(57)【要約】流動する液体から固体粒子および有機体（生物）を濾過（フィルタ処理）するため、および、フィルタ素子を洗浄するとともに、この洗浄中にこのシステムからの濾過済みの液体を確実に流し続けるための装置および方法。乱流液体流、紫外線放射、およびシステム圧力を、この装置および方法の観点から開示する。
2009535211.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
大量の流動液体から生物および粒子を分離および濾過するための装置において、フィルタハウジング室を画定するフィルタハウジングと、内側にフィルタ素子室を画定する包囲した形状の濾過スクリーンをそれぞれ有する複数個の細長いフィルタ素子と、フィルタハウジング上に取り付け、かつ前記フィルタ素子室に連通した流入室を画定する流入マニホルドと、前記ハウジング室から濾過した液体を送出する出口ノズルと、前記フィルタ素子の底端部およびスラッジ廃棄ポイントと流体連通するよう前記フィルタハウジングに固定するスラッジ排出マニホルドであって、前記フィルタ素子から流れ込む液体を受容する該スラッジ排出マニホルドと、前記フィルタ素子室からの液体流を制御するため前記スラッジ排出マニホルドに設けた逆流フラッシュ弁と、を備え、この装置は、液体を濾過する第１流体経路であって、この第１経路は、前記流入マニホルドから、前記フィルタ素子室内へ、および前記濾過スクリーンを通って前記ハウジング室に至り、さらに前記出口ノズルまで延在する該第１流体経路を画定し、またこの装置は、前記流入マニホルドから流入する未濾過の液体、および前記フィルタハウジング室から前記フィルタ素子内部に流入する濾過済み液体の双方のための第２流体経路であって、その後スラッジ排出マニホルドタンクから廃棄処分ポイントまで流れる該第２流体経路を画定し、これにより、前記逆流フラッシュ弁を閉じるとき、この装置によって前記流入マニホルドから受容する液体は、前記第１流体経路を通過し、逆流フラッシュ弁を開くとき、前記流入室からの未濾過の液体および第２流体経路を流れるフィルタハウジング室からの濾過済み液体の双方によって、前記濾過スクリーンを洗浄する構成としたことを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、スラッジ排出マニホルドは、一組のパイプよりなるパイプセットを有するものとし、パイプセットのうち１個を、フィルタ素子から排出マニホルドタンクおよび前記１個のパイプにおける逆流フラッシュ弁まで延在する構成とした装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置において、スラッジ排出マニホルドは、隔室に分割したタンクを有し、各隔室は複数個のフィルタ素子と液体連通し、また、逆流フラッシュ弁を設けた出口パイプを、各隔室からスラッジ排出タンクまで延在する構成とした装置。
【請求項４】
請求項１に記載の装置において、各フィルタ素子は、流入マニホルドから液体を受容するための流入開口を有し、フィンを、前記流入開口に配置して、前記フィルタ素子内に流れ込む液体に乱流化する構成とした装置。
【請求項５】
請求項４に記載の装置において、前記フィルタ素子は、フィルタ素子室内部に沿って延在するフィンを有し、前記フィルタ素子室内における乱流を維持する構成とした装置。
【請求項６】
請求項１に記載の装置において、注入パイプを前記流入室に取り付けて、空気をフィルタ素子内に注入して、フィルタ素子内内に流れ込む液体の乱流化を支援し、またフィルタ素子の洗浄効率を高める構成とした装置。
【請求項７】
請求項１に記載の装置において、前記濾過スクリーンは、最小８ｂａｒの圧潰圧力に耐える内部支持体を有するウェッジワイヤとした、装置。
【請求項８】
請求項７に記載の装置において、前記濾過スクリーンは、５０ミクロン溝孔を有する構成とした装置。
【請求項９】
請求項１に記載の装置において、さらに、装置を船において水位線の下方に設置するときに起こる逆圧に打ち勝つのに十分な、装置の内圧を維持するための圧力制御弁を設け、したがって、スラッジ排出ポンプを設ける必要がなく、逆圧に対抗してスラッジを船外に排出できる構成とした装置。
【請求項１０】
大量の流動液体から生物および粒子を分離および濾過するための装置において、フィルタハウジング室を画定するフィルタハウジングであって、フィルタハウジングフランジおよび底部フランジを有し、これらフィルタハウジングフランジおよび底部フランジは、細長いフィルタ素子を収容するための互いに整列した貫通開口を設けた該フィルタハウジングと、内側にフィルタ素子室を画定する包囲した形状の濾過スクリーンをそれぞれ有する複数個の細長いフィルタ素子であって、頂端部および底端部を有し、これら頂端部および底端部をそれぞれ前記ハウジングフランジおよび底部フランジの互いに整列する前記貫通開口に配置した、該フィルタ素子と、前記フィルタハウジング上に取り付け、かつ前記フィルタ素子室に連通した流入室を画定する流入マニホルドと、液体を流入室に導入するための流入パイプと、前記フィルタハウジング室から濾過した液体を送出する出口ノズルと、前記フィルタ素子の底端部に流体連通するよう前記フィルタハウジングに固定するスラッジ排出マニホルドであって、スラッジパイプによって各フィルタ素子の底端部に接続した排出マニホルドタンクを有する該スラッジ排出マニホルド、前記スラッジパイプに設けた逆流フラッシュ弁と、を備え、この装置は、前記流入マニホルドから、前記フィルタ素子室内へ、および前記濾過スクリーンを通って前記ハウジング室に至り、さらに前記出口ノズルまで延在する第１流体経路を画定し、この装置は、前記流入マニホルドから流入する未濾過の液体、および前記フィルタハウジング室から前記フィルタ素子内部に流入する濾過済み液体の双方のための第２流体経路であって、スラッジパイプを通ってスラッジ排出マニホルドタンクから廃棄処分ポイントまで延在する、該第２流体経路を画定し、これにより、逆流フラッシュ弁を閉じるとき、この装置によって前記流入マニホルドから受容した液体は、前記第１流体経路を通過し、逆流フラッシュ弁を開くとき、前記濾過スクリーンを通る第２流体経路において流れる前記フィルタハウジング室からの濾過した液体、および前記流入マニホルドから前記フィルタ素子室に流れる未濾過の液体の双方をにより、前記濾過スクリーンを洗浄し、前記濾過スクリーン内面から生物および粒子を除去し、また、濾過した液体ならびに生物および粒子を有する未濾過の液体のスラッジを、前記第２流体経路に沿って廃棄処分ポイントまで流す構成としたことを特徴とする装置。
【請求項１１】
大量の流動液体から生物および粒子を分離および濾過するための装置において、フィルタハウジング室を画定するフィルタハウジングであって、フィルタハウジングフランジおよび底部フランジを有し、これらフィルタハウジングフランジおよび底部フランジは、細長いフィルタ素子を収容するための互いに整列した貫通開口を設けた該フィルタハウジングと、内側にフィルタ素子室を画定する包囲した形状の濾過スクリーンをそれぞれ有する複数個の細長いフィルタ素子であって、頂端部および底端部を有し、これら頂端部および底端部をそれぞれ前記ハウジングフランジおよび底部フランジの互いに整列する前記貫通開口に配置した、該フィルタ素子と、前記フィルタハウジング上に取り付け、かつ前記フィルタ素子室に連通した流入室を画定する流入マニホルドと、液体を流入室に収容するための流入パイプと、前記フィルタハウジング室から濾過した液体を送出する出口ノズルと、前記フィルタ素子の底端部に流体連通するよう前記フィルタハウジングに固定するスラッジ排出マニホルドと、を備え、このスラッジ排出マニホルドは、隔室に分割したタンクを有し、各隔室は、数個のフィルタ素子からの排出を受け取るようにし、各隔室はスラッジ排出タンクまで延在する出口パイプを有し、また、各出口パイプには逆流フラッシュ弁を装着し、この装置は、前記流入パイプから、前記流入マニホルドを通って、前記フィルタ素子室内へ、および前記濾過スクリーンを通って前記フィルタハウジング室まで、さらに出口ノズルまで延在する第１流体経路を画定し、この装置は、前記流入マニホルドからの未濾過の液体、および前記フィルタハウジング室から前記フィルタ素子内部へ、スラッジ排出マニホルドを通って廃棄処分ポイントに流れる濾過済み液体の双方を含む、第２流体経路を画定し、これにより、前記逆流フラッシュ弁を閉じるとき、この装置によって前記流入マニホルドから受容した液体は、前記第１流体経路を通過し、前記逆流フラッシュ弁が開くとき、前記濾過スクリーンを通る第２流体経路において流れる前記フィルタハウジング室からの濾過した液体、および前記流入マニホルドから前記フィルタ素子室に流れる未濾過の液体の双方により、前記濾過スクリーンを洗浄し、前記濾過スクリーン内面から生物および粒子を除去し、また、濾過した液体ならびに生物および粒子を有する未濾過の液体のスラッジを、前記第２流体経路に沿って廃棄処分ポイントまで流す構成としたことを特徴とする装置。
【請求項１２】
大量の流動液体から生物および粒子を分離および濾過する方法において、
流入口ポイントから濾過スクリーン室内へ、濾過方向において前記濾過スクリーンを通り、収集室を経て濾過した液体の排出ポイントまでの液体の流れを生ずる第１流体経路を成立させるステップと、
前記収集室から、前記廃棄処分ポイントへ向かうフィルタ洗浄方向における前記濾過スクリーンを通り、および流入ポイントから前記濾過スクリーンを経て廃棄処分ポイントへの流れを生ずる第２流体経路を成立させるステップと、
液体を濾過するため前記第１流体経路を選択するステップと、
前記濾過スクリーン室および前記収集室との間の圧力差を監視するステップと、
圧力差が所定の値に到達した際に前記第２経路を選択し、濾過した液体および未濾過の液体の双方により前記フィルタを洗浄するステップと、
前記第２流体経路を経る流れで生成した濾過済みおよび未濾過の液体の混合物に含まれた生物および粒子からなるスラッジを廃棄処分ポイントで排出するステップと、
を有することを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法において、さらに、紫外線放射により濾過した液体を照射するステップを有する方法。
【請求項１４】
請求項１２に記載の方法において、さらに、前記第２流体経路に、所定逆圧に対抗して前記排出ポイントへの流れを可能にする圧力を維持するステップを有する方法。
【請求項１５】
請求項１２に記載の方法において、さらに、前記濾過スクリーン室に流入する液体を乱流化するステップを有する方法。
【請求項１６】
請求項１２に記載の方法において、さらに、流入ポイントで液体に空気を注入し、前記濾過スクリーン室に流入する液体を乱流化するステップを有する方法。
【請求項１７】
請求項１２に記載の方法において、さらに、流入ポイントに流入させる前に液体を予め濾過するステップを有することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流動液体から固体粒子および有機体（生物）を濾過する装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水濾過システムは、最終的には固体粒子および生物で詰まってしまうストレーナまたはフィルタ素子を使用しており、したがって、フィルタ素子を洗浄し濾過システムの動作効率を維持する必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、ポンプ吐出圧力下で、複数のフィルタ素子を有するフィルタ室に流入する、大量の流動液体から固体粒子および生物を分離および濾過する装置および方法を対象とし、フィルタ素子の逆流フラッシュ自己洗浄システム、水のガス支援濾過および処理、また、バラスト水処理、冷却水、魚類養殖、飲料水、および工業用水を含む、大流量の水処理用途における装置および方法を意図する。
【０００４】
本発明の目的は、大量の流動液体から粒子および生物を、ポンプ流入口の圧力下で、フィルタハウジング内に配置した多数の互いに平行なフィルタ素子を通して、分離および濾過することができる装置を得ることにあり、個別のフィルタ素子をクリーニングしつつ、濾過装置を経る大量の液体流を維持することができるようにする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的を達成するため、本発明は、所定圧力で動作する大量の液体流動から粒子および生物を分離および濾過する装置を提供し、フィルタ素子は自己洗浄システムを有するものとし、このフィルタ素子自己洗浄システムは、
所定圧力でポンプシステムからの流入液体を受容する流入パイプを有する流入室と、
複数個の細長いフィルタ素子を配置し、各フィルタ素子の一方の端部を前記流入室に接続し、他方の端部をフィルタ室から出口ノズル近くに配置した、フィルタハウジングと、
このシステムから濾過した液体を送出するよう、前記フィルタハウジングからの出口ノズルと、
各フィルタ素子の他方の端部を、逆流フラッシュパイプおよび逆流フラッシュ弁を経てスラッジマニホルドに接続した、フィルタ素子逆流フラッシュ構成と、
各フィルタ素子の一方の端部に配置した一組のフィンよりなるフィンセットであって、液体流を前記フィルタ素子の内部に指向させ、フィルタ素子内面に沿って洗浄作用をもたらす、該フィンセットと、
フィルタ素子の洗浄および液体処理の作業を補助するため、各フィルタ素子用のガス注入パイプと、
液体流動システムに設置し、十分な背圧を確実に生成し、水位または海水位より下に排出する船上システムまたは他の海洋システムのための、スラッジ室からスラッジを排出する、背圧コントローラと、
を備える。
【０００６】
好ましい実施形態において、この装置および方法は、処理する液体を扱うための紫外線室を有し、バクテリア、微生物、病原菌等の水生有害生物を不活性化する。
【０００７】
逆流フラッシュサイクルは、主な流入口と出口との間の圧力差によって開始する。この圧力差が、フィルタ／分離室に対してプリセットレベル（概して、３０ｍｂａｒ）に到達するとき、逆流フラッシュが始まり、プログラム可能なロジック制御装置（ＰＬＣ）によって制御する。
【０００８】
本発明のフィルタ／分離室は、とくに船上バラスト水システムにおける粒子および生物の除去に用いるのに適切であり、バラストタンクにおける堆積物荷重を減らし、水生有害生物の拡散を防止する。船は大流量低圧ポンプを使用し、ポンプ室は通常、海水位より下方に位置し、スラッジ排出システムにおいて背圧を生み出す。背圧コントローラは、スラッジシステムで十分な圧力水頭を維持し、船からのスラッジ排出を促進する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の他の目的、利点および好ましい特性は、以下の本発明の好ましい実施形態の詳細な説明または本発明の実施により明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の好ましい実施形態を、詳細な説明として選択して、当業者が本発明をどのように実施するかを容易に理解できるようにし、以下の図面につき示す。
【００１１】
図面につき説明すると、本発明による装置１０は、大量の流動する液体を濾過するためのフィルタハウジング１２と、このハウジング内に配置したフィルタ素子１４（個々に符号I，II，III，IVで示す）と、液体を受け取りフィルタハウジングに指向させるための流入マニホルド１６と、フィルタハウジングから濾過した液体を送出するための出口１８と、本発明の装置によって処理した液体におけるフィルタ素子で濾過した粒子および有機体（生物）のスラッジを、フィルタハウジングから受容しまた排出するためのスラッジマニホルド２０と、を有する。
【００１２】
フィルタハウジングは、フィルタハウジング室１２ｂを画定する細長いシェル１２ａとし、好ましくは円筒形であり、またフィルタハウジングのフランジ２２および底部フランジ２４を装着する。出口ノズル２６は、底部フランジに隣接する位置でハウジングから外方に突出する。複数個のフィルタ素子１４は、好ましくは図１〜９の実施形態においては４個とし、ハウジング内でフィルタ素子の端部１４ａ，１４ｂをフィルタハウジングのフランジおよび底部フランジにそれぞれ嵌合する。
【００１３】
フィルタハウジングは、フィルタハウジングのフランジ２２に流入室１６ａを画定するよう流入マニホルド１６を上載せして取り付ける。この流入マニホルドは、流入パイプ１６ｂおよび注入頂部フランジ２６を有し、この注入頂部フランジ２６には、処理する液体に化学薬品を注入する目的の注入パイプを挿通する。頂部フランジ２６（図２および図３参照）は、注入パイプ開口２８ａが貫通する円板とする。
【００１４】
フィルタハウジングのフランジ２２を図４および図５に示し、このフランジ２２は、４個の勾配付きの開口２２ａを有する円形プレートとし、これら開口２２ａにフィルタ素子の流入口端部１４ａを収容および支持する。フランジの外周縁２２ｂを、フィルタハウジングおよび流入室の双方に対して、孔に挿通するボルト２２ｃによって固定する。同様に、底部フランジ２４（図６および図７参照）は、フィルタ素子の流出口端部１４ｂを収容するための複数個の開口２４、ならびにフランジをフィルタハウジングにボルトで固定するための一連の周縁孔２４ｂを有する円形プレートとする。
【００１５】
図１，図７および図８に示したように、一体構成のフランジ２１を有するスラッジ排出マニホルド２０を、底部フランジ２４によってフィルタハウジングに固定する。スラッジ排出マニホルドは、一組のパイプ２０ａ〜ｄよりなるパイプセットを有し、パイプセットの各パイプは、各フィルタ素子１４Ｉ〜IVの底端部から排出マニホルドタンク３０まで延び、各パイプにおいて逆流フラッシュ弁３２ａ〜ｄを設ける。スラッジマニホルドのフランジ２１を、底部フランジ２４によってフィルタハウジングに固定する（図１および図７参照）。
【００１６】
図１〜９の実施形態において、フィルタハウジングは、各端部１４ａ，１４ｂにおいてフィルタハウジングのフランジ２２および底部フランジ２４によって支持するフィルタ素子を装着する。フィルタハウジングは、フィルタの直径に基づいて任意の個数のフィルタを装着することができ、またフィルタの長さは、利用可能な設置スペース内にフィルタを取り付けることができる長さを選択する。また、フィルタハウジングは、水平状態から垂直状態にいたる任意の状態に指向させることができる。
【００１７】
各フィルタ素子（図１，５および９参照）は、３個の部分、すなわち、頂部支持体１４ａ、濾過スクリーン１４ｃ、および下側端部リング１４ｂにより構成したウェッジワイヤフィルタである。素子の頂部支持体は、濾過スクリーンに溶接し、機械加工して、フィルタハウジングのフランジ２２における面取りした開口２２ａに嵌合する。頂部支持体は、さらに、フランジ２２の頂部に載置してフィルタの荷重を受け止める端縁１４ｄ（図５）、ならびにフィルタ内部室１４ｆ内に液体を流入させるための開口１４ｅを有する。各フィルタ素子の頂部支持体の開口１４ｅには、フィルタ素子の内側で液体流に螺旋運動を付与するフィン３２を装着する。加えて、フィン３４（図５）を、フィルタ素子室１４ｆ内に配置し、素子内部に乱流を発生させるようにする。
【００１８】
以下に詳細に説明するように、フィルタ素子の逆流フラッシュ中、フィン３２，３４によって素子内を流れる水へ付与される螺旋運動は、フィルタの内面を洗浄し、逆流フラッシュ洗浄作業の効率を向上する。濾過スクリーン１４ｃ自体は、５０ミクロンの溝孔を設けたウェッジワイヤで形成し、スクリーンを補強する内部支持体を設けて、最小値８ｂａｒの圧潰圧力に耐えるようにする。スクリーンは、他の濾過等級にすることができることを理解されたい。下側端部リング１４ｂは、スクリーンよりも僅かに小さい外径にしてスクリーンに溶接し、また底部フランジ２４に設けた孔２４ａ（図７参照）に嵌合する。
【００１９】
分離および濾過装置は、とくに、大流量システム、例えばバラスト水処理、冷却水、魚類養殖、飲料水、および工業用水における液体から浮遊粒子および有機体（生物）を除去するのに使用するよう設計する。液体は、流入ノズルを通して装置に入り、流入室内を通過し、流入口フィンによって螺旋運動を付与されて、フィルタ素子内を流れる。液体は、フィルタ素子の壁における溝孔を経てフィルタハウジング室内に流れ込む。濾過等級よりも大きい粒子および生物は、フィルタ素子内面で捕捉される。濾過した水は、流出口ノズル２６を経て排出する。
【００２０】
フィルタ素子の内面で捕集した粒子および生物は、徐々にフィルタを詰まらせるため、フィルタを逆流フラッシュによって清浄化しなければならない。各フィルタ素子の逆流フラッシュは、設定した経過時間後に、フィルタの入口と出口との間に設定した差圧を発生させることによって開始する。本発明によれば、一度に１個のフィルタ素子しか逆流フラッシュ洗浄しないため、この装置は、他のフィルタ素子を経て濾過した水を送給し続ける。
【００２１】
フィルタ素子IV（図１および図８）に対する逆流フラッシュ弁３２ｂを開くとき、フィルタ素子内の水は、スラッジ排出マニホルド３０内に流れる。フィルタ素子内の圧力は減少し、フィルタハウジング室１２ｂからのフィルタ素子内に逆流して濾過済みの水が自由に流れ込むことができる。逆流フラッシュ弁３２ｂを開くと、フィルタハウジング室内の圧力はフィルタ素子IV内の圧力よりも高くなり、残りの動作しているエレメントＩ〜IIIからの濾過済みの水で、フィルタ素子内への対向流（逆流フラッシュ）を生ずる。素子IVのフィルタ溝孔において楔止め状態になったまたは詰まった粒子は、フィルタ内に洗い戻される。減少した圧力のため、素子を逆流する液体速度は、素子内面をさらに洗浄する。同時に、流入室１６ａからの予め濾過された、または濾過されていない水は、流入フィン３２によって螺旋運動を付与されて素子内に流れ込み、フィルタ素子内面の洗浄効果を高める。
【００２２】
逆流フラッシュ中、装置に水を供給する送水ポンプＰ（図１３参照）は、通常通りに動作する。装置からの濾過した水の排出量は、スラッジマニホルドに向かう流量分だけ減少する。
【００２３】
逆流フラッシュ洗浄時間は、コントローラによって設定し、水における汚れ度に基づいて調整することができる。時間を設定する前に、素子が詰まる場合、差圧スイッチが逆流フラッシュを開始する。フィルタ素子IVが逆流フラッシュ洗浄された後、逆流フラッシュ弁３２ｂを閉じ、弁３２ｃを開けてフィルタエレメントIIIを洗浄する。全てのフィルタ素子をフラッシュ洗浄した後、フィルタ装置を通常の動作モードに戻す。個々の素子からのスラッジ水は、個々のマニホルドパイプ２０ａ〜ｄを通り、収集タンク３０内に流れ込む。収集タンクは、船の船外排出パイプまたは陸上用途でのスラッジ処理設備に接続する。
【００２４】
船上設置において、装置を船の水位よりも低い位置に設置するとき、船の喫水に等しいスラッジ排出ラインに逆圧を生ずる。制御弁（図示せず）をスラッジ排出ラインに設置し、逆圧よりも高いフィルタシステムにおける内圧を自動的に維持する。制御弁は、きれいな液体とスラッジとの間の流量バランスを調整し、スラッジ排出ポンプがなくともスラッジ排出に必要なシステム圧力を維持する。
【００２５】
頂部フランジ２６（図１〜３参照）に挿通する注入パイプ２８は、各フィルタ素子に対して１個の注入パイプを設け、空気により逆流フラッシュ洗浄を支援する。逆流フラッシュ洗浄中、空気は逆流フラッシュ洗浄を改善し、とくに、水が非常に汚いときに改善する。空気注入は、水の乱流を生ずるのを目的とし、フィルタ素子のよりよい洗浄のために、洗浄効率をより高める。船上作業では、７ｂａｒで圧縮した空気を用いる。
【００２６】
注入パイプは、さらに、窒素、オゾン、過酸化水素水等によるバラスト水用途にも用いることができる。飲料水または廃水のために塩素も加えることができる。注入パイプの端部および素子の入口における注入ノズル（図示せず）は、選択したノズルに基づいて、微細バブル内のガス、または液体および気体の混合体を水内に均一に分散させる。
【００２７】
装置を通過する２個の液体経路すなわち第１の濾過流路、および第２のまたは逆流フラッシュ洗浄流路があり、逆流フラッシュ弁３２ａ〜ｄの開閉状態によってどの液体経路にするかが決定される。
【００２８】
濾過液路は、すべての逆流フラッシュ弁が閉じているときに生ずる。流入パイプ１６ｂで装置内に流入する液体は、流入室１６ａから、フィルタ素子内に、頂端部における開口１４ｅ（図５参照）を経て流入し、このフィルタ素子内および逆流フラッシュ弁３２ａ〜ｄにいたるスラッジマニホルドパイプ２０ａ〜ｄを充填する。素子内の流体圧力は、フィルタハウジング内の流体圧力よりも大きく、したがって、液体は、第１流路に沿って濾過スクリーンを通過してハウジング室内に流れ続け、また出口ノズル２６から流出し続けることができる。
【００２９】
第２流路は、逆流フラッシュ弁のうち１個（例えば、３２ｂ）が開き、フィルタ素子IV内の圧力がフィルタハウジング室内の圧力より低くなるときに生ずる。流入室１６ａからの水は、フィルタ素子開口１４ｄ内に流れ、素子内を通過して、スラッジマニホルドパイプ２０ｂ内に流れ、また、スラッジマニホルドに流れる。同時に、フィルタハウジング室内の濾過した液体は、濾過スクリーンを通過して素子内に流れ、スラッジマニホルドパイプ２０ｂ内およびスラッジマニホルド内へ流れる逆流フラッシュによって、第２流路に入る。生物および粒子と共に濾過したまたは濾過していない水を含むスラッジは、スラッジマニホルドから船外排出ラインまたは陸上作業における他の処分ポイントまで、第２流路に沿って流動し続ける。
【００３０】
本発明の装置４０の変更した実施形態を、図１０〜１３に示し、フィルタハウジング４２と、ハウジング内に配置したフィルタ素子１４と、液体を受容しフィルタハウジングに指向させる流入マニホルド４４と、フィルタハウジングから濾過した液体を送り出すための出口４６と、および濾過した液体をフィルタハウジングから、本発明装置によって処理した液体におけるフィルタ素子で濾過した粒子および有機体（生物）のスラッジを、フィルタハウジングから受容しまた排出するためのスラッジマニホルド４８と、を有する。
【００３１】
フィルタハウジングは、ハウジング室を画定する細長いシェルとし、好ましくは円筒形であり、またフィルタハウジングのフランジ５０および底部フランジ５２を装着する。出口ノズル４６は、底部フランジに隣接する位置でハウジングから外方に突出する。複数個のフィルタ素子１４は、ハウジング内で、フィルタ素子の端部１４ａおよび１４ｂをフィルタハウジングのフランジおよび底部フランジにそれぞれ嵌合する。
【００３２】
フィルタハウジングは、フィルタハウジングのフランジに固定した流入室４４を上載せして取り付ける。この流入室は、流入パイプ４４ａ、および注入パイプ５６を挿通する注入頂部フランジ５４を有する。
【００３３】
フィルタハウジングのフランジ５０、底部フランジ５２、および注入頂部フランジ５４は、図４〜７に示した構成にほぼ類似する。
【００３４】
図１０〜１２に示すように、スラッジ排出マニホルド５６は、底部フランジによりフィルタハウジングに固定する。スラッジ排出マニホルド５６は、複数個の、代表的には４個の隔室５６ａ〜ｄに分割したタンクを有し、各隔室は、底部フランジを通るフィルタ素子流入開口を有し、また、逆流フラッシュ弁を設けた出口パイプ５８ａ〜ｄが、各隔室の底部からスラッジ排出タンクまで延在する。出口パイプは、フランジ５７（図１０および図１１参照）によってマニホルド５６の下側面に接続する。説明を分かり易くするため、図１０に示すパイプ５８ｃのための逆流フラッシュ弁６０およびスラッジタンク４８は、５８ａ，５８ｂ，５８ｄを代表して示す。
【００３５】
スラッジマニホルドタンクの各隔室は、いくつかのフィルタ素子からの逆流フラッシュ排水を受容する。図１０において、３個のフィルタ素子を、底部フランジからマニホルドタンクの隔室５６ａに接続した状態示す。この構成によれば、不当に複雑な配管を回避するとともに、単独の制御弁５８ａの操作で、複数個のフィルタ素子の逆流フラッシュ洗浄を可能にする。
【００３６】
図１１および１２に示すように、複数のフィルタ素子を、単独の隔室に流出するようにし、単独のパイプおよび弁により、各隔室を参照符号４８および６０で代表するスラッジ排出タンクに接続する。
【００３７】
パイプ、弁、スラッジ排出タンクおよびフィルタ素子は、図１〜９の実施形態と同じである。
【００３８】
図１３は、バラスト水処理の、本発明による装置の船内設備の概略的配管経路図である。高容量、低圧バラストポンプＰは、２つの方法のうち１つにより濾過／分離装置に海水を供給する。まず、バラスト水は、粒子および生物を分離または濾過する装置Ｄを通して予め濾過する。この装置は、国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ０２／４１９０９号において記載および特許請求されており、液体が渦をつくらずに循環流れを生ずるよう接線方向に流入する、円錐形または円筒形の流入室Ｄ１を有し、液体が加速されて分離および濾過室Ｄ２内に流入し、液体がこの室Ｄ２の中心に縦方向に配置したフィルタ素子の周りを回転し、遠心力は大きく重い粒子を分離／濾過室の周縁に分離し、また液体はフィルタ素子壁を経てフィルタ素子中心に流入し、ユニットにおける縦方向出口のうち１個の出口から流出するとき、液体の比重に近似する比重を有するより小さい粒子を濾過する。濾過した粒子および生物から成るスラッジは、船外排出ラインＬに送出する。
【００３９】
このようにして予め濾過した水は、その後、本発明による好適なまたは変更した装置１０，４０に導入し、さらなるそして最終的な粒子および生物の分離をし、濾過した粒子および生物から成るスラッジを船外に排出する。
【００４０】
本発明による第２実施形態の構成において、予濾過装置はパイパスすることができ、バラストポンプにより直接未濾過の水を本発明のフィルタに供給することができる。
【００４１】
浄化した水は、その後、フィルタ１０，４０から１個またはそれ以上の紫外線室７０に流入させ、バクテリア、微生物、病原菌を含む水生有害生物を不活性化する。
【００４２】
最後に、生物および粒子を濾過し、また有害生物を不活性化したバラスト水を、バラストタンクＢに送給する。
【００４３】
操作中、フィルタ（図１および１０）は、生物および粒子を除去するため、予め濾過したまたは未濾過の水を受け取る。船上バラストポンプから大量の低圧下で流れる水は、流入室へ流入し、フィルタ素子内に直接流れ込む。フィルタ素子内に配置したフィンは、乱流水流を発生する。注入パイプからの空気は、さらにフィルタ素子に流れ込む水の乱流度を増大させる。水が標準的５０ミクロンフィルタ素子を通ってフィルタ室内に流入し、また出口から船上バラストタンクに流入するとき、フィルタ素子は、その内面に生物および粒子を保持する。
【００４４】
フィルタ素子の濾過効率は、生物および粒子がフィルタ内面に溜まるにつれて低下する。効率損失は、フィルタ素子に圧力上昇をもたらし、この損失を圧力コントローラによって検出し、対応するフィルタ素子のスラッジ弁を開く。弁を開くと、フィルタ素子内に急激な圧力低下を生じ、フィルタハウジング室内の濾過済みの水が、より高い圧力でフィルタ素子を経て勢いよく逆流フラッシュし、フィルタ内面に溜まった生物および粒子の付着をゆるめまた除去する。同時に、流入室からの未濾過の乱流水は、フィルタ内面を洗い流し、そこに溜まった生物および粒子を運び去る。濾過済み水、未濾過水、ならびに生物および粒子を含むスラッジを、スラッジマニホルドに送り出し、船外に排出する。
【００４５】
逆流フラッシュは、フィルタ素子内部とフィルタ室との間の圧力が等しくなるとき完了するため、圧力コントローラは、対応するスラッジ弁を閉じる。弁が閉まると、フィルタ素子内の圧力は上昇し、水のフィルタ処理が通常通りに再開する。
【００４６】
好適な動作において、フィルタ素子は、順次に逆流フラッシュ洗浄し、これにより、動作中常にこのシステムからの濾過したバラスト水による正味水流が確実に流れるようにする。
【００４７】
本発明装置に用いる材料は、流入ヘッドおよびフィルタハウジングのための標準的な配管、海水用のＣｕＮｉ９０／１０、および他の用途のＡＩＳＩ３１６Ｌを含む。ゴム内張りを有するカーボンスチールも利用できる。注入、フィルタハウジングおよび底部フランジは、十分な強度、耐磨耗および耐化学性を有し軽量であるキャストナイロンＰＬＡ６で形成することができる。マニホルドフランジは、バラストシステムと同一材料とし、通常、溶融亜鉛めっきしたカーボンスチールまたはＧＲＥとする。濾過スクリーンは、５０ミクロン溝孔、または必要に応じて他の濾過等級の溝孔を有するウェッジワイヤで形成する。この濾過スクリーンは、頂部および底部支持体に溶接し、内部支持体を設けてスクリーンを補強し、最低８ｂａｒの圧潰圧力に耐えるよう調整する。
【００４８】
本発明をとくに船上バラストシステムに関して説明したが、この装置は、大流量のシステム、例えば冷却水、魚類養殖、飲料水、および工業用水のシステムに用いるよう特別に設計することもできることを理解されたい。
【００４９】
本発明の原理を実施する装置に対して様々な変更を加えることができる。上述の実施形態は、例示的に記載したに過ぎず、本発明を限定するものではない。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって定義される。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の装置の側断面図である。
【図２】図１に示す装置の頂部フランジの平面図である。
【図３】図２の頂部フランジの断面図である。
【図４】図１に示す装置のフィルタハウジングにおけるフランジの平面図である。
【図５】図４に示すフィルタハウジングのフランジであって、フィルタ素子の位置を示す断面図である。
【図６】フィルタハウジングの底部フランジの平面図である。
【図７】フィルタ素子の位置を示す図６の底部フランジの断面図である。
【図８】図１に示すフィルタハウジング装置のスラッジ排出マニホルドの底面図である。
【図９】図１に示すフィルタハウジング装置の一部を形成するフィルタ素子である。
【図１０】本発明の変更した実施形態の側断面図である。
【図１１】図１０に示すフィルタハウジング装置のスラッジ排出マニホルドの底面図である。
【図１２】図１１に示すマニホルドの断面図である。
【図１３】紫外線処理室およびバラストを処理する他の船内装置に使用する、図１の装置を示す概略図である。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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