WO2017187531A1 - バラスト水処理装置およびバラスト水処理方法 - Google Patents

バラスト水処理装置およびバラスト水処理方法 Download PDF

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藤原　茂樹
雅則 長藤
岡本　幸彦
勇祐 下野
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Ｊｆｅエンジニアリング株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a treatment apparatus and treatment method for ballast water loaded in a ballast tank of a ship.
  • the port water (seawater or lake water) should be placed in the ballast tank before leaving the port due to the necessity of ensuring the depth of the propeller submersion and ensuring safe navigation when empty. Or river water) is taken as ballast water.
  • ballast water is taken and drained at each port by a ship that reciprocates between the loading port and the unloading port in different environments, the organisms contained in the water of one port It is feared that drainage to the other port together with ballast water will adversely affect the coastal ecosystem of the other port. Therefore, an international convention for the regulation and management of ship ballast water and sediment was adopted at the international conference on ship ballast water management in February 2004, and it was obliged to treat organisms in ballast water under the international treaty. It was.
  • the number of organisms mainly zooplankton
  • the number of organisms mainly phytoplankton
  • the number of organisms of less than 10 in 1 m 3 is less than 10 in 1 ml
  • the number of Vibrio cholerae is less than 1 cfu in 100 ml
  • the number of E. coli is 250 cfu in 100 ml
  • the number of enterococci is defined as less than 100 cfu in 100 ml.
  • Non-patent Document 1 JP 2007-144391 (Patent Document 1) and JFE Engineering Corporation, Marine Ballast Water Management System, [online], [April 13, 2016 Search], Internet ⁇ URL: http: //www.jfe -eng.co.jp/products/comfortable/marine/mar01.html>
  • Non-patent Document 1 includes a filter that filters seawater as raw water for ballast water and traps aquatic organisms in the seawater.
  • a ballast water treatment apparatus including an apparatus and a bactericide supplying apparatus that supplies an oxidizing agent as a bactericide for killing bacteria in seawater into filtered seawater.
  • the supply amount of the bactericide is usually adjusted as follows. First, the concentration of the bactericidal agent in seawater that is considered appropriate is predetermined. Next, the concentration of the bactericide in the seawater poured into the ballast tank is measured while receiving the bactericide. Thereafter, the measured bactericide concentration is compared with a predetermined bactericide concentration to determine whether the measured bactericide concentration is above or below a predetermined bactericide concentration. Then, by feedback control based on the determination result, output adjustment of a pump for supplying the sterilizing agent and opening adjustment of a valve provided in the sterilizing agent supply line are performed, and the sterilizing agent supply amount is adjusted.
  • the predetermined germicide concentration has an acceptable predetermined range.
  • the amount of the bactericidal agent supplied as described above is adjusted so that the measured bactericidal concentration is within this predetermined range (hereinafter also referred to as “target concentration range”).
  • the concentration of the bactericidal agent in the seawater stored in the ballast tank after the bactericidal agent is supplied decreases with time due to the reaction between the bactericidal agent and the organic matter in the seawater, or the self-decomposing reaction of the bactericidal agent.
  • the concentration of the residual fungicide in the stored seawater is determined by the above-mentioned re-growth of aquatic organisms and hatching of plankton eggs. It needs to be maintained to such an extent that it can be suppressed.
  • the content (water quality) of organic matter in the water for ballast water varies greatly depending on the port of call of the ship.
  • the degree of reaction between the bactericide and the organic matter in the raw water in other words, the degree of time-dependent decrease in the bactericide concentration in the raw water depends on the quality of the raw water. Therefore, conventionally, the target concentration range of the above-mentioned disinfectant concentration is higher than the disinfectant concentration set for standard raw water so that a sufficient residual disinfectant concentration can be maintained for various raw waters.
  • the disinfectant supply amount for the raw water was adjusted so that the concentration of the disinfectant in the raw water poured into the ballast tank was within the target concentration range.
  • an oxidizing agent is used as a disinfectant and the target concentration range of the oxidizing agent concentration is set higher than the disinfectant concentration set for standard raw water to cope with raw water of various water quality
  • the amount of harmful substances such as trihalomethane produced in the raw water increases when the oxidizing agent reacts with organic substances in the raw water.
  • Hazardous materials with increased generation may adversely affect the environment around the ship by draining ballast water from the ballast tank.
  • the raw water is stored in the ballast tank one day after the supply of the oxidizing agent is stopped.
  • the residual oxidant concentration in the ballast water being used may become almost zero.
  • the treatment capacity of the organism in the ballast water by the oxidizing agent (the ability to kill plankton and bacteria contained in the ballast water) is insufficient, and it is difficult to achieve the IMO ballast water treatment standard. It is.
  • the object of the present invention is to provide an oxidant supply amount necessary to ensure a sufficient residual oxidant concentration in order to maintain the treatment capacity of organisms in ballast water even after a long time has passed since the supply of oxidant to raw water was stopped. Is to provide a ballast water treatment apparatus and a ballast water treatment method that can make the amount appropriate for the quality of raw water.
  • raw water there are various organic substances in seawater, lake water and river water (hereinafter collectively referred to as “raw water” in this specification) taken as ballast water, and the organic substances have a great influence on the quality of the raw water.
  • the organic matter is roughly classified into a water-soluble dissolved organic matter and a water-insoluble insoluble organic matter, and the proportion of the dissolved organic matter is high in the whole organic matter.
  • oxidizing agent In order to supply an appropriate amount of oxidizing agent to raw water of various water quality, it is necessary to accurately grasp the quality of the target raw water.
  • the inventors of the present application measure the absorbance and the concentration of dissolved organic carbon (DOC concentration), which is a typical dissolved organic substance, for various seawater, lake water, and river water, and thereby between the absorbance and the DOC concentration. We found that there is a correspondence that can be approximated by a straight line. Thereby, the DOC concentration can be derived from the measured value of absorbance, and the quality of the raw water can be grasped from the derived DOC concentration.
  • DOC concentration a typical dissolved organic substance
  • FIG. 1 is a diagram showing a state in which the TRO concentration in the raw water decreases with time.
  • the horizontal axis represents elapsed time (minutes), and the vertical axis represents TRO concentration (mg / L).
  • the TRO concentration is the residual chlorine concentration.
  • the TRO concentration in the raw water has an instantaneous reaction, an initial reaction, It was found that it decreased in a curvilinear manner through three reactions of the intermediate reaction (intermediate reaction) in order.
  • the “instantaneous reaction” is a reaction between the oxidant and mainly ammonia
  • the “initial reaction” is a reaction between the oxidant and mainly dissolved organic matter
  • the “medium-term reaction” is mainly undissolved with the oxidant.
  • This is a reaction with an organic substance and a reaction by autolysis of an oxidizing agent.
  • the TRO concentration rapidly decreases in a short time due to the instantaneous reaction immediately after the oxidant is supplied, and then decreases slowly compared to the instantaneous reaction over a period of several minutes due to the initial reaction. In addition, it decreases slowly over a long period of time compared to the initial reaction. It was also found that the more organic matter in the raw water, the greater the amount of oxidant decrease, particularly the initial reaction.
  • the IMO ballast water treatment standard is set when a sufficient amount of time has passed since the oxidizing agent was supplied to the raw water (for example, after 24 hours).
  • the minimum TRO concentration necessary to be satisfied must be ensured. Therefore, considering that the TRO concentration decreases with time as shown in FIG. 1, the TRO concentration during the initial reaction in which the oxidant reacts with the dissolved organic matter is used when adjusting the oxidant supply amount. It was derived to set as a target value.
  • the TRO concentration set as the control target value when adjusting the oxidant supply amount is not the TRO concentration at the time of oxidant supply, but the TRO concentration during the initial reaction in which the oxidant and dissolved organic substances react.
  • the TRO concentration control target value By setting the control target value in this way, the oxidant supply amount can be adjusted to an appropriate amount with little waste.
  • the dissolved organic carbon (DOC) concentration can be derived from the measured value of the absorbance of the raw water and the water quality of the raw water can be grasped, and the dissolved organic matter mainly reacts with the oxidizing agent in the above-mentioned initial reaction,
  • the inventors focused on the correspondence between the absorbance of the raw water and the dissolved organic carbon concentration and the correspondence between the dissolved organic carbon concentration and the decreasing behavior of the TRO concentration in the initial reaction and the medium-term reaction. The idea was to derive the TRO concentration required to meet the IMO ballast water treatment standard and to derive the oxidant supply required to achieve this TRO concentration.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the CT value of the TRO concentration indicated by the area between the curve indicating the decrease behavior of the TRO concentration in FIG. 1 and the horizontal axis indicating the elapsed time.
  • the TRO concentration was changed from 5.0 mg / L at the time of supplying the oxidant to 2.5 mg / L after 3 minutes from the supply of oxidant, 1.0 mg / L after 360 minutes (1 hour), and It decreased to 0.4 mg / L at the time of 1440 minutes (1 day).
  • CT value time integrated value
  • a time integrated value CT value of the TRO concentration over a period from the time of supplying the oxidant to 1440 minutes later (time point during the medium-term reaction) is calculated.
  • the CT value corresponds to the area between the curve showing the decrease behavior of the TRO concentration in FIG. 2 and the horizontal axis showing the elapsed time from the supply of the oxidizing agent.
  • the inventors of the present application supply various concentrations of oxidant to raw water having a DOC concentration of 2.0 mg / L, investigate the decrease in TRO concentration over time, and further 1440 minutes after supplying the oxidant ( 1 day) An experiment was conducted to examine the CT value (CT value over a period of 1440 minutes after supplying the oxidizing agent) necessary to ensure the TRO concentration satisfying the IMO ballast water treatment standard even after the lapse of 1 day. Furthermore, the inventors of the present application conducted a similar experiment on raw water having a DOC concentration different from the above example.
  • the TRO concentration set as the control target value when adjusting the oxidant supply amount is not the TRO concentration at the time of oxidant supply, but during the initial reaction in which the oxidant reacts with the dissolved organic matter.
  • the TRO concentration may be used. Since the initial reaction is completed in a few minutes, the TRO concentration during the initial reaction is the TRO concentration at the time when 3 minutes have elapsed since the oxidant was supplied (referred to as the TRO concentration after the lapse of 3 minutes) as the control target value. Use.
  • the IMO ballast water treatment standard is sufficient even after 1440 minutes (1 day) after the oxidant supply Therefore, a curve showing a decrease in TRO concentration that can make the CT value 1500 mg / L ⁇ min or more is selected, and the TRO concentration after 3 minutes in the curve showing this decrease behavior is secured. Is the required TRO concentration, and this required TRO concentration is the control target value.
  • the CT value is 1500 mg / L ⁇ min or more, which satisfies the IMO ballast water treatment standard.
  • the control target value of the TRO concentration at the time when 3 minutes have passed since the supply of the oxidant is set to 2.5 mg / L, and the oxidant supply amount may be adjusted.
  • the present invention obtains in advance a correspondence relationship between the absorbance of the raw water and the DOC concentration, and a correspondence relationship between the DOC concentration of the raw water and the TRO concentration required when a predetermined time has elapsed since the oxidant was supplied, Based on the correspondence, the required TRO concentration at the time when a predetermined time has elapsed since the supply of the oxidant necessary for satisfying the ballast water treatment standard is set as a control target value, and based on the control target value
  • a ballast water treatment apparatus and a ballast water treatment method for adjusting an oxidant supply amount is set as a control target value, and based on the control target value.
  • the absorbance of raw water can be determined by measuring the light transmittance.
  • ballast water treatment may be performed by measuring the light transmittance of the raw water instead of the absorbance of the raw water.
  • the first to fourth inventions related to the ballast water treatment apparatus and the fifth to eighth inventions related to the ballast water treatment method are obtained.
  • Each of the ballast water treatment apparatuses according to the first to fourth inventions supplies an oxidant to raw water (including seawater, lake water and river water) taken as ballast water into a ballast tank of a ship to kill organisms in the raw water.
  • an oxidant supply amount control device that adjusts the supply amount of the oxidant by the oxidant supply device with respect to the raw water taken in.
  • the oxidant supply amount control device includes an absorptiometer for measuring the absorbance of the raw water taken in, a storage unit, a calculation unit, and a control unit.
  • the storage means stores a correspondence relationship between the absorbance of raw water and the concentration of organic carbon in the raw water as a first correspondence relationship, and shows a correspondence relationship between the concentration of dissolved organic carbon in the raw water and the required residual oxidant concentration. It is memorized as two correspondence.
  • the required residual oxidant concentration has passed for a predetermined time since the oxidant was supplied to the raw water in order to kill the organisms in the raw water and suppress the regrowth of the organisms stored in the ballast tank.
  • the computing means derives the concentration of dissolved organic carbon corresponding to the absorbance of the raw water measured by the absorptiometer with reference to the first correspondence, and then refers to the second correspondence and described above.
  • the required residual oxidant concentration corresponding to the concentration of the dissolved organic carbon derived as described above is derived, and the required supply amount of oxidant is calculated using the derived required residual oxidant concentration as a control target value.
  • the control means controls the oxidant supply device so as to supply the required supply amount of the oxidant calculated by the calculation means to the raw water taken by the oxidant supply device.
  • the IMO ballast water treatment that remains in the ballast water according to the actually measured absorbance of the raw water by referring to the first and second correspondence relationships stored in the storage means.
  • the required residual oxidant concentration (required residual oxidant concentration) is derived after a predetermined time has elapsed since the oxidant was supplied to the raw water, and this required residual oxidant concentration is controlled. Since it is set as the target value, it is possible to supply the raw water with an appropriate amount of oxidant that can sufficiently satisfy the IMO ballast water treatment standard corresponding to the quality of the raw water.
  • the required residual oxidant concentration derived by the computing means in the first invention is not the concentration of the oxidant in the raw water at the time of supplying the oxidant, but the original concentration at the time when a predetermined time has elapsed since the oxidant was supplied. This is the concentration of oxidant remaining in the water. Therefore, the proper amount of the oxidant can be calculated more accurately by setting the time when the predetermined time has elapsed, for example, as the time when the reaction between the oxidant and the dissolved organic matter in the raw water is performed.
  • the ballast water treatment apparatus includes the oxidant supply amount control device, an absorbance meter that measures the absorbance of the raw water taken, storage means, calculation means, and control means.
  • the storage means stores the correspondence between the absorbance of raw water and the required residual oxidant concentration.
  • the required residual oxidant concentration has passed for a predetermined time since the oxidant was supplied to the raw water in order to kill the organisms in the raw water and suppress the regrowth of the organisms stored in the ballast tank. This is the residual oxidant concentration required as the residual oxidant concentration at the time.
  • the calculation means derives the required residual oxidant concentration corresponding to the absorbance of the raw water measured by the absorptiometer with reference to the correspondence relationship, and oxidizes the calculated required residual oxidant concentration as a control target value. Calculate the required supply amount of the agent.
  • the control means controls the oxidant supply device so as to supply the necessary supply amount of the oxidant calculated by the calculation means to the raw water taken by the oxidant supply device.
  • the second invention by referring to the correspondence relationship stored in the storage means, it remains in the ballast water according to the actually measured absorbance of the raw water and satisfies the IMO ballast water treatment standard. Therefore, the residual oxidant concentration (required residual oxidant concentration) required to satisfy the IMO ballast water treatment standard remaining in the ballast water when a predetermined time elapses after the oxidant is supplied to the raw water. Since the required residual oxidant concentration is derived as the control target value, an appropriate amount of oxidant that can sufficiently satisfy the IMO ballast water treatment standard corresponding to the quality of the raw water, as in the first invention described above. Can be supplied to raw water.
  • the absorbance of raw water and the residual amount required to satisfy the IMO ballast water treatment standard remain in the raw water when a predetermined time elapses after the oxidant is supplied to the raw water. Since there is only a direct correspondence relationship with the oxidant concentration (required residual oxidant concentration), the above required residual can be more easily compared to the case of referring to the first and second correspondences as in the first invention.
  • the oxidant concentration can be derived.
  • the oxidant supply amount control device includes a transmittance meter that measures the light transmittance of raw water to be taken in, storage means, calculation means, and control means. .
  • the storage means stores the correspondence between the light transmittance of raw water and the concentration of dissolved organic carbon in the raw water as a first correspondence, and the correspondence between the concentration of dissolved organic carbon in the raw water and the required residual oxidant concentration. Is stored as the second correspondence.
  • the required residual oxidant concentration has passed for a predetermined time since the oxidant was supplied to the raw water in order to kill the organisms in the raw water and suppress the regrowth of the organisms stored in the ballast tank.
  • the calculation means refers to the first correspondence relationship, derives the concentration of dissolved organic carbon corresponding to the light transmittance of the raw water measured by the transmittance meter, and then refers to the second correspondence relationship. Then, the required residual oxidant concentration corresponding to the concentration of the dissolved organic carbon derived as described above is derived, and the required supply amount of the oxidant is calculated using the derived required residual oxidant concentration as a control target value.
  • the control means controls the oxidant supply device so as to supply the required supply amount of the oxidant calculated by the calculation means to the raw water taken by the oxidant supply device.
  • the oxidant supply amount control device includes a transmittance meter that measures the light transmittance of the raw water to be taken in, storage means, calculation means, and control means.
  • the storage means stores a correspondence relationship between the light transmittance of the raw water and the required residual oxidant concentration.
  • the required residual oxidant concentration has passed for a predetermined time since the oxidant was supplied to the raw water in order to kill the organisms in the raw water and suppress the regrowth of the organisms stored in the ballast tank. This is the residual oxidant concentration required as the residual oxidant concentration at the time.
  • the calculation means derives the required residual oxidant concentration corresponding to the light transmittance of the raw water measured by the transmissometer with reference to the correspondence relationship, and determines the derived required residual oxidant concentration as a control target. Calculate the required supply of oxidant as the value.
  • the control means controls the oxidant supply device so as to supply the required supply amount of the oxidant calculated by the calculation means to the raw water taken by the oxidant supply device.
  • the ballast water treatment methods according to the fifth to eighth inventions include an oxidant supply step for supplying an oxidant to raw water taken as ballast water in a ballast tank of a ship and killing organisms in the raw water, and an oxidant supply step And an oxidant supply amount control step for adjusting the supply amount of the oxidant supplied to the raw water.
  • the oxidant supply amount control step includes an absorbance measurement step of measuring the absorbance of the raw water taken, a dissolved organic carbon concentration derivation step, and a required residual oxidant concentration derivation step. And an oxidizing agent required supply amount calculating step and a control step.
  • the dissolved organic carbon concentration deriving step refers to the first correspondence relationship, which is a correspondence relationship between the absorbance of the raw water and the concentration of dissolved organic carbon in the raw water, obtained in advance, and the raw water measured in the absorbance measuring step. The concentration of dissolved organic carbon in the raw water corresponding to the absorbance of.
  • the required residual oxidant concentration derivation step refers to the second correspondence relationship, which is a correspondence relationship between the concentration of dissolved organic carbon in raw water and the required residual oxidant concentration, obtained in advance.
  • a required residual oxidant concentration corresponding to the derived concentration of the dissolved organic carbon is derived.
  • the required residual oxidant concentration has passed for a predetermined time since the oxidant was supplied to the raw water in order to kill the organisms in the raw water and suppress the regrowth of the organisms stored in the ballast tank. This is the residual oxidant concentration required as the residual oxidant concentration at the time.
  • the required oxidant supply amount calculation step calculates the required supply amount of oxidant using the required residual oxidant concentration derived in the required residual oxidant concentration derivation step as the control target value.
  • the control step controls the oxidant supply step so that the necessary supply amount of the oxidant calculated in the oxidant required supply amount calculation step is supplied to the raw water taken in the oxidant supply step.
  • the oxidant supply amount control step includes an absorbance measurement step of measuring the absorbance of the raw water taken, a required residual oxidant concentration derivation step, and an oxidant required supply amount calculation.
  • the required residual oxidant concentration derivation step refers to the required residual oxidation corresponding to the absorbance of the raw water measured in the absorbance measurement step with reference to the correspondence relationship between the absorbance of the raw water and the required residual oxidant concentration acquired in advance.
  • the agent concentration is derived.
  • the required residual oxidant concentration has passed for a predetermined time since the oxidant was supplied to the raw water in order to kill the organisms in the raw water and suppress the regrowth of the organisms stored in the ballast tank. This is the residual oxidant concentration required as the residual oxidant concentration at the time.
  • the required oxidant supply amount calculation step calculates the required supply amount of oxidant using the required residual oxidant concentration derived in the required residual oxidant concentration derivation step as the control target value.
  • the control step controls the oxidant supply step so that the necessary supply amount of the oxidant calculated in the oxidant required supply amount calculation step is supplied to the raw water taken in the oxidant supply step.
  • the oxidant supply amount control step includes a transmittance measurement step of measuring the light transmittance of raw water taken, a dissolved organic carbon concentration derivation step, and a required residual oxidant.
  • the dissolved organic carbon concentration deriving step is measured in the transmittance measuring step with reference to a first correspondence relationship, which is a correspondence relationship between the light transmittance of raw water and the concentration of dissolved organic carbon in the raw water, which is acquired in advance.
  • the concentration of dissolved organic carbon in the raw water corresponding to the light transmittance of the raw water is calculated.
  • the required oxidant supply amount calculation step calculates the required supply amount of oxidant using the required residual oxidant concentration derived in the required residual oxidant concentration derivation step as the control target value.
  • the control step controls the oxidant supply step so that the necessary supply amount of the oxidant calculated in the oxidant required supply amount calculation step is supplied to the raw water taken in the oxidant supply step.
  • the oxidant supply amount control step includes a transmittance measurement step for measuring the light transmittance of the raw water taken, a required residual oxidant concentration derivation step, and an oxidant required.
  • the required residual oxidant concentration deriving step corresponds to the light transmittance measured in the transmittance measuring step with reference to the correspondence relationship between the light transmittance of raw water and the required residual oxidant concentration acquired in advance.
  • the required residual oxidant concentration is derived.
  • the required residual oxidant concentration has passed for a predetermined time since the oxidant was supplied to the raw water in order to kill the organisms in the raw water and suppress the regrowth of the organisms stored in the ballast tank. This is the residual oxidant concentration required as the residual oxidant concentration at the time.
  • the required oxidant supply amount calculation step calculates the required supply amount of oxidant using the required residual oxidant concentration derived in the required residual oxidant concentration derivation step as the control target value.
  • the control step controls the oxidant supply step so that the necessary supply amount of the oxidant calculated in the oxidant required supply amount calculation step is supplied to the raw water taken in the oxidant supply step.
  • ballast water treatment apparatus and the ballast water treatment method of the present invention a request corresponding to the absorbance or light transmittance of the raw water actually taken by referring to the correspondence stored in the storage means. Since the required residual oxidant concentration is obtained as the control target value after obtaining the residual oxidant concentration, the appropriate amount to meet the IMO ballast water treatment standard corresponding to the quality of raw water (required supply amount of oxidant) The oxidant can be supplied to the raw water to be watered. Therefore, the cost of ballast water treatment can be reduced, and the amount of harmful substances such as trihalomethane produced by the reaction of the oxidant with organic substances in the raw water can be suppressed, and the harmful substances have an adverse effect on the surrounding environment. Can be prevented.
  • the amount of the oxidizing agent decomposing agent necessary for decomposing and detoxifying the oxidizing agent remaining in the ballast water can be reduced.
  • the cost required when draining the ballast water from the ballast tank can be reduced.
  • the required residual oxidant concentration derived with reference to the above correspondence relationship kills organisms in the raw water and suppresses regrowth of organisms in the ballast water stored in the ballast tank. Furthermore, since the residual oxidant concentration is required as the residual oxidant concentration when a predetermined time has passed since the oxidant was supplied to the raw water, the time when this predetermined time has passed is determined by, for example, dissolving the oxidant and the raw water. By setting the time when the reaction with the organic substance is performed, the above-mentioned proper supply amount of the oxidant can be made more accurate.
  • FIG. 1 is a diagram showing a state in which the TRO concentration in the raw water decreases with time.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the CT value of the TRO concentration in the raw water.
  • Drawing 3 is a figure showing roughly the composition of the ballast water treatment device concerning one embodiment.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the control operation of the oxidant supply amount by the ballast water treatment apparatus of FIG.
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing the configuration of the ballast water treatment apparatus according to this embodiment.
  • the ballast water treatment apparatus of the present embodiment is provided on a hull of a ship (not shown), and is connected to the raw water intake line 1, the pump 3 and the filtering device 4 provided on the raw water intake line 1, and the raw water intake line 1.
  • the raw water intake line 1 takes in the raw water (seawater, lake water or river water) around the hull from the raw water inlet of the hull by operating the pump 3.
  • the pump 3 takes the raw water into the raw water intake line 1 and sends the raw water toward the ballast tank 9.
  • the filtering device 4 is provided on the downstream side of the pump 3 on the raw water intake line 1, filters the raw water taken into the raw water intake line 1, and removes organisms including relatively large planktons present in the raw water from the raw water Remove from.
  • the oxidant supply device 5 is connected to the raw water intake line 1 via the inlet 13 on the downstream side of the filtration device 4 on the raw water intake line 1.
  • the oxidant supply device 5 supplies an oxidant as a bactericide to the raw water (filtered water) filtered by the filter device 4 through the inlet 13, and includes bacteria and plankton that have not been filtered by the filter device 4. Kill microorganisms.
  • the oxidant supply amount control device 6 controls the oxidant supply device 5 to adjust the supply amount of the oxidant supplied from the oxidant supply device 5 to the raw water in the raw water intake line 1.
  • the mixing device 7 is connected to the end of the raw water intake line 1 on the downstream side of the inlet 13 of the oxidant supply device 5.
  • the raw water after filtration (filtered water) supplied with the oxidant by the oxidant supply device 5 is introduced into the mixing device 7 from the end of the raw water intake line 1 and the raw water after filtration (filtered water) and the oxidant are mixed. Then, the oxidant is sufficiently diffused in the raw water after filtration (filtered water). As a result, organisms including microorganisms in the raw water (filtered water) after filtration are killed.
  • the filtering device 4 is a living body containing relatively large planktons contained in the raw water taken into the raw water intake line 1 by the pump 3 from the raw water inlet provided on the side of the hull not shown. Is removed from the raw water.
  • the filtration device 4 of this embodiment includes a filter having an opening of 10 to 200 ⁇ m.
  • the filter having an opening of 10 to 200 ⁇ m reduces the frequency of backwashing the filter and shortens the ballast water treatment time at the port of call while keeping the capture rate of zooplankton and phytoplankton at a certain level.
  • the filter opening is larger than 200 ⁇ m, the capture rate of zooplankton and phytoplankton is remarkably reduced, and if the filter opening is smaller than 10 ⁇ m, the frequency of backwashing is increased and the ballast water treatment time at the port of call is increased. Is not preferable because it becomes longer.
  • the filtration device 4 can obtain a filtration rate (capacity) of 200 m 3 or more per hour. However, if the filtration rate (capability) can be obtained, the filtration area can be further reduced by integrating a plurality of filtration modules.
  • the oxidant supply device 5 includes an oxidant storage tank 11 that stores the oxidant, and a pipe that extends from the oxidant storage tank 11 toward the raw water intake line 1 on the downstream side of the filtration device 4. 12, an inlet 13 provided at the tip of the pipe 12 and connected to the raw water intake line 1, a supply pump 14 provided on the pipe 12 and sending the oxidant in the oxidant storage tank 11 to the inlet 13, a pipe 12 is provided downstream of the supply pump 14, and is sent from the oxidant storage tank 11 to the inlet 13, in this embodiment, to the filtered raw water (filtered water) in the raw water intake line 1 via the supply pump 14.
  • a valve 15 is provided for adjusting the supply amount of the oxidant to be produced.
  • oxidizing agent sodium hypochlorite, chlorine, chlorine dioxide, sodium dichloroisocyanurate, or a mixture of two or more of these can be used, but other oxidizing agents can also be used. is there.
  • the oxidant supply device 5 supplies oxidant to the raw water taken into the raw water intake line 1, in this embodiment, the raw water after filtration in the raw water intake line 1 (filtered water) through the inlet 13. .
  • the oxidant supply device 5 is controlled by the oxidant supply amount control device 6 to supply an appropriate amount of oxidant that can sufficiently satisfy the IMO ballast water treatment standard into the raw water in the raw water intake line 1. I can do it.
  • the mixing device 7 can be constituted by, for example, a static mixer (static mixer), a stirring blade rotating type stirring mixer, or the like, and raw water after filtration to which an oxidizing agent is supplied from the oxidizing agent supply device 5 ( The filtered water) is introduced from the end of the raw water intake line 1, and the filtered raw water (filtered water) and the oxidizing agent are sufficiently mixed to diffuse the oxidizing agent into the filtered raw water (filtered water).
  • the raw water after filtration in which the oxidizing agent is diffused by the mixing device 7 is referred to as sterilized water.
  • Oxidant supply amount control device 6 The oxidant supply amount control device 6 is on the upstream side of the oxidant supply device 5 on the raw water intake line 1, in this embodiment, on the downstream side of the filtration device 4, and on the upstream side of the inlet 13 of the oxidant supply device 5.
  • An absorptiometer 21 is provided.
  • the absorbance meter 21 measures the absorbance of raw water (filtered water) taken into the raw water intake line 1 and filtered by the filtration device 4.
  • the oxidant supply amount control device 6 further includes a TRO meter 22 and a flow meter 26 provided on the sterilized water supply line 8 on the downstream side of the oxidant supply device 5, in this embodiment, on the downstream side of the mixing device 7. I have.
  • the TRO meter 22 is sterilized water in the sterilized water supply line 8 to which the oxidant is supplied from the oxidant supply device 5, in this embodiment, after the oxidant is supplied from the oxidant supply device 5, the mixing device 7.
  • the residual oxidant concentration (Total residual oxidant concentration: TRO concentration) in the sterilized water in the sterilized water supply line 8 where the oxidant is diffused is measured.
  • the flow meter 26 measures the flow rate of the sterilized water that is fed from the mixing device 7 to the ballast tank 9 through the sterilized water feed line 8.
  • the oxidant supply amount control device 6 further oxidizes with reference to the storage means 23 for storing the first and second correspondences described later, and the first and second correspondences stored in the storage means 23.
  • the calculation means 24 for calculating the required supply amount of the oxidant and the control means 25 for controlling the oxidant supply device 5 based on the required supply amount of the oxidant calculated by the calculation means 24 are provided.
  • the absorbance meter 21 measures the absorbance as an index of the quality of the raw water taken into the raw water intake line 1 and outputs the measurement data to the calculation means 24.
  • the absorptiometer 21 is provided on the raw water intake line 1 on the downstream side of the filtration device 4 and on the upstream side of the inlet 13 of the oxidant supply device 5.
  • the absorbance of the raw water in the raw water intake line 1 before the oxidizing agent is supplied from the agent supply device 5 is measured.
  • the wavelength used when the absorptiometer 21 measures the absorbance of the raw water in the raw water intake line 1 is preferably 260 nm suitable for using the absorbance as an indicator of the concentration of organic substances in the raw water.
  • the TRO meter 22 measures the TRO concentration in the sterilized water in the sterilized water supply line 8 that is discharged from the mixing device 7 and supplied to the ballast tank 9 after being supplied with the oxidant from the oxidant supply device 5.
  • the measurement data is output to the calculation means 24.
  • the TRO meter 22 is a predetermined time point within the initial reaction time in which the oxidant supplied from the oxidant supply device 5 to the raw water in the raw water intake line 1 reacts mainly with dissolved organic carbon in the raw water.
  • the TRO concentration (hereinafter referred to as “initial reaction TRO concentration”) at 3 minutes after the oxidant is supplied is measured.
  • the sterilized water after the oxidant is supplied from the inlet 13 is provided at a downstream position on the sterilized water supply line 8 where the water reaches after 3 minutes.
  • the measurement timing of the initial reaction TRO concentration by the TRO meter 22 with respect to the sterilized water after the oxidant is supplied is measured with respect to the raw water.
  • agent was the time of three minutes have elapsed since the supply, the measurement timing may at any time point during the initial reaction period.
  • the storage means 23 stores the first correspondence and the second correspondence in advance as described below.
  • the second correspondence relationship is a correspondence relationship between the dissolved organic carbon concentration (DOC concentration) of the raw water and the required residual oxidant concentration.
  • the required residual oxidant concentration is determined for a predetermined time after supplying the oxidant to the raw water in order to kill the organisms in the raw water and suppress the regrowth of the organisms stored in the ballast tank. This is the residual oxidant concentration required as the residual oxidant concentration at the time when it has passed.
  • This second correspondence is obtained as follows. First, the DOC concentration of raw water collected from a certain water area is measured. Further, oxidizers having a plurality of concentrations are supplied to the raw water, and a decrease in the residual oxidant concentration (Total residual oxidant concentration: TRO concentration) with time is measured for each concentration of oxidant.
  • Total residual oxidant concentration Total residual oxidant concentration: TRO concentration
  • a predetermined time point during the medium-term reaction after supplying the oxidizer (1440 minutes (one day) after the oxidizer supply in the example in FIG. 2) has elapsed.
  • the time integrated value (CT value) of the TRO concentration over the period up to (time) is calculated. From the CT values obtained for each concentration of oxidant supplied, CT sufficient to achieve the IMO ballast water treatment standard at 1440 minutes (one day) after the oxidant supply.
  • the minimum CT value that satisfies the value (1500 mg / L ⁇ min in the example of FIG. 2) is selected.
  • the TRO concentration at the time of the initial reaction that is, the TRO concentration at the time when 3 minutes have passed since the oxidizing agent was supplied (2.5 mg in the example of FIG. 2) / L) is derived as the required TRO concentration.
  • the required TRO concentration corresponding to the raw water having a certain DOC concentration is derived.
  • the DOC concentration and the required TRO concentration for each of the raw water in the plurality of water areas are obtained, and the correspondence that summarizes the correspondence between the DOC concentration and the required TRO concentration of each of the raw water is the second correspondence.
  • the second correspondence is stored in advance by the storage unit 23 together with the first correspondence described above.
  • the calculating means 24 refers to the first correspondence relationship stored in the storage means 23 and derives the DOC concentration corresponding to the absorbance of the raw water measured by the absorbance meter 21. Further, the computing means 24 derives the required TRO concentration corresponding to the DOC concentration derived as described above with reference to the second correspondence relationship stored in the storage means 23, and the derived required TRO concentration. Is used as a control target value, and the required supply amount of the oxidant is periodically calculated. Specifically, the calculation means 24 calculates the required supply amount of the oxidant at each control update timing of a predetermined cycle by the following formula (1), and updates the required supply amount of the oxidant.
  • m m m m ⁇ 1 + a ⁇ (PV m ⁇ SV) ⁇ Q AVE, n ⁇ 1 / Q r ⁇ G
  • m m necessary amount of supply of this time of the oxidizing agent (L / min)
  • m m-1 Previous supply amount of oxidant (L / min)
  • PV m Measurement value of this TRO concentration (mg / L)
  • SV TRO control target value
  • Q r rated flow rate of sterilized water (m 2 / H)
  • Q AVE, n-1 Average value (m 3 / H) of the measured value of the current sterilized water flow rate (In this embodiment, the average value of the measured values of the sterilized water flow rate for 10 seconds immediately before the control update timing)
  • a oxidizing agent quantity supplied to the oxidant concentration in order to 1 mg / L at rated flow rate Q r of sterilized water (L / min)
  • G Gain
  • the control means 25 controls the rotation speed of the supply pump 14 and the opening degree of the valve 15 of the oxidant supply device 5 based on the required supply amount of the oxidant calculated by the calculation means 24.
  • the oxidant supply device 5 supplies the required supply amount of oxidant calculated by the calculation means 24 to the raw water in the raw water intake line 1 from the inlet 13.
  • the pump 3 on the raw water intake line 1 is operated to take the raw water into the hull through the raw water intake line 1, and then the filtration device 4 is filtered by the filtration device 4 on the raw water intake line 1. Organisms such as plankton that are larger than the opening of the filter are removed from the raw water in the raw water intake line 1.
  • an oxidizing agent is supplied to the raw water (filtered water) filtered by the filtering device 4 by the oxidizing agent supply device 5.
  • the supply pump 14 on the pipe 12 of the oxidant supply device 5 is operated and the valve 15 on the pipe 12 is opened, so that the oxidant stored in the oxidant storage tank 11 is discharged from the inlet 13.
  • the supply amount of the oxidant is adjusted by controlling the rotation speed of the supply pump 14 and the opening degree of the valve 15 by the oxidant supply amount control device 6. Control of the oxidant supply amount by the oxidant supply amount control device 6 will be described later.
  • the mixing device 7 mixes the raw water after filtration and the oxidant to sufficiently diffuse the oxidant into the raw water after filtration (filtered water). Let As a result, organisms in the raw water (filtered water) after filtration are killed. The filtered water from which the organism has been killed is discharged from the mixing device 7 as sterilized water.
  • the sterilized water discharged from the mixing device 7 into the sterilized water supply line 8 is stored as ballast water in the ballast tank 9 via the sterilized water supply line 8.
  • the concentration of the oxidant in the ballast water in the ballast tank 9 decreases with time, but the oxidant remaining in the ballast water may cause regrowth of organisms in the ballast water (for example, regrowth of aquatic organisms and plankton eggs). ).
  • an oxidizing agent decomposing agent supply device (not shown) supplies a decomposing agent for decomposing the oxidizing agent to the ballast water discharged from the ballast tank 9, thereby detoxifying the ballast water.
  • the operation of the ballast water treatment apparatus is an “initial supply mode operation” that is performed until a certain period of time elapses from the start of operation, that is, the intake of raw water into the raw water intake line 1.
  • “TRO control mode operation” performed from the end of the initial supply mode operation to the end of the killing process of the organism in the raw water.
  • the “fixed time” in which the initial supply mode operation is performed is set to a time longer than the control update cycle time in the TRO control mode operation described later.
  • the control update cycle time is set to 6 minutes
  • the “fixed time” is set to 10 minutes, which is obtained by adding a margin time of 4 minutes to the 6 minutes. .
  • a certain amount of oxidant is supplied in excess to the filtered raw water in order to ensure biocidal treatment of the filtered raw water (filtered water in this embodiment).
  • the cycle time (control update cycle time) of the operation for controlling the supply amount of the oxidant during the TRO control mode operation is the position of the TRO meter 22 where the raw water after filtration to which the oxidant is supplied (filtered water in this embodiment) is located. Is set to a time that is equal to or greater than the total time of the time required to reach the time (3 minutes in this embodiment) and the time required to measure the TRO concentration by the TRO meter 22 (1 minute in this embodiment). In the present embodiment, the control update cycle time is set to 6 minutes, which is the total time (4 minutes) plus a margin time of 2 minutes.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the control operation of the supply amount of the oxidant during the TRO control mode operation.
  • the absorbance of the raw water filtered by the filtration device 4 (raw water before the oxidizing agent is supplied) is measured by the absorptiometer 21 (S1).
  • the measured absorbance measurement value is output to the computing means 24.
  • the absorbance is measured a plurality of times in the next 2 minutes from the time when 8 minutes have elapsed since the start of the initial supply mode operation, and the computing means 24 calculates the average value of the measured absorbance values.
  • the calculating means 24 refers to the first correspondence relationship stored in the storage means 23 and derives the DOC concentration corresponding to the average value of the absorbance measurement values (S2).
  • the computing means 24 refers to the second correspondence stored in the storage means 23, derives the required TRO concentration corresponding to the DOC concentration derived in S2, and performs the TRO control on the derived required TRO concentration.
  • the target value is set (S3). This required TRO concentration is the TRO concentration required during the initial reaction. It is preferable that a certain range of dead zone is set for the TRO control target value.
  • the TRO concentration at the time when a predetermined time has elapsed since the oxidizing agent was supplied to the filtered raw water sent to the ballast tank 9, that is, the initial reaction TRO concentration, is measured by the TRO meter 22, and the oxidation is performed.
  • the flow rate of the sterilized water that is sent to the ballast tank 9 is measured by the flow meter 26 (S4).
  • the measured initial reaction TRO concentration and flow rate data are output to the calculation means 24.
  • the calculation means 24 calculates the average value of the measured values of the flow rate of the sterilized water for 10 seconds immediately before the control update timing of the supply amount of the oxidant.
  • Calculating means 24 calculates the required supply quantity m m of the current control update timing during the oxidizing agent on the basis of the aforementioned equation (1) (S5).
  • the value derived in S3 is used as the target value SV (mg / L) for TRO control, and the average value Q AVE, n ⁇ 1 ( m 2 / H) and the measured value PV m (mg / L) of the current TRO concentration are the values obtained in S4.
  • the gain G in the equation (1) is a value larger than 1 when the value of PV m -SV, that is, the difference between the measured value of the current TRO concentration and the target value of TRO control is 0 or less, for example, 1.5, set to 1 if the difference is greater than 0.
  • the reason for setting the gain G in this way is as follows.
  • the required supply amount of oxidant To increase the control.
  • the gain G is set to 1 or less, the TRO concentration due to the instantaneous reaction is increased despite the increase in the required supply amount of the oxidant. Since the decrease is large, the initial reaction TRO concentration after 3 minutes from the supply of the oxidant may be lower than the target value for TRO control.
  • the initial reaction TRO concentration can be brought close to the target value for TRO control. For example, even if it is appropriate to set the gain G to about 1.2, the gain G is set to a slightly higher value (for example, in order to make the initial reaction TRO concentration reach the target value for TRO control early) About 1.5).
  • the gain G is set to a value smaller than 1, the initial reaction TRO concentration can be brought close to the target value for TRO control. For example, even when it is appropriate to set the gain G to about 0.7, the gain G is set to a slightly higher value (for example, in order to reach the initial reaction TRO concentration to the target value for TRO control early). It is preferable to set to about 1.0).
  • the control means 25 so as to supply the oxidizing agent to the raw water at the required supply quantity m m of the oxidizing agent calculated in S5, and controls the opening degree of the rotational speed and the valve 15 of the supply pump 14, the supply of the oxidizing agent The amount is adjusted (S6).
  • control operation of S4 to S6 is performed at every preset control update timing of a predetermined cycle, but the initial reaction TRO concentration measured by the TRO meter 22 in S4 is the dead zone of the target value of TRO control. If it is within the range, S5 and S6 are not performed, and the supply of the oxidant at the required supply amount of the oxidant set at the previous control update timing is continued.
  • the required TRO concentration according to the absorbance of the raw water actually measured is used as the control target value. Therefore, in order to satisfy the IMO ballast water treatment standard corresponding to the quality of the raw water, an appropriate amount of oxidant can be supplied to the raw water and the appropriate ballast water can be treated. Further, since the required TRO concentration derived by the calculation means 24 is not the TRO concentration at the start of the supply of the oxidant but the initial reaction TRO concentration after a predetermined time has elapsed from the start of the supply of the oxidant, the IMO ballast water treatment standard Therefore, a more accurate amount of oxidant can be calculated.
  • the TRO control target value is set with reference to two types of correspondence relationships, that is, the first correspondence relationship between the absorbance and the DOC concentration and the second correspondence relationship between the DOC concentration and the required TRO concentration.
  • the second embodiment differs from the first embodiment in that the target value for TRO control is set by referring only to the direct correspondence between the absorbance of raw water and the required TRO concentration.
  • the direct correspondence between the absorbance of the raw water and the required TRO concentration obtained from the first correspondence and the second correspondence described in the first embodiment is derived as a relational expression, and the relational expression is Prestored in the storage means 23.
  • the relational expression is represented by the following formula (2) or formula (3).
  • SV a ⁇ T AVE 2 + b ⁇ T AVE + c
  • SV d ⁇ T AVE + e
  • SV Required TRO concentration (TRO control target value) (mg / L)
  • T AVE average value of a plurality of times the measured absorbance within a predetermined time a, b, c, d, e: constant
  • the control operation of the oxidant supply amount by the oxidant supply amount control device 6 in the present embodiment is the correspondence relationship stored in the storage unit 23 by the computing unit 24, that is, the above-described equation (2) or equation (3).
  • the second embodiment is the same as the first embodiment except that the required TRO concentration corresponding to the absorbance measurement value is derived as the control target value.
  • the target value for controlling the TRO concentration during the initial reaction is derived by referring only to the direct correspondence between the absorbance of the raw water and the required TRO concentration.
  • the second embodiment can more easily derive the required TRO concentration.
  • natural water is measured.
  • the absorbance of raw water can be determined.
  • absorbance ⁇ log 10 (measured light transmittance + 100 ⁇ light transmittance of fresh water) (light transmittance of fresh water: a value specific to the light transmittance meter) You may correct

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Abstract

バラスト水の為に取水した原水への酸化剤の供給停止から長時間経過後でも原水中の生物の殺滅に十分な酸化剤の濃度を確保するのに必要な酸化剤の供給量を、前記原水の水質に対応して適正に出来るバラスト水処理装置及び処理方法が提供される。前記装置では、記憶手段（２３）が、前記原水の吸光度と該原水の溶存有機炭素の濃度との第一対応関係と、前記溶存有機炭素の濃度と原水中の生物を殺滅し、バラストタンクに貯留中の水中の生物の再増殖を抑制するために、酸化剤を供給してから所定時間経過した時点における残留酸化剤濃度として要求される要求残留酸化剤濃度との第二対応関係と、を記憶しており、演算手段（２４）が、上記対応関係を参照して、吸光度計２１が計測した原水の吸光度に対応する要求残留酸化剤濃度を導出し、要求残留酸化剤濃度を制御目標値として必要な酸化剤の供給量を算出する。これに従い制御手段（２５）が酸化剤供給装置５を制御する。

Description

バラスト水処理装置およびバラスト水処理方法
　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の処理装置および処理方法に関する。
　一般に、空荷または積荷が少ない状態の船舶に対しては、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、出港前にバラストタンクに港の水（海水又は湖水又は河川水）をバラスト水として取水することが行なわれる。これとは逆に、バラストタンクにバラスト水が積み込まれている船舶に対し港内で積荷が行われる場合には、バラストタンクからのバラスト水の排出が行なわれる。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り夫々の港においてバラスト水の取水及び排水が行われると、一方の港の水に含まれている生物が他方の港においてバラスト水とともに他方の港に排水されることにより他方の港の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、その国際条約によりバラスト水中の生物を処理することが義務付けられた。
　バラスト水中の生物の処理の為に国際海事機構（ＩＭＯ）が定める基準（ＩＭＯバラスト水処理基準という）では、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１ｍ３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、そして腸球菌の数が１００ｍｌ中に１００cfu未満と規定されている。
　特開２００７－１４４３９１号公報（特許文献１）およびＪＦＥエンジニアリング株式会社、船舶用バラスト水管理システム、［online］、［２０１６年４月１３日検索］、インターネット〈URL:http://www.jfe-eng.co.jp/products/comfortable/marine/mar01.html〉（非特許文献１）の夫々には、バラスト水の為の原水としての海水を濾過して海水中の水生生物を捕捉する濾過装置と、海水中の細菌類を殺滅する為の殺菌剤としての酸化剤を濾過された海水中に供給する殺菌剤供給装置とを備えたバラスト水処理装置が開示されている。
　特許文献１および非特許文献１の夫々のバラスト水処理装置では、殺菌剤として次亜塩素酸ナトリウムなどが用いられており、バラストタンクに注水される海水中の殺菌剤濃度（塩素濃度）が、予め定められた適正な濃度（一定値）となるように殺菌剤の供給量が調整されている。
　例えば非特許文献１のバラスト水処理装置では、通常、以下のように殺菌剤の供給量が調整される。最初に、適正と思われる海水中の殺菌剤濃度が予め定められる。次に、殺菌剤の供給を受けながらバラストタンクに注水される海水中の殺菌剤濃度を計測する。その後、計測した殺菌剤濃度を予め定めた殺菌剤濃度と比較し、計測した殺菌剤濃度が予め定めた殺菌剤濃度を上回るか下回るかを判定する。そして、その判定結果に基づくフィードバック制御により、殺菌剤を供給するためのポンプの出力調整や殺菌剤供給ラインに設けたバルブの開度調整が行なわれ、殺菌剤供給量が調整されている。通常、上記予め定められた殺菌剤濃度は、許容可能な所定の範囲をもっている。この場合、上述した如く供給される上記殺菌剤の量は、計測した殺菌剤濃度がこの所定の範囲（以下、「目標濃度範囲」ともいう）内となるように調整される。
　殺菌剤が供給された後にバラストタンクに貯留された海水の殺菌剤濃度は、殺菌剤と海水中の有機物との反応や、殺菌剤の自己分解反応などにより、経時的に減少する。この結果としてバラストタンクに貯留された海水中では生物の再増殖やプランクトンの卵がふ化する可能性がある。従って、上記貯留された海水中の残留殺菌剤濃度（所定時間が経過した後に上記貯留された海水中に残留する殺菌剤の濃度）は、上述の水生生物の再増殖やプランクトンの卵のふ化を抑制できる程度に維持される必要がある。
　バラスト水の為の水（海水や湖水や河川水、以下、この明細書においては「原水」と総称する）中の有機物の含有率（水質）は船舶の寄港地により大きく異なっている。そして、殺菌剤と原水中の有機物との反応の程度、換言すると、原水中の殺菌剤濃度の経時的減少の程度は、原水の水質に左右される。したがって、従来、上記殺菌剤濃度の目標濃度範囲は、様々な水質の原水に対して十分な残留殺菌剤濃度を維持できるように標準的な水質の原水に対して設定される殺菌剤濃度よりも高めで広範囲に設定され、そして原水に対する殺菌剤供給量は、バラストタンクに注水された原水中の殺菌剤濃度が上記目標濃度範囲内となるよう調整されていた。
特開２００７－１４４３９１
ＪＦＥエンジニアリング株式会社、船舶用バラスト水管理システム、［online］、［２０１６年４月１３日検索］、インターネット〈URL:http://www.jfe-eng.co.jp/products/comfortable/marine/mar01.html〉
　殺菌剤として酸化剤を用い、様々な水質の原水に対応すべく酸化剤濃度の目標濃度範囲を標準的な水質の原水に対して設定される殺菌剤濃度よりも高めで広範囲に設定すると、酸化剤の費用が嵩むうえ、酸化剤が原水中の有機物と反応して原水中に生成されるトリハロメタン等の有害物の発生量が増加する。発生量が増加した有害物は、バラストタンクからバラスト水が排水されることにより船舶の周囲の環境へ悪影響を及ぼす可能性がある。また、バラストタンクからバラスト水を排水する際にバラスト水中の残留酸化剤を分解して無害化する場合に、排水されるバラスト水に供給しなければならない、残留酸化剤の為の分解剤の供給量も増加させなければならないので、分解剤の費用も嵩む。
　また、原水中の有機物の量が多い場合、上記有機物と上記酸化剤との反応により酸化剤が消費されるので、原水中への酸化剤の供給停止から１日経過後にはバラストタンク中に貯留されているバラスト水中の残留酸化剤濃度がほぼ０になることがある。このような場合には、酸化剤によるバラスト水中の生物の処理能力（バラスト水中に含まれるプランクトンや細菌を殺滅する能力）が不十分であり、ＩＭＯのバラスト水処理基準を達成することが困難である。
　本発明の目的は、原水に対する酸化剤の供給停止から長時間経過した後においてもバラスト水中の生物の処理能力を維持する為に十分な残留酸化剤濃度を確保するために必要な酸化剤供給量を、原水の水質に対応して適正な量とすることができるバラスト水処理装置およびバラスト水処理方法を提供することである。
　バラスト水として取水される海水や湖水や河川水（以下、この明細書においては「原水」と総称する）には様々な有機物が存在しており、該有機物が原水の水質に大きく影響している。該有機物は、水溶性の溶存有機物と非水溶性の非溶存有機物とに大別され、有機物全体においては溶存有機物の占める割合が高い。様々な水質の原水に対して適切な量で酸化剤を供給するためには、対象となる原水の水質を正確に把握することが必要である。本願の発明者等は、様々な海水や湖水や河川水について、吸光度及び代表的な溶存有機物である溶存有機炭素の濃度（ＤＯＣ濃度）を測定することにより、該吸光度とＤＯＣ濃度との間にほぼ直線近似できる対応関係があることを見出した。これにより、吸光度の測定値からＤＯＣ濃度を導出することができ、導出されたＤＯＣ濃度から原水の水質を把握することができる。
　ところで、上記原水をバラスト水として使用するに際して、該原水中に存在するプランクトンや細菌を殺滅するために該原水に酸化剤を供給すると、該酸化剤が原水中の有機物やアンモニアと反応して分解される結果、原水中の残留酸化剤濃度（Total residual oxidant 濃度:ＴＲＯ濃度）が経時的に減少することが知られている。
　図１は、原水中のＴＲＯ濃度が経時的に減少する状態を示す図である。横軸は経過時間（分）を、縦軸はＴＲＯ濃度（ｍｇ/L）を示す。酸化剤として次亜塩素酸ナトリウムを用いる場合には、ＴＲＯ濃度は残留塩素濃度である。本願の発明者等は、原水中に酸化剤が供給されると、該原水中のＴＲＯ濃度は、図１に示されているように、瞬時反応（Instantaneous reaction）、初期反応（Initial reaction）、中期反応（Intermediate reaction）の三つの反応を順に経て、曲線的に減少することを見出した。ここで、「瞬時反応」は酸化剤と主にアンモニアとの反応であり、「初期反応」は酸化剤と主に溶存有機物との反応であり、「中期反応」は酸化剤と主に非溶存有機物との反応及び酸化剤の自己分解による反応である。図１中に見られるように、ＴＲＯ濃度は、酸化剤供給直後に瞬時反応により短時間で急激に減少し、次に初期反応により数分の間にわたって瞬時反応と比べて緩慢に減少し、次に中期反応により長時間にわたって初期反応と比べて緩慢に減少する。また、原水中の有機物が多いほど、酸化剤の減少量、特に初期反応での減少量が大きいことが分かった。
　原水に対してＩＭＯバラスト水処理基準を満足する処理を行うためには、原水に酸化剤を供給してから十分に時間が経過した時点（例えば２４時間経過後）において、ＩＭＯバラスト水処理基準を満足するために必要な最低限のＴＲＯ濃度が確保されていなければならない。そこで、図１のようにＴＲＯ濃度が経時的に減少することを考慮して、酸化剤と溶存有機物とが反応する初期反応の間におけるＴＲＯ濃度を、酸化剤供給量を調整する際に用いる制御目標値として設定することを導出した。
　酸化剤供給量の調整の際に制御目標値として設定するＴＲＯ濃度を、酸化剤供給時点のＴＲＯ濃度ではなく、酸化剤と溶存有機物とが反応する初期反応の間におけるＴＲＯ濃度とする。これによって、初期反応に先立って生じる瞬時反応、すなわち酸化剤と主にアンモニアとが反応してＴＲＯ濃度が急激に減少する反応が、ＴＲＯ濃度の制御目標値の設定に影響することを回避できる。このように制御目標値を設定することにより、酸化剤供給量を無駄の少ない適正な量に調整することができる。
　このように、原水の吸光度の測定値から溶存有機炭素（ＤＯＣ）濃度を導出して原水の水質を把握できること、そして溶存有機物が主に上述の初期反応で酸化剤と反応することから、本願の発明者等は、原水の吸光度と溶存有機炭素濃度との対応関係と、溶存有機炭素濃度と初期反応と中期反応におけるＴＲＯ濃度の減少挙動との対応関係に着目して、様々な吸光度の原水に対するＩＭＯバラスト水処理基準を満足するために必要なＴＲＯ濃度を導出し、このＴＲＯ濃度を達成するのに必要な酸化剤の供給量を導出することを着想した。
　さらに、ＩＭＯバラスト水処理基準を満足するための指標として、所定期間にわたるＴＲＯ濃度の時間積算値（ＣＴ値という）を採用することが好ましい。図２は、図１中のＴＲＯ濃度の減少挙動を示す曲線と経過時間を示す横軸との間の面積で示されたＴＲＯ濃度のＣＴ値を説明する為の図である。図２においてＴＲＯ濃度は、酸化剤供給時の５．０ｍｇ／Ｌから、酸化剤供給から３分経過時の２．５ｍｇ／Ｌ、３６０分（１時間）経過時の１．０ｍｇ／Ｌ、そして１４４０分（１日）経過時の０．４ｍｇ／Ｌへと減少している。図２において、酸化剤供給時から１４４０分後（中期反応中の時点）までの期間にわたるＴＲＯ濃度の時間積算値ＣＴ値を算出する。ここで、ＣＴ値は、図２のＴＲＯ濃度の減少挙動を示す曲線と酸化剤供給時からの経過時間を示す横軸との間の面積に相当する。
　本願の発明者等は、一例としてＤＯＣ濃度２．０ｍｇ／Ｌの原水に様々な濃度の酸化剤を供給し、ＴＲＯ濃度の経時的減少を調べ、さらに、酸化剤を供給してから１４４０分（１日）経過後にもＩＭＯバラスト水処理基準を満足するＴＲＯ濃度を確保するために必要となるＣＴ値（酸化剤供給時から１４４０分後までの期間にわたるＣＴ値）を調べる実験を行った。さらに本願の発明者等は、上記一例とは異なるＤＯＣ濃度の原水についても同様の実験を行った。これらの実験の結果、酸化剤と溶存有機物とが反応する初期反応は数分で終了し、また、上記ＣＴ値が１５００ｍｇ／Ｌ・分以上であれば、酸化剤を供給してから１４４０分（１日）経過後にもＩＭＯバラスト水処理基準を十分に満足するＴＲＯ濃度を確保できるという結果を導き出した。
　また、前記のように、酸化剤供給量の調整の際に制御目標値として設定するＴＲＯ濃度を、酸化剤供給時点のＴＲＯ濃度ではなく、酸化剤と溶存有機物とが反応する初期反応の間におけるＴＲＯ濃度とすればよい。初期反応は数分で終了することから、初期反応の間におけるＴＲＯ濃度として、酸化剤を供給してから３分経過した時点におけるＴＲＯ濃度（３分経過時のＴＲＯ濃度という）を制御目標値として用いる。酸化剤供給時から１４４０分（１日）後までの期間にわたるＣＴ値を１５００ｍｇ／Ｌ・分以上とすることにより、酸化剤供給時から１４４０分（１日）後でもＩＭＯバラスト水処理基準を十分に満足するＴＲＯ濃度を確保できるため、ＣＴ値を１５００ｍｇ／Ｌ・分以上とすることができるＴＲＯ濃度の減少挙動を示す曲線を選択し、この減少挙動を示す曲線における３分経過時のＴＲＯ濃度を要求ＴＲＯ濃度とし、この要求ＴＲＯ濃度を制御目標値とする。図２の例では、ＣＴ値が１５００ｍｇ／Ｌ・分以上であり、ＩＭＯバラスト水処理基準を満足する。この減少挙動を示す曲線において３分経過時のＴＲＯ濃度は２．５ｍｇ／Ｌであり、要求ＴＲＯ濃度が２．５ｍｇ／Ｌである。したがって、酸化剤を供給してから３分経過した時点でのＴＲＯ濃度の制御目標値を２．５ｍｇ／Ｌに設定して、酸化剤供給量を調整すればよい。
　本発明は、原水の吸光度とＤＯＣ濃度との対応関係及び原水のＤＯＣ濃度と酸化剤を供給してから所定時間経過した時点において要求されるＴＲＯ濃度との対応関係を予め取得しておき、該対応関係に基づいて、バラスト水処理基準を満足するために必要な、酸化剤を供給してから所定時間経過した時点での要求ＴＲＯ濃度を制御目標値として設定し、該制御目標値に基づいて酸化剤供給量を調整する、バラスト水処理装置及びバラスト水処理方法である。
　原水の吸光度を、光透過率を計測することにより求めることができる。光透過率は入射光が試料を透過する割合であり、吸光度＝－log10(光透過率)の関係がある。本発明は、上記の原水の吸光度の代わりに原水の光透過率を計測することにより、バラスト水処理を行うこととしてもよい。
　本発明によれば、以下に述べるように、バラスト水処理装置に関する第一乃至第四発明そしてバラスト水処理方法に関する第五乃至第八発明が得られる。
　＜バラスト水処理装置＞
　第一乃至第四発明に係るバラスト水処理装置の夫々は、船舶のバラストタンクにバラスト水として取水される原水（海水、湖水そして河川水を含む）に酸化剤を供給し原水中の生物を殺滅する酸化剤供給装置と、前記取水される原水に対する前記酸化剤供給装置による前記酸化剤の供給量を調整する酸化剤供給量制御装置と、を備える。
　＜第一発明＞
　第一発明は、かかるバラスト水処理装置において、前記酸化剤供給量制御装置が、前記取水される原水の吸光度を計測する吸光度計と、記憶手段と、演算手段と、制御手段と、を備える。該記憶手段は、原水の吸光度と該原水の存有機炭素の濃度との対応関係を第一対応関係として記憶するとともに、原水の溶存有機炭素の濃度と要求残留酸化剤濃度との対応関係を第二対応関係として記憶している。上記要求残留酸化剤濃度は、原水中の生物を殺滅するとともに、バラストタンクに貯留中のバラスト水中の生物の再増殖を抑制するために、酸化剤を原水に供給してから所定時間経過した時点における残留酸化剤濃度として要求される残留酸化剤濃度である。上記演算手段は、上記第一対応関係を参照して、吸光度計により計測された原水の吸光度に対応する溶存有機炭素の濃度を導出し、次に上記第二対応関係を参照して、上述した如く導出された上記溶存有機炭素の濃度に対応する上記要求残留酸化剤濃度を導出し、その導出された要求残留酸化剤濃度を制御目標値として酸化剤の必要供給量を算出する。上記制御手段は、上記演算手段によって算出された必要供給量の酸化剤を酸化剤供給装置が取水される原水に供給するように酸化剤供給装置を制御する。
　このように、第一発明では、記憶手段に記憶されている第一及び第二対応関係を参照することにより、実際に計測された原水の吸光度に応じて、バラスト水中に残留しＩＭＯバラスト水処理基準を満足するために、上記酸化剤を原水に供給してから所定時間経過した時点において要求される残留酸化剤の濃度（要求残留酸化剤濃度）を導出し、この要求残留酸化剤濃度を制御目標値とするので、原水の水質に対応してＩＭＯバラスト水処理基準を十分に満足できる適正な量の酸化剤を原水に供給することができる。また、第一発明にて演算手段により導出される要求残留酸化剤濃度は、酸化剤供給時の原水中の酸化剤の濃度ではなく、酸化剤を供給してから所定時間経過した時点での原水中に残留する酸化剤の濃度である。したがって、上記所定時間経過した時点を、例えば、酸化剤と原水中の溶存有機物との反応が行われる時点に設定することによって、より正確に上記適正な量の酸化剤を算出することができる。
　＜第二発明＞
　第二発明は、かかるバラスト水処理装置において、前記酸化剤供給量制御装置、取水される原水の吸光度を計測する吸光度計と、記憶手段と、演算手段と、制御手段と、を備える。該記憶手段は、原水の吸光度と要求残留酸化剤濃度との対応関係を記憶している。上記要求残留酸化剤濃度は、原水中の生物を殺滅するとともに、バラストタンクに貯留中のバラスト水中の生物の再増殖を抑制するために、酸化剤を原水に供給してから所定時間経過した時点における残留酸化剤濃度として要求される残留酸化剤濃度である。上記演算手段は、上記対応関係を参照して、吸光度計により計測された原水の吸光度に対応する上記要求残留酸化剤濃度を導出し、その導出された要求残留酸化剤濃度を制御目標値として酸化剤の必要供給量を算出する。上記制御手段は、上記演算手段によって算出された前記必要供給量の酸化剤を酸化剤供給装置が取水される原水に供給するように酸化剤供給装置を制御する。
　このように、第二発明では、記憶手段に記憶されている上記対応関係を参照することにより、実際に計測された原水の吸光度に応じて、バラスト水中に残留しＩＭＯバラスト水処理基準を満足するために、上記酸化剤を原水に供給してから所定時間経過した時点においてバラスト水中に残留しＩＭＯバラスト水処理基準を満足するのに要求される残留酸化剤の濃度（要求残留酸化剤濃度）を導出し、この要求残留酸化剤濃度を制御目標値とするので、既述した第一発明と同様に、原水の水質に対応してＩＭＯバラスト水処理基準を十分に満足できる適正な量の酸化剤を原水に供給することができる。また、このとき参照されるのは、原水の吸光度と上記酸化剤を原水に供給してから所定時間経過した時点において原水中に残留し、ＩＭＯバラスト水処理基準を満足するのに要求される残留酸化剤の濃度（要求残留酸化剤濃度）との直接的な対応関係のみであるので、第一発明のように第一及び第二対応関係を参照する場合と比べて、より簡単に上記要求残留酸化剤濃度を導出することができる。
　＜第三発明＞
　第三発明は、かかるバラスト水処理装置において、前記酸化剤供給量制御装置が、取水する原水の光透過率を計測する透過率計と、記憶手段と、演算手段と、制御手段と、を備える。該記憶手段は、原水の光透過率と該原水の溶存有機炭素の濃度との対応関係を第一対応関係として記憶するとともに、原水の溶存有機炭素の濃度と要求残留酸化剤濃度との対応関係を第二対応関係として記憶している。上記要求残留酸化剤濃度は、原水中の生物を殺滅するとともに、バラストタンクに貯留中のバラスト水中の生物の再増殖を抑制するために、酸化剤を原水に供給してから所定時間経過した時点における残留酸化剤濃度として要求される残留酸化剤濃度である。上記演算手段は、上記第一対応関係を参照して、透過率計により計測された原水の光透過率に対応する溶存有機炭素の濃度を導出し、次に上記第二対応関係を参照して、上述した如く導出された上記溶存有機炭素の濃度に対応する上記要求残留酸化剤濃度を導出し、その導出された要求残留酸化剤濃度を制御目標値として酸化剤の必要供給量を算出する。上記制御手段は、上記演算手段によって算出された必要供給量の酸化剤を酸化剤供給装置が取水される原水に供給するように酸化剤供給装置を制御する。
　＜第四発明＞
　第四発明は、かかるバラスト水処理装置において、前記酸化剤供給量制御装置は、取水される原水の光透過率を計測する透過率計と、記憶手段と、演算手段と、制御手段と、を備える。該記憶手段は、原水の光透過率と要求残留酸化剤濃度との対応関係を記憶している。上記要求残留酸化剤濃度は、原水中の生物を殺滅するとともに、バラストタンクに貯留中のバラスト水中の生物の再増殖を抑制するために、酸化剤を原水に供給してから所定時間経過した時点における残留酸化剤濃度として要求される残留酸化剤濃度である。上記演算手段は、上記対応関係を参照して、透過率計により計測された原水の光透過率に対応する上記要求残留酸化剤濃度を導出し、その導出された要求残留酸化剤濃度を制御目標値として酸化剤の必要供給量を算出する。上記制御手段は、上記演算手段によって算出された必要供給量の酸化剤を酸化剤供給装置が取水される原水に供給するように酸化剤供給装置を制御する。
　＜バラスト水処理方法＞
　第五乃至第八発明に係るバラスト水処理方法は、船舶のバラストタンクにバラスト水として取水される原水に酸化剤を供給し原水中の生物を殺滅する酸化剤供給工程と、酸化剤供給工程において原水に対し供給される酸化剤の供給量を調整する酸化剤供給量制御工程と、を備える。
　＜第五発明＞
　第五発明は、かかるバラスト水処理方法において、酸化剤供給量制御工程が、取水される原水の吸光度を計測する吸光度計測工程と、溶存有機炭素濃度導出工程と、要求残留酸化剤濃度導出工程と、酸化剤必要供給量算出工程と、制御工程と、を備える。該溶存有機炭素濃度導出工程は、予め取得された、原水の吸光度と該原水の溶存有機炭素の濃度との対応関係である第一対応関係を参照して、上記吸光度計測工程で計測された原水の吸光度に対応する原水の溶存有機炭素の濃度を導出する。上記要求残留酸化剤濃度導出工程は、予め取得された、原水の溶存有機炭素の濃度と要求残留酸化剤濃度との対応関係である第二対応関係を参照して、溶存有機炭素濃度導出工程で導出された上記溶存有機炭素の濃度に対応する要求残留酸化剤濃度を導出する。上記要求残留酸化剤濃度は、原水中の生物を殺滅するとともに、バラストタンクに貯留中のバラスト水中の生物の再増殖を抑制するために、酸化剤を原水に供給してから所定時間経過した時点における残留酸化剤濃度として要求される残留酸化剤濃度である。上記酸化剤必要供給量算出工程は、該要求残留酸化剤濃度導出工程で導出された要求残留酸化剤濃度を制御目標値として酸化剤の必要供給量を算出する。上記制御工程は、上記酸化剤必要供給量算出工程によって算出された必要供給量の酸化剤が取水された原水に対し酸化剤供給工程において供給されるように酸化剤供給工程を制御する。
　＜第六発明＞
　第六発明は、かかるバラスト水処理方法において、前記酸化剤供給量制御工程が、取水される原水の吸光度を計測する吸光度計測工程と、要求残留酸化剤濃度導出工程と、酸化剤必要供給量算出工程と、制御工程と、を備える。
　上記要求残留酸化剤濃度導出工程は、予め取得された、原水の吸光度と要求残留酸化剤濃度との対応関係を参照して、吸光度計測工程で計測された上記原水の吸光度に対応する要求残留酸化剤濃度を導出する。上記要求残留酸化剤濃度は、原水中の生物を殺滅するとともに、バラストタンクに貯留中のバラスト水中の生物の再増殖を抑制するために、酸化剤を原水に供給してから所定時間経過した時点における残留酸化剤濃度として要求される残留酸化剤濃度である。上記酸化剤必要供給量算出工程は、該要求残留酸化剤濃度導出工程で導出された要求残留酸化剤濃度を制御目標値として酸化剤の必要供給量を算出する。上記制御工程は、上記酸化剤必要供給量算出工程によって算出された必要供給量の酸化剤が取水された原水に対し酸化剤供給工程において供給されるように酸化剤供給工程を制御する。
　＜第七発明＞
　第七発明は、かかるバラスト水処理方法において、前記酸化剤供給量制御工程が、取水される原水の光透過率を計測する透過率計測工程と、溶存有機炭素濃度導出工程と、要求残留酸化剤濃度導出工程と、酸化剤必要供給量算出工程と、制御工程と、を備える。該溶存有機炭素濃度導出工程は、予め取得された、原水の光透過率と該原水の溶存有機炭素の濃度との対応関係である第一対応関係を参照して、上記透過率計測工程で計測された原水の光透過率に対応する原水の溶存有機炭素の濃度を導出する。上記要求残留酸化剤濃度導出工程は、予め取得された、原水の溶存有機炭素の濃度と要求残留酸化剤濃度との対応関係である第二対応関係を参照して、溶存有機炭素濃度導出工程で導出された上記原水の溶存有機炭素の濃度に対応する要求残留酸化剤濃度を導出する。上記要求残留酸化剤濃度は、原水中の生物を殺滅するとともに、バラストタンクに貯留中のバラスト水中の生物の再増殖を抑制するために、酸化剤を原水に供給してから所定時間経過した時点における残留酸化剤濃度として要求される残留酸化剤濃度である。上記酸化剤必要供給量算出工程は、該要求残留酸化剤濃度導出工程で導出された要求残留酸化剤濃度を制御目標値として酸化剤の必要供給量を算出する。上記制御工程は、上記酸化剤必要供給量算出工程によって算出された必要供給量の酸化剤が取水された原水に対し酸化剤供給工程において供給されるように酸化剤供給工程を制御する。
　＜第八発明＞
　第八発明は、かかるバラスト水処理方法において、前記酸化剤供給量制御工程が、取水される原水の光透過率を計測する透過率計測工程と、要求残留酸化剤濃度導出工程と、酸化剤必要供給量算出工程と、制御工程と、を備える。上記要求残留酸化剤濃度導出工程は、予め取得された、原水の光透過率と要求残留酸化剤濃度との対応関係を参照して、透過率計測工程で計測された上記光透過率に対応する要求残留酸化剤濃度を導出する。上記要求残留酸化剤濃度は、原水中の生物を殺滅するとともに、バラストタンクに貯留中のバラスト水中の生物の再増殖を抑制するために、酸化剤を原水に供給してから所定時間経過した時点における残留酸化剤濃度として要求される残留酸化剤濃度である。上記酸化剤必要供給量算出工程は、該要求残留酸化剤濃度導出工程で導出された要求残留酸化剤濃度を制御目標値として酸化剤の必要供給量を算出する。上記制御工程は、上記酸化剤必要供給量算出工程によって算出された必要供給量の酸化剤が取水された原水に対し酸化剤供給工程において供給されるように酸化剤供給工程を制御する。
　本発明のバラスト水処理装置およびバラスト水処理方法によれば、記憶手段により記憶されている対応関係を参照することにより、実際に計測された取水される原水の吸光度又は光透過率に応じた要求残留酸化剤濃度を得て、この要求残留酸化剤濃度を制御目標値とするので、原水の水質に対応してＩＭＯのバラスト水処理基準を達成するのに適正な量（酸化剤必要供給量）の酸化剤を取水される原水に供給することができる。したがって、バラスト水処理の費用を低減させることができるとともに、酸化剤が原水中の有機物と反応して生成されるトリハロメタン等の有害物の発生量を抑制でき、有害物が周辺環境へ悪影響を及ぼすことを防止できる。また、バラスト水をバラストタンクから排水する時にバラスト水中に残留している酸化剤を分解して無害化する為に必要な酸化剤分解剤の使用量も低減できる。この結果として、バラスト水をバラストタンクから排水する時に必要となる費用を低減できる。
　また、本発明では、上記対応関係を参照して導出される要求残留酸化剤濃度は、原水中の生物を殺滅するとともに、バラストタンクに貯留中のバラスト水中の生物の再増殖を抑制するために、酸化剤を原水に供給してから所定時間経過した時点における残留酸化剤濃度として要求される残留酸化剤濃度であるので、この所定時間経過した時点を、例えば、酸化剤と原水中の溶存有機物との反応が行われる時点に設定することにより、上記適正な酸化剤必要供給量をより正確な量とすることができる。
図１は、原水中のＴＲＯ濃度が経時的に減少する状態を示す図である。 図２は、原水中のＴＲＯ濃度のＣＴ値を説明する図である。 図３は、一実施形態に係るバラスト水処理装置の構成を概略的に示す図である。 図４は、図３のバラスト水処理装置による酸化剤供給量の制御動作を示すフローチャートである。
　以下、添付図面にもとづき、本発明の実施形態を説明する。
　＜第一実施形態＞
　本実施形態では、バラスト水の積込み時に原水中の生物の殺滅を行なう場合について説明する。まず、本実施形態に係るバラスト水処理装置の構成について詳細に説明する。図３は、本実施形態に係るバラスト水処理装置の構成を概略的に示す図である。本実施形態のバラスト水処理装置は図示しない船舶の船体に設けられていて、原水取水ライン１と、原水取水ライン１上に設けられたポンプ３及び濾過装置４と、原水取水ライン１に接続された酸化剤供給装置５及び酸化剤供給量制御装置６と、原水取水ライン１の末端が接続された混合装置７と、混合装置７からバラストタンク９まで延びている殺菌処理水送水ライン８と、を備えている。
　原水取水ライン１は、ポンプ３の作動により船体の周囲の原水（海水又は湖水又は河川水）を船体の原水給水口から取り入れる。ポンプ３は、原水を原水取水ライン１中に取り込むとともにバラストタンク９へ向けて送水する。濾過装置４は、原水取水ライン１上でポンプ３の下流側に設けられ、原水取水ライン１中に取り込まれた原水を濾過して、原水中に存在する比較的大きなプランクトン類を含む生物を原水から除去する。
　酸化剤供給装置５は、原水取水ライン１上で濾過装置４の下流側の注入口１３を介し原水取水ライン１に接続されている。酸化剤供給装置５は、濾過装置４で濾過された原水（濾過水）に殺菌剤としての酸化剤を注入口１３を介し供給して、濾過装置４では濾過されなかった細菌類やプランクトンを含む微生物を殺滅する。酸化剤供給量制御装置６は、酸化剤供給装置５を制御して酸化剤供給装置５から原水取水ライン１中の原水に供給される酸化剤の供給量を調整する。混合装置７は、酸化剤供給装置５の注入口１３の下流側で原水取水ライン１の末端に接続されている。混合装置７には酸化剤供給装置５で酸化剤が供給された濾過後の原水（濾過水）が原水取水ライン１の末端から導入され、濾過後の原水（濾過水）と酸化剤とを混合して該酸化剤を濾過後の原水（濾過水）中に十分に拡散させる。これにより濾過後の原水（濾過水）中の微生物を含む生物は殺滅される。
　殺菌処理水送水ライン８は、混合装置７から微生物を含む生物が殺滅された原水（ここでは殺菌処理水という）をバラストタンク９に送る。バラストタンク９は、殺菌処理水送水ライン８の末端に接続され殺菌処理水送水ライン８から送られてくる殺菌処理水をバラスト水として貯留する。
　以下、本実施形態のバラスト水処理装置の前述した複数の構成要素をさらに詳細に説明する。
　濾過装置４：
　濾過装置４は、前述した如く図示されていない船体の側面に設けられた原水吸入口からポンプ３によって原水取水ライン１中に取水された原水中に含まれている比較的大きいプランクトン類を含む生物を原水から除去する。この実施形態の濾過装置４は、目開き１０～２００μｍのフィルタを備える。１０～２００μｍの目開きのフィルタは、動物性プランクトン及び植物性プランクトンの捕捉率を一定のレベルに保ちつつ、フィルタの逆洗浄頻度を少なくして寄港地でのバラスト水処理時間を短縮する。換言すれば、フィルタの目開きが２００μｍより大きいと動物プランクトン及び植物プランクトンの捕捉率が著しく低くなり、フィルタの目開きが１０μｍより小さいと逆洗浄の頻度が多くなり寄港地でのバラスト水処理時間が長くなるので好ましくない。特に２０～３５μｍ程度の目開きのフィルタを用いるのが、前記捕捉率と前記逆洗浄の頻度とを最適にできるので好ましい。さらに濾過装置４は、１時間あたり２００ｍ３以上の濾過速度（能力）を得られることが望ましい。ただし、上記濾過速度（能力）が得られるのであれば、複数の濾過モジュールの集積によって、濾過面積をより小型化することが出来る。
　酸化剤供給装置５：
　酸化剤供給装置５は、図３中に示されているように、酸化剤を貯留する酸化剤貯槽１１、酸化剤貯槽１１から濾過装置４の下流側で原水取水ライン１に向かい延びている配管１２、配管１２の先端に設けられて原水取水ライン１に接続している注入口１３、配管１２上に設けられていて酸化剤貯槽１１内の酸化剤を注入口１３へ送る供給ポンプ１４、配管１２上において供給ポンプ１４の下流に設けられていて、酸化剤貯槽１１から注入口１３へ、この実施形態では原水取水ライン１中の濾過後の原水（濾過水）へと供給ポンプ１４を介し送られる酸化剤の供給量を調整するバルブ１５を備えている。
　酸化剤としては、次亜塩素酸ナトリウム、塩素、二酸化塩素、ジクロロイソシアヌル酸ナトリウム、またはこれらの２種以上の混合物が使用されることができるが、これら以外の酸化剤を使用することも可能である。
　酸化剤供給装置５は原水取水ライン１中に取水されている原水、この実施形態では原水取水ライン１中の濾過後の原水（濾過水）、に対し酸化剤を注入口１３を介して供給する。酸化剤供給装置５は、後述するように、酸化剤供給量制御装置６によって制御され、ＩＭＯバラスト水処理基準を十分に満足できる適正な量の酸化剤を原水取水ライン１中の原水中に供給することが出来る。
　混合装置７：
　混合装置７は、例えば、静止型混合器（スタティックミキサ）や撹拌翼回転型の撹拌混合器等で構成されることが出来、酸化剤供給装置５から酸化剤が供給された濾過後の原水（濾過水）が原水取水ライン１の末端から導入され、濾過後の原水（濾過水）と酸化剤とを十分に混合して酸化剤を濾過後の原水（濾過水）中に拡散させる。このように混合装置７により酸化剤が拡散された濾過後の原水をこの実施形態では殺菌処理水という。
　酸化剤供給量制御装置６：
　酸化剤供給量制御装置６は、原水取水ライン１上において酸化剤供給装置５の上流側、この実施形態では濾過装置４の下流側であるとともに酸化剤供給装置５の注入口１３の上流側、に設けられている吸光度計２１を備える。吸光度計２１は、原水取水ライン１に取水され、濾過装置４で濾過された原水（濾過水）の吸光度を計測する。酸化剤供給量制御装置６はさらに、酸化剤供給装置５の下流側、この実施形態では混合装置７の下流側の殺菌処理水送水ライン８上に設けられているＴＲＯ計２２及び流量計２６を備えている。ＴＲＯ計２２は、酸化剤供給装置５から酸化剤が供給されている殺菌処理水送水ライン８中の殺菌処理水、この実施形態では酸化剤供給装置５から酸化剤が供給された後に混合装置７で酸化剤が拡散されている殺菌処理水送水ライン８中の殺菌処理水の中の残留酸化剤濃度（Total residual oxidant 濃度:ＴＲＯ濃度）を計測する。流量計２６は、混合装置７からバラストタンク９へと殺菌処理水送水ライン８中を送水される殺菌処理水の流量を計測する。酸化剤供給量制御装置６はさらに、後述する第一及び第二対応関係を記憶する記憶手段２３と、該記憶手段２３に記憶されている上述の第一及び第二対応関係を参照して酸化剤必要供給量を算出する演算手段２４と、演算手段２４が算出した酸化剤必要供給量に基づいて酸化剤供給装置５を制御する制御手段２５と、を備えている。
　吸光度計２１は、原水取水ライン１中に取水された原水の水質の指標としての吸光度を計測し、その計測データを演算手段２４へ出力する。本実施形態では、既述したように、吸光度計２１は原水取水ライン１上で濾過装置４の下流側であるとともに酸化剤供給装置５の注入口１３の上流側に設けられているので、酸化剤供給装置５から酸化剤が供給される前の原水取水ライン１中の原水の吸光度を計測する。吸光度計２１が原水取水ライン１中の原水の吸光度を計測するときに使用する波長は、吸光度を原水の中の有機物の濃度の指標とする為に適した２６０ｎｍであることが好ましい。
　ＴＲＯ計２２は、酸化剤供給装置５から酸化剤を供給された後に混合装置７から排出されバラストタンク９へと送水される殺菌処理水送水ライン８中の殺菌処理水中のＴＲＯ濃度を計測し、その計測データを演算手段２４に出力する。本実施形態では、ＴＲＯ計２２は、酸化剤供給装置５から原水取水ライン１中の原水に供給された酸化剤が原水中の主に溶存有機炭素と反応する初期反応時間内での所定の時点（本実施形態では酸化剤が供給されてから３分経過した時点）でのＴＲＯ濃度（以下、「初期反応ＴＲＯ濃度）という）を計測する。したがって、ＴＲＯ計２２は、酸化剤供給装置５の注入口１３から酸化剤が供給された後の殺菌処理水が３分後に到達する殺菌処理水送水ライン８上の下流位置に設けられている。また、ＴＲＯ計２２は、一定時間（本実施形態では１分間）にわたり上記初期反応ＴＲＯ濃度を計測する。また、本実施形態では、酸化剤が供給された後の殺菌処理水に対するＴＲＯ計２２による初期反応ＴＲＯ濃度の測定タイミングを、原水に対し酸化剤を供給してから３分経過した時点としたが、該測定タイミングは、初期反応時間中の時点であればいつでもよい。
　記憶手段２３は、以下に述べるように、第一対応関係及び第二対応関係を予め記憶している。
　［第一対応関係］
　第一対応関係は、原水の吸光度と該原水の溶存有機炭素の濃度（ＤＯＣ濃度）との対応関係である。この第一対応関係は以下のようにして得られる。最初に、水質の異なる複数の水域から採取された原水について、吸光度及びＤＯＣ濃度が計測される。次に、例えば吸光度を横軸（ｘ軸）そしてＤＯＣ濃度を縦軸（ｙ軸）としたグラフに前記複数の水域から採取された原水の夫々から計測された吸光度及びＤＯＣ濃度をプロットし、その後に全ての水域から採取された原水の夫々に関する吸光度とＤＯＣ濃度との対応関係を直線近似する。この直線近似により得られた一次関数としての関係式（ｙ＝ａｘ+ｂ）が上記第一対応関係であり、該第一対応関係は記憶手段２３によって予め記憶される。
　［第二対応関係］
　第二対応関係は、原水の溶存有機炭素の濃度（ＤＯＣ濃度）と要求残留酸化剤濃度との対応関係である。ここで、要求残留酸化剤濃度は、原水中の生物を殺滅するとともに、バラストタンクに貯留中のバラスト水中の生物の再増殖を抑制するために、酸化剤を原水に供給してから所定時間経過した時点における残留酸化剤濃度として要求される残留酸化剤濃度である。この第二対応関係は以下の要領で得られる。最初に、或る水域から採取された原水のＤＯＣ濃度が計測される。また、該原水に複数種の濃度の酸化剤を供給して、それぞれの濃度の酸化剤について、残留酸化剤濃度（Total residual oxidant 濃度:ＴＲＯ濃度）の経時的な減少が計測される。
　次に、複数種の濃度の酸化剤をそれぞれ供給した場合について、酸化剤を供給してから中期反応中の所定の時点（図２の例では酸化剤供給後１４４０分（１日）を経過した時点）までの期間にわたるＴＲＯ濃度の時間積算値（ＣＴ値）が算出される。そして、各濃度の酸化剤を供給した場合についてそれぞれ得られたＣＴ値の中から、酸化剤供給後１４４０分（１日）経過した時点にてＩＭＯバラスト水処理基準を達成するために十分なＣＴ値（図２の例では１５００ｍｇ／Ｌ・分）を満足する最小のＣＴ値が選択される。この選択されたＣＴ値となる濃度の酸化剤が供給された場合について、初期反応時のＴＲＯ濃度すなわち酸化剤を供給してから３分経過した時点のＴＲＯ濃度（図２の例では２．５ｍｇ／Ｌ）が要求ＴＲＯ濃度として導出される。これにより、或るＤＯＣ濃度の原水に対応した要求ＴＲＯ濃度が導出される。
　上述の要領で、複数の水域の原水のそれぞれについてのＤＯＣ濃度及び要求ＴＲＯ濃度が求められ、これらの原水の夫々のＤＯＣ濃度と要求ＴＲＯ濃度との対応関係をまとめた対応関係が第二対応関係として取得される。該第二対応関係は、既述の第一対応関係とともに記憶手段２３によって予め記憶される。
　演算手段２４は、記憶手段２３に記憶されている第一対応関係を参照して、吸光度計２１により計測された原水の吸光度に対応するＤＯＣ濃度を導出する。さらに、演算手段２４は、記憶手段２３に記憶されている第二対応関係を参照して、上述した如く導出されたＤＯＣ濃度に対応する上記要求ＴＲＯ濃度を導出し、その導出された要求ＴＲＯ濃度を制御目標値として酸化剤の必要供給量を定期的に算出する。具体的には、演算手段２４は、以下の式（１）によって、酸化剤の必要供給量を所定サイクルの制御更新タイミング毎に算出し、酸化剤の必要供給量を更新する。
　　ｍｍ＝ｍｍ-1＋ａ×（ＰＶｍ－ＳＶ）×ＱＡＶＥ，ｎ-1／Ｑｒ×Ｇ　　　（１）
　　　ｍｍ：今回の酸化剤の必要供給量（Ｌ／分）
　　　ｍｍ-1　　：前回の酸化剤の必要供給量（Ｌ／分）
　　　ＰＶｍ：今回のＴＲＯ濃度の測定値（ｍｇ／Ｌ）
　　　ＳＶ ：ＴＲＯ制御目標値（ｍｇ／Ｌ）
　　　Ｑｒ　　：殺菌処理水の定格流量（ｍ２／Ｈ）
　　　ＱＡＶＥ，ｎ-1：今回の殺菌処理水流量の測定値の平均値（ｍ３／Ｈ）
　　　　　　（本実施形態では制御更新タイミング直前の１０秒間の殺菌処理水流量の測定値の平均値）
　　　ａ：殺菌処理水の定格流量Ｑｒにて酸化剤濃度を１ｍｇ／Ｌにするために供給する酸化剤量（Ｌ／分）
　　　Ｇ：ゲイン
　制御手段２５は、演算手段２４によって算出された酸化剤の必要供給量に基づいて、酸化剤供給装置５の供給ポンプ１４の回転数およびバルブ１５の開度の制御を行う。この結果、酸化剤供給装置５が演算手段２４で算出された必要供給量の酸化剤を注入口１３から原水取水ライン１中の原水へ供給する。
　次に、本実施形態に係るバラスト処理装置の全体の動作について説明する。バラストタンク９への原水の積込み時には、原水取水ライン１上のポンプ３が稼動されて原水取水ライン１を介し原水を船体内に取り入れ、次に原水取水ライン１上の濾過装置４により濾過装置４のフィルタの目開きよりも大きなプランクトン等の生物を原水取水ライン１中の原水から除去する。
　次に、濾過装置４で濾過された原水（濾過水）に対し、酸化剤供給装置５によって酸化剤を供給する。具体的には、酸化剤供給装置５の配管１２上の供給ポンプ１４を作動させるとともに配管１２上のバルブ１５を開かせて、酸化剤貯槽１１内に貯留されている酸化剤を注入口１３から原水取水ライン１中の原水（濾過水）へ供給する。酸化剤の供給量は、供給ポンプ１４の回転数およびバルブ１５の開度を酸化剤供給量制御装置６によって制御することにより調整する。酸化剤供給量制御装置６による酸化剤の供給量の制御については後述する。
　濾過後の原水（濾過水）に酸化剤が供給された後、混合装置７が濾過後の原水と酸化剤とを混合することにより濾過後の原水（濾過水）中に酸化剤を十分に拡散させる。この結果として、濾過後の原水（濾過水）中の生物を殺滅する。生物が殺滅された濾過水が、混合装置７から殺菌処理水として排出される。
　混合装置７から殺菌処理水送水ライン８中に排出された殺菌処理水は、殺菌処理水送水ライン８を経てバラストタンク９にバラスト水として貯留される。バラストタンク９内のバラスト水中の酸化剤の濃度は経時的に減少するが、バラスト水中に残留している酸化剤が、バラスト水中の生物の再増殖（例えば、水生生物の再増殖やプランクトンの卵のふ化）を抑制する。
　バラストタンク９からのバラスト水の排出時には、図示されていない酸化剤分解剤供給装置が、バラストタンク９から排出するバラスト水に酸化剤を分解する分解剤を供給してバラスト水の無害化処理を行う。
　以下、バラスト水処理装置の運転時における酸化剤供給量制御装置６による酸化剤の供給量の制御動作について説明する。後述するように、バラスト水処理装置の運転は、運転開始、すなわち原水取水ライン１中への原水の取水を開始した時点からある一定時間が経過するまでに行われる「初期供給モード運転」と、該初期供給モード運転の終了から原水中の生物の殺滅処理の終了までに行われる「ＴＲＯ制御モード運転」とを含む。
　［初期供給モード運転］
　初期供給モード運転が行われる上記「一定時間」には、後述するＴＲＯ制御モード運転における制御更新サイクル時間以上の時間が設定される。本実施形態では、後述するように制御更新サイクル時間が６分に設定されており、そして上記「一定時間」は、この６分に対して余裕時間４分を加えた１０分に設定されている。
　初期供給モード運転時においては、濾過後の原水（この実施形態では濾過水）に対する生物殺滅処理を確実にするために上記濾過後の原水に対し酸化剤が過剰ぎみに一定量供給される。
　［ＴＲＯ制御モード運転］
　ＴＲＯ制御モード運転時における酸化剤の供給量を制御する動作のサイクル時間（制御更新サイクル時間）は、酸化剤が供給された濾過後の原水（この実施形態では濾過水）がＴＲＯ計２２の位置に到達するまでの所要時間（本実施形態では３分）とＴＲＯ計２２によるＴＲＯ濃度の計測の所要時間（本実施形態では１分）との合計時間以上の時間に設定される。本実施形態では、上記合計時間（４分）に余裕時間２分を加えた６分が制御更新サイクル時間として設定されている。
　図４は、ＴＲＯ制御モード運転時における酸化剤の供給量の制御動作を示すフローチャートである。最初に、原水をバラストタンク９中に取水する際に、濾過装置４で濾過された原水（酸化剤が供給される前の原水）の吸光度が吸光度計２１で計測される（Ｓ１）。計測された吸光度の測定値が演算手段２４へ出力される。本実施形態では、初期供給モード運転開始から８分が経過した時点から後の２分間で吸光度の計測が複数回行われ、演算手段２４が吸光度の測定値の平均値を算出する。
　演算手段２４は、記憶手段２３に記憶されている第一対応関係を参照して、上記吸光度の測定値の平均値に対応するＤＯＣ濃度を導出する（Ｓ２）。
　次に、演算手段２４は、記憶手段２３に記憶されている第二対応関係を参照して、Ｓ２で導出したＤＯＣ濃度に対応する要求ＴＲＯ濃度を導出し、この導出した要求ＴＲＯ濃度をＴＲＯ制御目標値として設定する（Ｓ３）。この要求ＴＲＯ濃度は初期反応時に要求されるＴＲＯ濃度である。該ＴＲＯ制御目標値には、一定の範囲の不感帯が設定されていることが好ましい。
　Ｓ３に続いて、バラストタンク９に送水される濾過後の原水に酸化剤が供給されてから所定時間が経過した時点のＴＲＯ濃度、すなわち初期反応ＴＲＯ濃度がＴＲＯ計２２により計測されるとともに、酸化剤が供給された後にバラストタンク９に送水される殺菌処理水の流量が流量計２６により計測される（Ｓ４）。計測された初期反応ＴＲＯ濃度及び流量のデータは演算手段２４へ出力される。演算手段２４は、酸化剤の供給量の制御更新タイミング直前の１０秒間の殺菌処理水の流量の測定値の平均値を算出する。
　演算手段２４は、既述の式（１）に基づいて今回の制御更新タイミング時の酸化剤の必要供給量ｍｍを算出する（Ｓ５）。このとき、該式（１）において、ＴＲＯ制御の目標値ＳＶ（ｍｇ／Ｌ）としては上記Ｓ３で導出した値が用いられ、バラスト水の流量の測定値の平均値ＱＡＶＥ,ｎ－１（ｍ２／Ｈ）及び今回のＴＲＯ濃度の測定値ＰＶｍ（ｍｇ／Ｌ）としてはＳ４で得た値が用いられる。
　また、式（１）におけるゲインＧは、ＰＶｍ－ＳＶの値、すなわち今回のＴＲＯ濃度の測定値とＴＲＯ制御の目標値との差、が０以下である場合には１より大きい数値、例えば１．５に設定され、上記差が０より大きい場合には１に設定される。このようにゲインＧを設定する理由は次に述べる通りである。
　今回のＴＲＯ濃度の測定値とＴＲＯ制御の目標値との差が０以下である場合、すなわち、今回のＴＲＯ濃度の測定値がＴＲＯ制御の目標値より低い場合には、酸化剤の必要供給量を増加する制御を行う。しかしながら酸化剤の供給量が大きいときには、瞬時反応によるＴＲＯ濃度の減少分が大きくなるので、ゲインＧを１以下とすると、酸化剤の必要供給量を増加したにもかかわらず瞬時反応によるＴＲＯ濃度の減少が大きいため、酸化剤の供給から３分経過後の初期反応ＴＲＯ濃度がＴＲＯ制御の目標値を下回るおそれがある。そこで、ゲインＧを１より大きい数値に設定することにより、初期反応ＴＲＯ濃度をＴＲＯ制御の目標値に近づけることができる。また、例えば、ゲインＧを１．２程度とするのが妥当な場合であっても、初期反応ＴＲＯ濃度を早期にＴＲＯ制御の目標値に到達させるために、ゲインＧは若干高めの数値（例えば１．５程度）に設定されることが好ましい。
　今回のＴＲＯ濃度の測定値とＴＲＯ制御の目標値との差が０より大きい場合、すなわち、今回のＴＲＯ濃度の測定値がＴＲＯ制御の目標値より高い場合には、酸化剤の必要供給量を減少する制御を行う。酸化剤供給量が少ない場合には、瞬時反応によるＴＲＯ濃度の減少が小さいので、ゲインＧを１より大きい数値とすると、酸化剤の必要供給量を減少したにもかかわらず瞬時反応によるＴＲＯ濃度の減少が小さいため、酸化剤の供給から３分経過後の初期反応ＴＲＯ濃度がＴＲＯ制御の目標値を上回るおそれがある。そこで、ゲインＧを１より小さい数値に設定することにより、初期反応ＴＲＯ濃度をＴＲＯ制御の目標値に近づけることができる。また、例えば、ゲインＧを０．７程度とするのが妥当な場合であっても、初期反応ＴＲＯ濃度を早期にＴＲＯ制御の目標値に到達させるために、ゲインＧを若干高めの数値（例えば１．０程度）に設定することが好ましい。
　制御手段２５は、Ｓ５で算出された酸化剤の必要供給量ｍｍで酸化剤を原水に供給するように、供給ポンプ１４の回転数およびバルブ１５の開度の制御を行い、酸化剤の供給量を調整する（Ｓ６）。
　本実施形態では、原則として、予め設定した所定サイクルの制御更新タイミングごとにＳ４～Ｓ６の制御動作を行うが、Ｓ４でＴＲＯ計２２により計測した初期反応ＴＲＯ濃度がＴＲＯ制御の目標値の不感帯の範囲内にある場合には、Ｓ５及びＳ６は行われず、前回の制御更新タイミングにて設定された酸化剤の必要供給量での酸化剤の供給が継続される。
　以上のように、本実施形態では、記憶手段２３に記憶している第一及び第二対応関係を参照することにより、実際に計測された原水の吸光度に応じた要求ＴＲＯ濃度を制御目標値として導出するので、原水の水質に対応してＩＭＯバラスト水処理基準を満足する為に適正な量の酸化剤が原水に供給され適切なバラスト水の処理が行なわれることができる。また、演算手段２４により導出する要求ＴＲＯ濃度は、酸化剤の供給開始時のＴＲＯ濃度ではなく、酸化剤の供給開始から所定時間の経過後の初期反応ＴＲＯ濃度であるので、ＩＭＯバラスト水処理基準を満足する為により正確な量の酸化剤を算出することができる。
　＜第二実施形態＞
　第一実施形態では、吸光度とＤＯＣ濃度との第一対応関係そしてＤＯＣ濃度と要求ＴＲＯ濃度との第二対応関係の二種類の対応関係を参照してＴＲＯ制御目標値を設定することとしていた。しかし、第二実施形態は、原水の吸光度と要求ＴＲＯ濃度との直接的な対応関係のみを参照してＴＲＯ制御の目標値を設定することが、第一実施形態と異なっている。
　第二実施形態では、第一実施形態で説明した第一対応関係及び第二対応関係から得る、原水の吸光度と要求ＴＲＯ濃度との直接的な対応関係を関係式として導出し、該関係式を記憶手段２３に予め記憶している。該関係式は次の式（２）又は式（３）で表す。
　　ＳＶ＝ａ×ＴＡＶＥ ２＋ｂ×ＴＡＶＥ　＋ｃ （２）
　　ＳＶ＝ｄ×ＴＡＶＥ＋ｅ　　　　　　　　（３）
　　　ＳＶ　：要求ＴＲＯ濃度(ＴＲＯ制御目標値)（ｍｇ／Ｌ）
　　　ＴＡＶＥ：所定時間内に複数回計測した吸光度の平均値
　　 ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ：定数
　式（２）及び（３）における定数ａ，ｂ，ｃ，ｄ及びｅは、原水の測定した吸光度、ＤＯＣ濃度そして要求ＴＲＯ濃度に応じて決定される。例えば、本願の発明者等が吸光度の異なる複数の原水について吸光度、ＤＯＣ濃度そしてＴＲＯ濃度を計測したところ、式（２）において、ａ＝－１２．５、ｂ＝２８．５、ｃ＝２．５、式（３）においてｄ＝１０．５及びｅ＝１．１６という数値を得た。
　本実施形態における酸化剤供給量制御装置６による酸化剤の供給量の制御動作は、演算手段２４が、記憶手段２３に記憶されている対応関係、すなわち上述の式（２）又は式（３）を参照して、吸光度の計測値に対応する要求ＴＲＯ濃度を制御目標値として導出することを除き、第一実施形態と同様である。
　このように、第二実施形態では、初期反応時におけるＴＲＯ濃度の制御の目標値は、原水の吸光度と要求ＴＲＯ濃度との直接的な対応関係のみを参照して導出されるので、第一実施形態のように第一及び第二対応関係を参照する場合と比べて、第二実施形態はより簡単に要求ＴＲＯ濃度を導出することができる。
　上記の第一及び第二実施形態では、原水の吸光度を測定して、原水の水質に対応して酸化剤の供給量を適正な量に制御しているが、原水の光透過率を計測することにより原水の吸光度が求められることができる。光透過率は入射光が試料を透過する割合であり、吸光度＝－log10(光透過率)の関係がある。原水の吸光度を吸光度計により測定する代わりに、原水の光透過率を光透過率計により計測し、吸光度を算出して、第一及び第二実施形態と同様に酸化剤の供給量を制御してもよい。また、光透過率を計測して吸光度を算出する際に、吸光度＝－log10(光透過率測定値＋１００－清水の光透過率)（清水の光透過率：光透過率計固有の値）の関係式で示すように光透過率計固有の値に応じて補正してもよい。
　１…原水取水ライン
　３…ポンプ
　４…濾過装置
　５…酸化剤供給装置
　６…酸化剤供給量制御装置
　７…混合装置
　８…殺菌処理水送水ライン
　９…バラストタンク
　１１…酸化剤貯槽
　１２…配管
　１３…注入口
　１４…供給ポンプ
　１５…バルブ
　２１…吸光度計
　２２…ＴＲＯ計
　２３…記憶手段
　２４…演算手段
　２５…制御手段
　２６…流量計

Claims (8)

  1. 　船舶のバラストタンクにバラスト水として取水される原水に酸化剤を供給し原水中の生物を殺滅する酸化剤供給装置と、前記取水される原水に対する前記酸化剤供給装置による前記酸化剤の供給量を調整する酸化剤供給量制御装置と、を備えるバラスト水処理装置であって、
    　前記酸化剤供給量制御装置が、前記取水される原水の吸光度を計測する吸光度計と、記憶手段と、演算手段と、制御手段と、を備え、
    　該記憶手段は、前記原水の吸光度と前記原水の溶存有機炭素の濃度との対応関係を第一対応関係として記憶するとともに、前記原水の溶存有機炭素の濃度と要求残留酸化剤濃度との対応関係を第二対応関係として記憶し、
    　上記要求残留酸化剤濃度は、原水中の生物を殺滅するとともに、バラストタンクに貯留中のバラスト水中の生物の再増殖を抑制するために、酸化剤を原水に供給してから所定時間経過した時点における残留酸化剤濃度として要求される残留酸化剤濃度であり、
    　上記演算手段は、上記第一対応関係を参照して、吸光度計により計測された前記原水の吸光度に対応する前記溶存有機炭素の濃度を導出し、次に上記第二対応関係を参照して、上述した如く導出された上記溶存有機炭素の濃度に対応する上記要求残留酸化剤濃度を導出し、その導出された要求残留酸化剤濃度を制御目標値として前記酸化剤の必要供給量を算出し、
    　上記制御手段は、上記演算手段によって算出された前記必要供給量の酸化剤を前記酸化剤供給装置が前記取水される原水に供給するように酸化剤供給装置を制御する、
    　ことを特徴とするバラスト水処理装置。
  2. 　船舶のバラストタンクにバラスト水として取水される原水に酸化剤を供給し原水中の生物を殺滅する酸化剤供給装置と、前記取水される原水に対する前記酸化剤供給装置による前記酸化剤の供給量を調整する酸化剤供給量制御装置と、を備えるバラスト水処理装置であって、
    　前記酸化剤供給量制御装置が、前記取水される原水の吸光度を計測する吸光度計と、記憶手段と、演算手段と、制御手段と、を備え、
    　該記憶手段は、前記原水の吸光度と要求残留酸化剤濃度との対応関係を記憶し、
    　上記要求残留酸化剤濃度は、原水中の生物を殺滅するとともに、バラストタンクに貯留中のバラスト水中の生物の再増殖を抑制するために、酸化剤を原水に供給してから所定時間経過した時点における残留酸化剤濃度として要求される残留酸化剤濃度であり、
    　上記演算手段は、上記対応関係を参照して、吸光度計により計測された前記原水の吸光度に対応する上記要求残留酸化剤濃度を導出し、その導出された要求残留酸化剤濃度を制御目標値として前記酸化剤の必要供給量を算出し、
    　上記制御手段は、上記演算手段によって算出された前記必要供給量の酸化剤を前記酸化剤供給装置が前記取水される水に供給するように酸化剤供給装置を制御する、
    　ことを特徴とするバラスト水処理装置。
  3. 　船舶のバラストタンクにバラスト水として取水される原水に酸化剤を供給し原水中の生物を殺滅する酸化剤供給装置と、前記取水される原水に対する前記酸化剤供給装置による前記酸化剤の供給量を調整する酸化剤供給量制御装置と、を備えるバラスト水処理装置であって、
    　前記酸化剤供給量制御装置は、前記取水される原水の光透過率を計測する透過率計と、記憶手段と、演算手段と、制御手段と、を備え、
    　該記憶手段は、前記原水の光透過率と前記原水の溶存有機炭素の濃度との対応関係を第一対応関係として記憶するとともに、前記原水の溶存有機炭素の濃度と要求残留酸化剤濃度との対応関係を第二対応関係として記憶し、
    　上記要求残留酸化剤濃度は、原水中の生物を殺滅するとともに、バラストタンクに貯留中のバラスト水中の生物の再増殖を抑制するために、酸化剤を原水に供給してから所定時間経過した時点における残留酸化剤濃度として要求される残留酸化剤濃度であり、
    　上記演算手段は、上記第一対応関係を参照して、透過率計により計測された前記原水の光透過率に対応する前記溶存有機炭素の濃度を導出し、次に上記第二対応関係を参照して、上述した如く導出された上記溶存有機炭素の濃度に対応する上記要求残留酸化剤濃度を導出し、その導出された要求残留酸化剤濃度を制御目標値として前記酸化剤の必要供給量を算出し、
    　上記制御手段は、上記演算手段によって算出された前記必要供給量の酸化剤を前記酸化剤供給装置が前記取水される水に供給するように酸化剤供給装置を制御する、
    　ことを特徴とするバラスト水処理装置。
  4. 　船舶のバラストタンクにバラスト水として取水される原水に酸化剤を供給し原水中の生物を殺滅する酸化剤供給装置と、前記取水される原水に対する前記酸化剤供給装置による前記酸化剤の供給量を調整する酸化剤供給量制御装置と、を備えるバラスト水処理装置であって、
    　前記酸化剤供給量制御装置は、前記取水される原水の光透過率を計測する透過率計と、記憶手段と、演算手段と、制御手段と、を備え、
    　該記憶手段は、前記原水の光透過率と要求残留酸化剤濃度との対応関係を記憶し、
    　上記要求残留酸化剤濃度は、原水中の生物を殺滅するとともに、バラストタンクに貯留中のバラスト水中の生物の再増殖を抑制するために、酸化剤を原水に供給してから所定時間経過した時点における残留酸化剤濃度として要求される残留酸化剤濃度であり、
    　上記演算手段は、上記対応関係を参照して、透過率計により計測された前記原水の光透過率に対応する上記要求残留酸化剤濃度を導出し、その導出された要求残留酸化剤濃度を制御目標値として前記酸化剤の必要供給量を算出し、
    　上記制御手段は、上記演算手段によって算出された前記必要供給量の酸化剤を前記酸化剤供給装置が前記取水される原水に供給するように酸化剤供給装置を制御する、
    　ことを特徴とするバラスト水処理装置。
  5. 　船舶のバラストタンクにバラスト水として取水される原水に酸化剤を供給し原水中の生物を殺滅する酸化剤供給工程と、前記酸化剤供給工程において前記水に対し供給される前記酸化剤の供給量を調整する酸化剤供給量制御工程と、を備えるバラスト水処理方法であって、
    　前記酸化剤供給量制御工程が、前記取水される原水の吸光度を計測する吸光度計測工程と、溶存有機炭素濃度導出工程と、要求残留酸化剤濃度導出工程と、酸化剤必要供給量算出工程と、制御工程と、を備え、
    　該溶存有機炭素濃度導出工程は、予め取得された、前記原水の吸光度と該原水の溶存有機炭素の濃度との対応関係である第一対応関係を参照して、上記吸光度計測工程で計測された前記原水の吸光度に対応する前記原水溶存有機炭素の濃度を導出し、
    　上記要求残留酸化剤濃度導出工程は、予め取得された、前記原水の溶存有機炭素の濃度と要求残留酸化剤濃度との対応関係である第二対応関係を参照して、前記溶存有機炭素濃度導出工程で導出された上記溶存有機炭素の濃度に対応する要求残留酸化剤濃度を導出し、
    　上記要求残留酸化剤濃度は、原水中の生物を殺滅するとともに、バラストタンクに貯留中のバラスト水中の生物の再増殖を抑制するために、酸化剤を原水に供給してから所定時間経過した時点における残留酸化剤濃度として要求される残留酸化剤濃度であり、
    　上記酸化剤必要供給量算出工程は、該要求残留酸化剤濃度導出工程で導出された要求残留酸化剤濃度を制御目標値として前記酸化剤の必要供給量を算出し、
    　上記制御工程は、上記酸化剤必要供給量算出工程によって算出された前記必要供給量の酸化剤が前記取水された原水に対し前記酸化剤供給工程において供給されるように前記酸化剤供給工程を制御する、
    　ことを特徴とするバラスト水処理方法。
  6. 　船舶のバラストタンクにバラスト水として取水される原水に酸化剤を供給し原水中の生物を殺滅する酸化剤供給工程と、前記酸化剤供給工程において前記原水に対し供給される前記酸化剤の供給量を調整する酸化剤供給量制御工程と、を備えるバラスト水処理方法であって、
    　前記酸化剤供給量制御工程が、取水される原水の吸光度を計測する吸光度計測工程と、要求残留酸化剤濃度導出工程と、酸化剤必要供給量算出工程と、制御工程と、を備え、
    　上記要求残留酸化剤濃度導出工程は、予め取得された、前記原水の吸光度と要求残留酸化剤濃度との対応関係を参照して、前記吸光度計測工程で計測された上記原水の吸光度に対応する要求残留酸化剤濃度を導出し、
    　上記要求残留酸化剤濃度は、原水中の生物を殺滅するとともに、バラストタンクに貯留中のバラスト水中の生物の再増殖を抑制するために、酸化剤を原水に供給してから所定時間経過した時点における残留酸化剤濃度として要求される残留酸化剤濃度であり、
    　上記酸化剤必要供給量算出工程は、該要求残留酸化剤濃度導出工程で導出された要求残留酸化剤濃度を制御目標値として前記酸化剤の必要供給量を算出し、
    　上記制御工程は、上記酸化剤必要供給量算出工程によって算出された前記必要供給量の酸化剤が前記取水された原水に対し前記酸化剤供給工程において供給されるように前記酸化剤供給工程を制御する、
    　ことを特徴とするバラスト水処理方法。
  7. 　船舶のバラストタンクにバラスト水として取水される原水に酸化剤を供給し原水中の生物を殺滅する酸化剤供給工程と、前記酸化剤供給工程において前記原水に対し供給される前記酸化剤の供給量を調整する酸化剤供給量制御工程と、を備えるバラスト水処理方法であって、
    　前記酸化剤供給量制御工程が、前記取水される前記原水の光透過率を計測する透過率計測工程と、溶存有機炭素濃度導出工程と、要求残留酸化剤濃度導出工程と、酸化剤必要供給量算出工程と、制御工程と、を備え、
    　該溶存有機炭素濃度導出工程は、予め取得された、前記原水の光透過率と前記原水の溶存有機炭素の濃度との対応関係である第一対応関係を参照して、上記透過率計測工程で計測された前記原水の光透過率に対応する前記原水の溶存有機炭素の濃度を導出し、
    　上記要求残留酸化剤濃度導出工程は、予め取得された、前記原水の溶存有機炭素の濃度と要求残留酸化剤濃度との対応関係である第二対応関係を参照して、前記溶存有機炭素濃度導出工程で導出された上記原水の溶存有機炭素の濃度に対応する要求残留酸化剤濃度を導出し、
    　上記要求残留酸化剤濃度は、原水中の生物を殺滅するとともに、バラストタンクに貯留中のバラスト水中の生物の再増殖を抑制するために、酸化剤を原水に供給してから所定時間経過した時点における残留酸化剤濃度として要求される残留酸化剤濃度であり、
    　上記酸化剤必要供給量算出工程は、該要求残留酸化剤濃度導出工程で導出された要求残留酸化剤濃度を制御目標値として酸化剤の必要供給量を算出し、
    　上記制御工程は、上記酸化剤必要供給量算出工程によって算出された必要供給量の酸化剤が前記取水された原水に対し前記酸化剤供給工程において供給されるように前記酸化剤供給工程を制御する、
    　ことを特徴とするバラスト水処理方法。
  8. 　船舶のバラストタンクにバラスト水として取水される原水に酸化剤を供給し原水中の生物を殺滅する酸化剤供給工程と、前記酸化剤供給工程において前記原水に対し供給される前記酸化剤の供給量を調整する酸化剤供給量制御工程と、を備えるバラスト水処理方法であって、
    　前記酸化剤供給量制御工程が、取水される原水の光透過率を計測する透過率計測工程と、要求残留酸化剤濃度導出工程と、酸化剤必要供給量算出工程と、制御工程と、を備え、
    　上記要求残留酸化剤濃度導出工程は、予め取得された、前記原水の光透過率と要求残留酸化剤濃度との対応関係を参照して、前記透過率計測工程で計測された上記光透過率に対応する要求残留酸化剤濃度を導出し、
    　上記要求残留酸化剤濃度は、原水中の生物を殺滅するとともに、バラストタンクに貯留中のバラスト水中の生物の再増殖を抑制するために、酸化剤を原水に供給してから所定時間経過した時点における残留酸化剤濃度として要求される残留酸化剤濃度であり、
    　上記酸化剤必要供給量算出工程は、該要求残留酸化剤濃度導出工程で導出された要求残留酸化剤濃度を制御目標値として酸化剤の必要供給量を算出し、
    　上記制御工程は、上記酸化剤必要供給量算出工程によって算出された前記必要供給量の酸化剤が前記取水された原水に対し前記酸化剤供給工程において供給されるように前記酸化剤供給工程を制御する、
    　ことを特徴とするバラスト水処理方法。
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