナ孔６５を有する。各ストレーナ孔６５は、原水に含まれるマイクロプラスチックを通過させずに捕集する。詳しくは、各ストレーナ孔６５は、水生生物とマイクロプラスチックを含む微細物ａを捕集する。

たとえば、各ストレーナ孔６５の直径は、ろ過装置４０１のフィルタ要素４５０の各フィルタ孔４５３（いずれも図２参照）の直径と同程度である。しかし、これに限定されることなく、すなわち、各ストレーナ孔６５の直径は、各フィルタ孔４５３の直径と同程度である必要はなく、各フィルタ孔４５３の直径よりも小さくてもよいし、各フィルタ孔４５３の直径よりも大きくてもよい。各ストレーナ孔６５の直径は、回収目的とするマイクロプラスチックの大きさに応じて、適宜、設定されてよい。

上流側配管６１Ａは、配管（上流側配管６１Ａと中間配管６１Ｂと下流側配管６１Ｃ）内の原水（洗浄水）を排出するためのドレン用分岐管６３を有する。ドレン用分岐管６３は、下方すなわち重力方向に延びている。ドレン用分岐管６３の下端には、ドレン用分岐管６３を流れる原水の流れを制御するドレン用バルブ６２Ｃが設けられている。ドレン用バルブ６２Ｃは、図示しない回収容器に連結される配管６１Ｆに連結されている。

＜第一運転モード：バラスト水の注水＞
図４は、図１に示すバラスト水処理装置１において、第一運転モード時に原水が通る要素を示す説明図である。図４において、原水が通るとともに機能する要素が太線で描かれている。一方、原水が通らない要素と、原水が通るが機能しない要素は、細線で描かれている。

第一運転モード時は、まず、一次処理部４１が有するろ過装置４０１の逆洗浄バルブ４７７（図２参照）を閉じる。これにより、一次処理部４１は、ろ過処理を実施可能な状態となる。次に、流路切替装置８１において、原水（バラスト水）の流路をバラストタンク５に切り替える。次いで、二次処理部４２を駆動する。これにより、二次処理部４２は、殺菌処理を実施可能な状態となる。続いて、バラストポンプ３を駆動する。

これにより、バラストポンプ３によって、原水供給源２から原水が取水され、バラスト水処理部４に送り込まれる。原水は、一次処理部４１においてろ過される。その際、原水に含まれる水生生物とマイクロプラスチックを含む微細物が、一次処理部４１が有するろ過装置４０１のフィルタ要素４５０（図２参照）に捕集される。すなわち、一次処理部４１において、原水がろ過されるとともに、マイクロプラスチックが捕集される。一次処理部４１においてろ過された原水（ろ過水）は二次処理部４２に送られ、二次処理部４２において殺菌された後、バラスト水処理部４から送り出される。バラスト水処理部４から送り出された原水（バラスト水）は、流路切替装置８１によって、バラストタンク５に導かれる。

＜第二運転モード：ろ過及び逆洗浄＞
図５は、図１に示すバラスト水処理装置１において、第二運転モード時に原水が通る要素を示す説明図である。図５において、太線と細線による描き分けの意味は、図４と同様である。

バラスト水処理装置１が第二運転モードで運転される状態は、バラスト水の注水後の状態、たとえば、船舶の航行中の状態であり、二次処理部４２は停止されているものとする。

第二運転モード時は、二次処理部４２は停止状態に維持する。つまり、二次処理部４２は駆動せず、殺菌処理を実施しない状態に維持する。まず、流路切替装置８１において、原水（ろ過水）の流路を原水排出先９に切り替える。次に、マイクロプラスチック回収装置６のドレン用バルブ６２Ｃを閉じるとともに上流側バルブ６２Ａと下流側バルブ６２Ｂ（図３参照）を開く。続いて、バラストポンプ３を駆動する。この状態において、前述したように、一次処理部４１が有するろ過装置４０１の逆洗浄バルブ４７７（図２参照）の開閉を切り替えることにより、ろ過工程と逆洗浄工程を切り替える。

ろ過工程においては、バラストポンプ３によって、原水供給源２から原水が取水され、バラスト水処理部４に送り込まれる。原水は、一次処理部４１においてろ過される。その際、原水に含まれる水生生物とマイクロプラスチックを含む微細物が、一次処理部４１が有するろ過装置４０１のフィルタ要素４５０（図２参照）に捕集される。すなわち、一次処理部４１において、原水がろ過されるとともに、マイクロプラスチックが捕集される。一次処理部４１においてろ過された原水（ろ過水）は、殺菌されることなく二次処理部４２を通過する。バラスト水処理部４から送り出された原水（ろ過水）は、流路切替装置８１によって、原水排出先９に導かれる。

また、逆洗浄工程においては、バラストポンプ３によって、原水供給源２から原水が取水され、バラスト水処理部４に送り込まれる。原水は、一次処理部４１が有するろ過装置４０１のフィルタ要素４５０（図２参照）を逆洗浄する。その際、フィルタ要素４５０に捕集された微細物ａは、フィルタ要素４５０から除去され、原水（洗浄水）と一緒にマイクロプラスチック回収装置６に送られる。その後、マイクロプラスチック回収装置６において、原水（洗浄水）に含まれるマイクロプラスチックが捕集される。マイクロプラスチック回収装置６を通過した原水（洗浄水）は、洗浄水排出先７に送られる。

＜マイクロプラスチック回収装置６における各種工程＞
マイクロプラスチック回収装置６においては、マイクロプラスチックの捕集工程と回収工程、ストレーナ６４の交換工程が行われる。以下、それらの工程について順に説明する。

＜マイクロプラスチックの捕集工程＞
マイクロプラスチックの捕集工程は、一次処理部４１の逆洗浄時に行われる工程である。捕集工程においては、図３に示すマイクロプラスチック回収装置６において、ドレン用バルブ６２Ｃを閉じるとともに上流側バルブ６２Ａと下流側バルブ６２Ｂを開く。一次処理部４１（図５参照）から送られて来る原水（洗浄水）は、配管６１Ｄから流入し、上流側配管６１Ａと中間配管６１Ｂと下流側配管６１Ｃを通り、配管６１Ｅから洗浄水排出先７（図５参照）に送られる。マイクロプラスチック回収装置６を通り抜ける際、原水に含まれるマイクロプラスチックは、ストレーナ６４に捕集される。

＜マイクロプラスチックの回収工程＞
マイクロプラスチックの回収工程は、ストレーナ６４に捕集されたマイクロプラスチックを取り除く工程である。回収工程においては、図３に示すマイクロプラスチック回収装置６において、上流側バルブ６２Ａと下流側バルブ６２Ｂを閉じる。次に、ドレン用バルブ６２Ｃを開く。これにより、上流側配管６１Ａと中間配管６１Ｂと下流側配管６１Ｃに溜まっている原水は、ドレン用分岐管６３を通り、配管６１Ｆから流れ出る。その際、特に、中間配管６１Ｂと下流側配管６１Ｃに溜まっている原水は、マイクロプラスチックの捕集とは逆方向に、ストレーナ６４のストレーナ孔６５を通過する。これにより、ストレーナ６４に捕集されたマイクロプラスチックが、ストレーナ６４から除去される。ストレーナ６４から除去されたマイクロプラスチックは、原水と一緒に、配管６１Ｆから排出される。配管６１Ｆから排出された原水及びマイクロプラスチックは、図示しない回収容器に回収され、その後、マイクロプラスチックの処理（廃棄処理、利活用のための処理等）が行わられる。

＜ストレーナ６４の交換工程＞
ストレーナ６４の交換工程は、マイクロプラスチックの回収工程の後に行われる工程である。交換工程においては、まず、上流側配管６１Ａと中間配管６１Ｂと下流側配管６１Ｃを連結しているボルト６７を外す。次に、中間配管６１Ｂとストレーナ６４を取り外す。その後、ストレーナ６４を洗浄して、ストレーナ６４に残っているマイクロプラスチックを回収する。マイクロプラスチックの回収後、マイクロプラスチックの処理（廃棄処理、利活用のための処理等）が行わられる。また、取り外しの逆手順によって、洗浄後のストレーナ６４または新品のストレーナ６４と中間配管６１Ｂを取り付ける。

＜効果＞
本実施形態によれば、バラスト水の注水の工程を利用して、原水に含まれるマイクロプラスチックを一次処理部４１によって捕集することが可能である。また、一次処理部４１の逆洗浄の工程を利用して、一次処理部４１に捕集されたマイクロプラスチックをマイクロプラスチック回収装置６に回収することが可能である。さらに、マイクロプラスチック回収装置６に回収されたマイクロプラスチックを、ドレン用バルブ６２Ｃを使用して、また、ストレーナ６４の取り外しと洗浄によって回収することが可能である。したがって、良好な費用対効果でマイクロプラスチックを原水から捕集し回収する液体処理技術が提供される。

また、第二運転モード時に、一次処理部４１によってろ過された原水は、原水排出先９に送られ、熱源の冷却水や、生活用水として利用することが可能である。

［第二実施形態］
図６は、第二実施形態に係るバラスト水処理装置１の構成を概略的に示すブロック図である。図６において、図１に示した部材と同一の参照符号を付した部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略する。以下、相違部分に重点をおいて説明する。つまり、以下の説明で触れない部分は、第一実施形態と同様である。

図６に示すように、本実施形態に係るバラスト水処理装置１は、第一実施形態に係るバラスト水処理装置１におけるバラスト水処理部４の下流に配置された流路切替装置８１に代えて、一次処理部４１と二次処理部４２の間に流路切替装置８２を設けた構成となっている。

つまり、本実施形態に係るバラスト水処理装置１は、流路切替装置８１と流路切替装置８２の相違を除いては、第一実施形態に係るバラスト水処理装置１と同様の構成となっている。また、流路切替装置８２の構成は、流路切替装置８１と同様である。つまり、流路切替装置８２は、一例では、一個のバルブ（たとえば三方弁）により構成され、別の例では、複数個のバルブにより構成される。また、バラスト水処理装置１は、流路切替装置８２が省略された構成であってもよい。

本実施形態では、流路切替装置８２は、一次処理部４１と二次処理部４２の間に配置されている。流路切替装置８２の下流側の二本の流路は、それぞれ、二次処理部４２と原水排出先９に連通している。このため、流路切替装置８２は、一次処理部４１によってろ過された原水（ろ過水）の流路を、原水排出先９と二次処理部４２との間で切り替える装置である。また、二次処理部４２は、バラストタンク５に連結されている。

図７は、図６に示すバラスト水処理装置１において、第一運転モード時に原水が通る要素を示す説明図である。図７において、太線と細線による描き分けの意味は、図４と同様である。

第一実施形態と同様、第一運転モード時は、まず、一次処理部４１が有するろ過装置４０１の逆洗浄バルブ４７７（図２参照）を閉じる。これにより、一次処理部４１は、ろ過処理を実施可能な状態となる。次に、流路切替装置８２において、一次処理部４１によってろ過された原水（ろ過水）の流路を、二次処理部４２に切り替える。次いで、二次処理部４２を駆動する。これにより、二次処理部４２は、殺菌処理を実施可能な状態となる。続いて、バラストポンプ３を駆動する。

これにより、バラストポンプ３によって、原水供給源２から原水が取水され、バラスト水処理部４に送り込まれる。原水は、一次処理部４１においてろ過される。その際、原水に含まれる水生生物とマイクロプラスチックを含む微細物が、一次処理部４１が有するろ過装置４０１のフィルタ要素４５０（図２参照）に捕集される。一次処理部４１においてろ過された原水（ろ過水）は、流路切替装置８２によって、二次処理部４２に送られ、二次処理部４２において殺菌された後、バラスト水処理部４から送り出される。バラスト水処理部４から送り出された原水（バラスト水）は、バラストタンク５に送られる。

図８は、図６に示すバラスト水処理装置１において、第二運転モード時に原水が通る要素を示す説明図である。図８において、太線と細線による描き分けの意味は、図４と同様である。

第一実施形態と同様、第二運転モード時は、二次処理部４２は停止状態に維持する。そして、流路切替装置８２において、原水（ろ過水）の流路を原水排出先９に切り替える。次に、マイクロプラスチック回収装置６のドレン用バルブ６２Ｃを閉じるとともに上流側バルブ６２Ａと下流側バルブ６２Ｂ（図３参照）を開く。続いて、バラストポンプ３を駆動するとともに、一次処理部４１が有するろ過装置４０１の逆洗浄バルブ４７７（図２参照）の開閉を切り替えることにより、ろ過工程と逆洗浄工程を切り替える。

ろ過工程においては、バラストポンプ３によって、原水供給源２から原水が取水され、バラスト水処理部４に送り込まれる。原水は、一次処理部４１においてろ過される。その際、原水に含まれる水生生物とマイクロプラスチックを含む微細物が、一次処理部４１が有するろ過装置４０１のフィルタ要素４５０（図２参照）に捕集される。一次処理部４１においてろ過された原水（ろ過水）は、流路切替装置８２によって、二次処理部４２を通過することなく、原水排出先９に導かれる。

また、逆洗浄工程においては、バラストポンプ３によって、原水供給源２から原水が取水され、バラスト水処理部４に送り込まれる。原水は、一次処理部４１が有するろ過装置４０１のフィルタ要素４５０（図２参照）を逆洗浄する。その際、フィルタ要素４５０に捕集された微細物ａは、フィルタ要素４５０から除去され、原水（洗浄水）と一緒にマイクロプラスチック回収装置６に送られる。その後、マイクロプラスチック回収装置６において、原水（洗浄水）に含まれるマイクロプラスチックが捕集される。マイクロプラスチック回収装置６を通過した原水（洗浄水）は、洗浄水排出先７に送られる。

本実施形態においても、第一実施形態と同様の効果が得られる。

［第三実施形態］
図９は、第三実施形態に係るバラスト水処理装置１の構成を概略的に示すブロック図である。図９において、図１に示した部材と同一の参照符号を付した部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略する。以下、相違部分に重点をおいて説明する。つまり、以下の説明で触れない部分は、第一実施形態と同様である。

本実施形態に係るバラスト水処理装置１の二次処理部４２は、一次処理部４１を通過した原水を、薬剤を使用して殺菌する殺菌装置である。このため、二次処理部４２は、図９に示すように、殺菌剤タンク４２１と、殺菌剤ポンプ４２２と、混合装置４２３を有する。

殺菌剤タンク４２１は、殺菌剤を収容しておく容器である。殺菌剤ポンプ４２２は、殺菌剤タンク４２１内の殺菌剤を混合装置４２３に送るポンプである。混合装置４２３は、殺菌剤ポンプ４２２から送られて来る殺菌剤を、一次処理部４１から流路切替装置８１に向かって流れる原水に混合させる装置である。

図１０は、図９に示すバラスト水処理装置１において、第一運転モード時に原水が通る要素を示す説明図である。図１０において、太線と細線による描き分けの意味は、図４と同様である。

本実施形態に係るバラスト水処理装置１における第一運転モード時の動作は、第一実施形態と同じである。すなわち、バラストポンプ３によって原水供給源２から取水された原水は、バラスト水処理部４に送られてバラスト水処理された後、流路切替装置８１によってバラストタンク５に導かれる。

第一運転モード時は、一次処理部４１と二次処理部４２の両方が動作する。すなわち、一次処理部４１は、ろ過処理を実施し、二次処理部４２は、殺菌処理を実施する。

このため、二次処理部４２において、殺菌剤ポンプ４２２が駆動される。これにより、殺菌剤タンク４２１内の殺菌剤が混合装置４２３に送られる。混合装置４２３において、混合装置４２３を通過する原水に殺菌剤が混合される。これにより、原水が殺菌される。殺菌された原水は、バラストタンク５に送られる。

図１１は、図９に示すバラスト水処理装置１において、第二運転モード時に原水が通る要素を示す説明図である。図１１において、太線と細線による描き分けの意味は、図４と同様である。

本実施形態に係るバラスト水処理装置１における第二運転モード時の動作は、第一実施形態と同じである。すなわち、バラストポンプ３によって原水供給源２から取水された原水は、バラスト水処理部４に送られ、一次処理部４１において、ろ過工程と逆洗浄工程が行われる。ろ過工程と逆洗浄工程は、前述した通りである。

第二運転モード時は、一次処理部４１は動作するが、二次処理部４２は動作しない。すなわち、一次処理部４１は、ろ過処理を実施するが、二次処理部４２は、殺菌処理を実施しない。

このため、二次処理部４２において、殺菌剤ポンプ４２２は駆動されない。これにより、一次処理部４１から送られて来る原水（ろ過水）は、殺菌剤が混合されることなく、混合装置４２３を通過する。混合装置４２３を通過した原水は、原水排出先９に送られる。

本実施形態においても、第一実施形態と同様の効果が得られる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の発明が含まれており、開示される複数の構成要件から選択された組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、課題が解決でき、効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

１…バラスト水処理装置、２…原水供給源、３…バラストポンプ、４…バラスト水処理部、４１…一次処理部、４２…二次処理部、４２１…殺菌剤タンク、４２２…殺菌剤ポンプ、４２３…混合装置、５…バラストタンク、６…マイクロプラスチック回収装置、６１Ａ…上流側配管、６１Ｂ…中間配管、６１Ｃ…下流側配管、６１Ｄ…配管、６１Ｅ…配管、６１Ｆ…配管、６２Ａ…上流側バルブ、６２Ｂ…下流側バルブ、６２Ｃ…ドレン用バルブ、６３…ドレン用分岐管、６４…ストレーナ、６５…ストレーナ孔、６６…ガスケット、６７…ボルト、７…洗浄水排出先、８１…流路切替装置、８２…流路切替装置、９…原水排出先、４０１…ろ過装置、４１０…フィルタ筐体、４１１…流入口、４１４…下部流入部、４１５…上部流入部、４１７…流入通路部、４３１…フィルタ取付部、４３３…流路貫通部、４３７…流出口、４５０…フィルタ要素、４５３…フィルタ孔、４７０…逆洗浄機構、４７１…連結管、４７２…下部連結管、４７３…上部連結管、４７４…中央連結管、４７５…連結管駆動部、４７６…連結部、４７７…逆洗浄バルブ、４７９…排出管。

Claims (16)

1. 原水を取水して送水するポンプと、
   前記ポンプの下流において、原水に対してバラスト水処理を行うとともに、マイクロプラスチックを捕集するバラスト水処理部とを有する、
   船舶用バラスト水処理装置。
2. 前記バラスト水処理部は、原水をろ過する一次処理部と、前記一次処理部によってろ過された原水を殺菌する二次処理部とを有する、
   請求項１に記載の船舶用バラスト水処理装置。
3. 前記一次処理部は、原水をろ過するフィルタ要素と、前記フィルタ要素を洗浄する逆洗浄機構とを有するろ過装置を有し、
   前記逆洗浄機構によって洗浄された原水に含まれるマイクロプラスチックを回収する回収装置をさらに有する、
   請求項２に記載の船舶用バラスト水処理装置。
4. 前記回収装置は、
   前記逆洗浄機構によって洗浄された原水を移送する配管と、
   前記配管の中に配置された、マイクロプラスチックを捕集するストレーナとを有する、
   請求項３に記載の船舶用バラスト水処理装置。
5. 前記配管は、取り外し可能に連結された複数の配管部材を有し、前記複数の配管部材を取り外すことにより、前記ストレーナを前記配管から取り出し可能になる、
   請求項４に記載の船舶用バラスト水処理装置。
6. 前記配管は、前記ストレーナの上流側に、前記配管の中の原水を排出するための分岐管を有し、
   前記分岐管を流れる原水の流れを制御するバルブをさらに有する、
   請求項４または５に記載の船舶用バラスト水処理装置。
7. 前記バラスト水処理部によって処理された原水の流路を、原水排出先とバラストタンクとの間で切り替える流路切替装置を有する、
   請求項１に記載の船舶用バラスト水処理装置。
8. 前記バラスト水処理部は、原水をろ過する一次処理部と、前記一次処理部によってろ過された原水を殺菌する二次処理部とを有し、
   前記流路切替装置は、前記二次処理部の下流に配置されている、
   請求項７に記載の船舶用バラスト水処理装置。
9. 前記バラスト水処理部は、原水をろ過する一次処理部と、前記一次処理部によってろ過された原水を殺菌する二次処理部とを有し、
   前記流路切替装置は、前記一次処理部と前記二次処理部の間に配置されている、
   請求項７に記載の船舶用バラスト水処理装置。
10. 前記原水排出先は、この船舶用バラスト水処理装置が搭載された船舶内の熱源の冷却系統における冷却水の取入口である、
    請求項７から請求項９までのいずれかひとつに記載の船舶用バラスト水処理装置。
11. 前記原水排出先は、この船舶用バラスト水処理装置が搭載された船舶内の造水装置における原料水の取入口である、
    請求項７から請求項９までのいずれかひとつに記載の船舶用バラスト水処理装置。
12. 前記バラスト水処理部によって処理されたバラスト水を、この船舶用バラスト水処理装置が搭載された船舶のバラストタンクへ供給する、
    請求項１から請求項１１までのいずれかひとつに記載の船舶用バラスト水処理装置。
13. 前記バラスト水処理部によって処理されたバラスト水を、この船舶用バラスト水処理装置が搭載された船舶とは別の船舶のバラストタンクへ供給する、
    請求項１から請求項１１までのいずれかひとつに記載の船舶用バラスト水処理装置。
14. 原水を取水して送水する送水工程と、
    送水される原水に対してバラスト水処理を行うとともに、マイクロプラスチックを捕集する処理工程とを有する、
    船舶用バラスト水処理方法。
15. 前記処理工程は、原水をろ過する一次処理工程と、前記一次処理工程によってろ過された原水を殺菌する二次処理工程とを有する、
    請求項１４に記載の船舶用バラスト水処理方法。
16. 前記一次処理工程において使用される原水をろ過するフィルタ要素を洗浄する逆洗浄工程と、
    前記逆洗浄工程によって洗浄された原水に含まれるマイクロプラスチックを回収する回収工程とを有する、
    請求項１５に記載の船舶用バラスト水処理方法。

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