バラスト水処理装置
【課題】バラストタンクにバラスト水を注入するポンプの揚水能力と同等の微生物殺滅能力を有する高性能のバラスト水処理装置を提供する。
【解決手段】バラストタンクに注入するバラスト水に含まれている微生物を殺滅するバラスト水処理装置である。バラスト水取水口１５からバラストタンク２に至る注水管１５の途中に、前記バラスト水ｃを噴流と成す水噴射ノズル１７及び前記噴流が当たってキャビテーションを発生する衝撃板１８を有する噴流発生手段８と、該噴流発生手段を経たバラスト水にオゾンｂを注入するオゾン注入手段９と、前記オゾンとバラスト水を混合する静的混合手段１０と、該静的混合手段を経たバラスト水の中に残存している残存オゾンを分離又は吸着分離する手段１１，３６，４０とを設けた。
【解決手段】バラストタンクに注入するバラスト水に含まれている微生物を殺滅するバラスト水処理装置である。バラスト水取水口１５からバラストタンク２に至る注水管１５の途中に、前記バラスト水ｃを噴流と成す水噴射ノズル１７及び前記噴流が当たってキャビテーションを発生する衝撃板１８を有する噴流発生手段８と、該噴流発生手段を経たバラスト水にオゾンｂを注入するオゾン注入手段９と、前記オゾンとバラスト水を混合する静的混合手段１０と、該静的混合手段を経たバラスト水の中に残存している残存オゾンを分離又は吸着分離する手段１１，３６，４０とを設けた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バラストタンクにバラスト水を注入する際に、バラスト水の中に含まれているプランクトンやバクテリアなどの微生物を殺滅するバラスト水処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
船舶のバラストタンクに収容されているバラスト水を船外に排出することにより、バラスト水に含まれていたプランクトンやバクテリアなどの微生物が船外に流出して、この微生物による水質汚染などの影響が拡大するのを抑制するため、従来、微生物が比較的多い沿岸海域などで船舶のバラストタンクに注入したバラスト水を、一度、微生物が比較的少ない大洋上で交換すると言った対策が行われている。
【０００３】
これは、沿岸などでバラスト水を船外に排出するとき、大洋上で注入した微生物が比較的少ないバラスト水を排出することにより、微生物の影響が拡大するのを抑制しようとするものである。
【０００４】
ところが、このように、大洋上でバラスト水の入れ替えを行ったとしても、バラストタンク内の微生物を完全に排出することができず、バラストタンク内に微生物が残留してしまう。
【０００５】
このため、微生物が比較的少ない大洋水をバラストタンクに注入したとしても、バラストタンク内に微生物が残留した状態では、微生物の影響が拡大を抑制することは難しい。そこで、バラストタンク内に残留する微生物の殺滅を行うことが考えられている。
【０００６】
バラストタンク内に残留する微生物の殺滅を行う方法として、バラストタンク内のバラスト水を排出した後、バラスト水として汲み上げた海水をエンジンの冷却水を利用して加熱し、この加熱された海水をバラストタンク内に注入してバラストタンクの底部に張ったり、バラストタンクの側壁に向けて噴射することで、バラストタンク内の底部に沈殿した微生物や、壁面に付着した微生物などを熱により殺滅することが提案されている。（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平８−９１２８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の方法は、廃熱源の廃熱を利用して微生物を殺滅することができるため、微生物を殺滅するために消費するエネルギーを抑制することができるという優れた効果がある。
【０００８】
しかしながら、バラストタンク内に残留する微生物の殺滅後に大洋水をバラスト水として導入したとき、微生物が比較的少ない大洋水であっても微生物が含まれていれば、バラスト水の排出により、バラスト水を排出した海域に微生物を放出してしまうことになり、微生物の影響の拡大を抑制できない場合がある。
【０００９】
従って、特許文献１のような方法では、バラスト水の排出後にバラストタンク内に残留する微生物の殺滅を行うことはできるが、バラスト水自体に含まれている微生物の殺滅を行うことができないため、微生物の影響の拡大を抑制できない場合が生ずる。
【００１０】
このように、特許文献１のような方法を用いても、水質汚染が拡大してしまう場合があるため、バラストタンク内に収容されたバラスト水の中に含まれる微生物を殺滅できるバラスト水処理装置が必要とされる。
【００１１】
特に、ＩＭＯ（国際海事機関）で締結された合意文書によれば、２００９年迄に、バラスト水に含まれている動物プランクトンや植物プランクトンなどの微生物の個数を１０ヶ未満／ｍ3 に抑制し、バクテリアなどの細菌の個数を１０ヶ未満／ｃｃに抑制する必要がある。
【００１２】
他方、例えば、３０万トンの船舶の場合、約１０万トンのバラスト水が必要とされるが、１０万トンの海水を２４時間以内にバラストタンクに注入しようとすると、約３０００トン／分の能力を持つ大型ポンプが２台必要となる。
【００１３】
従って、バラスト水処理装置としても、約３０００トン／分の割合で汲み上げられる海水中に含まれるプランクトンやバクテリアなどの微生物を殺滅することができる高性能のバラスト水処理装置が２台必要となる。
【００１４】
本発明者は、このような問題を解消すべく、鋭意検討して、本発明に到達したものであり、その第１の目的とするところは、ＩＭＯで締結された基準値をクリアできるバラスト水処理装置を提供することにある。
【００１５】
また、本発明の第２の目的とするところは、バラストタンクにバラスト水を注入するポンプの揚水能力と同等の微生物殺滅能力を有する高性能のバラスト水処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の課題を解決するため、本発明は、次のように構成されている。
【００１７】
請求項１に記載の発明に係るバラスト水処理装置は、バラストタンクに注入するバラスト水に含まれている微生物を殺滅するバラスト水処理装置であって、バラスト水取水口からバラストタンクに至る注水管の途中に、前記バラスト水を噴流と成す水噴射ノズル及び前記噴流が当たってキャビテーションを発生する衝撃板を有する噴流発生手段と、該噴流発生手段を経たバラスト水にオゾンを注入するオゾン注入手段と、前記オゾンとバラスト水を混合する静的混合手段と、該静的混合手段を経たバラスト水の中に残存している残存オゾンを分離又は吸着分離する手段とを設けたことを特徴としている。
【００１８】
請求項２に記載の発明に係るバラスト水処理装置は、前記残存オゾンを分離する手段が、バラスト水に旋回流を発生させるサイクロン式のオゾン分離槽である。
【００１９】
請求項３に記載の発明に係るバラスト水処理装置は、前記残存オゾンを吸着分離する手段が、活性炭素を内蔵したオゾン吸着分離槽である。
【００２０】
請求項４に記載の発明に係るバラスト水処理装置は、前記残存オゾンを分離する手段が、管内に充填した乱流発生体によってバラスト水に乱流を発生させるオゾン分解ゾーンである。
【００２１】
請求項５に記載の発明に係るバラスト水処理装置は、バラストタンクに注入するバラスト水に含まれている微生物を殺滅するバラスト水処理装置であって、バラスト水取水口からバラストタンクに至る注水管の途中に、前記バラスト水にオゾンを注入するオゾン注入手段と、前記オゾンを注入後のバラスト水を噴流と成す水噴射ノズル及び前記噴流が当たってキャビテーションを発生させる衝撃板を有する噴流発生手段と、該噴流発生手段を通過後のオゾンとバラスト水を混合させる静的混合手段と、該静的混合手段を経たバラスト水の中に残存している残存オゾンを分離又は吸着分離する手段とを設けたことを特徴としている。
【００２２】
請求項６に記載の発明に係るバラスト水処理装置は、前記残存オゾンを分離する手段が、バラスト水に旋回流を発生させるサイクロン式のオゾン分離槽である。
【００２３】
請求項７に記載の発明に係るバラスト水処理装置は、前記残存オゾンを吸着分離する手段が、活性炭素を内蔵したオゾン吸着分離槽である。
【００２４】
請求項８に記載の発明に係るバラスト水処理装置は、前記残存オゾンを分離する手段が、管内に充填した乱流発生体によってバラスト水に乱流を発生させるオゾン分解ゾーンである。
【発明の効果】
【００２５】
上記のように、請求項１に記載の発明は、バラストタンクに注入するバラスト水に含まれている微生物を殺滅するバラスト水処理装置であって、バラスト水取水口からバラストタンクに至る注水管の途中に、前記バラスト水を噴流と成す水噴射ノズル及び前記噴流が当たってキャビテーションを発生する衝撃板を有する噴流発生手段と、該噴流発生手段を経たバラスト水にオゾンを注入するオゾン注入手段と、前記オゾンとバラスト水を混合する静的混合手段と、該静的混合手段を経たバラスト水の中に残存している残存オゾンを分離又は吸着分離する手段とを設けたことに特徴がある。
【００２６】
前記水噴射ノズルによって激流を形成して急激な圧力変化を与えると、キャビテーションが発生してバラスト水の中のプランクトンなどの微生物を破壊して殺滅する。また、ポンプの駆動によってバラスト水が注水管内から水噴射ノズルに移送されると、衝撃板に衝突し、噴流による高い圧力と、負圧といった急激な圧力変化と、衝撃板への衝突による急激な衝撃板と摩擦力により、バラスト水に含まれるプランクトン等の微生物の気泡や細胞壁を破壊して殺滅する。
【００２７】
その後、噴流発生手段後方のオゾン注入手段からバラスト水にオゾンを注入する。オゾンが注入されたバラスト水は、オゾン注入手段の後流側にある静的ミキサーによって攪拌され、バラスト水とオゾンとが均一に攪拌混合される。静的ミキサーによってオゾンが均一に攪拌混合されたバラスト水は、オゾン分離槽内に導入され、旋回流となる。その間に、バラスト水に含まれているプランクトンやバクテリアなどの微生物の細胞膜がオゾンによって破壊され、死滅する。
【００２８】
残存オゾン分離手段であるオゾン分離槽に流入したバラスト水は、分離槽本体の内壁面に沿って旋回流を形成するため、分離槽本体内を通過するバラスト水の通過時間が長くなり、微生物を殺滅するオゾンの反応時間を稼ぐことができる。また、バラスト水中の未反応又は残存オゾンが分離し易くなる。また、オゾン分離槽内でバラスト水から分離した未反応又は残存オゾンは、排気管から系外に排出されるので、バラストタンク内にオゾンが流入することがない。
【００２９】
従って、ＩＭＯで合意された基準値以下、すなわち、バラスト水に含まれているプランクトンなどの微生物の個数を１０ヶ未満／ｍ3 に抑制し、バクテリアなどの細菌の個数を１０ヶ未満／ｃｃに抑制することが可能となる。
【００３０】
他方、残存オゾン分離手段がオゾン吸着分離槽の場合は、バラスト水中に残存している残存オゾンがオゾン吸着分離槽内の活性炭素によって吸着分離することができる。
【００３１】
また、残存オゾン分離手段が管内に充填した乱流発生体によってバラスト水に乱流を発生させるオゾン分解ゾーンの場合は、管内に充填した乱流発生体によってバラスト水に乱流を発生させることにより、残存オゾンの分離を促進させることができる。
【００３２】
請求項５に記載の発明に係るバラスト水処理装置は、バラストタンクに注入するバラスト水に含まれている微生物を殺滅するバラスト水処理装置であって、バラスト水取水口からバラストタンクに至る注水管の途中に、前記バラスト水にオゾンを注入するオゾン注入手段と、前記オゾンを注入後のバラスト水を噴流と成す水噴射ノズル及び前記噴流が当たってキャビテーションを発生させる衝撃板を有する噴流発生手段と、該噴流発生手段を通過後のオゾンとバラスト水を混合させる静的混合手段と、該静的混合手段を経たバラスト水の中に残存している残存オゾンを分離又は吸着分離する手段とを設けたので、請求項１に記載の発明と同様に、ＩＭＯで合意された基準値以下、すなわち、バラスト水に含まれているプランクトンなどの微生物の個数を１０ヶ未満／ｍ3 に抑制し、バクテリアなどの細菌の個数を１０ヶ未満／ｃｃに抑制することが可能となるが、オゾン注入手段の下流側に設けた噴流発生手段においてキャビテーションが発生する際に、オゾン注入手段から注入したオゾンの拡散及び混合が促進することから、プランクトンやバクテリアなどの微生物の殺滅が、より効果的に行われるという効果がある。
【００３３】
更に、残存オゾン分離手段がオゾン分離槽の場合は、バラスト水が分離槽本体の内壁面に沿って旋回流を形成するため、分離槽本体内を通過するバラスト水の通過時間が長くなり、微生物を殺滅するオゾンの反応時間を稼ぐことができる一方、バラスト水中の未反応又は残存オゾンが分離し易くなる。また、オゾン分離槽内でバラスト水から分離した未反応又は残存オゾンは、排気管から系外に排出されるので、バラストタンク内にオゾンが流入することがない。
【００３４】
他方、残存オゾン分離手段がオゾン吸着分離槽の場合は、バラスト水中に残存している残存オゾンがオゾン吸着分離槽内の活性炭素によって吸着分離することができる。
【００３５】
また、残存オゾン分離手段が管内に充填した乱流発生体によってバラスト水に乱流を発生させるオゾン分解ゾーンの場合は、管内に充填した乱流発生体によってバラスト水に乱流を発生させることにより、残存オゾンの分離を促進させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【００３７】
図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、バラ積船１は、船側に沿って複数のバラストタンク２を有すると共に、船体中央に、船首尾方向に並んだ複数の船艙３を有している。このバラ積船１は、機関室４の上方に船楼５を備えている。
【００３８】
このバラ積船１に搭載したバラスト水処理装置は、オゾン注入ノズル９が噴流発生装置８の前方にある場合と、噴流発生装置８の後方にある場合の二つのケースがあるが、オゾン注入ノズル９が噴流発生装置８の後方にあるケースから順に説明する。
【００３９】
（１）第１の実施形態
先ず、本発明に係る第１のバラスト水処理装置について説明する。
【００４０】
図２に示すように、バラ積船１は、バラストタンク２の内部２ａと機関室４を隔壁６によって隔離している。更に、バラストタンク２は、その内部２ａにパッケージケース７を設けている。そして、パッケージケース７の内部７ａに、噴流発生手段としての噴流発生装置８と、オゾン注入手段としてのオゾン注入ノズル９と、静的混合手段としての静的ミキサー１０と、オゾン分離槽１１とを収容している。
【００４１】
また、隔壁６とパッケージケース７との間には、マンホール１２を設け、機関室４とパッケージケース７の内部７ａとを自由に往来できるようにしている。
【００４２】
図２に示すように、船底１３には、バラストポンプ１４及び注水管１５を設置している。注水管１５は、一方の端が船底１３に設けたバラスト水取水口１６に接続し、他方の端がバラストタンク２内に達している。
【００４３】
そして、この注水管１５の途中には、バラストポンプ１４からバラストタンク２に向って、順に、噴流発生装置８と、オゾン注入ノズル９と、静的ミキサー１０と、オゾン分離槽１１を配置している。
【００４４】
次に、噴流発生装置８、オゾン注入ノズル９、ミキサー１０及びオゾン分離槽１１について、説明する。
【００４５】
（ａ）噴流発生装置
噴流発生装置８は、図９に示すように、水噴射ノズル１７と衝撃板１８によって構成されている。
【００４６】
水噴射ノズル１７の形状は、特に限定されないが、図示の例のように、絞り部１９と、拡開部２０を有する形態が好ましい。この絞り部１９によって注水管１５を流れる水は、一旦、絞られ、次いで、拡開部２０によって水流は、噴射するように流れる。すなわち、噴流が形成される。この形態では、絞り部１９が噴流の始点となる。
【００４７】
衝撃板２０は、支持基板２９に接設され、該支持基板２９に設けた支持部材３０にように挟持されている。該衝撃板２０は、例えば、方形状（例えば、正方形）に形成され、かつ、着脱可能に固定することが好ましい。なお、支持部材３０は、水の流れ方向の噴流の圧力があるので、必ずしも設ける必要がない。
【００４８】
衝撃板２０の大きさは、注水管１５の内径より小さく形成され、外周あるいは上下（又は左右）から水を通過可能となるように形成することが好ましい。支持基板２９には、衝撃板２０の外周又は上下（又は左右）から通過した水を、図面上、右側の注水管１５に流れるようにするための間隙３５が形成されている。３９はレジューサーである。
【００４９】
水噴射ノズル１７で形成される噴流の始点である絞り部と衝撃板１８の距離は、キャビテーションと衝撃による殺滅が効果的に発生するように適宜設定される。
【００５０】
上記の形態において、水噴射ノズルにより噴流を形成することにより、急激な圧力変化を与えると、キャビテーションを発生させることができるので、バラスト水中のプランクトンなどの微生物を破壊し、殺滅する。
【００５１】
また、バラスト水がポンプ１４の駆動によって注水管１５内から水噴射ノズル１７に、例えば、２０〜３０ｍ／ｓｅｃで移送されると、衝撃板１８にぶつかり、噴流による高い圧力と、負圧といった急激な圧力変化と、衝撃板１８への衝突による急激な衝撃板と摩擦力により、バラスト水に含まれるプランクトン等の微生物の気泡や細胞壁を破壊して殺滅する。
【００５２】
噴流発生装置８は、上記の態様に限定されず、ノズルを複数個対向させたり、角度を持たせたりして、キャビテーションの効果を増大させてもよい。また、衝撃板の表面形状を凹状又は凹凸状にすることにより、同様にキャビテーションの効果を増大させることが可能となり、キャビテーション効果の増大に伴って殺滅効果を高めることができる。
【００５３】
（ｂ）オゾン注入ノズル
オゾン注入ノズル９は、注水管１５内のバラスト水にオゾンｂを注入するためのものである。このオゾン注入ノズル９は、図２に示すように、注水管１５の側壁から注水管１５内に挿入したＬ型のノズルであり、その端面に設けた多数の微細な穴（図示せず）からオゾンを微細な気泡状に噴出するようになっている。
【００５４】
ここで、注水管１５内のバラスト水中のオゾン溶解濃度は、１〜２００ｐｐｍの高濃度の範囲が好ましい。
【００５５】
図中、２１は、オゾン発生装置であり、このオゾン発生装置２１で生成したオゾンｂを配管２２を経てオゾン注入ノズル９に供給するようになっている。
【００５６】
なお、オゾン発生原理は、次のようになっている。
３Ｏ2 →２Ｏ3 ＋０．８２ｋＷｈ／ｋｇ−Ｏ3
ここで、０．８２ｋＷｈ／ｋｇは、理論値である。
Ｏ2 →２Ｏ、Ｏ＋Ｏ2 →Ｏ3
【００５７】
（ｃ）静的ミキサー
静的ミキサーとして捻りを有する交差板又は交差体の構造を有するスタテックミキサーを採用する。ここでは、ＯＨＲラインミキサーを採用した場合の機能を示す。
【００５８】
この静的ミキサー１０は、図１０（ａ）に示すように、ガイドベーン室２３と、その後方のカレントカッター室２４により構成されている。そして、このガイドベーン室２３には、２枚のガイドベーン２５がＸ字状（側面視）に設置されている。各ガイドベーン２５，２５は、それぞれ、ほぼ楕円形をその長軸に沿って２分したような形状を有し、その円周部２５ａが円筒状のガイドベーン室２３の内壁面２３ａに固着されている。
【００５９】
また、カレントカッター室２４には、多数のカレントカッター群２６が前後方向に所定の間隔を持って配置されている。そして、各カレントカッター群２６には、それぞれ、管壁２７から管の中心に向けてきのこ形に形成した多数のカレントカッター（衝突体ともいう。）２８が放射状に設けられている。
【００６０】
図１０（ｂ）は、静的ミキサーの作用説明図であり、この静的ミキサー１０にプランクトンやバクテリアなどの微生物とオゾンを含んだバラスト水ｃとを矢印のように供給すると、バラスト水ｃがガイドベーン室２３内の２枚のガイドベーン２５によってらせん状のらせん流ｄに変換される。
【００６１】
このらせん流ｄがガイドベーン室２３からカレントカッター室２４に流入すると、バラスト水ｃとバラスト水ｃの中に混入しているオゾン及び微生物（図示せず）とが、きのこ型をした多数のカレントカッター２８と衝突して、より均一に混合する。このため、オゾンと微生物との接触する度合が飛躍的に向上し、オゾンによる微生物の殺滅の度合が増加する。
【００６２】
（ｄ）オゾン分離槽
オゾン分離槽１１は、図２に示すように、タンク状の本体３１と、その軸芯上に設けた内筒３２により構成されている。この本体３１の側部には、サイクロンのように、上流側の注水管１５が接線方向に接続し、本体３１内に流入した海水が本体３１の内壁面に沿って旋回流ｅを形成するようになっている。
【００６３】
このため、分離槽本体３１内を通過するバラスト水の通過時間が長くなり、微生物を殺滅するオゾンの反応時間を稼ぐことができる。また、バラスト水中の未反応のオゾンが分離し易くなる。
【００６４】
他方、この本体３１には、後流側の注水管１５が接続している。更に、この本体３１には、本体３１内でバラスト水から分離したオゾンを排出する排気管３３を設けている。更に、上記内筒３２には、紫外線ランプ３４を挿入して、バラスト水中の微生物を最終的に殺滅するようになっている。紫外線ランプ３４は、オゾンの分解を促進するとともに、その際生成する酸素ラジカルなどの効果で殺菌力を高めることができる。そして、紫外線ランプ３４によって最終的に処理されたバラスト水ｃは、後流側の注水管１５を経てバラストタンク２内に供給される。
【００６５】
次に、図２により第１のバラスト水処理装置の作用について説明する。
【００６６】
バラストポンプ１４を稼働してバラスト水ｃを汲み上げると、バラスト水ｃは、注水管１５を通ってバラストタンク２に注入される。このバラスト水ｃの中には、既に説明したように、プランクトンやバクテリアなどの微生物が含まれているので、これらの微生物を殺滅して、その数をＩＭＯで合意された基準値以下、すなわち、バラスト水に含まれているプランクトンなどの微生物の個数を１０ヶ未満／ｍ3 に抑制し、バクテリアなどの細菌の個数を１０ヶ未満／ｃｃに抑制する必要がある。
【００６７】
この第１番目のバラスト水処理装置は、既に説明したように、噴流発生装置８と、オゾン注入ノズル９と、静的ミキサー１０と、オゾン分離槽１１により構成されており、噴流発生装置８では、上記（ａ）項で説明したように、水噴射ノズル１７によって激流を形成して急激な圧力変化を与えると、キャビテーションが発生してバラスト水ｃの中のプランクトンなどの微生物が破壊し、殺滅される。
【００６８】
また、ポンプ１４の駆動によってバラスト水ｃが注水管１５内から水噴射ノズル１７に移送されると、衝撃板１８に衝突し、噴流による高い圧力と、負圧といった急激な圧力変化と、衝撃板１８への衝突による急激な衝撃板と摩擦力により、バラスト水ｃに含まれるプランクトン等の微生物の気泡や細胞壁が破壊され、殺滅される。
【００６９】
次に、噴流発生装置８の後方に位置しているオゾン注入ノズル９よりバラスト水にオゾンｂを注入する。オゾンｂが注入されたバラスト水ｃは、オゾン注入ノズル９の後流側に位置している静的ミキサー１０によって攪拌され、バラスト水ｃとオゾンｂとが均一に攪拌混合される。
【００７０】
静的ミキサー１０によって均一に攪拌混合されたバラスト水とオゾンの混合物は、オゾン分離槽１１内に導入され、旋回流ｅを形成する。その間に、バラスト水に含まれているプランクトンやバクテリアなどの微生物の細胞膜がオゾンによって破壊され、死滅する。また、未反応又は残存オゾンｂは、バラスト水ｃから分離して排気管３３から系外に排出される。
【００７１】
そして、プランクトンやバクテリアなどの微生物が殺滅され、オゾンｂが除去されたバラスト水ｃは、オゾン分離槽１１の本体３１に設けた内筒３２の下端部から上方に向って流れるが、オゾン分離槽１１の内筒３２を通過する間に紫外線ランプ３４によって更に滅菌される。紫外線ランプ３４によって滅菌されたバラスト水ｃは、後流側の注水管１５からバラストタンク２内に注入される。
（２）第２の実施形態
図３は、本発明に係る第２のバラスト水処理装置の構成図である。
【００７２】
この第２のバラスト水処理装置は、オゾン分離槽１１の後流側にある注入管１５にオゾン吸着分解槽３６を設けたものであり、その他の機器については、既に説明した第１のバラスト水処理装置と同じであるから、第１の実施形態の機器と同じ機器に同じ符号を付けて詳しい説明については省略する。
【００７３】
このオゾン吸着分解槽３６は、筒状の本体３７内に粒状活性炭やフェルト状活性炭などの活性炭３８を充填したものであり、本体３７内に充填した活性炭３８によってバラスト水の中に残存しているオゾンを積極的に分解して、オゾンの残留濃度を零にするようになっている。
【００７４】
（３）第３の実施形態
図４は、本発明に係る第３のバラスト水処理装置の構成図である。
【００７５】
この第３のバラスト水処理装置は、既に説明した噴流発生手段８と、オゾン注入ノズル９と、静的ミキサー１０とを、この順に配置し、更に、静的ミキサー１０の後方にオゾン吸着分離槽３６を設けたものである。
【００７６】
このオゾン吸着分離槽３６は、筒状の本体３７内に粒状活性炭やフェルト状活性炭などの活性炭３８を充填したものであり、本体３７内に充填した活性炭３８によってバラスト水の中に残存しているオゾンを積極的に分解してオゾンの残留濃度を零にするようになっている。
【００７７】
その他の機器については、既に説明した第１のバラスト水処理装置と同じであるから、第１の実施形態の機器と同じ機器に同じ符号を付けて詳しい説明については省略する。
【００７８】
（４）第４の実施形態
図５は、本発明に係る第４のバラスト水処理装置の構成図である。
【００７９】
この第４のバラスト水処理装置は、既に説明した噴流発生手段８と、オゾン注入ノズル９と、静的ミキサー１０とを、この順に配置し、更に、静的ミキサー１０の後方にオゾン分解ゾーン４０を設けたものである。
【００８０】
このオゾン分解ゾーン４０は、管体４１内にリング状や馬蹄形などの乱流発生体４２を充填したものであり、管体４１内に充填した乱流発生体４２によってバラスト水に乱流を発生させることにより、バラスト水の中に残存しているオゾンを積極的に分解してオゾンの残留濃度を零にするようになっている。
【００８１】
その他の機器については、既に説明した第１のバラスト水処理装置と同じであるから、第１の実施形態の機器と同じ機器に同じ符号を付けて詳しい説明については省略する。
【００８２】
次に、オゾン注入ノズル９が噴流発生装置８の前方にあるケースの場合について説明する。
（５）第５の実施形態
図６は、本発明に係る第５のバラスト水処理装置の構成図である。
【００８３】
この第５のバラスト水処理装置は、オゾン注入ノズル９を噴流発生装置８の上流側に設けたのものであり、その他の機器については、既に説明した第１のバラスト水処理装置と同じであるから、第１の実施形態の機器と同じ機器に同じ符号を付けて詳しい説明については省略する。
【００８４】
この実施形態の場合、オゾン注入ノズル９の下流側に設けた噴流発生手段８においてキャビテーションが発生する際に、オゾン注入ノズル９から注入したオゾンｂの拡散及び混合が促進することから、プランクトンやバクテリアなどの微生物の殺滅が、より効果的に行われるという効果がある。
【００８５】
なお、第２のバラスト水処理装置と同様に、オゾン分離槽１１の後流側にある注入管１５にオゾン吸着分解槽３６を設けることにより、オゾン吸着分解槽３６内に充填した活性炭３８によってバラスト水の中に残存しているオゾンを積極的に分解し、オゾンの残留濃度を零にすることができる。
（６）第６の実施形態
【００８６】
図７は、本発明に係る第６のバラスト水処理装置の構成図である。
【００８７】
この第６のバラスト水処理装置は、既に説明したオゾン注入ノズル９と、噴流発生手段８と、静的ミキサー１０とを、この順に配置し、更に、静的ミキサー１０の後方にオゾン吸着分離槽３６を設けたものである。
【００８８】
このオゾン吸着分離槽３６は、筒状の本体３７内に粒状活性炭やフェルト状活性炭などの活性炭３８を充填したものであり、本体３７内に充填した活性炭３８によってバラスト水の中に残存しているオゾンを積極的に分解してオゾンの残留濃度を零にするようになっている。
【００８９】
その他の機器については、既に説明した第１のバラスト水処理装置と同じであるから、第１の実施態様の機器と同じ機器に同じ符号を付けて詳しい説明については省略する。
【００９０】
（７）第７の実施形態
図８は、本発明に係る第７のバラスト水処理装置の構成図である。
【００９１】
この第７のバラスト水処理装置は、既に説明したオゾン注入ノズル９と、噴流発生手段８と、静的ミキサー１０とを、この順に配置し、更に、静的ミキサー１０の後方にオゾン分解ゾーン４０を設けたものである。
【００９２】
このオゾン分解ゾーン４０は、管体４１内にリング状や馬蹄形などの乱流発生体４２を充填したものであり、管体４１内に充填した乱流発生体４２によってバラスト水の中に残存しているオゾンを積極的に分解してオゾンの残留濃度を零にするようになっている。
【００９３】
その他の機器については、既に説明した第１のバラスト水処理装置と同じであるから、第１の実施態様の機器と同じ機器に同じ符号を付けて詳しい説明については省略する。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】（ａ）バラストタンクを有するバラ積み船の概略構成図、（ｂ）バラ積み船の横断面図である。
【図２】本発明に係る第１のバラスト水処理装置の構成図である。
【図３】本発明に係る第２のバラスト水処理装置の構成図である。
【図４】本発明に係る第３のバラスト水処理装置の構成図である。
【図５】本発明に係る第４のバラスト水処理装置の構成図である。
【図６】本発明に係る第５のバラスト水処理装置の構成図である。
【図７】本発明に係る第６のバラスト水処理装置の構成図である。
【図８】本発明に係る第７のバラスト水処理装置の構成図である。
【図９】噴流発生手段の断面図である。
【図１０】（ａ）ミキサーの断面図、（ｂ）ミキサーの作用説明図である。
【符号の説明】
【００９５】
ｃ バラスト水
２ バラストタンク
８ 噴流発生手段
９ オゾン注入手段
１０ 静的混合手段
１１，４０ オゾン分離手段
１５ 注水管
１６ バラスト水取水口
１７ 水噴射ノズル
１８ 衝撃板
３６ オゾン吸着分離手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バラストタンクにバラスト水を注入する際に、バラスト水の中に含まれているプランクトンやバクテリアなどの微生物を殺滅するバラスト水処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
船舶のバラストタンクに収容されているバラスト水を船外に排出することにより、バラスト水に含まれていたプランクトンやバクテリアなどの微生物が船外に流出して、この微生物による水質汚染などの影響が拡大するのを抑制するため、従来、微生物が比較的多い沿岸海域などで船舶のバラストタンクに注入したバラスト水を、一度、微生物が比較的少ない大洋上で交換すると言った対策が行われている。
【０００３】
これは、沿岸などでバラスト水を船外に排出するとき、大洋上で注入した微生物が比較的少ないバラスト水を排出することにより、微生物の影響が拡大するのを抑制しようとするものである。
【０００４】
ところが、このように、大洋上でバラスト水の入れ替えを行ったとしても、バラストタンク内の微生物を完全に排出することができず、バラストタンク内に微生物が残留してしまう。
【０００５】
このため、微生物が比較的少ない大洋水をバラストタンクに注入したとしても、バラストタンク内に微生物が残留した状態では、微生物の影響が拡大を抑制することは難しい。そこで、バラストタンク内に残留する微生物の殺滅を行うことが考えられている。
【０００６】
バラストタンク内に残留する微生物の殺滅を行う方法として、バラストタンク内のバラスト水を排出した後、バラスト水として汲み上げた海水をエンジンの冷却水を利用して加熱し、この加熱された海水をバラストタンク内に注入してバラストタンクの底部に張ったり、バラストタンクの側壁に向けて噴射することで、バラストタンク内の底部に沈殿した微生物や、壁面に付着した微生物などを熱により殺滅することが提案されている。（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平８−９１２８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の方法は、廃熱源の廃熱を利用して微生物を殺滅することができるため、微生物を殺滅するために消費するエネルギーを抑制することができるという優れた効果がある。
【０００８】
しかしながら、バラストタンク内に残留する微生物の殺滅後に大洋水をバラスト水として導入したとき、微生物が比較的少ない大洋水であっても微生物が含まれていれば、バラスト水の排出により、バラスト水を排出した海域に微生物を放出してしまうことになり、微生物の影響の拡大を抑制できない場合がある。
【０００９】
従って、特許文献１のような方法では、バラスト水の排出後にバラストタンク内に残留する微生物の殺滅を行うことはできるが、バラスト水自体に含まれている微生物の殺滅を行うことができないため、微生物の影響の拡大を抑制できない場合が生ずる。
【００１０】
このように、特許文献１のような方法を用いても、水質汚染が拡大してしまう場合があるため、バラストタンク内に収容されたバラスト水の中に含まれる微生物を殺滅できるバラスト水処理装置が必要とされる。
【００１１】
特に、ＩＭＯ（国際海事機関）で締結された合意文書によれば、２００９年迄に、バラスト水に含まれている動物プランクトンや植物プランクトンなどの微生物の個数を１０ヶ未満／ｍ3 に抑制し、バクテリアなどの細菌の個数を１０ヶ未満／ｃｃに抑制する必要がある。
【００１２】
他方、例えば、３０万トンの船舶の場合、約１０万トンのバラスト水が必要とされるが、１０万トンの海水を２４時間以内にバラストタンクに注入しようとすると、約３０００トン／分の能力を持つ大型ポンプが２台必要となる。
【００１３】
従って、バラスト水処理装置としても、約３０００トン／分の割合で汲み上げられる海水中に含まれるプランクトンやバクテリアなどの微生物を殺滅することができる高性能のバラスト水処理装置が２台必要となる。
【００１４】
本発明者は、このような問題を解消すべく、鋭意検討して、本発明に到達したものであり、その第１の目的とするところは、ＩＭＯで締結された基準値をクリアできるバラスト水処理装置を提供することにある。
【００１５】
また、本発明の第２の目的とするところは、バラストタンクにバラスト水を注入するポンプの揚水能力と同等の微生物殺滅能力を有する高性能のバラスト水処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の課題を解決するため、本発明は、次のように構成されている。
【００１７】
請求項１に記載の発明に係るバラスト水処理装置は、バラストタンクに注入するバラスト水に含まれている微生物を殺滅するバラスト水処理装置であって、バラスト水取水口からバラストタンクに至る注水管の途中に、前記バラスト水を噴流と成す水噴射ノズル及び前記噴流が当たってキャビテーションを発生する衝撃板を有する噴流発生手段と、該噴流発生手段を経たバラスト水にオゾンを注入するオゾン注入手段と、前記オゾンとバラスト水を混合する静的混合手段と、該静的混合手段を経たバラスト水の中に残存している残存オゾンを分離又は吸着分離する手段とを設けたことを特徴としている。
【００１８】
請求項２に記載の発明に係るバラスト水処理装置は、前記残存オゾンを分離する手段が、バラスト水に旋回流を発生させるサイクロン式のオゾン分離槽である。
【００１９】
請求項３に記載の発明に係るバラスト水処理装置は、前記残存オゾンを吸着分離する手段が、活性炭素を内蔵したオゾン吸着分離槽である。
【００２０】
請求項４に記載の発明に係るバラスト水処理装置は、前記残存オゾンを分離する手段が、管内に充填した乱流発生体によってバラスト水に乱流を発生させるオゾン分解ゾーンである。
【００２１】
請求項５に記載の発明に係るバラスト水処理装置は、バラストタンクに注入するバラスト水に含まれている微生物を殺滅するバラスト水処理装置であって、バラスト水取水口からバラストタンクに至る注水管の途中に、前記バラスト水にオゾンを注入するオゾン注入手段と、前記オゾンを注入後のバラスト水を噴流と成す水噴射ノズル及び前記噴流が当たってキャビテーションを発生させる衝撃板を有する噴流発生手段と、該噴流発生手段を通過後のオゾンとバラスト水を混合させる静的混合手段と、該静的混合手段を経たバラスト水の中に残存している残存オゾンを分離又は吸着分離する手段とを設けたことを特徴としている。
【００２２】
請求項６に記載の発明に係るバラスト水処理装置は、前記残存オゾンを分離する手段が、バラスト水に旋回流を発生させるサイクロン式のオゾン分離槽である。
【００２３】
請求項７に記載の発明に係るバラスト水処理装置は、前記残存オゾンを吸着分離する手段が、活性炭素を内蔵したオゾン吸着分離槽である。
【００２４】
請求項８に記載の発明に係るバラスト水処理装置は、前記残存オゾンを分離する手段が、管内に充填した乱流発生体によってバラスト水に乱流を発生させるオゾン分解ゾーンである。
【発明の効果】
【００２５】
上記のように、請求項１に記載の発明は、バラストタンクに注入するバラスト水に含まれている微生物を殺滅するバラスト水処理装置であって、バラスト水取水口からバラストタンクに至る注水管の途中に、前記バラスト水を噴流と成す水噴射ノズル及び前記噴流が当たってキャビテーションを発生する衝撃板を有する噴流発生手段と、該噴流発生手段を経たバラスト水にオゾンを注入するオゾン注入手段と、前記オゾンとバラスト水を混合する静的混合手段と、該静的混合手段を経たバラスト水の中に残存している残存オゾンを分離又は吸着分離する手段とを設けたことに特徴がある。
【００２６】
前記水噴射ノズルによって激流を形成して急激な圧力変化を与えると、キャビテーションが発生してバラスト水の中のプランクトンなどの微生物を破壊して殺滅する。また、ポンプの駆動によってバラスト水が注水管内から水噴射ノズルに移送されると、衝撃板に衝突し、噴流による高い圧力と、負圧といった急激な圧力変化と、衝撃板への衝突による急激な衝撃板と摩擦力により、バラスト水に含まれるプランクトン等の微生物の気泡や細胞壁を破壊して殺滅する。
【００２７】
その後、噴流発生手段後方のオゾン注入手段からバラスト水にオゾンを注入する。オゾンが注入されたバラスト水は、オゾン注入手段の後流側にある静的ミキサーによって攪拌され、バラスト水とオゾンとが均一に攪拌混合される。静的ミキサーによってオゾンが均一に攪拌混合されたバラスト水は、オゾン分離槽内に導入され、旋回流となる。その間に、バラスト水に含まれているプランクトンやバクテリアなどの微生物の細胞膜がオゾンによって破壊され、死滅する。
【００２８】
残存オゾン分離手段であるオゾン分離槽に流入したバラスト水は、分離槽本体の内壁面に沿って旋回流を形成するため、分離槽本体内を通過するバラスト水の通過時間が長くなり、微生物を殺滅するオゾンの反応時間を稼ぐことができる。また、バラスト水中の未反応又は残存オゾンが分離し易くなる。また、オゾン分離槽内でバラスト水から分離した未反応又は残存オゾンは、排気管から系外に排出されるので、バラストタンク内にオゾンが流入することがない。
【００２９】
従って、ＩＭＯで合意された基準値以下、すなわち、バラスト水に含まれているプランクトンなどの微生物の個数を１０ヶ未満／ｍ3 に抑制し、バクテリアなどの細菌の個数を１０ヶ未満／ｃｃに抑制することが可能となる。
【００３０】
他方、残存オゾン分離手段がオゾン吸着分離槽の場合は、バラスト水中に残存している残存オゾンがオゾン吸着分離槽内の活性炭素によって吸着分離することができる。
【００３１】
また、残存オゾン分離手段が管内に充填した乱流発生体によってバラスト水に乱流を発生させるオゾン分解ゾーンの場合は、管内に充填した乱流発生体によってバラスト水に乱流を発生させることにより、残存オゾンの分離を促進させることができる。
【００３２】
請求項５に記載の発明に係るバラスト水処理装置は、バラストタンクに注入するバラスト水に含まれている微生物を殺滅するバラスト水処理装置であって、バラスト水取水口からバラストタンクに至る注水管の途中に、前記バラスト水にオゾンを注入するオゾン注入手段と、前記オゾンを注入後のバラスト水を噴流と成す水噴射ノズル及び前記噴流が当たってキャビテーションを発生させる衝撃板を有する噴流発生手段と、該噴流発生手段を通過後のオゾンとバラスト水を混合させる静的混合手段と、該静的混合手段を経たバラスト水の中に残存している残存オゾンを分離又は吸着分離する手段とを設けたので、請求項１に記載の発明と同様に、ＩＭＯで合意された基準値以下、すなわち、バラスト水に含まれているプランクトンなどの微生物の個数を１０ヶ未満／ｍ3 に抑制し、バクテリアなどの細菌の個数を１０ヶ未満／ｃｃに抑制することが可能となるが、オゾン注入手段の下流側に設けた噴流発生手段においてキャビテーションが発生する際に、オゾン注入手段から注入したオゾンの拡散及び混合が促進することから、プランクトンやバクテリアなどの微生物の殺滅が、より効果的に行われるという効果がある。
【００３３】
更に、残存オゾン分離手段がオゾン分離槽の場合は、バラスト水が分離槽本体の内壁面に沿って旋回流を形成するため、分離槽本体内を通過するバラスト水の通過時間が長くなり、微生物を殺滅するオゾンの反応時間を稼ぐことができる一方、バラスト水中の未反応又は残存オゾンが分離し易くなる。また、オゾン分離槽内でバラスト水から分離した未反応又は残存オゾンは、排気管から系外に排出されるので、バラストタンク内にオゾンが流入することがない。
【００３４】
他方、残存オゾン分離手段がオゾン吸着分離槽の場合は、バラスト水中に残存している残存オゾンがオゾン吸着分離槽内の活性炭素によって吸着分離することができる。
【００３５】
また、残存オゾン分離手段が管内に充填した乱流発生体によってバラスト水に乱流を発生させるオゾン分解ゾーンの場合は、管内に充填した乱流発生体によってバラスト水に乱流を発生させることにより、残存オゾンの分離を促進させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【００３７】
図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、バラ積船１は、船側に沿って複数のバラストタンク２を有すると共に、船体中央に、船首尾方向に並んだ複数の船艙３を有している。このバラ積船１は、機関室４の上方に船楼５を備えている。
【００３８】
このバラ積船１に搭載したバラスト水処理装置は、オゾン注入ノズル９が噴流発生装置８の前方にある場合と、噴流発生装置８の後方にある場合の二つのケースがあるが、オゾン注入ノズル９が噴流発生装置８の後方にあるケースから順に説明する。
【００３９】
（１）第１の実施形態
先ず、本発明に係る第１のバラスト水処理装置について説明する。
【００４０】
図２に示すように、バラ積船１は、バラストタンク２の内部２ａと機関室４を隔壁６によって隔離している。更に、バラストタンク２は、その内部２ａにパッケージケース７を設けている。そして、パッケージケース７の内部７ａに、噴流発生手段としての噴流発生装置８と、オゾン注入手段としてのオゾン注入ノズル９と、静的混合手段としての静的ミキサー１０と、オゾン分離槽１１とを収容している。
【００４１】
また、隔壁６とパッケージケース７との間には、マンホール１２を設け、機関室４とパッケージケース７の内部７ａとを自由に往来できるようにしている。
【００４２】
図２に示すように、船底１３には、バラストポンプ１４及び注水管１５を設置している。注水管１５は、一方の端が船底１３に設けたバラスト水取水口１６に接続し、他方の端がバラストタンク２内に達している。
【００４３】
そして、この注水管１５の途中には、バラストポンプ１４からバラストタンク２に向って、順に、噴流発生装置８と、オゾン注入ノズル９と、静的ミキサー１０と、オゾン分離槽１１を配置している。
【００４４】
次に、噴流発生装置８、オゾン注入ノズル９、ミキサー１０及びオゾン分離槽１１について、説明する。
【００４５】
（ａ）噴流発生装置
噴流発生装置８は、図９に示すように、水噴射ノズル１７と衝撃板１８によって構成されている。
【００４６】
水噴射ノズル１７の形状は、特に限定されないが、図示の例のように、絞り部１９と、拡開部２０を有する形態が好ましい。この絞り部１９によって注水管１５を流れる水は、一旦、絞られ、次いで、拡開部２０によって水流は、噴射するように流れる。すなわち、噴流が形成される。この形態では、絞り部１９が噴流の始点となる。
【００４７】
衝撃板２０は、支持基板２９に接設され、該支持基板２９に設けた支持部材３０にように挟持されている。該衝撃板２０は、例えば、方形状（例えば、正方形）に形成され、かつ、着脱可能に固定することが好ましい。なお、支持部材３０は、水の流れ方向の噴流の圧力があるので、必ずしも設ける必要がない。
【００４８】
衝撃板２０の大きさは、注水管１５の内径より小さく形成され、外周あるいは上下（又は左右）から水を通過可能となるように形成することが好ましい。支持基板２９には、衝撃板２０の外周又は上下（又は左右）から通過した水を、図面上、右側の注水管１５に流れるようにするための間隙３５が形成されている。３９はレジューサーである。
【００４９】
水噴射ノズル１７で形成される噴流の始点である絞り部と衝撃板１８の距離は、キャビテーションと衝撃による殺滅が効果的に発生するように適宜設定される。
【００５０】
上記の形態において、水噴射ノズルにより噴流を形成することにより、急激な圧力変化を与えると、キャビテーションを発生させることができるので、バラスト水中のプランクトンなどの微生物を破壊し、殺滅する。
【００５１】
また、バラスト水がポンプ１４の駆動によって注水管１５内から水噴射ノズル１７に、例えば、２０〜３０ｍ／ｓｅｃで移送されると、衝撃板１８にぶつかり、噴流による高い圧力と、負圧といった急激な圧力変化と、衝撃板１８への衝突による急激な衝撃板と摩擦力により、バラスト水に含まれるプランクトン等の微生物の気泡や細胞壁を破壊して殺滅する。
【００５２】
噴流発生装置８は、上記の態様に限定されず、ノズルを複数個対向させたり、角度を持たせたりして、キャビテーションの効果を増大させてもよい。また、衝撃板の表面形状を凹状又は凹凸状にすることにより、同様にキャビテーションの効果を増大させることが可能となり、キャビテーション効果の増大に伴って殺滅効果を高めることができる。
【００５３】
（ｂ）オゾン注入ノズル
オゾン注入ノズル９は、注水管１５内のバラスト水にオゾンｂを注入するためのものである。このオゾン注入ノズル９は、図２に示すように、注水管１５の側壁から注水管１５内に挿入したＬ型のノズルであり、その端面に設けた多数の微細な穴（図示せず）からオゾンを微細な気泡状に噴出するようになっている。
【００５４】
ここで、注水管１５内のバラスト水中のオゾン溶解濃度は、１〜２００ｐｐｍの高濃度の範囲が好ましい。
【００５５】
図中、２１は、オゾン発生装置であり、このオゾン発生装置２１で生成したオゾンｂを配管２２を経てオゾン注入ノズル９に供給するようになっている。
【００５６】
なお、オゾン発生原理は、次のようになっている。
３Ｏ2 →２Ｏ3 ＋０．８２ｋＷｈ／ｋｇ−Ｏ3
ここで、０．８２ｋＷｈ／ｋｇは、理論値である。
Ｏ2 →２Ｏ、Ｏ＋Ｏ2 →Ｏ3
【００５７】
（ｃ）静的ミキサー
静的ミキサーとして捻りを有する交差板又は交差体の構造を有するスタテックミキサーを採用する。ここでは、ＯＨＲラインミキサーを採用した場合の機能を示す。
【００５８】
この静的ミキサー１０は、図１０（ａ）に示すように、ガイドベーン室２３と、その後方のカレントカッター室２４により構成されている。そして、このガイドベーン室２３には、２枚のガイドベーン２５がＸ字状（側面視）に設置されている。各ガイドベーン２５，２５は、それぞれ、ほぼ楕円形をその長軸に沿って２分したような形状を有し、その円周部２５ａが円筒状のガイドベーン室２３の内壁面２３ａに固着されている。
【００５９】
また、カレントカッター室２４には、多数のカレントカッター群２６が前後方向に所定の間隔を持って配置されている。そして、各カレントカッター群２６には、それぞれ、管壁２７から管の中心に向けてきのこ形に形成した多数のカレントカッター（衝突体ともいう。）２８が放射状に設けられている。
【００６０】
図１０（ｂ）は、静的ミキサーの作用説明図であり、この静的ミキサー１０にプランクトンやバクテリアなどの微生物とオゾンを含んだバラスト水ｃとを矢印のように供給すると、バラスト水ｃがガイドベーン室２３内の２枚のガイドベーン２５によってらせん状のらせん流ｄに変換される。
【００６１】
このらせん流ｄがガイドベーン室２３からカレントカッター室２４に流入すると、バラスト水ｃとバラスト水ｃの中に混入しているオゾン及び微生物（図示せず）とが、きのこ型をした多数のカレントカッター２８と衝突して、より均一に混合する。このため、オゾンと微生物との接触する度合が飛躍的に向上し、オゾンによる微生物の殺滅の度合が増加する。
【００６２】
（ｄ）オゾン分離槽
オゾン分離槽１１は、図２に示すように、タンク状の本体３１と、その軸芯上に設けた内筒３２により構成されている。この本体３１の側部には、サイクロンのように、上流側の注水管１５が接線方向に接続し、本体３１内に流入した海水が本体３１の内壁面に沿って旋回流ｅを形成するようになっている。
【００６３】
このため、分離槽本体３１内を通過するバラスト水の通過時間が長くなり、微生物を殺滅するオゾンの反応時間を稼ぐことができる。また、バラスト水中の未反応のオゾンが分離し易くなる。
【００６４】
他方、この本体３１には、後流側の注水管１５が接続している。更に、この本体３１には、本体３１内でバラスト水から分離したオゾンを排出する排気管３３を設けている。更に、上記内筒３２には、紫外線ランプ３４を挿入して、バラスト水中の微生物を最終的に殺滅するようになっている。紫外線ランプ３４は、オゾンの分解を促進するとともに、その際生成する酸素ラジカルなどの効果で殺菌力を高めることができる。そして、紫外線ランプ３４によって最終的に処理されたバラスト水ｃは、後流側の注水管１５を経てバラストタンク２内に供給される。
【００６５】
次に、図２により第１のバラスト水処理装置の作用について説明する。
【００６６】
バラストポンプ１４を稼働してバラスト水ｃを汲み上げると、バラスト水ｃは、注水管１５を通ってバラストタンク２に注入される。このバラスト水ｃの中には、既に説明したように、プランクトンやバクテリアなどの微生物が含まれているので、これらの微生物を殺滅して、その数をＩＭＯで合意された基準値以下、すなわち、バラスト水に含まれているプランクトンなどの微生物の個数を１０ヶ未満／ｍ3 に抑制し、バクテリアなどの細菌の個数を１０ヶ未満／ｃｃに抑制する必要がある。
【００６７】
この第１番目のバラスト水処理装置は、既に説明したように、噴流発生装置８と、オゾン注入ノズル９と、静的ミキサー１０と、オゾン分離槽１１により構成されており、噴流発生装置８では、上記（ａ）項で説明したように、水噴射ノズル１７によって激流を形成して急激な圧力変化を与えると、キャビテーションが発生してバラスト水ｃの中のプランクトンなどの微生物が破壊し、殺滅される。
【００６８】
また、ポンプ１４の駆動によってバラスト水ｃが注水管１５内から水噴射ノズル１７に移送されると、衝撃板１８に衝突し、噴流による高い圧力と、負圧といった急激な圧力変化と、衝撃板１８への衝突による急激な衝撃板と摩擦力により、バラスト水ｃに含まれるプランクトン等の微生物の気泡や細胞壁が破壊され、殺滅される。
【００６９】
次に、噴流発生装置８の後方に位置しているオゾン注入ノズル９よりバラスト水にオゾンｂを注入する。オゾンｂが注入されたバラスト水ｃは、オゾン注入ノズル９の後流側に位置している静的ミキサー１０によって攪拌され、バラスト水ｃとオゾンｂとが均一に攪拌混合される。
【００７０】
静的ミキサー１０によって均一に攪拌混合されたバラスト水とオゾンの混合物は、オゾン分離槽１１内に導入され、旋回流ｅを形成する。その間に、バラスト水に含まれているプランクトンやバクテリアなどの微生物の細胞膜がオゾンによって破壊され、死滅する。また、未反応又は残存オゾンｂは、バラスト水ｃから分離して排気管３３から系外に排出される。
【００７１】
そして、プランクトンやバクテリアなどの微生物が殺滅され、オゾンｂが除去されたバラスト水ｃは、オゾン分離槽１１の本体３１に設けた内筒３２の下端部から上方に向って流れるが、オゾン分離槽１１の内筒３２を通過する間に紫外線ランプ３４によって更に滅菌される。紫外線ランプ３４によって滅菌されたバラスト水ｃは、後流側の注水管１５からバラストタンク２内に注入される。
（２）第２の実施形態
図３は、本発明に係る第２のバラスト水処理装置の構成図である。
【００７２】
この第２のバラスト水処理装置は、オゾン分離槽１１の後流側にある注入管１５にオゾン吸着分解槽３６を設けたものであり、その他の機器については、既に説明した第１のバラスト水処理装置と同じであるから、第１の実施形態の機器と同じ機器に同じ符号を付けて詳しい説明については省略する。
【００７３】
このオゾン吸着分解槽３６は、筒状の本体３７内に粒状活性炭やフェルト状活性炭などの活性炭３８を充填したものであり、本体３７内に充填した活性炭３８によってバラスト水の中に残存しているオゾンを積極的に分解して、オゾンの残留濃度を零にするようになっている。
【００７４】
（３）第３の実施形態
図４は、本発明に係る第３のバラスト水処理装置の構成図である。
【００７５】
この第３のバラスト水処理装置は、既に説明した噴流発生手段８と、オゾン注入ノズル９と、静的ミキサー１０とを、この順に配置し、更に、静的ミキサー１０の後方にオゾン吸着分離槽３６を設けたものである。
【００７６】
このオゾン吸着分離槽３６は、筒状の本体３７内に粒状活性炭やフェルト状活性炭などの活性炭３８を充填したものであり、本体３７内に充填した活性炭３８によってバラスト水の中に残存しているオゾンを積極的に分解してオゾンの残留濃度を零にするようになっている。
【００７７】
その他の機器については、既に説明した第１のバラスト水処理装置と同じであるから、第１の実施形態の機器と同じ機器に同じ符号を付けて詳しい説明については省略する。
【００７８】
（４）第４の実施形態
図５は、本発明に係る第４のバラスト水処理装置の構成図である。
【００７９】
この第４のバラスト水処理装置は、既に説明した噴流発生手段８と、オゾン注入ノズル９と、静的ミキサー１０とを、この順に配置し、更に、静的ミキサー１０の後方にオゾン分解ゾーン４０を設けたものである。
【００８０】
このオゾン分解ゾーン４０は、管体４１内にリング状や馬蹄形などの乱流発生体４２を充填したものであり、管体４１内に充填した乱流発生体４２によってバラスト水に乱流を発生させることにより、バラスト水の中に残存しているオゾンを積極的に分解してオゾンの残留濃度を零にするようになっている。
【００８１】
その他の機器については、既に説明した第１のバラスト水処理装置と同じであるから、第１の実施形態の機器と同じ機器に同じ符号を付けて詳しい説明については省略する。
【００８２】
次に、オゾン注入ノズル９が噴流発生装置８の前方にあるケースの場合について説明する。
（５）第５の実施形態
図６は、本発明に係る第５のバラスト水処理装置の構成図である。
【００８３】
この第５のバラスト水処理装置は、オゾン注入ノズル９を噴流発生装置８の上流側に設けたのものであり、その他の機器については、既に説明した第１のバラスト水処理装置と同じであるから、第１の実施形態の機器と同じ機器に同じ符号を付けて詳しい説明については省略する。
【００８４】
この実施形態の場合、オゾン注入ノズル９の下流側に設けた噴流発生手段８においてキャビテーションが発生する際に、オゾン注入ノズル９から注入したオゾンｂの拡散及び混合が促進することから、プランクトンやバクテリアなどの微生物の殺滅が、より効果的に行われるという効果がある。
【００８５】
なお、第２のバラスト水処理装置と同様に、オゾン分離槽１１の後流側にある注入管１５にオゾン吸着分解槽３６を設けることにより、オゾン吸着分解槽３６内に充填した活性炭３８によってバラスト水の中に残存しているオゾンを積極的に分解し、オゾンの残留濃度を零にすることができる。
（６）第６の実施形態
【００８６】
図７は、本発明に係る第６のバラスト水処理装置の構成図である。
【００８７】
この第６のバラスト水処理装置は、既に説明したオゾン注入ノズル９と、噴流発生手段８と、静的ミキサー１０とを、この順に配置し、更に、静的ミキサー１０の後方にオゾン吸着分離槽３６を設けたものである。
【００８８】
このオゾン吸着分離槽３６は、筒状の本体３７内に粒状活性炭やフェルト状活性炭などの活性炭３８を充填したものであり、本体３７内に充填した活性炭３８によってバラスト水の中に残存しているオゾンを積極的に分解してオゾンの残留濃度を零にするようになっている。
【００８９】
その他の機器については、既に説明した第１のバラスト水処理装置と同じであるから、第１の実施態様の機器と同じ機器に同じ符号を付けて詳しい説明については省略する。
【００９０】
（７）第７の実施形態
図８は、本発明に係る第７のバラスト水処理装置の構成図である。
【００９１】
この第７のバラスト水処理装置は、既に説明したオゾン注入ノズル９と、噴流発生手段８と、静的ミキサー１０とを、この順に配置し、更に、静的ミキサー１０の後方にオゾン分解ゾーン４０を設けたものである。
【００９２】
このオゾン分解ゾーン４０は、管体４１内にリング状や馬蹄形などの乱流発生体４２を充填したものであり、管体４１内に充填した乱流発生体４２によってバラスト水の中に残存しているオゾンを積極的に分解してオゾンの残留濃度を零にするようになっている。
【００９３】
その他の機器については、既に説明した第１のバラスト水処理装置と同じであるから、第１の実施態様の機器と同じ機器に同じ符号を付けて詳しい説明については省略する。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】（ａ）バラストタンクを有するバラ積み船の概略構成図、（ｂ）バラ積み船の横断面図である。
【図２】本発明に係る第１のバラスト水処理装置の構成図である。
【図３】本発明に係る第２のバラスト水処理装置の構成図である。
【図４】本発明に係る第３のバラスト水処理装置の構成図である。
【図５】本発明に係る第４のバラスト水処理装置の構成図である。
【図６】本発明に係る第５のバラスト水処理装置の構成図である。
【図７】本発明に係る第６のバラスト水処理装置の構成図である。
【図８】本発明に係る第７のバラスト水処理装置の構成図である。
【図９】噴流発生手段の断面図である。
【図１０】（ａ）ミキサーの断面図、（ｂ）ミキサーの作用説明図である。
【符号の説明】
【００９５】
ｃ バラスト水
２ バラストタンク
８ 噴流発生手段
９ オゾン注入手段
１０ 静的混合手段
１１，４０ オゾン分離手段
１５ 注水管
１６ バラスト水取水口
１７ 水噴射ノズル
１８ 衝撃板
３６ オゾン吸着分離手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バラストタンクに注入するバラスト水に含まれている微生物を殺滅するバラスト水処理装置であって、バラスト水取水口からバラストタンクに至る注水管の途中に、前記バラスト水を噴流と成す水噴射ノズル及び前記噴流が当たってキャビテーションを発生する衝撃板を有する噴流発生手段と、該噴流発生手段を経たバラスト水にオゾンを注入するオゾン注入手段と、前記オゾンとバラスト水を混合する静的混合手段と、該静的混合手段を経たバラスト水の中に残存している残存オゾンを分離又は吸着分離する手段とを設けたことを特徴とするバラスト水処理装置。
【請求項２】
前記残存オゾンを分離する手段が、バラスト水に旋回流を発生させるサイクロン式のオゾン分離槽である請求項１記載のバラスト水処理装置。
【請求項３】
前記残存オゾンを吸着分離する手段が、活性炭素を内蔵したオゾン吸着分離槽である請求項１記載のバラスト水処理装置。
【請求項４】
前記残存オゾンを分離する手段が、管内に充填した乱流発生体によってバラスト水に乱流を発生させるオゾン分解ゾーンである請求項１記載のバラスト水処理装置。
【請求項５】
バラストタンクに注入するバラスト水に含まれている微生物を殺滅するバラスト水処理装置であって、バラスト水取水口からバラストタンクに至る注水管の途中に、前記バラスト水にオゾンを注入するオゾン注入手段と、前記オゾンを注入後のバラスト水を噴流と成す水噴射ノズル及び前記噴流が当たってキャビテーションを発生させる衝撃板を有する噴流発生手段と、該噴流発生手段を通過後のオゾンとバラスト水を混合させる静的混合手段と、該静的混合手段を経たバラスト水の中に残存している残存オゾンを分離又は吸着分離する手段とを設けたことを特徴とするバラスト水処理装置。
【請求項６】
前記残存オゾンを分離する手段が、バラスト水に旋回流を発生させるサイクロン式のオゾン分離槽である請求項１記載のバラスト水処理装置。
【請求項７】
前記残存オゾンを吸着分離する手段が、活性炭素を内蔵したオゾン吸着分離槽である請求項１記載のバラスト水処理装置。
【請求項８】
前記残存オゾンを分離する手段が、管内に充填した乱流発生体によってバラスト水に乱流を発生させるオゾン分解ゾーンである請求項１記載のバラスト水処理装置。
【請求項１】
バラストタンクに注入するバラスト水に含まれている微生物を殺滅するバラスト水処理装置であって、バラスト水取水口からバラストタンクに至る注水管の途中に、前記バラスト水を噴流と成す水噴射ノズル及び前記噴流が当たってキャビテーションを発生する衝撃板を有する噴流発生手段と、該噴流発生手段を経たバラスト水にオゾンを注入するオゾン注入手段と、前記オゾンとバラスト水を混合する静的混合手段と、該静的混合手段を経たバラスト水の中に残存している残存オゾンを分離又は吸着分離する手段とを設けたことを特徴とするバラスト水処理装置。
【請求項２】
前記残存オゾンを分離する手段が、バラスト水に旋回流を発生させるサイクロン式のオゾン分離槽である請求項１記載のバラスト水処理装置。
【請求項３】
前記残存オゾンを吸着分離する手段が、活性炭素を内蔵したオゾン吸着分離槽である請求項１記載のバラスト水処理装置。
【請求項４】
前記残存オゾンを分離する手段が、管内に充填した乱流発生体によってバラスト水に乱流を発生させるオゾン分解ゾーンである請求項１記載のバラスト水処理装置。
【請求項５】
バラストタンクに注入するバラスト水に含まれている微生物を殺滅するバラスト水処理装置であって、バラスト水取水口からバラストタンクに至る注水管の途中に、前記バラスト水にオゾンを注入するオゾン注入手段と、前記オゾンを注入後のバラスト水を噴流と成す水噴射ノズル及び前記噴流が当たってキャビテーションを発生させる衝撃板を有する噴流発生手段と、該噴流発生手段を通過後のオゾンとバラスト水を混合させる静的混合手段と、該静的混合手段を経たバラスト水の中に残存している残存オゾンを分離又は吸着分離する手段とを設けたことを特徴とするバラスト水処理装置。
【請求項６】
前記残存オゾンを分離する手段が、バラスト水に旋回流を発生させるサイクロン式のオゾン分離槽である請求項１記載のバラスト水処理装置。
【請求項７】
前記残存オゾンを吸着分離する手段が、活性炭素を内蔵したオゾン吸着分離槽である請求項１記載のバラスト水処理装置。
【請求項８】
前記残存オゾンを分離する手段が、管内に充填した乱流発生体によってバラスト水に乱流を発生させるオゾン分解ゾーンである請求項１記載のバラスト水処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００６−２７２１４７（Ｐ２００６−２７２１４７Ａ）
【公開日】平成１８年１０月１２日（２００６．１０．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−９４６０９（Ｐ２００５−９４６０９）
【出願日】平成１７年３月２９日（２００５．３．２９）
【出願人】（０００００５９０２）三井造船株式会社 (1,723)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月１２日（２００６．１０．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月２９日（２００５．３．２９）
【出願人】（０００００５９０２）三井造船株式会社 (1,723)
【Ｆターム（参考）】
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