(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を浄化する装置であって、
少なくとも２つのフィルターモジュール（１０）と、
少なくとも１つの紫外線源（４４）を有する反応器（４０）と、
を備え、該フィルターモジュール（１０）はそれぞれ、浄化すべき液体用の入口（１２）、第１の出口（１４）、フィルター（１８）、及び濾液用の第２の出口（１６）を備え、該入口（１２）を通って流入する液体のために、該第１の出口（１４）は該フィルター（１８）の前に位置決めされ、該第２の出口（１６）は該フィルター（１８）の後に位置決めされ、
該反応器（４０）は、第１のライン（３４）を介して該第１の出口（１４）に接続され、第２のライン（５０）を介して該第２の出口（１６）に接続され、
該反応器（４０）は、該第１のライン（３４）を通って該反応器（４０）に到達する第１の体積流及び該第２のライン（５０）を通って該反応器（４０）に到達する第２の体積流を該紫外線源（４４）からの紫外線に暴露するように構成され、
少なくとも、
a）  第１のフィルターモジュール（１０）は、第１のフィルターモジュール（１０）の第２の出口（１６）からの第２のライン（５０）を介して反応器（４０）と接続され、
b）  第１のフィルターモジュール（１０）は、第１のフィルターモジュール（１０）の第１の出口（１４）からの第１のライン（３４）を介して反応器（４０）と接続され
c）  第２のフィルターモジュール（１０’）は、第２のフィルターモジュール（１０’）の第１の出口（１４）からの第１のライン（３４）を介して反応器（４０）と接続される、液体を浄化する装置。
【請求項２】
反応器を通して該第１の体積流及び該第２の体積流を別個に導くように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
第２の出口（１６）は、一方の該フィルターモジュール（１０）の該フィルター（１８）の逆洗を他方の該フィルターモジュール（１０）からの濾液で実行できるように、逆洗ライン（２０）を介して接続される、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
フィルターモジュール（１０）それぞれの該入口（１２）は、入口ベント（７２）を備え、及びフィルターモジュール（１０）それぞれの該第１の出口（１４）は、出口ベント（７４）を備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
一方のフィルターモジュール（１０）の該入口（１２）の該入口ベント（７２）を閉じ、該一方のフィルターモジュール（１０）の該第１の出口（１４）の該出口ベント（７４）を開くと、該一方のフィルターモジュール（１０）の該フィルター（１８）の逆洗を他方の該フィルターモジュール（１０）の濾液で実行できるように、該第２の出口（１６）は、逆洗ライン（２０）を介して互いに接続される、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
一方のフィルターモジュール（１０）の該フィルター（１８）を通して逆洗された液体を第１の体積流として該第１のライン（３４）を通して該反応器（４０）へ導くように構成される、請求項３〜５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
フィルターモジュール（１０）の該入口（１２）に接続される、浄化すべき液体を貯蔵する第１の容器（３２）をさらに備える、請求項１〜６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
第１のライン（３４）に位置決めされ、液体又は逆洗液を一時貯留する（latch）ように構成される第２の容器（３６）をさらに備える、請求項１〜７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
反応器（４０）は、該第１の体積流及び該第２の体積流を超音波に暴露する超音波源（８２）をさらに備える、請求項１〜８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
反応器（４０）は、反応器内部（４１）に通じる入口（４６）と、該反応器内部（４１）から外に通じる出口（４８）とを備える、請求項１〜９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１】
紫外線源（４４）及び超音波源（８２）は、該反応器内部（４１）に位置決めされる、請求項９に記載の装置。
【請求項１２】
第２のライン（５０）は、該第２の体積流が該入口（４６）を通って該反応器内部（４１）に流入できると共に該反応器の該出口（４８）を通して該反応器内部から流出できるように、該反応器の該入口（４６）に接続される、請求項１０又は１１に記載の装置。
【請求項１３】
反応器（４０）は、液体用ライン（４２）を備え、該液体用ライン（４２）は、該反応器内部（４１）を貫通し、該反応器内部（４１）で該反応器内部に対して内蔵型（self-contained）である、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１４】
液体用ライン（４２）は、該第１の体積流が該液体用ライン（４２）を通って該反応器内部（４１）を流れるように、該第１のライン（３４）に接続される、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
液体用ライン（４２）は、紫外線透過性材料から形成される、請求項１３又は１４に記載の装置。
【請求項１６】
液体用ライン（４２）は、該反応器内部（４１）を横切って並列又は直列に配置される１つ又は複数の石英管（８４）を含む、請求項１３〜１５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１７】
反応器内部（４１）を少なくとも１つの石英管が横切り、該紫外線源（４４）、又は該紫外線源（４４）のそれぞれは、該石英管内に位置決めされる、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１８】
フィルターモジュール（１０）それぞれの該フィルター（１８）は膜を含む、請求項１〜１７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１９】
フィルターモジュール（１０）はそれぞれ、該フィルター（１８）に超音波を照射するための超音波源（６０）を備える、請求項１〜１８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２０】
フィルター（１８）は、１０００μｍ未満の孔を有する、請求項１〜１９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２１】
フィルター（１８）は、最小０．１μｍの孔を備える、請求項１〜２０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２２】
バラスト水を浄化するように構成される、請求項１〜２１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２３】
第１のフィルターモジュールの該第１の出口（１４）を該第２のフィルターモジュールの該入口（１２）に接続することによって、２つのフィルターモジュール（１０）が並列に接続される、請求項１〜２２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２４】
バラスト水の処理のための、請求項１〜２３のいずれか１項に記載の装置の使用。
【請求項２５】
フィルターモジュール（１０）が１つずつ順に逆洗される、バラスト水の処理のための請求項１〜２３のいずれか１項に記載の装置の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を浄化する、特にバラスト水を浄化する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
バラスト水は、船を安定させると共に無積載航行時の耐航性を確保するために航洋船によって吸い上げられる。このために、特定のバラスト水タンクに、又は現在一般的な二重船殻の場合には船殻の両外板間の空洞に、海水又は河川水が吸い上げられる。第１の場所でバラスト水を吸い上げて第２の場所でこれを放出することによって、通常は外国の生態系への生物の移入が起こる（新生代問題（neozoic problem））。
【０００３】
この問題に対処するために、航洋船には一般に、吸い上げられたバラスト水を濾過するための粗目のメカニカルフィルター（coarse mechanic filters）が設けられる。この場合、例えば金網状グリッドから成るフィルターが定期的な保守及び洗浄を必要とすることが不利である。
【０００４】
場合によっては、一部が数週間にわたって貯蔵される場合があるバラスト水は、その排出時に殺菌のために紫外線で処理される。この場合、例えばバラスト水タンクに幼動物又は幼生として導入された、例えば魚又は蟹等のタンク内の生物が、そのような紫外線処理でも比較的無傷で生存する成動物に成長し得ることが不利である。さらに、数週間で一部が激増した微生物及び藻類の個体群には、高い紫外線強度、したがって高いエネルギー入力が必要である。紫外線処理の代替案として、場合によっては、塩素でのバラスト水の処理が行われる。しかしながら、高度に塩素が混入した水を放出することも、地域の生態系への非常に危機的な干渉となる。
【０００５】
したがって、現行の技術水準で知られているようなバラスト水を浄化する方法及び設備は、バラスト水の処理時に低い柔軟性、信頼性、及び／又は環境的安全性しか提供しない。さらに、既知のバラスト水処理の方法及び設備には、比較的大きな保守努力が必要ではあるものの、外国の生態系への生物の移入に対して十分な保護を与えない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、少ない費用及び高い柔軟性で確実に動作させることができ、かつ貯蔵された液体の十分な純度を確保できる、液体を浄化する、特にバラスト水を浄化する装置を提供することが、本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的は、請求項１に記載の特徴の組み合わせによって解決される。好ましい実施の形態は、従属請求項に記載されている。
【０００８】
本発明による、液体を浄化する、特にバラスト水を浄化する装置は、少なくとも２つのフィルターモジュールと、少なくとも１つの紫外線源を有する反応器とを備える。フィルターモジュールはそれぞれ、浄化すべき液体用の入口、第１の出口、フィルター、及び濾液用の第２の出口を備え、入口を通って流入する液体のために、第１の出口はフィルターの前に位置決めされ、第２の出口はフィルターの後に位置決めされる。したがって、第１の出口及び第２の出口は、フィルターの異なる側に位置決めされる。
【０００９】
したがって、入口を通って各フィルターモジュールに流入している浄化すべき液体は、フィルターを通過せずに第１の出口を通ってフィルターモジュールから流出することができる。また、入口を通って流入している浄化すべき液体は、フィルターを通過して第２の出口を通ってフィルターモジュールから出ることができる。
【００１０】
本装置の反応器は、第１のラインを介して第１の出口に接続され、第１のラインを通して第１の体積流（volume flow）を反応器へ導くことができる。反応器は、第２のラインを介して第２の出口に接続され、第２のラインを通して第２の体積流を反応器へ導くことができる。さらに、反応器は、第１の体積流及び第２の体積流の両方を紫外線源の照射に暴露するように構成される。
【００１１】
本装置の利点はその高い柔軟性にあり、これは特に、液体、したがって特にバラスト水の浄化に関して以下の３つの可能性があるからである。
【００１２】
第１に、本装置は、浄化すべき液体が第１の出口を通してフィルターモジュールから未濾過のまま流出し、続いて第１の体積流として紫外線処理（のみ）に供給され得ることを可能にする。
【００１３】
さらに、本装置は、浄化すべき液体中の動物、生物、及び他の粒子状物質（particular matter、Schwebstoffen）を、後続の紫外線処理前にすでにフィルターモジュールでの濾過によって特定のサイズまで減少させることを可能にする。この場合、（空間的及び時間的の両方で）直後の紫外線処理に負担がかからないため、より少ないエネルギー費用でこれを動作させることができる。
【００１４】
さらに、第３の可能性では、他の両方の可能性の利点を組み合わせることができる。第１の体積流中の、浄化すべき液体のうち第１の出口を通って対応のフィルターモジュールから出る部分は、反応器に到達して紫外線で処理される。同時に、第２の体積流中で、浄化すべき液体のうち第２の出口を通って各フィルターモジュールから流出する残りの部分は、第２の体積流の形態で反応器へ導かれ、第１の体積流とは別個に紫外線で処理され得る。
【００１５】
したがって、別個の体積流を提供することによって、例えば、各体積流が紫外線照射を受ける接触時間を互いに柔軟に独立して調整することができる。したがって、達成すべき液体の不純度及び／又は純度に応じた、第１及び／又は第２の体積流中の浄化すべき液体の柔軟な処理が可能である。
【００１６】
好ましくは、このために、第１の体積流及び第２の体積流は、互いに別個に反応器内へ導かれる。好ましくは、さらに、それぞれが別個に導かれる第１の体積流及び第２の体積流は、反応器の紫外線源にできる限り近くに通される。
【００１７】
好ましい実施の形態では、第２の出口同士は、一方のフィルターモジュールのフィルターの逆洗を他方のフィルターモジュールの濾液を用いて行うことができるように、逆洗ラインを介して接続される。本装置の利点は、動作中に一方のフィルターモジュールが正常に機能し続けている間に他方のフィルターモジュールの逆洗を行うことができることにある。これにより、確実な連続動作が可能になる。
【００１８】
好ましくは、各フィルターモジュールの入口はベントを有する。同じく好ましくは、各フィルターモジュールの第１の出口は独自のベントを有する。この場合、それぞれのフィルターモジュールへの流入流及び流出流の制御された柔軟な調節が可能になる。一方のフィルターモジュールのフィルターの上述の逆洗のためには、その入口ベントが閉じられ、その第１の出口のベントが開かれる。さらに、第２の出口のそれぞれに、制御可能なベントが設けられ得る。
【００１９】
好ましくは、本装置は、一方のフィルターモジュールのフィルターを通して逆洗された液体が第１の体積流として第１のラインを通して反応器へ導かれるように構成される。したがって、本発明による装置は、逆洗液が第１のラインを通して反応器に別個に導かれ、第２のラインを通して反応器に流れ得る濾液とは別個の処理に暴露することができるという利点を有する。
【００２０】
好ましくは、本装置は、入口に接続される、浄化すべき液体を貯蔵する第１の容器を有する。特に好ましくは、本装置はさらに、第１のラインに位置決めされる第２の容器を有し、液体を一時貯留する（buffer）ように構成される。この場合、（逆洗された）液体を一時貯留し、かつ例えば非常に低いスループットで反応器を通して導くことで、逆洗（すなわち、より一層汚濁及び汚染された）液体の接触時間を増やすことが可能になる。
【００２１】
特に好ましくは、反応器は、第１の体積流及び第２の体積流に超音波を入射させるための超音波源をさらに備える。超音波によって引き起こされるキャビテーションによって、その前の濾過で除去されなかった浄化すべき液体中に溶解又は懸濁している微生物及び他の有機物／無機物の破壊及び死滅が達成される。この場合、達成され得る液体の純度レベルと装置の性能とがさらに向上し、装置全体の柔軟性が改善される。
【００２２】
特に好ましい実施の形態では、反応器は、反応器内部に通じる入口と、反応器内部から外に通じる出口とを備える。好ましくは、紫外線源及び／又は超音波源は、反応器内部に位置決めされる。反応器内部で得られる超音波の入射が、通される液体（複数可）の浄化に加えて、液体（複数可）と接触する表面におけるあらゆる種類の付着物の持続的な浄化を確保することにより、確実な連続動作が保証される。
【００２３】
特に好ましい実施の形態では、第２のラインは、第２の体積流が反応器の入口を通って反応器内部に流入して出口を通って反応器内部から流出するように、入口に接続される。したがって、反応器の寸法に応じて、反応器内部を通して濾液の比較的高いスループットを得ることができる。特に好ましくは、反応器は、反応器の内部を通過する液体用ラインをさらに備え、これは特に反応器内部で、反応器内部から液密に密閉される。したがって、液体用ラインは、浄化すべき液体の一定の体積流を、反応器内部又はその中にある液体と直接接触させることなく、反応器内部を通して反応器内部から隔てて導くことを可能にする。
【００２４】
このために、反応器を通過する液体用ラインは、第１の体積流が反応器内部を通る液体用ラインを通って流れるように、第１のラインと接続されることが特に好ましい。この場合、第１の体積流が反応器内部及び紫外線源を通して導かれ、場合によっては、第２の体積流とは別個に超音波源に通されることにより、第２の体積流とは別個の第１の体積流の処理が可能であり、反応器内で第１の体積流と第２の体積流とが混ざることが回避される。
【００２５】
特に好ましくは、液体用ラインは紫外線透過性材料でできている。具体的には、液体用ラインは、１つ又は複数の石英管を含み得る。
【００２６】
特に、石英管は並列に配列され得る。代替的に、石英管は、直列に配列されるように別の石英管と接続され得る。並列に配列された石英管の場合、比較的高いスループットを得ることができるという利点がある。直列に配列された石英管の場合、石英管内、したがって反応器内部を流れている液体が、複数回浄化されるという利点がある。
【００２７】
好ましくは、反応器に少なくとも１つの石英管を横切らせることもでき、石英管内には、紫外線源、複数の紫外線源の場合は各紫外線源が配置される。
【００２８】
特に好ましい実施の形態では、各フィルターモジュールのフィルターは膜を含む。好ましくは、各フィルターモジュールは、膜に超音波を照射するための超音波源をさらに備える。このために、膜は、超音波処理に耐える材料、例えばステンレス鋼又は他の合金から形成される。膜の動作時及び逆洗時の両方での超音波の照射によって、膜に付着物が詰まることが回避される。好ましくは、フィルターモジュールに流入する液体用の超音波源は、フィルターの前に、すなわち、フィルターの通常はより汚染されている側に位置決めされる。
【００２９】
膜は、１０００μｍ未満、好ましくは１００μｍ未満、最も好ましくは約５０μｍ未満の孔を有し得る。バラスト水の調整のためには、最大で約３０μｍの孔径が有利である。精密濾過のためには、最小０．１μｍの孔径を有する孔を用いることもできる。
【００３０】
特に、本装置は、上記の意味で逆洗のために互いに接続される３つ以上のフィルターモジュールを備えることもできる。
【００３１】
さらに、２つのフィルターモジュール（それぞれ）が、第１のフィルターモジュール（それぞれ）の第１の出口が第２のフィルターモジュール（それぞれ）の入口と接続されるように、互いに直列に接続されることもできる。特に、浄化すべき高度に汚染された液体の場合、第１のフィルターモジュールで予備浄化を、第２のフィルターモジュールで主浄化／濾過を行うことができる。
【００３２】
特に好ましくは、本装置全体は、含塩水、特に海水を処理するように構成される。
【００３３】
液体の浄化のための本発明による上述の装置の１つの特定の用途は、バラスト水の処理である。この場合、さらにフィルターモジュールのそれぞれが逆洗され得る。
【００３４】
本発明のさらなる特徴及び利点は、添付図面に基づく実施の形態の以下の説明と、特許請求の範囲とに記載されている。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】液体の浄化のための本発明による装置の概略図を示す。
【図２】本発明による装置の実施形態の詳細図を示す。
【図３】バラスト水の処理時の、図２に示す本発明による装置の実施形態の使用を示す。
【図４】バラスト水の処理時の、図２に示す本発明による装置の実施形態の使用を示す。
【図５】バラスト水の処理時の、図２に示す本発明による装置の実施形態の使用を示す。
【図６】バラスト水の処理時の、図２に示す本発明による装置の実施形態の使用を示す。
【図７】バラスト水の処理時の、図２に示す本発明による装置の実施形態の使用を示す。
【図８】フィルターモジュールが２つ１組で直列に整列している実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
図１は、液体を浄化する装置の実施形態を概略的に示す。
【００３７】
装置１００は、２つのフィルターモジュール１０を備え、これらはそれぞれが中空円形シリンダーの形状を有し、両端が閉じられるステンレス鋼管から形成される。各フィルターモジュールの上端には、浄化すべき液体用の入口１２が設けられ、下端には、液体用の第１の出口１４が設けられる。さらに、フィルターモジュール１０の管のマンテル（mantel）の上端付近に、第２の出口１６が設けられる。
【００３８】
フィルターモジュール１０の内部には、約３０μｍの孔を有するステンレス鋼膜が設けられる。ステンレス鋼膜１８も、フィルターモジュール１０のステンレス鋼管内に本質的に同軸上に（すなわち断面が同心状に）位置決めされる中空円形シリンダーの形態を有し、ステンレス鋼膜の直径は、フィルターモジュール１０の直径よりも小さい。入口１２及び第１の出口１４は、フィルターモジュール１０の円形の上端又は下端（すなわち、蓋又は底部）の中央付近に位置付けられる。したがって、入口１２を通ってフィルターモジュール１０の内部に流入する液体は、円筒形フィルター膜１８を通過せずにフィルターモジュール１０から第１の出口１４を通って流出することができる。したがって、この意味で、第１の出口１４は、フィルター膜１８の前に位置決めされる。これとは対照的に、入口１２を通ってフィルターモジュール１０に流入する液体は、フィルター膜１８を予め通過する場合、フィルターモジュール１０から第２の出口１６を通ってしか流出できない。この意味で、第２の出口１６はそれぞれ、フィルター膜１８の後に位置決めされる。
【００３９】
第２の出口１６同士は、液体の交換用の逆洗ライン２０を介して互いに接続される。
【００４０】
図１に示すように、各フィルターモジュール１０は、その上端が入口１２を介して液体供給源３０に接続され、液体供給源３０は、バラスト水タンク（図１には図示せず。図２を参照）の形態を有する第１の容器３２から供給を受ける。
【００４１】
反対端では、各フィルターモジュール１０は、第１の出口１４を介して第１のライン３４に接続される。第１のライン３４には、第２の容器３６が液体用のバッファ（buffer、Zwischenspeicher：一時貯留部）として設けられる。
【００４２】
第１のライン３４は、反応器内部４１を密閉する細長い反応器４０に通じる。反応器内部４１には、石英管から形成される液体用ライン４２が長手方向に横切る。さらに、石英管が本質的に反応器４０の長手方向軸と平行に配置されているのと同じように、細長い紫外線源４４が反応器内部４１内に延びている。第１のライン３４は、反応器４０の長手方向下端で石英管の形態の液体用ライン４２に合流する。液体用ライン４２は、反応器４０の他端で反応器内部４１から外に通じ、例えば石英又はガラス繊維でできているさらなる液体用ラインに合流する。実際には、図中では直線状の細長い実施形態のみが示されているが、特に液体用ライン４２に関しては、渦巻き状の又は螺旋状に絡み合った構成が考えられ、例えば、液体用ライン４２はそれぞれ、石英管内に位置決めされる紫外線源４４を非常に近接して囲む（図示せず）。
【００４３】
反応器４０は、本質的に中空円形シリンダーの形態であり、そのマンテル表面には、底端の近くに入口４６が設けられ、その上端の近くに出口４８が設けられる。フィルターモジュール１０の第２の出口１６は、第２のライン５０を介して、反応器内部４１に通じる入口４６と接続される。
【００４４】
各フィルターモジュール１０には、本質的にロッド形の超音波源６０がさらに設けられ、超音波源６０は、中空円筒形態のフィルターモジュール１０内にその長手方向軸からわずかにずれて（すなわち偏心的に）位置決めされる。同様に、偏心超音波源が反応器内部４１内に配置される（図示せず）。超音波源はそれぞれ、液体の浄化、及びフィルターモジュール１０の、特にフィルター１８又は反応器４０の浄化を行う。
【００４５】
次に、装置１００及び装置１００の各要素の機能及び効果のさらなる詳細を、図２〜図７に基づいて個別及び組み合わせの両方で説明する。
【００４６】
図２は、バラスト水を浄化する装置としての役割を果たす装置１００の実施形態を示す。図２に示すように、海又はバラスト水タンク３２からフィルターモジュールの入口１２へ水を圧送するために、液体供給源３０にバラスト水ポンプ７０が設けられる。図示される４つのフィルターモジュール１０の各入口１２は、各フィルターモジュール１０への流入量を制御するための入口ベント７２を備える。さらに、各第１の出口１４は、第１の出口１４から流出する液体の流れを制御するためのベント７４を有する。図２に示される実施形態は、第１のバイパスライン７６及び第２のバイパスライン７８をさらに有する。第１のバイパスラインは、液体供給源３０を第２のライン５０に接続する。したがって、すべてのフィルターモジュール１０の入口ベント７２が閉じている場合、処理すべき液体は、事前に濾過されることなくバイパスを通して反応器４０へ導かれ得る。第２のバイパスライン７８は、液体供給源３０を反応器４０の出口４８に接続されている液体用ラインに接続する。したがって、すべてのフィルターモジュール１０の入口ベント７２が閉じており、第１のバイパスライン７６に位置決めされている第１のバイパスベント７７が閉じている場合、液体は、フィルターモジュール１０も紫外線反応器４０も通って流れることなく、海中に圧送し戻され得る。
【００４７】
図２に示されるように、反応器４０は、その下端にキャビテーション室８０を有し、キャビテーション室８０は、反応器４０の上方部分よりも小さな直径を有し、反応器４０の液体入口４６がそこに集束する。反応器内部４１には、反応器４０の全長にわたって、すなわちキャビテーション室８０及び反応器４０に取り付けられているその上方部分を通ってロッド形の超音波源８２が延び、これは、反応器４０の長手方向軸からわずかにずれて、すなわち断面図で偏心的に位置決めされる。さらに、反応器４０の上方部分で反応器内部４１を２本の石英管が横切り（図２には図示せず）、図２に示されるようにそれぞれが紫外線源４４の１つを収容する。さらに、液体用ライン４２を形成するさらに２本の石英管８４が、反応器内部４１を横切り、石英管８４の一方は、その下端が第１のライン３４に接続される。この石英管８４は、他端が管接続部８６を介して第２の石英管８４の対応の端に接続される。したがって、第１のライン３４を通って反応器４０に到達する液体、例えば高度に汚染された逆洗液は、反応器内部４１を通して２度、すなわち第１の石英管８４内の上昇時及び第２の石英管８４内の下降時に導かれ得る。ケーシング内部の各通過時に、液体は、石英が紫外線放射を透過可能であるため紫外線放射に暴露されると共に、石英管がその中を流れる流体に超音波を送るため超音波にも暴露される。この場合、第１のライン３４を通って反応器に到達する第１の体積流の非常に効果的な浄化を確保することができる。したがって、直列に配置される石英管８４の数に応じて、設けられている石英管８４の数に応じた液体の多処理を達成することができる。本発明は、２本の石英管８４に限定されず、達成すべき結果に応じて任意の数の石英管８４を備えることができる。さらに、紫外線源４４の１つの周りでの、石英管８４の形態の液体用ライン４２の上述の渦巻き状の又は螺旋状に絡み合った構成によって、浄化力を高めることができる。
【００４８】
第２の体積流（主流）は、第２のライン５０と反応器４０のキャビテーション室８０に通じる入口４６とを通過して反応器内部４１に入る。キャビテーション室８０において、第２の体積流の流入液体が、超音波源８２からの超音波にのみ暴露される。反応器内部４１内の第２の体積流は、入口４６から出口４８に、したがってキャビテーション室８０から反応器４０の上方部分に流れ込む。この上方部分において、第２の体積流は、超音波にさらに暴露され、さらに石英管内に位置決めされている紫外線源４４から発生する紫外線に暴露される。第２の体積流は、続いて出口４８を通って反応器４０から出て再循環ライン９０に給送される。石英管８４を通過した第１の体積流も、インジェクターノズルを通して再循環ライン９０に給送される。再循環ライン９０を通して、第１の体積流及び／又は第２の体積流の適宜処理された浄化液は、バラスト水タンク３２内又は海中に戻る（図２に示すような再循環ライン９０のベントの調整に従って）。
【００４９】
図３は、バラスト水の吸い上げ時の装置１００の実施形態を示す。
【００５０】
図３に示される最初の３つの（左から）フィルターモジュール１０の入口ベント７２は、全開されている。さらに、最初の３つのフィルターモジュール１０の各第１の出口１４の各ベント７４は、少なくとも部分的に開いている。４番目のフィルターモジュール１０（すなわち、右側のフィルターモジュール）の入口ベント７２及び第１の出口のベント７４は、両方が閉じている。海中に通じる液体供給源３０のアーム（arm）の矢印で示されるように、バラスト水ポンプ７０が、海から最初の３つのフィルターモジュール１０のそれぞれに水を確実に到達させる。最初の３つのフィルターモジュール１０のそれぞれにおいて、水の第１の部分が、フィルター１８を通過せずにフィルターモジュールの下端に到達し、各フィルターモジュール１０の第１の出口１４を通過することにより、この水の第１の部分は、水中に存在する大きな物体及び生物を各フィルターモジュール１０から図３に示される第１のライン３４の分岐を通して海中に即座に流し戻す。各フィルターモジュール１０に進入している水の第２の部分は、フィルター１８を通過し、各第２の出口１６及び第２のライン５０を通って反応器４０の内部に到達する。反応器４０の内部４１において、液体に、超音波源８２からの超音波（フィルターモジュール１０の超音波源６０からの超音波にすでに予め暴露された後）と、図３に示されていない紫外線源４４からの紫外線放射とが照射される。反応器内部４１から出口４８を通って流れる水は、再循環ライン９０を通ってバラスト水タンク３２に流入する。吸い上げられてバラスト水タンク３２へ導かれる水は、こうして、紫外線放射及び超音波の両方を用いて濾過、殺菌、及び浄化される。
【００５１】
図４には、バラスト水タンク３２内に存在する水の循環時の装置１００の実施形態が示されている。
【００５２】
図示の４つのフィルターモジュール１０のうち、右側の３つは、供給源３０に接続されており（すなわち、各入口ベント７２が開いており）、濾過動作中である。左側のフィルターモジュール１０は、切断されており（入口ベント７２が閉じており）、浄化モード中で、水が充填されたフィルターモジュールをフィルター膜１８の浄化のために超音波源６０からの超音波で動作させる。
【００５３】
バラスト水タンク３２からの水は、バラスト水用ポンプ７０によって右側の３つのフィルターモジュール１０へ導かれ、そこで水が濾過される。続いて、このようにして濾過された水は、反応器４０に流入し、超音波及び紫外線での処理に暴露される。浄水は、再循環ライン９０を通ってバラスト水タンク３２内に流れ戻る。
【００５４】
代替的に、図４に示す実施形態では、フィルターモジュール１０は、バイパスベント７７を通ってバイパスさせてもよく、反応器４０による殺菌のみが用いられてもよい。
【００５５】
図５は、図４による浄化と類似のバラスト水タンク３２からの水の浄化時の、装置１００の実施形態を示す。
【００５６】
図４による実施形態のように、右側のフィルターモジュール１０は濾過モードであり、左側のフィルターモジュール１０は浄化モードである。図５には、第１のフィルターモジュール１０の逆洗がさらに示されている。図４とは対照的に、第１のフィルターモジュール１０（すなわち、左側のフィルターモジュール）の第１の出口１４のベント７４が少なくとも部分的に開いているため、濾液は、図示の４つのフィルターモジュールの第２の出口１６を接続する逆洗ライン２０を通って第１のフィルターモジュール１０の第２の出口１６を通り、第１のフィルターモジュール１０のフィルター膜１８を流れ戻り、第１のフィルターモジュール１０の第１の出口１４を通って海中に送り戻される。逆洗液の純度が海中に即座に排出し戻すのに不十分である場合、代替的に、逆洗水のさらなる浄化を行うために、ライン３４を通して反応器４０に、そして液体用ライン４２を通して反応器内部４１に、逆洗液を導くこともできる（図７に示す）。この場合、第２の容器３６を逆洗水体積用のバッファとして用いることができるため、例えば、より低いスループットレートで、したがってより長い接触時間で、反応器４０の内部４１を通して逆洗液を導くことができる。
【００５７】
図６は、タンク３２からのバラスト水の浄化及びその後の海中への排出し戻し時の、装置１００の実施形態を示す。
【００５８】
このために、タンク３２からの水は、ポンプ７０によって右側の３つのフィルターモジュール１０内に圧送される。右側の３つのモジュールの各第１の出口１４のベント７４が閉じている場合、バラスト水は、各フィルター膜１８を通過し、第２のライン５０を通って反応器内部４１に到達して濾過される。反応器内部４１における紫外線及び超音波での処理後に、バラスト水は、第２の出口１６及び出口４８を通って反応器４０から流出し、浄水として海中に排出することができる。
【００５９】
図７は、貯蔵されているバラスト水の排出及びフィルターモジュール１０の同時逆洗時の、装置１００の実施形態を示す。
【００６０】
図示の４つのフィルターモジュール１０のうち右から３つは、濾過モードであり、左側のフィルターモジュール１０は、供給源３０から切断されており逆洗モードである。第１のライン３４及びそこに位置決めされている第２の容器３６を通って、第１の体積流としての逆洗水が、第１のモジュールを経て反応器４０に到達し、反応器内部４１内で上述のように２本の石英管８４でできている液体用ライン４２を通して２回導かれて浄化される。第２のライン５０を通して、右側の３つのモジュールからの濾水が反応器４０に到達し、反応器内部４１に即座に流入してその中を流れることにより、この第２の体積流も浄化される。
【００６１】
したがって、第１のフィルターモジュール１０からの逆洗水の第１の体積流及び他の３つのフィルターモジュール１０からの濾水の第２の体積流は、反応器４０内で互いに別個にかつ異なる流量で殺菌され、続いて何ら問題なく海中に排出することができる。
【００６２】
図８は、装置１００のさらなる実施形態を示す。第１の（左から）フィルターモジュールは、第１の出口１４からの分岐９２を有する。この分岐９２は、第２の（左から）フィルターモジュールの入口１２に接続されるため、第１のフィルターモジュールからの未濾過液を第２のフィルターモジュールで処理及び濾過することができる。第３及び第４のフィルターモジュールは、同様に直列に配置される。
【００６３】
図８に示されるベント７４、７４’を用いて、第１の出口１４を通過する液体を第１のライン３４にかつ／又は分岐９２を通して導くことができる。
【００６４】
さらに、ベント７２’を有する任意のラインを介して、第２のフィルターモジュールの入口を液体供給源に接続することもできる。したがって、ベント７４’を閉じると、図８に示される装置１００は、図１〜図７を参照して上述したように動作させることもできる。
【００６５】
上記の説明、特許請求の範囲、及び図面に開示されている特徴は、個別及び任意の組み合わせの両方で、本発明を異なる実施形態で実施するのに重要であり得る。
【符号の説明】
【００６６】
１００  液体を浄化する装置
１０  フィルターモジュール
１２  入口
１４  第１の出口
１６  第２の出口
１８  フィルター膜
２０  逆洗ライン
３０  液体供給源
３２  第１の容器
３４  第１のライン
３６  第２の容器
４０  反応器
４１  反応器内部
４２  液体用ライン
４４  紫外線源
４６  反応器入口
４８  反応器出口
５０  第２のライン
６０  超音波源
７０  バラスト水ポンプ
７２、７２’  入口ベント
７４、７４’  第１の出口のベント
７６  第１のバイパスライン
７７  第１のバイパスベント
７８  第２のバイパスライン
８０  キャビテーション室
８２  超音波（反応器）
８４  石英管
８６  管接続部
９０  再循環ライン
９２  分岐
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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