JPWO2008114793A1 - バラスト水の処理方法及び装置 - Google Patents

Abstract

船舶への荷積み時に、それまでバラストタンク３に積載されていたバラスト水を、荷下ろし時にはバラスト水となる海水を、ろ過ポンプ５により目開きが９〜１２μｍのセラミックろ過膜４に送水して加圧ろ過し、この目開きよりもサイズの大きい海生物を取り除く。また目開きよりもサイズの小さい海生物を含む透過水は薬剤殺菌設備６で塩素またはオゾンにより薬剤殺菌したうえで海中に放出、もしくはバラストタンクに注水する。これによって大型の設備を必要とせず、高濃度の薬剤を必要とせず、しかも多量のバラスト水を短時間で前記ガイドラインの水質基準をクリアすることができるレベルにまで浄化処理することができる。

Description

本発明は、船舶のバラストタンクに積載されるバラスト水の処理方法及び装置に関するものである。

タンカーや貨物船は、積載貨物量が少ない状態では船体が海面から浮上してしまうため、大型のバラストタンクを備えており、荷卸と並行してバラストタンクの内部に大量の海水を入れて船体の安定性を保っている。特に大型タンカーの場合にはバラスト水は１０万トンにも達している。

例えば日本に原油を輸入するために産油国との間を往復しているタンカーは、日本での荷卸時に湾内の海水をバラストタンクに積み込み、産油国で原油を荷積みする際にこのバラスト水を放出する。このため、バラスト水中に生存している小型の海生物、プランクトン、細菌類などが産油国の沿岸に放出されることとなり、生態系が乱されるという問題が発生している。

このような生態系の乱れは船体への貝類の付着によっても発生するが、主要な原因はバラスト水の放出にあると考えられ、２００４年にバラスト水管理条約が締結されるに至った。この条約によれば、２００９年以降に建造される大型船舶（暫定的に５０００トン以上の船舶）にはバラスト水の処理装置を設置しなければならない。

またその水質基準は２００５年に制定されたガイドラインによれば、５０μｍ以上の海生物（主として動物プランクトン）は１ｍ^３当たり１０個以下、１０〜５０μｍの海生物（主として植物プランクトン）は１ｍＬ当たり１０個以下、大腸菌は１００ｍＬ当たり２５０ＣＦＵ以下、コレラ菌は１００ｍＬ当たり１ＣＦＵ以下という非常に厳しいものであり、このガイドラインを満たす技術は現状では開発されていない模様である。

そこで多数のメーカーが開発を進めており、例えば特許文献１、特許文献２には海水を精密ろ過膜、限外ろ過膜、逆浸透膜のような非常に微細な孔径のろ過膜でろ過してバラスト水を製造することが記載されている。しかしこれらの膜装置はろ過流速が小さいので、大量のバラスト水を製造するには長時間を必要とする。大型タンカーでは１０万トンのバラスト水を数日程度で積載することが求められており、これに見合うろ過水量を得るには膜装置を非常に大型化しなければならなくなるから、船舶に積載するには不向きである。なお陸上に設置すればバラスト水製造設備の大型化は不可能ではないが、船舶が荷卸のできる埠頭が限定されることとなり、実用的ではない。

また特許文献３には、バラストタンクを分割しておき、船舶内でバラスト水を空のタンクに移動させながらオゾン発生器で発生させたオゾンを注入し、殺菌されたバラスト水とする方法が記載されている。この方法は航行中にバラスト水の殺菌ができる点で優れているが、空のバラストタンクを必要とするので船舶内の空間に無駄が生ずるという欠点がある。またバラスト水中に生存している比較的大型の海生物を死滅させるにはオゾン濃度を高める必要があり、オゾン発生装置の大型化が必要となったり、高濃度のオゾンによる配管の腐食等が発生したりする可能性がある。
特開２００５−３２９３００号公報 特開２００６−７２９号公報 特開２００６−２３９５６６号公報

従って本発明の目的は、大型の設備を必要とせず、船舶内に空のバラストタンクを必要とせず、高濃度のオゾンを必要とせず、しかも多量のバラスト水を短時間で前記ガイドラインの水質基準をクリアすることができるレベルにまで浄化処理することができる、新規なバラスト水の処理方法及び装置を提供することである。

上記の課題を解決するためになされた請求項１のバラスト水の処理方法は、船舶への荷積み時に、それまでバラストタンクに積載されていたバラスト水を目開きが９〜１２μｍのセラミックろ過膜に送水して加圧ろ過し、この目開きよりもサイズの大きい海生物を取り除き、この目開きよりもサイズの小さい海生物を含む透過水を薬剤殺菌したうえで海中に放出することを特徴とするものである。

また請求項２のバラスト水の処理方法は、船舶へのバラスト水積載時に、海水を目開きが９〜１２μｍのセラミックろ過膜に送水して加圧ろ過し、この目開きよりもサイズの大きい海生物を取り除き、この目開きよりもサイズの小さい海生物を含む透過水を薬剤殺菌したうえでバラスト水とすることを特徴とするものである。

これらの発明においては、透過水の薬剤殺菌を塩素またはオゾンを用いて行うことが好ましい。またセラミックろ過膜の加圧ろ過圧を、０.１〜１ＭＰａとし、ろ過速度を２０ｍ／日以上とすることが好ましい。またセラミックろ過膜の膜面に堆積したサイズの大きい海生物を、ろ過圧以上の高圧逆洗により死滅させることが好ましい。また荷積み完了後の航行中に、セラミックろ過膜を乾燥させて膜面から堆積物を剥離させることが好ましい。また、薬剤殺菌としてオゾンを用いる場合には、オゾンによりセラミック膜を洗浄することも可能である。このようなセラミックろ過膜による加圧ろ過及び透過水の薬剤殺菌を、すべて船舶上で行うことが好ましい。

さらに上記の課題を解決するためになされた本発明のバラスト水の処理装置は、目開きが９〜１２μｍのセラミックろ過膜と、船舶に積載されているバラスト水またはバラスト水となる海水をこのセラミックろ過膜に打込むろ過ポンプと、透過水の薬剤殺菌設備と、セラミックろ過膜の逆洗設備と、逆洗物の回収タンクとを、船舶上に設置したことを特徴とするものである。

本発明によれば、船舶への荷積み時すなわちバラスト水の放出時には、それまでバラストタンクに積載されていたバラスト水を、またバラスト水積載時には、海水を目開きが９〜１２μｍのセラミックろ過膜により加圧ろ過する。このように目開が大きく、例えば０.１〜１ＭＰａという高いろ過圧を加えることができるセラミックろ過膜は、ろ過速度が２０ｍ／日以上という高速ろ過が可能であって膜面積当たりのろ過水量が大きく、船舶上に設置できる程度の小型の設備により大量のバラスト水を迅速にろ過することができる。

本発明では、このようにしてサイズが９〜１２μｍよりも大きい海生物を膜面で取り除いたうえで、セラミックろ過膜を透過したサイズの小さい海生物や細菌類を含む透過水を薬剤殺菌したうえで、バラスト水の放出時には海中に放出する。またバラスト水積載時にはバラストタンクに収納する。９〜１２μｍよりも小型の海生物や細菌類は低濃度のオゾンや塩素によっても殺菌可能であり、高濃度のオゾンを用いなくても、前記ガイドラインの水質基準をクリアすることができるレベルにまで浄化処理が可能である。

なお、セラミックろ過膜の膜面で取り除かれたサイズが９〜１２μｍよりも大きい海生物は別途処理する必要があるが、高圧に耐えることができるセラミックろ過膜は前記ろ過圧以上の高圧逆洗が可能であり、その際に加えられる衝撃的な圧力により大部分が死滅する。しかもろ過により分量も少量となるので、その後の処理も容易である。なお、本発明では荷積み時、荷下ろし時にのみセラミックろ過膜を使用しその後は使用しないので、荷積み完了後の航行中に、セラミックろ過膜を乾燥させて膜面の堆積物を剥離させることができ、ろ過膜の再生も容易である。

本発明の実施形態を示す説明図である。

符号の説明

１ 船体
２ 原油タンク
３ バラストタンク
４ セラミックろ過膜
５ ろ過ポンプ
６ 薬剤殺菌設備
７ 逆洗設備
８ 回収タンク

以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
図１は本発明の実施形態を示す説明図であり、１はタンカーの船体、２は原油タンク、３はバラストタンクである。説明の便宜上、この実施形態ではタンカーについて説明するが、貨物船その他の船舶であっても差し支えないことはいうまでもない。この船体１上には、セラミックろ過膜４と、ろ過ポンプ５と、薬剤殺菌設備６と、セラミックろ過膜の逆洗設備７と、逆洗物の回収タンク８とが設置されている。

セラミックろ過膜４は目開きが９〜１２μｍのものであって、セラミック粒子を高温で焼結した多孔質体を用いる。このようなセラミックろ過膜４は高分子膜に比較して膜強度が大きく、例えば出願人会社製のアルミナ製のセラミックろ過膜は、５ＭＰａ程度の高圧に耐えることができるものである。膜形状は特定されるものではないが、モノリス型のセラミックろ過膜を用いれば、バラスト水が流れる一次側流路径を数ｍｍと大きく取ることができ、異物が詰まりにくいので有利である。

セラミックろ過膜４の目開きを９〜１２μｍとしたのは、前記ガイドラインが海生物のサイズを１０μｍ以上のものと以下のものとに区別しているためである。セラミックろ過膜４の目開きをこの範囲に設定しておけば、１０μｍ以上のサイズのものとそれ以下のサイズのものとを分離することができる。またこのような目開きの大きいセラミックろ過膜４は、ろ過速度を２０ｍ／日以上とすることができるから単位面積あたりのろ過流量が非常に大きく、１０万トンのバラスト水を数日程度で処理するに適している。

ろ過ポンプ５は、原油タンク２への荷積み時に、それまでバラストタンク３内に収納されていたバラスト水を吸引し、加圧したうえでセラミックろ過膜４に送水し、加圧ろ過を行わせるためのものである。その加圧ろ過圧は０.１〜１ＭＰａ程度の高圧とすることが好ましい。セラミックろ過膜４は膜強度が大きいのでこのような高圧でろ過することが可能である。特に目開きが９〜１２μｍと大きいセラミックろ過膜４を用いて高圧ろ過を行えば、大量のバラスト水を原油タンク２への荷積み速度と同等の速度でろ過することができる。

このようにしてバラスト水の膜ろ過を行えば、バラスト水中の９〜１２μｍ以上のサイズの海生物はろ過され膜面に堆積して取り除かれるが、それ以下のサイズの海生物や細菌類はセラミックろ過膜４を透過する。セラミックろ過膜４は例えば３時間に１回程度の頻度で逆洗設備７により逆洗して堆積物を逆洗排水とともに回収タンク８に回収する。なお、１回の使用時間は数日以内と短いため、セラミックろ過膜４の薬液洗浄は不要である。セラミックろ過膜４は強度が大きいので、バラスト水とともに貝殻のような硬いものが流入しても問題はない。一方、セラミックろ過膜４を透過したサイズの小さい海生物や細菌類を含む透過水は薬剤殺菌設備６に送られ、薬剤殺菌したうえで海中に放出される。

一般に、大型の海生物は死滅させるために高濃度の薬剤が必要であるが、サイズの小さい海生物は低濃度の薬剤によって死滅させることができる。このためサイズの大きい海生物を含む場合よりも、薬剤殺菌設備６で使用する薬品濃度を低くすることができる。

薬剤殺菌は塩素またはオゾンを用いて行うことが好ましい。塩素は海水を原料として容易に製造することができ、また海水中に放出しても環境上の問題がないからである。またオゾンも空気を原料として製造することができる。このため薬剤を船舶上に積載しておく必要がない利点がある。なおいずれの薬剤も製造に電力を要するが、停泊中の船舶は十分な発電能力を備えているため、問題はない。オゾンを使用する場合にも薬剤殺菌設備６のオゾン濃度を高める必要はないため、配管腐食などの問題は防止することができる。

このようにして、セラミックろ過膜４を透過した細菌類を含む透過水は薬剤殺菌設備６に送られ、薬剤殺菌したうえで海中に放出される。これによりガイドラインが定める水質基準を十分に達成することができ、バラスト水の放出による生態系の乱れを防止することができる。

一方、セラミックろ過膜４の膜面に堆積する目開き以上のサイズの海生物は、逆洗排水とともに取り出される。逆洗時にはろ過圧力よりも高圧、例えば０.４５〜５ＭＰａの逆洗圧力が膜面に加えられる。この際に衝撃的な加圧が行われるので、堆積した海生物の大部分は死滅する。一般的に、サイズの大きい海生物は圧力の急激な変化に耐えられないからである。

回収タンク８の回収物は、加熱、薬剤処理などの適宜の手段によって海生物を完全に死滅させたうえ、海中に廃棄すればよい。しかし逆洗排水の水量はバラスト水の１／１００以下であるから、そのまま持ち帰って陸上で焼却処分することも可能である。

上記したように、本発明では荷積みと同時にバラスト水の処理を行うので、セラミックろ過膜４の使用は比較的短期間であり、荷積みの完了後はセラミックろ過膜４は使用されない。このため航行中はそのまま放置して膜面を乾燥させ、膜面の堆積物を剥離させることができる。もちろんこの期間中に通常の薬剤洗浄もしくはオゾンによる洗浄を行い、膜性能を回復させることも可能である。

以上の説明は、荷積みと同時にバラスト水の処理を行う請求項１の発明を中心として行ったが、請求項２の発明のように、荷卸と同時に海水を同様の方法によって処理し、バラスト水としてバラストタンクに積み込むこともできる。処理済みのバラスト水は海生物を含まないため、荷積み港で放水しても生態系を乱すおそれはない。

以上に説明したように、本発明によれば船舶上に設置可能な小型の設備により、多量のバラスト水を短時間でガイドラインの水質基準をクリアすることができるレベルにまで浄化処理することができ、バラスト水の放出による生態系の乱れを防止することができる。また本発明では荷積みと同時に、あるいは荷卸しと同時にバラスト水を処理するので、余分のバラストタンクは不要である。さらに本発明では海生物をサイズにより分離して処理するので、殺菌用の薬剤濃度を低くすることができるなど、多くの利点がある。

Claims (8)

1. 船舶への荷積み時に、それまでバラストタンクに積載されていたバラスト水を目開きが９〜１２μｍのセラミックろ過膜に送水して加圧ろ過し、この目開きよりもサイズの大きい海生物を取り除き、この目開きよりもサイズの小さい海生物を含む透過水を薬剤殺菌したうえで海中に放出することを特徴とするバラスト水の処理方法。
2. 船舶へのバラスト水積載時に、海水を目開きが９〜１２μｍのセラミックろ過膜に送水して加圧ろ過し、この目開きよりもサイズの大きい海生物を取り除き、この目開きよりもサイズの小さい海生物を含む透過水を薬剤殺菌したうえでバラスト水とすることを特徴とするバラスト水の処理方法。
3. 薬剤殺菌を、塩素またはオゾンを用いて行うことを特徴とする請求項１または２に記載のバラスト水の処理方法。
4. セラミックろ過膜のろ過圧が、０.１〜１ＭＰａであり、ろ過速度が２０ｍ／日以上であることを特徴とする請求項１または２に記載のバラスト水の処理方法。
5. セラミックろ過膜の膜面に堆積したサイズの大きい海生物を、ろ過圧以上の高圧逆洗により死滅させることを特徴とする請求項１または２に記載のバラスト水の処理方法。
6. 航行中に、セラミックろ過膜を乾燥させて膜面から堆積物を剥離させることを特徴とする請求項１または２に記載のバラスト水の処理方法。
7. セラミックろ過膜による加圧ろ過及び透過水の薬剤殺菌を、船舶上で行うことを特徴とする請求項１または２に記載のバラスト水の処理方法。
8. 目開きが９〜１２μｍのセラミックろ過膜と、船舶に積載されているバラスト水またはバラスト水となる海水をこのセラミックろ過膜に打込むろ過ポンプと、透過水の薬剤殺菌設備と、セラミックろ過膜の逆洗設備と、逆洗物の回収タンクとを、船舶上に設置したことを特徴とするバラスト水の処理装置。

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