JP2014061483A - Intermediate pressure outer irradiation type ultraviolet lamp and microorganism inactivation device for ballast water - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、中圧外照式紫外線照射装置に係り、特にバラスト水中の微生物を不活化するのに好適な中圧外照式紫外線照射装置に関する。 The present invention relates to a medium pressure external irradiation type ultraviolet irradiation device, and more particularly to a medium pressure external irradiation type ultraviolet irradiation device suitable for inactivating microorganisms in ballast water.
通常、船舶では積荷が少ないときでも喫水を深くして船を安定させるために、バラストタンクなどに海水などのバラスト水を積むことが行われている。このようなバラスト水は、寄港地で貨物を降ろして出港するときにはバラスト水を積み込み、貨物を積み込んで出港するときは、通常、バラストタンク内のバラスト水を寄港地の港湾内に廃棄するようにしている。バラスト水を港湾等に廃棄する場合、バラスト水を浄化処理して廃棄するようにしているが、最近はバラスト水中の微生物やウイルスを不活化又は死滅させて廃棄することが要請されている。 Usually, a ship is loaded with ballast water such as seawater in a ballast tank or the like in order to deepen the draft and stabilize the ship even when the load is small. Such ballast water is loaded with ballast water when the cargo is unloaded at the port of call and when leaving the port. ing. When ballast water is discarded in a port or the like, the ballast water is purified and discarded. Recently, it has been requested to inactivate or kill microorganisms and viruses in the ballast water.
バラスト水中の微生物やウイルスを不活化等する処理法にはいくつか存在するが、廃棄するバラスト水に紫外線を照射して微生物を不活化等することが考えられる。しかし、バラスト水の処理は、停泊時間を短縮するために比較的短時間で、大量のバラスト水を処理すること(例えば、500〜1000トン/h以上)が要求される。このことから、紫外線照射により処理する場合、紫外線ランプとして従来一般に用いられている低圧水銀ランプを用いると、処理能力が低いために紫外線照射装置が大型になることなど、実用上の問題がある。 There are several methods for inactivating microorganisms and viruses in ballast water, but it is conceivable to inactivate microorganisms by irradiating ultraviolet rays to the ballast water to be discarded. However, the treatment of ballast water is required to treat a large amount of ballast water (for example, 500 to 1000 tons / h or more) in a relatively short time in order to shorten the berthing time. For this reason, when processing by ultraviolet irradiation, if a low-pressure mercury lamp that has been conventionally used as an ultraviolet lamp is used, there are practical problems such as a large ultraviolet irradiation device due to low processing capability.
そこで、紫外線ランプとして、非特許文献1に記載の中圧水銀ランプを用いることが考えられる。同文献によれば、表1に示すように、中圧水銀ランプは発光長あたりの電気入力(紫外線出力に対応する。)が50〜250W/cmの範囲であり、低圧水銀ランプの電気入力0.5〜10W/cmに比べてはるかに大きい。したがって、処理能力の高い中圧水銀ランプを用いることにより、紫外線ランプの本数を大幅に減らして装置の小型化を図ることが可能になる。 Therefore, it is conceivable to use a medium pressure mercury lamp described in Non-Patent Document 1 as an ultraviolet lamp. According to this document, as shown in Table 1, the medium pressure mercury lamp has an electric input per emission length (corresponding to ultraviolet light output) in the range of 50 to 250 W / cm, and the electric input of the low pressure mercury lamp is 0. Much larger than 5-10 W / cm. Therefore, by using a medium-pressure mercury lamp having a high processing capacity, the number of ultraviolet lamps can be greatly reduced and the apparatus can be downsized.
しかしながら、中圧水銀ランプは発熱量が大きいことから、種々の問題が考えられるので、適切な対応が必要になる。例えば、中圧水銀ランプを石英ガラス製の保護スリーブ内に収容し、処理対象液であるバラスト水の流路中に配置してバラスト水に紫外線を照射するいわゆる内照式にすると、ランプ温度によって高温になる保護スリーブの外表面にバラスト水中の微生物や不純物が固着して、紫外線の透過率が短時間で低下するという問題がある。そこで、バラスト水用の紫外線照射装置は、保護スリーブ内に収容した中圧水銀ランプの軸を中心にして、バラスト水を流通する複数の通水管を等距離に配置し、通水管の外周から紫外線を照射するいわゆる外照式が好ましい。 However, since the medium pressure mercury lamp generates a large amount of heat, various problems can be considered, and appropriate measures are required. For example, if a medium-pressure mercury lamp is housed in a protection sleeve made of quartz glass and placed in a flow path of ballast water, which is the liquid to be treated, and the so-called internal illumination system that irradiates ultraviolet light onto the ballast water, There is a problem that microorganisms and impurities in the ballast water adhere to the outer surface of the protective sleeve that becomes high temperature, and the transmittance of ultraviolet rays decreases in a short time. Therefore, an ultraviolet irradiation device for ballast water has a plurality of water pipes that circulate ballast water arranged at equal distances around the axis of a medium-pressure mercury lamp housed in a protective sleeve, and ultraviolet rays from the outer periphery of the water pipe. The so-called external illumination type is preferable.
また、バラスト水は一般に圧力が高い(例えば、3kg/cm2程度)ので、引張強度が低い石英ガラス管は内圧によって破損しやすいから、バラスト水を流通する通水管には適さない。そこで、内圧耐力が比較的高く、汚れが付き難いフッ素樹脂製の通水管を用いることが好ましい。 In addition, since ballast water generally has a high pressure (for example, about 3 kg / cm 2 ), a quartz glass tube having a low tensile strength is easily damaged by an internal pressure, and therefore is not suitable for a water pipe through which ballast water is circulated. Therefore, it is preferable to use a fluororesin water pipe that has a relatively high internal pressure proof stress and is difficult to get dirty.
しかし、フッ素樹脂製の通水管の場合は、高い紫外線透過率を確保するために管の肉厚を薄くすると内圧耐力が低下するので、処理対象液を通流したときに生じるウォーターハンマー等の衝撃によって通水管が振動し、その振動によって通水管が破損するおそれがある。また、中圧水銀ランプは発熱量が大きく、動作温度が600〜900℃に達することがあるから、耐熱性の低いフッ素樹脂製の通水管を用いる場合は、バラスト水を流通しても紫外線が照射される通水管の表面温度がフッ素樹脂の耐熱温度(例えば、200℃)を越えるおそれがある。 However, in the case of fluororesin water pipes, if the pipe thickness is reduced in order to ensure high UV transmittance, the internal pressure proof strength will decrease. May cause the water pipe to vibrate, and the vibration may damage the water pipe. In addition, since the medium pressure mercury lamp has a large calorific value and may reach an operating temperature of 600 to 900 ° C., when using a fluororesin water pipe with low heat resistance, ultraviolet rays are radiated even if ballast water is circulated. There is a possibility that the surface temperature of the irradiated water pipe exceeds the heat resistant temperature of the fluororesin (for example, 200 ° C.).
本発明が解決しようとする課題は、処理能力が高い中圧水銀ランプを用い、かつフッ素樹脂製の通水管の内圧耐力及び耐熱温度の条件を満たすことができる中圧外照式紫外線照射装置及びバラスト水の微生物不活化装置を提供することにある。 The problem to be solved by the present invention is an intermediate-pressure externally irradiated ultraviolet irradiation device that uses a medium-pressure mercury lamp with high processing capacity and that can satisfy the conditions of the internal pressure proof strength and heat-resistant temperature of a fluororesin water pipe and The object is to provide a microbial inactivation apparatus for ballast water.
上記の課題を解決するため、本発明の中圧外照式紫外線照射装置は、円筒状の胴部と、該胴部の両端にそれぞれフランジを介して連結された円筒状の一対のヘッダー部と、前記胴部の円筒軸に配置され前記フランジを貫通して前記各ヘッダー部から外部に突き出して設けられた紫外線透過性のランプ保護スリーブと、該ランプ保護スリーブ内に収容された中圧水銀ランプと、前記ランプ保護スリーブの軸周りに配置され前記フランジを貫通して前記各ヘッダー部にそれぞれ開口された処理対象液が流通される複数のフッ素樹脂製の通水管と、前記一対のヘッダー部に設けられた前記処理対象液の入口ノズル及び出口ノズルと、前記胴部の両端部に設けられた冷却液の入口ノズル及び出口ノズルとを備えてなることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, an intermediate-pressure externally irradiated ultraviolet irradiation device of the present invention includes a cylindrical body, a pair of cylindrical headers connected to both ends of the body through flanges, respectively. An ultraviolet ray transmissive lamp protection sleeve disposed on the cylindrical shaft of the body portion and projecting from the header portions through the flanges, and an intermediate pressure mercury lamp accommodated in the lamp protection sleeve A plurality of fluororesin water pipes that are disposed around the axis of the lamp protection sleeve and that pass through the flanges and that are opened in the header parts, respectively, and the pair of header parts. It is characterized by comprising an inlet nozzle and an outlet nozzle for the liquid to be treated provided, and an inlet nozzle and an outlet nozzle for a cooling liquid provided at both ends of the body portion.
このように、中圧水銀ランプが収容されたランプ保護スリーブの軸回りに間隔を明けてフッ素樹脂製の通水管を配置し、胴部のランプ保護スリーブと通水管の間に冷却液を流通したことから、冷却液の流量及び温度を調節することで、通水管の温度をフッ素樹脂の耐熱温度以下に容易に抑えることができる。これにより、電力入力(ひいては、紫外線出力)が大きい中圧水銀ランプを適用できるので、紫外線による処理能力を高くすることができる。 In this way, a fluororesin water pipe is arranged around the axis of the lamp protection sleeve in which the medium pressure mercury lamp is accommodated, and the coolant is circulated between the lamp protection sleeve and the water pipe in the trunk portion. Therefore, by adjusting the flow rate and temperature of the coolant, the temperature of the water pipe can be easily suppressed to the heat resistant temperature of the fluororesin or lower. As a result, a medium pressure mercury lamp with a large power input (and consequently ultraviolet output) can be applied, so that the processing ability by ultraviolet rays can be increased.
しかも、通水管の外面に冷却液を流通しているから、通水管の管壁に加わる力は、冷却液の圧力と通水管に流通される処理対象液との差圧になる。そこで、通水管の内圧耐力に応じて処理対象液の圧力よりも冷却液の圧力を低く保持することにより、フッ素樹脂製の通水管に加わる内圧を緩和することができる。その結果、フッ素樹脂製の通水管の肉厚を、例えば1〜3mm程度に薄く形成できるから、管壁における紫外線の吸収量を少なく、つまり紫外線透過率を高くして、処理対象液に照射される紫外線照射量を増大することができる。これにより、紫外線の照射効率が向上して装置を小型化できる。 In addition, since the cooling liquid is circulated on the outer surface of the water pipe, the force applied to the pipe wall of the water pipe becomes a differential pressure between the pressure of the cooling liquid and the liquid to be treated circulated through the water pipe. Therefore, the internal pressure applied to the fluororesin water conduit can be reduced by keeping the pressure of the coolant lower than the pressure of the liquid to be treated according to the internal pressure resistance of the water conduit. As a result, the thickness of the fluororesin water pipe can be reduced to, for example, about 1 to 3 mm. Therefore, the amount of ultraviolet rays absorbed in the pipe wall is reduced, that is, the ultraviolet ray transmittance is increased, and the liquid to be treated is irradiated. The amount of ultraviolet irradiation can be increased. Thereby, the irradiation efficiency of ultraviolet rays improves and the apparatus can be miniaturized.
また、胴部の内面には、紫外線の反射部材を設けることが好ましい。これによれば、複数の通水管に挟まれる間を通って、あるいは通水管の内部を通って胴部の内面に至る紫外線を反射させて、通水管内部の処理対象液に照射させることができるから、処理対象液への紫外線の照射効率を向上することができる。 Moreover, it is preferable to provide an ultraviolet reflecting member on the inner surface of the body portion. According to this, it is possible to irradiate the liquid to be treated inside the water pipe by reflecting the ultraviolet rays that pass through the plurality of water pipes or pass through the inside of the water pipe and reach the inner surface of the trunk. Therefore, it is possible to improve the irradiation efficiency of the ultraviolet rays onto the liquid to be treated.
また、冷却液は、紫外線の透過率が高い純水を用いることが好ましい。この場合、冷却液の入口ノズルから純水をランプ保護スリーブと通水管の周囲の胴部内に流通させて冷却液の出口ノズルから純水を抜き出して循環させる冷却液循環装置を備えることができる。この冷却液循環装置は、純水タンクと、純水タンク内の純水を冷却液の入口ノズルに供給し、冷却液の出口ノズルから流出される純水を純水タンクに戻す冷却液循環ポンプと、循環する純水を冷媒(例えば、海水)により冷却する熱交換器と、冷却液入口ノズルに供給する純水の圧力を制御する圧力制御弁と、冷却液出口ノズルから流出される純水の温度を検出する温度センサと、冷却液入口ノズルに供給する純水の流量を制御して、温度センサにより検出される冷却液出口ノズルから流出される純水の温度を設定範囲に調整する流量制御弁を備えて構成することができる。これによれば、フッ素樹脂製の通水管の温度をフッ素樹脂の耐熱温度以下に確実に保持することができる。 Further, it is preferable to use pure water having a high ultraviolet transmittance as the coolant. In this case, it is possible to provide a cooling liquid circulation device that circulates pure water from the inlet nozzle of the cooling liquid through the lamp protection sleeve and the body around the water pipe, and extracts and circulates the pure water from the outlet nozzle of the cooling liquid. This cooling liquid circulation device supplies a pure water tank and pure water in the pure water tank to a cooling liquid inlet nozzle, and returns the pure water flowing out from the cooling liquid outlet nozzle to the pure water tank. A heat exchanger that cools circulating pure water with a refrigerant (for example, seawater), a pressure control valve that controls the pressure of pure water supplied to the coolant inlet nozzle, and pure water that flows out of the coolant outlet nozzle A temperature sensor that detects the temperature of the liquid and a flow rate that controls the flow rate of pure water supplied to the coolant inlet nozzle and adjusts the temperature of pure water flowing out of the coolant outlet nozzle detected by the temperature sensor to a set range. A control valve can be provided. According to this, the temperature of the fluororesin water pipe can be reliably maintained below the heat resistant temperature of the fluororesin.
また、冷却液循環装置は、処理対象液の入口ノズルに供給される処理対象液の圧力を検出する圧力センサを備え、圧力制御弁は、処理対象液の圧力と純水の圧力との差圧を設定圧(例えば、1kg/cm2)に保持するように、純水の供給圧力を低い圧力に制御することが好ましい。これによれば、通水管の管壁に作用する内圧を許容圧(内圧耐力)以下に確実に抑えることができる。なお、冷却液循環装置には、冷却液出口ノズルから流出される純水の温度が予め設定された上限値を越える場合は、警報を発するようにすることが好ましい。また、処理対象液の圧力と冷却液入口ノズルに供給する純水の圧力との差圧が、予め設定された上限値を越える場合も、警報を発するようにすることが好ましい。 The cooling liquid circulation device includes a pressure sensor that detects the pressure of the processing target liquid supplied to the inlet nozzle of the processing target liquid, and the pressure control valve includes a differential pressure between the pressure of the processing target liquid and the pressure of pure water. Is maintained at a set pressure (for example, 1 kg / cm 2 ), the supply pressure of pure water is preferably controlled to a low pressure. According to this, the internal pressure which acts on the pipe wall of a water flow pipe can be reliably suppressed below an allowable pressure (internal pressure proof stress). In addition, it is preferable that the coolant circulating device issues an alarm when the temperature of pure water flowing out from the coolant outlet nozzle exceeds a preset upper limit value. Further, it is preferable to issue an alarm even when the differential pressure between the pressure of the liquid to be treated and the pressure of pure water supplied to the coolant inlet nozzle exceeds a preset upper limit value.
本発明の中圧外照式紫外線照射装置を用いて、処理対象液をバラスト水とすることにより、バラスト水の微生物不活化装置を提供することができる。この場合、ランプ保護スリーブの外表面は、純水などの冷却液に接しているから、汚れが付着し難いので、表面の汚れを掻き取るスクレーパなどの機械的な清浄装置が不要である。また、通水管の外表面も同様である。一方、通水管の内面は海水のバラスト水が流通するので、微生物の死骸やバラスト水中の不純物が付着するおそれがあるが、バラスト水の微生物不活化処理が行われない通常の航行時等に、必要に応じてクエン酸などの洗浄液を通水管に流通して除去することができる。このように、本発明の中圧外照式紫外線照射装置は、船舶の揺れや振動により損傷する機械的な清浄装置を備える必要がないから、船舶のバラスト水を廃棄する配管系に組み込んで設置することができる。 By using the medium-pressure externally irradiated ultraviolet irradiation device of the present invention as the treatment target liquid as ballast water, a microbial inactivation device for ballast water can be provided. In this case, since the outer surface of the lamp protection sleeve is in contact with a coolant such as pure water, it is difficult for dirt to adhere to it, so that a mechanical cleaning device such as a scraper that scrapes off the dirt on the surface is unnecessary. The same applies to the outer surface of the water pipe. On the other hand, since the ballast water of seawater circulates on the inner surface of the water pipe, there is a possibility that dead bodies of microorganisms and impurities in the ballast water may adhere, but during normal navigation where microbial inactivation treatment is not performed, If necessary, a cleaning liquid such as citric acid can be passed through the water pipe and removed. As described above, the medium pressure external irradiation type ultraviolet irradiation device of the present invention does not need to be equipped with a mechanical cleaning device that is damaged by the vibration or vibration of the ship, and is installed in the piping system for discarding the ballast water of the ship. can do.
本発明によれば、処理能力が高い中圧水銀ランプを用い、かつフッ素樹脂製の通水管の内圧耐力及び耐熱温度の条件を満たすことができる中圧外照式紫外線照射装置及びバラスト水の微生物不活化装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the medium pressure external irradiation type ultraviolet irradiation device and the ballast water microbe which can use the medium pressure mercury lamp with a high processing capacity and can satisfy the conditions of the internal pressure proof stress and the heat resistant temperature of the water pipe made of fluororesin An inactivation device can be provided.
以下、本発明の中圧外照式紫外線照射装置を適用してなるバラスト水の微生物不活化装置の実施例に基づいて、本発明を説明する。なお、本発明は、バラスト水の微生物不活化装置に限られるものではなく、処理能力が高い中圧水銀ランプを用い、かつフッ素樹脂製の通水管の内圧耐力及び耐熱温度の条件を満たして、処理対象液の微生物等を不活化あるいは死滅化する中圧外照式紫外線照射装置に適用できることは言うまでもない。 Hereinafter, the present invention will be described based on an example of a microorganism inactivating apparatus for ballast water to which an intermediate-pressure external irradiation type ultraviolet irradiation apparatus of the present invention is applied. The present invention is not limited to a microbial inactivation apparatus for ballast water, uses a medium-pressure mercury lamp with a high treatment capacity, and satisfies the conditions of the internal pressure proof stress and heat resistance temperature of a water pipe made of fluororesin, Needless to say, the present invention can be applied to a medium-pressure externally irradiated ultraviolet irradiation device that inactivates or kills microorganisms or the like of the liquid to be treated.
図1、図2に示すように、本実施例のバラスト水の微生物不活化装置1は、紫外線照射部を構成する円筒状の胴部2と、胴部2の両端に連結された円筒状の一対のヘッダー部3、4を備えて形成されている。胴部2の両端に固定されたフランジ5,6には、それぞれフランジ7、9を介してヘッダー部3、4の一端が図示していないボルトにより互いに連結されている。ヘッダー部3、4の他端のフランジ8,10には、フランジ11,12が図示していないボルトにより固定されている。本実施例では、胴部2とヘッダー部3、4、及びフランジ類は、海水のバラスト水を扱うことから、海水に対する耐食性を有する塩化ビニール材で形成されている。しかし、これに限られるものではなく、塩化ビニール材よりも海水に対して若干腐食性が劣るが、ステンレス(SUS)材を用いることができる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the microbial inactivation apparatus 1 of this embodiment includes a
胴部2の円筒中心軸に中圧水銀ランプ15が配置され、中圧水銀ランプ15は紫外線透過材で形成されたランプ保護スリーブ16の中に収容されている。ランプ保護スリーブ16は、フランジ5、6及びフランジ7,9にそれぞれ形成された貫通孔に、図示していないシール部材を介して水密に挿通されている。ランプ保護スリーブ16の両端は、一対のヘッダー部3、4のフランジ8,10及びフランジ11,12に形成された貫通孔に、図示していないシール部材を介して水密に保持されている。また、ランプ保護スリーブ16の両端は、外部に突き出して開口され、それぞれリング部材17によりフランジ11,12に固定されている。中圧水銀ランプ15は、一方の端部に設けられた口金15aを介して電源ケーブル13から電力が供給されるようになっている。
An intermediate
ランプ保護スリーブ16の軸周りにバラスト水が流通される複数(図示例では、4本)の通水管18が配置されている。通水管18は、中圧水銀ランプ15に対して等距離の位置に配置され、各通水管18の両端はフランジ5,6及びフランジ7,9にそれぞれ形成された貫通孔を通ってヘッダー部3,4の内部に開口して設けられている。また、各通水管18の両端は、各フランジ5,6、7,9に形成された貫通孔に図示していないシール部材を介して水密に支持され、かつリング部材19により固定されている。通水管18は、フッ素樹脂、例えば、FEP(四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体樹脂)、PFA(四フッ化エチレン)、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)などを用いて形成することができる。
A plurality (four in the illustrated example) of
ヘッダー部3の筒壁にはバラスト水が供給されるバラスト水の入口ノズル20が、ヘッダー部4の筒壁にはバラスト水が排出されるバラスト水の出口ノズル21が設けられている。また、胴部2の両端部の筒壁には冷却液である純水が流通される純水の入口ノズル22と出口ノズル23が設けられている。
The cylindrical wall of the
胴部2の内周面には、紫外線の反射部材24が設けられている。反射部材24は、アルミ材の表面にフッ素樹脂コーティングして反射面を形成し、裏面に無機材コーティングして胴部2の内周面に張り付けて形成されている。なお、胴部2のフランジ5,6の内側面及びヘッダー部3,4の内周面及びフランジ7、8、9,10の内側面に紫外線が照射されると、塩化ビニール材が劣化するおそれがある。そこで、必要に応じて紫外線を反射する反射部材をコーティングすることが好ましい。さらに、胴部2の中ほどに、石英ガラス管で保護された紫外線強度センサ25が胴部2の内部に臨ませて設けられ、中圧水銀ランプ15の代表的あるいは平均的な紫外線強度を計測可能に形成されている。また、胴部2の中ほどの底部にドレン弁26が連通して設けられている。
An
図3に、図1の実施例を用いたバラスト水の微生物不活化装置のシステム構成図を示す。冷却液循環装置30は、冷却液としての純水が貯留される純水タンク31と、純水タンク31内の純水を吸い込んで純水入口ノズル22に供給する冷却液循環ポンプ32と、純水入口ノズル22から流入されてランプ保護スリーブ16と通水管18の周囲の胴部2内に流通して純水出口ノズル23から流出される純水を純水タンク31に戻す冷却液循環管路33を備えて構成される。純水タンク31は、タンク内の純水を冷媒である海水により冷却する熱交換器34が設けられている。
In FIG. 3, the system block diagram of the microorganisms inactivation apparatus of the ballast water using the Example of FIG. 1 is shown. The cooling
冷却液循環管路33には、純水の入口ノズル22に供給する純水の圧力を制御する圧力制御弁35と、純水の入口ノズル22に供給する純水の流量を制御する流量制御弁36と、純水の出口ノズル23から流出される純水の出口温度Toを検出する温度センサ37と、バラスト水の入口ノズル20に供給されるバラスト水圧力PBを検出する圧力センサ38と、冷却制御装置39が設けられている。冷却制御装置39は、温度センサ37により検出される純水の出口温度Toを予め設定された温度範囲に調整すべく、流量制御弁36の開度を制御するようになっている。また、冷却制御装置39は、圧力センサ38により検出されるバラスト水圧力PBに基づいて圧力制御弁35を制御して、純水の入口ノズル22に供給する純水圧力PCとバラスト水圧力PBの差圧ΔP=(PB−Pc)を設定差圧(例えば、ΔP=1kg/cm2)に制御するようになっている。熱交換器34には、図示していない海水ポンプにより一定量の海水を循環させるようになっている。なお、本実施例では、純水タンク31内に伝熱管を配置した熱交換器34を示したが、これに限られるものではなく、冷却液循環ポンプ32の吐出側の冷却液循環管路33に熱交換器を設けてもよい。
The
このように構成される本実施例のバラスト水の微生物不活化装置の動作を説明する。まず、通水管18にバラスト水を流通する前に、冷却液循環ポンプ32を起動して純水を胴部2に循環しておく。このとき、通水管18は空であるから、潰れないように起動準備中は、純水圧力PCを十分低い圧力に保持して流通しておく。次いで、紫外線ランプ電源40を起動して中圧水銀ランプ15を点灯して、バラスト水の不活化処理が可能な状態にする。一方、図示していないバラストタンクからバラスト水ポンプにより汲み上げられたバラスト水は、図示していない化学的及び/又は物理的な浄水処理を施される。浄水処理されたバラスト水は、バラスト水の元バルブ41を開くことによりバラスト水の入口ノズル20に流入される。入口ノズル20に流入されたバラスト水は、ヘッダー部3において複数本の通水管18に分流し、通水管18を流通する過程で中圧水銀ランプ15から紫外線が照射される。この紫外線の照射により、バラスト水中の微生物、菌類あるいはウイルスが不活化又は死滅し、処理済みのバラスト水はヘッダー部4を介してバラスト水出口ノズル21から管路を通って放流される。その後、バラスト水の流量を所定量に増大し、これに合わせて冷却制御装置39により純水の圧力及び温度を調整して定常状態に移行させる。
Operation | movement of the microorganisms inactivation apparatus of the ballast water of a present Example comprised in this way is demonstrated. First, before circulating the ballast water through the
定常運転状態においては、元バルブ41を介して流入されるバラスト水の流量は、図示していないバラスト水ポンプ及び流量調節弁によりほぼ一定に保持される。また、バラスト水の入口ノズル20に流入されるバラスト水圧力PBは、概ね一定(例えば、3kg/cm2)に保持される。これを基準にして、通水管18内のバラスト水の流速は、ほぼ一定流速(例えば、2〜4m/sec、好ましくは2〜3m/sec)になるように、通水管18の管径及び圧損が設定される。一方、冷却制御装置39は、圧力制御弁35を制御して純水圧力Pcをバラスト水圧力PBよりも設定差圧ΔPだけ低い値に制御する。これにより、通水管18の管壁の内外の差圧ΔPは、フッ素樹脂製の通水管15の内圧耐力以下に保持されるから、通水管18をバラスト水の圧力による損傷から保護できる。
In the steady operation state, the flow rate of the ballast water flowing in through the
他方、中圧水銀ランプ15は紫外線を放射して高温になるとともに、ランプ保護スリーブ16及び通水管18は紫外線の照射を受けて温度が上昇する。この点、本実施例によれば、冷却液循環ポンプ32から冷却液としての純水が、入口ノズル22から胴部2内を流通して出口ノズル23に向かって循環されるから、ランプ保護スリーブ16、特に通水管18の温度上昇を抑えることができる。出口ノズル23から排出される純水は純水タンク31に戻され、ここにおいて熱交換器34を介して海水により冷却される。このとき、冷却制御装置39は、温度センサ37により検出された純水の出口温度Toを取り込み、出口温度Toが設定温度範囲に収まるように流量制御弁36の開度を制御する。これにより、フッ素樹脂製の通水管18の温度上昇による劣化を抑制することができる。
On the other hand, the medium
以上説明したように、本実施例によれば、中圧水銀ランプ15が収容されたランプ保護スリーブ16の軸回りに間隔を明けてフッ素樹脂製の通水管18を配置し、胴部2のランプ保護スリーブ16と通水管18の間に冷却液としての純水を流通したことから、純水の流量及び温度を調節することで、通水管18の温度をフッ素樹脂の耐熱温度以下に容易に押えることができる。これにより、電力入力(ひいては、紫外線出力)が大きい中圧水銀ランプ15を適用できるので、紫外線による処理能力を高くすることができる。
As described above, according to the present embodiment, the
しかも、通水管18の外面に純水を流通しているから、通水管18の管壁に加わる力は、純水の圧力と通水管18に流通されるバラスト水の圧力との差になるので、通水管18の内圧耐力に応じてバラスト水の圧力よりも、純水の圧力を一定圧(例えば、1kg/cm2)低く保持することにより、フッ素樹脂製の通水管18に加わる内圧を緩和することができる。その結果、フッ素樹脂製の通水管18の肉厚を、例えば1〜3mm程度に薄く形成できるから、管壁における紫外線の吸収量を少なく、つまり紫外線透過率を高くして、バラスト水に照射される紫外線照射量を増大することができる。これにより、紫外線の照射効率が向上して装置を小型化できる。
Moreover, since pure water is circulated on the outer surface of the
また、胴部2の内面に、紫外線の反射部材を設けていることから、複数の通水管18に挟まれる間を通って、あるいは通水管18の内部を通って胴部2の内面に至る紫外線を反射させて、通水管18の内部のバラスト水に照射することができ、バラスト水への紫外線の照射効率を向上することができる。
In addition, since an ultraviolet reflecting member is provided on the inner surface of the
また、冷却液として純水を用いているから、冷却液による紫外線の吸収を低減して透過率を高く保持できる。冷却液循環装置は、処理対象液の入口ノズルに供給される処理対象液の圧力を検出する圧力センサを備え、圧力制御弁は、処理対象液の圧力と純水の圧力との差圧を設定圧(例えば、1kg/cm2)に保持するように、純水の供給圧力を低い圧力に制御することが好ましい。これによれば、通水管の管壁に作用する内圧を許容圧以下に確実に抑えることができる。 In addition, since pure water is used as the cooling liquid, the absorption of ultraviolet rays by the cooling liquid can be reduced and the transmittance can be kept high. The cooling liquid circulation device includes a pressure sensor that detects the pressure of the processing target liquid supplied to the processing target liquid inlet nozzle, and the pressure control valve sets a differential pressure between the pressure of the processing target liquid and the pressure of pure water. It is preferable to control the supply pressure of pure water to a low pressure so as to keep the pressure (for example, 1 kg / cm 2 ). According to this, the internal pressure which acts on the pipe wall of a water flow pipe can be reliably suppressed below an allowable pressure.
なお、冷却液循環装置30には、純水出口ノズル23から流出される純水温度が予め設定された上限値を越える場合は、警報を発するようにすることが好ましい。また、バラスト水の圧力と純水入口ノズルに供給する純水の圧力との差圧が、予め設定された上限値を越える場合も、警報を発するようにすることが好ましい。
In addition, it is preferable that the
また、本実施例のバラスト水の微生物不活化装置によれば、ランプ保護スリーブ16の外表面は、純水に接しているから、汚れが付着し難いので、表面の汚れを掻き取るスクレーパなどの機械的な清浄装置が不要である。また、通水管18の外表面も同様である。したがって、本実施例によれば、船舶の揺れや振動により損傷する機械的な清浄装置を備える必要がないから、船舶のバラスト水を廃棄する配管系に組み込んで設置することができる。
Further, according to the microbial inactivation apparatus of the ballast water of this embodiment, since the outer surface of the
一方、通水管18の内面は海水のバラスト水が流通するので、微生物の死骸やバラスト水中の不純物が付着するおそれがあるが、バラスト水の浄化処理が行われない通常の航行時等に、必要に応じてクエン酸などの洗浄液を通水管に流通して除去することができる。
On the other hand, since the ballast water of seawater circulates in the inner surface of the
以上、本発明をバラスト水の微生物不活化装置の実施例に基づいて説明したが、本発明はバラスト水の微生物不活化に限られるものではなく、処理能力が高い中圧水銀ランプを用い、かつフッ素樹脂製の通水管の内圧耐力及び耐熱温度の条件を満たすことができるので、様々な処理対象液に紫外線を照射する中圧外照式紫外線照射装置に適用できる。 As mentioned above, although this invention was demonstrated based on the Example of the microorganisms inactivation apparatus of ballast water, this invention is not restricted to the microorganisms inactivation of ballast water, It uses the medium pressure mercury lamp with high processing capacity, and Since the conditions of the internal pressure proof stress and the heat-resistant temperature of the fluororesin water pipe can be satisfied, the present invention can be applied to an intermediate pressure external irradiation type ultraviolet irradiation device that irradiates various treatment target liquids with ultraviolet rays.
1 中圧外照式紫外線照射装置
2 胴部
3,4 ヘッダー部
15 中圧水銀ランプ
16 ランプ保護スリーブ
18 通水管
20 (バラスト水の)入口ノズル
21 (バラスト水の)出口ノズル
22 (純水の)入口ノズル
23 (純水の)出口ノズル
30 冷却液循環装置
31 純水タンク
32 冷却液循環ポンプ
33 冷却液循環管路
34 熱交換器
35 圧力制御弁
36 流量制御弁
37 温度センサ
38 圧力センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Medium pressure external irradiation type
Claims (5)
前記胴部は、内面に紫外線の反射部材が設けられていることを特徴とする中圧外照式紫外線照射装置。 In the medium pressure external irradiation type ultraviolet irradiation device according to claim 1,
The body portion is provided with an ultraviolet reflection member on the inner surface, and the medium pressure external irradiation type ultraviolet irradiation device.
前記通水管は、管壁の肉厚が1乃至3mmであることを特徴とする中圧外照式紫外線照射装置。 In the medium pressure external irradiation type ultraviolet irradiation device according to claim 1,
An intermediate pressure external irradiation type ultraviolet irradiation device, wherein the water pipe has a wall thickness of 1 to 3 mm.
前記純水の入口ノズルから純水を前記ランプ保護スリーブと前記バラスト水通水管の周囲の前記胴部内に流通させて前記純水の出口ノズルから抜き出して循環させる冷却液循環装置とを備え、
該冷却液循環装置は、純水タンクと、該純水タンク内の純水を前記純水の入口ノズルに供給し、前記純水の出口ノズルから流出される純水を前記純水タンクに戻す冷却液循環ポンプと、前記純水を冷媒により冷却する熱交換器と、前記純水の入口ノズルに供給する純水の圧力を制御する圧力制御弁と、前記純水の出口ノズルから流出される純水の温度を検出する温度センサと、前記純水の入口ノズルに供給する純水の流量を制御して前記温度センサにより検出される純水の温度を設定範囲に調整する流量制御弁を備えていることを特徴とするバラスト水の微生物不活化装置。 A cylindrical barrel, a pair of cylindrical headers connected to both ends of the barrel via flanges, and a cylindrical shaft of the barrel that passes through the flange from each header. An ultraviolet ray transmissive lamp protection sleeve provided to protrude to the outside, an intermediate pressure mercury lamp accommodated in the lamp protection sleeve, and each header disposed around the axis of the lamp protection sleeve and passing through the flange A plurality of fluororesin water flow pipes that are opened in the respective parts and through which the ballast water of seawater circulates, the ballast water inlet and outlet nozzles provided in the pair of header parts, and both ends of the trunk part Provided pure water inlet nozzle and outlet nozzle;
A coolant circulating device that circulates pure water from the pure water inlet nozzle through the lamp protection sleeve and the body around the ballast water conduit, and circulates by extracting from the pure water outlet nozzle;
The cooling liquid circulation device supplies a pure water tank and pure water in the pure water tank to the pure water inlet nozzle, and returns pure water flowing out from the pure water outlet nozzle to the pure water tank. A coolant circulation pump, a heat exchanger that cools the pure water with a refrigerant, a pressure control valve that controls the pressure of pure water supplied to the pure water inlet nozzle, and the pure water outlet nozzle A temperature sensor that detects the temperature of pure water and a flow rate control valve that controls the flow rate of pure water supplied to the pure water inlet nozzle and adjusts the temperature of pure water detected by the temperature sensor to a set range. A microbial inactivation apparatus for ballast water.
前記冷却液循環装置は、前記バラスト水の入口ノズルに供給される前記バラスト水の圧力を検出する圧力センサを備え、前記圧力制御弁は、前記バラスト水の圧力よりも前記純水の入口ノズルに供給する純水の圧力を設定圧低い圧力に制御することを特徴とするバラスト水の微生物不活化装置。 In the microbial inactivation apparatus of the ballast water of Claim 4,
The cooling liquid circulation device includes a pressure sensor that detects a pressure of the ballast water supplied to the ballast water inlet nozzle, and the pressure control valve is located at the pure water inlet nozzle rather than the pressure of the ballast water. A microbial inactivation apparatus for ballast water, wherein the pressure of pure water to be supplied is controlled to a pressure lower than a set pressure.
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