JP2019150804A - 水処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】逆洗浄において、フィルタの二次側の圧力が高い場合であっても、洗浄性を担保しつつ必要以上の水の排出を抑制する。【解決手段】本発明によれば、水を濾過処理するフィルタ２を備えた水処理装置１０であって、フィルタ２の一次側に導入された水を濾過処理してフィルタ２の二次側から流出させるよう構成され、フィルタ２の一次側の水を排出する排出手段４をさらに備えており、排出手段４は、開度調整が可能な調整弁４３を有している、水処理装置１０が提供される。【選択図】図２

Description

本発明は、フィルタを有する水処理装置に関する。

タンカー等の船舶は、積み荷の原油等を降ろした後、再度目的地に向けて航行する際、航行中の船舶のバランスを取るため、通常、バラスト水と呼ばれる水をバラストタンク内に貯留する。このような船舶には、バラスト水の注排水による生態系の破壊を防ぐため、バラスト水を浄化処理する水処理装置（バラスト水処理装置）が設けられている。

バラスト水処理装置の一種としては、フィルタをケーシング内に配置することでバラスト水を濾過処理する方式のもの（濾過装置）が知られている。この方式においては、フィルタの閉塞を防ぐため、恒常的なフィルタの洗浄が重要とされている。

そこで、フィルタに堆積している異物を除去する濾過装置として、例えば特許文献１には、フィルタの二次側に設けられフィルタに向かって洗浄水を噴出する逆洗ノズルと、フィルタの一次側の洗浄汚水（排泥）を排出するための排出手段（吸引ノズル、排泥管等）とを備えるものが記載されている。

[0]特開２００４−１４１７８５号公報

しかしながら、特許文献１の濾過装置では、特にフィルタの二次側の圧力が高い場合、汚水の排出先である外部との圧力差が大きくなって、フィルタの洗浄に必要な流量を大きく超えた水が排出手段から外部へ排出されてしまっていた。

なお、このようにフィルタ一次側の洗浄汚水を排出する際の問題は、海水を処理するバラスト水処理装置に限らず、河川、湖沼、池、工業水等の水を処理する水処理装置全般に生じるものである。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、逆洗浄において、フィルタの二次側の圧力が高い場合であっても、洗浄性を担保しつつ必要以上の水の排出を抑制することの可能な水処理装置を提供することを目的とする。

本発明によれば、水を濾過処理するフィルタを備えた水処理装置であって、前記フィルタの一次側に導入された水を濾過処理して前記フィルタの二次側から流出させるよう構成され、前記フィルタの一次側の水を排出する排出手段をさらに備えており、前記排出手段は、開度調整が可能な調整弁を有している、水処理装置が提供される。

このような構成によれば、排出手段が開度調整の可能な調整弁を有していることから、開度調整により水の排出量を調整することができ、洗浄性を担保しつつ必要以上の水の排出手段からの排出を抑制することが可能となっている。また、洗浄水過多となると逆に洗浄性が悪化したりフィルタの振動元となることもあるため、それらの弊害も抑制することが可能である。

以下、本発明の種々の実施形態を例示する。以下に示す実施形態は互いに組み合わせ可能である。

好ましくは、前記フィルタの二次側の圧力を計測する二次側圧力計と、当該二次側圧力計が計測した圧力に応じて前記調整弁の開度を制御する制御手段とを備える。

好ましくは、前記排出管内の圧力を計測する排出管圧力計をさらに備え、前記制御手段は、前記二次側圧力計と前記排出管圧力計とがそれぞれ計測した圧力の差圧に基づいて前記調整弁の開度を制御する。

好ましくは、前記排出手段は、前記フィルタに対向するよう前記フィルタの一次側に配置されたノズル部と、当該ノズル部から流入した水を外部へ排出する排出管とを備える。

本発明の実施形態に係る水処理装置１０を船舶のバラスト装置に導入した様子を示す概略図である。 図１の水処理装置１０の概略構成を示す説明図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態中で示した各種特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。また、各特徴について独立して発明が成立する。

１．バラスト装置の構成
図１は、本発明の実施形態に係る水処理装置（バラスト水処理装置）１０を船舶のバラスト装置に導入した様子を示す概略図である。バラスト装置は、海水等の船外の水をシーチェストＳＣ１から船内に取り込み、水処理装置１０により浄化処理を行った後、バラストタンク１０１に貯留するバラスト動作と、バラストタンク１０１に貯留されたバラスト水をデバラストライン（図示せず）を介して船外排出口ＳＣ２から排水するデバラスト動作とを行うものである。本実施形態のバラスト装置は主に、船内を流通するバラスト水を圧送するポンプ１００と、水処理装置１０と、バラストタンク１０１とを備える。以下、水処理装置１０の構成を中心に説明する。

ここで、本明細書における「バラスト水」について、バラストタンク１０１に導入（流入）される前又はバラストタンク１０１から排出（流出）された後に拘わらず、また、水処理装置１０に導入（流入）される前又は水処理装置１０から排出（流出）された後に拘わらず、船内に取り込まれた水を全て「バラスト水」と表現する。また、船内に取り込むバラスト水には、海水、淡水、汽水等が含まれるものとする。

１．水処理装置１０の構成
本実施形態の水処理装置１０は、図２に示すように、円筒状のケーシング１と、円筒状のフィルタ２と、フィルタ回転手段３とを備える。円筒状のフィルタ２は、ケーシング１内に配置され内部（一次側）に流入した海水等の濾過処理前のバラスト水を濾過して外部（二次側）へ流出させる。フィルタ回転手段３は、フィルタ２をその軸心を中心に回転させる。

また、濾過処理中のフィルタ２の洗浄（以下、逆洗浄と呼ぶ）のため、水処理装置１０は、フィルタ２の一次側のバラスト水を排出する排出手段４と、フィルタ２の二次側に設けられ、フィルタ２に向かって洗浄水を噴出する洗浄水噴出手段５と、洗浄水噴出手段５に洗浄水を加圧供給する洗浄水供給手段６とを備える。

さらに、水処理装置１０は、フィルタ２による濾過動作及びフィルタ２の逆洗浄動作を制御するため、圧力を計測する一次側圧力計７１、二次側圧力計７２及び排出管圧力計７３と、これらの圧力計により検出された圧力の差圧を検出する差圧検出手段７と、当該差圧検出手段７の検出した差圧に応じてバラスト水の流量の制御を行う制御手段８とを備えている。以下、各構成を具体的に説明する。

まず、ケーシング１は、円筒状に形成され、上部開口部が蓋部１１で、下部開口部が底部１２で密閉されている。ケーシング１内に配置された円筒状のフィルタ２は、その上部開口部が上閉止部１３で密閉され、下部開口部が下閉止部１４及び後述する下部回転軸部材１６とで閉止される。これらの構成により、フィルタ２内部（一次側）が、ケーシング１とフィルタ２の間（二次側）と隔てられている。フィルタ２は、多数の穴を設けた２枚の金属薄板を円筒形に形成した支持体の間に円筒状に形成した金網などの濾過体を挟んだ構成が好ましい。ただし、多数の穴を設けた金属薄板を円筒形に形成した支持体の外周面に濾過体を設けた構成であってもよい。

フィルタ回転手段３は、フィルタ２の上閉止部１３を保持する上部回転軸部材１５と、下閉止部１４を保持する下部回転軸部材１６と、上部回転軸部材１５を回転させるモータ１７とで構成される。上部回転軸部材１５は、ケーシング１の蓋部１１を貫通し、シーリングされた軸受部材１８を介して蓋部１１に回転自在に且つ液密に支持される。下部回転軸部材１６は、ケーシング１の底部１２を貫通し、シーリングされた軸受部材１９を介して底部１２に回転自在に且つ液密に支持される。下部回転軸部材１６は、フィルタ２内と連通するとともにケーシング１の底部１２からケーシング１の外に突出する管状体となっており、濾過処理前のバラスト水をフィルタ２内部に導入する導入口２０が接続される。導入口２０には、導入路２１が接続される。導入路２１には、開閉弁２２を挟んで開閉弁バラスト水を圧送するバラスト装置のポンプ１００が接続される。開閉弁２２の下流側の導入路２１には、排水路２４が接続され、排水路２４には開閉弁２５が設けられる。

また、ケーシング１の側部にはフィルタ２を通過した濾過処理後のバラスト水が流出する流出口２６が設けられており、導入路２１を流れ導入口２０から導入されたバラスト水は下部回転軸部材１６を通ってフィルタ２内に入り、フィルタ２を通過し濾過処理されてケーシング１とフィルタ２の間に形成される空間に入り、流出口２６から流出するようになっている。なお、流出口２６から流出した濾過処理後のバラスト水は、流出水路２７を通ってバラストタンク（図示せず）に貯留される。また、流出水路２７には、開度調整が可能な調整弁２８が設けられている。

本実施形態において、排出手段４は、複数のノズル部４１と、排出管４２とを備える。ノズル部４１は、フィルタ２の内周面に向かって開口し、フィルタ２に対向するよう配置される。ノズル部４１は、排出管４２の一端側からフィルタ２に向かって延びる管であり、本実施形態においては、周方向に９０度間隔で４列、それぞれ上下方向に３本づつ、合計１２本のノズル部４１が設けられている（図２では、右方向に延びるもの以外を省略している）。そして、上下に配置されているノズル部４１の間の未吸引部を無くすため、１方の列のノズル部４１の間に他の列のノズル部４１が位置するよう、列ごとに高さ方向の位置をずらして配置されている。

排出管４２は、一端側において各ノズル部４１と接続し、他端側においてノズル部４１から流入した洗浄汚水をケーシング１から外部へ排出するよう構成される。排出管４２の一端側は、フィルタ２の軸心に配置され、上端部はフィルタ２の上閉止部１３の中央に設けられた穴に軸受部材（図示せず）を介して回転自在に嵌合している。また、排出管４２の他端側は、フィルタ２の下閉止部１４の下部回転軸部材１６内を、フィルタ２の回転を妨げないように通り、導入口２０に固定されるとともに、導入口２０に設けられた開口から外部に接続している。また、本実施形態の排出管４２には、開度調整が可能な調整弁４３（逆洗弁）が設けられている。

洗浄水噴出手段５は、ケーシング１の側部に設けられており、ケーシング１内に開口している。洗浄水噴出手段５は、フィルタ２の軸方向全域に洗浄水を噴出できることが好ましいが、その構成は特に限定されるものではない。本実施形態では、洗浄水噴出手段５は、複数配置された各ノズル部４１と同周上に位置し、且つ、フィルタ２の回転方向に対向する方向に向かって、ノズル部４１の前に位置するように設けられている。

洗浄水供給手段６は、洗浄水供給路６１と、ポンプ６２と、開閉弁６３とを備える。洗浄水供給路６１は、流出水路２７の途中に一端が接続され、他端が各洗浄水噴出手段５に接続される。本実施形態では、洗浄水としてフィルタ２で処理されたバラスト水が使用され、フィルタ２で処理されたバラスト水が洗浄水供給路６１を通って各洗浄水噴出手段５に供給される。ポンプ６２は、洗浄水供給路６１に設けられ、バラスト水を各洗浄水噴出手段５に圧送する。開閉弁６３は、ポンプ６２の上流側に設けられる。なお、本実施形態では洗浄水としてフィルタ２で処理されたバラスト水が使用されているが、バラストタンク内に貯留された水、他の用途で使用する目的で貯留されている生活用水や飲料水などを洗浄水として使用してもよい。

差圧検出手段７は、フィルタ２の内部（一次側）に設けられた一次側圧力計７１とケーシング１内であって且つフィルタ２の外部（二次側）に設けられた二次側圧力計７２とにより、フィルタ２の一次圧Ｐ１と二次圧Ｐ２の差圧ΔＰ１を検出する。また、差圧検出手段７は、二次側圧力計７２と排出管４２に設けられた排出管圧力計７３とにより、フィルタ２の二次圧Ｐ２と排出管圧力Ｐ３の差圧ΔＰ２も検出する。なお、排出管圧力計７３は調整弁４３よりも上流側に設けられる。

制御手段８は、差圧検出手段７により検出されたフィルタ２の一次圧Ｐ１と二次圧Ｐ２の差圧ΔＰ１に応じて、洗浄水供給手段６のポンプ６２を駆動し、洗浄水噴出手段５から洗浄水を噴出してフィルタ２に堆積した異物を除去する制御を行う。ここで、差圧ΔＰ１の値からは、フィルタ２の汚れ具合を判断でき、差圧が大きい場合はフィルタ２への異物の堆積量が多くなっていることを示す。また、制御手段８は、差圧ΔＰ１に応じて、調整弁２８の開度を調整し、水処理装置１０を流通するバラスト水の流量を調整してもよい。

加えて、制御手段８は、差圧検出手段７により検出されたフィルタ２の二次圧Ｐ２と排出管圧力Ｐ３の差圧ΔＰ２に基づいて調整弁４３の開度を調整し、排出手段４から排出されるバラスト水の流量も調整する。

２．水処理装置１０の動作
次に、本実施形態の水処理装置１０の動作、特に逆洗浄の動作を説明する。

ポンプ１００の駆動によりバラスト水が導入路２１を通って導入口２０から流入すると、バラスト水はフィルタ２内に入り、フィルタ２を通過し濾過処理されて、ケーシング１とフィルタ２の間に形成される空間に入り、流出口２６から流出する。流出したバラスト水は、流出水路２７を通ってバラストタンク（図示せず）に貯留される。

逆洗浄は、このバラスト水の濾過処理中に同時あるいは間欠的に行われる。具体的には、調整弁４３の二次側の圧力はフィルタ２の二次圧Ｐ２よりも低いため、排出管４２の調整弁４３を開いておくことで、フィルタ２に付着した異物がフィルタ２の二次側にある濾過後のバラスト水と一緒にノズル部４１から吸引され排出管４２から外部へ排出されるようになっている。

加えて、制御手段８は、差圧検出手段７により検出された差圧ΔＰ１が所定圧に達したとき、洗浄水噴出手段５から洗浄水を噴出するように制御する。ここでいう所定圧には、フィルタ２への異物の堆積量がノズル部４１の吸引では除去しきれないと判断される差圧が設定される。そして、洗浄水の噴出によりフィルタ２の一次側に堆積した異物が剥離され、剥離した直後にノズル部４１による吸引が行われるので、洗浄水噴出手段５から噴出した洗浄水でフィルタ２から剥離した異物がノズル部４１により効果的に吸引される。なお、差圧に応じて洗浄水の噴出圧力を調整する制御を行っても良い。

ところで、逆洗浄の際、特にバラスト水の流量を低減させた場合等フィルタの二次圧Ｐ２が高い場合、排出管４２の接続先である外部の圧力との圧力差が大きくなる。この際、調整弁４３が全開状態であるとフィルタの洗浄に必要な流量を大きく超えた水が排出手段４から外部へ排出されてしまう。そこで、本実施形態においては、制御手段８が、差圧検出手段７が検出したフィルタ２の二次圧Ｐ２と排出管圧力Ｐ３の差圧ΔＰ２に基づいて、調整弁４３の開度を制御するようになっている。

具体的には、制御手段８は、差圧ΔＰ２が大きい場合、調整弁４３の開度を小さくして排出手段４から排出されるバラスト水の流量を低減し、差圧ΔＰ２が小さい場合、調整弁４３の開度を大きくして排出手段４から排出されるバラスト水の流量を増加させるよう制御を行う。例えば、制御手段８は、差圧ΔＰ２が所定の値Ｐｘよりも大きい場合、調整弁４３の開度を小さくして排出手段４から排出されるバラスト水の流量を低減し、差圧ΔＰ２が所定の値Ｐｘよりも小さい場合、調整弁４３の開度を大きくして排出手段４から排出されるバラスト水の流量を増加させるよう制御を行うことが好ましい。ここで、所定の値Ｐｘには、フィルタ２の洗浄に必要な流量を確保できる圧力差が設定される。このような制御により、フィルタ２の二次圧Ｐ２と排出管圧力Ｐ３の差圧ΔＰ２は略一定に保たれ、フィルタの二次圧Ｐ２が高い場合であっても、フィルタ２の洗浄に必要な流量を大きく超えた水が排出手段４から外部へ排出されず、適切な逆洗水の流量により逆洗浄を行うことが可能となっている。なお、差圧ΔＰ２が低下した場合には開度を大きくする制御となっているため、フィルタ２の洗浄に必要な逆洗水の流量は常に確保される。

３．変形例
本発明は、以下の態様でも実施可能である。
・上記実施形態においては、調整弁４３の開度はフィルタ２の二次圧Ｐ２と排出管圧力Ｐ３の差圧ΔＰ２に基づいて調整していたが、排出管圧力計７３を設けず、フィルタ２の二次圧Ｐ２のみから調整弁４３の開度を調整することも可能である。すなわち、排出手段４から排出されるバラスト水が過剰となるのはフィルタ２の二次圧Ｐ２が高い場合であるため、フィルタ２の二次圧Ｐ２が高い場合に開度を小さくすることによっても、排出手段４から排出されるバラスト水の流量を抑えることが可能である。
・同様に、フィルタ２の一次圧Ｐ１と二次圧Ｐ２の差圧ΔＰ１から調整弁４３の開度を調整することや、排出管４２に流量計を設け、排出管４２を流通するバラスト水の流量Ｑに応じて調整弁４３の開度を調整することも可能である。
・上記実施形態においては、水処理装置１０は洗浄水噴出手段５を備えていたが、洗浄水噴出手段５は必須構成ではない。すなわち、排出手段４のみによっても、排出手段４によるバラスト水の排水（吸引）によりフィルタ２の洗浄（逆洗浄）を行うことができる。
・上記実施形態においては、排出手段４はフィルタに対向するノズル部４１を備えていたが、フィルタ２の１次側からバラスト水を排出させる構成であればノズル部４１を備えていなくても良い。
・上記実施形態では、水処理装置１０をバラスト装置に適用した例を示したが、本発明の水処理装置１０は、バラスト装置以外にも、河川、湖沼、池、工業水等の様々な水を処理する水処理装置として用いることができる。

１ ：ケーシング
２ ：フィルタ
３ ：フィルタ回転手段
４ ：排出手段
５ ：洗浄水噴出手段
６ ：洗浄水供給手段
７ ：差圧検出手段
８ ：制御手段
１０ ：水処理装置
１１ ：蓋部
１２ ：底部
１３ ：上閉止部
１４ ：下閉止部
１５ ：上部回転軸部材
１６ ：下部回転軸部材
１７ ：モータ
１８ ：軸受部材
１９ ：軸受部材
２０ ：導入口
２１ ：導入路
２２ ：開閉弁
２４ ：排水路
２５ ：開閉弁
２６ ：流出口
２７ ：流出水路
２８ ：調整弁
４１ ：ノズル部
４２ ：排出管
４３ ：調整弁
６１ ：洗浄水供給路
６２ ：ポンプ
６３ ：開閉弁
７１ ：一次側圧力計
７２ ：二次側圧力計
７３ ：排出管圧力計
１００ ：ポンプ
１０１ ：バラストタンク
Ｐ１ ：一次圧
Ｐ２ ：二次圧
Ｐ３ ：排出管圧力
ＳＣ１ ：シーチェスト
ＳＣ２ ：船外排出口
ΔＰ１ ：差圧
ΔＰ２ ：差圧

Claims (4)

1. 水を濾過処理するフィルタを備えた水処理装置であって、
   前記フィルタの一次側に導入された水を濾過処理して前記フィルタの二次側から流出させるよう構成され、
   前記フィルタの一次側の水を排出する排出手段をさらに備えており、
   前記排出手段は、開度調整が可能な調整弁を有している、水処理装置。
2. 請求項１に記載の水処理装置であって、
   前記フィルタの二次側の圧力を計測する二次側圧力計と、
   当該二次側圧力計が計測した圧力に応じて前記調整弁の開度を制御する制御手段とを備える、水処理装置。
3. 請求項２に記載の水処理装置であって、
   前記排出管内の圧力を計測する排出管圧力計をさらに備え、
   前記制御手段は、前記二次側圧力計と前記排出管圧力計とがそれぞれ計測した圧力の差圧に基づいて前記調整弁の開度を制御する、水処理装置。
4. 請求項１〜請求項３の何れかに記載の水処理装置であって、
   前記排出手段は、前記フィルタに対向するよう前記フィルタの一次側に配置されたノズル部と、当該ノズル部から流入した水を外部へ排出する排出管とを備える、水処理装置。