JP7087429B2

JP7087429B2 - 水処理装置

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Publication number: JP7087429B2
Application number: JP2018023544A
Authority: JP
Inventors: 智陽丹下; 英彦大谷; 久和炭蔵; 尚生山本
Original assignee: Miura Co Ltd
Current assignee: Miura Co Ltd
Priority date: 2018-02-13
Filing date: 2018-02-13
Publication date: 2022-06-21
Anticipated expiration: 2038-02-13
Also published as: CN110156110A; JP2019136673A; KR20190098034A; EP3524576A1

Description

本発明は、水を浄化処理する水処理装置に関する。

タンカー等の船舶は、積み荷の原油等を降ろした後、再度目的地に向けて航行する際、航行中の船舶のバランスを取るため、通常、バラスト水と呼ばれる水をバラストタンク内に貯留する。このような船舶には、バラスト水の注排水による生態系の破壊を防ぐため、バラスト水を浄化処理する水処理装置（バラスト水処理装置）が設けられている。

例えば、特許文献１には、流量調整が可能な弁（流量調整弁）を備えたバラスト水処理装置が記載されている。

特開２０１４－２２７０６３号公報

しかしながら、特許文献１に記載のような構成の場合、特に、流量を絞った状態（低流量域）でバラスト水を処理する際には、流量調整弁よりも上流側にあるフィルタ等の浄化手段が高圧状態に晒され、浄化手段の各部品が損傷するおそれがあった。また、流量調整弁を絞ると、その下流側でキャビテーションが発生するおそれもあった。

なお、このような低流量域において生じる問題は、海水を処理するバラスト水処理装置に限らず、河川、湖沼、池、工業水等の水を処理する水処理装置全般に生じるものである。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、低流量域において水処理を行う際に、浄化手段が高圧状態に晒されないようにすることを目的とする。また、流量を調整する弁の下流側におけるキャビテーションを抑制することを目的とする。

本発明によれば、水を浄化処理する水処理装置であって、浄化手段と、第１弁と、第２弁とを備え、前記浄化手段、前記第１弁及び前記第２弁はそれぞれ、浄化処理時に水が流通する浄化ライン上に配置され、前記第１弁は、前記浄化手段よりも上流側に設けられ、前記第２弁は、前記浄化手段よりも下流側に設けられ且つ開度調整可能な調整弁であり、前記第１弁により、前記浄化手段を流通するバラスト水の圧力を低下させるよう構成される、水処理装置が提供される。

本発明によれば、浄化手段よりも上流側にもう一つ弁（第１弁）を設けたことで、浄化手段の前後で段階的に圧力が低下することになり、低流量域においても浄化手段が高圧状態に晒されないようにすることが可能となる。また、流量を削減するため第２弁を絞った場合にも、第２弁の前後の圧力差が大きくならないため、キャビテーションの発生を防止することができる。

以下、本発明の種々の実施形態を例示する。以下に示す実施形態は互いに組み合わせ可能である。

好ましくは、制御手段を備え、前記第１弁も開度調整可能な調整弁であり、前記制御手段は、前記第１弁の開度を制御するよう構成されている。

好ましくは、流量計と、圧力計とをさらに備え、前記流量計は、前記浄化ライン上に配置されるとともに前記浄化ラインを流通する水の流量を計測し、前記圧力計は、前記浄化ライン上に配置されるとともに前記浄化ラインを流通する水の圧力を計測し、前記制御手段は、前記流量計により計測される水の流量と前記圧力計により計測される圧力とに基づいて、前記第１弁及び前記第２弁の開度を制御する。

好ましくは、前記制御手段は、前記第２弁の開度を一定にした状態で、前記圧力の変動幅が小さくなるよう前記第１弁の開度を制御する。

好ましくは、前記制御手段は、前記流量及び前記圧力がそれぞれ所定の範囲内に維持されるよう、前記第１弁及び前記第２弁の開度を調整する。

また、本発明によれば、水を処理する水処理装置であって、濾過装置と、紫外線照射手段と、第１ライン～第５ラインと、第１弁～第５弁と、圧力計と、流量計と、制御手段と、上流側接続部と、下流側接続部とを備えており、前記第１ラインは、前記濾過装置及び前記紫外線照射手段をバイパスし、前記第２ラインは、上流側接続部と前記濾過装置とを接続し、前記第３ラインは、前記濾過装置と前記紫外線照射手段とを接続し、前記第４ラインは、前記第１ラインと前記第３ラインとを接続し、前記第５ラインは、前記紫外線照射手段と下流側接続部とを接続し、前記第１弁は、前記第１ラインに配置され、前記第２弁は、前記第２ラインに配置され且つ開度調整可能な調整弁であり、前記第３弁は、前記第３ラインの前記第４ラインとの接続位置よりも上流側に配置され且つ開度調整可能な調整弁であり、前記第４弁は、前記第４ラインに配置され且つ開度調整可能な調整弁であり、前記第５弁は、前記第５ラインに配置され且つ開度調整可能な調整弁であり、前記圧力計は、前記第２ラインに配置され、前記制御手段は、前記圧力計及び前記流量計の値に応じて前記第２弁～第５弁の開度を調整する、水処理装置が提供される。

本発明の実施形態に係る水処理装置１０を船舶のバラスト装置に導入した様子を示す図である。図１の水処理装置１０において、濾過装置１１及び紫外線リアクタ１２をバイパスさせた際の流路を示す図である。図１の水処理装置１０において、濾過装置１１及び紫外線リアクタ１２を流通させてバラスト水を浄化処理する際の流路を示す図である。図１の水処理装置１０の低流量モードＭ２での動作を説明するフローチャートである。図１の水処理装置１０において、濾過装置１１のみをバイパスさせた際の流路を示す図である。本発明の変形例１に係る水処理装置１０を導入したバラスト装置の概略を示す図である。本発明の変形例２に係る水処理装置１０を導入したバラスト装置の概略を示す図である。本発明の変形例３に係る水処理装置１０を導入したバラスト装置の概略を示す図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態中で示した各種特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。また、各特徴について独立して発明が成立する。

１．バラスト装置の構成
図１は、本発明の実施形態に係る水処理装置（バラスト水処理装置）１０を船舶のバラスト装置に導入した様子を示す概略図である。バラスト装置は、海水等の船外の水をシーチェストＳＣ１から船内に取り込んでバラストタンク２に注水を行うバラスト動作と、バラストタンク２に貯留されたバラスト水を船外排出口ＳＣ２から排水するデバラスト動作とを行うものである。図１に示すように、本実施形態のバラスト装置は主に、船内を流通するバラスト水を圧送するポンプ１（バラストポンプ）と、水処理装置１０と、バラストタンク２とを備える。以下、水処理装置１０の構成を中心に説明する。

なお、本明細書における「バラスト水」について、バラストタンク２に導入（流入）される前又はバラストタンク２から排出（流出）された後に拘わらず、船内に取り込まれた水を全て「バラスト水」と表現する。また、船内に取り込むバラスト水には、海水、淡水、汽水等が含まれるものとする。

２．水処理装置１０の構成
水処理装置１０は、船内に取り込むバラスト水及び船内から排出するバラスト水を処理してバラスト水中に含まれる微生物・異物の含有量を低減するために導入されるものである。水処理装置１０は、図１に示すように、ポンプ１とバラストタンク２（あるいは船外排出口ＳＣ２）との間に設けられる。ここで、水処理装置１０において、ポンプ１側の接続部を上流側接続部Ｐ１、バラストタンク２側の接続部を下流側接続部Ｐ２とする。

本実施形態の水処理装置１０は、フィルタによりバラスト水を濾過処理する濾過装置１１と、バラスト水に紫外線を照射して微生物を殺菌処理する紫外線照射手段としての紫外線リアクタ１２と、バラスト水の流量を計測する流量計１３と、バラスト水の水圧を計測する圧力計１４と、水処理装置１０内を流通するバラスト水の流通を制御する制御手段１５とを備える。本実施形態の濾過装置１１は、濾過処理中のフィルタの洗浄（逆洗浄）のため、フィルタの一次側に設けられ且つフィルタに向かって開口し、洗浄汚水を吸引して船外へ排出する排出管１６を備えている。排出管１６には、逆洗弁１７が設けられている。なお、濾過装置１１と紫外線リアクタ１２とをそれぞれ浄化手段とも称する。本実施形態において、濾過装置１１と紫外線リアクタ１２には既知の構成が用いられる。またこの水処理装置１０は、ポンプ１とバラストタンク２（あるいは船外排出口ＳＣ２）との間に設けられる。

また、水処理装置１０は、各構成要素を接続してバラスト水を流通させる複数のラインである第１ラインＬ１～第５ラインＬ５を備える。「ライン」とは、流路、経路、管路等の流体の流通が可能なラインの総称である。また、水処理装置１０は、開閉弁Ｖ１～開閉弁Ｖ４及び、開度調整の可能な第１弁としての第１調整弁ＦＣＶ１、開度調整の可能な第２弁としての第２調整弁ＦＣＶ２も備えている。なお、水処理装置１０の第１ラインＬ１について、一部の管路として船舶に既存のラインを用いてもよい。したがって、水処理装置１０において第１ラインＬ１は必須の構成ではない。また、第２ラインＬ２～第５ラインＬ５について部分的に船舶に既存のラインを用いることも可能である。

具体的には、図１に示すように、第１ラインＬ１は浄化手段をバイパスして上流側接続部Ｐ１と下流側接続部Ｐ２を接続するラインであり、開閉弁Ｖ１を有する。第２ラインＬ２は第１ラインＬ１と濾過装置１１とを接続するラインであり、開閉弁Ｖ２を有する。第３ラインＬ３は、濾過装置１１と紫外線リアクタ１２とを接続するラインであり、開閉弁Ｖ３を有する。また、第４ラインＬ４は、一端が第１ラインＬ１の第２ラインＬ２との接続位置よりも下流側の位置であって開閉弁Ｖ１よりは上流側の位置に接続され、他端が第３ラインＬ３の開閉弁Ｖ３よりも下流側の位置に接続される。第４ラインＬ４は開閉弁Ｖ４を有する。第５ラインＬ５は、一端が紫外線リアクタ１２に接続され、他端が第１ラインＬ１の開閉弁Ｖ１よりも下流側の位置に接続される。なお、本実施形態において、流量計１３は第５ラインＬ５に設置され、圧力計１４は第１ラインＬ１の第４ラインＬ４との接続位置よりも上流側の位置に設置される。

加えて、本実施形態の水処理装置１０は、第１ラインＬ１の第２ラインＬ２との接続位置よりも上流側の位置に開度調整可能な第１調整弁ＦＣＶ１が設けられ、第５ラインＬ５の流量計１３よりも下流側の位置に開度調整可能な第２調整弁ＦＣＶ２が設けられている。なお、本明細書において、「調整弁」と呼ぶ場合は、開状態と閉状態の２つの状態しか取ることのできない開閉弁は除かれるものとする。

制御手段１５は、上述した開閉弁Ｖ１～開閉弁Ｖ４の開閉を制御することにより、水処理装置１０内を流通するバラスト水の流通を制御する。また、制御手段１５は、浄化手段を流れるバラスト水の流量を調整するため第１調整弁ＦＣＶ１及び第２調整弁ＦＣＶ２の開度を調整する制御も行う。

３．水処理装置１０の動作
次に、以上のように構成された水処理装置１０の動作について説明する。なお、以下の動作は制御手段１５の制御により行われる。

３．１バイパス動作
ポンプ１の駆動直後やバラスト水の浄化処理が必要ない場合は、制御手段１５は開閉弁Ｖ１及び第１調整弁ＦＣＶ１を開きその他の開閉弁を閉じることでバラスト水が第１ラインＬ１を流通するようにし、濾過装置１１及び紫外線リアクタ１２をバイパスさせる（図２参照）。

３．２浄化動作
水処理装置１０によりバラスト水を浄化する場合は、制御手段１５は開閉弁Ｖ１，Ｖ４を閉じ、開閉弁Ｖ２，Ｖ３を開くとともに、第１調整弁ＦＣＶ１及び第２調整弁ＦＣＶ２を所定の開度にして、バラスト水が濾過装置１１及び紫外線リアクタ１２（浄化手段）を流通するようにする（図３参照）。この際、制御手段１５は、これら濾過装置１１及び紫外線リアクタ１２の起動命令も出力する。バラスト水は、濾過装置１１及び紫外線リアクタ１２を流通することで浄化される。なお、本実施形態においては、図３に示す、第１調整弁ＦＣＶ１、濾過装置１１、紫外線リアクタ１２及び第２調整弁ＦＣＶ２を流通するライン、すなわち第１ラインＬ１の一部及び第２ラインＬ２、第３ラインＬ３、第５ラインＬ５を「浄化ライン」とも呼ぶ。また、バラスト装置の開閉弁Ｖ５を閉じて開閉弁Ｖ６を開いた場合、浄化されたバラスト水はバラストタンク２に貯水され、開閉弁Ｖ５を開いて開閉弁Ｖ６を閉じた場合、浄化されたバラスト水は船外へ排出される。

ここで、制御手段１５は、第１調整弁ＦＣＶ１と第２調整弁ＦＣＶ２の開度をそれぞれ制御することにより、浄化処理を行うバラスト水の流量、すなわち浄化手段を流通するバラスト水の流量の制御と、浄化手段（特に濾過装置１１）における圧力の制御も行う。流通するバラスト水の流量は流量計１３により計測され、圧力は濾過装置１１の上流側に配置された圧力計１４により計測される。本実施形態において、制御手段１５による第１調整弁ＦＣＶ１と第２調整弁ＦＣＶ２の制御には、通常モードＭ１及び低流量モードＭ２の２つのモードがある。以下に、バラスト水の流量制御及び圧力制御のこれら２つのモードについて具体的に説明する。

＜通常モードＭ１＞
通常モードＭ１は、浄化手段に定格流量、すなわち浄化処理可能で且つ効率的な流量を流通させてバラスト水を浄化処理させるモードである。具体的には、流通するバラスト水の水質が良い場合等、濾過装置１１及び紫外線リアクタ１２による浄化処理可能量が多い場合はバラスト水の流量を増加させる。また、濾過装置の処理能力よりも紫外線リアクタ１２の処理能力が多い場合は、紫外線リアクタ１２の出力を落とす。一方バラスト水の水質が悪い場合等、濾過装置１１及び紫外線リアクタ１２による浄化処理可能量が少ない場合は流量を低減する。なお、流通させるバラスト水の流量は、濾過装置１１が濾過処理可能な定格流量と、紫外線リアクタ１２が微生物を殺滅処理できる定格流量のうち、小さいほうの定格流量に設定することが好ましい。これにより、浄化手段により適切に処理されたバラスト水を最短時間で貯留または排出することができる。

また、通常モードＭ１において、制御手段１５は、流量をほぼ一定に保ちつつ、圧力の変動も一定の範囲内に抑えるよう制御する。つまり、流量を下限値Ｑｍｉｎと上限値Ｑｍａｘの間で維持しつつ、圧力も下限値Ｐｍｉｎと上限値Ｐｍａｘの間で維持する。具体的には、制御手段１５は、第２調整弁ＦＣＶ２の開閉によりバラスト水の流量を制御し、第１調整弁ＦＣＶ１の開度の調整により圧力を制御する。

より具体的には、制御手段１５は、流量計１３により計測されるバラスト水の流量が下限値を下回っている場合は、第２調整弁ＦＣＶ２の開度を上げ、バラスト水の流量が上限値を超えている場合は、第２調整弁ＦＣＶ２の開度を下げる。ここで、水処理装置１０を流通するバラスト水は、第２調整弁ＦＣＶ２の開度を上げると増加し、第２調整弁ＦＣＶ２の開度を下げると減少する。また、制御手段１５は、圧力計により計測される圧力が下限値を下回っている場合は、第１調整弁ＦＣＶ１の開度を上げ、圧力が上限値を上回っている場合は、第１調整弁ＦＣＶ１の開度を下げる。

なお、制御手段１５は、第１調整弁ＦＣＶ１と第２調整弁ＦＣＶ２を同時には動作させないようにしている。これは、調整弁の開閉動作直後は圧力及び流量がしばらく変動するので、その変動値をもとに他方の調整弁を動作させてしまうと制御が困難になってしまうからである。

通常モードＭ１では、制御手段１５が上記のような制御を行うことで、浄化手段に所望の流量のバラスト水を処理させつつ、圧力の変動幅も小さくなるようになっている。したがって、急激な圧力変動（特に高圧になること）が抑制され、浄化手段、特に濾過装置１１のフィルタ等に悪影響が生じることが防止されている。また、通常モードＭ１において、濾過装置１１は逆洗弁１７を開くことで洗浄汚水を排出管１６から船外へ排出するフィルタの洗浄（逆洗浄）動作も行っているが、逆洗浄のための洗浄水には流通するバラスト水を用いている。そのため、流通するバラスト水の圧力が低下しすぎると、洗浄水の水圧も不足して洗浄が不十分になるおそれがあった。しかしながら、本実施形態の水処理装置は、圧力の変動幅を抑え、バラスト水の圧力が低下することも抑制されているため、濾過装置１１の逆洗浄が不十分になることも防止されている。

なお、通常モードＭ１において制御手段１５は、第２調整弁ＦＣＶ２の１回の最大動作量（例えば、３秒毎に調整される）を、開度が小さいほど少なく、開度が大きいほど多くなるよう制御している。具体的には例えば、開度がＸ１以下のときは、最大動作量をＹ１とし、開度がＸ２（＞Ｘ１）～Ｘ３（＞Ｘ２）のときは、最大動作量をＹ２（＞Ｙ１）とし、開度がＸ３以上のときは、最大動作量をＹ３（＞Ｙ２）とするというように設定する。これは、開度が小さい場合、開度が大きい場合よりも開度変化に応じた流量及び圧力の変動が大きくなるからである。このような制御により、開度が大きい場合には、最大動作量を多くして素早い圧力の調整を可能とし、開度が小さい場合には、最大動作量を小さくして急激な圧力変動を抑制している。

＜低流量モードＭ２＞
低流量モードＭ２は、例えば、流通するバラスト水の水質が悪い場合に、紫外線リアクタ１２による紫外線の照射量を確保するため、流通するバラスト水の流量を減らして浄化処理を行うモードである。低流量モードＭ２において、制御手段１５は、紫外線リアクタ１２の備える照度計（図示せず）及び流量計１３により計測される流量からバラスト水に対する照射量を算出する。そして、制御手段１５は、算出される照射量と圧力計１４により計測される圧力に基づいて、第１調整弁ＦＣＶ１及び第２調整弁ＦＣＶ２を制御する。具体的には、制御手段１５は、第１調整弁ＦＣＶ１及び第２調整弁ＦＣＶ２の制御により、照射量を所定値以上に保つよう流量を抑えつつ、圧力も所定の範囲内を維持するよう制御する。以下、図４のフローチャートを用いて、低流量モードＭ２の動作をさらに具体的に説明する。なお、第１調整弁ＦＣＶ１には最小開度Ｘｍｉｎが設定され、第２調整弁ＦＣＶ２には最小開度Ｙｍｉｎが設定される。また、以下のステップにわたって、照射量は十分（ＯＫ）か十分でない（ＮＧ）かの２つの状態をとり、圧力は下限値Ｐｍｉｎ以下であるか、下限値Ｐｍｉｎと上限値Ｐｍａｘの間にある（正常状態）か、上限値Ｐｍａｘ以上であるかの３つの状態をとるものとする。

まず、ステップＳ１において、制御手段１５は、第１調整弁ＦＣＶ１の開度を通常モードＭ１における開度よりも小さいＸ１（最小開度Ｘｍｉｎよりは大きい）にする。また、第２調整弁ＦＣＶ２の開度を通常モードＭ１における開度よりも小さいＹ１（最小開度Ｙｍｉｎよりは大きい）にする。

次に、ステップＳ２において、照射量が十分である場合、すなわちそのときの水質に対して、流量が流通するバラスト水に紫外線を十分に照射できる量である場合は、ステップＳ４に移行する。一方、照射量が十分でない場合、すなわちそのときの水質に対して流量が多すぎる場合は、制御手段１５はステップＳ３において第１調整弁ＦＣＶ１の開度をＸ１よりも小さいＸ２にし、第２調整弁ＦＣＶ２の開度を最小開度Ｙｍｉｎにする。

次に、ステップＳ４において、圧力（Ｐとする）及び照射量の状態に応じて、第１調整弁ＦＣＶ１又は第２調整弁ＦＣＶ２を所定開度ずつ開度調整する。ここで、開度調整する調整幅である所定開度は、急激な圧力及び流量の変動が生じないよう少ない調整幅とされ、例えば１％ずつとされる。以下、圧力及び照射量の状態ごとの制御を具体的説明する。

まず、圧力が下限値Ｐｍｉｎ以下で且つ照射量が十分である場合は、制御手段１５はステップＳ５において第１調整弁ＦＣＶ１を所定開度開き、再び判定ステップＳ４に戻る。一方、圧力が下限値Ｐｍｉｎ以下で且つ照射量が不十分である場合は、制御手段１５はステップＳ６として、水処理装置１０をエラー停止させる。

また、圧力が上限値Ｐｍａｘ以上で且つ照射量が十分である場合は、制御手段１５はステップＳ７において第１調整弁ＦＣＶ１がすでに最小開度Ｘｍｉｎであるかどうかを判定する。第１調整弁ＦＣＶ１が最小開度Ｘｍｉｎ以上である場合は、ステップＳ８において、第１調整弁ＦＣＶ１を所定開度閉じ、判定ステップＳ４に戻る。一方、ステップＳ７において第１調整弁ＦＣＶ１が最小開度Ｘｍｉｎであった場合は、次のステップＳ９で第２調整弁ＦＣＶ２を所定開度開き、判定ステップＳ４に戻る。

さらに、圧力が下限値Ｐｍｉｎ以上（上限値Ｐｍａｘ以下の場合と上限値Ｐｍａｘより大きい場合をともに含む）で照射量が不十分である場合は、制御手段１５はステップＳ１０において第１調整弁ＦＣＶ１がすでに最小開度Ｘｍｉｎであるかどうかを判定する。第１調整弁ＦＣＶ１が最小開度Ｘｍｉｎ以上である場合は、ステップＳ１１において、第１調整弁ＦＣＶ１を所定開度閉じ、判定ステップＳ４に戻る。一方、ステップＳ１０において第１調整弁ＦＣＶ１が最小開度Ｘｍｉｎであった場合は、制御手段１５はステップＳ１２として、水処理装置１０をエラー停止させる。

最後に、圧力が下限値Ｐｍｉｎ以上上限値Ｐｍａｘ以下の正常範囲内で且つ照射量も十分である場合は、水質が改善して照射量に余裕があるとして、流量を増やしてゆき低流量モードＭ２から通常モードＭ１に移行するよう制御を行う。具体的には、ステップＳ１３において流量を判定し、流量が通常モードＭ１での流量に回復していれば低流量モードＭ２を終了する。一方、流量がまだ少なければ、第１調整弁ＦＣＶ１及び第２調整弁ＦＣＶ２をそれぞれ所定開度開けて流量を増加させ、ステップＳ４に戻る。この場合も、圧力が正常範囲内で照射量も十分な状態でステップＳ１４が繰り返されると、ステップＳ１３において流量が回復したと判定され、通常モードＭ１に移行する。

なお、通常モードＭ１と低流量モードＭ２の切替えは制御手段１５により自動的に行われるよう構成してもよく、手動で切り替える構成としても良い。

以上のように、本実施形態の低流量モードＭ２において、制御手段１５は基本的に、圧力を上げる場合には第１調整弁ＦＣＶ１を開き、圧力を下げる場合には第１調整弁ＦＣＶ１を閉じる制御を行っている。また、照射量が十分であると判断した場合には、流量を増やして処理の効率を上げるため、第２調整弁ＦＣＶ２を開ける制御を行っている。

低流量モードＭ２では、制御手段１５が上記のような制御を行うことで、流量を浄化手段が処理可能な低流量に抑えつつ、圧力の変動幅も小さくすることが可能となっている。つまり、水処理装置１０において、浄化処理するバラスト水の流量を低減させるため第２調整弁ＦＣＶ２の開度を下げると、第２調整弁ＦＣＶ２の前後での圧力の急激な低下によりキャビテーションが発生するおそれがある。そして、その結果、流量調整が不能になるおそれや、弁やその他の設備が損傷するおそれがある。しかしながら、本実施形態の構成では、流通させるバラスト水を削減した低流量域においても、制御手段１５が第２調整弁ＦＣＶ２に加えて浄化手段の上流側に設置された第１調整弁ＦＣＶ１の開度を制御することにより、バラスト水の流量及び圧力を調整している。その結果、キャビテーションの発生や、圧力変動による浄化手段への影響を抑えることが可能となっている。そして、低流量モードＭ２において上記の制御を続けることで、水質が改善した際には通常モードＭ１に移行することが可能となっている。

なお、上記の説明では、バラスト水を濾過装置１１及び紫外線リアクタ１２の両方に流通させて浄化する場合の例を説明した。しかしながら、例えばデバラスト動作時には、開閉弁Ｖ２，Ｖ３を閉じて開閉弁Ｖ４を開くことで濾過装置１１をバイパスし、紫外線リアクタ１２の処理のみを行うことも可能である（図５参照）。デバラスト動作時には、図５に示す、第１調整弁ＦＣＶ１、紫外線リアクタ１２及び第２調整弁ＦＣＶ２を流通するライン、すなわち第１ラインＬ１の一部、第４ラインＬ４、第３ラインＬ３の一部及び第５ラインＬ５が「浄化ライン」となる。なお、バラスト装置において、デバラスト動作時には、バラストタンク２に貯留されていたバラスト水は、開閉弁Ｖ７が開かれることにより第６ラインＬ６及びポンプ１を経由して水処理装置１０へ流入する。この際も、制御手段１５により第１調整弁ＦＣＶ１及び第２調整弁ＦＣＶ２の制御を行うことで、流量を絞った場合にもキャビテーションの発生を抑制することが可能となっている。そして、デバラスト動作時も、制御手段１５により第１調整弁ＦＣＶ１及び第２調整弁ＦＣＶ２の制御を行うことで、通常モードＭ１と低流量モードＭ２いずれのモードにおいても、キャビテーションの発生や圧力変動による浄化手段への影響を抑えることが可能となっている。

４．変形例
本発明は、以下の態様でも実施可能である。

＜変形例１＞
上記実施形態では、バラスト装置は図１に示すように、バラストタンク２を１つのみ備える構成であったが、バラストタンク２を２つ以上備える構成とする場合もある。このような構成の場合、バラストタンク２への漲水時、１つのバラストタンク２が容量いっぱいになり、別の空のバラストタンク２へ漲水を切り替えると、バラストタンク２の水位による圧力（背圧）が急激に低下し、水処理装置１０において急激な圧力低下が生じる。そこで、バラストタンク２を複数備える構成においては、制御手段１５は、上記通常モードＭ１と低流量モードＭ２のほか、第１調整弁ＦＣＶ１及び第２調整弁ＦＣＶ２の開閉制御において、切替モードＭ３を備えていることが好ましい。

上記通常モードＭ１及び低流量モードＭ２では基本的に、圧力が低下した際には、第１調整弁ＦＣＶ１を段階的に開けることで圧力を増加させていたが、第１調整弁ＦＣＶ１の開度を徐々に上げる制御では圧力は徐々にしか増加しない。この場合、特に濾過装置１１が逆洗浄を行う構成であると、逆洗浄のための圧力が不足して逆洗浄が正常に行われない時間が長時間続いてしまい好ましくない。

したがって、切替モードＭ３においては、急激な圧力低下が生じた際、第１調整弁ＦＣＶ１の開度を上げるのではなく、第２調整弁ＦＣＶ２の開度を段階的に下げることで圧力を増加させるようになっている。これにより、一時的にバラスト水の流量は減ることになるが、第１調整弁ＦＣＶ１の開度を上げる場合と比較して短時間で圧力を正常範囲内に戻すことが可能となっている。

＜変形例２＞
上記実施形態では、第２ラインＬ２、第３ラインＬ３及び第４ラインＬ４に設けられる弁Ｖ２、弁Ｖ３、弁Ｖ４はそれぞれ開状態と閉状態の２つの状態しか取ることのできない開閉弁であり、これらに加えて別途開度調整可能な第１調整弁ＦＣＶ１を設けていた（図１参照）。しかしながら、図７に示すように、第１調整弁ＦＣＶ１を設けず、第２弁としての弁Ｖ２，第３弁としての弁Ｖ３，第４弁としての弁Ｖ４をそれぞれ開度調整可能な調整弁とすることで、圧力制御を行う構成とすることも可能である。具体的には、制御手段１５は、バラスト水の流量は基本的に上記実施形態と同様、第５ラインＬ５に設けられる第２調整弁ＦＣＶ２（第５弁とも呼ぶ）で制御し、圧力を弁Ｖ２及び弁Ｖ３の開度調整により制御する。ただし、低流量モードＭ２において濾過装置１１の圧力（フィルタ圧力）が高い場合の流量調整は、弁Ｖ２及び第２調整弁ＦＣＶ２で行い、濾過装置１１の圧力（フィルタ圧力）が低い場合の流量調整は、弁Ｖ３及び第２調整弁ＦＣＶ２で行う。また、デバラスト動作等で濾過装置１１をバイパスする際は、弁Ｖ４と第２調整弁ＦＣＶ２で流量調整を行う。さらに、動作開始時（通常モードＭ１時）には、弁Ｖ２，Ｖ３を微開状態から徐々に開いていくことで急激なバラスト水の流入を防止する。このような構成によっても、上記実施形態に準じた効果を得ることができる。なお、この構成においても、第１ラインＬ１に設けられる第１弁としての弁Ｖ１は開閉弁で良い。

＜変形例３＞
上記実施形態では、第１調整弁ＦＣＶ１はポンプ１側の接続部である上流側接続部Ｐ１よりも下流側に設けられていた。しかしながら、図８に示すように、バラスト装置にポンプ１の吐出側から吸込側への循環ラインＬ７を設け、循環ラインＬ７に第１調整弁ＦＣＶ１を設ける構成とすることも可能である。この構成の場合、第１調整弁ＦＣＶ１の開度を大きくすることで、水処理装置１０における圧力を低下させることができる。

＜変形例４＞
上記実施形態では、圧力計１４が第１ラインＬ１の第４ラインＬ４との接続位置よりも上流側の位置、すなわち濾過装置１１の上流側に配置され、制御手段１５は、濾過装置１１の上流側の圧力に基づいて第１調整弁ＦＣＶ１及び第２調整弁ＦＣＶ２の開度を調整する構成であった。しかしながら、圧力計１４の設置場所は、濾過装置１１（制御手段）の上流側に限定されるものではなく、浄化ライン上の任意の位置に設置することができる。例えば、圧力計１４を、濾過装置１１と紫外線リアクタ１２の間の位置に設置することや、紫外線リアクタ１２の下流側の位置に設置することも可能である。このような場合も、浄化ラインを流通するバラスト水の圧力変動を計測することができ、制御手段１５の制御により、浄化ラインにおけるバラスト水の圧力を所定の範囲内に維持することが可能となっている。なお、浄化ラインのうち、第２ラインＬ２、第４ラインＬ４等はバラスト動作時又はデバラスト動作時の何れか一方の動作時のみでバラスト水が流通するラインである。当該ラインに圧力計１４を設ける場合には、例えば第２ラインＬ２と第４ラインＬ４それぞれに圧力計１４を設置する、すなわち複数の圧力計１４を設置することで、バラスト動作時とデバラスト動作の何れの動作時にも、浄化ラインの圧力を計測することができる。

＜その他の変形例＞
・上記実施形態では、制御手段１５が第１調整弁ＦＣＶ１及び第２調整弁ＦＣＶ２をともに制御していたが、第２調整弁ＦＣＶ２を制御手段１５によっては制御しない構成、例えば手動で動作させる構成とすることも可能である。この場合、制御手段１５は第２調整弁ＦＣＶ２の開度を取得して第１調整弁ＦＣＶ１の開度の制御を行うことになる。
・上記実施形態では、第１調整弁ＦＣＶ１と第２調整弁ＦＣＶ２の２つの開度調整可能な調整弁により流量及び圧力を制御していた。しかしながら、第１調整弁ＦＣＶ１を設けず、当該位置に弁体に貫通孔を有する開閉弁（固定圧損タイプの弁）を設ける構成とすることも可能である。この場合であっても、浄化手段よりも上流側で圧力損失が生じるため、浄化手段における圧力増加を抑制することが可能となっている。
・上記実施形態では、水処理装置１０は浄化手段として濾過装置１１及び紫外線リアクタ１２を備えていたが、濾過装置１１と紫外線リアクタ１２の一方のみを備えた構成や、他の浄化手段を用いた構成とすることも可能である。
・上記実施形態は、第１弁（第１調整弁ＦＣＶ１）と第２弁（第２調整弁ＦＣＶ２）の間に濾過装置１１と紫外線リアクタ１２の２つの浄化手段が配置される構成であったが、第１弁と第２弁の間には１つの浄化手段のみを配置し、他の浄化手段は第１弁の上流側又は第２弁の下流側に配置することも可能である。この場合も、第１弁と第２弁の間に配置した浄化手段の圧力の変動幅を抑え、キャビテーションの発生を抑えることも可能となっている。
・上記実施形態では、流量計１３は第５ラインＬ５（濾過装置１１の下流側）に設けられていたが、浄化ライン上の任意の位置に配置することができる。
・上記実施形態では、水処理装置１０をバラスト装置に適用した例を示したが、本発明の水処理装置１０は、バラスト装置以外にも、河川、湖沼、池、工業水等の様々な水を処理する水処理装置として用いることができる。

１：ポンプ
２：バラストタンク
１０：水処理装置
１１：濾過装置
１２：紫外線リアクタ
１３：流量計
１４：圧力計
１５：制御手段
１６：排出管
１７：逆洗弁
２０：浄化手段
ＦＣＶ１：第１調整弁
ＦＣＶ２：第２調整弁
Ｌ１～Ｌ７：ライン
Ｍ１：通常モード
Ｍ２：低流量モード
Ｍ３：切替モード
Ｐ１：上流側接続部
Ｐ２：下流側接続部
Ｓ１～Ｓ１４：ステップ
ＳＣ１：シーチェスト
ＳＣ２：船外排出口
Ｖ１～Ｖ７：開閉弁

Claims

水を浄化処理する水処理装置であって、
濾過装置と、第１弁と、第２弁と、流量計と、圧力計と、制御手段とを備え、
前記濾過装置、前記第１弁及び前記第２弁はそれぞれ、浄化処理時に水が流通する浄化ライン上に配置され、
前記第１弁は、前記濾過装置よりも上流側に設けられ且つ開度調整可能な調整弁であり、
前記第２弁は、前記濾過装置よりも下流側に設けられ且つ開度調整可能な調整弁であり、
前記流量計は、前記浄化ライン上に配置されるとともに前記浄化ラインを流通する水の流量を計測し、
前記圧力計は、前記浄化ライン上に配置されるとともに前記浄化ラインを流通する水の圧力を計測し、
前記制御手段は、前記流量計により計測される水の流量と前記圧力計により計測される圧力とに基づいて、前記第１弁及び前記第２弁の開度を制御し、
前記制御手段はさらに、前記浄化処理を行う通常モードと、前記通常モードよりも流量を絞った状態で前記浄化処理を行う低流量モードとを備えるとともに、前記低流量モードにおいて、前記第１弁により、前記濾過装置を流通する水の圧力を低下させるよう構成される、水処理装置。
請求項１に記載の水処理装置であって、
前記制御手段は、前記第２弁の開度を一定にした状態で、前記圧力の変動幅が小さくなるよう前記第１弁の開度を制御する、水処理装置。
請求項２に記載の水処理装置であって、
前記制御手段は、前記流量及び前記圧力がそれぞれ所定の範囲内に維持されるよう、前記第１弁及び前記第２弁の開度を調整する、水処理装置。
水を処理する水処理装置であって、
濾過装置と、紫外線照射手段と、第１ライン～第５ラインと、第１弁～第５弁と、圧力計と、流量計と、制御手段と、上流側接続部と、下流側接続部とを備えており、
前記第１ラインは、前記濾過装置及び前記紫外線照射手段をバイパスし、
前記第２ラインは、上流側接続部と前記濾過装置とを接続し、
前記第３ラインは、前記濾過装置と前記紫外線照射手段とを接続し、
前記第４ラインは、前記第１ラインと前記第３ラインとを接続し、
前記第５ラインは、前記紫外線照射手段と下流側接続部とを接続し、
前記第１弁は、前記第１ラインに配置され、
前記第２弁は、前記第２ラインに配置され且つ開度調整可能な調整弁であり、
前記第３弁は、前記第３ラインの前記第４ラインとの接続位置よりも上流側に配置され且つ開度調整可能な調整弁であり、
前記第４弁は、前記第４ラインに配置され且つ開度調整可能な調整弁であり、
前記第５弁は、前記第５ラインに配置され且つ開度調整可能な調整弁であり、
前記圧力計は、前記第２ラインに配置され、
前記制御手段は、前記浄化処理を行う通常モードと、前記通常モードよりも流量を絞った状態で前記浄化処理を行う低流量モードとを備えるとともに、前記圧力計及び前記流量計の値に応じて前記第２弁～第５弁の開度を調整し、
前記制御手段はさらに、前記低流量モードにおいて、前記圧力計により計測される圧力が高い場合は前記第２弁及び前記第５弁により前記濾過装置を流通する水の流量調整を行い、前記圧力が低い場合は前記第３弁及び前記第５弁により前記濾過装置を流通する水の流量調整を行う、水処理装置。