油水分離器（船舶用）

油水分離装置（OWS ）（船舶）は、海運業や海洋産業に特化した機器です。油と水の混合物をそれぞれの成分に分離するために使用されます。このページでは、船舶に搭載される油水分離装置についてのみ説明します。これらの装置は船上に設置されており、ビルジ水などの油性廃水から油を分離し、廃水を環境に排出するために使用されます。これらの廃水の排出は、 Marpol 73/78に定められた要件に準拠する必要があります。^{[ 1 ]}

ビルジ水は、船上作業においてほぼ避けられない副産物です。ディーゼル発電機、空気圧縮機、主推進機関などの稼働中の機械から油が漏れ出します。最新の油水分離器（OWS）には、廃水中の油分濃度が一定限度（15ppm：水1m³あたり油分15cm³）を超えると作動する警報装置と自動閉鎖装置が備わっています。

目的

油水分離器配管図

船上の油水分離器（OWS）の主な目的は、海洋に有害な可能性のある油やその他の汚染物質を分離することです。国際海事機関（IMO）は、海洋環境保護委員会（MEPC）を通じて規則を公布しています。^{[ 2 ]} 2003年7月18日、MEPCは、この日以降に建造されたすべての船舶が従わなければならない新しい規則を発行しました。この文書はMEPC 107(49) ^{[ 3 ]}として知られており、船舶の機関区域ビルジの汚染防止装置の改訂されたガイドラインと仕様を詳述しています。各OWSは、タイプCの油または高度に乳化した油、および検出される可能性のあるその他の汚染物質が15 ppm未満のきれいなビルジ水を実現できなければなりません。すべての油分濃度モニター（OCM）は改ざん防止機能が必要です。また、OWSを清掃するときはいつでも、OCMがアクティブでなければなりません。OWSは、油だけでなく汚染物質も除去できなければなりません。これらの汚染物質には、潤滑油、洗浄剤、燃焼による煤、燃料油、錆、下水など、海洋環境に有害な物質が含まれます。^{[ 4 ]}

ビルジ内容物

ビルジエリアは船の最も低いエリアです。ここに溜まるビルジ水には、ボイラー、集水タンク、飲料水など、水が溢れない場所からの排水や残水が含まれます。しかし、ビルジ水には排水だけが含まれません。船の推進エリアからもビルジシステムに排出されます。ここでは、燃料、潤滑油、作動油、不凍液、溶剤、洗浄剤などが少量ずつ機関室ビルジに排出されます。OWS（排ガス浄化システム）は、これらの汚染物質の大部分を環境（船外海）に排出する前に除去することを目的としています。

設計と運用

新旧を問わずすべてのOWS機器は、実験室環境で自動的に油と水を分離し、船外に排出するための、油分が15 ppm以下のきれいな水を生成することができます。OWS機器は、特定の油と水の混合物でテストすることで承認されます。当初、これらの組み合わせは非常に単純で、きれいな水とディーゼル燃料の混合物にほとんど過ぎませんでしたが、 MARPOL MEPC 107(49)の下でより洗練されました。 ^{[ 3 ] [ 4 ]}これらの多くのモデル、メーカー、およびタイプの機器の大部分は、何らかの重力によるビルジ水の分離から始まります。単に油と水を放置することをデカンテーションと呼びますが、これは必ずしも15 ppmの基準を満たしているわけではありません。そのため、各メーカーは機器に追加の機能を追加して、この基準を満たすことができるようにしています。OWS内で行われる分離により、上に浮いた油を自動的にスキミングしてスラッジタンクまたは汚れた油貯蔵タンクに送ることができます。^{[ 4 ]}戦車の命名規則には公式の標準はないが、提案は存在する。^{[ 5 ]}

OWSには、 OWS船外排出水の油分濃度を計測する油分濃度計（OCM）を設置する必要があります。油分濃度が15ppm未満の場合、OCMは船外排出を許可します。油分濃度が15ppmを超える場合、OCMは警報を発し、三方弁を作動させます。三方弁は短時間で船外排出水をOWS吸込側タンクに再循環させます。^{[ 4 ]}

OCMは、OWS船外排出ラインから少量のサンプルを採取し、サンプルを通して光を光センサーに照射します。小さな油滴は光を回折・拡散するため、センサーの信号の変化から油の存在が分かります。約15 ppmに相当する特定の信号設定では、センサーは排出ラインを通過する油の量が多すぎると判断します。^{[ 4 ]}この校正は通常、実験室で行われますが、船上で3種類のサンプル液を用いて試験することも可能です。OCMが一定量の重質油を採取した場合、OCMは汚れが付着するため、洗浄または清掃が必要になります。^{[ 4 ]}

船上機関室

洗浄は、OCMに恒久的な接続を介して新鮮な水を流すことによって行うか、OCMのサンプル領域を開いてボトルブラシでサンプル領域をこすり洗いすることによって行うことができます。 ^{[ 4 ]}

OWSによって除去された水は、油回収スペースへと流れます。このフィルターは2段階に分かれています。第1段階のフィルターは、存在する物理的な不純物を除去し、微細な分離を促進します。第2段階のフィルターでは、コアレッサーインサートを用いて最終的な脱油を行います。コアレッセンスとは、油水混合物中の油滴間の表面張力の崩壊であり、油滴が結合してサイズが大きくなります。油回収スペースからの油は、自動または手動で排出されます。ほとんどの近代的な船舶では、油回収スペースからの油の排出は自動的に行われます。^{[ 6 ]}

石油記録簿

MARPOL条約が適用されるすべての貨物船は、油記録簿を備えなければなりません。機関長は、船内でのすべての油またはスラッジの移送と排出を記録する必要があります。これは、当局が船員による海上違法な油排出を監視できるようにするために必要です。

油記録簿第1部に記入する際は、日付、作業コード、項目番号を適切な欄に記入し、船上で実施された作業の時系列順に必要な事項を記録するものとする。各作業は遅滞なく完全に記録し、当該作業に該当する記録簿の全ての記入を完了しなければならない。^{[ 7 ]}

処理水排出規制の歴史

1948年、アメリカ合衆国では水質汚染防止法（WPA）が連邦政府によって可決されました。^{[ 8 ]}この法律は、公衆衛生局長官に世界の水域の汚染量を削減するためのプログラムを策定する権限を与えました。主な関心事は、節水、魚類の保護、そして農業用水としてきれいな水を確保することでした。WPAはまた、水処理施設の建設プロセスの開始にも貢献しました。これは、下水による飲料水の汚染を防ぐためです。1972年にはWPAが改正され、水の化学的健全性を保証するための要件が​​さらに追加されました。この改正により、水質が基準を満たしていることを保証するための規制も強化されました。^{[ 9 ]} 1987年にはWPAが再度改正され、水供給の汚染に対する規制がさらに強化されました。この新しい改正により、水源は汚染対策として特定の基準を満たす必要が生じました。^{[ 10 ]}

マルポール

マルポール73/78は、1973年の船舶による汚染の防止のための国際条約であり、1978年の議定書によって修正されたものである。（「マルポール」は海洋汚染の略で、73/78は1973年と1978年の略である。）^{[ 11 ]}

マルポール73/78は、最も重要な国際海洋環境条約の一つです。この条約は、投棄、油汚染、排気ガス汚染などを含む海洋汚染を最小限に抑えることを目的として制定されました。その目的は、油やその他の有害物質による汚染を完全に排除し、そのような物質の偶発的な排出を最小限に抑えることによって海洋環境を保護することです。^{[ 11 ]}

現在の規制

アメリカ合衆国

清浄水法の規制により、米国領海内のOWS（油井水路）から海に排出できる物質の量は制限されています。現在の規制値は、海岸から12海里以内の排出では15 mg/L未満、それ以外の場合は100 mg/Lです。 ^{[ 12 ]}

ヨーロッパとカナダ

ヨーロッパ諸国とカナダでは排出に関する規制がより厳しく、排出物には5 mg/L未満の汚染物質が含まれていなければならない。^{[ 13 ]}

油汚染水の排出は、船舶による汚染の防止に関する国際条約（MARPOL条約）や国際海事機関（IMO）などの国際的な規制の対象にもなっています。これらの機関は、海洋生物と沿岸環境を保護するために厳しい制限を設けています。また、汚染水の排出に関する記録の保管を義務付けています。^{[ 14 ]}

種類

重力プレートセパレーター

海洋油水分離器

重力式プレート分離器には、汚染された水が通過する一連の親油性プレートが含まれています。水中の油はプレートの裏面で凝集し、最終的に液滴を形成して液体油に凝集し、プレートから浮上してチャンバーの上部に蓄積されます。上部に蓄積された油は船上の廃油タンクに移送され、その後陸上の処理施設に排出されます。このタイプの油水分離器は船舶で一般的ですが、効率を低下させる欠陥があります。20マイクロメートル以下の油粒子は分離されません。ビルジ水中の油性廃棄物の種類は多様で、特にバンカーオイルのような非常に密度が高く粘性の高い油が存在する場合、除去効率が制限される可能性があります。プレートは汚れると交換する必要があり、運用コストが増加します。^{[ 15 ]}

電気化学

電気化学的乳化による油分および汚染物質の廃水浄化は、現在活発に研究開発が進められています。電気化学的乳化では、電解気泡を発生させ、スラッジなどの汚染物質を吸着して処理室の上部まで運びます。処理室の上部に到達した油分およびその他の汚染物質は、廃油タンクへと送られます。^{[ 16 ]}

バイオレメディエーション

バイオレメディエーションとは、微生物を用いて汚染された水を処理することです。微生物が生息するためには、栄養分、油分などの炭化水素、その他の汚染物質、そして酸素を含む、注意深く管理された環境が必要です。

パイロットスケールの研究では、バイオレメディエーションは、プレートセパレーターを用いた多段階浄化プロセスの一段階として用いられ、汚染物質の大部分を除去しました。グリセロール、溶剤、ジェット燃料、洗剤、リン酸塩などの有機汚染物質を含む、非常に低濃度の汚染物質を処理することができました。汚染水の処理後、残留物は二酸化炭素、水、有機スラッジのみでした。^{[ 15 ]}

遠心分離

遠心式油水分離器、遠心式油水分離器、または遠心式液液分離器は、遠心分離によって油と水を分離するように設計された装置です。通常、この装置には、より大きな固定容器内で回転する円筒形の容器が含まれます。密度の高い液体（通常は水）は回転容器の周辺に集まり、装置の側面から集められます。一方、密度の低い液体（通常は油）は回転軸に集まり、中央から集められます。遠心式油水分離器は、廃水処理や、海や湖への油流出の清掃に使用されます。遠心式油水分離器は、ディーゼル油や潤滑油から廃棄物の粒子や不純物を取り除くことで、これらの油をろ過するためにも使用されます。

問題

適切に運航されている船舶では、機器の故障がない限り、ビルジは少量しか存在しません。しかし、最も良好な運航を行っている船舶であっても、機器の故障は発生し、ビルジは急速に汚染されます。これらの汚染物質は時に大量に発生し、乗組員にとって法的対応が困難な状況となります。^{[ 4 ]}

理想的なOWSシステムは、規制執行機関がOWSシステム規則違反の有無を明確かつ容易に判断できるようにします。現在、規則違反の有無を判断する明確かつ効率的な方法は存在しません。最も基本的なレベルでは、OWSシステムの標準化が全く存在しないため、初期調査は混乱を招き、煩雑で、時間がかかり、時には明らかに不正確な結果となる可能性があります。海洋業界では、海洋鑑識調査において「共同調査」という長年にわたる重要な伝統があり、関係者全員が同時に同じ事項を調査するのです。しかし、OWS違反の刑事的性質のために、共同調査の概念は放棄され、その結果、非常に質の低い技術的調査方法となり、船舶の運航に深刻な不必要な混乱が生じています。^{[ 4 ]}

OWSシステム全体のアプローチを改善するための様々な取り組みが行われています。2015年には、ノースカロライナ州ウィルミントンで開催されたMAX1研究会議において、様々な分野の海事リーダーが集まり、廃棄物管理に関する問題と潜在的な解決策について議論しました。^{[ 17 ]}

参照

• API油水分離器
• 廃水処理場
• 魔法のパイプ
• 油水分離器
• 油量計
• マルポール附属書I
• マルポール 73/78
• 油排出監視装置
• 港湾受入施設

参考文献

1. "Chronology" . Martin, Ottaway, van Hemmen, & Dolan, inc . 2015年7月15日閲覧。
2. 国際海事機関（2013年5月21日）「IMO海洋環境保護委員会第65回会合、エネルギー効率化の実施を推進」。2015年5月12日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2014年4月18日閲覧。
3. 「MEPC 107(49)」(PDF)。2015年9月24日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。2015年7月20日閲覧。
4. Van Hemmen HF 「ビルジ油水分離システムの設計と運用に関する初期推奨事項」（PDF）。Martin 、Ottaway、van Hemmen、Dolan、Inc。
5. 「ビルジタンクおよびスラッジタンクの命名規則」（PDF） Martin 、Ottaway、van Hemmen & Dolan、Inc.（技術覚書）2012年5月。 2016年7月20日閲覧。
6. 「油水分離器の動作原理とガイダンス」 Machinery Spaces、2010年。 2015年6月1日閲覧。
7. 「船舶用石油記録簿」（PDF） . アメリカ沿岸警備隊. 2015年5月1日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。 2015年6月2日閲覧。
8. 環境保護庁 (2012年12月17日). 「Clean Water Act」 . 2002年8月4日時点のオリジナルよりアーカイブ。
9. 米国魚類野生生物局 (2013). 「連邦水質汚染防止法（清浄水法）」 .
10. 米国環境保護庁 (2012). 「水質基準の歴史」
11. 「MARPOL73-78: 略歴 - これまでの改正一覧とその参照先」。MARPOL73-78 : 略歴 - これまでの改正一覧とその参照先。IMO。2012年。2015年3月6日時点のオリジナルよりアーカイブ。
12. EPA (2015年7月22日). 「国家排出基準統一のためのフェーズ1最終規則および技術開発文書：水上船舶ビルジ水/油水分離装置：排出物の性質」(PDF) . 2011年2月12日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。
13. Ghidossi, R.; Veyret, D.; Scotto, J.; Jalabert, T. & Moulin, P. (2009). 「フェリー油性廃水処理」.分離・精製技術. 64 (3): 296– 303. doi : 10.1016/j.seppur.2008.10.013 .
14. GARD AS (2013年12月). 「油による汚染の防止」
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