(57)【要約】【課題】取水時、排水時及び航行時での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バラスト水処理システムを提供すること。【解決手段】バラストタンク１と、バラストタンク１に貯えるバラスト水を取水する取水手段と、バラスト水を排水する排水手段とを備え、バラストタンク１の下部から循環手段２により導出するバラスト水をバラストタンク１の上部に戻す循環経路と、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、バラスト水を濾過する濾過手段４と、濾過手段４を洗浄して再生する洗浄手段５０と、洗浄後の洗浄水を熱処理する熱処理手段２０を備え、熱処理後の洗浄水をバラストタンク１に供給してバラスト水の排水時に排水手段にてバラストタンク１から直接排水する。【選択図】        図１
2014198513.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バラストタンクと、前記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システムにおいて、前記バラストタンクの下部から循環手段により導出する前記バラスト水を前記バラストタンクの上部に戻す循環経路と、前記循環経路に設けて、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、前記物理的処理手段の下流側に設けて、前記バラスト水を濾過する濾過手段と、前記濾過手段を洗浄して再生する洗浄手段と、洗浄後の洗浄水を熱処理する熱処理手段を備え、熱処理後の前記洗浄水を前記バラストタンクに供給するとともに前記バラスト水の排水時に前記排水手段にて前記バラストタンクから直接排水を行うことを特徴とするバラスト水処理システム。
【請求項２】
前記循環経路に前記バラスト水を循環させている循環時に、前記熱処理手段で熱処理した前記洗浄水を前記濾過手段の下流側で前記バラスト水に合流させたことを特徴とする請求項１に記載のバラスト水処理システム。
【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１又は請求項２に記載のバラスト水処理システム。
【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１から請求項３のいずれかに記載のバラスト水処理システム。
【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システム。
【請求項６】
前記取水手段に接続される取水経路と前記循環経路を切り換える経路切換手段とを備え、前記取水時に前記取水手段で取水した前記バラスト水を前記物理的処理手段と前記濾過手段とを経て前記バラストタンクに貯えることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載のバラスト水処理システム。
【請求項７】
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１から請求項６のいずれかに記載のバラスト水処理システム。
【請求項８】
前記循環経路から前記バラストタンクに戻す前記バラスト水の温度が、前記バラストタンク内の前記バラスト水の温度と０．５℃以上の温度差を有するように前記熱処理手段で加熱することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載のバラスト水処理システム。
【請求項９】
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８のいずれかに記載のバラスト水処理システム。
【請求項１０】
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９に記載のバラスト水処理システム。
【請求項１１】
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１０のいずれかに記載のバラスト水処理システム。
【請求項１２】
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１から請求項１１のいずれかに記載のバラスト水処理システム。
【請求項１３】
前記バラストタンクと前記排水手段とをそれぞれ複数備え、排水時に複数の前記排水手段を機能させて前記バラストタンクから重力を利用して排水を行うことを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれかに記載のバラスト水処理システム。
【請求項１４】
請求項１から請求項１３のいずれかに記載のバラスト水処理システムを船体に搭載したことを特徴とするバラスト水処理システムを搭載した船舶。
【請求項１５】
バラストタンクに貯えたバラスト水を、前記バラストタンクの下部から導出し、物理的処理手段から濾過手段を経て前記バラストタンクの上部に戻して循環させるとともに、前記濾過手段を洗浄した後の洗浄水を熱処理して前記バラストタンクに供給することを特徴とするバラスト水処理方法。
【請求項１６】
循環経路に前記バラスト水を循環させている循環時に、熱処理した前記洗浄水を前記濾過手段の下流側で前記バラスト水に合流させたことを特徴する請求項１５に記載のバラスト水処理方法。
【請求項１７】
前記洗浄水の熱処理を、船舶の航行中に排出される排熱を利用して行うことを特徴とする請求項１５又は請求項１６に記載のバラスト水処理方法。
【請求項１８】
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１５から請求項１７のいずれかに記載のバラスト水処理方法。
【請求項１９】
前記バラスト水の排水時に、重力を利用して排水すること特徴とする請求項１５から請求項１８のいずれか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システム、このバラスト水処理システムを搭載した船舶、及びバラスト水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
バラスト水処理システムにおいて、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。
また、バラスト水の取水時や排出時に微生物処理することは、微生物処理しない場合と比較して、必然的に取水時間や排水時間が長くなる。特に、バラ積運搬船などの貨物船では、一般的に行われている重力排水に比べて排出時間が長くなる。
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。
また、特許文献３では、バラストタンクと、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、バラスト水を排水する排水手段とを備え、バラストタンクの下部から循環手段により導出するバラスト水をバラストタンクの上部に戻す循環経路と、循環経路に設けた、導出されるバラスト水を加熱する熱交換器とを備えたバラスト処理装置が提案されている。
なお、特許文献４では、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、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５に開示されている。
また、航海中に上部バラストタンクにバラスト水の移し替えを行っておき、排水時に重力を利用した自然排水を行うことについては特許文献６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２００５−２４６１７８号公報
【特許文献４】特開２０１１−２５１２８４号公報
【特許文献５】特開２００４−２８４４８１号公報
【特許文献６】特公昭６１−４８４７４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、大流量に対応しづらく、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。
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。
特許文献３は、衝撃水圧発生装置を用いて間欠的に処理室内の水生生物に衝撃的な圧縮、膨張、せん断等の力を作用させて水生生物を死滅させている。
従って、特許文献３では、ＵＶ等の物理的処理手段や濾過手段などの異なる微生物処理方法を組み合わせるものではない。
なお、特許文献４から特許文献６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及び航行時における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バラスト水処理システムを提供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システムにおいては、バラストタンクと、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、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システムにおいて、バラストタンクの下部から循環手段により導出するバラスト水をバラストタンクの上部に戻す循環経路と、循環経路に設けて、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、物理的処理手段の下流側に設けて、バラスト水を濾過する濾過手段と、濾過手段を洗浄して再生する洗浄手段と、洗浄後の洗浄水を熱処理する熱処理手段を備え、熱処理後の洗浄水をバラストタンクに供給するとともにバラスト水の排水時に排水手段にてバラストタンクから直接排水を行うことを特徴とする。請求項１に記載の本発明によれば、バラスト水中の微生物処理をバラストタンクに貯えたバラスト水に対して行うことで、取水時に行う必要がないため取水時間が長くならない。また、微生物処理を、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、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、濾し取られた熱に弱い大型の微生物に対して熱処理手段で熱処理を行うため加熱温度を低く設定でき、バラスト水処理性能を長期間、低いエネルギーコストで維持できる。更に、排水時には直接排水を行うことで排水時間が長くならない。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廃止でき、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。また、薬剤や活性物質を用いないので環境にやさしく、船体腐食への影響もなくせる。
【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システムにおいて、循環経路にバラスト水を循環させている循環時に、熱処理手段で熱処理した洗浄水を濾過手段の下流側でバラスト水に合流させたことを特徴とする。請求項２に記載の本発明によれば、微生物処理後のバラスト水をバラストタンク内のバラスト水と混合することなく分離できる。また、洗浄水を排出することなくバラスト水として利用することが可能となる。
【００１０】
請求項３記載の本発明は、請求項１又は請求項２に記載のバラスト水処理システムにおいて、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、エネルギーコストを低減できる。
【００１１】
請求項４記載の本発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載のバラスト水処理システムにおいて、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エネルギー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システムにおいて、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１から請求項５のいずれかに記載のバラスト水処理システムにおいて、取水手段に接続される取水経路と循環経路を切り換える経路切換手段とを備え、取水時に取水手段で取水したバラスト水を物理的処理手段と濾過手段とを経てバラストタンクに貯えることを特徴とする。請求項６に記載の本発明によれば、取水時においてもバラスト水中の微生物処理を行うことで、バラストタンク内の微生物を少なくすることができ、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。
【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システムにおいて、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７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大型の微生物を殺滅することができる。
【００１５】
請求項８記載の本発明は、請求項１から請求項７のいずれかに記載のバラスト水処理システムにおいて、循環経路からバラストタンクに戻すバラスト水の温度が、バラストタンク内のバラスト水の温度と０．５℃以上の温度差を有するように熱処理手段で加熱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、微生物処理後のバラスト水をバラストタンク内のバラスト水と混合することなく分離できる。
【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システムにおいて、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９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。
【００１７】
請求項１０記載の本発明は、請求項９に記載のバラスト水処理システムにおいて、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１０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な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。
【００１８】
請求項１１記載の本発明は、請求項１から請求項１０のいずれかに記載のバラスト水処理システムにおいて、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１１に記載の本発明によれば、大流量に対応できるためバラスト水処理時間を短縮できる。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。
【００１９】
請求項１２記載の本発明は、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システムにおいて、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１２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バラスト水処理時間を短縮できる。
【００２０】
請求項１３記載の本発明は、請求項１から請求項１２のいずれかに記載のバラスト水処理システムにおいて、バラストタンクと排水手段とをそれぞれ複数備え、排水時に複数の排水手段を機能させてバラストタンクから重力を利用して排水を行うことを特徴とする。請求項１３に記載の本発明によれば、動力が不要となるとともに排水時間を短縮することができる。
【００２１】
請求項１４記載の本発明に対応したバラスト水処理システムを搭載した船舶においては、請求項１から請求項１３のいずれかに記載のバラスト水処理システムを船体に搭載したことを特徴とする。請求項１４に記載の本発明によれば、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廃止でき、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。
【００２２】
請求項１５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たバラスト水を、バラストタンクの下部から導出し、物理的処理手段から濾過手段を経てバラストタンクの上部に戻して循環させるとともに、濾過手段を洗浄した後の洗浄水を熱処理してバラストタンクに供給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、バラスト水中の微生物処理をバラストタンクに貯えたバラスト水に対して行うことで、取水時に行う必要がないため取水時間が長くならない。また、微生物処理を、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、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、濾し取られた熱に弱い大型の微生物に対して熱処理手段で熱処理を行うため加熱温度を低く設定できる。更に、排水時には直接排水を行うことで排水時間が長くならない。
【００２３】
請求項１６記載の本発明は、請求項１５に記載のバラスト水処理方法において、循環経路にバラスト水を循環させている循環時に、熱処理した洗浄水を濾過手段の下流側でバラスト水に合流させたことを特徴する。請求項１６に記載の本発明によれば、微生物処理後のバラスト水をバラストタンク内のバラスト水と混合することなく分離できる。また、洗浄水を排出することなくバラスト水として利用することが可能となる。
【００２４】
請求項１７記載の本発明は、請求項１５又は請求項１６に記載のバラスト水処理方法において、洗浄水の熱処理を、船舶の航行中に排出される排熱を利用して行うことを特徴とする。請求項１７に記載の本発明によれば、排熱利用によって更にエネルギーコストを低減できる。
【００２５】
請求項１８記載の本発明は、請求項１５から請求項１７のいずれかに記載のバラスト水処理方法において、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。
【００２６】
請求項１９記載の本発明は、請求項１５から請求項１８に記載のバラスト水処理方法において、バラスト水の排水時に、重力を利用して排水すること特徴とする。請求項１９に記載の本発明によれば、動力が不要となるとともに排水時間を短縮することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、バラスト水中の微生物処理をバラストタンクに貯えたバラスト水に対して行うことで、取水時に行う必要がないため取水時間が長くならない。また、微生物処理を、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、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、濾し取られた熱に弱い大型の微生物に対して熱処理手段で熱処理を行うため加熱温度を低く設定でき、バラスト水処理性能を長期間、低いエネルギーコストで維持できる。更に、排水時には直接排水を行うことで排水時間が長くならない。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廃止でき、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。また、薬剤や活性物質を用いないので環境にやさしく、船体腐食への影響もなくせる。
【００２８】
また、循環経路にバラスト水を循環させている循環時に、熱処理手段で熱処理した洗浄水を濾過手段の下流側でバラスト水に合流させた場合には、微生物処理後のバラスト水をバラストタンク内のバラスト水と混合することなく分離できる。また、洗浄水を排出することなくバラスト水として利用することが可能となる。
【００２９】
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、エネルギーコストを低減できる。
【００３０】
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エネルギーコストを低減できる。
【００３１】
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。
【００３２】
また、取水手段に接続される取水経路と循環経路を切り換える経路切換手段とを備え、取水時に取水手段で取水したバラスト水を物理的処理手段と濾過手段とを経てバラストタンクに貯える場合には、取水時においてもバラスト水中の微生物処理を行うことで、バラストタンク内の微生物を少なくすることができ、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。
【００３３】
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大型の微生物を殺滅することができる。
【００３４】
また、循環経路からバラストタンクに戻すバラスト水の温度が、バラストタンク内のバラスト水の温度と０．５℃以上の温度差を有するように熱処理手段で加熱する場合には、微生物処理後のバラスト水をバラストタンク内のバラスト水と混合することなく分離できる。
【００３５】
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。
【００３６】
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な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。
【００３７】
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バラスト水処理時間を短縮できる。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。
【００３８】
また、洗浄手段が、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バラスト水処理時間を短縮できる。
【００３９】
また、バラストタンクと排水手段とをそれぞれ複数備え、排水時に複数の排水手段を機能させてバラストタンクから重力を利用して排水を行う場合には、動力が不要となるとともに排水時間を短縮することができる。
【００４０】
本発明の船舶によれば、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廃止でき、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。
【００４１】
本発明のバラスト水処理方法によれば、バラスト水中の微生物処理をバラストタンクに貯えたバラスト水に対して行うことで、取水時に行う必要がないため取水時間が長くならない。また、微生物処理を、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、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、濾し取られた熱に弱い大型の微生物に対して熱処理手段で熱処理を行うため加熱温度を低く設定できる。更に、排水時には直接排水を行うことで排水時間が長くならない。
【００４２】
また、循環経路にバラスト水を循環させている循環時に、熱処理した洗浄水を濾過手段の下流側でバラスト水に合流させた場合には、微生物処理後のバラスト水をバラストタンク内のバラスト水と混合することなく分離できる。また、洗浄水を排出することなくバラスト水として利用することが可能となる。
【００４３】
また、洗浄水の熱処理を、船舶の航行中に排出される排熱を利用して行う場合には、排熱利用によって更にエネルギーコストを低減できる。
【００４４】
また、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。
【００４５】
また、バラスト水の排水時に、重力を利用して排水する場合には、動力が不要となるとともに排水時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施形態によるバラスト水処理システムの取水時のライン図
【図２】同バラスト水処理システムの微生物処理時のライン図
【図３】同バラスト水処理システムの排水時のライン図
【図４】同バラスト水処理システムに用いる濾過装置の断面図
【図５】図４に示すＸ−Ｘ線断面図
【図６】図４の底面図
【図７】図４に示すＹ部の拡大斜視図
【図８】本発明の第１実施例を示し、バラストタンク内のバラスト水の温度に対して０．５℃高い温度のバラスト水をバラストタンク内に戻し、１０００秒経過後の流体解析結果を示す図
【図９】本発明の第１実施例を示し、バラストタンク内のバラスト水の温度に対して０．５℃高い温度のバラスト水をバラストタンク内に戻し、１４００秒経過後の流体解析結果を示す図
【図１０】本発明の第１実施例を示し、バラストタンク内のバラスト水の温度に対して０．５℃高い温度のバラスト水をバラストタンク内に戻し、１５０００秒経過後の流体解析結果を示す図
【図１１】本発明の第１実施例を示し、バラストタンク内のバラスト水の温度に対して０．５℃高い温度のバラスト水をバラストタンク内に戻し、２００００秒経過後の流体解析結果を示す図
【図１２】本発明の第１実施例を示し、バラストタンク内のバラスト水の温度に対して０．５℃高い温度のバラスト水をバラストタンク内に戻し、３００００秒経過後の流体解析結果を示す図
【図１３】本発明の第１実施例を示し、バラストタンク内のバラスト水の温度に対して０．５℃高い温度のバラスト水をバラストタンク内に戻し、４００００秒経過後の流体解析結果を示す図
【図１４】本発明の第１実施例を示し、バラストタンク内のバラスト水の温度に対して０．５℃高い温度のバラスト水をバラストタンク内に戻し、５８０００秒経過後の流体解析結果を示す図
【図１５】本発明の第２実施例を示し、バラストタンク内のバラスト水の温度に対して２℃高い温度のバラスト水をバラストタンク内に戻し、１０００秒経過後の流体解析結果を示す図
【図１６】本発明の第２実施例を示し、バラストタンク内のバラスト水の温度に対して２℃高い温度のバラスト水をバラストタンク内に戻し、１４００秒経過後の流体解析結果を示す図
【図１７】本発明の第２実施例を示し、バラストタンク内のバラスト水の温度に対して２℃高い温度のバラスト水をバラストタンク内に戻し、１５０００秒経過後の流体解析結果を示す図
【図１８】本発明の第２実施例を示し、バラストタンク内のバラスト水の温度に対して２℃高い温度のバラスト水をバラストタンク内に戻し、２００００秒経過後の流体解析結果を示す図
【図１９】本発明の第２実施例を示し、バラストタンク内のバラスト水の温度に対して２℃高い温度のバラスト水をバラストタンク内に戻し、３００００秒経過後の流体解析結果を示す図
【図２０】本発明の第２実施例を示し、バラストタンク内のバラスト水の温度に対して２℃高い温度のバラスト水をバラストタンク内に戻し、４００００秒経過後の流体解析結果を示す図
【図２１】本発明の第２実施例を示し、バラストタンク内のバラスト水の温度に対して２℃高い温度のバラスト水をバラストタンク内に戻し、５８０００秒経過後の流体解析結果を示す図
【図２２】本発明の第３実施例を示し、バラストタンク内のバラスト水の温度に対して４℃高い温度のバラスト水をバラストタンク内に戻し、１０００秒経過後の流体解析結果を示す図
【図２３】本発明の第３実施例を示し、バラストタンク内のバラスト水の温度に対して４℃高い温度のバラスト水をバラストタンク内に戻し、１４００秒経過後の流体解析結果を示す図
【図２４】本発明の第３実施例を示し、バラストタンク内のバラスト水の温度に対して４℃高い温度のバラスト水をバラストタンク内に戻し、１５０００秒経過後の流体解析結果を示す図
【図２５】本発明の第３実施例を示し、バラストタンク内のバラスト水の温度に対して４℃高い温度のバラスト水をバラストタンク内に戻し、２００００秒経過後の流体解析結果を示す図
【図２６】本発明の第３実施例を示し、バラストタンク内のバラスト水の温度に対して４℃高い温度のバラスト水をバラストタンク内に戻し、３００００秒経過後の流体解析結果を示す図
【図２７】本発明の第３実施例を示し、バラストタンク内のバラスト水の温度に対して４℃高い温度のバラスト水をバラストタンク内に戻し、４００００秒経過後の流体解析結果を示す図
【図２８】本発明の第３実施例を示し、バラストタンク内のバラスト水の温度に対して４℃高い温度のバラスト水をバラストタンク内に戻し、５８０００秒経過後の流体解析結果を示す図
【図２９】比較例を示し、バラストタンク内のバラスト水の温度と同じ温度のバラスト水をバラストタンク内に戻し、１０００秒経過後の流体解析結果を示す図
【図３０】比較例を示し、バラストタンク内のバラスト水の温度と同じ温度のバラスト水をバラストタンク内に戻し、１４００秒経過後の流体解析結果を示す図
【図３１】比較例を示し、バラストタンク内のバラスト水の温度と同じ温度のバラスト水をバラストタンク内に戻し、１５０００秒経過後の流体解析結果を示す図
【図３２】比較例を示し、バラストタンク内のバラスト水の温度と同じ温度のバラスト水をバラストタンク内に戻し、２００００秒経過後の流体解析結果を示す図
【図３３】比較例を示し、バラストタンク内のバラスト水の温度と同じ温度のバラスト水をバラストタンク内に戻し、３００００秒経過後の流体解析結果を示す図
【図３４】比較例を示し、バラストタンク内のバラスト水の温度と同じ温度のバラスト水をバラストタンク内に戻し、４００００秒経過後の流体解析結果を示す図
【図３５】比較例を示し、バラストタンク内のバラスト水の温度と同じ温度のバラスト水をバラストタンク内に戻し、５８０００秒経過後の流体解析結果を示す図
【発明を実施するための形態】
【００４７】
以下に、本発明の実施形態によるバラスト水処理システムについて説明する。
図１は本発明の実施形態によるバラスト水処理システムの取水時のライン図、図２は同バラスト水処理システムの微生物処理時のライン図、図３は同バラスト水処理システムの排水時のライン図である。
【００４８】
まず、図１を用いてバラスト水処理システムの構成を説明する。
図１に示すように、本実施形態のバラスト水処理システムは、バラストタンク１の下部から循環手段２により導出するバラスト水をバラストタンク１の上部に戻す循環経路を備えている。
本実施形態による循環手段２は、バラストポンプで構成され、バラストタンク１に貯えるバラスト水を取水する取水手段と、バラスト水を排水する排水手段との機能を備えている。
循環手段２を取水手段として機能させる場合には、循環手段２で取水シーチェスト６から水（海水）を取水する。循環手段２を排水手段として機能させる場合には、バラスト水を排水シーチェスト７から排水する。
循環経路には、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。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、オゾンや塩素を例えば電気分解して得ることによる処理でもよい。オゾンや塩素による処理の場合、ＵＶ照射と比較して処理後もバラスト水中に若干の成分が残存することがあり得るが、時間が経過することや熱を加えることにより濃度を低くでき、バラスト水の基準値以下にすることが可能である。この点が、薬剤を用いたバラスト水処理と比較して、物理的処理をして得られるオゾンや塩素を用いる利点である。
【００４９】
配管１１は、取水シーチェスト６から循環手段２までを接続する。配管１２は、循環手段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。配管１４は、バラストタンク１の上部に接続されている。
配管１１には、第１の経路切換手段１５を設けている。配管１２には、第２の経路切換手段１６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１５までの配管１１ａと、第１の経路切換手段１５から循環手段２までの配管１１ｂとで構成される。
配管１２は、循環手段２から第２の経路切換手段１６までの配管１２ａと、第２の経路切換手段１６から物理的処理手段３までの配管１２ｂとで構成される。
配管１７は、バラストタンク１から第１の経路切換手段１５までを接続する。配管１７は、バラストタンク１の下部に接続されている。
配管１８は、第２の経路切換手段１６から排水シーチェスト７までを接続する。
【００５０】
第１の経路切換手段１５は、循環経路と取水経路とを切り換える。第２の経路切換手段１６は、循環経路と排水経路とを切り換える。
配管１９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１９には、洗浄水排出経路切換手段１９ａを設けている。配管１９は、濾過手段４から洗浄水排出経路切換手段１９ａまでを接続する配管１９ｂと、洗浄水排出経路切換手段１９ａから排水シーチェスト７までを接続する配管１９ｃとから構成される。
【００５１】
本実施形態のバラスト水処理システムは、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回収型熱交換器２３内の経路間で熱を与えることで、熱回収を行う。
【００５２】
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は、上流側を洗浄水排出経路切換手段１９ａに接続し、下流側を配管１４に接続している。
【００５３】
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℃以上となるように蒸気流量を制御する。また、検知温度５０℃以上の維持は、熱処理配管２１に設けたバルブの開度を調節し、熱回収型熱交換器２３を通るバラスト水の流量を調節することによっても可能である。また、蒸気流量制御弁３３と熱処理配管２１に設けたバルブの開度の調節を併用して行うことも可能である。
【００５４】
熱処理だけで微生物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、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、洗浄水に含まれる大型の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、確実に大型の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。
本実施形態では、バラストタンク１には、排水手段（循環手段２）によることなくバルブを開成するだけで、バラストタンク１から重力を利用して排水を行うことができる排水管５を備えている。
【００５５】
図１を用いて、本実施形態によるバラスト水処理システム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。
循環手段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、バクテリアやＳサイズプランクトン（５０μｍ未満）である。
【００５６】
本実施形態によるバラスト水処理システムは、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、小型の微生物に加えバクテリアを確実に殺滅させることができ、バクテリアに起因した濾過手段４でのぬめりやバイオフィルムの成長による目詰まりを防止できる。
【００５７】
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（５０μｍ以上）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は、配管１９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取水海域の海に戻す。
なお、本実施形態では、取水時にバラスト水を物理的処理手段３と濾過手段４とで微生物処理する場合を説明したが、物理的処理手段３と濾過手段４とで微生物処理せずにバラストタンク１に導いてもよい。この場合には、例えば第２の経路切換手段１６から配管１４に接続するバイパス配管を設けることで、物理的処理手段３及び濾過手段４を経由することなくバラスト水をバラストタンク１に導くことができる。
【００５８】
図２を用いて、本実施形態によるバラスト水処理システムの微生物処理時の流れについて説明する。
本システムによる微生物処理は、取水手段によってバラスト水をバラストタンク１に貯えた後においても行い、船舶が航行中に行う。船舶の航行中に行うことで、主機から排出される排熱を利用することができる。
【００５９】
第１の経路切換手段１５を切り換えることで、バラストタンク１から循環手段２に至る経路が形成され、取水シーチェスト６から循環手段２に至る経路が閉鎖される。
循環経路は、配管１７、配管１１ｂ、配管１２、配管１３、配管１４によって形成される。
循環手段２の運転により、バラスト水は、バラストタンク１の底部から導出され、配管１７、配管１１ｂ、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、バクテリアやＳサイズプランクトンである。
配管１７から導出させたバラスト水は、循環手段２、物理的処理手段３、及び濾過手段４を経由して、配管１４からバラストタンク１に戻される。
【００６０】
本実施形態によるバラスト水処理システムは、取水時と同様に、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、バクテリアや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でのバイオフィルム等による目詰まりを防止できる。
【００６１】
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除去されるが、分離されずにバラストタンク１に混入する場合や、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る。しかし、循環を繰り返すことにより、これら増殖や成長して大型化した微生物を基準値以下になるように処理することができまる。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の上部からバラストタンク１に戻される。
【００６２】
一方、濾過手段４で分離されたＬサイズプランクトンは熱処理手段２０で殺滅され、熱処理手段２０で微生物処理された洗浄水は、配管１４を流れる微生物処理後のバラスト水に合流してバラストタンク１に戻される。このため洗浄水を外部に排出する必要が無くなり、バラスト水として有効に利用できる。
すなわち、洗浄水排出経路切換手段１９ａを切り換えることで、配管１９ｃの流れが遮断され、濾過手段４からの洗浄水は、配管１９ｂから熱処理配管２１を経由した後に、配管１４に合流する。
【００６３】
物理的処理手段３及び濾過手段４で微生物処理されたバラスト水は、熱処理手段２０で微生物処理された洗浄水が合流することで、処理後のバラスト水の温度はバラストタンク１内のバラスト水より高くなる。バラストタンク１内のバラスト水の温度と配管１４から戻すバラスト水の温度は０．５℃以上の温度差を有することが好ましい。
０．５℃以上の温度差とすることで、微生物処理後のバラスト水をバラストタンク１内のバラスト水と混合することなく分離できるとともに、熱回収型熱交換器２３によって十分に熱回収が行えるため、加熱処理に必要な熱エネルギーを低減できる。
なお、バラストタンク１内において、加熱処理後のバラスト水と加熱処理前のバラスト水とが混ざることなく積層されるように、配管１４のバラストタンク１の上部に接続される出口は、バラスト水面に平行に（図２においては水平に）接続されることが好ましい。また、バラストタンク１に流入した加熱処理後のバラスト水を水平方向に拡散する攪拌防止板１ａやバラスト水面に浮遊させたフロート等を用いることで、流入した加熱処理後のバラスト水が加熱処理前のバラスト水と混ざり合うことを防止してもよい。流入したバラスト水の流入による撹拌作用が大きい場合やバラストタンクの断熱状態が悪い場合は1℃以上、また、船舶の揺れが大きい場合は、バラストタンク１内のバラスト水の温度と配管１４から戻すバラスト水の温度差は数℃、例えば２℃以上あった方が確実に積層を維持できる。
【００６４】
循環手段２の運転継続によって、バラストタンク１内のバラスト水は段階的に微生物処理され、全てのバラスト水が微生物処理されると循環手段２を停止する。
微生物処理は、バラスト水の排水前に終えることで、規定を満たした安全なバラスト水を、排水時間が長くなることなく排水できる。なお、船舶の航行中に主機関や発電機関などから排出される排熱を利用し複数回循環することも可能である。
【００６５】
図３を用いて、本実施形態によるバラスト水処理システムの排水時の流れについて説明する。
第２の経路切換手段１６を切り換えることで、循環手段２から排水シーチェスト７に至る経路が形成され、循環手段２から物理的処理手段３に至る経路が閉鎖される。
排水経路は、配管１７、配管１１ｂ、配管１２ａ、配管１８によって形成される。
排水手段（循環手段２）の運転により、バラスト水は、バラストタンク１の底部から導出され、配管１７、配管１１ｂ、配管１２ａ、及び配管１８を通って排水シーチェスト７から排出される。
バラスト水の排水時には、排水手段（循環手段２）にてバラストタンク１から直接排水を行う。すなわち、排水時には、加熱処理は行わない。
【００６６】
なお、本実施形態では、一つのバラストタンク１と一つの排水手段（循環手段２）を図示したが、バラストタンク１と排水手段（循環手段２）とをそれぞれ複数備え、排水時に複数の排水手段（循環手段２）を機能させて排水を行うことで排水時間を短縮することができる。また、排水管５によって重力を利用して排水を行うことで更に排水時間を短縮することができる。また、第１の経路切換手段１５から配管１１aを経路とすることでも重力を利用して排水を行うことができる。
【００６７】
このように、本実施形態では、循環経路にバラスト水を循環させている循環時に、熱処理手段で熱処理した洗浄水を濾過手段の下流側でバラスト水に合流させたことで、微生物処理後のバラスト水をバラストタンク１内のバラスト水と混合することなく分離できる。
また、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、エネルギー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エネルギー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、排ガスや蒸気を有効に利用することができる。
【００６８】
また、本実施形態では、取水手段に接続される取水経路と循環経路を切り換える経路切換手段１５、１６を備え、取水時に取水手段で取水したバラスト水を濾過手段４と物理的処理手段３を経てバラストタンク１に貯える。従って、取水時においてもバラスト水中の微生物処理を行うことで、バラストタンク１内の微生物を少なくすることができ、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、濾過手段４でのバイオフィルム等による目詰まりを防止できる。
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を物理的処理手段３によって殺滅させているため、残りの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。
【００６９】
図４から図７を用いて本発明の実施形態によるバラスト水処理システムに用いる濾過手段４及び洗浄手段５０を説明する。
図４は、同バラスト水処理システムに用いる濾過装置の断面図、図５は図４に示すＸ−Ｘ線断面図、図６は図４の底面図、図７は図４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。
【００７０】
図４から図６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。
【００７１】
図７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。
【００７２】
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３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。
【００７３】
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バラスト水処理時間を短縮できる。
【００７４】
図８から図３５を用いてバラストタンク１内の温度差による自然対流の流体解析結果を説明する。これらの図は置換率を示す。
図８から図１４はバラストタンク１内のバラスト水の温度に対して０．５℃高い温度のバラスト水を配管１４から戻した場合の時間経過別の流体解析結果を示す図、図１５から図２１はバラストタンク１内のバラスト水の温度に対して２℃高い温度のバラスト水を配管１４から戻した場合の時間経過別の流体解析結果を示す図、図２２から図２８はバラストタンク１内のバラスト水の温度に対して４℃高い温度のバラスト水を配管１４から戻した場合の時間経過別の流体解析結果を示す図、図２９から図３５はバラストタンク１内のバラスト水の温度と同じ温度のバラスト水を配管１４から戻した場合の時間経過別の流体解析結果を示す図である。
【００７５】
また、図８、図１５、図２２、及び図２９は、１０００秒経過後の流体解析結果を示す図、図９、図１６、図２３、及び図３０は、１４００秒経過後の流体解析結果を示す図、図１０、図１７、図２４、及び図３１は、１５０００秒経過後の流体解析結果を示す図、図１１、図１８、図２５、及び図３２は、２００００秒経過後の流体解析結果を示す図、図１２、図１９、図２６、及び図３３は、３００００秒経過後の流体解析結果を示す図、図１３、図２０、図２７、及び図３４は、４００００秒経過後の流体解析結果を示す図、図１４、図２１、図２８、及び図３５は、５８０００秒経過後の流体解析結果を示す図である。
【００７６】
なお、バラストタンク１は、底部空間高さを２ｍ、底部空間幅を１５ｍ、底面から側部空間高さを２０ｍ、側部空間幅を１．５ｍとし、バラストタンク１の船体幅方向断面積を５６ｍ２（１．５×２０＋２×１３）、バラストタンク１の容積を２２４００ｍ３（５６×２００×２）とした。また、配管１４から戻すバラスト水の循環流量は、０．５６ｍ３／ｈ（２２４００／（１００×４００））とし、対流及び熱伝達を考慮した。なお、バラストタンク１の船体方向長さは片舷２００ｍで左右舷あわせて４００ｍであるが、解析では奥行き方向は繰り返しとして１ｍで行った。１００ｈ（約４日）でリグロースするのでこの時間以内に循環させることが必要となる。
【００７７】
図８、図１５、図２２、及び図２９に示すように、１０００秒経過後では、図８に示す温度差０．５℃、図１５に示す温度差２℃、図２２に示す温度差４℃では、配管１４から戻した水とバラストタンク１にあった水の間に明確な積層が現れているのに対して、図２９に示す比較例では積層は現れていない。
積層の出現状況は、１４００秒経過後を示す図９、図１６、図２３、及び図３０、１５０００秒経過後を示す図１０、図１７、図２４、及び図３１、２００００秒経過後を示す図１１、図１８、図２５、及び図３２、３００００秒経過後を示す図１２、図１９、図２６、及び図３３、４００００秒経過後を示す図１３、図２０、図２７、及び図３４、５８０００秒経過後を示す図１４、図２１、図２８、及び図３５においても同様である。
以上のシュミュレーションから、バラストタンク１内のバラスト水の温度と配管１４から戻すバラスト水の温度は０．５℃以上の温度差を有すればよいことが分かる。
【００７８】
以上のように本実施形態は、バラスト水中の微生物処理をバラストタンク１に貯えたバラスト水に対して行うことで、取水時に行う必要がないため取水時間が長くならない。また、微生物処理を、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、濾過手段４での目詰まりを防止できる。また、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、濾し取られた熱に弱い大型の微生物に対して熱処理手段２０で熱処理を行うため加熱温度を低く設定できる。更に、排水時には直接排水を行うことで排水時間が長くならない。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廃止でき、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４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。また、薬剤や活性物質を用いないので環境にやさしく、船体腐食への影響もなくせる。
【００７９】
また本実施形態によれば、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。
【００８０】
また本実施形態によるバラスト水処理システムを搭載した船舶では、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廃止でき、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４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。また、薬剤や活性物質を用いないので環境にやさしく、船体腐食への影響もなくせる。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明は、バラスト水の処理能力を維持すると共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システム、このバラスト水処理システムを搭載した船舶、及びバラスト水処理方法に適している。
【符号の説明】
【００８２】
１  バラストタンク
２  取水手段（循環手段）（排水手段）
３  物理的処理手段
４  濾過手段
１５  第１の経路切換手段
１６  第２の経路切換手段
１９ａ  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】
2014198513.tif 000003
【図２】
2014198513.tif 000004
【図３】
2014198513.tif 000005
【図４】
2014198513.tif 000006
【図５】
2014198513.tif 000007
【図６】
2014198513.tif 000008
【図７】
2014198513.tif 000009
【図８】
2014198513.tif 000010
【図９】
2014198513.tif 000011
【図１０】
2014198513.tif 000012
【図１１】
2014198513.tif 000013
【図１２】
2014198513.tif 000014
【図１３】
2014198513.tif 000015
【図１４】
2014198513.tif 000016
【図１５】
2014198513.tif 000017
【図１６】
2014198513.tif 000018
【図１７】
2014198513.tif 000019
【図１８】
2014198513.tif 000020
【図１９】
2014198513.tif 000021
【図２０】
2014198513.tif 000022
【図２１】
2014198513.tif 000023
【図２２】
2014198513.tif 000024
【図２３】
2014198513.tif 000025
【図２４】
2014198513.tif 000026
【図２５】
2014198513.tif 000027
【図２６】
2014198513.tif 000028
【図２７】
2014198513.tif 000029
【図２８】
2014198513.tif 000030
【図２９】
2014198513.tif 000031
【図３０】
2014198513.tif 000032
【図３１】
2014198513.tif 000033
【図３２】
2014198513.tif 000034
【図３３】
2014198513.tif 000035
【図３４】
2014198513.tif 000036
【図３５】
2014198513.tif 000037