(57)【要約】【課題】取水時だけでなく排水時におけるバラスト水の処理を行うことにより、バラストタンク内で微生物がリグロースした場合でも確実に処理ができ、必要なエネルギーコスト、製作コスト及び運用コストを合わせたトータルコストを低減でき、薬剤などを用いる場合と比べ省スペース化や装置の小型化が図れ、更にバラスト水処理性能を長期間維持すること。【解決手段】濾過手段４の上流側の取水経路に設けて、取水したバラスト水中の微生物を物理的に処理する物理的処理手段３と、取水経路と排水経路とを切り換える経路切換手段１５を備え、取水時には、物理的処理手段３から濾過手段４を経由してバラストタンク１にバラスト水を貯えるとともに、排水時には、経路切換手段１５で取水経路と排水経路とを切り換えてバラストタンク１のバラスト水を物理的処理手段３から濾過手段４を経由して排水することを特徴とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バラストタンクに貯えるバラスト水を取水する取水手段と、前記取水手段で取水した前記バラスト水を濾過する濾過手段と、前記バラスト水を排水する排水手段とを備えたバラスト水処理装置において、前記濾過手段の上流側の取水経路に設けて、取水した前記バラスト水中の微生物を物理的に処理する物理的処理手段と、前記取水経路と排水経路とを切り換える経路切換手段を備え、取水時には、前記物理的処理手段から前記濾過手段を経由して前記バラストタンクに前記バラスト水を貯えるとともに、排水時には、前記経路切換手段で前記取水経路と前記排水経路とを切り換えて前記バラストタンクの前記バラスト水を前記物理的処理手段から前記濾過手段を経由して排水することを特徴とするバラスト水処理装置。
【請求項２】
前記濾過手段を洗浄して再生する洗浄手段と、前記取水時と前記排水時とで前記洗浄手段で用いた洗浄水の洗浄水排出経路を切り換える洗浄水排出経路切換手段と、前記排水時の前記洗浄水を熱処理する熱処理手段をさらに備えた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】
前記熱処理手段は、熱回収型熱交換器を有することを特徴とする請求項２に記載のバラスト水処理装置。
【請求項４】
前記熱処理手段は、船舶から排出される排熱を利用することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のバラスト水処理装置。
【請求項５】
前記熱処理手段は、前記排熱を間接熱交換器で間接熱交換することを特徴とする請求項４に記載のバラスト水処理装置。
【請求項６】
前記熱処理手段による熱処理温度が５０℃以上であることを特徴とする請求項２から請求項５のいずれかに記載のバラスト水処理装置。
【請求項７】
前記濾過手段は多数の溝を有した金属板を重ねて形成される多数の開孔により前記微生物を濾過することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載のバラスト水処理装置。
【請求項８】
前記開孔は、開孔最小寸法を３０〜５０μmとすることを特徴とする請求項７に記載のバラスト水処理装置。
【請求項９】
前記物理的処理手段は、紫外線を利用して前記バラスト水中の前記微生物を物理的に処理することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載のバラスト水処理装置。
【請求項１０】
前記物理的処理手段による前記微生物の物理的処理の強度を測定する処理強度測定手段を備え、前記処理強度測定手段の測定結果に基づいて前記物理的処理手段を制御することを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載のバラスト水処理装置。
【請求項１１】
前記洗浄手段は、前記濾過手段を連続的に自動洗浄する自動逆洗浄手段であることを特徴とする請求項２から請求項１０のいずれかに記載のバラスト水処理装置。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１のいずれかに記載のバラスト水処理装置を船体に搭載したことを特徴とするバラスト水処理装置を搭載した船舶。
【請求項１３】
バラストタンクに貯えるバラスト水を取水し、取水した前記バラスト水中の微生物を物理的処理手段で処理した後、濾過手段で濾過して前記バラストタンクに貯えるとともに、前記バラストタンクに貯えた前記バラスト水の排水時に、前記バラスト水中の前記微生物を前記物理的処理手段で処理した後、前記濾過手段で濾過を行い排水することを特徴とするバラスト水処理方法。
【請求項１４】
前記濾過手段を洗浄手段で洗浄して再生を行うとともに、前記バラスト水の前記排水時に前記濾過手段を前記洗浄手段で洗浄に用いた洗浄水を熱処理して排出することを特徴とする請求項１３に記載のバラスト水処理方法。
【請求項１５】
前記濾過手段を洗浄手段で洗浄して再生を行うとともに、前記バラスト水の取水時に前記洗浄手段で洗浄に用いた洗浄水を熱処理せずに前記バラストタンク以外に排出することを特徴とする請求項１３に記載のバラスト水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バラスト水の取排水に伴う微生物の移動を防止するためのバラスト水処理装置、このバラスト水処理装置を搭載した船舶、及びバラスト水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
バラスト水処理装置において、バラスト水中の微生物を処理する方法として、薬剤処理、物理的処理（紫外線（ＵＶ）照射、電気分解によるオゾンや塩素の発生等）、濾過処理、又は熱処理などを用いている。これらの処理方法を単独で適用する場合、様々な微生物、例えば、極小サイズや強い耐力を有する微生物を殺滅するためには、次のような問題がある。
【０００３】
薬剤処理では、より強力（有害）な薬剤が必要となるため、殺滅処理後のバラスト水を排出するには、殺滅に用いる薬剤に加え中和するための中和剤も大量に必要である。また、高濃度の薬剤による船体腐食影響が懸念される。
濾過処理では、より小さいメッシュのストレーナーが必要となるため、目詰まりが生じやすい。
ＵＶ処理では、より強力（高出力）な照射が必要となるため、大量のエネルギーが必要となる。
熱処理では、少なくとも６８℃以上の高温で、かつ大流量に対応するため、大量のエネルギーが必要となる。
取水時の処理のみで、排水時に処理を行わない場合は、バラストタンク内で微生物がリグロース（増殖、成長による大型化）することが懸念される。
従って、これらの問題を解決するたに、微生物のサイズや種類に対して、効率のよい（少量のエネルギー、低製作コスト、低運用コスト）処理方法を適用することが考えられる。
【０００４】
ところで、特許文献１では、濾過処理後にＵＶ処理や殺菌剤処理を行うことが提案されている（段落番号（００３８）及び図２（ｃ））。
また、特許文献２では、濾過処理とともにＵＶ処理あるいは塩素処理を行うことが提案され、発生させた塩素を濾過手段であるフィルタに導くことでフィルタの生物付着を防除している（段落番号（００２０）及び（００５４））。また、フィルタを逆洗する技術が開示されている。
なお、特許文献３では、フィルタの目詰まりが起こりにくく、濾過と洗浄を同時に行える装置が開示されている。
また、微生物の熱処理を行うこと、熱処理において熱回収型熱交換器を用いることについては特許文献４に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１３０５６３号公報
【特許文献２】特開２０１２−５０５０６９号公報
【特許文献３】特開２０１１−２５１２８４号公報
【特許文献４】特開２００４−２８４４８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１では、濾過処理で分離除去できない微生物やバクテリア（細菌）類をＵＶや殺菌剤によって殺滅することはできるが、濾過装置の目詰まりが生じやすく、流量が低下しオンバラスト時間が長くなってしまう。また、濾過装置のバクテリアの繁殖によるぬめりやバイオフィルムの発生による流体抵抗の増加を低減できるものではない。また、特許文献１では、排水時のバラスト水処理については開示されていない。
特許文献２では、フィルタの生物付着を防除することを目的としているため、０．６ｍｇ／Ｌ未満、典型的には、０．０５ｍｇ／Ｌ〜０．５ｍｇ／Ｌの範囲内の、低レベルの塩素を用いるものであり、微生物を殺滅するものではない。
また、特許文献２では、排水時のバラスト水処理については開示されていない。
なお、特許文献３及び特許文献４についても、ＵＶ等による物理的処理を行った後に濾過手段を経由させることや、排水時のバラスト水処理については開示されていない。
【０００７】
そこで、本発明は、取水時だけでなく排水時におけるバラスト水の処理を行うことにより、バラストタンク内で微生物がリグロースした場合でも確実に処理ができ、必要なエネルギーコスト、製作コスト及び運用コストを合わせたトータルコストを低減でき、薬剤などを用いる場合と比べ省スペース化や装置の小型化が図れ、更にバラスト水処理性能を長期間維持することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１記載の本発明に対応したバラスト水処理装置においては、バラストタンクに貯えるバラスト水を取水する取水手段と、取水手段で取水したバラスト水を濾過する濾過手段と、バラスト水を排水する排水手段とを備えたバラスト水処理装置において、濾過手段の上流側の取水経路に設けて、取水したバラスト水中の微生物を物理的に処理する物理的処理手段と、取水経路と排水経路とを切り換える経路切換手段を備え、取水時には、物理的処理手段から濾過手段を経由してバラストタンクにバラスト水を貯えるとともに、排水時には、経路切換手段で取水経路と排水経路とを切り換えて、バラストタンクのバラスト水を物理的処理手段から濾過手段を経由して排水することを特徴とする。請求項１に記載の本発明によれば、取水時には、バクテリアを含む小型の微生物に対して物理的処理を行った後に濾過手段を経由させることで、バイオフィルム等による濾過手段での目詰まりを防止できる。更に排水時にも、バクテリアを含む小型の微生物に対して物理的処理を行った後に濾過手段を経由させることで、バラストタンク内で微生物がリグロースした場合でも確実に処理が可能であるとともに、バイオフィルム等による濾過手段での目詰まりを防止できる。従って、バラスト水の処理に必要なエネルギーコスト、製作コスト、及び運用コストを合わせたトータルコストを低減できる。また、薬剤などを用いる場合に比べて薬剤ストックスペースを低減でき、装置の小型化とともに省スペース化が可能となる。更に、バイオフィルム等による濾過手段での目詰まりを防止できるため、バラスト水処理性能を長期間維持することができる。
【０００９】
請求項２記載の本発明は、請求項１に記載のバラスト水処理装置において、濾過手段を洗浄して再生する洗浄手段と、取水時と排水時とで洗浄手段からの洗浄水の洗浄水排出経路を切り換える洗浄水排出経路切換手段と、排水時の洗浄水を熱処理する熱処理手段をさらに備えたことを特徴とする。請求項２に記載の本発明によれば、濾過手段を洗浄して再生する洗浄手段を備えているため、バラスト水処理性能を更に長期間維持することができる。また、濾過手段で分離した大型の微生物を洗浄手段によって除去できるとともに、取水時と海域の異なる場所で行う排水時には、洗浄手段で濾し取られた大型の微生物を熱処理によって殺滅するため、安全な排水を実現できる。
【００１０】
請求項３記載の本発明は、請求項２に記載のバラスト水処理装置において、熱処理手段は、熱回収型熱交換器を有することを特徴とする。請求項３に記載の本発明によれば、熱処理に必要なエネルギーを低減でき、運用コストを低減できる。
【００１１】
請求項４記載の本発明は、請求項２又は請求項３のいずれかに記載のバラスト水処理装置において、熱処理手段は、船舶から排出される排熱を利用することを特徴とする。請求項４に記載の本発明によれば、排熱利用によって更に運用コストを低減できる。
【００１２】
請求項５記載の本発明は、請求項４に記載のバラスト水処理装置において、熱処理手段は、排熱を間接熱交換器で間接熱交換することを特徴とする。請求項５に記載の本発明によれば、排ガスや蒸気を有効に利用することができる。
【００１３】
請求項６記載の本発明は、請求項２から請求項５のいずれかに記載のバラスト水処理装置において、熱処理手段による熱処理温度が５０℃以上であることを特徴とする。請求項６に記載の本発明によれば、既にバクテリアを含む小型の微生物に対して物理的処理を行っているため、残された洗浄水中の熱に弱い大型の微生物を低い処理温度で殺滅することができる。
【００１４】
請求項７記載の本発明は、請求項１から請求項６のいずれかに記載のバラスト水処理装置において、濾過手段は多数の溝を有した金属板を重ねて形成される多数の開孔により微生物を濾過することを特徴とする。請求項７に記載の本発明によれば、金属板を重ねて開孔を形成するために、網製や繊維製の濾過手段と比較して、形成された開孔が変形せず、長い開孔を形成できる。従って、微生物の濾過を確実に行え、目詰まりが生じにくく、更には洗浄を行いやすい。特に、金属板を用いることによる金属イオンの殺菌効果により、ぬめりが一層発生しにくくなり、バイオフィルムの成長を抑制できる。
【００１５】
請求項８記載の本発明は、請求項７に記載のバラスト水処理装置において、開孔は、開孔最小寸法を３０〜５０μmとすることを特徴とする。請求項８に記載の本発明によれば、既にバクテリアを含む小型の微生物に対して物理的処理を行っているため、開孔最小寸法が３０〜５０μm程度で大型の微生物を分離することができるとともに目詰まりが生じにくい。特に、金属板を重ねて開孔最小寸法が３０〜５０μm程度の開孔を形成することにより開孔経路が長くできるため、体を変形させて通り抜けようとする微生物の濾過効果を高めることができる。また、通り抜けようとする微生物の体に金属板のエッジが作用し傷つけることにより、物理的処理手段がオゾンや塩素等のように活性化物の発生がある場合に、傷に作用させ殺滅効果を高めることができる。
【００１６】
請求項９記載の本発明は、請求項１から請求項８のいずれかに記載のバラスト水処理装置において、物理的処理手段は、紫外線を利用してバラスト水中の微生物を物理的に処理することを特徴とする。請求項９に記載の本発明によれば、大流量に対応できるためオンバラスト時やデバラスト時の時間を短縮できる。また、電気分解によるオゾンや塩素等のように活性化物の発生がないため、処理後即座に船外排出ができる。
【００１７】
請求項１０記載の本発明は、請求項１から請求項９のいずれかに記載のバラスト水処理装置において、物理的処理手段による微生物の物理的処理の強度を測定する処理強度測定手段を備え、処理強度測定手段の測定結果に基づいて物理的処理手段を制御することを特徴とする。請求項１０に記載の本発明によれば、小型の微生物を確実に殺滅させることができるとともに、濾過手段での目詰まりを防止できる。
【００１８】
請求項１１記載の本発明は、請求項２から請求項１０のいずれかに記載のバラスト水処理装置において、洗浄手段は、濾過手段を連続的に自動洗浄する自動逆洗浄手段であることを特徴とする。請求項１１に記載の本発明によれば、洗浄を連続的に行えるため、目詰まりを防止してオンバラスト時やデバラスト時の時間を短縮できる。
【００１９】
請求項１２記載の本発明に対応したバラスト水処理装置を搭載した船舶においては、請求項１から請求項１１のいずれかに記載のバラスト水処理装置を船体に搭載したことを特徴とする。請求項１２に記載の本発明によれば、排水時にもバラスト水の処理を行うことにより、バラストタンク内で微生物がリグロースした場合でも確実に処理ができ、必要なエネルギーコスト、製作コスト及び運用コストを合わせたトータルコストを低減でき、薬剤などを用いる場合に比べ省スペース化や装置の小型化が図れ、更にバイオフィルム等による濾過手段での目詰まりを防止できるため、バラスト水処理性能を長期間維持することが可能な船舶を提供することができる。
【００２０】
請求項１３記載の本発明に対応したバラスト水処理方法においては、バラストタンクに貯えるバラスト水を取水し、取水したバラスト水中の微生物を物理的処理手段で処理した後、濾過手段で濾過してバラストタンクに貯えるとともに、バラストタンクに貯えたバラスト水の排水時に、バラスト水中の微生物を物理的処理手段で処理した後、濾過手段で濾過を行い排水することを特徴とする。請求項１３に記載の本発明によれば、取水時には、バクテリアを含む小型の微生物に対して物理的処理を行った後に濾過手段を経由させることで、バイオフィルム等による濾過手段での目詰まりを防止できる。また排水時にも、バクテリアを含む小型の微生物に対して物理的処理を行った後に濾過手段を経由させることで、バラストタンク内で微生物がリグロースした場合でも確実に処理ができ、またバイオフィルム等による濾過手段での目詰まりを防止できる。
【００２１】
請求項１４記載の本発明は、請求項１３に記載のバラスト水処理方法において、濾過手段を洗浄手段で洗浄して再生を行うとともに、バラスト水の排水時に濾過手段を洗浄手段で洗浄に用いた洗浄水を熱処理して排出することを特徴とする。請求項１４に記載の本発明によれば、濾過手段で分離した大型の微生物を洗浄手段によって除去できるとともに、取水時と海域の異なる場所で行う排水時には、洗浄手段で濾し取られた大型の微生物を熱処理によって殺滅するため、安全な排水を実現できる。
【００２２】
請求項１５記載の本発明は、請求項１３に記載のバラスト水処理方法において、濾過手段を洗浄手段で洗浄して再生を行うとともに、バラスト水の取水時に洗浄手段で洗浄に用いた洗浄水を熱処理せずにバラストタンク以外に排出することを特徴とする。請求項１５に記載の本発明によれば、濾過手段で分離した大型の微生物を洗浄手段によって除去できるとともに、取水時には、洗浄手段で濾し取られた大型の微生物を熱処理せずに同じ海域に排出することでエネルギーを低減できる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、取水時には、バクテリアを含む小型の微生物に対して物理的処理を行
った後に濾過手段を経由させることで、バイオフィルム等による濾過手段での目詰まりを防止できる。また排水時にも、バクテリアを含む小型の微生物に対して物理的処理を行った後に濾過手段を経由させることで、バイオフィルム等による濾過手段での目詰まりを防止でき、バラストタンク内で微生物がリグロースした場合でも確実に基準を満たす処理が可能である。従って、バラスト水の処理に必要なエネルギーコスト、製作コスト、及び運用コストを合わせたトータルコストを低減できる。また、薬剤などを用いる場合と比べ薬剤ストックスペースを低減でき、装置の小型化とともに省スペース化が可能となる。更に、バイオフィルム等による濾過手段での目詰まりを防止できるため、バラスト水処理性能を長期間維持することができる。
【００２４】
また、濾過手段を洗浄して再生する洗浄手段と、取水時と排水時とで洗浄手段からの洗浄水の洗浄水排出経路を切り換える洗浄水排出経路切換手段と、排水時の洗浄水を熱処理する熱処理手段をさらに備えた場合には、濾過手段を洗浄して再生する洗浄手段を備えているため、バラスト水処理性能を更に長期間維持することができる。また、濾過手段で分離した大型の微生物を洗浄手段によって除去できるとともに、取水時と海域の異なる場所で行う排水時には、洗浄手段で濾し取られた大型の微生物を熱処理によって殺滅するため、安全な排水を実現できる。
【００２５】
また、熱処理手段が熱回収型熱交換器を有する場合には、熱処理に必要なエネルギーを低減でき、運用コストを低減できる。
【００２６】
また、熱処理手段が船舶から排出される排熱を利用する場合には、排熱利用によって更に運用コストを低減できる。
【００２７】
また、熱処理手段が排熱を間接熱交換器で間接熱交換する場合には、排ガスや蒸気を有効に利用することができる。
【００２８】
また、熱処理手段による熱処理温度が５０℃以上である場合には、既にバクテリアを含む小型の微生物に対して物理的処理を行っているため、残された洗浄水中の熱に弱い大型の微生物を低い処理温度で殺滅することができる。
【００２９】
また、濾過手段は多数の溝を有した金属板を重ねて形成される多数の開孔により微生物を濾過する場合には、微生物の濾過を確実に行え、目詰まりが生じにくく、更には洗浄を行いやすい。特に、金属板を用いることによる金属イオンの殺菌効果により、ぬめりが一層発生しにくくなり、バイオフィルムの成長を抑制できる。
【００３０】
また、開孔が、開孔最小寸法を３０〜５０μmとする場合には、既にバクテリアを含む小型の微生物に対して物理的処理を行っているため、開孔最小寸法が３０〜５０μm程度で大型の微生物を分離することができるとともに目詰まりが生じにくい。特に、金属板を重ねて開孔最小寸法が３０〜５０μm程度の開孔を形成することにより開孔経路が長くできるため、体を変形させて通り抜けようとする微生物の濾過効果を高めることができる。また、通り抜けようとする微生物の体に金属板のエッジが作用し傷つけることにより、物理的処理手段がオゾンや塩素等のように活性化物の発生がある場合に、傷に作用させ殺滅効果を高めることができる。
【００３１】
また、物理的処理手段は、紫外線を利用してバラスト水中の微生物を物理的に処理する場合には、大流量に対応できるためオンバラスト時やデバラスト時の時間を短縮できる。また、電気分解によるオゾンや塩素のように活性化物の発生がないため、処理後即座に船外排出ができる。
【００３２】
また、物理的処理手段による微生物の物理的処理の強度を測定する処理強度測定手段を備え、処理強度測定手段の測定結果に基づいて物理的処理手段を制御する場合には、小型の微生物を確実に殺滅させることができるとともに、濾過手段での目詰まりを防止できる。
【００３３】
また、洗浄手段は、濾過手段を連続的に自動洗浄する自動逆洗浄手段である場合には、洗浄を連続的に行えるため、目詰まりを防止してオンバラスト時やデバラスト時の時間を短縮できる。
【００３４】
本発明の船舶によれば、排水時にもバラスト水の処理を行うことにより、バラストタンク内で微生物がリグロースした場合でも確実に処理ができる。また、バラスト水の処理に必要なエネルギーコスト、製作コスト及び運用コストを合わせたトータルコストを低減でき、薬剤などを用いる場合に比べ省スペース化や装置の小型化が図れ、更にバイオフィルム等による濾過手段での目詰まりを防止できるため、バラスト水処理性能を長期間維持することが可能な船舶を提供することができる。
【００３５】
本発明のバラスト水処理方法によれば、排水時にもバラスト水の処理を行うことにより、バラストタンク内で微生物がリグロースした場合でも確実に処理ができる。また、取水時には、バクテリアを含む小型の微生物に対して物理的処理を行った後に濾過手段を経由させることで、バイオフィルム等による濾過手段での目詰まりを防止できる。また排水時にも、バクテリアを含む小型の微生物に対して物理的処理を行った後に濾過手段を経由させることで、バイオフィルム等による濾過手段での目詰まりを防止でき、バラストタンク内で微生物がリグロースした場合でも確実に処理ができる。
【００３６】
また、濾過手段を洗浄手段で洗浄して再生を行うとともに、バラスト水の排水時に濾過手段を洗浄手段で洗浄に用いた洗浄水を熱処理して排出する場合には、濾過手段で分離した大型の微生物を洗浄手段によって除去できるとともに、取水時と海域の異なる場所で行う排水時には、洗浄手段で濾し取られた大型の微生物を熱処理によって殺滅するため、安全な排水を実現できる。
【００３７】
また、濾過手段を洗浄手段で洗浄して再生を行うとともに、バラスト水の取水時に洗浄手段で洗浄に用いた洗浄水を熱処理せずにバラストタンク以外に排出する場合には、濾過手段で分離した大型の微生物を洗浄手段によって除去できるとともに、取水時には、洗浄手段で濾し取られた大型の微生物を熱処理せずに同じ海域に排出することでエネルギーを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施形態によるバラスト水処理装置の取水時のライン図
【図２】同バラスト水処理装置の排水時のライン図
【図３】同バラスト水処理装置に用いる濾過装置の断面図
【図４】図３に示すＸ−Ｘ線断面図
【図５】図３の底面図
【図６】図３に示すＹ部の拡大斜視図
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下に、本発明の実施形態によるバラスト水処理装置について説明する。
図１は本発明の実施形態によるバラスト水処理装置の取水時のライン図、図２は同バラスト水処理装置の排水時のライン図である。
【００４０】
まず、図１を用いてバラスト水処理装置の構成を説明する。
図１に示すように、本実施形態のバラスト水処理装置は、バラストタンク１に貯えるバラスト水を取水するバラストポンプ２と、取水したバラスト水中の微生物を物理的に処理する物理的処理手段３と、バラストポンプ２で取水したバラスト水を濾過する濾過手段４とを備えている。物理的処理手段３は、濾過手段４の上流側に設ける。
バラストポンプ２は取水手段を構成し、バラストポンプ２で取水シーチェスト６から水（海水）を取水する。
本実施形態では、バラストポンプ２は、バラスト水を排水する排水手段としても機能する。
物理的処理手段３には、ＵＶ照射が適している。物理的処理手段３としては、ＵＶ照射以外に、電気分解によるオゾンや塩素の発生を利用する処理でもよい。
【００４１】
配管１１は、取水シーチェスト６からバラストポンプ２までを接続する。配管１２は、バラストポンプ２から物理的処理手段３までを接続する。配管１３は、物理的処理手段３から濾過手段４までを接続する。配管１４は、濾過手段４からバラストタンク１までを接続する。配管１４には、濾過手段４で濾過した後のバラスト水が流れる。
取水経路と排水経路とを切り換える経路切換手段１５は、第１の経路切換手段１５ａ、第２の経路切換手段１５ｂ、及び第３の経路切換手段１５ｃで構成される。
配管１１には、第１の経路切換手段１５ａを設けている。配管１４には、第２の経路切換手段１５ｂと第３の経路切換手段１５ｃとを設けている。
配管１１は、取水シーチェスト６から第１の経路切換手段１５ａまでの配管１１ａと、第１の経路切換手段１５ａからバラストポンプ２までの配管１１ｂとで構成される。
配管１４は、濾過手段４から第２の経路切換手段１５ｂまでの配管１４ａと、第２の経路切換手段１５ｂから第３の経路切換手段１５ｃまでの配管１４ｂと、第３の経路切換手段１５ｃからバラストタンク１までの配管１４ｃとで構成される。
配管１６は、第１の経路切換手段１５ａと第３の経路切換手段１５ｃとを接続する。配管１７は、第２の経路切換手段１５ｂと排水シーチェスト７とを接続する。
【００４２】
配管１８は、濾過手段４から排水シーチェスト７までを接続する。配管１８には、濾過手段４における洗浄手段５０で洗浄された洗浄水が流れる。配管１８には、第１の洗浄水排出経路切換手段１９ａと第２の洗浄水排出経路切換手段１９ｂとを設けている。
取水時と排水時とで洗浄手段５０で用いた洗浄水の洗浄水排出経路を切り換える洗浄水排出経路切換手段１９は、第１の洗浄水排出経路切換手段１９ａと第２の洗浄水排出経路切換手段１９ｂとで構成される。
配管１８は、濾過手段４から第１の洗浄水排出経路切換手段１９ａまでの配管１８ａと、第１の洗浄水排出経路切換手段１９ａから第２の洗浄水排出経路切換手段１９ｂまでの配管１８ｂと、第２の洗浄水排出経路切換手段１９ｂから排水シーチェスト７までの配管１８ｃとで構成される。
【００４３】
本実施形態のバラスト水処理装置は、排水時の洗浄水を熱処理する熱処理手段２０を備えている。
熱処理手段２０は、熱処理配管２１に、熱処理手段用ポンプ２２、熱回収型熱交換器２３、間接熱交換器２４を接続して構成される。
熱回収型熱交換器２３は、間接熱交換器２４の上流側の熱処理配管２１を流れる低温の洗浄水に、間接熱交換器２４の下流側の熱処理配管２１を流れる高温の洗浄水から熱を与えることで、熱回収を行う。
間接熱交換器２４から熱回収型熱交換器２３までの熱処理配管２１には、温度検知手段２５を設けている。
熱処理配管２１の上流側端部は第１の洗浄水排出経路切換手段１９ａに接続され、熱処理配管２１の下流側端部は第２の洗浄水排出経路切換手段１９ｂに接続されている。
【００４４】
間接熱交換器２４は吸熱側配管と放熱側配管とで構成される。吸熱側配管には熱処理配管２１を接続し、放熱側配管には熱源回路３０を接続し、間接熱交換器２４は、吸熱側配管を流れる洗浄水と放熱側配管を流れる蒸気との間で間接熱交換を行う。
熱源回路３０は、補助ボイラ３１、蒸気ヘッダー３２、蒸気流量制御弁３３、間接熱交換器２４の放熱側配管、復水タンク３４、循環ポンプ３５を環状に配管で接続している。補助ボイラ３１と並列に排熱回収サイレンサー３６を設けてもよい。排熱回収サイレンサー３６によって、主機関や発電機関など、船舶から排出される排熱を利用することができる。
蒸気流量制御弁３３は、温度検知手段２５からの検知温度が５０℃以上となるように制御される。
【００４５】
熱処理だけで微生物の全体を殺滅するための温度は、少なくとも６８℃以上が必要とされるが、本実施形態では、物理的処理手段３による処理を既に行っているため、バクテリアや小型の微生物は殺滅されているので、残った熱に弱い大型の微生物処理だけでよいため、熱処理温度は５０℃以上６０℃以下であればよい。熱処理温度は、５３℃から５７℃の範囲であれば好ましく、５３℃から５５℃の範囲が更に好ましい。本実施形態では、物理的処理手段３による処理を既に行っているため、熱処理温度を５０℃とすることで、洗浄水に含まれる微生物を殺滅することができる。また、５３℃以上とすることで、処理温度に変動が生じても、５０℃を下回ることがないため、確実に微生物を殺滅することができる。一方で６０℃以下とすることで熱処理に必要なエネルギーを低減でき、５７℃以下、更には５５℃以下とすることで、更に熱処理に必要なエネルギーを低減できる。
【００４６】
図１を用いて、本実施形態によるバラスト水処理装置の取水時の流れについて説明する。
取水経路は、配管１１、配管１２、配管１３、及び配管１４によって形成される。
バラストポンプ２の運転により、取水シーチェスト６からの海水は、配管１１及び配管１２を通って物理的処理手段３に至る。バラスト水中の微生物は、物理的処理手段３によって、例えばＵＶを利用して物理的に処理される。物理的処理手段３で殺滅される微生物は、バクテリアやＳサイズプランクトン（５０μｍ未満）である。
【００４７】
本実施形態によるバラスト水処理装置は、物理的処理手段３による微生物の物理的処理の強度を測定する処理強度測定手段を備え、処理強度測定手段の測定結果に基づいて物理的処理手段３を制御することが好ましい。物理的処理手段３としてＵＶを用いる場合には、処理強度測定手段ではＵＶの光量を測定し、所定の光量を維持するように、ＵＶの光量を増減制御する。
このように、処理強度測定手段でＵＶの光量を測定し、所定の光量を維持するように、ＵＶの光量を制御することで、小型の微生物を確実に殺滅させることができ、濾過手段４でのバクテリアによるぬめりの発生やバイオフィルムへの成長を抑制し、目詰まりを防止できる。
【００４８】
物理的処理手段３で物理的に処理されたバラスト水は、配管１３を通って濾過手段４に至る。濾過手段４の構成については後述する。
濾過手段４では、Ｌサイズプランクトンをバラスト水から分離する。Ｌサイズプランクトンを分離した後のバラスト水は、配管１４を通ってバラストタンク１に導かれる。
一方、濾過手段４で分離されたＬサイズプランクトン（５０μｍ以上）は、配管１８を通って排水シーチェスト７から排出される。取水時には、熱処理手段２０による熱処理を行うことなく洗浄水を同じ海域の海に戻す。
【００４９】
図２を用いて、本実施形態によるバラスト水処理装置の排水時の流れについて説明する。
第１の経路切換手段１５ａ及び第３の経路切換手段１５ｃを切り換えることで、バラストタンク１からバラストポンプ２に至る経路が形成され、取水シーチェスト６からバラストポンプ２に至る経路が閉鎖される。
また、第２の経路切換手段１５ｂを切り換えることで、濾過手段４から排水シーチェスト７に至る経路が形成され、濾過手段４からバラストタンク１に至る経路が閉鎖される。
排水経路は、配管１４ｃ、配管１６、配管１１ｂ、配管１２、配管１３、配管１４ａ、及び配管１７によって形成される。
【００５０】
バラストポンプ２は排出手段として機能する。
バラストポンプ２の運転により、バラストタンク１からのバラスト水は、配管１４ｃ、配管１６、及び配管１２を通って物理的処理手段３に至る。バラスト水中の微生物は、物理的処理手段３によって、例えばＵＶ照射によって物理的に処理される。物理的処理手段３で殺滅される微生物は、取水時の処理で殺滅を免れてバラストタンク１内でリグロース（増殖、成長による大型化）したバクテリアやＳサイズプランクトンである。
【００５１】
本実施形態によるバラスト水処理装置は、排水時においても、物理的処理手段３による微生物の物理的処理の強度を測定する処理強度測定手段を備え、処理強度測定手段の測定結果に基づいて物理的処理手段３を制御することが好ましい。物理的処理手段３としてＵＶを用いる場合には、処理強度測定手段ではＵＶの光量を測定し、所定の光量を維持するように、ＵＶの光量を増減制御する。
このように、処理強度測定手段でＵＶの光量を測定し、所定の光量を維持するように、ＵＶの光量を制御することで、小型の微生物を確実に殺滅させることができ、濾過手段４での目詰まりを防止できる。
【００５２】
物理的処理手段３で物理的に処理されたバラスト水は、配管１３を通って濾過手段４に至る。
濾過手段４では、Ｌサイズプランクトンをバラスト水から分離する。Ｌサイズプランクトンは取水時に基本的には除去されるが、濾過手段４をすり抜けて分離されずにバラストタンク１に混入し、バラストタンク１内において、増殖や成長による大型化する場合があり、排水時にもバラスト水から分離する必要がある。Ｌサイズプランクトンを分離した後のバラスト水は、配管１４ａ及び配管１７を通って排水シーチェスト７から排出される。
【００５３】
一方、濾過手段４で分離されたＬサイズプランクトンは、洗浄水で洗浄されて熱処理手段２０を経由して殺滅され、その後に、洗浄水が排水シーチェスト７から排出される。
すなわち、第１の洗浄水排出経路切換手段１９ａと第２の洗浄水排出経路切換手段１９ｂを切り換えることで、配管１８ｂの流れが遮断され、濾過手段４からの洗浄水は、配管１８ａから熱処理配管２１を経由した後に、配管１８ｃを通って排水シーチェスト７から排出される。
【００５４】
このように、本実施形態では、取水時と海域の異なる場所で行う排水時には、洗浄手段５０で濾し取られた大型の微生物を熱処理手段２０によって殺滅するため、安全な排水を実現できる。
また、本実施形態では、熱回収型熱交換器２３を有することで、熱処理に必要なエネルギーを低減でき、運用コストを低減できる。
また、本実施形態では、熱処理手段２０では、船舶から排出される排熱を利用することで更に運用コストを低減できる。
また、本実施形態では、排熱を間接熱交換器２４で間接熱交換することで、排ガスや蒸気等、直接洗浄水に作用できない熱を有効に利用することができる。
また、本実施形態では、既にバクテリアを含む小型の微生物に対して物理的処理手段３によって殺滅させているため、残った熱に弱い大型の微生物に対して熱処理温度を５０℃以上６０℃以下という低い処理温度とすることができる。
【００５５】
図３から図６を用いて本発明の実施形態によるバラスト水処理装置に用いる濾過手段４及び洗浄手段５０を説明する。
図３は、同バラスト水処理装置に用いる濾過装置の断面図、図４は図３に示すＸ−Ｘ線断面図、図５は図３の底面図、図６は図３に示すＹ部の拡大斜視図である。
濾過手段４と洗浄手段５０とは、濾過装置４０によって構成される。
【００５６】
図３から図５に示すように、本実施形態による濾過装置４０は、配管１３が接続されるバラスト水導入口４１と、配管１４ａが接続されるバラスト水導出口４２と、配管１８ａが接続される逆洗配管５１を備えている。
本実施形態による濾過装置４０は、仕切り板４３によって下部空間４０ａと上部空間４０ｂとに仕切られている。バラスト水導入口４１は下部空間４０ａに形成され、バラスト水導出口４２は上部空間４０ｂに形成されている。
下部空間４０ａには、回動配管５２を配置している。この回動配管５２は、モータ５３によって回動する。
洗浄手段５０は、逆洗配管５１、回動配管５２、及びモータ５３によって構成される。
上部空間４０ｂには、複数の濾過配管４４が、同心円状に配置されている。
濾過配管４４の下端は、仕切り板４３で仕切られることなく、下部空間４０ａと連通している。
上部空間４０ｂのバラスト水は、バラスト水導出口４２から導出される。
濾過手段４は、バラスト水導入口４１、バラスト水導出口４２、仕切り板４３、濾過配管４４、下部空間４０ａ、及び上部空間４０ｂで構成される。
【００５７】
図６に示すように、濾過配管４４は、複数の金属板６０を重ねて形成されている。一つの金属板６０は、リング状に形成され、一端面は平坦面であり、他端面には放射状にリブ６１が形成されている。放射状にリブ６１が形成されることで、それぞれのリブ６１間には溝６２が形成される。リブ６１は同じ高さで、複数の金属板６０を重ね合わせることで、溝６２は開孔６３を形成する。
開孔６３は、開孔最小寸法を３０〜５０μmとしている。例えば高さ寸法を３０〜５０μmの範囲に設定した場合には、幅寸法（本実施形態では円弧長さ寸法）は、５０μmを越えてもよい。高さ寸法及び幅寸法のいずれか一方の寸法が３０〜５０μmであればよい。
【００５８】
本実施形態による濾過装置４０のバラスト水の流れについて説明する。
バラスト水は、バラスト水導入口４１から下部空間４０ａに導入される。下部空間４０ａに導入されたバラスト水は、濾過配管４４の下端から導入される。濾過配管４４には開孔６３を形成しているので、バラスト水はこの開孔６３から上部空間４０ｂに導出される。バラスト水が開孔６３を通過する際に、Ｌサイズプランクトンが分離される。すなわち、Ｌサイズプランクトンは開孔６３を通過することなく、濾過配管４４内にとどまる。
このように、金属板６０を重ねて開孔６３を形成するために、網製や繊維製の濾過手段と比較して、形成された開孔６３が変形せず、長い開孔を形成できる。従って、微生物の濾過を確実に行え、目詰まりを生じにくく、更には洗浄を行いやすい。特に、金属板を重ねて開孔最小寸法が３０〜５０μm程度の開孔を形成することにより長い開孔経路が形成できるため、体を変形させて通り抜けようとする微生物の濾過効果を高めることができる。また、通り抜けようとする微生物の体に金属板のエッジが作用し傷つけることにより、物理的処理手段がオゾンや塩素等のように活性化物の発生がある場合に、傷に作用させ殺滅効果を高めることができる。
なお、金属板６０の材料として例えば銅材を用い、又は金属板６０の少なくとも一部に例えば銅メッキを施すことで、金属のイオン効果によりぬめりが付着しにくくなる。また、金属板には銅以外の金や白金、また銀等のイオン殺菌効果の高い金属やそれらの金属メッキ品を用いてもよい。
【００５９】
次に洗浄手段５０の動作について説明する。
洗浄手段５０は、モータ５３によって回動配管５２が回動する。回動配管５２の下端は、逆洗配管５１と接続された状態を維持し、回動配管５２の上端は、濾過配管４４が配置された円周上を移動する。
回動配管５２の上端が、いずれかの濾過配管４４の下端と一致すると、回動配管５２の上端が配置された濾過配管４４の下端は、下部空間４０ａから隔離される。従って、濾過配管４４の下端からはバラスト水が導入されない。そして、下部空間４０ａから隔離された濾過配管４４には、上部空間４０ｂ内のバラスト水が導入され、回動配管５２を経由して逆洗配管５１から導出される。
従って、濾過配管４４内にとどめられていたＬサイズプランクトンは、上部空間４０ｂから導入されたバラスト水とともに、洗浄水として逆洗配管５１から導出される。
このように、洗浄手段５０は、濾過手段４を連続的に自動洗浄する自動逆洗浄手段であり、洗浄を連続的に行えるため、目詰まりを防止してオンバラスト時やデバラスト時の時間を短縮できる。
【００６０】
以上のように本実施形態は、取水時には、物理的処理手段３から濾過手段４を経由してバラストタンク１にバラスト水を貯えるとともに、排水時には、経路切換手段で取水経路と排水経路とを切り換えて、バラストタンク１のバラスト水を物理的処理手段３から濾過手段４を経由して排水するため、バラストタンク１内で微生物がリグロースした場合でも確確実に基準を満たす処理が可能である。また、取水時だけでなく排水時にも、バクテリアを含む小型の微生物に対して物理的処理を行った後に濾過手段４を経由させることで、バイオフィルム等による濾過手段４での目詰まりを防止できる。従って、バラスト水の処理に必要なエネルギーコスト、製作コスト、及び運用コストを合わせたトータルコストを低減できる。また、薬剤などを用いる場合と比べ薬剤ストックスペースを低減できることで、装置の小型化に加えて装置に付随して必要となるスペースを小さくして省スペース化ができる。更にバイオフィルム等の発生を抑制し、バラスト水処理性能を長期間維持することができる。
【００６１】
また本実施形態によれば、濾過手段４で分離した大型の微生物を洗浄手段５０によって除去できるため、バラスト水処理性能を更に長期間維持することができる。また、取水時と海域の異なる場所で行う排水時には、洗浄手段５０で濾し取られた大型の微生物を熱処理によって殺滅するため、安全な排水を実現できる。
【００６２】
また本実施形態によれば、バラストタンク１に貯えるバラスト水を取水し、取水したバラスト水中の微生物を物理的処理手段３で処理した後、濾過手段４で濾過してバラストタンク１に貯えるとともに、バラストタンク１に貯えたバラスト水の排水時に、バラスト水中の微生物を物理的処理手段３で処理した後、濾過手段４で濾過を行い排水することで、取水時及び排水時にも、バクテリアを含む小型の微生物に対して物理的処理を行った後に濾過手段４を経由させることで、ぬめりの発生やバイオフィルムへの成長を抑制し濾過手段４での目詰まりを防止できる。
【００６３】
また本実施形態によれば、濾過手段４を洗浄手段５０で洗浄して再生を行うとともに、バラスト水の排水時に濾過手段４を洗浄手段５０で洗浄に用いた洗浄水を熱処理して排出することで、濾過手段４で分離した大型の微生物を洗浄手段５０によって除去できるとともに、取水時と海域の異なる場所で行う排水時には、洗浄手段５０で濾し取られた大型の微生物を熱処理によって殺滅するため、安全な排水を実現できる。
【００６４】
また本実施形態によれば、濾過手段４を洗浄手段５０で洗浄して再生を行うとともに、バラスト水の取水時に洗浄手段５０で洗浄に用いた洗浄水を熱処理せずにバラストタンク１以外に排出することで、濾過手段４で分離した大型の微生物を洗浄手段５０によって除去できるとともに、取水時には、洗浄手段５０で濾し取られた大型の微生物を熱処理せずに排出することでエネルギーを低減できる。
【００６５】
また本実施形態によるバラスト水処理装置を搭載した船舶では、バラスト水の処理を行うことにより、バラストタンク１内で微生物がリグロースした場合でも確実に基準を満たす処理が可能である。また、バラスト水の処理に必要なエネルギーコスト、製作コスト、及び運用コストを合わせたトータルコストを低減できる。また、薬剤などを用いる場合に薬剤ストックスペースを低減できることで、装置及び装置に付随して必要となるスペースを小さくできる。更にバイオフィルム等を抑制しバラスト水処理性能を長期間維持することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明は、バラスト水の処理能力を維持するとともに必要な総エネルギーを低減することを目的とするバラスト水処理装置、このバラスト水処理装置を搭載した船舶、及びバラスト水処理方法に適している。
【符号の説明】
【００６７】
１  バラストタンク
２  バラストポンプ  （取水手段）（排水手段）
３  物理的処理手段
４  濾過手段
１５  経路切換手段
１９  洗浄水排出経路切換手段
２０  熱処理手段
２３  熱回収型熱交換器
２４  間接熱交換器
３０  熱源回路
４４  濾過配管
５０  洗浄手段
６０  金属板
６２  溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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