バラスト水処理装置
【課題】バラスト水中のプランクトンと細菌類を確実に殺滅し、かつバラスト水の排出に際して残留塩素の排出を防止でき、さらに溶存酸素量が低下した海水を排水して周辺環境への悪影響を及ぼすことを防止する技術を提供する。
【解決手段】船舶にバラスト水として取水される海水及び／またはバラストタンク８から排水される海水に塩素殺菌剤を供給する塩素殺菌剤供給装置５と、塩素殺菌剤が供給されたバラスト水を海に排水する際に、該バラスト水に塩素還元剤を供給する塩素還元剤供給装置１０とを備えたバラスト水処理装置であって、バラスト水の溶存酸素濃度を計測する溶存酸素濃度計３３と、塩素還元剤が供給されたバラスト水に空気を供給する空気供給装置１２と、溶存酸素濃度が所定値未満である場合に塩素還元剤が供給されたバラスト水に空気を供給するように空気供給装置１２を制御する空気供給制御装置３１と、を備えた。
【解決手段】船舶にバラスト水として取水される海水及び／またはバラストタンク８から排水される海水に塩素殺菌剤を供給する塩素殺菌剤供給装置５と、塩素殺菌剤が供給されたバラスト水を海に排水する際に、該バラスト水に塩素還元剤を供給する塩素還元剤供給装置１０とを備えたバラスト水処理装置であって、バラスト水の溶存酸素濃度を計測する溶存酸素濃度計３３と、塩素還元剤が供給されたバラスト水に空気を供給する空気供給装置１２と、溶存酸素濃度が所定値未満である場合に塩素還元剤が供給されたバラスト水に空気を供給するように空気供給装置１２を制御する空気供給制御装置３１と、を備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶のバラストタンクに積み込まれるバラスト水に含まれる細菌類およびプランクトンの死滅処理を行なうと共に該死滅処理を行なったバラスト水を海域に悪影響を及ぼさないで排水するバラスト水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、空荷または積荷が少ない状態の船舶は、プロペラ没水深度の確保、空荷時における安全航行の確保等の必要性から、出港前に港において海水を取水してバラスト水の注水を行う。逆に港内で積荷をするときには、バラスト水の排水を行う。
ところで、環境の異なる荷積み港と荷下し港との間を往復する船舶によってバラスト水の注排水が行われると、荷積み港と荷下し港におけるバラスト水に含まれる微生物の差異により沿岸生態系に悪影響を及ぼすことが懸念されている。
そこで、船舶のバラスト水管理に関する国際会議において２００４年２月に船舶のバラスト水及び沈殿物の規制及び管理のための国際条約が採択され、バラスト水の処理が義務付けられることとなった。
【０００３】
バラスト水の処理基準として国際海事機構（ＩＭＯ）が定める基準は、船舶から排出されるバラスト水に含まれる５０μｍ以上の生物（主に動物プランクトン）の数が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、腸球菌の数が１００ｍｌ中に１００cfu未満となっている。
【０００４】
バラスト水の処理技術として、海水をろ過して水生生物を捕捉するろ過装置と、海水中の細菌類を死滅させる殺菌剤をろ過された海水中に供給する殺菌剤供給装置と、殺菌剤が供給されたろ過水の供給を受けて該ろ過水中にキャビテーションを発生させてろ過水中に前記殺菌剤を拡散させると共にろ過水中の水生生物に対して損傷を与えるか死滅させるベンチュリ管とを備えた装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００７−１４４３９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１においては、殺菌剤として塩素殺菌剤を用いた場合バラスト水を海に排出する際に残留する残留塩素を無害化処理するために殺菌剤分解剤として塩素還元剤をバラスト水に供給することが記載されている。
しかしながら、塩素還元剤を過剰に供給すると塩素還元剤がバラスト水中の溶存酸素とも反応して溶存酸素量が低下する事態が発生する懸念があり、このような溶存酸素量が低下した海水を海へ排水すると周辺環境に悪影響を及ぼす危険がある。
【０００６】
本発明はかかる問題点を解決するためになされたものであり、バラスト水中のプランクトンと細菌類を確実に殺滅し、かつバラスト水の排出に際して残留塩素の排出を防止でき、さらに溶存酸素量が低下した海水を排水して周辺環境への悪影響を及ぼすことを防止する技術の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明に係るバラスト水処理装置は、船舶にバラスト水として取水される海水及び／またはバラストタンクから排水される海水に塩素殺菌剤を供給する塩素殺菌剤供給装置と、塩素殺菌剤が供給されたバラスト水を海に排水する際に、該バラスト水に塩素還元剤を供給する塩素還元剤供給装置とを備えたバラスト水処理装置であって、
塩素還元剤が供給されたバラスト水の溶存酸素濃度を計測する溶存酸素濃度計と、塩素還元剤が供給されたバラスト水に空気を供給する空気供給手段と、前記溶存酸素濃度計により計測された溶存酸素濃度が所定値未満である場合に塩素還元剤が供給されたバラスト水に空気を供給するように前記空気供給手段を制御する空気供給制御手段と、を備えたことを特徴とするものである。
【０００８】
（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、空気供給手段は、空気吸い込み機構を備えたバラスト水送水ポンプ又はエジェクタであることを特徴とするものである。
【０００９】
（３）また、上記（１）に記載のものにおいて、バラスト水として取水され塩素殺菌剤が供給された海水及び／またはバラストタンクから排水され塩素殺菌剤が供給された海水の供給を受けて海水中にキャビテーションを発生させるベンチュリ管装置を備え、空気供給手段は、前記ベンチュリ管装置ののど部に空気を供給するものであることを特徴とするものである。
【００１０】
塩素殺菌剤としては、次亜塩素酸ナトリウム、塩素、次亜塩素酸カリウム、次亜塩素酸カルシウム、二酸化塩素、またはこれらの２種以上の混合物を使用することができる。また、塩素還元剤としては、亜硫酸ナトリウム、重亜硫酸ナトリウム（亜硫酸水素ナトリウム）及びチオ硫酸ナトリウムを使用することができる。
【００１１】
本発明のバラスト水処理装置においては、海水中の細菌やプランクトンを塩素殺菌剤により殺滅し、バラスト水を排出する際に残留する残留塩素を塩素還元剤により分解無害化した後、塩素還元剤が供給されたバラスト水の溶存酸素濃度を計測する溶存酸素濃度計と、塩素還元剤が供給されたバラスト水に空気を供給する空気供給手段と、前記溶存酸素濃度計により計測された溶存酸素濃度が所定値未満である場合に塩素還元剤が供給されたバラスト水に空気を供給するように空気供給手段を制御する空気供給制御手段とを備えることにより、塩素還元剤により溶存酸素濃度が所定値未満に低下した場合には、バラスト水に空気を供給して溶存酸素濃度を回復させるようにしている。
【００１２】
溶存酸素濃度が所定値未満である場合に塩素還元剤が供給されたバラスト水に空気を供給するが、所定値として許容され得る溶存酸素濃度の下限値の好ましい値は４ｍｇ/Ｌである。これは海洋環境の研究報告によれば溶存酸素濃度が４ｍｇ/Ｌ以下になると海中生物の生息状況に影響が出ると言われていることによる。
【００１３】
空気供給手段の例として、バラストタンクからバラスト水を塩素還元剤供給装置に送り海に排水するバラスト水送水ポンプの吸込み側に空気を吸い込む機構を設け、バラスト水送水ポンプを空気供給手段とすることができる。このような空気吸込み機構を有するバラスト水送水ポンプを用いることにより、ポンプ内やポンプの下流側配管内で生じる流れの乱れによってバラスト水に空気を効率的に混合することができるので、効率よく溶存酸素濃度を回復させることができる。
また、バラスト水送水ポンプを空気供給手段としても用いるので、別にバラスト水に空気を供給する曝気装置を設ける必要がなく、バラスト水処理装置全体をコンパクトに構成できる。
【００１４】
空気供給手段の他の例として、送水されるバラスト水を作動流体として、空気を吸い込むエジェクタを設けてもよい。これによれば、空気は自吸されるので空気を送るための動力は不要である。
【００１５】
バラスト水として取水され塩素殺菌剤が供給された海水及び／またはバラストタンクから排水され塩素殺菌剤が供給された海水の供給を受けて海水中にキャビテーションを発生させるベンチュリ管装置を備え、このベンチュリ管装置により海水中にキャビテーションを発生させることにより、塩素殺菌剤の拡散、混合を進めることができ、塩素殺菌剤の細菌類への浸透を促進して塩素殺菌剤の殺滅効果を促進でき、かつ植物性プランクトン等比較的小型の水生生物に対して損傷を与えるか死滅させることができる。
【００１６】
ここで、ベンチュリ管装置は塩素殺菌剤拡散手段と生物、殺滅手段として用いられている。さらに、塩素還元剤が供給されたバラスト水に空気を供給する空気供給手段として、ベンチュリ管装置ののど部に空気を供給する機構を設けることにより、大量の空気を短時間で大量の海水と接触させることができ、効率よく溶存酸素濃度を回復させることができる。
ベンチュリ管装置を塩素殺菌剤拡散手段、生物、殺滅手段及び空気供給手段として兼用するため、バラスト水処理装置全体をコンパクトに構成できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のバラスト水処理装置によれば、バラスト水中のプランクトンと細菌類を確実に殺滅し、かつバラスト水の排出の際に残留塩素の排出を防止でき、さらに溶存酸素濃度が適正な海水を排出でき、周辺環境へ悪影響を及ぼすことなくバラスト水の処理を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
［実施の形態］
以下、図面を用いて、本発明に係るバラスト水処理装置について、最良の形態の一例を具体的に説明する。
図１は本発明の一実施の形態に係るバラスト水処理装置の構成を示す図である。図１に示すバラスト水処理装置は、海水を取水し、取水した海水に生物殺滅処理を施してバラストタンクに送水する機能と、バラストタンクの海水を海に排水する際に無害化処理をする機能の両方の機能を備えている。
【００１９】
本実施の形態に係るバラスト水処理装置は、図１に示すように、海水を船内に取り込むための海水取水ライン１、海水取水ライン１によって取水された海水中の粗大物を除去する粗ろ過装置２、海水を取り込む機能と後述のバラストタンク８のバラスト水を海へ送水する機能を有するポンプ３、粗ろ過装置２によって粗大物が除去された海水中に存在するプランクトン類を除去するろ過装置４、ろ過装置４でろ過された海水に細菌類を死滅させる塩素殺菌剤を供給する塩素殺菌剤供給装置５、塩素殺菌剤が添加された海水（ろ過水）を導入し、塩素殺菌剤供給装置５により供給された塩素殺菌剤を海水中に拡散させる拡散器６、塩素殺菌剤が添加された処理水を後述のバラストタンク８に送水する処理水送水ライン７、処理水送水ライン７から送水される処理水を貯留するバラストタンク８、バラストタンク８内のバラスト水を塩素還元剤供給装置１０に供給する第１バラスト水供給ライン９、塩素殺菌剤を添加されてバラストタンク８に貯留されていた海水に塩素還元剤を供給する塩素還元剤供給装置１０、塩素還元剤を供給されて残留塩素還元処理が終ったバラスト水をろ過装置４と塩素殺菌剤供給装置５をバイパスして拡散器６に供給する第２バラスト水供給ライン１１、残留塩素還元処理が終ったバラスト水に空気を供給する空気供給装置１２、拡散器６と空気供給装置１２によって空気を供給されたバラスト水を海に排水するバラスト水排水ライン１３、を備えている。
以下、各装置をさらに詳細に説明する。
【００２０】
１．粗ろ過装置
粗ろ過装置２は、ポンプ３によって、船側部に設けられたシーチェスト（海水吸入口）から海水取水ライン１を通して取水される海水中に含まれる大小様々な夾雑物、水生生物のうち１０ｍｍ程度以上の粗大物を除去するためのものである。
粗ろ過装置２としては１０ｍｍ程度の孔を設けた筒型ストレーナ（こし器）、水流中の粗大物を比重差により分離するハイドロサイクロン、回転スクリーンにより粗大物を捕捉し掻揚げ回収する装置等を用いることができる。
【００２１】
２．ろ過装置
ろ過装置４は粗ろ過装置２によって粗大物が除去された海水中に存在するプランクトン類を除去するものであり、目開き１０〜２００μｍのものを用いる。
目開きを１０〜２００μｍにしたのは動物性プランクトン、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、逆流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ためである。逆に言えば、目開きが２００μｍより大きいと動物プランクトン、植物プランクトンの捕捉率が著しく低くなるし、目開きが１０μｍより小さいと逆流洗浄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。特に目開き３５μｍ程度のものを用いるのが、捕捉率と逆流洗浄頻度とを最適に設定できるので、好ましい。
また、ろ過装置４は、ろ過面積１ｍ２あたり1日２００ｍ３以上のろ過速度が得られることが望ましい。ただし、ろ過モジュールの集積によって、より小型化が可能な場合には特に限定しない。
【００２２】
ろ過装置４の具体例としては、ノッチワイヤフィルタまたはウェッジワイヤフィルタを用いることが好ましい。
ノッチワイヤフィルタとは、ノッチ（突起）を設けたワイヤを枠体に巻きつけて形成した筒型のエレメントを、ケーシング内に保持し、このケーシングに送水及び逆洗浄のためのバルブ及び配管を設けたものである。筒型のエレメントは、ノッチによってワイヤ同士の間隔を、ろ過通路寸法である１０〜２００μｍに保持している。
このノッチワイヤフィルタの具体例としては、神奈川機器工業製ノッチワイヤフィルタがある。
【００２３】
このノッチワイヤフィルタをろ過エレメントとして複数備え、逆洗手段を備えたものが特開２００１−１７０４１６に開示されている。ろ過エレメント集合基板や、それぞれのろ過エレメントに小型超音波振動子を取り付け、逆洗時に超音波振動を付加することにより、逆洗浄効果を増大させ、逆洗浄の間隔を延ばしてろ過効率を高めることができる。
【００２４】
ウェッジワイヤフィルタとは、断面が三角形のワイヤを枠体に巻きつけて形成した筒型のエレメントを、ケーシング内に保持し、このケーシングに送水と逆洗浄のためのバルブと配管を設けたものである。筒型のエレメントは、ワイヤ同士の間隔をろ過通路寸法である１０〜２００μｍになるように調整している。
このウェッジワイヤフィルタの具体一例としては、東洋スクリーン工業製ウェッジワイヤフィルタがある。
【００２５】
また、ろ過装置４の他の好ましい具体例として積層ディスク型ろ過器がある。積層ディスク型ろ過器とは、両面に複数の斜状溝を形成したドーナツ型のディスクを軸方向に圧締して積層し、環状にしたものであり、隣接するディスクの溝によって形成される間隙に通水して、水生生物をろ過するものである。積層ディスク型ろ過器においては、斜状溝の寸法を適宜調整することにより目開きを１０〜２００μｍにできる。
なお、積層ディスク型ろ過器においては、逆洗時にはディスクの圧締を解除して、間隙を大きくしてろ過残渣を除去する。
この積層ディスク型ろ過器の具体例としては、Arkal Filtration Systems製のSpin Klin Filter Systemsがる。
なお、ろ過装置４としては、上記の２種類のろ過装置の他、例えば密閉型砂ろ過器、ろ布ろ過器、金属繊維ろ過器など他の種々のろ過装置を用いることができる。
【００２６】
３．塩素殺菌剤供給装置
塩素殺菌剤供給装置５は、ろ過装置４によってろ過された海水に細菌類を死滅させる塩素殺菌剤を供給するものである。供給する塩素殺菌剤としては、次亜塩素酸ナトリウム、塩素、二酸化塩素、またはこれらの２種以上の混合物が使用できるが、これ以外の塩素殺菌剤を使用することも可能である。
【００２７】
なお、殺菌剤として次亜塩素酸ナトリウムを用いる場合には、海水中の有効塩素量の重量濃度を１〜100mg/lとするように供給することが好ましい。
その理由は、有効塩素量の重量濃度が1mg/lより小さいと次亜塩素酸が水中の還元性物質、有機物と反応して残留しないし、100mg/lより大きいと腐食の問題や次亜塩素酸ナトリウムの貯留槽が大きくなり高コストとなる等の問題があり、不具合が生じるからである。
【００２８】
殺菌剤は拡散器６の上流側および／または拡散器６の内部に供給される。拡散器６として後述するベンチュリ管を用いる場合には、塩素殺菌剤はベンチュリ管の上流側および／またはベンチュリ管ののど部に供給するのが望ましい。
塩素殺菌剤をベンチュリ管の上流側に供給する場合には、塩素殺菌剤をベンチュリ管のど部に達するまでに管内である程度拡散させておき、次いでベンチュリ管のど部で発生するキャビテーションにより塩素殺菌剤の拡散、混合を進めることができ、塩素殺菌剤の細菌類への浸透を促進して塩素殺菌剤の殺滅効果を促進できる。
なお、殺菌剤をベンチュリ管の上流側に供給するためには、ベンチュリ管よりも上流側の直管路に殺菌剤の注入口を設けておけばよい。また、殺菌剤をベンチュリ管ののど部に供給する場合には、ベンチュリ管のエジェクタ作用により自吸されるので供給ポンプが不要となる。
【００２９】
４．拡散器
塩素殺菌剤をろ過装置４によりろ過された海水中に拡散させる拡散器６として、ベンチュリ管を備えたベンチュリ管装置を用いることが好ましい。以下の説明では拡散器６としてベンチュリ管装置６を例に挙げて説明する。
ベンチュリ管は塩素殺菌剤を海水中に拡散させると共に、ろ過装置４を通過したプランクトンに対してベンチュリ管により発生するキャビテーションにより損傷を与えるか殺滅するものである。
ベンチュリ管は、管路断面積が徐々に小さくなる絞り部、最小断面積部であるのど部、徐々に管路断面積が広がる広がり部（ディフューザ部）からなる。のど部での流速の急上昇に伴う静圧の急激な低下によりキャビテーション気泡が発生し、広がり部での流速の低下に伴う急激な圧力上昇により成長したキャビテーション気泡が急激に崩壊する。海水中の水生生物はキャビテーション気泡が崩壊することによる衝撃圧、せん断力、高温、酸化力の強いＯＨラジカルの作用などにより、損傷を受けるか破壊されて死滅する。
このベンチュリ管のキャビテーションによれば、特に、比較的固い殻を有する原虫類、動物プランクトンの外殻を破壊し、死滅させることができる。
【００３０】
また、ベンチュリ管によってキャビテーションを発生させて、植物性プランクトン等比較的小型の水生生物に対して損傷を与えるか死滅させると共に、キャビテーションによって海水中に塩素殺菌剤を急速に拡散させて塩素殺菌剤による細菌類の殺菌作用を促進させる。このようにキャビテーションの拡散作用により塩素殺菌剤の海水中への混合が促進されるため、塩素殺菌剤を注入するだけの場合に比べて塩素殺菌剤の供給量を低減でき、環境への影響を低減できる。
なお、拡散器６として、ベンチュリ管装置以外に海水流路内に攪拌流れを生じさせるスタティックミキサや攪拌翼を回転させる撹拌器を用いてもよい。
【００３１】
５．塩素還元剤供給装置
塩素還元剤供給装置１０は、塩素殺菌剤を添加されて塩素が残留する海水に塩素還元剤を供給して海水中に残存する塩素を還元することで、無害化するものである。
この実施形態では、塩素還元剤供給装置１０は第１バラスト水供給ライン９に設けられ、バラスト水の排出時にバラストタンク８に貯留された塩素が残留しているバラスト水に、塩素還元剤を供給して残留塩素を還元処理して海中に排出するようにしている。
【００３２】
塩素還元剤供給装置１０は、図２に示すように、塩素還元剤を貯留する塩素還元剤貯槽１５、塩素還元剤貯槽１５内の塩素還元剤を第１バラスト水供給ライン９に供給するための配管１７、該配管１７の先端側であって第１バラスト水供給ライン９のポンプ３より上流側の位置に設けられて塩素還元剤を注入する注入口１９、塩素還元剤貯槽１５内の塩素還元剤を第１バラスト水供給ライン９に供給するための供給ポンプ２１、塩素還元剤の供給量を調整するバルブ２３などを備えている。
【００３３】
本実施の形態では、塩素還元剤をバラスト水に供給する注入口１９を、第１バラスト水供給ライン９のポンプ３より上流側に設けているので、供給された塩素還元剤がポンプ３により撹乱され、塩素還元剤をバラスト水中に拡散することができる。
【００３４】
次亜塩素酸ナトリウム、塩素等の塩素殺菌剤に対して供給される塩素還元剤としては、亜硫酸ナトリウム、重亜硫酸ナトリウム（亜硫酸水素ナトリウム）、チオ硫酸ナトリウムを用いることができる。
塩素還元剤供給装置１０は、図示しない塩素還元剤供給量制御装置によって制御され、適正な量の塩素還元剤が所定の箇所に供給される。
【００３５】
塩素還元剤供給量制御装置は、バラストタンク８から排出された海水中の残留塩素濃度を計測する残留塩素濃度計（図示しない）と、残留塩素濃度計により計測された残留塩素濃度の計測結果に基づいて機器を制御する制御手段（図示しない）とを備えている。制御手段は、残留塩素濃度の計測結果に基づいて、供給ポンプ２１の出力および／または供給量調整用のバルブ２３の開度の調整制御を行う。
【００３６】
６．空気供給装置
空気供給装置１２は、塩素還元剤により酸素が消費され溶存酸素濃度が低下した海水中の溶存酸素量を回復させるため、塩素還元剤が供給された海水に空気を供給するための装置である。
空気供給装置１２は、図２に示すようにベンチュリ管装置６のベンチュリ管ののど部に接続された空気供給管２５と、空気供給管２５に空気を送るブロワ２７（または空気ポンプ）と、空気供給管２５に設けられて送られる空気量を調整する空気量調整弁２９と、を備えて構成される。
【００３７】
空気供給装置１２は、空気供給制御装置３１によって制御され、適正な量の空気が所定の箇所に供給される。
空気供給制御装置３１は、塩素還元剤が供給された海水中の溶存酸素濃度を計測する溶存酸素濃度計３３と、溶存酸素濃度計３３により計測された溶存酸素濃度の計測結果に基づいて機器を制御する制御手段３５とを備えている。制御手段３５は、溶存酸素濃度の計測結果に基づいて、ブロワ２７の出力および／または供給量調整用の空気量調整弁２９の開度の調整制御を行う。
【００３８】
上記のように構成された空気供給装置１２においては、ブロワ２７から空気供給管２５に送られた空気が空気量調整弁２９を介してベンチュリ管ののど部の注入口に供給される。このように、ベンチュリ管装置６は、塩素殺菌剤の拡散手段、生物殺滅手段及び空気供給手段として兼用される。
【００３９】
本実施の形態の空気供給装置１２においては、ベンチュリ管ののど部に空気を供給するので、大量の空気を短時間で大量の海水と接触させることができる。
また、ベンチュリ管のディフューザ部ではキャビテーションが発生して海水の流れに大規模な乱れが発生するので、注入気泡が微細化されて気液の接触面積が大幅に増加する。これらの作用のため、海水への空気の溶け込みが非常に効率良く行われ、管路を流れている間に海水中の溶存酸素量を周辺環境に悪影響を及ぼさないレベルにまで容易にかつ迅速に回復できる。
【００４０】
以上のように構成された本実施の形態の動作を説明する。以下の説明は、図１に示されたバラスト水処理装置を用いて、バラスト水の積込み時に細菌類やプランクトンの死滅処理を行い、バラスト水の排出時に海水中に残留している塩素を還元しさらに塩素還元剤により低下した溶存酸素濃度を回復させる無害化処理を行なう場合について説明する。
【００４１】
＜バラスト水の積込み時の生物殺滅処理＞
まず、海から海水を取水しバラストタンク９に供給してバラスト水を積込む際に行う海水中の生物殺滅処理について説明する。（図１参照）
バラスト水の積込み時には、ポンプ３を稼動して海水取入ライン１から海水を船内に取り入れ、粗ろ過装置２により粗大物を除去し、ろ過装置４によりろ過装置４の目開きに応じた大きさのプランクトン等を除去する。ろ過装置４でろ過された海水には塩素殺菌剤供給装置５で塩素殺菌剤が供給され、塩素殺菌剤が添加された海水はベンチュリ管装置６に導入される。ベンチュリ管装置６において、キャビテーションを発生させ水生生物に損傷を与えると共に、塩素殺菌剤の海水中への拡散が促進され殺菌効果が増大される。
ベンチュリ管装置６で処理された海水は、処理水送水ライン７を介してバラストタンク８に送られ貯留される。バラストタンク８内に貯留される海水には、塩素殺菌剤供給装置５で供給された塩素殺菌剤が、適切な濃度で残存することが好ましい。これにより、細菌類やプランクトンの再成長を抑制することができる。
【００４２】
＜バラスト水の排出時の残留塩素分解処理と溶存酸素回復処理＞
次に、バラストタンク９から塩素が残留している海水を海に排出する際に行う残留塩素分解処理と溶存酸素回復処理について説明する。
バラスト水の排出時には、ポンプ３を稼動してバラストタンク８から第１バラスト水供給ライン９を介してバラスト水を導入し、第１バラスト水供給ライン９のポンプ３より上流側に注入口を設けられた塩素還元剤供給装置１０から塩素還元剤を供給し、これによって、ポンプ３による攪拌作用により塩素還元剤を海水中に十分拡散させて配管内で残留塩素を分解する。
【００４３】
バラストタンク８から排出された海水中の残留塩素濃度を残留塩素濃度計により計測し、計測結果に基づいて、残留塩素を分解するのに必要な当量または当量より多めの量の塩素還元剤を注入するように供給ポンプの出力および／または供給量調整用のバルブの開度の調整制御を行う。
残留塩素の還元分解処理の終ったバラスト水は、第２バラスト水供給ライン１１を介して、ろ過装置４と塩素殺菌剤供給装置５をバイパスしてベンチュリ管装置６に送られる。
【００４４】
ベンチュリ管装置６に供給された塩素還元剤を添加されたバラスト水に、空気供給装置１２によりベンチュリ管ののど部に空気を供給することによってバラスト水に空気を供給する。空気がベンチュリ管ののど部に注入され、前述した作用により、海水への空気の溶け込みが非常に効率良く行われることにより、管路を流れている間に海水中の溶存酸素量を周辺環境に悪影響を及ぼさないレベルにまで容易にかつ迅速に回復できる。
空気が供給され溶存酸素濃度が回復されたバラスト水は、バラスト水排水ライン１３を通じて海に排水する。
なお、空気供給量は、ベンチュリ管装置６の上流側において溶存酸素濃度を計測し、この溶存酸素濃度が周辺環境に悪影響を与えない程度となるように調整する。
【００４５】
上記の例は海水をバラストタンク８に積み込む際に処理を行う場合であるが、海水をバラストタンク８に積み込む際には処理をしないで、バラストタンク８から海水を排出する際に処理する場合もある。この場合は、バラストタンク８から未処理のバラスト水を、ろ過装置４に供給して、以降は上記と同様の生物殺滅処理を行い、ベンチュリ管装置６から排出される塩素が残留する海水に塩素還元剤を供給し、さらに空気を供給して残留塩素分解処理と溶存酸素回復処理を行うようにすればよい。
【００４６】
以上のように、本実施の形態においては、ろ過装置４で１０〜２００μｍ以上の動物性プランクトン、植物性プランクトンを除去し、ベンチュリ管でろ過装置４を通過した細菌類やプランクトンに損傷を与えるかあるいは死滅させ、さらに塩素殺菌剤の供給により細菌類やプランクトンを死滅させるようにしたので、どのような水質であっても確実かつ安価にＩＭＯが定めるバラスト水基準を満たすバラスト水の処理が実現できる。
【００４７】
また、塩素還元剤を適正な供給量で排出するバラスト水に供給するようにしたので、バラスト水中に残留する塩素を完全になくすことができ、さらに塩素還元剤により低下した海水中の溶存酸素濃度を、空気を供給することにより回復させるようにしたので、周辺環境に悪影響を及ぼすことを防ぐことができる。
また、バラスト水への空気供給混合をベンチュリ管装置６によって行うようにしたので、曝気装置を別に設ける必要が無くバラスト水処理装置全体をコンパクトにでき設置場所を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施の形態に係るバラスト水処理装置の説明図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係るバラスト水処理装置における塩素還元剤供給装置と空気供給装置の説明図である。
【符号の説明】
【００４９】
２ 粗ろ過装置、３ ポンプ、４ ろ過装置、５ 塩素殺菌剤供給装置、６ 拡散器（ベンチュリ管装置）、８ バラストタンク、１０ 塩素還元剤供給装置、１２ 空気供給装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶のバラストタンクに積み込まれるバラスト水に含まれる細菌類およびプランクトンの死滅処理を行なうと共に該死滅処理を行なったバラスト水を海域に悪影響を及ぼさないで排水するバラスト水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、空荷または積荷が少ない状態の船舶は、プロペラ没水深度の確保、空荷時における安全航行の確保等の必要性から、出港前に港において海水を取水してバラスト水の注水を行う。逆に港内で積荷をするときには、バラスト水の排水を行う。
ところで、環境の異なる荷積み港と荷下し港との間を往復する船舶によってバラスト水の注排水が行われると、荷積み港と荷下し港におけるバラスト水に含まれる微生物の差異により沿岸生態系に悪影響を及ぼすことが懸念されている。
そこで、船舶のバラスト水管理に関する国際会議において２００４年２月に船舶のバラスト水及び沈殿物の規制及び管理のための国際条約が採択され、バラスト水の処理が義務付けられることとなった。
【０００３】
バラスト水の処理基準として国際海事機構（ＩＭＯ）が定める基準は、船舶から排出されるバラスト水に含まれる５０μｍ以上の生物（主に動物プランクトン）の数が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、腸球菌の数が１００ｍｌ中に１００cfu未満となっている。
【０００４】
バラスト水の処理技術として、海水をろ過して水生生物を捕捉するろ過装置と、海水中の細菌類を死滅させる殺菌剤をろ過された海水中に供給する殺菌剤供給装置と、殺菌剤が供給されたろ過水の供給を受けて該ろ過水中にキャビテーションを発生させてろ過水中に前記殺菌剤を拡散させると共にろ過水中の水生生物に対して損傷を与えるか死滅させるベンチュリ管とを備えた装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００７−１４４３９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１においては、殺菌剤として塩素殺菌剤を用いた場合バラスト水を海に排出する際に残留する残留塩素を無害化処理するために殺菌剤分解剤として塩素還元剤をバラスト水に供給することが記載されている。
しかしながら、塩素還元剤を過剰に供給すると塩素還元剤がバラスト水中の溶存酸素とも反応して溶存酸素量が低下する事態が発生する懸念があり、このような溶存酸素量が低下した海水を海へ排水すると周辺環境に悪影響を及ぼす危険がある。
【０００６】
本発明はかかる問題点を解決するためになされたものであり、バラスト水中のプランクトンと細菌類を確実に殺滅し、かつバラスト水の排出に際して残留塩素の排出を防止でき、さらに溶存酸素量が低下した海水を排水して周辺環境への悪影響を及ぼすことを防止する技術の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明に係るバラスト水処理装置は、船舶にバラスト水として取水される海水及び／またはバラストタンクから排水される海水に塩素殺菌剤を供給する塩素殺菌剤供給装置と、塩素殺菌剤が供給されたバラスト水を海に排水する際に、該バラスト水に塩素還元剤を供給する塩素還元剤供給装置とを備えたバラスト水処理装置であって、
塩素還元剤が供給されたバラスト水の溶存酸素濃度を計測する溶存酸素濃度計と、塩素還元剤が供給されたバラスト水に空気を供給する空気供給手段と、前記溶存酸素濃度計により計測された溶存酸素濃度が所定値未満である場合に塩素還元剤が供給されたバラスト水に空気を供給するように前記空気供給手段を制御する空気供給制御手段と、を備えたことを特徴とするものである。
【０００８】
（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、空気供給手段は、空気吸い込み機構を備えたバラスト水送水ポンプ又はエジェクタであることを特徴とするものである。
【０００９】
（３）また、上記（１）に記載のものにおいて、バラスト水として取水され塩素殺菌剤が供給された海水及び／またはバラストタンクから排水され塩素殺菌剤が供給された海水の供給を受けて海水中にキャビテーションを発生させるベンチュリ管装置を備え、空気供給手段は、前記ベンチュリ管装置ののど部に空気を供給するものであることを特徴とするものである。
【００１０】
塩素殺菌剤としては、次亜塩素酸ナトリウム、塩素、次亜塩素酸カリウム、次亜塩素酸カルシウム、二酸化塩素、またはこれらの２種以上の混合物を使用することができる。また、塩素還元剤としては、亜硫酸ナトリウム、重亜硫酸ナトリウム（亜硫酸水素ナトリウム）及びチオ硫酸ナトリウムを使用することができる。
【００１１】
本発明のバラスト水処理装置においては、海水中の細菌やプランクトンを塩素殺菌剤により殺滅し、バラスト水を排出する際に残留する残留塩素を塩素還元剤により分解無害化した後、塩素還元剤が供給されたバラスト水の溶存酸素濃度を計測する溶存酸素濃度計と、塩素還元剤が供給されたバラスト水に空気を供給する空気供給手段と、前記溶存酸素濃度計により計測された溶存酸素濃度が所定値未満である場合に塩素還元剤が供給されたバラスト水に空気を供給するように空気供給手段を制御する空気供給制御手段とを備えることにより、塩素還元剤により溶存酸素濃度が所定値未満に低下した場合には、バラスト水に空気を供給して溶存酸素濃度を回復させるようにしている。
【００１２】
溶存酸素濃度が所定値未満である場合に塩素還元剤が供給されたバラスト水に空気を供給するが、所定値として許容され得る溶存酸素濃度の下限値の好ましい値は４ｍｇ/Ｌである。これは海洋環境の研究報告によれば溶存酸素濃度が４ｍｇ/Ｌ以下になると海中生物の生息状況に影響が出ると言われていることによる。
【００１３】
空気供給手段の例として、バラストタンクからバラスト水を塩素還元剤供給装置に送り海に排水するバラスト水送水ポンプの吸込み側に空気を吸い込む機構を設け、バラスト水送水ポンプを空気供給手段とすることができる。このような空気吸込み機構を有するバラスト水送水ポンプを用いることにより、ポンプ内やポンプの下流側配管内で生じる流れの乱れによってバラスト水に空気を効率的に混合することができるので、効率よく溶存酸素濃度を回復させることができる。
また、バラスト水送水ポンプを空気供給手段としても用いるので、別にバラスト水に空気を供給する曝気装置を設ける必要がなく、バラスト水処理装置全体をコンパクトに構成できる。
【００１４】
空気供給手段の他の例として、送水されるバラスト水を作動流体として、空気を吸い込むエジェクタを設けてもよい。これによれば、空気は自吸されるので空気を送るための動力は不要である。
【００１５】
バラスト水として取水され塩素殺菌剤が供給された海水及び／またはバラストタンクから排水され塩素殺菌剤が供給された海水の供給を受けて海水中にキャビテーションを発生させるベンチュリ管装置を備え、このベンチュリ管装置により海水中にキャビテーションを発生させることにより、塩素殺菌剤の拡散、混合を進めることができ、塩素殺菌剤の細菌類への浸透を促進して塩素殺菌剤の殺滅効果を促進でき、かつ植物性プランクトン等比較的小型の水生生物に対して損傷を与えるか死滅させることができる。
【００１６】
ここで、ベンチュリ管装置は塩素殺菌剤拡散手段と生物、殺滅手段として用いられている。さらに、塩素還元剤が供給されたバラスト水に空気を供給する空気供給手段として、ベンチュリ管装置ののど部に空気を供給する機構を設けることにより、大量の空気を短時間で大量の海水と接触させることができ、効率よく溶存酸素濃度を回復させることができる。
ベンチュリ管装置を塩素殺菌剤拡散手段、生物、殺滅手段及び空気供給手段として兼用するため、バラスト水処理装置全体をコンパクトに構成できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のバラスト水処理装置によれば、バラスト水中のプランクトンと細菌類を確実に殺滅し、かつバラスト水の排出の際に残留塩素の排出を防止でき、さらに溶存酸素濃度が適正な海水を排出でき、周辺環境へ悪影響を及ぼすことなくバラスト水の処理を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
［実施の形態］
以下、図面を用いて、本発明に係るバラスト水処理装置について、最良の形態の一例を具体的に説明する。
図１は本発明の一実施の形態に係るバラスト水処理装置の構成を示す図である。図１に示すバラスト水処理装置は、海水を取水し、取水した海水に生物殺滅処理を施してバラストタンクに送水する機能と、バラストタンクの海水を海に排水する際に無害化処理をする機能の両方の機能を備えている。
【００１９】
本実施の形態に係るバラスト水処理装置は、図１に示すように、海水を船内に取り込むための海水取水ライン１、海水取水ライン１によって取水された海水中の粗大物を除去する粗ろ過装置２、海水を取り込む機能と後述のバラストタンク８のバラスト水を海へ送水する機能を有するポンプ３、粗ろ過装置２によって粗大物が除去された海水中に存在するプランクトン類を除去するろ過装置４、ろ過装置４でろ過された海水に細菌類を死滅させる塩素殺菌剤を供給する塩素殺菌剤供給装置５、塩素殺菌剤が添加された海水（ろ過水）を導入し、塩素殺菌剤供給装置５により供給された塩素殺菌剤を海水中に拡散させる拡散器６、塩素殺菌剤が添加された処理水を後述のバラストタンク８に送水する処理水送水ライン７、処理水送水ライン７から送水される処理水を貯留するバラストタンク８、バラストタンク８内のバラスト水を塩素還元剤供給装置１０に供給する第１バラスト水供給ライン９、塩素殺菌剤を添加されてバラストタンク８に貯留されていた海水に塩素還元剤を供給する塩素還元剤供給装置１０、塩素還元剤を供給されて残留塩素還元処理が終ったバラスト水をろ過装置４と塩素殺菌剤供給装置５をバイパスして拡散器６に供給する第２バラスト水供給ライン１１、残留塩素還元処理が終ったバラスト水に空気を供給する空気供給装置１２、拡散器６と空気供給装置１２によって空気を供給されたバラスト水を海に排水するバラスト水排水ライン１３、を備えている。
以下、各装置をさらに詳細に説明する。
【００２０】
１．粗ろ過装置
粗ろ過装置２は、ポンプ３によって、船側部に設けられたシーチェスト（海水吸入口）から海水取水ライン１を通して取水される海水中に含まれる大小様々な夾雑物、水生生物のうち１０ｍｍ程度以上の粗大物を除去するためのものである。
粗ろ過装置２としては１０ｍｍ程度の孔を設けた筒型ストレーナ（こし器）、水流中の粗大物を比重差により分離するハイドロサイクロン、回転スクリーンにより粗大物を捕捉し掻揚げ回収する装置等を用いることができる。
【００２１】
２．ろ過装置
ろ過装置４は粗ろ過装置２によって粗大物が除去された海水中に存在するプランクトン類を除去するものであり、目開き１０〜２００μｍのものを用いる。
目開きを１０〜２００μｍにしたのは動物性プランクトン、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、逆流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ためである。逆に言えば、目開きが２００μｍより大きいと動物プランクトン、植物プランクトンの捕捉率が著しく低くなるし、目開きが１０μｍより小さいと逆流洗浄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。特に目開き３５μｍ程度のものを用いるのが、捕捉率と逆流洗浄頻度とを最適に設定できるので、好ましい。
また、ろ過装置４は、ろ過面積１ｍ２あたり1日２００ｍ３以上のろ過速度が得られることが望ましい。ただし、ろ過モジュールの集積によって、より小型化が可能な場合には特に限定しない。
【００２２】
ろ過装置４の具体例としては、ノッチワイヤフィルタまたはウェッジワイヤフィルタを用いることが好ましい。
ノッチワイヤフィルタとは、ノッチ（突起）を設けたワイヤを枠体に巻きつけて形成した筒型のエレメントを、ケーシング内に保持し、このケーシングに送水及び逆洗浄のためのバルブ及び配管を設けたものである。筒型のエレメントは、ノッチによってワイヤ同士の間隔を、ろ過通路寸法である１０〜２００μｍに保持している。
このノッチワイヤフィルタの具体例としては、神奈川機器工業製ノッチワイヤフィルタがある。
【００２３】
このノッチワイヤフィルタをろ過エレメントとして複数備え、逆洗手段を備えたものが特開２００１−１７０４１６に開示されている。ろ過エレメント集合基板や、それぞれのろ過エレメントに小型超音波振動子を取り付け、逆洗時に超音波振動を付加することにより、逆洗浄効果を増大させ、逆洗浄の間隔を延ばしてろ過効率を高めることができる。
【００２４】
ウェッジワイヤフィルタとは、断面が三角形のワイヤを枠体に巻きつけて形成した筒型のエレメントを、ケーシング内に保持し、このケーシングに送水と逆洗浄のためのバルブと配管を設けたものである。筒型のエレメントは、ワイヤ同士の間隔をろ過通路寸法である１０〜２００μｍになるように調整している。
このウェッジワイヤフィルタの具体一例としては、東洋スクリーン工業製ウェッジワイヤフィルタがある。
【００２５】
また、ろ過装置４の他の好ましい具体例として積層ディスク型ろ過器がある。積層ディスク型ろ過器とは、両面に複数の斜状溝を形成したドーナツ型のディスクを軸方向に圧締して積層し、環状にしたものであり、隣接するディスクの溝によって形成される間隙に通水して、水生生物をろ過するものである。積層ディスク型ろ過器においては、斜状溝の寸法を適宜調整することにより目開きを１０〜２００μｍにできる。
なお、積層ディスク型ろ過器においては、逆洗時にはディスクの圧締を解除して、間隙を大きくしてろ過残渣を除去する。
この積層ディスク型ろ過器の具体例としては、Arkal Filtration Systems製のSpin Klin Filter Systemsがる。
なお、ろ過装置４としては、上記の２種類のろ過装置の他、例えば密閉型砂ろ過器、ろ布ろ過器、金属繊維ろ過器など他の種々のろ過装置を用いることができる。
【００２６】
３．塩素殺菌剤供給装置
塩素殺菌剤供給装置５は、ろ過装置４によってろ過された海水に細菌類を死滅させる塩素殺菌剤を供給するものである。供給する塩素殺菌剤としては、次亜塩素酸ナトリウム、塩素、二酸化塩素、またはこれらの２種以上の混合物が使用できるが、これ以外の塩素殺菌剤を使用することも可能である。
【００２７】
なお、殺菌剤として次亜塩素酸ナトリウムを用いる場合には、海水中の有効塩素量の重量濃度を１〜100mg/lとするように供給することが好ましい。
その理由は、有効塩素量の重量濃度が1mg/lより小さいと次亜塩素酸が水中の還元性物質、有機物と反応して残留しないし、100mg/lより大きいと腐食の問題や次亜塩素酸ナトリウムの貯留槽が大きくなり高コストとなる等の問題があり、不具合が生じるからである。
【００２８】
殺菌剤は拡散器６の上流側および／または拡散器６の内部に供給される。拡散器６として後述するベンチュリ管を用いる場合には、塩素殺菌剤はベンチュリ管の上流側および／またはベンチュリ管ののど部に供給するのが望ましい。
塩素殺菌剤をベンチュリ管の上流側に供給する場合には、塩素殺菌剤をベンチュリ管のど部に達するまでに管内である程度拡散させておき、次いでベンチュリ管のど部で発生するキャビテーションにより塩素殺菌剤の拡散、混合を進めることができ、塩素殺菌剤の細菌類への浸透を促進して塩素殺菌剤の殺滅効果を促進できる。
なお、殺菌剤をベンチュリ管の上流側に供給するためには、ベンチュリ管よりも上流側の直管路に殺菌剤の注入口を設けておけばよい。また、殺菌剤をベンチュリ管ののど部に供給する場合には、ベンチュリ管のエジェクタ作用により自吸されるので供給ポンプが不要となる。
【００２９】
４．拡散器
塩素殺菌剤をろ過装置４によりろ過された海水中に拡散させる拡散器６として、ベンチュリ管を備えたベンチュリ管装置を用いることが好ましい。以下の説明では拡散器６としてベンチュリ管装置６を例に挙げて説明する。
ベンチュリ管は塩素殺菌剤を海水中に拡散させると共に、ろ過装置４を通過したプランクトンに対してベンチュリ管により発生するキャビテーションにより損傷を与えるか殺滅するものである。
ベンチュリ管は、管路断面積が徐々に小さくなる絞り部、最小断面積部であるのど部、徐々に管路断面積が広がる広がり部（ディフューザ部）からなる。のど部での流速の急上昇に伴う静圧の急激な低下によりキャビテーション気泡が発生し、広がり部での流速の低下に伴う急激な圧力上昇により成長したキャビテーション気泡が急激に崩壊する。海水中の水生生物はキャビテーション気泡が崩壊することによる衝撃圧、せん断力、高温、酸化力の強いＯＨラジカルの作用などにより、損傷を受けるか破壊されて死滅する。
このベンチュリ管のキャビテーションによれば、特に、比較的固い殻を有する原虫類、動物プランクトンの外殻を破壊し、死滅させることができる。
【００３０】
また、ベンチュリ管によってキャビテーションを発生させて、植物性プランクトン等比較的小型の水生生物に対して損傷を与えるか死滅させると共に、キャビテーションによって海水中に塩素殺菌剤を急速に拡散させて塩素殺菌剤による細菌類の殺菌作用を促進させる。このようにキャビテーションの拡散作用により塩素殺菌剤の海水中への混合が促進されるため、塩素殺菌剤を注入するだけの場合に比べて塩素殺菌剤の供給量を低減でき、環境への影響を低減できる。
なお、拡散器６として、ベンチュリ管装置以外に海水流路内に攪拌流れを生じさせるスタティックミキサや攪拌翼を回転させる撹拌器を用いてもよい。
【００３１】
５．塩素還元剤供給装置
塩素還元剤供給装置１０は、塩素殺菌剤を添加されて塩素が残留する海水に塩素還元剤を供給して海水中に残存する塩素を還元することで、無害化するものである。
この実施形態では、塩素還元剤供給装置１０は第１バラスト水供給ライン９に設けられ、バラスト水の排出時にバラストタンク８に貯留された塩素が残留しているバラスト水に、塩素還元剤を供給して残留塩素を還元処理して海中に排出するようにしている。
【００３２】
塩素還元剤供給装置１０は、図２に示すように、塩素還元剤を貯留する塩素還元剤貯槽１５、塩素還元剤貯槽１５内の塩素還元剤を第１バラスト水供給ライン９に供給するための配管１７、該配管１７の先端側であって第１バラスト水供給ライン９のポンプ３より上流側の位置に設けられて塩素還元剤を注入する注入口１９、塩素還元剤貯槽１５内の塩素還元剤を第１バラスト水供給ライン９に供給するための供給ポンプ２１、塩素還元剤の供給量を調整するバルブ２３などを備えている。
【００３３】
本実施の形態では、塩素還元剤をバラスト水に供給する注入口１９を、第１バラスト水供給ライン９のポンプ３より上流側に設けているので、供給された塩素還元剤がポンプ３により撹乱され、塩素還元剤をバラスト水中に拡散することができる。
【００３４】
次亜塩素酸ナトリウム、塩素等の塩素殺菌剤に対して供給される塩素還元剤としては、亜硫酸ナトリウム、重亜硫酸ナトリウム（亜硫酸水素ナトリウム）、チオ硫酸ナトリウムを用いることができる。
塩素還元剤供給装置１０は、図示しない塩素還元剤供給量制御装置によって制御され、適正な量の塩素還元剤が所定の箇所に供給される。
【００３５】
塩素還元剤供給量制御装置は、バラストタンク８から排出された海水中の残留塩素濃度を計測する残留塩素濃度計（図示しない）と、残留塩素濃度計により計測された残留塩素濃度の計測結果に基づいて機器を制御する制御手段（図示しない）とを備えている。制御手段は、残留塩素濃度の計測結果に基づいて、供給ポンプ２１の出力および／または供給量調整用のバルブ２３の開度の調整制御を行う。
【００３６】
６．空気供給装置
空気供給装置１２は、塩素還元剤により酸素が消費され溶存酸素濃度が低下した海水中の溶存酸素量を回復させるため、塩素還元剤が供給された海水に空気を供給するための装置である。
空気供給装置１２は、図２に示すようにベンチュリ管装置６のベンチュリ管ののど部に接続された空気供給管２５と、空気供給管２５に空気を送るブロワ２７（または空気ポンプ）と、空気供給管２５に設けられて送られる空気量を調整する空気量調整弁２９と、を備えて構成される。
【００３７】
空気供給装置１２は、空気供給制御装置３１によって制御され、適正な量の空気が所定の箇所に供給される。
空気供給制御装置３１は、塩素還元剤が供給された海水中の溶存酸素濃度を計測する溶存酸素濃度計３３と、溶存酸素濃度計３３により計測された溶存酸素濃度の計測結果に基づいて機器を制御する制御手段３５とを備えている。制御手段３５は、溶存酸素濃度の計測結果に基づいて、ブロワ２７の出力および／または供給量調整用の空気量調整弁２９の開度の調整制御を行う。
【００３８】
上記のように構成された空気供給装置１２においては、ブロワ２７から空気供給管２５に送られた空気が空気量調整弁２９を介してベンチュリ管ののど部の注入口に供給される。このように、ベンチュリ管装置６は、塩素殺菌剤の拡散手段、生物殺滅手段及び空気供給手段として兼用される。
【００３９】
本実施の形態の空気供給装置１２においては、ベンチュリ管ののど部に空気を供給するので、大量の空気を短時間で大量の海水と接触させることができる。
また、ベンチュリ管のディフューザ部ではキャビテーションが発生して海水の流れに大規模な乱れが発生するので、注入気泡が微細化されて気液の接触面積が大幅に増加する。これらの作用のため、海水への空気の溶け込みが非常に効率良く行われ、管路を流れている間に海水中の溶存酸素量を周辺環境に悪影響を及ぼさないレベルにまで容易にかつ迅速に回復できる。
【００４０】
以上のように構成された本実施の形態の動作を説明する。以下の説明は、図１に示されたバラスト水処理装置を用いて、バラスト水の積込み時に細菌類やプランクトンの死滅処理を行い、バラスト水の排出時に海水中に残留している塩素を還元しさらに塩素還元剤により低下した溶存酸素濃度を回復させる無害化処理を行なう場合について説明する。
【００４１】
＜バラスト水の積込み時の生物殺滅処理＞
まず、海から海水を取水しバラストタンク９に供給してバラスト水を積込む際に行う海水中の生物殺滅処理について説明する。（図１参照）
バラスト水の積込み時には、ポンプ３を稼動して海水取入ライン１から海水を船内に取り入れ、粗ろ過装置２により粗大物を除去し、ろ過装置４によりろ過装置４の目開きに応じた大きさのプランクトン等を除去する。ろ過装置４でろ過された海水には塩素殺菌剤供給装置５で塩素殺菌剤が供給され、塩素殺菌剤が添加された海水はベンチュリ管装置６に導入される。ベンチュリ管装置６において、キャビテーションを発生させ水生生物に損傷を与えると共に、塩素殺菌剤の海水中への拡散が促進され殺菌効果が増大される。
ベンチュリ管装置６で処理された海水は、処理水送水ライン７を介してバラストタンク８に送られ貯留される。バラストタンク８内に貯留される海水には、塩素殺菌剤供給装置５で供給された塩素殺菌剤が、適切な濃度で残存することが好ましい。これにより、細菌類やプランクトンの再成長を抑制することができる。
【００４２】
＜バラスト水の排出時の残留塩素分解処理と溶存酸素回復処理＞
次に、バラストタンク９から塩素が残留している海水を海に排出する際に行う残留塩素分解処理と溶存酸素回復処理について説明する。
バラスト水の排出時には、ポンプ３を稼動してバラストタンク８から第１バラスト水供給ライン９を介してバラスト水を導入し、第１バラスト水供給ライン９のポンプ３より上流側に注入口を設けられた塩素還元剤供給装置１０から塩素還元剤を供給し、これによって、ポンプ３による攪拌作用により塩素還元剤を海水中に十分拡散させて配管内で残留塩素を分解する。
【００４３】
バラストタンク８から排出された海水中の残留塩素濃度を残留塩素濃度計により計測し、計測結果に基づいて、残留塩素を分解するのに必要な当量または当量より多めの量の塩素還元剤を注入するように供給ポンプの出力および／または供給量調整用のバルブの開度の調整制御を行う。
残留塩素の還元分解処理の終ったバラスト水は、第２バラスト水供給ライン１１を介して、ろ過装置４と塩素殺菌剤供給装置５をバイパスしてベンチュリ管装置６に送られる。
【００４４】
ベンチュリ管装置６に供給された塩素還元剤を添加されたバラスト水に、空気供給装置１２によりベンチュリ管ののど部に空気を供給することによってバラスト水に空気を供給する。空気がベンチュリ管ののど部に注入され、前述した作用により、海水への空気の溶け込みが非常に効率良く行われることにより、管路を流れている間に海水中の溶存酸素量を周辺環境に悪影響を及ぼさないレベルにまで容易にかつ迅速に回復できる。
空気が供給され溶存酸素濃度が回復されたバラスト水は、バラスト水排水ライン１３を通じて海に排水する。
なお、空気供給量は、ベンチュリ管装置６の上流側において溶存酸素濃度を計測し、この溶存酸素濃度が周辺環境に悪影響を与えない程度となるように調整する。
【００４５】
上記の例は海水をバラストタンク８に積み込む際に処理を行う場合であるが、海水をバラストタンク８に積み込む際には処理をしないで、バラストタンク８から海水を排出する際に処理する場合もある。この場合は、バラストタンク８から未処理のバラスト水を、ろ過装置４に供給して、以降は上記と同様の生物殺滅処理を行い、ベンチュリ管装置６から排出される塩素が残留する海水に塩素還元剤を供給し、さらに空気を供給して残留塩素分解処理と溶存酸素回復処理を行うようにすればよい。
【００４６】
以上のように、本実施の形態においては、ろ過装置４で１０〜２００μｍ以上の動物性プランクトン、植物性プランクトンを除去し、ベンチュリ管でろ過装置４を通過した細菌類やプランクトンに損傷を与えるかあるいは死滅させ、さらに塩素殺菌剤の供給により細菌類やプランクトンを死滅させるようにしたので、どのような水質であっても確実かつ安価にＩＭＯが定めるバラスト水基準を満たすバラスト水の処理が実現できる。
【００４７】
また、塩素還元剤を適正な供給量で排出するバラスト水に供給するようにしたので、バラスト水中に残留する塩素を完全になくすことができ、さらに塩素還元剤により低下した海水中の溶存酸素濃度を、空気を供給することにより回復させるようにしたので、周辺環境に悪影響を及ぼすことを防ぐことができる。
また、バラスト水への空気供給混合をベンチュリ管装置６によって行うようにしたので、曝気装置を別に設ける必要が無くバラスト水処理装置全体をコンパクトにでき設置場所を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施の形態に係るバラスト水処理装置の説明図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係るバラスト水処理装置における塩素還元剤供給装置と空気供給装置の説明図である。
【符号の説明】
【００４９】
２ 粗ろ過装置、３ ポンプ、４ ろ過装置、５ 塩素殺菌剤供給装置、６ 拡散器（ベンチュリ管装置）、８ バラストタンク、１０ 塩素還元剤供給装置、１２ 空気供給装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
船舶にバラスト水として取水される海水及び／またはバラストタンクから排水される海水に塩素殺菌剤を供給する塩素殺菌剤供給装置と、塩素殺菌剤が供給されたバラスト水を海に排水する際に、該バラスト水に塩素還元剤を供給する塩素還元剤供給装置とを備えたバラスト水処理装置であって、
塩素還元剤が供給されたバラスト水の溶存酸素濃度を計測する溶存酸素濃度計と、塩素還元剤が供給されたバラスト水に空気を供給する空気供給手段と、前記溶存酸素濃度計により計測された溶存酸素濃度が所定値未満である場合に塩素還元剤が供給されたバラスト水に空気を供給するように前記空気供給手段を制御する空気供給制御手段と、を備えたことを特徴とするバラスト水処理装置。
【請求項２】
空気供給手段は、空気吸い込み機構を備えたバラスト水送水ポンプ又はエジェクタであることを特徴とする請求項１に記載のバラスト水処理装置。
【請求項３】
バラスト水として取水され塩素殺菌剤が供給された海水及び／またはバラストタンクから排水され塩素殺菌剤が供給された海水の供給を受けて海水中にキャビテーションを発生させるベンチュリ管装置を備え、空気供給手段は、前記ベンチュリ管装置ののど部に空気を供給するものであることを特徴とする請求項１に記載のバラスト水処理装置。
【請求項１】
船舶にバラスト水として取水される海水及び／またはバラストタンクから排水される海水に塩素殺菌剤を供給する塩素殺菌剤供給装置と、塩素殺菌剤が供給されたバラスト水を海に排水する際に、該バラスト水に塩素還元剤を供給する塩素還元剤供給装置とを備えたバラスト水処理装置であって、
塩素還元剤が供給されたバラスト水の溶存酸素濃度を計測する溶存酸素濃度計と、塩素還元剤が供給されたバラスト水に空気を供給する空気供給手段と、前記溶存酸素濃度計により計測された溶存酸素濃度が所定値未満である場合に塩素還元剤が供給されたバラスト水に空気を供給するように前記空気供給手段を制御する空気供給制御手段と、を備えたことを特徴とするバラスト水処理装置。
【請求項２】
空気供給手段は、空気吸い込み機構を備えたバラスト水送水ポンプ又はエジェクタであることを特徴とする請求項１に記載のバラスト水処理装置。
【請求項３】
バラスト水として取水され塩素殺菌剤が供給された海水及び／またはバラストタンクから排水され塩素殺菌剤が供給された海水の供給を受けて海水中にキャビテーションを発生させるベンチュリ管装置を備え、空気供給手段は、前記ベンチュリ管装置ののど部に空気を供給するものであることを特徴とする請求項１に記載のバラスト水処理装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００９−３９６８０（Ｐ２００９−３９６８０Ａ）
【公開日】平成２１年２月２６日（２００９．２．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２０９４４６（Ｐ２００７−２０９４４６）
【出願日】平成１９年８月１０日（２００７．８．１０）
【出願人】（０００００４１２３）ＪＦＥエンジニアリング株式会社 (1,044)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月２６日（２００９．２．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月１０日（２００７．８．１０）
【出願人】（０００００４１２３）ＪＦＥエンジニアリング株式会社 (1,044)
【Ｆターム（参考）】
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