JP7533112B2 - Ballast Water Treatment System - Google Patents
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Description
本発明は、紫外線リアクタを備えたバラスト水処理装置に関する。 The present invention relates to a ballast water treatment device equipped with an ultraviolet reactor.
タンカー等の船舶は、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、通常、バラスト水と呼ばれる水をバラストタンク内に貯留する。このような船舶には、バラスト水の注排水による生態系の破壊を防ぐため、バラスト水を浄化処理するバラスト水処理装置が設けられている。 When tankers and other ships set sail again for their destination after unloading their cargo of crude oil, they usually store water called ballast water in ballast tanks to balance the ship while it is sailing. These ships are equipped with ballast water treatment equipment that purifies the ballast water to prevent damage to the ecosystem caused by the injection and discharge of ballast water.
バラスト水処理装置の一種として、紫外線リアクタを備え、バラスト水中の微生物を紫外線を照射することによって殺滅するものがある(例えば、特許文献1参照)。 One type of ballast water treatment device is equipped with an ultraviolet reactor and kills microorganisms in the ballast water by irradiating them with ultraviolet light (see, for example, Patent Document 1).
ところで、このようなバラスト水処理装置を用いてバラスト水を浄化処理して貯留し、その後排出する場合、国際海事機関(IMO)やアメリカ沿岸警備隊(USCG)等の機関が定める排出規制を遵守する必要がある。そして、このような排出規制を実効あらしめるため、バラスト水処理装置は、排出規制を遵守した仕様にて所定の機関による型式承認を得なければならない。ただし、同一の排出規制(例えば、USCGの排出規制)についての型式承認を行う承認機関は複数存在しており、同一の排出規制について複数の仕様(運転モード)で型式承認を得ることも可能である。 However, when using such a ballast water treatment device to purify and store ballast water and then discharge it, it is necessary to comply with discharge regulations set by organizations such as the International Maritime Organization (IMO) and the United States Coast Guard (USCG). In order to make such discharge regulations effective, the ballast water treatment device must obtain type approval from a designated organization with specifications that comply with the discharge regulations. However, there are multiple approval organizations that issue type approvals for the same discharge regulations (e.g., USCG discharge regulations), and it is also possible to obtain type approval for multiple specifications (operating modes) for the same discharge regulations.
しかしながら、バラスト水処理装置が型式承認を得た複数の運転モードで運転可能な場合であっても、状況に応じて適切な運転モードを選択することは難しかった。 However, even if a ballast water treatment system is type-approved and can operate in multiple operating modes, it is difficult to select an appropriate operating mode depending on the situation.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、複数の運転モードを有する場合に、適切な運転モードを判定することの可能なバラスト水処理装置を提供するものである。 The present invention was made in consideration of these circumstances, and provides a ballast water treatment device that is capable of determining the appropriate operating mode when multiple operating modes are available.
本発明によれば、流通するバラスト水を浄化処理するバラスト水処理装置であって、紫外線照射量を調整可能な紫外線リアクタと、複数の運転モードから選択される1つの運転モードにより前記バラスト水処理装置を制御する制御手段と、流通するバラスト水の塩分濃度を測定する塩分濃度測定手段と、前記紫外線リアクタによる処理後のバラスト水をバラストタンクに貯留してから排出するまでの許容排出時間を取得する許容排出時間取得手段と、を備え、前記複数の運転モードにはそれぞれ、処理後のバラスト水を前記バラストタンクに保持しておく必要のあるタンク保持時間が設定されており、前記制御手段は、下記(1)及び/又は(2)を判定基準として適切な運転モードを判定する、バラスト水処理装置が提供される。
(1)前記塩分濃度測定手段が測定した前記塩分濃度
(2)前記許容排出時間取得手段が取得した前記許容排出時間と前記タンク保持時間の比較
According to the present invention, there is provided a ballast water treatment device that purifies circulating ballast water, the ballast water treatment device comprising: an ultraviolet reactor capable of adjusting the amount of ultraviolet irradiation; a control means for controlling the ballast water treatment device in one operating mode selected from a plurality of operating modes; a salinity measurement means for measuring the salinity of the circulating ballast water; and an allowable discharge time acquisition means for acquiring the allowable discharge time from when the ballast water after treatment by the ultraviolet reactor is stored in a ballast tank until when it is discharged, wherein each of the plurality of operating modes has a tank retention time set for which the treated ballast water must be held in the ballast tank, and the control means determines the appropriate operating mode based on the following (1) and/or (2) as judgment criteria.
(1) the salinity measured by the salinity measurement means; (2) a comparison between the allowable discharge time acquired by the allowable discharge time acquisition means and the tank retention time;
本発明によれば、上記(1)及び/又は(2)を適切な運転モードの判定基準とすることで、水域に応じて、また、許容排出時間に応じて適切な運転モードでバラスト水処理装置を運転することが可能となる。 According to the present invention, by using the above (1) and/or (2) as the criteria for determining the appropriate operating mode, it becomes possible to operate the ballast water treatment device in an appropriate operating mode depending on the water area and the allowable discharge time.
なお、タンク保持時間とは、バラストタンクに取り入れたバラスト水を、当該バラスト水に含まれる微生物が完全に死滅しないまま排出されないようにするために定められる時間である。上述した型式承認を得た運転モードの中には、水域ごとにタンク保持時間が設定されているものがあり、タンク保持時間は、運転モードごとに異なっている。したがって、ある水域において、ある運転モードでは許容排出時間がタンク保持時間よりも大きいため問題にならないが、他の運転モードでは許容排出時間がタンク保持時間よりも小さいため所望のタイミングでバラスト水を排出できないという問題が生じる。この点、本発明に係る制御手段は、現在の水域の情報に加えて許容排出時間取得手段が取得した前記許容排出時間とタンク保持時間とを比較することによって、そのような問題を生じさせないようにすることが可能となる。 The tank retention time is a time set to prevent the ballast water taken into the ballast tank from being discharged without completely destroying the microorganisms contained in the ballast water. Some of the operating modes that have been type approved as described above have tank retention times set for each water area, and the tank retention times differ for each operating mode. Therefore, in a certain water area, the allowable discharge time is longer than the tank retention time in a certain operating mode, so there is no problem, but in other operating modes, the allowable discharge time is shorter than the tank retention time, so the ballast water cannot be discharged at the desired timing. In this regard, the control means according to the present invention can prevent such problems from occurring by comparing the allowable discharge time acquired by the allowable discharge time acquisition means with the tank retention time in addition to information about the current water area.
以下、本発明の種々の実施形態を例示する。以下に示す実施形態は互いに組み合わせ可能である。 Various embodiments of the present invention are illustrated below. The embodiments shown below can be combined with each other.
好ましくは、前記制御手段は、前記(1)を判定基準として水域を特定し、前記水域は、第1の水域と、当該第1の水域よりも前記塩分濃度の高い第2の水域とを含み、前記制御手段は、前記第1の水域において、前記(2)を判定基準として適切な運転モードを判定する。 Preferably, the control means identifies the water area using (1) as a judgment criterion, the water area including a first water area and a second water area having a higher salinity than the first water area, and the control means determines an appropriate operating mode in the first water area using (2) as a judgment criterion.
好ましくは、前記流通するバラスト水の処理流量を調整する流量調整手段と、前記流通するバラスト水の紫外線透過率を取得する透過率取得手段と、を備え、前記複数の運転モードにはそれぞれ、前記紫外線透過率に応じてバラスト水の前記処理流量及び前記紫外線照射量が定められており、前記制御手段は、各運転モードにおいて、前記透過率取得手段により前記紫外線透過率を取得するとともに、判定した運転モードにおいて定められた前記処理流量及び前記紫外線照射量となるよう、前記流量調整手段及び前記紫外線リアクタを制御する。 Preferably, the system includes a flow rate adjusting means for adjusting the treatment flow rate of the circulating ballast water, and a transmittance acquiring means for acquiring the ultraviolet transmittance of the circulating ballast water, and the treatment flow rate and the ultraviolet irradiation amount of the ballast water are determined for each of the plurality of operation modes according to the ultraviolet transmittance, and the control means acquires the ultraviolet transmittance in each operation mode using the transmittance acquiring means, and controls the flow rate adjusting means and the ultraviolet reactor so that the treatment flow rate and the ultraviolet irradiation amount are determined for the determined operation mode.
好ましくは、前記制御手段は、前記(1)及び/又は前記(2)を判断基準とすることに加えて、前記透過率取得手段から取得した前記紫外線透過率を判定基準として適切な運転モードを判定する。 Preferably, the control means determines the appropriate operation mode using the ultraviolet transmittance acquired from the transmittance acquisition means as a judgment criterion in addition to the judgment criteria (1) and/or (2).
好ましくは、前記複数の運転モードは、第1モードと第2モードとを備え、前記紫外線透過率が所定値以上の場合の前記処理流量は、前記第2モードよりも前記第1モードが多くなり、前記紫外線透過率が前記所定値未満の場合の前記処理流量は、前記第1モードよりも前記第2モードが多くなるよう設定されている。 Preferably, the plurality of operating modes include a first mode and a second mode, and the processing flow rate is set so that when the ultraviolet transmittance is equal to or greater than a predetermined value, the processing flow rate is greater in the first mode than in the second mode, and when the ultraviolet transmittance is less than the predetermined value, the processing flow rate is greater in the second mode than in the first mode.
以下、本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態中で示した各種特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。また、各特徴について独立して発明が成立する。 The following describes the embodiments of the present invention. The various features shown in the embodiments below can be combined with each other. In addition, each feature can be an invention independently.
1.バラスト装置1の構成
図1は、本発明の実施形態に係る液体処理装置としてのバラスト水処理装置10を、船舶のバラスト装置1に導入した様子を示す概略図である。本願のバラスト装置1は、バラストタンク2及びバラストポンプ3を備え、バラストポンプ3によりバラストタンク2に対してバラスト水の注排水を行うものである。なお、海水等の船外の水をシーチェストSC1から船内に取り込んで複数のバラストタンク2に注水を行う動作をバラスト動作、バラストタンク2に貯留されたバラスト水を船外排出口SC2から排水する動作をデバラスト動作と呼ぶ。また、本明細書における「バラスト水」について、バラストタンク2に導入(流入)される前又はバラストタンク2から排出(流出)された後に拘わらず、船内に取り込まれた水を全て「バラスト水」と表現する。また、船内に取り込むバラスト水には、海水、淡水、汽水等が含まれるものとする。
1. Configuration of the ballast device 1 FIG. 1 is a schematic diagram showing a state in which a ballast water treatment device 10 as a liquid treatment device according to an embodiment of the present invention is introduced into a ballast device 1 of a ship. The ballast device 1 of the present application includes a ballast tank 2 and a ballast pump 3, and the ballast pump 3 injects and discharges ballast water into and from the ballast tank 2. The operation of taking in outside water such as seawater from a sea chest SC1 into the ship and injecting it into the multiple ballast tanks 2 is called a ballast operation, and the operation of discharging the ballast water stored in the ballast tank 2 from an outside discharge port SC2 is called a de-ballast operation. In addition, with regard to "ballast water" in this specification, all water taken into the ship is expressed as "ballast water", regardless of whether it is before being introduced (flowing into) the ballast tank 2 or after being discharged (flowing out) from the ballast tank 2. The ballast water taken into the ship includes seawater, fresh water, brackish water, and the like.
図1に示すように、バラスト装置1は、各構成要素を接続してバラスト水を流通させるラインLa~ラインLeと、これらのライン上に設けられる開閉弁Va~開閉弁Vfとを備える。ここで、「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。 As shown in FIG. 1, the ballast device 1 includes lines La to Le that connect the various components and allow the ballast water to flow, and on-off valves Va to Vf that are provided on these lines. Here, "line" is a general term for lines such as flow paths, pathways, and pipelines through which fluids can flow.
各ラインの接続関係を具体的に説明すると、ラインLaは、シーチェストSC1とバラストポンプ3を接続するラインであり、開閉弁Vaを有する。ラインLb及びラインLcは、バラストポンプ3とバラストタンク2を接続するラインである。バラスト水処理装置10がバラストポンプ3とバラストタンク2の間に配置されるため、バラスト水処理装置10よりも上流側をラインLb、バラスト水処理装置10よりも下流側をラインLcとしている。ラインLbは、開閉弁Vbを有し、ラインLcは、開閉弁Vc及び開閉弁Vdを有する。ラインLa~ラインLcを合わせて、バラストラインとも称する。 To explain the connection relationship of each line in detail, line La is a line that connects the sea chest SC1 and the ballast pump 3, and has an on-off valve Va. Line Lb and line Lc are lines that connect the ballast pump 3 and the ballast tank 2. Since the ballast water treatment device 10 is disposed between the ballast pump 3 and the ballast tank 2, the upstream side of the ballast water treatment device 10 is called line Lb, and the downstream side of the ballast water treatment device 10 is called line Lc. Line Lb has an on-off valve Vb, and line Lc has on-off valves Vc and Vd. Lines La to Lc are collectively referred to as the ballast lines.
ラインLdは、一端が開閉弁Vaとバラストポンプ3の間の位置においてラインLaと接続され、他端が開閉弁Vcよりもバラストタンク2側においてラインLcと接続される。ラインLdには、開閉弁Veが設置される。ラインLdは、デバラスト動作時に使用されるラインであり、デバラストラインとも称する。ラインLeは、一端がバラスト水処理装置10と開閉弁Vcの間の位置においてラインLcと接続され、他端は船外排出口SC2と接続される。ラインLeには、開閉弁Vfが設置される。 One end of line Ld is connected to line La between the on-off valve Va and the ballast pump 3, and the other end is connected to line Lc on the ballast tank 2 side of the on-off valve Vc. An on-off valve Ve is installed in line Ld. Line Ld is used during de-ballast operation and is also called the de-ballast line. One end of line Le is connected to line Lc between the ballast water treatment device 10 and the on-off valve Vc, and the other end is connected to the overboard discharge port SC2. An on-off valve Vf is installed in line Le.
なお、上述したバラスト装置1の構成は、本発明に係るバラスト水処理装置10を導入する対象であるバラスト装置の一例を示したに過ぎず、以下に説明するバラスト水処理装置10は、任意の構成のバラスト装置に適用することが可能である。 The configuration of the ballast system 1 described above is merely one example of a ballast system into which the ballast water treatment device 10 according to the present invention can be installed, and the ballast water treatment device 10 described below can be applied to a ballast system of any configuration.
2.バラスト水処理装置10の構成
次に、バラスト水処理装置10の構成を説明する。バラスト水処理装置10は、船内に取り込むバラスト水及び船内から排出するバラスト水を処理してバラスト水中に含まれる微生物・異物の含有量を低減するために導入されるものである。本実施形態のバラスト水処理装置10は、図1に示すように、バラストポンプ3とバラストタンク2(あるいは船外排出口SC2)の間に設けられる。ここで、バラスト水処理装置10の流路について、ラインLbと接続されるバラストポンプ3側の接続部を上流側接続部P1、ラインLcと接続されるバラストタンク2側の接続部を下流側接続部P2とする。
2. Configuration of the ballast water treatment device 10 Next, the configuration of the ballast water treatment device 10 will be described. The ballast water treatment device 10 is introduced to treat the ballast water taken into the ship and the ballast water discharged from the ship to reduce the content of microorganisms and foreign matter contained in the ballast water. As shown in Fig. 1, the ballast water treatment device 10 of this embodiment is provided between the ballast pump 3 and the ballast tank 2 (or the overboard discharge port SC2). Here, regarding the flow path of the ballast water treatment device 10, the connection part on the ballast pump 3 side connected to the line Lb is referred to as the upstream connection part P1, and the connection part on the ballast tank 2 side connected to the line Lc is referred to as the downstream connection part P2.
本実施形態のバラスト水処理装置10は、浄化手段として、フィルタによりバラスト水を濾過処理する濾過装置11と、バラスト水に紫外線を照射して微生物を殺菌処理する紫外線リアクタ12とを備える。また、バラスト水処理装置10は、図2に示すように、流量計13と、紫外線センサ14と、入力装置15と、透過率取得手段16と、塩分濃度測定手段17と、判定結果出力手段18と、制御手段19と、を備える。なお、濾過装置11は既知の任意の構成を適用することができ、また、濾過装置11を省略することもできる。 The ballast water treatment device 10 of this embodiment includes, as purification means, a filtration device 11 that filters the ballast water using a filter, and an ultraviolet reactor 12 that irradiates the ballast water with ultraviolet light to sterilize microorganisms. As shown in FIG. 2, the ballast water treatment device 10 also includes a flow meter 13, an ultraviolet sensor 14, an input device 15, a transmittance acquisition means 16, a salinity concentration measurement means 17, a determination result output means 18, and a control means 19. Note that any known configuration can be applied to the filtration device 11, and the filtration device 11 can also be omitted.
加えて、バラスト水処理装置10は、図1に示すように、各構成要素を接続してバラスト水を流通させる第1ラインL1~第5ラインL5と、これらに設置される開閉弁V1~V4と、流量調整手段としての流量調整弁FCVとを備える。 In addition, as shown in FIG. 1, the ballast water treatment device 10 includes a first line L1 to a fifth line L5 that connect the various components and allow the ballast water to flow, on-off valves V1 to V4 installed on these lines, and a flow control valve FCV as a flow control means.
第1ラインL1は、浄化手段(濾過装置11及び紫外線リアクタ12)をバイパスして上流側接続部P1と下流側接続部P2を接続するライン(バイパスライン)であり、開閉弁V1を有する。第2ラインL2は、第1ラインL1と濾過装置11とを接続するラインであり、開閉弁V2を有する。第3ラインL3は、濾過装置11と紫外線リアクタ12とを接続するラインであり、開閉弁V3を有する。また、第4ラインL4は、一端が第1ラインL1の第2ラインL2との接続位置よりも下流側の位置であって開閉弁V1よりは上流側の位置に接続され、他端が第3ラインL3の開閉弁V3よりも下流側の位置に接続される。第4ラインL4は開閉弁V4を有する。第5ラインL5は、一端が紫外線リアクタ12に接続され、他端が第1ラインL1の開閉弁V1よりも下流側の位置に接続される。第5ラインL5には、流量計13と、開度調整の可能な流量調整弁FCVとが設けられる(図2も参照)。 The first line L1 is a line (bypass line) that bypasses the purification means (filter 11 and ultraviolet reactor 12) and connects the upstream connection part P1 and the downstream connection part P2, and has an on-off valve V1. The second line L2 is a line that connects the first line L1 and the filter 11, and has an on-off valve V2. The third line L3 is a line that connects the filter 11 and the ultraviolet reactor 12, and has an on-off valve V3. The fourth line L4 has one end connected to a position downstream of the connection position of the first line L1 with the second line L2 and upstream of the on-off valve V1, and the other end connected to a position downstream of the on-off valve V3 of the third line L3. The fourth line L4 has an on-off valve V4. The fifth line L5 has one end connected to the ultraviolet reactor 12 and the other end connected to a position downstream of the on-off valve V1 of the first line L1. The fifth line L5 is provided with a flow meter 13 and a flow control valve FCV whose opening can be adjusted (see also FIG. 2).
紫外線リアクタ12は、図示しない処理槽の内部に複数本の紫外線ランプ12a(図2参照)が配置されて構成される。紫外線リアクタ12は、処理槽内を流通するバラスト水に対し、紫外線ランプ12aにより紫外線を照射して微生物を殺菌処理するものである。本実施形態の紫外線リアクタ12は、各紫外線ランプ12aのオンオフ及び/又は供給する電力を制御することで、バラスト水へ照射する紫外線の強度を調整可能となっている。 The ultraviolet reactor 12 is configured with multiple ultraviolet lamps 12a (see FIG. 2) arranged inside a treatment tank (not shown). The ultraviolet reactor 12 sterilizes microorganisms by irradiating the ballast water flowing through the treatment tank with ultraviolet light from the ultraviolet lamps 12a. The ultraviolet reactor 12 of this embodiment is capable of adjusting the intensity of the ultraviolet light irradiated to the ballast water by controlling the on/off and/or supply of power to each ultraviolet lamp 12a.
流量計13は、紫外線リアクタ12を流通するバラスト水の流量を計測するものである。本実施形態において、流量計13は第5ラインL5に設けられているが、紫外線リアクタ12による殺滅処理を行う際のバラスト水の流路上であれば、他の位置に設けられていても良い。流量計13及び上述した流量調整弁FCVの開度調整により、バラスト水処理装置10を流通するバラスト水の流量(以下、処理流量と呼ぶ)を調整することが可能となる。 The flowmeter 13 measures the flow rate of ballast water flowing through the ultraviolet reactor 12. In this embodiment, the flowmeter 13 is provided on the fifth line L5, but it may be provided at another position on the flow path of the ballast water when the sterilization treatment is performed by the ultraviolet reactor 12. By adjusting the opening of the flowmeter 13 and the above-mentioned flow control valve FCV, it is possible to adjust the flow rate of ballast water flowing through the ballast water treatment device 10 (hereinafter referred to as the treatment flow rate).
紫外線センサ14は、紫外線リアクタ12に設置され、紫外線ランプ12aからの紫外線の照度を、バラスト水を介して測定するものである。流量計13により計測されるバラスト水の流量と紫外線センサ14により計測される紫外線の照度とから、単位流量あたりの紫外線の照射量である紫外線照射量が算出される。 The ultraviolet sensor 14 is installed in the ultraviolet reactor 12 and measures the illuminance of ultraviolet light from the ultraviolet lamp 12a through the ballast water. The ultraviolet irradiance, which is the amount of ultraviolet light irradiated per unit flow rate, is calculated from the flow rate of the ballast water measured by the flowmeter 13 and the illuminance of ultraviolet light measured by the ultraviolet sensor 14.
入力装置15は、船員等のユーザから各種入力を受け付ける装置である。入力装置15の例としては、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置に接続されたマウス、キーボードあるいはタッチパネルによる入力が可能なディスプレイ、さらには、音声入力装置等が挙げられる。ただし、ユーザから各種入力を受け取ることが可能であれば、任意のデバイスを用いることができる。ここで、ユーザから受け付ける各種入力とは、船舶の現在位置の情報、貯留する必要のあるバラスト水の総量の情報、船舶の航行先(目的地)の情報、船舶が入港してから出港するまでの時間の情報、停泊中の船舶が出港してから航行先に入港するまでの(予想)時間の情報等である。 The input device 15 is a device that accepts various inputs from users such as crew members. Examples of the input device 15 include a mouse connected to an information processing device such as a personal computer, a display that allows input via a keyboard or touch panel, and even a voice input device. However, any device can be used as long as it is capable of receiving various inputs from the user. Here, the various inputs accepted from the user include information on the current position of the ship, information on the total amount of ballast water that needs to be stored, information on the ship's destination, information on the time from when the ship enters port until when it departs port, information on the (estimated) time from when the ship is at anchor until when it arrives at its destination port, etc.
なお、停泊中の船舶が出港してから航行先に入港するまでの時間からは、処理後のバラスト水をバラストタンク2に貯留してから排出するまでの許容排出時間を算出することができる。したがって、本実施形態の入力装置15は、紫外線リアクタ12による処理後のバラスト水をバラストタンク2に貯留してから排出するまでの許容排出時間を取得する許容排出時間取得手段として機能する。なお、許容排出時間は、船舶の次の港までの航行時間が長ければ影響は少ない一方、次の港までの航行時間が短ければ港についてもバラスト水を排出して荷役をすることができないという問題が生じるため重要である。入力装置15は、バラスト装置1の動作を制御するバラストコントローラに設置されることが好適である。 The allowable discharge time from when the anchored ship leaves port until when it arrives at its destination port can be calculated, which is the allowable discharge time from when the treated ballast water is stored in the ballast tank 2 until when it is discharged. Therefore, the input device 15 of this embodiment functions as an allowable discharge time acquisition means for acquiring the allowable discharge time from when the treated ballast water is stored in the ballast tank 2 until when it is discharged. The allowable discharge time is important because, while it has little impact if the ship's travel time to the next port is long, if the travel time to the next port is short, a problem occurs in which the ballast water cannot be discharged at the port and cargo cannot be handled. The input device 15 is preferably installed in a ballast controller that controls the operation of the ballast device 1.
透過率取得手段16は、紫外線リアクタ12を流通するバラスト水の紫外線透過率を取得するものである。本実施形態において、透過率取得手段16はバラスト水の紫外線透過率を計測可能な透過率測定センサである。透過率測定センサは、バラスト水処理装置10におけるバラスト水の流路上に設ける必要はなく、船舶における海水の取り込みが容易な任意の位置に設置される。 The transmittance acquisition means 16 acquires the ultraviolet transmittance of the ballast water flowing through the ultraviolet reactor 12. In this embodiment, the transmittance acquisition means 16 is a transmittance measurement sensor capable of measuring the ultraviolet transmittance of the ballast water. The transmittance measurement sensor does not need to be installed on the flow path of the ballast water in the ballast water treatment device 10, but is installed at any position on the ship where seawater can be easily taken in.
塩分濃度測定手段17は、バラスト水処理装置10を流通するバラスト水の塩分濃度を測定するものである。本実施形態において、塩分濃度測定手段17は、バラスト水の電気伝導度を測定する電気伝導度計である。塩分濃度測定手段17は、図1に示すように、例えば、第1ラインL1(バイパスライン)に設けられる。ただし、塩分濃度測定手段17をバラスト水処理装置10におけるバラスト水の流路上に設ける必要はなく、塩分濃度測定手段17は、船舶における海水の取り込みが容易な任意の位置に設置されていれば良い。 The salinity measuring means 17 measures the salinity of the ballast water flowing through the ballast water treatment device 10. In this embodiment, the salinity measuring means 17 is an electrical conductivity meter that measures the electrical conductivity of the ballast water. As shown in FIG. 1, the salinity measuring means 17 is provided, for example, in the first line L1 (bypass line). However, the salinity measuring means 17 does not need to be provided on the flow path of the ballast water in the ballast water treatment device 10, and the salinity measuring means 17 may be installed in any position that allows easy intake of seawater into the ship.
塩分濃度測定手段17は、塩分濃度によって定められる水域を特定するために用いられる。具体的な水域とは、例えば、海水域、汽水域、淡水域である。後述する各運転モードM1~M3では、水域によって微生物の紫外線耐性が異なるため水域ごとに所定の紫外線照射量が定められている。そして、制御手段19が塩分濃度測定手段17により取得された塩分濃度から水域を特定することで、水域に応じた適切な紫外線照射量で浄化処理を行うことができる。 The salinity measuring means 17 is used to identify a water area determined by its salinity. Specific water areas include, for example, seawater, brackish water, and freshwater. In each of the operation modes M1 to M3 described below, a predetermined amount of ultraviolet radiation is set for each water area because the ultraviolet resistance of microorganisms varies depending on the water area. Then, the control means 19 identifies the water area from the salinity obtained by the salinity measuring means 17, and can perform purification processing with an appropriate amount of ultraviolet radiation depending on the water area.
判定結果出力手段18は、制御手段19の判定部92が判定した適切な運転モードをユーザに提示するためのものである。判定結果出力手段18としては、例えばディスプレイ等の表示装置が用いられる。入力装置15がディスプレイを備える場合は、これを共用することも好適である。 The determination result output means 18 is for presenting to the user the appropriate operating mode determined by the determination unit 92 of the control means 19. As the determination result output means 18, for example, a display device such as a display is used. If the input device 15 is equipped with a display, it is also preferable to share this.
制御手段19は、上述した開閉弁Va~Vf、開閉弁V1~V4及び流量調整弁FCVの開閉を制御することにより、バラスト水処理装置10内を流通するバラスト水の流量を調整する。また、制御手段19は、紫外線リアクタ12の紫外線ランプ12aの出力を制御することにより、バラスト水への紫外線照射量を調整する。流量調整弁FCVの開閉制御によるバラスト水の流量の調整及び紫外線リアクタ12の出力制御によるバラスト水への紫外線照射量の調整は、後述する第1モードM1~第3モードM3から選択される1つの運転モードにより行われる。制御手段19は、具体的には、図2に示すように、情報取得部90と、記憶部91と、判定部92と、動作制御部93とを備える。 The control means 19 adjusts the flow rate of ballast water flowing through the ballast water treatment device 10 by controlling the opening and closing of the above-mentioned on-off valves Va to Vf, on-off valves V1 to V4, and flow control valve FCV. The control means 19 also adjusts the amount of ultraviolet light irradiated onto the ballast water by controlling the output of the ultraviolet lamp 12a of the ultraviolet reactor 12. The adjustment of the flow rate of ballast water by controlling the opening and closing of the flow control valve FCV and the adjustment of the amount of ultraviolet light irradiated onto the ballast water by controlling the output of the ultraviolet reactor 12 are performed in one operation mode selected from the first mode M1 to the third mode M3 described below. Specifically, as shown in FIG. 2, the control means 19 includes an information acquisition unit 90, a memory unit 91, a determination unit 92, and an operation control unit 93.
情報取得部90は、流量計13から流通するバラスト水の流量を取得し、入力装置15に入力された船員からの各種入力を取得し、透過率取得手段16からバラスト水の紫外線透過率を取得する。また、情報取得部90は、塩分濃度測定手段17からバラスト水の塩分濃度を取得する。 The information acquisition unit 90 acquires the flow rate of the ballast water flowing from the flowmeter 13, acquires various inputs from the crew entered into the input device 15, and acquires the ultraviolet transmittance of the ballast water from the transmittance acquisition means 16. The information acquisition unit 90 also acquires the salinity of the ballast water from the salinity measurement means 17.
記憶部91は、各種データを記憶する機能を有する。記憶部91は、第1モードM1~第3モードM3それぞれにおいて紫外線透過率ごとに規定される処理流量及び紫外線照射量を記憶する。なお、各運転モードにおいて紫外線透過率ごとに規定される処理流量及び紫外線照射量は、水域によって異なっている。また、記憶部91は、後述する第1モードM1のタンク保持時間T11,T12及び第2モードM2のタンク保持時間T2を記憶する。 The memory unit 91 has a function of storing various data. The memory unit 91 stores the processing flow rate and the amount of ultraviolet irradiation specified for each ultraviolet transmittance in each of the first mode M1 to the third mode M3. Note that the processing flow rate and the amount of ultraviolet irradiation specified for each ultraviolet transmittance in each operating mode differ depending on the water area. The memory unit 91 also stores the tank retention times T11 and T12 in the first mode M1 and the tank retention time T2 in the second mode M2, which will be described later.
判定部92は、情報取得部90が取得した情報と記憶部91に記憶された情報とから、適切な運転モードを判定する。 The determination unit 92 determines an appropriate operating mode based on the information acquired by the information acquisition unit 90 and the information stored in the memory unit 91.
動作制御部93は、第1モードM1~第3モードM3の何れかの運転モードにより、流量調整弁FCVの開度及び紫外線リアクタ12の紫外線ランプ12aの強度を制御する。これにより、バラスト水の処理流量とバラスト水への紫外線照射量とが調整される。 The operation control unit 93 controls the opening of the flow control valve FCV and the intensity of the ultraviolet lamp 12a of the ultraviolet reactor 12 in one of the operation modes, first mode M1 to third mode M3. This adjusts the treatment flow rate of the ballast water and the amount of ultraviolet light irradiated onto the ballast water.
なお、上記構成の制御手段19は、具体的には例えば、CPU、メモリ(例えばフラッシュメモリ)、入力部及び出力部を備えた情報処理装置により構成することができる。そして、情報処理装置により構成された制御手段19の上述した各構成要素による処理は、メモリに記憶されたプログラムをCPUが読み出して実行することで行われる。情報処理装置としては、例えば、パーソナルコンピュータ、PLC(プログラマラブルロジックコントローラ)あるいはマイコンが用いられる。ただし、制御手段19の一部の機能を、任意の通信手段により接続されたクラウド上で実行されるよう構成しても良い。 The control means 19 of the above configuration can be specifically configured, for example, by an information processing device including a CPU, a memory (e.g., a flash memory), an input unit, and an output unit. Processing by each of the above-mentioned components of the control means 19 configured by the information processing device is performed by the CPU reading and executing a program stored in the memory. As the information processing device, for example, a personal computer, a PLC (programmable logic controller), or a microcomputer is used. However, some of the functions of the control means 19 may be configured to be executed on a cloud connected by any communication means.
3.バラスト水処理装置10の動作
本実施形態のバラスト水処理装置10は、複数の運転モードとして第1モードM1~第3モードM3の3つの運転モードを備えている。バラスト水処理装置10は、バラスト動作において実行されるバラスト水の浄化処理の際、まず、モード判定工程によって適切な運転モードを判定した後、判定した運転モードにより浄化工程を実行する。
3. Operation of the Ballast Water Treatment Device 10 The ballast water treatment device 10 of this embodiment has three operation modes, a first mode M1 to a third mode M3, as a plurality of operation modes. When performing a ballast water purification process in a ballasting operation, the ballast water treatment device 10 first determines an appropriate operation mode through a mode determination process, and then performs the purification process in the determined operation mode.
各運転モードでは、水域ごとであって且つ、紫外線透過率ごとに処理流量及び紫外線照射量が規定されており、紫外線透過率ごとの処理流量及び紫外線照射量は記憶部91に記憶されている。制御手段19は、各運転モードで規定される処理流量及び紫外線照射量で浄化処理が行われるよう、流量調整弁FCVの開度及び紫外線リアクタ12の紫外線ランプ12aの強度を制御する。なお、いずれの運転モードでも、処理流量は、紫外線透過率が高いほど多くなるよう設定されている。これは、同じ紫外線ランプ12aの出力であっても紫外線透過率が高いほど紫外線照射量が多くなるからである。 In each operation mode, the processing flow rate and UV irradiation amount are specified for each water body and for each UV transmittance, and the processing flow rate and UV irradiation amount for each UV transmittance are stored in the memory unit 91. The control means 19 controls the opening of the flow control valve FCV and the intensity of the UV lamp 12a of the UV reactor 12 so that the purification process is performed at the processing flow rate and UV irradiation amount specified for each operation mode. Note that in all operation modes, the processing flow rate is set to be higher as the UV transmittance is higher. This is because, even with the same output of the UV lamp 12a, the UV irradiation amount increases as the UV transmittance is higher.
<各運転モードについて>
ところで、本実施形態において、第1モードM1及び第2モードM2は、アメリカ沿岸警備隊(USCG)が定める排出規制を遵守した運転モードである。すなわち、第1モードM1及び第2モードM2は、いずれもアメリカ沿岸警備隊(USCG)が定める機関により型式承認を得た運転モードである。一方、第3モードM3は、国際海事機関(IMO)が定める排出規制を遵守した運転モードであり、国際海事機関(IMO)が定める機関により型式承認を得た運転モードである。したがって、船舶の航行先がアメリカ合衆国又はその近海(以下、海域Aと呼ぶ)である場合は第1モードM1又は第2モードM2で運転し、船舶の航行先が海域Aではない場合は第3モードM3で運転することで、各排出規制が遵守される。
<About each driving mode>
In the present embodiment, the first mode M1 and the second mode M2 are operation modes that comply with the emission regulations set by the United States Coast Guard (USCG). That is, the first mode M1 and the second mode M2 are both operation modes that have been type-approved by an agency designated by the United States Coast Guard (USCG). On the other hand, the third mode M3 is an operation mode that complies with the emission regulations set by the International Maritime Organization (IMO) and is an operation mode that has been type-approved by an agency designated by the International Maritime Organization (IMO). Therefore, when the ship is sailing to the United States or its nearby waters (hereinafter referred to as sea area A), the ship is operated in the first mode M1 or the second mode M2, and when the ship is not sailing to sea area A, the ship is operated in the third mode M3, thereby complying with each emission regulation.
また、アメリカ沿岸警備隊(USCG)による排出規制では、一度貯留したバラスト水は、所定時間が経過するまで排出してはならないと定められており、排出してはならない時間は「タンク保持時間」あるいは「ホールディングタイム」と呼ばれている。したがって、第1モードM1~第3モードM3のうちの一部のモードである第1モードM1及び第2モードM2では、処理後のバラスト水をバラストタンク2に貯留してから排出するまでの時間(以下、許容排出時間と呼ぶ)を所定のタンク保持時間より長くとらなければならない。そして、許容排出時間がタンク保持時間よりも短い場合には、目的地に入港してもタンク保持時間が経過するまではバラスト水を排出することができない。 In addition, the United States Coast Guard (USCG) discharge regulations stipulate that once stored, ballast water must not be discharged until a specified time has elapsed, and the time during which it must not be discharged is called the "tank retention time" or "holding time." Therefore, in first mode M1 and second mode M2, which are some of first mode M1 to third mode M3, the time from when the treated ballast water is stored in the ballast tank 2 until it is discharged (hereinafter referred to as the allowable discharge time) must be longer than the specified tank retention time. And if the allowable discharge time is shorter than the tank retention time, the ballast water cannot be discharged until the tank retention time has elapsed, even if the ship arrives at its destination port.
タンク保持時間は、第1モードM1と第2モードM2とで異なっている。また、タンク保持時間は、第1モードM1においては、第1の水域としての淡水・汽水域と第2の水域としての海水域とでも異なっている(逆に、第2モードM2では、タンク保持時間は水域によらず同一である)。ここで、図3に示すように、第1モードM1の淡水・汽水域におけるタンク保持時間をT11、第1モードM1の海水域におけるタンク保持時間をT12、第2モードM2におけるタンク保持時間をT2とする。これら第1モードM1のタンク保持時間T11,T12及び第2モードM2のタンク保持時間T2は、記憶部91に記憶されている。本実施形態において、第1モードM1の汽水・淡水域におけるタンク保持時間T11は、同モードの海水域におけるタンク保持時間T12よりも長い(T11>T12)。また、第2モードM2のタンク保持時間T2は、第1モードM1の海水域におけるタンク保持時間T12よりも短い(T12>T2)。ただし、第1モードM1の汽水・淡水域におけるタンク保持時間T11と同モードの海水域におけるタンク保持時間T12との差(T11とT12の差)と比較して、第1モードM1の海水域におけるT12と第2モードM2のタンク保持時間T2の差は僅かである。 The tank retention time is different between the first mode M1 and the second mode M2. In the first mode M1, the tank retention time is also different between the freshwater/brackish water area as the first water area and the seawater area as the second water area (on the other hand, in the second mode M2, the tank retention time is the same regardless of the water area). Here, as shown in FIG. 3, the tank retention time in the freshwater/brackish water area in the first mode M1 is T11, the tank retention time in the seawater area in the first mode M1 is T12, and the tank retention time in the second mode M2 is T2. These tank retention times T11 and T12 in the first mode M1 and the tank retention time T2 in the second mode M2 are stored in the memory unit 91. In this embodiment, the tank retention time T11 in the brackish/freshwater area in the first mode M1 is longer than the tank retention time T12 in the seawater area in the same mode (T11>T12). In addition, the tank retention time T2 in the second mode M2 is shorter than the tank retention time T12 in the seawater area in the first mode M1 (T12>T2). However, compared to the difference between the tank retention time T11 in the brackish/freshwater area in the first mode M1 and the tank retention time T12 in the seawater area in the same mode (the difference between T11 and T12), the difference between the tank retention time T12 in the seawater area in the first mode M1 and the tank retention time T2 in the second mode M2 is small.
加えて、図4に示すように、第1モードM1と第2モードM2を比較すると、紫外線透過率が所定値Ux以上の場合の処理流量は、第2モードM2よりも第1モードM1が多くなり、紫外線透過率が所定値Ux未満の場合の処理流量は、第1モードM1よりも第2モードM2が多くなるよう設定されている。すなわち、紫外線透過率の所定値Uxは、第1モードM1と第2モードM2の処理流量の大小が切り替わる値である。なお、淡水・汽水域と海水域において、第1モードM1と第2モードM2それぞれの紫外線透過率に対応する処理流量は異なっている(海水域の処理流量のほうが多い)。しかしながら、図4に示される第1モードM1と第2モードM2の紫外線透過率と処理流量の関係と、所定値Uxにおいて第1モードM1と第2モードM2の処理流量の大小が切り替わる点は、淡水・汽水域においても海水域においても同じである(図4は概念図であって、紫外線透過率の処理流量が切り替わる所定値Uxが淡水・汽水域と海水域とで同一である必要はない)。 In addition, as shown in FIG. 4, when comparing the first mode M1 and the second mode M2, the processing flow rate is set to be higher in the first mode M1 than in the second mode M2 when the ultraviolet transmittance is equal to or greater than the predetermined value Ux, and the processing flow rate is set to be higher in the second mode M2 than in the first mode M1 when the ultraviolet transmittance is less than the predetermined value Ux. In other words, the predetermined value Ux of the ultraviolet transmittance is the value at which the processing flow rates of the first mode M1 and the second mode M2 switch between large and small. Note that the processing flow rates corresponding to the ultraviolet transmittances of the first mode M1 and the second mode M2 are different in freshwater/brackish water and seawater (the processing flow rate is higher in seawater). However, the relationship between the UV transmittance and the processing flow rate in the first mode M1 and the second mode M2 shown in FIG. 4, and the fact that the processing flow rate in the first mode M1 and the second mode M2 switches between large and small at a predetermined value Ux, are the same in both freshwater/brackish water and seawater (FIG. 4 is a conceptual diagram, and the predetermined value Ux at which the processing flow rate of the UV transmittance switches does not need to be the same in freshwater/brackish water and seawater).
以下、図5を参照して、適切な運転モードを判定するアルゴリズムの一例を説明する。モード判定工程は、船員等がモード判定を要求したタイミング、あるいは船舶が港に入港したタイミングで開始される。 Below, an example of an algorithm for determining an appropriate operating mode will be described with reference to FIG. 5. The mode determination process is started when a crew member or other person requests a mode determination, or when the ship enters port.
<モード判定工程>
モード判定工程では、まず、ステップS1において、制御手段19の情報取得部90は、入力装置15に入力された船舶の次の航行先の情報を取得する。ここで、記憶部91には、航行先の港が海域Aに属するかどうかの情報が記憶されており、入力された船舶の航行先の情報と当該情報とから、判定部92は、航行先が海域Aに属するか否かを判定する。判定部92は、航行先が海域Aでなければ、適切な運転モードは第3モードM3であると判定して、モード判定工程を終了する。航行先が海域Aであれば、次のステップS2に進む。なお、渡航先が海域Aに属するかどうかを直接、入力装置15に入力させるよう構成することも可能である。
<Mode Determination Process>
In the mode determination process, first, in step S1, the information acquisition unit 90 of the control means 19 acquires information on the next destination of the ship inputted to the input device 15. Here, the memory unit 91 stores information on whether the port of the destination belongs to sea area A, and the determination unit 92 determines whether the destination belongs to sea area A or not based on the inputted information on the destination of the ship and this information. If the destination is not sea area A, the determination unit 92 determines that the appropriate operating mode is the third mode M3, and ends the mode determination process. If the destination is sea area A, the process proceeds to the next step S2. It is also possible to configure the input device 15 to directly input whether the destination belongs to sea area A or not.
次に、ステップS2において、情報取得部90は、塩分濃度測定手段17が測定した流通するバラスト水の塩分濃度を取得する。判定部92は、情報取得部90が取得した塩分濃度から、現在の水域を特定し、現在の水域が海水域であるか否かを判定する。判定部92は、現在の水域が海水域であれば、次のステップS3をスキップしてステップS4に進む。一方、現在の水域が海水域でなければ、すなわち、現在の水域が汽水域又は淡水域であれば、次のステップS3に進む。 Next, in step S2, the information acquisition unit 90 acquires the salinity of the circulating ballast water measured by the salinity measurement means 17. The determination unit 92 identifies the current water area from the salinity acquired by the information acquisition unit 90, and determines whether the current water area is a seawater area. If the current water area is a seawater area, the determination unit 92 skips the next step S3 and proceeds to step S4. On the other hand, if the current water area is not a seawater area, that is, if the current water area is a brackish water area or a freshwater area, the determination unit 92 proceeds to the next step S3.
次に、ステップS3において、情報取得部90は、入力装置15に入力された許容排出時間を取得する。また、情報取得部90は、汽水・淡水域における第1モードM1のタンク保持時間T11(第2モードM2のタンク保持時間T2よりも長い)を記憶部91から読み出す。判定部92は、許容排出時間が第1モードM1のタンク保持時間T11未満の場合、つまり、第1モードM1で運転すれば許容排出時間を超えてバラスト水を保持しなければならない場合は、適切な運転モードはタンク保持時間の短い第2モードM2であると判定して、モード判定工程を終了する。許容排出時間が第1モードM1のタンク保持時間T11よりも長い場合は、次のステップS4に進む。 Next, in step S3, the information acquisition unit 90 acquires the allowable discharge time input to the input device 15. The information acquisition unit 90 also reads out the tank retention time T11 of the first mode M1 in brackish/freshwater areas (longer than the tank retention time T2 of the second mode M2) from the memory unit 91. If the allowable discharge time is shorter than the tank retention time T11 of the first mode M1, that is, if operation in the first mode M1 would require ballast water to be retained for longer than the allowable discharge time, the determination unit 92 determines that the appropriate operating mode is the second mode M2, which has a shorter tank retention time, and ends the mode determination process. If the allowable discharge time is longer than the tank retention time T11 of the first mode M1, the process proceeds to the next step S4.
なお、ステップS2において、現在の水域が海水域の場合にこのステップS3をスキップしてステップS4に進むのは、第1モードM1の海水域におけるタンク保持時間T12と第2モードM2のタンク保持時間T2の差が僅かだからである。すなわち、タンク保持時間の長い第1モードM1を選択したとしても、数時間待てばバラスト水を排出可能となり、海水域においてはタンク保持時間を判定基準として運転モードを判定するステップS3を実行するメリットが少ないからである。特に、第1モードM1の海水域におけるタンク保持時間T12が船舶の標準的な航行時間と同程度以下である場合には、バラスト水を排出するタイミングでタンク保持時間T12が経過していることになるので、ステップS3を実行する必要は全くない。 In step S2, if the current water area is seawater, step S3 is skipped and the process proceeds to step S4 because the difference between the tank retention time T12 in seawater in the first mode M1 and the tank retention time T2 in the second mode M2 is small. In other words, even if the first mode M1, which has a long tank retention time, is selected, ballast water can be discharged after waiting for several hours, and in seawater, there is little benefit to executing step S3, which determines the operating mode using the tank retention time as a determination criterion. In particular, if the tank retention time T12 in seawater in the first mode M1 is equal to or less than the standard sailing time of the ship, the tank retention time T12 will have elapsed by the time the ballast water is discharged, and there is no need to execute step S3.
一方、水域が淡水域・汽水域である場合は、第1モードM1のタンク保持時間T11と第2モードM2のタンク保持時間T2の差が大きい(T11>>T2)。そのため、許容排出時間が短い場合に第1モードM1を選択してしまうと、次の港に着いても、長時間にわたってバラスト水を排出できず荷役を行うことができなくなってしまう。したがって、水域が淡水域・汽水域である場合には、このステップS3を実行することが特に好適なのである。 On the other hand, when the water area is a freshwater or brackish water area, there is a large difference between the tank retention time T11 in the first mode M1 and the tank retention time T2 in the second mode M2 (T11 >> T2). Therefore, if the first mode M1 is selected when the allowable discharge time is short, even when the ship arrives at the next port, it will not be able to discharge ballast water for a long time, making it impossible to carry out cargo handling. Therefore, it is particularly preferable to execute step S3 when the water area is a freshwater or brackish water area.
次に、ステップS4において、情報取得部90は、透過率取得手段16から現在地において取水されたバラスト水の紫外線透過率を取得する。判定部92は、透過率取得手段16から取得した紫外線透過率と、現在の水域における第1モードM1と第2モードM2の処理流量の大小が切り替わる所定値Uxとを比較する。判定部92は、紫外線透過率が現在の水域における所定値Ux以上であれば、適切な運転モードはこの範囲において処理流量の多い第1モードM1であると判定して(図4参照)、モード判定工程を終了する。一方、判定部92は、紫外線透過率が現在の水域における所定値Ux未満であれば、適切な運転モードはこの範囲において処理流量の多い第2モードM2であると判定して(図4参照)、モード判定工程を終了する。 Next, in step S4, the information acquisition unit 90 acquires the ultraviolet transmittance of the ballast water taken at the current location from the transmittance acquisition means 16. The determination unit 92 compares the ultraviolet transmittance acquired from the transmittance acquisition means 16 with a predetermined value Ux at which the processing flow rate in the current water area is switched between the first mode M1 and the second mode M2 (see FIG. 4). If the ultraviolet transmittance is equal to or greater than the predetermined value Ux in the current water area, the determination unit 92 determines that the appropriate operating mode is the first mode M1, which has a high processing flow rate in this range (see FIG. 4), and ends the mode determination process. On the other hand, if the ultraviolet transmittance is less than the predetermined value Ux in the current water area, the determination unit 92 determines that the appropriate operating mode is the second mode M2, which has a high processing flow rate in this range (see FIG. 4), and ends the mode determination process.
上述したモード判定工程のステップS1~S4によって何れかのモードが適切な運転モードであると判定された後は、制御手段19は判定された適切な運転モードを判定結果出力手段18によって船員等のユーザに提示する。ユーザは、判定結果出力手段18に提示された判定結果を参考にして、実際にどの運転モードでバラスト動作を行うかを選択し、入力装置15により実行する動作モードを入力する。制御手段19の動作制御部93は、入力された運転モードによって、以下に示すバラスト動作を開始する。なお、判定された適切な運転モードを表示手段に表示させることなく、自動的に判定された運転モードを選択し、バラスト動作を開始するよう構成しても良い。また、判定結果出力手段18には、適切と判断された判定結果だけでなく、例えば、ステップS3における許容排出時間と各運転モードM1,M2におけるタンク保持時間の差や、ステップS4における処理流量の差を表示するようにしても良い。この場合は、許容排出時間とタンク保持時間との差や運転モードごとの処理流量の差がわずかであれば、上記以外の他の条件に基づいて、ユーザは適切と判断された運転モード以外の運転モードを選択することもできるようになる。 After it is determined that one of the modes is an appropriate operation mode by steps S1 to S4 of the mode determination process described above, the control means 19 presents the determined appropriate operation mode to a user such as a crew member through the determination result output means 18. The user refers to the determination result presented by the determination result output means 18 and selects which operation mode to actually perform the ballasting operation, and inputs the operation mode to be performed through the input device 15. The operation control unit 93 of the control means 19 starts the ballasting operation described below according to the input operation mode. It is also possible to configure the system so that the determined appropriate operation mode is not displayed on the display means, but is automatically selected and the ballasting operation is started. In addition, the determination result output means 18 may display not only the determination result determined to be appropriate, but also, for example, the difference between the allowable discharge time in step S3 and the tank retention time in each operation mode M1, M2, and the difference in the processing flow rate in step S4. In this case, if the difference between the allowable discharge time and the tank retention time or the difference in the processing flow rate for each operation mode is small, the user can select an operation mode other than the operation mode determined to be appropriate based on other conditions other than those described above.
<浄化工程>
次に、判定した運転モードによる浄化工程について説明する。なお、浄化工程の各動作は制御手段19により制御されるが、一部又は全部の動作を、船員により手動に行うことも可能である。
<Purification process>
Next, the purification process according to the determined operation mode will be described. Each operation of the purification process is controlled by the control means 19, but some or all of the operations can also be performed manually by the crew.
図6は、バラスト装置1によるバラスト動作時のバラスト水の流路を示す図である。太線で示されるラインLa~ラインLcがバラスト水の流れる流路であり、この動作時は、バラスト装置1の開閉弁Va~Vdが開かれ、その他の開閉弁Ve,Vfが閉じられる。このとき、バラスト水処理装置10においては、制御手段19の動作制御部93が、開閉弁V2,V3及び流量調整弁FCVを開くとともに、開閉弁V1,V4を閉じる制御を行う。これにより、バラスト水は第1ラインL1の一部、第2ラインL2、第3ラインL3及び第5ラインL5を流通し、濾過装置11及び紫外線リアクタ12を流通する。この際、動作制御部93は、これら濾過装置11及び紫外線リアクタ12の起動命令も出力する。動作制御部93は、流量調整弁FCVの開度と紫外線ランプ12aの強度を制御することで、バラスト水の処理流量とバラスト水への紫外線照射量とを、モード判定工程において選択された運転モードで規定された数値となるよう調整する。このような制御により、バラスト水は、濾過装置11及び紫外線リアクタ12を流通することで浄化され、バラストタンク2に貯留される。 Figure 6 is a diagram showing the flow path of ballast water during ballast operation by the ballast device 1. Lines La to Lc shown in thick lines are the flow paths through which ballast water flows, and during this operation, the on-off valves Va to Vd of the ballast device 1 are opened, and the other on-off valves Ve and Vf are closed. At this time, in the ballast water treatment device 10, the operation control unit 93 of the control means 19 controls the on-off valves V2 and V3 and the flow control valve FCV to be opened, and the on-off valves V1 and V4 to be closed. As a result, the ballast water flows through a part of the first line L1, the second line L2, the third line L3, and the fifth line L5, and flows through the filtration device 11 and the ultraviolet reactor 12. At this time, the operation control unit 93 also outputs a start command for these filtration device 11 and the ultraviolet reactor 12. The operation control unit 93 controls the opening of the flow control valve FCV and the intensity of the ultraviolet lamp 12a to adjust the treatment flow rate of the ballast water and the amount of ultraviolet radiation applied to the ballast water to values specified in the operation mode selected in the mode determination process. Through such control, the ballast water is purified by flowing through the filtration device 11 and the ultraviolet reactor 12, and is stored in the ballast tank 2.
なお、図7は、バラスト装置1のデバラスト動作時の流路を示す図である。太線で示されるラインLaの一部、ラインLb、ラインLcの一部、ラインLd、ラインLeがデバラスト動作時にバラスト水が流れる流路であり、この動作時には、開閉弁Vb,Vd~Vfが開かれ、その他の開閉弁Va,Vcが閉じられる。このとき、バラスト水処理装置10においては、制御手段19の動作制御部93が、開閉弁V4及び流量調整弁FCVを開くとともに、開閉弁V1~V3を閉じる制御を行う。これにより、バラスト水は第1ラインL1の一部、第4ラインL4、第3ラインL3の一部及び第5ラインL5を流通し、濾過装置11をバイパスし、紫外線リアクタ12のみを流通する。また、動作制御部93は、紫外線リアクタ12の起動命令も出力する。バラストタンク2に貯留されていたバラスト水を紫外線リアクタ12に流通させることにより、貯留中に繁殖した微生物・異物を浄化することが可能となる。なお、船外へ排出するバラスト水には濾過装置11による濾過処理を行わないのは、バラストタンク2内のバラスト水は、バラスト動作時に一度濾過処理を行っているためである。 Figure 7 is a diagram showing the flow path during the de-ballast operation of the ballast device 1. A part of line La, line Lb, a part of line Lc, line Ld, and line Le shown by thick lines are the flow paths through which ballast water flows during the de-ballast operation. During this operation, the on-off valves Vb, Vd to Vf are opened, and the other on-off valves Va and Vc are closed. At this time, in the ballast water treatment device 10, the operation control unit 93 of the control means 19 controls to open the on-off valve V4 and the flow control valve FCV, and to close the on-off valves V1 to V3. As a result, the ballast water flows through a part of the first line L1, the fourth line L4, a part of the third line L3, and the fifth line L5, bypasses the filtration device 11, and flows only through the ultraviolet reactor 12. The operation control unit 93 also outputs a start-up command for the ultraviolet reactor 12. By flowing the ballast water stored in the ballast tank 2 through the ultraviolet reactor 12, it is possible to purify microorganisms and foreign matter that have proliferated during storage. The ballast water discharged overboard is not filtered by the filter 11 because the ballast water in the ballast tank 2 is filtered once during ballasting operation.
4.作用効果
以上のように、本実施形態のバラスト水処理装置10は、塩分濃度測定手段17と、許容排出時間取得手段としての入力装置15とを備え、制御手段19が(1)塩分濃度測定手段17の測定した塩分濃度及び(2)入力装置15の取得した許容排出時間とタンク保持時間の比較を判定基準として適切な運転モードを判定する。これにより、状況に応じた適切な運転モードでバラスト水処理装置10を運転することが可能となっている。
4. Effects As described above, the ballast water treatment device 10 of this embodiment includes the salinity concentration measuring means 17 and the input device 15 as the allowable discharge time acquiring means, and the control means 19 determines an appropriate operation mode based on a comparison of (1) the salinity measured by the salinity concentration measuring means 17 and (2) the allowable discharge time acquired by the input device 15 and the tank retention time as a determination criterion. This makes it possible to operate the ballast water treatment device 10 in an appropriate operation mode according to the situation.
具体的には、バラスト水処理装置10の制御手段19は、ステップS2において、塩分濃度測定手段17の測定した塩分濃度から水域を特定する。そして、ステップS2及びステップS3において、淡水域又は汽水域であった場合は、入力装置15の取得した許容排出時間と記憶部91から読み出した汽水・淡水域における第1モードM1のタンク保持時間T11とを比較して、比較結果を運転モードの判定基準とする。一方、水域が海水域であった場合は、このような比較を行わず、運転モードの判定基準としない。まとめると、制御手段19は、上記(1)を判定基準として汽水・淡水域と海水域とを特定し、汽水・淡水域においてのみ、上記(2)を判定基準として適切な運転モードを判定するようになっている。これにより、タンク保持時間が長い淡水域又は汽水域においては、次の港についても長期間にわたってバラスト水を排出できないという状況を避けることができる。一方、タンク保持時間が短い海水域では、タンク保持時間の影響が大きくない。したがって、他の条件、具体的には、ステップS4の紫外線透過率を判定基準とした運転モードの判定により、処理するバラスト水の紫外線透過率に応じて処理流量の多い運転モードを適切な運転モードと判定することができ、バラスト動作を迅速に完了させることが可能となっている。 Specifically, in step S2, the control means 19 of the ballast water treatment device 10 identifies the water area from the salinity measured by the salinity measurement means 17. Then, in steps S2 and S3, if the water area is a freshwater area or a brackish water area, the allowable discharge time acquired by the input device 15 is compared with the tank retention time T11 of the first mode M1 in the brackish water/freshwater area read from the memory unit 91, and the comparison result is used as the criterion for determining the operation mode. On the other hand, if the water area is a seawater area, such a comparison is not performed and the comparison result is not used as the criterion for determining the operation mode. In summary, the control means 19 identifies the brackish water/freshwater area and the seawater area using the above (1) as the criterion, and determines the appropriate operation mode only in the brackish water/freshwater area using the above (2) as the criterion. This makes it possible to avoid a situation in which ballast water cannot be discharged for a long period of time even at the next port in a freshwater or brackish water area where the tank retention time is long. On the other hand, in a seawater area where the tank retention time is short, the influence of the tank retention time is not large. Therefore, by determining the operation mode based on other conditions, specifically, the ultraviolet transmittance in step S4, it is possible to determine that the operation mode with a high treatment flow rate is the appropriate operation mode depending on the ultraviolet transmittance of the ballast water being treated, making it possible to quickly complete the ballasting operation.
5.変形例
なお、本発明は、以下の態様でも実施可能である。
5. Modifications The present invention can also be implemented in the following aspects.
上記実施形態では、バラスト水の透過率を取得する透過率取得手段16として、紫外線リアクタ12とは別の箇所に配置される透過率測定センサが用いられていた。しかしながら、透過率取得手段16として透過率測定センサを設置する代わりに、バラスト水をバラストタンク2に貯留することなく排出する予備運転(図8参照)において制御手段19に紫外線透過率を算出させることも可能である。具体的には、予備運転において紫外線ランプ12aを点灯させるとともに、紫外線ランプ12aの強度を紫外線センサ14により計測する。これにより、紫外線ランプ12aの強度と紫外線センサ14により計測された紫外線の照度とから、制御手段19に紫外線透過率を算出させることが可能となる。 In the above embodiment, a transmittance measurement sensor disposed at a location separate from the ultraviolet reactor 12 was used as the transmittance acquisition means 16 for acquiring the transmittance of the ballast water. However, instead of installing a transmittance measurement sensor as the transmittance acquisition means 16, it is also possible to have the control means 19 calculate the ultraviolet transmittance during preliminary operation (see FIG. 8) in which the ballast water is discharged without being stored in the ballast tank 2. Specifically, during preliminary operation, the ultraviolet lamp 12a is turned on and the intensity of the ultraviolet lamp 12a is measured by the ultraviolet sensor 14. This makes it possible to have the control means 19 calculate the ultraviolet transmittance from the intensity of the ultraviolet lamp 12a and the illuminance of the ultraviolet light measured by the ultraviolet sensor 14.
上記実施形態では、図5に示すように、モード判定工程は、ステップS1~ステップS4の4つのステップを有していた。しかしながら、モード判定工程は、これらのステップS1~ステップS4のうち、1つ以上のステップを有していなくても良い。例えば、第1モードM1と第2モードM2とで紫外線透過率にごとの処理流量に差がなければ、ステップS4を有していなくても良い。この場合、ステップS3における許容排出時間も各運転モードM1,M2のタンク保持時間より長ければ、何れのモードで運転しても良いことになる。このような場合には、判定結果出力手段18によって船員等のユーザにその旨を提示し、入力装置15によりユーザから実行すべき運転モードを受け付けることが好適である。 In the above embodiment, as shown in FIG. 5, the mode determination process has four steps, S1 to S4. However, the mode determination process may not have one or more of these steps S1 to S4. For example, if there is no difference in the processing flow rate for each UV transmittance between the first mode M1 and the second mode M2, step S4 may not be included. In this case, if the allowable discharge time in step S3 is also longer than the tank retention time for each operation mode M1, M2, operation may be performed in either mode. In such a case, it is preferable to notify the user, such as a crew member, by the determination result output means 18 and to accept the operation mode to be executed from the user by the input device 15.
上記実施形態では、第1モードM1のタンク保持時間が第1の水域としての淡水・汽水域と第2の水域としての海水域とで異なっていた(T11,T12)。しかしながら、第1モードM1のタンク保持時間が淡水域、汽水域、海水域の3つの水域でそれぞれ異なっていても良い。この場合、塩分濃度が低い水域ほど微生物の紫外線耐性があるため、淡水域のタンク保持時間がもっとも長く、海水域のタンク保持時間がもっとも短い。この場合、第1の水域を淡水域、第2の水域を汽水域及び海水域として、淡水域でのみ、入力装置15(許容排出時間取得手段)が取得した許容排出時間と淡水域における各運転モードのタンク保持時間とを比較して運転モードの判定基準とする(上述したステップS3を実行する)ことも考えられる。このような構成であっても、タンク保持時間が長い淡水域においては長期間にわたってバラスト水を排出できないという状況を避けつつ、汽水域及び海水域においては他の条件に基づいて適切な運転モードを判定することができる。また、塩分濃度に応じて水域を4つ以上に区分する場合にも、塩分濃度の低いいくつかの水域においてのみ上述したステップS3を実行することで、同様の効果を得ることができる。 In the above embodiment, the tank retention time of the first mode M1 differs between the freshwater/brackish water area as the first water area and the seawater area as the second water area (T11, T12). However, the tank retention time of the first mode M1 may differ between the three water areas, i.e., the freshwater area, the brackish water area, and the seawater area. In this case, the lower the salinity of the water area, the more resistant microorganisms are to ultraviolet light, so the tank retention time of the freshwater area is the longest, and the tank retention time of the seawater area is the shortest. In this case, the first water area is the freshwater area, the second water area is the brackish water area and the seawater area, and the allowable discharge time acquired by the input device 15 (allowable discharge time acquisition means) is compared with the tank retention time of each operation mode in the freshwater area only in the freshwater area to determine the operation mode (execute the above-mentioned step S3). Even with this configuration, it is possible to avoid a situation in which ballast water cannot be discharged for a long period of time in the freshwater area where the tank retention time is long, while determining an appropriate operation mode based on other conditions in the brackish water area and the seawater area. Furthermore, even if water areas are divided into four or more areas based on salinity, the same effect can be achieved by performing step S3 described above only in some of the water areas with low salinity.
上記実施形態では、アメリカ沿岸警備隊(USCG)が定める排出規制を遵守した運転モード、すなわちタンク保持時間が定められた運転モードは第1モードM1と第2モードM2の2つであった。しかしながら、アメリカ沿岸警備隊(USCG)が定める排出規制を遵守した運転モードを3つ以上備えていても良い。この場合も、制御手段19が塩分濃度測定手段17の測定した塩分濃度及び入力装置15の取得した許容排出時間とタンク保持時間の比較を判定基準として適切な運転モードを判定することで、状況に応じた適切な運転モードでバラスト水処理装置10を運転することが可能である。 In the above embodiment, there are two operating modes that comply with the discharge regulations set by the United States Coast Guard (USCG), i.e., operating modes with a set tank retention time, the first mode M1 and the second mode M2. However, there may be three or more operating modes that comply with the discharge regulations set by the United States Coast Guard (USCG). In this case, too, the control means 19 determines the appropriate operating mode based on the comparison of the salinity measured by the salinity measurement means 17 and the allowable discharge time acquired by the input device 15 with the tank retention time as a judgment criterion, thereby making it possible to operate the ballast water treatment device 10 in an appropriate operating mode according to the situation.
上記実施形態では、塩分濃度、許容排出時間とタンク保持時間の比較、及び紫外線透過率を判断基準として運転モードを判定していた。しかしながら、これら以外の条件を判断基準として、運転モードを判定しても良い。例えば、運転モードによって処理可能な紫外線透過率の下限値が異なっていれば、バラスト水の紫外線透過率と各運転モードにおける当該下限値の比較も判断基準として適切な運転モードを判定しても良い。また、運転モードによって消費電力が異なっていれば、消費電力も判断基準として適切な運転モードを判定しても良い。さらに、運転モードによって紫外線透過率ごとの処理流量が異なっていれば、船員等から取得したバラスト動作に費やすことのできる許容処理時間と各運転モードの処理流量から算出される必要処理時間の比較も判断基準として適切な運転モードを判定しても良い。 In the above embodiment, the operation mode was determined based on the salinity concentration, the allowable discharge time compared to the tank retention time, and the ultraviolet transmittance as the criteria. However, the operation mode may be determined based on other conditions. For example, if the lower limit of the ultraviolet transmittance that can be processed differs depending on the operation mode, the appropriate operation mode may be determined based on the comparison of the ultraviolet transmittance of the ballast water with the lower limit in each operation mode as a criterion. In addition, if the power consumption differs depending on the operation mode, the appropriate operation mode may be determined based on the power consumption as a criterion. Furthermore, if the processing flow rate for each ultraviolet transmittance differs depending on the operation mode, the appropriate operation mode may be determined based on the comparison of the allowable processing time that can be spent on the ballast operation obtained from the crew, etc. with the required processing time calculated from the processing flow rate in each operation mode as a criterion.
1 :バラスト装置
2 :バラストタンク
3 :バラストポンプ
10 :バラスト水処理装置
11 :濾過装置
12 :紫外線リアクタ
12a :紫外線ランプ
13 :流量計
14 :紫外線センサ
15 :入力装置(許容排出時間取得手段)
16 :透過率取得手段
17 :塩分濃度測定手段
18 :判定結果出力手段
19 :制御手段
90 :情報取得部
91 :記憶部
92 :判定部
93 :動作制御部
A :海域
FCV :流量調整弁
L1 :第1ライン
L2 :第2ライン
L3 :第3ライン
L4 :第4ライン
L5 :第5ライン
La~Le :ライン
M1 :第1モード
M2 :第2モード
M3 :第3モード
P1 :上流側接続部
P2 :下流側接続部
S1~S4 :ステップ
SC1 :シーチェスト
SC2 :船外排出口
T11,T12,T2 :タンク保持時間
Ux :所定透過率
V1~V4 :開閉弁
Va~Vf :開閉弁
1: Ballast device 2: Ballast tank 3: Ballast pump 10: Ballast water treatment device 11: Filtration device 12: Ultraviolet reactor 12a: Ultraviolet lamp 13: Flow meter 14: Ultraviolet sensor 15: Input device (allowable discharge time acquisition means)
16: Permeability acquisition means 17: Salinity concentration measurement means 18: Judgment result output means 19: Control means 90: Information acquisition unit 91: Memory unit 92: Judgment unit 93: Operation control unit A: Sea area FCV: Flow rate control valve L1: First line L2: Second line L3: Third line L4: Fourth line L5: Fifth line La to Le: Line M1: First mode M2: Second mode M3: Third mode P1: Upstream connection part P2: Downstream connection parts S1 to S4: Step SC1: Sea chest SC2: Overboard discharge outlet T11, T12, T2: Tank retention time Ux: Predetermined permeability V1 to V4: On-off valves Va to Vf: On-off valves
Claims (5)
紫外線照射量を調整可能な紫外線リアクタと、
複数の運転モードから選択される1つの運転モードにより前記バラスト水処理装置を制御する制御手段と、
流通するバラスト水の塩分濃度を測定する塩分濃度測定手段と、
前記紫外線リアクタによる処理後のバラスト水をバラストタンクに貯留してから排出するまでの許容排出時間を取得する許容排出時間取得手段と、を備え、
前記複数の運転モードにはそれぞれ、水域ごとであって且つ、紫外線透過率ごとに処理流量及び紫外線照射量が規定されるとともに、処理後のバラスト水を前記バラストタンクに保持しておく必要のあるタンク保持時間が設定されており、
前記制御手段は、前記塩分濃度測定手段が測定した前記塩分濃度に基づいて水域を特定し、
前記制御手段はさらに、前記許容排出時間取得手段が取得した前記許容排出時間が前記複数の運転モードのうち前記タンク保持時間の最も長い運転モードの当該タンク保持時間よりも短い場合、前記タンク保持時間が最も短い運転モードを適切な運転モードと判断する、バラスト水処理装置。 A ballast water treatment device that purifies and treats circulating ballast water,
an ultraviolet reactor capable of adjusting the amount of ultraviolet irradiation;
A control means for controlling the ballast water treatment device in one operation mode selected from a plurality of operation modes;
A salinity measuring means for measuring the salinity of the ballast water flowing through the vessel;
and an allowable discharge time acquisition means for acquiring an allowable discharge time from when the ballast water treated by the ultraviolet reactor is stored in the ballast tank until when the ballast water is discharged,
For each of the plurality of operation modes, a treatment flow rate and an ultraviolet irradiation amount are specified for each water area and for each ultraviolet transmittance, and a tank retention time for which the treated ballast water must be retained in the ballast tank is set,
The control means identifies a water area based on the salinity measured by the salinity measurement means,
The control means further determines, when the permissible discharge time acquired by the permissible discharge time acquisition means is shorter than the tank retention time of an operating mode among the plurality of operating modes that has the longest tank retention time, that the operating mode with the shortest tank retention time is an appropriate operating mode.
前記水域は、第1の水域と、当該第1の水域よりも前記塩分濃度の高い第2の水域とを含み、
前記制御手段は、前記第1の水域において、前記許容排出時間取得手段が取得した前記許容排出時間が前記複数の運転モードのうち前記タンク保持時間の最も長い運転モードの当該タンク保持時間よりも短い場合、前記タンク保持時間が最も短い運転モードを適切な運転モードと判断する、バラスト水処理装置。 The ballast water treatment device according to claim 1 ,
The water area includes a first water area and a second water area having a higher salinity than the first water area,
The control means, in the first water area, when the permissible discharge time acquired by the permissible discharge time acquisition means is shorter than the tank retention time of an operating mode among the plurality of operating modes having the longest tank retention time, determines that the operating mode having the shortest tank retention time is an appropriate operating mode .
前記流通するバラスト水の紫外線透過率を取得する透過率取得手段をさらに備え、The ballast water is then passed through the passage of ultraviolet light.
前記制御手段は、前記許容排出時間取得手段が取得した前記許容排出時間が前記複数の運転モードのうち前記タンク保持時間の最も長い運転モードの当該タンク保持時間と同じ又はこれより長い場合、前記透過率取得手段から取得した前記紫外線透過率を判定基準として適切な運転モードを判定する、バラスト水処理装置。The control means, when the permissible discharge time acquired by the permissible discharge time acquisition means is the same as or longer than the tank retention time of the operating mode having the longest tank retention time among the multiple operating modes, determines an appropriate operating mode using the ultraviolet transmittance acquired from the transmittance acquisition means as a judgment criterion.
前記流通するバラスト水の処理流量を調整する流量調整手段と、
前記流通するバラスト水の紫外線透過率を取得する透過率取得手段と、を備え、
前記制御手段は、各運転モードにおいて、前記透過率取得手段により前記紫外線透過率を取得するとともに、判定した運転モードにおいて定められた前記処理流量及び前記紫外線照射量となるよう、前記流量調整手段及び前記紫外線リアクタを制御する、バラスト水処理装置。 The ballast water treatment device according to claim 1 or 2,
A flow rate adjusting means for adjusting the treatment flow rate of the circulating ballast water;
and a transmittance acquisition means for acquiring an ultraviolet transmittance of the circulating ballast water ,
The control means acquires the ultraviolet transmittance using the transmittance acquisition means in each operating mode, and controls the flow rate adjustment means and the ultraviolet reactor so as to achieve the treatment flow rate and the ultraviolet irradiation amount determined in the determined operating mode.
前記複数の運転モードは、第1モードと第2モードとを備え、
前記紫外線透過率が所定値以上の場合の前記処理流量は、前記第2モードよりも前記第1モードが多くなり、
前記紫外線透過率が前記所定値未満の場合の前記処理流量は、前記第1モードよりも前記第2モードが多くなるよう設定されている、バラスト水処理装置。 The ballast water treatment device according to claim 4,
The plurality of operation modes includes a first mode and a second mode,
When the ultraviolet ray transmittance is equal to or greater than a predetermined value, the processing flow rate in the first mode is greater than that in the second mode,
The ballast water treatment device, wherein the treatment flow rate in the second mode is set to be higher than that in the first mode when the ultraviolet transmittance is less than the predetermined value.
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