KR20150100667A - 밸러스트수 처리 장치 및 밸러스트수 처리 장치의 역세정 방법 - Google Patents
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Abstract
원통축을 중심으로 회전 가능하게 지지된 원통 형상의 플리츠 필터와, 상기 플리츠 필터를 회전시키는 구동 기구와, 상기 플리츠 필터의 외주면을 향하여 피처리수를 유출하는 피처리수 노즐과, 상기 플리츠 필터를 둘러싸도록 설치되며 상기 피처리수 노즐의 노즐구를 내부에 구비한 외통부를 갖는 케이스와, 상기 플리츠 필터를 투과한 여과수를 상기 플리츠 필터의 원통 내부로부터 상기 케이스의 외부로 도출하는 여과수 유로와, 상기 플리츠 필터로 여과되지 않았던 배출수를 상기 케이스의 외부로 배출하는 배출 유로를 갖고, 세정수를 상기 여과수 유로를 거쳐 상기 플리츠 필터의 원통 내부로 공급하는 역세정 기구를 구비한 밸러스트수 처리 장치로 했다.
Description
본 발명은, 선박에 저류되는 밸러스트수(ballast water)의 처리 시스템에 이용되는 장치 및, 당해 장치에 설치된 필터의 세정 방법에 관한 것이다.
최근, 선박에 적재하는 밸러스트수의 처리가 문제가 되고 있다. 밸러스트수는 공하(empty of cargo) 상태에서도 안전하게 항행하기 위해 선박에 적재되는 해수로서, 밸러스트수를 정화 처리하여 미생물을 제거 혹은 사멸, 불활성화하는 방법이 여러 가지 검토되고 있다. 비교적 큰 미생물의 제거의 목적으로 여과를 이용하는 방법도 검토되고 있으며, 예를 들면 특허문헌 1에는 본원 출원인에 의한 여과막을 이용한 밸러스트수의 처리 장치가 기재되어 있다. 이 장치에서는, 원통 형상의 플리츠 필터(pleated filter)를 회전시키면서, 필터 외면을 향하여 여과 대상인 해수를 분출시킴으로써, 필터를 세정하면서 여과를 행하는 장치를 제공할 수 있다고 되어 있다.
해수 담수화나 밸러스트수 등의 기수(brackish water)·해수 이용, 혹은 하수(下水), 생활 배수, 공업 배수 등 수처리시에 있어서는, 수중의 이물(foreign matter)이나 쓰레기, 미생물을 제거 처리하는 전(前) 여과 처리가 필요하다. 본원 발명자들은, 이러한 여과로의 플리츠 필터의 적용을 검토하고 있다. 여기에서는 대량의 물을 가능한 한 단시간에 여과할 필요가 있지만, 대규모·고(高)유량의 운전은 대체로 조기의 눈막힘(clogging)에 의한 처리량이나 여과 기능의 저하를 초래하기 쉬운 것이 기술적인 문제가 되고 있다.
특허문헌 1에 개시되어 있는 장치는, 원통 형상 필터를 통 형상 용기에 내장하고, 원통 형상 필터의 외측으로부터 내부로 유입되는 액체를 여액(filtrate)으로서 회수하는 여과 장치이다. 여과 대상액을 통 형상 용기의 측면에 설치한 노즐로부터 필터 여과면의 일부로 분출함으로써 필터 표면에 퇴적한 여과물을 세정하여 투과 유속(流束)을 회복시킴과 함께, 씻어내린 여과물을 여과전실(filtration front chamber)로부터 배액함으로써, 안정적인 여과 상태를 연속적으로 계속시키고 있다. 이러한 시스템이 안정적으로 연속 여과를 유지하는 데에 중요한 것은, 필터 여과면으로의 여과 대상액의 분출에 의한 세정 효과이다. 시간의 경과에 따라 필터의 세정 부위를 바꾸어 필터 전체를 세정해 나가는 것을 효율적이고 또한 효과적으로 행하기 위해, 원통 형상 필터를 여과 중에 모터 구동 등으로 회전시켜, 분출 노즐로부터의 분출이 닿는 장소를 연속적이고 또한 주기적으로 바꾸고 있다.
그러나, 이러한 장치에 있어서도, 일정 시간 이상의 여과를 계속하면, 서서히 필터의 눈막힘이 진전되어, 교환이 필요해지는 경우가 있는 것을 확인할 수 있었다. 그래서, 본 발명은, 필터의 눈막힘을 효과적으로 세정하여, 필터를 교환하는 일 없이 보다 장시간 사용 가능한 밸러스트수 처리 장치의 세정 방법 및 그것을 실현하는 밸러스트수 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본원 발명자들은, 이러한 사정에 대응하기 위해, 필터의 세정 방법으로서 일반적으로 알려져 있는 역세정을 이용하는 것을 검토하여, 효율적으로 원통 형상 플리츠 필터를 세정하는 것이 가능한 본원 발명에 이르렀다.
즉 본원 1의 발명은,
(1) 원통축을 중심으로 회전 가능하게 지지된(held) 원통 형상의 플리츠 필터와, 상기 플리츠 필터를 회전시키는 구동 기구와, 상기 플리츠 필터의 외주면을 향하여 피처리수를 유출하는 피처리수 노즐과, 상기 플리츠 필터를 둘러싸도록 설치되며 상기 피처리수 노즐의 노즐구를 내부에 구비한 외통부(外筒部)를 갖는 케이스와, 상기 플리츠 필터를 투과한 여과수를 상기 플리츠 필터의 원통 내부로부터 상기 케이스의 외부로 도출하는 여과수 유로와, 상기 플리츠 필터로 여과되지 않았던 배출수를 상기 케이스의 외부로 배출하는 배출 유로를 갖고, 세정수를 상기 여과수 유로를 거쳐 상기 플리츠 필터의 원통 내부로 공급하는 역세정 기구를 구비한 밸러스트수 처리 장치이다.
또한, 원통축을 중심으로 회전 가능하게 지지된 원통 형상의 플리츠 필터를 여과막으로 하고, 여과 운전의 상태에 있어서는 상기 플리츠 필터의 외주면측으로부터 원통 내부측을 향하여 피처리수를 여과하는 구성의 밸러스트수 처리 장치에 이용되는 역세정 방법으로서, 상기 여과 운전을 정지하고, 또한 상기 플리츠 필터를 회전시킨 상태에서, 상기 플리츠 필터의 원통 내부측에 가압된 세정수를 공급하고, 상기 플리츠 필터의 원통 내부측으로부터 외주면측을 향하여 세정수를 투과시키는, 밸러스트수 처리 장치의 역세정 방법을 제공한다.
상기 발명에 의하면, 필터의 눈막힘을 효과적으로 세정하여, 필터를 교환하는 일 없이 보다 장시간 사용 가능한 밸러스트수 처리 장치의 세정 방법 및 그것을 실현하는 밸러스트수 처리 장치를 제공하는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명에 따른 밸러스트수 처리 장치의 대표적 구성예를 설명하는 도면이다.
도 2는 도 1의 밸러스트수 처리 장치의 여과 장치 부분의 구성예를 나타내는 종단면 개략도이다.
도 3은 도 2의 A-A 단면을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 이용되는 플리츠 필터의 구조를 설명하는 사시도이다.
도 5는 밸러스트수 처리 장치를 이용한 밸러스트수 처리 시스템 전체의 구성을 설명하는 도면이다.
도 2는 도 1의 밸러스트수 처리 장치의 여과 장치 부분의 구성예를 나타내는 종단면 개략도이다.
도 3은 도 2의 A-A 단면을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 이용되는 플리츠 필터의 구조를 설명하는 사시도이다.
도 5는 밸러스트수 처리 장치를 이용한 밸러스트수 처리 시스템 전체의 구성을 설명하는 도면이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
[본원 발명의 실시 형태의 설명]
맨 처음에 본원 발명의 내용을 나열하여 설명한다.
본원 발명은, (1) 원통축을 중심으로 회전 가능하게 지지된 원통 형상의 플리츠 필터와, 상기 플리츠 필터를 회전시키는 구동 기구와, 상기 플리츠 필터의 외주면을 향하여 피처리수를 유출하는 피처리수 노즐과, 상기 플리츠 필터를 둘러싸도록 설치되며 상기 피처리수 노즐의 노즐구를 내부에 구비한 외통부를 갖는 케이스와, 상기 플리츠 필터를 투과한 여과수를 상기 플리츠 필터의 원통 내부로부터 상기 케이스의 외부로 도출하는 여과수 유로와, 상기 플리츠 필터로 여과되지 않았던 배출수를 상기 케이스의 외부로 배출하는 배출 유로를 갖고, 세정수를 상기 여과수 유로를 거쳐 상기 플리츠 필터의 원통 내부로 공급하는 역세정 기구를 구비한 밸러스트수 처리 장치이다.
원통 형상의 플리츠 필터를 회전시키면서, 여과 대상이 되는 피처리수를 노즐로부터 분출함으로써, 여과와 병행하여 필터 표면에 퇴적한 여과물을 세정하여, 안정적인 여과 상태를 계속시키는 것이 가능한 장치에 있어서도, 또한 역세정 기구를 구비하는 것을 특징으로 하고 있다. 특히 선박에 탑재되어 항해를 반복하는 상황에서 사용되는 밸러스트수 처리 장치에 있어서는, 필터의 교환은 지상 고정형의 여과 설비와 비교하여 매우 곤란하다. 본원 발명에 의하면, 보다 장기간의 여과 운전이 가능해져, 필터의 교환 주기를 보다 길게 함으로써, 설비 비용이나 보수 비용을 대폭으로 저감하는 것이 가능해진다.
또한, 역세정이란, 통상의 여과 상태와는 역방향으로 필터에 세정수를 통과시키는 세정 방법을 가리키는 것이다. 역세정 기구란 그러한 세정을 가능하게 하기 위한 구조, 부가 설비를 총칭한다.
(2) 상기 역세정 기구는, 상기 구동 기구를 작동시켜 상기 플리츠 필터가 회전한 상태에서 상기 세정수를 공급 가능하면 좋다. 필터를 회전하면서 원통 내부로부터 세정수를 외향으로 통과시킴으로써, 필터 외주면에 부착된 여과물에는 원심력이 작용하여, 세정수의 투과 압력과 아울러 필터의 세정 능력을 높일 수 있다.
(3) 상기 역세정 기구는, 상기 세정수를 가압 상태에서 보존유지하는 가압 탱크와, 상기 플리츠 필터의 원통 내부로부터 외주면측에 투과한 후의 상기 세정수를 상기 케이스로부터 배출하기 위한 배출 밸브를 포함하면 좋다. 가압 탱크에서 가압 상태로 저장된 세정수를, 배출 밸브를 열어 단시간에 필터에 투과시킴으로써, 세정력이 높고, 또한 세정 시간이 짧은 세정을 실현하는 것이 가능해진다. 배출 밸브는 상기 여과수 유로로부터 역방향으로 유입하고, 필터를 여과와는 역방향으로 투과한 세정수를 배출하기 위해 설치되며, 여과 운전과 세정 운전을 전환하기 위한 다른 밸브와 협조하여 개폐되는 것이다. 또한, 이와 같이 가압 탱크를 이용하는 간단한 기구이기 때문에, 좁은 선박 내에 있어서도 설치 가능하다. 나아가서는, 선박에 통상 구비되어 있는 가압 기능을 활용할 수 있어, 염가로 세정 능력을 얻을 수도 있다.
(4) 상기 가압 탱크는, 상기 여과수의 일부를 상기 세정수로서 저류하는 탱크이면 더욱 좋다. 가압 탱크를 상기 여과수 유로 도중에 여과수 유로로부터 분기 하여 설치하고, 이미 여과된 여과수를 일정량 저장함으로써 세정수로서 이용하는 것이 가능하다. 세정수의 축적과 배출은, 유로에 적절하게 밸브를 설치함으로써 전환 가능하다.
또한, (5) 상기 배출 밸브는, 상기 피처리수를 상기 피처리수 노즐에 공급하기 위한 피처리수 유로의 도중, 또는 상기 배출 유로의 도중에 설치되어 있으면 좋다. 배출 유로를 확보하며, 다른 밸브와 함께 개폐 제어하기 때문에 적절하다.
(6) 상기 역세정 기구는, 상기 세정수를 0.1㎫ 이상 1㎫ 이하의 압력으로 상기 플리츠 필터 내부로 공급하는 것이 가능한 기구이면 좋다. 0.1㎫ 미만에서는 여과물을 필터 표면으로부터 떨어뜨리기 위해서는 불충분하여 충분한 세정력이 얻어지기 어렵다.
또한, 1㎫를 초과하면, 원통 형상의 플리츠 필터의 원통 내부로부터 외측을 향하여 원통을 넓히는 방향의 압력이 지나치게 강해져, 필터의 찢어짐이나 필터를 고정하고 있는 기구의 파손이 발생하기 쉬워진다. 보다 적절하게는, 0.2㎫ 이상, 0.6㎫ 이하, 더욱 바람직하게는 0.4㎫ 이상 0.5㎫ 이하이다.
(7) 상기 케이스 내에 상기 플리츠 필터를 세정하기 위한 세정 약액(cleaning chemical)을 투입하는 약액 주입구를 추가로 구비하는 것이 바람직하다. 역세정을 행함으로써 장기간의 여과 운전이 가능하기는 하지만, 이러한 기계적인 세정으로는 없앨 수 없어 필터 표면에 퇴적해 가는 물질이 있는 것이 확인되었다. 그래서, 더욱 장기간, 필터의 수명을 늘리기 위해, 약액에 의한 세정을 병용하는 것이 바람직하다. 약액에 의한 필터의 세정은, 종래 여러 가지의 필터에 있어서 이용되고 있는 세정 방법이다. 약액으로서는, 차아염소산 나트륨이 바람직하게 이용된다. 염소가 유효하게 효과가 있는 것이 확인되어 있어, 해수의 전해 염소를 이용해도 좋고, 이산화 염소라도 좋다. 그 외, 구연산 등의 산도 이용할 수가 있다.
또한, 본원은 전술한 장치를 이용한 밸러스트수 처리 장치의 역세정 방법을 제공한다. 즉, (8) 원통축을 중심으로 회전 가능하게 지지된 원통 형상의 플리츠 필터를 여과막으로 하고, 여과 운전의 상태에 있어서는 상기 플리츠 필터의 외주면측으로부터 원통 내부측을 향하여 피처리수를 여과하는 구성의 밸러스트수 처리 장치에 이용되는 역세정 방법으로서, 상기 여과 운전을 정지하고, 또한 상기 플리츠 필터를 회전시킨 상태에서, 상기 플리츠 필터의 원통 내부측에 가압된 세정수를 공급하고, 상기 플리츠 필터의 원통 내부측으로부터 외주면측을 향하여 세정수를 투과시키는 밸러스트수 처리 장치의 역세정 방법이다.
이러한 방법에 의하면, 여과와 병행하여 필터 표면에 퇴적한 여과물을 세정하여, 안정적인 여과 상태를 계속시키는 것이 가능한 장치에 있어서도, 추가로 역세정을 행함으로써 한층 효과적인 세정을 가능하게 할 수 있다. 필터를 회전하면서 원통 내부로부터 세정수를 외향으로 통과시킴으로써, 필터 외주면에 부착된 여과물에는 원심력이 작용하여, 세정수의 투과 압력과 아울러 세정 능력을 높일 수 있다. 특히 선박에 탑재되어 항해를 반복하는 상황에서 사용되는 밸러스트수 처리 장치에 있어서는, 필터의 교환은 지상 고정형의 여과 설비와 비교하여 매우 곤란하다. 본원 방법을 이용함으로써, 보다 장기간의 여과 운전이 가능해져, 필터의 교환 주기를 보다 길게 함으로써, 설비 비용이나 보수 비용을 대폭으로 저감하는 것이 가능해진다.
또한, (9) 상기 세정수의 공급은 간헐적으로 행해지고, 상기 플리츠 필터의 실효 필터 면적을 A(㎡)로 하고, 한 번에 흘리는 세정수의 양을 B(㎥)로 하고,당해 한 번에 세정수가 흐르는 시간을 C(sec)로 한 경우에, B≥A×10-3 또한 0.5≤C≤10의 관계를 충족하도록 하는 것이 바람직하다.
플리츠 필터의 실효 필터 면적을 A(㎡)로 한 경우에, 필터 전면(全面)에 걸쳐 A×10-3(㎥)의 물을 흘리는 것은, 필터의 각 부분을 세정수가 1㎜ 투과한다는 것이다. 즉 이상적으로는 필터 표면에 부착된 여과물을 필터 표면으로부터 1㎜ 떨어뜨릴 수 있다. 세정수의 양이 A×10-3(㎥) 미만에서는 충분한 세정 효과가 얻어지지 않는다. 또한 당해 세정수의 양이 단시간에 흐를수록, 필터에 부착된 여과물로의 충격을 크게 할 수 있다. B의 양의 세정수가 흐르기 위한 시간을 C(초: sec)로 한 경우에, C가 10sec를 초과하면, 여과물을 떨어뜨리기 위한 충분한 힘이 얻어지지 않는다. 또한 0.5 sec 미만에서는 필터 자체에 가해지는 충격이 커, 필터의 손상의 가능성이 높아진다. 바람직하게는 0.5sec 이상 3sec 이하, 더욱 바람직하게는 0.5sec 이상 2sec 이하이다.
(10) 상기 세정수의 가압은 0.1㎫ 이상 1㎫ 이하의 압력이면 좋다. 0.1㎫ 미만에서는 여과물을 필터 표면으로부터 떨어뜨리기 위해서는 불충분하여 충분한 세정력이 얻어지기 어렵다. 또한, 1㎫를 초과하면, 원통 형상의 플리츠 필터의 원통 내부로부터 외측을 향하여 원통을 넓히는 방향의 압력이 지나치게 강해져, 필터의 찢어짐이나 필터를 고정하고 있는 기구의 파손이 발생하기 쉬워진다. 보다 적절하게는, 0.2㎫ 이상, 0.6㎫ 이하, 더욱 바람직하게는 0.4㎫ 이상 0.5㎫ 이하이다.
(11) 역세정 방법을 실시하기 전에, 세정 약액에 상기 플리츠 필터를 일정 시간 침지하는 것에 의한 약액 세정을 행하는, 밸러스트수 처리 장치의 역세정 방법으로 하면, 더욱 높은 세정 효과를 얻는 것이 가능하다. 이것은 약액에 의해 플리츠 필터에 부착된 눈막힘 물질이 화학적으로 분해되어 물러진 후이면, 역세정의 물의 물리적인 흐름이 눈막힘 물질을 효율적으로 벗겨 내기 쉽기 때문이다.
[본원 발명의 실시 형태의 상세]
본 발명에 따른 밸러스트수의 처리 장치의 구성을, 이하에 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 본 발명은 이들의 예시에 한정되는 것이 아니며, 특허 청구의 범위에 의해 나타나고, 특허 청구의 범위와 균등의 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.
(밸러스트수 처리 시스템)
도 5에서 밸러스트수 처리 장치를 이용한 밸러스트수 처리 시스템의 전체 구성예를 설명한다. 이 시스템은 배관(31)으로부터 펌프(21)에 의해 취수한 피처리수로서의 해수를 처리하여, 밸러스트수로서 탱크(14)에 저류한다. 배관(32)에 이송된 피처리수는 여과 장치(12)에 의해 여과된다. 여과수는 배관(33)을 거쳐 자외선 조사 장치(13) 등의 살멸 수단(killing means;필수는 아님)에 이송된다. 또한, 여과 장치(12)에 있어서 여과되지 않았던 배출수는, 배관(35)을 거쳐 장치 외부로 도출된다. 살멸 처리를 거친 해수는, 배관(34), 배관(36)을 거쳐 탱크(14)로 이송된다.
(여과 장치)
본 발명의 실시 형태예로서의 밸러스트수 처리 장치의 구성을 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은 도 5에서 설명한 밸러스트수 처리 시스템에 있어서의 여과 장치(12)로서의 밸러스트수 처리 장치의 구성예를 설명하는 도면이다. 우선, 기본적인 밸러스트수 처리의 동작을 설명한다.
피처리수는 밸브(51)를 구비한 배관(61)을 통하여, 케이스(20) 내부로 공급된다. 케이스(20) 내에는, 원통 형상의 플리츠 필터(10)가 설치되어 있다. 플리츠 필터(10)는 그 원통축을 중심으로 모터(30)에 의해 회전할 수 있다. 피처리수는 플리츠 필터(10)의 원통 외부로부터 원통 내부를 향하여 여과된다. 여과된 여과수는 원통 내부로부터 배관(63)으로 도출된다. 여과되지 않았던 배수는 배관(62)으로부터 밸브(56)를 거쳐 외부로 배출된다. 여과수는 배관(63)으로부터 밸브(53)을 거쳐 밸러스트수 탱크로 공급된다.
도 1의 장치는, 전술된 통상의 여과(밸러스트수 처리) 기능에 이용되는 구성요소 이외에, 플리츠 필터(10)를 역세정하기 위한 역세정 기구를 구비하고 있다. 역세정 기구는, 세정수 탱크(40), 밸브(54, 55), 배관(41)을 포함한다.
여과 장치의 구체적 구성예를 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다. 도 2 및 도 3은 본 발명의 실시 형태로서의 선박용의 밸러스트수 처리 장치의 일부를 예시한다. 도 2는 축선을 포함하는 수직 단면의 구성, 도 3은 도 2에 있어서의 수평 A-A 단면의 구성을 각각 개략적으로 나타내는 도면이다. 원통 형상의 플리츠 필터(101)는 회전 중심이 되는 축선을 둘러싸도록 배치되어 있고, 중심에 배치된 중심 배관(140)(배관은 회전하지 않음)의 주위를 회전이 자유롭게 부착되어 있다. 플리츠 필터의 원통 상하면은 수밀하게(watertight) 막혀 있다. 회전이 자유로운 부착 구조는, 마찬가지로 수밀 구조로 할 필요가 있지만, 특별히 한정되는 일 없이 기지(旣知)의 구조가 이용된다. 필터 전체를 덮도록 케이스(103)가 설치된다. 케이스(103)는 외통부(131), 덮개부(132), 저부(133)로 구성되며, 저부(133)에는 배출 유로(108)가 설치된다. 케이스(103) 내에 피처리수로서의 해수를 도입하기 위해 피처리수 유로(106)와 피처리수 노즐(102)이 설치된다. 피처리수 노즐(102)은, 그 노즐구(121)를 케이스(103)의 외통부(131) 내에 구비하도록 피처리수 유로(106)로부터 연달아 설치되고, 피처리수가 플리츠 필터의 외주면을 향하여 유출하도록 구성되어 있다. 또한, 플리츠 필터의 회전을 위해 모터(190)가 플리츠 필터의 중심축에 구비되어 있다. 모터(190)는 모터 커버(191)로 덮여 수납되며, 구동 제어부(도시하지 않음)로부터의 전력에 의해 구동된다.
본 예의 경우, 피처리수 노즐로부터 분출된 피처리수는 플리츠 필터의 플리츠 외주면에 닿고, 그 압력에 의해 플리츠 필터의 세정 효과가 얻어진다. 여과되지 않은 피처리수 및, 케이스 내에 침전된 탁질분(suspensoid)은, 케이스 저부의 배출 유로로부터 순차 배출된다. 이와 같이 탁질분이나 남은 피처리수가 연속적으로 항상 배출되면서 여과가 진행되는 점도 이 장치의 특징이며, 밸러스트수에 요구되는 10∼20ton/시간이나 나아가서는 100ton/시간과 같은 처리량을 확보하기 위해 효과가 있다. 또한, 도면에서는 배출 유로에 밸브 등을 기재하고 있지 않지만, 보수용이나 유량 조절용에 필요한 기기를 설치할 수 있다. 한편, 플리츠 필터(101)에 의해 여과된 여과수는 필터 내부에서 중심 배관(140)에 형성된 취수구멍(141)을 통하여 여과수 유로(107)로 유도되어, 케이스 외부로 유출된다.
100ton/시간의 처리를 행하는 장치의 일 예로서, 플리츠 필터의 외경은 700㎜, 축방향 길이 320㎜, 유효 면적으로서의 높이 280㎜, 플리츠 깊이 70㎜, 플리츠수 420절(折)을 들 수 있다. 피처리수 노즐(102)은 노즐구(121)가 직사각형 개구이면 좋다.
(플리츠 필터의 구성)
도 4는, 본 발명의 실시 형태로서 플리츠 필터의 대표적 구성을 설명하는 사시 개략도이다. 이 플리츠 필터(11)는 평면 띠 형상의 기재를 산곡형으로 번갈아 접음으로써, 소위 플리츠 형상으로 하고, 추가로 원통 형상으로 연결시켜 구성된 것이다. 필터의 기재에는 다공질 수지 시트가 이용된다. 재질로서 예를 들면, 폴리에스테르, 나일론, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리우레탄, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리불화 비닐리덴(PVdF) 등으로 이루어지는 연신 다공질체, 상(相)분리 다공체, 부직포 등의 다공질 구조물이 이용된다. 고유량 처리를 행하는 목적에 있어서는, 재질은 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르로 이루어지는 부직포가 특히 적합하게 이용된다.
(역세정 방법)
재차 도 1을 참조하여 역세정 방법에 대해서 설명한다. 우선, 세정수의 준비를 행한다. 전술한 밸러스트수 처리의 통상 동작, 즉 여과 운전에 있어서, 밸브(51, 56, 53)는 열림 상태이며, 밸브(52, 54)는 닫힘 상태이다. 여기에서, 세정수 탱크(40)의 상부에서 압력 개방을 위한 배관(42)에 설치된 밸브(55)를 열림 상태로 하고, 배관(63)으로부터 분기된 배관(64)에 설치된 밸브(54)를 열림 상태로 하면, 여과수가 세정수 탱크(40)로 유입하여, 탱크 내로 저류된다. 세정수가 필요량 저류되면 밸브(54)를 닫힘 상태로 한다. 또한, 세정수로서 여과수를 이용하는 방법을 나타냈지만, 여과수를 이용하지 않고 별도 수단에 의해, 예를 들면 수돗물 등을 세정수 탱크(40)로 도입해도 좋다.
세정수가 준비된 상태에서, 역세정을 행하는 순서를 설명한다. 밸브(51, 52, 56, 53)를 닫힘 상태로 하고, 통상의 여과 동작을 정지한다. 밸브(54)를 열림 상태로 하고, 밸브(55)를 닫힘 상태로 한다. 이 상태에서, 여과 장치의 케이스(20)와 세정수 탱크(40)가 배관(63)으로 연결되고, 또한 다른 유로의 전부가 닫힌 상태이다. 여기에서, 가압 배관인 배관(41)에 압축 공기 등을 유입하여 세정수를 가압한다. 밸브(54)를 닫힘 상태에서 가압하고 나서 밸브(54)를 열어도 좋다. 케이스(20), 배관(63), 세정수 탱크(40)의 내부 전체가 가압된 상태로 유지된다. 다음으로, 밸브(52)를 개방한다(열림 상태로 함). 그러면, 세정수가 세정수 탱크(40)로부터 배관(63)을 거쳐 플리츠 필터(10)를 투과하고, 케이스(20)로부터 배관(61, 65)을 거쳐 외부에 한 번에 배출된다. 즉, 여과막인 플리츠 필터(10)에 여과와는 역방향으로 세정수가 단시간에 흐름으로써, 플리츠 필터 외주면에 부착 등 하고 있었던 물질이 플리츠 필터 외주면으로부터 벗겨져, 플리츠 필터가 세정된다. 또한, 밸브(52)를 개방하는 것을 대신하여, 밸브(56)를 개방하여, 배관(62)으로부터 세정 후의 배수를 배출하는 것도 가능하다.
이상의 동작에 의해, 세정수 탱크(40)에 저류된 세정수가 가압에 의해 역세정에 이용된 후에는, 밸브(51, 53, 56)를 열림 상태로, 밸브(52, 54)를 닫힘 상태로 하여, 통상의 여과 운전으로 되돌린다. 이때, 밸브(54, 55)를 엶으로써, 재차 세정수를 세정수 탱크(40)에 저류할 수 있어, 세정 동작을 반복하는 것이 가능해진다. 또한, 세정 동작에 있어서 모터(30)의 동작은 정지해도 좋지만, 플리츠 필터를 회전시킨 상태에서 역세정을 행한 편이 보다 높은 세정 효과가 얻어진다. 이것은 원통 형상의 플리츠 필터 외주면에 부착된 여과물에 회전에 의한 원심력이 가해져, 원통 형상의 플리츠 필터 내부로부터의 세정수의 압력에 더하여 여과물이 한층 제거되기 쉬워지기 때문이다. 회전 상태에서 역세정을 행할 수 있는 장치 구조 특유의 효과이며, 효과적인 세정 방법이다. 나아가서는, 회전에 플리츠 필터 전체의 진동을 가해도 세정 효과가 높아지는 것을 기대할 수 있다.
(약액 세정)
도 1을 참조하여, 케이스(20)에는 그 덮개부에 약액용의 약액 주입구(70)가 형성되어 있다. 도 2에 있어서도 마찬가지로, 덮개부(132)에 약액 주입구(170)가 형성되어 있다. 역세정을 행함으로써 장기간의 여과 운전이 가능하기는 하지만, 이러한 기계적인 세정으로는 없앨 수 없어 필터 표면에 서서히 퇴적해 가는 물질이 있을 수 있다. 필터의 이용 시간인 수명을 늘리기 위해, 약액에 의한 세정을 병용하는 것이 바람직하다.
이러한 약액 주입구를 이용하여 다음의 순서로 약액 세정을 행할 수 있다. 도 1을 참조하여 설명한다. 우선, 여과 운전 및 역세정의 동작을 정지한다. 모터(30)에 의한 플리츠 필터(10)의 회전은 정지해도 회전 상태라도 좋다. 밸브의 전부를 닫힘 상태로 하여, 케이스(20) 내에 피처리수 또는 여과수가 잔류하고 있어, 플리츠 필터(10)가 물에 침지된 상태로 유지한다. 이 상태에서, 약액 주입구로부터 세정용의 약액을 주입한다. 이미 플리츠 필터(10)가 회전 상태에 있는 경우는 그대로, 플리츠 필터(10)가 정지 상태에 있는 경우는 모터(30)를 회전시켜 플리츠 필터(10)를 회전 상태로 한다. 당해 상태에서, 약액이 전체에 퍼져 플리츠 필터의 외주면이 충분히 세정될 때까지 일정 시간 유지한다. 그 후, 밸브(56)를 열고 약액을 포함하는 케이스(20) 내부의 물을 배수한다. 또한, 사용하는 약액에 의해서는, 배수 전에 추가로 중화액을 주입하거나, 배수 후의 처치로서 중화 등의 처리를 행하거나 하는 것은 필요에 따라서 행하면 좋다.
(실험예)
역세정의 효과를 확인하기 위해 이하의 실험을 행했다. 이용한 장치는 도 2에 나타낸 구성으로 이하의 재질, 치수를 갖는 밸러스트수 처리 장치이다. 플리츠 필터는 기재로서 폴리에틸렌테레프탈레이트제(製) 부직포(상품명: 토레 제조 액스타(AXTAR) G2260-1S BK0)를 이용했다. 플리츠 필터의 외경은 700㎜, 축방향 길이 320㎜, 유효 면적으로서의 높이 280㎜, 플리츠 깊이 70㎜, 플리츠수 420절이다. 플리츠 필터의 유효 면적은 약 12㎡이다. 케이스의 용적은 약 300L(리터)이다. 노즐구는 플리츠의 길이 방향으로 장변, 플리츠 간격 방향으로 단변을 갖는 장형 개구이다. 피처리수로서의 해수로서, 사가현 이마리시에 있어서 채취한 표준적인 해수(염분 농도 2∼4％, 탁도 1∼1000NTU(Nephelometric Turbidity Units))를 이용했다. 이 장치에 의해 통상의 여과 운전에 있어서 약 250ton/시간의 유량이 얻어진다.
도 1에 나타내는 장치 구성에 있어서, 세정수 탱크(40)로서 용적 100L(100L의 세정수를 저류 가능)의 탱크를 이용했다. 또한, 탱크는 특히 선박 내에 설치하는 장치의 소형화를 위해, 작은 편이 바람직하다. 세정 능력의 확보와 탱크의 소형화의 양립을 위해 한 번에 이용하는 세정수는 50L 정도(30L∼70L)로 해도 좋다. 밸브(54)를 열고, 여과수를 세정수로서 모았다. 탱크 내에 100L의 세정수가 준비된 상태에서, 밸브(51, 52, 56, 53)를 닫힘 상태로 하고, 밸브(54)를 열림 상태, 밸브(55)를 닫힘 상태로 한다. 이 상태에서, 여과 장치의 케이스(20)와 세정수 탱크(40)가 배관(63)으로 연결되고, 또한 다른 유로의 전부가 닫힘 상태이다. 여기에서, 가압 배관인 배관(41)에 0.5㎫의 압축 공기를 접속하여 가압된 상태에서, 밸브(52)를 개방한다(열림 상태로 함). 그러면, 세정수가 세정수 탱크(40)로부터 배관(63)을 거쳐 플리츠 필터(10)를 투과하고, 케이스(20)로부터 배관(61, 65)을 거쳐 외부로 단번에 배출된다. 배출 시간은 밸브 조작에 의해 약 0.2∼2초였다. 밸브(52)를 개방하는 것을 대신하여, 밸브(56)를 개방해도 동일하게 세정을 행할 수 있다. 플리츠 필터의 회전은 여과 운전 중에도 역세정 중에도 마찬가지로 95rpm이다.
이상의 동작에 의해, 역세정을 행한 후에, 밸브(51, 53, 56)를 열림 상태로, 밸브(52, 54)를 닫힘 상태로 하여, 통상의 여과 운전으로 되돌린다. 여기에서 재차 여과수를 세정수로서 저류하고, 약 100L의 세정수를 모은 시점에서 역세정을 행한다. 이 조작을 반복하여, 10회의 역세정을 연속하여 행했다.
여과 운전 중의 피처리수의 수압과 여과수의 수압의 차이를 차압으로서 측정하고, 차압이 커짐으로써 플리츠 필터의 눈막힘의 정도를 판단한다. 여과 운전 초기에는 약 5㎪였던 차압이, 약 8시간의 여과 운전에 의해 1∼2㎪ 정도 상승한다. 이 시점에서 전술한 역세정을 행함으로써, 차압이 거의 회복되어, 역세정의 효과를 확인할 수 있었다. 또한, 플리츠 필터의 회전을 멈추고 역세정을 행한 경우에 비하여, 회전을 계속하여 역세정을 행하는 경우의 쪽이 세정 효과가 높은 것을 알 수 있다. 역세정을 전혀 하지 않은 경우, 약 25∼30시간의 여과 운전으로 차압이 10㎪ 이상으로 크게 상승하여 통상의 여과 운전을 할 수 없게 된다. 한편, 상기의 역세정을 약 8시간 간격으로 반복함으로써, 78시간까지의 여과 운전이 가능해졌다. 즉, 78시간 후에 차압이 10㎪를 초과했다.
다음으로 약액 세정에 대한 확인을 행했다. 상기한 대로 역세정을 반복한 후에 차압이 커진 플리츠 필터의 운전을 멈추고, 약액 세정을 행했다. 이용한 시판의 차아염소산 나트륨(NaClO)액이며, 수산화 나트륨과 계면활성제가 포함되어 있다. 6％의 차아염소산 나트륨을 여과 장치의 케이스 내로 주입하고, 약 500ppm이 되는 상태로 했다. 세정은 플리츠 필터를 회전시킨 채의 상태에서 1시간 행하고, 그 후 약액을 배출함과 함께 새로운 해수를 주입하여 씻었다. 본 예에서는 500ppm의 농도로 했기 때문에 1시간으로 했지만, 농도에 따라 세정 효과가 상이하다. 예를 들면 50ppm으로 엷게 하면 약 12시간의 침지로 동일한 효과가 얻어진다. 플리츠 필터의 회전은 멈추어도 좋지만, 회전 상태의 쪽이 플리츠 필터면으로부터의 더러움이 빠지기 쉽다.
이러한 세정 후의 확인에 의해, 차압이 거의 초기 상태로 회복할 수 있어, 재차 통상의 여과 운전을 개시할 수 있었다. 또한, 약액 세정의 직후에 역세정을 1회 행함으로써 더욱 효과적으로 세정을 행할 수 있는 것도 확인할 수 있었다. 대략 5회∼10회의 역세정에 대하여 1회의 약액 세정을 더함으로써, 플리츠 필터를 교환하는 일 없이 비약적으로 장시간 사용하는 것이 가능해진다.
또한, 여과 운전 후의 휴지(休止) 상태에 의해 플리츠 필터가 건조된 경우에도 본원 방법은 효과가 있는 것을 확인했다. 플리츠 필터가 건조되면, 표면에 부착된 여과물이 강고하게 플리츠 필터 기재에 부착된다. 약액 세정만으로 여과 운전을 개시해도 차압이 충분히 작아지지 않는 경우가 있다. 구체적으로는, 휴지 전에 6㎪였던 부분이, 건조 후에는 약 10㎪로 되어 있어, 약액 세정을 행해도 7㎪에까지 밖에 회복할 수 없었다. 이 경우에 있어서도, 약액 세정에 이어 역세정을 행함으로써 높은 세정 효과가 얻어지고, 6㎪로 회복함으로써 통상의 여과 운전을 개시하는 것이 가능했다.
10, 11, 101 : 플리츠 필터
12 : 여과 장치
13 : 자외선 조사 장치
14 : 탱크
20 : 케이스
21 : 펌프
31, 32, 33, 34, 35, 36 : 배관
40 : 세정수 탱크
41, 42 : 배관
51, 52, 53, 54, 55, 56 : 밸브
61, 62, 63, 64, 65 : 배관
70, 170 : 약액 주입구
102 : 피처리수 노즐
20, 103 : 케이스
106 : 피처리수 유로
107 : 여과수 유로
108 : 배출 유로
121 : 노즐구
131 : 외통부
132 : 덮개부
133 : 저부
140 : 중심 배관
141 : 취수구멍
30, 190 : 모터
191 : 모터 커버
12 : 여과 장치
13 : 자외선 조사 장치
14 : 탱크
20 : 케이스
21 : 펌프
31, 32, 33, 34, 35, 36 : 배관
40 : 세정수 탱크
41, 42 : 배관
51, 52, 53, 54, 55, 56 : 밸브
61, 62, 63, 64, 65 : 배관
70, 170 : 약액 주입구
102 : 피처리수 노즐
20, 103 : 케이스
106 : 피처리수 유로
107 : 여과수 유로
108 : 배출 유로
121 : 노즐구
131 : 외통부
132 : 덮개부
133 : 저부
140 : 중심 배관
141 : 취수구멍
30, 190 : 모터
191 : 모터 커버
Claims (11)
- 원통축을 중심으로 회전 가능하게 지지된 원통 형상의 플리츠 필터와,
상기 플리츠 필터를 회전시키는 구동 기구와,
상기 플리츠 필터의 외주면을 향하여 피처리수를 유출하는 피처리수 노즐과,
상기 플리츠 필터를 둘러싸도록 설치되며 상기 피처리수 노즐의 노즐구를 내부에 구비한 외통부(外筒部)를 갖는 케이스와,
상기 플리츠 필터를 투과한 여과수를 상기 플리츠 필터의 원통 내부로부터 상기 케이스의 외부로 도출하는 여과수 유로와,
상기 플리츠 필터로 여과되지 않았던 배출수를 상기 케이스의 외부로 배출하는 배출 유로를 갖고,
세정수를 상기 여과수 유로를 거쳐 상기 플리츠 필터의 원통 내부로 공급하는 역세정 기구를 구비한 밸러스트수 처리 장치. - 제1항에 있어서,
상기 역세정 기구는, 상기 구동 기구를 작동시켜 상기 플리츠 필터가 회전한 상태에서 상기 세정수를 공급 가능한 밸러스트수 처리 장치. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 역세정 기구는, 상기 세정수를 가압 상태에서 보존유지하는 가압 탱크와, 상기 플리츠 필터의 원통 내부로부터 외주면측으로 투과한 후의 상기 세정수를 상기 케이스로부터 배출하기 위한 배출 밸브를 포함하는 밸러스트수 처리 장치. - 제3항에 있어서,
상기 가압 탱크는, 상기 여과수의 일부를 상기 세정수로서 저류하는 탱크인 밸러스트수 처리 장치. - 제3항에 있어서,
상기 배출 밸브는, 상기 피처리수를 상기 피처리수 노즐에 공급하기 위한 피처리수 유로의 도중, 또는 상기 배출 유로의 도중에 설치되어 있는 밸러스트수 처리 장치. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 역세정 기구는, 상기 세정수를 0.1㎫ 이상 1㎫ 이하의 압력으로 상기 플리츠 필터 내부로 공급하는 것이 가능한 기구인 밸러스트수 처리 장치. - 제1항에 있어서,
상기 케이스 내에 상기 플리츠 필터를 세정하기 위한 세정 약액을 주입하는 주입구를 추가로 구비한 밸러스트수 처리 장치. - 원통축을 중심으로 회전 가능하게 지지된 원통 형상의 플리츠 필터를 여과막으로 하고, 여과 운전의 상태에 있어서는 상기 플리츠 필터의 외주면측으로부터 원통 내부측을 향하여 피처리수를 여과하는 구성의 밸러스트수 처리 장치에 이용되는 역세정 방법으로서,
상기 여과 운전을 정지하고, 또한 상기 플리츠 필터를 회전시킨 상태에서, 상기 플리츠 필터의 원통 내부측에 가압된 세정수를 공급하고, 상기 플리츠 필터의 원통 내부측으로부터 외주면측을 향하여 세정수를 투과시키는 밸러스트수 처리 장치의 역세정 방법. - 제8항에 있어서,
상기 세정수의 공급은 간헐적으로 행해지고,
상기 플리츠 필터의 실효 필터 면적을 A(㎡)로 하고, 한 번에 흘리는 세정수의 양을 B(㎥)로 하고, 당해 한 번에 세정수가 흐르는 시간을 C(sec)로 한 경우에,
B≥A×1 또한 0.5≤C≤10
의 관계를 충족하는 밸러스트수 처리 장치의 역세정 방법. - 제8항 또는 제9항에 있어서,
상기 세정수의 가압은 0.1㎫ 이상 1㎫ 이하의 압력인 밸러스트수 처리 장치의 역세정 방법. - 제8항에 기재된 역세정 방법을 실시하기 전에, 세정 약액에 상기 플리츠 필터를 일정 시간 침지하는 것에 의한 약액 세정을 행하는 밸러스트수 처리 장치의 역세정 방법.
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