JP4365331B2 - 水中の残留オゾン除去方法及びバラスト水中の残留オゾン除去方法 - Google Patents

Description

本発明は、水中の残留オゾン除去方法及びバラスト水中の残留オゾン除去方法に関し、詳しくは、例えば、バラスト水中に混入する微生物をオゾン殺菌した後の残留オゾンを除去し、オゾンによる腐食の問題を解消し得る水中の残留オゾン除去方法及びバラスト水中の残留オゾン除去方法に関する。

原油等を輸送する貨物用船舶には、航行時の船体の安定性を保つためにバラストタンクが設けられている。通常、原油等が積載されていないときには、バラストタンク内をバラスト水で満たし、原油等を積み込む際にバラスト水を排出することにより、船体の浮力を調整し、船体を安定化させている。

このようにバラスト水は、船舶の安全な航行のために必要な水であり、通常、荷役を行う港湾の海水が利用される。その量は、世界的にみると年間１００億トンを超えるといわれている。

ところで、バラスト水中には、それを取水した港湾に生息する微生物や小型・大型生物の卵が混入しており、船舶の移動に伴い、これら微生物や小型・大型生物の卵が同時に異国に運ばれることになる。

従って、もともとその海域には生息していなかった生物種が、既存生物種に取って代わるといった生態系の破壊が深刻化している。

このような背景の中、国際海事機関（ＩＭＯ）の外交会議において、バラスト水処理装置等に係る定期的検査の受検義務が採択され、２００９年以降の建造船から適用される予定となっている。

また、船舶のバラスト水及び沈殿物の規制及び管理のための条約（以下、条約という）により、バラスト水の排出基準は、以下の表１のようになる予定である。

このため、バラスト水の排出時に外洋に存在する微生物数の１００分の１程度まで殺菌あるいは除菌することが必要となっている。

以上のような背景から、上記のような問題を解決できるバラスト水の殺菌／除菌技術の開発が急務となっている。

従来、バラスト水中の微生物をオゾン処理により殺菌あるいは除菌する技術として、特許文献１に記載の技術が知られている。
特開２００４−１６０４３７号公報

特許文献１は、バラスト水に蒸気の注入と併用してオゾンを注入し、しかもオゾンを微細気泡化しヒドキシラジカルの生成を促進してオゾンの使用量を削減しつつ殺菌する技術を提案している。

しかし、微細気泡のオゾンは、バラスト水中に残留することが避けられず、この残留オゾン含有バラスト水をバラストタンクに戻すと、バラストタンクや輸送配管などを腐食してしまう問題がある。

バラストタンクや輸送配管などを耐食性の材質にすることも考えられるが、コスト高となり、また既設船舶には適用できない問題がある。

また残留オゾン含有バラスト水を大気圧下で数１０分間自然放置しておけば、残留オゾンを大気中に分離放出も可能である。しかし、そのためにはバラスト水を放置しておくだけのタンク容量が必要になり、コストが大幅に上昇し、現実的でない問題がある。

更に残留オゾン含有バラスト水を一旦タンクに貯留し、タンク内を減圧することによって残留オゾンの脱気を促進する方法も考えられるが、減圧用のポンプの他に移送用のポンプが必要となり、コスト高となる問題がある。

これらのことはバラスト水に限らず、上記課題を含む水にも共通する課題である。

そこで、本発明は、水中の残留オゾンを低コストで効率良く除去できる水中の残留オゾン除去方法を提供することを課題とする。

また本発明の他の課題は、オゾン殺菌後の残留オゾン含有バラスト水中の残留オゾンを低コストで効率良く除去し、バラストタンクなどの腐食を防止できる実際装置に適したバラスト水中の残留オゾン除去方法を提供することにある。

本発明の他の課題は、以下の記載により明らかとなる。

上記課題は、以下の各発明によって解決される。

（請求項１）
殺菌された状態で圧力タンクに導入された水中の殺菌に使用されない微細気泡の残留オゾンを含む水を圧力タンク内に貯留し、該圧力タンク内を加圧して前記残留オゾンを微細気泡の状態で維持して、該加圧条件下で該圧力タンクに圧力空気を供給して水中に前記微細気泡よりも大きな粗大気泡を発生させ、加圧状態を保ちつつ該粗大気泡に前記微細気泡を付着させて水中から残留オゾンを分離して排出することを特徴とする水中の残留オゾン除去方法。

（請求項２）
殺菌された状態で圧力タンクに導入されたバラスト水中の殺菌に使用されない微細気泡の残留オゾンを含むバラスト水を圧力タンク内に貯留し、該圧力タンク内を加圧して前記残留オゾンを微細気泡の状態で維持して、該加圧条件下で該圧力タンクに圧力空気を供給してバラスト水中に前記微細気泡よりも大きな粗大気泡を発生させ、加圧状態を保ちつつ該粗大気泡に前記微細気泡を付着させてバラスト水中から残留オゾンを分離して前記圧力タンクから排出することを特徴とするバラスト水中の残留オゾン除去方法。

請求項１記載の発明によると、水中の残留オゾンを低コストで効率良く除去できる水中の残留オゾン除去方法を提供することができる。

また請求項２記載の発明によると、オゾン殺菌後の残留オゾン含有バラスト水中の残留オゾンを低コストで効率良く除去し、バラストタンクなどの腐食を防止できる実際装置に適したバラスト水中の残留オゾン除去方法を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

図１は、本発明に係るバラスト水中の残留オゾン除去方法を実施するための装置の構成図である。

図中、１は微細気泡の残留オゾンを含むバラスト水１００を貯留する圧力タンクであり、バラスト水１００としては、海水又は淡水などが用いられ、船舶用のバラスト水には一般に海水が用いられる。

例えばタンカーなどの船舶にバラスト水を導入する場合、海水などのバラスト水をポンプ５によって吸引して、配管２を介して圧力タンク１に送る。

本発明では、圧力タンク１に導入されるバラスト水はオゾン殺菌されたものである。オゾン殺菌の手法は特に限定されない。

例えば、配管２に気液混合可能な静的混合器３を配置し、該静的混合器３に、あるいは該静的混合器３前方直前の配管２にオゾナイザー４から供給されるオゾン配管４０を接続し、オゾナイザー４で製造されたオゾンを静的混合器３に供給できるように構成することができる。図示の例は、配管２に気液混合可能な静的混合器３を配置し、該静的混合器３にオゾン配管４０を接続した態様を示すものである。

このように構成すると、ポンプ５によって、海水などのバラスト水１００を静的混合器３に供給すると、気液混合が起こり、海水などのバラスト水１００にオゾンが瞬時に混合され、オゾンの殺菌作用により、数秒で殺菌が実現できる。

静的混合器３は、気液混合が可能であれば特に限定されないが、圧力損失が少なくて混合効率に優れたものを使用することが好ましい。またオゾナイザー４としてはオゾンを製造できれば特に限定されない。

上記のようにして海水などのバラスト水１００は、殺菌された状態で圧力タンク１に導入される。しかし、上記のバラスト水１００には、殺菌に使用されない微細気泡の残留オゾンが含まれている。規制基準を完全に満足するためには処理対象となるバラスト水中の微生物に１：１対応するようにオゾン量を注入することは現実的でないため、オゾン量を過剰に注入するように設定しているからである。

圧力タンク１内の下方には、散気管６が配設されており、圧力空気供給手段の一例であるコンプレッサー７の駆動によって、配管８を介して所定圧の空気が圧送されるように構成されている。このような構成によって、圧力タンク１内のバラスト水１００をエアレーションすることが可能となる。

なお、圧力タンク１内には必要により攪拌機９を設けることもできる。１０は攪拌機用
モータであり、１５は空気圧を調整する圧力調整弁である。

１１は圧力タンク１内のバラスト水１００から分離されたオゾンを含む排ガスを排出する排出管、１２は排出管１１に介設された圧力調整弁である。ＰＩは圧力タンク１内の圧力を検出して所定圧に調整するために前記圧力調整弁１２の開閉を制御する信号を発信する圧力指示検出計である。

１３は残留オゾン気泡が脱気されたバラスト水（処理済みバラスト水）１００を図示しないバラストタンクに移送するための移送管、１４は移送管１３に介設された開閉弁である。

以下に、残留オゾン気泡の除去システムについて、図１及び図２に基づいて説明する。

圧力タンク１の圧力は、ポンプ５の圧力と圧力調整弁１２の調整によって一定に保持可能である。

本発明者の実験によると、圧力タンク１内において、微細気泡３００の残留オゾンを含むバラスト水１００には、圧力タンク１内の圧力が、例えば約０．３ＭＰａ（３ｋｇｆ／ｃｍ^２）である場合には、約５０μｍ程度の微細気泡としてオゾンが残留している。

なお、圧力を高くすれば更に微細な気泡となるが、この圧力を維持した状態であれば、圧力タンク１内では、約５０μｍ程度以上の大きさの気泡にはならない。

従って、加圧条件下で微細気泡としてオゾンが残留しているバラスト水１００に対し、コンプレッサー７の駆動によって、配管８を介して高圧空気を圧送することにより、散気管６からエアレーションを行うと、散気管６からバラスト水１００中に含まれる微細気泡よりも大きな粗大気泡２００が発生し、バラスト水１００中を上昇する。

圧力タンク１内は加圧状態に保たれているため、粗大気泡２００がバラスト水１００中を上昇することにより、図２に示すように、バラスト水１００中の微細気泡３００をその周囲に付着しながら、微細気泡３００を分離する。

すなわち、本発明では、バラスト水中の前記微細気泡３００よりも大きな粗大気泡２００を発生させて、当該粗大気泡２００に微細気泡３００を付着させて、微細気泡を除去するものである。

本発明では、バラスト水１００中から残留オゾンを積極的に分離することができるため、短時間の滞留時間でオゾンの分離・除去を行うことができる。

粗大気泡２００の大きさは、バラスト水１００中の残留オゾンによる微細気泡の大きさの１０〜１００倍程度にすることが好ましく、例えば微細気泡が上記のように５０μｍである場合、５００μｍ〜５ｍｍ程度とされる。

粗大気泡２００の大きさは、エアレーション時のコンプレッサー７による圧力や散気管６の構造により調整可能である。

粗大気泡２００が上昇することによってバラスト水１００中から分離された排ガス（Ｏ_２、Ｏ_３、Ｎ_２）は、圧力指示検出計ＰＩが所定圧を検出したら、圧力調整弁１２の開閉を調整して、排出管１１を通って外部に排出される。このとき排ガスの排出を容易にするために、新鮮な圧力空気を供給することも好ましい。

ここで、加圧条件の好ましい一例を挙げると、配管２の液入口での圧力をＰ１、配管８の空気入口での圧力をＰ２、圧力調整弁１２の設定圧力をＰ３とすると、Ｐ１が０．０２〜０．７ＭＰａ（０．２〜７ｋｇｆ／ｃｍ^２）、Ｐ２が０．０１〜０．７ＭＰａ（０．１〜７ｋｇｆ／ｃｍ^２）、Ｐ３が０．０１〜０．６ＭＰａ（０．１〜６ｋｇｆ／ｃｍ^２）であり、それぞれが、Ｐ１とＰ２は実質的に同じかあるいはＰ２を０．０１〜０．２ＭＰａ（０．１〜２ｋｇｆ／ｃｍ^２）の範囲程度高く設定することが好ましい。またＰ３はＰ１とＰ２と同じか、あるいはそれよりも低く設定されることが好ましい。

具体的には、Ｐ１を約０．３ＭＰａ（３ｋｇｆ／ｃｍ^２）、Ｐ２を約０．４ＭＰａ（４ｋｇｆ／ｃｍ^２）に設定し、且つＰ３を約０．３ＭＰａ（３ｋｇｆ／ｃｍ^２）に設定すると、圧力タンク１内の液体圧力はＰ２の圧力で加圧され、Ｐ３の設定圧力以上となっているので、圧力調整弁１２が開放し、排気ガスが排出される。この排気調整弁１２の開閉は例えばＯＮ−ＯＦＦ制御され、連続的に気泡排気が可能となる。

エアレーション時は、バラスト水１００中の粗大気泡２００と微細気泡３００との接触を促進するため、モータ１０を駆動させて攪拌機９を回転させることによってバラスト水１００を適度に攪拌することも好ましいことである。

なお、コンプレッサー７の駆動による高圧空気の圧送は、その一部又は全部を、圧力タンク１内に配管１６を介して行うこともできる。

本発明においては、このような圧力タンク１内でのオゾン除去処理は、連続的に行うことが可能であり、圧力タンク１は加圧状態にあるため、移送のためのポンプを別途必要とすることなく、オゾン除去済みのバラスト水１００を、移送管１３を介して船舶のバラストタンク（図示せず）内に移送することができる効果がある。

加圧条件下で散気管６による高圧のエアレーションを行うので、オゾン除去は極めて短時間に行うことができ、１〜５分の処理で可能となる。したがって、圧力タンクの滞留時間は、１〜５分間の範囲でよい。

圧力タンク１でのオゾン除去処理を連続的に行い、かつ連続的にオゾン除去済みのバラスト水１００を移送する上で、未処理のバラスト水のショートパスを防止する手段を講じることは好ましいことである。

例えば、図３に示すように、圧力タンク１内に分離板４００を配置することもショートパスを防止する上で好ましい。この場合にも、タンク内の圧力が高圧に維持されているので、処理済みのバラスト水の移送ポンプは不要である。

なお、必要により、不連続処理（バッチ式処理）を行うこともできる。

以上の説明は、バラスト水に関する説明であるが、バラスト水以外の残留気泡オゾン含有水にも適用可能である。

本発明に係るバラスト水中の残留オゾン除去方法を実施するための処理装置の構成図 オゾン微細気泡の分離・除去の様子を説明する図 本発明に係るバラスト水中の残留オゾン除去方法を実施するための他の好ましい処理装置を示す構成図

符号の説明

１：圧力タンク
２：配管
３：静的混合器
４：オゾナイザー
５：ポンプ
６：散気管
７：コンプレッサー
８：配管
９：攪拌機
１０：モータ
１１：排出管
１２：圧力調整弁
１３： 移送管
１４：開閉弁
１５：圧力調整弁
１６：配管
１００：バラスト水
２００：粗大気泡
３００：微細気泡

Claims (2)

1. 殺菌された状態で圧力タンクに導入された水中の殺菌に使用されない微細気泡の残留オゾンを含む水を圧力タンク内に貯留し、該圧力タンク内を加圧して前記残留オゾンを微細気泡の状態で維持して、該加圧条件下で該圧力タンクに圧力空気を供給して水中に前記微細気泡よりも大きな粗大気泡を発生させ、加圧状態を保ちつつ該粗大気泡に前記微細気泡を付着させて水中から残留オゾンを分離して排出することを特徴とする水中の残留オゾン除去方法。
2. 殺菌された状態で圧力タンクに導入されたバラスト水中の殺菌に使用されない微細気泡の残留オゾンを含むバラスト水を圧力タンク内に貯留し、該圧力タンク内を加圧して前記残留オゾンを微細気泡の状態で維持して、該加圧条件下で該圧力タンクに圧力空気を供給してバラスト水中に前記微細気泡よりも大きな粗大気泡を発生させ、加圧状態を保ちつつ該粗大気泡に前記微細気泡を付着させてバラスト水中から残留オゾンを分離して前記圧力タンクから排出することを特徴とするバラスト水中の残留オゾン除去方法。

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