JP2017516647A - 水流を清潔にし、殺菌するシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、水流を清潔にする及び殺菌するためのシステムに関する。本システムは、水保管場所から水をくみ上げるためのポンプと、メインフィルタと、殺菌ステーションと、システム出口と、を備えるメイン処理ラインを含む。メインフィルタは、第１のフィルタ素子と、バックフラッシュ水によって第１のフィルタ素子をすすぐためのバックフラッシュ部材とが提供される。補助的処理ラインは、バックフラッシュ部材の出口へ接続し、バックフラッシュ水からシルトを除去するためのバックフラッシュフィルタを有する。メインフィルタは、第１のフィルタ素子にわたる圧力差が少なくとも０．１ｂａｒ（１０ｋＰａ）であるように設計され、バックフラッシュフィルタはバックフラッシュフィルタ素子にわたる圧力差が０．０５ｂａｒ（５ｋＰａ）未満であるように設計される。

Description

本発明は、水流を清潔にし、殺菌するシステムに関する。本発明はさらに、水流を清潔にし、殺菌する方法に関する。本システムは、水の流出が、国際海事機関（ＩＭＯ）バラスト水条約において特定される要件を満たさなければならないとき、環境中への船のバストタンクから流れる水を清潔にするために用いられる。この条約によると、船舶から流れる清潔にされた水において、５０マイクロメートルより大きい有機体の最大数は、立方メートル当たり１０個の有機体であり、１０と５０マイクロメートルとの間の有機体に関して、最大数は、ミリリットル当たり１０個の有機体であり、条約は、健康に有害な生存細菌の最大濃度を特定する。

このようなシステムは、バラスト水処理プラントが記載される特許文献１から知られる。プラントは、バラストオフロード操作の間及び第１の逆洗水導管によって、バラスト水フィルタからの逆洗水を、バラスト水ポンプの吸入側へ導くように構成される。こうして、フィルタ逆洗水は、バラスト水ポンプ及びバラスト水フィルタを介して再循環される。

この既知のシステムでは、水からバラスト水フィルタによって除去された有機体は、バラスト水フィルタの上流の水の中に再導入され、バラスト水フィルタのチョーキングを引き起こし得るバラスト水フィルタの上流の水の中の有機体の集積を引き起こし、不利である。

特許文献２は、このようなシステムのさらなる実施形態を開示する。この文献は、補助的濾過システムからの堆積物を除去し、堆積物を保管する前に蒸発によってこれらの堆積物を濃縮する実施形態を記載する。さらに、この文献は、典型的に用いられるＵＶ光殺菌システムにおいて、ＵＶランプが、濾過後に残る有機体を殺すために高い電力消費を必要とすることを開示する。

国際公開第２０１３／１７８２９６号 国際公開第２０１４／０３５３４３号

本発明は、改善されたシステムを提供し、それによって、浮遊有機体が水流から除去される。

本発明の態様では、水流を清潔にする及び殺菌するためのシステムが提案され、本システムは、メイン処理ラインを含み、水流を殺菌するための一以上のＵＶランプを備える殺菌ステーションへメインフィルタを通って、船舶のバラスト水タンク等の水保管場所から水をくみ上げるためのポンプを備える入口、及びシステム出口を含む。メインフィルタは、第１のフィルタ素子、及び、バックフラッシュ水によって第１のフィルタ素子をすすぐための第１のバックフラッシュ出口を備えるバックフラッシュ部材が備えられる。

本システムはさらに、補助的処理ラインを含み、第１のバックフラッシュ出口へ流体連結されている入口と、バックフラッシュ水から浮遊有機体又はシルトを除去するための５０マイクロメートルと２０マイクロメートルとの間の最大寸法を備えるフィルタ開口部を有するバックフラッシュフィルタ素子を備えるバックフラッシュフィルタと、メイン処理ラインへ補助的処理ラインからの濾過されたバックフラッシュ水を導くための、メイン処理ラインと流体連結されている補助的出口と、を含み、バックフラッシュフィルタは、バックフラッシュフィルタ素子にわたるバックフラッシュ圧力差が０．０５ｂａｒ（５ｋＰａ）未満であるように設計され、メインフィルタは、第１のフィルタ素子にわたる圧力差が少なくとも０．１ｂａｒ（１０ｋＰａ）又は０．２ｂａｒ（２０ｋＰａ）であるように設計され、第１フィルタ素子における開口部の最大寸法は好ましくはバックフラッシュフィルタ素子における開口部の最大寸法の半分又は３分の１より小さい。

本発明によるシステムの利点は、第１のフィルタ素子の開口部にわたる圧力降下が、バックフラッシュフィルタ素子にわたる圧力降下の少なくとも２倍であることである。これは、第１のフィルタ素子に対して及び開口部を通して押される有機体又は無機部分の断片化につながる。第１のフィルタ素子における開口部よりも大きい有機体又は無機部分は、フィルタにおけるいくつかの開口部に対して押し付けることになり、有機体又は無機部分が構造強度を有さないとき、有機体又は無機部分の一部は、いくつかの個別の小さなピース又は断片に引っ張られることになり、フィルタ開口部を通して流れることになる。

この方法では、有機体又は無機部分は、より小さな部分に断片化され、断片化された部分はしばしばもはや生存することができなくなる、又は、断片は、殺菌ステーションにおける有機体の、残っている生存部分を殺すことを引き起こすＵＶ照射にとって容易にアクセス可能となる。この方法では、第１のフィルタ素子は、切断又は断片化装置として用いられる。それらの有機体又は一部、及び、骨格、骨、軟骨、殻若しくは同様のもの等の構造組織を含む無機部分は断片化され得、有機体は、第１のフィルタ素子に対して詰まり、後の段階で、バックフラッシュ水によって第１のフィルタ素子からすすがれることになり、それがバックフラッシュフィルタにおける開口部より大きい場合、それはバックフラッシュフィルタ上のシルトとして残るであろう。バックフラッシュフィルタにわたる制限された圧力差は、バックフラッシュフィルタ素子に対する、より大きい有機体の変形を防止して、これらの有機体が水流から濾過され、小さい有機体のみが、それらがＵＶ照射によって殺される消毒ステーション内に流れるようになる。

有機体及び無機物質の断片化によって引き起こされるさらなる効果は、バックフラッシュフィルタによって濾過されることになる浮遊有機体の大部分、特定の状況ではおよそ７０％がいまや、主な水流と共に第１のフィルタ素子のより小さい開口部を通して断片として勢いよく流れることであり、バックフラッシュフィルタ素子に対しておよびシルトにおいて終わらないであろう。特定の水流におけるシルトの量のこの減少は、水流における有機体の性質に依存する：多数の若いエビが水流から濾過された後に残る、シルトに終わる材料は、動物性プランクトンのシルトに終わる材料とはかなり異なる。試験は、平均して本発明によるメインフィルタにおける断片化が、バックフラッシュフィルタに残るシルトの立方メートル当たりの重量をおよそ７０％減少させ、メインフィルタを通って流される有機体の寸法を減少させ、ＵＶ照射によってこれらの有機体を殺すことが容易になり、より少ない電力を必要とすることを示した。

実施形態では、バックフラッシュフィルタは、すすぎ水によってバックフラッシュフィルタからシルトをすすぐためのフィルタすすぎシステムを有し、フィルタすすぎシステムはシルトからすすぎ水を除去するための分離機又は遠心分離機へ接続される。この方法では、バックフラッシュフィルタからすすがれるシルトは、２０％未満の水分含量を備える堆積物へ濃縮される。脱水されたシルト又は堆積物の体積が小さいので、それは個別に及び／又は一時的に保管され得て、システムが除去されたシルトのための大きな保管場所を必要としないようになる。メイン及びバックフラッシュフィルタを通って循環する流体から、脱水されたシルトを除去することは、フィルタのチョーキングを防止する。分離機又は遠心分離機の後、シルトから除去された水は、メインフィルタ又はバックフラッシュフィルタの上流を再循環し、流体に残るシルトが、メインの流れに残らずに、再び断片化される又は濾過されるようになる。脱水されたシルト又は堆積物は、システムの外部へ送られ、連続的に又は断続的に除去され得る。

実施形態では、メインフィルタは、１０マイクロメートル又は６マイクロメートルの最大寸法を有するフィルタ開口部を備える第１のフィルタ素子を含む。この方法では、有機体は、それらがメインフィルタにおける開口部を通り抜け得る前に、小さな断片へ縮小されて、ＵＶ照射によって断片を殺すことが、限られた量の照射を必要とし、これは、ＵＶ照射をより効果的にさせる。

実施形態では、バックフラッシュ部材は、第１のフィルタ素子の第１のフィルタ開口部の２０％未満又は１０％未満を同時にすすぐように構成され得る。バックフラッシュ部材は、メインフィルタ内で測定される圧力上昇に基づいて動作され得て、メインフィルタにわたる圧力差が所定の値、例えば０．３ｂａｒ（３０ｋＰａ）を超えるときに、バックフラッシュ部材が活性化されてメインフィルタの外へ有機体又は無機部分をすすぐようになる。バックフラッシュ部材は、メインフィルタのフィルタ開口部の小さな又は限定された領域をすすぐように構成され得、それと共にバックフラッシュ水の流れを最小化して、バックフラッシュフィルタの寸法を限定する。バックフラッシュ部材は、全ての第１のフィルタ開口部の上を移動するための駆動部が提供され、時間通りに移動することによってフィルタ開口部が清潔にされるようになり、一方で、バックフラッシュ部材によって覆われないフィルタ開口部は、フィルタとしてアクティブなままである。

実施形態によると、補助的処理ラインは、インラインで２以上のバックフラッシュフィルタを含み得、バックフラッシュフィルタの内の一つは、２５マイクロメートル又は２０マイクロメートルの最大寸法を備える開口部を有し得る。この方法では、バックフラッシュフィルタが失敗した場合に、大きすぎる有機体が水流と共にシステムに残るリスクが存在しない。さらに、２５又は２０マイクロメートルのバックフラッシュフィルタ素子における開口部の最大寸法は、バックフラッシュフィルタにおける開口部を通して流れる、より大きい有機体の数が減少することを確実にする。これは、ＩＭＯ条約において特定される制限を順守することをより容易にさせる。

さらなる実施形態では、インラインの第１のバックフラッシュフィルタは、次に来るバックフラッシュフィルタ以上の最大寸法を備えるフィルタ開口部を有し得る。この方法では、バックフラッシュフィルタは、減少する寸法の粒子を除去し、それによってシルトの負荷は、様々なフィルタにわたって広げられる。

実施形態では、少なくとも１つのバックフラッシュフィルタは、回転ドラムフィルタを含む。このような回転ドラムフィルタは、そこから浮遊有機体が除去される必要がある水の、信頼性の高い濾過を提供するので有利である。さらに、このような回転ドラムフィルタにわたる圧力差は、回転ドラムフィルタが大きいフィルタ表面を有し得るとき、小さいことがある。

実施形態では、補助的出口は、殺菌ステーションに対して上流のメイン処理ラインに接続される、又は補助的処理ラインは第２の殺菌ステーションを有する。この方法では、システムに残る全ての水は、ＵＶ照射を受け、システムから流れる伝染性有機体が存在しないようになる。

実施形態では、殺菌ステーションにおける少なくとも一つのＵＶランプは、連続的にスイッチオンにされ、フルパワーよりも低いことがある。この方法では、遅いスタートのＵＶランプでさえ、すぐにシステムを開始することが可能であり、照射されない水の流出が防止される。

実施形態では、バックフラッシュフィルタは、すすぎ水によってバックフラッシュフィルタ素子からシルトをすすぐためのフィルタすすぎシステムを含み、フィルタすすぎシステムの出口は、バックフラッシュフィルタからすすがれたシルトと共にすすぎ水を集めるためのシルトタンクに接続され、シルトタンクは、シルトを脱水するための分離機、特に遠心分離機に接続され、第１の分離機出口は、メイン処理ライン又は補助的処理ラインに接続され、第２の分離機出口は、脱水されたシルトを保管するための保管領域に又は保管タンクに接続される。

この実施形態の利点は、分離機、特に遠心分離機からの堆積物がシステム外部へ送られ、堆積物がシステムから運び出され得るようになることである。堆積物は、２０％未満、又は約７〜１５％の水分含量を有し得、スラリーとも呼ばれ得る。スラリーは、一つ又はいくつかの船からのバラスト水を処理した後、連続的に除去され得る。

この実施形態の他の一つの利点は、バックフラッシュフィルタが、水流を止めることなく、及び／又はフィルタデバイス自身へのアクセスを提供することなく、清潔にされることである。言い換えると、システムは、閉鎖システムであり得、フィルタデバイスを清潔にするためのアクセスが必要とされない。

実施形態では、メイン処理ラインは、メインフィルタに対して上流の、自給式ユニット及び／又は裏ごしユニットを含む。例えば水流を清潔にする及び殺菌するためのシステムが、船舶のバラストタンクに接続され得る個別のユニットであるとき、システムは船舶から独立して動作し得る。

裏ごしユニットは、任意の損傷が例えばメインフィルタへ引き起こされることを防止するために水流から、より大きい硬い物体を除去するために提供される。裏ごしユニットは、水流から４ミリメートルより大きい又は２ミリメートルより大きい粒子を除去するように設計され得る。

実施形態では、メイン処理ラインは、第１のフィルタ素子の下流側で圧力を調整するための、圧力調整素子、特に流量制御バルブを含み得る。この方法では、第１のフィルタ素子を十分に清潔することを確実にするために、第１のフィルタ素子を通る流れバックフラッシュ水を制御することが可能である。

実施形態では、水流を清潔にする及び殺菌するためのシステムは、可動式コンテナであり得るコンテナにおいて、及び／又はトラック等の車両上に、及び／又は荷船等の船舶上に配される。この方法では、システムは、港に入り、バラスト水を抜き取る必要がある船へ持ち込まれ得る。本システムが海洋船舶に設置される実施形態では、それは船の一部であり得、それは全ての状況及び船がいる港においてバラスト水を除去する際に用いられ得る。半潜水船に関して、バラストタンクへの及び／又はバラストタンクからの水流は、本システムを用いて清潔にされ得、殺菌され得、本システムは、バラストタンクを清潔にするために用いられる洗浄水を清潔にし殺菌するために用いられ得る。コンテナにシステムを配することは、本システムが容易にアクセスできない、又は、選択された人々のグループ、例えば認定者にのみアクセス可能であるように、閉環境にシステムを配することを可能にさせる。さらに、本システムは、コンテナが輸送車両又は船舶上に配され得るので、容易に輸送可能である。

実施形態では、水流を除去する、清潔にする及び殺菌するためのシステムは、電源が供給される。電源は、コンテナ内に配され得る。システム及び電源がコンテナ内に配されるとき、コンテナ内に空気制御装置を提供することが有利であり得る。自身の電源を備えるシステムは、独立して動作するシステムであり、それ故、任意の所望の場所で動作することが可能である。

実施形態では、殺菌ステーションの上流の全てのベントバルブは、殺菌ステーションの上流で排水するタンクに接続される。この方法では、細菌等の生存する有機体が環境中に解放されない。

ある態様では、本発明は、水流を清潔にする及び殺菌する方法を含み、水流は、少なくとも０．１ｂａｒ（１０ｋＰａ）又は０．２ｂａｒ（若しくは２０ｋＰａ）の第１の圧力差の下でメインフィルタの第１のフィルタ素子を通ってくみ上げられる。第１のフィルタ素子は、バックフラッシュ水の流れによってすすがれ、バックフラッシュ水における有機体は、５０マイクロメートルと２０マイクロメートルとの間の最大寸法を有する開口部を備えるバックフラッシュフィルタにおいて濾過される。さらに、バックフラッシュフィルタ素子にわたるバックフラッシュ圧力差が０．０５ｂａｒ（５ｋＰａ）より大きいとき、バックフラッシュフィルタは、水噴霧によって清潔にされ、シルトを有する水噴霧は、分離機において脱水され、シルトは、後の処分のために保管される。

メインフィルタ及びバックフラッシュフィルタから流れる水は、ＵＶ照射を用いて殺菌ステーションにおいて殺菌され、環境へ導かれ、分離機から流れる水は、メインフィルタ及び／又はバックフラッシュフィルタの上流のシステム内に再び入れられる。この方法の利点は、第１のフィルタ素子にわたる圧力差が、有機体を第１のフィルタ素子に対して押されるようにして、フィルタ素子の開口部を通って流れ得る、より小さい部分に断片化することである。より小さい部分は、ＵＶ照射による消毒が容易であり、開口部を通って流れる材料は、保管されなくてはならない脱水されたシルトの量を減少される。

実施形態では、第１のフィルタ素子における開口部の最大寸法は、バックフラッシュフィルタ素子における開口部の最大寸法の半分より小さい、又は１０若しくは６マイクロメートルより小さい。この方法では、消毒ステーションに入る断片化された有機体の大部分は、小さい寸法を有し、ＵＶ照射が最も効果的であることを確実にする。

実施形態では、本方法は、第１のフィルタ素子にわたる第１の圧力差を測定するためのステップと、第１の圧力差が０．３ｂａｒ（３０ｋＰａ）を超えるときに第１のフィルタ素子をすすぐためのバックフラッシュ水の流れを開始するためのステップとを含む。本方法では、バックフラッシュフィルタ上の負担を減少させる不必要なバックフラッシュがないであろう。

実施形態では、バックフラッシュフィルタは回転ドラムフィルタであり、本方法はさらに、回転ドラムフィルタのドラム内で水位を測定するためのステップを含み得る。水位が所定のレベルに到達するとき、フィルタすすぎシステムは、ドラムの表面内部からシルトを除去するために活性化される。

本発明の態様は、図面に示される発明の例示的な実施形態への参照によってさらに詳細に説明されるであろう。

メイン処理ラインの概略図である。 補助的処理ラインの概略図である。 メインフィルタの部分的断面図である。 回転ドラムフィルタの概略的断面図である。 メインフィルタの概略的正面図及び断面図である。

しかしながら、これらの実施形態は、本発明の保護の範疇を制限するものとして解釈されないことがあることが理解されるべきである。

海上を移動する船舶は通常は、積み荷状況に応じて船舶を調整するためにバラストタンクを有する。例えば船舶に貨物が積まれていないとき、バラスト水がバラストタンク内に周囲の水からくみ上げられる、又は、例えば船舶に貨物が大量に積まれているとき、水が周囲の水へバラストタンクからくみ上げられる。バラスト水の摂取及び排出は、異なる場所で及び異なる港で起こり得、世界の特定の場所でのみ現在生きている有機体の好ましくない広がりを引き起こし得る。記載されるシステムは、水流を清潔にし且つ消毒し、システムは、船舶のバラストタンクからくみ上げられるバラスト水を清潔にするために用いられ得る。

実施形態では、システムはまた、保管タンク内への水流を清潔にするために用いられ得、それによって、保管タンクに保管される水は、例えば半潜水船のバラストタンクをすすぐために用いられ得て、船が貨物の積み荷／積み降ろしの間にそのバラストタンクを用い得るようにする。システムが水流を清潔にする及び消毒するための他の用途に関して用いられる他の実施形態もまた可能であり、これらの実施形態は多かれ少なかれ、図面の補助によって記載される実施形態と同じ構成要素を用いる。

図１に示されるように、水流を清潔にして殺菌するためのシステムのメイン処理ライン１は、船舶（図示されない）のバラストタンク又は複数のバラストタンクの出口に接続するための入口２を含む。ポンプ５６を備える自給式ユニット３は、入口２の上流に提供されて、船舶がそれ自身によってシステムへバラストタンクからバラスト水をくみ上げることができないときでさえ、メイン処理ライン１内へ船舶のバラストタンクからバラスト水をくみ上げることを可能にするようにする。

メイン処理ライン１は、腐食及び有機体の望まれない成長を防止するために、セラミック、Ｆｅ、ＣｕＮｉ、プラスチック等、及び又はそれらの組み合わせを含む材料で作製された導管及び付属品を含む。

自給式ユニット３は、必要に応じて、この場合船舶の自給式ユニットとバラストタンクとの間のラインである、ライン５７から空気を除去し、ポンプ５６が最終的にシステム内へバラストタンクから水をくみ上げるようにする。船舶がメイン処理ライン１内へバラストタンクから水をくみ上げるためのポンプを用いる場合、自給式ユニットは、追加のポンプとしての役割を果たす、又はポンプ５６はアイドル状態のままである。

吸引ライン５における圧力は一以上の圧力センサー６によって決定され、所定の時間期間、例えば６０秒の間、この圧力が特定の限界、例えば１．１ｂａｒ（１１０ｋＰａ）の上であるとき、バイパス（図示されない）が開かれ得、水流は自給式ユニットをバイパスする。

裏ごしユニット７は、自給式ユニットの下流に提供される。裏ごしユニット７は、メイン処理ライン１に入った水からの固形物を濾過する。スクリュー、スクラップ又は他のもの等の固形物は、システムの一部に損傷を引き起こし得るので、水から除去されなくてはならない。裏ごしユニット７は、４又は２ｍｍの最大寸法を備える開口部を有し得る。システムの他の実施形態では、裏ごしユニットが、自給式ユニット３の上流に位置され得る、又は船舶（図示されない）のバラストタンクの出口の上流に位置され得ることが留意される。

裏ごしユニット７の上流及び下流に、圧力センサー６が提供され得る。裏ごしユニット７にわたる圧力差を決定することが可能であり、圧力差は例えば、裏ごしユニット７が物体（図示されない）によって妨げされること、及び緊急動作が必要とされることを示し得る。

図１に示される実施形態では、メインフィルタ８は、裏ごしユニット７の下流に提供される。メインフィルタ８は、入口及び出口（図示されない）を備えるハウジング１５を含む。図３に示されるように、メインフィルタ８は、複数の開口部１１を備える環状素子１０を含む。環状素子１０の周りに波形の第１のフィルタ素子１２が提供され、環状素子１０における開口部１１の列の後でフィルタチャンバ１３が形成される。環状素子１０内で、バックフラッシュアーム１４を備えるバックフラッシュ部材が提供され、環状素子１０に対して封止し、且つ少なくとも開口部１１間の距離に等しい幅にわたって伸びる。環状素子１０の近くであるバックフラッシュアーム１４の端で、端と環状素子１０との間で小さい公差が提供されて、環状素子１０内からバックフラッシュアーム１４に入る水の量を減少させる。代わりに、封止（図示されない）が、バックフラッシュアーム１４の端で提供され、端は環状素子１０と接触している。バックフラッシュアーム１４は、フィルタチャンバ１３にわたるバックフラッシュを補助するためにポンプ９に接続される。駆動ユニット（図示されない）は、矢印Ａで示されるように、環状素子１０内でバックフラッシュアーム１４を回転可能に駆動するためにバックフラッシュアーム１４に接続される。駆動ユニット及びポンプ９は、時間及び／又は環状素子１０内の圧力蓄積等の所定のパラメータに基づいて駆動ユニット及びポンプ９を制御するコントローラ（図示されない）に接続される。使用時に、メインの水流は、環状素子１０の内部から環状素子１０の外部へ流れる。

フィルタ素子１２チャンバにわたるバックフラッシュ水の流れがフィルタ素子１２の下流側でハウジング１５における圧力に基づいて提供されること、及び、バックフラッシュ水の流れを補助するためのポンプ９が存在しないこと、が可能であることが留意される。

第１のフィルタ素子１２は、１０マイクロメートル又は６マイクロメートル未満の最大寸法を備えるフィルタ開口部を有する。このような小さい開口部を備えるフィルタ材料は、メッシュワイヤから、例えばステンレススチールワイヤ材料３１６Ｌ若しくは同様のものから、又は、３０４、Ｍｏｎｅｌ若しくは他の金属ワイヤから作製され得る。合成材料もまた可能である。ワイヤは非常に薄く、単一織りメッシュワイヤに関してフィルタメッシュの最も小さい開口幅は、ワイヤ厚さと類似している。より小さい開口を可能にするＴｗｉｌｌ Ｄｕｔｃｈ Ｗｅａｖｅ等の、より複雑なワイヤメッシュが可能である。他の実施形態では、フィルタ材料は、前述したのと同じ材料からの金属プレートから構成され得、６又は１０マイクロメートルの直径を備える穴が、例えばパルスレーザービームを用いて作製される。

開示される実施形態では、６又は１０マイクロメートルより大きい寸法を備えるフィルタ開口部は存在しない。第１のフィルタ素子１２にわたるかなり高い圧力差、及び有機体の構造に起因して、およそ１０又は６マイクロメートルの最大開口部を有するフィルタ開口部を備えるフィルタ素子は、フィルタを通る前に、より大きい有機体がより小さい部分に断片化されることを引き起こす。

フィルタ開口部より大きい有機体は、第１のフィルタ素子１２のフィルタ開口部を通って流れ得る、別々の小さいピースに断片化されるであろう、及び／又は引っ張られるであろう。図５は、このプロセスを示し、第１のフィルタ素子１２上の有機体Ｏを示し、ワイヤメッシュ織り上の正面図（図５ａ）において、及びレーザーパルス穴を備える金属プレート上の断面図（図５ｂ）において概略的に示される。上流側では、有機体Ｏが、フィルタ素子１２に対して横たわり、小さいフィルタ開口部１２ａを閉じる。

第１のフィルタ素子１２にわたる圧力差は有機体Ｏを押し、有機体Ｏの断片は、小さいフィルタ開口部１２ａを介して押されるであろう。有機体Ｏは、分解して、開口部１２ａを通って小さいピースで流れなければならない。有機体における硬い部分は、フィルタ素子１２の圧力側上に残り得、バックフラッシングによって除去されるであろう。メインフィルタ８は、第１のフィルタ素子１２にわたる圧力差が０．１ｂａｒ（１０ｋＰａ）より高くなる、又は０．２ｂａｒ（２０ｋＰａ）より高くなり得るように設計される。この圧力差は、有機体Ｏを断片化するのに十分である。

動作の間、環状チャンバ１０における圧力はおよそ２ｂａｒ（２００ｋＰａ）であり、第１のフィルタ素子１２にわたるメイン流れの圧力差は０．３ｂａｒ（３０ｋＰａ）に制限される。圧力センサー（図示されない）は、圧力を測定するために提供され、圧力センサーは、第１のフィルタ素子１２にわたる圧力差が０．３ｂａｒ（３０ｋＰａ）を超えるときにコントローラへ信号を送る。その後コントローラは、第１のフィルタ素子１２を清潔にするためにバックフラッシュ水の流れを開始する。

流れセンサー１６が、メインフィルタ８からの流れを測定するためにメインフィルタ８の下流に提供されることもまた可能である。実施形態では、流れセンサー１６は、流れセンサー１６がメイン処理ライン１における流れが所定の制限より下であることを感知するとき、バックフラッシュを開始するためにコントローラへ信号を送る。

バックフラッシュ水の流れは、およそ１．６ｂａｒ（１６０ｋＰａ）の第１のフィルタ素子１２にわたる圧力差を有する。バックフラッシュ水は、一つずつフィルタチャンバ１３から除去された有機体及び他の除去された粒子からなるシルトをすすぎ、メインフィルタ８が有するシルトは、メインの流れから濾過された。バックフラッシュアームの出口１７は、図２と関連して説明され、図２において詳細に示される、水流を清潔にして消毒するためのシステムの補助的処理ライン１９（図２を参照）の入口１８に接続される。

メイン処理ラインにおける水がメインフィルタ８を通った後で、水は殺菌ステーション、この実施形態ではＵＶ照射によって水を照射するための第１のＵＶステーション２０、に入る。ＵＶ照射は、水における任意の残っている有機体を殺す、及び／又は成長を止める。この実施形態では、第１のＵＶステーション２０は、水を照射するための２つのＵＶランプ２１を含む。実際には、ＵＶランプは、照射が有機体を殺すのに十分強くなるまでに約５分のスタートアップを必要とする。そのため、バラスト水の処理をすぐに開始できるように、常に１つのＵＶランプがスイッチオンされることが考えられる。実際には、ＵＶランプは、最大強度の半分で燃えることができる。Ｃ．Ｉ．Ｐ．（Ｃｌｅａｎｉｎｇ Ｉｎ Ｐｌａｃｅ）システム（図示されない）が、ＵＶランプ２１又はそれらのハウジングを清潔にするために提供され得ることが留意される。

第１のフィルタ素子１２を通って流れる有機体の断片化された部分は、６又は１０マイクロメートルの開口部を通して押される。それらは、いくらかの長さを有し得るが、ＵＶ照射は、断片化された有機体の中に容易に浸透し得る。これらの断片化された部分の照射は非常に有効であり、有機体を殺すための電力要件が制限される。

システムのこの実施形態では、冷却ライン２２は、必要に応じて空冷式冷水器を備え、第１のＵＶステーションに対して平行に提供される。冷却ライン２２は、ループが生成されるように、第１のＵＶステーション２０の上流及び下流のメイン処理ライン１に接続される。第１のＵＶステーション２０を通る水流が最小限の場合、水はループ２２内に含まれ得、例えばポンプ２４によって、冷却ライン２２及び第１のＵＶステーション２０を通って循環され得て、熱を分散してそれによって点灯したＵＶランプを冷却する。

必要に応じて、水流は、冷却ライン２２を通して水を循環できるように、第１のＵＶステーション２０の前及び後でブロックされ得る。水を照射するＵＶランプは、水の温度を上昇させることがあり得、水を膨張させることがあり得る。膜を備える膨張タンク（図示されない）は、ＵＶランプ２１によって引き起こされる水の膨張が膨張タンクによって吸収され得るように（図示されない）、第１のＵＶステーション２０の近くに提供され接続され得る。

他の実施形態では、第１のＵＶステーション２０は、水流を殺菌するための他のシステム、例えば、オゾンによる殺菌のためのシステム、塩化物又は同様のシステムによって置き換えられ得る。殺菌システムは、残っている有機体を殺す、又は、再生を不可能にして、繁殖力のある又は生存する有機体が残らないようにする。

メインフィルタ８のハウジング１５及びメイン処理ライン１内で十分な圧力を提供するために、流量制御バルブ１０等の圧力調整部材が、メインフィルタ８の下流に提供される。流量制御バルブ１０は、メイン処理ライン１内で圧力を感知する圧力センサーが提供され得る。流量制御バルブ１０はコントローラ（図示されない）に接続されて、メイン処理ライン１における圧力が連続的に調整され得るようにされる。圧力は、メインフィルタ８を通るメインの流れの濾過をモニターするために、及び、バックフラッシュ水の流れを制御するために用いられて、フィルタチャンバ１３をすすぐのに十分強いことを確実にする。この実施形態では、圧力調整部材は流量制御バルブである。流量制御バルブはまた、第１のＵＶステーションの前で流れを止め得る。

流量制御バルブ１０に起因して、システムは、メイン処理ライン１を通る調節可能な水流が提供される。実施形態では、システムは、自動的に制御され得る。

流量制御バルブ５４はまた、バックフラッシュ部材１４を通る流れを制御するために、バックフラッシュ部材１４の下流に提供され得る。

この実施形態では、水が第１のＵＶステーション２０を通った後で、Ｓ字型管２５が存在する。Ｓ字型管の頂部上で、通気バルブ２６が、メインの流れを脱気するために提供されて、ＵＶランプの冷却を提供するために、使用中にＵＶステーション２０が水で満たされたままにする。一以上のサンプルエレメント２９がＳ字型管２５の上流に提供され、サンプルエレメント２９は水をサンプリングするように構成される。その後、水は出口３０を介して環境水内に排出される。

図２は、水流を清潔にして消毒するためのシステムの補助的処理ライン１９を示す。補助的処理ライン１９は、バックフラッシュ部材１４の出口１７に接続された入口１８を含む。バックフラッシュ部材１４からの水は、この実施形態では回転ドラムフィルタであるバックフラッシュフィルタ３１において集められる。回転ドラムフィルタ３１の利点は、水を濾過するためにほとんど圧力差を必要としないことである。なぜなら、水流が、大きなフィルタ領域を通る重力流であるからである。バックフラッシュフィルタ３１は、フィルタ材料を通る水流を押すためにポンプ圧力が用いられないので、重力フィルタと呼ばれることがあり、フィルタ材料は、メインフィルタに関して上述されたような材料から選択され得る。

自給式ユニット３又は他のベントバルブからの任意の空気及び噴霧は、入口２７を通って回転ドラムフィルタ３１に入り得て、空気及び噴霧における有機体粒子がシステムの補助的処理ライン１９において除去されて有機体がシステムの残らないようになる。回転ドラムフィルタ３１のハウジングは、低速で空気を呼吸する通気開口部５３が備えられ、有機体を有する噴霧が生じないようにされる。

図４において詳細に示されるように、第１の回転ドラムフィルタ３１は、コンテナ３３内にドラム３２を含み、ドラム３２内部で水が濾過されることになる。駆動部２８が提供され、駆動部２８は、コントローラ（図示されない）に接続される。コントローラは、連続的に又は断続的に回転ドラムフィルタ３１のドラム３２を回転させるための駆動部２８を制御する。水は、ドラムの入口３４を介して内側で回転ドラムフィルタ３１に入り、入口３４は入口１８に流体連結しており、その後ドラム３２の外側３５へフィルタ開口部を備えるドラム素子を通って流れ、それによってドラム３２の一部であるドラム素子を通る。ドラム素子は、５０マイクロメートルより大きい有機体を、重力流において濾過するのに十分である、およそ４０マイクロメートル、３０マイクロメートル、２５マイクロメートル又は２０マイクロメートルの最大寸法を備えるフィルタ開口部を有する。またこの場合では、これは、より大きな寸法を備えるフィルタ開口部が存在しないことを意味する。

第１の回転ドラムフィルタ３２では、ドラム素子にわたる圧力差は、より大きな有機体がフィルタメッシュを通り過ぎないように、０．０５ｂａｒ（５ｋＰａ）に制限される。この制限された圧力差は、重力流と呼ばれる。実施形態におけるこの制限された圧力差を確実にするために、ドラム３２の外側３５上の水位は、ドラム３２の下面の上である。これは、ドラム素子にわたる圧力差を、５ｋＰａ、３ｋＰａに又は１ｋＰａにさえ制限する。出口導管４５に接続され且つ上向きに伸びる開口部を備えるエルボーパイプ（図示されない）が、圧力差におけるこの制限を確実にする。

実施形態では、第１の回転ドラムフィルタ３１の内側で、センサー（図示されない）が水位を測定し、センサーはコントローラに接続される。ドラム素子によって濾過された有機体の残渣であるシルトによってフィルタ開口部が詰まることの示唆である、水位が特定のレベルに到達することをセンサーが感知する場合、信号がコントローラへ送られる。コントローラはその後、すすぎシステム、この実施形態では噴霧素子３６へ信号を送り、ドラム３２の外側表面の噴霧を開始する。噴霧素子３６は、受け入れステーション３７の上に配される。シルトは、ドラム素子から噴霧され、シルトは受け入れステーション３７内に落ちる。受け入れステーション３７は、回転ドラムフィルタ３１からシルトを集めるためにシルトタンク３８に接続される。ドラム３２上の藻類の成長を防止するために回転ドラムフィルタ３１に光が入ることができないことに留意すべきである。

回転ドラムフィルタのドラムは、ドラムの回転の間にシルトがドラム素子上の下流で動くことを防止することが意図された出っ張り５５を含み得る。

第１回転ドラムフィルタ３１が水を濾過した後で、示された実施形態では、水は出口導管４５を介して第２のバックフラッシュフィルタ３９、この場合では第１の回転ドラムフィルタ３１と同様であり且つ実質的に同じに機能する第２の回転ドラムフィルタ３９、に入る。第２の回転ドラムフィルタ３９のドラムは、５０マイクロメートル、４５マイクロメートル、又は４０マイクロメートル、３０マイクロメートル、２５マイクロメートル又は２０マイクロメートルの直径を備える開口部を有し得る。水タンク４０は、追加の回転ドラムフィルタ３９から離れる水を集めるために提供される。第１の回転ドラムフィルタ３１及び第２の回転ドラムフィルタ３９の噴霧素子３６は、導管４９及び必要に応じてポンプ５０を介して水タンク４０から水が供給される。フィルタ上の藻類の成長を防止するために水タンクに光が入ることができないことに留意すべきである。

この実施形態では、第３の回転ドラムフィルタ４７が第２の回転ドラムフィルタ３９の下流に提供される。出口導管５１を介して回転ドラムフィルタ３１及び第２の回転ドラムフィルタ３９によって濾過された水は、第３の回転ドラムフィルタ４７に入る。この場合では、第１の回転ドラムフィルタ３１は、プレフィルタとして機能する。さらに、回転ドラムフィルタ３１、第２の回転ドラムフィルタ３９及び第３の回転ドラムフィルタ４７は、異なるサイズを有し得る、又は、異なる量の水を濾過できることがある。示される実施形態では、３つのバックフラッシュフィルタが存在する。いくつかの状況では、１つ又は２つのバックフラッシュフィルタのみで十分であり得る。

１つより多いバックフラッシュフィルタが存在する場合、フィルタ材料の表面及びフィルタ材料における開口部は、使用の間に異なるフィルタが同じ量のシルトを除去するように設計される；これは、バックフラッシュフィルタのフィルタ材料における開口部が、流れの方向において、より小さくなるであろうことを意味する。

水流を清潔にする及び消毒するためのシステムの補助的ラインはさらに、シルトタンク３８に接続された遠心分離機等の分離機２３を含む。ポンプ４１は、分離機４０内にシルトタンク３８からシルトをくみ上げ、続いて、分離機は、シルトから水及び堆積物を分離する。分離機４０からの水は、フラッシュタンク２８へ再循環される。約７〜１５％の水分含量を有するスラッジである、又は２０％未満の水分含量を有し得る堆積物は、保管領域又はタンク（図示されない）において保管された後で、変位（ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ）ポンプ等の、主に機械的手段によって出口４２を介して、水流を清潔にして消毒するためのシステムの外部へ送られる。

バックフラッシュフィルタによって濾過された水は、補助的処理ライン１９において濾過された水が第１のＵＶステーション２０を通る間に照射されるように、入口４４を介して第１のＵＶステーション２０の上流のメイン処理ラインに入る。その後、水は、環境水中に排出される。ポンプ４６、この実施形態では遠心ポンプは、第１のＵＶステーションへ水タンク４０から水をくみ上げるために提供される。ポンプ４６の下流で、流量計４３は、コントローラ（図示されない）へ接続され得て提供され得る。

必要に応じて、実施形態では（図示されない）、補助的処理ラインは、少なくとも一つのＵＶランプを含む第２のＵＶステーションが提供される。水が水流を清潔にして消毒するためのシステムのメイン処理ライン１へ戻される前に補助的処理ライン１９の濾過された水が、ＵＶステーションによって照射され得るように、ＵＶランプは水タンク４０の下流に提供される。必要に応じて、バルブは、ＵＶランプの下流に提供され得る。さらに、再循環ラインは、ＵＶランプの下流の点から水タンク４０に水を再循環して戻すために提供され得る。この方法では、ＵＶランプを冷却することが可能である。実施形態では（図示されない）、水タンク４０の下流で、補助的処理ラインは、２つのラインに分けられ得る。２つのラインの内の各々は、２つのラインの内のそれぞれ１つを閉じるための閉鎖バルブを含み得る。この方法では、補助的処理ラインからの水が、入口４４又は第１のＵＶステーション２０の下流の入口を介してメイン処理ライン１に再び入ることが制御可能である。

プロセスシャットダウンバルブ４８は、緊急又は故障の場合に水流を清潔にして消毒するためのシステムのプロセスを停止するために提供され得る。この実施形態では、バタフライバルブは、システムの入口２に配され、バルブは空気によって閉じることが可能である。プロセスシャットダウンバルブは、プロセスシャットダウンバルブが、システムの使用の間に決定される全てのパラメータに基づいて制御可能であるように、コントローラに接続される。

必要に応じて、水流を清潔にして消毒するためのシステムがコンテナ内に配される実施形態では（図示されない）、水ポンプは、コンテナの底部に提供され得る。水ポンプは、バックフラッシュフィルタ３１に流体連結し得る。漏れが生じる場合、水は、有機体を有する水が環境へ漏れないように、フラッシュタンク３８内にくみ上げられ得る。

水流から浮遊粒子を除去するためのシステム内の全ての封止及び接続は、粒子又は有機体が例えば接続の溝に詰まり得ないように留意すべきである。システムは、詳細に議論されない、図面に示されない、異なる種類のバルブ及び接続点をさらに含む。

水流を清潔にして消毒するための装置は、最大で合計１０００ｍ^３／ｈを処理することが可能である。この能力に関して、第１のフィルタ素子は、８ｍ２の表面積を有し得、バックフラッシュフィルタは、３〜６ｍ２の表面積を有し得る。

図面は概略的であり、必ずしも縮尺通りではなく、本発明を理解するのに必要とされない詳細は省略されていることがあることに留意すべきである。“上流”、“下流”、“下に”、“上に”及び同様の語句は、特に特定されない限り、図面において指向されたような実施形態に関する。さらに、少なくとも実質的に同じ、又は少なくとも実質的に同じ機能を実行する構成要素は、同じ番号によって示される。

本発明は、上述の実施形態に制限されず、特許請求の範囲内の多数の方法で変更され得る。例えば、水流を清潔にして消毒するための装置は、水流から有機体を除去するために２つのメインライン及び２つの補助的ラインを含むことが可能である。そのとき装置は、合計で最大２０００ｍ^３／ｈを処理することが可能である。また、２つのメイン処理ラインは、１つの補助的ラインに接続され得る、及び／又は２つの補助的処理ラインは、遠心分離機の１つの分離機に接続され得る。

モニタリングパネルが、バルブ及びフィルタのリモート制御のためのインターフェースを備える交換室に配されることがさらに可能である。インターフェースは、上述のようなコントローラに接続される。

さらなる実施形態では、システムは、船に永久に搭載され得て、その船の全てのバラスト水は、船に入る及び／又は船から離れる際に、システムを通して送られる。

Claims (18)

1. 水流を清潔にする及び殺菌するためのシステムであって、
   水流を殺菌するための一以上のＵＶランプを備える殺菌ステーションへメインフィルタを通って、船舶のバラスト水タンク等の水保管場所から水をくみ上げるためのポンプを備える入口、及びシステム出口を含むメイン処理ラインであって、
   メインフィルタは、バックフラッシュ水によって第１のフィルタ素子をすすぐための第１のバックフラッシュ出口を備えるバックフラッシュ部材及び第１のフィルタ素子が提供される、メイン処理ラインと、
   第１のバックフラッシュ出口に流体連結している入口、バックフラッシュ水から浮遊有機体又はシルトを除去するための５０マイクロメートルと２０マイクロメートルとの間の最大寸法を備えるフィルタ開口部を有するバックフラッシュフィルタ素子を備えるバックフラッシュフィルタ、及び、メイン処理ラインへ補助的処理ラインからの濾過されたバックフラッシュ水を導くための、メイン処理ラインに流体連結している補助的出口、を含む、補助的処理ラインであって、バックフラッシュフィルタはバックフラッシュフィルタ素子にわたるバックフラッシュ圧力差が０．５ｂａｒ（５ｋＰａ）未満であるように設計される、補助的処理ラインと、
   を含み、
   メインフィルタは、第１のフィルタ素子にわたる圧力差が少なくとも０．１ｂａｒ（１０ｋＰａ）又は０．２ｂａｒ（２０ｋＰａ）であるように設計され、第１のフィルタ素子における開口部の最大寸法は好ましくは、バックフラッシュフィルタ素子における開口部の最大寸法の半分又は３分の１より小さい、システム。
2. バックフラッシュフィルタが、すすぎ水によってバックフラッシュフィルタ素子からシルトをすすぐためのフィルタすすぎシステムを有し、フィルタすすぎシステムが、シルトからすすぎ水を除去するための分離機又は遠心分離機に接続される、請求項１に記載のシステム。
3. 第１のフィルタ素子が、１０マイクロメートル又は６マイクロメートルの最大寸法を備える第１のフィルタ開口部を含む、請求項１又は２に記載のシステム。
4. バックフラッシュ部材が、同時に第１のフィルタ素子の第１のフィルタ開口部の２０％未満又は１０％未満をすすぐように構成される、請求項１から３の何れか一項に記載のシステム。
5. 補助的処理ラインは、インラインで２以上のバックフラッシュフィルタを含み得、バックフラッシュフィルタの内の１つは、２５マイクロメートル又は２０マイクロメートルの最大寸法を備える開口部を有し得る、請求項１から４の何れか一項に記載のシステム。
6. インラインの第１のバックフラッシュフィルタが、後続のバックフラッシュフィルタ以上の最大寸法を備えるフィルタ開口部を有する、請求項５に記載のシステム。
7. バックフラッシュフィルタの内の少なくとも１つが、回転ドラムフィルタを含む、請求項１から６の何れか一項に記載のシステム。
8. 補助的出口が、殺菌ステーションに対して上流のメイン処理ラインに接続される、又は、補助的処理ラインが、第２の殺菌ステーションを有する、請求項１から７の何れか一項に記載のシステム。
9. 殺菌ステーションにおけるＵＶランプの内の少なくとも１つが、連続的にスイッチオンにされ、フルパワー未満であり得る、請求項１から８の何れか一項に記載のシステム。
10. バックフラッシュフィルタが、すすぎ水によってバックフラッシュフィルタ素子からシルトをすすぐためのフィルタすすぎシステムを含み、フィルタすすぎシステムの出口が、バックフラッシュフィルタからすすがれたシルトと共にすすぎ水を集めるためのシルトタンクへ接続され、シルトタンクが、シルトを脱水するための分離機、特に遠心分離機に接続され、第１の分離機出口が、メイン処理ライン又は補助的処理ラインに接続され、第２の分離機出口が、保管領域に、又は脱水されたシルトを保管するための保管タンクに接続される、請求項１から９の何れか一項に記載のシステム。
11. メイン処理ラインが、メインフィルタに対して上流に時給式ユニット及び／又は裏ごしユニットを含む、請求項１から１０の何れか一項に記載のシステム。
12. メイン処理ラインが、第１のフィルタ素子の下流側で圧力を調整するための圧力調整素子、特に流量制御バルブを含む、請求項１から１１の何れか一項に記載のシステム。
13. システムが、可動式コンテナであり得るコンテナに配される、及び／又はシステムが、トラック等の車両上に、及び／又は荷船等の船舶上に配される、請求項１から１２の何れか一項に記載のシステム。
14. 殺菌ステーションの上流の全てのベントバルブが、殺菌ステーションの上流で排水するタンクに接続される、請求項１から１３の何れか一項に記載のシステム。
15. 水流を清潔にする及び殺菌するための方法であって、水流が、少なくとも０．１ｂａｒ（１０ｋＰａ）又は０．２ｂａｒ（２０ｋＰａ）の第１の圧力差の下でメインフィルタの第１のフィルタ素子を通ってくみ上げられ；
    第１のフィルタ素子が、バックフラッシュ水の流れによってすすがれることができ、バックフラッシュ水における有機体が、５０マイクロメートルと２０マイクロメートルとの間の最大寸法を備えるフィルタ開口部を有するバックフラッシュフィルタ素子を備えるバックフラッシュフィルタにおいてシルトとして濾過され、
    バックフラッシュフィルタ素子にわたるバックフラッシュ圧力差が０．０５ｂａｒ（５ｋＰａ）より大きいとき、バックフラッシュフィルタは水噴霧によって清潔にされ、シルトを備える水噴霧は分離機において脱水され、脱水されたシルトは、後の処分のために保管され；
    メインフィルタ及びバックフラッシュフィルタから流れる水は、ＵＶ照射を用いて殺菌ステーションにおいて殺菌されて環境へ導かれ、分離機から流れる水は、メインフィルタ及び／又はバックフラッシュフィルタの上流のシステム内に再び入る、方法。
16. 第１のフィルタ素子における開口部の最大寸法が、バックフラッシュフィルタ素子における開口部の最大寸法の半分より小さい、又は、１０マイクロメートル若しくは６マイクロメートルより小さい、請求項１５に記載の方法。
17. 第１のフィルタ素子にわたる第１の圧力差を測定するステップと、
    第１の圧力差が０．３ｂａｒ（３０ｋＰａ）を超えるときに、第１のフィルタ素子をすすぐためのバックフラッシュ水の流れを開始するステップと、
    を含む、請求項１５又は１６に記載の方法。
18. バックフラッシュフィルタが回転ドラムフィルタであり、
    回転ドラムフィルタのドラム内の水位を測定するステップと、
    水位がドラムにおける所定のレベルに到達するとき、ドラムの内部表面からシルトを除去するためのフィルタすすぎステムを活性化するステップと、
    をさらに含む、請求項１５から１７の何れか一項に記載の方法。

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