JP6129711B2 - 濾過装置及びバラスト水処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、不純物を含む原水を濾過槽内に取り入れてこれをフィルタで濾過し、濾過水を得る濾過装置に関する。また、本発明は、船舶のバラストタンクに積み込まれるバラスト水の処理装置に係り、特に、上記濾過装置を有していて、バラスト水に含まれるプランクトンを除去すると共に、細菌を死滅させるためのバラスト水処理装置に関する。

フィルタを用いる濾過装置としては、特開２００８−１１９６０８号公報に従来装置として開示されている装置が知られている。この濾過装置は、濾過槽としての横型筒状のタンク内に、円盤状に形成された濾過室を、その濾過面が上記タンクの水平な軸線に対して直角となるように、該軸線上に間隔をもって複数配している。濾過面には交換自在にフィルタが設けられている。上記複数の濾過室は該濾過室よりも小径のドラムにより連通されていて上記軸線まわりに回転して使用される。

この装置では、原水はドラムを通じて複数の濾過室へ供給されるが、その際、濾過される原水は上記軸線を水位レベルとして維持されてタンクの下半部のみに存在している。この水位レベルより上方の上半部は、大気に開放された原水不在の空間となっており、ここには、複数の濾過室同士間の空間に連通する洗浄手段が設けられている。

かかる装置では、濾過時には、タンクの下半部で、原水がドラムを経て複数の濾過室へ供給されその濾過面で濾過された後、濾過水として、隣接せる濾過室同士間の空間から排水される。この濾過と同時に、タンクの上半部では、濾過室同士間の空間の洗浄手段へ洗浄水が供給され、濾過面を逆洗して付着不純物（以下、「付着物」という）を除去する。不純物を含む逆洗後の洗浄排水は、洗浄排水樋から流出される。かくして、この装置では、タンクの下半部で濾過を行い、濾過により付着物が付着している濾過面を濾過室の回転に伴い上記上半部の空間へ引き出し、ここで逆洗を行うこととしている。

特開２００８−１１９６０８号公報

特許文献１に従来技術として開示された上述の濾過装置は、逆洗のために装置の運転を一時中断することなく、連続して濾過を行いつつ、逆洗もできる。しかしながら、上記濾過装置では、タンクの上半部にて濾過面が大気に開放されているので、下半部への原水の送水圧を増大させることにより濾過の処理水量を増加させる、ということができない。処理水量を増加させるには、濾過面積を大きくさせねばならず、濾過装置が大型化し、コストの増加、必要な設置面積の増加という問題が生ずる。

また、上記濾過装置では、タンクの上半部が大気中にあり、濾過には寄与していない。この点でも、この濾過装置は、必要処理水量を確保するのに、大型化せざるを得なくなり、コストの増加、設置面積の増加という問題を生ずる。

本発明は、かかる事態に鑑み、大量の濾過処理が可能で、装置の設置面積が小さくコンパクトであり、濾過面の付着物を効果的に逆洗除去できる濾過装置を提供することを課題とする。

一方、空荷または積荷が少ない状態の船舶は、プロペラ没水深度の確保、空荷時における安全航行の確保の必要性から、出港前にバラストタンクにバラスト水の注水を行う。逆に港内で積荷をする場合には、バラスト水の排出を行う。

環境の異なる荷積み港と荷下し港との間を往復する船舶によりバラスト水の注排水が行われると、バラスト水に含まれる微生物の差異により沿岸生態系に悪影響を及ぼすことが懸念されている。そこで、船舶から排出されるバラスト水に含まれるプランクトンや細菌の数を厳しく制限するバラスト水の処理基準が定められており、この基準に適合するために、上記濾過装置を有していて、バラストタンクに注水する海水中のプランクトンや細菌を除去すると共に、細菌を殺滅するバラスト水処理装置が開発されている。かかるバラスト水処理装置を船舶の機関室に設置する場合に、機関室内に十分な広さの設置スペースを確保することが困難であるので、バラスト水処理装置をコンパクトにすることが求められている。

そこで、本発明は、設置面積が小さくコンパクトであるバラスト水処理装置を提供することも課題とする。

上述の課題は、本発明によると、次の濾過装置そしてバラスト水処理装置によりそれぞれ解決される。

＜濾過装置＞
本発明に係る濾過装置は、濾過槽に、水平方向に延びる原水管から原水を流入せしめる原水の流入口と、フィルタで原水を濾過した後の濾過水を水平方向に延びる濾過水管へ流出する濾過水の流出口とを設けている。

かかる濾過装置において、本発明では、濾過槽の内部空間をフィルタにより複数の区画室に区画し、該複数の区画室を上記原水の流入口に連通する流入室と濾過水の流出口に連通する流出室として交互に配置し、流入室内にフィルタに接面して集水口が形成された逆洗集水管を該フィルタの面上を移動可能に配し、逆洗集水管と接続し濾過槽外に延出する逆洗排水管を備え、逆洗集水管は、流出室側からフィルタを通過して流入する逆洗水を上記集水口から受け入れ、逆洗水により流入室側のフィルタ面に捕捉された付着物をフィルタ面から剥離せしめ、剥離した付着物を逆洗水と共に上記集水口から受け入れ、逆洗排水として濾過槽外に排出する逆洗排水管へ接続されており、濾過槽と原水管そして濾過水管は、下方から原水管、濾過槽、濾過水管の順に位置しており、複数の濾過槽が原水管そして濾過水管に対して並列に接続されており、逆洗集水管はフィルタの面に接して上下方向に延びており上下方向に対して直角方向に移動可能となっていることを特徴としている。

本発明において、濾過槽は上下方向で原水管と濾過水管との間にあって、原水管、濾過槽、濾過水管が一つの鉛直線上に位置しているようにすることも、また、原水管は濾過槽の下部側方、そして濾過水管が上部側方にそれぞれ位置しているようにすることもできる。

さらに、本発明において、複数の濾過槽のそれぞれに、原水の流入口にそして濾過水の流出口に開閉自在なバルブが設けられていることが好ましい。

＜バラスト水処理装置＞
本発明によるバラスト水処理装置は、既述した本発明の濾過装置と、該濾過装置により濾過された海水中に殺菌剤を供給する殺菌剤供給装置と、海水を取水し該濾過装置を経てバラストタンクに海水を送水するポンプとを備えることを特徴としている。

また、本発明によるバラスト水処理装置は、既述した本発明の濾過装置と、該濾過装置により濾過された海水に紫外線を照射する紫外線照射装置と、海水を取水し該濾過装置を経てバラストタンクに海水を送水するポンプとを備えることを特徴とすることもできる。

このような構成の本発明の濾過装置そして該濾過装置を備えたバラスト水処理装置にあっては、流入室における流入側圧力と流出室における流出側圧力との圧力差により原水はフィルタで不純物が濾過された後、濾過水として流出される。この濾過はすべての流入室でフィルタの全面にて行われる。このような濾過がなされるとともに、流出室における流出側圧力とこれよりも低い集水口における圧力との圧力差により、流出室側からフィルタを通過して逆洗水が集水口に流入する。この逆洗水により流入室側のフィルタ面に捕捉された付着物が剥離され、集水口から逆洗集水管に送られて逆洗が行われる。

流出室内の濾過水の一部が逆洗水としてフィルタを通過し逆洗集水管の集水口へ流入するので、濾過により付着したフィルタ面上の付着物はフィルタの流出室側から流入するこの逆洗水によりフィルタ面から剥離されて上記集水口へ逆洗水と共に集水され、逆洗排水として逆洗排水管を介し濾過槽外に排出される。上記集水口が接面しているフィルタ面の部分は該フィルタ面の一部であるが、逆洗集水管の集水口を移動させることでフィルタ面の全面にて上記付着物が剥離除去される。

また、このように濾過そして逆洗が行われる濾過装置は、下方から原水管、濾過槽、濾過水管の順に位置するように配置されて、船床に配設されている原水管が要する床面積内で設置されるので、設置面積が小さくてすみ、また、既存の原水管の設置位置を何ら変更することなく、濾過槽そして濾過水管を追加工事により配設できる。さらには、このように、下方から原水管、濾過槽、濾過水管の順に位置しているので、原水は下方から上方へ向け流れることとなり、濾過槽へ流入した原水により濾過水が上方へ押し上げられるようにして排水されるので、濾過槽内での流路に淀み領域が生じにくくなり、円滑な濾過がなされる。

このような本発明によると、濾過槽の流入室内でフィルタ面に接面して集水口を有する逆洗排水集水管を設け、流出室における圧力よりも低い圧力でこの逆洗排水集水管の集水口による集水を行うことで、逆洗排水集水管の集水口が位置する極く狭い範囲を除いてほぼフィルタの全面で濾過を行いつつ、同時に逆洗を行うことができ、濾過処理効果を向上させ、ひいては、装置の小型化を可能とする、という効果を得る。さらに、これに加え、原水管、濾過槽、濾過水管を下方から順次配置し、複数の濾過槽が原水管そして濾過水管に対して並列に接続されており、濾過槽は上下方向で原水管と濾過水管との間にあって、原水管、濾過槽、濾過水管が一つの鉛直線上に位置しているように、または、原水管が濾過槽の下部側方、そして濾過水管が上部側方にそれぞれ位置しているようにしたので、船床上での設置床面積が小さくてすむと共に、既存の原水管に対して容易に追加工事により濾過槽そして濾過水管を配設することで、装置のコンパクト化を確保しつつ濾過機能を向上させることができ、さらには、濾過槽内では原水が下方から流入し濾過水を押し上げるので、槽内に淀み領域が生じにくく、円滑な濾過が行われる、という効果も得る。

本発明の一実施形態に係る濾過装置を示し、（Ａ）はフィルタを内蔵する濾過槽と原水管及び濾過水管との配置関係と濾過槽内の原理構造を示す斜視図であり、（Ｂ）は濾過槽と原水管及び濾過水管との配置関係の変形例を示す側面図である。 図１（Ａ）の濾過装置の正面断面図である。 図１（Ａ）の濾過装置のフィルタと逆洗集水管との配置構造を示す斜視図である。 図１（Ａ）の濾過装置について、図２におけるI-I断面矢視図である。 図１（Ａ）の濾過装置について、図２におけるII-II断面矢視図であり、図５（Ａ）は逆洗時を示す図、図５（Ｂ）は、逆洗停止時を示す図である。 図２の濾過装置に用いられる逆洗集水管を示し、図６（Ａ）はこの逆洗集水管の端部斜視図、図６（Ｂ）は断面図である。 本発明の他の実施形態に係る濾過装置の正面断面図である。 図７の濾過装置におけるIII-III断面矢視図である。 本発明のさらに別の実施形態に係るバラスト水処理装置の概要構成図である。

以下、添付図面にもとづき、本発明の実施の形態について説明する。

図１（Ａ）は、本発明の一実施形態に係る濾過装置１０のフィルタを内蔵する濾過槽と原水管及び濾過水管との配置関係と濾過槽内の原理構造を示す斜視図、図１（Ｂ）は濾過槽と原水管及び濾過水管との配置関係についての変形例を示す側面図であり、図２は、図１（Ａ）に示された濾過装置１０の正面断面図である。

図１（Ａ）において、符号１は海水等の原水を水平方向に送水する原水管であり、その上方に濾過水管２が該原水管１と平行に配置されその下流側で上記原水管１に合流接続されている。上記原水管１と濾過水管２との間の空間には、濾過槽２０が、原水管１、濾過槽２０、濾過水管２が一つの鉛直線上に位置しているように、また、複数の（図示の例では二つ）の濾過槽２０が、並列をなして位置しており、該濾過槽２０の流入側となる下部に設けられた原水の流入口２７Ａが上記原水管１に接続され、流出側となる上部に設けられた濾過水の流出口２８Ａが上記濾過水管２に接続されている。かくして、本実施形態の濾過装置１０は、濾過槽２０に設けられたかかる流入口２７Ａと流出口２８Ａを備え、該濾過槽２０の内部に原水の濾過のための後述のフィルタそしてフィルタの逆洗のための逆洗集水管を有していることで、構成されている。

濾過槽２０の槽本体は正面（図１（Ａ）にて原水管１そして濾過水管２の軸線を含む面と平行な面）が長方形形状の直方体外形をなし、前壁（正面と平行で紙面手前側の壁）２１、底板２２、上板２３、右側壁２４、左側壁２５そして後壁（正面と平行で紙面奥側の壁）２６を有している。したがって、図１（Ａ）で左方に位置している濾過槽２０では、紙面に平行で手前側の前壁２１は、図示が省略されている。

濾過槽２０内には、図２に見られるように、複数のフィルタ１１（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）が鉛直方向に立設され、水平方向に並列に配設されている。フィルタとして、メッシュクロスフィルタ、ウェッジワイヤフィルタ、メンブレンフィルタ等が使用可能であり、濾過対象に対して適切な目開きのものを用いる。該フィルタ１１は流入側端（下側端）と流出側端（上側端）で異なる隣接フィルタ同士をそれぞれ連結する流入側連結壁１２、そして流出側連結壁１３により一体化されている。フィルタ１１が縦面をなし、流入側連結壁１２そして流出側連結壁１３とが横面をなすように断面が矩形波状を呈している。すべてのフィルタ１１はその前縁（図２にて紙面に直角方向で手前に位置する縁）と後縁とが、あるいは該前縁と後縁とを支持するフレームが濾過槽の前壁２１と後壁２６とにそれぞれ連結されている。かかる上記フィルタ１１そして流入側連結壁１２そして流出側連結壁１３により、フィルタ１１に面する空間は、流入側に開口する流入室１４と、流出側に開放される流出室１５とに、交互に形成される。したがって、該流入室１４そして流出室１５は前方と後方では上記前壁２１と後壁２６によりそれぞれ閉塞されている。そして複数の流入側連結壁１２のうち左端に位置する流入側連結壁１２が濾過槽２０の左側壁２５と、そして右端に位置する流入側連結壁１２が右側壁２４と連結されている。その結果、流入室１４は流入側にのみ、そして流出室１５は流出側にのみ開放されることとなる。

濾過槽２０内では、流入側連結壁１２よりも下方となる流入側の空間が流入室１４に連通する流入空間２７を形成し、そして流出側連結壁１３よりも上方の流出側の空間が流出室１５に連通する流出空間２８を形成している。流入空間２７は、底板２２に形成された原水の流入口２７Ａを経て、原水管１から原水の流入を可能としており、流出空間２８は、上板２３に形成された濾過水の流出口２８Ａを経て、濾過水管２への濾過水の流出を可能としている。原水管１には原水の流入口２７Ａに接続する原水分岐管１Ａが設けられており、濾過水管２には濾過水の流出口２８Ａに接続する濾過水分岐管２Ａが設けられている。濾過水管２はその下流端（図１（Ａ）にて右端）の屈曲接続部２Ｂで原水管１に接続されている。原水管１には、右側に位置する濾過槽２０に接続された原水分岐管１Ａの位置と上記屈曲接続部２Ｂの位置との間の位置に、原水を濾過装置１０に送水するように、又は原水を濾過装置１０に送らずにそのまま下流側に送水するように、選択的に切り替える原水管ダンパ１９が設けられている。また、原水分岐管１Ａには原水の流入口２７Ａと原水管１との間の位置に流入バルブ１６が設けられ、濾過水分岐管２Ａには濾過水の流出口２８Ａと濾過水管２との間の位置に流出バルブ１７が設けられている。

図１（Ａ）そして図２に見られるように、不純物を含む原水が原水管１から送水され原水流入口２７Ａを経て供給され、流入空間２７を上方に向け矢印Ａ方向に流れ、各流入室１４に分かれて流入する。この原水は各流入室１４でフィルタ１１により濾過されて流出室１５へ至り、濾過水として上記矢印Ａの上向き流により押し上げられて各流出室１５から流出空間２８へ矢印Ｂ方向に流出し、濾過水の流出口２８Ａから槽外へ流出され、濾過水管２に送られる。図では、原水の流れを白矢印で、濾過水の流れを黒矢印で示している。

かくして、図１（Ａ）及び図２の濾過装置１０においては、不純物としての固形物を含む原水は原水の流入口２７Ａから槽内へ流入し、流入空間２７を充満して各流入室１４へ連続的に流れ込むが、その際、さらに詳述すると、原水はフィルタ１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）にて固形物が捕捉されながら該フィルタ１１を矢印ｈ方向に透過し、濾過されて濾過水として流出室１５へ至る。そして、その後、濾過水は流出空間２８を通り濾過水流出口２８Ａから流出される。このように濾過装置１０により、原水中の固形物が捕捉され原水が濾過される。

このような濾過装置１０は、さらに、図２に見られるように、流入室１４内に、フィルタ１１の逆洗のために、フィルタ１１に接面して逆洗集水管３０が配設されている。

この逆洗集水管３０自体は、逆洗集水管３０の端部斜視図である図６（Ａ）と断面図である図６（Ｂ）に示されているごとく、該逆洗集水管３０の長手方向での端部が閉じられた半円筒管状をなしていて、フィルタ１１に接面する側面は平坦板をなし、この平坦板に窓状の集水口３１が該逆洗集水管３０のほぼ全長にわたり形成されている。逆洗集水管３０は、図３に見られるように、その長手方向で中央部に、前後方向（図３では横方向）に槽外に向け延びる逆洗排水管３３が接続されており、上記集水口３１で集水される逆洗排水を槽外へ排出するようになっている。上記逆洗排水管３３は、上記前後方向に延びる主管部３３ｈと、該主管部３３ｈから分枝して各逆洗集水管３０に接続されている枝管部３３ｖとを有していて、各逆洗管３０にてそれぞれの集水口３１で集水された逆洗排水は各枝管部３３ｖから主管部３３ｈへ集められて槽外へ排出される形態をなしている。

かかる逆洗集水管３０を有している濾過装置１０では、後述する手段により集水口３１における圧力を流出室１５における流出側圧力より低くすることにより、その圧力差により、逆洗水が流出室１５側から矢印ｋ方向にフィルタ１１を通過して集水口３１に流入する（図２参照）。この逆洗水により流入室１４側のフィルタ面に捕捉された不純物としての付着物Ｆが剥離され、集水口３１から逆洗集水管３０に送られて逆洗が行われる（図６参照）。

逆洗の際には、流出室１５内の濾過水の一部が逆洗水としてフィルタ１１を通過し逆洗集水管３０の集水口３１へ流入する。濾過により付着したフィルタ面上の付着物Ｆはフィルタ１１の流出室１５側から流入するこの逆洗水によりフィルタ面から剥離されて上記集水口３１へ逆洗水と共に集水され、逆洗排水として逆洗排水管３３を介し濾過槽外に排出される。上記集水口３１が接面しているフィルタ面の部分は該フィルタ面の一部であるが、逆洗集水管３０の集水口３１を矢印Ｃ方向に移動させることでフィルタ面の全面にて上記付着物Ｆを剥離除去する。

本実施形態では、好ましい形態として、図６（Ａ）、図６（Ｂ）に示されているごとく、逆洗集水管３０は、集水口３１の周縁に、ブラシ３２が植設されている。該ブラシ３２は、逆洗集水管３０の矢印Ｃ方向（図２参照）への移動によりフィルタ１１の面を摺接して、原水に含まれていた固形物であり濾過によりフィルタに付着した付着物Ｆを掻き取る動作を行う。また、該ブラシ３２は、フィルタ１１の面に付着した付着物Ｆに密接して移動され、付着物Ｆと集水口３１との間に隙間が生じることを防ぐ。その結果、流出室１５側の圧力と集水口３１の圧力との圧力差を確保でき、逆洗水が矢印ｋ方向にフィルタ１１を透過して付着物Ｆを確実にフィルタ１１の面から剥離し逆洗することができる。ブラシの代わりにゴムブレードのような弾性体ブレードを用いてもよい。

次に、上述の逆洗集水管３０のフィルタ１１に対する配置構造について説明する。

図３は、フィルタと逆洗集水管の配置構造を示す斜視図であり、図４は、濾過装置１０の図２におけるI-I断面矢視図である。図５は、濾過装置１０の図２におけるII-II断面矢視図であり、図５（Ａ）は逆洗時、図５（Ｂ）は逆洗停止時を示している。

左右で対向する一対のフィルタ１１（例えば１１ａと１１ｂ）の間に形成される流入室１４内には、図３、図５（Ａ）、図５（Ｂ）に見られるように、流入室１４の左側に配置されたフィルタ１１ａ（一部を省略して図示している）の右面に摺接して二つの逆洗集水管３０ａ１と３０ａ２が並列に配設されている。左側のフィルタ１１ａに接面する該逆洗集水管３０ａ１と３０ａ２の左面は、既述のように、平坦板に窓状の集水口３１が逆洗集水管３０のほぼ全長にわたり形成されている。一方、流入室１４の右側に配置されたフィルタ１１ｂの左面に摺接して二つの逆洗集水管３０ｂ１と３０ｂ２が並列に配設されている。逆洗集水管３０ｂ１と３０ｂ２のフィルタ１１ｂに接面する右面は、上記左面における場合と同様に、平坦板に窓状の集水口３１が逆洗集水管３０のほぼ全長にわたり形成されている。左側のフィルタ１１ａに接面する二つの逆洗集水管３０ａ１，３０ａ２と右側のフィルタ１１ｂに接面する二つの逆洗集水管３０ｂ１，３０ｂ２は、前後方向（図３にて矢印ｃ方向）で同位置にあり、左右方向で対向している。上記逆洗集水管３０ａ１と３０ａ２との間隔、及び逆洗集水管３０ｂ１と３０ｂ２との間隔は、フィルタ１１の前後方向（図４の左右方向）の長さの略半分になる位置に配設されている。

上述の左側の逆洗集水管３０ａ１，３０ａ２そして右側の逆洗集水管３０ｂ１，３０ｂ２は、既述のごとく、図３、図５（Ａ）、図５（Ｂ）に見られるように、逆洗集水管３０ａ１と３０ｂ１とが逆洗排水管３３の枝管部３３ｖ１により連結され、逆洗集水管３０ａ２と３０ｂ２とが逆洗排水管３３の枝管部３３ｖ２により連結され、枝管部３３ｖ１と枝管部３３ｖ２とが主管部３３ｈにより連結されている。かくのごとく逆洗集水管３０ａ１、３０ａ２、３０ｂ１及び３０ｂ２とが一体に構成されているので、一つの駆動装置(図示せず)により、複数の逆洗集水管３０を同時に二つのフィルタ面に沿って矢印Ｃ方向に移動させ、逆洗することができる。

また、一つのフィルタに対して少なくとも二つの逆洗集水管を、前後方向で間隔を設けて並列に配設することにより、逆洗集水管を移動させる長さを短くすることができるので、逆洗集水管を移動させる駆動機構をコンパクトにすることができる。

逆洗集水管３０には、図２，３，４に見られるように、その長手方向となる上下方向での中央部に逆洗排水管３３が接続されており、該逆洗排水管３３によって逆洗排水を槽外へ排出するようになっている。逆洗排水管３３は、濾過槽２０に形成された前壁２１の孔部でシール性を有するようにして該孔部から外部へ引き出される形態とすることが好ましい。あるいは、逆洗排水管３３は、図４に見られるようにシール性をもつと共に逆洗排水管３３を鞘管３７に挿入する構造として前壁２１から外部へ引き出す形態としてもよい。図４の例については、後述する。

図２において、逆洗集水管３０は流入室１４内にて上下方向に延びた状態でフィルタ１１に接面し、該逆洗集水管３０の上下方向中央部に逆洗排水管３３が接続されている。かかる逆洗集水管３０は、図２では対向する二つのフィルタ１１間に形成された一つの流入室１４に対してのみ図示されているが、すべての流入室に対して配設されている。

原水を流入室１４に送水し、濾過水を流出室１５から流出するポンプの作動により、流出室１５内では圧力ｐ１を有している（図２参照）。一方、逆洗排水管３３の排出口は槽外で大気開放されているので、逆洗集水管３０の集水口３１における圧力ｐ２（図６参照）は、流出室１５内の圧力ｐ１よりも低くなり、図２に見られるように、流出室１５内の濾過水の一部がフィルタ１１を矢印ｋ方向に透過して、逆洗水として集水口３１から逆洗集水管３０へ集水される。すなわち、フィルタ１１の流入室１４側の面に付着した付着物（原水中の不純物としての固形物）が、流出室１５からフィルタ１１を透過する逆洗水によってフィルタ面から剥離されて上記逆洗集水管３０の集水口３１へ送られる。このように逆洗を行う上記逆洗集水管３０は、図３，４，５（Ａ），５（Ｂ）にて矢印Ｃ方向、すなわち逆洗集水管３０の長手方向に対して直角な方向に、駆動手段(図示せず)により移動されるので、その移動中に、逆洗集水管３０のブラシ３２がフィルタ１１上の付着物を掻き取り、該付着物は掻き取られた直後に、上述のように、上記集水口３１へ吸い込まれる。かくして、逆洗集水管３０を移動させながら逆洗することによって、フィルタ１１はその全面で付着物が除去される。

次に、上述の逆洗排水管３３についての変形例を図４にもとづき説明する。図４は、図２におけるI-I断面矢視図である。図４において、逆洗集水管３０ｂ１、３０ｂ２に接続された逆洗排水管３３は、逆洗集水管３０の長手方向（上下方向）に対して直角でフィルタ１１の面に平行な方向（前後方向）に延びる直管として形成されている。逆洗排水管３３は、槽外へ延出していて槽外で二つのシール部材３５，３６によってシール状態で摺動自在に支持されている。一方のシール部材３５は濾過槽２０の前壁２１に取り付けられた筒体３４内で支持されており、他方のシール部材３６は鞘管３７の内壁で支持されている。該鞘管３７は複数の他の逆洗排水管３３をシール部材３６を介して支持しており、該鞘管３７は、該鞘管３７からの逆洗排水を集める逆洗排水集合管３８に接続されている。該逆洗排水集合管３８は、一般的にはその排出口が大気開放されていて、系外に逆洗排水が排出される。流入室１４へ流入する原水の圧力が低い場合には、流出室１５内の圧力ｐ１と逆洗集水管３０の集水口３１における圧力ｐ２との圧力差が確保できないため、流出室１５側からフィルタ１１を透過して逆洗集水管３０の集水口３１に流入する逆洗水が十分に得られない。このような場合には、図４に見られるように、該逆洗排水集合管３８に集水ポンプなどの吸引装置３９を接続し、上記圧力差を確保できるようにする。つまり、逆洗排水集合管３８は、流入室１４へ流入する原水の圧力が高く流出室１５内の圧力ｐ１が十分に高い場合は、その排出口を大気開放とし、原水の圧力が低くて流出室１５内の圧力ｐ１が十分に高くならない場合は、吸引装置３９を設け、逆洗排水を集水する集水口における圧力ｐ２が流出室１５内の圧力ｐ１に対してｐ２＜ｐ１の関係を確保する。

逆洗排水管３３は、既述のごとく、図示しない駆動手段に接続されていて、その長手方向に矢印Ｃ方向で往復駆動されるので、逆洗排水管３３に接続されている逆洗集水管３０も同方向に移動してフィルタ１１の全面で逆洗を行うこととなる。

図３，４，５（Ａ），５（Ｂ）の形態では、既述のように、一つのフィルタに対して二つの逆洗集水管を、間隔を設けて並列に配設することにより、逆洗集水管を移動させる長さを短くして、逆洗集水管を移動させる駆動機構をコンパクトにすることができるが、一つのフィルタに対して、一つの逆洗集水管を配設するようにしてもよい。

既述の図３，４に示された例では、一つの流入室１４において対向する二つのフィルタ１１に対しそれぞれ逆洗集水管３０を設け、一つの逆洗排水管３３に連結し一体構造として、駆動手段により逆洗集水管３０を同時に往復駆動させることにより、逆洗排水管や駆動手段の構造を簡単にすることとしたが、さらに、複数の流入室１４のフィルタ１１に対し設けた複数の逆洗集水管３０を、一つの逆洗排水管３３に連結し一体構造とし、駆動手段により逆洗集水管３０を同時に往復駆動させるようにしてもよい。このようにすることにより、逆洗排水管や駆動手段の構造をさらに簡単にすることができる。

図２，３，４，５（Ａ），５（Ｂ）の形態では、逆洗集水管３０の長さ方向（上下方向）の中央部に逆洗排水管３３を接続しているが、逆洗排水管３３の接続位置はこれに限らず、逆洗集水管３０の流入側端部（図にて下端部）、流出側端部（図にて上端部）でもよいことは言うまでもない。

逆洗集水管３０の集水口３１は窓状の開口であるが、開口の形状を逆洗排水管３３との接続部付近すなわち図３では、逆洗集水管３０の長手方向中央部では幅広に、そしてこの接続部から離れた位置（すなわち図３では、上記長手方向での端部）では幅狭にすることにより開口の大きさに変化をもたせて、フィルタの何れの位置においても集水圧を一定となるようにして、どこで付着した付着物も、もれなく集水することができるようになる。

さらに、本実施形態において、逆洗時と逆洗停止時とを、逆洗排水管にバルブを設けることなく、簡単に切り替えられるようにすることもできる。この切り替えを行うことを目的として、図４，５（Ａ），５（Ｂ）の形態では、フィルタ１１は、該フィルタ１１の前方端部と前後方向中央部とに、逆洗水を透過させない閉鎖部４０ａ１，４０ａ２、４０ｂ１，４０ｂ２が形成されている。該閉鎖部は逆洗水を透過させないように、フィルタの開き目を封ずるように封止材を塗布し硬化させて形成できるし、蓋材で覆うようにしても形成できる。こうすると、逆洗時には、図５（Ａ）に示すように、逆洗集水管３０を閉鎖部４０ａ１，４０ａ２、４０ｂ１，４０ｂ２の位置以外でフィルタ面上を移動させ、逆洗水を矢印ｋ方向にフィルタを透過させてフィルタの付着物を逆洗する。逆洗集水管３０が接していないフィルタ面では原水を矢印ｈ方向にフィルタを透過させ濾過を行う。次に、逆洗停止時には、図５（Ｂ）に示すように、逆洗集水管を閉鎖部４０ａ１，４０ａ２、４０ｂ１，４０ｂ２の位置に留め、フィルタにて逆洗水を透過させずに逆洗を停止し、閉鎖部以外の部分で原水を矢印ｈ方向にフィルタを透過させ濾過を行う。このように、フィルタに逆洗水を透過させない閉鎖部を設け、逆洗停止時には逆洗集水管を閉鎖部の位置に留め
るようにすることにより、逆洗排水の通水を閉止させるので、逆洗停止用のバルブを逆洗排水管に設ける必要がなくなり、その分、部品点数が減ると共に、逆洗排水管をコンパクトにでき、装置費用を廉価にできる。特に、複数の流入室のそれぞれに逆洗集水管を設け、逆洗排水管を多数設ける場合には、設備が簡略にでき装置費用を廉価にできる効果が高い。

さらに、図４の形態では、濾過槽２０の後壁２６のフィルタ１１位置に相当する位置に窓部４１が形成されており、その周囲縁に形成されたフランジ部４２に蓋部材４３が取り外し自在に設けられている。上記窓部４１はフィルタ１１の取出しに十分な大きさとなっており、濾過装置の運転停止時に、蓋部材４３を外すことにより、上記窓部４１を通してフィルタ１１の交換が可能となっている。

図１（Ａ）の形態では、既述のように、濾過装置１０は原水管１の直上方に設けられている。かかる濾過装置１０を用いて原水を濾過する場合には、原水管ダンパ１９を閉めると共に、流入バルブ１６と流出バルブ１７を開け、原水管１から原水を濾過装置１０に流入させ濾過を行う。濾過装置１０を原水管１の直上方に設けることにより、濾過装置を設置する船床上のスペースが少なく設置床面積を最小限にできる。また、濾過装置１０を原水管１の直上方に配設したことにより、原水は上方に向って流入する結果、濾過装置１０の上部に生成される濾過水を流入原水の圧力によって上方に押し上げて流出させるので、濾過槽内に淀み部分が生じにくく、円滑な濾過がなされる。

このような図１（Ａ）の実施形態では、濾過装置１０はその濾過槽２０が上下方向で原水管１と濾過水管２との間にあって、原水管１、濾過槽２０、濾過水管２が下方から順に一つの鉛直線上に位置していることとしたが、本発明では、このような配置に限定されず、図１（Ｂ）に示されるごとく、原水管１は濾過槽２０の下部側方、そして濾過水管２が上部側方にそれぞれ位置していることとしてもよい。

要は、原水管１、濾過槽２０、濾過水管２が一つの鉛直線上に位置していなくとも、互いに側方にずれていても、下方から順に位置していればよい。

本発明の濾過装置により、濾過装置をコンパクトにできる具体例を、以下に示す。本発明の図１（Ａ）、図２に示す濾過装置では原水送水ポンプ(図示せず)により原水管内の原水を加圧して濾過装置に対して上方に向け送水し、フィルタ面の流入側と流出側の圧力差を１．０ｍ水柱程度と大きくできる。フィルタを透過する水の流速は圧力差の１／２乗に比例するので、本発明の濾過装置では、流出側が大気圧に開放されているが故に流入側の圧力を大きくできない、特許文献１として説明した従来技術に比べて数倍の流速で、かつ淀みを伴わない流れで濾過することができ、処理水量を大幅に増大できる。

また、本発明の濾過装置と同じ水量を処理する上記従来技術の濾過装置に比べて、本発明の濾過装置は、フィルタ面積を２０％程度に減少でき、濾過装置をコンパクトにできる。さらに、原水を加圧して上方に向けて送水するため、流出室におけるフィルタの流出側の圧力と、流入室の逆洗集水管の集水口の圧力との圧力差を十分な大きさに確保でき、流出側の流れを押し上げるようにして流出させるので、淀みがなく、フィルタの濾過付着物を確実そして容易に逆洗洗浄できる。

また、本発明によれば、原水管、濾過槽、濾過水管を下方から順に位置せしめると共に、流入室内でフィルタ面に接面して集水口を有する逆洗集水管を設け、この逆洗集水管の集水口における圧力を流出室における流出側圧力よりも低い圧力として、この逆洗集水管の集水口による逆洗水の集水して逆洗を行うことができ、また、逆洗集水管の集水口が位置する極く狭い範囲を除いてほぼフィルタの全面で濾過を行うことができるので、濾過処理効果を向上させるのみならず、濾過装置自体の小型化そして船床上での濾過装置の設置面積を小さくすることを可能とする。

次に、本発明の他の実施形態として、逆洗用として、逆洗集水管のみならず、フィルタを挟んで逆洗集水管と対向して位置する逆洗給水管を設け、そして該逆洗給水管へ逆洗水を送水する逆洗送水管を有している濾過装置について図７そして図８にもとづき説明する。

図７は、本実施形態に係る濾過装置１０の正面断面図、図８は図７におけるIII-III断面矢視図である。なお、この図７、図８に示される濾過装置１０は、図２、図５（Ａ）、図５（Ｂ）に示された前実施形態の濾過装置１０に逆洗給水管４１、逆洗送水管４３を追加した形態をなしている点で特徴があり、それ以外で図２、図５（Ａ）、図５（Ｂ）と共通部分には同一符号を付してその説明を省略する。

図７そして図８に示される本実施形態にあっては、流出室１５内に、フィルタ１１に接面して給水口（図示せず）が形成された逆洗給水管４１を、フィルタ１１を挟んで、逆洗集水管３０と対向する位置で、フィルタの面上を移動可能に設けると共に、濾過槽２０外から入り上記逆洗給水管４１に接続する逆洗送水管４３を設けている。逆洗送水管４３は濾過槽２０外から逆洗水を逆洗給水管４１に送水し、逆洗給水管４１は、上記給水口から逆洗水を流出室側１５から流入室１４側へ矢印ｋ方向にフィルタ１１を通過して流入せしめる。さらに、逆洗給水管４１は、流入室１４側で流入する逆洗水を受け入れる逆洗集水管３０の移動に同期して矢印Ｅ方向に移動し、常時、逆洗集水管３０と対向する位置を維持している。

この逆洗給水管４１自体は、逆洗集水管３０と類似の形状をなし、その長手方向での端部が閉じられた半円筒管状をなしていて、フィルタ１１に接面する面は平坦板に窓状の給水口が該逆洗給水管４１のほぼ全長にわたり形成されている。逆洗給水管４１はその長手方向中央部に逆洗送水管４３が接続されており、濾過槽２０外から逆洗水を受け入れるようになっている。この逆洗送水管４３には送水ポンプ等(図示せず)により加圧された逆洗水が送水される。

このような逆洗給水管４１を設けることとした本実施形態では、逆洗水を逆洗給水管４１により流出室１５側からフィルタ１１を通過して流入室１４側へ流入せしめ、逆洗集水管３０の集水口３１で逆洗水を受け入れるようにすることで、逆洗水により流入室１５側のフィルタ面に捕捉された付着物をフィルタ面から剥離せしめ、剥離した付着物を排出して、さらに確実に逆洗することができる。

すなわち、逆洗給水管を用いずに流出室側の圧力として流出室の濾過水の圧力を用いる場合に比べて、本実施形態のように逆洗給水管により給水口から逆洗水を給水する場合の方が、流出室側の圧力と集水口の圧力との圧力差を大きくでき、付着物をフィルタ面から剥離することを容易に行うことができ、十分に逆洗することができる。

図８に示される形態にあっては、濾過槽２０内で最も左側に位置する流出室１５では、右側位置に配置されたフィルタ１１ａの左面に摺接して逆洗給水管４１ａ１と４１ａ２が並列に配設されている。逆洗給水管４１ａ１と４１ａ２がフィルタ１１ａに接面する右面には、平坦板に窓状の給水口が逆洗給水管４１のほぼ全長にわたり形成されている。逆洗給水管４１ａ１と４１ａ２との間隔は、フィルタ１１の前後方向（図８では上下方向）の長さの略半分になるように設定されている。

同様に、中央に位置する流出室１５では、左側のフィルタ１１ｂに対して接面するように逆洗給水管４１ｂ１と４１ｂ２とが並列に配設され、右側のフィルタ１１ｃに対しては逆洗給水管４１ｃ１と４１ｃ２とが並列に配設され、濾過槽２０内で最も右側に位置する流出室１５では、左側に配置されたフィルタ１１ｄの右面に接面して逆洗給水管４１ｄ１と４１ｄ２とが並列に配設されている。

かかる形態にあっては、フィルタを挟んで、逆洗給水管と逆洗集水管とを、前後方向（矢印Ｅ方向）での同一位置にて互いに対向状態を保つように、同期させて上記前後方向に移動させる。

上記給水口と集水口が接面しているフィルタ面の部分は該フィルタ面の一部であるが、逆洗給水管の給水口と逆洗集水管の集水口を矢印Ｅ方向に移動させることにより、フィルタ面の全面にて上記付着物を剥離除去するようになる。

また、一つのフィルタに対して少なくとも二つの逆洗給水管を、間隔を設けて並列に配設することにより、逆洗給水管の移動距離を短くすることができるため、逆洗給水管を移動させる駆動機構をコンパクトにすることができる。

また、一つの流出室において対向する二つのフィルタのそれぞれに逆洗給水管を設け、それぞれの逆洗給水管を連結して一体に構成するようにすると、一つの駆動装置により、対向する二つのフィルタの逆洗給水管を同時にフィルタ面に沿って移動させ、逆洗することができる。

次に、本発明の他の実施形態として、既述の濾過装置を有するバラスト水処理装置について、図９にもとづき説明する。

図９は、本実施形態に係るバラスト水処理装置５０の概要構成図である。なお、図９にて符号６０は該バラスト水処理装置５０を備える船舶、６１は該船舶６０の機関室、そして７０はバラストタンク、さらに、８０は海を示している。

図９にて、バラスト水処理装置５０は、海水取入ライン５１と、海８０から海水を該海水取入ライン５１に取り入れるための海水取水口５２と、該海水取入ライン５１の途中に取り付けられたポンプ５３と、このポンプ５３の吐出側に取り付けられた濾過装置１０と、この濾過装置１０に取り付けられ濾過済みのバラスト水を該濾過装置１０からバラストランク７０に送るバラスト水送水ライン５６と、バラスト水送水ライン５６の途中に取り付けられたインジェクタ５５と、このインジェクタ５５に殺菌剤を供給する殺菌剤供給装置５４と、濾過装置１０に取り付けられ該濾過装置１０から逆洗水を排水するための逆洗排水管５７と、逆洗排水管５７の末端に設けられた逆洗排水放流口５８とを備えている。

このように構成されたバラスト水処理装置５０を用いて、バラスト水の積込み時に細菌類やプランクトンの死滅処理を行うバラスト水の処理方法について説明する。

＜バラスト水の取水及び排水＞
バラスト水の積込み時には、ポンプ５３を稼動して海水取水口５２から海水取入ライン５１を介し海水を船内に取り入れ、この海水を濾過装置１０に供給して濾過装置１０のフィルタで濾過しプランクトンを除去する。濾過装置１０で濾過された海水に殺菌剤供給装置５４によりインジェクタ５５から殺菌剤を供給し、濾過された海水中の細菌を殺菌剤により死滅させる。

プランクトンの除去と細菌の死滅の処理が終わったバラスト水を、バラスト水送水ライン５６を介してバラストタンク７０に送る。バラストタンク７０は、処理後のバラスト水を貯留する。濾過装置１０から逆洗水が、逆洗排水管５７を介して逆洗排水放流口５８から海に放流される。上記バラストタンク７０内の処理済みのバラスト水は、バラスト水を排出する場所で海に排出される。

＜海水の濾過＞
取水された海水は濾過装置１０で濾過されてからバラストタンク７０へ送られる。上記
濾過装置１０は、海水取入ライン５１から原水として海水を受け入れ、バラスト水送水ライン５６に濾過した海水を排出してバラストタンク７０へ送る。濾過装置１０と殺菌剤供給装置５４は、船舶６０の機関室６１内に設置されている。濾過装置１０を、海水取入ライン５１及びバラスト水送水ライン５６を構成する送水配管の上方位置に設置されていて、濾過装置１０は船床上での設置面積を濾過装置１０のために追加的に拡張することなく小さくでき、設置スペースに制約の多い機関室内に濾過装置１０を容易に設置することができる。

＜バラスト水の殺菌処理＞
バラスト水処理装置５０は、濾過装置１０により海水を濾過して海水中のプランクトンなど水生生物を捕捉して除去し、濾過されプランクトンなどを除去した海水中に殺菌剤を供給して、細菌を死滅処理して、バラスト水処理基準を充足する水質とした後に、この処理済みの海水を、バラストタンク７０へバラスト水として供給する。ポンプ５３は、海水を取水して濾過装置１０へ供給し、濾過装置１０での濾過後の海水をバラストタンク７０に送水し、バラストタンク７０内に貯留する。バラストタンク７０内に貯留されるバラスト水には、殺菌剤供給装置５４で供給された殺菌剤が、適切な濃度で残存することが好ましい。これにより、バラストタンク７０内に貯留中に細菌類やプランクトンの再成長を抑制することができる。

＜濾過装置の逆洗＞
一方、濾過装置１０で捕捉されたプランクトン等は、濾過装置１０のフィルタを逆洗することによりフィルタから除去され、逆洗排水管５７、逆洗排水放流口５８を介して海に戻される。海に戻しても同一の海域なので生態系に悪影響はない。つまり、バラスト水を積み込む際に処理をしているので、濾過装置１０の逆洗水をそのまま放流できる。

このような構成を備えた本実施形態のバラスト水処理装置によると、海中から海水をバラストタンクに注水するときに、海水中のプランクトンを除去し、細菌類を死滅して、有害生物を含まないバラスト水を供給することができる。そして、バラストタンクからバラスト水を海中に排水するときに、バラスト水は有害生物を含まないため、外来生物や伝染性の病原菌の移動を抑制することができ、環境への悪影響を及ぼさない。

また、このようなバラスト水処理装置において、濾過装置を用いて海水中のプランクトン等比較的大型の水生生物を捕捉して除去することにより、殺菌剤により死滅させる生物の量を著しく低減できるので、濾過することなく海水へ殺菌剤を供給するだけの場合に比べて殺菌剤の供給量を大幅に低減できる。供給する殺菌剤としては、次亜塩素酸ナトリウム、塩素、二酸化塩素、シアヌル酸塩、過酸化水素、オゾン、過酢酸、またはこれらの２種以上の混合物を使用することができる。

上述したように、本実施形態では、濾過装置を小型にできるので、バラスト水処理装置をコンパクトにでき、設置スペースに制約の多い船舶の機関室内にバラスト水処理装置を配設することが容易にできる。

なお、上述した例でのバラスト処理装置では、細菌を死滅させるために殺菌剤供給装置を設け、殺菌剤を海水中に供給するようにしているが、殺菌剤供給装置の代わりに、濾過装置で濾過された海水に紫外線を照射し細菌を死滅させる紫外線照射装置（紫外線ランプ）をバラスト水送水ラインに設けてもよい。

このように本発明に係るバラスト水処理装置によれば、海水を濾過して水生生物を捕捉する濾過装置と、海水中の細菌類を死滅させる殺菌剤を濾過された海水中に供給する殺菌剤供給装置と、海水を取水し濾過装置を経てバラストタンクに海水を送水するポンプとを備えることにより、従来方法の方法では達成が難しかったバラスト水処理基準を、安価で確実に達成する処理が可能となり、外来生物や伝染性の病原菌の移動を抑制することが可能となる。さらに、バラスト水処理装置をコンパクトにでき、設置スペースに制約の多い船舶の機関室内にバラスト水処理装置を配設することが容易にできる。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではない。この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能であるのは勿論である。

１ 原水管
２ 濾過水管
１０ 濾過槽
１１ フィルタ
１４ 流入室
１５ 流出室
２７Ａ 流入口
２８Ａ 流出口
３０ 逆洗集水管
３１ 集水口
３３ 逆洗排水管
５３ ポンプ
５４ 殺菌剤供給装置
７０ バラストタンク

Claims (6)

1. 濾過槽に、水平方向に延びる原水管から原水を流入せしめる原水の流入口と、フィルタで原水を濾過した後の濾過水を水平方向に延びる濾過水管へ流出する濾過水の流出口とを設けた濾過装置において、濾過槽の内部空間をフィルタにより複数の区画室に区画し、該複数の区画室を上記原水の流入口に連通する流入室と濾過水の流出口に連通する流出室として交互に配置し、流入室内にフィルタに接面して集水口が形成された逆洗集水管を該フィルタの面上を移動可能に配し、逆洗集水管と接続し濾過槽外に延出する逆洗排水管を備え、逆洗集水管は、流出室側からフィルタを通過して流入する逆洗水を上記集水口から受け入れ、逆洗水により流入室側のフィルタ面に捕捉された付着物をフィルタ面から剥離せしめ、剥離した付着物を逆洗水と共に上記集水口から受け入れ、逆洗排水として濾過槽外に排出する逆洗排水管へ接続されており、濾過槽と原水管そして濾過水管は、下方から原水管、濾過槽、濾過水管の順に位置しており、複数の濾過槽が原水管そして濾過水管に対して並列に接続されており、逆洗集水管はフィルタの面に接して上下方向に延びており上下方向に対して直角方向に移動可能となっていることを特徴とする濾過装置。
2. 濾過槽は上下方向で原水管と濾過水管との間にあって、原水管、濾過槽、濾過水管が一つの鉛直線上に位置していることとする請求項１に記載の濾過装置。
3. 原水管は濾過槽の下部側方、そして濾過水管が上部側方にそれぞれ位置していることとする請求項１に記載の濾過装置。
4. 複数の濾過槽のそれぞれに、原水の流入口にそして濾過水の流出口に開閉自在なバルブが設けられていることとする請求項１ないし請求項３のうちのいずれか一つに記載の濾過装置。
5. 請求項１ないし請求項３のうちのいずれか一つに記載の濾過装置と、該濾過装置により濾過された海水中に殺菌剤を供給する殺菌剤供給装置と、海水を取水し該濾過装置を経てバラストタンクに海水を送水するポンプとを備えることを特徴とするバラスト水処理装置。
6. 請求項１ないし請求項３のうちのいずれか一つに記載の濾過装置と、該濾過装置により濾過された海水に紫外線を照射する紫外線照射装置と、海水を取水し該濾過装置を経てバラストタンクに海水を送水するポンプとを備えることを特徴とするバラスト水処理装置。

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