(57)【要約】  【課題】簡単な構成で、バラスト水中の微生物などを高速水流の剪断作用や高速回転体による衝撃によって微粉砕して死滅させる。  【解決手段】船のバラスト水の処理装置１は、バラストタンク２に一方の港の海からバラスト水を供給するポンプＰの上流側と下流側に各々供給弁Ｖ１Ｕ、Ｖ１Ｄを備えた供給管路や、他の港でタンク２からバラスト水をポンプＰで海に排出するようにポンプ上流側と下流側に各々排出弁Ｖ２Ｕ、Ｖ２Ｄを備えた排出管路や、タンク２からバラスト水をポンプＰで吸引後にタンク２に戻すように上流側排出弁と下流側供給弁を備えた循環管路で、ポンプＰの下流側部分管路の隣接したバラスト水処理部１００によって、その円筒壁で限定された環状流路内にポンプでバラスト水を８ｍ／秒以上の高速度で供給し、円筒壁近傍での剪断作用や内部の１５０ｒｐｍ以上の高速度の回転体による衝撃力によってバラスト水中の微生物や細菌を微粉砕して死滅させる。【選択図】  図１
2007044567.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
船舶のバラストタンクと、
該バラストタンクへ船舶外の一方の水源からバラスト水を供給するポンプを備えると共に、該ポンプの上流側と下流側とに各々供給弁を備えた供給管路と、
上記バラストタンクからバラスト水をポンプによって船舶外の他方の水源に排出するように該ポンプの上流側と下流側とに各々排出弁を備えた排出管路と、
上記供給用ポンプの下流側の部分管路にポンプに隣接して配置されたバラスト水処理部と、を有しており、
そこで、上記バラスト水処理部は、円筒壁で限定された環状流路内にポンプによってバラスト水を少なくとも８ｍ／秒の高速度で環状流路に供給して高速水流を発生し、少なくとも円筒壁近傍での剪断作用と、内部で１５０ｒｐｍ以上の高速度で回転する回転体による衝撃力とによってバラスト水に含まれている微生物や細菌を微粉砕して死滅させることを特徴とする船舶のバラスト水の処理装置。
【請求項２】
船舶のバラスト水の処理装置は、更に上記バラストタンクから上記上流側排出弁を備えた部分排出管路を経てバラスト水を上記供給用ポンプによって取り込み、微粉砕処理して上記下流側供給弁を備えた部分供給管路を経てバラストタンクに戻すように循環管路を形成している請求項１記載の装置。
【請求項３】
上記供給用ポンプと上記排出用ポンプとは、同一ポンプで構成されている請求項１記載の装置。
【請求項４】
上記バラスト水処理部のポンプは、上記供給用ポンプ及び上記排出用ポンプを構成するとぷ共にバラスト水を取り込む第一ポンプと、上記環状流路内に高速水流を発生する第二ポンプとから構成されている請求項１記載の装置。
【請求項５】
上記バラスト水処理部は、上記供給管路において開閉弁を備えたバイパス管路によってバイパスされている請求項１記載の装置。
【請求項６】
上記バラスト水処理部は、バラスト水中に含有された微生物や細菌を微細化して死滅させる装置であって、
ほぼ同心状態で２層以上の円筒壁を有し、隣り合う円筒壁間に連絡部を介して互いに連通した環状流路を設けると共に上記環状流路に連絡部を介して連通する流路を最内部の円筒壁内に有し、頂壁と底壁とで囲まれた円筒容器と、
上記環状流路及び上記流路の少なくともいずれか一つに微生物などを含有したバラスト水を被処理流体として供給する供給手段と、
上記環状流路及び上記流路の少なくともいずれか一つから超微細化された微生物などを溶融した流体を排出する排出手段と、
上記供給手段と上記環状流路及び上記流路の少なくともいずれか一つから被処理バラスト水を吸引して、上記環状流路の少なくともいずれか一つに加圧して供給して円周方向に８ｍ／ｓ以上の高速流を発生させ、その高速流による剪断作用などの機械力によって微生物などを超微細化する噴射手段と、
上記円筒容器内において１５０ｒｐｍ以上で高速回転して被処理バラスト水に衝撃力を作用させる回転体とを有している請求項１記載の装置。
【請求項７】
上記円筒容器は、ケーシングを成す最外部の円筒壁と、該ケーシング内において底壁を有し、ケーシング頂壁の上方に突出した頂壁を有すると共に上記連絡部をケーシング頂壁の近くの内部に有した突出内部円筒壁とを有しており、
上記噴射手段は、上記内部円筒壁の底壁に被処理流体の吸引部を有すると共に、吸引した被処理流体を最外部環状流路内に接線方向に噴射する噴射部を上記ケーシングの最外部
円筒壁に有しており、
上記回転体は、上記突出内部円筒壁の突出部の内部に設けられている請求項６記載の装置。
【請求項８】
上記円筒容器は、ケーシングを成す最外部の円筒壁と、該ケーシング内において底壁を共用し、ケーシング頂壁に対して間隔を取った内部円筒壁とを有しており、
上記噴射手段は、上記内部円筒壁の底壁に被処理流体の吸引部を有すると共に、吸引した被処理流体を最外部環状流路内に接線方向に噴射する噴射部を上記ケーシングの最外部円筒壁に有しており、
上記回転体は、上記間隔部に設けられている請求項６記載の装置。
【請求項９】
上記回転体は、垂直、斜め、横向きのいずれかで一個又は複数個、又はそれらを組み合わせて複数個設けられる請求項６から８のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１０】
上記回転体は、回転平板に多数の羽根やピンを取り付けて構成され、それら羽根やピンと対向した固定羽根や固定ピンを設けた固定体と対向される上記請求項のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１１】
上記回転体は、上記円筒容器の内部上部に、又は上記ケーシングの内部上部において回転駆動されるように配置されており、また
上記排出手段は、上記回転体のレベルに排出口を有している請求項６から８のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１２】
上記噴射手段は、渦巻きポンプとエジェクター部とから構成され、該エジェクター部には空気を吸入する空気吸入部を有している請求項６から８のいずれか一つに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶のバラスト水の処理装置、特に船舶のバラスト水に含まれる微生物や細菌などを衝撃力などで微粉砕して死滅させるようにした船舶のバラスト水の処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ばら積み貨物船やタンカーなどの船舶において、荷降ろし後に船舶のバランスを取るために積み込んだバラスト水が寄港先で荷積み時に捨てられる。この際にバラスト水に含まれていた微生物や細菌などが一緒に放出され、生態系への悪影響や病原体の拡散などが憂慮されていた。これに対処するために、国際海事機関（ＩＭＯ）の委員会は新たな国際条約を採択し、バラスト水とバラストタンクの底の泥の中の生物を一定以下に抑えることを義務付けることになった。
【０００３】
このような国際的なバラスト水に対する条約採択に対応できるバラスト水の処理方式として、バラスト水の供給管路に高電圧パルスを印加してバラスト水中の微生物や細菌などを損傷・無害化する処理装置を設けたもの（例えば、特許文献１参照）や、バラストタンクの気相部において酸素濃度が２％以下になるように窒素ガスを供給してタンクの防食を兼ねてバラストタンク内の微生物や細菌などを死滅させるもの（例えば、特許文献２参照）がある。
【特許文献１】特開２００２−１９２１６号公報の明細書。
【特許文献２】特開２００２−２３４４８７号公報の明細書。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の前者のバラスト水処理方式は、処理水中に臨む電極間でアーク放電を発生させるために先ず被処理バラスト水を１００℃に加熱し、１０００ナノ秒以下のアーク放電で水蒸気にして体積膨張率を１２４４とし、引き続きアーク放電で１００℃の水蒸気を８０００℃前後に加熱して体積膨張率を３６とするものであり、これらの大きな体積膨張によって強力な衝撃波を発生するようにしている。従って、流れている大量のバラスト水を処理するには大きなエネルギが必要になると言う短所があった。後者のバラスト水処理方式は、バラスト水の供給排出管路とは別に液体窒素製造装置と液体窒素タンクと蒸発器と窒素ガス供給管路とバラストタンク内圧制御システムなどを必要とし、付帯設備として大がかりな窒素ガス供給設備を必要とすると言う短所があった。
本願発明の目的は、バラスト水の供給及び排出の管路に組み込んで剪断作用や衝撃力と言った機械力によってバラスト水中の微生物などを死滅させることができるもので、バラスト水ポンプも利用し得てエネルギー消費が少なく、また付帯設備も少なく、構造が極めて簡単で保守の容易な船舶のバラスト水の処理装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の船舶のバラスト水の処理装置は、
船舶のバラストタンクと、
該バラストタンクへ船舶外の一方の水源からバラスト水を供給するポンプを備えると共に、該ポンプの上流側と下流側とに各々供給弁を備えた供給管路と、
上記バラストタンクからバラスト水をポンプによって船舶外の他方の水源に排出するように該ポンプの上流側と下流側とに各々排出弁を備えた排出管路と、
上記供給用ポンプの下流側の部分管路にポンプに隣接して配置されたバラスト水処理部と、を有しており、
そこで、上記バラスト水処理部は、円筒壁で限定された環状流路内にポンプによってバラスト水を少なくとも８ｍ／秒の高速度で環状流路に供給して高速水流を発生し、少なくとも円筒壁近傍での剪断作用と、内部で１５０ｒｐｍ以上の高速度で回転する回転体による衝撃力とによってバラスト水に含まれている微生物や細菌を微粉砕して死滅させることを特徴としている。
【０００６】
船舶のバラスト水の処理装置は、更に上記バラストタンクから上記上流側排出弁を備えた部分排出管路を経てバラスト水を上記供給用ポンプによって取り込み、微粉砕処理して上記下流側供給弁を備えた部分供給管路を経てバラストタンクに戻すように循環管路を形成している。
【０００７】
上記供給用ポンプと上記排出用ポンプとは、同一ポンプで構成される。
また上記バラスト水処理部のポンプは、上記供給用ポンプ及び上記排出用ポンプを構成すると共にバラスト水を取り込む第一ポンプと、上記環状流路内に高速水流を発生する第二ポンプとから構成される。
【０００８】
上記バラスト水処理部は、上記供給管路において開閉弁を備えたバイパス管路によってバイパスされる。
また上記バラスト水処理部は、バラスト水中に含有された微生物や細菌を微細化して死滅させる装置であって、ほぼ同心状態で２層以上の円筒壁を有し、隣り合う円筒壁間に連絡部を介して互いに連通した環状流路を設けると共に上記環状流路に連絡部を介して連通する流路を最内部の円筒壁内に有し、頂壁と底壁とで囲まれた円筒容器と、上記環状流路及び上記流路の少なくともいずれか一つに微生物などを含有したバラスト水を被処理流体として供給する供給手段と、上記環状流路及び上記流路の少なくともいずれか一つから超微細化された微生物などを溶融した流体を排出する排出手段と、上記供給手段と上記環状流路及び上記流路の少なくともいずれか一つから被処理バラスト水を吸引して、上記環状流路の少なくともいずれか一つに加圧して供給して円周方向に８ｍ／ｓ以上の高速流を発生させ、その高速流による剪断作用などの機械力によって微生物などを超微細化する噴射手段と、上記円筒容器内において１５０ｒｐｍ以上で高速回転して被処理バラスト水に衝撃力を作用させる回転体とを有している。
【０００９】
上記円筒容器は、ケーシングを成す最外部の円筒壁と、該ケーシング内において底壁を有し、ケーシング頂壁の上方に突出した頂壁を有すると共に上記連絡部をケーシング頂壁の近くの内部に有した突出内部円筒壁とを有し、
上記噴射手段は、上記内部円筒壁の底壁に被処理流体の吸引部を有すると共に、吸引した被処理流体を最外部環状流路内に接線方向に噴射する噴射部を上記ケーシングの最外部円筒壁に有し、
上記回転体は、上記突出内部円筒壁の突出部の内部に設けられる。
【００１０】
上記円筒容器は、ケーシングを成す最外部の円筒壁と、該ケーシング内において底壁を共用し、ケーシング頂壁に対して間隔を取った内部円筒壁とを有し、
上記噴射手段は、上記内部円筒壁の底壁に被処理流体の吸引部を有すると共に、吸引した被処理流体を最外部環状流路内に接線方向に噴射する噴射部を上記ケーシングの最外部円筒壁に有し、
上記回転体は、上記間隔部に設けられる。
【００１１】
上記回転体は、垂直、斜め、横向きのいずれかで一個又は複数個、又はそれらを組み合わせて複数個設けられ、また回転平板に多数の羽根やピンを取り付けて構成され、それら羽根やピンと対向した固定羽根や固定ピンを設けた固定体と対向される。
更に上記回転体は、上記円筒容器の内部上部に、又は上記ケーシングの内部上部において回転駆動されるように配置され、また上記排出手段は、上記回転体のレベルに排出口を有することができる。
【００１２】
上記噴射手段は、渦巻きポンプとエジェクター部とから構成され、該エジェクター部には空気を吸入する空気吸入部を有することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の効果として、本発明の船舶のバラスト水の処理装置では、一方の荷降しの寄港地でバラストタンクへ船舶外の水源からバラスト水を供給するポンプを備えると共に該ポンプの上流側と下流側とに各々供給弁を備えた供給管路において供給用ポンプの下流側の部分管路にポンプに隣接してバラスト水処理部を配置しているために、荷降し港でのバラスト水の積み込み過程でバラスト水を処理することができ、また荷積み港で各弁の開閉操作によって供給用ポンプ等のポンプを利用してバラスト水を排出管路から排出する排出過程でも処理することができる。その場合、バラスト水処理部は、供給用ポンプの下流側の部分管路に該ポンプに隣接して配置されているために該ポンプを利用してバラスト水が供給され、ポンプの共用が可能で設置数を減らすことができる。バラスト水処理部では、円筒壁で限定された環状流路内にポンプによってバラスト水が少なくとも８ｍ／秒の高速度で環状流路に供給され、少なくとも円筒壁近傍での層流間の剪断作用や、内部で１５０ｒｐｍ以上の高速度で回転する回転体による衝撃力とによってバラスト水に含まれている微生物や細菌などが微粉砕されて死滅させることができる。その場合にバラスト水中に溶融している空気から生じる気泡の破裂によるキャビテーション作用による衝撃力によっても微生物などを死滅させることも期待できる。かくして処理部でもバラスト水供給ポンプを共用でき、また付帯設備も複数の円筒壁によって環状流路を形成すると共に内部に回転体を備えた簡単な構成の処理部だけであり、構造が極めて簡単で保守の容易な船舶のバラスト水の処理装置を提供できる。
【００１４】
船舶のバラスト水の処理装置が、更に上記バラストタンクから上記上流側排出弁を備えた部分排出管路を経てバラスト水を上記供給用ポンプによって吸引し、上記下流側供給弁を備えた部分供給管路を経てバラストタンクに戻すように循環管路を形成すると、各弁の開閉操作によって供給用ポンプを利用してバラストタンクからのバラスト水を循環管路を利用して処理することで時間的に余裕のある航海中に処理することもでき、バラスト水処理形態の選択の幅を広げることができる。
【００１５】
上記供給用ポンプと上記排出用ポンプとは、同一ポンプで構成され、ポンプの共用で構造を簡便化できる。
また上記バラスト水処理部のポンプは、上記供給用ポンプ及び上記排出用ポンプを構成する第一ポンプと、環状流路に高速水流を発生する第二ポンプとから構成され、専用の第二の高速水流発生ポンプによって環状流路に高速水流を発生してバラスト水中の微生物などを効果的に死滅させることができる。
【００１６】
上記バラスト水処理部は、上記供給管路において開閉弁を備えたバイパス管路によってバイパスされ、それらの弁の開閉操作で保守点検を適時行うことが可能になる。
また上記バラスト水処理部では、ほぼ同心状態の２層以上の隣り合う円筒壁間に連絡部を介して互いに連通した環状流路か、最内部の円筒壁内の流路のいずれか一つに供給された微生物などを含有した被処理バラスト水は、供給部とは別の吸引部から噴射手段によって吸引され、上記環状流路に加圧して供給されて円周方向に８ｍ／ｓ以上の高速流が発生され、その高速流による剪断作用などの機械力によって微生物などがミクロンのレベルに超微細化されると共に、上記円筒容器内において１５０ｒｐｍ以上で高速回転する回転体によって衝撃を受けて同様にミクロンのレベルに超微細化されることになり、微生物などの細胞膜が破壊されて確実に死滅させられる。その場合、作動構成要素としては、ポンプ等の噴射手段と、モータ等で回転駆動される回転体が使用されているだけであり、長期間に渡って殆ど保守無しで安定した連続運転が可能である。
【００１７】
上記円筒容器は、ケーシングを成す最外部の円筒壁と、該ケーシング内において底壁を共用し、ケーシング頂壁の上方に頂壁を有すると共に上記連絡部をケーシング頂壁の近くの内部に有した突出内部円筒壁とを有した簡単な構成とし、上記噴射手段は、上記内部円筒壁の底壁に被処理バラスト水の吸引部を有すると共に、吸引した被処理流体を最外部環状流路内に接線方向に噴射する噴射部を上記ケーシングの最外部円筒壁に有することで、被処理バラスト水に含有された微生物などが最外部環状流路内で壁面上の流体と高速移動する流体と間の流速差による剪断作用を受け、また内部円筒壁の底壁からの吸引による底壁への衝突によって超微細化が促進され死滅される。更に、最外部環状流路内で剪断作用を受けてきた被処理バラスト水は、連絡部を経て流入した上部の突出内部円筒壁の突出部内において、その比較的大きな空間で気液混合状態となり、回転抵抗が比較的小さく高速回転する回転体による衝撃を受けて更に超微細化が促進され微生物などが死滅される。
【００１８】
上記円筒容器は、ケーシングを成す最外部の円筒壁と、該ケーシング内において底壁を共用し、ケーシング頂壁に対して間隔を取った内部円筒壁とを有した簡単な構成とし、上記噴射手段は、上記内部円筒壁の底壁に被処理バラスト水の吸引部を有すると共に、吸引した被処理バラスト水を最外部環状流路内に接線方向に噴射する噴射部を上記ケーシングの最外部円筒壁に有することで、被処理バラスト水に含有された微生物などが最外部環状流路内で壁面上の水流層と高速移動する水流層との間の流速差による剪断作用を受け、また内部円筒壁の底壁からの吸引による底壁への衝突によって超微細化が促進される。更に、最外部環状流路内で剪断作用を受けてきた被処理バラスト水は、上部の間隔部において回転体による衝撃を受けて更に超微細化が促進され、バラスト水中の微生物などが確実に死滅される。
【００１９】
上記回転体は、垂直、斜め、横向きのいずれかで一個又は複数個、又はそれらを組み合わせて複数個設けられ、被処理流体の処理量に応じて造られる円筒容器の大きさに適した高速回転の可能な回転体の配置が可能になる。また上記回転体は、回転平板に多数の羽根やピンを取り付けて構成され、それら羽根やピンと対向した固定羽根や固定ピンを設けた固定体と対向されると、対向した同士の羽根やピンによって被処理バラスト水は、剪断作用や衝撃作用やキャビテーション作用などの複合した機械力を受けて超微細化が促進され、微生物などがより効果的に死滅される。
更に上記回転体は、上記円筒容器の内部上部に、又は上記ケーシングの内部上部において回転駆動されるように配置されることで、回転体は比較的回転に対する抵抗の少ない気液混合状態の個所で少ない動力で高速回転ができ、大きな衝撃力を流体中の微生物などに与えることができ、更に超微細化を促進して死滅させることができる。また上記排出手段は、上記回転体のレベルに排出口を有することで、ケーシング内部での流体レベルをほぼ排出口レベルに維持でき、被処理バラスト水を回転体により確実に接触させることができる。
【００２０】
上記噴射手段は、渦巻きポンプとエジェクター部とから構成され、特に高圧ポンプなどの高価なポンプを必要とせずに微生物などの微細化が達成される。即ち、該エジェクター部には空気を吸入する空気吸入部を有することで、バラスト水中に空気を多く含有させて、強いキャビテーション作用を剪断作用や衝撃作用に併合させることができ、微生物などの微細化を促進させて微生物などの死滅を促進できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
次に、本発明の代表的な実施形態に係る船舶のバラスト水の処理装置を図面によって説明する。
図１において、本発明の代表的な実施形態の船舶のバラスト水の処理装置１０は、荷降ろしを終えて空荷状態でスクリューを水中に沈めたり船体のバランスを取るために船舶１の外周部や船底に設けられたバラストタンク２と、該バラストタンク２へ一方の停泊港での荷降ろし中に海から吸入口３を経てバラスト水を供給するポンプＰと、該ポンプＰの上流側と下流側とに各々供給弁Ｖ１Ｕ、Ｖ１Ｄを備えた供給管路１１（供給水流を矢印Ｆ１で示す）と、別の遠隔の停泊港で荷積みのためにバラストタンク２からバラスト水をポンプＰによって船舶外の海に排出するように該ポンプＰの上流側と下流側とに各々排出弁Ｖ２Ｕ、Ｖ２Ｄを備えた排出管路２１（排出水流を矢印Ｆ２で示す）と、バラストタンク２からバラスト水をポンプＰによって吸引後に該バラストタンク２に戻すように該ポンプＰの上流側と下流側とに上記上流側排出弁Ｖ２Ｕと上記下流側供給弁Ｖ１Ｄを備えた循環管路３１（循環水流を矢印Ｆ３で示す）と、ポンプＰの下流側で直近の部分中間管路部１２に配置されたバラスト水処理部１００とを有しており、そこで、バラスト水処理部１００は、ポンプＰによって供給されてくる被処理バラスト水を円筒内壁で限定された環状流路内に第二ポンプＰ２によって少なくとも８ｍ／秒の高速度で供給して、内円筒体内への落下による衝撃力や、円筒内壁近傍での水流層間での剪断力やバラスト水中の空気の気泡破裂によるキャビテーション作用によってバラスト水に含まれている微生物や細菌を微粉砕して死滅させるようにしている。
【００２２】
ポンプＰは、供給用ポンプと排出用ポンプと循環用ポンプとを兼ねており、またインバータ電動モータで駆動する方式を取ることでバラスト水処理部４０への高速水流の供給にも使用され得るが、配管を簡便化するために高速水流発生用に第二ポンプＰ２を用意している。高速流による部材の損耗を防止するために、ポンプＰの下流側において吸入口３と上流側供給弁Ｖ１Ｕとの間に砂などを捕捉するフィルター（図示省略）が適宜設けられる。更に、バラスト水処理部１００の点検や修理のために、図２に示すようにバラスト水処理部１００をバイパスするバイパス管路１９と、バイパス管路１９の開閉弁ＶＢと、バラスト水処理部１００の前後の開閉弁ＶＢＵ、ＶＢＤが設けられる。
【００２３】
バラスト水供給（吸入）過程での処理運転：
吸入口３からポンプＰまで延びて上流側の供給弁Ｖ１Ｕを備えた吸入管路部１１Ａと、ポンプＰとバラスト水処理部１００まで延びてそれらを備えた中間管路部１２と、バラスト水処理部１００からバラストタンク２まで延びて下流側の供給弁Ｖ１Ｄを備えた吐出管路部１３とから構成された供給管路１１において、バラストタンク２にバラスト水を供給する過程でポンプＰを運転し、上記供給弁Ｖ１Ｕ、Ｖ１Ｄを開放すると共に排出弁Ｖ２Ｕ、Ｖ２Ｄを閉鎖してバラスト水の処理運転を行う。この処理運転は、航海が短い場合に実施され、航海が長い場合は省くこともできる。
【００２４】
バラスト水排出過程での処理運転：
バラストタンク２から延びていて上流側排出弁Ｖ２Ｕを備えて吸入管路部１１Ａに上流側供給弁Ｖ１ＵとポンプＰとの間で接続された排出上流側管路部２２と、共有の中間管路部１２と、吐出管路部１３から船外まで延びた排出下流側管路部２３とから構成された排出管路２１において、バラストタンク２から船舶外にバラスト水を排出する過程でポンプＰを運転し、上記排出弁Ｖ２Ｕ、Ｖ２Ｄを開放すると共に供給弁Ｖ１Ｕ、Ｖ１Ｄを閉鎖してバラスト水の処理運転を行う。比較的短い航海で、荷積み港のバラスト水の規制が厳しい場合に効果を発揮する。
【００２５】
航海中でのバラスト水循環過程での処理運転：
上記排出上流側管路部２２と上記中間管路部１２と上記吐出管路部１３とから構成された循環管路３１において、バラストタンク２の底部から引き出して上部へ戻す循環過程でポンプＰを運転し、上流側の排出弁Ｖ２Ｕと下流側の供給弁Ｖ１Ｄを開放すると共に上流側の供給弁Ｖ１Ｕと下流側の排出弁Ｖ２Ｄを閉鎖してバラスト水の処理運転を行う。この処理運転は、比較的長い航海中において適宜顕微鏡等でバラスト水中の生息微生物や細菌をチェックして効果的に行われる。
【００２６】
代表例のバラスト水処理部１００は、図３に示すように、被処理バラスト水中に含有された微生物などを数ミクロンレベルまで超微細化して死滅させるもので、頂板１１０ａと底板１１０ｂとを有した外部円筒体１１０と、該円筒体１１０にその中央部で上下に貫くように結合され、頂板１３０ａと底板１３０ｂとを有した内部円筒体１３０と、それら隣り合う円筒体１１０、１３０の間に設けられ、内部で頂板１１０ａ近くに内部円筒体１３０の上部に形成された複数の連絡開口部１５０を介して互いに連通した外部環状流路１２０と、内部円筒体１３０内の内部流路１６０とを有したケーシングの円筒容器１００Ａと、内部円筒体１３０の下部内に微生物などを含有したバラスト水をポンプ（図１のＰ）で供給する供給パイプ２１０と、内部流路１６０から超微細化されて死滅した微生物などを含む処理済み水を排出するために内部円筒体１３０の上部に接続された排出パイプ２２０と、内部流路１６０における底部から吸引パイプ２６０を介して被処理水を吸引して加圧し、環状流路１２０の下部に吐出パイプ２７０を介して接線方向から供給して円周方向に、例えば３０ｍ／ｓ程度の高速度の水流Ｆ１０を発生させ、その高速水流による剪断作用やそれに伴うキャビテーションなどの機械力によって微生物などを超微細化する渦巻きポンプなどの噴射ポンプＰ２と、内部円筒体１３０内の上部突出部において、例えば１０００ｒｐｍ程度の高速度で回転して環状流路１２０を旋回して上昇して来て複数の連絡開口部１５０から流入して来る被処理水中の微生物などに衝撃を与えて数ミクロンレベルに超微細化する回転体３００とを有している。内部流路１６０でも、被処理水が噴射ポンプＰ２によって底部から吸引されるために底板１３０ｂに激突し、滝壷効果のような衝撃とキャビテーションとによって被処理水中の微生物などが超微細化される。そのような衝撃は、環状流路１２０における頂板１１０ａと底板１１０ｂへの高速水流の衝突によっても起こされている。
【００２７】
このバラスト水処理部１００では、排出パイプ２２０の排出口を回転体３００のレベルにして、被処理水を回転体３００に接触させるように内部円筒体１３０内での流体レベルＬをほぼ排出口レベルに維持するようにしている。また噴射ポンプＰ２の吐出パイプ２７０にベンチュリー部２８０を形成して空気をパイプ２９０から吐出高速水流中に混入させることができ、上記のようなキャビテーションの作用を強めることができる。空気の供給量はパイプ２９０の弁２９０ａによって加減される。
【００２８】
また回転体３００は、図５（ａ）に示すように、インバータモータなどの電動可変速モータ（図示は省略）によって回転駆動される垂直な回転軸３１０と、これの下端に直交して結合された円盤３２０と、その下面に放射状に配列された多数の横長の短冊状板や突起などの突出体３３０とから構成されている。図５（ｂ）に示すように、突出体３４０は上下方向に長い形状も取ることができる。更に、図５（ｃ）に示すように、回転体３００は、突出体３５０として円盤３２０の下面に放射状にピンを配列し、これら移動ピンに対向した固定ピン３６０を円盤３７０に設けた固定体３８０と対峙した構成を取ることができる。固定体３８０は、内部円筒体１３０の上部に固定され、その円盤３７０には中央開口３７０ａや、適宜多数の孔３７０ｂが形成される。また、回転体３００は、規模やスペースに応じて複数配置され、更に図４に仮想線で示すように斜め回転体３００Ａや、横向き回転体３００Ｂとしても配置される。
【００２９】
排出パイプ２２０が内部円筒体１３０に接続している部分では、気液混合状態になっているために、図４（ａ）に示すように、水にセットリングしてから排出するようにダム構造部２３０が設けられている。ダム構造部２３０は、内部円筒体１３０の上部の排出開口１３０ｃに向き合い、上下に通孔を設けて該上部内面に取り付けられた邪魔板２３０ａと、開口１３０ｃに連通して内部円筒体１３０の外部に設けられ、溶解された有機物を含んだ水を混合状態の気体から分離してセットリングする略直方体の箱２３０ｂと、箱２３０ｂに接続された排出パイプ２２０とから構成されている。箱２３０ｂの内部のダム部２３０ｃには、頂板の外部からハンドル２３０ｄによって上下動される堰板２３０ｅが設けられている。  
【００３０】
図４（ｂ）に示すダム構造部２３０’も基本的には図４（ａ）に示すものと同じであるが、邪魔板２３０ａに代えて回転体３００を取り囲む構造物２３０ｇが設けられている。構造物２３０ｇは、内部円筒体１３０の上部に回転体３００と向かい合って固定された多孔円盤２４０ｈと、この上に回転体３００の周囲を取り囲むように取り付けられた多孔円筒壁２４０ｉとを有しており、セットリングの他に超微細化を強化する。
【００３１】
バラスト水処理部の変形例５００を図６によって説明すると、上記代表例よりも簡単な構造を有しており、ケーシングを成す外部円筒体５１０と、これに半径方向に間隔を置くと共にケーシング頂板５１０ａに対して間隔を取った内部円筒体５３０の２つの同心状態の円筒体５１０、５３０を有し、それら隣り合う円筒体５１０、５３０の間に連絡間隔部５５０を介して互いに連通した外部環状流路５２０と内部円筒体５３内の内部流路５６０とを設け、外部円筒体５１０と頂板５１０ａと底板５１０ｂとで囲まれた円筒容器５００Ａと、環状流路５２０にフレーク状の汚泥を含有した被処理バラスト水をポンプ（図１のＰ２）で供給するように外部円筒体５１０の下部に接続された供給パイプ６１０と、内部流路５６０から超微細化された微生物などを含んだ処理済み水を排出するために内部円筒体５３０の上部に接続された排出パイプ６２０と、内部流路５６０における底部から吸引パイプ２６０を介して被処理水を吸引して加圧し、環状流路５２０の下部に吐出パイプ２７０を介して接線方向から供給して円周方向に、例えば３０ｍ／秒程度の高速度の水流Ｆ１０を発生させ、その高速水流による剪断作用やそれに伴うキャビテーションなどの機械力によって微生物などを超微細化する渦巻きポンプなどの噴射ポンプＰ２と、円筒容器５００Ａ内の上部において、具体的には内部円筒体５３０の上方で、例えば１０００ｒｐｍ程度の高速回転して環状流路５２を旋回して上昇して来る被処理バラスト水中の微生物などに衝撃を与えて数ミクロンレベルに超微細化する回転体３００とを有している。内部流路５６０でも、被処理水が噴射ポンプＰ２によって底部から吸引されるために底板５１０ｂに激突し、滝壷効果のような衝撃とキャビテーションによって被処理バラスト水中の微生物などが超微細化される。排出パイプ６２０の接続部のダム構造部は、上記代表実施例と同じである。
【００３２】
［実施例１］
バラスト水処理部１００、５００は、供給パイプ２１０、６１０から供給される被処理水量と排出パイプ２２０、６２０から排出される排出量とが同じになった段階で定常運転状態になる。内部円筒体１３０、５３０の一定容積に対して供給量及び排出量を増やすと、被処理水が噴射ポンプＰ２を通過して繰り返し超微細化作用を受ける繰り返し数が減って超微細化程度が下がり、反対に供給量及び排出量を減らすと、被処理水が噴射ポンプＰ２を通過して繰り返し超微細化作用を受ける繰り返し数が増えて超微細化程度が上がる。従って、内部円筒体１３０、５３０の一定容積に対して供給量及び排出量を設定することが重要である。発明者の実施テストでは、噴射ポンプＰ２の後に流量計を設けて幾つかの所定時間内での繰り返し通過の合計流量を測定し、その合計流量を内部円筒体１３０、５３０の一定容積で割って繰り返し通過回数を算定し、例えば１５０通過回数と３００通過回数と１０００通過回数における被処理水の状態を観察し、最も良い状態の通過回数を決める。汚泥などの生物分解に最も良い状態は、３００通過回数で得られ、微生物などが良く超微細化されて２４時間静置しても水と超微細化された微生物などが分離せず溶融ができており、温度上昇も２０℃から４５℃までで、汚泥などの生物分解に活躍する大腸菌や他の細菌の生存数が最大であった。因みに、１５０通過回数では２４時間静置すると水と超微細化されたものとが分離し、超微細化度が不足しており、１０００通過回数では２４時間静置しても水と超微細化されたものとが分離しないが、温度上昇も５２℃に達して超微細化作用と共に大腸菌の生存数を激減させており、他の細菌の生存数も減少させており、１０００通過回数以上がバラスト水処理に適している。従って、１０００通過回数以上の超微細化状態が達成されるように、噴射ポンプの容量と内部円筒体１３０、５３０の容積が決められ、またそれらに対して被処理水の供給量（排出量）が決められる。
【００３３】
［実施例２］
バラストタンク２では、上記バラスト水処理部１００によって処理されたバラスト水に対して発酵菌が添加される設備が設けられる。発酵菌を添加する設備として、ラクトバチルス菌などの発酵菌種を収容した種菌槽と、糖蜜を含む栄養物を収容した糖蜜栄養槽と、水槽から水が供給されると共に種菌槽から発酵菌種を、糖蜜栄養槽から糖蜜栄養分をそれぞれ供給されて発酵菌を大量に培養する培養槽と、水槽に隣接されて水の供給を受けると共に培養槽から培養された発酵菌の供給を受けて水増した発酵菌を一時保管しておき、水中ポンプによってバラストタンク２に送り出す発酵菌供給槽とを備えた発酵菌培養部が用意される。水としては上記バラスト水処理部１００と同じ原理で水のクラスターを微粉砕した処理水を利用できる。因みに、バラスト水処理部１００、５００において、高速水流速度を３０ｍ／秒とし、１０００通過回数で得られた回転体２３０の回転速度とミクロンレベルへの微細化度の関係を図７に示す。微細化度は、回転体２３０の運動量（ｍｖ2）に、即ち回転速度の２乗に比例するものと考えられる。従って、バラスト水中の微小生物を完全に死滅させるには回転体２３０の回転速度を１０００ｒｐｍよりも高く且つ通過回数を１０００回よりも多くすることで達成可能である。
【００３４】
類似テストによって試料液体中の原生動物に対するバラスト水処理部と発酵菌の効果を観察した。
バラスト水とは異なるが、富山食肉センターの汚泥槽から採取した微生物や細菌などが生息した試料液体に対して処理部４０と発酵菌の効果を確認した（２００４年２月９日）。汚泥槽から採取した１ｍ3 の汚泥を水に解き、処理部４５によって７時間に渡って微粉砕してから濃度２０％の発酵菌液をいれて撹拌して１５℃で昼夜発酵させた。
【表１】
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テスト結果：試料液体中の原生動物に対するバラスト水処理部と発酵菌の殺傷効果が
確かめられた。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の代表的な実施形態の船舶のバラスト水の処理装置の説明図。
【図２】同装置のバラスト水処理部のバイパス構成を示す部分説明図。
【図３】代表実施例のバラスト水処理部の一部切り欠き縦断面図。
【図４】同バラスト水処理部の排出パイプの排出部の縦断面部分図であり、（ａ）は排出部の第一例を、（ｂ）は排出部の第二例を示している。
【図５】（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、バラスト水処理部置の三つの形態の回転体をそれぞれ示した説明図。
【図６】変形例のバラスト水処理部の一部切り欠き縦断面部分図。
【図７】同装置におけるバラスト水処理部の回転体の回転速度とミクロンレベルへの微細化度の関係を示したグラフ。
【符号の説明】
【００３６】
１    船舶
２    バラストタンク
１０  船舶のバラスト水の処理装置
１１  供給管路
１１Ａ  上流側供給管路部
１２  部分管路
１９  バイパス管路
２１  排出管路
２２  上流側排出管路部
３１  循環管路
１００  代表例のバラスト水処理部
５００  変形例のバラスト水処理部
１００Ａ  円筒容器
１１０、１３０  円筒壁（円筒体）
１１０ａ  頂壁（頂板）
１１０ｂ  底壁（底板）
１２０  環状流路
１５０  連絡部（開口）
１６０  流路
２１０  供給手段（供給パイプ）
２２０  排出手段（排出パイプ）
２５０  噴射手段（噴射ポンプ）
２６０  吸引部（吸引パイプ）
２７０  噴射部（吐出パイプ）
２８０  エジェクター部
３００  回転体
３００Ａ  斜め回転体
３００Ｂ  横向き回転体
３３０  羽根
３５０  ピン
３６０  固定ピン
３８０  固定体
５００Ａ  円筒容器
５１０  外部円筒壁（外部円筒体）
５１０ａ  頂壁
５３０  内部円筒壁
５１０ａ  頂壁（頂板）
５１０ｂ  底壁（底板）
５５０  連絡部
５６０  流路
６１０  供給手段（供給パイプ）
６２０  排出手段（排出パイプ）
Ｐ  第一のポンプ（供給用ポンプ、排出用ポンプ、循環用ポンプ）
Ｐ２  第二のポンプ
Ｖ１Ｕ  上流側供給弁
Ｖ１Ｄ  下流側供給弁
Ｖ２Ｕ  上流側排出弁
Ｖ２Ｄ  下流側排出弁
ＶＢ  開閉弁
【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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【図７】
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