JP6172875B2 - 船舶平衡水の処理システム - Google Patents

Description

本発明は船舶平衡水（ballast water）処理システムに関する。

運行中の船舶は、外部からの船舶平衡水の流入を受け船舶のバランスを維持する。このように、船舶に流入した船舶平衡水は、殺菌処理され、船舶に貯蔵され、船舶平衡水を外部に排出する際には中和剤を投入して中和処理した後、外部に排出する。

船舶に流入した船舶平衡水は、機械的、物理的、または化学的方法のいずれか１つの方法を用いて、船舶平衡水に含まれている固形物や微生物などを除去する。このとき、機械的な方法としては、微生物死滅処理対象の船舶平衡水をフィルタにろ過する方法で有り得る。

船舶平衡水をろ過するフィルタでは、エッジワイヤ（edged wire）、メッシュ形状のワイヤ（wire mesh）、または円板（disk）の形態を有するフィルタで有り得る。

そして、物理的な方法では、微生物死滅処理対象の船舶平衡水に紫外線（ＵＶ、ultraviolet rays）を照射する方法と、ＯＨラジカル（radical）を発生させるＡＯＰ（advanced oxidation process）の方法で有り得る。

また、化学的方法としては、塩素系殺菌剤または電気分解を用いて、次亜塩素酸（Hypochlorite、ＨＣｌＯ）、次亜塩素酸イオン（Hypochlorite ion、ＯＣｌ−）を生成して、微生物死滅処理対象の船舶平衡水を処理する方法がある。

化学的方法の別の例として、オゾン（Ｏ_３）、二酸化塩素（ＣｌＯ_２）のような化学物質を添加する方法等を用いることができる。

しかし、前記のような方法を用いた船舶平衡水の殺菌処理方法の内、機械的な方法は、フィルタに詰まったかすの洗浄が難しい欠点と、これにより、エッジワイヤフィルタまたはメッシュ状のワイヤフィルタのように、スクリーンフィルタを用いる場合、固形物によって詰まり（clogging）現象が発生する欠点がある。

そして、物理的な方法は、微生物死滅の残留性がなくて船舶平衡水内の微生物が再生する可能性があるという欠点と、化学的方法は、船舶平衡水内の残留化学物質を中和させなければならない追加の工程が必要であるという欠点のように、それぞれ、微生物死滅能力の限界があるという欠点がある。

本発明の目的は、船舶平衡水の微生物死滅効率を向上させるためのことにある。

そして、本発明の他の目的は、船舶平衡水の微生物死滅基準がＵＳＣＧ（United States Coast Guard）の基準を満たす船舶平衡水の処理装置を提供することである。

本発明の船舶平衡水の処理システムは、外部からの船舶平衡水の流入を受け、前記船舶平衡水をフィルタリングし、電気分解するフィルタと電気分解部、前記フィルタと電気分解部を通過した前記船舶平衡水の海水特性を測定して、海水特性測定値を出力する第１センサ部、前記第１センサ部と接続され位置し、前記第１センサ部から前記海水特性測定値の伝達を受け、前記海水特性測定値に基づいて前記船舶平衡水の汚染の程度を判断して、電気分解強度と二酸化塩素投入量を制御する制御信号を発生する制御部と、二酸化塩素を発生し、前記制御部から前記制御信号の伝達を受け、前記制御信号に応じて二酸化塩素を排出したり、または排出しない二酸化塩素発生部と、ＴｉＯ_２コーティングされた板を含んでおり、紫外線と前記ＴｉＯ_２の相互作用からＯＨラジカルを生成して前記ＯＨラジカルが前記フィルタと電気分解部を通過した前記船舶平衡水に含まれた残留微生物を殺菌するＵＶ/ＴｉＯ_２システムと、中和剤を備え、前記制御部から中和剤吐出信号の伝達を受け、前記フィルタと電気分解部を通過した前記船舶平衡水を中和する自動中和処理装置、そして、前記自動中和処理装置において中和処理された船舶平衡水の総残留酸化物（total residual oxidant、ＴＲＯ）濃度を測定し、前記総残留酸化物濃度の測定結果を前記制御部に伝達する第２センサ部を含み、前記制御部は、前記第２センサ部から伝達を受けた前記総残留酸化物質濃度の測定結果に基づいて、前記自動中和処理装置から吐出される前記中和剤吐出量を制御する前記中和剤吐出制御信号を発生する。

前記フィルタと電気分解部の前記フィルタは、円板フィルタ（disk filter）であるのがよい。

前記フィルタと電気分解部は、円の形の板形状を有する複数の電極モジュールを積層して備えるのが良い。

前記センサ部で測定する前記海水の特性は、伝導度、温度、または総残留酸化物質濃度の内、いずれか１つで有り得る。

本発明の一特徴に従った船舶平衡水の処理システムは、二酸化塩素前駆体を貯蔵しており、前記二酸化塩素前駆体を、前記二酸化塩素発生部に伝達する二酸化塩素前駆体の貯蔵タンクをさらに含むことが良い。

前記二酸化塩素前駆体は、ＮａＣｌＯ_２（亜塩素酸ナトリウム）、ＨＣｌ（塩化水素）、そしてＮａＯＣｌ（次亜塩素酸ナトリウム）であるのがよい。

前記ＵＶ/ＴｉＯ_２システムの前記ＴｉＯ_２コーティングされた板は、メッシュ（mesh）構造または穴明き板状のいずれか１つに形成されるのが良い。

このような特徴に係れば、フィルタ、及び電気分解部が船舶平衡水に含まれた微生物及び固形物を除去または死滅処理し、バラスティング（ballasting）段階で、船舶平衡水の伝導度、温度、及び残留酸化物質濃度の値に応じて、二酸化塩素を船舶平衡水に注入して、船舶平衡水の微生物を死滅処理する。そして、ディバラスティング段階でＵＶ/ＴｉＯ_２システムは、船舶平衡水の残留微生物をさらに死滅処理し、自動中和処理装置を介して船舶平衡水を中和させる。

これにより、船舶平衡水のバラスティング段階において、船舶平衡水の微生物死滅効率がＵＳＣＧ基準を満足するようになる。また、船舶平衡水のディバラスティング段階において、船舶平衡水の残留微生物の追加死滅を実施するので、処理された船舶平衡水の微生物死滅基準がＵＳＣＧ基準にさらに符合するようになる効果がある。

本発明の一実施の形態に係る船舶平衡水の処理システムの構造を概略的に示すブロック図である。 本発明の一実施の形態に係る船舶平衡水の処理システムのフィルタと電気分解部を示した分解斜視図である。 本発明の一実施の形態に係る船舶平衡水の処理システムのフィルタと電気分解部を示した分解斜視図である。 本発明の一実施の形態に係る船舶平衡水の処理システムのフィルタと電気分解部の一部を示す斜視図である。 本発明の一実施の形態に係る船舶平衡水の処理システムのフィルタと電気分解部の一部を示す断面図である。 本発明の一実施の形態に係る船舶平衡水の処理システムのフィルタと電気分解部の一部である電極を示す斜視図である。 本発明の一実施の形態に係る船舶平衡水の処理システムのフィルタと電気分解部の一部である電極スペーサを示す斜視図である。 本発明の一実施の形態に係る船舶平衡水の処理システムの動作を示すフローチャートである。

以下では、添付した図面を参考にして、本発明の実施の形態について本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。

しかし、本発明は、多様の異なる形態で実現することができ、ここで説明する実施の形態に限定されない。そして図面で本発明を明確に説明するために説明と関係ない部分は省略し、明細書全体を通じて類似した部分については、類似の図面符号を付した。

これにより、添付した図面を参考にして、本発明の一実施の形態に係る船舶平衡水の処理システムについて説明する。

まず、図１を参考にして、本発明の一実施の形態に係る船舶平衡水の処理システムについて詳細に説明する。

図１を参考にすれば、本発明の一実施の形態に係る船舶平衡水の処理システムは、外部からの船舶平衡水の流入を受ける流入部１、流入部１に流入した船舶平衡水の流量を測定する流量測定部２０、船舶平衡水をフィルタリングし、電気分解するフィルタと電気分解部１０、フィルタ、及び電気分解部１０を通過した船舶平衡水の特徴を測定する第１センサ部３０、船舶平衡水に投入する二酸化塩素を発生する二酸化塩素発生部７０、第１センサ部３０から船舶平衡水の測定結果の伝達を受け、伝達を受けた結果を監視して、フィルタと電気分解部１０、二酸化塩素発生部７０と自動中和処理装置４０を制御する制御部１００、第１センサ部３０を通過した船舶平衡水を貯蔵するバラストタンク５０、バラストタンク５０に貯蔵されたが、外部に排出される船舶平衡水にＵＶを照射してＴｉＯ_２を反応させるＵＶ/ＴｉＯ_２システム６０、そしてバラストタンク５０に貯蔵されたが、外部に排出される船舶平衡水に中和剤を投入する自動中和処理装置４０、自動中和処理装置４０によって中和処理された船舶平衡水の残留酸化物質濃度を測定する第２センサ部３１、そして船舶平衡水を外部に排出する排出口２を備える。

本発明の一実施の形態に係る船舶平衡水の処理システムは、船舶の外部から海水（以下、船舶平衡水と称する）の流入を受ける。このとき、流入口（海水流入口、sea chest）１と配管を介して外部の船舶平衡水が船舶平衡水の処理システムに流入される。

そして、流量測定部２０は、流入口２を介して流入された船舶平衡水の流量を測定し、測定された流量値を制御部１００に伝達する。

フィルタと電気分解部１０は、機械的方法と化学的方法を介して外部から流入した船舶平衡水を殺菌する。

図２Ａ及び図２Ｂと図３Ａ〜図３Ｄを参考にして、本発明の一実施の形態に係るフィルタと電気分解部１０をさらに詳しく説明すると、フィルタ、及び電気分解部１０は、船舶平衡水の流入を受ける流入及び流出口（以下「流入/流出口」と称する）１１と、流入された船舶平衡水を電気分解処理する複数の電極１２１を含む電気分解部１２、そして電気分解部１２を保護するように位置するカバー１３を備える。

図２Ａを参考にすれば、フィルタ、及び電気分解部１０の流入/流出口１１は、外部から船舶平衡水の流入を受けるための通路である流入口１１２とフィルタ及び電気分解部１０でフィルタリング（filtering）と電気分解処理された船舶平衡水を外部に排出するための流出口１１１を備える。

そして、カバー１３は、流入/流出口１１の一端と固定接続される構造を有する。このとき、電気分解部カバー１３と流入/流出口１１が固定接続される場合、カバー１３の内部には、フィルタエレメントが位置し、フィルタエレメントの内部に電気分解部１２が位置することになる。

図２Ｂを参考にして、フィルタと電気分解部１０のカバー１３の内部に位置する構成を詳細に説明すると、フィルタ、及び電気分解部１０は、固定板１５２、フィルタ圧着カバー１３２ とフィルタ圧着カバー１３２の内部に位置するフィルタハウジング１３１、複数の電極モジュール１２１、複数の電極モジュール１２１の外側を包むように位置する電極モジュールハウジング１２５と電極モジュールハウジング１２５の外部に位置するフィルタエレメント１３０、複数の電極モジュール１２１との間に位置するスペーサ１２２と支持台１５０に巻かれているフィルタ圧着スプリング１５１、支持台１５０に位置する流路誘導部１１４、及び流入/流出口１１の内部に位置する回転誘導体１１３を備える。

まず、複数の電極モジュール１２１を含む電気分解部１２を図３Ａ〜図３Ｄを参考にして詳細に説明する。

図３Ａ及び図３Ｂを参考にすれば、電極モジュールハウジング１２５は、複数の電極モジュール１２１の外側を包むように位置しており、このとき、電極モジュールハウジング１２５の一端部は、電極ブスバー（bus bar）１２６を備える。

また、電極モジュールハウジング１２５は、フィルタエレメント１３０を支持するためのサポート（support）の役割も果たす。

そして、電極モジュールハウジング１２５は、フィルタエレメント１３０の逆洗浄のための逆洗管１６０を備える。逆洗管１６０は、複数の逆洗水排出孔１６１を有するように形成される。

電極ブースバー１２６は、電極モジュールハウジング１２５に２つ位置し、外部の整流器（図示せず）と接続され電流の供給を受けることができる。このような電極ブースバー１２６は、整流器（図示せず）から伝達を受けた電流を各電極モジュール１２１に伝達する。

図３Ａ及び図３Ｂに示すように、電極ブースバー１２６は、２つ備えされが、１つの電極ブースバー１２６は、正の電流の伝達を受け、他の１つの電極ブースバー１２６は、負（-）の電流の伝達を受けることがいい。

そして、電極モジュールハウジング１２５の内部に位置する複数の電極モジュール１２１は、支持台１５０の長さ方向に沿って積層されて位置し、この時、複数の電極モジュール１２１との間に電極間隔スペーサ（spacer）１２２が位置することができる。

このように、電極モジュールハウジング１２５の内部に位置し、電極ブースバー１２６から電流の伝達を受ける複数の電極モジュール１２１は、流入/流出口１１に流入して、電気分解部１２に流れる船舶平衡水を電気分解処理する。

このような電極モジュール１２１を図３Ｃを参考にして、さらに詳しく説明すると、電極１２１は、第３直径１２１ｃを有する円板状を有しており、円板の中央に第２直径１２１ａだけ開けられるように形成される。

そして、電極モジュール１２１は、円板の周囲に沿って半円状に開いている第１溝１２１ｂを２つ備える。２つの第１溝１２１ｂは、電極モジュールハウジング１２５の逆洗管１６０が通過する道である。これにより、電極モジュールハウジング１２５の内部に複数の電極モジュール１２１が積層して位置するとき、電極モジュール１２１の第１溝１２１ｂに逆洗管１６０が位置するようになるので、電極モジュールハウジング１２５の内部に電極モジュール１２１が結合されることになる。

また、電極モジュール１２１は、四角形状の溝である第２溝１２１ｄと、第２溝１２１ｄと対向するように位置する第３溝１２１ｅをさらに備える。

第３溝１２１ｅは、円板の周囲に垂直する方向に薄い四角形状のあいた部分を備え、第３溝１２１ｅは、２つの四角形状のあいた部分の間に円形状のあいた部分をさらに含み、このとき、円形状のあいた部分は電極モジュール１２１の周囲に触れないように位置する。

このような第２溝１２１ｄと第３溝１２１ｅを有する電極モジュール１２１が電極モジュールハウジング１２５の内部に結合されたとき、電極ブースバー１２６は、第２溝１２１ｄと第３溝１２１ｅを貫通するように位置する。これにより、電極モジュール１２１は、電極ブースバー１２６からの電流の印加を受けるようになる。

次に、図３Ｄを参考にして電極間隔スペーサ１２２について詳細に説明する。電極間隔スペーサ１２２は、電極モジュール１２１と電極モジュール１２１との間に位置するか、または電極モジュールハウジング１２５の上面（または底面）と隣接する電極モジュール１２１との間に位置することができる。

このように電極モジュール１２１との間に位置する電極の間隔スペーサ１２２は、水の回転を誘導するスペーサとして、第１直径１２２ａを有する円形状の輪を有し、一定の間隔に沿ってリングの周囲に接続され形成された翼１２２ｂを備える。

このとき、１つの翼１２２ｂと反対側に位置する他の１つの翼１２２ｂの距離１２２ｃ、すなわち、電極間隔スペーサ１２２の長さ１２２ｃは、図３Ｄに図示された電極１２１の長さ（第３直径）１２１ｃより短い長さを有する。

そして、電極間隔スペーサ１２２の第１直径１２２ａは、図３Ｄに示された電極１２１に形成された第２直径１２１ａの長さより長く形成される。

このように、電極間隔スペーサ１２２が翼１２２ｂを備えことにより、フィルタエレメント１３０でフィルタリングされ、電気分解部１２に移動する船舶平衡水によって電極間隔スペーサ１２２が回転するようになる。これにより、電極モジュール１２１周辺の船舶平衡水がさらに回転しながら電極モジュール１２１からの電気分解処理効率が高くなって、船舶平衡水の残留酸化物質の発生効率が増大される。

また、電極間隔スペーサ１２２を備えことにより、電極モジュール１２１から電気分解処理される船舶平衡水が回転するようになって、フィルタエレメント１３０に蓄積することができるスケール（金属酸化物などの不純物、scale）を除去することができるという効果がある。

このような電極の間隔スペーサ１２２は、プラスチックのような絶縁物質で形成されることがよい。

再び図２Ｂを参考にして、フィルタと電気分解部１０を続けて説明すると、フィルタエレメント１３０は、電極モジュールハウジング１２５の外部に位置する。

フィルタエレメント１３０は、円板（disk）の形態を有するディスク フィルタで有り得る。このような円板形のフィルタエレメント１３０が複数備えられる場合、複数のフィルタエレメント１３０は、電極モジュールハウジング１２５の外部に積層されて位置することができる。

複数のフィルタエレメント１３０が積層されて位置する場合、フィルタエレメント１３０は、圧着バネ１５１によって一定の圧力に固定され、この時、円板形のフィルタエレメント１３０は、５０μｍ〜１００μｍ範囲の溝を有するように形成することができる。

このようなフィルタエレメント１３０は、流入/流出口１１を介して流入された船舶平衡水を１次的にフィルタリング（filtering）し船舶平衡水に含まれている５０μｍ〜１００μｍの範囲の固形物または微生物をフィルタリングする。

このように、円板フィルタで構成されるフィルタエレメント１３０は、逆洗管１６０を用いたバックフラッシュ（back flushing）の過程を実行するため、フィルタのワイヤにほこりが溜まって詰まり（clogging）現象が永久的に発生しないという効果がある。

そして、流入/流出口１１の内部に位置する回転誘導体１１３は、リング形状を有するように形成され、１つの方向に回転する。

図２Ｂに示すように、回転誘導体１１３は、一端面に一定の間隔で突出した部分を備える。このとき、回転誘導体１１３に形成された突出した部分のために、回転誘導体１１３が一方向に回転するとき、回転誘導体１１３周辺の船舶平衡水が一方向に回転することになる。

このとき、回転誘導体１１３の回転により、一方向に回転する船舶平衡水に含まれている固形物や微生物などが船舶平衡水に均等に分布するようになり、フィルタエレメント１３０で船舶平衡水のフィルタリング効率が良くなるという効果がある。

このような回転誘導体１１３は、外部のモータ部（図示せず）から動力の伝達を受けて回転することができる。

そして、回転誘導体１１３の周りに位置して回転誘導体１１３の回転に応じて一方向に回転する船舶平衡水は、流入口１１２を介して外部から流入した船舶平衡水で有り得る。

流路誘導部１１４は、回転誘導体１１３と隣接して位置しており、ゴム材質で形成されるラバー（rubber）である。さらに詳細には、流路誘導部１１４は、きゅうばん（吸盤）のような形状を有し、この時、流路誘導部１１４の凸部は、流入/流出口１１の反対方向を向き、流路誘導部１１４の凹の部分は、流入/流出口１１を向くように位置する。

流路誘導部１１４がこのように一方向に凸形状を有することで、フィルタリング及び電気分解処理が完了されてフィルタエレメント１３０から流入/流出口１１の方向に降りてくる船舶平衡水が、容易に流路誘導部１１４を通過して流入/流出口１１に流れることができる。

また、流路誘導部１１４は、複数の溝（slit）を形成しており、流路誘導部１１４の溝を介してフィルタリング及び電気分解完了された船舶平衡水が流入/流出口１１の流出口１１１に流れるようになる。

流路誘導部１１４は、電極モジュール１２１方向またはその逆方向を向くように配置することができる。

一例として、フィルタ及び電気分解部１０の内部を流れる水がフィルタエレメント１３０から流入/流出口１１の方向に流れる場合、流路誘導部１１４は、図２Ｂに示されたように、電極モジュール１２１の反対方向を向くように位置する。

このように、流路誘導部１１４が電極モジュール１２１の反対方向を向くように位置する場合、流路誘導部１１４が、図２Ｂに示すようにつばめられるよう位置することにより、流路誘導部１１４に形成された空の空間を介して水が流入/流出口１１に流れる。

しかし、他の一例として、フィルタエレメント１３０の洗浄のためにフィルタと電気分解部１０の内部を流れる水が流入/流出口１１からフィルタエレメント１３０の方向に流れる場合、流路誘導部１１４に形成された空き領域が互いに付くようになって流路誘導部１１４は、開かれた状態になる。これにより、フィルタと電気分解部１０の内部に位置する水が流入/流出口１１に流れることができる流路が遮断される。したがって、逆洗管のみ水が移動することができるようになる。

このように流路誘導部１１４が伸ばすように位置するとき、流路誘導部１１４と隣接して位置するフィルタ圧着スプリング１５１が圧着され、フィルタ圧着バネ１５１の駆動に伴う圧力差により逆洗水が逆洗管１６０に引き込まれる。

この時、逆洗管１６０に引き込まれた逆洗水は逆洗水排出孔１６１に沿って電極モジュールハウジング１２５からフィルタエレメント１３０方向に排出される。これにより、フィルタエレメント１３０に挟まれていたほこりなどの異物などが洗浄されるようになる。

そして、逆洗管１６０から排出され、フィルタエレメント１３０を洗浄した逆洗水は流路誘導部１１４方向に落ちるようになり、逆洗水は流路誘導部１１４に形成された溝に沿って流れこみ、流出口１１１を介してフィルタ及び電気分解部１０の外部に排出される。

フィルタと電気分解部１０が前記のような構成を有するに応じて、外部から流入された船舶平衡水は、フィルタエレメント１３０から一次的にフィルタリングされ、複数の電極モジュール１２１で電気分解処理される。したがって、フィルタ、及び電気分解部１０は、フィルタまたは電気分解モジュールのいずれか１つだけを用いる時より船舶平衡水に含まれる固形物または微生物を効果的に除去することができるという効果がある。

また、フィルタ、及び電気分解部１０がフィルタと電気分解を共に遂行することによりフィルタと電気分解部１０から排出される船舶平衡水は、ＵＳＣＧ（米国海洋警備隊）の基準に基づく船舶平衡水の殺菌基準に符合することができる。

再び図１を参考にして、本発明の一実施の形態に係る船舶平衡水の処理システムを説明すると、第１センサ部３０は、フィルタと電気分解部１０と接続されて位置し、フィルタ、及び電気分解部１０でフィルタリング及び電気分解処理された船舶平衡水の伝達を受け、受信した船舶平衡水の伝導度、温度、及びＴＲＯ（total residual oxidant）（残留酸化物質）濃度を測定する。

このとき、第１センサ部３０は、フィルタと電気分解部１０から排出された船舶平衡水の一部だけをバイパス（bypass）して伝達を受けることができる。

このような第１センサ部３０は、制御部１００と接続され位置して、第１センサ部３０において測定した船舶平衡水の伝導度、温度及びＴＲＯ濃度を制御部１００に伝達する。

二酸化塩素前駆体貯蔵タンク７１は、二酸化塩素ＣｌＯ_２を生成するための二酸化塩素前駆体（precursor）を貯蔵する貯蔵タンクとして、配管を介して二酸化塩素発生部７０と接続され位置する。

二酸化塩素前駆体貯蔵タンク７１に貯蔵されている二酸化塩素前駆体としては、ＮａＣｌＯ_２（亜塩素酸ナトリウム）、ＨＣｌ（塩化水素）、そしてＮａＯＣｌ（次亜塩素酸ナトリウム）のいずれか１つ以上で有り得る。

そして、二酸化塩素発生部７０は、既に説明したように、配管を介して、二酸化塩素前駆体貯蔵タンク７１と接続され位置し、制御部１００と接続され位置する。

このとき、二酸化塩素発生部７０と二酸化塩素前駆体貯蔵タンク７１を接続する配管は、ポンプ（pump）を含み形成することができ、ポンプの動作から発生された真空により、二酸化塩素前駆体貯蔵タンク７１に貯蔵された二酸化塩素前駆体が二酸化塩素発生部７０に伝達される。

このような二酸化塩素発生部７０は、二酸化塩素前駆体を混合して二酸化塩素を製造し、制御部１００から伝達を受けた制御信号に基づいて生成された二酸化塩素をバラスト配管に伝達する。

バラスト配管は、フィルタと電気分解部１０とバラストタンク５０を接続する配管またはフィルタ及び電気分解部１０と、第１センサ部３０を接続する配管で有り得る。

このとき、二酸化塩素発生部７０から製造される二酸化塩素の濃度は、１，０００〜１０，０００ｍｇ/Ｌであり、二酸化塩素発生部７０は、製造された二酸化塩素を希釈してバラスト配管に投入することができる。

二酸化塩素発生部７０は、次の化学式１を介して二酸化塩素を生成することができる。
[化学式１]
２ＮＡｃｌＯ_２＋ＮａＯＣｌ＋２ＨＣｌ->ＣｌＯ_２＋３ＮａＣｌ＋Ｈ_２Ｏ-----（１）
５Ｎａ_２Ｓ_２Ｏ_３+８ＣｌＯ_２＋９Ｈ_２Ｏ ->１０ＮａＨＳｏ_４＋８ＨＣｌ -------（２）
Ｎａ_２Ｓ_２Ｏ_３＋２ＮａＣｌＯ_２＋ Ｈ_２Ｏ ->２ＮａＨＳＯ_４＋２ＮａＣｌ -----（３）

前記化学式１において、（１）式は、ＮａＣｌＯ_２と、ＮａＯＣｌ、ＨＣｌを反応モル（mole）数のように希釈と混合して二酸化塩素（ＣｌＯ_２）を製造する式である。

また、前記の化学式１において（２）式と（３）式は、ディバラスティング条件で残留二酸化塩素（ＣｌＯ_２）と二酸化塩素イオン（ＣｌＯ_２ ^―）を中和する反応を示した式である。

既に説明したように、二酸化塩素発生部７０は、制御部１００の制御信号に応じて、二酸化塩素をバラスティング配管に投入するが、このとき、制御部１００から発生する制御信号は、二酸化塩素を投入、または投入しないように制御し、二酸化塩素の投入量を調節する信号で有り得る。

このような制御信号を発生する制御部１００は、以降で、さらに詳しく説明する。

引き続いて図１を参考にして説明すると、バラストタンク５０は、第１センサ部３０と接続されて位置する。このとき、第１センサ部３０がフィルタ及び電気分解部１０からバイパスされる構成である場合には、バラストタンク５０は、フィルタと電気分解部１０と接続されて位置する。

このようなバラストタンク５０は、フィルタリング及び電気分解から微生物を死滅処理し、電気分解の過程で発生した酸化物質を中和処理する過程であるバラスティング（ballasting）過程が完了した船舶平衡水の伝達を受け取り、これを貯蔵するタンクである。

そして、排出口２は、バラストタンク５０に貯蔵されていた船舶平衡水を船舶の外部に排出する構成として、バラストタンク５０に貯蔵されている船舶平衡水を船舶の外部に排出するためには、船舶平衡水を中和する過程が必要である。

したがって、自動中和処理装置４０は、バラストタンク５０に貯蔵されている船舶平衡水を中和させるための中和剤を含んでいて、制御部１００から伝達を受けた中和剤投入制御信号に応じて自動中和処理装置４０内部の中和剤をディバラスティング配管に投入する。

これにより、バラストタンク５０に貯蔵されている船舶平衡水に残留していたＣｌＯ_２（二酸化塩素）またはＢｒ_２（ブロム：臭素）が中和される。

この時、ディバラスティング配管はバラストタンク５０と排出口２を接続する配管であるか、バラストタンク５０と第２センサ部３１を接続する配管で有り得る。

そして、ＵＶ/ＴｉＯ_２システム６０は、制御部１００と接続されて位置しており、バラストタンク５０から流出口（２）につながるディバラスティング配管に接続されて位置することができる。

ＵＶ/ＴｉＯ_２システム６０は、ＴｉＯ_２コーティングされた板を含んでおり、バラストタンク５０に貯蔵されている微生物死滅処理された船舶平衡水に紫外線（ＵＶ、ultra violet ray）を照射する。このとき、船舶平衡水に紫外線が照射されることによって、ＴｉＯ_２板の表面から水酸基（ＯＨ radical、以下「ＯＨラジカル」と称する。）が発生し、ＯＨラジカルによって船舶平衡水に生存しているか、再成長（regrowth）した微生物が死滅される。

この時、ＴｉＯ_２コーティングされた板は、メッシュ型または_穴明き状に形成することができる。

また、船舶平衡水の残留酸化物質または電気分解の過程で発生した酸素（Ｏ_２）が紫外線やＴｉＯ_２と反応することにより、高濃度のＯＨラジカルが発生するので、ＵＶ/ＴｉＯ_２による船舶平衡水の微生物死滅効率が高い。

したがって、ＵＶ/ＴｉＯ_２システム６０によりディバラスティング船舶平衡水の微生物を効果的に死滅することができ、残留酸化物を用いてＯＨラジカルを生成することになるのでディバラスティング船舶平衡水の中和処理に必要な中和剤のような薬を最小化することができるという効果があり、船舶平衡水の微生物死滅効率がＵＳＣＧにさらに符合することができるようになる。

そして、第２センサ部３１は、中和処理されたディバラスティング船舶平衡水の残留酸化物（ＴＲＯ）濃度を測定する構成として、バラストタンク５０から排出口２に流れる船舶平衡水の残留酸化物質の濃度を測定し、測定されたディバラスティング船舶平衡水の残留酸化物質濃度値を制御部１００に伝達する。

そして、制御部１００は、流量測定部２０、フィルタ、及び電気分解部１０、第１センサ部３０、第２センサ部３１、自動中和処理装置４０、ＵＶ/ＴｉＯ_２システム６０、そして二酸化塩素発生部７０と接続されて位置する。制御部１００は、流量測定部２０、第１センサ部３０と第２センサ部３１からの測定値などの
伝達を受け、測定値に基づいて制御信号を発生し、発生した制御信号をフィルタと電気分解部１０、自動中和処理装置４０、ＵＶ/ＴｉＯ_２システム６０または二酸化塩素発生部７０のいずれか１つに伝達する。

制御部１００の制御信号の発生をさらに詳しく説明すると、制御部１００は、流量測定部２０から伝達を受けた流量値に応じて、フィルタと電気分解部１０の電気分解強度を制御する。一例として、流量測定部２０から伝達を受けた船舶平衡水の流量値が多い場合、制御部１００は、フィルタと電気分解部１０の電気分解強度を高めるように制御する制御信号を発生し、一方、流量測定部２０から伝達を受けた船舶平衡水の流量値が少ない場合、制御部１００は、フィルタと電気分解部１０の電気分解強度を下げるように制御する制御信号を発生する。

そして、制御部１００は、第１センサ部３０から伝達を受けた船舶平衡水の特性測定結果の値に応じて、フィルタ及び電気分解部１０の電気分解強度を制御する。一例として、第１センサ部３０で測定した船舶平衡水の伝導度が基準値よりも高い値を有する場合、制御部１００は、フィルタと電気分解部１０の電気分解強度を下げるために、電流印加値を下げるように制御する制御信号を発生し、反面、第１センサ部３０で測定した船舶平衡水の伝導度が基準値より低い値を有する場合、制御部１００は、フィルタと電気分解部１０の電気分解強度を高めるために、電流印加値を高くするように制御する制御信号を発生する。

また、制御部１００は、第１センサ部３０で測定した船舶平衡水の温度が約１０℃以上の場合、制御部１００は、二酸化塩素発生部７０の二酸化塩素発生量を高めるようにする制御信号を発生し、反面、第１センサ部３０で測定した船舶平衡水の温度が約１０℃未満である場合、制御部１００は、二酸化塩素発生部７０の二酸化塩素発生量を下げるようにする制御信号を発生する。

そして、制御部１００は、第１センサ部３０から伝達を受けた船舶平衡水の残留酸化物質濃度（ＴＲＯ濃度）値に応じて、二酸化塩素発生部７０の二酸化塩素発生量を制御する。一例として、第１センサ部３０で測定した船舶平衡水の残留酸化物質濃度値が基準値より高い値（２〜３ｐｐｍ以上）を有する場合、制御部１００は、二酸化塩素発生部７０が大量の二酸化塩素を発生するように制御する制御信号を発生し、反面、第１センサ部３０で測定した船舶平衡水の残留酸化物質濃度値が基準値より低い値（２〜３ｐｐｍ未満）を有する場合、制御部１００は、二酸化塩素発生部７０が少量の二酸化塩素を発生するように制御する制御信号を発生する。

また、制御部１００は、第２センサ部３１から伝達を受けたディバラスティング船舶平衡水の残留ＴＲＯ（残留酸化物質）濃度値に応じて、ＵＶ/ＴｉＯ_２システム６０のＵＶ照射量を制御する。一例として、第２センサ部３１で測定したディバラスティング船舶平衡水の残留酸化物質濃度が高い値を有する場合、制御部１００は、船舶平衡水に紫外線を多く照射するようにＵＶ/ＴｉＯ_２システム６０を制御する制御信号を発生し、反面、第２センサ部３１で測定したディバラスティング船舶平衡水の残留酸化物質濃度が低い値を有する場合、制御部１００は、船舶平衡水に紫外線を少なく照射するようにＵＶ/ＴｉＯ_２システム６０を制御する制御信号を発生する。

また、制御部１００は、第２センサ部３１から伝達を受けたディバラスティング船舶平衡水の残留ＴＲＯ（残留酸化物質）濃度値に応じて、自動中和処理装置４０の中和剤の投入量を制御する。一例として、第２センサ部３１で測定したディバラスティング船舶平衡水の残留酸化物質濃度が高い値を有する場合、制御部１００は、船舶平衡水に中和剤を多く投入するように自動中和処理装置４０を制御する制御信号を発生し、反面、第２センサ部３１で測定したディバラスティング船舶平衡水の残留酸化物質濃度が低い値を有する場合、制御部１００は、船舶平衡水に中和剤を少なく投入するように自動中和処理装置４０を制御する制御信号を発生する。

次に、図４を参考にして、本発明の船舶平衡水の処理システムの動作を説明する。

図４に示すように、まず、流量測定部２０は、外部から船舶平衡水の処理システムに流入された船舶平衡水の流量を測定する（Ｓ２０１）。流量測定部２０が、外部から流入された船舶平衡水の一部だけをバイパスして流量を測定する場合、流量測定部２０は、測定流量をフィルタと電気分解部１０に伝達し（Ｓ２１２）、流量測定部２０が、外部から流入された船舶平衡水の全体の伝達を受け、流量を測定する場合、流量測定部２０は、流量測定部２０に流入された船舶平衡水をフィルタと電気分解部１０に伝達し（Ｓ２１１）、同時に測定流量をフィルタと電気分解部１０に伝達する（Ｓ２１２）。

フィルタと電気分解部１０は、外部（または流量測定部２０）から船舶平衡水の流入を受け、流入された船舶平衡水をフィルタリングする（Ｓ１０１）。このとき、フィルタ、及び電気分解部１０に備えられるフィルタエレメント１３０を用いて、船舶平衡水の固形物異物と微生物をフィルタリングし、逆洗管１６０を介してフィルタエレメント１３０に挟まった塵などの異物を洗浄する。

そして、フィルタ、及び電気分解部１０は、複数の電極モジュール１２１を用いて、フィルタエレメント１３０から１次的にフィルタリングされた船舶平衡水を電気分解処理し（Ｓ１０２）、電気分解処理された船舶平衡水を配管に沿って、第１センサ部３０に伝達する（Ｓ１１１）。

このとき、フィルタ、及び電気分解部１０からフィルタリング及び電気分解処理された船舶平衡水は、バラスト配管に沿ってバラストタンク５０に伝達して貯蔵する（Ｓ１１２）。

第１センサ部３０は、フィルタと電気分解部１０から排出された船舶平衡水の伝導度、温度、及びＴＲＯ（残留酸化物質）の濃度を測定し（Ｓ３０１）、海水特性の測定値を制御部１００に伝達する（Ｓ３０１１）。

このとき、第１センサ部３０から船舶平衡水の特性が測定された船舶平衡水は、バラストタンク５０に伝達され、バラストタンク５０に貯蔵される（Ｓ３０１２）。

次に、制御部１００は、第１センサ部３０から伝達を受けた船舶平衡水の特性測定値に基づいて、船舶平衡水の汚染の程度を判断する（Ｓ１００１）。

このとき、制御部１００は、船舶平衡水の特性測定結果に基づいて、制御部１００は、二酸化塩素発生部７０に二酸化塩素発生量を制御する制御信号を伝達する（Ｓ１０１１）。

制御部１００からの制御信号の伝達を受けた二酸化塩素発生部７０は、二酸化塩素前駆体貯蔵タンク７１から二酸化塩素前駆体の伝達を受け（Ｓ６０１）、これを貯蔵してあり、制御部１００から伝達を受けた二酸化塩素発生制御信号に応じて、二酸化塩素前駆体から二酸化塩素を発生する（Ｓ６０２）。

このとき、二酸化塩素発生部７０から発生された二酸化塩素は、フィルタと電気分解部１０で処理された船舶平衡水に投入される（Ｓ６１１）。

そして、制御部１００は、船舶平衡水処理過程がディバラスティング段階であるかを判断する（Ｓ１００２）。このとき、船舶平衡水処理過程にディバラスティング段階がない場合、制御部１００は、別の段階を実行しない。反面、船舶平衡水処理過程においてディバラスティング段階で判断される場合には、制御部１００は、自動中和処理装置４０が中和剤を吐出するように制御する制御信号を自動中和処理装置４０に伝達する（Ｓ１０１２）。

このとき、船舶平衡水処理装置がディバラスティング段階である場合、バラストタンク５０はディバラスティング船舶平衡水を自動中和処理装置４０に伝達する（Ｓ５０１）。

これにより、自動中和処理装置４０は、バラストタンク５０から排出されたディバラスティング船舶平衡水に中和剤を吐出しディバラスティング船舶平衡水を中和する（Ｓ４０１）。このとき、自動中和処理装置４０から吐出される（Ｓ４０１）中和剤は、バラストタンク５０に直接投入されず、バラストタンク５０からバラスト水流出口２に至るように位置するディバラスティング配管に投入するのが良い。

そして、ＵＶ/ＴｉＯ_２システム６０は、バラストタンク５０から伝達を受けた
（Ｓ５０１）ディバラスティング船舶平衡水に紫外線を照射してＯＨラジカルを生成し、残留微生物を死滅する（Ｓ６０１）。

ＵＶ/ＴｉＯ_２システム６０で微生物が死滅したディバラスティング船舶平衡水は、自動中和処理装置４０に伝達される（Ｓ６１１）。

その後、第２センサ部３１は、自動中和処理装置４０で中和処理されたディバラスティング船舶平衡水のＴＲＯ濃度を測定し（Ｓ３１１）、測定されたＴＲＯ濃度を制御１００に伝達する（Ｓ３１１１）。

第２センサ部３１で測定されたＴＲＯ濃度値の伝達を受けた制御部１００は、測定結果を判断して（Ｓ１００３）、ＵＶ/ＴｉＯ_２システム６０の紫外線照射強度を制御する制御信号と自動中和処理装置４０から吐出される中和剤の量を制御する制御信号を発生する（Ｓ１０１３）。

このような過程に応じて、船舶平衡水を効率的にバラスティングとディバラスティング処理することができ、処理された船舶平衡水の殺菌基準がＵＳＣＧ基準を満足するようになる。

以上で、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるものではなく、次の請求の範囲で定義している本発明の基本的な概念を用いた当業者の様々な変形及び改良形態もまた本発明の権利範囲に属するものである。

１：海水流入口 ２：船舶平衡水流出口
１０：フィルタと電気分解部 ２０：流量測定部
３０：第１センサ部 ３１：第２センサ部
４０：自動中和処理装置 ５０：バラストタンク
６０：ＵＶ/ＴｉＯ_２システム ７０：二酸化塩素発生部
７１：二酸化塩素前駆体貯蔵タンク １００：制御部
１２１：電極モジュール １２２：電極間隔スペーサ
１２５：電極モジュールハウジング １２６：電極ブースバー

Claims (7)

1. 外部から船舶平衡水の流入を受け、電気分解する円板形態の電極モジュールと、前記電極モジュールの周方向を包み込むように位置し、前記船舶平衡水をフィルタリングする円形リング状のフィルタエレメントと、複数個積層される前記電極モジュールの間に位置し、円形リング及び前記円形リングから螺旋で伸びた形状で形成された翼を含むスペーサとを含む、フィルタ及び電気分解部を有する装置と、
   前記フィルタ及び電気分解部を有する装置の前記フィルタエレメントでフィルタリングされ、前記電極モジュールで電気分解され、前記フィルタ及び電気分解部を有する装置を通過した船舶平衡水の総残留酸化物（total residual oxidant、ＴＲＯ）濃度を測定して総残留酸化物質濃度測定結果を出力する第１センサ部と、
   二酸化塩素前駆体を用いて、二酸化塩素を発生し、外部から伝達を受けた制御信号に応じて発生された前記二酸化塩素を排出する二酸化塩素発生部と、
   前記フィルタ及び電気分解部を有する装置を通過した船舶平衡水に紫外線を照射し、ＴｉＯ_２コーティングされた板を含み、前記紫外線と前記ＴｉＯ_２のコーティングされた板の相互作用から生成されたＯＨラジカルで、前記フィルタ及び電気分解部を有する装置を通過した船舶平衡水に含まれた残留微生物を殺菌するＵＶ/ＴｉＯ_２システムと、
   中和剤を備え、前記フィルタ及び電気分解部を有する装置を通過した船舶平衡水を中和する中和処理装置と、
   前記中和処理装置で中和処理された船舶平衡水の総残留酸化物質濃度を測定し、総残留酸化物質濃度の測定結果を出力する第２センサ部と、
   そして前記第１センサ部及び前記第２センサ部とそれぞれ接続され、前記第１センサ部及び前記第２センサ部から前記総残留酸化物質濃度の測定結果をそれぞれ受け、伝達の受けた前記総残留酸化物質濃度の測定結果に応じて、船舶平衡水の汚染の程度を判断し、前記フィルタ及び電気分解部を有する装置の電気分解強度を制御する制御信号を発生して前記フィルタ及び電気分解部を有する装置に伝達したり、前記二酸化塩素発生部の前記二酸化塩素の発生を制御する制御信号を生成して前記二酸化塩素発生部に伝達したり、または前記中和処理装置の中和剤の投入量を制御する制御信号を発生して前記中和処理装置に伝達する制御部、
   を含む船舶平衡水の処理システム。
2. 前記フィルタ及び電気分解部を有する装置の前記フィルタエレメントは、円板フィルタ（disk filter）である、請求項１に記載の船舶平衡水の処理システム
3. 前記フィルタ及び電気分解部を有する装置の前記電極モジュールは、円形の形の板形状を有する複数の電極モジュールを積層して備える、請求項１に記載の船舶平衡水の処理システム。
4. 前記第１センサ部は海水特性として伝導度または温度を測定して、測定された海水の特性を出力する、請求項１に記載の船舶平衡水の処理システム。
5. 前記二酸化塩素前駆体を貯蔵しており、前記二酸化塩素前駆体を、前記二酸化塩素発生部に伝達する二酸化塩素前駆体貯蔵タンクをさらに含む、請求項１に記載の船舶平衡水の処理システム。
6. 前記二酸化塩素前駆体は、ＮａＣｌＯ_２（亜塩素酸ナトリウム）、ＨＣｌ（塩化水素）、またはＮａＯＣｌ（次亜塩素酸ナトリウム）である、請求項１に記載の船舶平衡水の処理システム。
7. 前記ＵＶ/ＴｉＯ_２システムの前記ＴｉＯ_２コーティングされた板は、メッシュ（mesh）構造または穴明き板状のいずれか１つから形成される、請求項１に記載の船舶平衡水の処理システム。