(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水としての海水を濾過処理する濾過手段と、濾過された処理水を殺菌処理する殺菌手段とを備えたバラスト水の処理装置であって、
前記濾過手段および／または前記殺菌手段の構成部品であって被処理水中もしくは処理水中に設置される部品を洗浄する洗浄手段を備え、
前記濾過手段は、軸線を囲むように円筒配置され、該軸線を中心に回転自在に設けられたフィルタと、該フィルタの外周面に向けて被処理水を流出する被処理水ノズルと、前記フィルタを囲むように設けられ前記被処理水ノズルのノズル口を内部に備えた外筒部を有するケースと、を備えた回転式濾過装置であり、
前記洗浄手段は、水蒸気を該部品に直接噴射する蒸気洗浄手段であって、前記ケース内に設けた蒸気ノズルから水蒸気を前記フィルタ外周面に直接噴射するように構成されていることを特徴とする、バラスト水の処理装置。
【請求項２】
前記フィルタは、円筒半径方向に折り曲げられたプリーツ形状を有するプリーツフィルタである、請求項１に記載のバラスト水の処理装置。
【請求項３】
前記殺菌手段は、前記濾過手段により濾過された処理水の流路内に設けられた紫外線照射ランプであり、前記蒸気洗浄手段は、蒸気ノズルから水蒸気を前記紫外線照射ランプ表面に直接噴射するように構成されていることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のバラスト水の処理装置。
【請求項４】
軸線を囲むように円筒配置され、該軸線を中心に回転自在に設けられたフィルタと、該フィルタの外周面に向けて被処理水を流出する被処理水ノズルと、前記フィルタを囲むように設けられ前記被処理水ノズルのノズル口を内部に備えた外筒部を有するケースと、を備えた回転式濾過装置を用い、
被処理水としての海水を濾過処理する濾過工程と、濾過された処理水を殺菌処理する殺菌工程とを備えたバラスト水の処理方法であって、
前記濾過工程および前記殺菌工程の処理を停止した状態で、前記ケース内に設けた蒸気ノズルから水蒸気を前記フィルタ外周面に直接噴射することで蒸気洗浄することを特徴とする、バラスト水の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オイルタンカー等の船舶に航行時の安定のために貯留されるバラスト水の処理システムに関するものであり、特に船上に搭載され海水からの微生物除去に用いられるバラスト水の処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、船舶に積載するバラスト水の処理が問題となっている。バラスト水は空荷状態でも安全に航行するために船舶に積載される海水であり、バラスト水は出港時に付近の海域から取水し、入港時の積荷の積載時に海洋へ排水される。即ち、出港地の海水からなるバラスト水が入港地（積荷港）で排水され、例えば、日本から出港したオイルタンカーがオイル産油国のクウェート等の中近東へ航行してオイルを搭載する場合、日本海域の海水がバラスト水として積載され、中近東の海域で洋上に排水されることとなる。このようにバラスト水が取水した海域と異なる海域に排水されると、海水中の生物が本来の生息地でない海域に移動させられることとなり、海洋の生態系に大きな影響を及ぼすこととなる。
【０００３】
このため、バラスト水を浄化処理して微生物を除去あるいは死滅、不活性化する方法が種々検討されている。たとえば特許文献１には海水を加熱して水中生物を殺菌する方法が記載され、特許文献２には蒸気を用いる方法や紫外線照射による方法が開示され、その他、電圧印加や衝撃波などの電気的方法や、次亜塩素酸ソーダなどの薬剤を投入する方法等が提案されている。また、前記死滅処理の前段として、あるいは比較的大きな微生物の除去の目的で濾過を用いる方法も検討されており、たとえば特許文献３には濾過膜を用いたバラスト水の製造方法が記載されている。
【０００４】
これらの方法を用いたバラスト水の処理装置において、濾過膜や紫外線照射装置など処理水中に直接配置された部品には汚れの沈着が起こる。沈着した汚れには鉄やカルシウムなどの無機成分や、いわゆる水あかなどの有機成分など種々の成分が含まれる。濾過膜についた汚れを定期的に除去する方法として、特許文献４には過酸化水素水に膜を一定時間浸漬する方法、特許文献５には酵素を添加する方法、特許文献６には濾過槽内に蒸気を導入する方法が開示されている。また、紫外線照射ランプの洗浄方法として、特許文献７には超音波を利用する方法やブラシ等の機械的洗浄が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３６６０９８４号公報
【特許文献２】特許第４２６１９５５号公報
【特許文献３】特開２００６−７２８号公報
【特許文献４】特開２００９−２４１０４２号公報
【特許文献５】特開２００７−１６０２４２号公報
【特許文献６】特開２００６−１０２６７６号公報
【特許文献７】特開２００９−６６４７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の洗浄方法として過酸化水素や酵素等を用いる方法では薬液等が必要となりコストや処理工程が増える、またその薬液等が残らないように十分な洗浄と排水処理が必要となる。紫外線照射ランプに用いられる機械洗浄は装置の稼働中に洗浄を行うことが出来るものの、被処理水中での動作機構が必要となり、そのメンテナンスコストが必要となる。特許文献６では高圧の蒸気をタンク内に導入することが記載されているが、タンク全体に蒸気を充満する構造であり未だ十分では無かった。このように、洗浄方法は種々検討されているものの一長一短があり、効果的な洗浄手段が求められている。
【０００７】
一方、本願発明者らは、バラスト水処理の手法として、回転フィルタを用いた新たな処理装置の開発を進めている。かかる構造の処理装置においては従来の洗浄手法も適用できるものの、十分とは言えない。そこで本願発明者らは鋭意検討の結果、より簡便な構造で効果的に洗浄効果が得られる装置を考案した。本発明の目的は、船舶から排出される、あるいは船舶に積み込まれるバラスト水を処理するバラスト水の処理装置であって、簡便な構造で効果的に内部構造を洗浄することが可能な装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的のため、本願発明者らは鋭意検討の結果、以下のような装置および方法を考案した。
【０００９】
すなわち、被処理水としての海水を濾過処理する濾過手段と、濾過された処理水を殺菌処理する殺菌手段とを備えたバラスト水の処理装置であって、前記濾過手段および／または殺菌手段の構成部品であって被処理水中もしくは処理水中に設置される部品を洗浄する洗浄手段を備え、該洗浄手段は、水蒸気を該部品に直接噴射する蒸気洗浄手段であることを特徴とする、バラスト水の処理装置である。
【００１０】
かかる構成とすれば、被処理水中や処理水中に浸されるように配置された部品に高温の水蒸気が直接吹きつけられるため、簡易な構成で効果的な洗浄が可能である。洗浄は水処理の終了後、すなわち洗浄対象とする部品が被処理水あるいは処理水に浸かっておらず、大気中に曝されている状態で、水蒸気を直接吹き付けることにより行われる。これにより、対象部品の表面に付着した生物の殺菌消毒と除去、生物残渣の除去が行われ、さらに乾くと表面に析出する塩分なども効率よく除去することが可能である。すなわち、従来のように薬品を使うことなく高温蒸気による高い洗浄力を発揮することができ、また機械的洗浄機構が不要とできるため、装置全体の小型化、低コスト化を図ることが可能となる。もちろん、従来の手段と併用することで、より高い洗浄能力を発揮することも可能である。
【００１１】
ここで、対象とされる部品として代表的には、濾過フィルタと殺菌用の紫外線照射ランプが挙げられる。これらは従来、薬品や機械的ワイパーによる洗浄が行われていた部品である。
【００１２】
本願発明者らは、軸線を囲むように円筒配置され、該軸線を中心に回転自在に設けられたフィルタと、該フィルタの外周面に向けて被処理水を流出する被処理水ノズルと、前記フィルタを囲むように設けられ前記被処理水ノズルのノズル口を内部に備えた外筒部を有するケースとを備えた回転式濾過装置を開発しており、かかる回転式濾過装置に用いる略円筒状の回転フィルタの洗浄において、ケース内に設けた蒸気ノズルから水蒸気を前記フィルタ外周面に直接噴射するように構成すると、高い洗浄効果が得られ好ましく用いられる。特に、フィルタがプリーツ形状、すなわち山谷を繰り返す形状のフィルタのように複雑な形状の場合、谷部の洗浄を機械的に行うことが困難であるところ、蒸気の直接吹きつけによれば、より高い洗浄効果を得ることができる。なお、プリーツ形状とすることは、膜の面積を有効に増やすことが可能となり、特に設置場所の制約が大きい船上で用いる装置では装置全体の設置面積縮小のために好ましい。プリーツ形状のプリーツ深さとプリーツ数は、面積増大のためには大きい程好ましいが、目詰まりの程度と洗浄の容易さに影響を与え、直径１００〜８００ｍｍ程度の円筒フィルタにおいては、プリーツ深さは３０ｍｍ以上１００ｍｍ以下、プリーツ数は１００以上５００以下が好ましい。この程度のプリーツ深さと数において本願発明の洗浄効果をより効果的に発揮することができる。
【００１３】
紫外線照射ランプの洗浄としては、水処理を継続した状態で、水中でワイパーを常時あるいは間欠的に作動させるワイパーが知られており、これらワイパーと本願の蒸気洗浄を併用すると、さらに高い洗浄効果が得られる。特に、上述のように、水処理後に乾くとランプ表面に析出する塩分の除去が可能であり、次回運転時の殺菌効率の低下を防ぎ、装置全体の寿命を長くするなど効果が大きい。
【００１４】
本発明において、処理の対象となる海水は特に制限されないが、一般的に船舶が停泊する港湾域の海水には、微生物や濁質が含まれており、濁度が１〜１００度程度である。問題とされる海水中の微生物として大腸菌、コレラ菌、腸球菌、ミジンコやヒトデ、アジア昆布等の幼生等が挙げられ、これらの微生物の大きさはほとんどが０．３から数μｍである。ここでのフィルタは、海水中からの濁質除去と共に微生物の除去を目的とするものである。フィルタとしては不織布やポリエステル製などの比較的丈夫なフィルタを用いることができる。除去対象である濁質にはシリカ等の無機質成分などが含まれており、その大きさは様々である。バラスト水としては１０μｍ以上の微生物や濁質を除去することが求められており、これらを効果的に除去できるフィルタであれば材質は特に制限されない。また、膜厚は厚くなるほど濾過流量の低下を招き、薄いと破れやすくなることから、材質にもよるが０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下が好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
以上の発明によれば、船舶から排出される、あるいは船舶に積み込まれるバラスト水の処理装置において、被処理水や処理水中に配置される部品を簡易な構成で効果的に洗浄することが可能なバラスト水の処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明によるバラスト水の処理装置の一例を示す図であり、（ａ）は軸線を含む垂直断面の構成、（ｂ）は水平断面の構成をそれぞれ模式的に示す図である。
【図２】本発明によるバラスト水の処理装置の別な例を示す図である。
【図３】本発明によるバラスト水の処理装置の別な例を示すものとして、電動モータを備えた構成を説明する図である。
【図４】本発明によるバラスト水の処理装置の別な例を示す図であり、内部に紫外線照射部を備えた構成を示す図である。
【図５】紫外線照射部の構造例を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明にかかるバラスト水の処理装置の構成を図面を参照して説明する。なお、本発明はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００１８】
図１は、本発明によるバラスト水の処理装置の一例を示す図であり、（ａ）は軸線を含む垂直断面の構成、（ｂ）は（ａ）における水平Ａ−Ａ断面の構成をそれぞれ模式的に示す図である。円筒形状のフィルタ１は回転中心となる軸線を囲むように配置されており、中心に配置された中心配管（配管は回転しない）の周囲を回転自在に取り付けられている。図１ではフィルタ１として円筒の半径方向に山谷を繰り返すように折り目が付けられたプリーツフィルタを示している。フィルタの上下面は水密に塞がれている。回転自在な取り付け構造は、同じく水密構造とする必要があるが、特に限定されることなく既知の構造が用いられる。フィルタ全体を覆うようにケース３が設けられる。ケース３は外筒部３１、蓋部３２、底部３３で構成され、底部３３には排出流路８が設けられる。ケース３内に被処理水としての海水を導入するため被処理水配管６と被処理水ノズル２が設けられる。被処理水ノズル２は、そのノズル口２１をケース３の外筒部３１内に備えるように被処理水配管６から延設され、被処理水がフィルタの外周面に向かって流出するように構成されている。
【００１９】
本例の場合、被処理水ノズルから噴出した被処理水はプリーツフィルタのプリーツ外周面に当たり、その圧力によってプリーツフィルタは回転するように構成されている。被処理水の一部はそのままフィルタによって濾過され、濾過水がフィルタの円筒内部に透過するが、他の部分はケース内をフィルタの回転と同方向に流れることとなる。ケース内を一周した被処理水はノズル近傍に設けられた方向変換板５によって流れが堰き止められ、フィルタ方向に圧力を生じるように流れの向きが変えられる。これにより、フィルタ面には面にほぼ垂直の一定の圧力で水流が加わる状態となり、かかる力によってフィルタの洗浄効果が得られる。被処理水ノズルからの水流によってもフィルタ面は洗浄されつつ濾過されるが、その場合にはノズル口付近の洗浄効果が大きく得られる一方でノズルから遠い部分には水流が当たりにくい。方向変換板を設けることで円周方向に周回してきた流れ全体がフィルタ面に当たるため、フィルタ全体の洗浄効果が増すため、処理装置全体としての濾過効率が一層向上する。なお、図ではケース内の構造をわかりやすくするために空間を広く描いているが、実際には無駄な空間は極力少なく構成されることは言うまでも無い。濾過されない被処理水および、ケース内に沈殿した濁質分は、ケース底部の排出流路から順次排出される。このように濁質分や残った被処理水が連続的に常に排出されつつ濾過が進行される点もこの装置の特徴であり、バラスト水に求められる１０〜２０ｔｏｎ／時間やそれ以上の処理量を確保するために効果がある。なお、図では排出流炉にバルブなどを記載していないが、保守用や流量調節用に必要な機器を設けることはできる。一方、フィルタ１により濾過された濾過水はフィルタ内部にて中心配管４に設けられた取水穴４１を通して濾過水配管７に導かれ、ケース外部に流出される。
【００２０】
以上の動作において、フィルタ１の外周面には濁質が付着し、長期間の運転のためにはフィルタの交換や洗浄が必要となる。本発明の構成においては、被処理水ノズルから噴出した被処理水の圧力および、回転による水流によってフィルタ外周面には常に水流が生じ、付着した濁質分が除去されやすい。すなわち一定の洗浄効果をも併せ持つ効果がある。
【００２１】
本装置の特徴は、運転後のフィルタ洗浄のための洗浄手段として、水蒸気を該部品に直接噴射する蒸気洗浄手段を備えたことである。図１を参照して、蒸気洗浄手段はケース３外からケース内に配管された蒸気配管１５０と、ケース内においてフィルタ外周面に向けて蒸気を直接吹き付けることが可能な蒸気噴出口１５１で構成されている。蒸気を生成させ、圧力をかけて蒸気配管１５０に蒸気を送り込む設備は図示していないが外部に必要である。かかる設備は必要な蒸気を送ることができるものであれば既知のものが利用できる。このように、本発明の装置では、簡易な構成によりフィルタの洗浄が可能となり、かつ蒸気を直接フィルタ面に吹き付ける構成により、高い洗浄効果を得ることができる。
【００２２】
さらに、洗浄用のノズルを別に設けることもできる。図２はその構成例を説明するものであり、図１での（ｂ）と同様の断面構成を示す図である。被処理水ノズル２とは別に洗浄用ノズル９を、ケース３の外筒部を貫通するように設け、ノズル口９１をフィルタ面に向けて取り付けている。洗浄用ノズルからは被処理水とは異なる洗浄水、すなわち濁質を極力含まない水を勢い良くフィルタ外周面に噴出することが好ましく、フィルタに垂直（フィルタ円筒の半径方向）に向けて噴出すればよい。
【００２３】
図３は本発明によるバラスト水の処理装置の別な例を示すものとして、電動モータを備えた構成を説明する図である。図１ではフィルタ１の回転は被処理水の水流によっていたが、図３はフィルタ中心軸に電動モータ１００の軸１０１を連結し、強制的に回転させる構成としている。水流による回転に比較して駆動のための別なエネルギーを必要とするが、回転速度を任意に設定、変更できる点でメリットがある。電動モータ１００はモータカバー１０２で覆われて収納され、駆動制御部１０３からの電力により駆動される。ここでも図１や図２の場合と同様に、蒸気配管と蒸気噴出口を備えた蒸気洗浄手段を設け、フィルタの洗浄を可能としている。
【００２４】
図４は、上記の処理装置に、紫外線照射部を内蔵する構成を示したものである。ケース３の内部に紫外線照射部２００を設け、中心配管４で集めた濾過水に紫外線ランプによる紫外線を照射して濾過水流路７に排出することが特徴である。紫外線照射部２００はケース３の外部であって、濾過水流炉の先に別途設けても良い。また図４には図示していないが、図１から図３と同様にフィルタを洗浄する目的の蒸気洗浄手段を設けるとなお好ましい。
【００２５】
図５に紫外線照射部の構成を示す。（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図を示す。フランジ２３０はその上下配管との接続用のフランジである。上下フランジに挟まれた配管部には横型円筒型の紫外線照射チャンバー２２０が設けられ、内部に紫外線ランプ２１０が複数本内臓されている。紫外線ランプが紫外線照射チャンバーを貫通していることを示すため、正面図（ｂ）のみに点線で描いている。以下の蒸気洗浄手段も同様である。ここで、本装置では、運転中にランプ表面に付着した濁質成分、細菌類、さらには濾過水を抜いてランプ表面が乾燥することで表面に析出する塩分等の洗浄の手段として、水蒸気をランプ表面に直接噴射する蒸気洗浄手段を備えている。蒸気洗浄手段はチャンバー２２０外からチャンバー内に配管された蒸気配管１６０と、チャンバー内においてランプ表面に向けて蒸気を直接吹き付けることが可能な蒸気噴出口１６１で構成されている。蒸気を生成させ、圧力をかけて蒸気配管１５０に蒸気を送り込む設備は図示していないが外部に必要である。かかる設備は必要な蒸気を送ることができるものであれば既知のものが利用できる。このように、本発明の装置では、簡易な構成により紫外線照射ランプの洗浄が可能となり、かつ蒸気を直接吹き付ける構成により、高い洗浄効果を得ることができる。
【００２６】
以上の構成において、蒸気の温度は噴出口において１００℃〜１３０℃であることが好ましく、効果的な洗浄のために配管に加えられる圧力は０．１〜１．５ｋｇ／ｃｍ２であることが好ましい。
【符号の説明】
【００２７】
１  フィルタ、  ２  被処理水ノズル、  ２１  ノズル口、  ３  ケース、  ３１  外筒部、  ３２  蓋部、  ３３  底部、  ４  中心配管、  ４１  取水穴、  ５  方向変換板、  ６  被処理水配管、  ７  濾過水流路、  ８  排出流路、  ９  洗浄水ノズル、  ９１  ノズル口、  １００  電動モータ、  １０１  回転軸、  １０２  モータカバー、  １０３  駆動制御部、  １５０，１６０  蒸気配管、  １５１，１６１  蒸気噴出口、  ２００  紫外線照射部、  ２１０  紫外線ランプ、  ２２０  紫外線照射チャンバー、  ２３０  フランジ
【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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