JP2018095080A

JP2018095080A - バラスト水処理装置

Info

Publication number: JP2018095080A
Application number: JP2016241582A
Authority: JP
Inventors: 智陽丹下; Tomoaki Tange
Original assignee: Miura Co Ltd
Current assignee: Miura Co Ltd
Priority date: 2016-12-13
Filing date: 2016-12-13
Publication date: 2018-06-21

Abstract

【課題】航行する水域に応じて適切な紫外線処理を行うことの可能なバラスト水処理装置を提供する。【解決手段】紫外線処理手段(3)を備えたバラスト水処理装置であって、バラスト水の電気伝導率を測定する電気伝導率測定手段(6)と、当該電気伝導率測定手段(6)により測定されたバラスト水の電気伝導率に応じて前記紫外線処理手段(3)の出力を制御する制御手段(5)とを備え、前記制御手段(5)は、前記バラスト水の電気伝導率が所定の閾値以上である場合、前記紫外線処理手段(3)の出力を第１の出力値(P1)とし、前記バラスト水の電気伝導率が所定の閾値を下回った場合、前記紫外線処理手段(3)の出力を前記第１の出力値(P1)よりも高い第２の出力値(P2)とするよう制御する、バラスト水処理装置。【選択図】図２

Description

この発明は、紫外線処理手段を備えたバラスト水処理装置に関する。

タンカー等の船舶は、積み荷の原油等を降ろした後、再度目的地に向けて航行する際、航行中の船舶のバランスを取るため、通常、バラスト水と呼ばれる水をバラストタンク内に貯留する。バラスト水は、基本的に荷上港で取水されて、荷積港で排出される。そのため、それらの場所が異なっていれば、バラスト水中に含まれるプランクトンや細菌類の微生物が世界中を移動することになる。従って、荷上港と異なる水域の荷積港でバラスト水を排出すると、その港に別の水域の微生物を放出することになり、その水域の生態系を破壊するおそれがある。

そこで、バラスト水中に含まれる微生物の含有量を低減するために、バラスト水処理装置が用いられている。例えば、特許文献１に記載のバラスト水処理装置は、バラスト水に紫外線を照射して、微生物の殺滅処理（殺菌処理）をする紫外線処理手段を備えている。

特開２００６−２４８５１０号公報

ところで、殺滅処理するべき微生物のうち、淡水域に生息する微生物は海水域に生息する微生物よりも紫外線耐性を持つものが多い。したがって、淡水域を航行することのある船舶において、紫外線処理手段の出力を海水域と同一とすると、殺滅処理が不完全となるおそれがあった。また、これを防ぐために淡水域に生息する微生物に適した高出力の紫外線処理手段を導入すると、航行する割合の多い海水航路及び汽水航路においてエネルギーのロスが生じるという問題があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、航行する水域に応じて適切な紫外線処理を行うことの可能なバラスト水処理装置を提供することを目的とする。

本発明によれば、紫外線処理手段を備えたバラスト水処理装置であって、バラスト水の電気伝導率を測定する電気伝導率測定手段と、当該電気伝導率測定手段により測定されたバラスト水の電気伝導率に応じて前記紫外線処理手段の出力を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記バラスト水の電気伝導率が所定の閾値以上である場合、前記紫外線処理手段の出力を第１の出力値とし、前記バラスト水の電気伝導率が所定の閾値を下回った場合、前記紫外線処理手段の出力を前記第１の出力値よりも高い第２の出力値とするよう制御する、バラスト水処理装置が提供される。

このような構成によれば、電気伝導率測定手段により測定された電気伝導率が所定の閾値を下回った場合に淡水域であると判断し、紫外線処理手段の出力を第１の出力値よりも高い第２の出力値に保つことで、海水又は汽水域でエネルギーのロスを生じさせることなく、淡水域でも完全に殺滅処理を行うことが可能となる。

以下、本発明の種々の実施形態を例示する。以下に示す実施形態は互いに組み合わせ可能である。

好ましくは、前記電気伝導率の所定の閾値を３Ｓ／ｍ以下の範囲の値とする。

また、本発明によれば、紫外線処理手段により紫外線を照射するバラスト水処理方法であって、バラスト水の電気伝導率が所定の閾値以上である場合、前記紫外線処理手段の出力を第１の出力値とし、前記バラスト水の電気伝導率が所定の閾値を下回った場合、紫外線処理手段の出力を前記第１の出力値よりも高い第２の出力値とする、バラスト水処理方法が提供される。

本発明の実施形態に係るバラスト水処理装置の概略を示す図である。図１のバラスト水処理装置において、制御手段により制御される、バラスト水の電気伝導率とランプ出力の関係を示すグラフである。本発明の変形例に係るバラスト水処理装置において、制御手段により制御される、バラスト水の電気伝導率とランプ出力の関係を示すグラフである。

本発明に係るバラスト水処理装置の実施形態について、以下図面を参照しながら説明する。以下に示す実施形態中で示した各種特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。また、各特徴について独立して発明が成立する。

＜バラスト水処理装置の構成＞
図１は、本実施形態に係るバラスト水処理装置の構成を示す概略図である。図１に示すように、本実施形態のバラスト水処理装置は、海水等の船外の水をシーチェストＳＣから船内に取り込んでバラスト水として圧送するポンプ１と、フィルタを備えバラスト水を濾過処理するバラスト水濾過装置２と、紫外線ランプによりバラスト水に紫外線を照射して微生物を殺菌処理する紫外線処理手段としての紫外線リアクタ３と、バラスト水を貯留するバラストタンク４と、バラスト水処理装置の各処理の制御を行う制御手段５と、バラスト水の電気伝導率（電気伝導度とも言う）を測定する電気伝導率測定手段６とを備える。

なお、本明細書において「バラスト水」については、バラストタンク４に導入（流入）される前又はバラストタンク４から排出（流出）された後に拘わらず、また、バラスト水濾過装置２に導入（流入）される前又はバラスト水濾過装置２から排出（流出）された後に拘わらず、さらには、紫外線リアクタ３に導入（流入）される前又は紫外線リアクタ３から排出（流出）された後に拘わらず、船内に取り込まれた水を全て「バラスト水」と表現し、これは、海水、淡水、汽水等を含む。

また、本実施形態に係るバラスト水処理装置は、上記各構成要素を流通する複数のラインＬ１〜Ｌ８を備える。「ライン」とは、配管により形成される、流路、経路、管路等の流体の流通が可能なラインの総称である。

具体的には、図１に示すように、ラインＬ１はシーチェストＳＣとポンプ１を接続するラインであり、開閉弁Ｖ１を有する。ラインＬ２はポンプ１とバラスト水濾過装置２を接続するラインであり、ラインＬ３はバラスト水濾過装置２と紫外線リアクタ３を接続するラインである。また、ラインＬ４は、紫外線リアクタ３とバラスト水を船外へ排出する船外排出口ＤＰを接続するラインであり、上流側から電気伝導率測定手段６と開閉弁Ｖ２をこの順に有する。なお、ラインＬ１〜ラインＬ４は、これらを合わせて、シーチェストＳＣと船外排出口ＤＰとを接続する主管とも呼ばれる。なお、本実施形態において電気伝導率測定手段６はラインＬ４に設けられているが、上記主管中であればどの位置に設けても良い。

次に、ラインＬ５は、一端がラインＬ２と接続され、他端がラインＬ３と接続されて、バラスト水濾過装置２をバイパスするラインであり、開閉弁Ｖ３を有する。ラインＬ６は、一端が紫外線リアクタ３と開閉弁Ｖ２の間の位置においてラインＬ４と接続され、他端がバラストタンク４に接続されて、紫外線リアクタ３とバラストタンク４を接続するラインであり、開閉弁Ｖ４を有する。そして、ラインＬ７は、一端が開閉弁Ｖ４とバラストタンク４の間の位置においてラインＬ６と接続され、他端が開閉弁Ｖ１とポンプ１の間の位置においてラインＬ１と接続されて、バラストタンク４とポンプ１を接続するラインであり、開閉弁Ｖ５を有している。

また、本実施形態において、バラスト水濾過装置２は、濾過処理中にフィルタの洗浄を行うフィルタ洗浄手段（図示せず）を備えており、フィルタ洗浄手段により排出される洗浄汚水を船外へ排出するラインＬ８が接続される。ラインＬ８には、開閉弁Ｖ６が設けられる。

そして、制御手段５は、ポンプ１及び、上述した開閉弁Ｖ１〜Ｖ６の開閉を制御することにより、バラスト水のバラストタンク４への漲水（バラスト動作）制御及びバラストタンク４からの排水（デバラスト動作）制御を行う。また、制御手段５は、バラスト水の流量制御及び、紫外線リアクタ３の出力制御も行う。

＜バラスト水処理装置の動作＞
次に、以上のように構成された本実施形態のバラスト水処理装置の動作を説明する。

まず、バラスト動作時には、制御手段５は、開閉弁Ｖ１，Ｖ４，Ｖ６を開き、開閉弁Ｖ２，Ｖ３，Ｖ５を閉じて、ポンプ１を起動するとともに、紫外線ランプ３０に通電する。ポンプ１の起動により、シーチェストＳＣから船外の水（海水等）が取り込まれ、ラインＬ１，Ｌ２を通ってバラスト水濾過装置２へと通水される。バラスト水濾過装置２へ通水されたバラスト水は、フィルタにより濾過処理された後、ラインＬ３を通って紫外線リアクタ３へと流れる。ここで、上述したバラスト水濾過装置２のフィルタ洗浄手段により、バラスト水濾過装置２へ流入したバラスト水の一部は、フィルタ洗浄の汚水としてラインＬ８を通って船外へと排出される。紫外線リアクタ３を通過するバラスト水には紫外線ランプ３０により紫外線が照射され、殺菌処理がなされる。そして、殺菌処理がなされたバラスト水はラインＬ４の一部とラインＬ６を通過してバラストタンク４へと送り込まれる。

一方、デバラスト動作時には、開閉弁Ｖ５，Ｖ３，Ｖ２を開き、開閉弁Ｖ１，Ｖ４，Ｖ６を閉じて、ポンプ１を起動するとともに紫外線ランプ３０に通電する。ポンプ１の起動により、バラストタンク４の水がラインＬ７、ラインＬ１の一部、ラインＬ５、ラインＬ３の一部を通って紫外線リアクタ３へと流れ、その後、ラインＬ４を通って船外排出口ＤＰから船外へと排出される。船外へ排出するバラストタンク４内のバラスト水がバラスト水濾過装置２を通らず、ラインＬ５によりバイパスされているのは、バラストタンク４内のバラスト水は上述したバラスト処理時にすでに一度濾過処理を行っているためである。

なお、バラストタンク４内のバラスト水の残量が少なくなってからは、ポンプ１がキャビテーションを起こさないよう開閉弁Ｖ１を開き、船外から取り込んだ水と一緒にバラストタンク４内のバラスト水を排水するのが好ましい。この場合は、開閉弁Ｖ３を閉じて開閉弁Ｖ６を開き、バラスト水濾過装置２による濾過処理を行ってから排水しても良い。

また、本実施形態では、バラスト動作時及びデバラスト動作時における紫外線ランプ３０の出力（電力）Ｐは、処理するバラスト水の電気伝導率σに応じて制御手段５により制御される。具体的には、制御手段５は、電気伝導率σが高いときは紫外線ランプ３０の出力Ｐを第１の出力値Ｐ１とし、電気伝導率σが所定の閾値σ１を下回ると紫外線ランプ３０の出力を第１の出力値Ｐ１よりも高い第２の出力値Ｐ２とする２値制御を行う。ここで、出力値を第２の出力値Ｐ２とする電気伝導率σの閾値σ１は、３．０Ｓ／ｍ（ジーメンス／メートル）以下とすることが好ましい。より好ましくは、１．５Ｓ／ｍ以下である。より好ましくは、１Ｓ／ｍ以下である。さらに好ましくは、０．４Ｓ／ｍ〜０．８Ｓ／ｍである。具体的には、０．４，０．５，０．６，０．７，０．８，０．９，１．０，１．１，１．２，１．３，１．４，１．５，１．６，１．７，１．８，１．９，２．０，２．１，２．２，２．３，２．４，２．５，２．６，２．７，２．８，２．９，３．０Ｓ／ｍであり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。

この電気伝導率σの閾値σ１は、処理するバラスト水（すなわち航行中の水域）が海水又は汽水であるか、あるいは淡水であるかを判断する閾値となっている。つまり、制御手段５は、淡水域に生息する微生物が海水域又は淡水域に生息する微生物よりも紫外線耐性を持つという知見に基づき、バラスト水が海水又は汽水であれば紫外線ランプ３０の出力Ｐを第１の出力値Ｐ１とし、バラスト水が淡水であれば紫外線ランプ３０の出力Ｐを第１の出力値Ｐ１よりも高い第２の出力値Ｐ２とするよう制御しているのである。

本願では、バラスト水処理装置の制御手段５が紫外線ランプ３０をこのように制御をしていることによって、船舶が海水域又は汽水域を航行する場合には、紫外線ランプ３０を出力の低い第１の出力値Ｐ１（一定値）とすることで必要以上のエネルギー（電力）のロスを防止することができ、他方、船舶が淡水域を航行する場合には、紫外線ランプ３０を出力の高い第２の出力値Ｐ２とすることで、海水域に生息するものよりも紫外線耐性を持つ微生物であっても、確実に殺滅処理を行うことが可能となっている。

なお、上述した「２値制御」とは、電気伝導率σに応じて、海水・汽水域に対応する略一定の第１の出力値Ｐ１と、淡水域に対応する略一定の第２の出力値Ｐ２の２つの出力値のいずれかを選択する制御のことを示すものである。しかしながら、本発明の範囲には、図３（ａ）に示すように紫外線ランプ３０の出力Ｐが電気伝導率σの閾値σ１近傍で連続的に変化する形態や、図３（ｂ）に示すように、電気伝導率σに応じた紫外線ランプ３０の出力Ｐが第１の出力値Ｐ１又は第２の出力値Ｐ２の一定値ではない形態も含まれるものとする。つまり、本発明は、図３に示すように、電気伝導率σの範囲を伝導率の高い海水・汽水領域Ｒｈ、伝導率の低い淡水領域Ｒｌ、及び閾値σ１近傍の遷移領域Ｒｔの３つの領域に分け、遷移領域Ｒｔにおいてランプ出力Ｐが急激に変化するよう制御されることを特徴とするものであるといえる。また、より一般的には、本発明は、遷移領域Ｒｔにおける電気伝導率σに対するランプ出力Ｐの平均変化率が、海水・汽水領域Ｒｈ及び淡水領域Ｒｌにおけるランプ出力Ｐの平均変化率よりも大きくなるよう制御されることを特徴とするものであるといえる。なお、遷移領域Ｒｔにおけるランプ出力Ｐの平均変化率は、海水・汽水領域Ｒｈ及び淡水領域Ｒｌにおけるランプ出力Ｐの平均変化率の２倍以上とすることが好ましく、５倍、１０倍、また、それ以上としてもよい。

＜変形例＞
以上、本発明の好ましい実施形態について説明した。しかし、本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、種々の形態で実施することができる。特に、発明の均等な範囲において開閉弁やポンプの上流下流に係る順序を一部入れ替えたり、新たなライン、開閉弁、ポンプ等を追加したりしてもかまわない。

また、上述した実施形態においては、バラスト水処理装置はバラスト水濾過装置２を備えていたが、紫外線リアクタ３のみとすることや、バラスト水を浄化する他の装置を有していても良い。

また、上述した実施形態においては、紫外線ランプ３０の出力値は電気伝導率の閾値σ１を用いた２値制御を行っていたが、バラスト水の電気伝導率σがσ１よりも高い場合に、電気伝導率σに応じて紫外線ランプ３０の出力Ｐをさらに変化させ、３つ以上の出力値に変化させる多値制御を行うことも可能である。ただし、閾値を増やすことで複雑な制御が必要となるため、本願の目を達成する限りにおいては、上述した２値制御を行うことがより好ましい。

１：ポンプ
２：バラスト水濾過装置
３：紫外線リアクタ（紫外線処理手段）
４：バラストタンク
５：制御手段
６：電気伝導率測定手段
３０：紫外線ランプ
ＤＰ：船外排出口
Ｌ１〜Ｌ８：ライン
Ｐ：（紫外線ランプの）出力
Ｐ１：第１の出力値
Ｐ２：第２の出力値
Ｒｈ：海水・汽水領域
Ｒｌ：淡水領域
Ｒｔ：遷移領域
ＳＣ：シーチェスト
Ｖ１〜Ｖ６：開閉弁
σ ：電気伝導率
σ１：閾値

Claims

紫外線処理手段を備えたバラスト水処理装置であって、
バラスト水の電気伝導率を測定する電気伝導率測定手段と、当該電気伝導率測定手段により測定されたバラスト水の電気伝導率に応じて前記紫外線処理手段の出力を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記バラスト水の電気伝導率が所定の閾値以上である場合、前記紫外線処理手段の出力を第１の出力値とし、前記バラスト水の電気伝導率が所定の閾値を下回った場合、前記紫外線処理手段の出力を前記第１の出力値よりも高い第２の出力値とするよう制御する、バラスト水処理装置。
前記電気伝導率の所定の閾値を３Ｓ／ｍ以下の範囲の値とする、請求項１に記載のバラスト水処理装置。
紫外線処理手段により紫外線を照射するバラスト水処理方法であって、
バラスト水の電気伝導率が所定の閾値以上である場合、前記紫外線処理手段の出力を第１の出力値とし、前記バラスト水の電気伝導率が所定の閾値を下回った場合、紫外線処理手段の出力を前記第１の出力値よりも高い第２の出力値とする、バラスト水処理方法。