JP4885829B2

JP4885829B2 - オゾン混合器

Info

Publication number: JP4885829B2
Application number: JP2007304298A
Authority: JP
Inventors: 僚一宮鍋; 泉大西
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd; Mitsui E&S Holdings Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd; Mitsui E&S Holdings Co Ltd
Priority date: 2007-11-26
Filing date: 2007-11-26
Publication date: 2012-02-29
Anticipated expiration: 2027-11-26
Also published as: JP2009125681A

Description

本発明はオゾン混合器に関し、詳しくは、バラストポンプによってバラストタンクに圧送される主配管中のバラスト原水に対して、オゾンを効率良く注入して殺菌処理することのできるオゾン混合器に関する。

コンテナ船等の貨物用船舶から排水されるバラスト水中には、それを取水した港湾に生息する水生生物や細菌類が混入しており、船舶の移動に伴い、これら水生生物や細菌類が同時に異国に運ばれることから、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。

このような背景のもと、国際海事機関（ＩＭＯ）の外交会議において、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）が採択され、バラスト水管理の実施義務が２００９年以降の建造船から適用される予定となっている。

このため、船舶からは条約を満たすクリーンなバラスト水を排水できるようにすることが求められている。

従来、特許文献１には、バラスト水を移送する主配管中に蒸気注入管とオゾン注入管の先端を配置させ、該主配管中のバラスト水に対して蒸気とオゾンを注入して、バラスト水を殺菌処理する技術が提案されている。

また、特許文献２には、バラスト水を圧送することによってスリット板を通過させ、バラスト水中の微生物を破壊、殺滅する技術が提案されている。

特許文献３には、処理水を貯留する槽の底部にオゾン散気筒を複数本並設することが開示されている。

特許文献４には、槽内の処理水中に気液混相流体によってオゾンを溶解させることが開示されている。
特開２００４−１６０４３７号公報特開２００３−２００１５６号公報特開平０８−１８７４９３号公報特開平０９−２３４４７９号公報

特許文献３、４に記載のようにバラスト原水を溶解槽内に一旦貯留させ、該溶解槽内でオゾンを溶解させる方法では、船舶内に溶解槽を設置するスペースを確保することが難しい問題がある。

このため、バラスト原水中にオゾンを溶解させるには、主配管内を移送される途中でオゾンを直接混入させることが望ましいが、特許文献１に開示のように、主配管内に臨ませたオゾン注入管の先端からオゾンを注入させるだけでは、主配管中を流れる大量のバラスト原水に対して効率良くオゾンを溶解させることは困難である。

そこで、図６のように、オゾン注入管１０１の下流側の主配管１００内に複数枚の羽根板１０２を設けたり、図７のように、スタティックミキサー１０３を設けたりすることにより、主配管１００中を移送されるバラスト原水に対してオゾンを効率良く溶解させることが考えられる。

しかし、主配管１００内に羽根板１０２やスタティックミキサー１０３を設けることは、大きな圧力損失を伴うために好ましくない。

また、図８のように、主配管１００内に、バラスト原水の流れに沿うように複数本の散気筒１０４を配設し、該散気筒１０４からバラスト原水中にオゾンを混入させることが考えられる。散気筒１０４をバラスト原水の流れに沿うように配設することにより、オゾンは微細気泡となってバラスト原水中に混入するため、より効率良くオゾンを溶解させることができ、圧力損失も小さくできると考えられる。

ところが、主配管中を流れるバラスト原水は、バラストポンプによってある程度の圧力をもって圧送されているため、散気筒が直接バラスト原水の流れの圧力を受け、破損する問題がある。特に、特許文献２に開示のように、主配管中に微生物を破壊、殺滅するためのスリット板を設けた場合、バラスト原水は更に高い圧力で圧送されるため、上記問題は一層深刻となる。

そこで、本発明は、バラストポンプによってバラストタンクに圧送される主配管中のバラスト原水に対して、散気筒を用いてオゾンを効率良く注入して殺菌処理することのできるオゾン混合器を提供することを課題とする。

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）
取水されたバラスト原水をバラストポンプによってバラストタンクに圧送する主配管の水平配管部の途中に設けられ、前記バラスト原水にオゾンを混合するオゾン混合器であって、
前記主配管よりも大径な円筒管の一端に、前記主配管と接続してバラスト原水を導入する導入部が設けられ、前記円筒管の他端に、前記主配管と接続してオゾン溶解水を流出する流出部が設けられ、
前記円筒管内に、オゾンを吐出する多数の孔を有する散気筒を配設してなり、
前記導入部及び前記流出部は、前記円筒管の中心軸よりも上方に偏倚していると共に、前記主配管を同一軸線上に配置させるように前記円筒管の両端の同一位置に対向しており、
前記散気筒は、前記円筒管内の下方に、該円筒管の長さ方向に沿って配設されていることを特徴とするオゾン混合器。

（請求項２）
前記主配管の内径をｄとしたとき、前記円筒管の内径は１．５ｄ〜２．５ｄであることを特徴とする請求項１記載のオゾン混合器。

（請求項３）
前記散気筒は、前記導入部及び前記流出部の内周面の下端を結ぶ線よりも下位に配設されていることを特徴とする請求項１又は２記載のオゾン混合器。

（請求項４）
前記散気筒は前記円筒管内に複数本配設され、各散気筒は、該散気筒の直径以上の距離をおいて並設されていることを特徴とする請求項１、２又は３記載のオゾン混合器。

本発明によれば、バラストポンプによってバラストタンクに圧送される主配管中のバラスト原水に対して、散気筒を用いてオゾンを効率良く注入して殺菌処理することのできるオゾン混合器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、本発明に係るオゾン混合器を有するバラスト原水系配管の一例を示す構成図であり、図中、１は船舶、２はシーチェスト、３はバラストポンプ、４は主配管、５はオゾン混合器、６はオゾン発生装置、７はスリット板である。

バラスト原水は、船舶１の船底付近に設けられたシーチェスト２からバラストポンプ３の駆動によって取水され、主配管４内をバラストタンク（図示せず）に向けて圧送される。

このバラスト原水としては、例えば海水、淡水等が用いられ、本発明では海水が好ましく使用される。かかるバラスト原水には、取水した水域に生息する動物プランクトン、植物プランクトン等の水生生物や大腸菌等の細菌類を含んでいる。

このような水生生物や細菌類を殺菌処理するため、バラストポンプ３の入水側に接続されている主配管４の水平配管部の途中にオゾン混合器５が介設され、このオゾン混合器５によって、主配管４内を圧送されるバラスト原水中に、オゾン発生装置６によって生成、供給されるオゾンガスもしくはオゾン含有ガス（以下、単にこれらをオゾンという。）が注入される。

図２はオゾン混合器５の長さ方向に沿う断面図であり、図３はオゾン混合器５の長さ方向に直交する方向に沿う断面図である。

図中、５１は円筒管、５２は散気筒、５３はヘッダー管である。

円筒管５１は、内径が主配管４の内径よりも大径に形成されており、その一端（図示左端）には、主配管４と接続してバラスト原水を導入する導入部５１Ａが設けられ、他端（図示右端）には、主配管４と接続して、該円筒管５１内で後述するように散気筒５２から放出されるオゾンが溶解されたオゾン溶解水を流出する流出部５１Ｂが設けられている。

導入部５１Ａと流出部５１Ｂは、円筒管５１の中心軸よりも上方に偏倚しており、それぞれに接続される主配管４を同一軸線上に配置させるように、円筒管５１の両端の同一位置に対向している。これにより、円筒管５１の内部空間５１Ｃは主配管４よりも下方に大きく広がっている。

円筒管５１の内径は、内部空間５１Ｃにおいてバラスト原水の圧力を一時的に弱め、オゾンを効率良く溶解させることができるようにする観点から、主配管４の内径をｄとしたとき、１．５ｄ〜２．５ｄであることが好ましく、より好ましくは１．８ｄ〜２．３ｄとすることである。

円筒管５１の長さは、内部に配設される散気筒５２の長さに応じて適宜決めることができる。

散気筒５２は、円筒管５１内の下方において、その長さ方向が円筒管５１の長さ方向に沿うように配設されている。散気筒５２の一端は、支持部材５２Ａによって円筒管５１内の底面に対して支持されており、他端は、円筒管５１の一端の壁面５１Ｄに取り付けられている。

散気筒５２は、表面に多数の気孔を有する多孔質体、例えばセラミックス等によって形成されており、オゾン発生装置６によって生成、供給されるオゾンを微細な気泡にして放出させる。

散気筒５２の気孔径は、オゾンを微細な気泡にしてバラスト原水中に効率良く溶解させるようにする観点から、８０〜１６０μｍとすることが好ましく、１００〜１２０μｍとすることがより好ましい。

また、気孔率は、同様の観点から、３０〜４０％とすることが好ましく、３３〜３８％とすることがより好ましい。

なお、ここでは２本の散気筒５２が平行に配置されている態様を示している。散気筒５２の本数は、主配管４内を圧送されるバラスト原水の水量に応じて適宜決められるが、円筒管５１内に複数本の散気筒５２を並設する場合、オゾンをより効率良く溶解させることができるようにする観点から、隣接する散気筒５２との間の離間距離Ｌは、該散気筒５２の直径以上の距離とすることが好ましい。

各散気筒５２は、それぞれ枝管５２Ｂによって１本のヘッダー管５３に接続され、このヘッダー管５３を介してオゾン発生装置６からのオゾンが供給されるようになっている。

かかるオゾン混合器５によると、バラストポンプ３によって主配管４内を圧送されるバラスト原水は導入部５１Ａから円筒管５１内にそのまま流入する。ここで、円筒管５１の内径は主配管４の内径よりも大径であるため、バラスト原水の流れが急に広がってその圧力が一時的に弱まり、散気筒５２から放出されるオゾンの微細気泡と効率良く接触させることができる。これによりバラスト原水中に含まれる水生生物や細菌類を殺滅することができる。

また、散気筒５２はバラスト原水の圧力を直接受けることがないため、破損のおそれはなく、主配管４内を流れるバラスト原水の圧力損失もない。

特に、本実施形態に示すように、導入部５１Ａと流出部５１Ｂの位置が、円筒管５１の中心軸よりも上方に偏倚していると共に、主配管４を同一軸線上に配置させるように円筒管５１の両端の同一位置に対向して配置されていると、円筒管５１の内部空間５１Ｃは主配管４よりも下方に大きく広がるため、導入部５１Ａから流出部５１Ｂに至るバラスト原水の強い流れに対して、円筒管５１内の下方から上方に向けて負圧が発生し、この負圧作用によって散気筒５２から放出されるオゾンの微細気泡をバラスト原水中に効率良く混入させて溶解させることができる。

しかも、散気筒５２は円筒管５１内の負圧が作用する領域に配置されるため、散気筒５２に掛かる圧力をより小さくできる。

オゾンを効率良く溶解させるためには、散気筒５２は円筒管５１内の可及的下方に配置されることが好ましいが、図示するように、円筒管５１の両端の導入部５１Ａ及び流出部５１Ｂの内周面の下端を結ぶ線４Ａよりも下位に配設されていると、上記負圧作用によるオゾンの溶解効果を良好に得ることができるためにより好ましい。

この場合、図示するように、主配管４の上端と円筒管５１の上端とを一致させるようにすると、円筒管５１の内部空間５１Ｃを主配管４よりも下方に最も大きく広げることができるために好ましい。

このようにしてオゾン混合器５によってバラスト原水中にオゾンが溶解したオゾン溶解水は、円筒管５１の流出部５１Ｂから再び主配管４に流出し、更にスリット板７を通過する。

スリット板７は、このオゾン溶解水を高圧で通過させることにより、オゾン溶解水中の水生生物や細菌類を剪断力によって破壊する。

図４はスリット板７の一例を示す断面図、図５は図４中のｖ−ｖ線断面図である。

スリット板７には複数のスリット状の開口７１が形成されている。開口７１の開口幅は、バラスト原水中の水生生物や細菌類を剪断力によって破壊する効果が充分に発揮され得る幅に設定されるが、好ましくは２００μｍ〜５００μｍとすることである。

オゾン混合器５を通過した後の主配管４内を圧送されるオゾン溶解水は乱流状態のままスリット板７のスリット状の開口７１を通過しようとし、この開口７１を通過する際に剪断現象が生じることで、オゾン溶解水中の水生生物や細菌類を破壊して殺滅する。

かかる剪断力による破壊、殺滅効果をより発揮させるために、スリット板７は、オゾン溶解水の流れ方向に対して直交する方向に取り付けられることが好ましい。

また、スリット板７は、主配管４内に密接して取り付けられるが、図示しないが、容易に取り外し可能として洗浄することができるように、フランジ等によって主配管４に介設することが好ましい。

スリット板７に形成される複数のスリット状の開口７１の形状は、図５に例示するように、細長い長方形状からなるものが好ましい態様として挙げられる。開口７１の本数は特に限定されず、オゾン溶解水の圧力損失、剪断現象の発生状況に応じて適宜設定される。

なお、各開口７１は、図５に示すように全て同じ長さに形成してもよいが、主配管４の断面形状に合わせて、中央部の開口７１を長く、端部に行くほど短く形成してもよい。

また、各開口７１の形状は直線状に限らず、円弧状等の曲線状に形成してもよい。

更に、スリット板７の枚数は１枚に限らず、複数枚を間隔をおいて配設してもよい。複数枚のスリット板７を配設する場合は、各スリット板７のそれぞれの開口７１の幅、大きさ、本数、形状を異ならせることが好ましい。これにより、剪断現象をより一層効果的に発揮させることができ、オゾン溶解水中の水生生物や細菌類の破壊、殺滅効果をより向上させることができる。

このようにして、主配管４内を圧送されるバラスト原水中の水生生物や細菌類は、オゾン混合器５によるバラスト原水中へのオゾンの溶解とスリット板７の通過による剪断力とによって除去あるいは殺滅される。

なお、本実施形態では、オゾン混合器５は、スリット板７の手前側（上流側）に配設したが、スリット板７を通過した後のバラスト原水中にオゾン混合器５によってオゾンを溶解させるようにしてもよい。

また、円筒管５１内に複数本の散気筒５２を配設する場合、円筒管５１の長さ方向に直列状に配設するようにしてもよい。

本発明に係るオゾン混合器を有するバラスト水系配管の一例を示す構成図オゾン混合器の長さ方向に沿う断面図オゾン混合器の長さ方向に直交する方向に沿う断面図スリット板の一例を示す断面図図４中のｖ−ｖ線断面図バラスト原水中にオゾンを注入する従来例を示す図バラスト原水中にオゾンを注入する従来例を示す図バラスト原水中にオゾンを注入する従来例を示す図

符号の説明

１：船舶
２：シーチェスト
３：バラストポンプ
４：主配管
４Ａ：主配管の内周面の下端を結ぶ線
５：オゾン混合器
５１：円筒管
５１Ａ：導入部
５１Ｂ：流出部
５１Ｃ：内部空間
５１Ｄ：端部の壁面
５２：散気筒
５２Ａ：支持部材
５２Ｂ：配管
５３：ヘッダー管
６：オゾン発生装置
７：スリット板
７１：開口

Claims

取水されたバラスト原水をバラストポンプによってバラストタンクに圧送する主配管の水平配管部の途中に設けられ、前記バラスト原水にオゾンを混合するオゾン混合器であって、
前記主配管よりも大径な円筒管の一端に、前記主配管と接続してバラスト原水を導入する導入部が設けられ、前記円筒管の他端に、前記主配管と接続してオゾン溶解水を流出する流出部が設けられ、
前記円筒管内に、オゾンを吐出する多数の孔を有する散気筒を配設してなり、
前記導入部及び前記流出部は、前記円筒管の中心軸よりも上方に偏倚していると共に、前記主配管を同一軸線上に配置させるように前記円筒管の両端の同一位置に対向しており、
前記散気筒は、前記円筒管内の下方に、該円筒管の長さ方向に沿って配設されていることを特徴とするオゾン混合器。
前記主配管の内径をｄとしたとき、前記円筒管の内径は１．５ｄ〜２．５ｄであることを特徴とする請求項１記載のオゾン混合器。
前記散気筒は、前記導入部及び前記流出部の内周面の下端を結ぶ線よりも下位に配設されていることを特徴とする請求項１又は２記載のオゾン混合器。
前記散気筒は前記円筒管内に複数本配設され、各散気筒は、該散気筒の直径以上の距離をおいて並設されていることを特徴とする請求項１、２又は３記載のオゾン混合器。