CN105307745A - 褶皱式过滤器、压载水处理设备以及使用压载水处理设备的压载水处理方法 - Google Patents

Abstract

一种筒形褶皱式过滤器，该筒形褶皱式过滤器具有过滤基材，过滤基材具有折叠部，折叠部具有重复的峰部和谷部，并且折叠部的脊线方向作为筒形褶皱式过滤器的轴向；以及一种褶皱式滤筒，该褶皱式滤筒具有盖部，盖部设置在褶皱式过滤器的上底板部和下底板部，并且当从圆筒形状的外侧观察时，褶皱式滤筒包括位于谷部中的加强部件，加强部件的顶部和底部固定在盖部中。

Description

褶皱式过滤器、压载水处理设备以及使用压载水处理设备的压载水处理方法

技术领域

本发明涉及一种主要用于过滤液体的褶皱式过滤器的结构。具体而言，本发明涉及一种在储存于船舶内的压载水的处理系统中使用且用于过滤大量水的褶皱式过滤器以及使用该褶皱式过滤器的设备。

背景技术

各种各样的过滤器被用于从气体或液体中分离并除去作为污染物的固体。通过将过滤器折叠成褶皱式来增大过滤面积的褶皱式过滤器也主要用于涉及气体的应用，例如，用于空气净化系统。专利文献(PTL)1公开了使用筒形褶皱式过滤器作为用于从机床的切削液中除去淤渣的过滤装置的实例。关于该装置，描述了以下内容：通过在旋转筒形过滤器的同时朝向过滤器的外表面喷射液体可以提供具有较好过滤器清洁效果的过滤装置。

同时，船舶所承载的压载水的处理近年来已成为一个问题。压载水是当船舶没有货物时承载在船舶中以提供安全航行的海水。已经开发出通过净化压载水来除去、杀死或者杀灭微生物的各种方法。另外，已经开发出利用过滤除去相对较大的微生物的方法。例如，专利文献2描述了使用过滤膜的压载水处理设备，该设备由本发明的申请人提出。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本未审查专利申请公开No.2008-93783

专利文献2：日本专利No.4835785

专利文献3：日本未审查专利申请公开No.2012-245428

发明内容

技术问题

在海水淡化、诸如压载水等微咸水/海水的利用、或诸如污水、人类生活污水或工业废水等的水处理的情况下，需要用于除去水中的异物、污染物和微生物的初步过滤处理。本申请的发明人一直在研究将褶皱式过滤器应用于这种过滤。在这种情况下，需要在最短的时间内过滤大量的水。然而，在一般情况下，大规模/高流量的操作会造成以下技术问题：因早期阶段的堵塞而容易造成处理量或过滤功能的下降。

专利文献2中公开的设备是这样一种过滤装置：筒形过滤器安装在管状壳体中，并且从筒形过滤器的外部流动到内部的液体被收集作为滤液。从设置在管状壳体侧表面上的喷嘴将待过滤的液体喷射到过滤器的过滤表面的一部分上，从而清洁沉积在过滤器表面上的过滤物，以恢复渗透通量，并且从过滤前室排出已被冲洗下来的过滤物。通过这种结构，持续保持稳定的过滤状态。用于稳定保持这种系统的连续过滤的重要因素是通过将待过滤液体喷射在过滤器的过滤表面上而获得清洁效果。为了通过随时间改变过滤器的清洁区域而高效地清洁整个过滤器，在过滤期间通过驱动电动机等来旋转上述装置的筒形过滤器，由此连续且周期性地改变喷嘴所喷射的待过滤液体的施加位置。为了可靠地进行该旋转清洁和稳定地保持高过滤流量，需要将喷嘴所喷射的待过滤液体保持在一定的高流量水平以上。然而，根据发明人进行的研究，发明人发现，由于以这样高的流量喷射待过滤液体，因此筒形过滤器随时间劣化和破损，并且待过滤液体可能与滤液直接混合，而不穿过过滤器。

鉴于此，本发明的目的在于提供一种能够防止因使用而造成的劣化和破损且能够被长时间稳定地使用的褶皱式过滤器、一种使用褶皱式过滤器作为过滤装置的压载水处理设备、一种使用该褶皱式过滤器的压载水处理方法。

解决技术问题的方案

本发明的发明人对过滤器的劣化进行了深入的研究，并确认：在与受到高流量的待过滤液体喷射的过滤器的褶皱的峰部和谷部对应的折叠部中容易出现破损。在本发明的申请人所提出的专利文献3中公开的措施是通过例如将树脂施加到褶皱的折叠部上的方法形成的加强手段。本发明的发明人进一步发现，撕裂的特定原因在于筒形褶皱式过滤器的谷部，并且通过下述结构实现了上述目的。

具体而言，本发明的滤筒是一种褶皱式滤筒，该褶皱式滤筒包括：褶皱式过滤器，其由具有折叠部的过滤基材形成，折叠部重复地形成峰部和谷部，褶皱式过滤器具有圆筒的形状，圆筒的轴向是折叠部的脊线方向；以及盖部，其设置在褶皱式过滤器的上底部和下底部，其中，当从圆筒的形状的外侧观察时，在谷部中设置有加强部件，加强部件的顶部和底部固定在盖部中。

本发明的压载水处理设备是使用上述筒形褶皱式滤筒作为过滤膜的压载水处理设备，该褶皱式滤筒能够围绕圆筒轴线旋转。本发明的压载水处理设备包括：未处理水喷嘴，其将未处理水喷向褶皱式过滤器的外周表面；壳体，其包括外筒部，外筒部设置为围绕褶皱式过滤器，并且外筒部中包括未处理水喷嘴的喷管开口；过滤水流动路径，其将已经穿过褶皱式过滤器的过滤水从褶皱式过滤器的圆筒的内部引导至壳体外部；以及排出流动路径，其将未被褶皱式过滤器过滤的排出水排出到壳体外部。

此外，本发明的压载水处理方法是用于处理压载水的方法，该方法包括：将上述压载水处理设备安装到船体中；使用取自船体外部的海水作为未处理水；对压载水处理设备所处理的过滤水进一步施加灭菌处理；以及随后将所得到的水储存在船体中作为压载水。

本发明的有益效果

根据上述内容，可以提供一种能够防止因使用而造成的破损且由此有助于被长时间稳定使用的褶皱式过滤器、一种压载水处理设备、一种使用该褶皱式过滤器的压载水处理方法。

附图说明

图1是示出褶皱式滤筒的基本结构的示意性透视图。

图2是示出通过从图1的褶皱式滤筒中移除盖部而得到的褶皱式过滤器的结构的示意性透视图。

图3是从圆筒上方观察到的褶皱式过滤器的一部分的示意性剖视图，并且是示出与未处理水喷嘴的关系的视图。

图4是示出因未处理水的压力而变形的褶皱式过滤器的状态的示意图。

图5A是示出加强部件的实施例的实例的视图。

图5B是示出加强部件的实施例的另一实例的视图。

图5C是示出加强部件的实施例的另一实例的视图。

图5D是示出加强部件的实施例的另一实例的视图。

图5E是示出加强部件的实施例的另一实例的视图。

图6是示出褶皱式滤筒的另一实施例的示意性剖视图。

图7A是示出根据本发明实施例的压载水处理设备的实例的视图，并且是示出包含轴线的竖直截面的结构的示意性剖视图。

图7B是示出图7A中的压载水处理设备的水平AA-AA截面的结构的示意图。

图8是示出使用根据本发明实施例的压载水处理设备的压载水处理系统的整体结构的实例的框图。

附图标记列表

2加强板

10褶皱式过滤器

101褶皱式滤筒

11过滤基材

12、13盖部

15加强部件

16未处理水喷嘴

17浅谷部

18深谷部

41泵

42过滤装置

43灭菌装置

44罐

31、32、33、34、35、36配管

102未处理水喷嘴

103壳体

106未处理水流动路径

107过滤水流动路径

108排出流动路径

115加强部件

121喷管开口

131外筒部

132盖部

133底部

140中心配管

141取水孔

190电动机

191电动机盖

A柱状部件的沿圆筒形状的径向的最大长度

B柱状部件的沿与径向垂直的方向的最大长度

D浅谷部的褶深与深谷部的褶深之差

Dd深谷部的褶深

Ds浅谷部的褶深

具体实施方式

[本发明的实施例的描述]

将列出并描述本发明的各实施例。

本发明的实施例是一种褶皱式滤筒，该褶皱式滤筒包括：褶皱式过滤器，其由具有折叠部的过滤基材形成，折叠部重复地形成峰部和谷部，褶皱式过滤器具有圆筒的形状，圆筒的轴向是折叠部的脊线方向；以及盖部，其设置在褶皱式过滤器的上底部和下底部，其中，当从圆筒形状的外侧观察时，在谷部中设置有加强部件，加强部件的顶部和底部固定在盖部中。

根据上述实施例，通过加强部件限制谷部的折叠部的变形，从而在使用过滤器期间防止因诸如折叠部的弯曲或挠曲等重复变形而产生的折叠部的破损(破裂或分裂)。在具有以下结构的过滤装置中上述实施例特别有效：从筒形褶皱式过滤器的外部到筒形褶皱式过滤器的内部过滤未处理水，并且未处理水的流量和压力局部变化。原因在于，因未处理水的流量(压力)的变化而使得对褶皱式过滤器的折叠部反复施加弯曲，并因此使应力集中到单个点上，并且在折叠部上容易出现破损。加强部件优选地沿折叠部设置在谷部的底部附近，谷部为过滤基材的折叠部的内侧。

在加强部件沿折叠部设置在谷部的情况下，像沿与圆筒径向垂直的方向(即，沿着圆筒的圆周)的刚度一样，加强部件的沿褶皱式过滤器的圆筒径向的刚度优选地在以下范围内：不妨碍褶皱式过滤器在比例极限范围内的变形。原因在于，在抑制了谷部中的折叠部沿圆筒径向的变形的同时，减小了沿周向变形的限制程度。该结构能够防止因沿圆筒径向反复进行显著变形而造成的应力在折叠部上的集中，并且能够更有效地防止折叠部的撕裂。

作为用于简单实现上述刚度之差的手段，各个加强部件优选地为柱状部件。在与圆筒形状的轴向垂直的横截面中，比率A/B优选地满足1<A/B≤5，其中，A表示柱状部件的沿圆筒形状的径向的最大长度，而B表示柱状部件的沿与径向垂直的方向的最大长度。

例如，在各个加强部件为具有矩形横截面的柱形状的情况下，加强部件沿圆筒径向的长度越长，加强部件沿径向的刚度越高，越能抑制挠曲。因此，还能够抑制沿着加强部件的折叠部在圆筒径向上的变形。另一方面，由于沿周向的刚度小于沿径向的刚度，因此折叠部不会显著变形，并且在允许具有一定自由度的变形的同时能够得到一定的加强效果。柱状部件的横截面并不限于四边形。圆或多边形可以用作基本的横截面，并且为了提供高度的方向性，可以进行诸如形成凸部和凹槽等各种修改。具有圆形或正多边形横截面的柱状部件能够在褶皱式滤筒的圆筒轴线的方向上和在褶皱式滤筒的周向上提供基本相同的应变，并由此可以提高对基材的跟随性。另外，通过提供均一的横截面，可以提供在柱的整个长度上均一的应变。柱状部件被假定为由在横截面内均质的材料构成。在这种情况下，通常在横截面中，当比率A/B满足1<A/B≤5时，可以获得所需刚度之差。在上述关系中，A表示柱状部件的沿圆筒形状的径向的最大长度，而B表示柱状部件的沿与径向垂直的方向的最大长度。当比率A/B超过5时，沿圆筒径向的刚度过高，整个褶皱式过滤器的变形被过度限制，并且可能影响清洁过滤器的效果。当比率A/B为1以下时，刚度的关系逆转。因此，除非例如组合使用其他手段，否则可能因仅有尺寸效果而减小破损防止效果的程度。

为此，柱状部件的材料不受特定限制。柱状部件的抗拉弹性模数优选地为过滤基材的抗拉弹性模数的20％以上且80％以下。原因在于，适当且有效地抑制了过滤基材的折叠部的变形。设置加强部件的目的在于支撑过滤基材，以便在便于过滤基材的形状变化的同时避免变形的应力集中。当柱状部件的抗拉弹性模数小于20％时，柱状部件不能在抑制过滤基材变形的同时充分防止应力集中。当柱状部件的抗拉弹性模数超过80％时，加强部件的刚度较高，并且会过度抑制过滤器的形状变形。

柱状部件优选地包括用于使未处理水平稳流动的流动路径部分。流动路径部分的典型优选实例是沿与轴向相交的方向设置多个孔。作为选择，柱状部件可以具有位于与过滤基材接触的表面上的多个凸部和凹部来作为流动路径部分。因在谷部中存在柱状部件而会阻塞未处理水从过滤器的圆筒外表面到圆筒内部的过滤流动。为了降低对流动的阻塞程度，优选的是，避免柱状部件沿从圆筒外部观察谷部的方向对谷部的底部的堵塞。因此，有效的是，在柱状部件中设置孔或在柱状部件的表面上设置凸部和凹部。孔的形状以及凸部和凹部的形状不受限制。只要不损害柱状部件的强度和刚度，就可以使用各种形状。

在又一实施例中，褶皱式过滤器包括具有小褶深的浅谷部和具有大褶深的深谷部，浅谷部和深谷部交替布置。满足关系Ds>(1/3)Dd，其中，Ds表示浅谷部的褶深，而Dd表示深谷部的褶深。这是为了确保过滤所需的褶皱式过滤器的面积。另外，优选地满足关系A≤D≤10A，其中，D表示浅谷部的褶深与深谷部的褶深之间的深度差值(＝Dd-Ds)，而A表示柱状构件沿圆筒的形状的径向的最大长度。

为了增大褶皱式过滤器的过滤面积，优选的是，尽可能减小褶皱之间的间隔并增加褶皱的数量。从该观点考虑，在柱状部件插入谷部之间的情况下，通过柱状部件沿周向的宽度限制谷部的褶皱之间的间隔。通过如上文所述的那样提供褶深的差异，柱状部件可以被设置成沿圆筒径向交替偏移。通过这种结构，可以减小褶皱之间的间隔，并且可以增加褶皱的数量。这里，短语“浅谷部和深谷部交替布置”通常指的是每隔一个谷部设置一个浅谷部的结构。然而，只要能够实现所需的效果，就可以进行各种修改。例如，可以关于两个浅谷部布置一个深谷部。作为选择，可以两个浅谷部之后布置两个深谷部。谷部的深度值的数量不限于两个(浅谷部和深谷部)。例如，可以设置具有不同深度的谷部，以便在多个阶段(例如，三个阶段)中改变谷部的深度值。

此外，本发明公开了一种使用上述筒形褶皱式滤筒作为过滤膜的压载水处理设备。具体而言，压载水处理设备使用筒形褶皱式滤筒作为过滤膜，褶皱式滤筒能够围绕圆筒轴线旋转，压载水处理设备包括：未处理水喷嘴，其将未处理水喷向褶皱式过滤器的外周表面；壳体，其包括外筒部，外筒部设置为围绕褶皱式过滤器，并且在外筒部中包括未处理水喷嘴的喷管开口；过滤水流动路径，其将已经穿过褶皱式过滤器的过滤水从褶皱式过滤器的圆筒的内部引导至壳体外部；以及排出流动路径，其将未被褶皱式过滤器过滤的排出水排出到壳体外部。

在具有上述结构的设备中，由于从设置在筒形褶皱式过滤器的圆筒外部的喷管开口将未处理水喷向褶皱式过滤器的外表面，因此未处理水的压力集中在褶皱的一部分上。因此，沿褶皱打开的方向施加压力，并且如上文所述的那样过滤器更可能在各个谷部和峰部中发生破损。鉴于此，通过采用上述加强部件，可以防止谷部出现破损，并且能够期待诸如抑制过滤失败的出现、因延伸了褶皱式过滤器的寿命而能够实现设备的长期运行、降低运行成本等优点。

一种在过滤中使用褶皱式过滤器的方法可以是用于处理压载水的方法，该方法包括：安装压载水处理设备；使用取自船体外部的海水作为未处理水；对压载水处理设备所处理的过滤水进一步施加灭菌处理；以及随后将所得到的水储存在船体中作为压载水。

与现有技术相比，通过使用该设备或使用该方法，能够抑制过滤器的破损，并且过滤器可以长时间稳定地使用，而不引起过滤失败。因此，可以降低维修的人工成本和更换材料的成本，并且可以进一步便于压载水的生产。

[本发明的各实施例的细节]

现在将参考附图描述根据本发明的各实施例的褶皱式滤筒和压载水处理设备的结构。本发明不限于这些范例，而是由下述权利要求限定。意图在于，本发明包括权利要求的等同内容和权利要求范围内的所有修改。

(褶皱式滤筒的结构)

图1和图2示意性地示出了褶皱式滤筒的典型结构的实例。图1是示出褶皱式滤筒的外观的透视图。附图标记10表示褶皱式过滤器，在褶皱式过滤器中，折叠部布置为形成圆筒形状。褶皱式过滤器的顶部和底部分别被盖部12、13封闭。上盖部12和下盖部13具有固定褶皱式过滤器的形状的功能，并且还具有在上端和下端固定加强部件的功能。盖部以不透水的方式从外部密封圆筒的内部。虽然为简单起见而未在图1中示出，但在如下所述的压载水处理设备的结构中，在盖部中设置有旋转轴和用于从圆筒内部提取过滤水的配管。

图2是示出通过从图1的褶皱式滤筒中移除上盖部12和下盖部13而得到的褶皱式过滤器10的示意性透视图。在该示意图中，褶皱的数量和尺寸以及加强部件的形状和尺寸不具有意义，并且出于示出该结构的目的，褶皱和加强部件被绘制成便于理解。通过将片状过滤基材11重复折叠成具有交替的峰部和谷部来形成褶皱式褶皱形状，并且进一步连接过滤基材11的两个端部使得整体上具有圆筒形状，从而获得褶皱式过滤器10。在说明图中，由于褶皱式褶皱形状被示意性地示出，因此每个折叠部被绘制成具有理想的锐角。然而，在现实中，折叠部在许多情况下被弯曲以形成弯曲部。为了增大过滤面积，褶皱被优选密集地布置成相邻的皱褶彼此接触。本实施例的褶皱式滤筒包括从圆筒形状的外部观察到的位于谷部的加强部件15。加强部件15被优选地布置在与过滤基材的位于谷部附近的表面接触的位置。只要当过滤基材11在过滤操作期间变形时，加强部件与过滤基材接触，并且加强部件布置在加强部件支撑过滤基材的变形部的位置，就可以获得加强部件的效果。加强部件优选地为柱状加强部件，并且折叠部优选地形成在过滤基材上，使得每个折叠部具有沿着柱体表面的圆弧形状。原因在于，这样的柱状加强部件不具有角部，因此不会在各个加强部件与过滤基材之间出现不必要的摩擦，并且可以有效地支撑过滤基材的变形部。

将对加强部件的操作进行描述。本发明的加强部件适用于以下情况：使用褶皱式过滤器进行从圆筒外部到内部的过滤，并且未处理水的压力被施加成从圆筒外部集中到圆筒圆周的一部分。图3是从圆筒上方观察到的褶皱式过滤器的一部分的示意性剖视图，并且是示出与未处理水喷嘴的关系的视图。用于喷射未处理水的未处理水喷嘴16被设置为面向褶皱式过滤器的外周表面。未处理水流动到褶皱之间的空间，从而增大在面向未处理水喷嘴16的一部分中的褶皱之间的间隔。当在旋转褶皱式过滤器的同时或在顺次移转喷嘴位置的同时允许未处理水流动时，褶皱扩张的部分顺次移动。由于褶皱式过滤器的顶部和底部被固定，因此即使未处理水在褶皱式过滤器中流动，褶皱式过滤器的上端和下端也不会扩张。在褶皱式过滤器的外周侧的峰部中，各个峰部的沿竖直方向的中央部分扩张，因此折叠部变形，以便形成弯曲部。此时，谷部沿竖直方向的中央部分朝向峰部侧(即，沿圆筒的径向)变形，从而被拉动到扩张的峰部。图4示出了该状态。虽然在图4中省略了盖部的示意图，但褶皱式过滤器的上端和下端与加强部件固定在一起。图4以放大示意图的方式示出了当未处理水沿箭头所示方向流动且褶皱式过滤器的峰部的中央部分之间的空间被打开时谷部变形的状态。在谷部的顶部和底部被固定的状态下，谷部的中央部分被拉向峰部侧。因此，在沿峰部的方向拉动折叠部的中央部分的同时，沿打开折叠部的方向施加力。当折叠部的中央部分明显移动时，其结果是，应力集中到该折叠部的一部分上，并且折叠部还沿竖直方向弯曲，这可能导致撕裂(破损)。加强部件15支撑过滤基材11的褶皱式褶皱部分，以防止褶皱式过滤器弯曲，并防止因应力集中在单个点上而造成的弯曲。如在图4所示的状态下，加强部件在与褶皱的折叠部接触的同时整体弯曲，从而实现上述操作。更具体而言，加强部件(其形状无需与谷部上的加强部件的形状相同)还设置在各个峰部的背侧，因为加强部件能够防止应力沿打开峰部的方向集中，并由此获得防止撕裂的效果。

使用多孔树脂片材作为过滤器的基材。可以使用的基材的实例包括诸如由聚酯、尼龙、聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯、聚四氟乙烯(PTFE)或聚偏二氟乙烯(PVdF)等材料构成的拉伸多孔体、相分离多孔体、非织造布等多孔构造物。为了以高流量进行处理，特别适合使用由诸如聚对苯二甲酸乙二酯等聚酯构成的非织造布。

图5示出加强部件的结构的实例。图5A示出圆柱体，而图5B示出四角柱。除了这些之外，也可以使用具有各种多边形形状的横截面的柱状部件。图5C示出了具有矩形横截面的板状部件。在图5C中，横截面的沿长边方向的长度被定义为A，而横截面的沿短边方向的长度被定义为B。在横截面形状具有这样的长边侧和短边侧的情况下，长边侧被优选地沿褶皱式过滤器的圆筒的径向布置。原因在于，在上述加强部件的作用下，加强部件优选地为沿褶皱打开的方向宽松地支撑过滤基材的弯曲，而沿褶皱弯曲的方向更强有力地支撑过滤基材。根据褶皱式滤筒的圆筒的高度确定加强部件的长度。根据所需强度和所需挠曲度设计加强部件的横截面的尺寸。通常，在褶高约为100mm至500mm和褶深约为50mm至100mm的结构中，加强部件的横截面的代表长度约为2mm至10mm。这里，术语“代表长度”指的是当柱状部件的横截面面积被转换为等效的圆时的直径。

加强部件优选地由选自由聚丙烯、聚乙烯(具体而言，在恢复力方面，为中密度聚乙烯至低密度聚乙烯)、诸如尼龙等聚酰胺树脂、诸如聚对苯二甲酸乙二酯等聚酯树脂、氯乙烯组成的组中的任意材料形成。考虑到便于在生产中进行处理、减少重量、降低成本等，优选地使用具有所需强度的树脂部件。从具有合适的抗弯强度和允许的变形的观点来看，聚丙烯是特别优选的。一些金属材料和诸如玻璃-陶瓷等非金属材料在强度方面具有比树脂的性能优异的性能。然而，在本实施例中，加强部件还需要对变形的恢复力。因此，在金属的情况下，有必要使用弹簧材料或进行淬火处理。但是，综合考虑用于形成网格结构的加工和海水的腐蚀性，上述树脂材料适用于加强部件。

图5D和图5E示出加强部件的结构的其他实例。图5D示出了具有四边形横截面的柱状部件中设置有多个孔的结构的实例。这是这样的实例：孔沿褶皱式过滤器的圆筒的径向布置，以抑制因在谷部中存在柱状部件而对未处理水的流动造成的堵塞。图5E示出了具有四边形横截面的柱状部件的表面上设置有多个凹陷部的结构的实例。通过沿褶皱式过滤器的圆筒的径向布置凹槽部的凹槽(其为凹陷部)能够获得与孔所实现的效果相同的效果。无论在形成孔或凹槽(凸部和凹部)之前柱状部件的横截面形状如何，均可以使用该结构的各个实例。只要流动可以变得平稳，就可以对孔的形状以及凸部和凹部的形状进行各种修改。虽然未在图中举例说明，但优选地在加强部件上形成用于确保未处理水沿圆筒径向的流动路径的波状图案，因为可以使未处理水的流动整体上变得更平稳。

图6示出了作为褶皱式滤筒的又一实施例的褶皱式过滤器的横截面的一部分，该横截面与褶皱式过滤器的圆筒轴线垂直。通过折叠过滤基材11而形成的褶皱式过滤器包括具有小褶深的浅谷部17和具有大褶深的深谷部18，浅谷部17和深谷部18交替布置。褶皱式过滤器包括作为加强部件15的柱状部件，柱状部件具有位于每个谷部中的矩形横截面。图6是用于说明的示意图，并且图中的尺寸关系不具有意义。圆筒外周侧上的折叠部基本上布置在圆的圆周上。加强部件的形状是个范例，并且也可以是其他形状。这里，浅谷部的褶深(Ds)和深谷部的褶深(Dd)基本上满足关系Ds＝(3/4)Dd，并且在附图中处于Ds>(1/3)Dd的范围。此外，D表示浅谷部17的褶深与深谷部18的褶深之间的深度差值(即，沿径向从圆筒中心到谷部的端部的距离之差)。在这种情况下，该结构被确定为满足A≤D≤10A的范围，其中，A表示柱状构件沿径向的最大长度。通过这种结构，由于柱状部件布置成沿圆筒径向交替错开，因此褶皱可以被密集地布置，以增加褶皱的数量。

(过滤装置)

作为包括上述褶皱式滤筒的过滤装置的优选应用实例，将参考附图对压载水处理设备的结构进行描述。图7A和图7B是示出根据本发明实施例的用于处理船舶的压载水的设备的实例的视图。图7A是示出包含轴线的竖直截面的结构的示意图。图7B是示出图7A中的水平AA-AA截面的结构的示意图。筒形褶皱式滤筒101被设置成围绕作为旋转中心的轴线，并且被安装为可以绕设置在中央的中心配管140(该配管不旋转)旋转。褶皱式过滤器的上表面和下表面以不透水的方式被密封。可旋转的安装结构也需要具有不透水的结构。然而，该安装结构不受特定限制，也可以使用已知的结构。壳体103设置为覆盖整个过滤器。壳体103包括外筒部131、盖部132和底部133。在底部133上设置有排出流动路径108。设置有未处理水流动路径106和未处理水喷嘴102，以将作为未处理水的海水引入到壳体103中。未处理水喷嘴102设置成从未处理水流动路径106延伸为具有位于壳体103的外筒部131中的喷管开口121，并且构造为未处理水朝向褶皱式过滤器的外周表面流动。在褶皱式滤筒的中心轴线上设置有用于旋转褶皱式滤筒的电动机190。电动机190容纳在电动机盖191中，并且被驱动控制单元(未示出)供应的电力驱动。

在本实施例中，从未处理水喷嘴喷出的未处理水被施加到褶皱式过滤器的褶皱的外周表面，并且通过未处理水的压力获得清洁褶皱式过滤器的效果。未被过滤的未处理水和沉淀在壳体中的悬浊质从壳体底部上的排出流动路径被顺次排出。以下这点也是该设备的特征：在以这种方式连续不断地排出悬浊质和残留的未处理水的同时进行过滤。该特征有利于可靠地实现压载水所需的处理量，即，10吨/小时至20吨/小时，并且进一步地，超过100吨/小时。虽然未在图7A的排出流动路径中示出阀等，但提供了维护和流量控制所需的装置。被褶皱式滤筒101的过滤基材过滤的过滤水通过设置在过滤器的中心配管140中的取水口141被引导至过滤水流动路径107，并排出到壳体外部。

未处理水喷嘴102的喷管开口121可以具有矩形开口。由于从未处理水喷嘴将大量的水喷射到褶皱式过滤器表面上，因此沿褶皱式过滤器的折叠部打开和关闭的方向反复施加弯曲。在这种情况下，如上所述，弯曲被三维地施加到谷部的折叠部上。在本实施例中，通过利用包括位于谷部中的加强部件115的褶皱式滤筒，能够有效地抑制谷部的撕裂，并且设备可以更稳定地运行更长时间。应注意的是，不排除折叠部利用其他手段的加强、使用用于防止峰部撕裂的手段等的组合。可以组合使用多种手段。在这种实施例中，能够更有效地防止包括峰部的整个褶皱式过滤器的折叠部的撕裂。

(用于处理船舶压载水的系统)

图8是示意性地示出用于处理船舶压载水的系统的整体结构的说明图，该系统使用上述压载水处理设备作为过滤装置。在图8中，未处理水(其为取自海洋的海水)通过配管31由泵41供给，并通过配管32供给到作为过滤设备的过滤装置42。过滤装置42中的过滤水穿过配管33，并被供给到诸如紫外线照射装置或电解装置等灭菌装置43(其并非是必须的)。尚未在过滤装置42中过滤的排出水通过配管35被引导至装置外部。经过灭菌处理的海水通过配管34、36被供给到罐44。

(实验例)加强部件的效果

为了确认加强部件所获得的效果，使用图7A和图7B所示的压载水处理设备进行过滤。进行100吨/小时的处理的设备具有以下尺寸。褶皱式过滤器的外径为700mm、轴向长度为320mm、有效面积的高度为280mm、褶深为70mm以及褶皱数量为420。

所使用的材料如下。

过滤基材：聚对苯二甲酸乙二酯非织造布(商品名：AXTAR^TMG2260-1SBK0，由TorayIndustries公司制造)

加强部件：聚丙烯

使用上述加强部件，并且如图7B所示那样将加强部件附接到过滤器上。在未使用加强部件的情况下，在过滤操作进行了233小时之后，在过滤器的外端上出现破损。相反，在相同条件下过滤，在设置有加强部件的情况下，即使在270小时之后，也不会在过滤器的外端上出现破损。

工业实用性

根据本发明的褶皱式过滤器，不会出现因破损而造成的性能下降，并且褶皱式过滤器具有良好的耐久性。因此，在海水淡化、诸如压载水等微咸水/海水的利用或诸如污水、人类生活污水、工业废水等的水处理的情况下，本发明的褶皱式过滤器适于在用于除去水中的异物、污染物和微生物的初步过滤处理中使用。此外，褶皱式过滤器适用于高悬浊质/高SS含量的水处理和浓缩处理，因此也可以在收集有价值的可回收材料的领域中使用，例如，在食品领域中使用。

Claims (9)

1.一种褶皱式滤筒，包括：褶皱式过滤器，其由具有折叠部的过滤基材形成，所述折叠部重复地形成峰部和谷部，所述褶皱式过滤器具有圆筒的形状，所述圆筒的轴向是所述折叠部的脊线方向；以及盖部，其设置在所述褶皱式过滤器的上底部和下底部，其中，当从所述圆筒的形状的外侧观察时，在所述谷部中设置有加强部件，所述加强部件的顶部和底部固定在所述盖部中。

2.根据权利要求1所述的褶皱式滤筒，其中，各个所述加强部件为柱状部件，并且在与所述圆筒的形状的轴向垂直的横截面中，比率A/B满足1<A/B≤5，A表示所述柱状部件的沿所述圆筒的形状的径向的最大长度，而B表示所述柱状部件的沿与所述径向垂直的方向的最大长度。

3.根据权利要求2所述的褶皱式滤筒，其中，所述柱状部件的所述横截面是圆形或正多边形。

4.根据权利要求2或3所述的褶皱式滤筒，其中，所述柱状部件的抗拉弹性模数为所述过滤基材的抗拉弹性模数的20％以上且80％以下。

5.根据权利要求2至4中的任一项所述的褶皱式滤筒，其中，所述柱状部件具有沿与所述轴向相交的方向的多个孔。

6.根据权利要求2至5中的任一项所述的褶皱式滤筒，其中，所述柱状部件在与所述过滤基材接触的表面上具有多个凸部和凹部。

7.根据权利要求1至6中的任一项所述的褶皱式滤筒，

其中，所述褶皱式过滤器包括具有小褶深的浅谷部和具有大褶深的深谷部，所述浅谷部和所述深谷部交替布置，

满足关系Ds>(1/3)Dd，其中，Ds表示所述浅谷部的褶深，而Dd表示所述深谷部的褶深，并且

满足关系A≤D≤10A，其中，D表示深度之差(＝Dd-Ds)，而A表示所述加强部件的沿所述圆筒的形状的径向的最大长度。

8.一种使用根据权利要求1至7中的任一项所述的筒形的褶皱式滤筒作为过滤膜的压载水处理设备，

所述褶皱式滤筒能够围绕圆筒轴线旋转，

所述压载水处理设备，包括：

未处理水喷嘴，其将未处理水喷向所述褶皱式过滤器的外周表面；

壳体，其包括外筒部，所述外筒部设置为围绕所述褶皱式过滤器，并且所述外筒部中包括所述未处理水喷嘴的喷管开口；

过滤水流动路径，其将已经穿过所述褶皱式过滤器的过滤水从所述褶皱式过滤器的所述圆筒的内部引导至所述壳体的外部；以及

排出流动路径，其将未被所述褶皱式过滤器过滤的排出水排出到所述壳体的外部。

9.一种用于处理压载水的方法，所述方法包括：将根据权利要求8所述的压载水处理设备安装到船体中；使用取自所述船体外部的海水作为未处理水；对所述压载水处理设备所处理的过滤水进一步施加灭菌处理；以及随后将所得到的水储存在所述船体中作为压载水。