JP5346009B2 - 現場バラスト水処理システムおよび方法 - Google Patents

Description

この特許出願は、発明の名称を「“ＩＮ−ＳＩＴＵ” ＢＡＬＬＡＳＴ ＷＡＴＥＲ ＴＲＥＡＴＭＥＮＴ ＳＹＳＴＥＭ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ」とする２００７年３月１日に出願された、本願と同一発明者による、且つ同一譲受人によって所有される１つの関連する米国特許出願第１１／７１２，７９５号と同時係属中である。

本発明は、概してバラスト水の処理に関し、より詳細には、周囲の環境に放出すると有害となる可能性のある様々な微生物種を制御または除去するために遠洋航行船のバラストタンク内のバラスト水を“その場で”処理するための方法およびシステムに関するものである。

非在来種で、有害なおよび／または悪影響を及ぼす水中微生物種は、外国の港湾から船舶で運ばれたバラスト水によって領海内に排出される。それら微生物は、大部分は、そのライフサイクルを通して（すなわち、最初は幼虫として、次にプランクトンとして、最後に成熟生物として）酸素を必要とする好気性生物である。それら好気性微生物は、船舶のバラストタンク内に収容される海水中に存在する“溶解した”大気中の空気から必要な酸素を得ている。海水中に溶解した空気は、水の原子要素と化学的に結合しない、地球の大気中（酸素を含む）に存在するすべての構成ガスを含有している。このため、海水中に溶解した酸素は、水中の生活を維持するために自由に利用できる。

船舶のバラスト水内に溶解している酸素を除去する試みにおいて、米国特許第６，７２２，９３３号は、バラストタンクのアレージ空間（ullage space）を減圧して、それと同時に酸素欠乏ガスをバラスト水中に供給する閉ループシステムを開示している。しかしながら、このシステムにおいては、バラストタンクに対して費用のかかる変更が必要となる。

本発明の目的は、バラスト水処理のための方法およびシステムを提供することである。

本発明の別の目的は、船舶のバラスト水中の有害なおよび／または悪影響を及ぼす水中微生物種を除去する“現場”バラスト水処理方法およびシステムを提供することである。

本発明のさらに別の目的は、バラストタンクに対する変更が不要で効率的なバラスト水処理方法およびシステムを提供することである。

本発明のその他の目的および利点は、明細書および図面において以下に、より明確なものとなるであろう。

本発明によれば、バラスト水処理方法は、（ｉ）バラスト水タンクに収容されるバラスト水に溶解している酸素と、（ｉｉ）バラスト水に含まれる選択した生物の食物源とを消費させるために、生体（あるいは有機体、生命体または生物：living organisms）を船舶のバラスト水タンク内に加える。望ましい実施形態においては、生体は、バラスト水の表面の全域に分散するように、陽圧下でバラスト水タンクの既存のベント（気体や液体を通す孔：vent）内に導入される。

本発明のその他の目的、特徴および利点は、添付図面を併用することにより、望ましい実施形態の以下の詳細な説明および図面を参照することにより明らかになるであろう。対応する符号は、幾つかの図面にわたって、対応する部材を示している。

図１は、遠洋航行船上の従来のバラスト水タンクの概略図である。 図２は、本発明の一実施形態に係るバラスト水処理システムが装備されたバラスト水タンクの概略図である。 図３は、本発明の別の実施形態に係るバラスト水処理システムが装備されたバラスト水タンクの概略図である。 図４は、生体の添加のみに依存する、本発明のさらに別の実施形態に係るバラスト水処理システムが装備されたバラスト水タンクの概略図である。 図５は、生体の添加のみに依存する、バラスト水処理システムの別の実施形態が装備されたバラスト水タンクの概略図であり、ここでは、上記処理システムがバラスト水タンクの既存のベントに結合されている。 図６は、バラスト水タンクの既存のベントを介して複数回の生体の投与を行うバラスト水処理システムの別の実施形態が装備されたバラスト水タンクの概略図である。

ここで図面を、特に図１を参照すると、遠洋航行船１０（例えば船舶、荷船など）の一部が示されている。より詳細には、船舶の従来のバラスト水タンク１２が示されている。バラスト水タンク１２の形状およびサイズは本発明を限定するものではない。また、船舶１０のそのようなバラスト水タンクの数量も本発明を限定するものではない。バラスト水タンク１２の本質的な特徴および機能は従来よりよく知られている。簡潔に且つ一般的に言うと、船舶１０が運転されているときは、バラスト水タンク１２は、その望ましいレベルまでバラスト水１４で満たされている。バラスト水１４の表面１４Ａ上方の、バラスト水タンク１２内の空気スペースは、アレージ空間１６として知られている。アレージ空間１６と連通するベント１８によって、アレージ空間１６内のガスを周囲の環境に放出することが可能となっている。言うまでもなく、本明細書で使用される“アレージ空間”という用語は、図１に示される状況に限定されるものではない。すなわち、バラスト水タンクがバラスト水で完全に満たされている場合には、バラスト水タンクのベント内の空気スペースによって、アレージ空間を定義することが可能である。

本発明は、バラスト水１４中に自然に存在する様々な有害な／悪影響を及ぼす微生物（図示せず）を除去するためのシステムおよび方法である。一般に、懸念される有害な／悪影響を及ぼす微生物は、バラスト水１４の起源（すなわち、船舶１０が航海を開始した場所）となる環境に対しては在来（indigenous）の微生物であるが、バラスト水１４が排出される場所（すなわち、船舶１０が航海を終える場所）となる環境に対しては非在来（non-indigenous）となる微生物である。さらに、懸念される有害な／悪影響を及ぼす微生物は、典型的には、バラスト水１４内に溶解する酸素の存在に加えて、食物源となる他の生物の存在を必要とするような、本来は好気性のものである。そこで、この説明の以下の部分では、有害な／悪影響を及ぼす微生物のことを好気性微生物と称することとする。具体的な好気性微生物およびそれらの食物源は、バラスト水１４の地理的起源に応じて変化することとなる。さらに、特定の好気性微生物に付随する環境影響のレベルは、バラスト水１４が排出されることとなる地理的領域と関わりを持つ可能性がある。このため、本発明の以下の説明においては、特定の好気性微生物を対象とはしない。実際に、本発明の大きな利点は、バラスト水の起源に関わりなく、任意のバラスト水の処理に適用できる能力にある。

図２を参照すると、本発明の“現場”バラスト水処理システムの一実施形態が、バラスト水タンク１２に結合された状態で示されている。一般的に、本発明については、バラスト水タンク１２の既存のベント１８に容易に設置することができる。すなわち、バラスト水タンク１２に対する変更は全く必要なく、既存のベント１８に対しても、ほんの最小限の変更を必要とするか、あるいは全く変更を必要としない。より詳細には、Ｙ字形ハウジング２０がベント１８の外側または上端部に結合される。そのような結合は、本発明の範囲を逸脱することなく、恒久的な方法（例えば、溶接あるいは別の方法で接着）または着脱可能な方法（例えば、ネジ留め、スナップ留め、くさび留めなど）とすることができる。ハウジング２０は、それを通過する２つの流路を規定する。第１流路は、起動された時にベント１８／アレージ空間１６に減圧を生成する真空源２２に結合されている。第２流路は、特定圧力まで閉じた状態を維持するとともに、その圧力を越えると開くように構成された圧力安全弁（すなわち、図２において“ＰＲＶ”と表される）２４を内蔵している。

バラスト水１４の処理のために、真空源２２および圧力安全弁２４は、船舶１０の航海中に、協働して低レベルの減圧をベント１８／アレージ空間１６に加える。約−２乃至−４ポンド／平方インチの範囲の低レベル減圧は、（ｉ）アレージ空間１６からガスを引き出すとともに、（ｉｉ）船舶１０の航海に関連する長期間に亘って、バラスト水１４から溶解した酸素を取り出すために、機能する。その結果、バラスト水１４中に通常は存在する好気性微生物は、低レベル減圧によって溶解酸素源が減少または除去されるため、徐々に死んで行く。船舶１０の航海が終了するまでに、本発明の目標は、望ましくない好気性微生物が酸素欠乏バラスト水１４に完全または実質的に含まれていないことである。幾つかの好気性微生物は、嫌気的に生存することもできるため、特定の環境に依存しないもの（facultative）である可能性もあることに留意されたい。しかしながら、そのような好気性微生物は、相対的に酸素の豊富な水環境へとバラスト水が排出されるときに死滅することとなる。

上述した範囲内の所望の減圧に到達または超過したときに、圧力安全弁２４が開放するように設定されているため、圧力安全弁２４の存在により、ベント１８／アレージ空間１６内の減圧が調整されることとなる。圧力安全弁２４によって保障される低レベル減圧は、バラスト水タンク１２の構造的な保全性（integrity）も保障する。このように、本発明は、バラスト水タンク１２に対する変更を何ら必要とすることなく、“その場で”、バラスト水１４を処理する。

本発明は、ベント１８／アレージ空間１６に存在するガスの種類を監視するための手段を持つこともできる。すなわち、ハウジング２０は、興味または関心のある１またはそれ以上のガスを感知する１またはそれ以上のセンサ３０を組み込むことができる。センサ３０は、通常はガスモニタ３２に接続されることとなり、このガスモニタ３２は、検知対象の１またはそれ以上のガスのレベルが許容基準に満たないときにアラーム（例えば、聴覚的、視覚的なものなど）を始動させるために使用することができる。

本発明の方法およびシステムは、バラスト水１４中の好気性微生物の食物源および酸素を消費する環境保護上安全な生体をバラスト水１４中に供給することによってさらに改善することができる。好気性微生物の酸素および食物を除去することによって、望ましくない好気性微生物が窒息死および／または餓死することとなる。このような生体の添加を、上述した低レベル減圧と組み合わせることにより、バラスト水処理に対する、新規な２方面からの“現場”アプローチが達成される。

バラスト水に加えられることとなる生体は、酸素および好気性微生物の食物源を消費するために選択できるのに加えて、死滅した好気性微生物を消費するために選択されるものであってもよい。バラスト水１４に加えられる生体は、バラスト水１４中の異なる種類の望ましくない好気性微生物に対抗するために、異なる種類の生体の混合物または“カクテル”としてもよい。選択された特定の種類の生体は、バラスト水１４中に存在する好気性微生物の種類に依存するのに加えて、“処理済み”のバラスト水１４が排出されることとなる生態系にも依存することとなる。すなわち、選択された生体は、排出／処理されたバラスト水を受け入れる生態系にとって環境保護上安全である必要がある。そのような選択は、当業者に理解されるものであり、本発明を限定するものではない。

図３を参照すると、上述した２方面からのアプローチを具現化する“現場”バラスト水処理システムの実施形態が示されている。既述した構成要素が示されているが、それらについては再度説明をしないことにする。また、図示のようにセンサ３０およびガスモニタ３２を設けることができるが、２方面からの水処理アプローチに必須なものではないことに留意されたい。

図３において、本発明は、真空源２０により減圧が加えられるときに要求に応じて開放することができる圧力安全弁２６を含む。例示の実施例において、圧力安全弁２６は、弁座構成２６Ａと、弁座構成２６Ａに結合されたバネ荷重シャフト２６Ｂと、シャフト２６Ｂに結合されたアクチュエータ２６Ｃと、弁座構成２６Ａの外側の位置でその内部に形成された弁ポート２６Ｄとを有する。運転中、シャフト２６Ｂによって与えられるバネ力は、（ベント１８の方を向く弁座構成２６Ａの側における）減圧が所望の低レベル減圧を超過するときに、自動的に乗り越えられることとなる。この段階で、ベント１８／アレージ空間１６は、弁ポート２６Ｄを介して大気に開放されて、ベント１８／アレージ空間１６における減圧を低下させることができ、それにより、タンクの構造的な保全性を維持および確保することができる。

圧力安全弁２６の開放は、アクチュエータ２６Ｃで持ち上げて弁座構成２６Ａを開けることにより達成される。アクチュエータ２６Ｃに加えられる持上げ力は、手動で加えられる力（すなわち、現場のオペレータ）、または自動システム（図示省略）によって与えられる機械的な力とすることができる。バラスト水処理のため、弁２６が開いているときは、矢印４２によって示されるように、弁ポート２６Ｄを介して、上述した生体４０がバラスト水１４に加えられる。より詳細には、真空源２０が作動している間は、弁２６が開放される。その結果、大気圧の空気が、開放された弁座構成２６Ａと、ハウジング２０／ベント１８とを経由して、アレージ空間１６内に流れ込むこととなる。このときに生体４０が加えられると、それらはバラスト水１４の表面１４Ａの全域に分散することとなる。これにより、表面１４Ａの全域に、そして最終的には、生体はバラスト水１４内で沈むため、バラスト水１４の全体に、加えた生体の広い対象範囲（coverage）が確保されることとなる。必要に応じて、分配ダイバータまたは羽根（図示省略）をベント１８内に設置することができ、これにより、表面１４Ａ全体に亘って生体４０を分散させるのをさらに補助することができる。さらに、弁２６の要望に応じた開放を制御するために自動システムが使用され得るのと同様に、弁ポート２６Ｄを介した生体４０の分配も自動化されるようにしてもよい。実際のところ、弁２６の開放と、それと同時の生体４０の分配は、単一のシステムによって調整することができる。すべての場合において、生体が加えられた後は、弁２６は、閉鎖可能となり、通常の自動“圧力解放”機能を担うことが可能となる。

酸素および食物源を消費する生体は、バラスト水１４がバラスト水タンク１２内に加えられた後に、１回または（必要に応じて）それ以上、加えるようにしてもよい。すなわち、ある適用例については、生体の１回のみの供給が必要であるが、その他の適用例については、生体の複数回のまたは定期的な供給が必要となるかもしれない。さらに、その他の適用例については、異なるときに、異なる生体を供給する必要があるかもしれない。すなわち、生体を供給すべき頻度は、本発明を限定するものではない。

本発明に係る“現場”バラスト水処理は、上述した環境保護上安全な生体をバラスト水中に投入して、バラスト水中の好気性微生物の食物源および酸素を消費するのみで達成することも可能である。生体の添加は、本発明の範囲を逸脱することなく、様々な方法で実現することができる。例えば、図４に示すように、簡素な手動による生体４０の供給から、その自動化された分配システム（図示省略）に至るまで、様々な手法／装置を使用して、既存のベント１８を介して生体４０を（矢印４４によって示されるように）加えることができる。既述した構成要素が同じ符号によって言及されているが、それらについては再度説明をしないことにする。また、図示のようにセンサ３０およびガスモニタ３２を設けることができるが、この実施形態／アプローチに必須なものではないことに留意されたい。

図５を参照すると、バラスト水１４の表面１４Ａ全体に亘って生体４０の分配を与えるように、生体４０を加える簡素な機械化手段が示されている。この例示的な実施形態において、ハウジングまたは容器５０が生体４０の貯蔵を保持する。ブロワ５２がベント１８に結合（例えば、溶接、接着、ネジ留め、スナップ留め等）されるとともに、ハウジング５０に結合されている。運転中、生体４０がベント１８に加えられるとき、生体４０がブロワ５２内に流入可能とされる。ブロワ５２は、当該ブロワ５２内に入るのが許された生体４０が矢印４８で示されるようにベント１８内に吹き込まれるように、ベント１８にその入口で陽性の空気圧を与えるように構成されている。ブロワ５２によって与えられる陽性の加圧の結果として、生体４０は、相対的に小容積のベント１８から大容積のアレージ空間１６に流入するときに（矢印４８Ａによって示されるように）、バラスト水１４の表面１４Ａ全体に亘って分散することとなる。生体４０がブロワ５２に入る許可は、本発明の範囲から逸脱することなく、手動で、あるいは自動的に制御することができる。

上述したように、生体は幾つかの異なる回数、加えることが可能である。すなわち、図６は、ハウジングまたは容器６０が生体４０の複数回分の測定投与量を貯蔵するように構成された、本発明の別の実施形態を示している。例えば、容器６０は、多数の収容部６０−１，６０−２，…，６０−Ｎを有し、その各々が生体４０の１回分を保持する。前述した実施形態のように、生体４０の各投与分をベント１８内に吹き込むとともに、それをバラスト水１４の表面１４Ａ全域に分散するために、ブロワ５２が使用される。

本発明の利点は非常に多い。本明細書で述べたバラスト水処理アプローチは、船舶のバラスト水タンクに対する如何なる変更も必要としない。バラスト水が“その場”で処理されるため、大きい貯蔵タンクまたは処理タンクも必要ではない。すべてのシステム要素は、バラスト水タンクの既存のベントに容易に取り付けられる。よって、本発明は、海運業により容易く採用することができる、簡素で、安価で効率的なバラスト水の処理アプローチを提供する。

本発明をその特定の実施形態に関連して説明してきたが、上述した教示を考慮すれば、当業者にとって容易に明らかとなるであろう数多くの変形および変更が存在する。したがって、当然のことながら、本発明は、添付の特許請求の範囲内において、具体的に述べたもの以外に実施することができる。

Claims (13)

1. 船舶のバラスト水中の有害なおよび／または悪影響を及ぼす生物を除去するバラスト水の処理方法において、
   前記バラスト水が排出されることとなる生態系に対して無害な生体であって、前記バラスト水に溶解している酸素と、前記生物の食物源とを消費する生体を、前記船舶のバラスト水タンクの既存のベントから前記バラスト水タンク内に加えるステップを備えることを特徴とする方法。
2. 請求項１に記載の方法において、
   前記生体を加えるステップが、前記バラスト水の表面全域に亘って前記生体を分散させるステップを備えることを特徴とする方法。
3. 請求項１に記載の方法において、
   前記バラスト水タンクが前記バラスト水で満たされた後に、前記生体を加えるステップが少なくとも１回行われることを特徴とする方法。
4. 請求項１に記載の方法において、
   前記生物が好気性生物であることを特徴とする方法。
5. 請求項１に記載の方法において、
   前記船舶の航海中に前記バラスト水タンクの既存のベントに直接減圧を加えるステップをさらに備え、前記減圧が−１３７９０Ｐａ乃至−２７５８０Ｐａ（−２乃至−４ポンド／平方インチ）の範囲にあることを特徴とする方法。
6. 請求項５に記載の方法において、
   前記減圧を加えるステップにおいて、前記減圧を調整することを特徴とする方法。
7. 船舶のバラスト水中の有害なおよび／または悪影響を及ぼす生物を除去するバラスト水の処理方法において、
   前記バラスト水が排出されることとなる生態系に対して無害な生体であって、前記バラスト水に溶解している酸素と、前記生物の食物源とを消費する生体を、バラスト水が収容される船舶のバラスト水タンクの既存のベントに、陽圧下で導入し、それにより、前記バラスト水の表面全域に亘って前記生体を分散させるステップを備えることを特徴とする方法。
8. 請求項７に記載の方法において、
   前記バラスト水タンクが前記バラスト水で満たされた後に、前記生体を導入するステップが少なくとも１回行われることを特徴とする方法。
9. 請求項７に記載の方法において、
   前記生物が好気性生物であることを特徴とする方法。
10. 船舶のバラスト水中の有害なおよび／または悪影響を及ぼす生物を除去するバラスト水の処理システムにおいて、
    前記バラスト水が排出されることとなる生態系に対して無害な生体であって、前記バラスト水に溶解している酸素と、前記生物の食物源とを消費する生体を、バラスト水が収容される船舶のバラスト水タンクの既存のベントに、陽圧下で導入し、それにより、前記バラスト水の表面全域に亘って前記生体を分散させる手段を備えることを特徴とするシステム。
11. 請求項１０に記載のシステムにおいて、
    前記手段が前記既存のベントに結合されていることを特徴とするシステム。
12. 請求項１０に記載のシステムにおいて、
    前記手段が、前記生体を収容するハウジングと、
    前記ハウジングに結合されるとともに前記既存のベントに結合されるように構成され、前記生体の少なくとも一部を前記既存のベント内に吹き込むための手段とを備えることを特徴とするシステム。
13. 請求項１２に記載のシステムにおいて、
    前記ハウジングが、前記生体の複数回分の投与量を収容することを特徴とするシステム。

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