JP7087429B2 - 水処理装置 - Google Patents
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Description
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。
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。
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。
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)。
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。
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。
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。
本発明は、以下の態様でも実施可能である。
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。
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。
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。
・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。
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 (4)
- 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。
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