(57)【要約】【課題】  船舶に搭載可能であり、動揺する船舶にあっても、バラスト水等の原水の被分離物質を良好に分離できる汚濁水浄化手段を提供すること。【解決手段】  バラスト水等の原水に含まれる被除去物から磁性フロックを生成する原水処理手段と、濾材を用いて磁性フロックを含んだ前処理水から磁性フロックを濾過分離する濾過分離手段と、濾材から磁性フロックを除去するフロック除去手段と、この除去された磁性フロックを磁気力により吸引捕集する磁気分離手段と、磁気分離手段の磁気力が作用する前処理水の自由水面を水平に維持する動揺制御手段とを含んで構成される船舶搭載型汚濁水浄化装置を前記した課題の解決手段とする。【選択図】      図１
2005218887.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
船舶において、被除去物を含んだ原水を浄化する船舶搭載型汚濁水浄化装置であって、
前記原水に含まれた前記被除去物から磁性フロックを含んだ前処理水を生成する原水処理手段と、
前記磁性フロックが通過できない目開きを有する濾材を用いて、前記原水処理手段により生成された前記前処理水から、前記磁性フロックを濾過分離する濾過分離手段と、
前記濾過分離手段で濾過分離された前記磁性フロックを、前記濾材から除去して、再び前記前処理水の自由水面に落下させるフロック除去手段と、
前記フロック除去手段により前記自由水面に落下させた前記磁性フロックを、前記自由水面から磁気力を作用させて吸引捕集する磁気分離手段とを含んで構成すること、
を特徴とする船舶搭載型汚濁水浄化装置。
【請求項２】
前記原水処理手段は、
前記原水に、シーディング剤を添加して撹拌することで、前記被除去物から磁性マイクロフロックを含んだ水溶液を生成する磁性化手段と、
前記磁性化手段により生成された前記磁性マイクロフロックを含んだ水溶液に、高分子補強剤を添加して撹拌することで、前記磁性マイクロフロックから前記磁性フロックに成長させた前処理水を生成するフロック成長手段とから構成されること、
を特徴とする請求項１に記載の船舶搭載型汚濁水浄化装置。
【請求項３】
前記シーディング剤は、磁性体および凝集剤からなり、
前記高分子補強剤は、高分子ポリマーからなること、
を特徴とする請求項２に記載の船舶搭載型汚濁水浄化装置。
【請求項４】
前記磁気分離手段の磁気力が作用する前記前処理水の自由水面を水平に維持する動揺制御手段を含むこと、
を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の船舶搭載型汚濁水浄化装置。
【請求項５】
前記動揺制御手段は、
前記磁気分離手段の磁気力が作用する前記前処理水の自由水面の傾斜を計測する傾斜計測手段と、
前記傾斜計測手段で計測された計測値に基づいて、自由水面を水平に維持する制御信号を送信する傾斜制御手段と、
少なくとも前記磁気分離手段が懸架された架台を、前記傾斜制御手段から送信される前記制御信号に応じて自由水面を水平に維持させる水平維持手段とを含むこと、
を特徴とする請求項４に記載の船舶搭載型汚濁水浄化装置。
【請求項６】
前記傾斜計測手段は、傾斜計、加速度計または水位計により構成されること、
を特徴とする請求項５に記載の船舶搭載型汚濁水浄化装置。
【請求項７】
前記水平維持手段は、
前記架台を支持する、少なくとも３台のアクチュエータから構成されること、
を特徴とする請求項５または請求項６に記載の船舶搭載型汚濁水浄化装置。
【請求項８】
前記磁気分離手段は、
前記磁気分離手段の磁気力が作用する前記前処理水の自由水面が、前記架台の中央線上に位置するように配置されること、
を特徴とする請求項５ないし請求項７のいずれか１項に記載の船舶搭載型汚濁水浄化装置。
【請求項９】
前記磁気分離手段において磁気力を発生する磁場発生手段を、磁気力が作用する前記前処理水の自由水面に対して平行かつ同じ高さに維持する動揺制御手段を含むこと、
を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の船舶搭載型汚濁水浄化装置。
【請求項１０】
前記動揺制御手段は、
前記磁気分離手段の磁気力が作用する前記前処理水の自由水面の傾斜を計測する傾斜計測手段と、
前記傾斜計測手段で計測された計測値に基づいて、平行かつ同じ高さに維持する制御信号を送信する傾斜制御手段と、
前記磁場発生手段が懸架された架台を、前記傾斜制御手段から送信される制御信号に応じて、前記磁場発生手段が前記自由水面に対して平行かつ同じ高さとなるように維持させる平行維持手段とを含むこと、
を特徴とする請求項９に記載の船舶搭載型汚濁水浄化装置。
【請求項１１】
前記傾斜計測手段は、複数の水位計、水位計および傾斜計、もしくは水位計および加速度計のいずれかにより構成されること、
を特徴とする請求項１０に記載の船舶搭載型汚濁水浄化装置。
【請求項１２】
前記平行維持手段は、
前記架台を支持する、少なくとも３台のアクチュエータから構成されること、
を特徴とする請求項９ないし請求項１１のずれか１項に記載の船舶搭載型汚濁水浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚濁水浄化装置に関し、特に動揺する船舶にあっても良好に被分離物質を分離可能な船舶搭載型汚濁水浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
原油タンカー、天然ガス運搬船または鉱石運搬船等の船舶は、バラストタンクにバラスト水を貯溜することで、荷揚げ後の船のバランスを保っている。このバラスト水としては、一般に、荷揚げを行った水域における海水または淡水が用いられる。そして、このバラストタンクに貯溜されたバラスト水は、船舶が再び船荷を積み込むために次の港に移動すると、船荷を積み込む寄港水域で排水されている。
【０００３】
ところで、近年、船舶に貯溜されたバラスト水に含まれるバクテリアやプランクトン等の汚濁物が寄港水域に放出されることによって、従来その水域に存在しないバクテリアやプランクトンが異常繁殖して赤潮を発生させたり、貝毒性のプランクトンが増殖したりして、その水域の生態系を破壊し、魚や貝の養殖等に漁業被害が発生するという国際的な問題が発生している。
【０００４】
この問題を回避するために、船舶のバラスト水の中の汚濁物を除去して排水する必要があり、船内にバラスト水専用の浄化装置を設けることが考えられている。
【０００５】
例えば、特許文献１には、汚濁物を除去する浄化装置として適用できる固液分離装置が開示されている。特許文献１に開示された固液分離装置は、細めの金網や高分子繊維で編んだメッシュを通水分離膜として使用し、被分離物質である汚濁粒子を有する原水に、凝集剤と磁性粉を添加して磁性フロックを生成し、この磁性フロックを通水分離膜で分離し、通水分離膜で分離された磁性フロックを磁場発生手段で発生させた磁気により吸引捕集して高濃度スラッジとして回収するものである。
【特許文献１】特開２００２−２７３２６１号公報（段落００１０、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載された固液分離装置は、陸上に設置することを前提に開発されたものであり、このような浄化装置を船舶に搭載する例は見当たらなかった。
したがって、本発明が解決しようとする課題は、汚濁物を含んだ原水をバラスト水として使用した場合であっても、船荷を積み込む寄港水域において、汚濁物を除去した浄化水として放流できる汚濁水浄化手段を提供することである。
【０００７】
さらに、バラスト水の汚濁物から磁性フロックを生成し、フィルタを用いて磁性フロックを濾過し、磁場発生手段を用いて、この濾過された磁性フロックを吸引捕集する浄化装置を船舶に搭載した場合、フィルタで濾過された磁性フロックの停溜する自由水面が、船舶の動揺に合わせて傾いてしまう。このとき、磁場発生手段の磁気力が作用する範囲から、磁性フロックが停溜する自由水面が外れると、磁場発生手段の磁性フロックを吸引捕集する分離機能が低下するため、磁性フロックの停溜する量が増加し、フィルタが目詰まりして浄化性能が低下するという問題が発生する。
【０００８】
したがって、本発明が解決しようとする別の課題は、船舶に搭載可能であり、動揺する船舶にあっても、バラスト水等の原水の被分離物質を良好に分離できる汚濁水浄化手段を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記した課題を解決するためになされた本発明に係る船舶搭載型汚濁水浄化装置は、原水処理手段により、バラスト水等の原水に含まれる被除去物から磁性フロックを生成し、濾過分離手段により、濾材を用いて磁性フロックを含んだ前処理水から磁性フロックを濾過分離し、フロック除去手段により、濾材から磁性フロックを除去し、磁気分離手段により、この除去された磁性フロックを磁気力により吸引捕集する。
【００１０】
さらに、本発明に係る船舶搭載型汚濁水浄化装置は、磁気分離手段の磁気力が作用する前処理水の自由水面を水平に維持する動揺制御手段を含んで構成される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、船舶の航行とともに移送されるバラスト水等の原水に含まれる、バクテリアやプランクトン等の被除去物を良好に除去できるため、バラスト水の排水による生態系の破壊の防止に寄与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
［汚濁水浄化装置の概要］
本発明に係る実施の形態について説明する。本実施の形態の汚濁水浄化装置は、例えば、バラスト水を貯溜した船舶に搭載され、航行中にこのバラスト水に含まれるプランクトンやバクテリア等の有害汚濁物を分離、除去する船舶搭載型汚濁水浄化装置である。はじめに、本実施の形態に係る船舶搭載型汚濁水浄化装置の汚濁水浄化処理について説明する。
【００１３】
本実施の形態に係る船舶搭載型汚濁水浄化装置は、汚濁物の除去対象となるバラスト水である原水に、四三酸化鉄等の磁性粉を添加し、凝集剤のポリ塩化アルミニウムや塩化鉄または硫酸第二鉄を加えてアルミニウムイオンや鉄イオンを発生させて撹拌し、原水中の固形浮遊物や藻類、菌類、微生物等の汚濁物と磁性粉とを凝集剤によって数百マイクロメートル程度の大きさに結合させた磁性マイクロフロックを生成させる。さらに、このように生成された磁性マイクロフロックには、１マイクロメートル程度の大きさを有する大腸菌群等のバクテリアも凝集されて捕集されることになる。
【００１４】
あるいは、化学反応により原水に磁性を有するような物質を加えて磁性粒子を生成し、原水中の汚濁物を前記磁性粒子に吸着させ、数百マイクロメートル程度の大きさに結合させた磁性マイクロフロックを生成させることも可能であり、また、原水中にアルミニウムや鉄電極を配置し、電気化学反応によりアルミニウムイオンや鉄イオンを発生させて撹拌し、原水中の汚濁物と磁性粉とを、凝集剤によって数百マイクロメートル程度の大きさに結合させた磁性マイクロフロックを生成させることも可能である。
【００１５】
このように生成された数百マイクロメートル程度の磁性マイクロフロックに、高分子ポリマーからなる高分子補強剤を添加して、さらに撹拌し、磁性マイクロフロックを数ミリメートル程度の大きさに結合させた磁性フロックを生成する。
【００１６】
このように生成された磁性フロックは、数十マイクロメートル以下の目開きを有するメッシュの開口部を通過できず、高い除去率で捕捉分離され脱水されてスラッジとなり原水中から分離される。このような開口部が形成されたメッシュを透過した原水は水質に優れた浄化水となる。
【００１７】
後記する実施形態例の船舶搭載型汚濁水浄化装置では、数十マイクロメートル以下の目開きを有する開口部が形成されたメッシュを、濾過ユニットである回転ドラムの外周面に配置している。
【００１８】
そして、バラスト水である原水から磁性フロックを生成させた前処理水の液面以下の部位にある磁性フロックが付着したメッシュ外表面を、前処理水の液面上部の大気部まで移動させる。メッシュに付着して大気部に移動したメッシュ外表面の磁性フロックは、回転ドラムの内側に配置されたスプレーから噴射される洗浄水により逆洗され、メッシュ外表面から洗い流されて剥離し、磁場発生手段に移送される。
【００１９】
このとき、洗浄水によってメッシュ外表面は確実に再生され、再び前処理水の液面以下の部位に戻される。なお、洗浄水としては、メッシュを通過した浄化水をポンプ等で加圧して使用する。
【００２０】
さらに、前処理水の自由水面近傍に磁場発生手段を配置し、この磁場発生手段を囲むように捕捉移動体となる回転体を配置する。スプレーから噴射される洗浄水でメッシュ外表面から洗い流されて剥離した磁性フロックは、磁場発生手段の磁気力の作用により回転体側に移動し、回転体に付着する。
【００２１】
回転体は、単独で磁場発生手段から遠ざかる方向に回転移動し、磁性フロックは、磁気力が減少した部位において、例えば、スクレーパからなる掻き取り手段で回転体表面上から掻き取られ、スラッジとして回転体表面から除去される。
このとき、回転体表面は、このスクレーパにより磁性フロックが剥離されることで再生され、回転体は再び磁場発生手段に近づく方向に回転移動し、磁性フロックをその表面上に付着させる。
【００２２】
ここで、本実施の形態の船舶搭載型汚濁水浄化装置は、航行中の船内に設置されるため、磁性フロックを濾過するフィルタと回転体との間の狭い磁場発生手段の磁気力が作用する領域において、磁性フロックが停溜する自由水面が、船の動揺とともに傾いた場合、磁場発生手段の磁場範囲から自由水面が外れることで、磁気力による吸引機能が作用しないため、磁性フロックを除去できず、磁性フロックの滞溜する量が増加し続け、フィルタが目詰まって浄化性能が低下してしまうことを回避するために、磁場発生手段と磁場発生手段の磁気力が作用する領域との相対位置を維持する動揺制御手段を有している。この動揺制御手段の詳細な説明については、後記する実施形態例の中で詳しく説明する。
【００２３】
［第１実施形態例］
以下、本発明の第１実施形態例を添付した図面を参照して説明する。
なお、図１は本実施形態例の船舶搭載型汚濁水浄化装置の処理を説明する処理系統図の例であり、図２は図１に示した船舶搭載型汚濁水浄化装置の濾過分離部１９の部分断面図であり、図３は図２に示した濾過分離部１９のＡ−Ａ断面図である。また、図４は、図１に示した船舶搭載型汚濁水浄化装置の濾過分離部１９を動揺制御台７３の上に設置した配置図の例を示している。
【００２４】
はじめに、図１を参照して、本実施形態例の船舶搭載型汚濁水浄化装置の処理系統を説明する。
【００２５】
［前処理水の生成］
原水貯溜槽１は、例えば、バラスト水が貯溜されるバラストタンクであり、この原水貯溜槽１には、図示しないフィルタにより、予め数ミリメートル以上の径を有する比較的大きなゴミが取り除かれ、細かい被分離物質、例えば、油粒子、有機物および、または微生物等を含んだバラスト水である原水２が貯溜されている。
なお、原水貯溜槽１は、バラストタンクとは別に設けることも可能である。
【００２６】
後記する運転制御装置５０により制御されるポンプ３は、配管４を介して原水貯溜槽１に貯溜される原水２を、所定量だけ第１撹拌槽７に送水する。この配管４では、シーディング剤調整装置５から、四三酸化鉄等の磁性粉と、ｐＨ調整剤と、ポリ塩化アルミニウム、塩化鉄または硫酸第二鉄等の水溶液等のアルミニウムイオンや鉄イオンを提供する凝集剤とからなるシーディング剤を、導管６を通じて原水２に添加する。
【００２７】
第１攪拌槽７では、運転制御装置５０により制御されるモータ８で回転駆動される撹拌翼９により、高速度で原水２とシーディング剤とを撹拌し、数百マイクロメートル程度の大きさの磁性マイクロフロックを含んだ水溶液を生成する。
その後、磁性マイクロフロックを含んだ水溶液は、配管１０を介して第２撹拌槽１３に送水される。この配管１０では、導管１２を通じて高分子剤調整装置１１から高分子補強剤等を、磁性マイクロフロックを含んだ水溶液に添加する。
【００２８】
第２撹拌槽１３では、運転制御装置５０により制御されるモータ１４で回転駆動される撹拌翼１５により、低速度で磁性マイクロフロックを含んだ水溶液と高分子補強剤とをゆっくりと撹拌し、数ミリメートル程度の大きさの磁性フロック１６を含む水溶液である前処理水１７が生成される。この磁性フロックには、数マイクロメートル程度の大きさの大腸菌群等の細菌も捕集されている。
【００２９】
このように生成された前処理水１７は、配管１８を介して濾過分離部１９に送水される。なお、第１撹拌槽７、シーディング剤調整装置５、およびそれに付随する設備は、請求項の磁性化手段に、そして第２撹拌槽１３、高分子剤調整装置１１、およびそれに付随する設備は、請求項のフロック成長手段に相当する。
【００３０】
［濾過分離部］
次に、図２および図３に基づいて、濾過分離部１９について詳しく説明する（適宜、図１参照のこと）。
【００３１】
濾過分離部１９の回転ドラム２０の外周面には、ステンレス鋼の細線、銅の細線、またはポリエステル繊維等により、数マイクロメートルから数十マイクロメートルの目開きを有する開口部が形成された濾過フィルタとなるメッシュ２１が設けられている。
【００３２】
配管１８から水槽２２に流入した前処理水１７は、メッシュ２１を通過して回転ドラム２０内に流入する。この時、前処理水１７に含まれる磁性フロック１６はメッシュ２１の外表面に捕捉され、メッシュ２１を通過し磁性フロック１６を分離された水は浄化水として図１に示した回転ドラム２０の開口部２３から、配管２４を通り、原水貯溜槽１とは別に区画されたバラストタンクである浄化水槽２５に貯溜され、適宜、系外に放流される。なお、前処理水１７がメッシュ２１を通過する動力は、水槽２２の前処理水１７と回転ドラム２０内の浄化水との液面水位差により与えられる。また、回転ドラム２０は、請求項の濾過分離手段に相当する。
また、原水貯溜槽１とは別に区画されたバラストタンクである浄化水槽２５に貯溜される浄化水は、バラスト水として利用され、最終的に船舶が船荷を積載するために入港した水域で放流される。なお、浄化水槽２５は、バラストタンクとは別に設けることも可能である。
【００３３】
一方、磁性フロック１６は、図２の矢印に示すように反時計回りに回転する回転ドラム２０のメッシュ２１の外表面に分離されて付着し、堆積物となって前処理水１７の自由水面６３から引き揚げられ、大気中に露出する。
【００３４】
ここで、図１に示すように、浄化水槽２５に貯溜された浄化水をポンプ２６で加圧して導管２７からスプレー２８に送ることで、図２に示すように浄化水をスプレー２８の孔からスプレー状にメッシュ２１内側から外側に向かって吹き付ける。メッシュ２１の外表面に付着した磁性フロック１６は、スプレー状の浄化水により剥離され、メッシュ２１の外表面は再生される。そして、このスプレー状の浄化水により剥離された磁性フロック１６は、水槽２２内の前処理水１７の自由水面６３近傍に停溜する。なお、スプレー２８およびそれに付随する設備は、請求項のフロック除去手段に相当する。
【００３５】
次に、水槽２２内の前処理水１７の自由水面６３近傍に停溜した磁性フロック１６を吸引捕集する磁場発生手段の構成について説明する。
【００３６】
磁気力による磁性フロック１６の吸引に利用される磁場発生手段として使用される固定式の磁石部２９は、非磁性体の材料で作成された支持体３０の外面に複数条の溝を設け、当該溝に永久磁石３１を接着剤等で固定して構成されている。
【００３７】
図３に示すように、磁石部２９は、回転体３３の大気開放された端部から回転体３３の内部に挿入されている。水槽２２の壁に溶接等で固定支持された支持治具６４および支持治具６５は、ボルト６６で結合され、さらに支持冶具６５に支持体３０をボルト６７で結合することで、磁石部２９は、水槽２２から固定支持される。このとき、図２に示すように、自由水面６３が永久磁石３１の中央部に沿うように設定して配置される。なお、永久磁石３１は、電磁石等に置き換えて実施することも可能である。
【００３８】
再び、図３を参照して、永久磁石３１の磁気力により吸引した磁性フロック１６を移送する非磁性体の材料で製作された回転体３３は、軸３４を介してモータ３５により、回転駆動される。回転体３３の一方の端部は、水密性を有した回転支持体３６により軸３４を水槽２２の壁で支持され、他方の端部は、水密性を有した回転支持体３７を介して回転体３３外周部を、水槽２２の壁で支持され、回転体３３の内部は大気に開放されている。回転体３３は、図２の矢印で示した、磁気力により吸引した磁性フロック１６を前処理水１７から引き揚げ、大気中に移動させる方向に回転駆動させる。
【００３９】
この磁場発生手段となる磁石部２９を用いて、自由水面６３に停溜した磁性フロック１６を吸引捕集する手順を説明する。
【００４０】
図２に示すように、スプレー２８から噴射された浄化水により洗い落されて、自由水面６３近傍に停溜する磁性フロック１６は、磁石部２９の永久磁石３１の磁気力により、永久磁石３１側に吸引されて移動し、磁石部２９の外側を低速でゆっくり回転する回転体３３の外表面に付着する。そして、回転体３３の外表面に付着した磁性フロック１６は、回転体３３の回転にともなって、前処理水１７から引き揚げられ、大気中に露出する。大気中において、磁性フロック１６中の余分な水分は重力により回転体３３外表面上を流下し、磁性フロック１６は脱水される。さらに、磁石部２９の磁気力により磁性フロック１６は回転体３３の外表面上で、磁気力により圧縮され、脱水が促進される。最終的に、回転体３３の外表面に付着した磁性フロック１６の含水率は約９５％まで低下する。
【００４１】
次に、回転体３３の外表面に付着した磁性フロック１６は、重力により脱水されつつ回転体３３の回転により移動する。このとき、回転体３３の外表面は回転にともなって磁石部２９から次第に遠ざかり、これによって、回転体３３の外表面における磁気力による吸引効果は、磁石部２９から離れるにつれて急激に低減する。
そして、磁性フロック１６は、水槽２２に一端を支持された掻き取り用のスクレーパ３８によって、回転体３３の外表面から剥離され、スラッジ回収槽３９に自重により落下し、スラッジとして分離捕集され、スラッジ回収槽３９に排出される。なお、回転体３３、磁石部２９およびスクレーパ３８は、請求項の磁気分離手段に相当する。
【００４２】
このスラッジ回収槽３９に排出されたスラッジは、配管４０を通じて図示しない遠心分離機やベルトプレス等の装置からなる脱水装置４１（図１参照）に導入され、運搬時にスラッジから水が漏れないように含水率を約８５％に脱水され、またはコンポスト時の有機物を分解する微生物の活性化を図ることができる含水率である約７５％に脱水された高濃度スラッジは、配管４２を通じてスラッジ水槽４３に貯溜される。このあと、スラッジは、例えば、寄港地にてトラックなどにより、処分場、焼却場または堆肥処理場に運搬されて処分される。
【００４３】
また、脱水装置４１で脱水する際に発生する処理汚水は、配管４４を通じて処理汚水槽４５に貯溜され、ポンプ４６で加圧された後、配管４７から配管４８を通って原水貯溜槽１に戻され、再び、前処理水１７を生成する工程に導入される。
【００４４】
なお、図２に示すように、水槽２２内の前処理水１７の自由水面６３が、回転ドラム２０の回転速度の不足等によりメッシュ２１での濾過される前処理水１７の量が、配管１８（図１参照）から流入する前処理水１７の量よりも低下した場合等には、水槽２２内の前処理水１７の液面が上昇する可能性がある。
そこで、前処理水１７が、水槽２２の前処理水１７側からスラッジ回収槽３９内に流入することを防止するために、越流した前処理水１７を回収する越流水回収槽６１が設けられている。越流水回収槽６１に回収された越流水は、配管６２を通り、処理汚水槽４５に貯溜され、ポンプ４６で加圧されて、配管４８を通って原水貯溜槽１に戻される。
【００４５】
（運転制御装置）
次に、本実施形態例の船舶搭載型汚濁水浄化装置の運転を統括して制御する運転制御装置５０について詳しく説明する。
【００４６】
前記した濾過分離部１９の回転ドラム２０から剥離した磁性フロック１６を、磁石部２９の磁気力により効率的に吸引するためには、水槽２２内の前処理水１７の自由水面６３が、磁石部２９の磁界のほぼ中央部、すなわち図２におけるＡ−Ａ断面の位置にあることが望ましい。
自由水面６３がＡ−Ａ断面の位置よりも低い場合には、自由水面６３より低い位置でしか磁性フロック１６を回転体３３の表面に付着することができず、磁性フロック１６を磁気力により吸引して回収する効率が低下する。このため、濾過分離部１９の浄化処理性能が低下してしまう。このような状態を防止するために、運転制御装置５０は、自由水面６３の水位を適正に維持するように船舶搭載型汚濁水浄化装置の運転状態を統括して制御している。
【００４７】
図１に示すように、運転制御装置５０は、センサ４９が計測した原水２の液面高、濁度、温度、ｐｈ値等の計測値を受信し、この計測値に基づいて、各操作端に制御信号を送信する。運転制御装置５０は、センサ４９が計測した計測値に基づいて、良好な磁性マイクロフロックを生成するのに最適なシーディング剤（磁性粉、ｐｈ調整剤、凝集剤）の添加量を、予め運転制御装置５０に格納された最適量算出プログラムで計算し、その計算値に基づいて制御信号をシーディング剤調整装置５に送信し、シーディング剤の最適量を添加する。
【００４８】
また、同時に、第１撹拌槽７のモータ８の回転数および第１撹拌槽７での原水２の滞留時間を運転制御装置５０内で計算し、この計算値に基づいて制御信号をモータ８に送信し、最適回転数で撹拌翼９を回転させ、第１撹拌槽７での停溜時間を決定するポンプ３の吐出量を制御する。
【００４９】
さらに、良好な磁性フロック１６を生成するのに最適な高分子補強剤（高分子ポリマー）の添加量を計算し、この計算値に基づいて制御信号を高分子剤調整装置１１に送信し、高分子補強剤の最適量を添加する。また、同時に、第２撹拌槽１３のモータ１４の回転数を運転制御装置５０で計算し、この計算値に基づいて制御信号をモータ１４に送信し、最適回転数で撹拌翼１５を回転させる。
【００５０】
一方、濾過分離部１９では、水槽２２内の前処理水１７の液面高を液面センサ５６で計測し、その計測値を運転制御装置５０に送信する。
運転制御装置５０は、この計測値に基づいて、水槽２２内の前処理水１７の液面位置が、磁石部２９の設置位置のほぼ中央部、すなわち磁石部２９が発生する磁場の平均値が最大の位置に来るように、回転ドラム２０の最適な回転数および磁性フロック１６を回収するための適正速度を、前記した最適量算出プログラムで計算し、この計算値に基づいて制御信号を回転ドラム２０を駆動するモータ（図示せず）および回転体３３を駆動するモータ３５に送信し、それぞれ最適な回転数に制御する。
【００５１】
［動揺制御台］
次に、図４を参照して濾過分離部１９が設置される動揺制御台７３を説明する。
【００５２】
濾過分離部１９の水槽２２は、動揺制御手段である動揺制御台７３の上部支持台６８に固定柱７７で固定されている。動揺制御台７３は、船舶の床６９に固定された下部支持台７０から少なくとも３本の電動シリンダ７１を介して支持される上部支持台６８とから構成されている。なお、電動シリンダ７１は、請求項の水平維持手段に相当する。
【００５３】
この動揺制御台７３を用いて、自由水面６３を水平に維持する手順を説明する。はじめに、濾過分離部１９の上部に配置された請求項の傾斜計測手段に相当する傾斜計７２により、磁気力が作用する自由水面６３の傾斜を推定し、傾斜制御装置７４に送信する。傾斜制御装置７４は、濾過分離部１９を水平に維持するために必要な各電動シリンダ７１の伸縮量を算出し、その制御信号を各電動シリンダ７１に送信する。なお、この傾斜計７２は、濾過分離部１９の上部以外の箇所に設けることも可能である
そして、各電動シリンダ７１は、それぞれ受信した制御信号により電動シリンダ７１の伸縮量を変化させ、上部支持台６８を常に水平に維持する。なお、傾斜制御装置７４は、請求項の傾斜制御手段に相当する。
【００５４】
この構成により、上部支持台６８が常に水平に維持されるため、水槽２２も水平に維持されるので、メッシュ２１と回転体３３との間にある自由水面６３は、船舶が動揺しても、自由水面６３は水平に維持される。したがって、永久磁石３１の磁気力が作用する範囲内に自由水面６３が維持されるので、自由水面６３近傍に停留するメッシュ２１から洗浄水で剥離された磁性フロック１６は、磁気吸引され、前処理水１７から除去される。よって、メッシュ２１で濾過された磁性フロック１６は常に磁気分離されて除去されるので、メッシュ２１の通水抵抗が増加せず、浄化性能が低下することがない。
【００５５】
また、図３中の矢印Ｃは、船の船尾から船首の方向を示したもので、船の動揺でＣ方向の紙面垂直の上下に揺れるピッチングが、Ｃ方向の直角方向の図３のＤ方向の紙面垂直の上下に揺れるヨーイングより小さい傾向にあるので、磁石部２９の挿入、長手方向で自由水面６３の水面に平行な方向にＣ軸を合わせることで、浄化部の磁石部２９の挿入、長手方向の動揺が小さく設定できので、電動シリンダ７１のストロークを小さくすることができ、小型の電動シリンダ７１により動揺制御台７３を構成できる効果が生じる。
【００５６】
また、図４に示した上部支持台６８において、自由水面６３の位置を上部支持台６８のＤ方向の符号Ｅで示した中央部に合わせることで、矢印Ｄ方向の紙面内の上下方向の揺れに対して、上部支持台６８の中央部の揺れは小さく抑えられる。したがって、より安定的に自由水面６３の揺れをより小さく抑えることができ、安定的に磁気分離機能を維持し、浄化性能を安定的に維持することができる効果が生じる。
【００５７】
なお、本実施形態例では、自由水面６３の傾斜を検出し傾斜制御装置７４に送信するために、傾斜計７２を用いることとしたが、自由水面６３の傾斜が計測可能な手段であれば、適宜変更可能であり、例えば、複数の水位計を用いることや、加速度計を用いること等が考えられる。
また、本実施形態例では、濾過分離部１９のみを動揺制御台７３上に設置する構成としたが、図１に示した構成要素を全て動揺制御台７３上に設置する構成とすることも可能である。
【００５８】
本実施形態例の船舶搭載型汚濁水浄化装置によると、磁性フロック１６は、磁場発生手段及び捕捉移動手段で捕捉されて移動する際に水分を除去されるので、含水率約９５％の高濃度スラッジとして回収できる。このため、スラッジをトラック等で処分場や焼却場に運搬する場合やコンポスト化する場合のコストを削減することができる。
【００５９】
また、メッシュ２１の通水面積を増大して大量の前処理水１７を通水し、多量の磁性フロック１６がメッシュ２１に堆積した場合であっても、洗浄水の水圧で確実に磁性フロック１６を剥離することができると共に、移送手段により剥離した多量の磁性フロック１６を磁場発生手段側に移動し、磁場発生手段及び捕捉移動体を用いて良好に排出することができる。
【００６０】
さらに、船舶が動揺する場合においても、常に磁気力が作用する前処理水１７の自由水面６３と磁石部２９との相対位置を水平に維持できるので、フィルタから洗浄されて落下し、自由水面６３に停溜する磁性フロック１６を好適に磁気分離、除去できる。したがって、フィルタ外表面側の水中の磁性フロック１６の密度が増加することがなく、フィルタ２１の浄化性能が低下することを防止でき、バラスト水を良好に浄化することができる。
【００６１】
［第２実施形態例］
次に、本発明の第２実施形態例を添付した図面を参照して説明する。
第１実施形態例では濾過分離部を動揺制御手段により水平に維持する構成としたが、本実施形態例では、磁石部のみを動揺制御手段により、自由水面に対して平行となるように維持させる例である。したがって、本実施形態例の船舶搭載型汚濁水浄化装置の処理系統は、図１に示した第１実施形態例の船舶搭載型汚濁水浄化装置の処理系統と同様であるため、その説明を省略し、本実施形態例に特有な動揺制御手段についてのみ詳しく説明する。
【００６２】
図５は、本実施形態例の船舶搭載型汚濁水浄化装置の濾過分離部１９の部分断面図の例であり、図６は、濾過分離部１９と動揺制御台７５との配置を説明する部分拡大図である。また、図７は、本実施形態例の船舶搭載型汚濁水浄化装置の動揺制御手段を説明する配置図の例を示している。
【００６３】
図５、図６および図７を参照して、磁石部２９と一体に構成された動揺制御台７５を説明する。
【００６４】
図５に示すように永久磁石３１および支持体３０からなる磁石部２９は、上部支持台７８上に固定された支持台７９に一体化された支持アーム８０とボルト８１で締結されている。
また、図７に示すように、上部支持台７８は、船舶の床６９から固定脚８２で固定された下部支持台８３から、少なくとも３本の電動シリンダ８４を介して支持されている。なお、電動シリンダ８４は、請求項の平行維持手段に相当する。
【００６５】
この動揺制御台７５を用いて、自由水面６３を水平に維持する手順を説明する。はじめに、濾過分離部１９に配置された２つの水位計７６（図７では１つのみ示す）により、磁気力が作用する自由水面６３の２ヶ所の液面高を計測する。この計測値は、傾斜制御装置７４（図７参照）に送信される。
そして、傾斜制御装置７４では、自由水面６３の液面高およびその傾きを計算して、磁石部２９を自由水面６３の液面高および傾きに合わせるため、電動シリンダ８４の伸縮量を算出し、各電動シリンダ８４に制御信号を送信する。各電動シリンダ８４は、それぞれ受信した制御信号により伸縮量を変化させ、動揺制御台７５に連結させたの磁石部２９を、常に自由水面６３の液面高および傾きに合わせて維持する。
【００６６】
本実施形態例の船舶搭載型汚濁水浄化装置によると、磁石部２９は常に磁気力が作用する自由水面６３の液面高および傾きを追従できるため、永久磁石３１の磁気力の作用する範囲内に自由水面６３が維持されるので、自由水面６３近傍に停溜するメッシュ２１から洗浄水で洗い流れ落ちた磁性フロック１６は、磁気力により吸引されて、回転体３３により前処理水１７から引き揚げられて除去される。よって、メッシュ２１で濾過された磁性フロック１６は、常に磁気力により吸引され除去されるので、メッシュ２１の通水抵抗が増加せず、浄化性能が低下することがない効果が生じる。
【００６７】
さらに、本実施形態例では、動揺制御する対象が磁石部２９およびその支持材のみであるため、上部支持台７８を大幅に小型化でき、かつ上部支持台７８に加わる荷重が小さいため、電動シリンダ８４を小型化でき、コスト低減や船舶への設置が容易となる効果を生じる。
【００６８】
なお、本実施形態例では、電動シリンダ８４を適用した場合を示したが、油圧シリンダや空気シリンダ等の様々なアクチュエータを適用しても同様な効果が得られる。また、本実施形態例では、動揺制御手段として、傾斜制御装置７４を用いることでアクティブにアクチュエータを制御する例を示したが、バネ、ゴムまたは空気圧等により、船舶の動揺に応じてパッシブにダンピングする動揺制御手段を有する構成とすることも可能である。
【００６９】
以上、説明した実施の形態において、多くの事項が具体的に記述されているが、これは本発明を説明するための例示にすぎない。本発明が属する技術分野の通常の知識を有する者であれば、本発明に基づいて様々な変形例を実施可能である。
【００７０】
例えば、本発明に係る船舶搭載型汚濁水浄化装置を、船舶にバラスト水を注水する際に用いることや、バラスト水を船外に排水する際に用いることや、航行しながらバラスト水を浄化する際に用いることなど、あらゆるタイミングでバラスト水の浄化を行うことができる。
また、本発明に係る船舶搭載型汚濁水浄化装置は、バラスト水だけでなく、船舶において発生する生活廃水の浄化装置として用いることも可能である。
さらに、他の船舶のバラスト水や生活廃水等を浄化する専用船に適用することも可能である。
【００７１】
このように、本発明は前記した実施の形態に限定されるのではなく、特許請求の範囲に記載された技術的思想により定められる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】船舶搭載型汚濁水浄化装置の処理系統図である。
【図２】濾過分離部の部分断面図である。
【図３】図２に示した濾過分離部のＡ−Ａ断面図である。
【図４】濾過分離部を動揺制御台の上に設置した配置図である
【図５】第２実施形態例における濾過分離部の部分断面図である。
【図６】濾過分離部および動揺制御手段の部分拡大図である。
【図７】濾過分離部および動揺制御手段の配置図である。
【符号の説明】
【００７３】
１      原水貯溜槽
５      シーディング剤調整装置
１１    高分子剤調整装置
１６    磁性フロック
１７    前処理水
２０    回転ドラム
２１    メッシュ
２２    水槽
２５    浄化水槽
２８    スプレー
２９    磁石部
３１    永久磁石
３３    回転体
３８    スクレーパ
３９    スラッジ回収槽
７２    傾斜計
６８    上部支持台
７１、８４  電動シリンダ
７５、７５  動揺制御台
７４    傾斜制御装置
７６    水位計
７８    上部支持台
【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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