JP4421494B2 - バラスト水の取水・処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、バラスト水の取水・処理装置に関し、詳しくは、バラスト水を取水する過程で所定大きさ以上の微生物や菌体を膜によって阻止して所定大きさ以上の微生物等を含まないバラスト水をバラストタンクに供給できるバラスト水の取水・処理装置に関する。

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、バラスト水の殺菌・除菌技術としては、オゾンを用いた化学的手法として、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、オゾンの使用量の削減にも限界があることがわかった。このため本発明者は、膜処理を採用することにより、所定の大きさ以上の微生物等を確実に除去でき、残りの小さい大きさの菌体のみをオゾンで殺菌すればオゾン使用量を大幅に削減できることを見出し、本発明に至った。

そこで、本発明の課題は、バラスト水を取水する過程で所定大きさ以上の微生物や菌体を膜によって阻止して所定大きさ以上の微生物等を含まないバラスト水をバラストタンクに供給できるバラスト水の取水・処理装置を提供することにある。

また、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）
船舶の船体内に所定大きさ以上の微生物を分離する膜処理ユニットを収納してなり、該膜処理ユニットに取水ポンプを連設し、該取水ポンプで船舶外の海水又は淡水をバラストタンクに取水する過程で前記膜処理ユニットによるろ過を行う構成を有し、海水又は淡水をバラストタンクに取水する際に、前記膜処理ユニットを船体の外部の海水又は淡水中に突出させる構成を有することを特徴とするバラスト水の取水・処理装置。

（請求項２）
前記膜処理ユニットに用いる膜は、０．１〜５０μｍの範囲の粒子、微生物、菌体を阻止する機能を有する精密ろ過膜又はろ布であることを特徴とする請求項１記載のバラスト水の取水・処理装置。

（請求項３）
前記膜処理ユニットは、角型膜モジュール又は円筒型膜モジュールを備えることを特徴とする請求項２記載のバラスト水の取水・処理装置。

（請求項４）
前記膜処理ユニットによって分離処理されたバラスト水を、オゾン酸化処理することを特徴とする請求項１、２又は３記載のバラスト水の取水・処理装置。

本発明によれば、バラスト水を取水する過程で所定大きさ以上の微生物や菌体を膜によって阻止して所定大きさ以上の微生物等を含まないバラスト水をバラストタンクに供給できるバラスト水の取水・処理装置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、タンカー等の船舶におけるバラスト水の取水・処理装置の一例を示す断面図、図２は図１における取水部の拡大断面図である。

図示の例は、従来、空洞となっている取水口に膜処理ユニットを配置した形態を示す。

図において、１はタンカー等の船舶の船体であり、機関部の船底付近の側部と底部に、取水口１００と異物の流入を防止するためのスリット１０１からなる１又は２以上の取水部２を有しており、通常、図示のように側部と底部に各々１箇所の取水部２、２を備えている。

バラスト水の取水時、船体１周囲の海水若しくは淡水を、取水部２の取水口１００から取水管３を介してポンプ４で吸引し、バラストタンク１０２に貯蔵する。取水管３には必要によりフィルター５を設けることができる。

取水口１００には膜処理ユニット６が設けられており、複数の膜モジュール６００を備えている。かかる膜処理ユニット６により、所定大きさ以上の微生物を分離し、さらにオゾン酸化処理を付加して、膜処理ユニット６を通過した微細な微生物（菌体等）を殺菌する。オゾン酸化処理としては、例えば取水管３にオゾンの微細な気泡を注入することが挙げられる。

また、バラストタンク１０２に水が入るため、タンク１０２中に元々存在した空気は吸排気管７を通して大気へ放出される。

取水時は、船の沈み具合により、底部若しくは側部の取水部２を適宜切り替えて行い、また、必ずしもポンプを起動する必要はなく、バルブを開けるだけで水圧により取水する場合もある。

一方、バラスト水の排水時は、吸水時と同一のポンプ４を起動し、バルブの切り替えにより流路を変えて排水管８を介して排水する。排水先は、船上に設けた排水管出口と、取水部の２箇所があり、適宜使い分ける。排水時は、バラストタンク１０２の水が抜けるため、吸排気管７を通して大気が流入するようにする。

なお、上記説明では、バラストタンク１０２及びポンプ４が１系列の態様について説明したが、これに限定されるものではなく、バラストタンク及びポンプは複数系列有していてもよい。

本発明の膜処理ユニットに用いられる膜モジュールの一態様を図３に基づいて説明する。図３は、本発明の膜処理ユニットに用いられる膜モジュールの一態様を示す斜視図であり、同図に示す態様は、角型膜モジュールの例である。

同図に示すように、膜モジュール６００は、複数の平膜６０１及びスペーサー部材６０２を交互に積層、固定し、メッシュ状のケーシング６０３に収めた構造となっている。平膜６０１でろ過された海水若しくは淡水は集水部６０４に集まり、バラスト水としてバラストタンクに送られる。

次に、本発明の膜処理ユニットに用いられる膜モジュールの他の態様を図４、図５、図６に基づいて説明する。

図４は、本発明の膜処理ユニットに用いられる膜モジュールの他の態様を示す斜視図、図５は同上の膜モジュールの一例を示す断面図、図６は同上の膜モジュールの他の例を示す断面図である。

図４及び図５に示す態様は、円筒型膜モジュールの例であり、図５は、平膜の収納態様がプリーツ型の例を示している。

同図に示すように、円筒型膜モジュールは、円筒型メッシュ状のケーシング６０５内に平膜６０６をプリーツ状に収納し、一方をキャップ６０７で封止し、もう一方に集水部６０８を設けた構造であり、内側の円筒型メッシュ状ケーシング６０９内にろ過水流路６１０が形成されている。

また図４及び図６に示す態様は、円筒型膜モジュールの例で、図６は、平膜の収納態様がスパイラル型の例を示している。

同図に示すように、円筒型膜モジュールは、円筒型メッシュ状のケーシング６０５内に平膜６０６をスパイラル状に収納し、一方をキャップ６０７で封止し、もう一方に集水部６０８を設けた構造であり、内側の円筒型メッシュ状ケーシング６０９内にろ過水流路６１０が形成されている。

膜処理ユニット６の膜モジュール６００は、所定大きさ以上の微生物を分離する機能を有する。

ここで、所定大きさ以上というのは、排水基準となる動物性プランクトンや植物性プランクトンが分離できればよいので、５０μｍ以上のプランクトンを分離できる性能を意味している。

５０μｍ以上のプランクトンを膜によって分離できれば、膜処理された分離水は５０μｍ未満の菌体などが含まれるだけなので、後処理として例えばオゾン殺菌処理を採用する場合にコスト低減となり効果的である。

本発明において、膜モジュールに用いられる膜は、上記のように５０μｍ以上のプランクトンを分離できる性能であればよいが、更に、より小さい径の粒子、微生物、菌体を阻止する機能を有することは好ましいことであり、具体的には０．１〜５０μｍの範囲の粒子、微生物、菌体を阻止する機能を有する膜、例えば精密ろ過膜又はろ布が好ましい。膜処理後に膜を通過した菌体などをオゾン酸化処理する設備コストやランニングコストの更なる低減となるからである。

本発明において、前記膜処理ユニット６を船体外に突出させる構成にすれば、取水効率を上げることができ好ましい。

即ち、前記膜処理ユニット６の突き出す機構が無い場合、取水口と同程度の大きさに膜処理ユニットを構成するとクリアランスが小さいため取水時の抵抗が大きくなってしまうが、突き出す機構を有することで、そのような問題を回避できると同時に、ろ過膜の表面積を増大させることができるためである。

図７には、膜処理ユニット６が取水口１００に収納されている状態が示されている。図７において、６１１は膜処理ユニット６を載置する移動台であり、該移動台６１１にはピニオン・ラック機構６１２が設けられている。

このような構造にすることにより移動台６１１を取水口１００から外部に突出させ、膜処理ユニット６を外部に突出させることができる。

図８には外部（水中）に膜処理ユニット６が突出した状態が示されている。

外部に突出させる機構は、ピニオン・ラック機構に限定されず、水平方向若しくは上下方向に往復移動させる手段であれば、油圧や水圧のピストン機構などを採用することもできる。

図示のような往復動機構を採用する場合には、膜処理ユニット６からの分離水配管２００は、フレキシブルチューブを用いることが好ましい。

図７及び図８において、取水口１００は常時開放してもよいし、スリットが開閉可能に構成されてもよい。

図９は角型膜モジュールを用いた膜処理ユニットの例を示す斜視図であり、角型膜処理ユニット６は、複数の角型膜モジュール６００をメッシュ状ケーシング６１３内に収められている。

図１０は円筒型膜モジュールを用いた円筒型膜処理ユニットの例を示す斜視図であり、円筒型膜処理ユニット６は、複数の円筒型膜モジュール６００をメッシュ状ケーシング６１３内に収められている。

タンカー等の船舶におけるバラスト水の取水・処理装置の一例を示す断面図 図１における取水部の拡大断面図 本発明の膜処理ユニットに用いられる膜モジュールの一態様を示す斜視図 本発明に用いられる膜モジュールの一例を示す斜視図 図４に示す膜モジュールの一例を示す断面図 図４に示す膜モジュールの他の例を示す断面図 本発明に係る膜処理ユニットが取水口に収納されている状態を示す図 本発明に係る膜処理ユニットが外部（水中）に突出した状態を示す図 本発明に用いられる膜処理ユニットの一例を示す斜視図 本発明に用いられる膜処理ユニットの他の例を示す斜視図

符号の説明

１：船舶の船体
１００：取水口
１０１：スリット
１０２：バラストタンク
２：取水部
３：取水管
４：ポンプ
５：フィルター
６：膜処理ユニット
６００：膜モジュール
６０１：平膜
６０２：スペーサー部材
６０３：ケーシング
６０４：集水部
６０５：ケーシング
６０６：平膜
６０７：キャップ
６０８：集水部
６０９：ケーシング
６１０：ろ過水流路
６１１：移動台
６１２：ピニオン・ラック機構
６１３：ケーシング
７：吸排気管
８：排水管

Claims (4)

1. 船舶の船体内に所定大きさ以上の微生物を分離する膜処理ユニットを収納してなり、該膜処理ユニットに取水ポンプを連設し、該取水ポンプで船舶外の海水又は淡水をバラストタンクに取水する過程で前記膜処理ユニットによるろ過を行う構成を有し、海水又は淡水をバラストタンクに取水する際に、前記膜処理ユニットを船体の外部の海水又は淡水中に突出させる構成を有することを特徴とするバラスト水の取水・処理装置。
2. 前記膜処理ユニットに用いる膜は、０．１〜５０μｍの範囲の粒子、微生物、菌体を阻止する機能を有する精密ろ過膜又はろ布であることを特徴とする請求項１記載のバラスト水の取水・処理装置。
3. 前記膜処理ユニットは、角型膜モジュール又は円筒型膜モジュールを備えることを特徴とする請求項２記載のバラスト水の取水・処理装置。
4. 前記膜処理ユニットによって分離処理されたバラスト水を、オゾン酸化処理することを特徴とする請求項１、２又は３記載のバラスト水の取水・処理装置。

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