水処理のための方法および装置
【課題】バラスト水を処理する方法を提供する。
【解決手段】縦パイプ（１）を通してバラストタンクに搬入されるバラスト水を処理するための方法であって、前記バラスト水中で気泡の形成を誘発する、前記縦パイプ（１）の上部において負圧が形成され、前記縦パイプ（１）に入る前に、前記バラスト水は、絞り装置（１４）を介して、当該縦パイプ（１）の上部の閉容器（４）に通水され、前記閉容器（４）は、前記縦パイプ（１）の通水領域（ｂ）よりも大きな通水領域（Ｂ）を有する。
【解決手段】縦パイプ（１）を通してバラストタンクに搬入されるバラスト水を処理するための方法であって、前記バラスト水中で気泡の形成を誘発する、前記縦パイプ（１）の上部において負圧が形成され、前記縦パイプ（１）に入る前に、前記バラスト水は、絞り装置（１４）を介して、当該縦パイプ（１）の上部の閉容器（４）に通水され、前記閉容器（４）は、前記縦パイプ（１）の通水領域（ｂ）よりも大きな通水領域（Ｂ）を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水処理方法に関する。より詳細には、本発明は、水、主にバラスト水の処理のための方法に関し、バラスト水が縦パイプを通してバラストタンクに搬入され、縦パイプの上部に生成される負圧がバラスト水中での気泡の形成を誘発する。本発明はまた、本発明を実施するための装置を含む。
【背景技術】
【０００２】
船の技術的理由のため、船が航行している時、船内にいくつかのカーゴがなくてはならない。周知のように、収入をもたらさないカーゴはバラストと呼ばれている。
【０００３】
海水は、積載または荷降しするには比較的容易なため、広くバラストとして使用されている。しかしながら、非常に多種の生物が、バラスト水が積載される場所から荷降しする場所へ、バラスト水中で運ばれてしまう。
【０００４】
生物の大部分は運搬中に死滅し、より多くの生物は、荷降しの場所で解放される時に死滅する。しかしながら、好ましい条件下では、繁殖力のある種は生き残る。新地に外来生物を導入することは、とりわけ、全海域内の水産業に破滅的な結果をもたらすことが知られている。
【０００５】
生物を無害にする観点で、バラスト水処理のための新しい指示が、国際的な団体内で作成されている。当該指示は、バラスト水の処理は安全で、環境的に受け入れられるものであり、使用に合理的であり、有効でなくてはならないことを強調する。
【０００６】
たとえばザリガニ等のより大きな生物を死滅させるために、バラスト水を負圧にさらすことが知られている。また、バクテリアやウィルスを死滅させるために、バラスト水を化学物質で処理することが知られている。
【０００７】
使用されるいくつかの化学物質は、荷降しする場所における環境に不利な効果を有すると疑われる。
【０００８】
ＷＯ文献２００９／０２２９１３には、バラスト水内に負圧および気泡を生成するために、縦パイプを通して運ばれるバラスト水を処理する方法が開示されている。
【０００９】
ＷＯ文献２００５／００９９０７は、とりわけ、バラスト水の酸素含有量を低減するために、縦パイプ内におけるバラスト水の処理を論じている。
【００１０】
水の紫外線放射、いわゆるＵＶ放射は、とりわけ、飲料水内の病原生物を無害にすることがよく知られている。バラスト水、噴水および非病原生物が生きていることが望ましくないその他の目的の水等から、これらの生物を死滅させるためにＵＶ放射を使用することも知られている。
【００１１】
ＵＶ放射は、水が比較的強いＵＶ光を通して運搬される、いわゆるＵＶ集中という方法によって実施される。ＵＶ光の生物への影響は累積的であり、とりわけ、ＵＶランプの強度、ＵＶランプから生物までの距離、行渡っている温度、および生物がＵＶ光下にある時間に依存する。生物が死滅されるように、ＵＶ光下での十分な滞留時間を水すなわち生物に与えるには、ＵＶ集中による水の流率はしばしば低い。
【００１２】
人口密集地における飲み水または搭乗船上のバラスト水等のような主要な水が処理される時、相当規模のＵＶ集中への必要性があり、ゆえに大きなエネルギー消費が伴う。所望の効果を得るために、化学物質が液体に注入される。高額であったり環境に害を及ぼしたり等、化学物質の様々な性質が、関連する化学物質の消費を可能な限り低量に維持することを望ましいものとしている。
【００１３】
水中の生物を無害にするための水処理はよく知られており、いくつかの分野で使用されている。たとえば、病原生物を無害にするために、たとえば塩素を飲料水に追加するのが通常である。たとえばバラスト水、噴水、および非病原生物が生きていることが望ましくないその他の目的の水から、非病原生物を死滅させるために、しばしば二酸化塩素ＣｌＯ２の形態の塩素等の化学物質を使用することも知られている。
【００１４】
信頼性のある効果を得るために、通常３〜４ｐｐｍの量のそのような化学物質が加えられる。これは、関連する化学物質または使用後通常自然界に放たれる化学物質の比較的大量な消費をもたらし、環境的に懸念される事項である。
【００１５】
バラスト水以外の水からの脂質および炭化水素の分離は、いくつかの条件下で実施される。それは、石油坑から生成された水の処理、または、乳製品内のプロセス水からの脂質の分離、商業的なキッチンまたは食肉処理場にわたる多様な事業にあるかもしれない。
【００１６】
先行技術は、浮選、遠心分離、膜技術、またはサイクロンの使用等の様々な技術を含む。さもなければ水面に上昇できない滴を集めるために、水中の異なる形態の合体液滴も使用される。
【００１７】
使用される既知の方法の多くに共通なことは、プロセスを経た水中には、いくらかの残留脂質または残留炭化水素が依然としてあることである。公共的な基準により許容できる純度を得るために、これらのより小さな残留物を取り除くことは、比較的高くつく。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明は、先行技術の少なくとも一つの欠陥を改良または低減することを目的とする。
【００１９】
当該目的は、以下の記載およびそれに続く特許請求の範囲に特定される特徴をもって、本発明により達成される。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
水、典型的にはバラスト水を処理する方法が提供される。ここで、バラスト水は、縦パイプを通してバラストタンクに搬入され、縦パイプの上部において生成された負圧は、バラスト水内で気泡の形成を誘発する。本方法では、搬入されているバラスト水は、縦パイプに入る前に、絞り装置を介して、当該縦パイプの上部の閉容器に通水され、当該閉容器は、縦パイプの通水領域よりも大きな通水領域を有する。
【００２１】
入口圧力、絞り領域、容器フローの断面積、縦パイプフロー断面積、および縦パイプの長さの適切な選択により、容器内のバラスト水が沸騰している間、同時に、相当の圧力降下が絞りを隔てて達成されうる。そのような圧力降下および容器内における後続の滞留時間は、真核性生物類に属する非常に多くの種を破壊するには十分である。
【００２２】
容器内、少なくとも容器の上部において、沸騰状態を維持することが必要である。そのような沸騰状態が無い場合、バラスト水から分離された空気等の気体は、容器および縦パイプ内で上昇する容量を占める。これにより、容器および縦パイプの上部では、負圧が相当量減少される。
【００２３】
開水路水理学理論から、いわゆるフルード数が知られている。無次元数のフルード数Ｆは、流体に作用している慣性力および重力間の比率として定義される。
【００２４】
【数１】
【００２５】
公式内の流体平均深度ｈｍをパイプの直径Ｄによって置き換えることによって、表現が適切なパイプ径の選択に適していることが見出された。
【００２６】
【数２】
【００２７】
開発作業中、容器のフルード数は０．２よりも小さくてはならない一方、縦パイプのフルード数は０．３よりも大きくなくてはならないことがわかった。縦パイプの垂直高さは、通常の海水温度でバラスト水を含む容器内で十分な沸騰効果を達成するために、１０メートルを超すべきである。
【００２８】
流量制限が容器内の圧力を上昇させるので、縦パイプの出口は、解放されているべきである。
【００２９】
容器内のフルード数が０．１より小さく、縦パイプ内のフルード数が０．８〜１．７である場合、最良の機能性が達成される。
【００３０】
バラスト水を処理する方法は、さらに、
−流水方向に分岐した、分離体内の貫通開口を形成し、
−バラスト水内の圧力を上昇し、
−最小開口寸法が１．５ｍｍより小さい開口を通してバラスト水を流すことをさらに含む。
【００３１】
水が開口の最小開口寸法を通った後、開口の下流側における圧力上昇を最大限回避するために、開口は、分岐に形成される。圧力低下および開口寸法の適切な選択によって、バラスト水内の相当部分の生物が、開口を通して流れる間に死滅されることが試行によって示された。大きな圧力低下および小さい開口寸法は、より高い死滅率に寄与する。開口は、たとえば、細長い溝またはランダムな断面の開口によって構成されうる。純粋に実質的な観点から、０．７５〜１ｍｍ間の最小開口寸法で、少なくとも３バールの圧力低下をもたらす溝は、良好な結果となることがわかった。
【００３２】
本方法は、貫通カバー開口を備えるカバーによって開口を覆うことをさらに含む。比較的高速で生物がカバーと衝突することで、生物の大部分は死滅することがわかった。
【００３３】
本方法は、大気圧より低く開口下流の圧力を低減させることをさらに含む。圧力は、行渡っている温度、典型的には水温で沸騰するまで低減される。
【００３４】
分岐体の下流において、蒸気の形態の水の少なくとも一部によって、開口からの流出水は、カバーに向かって比較的自由に流れ、さらにカバーの下流側に流れる。
【００３５】
本方法は、出口を有する密接容器を備える分離体を囲うことをさらに含み、当該容器は、０．３より小さく、好ましくは０．２より小さいフルード数を有する。
【００３６】
これにより、上述のフルード数は、水から遊離された空気が容器内で累積するのではなく、容器からの水の流出によって混入されることを防止することに寄与すると同時に、開口の下流の負圧を維持することがより容易である。
【００３７】
本方法は、処理装置を通って水流状に流れる水中におけるＵＶ放射効果を向上するために、
−行渡っている水温で、水を沸騰させる負圧に当該水をさらし、
−水が少なくとも部分的に蒸気である間、当該水をＵＶ放射にさらす、ことを含むことを特徴とする。
【００３８】
驚くことに、生物が、蒸気および場合によってはその他の気体という形態にある気体を相当割合で有する水を含む流体内にいる間、生物を放射線にさらすことによって、水中生物に対するＵＶ放射の効果が大幅に改善することが見出された。流体は、液体よりも大きな容量比率の蒸気および気体を有する。
【００３９】
これは、ＵＶ放射の効果は水中に気泡が有る場合は低減し、ゆえにＵＶ処理の前に水中の気泡形成を回避するように努められた、当該分野において確立された知識とは反対の示唆を与える。
【００４０】
水から遊離される気体とは、たとえば空気等、圧力が低下されるに連れて水から遊離される気体を意味する。
【００４１】
ＵＶ光の強度は通常の放射線量の５０％より下、いくつかの場合には７０％より下に減少されても、依然初期効果を維持することが、試行により示された。
【００４２】
本方法は、容器内で水を負圧にさらし、少なくとも容器内または容器の下流側において水をＵＶ放射線にさらすことをさらに含む。
【００４３】
そのような方法は、構成するには比較的容易で安価である。容器内で水が負圧にさらされる前に、水流を絞ることは適切である。これは、容器内における所望の負圧の調整を促す。
【００４４】
本方法は、処理装置を通って水流状に流れる水中の生存生物に対する化学物質の効果を向上するために、
−水に化学物質を供給し、
−行渡っている水温で水が沸騰する負圧に当該水をさらし、
−水および当該水から遊離された気体を含む流体内の水中の生物に、化学物質を作用させる、ことを含む。
【００４５】
流体は、液体よりも大容量の割合の気体を有する。
【００４６】
驚くことに、水中生物に対する化学物質の効果は、生物が蒸気および場合によってはその他の気体という形態の気体を相当割合で有する水を含む流体内にある間、生物を放射線にさらすことによって向上することがわかった。
【００４７】
加えられた酸化塩素の割合は、通常の３〜４ｐｐｍから０．５〜１ｐｐｍに減少されても依然初期効果を維持することが、試行によって示された。
【００４８】
本方法は、化学物質が水に加えられている間、または化学物質が水に加えられた後に、容器内で水を負圧にさらすことをさらに含む。そのような方法は、構成するには比較的単純で安価である。容器内で水が負圧にさらされる前に、水流を絞ることは適切である。これは、容器内の所望の負圧の調整を促す。
【００４９】
本方法は、処理装置を通って水流状に流れる水からの、少なくとも脂質または炭化水素の分離を含み、
−行渡っている水温で水が沸騰する負圧に当該水をさらし、
−少なくとも脂質または炭化水素、および水から遊離された気体を含む流体内の水から、少なくとも脂質または炭化水素を分離させ、
−圧力上昇後に続いて、少なくとも脂質または炭化水素を水面に浮かばせる、ことを含む。
【００５０】
流体は、液体よりも大容量の気体を有する。
【００５１】
驚くことに、そのような処理中に沸騰している脂質および炭化塩素は、再度より高い、典型的には大気圧にさらされた後続の水においては、わずかな量だけ溶解することが見出された。したがって、脂質および炭化塩素は、水面に浮上し、自体既知の態様ですくい取られる。
【００５２】
本方法は、容器内で水を負圧にさらすことをさらに含む。そのような方法は、構成するには比較的容易で安価である。容器内で水が負圧にさらされる前に、水流を絞ることは適切である。これは、容器内の所望の負圧の調整を促す。
【００５３】
本発明に係る方法は、水、典型的にはバラスト水のバラストタンクへの縦パイプにより実施される。ここで、縦パイプ内の負圧は、バラスト水内における気泡の形成を誘発する。本方法は、絞り装置を介して閉容器と連通する入口パイプにより特徴付けられる。当該閉容器は、縦パイプの上部と接続されており、縦パイプの流れ断面積よりも大きい流断面積を有する。
【００５４】
上述のように、容器のフルード数は０．２より小さく、縦パイプのフルード数は０．３より大きい。
【００５５】
絞り装置は、流率に対する絞り断面積の設定を促す絞り弁により構成される。
【００５６】
容器内の負圧をより良く維持可能にするために、容器の出口において渦防止装置を配置することが適切であることがわかった。
【００５７】
容器には、より微小な生物を破壊するために、紫外光を生成するランプ（ＵＶランプ）が備えられる。ＵＶ光源は、容器上または容器内にあり、場合によっては容器の閉じた配管内に配置される。
【００５８】
容器または縦パイプは、たとえば二酸化塩素または次亜塩素酸塩等の化学物質の供給手段が備えられる。
【００５９】
ＵＶ光および化学物質の効果は、処理が本発明に係る容器内でなされる場合に、大幅に向上することがわかった。
【００６０】
上述のように、負圧が生成される縦パイプは、縦パイプの上部において海水中の十分な負圧を得るために十分な高さに、典型的には１０メートル単位で、たとえば船舶のデッキ上まで形成される。
【００６１】
０．０１バールまでの低さの絶対圧力が、縦パイプの上部において達成される。これにより、生存している生物は、大気圧から破滅的な圧力低下にさらされる。経験からすると、いくつかの大型生物は、そのような圧力低下でも生存し、より大きな圧力低下が適切である。
【００６２】
縦パイプには、より高圧下のバラスト水が供給される。絞りの上流において、たとえば２バールの絶対圧力を選択することによって、少なくとも１００倍の圧力低下が達成される。一方、絶対入口圧力が４バールに選択される場合、これは２倍される。たとえばザリガニおよび軟体動物のようなより大きな生存生物が、突然この処理を受ける場合、そのような高度な圧力低下は、それらを死滅する。
【００６３】
本装置は、流れ方向に分岐する少なくとも一つの開口が備えられる分離体を含む。ここで、当該開口の最小開口寸法は、１．５ｍｍよりも小さい。
【００６４】
下流側の水から上流側の圧力がかけられた水を分離する分離体は、たとえばパイプにより構成される。分離体は、部分から構成され、補強肋材と共に形成されうる。通常、分離体は、多くの開口を伴って形成される。
【００６５】
分岐した開口の開口角は、４５度より大きい。水温および水圧によっては４５から１２０度の開口角が、十分に機能することがわかった。比較的小さい開口角は、分離体の所定の領域内において、いくつかの開口を配置することを可能とする。効果および分離体の可能な開口領域に鑑みると、７０〜１１０度が、最も実用的であるようである。
【００６６】
開口は、貫通するカバー開口が備えられたカバーによって覆われる。カバーは、分離体のちょうど外側に配置される。カバー開口の最小開口寸法は、開口の最小開口寸法の０．５〜１．５倍であり、好ましくは、カバーの全通水領域が分離体のそれよりも大きくなるように調整される。
【００６７】
開口を備える分離体は、出口を有する密接容器により囲われる。当該密接容器は、下流側で接続される縦パイプと共に、容器内における負圧の比較的容易な確立および維持を可能とする。容器の直径は、たとえば流れ出て行かない水および蒸気によって遮られないように、開口からの流出のため、十分に大きくなくてはならない。容器は、起立または横置される。
【００６８】
開発作業中、容器のフルード数は０．３よりも小さくあるべきである一方、縦パイプのフルード数は０．３よりも大きくあるべきであることがわかった。縦パイプの垂直高さは、通常海水温のバラスト水により容器内における十分な沸騰効果を達成するために、１０メートルを超えるべきである。１２．５ｍを超える長さは、いくつかの場合で、容器内の好ましくない流れパターンに寄与することがわかっており、縦パイプは長過ぎるべきでもない。
【００６９】
出口に関連する流れ制限は、容器内の圧力を上昇する可能性があるので、縦パイプの出口は比較的に動きが妨げられないように形成されるべきである。縦パイプの下部における容器および受け手は、縦パイプより大きな直径を有する。
【００７０】
分離された空気が容器からその後引き出されるので、容器内のフルード数が０．１〜０．２である時、最良の機能が達成されると同時に、その一方、所望の沸騰効果が維持される。縦パイプのフルード数は、最大限の容量を提供するためには、０．８〜１．７の間である。
【００７１】
分離体内において利用可能な流れ領域は、たとえば、いわゆるスライド弁により調整されうる。
【００７２】
分離体の上流側の圧力は、適切な効果が現れるまで上昇される。必要とされる圧力低下は、開口の最小開口寸法に依存する。０．８ｍｍの最小開口寸法を有する開口を隔てて、３バールまたはそれより大きな圧力低下が、許容できる効果を達成するために必要となることが試行により示されている。
【００７３】
開口に対して、０．０１バール下の下流側絶対圧力を形成することによって、生存生物は、大気圧から破壊的な圧力低下にさらされる。上流圧力が２バールに上昇される時、たとえば少なくとも１００倍の圧力低下が達成され、絶対入口圧力が４バールに選択される場合にはその２倍となる。
【００７４】
本装置は、水中のＵＶ放射の効果を向上するための装置を含む。水は、処理装置を通って流れて容器に搬入され、当該容器において、行渡っている水温で当該水を沸騰させる負圧にさらされる。そして、少なくとも容器内または容器の下流において、当該装置には、ＵＶ装置が備えられる。
【００７５】
容器内の負圧は、下流側に接続されたポンプによって提供される。
【００７６】
本装置は、水中生存生物に対する化学物質の効果を向上するための装置を含む。ここで、水は処理装置を通って流れる。当該処理装置では、水は、行渡っている水温で当該水を沸騰させる負圧にさらす容器に搬入されることを特徴とする。
【００７７】
入口パイプまたは容器には、たとえば二酸化塩素、次亜塩素酸塩、オゾンまたは金属イオンの形態の化学物質の供給手段が備えられる。本装置は、水から少なくとも脂質または炭化水素を分離するための装置を含む。ここで、水は処理装置を通って流れる。当該処理装置では、水は、行渡っている水温で当該水を沸騰させる負圧にさらす容器に搬入されることを特徴とする。生存生物に対する向上したＵＶ放射の効果および化学物質の効果のために、そして水からの脂質および炭化水素の分離のためにも、容器内の負圧は、下流側で接続されたポンプによって提供されるべきである。
【００７８】
または、負圧は、容器に対して下流側に接続された縦パイプによって提供される。縦パイプが使用される場合、以下に述べるように、容器のフルード数は０．３より小さく、縦パイプのフルード数は０．３よりも大きい。
【００７９】
容器の入口には、流量すなわち容器内の負圧の調整のための絞り装置が備えられる。絞り装置は、たとえばスライド弁、ディスク弁、またはその他の適切な絞り若しくは調整装置を含む。
【００８０】
容器内または少なくとも容器の一部において、沸騰状態を維持することが必要である。そのような沸騰状態が無い場合、水から分離された空気を含む気体は、容器内および縦パイプ内で増大する容量を占める。これにより、容器内および縦パイプの上部の負圧は、大幅に減少される。
【００８１】
分離体の議論における上述同様の状態は、フルード数および絞り装置についても当てはまる。
【００８２】
本発明に係る方法および装置は、バラスト水処理のための比較的に簡単で費用効率のよい解決を提供する。より大きな生物は、縦パイプ内の負圧により無害とされる一方、バクテリアおよびウィルス等のようなより小さな生物は、本目的のための、自体既知のＵＶ光または化学物質によって死滅される。
【００８３】
本方法は、水処理およびその他の目的によく適している。
【００８４】
以下には、添付の図面に視覚化される、好ましい方法および実施形態の例が記載される。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】図１は、本発明に係る容器および縦パイプを示す。
【図２】図２は、図１のＩ−Ｉ部分を拡大して示す。
【図３】図３は、図２のＩＩ−ＩＩ部分を示す。
【図４】図４は、他の実施形態の容器を示す。
【図５】図５は、図４のＩＶ−ＩＶ部分を拡大して示す。
【図６】図６は、図５の一部を依然より拡大して示す。
【図７】図７は、ＵＶランプが備えられた容器の、図１のＩ−Ｉに対応する部分を示している。
【図８】図８は、図７のＶＩＩ−ＶＩＩ部分を示す。
【図９】図９は、ＵＶランプがＵＶ装置内にある実施形態の、図１のＩ−Ｉに相当する部分を示す。
【図１０】図１０は、容器が水平方向に配置された実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００８６】
図中、参照番号１は、長さ“Ｌ”および通水領域“ｂ”の縦パイプを示す。縦パイプ１は、図示されない船舶のバラストタンクと連通するタンク２の下端部において開口する。縦パイプ１は、上端において、図３に示す“ｂ”よりも大きい通水領域“Ｂ”を有する密接容器４に接続される。
【００８７】
渦防止装置６は、容器４の出口８に配置される。
【００８８】
図示しないバラストポンプと連通する入口パイプ１０は、容器４の上部において出口開口１２を有する。この例示的な実施形態では、出口開口１２には、ディスク弁の形態で、絞り装置１４が備えられる。絞り装置１４の弁ディスク１６は、軸方向に移動可能なように、出口開口１２を覆う。したがって、調整可能な環状ギャップ１８が出口開口２３に形成される。
【００８９】
入口パイプ１０に対向する側上で、弁ディスク１６は、たとえば凹状、凸状等の非平面状に形成されたり、図示されないポンプ羽根車の羽根と共に形成されたりする。
【００９０】
弁ディスク１６は、スタッフィングボックス２２を通って伸長するロッド２０に接続され、当該ロッド２０には、その上端部にねじ山２４が備えられている。ねじ山２４上に螺合するナット２６は、スタッフィングボックス２２上に位置し、環状ギャップ１８を調整するために使用される。
【００９１】
入口パイプ１０は、場合によって用いられる化学物質の供給のために開口２８が備えられている。
【００９２】
バラスト水が、入口パイプ１０内において圧力がかかった状態で供給されるに連れ、容器４および縦パイプ１は、バラスト水で満たされる。縦パイプ１の長さＬは、縦パイプ１が水で満たされた時、容器４内で負圧を確立させる効果を有する。
【００９３】
負圧は、行渡っているバラスト水温に調整され、容器４内のバラスト水は、いかなる付加的な供給エネルギーを伴うことなく沸騰される。
【００９４】
通水領域“ｂ”および“Ｂ”のフルード数が上述の外の値に選択される場合、気体は比較的急速に水から分離し、当該気体は容器４および縦パイプ１の上部における容量の大部分を占める。
【００９５】
しかし、上述のフルード数が特定された値内である場合、分離された気体は、バラスト水および負圧により継続的に混入され、沸騰が維持される。渦防止装置６は、この効果に好適に寄与する。
【００９６】
容器４内で維持される負圧というまさにこの事実により、絞り装置１４は、所望の圧力低下で設定される。絞り装置１４を隔てた圧力低下はさらに、容器４内において乱れた多相流に寄与する。一方、同時に、絞り装置１４を隔てた圧力低下およびそれに続く負圧のため、生存生物が死滅する。
【００９７】
他の実施形態では、入口パイプ１０は、分離体３０の形態で絞り装置１４に接続される。フランジ３２によって密閉される分離体３０には、図４を見ると容器２に突出し、流れ方向に分岐したいくつかの開口３４が備えられる。開口３４は、図５および６を見ると、最小開口寸法“ｓ”および開口角“α”を有する。最小開口寸法“ｓ”における開口３４の形状は、ナイフ形状であり、比較的鋭い。
【００９８】
当該例示的な実施形態では、開口２４は、分離体３０内において、比較的細長い溝により形成される。
【００９９】
ロッド２０により、パイプ体３８の形態のスライド弁３６は、分離体８の通水領域を調整するために、分離体８内で移動するように配置される。たとえば図示しないアクチュエータ等のその他の調整手段の使用は、多くの場合適切である。
【０１００】
カバー開口４２を備えるカバー４０は、図５および６に見るように、下流側、分離体３０近傍に配置される。カバー４０は、たとえば、布、網製品、多孔板またはその他の適切な部材により構成される。
【０１０１】
バラスト水が処理される時、バラスト水は、圧力下で、入口パイプ１０を通り、さらに分離体３０に流れる。水は開口３４を通って降下する圧力下流れ続け、その後、バラスト水は、比較的高速でカバー４０に当たり、カバー開口４２を通って流れる。縦パイプ１がバラスト水で満たされるに連れ、負圧が容器２内で確立し、バラスト水が行渡っている温度で沸騰する。
【０１０２】
これにより、開口３４から流出するバラスト水は、容器２が水で満たされている時よりも非常にわずかだけ遅らされ、開口３４を通しての流れおよびカバー４０に対する衝撃の意図した効果を増大する。
【０１０３】
その後、スライド弁３６は、分離体３０を隔てた所望の圧力低下となるまで調整される。
【０１０４】
一実施形態では、図７および８を見ると、容器２は、容器２の外側に向けて開口する、３つの緊密で透明なパイプ４４が備えられる。パイプ４４には、ＵＶランプ４６が配置される。
【０１０５】
または、図９に見るように、ＵＶランプ４６は、自体公知のＵＶ装置４８内に配置される。
【０１０６】
これにより、ＵＶ装置４８を通る流体は、蒸気および気泡を相当比率で有する水を含み、水中生物に対するＵＶ光の効果は、相当程度に上昇する。
【０１０７】
水中の蒸気および気泡の相当部分は、水中の化学物質の効果を相当程度に上昇する効果を有する。
【０１０８】
化学物質は、たとえば、開口２８を介して水に追加される。
【０１０９】
蒸気および気泡を大部分有する水を含む、容器２を通って流れる水中の負圧は、水中に在る脂質および炭化水素を、しばしば水が沸騰する前に沸騰させる。
【０１１０】
図１０は、横置された容器２を備える装置を示し、本発明に係る装置および方法は、この配置の容器２によっても同様に機能する。図１０は、ポンプ５０が容器２内における十分な負圧の形成に寄与するために出口８に接続されることを示す。ポンプは、通常、容器２から所定距離を置いて、ポンプ５０内のキャビテーションのリスクを低減できるように、高さはいくらかより低く配置される。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水処理方法に関する。より詳細には、本発明は、水、主にバラスト水の処理のための方法に関し、バラスト水が縦パイプを通してバラストタンクに搬入され、縦パイプの上部に生成される負圧がバラスト水中での気泡の形成を誘発する。本発明はまた、本発明を実施するための装置を含む。
【背景技術】
【０００２】
船の技術的理由のため、船が航行している時、船内にいくつかのカーゴがなくてはならない。周知のように、収入をもたらさないカーゴはバラストと呼ばれている。
【０００３】
海水は、積載または荷降しするには比較的容易なため、広くバラストとして使用されている。しかしながら、非常に多種の生物が、バラスト水が積載される場所から荷降しする場所へ、バラスト水中で運ばれてしまう。
【０００４】
生物の大部分は運搬中に死滅し、より多くの生物は、荷降しの場所で解放される時に死滅する。しかしながら、好ましい条件下では、繁殖力のある種は生き残る。新地に外来生物を導入することは、とりわけ、全海域内の水産業に破滅的な結果をもたらすことが知られている。
【０００５】
生物を無害にする観点で、バラスト水処理のための新しい指示が、国際的な団体内で作成されている。当該指示は、バラスト水の処理は安全で、環境的に受け入れられるものであり、使用に合理的であり、有効でなくてはならないことを強調する。
【０００６】
たとえばザリガニ等のより大きな生物を死滅させるために、バラスト水を負圧にさらすことが知られている。また、バクテリアやウィルスを死滅させるために、バラスト水を化学物質で処理することが知られている。
【０００７】
使用されるいくつかの化学物質は、荷降しする場所における環境に不利な効果を有すると疑われる。
【０００８】
ＷＯ文献２００９／０２２９１３には、バラスト水内に負圧および気泡を生成するために、縦パイプを通して運ばれるバラスト水を処理する方法が開示されている。
【０００９】
ＷＯ文献２００５／００９９０７は、とりわけ、バラスト水の酸素含有量を低減するために、縦パイプ内におけるバラスト水の処理を論じている。
【００１０】
水の紫外線放射、いわゆるＵＶ放射は、とりわけ、飲料水内の病原生物を無害にすることがよく知られている。バラスト水、噴水および非病原生物が生きていることが望ましくないその他の目的の水等から、これらの生物を死滅させるためにＵＶ放射を使用することも知られている。
【００１１】
ＵＶ放射は、水が比較的強いＵＶ光を通して運搬される、いわゆるＵＶ集中という方法によって実施される。ＵＶ光の生物への影響は累積的であり、とりわけ、ＵＶランプの強度、ＵＶランプから生物までの距離、行渡っている温度、および生物がＵＶ光下にある時間に依存する。生物が死滅されるように、ＵＶ光下での十分な滞留時間を水すなわち生物に与えるには、ＵＶ集中による水の流率はしばしば低い。
【００１２】
人口密集地における飲み水または搭乗船上のバラスト水等のような主要な水が処理される時、相当規模のＵＶ集中への必要性があり、ゆえに大きなエネルギー消費が伴う。所望の効果を得るために、化学物質が液体に注入される。高額であったり環境に害を及ぼしたり等、化学物質の様々な性質が、関連する化学物質の消費を可能な限り低量に維持することを望ましいものとしている。
【００１３】
水中の生物を無害にするための水処理はよく知られており、いくつかの分野で使用されている。たとえば、病原生物を無害にするために、たとえば塩素を飲料水に追加するのが通常である。たとえばバラスト水、噴水、および非病原生物が生きていることが望ましくないその他の目的の水から、非病原生物を死滅させるために、しばしば二酸化塩素ＣｌＯ２の形態の塩素等の化学物質を使用することも知られている。
【００１４】
信頼性のある効果を得るために、通常３〜４ｐｐｍの量のそのような化学物質が加えられる。これは、関連する化学物質または使用後通常自然界に放たれる化学物質の比較的大量な消費をもたらし、環境的に懸念される事項である。
【００１５】
バラスト水以外の水からの脂質および炭化水素の分離は、いくつかの条件下で実施される。それは、石油坑から生成された水の処理、または、乳製品内のプロセス水からの脂質の分離、商業的なキッチンまたは食肉処理場にわたる多様な事業にあるかもしれない。
【００１６】
先行技術は、浮選、遠心分離、膜技術、またはサイクロンの使用等の様々な技術を含む。さもなければ水面に上昇できない滴を集めるために、水中の異なる形態の合体液滴も使用される。
【００１７】
使用される既知の方法の多くに共通なことは、プロセスを経た水中には、いくらかの残留脂質または残留炭化水素が依然としてあることである。公共的な基準により許容できる純度を得るために、これらのより小さな残留物を取り除くことは、比較的高くつく。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明は、先行技術の少なくとも一つの欠陥を改良または低減することを目的とする。
【００１９】
当該目的は、以下の記載およびそれに続く特許請求の範囲に特定される特徴をもって、本発明により達成される。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
水、典型的にはバラスト水を処理する方法が提供される。ここで、バラスト水は、縦パイプを通してバラストタンクに搬入され、縦パイプの上部において生成された負圧は、バラスト水内で気泡の形成を誘発する。本方法では、搬入されているバラスト水は、縦パイプに入る前に、絞り装置を介して、当該縦パイプの上部の閉容器に通水され、当該閉容器は、縦パイプの通水領域よりも大きな通水領域を有する。
【００２１】
入口圧力、絞り領域、容器フローの断面積、縦パイプフロー断面積、および縦パイプの長さの適切な選択により、容器内のバラスト水が沸騰している間、同時に、相当の圧力降下が絞りを隔てて達成されうる。そのような圧力降下および容器内における後続の滞留時間は、真核性生物類に属する非常に多くの種を破壊するには十分である。
【００２２】
容器内、少なくとも容器の上部において、沸騰状態を維持することが必要である。そのような沸騰状態が無い場合、バラスト水から分離された空気等の気体は、容器および縦パイプ内で上昇する容量を占める。これにより、容器および縦パイプの上部では、負圧が相当量減少される。
【００２３】
開水路水理学理論から、いわゆるフルード数が知られている。無次元数のフルード数Ｆは、流体に作用している慣性力および重力間の比率として定義される。
【００２４】
【数１】
【００２５】
公式内の流体平均深度ｈｍをパイプの直径Ｄによって置き換えることによって、表現が適切なパイプ径の選択に適していることが見出された。
【００２６】
【数２】
【００２７】
開発作業中、容器のフルード数は０．２よりも小さくてはならない一方、縦パイプのフルード数は０．３よりも大きくなくてはならないことがわかった。縦パイプの垂直高さは、通常の海水温度でバラスト水を含む容器内で十分な沸騰効果を達成するために、１０メートルを超すべきである。
【００２８】
流量制限が容器内の圧力を上昇させるので、縦パイプの出口は、解放されているべきである。
【００２９】
容器内のフルード数が０．１より小さく、縦パイプ内のフルード数が０．８〜１．７である場合、最良の機能性が達成される。
【００３０】
バラスト水を処理する方法は、さらに、
−流水方向に分岐した、分離体内の貫通開口を形成し、
−バラスト水内の圧力を上昇し、
−最小開口寸法が１．５ｍｍより小さい開口を通してバラスト水を流すことをさらに含む。
【００３１】
水が開口の最小開口寸法を通った後、開口の下流側における圧力上昇を最大限回避するために、開口は、分岐に形成される。圧力低下および開口寸法の適切な選択によって、バラスト水内の相当部分の生物が、開口を通して流れる間に死滅されることが試行によって示された。大きな圧力低下および小さい開口寸法は、より高い死滅率に寄与する。開口は、たとえば、細長い溝またはランダムな断面の開口によって構成されうる。純粋に実質的な観点から、０．７５〜１ｍｍ間の最小開口寸法で、少なくとも３バールの圧力低下をもたらす溝は、良好な結果となることがわかった。
【００３２】
本方法は、貫通カバー開口を備えるカバーによって開口を覆うことをさらに含む。比較的高速で生物がカバーと衝突することで、生物の大部分は死滅することがわかった。
【００３３】
本方法は、大気圧より低く開口下流の圧力を低減させることをさらに含む。圧力は、行渡っている温度、典型的には水温で沸騰するまで低減される。
【００３４】
分岐体の下流において、蒸気の形態の水の少なくとも一部によって、開口からの流出水は、カバーに向かって比較的自由に流れ、さらにカバーの下流側に流れる。
【００３５】
本方法は、出口を有する密接容器を備える分離体を囲うことをさらに含み、当該容器は、０．３より小さく、好ましくは０．２より小さいフルード数を有する。
【００３６】
これにより、上述のフルード数は、水から遊離された空気が容器内で累積するのではなく、容器からの水の流出によって混入されることを防止することに寄与すると同時に、開口の下流の負圧を維持することがより容易である。
【００３７】
本方法は、処理装置を通って水流状に流れる水中におけるＵＶ放射効果を向上するために、
−行渡っている水温で、水を沸騰させる負圧に当該水をさらし、
−水が少なくとも部分的に蒸気である間、当該水をＵＶ放射にさらす、ことを含むことを特徴とする。
【００３８】
驚くことに、生物が、蒸気および場合によってはその他の気体という形態にある気体を相当割合で有する水を含む流体内にいる間、生物を放射線にさらすことによって、水中生物に対するＵＶ放射の効果が大幅に改善することが見出された。流体は、液体よりも大きな容量比率の蒸気および気体を有する。
【００３９】
これは、ＵＶ放射の効果は水中に気泡が有る場合は低減し、ゆえにＵＶ処理の前に水中の気泡形成を回避するように努められた、当該分野において確立された知識とは反対の示唆を与える。
【００４０】
水から遊離される気体とは、たとえば空気等、圧力が低下されるに連れて水から遊離される気体を意味する。
【００４１】
ＵＶ光の強度は通常の放射線量の５０％より下、いくつかの場合には７０％より下に減少されても、依然初期効果を維持することが、試行により示された。
【００４２】
本方法は、容器内で水を負圧にさらし、少なくとも容器内または容器の下流側において水をＵＶ放射線にさらすことをさらに含む。
【００４３】
そのような方法は、構成するには比較的容易で安価である。容器内で水が負圧にさらされる前に、水流を絞ることは適切である。これは、容器内における所望の負圧の調整を促す。
【００４４】
本方法は、処理装置を通って水流状に流れる水中の生存生物に対する化学物質の効果を向上するために、
−水に化学物質を供給し、
−行渡っている水温で水が沸騰する負圧に当該水をさらし、
−水および当該水から遊離された気体を含む流体内の水中の生物に、化学物質を作用させる、ことを含む。
【００４５】
流体は、液体よりも大容量の割合の気体を有する。
【００４６】
驚くことに、水中生物に対する化学物質の効果は、生物が蒸気および場合によってはその他の気体という形態の気体を相当割合で有する水を含む流体内にある間、生物を放射線にさらすことによって向上することがわかった。
【００４７】
加えられた酸化塩素の割合は、通常の３〜４ｐｐｍから０．５〜１ｐｐｍに減少されても依然初期効果を維持することが、試行によって示された。
【００４８】
本方法は、化学物質が水に加えられている間、または化学物質が水に加えられた後に、容器内で水を負圧にさらすことをさらに含む。そのような方法は、構成するには比較的単純で安価である。容器内で水が負圧にさらされる前に、水流を絞ることは適切である。これは、容器内の所望の負圧の調整を促す。
【００４９】
本方法は、処理装置を通って水流状に流れる水からの、少なくとも脂質または炭化水素の分離を含み、
−行渡っている水温で水が沸騰する負圧に当該水をさらし、
−少なくとも脂質または炭化水素、および水から遊離された気体を含む流体内の水から、少なくとも脂質または炭化水素を分離させ、
−圧力上昇後に続いて、少なくとも脂質または炭化水素を水面に浮かばせる、ことを含む。
【００５０】
流体は、液体よりも大容量の気体を有する。
【００５１】
驚くことに、そのような処理中に沸騰している脂質および炭化塩素は、再度より高い、典型的には大気圧にさらされた後続の水においては、わずかな量だけ溶解することが見出された。したがって、脂質および炭化塩素は、水面に浮上し、自体既知の態様ですくい取られる。
【００５２】
本方法は、容器内で水を負圧にさらすことをさらに含む。そのような方法は、構成するには比較的容易で安価である。容器内で水が負圧にさらされる前に、水流を絞ることは適切である。これは、容器内の所望の負圧の調整を促す。
【００５３】
本発明に係る方法は、水、典型的にはバラスト水のバラストタンクへの縦パイプにより実施される。ここで、縦パイプ内の負圧は、バラスト水内における気泡の形成を誘発する。本方法は、絞り装置を介して閉容器と連通する入口パイプにより特徴付けられる。当該閉容器は、縦パイプの上部と接続されており、縦パイプの流れ断面積よりも大きい流断面積を有する。
【００５４】
上述のように、容器のフルード数は０．２より小さく、縦パイプのフルード数は０．３より大きい。
【００５５】
絞り装置は、流率に対する絞り断面積の設定を促す絞り弁により構成される。
【００５６】
容器内の負圧をより良く維持可能にするために、容器の出口において渦防止装置を配置することが適切であることがわかった。
【００５７】
容器には、より微小な生物を破壊するために、紫外光を生成するランプ（ＵＶランプ）が備えられる。ＵＶ光源は、容器上または容器内にあり、場合によっては容器の閉じた配管内に配置される。
【００５８】
容器または縦パイプは、たとえば二酸化塩素または次亜塩素酸塩等の化学物質の供給手段が備えられる。
【００５９】
ＵＶ光および化学物質の効果は、処理が本発明に係る容器内でなされる場合に、大幅に向上することがわかった。
【００６０】
上述のように、負圧が生成される縦パイプは、縦パイプの上部において海水中の十分な負圧を得るために十分な高さに、典型的には１０メートル単位で、たとえば船舶のデッキ上まで形成される。
【００６１】
０．０１バールまでの低さの絶対圧力が、縦パイプの上部において達成される。これにより、生存している生物は、大気圧から破滅的な圧力低下にさらされる。経験からすると、いくつかの大型生物は、そのような圧力低下でも生存し、より大きな圧力低下が適切である。
【００６２】
縦パイプには、より高圧下のバラスト水が供給される。絞りの上流において、たとえば２バールの絶対圧力を選択することによって、少なくとも１００倍の圧力低下が達成される。一方、絶対入口圧力が４バールに選択される場合、これは２倍される。たとえばザリガニおよび軟体動物のようなより大きな生存生物が、突然この処理を受ける場合、そのような高度な圧力低下は、それらを死滅する。
【００６３】
本装置は、流れ方向に分岐する少なくとも一つの開口が備えられる分離体を含む。ここで、当該開口の最小開口寸法は、１．５ｍｍよりも小さい。
【００６４】
下流側の水から上流側の圧力がかけられた水を分離する分離体は、たとえばパイプにより構成される。分離体は、部分から構成され、補強肋材と共に形成されうる。通常、分離体は、多くの開口を伴って形成される。
【００６５】
分岐した開口の開口角は、４５度より大きい。水温および水圧によっては４５から１２０度の開口角が、十分に機能することがわかった。比較的小さい開口角は、分離体の所定の領域内において、いくつかの開口を配置することを可能とする。効果および分離体の可能な開口領域に鑑みると、７０〜１１０度が、最も実用的であるようである。
【００６６】
開口は、貫通するカバー開口が備えられたカバーによって覆われる。カバーは、分離体のちょうど外側に配置される。カバー開口の最小開口寸法は、開口の最小開口寸法の０．５〜１．５倍であり、好ましくは、カバーの全通水領域が分離体のそれよりも大きくなるように調整される。
【００６７】
開口を備える分離体は、出口を有する密接容器により囲われる。当該密接容器は、下流側で接続される縦パイプと共に、容器内における負圧の比較的容易な確立および維持を可能とする。容器の直径は、たとえば流れ出て行かない水および蒸気によって遮られないように、開口からの流出のため、十分に大きくなくてはならない。容器は、起立または横置される。
【００６８】
開発作業中、容器のフルード数は０．３よりも小さくあるべきである一方、縦パイプのフルード数は０．３よりも大きくあるべきであることがわかった。縦パイプの垂直高さは、通常海水温のバラスト水により容器内における十分な沸騰効果を達成するために、１０メートルを超えるべきである。１２．５ｍを超える長さは、いくつかの場合で、容器内の好ましくない流れパターンに寄与することがわかっており、縦パイプは長過ぎるべきでもない。
【００６９】
出口に関連する流れ制限は、容器内の圧力を上昇する可能性があるので、縦パイプの出口は比較的に動きが妨げられないように形成されるべきである。縦パイプの下部における容器および受け手は、縦パイプより大きな直径を有する。
【００７０】
分離された空気が容器からその後引き出されるので、容器内のフルード数が０．１〜０．２である時、最良の機能が達成されると同時に、その一方、所望の沸騰効果が維持される。縦パイプのフルード数は、最大限の容量を提供するためには、０．８〜１．７の間である。
【００７１】
分離体内において利用可能な流れ領域は、たとえば、いわゆるスライド弁により調整されうる。
【００７２】
分離体の上流側の圧力は、適切な効果が現れるまで上昇される。必要とされる圧力低下は、開口の最小開口寸法に依存する。０．８ｍｍの最小開口寸法を有する開口を隔てて、３バールまたはそれより大きな圧力低下が、許容できる効果を達成するために必要となることが試行により示されている。
【００７３】
開口に対して、０．０１バール下の下流側絶対圧力を形成することによって、生存生物は、大気圧から破壊的な圧力低下にさらされる。上流圧力が２バールに上昇される時、たとえば少なくとも１００倍の圧力低下が達成され、絶対入口圧力が４バールに選択される場合にはその２倍となる。
【００７４】
本装置は、水中のＵＶ放射の効果を向上するための装置を含む。水は、処理装置を通って流れて容器に搬入され、当該容器において、行渡っている水温で当該水を沸騰させる負圧にさらされる。そして、少なくとも容器内または容器の下流において、当該装置には、ＵＶ装置が備えられる。
【００７５】
容器内の負圧は、下流側に接続されたポンプによって提供される。
【００７６】
本装置は、水中生存生物に対する化学物質の効果を向上するための装置を含む。ここで、水は処理装置を通って流れる。当該処理装置では、水は、行渡っている水温で当該水を沸騰させる負圧にさらす容器に搬入されることを特徴とする。
【００７７】
入口パイプまたは容器には、たとえば二酸化塩素、次亜塩素酸塩、オゾンまたは金属イオンの形態の化学物質の供給手段が備えられる。本装置は、水から少なくとも脂質または炭化水素を分離するための装置を含む。ここで、水は処理装置を通って流れる。当該処理装置では、水は、行渡っている水温で当該水を沸騰させる負圧にさらす容器に搬入されることを特徴とする。生存生物に対する向上したＵＶ放射の効果および化学物質の効果のために、そして水からの脂質および炭化水素の分離のためにも、容器内の負圧は、下流側で接続されたポンプによって提供されるべきである。
【００７８】
または、負圧は、容器に対して下流側に接続された縦パイプによって提供される。縦パイプが使用される場合、以下に述べるように、容器のフルード数は０．３より小さく、縦パイプのフルード数は０．３よりも大きい。
【００７９】
容器の入口には、流量すなわち容器内の負圧の調整のための絞り装置が備えられる。絞り装置は、たとえばスライド弁、ディスク弁、またはその他の適切な絞り若しくは調整装置を含む。
【００８０】
容器内または少なくとも容器の一部において、沸騰状態を維持することが必要である。そのような沸騰状態が無い場合、水から分離された空気を含む気体は、容器内および縦パイプ内で増大する容量を占める。これにより、容器内および縦パイプの上部の負圧は、大幅に減少される。
【００８１】
分離体の議論における上述同様の状態は、フルード数および絞り装置についても当てはまる。
【００８２】
本発明に係る方法および装置は、バラスト水処理のための比較的に簡単で費用効率のよい解決を提供する。より大きな生物は、縦パイプ内の負圧により無害とされる一方、バクテリアおよびウィルス等のようなより小さな生物は、本目的のための、自体既知のＵＶ光または化学物質によって死滅される。
【００８３】
本方法は、水処理およびその他の目的によく適している。
【００８４】
以下には、添付の図面に視覚化される、好ましい方法および実施形態の例が記載される。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】図１は、本発明に係る容器および縦パイプを示す。
【図２】図２は、図１のＩ−Ｉ部分を拡大して示す。
【図３】図３は、図２のＩＩ−ＩＩ部分を示す。
【図４】図４は、他の実施形態の容器を示す。
【図５】図５は、図４のＩＶ−ＩＶ部分を拡大して示す。
【図６】図６は、図５の一部を依然より拡大して示す。
【図７】図７は、ＵＶランプが備えられた容器の、図１のＩ−Ｉに対応する部分を示している。
【図８】図８は、図７のＶＩＩ−ＶＩＩ部分を示す。
【図９】図９は、ＵＶランプがＵＶ装置内にある実施形態の、図１のＩ−Ｉに相当する部分を示す。
【図１０】図１０は、容器が水平方向に配置された実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００８６】
図中、参照番号１は、長さ“Ｌ”および通水領域“ｂ”の縦パイプを示す。縦パイプ１は、図示されない船舶のバラストタンクと連通するタンク２の下端部において開口する。縦パイプ１は、上端において、図３に示す“ｂ”よりも大きい通水領域“Ｂ”を有する密接容器４に接続される。
【００８７】
渦防止装置６は、容器４の出口８に配置される。
【００８８】
図示しないバラストポンプと連通する入口パイプ１０は、容器４の上部において出口開口１２を有する。この例示的な実施形態では、出口開口１２には、ディスク弁の形態で、絞り装置１４が備えられる。絞り装置１４の弁ディスク１６は、軸方向に移動可能なように、出口開口１２を覆う。したがって、調整可能な環状ギャップ１８が出口開口２３に形成される。
【００８９】
入口パイプ１０に対向する側上で、弁ディスク１６は、たとえば凹状、凸状等の非平面状に形成されたり、図示されないポンプ羽根車の羽根と共に形成されたりする。
【００９０】
弁ディスク１６は、スタッフィングボックス２２を通って伸長するロッド２０に接続され、当該ロッド２０には、その上端部にねじ山２４が備えられている。ねじ山２４上に螺合するナット２６は、スタッフィングボックス２２上に位置し、環状ギャップ１８を調整するために使用される。
【００９１】
入口パイプ１０は、場合によって用いられる化学物質の供給のために開口２８が備えられている。
【００９２】
バラスト水が、入口パイプ１０内において圧力がかかった状態で供給されるに連れ、容器４および縦パイプ１は、バラスト水で満たされる。縦パイプ１の長さＬは、縦パイプ１が水で満たされた時、容器４内で負圧を確立させる効果を有する。
【００９３】
負圧は、行渡っているバラスト水温に調整され、容器４内のバラスト水は、いかなる付加的な供給エネルギーを伴うことなく沸騰される。
【００９４】
通水領域“ｂ”および“Ｂ”のフルード数が上述の外の値に選択される場合、気体は比較的急速に水から分離し、当該気体は容器４および縦パイプ１の上部における容量の大部分を占める。
【００９５】
しかし、上述のフルード数が特定された値内である場合、分離された気体は、バラスト水および負圧により継続的に混入され、沸騰が維持される。渦防止装置６は、この効果に好適に寄与する。
【００９６】
容器４内で維持される負圧というまさにこの事実により、絞り装置１４は、所望の圧力低下で設定される。絞り装置１４を隔てた圧力低下はさらに、容器４内において乱れた多相流に寄与する。一方、同時に、絞り装置１４を隔てた圧力低下およびそれに続く負圧のため、生存生物が死滅する。
【００９７】
他の実施形態では、入口パイプ１０は、分離体３０の形態で絞り装置１４に接続される。フランジ３２によって密閉される分離体３０には、図４を見ると容器２に突出し、流れ方向に分岐したいくつかの開口３４が備えられる。開口３４は、図５および６を見ると、最小開口寸法“ｓ”および開口角“α”を有する。最小開口寸法“ｓ”における開口３４の形状は、ナイフ形状であり、比較的鋭い。
【００９８】
当該例示的な実施形態では、開口２４は、分離体３０内において、比較的細長い溝により形成される。
【００９９】
ロッド２０により、パイプ体３８の形態のスライド弁３６は、分離体８の通水領域を調整するために、分離体８内で移動するように配置される。たとえば図示しないアクチュエータ等のその他の調整手段の使用は、多くの場合適切である。
【０１００】
カバー開口４２を備えるカバー４０は、図５および６に見るように、下流側、分離体３０近傍に配置される。カバー４０は、たとえば、布、網製品、多孔板またはその他の適切な部材により構成される。
【０１０１】
バラスト水が処理される時、バラスト水は、圧力下で、入口パイプ１０を通り、さらに分離体３０に流れる。水は開口３４を通って降下する圧力下流れ続け、その後、バラスト水は、比較的高速でカバー４０に当たり、カバー開口４２を通って流れる。縦パイプ１がバラスト水で満たされるに連れ、負圧が容器２内で確立し、バラスト水が行渡っている温度で沸騰する。
【０１０２】
これにより、開口３４から流出するバラスト水は、容器２が水で満たされている時よりも非常にわずかだけ遅らされ、開口３４を通しての流れおよびカバー４０に対する衝撃の意図した効果を増大する。
【０１０３】
その後、スライド弁３６は、分離体３０を隔てた所望の圧力低下となるまで調整される。
【０１０４】
一実施形態では、図７および８を見ると、容器２は、容器２の外側に向けて開口する、３つの緊密で透明なパイプ４４が備えられる。パイプ４４には、ＵＶランプ４６が配置される。
【０１０５】
または、図９に見るように、ＵＶランプ４６は、自体公知のＵＶ装置４８内に配置される。
【０１０６】
これにより、ＵＶ装置４８を通る流体は、蒸気および気泡を相当比率で有する水を含み、水中生物に対するＵＶ光の効果は、相当程度に上昇する。
【０１０７】
水中の蒸気および気泡の相当部分は、水中の化学物質の効果を相当程度に上昇する効果を有する。
【０１０８】
化学物質は、たとえば、開口２８を介して水に追加される。
【０１０９】
蒸気および気泡を大部分有する水を含む、容器２を通って流れる水中の負圧は、水中に在る脂質および炭化水素を、しばしば水が沸騰する前に沸騰させる。
【０１１０】
図１０は、横置された容器２を備える装置を示し、本発明に係る装置および方法は、この配置の容器２によっても同様に機能する。図１０は、ポンプ５０が容器２内における十分な負圧の形成に寄与するために出口８に接続されることを示す。ポンプは、通常、容器２から所定距離を置いて、ポンプ５０内のキャビテーションのリスクを低減できるように、高さはいくらかより低く配置される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
縦パイプ（１）を通してバラストタンクに搬入されるバラスト水を処理するための方法であって、前記バラスト水中で気泡の形成を誘発する、前記縦パイプ（１）の上部において負圧が形成され、
前記縦パイプ（１）に入る前に、前記バラスト水は、絞り装置（１４）を介して、当該縦パイプ（１）の上部の閉容器（４）に通水され、
前記閉容器（４）は、前記縦パイプ（１）の通水領域（ｂ）よりも大きな通水領域（Ｂ）を有する方法。
【請求項２】
前記閉容器（４）は、フルード数が０．２よりも小さく形成される請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記縦パイプ（１）は、フルード数が０．６よりも大きく形成される請求項１に記載の方法。
【請求項４】
流水方向に分岐した、分離体（３０）内の貫通開口（３４）を形成し、
前記バラスト水中の圧力を上昇し、
最小開口寸法が１．５ｍｍより小さい前記開口（３４）を通してバラスト水を流す、ことを含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
貫通カバー開口（４２）が備えられたカバー（４０）により前記開口（３４）を覆うことをさらに含む請求項４に記載の方法。
【請求項６】
大気圧より低く、前記開口（３４）の下流側の圧力を低減することをさらに含む請求項４または５に記載の方法。
【請求項７】
行渡った温度で前記水が沸騰するまで、前記開口（３４）の下流側の圧力を低減することをさらに含む、請求項４に記載の方法。
【請求項８】
前記開口（３４）を有する前記分離体（３０）を、フルード数が０．３よりも小さい、出口を有する密接容器（４）によって囲うことをさらに含む、請求項４に記載の方法。
【請求項９】
処理装置を通って水流状に流れる水中におけるＵＶ放射効果を向上するために、
行渡っている水温で、前記水を沸騰させる負圧に当該水をさらし、
前記水が少なくとも部分的に蒸気である間、当該水をＵＶ放射にさらす、ことを含む請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記水を前記容器（４）内の負圧にさらし、少なくとも当該容器（４）または当該容器（４）の下流側において、当該水をＵＶ放射にさらす、ことをさらに含む請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
処理装置（１）を通って水流状に流れる水中の生存生物に対する化学物質の効果を向上するために、
前記水に化学物質を供給し、
行渡っている水温で前記水が沸騰する負圧に当該水をさらし、
前記水および当該水から遊離された気体を含む流体内の水中の前記生物に、化学物質を作用させる、ことを含む請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
処理装置（１）を通って水流状に流れる水から、少なくとも脂質または炭化水素を分離するために、
行渡っている水温で前記水が沸騰する負圧に当該水をさらし、
少なくとも脂質または炭化水素、および前記水から遊離された気体を含む流体内の水から、少なくとも脂質または炭化水素を分離し、
圧力上昇後に続いて、少なくとも脂質または炭化水素を水面に浮かばせる、ことを含む請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
バラストタンクに延びるバラスト水のための縦パイプ（１）であって、
前記縦パイプ（１）内において、バラスト水中の気泡の形成を誘発する負圧が形成され、
絞り装置（１４）を介して、入口パイプ（１０）が前記縦パイプ（１）の上部と接続される閉容器（４）と連通し、
前記閉容器（４）は、前記縦パイプ（１）の通水領域（ｂ）よりも大きな通水領域（Ｂ）を有する縦パイプ（１）。
【請求項１４】
前記容器（４）のフルード数は、０．１よりも小さい請求項１３に記載の縦パイプ（１）。
【請求項１５】
前記縦パイプ（１）のフルード数は、０．３よりも大きい請求項１３に記載の縦パイプ（１）。
【請求項１６】
前記絞り装置（１４）は、絞り弁により構成される請求項１３に記載の縦パイプ（１）。
【請求項１７】
前記容器（４）の出口（８）には、渦防止装置（６）が備えられている、請求項１３に記載の縦パイプ（１）。
【請求項１８】
バラスト水は、前記バラストタンクに搬入される前に、分離体（３０）に流れ、
前記分離体（３０）は、最小開口寸法が１．５ｍｍよりも小さく、流れ方向に分岐している開口（３４）が備えらえる、請求項１３に記載の縦パイプ（１）。
【請求項１９】
分岐開口（１０）の開口角度（α）は、４５度よりも大きい、請求項１８に記載の縦パイプ（１）。
【請求項２０】
前記開口（３４）は、貫通カバー開口（４２）が備えられたカバー（４０）により覆われる、請求項１８に記載の縦パイプ（１）。
【請求項２１】
前記カバー開口（４２）の最小開口寸法は、前記開口（３４）の最小開口寸法の０．５〜１．５倍である、請求項２１に記載の縦パイプ（１）。
【請求項２２】
処理装置を通って流れる水中のＵＶ放射の効果を向上するために、
前記水は、行渡っている水温で沸騰する負圧に当該水がさらされる前記容器（４）に搬入され、
前記処理装置は、少なくとも前記容器（４）内または下流側に備えられる、請求項１３に記載の縦パイプ（１）。
【請求項２３】
処理装置を通って流れる水中の生存生物に対する化学物質の効果を向上するために、
前記水は、行渡っている水温で沸騰する負圧に当該水がさらされる前記容器（４）に搬入される、請求項１３に記載の縦パイプ（１）。
【請求項２４】
前記容器（４）は化学物質のための供給手段（２８）が備えられる、請求項４に記載の縦パイプ（１）。
【請求項２５】
処理装置を通って流れる水から、少なくとも脂質または炭化水素を分離するために、
前記水は、行渡っている水温で沸騰する負圧に当該水がさらされる前記容器（４）に搬入される、請求項１に記載の縦パイプ（１）。
【請求項２６】
前記容器（４）は下流においてポンプ（５０）に接続されている、請求項２２、２３または２５に記載の縦パイプ（１）。
【請求項１】
縦パイプ（１）を通してバラストタンクに搬入されるバラスト水を処理するための方法であって、前記バラスト水中で気泡の形成を誘発する、前記縦パイプ（１）の上部において負圧が形成され、
前記縦パイプ（１）に入る前に、前記バラスト水は、絞り装置（１４）を介して、当該縦パイプ（１）の上部の閉容器（４）に通水され、
前記閉容器（４）は、前記縦パイプ（１）の通水領域（ｂ）よりも大きな通水領域（Ｂ）を有する方法。
【請求項２】
前記閉容器（４）は、フルード数が０．２よりも小さく形成される請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記縦パイプ（１）は、フルード数が０．６よりも大きく形成される請求項１に記載の方法。
【請求項４】
流水方向に分岐した、分離体（３０）内の貫通開口（３４）を形成し、
前記バラスト水中の圧力を上昇し、
最小開口寸法が１．５ｍｍより小さい前記開口（３４）を通してバラスト水を流す、ことを含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
貫通カバー開口（４２）が備えられたカバー（４０）により前記開口（３４）を覆うことをさらに含む請求項４に記載の方法。
【請求項６】
大気圧より低く、前記開口（３４）の下流側の圧力を低減することをさらに含む請求項４または５に記載の方法。
【請求項７】
行渡った温度で前記水が沸騰するまで、前記開口（３４）の下流側の圧力を低減することをさらに含む、請求項４に記載の方法。
【請求項８】
前記開口（３４）を有する前記分離体（３０）を、フルード数が０．３よりも小さい、出口を有する密接容器（４）によって囲うことをさらに含む、請求項４に記載の方法。
【請求項９】
処理装置を通って水流状に流れる水中におけるＵＶ放射効果を向上するために、
行渡っている水温で、前記水を沸騰させる負圧に当該水をさらし、
前記水が少なくとも部分的に蒸気である間、当該水をＵＶ放射にさらす、ことを含む請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記水を前記容器（４）内の負圧にさらし、少なくとも当該容器（４）または当該容器（４）の下流側において、当該水をＵＶ放射にさらす、ことをさらに含む請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
処理装置（１）を通って水流状に流れる水中の生存生物に対する化学物質の効果を向上するために、
前記水に化学物質を供給し、
行渡っている水温で前記水が沸騰する負圧に当該水をさらし、
前記水および当該水から遊離された気体を含む流体内の水中の前記生物に、化学物質を作用させる、ことを含む請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
処理装置（１）を通って水流状に流れる水から、少なくとも脂質または炭化水素を分離するために、
行渡っている水温で前記水が沸騰する負圧に当該水をさらし、
少なくとも脂質または炭化水素、および前記水から遊離された気体を含む流体内の水から、少なくとも脂質または炭化水素を分離し、
圧力上昇後に続いて、少なくとも脂質または炭化水素を水面に浮かばせる、ことを含む請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
バラストタンクに延びるバラスト水のための縦パイプ（１）であって、
前記縦パイプ（１）内において、バラスト水中の気泡の形成を誘発する負圧が形成され、
絞り装置（１４）を介して、入口パイプ（１０）が前記縦パイプ（１）の上部と接続される閉容器（４）と連通し、
前記閉容器（４）は、前記縦パイプ（１）の通水領域（ｂ）よりも大きな通水領域（Ｂ）を有する縦パイプ（１）。
【請求項１４】
前記容器（４）のフルード数は、０．１よりも小さい請求項１３に記載の縦パイプ（１）。
【請求項１５】
前記縦パイプ（１）のフルード数は、０．３よりも大きい請求項１３に記載の縦パイプ（１）。
【請求項１６】
前記絞り装置（１４）は、絞り弁により構成される請求項１３に記載の縦パイプ（１）。
【請求項１７】
前記容器（４）の出口（８）には、渦防止装置（６）が備えられている、請求項１３に記載の縦パイプ（１）。
【請求項１８】
バラスト水は、前記バラストタンクに搬入される前に、分離体（３０）に流れ、
前記分離体（３０）は、最小開口寸法が１．５ｍｍよりも小さく、流れ方向に分岐している開口（３４）が備えらえる、請求項１３に記載の縦パイプ（１）。
【請求項１９】
分岐開口（１０）の開口角度（α）は、４５度よりも大きい、請求項１８に記載の縦パイプ（１）。
【請求項２０】
前記開口（３４）は、貫通カバー開口（４２）が備えられたカバー（４０）により覆われる、請求項１８に記載の縦パイプ（１）。
【請求項２１】
前記カバー開口（４２）の最小開口寸法は、前記開口（３４）の最小開口寸法の０．５〜１．５倍である、請求項２１に記載の縦パイプ（１）。
【請求項２２】
処理装置を通って流れる水中のＵＶ放射の効果を向上するために、
前記水は、行渡っている水温で沸騰する負圧に当該水がさらされる前記容器（４）に搬入され、
前記処理装置は、少なくとも前記容器（４）内または下流側に備えられる、請求項１３に記載の縦パイプ（１）。
【請求項２３】
処理装置を通って流れる水中の生存生物に対する化学物質の効果を向上するために、
前記水は、行渡っている水温で沸騰する負圧に当該水がさらされる前記容器（４）に搬入される、請求項１３に記載の縦パイプ（１）。
【請求項２４】
前記容器（４）は化学物質のための供給手段（２８）が備えられる、請求項４に記載の縦パイプ（１）。
【請求項２５】
処理装置を通って流れる水から、少なくとも脂質または炭化水素を分離するために、
前記水は、行渡っている水温で沸騰する負圧に当該水がさらされる前記容器（４）に搬入される、請求項１に記載の縦パイプ（１）。
【請求項２６】
前記容器（４）は下流においてポンプ（５０）に接続されている、請求項２２、２３または２５に記載の縦パイプ（１）。
【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】
【公表番号】特表２０１３−５２０３１２（Ｐ２０１３−５２０３１２Ａ）
【公表日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５５４９５７（Ｐ２０１２−５５４９５７）
【出願日】平成２３年２月２１日（２０１１．２．２１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＮＯ２０１１／００００６４
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／１０５９１１
【国際公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【出願人】（５１２２０８８５５）
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２１日（２０１１．２．２１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＮＯ２０１１／００００６４
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／１０５９１１
【国際公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【出願人】（５１２２０８８５５）
【Ｆターム（参考）】
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