(57)【要約】【課題】被処理水の濾過処理を継続しながら濾過装置の稼働台数を運転中に変化させることが可能なバラスト水処理システム、およびそのような処理方法を提供する。【解決手段】バラスト水処理システム１０１は、被処理水を汲み上げて吐出するポンプ６と、ポンプ６から吐出された被処理水を流すための被処理水流路５と、被処理水流路５に並列に接続された複数の濾過装置１ａ，１ｂと、複数の濾過装置１ａ，１ｂの各々を通過する被処理水の流量を個別に制御するための複数の制御弁２８ａ，２８ｂ，２９ａ，２９ｂと、制御装置１１０とを備える。複数の濾過装置１ａ，１ｂのうちの第１の濾過装置の状態を稼働状態に保ち、かつ、第２の濾過装置の状態を稼働状態と停止状態との間で変化させる場合には、制御装置１１０は、第２の濾過装置に対応する目標値を変化させる。【選択図】図１
2017018932.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バラスト水処理システムであって、
被処理水を汲み上げて吐出するポンプと、
前記ポンプから吐出された前記被処理水を流すための被処理水流路と、
前記被処理水流路に並列に接続された複数の濾過装置とを備え、前記複数の濾過装置の各々は、
軸線を囲むように円筒配置され、前記軸線を中心に回転自在に設けられたフィルタと、
前記被処理水流路に接続されて、前記フィルタの外周部に前記被処理水を流出するノズルと、
前記フィルタおよび前記ノズルを収容したケースと、
前記フィルタにより濾過された濾過水を前記フィルタの円筒内部から前記ケースの外部へ流出するための濾過水流路と、
前記フィルタにより濾過されなかった排出水を前記フィルタの前記円筒内部から前記ケースの外部へ排出するための排水流路とを含み、
前記複数の濾過装置の各々を通過する前記被処理水の流量を個別に制御するための複数の制御弁と、
前記複数の制御弁の開度を制御することにより、前記被処理水の流量を目標値に従って制御する制御装置とをさらに備え、
前記複数の濾過装置のうちの第１の濾過装置の状態を稼働状態に保ち、かつ、第２の濾過装置の状態を稼働状態と停止状態との間で変化させる場合には、前記制御装置は、前記複数の制御弁のうちの前記第２の濾過装置に対応する前記目標値を変化させる、バラスト水処理システム。
【請求項２】
前記第２の濾過装置が、前記稼働状態から前記停止状態へと変化する場合、前記制御装置は、時間の経過とともに前記目標値を減少させる、請求項１に記載のバラスト水処理システム。
【請求項３】
前記第２の濾過装置が、前記停止状態から前記稼働状態へと変化する場合、前記制御装置は、時間の経過とともに前記目標値を増加させる、請求項１または請求項２に記載のバラスト水処理システム。
【請求項４】
前記ポンプの吐出口側に設けられたバルブをさらに備え、
前記バルブは、前記第２の濾過装置が前記稼働状態から前記停止状態へと変化する場合に、前記被処理水流路を流れる前記被処理水の圧力を下げるように前記バルブの開度を変化させ、前記第２の濾過装置が前記停止状態から前記稼働状態へと変化する場合に、前記被処理水流路を流れる前記被処理水の圧力を上げるように前記バルブの開度を変化させる、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のバラスト水処理システム。
【請求項５】
前記第２の濾過装置が前記稼働状態から前記停止状態へと変化する途中に前記第１の濾過装置を前記停止状態へと変化させ、かつ、前記第１および第２の濾過装置以外には稼働状態の濾過装置が存在しない場合、または、全ての濾過装置が稼働状態から停止状態へと変化する途中である場合、前記制御装置は、バラスト水処理システムを停止させる、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のバラスト水処理システム。
【請求項６】
前記バラスト水処理システムは、
前記濾過水流路において直列に設けられて、前記濾過水に紫外線を照射するための複数の紫外線照射装置をさらに備え、
前記複数の紫外線照射装置は、前記紫外線の照射量の合計を維持しながら、前記複数の濾過装置から流出する前記濾過水の流量の合計に応じて、前記複数の紫外線照射装置の稼働台数と、前記稼働台数あたりの前記紫外線の照射量との少なくとも一方を変化させる、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のバラスト水処理システム。
【請求項７】
前記複数の紫外線照射装置は、照射量の上限または下限に達した場合に、稼働台数を変化させる、請求項６に記載のバラスト水処理システム。
【請求項８】
バラスト水処理システムによるバラスト水処理方法であって、前記バラスト水処理システムは、被処理水を汲み上げて吐出するポンプと、前記ポンプから吐出された前記被処理水を流すための被処理水流路と、前記被処理水流路に並列に接続された複数の濾過装置と、前記複数の濾過装置の各々を通過する前記被処理水の流量を個別に制御するための複数の制御弁とを備え、
前記複数の濾過装置の各々は、
軸線を囲むように円筒配置され、前記軸線を中心に回転自在に設けられたフィルタと、
前記被処理水流路に接続されて、前記フィルタの外周部に前記被処理水を流出するノズルと、
前記フィルタおよび前記ノズルを収容したケースと、
前記フィルタにより濾過された濾過水を前記フィルタの円筒内部から前記ケースの外部へ流出するための濾過水流路と、
前記フィルタにより濾過されなかった排出水を前記フィルタの前記円筒内部から前記ケースの外部へ排出するための排水流路とを含み、
前記バラスト水処理方法は、
前記複数の制御弁の開度を制御することにより、前記被処理水の流量を目標値に従って制御するステップを備え、
前記制御するステップは、
前記複数の濾過装置のうちの第１の濾過装置の状態を稼働状態に保ち、かつ、第２の濾過装置の状態を稼働状態と停止状態との間で変化させる場合には、前記複数の制御弁のうちの前記第２の濾過装置に対応する前記目標値を変化させるステップを含む、バラスト水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バラスト水を処理するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
バラスト水は、船体姿勢あるいは喫水を安全な状態に維持するために船舶に積載される。たとえば搬出先において船舶から貨物が下ろされた後、船舶の周囲の水（海水、淡水、あるいは汽水）が採取されて、その水がバラスト水として船舶に積み込まれる。船舶に貯留したバラスト水は、その船舶の寄港地において船外に排出される。
【０００３】
国際航海を行う航船の場合、バラスト水が取水された海域と、バラスト水が排出される海域とが異なり得る。バラスト水中に生物が生存する場合、バラスト水が船舶から排出されることにより、その生物は本来の生息地ではない海域に移動させられる。このため、バラスト水の排出が海域の生態系に影響を及ぼすという問題が生じうる。
【０００４】
この問題を回避するために、バラスト水を浄化するための装置および方法が、これまでに提案されている。たとえば特開２００６−７２８号公報（特許文献１）は、バラスト水の製造方法を開示する。バラスト水は、濾過膜によって海水を濾過することにより製造される。バラスト水の製造により、濾過膜の表面に微生物が付着する。濾過膜の能力を回復するために、逆洗浄によって濾過膜の表面から微生物が除去される。
【０００５】
特開２０１３−１７３０９３号公報（特許文献２）は、濾過装置を含むバラスト水処理システムを開示する。濾過装置は、フィルタと電動モータとを含む。濾過装置は、フィルタを回転させながら、被処理水をフィルタの濾過面に噴射する。これにより、被処理水を濾過しながら、フィルタを洗浄することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−７２８号公報
【特許文献２】特開２０１３−１７３０９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特開２０１３−１７３０９３号公報（特許文献２）に記載された濾過装置において、被処理水の濾過と、フィルタの洗浄とを同時に行なうためには、濾過装置に流入する被処理水の流量が重要である。
【０００８】
被処理水の流量が変動した場合には、フィルタに噴射される被処理水の流速が変化する。たとえば被処理水の流速が低下した場合には、フィルタの濾過能力が低下する。逆に、被処理水の流速が上昇した場合には、被処理水の圧力によってフィルタが損傷する可能性がある。このために、濾過装置に流入する被処理水の流量は、適切な範囲内に制御されなければならない。
【０００９】
バラスト水処理装置に含まれる濾過装置が１つのみであれば、その濾過装置に流入する被処理水の流量を制御すればよい。しかし、濾過能力の向上のために、バラスト水処理装置が複数の濾過装置を含む場合、いずれかの濾過装置の状態が急に変化することによって、他の濾過装置に流入する被処理水の流量が大きく変化する可能性がある。これにより、稼働中の濾過装置の流量の制御が乱れる可能性がある。
【００１０】
制御の乱れを防ぐために、稼働中の濾過装置を一旦停止した場合には、バラスト水タンクへの注水が停止する。この場合には、船舶の姿勢を安定させるために、船舶への貨物の積載を一旦停止するといった事態が生じ得る。バラスト水処理装置の停止時間が長くなる場合、船舶の運航への影響が懸念される。
【００１１】
本発明の目的は、被処理水の濾過処理を継続しながら濾過装置の稼働台数を運転中に変化させることが可能なバラスト水処理システム、およびそのような処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一態様に係るバラスト水処理システムは、被処理水を汲み上げて吐出するポンプと、ポンプから吐出された被処理水を流すための被処理水流路と、被処理水流路に並列に接続された複数の濾過装置とを備える。複数の濾過装置の各々は、軸線を囲むように円筒配置され、軸線を中心に回転自在に設けられたフィルタと、被処理水流路に接続されて、フィルタの外周部に被処理水を流出するノズルと、フィルタおよびノズルを収容したケースと、フィルタにより濾過された濾過水をフィルタの円筒内部からケースの外部へ流出するための濾過水流路と、フィルタにより濾過されなかった排出水をフィルタの円筒内部からケースの外部へ排出するための排水流路とを含む。バラスト水処理システムは、複数の濾過装置の各々を通過する被処理水の流量を個別に制御するための複数の制御弁と、複数の制御弁の開度を制御することにより、被処理水の流量を目標値に従って制御する制御装置とをさらに備える。複数の濾過装置のうちの第１の濾過装置の状態を稼働状態に保ち、かつ、第２の濾過装置の状態を稼働状態と停止状態との間で変化させる場合には、制御装置は、複数の制御弁のうちの第２の濾過装置に対応する目標値を変化させる。
【発明の効果】
【００１３】
上記によれば、被処理水の濾過処理を継続しながら濾過装置の稼働台数を運転中に変化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るバラスト水処理システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るバラスト水処理システムによるバラスト水の排出を説明するための図である。
【図３】図１および図２に示した濾過装置の構成例を説明する図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。
【図５】図３に示されたフィルタ６１の代表的な構成を説明する斜視模式図である。
【図６】濾過装置の稼働台数を増加させる場合のセットポイントの変化を説明するための図である。
【図７】濾過装置の稼働台数を減少させる場合のセットポイントの制御を説明する図である。
【図８】複数の濾過装置の立ち下げが時間軸上で重なる場合のセットポイントの制御を説明する図である。
【図９】濾過装置の立ち上げ時における制御装置の処理を説明するためのフローチャートである。
【図１０】濾過装置の立ち下げ時における制御装置の処理を説明するためのフローチャートである。
【図１１】被処理水流路を流れる水の量を制御するための他の構成を示した図である。
【図１２】図１および図１１に示された構成の変形例を示した図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態に係るバラスト水処理システムの構成を示すブロック図である。
【図１４】本発明の第２の実施形態に係るバラスト水処理システムの他の構成を示すブロック図である。
【図１５】図１３および図１４に示した紫外線照射装置の構成例を示した図である。
【図１６】直列に配置された２台の紫外線照射装置の制御を説明するための図である。
【図１７】並列に配置された２台の紫外線照射装置の制御を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
[本発明の実施形態の説明]
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。なお、以下に説明される実施の形態において、特に区別する必要のない場合、「被処理水」との用語は、バラスト水処理システムによって処理される水を意味する。「バラスト水」とは、バラスト水タンクに積載される水、およびバラスト水タンクから排出される水の総称である。したがって、バラスト水が処理される場合、そのバラスト水は被処理水に該当する。また、「時間的に増加（あるいは減少）」とは時間の経過に伴った増加（あるいは減少）を意味する。
【００１６】
（１）本発明の一態様に係るバラスト水処理システムは、被処理水を汲み上げて吐出するポンプ（６）と、ポンプ（６）から吐出された被処理水を流すための被処理水流路（５）と、被処理水流路（５）に並列に接続された複数の濾過装置（１ａ，１ｂ）とを備える。複数の濾過装置（１ａ，１ｂ）の各々は、軸線を囲むように円筒配置され、軸線を中心に回転自在に設けられたフィルタ（６１）と、被処理水流路（５）に接続されて、フィルタ（６１）の外周部に被処理水を流出するノズル（６２）と、フィルタ（６１）およびノズル（６２）を収容したケース（６３）と、フィルタ（６１）により濾過された濾過水をフィルタ（６１）の円筒内部からケース（６３）の外部へ流出するための濾過水流路（６４）と、フィルタ（６１）により濾過されなかった排出水をフィルタ（６１）の円筒内部からケース（６３）の外部へ排出するための排水流路（６５）とを含む。バラスト水処理システムは、複数の濾過装置（１ａ，１ｂ）の各々を通過する被処理水の流量を個別に制御するための複数の制御弁（２８ａ，２８ｂ，２９ａ，２９ｂ）と、複数の制御弁（２８ａ，２８ｂ，２９ａ，２９ｂ）の開度を制御することにより、被処理水の流量を目標値に従って制御する制御装置（１１０）とをさらに備える。複数の濾過装置（１ａ，１ｂ）のうちの第１の濾過装置の状態を稼働状態に保ち、かつ、第２の濾過装置の状態を稼働状態と停止状態との間で変化させる場合には、制御装置（１１０）は、複数の制御弁（２８ａ，２８ｂ，２９ａ，２９ｂ）のうちの第２の濾過装置に対応する目標値を変化させる。
【００１７】
上記によれば、被処理水の濾過処理を継続しながら濾過装置の稼働台数を運転中に変化させることができる。濾過装置の稼働台数が急に変化した場合には、被処理水流路を流れる被処理水の流量が急に変化しやすい。濾過装置は、フィルタの外周部に被処理水を流出することによって、被処理水を濾過するように構成されている。被処理水の濾過を継続するためには、被処理水の流量を制御する必要がある。第２の濾過装置を稼働状態あるいは停止状態に設定する場合には、制御装置（１１０）は、複数の制御弁のうちの第２の濾過装置に対応する目標値を変化させる。これにより、第２の濾過装置の流量を時間の経過とともに緩やかに変化させることができる。したがって、第１の濾過装置の濾過処理への影響を小さくできる。
【００１８】
なお、複数の濾過装置は、少なくとも２つの濾過装置を備えていればよい。したがって、濾過装置の台数は２以上であれば特に限定されない。
【００１９】
（２）好ましくは、第２の濾過装置が、稼働状態から停止状態へと変化する場合、制御装置（１１０）は、時間の経過とともに目標値を減少させる。
【００２０】
上記によれば、第２の濾過装置の停止時に、第２の濾過装置の流量を時間的に緩やかに減少させることができる。したがって、第１の濾過装置の濾過処理への影響を小さくできる。
【００２１】
（３）好ましくは、第２の濾過装置が、停止状態から稼働状態へと変化する場合、制御装置（１１０）は、時間の経過とともに目標値を増加させる。
【００２２】
上記によれば、第２の濾過装置の立ち上げ時（稼働開始時）に、第２の濾過装置の流量を時間的に緩やかに増加させることができる。したがって、第１の濾過装置の濾過処理への影響を小さくできる。
【００２３】
（４）好ましくは、バラスト水処理システムは、ポンプ（６）の吐出口側に設けられたバルブ（２２，３２）をさらに備える。バルブ（２２，３２）は、第２の濾過装置が稼働状態から停止状態へと変化する場合に、被処理水流路（５）を流れる被処理水の圧力を下げるようにバルブの開度を変化させる。バルブ（２２，３２）は、第２の濾過装置が停止状態から稼働状態へと変化する場合に、被処理水流路（５）を流れる被処理水の圧力を上げるようにバルブの開度を変化させる。
【００２４】
上記によれば、濾過装置の稼働台数を減らす場合、および濾過装置の稼働台数を増やす場合に、稼働中の濾過装置の濾過流量および排水流量を安定的に制御することができる。なお、バルブは、ポンプの吐出口側に設けられていればよく、バルブの配置は特に限定されない。
【００２５】
（５）好ましくは、第２の濾過装置が稼働状態から停止状態へと変化する途中に第１の濾過装置を停止状態へと変化させ、かつ、第１および第２の濾過装置以外には稼働状態の濾過装置が存在しない場合、または、全ての濾過装置が稼働状態から停止状態へと変化する途中である場合、制御装置（１１０）は、バラスト水処理システムを停止させる。
【００２６】
上記によれば、バラスト水処理システムの立ち下げを早めることができる。第１および第２の濾過装置以外には稼働状態の濾過装置が存在しない場合、または、全ての濾過装置が稼働状態から停止状態へと変化する途中である場合、全ての濾過装置を立ち下げることにより、稼働中の濾過装置の流量の変化という課題は発生しない。したがって、バラスト水処理システムを即座に停止することができる。これによりバラスト水処理システムの立ち下げを早めることができる。
【００２７】
（６）好ましくは、バラスト水処理システムは、濾過水流路（６４）において直列に設けられて、濾過水に紫外線を照射するための複数の紫外線照射装置（２ａ，２ｂ）をさらに備える。複数の紫外線照射装置（２ａ，２ｂ）は、紫外線の照射量の合計を維持しながら、複数の濾過装置（１ａ，１ｂ）から流出する濾過水の流量の合計に応じて、複数の紫外線照射装置（２ａ，２ｂ）の稼働台数と、稼働台数あたりの紫外線の照射量との少なくとも一方を変化させる。
【００２８】
上記によれば、濾過水の流量が変化しても、殺滅効果を生じさせるのに適切な量の紫外線を被処理水に照射することができる。
【００２９】
（７）好ましくは、複数の紫外線照射装置（２ａ，２ｂ）は、照射量の上限または下限に達した場合に、稼働台数を変化させる。
【００３０】
上記によれば、濾過水の流量が変化しても、殺滅効果を生じさせるのに適切な量の紫外線を被処理水に照射することができる。
【００３１】
（８）本発明の一態様に係るバラスト水処理方法は、バラスト水処理システムによるバラスト水処理方法である。バラスト水処理システムは、被処理水を汲み上げて吐出するポンプ（６）と、ポンプ（６）から吐出された被処理水を流すための被処理水流路（５）と、被処理水流路（５）に並列に接続された複数の濾過装置（１ａ，１ｂ）と、複数の濾過装置（１ａ，１ｂ）の各々を通過する被処理水の流量を個別に制御するための複数の制御弁（２８ａ，２８ｂ，２９ａ，２９ｂ）とを備える。複数の濾過装置（１ａ，１ｂ）の各々は、軸線を囲むように円筒配置され、軸線を中心に回転自在に設けられたフィルタと、被処理水流路（５）に接続されて、フィルタの外周部に被処理水を流出するノズル（６２）と、フィルタおよびノズル（６２）を収容したケース（６３）と、フィルタにより濾過された濾過水をフィルタの円筒内部からケース（６３）の外部へ流出するための濾過水流路（６４）と、フィルタにより濾過されなかった排出水をフィルタの円筒内部からケース（６３）の外部へ排出するための排水流路（６５）とを含む。バラスト水処理方法は、複数の制御弁（２８ａ，２８ｂ，２９ａ，２９ｂ）の開度を制御することにより、被処理水の流量を目標値に従って制御するステップを備える。制御するステップは、複数の濾過装置（１ａ，１ｂ）のうちの第１の濾過装置の状態を稼働状態に保ち、かつ、第２の濾過装置の状態を稼働状態と停止状態との間で変化させる場合には、複数の制御弁（２８ａ，２８ｂ，２９ａ，２９ｂ）のうちの第２の濾過装置に対応する目標値を変化させるステップ（Ｓ３，Ｓ１４）を含む。
【００３２】
上記によれば、被処理水の濾過処理を継続しながら濾過装置の稼働台数を運転中に変化させることができる。
【００３３】
[本発明の実施形態の詳細]
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００３４】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係るバラスト水処理システムの構成を示すブロック図である。図１を参照して、バラスト水処理システム１０１は、船舶１００に搭載される。
【００３５】
バラスト水処理システム１０１は、濾過装置１ａ，１ｂと、紫外線照射装置２と、被処理水流路５と、ポンプ６と、濾過水流路７と、バラスト水流路９と、排水流路１１と、汲上げ流路１２と、第１搬送流路１３と、第２搬送流路１４と、バイパス流路１５とを含む。バラスト水処理システム１０１は、さらに、開閉弁２１と、比例制御弁２２と、開閉弁２３，２４，２５，２６，２７ａ，２７ｂと、比例制御弁２８ａ，２８ｂ，２９ａ，２９ｂ，３０と、開閉弁３１とを含む。バラスト水処理システム１０１は、さらに、流量計４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂ，４３と、制御装置１１０とを含む。
【００３６】
濾過装置１ａ，１ｂは、バラスト水を生成するために海水を濾過する。このために濾過装置１ａ，１ｂの各々は、フィルタを含む。濾過装置１ａ，１ｂの構成は後に詳細に説明する。
【００３７】
紫外線照射装置２は、被処理水に含まれる微生物を殺滅するために、被処理水に紫外線（ＵＶ）を照射する。
【００３８】
ポンプ６は、被処理水を汲み上げて被処理水流路５に、その被処理水を吐出する。具体的には、ポンプ６は、バラスト水をタンク８に貯留する際に、海域３から海水を汲み上げる。一方、バラスト水をタンク８から船外に排出する際に、ポンプ６は、タンク８からバラスト水を汲み上げる。
【００３９】
被処理水流路５は、ポンプ６から吐出された被処理水を流すための流路である。濾過水流路７は、濾過装置１ａ，１ｂによって濾過された海水を紫外線照射装置２へ導くための流路である。バラスト水流路９は、被処理水が紫外線照射装置２によって処理された後に、その水をタンク８に搬送するための流路である。
【００４０】
排水流路１１は、濾過装置１ａ，１ｂから排水口１０に排水を搬送するための流路である。濾過装置１ａ，１ｂによって濾過されなかった海水、あるいはフィルタの洗浄によってフィルタから除去された生物等（生物および粒子など）を含む海水が、排水流路１１を流れて、海域３に戻される。
【００４１】
汲上げ流路１２は、タンク８からバラスト水を搬送するための流路である。第１搬送流路１３は、被処理水流路５と濾過水流路７とをつなぐ流路である。第２搬送流路１４は、バラスト水流路９と排水流路１１とをつなぐ流路である。バイパス流路１５は、被処理水流路５および第１搬送流路１３を迂回するための流路である。バイパス流路１５の一方端は、ポンプ６の吐出口に接続される。バイパス流路１５の他方端は、バラスト水流路９および第２搬送流路１４の接続部に接続される。
【００４２】
濾過装置１ａ，１ｂは、被処理水流路５に並列に接続される。同様に、濾過装置１ａ，１ｂは、濾過水流路７、および排水流路１１の各々に対して並列に接続される。紫外線照射装置２は、濾過水流路７、バラスト水流路９および第２搬送流路１４に接続される。
【００４３】
開閉弁２１は、取水口４とポンプ６とをつなぐ流路に配置される。比例制御弁２２は、被処理水流路５に配置される。比例制御弁２２は、ポンプ６の吐出弁として機能する。開閉弁２３は、バラスト水流路９に配置される。開閉弁２４は、汲上げ流路１２に配置される。開閉弁２５は、第１搬送流路１３に配置される。開閉弁２６は、第２搬送流路１４に配置される。
【００４４】
開閉弁２７ａは、被処理水流路５において、被処理水を濾過装置１ａに導く部分に配置される。開閉弁２７ｂは、被処理水流路５において、被処理水を濾過装置１ａに導く部分に配置される。
【００４５】
比例制御弁２８ａは、濾過水流路７において、濾過装置１ａからの濾過水が流れる部分に配置される。比例制御弁２９ａは、排水流路１１において、濾過装置１ａからの排水が流れる部分に配置される。流量計４１ａは、濾過装置１ａから出た濾過水の流量を計測する。流量計４２ａは、濾過装置１ａから排出された排水の流量を計測する。
【００４６】
比例制御弁２８ｂは、濾過水流路７において、濾過装置１ｂからの濾過水が流れる部分に配置される。比例制御弁２９ｂは、排水流路１１において、濾過装置１ｂからの排水が流れる部分に配置される。流量計４１ｂは、濾過装置１ｂから出た濾過水の流量を計測する。流量計４２ｂは、濾過装置１ｂから排出された排水の流量を計測する。
【００４７】
比例制御弁３０は、紫外線照射装置２と、バラスト水流路９および第２搬送流路１４の接続部とをつなぐ流路に設けられる。流量計４３は、紫外線照射装置２から出た被処理水の流量を計測する。開閉弁３１は、バイパス流路１５に設けられる。
【００４８】
制御装置１１０は、バラスト水処理システム１０１を統括的に制御する。具体的には、制御装置１１０は、ポンプ６、紫外線照射装置２、開閉弁および比例弁を制御する。この制御のために、制御装置１１０は、流量計４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂ，４３からの信号を受ける。
【００４９】
バラスト水処理システム１０１が海域３から海水（被処理水）を取り込むときのバラスト水処理システム１０１の動作を以下に説明する。図１において、実線の矢印は水の流れを示す。開閉弁２１と、比例制御弁２２と、開閉弁２３とは開状態とされる。一方、開閉弁２４，２５，２６，３１は閉状態とされている。
【００５０】
開閉弁２７ａ，２７ｂおよび比例制御弁２８ａ，２８ｂ，２９ａ，２９ｂは、いずれも開状態とされる。したがって、濾過装置１ａ，１ｂの両方が稼働する。しかしながら、濾過装置１ａ，１ｂの一方のみ稼働してもよい。濾過装置１ａのみ稼働する場合、開閉弁２７ａおよび比例制御弁２８ａ，２９ａが開状態にあり、開閉弁２７ｂおよび比例制御弁２８ｂ，２９ｂが閉状態にある。濾過装置１ｂのみ稼働する場合、開閉弁２７ａおよび比例制御弁２８ａ，２９ａが閉状態にあり、開閉弁２７ｂおよび比例制御弁２８ｂ，２９ｂが開状態にある。さらに、バラスト水処理システム１０１が海域３から海水を取り込む間に、濾過装置の稼働台数が変化してもよい。
【００５１】
ポンプ６が駆動されることにより、海域３から取水口４を介して海水が汲み上げられる。汲み上げられた海水は、被処理水流路５を流れて、濾過装置１ａ，１ｂに送り込まれる。濾過装置１ａ，１ｂは、海水を濾過して、海水中の生物と獨質とを取り除く。濾過装置１ａ，１ｂにおいて濾過されなかった海水は、排水流路１１を通り、排水口１０から海域３に排出される。
【００５２】
海水は、濾過装置１ａ，１ｂによって濾過された後に、濾過水流路７を流れて、紫外線照射装置２へと導かれる。紫外線照射装置２は、海水に紫外線を照射して、海水中の微生物あるいは細菌などを殺減する。濾過処理および紫外線照射処理によって、バラスト水が生成される。バラスト水は、バラスト水流路９を流れて、タンク８に積載される。
【００５３】
図２は、本発明の第１の実施形態に係るバラスト水処理システム１０１によるバラスト水の排出を説明するための図である。図２を参照して、実線の矢印は、バラスト水の流れを示す。比例制御弁２２と、開閉弁２４，２５，２６とは開状態とされる。一方、開閉弁２１，２３，２７ａ，２７ｂと、比例制御弁２８ａ，２８ｂ，２９ａ，２９ｂとは閉状態とされている。
【００５４】
ポンプ６が駆動されることにより、タンク８から汲上げ流路１２を通じてバラスト水が汲み上げられる。汲み上げられたバラスト水は、被処理水流路５および第１搬送流路１３を流れて紫外線照射装置２に送り込まれる。
【００５５】
紫外線照射装置２は、バラスト水に紫外線を照射する。バラスト水内に微生物あるいは細菌が生息していたとしても、それらの生物を紫外線によって殺滅できる。紫外線照射処理の後、バラスト水は、第２搬送流路１４および排水流路１１を流れて排水口１０から海域３へと排出される。
【００５６】
図３は、図１および図２に示した濾過装置１ａ，１ｂの構成例を説明する図である。図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。なお、濾過装置１ａおよび濾過装置１ｂは同じ構成を有するので、以下では濾過装置１ａの構成を代表的に説明する。
【００５７】
図３および図４を参照して、被処理水は、被処理水流路６６を通り、ケース６３の内部へ供給される。被処理水流路６６は、被処理水流路５（図１および図２を参照）の一部である。
【００５８】
ケース６３の内部には、円筒形状のフィルタ６１が設けられている。軸線Ｃはフィルタ６１（円筒）の中心軸を示す。言い換えると、フィルタ６１は、軸線Ｃを囲むように配置されている。
【００５９】
モータ９０は、フィルタ６１の中心軸と接続される。モータ９０は、駆動装置（図示せず）から電力が供給されることによって、軸線Ｃを中心としてフィルタ６１を回転させる。モータ９０は、モータカバー９１で覆われている。
【００６０】
フィルタ６１の円筒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。
【００６１】
ケース６３は、フィルタ６１の全体を覆う。ケース６３は、外筒部７１と、蓋部７２と、底部７３とを有する。底部７３には、排水流路６５が設けられる。この排水流路６５は、図１および図２に示す排水流路１１の一部である。被処理水を導入するために、被処理水流路６６と、被処理水ノズル６２とが、ケース６３の内部に設けられる。
【００６２】
図３に示された構成によれば、ケース６３の蓋部７２に薬液注入口７０が設けられている。ただしケース６３に薬液注入口を設けることは必須ではない。
【００６３】
被処理水ノズル６２は、被処理水流路６６から延設されるように構成される。被処理水ノズル６２の先端にノズル口６７が形成される。ノズル口６７は、ケース６３の外筒部７１の中に配置される。被処理水がノズル口６７からフィルタ６１の外周面に向けて流出するように、ノズル口６７が形成される。
【００６４】
中心配管８０は、軸線Ｃ上に配置される。中心配管８０は、濾過水流路６４に接続される。濾過水流路６４は、図１および図２に示される濾過水流路７に接続される。中心配管８０は回転しない。中心配管８０には、取水穴８１が設けられる。
【００６５】
図５は、図３に示されたフィルタ６１の代表的な構成を説明する斜視模式図である。図４および図５を参照して、フィルタ６１はプリーツフィルタである。平面帯状の基材を山谷交互に折りたたむことによって、いわゆるプリーツ形状が形成される。プリーツ状に形成された基材の両端をつなぎ合わせることで、円筒状のプリーツフィルタが形成される。
【００６６】
一例として、フィルタの基材には、多孔質樹脂シートが用いられる。多孔質樹脂シートの材質として、例えば、ポリエステル、ナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）等からなる延伸多孔質体、相分離多孔体、不織布等の多孔質構造物が利用される。高流量での濾過処理を行なうために、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステルからなる不織布が特に好適に用いられる。
【００６７】
図３および図４を再び参照して、被処理水は被処理水流路６６を通り、被処理水ノズル６２のノズル口６７から噴出する。ノズル口６７から噴出した被処理水は、フィルタ６１の円筒外部から円筒内部へと透過される。これによって被処理水が濾過される。フィルタ６１を透過することによって濾過された水は、取水穴８１から濾過水流路６４に入る。濾過水は、濾過水流路６４および濾過水流路７を通り、濾過装置１ａから流出する。
【００６８】
フィルタ６１によって濾過されなかった水および、ケース６３の底部７３に沈殿した濁質分は、排水流路６５を通じて濾過装置１ａの外部に排出される。このように、本発明の実施の形態によれば、濁質分、あるいは残った水が連続的に排出されつつ被処理水が濾過される。これにより、バラスト水の生成のために要求される処理量（たとえば１０〜２０ｔｏｎ／時間、さらには１００ｔｏｎ／時間）を確保することができる。
【００６９】
以上の動作において、フィルタ６１の外周面には生物あるいは粒子等の濁質が付着する。図３に示す構成によれば、モータ９０がフィルタ６１を回転させる。ノズル口６７から噴出した被処理水は、回転するフィルタ６１の外周面に当たる。被処理水の圧力および回転する水流によって、フィルタ６１の外周面には常に水流が生じる。これによってフィルタ６１に付着した濁質分が除去されやすい。すなわち、この実施の形態によれば、被処理水を濾過すると同時にフィルタ６１を洗浄することができる。
【００７０】
被処理水の濾過とフィルタ６１の洗浄とを同時に実行するためには、濾過装置１ａに流れる被処理水の量がある大きさに達していなければならない。一方、濾過装置１ａに流れる被処理水の量が大きいと、ノズル口６７からフィルタ６１に高い圧力で被処理水が噴出される。このためにフィルタ６１が破損する可能性がある。したがって、濾過装置１ａに流れる被処理水の流量（単位時間当たりの水量）は、被処理水の濾過、フィルタ６１の洗浄およびフィルタ６１の保護の観点から定められた、ある範囲内に保たれる必要がある。
【００７１】
制御装置１１０は、濾過装置１ａの流量を、比例制御弁２８ａ，２９ａの開度によって制御する。濾過水の流量は、比例制御弁２８ａの開度によって制御される。排水の流量は、比例制御弁２９ａの開度によって制御される。濾過装置１ａに流入する被処理水の流量は、濾過水の流量と排水の流量との和に等しい。制御装置１１０は、濾過水の流量と排水の流量とを独立に制御することができる。さらに、制御装置１１０は、濾過水の流量と排水の流量とを組み合わせることにより、濾過装置１ａを流れる被処理水の流量を制御することができる。
【００７２】
制御装置１１０は、濾過装置１ａの濾過水の流量および排水の流量の各々をフィードバック制御する。具体的には、濾過装置１ａの濾過水の流量および排水の流量の各々について、制御装置１１０は、目標値（セットポイント）を設定する。制御装置１１０は、比例制御弁２８ａの開度を制御して、濾過装置１ａの濾過水の流量を、セットポイントに近づける。同じく、制御装置１１０は、比例制御弁２９ａの開度を制御して、濾過装置１ａの排水の流量を、セットポイントに近づける。ＰＩＤ（比例積分微分）など公知の方法を、濾過水および排水の流量の制御に適用することができる。
【００７３】
同様に、制御装置１１０は、セットポイントに基づいて、比例制御弁２８ｂ，２９ｂの開度を制御する。濾過装置１ｂの濾過水の流量および排水の流量の各々の制御は、上述の制御と同様であるので、以後の詳細な説明は繰り返さない。
【００７４】
バラスト水処理システム１０１は、複数の濾過装置１ａ，１ｂを個別に制御することができる。したがって、バラスト水処理システム１０１の稼働中に、濾過装置の稼働台数が変化させることができる。一例として、１台の濾過装置では処理量が不足する場合に、もう１台の濾過装置が稼働される。メンテナンスが終了した濾過装置を、他方の濾過装置の稼働中に立ち上げてもよい。逆に、濾過装置の稼働台数が２台から１台に減少する場合もあり得る。たとえば２台の濾過装置のうちの１台が故障した場合に、その濾過装置が停止されて、稼働台数が２台から１台に減少する。タンク８に積載されたバラスト水の量が規定量に近づいた場合に、濾過装置の稼働台数を２台から１台に減少させてもよい。
【００７５】
この実施の形態では、ポンプ６の動作は一定である。濾過装置の稼働台数を１台から２台に増加させた場合、開閉弁２７ａ，２７ｂの両方が開状態となり、濾過装置１ａ，１ｂの両方に被処理水が導入される。このために、被処理水流路５を流れる被処理水の流量が急に低下する可能性がある。逆に、濾過装置の稼働台数を２台から１台に減少させた場合、開閉弁２７ａ，２７ｂの一方を開状態から閉状態へと変化させるため、被処理水流路５を流れる流量が急に上昇する可能性がある。被処理水流路５を流れる流量が急激に変化した場合、制御されるべき濾過装置の流量がセットポイントから大きくずれることが起こり得る。このような場合には、フィードバック制御が収束するのに時間がかかる、あるいはフィードバック制御が乱れるといった可能性がある。
【００７６】
制御装置１１０は、複数の濾過装置のうちのある濾過装置の状態が変化した場合には、他の濾過装置のセットポイントを時間の経過に伴って変化させる。これにより、濾過装置の流量が稼働状態と停止状態との間で変化する場合に、その濾過装置の流量を次第に変化させることができる。これにより、稼働中の濾過装置の流量がセットポイントから大きく外れるという問題を回避することができる。
【００７７】
以下において、セットポイントおよび時間が数値により例示される。しかし、それらの数値は本発明を限定することを意図するものではない。代表的に、濾過装置１ａの稼働中に濾過装置１ｂを立ち上げる場合、および濾過装置１ａの稼働中に濾過装置１ｂを立ち下げる場合が説明される。しかしながら、濾過装置１ｂの稼働中に濾過装置１ａを立ち上げる、あるいは濾過装置１ａを立ち下げる場合にも同じ処理が実行される。
【００７８】
また、実際の流量は、セットポイントに一致するようにセットポイントに追随して変化する。したがって、以下ではセットポイントの変化のみを説明する。実際の流量の変化は、セットポイントの変化と同様であるので以後の説明を繰り返さない。
【００７９】
図６は、濾過装置の稼働台数を増加させる場合のセットポイントの変化を説明するための図である。図１および図６を参照して、制御装置１１０は、濾過装置１ｂを立ち上げる。制御装置１１０は、５分後に、排水流量が３００（ｍ3／ｈ）に達するように、比例制御弁２９ｂの開度を大きくする。このために、制御装置１１０は、排水流量のセットポイント値を５０ｍ3／ｈ／ｍｉｎのレートで上昇させる。なお、比例制御弁２８ａは閉じたままである。
【００８０】
立ち上げ開始から６分後に、排水流量のセットポイントが３００ｍ3／ｈに達する。一定時間、比例制御弁２８ｂを閉じたまま、濾過装置１ｂに被処理水を流す。これにより、濾過装置１ｂに流れる被処理水の流量を安定させることができる。
【００８１】
次に、被処理水の濾過を開始する（濾過切替）。制御装置１１０は、比例制御弁２８ｂの開度を大きくする一方で、比例制御弁２９ｂの開度を小さくする。このときに、濾過流量のセットポイント値と排水流量のセットポイント値との和が一定値に保たれるように、制御装置１１０は、濾過流量のセットポイント値と、排水流量のセットポイント値とを変化させる。濾過流量のセットポイント値と排水流量のセットポイント値との和が一定であるので、濾過装置１ａに流れる被処理水の流量を一定に保つことができる。したがって、フィルタによって被処理水を濾過しながら、そのフィルタを洗浄することができる。
【００８２】
一例では、制御装置１１０は、５分間に、濾過流量のセットポイント値を０から２５０（ｍ3／ｈ）まで上昇させるとともに、排水流量のセットポイント値を３００（ｍ3／ｈ）から５０（ｍ3／ｈ）まで低下させる。このために、制御装置１１０は、濾過流量のセットポイント値を、５０（ｍ3／ｈ／ｍｉｎ）のレートで上昇させる。一方、制御装置１１０は、排水流量のセットポイント値を、５０（ｍ3／ｈ／ｍｉｎ）のレートで低下させる。上述の説明から理解できるように、濾過流量のセットポイント値と排水流量のセットポイント値との和は、３００（ｍ3／ｈ）に保たれる。
【００８３】
濾過水の流量が２５０（ｍ3／ｈ）に達した後、制御装置１１０は、濾過装置１ｂの状態を維持する（定常運転）。濾過水の流量がセットポイント値２５０（ｍ3／ｈ）に対して所定の範囲内（たとえば±１０％）となるように、制御装置１１０は、流量計４１ｂの検出結果に基づいて比例制御弁２８ｂの開度を制御する。同じく、排水の流量がセットポイント値５０（ｍ3／ｈ）に対して所定の範囲内（たとえば±１０％）となるように、制御装置１１０は、流量計４２ｂの検出結果に基づいて比例制御弁２９ｂの開度を制御する。
【００８４】
図７は、濾過装置の稼働台数を減少させる場合のセットポイントの制御を説明する図である。図７を参照して、制御装置１１０は、濾過装置１ｂの濾過流量を減少させる（濾過切替）。制御装置１１０は、比例制御弁２８ｂの開度を小さくする一方で、比例制御弁２９ｂの開度を大きくする。このときに、濾過流量のセットポイント値と排水流量のセットポイント値との和が一定に保たれるように、制御装置１１０は、濾過流量のセットポイント値と、排水流量のセットポイント値とを変化させる。
【００８５】
たとえば、制御装置１１０は、濾過切替の開始から５分後に濾過流量が０（ｍ3／ｈ）に達するように、比例制御弁２８ｂの開度を小さくする。このために、制御装置１１０は、濾過流量のセットポイント値を５０（ｍ3／ｈ／ｍｉｎ）のレートで低下させる。一方、制御装置１１０は、５分間に、排水流量のセットポイント値を５０（ｍ3／ｈ）から３００（ｍ3／ｈ）まで増加させる。このために、制御装置１１０は、排水流量のセットポイント値を、５０（ｍ3／ｈ／ｍｉｎ）のレートで上昇させる。濾過流量のセットポイント値と排水流量のセットポイント値との和は、３００（ｍ3／ｈ）に保たれる。
【００８６】
排水流量が３００（ｍ3／ｈ）に達した後、制御装置１１０は、濾過装置１ｂを立ち下げる。立ち下げは以下に説明する２段階の処理を含む。図７および以後説明する図面において、２段階の立ち下げ処理は「立ち下げ（１）」、「立ち下げ（２）」と表される。「立ち下げ（１）」の処理において、比例制御弁２８ｂを閉じたまま、濾過装置１ｂに被処理水を流す。これにより、濾過装置１ｂに流れる被処理水の流量を安定させる。フィルタの洗浄のために、一定時間、濾過装置１ｂに被処理水が流入される。
【００８７】
次に「立ち下げ（２）」の処理において、排水流量が３００（ｍ3／ｈ）から０（ｍ3／ｈ）に達するように、制御装置１１０は、比例制御弁２９ｂの開度を小さくする。このために、制御装置１１０は、排水流量のセットポイント値を５０（ｍ3／ｈ／ｍｉｎ）のレートで減少させる。
【００８８】
図８は、複数の濾過装置の立ち下げが時間軸上で重なる場合のセットポイントの制御を説明する図である。図８を参照して、時刻ｔ０まで、１台目の濾過装置（たとえば濾過装置１ｂ）および、２台目の濾過装置（たとえば濾過装置１ａ）ともに「立ち下げ（１）」の処理が実行される。時刻ｔ０において、１台目の濾過装置において、「立ち下げ（２）」の処理が開始される。制御装置１１０は、１台目の濾過装置の排水流量のセットポイント値を減少させる。時刻ｔ１において、２台目の濾過装置において「立ち下げ（２）」の処理が開始される。ただし制御装置１１０は、バラスト水処理システム１０１を停止させる。制御装置１１０は、ポンプ６を停止させるとともに開閉弁および比例制御弁を閉じる。１台目の濾過装置および２台目の濾過装置の排水流量のセットポイント値はともに０に設定される。
【００８９】
このように、濾過装置１ｂが稼働状態から停止状態へと変化する途中に、濾過装置１ａを停止状態へと変化させ、かつ、濾過装置１ａ，１ｂ以外には稼働状態の濾過装置が存在しない場合、制御装置１１０は、バラスト水処理システム１０１を即座に停止させる。または、全ての濾過装置が稼働状態から停止状態へと変化する途中である場合、制御装置１１０は、バラスト水処理システム１０１を即座に停止させる。
【００９０】
２台の濾過装置の排水流量のセットポイント値をともに一定のレートで低下させる場合、１台目の濾過装置の排水流量のセットポイント値が０になるのは時刻ｔ２である。２台目の濾過装置の排水流量のセットポイント値が０になるのは時刻ｔ３である。時刻ｔ２より時刻ｔ３が遅いため、２台の濾過装置の排水流量のセットポイント値をともに一定のレートで低下させる場合には、バラスト水処理システム１０１が停止する時刻は時刻ｔ３より後である。しかし、第１および第２の濾過装置以外には稼働状態の濾過装置が存在しない場合、または、全ての濾過装置が稼働状態から停止状態へと変化する途中である場合、全ての濾過装置を立ち下げることにより、稼働中の濾過装置の流量の変化という課題は発生しない。この実施の形態によれば、時刻ｔ１において、バラスト水処理システム１０１を停止させることができる。したがって、バラスト水処理システム１０１の立ち下げを早めることができる。
【００９１】
なお、濾過装置の稼働台数を減らすことによって、ポンプ６の吐出圧が上昇する。吐出圧の上昇によって、たとえば濾過装置の濾過水流路に設けられた比例制御弁（たとえば比例制御弁２８ａ）の差圧が上昇した場合には、キャビテーションが発生しやすい。キャビテーションがもたらす振動によって、稼働中の濾過装置の濾過流量および排水流量を制御できなくなる可能性がある。一方、濾過装置の稼働台数を増やした場合には、ポンプ６の吐出圧が低下する。ポンプ６の吐出圧が低下すると、濾過装置における被処理水の濾過およびフィルタの洗浄に必要な流量を維持できない可能性がある。
【００９２】
この実施の形態では、制御装置１１０は、濾過装置の稼働台数を検出する。制御装置１１０は、その検出された台数に応じて吐出弁（比例制御弁２２）の開度を変更する。具体的には、稼働台数が小さくなるほど、制御装置１１０は、吐出弁の開度を小さくする。これにより、被処理水流路５を流れる被処理水の圧力が低下する。したがって、濾過装置の稼働台数を減らす場合に、稼働中の濾過装置の濾過流量および排水流量を安定的に制御することができる。一方、稼働台数が大きくなるほど、制御装置１１０は、吐出弁の開度を大きくする。これにより、被処理水流路５を流れる被処理水の圧力が上昇する。したがって、濾過装置の稼働台数を増やす場合に、稼働中の濾過装置の濾過流量および排水流量を安定的に制御することができる。
【００９３】
図９は、濾過装置の立ち上げ時における制御装置の処理を説明するためのフローチャートである。この処理は、複数の濾過装置のうちのいずれかの濾過装置を立ち上げるときに開始される。図９を参照して、ステップＳ１において、制御装置１１０は、濾過装置の稼働台数を検出する。たとえば制御装置１１０は、濾過装置１ａ，１ｂの各々のセットポイント値を参照することにより、稼働台数を検出してもよい。
【００９４】
ステップＳ２において、制御装置１１０は、ステップＳ１における検出に基づいて、稼働中の濾過装置が有るか否かを判断する。稼働中の濾過装置が有る場合（ステップＳ２においてＹＥＳ）、処理はステップＳ３に進む。
【００９５】
ステップＳ３において、制御装置１１０は、排水流量のセットポイント値を所定の値まで時間的に増加させる。具体的には、図６に示す立ち上げ処理が実行される。ステップＳ４において、制御装置１１０は、図６に示す濾過切替処理を実行する。具体的には、制御装置１１０は、濾過流量のセットポイント値を時間的に増加させる一方で、排水流量のセットポイント値を時間的に減少させる。濾過流量のセットポイント値と排水流量のセットポイント値との和は一定に保たれる。濾過流量のセットポイント値および排水流量のセットポイント値がともに、対応する規定値（図６に示した例では、それぞれ２５０ｍ3／ｈおよび５０ｍ3／ｈ）に達した時に、立ち上げ処理は終了する。以後、濾過装置は定常運転の状態になる。「定常状態」とは、濾過流量および排水流量の各々が、対応のセットポイント値を含む所定の範囲内に入るという状態である。
【００９６】
一方、稼働中の濾過装置が無い場合（ステップＳ２においてＮＯ）、処理はステップＳ５に進む。
【００９７】
ステップＳ５において、制御装置１１０は、排水流量のセットポイント値を時間的に増加させることなく、所定の値（たとえば３００ｍ3／ｈ）に即座に設定する。ステップＳ５の処理の後、処理はステップＳ４に進む。
【００９８】
図１０は、濾過装置の立ち下げ時における制御装置の処理を説明するためのフローチャートである。この処理は、複数の濾過装置のうちのいずれかの濾過装置を立ち下げるときに開始される。図１０を参照して、ステップＳ１０において、制御装置１１０は、濾過切替処理を実行する。ステップＳ１１において、制御装置１１０は、濾過装置の稼働台数を検出する。ステップＳ１２において、制御装置１１０は、ステップＳ１１における検出に基づいて、稼働中の濾過装置が有るか否かを判断する。稼働中の濾過装置が有る場合（ステップＳ１２においてＹＥＳ）、処理はステップＳ１３に進む。一方、稼働中の濾過装置がない場合（ステップＳ１２においてＮＯ）、処理はステップＳ１９に進む。ステップＳ１９において、制御装置１１０は、ポンプ６を停止させるとともに開閉弁および比例制御弁を閉じて、バラスト水処理システム１０１を停止させる。
【００９９】
ステップＳ１３において、制御装置１１０は、稼働中の濾過装置全てが「立ち下げ（２）」の処理が実行されている状態であるかどうかを判定する。稼働中の濾過装置のうちの少なくとも１台が「立ち下げ（２）」以外の処理が実行されている状態である場合（ステップＳ１３においてＮＯ）、処理は、ステップＳ１４に進む。一方、稼働中の濾過装置全てが「立ち下げ（２）」の処理が実行されている状態である場合（ステップＳ１３においてＹＥＳ）、処理はステップＳ１９に進む。ステップＳ１９において、制御装置１１０は、バラスト水処理システム１０１を停止させる。
【０１００】
ステップＳ１４において、制御装置１１０は、排水流量のセットポイント値を時間的に減少させる。具体的には、図７に示す「立ち下げ（１）」および「立ち下げ（２）」の処理が実行される。
【０１０１】
ステップＳ１５において、制御装置１１０は、セットポイント値が、所定の値（「立ち下げ（１）」の処理における値であり、たとえば３００ｍ3／ｈ）の半分まで減少したかどうかを判定する。この判定のために、制御装置１１０は、セットポイント値自体を管理してもよく、セットポイント値の減少を開始してからの時間を管理してもよい。セットポイント値が、所定の値の半分まで減少した場合（ステップＳ１５においてＹＥＳ）、処理はステップＳ１６に進む。一方、セットポイント値が、所定の値の半分にまだ達していない場合（ステップＳ１５においてＮＯ）、処理はステップＳ１３に戻る。
【０１０２】
ステップＳ１６において、制御装置１１０は、吐出弁の開度を変更する。セットポイント値が０に達してから吐出弁の開度を変更したのでは遅いため、立ち下げの途中に吐出弁の開度を変更する。これにより、濾過装置の稼働台数を減らす場合に、稼働中の濾過装置の濾過流量および排水流量を安定的に制御することができる。
【０１０３】
ステップＳ１７において、制御装置１１０は、稼働中の濾過装置の全てが「立ち下げ（２）」の処理が実行されている状態であるかどうかを判定する。稼働中の濾過装置の全てが「立ち下げ（２）」の処理が実行されている状態である場合（ステップＳ１７においてＹＥＳ）、処理はステップＳ１９に進む。ステップＳ１９において、制御装置１１０は、バラスト水処理システム１０１を停止させる。
【０１０４】
一方、稼働中の濾過装置のうちの少なくとも１台が「立ち下げ（２）」の処理が実行されている状態である場合（ステップＳ１７においてＮＯ）、処理はステップＳ１８に進む。ステップＳ１８において、制御装置１１０は、セットポイント値が０であるかどうかを判定する。
【０１０５】
セットポイント値が０でない場合（ステップＳ１８においてＮＯ）、処理はステップＳ１７に戻される。一方、セットポイント値が０である場合（ステップＳ１８においてＹＥＳ）、図１０に示す処理が再び開始される。
【０１０６】
図１１は、被処理水流路を流れる水の量を制御するための他の構成を示した図である。図１および図１１を参照して、吐出弁（比例制御弁２２）に替えて、比例制御弁３２がバイパス流路１６に設けられる。バイパス流路１６の一方端は、ポンプ６の吐出口および被処理水流路５に接続される。バイパス流路１６の他方端は、排水流路１１に接続される。
【０１０７】
図１１に示された実施の形態において、比例制御弁３２は、リリーフ弁として機能する。濾過装置の稼働台数を減少させるときに、制御装置１１０は、比例制御弁３２の開度を低下させる。一方、濾過装置の稼働台数を増加させるときに、制御装置１１０は、比例制御弁３２の開度を大きくする。これにより、稼働中の濾過装置の濾過流量および排水流量を安定的に制御することができる。
【０１０８】
図１２は、図１および図１１に示された構成の変形例を示した図である。図１２を参照して、吐出弁（比例制御弁２２）が被処理水流路５に設けられる。さらに、比例制御弁３２がバイパス流路１６に設けられる。濾過装置の稼働台数を減少させるときに、制御装置１１０は、比例制御弁２２および比例制御弁３２の両方の開度を制御することにより、稼働中の濾過装置の濾過流量および排水流量を安定的に制御することができる。
【０１０９】
以上のように、第１の実施形態によれば、濾過装置の稼働台数が変化する場合の立ち上げ処理、または立ち下げ処理において、濾過流量および排水流量のセットポイント値を時間の経過とともに変化させる。これにより、濾過装置に流入する被処理水の流量を一定に保つことができる。セットポイントに基づく流量のフィードバック制御を継続できるため、フィルタを洗浄しつつ被処理水を濾過することを継続することができる。したがって、複数の濾過装置のうちのある濾過装置の状態が変化した場合も、バラスト水処理システム１０１を動かし続けることができる。
【０１１０】
さらに、第１の実施形態によれば、フィルタの洗浄のために濾過装置を停止させる必要がなくなる。これにより、濾過装置を連続的に稼働させることができるので、船舶の運航への影響を小さくすることができる。
【０１１１】
＜第２の実施形態＞
第１の実施形態において、紫外線照射装置の数は１台である。しかし、バラスト水処理システムは、複数の紫外線照射装置を含むことができる。
【０１１２】
図１３は、本発明の第２の実施形態に係るバラスト水処理システムの構成を示すブロック図である。図１３を参照して、バラスト水処理システム１０１は、紫外線照射装置２ａ，２ｂを含む。紫外線照射装置２ａ，２ｂは、濾過水流路７に直列に配置される。
【０１１３】
図１４は、本発明の第２の実施形態に係るバラスト水処理システムの他の構成を示すブロック図である。図１４を参照して、バラスト水処理システム１０１は、紫外線照射装置２ａ，２ｂは、濾過水流路７、バラスト水流路９および第２搬送流路１４の各々に対して並列に設けられる。流量計４３ｂおよび比例制御弁３０ｂが、紫外線照射装置２ｂに対応して設けられる。流量計４３ａおよび比例制御弁３０ａが、紫外線照射装置２ａに対応して設けられる。
【０１１４】
図１５は、図１３および図１４に示した紫外線照射装置２ａの構成例を示した図である。なお、紫外線照射装置２ｂ、および紫外線照射装置２（図１参照）もまた、図１５に示された構成を有することができる。図１５を参照して、紫外線照射装置２ａは、ケース１４１と、光源としての紫外線ランプ１４２と、ランプ電源１４３と、照度センサ１４４とを含む。
【０１１５】
ケース１４１は、濾過水流路７に接続されて、紫外線ランプ１４２を収容する。バラスト水は、濾過水流路７から紫外線照射装置２ａのケース１４１の内部に流入し、流路７ａへと流出する。
【０１１６】
紫外線ランプ１４２は、ケース１４１の内部を通過する被処理水に紫外線を照射する。制御装置１１０は、バラスト水処理制御部１１１と、紫外線照射制御部１１２とを含む。紫外線ランプ１４２の点灯および消灯、ならびに紫外線ランプ１４２から被処理水に照射される紫外線の照射量は、紫外線照射制御部１１２からの信号ＵＶＣによって制御される。
【０１１７】
照度センサ１４４は、被処理水への紫外線の照度を検出する。照度センサ１４４は、検出された照度Ｉ（単位：Ｗ／ｍ２）を示す信号を、紫外線照射制御部１１２へと送信する。
【０１１８】
紫外線照射制御部１１２は、照度センサ１４４によって検出された紫外線の照度Ｉと流量計４３ａによって検出された流量とを用いて算出された照射量に基づいて、紫外線ランプ１４２に供給される電力を制御する。１つの実施形態では、紫外線照射制御部１１２は、紫外線ランプ１４２に供給される電力の最大値に対する割合を、ランプ電源１４３に対して指示する。ランプ電源１４３は、指示された割合に従う電力を、紫外線ランプ１４２に供給する。なお、ランプ電源１４３は紫外線照射制御部１１２に含まれていてもよい。
【０１１９】
図１６は、直列に配置された２台の紫外線照射装置２ａ，２ｂの制御を説明するための図である。図１６を参照して、バラスト水に対する紫外線照射装置２ａ，２ｂの紫外線の照射量の合計が所定値（たとえば１００（ｍＪ／ｃｍ3)）となるように紫外線照射装置２ａ，２ｂの照射量が制御される。たとえば紫外線照射装置２ａ，２ｂの各々の照射量は、５０（ｍＪ／ｃｍ3）である。
【０１２０】
制御装置１１０は、濾過装置の稼働台数、または処理流量に応じて、紫外線照射装置の稼働台数または紫外線ランプ出力を変化させる。たとえば濾過装置１ａ，１ｂの運転中に、１台の濾過装置（たとえば濾過装置１ｂ）が停止したとする。この場合、たとえば紫外線照射装置２ａ，２ｂのうちの１台が停止する。残りの紫外線照射装置の照射量の合計が１００（ｍＪ／ｃｍ3）になるように、稼働中の紫外線照射装置の出力（紫外線ランプの出力）が変化する。
【０１２１】
一方、タンク８からバラスト水を排出する際には、バラスト水は、濾過装置１ａ，１ｂを通らない。この場合には、制御装置１１０は、設定された流量に基づいて、紫外線照射装置の稼働台数を決定する。
【０１２２】
たとえば、紫外線照射装置２ａ，２ｂの処理可能な流量が２００（ｍ3／ｈ）であるとする。バラスト水を排出するときの設定流量Ｑ（ｍ3／ｈ）が０＜Ｑ≦２００である場合、制御装置１１０は、紫外線照射装置２ａ，２ｂのうちの１台を稼働させるとともに、その紫外線照射装置の照射量を、１００（ｍＪ／ｍ3）に設定する。設定流量Ｑが２００＜Ｑ≦４００である場合には、制御装置１１０は、紫外線照射装置２ａ，２ｂの両方を稼働させる。この場合、制御装置１１０は、たとえば紫外線照射装置２ａ，２ｂの各々の照射量を、５０（ｍＪ／ｍ3）に設定する。なお、設定流量Ｑが排水処理の途中で変化する場合にも、制御装置１１０は、その設定流量Ｑに応じて、紫外線照射装置の稼働台数と照射量とを変更することができる。
【０１２３】
紫外線照射装置２ａ，２ｂの各々は、紫外線照射装置２ａ，２ｂの一方の照射量が上限または下限に達した場合、制御装置１１０は、紫外線照射装置の稼働台数を変化させることができる。たとえば、濾過水の流量が上昇して、紫外線照射装置２ａのみでは必要な照射量を確保できない場合には、制御装置１１０は、紫外線照射装置２ａに加えて紫外線照射装置２ｂを稼働させる。逆に、紫外線照射装置２ａ，２ｂの両方が稼働しているものの、濾過水の流量の低下によって、紫外線照射装置２ａ，２ｂのうちの１台のみによって必要な照射量を確保できることがある。この場合、制御装置１１０は、紫外線照射装置２ａ，２ｂのうちの一方を停止させることができる。これにより、濾過水の流量が変化しても、殺滅効果を生じさせるのに適切な量の紫外線を被処理水に照射することができる。
【０１２４】
図１７は、並列に配置された２台の紫外線照射装置２ａ，２ｂの制御を説明するための図である。図１７を参照して、紫外線照射装置２ａ，２ｂの照射量の設定値は常に一定（たとえば１００（ｍＪ／ｍ3））である。紫外線照射装置２ａ，２ｂに水が均等に流れるように、制御装置１１０は、流量計４３ａ，４３ｂの計測結果に基づいて比例制御弁４３ａ，４３ｂの開度を制御する。なお、圧力損失を均一にすることにより、紫外線照射装置２ａ，２ｂに流れる水の流量を均一にすることが考えられる。あるいは、抑制弁によって、紫外線照射装置２ａ，２ｂに流れる水の流量を最大許容流量を超えないように制御することが考えられる。これらの制御が可能な場合には、比例制御弁４３ａ，４３ｂを省略することができる。
【０１２５】
制御装置１１０は、濾過装置の稼働台数、または処理流量に応じて、紫外線照射装置の稼働台数または紫外線ランプ出力を変化させる。制御装置１１０は、２台の紫外線照射装置２ａ，２ｂの照射量を、常に所定の照射量以上に保つ事ができる。なお、図１６に示された制御とは異なり、図１７に示された制御の場合には、照射量の設定値を変化させる必要はない。
【０１２６】
以上のように、第２の実施形態によれば、制御装置１１０は、濾過装置の稼働台数に応じて複数の紫外線照射装置を制御する。これにより、被処理水の流量によらず、殺滅効果を生じさせるのに適切な量の紫外線を被処理水に照射することができる。
【０１２７】
なお、上記の実施の形態では、濾過装置の台数が２台である。しかしながら、本発明の実施の形態に係るバラスト水処理システムにおいて、濾過装置の数は複数であれば２に限定されない。本発明の実施の形態に係るバラスト水処理システムは、３台以上の濾過装置を含むことができる。同様に、本発明の実施の形態に係るバラスト水処理システムは、３台以上の紫外線照射装置を含むことができる。
【０１２８】
図１７に示されたように複数の紫外線照射装置が並列に配置される場合、紫外線照射装置の数は、少なくとも、濾過装置の数と同じである。一方、図１６に示されたように複数の紫外線照射装置が直列に配置される場合には、紫外線照射装置の数が、濾過装置の数と等しくてもよく、濾過装置の数とは異なっていてもよい。
【０１２９】
さらに、本発明の実施の形態に係るバラスト水処理システムは、海水を処理するものと限定されない。船舶の周囲から取り込まれる水が淡水あるいは汽水であってもよい。本発明の実施の形態に係るバラスト水処理システムは、そのような船舶にも搭載することができる。
【０１３０】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態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。
【符号の説明】
【０１３１】
１ａ，１ｂ  濾過装置
２，２ａ，２ｂ  紫外線照射装置
３  海域
４  取水口
５，６６  被処理水流路
６  ポンプ
７，６４  濾過水流路
７ａ  流路
８  タンク
９  バラスト水流路
１０  排水口
１１，６５  排水流路
１２  汲上げ流路
１３  第１搬送流路
１４  第２搬送流路
１５，１６  バイパス流路
２１，２３，２４，２５，２６，２７ａ，２７ｂ，３１  開閉弁
２２，２８ａ，２８ｂ，２９ａ，２９ｂ，３０，３０ａ，３０ｂ，３２，４３ａ，４３ｂ  比例制御弁
４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂ，４３，４３ａ，４３ｂ  流量計
６１  フィルタ
６２  被処理水ノズル
６３，１４１  ケース
６７  ノズル口
７０  薬液注入口
７１  外筒部
７２  蓋部
７３  底部
８０  中心配管
８１  取水穴
９０  モータ
９１  モータカバー
１００  船舶
１０１  バラスト水処理システム
１１０  制御装置
１１１  バラスト水処理制御部
１１２  紫外線照射制御部
１４２  紫外線ランプ
１４３  ランプ電源
１４４  照度センサ
Ｃ  軸線
Ｓ１〜Ｓ５，Ｓ１０〜Ｓ１９  ステップ
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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