(57)【要約】オゾン処理の方法およびシステムは、導管内の水の流れから水の一部を分流させ、その部分にオゾン含有ガスを注入してオゾン化部分を提供し、そのオゾン化部分を導管内の水の流れに再結合させ、好ましくは、導管内の流量および注入ガス中のオゾンの割合に応じて分流部分を制御かつ／または調整して、最小分流部分流量を実現する。別の方法およびシステムは、オゾンと水の成分の生物種破壊反応生成物を識別し、この反応生成物の寿命を決定し、この反応生成物の決定された寿命に応じて決定された期間にわたってオゾンと生物種を含む水とを接触させる。別の方法およびシステムは、大気中に有害な排ガスを放出することなくオゾンでバラスト水を処理する。
2007527798.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オゾン処理方法であって、
航海用船舶のバラスト・タンクに充填する水について生物種の生物死滅目標値を決定することと、
前記バラスト・タンクに前記水を充填する前に前記水の分流部分を調整することと、
生物死滅目標値を達成するように、前記分流部分の水の前記調整と前記部分へのオゾンの注入率とを調節することと、
前記調整された分流部分が前記バラスト・タンクに充填する水に再結合されたときに生物死滅目標値を達成するように、その部分に前記決定された率でオゾンを注入することと、を含む方法。
【請求項２】
前記バラスト・タンクに前記オゾン注入水を充填することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
複数のバラスト・タンクに前記オゾン注入水を充填することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記生物死滅目標値は、水１立方メートル当たりに含まれる微生物が１つ以下である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記分流部分の水の前記調整と前記部分の水への前記オゾンの注入率とを調節して、前記バラスト・タンクに充填する水のオゾン濃度を１．０〜４．５ｍｇ／ｌにすることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記分流部分の水の前記調整と前記部分の水への前記オゾンの注入率とを調節して、前記バラスト・タンクに充填する水のオゾン濃度を１．５〜４．０ｍｇ／ｌにすることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記分流部分の水の前記調整と前記部分の水への前記オゾンの注入率とを調節して、前記バラスト・タンクに充填する水のオゾン濃度を２．０〜３．０ｍｇ／ｌにすることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記バラスト・タンクに前記水を充填する前に、１つのポイントで前記分流部分にオゾンを注入することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
複数の水の流れの各流れを複数のバラスト・タンクのそれぞれのバラスト・タンクに充填する前に、前記複数の水の流れのそれぞれの分流部分にオゾンを注入することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記分流部分の水を、前記部分にオゾンを注入する前に調整することと、前記バラスト・タンクに充填する水に前記部分を再結合する前に、前記部分内に前記注入されたオゾンを分散させることと、を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
オゾン処理方法であって、
航海用船舶のバラスト・タンクに充填する水の一部を分流することと、
前記部分が前記バラスト・タンクに充填する水に再結合されたときに目標オゾン濃度を達成するように、前記部分にオゾンを注入するのに十分なオゾン生成能力Ｑを決定することと、
前記決定されたオゾン生成能力を有する生成器によって前記部分にオゾンを注入するこ
とと、
前記バラスト・タンクに充填する水に前記部分を再結合することと、を含む方法。
【請求項１２】
前記バラスト・タンクに充填する水についての生物種の生物死滅目標値に応じて前記目標オゾン濃度を決定することを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記分流部分の水を、前記部分にオゾンを注入する前に調整することと、前記バラスト・タンクに充填する水に前記部分を再結合する前に、前記部分内に前記注入されたオゾンを分散させることと、を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記バラスト・タンクに充填する水の生物死滅目標値を実現するのに十分なオゾン濃度を実現するオゾン生成能力を決定することと、
前記能力を生成器定格値に変換することと、
前記定格値に従って生成器を選択して、前記部分にオゾンを注入することと、をさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記バラスト・タンクに充填する水の生物死滅目標値を実現するために前記バラスト水を処理するのに必要とされるオゾン濃度を実現する処理率Ｔに応じてオゾン生成能力を決定することと、
前記能力を生成器定格値に変換することと、
前記定格値に従って生成器を選択して、前記部分にオゾンを注入することと、をさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
ある生物死滅目標値を実現するために前記バラスト水を処理するのに必要とされる処理率Ｔを決定することと、
前記処理率Ｔに応じて前記オゾン生成能力Ｑを決定することと、
前記決定された能力Ｑに従って前記オゾン生成器を選択し、前記生成器によって前記部分にオゾンを注入することと、をさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記生物死滅目標値を実現するために前記バラスト水を処理するのに必要とされる処理率Ｔを決定することと、
複数のバラスト・タンクへの導管のバラスト水を処理するのに必要とされる処理率Ｔに応じた能力の加算値に応じてオゾン生成器能力Ｑｎを決定することと、を含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
オゾン処理方法であって、
航海用船舶のバラスト・タンクに充填する水について生物種の生物死滅目標値を決定することと、
前記バラスト・タンクを充填する前に前記水の一部を分流することと、
前記部分が前記バラスト・タンクに充填する水に再結合されたときに目標オゾン濃度を達成するように、前記部分にオゾンを注入するのに十分なオゾン生成能力を決定することと、
前記部分が前記バラスト・タンクに充填する水に再結合されたときに前記生物死滅目標値を達成するように、前記分流部分を調整し、前記決定されたオゾン生成能力を有する生成器によって前記部分にオゾンを注入する率を調節することと、
前記部分を前記バラスト・タンクに充填する水と再結合することと、を含む方法。
【請求項１９】
１組の命令に従って、前記分流部分が調整され、前記オゾン注入率が調節され、それによって、前記再結合される水の最小閾値オゾン濃度で前記生物死滅目標値が実現される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
コンピュータ・メモリに常駐する１組の命令に従って、前記分流部分が調整され、前記オゾン注入率が調節され、それによって、前記再結合される水の最小閾値オゾン濃度で前記生物死滅目標値が実現される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
バラスト水処理システムであって、
少なくとも１つのバラスト・タンクおよび前記バラスト・タンクへの吸入口／吐出口に対して水をやり取りする少なくとも１つの導管を含む航海用船舶と、
前記導管からの前記水の一部を分流する調整弁と、
前記部分の水へのあるオゾン注入率を実現する注入器と、
前記部分が前記水に再結合されたときに生物死滅目標値を達成するように、前記分流部分の水および前記部分に前記オゾンを注入する率を調節する、前記調整弁および前記注入器に動作可能に接続されたコントローラと、を備えたバラスト水処理システム。
【請求項２２】
前記部分と前記水を再結合する前に、前記部分に注入されたオゾンを分散させる分散器をさらに備えた請求項２１に記載のバラスト水処理システム。
【請求項２３】
前記注入器にオゾンを提供するオゾン生成器をさらに備えた請求項２１に記載のバラスト水処理システム。
【請求項２４】
前記注入器にオゾンを提供するオゾン生成器をさらに備え、前記生成器は、前記部分が前記バラスト・タンクに充填する水に再結合されたときにオゾン濃度目標値を達成するように、前記部分に注入されるオゾンの処理率Ｔを実現するのに十分なように決定される能力Ｑに応じて選択される、請求項２１に記載のバラスト水処理システム。
【請求項２５】
複数の水の流れの各流れを複数のバラスト・タンクのそれぞれのバラスト・タンクに充填する前に、前記複数の水の流れのそれぞれの分流部分にオゾンを注入する複数の分流器および注入器の組を備えた請求項２１に記載のバラスト水処理システム。
【請求項２６】
前記注入器にオゾンを提供するオゾン生成器をさらに備え、前記生成器は、前記複数のバラスト・タンクへの導管のバラスト水を処理するのに必要とされる処理率Ｔに応じた能力の加算値に応じて決定されるオゾン生成器能力Ｑｎに応じて選択される、請求項２１に記載のバラスト水処理システム。
【請求項２７】
前記部分と前記水が再結合されたときに前記生物死滅目標値を達成するように、前記分流部分の水および前記部分への前記オゾンの注入率を調節するように前記コントローラを動作させる１組の命令を含むコンピュータ使用可能媒体をさらに備えた請求項２１に記載のバラスト水処理システム。
【請求項２８】
前記分流部分の流量とオゾンの注入を協調させて、前記水の生物死滅目標レベルを実現するように前記コントローラを動作させる１組の命令を含む前記コンピュータ使用可能媒体を備えた請求項２７に記載のシステム。
【請求項２９】
前記分流部分の流量とオゾンの注入を協調させて、前記水のオゾン濃度１．０〜４．５ｍｇ／ｌを実現するように前記コントローラを動作させる１組の命令を含む前記コンピュータ使用可能媒体を備えた請求項２７に記載のシステム。
【請求項３０】
前記分流部分の流量とオゾンの注入を協調させて、前記水のオゾン濃度１．５〜４．０ｍｇ／ｌを実現するように前記コントローラを動作させる１組の命令を含む前記コンピュータ使用可能媒体を備えた請求項２７に記載のシステム。
【請求項３１】
前記分流部分の流量とオゾンの注入を協調させて、前記水のオゾン濃度２．０〜３．０ｍｇ／ｌを実現するように前記コントローラを動作させる１組の命令を含む前記コンピュータ使用可能媒体を備えた請求項２７に記載のシステム。
【請求項３２】
前記分流部分の流量とオゾンの注入を協調させて、前記水の９５％以上の生物種死滅値を実現するように前記コントローラを動作させる１組の命令を含む前記コンピュータ使用可能媒体を備えた請求項２７に記載のシステム。
【請求項３３】
オゾン処理方法であって、
航海用船舶から海に吐出するバラスト水について生物種の生物死滅目標値を決定することと、
前記バラスト水を吐出する前に前記バラスト水の分流部分を調整することと、
前記生物死滅目標値を達成するように、前記分流部分の水の前記調整と前記部分にオゾンを注入する率とを調節することと、
前記調整された分流部分が前記水に再結合され、前記オゾン注入水が海に吐出されるときに前記生物死滅目標値を達成するように、決定された率で前記部分にオゾンを注入することと、を含む方法。
【請求項３４】
バラスト水処理システムであって、
少なくとも１つのバラスト・タンクを含む航海用船舶と、
オゾンを生成するオゾン生成器と、
前記バラスト・タンクから水を吐出し、前記水を前記航海用船舶の吐出ポートに導くバラスト水導管と、
前記導管からの前記水の一部を分流させる調整弁と、
前記部分の水へのあるオゾン注入率を実現する注入器と、
前記部分が前記導管内の前記水に再結合されたときに生物死滅目標値を達成するように、前記分流部分の水および前記部分にオゾンを注入する率を調節する、前記調整弁および前記注入器に動作可能に接続されたコントローラと、を備えたバラスト水処理システム。
【請求項３５】
オゾン処理方法であって、
航海用船舶のバラスト・タンクに海水をくみ上げることと、
前記バラスト・タンクに前記水を充填する前に、前記くみ上げ水の分流部分を調整することと、
生物死滅目標値を達成するように、前記分流部分の水の調整と前記部分にオゾンを注入する率とを調節することと、
前記調整された分流部分が前記バラスト・タンクに充填する前記くみ上げ水に再結合されたときに前記生物死滅目標値を達成するように、決定された率で前記部分にオゾンを注入することと、を含む方法。
【請求項３６】
前記水の９５％以上の生物種死滅値を実現するように前記分流部分の流量およびオゾンの注入を調整することを含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
オゾン処理方法であって、
導管内の水の流れからの水の一部を分流することと、
前記部分にオゾン含有ガスを注入してオゾン化部分を提供することと、
前記オゾン化部分と前記導管内の前記水の流れとを再結合することと、
前記導管内の流量および前記注入ガス中のオゾンの割合に応じて最小限の分流部分流量が得られるように前記分流部分を調整することと、を含む方法。
【請求項３８】
前記分流部分は、前記バイパスに注入されるオゾン１ｍｇ／Ｌにつき、前記主導管流量の少なくとも０．２５％に調整される、請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記分流部分は、前記バイパスに注入されるオゾン１ｍｇ／Ｌにつき、前記主導管流量の少なくとも０．３％に調整される、請求項３７に記載の方法。
【請求項４０】
前記分流部分は、前記バイパスに注入されるオゾン１ｍｇ／Ｌにつき、前記主導管流量の少なくとも０．３５％に調整される、請求項３７に記載の方法。
【請求項４１】
前記部分にオゾンを注入する時点から、前記オゾン化部分と前記導管内の前記水の流れとを再結合する時点までの、オゾン注入水の滞留時間を制限することをさらに含む、請求項３７に記載の方法。
【請求項４２】
前記部分にオゾンを注入する時点から、前記オゾン化部分と前記水の流れとを再結合する時点までの、オゾン注入水の滞留時間を５秒未満に制限することをさらに含む、請求項３７に記載の方法。
【請求項４３】
前記部分にオゾンを注入する時点から、前記オゾン化部分と前記水の流れとを再結合する時点までの、オゾン注入水の滞留時間を０．２５秒未満に制限することをさらに含む、請求項３７に記載の方法。
【請求項４４】
前記部分にオゾンを注入する時点から、前記オゾン化部分と前記水の流れとを再結合する時点までの、オゾン注入水の滞留時間を０．２１秒未満に制限することをさらに含む、請求項３７に記載の方法。
【請求項４５】
前記導管から船舶のバラスト・タンクに前記オゾン注入水を充填することをさらに含む、請求項３７に記載の方法。
【請求項４６】
複数の導水管の各導管の水を複数のバラスト・タンクのそれぞれのバラスト・タンクに充填する前に、複数の導水管の分流部分にオゾンを注入することを含む、請求項３７に記載の方法。
【請求項４７】
水処理システムであって、
第１吸入場所から吐出場所に水を搬送する導水管と、
前記導水管の第１ポイントから第２戻りポイントへのバイパス・ラインであって、前記導管からの前記水の一部を分流して前記バイパス・ライン内で循環させ、戻りポイントで前記導水管に戻すバイパス・ラインと、
前記分流部分の水にオゾンを注入するために前記バイパス・ライン内に含まれる注入器と、
前記注入器によって注入されるオゾンを生成するオゾン生成器と、
前記導管内の流量および前記注入ガス中のオゾンの割合に応じて最小限の分流部分流量が得られるように前記分流部分を調整する調整弁と、を備えた水処理システム。
【請求項４８】
前記調整弁は、前記バイパスに注入されるオゾン１ｍｇ／Ｌにつき、前記主導管流量の少なくとも０．２５％に前記分流部分を調整する、請求項４７に記載のシステム。
【請求項４９】
前記調整弁は、前記バイパスに注入されるオゾン１ｍｇ／Ｌにつき、前記主導管流量の少なくとも０．３％に前記分流部分を調整する、請求項４７に記載のシステム。
【請求項５０】
前記調整弁は、前記バイパスに注入されるオゾン１ｍｇ／Ｌにつき、前記主導管流量の
少なくとも０．３５％に前記分流部分を調整する、請求項４７に記載のシステム。
【請求項５１】
前記バイパス導管内の前記注入器の下流に配置された静止型混合器をさらに備えた請求項４７に記載のシステム。
【請求項５２】
前記バイパス導管内の前記注入器の下流に配置された混合器と、
前記分流部分をオゾンと共に、前記戻りポイントで前記導水管に再注入する再注入器と、を備えた請求項４７に記載のシステム。
【請求項５３】
複数の分流された水の流れの部分の各部分が複数のバラスト・タンクのそれぞれのバラスト・タンクに充填される前に、前記複数の分流された水の流れのそれぞれの部分に、オゾンを注入する複数の注入器を備えた請求項４７に記載のシステム。
【請求項５４】
オゾン処理方法であって、
航海用船舶のバラスト・タンクに海水をくみ上げることと、
前記くみ上げ水を前記バラスト・タンクに充填する前に、前記くみ上げ水の分流部分を調整することと、
前記導管内の流量および注入ガス中のオゾンの割合に応じて前記分流部分の水の前記調整と前記部分へのオゾンの注入率とを調節して最小限の分流部分流量を実現することと、を含む方法。
【請求項５５】
前記分流部分は、前記バイパスに注入されるオゾン１ｍｇ／Ｌにつき、前記主導管流量の少なくとも０．２５％に調整される、請求項５４に記載の方法。
【請求項５６】
前記分流部分は、前記バイパスに注入されるオゾン１ｍｇ／Ｌにつき、前記主導管流量の少なくとも０．３％に調整される、請求項５４に記載の方法。
【請求項５７】
前記分流部分は、前記バイパスに注入されるオゾン１ｍｇ／Ｌにつき、前記主導管流量の少なくとも０．３５％に調整される、請求項５４に記載の方法。
【請求項５８】
前記部分にオゾンを注入する時点から、前記オゾン化部分と前記導管内の前記水の流れとを再結合する時点までの、オゾン注入水の滞留時間を制限することをさらに含む、請求項５４に記載の方法。
【請求項５９】
前記部分にオゾンを注入する時点から、前記オゾン化部分と前記水の流れとを再結合する時点までの、オゾン注入水の滞留時間を５秒未満に制限することをさらに含む、請求項５４に記載の方法。
【請求項６０】
前記部分にオゾンを注入する時点から、前記オゾン化部分と前記水の流れとを再結合する時点までの、オゾン注入水の滞留時間を０．２５秒未満に制限することをさらに含む、請求項５４に記載の方法。
【請求項６１】
前記部分にオゾンを注入する時点から、前記オゾン化部分と前記水の流れとを再結合する時点までの、オゾン注入水の滞留時間を０．２１秒未満に制限することをさらに含む、請求項５４に記載の方法。
【請求項６２】
前記導管から船舶のバラスト・タンクに前記オゾン注入水を充填することをさらに含む、請求項５４に記載の方法。
【請求項６３】
複数の導水管の各導管の水を複数のバラスト・タンクのそれぞれのバラスト・タンクに
充填する前に、複数の導水管の分流部分にオゾンを注入することを含む、請求項５４に記載の方法。
【請求項６４】
オゾン処理方法であって、
オゾンと水の成分との生物種破壊反応生成物を識別することと、
前記反応生成物の寿命を決定することと、
前記決定された反応生成物の寿命に応じて決定された期間にわたってオゾンと前記生物種を含む水とを接触させることと、を含む方法。
【請求項６５】
前記水は海水であり、前記生物種破壊反応生成物はＯＢｒ−である、請求項６４に記載の方法。
【請求項６６】
前記水は海水であり、前記生物種破壊反応生成物はＯＢｒ−であり、さらに、Ｂｒ−とＯＢｒ−のモル比を２．７よりもはるかに大きく維持するように制御された期間にわたって前記オゾンを海水と接触させる、請求項６４に記載の方法。
【請求項６７】
前記接触期間は、前記反応生成物の前記決定された寿命に応じた制限未満に指定された期間にわたって制御される、請求項６４に記載の方法。
【請求項６８】
前記期間は５秒未満である、請求項６４に記載の方法。
【請求項６９】
前記期間は０．２５秒未満である、請求項６４に記載の方法。
【請求項７０】
前記期間は０．２１秒未満である、請求項６４に記載の方法。
【請求項７１】
オゾン処理方法であって、
船舶のバラスト・タンクに充填する水の一部を分流することと、
前記部分にオゾンを注入してオゾン化部分を提供することと、
前記オゾン化部分と前記バラスト・タンクに充填する水とを再結合することとを含み、
前記部分にオゾンを注入することと、前記オゾン注入部分と前記タンクに充填する水とを再結合することとの間の滞留時間は、指定された時間制限未満に制御される、方法。
【請求項７２】
前記水は、オゾンと反応してＯＢｒ−反応生成物を形成する臭素を含む海水である、請求項７１に記載の方法。
【請求項７３】
前記水は、オゾンと反応してＯＢｒ−反応生成物を形成する臭素を含む海水であり、さらに、Ｂｒ−とＯＢｒ−のモル比を２．７よりも大きく維持するように制御された期間にわたって前記オゾンを海水と接触させる、請求項７１に記載の方法。
【請求項７４】
前記滞留時間は、バイパス流体の流速を制御することによって制限される、請求項７１に記載の方法。
【請求項７５】
前記滞留時間は、バイパス・パイプ長によって制限される、請求項７１に記載の方法。
【請求項７６】
前記滞留時間は、前記反応生成物の決定された寿命に応じた制限未満に指定された期間にわたって制御される、請求項７１に記載の方法。
【請求項７７】
前記滞留時間は、オゾンを注入するポイントと、前記注入部分と前記バラスト・タンクに充填する水とが再結合されるポイントとの間の長さを定めることによって、前記反応生成物の決定された寿命に応じた制限未満に指定された期間にわたって制御される、請求項
７１に記載の方法。
【請求項７８】
前記滞留時間は、オゾン注入率を制御することによって前記期間にわたって制御される、請求項７１に記載の方法。
【請求項７９】
前記滞留時間は、前記分流部分の流量を制御することによって前記期間にわたって制御される、請求項７１に記載の方法。
【請求項８０】
前記滞留時間は５秒未満である、請求項７１に記載の方法。
【請求項８１】
前記滞留時間は０．２５秒未満である、請求項７１に記載の方法。
【請求項８２】
前記滞留時間は０．２１秒未満である、請求項７１に記載の方法。
【請求項８３】
バラスト水処理システムであって、
少なくとも１つのバラスト・タンクを含む船舶と、
オゾンを生成するオゾン生成器と、
船舶の第１吸入場所から吐出場所に水を搬送するバラスト水導管と、
前記導水管の第１ポイントから第２戻りポイントまでのバイパス・ラインであって、前記導管からの前記水の一部を分流させて前記バイパス・ライン中を循環させ、前記戻りポイントで前記導水管に戻すバイパス・ラインと、
前記分流部分の水にオゾンを注入する注入器であって、オゾン注入ポイントと、前記注入部分を前記バラスト・タンクに充填する水に再結合するポイントとの間で決定された滞留時間を実現する場所で前記バイパス・ラインに挿入された注入器と、を備えたバラスト水処理システム。
【請求項８４】
前記注入器は、決定された滞留時間が実現される場所に挿入され、前記滞留時間は、オゾンとバラスト水成分の反応生成物の決定された寿命に応じた制限未満に指定される、請求項８３に記載のシステム。
【請求項８５】
前記注入器は、５秒未満である決定された滞留時間が実現される場所に挿入される、請求項８３に記載のシステム。
【請求項８６】
前記注入器は、０．２５秒未満である決定された滞留時間が実現される場所に挿入される、請求項８３に記載のシステム。
【請求項８７】
前記注入器は、０．２１秒未満である決定された滞留時間が実現される場所に挿入される、請求項８３に記載のシステム。
【請求項８８】
前記分流部分に注入されたオゾンを混合する混合器と、
前記分流部分をオゾンと共に、前記戻りポイントで前記導水管に再注入する再注入器とを備えた請求項８３に記載のシステム。
【請求項８９】
複数の分有された水の流れの部分の各部分が複数のバラスト・タンクのそれぞれのバラスト・タンクに充填される前に、複数の分流された水の流れの部分のそれぞれに、オゾンを注入する複数の注入器を備えた請求項８３に記載のシステム。
【請求項９０】
バラスト水処理システムであって、
少なくとも１つのバラスト・タンクおよび前記バラスト・タンクへの吸入口／吐出口に対して水をやり取りする少なくとも１つの導管を含む船舶と、
前記導管からの前記水の一部を分流する調整弁と、
前記部分の水へのあるオゾン注入率を実現する注入器と、
前記導管内の流量および前記注入ガス中のオゾンの割合に応じて前記分流部分を調整して最小限の分流部分流量を実現するために前記調整弁および前記注入器に動作可能に接続されたコントローラと、を備えたバラスト水処理システム。
【請求項９１】
前記コントローラは、前記バイパスに注入されるオゾン１ｍｇ／Ｌにつき、前記主導管流量の少なくとも０．２５％の分流部分流量が実現されるように前記分流部分を調整する、請求項９０に記載のシステム。
【請求項９２】
前記コントローラは、前記バイパスに注入されるオゾン１ｍｇ／Ｌにつき、前記主導管流量の少なくとも０．３％の分流部分流量が実現されるように前記分流部分を調整する、請求項９０に記載のシステム。
【請求項９３】
前記コントローラは、前記バイパスに注入されるオゾン１ｍｇ／Ｌにつき、前記主導管流量の少なくとも０．３５％の分流部分流量が実現されるように前記分流部分を調整する、請求項９０に記載のシステム。
【請求項９４】
前記部分と前記水が再結合されたときに生物死滅目標値を達成するように、前記分流部分の水および前記部分への前記オゾンの注入率を調節するように前記コントローラを動作させる１組の命令を含むコンピュータ使用可能媒体をさらに備えた請求項９０に記載のシステム。
【請求項９５】
前記分流部分の流量とオゾンの注入を協調させて、前記水のオゾン濃度１．０〜４．５ｍｇ／ｌを実現するように前記コントローラを動作させる１組の命令を含む前記コンピュータ使用可能媒体を備えた請求項９０に記載のシステム。
【請求項９６】
前記分流部分の流量とオゾンの注入を協調させて、前記水のオゾン濃度１．５〜４．０ｍｇ／ｌを実現するように前記コントローラを動作させる１組の命令を含む前記コンピュータ使用可能媒体を備えた請求項９０に記載のシステム。
【請求項９７】
前記分流部分の流量とオゾンの注入を協調させて、前記水のオゾン濃度２．０〜３．０ｍｇ／ｌを実現するように前記コントローラを動作させる１組の命令を含む前記コンピュータ使用可能媒体を備えた請求項９０に記載のシステム。
【請求項９８】
前記分流部分の流量とオゾンの注入を協調させて、前記水の９５％以上の生物種死滅値を実現するように前記コントローラを動作させる１組の命令を含む前記コンピュータ使用可能媒体を備えた請求項９０に記載のシステム。
【請求項９９】
前記バイパス導管内の前記注入器の下流に配置された混合器と、
前記分流部分をオゾンと共に、前記戻りポイントで前記導水管に再注入する再注入器とを備えた請求項９０に記載のシステム。
【請求項１００】
オゾン処理方法であって、
船舶のバラスト・タンクに充填する水について生物種の生物死滅目標値を決定することと、
前記バラスト・タンクに充填する水の流れから水の一部を分流させることと、
前記部分が前記バラスト・タンクに充填する水と再結合されたときに前記生物死滅目標値を達成するように、前記分流部分に決定された率でオゾンを注入することと、
導管内の流量および前記注入ガス中のオゾンの割合に応じて最小限の分流部分流量に前
記水の前記分流部分を調整することと、を含む方法。
【請求項１０１】
前記分流部分は、前記バイパスに注入されるオゾン１ｍｇ／Ｌにつき、前記主導管流量の少なくとも０．２５％に調整される、請求項１００に記載の方法。
【請求項１０２】
前記分流部分は、前記バイパスに注入されるオゾン１ｍｇ／Ｌにつき、前記主導管流量の少なくとも０．３％に調整される、請求項１００に記載の方法。
【請求項１０３】
前記分流部分は、前記バイパスに注入されるオゾン１ｍｇ／Ｌにつき、前記主導管流量の少なくとも０．３５％に調整される、請求項１００に記載の方法。
【請求項１０４】
前記バラスト・タンクに前記オゾン注入水を充填することをさらに含む、請求項１００に記載の方法。
【請求項１０５】
複数のバラスト・タンクに前記オゾン注入水を充填することをさらに含む、請求項１００に記載の方法。
【請求項１０６】
前記生物死滅目標値は、水１立方メートル当たりに含まれる微生物が１つ以下である、請求項１００に記載の方法。
【請求項１０７】
前記分流部分の水の前記調整と前記部分の水への前記オゾンの注入率とを調節して、前記バラスト・タンクに充填する水のオゾン濃度１．０〜４．５ｍｇ／ｌを実現することを含む、請求項１００に記載の方法。
【請求項１０８】
前記分流部分の水の前記調整と前記部分の水への前記オゾンの注入率とを調節して、前記バラスト・タンクに充填する水のオゾン濃度１．５〜４．０ｍｇ／ｌを実現することを含む、請求項１００に記載の方法。
【請求項１０９】
前記分流部分の水の前記調整と前記部分の水への前記オゾンの注入率とを調節して、前記バラスト・タンクに充填する水のオゾン濃度２．０〜３．０ｍｇ／ｌを実現することを含む、請求項１００に記載の方法。
【請求項１１０】
前記バラスト・タンクに前記水を充填する前に、１つのポイントで前記分流部分にオゾンを注入することを含む、請求項１００に記載の方法。
【請求項１１１】
複数の水の流れの各流れを複数のバラスト・タンクのそれぞれのバラスト・タンクに充填する前に、前記複数の水の流れのそれぞれの分流部分にオゾンを注入することを含む、請求項１００に記載の方法。
【請求項１１２】
バラスト水処理システムであって、
少なくとも１つのバラスト・タンクを含む航海用船舶と、
オゾンを生成するオゾン生成器と、
前記バラスト・タンクから水を吐出し、前記水を前記航海用船舶の吐出ポートに導くバラスト水導管と、
前記導管から前記水の一部を分流させる調整弁と、
前記部分の水へのあるオゾン注入率を実現する注入器と、を備え、
前記調整弁は、前記導管内の流量および前記注入ガス中のオゾンの割合に応じて前記分流部分を調整して最小限の分流部分流量を実現する、バラスト水処理システム。
【請求項１１３】
前記調整弁は、前記バイパスに注入されるオゾン１ｍｇ／Ｌにつき、前記主導管流量の
少なくとも０．２５％の分流部分流量が実現されるように前記分流部分を調整する、請求項１１２に記載のシステム。
【請求項１１４】
前記調整弁は、前記バイパスに注入されるオゾン１ｍｇ／Ｌにつき、前記主導管流量の少なくとも０．３％の分流部分流量が実現されるように前記分流部分を調整する、請求項１１２に記載のシステム。
【請求項１１５】
前記調整弁は、前記バイパスに注入されるオゾン１ｍｇ／Ｌにつき、前記主導管流量の少なくとも０．３５％の分流部分流量が実現されるように前記分流部分を調整する、請求項１１２に記載のシステム。
【請求項１１６】
排ガス分解装置の無いバラスト水処理システムであって、
少なくとも１つのバラスト・タンクおよび前記バラスト・タンクへの吸入口／吐出口に対して水をやり取りする少なくとも１つの導管を含む塩水または淡水用の航海用船舶と、
前記導管から水の一部を分流させる調整弁と、
前記部分の水へのあるオゾン注入率を実現する注入器と、
前記分流部分の水および前記部分へのオゾンの注入率を調節して生物死滅目標値を達成し、排ガス分解装置無しでも大気中に有害ガスを放出しないように前記調整弁および前記注入器に動作可能に接続されたコントローラと、を備えたバラスト水処理システム。
【請求項１１７】
前記分流部分をオゾンと共に、戻りポイントで前記導水管に再注入する再注入器と、
前記部分と前記水を再結合する前に、前記部分を通して注入されたオゾンを分散させる分散器とをさらに備えた請求項１１６に記載のバラスト水処理システム。
【請求項１１８】
前記注入器にオゾンを提供するオゾン生成器をさらに備えた請求項１１６に記載のバラスト水処理システム。
【請求項１１９】
水の流れの複数の部分に、各流れが複数のバラスト・タンクのそれぞれのバラスト・タンクに充填される前に、オゾンを注入する複数の分流器および注入器の組を備えた請求項１１６に記載のバラスト水処理システム。
【請求項１２０】
前記コントローラは、前記分流部分の水および前記部分への前記オゾンの注入率を調節して、前記部分と前記水が再結合されたときに前記生物死滅目標値を達成するように、前記コントローラを動作させる１組の命令を含むコンピュータ使用可能媒体をさらに備えたコンピュータである、請求項１１６に記載のバラスト水処理システム。
【請求項１２１】
前記コントローラは、前記分流部分の流量とオゾンの注入を協調させて前記水の生物死滅目標レベルが実現されるように前記コントローラを動作させる１組の命令をさらに備えたコンピュータである、請求項１１６に記載のバラスト水処理システム。
【請求項１２２】
前記コントローラは、前記分流部分の流量とオゾンの注入を協調させて前記水のオゾン濃度１．０〜４．５ｍｇ／ｌが実現されるように前記コントローラを動作させる１組の命令をさらに備えたコンピュータである、請求項１１６に記載のバラスト水処理システム。
【請求項１２３】
前記コントローラは、前記分流部分の流量とオゾンの注入を協調させて前記水のオゾン濃度１．５〜４．０ｍｇ／ｌが実現されるように前記コントローラを動作させる１組の命令をさらに備えたコンピュータである、請求項１１６に記載のバラスト水処理システム。
【請求項１２４】
前記コントローラは、前記分流部分の流量とオゾンの注入を協調させて前記水のオゾン濃度２．０〜３．０ｍｇ／ｌが実現されるように前記コントローラを動作させる１組の命
令をさらに備えたコンピュータである、請求項１１６に記載のバラスト水処理システム。
【請求項１２５】
前記コントローラは、前記分流部分の流量とオゾンの注入を協調させて前記水の９５％以上の生物種死滅値が実現されるように前記コントローラを動作させる１組の命令をさらに備えたコンピュータである、請求項１１６に記載のバラスト水処理システム。
【請求項１２６】
オゾン処理方法であって、
航海用船舶のバラスト・タンクに充填する水について生物種の生物死滅目標値を決定することと、
大気中に環境に有害な排ガスを放出することなく、前記生物死滅目標値を達成するように、前記水へのオゾン注入を決定することと、
前記バラスト・タンクに前記水を充填する前に、前記水の分流部分を調整することと、
環境に有害な排ガスを放出することなく、前記生物死滅目標値を達成するように、前記分流部分の水の前記調整と前記部分へのオゾンの注入率とを調節することと、
大気中に環境に有害な排ガスを放出することなく、前記部分が前記バラスト・タンクに充填する水に再結合されたときに生物死滅目標値を達成するように、前記決定された率で前記調整された分流部分にオゾンを注入することと、を含む方法。
【請求項１２７】
前記バラスト・タンクにオゾン注入水を充填することをさらに含む、請求項１２６に記載の方法。
【請求項１２８】
複数のバラスト・タンクにオゾン注入水を充填することをさらに含む、請求項１２６に記載の方法。
【請求項１２９】
前記生物死滅目標値は、水１立方メートル当たりに含まれる微生物が１つ以下である、請求項１２６に記載の方法。
【請求項１３０】
前記分流部分の水の前記調整と前記部分の水への前記オゾンの注入率とを調節して、前記バラスト・タンクに充填する水のオゾン濃度１．０〜４．５ｍｇ／ｌを実現することを含む、請求項１２６に記載の方法。
【請求項１３１】
前記分流部分の水の前記調整と前記部分の水への前記オゾンの注入率とを調節して、前記バラスト・タンクに充填する水のオゾン濃度１．５〜４．０ｍｇ／ｌを実現することを含む、請求項１２６に記載の方法。
【請求項１３２】
前記分流部分の水の前記調整と前記部分の水への前記オゾンの注入率とを調節して、前記バラスト・タンクに充填する水のオゾン濃度２．０〜３．０ｍｇ／ｌを実現することを含む、請求項１２６に記載の方法。
【請求項１３３】
前記バラスト・タンクに前記水を充填する前に、１つのポイントで前記分流部分にオゾンを注入することを含む、請求項１２６に記載の方法。
【請求項１３４】
複数の水の流れのそれぞれの分流部分に、複数のバラスト・タンクのそれぞれのバラスト・タンクに各流れを充填する前にオゾンを注入することを含む、請求項１２６に記載の方法。
【請求項１３５】
前記分流部分の水を、前記部分にオゾンを注入する前に調整することと、前記バラスト・タンクに充填する水に前記部分を再結合する前に、前記部分内に前記注入されたオゾンを分散させることと、を含む請求項１２６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、米国商務省の海洋大気庁と締結した契約第ＮＡ０４ＯＡＲ号を受け、政府の援助で行われた。政府は本発明について一定の権利を有する。
本発明は、バラスト水にオゾンを注入する方法およびシステムに関する。より詳細には、本発明は、航海用の船舶(vessel)または船(ship)のバラスト・タンクにバラスト水を取り入れ、また、バラスト・タンクからバラスト水を吐出する間に、オゾンを注入してバラスト水を処理するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
海洋船舶は、船舶の貨物倉が空または部分的に空のときに、貨物重量の不足を補償して安定性を維持するのにバラスト水の重量を利用する。例えば、典型的な輸送業務で、海洋船舶は、第１の港の埠頭につき、そこで貨物を積み込み、その貨物を第２の港に輸送し、そこで貨物を陸揚げする。次いで、船舶は、第１の港に戻り、そこで別の貨物を積み込む。典型的には、船舶は、第２の港から空で航海して第１の港に戻り、そこで別の貨物を受け取る。船舶にはバラスト・タンクが装備されており、これは船舶が空で航海するときに船舶のバランスを等喫水で維持するために水を満たすことができ、かつ、貨物が積み込まれるときに排水される。
【０００３】
バラスト水は、バラスト・タンクを満たす場所に固有の生物種を含む。これらの生物種は、水と共にバラスト・タンクに取り込まれる。次いで、バラスト水は、船舶によって貨物積込港に運ばれ、そこでこれらの生物種は、バラスト水と共に水環境に吐出される。吐出された生物種は、吐出を受ける水環境にとって土着しておらず、有害なことがある。これら土着していない生物種は、この水環境を損ない、底棲生物に取って代わり、上層水域の望ましい居住在来種に食物および幼虫を提供するプランクトン群集を一掃することがある。
【０００４】
１９９６年に、米国議会は、バラスト水の吐出による非土着生物の拡散を阻止する全米水生侵入種法（Ｐ．Ｌ．１０４−３３２）（「ＮＡＩＳ」）を可決した。この法律により、５大湖バラスト管理プログラムが再認可され、バラスト・タンク付きの船舶に対する適用が拡大された。この法律は、商船のバラスト水による生物の拡散および米国水域への生物の導入を妨げるために、運輸省長官が国家指針を展開することを要求している。ＮＡＩＳ、バラスト水管理法および審議中またはこれから導入される法律は、塩水または淡水のバラスト水が吐出される前に、その処理を調整するものであり、米国領海内（すなわち、米国沿岸から２００海里以内または５大湖内）で吐出されるすべてのバラスト水を処理して、すべての水生有害種（すなわち、細菌、ウィルス、幼虫、植物プランクトン、および動物プランクトン）を殺すか、または除去することを決定している。
【０００５】
航海用船舶を安定化させるためにバラスト・タンクに取り込まれる水は、物理的、化学的、かつ生物学的な実体の複合組成物である。さらに、この水の組成は、特に生物学的な成分の点で港ごとに大きく異なる。海水の複雑さおよび変動は、殺菌処理を予測不可能なものにしている。水を処理するための様々な周知の方法およびシステムは、耐性生物の形態または不測の化学的構成要素のために、バラスト水の処理にはうまく機能しないことがあり、また、提案された処理自体が、吐出時に地域生態系を損なうことがある。
【０００６】
オゾン処理は、吐出先水環境に吐出するためにバラスト水を処理する安全かつ有効な殺菌の方法およびシステムであることがわかっている。米国特許第６１２５７７８号（ロッデン（Ｒｏｄｄｅｎ））は、バラスト水タンクに散布することを含むオゾンによるバラス
ト水処理を最初に提案した。
【０００７】
しかし、直接タンク散布では、オゾン殺菌処理が高価であり、バラスト・タンク内のすべてのスペースには到達しないことがあるので効果が不十分なことがある。米国特許第６８６９５４０号（ロビンソン（Ｒｏｂｉｎｓｏｎ））は、バラスト水の取り入れおよび／または取り出しのインライン処理を提案している。ロビンソンの方法は、バラスト・タンクに水を充填する前に、航海用船舶に水を取り込むラインにオゾンを注入することと、オゾンを注入した水をバラスト・タンクに充填することと、水にオゾンを注入する割合を調節し、船舶に水を取り込む割合を調節して、水中の生物種の生物死滅目標値を実現することとを含み得る。
【０００８】
ロビンソンのオゾン処理法では、オゾン処理と臭素処理の２つの機序による効果を順に組み合わせることによって殺菌を実現する。オゾンは、酸化によって生物種を直接死滅させる。さらに、オゾンと天然に存在する海水臭化物との反応により、次亜臭素酸イオンおよび次亜臭素酸の形成による殺菌性臭素処理が得られる。オゾン処理および臭素処理による殺菌工程の効果は、この組合せ効果が別々の殺菌工程の効果と比べて改善されたものであるという点で相乗的であることがわかっている。
【０００９】
ポンプ送りにより海水を吸入または吐出している間に、海水のインラインオゾン処理を行うことは、タンク内処理よりも効果的かつ経済的であるが、場合によっては、直接オゾン化に対するコストの制約が大きいことがある。例えば、１００，０００〜１５０，０００ＤＷＴの範囲の船舶のバラスト水用吸入／吐出ラインは、直径が４６ｃｍ（１８インチ）である。このサイズのラインに直接注入を行う機器のコストは極めて高価である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そのため、吸入／吐出バラスト水を直接オゾン処理するのに用いる、複雑でなく、コスト効果の高いシステムおよび方法が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
したがって、本発明の第１態様は、オゾン処理方法であって、航海用船舶のバラスト・タンクに充填する水について生物種の生物死滅目標値を決定することと、バラスト・タンクに水を充填する前に水の分流部分を調整することと、生物死滅目標値を達成するように、分流部分の水の調整とその部分へのオゾンの注入率とを調節することと、調整された分流部分がバラスト・タンクに充填する水に再結合されたときに生物死滅目標値を達成するように、その部分に決定された率でオゾンを注入することと、を含む方法である。
【００１２】
本発明の第２態様は、オゾン処理方法であって、航海用船舶のバラスト・タンクに充填する水の一部を分流することと、その部分がバラスト・タンクに充填する水に再結合されたときに目標オゾン濃度を達成するように、その部分にオゾンを注入するのに十分なオゾン生成能力Ｑを決定することと、決定されたオゾン生成能力を有する生成器によってその部分にオゾンを注入することと、バラスト・タンクに充填する水にその部分を再結合することと、を含む方法である。
【００１３】
本発明の第３態様は、オゾン処理方法であって、航海用船舶のバラスト・タンクに充填する水について生物種の生物死滅目標値を決定することとバラスト・タンクを充填する前に水の一部を分流することと、その部分がバラスト・タンクに充填する水に再結合されたときに目標オゾン濃度を達成するように、その部分にオゾンを注入するのに十分なオゾン生成能力を決定することと、その部分がバラスト・タンクに充填する水に再結合されたときに生物死滅目標値を達成するように、分流部分を調整し、決定されたオゾン生成能力を
有する生成器によってその部分にオゾンを注入する率を調節することと、その部分をバラスト・タンクに充填する水と再結合することと、を含む方法である。
【００１４】
本発明の第４態様は、バラスト水処理システムであって、少なくとも１つのバラスト・タンクおよびバラスト・タンクへの吸入口／吐出口に対して水をやり取りする少なくとも１つの導管を含む航海用船舶と、導管からの水の一部を分流する調整弁と、その部分の水へのあるオゾン注入率を実現する注入器と、その部分が水に再結合されたときに生物死滅目標値を達成するように、分流部分の水およびその部分にオゾンを注入する率を調節する、調整弁および注入器に動作可能に接続されたコントローラと、を備えたバラスト水処理システムである。
【００１５】
本発明の第５態様は、オゾン処理方法であって、航海用船舶から海に吐出するバラスト水について生物種の生物死滅目標値を決定することと、バラスト水を吐出する前にバラスト水の分流部分を調整することと、生物死滅目標値を達成するように、分流部分の水の調整とその部分にオゾンを注入する率とを調節することと、調整された分流部分が水に再結合され、オゾン注入水が海に吐出されるときに生物死滅目標値を達成するように、決定された率でその部分にオゾンを注入することと、を含む方法である。
【００１６】
本発明の第６態様は、バラスト水処理システムであって、少なくとも１つのバラスト・タンクを含む航海用船舶と、オゾンを生成するオゾン生成器と、バラスト・タンクから水を吐出し、この水を航海用船舶の吐出ポートに導くバラスト水導管と、導管からの水の一部を分流させる調整弁と、その部分の水へのあるオゾン注入率を実現する注入器と、その部分が導管内の水に再結合されたときに生物死滅目標値を達成するように、水の分流部分およびその部分にオゾンを注入する率を調節する、調整弁および注入器に動作可能に接続されたコントローラと、を備えたバラスト水処理システムである。
【００１７】
本発明の第７態様は、オゾン処理方法であって、航海用船舶のバラスト・タンクに海水をくみ上げることと、バラスト・タンクに水を充填する前に、くみ上げ水の分流部分を調整することと、生物死滅目標値を達成するように、分流部分の水の調整およびその部分にオゾンを注入する率を調節することと、調整された分流部分がバラスト・タンクに充填するくみ上げ水に再結合されたときに生物死滅目標値を達成するように、決定された率でその部分にオゾンを注入することと、を含む方法である。
【００１８】
本発明の第８態様は、オゾン処理方法であって、導管内の水流からの水の一部を分流することと、その部分にオゾン含有ガスを注入してオゾン化部分を提供することと、このオゾン化部分と導管内の水流とを再結合することと、導管内の流量および注入ガス中のオゾンの割合に応じて最小限の分流部分流量が得られるように分流部分を調整することと、を含む方法である。
【００１９】
本発明の第９態様は、水処理システムであって、第１吸入場所から吐出場所に水を搬送する導水管と、この導水管の第１ポイントから第２戻りポイントへのバイパス・ラインであって、導管からの水の一部を分流してバイパス・ライン内で循環させ、戻りポイントで導水管に戻すバイパス・ラインと、分流部分の水にオゾンを注入するためにバイパス・ライン内に含まれる注入器と、注入器によって注入されるオゾンを生成するオゾン生成器と、導管内の流量および注入ガス中のオゾンの割合に応じて最小限の分流部分流量が得られるように分流部分を調整する調整弁と、を備えた水処理システムである。
【００２０】
本発明の第１０態様は、オゾン処理方法であって、航海用船舶のバラスト・タンクに海水をくみ上げることと、くみ上げ水をバラスト・タンクに充填する前に、この水の分流部分を調整することと、導管内の流量および注入ガス中のオゾンの割合に応じて分流部分の
水の調整とその部分へのオゾンの注入率とを調節して最小限の分流部分流量を実現することと、を含む方法である。
【００２１】
本発明の第１１態様は、オゾン処理方法であって、オゾンと水の成分との生物種破壊反応生成物を識別することと、この反応生成物の寿命を決定することと、決定された反応生成物の寿命に応じて決定された期間にわたってオゾンと生物種を含む水とを接触させることと、を含む方法である。
【００２２】
本発明の第１２態様は、オゾン処理方法であって、船舶のバラスト・タンクに充填する水の一部を分流することと、その部分にオゾンを注入してオゾン化部分を提供することと、このオゾン化部分とバラスト・タンクに充填する水とを再結合することとを含み、その部分にオゾンを注入することと、このオゾン注入部分とタンクに充填する水とを再結合することとの間の滞留期間は、指定された時間制限未満に制御される方法である。
【００２３】
本発明の第１３態様は、バラスト水処理システムであって、少なくとも１つのバラスト・タンクを含む船舶と、オゾンを生成するオゾン生成器と、船舶の第１吸入場所から吐出場所に水を搬送するバラスト水導管と、導水管の第１ポイントから第２戻りポイントまでのバイパス・ラインであって、導管からの水の一部を分流させてバイパス・ライン中を循環させ、戻りポイントで導水管に戻すバイパス・ラインと、分流部分の水にオゾンを注入する注入器であって、オゾン注入ポイントと、注入部分をバラスト・タンクに充填する水に再結合するポイントとの間で決定された滞留期間を実現する場所でバイパス・ラインに挿入された注入器と、を備えたバラスト水処理システムである。
【００２４】
本発明の第１４態様は、バラスト水処理システムであって、少なくとも１つのバラスト・タンクおよびバラスト・タンクへの吸入口／吐出口に対して水をやり取りする少なくとも１つの導管を含む船舶と、導管からの水の一部を分流する調整弁と、その部分の水へのあるオゾン注入率を実現する注入器と、導管内の流量および注入ガス中のオゾンの割合に応じて分流部分を調整して最小限の分流部分流量を実現するために調整弁および注入器に動作可能に接続されたコントローラと、を備えたバラスト水処理システムである。
【００２５】
本発明の第１５態様は、オゾン処理方法であって、船舶のバラスト・タンクに充填する水について生物種の生物死滅目標値を決定することと、バラスト・タンクに充填する水流から水の一部を分流させることと、この分流部分がバラスト・タンクに充填する水と再結合されたときに生物死滅目標値を達成するように、その部分に決定された率でオゾンを注入することと、導管内の流量および注入ガス中のオゾンの割合に応じて最小限の分流部分流量に分流部分の水を調整することと、を含む方法である。
【００２６】
本発明の第１６態様は、バラスト水処理システムであって、少なくとも１つのバラスト・タンクを含む航海用船舶と、オゾンを生成するオゾン生成器と、バラスト・タンクから水を吐出し、この水を航海用船舶の吐出ポートに導くバラスト水導管と、導管から水の一部を分流させる調整弁と、その部分の水へのあるオゾン注入率を実現する注入器と、導管内の流量および注入ガス中のオゾンの割合に応じて分流部分を調整して最小限の分流部分流量を実現するために調整弁および注入器に動作可能に接続されたコントローラと、を備えたバラスト水処理システムである。
【００２７】
本発明の第１７態様は、排ガス分解装置の無いバラスト水処理システムであって、少なくとも１つのバラスト・タンクおよびバラスト・タンクへの吸入口／吐出口に対して水をやり取りする少なくとも１つの導管を含む塩水または淡水用の航海用船舶と、導管から水の一部を分流させる調整弁と、その部分の水へのあるオゾン注入率を実現する注入器と、分流部分の水およびその部分へのオゾンの注入率を調節して生物死滅目標値を達成し、排
ガス分解装置無しでも大気中に有害ガスを放出しないように調整弁および注入器に動作可能に接続されたコントローラと、を備えたバラスト水処理システムである。
【００２８】
本発明の第１８態様は、オゾン処理方法であって、航海用船舶のバラスト・タンクに充填する水について生物種の生物死滅目標値を決定することと、大気中に環境に有害な排ガスを放出することなく、生物死滅目標値を達成するように、この水へのオゾン注入を決定することと、バラスト・タンクに水を充填する前に、分流部分の水を調整することと、環境に有害な排ガスを放出することなく、生物死滅目標値を達成するように、分流部分の水の調整とその部分へのオゾンの注入率とを調節することと、大気中に環境に有害な排ガスを放出することなく、その部分がバラスト・タンクに充填する水に再結合されたときに生物死滅目標値を達成するように、決定された率で調整された分流部分にオゾンを注入することと、を含む方法である。
【００２９】
好ましくは、本発明は、有害な排ガスなしでバラスト水の完全な殺菌処理を確実に行うために、バラスト水における正しいオゾン投入量を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
オゾンは、大気圧よりも約７．０〜８．４ｇ／ｍｍ２（１０〜１２ｐｓｉ）高い圧力で生成される。この圧力から逸脱すると、オゾンの生成量に悪影響を及ぼすことがある。バラスト水は、様々な圧力で船内にポンプ送りされるが、この圧力は、タンクが満たされているときには高いことがある。比較的低圧のオゾン／酸素またはオゾン／空気の混合物は、（オゾンの腐食性と、より重要には、熱圧縮下ではオゾンが分解することのために）極めて特殊かつ高価な機器によってより高圧に圧縮することができる。
【００３１】
ある実施形態では、本発明は、オゾンによるバラスト水の処理に関係する。ＮＡＩＳ修正案では、「バラスト水」を「船舶のトリムおよび安定性を維持するのに使用される任意の水（およびその浮遊物質）」と定義している。別の定義では、「バラスト水」は、Ａ）船舶のトリム、傾き（list）、喫水、安定性、または応力を制御するために船舶に積み込まれる水（そのような水中に浮遊する物質を含む）、およびＢ）清掃、保守その他の作業中にバラスト・タンクに入れられる任意の水、である。これらの定義を、処理可能な水の実施形態として本明細書に援用する。
【００３２】
本発明の実施形態では、ベンチュリなどのインライン・ガス注入器が、導管内の水流の速度を増加させることによって、流れるバラスト水の圧力が一時的に低くなるところに挿入される。挿入されるインライン注入器は、液体の速度を増加させることによって圧力を低くすることができる。ベンチュリは、インライン注入バラスト水処理では好ましい注入器である。
【００３３】
ある実施形態では、本発明は、船舶用のバラスト水処理システムに関係する。このシステムは、水を受け取るように適合された入口ポートと、処理ガスを受け取るように適合された注入器ポートと、水を吐き出すように適合された出口ポートとを備えた導水管に挿入された注入器を備えることがある。しかし、バラスト・タンクに水を充填し、また、バラスト・タンクから水を吐出するバラスト水導管は大型であり、典型的には、直径約４６ｃｍ（１８インチ）程度である。このサイズの導管用のベンチュリなどの注入器のコストはかなり高価である。さらに、このような注入器を主導管に設置すると、船舶の動作パラメータに影響を及ぼすことになる。挿入された注入器により、流れの背圧が増加し、バラスト水ポンプの能力を大きくする必要がある。出願人の計算では、ベンチュリが挿入されることにより、ある種の船舶のバラスト・タンクを満たすのに必要とされるポンプ送り時間が１〜２時間（約１０％）長くなることが示されている。さらに、バラスト水導管は、バラスト水を入れるのと、バラスト水を吐出するのと、両方の働きをすることがある。挿入
された注入器は、例えばバラスト水を吐出するための逆水流の邪魔になることがある。これらの欠点は、主導水管の一部をバイパスするライン中のバラスト水の一部にオゾンが注入される、本発明の好ましい実施形態によって克服することができる。
【００３４】
バイパス・ライン式オゾン注入器の別の好ましい実施形態は、海水中でのオゾンの溶解度およびオゾンの化学反応と溶解度との関係を含めて、バラスト水中でのオゾンの物理的かつ化学的な性質を考慮したものである。
【００３５】
オゾン（Ｏ３）は、酸素の同素形である。オゾンは、刺激臭のある不安定な青色の気体であり、分子量は４８ｇ／モルであり、気体としての密度は、０°、１気圧で２．１５４ｇ／リットルである。オゾンは、酸素よりも水に約１３倍溶けやすい。オゾンは、極めて不安定であり、強力な酸化剤である。オゾンは、一時性の気体であり、その半減期は極めて短い。
【００３６】
典型的には、オゾンは、ある種の濃度の酸素を、高度に帯電したコロナ場に通過させることによって生成される。この技術は「コロナ放電」として知られている。コロナは、絶縁誘電体層およびわずかな空隙によって分離された２つの導体間に極めて大きな電位（最大で２０ｋＶ）を印加することによって生成し得る。これらの条件下で、導体の間の隙間を通過する酸素分子（Ｏ２）は、部分的に解離するのに十分な解離エネルギーを受ける。以下の平衡反応式に従って、ある割合の遊離酸素ラジカルが酸素分子と結合してＯ３を形成する。
【００３７】
３Ｏ２＋６９ｋｃａｌ⇔２Ｏ３  （Ｉ）
式（Ｉ）で表されるオゾンの生成は平衡反応である。この反応は、Ｏ３を生成するのに熱を吸収し、そのため、エネルギーを必要とする。また、この反応は、Ｏ２を生成するのに熱が発生し、そのため、エネルギーを放出する。この反応は本来平衡であるために、オゾンへの実際の転換は比較的少なく、供給ガスの酸素含有量、反応温度、およびオゾン生成器の特性に応じて、２〜１４％の範囲である。
【００３８】
効果的にオゾンを処理する方法およびシステムを実現する際に他に考慮することは、バラスト水のガス処理の機序に関係するものである。米国特許第６８４０９８３号（マクナルティ（ＭｃＮｕｌｔｙ））は、主導水管に挿入された注入器を備えたバラスト水処理システムを開示しており、この注入器は、水を受け取るように適合された入口ポートと、酸素除去ガスを受け取るように適合された注入器ポートと、水を吐き出すように適合された出口ポートとを備える。マクナルティのシステムでは、バラスト水から酸素を取り除く酸素除去ガスを注入する。これは、酸素依存性種を窒息させることを意図している。一方、オゾンは、少なくとも２つの異なる殺菌機序を有する酸化ガスである。これらの機序には、天然バラスト水の化学成分を生物に有毒な生成物に迅速に転換すること、およびオゾンにより生物を直接酸化して死滅させることが含まれる。
【００３９】
以下の４つの式（フォン・グンテン（Ｖｏｎ  Ｇｕｎｔｅｎ）、ホアニュ（Ｈｏｉｇｎｅ）、１９９４年）は、オゾンと溶存臭化物の間でしかオゾンが必要とされないと仮定して、海水中のオゾンを利用することを記述している。
【００４０】
反応（１）で、次亜臭素酸イオン（ＯＢｒ−）が生成される。次いで、反応（１）のイオンの大部分は、水からの水素イオンが添加されることによって次亜臭素酸（ＨＯＢｒ）に転換される。形成された次亜臭素酸イオンおよび次亜臭素酸は、全残留酸化剤（ＴＲＯ）として知られている。反応（１）だけがＴＲＯの生成につながる。別の反応（２）〜（４）では、殺菌剤の工程からオゾンおよび臭素生成物が共に除去されてしまい、望ましくない。海水のオゾン処理の第１の目標は、できるだけ多くのオゾンをＨＯＢｒまたはＯＢ
ｒ−に転換することである。したがって、反応（１）を最大にし、反応（２）〜（４）を最小限に抑えることにより、ＯＢｒ−が最大になる。
【００４１】
ここで示す反応は２次反応である。ここに与えられている反応速度定数は、オゾン濃度の関数として反応が行われるスピードを示す。反応（１）と（２）の相対速度を決定するために、（２）の速度定数を（１）の速度定数で割る。反応（２）の速度は、反応（１）の速度の約２倍である。これは、反応物の濃度が等しい場合である。
【００４２】
上記の反応速度では、Ｂｒ−とＯＢｒ−のモル濃度比が約２．７未満に下がると、さらにオゾンを投入してもより多くのＯＢｒ−は生成されない。というのは、反応（２）および（３）におけるオゾンの消費が反応（１）におけるオゾンの消費よりも大きいからである。過剰な臭化物中にオゾンが導入されるときには、次亜臭素酸イオンが生じる反応が支配的である。典型的には、約７０ｍｇ／リットルの臭化物が海水中で利用可能である。そのため、典型的なオゾン処理レベル（１〜５ｍｇ／リットルのオゾン）におけるオゾンの損失を最小限に抑えるのに十分な過剰臭化物が、バラスト水の取り入れまたは取り出しを行う導管に提供される。しかし、バイパス・ラインにより、オゾンおよびＯＢｒ−の消散反応（２）〜（４）が支配的になる前に使い尽くすのに利用可能な水と、それに対応する臭化物の量がより少なくなることになる。
【００４３】
バイパスによるオゾン処理の流量または滞留時間を決定するとき、バイパス海水中で利用可能な臭化物の量を考慮に入れる必要がある。滞留時間は、オゾンの注入ポイントから、バイパス用の水およびオゾンを主導管に再注入するところまでオゾンおよび水を輸送する期間である。ある実施形態では、オゾンとＯＢｒ−の消散反応を最小限に抑えつつ、オゾン化および臭素化による相乗的な殺菌を維持する方法およびシステムが提供される。本発明の実施形態によれば、滞留時間を最小限に抑える方法およびシステムが提供される。本明細書では、滞留時間は、バイパス中の水にオゾンを注入する時点から、主導管またはタンクの海水にバイパス・ラインの海水を再注入する時点までの期間である。本発明の実施形態では、バイパス水のオゾン処理された部分を「臭化物を多く含む」主導管の海水に戻して再注入し、それによって、反応（２）〜（４）のそれぞれにつき、ＢｒＯ２−およびＢｒＯ３−の形成におけるオゾンおよびＯＢｒ−の実質的な消費、ならびに酸素の逆戻りを回避する。「滞留時間」は最小限に抑えられる。
【００４４】
ある実施形態では、滞留時間が０．２１秒になる結果、オゾンの損失が許容可能な値の４．３％になる。本発明の実施形態によれば、反応（２）〜（４）を最小限に抑えるために、滞留時間が、５秒未満、望ましくは０．２５秒未満、好ましくは０．２１秒未満に制御される方法およびシステムが提供される。
【００４５】
本発明の特徴は、図面および以下の詳細な考察から明らかになるであろう。これらは、単なる例であり、限定的なものではなく、本発明の好ましい実施形態を説明するためのものである。
【００４６】
図１〜図３に、船尾１２、船首１４、ならびに外郭１６および内郭１８で形成された２重船体を備えた船舶１０を概略的に示す。船舶１０は、本発明に含まれる船舶のタイプを代表するものであり、内郭１８内に貨物区画を有する従来の配置がなされた２重船体オイル・タンカーである。ただし、本発明は、バラスト・タンクまたはビルジ水を有する任意の航海用の船または船舶に適用可能である。船舶１０は、部分的または完全に精製された石油あるいは残留の石油、あるいはシード・オイルなどの他のバルク液体の製品を輸送する船舶の典型である。
【００４７】
図に示すオゾン生成器３０は、船舶１０の後甲板１０２上に、主オゾン供給ライン１３
０を伴って配置されており、これらは、本発明のオゾン注入システムの一部として示されている。生成器３０は、ロッデン（Ｒｏｄｄｅｎ）の米国特許第      号、タバタ（Ｔａｂａｔａ）の米国特許出願公開第２００４０２２３８９３号、エイデム（Ｅｉｄｅｍ）の米国特許出願公開第２００３００１５４８１号、リー（Ｌｅｅ）らの米国特許第６７３０２７７号、ボルグストローム（Ｂｏｒｇｓｔｒｏｍ）の第６７２６８８５号、ゴロータ（Ｇｏｌｏｔａ）らの米国特許第６５４４４８６号、コンラッド（Ｃｏｎｒａｄ）の米国特許第６４９１８７９号、キャノン（Ｃａｎｎｏｎ）の米国特許第６５１６７３８号、スミス（Ｓｍｉｔｈ）の第６４６８４００号、およびピーン（Ｐｅａｎ）らの米国特許第６２３１７６９号などに記載されている周知のオゾン生成器に従って構築され、オゾンを生成することができる。これらの特許文献の開示全体を本願明細書に援用する。ピー・シー・アイ  ウェデコ・エンバイロメンタル・テクノロジーズ社（ＰＣＩ−ＷＥＤＥＣＯ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）［米国０７００６ニュージャージー州ウェスト・コールドウェル（Ｗｅｓｔ  Ｃａｌｄｗｅｌｌ）、フェアフィールド・クレッセント（Ｆｉａｒｆｉｅｌｄ  Ｃｒｅｓｃｎｅｔ）１番地所在］のＰＣＩ−ＷＥＤＥＣＯ型ＳＭＯ／ＳＭＡシリーズの生成器およびＷＥＤＥＣＯ  Ｅｆｆｉｚｏｎ（登録商標）技術の高濃度オゾン生産用生成器は、適切なオゾン生成器のさらなる例である。
【００４８】
オゾン・ガスは、本発明の図１〜図３ならびに図４Ａおよび図４Ｂの実施形態に従って、生成器３０を通って、次いで、ライン１３０を通ってポンプ送りされ、それぞれのバラスト水吸入／吐出導管１１６、１１８、および１２０内の水に、それぞれの接続ライン１１０、１１２、および１１４を介して注入される。吸入／吐出導管１１６は、船尾吸入／出口海水箱１３２からバラスト・タンクの前方バッテリ１２４に水を送る。吸入／吐出導管１１８は、右舷吸入／出口海水箱１３４からバラスト・タンクの右舷バッテリ１２６に水を送る。吸入／吐出導管１２０は、左舷吸入／出口海水箱１３６からバラスト・タンクの左舷バッテリ１２８に水を送る。
【００４９】
バラスト水は、海水箱１３２、１３４、１３６を介して船舶１０に取り入れられ、次いで、図に示す導管系１１６、１１８、および１２０を介して、それぞれのバラスト・タンク・バッテリ１２４、１２６、１２８にポンプで送られて取り入れられる。送り先の場所では、この工程は逆になり、水は、タンク・バッテリ１２４、１２６、１２８からそれぞれの導管１１６、１１８、１２０を介し、それぞれの海水箱１３２、１３４、１３６を介して海に吐出される。あるいは、吐出は、タンク・バッテリ１２４、１２６、１２８から（図示しない）別の分離された導管および海水箱の系を介して行うこともできる。オゾンを注入した後で、その水は、主導管１１６、１１８、１２０の１つによって、それぞれのタンク・バッテリ１２４、１２６、１２８に送られる。各主導管１１６、１１８、１２０は各バラスト・タンク１２４、１２６、または１２８を通過するので、（図示しない）より小型のフッタ・パイプを取り除いて、吸引／吐出導管を設けることができる。フッタ・パイプ用の弁装置はトンネルまたはコファダム用の区域内に収容することもできるし、スペースが問題の場合には、実際にタンク自体の中に配置することもできる。
【００５０】
図４Ａでは、導管１１８は、右舷バッテリのタンク１２６の各バラスト・タンクにオゾン処理水を送り込み、導管１２０は、左舷バッテリのタンク１２８の各バラスト・タンクにオゾン処理水を送り込む。水は、それぞれの海水箱１３４および１３６を介して入り、処理され、右舷バッテリ１２６または左舷バッテリ１２８のタンクに、貨物が降ろされた分を補償するのに十分な程度に各タンクが満たされバランスを取るまで充填される。同様に、図４Ａおよび図４Ｂに示すように、水は、船尾海水箱１３２を介して入り、ライン１１０を介して送り込まれるオゾンで処理され、前方バッテリのタンク１２４に、船舶１０のバランスを取るように各タンクが満たされるまで充填される。
【００５１】
これらの図では、海水箱１３４および１３６からのバラスト水を処理することを記述し
ているが、本発明は、バラスト・タンクに充填する水、または、バラスト・タンクから吐出される水の処理、ならびに、淡水域または海などの海水域へ吐出される水の処理にも適用される。バラスト水処理システムの適切な動作に重要なのは、（充填または吐出されるバラスト水に対する投入割合の点での）オゾンの量である。通常、オゾンは、約１０〜１２％のオゾン／酸素濃度で生成される。すなわち、０．３７ｋｇ（１ポンド）のオゾンにつき、約３．４ｋｇ（９ポンド）の酸素が投入される。水１リットル当たり３．５ｍｇのオゾンを投入する場合、それに伴って約３２ｍｇ／リットルの酸素が投入される。本発明に従って適切に制御すれば、オゾンおよび酸素は共に、大気中に放出されることなく、バラスト水の吸入流または吐出流全体に完全に溶解することがわかっている。
【００５２】
以下に、有害な大気放出の回避について説明するが、これに拘泥するものではない。酸素についてのヘンリー（Ｈｅｎｒｙ）の法則の定数は、純粋な酸素の溶解度が、１５℃の純水中、１気圧で４９ｍｇ／リットルになることを示している。海水中の酸素の溶解度は約４０ｍｇ／リットルである。純粋なオゾンの溶解度は、酸素の溶解度の８倍にもなる。
【００５３】
バラスト・タンク内の圧力は、一般に、タンクが満たされているときには１〜３気圧の間で変化する。気体の溶解度は、３気圧では、１気圧のときの３倍になる。一般に、海水は約１５℃において酸素で飽和している。したがって、注入前に、海水は既に約８ｍｇ／リットルの酸素を含んでいる。本発明に従って注入を制御すると、３２ｍｇ／リットルの酸素が追加され、１気圧ですべてのオゾンが溶解されることになる。３気圧では、本発明により、酸素およびオゾンを共に溶解するのに過剰な能力が提供される。
【００５４】
さらに、すべての酸素をオゾンと共に溶解させると、平衡状態がくずれる。海水中での化学反応によってオゾンを消費させると、その後大気に曝されたときに、溶液からオゾンが放出されない。したがって、平衡をくずすことにより、水または海水にオゾンをほぼ完全に移すことができる。
【００５５】
図５Ａ、図５Ｂ、および図５Ｃは、図１〜図３ならびに図４Ａおよび図４Ｂに示す船舶１０のシステムと共に使用し得るバラスト水にオゾンを注入する方法およびシステムの実施形態の流れ図である。図５Ａ、図５Ｂ、および図５Ｃにおいて、オゾン生成システム５０２は、空気圧縮機５１４、冷却空気乾燥機５１６、融合フィルタ５１８、空気受け５２０、Ｏ２濃縮器５２２、Ｏ２受け５２４、露点監視器５２６、フィルタ５２８、オゾン生成器５３０、電源５３２、オゾン監視器５３４、オゾン分解ユニット５３６、および循環ポンプ５４０を備えた冷却器５３８を含む。動作時には、空気は、空気吸入口５１２を介してシステム５０２に取り込まれる。この空気は、圧縮され（５１４）、乾燥され冷却され（５１６）、濾過され（５１８）、一時的に保管される（５２０）。次いで、生成器の要求に応じて、空気は、濃縮器５２４に引き出され、そこで、このガスの酸素含有量が、窒素の吸着によって差動式に高められる。酸素濃縮ガスは、受け５２４に送り込まれ、監視され（５２６）、濾過され（５２８）て、最後に、電源５３２によって動作するオゾン生成器５３０に注入される。生成器５３０からの排ガスは、監視され（５３４）、環境に吐出されないように分解される（５３６）。生成されたオゾンは、以下で説明するバイパス注入システム５５０、５５２、５５４が要求するまで冷却器５３８で保管される。
【００５６】
図５Ａ、図５Ｂ、および図５Ｃの各図に、３つの別々のバイパス注入システム５５０、５５２、５５４を示す。これらは、図２、図３、および図４Ａに示すように、１１０を介した船尾吸入導管１１６への注入、１１２を介した右舷吸入導管１１８への注入、および１１４を介した左舷吸入導管１２０への注入にそれぞれ対応し得る。
【００５７】
図５Ａにおいて、注入システム５５０は、オゾン注入ポンプ５６０、流量調整弁５６２、オゾン注入器５６４、事前分散器（または静止型混合器）５６６、および主ライン接触
器５６８を含む。同様に、注入システム５５２は、オゾン注入ポンプ５７０、流量調整弁５７２、オゾン注入器５７４、事前分散器５７６、および主ライン接触器５７８を含み、注入システム５５４は、オゾン注入ポンプ５８０、流量調整弁５８２、オゾン注入器５８４、事前分散器５８６、および主ライン接触器５８８を含む。
【００５８】
図５Ｂおよび図５Ｃにおいて、注入システム５５０は、バイパス５９４内の流量を調整するポンプとし得るオゾン調整弁５６０を含む。さらに、注入システム５５０は、オゾン注入器５６４、静止型混合器５６６、および再注入器５６８を含む。同様に、注入システム５５２は、調整弁５７０、オゾン注入器５７４、静止型混合器５７６、および再注入器５７８を含み、注入システム５５４は、調整弁５８０、オゾン注入器５８４、静止型混合器５８６、および再注入器５８８を含む。
【００５９】
図５Ａおよび図５Ｂに示すように、注入システム５５０、５５２、および５５４は、コントローラ６１０、６１２、および６１４によってそれぞれ制御される。コントローラ６１０、６１２、および６１４は、以下で説明する注入オゾンを制御するプロセッサ、コンピュータ、マイクロプロセッサなどとし得る。
【００６０】
図６に、バラスト・タンクに取り入れ、またバラスト・タンクから取り出す水の分流部分にオゾンをバイパス注入する詳細を概略的に示す。このバイパス注入により、オゾンを注入することができ、バラスト水にオゾン・ガスが適切に混合されて溶解し、オゾン処理された分流部分が主水流と適切に再混合される。図６には、船尾取り入れ／吐出バイパス注入システムの例５５０を示す。システム５５０は、上流点６２２のところで主導管１１６から分流し、下流点６２４のところで主導管１１６と再合流するバイパス導管５９４を含む。バイパス導管６２０は、ポンプ５６０、ベンチュリ５６４、混合器５６６、および主導管再注入器５６８を含む。
【００６１】
システムの例として図５Ａのシステム５５０を取り上げると、動作は以下のように説明される。海水箱１３２（図２および図３）からの海水は、主バラスト水ポンプ５９２を介して導管１１６に供給され、注入システム５５０に至る。この海水の一部は、循環ポンプ５６０によって導管１１６からバイパス・ライン５９４に分流される。分流された水の部分の流量は、流量制御器５６２によって制御される。注入器５６４は、分流された海水の部分に生成器５３０からのオゾンを注入する。オゾン注入器５６４は、ベンチュリ注入器などとし得る。注入されたオゾンはさらに、事前分散器（または静止型混合器）５６６によってこの海水部分に分散され、主ライン接触器５６８のところで導管１１６内の主海水と再結合される。
【００６２】
図５Ａの船尾導管注入器システム５５０、右舷導管注入器システム５５２、および左舷導管注入器システム５５４のそれぞれにおいて、各オゾン注入器５６４、５７４、５８４への各流量調整弁５６２、５７２、５８２および各弁６１６、６１８、６２０は、それぞれのコントローラ６１０、６１２、６１４によって制御される。コントローラ６１０、６１２、および６１４は、コンピュータまたはマイクロプロセッサなどとし得る。
【００６３】
航海用船舶から吐出されるバラスト水の生物種の生物死滅目標値は、一般に、司法吐出要件を参照することによって、例えば、ＮＡＩＳなどの法律を参照することによって定めることができる。次いで、生物死滅目標値を達成するための水中オゾン濃度が、実験的に、かつオゾンに関係する物理的かつ化学的な要因に従って決定される。このコントローラは、分流部分の水の調整と、生物死滅目標値を達成するためのその部分へのオゾンの注入率とを調節するための１組の命令を含み得る。コンピュータ・メモリに常駐する１組の命令に従って、この分流部分を調整し、オゾン注入率を調節して、再結合された水における最小閾値オゾン濃度で生物死滅目標値を実現することができる。
【００６４】
動作時には、例えば、コントローラ６１０は、流量調整弁５６２を制御して、注入器５６２によるオゾン注入と協調して水の流量を調整し、それによって、バラスト・タンク１２４に水を取り入れる前に効果的に生物を死滅させ、バラスト・タンク１２４から海にバラスト水を吐出する前に効果的に生物を死滅させる。例えば、このシステムは、全米侵入種法によって禁止されている種の生物死滅目標値９５％が確保されるように制御することができる。そのため、コントローラ６１０は、流量調整弁５６２と注入器５６４を協調させて海水中でオゾン濃度２．５ｍｇ／リットルを実現し、それによって効果的に生物死滅目標値を実現する。
【００６５】
注入器５６４は、ジェット注入器などの任意のガス−流体注入器とし得るが、好ましくは、高い溶解度が得られるように大容量の液体にガスを混合する要件に対応するためにベンチュリとする。さらに、ベンチュリは、その電力消費が極めて低く、可動部分が少なく、システム背圧が最小限であるために望ましい。ベンチュリは、円錐形の狭搾部に液体を強制的に通し、それによって、入口ポートと出口ポートの間のベンチュリ管内で圧力差が生じることによって動作する。ベンチュリ管内の圧力差は、交差する側方ラインのポートを介した別の流体（この場合はオゾン含有ガス）の吸引と同じである。ベンチュリ注入器は、２つのテーパがついた区間の間で短い直線パイプ区間またはのど部を備えるベンチュリ管を含み得る。これらのテーパがついた区間により、流体がこのパイプを流れるときに圧力降下をもたらす狭搾部が形成される。この圧力降下により、交差する側方ラインからの流れの中にオゾンが引き出される。
【００６６】
オゾン・ガス／水の混合物は、ベンチュリ注入器を出た後で、事前分散器５６６によって処理されることがある。好ましくは、事前分散器５６６は、オゾンが水にさらに溶けるようにし、随伴オゾン気泡がバイパス導管水内で均一に分散するようにする静止型混合器である。事前分散器５６６は、任意の適切な混合器とし得るが、静止型混合器が好ましい。一般に、静止型混合器は、配管構成に装着または固定された一連のフィン、妨害物、または流路を備える。これらのフィン、妨害物、または流路は、オゾン・ガスとバラスト水液体のさらなる混合を促進するように設計される。静止型混合器は、まず、流れを分割し、次いでそれを、回転させ、方向付け、また分流する何らかの方法を利用し得る。静止型混合器は、物理的かつ化学的なオゾン可溶化工程を強化する。この増強混合により、気泡によって覆われる距離が長くなり、これらの気泡をさらに小さな気泡に分割し、それによって、より多くのオゾンをガス混合物から水に移すことができる。このシステムの混合器は、５〜１０％の追加の可溶化をもたらし得る。
【００６７】
静止型混合器５６６は、処理すべき材料およびそれを処理しなければならない速度を考慮して選択される。少なくとも１２個の要素を備えた静止型混合器または等価な複合混合器を使用して、注入器の出口と同じ径のパイプを嵌合させることができる。さらに、静止型混合器内での混合を適切に行うためのバイパス循環ポンプの流量能力および圧力能力を共に確保するために、許容可能な圧力降下を算定しなければならない。また、水の流量は、海水中での反応によって無駄になるオゾンの損失を最小限に抑えるのに十分に短い接触時間を達成するよう、十分に大きくすべきである。
【００６８】
本発明の態様によれば、最小バイパス流量は、バイパスが主導管に再注入されるときに、バラスト水を十分にオゾンで処理するのに必要とされるものである。ある実施形態では、最小バイパス流量は、バイパスに注入されるオゾン１ｍｇ／リットルにつき、主導管流量の少なくとも０．２５％を維持しなければならない。望ましくは、バイパス流量は、主導管流量の０．３０％よりも大きな値を維持しなければならず、主導管流量の０．３５％を維持することが好ましい。例えば、後で説明するように、０．３３％では、バイパス流と主導管流の流量比は、約３００リットル／分（６６ガロン／分）：４５，５００リット
ル／分（１０，０００ガロン／分）である。動作時には、例えば、コントローラ６１０は、注入器５６２によるオゾン注入と協調して水量が調整されるようにポンプ５６０を制御し、それによって効果的に、導管内の流量および注入ガス中で生成されるオゾンの割合に応じた最小分流部分の流量が実現される。そのため、コントローラ６１０は、ポンプ５６０による流量と注入器５６４を協調させて、バイパスに注入されるオゾン１ｍｇ／リットルにつき、主導管流量の少なくとも０．２５％の分流部分の流量を実現することができる。
【００６９】
以下の実施例は、特許請求の範囲で定義される本発明の例であり、本発明を限定するためのものではない。
【実施例１】
【００７０】
図５Ａ〜図５Ｃのオゾン生成器５３０は、以下のように選択し得る。まず、生物種の生物死滅目標値を定める。この実施例では、９９％を生物死滅目標値とする。すなわち、この工程の処理目標は、バラスト・タンクに取り込まれる吸入海水中に含まれる種の９９％を死滅させることである。別の様式で表現すると、生物死滅目標値は、処理水１立方メートル当たりに含まれる微生物が１つ以下の海水とし得る。対象海水量の実験的なＴＲＯ試験により、９９％の生物死滅目標値を得るには、海水１リットル当たり１．０ｍｇ〜３．０ｍｇのオゾン濃度が必要とされることが示される。Ｑτは、式（Ｉ）に従って、船舶１０のすべての海水箱（τ）のところのバラスト水吸入ポンプ容量の加算値である。
【００７１】
（Ｉ）  Ｑτ＝Ｑ1＋Ｑ2＋．．．Ｑn
ここで、Ｑτは、ｎ個の吸入ポンプのそれぞれのポンプ容量の容量合計値である。この実施例では、船尾海水箱１３２のところの船尾吸入ポンプ、右舷海水箱１３４のところの右舷吸入ポンプ、および左舷海水箱１３６のところの左舷吸入ポンプに関して、ｎは３である。この実施例では、それぞれの排水容量は、７７，３００リットル／分（１７，０００ガロン／分（ｇｐｍ））、２３００リットル／分（５００ｇｐｍ）、および９１００リットル／分（２，０００ｇｐｍ）であり、Ｑτは、８９，１００リットル／分（１９，６００ｇｐｍ）に等しい。
【００７２】
必要とされる９９％生物死滅値に対して、オゾン処理率上位目標値３．０ｍｇ／リットル（ＴＲ）を達成するためのオゾン生成率能力Ｑｒは、
（ＩＩ）  Ｑｒ＝ＱτＴRＣ1Ｃ2Ｃ3
であり、ここで、Ｃ１は、ポンドからキログラムへの変換定数であり、Ｃ２は、ガロンからリットルへの変換定数、Ｃ３は、分から日への変換定数である。
【００７３】
これらの変換定数は、ポンプの製造業者および供給業者の標準定格能力と比較するために、オゾン生成率能力を英単位尺度に変換するものである。上記の式（ＩＩ）では、Ｑｒは、ＱτＴR（２．２０６ポンド／ｋｇ／１０６ｍｇ／Ｋｇ）（３．７９リットル／ガロ
ン）（６０×２４）であり、Ｑｒは、１日当たり３２１ｋｇ（７０７．６０ポンド）のオゾンに等しい。１日当たり３２１ｋｇ（７０７．６０ポンド）のオゾンのＱｒの要件と、入手可能なオゾン生成器とを比較して、必要とされる生物死滅値が得られる生成器５３０を選択する。
【００７４】
対応する注入器５６４は、以下のように選択することができる。選択された生成器の能力を、標準の立方フィート／分（ＳＣＦＭ）のガス注入に変換する。この値Ｑａは、選択された生成器が１２％オゾン含有ガスを生成することを考慮してＳＣＦＭに変換された１日当たり３２１ｋｇ（７０７．６０ポンド）の生成器の能力である。この実施例では、ＳＣＦＭは５６である。
【００７５】
次いで、以下の代表の必要出力比例式に従って各注入器を寸法設定する。
（ＩＩＩ）  Ｑa1＝（Ｑ1／Ｑｒ）Ｑa
例えば、第１注入器では、必要とされる能力Ｑa1は、（１７，０００／１９，６０００）×５６＝１．４立方メートル／分（４８．７  ＳＣＦＭ）である。それぞれのＱa1、Ｑa2、およびＱa3の要件と入手可能な注入器を比較して、必要とされる生物死滅値が得られるそれぞれの注入器を選択する。
【００７６】
この実施例の手順により、各注入器ごとに生物死滅目標値を達成するための精確な生成器の寸法設定およびガス流量が得られる。
【実施例２】
【００７７】
この実施例では、バラスト水は、１００，０００〜１５０，０００ＤＷＴタンカーの海水箱とバラスト・タンクのバッテリの間の吸入／吐出導管から供給される。水は、４５，５００リットル／分（１０，０００ｇｐｍ）の流量で供給される。海水は、７０ｍｇ／リットルの臭化物を含む。
【００７８】
バイパス流の水は、図６に示す吸入／吐出導管からバイパス導管系に、一定流量で分流される。オゾン・ガスは、その生成源から３１６Ｌステンレス鋼配管を介してベンチュリ注入器に、わずかな圧力（８．４〜１９．５ｇ／ｍｍ２（１２〜１５ｐｓｉ））下で供給される。このオゾンは、酸素混合物中の１０〜１２％オゾンとして注入される。バイパス流量はベンチュリによって効果的な注入が可能になるように設定される。この実施例では、バイパス流量は、３００リットル／分（６６ｇｐｍ）に設定され、その圧力は約６３ｇ／ｍｍ２（９０ｐｓｉ）である。この流量は、投入されるオゾンの１ｍｇ／リットル（この実施例では、２．０ｍｇ／リットル）につき主流量の０．３％である。流量および圧力は、容量型ポンプによって維持される。
【００７９】
選択された流量および圧力は、以下のように確認される。主流量とバイパス流量の流量比は、約４５，５００リットル／分（１０，０００ガロン／分）：３００リットル／分（６６ガロン／分）である。主要流中でオゾン２ｍｇ／リットルを実現するためのバイパス中の具体的なオゾン投入は３０３ｍｇ／リットルになり、そのため、海水中の臭化物７０ｍｇ／リットルだけで、ＯＢｒ−の量はＢｒ−よりもはるかに大きくなり、そのため、望ましくない反応に有利に働く。ＯＢｒ−を生成する有益な反応は、バイパス流が主要流と再混合した後でのみ支配的になる。したがって、バイパス滞留時間は最小限に抑えられ、それによってオゾンの損失が可能な限り少なくなり、２．０ｍｇ／リットルの主投入要件が満足される。
【００８０】
バイパス注入用のベンチュリにより、背圧が最小限に抑えられ、海水中のオゾン・ガスの９０〜９５％が溶解する。
【実施例３】
【００８１】
この実施例では、以下のように、バイパス５９４のバイパス配管長を制限し、典型値よりも大きいポンプ送り率を維持して、滞留時間をほぼ０．２秒にまで短くする。
バイパス流量が３００リットル／分（６６ｇｐｍ）の場合、一般に、５ｃｍ（２インチ）のパイプ・サイズを必要とする。この実施例では、流速を速くするためにより細いパイプ・サイズが選択される。ベンチュリにかかる背圧も制限になるので、選択されるパイプ・サイズは、ワンサイズ分小さくなり、すなわち３．８ｃｍ（１．５インチ）になる。３．８ｃｍ（１．５インチ）のＳｃｈｅｄｕｌｅ８０パイプの断面積は、１１．４ｃｍ２（０．０１２２７平方フィート）である。流量は、（６６／（７．４８×６０））＝４，１７０ｃｍ３／秒（０．１４７１ｆｔ３／秒）であり、そのため、パイプ中の速度は、０．１４７１／０．０１２２７＝３６６ｃｍ／秒（１２ｆｔ／秒）に増加する。
【００８２】
バイパス系は、以下のように、ベンチュリから主導管の再注入ポイントまでの長さ（滞留長）が最短になるように設計される。滞留長は、静止型混合器に対応するために最初の１５個の公称径長さに制限され、角度をなした再注入器に対応するためにさらに７５ｃｍ（３０インチ）が追加される。これらの要件に合う滞留長は７６ｃｍ（２．５フィート）である。３６６ｃｍ／秒（１２フィート／秒）で７６ｃｍ（２．５フィート）を進むときに得られる滞留時間は０．２１秒である。
【実施例４】
【００８３】
この実施例では、バラスト水タンクから許容し得る割合まで生物を除去し、排ガスをなくすためのオゾン濃度を決定した。短時間（すなわち、５時間未満）バッチ散水で人工海水（ＡＳＷ）にオゾンを散布することによって、５種類の海洋生物に対するオゾン・ガスの毒性を決定した。
【００８４】
成体ミシッドエビ、幼生トップスメルト、幼若シープヘッドミノー、および成体アンフィポーダを試験した。（米国コロラド州フォート・コリンズ（Ｆｏｒｔ  Ｃｏｌｌｉｎｓ）所在の）アクアティック・バイオシステムズ（Ａｑｕａｔｉｃ  Ｂｉｏｓｙｓｔｅｍｓ）（ＡＢＳ）社から成体Ａｍｅｒｉｃａｍｙｓｉｓ  ｂａｈｉａ、幼生Ａｔｈｅｒｉｎｏｐｓ  ａｆｆｉｎｉｓ、幼若Ｃ．ｖａｒｉｅｇａｔｕｓ、および成体Ｌ．ｐｌｕｍｕｌｏｓｕｓを入手し、米国ワシントン州アナコーテス（Ａｎａｃｏｒｔｅｓ）付近の野外で成体Ｒ．ａｂｒｏｎｉｕｓを採取し、試験所に翌日便で発送した。オゾン処理後暴露およびオゾン副産物の持続性に関する試験用に幼若Ａｍｅｒｉｃａｍｙｓｉｓ  ｂａｈｉａ（１０日齢）もＡＢＳ社から入手した。すべての生物は試験開始前に良好な状態であった。
【００８５】
すべての毒性試験は、２８〜３０ｐｐｔの人工海水（ＡＳＷ、フォーティ・ファザム・クリスタル・シー（Ｆｏｒｔｙ  Ｆａｔｈｏｍｓ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｓｅａ）および脱イオン水）を含むガラス製の水槽（１０リットルまたは２０リットル）の中で行った。試験に先立ち、水槽にＡＳＷを充填し、水浴中に置き、一晩かけて試験温度と平衡になるようにした。ナイロン・メッシュの小片を基板として水槽中に配置し、この基板を用いてＬ．ｐｌｕｍｕｌｏｓｕｓおよびＲ．ａｂｒｏｎｉｕｓで毒性試験を実施した。
【００８６】
ＳＣ−１０型オゾン生成器（米国バージニア州マクリーン（ＭｃＬｅａｎ）所在のニューテック・オー・スリー社（Ｎｕｔｅｃｈ  Ｏ３  Ｉｎｃ．））を使用してオゾンを分散した。この系に流す総流量は２５００ｍＬ／分とした。各チャンバへの流量は、ガラス・フロート付きＮ０１２−１０型流量計（米国イリノイ州バーリントン（Ｂａｒｒｉｎｇｔｏｎ）所在のギルモント・インスツルメンツ社（Ｇｉｌｍｏｎｔ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ））で制御した。オゾン・ガスは、Ｋｙｎａｒチューブおよびオゾン耐性拡散器（アクアティック・エコシステムズ社（Ａｑｕａｔｉｃ  Ｅｃｏｓｙｓｔｅｍｓ））を使用してチャンバに分配した。
【００８７】
Ｎ，Ｎ−ジエチル−１，４フェニレン−２アンモニウム／ヨウ化カリウム（ＤＰＤ／ＫＩ）指示器およびＰｏｃｋｅｔ  Ｃａｌｏｒｉｍｅｔｅｒ（米国コロラド州ラブランド（Ｌｏｖｅｌａｎｄ）所在のハッチ社（Ｈａｃｈ））を使用してＴＲＯ測定値を取得した。この手順は、廃水用のＵＳＥＰＡ法３３０．５および飲料水用の標準法（Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｍｅｔｈｏｄ）４５００−Ｃｌ  Ｇと等価のものとした。ＴＲＯ濃度（ｍｇ／リットル）測定値を計算し、臭素（Ｂｒ２）の等価濃度（１モルのＣｌ２＝０．４４モルのＢｒ２）で表した。
【００８８】
塩度２８〜３０ｐｐｔのＡＳＷを含む３つの２０リットル水槽を、流量６１．６ｍｌ／分のオゾンで２４時間処理した。２０リットルの対照水槽には、同じ流量で圧縮空気を入
れた。これは、クーパー（Ｃｏｏｐｅｒ）らがＴｏｎｓｉｎａに対して用いた方法（２００２年）に類似のものである。３０分間隔で０〜６時間にわたりすべてのチャンバからＴＲＯ測定値を取得した。
【００８９】
幼生Ａｔｈｅｒｉｎｏｐｓ  ａｆｆｉｎｉｓ、幼若Ｃ．ｖａｒｉｅｇａｔｕｓ、および成体Ｒ．ａｂｒｏｎｉｕｓに対するオゾン毒性実験を２０リットル水槽内で実施し、成体Ａｍｅｒｉｃａｍｙｓｉｓ  ｂａｈｉａおよび成体Ｌ．ｐｌｕｍｕｌｏｓｕｓに対する実験を１０リットル水槽内で実施した。すべての実験では、それぞれ１０個体の生物を含む合計５種類、１０８個のチャンバを使用し、１つの処理当たり１つのチャンバを試験した。Ｒ．ａｂｒｏｎｉｕｓ（１５±２℃）を除くすべての生物を含むチャンバを２３±２℃で維持した。
【００９０】
２０リットル・チャンバに対する総ガス流量は、９７．５、６３．２、３８．６、および２０．０ｍＬ／分であった。これらの流量は、公称オゾン供給率０．４３、０．２８、０．１７、および０．０９ｍｇ  Ｏ３／Ｌ／分に相当する。対照チャンバには、周囲の圧縮空気を９７．５ｍＬ／分（すなわち、最大流量）で入れた。１０リットル・チャンバに対する総ガス流量は、３８．６、２８．３、２０．０、および１３．１ｍＬ／分（０．３４、０．２５、０．１７、１１４、および０．１１ｍｇ  Ｏ３／Ｌ／分、対照空気流量は３８．６ｍＬ／分）であった。最長５時間にわたって実験を継続した。試験開始後、０．５、１、２、３、４、および５時間の時点で、ＴＲＯ測定値を、生物学的な観察結果（死亡率および生存個体の運動性）と共に記録した。処理中のすべての生物が死亡した場合には、５時間の暴露期間以内に実験を終了した。
【００９１】
短期間オゾン暴露が長期間生存に及ぼす影響を決定するために、幼若Ａｍｅｒｉｃａｍｙｓｉｓ  ｂａｈｉａ（１０日齢）を５つの２０リットル水槽（１９±２℃、１つのチャンバ当たり１０個体）に入れた。２０リットル・チャンバに対する総ガス流量は、９７．５、６３．２、３８．６、および２０．０ｍＬ／分（０．４３、０．２８、０．１７、および０．０９ｍｇ  Ｏ３／Ｌ／分、対照空気流量は９７．５ｍＬ／分）であった。オゾン処理開始前および暴露後７５分の時点でＴＲＯ測定値を取得した。暴露後９０分の時点で、各チャンバから生存している生物を取り出し、１９±２℃の水浴中で維持された清浄な海水のビーカに入れ、（１つのビーカ当たり０．１ｍＬの）Ａｒｔｅｍｉａ  ｆｒａｎｃｉｓｃａｎａを供給した。エビは、暴露終了後２４時間の時点で死亡率について調べ、死亡した生物は取り除いた。生存している生物には、この場合も、Ａｒｔｅｍｉａ  ｆｒａｎｃｉｓｃａｎａを供給し、暴露後４８時間の時点で、やはり死亡率について調べた。
【００９２】
残留酸化剤の経時的な毒性を決定するために、１９℃のＡＳＷを含む２０リットル・ガラス水槽を、ＴＲＯ目標値（４．０ｍｇ／リットルよりも大きい値）に達するまで（１．５時間、結果を参照されたい）、９７．５ｍＬ／分のオゾン（０．４３ｍｇ  Ｏ３／Ｌ／分）で処理した。処理した水の一部（２．５リットル）をすぐ使用するために取得し、残りの部分は、水槽から２０リットルの低密度ポリエチレンＣｕｂｉｔａｉｎｅｒ（米国インディアナ州ラポート（Ｌａｐｏｒｔｅ）所在のヘドウィン社（Ｈｅｄｗｉｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ））に移し、１２℃の暗所で容器ヘッドスペースなしで保管した。この暴露期間後、０、２４、および４８時間後の時点で、このオゾン処理水で毒性実験を開始した。このオゾン処理水と新鮮なＡＳＷを混合することによって、ある範囲のＴＲＯ濃度が得られた。毒性試験で使用したオゾン処理水の濃度は、１００％（オゾン処理水のみ）、７５％、５０％、２５％、および０％（ＡＳＷのみ）であった。各試験ごとに、各濃度の複製物３００ｍｌを入れた３つの５００ｍｌビーカを使用し、水浴中で１９±２℃で維持した。各処理濃度ごとにＴＲＯを測定した。各複製物内では１０個体の幼若Ａｍｅｒｉｃａｍｙｓｉｓ  ｂａｈｉａ（８日齢）を使用し、試験開始時にＡｒｔｅｍｉａ  ｆｒａｎｃｉｓｃａｎａ０．２ｍｌを供給した。エビは、２４時間の時点で死亡率について調べ、
死亡した生物は取り除いた。生存している生物には、再度、Ａ．ｆｒａｎｃｉｓｃａｎａを供給し、試験開始後４８時間の時点で、やはり死亡率について調べた。
【００９３】
毒性終止点は、１〜４８時間の範囲の特定の暴露時間での５０％致死濃度（ＬＣ５０）として、または、オゾン・ガス負荷率の関数としての５０％致死時間（ＬＴ５０）として表した。さらに、９５％致死濃度（ＬＣ９５）を計算して、ほぼ完全な死亡率に関連する特定時間ＴＲＯ濃度を推定した。Ｔｒｉｍｍｅｄ  Ｓｐｅａｒｍａｎ−Ｋａｒｂｅｒ法（例えば、ハミルトン（Ｈａｍｉｌｔｏｎ）ら、１９７７年）を利用して、あるいは、許容可能な切捨値よりも大きくなる場合には、線形内挿法によって、すべての終止点を計算した。すべての終止点計算は、Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ
Ｔｏｘｉｃｉｔｙ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ（ＣＥＴＩＳ  バージョン１．０、米国カリフォルニア州マッキンリービル（ＭｃＫｉｎｌｅｙｖｉｌｌｅ）所在のタイドプール・サイエンティフィック・ソフトウエア社（Ｔｉｄｅｐｏｏｌ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  Ｓｏｆｔｗａｒｅ））を使用して実施した。バッチ・オゾン毒性試験について、ＴＲＯ濃度測定値および試験開始後の各期間に観察された死亡全数から、ＬＣ５０およびＬＣ９５の値が得られた。残留酸化物の経時的な毒性を試験する実験についてのＬＣ５０およびＬＣ９５の値を、試験開始直後に測定したＴＲＯ濃度の関数として表した。
【００９４】
短期間バッチ毒性試験中に５時間にわたってガラス水槽内でＡＳＷをオゾン処理した結果、ＴＲＯが飽和せずに経時的に漸進的に増加することが示された。図８に、Ｌ．ｐｌｕｍｕｌｏｓｕｓ試験についての各オゾン流量におけるＴＲＯ濃度のグラフの例を時間の関数として示す。流量が比較的小さいところ（０．１１〜０．１７ｍｇ  Ｏ３／Ｌ／分）では、ＴＲＯ濃度は１．９〜３．６ｍｇ／Ｌに達し、流量が比較的大きいところでは、濃度は４．６〜５．６ｍｇ  ＴＲＯ／Ｌに達した。このように、所与の暴露期間において、オゾン・ガスの送り込み率が増加すると、ＡＳＷのＴＲＯ濃度が同時に増加した。
【００９５】
短期間オゾン暴露が生存に及ぼす影響：すべての生物についてのＬＣ５０値は、０．３１〜５．６３ｍｇ／Ｌ、あるいはそれよりも大きい範囲にあり、Ｌ．ｐｌｕｍｕｌｏｓｕｓを除く各種の１００％死亡率は、５時間未満で生じた（図６の表１）。幼若トップスメルト（Ａｔｈｅｒｉｎｏｐｓ  ａｆｆｉｎｉｓ）は、試験した生物中最も影響を受けやすく、ＬＣ５０値は、わずか１時間および２時間のオゾン暴露後に、それぞれ０．３８および０．３１ｍｇ  ＴＲＯ／Ｌになった。幼若シープヘッドミノー（Ｃ．ｖａｒｉｅｇａｔｕｓ）も同じくらい影響を受けやすかったが、同様の最終的なＬＣ５０（０．３５ｍｇ  ＴＲＯ／Ｌ）に達するのに最大で４時間かかった。これに対して、試験した３種類の無脊椎動物はすべて、オゾン暴露に対してかなり耐性があり、幼若Ａｍｅｒｉｃａｍｙｓｉｓ
ｂａｈｉａは、３時間で達した最小ＬＣ５０が０．６２ｍｇ  ＴＲＯ／Ｌであり、成体Ｒ．ａｂｒｏｎｉｕｓは、４時間後に達した最小ＬＣ５０が０．９４ｍｇ  ＴＲＯ／Ｌであった。種の相対感受性（すなわち、すべての種について死亡率が１００％未満である最長暴露期間）における同じ傾向が２時間で明らかであり、２種類の幼若魚のＬＣ５０は最も小さく（０．３１および０．４４ｍｇ  ＴＲＯ／Ｌ）、無脊椎動物Ａｍｅｒｉｃａｍｙｓｉｓ  ｂａｈｉａおよびＲ．ａｂｒｏｎｉｕｓは、かなり高いＬＣ５０（それぞれ１．３７および１．７２ｍｇ  ＴＲＯ／Ｌ、図６の表１）を示した。９５％致死効果濃度（ＬＣ９５）は、試験したすべての種および時間値について、ＬＣ５０値よりも約２〜３倍高かった（図６の表２）。アンフィポーダＬ．ｐｌｕｍｕｌｏｓｕｓでは、試験したどのＴＲＯ濃度でも大きな死亡率は観察されず、５時間のバッチ・オゾン処理後に最大で５．６３ｍｇ  ＴＲＯ／Ｌであった（図６の表１および２）。
【００９６】
バッチ・オゾン処理によってかなりの死亡率が誘起されるのに必要とされる時間を示すために、３種類の最も影響を受けやすい種についてＬＴ５０値を導出した（図７）。ＬＣ５０の結果と同様に、幼若トップスメルト（Ａｔｈｅｒｉｎｏｐｓ  ａｆｆｉｎｉｓ）は
、ＡＳＷ内でのオゾン暴露の影響を最も受けやすく、最小から最大のオゾン負荷率において５０％致死時間が８４〜３８分の範囲であった。ミシッドエビ（Ａｍｅｒｉｃａｍｙｓｉｓ  ｂａｈｉａ）およびシープヘッドミノー（Ｃ．ｖａｒｉｅｇａｔｕｓ）は、最小オゾン負荷率での１３９〜１８４分から、最大オゾン負荷率での８６〜６０分の範囲のより長い５０％致死時間を示した。それほど影響を受けやすくないアンフィポーダＲ．ａｂｒｏｎｉｕｓまたはＬ．ｐｌｕｍｕｌｏｓｕｓのいずれについてもＬＴ５０のデータを導出することができなかった。
【００９７】
短期間オゾン暴露が長期間生存に及ぼす影響：１．５時間後にオゾン処理したＡＳＷから幼若ミシッド（Ａｍｅｒｉｃａｍｙｓｉｓ  ｂａｈｉａ）を取り出すと、２種類の最大オゾン負荷率で３０〜６０％の死亡率しか生じなかった（図８）。ただし、清浄なＡＳＷに生物を移した後でさえ死亡が継続して生じた。３種類の最大オゾン負荷率に前に暴露した生物における死亡率は、２４時間後に２０〜１００％の範囲であり、４種類すべてのオゾン負荷率に前に暴露した生物では、４８時間後に６０〜１００％の範囲であった。
【００９８】
残留酸化物の経時的な毒性：０．４３ｍｇ  Ｏ３／Ｌ／分でのオゾン処理の１．５時間後、ＴＲＯは、２．２４ｍｇ／Ｌに達した。これから、清浄なＡＳＷで希釈して、２５％オゾン処理ＡＳＷにおいて０．５９ｍｇ  ＴＲＯ／Ｌまでの範囲の一連の希釈液が生成された（図９）。ＡＳＷの保管後のＴＲＯの減少は比較的小さく、２４時間で最大濃度は２．１３ｍｇ  ＴＲＯ／Ｌであり、４８時間で１．６６ｍｇ  ＴＲＯ／Ｌであった。その結果、一連の希釈液から、試験開始時に測定したときに、Ａｍｅｒｉｃａｍｙｓｉｓ  ｂａｈｉａで５０％致死効果レベルをもたらす許容し得る範囲のＴＲＯ濃度が得られた（図９）。
【００９９】
オゾン処理の直後にＡｍｅｒｉｃａｍｙｓｉｓ  ｂａｈｉａについて水中で試験したＬＣ５０値は、２４時間および４８時間でそれぞれ０．７０および０．４７ｍｇ  ＴＲＯ／Ｌであった（図６の表３）。２４時間および４８時間の死亡率データのいずれでも、ＬＣ５０値は、保管時間が長くなるとわずかに減少する傾向があったが、これらの差は統計的に有意なものではなかった（すなわち、９５％の信頼度により、すべての重なり合いが制限される）。９５％効果濃度では類似の傾向が示され、２４時間のＬＣ９５は１．０６〜０．７５ｍｇ  ＴＲＯ／Ｌの範囲であり、４８時間のＬＣ９５は１．０３〜０．７４ｍｇ
ＴＲＯ／Ｌの範囲であった（図６の表３）。
【０１００】
幼若トップスメルトおよびシープヘッドミノー（Ａｔｈｅｒｉｎｏｐｓ  ａｆｆｉｎｉｓおよびＣｙｐｒｉｎｏｄｏｎ  ｖａｒｉｅｇａｔｕｓ）は、酸化剤暴露に最も影響を受けやすく、ミシッドエビＡｍｅｒｉｃａｍｙｓｉｓ  ｂａｈｉａが最も影響を受けやすい無脊椎動物であった。これに対して、底棲アンフィポーダ（Ｒｈｅｐｏｘｉｎｉｕｓ  ａｂｒｏｎｉｕｍおよびＬｅｐｔｏｃｈｉｒｕｓ  ６  ｐｌｕｍｕｌｏｓｕｓ）は、試験したすべての種の中で最も影響を受けにくいものであった。オゾン暴露による死亡は、ほとんどの影響を受けやすい種について迅速に生じ、５０％致死時間は１〜３時間の範囲であったが、オゾン処理後１〜２日もさらに死亡が生じることがある。先に示したように、オゾンは、本発明による処理条件下の海水中では持続性をもたない。したがって、毒性は、まず間違いなく、臭化物から臭素種１０（ＨＯＢｒ、ＯＢｒ−）への酸化に起因する。これらは、１〜２日の保管後でさえ持続性をもち、継続して死亡を誘起する。したがって、Ｂｒ２として０．３〜１．７ｍｇ／Ｌの範囲のＴＲＯ濃度が得られる短期間バッチ暴露におけるオゾン化海水は、海洋ＮＩＳ集団のかなりの部分を効果的に除去することができる。
【０１０１】
これらの結果は、海洋無脊椎動物種および魚類種を、臭素として１ｍｇ／ｌ未満のＴＲＯ濃度での短期間（すなわち、１００％死亡率に対して５時間未満）のオゾン処理の後で
効果的に除去し得ること、ならびに、オゾンにより生成される酸化剤は蓄積され、閉じた容器内で少なくとも２日間は毒性を保ったままであることを示している。ワタリガニなどの底棲無脊椎動物は、オゾンにより生成される酸化剤に対して比較的耐性があることがあり、そのため、バラスト水放出から持ち込まれるのを妨げる他の駆除方法が必要とされることがある。
【０１０２】
この実施例では、Ｂｒ２として０．３〜１．７ｍｇ／Ｌの範囲のＴＲＯ濃度が得られる短期間バッチ暴露におけるオゾン化海水により、海洋ＮＩＳ集団のかなりの部分を効果的に除去することができることが示されている。この範囲の分析では、酸素はすべてオゾンと共に溶解されて、平衡条件をくずすことが示されている。海水中での化学反応によるオゾンの消費により、その後曝されたときに、溶液からオゾンが放出されない。この系では、水または海水にオゾンをほぼ完全に移し得るように平衡をくずすことができる。
【０１０３】
本発明の好ましい実施形態を説明してきたが、本発明は、変形および改変が可能であり、したがって、これらの実施例そのものの詳細に限定すべきではない。本発明は、添付の特許請求の範囲に含まれる変更および改変を含む。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】２重船体型船舶および処理システムの略斜視図。
【図２】船舶および処理システムの略上面図。
【図３】船舶および処理システムの略側面図。
【図４Ａ】バラスト水にオゾンを注入する方法およびシステムの実施形態の略図。
【図４Ｂ】バラスト水にオゾンを注入する方法およびシステムの実施形態の略図。
【図５Ａ】バラスト水にオゾンを注入する方法およびシステムの代替実施形態の流れ図。
【図５Ｂ】バラスト水にオゾンを注入する方法およびシステムの代替実施形態の流れ図。
【図５Ｃ】バラスト水にオゾンを注入する方法およびシステムの代替実施形態の流れ図。
【図６】バイパス導管系の略側面図。
【図７】表１〜３を含み、表１は短期間オゾン暴露が生存に及ぼす影響を示し、表２は時間値の試験結果を示し、表３はＡｍｅｒｉｃａｍｙｓｉｓ  ｂａｈｉａについてのＬＣ５０値を示す。
【図８】３種類の種について導出したＬＣ５０（５０％致死時間）値を示すグラフ。
【図９】様々なオゾン負荷率での死亡率のグラフ。
【図１０】残留酸化剤の経時的な毒性を示すグラフ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】平成18年9月6日(2006.9.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オゾン処理方法であって、
航海用船舶のバラスト・タンクに充填する水について生物種の生物死滅目標値を決定することと、
前記バラスト・タンクに前記水を充填する前に前記水の分流部分を調整することと、
生物死滅目標値を達成するように、前記分流部分の水の前記調整と前記部分へのオゾンの注入率とを調節することと、
前記調整された分流部分が前記バラスト・タンクに充填する水に再結合されたときに生物死滅目標値を達成するように、その部分に前記決定された率でオゾンを注入することと、を含む方法。
【請求項２】
オゾン処理方法であって、
航海用船舶のバラスト・タンクに充填する水の一部を分流することと、
前記部分が前記バラスト・タンクに充填する水に再結合されたときに目標オゾン濃度を達成するように、前記部分にオゾンを注入するのに十分なオゾン生成能力Ｑを決定することと、
前記決定されたオゾン生成能力を有する生成器によって前記部分にオゾンを注入することと、
前記バラスト・タンクに充填する水に前記部分を再結合することと、を含む方法。
【請求項３】
前記バラスト・タンクに充填する水についての生物種の生物死滅目標値に応じて前記目標オゾン濃度を決定することを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記バラスト・タンクに充填する水の生物死滅目標値を実現するのに十分なオゾン濃度を実現するオゾン生成能力を決定することと、
前記能力を生成器定格値に変換することと、
前記定格値に従って生成器を選択して、前記部分にオゾンを注入することと、をさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記バラスト・タンクに充填する水の生物死滅目標値を実現するために前記バラスト水
を処理するのに必要とされるオゾン濃度を実現する処理率Ｔに応じてオゾン生成能力を決定することと、
前記能力を生成器定格値に変換することと、
前記定格値に従って生成器を選択して、前記部分にオゾンを注入することと、をさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
ある生物死滅目標値を実現するために前記バラスト水を処理するのに必要とされる処理率Ｔを決定することと、
前記処理率Ｔに応じて前記オゾン生成能力Ｑを決定することと、
前記決定された能力Ｑに従って前記オゾン生成器を選択し、前記生成器によって前記部分にオゾンを注入することと、をさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記生物死滅目標値を実現するために前記バラスト水を処理するのに必要とされる処理率Ｔを決定することと、
複数のバラスト・タンクへの導管のバラスト水を処理するのに必要とされる処理率Ｔに応じた能力の加算値に応じてオゾン生成器能力Ｑｎを決定することと、を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
オゾン処理方法であって、
航海用船舶のバラスト・タンクに充填する水について生物種の生物死滅目標値を決定することと、
前記バラスト・タンクを充填する前に前記水の一部を分流することと、
前記部分が前記バラスト・タンクに充填する水に再結合されたときに目標オゾン濃度を達成するように、前記部分にオゾンを注入するのに十分なオゾン生成能力を決定することと、
前記部分が前記バラスト・タンクに充填する水に再結合されたときに前記生物死滅目標値を達成するように、前記分流部分を調整し、前記決定されたオゾン生成能力を有する生成器によって前記部分にオゾンを注入する率を調節することと、
前記部分を前記バラスト・タンクに充填する水と再結合することと、を含む方法。
【請求項９】
１組の命令に従って、前記分流部分が調整され、前記オゾン注入率が調節され、それによって、前記再結合される水の最小閾値オゾン濃度で前記生物死滅目標値が実現される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
コンピュータ・メモリに常駐する１組の命令に従って、前記分流部分が調整され、前記オゾン注入率が調節され、それによって、前記再結合される水の最小閾値オゾン濃度で前記生物死滅目標値が実現される、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
バラスト水処理システムであって、
少なくとも１つのバラスト・タンクおよび前記バラスト・タンクへの吸入口／吐出口に対して水をやり取りする少なくとも１つの導管を含む航海用船舶と、
前記導管からの前記水の一部を分流する調整弁と、
前記部分の水へのあるオゾン注入率を実現する注入器と、
前記部分が前記水に再結合されたときに生物死滅目標値を達成するように、前記分流部分の水および前記部分に前記オゾンを注入する率を調節する、前記調整弁および前記注入器に動作可能に接続されたコントローラと、を備えたバラスト水処理システム。
【請求項１２】
前記部分と前記水を再結合する前に、前記部分に注入されたオゾンを分散させる分散器をさらに備えた請求項１１に記載のバラスト水処理システム。
【請求項１３】
前記注入器にオゾンを提供するオゾン生成器をさらに備えた請求項１１に記載のバラスト水処理システム。
【請求項１４】
前記注入器にオゾンを提供するオゾン生成器をさらに備え、前記生成器は、前記部分が前記バラスト・タンクに充填する水に再結合されたときにオゾン濃度目標値を達成するように、前記部分に注入されるオゾンの処理率Ｔを実現するのに十分なように決定される能力Ｑに応じて選択される、請求項１１に記載のバラスト水処理システム。
【請求項１５】
複数の水の流れの各流れを複数のバラスト・タンクのそれぞれのバラスト・タンクに充填する前に、前記複数の水の流れのそれぞれの分流部分にオゾンを注入する複数の分流器および注入器の組を備えた請求項１１に記載のバラスト水処理システム。
【請求項１６】
前記注入器にオゾンを提供するオゾン生成器をさらに備え、前記生成器は、前記複数のバラスト・タンクへの導管のバラスト水を処理するのに必要とされる処理率Ｔに応じた能力の加算値に応じて決定されるオゾン生成器能力Ｑｎに応じて選択される、請求項１１に記載のバラスト水処理システム。
【請求項１７】
オゾン処理方法であって、
航海用船舶から海に吐出するバラスト水について生物種の生物死滅目標値を決定することと、
前記バラスト水を吐出する前に前記バラスト水の分流部分を調整することと、
前記生物死滅目標値を達成するように、前記分流部分の水の前記調整と前記部分にオゾンを注入する率とを調節することと、
前記調整された分流部分が前記水に再結合され、前記オゾン注入水が海に吐出されるときに前記生物死滅目標値を達成するように、決定された率で前記部分にオゾンを注入することと、を含む方法。
【請求項１８】
バラスト水処理システムであって、
少なくとも１つのバラスト・タンクを含む航海用船舶と、
オゾンを生成するオゾン生成器と、
前記バラスト・タンクから水を吐出し、前記水を前記航海用船舶の吐出ポートに導くバラスト水導管と、
前記導管からの前記水の一部を分流させる調整弁と、
前記部分の水へのあるオゾン注入率を実現する注入器と、
前記部分が前記導管内の前記水に再結合されたときに生物死滅目標値を達成するように、前記分流部分の水および前記部分にオゾンを注入する率を調節する、前記調整弁および前記注入器に動作可能に接続されたコントローラと、を備えたバラスト水処理システム。
【請求項１９】
オゾン処理方法であって、
航海用船舶のバラスト・タンクに海水をくみ上げることと、
前記バラスト・タンクに前記水を充填する前に、前記くみ上げ水の分流部分を調整することと、
生物死滅目標値を達成するように、前記分流部分の水の調整と前記部分にオゾンを注入する率とを調節することと、
前記調整された分流部分が前記バラスト・タンクに充填する前記くみ上げ水に再結合されたときに前記生物死滅目標値を達成するように、決定された率で前記部分にオゾンを注入することと、を含む方法。
【請求項２０】
前記水の９５％以上の生物種死滅値を実現するように前記分流部分の流量およびオゾンの注入を調整することを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
オゾン処理方法であって、
導管内の水の流れからの水の一部を分流することと、
前記部分にオゾン含有ガスを注入してオゾン化部分を提供することと、
前記オゾン化部分と前記導管内の前記水の流れとを再結合することと、
前記導管内の流量および前記注入ガス中のオゾンの割合に応じて最小限の分流部分流量が得られるように前記分流部分を調整することと、を含む方法。
【請求項２２】
前記部分にオゾンを注入する時点から、前記オゾン化部分と前記導管内の前記水の流れとを再結合する時点までの、オゾン注入水の滞留時間を制限することをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
水処理システムであって、
第１吸入場所から吐出場所に水を搬送する導水管と、
前記導水管の第１ポイントから第２戻りポイントへのバイパス・ラインであって、前記導管からの前記水の一部を分流して前記バイパス・ライン内で循環させ、戻りポイントで前記導水管に戻すバイパス・ラインと、
前記分流部分の水にオゾンを注入するために前記バイパス・ライン内に含まれる注入器と、
前記注入器によって注入されるオゾンを生成するオゾン生成器と、
前記導管内の流量および前記注入ガス中のオゾンの割合に応じて最小限の分流部分流量が得られるように前記分流部分を調整する調整弁と、を備えた水処理システム。
【請求項２４】
前記バイパス導管内の前記注入器の下流に配置された静止型混合器をさらに備えた請求項２３に記載のシステム。
【請求項２５】
前記バイパス導管内の前記注入器の下流に配置された混合器と、
前記分流部分をオゾンと共に、前記戻りポイントで前記導水管に再注入する再注入器と、を備えた請求項２３に記載のシステム。
【請求項２６】
複数の分流された水の流れの部分の各部分が複数のバラスト・タンクのそれぞれのバラスト・タンクに充填される前に、前記複数の分流された水の流れのそれぞれの部分に、オゾンを注入する複数の注入器を備えた請求項２３に記載のシステム。
【請求項２７】
オゾン処理方法であって、
航海用船舶のバラスト・タンクに海水をくみ上げることと、
前記くみ上げ水を前記バラスト・タンクに充填する前に、前記くみ上げ水の分流部分を調整することと、
前記導管内の流量および注入ガス中のオゾンの割合に応じて前記分流部分の水の前記調整と前記部分へのオゾンの注入率とを調節して最小限の分流部分流量を実現することと、を含む方法。
【請求項２８】
前記部分にオゾンを注入する時点から、前記オゾン化部分と前記導管内の前記水の流れとを再結合する時点までの、オゾン注入水の滞留時間を制限することをさらに含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
オゾン処理方法であって、
オゾンと水の成分との生物種破壊反応生成物を識別することと、
前記反応生成物の寿命を決定することと、
前記決定された反応生成物の寿命に応じて決定された期間にわたってオゾンと前記生物
種を含む水とを接触させることと、を含む方法。
【請求項３０】
前記水は海水であり、前記生物種破壊反応生成物はＯＢｒ−である、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記水は海水であり、前記生物種破壊反応生成物はＯＢｒ−であり、さらに、Ｂｒ−とＯＢｒ−のモル比を２．７よりもはるかに大きく維持するように制御された期間にわたって前記オゾンを海水と接触させる、請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
前記接触期間は、前記反応生成物の前記決定された寿命に応じた制限未満に指定された期間にわたって制御される、請求項２９に記載の方法。
【請求項３３】
オゾン処理方法であって、
船舶のバラスト・タンクに充填する水の一部を分流することと、
前記部分にオゾンを注入してオゾン化部分を提供することと、
前記オゾン化部分と前記バラスト・タンクに充填する水とを再結合することとを含み、
前記部分にオゾンを注入することと、前記オゾン注入部分と前記タンクに充填する水とを再結合することとの間の滞留時間は、指定された時間制限未満に制御される、方法。
【請求項３４】
前記水は、オゾンと反応してＯＢｒ−反応生成物を形成する臭素を含む海水である、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記水は、オゾンと反応してＯＢｒ−反応生成物を形成する臭素を含む海水であり、さらに、Ｂｒ−とＯＢｒ−のモル比を２．７よりも大きく維持するように制御された期間にわたって前記オゾンを海水と接触させる、請求項３３に記載の方法。
【請求項３６】
前記滞留時間は、バイパス流体の流速を制御することによって制限される、請求項３３に記載の方法。
【請求項３７】
前記滞留時間は、バイパス・パイプ長によって制限される、請求項３３に記載の方法。
【請求項３８】
前記滞留時間は、前記反応生成物の決定された寿命に応じた制限未満に指定された期間にわたって制御される、請求項３３に記載の方法。
【請求項３９】
前記滞留時間は、オゾンを注入するポイントと、前記注入部分と前記バラスト・タンクに充填する水とが再結合されるポイントとの間の長さを定めることによって、前記反応生成物の決定された寿命に応じた制限未満に指定された期間にわたって制御される、請求項３３に記載の方法。
【請求項４０】
前記滞留時間は、オゾン注入率を制御することによって前記期間にわたって制御される、請求項３３に記載の方法。
【請求項４１】
前記滞留時間は、前記分流部分の流量を制御することによって前記期間にわたって制御される、請求項３３に記載の方法。
【請求項４２】
前記時間は５秒未満である、請求項２１，２７，２９または３３に記載の方法。
【請求項４３】
前記時間は０．２５秒未満である、請求項２１，２７，２９または３３に記載の方法。
【請求項４４】
前記時間は０．２１秒未満である、請求項２１，２７，２９または３３に記載の方法。
【請求項４５】
バラスト水処理システムであって、
少なくとも１つのバラスト・タンクを含む船舶と、
オゾンを生成するオゾン生成器と、
船舶の第１吸入場所から吐出場所に水を搬送するバラスト水導管と、
前記導水管の第１ポイントから第２戻りポイントまでのバイパス・ラインであって、前記導管からの前記水の一部を分流させて前記バイパス・ライン中を循環させ、前記戻りポイントで前記導水管に戻すバイパス・ラインと、
前記分流部分の水にオゾンを注入する注入器であって、オゾン注入ポイントと、前記注入部分を前記バラスト・タンクに充填する水に再結合するポイントとの間で決定された滞留時間を実現する場所で前記バイパス・ラインに挿入された注入器と、を備えたバラスト水処理システム。
【請求項４６】
前記注入器は、決定された滞留時間が実現される場所に挿入され、前記滞留時間は、オゾンとバラスト水成分の反応生成物の決定された寿命に応じた制限未満に指定される、請求項４５に記載のシステム。
【請求項４７】
前記注入器は、５秒未満である決定された滞留時間が実現される場所に挿入される、請求項４５に記載のシステム。
【請求項４８】
前記注入器は、０．２５秒未満である決定された滞留時間が実現される場所に挿入される、請求項４５に記載のシステム。
【請求項４９】
前記注入器は、０．２１秒未満である決定された滞留時間が実現される場所に挿入される、請求項４５に記載のシステム。
【請求項５０】
前記分流部分に注入されたオゾンを混合する混合器と、
前記分流部分をオゾンと共に、前記戻りポイントで前記導水管に再注入する再注入器とを備えた請求項４５に記載のシステム。
【請求項５１】
複数の分有された水の流れの部分の各部分が複数のバラスト・タンクのそれぞれのバラスト・タンクに充填される前に、複数の分流された水の流れの部分のそれぞれに、オゾンを注入する複数の注入器を備えた請求項４５に記載のシステム。
【請求項５２】
バラスト水処理システムであって、
少なくとも１つのバラスト・タンクおよび前記バラスト・タンクへの吸入口／吐出口に対して水をやり取りする少なくとも１つの導管を含む船舶と、
前記導管からの前記水の一部を分流する調整弁と、
前記部分の水へのあるオゾン注入率を実現する注入器と、
前記導管内の流量および前記注入ガス中のオゾンの割合に応じて前記分流部分を調整して最小限の分流部分流量を実現するために前記調整弁および前記注入器に動作可能に接続されたコントローラと、を備えたバラスト水処理システム。
【請求項５３】
前記部分と前記水が再結合されたときに生物死滅目標値を達成するように、前記分流部分の水および前記部分への前記オゾンの注入率を調節するように前記コントローラを動作させる１組の命令を含むコンピュータ使用可能媒体をさらに備えた請求項５２に記載のシステム。
【請求項５４】
前記バイパス導管内の前記注入器の下流に配置された混合器と、
前記分流部分をオゾンと共に、前記戻りポイントで前記導水管に再注入する再注入器と
を備えた請求項５２に記載のシステム。
【請求項５５】
オゾン処理方法であって、
船舶のバラスト・タンクに充填する水について生物種の生物死滅目標値を決定することと、
前記バラスト・タンクに充填する水の流れから水の一部を分流させることと、
前記部分が前記バラスト・タンクに充填する水と再結合されたときに前記生物死滅目標値を達成するように、前記分流部分に決定された率でオゾンを注入することと、
導管内の流量および前記注入ガス中のオゾンの割合に応じて最小限の分流部分流量に前記水の前記分流部分を調整することと、を含む方法。
【請求項５６】
前記分流部分は、前記バイパスに注入されるオゾン１ｍｇ／Ｌにつき、前記主導管流量の少なくとも０．２５％に調整される、請求項２１，２７または５５に記載の方法。
【請求項５７】
前記分流部分は、前記バイパスに注入されるオゾン１ｍｇ／Ｌにつき、前記主導管流量の少なくとも０．３％に調整される、請求項２１，２７または５５に記載の方法。
【請求項５８】
前記分流部分は、前記バイパスに注入されるオゾン１ｍｇ／Ｌにつき、前記主導管流量の少なくとも０．３５％に調整される、請求項２１，２７または５５に記載の方法。
【請求項５９】
１つのバラスト・タンクに前記オゾン注入水を充填することをさらに含む、請求項１，２１，２７，または５５に記載の方法。
【請求項６０】
複数のバラスト・タンクに前記オゾン注入水を充填することをさらに含む、請求項２１，２７または５５に記載の方法。
【請求項６１】
バラスト水処理システムであって、
少なくとも１つのバラスト・タンクを含む航海用船舶と、
オゾンを生成するオゾン生成器と、
前記バラスト・タンクから水を吐出し、前記水を前記航海用船舶の吐出ポートに導くバラスト水導管と、
前記導管から前記水の一部を分流させる調整弁と、
前記部分の水へのあるオゾン注入率を実現する注入器と、を備え、
前記調整弁は、前記導管内の流量および前記注入ガス中のオゾンの割合に応じて前記分流部分を調整して最小限の分流部分流量を実現する、バラスト水処理システム。
【請求項６２】
前記調整弁は、前記バイパスに注入されるオゾン１ｍｇ／Ｌにつき、前記主導管流量の少なくとも０．２５％の分流部分流量が実現されるように前記分流部分を調整する、請求項２３，５２または６１に記載のシステム。
【請求項６３】
前記調整弁は、前記バイパスに注入されるオゾン１ｍｇ／Ｌにつき、前記主導管流量の少なくとも０．３％の分流部分流量が実現されるように前記分流部分を調整する、請求項２３，５２または６１に記載のシステム。
【請求項６４】
前記調整弁は、前記バイパスに注入されるオゾン１ｍｇ／Ｌにつき、前記主導管流量の少なくとも０．３５％の分流部分流量が実現されるように前記分流部分を調整する、請求項２３，５２または６１に記載のシステム。
【請求項６５】
排ガス分解装置の無いバラスト水処理システムであって、
少なくとも１つのバラスト・タンクおよび前記バラスト・タンクへの吸入口／吐出口に
対して水をやり取りする少なくとも１つの導管を含む塩水または淡水用の航海用船舶と、
前記導管から水の一部を分流させる調整弁と、
前記部分の水へのあるオゾン注入率を実現する注入器と、
前記分流部分の水および前記部分へのオゾンの注入率を調節して生物死滅目標値を達成し、排ガス分解装置無しでも大気中に有害ガスを放出しないように前記調整弁および前記注入器に動作可能に接続されたコントローラと、を備えたバラスト水処理システム。
【請求項６６】
前記分流部分をオゾンと共に、戻りポイントで前記導水管に再注入する再注入器と、
前記部分と前記水を再結合する前に、前記部分を通して注入されたオゾンを分散させる分散器とをさらに備えた請求項６５に記載のバラスト水処理システム。
【請求項６７】
前記注入器にオゾンを提供するオゾン生成器をさらに備えた請求項６５に記載のバラスト水処理システム。
【請求項６８】
水の流れの複数の部分に、各流れが複数のバラスト・タンクのそれぞれのバラスト・タンクに充填される前に、オゾンを注入する複数の分流器および注入器の組を備えた請求項６５に記載のバラスト水処理システム。
【請求項６９】
前記コントローラは、前記分流部分の水および前記部分への前記オゾンの注入率を調節して、前記部分と前記水が再結合されたときに前記生物死滅目標値を達成するように、前記コントローラを動作させる１組の命令を含むコンピュータ使用可能媒体をさらに備えたコンピュータである、請求項１１または６５に記載のバラスト水処理システム。
【請求項７０】
前記コントローラは、前記分流部分の流量とオゾンの注入を協調させて前記水の生物死滅目標レベルが実現されるように前記コントローラを動作させる１組の命令をさらに備えたコンピュータである、請求項１１または６５に記載のバラスト水処理システム。
【請求項７１】
前記コントローラは、前記分流部分の流量とオゾンの注入を協調させて前記水のオゾン濃度１．０〜４．５ｍｇ／ｌが実現されるように前記コントローラを動作させる１組の命令をさらに備えたコンピュータである、請求項１１，５２または６５に記載のバラスト水処理システム。
【請求項７２】
前記コントローラは、前記分流部分の流量とオゾンの注入を協調させて前記水のオゾン濃度１．５〜４．０ｍｇ／ｌが実現されるように前記コントローラを動作させる１組の命令をさらに備えたコンピュータである、請求項１１，５２または６５に記載のバラスト水処理システム。
【請求項７３】
前記コントローラは、前記分流部分の流量とオゾンの注入を協調させて前記水のオゾン濃度２．０〜３．０ｍｇ／ｌが実現されるように前記コントローラを動作させる１組の命令をさらに備えたコンピュータである、請求項１１，５２または６５に記載のバラスト水処理システム。
【請求項７４】
前記コントローラは、前記分流部分の流量とオゾンの注入を協調させて前記水の９５％以上の生物種死滅値が実現されるように前記コントローラを動作させる１組の命令をさらに備えたコンピュータである、請求項１１，５２または６５に記載のバラスト水処理システム。
【請求項７５】
オゾン処理方法であって、
航海用船舶のバラスト・タンクに充填する水について生物種の生物死滅目標値を決定することと、
大気中に環境に有害な排ガスを放出することなく、前記生物死滅目標値を達成するように、前記水へのオゾン注入を決定することと、
前記バラスト・タンクに前記水を充填する前に、前記水の分流部分を調整することと、
環境に有害な排ガスを放出することなく、前記生物死滅目標値を達成するように、前記分流部分の水の前記調整と前記部分へのオゾンの注入率とを調節することと、
大気中に環境に有害な排ガスを放出することなく、前記部分が前記バラスト・タンクに充填する水に再結合されたときに生物死滅目標値を達成するように、前記決定された率で前記調整された分流部分にオゾンを注入することと、を含む方法。
【請求項７６】
前記バラスト・タンクにオゾン注入水を充填することをさらに含む、請求項１または７５に記載の方法。
【請求項７７】
複数のバラスト・タンクにオゾン注入水を充填することをさらに含む、請求項１または７５に記載の方法。
【請求項７８】
前記生物死滅目標値は、水１立方メートル当たりに含まれる微生物が１つ以下である、請求項１，５５または７５に記載の方法。
【請求項７９】
前記分流部分の水の前記調整と前記部分の水への前記オゾンの注入率とを調節して、前記バラスト・タンクに充填する水のオゾン濃度１．０〜４．５ｍｇ／ｌを実現することを含む、請求項１，５５または７５に記載の方法。
【請求項８０】
前記分流部分の水の前記調整と前記部分の水への前記オゾンの注入率とを調節して、前記バラスト・タンクに充填する水のオゾン濃度１．５〜４．０ｍｇ／ｌを実現することを含む、請求項１，５５または７５に記載の方法。
【請求項８１】
前記分流部分の水の前記調整と前記部分の水への前記オゾンの注入率とを調節して、前記バラスト・タンクに充填する水のオゾン濃度２．０〜３．０ｍｇ／ｌを実現することを含む、請求項１，５５または７５に記載の方法。
【請求項８２】
前記バラスト・タンクに前記水を充填する前に、１つのポイントで前記分流部分にオゾンを注入することを含む、請求項１，５５または７５に記載の方法。
【請求項８３】
複数の水の流れのそれぞれの分流部分に、複数のバラスト・タンクのそれぞれのバラスト・タンクに各流れを充填する前にオゾンを注入することを含む、請求項１，２１，２７，５５または７５に記載の方法。
【請求項８４】
前記分流部分の水を、前記部分にオゾンを注入する前に調整することと、前記バラスト・タンクに充填する水に前記部分を再結合する前に、前記部分内に前記注入されたオゾンを分散させることと、を含む請求項１，２，２１，２７，５５または７５に記載の方法。
【国際調査報告】
2007527798.tif 000016
2007527798.tif 000017