JP4688085B2 - バラスト水の処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、バラスト水の処理装置に関し、詳しくは、条約上の水生生物に関するバラスト水の排出基準を満足するバラスト水の処理装置に関する。

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、プランクトンを含む水の殺菌・除菌技術としては、物理的手法として特許文献１には、プランクトンを含む水を、噴流にして衝撃板に衝突させて、水中の微生物を破壊して殺減する技術が提案され、特許文献３にはスリット板による剪断力によって微生物を破壊する技術が提案されている。

また、オゾンを用いた化学的手法として、特許文献２に記載の技術が知られている。

しかし、条約上の水生生物に関するバラスト水の排出基準は極めて厳しい基準であり、実際の船舶に搭載して確実に基準を満足させる必要があるが、上記特許文献１や３の物理的な手法や、特許文献２のオゾン処理では基準を満足することは困難であった。

本発明者らは、特許文献１や３の手法では、水生生物の状態を確認したところ、一部微生物や菌体を破壊できない現象があることがわかった。

一方、オゾン殺菌手法では、海水をバラスト水として汲み上げる水量は、船舶の港湾係留時間に制限がある関係で、膨大であり、この水量に対して殺菌能を示すオゾン量を添加するとしたら、オゾン消費量が膨大になり、コストが嵩みすぎて実際的な方法として採用されない問題があった。
特開２０００−２２９２８５号公報 特開２００４−１６０４３７号公報 特開２００３−２００１５６号公報

本発明者らは、オゾン消費量を削減して、条約上の水生生物に関するバラスト水の排出基準を満足できる手法について鋭意試験した結果、オゾンの存在下で、物理的な手法を介在させると、物理的な手法により一部破壊されない水生生物や仮死状態の水生生物を効果的に殺滅し、条約上の水生生物に関するバラスト水の排出基準を満足できることを見出した。その結果、大量のオゾンを使用することなく、条約上の水生生物に関するバラスト水の排出基準を満足できることがわかった。

そこで、本発明の課題は、条約上の水生生物に関するバラスト水の排出基準を満足できる実用的なバラスト水の処理装置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）
バラスト水をバラストタンクに供給する主処理ラインに、該バラスト水を噴流と為す水噴射ノズルと該バラスト水の噴流が当たってキャビテーションを生じさせる衝撃板を有する噴流発生手段を備え、前記水噴射ノズルは、噴流の始点である絞り部と、徐々に流路を押し広げるように形成されると共に水流を噴射する拡開部とからなり、オゾンの存在下で、該噴流発生手段の衝撃板にバラスト水を衝突させることを特徴とするバラスト水の処理装置。

（請求項２）
バラスト水をバラストタンクに供給する主処理ラインに、該バラスト水を噴流と為す水噴射ノズルと該噴流が当たってキャビテーションを生じさせる衝撃板とを有する噴流発生手段を備え、且つ該噴流発生手段の上流側にオゾン供給部を配設し、前記水噴射ノズルが、噴流の始点である絞り部と、徐々に流路を押し広げるように形成されると共に水流を噴射する拡開部とからなることを特徴とするバラスト水の処理装置。

（請求項３）
前記主処理ラインに、前記噴流発生手段の下流側に、前記バラストタンクに供給されるバラスト水を滞留させて殺菌を行う殺菌タンクを配設することを特徴とする請求項１記載のバラスト水の処理装置。

本発明によれば、条約上の水生生物に関するバラスト水の排出基準を満足できる実用的なバラスト水の処理装置を提供することができる。即ち、主処理ラインに設けた噴流発生装置の噴流とキャビテーション作用により微生物等の効果的な殺滅ができるので、オゾン消費量を減少できるバラスト水の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、本発明に係るバラスト水の処理装置の概要を示す構成図である。

図中、主処理ラインは、海水又は淡水からなるバラスト水（本実施の形態では海水について説明する。）を取水する取水配管１と、取水したバラスト水をバラストタンク２に移送するポンプ３を基本的に備えている。

４は取水配管１の途中に設けられた噴流発生装置である。噴流発生装置４は、図２に示すように、水噴射ノズル４１と衝撃板４２によって構成されている。

水噴射ノズル４１の形状は、特に限定されないが、図示の例のように絞り部４１０と拡開部４１１を有する形態が好ましい。かかる絞り部４１０によって取水配管１を流れる水は一旦絞られ、次いで拡開部４１１によって水流は噴射するように流れる。即ち噴流が形成される。この形態では絞り部４１０が噴流の始点となる。

衝撃板４２は、支持基板４２０に接設され、該支持基板４２０に設けられた支持部材４２１によって挟持されている。該衝撃板４２は着脱可能に固定されることが好ましい。なお、支持部材４２１は水の流れ方向の噴流の圧力があるので必ずしも設ける必要はない。

衝撃板４２の大きさは、配管１の内径より小さく形成され、外周あるいは上下（又は左右）から水を通過可能となるように形成されることが好ましい。支持基板４２０には衝撃板４２の外周または上下（又は左右）から通過した水を図面上右側の配管１に流れるようにするための間隙４２２が形成されている。４３はレジューサーである。

衝撃板４２は、図３に示すように方形状（例えば正方形）に形成し、外周の４方向に水の流れる部位４２３が形成されてもよいし、図４に示すように上下方向に水の流れる部位４２３が形成されてもよい。

図３において、衝撃板４２を固定する手段の他の例を説明する。水の流れ方向は図の前面から背面に向う方向である。正方形の衝撃板４２の４角に位置決め金具４２４を設け、衝撃板４２の背面に支持梁４２０を対角線に交差するように設ける。この例は図２の支持基板４２０に代えて支持梁４２０を設けた例である。

水噴射ノズル４１で形成される噴流の始点である絞り部４１０と衝撃板４２の距離はキャビテーションと衝撃による殺滅が効果的に発生するように適宜設定される。

上記の態様において、水噴射ノズル４１により噴流を形成することにより、急激な圧力変化を与えると、キャビテーションを発生させることができるので、バラスト水中のプランクトン等の微生物を破壊し、殺減する。

また、バラスト水がポンプ３の駆動によって取水配管１内から水噴射ノズル４１に、例えば２０〜３０ｍ／ｓｅｃで移送されると、衝撃板４２にぶつかり、噴流による高い圧力と負圧と言った急激な圧力変化と衝撃板４２への衝突による急激な衝撃力と摩擦力により、バラスト水に含まれるプランクトン等の微生物の気胞や細胞壁を破壊して殺減する。

噴流発生装置４は、上述の態様に限定されず、ノズルを複数個対向させたり、角度を持たせたりして、キャビテーションの効果を増大させてもよく、また、衝撃板の表面形状を凹状又は凹凸状にすることにより、同様にキャビテーションの効果を増大させることが可能となり、キャビテーション効果の増大に伴って殺減効果を高めることができる。

バラストタンク２には、このように取水配管１内を通って噴流発生装置４を通過することにより、バラスト水中の微生物が破壊され、殺減されたバラスト水が供給される。

このように取水配管１を通ってバラストタンク２に供給されるバラスト水の供給ラインによって主処理ラインが構成される。

一方、港湾等から取水されたバラスト水（海水又は淡水）は、上記主処理ラインとは別の取水配管５の途中にオゾン含有バラスト水製造手段を有しており、該オゾン含有バラスト水製造手段は、バラスト水を導入した反応タンク８と、該反応タンク８内のバラスト水を加圧する加圧手段（例えば、ポンプ６）と、加圧された反応タンク８にオゾンを供給するオゾン供給手段（図示せず）を少なくとも備えている。

取水配管５の途中には静的混合器７（例えばラインミキサー、スタティックミキサー）が設けられており、この静的混合器７には、図示しないオゾン供給手段の一態様であるオゾン生成装置により生成されたオゾンが供給されることで、ポンプ６によって移送される取水配管５内のバラスト水中にオゾンを混入するようになっている。

静的混合器７によってオゾンが混入されたバラスト水は反応タンク８に貯留され、該反応タンク８においてバラスト水中にオゾンを溶解させる。

この反応タンク８内のバラスト水中のオゾン溶解濃度は１〜２００ｐｐｍの高濃度の範囲に調整される。

反応タンク８は、排オゾンを排出して除去するための排オゾン管９を有しており、弁１０によって開閉されるようになっている。排オゾン管９を通って排出されたオゾンは、図示しないオゾン吸着装置等によってオゾンが除去されて排気される。

反応タンク８内のオゾンが溶解したバラスト水は、弁１２によって開閉される排出管１１を通って排出され、主処理ラインのオゾン供給部１４に供給されるように構成されている。

反応タンク８には、各弁１０、１２が閉じた状態でポンプ６の圧力によって取水配管５を通ってバラスト水を圧送し、該バラスト水を加圧状態で貯留する。このように加圧すると、反応タンク８内におけるバラスト水中のオゾン溶解量を増大させることができるために好ましい。好ましい加圧条件は、大気圧をゼロとして０．１〜２ＭＰａ（１〜２０ｋｇｆ／ｃｍ^２、ゲージ圧）である。

主処理ラインのオゾン供給部１４の位置は、図１では、噴流発生装置４の上流側に接続されている。排出管１１を噴流発生装置４の上流側に接続することで、噴流発生装置４を通過する前のバラスト水中の微生物をオゾンによって殺菌することができるため、噴流発生装置４の負荷を軽減することができる。

ここで、排出管１１によって主処理ラインの取水配管１に供給する反応タンク８内のオゾン含有バラスト水量と主処理ラインの取水配管１内を流れるバラスト水量の比が１：５〜１０００の範囲となるように調整される。すなわち、ポンプ３の駆動によって取水配管１内を移送される主処理ライン中のバラスト水の水量に対し、反応タンク８から排出管１１を通って移送されるオゾン含有バラスト水の水量が１／５〜１／１０００となるように調整される。排出管１１内のバラスト水の流量は、弁１２を適宜調整することによって調整することができる。

これにより、主処理ラインの取水配管１内をバラストタンク２に向けて流れるバラスト水中に、反応タンク８内のオゾン含有バラスト水の１／５〜１／１０００の濃度のオゾンが供給されることになる。

従って、取水配管１内を流れるバラスト水中において噴流発生装置４によって殺減されない大きさの微生物や菌体は、反応タンク８から排出管１１を通って供給されるこのオゾン含有バラスト水によって殺菌される。

主処理ラインの取水配管１内のバラスト水に対して、排出管１１によって反応タンク８内の高濃度のオゾン含有バラスト水を供給すればよいため、噴流発生装置４を用いた破壊による主処理ラインに大きな改変を要することなくそのまま利用することができる。

また、高濃度のオゾン溶解水を生成する反応タンク８は主処理ラインとは別ラインで設けられる態様では、主処理ラインに排オゾンを除去するための排気手段を設ける必要がなく、従って、本装置によれば、バラストタンク２に低コストでオゾン溶解水を供給することができるようになる。

主処理ラインの取水配管１の途中には、図１に示すように、反応タンク８から排出管１１を通って供給されるオゾン含有バラスト水による殺菌効果を促進させるため、殺菌タンク１３を設け、バラストタンク２の手前で一旦滞留させることが好ましい。

本発明に係るバラスト水の処理装置の概要を示す構成図 本発明に用いられる噴流発生装置の一例を示す断面図 本発明に用いられる噴流発生装置の他の例を示す断面図 本発明に用いられる噴流発生装置の他の例を示す断面図

符号の説明

１：取水配管
２：バラストタンク
３：ポンプ
４：噴流発生装置
４１：水噴射ノズル
４２：衝撃板
５：取水配管
６：ポンプ
７：静的混合器
８：反応タンク
９：排オゾン管
１０：弁
１１：排出管
１２：弁
１３：殺菌タンク
１４：オゾン供給部

Claims (3)

1. バラスト水をバラストタンクに供給する主処理ラインに、該バラスト水を噴流と為す水噴射ノズルと該バラスト水の噴流が当たってキャビテーションを生じさせる衝撃板を有する噴流発生手段を備え、前記水噴射ノズルは、噴流の始点である絞り部と、徐々に流路を押し広げるように形成されると共に水流を噴射する拡開部とからなり、オゾンの存在下で、該噴流発生手段の衝撃板にバラスト水を衝突させることを特徴とするバラスト水の処理装置。
2. バラスト水をバラストタンクに供給する主処理ラインに、該バラスト水を噴流と為す水噴射ノズルと該噴流が当たってキャビテーションを生じさせる衝撃板とを有する噴流発生手段を備え、且つ該噴流発生手段の上流側にオゾン供給部を配設し、前記水噴射ノズルが、噴流の始点である絞り部と、徐々に流路を押し広げるように形成されると共に水流を噴射する拡開部とからなることを特徴とするバラスト水の処理装置。
3. 前記主処理ラインに、前記噴流発生手段の下流側に、前記バラストタンクに供給されるバラスト水を滞留させて殺菌を行う殺菌タンクを配設することを特徴とする請求項１記載のバラスト水の処理装置。