本發(fā)明涉及用于制取儲(chǔ)存在船舶中的壓載水的處理裝置以及用于處理壓載水的方法。

背景技術(shù)：

船舶中所運(yùn)載的壓載水是運(yùn)載在船舶中以便即使當(dāng)船舶處于空載狀態(tài)下時(shí)也能提供安全航行的海水。經(jīng)由被遠(yuǎn)洋船舶輸送的壓載水所轉(zhuǎn)移的外來(lái)生物的對(duì)環(huán)境(特別是對(duì)生態(tài)系統(tǒng))的影響已成為國(guó)際問(wèn)題。2004年，國(guó)際海事組織(imo)通過(guò)了“船舶壓載水和沉積物控制和管理國(guó)際公約(在下文中稱為管理公約)”。管理公約要求排出的壓載水中的生物數(shù)量處于極低的水平。在該排出標(biāo)準(zhǔn)中，根據(jù)浮游生物的尺寸規(guī)定生物的數(shù)量，例如，具有50μm以上尺寸的浮游生物(在下文中稱為l尺寸生物)的數(shù)量為10個(gè)生物/m³以下，并且具有10μm至50μm尺寸的浮游生物(在下文中稱為s尺寸生物)的數(shù)量為10個(gè)生物/ml以下。因此，當(dāng)壓載水儲(chǔ)存在壓載罐中時(shí)，需要用于殺滅壓載水中的微生物的處理。

已開(kāi)發(fā)出用于去除、殺死或滅活微生物的各種方法作為處理壓載水的方法。專利文獻(xiàn)1披露了用于通過(guò)過(guò)濾去除微生物的方法。專利文獻(xiàn)2和專利文獻(xiàn)3披露了用于通過(guò)紫外線照射殺死微生物的方法。

引用文獻(xiàn)列表

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本未審查專利申請(qǐng)公開(kāi)no.2006-728

專利文獻(xiàn)2：日本未審查專利申請(qǐng)公開(kāi)no.2006-248510

專利文獻(xiàn)3：日本專利no.5517113

專利文獻(xiàn)4：日本專利no.4835785

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問(wèn)題

在海水(例如日本沿海水域)中，l尺寸生物的數(shù)量在較小數(shù)量的情況下為數(shù)千個(gè)生物/m³，并且在較大數(shù)量的情況下為數(shù)十萬(wàn)個(gè)生物/m³。為了滿足以上規(guī)定，需要將l尺寸生物的數(shù)量確實(shí)地減少至1/100000的水平。此外，特別地，大中型船舶中的壓載水的量非常巨大，并且每小時(shí)需要處理數(shù)百噸到數(shù)千噸。

關(guān)于使用過(guò)濾膜的去除手段，為了去除微生物，需要具有非常小的孔的過(guò)濾膜。例如，用于專利文獻(xiàn)1中的由中空纖維膜形成的微孔過(guò)濾膜。由于具有細(xì)微孔的過(guò)濾膜在短時(shí)間內(nèi)堵塞，需要頻繁地執(zhí)行反沖洗等，因此不能長(zhǎng)時(shí)間地執(zhí)行大量的處理。關(guān)于使用紫外線照射的去除手段，為了去除(尤其是)l尺寸生物，需要增加紫外線的強(qiáng)度，并且需要要求大的電力的非常大的裝置。在船舶上使用這些裝置中的任何一個(gè)都是不現(xiàn)實(shí)的，在船舶中，裝置的安裝位置受到限制，并且可使用的電量受到限制。

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的發(fā)明人已開(kāi)發(fā)出包括具有新結(jié)構(gòu)的過(guò)濾裝置的壓載水處理裝置。專利文獻(xiàn)4描述了使用過(guò)濾膜的壓載水處理裝置，該裝置由本發(fā)明的申請(qǐng)人提交。該裝置是這樣的過(guò)濾裝置：在該過(guò)濾裝置中，筒形過(guò)濾器安裝在管狀容器中，并且將被允許從筒形過(guò)濾器的外部流到內(nèi)部的液體收集為濾液。待過(guò)濾的液體從設(shè)置在管狀容器的側(cè)表面上的噴嘴噴射到過(guò)濾器的過(guò)濾表面的一部分上。結(jié)果，沖洗了沉積在過(guò)濾器的表面上的過(guò)濾產(chǎn)物以恢復(fù)滲透通量，并且已被沖洗掉的過(guò)濾產(chǎn)物從過(guò)濾前腔室排出。利用該構(gòu)造，可連續(xù)地維持穩(wěn)定的過(guò)濾狀態(tài)。本發(fā)明提供了使用上述裝置結(jié)構(gòu)作為基礎(chǔ)的具體結(jié)構(gòu)，該具體結(jié)構(gòu)用于實(shí)施滿足上述標(biāo)準(zhǔn)的處理。

問(wèn)題的解決方案

本發(fā)明的發(fā)明人已推進(jìn)了該裝置的發(fā)展并且得到以下結(jié)構(gòu)。一種壓載水處理裝置，其包括過(guò)濾裝置和照射裝置，所述照射裝置使用紫外線照射已被過(guò)濾的已過(guò)濾水。過(guò)濾裝置是這樣的裝置：去除99.999％以上的最小部分尺寸在50μm以上的l尺寸生物，以及90％以上的最小部分尺寸在10μm以上且小于50μm的s尺寸生物。照射裝置能夠以250m³/h的流量和13kw的能耗對(duì)已過(guò)濾水進(jìn)行殺菌，以在殺菌處理后立即殺滅90％的s尺寸生物。應(yīng)注意，符號(hào)h表示時(shí)間(小時(shí))。

過(guò)濾裝置的過(guò)濾器基體優(yōu)選地由具有230g/m²以上且300g/m²以下的單位面積重量、14cc/cm²·sec以下的空氣流量以及0.5mm以上的厚度的無(wú)紡布形成。

此外，用于處理壓載水的方法包括：將壓載水處理裝置安裝在船體中；使用取自船體外部的海水作為未處理水；進(jìn)一步地，向由壓載水處理裝置處理的已過(guò)濾水施加殺菌處理；以及隨后，將已殺菌的水儲(chǔ)存在船體中作為壓載水。

本發(fā)明的有益效果

提供了能夠穩(wěn)定地大量處理管理公約中所規(guī)定的壓載水的壓載水處理方法和壓載水處理裝置。

附圖說(shuō)明

圖1是示意性地示出用于處理船舶用的壓載水的裝置10的基本總體結(jié)構(gòu)的框圖。

圖2是示出用于用壓載水加注壓載罐的水加注運(yùn)行方法的視圖。

圖3是示出用于從壓載罐排出壓載水的水排出運(yùn)行方法的視圖。

圖4是示出旋轉(zhuǎn)式過(guò)濾裝置的實(shí)例的視圖，并且是示出包括軸線的豎直截面的結(jié)構(gòu)的截面示意圖。

圖5是示出圖4中的水平a-a截面的結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖6是示意性地示出折疊式過(guò)濾器的基本結(jié)構(gòu)的透視示意圖。

圖7是示出照射裝置的結(jié)構(gòu)實(shí)例的示意圖并且示出了照射裝置的俯視圖。

圖8是示出照射裝置的結(jié)構(gòu)實(shí)例的示意圖并且示出了照射裝置的正視圖。

圖9是示出照射裝置的結(jié)構(gòu)實(shí)例的示意圖并且示出了照射裝置的側(cè)視圖。

圖10是說(shuō)明實(shí)驗(yàn)結(jié)果的示圖，并且是豎直軸線表示l尺寸生物的數(shù)量且水平軸線表示過(guò)濾前后的狀態(tài)的示圖。

圖11是說(shuō)明實(shí)驗(yàn)結(jié)果的示圖，并且是豎直軸線表示生物的存活率且水平軸線表示生物的尺寸的示圖。

圖12是示出過(guò)濾流量和過(guò)濾前后的過(guò)濾壓力差的變化的測(cè)量結(jié)果的示圖。

附圖標(biāo)記列表

1過(guò)濾裝置

2照射裝置

31、32、33、34、35、36、37、38管道

4泵

5壓載罐

10壓載水處理裝置

61船體

62進(jìn)水口

63排水口

71、72、73、74、75、76、77、78、79閥

101折疊式過(guò)濾器

11過(guò)濾器基體

102未處理水噴嘴

103殼體

106未處理水流動(dòng)路徑

107已過(guò)濾水流動(dòng)路徑

108排出流動(dòng)路徑

121噴嘴開(kāi)口

131外管狀部分

132蓋部分

133底部分

140中心管道

141進(jìn)水孔

190電機(jī)

210紫外線燈

220腔室部分

230凸緣部分

240管道部分

具體實(shí)施方式

[本發(fā)明實(shí)施例的說(shuō)明]

將對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行列舉和描述。

本發(fā)明的實(shí)施例是包括過(guò)濾裝置和照射裝置的壓載水處理裝置，照射裝置使用紫外線照射已被過(guò)濾的已過(guò)濾水。過(guò)濾裝置是這樣的裝置：去除99.999％以上的最小部分尺寸在50μm以上的l尺寸生物，以及90％以上的最小部分尺寸在10μm以上且小于50μm的s尺寸生物。照射裝置能夠以250m³/h的流量和13kw的能耗對(duì)已過(guò)濾水進(jìn)行殺菌，以在殺菌處理后立即殺滅90％的s尺寸生物。

該裝置包括過(guò)濾裝置和照射裝置的組合。過(guò)濾裝置去除l尺寸生物，使得l尺寸生物的數(shù)量減少至1/100000以下。大部分的s尺寸生物也被過(guò)濾裝置去除。由于過(guò)濾裝置的該性能，因此殺滅l尺寸生物的功能不需要紫外線照射裝置。被照射裝置殺滅的對(duì)象僅包括s尺寸生物以及比s尺寸生物的尺寸更小的細(xì)菌(在過(guò)濾后均殘留下來(lái))就足夠了。因此，可以顯著地減少照射裝置的尺寸和能耗。在壓載水處理裝置安裝在船舶中的情況下，不能實(shí)際使用需要大空間和大電力的紫外線照射裝置，這是由于安裝地板面積受到限制并且可使用的電力也受到限制。

為了適當(dāng)?shù)貙⒀b置安裝在實(shí)用的大中型船舶中，能夠被裝置處理的水量?jī)?yōu)選為100m³/h以上，并且在所處理的水量為200m³/h的運(yùn)行期間過(guò)濾裝置和照射裝置的總能耗優(yōu)選為16kw以下。這里，過(guò)濾裝置不包括泵。

照射裝置是將紫外線照射燈包括在已過(guò)濾水的流動(dòng)路徑中的裝置。具體地說(shuō)，可以將中壓紫外線燈用作紫外線照射燈。即使在以250m³/h處理的情況下，能耗也在13kw以下。優(yōu)選地，紫外線照射燈放置在保護(hù)管中并且是可更換的。保護(hù)管的與已過(guò)濾水接觸的表面優(yōu)選為自動(dòng)地定期清潔(例如，一小時(shí)一次)。此外，優(yōu)選地，在流動(dòng)路徑中設(shè)置照度傳感器，并且根據(jù)傳感器的感測(cè)結(jié)果控制燈的強(qiáng)度，從而確保必要的紫外線照射量。

過(guò)濾裝置優(yōu)選為旋轉(zhuǎn)式過(guò)濾裝置，旋轉(zhuǎn)式過(guò)濾裝置包括：折疊式過(guò)濾器，其包括過(guò)濾器基體，過(guò)濾器基體具有重復(fù)地形成峰部和谷部的褶皺并且具有軸向?yàn)轳薨櫟募咕€方向的管狀形狀，折疊式過(guò)濾器被用作過(guò)濾膜，折疊式過(guò)濾器的筒體的頂表面以及筒體的底表面均以水密的方式密封，折疊式過(guò)濾器被保持為能圍繞筒軸線旋轉(zhuǎn)；未處理水噴嘴，通過(guò)所述未處理水噴嘴朝向折疊式過(guò)濾器的外周表面噴射未處理水；殼體，其包括外管狀部分，外管狀部分設(shè)置為包圍折疊式過(guò)濾器并且將未處理水噴嘴的噴嘴開(kāi)口包括在所述外管狀部分中；已過(guò)濾水流動(dòng)路徑，通過(guò)所述已過(guò)濾水流動(dòng)路徑將已穿過(guò)折疊式過(guò)濾器的已過(guò)濾水從折疊式過(guò)濾器的筒體內(nèi)部引導(dǎo)到殼體的外部；以及排出流動(dòng)路徑，通過(guò)所述排出流動(dòng)路徑將未被折疊式過(guò)濾器過(guò)濾的排出水排出到殼體的外部。通過(guò)在旋轉(zhuǎn)過(guò)濾表面的同時(shí)對(duì)每一次旋轉(zhuǎn)執(zhí)行清潔，可以長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定地繼續(xù)過(guò)濾大量處理水，而無(wú)需在停止裝置的同時(shí)執(zhí)行反沖洗。這里，過(guò)濾器基體優(yōu)選地由無(wú)紡布形成，所述無(wú)紡布具有230g/m²以上且300g/m²以下的單位面積重量、14cc/cm²·sec以下的空氣流量以及0.5mm以上的厚度。通過(guò)在旋轉(zhuǎn)式過(guò)濾裝置中使用這種過(guò)濾器基體，可以去除99.999％以上的l尺寸生物和90％以上的s尺寸生物。一般來(lái)說(shuō)，隨著過(guò)濾器的開(kāi)口尺寸的減小和過(guò)濾器厚度的增加，能夠去除越來(lái)越小的懸浮物。另一方面，隨著過(guò)濾器的開(kāi)口尺寸的減小，開(kāi)口容易堵塞并且變得難以繼續(xù)過(guò)濾。過(guò)濾器基體的上述特征是基于在旋轉(zhuǎn)式過(guò)濾裝置中適當(dāng)范圍的發(fā)現(xiàn)而規(guī)定的。

例如，聚酯、尼龍、聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯、聚四氟乙烯(ptfe)或聚偏氟乙烯(pvdf)可以用作過(guò)濾器基體。出于通過(guò)旋轉(zhuǎn)式過(guò)濾裝置執(zhí)行高流量處理的目的，過(guò)濾性能、清潔容易性以及斷裂強(qiáng)度也是過(guò)濾器基體所必須的性能。因此，尤其適合使用聚酯無(wú)紡布，并且最適合使用聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯無(wú)紡布。特別地，使用聚酯長(zhǎng)絲形成的無(wú)紡布是優(yōu)選的，這是因?yàn)椴粫?huì)發(fā)生因磨損等導(dǎo)致的脫線的產(chǎn)生。

旋轉(zhuǎn)式過(guò)濾裝置優(yōu)選為能這樣運(yùn)行的裝置：在10小時(shí)以上的時(shí)間內(nèi)每分鐘的過(guò)濾壓力差的變化和每分鐘的平均過(guò)濾流量的變化均在±10％以內(nèi)。每分鐘的過(guò)濾壓力差的變化和每分鐘的平均過(guò)濾流量的變化均優(yōu)選地在±8％以內(nèi)，并且更優(yōu)選地在±5％以內(nèi)。在壓載水處理裝置中，在通過(guò)過(guò)濾裝置去除相對(duì)較大的浮游生物之后，使用紫外線照射裝置或電解裝置執(zhí)行殺菌處理。在該情況下，過(guò)濾流量的變化可能改變每一定量的已過(guò)濾水的紫外線照射量或電解處理中的氯濃度，導(dǎo)致殺菌效果的過(guò)剩或不足。當(dāng)所供應(yīng)的已過(guò)濾水的過(guò)濾流量為恒定不變時(shí)，有必要且足夠的紫外線燈強(qiáng)度或者必要且足夠量的氯就足矣了，并且因此可以有效地執(zhí)行處理。

時(shí)間“10小時(shí)”是根據(jù)在船舶中執(zhí)行一次壓載水的加注和排出運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間確定的值，并且意味著在連續(xù)執(zhí)行過(guò)濾的同時(shí)過(guò)濾裝置的壓力差不發(fā)生變化。變化的范圍是就實(shí)用性能而言確定的值。術(shù)語(yǔ)“過(guò)濾壓力差”指過(guò)濾前的容器壓力與過(guò)濾后的已處理水的出口壓力之間的差。在容器的未處理水的射流不會(huì)直接影響到的位置(例如，在蓋部分的內(nèi)側(cè))測(cè)量容器壓力。在例如排出已過(guò)濾水的管道附近測(cè)量出口壓力。在這種情況下，在考慮因容器壓力的測(cè)量位置與出口壓力的測(cè)量位置之間的布置(高度)而產(chǎn)生的水頭壓力的情況下對(duì)值進(jìn)行修正，將經(jīng)修正的值定義為壓力差。例如以一分鐘的間隔測(cè)量每個(gè)壓力。平均過(guò)濾流量是通過(guò)使用流量計(jì)以一分鐘的間隔對(duì)已被過(guò)濾的已過(guò)濾水的流量進(jìn)行測(cè)量而確定的值。術(shù)語(yǔ)“變化”指當(dāng)以一分鐘的間隔從運(yùn)行開(kāi)始起對(duì)過(guò)濾壓力差和平均過(guò)濾流量進(jìn)行10小時(shí)的記錄時(shí)，600個(gè)點(diǎn)中的最大值max和最小值min(如果存在因例如不正確測(cè)量而產(chǎn)生的特異點(diǎn)，則將這種點(diǎn)排除)與600個(gè)點(diǎn)的平均值ave的比率。更具體地說(shuō)，將(max-ave)/ave)×100和(min-ave)/ave)×100中較大的值α定義為變化α。此外，更優(yōu)選地，這種10小時(shí)連續(xù)運(yùn)行可以間歇地連續(xù)執(zhí)行10次以上，即總共100小時(shí)以上。時(shí)間“100小時(shí)”是根據(jù)諸如更換過(guò)濾器等維護(hù)間隔的要求而確定的值。在間歇運(yùn)行期間，更優(yōu)選的是執(zhí)行旋轉(zhuǎn)清潔，在旋轉(zhuǎn)清潔中，在僅引入未處理水而不執(zhí)行過(guò)濾的同時(shí)執(zhí)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)行。一般來(lái)說(shuō)，隨著過(guò)濾的進(jìn)行，過(guò)濾器發(fā)生堵塞。因此，當(dāng)在相同壓力差下持續(xù)運(yùn)行時(shí)，過(guò)濾器中的過(guò)濾流量減小。相反地，需要不斷增加壓力差以便執(zhí)行運(yùn)行，從而維持相同的過(guò)濾流量。即，壓力差和過(guò)濾流量均不發(fā)生變化的現(xiàn)象表示這樣的過(guò)濾裝置特征：可以繼續(xù)運(yùn)行而不存在堵塞。

從未處理水噴嘴噴射的未處理水的流量?jī)?yōu)選為100m³/h以上，并且從已過(guò)濾水流動(dòng)路徑噴射的已過(guò)濾水的流量與從排出流動(dòng)路徑排出的排出水的排出流量的比率(已過(guò)濾水流量/排出流量)優(yōu)選為20至1.5。理想地，未處理水流量等于已過(guò)濾水流量。然而，本裝置的特征在于過(guò)濾和清潔同時(shí)進(jìn)行，并且需要以一定流量排出水，該一定流量用作排出流量。排出流量的比率越高導(dǎo)致過(guò)濾效率越高。另一方面，排出流量的比率越低導(dǎo)致清潔效果越高。當(dāng)該比率是上述范圍內(nèi)的值時(shí)，對(duì)各種類型的未處理水而言過(guò)濾和清潔可以平衡，并且處理可以長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定地持續(xù)。該比率更優(yōu)選地在10至3的范圍里，并且進(jìn)一步優(yōu)選地在6至4的范圍里。

用于處理壓載水的方法優(yōu)選地包括：將上述壓載水處理裝置安裝在船體中；使用取自船體外部的海水作為未處理水；進(jìn)一步地，向由壓載水處理裝置處理的已過(guò)濾水施加殺菌處理；以及隨后，將已殺菌的水儲(chǔ)存在船體中作為壓載水。通過(guò)使用該裝置或使用該方法，可以穩(wěn)定地長(zhǎng)時(shí)間處理大量的壓載水而不引起過(guò)濾不良。結(jié)果，可以減少維護(hù)成本和電力成本，并且可以進(jìn)一步促進(jìn)壓載水的制取。

[本發(fā)明實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明]

現(xiàn)在將參考附圖描述根據(jù)本發(fā)明壓載水處理裝置的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的范圍不限于這些實(shí)例而是由下述權(quán)利要求書限定。本發(fā)明的范圍旨在覆蓋與這些權(quán)利要求的含義和范圍等同的含義和范圍內(nèi)的全部修改。

(壓載水處理裝置)

圖1是示意性地示出用于處理船舶用壓載水的裝置10的基本總體結(jié)構(gòu)的框圖。在圖1中，未處理水是取自海洋等的海水或咸水，未處理水由泵4通過(guò)管道31供給，并且通過(guò)管道32供應(yīng)至過(guò)濾裝置(過(guò)濾器)1。已在過(guò)濾裝置1中過(guò)濾的已過(guò)濾水穿過(guò)管道33，并且供給至包括紫外線燈的照射裝置2。通過(guò)管道35將未在過(guò)濾裝置1中過(guò)濾的排出水引導(dǎo)至裝置的外部。已穿過(guò)照射裝置2的已處理水通過(guò)管道34供給至壓載罐5。

(處理壓載水的方法)

圖2和圖3是示出將上述壓載水處理裝置10安裝在船舶中并執(zhí)行壓載水處理的典型方法的視圖。對(duì)與圖1所示部分對(duì)應(yīng)的部分指定相同的附圖標(biāo)記。壓載水處理裝置10安裝在船舶的船體61中。船體中設(shè)置有用于運(yùn)載壓載水的壓載罐5。壓載水處理裝置10是這樣的裝置：當(dāng)在船舶所停泊的水域中從進(jìn)水口62獲取海水等以便用海水等加注壓載罐5時(shí)，或當(dāng)在船舶所停泊的水域中將運(yùn)載在壓載罐5中的壓載水排出到船體的外部時(shí)，去除或殺死生物。在本實(shí)施例中，將對(duì)在水加注期間執(zhí)行過(guò)濾和紫外線照射以及在排出期間僅執(zhí)行紫外線照射的方法進(jìn)行說(shuō)明。然而，使用方法不限于此。關(guān)于在水加注和排出期間是否執(zhí)行過(guò)濾或紫外線照射，根據(jù)管道的排列和閥運(yùn)行的順序，各種組合都是可行的。例如，出于維護(hù)的目的，需要分別執(zhí)行過(guò)濾裝置1和照射裝置2的運(yùn)行和清潔，但在這里不對(duì)此進(jìn)行描述。

圖2是示出用于用壓載水加注壓載罐的水加注運(yùn)行方法的視圖。在水加注運(yùn)行期間，打開(kāi)閥71、73、75、76、77和79(允許水流動(dòng))，并且關(guān)閉閥72、74和78(不允許水流動(dòng))。通過(guò)泵4的運(yùn)轉(zhuǎn)從進(jìn)水口62獲取的未處理水通過(guò)管道31和管道32供給至過(guò)濾裝置1。已在過(guò)濾裝置1中過(guò)濾的已過(guò)濾水通過(guò)管道33供給至照射裝置2。在照射裝置2中經(jīng)受紫外線照射的已處理水通過(guò)管道34供給至壓載罐5。應(yīng)注意，未穿過(guò)過(guò)濾裝置1中的過(guò)濾膜的排出水連同被去除的懸浮物和生物一起，穿過(guò)管道35并且從排水口63排出到初始水域。

根據(jù)本發(fā)明的裝置，l尺寸生物的數(shù)量減少至大致為零，并且大部分s尺寸生物也被過(guò)濾裝置1去除。另外，通過(guò)照射裝置2殺滅其余s尺寸生物、其它細(xì)菌等。因此，可以將具有非常低的微生物含量的壓載水儲(chǔ)存在壓載罐5中。在壓載罐5中，壓載水在不暴露于陽(yáng)光的環(huán)境中被長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存。在這樣的環(huán)境中，一些生物死亡，而一些生物增殖。已知許多動(dòng)物性生物為l尺寸生物，并且即使在作為黑暗場(chǎng)所的壓載罐5中也比植物性生物具有更高的增殖幾率。本發(fā)明的裝置可以基本上完全地去除過(guò)濾裝置1中的l尺寸生物，從而抑制壓載罐5中的動(dòng)物性生物的增殖。

圖3是示出用于將運(yùn)載在壓載罐5中的壓載水排出至船體的外部的水排出運(yùn)行方法的視圖。在水排出運(yùn)行期間，打開(kāi)閥72、74、77和78，并且關(guān)閉閥71、73、75、76和79。被泵4從壓載罐5抽上來(lái)的壓載水通過(guò)管道36和管道37供給至照射裝置2。存活在壓載罐5中的一些生物在照射裝置2中被紫外線照射殺滅，并且通過(guò)管道38從排水口63排出到船體的外部。

(過(guò)濾裝置)

過(guò)濾裝置是這樣的裝置：去除99.999％以上的最小部分尺寸在50μm以上的l尺寸生物，以及90％以上的最小部分尺寸在10μm以上且小于50μm的s尺寸生物?？梢酝ㄟ^(guò)組合該過(guò)濾裝置與照射裝置來(lái)制取滿足期望標(biāo)準(zhǔn)的壓載水，其中，照射裝置能夠以250m³/h的流量和13kw的能耗對(duì)已過(guò)濾水進(jìn)行殺菌，以在殺菌處理后立即殺滅90％的s尺寸生物。優(yōu)選地，照射裝置可以在過(guò)濾至小于10個(gè)生物/ml的水平之后殺滅已過(guò)濾水中的s尺寸生物。就實(shí)用而言，為了滿足利用船舶停泊期間船舶中可以使用的有限的電力來(lái)處理大量壓載水的要求，處理水量為100m³/h以上，并且理想的是，出于清潔等維護(hù)的目的，過(guò)濾裝置能夠在不中斷處理的情況下運(yùn)行。

將對(duì)作為這種過(guò)濾裝置的優(yōu)選應(yīng)用實(shí)例的旋轉(zhuǎn)式過(guò)濾裝置進(jìn)行描述。圖4和圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的適合用于處理船舶用壓載水的裝置的過(guò)濾裝置的視圖。圖4是示出包括軸線的豎直截面的結(jié)構(gòu)的截面示意圖。圖5是示出圖4中的水平a-a截面的結(jié)構(gòu)的示意圖。筒形形狀的折疊式過(guò)濾器101圍繞作為旋轉(zhuǎn)中心的軸線布置，并且安裝為能圍繞布置在中心的中心管道140旋轉(zhuǎn)(管道不旋轉(zhuǎn))。折疊式過(guò)濾器101的上表面和下表面以水密的方式密封?？尚D(zhuǎn)的安裝結(jié)構(gòu)也需要具有水密結(jié)構(gòu)。然而，安裝結(jié)構(gòu)不受特定限制，并且可以使用已知結(jié)構(gòu)。殼體103設(shè)置為覆蓋整個(gè)過(guò)濾器。殼體103包括外管狀部分131、蓋部分132和底部分133。排出流動(dòng)路徑108設(shè)置在底部分133上。設(shè)置未處理水流動(dòng)路徑106和未處理水噴嘴102，以便將海水作為未處理水引入殼體103中。未處理水噴嘴102設(shè)置為從未處理水流動(dòng)路徑106延伸，從而使未處理水噴嘴102的噴嘴開(kāi)口121位于殼體103的外管狀部分131中，并且未處理水噴嘴102構(gòu)造為使得未處理水朝向折疊式過(guò)濾器101的外周表面流動(dòng)。出于使折疊式過(guò)濾器101旋轉(zhuǎn)的目的，將電機(jī)190設(shè)置在折疊式過(guò)濾器101的中心軸線上。電機(jī)190受從驅(qū)動(dòng)控制單元(未示出)供應(yīng)的電力驅(qū)動(dòng)。

在本實(shí)施例中，將從未處理水噴嘴102噴射的未處理水施加到折疊式過(guò)濾器101的折疊部的外周表面，并且借助未處理水的壓力達(dá)到清潔折疊式過(guò)濾器101的效果。未過(guò)濾的未處理水和沉淀在殼體103中的懸浮物通過(guò)殼體103的底部的排出流動(dòng)路徑108依次地排出。未處理水噴嘴102的噴嘴開(kāi)口121優(yōu)選為具有矩形開(kāi)口。大量水從未處理水噴嘴102噴射到折疊式過(guò)濾器表面上，以沿推壓和打開(kāi)折疊式過(guò)濾器101的峰部的方向施加力。峰部被打開(kāi)，并且液體流進(jìn)折疊部之間的間隙和從折疊部之間的間隙流出。結(jié)果，在過(guò)濾器基體的表面上產(chǎn)生液流，并且達(dá)到清潔過(guò)濾器的效果。以這種方式在連續(xù)并不斷地排出懸浮固體和剩余未處理水的同時(shí)執(zhí)行過(guò)濾，這一點(diǎn)也是該裝置的特征。該特征有利于確實(shí)地實(shí)現(xiàn)壓載水所需的50m³/h至100m³/h以及在更大系統(tǒng)中的4000m³/h的大處理量。通過(guò)設(shè)置在過(guò)濾器內(nèi)部的中心管道140中的進(jìn)水孔141將已被折疊式過(guò)濾器101過(guò)濾的已過(guò)濾水引導(dǎo)到已過(guò)濾水流動(dòng)路徑107，并且排出到殼體103的外部。關(guān)于與圖1的對(duì)應(yīng)關(guān)系，圖1的管道32對(duì)應(yīng)于圖4的未處理水流動(dòng)路徑106，管道33對(duì)應(yīng)于已過(guò)濾水流動(dòng)路徑107，并且管道35對(duì)應(yīng)于排出流動(dòng)路徑108。

圖6是示意性地示出折疊式過(guò)濾器101的基本結(jié)構(gòu)的透視示意圖。這樣得到折疊式過(guò)濾器101：通過(guò)將平面條狀過(guò)濾器基體11沿與褶皺平行的方向折疊成具有交替的峰部和谷部來(lái)形成折疊形狀，并且進(jìn)一步將過(guò)濾器基體11連接成具有筒狀形狀。為了防止過(guò)濾器破裂，優(yōu)選地采用將樹脂施加到過(guò)濾器的褶皺上的加強(qiáng)措施或者采用設(shè)置在過(guò)濾器的每個(gè)折疊部上的諸如加強(qiáng)片等加強(qiáng)結(jié)構(gòu)。

以100m³/h的速度執(zhí)行處理的裝置的實(shí)例包括這樣的折疊式過(guò)濾器：外徑為700mm、軸向長(zhǎng)度為320mm、作為有效面積的高度為200mm、折疊部深度為70mm并且折疊部數(shù)量為420個(gè)。另一個(gè)以250m³/h的速度執(zhí)行處理的裝置的實(shí)例包括這樣的折疊式過(guò)濾器：外徑為810mm、軸向長(zhǎng)度為399mm、作為有效面積的高度為377mm、折疊部深度為70mm并且折疊部數(shù)量為517個(gè)。

(照射裝置)

圖7、圖8和圖9是示出照射裝置的結(jié)構(gòu)實(shí)例的示意圖。圖7是照射裝置的俯視圖、圖8是照射裝置的正視圖并且圖9是照射裝置的側(cè)視圖。腔室部分220包括其內(nèi)部空間中的多個(gè)紫外線燈210。腔室部分220在其管狀形狀的兩端上具有允許更換紫外線燈210并且允許取出電極的結(jié)構(gòu)(盡管圖中未示出具體結(jié)構(gòu))。優(yōu)選實(shí)施例的實(shí)例是這樣的結(jié)構(gòu)：可以透射紫外線的保護(hù)管設(shè)置在腔室部分220中，并且紫外線燈210附接在保護(hù)管的內(nèi)部。照射裝置更優(yōu)選地包括清潔機(jī)構(gòu)，使得紫外線燈或保護(hù)管的表面定期得到清潔。在腔室部分220的上部和下部設(shè)置有連接至外部的管道部分240。管道部分240的端部?jī)?yōu)選地設(shè)置有供管道附接的凸緣部分230。紫外線燈的數(shù)量根據(jù)例如每個(gè)燈的照射輸出和待處理的處理水的額定量來(lái)確定。紫外線燈210優(yōu)選為均勻地排列在腔室部分220中，使得紫外線盡可能均勻地照射流動(dòng)的未處理水。照射裝置的結(jié)構(gòu)是示例性的，并且腔室的形式、紫外線燈的數(shù)量等不限于此。

本發(fā)明的壓載水處理裝置的特征在于：通過(guò)使用過(guò)濾裝置去除l尺寸生物從而使l尺寸生物的數(shù)量減少至1/100000以下，來(lái)簡(jiǎn)化紫外線照射裝置。該特征能夠使得在處理水流量為200m³/h的運(yùn)行期間過(guò)濾裝置和照射裝置的總能耗在16kw以下。

(實(shí)驗(yàn)例1)

實(shí)施確認(rèn)過(guò)濾裝置的過(guò)濾性能的實(shí)驗(yàn)。將使用旋轉(zhuǎn)式過(guò)濾裝置(旋轉(zhuǎn)清潔(rc)過(guò)濾器)的過(guò)濾與使用作為典型過(guò)濾膜的具有孔的網(wǎng)格型過(guò)濾器的過(guò)濾進(jìn)行比較。用于旋轉(zhuǎn)式過(guò)濾裝置的折疊式過(guò)濾器中的過(guò)濾器基體由具有260g/m²的單位面積重量、10cc/cm²·sec以下的空氣流量以及0.6mm的厚度的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯無(wú)紡布形成。為了防止破裂，將柔性聚氨酯樹脂施加到褶皺，然后固化。折疊式過(guò)濾器的外徑為700mm、軸向長(zhǎng)度為320mm、作為有效面積的高度為200mm、折疊部深度為70mm并且折疊部數(shù)量為420個(gè)。為了進(jìn)行比較，使用具有30μm、25μm或6μm的開(kāi)口的網(wǎng)格型過(guò)濾器。

圖10示出了在使用rc過(guò)濾器時(shí)與在使用作為比較例的網(wǎng)格型過(guò)濾器時(shí)l尺寸生物的去除比率。圖10是豎直軸線表示l尺寸生物的數(shù)量且水平軸線表示過(guò)濾前后的狀態(tài)的示圖。準(zhǔn)備作為未處理水的包含濃度為100000個(gè)生物/m³的l尺寸生物的原水，并且執(zhí)行過(guò)濾。結(jié)果顯示如下。相對(duì)于原水中100000個(gè)生物/m³的濃度，在使用rc過(guò)濾器處理后，已過(guò)濾水中的l尺寸生物的數(shù)量變?yōu)?個(gè)生物/m³。另一方面，在使用每個(gè)網(wǎng)格型過(guò)濾器處理后，在已過(guò)濾水中殘留的l尺寸生物的濃度在1000個(gè)生物/m³以上。

此外，還類似地確認(rèn)rc過(guò)濾器關(guān)于s尺寸生物的性能。圖11示出了結(jié)果。在圖11中，豎直軸線表示生物的存活率且水平軸線表示生物的尺寸?？梢匀コ谐叽缭?0μm以上的生物以及80％以上的尺寸在10μm至30μm的生物。因此，確認(rèn)了rc過(guò)濾器具有迄今為止未被認(rèn)識(shí)到的良好的生物去除性能。

(實(shí)驗(yàn)例2)

使用包括另一過(guò)濾器基體的rc過(guò)濾器來(lái)實(shí)施與上述實(shí)驗(yàn)類似的實(shí)驗(yàn)。所使用的過(guò)濾器基體由具有200g/m²的單位面積重量、18cc/cm²·sec以下的空氣流量以及0.5mm的厚度的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯無(wú)紡布形成。利用該過(guò)濾器基體，不能去除99.999％以上的l尺寸生物。此外，使用兩個(gè)堆疊的無(wú)紡布來(lái)實(shí)施實(shí)驗(yàn)，每個(gè)無(wú)紡布除了如實(shí)驗(yàn)例1中使用的無(wú)紡布那樣具有260g/m²的單位面積重量外與上述無(wú)紡布相同。根據(jù)結(jié)果，過(guò)濾壓力差增加，導(dǎo)致難以執(zhí)行連續(xù)長(zhǎng)期的運(yùn)行。

(實(shí)驗(yàn)例3)

實(shí)施下述實(shí)驗(yàn)以便確認(rèn)組合了過(guò)濾裝置和照射裝置的壓載水處理裝置的實(shí)用性能。一個(gè)周期的試驗(yàn)的過(guò)程如下。

1)原水(處理水和對(duì)照水)的制備

2)水加注運(yùn)行(處理水和對(duì)照水)、水質(zhì)分析以及生物分析。

3)儲(chǔ)存5天(模擬航行)

4)水排出運(yùn)行(處理水和對(duì)照水)、水質(zhì)分析以及生物分析。

在不同鹽度(海水和咸水)下重復(fù)5次試驗(yàn)周期，即總共實(shí)施10次試驗(yàn)。用于該實(shí)驗(yàn)中的裝置的處理水的額定量為200m³/h。將通過(guò)向原水添加必要的懸浮物和生物而準(zhǔn)備的試驗(yàn)水用作未處理水。分別準(zhǔn)備約300m³的試驗(yàn)水作為未處理水和對(duì)照水。應(yīng)注意，通過(guò)以允許對(duì)照水繞開(kāi)裝置的方式執(zhí)行水加注和水排出，對(duì)照水用于判斷是否使用該裝置實(shí)現(xiàn)了生物處理。準(zhǔn)備模擬壓載罐的駁船罐(bargetank)。執(zhí)行試驗(yàn)水的準(zhǔn)備、水加注運(yùn)行和水排出運(yùn)行。表1示出了關(guān)于處理l尺寸和s尺寸生物的性能的試驗(yàn)結(jié)果。最終排出的處理水中的l尺寸生物的數(shù)量平均為0.8個(gè)生物/m³，并且在每種情況下最終排出的處理水中的s尺寸生物的數(shù)量為0個(gè)生物/ml。在對(duì)照水中，通過(guò)被儲(chǔ)存在黑暗場(chǎng)所中5天，l尺寸和s尺寸生物的數(shù)量減少了，但減小的數(shù)量遠(yuǎn)未達(dá)到可接受的標(biāo)準(zhǔn)。使用該裝置的處理被確認(rèn)是有效的。

[表1]

(實(shí)驗(yàn)例4)

通過(guò)使用以實(shí)際的方式安裝在船舶中的壓載水處理裝置在三個(gè)海域中實(shí)施與實(shí)驗(yàn)例3類似的實(shí)驗(yàn)。圖2示出了結(jié)果。表中示出了在水加注時(shí)被用作未處理水的對(duì)照水中存在的l尺寸和s尺寸生物的值。在使用處理裝置處理的已處理水進(jìn)行水排出時(shí)，所觀察到的l尺寸生物的數(shù)量在no.1試驗(yàn)周期中為0.2并且在其它所有試驗(yàn)周期中為0。在用于比較的不被允許穿過(guò)處理裝置的對(duì)照水中，盡管觀察到生物數(shù)量的減小，但仍包含許多生物。

[表2]

(實(shí)驗(yàn)例5)

關(guān)于壓載水處理裝置的運(yùn)行性能，實(shí)施了用于確認(rèn)長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行的可能性的實(shí)驗(yàn)。均與用于實(shí)驗(yàn)例1中的折疊式過(guò)濾器相同的三個(gè)折疊式過(guò)濾器以筒的形式堆疊并且用作一體的過(guò)濾器。關(guān)于運(yùn)行條件，未處理水的輸入流量為125m³/h，已過(guò)濾水的流量為100m³/h，排出水的流量為25m³/h，并且過(guò)濾器的轉(zhuǎn)速為50rpm。圖12是示出過(guò)濾前后的過(guò)濾流量和過(guò)濾壓力差的變化的測(cè)量結(jié)果的示圖。豎直軸線表示過(guò)濾流量或過(guò)濾壓力差。水平軸線表示運(yùn)行持續(xù)時(shí)間。在該試驗(yàn)中，對(duì)約10小時(shí)連續(xù)過(guò)濾運(yùn)行進(jìn)行間歇的重復(fù)，以便實(shí)施超過(guò)110小時(shí)的連續(xù)運(yùn)行。過(guò)濾流量的變化和過(guò)濾壓力差的變化均在±8％內(nèi)。該數(shù)據(jù)表明，可以根據(jù)該裝置執(zhí)行運(yùn)行，使得在10小時(shí)以上的時(shí)間內(nèi)每分鐘的過(guò)濾壓力差的變化和每分鐘的平均過(guò)濾流量的變化均在±10％以內(nèi)。此外，壓載水處理裝置在間歇式運(yùn)行的情況下能運(yùn)行為在總共100小時(shí)以上的時(shí)間內(nèi)變化在±10％以內(nèi)。

以下是在上述實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的。當(dāng)過(guò)濾器的轉(zhuǎn)速在30rpm以下時(shí)，過(guò)濾器較早發(fā)生損壞。當(dāng)過(guò)濾器的轉(zhuǎn)速超過(guò)100rpm時(shí)，因旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的壓力差超過(guò)40kpa并且泵的負(fù)荷增加。發(fā)現(xiàn)過(guò)濾器的轉(zhuǎn)速優(yōu)選為在30rpm至100rpm的范圍里，并且更優(yōu)選為40rpm至75rpm。應(yīng)注意，過(guò)濾器(過(guò)濾膜)的跨膜壓力差小于過(guò)濾壓力差。這是因?yàn)槌さ拇嬖谝酝獾膲毫Σ钜蛩?，例如因旋轉(zhuǎn)的離心力而產(chǎn)生的壓力以及即使在沒(méi)有過(guò)濾器的情況下也存在的管道阻力，被添加到了純粹的跨膜壓力差上。在該裝置的情況下，相對(duì)于10kpa的過(guò)濾壓力差，跨膜壓力差為約0.1kpa至2kpa。當(dāng)用作過(guò)濾器的沖洗水的未處理水的通量為1500m/h以下時(shí)，清潔性能不足。當(dāng)未處理水的通量超過(guò)30000m/h時(shí)，過(guò)濾器較早發(fā)生損壞。未處理水的通量?jī)?yōu)選為22000m/h至27000m/h，并且更優(yōu)選為23000m/h至26000m/h。當(dāng)過(guò)濾流量為3.8m/h以上時(shí)，清潔跟不上，這可能容易導(dǎo)致壓力差因堵塞而增加。過(guò)濾流量?jī)?yōu)選為3.4m/h以下。根據(jù)該觀點(diǎn)，過(guò)濾流量的下限不受限制。然而，就實(shí)用而言，過(guò)濾流量?jī)?yōu)選為2m/h以上。