JP6930767B1 - 浮遊油の回収処理装置 - Google Patents
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Abstract
Description
また船舶上から水面へ向けて高速水をカーテン状に噴射して油の拡散を防止する方法も提案されている。
油回収船は水面に浮遊する浮遊油を直接掬い取る方式と(特許文献2,3)、油回収船に搭載した油回収施設を通じて回収する方式が知られている(特許文献4,5)。
油回収施設は吸水ポンプまたは真空吸引装置と、油水分離装置等を具備していて、水と油を混合した状態で回収した混合流体を油水分離装置へ供給し、油水分離装置で油のみを分離回収する。
<1>浮上式水質汚濁防止フェンスの展張作業に多くの時間と労力を要するうえに、水質汚濁防止フェンスに油が付着し易いためにメンテナンス性が悪い。
<2>水質汚濁防止フェンスに油が付着すると重たくなって、水質汚濁防止フェンスの回収作業と、付着した油の除去作業に多くの時間と労力を要する。
<3>船舶上から水面へ向けて高速水をカーテン状に噴射する油の拡散防止方法では、高速水の水流の勢いで油が水中に潜り込んで周辺水域に散逸し易い。
<1>油回収施設が大型化して油回収コストが高くなる。
<2>浮遊油と水が混合した油水混合流体の形態で吸引回収する場合には、水面に拡散した浮遊油の層厚が薄いために、油水混合流体における浮遊油の比率が小さくなって浮遊油の回収効率が低い。
<3>波浪で上下動する油回収船の動きと水面に浮遊する油の上下動が同調しないので、吸引口の位置が水面から深くなるほど浮遊油の吸引比率が小さくなり、また吸引口が海上に出て露出すると負圧が途切れてしまい、油を安定して吸引することが難しい。
<4>油水分離装置で分離した水はそのまま現場海域に放水している。
油水分離装置内で水と油を完全分離することは技術的に難しいため、排水中に油が混入していると現場海域の水質汚染の原因となる。
<5>油回収船を使用する場合、油回収船が装備する油回収用個体設備が大きな水流抵抗となって油回収船の運動性能が低くなる。
<6>浮遊油にゴミが混入する場合がある。誤って固形ゴミを吸引すると吸引ポンプの故障や管路の閉塞を誘発し易い。
<7>油の回収を終えた後は吸引ポンプ等を解体して清掃しなければならず、油回収施設の清掃に多くの時間と労力がかかりメンテナンス性が悪い。
<8>C重油等の一部の油は海水と混じり合うことで高粘度に変質することが知られている。
従来はC重油等のように高粘度化した油を回収することは技術的に難しく、高粘度化した油の回収が可能な新技術の提案が望まれている。
<1>油処理剤は散布しただけでは機能しない。油処理剤を機能させるには、油処理剤と油とを強制的に撹拌混合する必要がある。
<2>油処理剤と油との撹拌混合は人力では行えず、専用の撹拌混合装置を用いる必要があり、油の処理コストが高くつく。
<1>浮遊油と直接接触せずに浮遊油の拡散を規制しながら浮遊油を効率よく回収できること。
<2>高粘度に変質した浮遊油の回収が可能であること。
<3>現場水域の水質悪化を抑制できること。
<4>浮遊油の回収作業に用いた回収処理装置を使って油処理剤の撹拌混合作業も行えること。
<5>油回収処理装置のメンテナンスを簡単に行えること。
<6>油回収処理装置の小型軽量化を図り、油回収処理装置を搭載した船舶の運動性能を高めること。
さらに本発明に係る浮遊油の回収処理装置は、浮遊油の拡散を規制しつつ、浮遊油層の層厚を増大し得るように、水中へエアを放出して水中にバブルカーテンを形成するバブルカーテン発生機構と、バブルカーテンで包囲した浮遊油層に向けて高速水を噴射して浮遊油層を破壊しながら浮遊油と水が混合した油水混合流体を回収するエジェクタ装置と、前記エジェクタ装置で回収した油水混合流体から油を分離回収する油水分離曹とを少なくとも具備する構成でもよい。
さらに本発明に係る浮遊油の回収処理装置は、船舶の一部に付設した支持枠と、浮遊油の拡散を規制し得るように、前記支持枠の底部から水中へエアを放出して水中にバブルカーテンを形成するバブルカーテン発生機構と、バブルカーテンで包囲した浮遊油層に向けて高速水を噴射して浮遊油層を破壊するノズルと、ノズルから噴射される高速水を取り込み、負圧吸引力を発生させる採取管とにより、浮遊油と水が混合した油水混合流体を採取管内に回収するエジェクタ装置と、船舶に搭載し、エジェクタ装置で回収した油水混合流体から油を分離回収する油水分離曹とを少なくとも具備し、前記エジェクタ装置と油水分離槽との間を油水回収配管で接続し、前記油水分離曹とノズルの間を送水配管で接続し、該送水配管に介装した高速水供給装置と送水配管を通じて油水分離曹で分離した水を高速水としてノズルへ循環供給するようにしてもよい。
本発明の他の形態において、エジェクタ装置による油水の取込高さが水位変化に追従するように、フロートを付設した前記エジェクタ装置の一部を支持枠の一部に上下方向へ向けて揺動可能に枢支してある。
本発明の他の形態において、前記バブルカーテン発生機構が、支持枠に配設した散気管と、船舶に搭載したエアポンプとモータからなる送気装置と、散気管と送気装置の間を接続する送気配管とを具備し、散気管から放出される気泡群の上昇流によって浮遊油の拡散を規制し得るようにバブルカーテンを形成する。
本発明の他の形態において、前記油水分離槽が、エジェクタ装置で回収した油水混合流体を収容する貯槽本体と、貯槽本体内に配置した複数の仕切板とを有し、貯槽本体内で比重差を利用して油水を分離する。
本発明の他の形態において、船舶に搭載し、油処理剤を収容した補助タンクと、補助タンク内の油処理剤を送水配管へ供給する油処理剤供給装置と、油処理剤供給装置と送水配管との間を接続する補助配管とを追加して具備し、前記採取管の吐出側を水中へ向けて配置したエジェクタ装置を用いて水面に浮遊する浮遊油層と油処理剤との混合撹拌を行う。
<1>バブルカーテンにより浮遊油の拡散防止作用と浮遊油層の増厚作用を発揮するバブルカーテン発生機構と、エジェクタ作用(ベンチュリー効果)により油水混合流体の形態で回収するエジェクタ装置とを組み合わせることで、油水混合流体における浮遊油の回収比率を高めて浮遊油の回収効率を格段に高めることができる。
<2>低粘度の浮遊油の回収に適用できることは勿論のことであるが、高速水を噴射して浮遊油層を粉砕できるので、これまで回収が困難とされてきた高粘度に変質した浮遊油でも効率よく回収することができる。
<3>公知の浮上式水質汚濁防止フェンスに代えてバブルカーテンを使用することで浮遊油の拡散を効果的に規制しつつ、吸引ポンプに代えてエジェクタ装置を使用することで浮遊油を無接触で回収できる。
したがって、浮遊油の回収中におけるゴミ等による管路の閉塞やエア噛み等に起因した故障を回避でき、浮遊油の回収後においては、面倒で手数がかかる浮上式水質汚濁防止フェンスや吸引ポンプの清掃作業が不要となって、従来と比べて油回収処理装置のメンテナンスが非常に簡単となる。
<4>油水分離槽で分離した水を高速水として循環使用する場合には、油成分の放出量を削減して、現場水域の水質悪化を抑制することができる。
<5>フロートを付設したエジェクタ装置の一部を支持枠の一部に上下方向へ向けて揺動可能に枢支してあるので、浮遊油が浮遊する水面が上下に変化しても、水位変化に追従させてエジェクタ装置による油水の採取高さを自動で調整できる。
そのため、波浪の影響を大きく受けずに浮遊油を効率よく採取することができる。
<6>回収処理装置の一部の配管を付け替えるだけの簡単な作業で以て、同一の油回収処理装置を用いて浮遊油に油処理剤を撹拌混合することもできる。
<7>油回収処理装置の構造が簡単軽量であるため、油回収処理装置を搭載した船舶の運動性能を高めることが可能となる。
図1,2を参照して説明する。本例では浮遊油が海面に流出した形態について説明するが、浮遊油が河川や湖沼等の水面に流出した場合も含む。
回収処理装置10は、船舶60の一部に一体に付設した支持枠20と、支持枠20の底部から水中へエアを放出して水中にバブルカーテンを形成することで浮遊油の拡散を規制するバブルカーテン発生機構と、バブルカーテンで拡散を規制した浮遊油を回収する油水回収機構とを具備する。
本例では、回収処理装置10を双胴船等の船舶60に搭載して使用する形態について説明するが、船舶60は双胴船に限定されず単胴船や曳航船を含み、さらに回収処理装置10の取付け位置は船舶60の前方、側方または後方の何れでもよい。
以降に主要な構成要素について詳述する。
支持枠20の説明に際し、浮遊油の取込方向A側を「前方」、浮遊油の取込方向Aの逆側を「後方」と定義して説明する。
船舶60に対して支持枠20の取付け高さは調整可能である。
本発明では浮遊油の集油手段として公知のオイルフェンスを用いない。
本発明では、バブルカーテン発生機構を用いて浮遊油の拡散を規制する。
散気管30は両端部を閉塞した管体またはチューブ体であり、その周面の長手方向に沿って複数の散気孔30aを有している。
本例では、支持枠20の前方を除いた底枠部21の三辺に散気管30を配置した形態について説明する。各辺における散気管30の配置本数は適宜選択する。
換言すればバブルカーテンは、浮遊油Oの拡散防止作用だけでなく、バブルカーテンの内側に堰き止めて浮遊油Oの層厚を厚くする作用(浮遊油層の増厚作用)を併有する。
油水回収機構は、高速水ジェット流を利用して浮遊油層を破砕した油水混合流体の形態で管輸送を可能にする機構である。
図2,3を参照して説明すると、油水回収機構は、支持枠20の前方横支軸22に回動自在に枢支したエジェクタ装置40と、船舶60に搭載した油水分離槽50と、送水ポンプとモータからなる高速水供給装置51と、エジェクタ装置40と高速水供給装置51との間を接続する送水配管52と、エジェクタ装置40と油水分離槽50との間を接続する油水回収配管53とを具備する。
図6に例示したエジェクタ装置40について説明すると、エジェクタ装置40は高速水を噴射するノズル41と、ノズル41の噴射側に位置する採取管44と、エジェクタ装置40による油水の採取高さを現場の水位変化に合わせて自動調整するフロート45とを具備する。
エジェクタ装置40は図6に示した形態に限定されず、エジェクタ作用(ベンチュリー効果)により浮遊油と水の混合流体を吸引可能な装置であれば適用が可能である。
送水配管52の先端にはJ字形に屈曲した送水管42が接続し、送水管42の先端にはノズル41が設けてある。ノズル41は採取管44の取込口へ向けて高速水の連続噴射が可能である。
油水回収配管53の先端には採取管44を有する。
採取管44は、採取管44の端部の開口を通じてノズル41から噴射された高速水の取り込みが可能である。
高速水を採取管44内へ高速で噴射する際に生じるエジェクタ作用(ベンチュリー効果)により、採取管44の開口端の周囲に位置する浮遊油と水の混合流体を吸引することができる。
互いに平行に配置した送水管42、採取管44およびフロート45の接続竿46の間を連結板47が一体に連結している。
これにより、ノズル41と採取管44の開口部とを所定の位置に位置決めしている。
本例では採取管44をノズル41の噴射側に所定の間隔Gを設けて配置し、この間隔Gを通じて採取管44内へ向けて油水を取り込むオープン式エジェクタについて説明するが、採取管44の端部近くに貫入させたノズル41を通じて採取管44内へ高速水を噴射して油水を取り込むクローズ式エジェクタであってもよい。
オープン式エジェクタの場合は、浮遊油の粘度等に応じて間隔Gを調整することで、最適な油の取り込みが可能である。
図2,5に示すようにエジェクタ装置40は、支持枠20の前方横支軸22に対して上下動可能に枢支してある。
本例では前方横支軸22と採取管44の間に介装した枢支板43aと、前方横支軸22および採取管44に係留して枢支板43に固定した複数のUボルト43b,43cとにより枢支する形態について示すが、公知の枢支構造を採用できる。
エジェクタ装置40がフロート45を具備することで、水位変化に追従させてエジェクタ装置40による油水の取込高さを自動的に調整することができる。
本例では接続竿46を介してフロート45を付設する形態について示しているが、接続竿46を省略して送水管42または採取管44の一部にフロート45を付設してもよい。
図3を参照して説明すると、油水分離槽50はエジェクタ装置40で回収した浮遊油と水の混合流体を浮遊油と水に分離する装置である。
本例では比重差を利用して浮遊油と水に分離する方式について説明するが、油水分離槽50にはサイクロン式等の公知の分離方式が適用可能である。
貯槽本体55の底部近くには油水回収配管53の終端が接続していて、吸引した油と水の混合流体を貯槽本体55内へ放出するようになっている。
貯槽本体55の底部近くと高速水供給装置51の吸引側との間は吸込配管54が接続していて、貯槽本体55内で分離した分離水を、吸込配管54、送水配管52、送水管42、およびノズル41を経て循環して使用できるようになっている。
貯槽本体55の隣に油回収タンク57を設け、貯槽本体55で分離した油をオーバーフローさせて油回収タンク57で回収し得るようになっている。
浮遊油の回収処理装置10を使用した浮遊油の回収方法について説明する。
本発明ではバブルカーテン発生機構による浮遊油の捕捉工程、エジェクタ装置40による油水の回収工程、および油水分離槽50による油水の分離工程を並行して行う。
本発明では浮遊油の拡散防止手段として公知のオイルフェンスを用いずに、バブルカーテン発生機構を用いる。
図2〜5を参照して浮遊油Oの捕集方法について説明する。
図2,3に示した送気装置31を稼働し、送気配管32を通じて平面コ字形または平面U字形に配置した散気管30へ向けてエア等の気体を供給する。
散気管30へエア等を供給すると、図4,5に示すように、散気管30の散気孔30aを通じて水中に気泡群33を放出し、気泡群33が浮上する際に周囲の水を巻きこんでカーテン状に上昇水流34を形成する。
周囲の海域から隔絶して形成される上昇水流34と、水面に浮上して形成される気泡群33とによりバブルカーテンを構成する。
バブルカーテンの開放空間を通じて浮遊油Oをバブルカーテンの内側に取り込む。
バブルカーテンは浮遊油Oの層厚以上の深さから水面までの区間に亘ってカーテン状に連続して形成されており、バブルカーテンの上部は気泡群33が水面から盛り上がって形成されている。
そのため、バブルカーテンが浮遊油Oの拡散を規制することに伴い、バブルカーテンの内側に堰き止められた浮遊油Oの層厚が増していく。
図3,4,6を参照しながらバブルカーテンで取り囲んだ浮遊油Oの回収方法について説明する。
図3に示した高速水供給装置51を稼働し、送水配管52を通じて送水管42の先端のノズル41へ向けて連続的に送水する。
吸引した浮遊油Oと現地水との混合流体は、図3に示した油水回収配管53を経由して油水分離槽50へ送られる。
ここでいう「水」とは、ノズル41から噴射される高速水Jだけではなく、高速水Jにより取り込まれ周囲の海水等の現地水を含む。
これに対して、バブルカーテン発生機構とエジェクタ装置40を組み合わせることで、エジェクタ装置40の取込部にバブルカーテンで厚層化した浮遊油層が集まるので、油の回収比率を高めて浮遊油Oの回収効率が格段に向上する。
浮遊油OがC重油であると海水と混じり合うことで高粘度に変質する。
高粘度に変質した浮遊油Oを従来の真空吸引で回収することは困難である。
図6に示すようにエジェクタ装置40は、その一部にフロート45を具備していると共に、エジェクタ装置40の基端部が支持枠20の前方横支軸22に対して上下方向へ向けて揺動可能に枢支してある。
そのため、浮遊油Oが浮遊する水面が上下に変化しても、水位変化に追従させてエジェクタ装置40による油水の採取高さが自動で調整されるので、波浪の影響を受けずに浮遊油Oを効率よく採取することができる。
万一、波浪の影響でエジェクタ装置40のエジェクタ部が海面から浮き上がって大気中に露出したとしても、負圧吸引式ではないのでエア噛みに起因した回収不能に陥ることを回避できる。
図3を参照して説明すると、油水回収配管53を経て油水分離槽50へ送られた混合流体は、その比重差により油と水に分離する。
分離した油は貯槽本体55をオーバーフローさせて油回収タンク57で回収する。
そのため、例えば、貯槽本体55で分離した水をそのまま現地海域に放水すると、分離した水に混入した油成分が放出されることになって、現場海域を汚染するおそれがある。
さらに貯槽本体55で分離した水を浮遊油Oの回収のために循環使用することで、貯槽本体55内で油を濃縮して回収することができる。
水中に形成したバブルカーテン発生機構は浮遊油Oと直接触れることがないので、散気管30等を清掃する必要がない。
浮遊油Oの採取を終えたエジェクタ装置40は、採取管44および油水回収配管53の管路を清掃するだけの簡単な作業で対処できるので、メンテナンスが簡単で済む。
採取管44および油水回収配管53の清掃方法としては、つぎの二つの方法が実施可能である。
そのひとつは、油水回収配管53の終端を切り離し、油水回収配管53の終端から清掃用の水を逆送して清掃する方法(逆洗方法)である。
他の清掃方法は、油水回収配管53の終端を油水分離曹50へ接続したまま、浮遊油Oが存在しない海域において浮遊油の回収処理装置10を稼働させて、採取管44および油水回収配管53の管内を清掃する方法である。
以降に他の実施例について説明するが、その説明に際し、前記した実施例と同一の部位は同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。
浮遊油の回収処理装置10は既述したように浮遊油に触れずに回収できるだけでなく、一部の配管を付け替えることで、海面に浮遊する浮遊油に対して油処理剤65を混入させて分解処理を行うことも可能である。
図7では送水管42の先端に設けたノズル41と採取管44を示しているが、エジェクタ装置40は先の実施例と同様にノズル41と、採取管44と、フロート45とを具備した構成でもよい。
本例では油水回収配管53を採取管44から切り離し、採取管44内に生じる油処理剤65を含む混合流体を浮遊油へ吐出させる。
切り離した採取管44はその吐出側を海中へ向けて位置させる。
採取管44の吐出側はU字形に屈曲してもよいし、屈曲させずに直管のままでもよい。
要は採取管44を通じて油処理剤65を含む混合流体を海面に向けて吐出できる構成であればよい。
図7を参照して説明する。浮遊油の回収処理装置10は既述した構成に加えて、油処理剤65を収容した補助タンク60と、供給ポンプとモータからなる油処理剤供給装置61と、補助タンク60と高速水供給装置51の吐出側の送水配管52との間を接続する補助配管62とを追加して具備する。
本発明では送水配管52と補助配管62を活用してノズル41へ油処理剤65を供給する。
油処理剤65は酸化作用や微生物による消化作用により油を分解できる液体状または粉体状の処理剤であり、二次汚染や海洋生物に対する毒性が低い公知の界面活性剤や溶剤を使用できる。
油処理剤供給装置61の吐出側に接続した補助配管62の先端は送水配管52の一部に合流していて、油処理剤供給装置61および補助配管62を通じて送水配管52へ油処理剤65を供給できるようになっている。
送水配管52の取水源は図3に示した油水分離曹50でもよいが、油水分離曹50以外から取水することも可能である。
本例における油処理剤を用いた処理方法について説明する。
高速水供給装置51および油処理剤供給装置61を稼働して、送水管42へ向けて油処理剤65が混入した水を連続供給する。
ノズル41から採取管44の取込口へ向けて油処理剤65の混入した高速水を噴射すると、ベンチュリー効果により、ノズル41の周囲に位置する浮遊油と、油処理剤65の混入した高速水と、吸引された現地水とが採取管44内で混合されて海中へ吐出される。
海中へ吐出された油処理剤65を含む混合流体は、採取管44を通じてスパイラル状に吐出されることで、油処理剤65と海面に浮遊する浮遊油の塊層との撹拌混合が進行する。
本例では、浮遊油の回収処理装置10の一部の配管を付け替えるだけの簡単な作業で以て、海面に浮遊する浮遊油に対して油処理剤65を混入させて分解処理を行う作業に対応することもできる。
浮遊油は適度の粘性を有することから、機械的な撹拌力を用いて油処理剤を浮遊油に混合しなければならない。
A 浮遊油の取込方向
V1 切換弁
V2 開閉弁
V3 排水弁
10 浮遊油の回収処理装置
20 支持枠
21 支持枠の底枠部
22 支持枠の前方横支軸
30 散気管
30a 散気孔
31 送気装置
32 送気配管
33 気泡群
34 上昇水流
40 エジェクタ装置
41 ノズル
42 送水管
44 採取管
45 フロート
46 接続竿
47 連結板
50 油水分離曹
51 高速水供給装置
52 送水配管
53 油水回収配管
54 吸込配管
55 貯槽本体
56 仕切板
57 油回収タンク
60 船舶
Claims (7)
- 浮遊油の拡散を規制しつつ、浮遊油層の層厚を増大し得るように、水中へエアを放出して水中にバブルカーテンを形成するバブルカーテン発生機構と、
バブルカーテンで包囲した浮遊油層に向けて高速水を噴射して浮遊油層を破壊しながら浮遊油と水が混合した油水混合流体を回収するエジェクタ装置とを少なくとも具備することを特徴とする、
浮遊油の回収処理装置。 - 浮遊油の拡散を規制しつつ、浮遊油層の層厚を増大し得るように、水中へエアを放出して水中にバブルカーテンを形成するバブルカーテン発生機構と、
バブルカーテンで包囲した浮遊油層に向けて高速水を噴射して浮遊油層を破壊しながら浮遊油と水が混合した油水混合流体を回収するエジェクタ装置と、
前記エジェクタ装置で回収した油水混合流体から油を分離回収する油水分離曹とを少なくとも具備することを特徴とする、
浮遊油の回収処理装置。 - 船舶の一部に付設した支持枠と、
浮遊油の拡散を規制し得るように、前記支持枠の底部から水中へエアを放出して水中にバブルカーテンを形成するバブルカーテン発生機構と、
バブルカーテンで包囲した浮遊油層に向けて高速水を噴射して浮遊油層を破壊するノズルと、ノズルから噴射される高速水を取り込み、負圧吸引力を発生させる採取管とにより、浮遊油と水が混合した油水混合流体を採取管内に回収するエジェクタ装置と、
船舶に搭載し、エジェクタ装置で回収した油水混合流体から油を分離回収する油水分離曹とを少なくとも具備し、
前記エジェクタ装置と油水分離槽との間を油水回収配管で接続し、
前記油水分離曹とノズルの間を送水配管で接続し、該送水配管に介装した高速水供給装置と送水配管を通じて油水分離曹で分離した水を高速水としてノズルへ循環供給することを特徴とする、
浮遊油の回収処理装置。 - エジェクタ装置による油水の取込高さが水位変化に追従するように、フロートを付設した前記エジェクタ装置の一部を支持枠の一部に上下方向へ向けて揺動可能に枢支したことを特徴とする、請求項3に記載の浮遊油の回収処理装置。
- 前記バブルカーテン発生機構が、支持枠に配設した散気管と、船舶に搭載したエアポンプとモータからなる送気装置と、散気管と送気装置の間を接続する送気配管とを具備し、散気管から放出される気泡群の上昇流によってバブルカーテンを形成することを特徴とする、請求項1乃至3の何れか一項に記載の浮遊油の回収処理装置。
- 前記油水分離槽が、エジェクタ装置で回収した油水混合流体を収容する貯槽本体と、貯槽本体内に配置した複数の仕切板とを有し、貯槽本体内で比重差を利用して油水を分離することを特徴とする、請求項3に記載の浮遊油の回収処理装置。
- 船舶に搭載し、油処理剤を収容した補助タンクと、補助タンク内の油処理剤を送水配管へ供給する油処理剤供給装置と、油処理剤供給装置と送水配管との間を接続する補助配管とを追加して具備し、前記採取管の吐出側を水中へ向けて配置したエジェクタ装置を用いて水面に浮遊する浮遊油層と油処理剤との混合撹拌を行うことを特徴とする、請求項3に記載の浮遊油の回収処理装置。
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