WO2012124039A1 - バラスト水の殺菌剤及びバラスト水処理装置 - Google Patents

バラスト水の殺菌剤及びバラスト水処理装置 Download PDF

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Abstract

 バラスト水処理装置は、海水取水ライン1と、この海水取水ライン1によって取水された海水中の粗大物を除去する粗ろ過装置2と、この海水を送水するためのポンプ3とを有する。ポンプ3の後段には、殺菌剤供給装置4と、この殺菌剤供給装置4から供給された殺菌剤が添加された海水を所定時間滞留させる滞留槽5と、処理水Wを送水する処理水送水ライン6と、処理水送水ライン6から送水される処理水Wを貯留するバラストタンク7とを有する。このバラスト水の殺菌剤として塩素化イソシアヌル酸を含有するものを使用する。

Description

バラスト水の殺菌剤及びバラスト水処理装置
 本発明は、船舶のバラストタンクに積み込まれるバラスト水に含まれる細菌類およびプランクトンを殺滅処理するバラスト水の殺菌剤に関する。また、本発明は、船舶のバラストタンクに積み込まれるバラスト水に含まれる細菌類およびプランクトンを殺滅処理するバラスト水処理装置に関する。
 一般に船舶、特に貨物船は、積載貨物などの重量を含めて設計されているため、空荷または積荷が少ない状態の船舶は、プロペラ没水深度の確保、空荷時における安全航行の確保等の必要性から、出港前に港において海水を取水して船舶のバランスを取るが、このバラストとして用いられる水のことをバラスト水とよぶ。このバラスト水は、無積載で出港するとき、その出港地で港の海水などをバラストタンクに積み込む一方、逆に港内で積荷をするときには、バラスト水の排水を行う。
 ところで、環境の異なる荷積み港と荷下し港との間を往復する船舶によってバラスト水の注排水が行われると、荷積み港と荷下し港におけるバラスト水に含まれる微生物の差異により沿岸生態系に悪影響を及ぼすことが懸念されている。そこで、船舶のバラスト水管理に関する国際会議において2004年2月に船舶のバラスト水及び沈殿物の規制及び管理のための国際条約が採択され、バラスト水の処理が義務付けられることとなった。
 バラスト水の処理基準として国際海事機構(IMO)が定める基準は、船舶から排出されるバラスト水に含まれる50μm以上の生物(主に動物プランクトン)の数が1m中に10個未満、10μm以上50μm未満の生物(主に植物プランクトン)の数が1mL中に10個未満、コレラ菌の数が100mL中に1cfu未満、大腸菌の数が100mL中に250cfu未満、腸球菌の数が100mL中に100cfu未満となっている。
 このようなバラスト水の処理基準を満たすために、バラストタンクへ注水する海水中の微生物等を殺菌する方法が種々提案されている。例えば、特許文献1には、原水をろ過した後、紫外線(UV)を照射することにより微生物等を殺菌する装置が開示されている。また、特許文献2には、バラスト水中にオゾンを注入することにより微生物等を殺菌する装置が開示されている。特許文献3には、バラスト水に次亜塩素酸ナトリウムや次亜塩素酸カルシウムなどの塩素系の殺菌剤を添加して、滞留時間を確保することにより微生物等を殺菌するバラスト水の処理方法が開示されている。特許文献4には、電解装置により電解塩素を発生させて、微生物等を殺菌するバラスト水の処理方法が開示されている。
特開2010-207796号公報 特開2010-13098号公報 特開2009-297610号公報 特表2010-536540号公報
 しかしながら、特許文献1に記載されたバラスト水処理装置では、紫外線を発生するための装置が必要であるばかりでなく、多量の電気が必要であり、発電機を設けなければならない場合が多い。さらに、UVランプの定期的な洗浄が必要で手間がかかり実用的でない、という問題点がある。
 また、特許文献2に記載されたバラスト水の処理装置では、オゾン発生のための装置と量の電気が必要であり、発電機を設けなければならない場合が多い。さらに、高価なオゾン溶解槽が必要な上に廃オゾンの処理が必要となる、という問題点がある。
 そこで、特許文献3に記載されているように、次亜塩素酸ナトリウムや次亜塩素酸カルシウムなどの塩素系の殺菌剤を用いることが一般に行われているが、次亜塩素酸ナトリウムは有効塩素濃度が13%程度しかないので、多量の薬剤を船舶に積載する必要があり、また、次亜塩素酸ナトリウムは、高温では不安定で分解してしまうため、冷却装置を設けて30℃以下に保持する必要があり、管理が面倒である、という問題点がある。一方、次亜塩素酸カルシウムは、海水に溶解すると硫酸カルシウムが析出し、スケールとなるため、淡水化のための装置を設けるか、スケールの除去が必要となる、という問題点がある。さらに、これらの塩素系の殺菌剤は海水中含まれている有機物と塩素や臭素とが反応してトリハロメタン等の有機ハロゲン化物が生成し、排出環境を悪化させる虞がある、という問題がある。
 また、塩素系殺菌剤の代わりに電解装置により電解塩素を発生させて、微生物等を殺菌するバラスト水の処理方法が特許文献4に開示されているが、電解装置は高価でその制御も煩雑であり、取り扱いが困難である、という問題がある。
 一方、バラスト水の処理装置(システム)は、船の中には余分なスペースはほとんどないことから、コンパクトである必要があり、さらに、多量の電気を必要としない、安全である、維持管理が容易であることが要求される。また、薬剤を用いた場合には、バラスト水の排出環境を汚染せず、Ca等に起因するスケールが発生しないことが望ましい。しかしながら、従来これらの要件を十分に満足するバラスト水処理装置はなかった。
 本発明は、かかる課題を解決して、バラストタンクに給水する海水中のプランクトンと細菌類を殺滅し、かつ、残留塩素による有機ハロゲン化物の生成を抑制し、さらに、海水をバラストタンクで貯留している間にプランクトンや細菌類が再成長することを抑制することができるバラスト水の殺菌剤及びこれを用いたバラスト水処理装置を提供することを目的する。
 上記課題を解決するために、第一に本発明は、船舶のバラストタンクに注水する水に殺菌剤を供給してプランクトンや有害細菌を殺滅させた後、バラストタンクに貯留するバラスト水の殺菌剤であって、塩素化イソシアヌル酸を含有すること特徴とするバラスト水の殺菌剤を提供する(発明1)。
 かかる発明(発明1)によれば、塩素化イソシアヌル酸は、有効塩素濃度が高いので、次亜塩素酸ナトリウムや次亜塩素酸カルシウムと比較して少ない積載量で所望とする効果を得ることができ、経済的にも優れている。また、残留塩素濃度の低下速度が小さく、海水中含まれている有機物と塩素とが反応して有機ハロゲン化物が生成する量も少ないので、排出環境への懸念も小さい。さらに、塩素化イソシアヌル酸は、保存安定性が高く、長期間安全に保管できるので、バラスト水の殺菌剤として好適である。なお、ここで有効塩素濃度とは、DPD比色法により求めたCl濃度のことである。
 上記発明(発明1)においては、前記殺菌剤が直径1mm~100mmの固形物であるのが好ましい(発明2)。
 かかる発明(発明2)によれば、殺菌剤の粒径を上記範囲内とすることにより、効果の持続性と濃度の安定性を両立することができる。
 上記発明(発明1,2)においては、前記塩素化イソシアヌル酸が、1,3,5-トリクロロイソシアヌル酸であるのが好ましい(発明3)。
 かかる発明(発明3)によれば、1,3,5-トリクロロイソシアヌル酸は、有効塩素濃度が90%以上と高く、少ない積載量で所望とする効果を得ることができ、また、残留塩素濃度の低下速度が小さい。
 第二に本発明は、船舶のバラストタンクに注水する水に殺菌剤を供給する殺菌剤供給装置と、前記殺菌剤を供給した後のバラスト水をバラストタンクに送給するバラスト水送給装置とを備えるバラスト水処理装置であって、前記殺菌剤として、塩素化イソシアヌル酸を用いること特徴とするバラスト水処理装置を提供する(発明4)。
 かかる発明(発明4)によれば、塩素化イソシアヌル酸は、有効塩素濃度が高いため、次亜塩素酸ナトリウムや次亜塩素酸カルシウムと比較して少ない積載量で所望とする効果を得ることができるので、船舶に搭載するバラスト水処理装置における殺菌剤のタンクのコンパクト化を図ることができる。
 本発明のバラスト水の殺菌剤によれば、船舶のバラストタンクに注水する水に殺菌剤を供給してプランクトンや有害細菌を死滅させた後、バラストタンクに貯留するバラスト水の殺菌剤として、塩素化イソシアヌル酸を含有するものを用いるので次亜塩素酸ナトリウムや次亜塩素酸カルシウムと比較して、少ない積載量で所望とする効果を得ることができ、経済的にも優れている。また、残留塩素濃度の低下速度が小さく、海水中含まれている有機物と塩素が反応して有機ハロゲン化物が生成する量も少ないので、排出環境への懸念も小さい。さらに、塩素化イソシアヌル酸は、保存安定性が多角、長期間安全に保管できるので、バラスト水の殺菌剤として好適である。
本発明の一実施の形態に係るバラスト水処理装置を示す概略図である。 殺菌剤添加後の海水中の残留塩素濃度と経過時間との関係を示すグラフである。 有機ハロゲン化物の代表的な項目として総トリハロメタンの生成量と経過時間との関係を示すグラフである。
 本実施形態においては、バラスト水の殺菌剤として塩素化イソシアヌル酸を含有するものを使用する。ここで、イソシアヌル酸とは、Cの分子式で表されるシアヌル酸の同位体であり、IUPAC名は1,3,5-トリアジナン-2,4,6-トリオンである。塩素化イソシアヌル酸は、このイソシアヌル酸の窒素に結合した水素が塩素に置換した構造を有し、常温で固体である。塩素化イソシアヌル酸は、海水に溶解した際に残留塩素濃度の低下の度合いが小さく、長時間殺菌効果を維持することができる上に、他の生物に対する安全性が高く、保存安定性にも優れている。
 このような、塩素化イソシアヌル酸としては、ジクロロイソシアヌル酸(1,3-ジクロロイソシアヌル酸)、またはトリクロロイソシアヌル酸(1,3,5-トリクロロイソシアヌル酸)が挙げられる。これらのうちでは、ジクロロイソシアヌル酸は、有効塩素濃度約65%であり、トリクロロイソシアヌル酸は、有効塩素濃度約90%であることから、有効塩素濃度が高く、価格及び容積的に有利なトリクロロイソシアヌル酸が好ましく、これらを単独であるいは混合して用いることができる。
 この塩素化イソシアヌル酸は、顆粒状又は微小錠剤などの固形状物が好ましく、大きさ(直径)1mm以上のものが好ましい。塩素化イソシアヌル酸の大きさが1mm未満では、溶解速度が速すぎて、有効塩素濃度の低下速度が速くなる。なお、粒径の上限については特に制限はないが、あまり大きすぎると保管時の見かけ密度が小さくなるばかりか、溶解にも時間がかかりすぎるため、100mm以下とするのが一般的である。
 次に本実施形態のバラスト水の殺菌剤を用いるバラスト水処理装置について説明する。図1は、本発明の超純水製造方法の一実施形態に係るバラスト水処理装置を示す概略図である。
 図1に示すように、本実施の形態に係るバラスト水処理装置は、海水を船内に取り込むための海水取水ライン1と、この海水取水ライン1によって取水された海水中の粗大物を除去する粗ろ過装置2と、海水を送水するためのバラスト水送給装置としてのポンプ3とを有する。そして、ポンプ3の後段には、ろ過された海水中に含まれている微生物や細菌類を殺滅させるための殺菌剤を供給する殺菌剤供給装置4と、殺菌剤が添加された海水を所定時間滞留させる滞留槽5と、この滞留槽5から導出された処理水Wを送水する処理水送水ライン6と、処理水送水ライン6から送水される処理水Wを貯留するバラストタンク7とを備える。なお、ポンプ3と殺菌剤供給装置4との間に、粗ろ過装置2によって粗大物が除去された海水中に存在するプランクトン類を除去するろ過装置を別途設けてもよい。
 上述したようなバラスト水処理装置において、粗ろ過装置2は、船側部に設けられたシーチェスト(海水吸入口)から取水され、ポンプ3によって海水取水ライン1を通して取水される海水中に含まれる大小様々な夾雑物、水生生物のうち10mm程度以上の粗大物を除去するためのものである。このような粗ろ過装置2としては、10mm程度の孔を設けた筒型ストレーナ(こし器)、水流中の粗大物を比重差により分離するハイドロサイクロン、回転スクリーンにより粗大物を捕捉し掻揚げ回収する装置等を用いることができる。
 殺菌剤供給装置4は、海水中に含まれている微生物類や細菌類を死滅させるために、前述した本実施形態の殺菌剤を供給する。
 滞留槽5は、殺菌剤から発生する塩素をプランクトンや細菌類が死滅するのに十分な時間接触させるために滞留させるものである。このような滞留槽5は、その寸法や形状を上記の滞留時間との関係で所定のものに設計し、所定の速度で流すようにすればよい。例えば、槽内に複数の仕切りを設けることによって長流路を形成して槽内での滞留時間を確保するようにしたものでよい。あるいは、滞留槽5は単なる貯留槽から構成し、海水を貯留後所定時間が経過すると排出ゲートを開ける若しくは排水ポンプを稼動させて排出するようなものでもよい。なお、設備をコンパクトにするという観点からは、滞留時間は、上述の接触時間の下限値以上で出来るだけ短い時間が好ましく、この点も考慮して滞留槽5を構成するのが望ましい。
 次に、図1に示されたバラスト水処理装置を用いて、バラスト水の積込み時に細菌類やプランクトンの死滅処理を行うバラスト水の処理方法について説明する。
 バラスト水の積込み時には、ポンプ3を稼動して海水取入ライン1から海水を取り入れ、まず粗ろ過装置2により粗大物を除去し、殺菌剤供給装置4から殺菌剤を供給する。
 ここで殺菌剤(塩素化イソシアヌル酸)は、バラスト水(海水)に対して1~100mg/L(塩素換算)、好ましくは5~70mg/L添加すればよい。塩素化イソシアヌル酸の添加量が塩素換算で1mg/L未満では、十分な殺菌効果が得られない一方、100mg/Lを超えても、それ以上の殺菌効果の向上が得られず経済的でないばかりか、トリハロメタンなどの副生物が多く生成する傾向が増大し、環境に悪影響を及ぼす懸念が増大するため好ましくない。なお、塩素化イソシアヌル酸の添加量は、バラスト水中の有機物(DOC、POCなど)の量や、アンモニアの濃度によって、適宜調整すればよい。
 殺菌剤が拡散された海水を滞留槽5に導入して所定時間滞留(保持)し、殺菌剤から発生する有効塩素によりプランクトンや細菌類を死滅させる。滞留槽5内に海水を導入し塩素還元剤を供給するまで滞留させる滞留時間は、滞留中に大型のプランクトンも十分に死滅するように0.5~10分に設定すればよい。滞留槽5が0.5分未満では、プランクトンや細菌類の滅菌効果が十分でない一方、10分を超えると設備が大きくなるため好ましくない。なお、上述したような滞留槽5での滞留時間は滅菌効果が十分であれば、上記範囲内でできるだけ短く設定するのが好ましい。
 続いて、滞留槽5から所定時間滞留させて抜き出される海水(処理水W)を処理水送水ライン6を通じてバラストタンク7に貯留する。この塩素還元剤の供給量は、所望とする残留塩素濃度に応じて適宜設定すればよい。
 以上のように、本実施形態においては、殺菌剤としての塩素化イソシアヌル酸の供給により細菌類やプランクトンを死滅させているので、どのような水質であっても確実かつ安価にIMOが定めるバラスト水基準を満たすバラスト水の処理が実現できる。
 以上、本発明について添付図面を参照して説明してきたが、本発明は前記実施形態に限定されず、種々の変形実施が可能である。バラスト水処理装置としては、殺菌剤としての塩素化イソシアヌル酸を用いれば特に制限はなく、例えば、滞留槽5は必ずしも必要でなく、殺菌剤を添加したら、直ちにバラストタンク7に供給してタンク内で殺菌するようにしてもよい。
 以下の具体的実施例により本発明をさらに詳細に説明する。
〔実施例1及び比較例1〕
 東京湾から採取した海水(TOC:3mg/L)に1,3,5-トリクロロイソシアヌル酸を塩素換算で50mg/Lとなるように添加し、時間の経過に伴う塩素濃度を測定した。結果を図2に示す。
 また、比較のために1,3,5-トリクロロイソシアヌル酸の代わりに、次亜塩素酸ナトリウムを塩素換算で50mg/Lとなるように添加した以外は同様にして、時間の経過に伴う塩素濃度を測定した。結果を図2に合わせて示す。
 図2から明らかなように、殺菌剤として1,3,5-トリクロロイソシアヌル酸を用いた実施例1では、添加直後の残留塩素の検出濃度は40mg/Lであり、殺菌剤として次亜塩素酸ナトリウムを用いた比較例1における残留塩素の検出濃度の51mg/Lよりも小さかったにもかかわらず、残留塩素濃度の低下速度が小さく、長期間塩素濃度をある程度以上に維持することができることがわかる。特に塩素濃度0.1mg/L以上の濃度を長時間維持しており、プランクトン等の殺滅効果を長期間維持できていることが確認できた。
〔実施例2及び比較例2〕
 東京湾から採取した海水(TOC:3mg/L)にアルテミア サリナの卵を100mg/Lに添加し、25℃で24時間静置したところ、アルテミア サリナが約30個/mLで孵化していた。
 このアルテミア サリナが孵化した海水をアルテミア サリナが約10個/mLとなるように海水で希釈したものに、殺菌剤として1,3,5-トリクロロイソシアヌル酸を塩素濃度換算で1及び3mg/L添加した結果、アルテミア サリナ99.999%殺滅するのに必要なCT値(消毒剤濃度×接触時間)は、210mg/L・分であった。
 比較のために、殺菌剤として次亜塩素酸ナトリウムを同様にアルテミア サリナが約10個/mLとなるように海水で希釈したものに添加したところ、アルテミア サリナ99.999%殺滅するのに必要なCT値は、320mg/L・分であり、1,3,5-トリクロロイソシアヌル酸の方が殺滅効果が高いことが確認された。
〔実施例3〕
 上記実施例2において、1,3,5-トリクロロイソシアヌル酸の粉体(平均粒径(直径)0.3mm)を1mg/L(塩素換算)の濃度で210分(CT値210mg/L・分)放置した際の時間の経過に伴うトリハロメタンの生成量(濃度)を測定した。結果を図3に示す。
〔実施例4〕
 実施例3において、1,3,5-トリクロロイソシアヌル酸の顆粒(平均粒径(直径)3mm)を用いた以外は同様にして時間の経過に伴うトリハロメタンの生成量(濃度)を測定した。結果を図3にあわせて示す。
〔比較例3〕
 比較のために1,3,5-トリクロロイソシアヌル酸の代わりに、次亜塩素酸ナトリウム1.5mg/L(塩素換算)で210分(CT値315mg/L・分)放置した際の時間の経過に伴うトリハロメタンの生成量(濃度)を同様に測定した。結果を図3にあわせて示す。
 図3から明らかなように、殺菌剤として1,3,5-トリクロロイソシアヌル酸を用いた実施例3、4の方が、殺菌剤として次亜塩素酸ナトリウムを用いた比較例3よりもトリハロメタンの生成量が少なかった。特に平均粒径(直径)3mmの顆粒を用いた実施例4では、トリハロメタンの生成量が約30%も少なかった。
4…殺菌剤供給装置
7…バラストタンク
W…処理水

Claims (4)

  1.  船舶のバラストタンクに注水する水に殺菌剤を供給してプランクトンや有害細菌を殺させた後、バラストタンクに貯留するバラスト水の殺菌剤であって、塩素化イソシアヌル酸を含有すること特徴とするバラスト水の殺菌剤。
  2.  前記殺菌剤が直径1mm~100mmの固形物であることを特徴とする請求項1に記載のバラスト水の殺菌剤。
  3.  前記塩素化イソシアヌル酸が、1,3,5-トリクロロイソシアヌル酸であることを特徴とする請求項1又は2に記載のバラスト水の殺菌剤。
  4.  船舶のバラストタンクに注水する水に殺菌剤を供給する殺菌剤供給装置と、前記殺菌剤を供給した後のバラスト水をバラストタンクに送給するバラスト水送給装置とを備えるバラスト水処理装置であって、
     前記殺菌剤として、塩素化イソシアヌル酸を用いること特徴とするバラスト水処理装置。
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