JPWO2012176600A1 - 液中の水生生物殺滅方法、バラスト水中の水生生物殺滅方法及び装置 - Google Patents

液中の水生生物殺滅方法、バラスト水中の水生生物殺滅方法及び装置 Download PDF

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Abstract

低コストで液中の水生生物を殺滅できる液中の水生生物殺滅方法を提供することを目的とし、その目的は、配管内の液中に放出されたオゾンを含む気泡を、４〜１００μｍの範囲のマイクロバブルとなるように生成する第１工程と、第１工程で生成した前記配管内のマイクロバブルを強制圧壊させ、強制圧壊によるマイクロバブルそのものの圧壊によってＯＨラジカルを生成する第２工程と、前記マイクロバブルの強制圧壊によりマイクロバブルに含まれるオゾンが液中に溶解して分解することによってＯＨラジカルを生成する第３工程とを有し、第２工程及び第３工程で生成されたＯＨラジカルと、前記配管内の液中のマイクロバブルそのものの自己圧壊によって生成されるＯＨラジカルと、該自己圧壊によりマイクロバブルに含まれるオゾンが液中に溶解して分解することによって生成されるＯＨラジカルとを、前記配管内の液中の水生生物に接触させる方法によって解決した。

Description

本発明は液中の水生生物殺滅方法、バラスト水中の水生生物殺滅方法及び装置に関し、詳しくは、バラスト水を処理するに際して、オゾンの消費量を大幅に軽減できる液中の水生生物殺滅方法、バラスト水中の水生生物殺滅方法及び装置に関する。
従来、特許文献１には、酸素が溶存する水若しくは水溶液にナノバブルを発生させる装置であって、ＯＨラジカルを発生させるベータ線照射手段と、高圧水を噴射可能なナノバブル発生手段と、を備え、前記ナノバブルの界面にＯＨラジカルが存在することを特徴とするナノバブル発生装置が開示されている。
ベータ（β）線により海水をイオン化し、噴流によりＯＨラジカルを界面に持つ気泡を作り、気泡中の酸素の溶出で次亜塩素酸を作る。次亜塩素酸が水生生物を殺すことなどで消費されても、気泡から酸素が海水中に溶解する限り次亜塩素酸の供給は続き、効果が持続するため、数ｐｐｍの濃度で、生物駆除の十分な効果がある。
特開２００８−１８３５０２号公報
しかしながら、上記従来技術においては、ＯＨラジカルを発生させるために、ベータ線照射装置を用いているが、ベータ線照射装置はコストが高い欠点がある。
そこで、本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、低コストで液中又はバラスト水中の水生生物を殺滅できる液中の水生生物殺滅方法、バラスト水中の水生生物殺滅方法及び装置を提供することを課題とする。
また本発明の他の課題は、以下の記載によって明らかになる。
上記課題は、以下の各発明によって解決される。
１．配管内の液中に放出されたオゾンを含む気泡を、４〜１００μｍの範囲のマイクロバブルとなるように生成する第１工程と、
前記第１工程で生成した前記配管内の前記マイクロバブルを強制圧壊させ、該強制圧壊による該マイクロバブルそのものの圧壊によってＯＨラジカルを生成する第２工程と、
前記マイクロバブルの強制圧壊により該マイクロバブルに含まれるオゾンが液中に溶解して分解することによってＯＨラジカルを生成する第３工程とを有し、
前記第２工程及び前記第３工程で生成されたＯＨラジカルと、前記配管内の液中の前記マイクロバブルそのものの自己圧壊によって生成されるＯＨラジカルと、該自己圧壊により前記マイクロバブルに含まれるオゾンが液中に溶解して分解することによって生成されるＯＨラジカルとを、前記配管内の液中の水生生物に接触させて該水生生物を殺滅することを特徴とする液中の水生生物殺滅方法。
２．バラストポンプによりバラスト水を汲み上げて配管を介してバラストタンクに送液する際に、
前記配管内のバラスト水中に放出されたオゾンを含む気泡を、４〜１００μｍの範囲のマイクロバブルとなるように生成する第１工程と、
前記第１工程で生成したマイクロバブルを強制圧壊させ、該強制圧壊による該マイクロバブルそのものの圧壊によってＯＨラジカルを生成する第２工程と、
前記マイクロバブルの強制圧壊により該マイクロバブルに含まれるオゾンがバラスト水中に溶解して分解することによってＯＨラジカルを生成する第３工程とを有し、
前記第２工程及び前記第３工程で生成されたＯＨラジカルと、前記配管内の液中の前記マイクロバブルそのものの自己圧壊によって生成されるＯＨラジカルと、該自己圧壊により前記マイクロバブルに含まれるオゾンがバラスト水中に溶解して分解することによって生成されるＯＨラジカルとを、前記配管内のバラスト水中の水生生物に接触させて該水生生物を殺滅することを特徴とするバラスト水中の水生生物殺滅方法。
３．水生生物を含むバラスト水を汲み上げて配管を介してバラストタンクまで送液するバラストポンプと、
該配管の上流側の分岐部で前記バラスト水の一部を分岐させて再度該配管の下流側の合流部に戻す分岐管と、
該分岐管の途中に設けられ、前記バラスト水の一部にオゾンを混合するオゾン混合部と、
前記合流部以降の配管内のバラスト水中に放出されたオゾンを含む気泡を、４〜１００μｍの範囲のマイクロバブルとなるように生成するマイクロバブル製造部と、
前記マイクロバブル製造部で生成したマイクロバブルを強制圧壊させ、該強制圧壊による該マイクロバブルそのものの圧壊によってＯＨラジカルを生成すると共に、該マイクロバブルの強制圧壊により該マイクロバブルに含まれるオゾンがバラスト水中に溶解して分解することによってＯＨラジカルを生成するＯＨラジカル生成部と、
前記ＯＨラジカル生成部で生成したＯＨラジカルと、前記配管内のバラスト水中の前記マイクロバブルそのものの自己圧壊によって生成されるＯＨラジカルと、該自己圧壊により前記マイクロバブルに含まれるオゾンがバラスト水中に溶解して分解することによって生成されるＯＨラジカルとを、前記配管内のバラスト水中の水生生物に接触させて該水生生物を殺滅することを特徴とするバラスト水中の水生生物殺滅装置。
４．前記ＯＨラジカル生成部は、前記配管の下流端側に接続された配管の膨出部と孔付き板とからなり、該膨出部においてバラスト水が少なくとも加圧された状態にあり、前記孔付き板を通過する際にマイクロバブルを強制圧壊してＯＨラジカルを生成すると共に、該強制圧壊によりマイクロバブルに含まれるオゾンがバラスト水中に溶解して分解する際にＯＨラジカルを生成することを特徴とする上記３記載のバラスト水中の水生生物殺滅装置。
５．前記孔付き板は、パンチング板又はスリット板であることを特徴とする上記４記載のバラスト水中の水生生物殺滅装置。
本発明によれば、低コストで液中又はバラスト水中の水生生物を殺滅できる液中の水生生物殺滅方法、バラスト水中の水生生物殺滅方法及び装置を提供することができる。
本発明に係るバラスト水中の水生生物殺滅装置の一例を示す構成図
以下、本発明に係る実施の形態を説明する。
本発明に係る液中の水生生物殺滅方法は、配管内の液中に放出されたオゾンを含む気泡を、４〜１００μｍの範囲のマイクロバブルとなるように生成する第１工程と、前記第１工程で生成したマイクロバブルを強制圧壊させ、該強制圧壊によりＯＨラジカルを生成する第２工程と、前記マイクロバブルの強制圧壊により該マイクロバブルに含まれるオゾンが液中に溶解して分解することによってＯＨラジカルを生成する第３工程とを有する。
第１工程における配管内の液というのは、ポンプにより汲み上げた水などの液体を配管を介して移送する場合における当該配管内の水などを指称しており、例えば、海水をバラストタンクに移送する場合に、バラストポンプで汲み上げた海水を、配管を介してバラストタンクに移送するような場合には、当該配管内の海水（この海水を、通常はバラストタンク内でバラスト機能を発揮するので、バラスト水という。）を指称する。
第１工程では、配管内の液中にオゾンを含む気泡を放出する工程を有する。この場合、配管内にオゾンを供給すれば、オゾンを溶解することは可能であり、上記のバラスト水を移送する配管に直接オゾンを供給してもよいが、オゾンの溶解を効率的に行なうためには、バラスト水を移送する配管にバイパス配管（分岐管）を設けて、その分岐管に気液混合器を設け、その気液混合器でオゾンを含む気泡にして、バラスト水に放出することが好ましい。
オゾンの注入量は、分岐管でオゾンを混合する場合は、再度合流した後のバラストラインにおいて、バラスト水中に２．５〜３．５ｍｇ／Ｌの範囲になるようにすることが好ましい。
第１工程では、配管内の液中にオゾンを含む気泡を放出するだけでなく、配管内の液中に、例えばバラスト水中に放出されたオゾンを含む気泡を、４〜１００μｍの範囲のマイクロバブルとなるように生成する。
上記の気泡をマイクロバブルとなるように生成する手段は、格別限定されないが、静的混合器などを用いて、液中に圧力が印加されたオゾンを気泡化させ、４〜１００μｍの範囲のマイクロバブルに生成することができる。そして、この条件下で、一部のマイクロバブルは自己圧壊を起こし、その際のマイクロバブルそのものの圧壊によってＯＨラジカルを生成する。更に、このときマイクロバブルの内部に含まれていたオゾンが液中に溶解して分解する際にもＯＨラジカルを生成する。
第２工程は、前記第１工程で生成したマイクロバブルを強制圧壊させ、該強制圧壊によりＯＨラジカルを生成する。また、第３工程は、マイクロバブルの強制圧壊により該マイクロバブルに含まれるオゾンが液中に溶解して分解することによってＯＨラジカルを生成する。
強制圧壊とは、マイクロバブルの自己圧壊機能を強制的に引き起こして、気泡を壊してＯＨラジカルを生成することをいう。
強制圧壊は、第１工程で生成されたマイクロバブルを、配管流を遮るように配置されたパンチング板やスリット板に通す際の衝撃ならびに前記スリット板の後方に配置された衝突板に衝突する際の衝撃によって引き起こされるマイクロバブルの物理化学的な作用である。この強制圧壊により、気泡の崩壊が起こるが、該気泡の崩壊によりＯＨラジカルが生成され（第２工程）、更に該気泡に含まれていたオゾンが液中に溶解して分解する際にもＯＨラジカルが生成される（第３工程）。
ＯＨラジカルは、フリーラジカルの一つであり、フリーラジカルとは不対電子対を持つ原子や分子であり、一般的に反応性が極めて高い。このＯＨラジカルを利用すると、水溶液中に存在する様々な有機物質を分解することが可能である。
本発明における強制圧壊の方法では、水中でマイクロバブルを発生させ、これをパンチング板などに通して循環させる方法も好ましい。パンチング板の孔径はさほど径の小さいものではないため、流動に当たってあまり動力を必要としない。
本発明に係る液中の水生生物殺滅方法は、前記第２工程及び前記第３工程で生成されたＯＨラジカルと、前記配管内の液中の前記マイクロバブルそのものの自己圧壊によって生成されるＯＨラジカルと、該自己圧壊により前記マイクロバブルに含まれるオゾンが液中に溶解して分解することによって生成されるＯＨラジカルとを、前記配管内の液中の水生生物に接触させて該水生生物を殺滅することを特徴とする。
このような液中の水生生物殺滅方法は、バラストタンクへのバラスト水の積み込みの際に、あるいは、バラストタンクからバラスト水を海へ放出する際に、バラスト水中の水生生物を殺滅処理する手法に効果的に適用可能である。
なお、本発明における水生生物とは、水中の細菌、原生動物、単細胞生物等の微生物の他、プランクトン等の水中に生息する微小生物を総称するものである。
以下に、バラスト水中の水生生物殺滅方法を実施するためのバラスト水中の水生生物殺滅装置の一例を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係るバラスト水中の水生生物殺滅装置の一例を示す構成図である。
図１において、１は、水生生物を含むバラスト水を汲み上げて配管２を介してバラストタンク３まで送液する増圧ポンプ（バラストポンプ）である。
４は、増圧ポンプ１の下流側の該配管２の分岐部２０で前記バラスト水の一部を分岐させて再度該分岐部２０の下流側の配管２の合流部２１に戻す分岐管である。
４０は、該分岐管４の途中に設けられたオゾン混合部であり、該混合部４０において、あるいはその手前において、図示しないオゾン発生器から供給されるオゾンが混入される。
供給されたオゾンは、分岐管４内を流れるバラスト水に放出される。またオゾン混合部４０に気液混合可能なエジェクター、静的混合器（スタテックミキサー）などを用いると、オゾンが気泡状にバラスト水中に放出される。
５は、マイクロバブル製造部であり、混合部４０で生成された気泡が配管２内の加圧部で４〜１００μｍの範囲のマイクロバブルに生成される部位である。マイクロバブルは、オゾンの気泡であってもよいし、オゾン以外の気泡によって形成されてもよい。
本態様では、オゾンの気泡が分岐管４で形成され、それが配管２に合流して該配管２内でマイクロバブルとしてバラスト水中に放出される。この場合、オゾンは溶解したオゾンと、マイクロバブルとして存在するオゾンがある。
増圧ポンプ１の吐出圧は、配管２内の圧力を０．５ＭＰａ〜０．７ＭＰａに維持できる圧力が好ましい。
本発明の好ましい態様としては、分岐管４のライン中にオゾン混合ポンプ４１を設けることもできる。オゾン混合ポンプ４１の圧力は、オゾン混合部４０の圧力損失、気体供給源からの気体の供給圧力、合流部２１における配管２内の流体圧力などを考慮して決定されるが、好ましくは０．３〜１．０ＭＰａの範囲であり、より好ましくは０．５〜０．９ＭＰａの範囲である。
本発明におけるマイクロバブル製造部５は、分岐管４で生成されたオゾン混合液が、合流部２１で配管２に合流され、その合流後の流体の中において、オゾン混合液中のオゾンが含まれる気泡を直径４〜１００μｍの範囲のマイクロバブルに生成する。
マイクロバブルが生成される要因としては、合流の際の配管２内の圧力が０．５ＭＰａ〜０．７Ｍｐａに維持され、高圧であることが推定的に挙げられる。分岐管４で生成されたオゾン混合液には、オゾンを含む気泡が混入しており、その気泡径は直径４〜１０００μｍの範囲であるが、合流の際の配管２内の圧力が０．５ＭＰａ〜０．７ＭＰａに維持され、高圧であるために、直径４〜１００μｍの範囲のマイクロバブルとなるものと推定される。
マイクロバブル製造部５を構成する配管２の下流側には、ＯＨラジカル生成部６が設けられる。
ＯＨラジカル生成部６は、液流方向における中央近傍に向かって膨出した膨出部６０が形成されている。膨出部６０は、中央の頂部から反対方向に向けて形成される二つの円錐状漏斗６１、６２が当該中央頂部近傍で接合された形状である。
膨出部６０の内部には、孔付き板６３が設けられている。
７は膨出部６０の下流側とバラストタンク３との間をつなぐ接続配管である。該接続配管７には、ＯＨラジカル検出管（図示せず）を装着できる。
膨出部６０の内部には孔付き板の一例としてパンチング板６３を設置している。パンチング板６３の設置手法は格別限定されない。
またパンチング板に代えてスリット板でもよい。
スリット板には、複数のスリットが平行に設けられている。スリット幅は、１００〜１０００μｍの範囲が好ましい。
パンチング板６３の下流側には、該パンチング板６３を通過したバラスト水が衝突するように更に衝突板６４を配置することもできる。
本発明において、合流部２１とパンチング板６３までの距離Ｌを、配管２の内径Ｄに対して５Ｄ〜６Ｄの範囲とすることが、膨出部６０内にマイクロバブルを生成する上で好ましい。
マイクロバブルを含むバラスト水は、膨出部６０で加圧された状態にあり、その圧力により、パンチング板６３を通過する。その通過によって、通過後のバラスト水は圧力損失に基づいて減圧される。
本発明では、圧力が印加されたバラスト水が膨出部６０内に存在し、そのバラスト水がパンチング板６３を通過する際に、マイクロバブルを強制圧壊して該マイクロバブルそのものの圧壊によってＯＨラジカルを生成すると共に、該強制圧壊によりマイクロバブルに含まれていたオゾンがバラスト水中に溶解して分解することによってもＯＨラジカルを生成する。
活性に優れるこのＯＨラジカルと、前記配管２内のバラスト水中のマイクロバブルそのものの自己圧壊によって生成されるＯＨラジカルと、該自己圧壊によりマイクロバブルに含まれるオゾンがバラスト水中に溶解して分解することによって生成されるＯＨラジカルとが、前記バラスト水中の水生生物に接触する。そのことにより、水生生物を殺滅する。これにより活性に優れるＯＨラジカルを水生生物の殺滅に利用することができる。
１：増圧ポンプ（バラストポンプ）
２：配管
２０：分岐部
２１：合流部
３：バラストタンク
４：分岐管
４０：オゾン混合部
４１：オゾン混合ポンプ
５：マイクロバブル製造部
６：ＯＨラジカル生成部
６０：膨出部
６１、６２：円錐状漏斗
６３：孔付き板（パンチング板）
６４：衝突板
７：接続配管
１．水生生物を含むバラスト水を汲み上げて配管を介してバラストタンクまで送液するバラストポンプと、
該配管の上流側の分岐部で前記バラスト水の一部を分岐させて再度該配管の下流側の合流部に戻す分岐管と、
該分岐管の途中に設けられ、前記バラスト水の一部にオゾンを混合するオゾン混合部と、
前記合流部以降の配管内のバラスト水中に放出されたオゾンを含む気泡を、４〜１００μｍの範囲のマイクロバブルとなるように生成するマイクロバブル製造部と、
前記合流部以降の配管の下流端側に接続された配管の膨出部（ただし、膨出部の始点に絞り部を備える構成を除く）と該膨出部内に設けられる孔付き板とからなるＯＨラジカル生成部とを備え、
該膨出部においてバラスト水が少なくとも加圧された状態にあり、前記孔付き板を通過する際にマイクロバブルを強制圧壊してＯＨラジカルを生成すると共に、該強制圧壊によりマイクロバブルに含まれるオゾンがバラスト水中に溶解して分解する際にＯＨラジカルを生成する構成を有し、
前記ＯＨラジカル生成部で生成したＯＨラジカルを、前記ＯＨラジカル生成部以降の配管内のバラスト水中の水生生物に接触させて該水生生物を殺滅することを特徴とするバラスト水中の水生生物殺滅装置。
２．前記孔付き板は、パンチング板又はスリット板であることを特徴とする上記１記載のバラスト水中の水生生物殺滅装置。

Claims (5)

  1. 配管内の液中に放出されたオゾンを含む気泡を、４〜１００μｍの範囲のマイクロバブルとなるように生成する第１工程と、
    前記第１工程で生成した前記配管内の前記マイクロバブルを強制圧壊させ、該強制圧壊による該マイクロバブルそのものの圧壊によってＯＨラジカルを生成する第２工程と、
    前記マイクロバブルの強制圧壊により該マイクロバブルに含まれるオゾンが液中に溶解して分解することによってＯＨラジカルを生成する第３工程とを有し、
    前記第２工程及び前記第３工程で生成されたＯＨラジカルと、前記配管内の液中の前記マイクロバブルそのものの自己圧壊によって生成されるＯＨラジカルと、該自己圧壊により前記マイクロバブルに含まれるオゾンが液中に溶解して分解することによって生成されるＯＨラジカルとを、前記配管内の液中の水生生物に接触させて該水生生物を殺滅することを特徴とする液中の水生生物殺滅方法。
  2. バラストポンプによりバラスト水を汲み上げて配管を介してバラストタンクに送液する際に、
    前記配管内のバラスト水中に放出されたオゾンを含む気泡を、４〜１００μｍの範囲のマイクロバブルとなるように生成する第１工程と、
    前記第１工程で生成したマイクロバブルを強制圧壊させ、該強制圧壊による該マイクロバブルそのものの圧壊によってＯＨラジカルを生成する第２工程と、
    前記マイクロバブルの強制圧壊により該マイクロバブルに含まれるオゾンがバラスト水中に溶解して分解することによってＯＨラジカルを生成する第３工程とを有し、
    前記第２工程及び前記第３工程で生成されたＯＨラジカルと、前記配管内の液中の前記マイクロバブルそのものの自己圧壊によって生成されるＯＨラジカルと、該自己圧壊により前記マイクロバブルに含まれるオゾンがバラスト水中に溶解して分解することによって生成されるＯＨラジカルとを、前記配管内のバラスト水中の水生生物に接触させて該水生生物を殺滅することを特徴とするバラスト水中の水生生物殺滅方法。
  3. 水生生物を含むバラスト水を汲み上げて配管を介してバラストタンクまで送液するバラストポンプと、
    該配管の上流側の分岐部で前記バラスト水の一部を分岐させて再度該配管の下流側の合流部に戻す分岐管と、
    該分岐管の途中に設けられ、前記バラスト水の一部にオゾンを混合するオゾン混合部と、
    前記合流部以降の配管内のバラスト水中に放出されたオゾンを含む気泡を、４〜１００μｍの範囲のマイクロバブルとなるように生成するマイクロバブル製造部と、
    前記マイクロバブル製造部で生成したマイクロバブルを強制圧壊させ、該強制圧壊による該マイクロバブルそのものの圧壊によってＯＨラジカルを生成すると共に、該マイクロバブルの強制圧壊により該マイクロバブルに含まれるオゾンがバラスト水中に溶解して分解することによってＯＨラジカルを生成するＯＨラジカル生成部と、
    前記ＯＨラジカル生成部で生成したＯＨラジカルと、前記配管内のバラスト水中の前記マイクロバブルそのものの自己圧壊によって生成されるＯＨラジカルと、該自己圧壊により前記マイクロバブルに含まれるオゾンがバラスト水中に溶解して分解することによって生成されるＯＨラジカルとを、前記配管内のバラスト水中の水生生物に接触させて該水生生物を殺滅することを特徴とするバラスト水中の水生生物殺滅装置。
  4. 前記ＯＨラジカル生成部は、前記配管の下流端側に接続された配管の膨出部と孔付き板とからなり、該膨出部においてバラスト水が少なくとも加圧された状態にあり、前記孔付き板を通過する際にマイクロバブルを強制圧壊してＯＨラジカルを生成すると共に、該強制圧壊によりマイクロバブルに含まれるオゾンがバラスト水中に溶解して分解する際にＯＨラジカルを生成することを特徴とする請求項３記載のバラスト水中の水生生物殺滅装置。
  5. 前記孔付き板は、パンチング板又はスリット板であることを特徴とする請求項４記載のバラスト水中の水生生物殺滅装置。
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