JP2014171954A - Ballast water treatment system of marine vessel - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、船舶のバラスト水処理システムに関し、詳しくは船舶の寄港地において取水された水から微生物及び細菌類を除去することによりバラスト水を作る船舶のバラスト水処理システムに係るものである。 The present invention relates to a ballast water treatment system for a ship, and more particularly to a ballast water treatment system for a ship that produces ballast water by removing microorganisms and bacteria from water taken at a port of call of the ship.
バラスト水とは、船舶が積荷のない状況で航行する場合や、港で積荷を陸揚げした際などに、喫水を保ち安定させるために、船舶内のバラストタンクに海水、淡水、汽水(以下、海水等という。)を取り入れ(バラスティング時)、荷物を積み込むときには排出する(デバラスティング時)海水等をいう。このバラスト水として積載された海水等の中に存在する動植物プランクトンや細菌類が船舶とともに他の領域に移動することによって、本来の生態系を破壊等するおそれがあった。 Ballast water is used to keep the ballast tank in the ship at sea, fresh water, brackish water (hereinafter referred to as sea Etc.) is taken in (when ballasting) and discharged when loading (when deballasting). The flora and fauna plankton and bacteria present in the seawater loaded as the ballast water may move along with the ship to other areas, thereby destroying the original ecosystem.
このような背景の中、IMO(国際海事機関)の国際会議において、船舶のバラスト水管理条約が採択され、2009年以降、順次、バラスト水の処理が義務付けられることとなった。IMOが制定するバラスト水の排出基準は、表1に示すとおりである。
バラスト水の処理技術としては、現在各種の手法が研究・開発されている。例えば特許文献1には、未処理の海水中の微生物を除去して清浄な処理海水に転換するバラスト水の無害化処理方法において、前記海水をフィルタを用いたろ過法により該海水中の比較的大きな前記微生物を除去する微生物分離処理とし、次に、前記海水から塩素含有物質を生成して該海水中に注入し前記微生物を殺滅又は殺菌する塩素処理または前記海水に酸化作用を有する物質(オゾン等)を添加する酸化物質添加処理のいずれか一方の処理とを施し、処理海水をバラストタンクに収容することを特徴とするバラスト水の無害化処理方法が開示されている。 Various methods are currently being researched and developed as ballast water treatment technologies. For example, Patent Document 1 discloses a method for detoxifying ballast water that removes microorganisms in untreated seawater and converts it into clean treated seawater. The seawater is relatively filtered by a filtration method using a filter. A microorganism separation process for removing large microorganisms, and then a chlorine-containing substance produced from the seawater and injected into the seawater to kill or sterilize the microorganisms or a substance having an oxidizing action on the seawater ( A method for detoxifying ballast water is disclosed, in which any one of the oxidizing substance addition processes for adding ozone or the like is performed, and the treated seawater is accommodated in a ballast tank.
そして、ろ過法による微生物分離処理と、該処理後のバラスト水に塩素処理または海水に酸化作用を有する物質を添加する酸化物質添加処理のいずれか一方の処理とを併せて施すことにより、微生物の処理機能が向上する。また、フィルタのメッシュを微生物除去の最適メッシュに選定することにより、比較的大きな広範囲の微生物を確実に捕獲し除去できて、逆洗等により捕獲後の処理も簡単にできると記載されている。 Then, the microorganism separation treatment by the filtration method and the treatment of any one of the microbial treatment by adding either the chlorination treatment to the ballast water after the treatment or the oxidation substance addition treatment for adding a substance having an oxidizing action to seawater are performed. Processing function is improved. Further, it is described that by selecting a filter mesh as an optimal mesh for removing microorganisms, a relatively large and wide range of microorganisms can be reliably captured and removed, and processing after capture can be simplified by backwashing or the like.
しかしながら、上記特許文献1では、前記ろ過法による微生物分離処理後のバラスト水に塩素処理または海水に酸化作用を有する物質を添加する酸化物質添加処理のいずれか一方の処理を施しているが、塩素処理は淡水や汽水には明らかに使用できない。また、酸化物質添加処理としてのオゾンは淡水や汽水には使用できるものの、オゾンをそのまま水中に注入したのでは、ほとんどが水中にとどまることなく汽水分離してしまうので、膨大なオゾン量が必要となる。その一方、バラスト水中に含有されるオゾンが不足すると微生物及び細菌類の処理機能が低下するものと推察される。 However, in Patent Document 1, either one of a chlorination treatment or an oxidization substance addition treatment in which a substance having an oxidizing action is added to seawater is applied to the ballast water after the microorganism separation treatment by the filtration method. The treatment is obviously not usable for fresh water or brackish water. In addition, although ozone as an oxidizing substance addition treatment can be used for fresh water and brackish water, if ozone is injected into water as it is, most of it will be brackish and separated without remaining in the water, so a huge amount of ozone is required. Become. On the other hand, if the ozone contained in the ballast water is insufficient, it is presumed that the treatment function of microorganisms and bacteria is lowered.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、バラスト水が海水、淡水、汽水のいずれの場合にも使用することができるとともに、少ないオゾン量で微生物及び細菌類の処理機能を向上させることのできる船舶のバラスト水処理システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and can be used in any case where the ballast water is seawater, fresh water, or brackish water, and improves the treatment function of microorganisms and bacteria with a small amount of ozone. It is an object of the present invention to provide a ship ballast water treatment system that can be used.
本発明は、船舶の寄港地において取水された水から微生物及び細菌類を除去することによりバラスト水を作る船舶のバラスト水処理システムであって、前記船舶の寄港地において取水された水を濾過することにより該水から比較的大きい微生物を除去可能なフィルタと、前記フィルタで濾過した水にオゾンを微細気泡の形で注入することにより該水から比較的小さい微生物及び細菌類を除去可能なオゾン注入装置とを備えたことを特徴とするものである。 The present invention is a ballast water treatment system for a ship that produces ballast water by removing microorganisms and bacteria from the water taken at the port of call of the ship, and filters the water taken at the port of call of the ship. A filter capable of removing relatively large microorganisms from the water, and ozone injection capable of removing relatively small microorganisms and bacteria from the water by injecting ozone in the form of fine bubbles into the water filtered by the filter And a device.
本発明によれば、前記船舶の寄港地において取水された水を濾過することにより該水から比較的大きい微生物を除去可能なフィルタと、前記フィルタで濾過した水にオゾンを微細気泡の形で注入することにより該水から比較的小さい微生物及び細菌類を除去可能なオゾン注入装置とを備えたので、前記船舶の寄港地において取水された水がフィルタで濾過されることにより該水から比較的大きい微生物(Lサイズ生物)が完全に取り除かれ、前記フィルタで濾過された水にオゾンがオゾン注入装置によって微細気泡の形で注入されることにより該水から比較的小さい微生物(Sサイズ生物)及び細菌類が殺滅される。 According to the present invention, a filter capable of removing relatively large microorganisms from the water taken at the port of call of the ship by filtering, and injecting ozone into the water filtered by the filter in the form of fine bubbles. And an ozone injection device capable of removing relatively small microorganisms and bacteria from the water, so that the water taken in the port of call of the ship is relatively large from the water by being filtered by the filter. Microorganisms (L size organisms) are completely removed, and ozone is injected into the water filtered by the filter in the form of fine bubbles by an ozone injection device, so that relatively small microorganisms (S size organisms) and bacteria are extracted from the water. Kind is killed.
また、オゾンは海水のみならず淡水や汽水を含めたあらゆる水に対して対応可能であり、しかも船内にて空気を原料に製造可能で分解性が高いので、残留のリスクが少ない。また、海水を使用する場合には、オゾンとその海水とが反応して生成するオキシダントにより、バラストタンク内での生物の繁殖を防止することができる。 In addition, ozone can be used not only for seawater but also for all kinds of water including fresh water and brackish water, and since it can be produced using air as a raw material on board and has high decomposability, there is little risk of residual. In addition, when seawater is used, it is possible to prevent the propagation of organisms in the ballast tank by the oxidant generated by the reaction between ozone and the seawater.
また、オゾンをマイクロバブル(微細気泡)化して溶解度を高め、効率化を図るとともに、オゾン使用量を低減することができる。 In addition, ozone can be made into microbubbles (fine bubbles) to increase solubility and increase efficiency, and the amount of ozone used can be reduced.
このようにして、フィルタの性能向上と、オゾンバブルの微細化とにより、IMOの基準を満たすのみならず、今後予想される、より厳しい基準の制定にも対応できるシステムを構築することができた。 In this way, by improving the filter performance and reducing the size of the ozone bubble, we were able to construct a system that not only met the IMO standards but could also meet the stricter standards that are expected in the future. .
また、前記オゾン注入装置は、オゾンを前記フィルタで濾過した水に注入するエジェクタと、エジェクタでオゾンが注入された水を吸引するポンプとを備えることが好ましい。 The ozone injection device preferably includes an ejector that injects ozone into water filtered by the filter, and a pump that sucks water into which ozone has been injected by the ejector.
この場合、オゾンがエジェクタで微細気泡となって前記フィルタで濾過した水に効率よく注入され、エジェクタでオゾンが注入された水中の微細気泡がポンプで吸引される際に攪拌されて、さらに微細となるので、より安定した微細気泡を発生させることができる。 In this case, ozone is finely bubbled by the ejector and efficiently injected into the water filtered by the filter, and when the fine bubbles in the water into which ozone has been injected by the ejector is sucked by the pump, As a result, more stable fine bubbles can be generated.
また、前記ポンプで吸引した水の少なくとも一部を前記フィルタに注入することが好ましい。 Moreover, it is preferable to inject | pour into the said filter at least one part of the water attracted | sucked with the said pump.
この場合、前記ポンプで吸引された水の少なくとも一部が前記フィルタに注入されるので、フィルタにスケール付着やバイオフィルムの形成が防止される。 In this case, since at least a part of the water sucked by the pump is injected into the filter, scale adhesion and biofilm formation on the filter are prevented.
また、前記フィルタで濾過した水に窒素を微細気泡の形でさらに注入することが好ましい。 Further, it is preferable to further inject nitrogen into the water filtered by the filter in the form of fine bubbles.
この場合、前記フィルタで濾過した水に窒素が微細気泡の形でさらに注入されるので、溶存酸素の割合の上昇が抑制される。これにより、バラストタンク内溶存酸素を減じることで生物の繁殖を抑制することができる。 In this case, since nitrogen is further injected into the water filtered by the filter in the form of fine bubbles, an increase in the proportion of dissolved oxygen is suppressed. Thereby, reproduction of a living organism | raw_food can be suppressed by reducing the dissolved oxygen in a ballast tank.
また、前記オゾンを注入した水から該水に溶解しなかったオゾンを分解して酸素を回収する酸素回収装置を備え、前記酸素回収装置で回収した酸素を前記オゾン注入装置で注入するオゾンの原料として再利用することが好ましい。 In addition, an oxygen recovery device that recovers oxygen by decomposing ozone not dissolved in the water from the water into which the ozone has been injected is provided, and an ozone raw material in which the oxygen recovered by the oxygen recovery device is injected by the ozone injection device It is preferable to reuse as.
この場合、前記オゾンを注入した水から該水に溶解しなかったオゾンが分解されて酸素が回収する酸素回収装置が備えられたので、この前記酸素回収装置で回収された酸素が前記オゾン注入装置で注入するオゾンの原料として再利用される。これにより、オゾン発生に必要とされる装置のコンパクト化と電力消費量の削減とを図ることができる。 In this case, an oxygen recovery device is provided that recovers oxygen by decomposing ozone not dissolved in the water from the water into which the ozone has been injected, so that the oxygen recovered by the oxygen recovery device is the ozone injection device. Reused as a raw material for ozone injected in. As a result, it is possible to reduce the size of the device required for generating ozone and reduce the amount of power consumption.
本発明によれば、港湾内の水を濾過することにより該水から比較的大きい微生物を除去可能なフィルタと、前記フィルタで濾過した水にオゾンを微細気泡の形で注入することにより該水から比較的小さい微生物及び細菌類を除去可能なオゾン注入装置とを備えたので、港湾内の水がフィルタで濾過されることにより該水から比較的大きい微生物(Lサイズ生物)が完全に取り除かれ、前記フィルタで濾過された水にオゾンがオゾン注入装置によって微細気泡の形で注入されることにより該水から比較的小さい微生物(Sサイズ生物)及び細菌類が殺滅される。 According to the present invention, a filter capable of removing relatively large microorganisms from the water by filtering the water in the harbor, and ozone from the water by injecting ozone into the water filtered by the filter in the form of fine bubbles. And an ozone injection device capable of removing relatively small microorganisms and bacteria, so that the water in the harbor is filtered by a filter to completely remove relatively large microorganisms (L size organisms) from the water, Ozone is injected into the water filtered by the filter in the form of fine bubbles by an ozone injection device, so that relatively small microorganisms (S size organisms) and bacteria are killed from the water.
また、オゾンは海水のみならず淡水や汽水を含めたあらゆる水に対して対応可能であり、しかも船内にて空気を原料に製造可能で分解性が高いので、残留のリスクが少ない。また、海水を使用する場合には、オゾンとその海水とが反応して生成するオキシダントにより、バラストタンク内での生物の繁殖を防止することができる。 In addition, ozone can be used not only for seawater but also for all kinds of water including fresh water and brackish water, and since it can be produced using air as a raw material in a ship and has high decomposability, there is little risk of residual. In addition, when seawater is used, it is possible to prevent the propagation of organisms in the ballast tank by the oxidant generated by the reaction between ozone and the seawater.
また、オゾンをマイクロバブル化して溶解度を高め、効率化を図るとともに、オゾン使用量を低減することができる。 In addition, ozone can be made into microbubbles to increase solubility and increase efficiency, and the amount of ozone used can be reduced.
このようにして、フィルタの性能向上と、オゾンバブルの微細化とにより、IMOの基準を満たすのみならず、今後予想される、より厳しい基準の制定にも対応できるシステムを構築することができた。 In this way, by improving the filter performance and reducing the size of the ozone bubble, we were able to construct a system that not only met the IMO standards but could also meet the stricter standards that are expected in the future. .
(実施形態1)
図1は本発明の実施形態1に係る船舶のバラスト水処理システム1の全体構成を示す説明図、図3は船舶10の断面を示す説明図である。ここでは、港湾内の海水からバラスト水を作る場合を例示する。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is an explanatory view showing the overall configuration of a ship ballast water treatment system 1 according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 3 is an explanatory view showing a cross section of the ship 10. Here, the case where ballast water is made from seawater in a harbor is illustrated.
図3に示すように、本実施形態に係る船舶10では、その海水吸入箱2からバラストポンプ4で吸引したバラスト水を、バラスト水処理システム1で処理した上でバラストタンク3に貯留し、あるいは、このバラストタンク3に貯留したバラスト水を海水排出口5から排出するようになっている。そして、バラスト水処理システム1は、例えば図1に示すように、フィルタ6、オゾン注入装置7、薬注ポンプ8、メインライン、サブライン、計装・制御機器類などを備えている。 As shown in FIG. 3, in the ship 10 according to the present embodiment, the ballast water sucked by the ballast pump 4 from the seawater suction box 2 is processed by the ballast water treatment system 1 and then stored in the ballast tank 3, or The ballast water stored in the ballast tank 3 is discharged from the seawater discharge port 5. The ballast water treatment system 1 includes a filter 6, an ozone injection device 7, a chemical injection pump 8, a main line, a sub line, instrumentation / control devices, and the like as shown in FIG. 1, for example.
フィルタ6は、メインラインに設けられ、バラストポンプ4で吸引した海水中からLサイズの生物をすべて除去するものである。ここでは回転軸まわりに円周状に複数のフィルタ素子が配置された、いわゆるディスク式のフィルタが使用され、そのフィルタ素子の少なくとも1つずつを前記回転まわりに順次に回転していくことにより運転中の自動逆先が可能であり、スケール付着やバイオフィルム形成防止のため、間欠的にオゾンバブル水(オゾンを微小気泡の形で注入した水:詳細後述。)を注入するようになっている。 The filter 6 is provided in the main line and removes all L-sized organisms from the seawater sucked by the ballast pump 4. Here, a so-called disk type filter is used in which a plurality of filter elements are arranged around the rotation axis, and at least one of the filter elements is sequentially rotated around the rotation. Automatic reverse tip is possible, and ozone bubble water (water in which ozone is injected in the form of microbubbles: details are described later) is injected intermittently to prevent scale adhesion and biofilm formation. .
オゾン注入装置7は、筐体71に組み込まれた酸素/窒素発生装置72、オゾン発生装置73及び窒素タンク74と、筐体71外のオゾンエジェクタ75、オゾン注入ポンプ76、窒素エジェクタ77及び窒素注入ポンプ78とを備えている。 The ozone injector 7 includes an oxygen / nitrogen generator 72, an ozone generator 73, and a nitrogen tank 74 incorporated in a casing 71, an ozone ejector 75, an ozone injection pump 76, a nitrogen ejector 77, and a nitrogen injector outside the casing 71. And a pump 78.
酸素/窒素発生装置72は、例えば吸着剤を利用して、空気からオゾンの原料となる酸素を生成するものであり、同時に窒素を供給するものである。オゾン発生装置73は、例えば無声放電を利用して、酸素/窒素発生装置72で得られた酸素からオゾンを生成するものである。 The oxygen / nitrogen generator 72 generates oxygen as a raw material for ozone from air using, for example, an adsorbent, and supplies nitrogen simultaneously. The ozone generator 73 generates ozone from oxygen obtained by the oxygen / nitrogen generator 72 using, for example, silent discharge.
オゾンエジェクタ75は、オゾンをマイクロバブル化するものであり、オゾン注入ポンプ76は、オゾンエジェクタ75でマイクロバブル化したオゾンを攪拌することによりそのバブル径をさらに小さくしてメインラインに注入するものである。これにより、オゾンを安定供給することができるとともに、このオゾンによりフィルタ6を通過する海水中のSサイズの生物と細菌類とを効果的に殺滅することができる。 The ozone ejector 75 is for making ozone into microbubbles, and the ozone injection pump 76 is for injecting ozone that has been microbubbled by the ozone ejector 75 to further reduce the bubble diameter and inject it into the main line. is there. Thereby, while being able to supply ozone stably, the living thing and bacteria of S size in seawater which pass the filter 6 with this ozone can be killed effectively.
窒素エジェクタ77は、窒素をマイクロバブル化するものであり、窒素注入ポンプ78は、窒素エジェクタ77でマイクロバブル化した窒素を攪拌することによりそのバブル径をさらに小さくしてメインラインに注入するものである。この窒素により溶存酸素(DO)濃度の上昇を防止し、生物の繁殖を抑制するようになっている。 The nitrogen ejector 77 is for making nitrogen into microbubbles, and the nitrogen injection pump 78 is for injecting nitrogen that has been microbubbled with the nitrogen ejector 77 to further reduce the bubble diameter and inject it into the main line. is there. This nitrogen prevents an increase in dissolved oxygen (DO) concentration and suppresses the reproduction of living organisms.
薬注ポンプ8は、必要に応じて、残留オゾン及び残留オキシダント(TRO)を分解するために、中和剤であるチオ硫酸ナトリウムを注入するものである。この残留オゾン及び残留オキシダントの濃度を監視し、中和剤の注入量を決定するとともに、バラスト排水中の残留オゾン及び残留オキシダントの分解を確認するためにメインラインの適宜箇所にTROセンサが配備されている。 The chemical injection pump 8 injects sodium thiosulfate, which is a neutralizing agent, to decompose residual ozone and residual oxidant (TRO) as necessary. The concentration of residual ozone and residual oxidant is monitored to determine the amount of neutralizing agent to be injected, and TRO sensors are installed at appropriate locations on the main line in order to confirm the decomposition of residual ozone and residual oxidant in the ballast drainage. ing.
以下、このバラスト水処理システム1の概略動作を説明する。なお、一連の動作においては、図示しない制御盤が、スイッチやセンサなどからの信号を受けて機器類の発停や弁類の開閉などをそれぞれ行うようになっている。 Hereinafter, the schematic operation of the ballast water treatment system 1 will be described. In a series of operations, a control panel (not shown) receives a signal from a switch, a sensor, or the like so as to start / stop devices or open / close valves.
バラスティング時には、まずバラストポンプ4で海水吸入箱2から取水した水をフィルタ6により濾過し、Lサイズの生物をすべて除去する。ついで、酸素/窒素発生装置72によって空気から酸素と窒素とを生成する。オゾン発生装置73は、この酸素を原料としてオゾンを生成する。窒素は窒素タンク74に貯留しておく。 At the time of ballasting, the water taken from the seawater suction box 2 by the ballast pump 4 is first filtered by the filter 6 to remove all L-sized organisms. Next, oxygen and nitrogen are generated from the air by the oxygen / nitrogen generator 72. The ozone generator 73 generates ozone using this oxygen as a raw material. Nitrogen is stored in a nitrogen tank 74.
オゾン発生装置73で生成したオゾンをオゾンエジェクタ75でマイクロバブル(微細気泡)化する。このマイクロバブル化したオゾンをオゾン注入ポンプ76で攪拌することによりそのバブル径をさらに小さくして,メインラインより分岐した濾過後の水中に注入する。 The ozone generated by the ozone generator 73 is converted into microbubbles (fine bubbles) by the ozone ejector 75. The microbubbled ozone is agitated by the ozone injection pump 76 to further reduce the bubble diameter, and is injected into the filtered water branched from the main line.
窒素タンク74に貯留しておいた窒素を窒素エジェクタ77でマイクロバブル化する。このマイクロバブル化した窒素を窒素注入ポンプ78で攪拌することによりそのバブル径をさらに小さくして,メインラインより分岐した濾過後の水中に注入する。 Nitrogen stored in the nitrogen tank 74 is microbubbled by the nitrogen ejector 77. The microbubbled nitrogen is stirred by the nitrogen injection pump 78 to further reduce the bubble diameter and injected into the filtered water branched from the main line.
バラストタンク3に、この処理水を貯留する。バブルオゾン水の一部はフィルタ6の例えば上流側に循環させ、同フィルタ6へのスケール付着やバイオフィルム形成の防止を図る。特にバイオフィルムは一旦形成されると、逆洗程度ではとれないので厄介である。したがって、このオゾンバブル水の循環は、バラスティング終了後の長期航海中においても、間欠的に行うことが好ましい。 This treated water is stored in the ballast tank 3. A part of the bubble ozone water is circulated, for example, on the upstream side of the filter 6 to prevent the scale 6 from adhering to the filter 6 and biofilm formation. In particular, once a biofilm is formed, it is troublesome because it cannot be removed by backwashing. Therefore, it is preferable that the ozone bubble water be circulated intermittently even during long-term voyage after the end of ballasting.
一方、デバラスティング時には、バラストポンプ4及びグラビティにより排水される水中の残留オキシダントをTROセンサで監視する。そして、必要に応じて、中和剤であるチオ硫酸ナトリウムをその注入量を制御しながら添加する。最終的に、排水中の残留オキシダントを監視して排出可能であることを確認する。その主な理由は以下のとおりである。 On the other hand, at the time of deballasting, residual oxidant in the water drained by the ballast pump 4 and gravity is monitored by a TRO sensor. And as needed, sodium thiosulfate which is a neutralizing agent is added, controlling the injection amount. Finally, monitor the residual oxidant in the wastewater to confirm that it can be discharged. The main reasons are as follows.
すなわち、オゾンだけでなく、オゾンと海水との反応で生成される残留オキシダントの殺菌作用によっても、バラスト水中の水生生物等を殺滅するのである。このうち、オゾンの半減期は短く、すぐに分解してしまうので、環境への影響が少ないのであるが、残留オキシダントは分解しにくいので、そのままバラストタンクから排出することには問題がある。 That is, not only ozone but also aquatic organisms in the ballast water are killed not only by the sterilizing action of residual oxidant produced by the reaction between ozone and seawater. Of these, ozone has a short half-life and decomposes quickly, so there is little impact on the environment. However, residual oxidants are difficult to decompose, so there is a problem in discharging them as they are from the ballast tank.
そこで、本発明者らは、上記船舶のバラスト水処理システム1の性能評価、活性物質の動態調査、最適パラメータの決定を目的として実証試験システムを製作して試験を行った。この実証試験システムの構成は、図1の海水吸入箱2とバラストタンク3とをそれぞれタンク二基に置き換えたものに相当する。この実証試験システムにおいて、バラストタンクを模擬したタンク内のオゾン濃度変化を計測した結果を表2に示す。なお、表2では、それぞれ設定した酸素量、窒素量及びオゾン濃度(理論値)についての残留オキシダント濃度の時間変化を計測した値を示している。
表2中の太い実線で囲んだ数値は、溶存オゾン濃度が0.02mg/l以上確認された場合である。また、表2中の太い破線で囲んだ数値は、気相オゾン濃度が検出されているものであって、前記太い実線で囲んだ数値を含む。この表2に示すように、残留オキシダント濃度(計測値)は、元海水で0.00mg/lであったものが、その処理直後には、1.12〜2.18mg/lとなり、120分を過ぎると大きく減少していることがわかる。 The numerical value surrounded by the thick solid line in Table 2 is the case where the dissolved ozone concentration is confirmed to be 0.02 mg / l or more. Moreover, the numerical value enclosed with the thick broken line in Table 2 is a gas-phase ozone concentration detected, and includes the numerical value enclosed with the said thick solid line. As shown in Table 2, the residual oxidant concentration (measured value) was 0.00 mg / l in the original seawater, but immediately after the treatment, it was 1.12 to 2.18 mg / l, 120 minutes. It can be seen that there is a significant decrease after passing.
ついで、タンク内に溶解している酸素の濃度変化を計測した結果を表3に示す。なお、表3では、それぞれ設定した酸素量、窒素量及びオゾン濃度(理論値)についての溶存酸素濃度の時間変化を計測した値を示している。
表3中の太い破線で囲んだ数値は、元海水温度より3.0℃以上の増加があった場合である。この表3に示すように、溶存酸素濃度(計測値)は、元海水で9.81〜12.12mg/lであったものが、その処理直後には10.80〜23.74mg/lとなり、その後の海水温度の上昇を考慮すると、4日を過ぎてもほとんど減少していないことがわかる。 The numerical value enclosed with the thick broken line in Table 3 is a case where there is an increase of 3.0 ° C. or more from the original seawater temperature. As shown in Table 3, the dissolved oxygen concentration (measured value) from 9.81 to 12.12 mg / l in the original seawater is 10.80 to 23.74 mg / l immediately after the treatment. Considering the subsequent rise in seawater temperature, it can be seen that there is almost no decrease even after 4 days.
ところで、バラスト水中の溶存酸素濃度が大きくなると、バラストタンク内で生物が繁殖し、新たな問題となるおそれがある。そこで、本発明者は、この実証試験システムにおいて、さらに窒素を注入することにより、溶存酸素濃度をコントロールできるか否かについての実証試験をしている。 By the way, if the dissolved oxygen concentration in the ballast water is increased, organisms may propagate in the ballast tank, which may cause a new problem. Therefore, the present inventor is conducting a verification test on whether or not the dissolved oxygen concentration can be controlled by further injecting nitrogen in this verification test system.
窒素注入によってコントロールした溶存酸素濃度を計測した結果を表4に示す。なお、表4では、それぞれ設定した酸素量、窒素量についての元海水温度と、元海水及びサンプルの溶存酸素濃度と、サンプル温度とをそれぞれ計測した値を示している。
この表4に示すように、窒素を注入していない場合では溶存酸素の割合の上昇が大きいが、窒素を注入した場合では溶存酸素の割合の上昇が抑制されていることがわかる。 As shown in Table 4, the increase in the dissolved oxygen ratio is large when nitrogen is not injected, but the increase in the dissolved oxygen ratio is suppressed when nitrogen is injected.
ついで、フィルタ6とオゾン注入装置7とで処理した海水を顕微鏡で観察し、生物の殺滅効果を検証した。図4はLサイズの生物の処理前後、図5はSサイズの生物の処理前後を示す。図4,5より、いずれのサイズの生物においても優れた殺滅効果が得られることが検証できた。 Next, the seawater treated with the filter 6 and the ozone injection device 7 was observed with a microscope, and the killing effect of the organism was verified. FIG. 4 shows before and after treatment of an L-size organism, and FIG. 5 shows before and after treatment of an S-size organism. 4 and 5, it was verified that an excellent killing effect was obtained in any size organism.
以上説明したように、本バラスト水処理システム1によれば、船舶10の寄港地において取水された水がフィルタ6で濾過されることにより該水から比較的大きい微生物(Lサイズ生物)が完全に取り除かれ、前記フィルタ6で濾過された水にオゾンがオゾン注入装置7によって微細気泡の形で注入されることにより該水から比較的小さい微生物(Sサイズ生物)及び細菌類が殺滅される。 As described above, according to the ballast water treatment system 1, relatively large microorganisms (L-size organisms) are completely removed from the water taken in the port of the ship 10 through the filter 6. Ozone is injected into the water that has been removed and filtered by the filter 6 in the form of fine bubbles by the ozone injection device 7, so that relatively small microorganisms (S-size organisms) and bacteria are killed from the water.
また、オゾンは海水のみならず淡水や汽水を含めたあらゆる水に対して対応可能であり、しかも船内にて空気を原料に製造可能で分解性が高いので、残留のリスクが少ない。また、海水を使用する場合には、オゾンとその海水とが反応して生成するオキシダントにより、バラストタンク内での生物の繁殖を防止することができる。 In addition, ozone can be used not only for seawater but also for all kinds of water including fresh water and brackish water, and since it can be produced using air as a raw material on board and has high decomposability, there is little risk of residual. In addition, when seawater is used, it is possible to prevent the propagation of organisms in the ballast tank by the oxidant generated by the reaction between ozone and the seawater.
また、オゾンをマイクロバブル化して溶解度を高め、効率化を図るとともに、オゾン使用量を低減することができる。 In addition, ozone can be made into microbubbles to increase solubility and increase efficiency, and the amount of ozone used can be reduced.
このようにして、フィルタ6の性能向上と、オゾン注入装置7でのオゾンバブルの微細化とにより、IMOの基準を満たすのみならず、今後予想される、より厳しい基準の制定にも対応できるシステムを構築することができた。 In this way, by improving the performance of the filter 6 and reducing the size of the ozone bubble in the ozone injection device 7, the system can meet not only the IMO standards but also the stricter standards that can be expected in the future. Was able to build.
また、前記オゾン注入装置7では、酸素/窒素発生装置72で生成されたオゾンが、オゾンエジェクタ75でマイクロバブルとなって前記フィルタ6で濾過した水に効率よく注入され、オゾンエジェクタ75でオゾンが注入された水中のマイクロバブルが、オゾン注入ポンプ76で吸引される際に攪拌されて、さらに微細となるので、安定したマイクロバブルを発生させることができる。 In the ozone injection device 7, ozone generated by the oxygen / nitrogen generator 72 is converted into microbubbles by the ozone ejector 75 and efficiently injected into the water filtered by the filter 6. The injected microbubbles in the water are stirred when sucked by the ozone injection pump 76 and become finer, so that stable microbubbles can be generated.
また、前記オゾン注入ポンプ76で吸引した水を前記フィルタ6に注入するので、フィルタ6へのバイオフィルムの形成を予防し、かつ、スケール付着による目詰まりをも少なくすることができる。また、前記オゾンに加えて窒素を微細気泡の形で注入するので、溶存酸素の割合の上昇を抑制することができる。 Further, since the water sucked by the ozone injection pump 76 is injected into the filter 6, it is possible to prevent the formation of a biofilm on the filter 6 and to reduce clogging due to scale adhesion. Moreover, since nitrogen is injected in the form of fine bubbles in addition to the ozone, an increase in the ratio of dissolved oxygen can be suppressed.
(実施形態2)
ところで、上記実施形態1では、オゾン発生装置73で空気から酸素と窒素とに分離し、その酸素を原料としてオゾンを発生させている。しかし、バラスト水が多量である場合には、オゾンの使用量も膨大なものとなるので、その装置が大型化し、電力消費量も膨大なものとなるため、特に既存の船舶への搭載が困難となる。
(Embodiment 2)
By the way, in the said Embodiment 1, it isolate | separates into oxygen and nitrogen from air with the ozone generator 73, and ozone is generated using the oxygen as a raw material. However, when there is a large amount of ballast water, the amount of ozone used is enormous, which increases the size of the device and enormously consumes power, making it particularly difficult to install on existing ships. It becomes.
一方、オゾン注入装置7で水中に注入されたオゾンはすべてが溶解するわけではなく、その不溶解分を回収して使用することが経済的である。しかし、回収したオゾンをそのまま使用したのでは、オゾン発生装置73で発生されるオゾンに対して濃度差や湿度差等が生じて不具合である。 On the other hand, not all ozone injected into water by the ozone injection device 7 is dissolved, and it is economical to recover and use the insoluble matter. However, if the recovered ozone is used as it is, there is a problem that a difference in concentration, a difference in humidity, or the like occurs with respect to the ozone generated by the ozone generator 73.
そこで本発明者らは、さらに工夫を重ねて、本実施形態2に係るバラスト水処理システム1aを構築した。図2は本発明の実施形態2に係る船舶のバラスト水処理システム1aの全体構成図である。なお、上記実施形態1と共通する要素には、同一符号を付して、その詳細説明を省略する。 Therefore, the present inventors further devised and constructed the ballast water treatment system 1a according to the second embodiment. FIG. 2 is an overall configuration diagram of a ship ballast water treatment system 1a according to Embodiment 2 of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the element which is common in the said Embodiment 1, and the detailed description is abbreviate | omitted.
図3に示すように、本実施形態2に係る船舶10では、その海水吸入箱2からバラストポンプ4で吸引したバラスト水を、バラスト水処理システム1aで処理した上でバラストタンク3に貯留し、あるいは、このバラストタンク3に貯留したバラスト水を海水排出口5から排出するようになっている。そして、バラスト水処理システム1aは、例えば図2に示すように、フィルタ6と、オゾン注入装置7と、薬注ポンプ8と、酸素回収装置9、メインライン、サブライン、計装・制御機器類などを備えている。 As shown in FIG. 3, in the ship 10 according to the second embodiment, the ballast water sucked by the ballast pump 4 from the seawater suction box 2 is treated by the ballast water treatment system 1a and then stored in the ballast tank 3. Alternatively, the ballast water stored in the ballast tank 3 is discharged from the seawater discharge port 5. The ballast water treatment system 1a includes, for example, as shown in FIG. 2, a filter 6, an ozone injection device 7, a chemical injection pump 8, an oxygen recovery device 9, a main line, a sub line, instrumentation / control devices, and the like. It has.
酸素回収装置9は、オゾン脱気タンク91と、コンプレッサ92と、オゾン分解装置93とを備えている。オゾン脱気タンク91は、溶解せずに気相に存在するオゾン含有気体を回収するものであり、コンプレッサ92は、回収したオゾン含有気体をオゾン分解装置93に供給するものであり、オゾン分解装置93は、例えば二酸化マンガン系の触媒を用いて前記供給されたオゾン含有気体中のオゾンを分解して酸素を生成するものである。オゾン分解装置93で生成した酸素をオゾン発生装置73に供給して、この酸素からもオゾンを生成するようになっている。 The oxygen recovery device 9 includes an ozone deaeration tank 91, a compressor 92, and an ozone decomposition device 93. The ozone deaeration tank 91 is for recovering the ozone-containing gas present in the gas phase without being dissolved, and the compressor 92 is for supplying the recovered ozone-containing gas to the ozone decomposing device 93. No. 93 generates oxygen by decomposing ozone in the supplied ozone-containing gas using, for example, a manganese dioxide-based catalyst. Oxygen generated by the ozonolysis device 93 is supplied to the ozone generator 73, and ozone is also generated from this oxygen.
以下、このバラスト水処理システム1aの概略動作を説明する。なお、一連の動作においては、図示しない制御盤が、スイッチやセンサなどからの信号を受けて機器類の発停や弁類の開閉などをそれぞれ行うようになっている。 Hereinafter, a schematic operation of the ballast water treatment system 1a will be described. In a series of operations, a control panel (not shown) receives a signal from a switch, a sensor, or the like so as to start / stop devices or open / close valves.
バラスティング時には、まずバラストポンプ4で海水吸入箱2から取水した水をフィルタ6により濾過し、Lサイズの生物をすべて除去する。ついで、酸素/窒素発生装置72によって空気から酸素と窒素とを生成する。オゾン発生装置73は、この酸素を原料としてオゾンを生成する。窒素は窒素タンク74に貯留しておく。 At the time of ballasting, the water taken from the seawater suction box 2 by the ballast pump 4 is first filtered by the filter 6 to remove all L-sized organisms. Next, oxygen and nitrogen are generated from the air by the oxygen / nitrogen generator 72. The ozone generator 73 generates ozone using this oxygen as a raw material. Nitrogen is stored in a nitrogen tank 74.
オゾン発生装置73で生成したオゾンをオゾンエジェクタ75でマイクロバブル(微細気泡)化する。このマイクロバブル化したオゾンをオゾン注入ポンプ76で攪拌することによりそのバブル径をさらに小さくして,メインラインより分岐した濾過後の水中に注入する。気相のオゾン含有体をオゾン脱気タンク91により回収する。 The ozone generated by the ozone generator 73 is converted into microbubbles (fine bubbles) by the ozone ejector 75. The microbubbled ozone is agitated by the ozone injection pump 76 to further reduce the bubble diameter, and is injected into the filtered water branched from the main line. The ozone-containing body in the gas phase is recovered by the ozone degassing tank 91.
窒素タンク74に貯留しておいた窒素を窒素エジェクタ77でマイクロバブル化する。このマイクロバブル化した窒素を窒素注入ポンプ78で攪拌することによりそのバブル径をさらに小さくして,メインラインより分岐した濾過後の水中に注入する。 Nitrogen stored in the nitrogen tank 74 is microbubbled by the nitrogen ejector 77. The microbubbled nitrogen is stirred by the nitrogen injection pump 78 to further reduce the bubble diameter and injected into the filtered water branched from the main line.
バラストタンク3に、この処理水を貯留する。バブルオゾン水の一部はフィルタ6の例えば上流側に循環させ、同フィルタ6のスケール付着やバイオフィルム形成の防止を図る。脱気タンクにより回収したオゾン含有気体を処理してオゾンを分解して酸素を得る。この酸素をオゾン発生装置73に送る。 This treated water is stored in the ballast tank 3. A part of the bubble ozone water is circulated, for example, on the upstream side of the filter 6 to prevent the filter 6 from adhering to the scale or forming a biofilm. The ozone-containing gas recovered by the degassing tank is treated to decompose ozone and obtain oxygen. This oxygen is sent to the ozone generator 73.
一方、デバラスティング時には、バラストポンプ4及びグラビティにより排水される水中の残留オキシダントをTROセンサで監視する。そして、必要に応じて、中和剤であるチオ硫酸ナトリウムをその注入量を制御しながら添加する。最終的に、排水中の残留オキシダントを監視して排出可能であることを確認する。その主な理由は前述のとおりである。 On the other hand, at the time of deballasting, residual oxidant in the water drained by the ballast pump 4 and gravity is monitored by a TRO sensor. And as needed, sodium thiosulfate which is a neutralizing agent is added, controlling the injection amount. Finally, monitor the residual oxidant in the wastewater to confirm that it can be discharged. The main reason is as described above.
以上説明したように、本バラスト水処理システム1aによれば、上記実施形態1のバラスト水処理システム1による作用効果に加え、オゾンを注入した水から該水に溶解しなかった酸素を回収する酸素回収装置9を備え、酸素回収装置9で回収した酸素をオゾン注入装置7のオゾン発生装置73に戻すようにしたので、システムのコンパクト化と電力消費量の削減とを図ることができる。 As described above, according to the ballast water treatment system 1a, in addition to the operational effects of the ballast water treatment system 1 of the first embodiment, oxygen that recovers oxygen that has not dissolved in the water from the water into which ozone is injected. Since the recovery device 9 is provided and the oxygen recovered by the oxygen recovery device 9 is returned to the ozone generator 73 of the ozone injection device 7, the system can be made compact and the power consumption can be reduced.
なお、上記実施形態1,2では、いずれも海水を処理することによりバラスト水を作っているが、淡水や汽水等を処理することによりバラスト水処理を作るようにしてもよい。 In the first and second embodiments, ballast water is produced by treating seawater. However, ballast water treatment may be produced by treating fresh water, brackish water, or the like.
また、上記実施形態1,2では、改造船にも適用可能となるように、既設のバラストラインを上記メインラインとして利用しているが、新造船の場合には、そのような限定がないことはいうまでもない。 In the first and second embodiments, an existing ballast line is used as the main line so that it can be applied to a modified ship. However, in the case of a new ship, there is no such limitation. Needless to say.
また、上記実施形態1,2では、船舶10のバラストタンク3をそれぞれ1個ずつ図示しているが、実際にはそれぞれ複数個のバラストタンク3が備わっていることはいうまでもない。 In the first and second embodiments, one ballast tank 3 of the ship 10 is illustrated, but it goes without saying that a plurality of ballast tanks 3 are actually provided.
また、上記実施形態1,2では、フィルタ6をそれぞれ1個ずつ図示しているが、複数個のフィルタ6を備え、それらの切り替え使用を可能とすることとしてもよい。 In the first and second embodiments, one filter 6 is illustrated. However, a plurality of filters 6 may be provided to enable switching between them.
1,1a 船舶のバラスト水処理システム
10 船舶
2 海水吸入箱
3 バラストタンク
4 バラストポンプ
5 海水排出口
6 フィルタ
7 オゾン注入装置
71 筐体
72 酸素/窒素発生装置
73 オゾン発生装置
74 窒素タンク
75 オゾンエジェクタ
76 オゾン注入ポンプ
77 窒素エジェクタ
78 窒素注入ポンプ
8 薬注ポンプ
9 酸素回収装置
91 オゾン脱気タンク
92 コンプレッサ
93 オゾン分解装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,1a Ship ballast water treatment system 10 Ship 2 Seawater intake box 3 Ballast tank 4 Ballast pump 5 Seawater outlet 6 Filter 7 Ozone injection device 71 Case 72 Oxygen / nitrogen generator 73 Ozone generator 74 Nitrogen tank 75 Ozone ejector 76 Ozone injection pump 77 Nitrogen ejector 78 Nitrogen injection pump 8 Chemical injection pump 9 Oxygen recovery device 91 Ozone deaeration tank 92 Compressor 93 Ozone decomposition device
Claims (5)
前記船舶の寄港地において取水された水を濾過することにより該水から比較的大きい微生物を除去可能なフィルタと、
前記フィルタで濾過した水にオゾンを微細気泡の形で注入することにより該水から比較的小さい微生物及び細菌類を除去可能なオゾン注入装置と
を備えたことを特徴とする船舶のバラスト水処理システム。 A ship ballast water treatment system for producing ballast water by removing microorganisms and bacteria from water taken at a port of call of a ship,
A filter capable of removing relatively large microorganisms from the water by filtering the water taken at the port of call of the ship;
A ship ballast water treatment system comprising an ozone injection device capable of removing relatively small microorganisms and bacteria from water by injecting ozone into the water filtered by the filter in the form of fine bubbles. .
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2013
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