JP5238968B2 - 船舶 - Google Patents

Description

本発明はバラスト水処理システムに係り、特に船舶のバラスト水から水生生物を除去するバラスト水処理システムに関する。

鉱石や原油などを運搬する船舶にはバラストタンクが設けられ、このバラストタンクに海水や淡水などのバラスト水を貯留することによって船体の姿勢制御や復元性確保が行われる。バラスト水は、空船時にバラストタンク内に取水され、積荷の進行に応じてバラストタンクから排水されるため、取水地と異なる地域で排水される。したがって、バラスト水とともに水生生物が移動し、新たな環境に定着するおそれがあり、その場合には生態系を破壊したり、水産業等の経済活動に影響を与えたりすることが懸念される。また、バラスト水とともに移動した病原菌によって、人体の健康に直接影響を与えることも危惧される。

そこで、船舶のバラスト水管理に関する国際条約において、２００４年２月に「船舶のバラスト水及び沈殿物の規制及び管理のための国際条約」が採択され、バラスト水処理装置の搭載が義務付けられた。国際海事機構(International Maritime Organization :IMO)が定めたバラスト水管理基準は次のとおりである。
・最小サイズが５０μｍ以上の生物は１ｍ^３中に生きた生物数が１０個体未満。
・最小サイズが５０μｍ未満で１０μｍ以上の生物は１ｍｌ中に生きた生物数が１０個体未満。
・毒素酸生性コレラ(O-1,O-139)は１ｃｆｕ／１００μｍ未満。
・大腸菌は２５０ｃｆｕ／１００ｍｌ未満。
・腸球菌は１００ｃｆｕ／１００ｍｌ未満。

このような基準を満たすため、バラスト水を浄化する様々なバラスト水処理技術が提案されている。たとえば従来は、フィルタで粗濾過（物理処理）をした後、殺菌剤を添加する殺菌方式が主流となっており、特許文献１では、塩素系薬剤を添加することによってバラスト水を殺菌している。また、特許文献２は、過酸化水素によりバラスト水を殺菌し、特許文献３は、オゾンによりバラスト水を殺菌している。

近年では、殺菌方式に代わり、凝集分離方式も提案されている。たとえば、特許文献４では、バラスト水に薬剤と磁性粉を添加することにより、除去対象の水生生物を巻き込んで磁性フロックを形成し、この磁性フロックを磁石やフィルタを用いて回収することで、対象となる水生生物を分離除去している。
特開平４−３２２７８８号公報 特開平５−９１０号公報 特開２００６−２１２４９４号公報 特開２００５−２１８８８７号公報

ところで、バラスト水は世界中の港で取水される可能性があり、その水質は取水場所によって大きく異なる。たとえば水質汚染の進んだ水域では富栄養化によって、水中に存在するバクテリアやプランクトン等の水生生物が多くなっている。また、同じ水域でも、季節によって水生生物の量は大きく変化したり、昼夜の温度差によって対流等が発生し、短時間で水生生物の量が変化したりする場合がある。このため、ＩＭＯの定めたバラスト水管理基準を常時達成することは非常に困難であり、基準を無理に満たそうとした際に新たな弊害が発生するおそれもある。

たとえば、特許文献１〜３において基準を確実に達成するためには過剰な量の殺菌剤を注入する必要があり、過剰な薬液注入によってその薬効が残留し、バラストタンクの塗装に悪影響を与えたり、バラスト水の排水時にその水域の水生生物を殺してしまったりするおそれがある。

また、特許文献４において基準を確実に達成するためには、磁性フロック形成用の薬剤を過剰に添加する必要があり、この過剰な薬液注入によって磁性フロックの回収物の量が無駄に増加するおそれがあった。

本発明はこのような事情に鑑みて成されたもので、ＩＭＯが定めたバラスト水管理基準を常に達成することのできるバラスト水処理システムを提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、船舶はバラスト水を取水及び排水するポンプと、前記バラスト水から被除去物を除去する水処理装置と、前記水処理装置で処理されたバラスト水を貯留するバラストタンクと、前記ポンプと前記水処理装置との間に設けられたバルブと、前記水処理装置の入口部及び出口部における前記バラスト水の水質をモニタリングするモニタリング装置と、バラスト水取水時に、前記バラスト水の水質をモニタリングし、モニタリングの結果に基づいて前記バルブの開度を制御し、前記水処理装置の単位時間当たりの処理流量を調整し、バラスト水排水時に、前記バラスト水の水質をモニタリングし、モニタリングの結果に基づく当該水質が許容値を満足する場合、前記バラスト水を排出するように制御し、当該水質が前記許容値を満たさない場合、前記バラスト水を前記水処理装置で再処理後、前記バラスト水を排出するよう制御する制御装置と、を有することを特徴とする。
好ましくは、一端が前記バラストタンクと接続され、他の一端が前記ポンプの上流側に接続される循環ラインを備え、前記バラスト水が前記循環ラインを介して前記水処理装置に供給される。
好ましくは、前記バラストタンク内の前記バラスト水の水質をモニタリングするモニタリング装置を備え、前記制御装置は、前記バラストタンク内のバラスト水の水質をモニタリングし、モニタリングの結果に基づいて前記バラストタンク内のバラスト水を前記水処理装置に循環させて再処理、又は前記バラストタンク内のバラスト水排水時に前記水処理装置に送液して再処理して排水するよう制御する。
好ましくは、前記水処理装置は、物理除去装置又は殺菌装置を備えることを特徴とする。
好ましくは、前記殺菌装置は、次亜塩素酸ナトリウム、オゾン、二酸化塩素、過酢酸、過酸化水素、及びＵＶの少なくとも一つを利用する装置である。
好ましくは、前記水処理装置は、前記バラスト水に凝集剤を注入し、攪拌することによって前記被除去物を凝集させる凝集装置と、前記凝集装置で発生した凝集物を分離・除去する分離・除去装置と、を備えることを特徴とする。
好ましくは、前記分離・除去装置は、磁気分離とフィルタ分離とを組み合わせた構成であることを特徴とする。
好ましくは、前記モニタリング装置は、前記バラスト水の濁度、色度の少なくとも一方を測定してモニタリングすることを特徴とする。
好ましくは、前記モニタリング装置は、前記バラスト水を画像解析することによってモニタリングすることを特徴とする。
好ましくは、前記制御装置は、前記水処理装置の入口部における前記バラスト水の水質、前記水処理装置の出口部における前記バラスト水の水質、及び前記バラストタンク内の前記バラスト水の水質のいずれかのモニタリングの結果に基づいて、殺菌剤の注入量、又は凝集剤の注入量を制御する。

以下のバラスト水処理システムに関連する内容を含む。
船舶に搭載され、バラスト水から被除去物を除去する水処理装置と、該水処理装置で処理されたバラスト水を貯留するバラストタンクと、を備えたバラスト水処理システムにおいて、前記バラスト水の水質をモニタリングするモニタリング装置と、前記モニタリング装置のモニタリング結果に基づいて前記水処理装置の運転条件をコントロールする制御装置と、を備え、前記モニタリング装置は、前記水処理装置の入口部における前記バラスト水の水質、前記水処理装置の出口部における前記バラスト水の水質、及び前記バラストタンク内の前記バラスト水の水質、のうち少なくとも１以上をモニタリングし、前記制御装置は、前記モニタリングした前記バラスト水の水質に基づいて、前記水処理装置の運転状況、又は前記バラストタンク内のバラスト水の前記水処理装置への循環及び当該循環したバラスト水の前記水処理装置における再処理をコントロールすることを特徴とする。
本発明は、バラスト水の水質をモニタリングし、その結果に基づいて水処理装置の運転条件をコントロールするようにしたので、取水条件によってバラスト水の水質が大きく異なる場合であっても、バラスト水を常に一定の水質に処理することができる。

また、本発明によれば、バラスト水の水質に応じて水処理を行うので、水処理に使用される薬液の過剰注入や注入不足を防止することができる。たとえば、水処理装置として殺菌方式を用いた場合には、殺菌剤の過剰注入や注入不足を防止することができ、殺菌剤がバラストタンクの塗装や環境に負荷を与えることを防止することができる。
更に、水処理装置の入口部でのバラスト水の水質をモニタリングすることによって、取水時のバラスト水の水質変動に応じた水処理を行うことができる。また、水処理装置の出口部でのバラスト水の水質をモニタリングすることによって、水処理装置の性能変化（性能劣化等）に対応することができる。さらに、タンク内でのバラスト水の水質をモニタリングすることによって、タンク内で水質が劣化した場合に対応することができる。

バラスト水処理システムにおいて、前記モニタリング装置は、前記水処理装置の入口部における水質、及び前記水処理装置の出口部における水質をモニタリングし、前記制御装置は、前記モニタリングした前記水処理装置の入口部における水質と前記水処理装置の出口部における水質とを比較し、当該比較結果に基づいて前記水処理装置の運転状況をコントロールすることを特徴とする。

バラスト水処理システムにおいて、前記バラストタンク内のバラスト水、又は、該バラストタンクから外部に排出されるバラスト水を前記水処理装置に循環させるラインをさらに備え、前記モニタリング装置は前記バラストタンク内の水質をモニタリングし、前記制御装置は、前記モニタリングした前記バラストタンク内の水質と許容値とを比較し、前記モニタリングした前記バラストタンク内の水質が前記許容値よりも低下した場合は前記バラストタンク内のバラスト水を前記ラインを介して前記水処理装置に循環させて前記水処理装置で再処理されるようコントロールすることを特徴とする。

本発明によれば、バラスト水を再処理することが可能であり、たとえば取水時のバラスト水に多量の被除去物が含まれる場合や、水処理で被除去物を充分に除去できなかった場合、さらにはタンク内で被除去物が増殖した場合にバラスト水を再処理する。これにより、基準を確実に満たした状態でバラスト水を排水することができる。なお、バラスト水の再処理は、船舶の航行中やバラスト水の排水時に行うことが好ましい。

バラスト水処理システムにおいて、前記モニタリング装置は、前記水処理装置の出口部における水質及び前記バラストタンク内の水質をモニタリングし、前記制御装置は、前記モニタリングした前記バラストタンク内の水質と前記水処理装置の出口部における水質とが略同じになったら前記バラストタンク内のバラスト水の前記水処理装置への循環及び前記水処理装置での再処理を中止するようコントロールすることを特徴とする。

バラスト水処理システムにおいて、前記モニタリング装置は前記バラストタンク内の水質をモニタリングし、前記制御装置は、前記バラスト水を排水する際に、前記モニタリングした前記バラストタンク内のバラスト水の水質が許容値を満足する場合は前記バラスト水を前記循環及び再処理なしに排水し、前記水質が前記許容値を満足しない場合は前記バラスト水を前記ラインを介して前記水処理装置に循環させて前記水処理装置で再処理されるようコントロールすることを特徴とする。

バラスト水処理システムにおいて、前記モニタリング装置は、サンプリング管を介して前記バラスト水を自動的に取り込んで前記水質をモニタリングすることを特徴とする。

バラスト水処理システムにおいて、前記水処理装置は、大型の水生生物や浮遊物質を物理的に除去して前記バラストタンク内にマッドの堆積を防止する物理除去装置を備えることを特徴とする。

バラスト水処理システムにおいて、前記水処理装置は、殺菌剤を用いて小型の水生生物を死滅させる殺菌装置をさらに備えることを特徴とする。

バラスト水処理システムにおいて、前記水処理装置は、前記バラスト水に凝集剤を注入し、攪拌することによって前記被除去物を凝集させる凝集装置と、前記凝集装置で発生した凝集物を分離・除去する分離・除去装置と、を備えることを特徴とする。

本発明は、バラスト水の被除去物を凝集させて分離・除去する凝集分離方式であり、殺菌方式のように殺菌剤を注入する必要がなく、バラストタンクの塗装や環境に対する負荷を無くすことができる。なお、分離・除去装置は、重力沈降、加圧浮上、磁気分離、フィルタ分離などを用いることができる。
バラスト水処理システムにおいて、前記制御装置は、前記モニタリング装置のモニタリング結果に基づいて前記凝集装置を制御し、前記凝集剤の注入量を調節することを特徴とする。
本発明によれば、バラスト水の水質に応じて凝集剤の注入量を制御するので、凝集剤を過不足なく注入することができる。したがって、凝集剤の過剰注入によって凝集剤が残留することを防止でき、バラスト水の排出時における環境負荷を最小限に抑制することができる。
バラスト水処理システムにおいて、前記分離・除去装置は、磁気分離とフィルタ分離とを組み合わせた構成であることを特徴とする。
本発明によれば、磁気分離とフィルタ分離とを組み合わせるようにしたので、凝集物の分離・回収を高速且つ高精度で行うことができる。なお、本発明では、凝集前のバラスト水に磁性粉を混入させることが好ましい。また、磁気分離は永久磁石、超伝導磁石などの磁石を用いて行うことが好ましく、フィルタ分離は１０〜５０μｍの金属性又は樹脂性のフィルタを用いることが好ましい。
バラスト水処理システムにおいて、前記モニタリング装置は、前記バラスト水の濁度、色度の少なくとも一方を測定してモニタリングすることを特徴とする。
本発明によれば、濁度又は色度の少なくとも一方を測定してモニタリングするようにしたので、バラスト水中の水生生物濃度を間接的に概算することができる。また、濁度計、色度計は多くの汎用装置が開発されており、水質のモニタリングを確実に且つ低コストで行うことができる。
バラスト水処理システムにおいて、前記モニタリング装置は、前記バラスト水を画像解析することによってモニタリングすることを特徴とする。
本発明によれば、バラスト水を画像解析することによってバラスト水の水質をモニタリングするので、バラスト水中の水生生物濃度を直接的に求めることができる。
バラスト水処理システムにおいて、前記制御装置は、前記水処理装置が単位時間に処理する処理量をコントロールすることを特徴とする。
本発明によれば、単位時間あたりの処理量、すなわち、水処理装置での滞留時間を制御するようにしたので、バラスト水中の被除去物が多い場合であっても、被除去物を効率よく除去することができる。たとえば、殺菌方式の水処理装置を用いた場合、単位時間あたりの処理量を制御することによって殺菌剤との接触時間を制御することができる。したがって、赤潮等で高濃度の生物が流入した場合であっても、殺菌処理を効率よく行うことができる。また、凝集分離方式の水処理装置を用いた場合は、単位時間あたりの処理量を制御することによって凝集装置での滞留時間をコントロールすることができる。したがって、赤潮等で高濃度の生物が流入した場合であっても、水生生物の凝集処理を確実に行うことができる。

本発明によれば、バラスト水の水質をモニタリングし、その結果に基づいて水処理装置の運転条件をコントロールするので、取水条件によって大きく異なるバラスト水を所望の水質に処理することができる。したがって、バラスト水の排水基準を確実に満たすことができ、バラスト水の排水による生態系の破壊を防止することができる。

以下添付図面に従って本発明に係るバラスト水処理システムの好ましい実施形態について説明する。

図１は本発明に係るバラスト水処理システムの第１の実施形態の構成を模式的に示している。同図に示すバラスト水処理システム１０は船舶１２内に搭載され、主として水処理装置１４、バラストタンク１６、モニタリング装置１８、制御装置２０で構成される。

水処理装置１４は「殺菌方式」の一例であり、物理除去装置２２、殺菌装置２４の装置群で構成される。

物理除去装置２２は、大型の水生生物や富裕物質等を物理的に除去するものであり、たとえばフィルタ、サイクロン、キャビテーション等を利用した装置が単独または複数組み合わせて使用される。物理除去装置２２には、原水配管２６が接続されており、原水配管２６にはポンプ２８及びバルブ３０が配設される。ポンプ２８を駆動することによって、原水配管２６に海水又は淡水が吸引され、物理除去装置２２に送液される。ポンプ２８及びバルブ３０は制御装置２０に接続されており、制御装置２０によってポンプ２８の回転数やバルブ３０の開度が制御される。なお、後段の殺菌装置２４の設計次第では、物理除去装置２２を設置しない態様も可能である。また、ポンプ２８を用いる代わりに、水位差を利用して海水または淡水を送液するようにしてもよい。

物理除去装置２２は、処理水配管３２を介してバラストタンク１６に接続され、処理水配管３２の途中に殺菌装置２４が設けられる。殺菌装置２４は、小型の水生生物を死滅させる装置であり、たとえば次亜塩素酸ナトリウム、オゾン、二酸化塩素、過酢酸、過酸化水素、ＵＶ等を用いた装置が単独または複数組み合わせて使用される。殺菌装置２４の具体例としては、殺菌剤を貯留する薬剤貯留槽（不図示）と、その殺菌剤を処理水配管に注入する注入装置（不図示）で構成される。また、殺菌剤等を発生させる発生装置（不図示）を含む態様も可能である。

物理除去装置２２及び殺菌装置２４で水生生物が除去された処理水は、バラストタンク１６に送液されて貯留される。なお、バラストタンク１６内のバラスト水を外部に排水する排水手段としては、たとえば、原水配管２６とポンプ２８を利用して排水する態様や、バラストタンク１６に新たな排水配管（不図示）を接続して排水する態様が可能である。

原水配管２６（すなわち水処理装置１４の入口部）、処理水配管３２（すなわち水処理装置１４の出口部）、バラストタンク１６にはそれぞれ、サンプリング管３４、３６、３８が接続され、各サンプリング管３４、３６、３８がモニタリング装置１８に接続される。モニタリング装置１８は、サンプリング管３４、３６、３８を介して引き込んだバラスト水を自動的にサンプリングし、その水質を調査する。水質の調査方法は特に限定するものではないが、たとえば撮影によってバラスト水の画像データを所得し、その画像データを画像解析することによって水生生物濃度を直接測定する方法がある。また、水中の濁度を測定する濁度計や、水中の色度を測定する色度計を用いて水質を間接的に求めるようにしてもよい。

モニタリング装置１８は、制御装置２０に接続されており、モニタリング結果のデータが制御装置２０に送信される。制御装置２０はポンプ２８、バルブ３０、物理除去装置２２、殺菌装置２４に接続され、モニタリング結果に基づいて、物理除去装置２２や殺菌装置２４の運転条件、ポンプ２８の回転数、バルブ３０の開度が調節される。これにより、水生生物の処理量や単位時間当たりの処理流量など、水処理装置１４の運転条件をコントロールすることができる。

次に上記の如く構成されたバラスト水処理システム１０の作用について説明する。

本実施の形態では、原水配管２６のバラスト水、処理水配管３２のバラスト水、バラストタンク１６のバラスト水をサンプリングしている。すなわち、取水時のバラスト水の水質、水処理装置１４で処理した直後のバラスト水の水質、バラストタンク１６内に貯留されたバラスト水の水質をモニタリングしている。そして、制御装置２０は、その水質に応じて水処理装置１４の運転条件をコントロールし、バラストの処理を行っている。

たとえば、原水配管２６のバラスト水（すなわち取水時のバラスト水）の水質が低下し、水生生物濃度が大きくなった場合には、殺菌装置２４の殺菌剤の投入量を増やしたり、ポンプ２８やバルブ３０によって処理流量を減少させたりすることによって、水処理装置１４の処理能力を増加させる。反対に、取水時のバラスト水の水質が向上し、水生生物濃度が小さくなった場合には、殺菌装置２４の殺菌剤の投入量を減らしたり、ポンプ２８やバルブ３０によって処理流量を増加させたりし、水処理装置１４の処理能力を低下させる。これにより、バラスト水の原水の水質変動に対応することができ、処理後のバラスト水の水質を安定させることができる。また、バラスト水の原水の水質に応じて水処理装置１４の運転条件をコントロールすることによって、殺菌装置２４から殺菌剤が過剰注入されることを防止でき、余剰の殺菌剤がバラスト水の排水時にその地域の生態系に悪影響を及ぼすことを防止できる。

同様に、処理水配管３２のバラスト水（すなわち、処理直後のバラスト水）の水質が変動した場合にも対応することができる。すなわち、水生生物濃度が大きくなった場合には、殺菌装置２４の殺菌剤の投入量を増やしたり、ポンプ２８やバルブ３０によって処理流量を減少させたりすることによって、水処理装置１４の処理能力を増加させる。反対に、水生生物濃度が小さくなった場合には、殺菌装置２４の殺菌剤の投入量を減らしたり、ポンプ２８やバルブ３０によって処理流量を増加させたりし、水処理装置１４の処理能力を低下させる。これにより、水処理装置１４をフィードバック制御することができ、処理後のバラスト水の水質を安定させることができる。なお、原水配管２６のバラスト水の水質と、処理水配管３２のバラスト水の水質とを比較することによって、バラスト水の原水の水質変動に、より迅速且つ正確に対応することができ、処理後のバラスト水の水質をさらに安定させることができる。

本実施の形態では、バラストタンク１６内のバラスト水の水質もモニタリングしており、バラストタンク内のバラスト水の水質を監視することができる。なお、バラストタンク内での水質が低下した場合には、後述のようにバラストタンク内のバラスト水を水処理装置１４に循環させて再処理する方法や、バラストタンク内のバラスト水を排水する際に水処理装置１４に送液して再処理して排水する方法、さらには、バラストタンクに殺菌装置２４を接続してバラストタンク内を殺菌する方法等によって対応すると良い。

このように本実施の形態によれば、バラスト水の水質をモニタリングし、その結果に基づいて水処理装置１４の運転条件をコントロールするようにしたので、取水条件によってバラスト水の水質が大きく異なる場合であっても、バラスト水を常に一定の水質にすることができる。

また、本実施の形態によれば、バラスト水の水質に応じて水処理を行うので、水生生物濃度に応じた適切な量の薬液を注入することができる。ここで、水生生物濃度と各殺菌剤との関係を図７の表に示す。本実施の形態では、このような関係に基づいた適切な量の薬液を注入することができ、薬液の過剰注入や注入不足を防止することができる。したがって、薬液の残留によってバラストタンク１６の塗装や排水領域での生態系に負荷を与えることを防止することができる。

なお、上述した実施形態は、バラスト水の水質を三カ所（原水配管２６、処理水配管３２、バラストタンク１６）でモニタリングしたが、モニタリングする位置及び個数はこれに限定するものではなく、たとえば上記のうちの一カ所又は二カ所でバラスト水の水質をサンプリングしてもよい。

図２は、図１のバラスト水処理システムにおいて、バラストタンク１６内のバラスト水を再処理する機能を持たせたシステムの模式図である。同図に示すバラスト水処理システム４０は、バラストタンク１６に循環ライン４２が接続され、この循環ライン４２の先端が原水配管２６に接続される。循環ライン４２には、不図示のポンプとバルブが設けられており、このポンプとバルブは制御装置２０によって制御される。なお、循環ライン４２の先端をポンプ２８の上流側（図２の左側）の配管に接続することによって、取水時と循環時でポンプ２８及びバルブ３０を兼用してもよい。

上記の如く構成されたバラスト水処理システム４０では、バラストタンク１６内のバラスト水の水質をモニタリングし、そのモニタリング結果に基づいて水処理装置１４の運転条件をコントロールする。たとえば、バラストタンク１６内のバラスト水の水質が低下した場合、バラストタンク１６内のバラスト水を循環ライン４２によって水処理装置１４に循環させ、バラスト水の再処理を行う。そして、バラストタンク１６内のバラスト水の水質に応じて水処理装置１４の運転条件をコントロールし、水質が許容値以下になるまでバラスト水の再処理を行う。これにより、バラストタンク１６内のバラスト水の水質を向上させ、許容値以下に保つことができる。

このように本実施の形態では、バラストタンク１６内のバラスト水を循環させて浄化することができ、たとえば、船舶の航行中にバラスト水の浄化を行うことができる。

なお、上述した実施形態では、バラストタンク１６内のバラスト水を物理除去装置２２の前段に戻すようにしたが、図２の二点鎖線の循環ライン４４で示すように殺菌装置２４による殺菌位置の前段に戻すようにしてもよい。この場合、殺菌処理のみの再処理を行うことができる。

また、上述した実施形態では、バラストタンク１６内のバラスト水の水質をモニタリングし、その結果に応じてバラスト水の再処理をコントロールするようにしたが、バラストタンク１６内のバラスト水の水質と処理直後のバラスト水の水質とを比較し、その比較結果に応じて再処理時の運転条件をコントロールするようにしてもよい。たとえば、処理直後のバラスト水の水質とバラストタンク１６内のバラスト水の水質とが同じになった際に、バラスト水の再処理を停止するようにしてもよい。

図３は、図１のバラスト水処理システム１０において、排水を行う際のフローを示す模式図である。なお、同図に示す排水フローは、図１の水処理装置１４、ポンプ２８、バルブ３０を用いて排水を行う例であるが、排水方法はこれに限定するものではなく、取水時とは別の水処理装置、ポンプ、バルブを設けて排水するようにしてもよい。

図３に示すバラスト水処理システム１０は、バルブ３０を開き、ポンプ２８を駆動することによって、バラストタンク１６内のバラスト水が水処理装置１４を通って外部に排水される。制御装置２０は、バラストタンク１６内のバラスト水の水質のモニタリング結果に応じて、水処理装置１４をコントロールする。たとえば、バラストタンク１６内のバラスト水の水質（水生生物濃度）が許容値を超えている場合に、水処理装置１４を駆動してバラスト水の再処理を開始するとともに、バラスト水の水質に応じて水処理装置１４の運転条件（殺菌剤の注入量などの処理量や単位時間あたりの処理流量）をコントロールする。これにより、排出されるバラスト水の水質が向上し、許容値以下に制御されて排水される。

このように本実施の形態によれば、水処理装置１４がバラスト水の排出ライン上に配置されるように構成したので、排出時にバラスト水の再処理を行うことができる。したがって、航行中にバラストタンク１６内のバラスト水の水質が低下した場合にも、排出時のバラスト水を再処理することによって、バラスト水の排出基準を満たすことができる。

なお、上述した実施形態では、排水時のバラスト水が物理除去装置２２にも流れるようにしたが、図３に示すように、物理除去装置２２のバイパスライン４６を設け、物理除去装置２２を通らずに排水するようにしてもよい。

図４は第２の実施形態のバラスト水処理システムの構成を模式的に示している。なお、図１に示した第１の実施形態のバラスト水処理システム１０と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付してその説明を省略する。

図４示すように第２の実施形態のバラスト水処理システム５０は、図１に示した第１の実施形態のバラスト水処理システム１０と比較して、凝集分離方式の水処理装置５２を用いた点で異なっている。凝集分離方式の水処理装置５２はバラスト水中の被除去物（水生生物）を凝集させて分離除去するものであり、図４に示すように薬剤添加部５４、凝集部５６、分離部５８で構成される。

薬剤添加部５４は、バラスト水中の被除去物（水生生物）を凝集させるのに必要な薬剤をバラスト水に添加するものであり、本実施の形態では磁性粉添加装置６０、無機凝集剤添加装置６２、高分子凝集剤添加装置６４を備える。磁性粉添加装置６０は、凝集部５６の急速攪拌槽６６に送液されるバラスト水に磁性粉を添加するように構成されており、磁性粉としては例えば四三酸化鉄を好ましく用いることができる。無機凝集剤添加装置６２は、凝集部５６の急速攪拌槽６６に送液されるバラスト水に無機凝集剤を添加するように構成されており、無機凝集剤としてはポリ塩化アルミニウム、塩化鉄、硫酸第二鉄等を好ましく用いることができる。高分子凝集剤添加装置６４は、凝集部５６の急速攪拌槽６６から緩速攪拌槽６８に送液されるバラスト水に高分子凝集剤を添加するように構成されており、高分子凝集剤としてはアニオン系やノニオン系等を好ましく用いることができる。なお、添加される薬剤の種類は上述した実施形態に限定されるものではなく、たとえば、後段の分離部５８で磁気分離装置７２を用いない場合には磁性粉添加装置６０がない態様も可能である。

凝集部５６は、原水配管２６からバラスト水が送液される急速攪拌槽６６と、急速攪拌槽６６に配管７０で接続された緩速攪拌槽６８とを備える。急速攪拌槽６６は、不図示の攪拌羽根を高速で回転させることによって、バラスト水、磁性粉、凝集剤を急速攪拌するように構成される。急速攪拌槽６６内の攪拌羽根は、その先端部における回転周速が１〜２ｍ／秒程度であることが好ましく、このような急速攪拌槽６６を用いることによって、磁性粉、バラスト水中の固形浮遊粒子、バクテリア、プランクトン等が取り込まれた数十μｍ程度の大きさの微小な磁性フロックが形成される。磁性フロックを含有するバラスト水は、配管７０を介して緩速攪拌槽６８に送水される。

緩速攪拌槽６８は、不図示の攪拌羽根を低速で回転させることによって、磁性フロックを含有するバラスト水と高分子凝集剤とを緩やかに攪拌するように構成される。緩速攪拌槽６８内の攪拌羽根は、急速攪拌槽６６内の攪拌羽根よりも遅い回転周速に制御される。このような緩速攪拌槽６８を用いることによって、磁性フロックを成長させることができ、磁性数百μｍ〜数ｍｍ程度の大きな磁性フロックが形成される。成長した磁性フロックを含有するバラスト水は、分離部５８に送液される。なお、本実施の形態では、急速攪拌槽６６と緩速攪拌槽６８とで凝集部５６を構成したが、凝集部５６の構成はこれに限定するものではなく、たとえば攪拌方法の異なる数種類の攪拌槽を設けるなど様々な態様が可能である。

分離部５８は、磁気分離装置７２とフィルタ分離装置７４を備える。磁気分離装置７２は、バラスト水中の磁性フロックを磁力によって吸着分離するものであり、この磁気分離装置７２によって、原水中の磁性フロックの約９９％以上が分離除去される。磁気分離装置７２で処理された処理水は、フィルタ分離装置７４に送水される。フィルタ分離装置７４は、たとえば孔径１０〜５０μｍのフィルタを有する回転ドラムフィルタ（不図示）が用いられ、回転ドラムフィルタの内側にバラスト水を供給することによって、バラスト水が内側から外側に送液されて濾過され、凝集では除去できない小魚や小エビなどが除去される。これにより、バラスト水中のゴミ、固形浮遊粒子、バクテリア、プランクトン等の汚濁物質を除去することができ、バラスト水を浄化することができる。浄化されたバラスト水は、処理水配管３２によってバラストタンク１６に送液されて貯留される。なお、分離部５８の構成は上述した形態に限定されるものではなく、フィルタ分離装置７４のない形態や、磁気分離装置７２の代わりに沈降分離、加圧浮上分離などの分離装置を用いた形態など様々な形態が可能である。

上述した第２の実施形態のバラスト水処理システム５０は第１の実施形態と同様に、原水配管２６、処理水配管３２、バラストタンク１６にそれぞれサンプリング管３４、３６、３８が接続されており、各サンプリング管３４、３６、３８がモニタリング装置１８に接続される。モニタリング装置１８は、サンプリング管３４、３６、３８を介して引き込んだバラスト水を自動的にサンプリングし、その水質を調査する。水質の調査方法は特に限定するものではないが、たとえば撮影によってバラスト水の画像データを所得し、その画像データを画像解析することによって水生生物濃度を直接測定する方法がある。また、水中の濁度を測定する濁度計や、水中の色度を測定する色度計を用いて水質を間接的に求めるようにしてもよい。

モニタリング装置１８は、制御装置２０に接続されており、モニタリング結果のデータが制御装置２０に送信される。制御装置２０はポンプ２８、バルブ３０、薬剤添加部５４、凝集部５６に接続されており、モニタリング結果に基づいて、薬剤添加部５４や凝集部５６の運転条件、ポンプ２８の回転数、バルブ３０の開度が調節される。これにより、水生生物の処理量や単位時間当たりの処理流量など、水処理装置５２の運転条件をコントロールすることができる。

上記の如く構成された第２の実施形態によれば、バラスト水の水質をモニタリングし、その結果に基づいて水処理装置５２の運転条件をコントロールするようにしたので、取水条件によってバラスト水の水質が大きく異なる場合であっても、バラスト水を常に一定の水質にすることができる。

たとえば、原水配管２６のバラスト水の水質が低下し、水生生物濃度が大きくなった場合には、薬剤添加部５４の薬剤投入量を増やしたり、凝集部５６での攪拌効果を大きくして凝集量を増やしたり、ポンプ２８やバルブ３０によって処理流量を減少させたりすることによって、水処理装置５２の処理能力を増加させる。反対に、取水時のバラスト水の水質が向上し、水生生物濃度が小さくなった場合には、薬剤添加部５４の薬剤投入量を減らしたり、凝集部５６での攪拌効果を小さくして凝集量を減少させたり、ポンプ２８やバルブ３０によって処理流量を増加させたりし、水処理装置５２の処理能力を低下させる。これにより、バラスト水の原水の水質変動に対応することができ、処理後のバラスト水の水質を安定させることができる。また、バラスト水の原水の水質に応じて水処理装置５２の運転条件をコントロールすることによって、薬剤添加部５４の薬剤が過剰に添加されることを防止でき、バラスト水の排水時にその地域の生態系に悪影響を及ぼすことを防止できる。

同様に、処理水配管３２のバラスト水（すなわち、処理直後のバラスト水）の水質が変動した場合にも対応することができる。すなわち、水生生物濃度が大きくなった場合には、上記と同様に水処理装置５２の処理能力を増加させ、水生生物濃度が小さくなった場合には水処理装置５２の処理能力を低下させる。これにより、水処理装置５２をフィードバック制御することができ、処理後のバラスト水の水質を安定させることができる。なお、原水配管２６のバラスト水の水質と、処理水配管３２のバラスト水の水質とを比較することによって、バラスト水の原水の水質変動に、より迅速且つ正確に対応することができ、処理後のバラスト水の水質をさらに安定させることができる。

本実施の形態では、バラストタンク１６内のバラスト水の水質もモニタリングしており、バラストタンク１６内のバラスト水の水質を監視することができる。なお、バラストタンク１６内での水質が低下した場合には、後述のようにバラストタンク１６内のバラスト水を水処理装置５２に循環させて再処理する方法や、バラストタンク１６内のバラスト水を排水する際に水処理装置５２に送液して再処理して排水する方法等によって対応すると良い。

上述したように、第２の実施形態では、バラスト水の水質に応じて水処理装置５２の運転条件をコントロールするので、水生生物濃度に応じて適切な量の凝集剤を添加することができる。ここで、バラスト水の濁度と凝集剤の添加量の関係を図８に示す。本実施の形態によれば、このような関係に基づいた適切な量の凝集剤を添加することができる。

また、第２の実施形態は、凝集分離方式の水処理装置５２を用いているので、殺菌剤を用いた場合のような生態系への悪影響を防止することができる。また、凝集分離方式の水処理装置５２を用いた場合には、バラストタンク１６内にマッド（泥、生物の死骸等）が堆積しないので、マッド内での水生生物の増加を防止することができる。よって、バラストタンク１６内のバラスト水の水質が低下することを抑制することができる。

なお、上述した実施形態は、バラスト水の水質を三カ所（原水配管２６、処理水配管３２、バラストタンク１６）でモニタリングしたが、モニタリングする位置及び個数はこれに限定するものではなく、上記のうちの一カ所又は二カ所でバラスト水の水質をサンプリングしてもよい。

図５は、図４のバラスト水処理システムにおいて、バラストタンク１６内のバラスト水を再処理する機能を持たせたシステムの模式図である。同図に示すバラスト水処理システム８０は、バラストタンク１６に循環ライン８２が接続され、この循環ライン８２の先端が原水配管２６に接続される。循環ライン８２には、不図示のポンプとバルブが設けられており、このポンプとバルブは制御装置２０によって制御される。なお、循環ライン８２の先端をポンプ２８の上流側（図５の左側）に接続することによって、取水時と循環時でポンプ２８及びバルブ３０を兼用してもよい。

上記の如く構成されたバラスト水処理システム８０では、バラストタンク１６内のバラスト水の水質をモニタリングし、そのモニタリング結果に基づいて水処理装置５２の運転条件をコントロールする。たとえば、バラストタンク１６内のバラスト水の水質が低下した場合、バラストタンク１６内のバラスト水を循環ライン８２によって水処理装置５２に循環させ、バラスト水の再処理を開始する。そして、バラストタンク１６内のバラスト水の水質に応じて水処理装置５２の運転条件をコントロールし、水質が許容値以下になるまでバラスト水の再処理を行う。これにより、バラストタンク１６内のバラスト水の水質が向上し、許容値以下に制御される。

このように本実施の形態では、バラストタンク１６内のバラスト水を循環させて浄化することができ、たとえば、船舶の航行中にバラスト水の浄化を行うことができる。

なお、上述した実施形態では、バラストタンク１６内のバラスト水の水質をモニタリングし、その結果に応じてバラスト水の再処理をコントロールするようにしたが、処理直後のバラスト水の水質とバラストタンク１６内のバラスト水の水質とを比較し、その比較結果に応じて再処理時の運転条件をコントロールするようにしてもよい。たとえば、処理直後のバラスト水の水質とバラストタンク１６内のバラスト水の水質とが同じになった際に、バラスト水の再処理を停止するようにしてもよい。

図６は、図４のバラスト水処理システム５０において、排水を行う際のフローを示す模式図である。なお、同図に示す排水フローは、図４の水処理装置５２、ポンプ２８、バルブ３０を用いて排水を行う例であるが、排水方法はこれに限定するものではなく、取水時とは別の水処理装置、ポンプ、バルブを設けて排水するようにしてもよい。

図６に示すバラスト水処理システム５０は、バルブ３０を開き、ポンプ２８を駆動することによって、バラストタンク１６内のバラスト水が水処理装置５２を通って外部に排水される。制御装置２０は、バラストタンク１６内のバラスト水の水質のモニタリング結果に応じて、水処理装置５２をコントロールする。たとえば、バラストタンク１６内のバラスト水の水質（水生生物濃度）が許容値を超えている場合に、水処理装置５２を駆動してバラスト水の再処理を開始するとともに、バラスト水の水質に応じて水処理装置５２の運転条件（凝集剤の注入量などの処理量や単位時間あたりのバラスト水の処理流量）をコントロールする。これにより、排出されるバラスト水の水質が向上するので、許容値以下に制御されたバラスト水を排水することができる。

このように本実施の形態によれば、水処理装置５２をバラスト水の排出ライン上に組み込んだので、排出時にバラスト水を再処理して水質を向上させることができる。したがって、航行中にバラストタンク１６内のバラスト水の水質が低下した場合にも、排出時にバラスト水を再処理することによって、バラスト水の排出基準を満たすことができる。

本発明に係るバラスト水処理システムの第１の実施形態を示す図 図１と異なるバラスト水処理システムを示す図 図１のバラスト水処理システムで排水フローを示す図 本発明に係るバラスト水処理システムの第２の実施形態を示す図 図４と異なるバラスト水処理システムを示す図 図４のバラスト水処理システムで排水フローを示す図 バラスト水の水生生物濃度と薬液濃度との関係を示す図 バラスト水の濁度と凝集剤の添加量の関係を示す図

符号の説明

１０…バラスト水処理システム、１２…船舶、１４…水処理装置、１６…バラストタンク、１８…サンプリング装置、２０…制御装置、２２…物理除去装置、２４…殺菌装置、２６…原水配管、２８…ポンプ、３０…バルブ、３２…処理水配管、３４〜３８…サンプリング管、４０…バラスト水処理システム、４２…循環ライン、４４…循環ライン、４６…バイパスライン、５０…バラスト水処理システム、５２…水処理装置、５４…薬剤添加部、５６…凝集部、５８…分離部、６０…磁性粉添加装置、６２…無機凝集剤添加装置、６４…高分子凝集剤添加装置、６６…急速攪拌槽、６８…緩速攪拌槽、７０…配管、７２…磁気分離装置、７４…フィルタ分離装置、８０…バラスト水処理システム、８２…循環ライン

Claims (10)

1. バラスト水を取水及び排水するポンプと、
   前記バラスト水から被除去物を除去する水処理装置と、
   前記水処理装置で処理されたバラスト水を貯留するバラストタンクと、
   前記ポンプと前記水処理装置との間に設けられたバルブと、
   前記水処理装置の入口部及び出口部における前記バラスト水の水質をモニタリングするモニタリング装置と、
   バラスト水取水時に、前記バラスト水の水質をモニタリングし、
   モニタリングの結果に基づいて前記バルブの開度を制御し、前記水処理装置の単位時間当たりの処理流量を調整し、
   バラスト水排水時に、前記バラスト水の水質をモニタリングし、
   モニタリングの結果に基づく当該水質が許容値を満足する場合、前記バラスト水を排出するように制御し、
   当該水質が前記許容値を満たさない場合、前記バラスト水を前記水処理装置で再処理後、前記バラスト水を排出するよう制御する制御装置と、
   を有することを特徴とする船舶。
2. 一端が前記バラストタンクと接続され、他の一端が前記ポンプの上流側に接続される循環ラインを備え、前記バラスト水が前記循環ラインを介して前記水処理装置に供給される請求項１記載の船舶。
3. 前記バラストタンク内の前記バラスト水の水質をモニタリングするモニタリング装置を備え、
   前記制御装置は、前記バラストタンク内のバラスト水の水質をモニタリングし、モニタリングの結果に基づいて前記バラストタンク内のバラスト水を前記水処理装置に循環させて再処理、又は前記バラストタンク内のバラスト水排水時に前記水処理装置に送液して再処理して排水するよう制御する請求項１又は２に記載の船舶。
4. 前記水処理装置は、物理除去装置又は殺菌装置を備えることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一つに記載の船舶。
5. 前記殺菌装置は、次亜塩素酸ナトリウム、オゾン、二酸化塩素、過酢酸、過酸化水素、及びＵＶの少なくとも一つを利用する装置である請求項４に記載の船舶。
6. 前記水処理装置は、
   前記バラスト水に凝集剤を注入し、攪拌することによって前記被除去物を凝集させる凝集装置と、
   前記凝集装置で発生した凝集物を分離・除去する分離・除去装置と、
   を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の船舶。
7. 前記分離・除去装置は、磁気分離とフィルタ分離とを組み合わせた構成であることを特徴とする請求項６に記載の船舶。
8. 前記モニタリング装置は、前記バラスト水の濁度、色度の少なくとも一方を測定してモニタリングすることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の船舶。
9. 前記モニタリング装置は、前記バラスト水を画像解析することによってモニタリングすることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の船舶。
10. 前記制御装置は、前記水処理装置の入口部における前記バラスト水の水質、前記水処理装置の出口部における前記バラスト水の水質、及び前記バラストタンク内の前記バラスト水の水質のいずれかのモニタリングの結果に基づいて、殺菌剤の注入量、又は凝集剤の注入量を制御する請求項１〜９のいずれか一つに記載の船舶。

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