JP6011748B1 - バラスト水処理装置及びバラスト水処理方法 - Google Patents

Abstract

バラスト水（Ｗ３）の排出モードを、バラスト水（Ｗ３）が、水頭圧により、紫外線照射部（３）及びライン（Ｌ１２）を介して排出される水頭圧排出モードと、バラスト水（Ｗ３）が、圧送部（Ｐ１）により、紫外線照射部（３）及びライン（Ｌ１２）を介して排出される圧送排出モードとに切り換え可能であり、水頭圧排出モードで排出処理を実行させた後に、圧送排出モードで排出処理を実行させる制御部（９）を備える。制御部（９）は、ライン（Ｌ１２）を流通する水の流量が、紫外線照射部（３）の能力担保流量よりも小さい小流量状態から、水頭圧排出モードにおいてライン（Ｌ１２）を流通する水の流量を能力担保流量に近づけるように、流量調整部を制御する。

Description

本発明は、バラスト水に対して紫外線の照射を行う紫外線照射部を備えるバラスト水処理装置、及びバラスト水処理方法に関する。本願は、２０１５年８月２１日に日本に出願された特願２０１５−１６３５４９号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

タンカー等の船舶において、積み荷の原油等を降ろした後、再度目的地に向けて航行する際、航行中の船舶のバランスを取るため、一般的に、船舶に設けられたバラストタンク内にバラスト水と呼ばれる水を貯留する。バラスト水は、基本的に荷上港で取水されて、荷積港で排出される。そのため、それらの場所が異なっていれば、バラスト水中に含まれるプランクトンや細菌類の微生物が世界中を移動することになる。従って、荷上港と異なる海域の荷積港でバラスト水を排出すると、その港に別の海域の微生物を放出することになり、その海域の生態系を破壊するおそれがある。

バラスト水中に含まれる微生物の含有量を低減するために、バラスト水処理装置が用いられている。バラスト水処理装置は、バラスト水を濾過するフィルタと、濾過処理水に対して紫外線の照射を行う紫外線照射部と、を備えることがある（下記特許文献１参照）。特許文献１に記載のバラスト水処理装置においては、バラストタンクに貯留される濾過処理水は、紫外線照射部により紫外線を照射された後に、船外に排出される。また、バラスト水処理装置は、バラストタンクからの排水を水頭圧による排水とポンプによる排水とに切り換えられるように構成されることがある（下記特許文献２参照）。

特開２０１５−０３６１３３号公報 特開２０１４−１８９１２２号公報

水頭圧による排水は、バラストタンクが満水に近いときに、ポンプによる排水よりも先に行われる。その理由は次の通りである。バラストタンクが満水に近いときには、ポンプによる排水よりも水頭圧による排水の方が、排水量を多くすることができる。一方、バラストタンクの貯水量が少なくなってくると、水頭圧が低くなるため、水頭圧による排水よりもポンプによる排水の方が、排水量を多くすることができる。そのため、水頭圧による排水を先に行い、その後適当なタイミングでポンプによる排水に切り換えて、排水処理全体としての排水時間を短縮することができる。

また、紫外線照射部による殺菌効果は、ある程度以下の流量に対して有効であり、過大な流量に対しては不十分となる。バラストタンクからの排水を水頭圧による排水とポンプによる排水とに切り換えられるように構成されるバラスト水処理装置において、バラストタンクからの排水経路に紫外線照射部を配置して、排水に紫外線の照射を行う構成が考えられる。

このような構成に、水頭圧による排水を先に行い、その後ポンプによる排水に切り換える構成を組み合わせた場合、紫外線照射部による殺菌効果を排水に対して適切に奏させることは難しい。バラストタンクが満水に近いときには水頭圧による排水が行われるため、排水流量が大きい。そのため、満水に近いときには紫外線照射部の処理能力に対して排水流量が過大な状態になりやすい。このような過大な排水流量の状態にも対応しようとすれば、紫外線照射部を大容量のものにしなければならない。その場合、紫外線照射部の電力消費量も増加するため、好ましくない。

水頭圧による排水の流量を小さく抑えれば、紫外線照射部の処理能力に対して排水流量が過大な状態となることを抑制することができる。しかし、その場合、「水頭圧による排水を先に行い、その後ポンプによる排水に切り換えて、排水処理全体としての排水時間を短縮することができる。」という効果が奏されなくなる。
以上の内容は、バラストタンクに貯留されるバラスト水が、フィルタによる濾過処理や紫外線照射部による紫外線処理が行われていないバラスト水の場合であっても、同様に当てはまる。

本発明は、水頭圧による排水を先に行い、その後ポンプ等による排水に切り換える場合に、排水処理全体としての排水時間の短縮を維持しつつ、紫外線照射部による殺菌効果を適切に奏させることができるバラスト水処理装置、及びバラスト水処理方法を提供することを目的とする。

本発明は、バラスト水を貯留するバラストタンクと、前記バラストタンクから流出するバラスト水に対して紫外線の照射を行う紫外線照射部と、前記紫外線照射部により紫外線を照射されたバラスト水を系外へ排出するラインと、前記バラストタンクに貯留されるバラスト水を前記紫外線照射部に向けて圧送する圧送部と、前記ラインを流通する水の流量を調整する流量調整部と、前記ラインを流通する水の流量を測定する流量測定部と、流量を調整するように前記流量調整部を制御すると共に、バラスト水の排出モードを切り換える制御部であって、バラスト水の排出モードを、前記バラストタンクに貯留されるバラスト水が、水頭圧により、前記紫外線照射部及び前記ラインを介して系外へ排出される水頭圧排出モードと、前記バラストタンクに貯留されるバラスト水が、前記圧送部により、前記紫外線照射部及び前記ラインを介して系外へ排出される圧送排出モードと、に切り換え可能であると共に、水頭圧排出モードで排出処理を実行させた後に、圧送排出モードで排出処理を実行させる制御部と、を備え、前記制御部は、前記ラインを流通する水の流量が、前記紫外線照射部の処理能力を担保できる流量である能力担保流量よりも小さい小流量状態から、水頭圧排出モードにおいて前記ラインを流通する水の流量を能力担保流量に近づけるように、前記流量調整部を制御する、バラスト水処理装置に関する。

また、前記制御部は、バラスト水の排出処理の初期に、前記流量測定部により測定される流量に基づいて前記小流量状態を形成するように、前記流量調整部を制御してもよい。

また、前記制御部は、バラスト水の排出処理の初期に、予め決定されている前記小流量状態を形成可能な状態に、前記流量調整部を制御してもよい。

また、前記バラストタンクに貯留されるバラスト水の水位が基準水位を下回る場合に、前記制御部は、バラスト水の排出モードを水頭圧排出モードから圧送排出モードに切り換えてもよい。

本発明は、バラストタンクから流出するバラスト水を、紫外線照射部により紫外線の照射を行った後に、ラインを介して系外へ排出するバラスト水処理方法であって、前記ラインを流通する水の流量を調整する流量調整工程と、前記ラインを流通する水の流量を測定する流量測定工程と、前記流量調整工程において流量を調整するように制御すると共に、バラスト水の排出モードを切り換える制御工程であって、バラスト水の排出モードを、前記バラストタンクに貯留されるバラスト水が、水頭圧により、前記紫外線照射部及び前記ラインを介して系外へ排出される水頭圧排出モードと、前記バラストタンクに貯留されるバラスト水が、前記バラストタンクに貯留されるバラスト水を前記紫外線照射部に向けて圧送する圧送部により、前記紫外線照射部及び前記ラインを介して系外へ排出される圧送排出モードと、に切り換える共に、水頭圧排出モードで排出処理を実行させた後に、圧送排出モードで排出処理を実行させる制御工程と、を備え、前記制御工程は、前記ラインを流通する水の流量が、前記紫外線照射部の処理能力を担保できる流量である能力担保流量よりも小さい小流量状態から、水頭圧排出モードにおいて前記ラインを流通する水の流量を能力担保流量に近づけるように制御する、バラスト水処理方法に関する。

また、前記流量調整工程は、バラスト水の排出処理の初期に、前記流量測定工程において測定される流量に基づいて前記小流量状態を形成するように、流量を調整してもよい。

また、前記流量調整工程は、バラスト水の排出処理の初期に、予め決定されている前記小流量状態を形成するように、流量を調整してもよい。

また、前記バラストタンクに貯留されるバラスト水の水位が基準水位を下回る場合に、前記制御工程は、バラスト水の排出モードを水頭圧排出モードから圧送排出モードに切り換えてもよい。

本発明によれば、水頭圧による排水を先に行い、その後ポンプ等による排水に切り換える場合に、排水処理全体としての排水時間の短縮を維持しつつ、紫外線照射部による殺菌効果を適切に奏させることができるバラスト水処理装置、及びバラスト水処理方法を提供することができる。

本発明のバラスト水処理装置の一実施形態を示すフロー図である。 バラスト水の濾過処理時における水の経路を示すフロー図である。 水頭圧排出モードにおける水の経路を示すフロー図である。 圧送排出モードにおける水の経路を示すフロー図である。 ストリッピング排出モードにおける水の経路を示すフロー図である。 排水流量の変化を示すグラフである。 実施形態における排水処理の制御を示すフローチャートである。

本発明のバラスト水処理装置の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明のバラスト水処理装置の一実施形態を示すフロー図である。図２は、バラスト水の濾過処理時における水の経路を示すフロー図である。図３は、水頭圧排出モードにおける水の経路を示すフロー図である。図４は、圧送排出モードにおける水の経路を示すフロー図である。図５は、ストリッピング排出モードにおける水の経路を示すフロー図である。図６は、排水流量の変化を示すグラフである。

図１に示すように、本実施形態のバラスト水処理装置１は、フィルタ２を有するバラスト水濾過装置２０と、紫外線照射部としての紫外線リアクタ３と、エゼクタ５と、流量測定部としての流量計６１と、制御部９と、を備える。制御部９は、制御対象の各機器を制御可能に、各機器に信号線（不図示）により接続されている。

バラスト水処理装置１は、ラインとして、ラインＬ１と、ラインＬ１１と、ラインＬ１２と、ラインＬ１３と、ラインＬ２１と、ラインＬ２２と、ラインＬ２３と、ラインＬ２４と、を備える。「ライン」とは、流路、経路、管路等の流体の流通が可能なラインの総称である。

バラスト水濾過装置２０は、フィルタ２と、フィルタ２を収納するケーシング（図示せず）と、フィルタ回転手段（図示せず）と、を備える。
フィルタ２は、全体視で円筒状であり、内部に流入した被処理水としてのバラスト水Ｗ１（主に海水）を濾過して、バラスト水（濾過処理水）Ｗ２として外部へ流出させる。フィルタ回転手段は、フィルタ２を、その軸心を中心に回転させる。

紫外線リアクタ３は、フィルタ２により濾過されて得られたバラスト水（濾過処理水）Ｗ２に対して紫外線を照射し、殺菌を行う。
バラストタンク４は、紫外線リアクタ３により紫外線の照射が行われたバラスト水Ｗ２を、貯留処理水Ｗ３として貯留する。バラストタンク４には、水位検出部４２が設けられている。バラストタンク４は、水頭圧排出モード（後述）において水頭圧により、バラストタンク４に貯留されるバラスト水（貯留処理水Ｗ３）を船外（系外）に排出可能なように、船体ＳＨにおいてバラスト水処理装置１よりも上方に配置される。
また、紫外線リアクタ３は、バラストタンク４に貯留されるバラスト水Ｗ３を船外へ排出する際に、バラスト水Ｗ３に対して紫外線の照射を行う。

「バラスト水」については、バラストタンク４に導入（流入）される前又はバラストタンク４から排出（流出）された後に拘わらず、また、フィルタ２に導入（流入）される前又はフィルタ２から排出（流出）された後に拘わらず、更には、紫外線リアクタ３に導入（流入）される前又は紫外線リアクタ３から排出（流出）された後に拘わらず、「バラスト水」と表現する。また、状況に応じて適宜に「バラスト水」について「被処理水」、「濾過処理水」、「貯留処理水」、「排水」等と表現する。また、バラスト水は、海水、淡水、汽水を含む。

エゼクタ５は、吸入口５１と吐出口５２と供給口５３とを備え、供給口５３から供給される駆動水Ｗ３４に基づく駆動力により、水を吸入口５１から吸入し、吐出口５２から吐出する。
流量計６１は、ラインＬ１２を流通する排水としてのバラスト水Ｗ３の流量を測定する。

次に、各ライン、及びラインの各所に設けられているバルブ、ポンプ等について説明する。ラインは、機能に基づいて区別しており、そのため、ライン同士に共用部分（重複部分）が存在する場合が有る。例えば、ラインＬ１とラインＬ２２とは、接続部Ｊ２と接続部Ｊ５との間において共用されている（重複している）。ラインＬ２１とラインＬ２２とは、接続部Ｊ２２と接続部Ｊ３との間以外の部分において共用されている（重複している）。

図２に示すように、ラインＬ１の一端部は、船体ＳＨの第１シーチェストＳＨ１に接続されている。ラインＬ１は、一端部からバラスト水Ｗ１（主に海水）が導入され、他端部においてバラスト水濾過装置２０の被処理水導入口に接続しているラインであって、バラスト水Ｗ１がバラスト水濾過装置２０のフィルタ２の内部に向けて流通するラインである。ラインＬ１には、第１シーチェストＳＨ１、接続部Ｊ１、バルブＶ２、接続部Ｊ２、圧送部としてのポンプＰ１、接続部Ｊ３、接続部Ｊ４、接続部Ｊ５、バルブＶ１、バラスト水濾過装置２０がこの順で設けられている。

ポンプＰ１は、ラインＬ１の一端部からバラスト水Ｗ１（主に海水）を汲み上げる。ポンプＰ１は、ラインＬ１（ラインＬ２２）を流通する水（被処理水の濾過処理時における被処理水Ｗ１、及び圧送排出モードにおける貯留処理水Ｗ３）を圧送する（吸引して加圧し、吐出して送り出す）圧送部として機能する。

ラインＬ１１は、一端部においてバラスト水濾過装置２０の処理水流出口に接続しており、他端部においてバラストタンク４に接続しているラインであって、バラスト水濾過装置２０のフィルタ２で濾過処理されたバラスト水（濾過処理水）Ｗ２がバラストタンク４に向けて流通するラインである。ラインＬ１１には、バラスト水濾過装置２０、接続部Ｊ１１、紫外線リアクタ３、バルブＶ１１、接続部Ｊ１２、接続部Ｊ１３、バルブＶ１２、接続部Ｊ１５、バラストタンク４の内部の水出入口４１がこの順で設けられている。

ラインＬ１２の他端部は、船体ＳＨの第２シーチェストＳＨ２に接続されている。ラインＬ１２は、一端部において紫外線リアクタ３に接続しており、他端部からバラスト水（貯留処理水、排水）Ｗ３を系外（船外）へ排出するラインである。ラインＬ１２には、紫外線リアクタ３、バルブＶ１１、接続部Ｊ１２、接続部Ｊ１３、バルブＶ４１、流量計６１、第２シーチェストＳＨ２がこの順で設けられている。

ラインＬ１２に設けられるバルブのうちのいずれか一つ以上は、ラインＬ１２を流通する水の流量を調整する流量調整部として機能することできる。本実施形態においては、通常動作においてはバルブＶ１１が流量調整部として機能し、動作によってはバルブＶ４１が流量調整部として機能する。
なお、ラインＬ１２を流通する水の流量を調整することができれば、ラインＬ１２以外のラインに設けられるバルブを流量調整部として用いることもできる。また、バルブ以外で流量調整部を構成することができる。

ラインＬ１１とラインＬ１２とは、紫外線リアクタ３と接続部Ｊ１３との間において共用されている（重複している）。

図３〜図５に示すように、ラインＬ２１、ラインＬ２２及びラインＬ２３は、いずれも、一端部にバラストタンク４の内部の水出入口４１が設けられており、他端部において紫外線リアクタ３に接続しているラインである。水出入口４１は、バラストタンク４の内部（詳細には底部の近傍）に配置されている。ラインＬ２１、ラインＬ２２及びラインＬ２３には、いずれも、バラストタンク４に貯留されるバラスト水Ｗ３が、水出入口４１から吸い込まれて流出し、紫外線リアクタ３に向けて流通する。

図３に示すように、ラインＬ２１には、水頭圧排出モードにおいて水頭圧により、バラストタンク４に貯留されるバラスト水Ｗ３が流通する。図４に示すように、ラインＬ２２には、圧送排出モードにおいてポンプＰ１による吸引・圧送力により、バラストタンク４に貯留されるバラスト水Ｗ３が流通する。図５に示すように、ラインＬ２３には、ストリッピング排出モードにおいてエゼクタ５による吸引・駆動力により、バラストタンク４に貯留されるバラスト水Ｗ３が流通する。

ラインＬ２１、ラインＬ２２及びラインＬ２３は、それぞれ両端部を含む部分に、共用部分が存在している。それぞれの中間部分は、共用されていない（重複していない）。

図３に示すように、ラインＬ２１には、水出入口４１、接続部Ｊ１５、接続部Ｊ２１、接続部Ｊ２２、バルブＶ２１、接続部Ｊ３、接続部Ｊ４、接続部Ｊ５、バルブＶ２５、接続部Ｊ１４、バルブＶ２６、接続部Ｊ１１、紫外線リアクタ３がこの順で設けられている。

図４に示すように、ラインＬ２２には、水出入口４１、接続部Ｊ１５、接続部Ｊ２１、接続部Ｊ２２、バルブＶ２２、接続部Ｊ２、ポンプＰ１、接続部Ｊ３、接続部Ｊ４、接続部Ｊ５、バルブＶ２５、接続部Ｊ１４、バルブＶ２６、接続部Ｊ１１、紫外線リアクタ３がこの順で設けられている。

図５に示すように、ラインＬ２３には、水出入口４１、接続部Ｊ１５、接続部Ｊ２１、バルブＶ２３、エゼクタ５の吸入口５１、エゼクタ５の吐出口５２、バルブＶ２４、接続部Ｊ４、接続部Ｊ５、バルブＶ２５、接続部Ｊ１４、バルブＶ２６、接続部Ｊ１１、紫外線リアクタ３がこの順で設けられている。エゼクタ５よりも下流側のラインＬ２３には、貯留処理水Ｗ３及び駆動水Ｗ３４が流通する。

ラインＬ２４の一端部は、船体ＳＨの第１シーチェストＳＨ１に接続されている。ラインＬ２４は、一端部から駆動水Ｗ３４（主に海水）が導入され、他端部においてエゼクタ５の供給口５３に接続しているラインである。ラインＬ２４には、第１シーチェストＳＨ１、接続部Ｊ１、バルブＶ２７、ポンプＰ２１、エゼクタ５の供給口５３がこの順で設けられている。ポンプＰ２１は、ラインＬ２４を流通する駆動水Ｗ３４を、吸引して加圧し、吐出して送り出す。ラインＬ２４には、駆動水Ｗ３４が流通する。

ラインＬ１３は、一端部において接続部Ｊ１４に接続しており、他端部において接続部Ｊ１２に接続しているラインである。ラインＬ１３には、バルブＶ４２が設けられている。ラインＬ１３は、非常時、紫外線リアクタ３をパイパスさせて水を流す際などに用いられる。

各ラインにおける共用部分（重複部分）について更に説明する。ラインＬ２１とラインＬ２２とは、接続部Ｊ２２と接続部Ｊ３との間以外の部分において、共用されている（重複している）。ラインＬ２２とラインＬ２３とは、接続部Ｊ２１と接続部Ｊ４との間以外の部分において、共用されている（重複している）。

第１シーチェストＳＨ１と接続部Ｊ１との間は、ラインＬ１とラインＬ２４との共用部分である。接続部Ｊ２と接続部Ｊ３との間は、ラインＬ１とラインＬ２２との共用部分である。接続部Ｊ３と接続部Ｊ４との間は、ラインＬ１とラインＬ２２とラインＬ２１との共用部分である。接続部Ｊ４と接続部Ｊ５との間は、ラインＬ１とラインＬ２２とラインＬ２１とラインＬ２３との共用部分である。接続部Ｊ１１と紫外線リアクタ３との間は、ラインＬ１１とラインＬ２１とラインＬ２２とラインＬ２３との共用部分である。

エゼクタ５は、ラインＬ２４及び供給口５３を介して供給される駆動水Ｗ３４の運動エネルギーにより、バラストタンク４の底部に残る貯留処理水Ｗ３を、エゼクタ５よりも上流側のラインＬ２３を介して、吸い上げる。また、エゼクタ５は、貯留処理水Ｗ３及び駆動水Ｗ３４を混合状態で、吐出口５２から、エゼクタ５よりも下流側のラインＬ２３へ吐出する。

バルブ（Ｖ１１，Ｖ４１）は、ラインＬ１２を流通する排水（バラスト水、貯留処理水）Ｗ３（Ｗ３１，Ｗ３２，Ｗ３３）の流量を調整する。バルブ（Ｖ１１，Ｖ４１）は、流量を無段階に調整できるものであってもよく、段階的に調整できるものであってもよい。流量計６１は、ラインＬ１２におけるバルブ（Ｖ１１，Ｖ４１）よりも下流側に設けられており、ラインＬ１２を流通する排水Ｗ３の流量を測定する。

水位検出部４２は、バラストタンク４に貯留される貯留処理水Ｗ３の水位（検出水位Ｈｓ）を検出し、例えば、検出水位Ｈｓが特定の水位（例えば、後述の第１基準水位Ｈ１、第２基準水位Ｈ２、第３基準水位Ｈ３）に達していることを検出する。水位検出部４２は、バラストタンク４の内部の水位が特定の水位に達していることを検出したときに、制御部９へ検出信号を発信するように構成される。

制御部９は、制御対象の各機器を制御する。例えば、制御部９は、流量計６１により測定される排水Ｗ３（Ｗ３１，Ｗ３２，Ｗ３３）の流量に基づいて、排水Ｗ３の流量を調整するようにバルブ（Ｖ１１，Ｖ４１）を制御する（流量フィードバック制御）と共に、貯留処理水Ｗ３の排出モードを切り換える。また、制御部９は、流量計６１により測定される排水Ｗ３の流量に基づかずに、排水Ｗ３の流量を調整するようにバルブを制御することもできる。

第１基準水位Ｈ１は、水頭圧排出モードにおける排水流量が圧送排出モードにおける排水流量よりも小さくなる水位であり、排出モードを水頭圧排出モードから圧送排出モードに切り換える水位である。
第２基準水位Ｈ２は、それよりもバラストタンク４の内部の水位が低くなって圧送排出モードでは貯留処理水Ｗ３をスムーズに吸引できなくなる水位であり、排出モードを圧送排出モードからストリッピング排出モードに切り換える水位である。
第３基準水位Ｈ３は、それよりもバラストタンク４の内部の水位が低くなると、ストリッピング排出モードによっても、バラストタンク４の底部に残る貯留処理水Ｗ３を吸引して排出できなくなる水位であり、排水処理を終了させる水位である。

本実施形態では、以下の３つの排出モードが設定されている。
（ａ）水頭圧排出モード
図３に示すように、水頭圧排出モードは、バラストタンク４に貯留されるバラスト水（貯留処理水）Ｗ３が、水頭圧により送り出され、ラインＬ２１、紫外線リアクタ３等を介して、排水Ｗ３１として系外（船外）へ排出される排出モードである。
（ｂ）圧送排出モード
図４に示すように、圧送排出モードは、バラストタンク４に貯留される貯留処理水Ｗ３が、ポンプＰ１による吸引・圧送力により送り出され、ラインＬ２２、ポンプＰ１、紫外線リアクタ３等を介して、排水Ｗ３２として系外へ排出される排出モードである。
（ｃ）ストリッピング排出モード
図５に示すように、ストリッピング排出モードは、バラストタンク４に貯留される貯留処理水Ｗ３が、エゼクタ５による吸引・駆動力により送り出され、ラインＬ２３、エゼクタ５、紫外線リアクタ３等を介して、排水Ｗ３３として系外へ排出される排出モードである。

制御部９は、バラスト水（貯留処理水）Ｗ３の排出モードを、水頭圧排出モード、圧送排出モード又はストリッピング排出モードに切り換える。また、図６に示すように。制御部９は、貯留処理水Ｗ３の排出処理の最初において水頭圧排出モードで排出処理を実行させ、その後、圧送排出モードで排出処理を実行させ、その後、ストリッピング排出モードで排出処理を実行させる。

制御部９は、貯留処理水Ｗ３の排出処理の最初において、ラインＬ１２を流通する排水の流量を、能力担保流量Ｆｓ（図６参照）よりも小さくなるようにバルブ（Ｖ１１，Ｖ４１）を制御し、その後、水頭圧排出モードにおいてラインＬ１２を流通する排水の流量を能力担保流量Ｆｓに近づけるようにバルブ（Ｖ１１，Ｖ４１）を制御する。能力担保流量Ｆｓは、紫外線リアクタ３の処理能力を担保できる流量であり、例えば、定格流量の１１０％や１２０％である。ラインＬ１２を流通する排水の流量が能力担保流量Ｆｓよりも小さい前述の状態を「小流量状態」ともいう。

（第１の小流量状態形成制御）
制御部９は、バラスト水Ｗ３の排出処理の初期に、流量計６１により測定される流量に基づいて前記小流量状態を形成するように、流量調整部としてのバルブ（Ｖ１１，Ｖ４１）を制御することができる。

（第２の小流量状態形成制御）
また、制御部９は、バラスト水Ｗ３の排出処理の初期に、流量計６１により測定される流量に基づかずに、予め決定されている前記小流量状態を形成可能な状態に、流量調整部としてのバルブ（Ｖ１１，Ｖ４１）を制御することができる。具体的には、バルブの開度を、予め決定されている小流量状態を形成可能な開度に設定することにより、バルブ（Ｖ１１，Ｖ４１）を、前記小流量状態を形成可能な状態にすることができる。

なお、図６において、実線は、本発明における排水流量の変化を示し、水頭圧排出モードにおける破線は、従来技術における排水流量の変化を示す。排水の流量を能力担保流量Ｆｓよりも小さくするタイミングは、貯留処理水Ｗ３の排出処理の最初に制限されず、貯留処理水Ｗ３の排出処理の初期全般（最初からある程度の期間）であってもよい。

制御部９は、水位検出部４２により検出される検出水位Ｈｓが第１基準水位Ｈ１を下回る場合に、貯留処理水Ｗ３の排出モードを水頭圧排出モードから圧送排出モードに切り換える。制御部９は、水位検出部４２により検出される検出水位Ｈｓが第２基準水位Ｈ２を下回る場合に、貯留処理水Ｗ３の排出モードを圧送排出モードからストリッピング排出モードに切り換える。制御部９は、水位検出部４２により検出される検出水位Ｈｓが第３基準水位Ｈ３を下回る場合に、貯留処理水Ｗ３の排出処理を終了させる。

次に、本実施形態のバラスト水処理装置１の通常運転における主な処理動作について簡単に説明する。
（１）バラスト水濾過装置２０によるバラスト水（被処理水）Ｗ１の濾過処理（バラスト水処理運転）
図２に示すように、バルブＶ２、バルブＶ１、バルブＶ１１及びバルブＶ１２を開き、バルブＶ２７、バルブＶ２２、バルブＶ２１、バルブＶ２４、バルブＶ２５、バルブＶ２６、バルブＶ４２、バルブＶ４１及びバルブＶ２３を閉じる。この状態で、ポンプＰ１を駆動させる。これにより、ラインＬ１の一端部から流入したバラスト水（被処理水）Ｗ１は、ラインＬ１を介してバラスト水濾過装置２０に導入される。バラスト水濾過装置２０に導入された被処理水Ｗ１は、フィルタ２で濾過処理され、濾過処理水Ｗ２としてバラスト水濾過装置２０から排出される。濾過処理水Ｗ２は、ラインＬ１１を流通し、紫外線リアクタ３により紫外線処理され、バラストタンク４に貯留処理水Ｗ３として貯留される。

（２−１）バラストタンク４から外部へのバラスト水（貯留処理水）Ｗ３の排水処理（水頭圧排出モード）
図３に示すように、バルブＶ２１、バルブＶ２５、バルブＶ２６、バルブＶ１１及びバルブＶ４１を開き、バルブＶ１２、バルブＶ２３、バルブＶ２２、バルブＶ２、バルブＶ２４、バルブＶ１及びバルブＶ４２を閉じる。この状態にすることにより、バラストタンク４に貯留されるバラスト水（貯留処理水）Ｗ３は、水頭圧により、ラインＬ２１を介してバラストタンク４の外部に排出され、更に、紫外線リアクタ３により紫外線処理され、ラインＬ１２を介して排水Ｗ３１として船外に排出される。

（２−２）バラストタンク４から外部へのバラスト水（貯留処理水）Ｗ３の排水処理（圧送排出モード）
図４に示すように、バルブＶ２２、バルブＶ２５、バルブＶ２６、バルブＶ１１及びバルブＶ４１を開き、バルブＶ１２、バルブＶ２３、バルブＶ２１、バルブＶ２、バルブＶ２４、バルブＶ１及びバルブＶ４２を閉じる。この状態でポンプＰ１を稼働させる。これにより、バラストタンク４に貯留されるバラスト水（貯留処理水）Ｗ３は、ポンプＰ１による吸引・圧送力により、ラインＬ２２を介してバラストタンク４の外部に排出され、紫外線リアクタ３により紫外線処理され、ラインＬ１２を介して排水Ｗ３２として船外に排出される。

（２−３）バラストタンク４から外部へのバラスト水（貯留処理水）Ｗ３の排水処理（ストリッピング排出モード）
図５に示すように、バルブＶ２３、バルブＶ２４、バルブＶ２５、バルブＶ２６、バルブＶ１１、バルブＶ４１及びバルブＶ２７を開き、バルブＶ１２、バルブＶ２１、バルブＶ２２、バルブＶ２、バルブＶ１及びバルブＶ４２を閉じる。この状態でポンプＰ２１を駆動させる。これにより、バラストタンク４の底部に残るバラスト水（貯留処理水）Ｗ３は、駆動水Ｗ３４による吸引・駆動力により、ラインＬ２３を介してバラストタンク４の外部に排出され、更に、紫外線リアクタ３により紫外線処理され、ラインＬ１２を介して排水Ｗ３３として船外に排出される。

本実施形態のバラスト水処理装置１は、排水処理時に以下のように動作し、バラスト水処理方法の一実施形態を実行する。図７は、実施形態における排水処理の制御を示すフローチャートである。
図７に示すように、まず、ステップＳ１において、バラスト水処理装置１は、排水処理の開始の指示を受ける。

ステップＳ２において、制御部９は、水頭圧排出モードで貯留処理水Ｗ３の排水処理を開始する。具体的には、制御部９は、貯留処理水Ｗ３の排出処理の最初（図６における時刻ｔ０）において、ラインＬ２１を介してラインＬ１２を流通する排水の流量を、能力担保流量Ｆｓ（図６参照）よりも小さくなるように（小流量状態を形成するように）、バルブ（Ｖ１１，Ｖ４１）を制御する。なお、小流量状態は、前述の第１の小流量状態形成制御や第２の小流量状態形成制御により、形成することができる。その後、制御部９は、ラインＬ１２を流通する排水の流量を能力担保流量Ｆｓに近づけるようにバルブ（Ｖ１１，Ｖ４１）を制御する（図６における時刻ｔ０〜時刻ｔ１〜時刻ｔ２）。

ステップＳ３において、バルブ（Ｖ１１，Ｖ４１）の制御を停止する。具体的には、水頭圧排出モードにおいて排水が進行すると、水頭圧が小さくなるため、バルブ（Ｖ１１，Ｖ４１）を全開しても排水流量が能力担保流量よりも小さくなり始める時点（図６における時刻ｔ２）で、バルブ（Ｖ１１，Ｖ４１）を全開にした状態で、バルブ（Ｖ１１，Ｖ４１）の制御を停止する。図６に示すように、時刻ｔ２〜時刻ｔ３において、水頭圧の減少に伴って、排水流量は徐々に減少する。

ステップＳ４において、制御部９は、水位検出部４２により検出される水位（検出水位Ｈｓ）が第１基準水位Ｈ１を下回るか否かについて判定する。制御部９は、検出水位Ｈｓが第１基準水位Ｈ１を下回ることを判定した場合（ステップＳ４：ＹＥＳ。図６に示す時刻ｔ３）には、処理をステップＳ５に進める。また、制御部９は、その他の場合（ステップＳ４：ＮＯ）には、処理をステップＳ４に戻す。

ステップＳ５において、制御部９は、検出水位Ｈｓが第１基準水位Ｈ１を下回る場合に、貯留処理水Ｗ３の排出モードを水頭圧排出モードから圧送排出モードに切り換える。具体的には、バルブＶ２１を閉じ、バルブＶ２２を開き、ポンプＰ１を稼働させる。これにより、貯留処理水Ｗ３は、ポンプＰ１による吸引・圧送力により、ラインＬ２２を介してラインＬ１２に向けて流通する。

ステップＳ６において、制御部９は、検出水位Ｈｓが第２基準水位Ｈ２を下回るか否かについて判定する。制御部９は、検出水位Ｈｓが第２基準水位Ｈ２を下回ることを判定した場合（ステップＳ６：ＹＥＳ。図６に示す時刻ｔ４）には、処理をステップＳ７に進める。また、制御部９は、その他の場合（ステップＳ６：ＮＯ）には、処理をステップＳ６に戻す。

ステップＳ７において、制御部９は、検出水位Ｈｓが第２基準水位Ｈ２を下回る場合に、貯留処理水Ｗ３の排出モードを圧送排出モードからストリッピング排出モードに切り換える。具体的には、バルブＶ２２を閉じ、バルブＶ２３、バルブＶ２４及びバルブＶ２７を開き、ポンプＰ２１を稼働させる。これにより、貯留処理水Ｗ３は、エゼクタ５による吸引・駆動力により、ラインＬ２３を介してラインＬ１２に向けて流通する。

ステップＳ８において、制御部９は、検出水位Ｈｓが第３基準水位Ｈ３を下回るか否かについて判定する。制御部９は、検出水位Ｈｓが第３基準水位Ｈ３を下回ることを判定した場合（ステップＳ８：ＹＥＳ。図６に示す時刻ｔ５）には、排水処理を終了する。また、制御部９は、その他の場合（ステップＳ８：ＮＯ）には、処理をステップＳ８に戻す。

本実施形態のバラスト水処理装置１によれば、例えば、次のような効果を奏する。
本実施形態のバラスト水処理装置１は、ラインＬ１に設けられ、ラインＬ１を流通する水を圧送するポンプＰ１と、バラスト水（濾過処理水Ｗ２及び貯留処理水Ｗ３）に対して紫外線の照射を行う紫外線リアクタ３と、紫外線リアクタ３により紫外線を照射された貯留処理水Ｗ３を系外へ排出するラインＬ１２と、バラストタンク４に貯留されるバラスト水（貯留処理水）Ｗ３（Ｗ３１）が水頭圧により紫外線リアクタ３に向けて流通するラインＬ２１と、バラストタンク４に貯留されるバラスト水（貯留処理水）Ｗ３（Ｗ３２）が圧送部Ｐ１により紫外線リアクタ３に向けて流通するラインＬ２２と、ラインＬ１２を流通する水の流量を調整するバルブ（Ｖ１１，Ｖ４１）と、ラインＬ１２を流通する水の流量を測定する流量計６１と、流量を調整するようにバルブ（Ｖ１１，Ｖ４１）を制御すると共に、貯留処理水Ｗ３の排出モードを切り換える制御部９であって、貯留処理水Ｗ３の排出モードを、バラストタンク４に貯留される貯留処理水Ｗ３（Ｗ３１）が、水頭圧により、ラインＬ２１、紫外線リアクタ３及びラインＬ１２を介して系外へ排出される水頭圧排出モードと、バラストタンク４に貯留される貯留処理水Ｗ３（Ｗ３２）が、ポンプＰ１により、ラインＬ２２、紫外線リアクタ３及びラインＬ１２を介して系外へ排出される圧送排出モードと、に切り換え可能であると共に、水頭圧排出モードで排出処理を実行させた後に、圧送排出モードで排出処理を実行させる制御部９と、を備える。制御部９は、ラインＬ１２を流通する水の流量が、紫外線リアクタ３の処理能力を担保できる流量である能力担保流量Ｆｓよりも小さい小流量状態から、水頭圧排出モードにおいてラインＬ１２を流通する水の流量を能力担保流量Ｆｓに近づけるように、バルブ（Ｖ１１，Ｖ４１）を制御する。

水頭圧排出モードにおいては、バラストタンク４が満水に近いときには、水頭圧による排水の流量が過大となり、流量が紫外線リアクタ３の能力担保流量Ｆｓを超え、紫外線リアクタ３による殺菌効果が十分に奏されない可能性が有る。
これに対して、本実施形態においては、最初は、水頭圧による排水の流量を抑え、その後、流量を能力担保流量Ｆｓに近づけているため、流量が過大な状態となりにくい。そのため、本実施形態によれば、水頭圧排出モードによる排水を先に行い、その後圧送排出モードによる排水に切り換える場合に、排水処理全体としての排水時間の短縮を維持しつつ、紫外線照射部による殺菌効果を適切に奏させることができる。

本実施形態のバラスト水処理装置１においては、バラストタンク４に貯留されるバラスト水（貯留処理水）Ｗ３の水位が第１基準水位Ｈ１を下回る場合に、制御部９は、貯留処理水Ｗ３の排出モードを水頭圧排出モードから圧送排出モードに切り換える。そのため、本実施形態によれば、適切なタイミングで排出モードを水頭圧排出モードから圧送排出モードに切り換えることが容易である。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明した。しかし、本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、種々の形態で実施することができる。
圧送部はポンプに制限されない。

本発明においては、小流量状態（ラインＬ１２を流通する水の流量が、能力担保流量よりも小さい状態）は、制御部９が流量調整部として機能するバルブを制御することにより、設定されてもよく、あるいは、制御部９の制御によらず、バラスト水の排出処理の開始前に、予め設定されてよい。後者については、例えば、バラスト水の排出処理の開始前に、作業者などが、流量調整部として機能するバルブを操作することにより、小流量状態を設定することができる。そして、この状態から、バラスト水の排出処理が開始され、また、制御部９による流量調整部として機能するバルブの制御が開始される。

前記実施形態においては、バラストタンク４に貯留されるバラスト水は、フィルタ２による濾過処理及び紫外線リアクタ３（紫外線照射部）による紫外線処理が行われたバラスト水であるが、これに制限されない。バラストタンク４に貯留されるバラスト水は、濾過処理及び／又は紫外線処理が行われていないバラスト水であってもよい。

前記実施形態においては、フィルタ２は、内部に流入したバラスト水Ｗ１を濾過して外部へ流出させる筒状のフィルタであるが、これに制限されない。フィルタは、外部から流入するバラスト水を濾過して内部から流出させる筒状のフィルタであってもよく、また、筒状ではないフィルタであってもよい。

１ バラスト水処理装置
２ フィルタ
３ 紫外線リアクタ（紫外線照射部）
４ バラストタンク
９ 制御部
６１ 流量計（流量測定部）
Ｈ１ 第１基準水位（基準水位）
Ｌ１ ライン
Ｌ１１ ライン
Ｌ１２ ライン
Ｌ２１ ライン
Ｌ２２ ライン
Ｌ２３ ライン
Ｐ１ ポンプ（圧送部）
Ｖ１１，Ｖ４１ バルブ（流量調整部）
Ｗ１ 被処理水（バラスト水）
Ｗ２ 濾過処理水（バラスト水）
Ｗ３，Ｗ３１，Ｗ３２，Ｗ３３ 貯留処理水（バラスト水）、排水

Claims (8)

1. バラスト水を貯留するバラストタンクと、
   前記バラストタンクから流出するバラスト水に対して紫外線の照射を行う紫外線照射部と、
   前記紫外線照射部により紫外線を照射されたバラスト水を系外へ排出するラインと、
   前記バラストタンクに貯留されるバラスト水を前記紫外線照射部に向けて圧送する圧送部と、
   前記ラインを流通する水の流量を調整する流量調整部と、
   前記ラインを流通する水の流量を測定する流量測定部と、
   流量を調整するように前記流量調整部を制御すると共に、バラスト水の排出モードを切り換える制御部であって、バラスト水の排出モードを、前記バラストタンクに貯留されるバラスト水が、水頭圧により、前記紫外線照射部及び前記ラインを介して系外へ排出される水頭圧排出モードと、前記バラストタンクに貯留されるバラスト水が、前記圧送部により、前記紫外線照射部及び前記ラインを介して系外へ排出される圧送排出モードと、に切り換え可能であると共に、水頭圧排出モードで排出処理を実行させた後に、圧送排出モードで排出処理を実行させる制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記ラインを流通する水の流量が、前記紫外線照射部の処理能力を担保できる流量である能力担保流量よりも小さい小流量状態から、水頭圧排出モードにおいて前記ラインを流通する水の流量を能力担保流量に近づけるように、前記流量調整部を制御する、
   バラスト水処理装置。
2. 前記制御部は、バラスト水の排出処理の初期に、前記流量測定部により測定される流量に基づいて前記小流量状態を形成するように、前記流量調整部を制御する、
   請求項１に記載のバラスト水処理装置。
3. 前記制御部は、バラスト水の排出処理の初期に、予め決定されている前記小流量状態を形成可能な状態に、前記流量調整部を制御する、
   請求項１に記載のバラスト水処理装置。
4. 前記バラストタンクに貯留されるバラスト水の水位が基準水位を下回る場合に、前記制御部は、バラスト水の排出モードを水頭圧排出モードから圧送排出モードに切り換える、
   請求項１〜３のいずれかに記載のバラスト水処理装置。
5. バラストタンクから流出するバラスト水を、紫外線照射部により紫外線の照射を行った後に、ラインを介して系外へ排出するバラスト水処理方法であって、
   前記ラインを流通する水の流量を調整する流量調整工程と、
   前記ラインを流通する水の流量を測定する流量測定工程と、
   前記流量調整工程において流量を調整するように制御すると共に、バラスト水の排出モードを切り換える制御工程であって、バラスト水の排出モードを、前記バラストタンクに貯留されるバラスト水が、水頭圧により、前記紫外線照射部及び前記ラインを介して系外へ排出される水頭圧排出モードと、前記バラストタンクに貯留されるバラスト水が、前記バラストタンクに貯留されるバラスト水を前記紫外線照射部に向けて圧送する圧送部により、前記紫外線照射部及び前記ラインを介して系外へ排出される圧送排出モードと、に切り換える共に、水頭圧排出モードで排出処理を実行させた後に、圧送排出モードで排出処理を実行させる制御工程と、
   を備え、
   前記制御工程は、前記ラインを流通する水の流量が、前記紫外線照射部の処理能力を担保できる流量である能力担保流量よりも小さい小流量状態から、水頭圧排出モードにおいて前記ラインを流通する水の流量を能力担保流量に近づけるように制御する、
   バラスト水処理方法。
6. 前記流量調整工程は、バラスト水の排出処理の初期に、前記流量測定工程において測定される流量に基づいて前記小流量状態を形成するように、流量を調整する、
   請求項５に記載のバラスト水処理方法。
7. 前記流量調整工程は、バラスト水の排出処理の初期に、予め決定されている前記小流量状態を形成するように、流量を調整する、
   請求項５に記載のバラスト水処理方法。
8. 前記バラストタンクに貯留されるバラスト水の水位が基準水位を下回る場合に、前記制御工程は、バラスト水の排出モードを水頭圧排出モードから圧送排出モードに切り換える、
   請求項５〜７のいずれかに記載のバラスト水処理方法。

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