(57)【要約】【課題】バラスト水処理システムの提供【解決手段】バラストタンク１０３に供給される液体中の水生生物にプラズマ処理を行うためのプラズマ処理装置１０２と、バラストタンク１０３に供給される液体に次亜塩素酸ナトリウム水溶液を供給するための薬液供給装置１０１とを備える、バラスト水処理システム。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バラストタンクに供給される液体にプラズマ処理を行うためのプラズマ処理装置と、
バラストタンクに供給される液体に次亜塩素酸ナトリウム水溶液を供給するための薬液供給装置とを備える、
バラスト水処理システム。
【請求項２】
取水口とバラストタンクとを接続するバラスト水供給ラインをさらに備え、
前記プラズマ処理装置は、前記ラインに配置され、
前記薬液供給装置は、前記ラインに次亜塩素酸ナトリウム水溶液を供給可能に前記ラインに接続している、請求項１記載のバラスト水処理システム。
【請求項３】
前記プラズマ処理装置は、水中パルス放電プラズマ処理装置、又は水上パルス放電プラズマ処理装置である、請求項１又は２記載のバラスト水処理システム。
【請求項４】
前記水中放電プラズマ処理装置は、エアレーション手段を備える、請求項１から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】
バラストタンクに供給される液体中にプラズマ処理を行うためのプラズマ処理手段と、
バラストタンクに供給される液体に次亜塩素酸ナトリウム水溶液を供給するための薬液供給手段とを備える、
バラスト水処理システム。
【請求項６】
バラストタンクに供給される液体にプラズマ処理を行い、前記液体に含まれうる水生生物を殺滅処理すること、
バラストタンクに供給される液体に次亜塩素酸ナトリウム水溶液を供給して前記液体に含まれうる水生生物を殺滅処理すること、及び、
前記プラズマによる殺滅処理と、次亜塩素酸ナトリウム水溶液による殺滅処理とを行った液体をバラストタンクに貯留することを含む、
バラスト水の処理方法。
【請求項７】
前記プラズマ処理は、水中パルス放電プラズマ又は水上パルス放電プラズマを用いて行う、請求項６記載のバラスト水の処理方法。
【請求項８】
前記プラズマ処理は、前記液体中に気泡を供給することを含む、請求項６又は７記載のバラスト水の処理方法。
【請求項９】
前記供給される次亜塩素酸ナトリウム水溶液の製造は、航行中及び又はバラスト水貯水時に行う、請求項６から８のいずれかに記載のバラスト水処理方法。
【請求項１０】
請求項１から５のいずれかに記載のバラスト水処理システムを用いた、請求項６から９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、バラスト水処理システム及びバラスト水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
タンカーや大型貨物船等といった船舶においては、オイルや貨物を搭載しない又はそれらの搭載量が少ない状態で航行する場合、船舶の安定性やバランスの確保のために、通常、バラストタンク内にバラスト水を収容して航行している。このバラスト水は、通常、荷揚げした港において海水などを汲み上げて注入し、荷積みした港において排出される。このように、バラスト水は荷揚げした港の海水などを使用することから、バラスト水には荷揚げした港周辺に生息する水生生物等が含まれ、この水生生物が荷積みした港においてバラスト水とともに排出される。
【０００３】
近年、この水生生物を含むバラスト水の排出による生態系の乱れが国際的な問題となっている。このため、国際海事機関（ＩＭＯ）は、２００４年にバラスト水管理条約を採択し、その中で、排出するバラスト水に生息する生物の排出基準が厳しく定められている。
【０００４】
バラスト水の処理方法としては様々な方法が提案されている。具体的には、塩素系物質等を生成させることにより水生生物を殺滅する方法（例えば、特許文献１）、ろ過により浮遊物を除去した後、プラズマ処理により水生生物を殺滅する方法（例えば、特許文献２）等がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００７−５１５２８９号公報
【特許文献２】特表２０１０−５２３３２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の通り、バラスト水管理条約が採択されてバラスト水処理装置の設置が義務付けられたことにより、バラスト水を処理可能となる新たな技術がいっそう求められることとなった。しかしながら、従来のプラズマ処理では多細胞の水生生物を殺滅処理できない及び又は多細胞の水生生物の活性を失わせることができないという課題があった。そこで、本発明は、効率よくバラスト水排水基準を満たすようなバラスト水の処理可能な、新たなバラスト水処理システム及びバラスト水処理方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、一態様において、バラストタンクに供給される液体にプラズマ処理を行うためのプラズマ処理装置と、バラストタンクに供給される液体に次亜塩素酸ナトリウム水溶液を供給するための薬液供給装置とを備える、バラスト水処理システムに関する。
【０００８】
本発明は、その他の態様において、バラストタンクに供給される液体にプラズマ処理を行い、前記液体に含まれうる水生生物を殺滅処理すること、バラストタンクに供給される液体に次亜塩素酸ナトリウム水溶液を供給して前記液体に含まれうる水生生物を殺滅処理すること、及び、前記プラズマによる殺滅処理と、次亜塩素酸ナトリウム水溶液による殺滅処理とを行った液体をバラストタンクに貯留することを含む、バラスト水の処理方法に関する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、効率よくバラスト水排水基準を満たすようなバラスト水の処理が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施の形態１におけるバラスト水処理システムの一例を示す概略構成図である。
【図２】図２は、プラズマ処理装置の構成の一例を示す概略構成図である。
【図３】図３Ａ〜Ｃは、薬液供給装置の構成の一例を示す概略構成図である。
【図４】図４は、実施の形態１におけるバラスト水処理システムのその他の例を示す概略構成図である。
【図５】図５は、実施の形態１におけるバラスト水処理システムのさらにその他の例を示す概略構成図である。
【図６】図６は、実施の形態１におけるバラスト水処理システムのさらにその他の例を示す概略構成図である。
【図７】図７は、実施の形態１におけるバラスト水処理システムのさらにその他の例を示す概略構成図である。
【図８】図８は、実施の形態１におけるバラスト水処理システムのさらにその他の例を示す概略構成図である。
【図９】図９は、実施の形態２におけるバラスト水処理システムの一例を示す概略構成図である。
【図１０】図１０は、実施の形態３におけるバラスト水処理システムの一例を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明は、バラストタンクに供給される液体（以下、「バラストタンク供給液」ともいう）に、プラズマによって高エネルギー状態に曝すことによる即効性のある強力な一回的な殺滅処理と、次亜塩素酸ナトリウムによる持続的な殺滅処理とを行うことにより、効率よくバラスト水を処理できる、という知見に基づく。本発明は、プラズマによる殺滅処理と、次亜塩素酸ナトリウムによる殺滅処理とを組み合わせることにより、バラスト水中に含まれる水生生物の殺滅処理に要する消費電力を低減でき、低コストでバラスト水を処理できるという効果を奏しうる。ここでいう「プラズマによる殺滅処理」は、例えば、バラストタンク供給液中でのストリーマー放電、アーク放電、コロナ放電を用いることができる。本発明によれば、プラズマによる殺滅処理によって、例えば、気泡がバラストタンク供給液中で発生し、この気泡がバラストタンク供給液中の流速によって水中拡散されることにより、プラズマにより発生したラジカル原子（例えば、Ｏ、Ｃｌ及びＨ等）やラジカル分子（例えば、ＯＨ等）（以下、「ラジカル種」ともいう）、及び又はオゾン等とバラストタンク供給液及び又はバラスト水中の水生生物とが接触し、例えば、多細胞水生微生物が殺滅処理される。さらに、バラスト水供給ライン等の配管内のバラストタンク供給液は、供給時に、例えば、約１ｍ／秒〜約３ｍ／秒の流速で配管内の内側の面に沿って渦巻き流を形成し、前述したラジカル種及び又はオゾン等が拡散されることから、後述する次亜塩素酸ナトリウムと組合せることによって、例えば、単細胞及び多細胞の水生生物の殺滅処理が可能となる。また、プラズマ処理装置として高電圧のプラズマ装置を使用し、従来よりも電圧・電流を上げた場合、例えば、パルス発信を制御することによって、静電容量を大きくするコンデンサーを用いた昇圧回路、放電する電極の種類、形状及び又は数を制御することにより、従来の高電圧のプラズマ装置と比較して、消費電力を低くすることができる。なお、高電圧のプラズマ装置の電極材料は、例えば、耐防食性等を考慮するとタングステン、ステンレス、白金族が好ましく、より好ましくはプラチナ等の白金族である。
【００１２】
本発明は、バラスト水をバラストタンクに貯水する時（以下、「バラスト時」ともいう）にプラズマによる殺滅処理を行うことから、バラストタンクに供給される液体が酸化力の高い殺滅作用を有する。さらに、本発明によれば、このプラズマによる殺滅処理と次亜塩素酸ナトリウムによる持続的な殺滅処理とを組合せて行うことから、バラスト時に、バラストタンク供給液に含まれうる水生生物を、生物種を問わず（例えば、単細胞及び多細胞のいずれの水生生物も）、バラスト水排出基準を満たすレベルにまで死滅させることができる。また、次亜塩素酸ナトリウムの注入位置を、例えば、高電圧のプラズマ装置の前段及び又は後段に一箇所又は複数個所に設けることで、より効率よく単細胞及び多細胞の水生生物を死滅させることができる。
【００１３】
本発明によれば、航行中のバラストタンクにおけるバラスト水の殺菌を維持し、水生生物の増殖を抑制することができる。このため、本発明によれば、効率よくバラスト水排出基準を満たすようにバラスト水を処理することができる、という効果を奏する。
【００１４】
本明細書において「バラストタンクに供給される液体（バラストタンク供給液）」とは、船外から取水されバラストタンクに貯留されてバラスト水として用いるものであって、海水、汽水及び淡水を含みうる。液体は、例えば、海水などのような塩化ナトリウムを含む液体であってもよいし、含まない液体であってもよい。また、液体が取水される領域は特に制限されず、海水域であってもよく、淡水域でも、汽水域であってもよい。本明細書において「バラスト水」とは、バラストタンクに供給及び又は貯留された液体をいう。
【００１５】
本明細書において「バラスト水排出基準」とは、バラスト水排出時のバラスト水に含まれる水生生物の数の基準であって、例えば、下記表１に示す基準値を満たすことをいう。
【００１６】
【表１】
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【００１７】
本明細書において「水生生物」とは、海、川、湖等に生息する微生物を含み、その他には、酵母、カビ、植物性又は動物性プランクトン、プランクトンの卵や胞子、細菌類、菌類、ウイルス、藻類、巻貝及び二枚貝等の貝類の幼生、カニ等の甲殻類の幼生などの比較的微小サイズの水生生物等を含む。また、海とつながっている河口、河川、運河等に生息し得る微生物及び上述の水生生物を含みうる。本明細書において「多細胞の水生生物」とは、例えば、貝類の幼生、甲殻類の幼生等が挙げられる。
【００１８】
本明細書において「水生生物の殺滅処理」とは、バラストタンク供給液及び又はバラスト水に含まれる水生生物の少なくとも一部を殺傷、殺菌若しくは殺滅すること及び又は水生生物の増殖を抑制することを含む。水生生物の殺滅処理としては、好ましくはバラスト水の排出時にバラスト水排出基準を満たすように、バラストタンク供給液にプラズマを用いた処理及び次亜塩素酸ナトリウムの供給を行うことを含み、より好ましくはバラスト水排出時にバラスト水排出基準を満たすようにバラスト水中の水生生物の殺傷、殺滅及び又は増殖を抑制することを含む。
【００１９】
本明細書において「プラズマ処理装置」とは、バラストタンク供給液にプラズマ処理を行うための装置である。バラストタンク供給液にプラズマ処理を行うことにより、例えば、バラストタンク供給液に含まれうる水生生物を殺滅処理することができ、好ましくはバラストタンク供給液に含まれうる水生生物の少なくとも一部をプラズマによって分解、破壊及び又は殺滅することができる。水生生物の破壊は、水生生物の一部分又は全部の破壊を含む。プラズマ処理装置としては、例えば、水中パルス放電プラズマ処理装置、又は水上パルス放電プラズマ処理装置等が挙げられる。水上パルス放電プラズマ処理装置は、例えば、被処理液体上で放電プラズマを発生させ、気相中で生成したラジカル種を用いて処理を行う装置が挙げられる。水中パルス放電プラズマ処理装置としては、例えば、被処理液体とプラズマとを直接接触させて、被処理液体中で生成したラジカル種を用いて処理を行う装置が挙げられる。処理効率の点から、プラズマ処理装置としては、水中パルス放電プラズマ処理装置が好ましい。水中パルス放電プラズマ処理装置としては、例えば、被処理中でパルス放電させてプラズマを発生させる装置、及び水中の気泡に高電圧パルス電界を加えて気泡内にプラズマを発生させる装置等が挙げられる。放電としては、例えば、ストリーマー放電、アーク放電、及びコロナ放電等が挙げられる。プラズマ処理装置としては、公知の処理装置が使用できる。
【００２０】
プラズマ処理装置は、ラジカル種を多く発生させて処理効率を向上させる点から、さらに、エアレーション手段を備えることが好ましい。エアレーション手段としては、公知のエアレーション手段が使用でき、例えば、マイクロバブル発生装置、ナノバブル発生装置等が挙げられる。
【００２１】
本明細書において「薬液供給装置」とは、バラストタンク供給液に次亜塩素酸ナトリウム水溶液を供給する装置である。バラストタンク供給液に次亜塩素酸ナトリウム水溶液を供給することにより、例えば、バラストタンク供給液に含まれうる水生生物を殺傷処理することができる。薬液供給装置は、塩化ナトリウムを含む液体を電気分解して次亜塩素酸ナトリウムを発生させ、次亜塩素酸ナトリウム水溶液を製造可能な装置であることが好ましい。薬液供給装置は、例えば、バラストタンク供給液を取水する取水口（シーチェスト）又はシーチェストとは異なる取水口と接続している。シーチェストとは異なる取水口としては、例えば、既存のポンプ等が挙げられる。既存のポンプとしては、例えば、飲料水やサニタリー用の液体等を取水するためのポンプ等が挙げられる。通常、このようなポンプはバラストポンプと比較して少ない消費電力で駆動させることができることから、この既存のポンプを使用することにより少ない電力量で次亜塩素酸ナトリウムを発生させるための液体を取水できる。
【００２２】
薬液供給装置は、電気分解により次亜塩素酸ナトリウムを発生させる装置が好ましく、例えば、電解槽と貯留槽とを備える形態、電解槽と貯留槽とが一体化した形態、及び電解槽のみを備える形態等が挙げられる。設置スペースを低減できる点からは、電解槽のみを備える形態が好ましい。薬液供給装置は、温度調節手段を備えていてもよい。温度調節手段によって薬液供給装置における次亜塩素酸ナトリウム水溶液の温度を制御することにより、薬液供給装置に貯留される次亜塩素酸ナトリウム水溶液における次亜塩素酸の分解を抑制し、さらには有効塩素濃度を増加させかつ塩素酸濃度を低減できる。水溶液の温度としては、次亜塩素酸の分解を抑制する点から、例えば、２０℃以下であり、好ましくは１５℃以下、より好ましくは略１０℃である。温度調節手段としては、例えば、チラーユニット等の冷却装置、及び加温装置等が挙げられる。薬液供給装置は、バラストタンク供給液に供給する次亜塩素酸ナトリウム濃度を把握できるように、次亜塩素酸ナトリウムの濃度を計測できる計測器（以下、「次亜塩素酸ナトリウム濃度計」又は単に「濃度計」という。）及び流量計を備えることが好ましく、これらを用いてバラストタンク供給液に供給する次亜塩素酸ナトリウム濃度を制御することが好ましい。
【００２３】
薬液供給装置は、塩化ナトリウム貯留タンクを備えていてもよい。これにより、例えば、淡水域を航行する船舶であっても、次亜塩素酸ナトリウムを発生させることができる。海水域を航行する船舶であっても、取水した海水に塩化ナトリウムを添加することにより、より高濃度の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を製造できる。塩化ナトリウムは、水溶液であってもよいし、固形であってもよい。
【００２４】
本明細書において「船舶」とは、バラストタンクを備える船一般をいい、例えば、コンテナ船、ローロー船、タンカー、バルクキャリア、ケミカル船、自動車運搬船を含む。
【００２５】
［バラスト水処理システム］
本発明は、一態様において、バラストタンクに供給される液体中にプラズマ処理を行うためのプラズマ処理装置と、バラストタンクに供給される液体に次亜塩素酸ナトリウム水溶液を供給するための薬液供給装置とを備えるバラスト水処理システム（以下、「本発明のバラスト水処理システム」ともいう）に関する。
【００２６】
本発明のバラスト水処理システムは、一実施形態において、取水口とバラストタンクとを接続するバラスト水供給ラインをさらに備える。この形態において、プラズマ処理装置は、バラスト水供給ラインに配置されていることが好ましい。また、薬液供給装置は、バラスト水供給ラインに次亜塩素酸ナトリウム水溶液を供給可能に前記ラインに接続していることが好ましい。薬液供給装置とバラスト水供給ラインとの接続箇所は特に制限されるものではないが、例えば、シーチェストとプラズマ処理装置との間、及び又はプラズマ処理装置とバラストタンクとの間が挙げられる。バラスト水供給ラインは、バラストタンクに余分な空気が導入されることを抑制する点から、バラストタンク水供給液に含まれる気体を除去するための脱気槽を備えていてもよい。脱気槽は、同様の点から、プラズマ処理装置とバラストタンクとの間に配置されていることが好ましい。
【００２７】
本発明のバラスト水処理システムは、一実施形態において、さらに、バラスト水排出時にバラスト水中の次亜塩素酸ナトリウムを分解処理するための後処理装置を備えることができる。後処理装置を備えることにより、バラスト水排出時にバラスト水の次亜塩素酸ナトリウム濃度が排出基準を超えている場合であっても、速やかにバラスト水の排出を行うことができ、また還元剤の使用量を低減できる。後処理装置としては、例えば、次亜塩素酸を分解又は還元可能なものであれば特に制限されるものではないが、還元剤の使用量を低減してバラスト水処理にかかるランニングコストを低減する点から、次亜塩素酸を分解可能な触媒を用いた装置が好ましい。触媒としては、例えば、ニッケル、パラジウムが挙げられる。後処理装置は、前記触媒に加えて、アルミナ等の吸着剤を有していてもよい。後処理装置は、バラスト水排出時にバラスト水が通過するラインに配置されていればよい。例えば、バラスト水供給ラインに配置したり、バラスト水供給ラインに分岐ラインを接続してそのラインに配置したりすることができる。後処理装置は、次亜塩素酸ナトリウム水溶液を還元するための還元剤供給装置と併用して使用することが好ましい。
【００２８】
本発明のバラスト水処理システムは、次亜塩素酸ナトリウム水溶液が供給される液体のｐＨを次亜塩素酸のｐＫａ以下に制御するための酸性液貯留槽（酸性液供給装置）を備えることができる。次亜塩素酸ナトリウムのｐＫａは７．５程度である。このため、次亜塩素酸ナトリウム水溶液を供給する前に、液体のｐＨをｐＫａ以下、好ましくはｐＨ５〜６の範囲に制御することによって次亜塩素酸による殺滅能力を向上させ、水生生物の殺滅能力の処理効率を向上できる。また、低濃度の次亜塩素酸ナトリウムであっても十分に殺滅処理を行うことができ、配管やバラストタンクの腐敗を低減できる。酸性液貯留槽に貯留する酸性液としては、例えば、塩酸及び硫酸等が挙げられ、酸度が高い点からは塩酸が好ましい。酸性液貯留槽は、バラスト水供給ラインに接続し、例えば、次亜塩素酸ナトリウム水溶液を供給する前に、取水された液体に酸性液を供給可能なようにバラスト水供給ラインに接続していればよい。
【００２９】
本発明のバラスト水処理システムは、メンテナンス及び又はランニングコストの点から、バラスト水供給液に含まれる水生生物を濾過する濾過装置を備えないことが好ましい。このような濾過装置としては、例えば、微細スクリーン等が挙げられる。
【００３０】
本発明は、その他の態様として、バラストタンクに供給される液体中にプラズマ処理を行うためのプラズマ処理手段と、バラストタンクに供給される液体に次亜塩素酸ナトリウム水溶液を供給するための薬液供給手段とを備えるバラスト水処理システムに関する。
【００３１】
プラズマ処理手段は、バラストタンク供給液にプラズマ処理を行うことによって、バラストタンク供給液に含まれうる水生生物を殺滅処理可能なように構成されている。プラズマ処理手段としては、例えば、水中パルス放電プラズマ処理装置、又は水上パルス放電プラズマ処理装置等プラズマ処理装置が挙げられる。
【００３２】
薬液供給手段は、バラストタンク供給液に次亜塩素酸ナトリウム水溶液を供給可能なように構成されている。薬液供給手段は、次亜塩素酸ナトリウム水溶液を製造可能なように構成されていることが好ましく、より好ましくは塩化ナトリウムを含む液体を電気分解して次亜塩素酸ナトリウムを発生させることによって次亜塩素酸ナトリウム水溶液を製造可能なように構成されていることがより好ましい。
【００３３】
本発明は、さらにその他の態様として、本発明のバラスト水処理システムを用いたバラスト水の注水方法、本発明のバラスト水処理システムを備える船舶に関する。
【００３４】
［バラスト水処理方法］
本発明は、さらにその他の態様として、バラストタンクに供給される液体にプラズマ処理を行い、前記液体に含まれうる水生生物を殺滅処理すること、バラストタンクに供給される液体に次亜塩素酸ナトリウム水溶液を供給して前記液体に含まれうる水生生物を殺滅処理すること、及び、前記プラズマによる殺滅処理と、次亜塩素酸ナトリウム水溶液による殺滅処理とを行った液体をバラストタンクに貯留することを含むバラスト水の処理方法（以下、「本発明のバラスト水処理方法」ともいう）に関する。本発明のバラスト水処理方法によれば、バラスト水の取水時に、プラズマによる殺滅処理と、次亜塩素酸ナトリウム水溶液の供給による殺滅処理とを行うため、効率よくバラスト水の処理を行うことができる。
【００３５】
プラズマによる殺滅処理は、バラストタンク供給液に気泡を供給しながら行うことが好ましい。これにより、効率よくプラズマによる殺滅処理を行うことができる。供給する気泡は特に制限されるものではないが、例えば、マイクロバブル、及びナノバブル等が好ましい。
【００３６】
本発明のバラスト水の処理方法において、次亜塩素酸ナトリウム水溶液の供給は、プラズマを用いた殺滅処理の前及び殺滅処理の後のいずれに行ってもよく、処理前及び処理後の双方に行ってもよい。
【００３７】
本発明のバラスト水処理方法において、次亜塩素酸ナトリウム水溶液の製造は、バラスト水のバラストタンクへの貯水と同時に行ってもよいし、航行中に行ってもよい。また、本発明のバラスト水処理方法は、次亜塩素酸ナトリウム水溶液を製造することを含んでいてもよい。次亜塩素酸ナトリウム水溶液の製造及び貯留は、温度を制御しながら行うことが好ましい。温度を制御することにより、薬液供給装置に貯留される次亜塩素酸ナトリウム水溶液における次亜塩素酸の分解を抑制し、さらには有効塩素濃度を増加させかつ塩素酸濃度を低減できる。
【００３８】
本発明のバラスト水処理方法は、バラストタンクに余分な空気が導入されることを抑制する点から、殺滅処理されたバラストタンク供給液を脱気することを含んでいてもよい。
【００３９】
本発明のバラスト水処理方法は、例えば、本発明のバラスト水処理システムを用いて行うことができる。
【００４０】
以下に、本発明を好適な実施の形態を示しながら詳細に説明する。但し、本発明は以下に示す実施の形態に限定されない。
【００４１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるバラスト水処理システムの構成を示す概略構成図である。
【００４２】
図１に示すように、本実施の形態１のバラスト水処理システムは、薬液供給装置１０１と、プラズマ処理装置１０２と、バラスト水供給ライン１０７とを含む。本実施の形態１のバラスト水処理システムによれば、次亜塩素酸ナトリウム水溶液を供給する薬液供給装置１０１とプラズマ処理装置１０２とを用いてバラスト水の処理を行うことから、バラスト水中に含まれる水生生物の殺滅処理に要する消費電力を低減でき、低コストで効率よくバラスト水を処理できる。また、本実施の形態１のバラスト水処理システムによれば、従来よりも低濃度の次亜塩素酸ナトリウムによって水生生物の殺滅処理することができ、配管やバラストタンクの腐食等を防止できる。
【００４３】
バラスト水供給ライン１０７は、取水口１０４から取水された液体をバラストタンク１０３に供給するためのラインであって、一端は取水口（シーチェスト）１０４、ストレーナ１０５、及びバラストポンプ１０６と接続し、他端はバラストタンク１０３に接続している。バラストタンク１０３は、通常、複数のバラストタンク１０３ａ〜１０３ｄに分割されている。
【００４４】
プラズマ処理装置１０２はバラスト水供給ライン１０７に配置されており、バラストポンプ１０６とバラストタンク１０３との間に配置されている。プラズマ処理装置１０２は、バラストタンク供給液に含まれる水生生物をプラズマにより殺滅処理するための装置である。プラズマ処理装置１０２としては、例えば、図２に示す構成の水中パルス放電プラズマ処理装置が使用できる。
【００４５】
図２に示すように、プラズマ処理装置は、円筒状の処理槽３０１内に、プラス電極３０２及びマイナス電極３０３が配置されている。プラス電極３０２は電源３０４に接続し、マイナス電極３０３は接地（ＧＮＤ）されている（図示せず)。プラズマ処理装置における電極の数は、特に制限されず、例えば、１本であってもよいし、２本又はそれ以上であってもよい。電源３０４としては、例えば、高電圧電源、及び高電圧パルス電源等が使用できる。プラス電極３０２は、コンプレッサ３０５と接続している。コンプレッサ３０５を通じて気体をプラス電極に流すと、気泡が形成され、その気泡にパルス電界を加えて気泡内にプラズマを発生させることができる。このプラズマ化したガスによってプラズマ処理装置に導入されたバラストタンク供給液が殺滅処理される。プラズマ処理装置内に導入するガスとしては、例えば、船舶から排出される排ガス、酸素ガス、又は空気等が挙げられる。
【００４６】
薬液供給装置１０１は、一端がライン１１０を介してバラストポンプ１０６に接続し、他端が薬液供給ライン１０９を介してバラスト水供給ライン１０７と接続している。これにより、プラズマ処理装置１０２で処理された液体に次亜塩素酸ナトリウム水溶液を供給可能である。薬液供給ライン１０９は、次亜塩素酸ナトリウム水溶液に含まれるガスを除去し、バラストタンクに余分な空気が導入されることを抑制する点から、脱気槽１０８を備えていてもよい。薬液供給ライン１０９は、バラスト水供給ライン１０７に次亜塩素酸ナトリウム水溶液を送液するためのポンプ及び次亜塩素酸ナトリウム水溶液の供給量を制御するためのバルブＭを備えていてもよい。また、バラスト水供給ライン１０７への次亜塩素酸ナトリウム水溶液の送液は、薬液供給ライン１０９に配置されるポンプに替えて、薬液供給装置１０１に内蔵されたポンプ（図示せず）によって行ってもよい。薬液供給ライン１０９は、その他には、バラスト水供給ライン１０７への次亜塩素酸ナトリウムの供給量を測定するために、例えば、次亜塩素酸ナトリウム濃度計及び流量計を備えていてもよい。流量計としては、例えば、総流量や瞬時流量を計測可能な積算流量計ＦＭが好ましい。
【００４７】
薬液供給装置１０１としては、例えば、図３Ａ〜Ｃに示す形態の薬液供給装置２０１が使用できる。図３Ａに示す形態の薬液供給装置は、１つの処理槽２１９のみを備える装置である。処理槽２１９は、一端がライン１１０と接続し、多端がライン１０９と接続している。ライン１１０から供給された液体を用いて、処理槽２１９において電解処理による次亜塩素酸ナトリウムの発生を行い、得られた次亜塩素酸ナトリウム水溶液をライン１０９を介してバラスト水供給ライン１０７に供給可能である。１つの処理槽２１９を備える本形態の薬液供給装置２０１であれば、薬液供給装置２０１をさらに小型化でき、設置スペースをより低減することができる。処理槽２１９において、必要に応じて製造した次亜塩素酸ナトリウム水溶液の貯留を行ってもよい。
【００４８】
処理槽２１９は、発生したガス（特に、Ｈ2ガス）を排出するためのブロア２１７及び排出口２１８を備えていてもよい。処理槽２１９は、次亜塩素酸ナトリウムを発生させるために供給された液体、及び又は製造した次亜塩素酸ナトリウム水溶液の温度を制御するための熱交換器及びチラーユニット（図示せず）や、断熱材等を備えていてもよい。処理槽２１９は、処理槽２１９において生成する次亜塩素酸ナトリウムの発生量、及び又はバラスト水供給ライン１０７に供給する次亜塩素酸ナトリウム水溶液の濃度を制御する点から、次亜塩素酸ナトリウム濃度計を備えることが好ましい。
【００４９】
図３Ｂに示す形態の薬液供給装置２０１は、次亜塩素酸ナトリウム水溶液を貯留するための貯留槽２１１と、電解処理によって次亜塩素酸ナトリウムを発生させるための電解槽２１２とを備える。貯留槽２１１は、ライン１１０，１０９と接続し、ライン１１０を通じて船外から次亜塩素酸ナトリウムを発生させるための液体を取り込み可能であり、ライン１０９を通じて貯留された次亜塩素酸ナトリウム水溶液をバラスト水供給ライン１０７に供給可能である。貯留槽２１１と電解槽２１２とはライン２１３，２１４によって接続されており、電解槽２１２において発生させた次亜塩素酸ナトリウムは、ライン２１４を通じて貯留槽２１１に貯留される。貯留槽２１１と電解槽２１２との間は、次亜塩素酸ナトリウムを発生及び貯留させる点から、ライン２１３及びライン２１４によって循環可能であることが好ましい。ライン２１３及び又はライン２１４は、送液のためのポンプを備えていてもよい。ライン２１３は、次亜塩素酸ナトリウム水溶液の温度を制御するための熱交換器２１５及びチラーユニット２１６を備えている。
【００５０】
貯留槽２１１は、貯留する次亜塩素酸ナトリウム水溶液、及び又はそれを製造するための液体の温度を制御するために、断熱材を備えることが好ましい。貯留槽２１１は、次亜塩素酸ナトリウム濃度計を備えることが好ましい。これにより、貯留槽２１１内の次亜塩素酸ナトリウム濃度を管理できるとともに、貯留槽２１１内の次亜塩素酸ナトリウム濃度に応じて、例えば、次亜塩素酸ナトリウムの発生量、貯留槽２１１に供給する液体の量、電解槽２１２に搬送する液体の量等を制御できる。貯留槽２１１及び電解槽２１２は、発生したガス（特に、Ｈ2ガス）を排出するためのブロア２１７及び排出口２１８を備えていてもよい。
【００５１】
薬液供給装置１０１は、第２の取水口１１６と接続するライン１１０に加えて、バラストポンプ１０６で取水された液体を取り込み可能なライン（図示せず）を備えていてもよい。バラストポンプ１０６と接続することにより、次亜塩素酸ナトリウム水溶液を製造するための液体を効率よく取水できる。
【００５２】
図３Ｃに示す形態の薬液供給装置２０１は、ライン１１０と接続する電解槽２１２と、ライン１０９と接続する貯留槽２１１とを備え、電解槽２１２と貯留槽２１１とはライン２１３によって接続されている。本形態の薬液供給装置２０１は、ライン１１０を通じて船外から次亜塩素酸ナトリウムを発生させるための液体を電解槽２１１に取り込み、そこで次亜塩素酸ナトリウムを発生させる。発生させた次亜塩素酸ナトリウム水溶液は、ライン２１３を通じて貯留槽２１１に供給・貯留され、必要に応じてライン１０９を通じてバラスト水供給ライン１０７に供給される。ライン１１０は、次亜塩素酸ナトリウム水溶液の温度を制御するための熱交換器（図示せず）及びチラーユニット（図示せず）を備えてもよい。
【００５３】
図３Ｂでは、貯留槽２１１と電解槽２１２とがライン２１３によって接続されている例を示したが、本形態の薬液供給装置２０１はこれに限定されるものではなく、例えば、貯留槽２１１から電解槽２１２に液体を供給可能なラインを備え、このラインとライン２１３とによって貯留槽２１１と電解槽２１２との間を循環可能であってもよい。
【００５４】
バラスト水供給ライン１０７において、薬液供給ライン１０９との接続部と、プラズマ処理装置１０２との間には、例えば、バルブ（図示せず）が配置されていることが好ましい。これにより、バラストポンプ１０６とプラズマ処理装置１０２との間に配置された流量計ＦＭ（図示せず）での測定値に基づき、バラストタンク１０３へ注入する液体の量を制御できる。バルブは、バラストタンク１０３への注入量の制御が容易になる点から、電動バルブが好ましい。
【００５５】
バラスト水供給ライン１０７において、薬液供給ライン１０９との接続部と、プラズマ処理装置１０２との間には、例えば、バルブ（図示せず）が配置されていることが好ましい。これにより、バラストポンプ１０６とプラズマ処理装置１０２との間に配置された流量計ＦＭ（図示せず）での測定値に基づき、バラストタンク１０３へ注入する液体（バラスト水）の量を制御できる。バルブは、バラストタンク１０３への注入量の制御が容易になる点から、電動バルブが好ましい。
【００５６】
バラスト水供給ライン１０７は、ラインミキサ（図示せず）を備えていてもよい。ラインミキサは、プラズマ処理装置１０２とバラストタンク１０３との間に配置されていることが好ましい。これにより、プラズマ処理されたバラストタンク供給液を強制的に攪拌させ、プラズマ処理された液体を均一にし、処理効率をさらに向上させることができる。
【００５７】
本実施の形態１のバラスト水処理システムを用いたバラスト水の処理の一実施形態を説明する。
【００５８】
取水口１０４を通じて取り込まれた液体は、ストレーナ１０５において大きなゴミ等が取り除かれた後、プラズマ処理装置１０２に供給され、液体に含まれる水生生物のプラズマ処理が行われる。ついで、プラズマ処理装置１０２で処理された液体に、薬液供給装置１０１から次亜塩素酸ナトリウム水溶液が供給され、次亜塩素酸ナトリウムによる水生生物の殺滅処理が行われる。次亜塩素酸ナトリウムを含む液体が、バラスト水供給ライン１０７を通じてバラストタンク１０３に供給される。このバラスト水の処理は、バラスト水の注入量及び又は次亜塩素酸ナトリウムの供給量を制御しながら行うことが好ましい。バラストタンク１０３内に所定量のバラスト水が注入され、かつ、バラストタンク１０３内の次亜塩素酸ナトリウムの濃度が所定の濃度に制御されれば、バラスト水の取り込み及び処理を終了し、バラストポンプ１０６、プラズマ処理装置１０２、及び薬液供給装置１０１の薬液供給ライン１０９のポンプを停止する。プラズマ処理装置１０２において殺滅処理を行った後、次亜塩素酸ナトリウム水溶液を供給することにより、バラスト水に含まれる水生生物の殺滅処理を効率よく行うことができる。
【００５９】
本実施の形態１では、薬液供給装置１０１が、プラズマ処理装置１０２とバラストタンク１０３との間に接続している形態、つまり、プラズマ処理装置１０２で処理された液体に次亜塩素酸ナトリウム水溶液を供給する形態を例にとり説明したが、本形態はこれに制限されるものではない。例えば、図４に示すように、薬液供給ライン１０９がバラストポンプ１０６とプラズマ処理装置１０２との間に接続し、プラズマ処理よりも前に次亜塩素酸ナトリウム水溶液を供給する形態であってもよい。また、図５に示すように、薬液供給装置１０１が、プラズマ処理装置１０２とバラストタンク１０３との間に接続する薬液供給ライン１０９と、バラストポンプ１０６とプラズマ処理装置１０２との間に接続する第２の薬液供給ライン１０９’とを有し、プラズマ処理前及びプラズマ処理後の双方にそれぞれ次亜塩素酸ナトリウム水溶液を供給する形態であってもよい。
【００６０】
本実施の形態１では、薬液供給装置１０１が、バラストポンプ１０６と接続し、そこから次亜塩素酸ナトリウムを発生させるための液体を取水する形態を例にとり説明したが、本発明はこれに制限されるものではない。例えば、薬液供給装置１０１は、図６に示すように取水口（シーチェスト）１０４とは異なる取水口１１４と接続していてもよいし、図７に示すように取水口（シーチェスト）１０４と接続していてもよい。また、図８に示すように、取水口１１４と、バラストポンプ１０６との双方に接続していてもよい。なお、図６から８では、薬液供給装置１０１が、プラズマ処理装置１０２とバラストタンク１０３との間に接続している形態を例にとり説明したが、これに限定されるものではなく、薬液供給装置１０１は、図４に示すようにバラストポンプ１０６とプラズマ処理装置１０２との間に接続されていてもよいし、図５に示すようにプラズマ処理装置１０２とバラストタンク１０３との間、及びバラストポンプ１０６とプラズマ処理装置１０２との間の双方に接続されていてもよい。
【００６１】
（実施の形態２）
図９は、本発明の実施の形態２におけるバラスト水処理システムの構成を示す概略構成図である。図９において、図１と同じ構成要素には同じ符号を付している。
【００６２】
本実施の形態２のバラスト水処理システムは、後処理装置９０１、バラストタンク１０３内のバラスト水を後処理装置９０１に供給するためのライン９０２、バラスト水をデバラストするための排出ライン（デバラストライン）９０３、及び還元剤供給装置（還元剤貯留タンク）９０４を備える以外は、実施の形態１のバラスト水処理システムの構成と同じである。本実施の形態２のバラスト水処理システムによれば、後処理装置９０１を備えるため、還元剤の使用量を低減することができる。
【００６３】
ライン９０２は、一端がバラスト水供給ライン１０７に接続し、他端が後処理装置９０１に接続しており、バラスト水供給ライン１０７を通じて後処理装置９０１にバラストタンク１０３内のバラスト水を供給することができる。
【００６４】
後処理装置９０１は、バラスト水排出時にバラスト水の次亜塩素酸ナトリウム濃度を排出基準以下にする及び又は還元剤の使用量を低減するための処理を行うための装置である。
【００６５】
還元剤供給装置９０４は、排出するバラスト水の次亜塩素酸ナトリウムを還元させての次亜塩素酸ナトリウム濃度を排出基準以下にするためのものである。還元剤供給装置９０４は、排出ライン９０３に接続し、後処理装置９０１で処理された排出バラスト水に還元剤を供給できる。還元剤としては、チオ硫酸ナトリウム、及び亜硫酸ナトリウム等が挙げられる。
【００６６】
排出ライン９０３は、排出するバラスト水の次亜塩素酸ナトリウム濃度を測定するために次亜塩素酸ナトリウム濃度計、及び排出するバラスト水に含まれる水生生物（特に微生物）の生細胞数を測定するために微生物検査装置等の装置を備えていてもよい。次亜塩素酸ナトリウム濃度計は、図９に示すように、少なくとも後処理装置９０１とバラストポンプ１０６との間、及び排出ライン９０３の排出端部（バラスト水の排出口付近）に配置されていることが好ましい。
【００６７】
本実施の形態２のバラスト水処理システムを用いたバラスト水排出時におけるバラスト水の処理の一実施形態を説明する。
【００６８】
バラストポンプ１０６を駆動させて、バラストタンク１０３からバラスト水の排出を開始する。バラストタンク１０３内のバラスト水は、バラスト水供給ライン１０７及びライン９０２を介して後処理装置９０１に供給される。後処理装置９０１において、次亜塩素酸ナトリウムの分解処理がされたバラスト水は、排出ライン９０３を介してプラズマ処理装置１０２に供給され、船外に排出される。このとき、プラズマ処理装置１０２において、排出するバラスト水に含まれる水生生物の処理を行ってもよい。
【００６９】
なお、本実施の形態２では、排出ライン９０３がプラズマ処理装置１０２と接続する形態を例にとり説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、排出ライン９０３がプラズマ処理装置１０２に接続していなくてもよい。すなわち、バラスト水が、プラズマ処理装置１０２を経由することなく排出される形態であってもよい。
【００７０】
（実施の形態３）
図１０は、本発明の実施の形態３におけるバラスト水処理システムの構成を示す概略構成図である。図１０において、図１と同じ構成要素には同じ符号を付している。
【００７１】
本実施の形態３のバラスト水処理システムは、次亜塩素酸ナトリウム水溶液を供給する液体のｐＨを次亜塩素酸ナトリウムのｐＫａ以下に制御するための酸性液貯留槽１００１、及びバラスト水供給ライン１０７がｐＨメータを備える以外は、実施の形態１のバラスト水処理システムの構成と同じである。
【００７２】
本実施の形態３のバラスト水処理システムは、酸性液貯留槽１００１を備えることにより、次亜塩素酸ナトリウムを供給する液体のｐＨを次亜塩素酸の殺傷能力に最適な範囲に制御し、その状態で次亜塩素酸ナトリウムの供給及び殺傷処理を行うことができる。このため、次亜塩素酸ナトリウムによる水生生物の殺滅処理の処理効率を向上できる。最適なｐＨとしては、例えば、４〜６であり、好ましくは略５である。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明は、船舶におけるバラスト水の処理において有用である。
【符号の説明】
【００７４】
１０１    薬液供給装置
１０２    プラズマ処理装置
１０３    バラストタンク
１０４    シーチェスト（取水口）
１０５，１１５    ストレーナ
１０６    バラストポンプ
１０７    バラスト水供給ライン
１０８    脱気槽
１０９，１０９’    薬液供給ライン
１１０    取水ライン
１１４    取水口
１１６    ポンプ
２０１    薬液供給装置
２１１    貯留槽
２１２    電解槽
２１３，２１４，２１７，２１８    ライン
２１５    熱交換器
２１６    チラーユニット
２１９    処理槽
３０１    処理槽
３０２，３０３    電極
３０４    電源
３０５    コンプレッサ
９０１    後処理装置
９０２，９０２，９０３    排出ライン
９０４    還元剤供給装置
１００１    酸性貯留槽
【図１】
2013193000.tif 000004
【図２】
2013193000.tif 000005
【図３】
2013193000.tif 000006
【図４】
2013193000.tif 000007
【図５】
2013193000.tif 000008
【図６】
2013193000.tif 000009
【図７】
2013193000.tif 000010
【図８】
2013193000.tif 000011
【図９】
2013193000.tif 000012
【図１０】
2013193000.tif 000013