JP5838293B2 - 水処理装置 - Google Patents
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Description
本発明は、紫外線を用いて微生物等を処理する水処理装置に関する。
紫外線を用いて微生物等を処理する水処理装置としては、船舶に搭載するバラスト水処理装置がある。
バラスト水とは、船舶の安定航行を行うために、船舶の停泊地において、適宜取り込まれ、また排出されるようになっており、バラスト水を取り込んだ停泊地に生息していた水生生物や細菌類等の生物種が、その環境とは異なる停泊地において排出されると、その排出地における生物種の生態系を破壊させることがあり、生態系の破壊が問題となっている。
そこで、上述した生態系の破壊を防止するため、紫外線を用いて微生物等を処理する、バラスト水処理装置が提案されている（例えば下記特許文献１参照）。
上記バラスト水処理装置は、バラスト水流入口、およびバラスト水流出口を有するバラスト水処理容器と、このバラスト水処理容器内に、脱着自在に設けた紫外線照射手段とを備えた構成となっており、水生生物や細菌類等の生物種に対して、直接的、または間接的に紫外線を照射することによって、それらを破壊、殺菌するようにしている。
しかしながら、紫外線照射により水生生物や細菌類等の生物種を破壊、殺菌するとともに、短時間で大量の水を処理するためには、高出力の紫外線照射手段が大量に必要となるという課題があった。
そこで、本発明は紫外線照射手段の数量を増やさず、短時間で大量の水を処理できる水処理装置を提供できることを目的とするものである。
そして、この目的を達成するために本発明は、水流入口および、水流出口を有する水処理容器と、この水処理容器内の前記水流入口側から前記水流出口側に向けて順次設けた紫外線照射手段とプランクトンを捕捉するフィルタとを備え、前記フィルタは、一枚の帯状フィルタ素材の端面どうしを接着して筒（ベルト）状に形成し、前記水流入口から流入した水が全て前記フィルタの筒の外から内を経由して筒外に出るように配置し、表面で捕捉したプランクトンを裏面からの水流で剥離させるように回転可能にし、前記フィルタを二つ前記水流入口側と前記水流出口側となるように設け、前記水流出口側に設けたフィルタの上流側近傍に紫外線照射手段を設け、前記水流入口側に設けたフィルタと前記水流出口側に設けたフィルタの回転方向を逆にして回転させることにより、前記水流出口側に設けたフィルタの上流側で、捕捉したプランクトンを前記紫外線照射手段から照射した紫外線により殺滅し、前記水流出口側に設けたフィルタの下流側で、殺滅したプランクトンを水流により剥離することを特徴とする水処理装置であり、これにより、所期の目的を達成するものである。
以上のように本発明は、水流入口および、水流出口を有する水処理容器と、この水処理容器内の前記水流入口側から前記水流出口側に向けて順次設けた紫外線照射手段とプランクトンを捕捉するフィルタとを備え、前記フィルタは、一枚の帯状フィルタ素材の端面どうしを接着して筒（ベルト）状に形成し、前記水流入口から流入した水が全て前記フィルタの筒の外から内を経由して筒外に出るように配置し、表面で捕捉したプランクトンを裏面からの水流で剥離させるように回転可能にし、前記フィルタを二つ前記水流入口側と前記水流出口側となるように設け、前記水流出口側に設けたフィルタの上流側近傍に紫外線照射手段を設け、前記水流入口側に設けたフィルタと前記水流出口側に設けたフィルタの回転方向を逆にして回転させることにより、前記水流出口側に設けたフィルタの上流側で、捕捉したプランクトンを前記紫外線照射手段から照射した紫外線により殺滅し、前記水流出口側に設けたフィルタの下流側で、殺滅したプランクトンを水流により剥離することを特徴とするものであるので、紫外線照射手段の数量を少なくし、短時間で大量の水を処理できるものとなる。
すなわち、本発明においては、水流入口から流入した全ての水をフィルタに通過させ、水流からプランクトンを分離し、回動可能に配置したベルト状のフィルタの上流側フィルタで被処理水中のプランクトンを全て捕捉し、フィルタが反転して下流側に移動するまでの時間、紫外線照射手段からの紫外線が照射され、フィルタ上に捕捉したプランクトンを殺滅でき、フィルタが反転して下流側に移動すると、フィルタの裏面からの水流により捕捉したプランクトンをフィルタから剥離できるので、紫外線照射時間を長くできる分、紫外線照射手段の数量を低減しつつ、被処理水中のプランクトンを処理することができるものとなる。
特に、水流入口側に設けたフィルタはプランクトンをバラスト水処理容器内の水流に平行な対向した壁面の一方側に集める役目を果たしており、バラスト水流入口側に設けたフィルタと水流出口側に設けたフィルタの回転方向を逆にしているため、プランクトンのほとんど全てが水流出口側に設けたフィルタの上流側の移動開始地点近傍で捕捉される。つまり、紫外線照射時間を長くすることができ、プランクトンの殺滅効果を大きくすることができる。
特に、水流入口側に設けたフィルタはプランクトンをバラスト水処理容器内の水流に平行な対向した壁面の一方側に集める役目を果たしており、バラスト水流入口側に設けたフィルタと水流出口側に設けたフィルタの回転方向を逆にしているため、プランクトンのほとんど全てが水流出口側に設けたフィルタの上流側の移動開始地点近傍で捕捉される。つまり、紫外線照射時間を長くすることができ、プランクトンの殺滅効果を大きくすることができる。
以下、本発明の実施の形態について、短時間で大量の水処理が要求されるバラスト水を例として、図面を参照しながら説明する。
図１の１は、港２に係留している船舶を示し、この船舶１の喫水線３の下方にはシーチェスト４が設けられている。
図２は図１における船舶１のバラスト水の取り込み、排出経路を示している。すなわち、船舶１内にバラスト水を取り込む場合には、まず船舶１内の切換弁５をシーチェスト４側に切換え、切換弁７を流入口８側に切換え、次に船舶１内のポンプ９を駆動する。
すると、シーチェスト４から例えば海水がバラスト水として流入し、その後、ポンプ９、流入口８を介してバラストタンク１０内に取り込まれる。
また、バラストタンク１０内のバラスト水を排出する場合には、切換弁５を流出口１１側に切換え、切換弁７を流入口８とは反対側に切換え、次にポンプ９を駆動する。
すると、バラストタンク１０内のバラスト水は流出口１１から切換弁５、ポンプ９、切換弁７を介してシーチェスト４を介して船舶１外に排出される。
図３は図２におけるポンプ９から切換弁７までの間に介在されたバラスト水処理装置１２を示している。
このバラスト水処理装置１２は、図３〜図５に示すように、バラスト水流入口１３および、バラスト水流出口１４を有するバラスト水処理容器１５と、このバラスト水処理容器１５内に設けた紫外線照射手段の一例である複数の紫外線ランプ１６と、ベルト状のフィルタ１７とを備えている。
図３ではベルト状のフィルタ１７を複数設け、バラスト水流入口１３側に設けたフィルタ１７ａとバラスト水流出口１４側に設けたフィルタ１７ｂの回転方向を逆にしている。そして、バラスト水流出口１４側に設けたフィルタ１７ｂの上流側近傍には紫外線ランプ１６を設けている。
フィルタ１７ａ、１７ｂは、バラスト水処理容器１５内の水流に平行な対向した両壁面近傍に設けた、駆動部（図示せず）を有したローラー１８により回動し、図３ではローラー１８をフィルタ１７ａ、１７ｂにそれぞれ４本使用している。
また、バラスト水処理容器１５のローラー１８近傍の壁面に水流のガイド板１９を、その端面がフィルタ１７ａ、１７ｂに接触するように、フィルタ１７ａ、１７ｂにそれぞれ４個ずつ設けている。
また、フィルタ１７を構成する基材２０は、チタン、ステンレスの少なくとも１つで構成されている。これらの金属は、バラスト水処理装置１２内を通過する海水に対し、劣化の少ない金属であり、フィルタ１７は高度な耐久性を保つことができる。
また、フィルタ１７は、図４に示すように、基材２０に、光触媒粉２１を、耐紫外線バインダー２２（例えばテトラエトキシシランを加水分解し縮重合して得られるシリカ）にて付着させた構成とした。
また、フィルタ１７ｂの基材２０には光触媒粉２１を担持しており、光触媒粉２１は、図５にも示しているが、アナタース型酸化チタンとフッ素とを含み、前記アナタース型酸化チタンとフッ素が化学結合している酸化チタン光触媒であり、その詳細な内容は、本願特許出願人が先に出願しているＷＯ２００８／１３２８２４号公報に詳細に記載されている。
上記構成において、バラスト水流入口１３からバラスト水処理容器１５内に流入した水は、まずフィルタ１７ａを通過する。この通過の際、流入水に含まれたプランクトン２３（通常開孔径以上の大きさ）は、フィルタ１７の開孔径が５μｍ（５〜２０μｍの範囲の開孔径）であるため、フィルタ１７ａを通過できず、フィルタ１７ａの表面に捕捉される。
フィルタ１７ａは一定方向（図３では反時計方向）に回動しており、フィルタ１７ａに捕捉されたプランクトン２３は、ベルト状に回転するフィルタ１７ａの上流側フィルタの移動方向、図３ではバラスト水処理容器１５下側の壁面へ運ばれ、ローラー１８を経由して移動方向を反転させ、上流側フィルタは逆方向に移動する下流側フィルタとなり、下流側フィルタとともにバラスト水処理容器１５上側の壁面に向かって移動する。この移動の際に、フィルタ１７ａの表面に捕捉されたプランクトン２３はフィルタ１７ａの裏面からの水流により剥離される。
その剥離は、フィルタ１７ａが移動方向を反転させた直後から水流の影響を受けるため、図３に示すように、移動方向を反転させたフィルタ１７ａが下側の壁面から水路の中央まで移動する間に発生する。
すなわち、フィルタ１７ａは、プランクトン２３をバラスト水処理容器１５内の水流に平行な対向した壁面の一方側に集める役目を果たしており、フィルタ１７ｂに捕捉された後の移動距離、すなわち移動時間を長くすることにより、プランクトン２３への紫外線照射時間も長くなり、プランクトン２３の殺滅効果を向上させている。
ここで、図３のようなバラスト水流入口１３とバラスト水処理容器１５の構成では、バラスト水流入口１３が水路の中央にあるため、水路の中央部の流速が速くなるが、ベルト状のフィルタ１７ａの上流側フィルタを水流が通過することにより、この上流側フィルタが整流板の役目をし、フィルタ１７ａの下流側フィルタを通過する際には流速は均一化され、水流に平行な壁面寄りの位置でも流速が速く、水流によりフィルタ１７ａからプランクトン２３を剥離することができる。
次に、フィルタ１７ｂで捕捉したプランクトン２３について説明する。
上述したように、フィルタ１７ａはプランクトン２３をバラスト水処理容器１５内の水流に平行な対向した壁面の一方側に集める役目を果たしており、バラスト水流入口１３側に設けたフィルタ１７ａとバラスト水流出口１４側に設けたフィルタ１７ｂの回転方向を逆にしているため、図３に示すように、プランクトン２３のほとんど全てがフィルタ１７ｂの上流側の移動開始地点近傍で捕捉される。
フィルタ１７ａから剥離したプランクトン２３は、フィルタ１７ａの下流側フィルタに捕捉された状態から、紫外線ランプ１６による紫外線照射を受け始め、剥離後、水中を移動してフィルタ１７ｂの上流側フィルタに捕捉され、この上流側フィルタとともに移動してローラー１８を経由して移動方向を反転させるまでの時間、紫外線が照射される。
特に上流側フィルタに捕捉されて移動している時間は、プランクトン２３と紫外線ランプ１６の距離は近く、紫外線による殺滅が有効に作用する。すなわち、フィルタ１７ｂの回動速度が遅いほど、紫外線照射時間が長くなり、プランクトン２３の殺滅効果も大きくなる。さらに、フィルタ１７ｂの基材２０には光触媒粉２１を担持しているため、紫外線を受けた光触媒粉２１により発生した、活性化された水酸ラジカルによっても、プランクトン２３は殺滅させられることになる。
また、このようにフィルタ１７ｂの回動速度により、プランクトン２３の殺滅量を増減できるので、被処理水の状況に応じて、フィルタ１７ｂの回動速度を変えるだけで、殺滅を確実に行えるとともに、単位時間の処理水量も確保できる。
また、バラスト水処理容器１５のローラー１８近傍の壁面に水流のガイド板１９を、その端面がフィルタ１７ａ、１７ｂに接触するように設けたことにより、バラスト水処理容器１５のローラー１８近傍の壁面に沿った水流が、フィルタ１７ａ、１７ｂを通過せず流れてしまうことを防止し、さらに、その端面をフィルタ１７ａ、１７ｂに接触させてベルト状のフィルタ１７ａ、１７ｂに張力を与えることにより、ローラー１８の空転も防止できる。
上流側フィルタとともに移動し紫外線照射により殺滅されたプランクトン２３は、ローラー１８を経由して移動方向を反転させた下流側フィルタとともに移動し、下流側フィルタ裏面からの水流により剥離され、バラスト水流出口１４からバラスト水処理容器１５の外へ排出される。
そして、バラスト水処理容器１５のバラスト水流出口１４から切換弁７を介してバラストタンク１０内、または切換弁７、を介してシーチェスト４から船舶１外に排出される。
以上のように、水流入口から流入した全ての水をフィルタに通過させ、水流からプランクトンを分離し、回動可能に配置したベルト状のフィルタの上流側フィルタで被処理水中のプランクトンを全て捕捉し、フィルタが反転して下流側に移動するまでの時間、紫外線照射手段からの紫外線が照射され、フィルタ上に捕捉したプランクトンを殺滅でき、フィルタが反転して下流側に移動すると、フィルタの裏面からの水流により捕捉したプランクトンをフィルタから剥離できるので、紫外線照射時間を長くできる分、紫外線照射手段の数量を低減しつつ、被処理水中のプランクトンを処理することができるものとなる。
以上のように本発明は、水流入口および、水流出口を有する水処理容器と、この水処理容器内の前記水流入口側から前記水流出口側に向けて順次設けた紫外線照射手段とプランクトンを捕捉するフィルタとを備え、前記フィルタは、一枚の帯状フィルタ素材の端面どうしを接着して筒（ベルト）状に形成し、前記水流入口から流入した水が全て前記フィルタの筒の外から内を経由して筒外に出るように回転可能に配置し、前記フィルタを回転させることにより、前記フィルタの上流側で、捕捉したプランクトンを前記紫外線照射手段から照射した紫外線により殺滅し、前記フィルタの下流側で、殺滅したプランクトンを水流により剥離することを特徴とするものであるので、紫外線照射手段の数量を少なくし、短時間で大量の水を処理できるものとなる。
すなわち、本発明においては、水流入口から流入した全ての水をフィルタに通過させ、水流からプランクトンを分離し、回動可能に配置したベルト状のフィルタの上流側フィルタで被処理水中のプランクトンを全て捕捉し、フィルタが反転して下流側に移動するまでの時間、紫外線照射手段からの紫外線が照射され、フィルタ上に捕捉したプランクトンを殺滅でき、フィルタが反転して下流側に移動すると、フィルタの裏面からの水流により捕捉したプランクトンをフィルタから剥離できるので、紫外線照射時間を長くできる分、紫外線照射手段の数量を低減しつつ、被処理水中のプランクトンを処理することができるものとなる。
このため、紫外線によるプランクトンを殺滅させる効果を高めることができる。
したがって、船舶のバラスト水処理装置としての活用が期待される。
１ 船舶
２ 港
３ 喫水線
４ シーチェスト
５ 切換弁
７ 切換弁
８ 流入口
９ ポンプ
１０ バラストタンク
１１ 流出口
１２ バラスト水処理装置
１３ バラスト水流入口
１４ バラスト水流出口
１５ バラスト水処理容器
１６ 紫外線ランプ
１７、１７ａ、１７ｂ フィルタ
１８ ローラー
１９ ガイド板
２０ 基材
２１ 光触媒粉
２２ 耐紫外線バインダー
２３ プランクトン
２ 港
３ 喫水線
４ シーチェスト
５ 切換弁
７ 切換弁
８ 流入口
９ ポンプ
１０ バラストタンク
１１ 流出口
１２ バラスト水処理装置
１３ バラスト水流入口
１４ バラスト水流出口
１５ バラスト水処理容器
１６ 紫外線ランプ
１７、１７ａ、１７ｂ フィルタ
１８ ローラー
１９ ガイド板
２０ 基材
２１ 光触媒粉
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２３ プランクトン
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- 水流入口および、水流出口を有する水処理容器と、この水処理容器内の前記水流入口側から前記水流出口側に向けて順次設けた紫外線照射手段とプランクトンを捕捉するフィルタとを備え、前記フィルタは、一枚の帯状フィルタ素材の端面どうしを接着して筒（ベルト）状に形成し、前記水流入口から流入した水が全て前記フィルタの筒の外から内を経由して筒外に出るように配置し、表面で捕捉したプランクトンを裏面からの水流で剥離させるように回転可能にし、前記フィルタを二つ前記水流入口側と前記水流出口側となるように設け、前記水流出口側に設けたフィルタの上流側近傍に紫外線照射手段を設け、前記水流入口側に設けたフィルタと前記水流出口側に設けたフィルタの回転方向を逆にして回転させることにより、前記水流出口側に設けたフィルタの上流側で、捕捉したプランクトンを前記紫外線照射手段から照射した紫外線により殺滅し、前記水流出口側に設けたフィルタの下流側で、殺滅したプランクトンを水流により剥離することを特徴とする水処理装置。
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