JP2017525618A - 船上で排水を処理するプラント - Google Patents

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Abstract

本発明は、汚水及び雑排水の回収タンク、バンドフィルターを含む一次処理ユニット、精密濾過又は限外濾過モジュールを含む二次処理ユニット、及びオゾン処理モジュールを含む三次処理ユニットを含む、船上で排水を処理するプラントに関する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、特に船上で排水を処理するための水処理に関する。
本発明は、船舶上における排水の処理に関し、特に、客船、フェリー、海上リグ、又は艀に、水を種々の目的のために再使用するか、又は国際標準規格及び地方の規制に準拠したその後の船外放出を行うために水を精製する手段を提供することに関する。
クルーズ船上での飲用水の通常の平均一日消費量に関する基準値は、1人あたり247リットルであり、
・汚水:25.5L/人/日:51g/人/日の有機物負荷(BOD)及び38g/人/日の固形物負荷(TSS);
・居室から排出される雑排水:112.2L/人/日:22g/人/日の有機物負荷(BOD)及び11g/人/日の固形物負荷(TSS);
・洗濯室から排出される雑排水:35.7L/人/日:11g/人/日の有機物負荷(BOD)及び11g/人/日の固形物負荷(TSS);
・キッチン及び食品調理施設(調理室)からの雑排水:73.9L/人/日:148g/人/日の有機物負荷(BOD)及び185g/人/日の固形物負荷(TSS);
が生成する。
通常は、船上では汚水を処理するシステムしか用いられない。陸上のプラントと同様に、これらは(明らかな空間的制限のために小型であるが)微生物による有機物の代謝から構成される好気性消化の使用を伴っており、その進行は酸素の存在によって調節される。
このプロセスは、代謝のために長い時間が必要であり、連続的に行わなければならず、必要性に応じて指令によって始動又は停止することはできない。更に、これはまた適切な管理のためには専門職員が存在することも必要である。雑排水及び処理された汚水は、陸上でのその後の処理又は廃棄のために適切な貯蔵タンク内に貯蔵される。
従来技術の制限を克服する船上で排水を処理するプラント、特に、陸上においてその後に廃棄する必要があるバイオマスの生成が最小である、流出水の品質に関する再使用及び/又は船外放出のための要件が満足されるまで汚水及び雑排水を直接処理するための好適に小さい寸法のプラントを提供することが望ましいであろう。指令によって始動及び停止することができ、処理のために化学薬品を必要としないプラントを提供することも望ましいであろう。
本発明の種々の形態は、添付の特許請求の範囲において示す。
一形態においては、本発明は、連続して運転するのに好適な、船上で生成する汚水及び雑排水を受容する1以上の回収タンク、1以上のバンドフィルターを含む一次処理ユニット、一次濾過ユニットからの濾過水を受容する、1つ又は複数の精密濾過及び/又は限外濾過フィルターを含む二次処理ユニット、二次濾過ユニットからの濾過水を受容する、少なくとも1つのオゾン処理モジュールを含む三次処理ユニットを含む、船上で排水を処理するプラントに関する。本明細書の文脈においては、「回収タンク」という用語は、通常は吸引下で運転され、排水排出物を受容し、それを中間貯蔵工程を有しないで一次処理ユニットに連続的に供給するように構成されているタンクを示す。本発明者らは、バンドフィルター、精密濾過又は限外濾過段階、及びオゾン処理モジュールの組合せは、流出
水のその後の船外放出、或いは工業水(即ち非飲料用の淡水)としての船上でのその再循環のいずれかが可能になるまでの、船上で生成する全ての汚水及び雑排水の信頼性のある処理のために好適であることを見出した。従来技術の教示にしたがって船上で回収されて陸上でその後に処理又は廃棄されるまでの間貯蔵される排水は、同じ複数のユニットの組合せによってうまく処理するためには全く好適でないことを考えると、この結果は非常に驚くべきことである。いかなる理論によっても縛られることは望まないが、汚水及び雑排水の貯蔵は、数日間であってもおそらくは異なる汚染物質の間の反応のために処理する物質の組成に変化をもたらし、その結果として、その後の段階においてより厳しい処理条件が課されると推定することができる。船上で生成した排水を本発明によるプラントに直ちに供給することは、流出水を回収タンク中に排出する時点で運転状態にすることができ、化学薬品の使用を伴わない安価で小型で効率的な処理を提供するという有利性を有する。一態様においては、三次処理ユニットはオゾン処理モジュールの下流に逆浸透フィルターを含んでおり、これはプラントの出口における処理水の最終品質を更に向上させる有利性を与えることができる。一態様においては、一次処理ユニットに連続的に供給する少なくとも2つの回収タンクが存在し、その1つはキッチン及び調理室からの雑排水のみを受容する。残りの雑排水及び汚水は、この場合には1以上の更なる回収タンク内に回収される。これは、船上における水理状態を合理化する有利性を与えることができる。例えば一態様においては、キッチン及び調理室からの雑排水を受容する回収タンクには下流の油分離器を与えて、これにより一次処理ユニットにおけるその後の処理を容易にする有利性が与えられる。この場合において、複数の回収タンクを分離することによって、通常的に残油が混入している水の流れのみに対応する限定量の水を油分離器に供給して、それによって一次処理ユニットの効率を増加させ且つ処理時間及び寸法を減少させる有利性が与えられる。一態様においては、プラント中に存在する全てのフィルターは、完全自動/自洗型である。一態様においては、プラントの一次処理ユニットは50%より多い量のTSSを除去することができ、プラントの二次処理ユニットは90%より多い量のTSSを除去することができる。当業者であれば、プラントの総寸法及び効率の点で望ましい結果を都合よく達成するために好適であることを本発明者らが見出したかかる値を達成するために、複数の異なるユニットの寸法をどのように定めるかを容易に決定することができる。
他の形態においては、本発明は、全て連続サイクルで、汚水及び雑排水を回収タンクからバンド濾過を行う一次処理ユニットに供給し、関連する濾過水を精密濾過又は限外濾過を行う二次処理ユニットに供給し、その後の濾過水をオゾン処理及び場合によっては逆浸透濾過を行う三次処理ユニットに供給する工程を含む、船上で生成する排水を上記に記載したプラント内で処理する方法に関する。一態様においては、プラントから排出される処理水は船外放出に送る。他の態様においては、プラントから排出される処理水は、完全か又は部分的に工業水として再循環する。
ここで、添付の図面を参照して本発明を例示する幾つかの実施態様を記載するが、これは単に本発明のかかる特定の実施態様に関連する異なる構成要素の相互配置を示す目的を有するものであり、特に図面は必ずしも等縮尺ではない。
図1は、本発明の第1の態様にしたがう排水を処理するプラントを模式的に示す。 図2は、本発明の第2の態様にしたがう排水を処理するプラントを模式的に示す。 図3は、本発明の第3の態様にしたがう排水を処理するプラントを模式的に示す。
添付の図面を参照すると、本発明の第1の態様によるクルーズ船上に設置される廃水処理プラントは、船からの全ての排水を一時的に受容する回収タンク1を含む。タンク1内に回収された水は、パイプ10を通して処理システム11に送られる。処理システム11の出口に導管12が存在し、これから放出又は工業水タンク(図示せず)に送る準備が整った処理水が流出する。
処理システム11は、バンドフィルター13を装備した一次処理ユニットを含み、これはタンク1からの排水を受容し、関連する濾過水を精密濾過フィルター14を含む二次処理ユニットに供給する。バンドフィルター13はまた、固形物のための出口15も含む。精密濾過フィルター14はまた、固形物のための出口16も含む。別の態様においては、出口16において存在する固形物は、固形物の唯一の出口として出口15を有する処理システム11が与えられるように、フィルター13の入口に再循環することができる。
フィルター13の出口15において存在する固形物、及びフィルター14の出口16において存在する固形物は、排出するために回収する。
精密濾過フィルター14からの処理水は、オゾン処理モジュール17を装備し、それから処理水が流出する導管12を含む三次処理ユニットに供給する。
本発明の第2の態様による排水の処理プラントは、上述の場合と同様に、船からの全ての排水を一時的に受容する回収タンク1を含み、更に処理システム20を備えている。
オゾン処理モジュール17を含む三次処理ユニットの流出物は、この場合には逆浸透濾過ユニット21に送る。フィルター21の出口に導管12が存在し、これから放出する準備が整った処理水が流出する。本発明の第3の態様においては、排水は2つの別々の流れに分割し、キッチン及び調理室からの水は第1の回収タンク31中に回収し、一方、汚水及び残りの雑排水は第2の回収タンク30中に回収する。
タンク30の流出物は、導管10を通して、第1の態様による処理システム11又は本発明の第2の態様による処理システム20であってよい処理システム中に直接供給する。
タンク31の流出物は油分離器32に送り、その流出物は導管10を通して処理システム11又は20に戻す。
好適な態様の以下の例は、本発明を実施化する特定の方法を示すために含めるものである。以下において開示する装置、組成、及び技術は、本発明の実施において良好に機能する本発明者らによって見出された装置、組成、及び技術を示していることが当業者によって認識されるが;当業者であれば、本開示を考慮して、開示されている特定の態様において多くの変更を行って、なお本発明の範囲から逸脱することなく同様又は類似の結果を得ることができることを認識する。
バンドフィルター13を備えた一次処理ユニットは、排水の船上処理プラントの成功のために極めて重要な構成要素である。汚水が雨水及び雑排水によって大きく希釈される陸上の処理プラントとは異なり、客船の船上においては、回収システムが真空下で行われ、したがってより少ない輸送水が用いられるので、この流れは非常に高濃度である。更に、処理は回収の直後に開始され、したがって水による汚染物質の希釈の現象は最小である。このタイプの排水に関して高性能の濾過を用いることによって、汚染物質は輸送水中に未だ完全且つ密に溶解していないので、大量のCOD及びBOD5が除去される可能性がある。
疑義を回避するために、本明細書の文脈においては、
・「COD」という用語は化学的酸素要求量を示すように用いられ;酸素のミリグラム/リットル(mg−O/L)として表されるその値は、試料水中に存在する有機及び無機化合物の化学的酸化を完了するために必要な酸素の量を表す。
・「BOD5」という用語は、暗所及び20℃の温度において好気性微生物によって5日間で水又は水溶液1リットル中に存在する有機物を分解するのに用いられるOの量として定義される生物学的酸素要求量を示すように用いられる。
本発明者らは、フィルター13は、Salsnes Filter AS社によってSF1000又はSF2000の名称で販売されているもののようなタイプのものであってよいことを見出した。これは、その中で排水が強制的に送られる容器の内部の一連のローラーによって駆動され、濾過水と共に水平方向に動く下向きに面している部分を有する傾斜しているエンドレスフィルターバンドを有する装置から構成される。フィルターメッシュから離脱する残渣を除去し、ブロー装置の下方に配置されているスクリューコンベヤによって排出するために、フィルターバンドの後方に配置されているブロー装置によって空気がフィルターバンドに向かって吹き付けられる。
その小さい寸法にもかかわらず、フィルター13は10L/秒の流速で水を処理することができる。これは、化学製品を用いずに、40〜70%、通常は50%より多い量のTSS、及び15〜40%、通常は20%より多い量のBODを除去することができる。このフィルターは完全に自動化されている。
二次処理ユニットに関しては、Everblue及びFiltrex社によって商品化されているもののような自洗式カートリッジフィルターを、精密濾過フィルター14として用いることができる。カートリッジの濾過度は1〜80μmの範囲であってよい。カートリッジは、加圧水によって自動的に洗浄され、固形物はカートリッジの外側の上に保持される。
同じタイプの幾つかのフィルターを直列で加えることができ、本発明の1つの成功した実施化においては、それぞれ80、20、及び1μmの濾過度を有するこのタイプの3つのフィルターを直列で用いた。それぞれのフィルター内に複数のカートリッジが存在する。成功した試験はまた、Oltremare 750 kDa限外濾過モジュールに接続した20μmの精密濾過フィルターを用いても実施された。フィルター14は、汚水及び雑排水の両方を処理して、25μmより大きい寸法の固形物に関して70〜95%の間、通常は90%より多い量のTSSの減少、及び40〜60%の間、通常は50%より多い量のCODの減少を得ることができる。
三次処理ユニットは、O.E.I. Ozono Elettronica Internazionale社によって与えられているもののような、水の流れを導管又は容器に沿ってオゾンと接触させるように設計されているオゾン処理のための完全なシステム17を含む。空気から生成される2〜4重量%、或いは酸素から生成される6〜15重量%の濃度のオゾンを、Venturiポンプを備えたシステムによって処理する水と接触させる。
処理する水の流れを所定時間収容するように設計された導管によって、正確な接触時間を確保する。
水/オゾン接触システムの下流にUV光システムを配置することができる。これは、放出導管12の前に排出水中に溶解している残留オゾンが完全に存在しないことを確保するためである。
逆浸透ユニット21は、低い圧力においては半透膜に基づくフィルターであり、水は膜を横切って流れることができるが、イオン及び有機物のようなより大きな分子は通過することができない。
したがって、供給された排水は、清浄水(透過水)の流れ、及び高濃縮された排水(濃縮水)に分離される。
逆浸透ユニットはまた、銅、ニッケル、亜鉛のような重金属、及び残留窒素化合物を除去するために用いることもできる。ポリアミド及びポリスルホンの複合体フィルムで構成される膜を用いることができる。この膜は、自動的に洗浄することができる。
油分離器32は、FM Environmental Ltd.社によってTitan Class D10の名称で商品化されているものであってよい。このユニットは幾つかの部品に更に分割されており、10L/秒の流速を処理することができる。この装置は、油脂物質の99%まで(即ち1時間あたり72kgまでの油脂)を除去することができる。排水はディフューザーに導入し、全ての大きな食物粒子が一次フィルター内に捕集される(大きい固形物)。固形物を含まない排水を、継続して主タンク中に流入させる。沈降した固形物は、周期的に二次フィルターを通してポンプ移送する(小さい固形物)。小さい固形物及び大きい固形物の両方をタンク内に回収する。主タンクに水を供給した後、水よりも軽い油脂は重力下で分離されて、捕集された状態で保持される。油分離器32には自動洗浄システムを装備することができる。
予めプログラムされた除去サイクルは、まず散気によって水を撹拌することで開始される。これにより、懸濁している油脂ブロックの更なる分離が促進され、排水が排出機構に送られる。次に、排水を撹拌して油脂を溶解する。液化した油脂を掬い取って外部容器に移す。
バンドフィルター13及び精密濾過フィルター14は90%より多い量のTSSを除去することができ、したがって、オゾン処理モジュール17の入口においてはTSSは5%より低くなり、これによってオゾン処理が非常に有効になる。
上記に記載した処理プロセスの特定の特徴は、サイクルが連続的であることである。タンク1、30、31内に存在する排水は、タンク内にそれらを留めないで処理プラント11又は20に直接送る。
居住室からの雑排水のみを供給した本発明の1つの実施例においては、表1に報告する結果が得られた。汚水のみを供給した場合には、表2に報告する結果が得られた。
Figure 2017525618
Figure 2017525618
上記の記載は本発明を限定することは意図しておらず、これらは本発明の範囲から逸脱することなく異なる態様にしたがって用いることができ、その範囲は専ら添付の特許請求の範囲によって規定される。
本出願の明細書及び特許請求の範囲の全体にわたって、「含む」という用語、並びに「含み」及び「含んでいる」のようなその変形体は、他の構成要素、成分、又は更なるプロセス工程の存在を排除することは意図しない。
文献、行為、材料、装置、物品などの議論は、単に本発明に関する背景を与える目的で本明細書中に含めている。これらの事項のいずれか又は全部が従来技術の基礎の部分を形成したこと、或いは本出願のそれぞれのクレームの優先日の前に本発明に関連する技術分野の周知の一般的な知識であったことは、示唆も明示もしていない。

Claims (10)

  1. 船上で排水を処理するプラントであって:
    ・船上で生成する汚水及び雑排水の排出口に接続されている少なくとも1つの回収タンク;
    ・汚水及び雑排水を、前記少なくとも1つの回収タンクから、少なくとも1つのバンドフィルターを含む一次処理ユニットに連続的に供給する手段;
    ・前記一次処理ユニットからの濾過水を、少なくとも1つの精密濾過又は限外濾過フィルターを含む二次処理ユニットに供給する手段;
    ・前記二次処理ユニットからの濾過水を、少なくとも1つのオゾン処理モジュールを含む三次処理ユニットに供給する手段;
    を含む、前記プラント。
  2. 前記少なくとも1つの回収タンクが吸引下で運転するように構成されている、請求項1に記載のプラント。
  3. 前記三次処理ユニットが、前記オゾン処理モジュールの下流に少なくとも1つの逆浸透フィルターを更に含む、請求項1又は2に記載のプラント。
  4. 前記少なくとも1つの回収タンクが、
    ・キッチン及び調理室からの雑排水の排出口に接続されている第1の回収タンク;
    ・船上で生成する汚水及び残りの雑排水の排出口に接続されている少なくとも1つの第2の回収タンク;
    からなる、請求項1又は2に記載のプラント。
  5. 前記第1の回収タンクの下流及び前記一次処理ユニットの上流に油分離器を更に含む、請求項4に記載のプラント。
  6. 前記一次処理ユニット、前記二次処理ユニット、及び前記三次処理ユニット、並びに前記逆浸透フィルターの全てが自動/自洗フィルターを含む、請求項1〜5のいずれかに記載のプラント。
  7. 前記一次処理ユニットが50%より多い量のTSSを除去することができ、前記二次処理ユニットが90%より多い量のTSSを除去することができる、請求項1〜6のいずれかに記載のプラント。
  8. 船上で生成する排水を請求項1〜6のいずれかに記載のプラントにおいて処理する方法であって:
    連続サイクルで、
    ・汚水及び雑排水を前記少なくとも1つの回収タンクから前記一次処理ユニットに供給する工程;
    ・前記一次処理ユニットからの濾過水を前記二次処理ユニットに供給する工程;
    ・前記二次処理ユニットからの濾過水を前記三次処理ユニットに供給する工程;
    を含む、前記方法。
  9. 処理した排水を船上で放出する更なる次の工程を含む、請求項8に記載の方法。
  10. 前記三次処理ユニットの下流に処理した排水の少なくとも一部を工業水として再循環する更なる次の工程を含む、請求項8に記載の方法。
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