WO2019003380A1 - バラスト水処理装置 - Google Patents

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WO2019003380A1
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ballast water
exhaust pipe
internal pressure
hydrogen
air
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French (fr)
Inventor
隆司 榊原
晶義 枝川
Original Assignee
パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63J—AUXILIARIES ON VESSELS
    • B63J4/00—Arrangements of installations for treating ballast water, waste water, sewage, sludge, or refuse, or for preventing environmental pollution not otherwise provided for
    • B63J4/002—Arrangements of installations for treating ballast water, waste water, sewage, sludge, or refuse, or for preventing environmental pollution not otherwise provided for for treating ballast water
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B13/00—Conduits for emptying or ballasting; Self-bailing equipment; Scuppers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/008—Originating from marine vessels, ships and boats, e.g. bilge water or ballast water

Definitions

  • the present invention relates to a ballast water treatment apparatus that kills microorganisms present in seawater taken by a ship as ballast water from a sea area at a port of call.
  • the ship sinks and stabilizes until the draft when loaded.
  • the propeller screw is also designed to be submerged. Therefore, when the cargo is not loaded, due to the buoyancy, it is too floating and the stability of the ship and the immersion depth of the propeller screw can not be secured. Therefore, a cargo ship or the like who has unloaded a load draws seawater in the port of call and stores it in the hull, thereby bringing the draft line closer to the loaded status of the load. The seawater taken in at this time is called ballast water.
  • Ballast water is transported to the next port of call as a ship "weight" and released with the loading of the load. In other words, it will bring the marine life of the previous port area to the next port area. In this way, moving organisms from one place to another is likely to lead to the destruction or pollution of the local ecosystem brought up by nature. Therefore, the International Maritime Organization (IMO) has adopted the Ballast Water Management Convention (the International Convention for the Control and Management of Ballast Water and Sediment), which sets standards for the amount of organisms contained in discharged ballast water.
  • IMO International Maritime Organization
  • the number of organisms (mainly zooplankton) of 50 ⁇ m or more contained in ballast water discharged from ships is less than 10 in 1 m 3 and the number of organisms (mainly phytoplankton) between 10 ⁇ m and 50 ⁇ m is less Less than 10 in 1 mL, less than 1 cfu in 100 mL of toxin-producing Vibrio cholerae, less than 250 cfu in 100 mL of E. coli, and less than 100 cfu in 100 mL of enterococci.
  • cfu (colony forming unit) is a colony forming unit.
  • microorganisms in seawater taken as ballast water need to be killed.
  • Methods for killing microorganisms in seawater include physically and mechanically killing aquatic organisms, heat killing aquatic organisms, injecting chemicals into ballast tanks, or generating chlorine-based substances, etc. And the like to kill aquatic organisms.
  • Patent Document 1 discloses a structure in which seawater introduced from one end with a cylindrical electrode is desalinated and discharged from the other end.
  • one electrode (cathode side) has a through hole, and the other electrode is formed of a cylindrical outer surface without a hole. Then, at the other (anode side) electrode facing the hole, a generation point of sodium hypochlorite is provided.
  • sodium hypochlorite is generated by electrolyzing ballast water (seawater) taken in, and the microbe is killed.
  • the ballast water treatment apparatus Since the ballast water treatment apparatus is disposed inside the ship, it is installed in a narrow place. Therefore, the distance between adjacent devices is very close.
  • a rectifier is disposed as a voltage source for applying a voltage to the electrodes in the electrolytic cell, and there is a sufficient risk that sparks may fly. Then, if there is a flammable gas around it, an explosion will easily occur.
  • ballast water treatment apparatus a method for safely treating hydrogen gas is required.
  • Patent Document 2 As the treatment of hydrogen, there is one disclosed in Patent Document 2.
  • Patent Document 2 as a technology enabling safe and economical dilution of hydrogen gas generated during electrolysis, it is selected from nitrogen, carbon dioxide, and a noble gas which are inert to hydrogen and do not contain oxygen.
  • the hydrogen concentration in the gas to be treated is diluted to a predetermined value or less (for example, less than the explosion limit) by mixing the gas to be treated with at least one of the components as the main component, and then diluted A technique is disclosed that further dilutes the gas to be treated by mixing it with air.
  • a direct current power supply 102 is connected to the electrolytic cell 101, and a current value by the direct current power supply 102 is measured by an ammeter 103.
  • An exhaust pipe 104 for discharging gas generated by electrolysis is connected to the electrolytic cell 101, and a mixer 105 is interposed in the exhaust pipe 104, and a nitrogen supply pipe 106 is connected to the mixer 105. It is connected.
  • a flow rate regulator 107 is interposed in the nitrogen supply pipe 106.
  • the flow rate regulator 107 can be controlled by the control unit 108, and the control unit 108 controls the flow rate regulator 107 based on the measurement result by the ammeter 103 to control nitrogen in the nitrogen supply pipe 106.
  • the flow rate can be adjusted.
  • a mixer 109 is interposed downstream of the mixer 105 in the exhaust pipe 104, and an air supply pipe 110 is connected to the mixer 109.
  • An exhaust duct 111 for discharging the mixed gas is connected to the exhaust side of the mixer 109.
  • ballast water treatment device When this method is applied to hydrogen treatment generated by a ballast water treatment system, a large amount of nitrogen is required. For example, a tanker has a loading capacity of several thousand tons to several hundred thousand tons. This is because the ballast water treatment device needs to treat ballast water that meets its load capacity.
  • the ballast water treatment apparatus is installed in a narrow place inside the ship. Therefore, the distance between adjacent devices is very close.
  • a rectifier is disposed as a voltage source for applying a voltage to the electrodes in the electrolytic cell, and there is a sufficient risk that sparks may fly. Then, if there is a flammable gas around it, an explosion will easily occur.
  • the present invention has been conceived in view of the above problems, and hydrogen can be safely diluted and exhausted even in a ship in which the electrolytic cell and the voltage source are compactly installed, and the surrounding flammable
  • the present invention provides a ballast water treatment apparatus capable of preventing gas explosion.
  • the ballast water treatment apparatus is An electrolytic cell having a ballast water inlet, a ballast water outlet, a hydrogen exhaust pipe, and an electrode disposed therein; A voltage source for applying a DC voltage to the electrodes; An internal pressure vessel containing the electrolytic cell and the voltage source; A blower for sending air to the internal pressure container; And an exhaust pipe connected to the internal pressure vessel, The hydrogen exhaust pipe is in communication with the exhaust pipe above the internal pressure vessel.
  • ballast water treatment apparatus In the ballast water treatment apparatus according to the present invention, a large amount of air is sent by a blower into the internal pressure vessel (internal pressure explosion-proof), and the generated hydrogen flowing into the exhaust pipe from the internal pressure vessel is mixed and diluted in a short time. Hydrogen gas can be diluted.
  • FIG. 4 is an enlarged view of the vicinity of the electrolytic cell of FIG. 3 and a voltage source. It is piping sectional drawing (conceptual view) of a dilution point. It is a figure which shows the other form of a ballast water treatment apparatus. It is a figure which shows an example of a hydrogen processing apparatus.
  • ballast water treatment apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
  • the following description describes some embodiments of the ballast water treatment apparatus according to the present invention, and the present invention is not limited to the following description. That is, the following embodiments can be modified without departing from the spirit of the present invention.
  • the upstream side and the downstream side indicate the supply side and the discharge side in the flow of air or ballast water.
  • the ballast water treatment apparatus 1 includes an electrolytic cell 10, an electrode 12, a voltage source 14, an internal pressure vessel 16, a blower 18, an exhaust pipe 20 and a hydrogen exhaust pipe 22. Further, the control unit 30 and the hydrogen gas concentration meter 24 may be further included. Since the electrode 12 is actually disposed in the electrolytic cell 10, it can not be seen from the outside. It has shown in the conceptual diagram in order to demonstrate a structure.
  • the electrolytic cell 10 is provided with a ballast water inlet 10i and a ballast water outlet 10o, and a certain amount of ballast water is supplied and discharged by a ballast water pipe 50 connected thereto.
  • ballast water pipe 50 on the side where the ballast water flows into the electrolytic cell 10 is taken as the inflow side ballast water pipe 50i
  • ballast water pipe 50 on the side where the ballast water flows out from the electrolytic cell 10 is the outflow side ballast water pipe It will be 50 o.
  • a valve 52 o may be disposed in the outflow side ballast water pipe 50 o.
  • the valve 52 o regulates the outflow amount of ballast water and regulates the amount of ballast water stored in the electrolytic cell 10.
  • FIG. 2 the cross-sectional enlarged view of the electrolytic vessel 10 is shown.
  • the ballast water is stored to a depth at which at least a portion of the electrode 12 described later is submerged. Then, in the electrolytic cell 10, two regions of a portion Ba of ballast water and a space portion BR on the water surface Bf are formed.
  • the upper surface 10 u of the electrolytic cell 10 is preferably formed in a conical shape. This is because hydrogen generated by the electrolysis of seawater (ballast water) is lighter than air and can be recovered without leakage if the upper surface 10 u of the electrolytic cell 10 is formed in a pyramidal shape.
  • a cone shape means the shape to which a cross-sectional area becomes small gradually toward the vertex provided above the bottom face. Further, the shape of the side surface of the pyramidal shape is not particularly limited.
  • a hydrogen exhaust pipe 22 is provided on the top surface 10 u of the electrolytic cell 10. It is for discharging the generated hydrogen gas. If the top surface 10 u of the electrolytic cell 10 is formed in a pyramidal shape, the hydrogen exhaust pipe 22 may be disposed at the apex portion 10 t of the pyramidal shape. This is because hydrogen gas is accumulated in this portion.
  • one or more electrodes 12 are disposed. Moreover, the electrodes 12 are disposed so as not to contact each other. This is to apply a voltage to the ballast water stored in the electrolytic cell 10. Chlorine is generated from the anode 12a (anode) to form hypochlorous acid in the ballast water. On the other hand, hydrogen gas is generated at the cathode 12c (cathode).
  • a voltage source 14 for supplying a voltage to the electrode 12 is disposed.
  • the voltage source 14 includes at least a rectifier (not shown). In ships, alternating current is generated by a generator, but the ballast water treatment apparatus 1 requires a direct current voltage.
  • the voltage source 14 is connected to an AC wiring 14s that supplies AC electricity from a generator 54 (see FIG. 1).
  • electrolysis of seawater is performed in the electrolytic cell 10, and an electric current also flows. In that sense, it may be rephrased as a power source. Also, supplying may be said to supply DC power.
  • an internal pressure vessel 16 is formed to surround the electrolytic cell 10 and the voltage source 14.
  • the internal pressure vessel 16 accommodates the electrolytic cell 10 and the voltage source 14.
  • the internal pressure vessel 16 is airtight and has structural strength against internal pressure. This is because the internal pressure vessel 16 is used at a positive pressure (a pressure higher than atmospheric pressure) inside.
  • the pressure resistance to the internal pressure is not particularly limited, as long as the internal pressure can withstand a pressure of about 1 to 1.5 atm. If the pressure resistance is too high, the weight of the internal pressure container 16 itself becomes heavy.
  • passing portions of the ballast water piping 50 connected to the ballast water inlet 10i and the ballast water outlet 10o of the electrolytic cell 10 are respectively a passing portion 60i and a passing portion 60o.
  • a passing portion 62 of the hydrogen exhaust pipe 22, and a passing portion 64 of the AC wiring 14s are respectively shielded.
  • the internal pressure container 16 is provided with an air inlet 16ai and an air outlet 16ao.
  • An air pipe 56 is connected to each of them.
  • the air piping 56 connected to the air inlet 16ai is an inlet air piping 56i
  • the air piping 56 connected to the air outlet 16ao is an outlet air piping 56o. That is, the inlet air pipe 56i and the outlet air pipe 56o are connected to the air inlet 16ai and the air outlet 16ao.
  • the outlet of the blower 18 is connected to the inflow side air piping 56i.
  • the air from the blower 18 is blown into the internal pressure vessel 16 through the inflow side air piping 56i.
  • the outflow side air piping 56 o is called an exhaust pipe 20.
  • the exhaust pipe 20 is installed so as to pass from the air outlet 16ao to the upper part or the upper part of the internal pressure vessel 16. And in the upper part of the internal pressure container 16, it installs in the piping state which has a perpendicular
  • the exhaust pipe 20 has a vertical installation area 20 v at the upper part of the internal pressure vessel 16.
  • the vertical installation area 20v is preferably a portion where the exhaust pipe 20 is installed so that the air flowing in the exhaust pipe 20 flows vertically from the bottom to the top in the gravity direction.
  • a portion where air flowing in the exhaust pipe 20 flows upward from below in the gravity direction may be referred to as a vertical installation area 20v.
  • the hydrogen exhaust pipe 22 taken out of the internal pressure vessel 16 via the passage portion 62 is connected to the vertical installation area 20v. Since hydrogen is lighter than air, it tends to ascend within the vertical installation area 20v. Thereby, the hydrogen in the hydrogen exhaust pipe 22 is mixed and diluted with the air in the exhaust pipe 20.
  • a connection point between the hydrogen exhaust pipe 22 and the exhaust pipe 20 is called a dilution point 26. Further, a hydrogen gas concentration meter 24 is installed downstream of the dilution point 26.
  • a branch point 10ad of the air outlet may be provided inside the internal pressure container 16 of the air inlet 16ai.
  • a bypass pipe 56ib for feeding air from the branch point 10ad to the space portion BR above the water surface Bf (see FIG. 2) in the electrolytic cell 10 is provided. By providing the bypass pipe 56ib, the hydrogen gas can be diluted from the generation source.
  • the ballast water treatment apparatus 1 may be equipped with the control part 30 which controls the whole.
  • the control unit 30 is connected to at least a hydrogen gas concentration meter 24, a blower 18 and a voltage source 14.
  • an input / output device 32 may be connected which instructs the control unit 30 to display the current state.
  • Control unit 30 receives signal Shc from hydrogen gas concentration meter 24.
  • the control unit 30 also outputs an instruction signal Cb for controlling the operating state to the blower 18.
  • Control unit 30 also outputs an instruction signal Cp for controlling the operating state to voltage source 14.
  • the inflow ballast water pipe 50i may be provided with a valve 52i, and the control unit 30 may output an instruction signal Cv for controlling the opening and closing of the valve 52i.
  • FIG. 4 The structure of the ballast water treatment apparatus 2 is shown in FIG. In FIG. 4, the enlarged view of electrolyzer 11 vicinity is shown.
  • the same elements as in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals.
  • the upper surface 10u of the electrolytic cell 10 is formed in a conical shape, and the hydrogen exhaust pipe 22 is extended therefrom. In such a type, when the flow velocity of the ballast water flowing through the ballast water piping 50 is low, it operates properly.
  • the space portion BR of the electrolytic cell 10 is filled with the ballast water.
  • ballast water ascends in the hydrogen exhaust pipe 22 and may rise to the exhaust pipe 20. Therefore, when the flow velocity of ballast water is high, it is necessary to configure so as not to form the space portion BR in the electrolytic cell 10.
  • the hydrogen exhaust pipe 22 is not in communication with the electrolytic cell 11, but is in communication with the expansion pipe 11e provided at the ballast water outlet 11o of the electrolytic cell 11. .
  • the ballast water is discharged into the expansion pipe 11 e at the portion which has left the electrolytic cell 11, so that the flow velocity is reduced. Therefore, the gas which flowed out of the electrolytic vessel 11 is stored in the upper part of the expansion tube 11e. This gas is hydrogen.
  • the exhaust pipe 20 since the air passing through the exhaust pipe 20 has a flow velocity, at the dilution point 26, the exhaust pipe 20 has a negative pressure with respect to the hydrogen exhaust pipe 22, and hydrogen gas in the hydrogen exhaust pipe 22 can be sucked. .
  • the ballast water treatment apparatus 1 having the above configuration will be described.
  • the untreated ballast water live microorganisms remain
  • the inflow side ballast water piping 50 i passing through the passing portion 60 i of the internal pressure vessel 16.
  • Flows into the electrolytic cell 10 or the electrolytic cell 11: the same applies hereinafter).
  • ballast water in the electrolytic cell 10 is discharged from a ballast water outlet 10o (or a ballast water outlet 11o: the same hereinafter) as the amount flowing in from the ballast water inlet 10i (or the ballast water inlet 11i: the same applies hereinafter).
  • ballast water outlet 10o or a ballast water outlet 11o: the same hereinafter
  • ballast water inlet 11i the same applies hereinafter.
  • the blower 18 continues to deliver a predetermined amount of air into the internal pressure vessel 16.
  • the inside of the internal pressure vessel 16 is stabilized in a positive pressure state.
  • the flammable gas does not flow into the internal pressure vessel 16 from the outside of the internal pressure vessel 16 and the danger of ignition or explosion of the voltage source 14 causing the ignition. Can be avoided.
  • the voltage source 14 is installed on the air inlet 16ai side from the hydrogen exhaust pipe 22, since the air flow is generated from the air inlet 16ai to the air outlet 16ao in the internal pressure vessel 16, The voltage source 14 serving as the ignition source is always sprayed with fresh air, and the safety is enhanced.
  • the connection point 14 a and the connection point 14 b are the portions where sparks are most likely to fly.
  • the voltage source 14 may be disposed between the air inlet 16ai and the air outlet 16ao, and may face the air inlet 16ai.
  • voltage source 14 converts an AC voltage supplied from generator 54 outside internal pressure vessel 16 by AC wiring 14 s to a DC voltage by the rectifier, and electrode 12 in electrolytic cell 10. Supply to each.
  • the ballast water is electrolyzed in the electrolytic cell 10 by the electrode 12 to become treated ballast water. As a result, hydrogen gas is generated from the cathode 12c.
  • the generated hydrogen gas H 2 is accumulated in the upper part BRu of the electrolytic cell 10. Since the upper portion of the electrolytic cell 10 has a pyramidal shape, the hydrogen gas rises toward the top portion 10t. Here, when air is introduced into the electrolytic cell 10 from the bypass pipe 56ib, hydrogen H 2 is also diluted with the air Air in the electrolytic cell 10.
  • the hydrogen gas concentration in the hydrogen exhaust pipe 22 from the space portion BR can be reduced, and the safety can be further enhanced.
  • the flow velocity of the ballast water is reduced, so hydrogen is stored on the upper surface of the enlarged tube 11e.
  • the flow velocity in the expansion tube 11 e is preferably 1.2 m / s or less.
  • the air from the air outlet 16ao of the internal pressure vessel 16 passes through the exhaust pipe 20, passes through the vertical installation area 20v, and passes through the dilution point 26. Since the air passing through the dilution point 26 has a flow velocity, negative pressure is applied to the hydrogen exhaust pipe 22 and the hydrogen gas in the hydrogen exhaust pipe 22 is sucked.
  • the cross-sectional area of the exhaust pipe 20 at the dilution point 26 is set narrower than the cross-sectional area of the exhaust pipe 20 before and after that, the flow velocity of air at the dilution point 26 becomes faster and the suction at the dilution point 26 The power can be increased. Furthermore, the pressure in the internal pressure container 16 can also be raised.
  • FIG. 5 is a conceptual view of a cross section of the exhaust pipe 20 and the hydrogen exhaust pipe 22 in the vicinity of the dilution point 26.
  • FIG. 5 shows the case where the exhaust pipe 20 is arranged vertically, as shown in FIG. 3, even if the exhaust pipe 20 is arranged horizontally, the air passing through the dilution point 26 has a flow velocity Because the hydrogen exhaust pipe 22 has a negative pressure, the hydrogen gas in the hydrogen exhaust pipe 22 is sucked. If the cross-sectional area is narrowed at the dilution point 26, the hydrogen in the hydrogen exhaust pipe 22 can be absorbed more.
  • the hydrogen gas generated in the electrolytic cell 10 is sucked into the air flowing through the exhaust pipe 20 and diluted. Further, the degree of dilution of hydrogen gas is measured by a hydrogen gas concentration meter 24.
  • the control unit 30 knows the value of the hydrogen gas concentration meter 24 by the signal Shc. Then, when this value becomes larger than the predetermined value, the instruction signal Cp is immediately output to the voltage source 14 and the voltage supply to the electrode 12 is stopped. In other words, the hydrogen gas concentration in the air of the exhaust pipe 20 is measured by the hydrogen gas concentration meter 24, and the voltage source 14 is stopped when the hydrogen gas concentration reaches a predetermined value or more. At this time, the valve 52i may be closed by the instruction signal Cv to stop the flow of ballast water into the electrolytic cell 10. However, the blower 18 is operated continuously.
  • this predetermined value is set lower than the lower explosion limit concentration of hydrogen, the hydrogen concentration in the air downstream of the dilution point 26 can be maintained lower than the lower explosion limit concentration. If there is a margin for the explosion lower limit concentration by setting a predetermined value, control may be performed to lower the applied voltage instead of stopping the voltage source 14. This is because the amount of hydrogen generation is reduced. In addition, an alarm may be displayed through the input / output device 32 when the predetermined value is exceeded.
  • the processing flow rate of the electrolytic cell 10 is 600 m 3 / h.
  • the theoretical hydrogen gas generation amount is 58.68 L / min. If the air volume of the blower 18 is 6 m 3 / min, the hydrogen gas concentration after dilution (after passing the dilution point 26) can be 0.98 vol%. Since the lower explosion concentration of hydrogen is 4 vol% (volume concentration), it can be seen that it can be diluted to a sufficiently low concentration.
  • FIG. 6 shows another embodiment of the ballast water treatment apparatus according to the present invention.
  • a baffle plate 16d is provided between the voltage source 14 and the electrolytic cell 10, and the internal pressure vessel 16 accommodates the compartment 16A for accommodating the voltage source 14 and the electrolytic cell 10. Divided into two sections of the section 16B. However, the two compartments are communicated by the gap 16dr of the baffle plate 16d.
  • the flow of air from the blower 18 flows from the section 16A in which the voltage source 14 is stored to the section 16B in which the electrolytic cell 10 is stored, and flows toward the exhaust pipe 20. Therefore, the hydrogen gas never flows from the electrolytic cell 10, which is a hydrogen generation source, toward the voltage source 14, which is a ignition source, thereby further enhancing the safety.
  • the sections 16A and 16B are physically separated from each other, and the sections may be separate internal pressure containers, and the sections may be connected by an air guide tube or the like.
  • the air guide tube corresponds to the gap 16dr.
  • the ballast water treatment apparatus kills microorganisms by electrolyzing ballast water.
  • hydrogen gas generated in the process can be exhausted while being diluted to the explosion limit concentration or less, it can be operated safely.
  • ballast water treatment apparatus can be suitably used for ships and submarines using ballast water.

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Abstract

バラスト水を電気分解して微生物を死滅させるバラスト水処理装置では、発生する水素ガスを安全に処理する必要がある。　バラスト水流入口とバラスト水流出口と水素排気管を有し、内部に電極が配置された電解槽と、前記電極に直流電圧を印加する電圧源と、前記電解槽と前記電圧源を収納する内圧容器と、前記内圧容器に空気を送るブロアと、前記内圧容器に接続された排気管とを含み、前記水素排気管は、前記内圧容器より上方で前記排気管に連通されるバラスト水処理装置は、電圧源と電解槽を接近させて配置しても発火や爆発のおそれがなく、さらに爆発下限濃度以下で水素ガスを希釈することができる。

Description

バラスト水処理装置
　本発明は、船舶が寄港先の海域よりバラスト水として取水した海水中に存在する微生物を殺滅させるバラスト水処理装置に関する。
　船舶は、積荷を搭載した時に喫水まで沈み安定する。また、プロペラスクリューも水中に沈むように設計される。したがって、積荷が搭載されていない状態では、浮力によって、浮き上がり過ぎ、船の安定性やプロペラスクリューの没水深度が確保できない。そこで、積荷を下した貨物船等は、寄港地で海水を取水し、船体内に溜めることで、喫水線を積荷が搭載された状態に近づける。この際に取水した海水をバラスト水と呼ぶ。
　バラスト水は、次の寄港地まで船舶の「重り」として運ばれ、積荷の積載と共に放出される。つまり、前の寄港地の海洋生物を次の寄港地に持ち込むこととなる。このように、ある場所の生物を他の場所に移してしまうことは、自然によって育まれたその地の生態系を破壊若しくは汚染することに繋がる可能性が高い。そこで、排出するバラスト水中に含まれる生物の量の基準を定めるバラスト水管理条約（バラスト水及び沈殿物の管制及び管理のための国際条約）が、国際海事機構（ＩＭＯ）で採択されている。
　この基準では、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（主として動物性プランクトン）の数が１ｍ３中に１０個未満、１０μｍ以上５０μｍ未満の生物（主として植物性プランクトン）の数が１ｍＬ中に１０個未満、毒素産性コレラ菌の集落数が１００ｍＬ中に１ｃｆｕ未満、大腸菌の集落数が１００ｍＬ中に２５０ｃｆｕ未満、腸球菌の集落数が１００ｍＬ中に１００ｃｆｕ未満となっている。なお、「ｃｆｕ（ｃｏｌｏｎｙ　ｆｏｒｍｉｎｇ　ｕｎｉｔ）」はコロニー形成単位である。
　これらの基準を満たすため、バラスト水として取水した海水中の微生物は、死滅させる必要がある。海水中の微生物の殺滅方法としては、物理的・機械的に水生生物を死滅させる方法、熱により水生生物を死滅させる方法、化学薬品をバラストタンク中に注入する若しくは、塩素系物質等を発生させて水生生物を死滅させる方法等が挙げられる。
　水生生物を死滅させる方法の中で、電極間に電圧を印加し、電極で次亜塩素ソーダを発生させる方法は、殺菌剤を供給する手間がなく、装置自体を小型化にできるというメリットがある。特許文献１には、円筒形の電極で一端から流入させた海水が淡水化して、他端から排出される構造のものが開示されている。
　特許文献１では、一方の電極（カソード側）は貫通孔を有し、他方の電極は、孔のない円筒形の外面で形成されている。そして、孔に対向する他方（アノード側）の電極では、次亜塩素酸ナトリウムの発生点が設けられる。
　つまり、取り込んだバラスト水（海水）を電気分解することで、次亜塩素酸ナトリウムを発生させ、微生物の殺滅処理をおこなっている。
　ところで、バラスト水を電気分解すると、カソード側（陰極）からは大量の水素が発生する。水素はよく知られているように、容易に引火し、容易に爆発するので、その処理には注意が必要である。
　バラスト水処理装置は、船舶の内部に配置されるので、狭い場所に設置される。したがって、隣接する機器との距離は非常に近い。特に電解槽中の電極に電圧を印加させる電圧源には整流器が配置され、火花が飛ぶおそれが十分にある。すると、その周囲に可燃性のガスがあると簡単に爆発が起きてしまう。
　そして、船舶が航行中での船体内での爆発事故は重大な被害につながるおそれが非常に高い。したがって、バラスト水処理装置においては、水素ガスを安全に処理する方法が必要となる。
　水素の処理としては特許文献２に開示されているものがある。特許文献２では、電解時に発生する水素ガスを安全かつ経済的に希釈することを可能にする技術として、水素に対して不活性であり、かつ酸素を含まない窒素、二酸化炭素、希ガスから選ばれる少なくとも１種を主成分とするガスを前記被処理ガスに混合することによって該被処理ガス中の水素濃度を予め設定した所定値以下（例えば爆発限界以下）に希釈し、次いで希釈された前記被処理ガスに空気を混合することによってさらに希釈する技術が開示されている。
　図７を参照し、特許文献２の構成を説明する。電解セル１０１には、直流電源１０２が接続され、該直流電源１０２による電流値が電流計１０３で測定されている。電解セル１０１には、電解によって発生したガスを排出する排気管１０４が接続されており、該排気管１０４には、混合器１０５が介設されており、該混合器１０５に窒素供給管１０６が接続されている。
　窒素供給管１０６には、流量調整計１０７が介設されている。該流量調整計１０７は、制御部１０８による制御が可能になっており、制御部１０８は、前記電流計１０３による測定結果に基づいて、前記流量調整計１０７を制御して窒素供給管１０６における窒素流量を調整することができる。
　上記排気管１０４には、上記混合器１０５の下流側で混合器１０９が介設されており、該混合器１０９には、空気供給管１１０が接続されている。混合器１０９の排気側には混合ガスを排出する排気ダクト１１１が接続されるという構成をとっている。
　このような構成であれば、比較的高価な窒素などの対水素不活性ガスの使用量を少なくして迅速に爆発限界以下にまで希釈でき、その後は、安価な空気を用いてより低い濃度にまで安全に希釈できるとされている。
特開２００９－１６０５５７号公報 特開２００９－２２８０４４：特許第５３８２２８８号
　特許文献２では、一度の希釈で爆発限界以下まで希釈するのは容易ではないとして、まず窒素によって希釈し、ついで空気との希釈を行う２段希釈を行っている。
　この方法をバラスト水処理装置で発生する水素処理に応用しようとすると、膨大な窒素が必要となる。例えばタンカーなどでは、数千トンから数十万トンまでの積載量がある。バラスト水処理装置はその積載量に見合うバラスト水を処理する必要があるからである。
　また、すでに述べたようにバラスト水処理装置は、船舶の内部という狭い場所に設置される。したがって、隣接する機器との距離は非常に近い。特に電解槽中の電極に電圧を印加させる電圧源には整流器が配置され、火花が飛ぶおそれが十分にある。すると、その周囲に可燃性のガスがあると簡単に爆発が起きてしまう。
　本発明は、上記の課題に鑑みて想到されたものであり、電解槽と電圧源がコンパクトに設置される船舶内であっても、安全に水素を希釈し排気でき、かつ、周囲の可燃性ガスによる爆発を防ぐことができるバラスト水処理装置を提供するものである。
　より具体的に本発明に係るバラスト水処理装置は、
　バラスト水流入口とバラスト水流出口と水素排気管を有し、内部に電極が配置された電解槽と、
　前記電極に直流電圧を印加する電圧源と、
　前記電解槽と前記電圧源を収納する内圧容器と、
　前記内圧容器に空気を送るブロアと、
　前記内圧容器に接続された排気管とを含み、
　前記水素排気管は、前記内圧容器より上方で前記排気管に連通されることを特徴とする。
　本発明に係るバラスト水処理装置は、内圧容器内にブロアで大量の空気を送り込み（内圧防爆）、内圧容器からの排気管を流れる排気に発生した水素を混入して希釈するので、短時間で水素ガスを希釈することができる。
　また、水素ガスの希釈に際に、窒素等の不活性ガスを使用することがないので、コスト面でも安く実行できる。また、内圧容器に吹き込まれる空気と、水素ガスを希釈する空気は１つのブロアで生成された空気であるので、装置の構成としても高価にならない。
本発明に係るバラスト水処理装置の構成を示す図である。 図１の電解槽と電圧源の付近の拡大図である。 本発明に係る他のバラスト水処理装置の構成を示す図である。 図３の電解槽と電圧源の付近の拡大図である。 希釈点の配管断面図（概念図）である。 バラスト水処理装置の他の形態を示す図である。 水素処理装置の一例を示す図である。
　以下に本発明に係るバラスト水処理装置について図面を用いながら説明を行う。以下の説明は本発明に係るバラスト水処理装置のいくつかの実施形態を説明するのであり、本発明は以下の説明に限定されるものではない。つまり、以下の実施形態は、本発明の主旨を逸脱しない限りにおいて、改変することができる。また、以下の説明において、上流側、下流側とは空気若しくはバラスト水の流れにおいての供給源側および排出側を示す。
　図１に本発明に係るバラスト水処理装置１の構成を示す。バラスト水処理装置１は、電解槽１０、電極１２、電圧源１４、内圧容器１６、ブロア１８、排気管２０及び水素排気管２２を含む。また、制御部３０および水素ガス濃度計２４をさらに含んでいてもよい。なお、電極１２は実際には電解槽１０中に配置されているので外側からは見えない。構成を説明するために概念図で示している。
　電解槽１０は、バラスト水流入口１０ｉとバラスト水流出口１０ｏが設けられており、それぞれに接続されたバラスト水配管５０によって、一定量のバラスト水が供給され、排出される。
　なお、ここでは、電解槽１０にバラスト水が流入する側のバラスト水配管５０を流入側バラスト水配管５０ｉとし、電解槽１０からバラスト水が流出する側のバラスト水配管５０を流出側バラスト水配管５０ｏとする。流出側バラスト水配管５０ｏには、バルブ５２ｏが配置されていてもよい。
　バルブ５２ｏは、バラスト水の流出量を調整し、電解槽１０中に貯留するバラスト水の量を調整する。図２には、電解槽１０の断面拡大図を示す。電解槽１０中にバラスト水を流すと、少なくとも後述する電極１２部分が水没する程度の深さにバラスト水が貯留状態になる。そして、電解槽１０中には、バラスト水の部分Ｂａと、その水面Ｂｆ上の空間部分ＢＲの２つの領域が形成される。
　電解槽１０の上面１０ｕは、錐型に形成されているのが好ましい。海水（バラスト水）の電気分解によって発生する水素は、空気より軽いので電解槽１０の上面１０ｕを錐型にしておけば、もれなく回収することができるからである。なお、錐型とは、底面の上方に設けられた頂点に向かって断面積が徐々に小さくなる形状をいう。また、錐型の側面の形状は特に限定されるものではない。
　電解槽１０の上面１０ｕには、水素排気管２２が設けられる。発生した水素ガスを排出するためである。電解槽１０の上面１０ｕが錐型に形成されている場合は、水素排気管２２は錐型の頂点部分１０ｔに配置するのがよい。この部分に水素ガスがたまるからである。
　電解槽１０中には、一対または複数枚の電極１２が配置される。また、電極１２は互いに接触しないように配置されている。電解槽１０中に貯留されたバラスト水に電圧をかけるためである。陽極１２ａ（アノード）からは塩素が発生し、バラスト水中に次亜塩素酸を生成する。一方、陰極１２ｃ（カソード）では、水素ガスが発生する。
　電解槽１０の近傍には電極１２に電圧を供給する電圧源１４が配置される。電圧源１４には少なくとも整流器（図示せず）が含まれる。船舶では、発電機で交流が生成されているが、バラスト水処理装置１では直流の電圧が必要であるからである。電圧源１４には、発電機５４（図１参照）から交流電気を供給する交流配線１４ｓが接続されている。なお、ここでは電圧源１４として説明するが、電解槽１０中では海水の電気分解が行われており、電流も流れる。その意味では電力源と言い換えてもよい。また、供給するのも、直流電力を供給すると言ってもよい。
　図１を再度参照して、電解槽１０と電圧源１４を取り囲むように内圧容器１６が形成されている。言い換えると、内圧容器１６は電解槽１０と電圧源１４を収納している。内圧容器１６は、気密性を有し、内部の圧力に対する構造強度を有している。内圧容器１６は内部を陽圧（大気圧より高い圧力）で使用されるからである。内部の圧力に対する耐圧は特に限定されないが、内圧が１から１．５気圧程度の圧力に耐えることができればよい。耐圧を高くしすぎると内圧容器１６自体の重量が重くなってしまうからである。
　なお、内圧容器１６には、電解槽１０のバラスト水流入口１０ｉとバラスト水流出口１０ｏに接続されたバラスト水配管５０の通過部分（流入側および流出側をそれぞれ通過部分６０ｉ、通過部分６０ｏとする。）と、水素排気管２２の通過部分６２と、交流配線１４ｓの通過部分６４が設けられる。したがって、バラスト水配管５０と水素排気管２２と交流配線１４ｓは、内圧容器１６の内側から外側に連通している。これらの通過部分は、シールドされている。
　また、内圧容器１６には、空気流入口１６ａｉと空気流出口１６ａｏが設けられる。それぞれには、空気配管５６が接続されている。空気流入口１６ａｉに接続されている空気配管５６を流入側空気配管５６ｉとし、空気流出口１６ａｏに接続されている空気配管５６を流出側空気配管５６ｏとする。つまり、空気流入口１６ａｉおよび空気流出口１６ａｏには流入側空気配管５６ｉと流出側空気配管５６ｏが接続されている。
　流入側空気配管５６ｉには、ブロア１８の吹き出し口が接続される。結果、ブロア１８からの空気が流入側空気配管５６ｉを通じて内圧容器１６に吹き込まれる。一方、流出側空気配管５６ｏは排気管２０と呼ぶ。
　排気管２０は、空気流出口１６ａｏから内圧容器１６の上部乃至上方を通過するように設置される。そして、内圧容器１６の上方において、垂直成分を有するような配管状態に設置される。これは、排気管２０を流れる空気が重力方向で上向きに流れるような領域である。この部分を垂直設置領域２０ｖと呼ぶ。
　すなわち、排気管２０は内圧容器１６の上部にて垂直設置領域２０ｖを有する。垂直設置領域２０ｖは、好ましくは排気管２０中を流れる空気が重力方向で下から上へ垂直に流れるように排気管２０を設置した部分である。しかし、垂直でなくても、排気管２０中を流れる空気が重力方向で下方から上方に流れる状態の部分を垂直設置領域２０ｖと言ってよい。
　この垂直設置領域２０ｖには、内圧容器１６から通過部分６２を介して取り出された水素排気管２２が接続される。水素は空気より軽いため、垂直設置領域２０ｖ内を上昇しやすい。これにより、水素排気管２２中の水素は排気管２０中の空気と混合、希釈される。水素排気管２２と排気管２０の接続点を希釈点２６と呼ぶ。また、希釈点２６より下流側には水素ガス濃度計２４が設置されている。
　一方、空気流入口１６ａｉの内圧容器１６内側には、空気吹き出し口の分岐点１０ａｄがあってもよい。この分岐点１０ａｄから電解槽１０内の水面Ｂｆ（図２参照）より上方の空間部分ＢＲに空気を送り込むバイパス管５６ｉｂを設ける。このバイパス管５６ｉｂを設けることで、水素ガスを発生源から希釈できる。
　また、バラスト水処理装置１には、全体を制御する制御部３０が備えられてもよい。制御部３０は、少なくとも水素ガス濃度計２４とブロア１８と電圧源１４に接続されている。もちろん、制御部３０に指示を与え、制御部３０が現在の状態を表示する入出力装置３２が接続されていてもよい。
　制御部３０は、水素ガス濃度計２４からの信号Ｓｈｃを受ける。また制御部３０は、ブロア１８に対しては運転状態を制御するための指示信号Ｃｂを出力する。また制御部３０は、電圧源１４に対しても運転状態を制御するための指示信号Ｃｐを出力する。また、流入側バラスト水配管５０ｉにバルブ５２ｉを設け、制御部３０は、このバルブ５２ｉの開閉を制御する指示信号Ｃｖを出力してもよい。
　図３には、バラスト水処理装置２の構成を示す。図４には、電解槽１１付近の拡大図を示す。なお、図１および図２と同じ要素は同じ符号で記載した。図１および図２で説明したバラスト水処理装置１では、電解槽１０の上面１０ｕが、錐型に形成され、ここから水素排気管２２が延設されている場合を示した。このようなタイプでは、バラスト水配管５０を流れるバラスト水の流速が遅い場合は、好適に動作する。
　しかし、バラスト水の流速が速くなると、電解槽１０の空間部分ＢＲがバラスト水で満たされてしまう。さらに流速が速くなると水素排気管２２中をバラスト水が登り、排気管２０にまで、上昇することもある。そこで、バラスト水の流速が速い場合は、電解槽１０中に空間部分ＢＲを形成しないように構成する必要がある。
　図３および図４を参照して、バラスト水処理装置２では、水素排気管２２は電解槽１１に連通させず、電解槽１１のバラスト水流出口１１ｏに備えられた拡大管１１ｅに連通させている。
　また、排気管２０は、内圧容器１６を出たのち、内圧容器１６の上方を略平行に取り廻される。そして、水素排気管２２はこの略水平に配置された排気管２０と連通されている。
　このように構成すると、バラスト水は、電解槽１１を出た部分で拡大管１１ｅ中に吐出されるので、流速が減少する。したがって、拡大管１１ｅの上部には、電解槽１１から流れ出た気体が貯留する。この気体は、水素である。
　また、排気管２０を通過する空気は流速を有しているので、希釈点２６では、排気管２０は水素排気管２２に対しては陰圧となり、水素排気管２２中の水素ガスを吸引できる。
　以上の構成を有するバラスト水処理装置１の動作について説明する。図１および図３を参照して、未処理のバラスト水（生きた状態の微生物が残存している。）は、内圧容器１６の通過部分６０ｉを通る流入側バラスト水配管５０ｉによって内圧容器１６内の電解槽１０（若しくは電解槽１１：以下同じ）に流入する。
　図２および図４を参照して、すでに電解槽１０中には、電極１２が水没する程度のバラスト水が貯留されているとする。電解槽１０中のバラスト水は、バラスト水流入口１０ｉ（若しくはバラスト水流入口１１ｉ：以下同じ）から流入した量と同量がバラスト水流出口１０ｏ（若しくはバラスト水流出口１１ｏ：以下同じ）から排出される。バラスト水は電解槽１０から排出される際にはすでに既処理のバラスト水となり、次亜塩素酸が含まれたバラスト水となる。
　図１および図３を再度参照して、ブロア１８は所定量の空気を内圧容器１６内に送り続ける。ブロア１８からの流入量が所定量以上になった時点で、内圧容器１６内は陽圧状態で安定する。このように内圧容器１６内が陽圧に設定されることにより、内圧容器１６内に内圧容器１６外から可燃性のガスが流入せず、発火の原因となる電圧源１４の発火若しくは爆発の危険を回避することができる。
　また、水素排気管２２より電圧源１４を空気流入口１６ａｉ側に設置してあれば、内圧容器１６内には空気流入口１６ａｉから空気流出口１６ａｏに向かって空気の流れが生じているので、発火源となる電圧源１４常にフレッシュエアーが吹きかけられ、安全性が高まる。
　ここで「電圧源１４を空気流入口１６ａｉ側に設置する」とは、交流配線１４ｓと電圧源１４の接続点１４ａ若しくは、電極１２の陽極１２ａと電圧源１４との接続点１４ｂを水素排気管２２より空気流入口１６ａｉ側に設置することである。接続点１４ａ及び接続点１４ｂが、火花が最も飛びやすい部分であるからである。言い換えると、電圧源１４は、空気流入口１６ａｉから空気流出口１６ａｏの間に配置され、なおかつ空気流入口１６ａｉと正対するといってよい。
　図２および図４を参照して、電圧源１４は、交流配線１４ｓによって内圧容器１６の外の発電機５４から供給された交流電圧を整流器によって直流電圧に変換し、電解槽１０中の電極１２にそれぞれ供給する。この電極１２によって電解槽１０中ではバラスト水が電気分解され、既処理のバラスト水となる。結果、陰極１２ｃからは水素ガスが発生する。
　発生した水素ガスＨ２は電解槽１０の上部ＢＲｕに溜まる。電解槽１０の上部は錐型をしているので、その頂点部分１０ｔに向かって水素ガスは上昇する。ここで、電解槽１０中にバイパス管５６ｉｂから空気が流入されていると、電解槽１０中でも水素Ｈ２が空気Ａｉｒで希釈される。
　すると空気は水素より重いので、空間部分ＢＲにおいて、水素を上方に押し上げ、より確実に電解槽１０の錐型の頂点部分１０ｔに向かわせることができる。電解槽１０中の水面Ｂｆより上部が水素ガスだけであると、重量によって水素を上昇させる効果が少なくなるからである。
　また、電解槽１０中に空気を混入させることで、空間部分ＢＲから水素排気管２２中の水素ガス濃度が下がり、より安全性を高めることもできる。なお、図４の拡大管１１ｅの部分では、バラスト水の流速が落ちるので、拡大管１１ｅの上面に水素が貯留する。拡大管１１ｅ内の流速は１．２ｍ／ｓ以下が好ましい。これらの気体は上記の説明同様に、希釈点２６に向かって上昇し、排気管２０中に流れる空気に混入される。
　図１および図３を再度参照する。内圧容器１６の空気流出口１６ａｏから出た空気は排気管２０を通って、垂直設置領域２０ｖを通過し、さらに希釈点２６を通過する。希釈点２６を通過する空気は流速を持っているので、水素排気管２２に対しては陰圧となり、水素排気管２２中の水素ガスを吸引する。
　この時、希釈点２６での排気管２０の断面積がその前後の排気管２０の断面積より狭く設定されていると、希釈点２６での空気の流速はより早くなり希釈点２６での吸引力を増加させることができる。さらに、内圧容器１６内の圧力を上げることもできる。
　図５には、希釈点２６近傍の排気管２０と水素排気管２２の断面の概念図を示す。なお、図５では、排気管２０が垂直に配置されている場合を示しているが、図３のように、排気管２０が水平に配置されていても、希釈点２６を通過する空気は流速を持っているので、水素排気管２２に対しては陰圧となり、水素排気管２２中の水素ガスを吸引する。希釈点２６の部分で断面積が狭くなっていれば、水素排気管２２中の水素をより吸い上げることができる。
　再度図１および図３を参照する。以上のようにして、電解槽１０中で生じた水素ガスは、排気管２０を流れる空気に吸い込まれて希釈される。さらに水素ガスの希釈の程度は水素ガス濃度計２４によって測定される。
　制御部３０は、この水素ガス濃度計２４の値を信号Ｓｈｃによって知る。そして、この値が所定値より大きくなった場合には、直ちに電圧源１４に指示信号Ｃｐを出力し、電極１２への電圧供給を停止する。言い換えると、水素ガス濃度計２４によって排気管２０の空気中の水素ガス濃度を測定し、所定値以上になると、電圧源１４を停止させる。この時バルブ５２ｉを指示信号Ｃｖによって閉じ、バラスト水の電解槽１０への流入を停止してもよい。ただし、ブロア１８は継続して運転される。
　この所定値を水素の爆発下限濃度より低めに設定しておけば、希釈点２６より下流側の空気中の水素濃度を爆発下限濃度より低く維持することができる。なお、所定値の設定によって、爆発下限濃度に対して余裕があれば、電圧源１４を停止させるのではなく、印加電圧を低くするように制御してもよい。水素の発生量が減るからである。また、所定値を超えた段階で入出力装置３２を通じてアラームを表示してもよい。
　例えば、電解槽１０の処理流量が６００ｍ３／ｈとする。理論的な水素ガス発生量は５８．６８Ｌ／ｍｉｎとなる。ブロア１８の風量を６ｍ３／ｍｉｎとすれば、希釈後（希釈点２６通過後）の水素ガス濃度は０．９８ｖｏｌ％にすることができる。水素の爆発下限濃度は４ｖｏｌ％（体積濃度）とされているので、十分に低い濃度に希釈できることがわかる。
　図６には、本発明に係るバラスト水処理装置の他の実施形態を示す。バラスト水処理装置３では、内圧容器１６において、電圧源１４と電解槽１０の間に邪魔板１６ｄが設けてあり、内圧容器１６が、電圧源１４を収納する区画１６Ａと、電解槽１０を収納する区画１６Ｂの２つの区画に分割されている。ただし、２つの区画の間は邪魔板１６ｄの隙間１６ｄｒによって連通されている。
　このような構成では、ブロア１８からの空気の流れは、電圧源１４が収納されている区画１６Ａから、電解槽１０が収納されている区画１６Ｂに流れ、排気管２０に向かって流れる。したがって、水素発生源である電解槽１０から発火源である電圧源１４に向かって水素ガスは決して流れることはなく、より安全性が高められる。
　なお、図６の構成では、区画１６Ａと区画１６Ｂが物理的に距離が離れており、それぞれの区画を別々の内圧容器とし、その間を導風管などで連結させた構成であってもよい。この場合導風管は隙間１６ｄｒに相当する。また、電解槽１０が図３の電解槽１１であっても、図６の構成は同じ効果を得ることができる。
　以上のように本発明に係るバラスト水処理装置は、バラスト水を電気分解することで微生物を死滅させる。また、その過程で生じた水素ガスは爆発限界濃度以下で希釈させながら排気することができるので、安全に運転することができる。
　本発明に係るバラスト水処理装置は、バラスト水を利用する船舶や潜水艦に好適に利用することができる。
１、２、３　バラスト水処理装置
１０、１１　電解槽
１０ｕ　上面
１０ｔ　頂点部分
１０ｉ、１１ｉ　バラスト水流入口
１０ｏ、１１ｏ　バラスト水流出口
１０ａｄ　分岐点
１１ｅ　拡大管
１２　電極
１２ａ　陽極
１２ｃ　陰極
１４　電圧源
１４ａ　接続点
１４ｂ　接続点
１４ｓ　交流配線
１６　内圧容器
１６ａｉ　空気流入口
１６ａｏ　空気流出口
１６Ａ　区画
１６Ｂ　区画
１６ｄ　邪魔板
１６ｄｒ　隙間
１８　ブロア
２０　排気管
２０ｖ　垂直設置領域
２２　水素排気管
２４　水素ガス濃度計
２６　希釈点
３０　制御部
３２　入出力装置
５０　バラスト水配管
５０ｉ　流入側バラスト水配管
５０ｏ　流出側バラスト水配管
５２ｉ　バルブ
５２ｏ　バルブ
５４　発電機
５６　空気配管
５６ｉ　流入側空気配管
５６ｏ　流出側空気配管
５６ｉｂ　バイパス管
６０ｉ、６０ｏ、６２、６４　通過部分
Ｂａ　バラスト水の部分
Ｂｆ　水面
ＢＲ　空間部分
ＢＲｕ　上部
１０１　電解セル
１０２　直流電源
１０３　電流計
１０４　排気管
１０５　混合器
１０６　窒素供給管
１０７　流量調整計
１０８　制御部
１０９　混合器
１１０　空気供給管
１１１　排気ダクト

Claims (8)

  1. 　バラスト水流入口とバラスト水流出口と水素排気管を有し、内部に電極が配置された電解槽と、
    　前記電極に直流電圧を印加する電圧源と、
    　前記電解槽と前記電圧源を収納する内圧容器と、
    　前記内圧容器に空気を送るブロアと、
    　前記内圧容器に接続された排気管とを含み、
    　　前記水素排気管は、前記内圧容器より上方で前記排気管に連通されるバラスト水処理装置。
  2. 　前記排気管には、
    　前記水素排気管が連通されている地点より下流側に水素ガス濃度計が配置されており、
    　前記水素ガス濃度計の出力に基づいて前記電圧源の運転を停止させる制御部をさらに有する請求項１に記載されたバラスト水処理装置。
  3. 　前記排気管は前記内圧容器より上方で垂直成分を有する垂直設置領域を有し、
    　前記水素排気管は、前記垂直設置領域で前記排気管に連通される請求項１に記載されたバラスト水処理装置。
  4. 　前記水素排気管が連通している地点の前記排気管は、内径が前記地点の前後より狭く形成されている請求項１に記載されたバラスト処理装置。
  5. 　前記ブロアからの空気を前記電解槽中に送り込むバイパス管を有する請求項１に記載されたバラスト処理装置。
  6. 　前記内圧容器は、前記電圧源を収納する区画と、前記電解槽を収納する区画にわかれている請求項１に記載されたバラスト処理装置。
  7. 　前記電解槽の上部は錐型を有し、前記水素排気管は前記錐型の頂点に連通されている請求項１に記載されたバラスト水処理装置。
  8. 　前記内圧容器は、前記ブロアからの空気が吹き込まれる空気流入口と、前記排気管が連結する空気流出口を有し、前記電圧源は、前記空気流入口から前記空気流出口の間に配置され、なおかつ前記空気流入口と正対する請求項１に記載されたバラスト水処理装置。
     
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110877658A (zh) * 2019-11-15 2020-03-13 沪东中华造船(集团)有限公司 一种用于排放压载水电解氢气的管路系统及船舶

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102686418B1 (ko) * 2022-03-03 2024-07-19 에스엔시스(주) 수소 검출기기, 이를 이용한 수소 배출장치 및 선박평형수 처리시스템

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09192687A (ja) * 1996-01-16 1997-07-29 Kazuo Ono 下水処理池，養殖池等の要酸素池の曝気処理法
JPH1138578A (ja) * 1997-07-24 1999-02-12 Fuji Photo Film Co Ltd 感光材料処理装置
JP2007229577A (ja) * 2006-02-28 2007-09-13 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 液体の無害化処理方法とその装置及びこの装置をそなえた船舶
WO2011031239A1 (en) * 2009-09-08 2011-03-17 National University Of Singapore System for the disinfection of ballast water
JP2012519075A (ja) * 2009-03-02 2012-08-23 チェスター ソーン， バラスト水処理用電解装置及び同装置の処理システム
JP2014100699A (ja) * 2012-10-25 2014-06-05 Shikoku Instrumentation Co Ltd 危険物施設に設置可能なマイクロ波化学反応装置
JP2014136202A (ja) * 2013-01-18 2014-07-28 Sumitomo Electric Ind Ltd バラスト水処理装置およびバラスト水処理方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1903009A4 (en) * 2005-06-10 2013-10-02 Jfe Eng Corp BALLAST WATER TREATMENT DEVICE AND METHOD
JP2009160557A (ja) 2008-01-10 2009-07-23 Nishi Nippon Filter Kk 海洋微生物殺菌装置および海洋微生物殺菌方法
JP5382288B2 (ja) 2008-03-21 2014-01-08 栗田工業株式会社 水素含有ガスの処理方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09192687A (ja) * 1996-01-16 1997-07-29 Kazuo Ono 下水処理池，養殖池等の要酸素池の曝気処理法
JPH1138578A (ja) * 1997-07-24 1999-02-12 Fuji Photo Film Co Ltd 感光材料処理装置
JP2007229577A (ja) * 2006-02-28 2007-09-13 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 液体の無害化処理方法とその装置及びこの装置をそなえた船舶
JP2012519075A (ja) * 2009-03-02 2012-08-23 チェスター ソーン， バラスト水処理用電解装置及び同装置の処理システム
WO2011031239A1 (en) * 2009-09-08 2011-03-17 National University Of Singapore System for the disinfection of ballast water
JP2014100699A (ja) * 2012-10-25 2014-06-05 Shikoku Instrumentation Co Ltd 危険物施設に設置可能なマイクロ波化学反応装置
JP2014136202A (ja) * 2013-01-18 2014-07-28 Sumitomo Electric Ind Ltd バラスト水処理装置およびバラスト水処理方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110877658A (zh) * 2019-11-15 2020-03-13 沪东中华造船(集团)有限公司 一种用于排放压载水电解氢气的管路系统及船舶

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