JP5032810B2 - バラスト水の処理システム - Google Patents

Description

本発明は、バラスト水の処理システムに関し、詳しくは、バラスト水にオゾンガスを最適な気液比で継続して溶解処理することのできるバラスト水の処理システムに関する。

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水生生物が混入しており
、船舶の移動に伴い、これら水生生物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、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、バラスト水処
理装置を用いた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。

また、条約によりバラスト水の排出基準は、以下の表１に示すように定められている。

このため、バラスト水の排出時には外洋に存在する生物数の１００分の１程度まで除去
あるいは殺滅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処理技術の開発が
急務となっている。

従来、プランクトン等の微生物を含む水を物理的に処理する手法としては、バラスト水に対してオゾンガスを注入することにより、バラスト水中の微生物を殺菌あるいは除菌する技術が知られている（特許文献１）。
特開２００４−１６０４３７号公報 特開２００２−３６１２７１号公報 特開２００２−１６６１４７号公報 特開平１１−３１９８５９号公報

特許文献１では、バラスト水を輸送する配管内にオゾン注入管を接続することにより、直接配管中にオゾンガスを注入している。

しかし、このような処理システムでは、配管中を流れるバラスト水の流量に対して、常に最適量のオゾンガスを注入することが難しく、オゾンガスによる殺菌あるいは除菌効果を継続して発揮させることができない問題がある。

すなわち、配管中を流れるバラスト水の流量は必ずしも一定ではなく、変動することが多いため、それに伴い、配管中を流れるバラスト水に対するオゾンガスの比率（気液比）が変動することになり、最適な気液比を継続することができない。

また、バラスト水をバラストタンクに移送する配管中に直接オゾンガスを注入すると、未溶解のオゾンガスがバラストタンクまで到達するおそれがあり、バラストタンクの腐食等が懸念される。

そこで、本発明の課題は、バラスト水にオゾンガスを最適な気液比で継続して溶解処理することができ、バラストタンクを腐食させるおそれもないバラスト水の処理システム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になる。

上記課題は、以下の各発明によって解決される。

（請求項１）
オゾンガス供給ラインから供給されたオゾンガスを水中に添加し混合して溶解させる溶解槽を備え、該溶解槽で所定濃度のオゾン水を生成すると共に、水中に溶解しなかった余剰の未溶解オゾンガスを、前記溶解槽から前記オゾンガス供給ラインに返送して再使用させるリサイクルラインを有するオゾン水生成手段と、
取水されたバラスト水をバラストタンクに移送する主配管と、
前記主配管中のバラスト水の流量を計測する流量計測手段と、
前記流量計測手段により計測された流量に応じて、前記主配管中に前記オゾン水生成手段により生成されたオゾン水を注入する注入手段と、
前記溶解槽の水中に溶解されたオゾンガス濃度を検出する第１の濃度検出手段と、
前記リサイクルラインにより返送されるオゾンガス濃度を検出する第２の濃度検出手段と、
前記オゾンガス供給ラインを開閉する開閉弁と、
前記第１の濃度検出手段及び前記第２の濃度検出手段の各検出結果に応じて、前記開閉弁を開閉制御することにより、前記オゾンガス供給ラインからのオゾンガスの供給又は非供給を制御する制御手段とを有し、
前記リサイクルラインは、前記オゾンガス供給ラインにおける前記開閉弁の下流側に接続されており、
前記制御手段は、前記第２の濃度検出手段の検出結果が設定値よりも低くなった場合に前記オゾンガス供給ラインからのオゾンガスの供給を行った後、前記第１の濃度検出手段の検出結果が設定値に達した場合に前記オゾンガス供給ラインからのオゾンガスの供給を停止するように制御することによって、前記オゾン水生成手段によって生成されるオゾン水のオゾンガス濃度を所定濃度に維持することを特徴とするバラスト水の処理システム。

（請求項２）
前記オゾン水生成手段は、前記溶解槽によって生成されたオゾン水を前記主配管中に供給するために貯留するオゾン水供給槽を備え、前記溶解槽と前記オゾン水供給槽との間でオゾン水を循環させる循環路を有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システム。

本発明によれば、バラスト水にオゾンガスを最適な気液比で継続して溶解処理することができ、バラストタンクを腐食させるおそれもないバラスト水の処理システム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システムの構成図である。図中、１はバラスト水（海水、淡水）を取水するための取水ポンプ、２は取水ポンプ１によって取水されたバラスト水を膜処理するための膜装置、３は膜装置２によって膜処理された後のバラスト水を一旦貯留する貯留タンク、４は貯留タンク３内のバラスト水をバラストタンクまで移送するための移送ポンプ、５は移送ポンプ４によって移送されるバラスト水をバラストタンク（図示せず）まで移送するための主配管、６は主配管５中を移送されるバラスト水のうちの一部を主配管５から取り出して移送する分岐ライン、７は分岐ライン６によって主配管５中から一部取り出されたバラスト水が供給され、そのバラスト水を用いてオゾン水を生成するためのオゾン水生成装置、８はシステムの制御を行う制御装置である。

主配管５の途中には、該主配管５中を流れるバラスト水の流量を検出する流量計５ａが設けられている。流量計５ａの検出結果は制御装置８に入力される。

オゾン水生成装置７は、分岐ライン６を介して供給されたバラスト水中にオゾンガスを添加して混合し溶解させることによりオゾン水を生成する溶解槽７１と、溶解槽７１により生成されたオゾン水を貯留するオゾン水供給槽７２とを有している。

溶解槽７１は、オゾナイザー等のオゾンガス生成装置（図示せず）により生成されてオゾンガス供給ライン７３によって供給されるオゾンガスが添加混合されたオゾンガス含有バラスト水を貯留し、バラスト水中に槽内濃度でほぼ飽和レベルのオゾンガスを溶解処理することによりオゾン水を生成する。

溶解槽７１には水位計７１ａが設けられている。水位計７１ａの検出結果は制御装置８に入力され、分岐ライン６に設けられた開閉弁６ａが制御装置８からの制御信号によって開閉制御されることにより、溶解槽７１内に分岐ライン６から常に一定量のバラスト水が供給されて貯留されるようになっている。

また、同じく溶解槽７１には、内部のオゾン水中のオゾンガス濃度を検出する第１の濃度検出手段としての濃度計７１ｂが設けられている。濃度計７１ｂの検出結果は制御装置８に入力され、その検出結果に応じて、溶解槽７１内のオゾン水中のオゾンガス濃度が槽内濃度でほぼ飽和レベルを継続するように、制御装置８からオゾンガス供給ライン７３に設けられた開閉弁７３ａを開閉制御する制御信号が出力されるようになっている。

オゾン水供給槽７２は、溶解槽７１によって溶解処理されて生成されたオゾン水が、オーバーフローライン７４を介して移送され、一旦貯留される。オゾン水供給槽７２にはオゾン水注入ライン７５の一端が接続され、その他端は、オゾン水供給槽７２内のオゾン水を分岐ライン６の分岐箇所よりも下流側の主配管５に注入するべく、該主配管５に接続されている。

オゾン水注入ライン７５には開閉弁７５ａと該開閉弁７５ａよりもオゾン水供給槽７２側に移送ポンプ７５ｂが設けられている。

開閉弁７５ａは、制御装置８からの制御信号により開閉され、移送ポンプ７５ｂによってオゾン水供給槽７２内のオゾン水の供給及び非供給が制御されるようになっている。

また、オゾン水の供給時、制御装置８により開閉弁７５ａの開度が制御され、その開度に応じたオゾン水量が主配管５中に注入されるようになっている。

この開閉弁７５ａの開度は、制御装置８において、主配管５に設けられた流量計５ａにより検出されるバラスト水の流量に応じて、最適な必要最小限のオゾン水の水量が算出され、その算出された水量が主配管５中に注入されるように設定される。例えば、オゾン水注入後の主配管５中のバラスト水中のオゾンガス濃度が最大で１０ｐｐｍ（ｇオゾン／ｍ^３バラスト水）が好ましく、より好ましくは０．５〜５ｐｐｍの範囲となるようにオゾン水の注入量が設定される。

更に、オゾン水注入ライン７５には、開閉弁７５ａと移送ポンプ７５ｂの間から分岐して溶解槽７１の底部に接続される返送ライン７６が設けられている。従って、溶解槽７１とオゾン水供給槽７２との間は、オーバーフローライン７４、オゾン水注入ライン７５及び返送ライン７６によって接続されており、オゾン水注入ライン７５に設けられた移送ポンプ７５ｂの駆動によって、オゾン水（バラスト水）が溶解槽７１とオゾン水供給槽７２との間で循環可能な循環路を形成している。

返送ライン７６の途中には気液混合装置７７が設けられており、この気液混合装置７７において、オゾンガス供給ライン７３から供給されるオゾンガスが、返送ライン７６中を循環するバラスト水中に添加混合される。オゾンガスが添加混合されたバラスト水は溶解槽７１に供給される。

オゾン水注入ライン７５に設けられた移送ポンプ７５ｂは、溶解槽７１とオゾン水供給槽７２との間でオゾン水（バラスト水）を循環させることができると共に、開閉弁７５ａが所定の開度で開いたときには、オゾン水供給槽７２内のオゾン水を主配管５中に注入できる圧力を有している必要がある。この圧力は、５〜１５ｋｇ／ｃｍ²・Ｇとすることが好ましい。

溶解槽７１内のバラスト水中に溶解しなかった余剰の未溶解オゾンガスは、溶解槽７１の上部に充満するが、溶解槽７１の上部には、この未溶解オゾンガスをオゾンガス供給ライン７３に返送してリサイクルするためのリサイクルライン７８の一端が接続されている。リサイクルライン７８の他端は、オゾンガス供給ライン７３の開閉弁７３ａよりも下流側に接続される。

ここで、オゾンガス供給ライン７３には、リサイクルライン７８の接続箇所よりも下流側に、内部のオゾンガス濃度を検出するための第２の検出手段としての濃度計７３ｂが設けられている。この濃度計７３ｂの検出結果は制御装置８に入力されるようになっており、制御装置８では、溶解槽７１に設けられている濃度計７１ｂの他に、この濃度計７３ｂの検出信号にも応じて、オゾンガス供給ライン７３に設けられた開閉弁７３ａを開閉制御する制御信号を出力するようになっている。

ここで、制御装置８は、溶解槽７１に設けられている濃度計７１ｂ及びオゾンガス供給ライン７３に設けられている濃度計７３ｂの検出結果がそれぞれ設定値よりも低くなった場合のみ、オゾンガス供給ライン７３の開閉弁７３ａを開制御し、オゾンガスを供給するように制御するようになっている。

次に、かかるバラスト水の処理システムの制御動作について説明する。

＜オゾン水生成処理＞
まず、オゾン水生成装置７において、バラスト水中にオゾンガスを溶解処理し、オゾン水を生成しておく。これを図２のフロー図に基づいて説明する。

制御装置８からの制御信号によって分岐ライン６の開閉弁６ａを開き、移送ポンプ５を駆動させて主配管５を流れるバラスト水の一部を、分岐ライン６から溶解槽７１に供給する。このとき、オゾン水注入ライン７５の開閉弁７５ａは閉じた状態のままとする。そして、移送ポンプ７５ｂを駆動させ、溶解槽７１とオゾン水供給槽７２とにバラスト水を満たす（Ｓ１）。

溶解槽７１内にバラスト水が満たされると、オーバーフローライン７４によってオゾン水供給槽７２内にもバラスト水が供給され、更に移送ポンプ７５ｂの駆動によって溶解槽７１とオゾン水供給槽７２との間で循環する。このとき、溶解槽７１内のバラスト水の水位は水位計７１ａによって検出され、検出結果は制御装置８に入力される。制御装置８は、この水位計７１ａの検出結果から設定水位になったか否かを監視している（Ｓ２） 。

水位計７１ａによって溶解槽７１内のバラスト水が設定水位になったことが検出されると（Ｓ２においてYes）、制御装置８は、開閉弁６ａを閉じて分岐ライン６からのバラスト水の供給を一旦停止すると共に、オゾンガス供給ライン７３の開閉弁７３ａを開け、オゾンガスを気液混合装置７７を介して、溶解槽７１とオゾン水供給槽７２との間で循環しているバラスト水中に添加し混合させて溶解槽７１内において溶解処理する（Ｓ３）。

オゾンガス添加後の溶解槽７１内のバラスト水中のオゾンガス濃度は、濃度計７１ｂによって検出され、制御装置８に入力される。制御装置８では、このときのオゾンガス濃度が、槽内濃度でほぼ飽和レベルとなったか否かを監視している（Ｓ４）。

やがて濃度計７１ｂにより、槽内濃度がほぼ飽和レベルとなると（Ｓ４においてYes）、制御装置８は開閉弁７３ａを閉じて、一旦オゾンガスの供給を停止させる（Ｓ５）。

この間、溶解槽７１内のバラスト水中に溶解しなかった余剰の未溶解オゾンガスは、溶解槽７１の上部に溜まるが、リサイクルライン７８を通ってオゾンガス供給ライン７３に戻される。

＜オゾン水注入処理＞
取水されたバラスト水中に溶解槽７１により溶解処理されたオゾン水を注入する処理フローを、図３に基づいて説明する。

取水ポンプ１により取水され、膜装置２を経て貯留タンク３に一旦貯留されたバラスト水は、移送ポンプ４の駆動により、所定圧力で主配管５中をバラストタンクに向けて移送される。このときの主配管５中を流れるバラスト水の流量は、流量計５ａによって検出され、その検出結果は制御装置８に入力される（Ｓ１０）。

制御装置８では、流量計５ａの検出結果から、主配管５中を流れるバラスト水中に混合させるのに必要十分なオゾン水の注入量を算出する（Ｓ１１）。

オゾン水の注入量が算出されたら、制御装置８は、算出された所定の注入量となるように開閉弁７５ａを開制御し、オゾン水注入ライン７５を介してオゾン水供給槽７２内のオゾン水を主配管５中のバラスト水に注入する（Ｓ１２）。

このオゾン水は、溶解槽７１内においてほぼ飽和レベルの濃度でオゾンガスが溶解処理されているため、主配管５中のバラスト水の流量に対する最適なオゾン水の注入量を設定してやるだけで、必要最小限の最適な気液比を実現することが可能となる。

また、主配管５を流れるバラスト水中の流量に応じて最適なオゾン水の注入量が設定されるため、主配管５中のバラスト水の流量が変動しても、最適な気液比を継続することができる。

しかも、主配管５中のバラスト水へのオゾンガスの添加混合は、主配管５中のバラスト水にオゾンガスを直接注入するのとは異なり、バラスト水とオゾン水との液液混合であるため、未溶解のオゾンガスがそのままバラストタンクまで到達することはなく、腐食等の問題もない。

＜オゾンガス濃度維持・継続処理＞
溶解槽７１中のオゾン水のオゾンガス濃度を維持・継続する処理フローについて、図４を用いて説明する。

オゾン水供給槽７２からオゾン水を主配管５中のバラスト水に注入することにより、溶解槽７１とオゾン水供給槽７２との間で循環しているオゾン水の水量が減少し、溶解槽７１の水位が低下すると、水位計７１ａにより設定水位からの低下が検出される（Ｓ２０）。

制御装置８は、溶解槽７１の水位低下が検出されると、開閉弁６ａを開き、設定水位となるように分岐ライン６から新たなバラスト水を溶解槽７１内に供給し（Ｓ２１）、設定水位となるまで監視する（Ｓ２２）。

溶解槽７１内のバラスト水の水位が水位計７１ａによって設定水位になったことが検出されると（Ｓ２２においてYes）、分岐ライン６の開閉弁６ａは閉じられる（Ｓ２３）。

溶解槽７１中に新たなバラスト水が供給されることにより、溶解槽７１とオゾン水供給槽７２との間で循環しているオゾン水中のオゾンガス濃度が変化（低下）するが、リサイクルライン７８を介して、溶解槽７１内の余剰の未溶解オゾンガスが気液混合装置７７からバラスト水中に添加混合されて再使用されることにより、ほぼ飽和レベルを継続する設定値が維持される。

リサイクルライン７８から供給される未溶解オゾンガスが十分な濃度であれば、オゾンガス供給ライン７３に設けられた濃度計７３ｂの検出結果は設定値を満足するが、未溶解オゾンガスがバラスト水中に添加混合されるにつれて、濃度計７３ｂの検出結果は設定値よりも低下する。

この間も制御装置８はオゾンガス供給ライン７３に設けられた濃度計７３ｂの検出結果を監視しており（Ｓ２４）、未溶解オゾンガスがバラスト水中に添加混合されることによりオゾンガス供給ライン７３中のオゾンガス濃度が低下すると（Ｓ２４においてYes）、制御装置８はオゾンガス供給ライン７３の開閉弁７３ａを開け、新たなオゾンガスを供給する（Ｓ２５）。

オゾンガス供給ライン７３から供給されるオゾンガスが気液混合装置７７からバラスト水中に添加混合され、溶解槽７１内のバラスト水中のオゾンガス濃度が濃度計７１ｂによって検出される。制御装置８は、オゾンガス濃度が槽内濃度でほぼ飽和レベルとなったか否か監視している（Ｓ２６）。

やがて濃度計７１ｂにより、槽内濃度がほぼ飽和レベルとなると（Ｓ２６においてYes）、制御装置８は開閉弁７３ａを閉じて、オゾンガスの供給を停止させる（Ｓ２７）。以後、上記ステップＳ２０からの処理を繰り返す。

この間、溶解槽７１内のバラスト水中に溶解しなかった余剰の未溶解オゾンガスは、溶解槽７１の上部に溜まるが、リサイクルライン７８を通ってオゾンガス供給ライン７３に戻される。

なお、以上の実施形態では、主配管５中を流れるバラスト水を分岐ライン６によりオゾン水生成装置７の溶解槽７１に供給するようにしたが、オゾン水生成装置７には主配管５中のバラスト水とは別途取水された水を供給するようにしてもよい。

本発明に係るバラスト水の処理システムの構成図 オゾン水生成処理を説明するフロー図 オゾン水注入処理を説明するフロー図 オゾンガス濃度継続処理を説明するフロー図

符号の説明

１：取水ポンプ
２：膜装置
３：貯留ポンプ
４：移送ポンプ
５：主配管
５ａ：流量計
６：分岐ライン
６ａ：開閉弁
７：オゾン水生成装置
７１：溶解槽
７１ａ：水位計
７１ｂ：濃度計
７２：オゾン水供給槽
７３：オゾンガス供給ライン
７３ａ：開閉弁
７３ｂ：濃度計
７４：オーバーフローライン
７５：オゾン水注入ライン
７５ａ：開閉弁
７５ｂ：移送ポンプ
７６：返送ライン
７７：気液混合装置
７８：リサイクルライン
８：制御装置

Claims (2)

1. オゾンガス供給ラインから供給されたオゾンガスを水中に添加し混合して溶解させる溶解槽を備え、該溶解槽で所定濃度のオゾン水を生成すると共に、水中に溶解しなかった余剰の未溶解オゾンガスを、前記溶解槽から前記オゾンガス供給ラインに返送して再使用させるリサイクルラインを有するオゾン水生成手段と、
   取水されたバラスト水をバラストタンクに移送する主配管と、
   前記主配管中のバラスト水の流量を計測する流量計測手段と、
   前記流量計測手段により計測された流量に応じて、前記主配管中に前記オゾン水生成手段により生成されたオゾン水を注入する注入手段と、
   前記溶解槽の水中に溶解されたオゾンガス濃度を検出する第１の濃度検出手段と、
   前記リサイクルラインにより返送されるオゾンガス濃度を検出する第２の濃度検出手段と、
   前記オゾンガス供給ラインを開閉する開閉弁と、
   前記第１の濃度検出手段及び前記第２の濃度検出手段の各検出結果に応じて、前記開閉弁を開閉制御することにより、前記オゾンガス供給ラインからのオゾンガスの供給又は非供給を制御する制御手段とを有し、
   前記リサイクルラインは、前記オゾンガス供給ラインにおける前記開閉弁の下流側に接続されており、
   前記制御手段は、前記第２の濃度検出手段の検出結果が設定値よりも低くなった場合に前記オゾンガス供給ラインからのオゾンガスの供給を行った後、前記第１の濃度検出手段の検出結果が設定値に達した場合に前記オゾンガス供給ラインからのオゾンガスの供給を停止するように制御することによって、前記オゾン水生成手段によって生成されるオゾン水のオゾンガス濃度を所定濃度に維持することを特徴とするバラスト水の処理システム。
2. 前記オゾン水生成手段は、前記溶解槽によって生成されたオゾン水を前記主配管中に供給するために貯留するオゾン水供給槽を備え、前記溶解槽と前記オゾン水供給槽との間でオゾン水を循環させる循環路を有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システム。