JP2011255365A - 背圧形成部を持つバラスト水処理システム及びその方法 - Google Patents

背圧形成部を持つバラスト水処理システム及びその方法 Download PDF

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Abstract

【課題】濾過部フィルターの逆洗浄作業の際、濾過部内の背圧をチェック及び形成することで効率的な逆洗浄作業がなされるようにする背圧形成部を持つバラスト水処理システム及びその方法を提供する。
【解決手段】バラスト水が流入及び流出する流入部及び流出部を持つボディーと、ボディーの内部に位置し、流入部を通じて流入するバラスト水を濾過するフィルターと、フィルターに付着する異物を除去する自動洗浄部とを含む濾過部；及び自動洗浄部の逆洗浄の際、濾過部内部の背圧をチェックして形成させて円滑な逆洗浄がなされるようにする背圧形成部２；を含み、自動洗浄部は、ボディー内部の圧力と外部の圧力の差を用いてフィルターの異物を除去し、自動洗浄部の逆洗浄作業が円滑になされるようにする。
【選択図】図３

Description

本発明は船舶に使われるバラスト水の処理システム及びその制御方法に係り、より詳しくは濾過部フィルターの逆洗浄作業の際、濾過部内の背圧をチェック及び形成して効率的な逆洗浄作業がなされるようにし、バラスト水の処理において、フィルターによって物理的に濾過させる方式と紫外線を用いて殺菌する方式を複合的に使うことで、副産物による２次汚染を防止することができ、バラストタンクの汚染を防止することができ、かつ濾過部内の背圧を形成するとともに紫外線処理部に流入するバラスト水の流量も紫外線処理部の効率を低下させないほどに調節することができるので、バラスト水処理システム全体の処理効率を効果的に運用することができ、濾過部や紫外線処理部の自動洗浄を可能にすることで、いつも均一な性能を維持することができ、維持管理の面で効率的な背圧形成部を持つバラスト水処理システム及びその方法に関する。
バラスト水（ｂａｌｌａｓｔ ｗａｔｅｒ）とは、船舶が荷物を積まないで運航する場合、船舶の均衡を維持するために船舶内のバラストタンクに満たす海水を意味する。
国際交易量の増加につれて海上運送の割合がますます増加しており、これにより船舶数の増加及び大型化が速く進んでいるため、船舶で使用するバラスト水の量も大きく増加している。船舶で使用するバラスト水の量が増加することによって外来の海洋生物種による海洋生態系の被害発生事例も増加している。このような国際的な環境問題を解決するために、２００４年度に国際海事機関（ＩＭＯ）で’船舶のバラスト水と沈殿物の統制と管理に対する国際協約’が完成されて２００９年から発効している。
しかし、このようなバラスト水には各種微生物などが含まれていて海洋汚染と生態系の撹乱の問題を引き起こすため、このような各種微生物や無機汚染源を処理しなければならない。従来のバラスト水を処理するための方式としては、バラスト水を海上で交換するか陸上で処理する方式があったが、非効率的な欠点があるため、船舶にバラスト水を処理するための処理施設を設置する方式が多く活用されている。バラスト水処理施設に使われる処理方式としては、大別して濾過、熱処理、化学薬品処理、電気分解、オゾン、紫外線の照射などの方式が使われている。
しかし、熱処理方式の場合、熱に強い微生物または無機汚染源に対しては処理が難しいという問題があり、化学薬品処理方式の場合、バラスト水処理の後に２次汚染の問題が発生することができる問題があり、電気分解方式またはオゾン方式の場合、短絡による爆発、管理上の非効率的な問題などがあり得、特に濾過方式の場合、フィルターに付着する沈殿物の除去の問題があり、紫外線の照射方式の場合、紫外線ランプを取り囲むスリーブ管の表面に付着する異物によって効率が低くなる問題がある。
図１は従来の濾過方式のバラスト水処理施設の系統図を示すもので、このような従来の濾過方式においては、濾過部ａ内のフィルターａ１の内部に付着した異物を除去するための洗浄作業を進めるとき、必ず濾過部ａ内部の圧力が外部の圧力（つまり、フィルターａ１内部の異物を吸入する洗浄部ａ２内部の圧力）より高圧を維持することで、言い換えれば背圧（本発明において、‘背圧’とは濾過部ａのボディーａ３内部の圧力がフィルターａ１内部の異物を吸入する洗浄部ａ２内部の圧力より高くて濾過部ａのボディーａ３の内部から洗浄部側にバラスト水及び異物などが移動できるようにする圧力を意味する）を形成することで、円滑な洗浄作業が進むことができるが、バラスト水ポンプを用いて濾過部にバラスト水の供給のために加圧しても、濾過処理されたバラスト水を貯蔵するバラスト水タンクｂの内部が空いているか貯蔵されたバラスト水量が少ない場合には所要背圧が形成されなくて円滑な洗浄作業が進むことができない問題が発生することになる。特に、図２に示すように、船舶などのように、バラスト水処理施設が設置される場所の空間的制約などによって濾過部ａがバラスト水タンクｂより高い位置に設置される場合には水頭損失が発生して所要背圧を維持することが一層難しい状況がよく発生するので、このような制約にもかかわらずフィルター内部の異物洗浄作業を容易に進めることができるようにするシステムの必要性が高まっている実情である。
したがって、本発明は前記のような問題点を解決するためになされたもので、本発明の目的は、濾過部フィルターの逆洗浄作業の際、濾過部内の背圧をチェック及び形成することで効率的な逆洗浄作業がなされるようにする背圧形成部を持つバラスト水処理システム及びその方法を提供することである。
本発明の他の目的は、バラスト水の処理において、フィルターによって物理的に濾過させる方式と紫外線を用いて殺菌する方式を複合的に使うことで、副産物による２次汚染を防止することができ、バラストタンクの汚染を防止することができ、維持管理の面で効率的で制御の簡便なバラスト水処理システム及びその方法を提供することである。
本発明のさらに他の目的は、濾過部内の背圧を形成するとともに紫外線処理部に流入するバラスト水の流量も紫外線処理部の効率を低下させないほどに調節することができるので、バラスト水処理システム全体の処理効率を効果的に運用することができる背圧形成部を持つバラスト水処理システム及びその方法を提供することである。
本発明のさらに他の目的は、濾過部または紫外線処理部の自動洗浄を可能にすることで、いつも均一な性能を維持することができ、維持管理の面で効率的な背圧形成部を持つバラスト水処理システム及びその方法を提供することである。
本発明のさらに他の目的は、濾過部と紫外線処理部の間にバイパス管路をさらに含み、必要によって前記濾過部または前記紫外線処理部のみを経てバラスト水が処理されるようにすることができるバラスト水処理システム及びその方法を提供することである。
前述したような本発明の目的を達成するために、本発明は、バラスト水が流入及び流出する流入部及び流出部を持つボディーと、前記ボディーの内部に位置し、前記流入部を通じて流入するバラスト水を濾過するフィルターと、前記フィルターに付着する異物を除去する自動洗浄部とを含む濾過部；及び前記自動洗浄部の逆洗浄の際、濾過部内部の背圧をチェックして形成させて円滑な逆洗浄がなされるようにする背圧形成部；を含み、前記自動洗浄部は、前記ボディー内部の圧力と外部の圧力の差を用いてフィルターの異物を除去し、フィルターに付着した異物を吸入する吸入部と、前記吸入部と連通し、外部と選択的に連通可能であり、吸入された異物を外部に排出させる排出部とを含み、前記背圧形成部は、前記ボディー内部の背圧をチェックする圧力センサーと、前記ボディーの流出部とバラスト水タンクの間のバラスト水が流れる管路上に位置するコントロールバルブとを含み、前記圧力センサーによって確認された前記ボディー内部の背圧が逆洗浄圧力に至らなければ前記コントロールバルブを閉めるか管路の流路を狭めて前記ボディー内部の背圧を高めることで、前記自動洗浄部の逆洗浄作業が円滑になされるようにする、背圧形成部を持つバラスト水処理システムを提供する。
前記バラスト水処理システムは、前記濾過部で濾過されたバラスト水を紫外線で殺菌させる紫外線処理部をさらに含み、前記紫外線処理部は、バラスト水が流入及び流出する流入部及び流出部を持つボディーと、前記ボディーの内部を流れるバラスト水に紫外線を照射する紫外線ランプと、前記紫外線ランプを取り囲んでいるスリーブ管に付着する異物を除去するスリーブ管洗浄部と、前記紫外線ランプから放出される紫外線の強度を測定する紫外線強度計と、前記ボディー内部の温度を測定する温度センサーとを含むことができる。
前記背圧形成部は、前記紫外線処理部で処理されたバラスト水が流れる管路上に設置され、制御部の制御によって管路を流れる流量を調節して前記コントロールバルブとともに濾過部内部の背圧を形成させる第２コントロールバルブをさらに含むことができる。
前記スリーブ管洗浄部は、前記スリーブ管の外周面に付着されたワイパーと、前記ワイパーを連結する駆動軸と、前記駆動軸に連結されて駆動軸を作動させる駆動モーターとを含むことができる。
また、前述したような本発明の目的を達成するために、本発明は、バラスト水が流入及び流出する流入部及び流出部を持つボディーと、前記ボディーの内部に位置し、前記流入部を通じて流入するバラスト水を濾過するフィルターと、前記フィルターに付着する異物を除去する自動洗浄部とを含む濾過部によってバラスト水を濾過させる濾過段階；及び前記ボディー内部の圧力と外部の圧力の差を用いてフィルターの異物を除去し、フィルターに付着した異物を吸入する吸入部と、前記吸入部と連通し、外部と選択的に連通可能であり、吸入された異物を外部に排出させる排出部とを含む自動洗浄部によって前記濾過部のフィルターに付着した異物を逆洗浄するとき、背圧形成部によって濾過部内部の背圧をチェックして形成させることで円滑な逆洗浄がなされるようにする背圧チェック及び形成段階；を含み、前記背圧チェック及び形成段階は、前記ボディー内部の圧力をチェックする圧力センサーによってボディー内部の背圧をチェックする背圧チェック段階と、前記圧力センサーによって確認された前記ボディー内部の背圧が逆洗浄圧力に至らなければ前記ボディーの流出部とバラスト水タンクの間のバラスト水が流れる管路上に位置するコントロールバルブを閉めるか管路の流路を狭めることで前記ボディー内部の背圧を形成させる背圧形成段階とを含む、背圧形成部を持つバラスト水処理システムの制御方法を提供する。
前記背圧形成段階は、制御部によって、紫外線処理部で処理されたバラスト水が流れる管路上に設置され、管路を流れる流量を調節する第２コントロールバルブを前記コントロールバルブとともに制御することにより濾過部内部の背圧を形成させることができる。
前記背圧チェック及び形成段階は、自動洗浄部による濾過部フィルターの異物逆洗浄作業が完了した場合、制御部によって前記コントロールバルブ及び第２コントロールバルブを制御することにより人為的に形成された背圧を解除する背圧解除段階をさらに含むことができる。
本発明は前述したような実施例と下記に説明する構成、結合、使用関係によって次のような効果を得ることができる。
本発明は、濾過部フィルターの逆洗浄作業の際、濾過部内の背圧をチェック及び形成して効率的な逆洗浄作業がなされるようにする効果を持つ。
本発明は、バラスト水の処理において、フィルターによって物理的に濾過させる方式と紫外線を用いて殺菌する方式を複合的に使うことで、副産物による２次汚染を防止することができ、バラストタンクの汚染を防止することができ、維持管理の面で効率的で制御の簡便な効果を持つ。
本発明は、濾過部内の背圧を形成するとともに紫外線処理部に流入するバラスト水の流量も紫外線処理部の効率を低下させないほどに調節することができるので、バラスト水処理システム全体の処理効率を効果的に運用することができる効果を持つ。
本発明は、濾過部または紫外線処理部の自動洗浄を可能にすることで、いつも均一な性能を維持することができ、維持管理の面で効率的な効果を持つ。
本発明は、濾過部と紫外線処理部の間にバイパス管路をさらに含み、必要によって前記濾過部または前記紫外線処理部のみを経てバラスト水が処理されるようにすることができる効果を持つ。
従来の濾過方式のバラスト水処理施設の系統図である。 従来の濾過方式のバラスト水処理施設の他の実施例の系統図である。 本発明の一実施例による背圧形成部を持つバラスト水処理システムの系統図である。 図３の濾過部の断面図である。 図３の紫外線処理部の部分切断斜視図である。 紫外線処理部のスリーブ管洗浄部の斜視図である。 本発明の一実施例による背圧形成部を持つバラスト水処理システムの制御方法を示すブロック図である。 図７の制御によってバラスト水の流量が制御される流れを示す系統図である。
以下、本発明による背圧形成部を持つバラスト水処理システム及びその方法の好適な実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図３は本発明の一実施例による背圧形成部を持つバラスト水処理システムの系統図、図４は図３の濾過部の断面図、図５は図３の紫外線処理部の部分切断斜視図、図６は紫外線処理部のスリーブ管洗浄部の斜視図である。
図３〜図６を参照すれば、本発明の一実施例による背圧形成部を持つバラスト水処理システムは、船舶に取水されるバラスト水が流入及び流出する流入部１１１及び流出部１１２を持つボディー１１と、前記ボディー１１の内部を流れるバラスト水を濾過させるフィルター１２と、前記フィルター１２に付着する異物を逆洗浄する自動洗浄部１３とを含む濾過部１；前記自動洗浄部１３の逆洗浄の際、濾過部１内部の背圧をチェックして形成させて円滑な逆洗浄がなされるようにする背圧形成部２；前記濾過部１で濾過されたバラスト水を紫外線で殺菌させる紫外線処理部３；及びバラスト水処理システムの作動全般を制御する制御部４；を含むことができる。
前記濾過部１は船舶に取水されるバラスト水を濾過処理するもので、船舶に取水されるバラスト水が流入及び流出する流入部及び流出部を持つボディー１１と、前記ボディー１１の内部を流れるバラスト水を濾過させるフィルター１２と、前記フィルター１２に付着する異物を逆洗浄（本発明において、‘逆洗浄’とはフィルターの内部から外部に濾過されたバラスト水が逆にフィルターの内部に流入しながらフィルターの内面に付着した異物とともに吸入または排出されながらフィルターの内面の異物を除去することを意味する）する自動洗浄部１３とを含むことができる。
前記ボディー１１は前記濾過部の胴体をなすもので、好ましくは内部に空間を持つ円筒状に形成でき、船舶に取水されたバラスト水が流入する流入部と濾過されたバラスト水が流出する流出部とを含み、前記濾過部１は後述するように前記ボディー１１の内部を取り囲むフィルター１２によって濾過処理を行うため、前記流入部１１１は前記ボディーの下側に位置し、前記流出部１１２は前記流入部１１１より上側に位置することで、バラスト水が下部で流入して前記ボディー１１の内部を満たしながら濾過されるようにすることが好ましい。
前記フィルター１２は前記流入部１１１を通じて前記ボディー１１の内部に流入したバラスト水を濾過処理するもので、好ましくは前記ボディー１１の内周面に沿って円筒状に前記ボディー１１の内部を取り囲む形態に形成できる。よって、前記流入部１１１を通じて前記ボディー１１の内部に流入したバラスト水が前記流出部１１２を通じて排出されるためには必ず前記フィルター１２を経なければならなく、前記フィルター１２によって濾過される過程で５０μｍ以上の生物及び粒子が濾過される。このような濾過がずっと進む場合、前記フィルター１２の内面に異物が積もって濾過機能が低下するので、後述する自動洗浄部１３によって異物除去作業が進むことになる。
前記自動洗浄部１３は前記ボディー１１内部の圧力と外部の圧力の差を用いて（つまり、通常前記流入部１１１及び流出部１１２の部位にそれぞれ設置される圧力センサーによって測定される前記フィルター２２の内外部の圧力差が一定範囲以上に上昇する場合）、前記制御部４の制御によって前記フィルター１２の内面に積もる異物を自動で除去するもので、前記制御部４の信号によって自動洗浄部１３を駆動させる駆動部１３１と、前記駆動部１３１に連結され、動きながら前記フィルター１２に付着した異物を吸入する吸入部１３２と、前記吸入部１３２に吸入された異物を排出させる排出部１３３とを含むことができる。
前記駆動部１３１は前記自動洗浄部１３、より具体的には後述する吸入部１３２が作動（上下移動及び回転運動）するための動力を提供するもので、一般的なモーターなどが活用可能であり、前記制御部４の制御によって自動で運転される。
前記吸入部１３２は前記駆動部１３１に連結されて回転及び上下移動しながら前記フィルター１２の内面に付着した異物を吸入するもので、末端に形成された吸入ノズル１３２１１を通じて、前記フィルター１２の内面に接触して付着した異物を吸入する吸入棒１３２１と、前記吸入棒１３２１に連結され、吸入された異物を移動させるコア１３２２と、前記コア１３２２と前記駆動部１３１の間を連結し、前記駆動部１３１の作動によって前記コア１３２２を動かす駆動軸１３２３とを含むことができる。前記吸入棒１３２１は前記フィルター１２の内面に付着した異物を吸入するもので、全体として内部に貫通孔が形成された棒状に形成でき、その一端には前記フィルター１２の内面と密着して前記フィルター１２の内面に付着した異物を吸入することができる吸入ノズル１３２１１が形成され、その他端は前記コア１３２２と連結され、吸入した異物を前記コア１３２２に移動させることになる。また、前記吸入棒１３２１は多数が前記コア１３２２の外周面上に高さを異にして放射状に付着した形態に形成されることができる。これは、後述するように、前記コア１３２２が回転しながら上下移動する場合、より容易に前記フィルター１２に付着した異物を吸入するためである。前記吸入ノズル１３２１１が前記フィルター１２の内面に付着した異物を吸入することができる原理は、前記ボディー１１内部の高圧力と前記吸入棒１３２１ないしコア１３２２内部の低圧力の差によるバラスト水の流れを用いるもので、それについての詳細な説明は後述する。前記コア１３２２は前記吸入棒に連結され、吸入された異物を移動させるもので、全体として内部に空間が形成された棒状に形成でき、その外周面上には前記吸入棒１３２１が放射状に付着されて連結されることで、前記吸入棒１３２１を通じて吸入された異物が前記コア１３２２の内部空間を通して移動することができ、前記コア１３２２の一端には内部空間を通して移動した異物が後述する排出部１３３のフラッシングチャンバー１３３１に排出されるようにする排出孔１３２２ａが形成できる。また、前記コア１３２２の一端は前記駆動軸１３２３に連結されることで、前記駆動軸１３２３の動きによって上下移動はもちろんのこと回転運動も可能になる。前記駆動軸１３２３は前記コア１３２２と前記駆動部１３１の間を連結するもので、前記駆動部１３１の作動によって前記コア１３２２の上下移動及び回転運動を引き起こすことができる。特に、前記駆動軸１３２３の前記駆動部１３１に連結される一端の外周面は螺糸（螺子）山の形態に形成されることができる。これは、前記駆動部１３１の作動によって回転運動しながら上下移動することもできて、より効率的に前記フィルター１２の異物を吸入するためである。また、前記駆動軸１３２３の一端には接触手段１３２３ａが結合できる。前記接触手段１３２３ａは前記駆動軸１３２３の上下移動距離を制限するためのリミットスイッチ１３２３ｂと接触するもので、円盤状のゴム部材や金属部材などが活用可能であり、前記接触手段１３２３ａが前記リミットスイッチ１３２３ｂと接触する場合、前記制御部４の制御によって前記駆動軸１３２３が移動する進行方向が変わるため、前記駆動軸１３２３は前記リミットスイッチ１３２３ｂの間を上下移動することになる。
前記排出部１３３は前記吸入部に吸入された異物を排出させるもので、前記コア１３２２の一端に形成された排出孔１３２２ａを通じて排出される異物を貯蔵するフラッシングチャンバー１３３１と、前記フラッシングチャンバー１３３１の異物が排出される通路となる排出管１３３２と、前記排出管１３３２の一側に形成されるイグゾーストバルブ１３３３とを含むことができる。前記フラッシングチャンバー１３３１は前記コア１３２２の排出孔１３２２ａを通じて排出される異物が積もることになるもので、好ましくは前記コア１３２２が上下移動する距離を考慮して、どんな場合でも前記コア１３２２の排出孔１３２２ａから排出される異物を貯蔵することができるサイズと形状に形成できる。前記排出管１３３２は前記フラッシングチャンバー１３３１の異物が排出される通路となるもので、前記フラッシングチャンバー１３３１の一側に連結される管状に形成できる。前記イグゾーストバルブ１３３３は前記排出管１３３２の一側に連結されて、前記フィルター１２に付着した異物の吸入／排出のための吸入力を提供するもので、前記制御部４によって制御される。すなわち、前記イグゾーストバルブ１３３３が開かれる場合は、前記排出管１３３２、フラッシングチャンバー１３３１、コア１３２２、及び吸入棒１３２１の内部は大気圧、つまり前記ボディー１１内部の高い気圧に比べて低い気圧が形成されるので、前記ボディー１１内部のバラスト水、特に前記フィルター１２の外部に位置する濾過されたバラスト水は気圧の低い前記吸入ノズル１３２１１及び吸入棒１３２１の内部に吸入される。この際、フィルター１２の内面に付着した異物も一緒に吸入されることになる。前記イグゾーストバルブ１３３３が閉まる場合は、バラスト水及び異物の吸入が中断される。ただ、前記のようなイグゾーストバルブ１３３３の作動によってフィルター１２の内面に付着した異物の除去が円滑になされるためには、前記ボディー１１内部の背圧が（外部の大気圧より）高く形成されなければならないが、先の従来技術の問題点で言及したように、バラスト水タンクに満たされるバラスト水のレベル差などの要因によって前記ボディー１１内部の背圧がいつも高く維持されることができない問題点がある。本発明において、このような問題点を解決するために別の背圧形成部２を含んでいる。
前記背圧形成部２は、前記自動洗浄部１３の逆洗浄の際、濾過部１内部の背圧をチェックして形成させることで円滑な逆洗浄がなされるようにする構成で、このために前記背圧形成部２は、濾過部１の内部、つまり前記ボディー１１内部の背圧をチェックする圧力センサー２１と、濾過部１で濾過されたバラスト水が流れる管路７上に設置され、前記制御部４の制御によって管路７を流れる流量を調節して濾過部１の内部、つまり前記ボディー１１内部の背圧を形成させるコントロールバルブ２２と、後述する紫外線処理部３によって処理されたバラスト水が流れる管路７上に設置され、前記制御部４の制御によって管路７を流れる流量を調節して前記コントロールバルブ２２とともに濾過部１の内部、つまり前記ボディー１１内部の背圧を形成させる第２コントロールバルブ２３とを含むことができる。
前記圧力センサー２１は前記濾過部１の内部、つまり前記ボディー１１内部の背圧をチェックするためのもので、一般的に使われる圧力測定用センサーが活用可能であり、前記フィルター１２によって濾過されたバラスト水が位置するフィルター１２の外側の圧力を正確に測定するように前記流出部１１２の周りに形成されることが好ましい。前記圧力センサー２１で測定された前記ボディー１１内部の背圧の測定値は前記制御部４に伝送されて、制御部４が前記背圧形成部２を作動させるのに活用される。
前記コントロールバルブ２２は濾過部１で濾過されたバラスト水が流れる管路７上に設置されて、前記制御部４の制御によって管路７を流れる流量を調節して濾過部１の内部、つまり前記ボディー１１内部の背圧を形成させる構成で、一般的に使われる流量調節バルブが活用可能である。参考として、前記コントロールバルブ２２は背圧を形成することができる位置であれば濾過部１の後端のどこにも設置できる。前記コントロールバルブ２２は前記制御部４に連結され、制御部４の信号によって電気的に制御されて前記管路７をまったく開閉させるかあるいは一定の流量が流れるように管路７の一部のみを開閉することができる。前記コントロールバルブ２２が前記管路７を閉鎖する程度が大きくなるにつれて前記ボディー１１内部の背圧が高くなり、反対に前記コントロールバルブ２２が前記管路７を開放する程度が大きくなるにつれて前記ボディー１１内部の背圧は低くなる。よって、前記制御部４は、前記圧力センサー２１によって測定されたボディー１１内部の背圧が自動洗浄部１３によるフィルター１２の逆洗浄に必要な基準値に至らない場合、前記コントロールバルブ２２に閉鎖信号を伝送して前記コントロールバルブ２２を（背圧が所望の基準値に到逹する程度まで）閉鎖することになる。
前記第２コントロールバルブ２３は後述する紫外線処理部３で処理されたバラスト水が流れる管路７上に設置されて、前記制御部４の制御によって管路７を流れる流量を調節して前記コントロールバルブ２２とともに濾過部１の内部、つまり前記ボディー１１内部の背圧を形成させる構成で、前記コントロールバルブ２２と同様に、一般的に使われる流量調節バルブが活用可能である。前記第２コントロールバルブ２３も前記コントロールバルブ２２と同様に、前記制御部４に連結され、制御部４の信号によって電気的に制御されて前記管路７をまったく開閉させるかあるいは一定の流量が流れるように管路７の一部のみを開閉することができる。特に、前記第２コントロールバルブ２３は前記コントロールバルブ２２とともに作動しながら後述する紫外線処理部３の後端に位置するので、前記コントロールバルブ２２一つだけが作動する場合に比べ、前記管路７を流れて前記紫外線処理部３に流入するバラスト水の流量も必要によって調節することができてバラスト水の処理効率を高めることができるのはもちろんのこと、制御部４による流量調節とそれによる背圧調節をより精密に制御することができる。
前記背圧形成部２の作動による背圧形成過程については、後述する制御方法で詳述する。
前記紫外線処理部３は前記濾過部で濾過されたバラスト水を紫外線で殺菌させる構成で、図５及び図６を参照すれば、前記紫外線処理部３は、バラスト水が流入及び流出する流入部３１１及び流出部３１２を持つボディー３１と、前記ボディー３１の内部を流れるバラスト水に紫外線を照射する紫外線ランプ３２と、前記紫外線ランプ３２を取り囲むスリーブ管３２１に付着する異物を除去するスリーブ管洗浄部３３と、前記紫外線ランプ３２から放出される紫外線の強度を測定する紫外線強度計３４と、前記ボディー３１内部の温度を測定する温度センサー３５とを含むことができ、前記紫外線処理部３は必要によって多数が直列で連続して設置されることもできる。
前記ボディー３１は前記紫外線処理部３の胴体をなすもので、好ましくは内部に空間を持つ円筒状に形成されることができ、バラスト水が流入する流入部３１１と殺菌処理されたバラスト水が流出する流出部３１２を含む。好ましくは、前記流入部３１１と流出部３１２が前記ボディー３１の円筒状の側面に形成されることができる。これは、前記紫外線ランプ３２によって殺菌されるバラスト水の殺菌効率を高めるためである。
前記紫外線ランプ３２は前記ボディー３１の内部を流れるバラスト水に紫外線を照射するために紫外線を放出するもので、棒状の前記紫外線ランプ３２は前記ボディー３１の内部に位置する。好ましくは、前記ボディー３１の軸方向に平行に前記ボディー３１の円筒状の内部に沿って一定の間隔で多数が放射状に配置され、前記流入部３１１と流出部３１２を通じて流れるバラスト水は前記紫外線ランプ３２の間を垂直に通過するようにすることができる。前記紫外線ランプ３２を取り囲んでいるスリーブ管３２１の表面に異物が付着すれば放出される紫外線の強度が低下するため、前記スリーブ管３２１の表面は前記スリーブ管洗浄部３３によって洗浄される。
前記スリーブ管洗浄部３３は前記スリーブ管３２１の表面に付着する異物を除去するもので、前記スリーブ管３２１の外周面に付着されたワイパー３３１と、前記ワイパー３３１を連結する駆動軸３３２と、前記駆動軸３３２に連結されて駆動軸３３２を作動させる駆動モーター３３３とを含むことができる。前記ワイパー３３１は前記スリーブ管３２１の外周面に付着する異物を除去するもので、好ましくは前記スリーブ管３２１の外周面全体を取り囲む環状に形成でき、その材質としては耐熱性を持つ合成樹脂、合成ゴムなどが活用可能であり、前記スリーブ管３２１が多数存在する場合、前記ワイパー３３１も多数が存在し、この場合、それぞれのワイパー３３１は前記駆動軸３３２に連結されることができる。前記駆動軸３３２は前記ワイパー３３１に連結されて、前記ワイパー３３１を移動させて前記スリーブ管３２１の外周面付着した異物を除去するもので、好ましくは前記ボディー３１の内部中央に前記ボディー３１の軸方向に平行に配置されることができ、その外周面は螺糸山の形状に形成できる。前記駆動軸３３２の一端は前記駆動モーター３３３に連結される。前記駆動モーター３３３は前記駆動軸３３２の一端に連結されて前記駆動軸３３２及びワイパー３３１を作動させる動力を提供するもので、一般的に使われるモーターなどが活用可能である。
前記紫外線強度計３４は前記紫外線ランプ３２から放出される紫外線の強度を測定するもので、前記ボディー３１の外周面上から前記ボディー３１の内部で貫設されることができ、前記制御部４に連結されているので、測定される紫外線強度が一定の範囲以下の場合、前記制御部４は前記スリーブ管洗浄部３３を作動させる。その作動原理についての詳細な説明は後述する。
前記温度センサー３５は前記紫外線処理部３のボディー３１内部の温度を測定するもので、前記ボディー３１の外周面または内部に設置されることができ、前記制御部４に連結されているので、測定される前記ボディー３１内部の温度が一定の範囲以上に高くなれば、前記制御部４は前記紫外線処理部３の作動を中止させことになる。
以上のような構成を有する前記紫外線処理部３の作動原理について詳細に説明すると、まず前記流入部を通じて前記ボディー３１の内部に流入したバラスト水は前記紫外線ランプ３２から照射される紫外線によって殺菌処理されて前記流出部を通じて排出される。この際、前記紫外線ランプ３２を取り囲んでいるスリーブ管３２１の表面に異物が付着すれば、紫外線ランプ３２から放出される紫外線の強度が低くなって、前記紫外線強度計で測定される紫外線強度が一定の範囲以下に低下すると、前記制御部４の制御によって前記スリーブ管洗浄部３３が作動し、前記駆動モーター３３３の作動によって前記駆動軸３３２に沿って前記ワイパー３３１が移動しながら前記スリーブ管３２１の表面に付着した異物を除去することになる。また、前記温度センサー３５によって測定される前記ボディー３１内部の温度が一定の範囲以上に上昇すれば、前記制御部４は前記紫外線処理部３の作動を中止させることになる。このように、本発明においては、バラスト水の処理において、フィルターによって物理的に濾過させる方式と紫外線で殺菌する方式を複合的に使うことで、副産物による２次汚染を防止することができ、バラストタンクの汚染を防止することができるのはもちろんのこと、紫外線処理部の自動洗浄を可能にすることで、いつも均一な性能を維持することができ、維持管理の面で効率的であり、バラスト水に対する処理作業の中止なしも紫外線処理部の自動洗浄を可能にすることで、処理効率を高めるので、処理時間や費用の側面で効率的である。
前記制御部４は前記濾過部１、背圧形成部２及び紫外線処理部３の作動全般を制御するもので、前述したように、前記自動洗浄部１３、圧力センサー２１、コントロールバルブ２２、スリーブ管洗浄部３３、紫外線強度計３４、温度センサー３５などに連結され、信号をやり取りしながら作動全般を制御することになる。前記制御部４はさらにデータを格納するか警告メッセージを送出するなどの機能をすることもできる。
本発明の他の実施例によるバラスト水処理システムは、図３に示すように、前記濾過部と前記紫外線処理部３の間にバイパス管路６をさらに含み、必要によって前記濾過部１または前記紫外線処理部３のみを経てバラスト水が処理されるようにすることができる。すなわち、前記バイパス管路６は前記濾過部と前記紫外線処理部３の間にバラスト水が移動できるようにする管路を意味し、前記バイパス管路６が存在することにより、前記濾過部１と前記紫外線処理部３を順に通過しながら処理されるバラスト水の処理過程で、必要によって前記濾過部１または前記紫外線処理部３のみを経てバラスト水が処理されることもでき、特にバラスト水タンク５に貯蔵されたバラスト水を再び海に排出する場合、前記濾過部１または紫外線処理部３を経ずに排出することができるので、処理時間や費用の側面で効率的に運営することができる特徴がある。
図７は本発明の一実施例による背圧形成部を持つバラスト水処理システムの制御方法を示すブロック図、図８は図７の制御によってバラスト水の流量が制御される流れを示す系統図である。
以下、図３〜図８を参照して本発明による背圧形成部を持つバラスト水処理システムの制御方法について説明する。
本発明の一実施例による背圧形成部を持つバラスト水処理システムの制御方法は、濾過部１によってバラスト水を濾過させる濾過段階（Ｓ１）；自動洗浄部１３によって濾過部１のフィルター１２に付着する異物を逆洗浄するとき、背圧形成部２によって濾過部内部の背圧をチェックして形成させることで円滑な逆洗浄がなされるようにする背圧チェック及び形成段階（Ｓ３）；を含み、前記背圧チェック及び形成段階（Ｓ３）は、圧力センサー２１によって濾過部１内部の背圧をチェックする背圧チェック段階（Ｓ３１）と、制御部４によって前記背圧チェック段階で測定された背圧が逆洗浄に必要な基準値に合うかを判断する判断段階（Ｓ３２）と、制御部４によって濾過部１で濾過されたバラスト水が流れる管路７上に設置され、管路７を流れる流量を調節することができるコントロールバルブ２２を制御して濾過部１内部の背圧を形成させる背圧形成段階（Ｓ３３）と、最終背圧形成をチェックする第２背圧チェック段階（Ｓ３４）と、自動洗浄部による濾過部フィルター１２の異物逆洗浄作業が完了した場合、制御部４によって前記コントロールバルブ２２及び／または第２コントロールバルブ２３を制御して、人為的に形成された背圧を解除する背圧解除段階（Ｓ３５）とを含むことができる。
前記濾過段階（Ｓ１）は濾過部１によってバラスト水を濾過させる段階で、船舶に取水されるバラスト水を流入部を通じてフィルター１２を含む濾過部１のボディー１１の内部に流入した後、フィルター１２によってバラスト水を濾過させて流出部を通じて排出させることになる。
前記背圧チェック及び形成段階（Ｓ３）は、自動洗浄部１３によって濾過部１のフィルター１２に付着する異物を逆洗浄する作業を行うとき、背圧形成部２によって濾過部の内部、つまり前記ボディー１１内部の背圧をチェックし、必要によって背圧を形成させて円滑な逆洗浄作業がなされるようにする段階で、その具体的な過程については以下に説明する。
前記背圧チェック段階（Ｓ３１）は圧力センサー２１によって濾過部１の内部、つまり前記ボディー１１内部の背圧をチェックする段階で、自動洗浄部１３によって濾過部１のフィルター１２に付着する異物を逆洗浄する作業を進めるとき、逆洗浄作業が必要な時点及び逆洗浄作業に必要な背圧が形成されているかを判断するために、前記圧力センサー２１によって測定した後、その測定値を前記制御部４に伝送することになる。
前記判断段階（Ｓ３２）は制御部４によって前記背圧チェック段階（Ｓ３１）で測定された背圧が逆洗浄に必要な基準値に合うかを判断する段階で、前記背圧チェック段階（Ｓ３１）で圧力センサー２１によって測定された濾過部１の内部、つまり前記ボディー１１内部の背圧測定値が逆洗浄作業が必要な時点にあたる場合、前記背圧測定値が逆洗浄作業に必要な背圧基準値に合うかを前記制御部４によって判断した後、基準値に合う場合、直ちに前記自動洗浄部による逆洗浄作業を進め、基準値に合わない場合、後述する背圧形成段階（Ｓ３３）を進めることになる。
前記背圧形成段階（Ｓ３３）は制御部４によって濾過部で濾過されたバラスト水が流れる管路７上に設置され、管路７を流れる流量を調節することができるコントロールバルブ２２を制御して濾過部１内部の背圧を形成させる段階で、前述したように、前記判断段階（Ｓ３２）によって背圧測定値が逆洗浄作業に必要な背圧基準値に合わないと判断された場合、前記制御部４は前記コントロールバルブ２２に制御信号を伝送して前記コントロールバルブ２２を閉めて、コントロールバルブ２２を通過するバラスト水の流量を減らすか遮断することで、濾過部１の内部、つまり前記ボディー１１内部の背圧を逆洗浄作業に必要な背圧基準値に合うように形成させる。この際、前記背圧形成段階（Ｓ３３）は前記制御部４によって紫外線処理部３で処理されたバラスト水が流れる管路７上に設置され、管路７を流れる流量を調節することができる第２コントロールバルブ２３を前記コントロールバルブ２２とともに制御して前記ボディー１１内部の背圧を形成することができる。特に、前記第２コントロールバルブ２３は前記コントロールバルブ２２とともに作動するとともに後述する紫外線処理部３の後端に位置するので、前記コントロールバルブ２２一つだけ作動する場合に比べ、前記管路７を流れて前記紫外線処理部３に流入するバラスト水の流量も必要によって調節してバラスト水の処理効率を高めることができるようにすることはもちろんのこと、制御部４による流量調節とそれによる背圧調節をより精密に制御することができるようにする。すなわち、図８に示すように、前記コントロールバルブ２２と第２コントロールバルブ２３を同時に制御して背圧を形成することにより（すなわち、濾過部からコントロールバルブの区間とコントロールバルブｊから第２コントロールバルブの区間と第２コントロールバルブ以後の区間別に流量を段階的に調節することにより）前記ボディー１１内部の背圧は背圧基準値に合うようにするとともに前記紫外線処理部３に流入するバラスト水の流量も紫外線処理部の効率を低下させないほどに調節することができるので、バラスト水処理システム全体の処理効率を効果的に運用することができることになる。
前記第２背圧チェック段階（Ｓ３４）は前記背圧形成段階（Ｓ３３）によって前記ボディー１１内部の背圧が逆洗浄作業に必要な背圧基準値に合ったかを最終にチェックし、合った場合、前記制御部４は前記自動洗浄部による逆洗浄作業を進めることになる。
前記背圧解除段階（Ｓ３５）は、自動洗浄部１３をによる濾過部フィルター１２の異物逆洗浄作業が完了した場合、制御部４によって前記コントロールバルブ２２及び／または第２コントロールバルブ２３を制御して人為的に形成された背圧を解除する段階で、前記自動洗浄部１３による逆洗浄作業が完了した後には、前記制御部４が前記コントロールバルブ２２及び／または第２コントロールバルブ２３を開放して前記濾過部１及び／または紫外線処理部３によるバラスト水の処理が円滑になされるようにする。
以上、本発明の好適な実施例を説明したが、このような実施例は本発明の技術的思想を具現する一実施例であるだけで、本発明の技術的思想を具現する限り、どの変更例または修正例も本発明の範囲に属するものとして解釈されなければならない。
本発明は、船舶に使われるバラスト水の処理システム及びその制御方法に適用可能である。
１ 濾過部
１１ ボディー
１１１ 流入部
１１２ 流出部
１２ フィルター
１３ 自動洗浄部
１３１ 駆動部
１３２ 吸入部
１３２１ 吸入棒
１３２１１ 吸入ノズル
１３２２ コア
１３２２ａ 排出孔
１３２３ 駆動軸
１３２３ａ 接触手段
１３２３ｂ リミットスイッチ
１３３ 排出部
１３３１ フラッシングチャンバー
１３３２ 排出管
１３３３ イグゾーストバルブ
２ 背圧形成部
２１ 圧力センサー
２２ コントロールバルブ
２３ 第２コントロールバルブ
３ 紫外線処理部
３１ ボディー
３１１ 流入部
３１２ 流出部
３２ 紫外線ランプ
３２１ スリーブ管
３３ スリーブ管洗浄部
３３１ ワイパー
３３２ 駆動軸
３３３ 駆動モーター
３４ 紫外線強度計
３５ 温度センサー
４ 制御部
５ バラスト水タンク
６ バイパス管路
７ 管路
ａ 濾過部
ａ１ フィルター
ａ２ 洗浄部
ａ３ ボディー
ｂ バラスト水タンク

Claims (7)

  1. バラスト水が流入及び流出する流入部及び流出部を持つボディーと、前記ボディーの内部に位置し、前記流入部を通じて流入するバラスト水を濾過するフィルターと、前記フィルターに付着する異物を除去する自動洗浄部とを含む濾過部；及び
    前記自動洗浄部の逆洗浄の際、濾過部内部の背圧をチェックして形成させて円滑な逆洗浄がなされるようにする背圧形成部；を含み、
    前記自動洗浄部は、前記ボディー内部の圧力と外部の圧力の差を用いてフィルターの異物を除去し、フィルターに付着した異物を吸入する吸入部と、前記吸入部と連通し、外部と選択的に連通可能であり、吸入された異物を外部に排出させる排出部とを含み、
    前記背圧形成部は、前記ボディー内部の背圧をチェックする圧力センサーと、前記ボディーの流出部とバラスト水タンクの間のバラスト水が流れる管路上に位置するコントロールバルブとを含み、前記圧力センサーによって確認された前記ボディー内部の背圧が逆洗浄圧力に至らなければ前記コントロールバルブを閉めるか管路の流路を狭めて前記ボディー内部の背圧を高めることで、前記自動洗浄部の逆洗浄作業が円滑になされるようにすることを特徴とする、背圧形成部を持つバラスト水処理システム。
  2. 前記バラスト水処理システムは、前記濾過部で濾過されたバラスト水を紫外線で殺菌させる紫外線処理部をさらに含み、
    前記紫外線処理部は、バラスト水が流入及び流出する流入部及び流出部を持つボディーと、前記ボディーの内部を流れるバラスト水に紫外線を照射する紫外線ランプと、前記紫外線ランプを取り囲んでいるスリーブ管に付着する異物を除去するスリーブ管洗浄部と、前記紫外線ランプから放出される紫外線の強度を測定する紫外線強度計と、前記ボディー内部の温度を測定する温度センサーとを含むことを特徴とする、請求項１に記載の背圧形成部を持つバラスト水処理システム。
  3. 前記背圧形成部は、前記紫外線処理部で処理されたバラスト水が流れる管路上に設置され、制御部の制御によって管路を流れる流量を調節して前記コントロールバルブとともに濾過部内部の背圧を形成させる第２コントロールバルブをさらに含むことを特徴とする、請求項２に記載の背圧形成部を持つバラスト水処理システム。
  4. 前記スリーブ管洗浄部は、前記スリーブ管の外周面に付着されたワイパーと、前記ワイパーを連結する駆動軸と、前記駆動軸に連結されて駆動軸を作動させる駆動モーターとを含むことを特徴とする、請求項３に記載の背圧形成部を持つバラスト水処理システム。
  5. バラスト水が流入及び流出する流入部及び流出部を持つボディーと、前記ボディーの内部に位置し、前記流入部を通じて流入するバラスト水を濾過するフィルターと、前記フィルターに付着する異物を除去する自動洗浄部とを含む濾過部によってバラスト水を濾過させる濾過段階；及び
    前記ボディー内部の圧力と外部の圧力の差を用いてフィルターの異物を除去し、フィルターに付着した異物を吸入する吸入部と、前記吸入部と連通し、外部と選択的に連通可能であり、吸入された異物を外部に排出させる排出部とを含む自動洗浄部によって前記濾過部のフィルターに付着した異物を逆洗浄するとき、背圧形成部によって濾過部内部の背圧をチェックして形成させることで円滑な逆洗浄がなされるようにする背圧チェック及び形成段階；を含み、
    前記背圧チェック及び形成段階は、前記ボディー内部の圧力をチェックする圧力センサーによってボディー内部の背圧をチェックする背圧チェック段階と、前記圧力センサーによって確認された前記ボディー内部の背圧が逆洗浄圧力に至らなければ前記ボディーの流出部とバラスト水タンクの間のバラスト水が流れる管路上に位置するコントロールバルブを閉めるか管路の流路を狭めることで前記ボディー内部の背圧を形成させる背圧形成段階とを含むことを特徴とする、背圧形成部を持つバラスト水処理システムの制御方法。
  6. 前記背圧形成段階は、制御部によって、紫外線処理部で処理されたバラスト水が流れる管路上に設置され、管路を流れる流量を調節する第２コントロールバルブを前記コントロールバルブとともに制御することにより濾過部内部の背圧を形成させることを特徴とする、請求項５に記載の背圧形成部を持つバラスト水処理システムの制御方法。
  7. 前記背圧チェック及び形成段階は、自動洗浄部による濾過部フィルターの異物逆洗浄作業が完了した場合、制御部によって前記コントロールバルブ及び第２コントロールバルブを制御することにより人為的に形成された背圧を解除する背圧解除段階をさらに含むことを特徴とする、請求項６に記載の背圧形成部を持つバラスト水処理システムの制御方法。
JP2011037577A 2010-06-11 2011-02-23 背圧形成部を持つバラスト水処理システム及びその方法 Pending JP2011255365A (ja)

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