JP6022484B2 - バラストタンク中のバラスト水を処理するためのシステム - Google Patents

Description

本発明は、船舶および沖合建造物上のバラストタンク中のバラスト水を処理するためのシステムであって、一つまたは複数のバラストタンクと、一つまたは複数のバラストタンクとの間で配管を介してバラスト水を循環または再循環させることができる循環ポンプと、大気および／または不活性ガス、たとえば窒素および二酸化炭素のようなガスをバラスト水に供給することができるように配管に接続されたガス供給ユニットと、ガス含有水を一つまたは複数のバラストタンクに注入するための少なくとも一つのノズルを含む、配管に機能的に接続され、かつ一つまたは複数のバラストタンク中に配設されている一つまたは複数のノズルヘッドと、バラスト水中に存在する生物を除去および／または殺すように構成された装置とを含むシステムに関する。

本発明のさらなる局面にしたがって、方法は、請求項13〜16に記載されるようなバラストタンク中のバラスト水の処理に関する。

背景
積荷を運んでいるかどうかにかかわらず船の安定性を維持するために、船は、積荷の性質に依存して充填する、または空にすることができるタンクを備えている。そのようなタンクはバラストタンクと呼ばれ、それに充填される水はバラスト水と呼ばれる。

したがって、空の船または部分的に積荷を運ぶ船が港を出るとき、安定性を維持し、船の浮力を調節するために、バラスト水がバラストタンクに充填されている。

ほとんど常に、そのようなバラスト水は生物を含有する。船がその目的地に到着し、船が再び積荷を受け取るとき、バラスト水は再び放出される。したがって、このバラスト水の放出は、潜在的に、目的地港における海洋環境に侵略的外来種を持ち込む場合があり、それは、その生物が本来の生息地から新たな生物圏に移されることを意味する。世界の別の部分に固有であるそのような生物は、その地域の海洋生物にとって脅威となる場合があり、したがって、「生物学的汚染」とも呼ばれている。毎年、大型タンク船舶が、生物を含む何十億立方メートルもの水を世界のある部分から別の部分へと移動させ、そのため、タンク船舶は、世界最大の環境問題の一つと考えられている、新たな環境への何百種もの侵略的外来海洋種の持ち込みにおける要因である。

バラスト水とともにバラストタンクの中に閉じ込められる生物の一部は、ポンプインされる泥および他の不純物とともに、バラストタンクの内面に付着し、底に沈殿し、バラストタンクからバラスト水を抜くとき、そのような生物すべてがバラスト水とともに流し出されるわけではない。その結果、バラストタンクがバラスト水を充填されていないときバラストタンクの特に底の浄化を規則的に実施する必要性が同様にある。

現在、国際海事機関（IMO）により、ポンプアウトされるバラスト中にどれくらいの生物が許されるのかに関して具体的要件が作成されており、本発明は、その要件が遵守されることを保証することを目的とする。

前記問題に加えて、バラストタンクの腐食に関する問題もある。世界の全保有船舶における船の大部分は、それらの船のバラストタンクを含め、鋼鉄でできており、そのようなタンクが、酸素、塩分、およびバラスト水由来の水に暴露されると、バラストタンクは腐食を受ける。したがって、鋼鉄の腐食および腐食によって損傷した区域の大規模な修理の両方を回避するために包括的な予防措置が講じられる。

そのうえ、全世界的に、予防措置および腐食区域の必要な修理に伴う多大なコストが生じ、その結果、同じく、その問題を、様々な方法で、表面を塗料で処理することによって、およびアノード式防食によって解決するために数多くの試みが実施されている。

バラストタンクを微生物のない状態に維持し、窒素ガスをバラスト水に供給することによって酸素濃度を下げることによって腐食を回避し、ひいてはバラストタンク中の環境を酸素欠乏状態にし、ひいては微生物および好気性細菌の存在を最小化すると同時にバラストタンクの腐食を回避することが公知である。

US20030205136（特許文献1）は、バラスト水を処理すると同時に腐食を予防するシステムおよび方法を開示している。窒素供給源が窒素ガスを生成し、その窒素ガスは直接またはベンチュリインジェクタを介してバラスト水の中にポンプで送り込まれてもよい。水が、窒素ガスと接触するようにインジェクタによってポンプで送られる。インジェクタは、窒素含有水中に多数の小さな気泡を生成し、バラスト水中の酸素が窒素ガスの小さな気泡中に溶解する。

水および多数の小さな気泡はインジェクタからバラストタンクの中にポンピングされ、そこで、小さな気泡は表面に浮上し、酸素が放出される。

従来技術に関連する問題は、窒素発生装置が既存のバラストポンピングシステムに結合されていること、およびその結果、システムがバラストポンプおよび配管システムの容量および性能によって制限されるということである。

US20030205136

本発明の目的は、システムが、一つまたは複数のバラストタンクと、一つまたは複数のバラストタンクとの間で配管を介してバラスト水を循環または再循環させることができる循環ポンプと、従来のバラストポンピングシステム（10）が、再循環ポンプ（22）により、バラスト水をバラストタンクから戻り管（23）を介して戻り管（24）へポンプで送り、フィーダ管（25）および配水管26を介してバラストタンクへ戻すのを補足する再循環システム（20）と、大気および／または不活性ガス、たとえば窒素および二酸化炭素のようなガスをバラスト水に供給することができるように配管に接続されたガス供給ユニットと、ガス含有水を一つまたは複数のバラストタンクに注入するための少なくとも一つのノズルを含む、配管に機能的に接続され、かつ一つまたは複数のバラストタンク中に配設されている一つまたは複数のノズルヘッドと、バラスト水中に存在する生物を除去および／または殺すように構成された装置とを含むことにおいて、バラストタンク中の水のより効率的な処理を提供することである。

本発明のさらなる利点は、タンク中の処理時間がより長く、ひいてはより効果的であること、かつ腐食を抑制するシステムが使用されることである。

本発明の態様にしたがって、装置は、バラスト水に熱を供給するための手段に関する。

本発明の態様にしたがって、装置は少なくとも一つの熱交換器を含む。

本発明の態様にしたがって、少なくとも一つの熱交換器は、循環管上の熱を、バラスト水に熱を供給するための手段との間で交換することにより、処理されたバラスト水を冷却する。

本発明の態様にしたがって、装置は少なくとも二つの熱交換器を含み、熱を供給するための手段は熱交換器によって構成されている。

本発明の態様にしたがって、バラスト水に熱を供給するための手段とバラスト水を冷却するための熱交換器との間の循環管が滞留時間増加装置に機能的に結合されている。

本発明の態様にしたがって、ガス供給ユニットはポンプを含む。

本発明の態様にしたがって、ガス供給ユニットは、バラスト水にガスを供給するための少なくとも二つのユニット、たとえば、それぞれ、バラスト水を酸素化する、および／またはバラストタンク中のバラスト水を撹拌することができるポンプおよびバラスト水を脱酸素化することができる不活性ガス発生装置を含む。

本発明の態様にしたがって、一つまたは複数のノズルヘッドが、バラストタンクの下寄りゾーン中、バラスト水の流入が起こるバラストタンクの部分に配設されている。

本発明はさらに、バラストタンク中のバラスト水を処理する方法であって、バラストポンプによってバラスト水をバラストタンクの中にポンプで送り込む処置と、再循環ポンプによってバラスト水を循環システム中で循環させる処置と、ガス供給ユニットを介して窒素および／または二酸化炭素のような不活性ガスを再循環システム中のバラスト水に供給する処置と、一つまたは複数のノズルを介してガス含有水をバラストタンクに注入する処置と、バラスト水を、再循環システムに機能的に接続されている装置に通して循環させて、生物を除去および／または殺す処置とを含む方法に関する。

本発明の態様は、バラスト水を熱交換器に通して循環させて、先に加熱されたバラスト水から熱を吸収する処置と、熱供給手段を介して熱源からの熱をバラスト水に供給する処置と、バラスト水の熱処理が起こる期間が増すように滞留時間増加装置によってバラスト水の流量を減らす処置と、バラスト水を熱交換器に通すことによってバラスト水を冷却する処置とを含む。

本発明の方法の態様は、不活性ガスの供給を中断する処置と、バラスト水が目的地における水生環境中に排出される前にバラスト水が酸化されるようにガス供給ユニットおよび／またはポンプを介してガスをバラスト水にポンプで送り込む処置とを含む。

本発明の態様は、不活性ガスの供給を中断する処置と、バラスト水が目的地における水生環境中に排出される前にバラスト水が酸化されるようにガス供給ユニットおよび／またはポンプを介して大気をバラスト水にポンプで送り込む処置とを含む。

本発明の態様は、バラスト水ポンプによってバラスト水をバラストタンクの中にポンプで送り込む処置と、再循環ポンプによってバラスト水を再循環システム中に再循環させる処置と、ガス供給ユニットを介して大気を再循環システム中のバラスト水に供給する処置と、一つまたは複数のノズルを介してガス含有水をバラストタンクに注入する処置と、バラスト水を、再循環システムに機能的に接続されている装置に通して循環させて、生物を除去および／または殺す処置とを含む。

本発明の別の態様にしたがって、本発明は、三次元混合パターンが生成されるように、第一の軸および第一の軸に対して垂直であるかまたは垂直ではない第二の軸の両方を中心に駆動回転するように構成された少なくとも一つのノズルを含む。

これにより、ジェットがタンク区域のより大きな区域の中に達することが得られ、それが、注入されたガスとバラスト水とのより速やかかつより効果的な混合を生み出す。

本発明のさらなる態様にしたがって、本発明は、バラストタンクの内部ブレーシング／バルクヘッドと同一平面上に配設されている一つまたは複数のノズルヘッドを含む。

それにより、ジェットがバラストタンクのすべての区域に達することが得られ、それが、脱酸素水のより効率的な分散を生じさせると同時に、バラストタンクの表面および底の最適な浄化を保証する。

本発明の一つの態様にしたがって、本発明は、一つまたは複数の列に配設された二つ以上のノズルヘッドを含み、一つまたは複数の列は、バラスト水がバラストタンクに入り、通過するときのバラスト水の主な流れ方向に対して横断方向に延びる。さらに、配設はバラストタンクの下寄りゾーンの中で起こる。

それにより、脱酸素水のリードフロントが作成され、そのリードフロントがバラストタンク中を移動し、そのとき水が連続的に処理されるということが得られる。

本発明の態様にしたがって、窒素または二酸化炭素発生装置は、バラストポンプの後、送り出し側でバラスト水の配管システムに結合された配管を含み、それにより、発生装置はまた、ノズルの周囲で窒素または二酸化炭素をバラスト水に供給することができる。

本発明の一つの態様にしたがって、本発明は、バラスト水の処理が一つのバラストタンク中で起こるように一つのバラストタンクが一つまたは複数のノズルヘッドを含む船舶に関する。

本発明の態様にしたがって、バラスト水の処理がいくつかのバラストタンク中で同時発生的に起こるように二つ以上のバラストタンクが一つまたは複数のノズルヘッドを含む。

この解決手段は、既存の船および沖合建造物中に設けることが容易な解決手段である。

本発明にしたがったシステムを含む船舶の本発明の一つの態様にしたがって、少なくとも一つのバラストタンクはいくつかの再循環システムを含み、再循環システムの戻りおよびフィーダ管がノズルヘッドと対応しており、戻りおよびフィーダ管はバラストタンクの流れ方向に連続的に配設されている。

本発明はさらに、回転ノズルを有するノズルヘッドを介して窒素または二酸化炭素含有水をバラストタンクに注入する処置を含む方法に関する。

回転ノズルを有するノズルヘッドは、混合プロセスを最適化し、そして注入された水を、これまで公知の方法よりもはるかに良好に分散させる。

本発明の態様は、処理されたバラスト水を第一のバラストタンクから残りのバラストタンクに運ぶ処置を含む。

これにより、効率的に浄化されたバラスト水が通され、それにより、処理されたバラスト水はバラストタンクの隅々まで行き渡らされ、したがって、バラストタンクの遠隔区域が未処理のバラスト水を含むということが回避される。

本発明の方法のさらなる態様は、バラストタンク中に酸素欠乏環境を維持するための期間または間隔で不活性ガスをバラストタンクに供給する処置を含む。

これは、酸素欠乏環境を維持するためにバラストタンクが空にされるとき特に有利である。

本発明の方法のひとつの態様において、方法は、回転ノズルを有するノズルヘッドを介して窒素または二酸化炭素含有水をバラストタンク中に噴霧する工程と、処理されたバラスト水を第一のバラストタンクから残りのバラストタンクに移送する工程と、バラストタンク中に酸素欠乏環境を維持するための期間または間隔で窒素および／または二酸化炭素をバラストタンクに供給することができる工程とを連続的に含む。

ひとつの態様にしたがって、方法は、回転ノズルを有するノズルヘッドを介して窒素または二酸化炭素含有水をいくつかまたはすべてのバラストタンク中に同時発生的に噴霧することを含む。

これは、改善された、そしてより速やかな水の処理を保証する。

本発明の方法の態様は、バラストタンクをノズルヘッドよりも低いレベルまで空にする工程と、液体をノズルに通してポンプで送り込み、それにより、バラストタンクの内面を高圧水ブラスト処理する工程とを含む。バラストタンクを浄化することもできるシステムにより、最小限の技術的手段の使用によって効率的なスラッジおよび沈殿物抑制が達成される。

語「船舶」とは、海において使用するための船、潜水艦、沖合構造物および人工建造物を含むものと解釈される。

語「ノズルヘッド」とは、ノズルが回転ノズルかどうかにかかわらず、単一のまたは複数のノズルがヘッド上に配置され得るものと解釈される。

本発明の他の態様は、従属請求項から明らかになるであろう。

[本発明1001]
船舶および沖合建造物上のバラストタンク（1）中のバラスト水を処理するためのシステム（20）であって、
- 一つまたは複数のバラストタンク（1）と、
- 一つまたは複数のバラストタンク（1）との間で配管を介してバラスト水を循環または再循環させることができる循環ポンプ（22）と、
- 大気および／または不活性ガス、たとえば窒素および／または二酸化炭素のようなガスを該バラスト水に供給することができるようなやり方で該配管（22）に接続されているガス供給ユニット（21）と、
- ガス含有水を該一つまたは複数のバラストタンク（1）に注入するための少なくとも一つのノズルを含む、該配管に機能的に接続され、かつ一つまたは複数のバラストタンク（1）中に配設されている一つまたは複数のノズルヘッド（28）と、
- 該バラスト水中の生物を除去および／または殺すように構成された装置（37）と
を含む、システム。
[本発明1002]
装置（37）が、バラスト水に熱を供給するための手段（40）を含むことを特徴とする、本発明1001のシステム。
[本発明1003]
装置（37）が少なくとも一つの熱交換器を含むことを特徴とする、前記本発明の一つまたは複数に記載のシステム。
[本発明1004]
少なくとも一つの熱交換器（41）が、循環管上の熱を、バラスト水に熱を供給するための手段（40）との間で交換することにより、処理されたバラスト水を冷却することを特徴とする、前記本発明の一つまたは複数に記載のシステム。
[本発明1005]
装置（37）が少なくとも二つの熱交換器を含み、熱を供給するための装置（40）が熱交換器によって構成されていることを特徴とする、前記本発明の一つまたは複数に記載のシステム。
[本発明1006]
バラスト水に熱を供給するための装置（40）とバラスト水を冷却するための熱交換器（41）との間の再循環管が滞留時間増加装置（42）に機能的に接続されていることを特徴とする、前記本発明の一つまたは複数に記載のシステム。
[本発明1007]
ガス供給ユニット（21）がポンプを含むことを特徴とする、前記本発明の一つまたは複数に記載のシステム。
[本発明1008]
ガス供給ユニット（21）が、バラスト水にガスを供給するための少なくとも二つのユニット、たとえば、空気を供給し、ひいては該バラスト水を酸素化することができるポンプ／コンプレッサおよび／または不活性ガスを供給し、それにより該バラスト水を脱酸素化すると同時にバラストタンク中の該バラスト水を撹拌することができる不活性ガス発生装置を含むことを特徴とする、前記本発明の一つまたは複数に記載のシステム。
[本発明1009]
一つまたは複数のノズルヘッド（28）が、バラストタンク（1）の下寄りゾーン中、バラスト水の流入（32）が起こる該バラストタンクの部分に配設されていることを特徴とする、前記本発明の一つまたは複数に記載のシステム。
[本発明1010]
少なくとも一つのノズルが非可動ノズルであることを特徴とする、本発明1001のシステム。
[本発明1011]
少なくとも一つのノズルが、一つまたは二つの軸を中心に駆動回転するように構成されていることを特徴とする、本発明1001のシステム。
[本発明1012]
少なくとも二つのノズルヘッドを含み、そのうち一つのノズルが非可動ノズルであり、一つのノズルが、一つまたは二つの軸を中心に駆動回転するように構成されている、本発明1001、1010および1011のシステム。
[本発明1013]
バラストタンク中のバラスト水を処理する方法であって、
- バラストポンプによってバラスト水をバラストタンク（1）の中にポンプで送り込む工程と、
- 再循環ポンプによってバラスト水を再循環システム中で再循環させる工程と、
- ガス供給ユニット（21）を介して窒素および／または二酸化炭素のような不活性ガスを該再循環システム中の該バラスト水に供給する工程と、
- 一つまたは複数のノズルを介してガス含有水をバラストタンクに注入する工程と、
- 該バラスト水を、該再循環システムに機能的に接続されている装置（37）に通して循環させて、生物を除去および／または殺す工程と
を含む、方法。
[本発明1014]
バラスト水を装置（37）に通して循環させることが、
- 該バラスト水を熱交換器（41）に通して循環させて、先に加熱されたバラスト水から熱を吸収する工程と、
- 熱を供給するための装置（40）を介して熱源からの熱を該バラスト水に供給する工程と、
- バラスト水の熱処理のための時間が増すように滞留時間増加装置（42）によって該バラスト水の流量を減らす工程と、
- 該バラスト水を該熱交換器（41）に通すことによって該バラスト水を冷却する工程と
を含む、本発明1010のバラストタンク中のバラスト水を処理する方法。
[本発明1015]
- 不活性ガスの供給を中断する工程と、
- バラスト水が目的地における水生環境中に排出される前に該バラスト水が酸化されるようにガス供給ユニット（21）および／またはポンプを介してガスを該バラスト水にポンプで送り込む工程と
をさらに含む、本発明1013または1014の方法。
[本発明1016]
- 不活性ガスの供給を中断する工程と、
- バラスト水が目的地における水生環境中に排出される前に該バラスト水が酸化されるようにガス供給ユニット（21）および／またはポンプを介して大気を該バラスト水にポンプで送り込む工程と
をさらに含む、本発明1013または1014の方法。
[本発明1017]
バラストタンク中のバラスト水を処理する方法であって、
- バラスト水ポンプによってバラスト水をバラストタンク（1）の中にポンプで送り込む工程と、
- 再循環ポンプによってバラスト水を再循環システムの中に再循環させる工程と、
- ガス供給ユニット（21）を介して大気を該再循環システム中の該バラスト水に供給する工程と、
- 一つまたは複数のノズルを介してガス含有水をバラストタンクに注入する工程と、
- 該バラスト水を、該再循環システムに機能的に接続されている装置（37）に通して循環させて、生物を除去および／または殺菌する工程と
を含む、方法。
以下、本発明のシステムの態様を示す図面を参照して本発明をさらに詳細に説明する。

バラスト水をバラストタンク中に分配させるためにポンプで送り込み、かつ配管するシステムの従来の構成を有する12のバラストタンクを有する船を示す。 本発明の再循環システムを有する船を示す。 図4における断面Aに対応する、側方から見たL字形バラストタンクを示す。 二つのノズルヘッドを有するバラストタンクを上から示す。 図4の断面Aの一部分に対応する、バラスト水の流入の近くのバラストタンクの下端を示す。 同じバラストタンクに結合されたいくつかの再循環システムを有するバラストタンクを示す。 L字形バラストタンク、再循環システムおよび熱交換器を示す。

図面を参照した詳細な説明
図1は、船上でバラスト水をバラストタンク1に循環させるための従来の配管およびポンプで送り込むシステムとして構築されたシステム10を示す。バラストタンク1は一般に、船の外周に沿って配設され、各バラストタンク1が、バラスト水のための主フィーダライン4からの配水管5を備えている。配水管5は適当な数の弁6を備えている。

システム10は、バラスト水をバラストタンク1に供給し、かつバラストタンク1から排出することの両方の役割を果たし得る。

図2は、再循環システム20が図1に示す従来のバラストポンピングシステム10を補足する本発明の態様を示す。再循環システム20は、再循環ポンプ22およびバラストタンク1との間の配管および窒素発生装置などのガス供給ユニット21からなる。

バラスト水は、再循環ポンプ22により、バラストタンク1から戻り管23を介してポンプで送られ、フィーダ管25および配水管26を介してバラストタンク1に戻される。

バラスト水がバラストタンクに入る途中のバラストポンプの管送りライン中ではなくバラストタンク中でバラスト水を処理することにより、水中の酸素をはるかに低いレベルまで除去することが可能であることは有利である。処理時間はより長く、したがって、より効率的である。

その結果、より低い酸素含有量の条件により、所望されない微生物がより速やかかつより効率的に殺菌される。そのうえ、再循環システムは、バラストポンプおよび対応する配管システムによって制限されない独立システムである。

したがって、再循環システムは、バラストポンプよりも高い圧力で作動することができる再循環ポンプを使用してもよく、それにより、ガスの溶解性がより効率的に生じる。そのうえ、ガスの気泡サイズはより高い圧力でより小さくなり、ガスの表面積、ひいては処理表面がより大きくなり、そしてまた、気泡がより長期間バラスト水中に浮かんだ状態にとどまるため、それがプロセスをさらに増強する。

システムはまた、再循環ポンプ22の後、送り出し側でフィーダ管25に接続されている窒素発生装置などのガス供給ユニット21を含む。フィーダ管25は、再循環された窒素含有バラスト水を運んでバラストタンク1の中に戻す。それは、水を各バラストタンクの中に運ぶ配水管26を介して起こる。配水管26は、図示する態様において、さらに二つの分岐管27に分割され、それらの分岐管にノズルヘッド28が対応している。

ノズルヘッド28は、固定ノズルタイプのノズル、または二次元もしくは三次元混合パターンが形成されるように、第一の軸を中心に駆動回転するように構成されているタイプのノズル、または第一の軸および第一の軸に対して垂直であるもしくは垂直ではない第二の軸の両方を中心に駆動回転するように構成されているノズル、または1つもしくは複数の固定ノズルおよび／もしくは1つもしくは複数の回転ノズルの両方を有するノズルヘッドを含んでもよい。

窒素発生装置は、二酸化炭素発生装置と組み合わせる、またはそれによって代えることができ、上記または以下の文章において窒素または二酸化炭素が参照されるとき、一方のタイプのガスが他方のタイプのガスに代わってもよいため、それは明白には理解されない。また、本文章において使用される語句「不活性ガス」は、ガス組成物がたとえば窒素またはアルゴンであることができることを意味するため、文章は、狭く解釈されてはならない不活性ガスを参照する。また、それは、ガスからの気泡がバラストタンクの中に存在する生物が殺菌されるほど多量の酸素をバラストタンクから押し出すことができる比および濃度の何らかの他のガスまたはガス混合物であることもできる。

再循環システム20は適当な数の弁29を含む。

バラストタンク1中、バラストタンクへのバラスト水の入口32における配水管5の結合からバラストタンクの反対側端への流れ方向が形成される。

図1中、バラストタンク中、船の内側から船の外周への流れ方向は、左舷、右舷および船首方向に位置している。船の船首端のバラストタンクは右から左への流れ方向を有する。

図3は、ノズルヘッドがバラストタンクへの入口32の比較的近くに配設されている、側方（図4の断面Aを参照）から見たL字形バラストタンクを示す。

すなわち、ノズルヘッドの位置は、それにより、より効率的な水処理を得るために、タンク中の流れ方向を考慮に入れている。

バラストタンクは様々な構成であってもよい。たとえば、バラストタンクは、図3に示すようにL字形であってもよい。バラストタンクはまた、垂直方向または水平方向のいずれに配向され得る長方形のタンクのみからなっていてもよい。

バラストタンク1中のノズルヘッド28の数は、バラストタンクの構成およびそれらのサイズに応じて異なり得る。

ノズルを経由する窒素ガスの注入によって形成されるガス含有気泡は本質的にバラストタンク中を上に移動しようとする。したがって、バラストタンクの構成にかかわらず、ノズルヘッドは、最適には、タンクの下寄りゾーンに配設されるべきである。

図3から、バラストタンク1が、過剰なガスがあるならば、それを排出し得る弁33をタンク頂部に備えることが明白であろう。

一つの態様にしたがって、弁33は、バラストタンク中の水への窒素の継続的供給により、バラストタンク中の大気の圧力よりもわずかに高い圧力を保証し得る。それにより、酸素を含有する大気がバラストタンクに入ることが阻止される。

本発明の局面にしたがって、不活性ガス、窒素および／または二酸化炭素は、バラストポンプの送り出し側で、ガス供給ユニットを介して、バラストポンプとバラストタンクとの間の給水管中のバラスト水に供給され得る。

図6に示すような、バラスト水が、バラストタンクを通過する間に処理され、したがって、処理された形態で他のバラストタンクに通されることができる本発明のさらなる局面にしたがって、それぞれがバラストタンク中の流れ方向に対して横断方向に配設され、流れ方向中に互いに対して連続的に配設されているノズルヘッドのいくつかの列をバラストタンク中に設けることが任意選択可能である。

それにより、一つの列から次の列へと、処理されたバラスト水のリードフロントゾーンが形成され、バラスト水のゾーンがバラストタンクを通して流れ方向に前へと処理される。したがって、図3および4における矢印によって指定されるフロントゾーンは、バラストタンク中の流れ方向に対して本質的に直角になる。

このような処理は、同じバラストタンク1に結合された多数の小さな再循環システムを有することにおいて、よりいっそう効率的になる（図6を参照）。たとえば、ノズルヘッド28の各列が再循環システムを構成してもよく、ノズルヘッドの列の間で再循環水が流れ方向に連続的に排出されるように、各ノズルヘッド列がバラストタンクを通して流れ方向に連続的にバラスト水を処理してもよい。

それにより、バラストタンク中のノズルヘッド28の各列のための周囲のバラスト水は、流れ方向に、ノズルヘッド28の次の列の中でさらなる処理を受ける。

したがって、各単独の小さな再循環システムが、直前の再循環システムからのバラスト水をさらに処理し、それにより、バラスト水のフロントゾーン35における脱酸素化をさらに高める。

図6に示すシステムにより、バラスト水は、バラストポンプの前ではたとえば約8ppmの酸素の量を含有し、窒素供給後、値はたとえば2ppmまで大きく下がる場合があり、ノズル列を通過する連続処理により、含有量は2ppmからたとえば0.8、0.4、最後には0.1ppmに低下する。したがって、バラスト水が次のバラストタンクに通されるとき、バラスト水は0.1pmmの値を有する。

バラスト水が二つのタンク中で同時発生的に処理され、そのバラスト水がバラストポンプを介して残りのバラストタンクにポンプで送られる場合、一つのバラストタンクから他のバラストタンクへの通過中、さらなる窒素を供給することが可能である。

図4は、上から見たバラストタンク1を示す。バラストタンク中には二つのノズルヘッド28が設けられている。窒素含有バラスト水が配水管26を介して分岐管27に送られ、バラストタンク中のノズルヘッド28に送られる。二つのノズルヘッド28は、処理プロセスが入口32において起こり、リードフロントゾーン35が流れ方向に形成されるよう、バラストタンク1へのバラスト水の流入の近くのタンクの第一の部分に配設されている。

バラスト水の処理においては、場合によってはバラスト水中に酸素欠乏または無酸素環境を維持するために、必要ならば、窒素が一定期間または固定された間隔でバラストタンクに加えられる。窒素の供給は、窒素発生装置21とバラストタンク1との間の配管31を介して、または再循環システム20を介して、バラストタンク中のバラスト水に対して直接実施されてもよい。

バラストタンク中の水への窒素の周期的供給は、同じく、酸素を含有する大気がバラストタンクに浸透しないことを保証し得る。

同様に、態様にしたがって、将来起こり得る所与の状況に対して処理の種類を適合させることが可能であるように、オゾン、紫外線などによる好都合な処理を保証するための装置37が再循環システム20に組み込まれてもよい。

したがって、装置37は、生物を除去および／または殺す手段である。バラスト水中に存在する生物は、たとえば熱処理、化学的手段、または放射線照射によって殺される。

組み込まれる装置は、一つの態様において、熱によって水をさらに滅菌するユニットを含み得る。図7に示す態様において、装置は、熱交換器41、たとえば装置に出入りする水との間で熱を交換するプレート熱交換器を含む。以下、そのような熱交換器を一次熱交換器と呼ぶ。

したがって、図7は、一次熱交換器を通過する二つのフィーダラインを示す。

再循環システム20中のバラスト水は、まず、循環管上の熱を、バラスト水に熱を供給するための手段（40）との間で交換することにより、処理されたバラスト水を冷却する熱交換器（41）を通過する。バラスト水に熱を供給するための手段は、熱交換器または他の種の熱源であってもよい。一般に、この熱は船の主エンジン（図示せず）から出るが、当然、熱は、何らかの他のエネルギー源から供給されてもよい。

バラスト水に熱を供給するための手段（40）とバラスト水を冷却するための熱交換器（41）との間の再循環管は、滞留時間増加装置（42）に機能的に結合されている。

バラスト水が熱供給手段（40）を通過すると、バラスト水は、セクション42を通過したのち、一次熱交換器41を介して装置37を出る。

区域42の目的は、水が高い温度を有する時間を増す、すなわち、水が第二の熱交換器40を出て一次熱交換器に流れ込むまでの経過時間を増すことである。したがって、以下、この区域を滞留時間増加装置と呼ぶ。滞留時間増加装置の目的は、熱による滅菌が起こる時間を増すことである。滞留時間増加装置42は、単純な態様において、単に、増大した直径の管を含み得る。理由は、その管における処理レートがそれによって低下するからである。滞留時間増加装置はまた、たとえば約0.3m³のタンク／容器で構成されてもよい。

0.3m³の容量は、熱交換器中の流量が125m³/hである例に基づいて選択された。この量は約10秒の滞留時間をもたらす。すなわち、125m³/3600s×10s＝0.3m³。

図示する例において、水は、バラストタンクを出るとき、約20℃の温度を有する。循環ポンプ22を通過したのち、水は、一次熱交換器41中、約80°の温度に加熱され、その後、第二の熱交換器40中で約5度さらに加熱されたのち、滞留時間増加装置42を通過する。そして、水は一次熱交換器を介して装置37を出る。図示する態様において、それは約25℃の温度で起こる。

明らかに、滞留時間は、流量および／または処理レートを変化させることによって変化し得るし、そして、約10秒が常に最適な時間であるわけではないが、経験が、85℃で約10秒の滞留時間が、図示する例におけるように、良好な滅菌効果を有することを示している。

一つの態様にしたがって、滞留時間増加装置は0.2〜0.4m³の体積を有する。

また、図示するような熱交換器を含めることにより、バラストタンク中の水の温度が上げられる。それにより、バラストタンクの外側（船舶の外側）の温度が加熱されるバラスト水の温度よりも一般に低い状態で、バラスト水とバラストタンクの壁との間の温度差が、バラストタンク中、その内部構造の間の内部循環パターンの形成に寄与する。これが、バラスト水の処理の全体的な効果を高める。

上記に説明された例示的態様においては、比較的狭い温度間隔および期間が用いられる。当然、間隔または温度は当業者の通常の活動の範囲内で異なることができるため、本発明は前記間隔または温度に限定されない。

装置37は、上記のように、熱すぎるバラスト水をバラストタンクに供給しないように構成されている。それにより、その全エネルギー所要量が減る。

しかし、冬季、たとえばロシアで石油を積み込まれる船が極寒条件にさらされることが起こる。これは、石油がパイプラインを経由して到着するのではなく、むしろトラックまたは列車によって船に運ばれるという事実による。それにより、石油は一般に空気と同じ温度を有し、すなわち40℃未満の低さになる。船は、非常に多くの場合、その鋼鉄が約−10℃の低さの温度で脆性を示さないように設計されているため、この状況はある問題を生じさせる。その結果、多くの場合、たとえば非常に冷たい石油を積載することは不可能である。本発明により、バラスト水を加熱することもできるような装置37を設計し、ひいては冷たい石油に関連して経験される欠点を除くことが可能であることが実現される。これは、バラスト水に熱を供給するための手段と熱交換器41との間の導管地点から熱交換器41とバラストタンクとの間の導管地点まで延びるバイパス導管43によって提供される。したがって、上記のように熱交換器41を完全にまたは部分的にバイパスすることにより、バラスト水の温度を調整することが可能である。滞留時間増加装置42に関しては、当然、バイパス導管43をその装置の前および／または後に配置することが可能である。

当然、本発明は、本出願に記載される他の発明に依存して機能し得るし、それらから独立して機能してもよく、その結果、本発明は、後の時点で独立した用途に付されてもよい。

ガス供給ユニット21は発生装置および／またはポンプを含み得る。それにより、大気のようなガスを再循環システム20に供給することが可能である。大気を供給することにより、排出が目的地における水生環境を保護するように、たとえばバラストタンクからバラスト水が抜かれる前にバラストを酸化させることが可能である。

ガス含有水がノズルを介してバラストタンク中のバラスト水に供給されると、様々なサイズの数多くの気泡、すなわち微小気泡およびより大きな気泡の両方が発生する。これらの気泡はバラストタンク中を異なる速度で移動し、そして、一緒になって、バラスト水が効率的に撹拌されるような移動パターンをバラストタンク中に形成する。

処置がバラスト水の脱酸素化によって起こるのか、装置37を介して起こるのかにかかわら、そのようなバラスト水の撹拌はバラスト水の処理の効果を高める。

したがって、本発明の態様にしたがって、バラスト水の処理は、バラスト水ポンプによってバラスト水をバラストタンクの中にポンプで送り込む処置と、再循環ポンプによってバラスト水を再循環システム中で再循環させる処置と、バラストポンプの送り出し側の循環ポンプとバラストタンクとの間でガス供給ユニット（21）を介して大気を再循環システム中のバラスト水に供給する処置と、一つまたは複数のノズルを介してガス含有水をバラストタンクに注入する処置と、バラスト水を、再循環システムに機能的に接続されている装置（37）に通して循環ポンプとバラストタンクとの間で循環させて、生物を除去および／または殺す処置とを含む。

二つの熱交換器を有する上記のような装置37は、バラスト水を処理するためのプラントの中で独立して機能することができ、そして本出願に記載されているユニットおよび他の発明に機能的に依存しない。それにもかかわらず、上記に説明したように、装置の使用と記載された発明の他のいずれかとの間に相乗効果があることができるが、しかし、それを、本出願に記載され、述べられた他の滅菌法の任意の一つとで並列または直列に使用することは任意選択可能である。

そのうえ、装置は、本出願に記載され、述べられた残りの滅菌法から独立して、またはそれらとの任意の組み合わせにおいて作動し得て、そしてそれらの局面が独立した用途に付されることができる。

好都合な態様にしたがって、図5から見てとれるように、ノズルヘッド28は、バラストタンクのバルクヘッド36中の開口38中にバラストタンクの内部構造／バルクヘッド36と同一平面上に配設され得る。ノズルヘッドのその配設により、バラストタンクのバルクヘッドは、バラスト水の効果的な処理を可能な限り妨げず、そして回転ノズルを有するノズルヘッドを使用することができるように、ガス含有バラスト水の伝播は最も効果的に起こる。

Claims (17)

1. - 一つまたは複数のバラストタンク（1）と、
   - バラスト水ポンプを有するバラストポンピングシステム（10）と、
   - 一つまたは複数のバラストタンク（1）との間で配管を介してバラスト水を循環または再循環させることができる循環ポンプ（22）と、
   - 該バラストポンピングシステム（10）が、再循環ポンプ（22）により、バラスト水をバラストタンクから管（23,24）を介してポンプで送り、送り出し側の再循環ポンプ（22）の後のフィーダ管（25）、および、水を各バラストタンクの中に運ぶ配水管26を介してバラストタンクへ戻すのを補足する再循環システム（20）と、
   - 大気および／または不活性ガス、たとえば窒素および／または二酸化炭素のようなガスを該バラスト水に供給することができるようなやり方で該配管（22）に接続されているガス供給ユニット（21）と、
   - ガス含有水を該一つまたは複数のバラストタンク（1）に注入するための少なくとも一つのノズルを含む、該配管に機能的に接続され、かつ一つまたは複数のバラストタンク（1）中に配設されている一つまたは複数のノズルヘッド（28）とを含む、船舶および沖合建造物上のバラストタンク（1）中のバラスト水を処理するためのシステムであって、
   該バラスト水を処理するためのシステムは、該バラスト水中の生物を除去および／または殺すように構成された装置（37）を含むことを特徴とし、
   該再循環ポンプは、該バラスト水ポンプよりも高い圧力で作動することができる、前記バラスト水を処理するためのシステム。
2. 装置（37）が、バラスト水に熱を供給するための手段（40）を含むことを特徴とする、請求項1記載のシステム。
3. 装置（37）が少なくとも一つの熱交換器を含むことを特徴とする、請求項1記載のシステム。
4. 少なくとも一つの熱交換器（41）が、処理されたバラスト水を冷却することを特徴とする、請求項2記載のシステム。
5. 装置（37）が少なくとも二つの熱交換器を含み、熱を供給するための装置（40）が熱交換器によって構成されていることを特徴とする、請求項1記載のシステム。
6. バラスト水に熱を供給するための装置（40）とバラスト水を冷却するための熱交換器（41）とが滞留時間増加装置（42）に機能的に接続されていることを特徴とする、請求項1記載のシステム。
7. ガス供給ユニット（21）がポンプを含むことを特徴とする、請求項1記載のシステム。
8. ガス供給ユニット（21）が、バラスト水にガスを供給するための二つのユニット、たとえば、空気を供給し、ひいては該バラスト水を酸素化することができるポンプ／コンプレッサおよび／または不活性ガスを供給し、それにより該バラスト水を脱酸素化すると同時にバラストタンク中の該バラスト水を撹拌することができる不活性ガス発生装置を含むことを特徴とする、請求項1記載のシステム。
9. 一つまたは複数のノズルヘッド（28）が、バラストタンク（1）の下寄りゾーン中、バラスト水の流入（32）が起こる該バラストタンクの部分に配設されていることを特徴とする、請求項1記載のシステム。
10. 少なくとも一つのノズルが非可動ノズルであることを特徴とする、請求項1記載のシステム。
11. 少なくとも一つのノズルが、一つまたは二つの軸を中心に駆動回転するように構成されていることを特徴とする、請求項1記載のシステム。
12. 少なくとも二つのノズルヘッドを含み、そのうち一つのノズルが非可動ノズルであり、一つのノズルが、一つまたは二つの軸を中心に駆動回転するように構成されている、請求項1、10および11のいずれか一項記載のシステム。
13. - バラストポンプによってバラスト水をバラストタンク（1）の中にポンプで送り込む工程と、
    - 再循環ポンプによってバラスト水を再循環システム中で再循環させる工程と、
    - ガス供給ユニット（21）を介して窒素および／または二酸化炭素のような不活性ガスを該再循環システム中の該バラスト水に供給する工程と、
    - 一つまたは複数のノズルを介してガス含有水をバラストタンクに注入する工程と、
    - 該バラスト水を、該再循環システムに機能的に接続されている装置（37）に通して循環させて、生物を除去および／または殺す工程と
    を含む、バラストタンク中のバラスト水を処理する方法であって、
    該再循環ポンプは、該バラストポンプよりも高い圧力で作動することができる、前記方法。
14. バラスト水を装置（37）に通して循環させることが、
    - 該バラスト水を熱交換器（41）に通して循環させて、先に加熱されたバラスト水から熱を吸収する工程と、
    - 熱を供給するための装置（40）を介して熱源からの熱を該バラスト水に供給する工程と、
    - バラスト水の熱処理のための時間が増すように滞留時間増加装置（42）によって該バラスト水の流量を減らす工程と
    を含む、請求項13記載のバラストタンク中のバラスト水を処理する方法。
15. - 不活性ガスの供給を中断する工程と、
    - バラスト水が目的地における水生環境中に排出される前に該バラスト水が酸化されるようにガス供給ユニット（21）および／またはポンプを介してガスを該バラスト水にポンプで送り込む工程と
    をさらに含む、請求項13または14記載の方法。
16. - 不活性ガスの供給を中断する工程と、
    - バラスト水が目的地における水生環境中に排出される前に該バラスト水が酸化されるようにガス供給ユニット（21）および／またはポンプを介して大気を該バラスト水にポンプで送り込む工程と
    をさらに含む、請求項13または14記載の方法。
17. - バラスト水ポンプによってバラスト水をバラストタンク（1）の中にポンプで送り込む工程と、
    - 再循環ポンプによってバラスト水を再循環システムの中に再循環させる工程と、
    - ガス供給ユニット（21）を介して大気を該再循環システム中の該バラスト水に供給する工程と、
    - 一つまたは複数のノズルを介してガス含有水をバラストタンクに注入する工程と、
    - 該バラスト水を、該再循環システムに機能的に接続されている装置（37）に通して循環させて、生物を除去および／または殺菌する工程と
    を含む、バラストタンク中のバラスト水を処理する方法であって、
    該再循環ポンプは、該バラスト水ポンプよりも高い圧力で作動することができる、前記方法。

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