压载水处理设备和用于压载水处理设备的逆清洗方法
压载水处理设备和用于压载水处理设备的逆清洗方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种在用于处理储存在船舶中的压载水的系统中使用的设备和用于清洗设置在设备中的过滤器的方法。
【背景技术】
[0002]近年来，船舶所承载的压载水的处理成为一个问题。压载水是即使在船舶没有货物时也被承载在船舶中来提供安全航行的海水。已经开发出了通过净化压载水来除去、杀死微生物或者使微生物灭活的各种方法。还开发出了利用过滤来除去相对较大的微生物的方法。例如，专利文献(PTL)I描述了一种使用过滤膜的压载水处理设备，本申请的申请人对该装置进行了申报。根据专利文献1，提供了一种通过在使褶状过滤器旋转的同时朝向筒形褶状过滤器的外表面喷射海水(其为过滤对象)来在清洗过滤器的同时进行过滤的装置。
[0003]引用列表
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本专利N0.4835785
【发明内容】
[0006]技术问题
[0007]在海水淡化的情况下，使用微咸水/海水作为压载水等或处理污水、人类生活污水、工业废水等需要进行用于除去水中的异物、污染物和微生物的初步过滤处理。本申请的发明人一直在研宄褶状过滤器的这种过滤应用。在这种情况下，需要在尽可能短的时间内过滤大量的水。然而，一般来说，以大规模/高流量进行的操作会导致这样的技术问题:因早期阶段的堵塞而容易造成处理量或过滤功能的下降。
[0008]专利文献I中公开的装置是这样的过滤装置:筒形过滤器被安装在管状外壳中，并且从筒形过滤器的外部流到内部的液体被收集起来作为滤液。通过将过滤对象液体从设置在管状壳体的侧面上的喷嘴喷射在过滤器的过滤表面的一部分上，来清洗沉积在过滤器的表面上的过滤物以恢复渗透通量，并且从过滤前室排出已被冲出的过滤物。利用这种结构，持续保持稳定的过滤状态。用于稳定地保持这种系统的连续过滤的重要因素是通过将过滤对象液体喷射在过滤器的过滤表面上而获得的清洗效果。为了通过随时间推移改变滤波器的清洗区域来有效地且高效地清洗整个过滤器，在过滤期间通过驱动电动机等使筒形过滤器旋转，从而连续地且周期性地改变喷嘴进行喷射的位置。
[0009]然而，可以确认的是，即使在这样的装置中，在连续过滤一段时间或更长时间的过程中，过滤器被逐渐堵塞，并且需要在某些情况下更换过滤器。因此，本发明的目的在于:提供一种用于清洗压载水处理设备的方法，利用该方法，能够有效清除过滤器的堵塞，并且能够在不更换过滤器的情况下使过滤器能够用更长的时间；以及提供一种用于实现该方法的压载水处理设备。
[0010]解决技术问题的方案
[0011]为了解决上述情况，本申请的发明人研宄了使用通常公知的逆清洗作为用于清洗过滤器的方法，并完成了可以有效清洗筒形褶状过滤器的本申请发明。
[0012]具体而言，本申请I的发明提供以下内容:
[0013](I)压载水处理设备，包括:筒形褶状过滤器，其被保持为能围绕筒体的轴线旋转；驱动机构，其使褶状过滤器旋转；未处理水喷嘴，其朝向褶状过滤器的外周表面喷射未处理水；壳体，其设置为围绕褶状过滤器并且包括外筒部，外筒部的内部包括未处理水喷嘴的喷嘴开口 ；过滤水流动路径，其将已透过褶状过滤器的过滤水从褶状过滤器的筒体的内部引导至壳体的外部；以及排出流动路径，其将尚未被褶状过滤器过滤的排出水排出到壳体的外部，其中，压载水处理设备包括通过过滤水流动路径将清洗用水供应至褶状过滤器的筒体的内部中的逆清洗机构。
[0014]还提供了一种用于压载水处理设备的逆清洗方法，逆清洗方法用于具有以下结构的压载水处理设备:使用被保持为能围绕筒体的轴线旋转的筒形褶状过滤器作为过滤膜，并且在过滤操作的状态下，从褶状过滤器的外周表面侧朝向筒体的内部侧过滤未处理水。逆清洗方法包括:在过滤操作停止且褶状过滤器旋转的状态下，将加压的清洗用水供应至褶状过滤器的筒体的内部侧；以及使清洗用水从褶状过滤器的筒体的内部侧朝向褶状过滤器的外周表面侧渗透。
[0015]本发明的有益效果
[0016]根据本发明，能够提供一种用于清洗压载水处理设备的方法，利用该方法，能够有效清除过滤器的堵塞，并且能够在不更换过滤器的情况下使过滤器能够用更长的时间；以及提供一种用于实现该方法的压载水处理设备。
【附图说明】
[0017]图1是示出根据本发明的压载水处理设备的典型结构实例的视图。
[0018]图2是示出图1所示的压载水处理设备的过滤装置部分的结构实例的示意性纵剖视图。
[0019]图3是示意性地示出图2的A-A截面的视图。
[0020]图4是示出用于本发明的褶状过滤器的结构的透视图。
[0021]图5是示出使用压载水处理设备的压载水处理系统的整体结构的视图。
[0022]附图标记列表
[0023]10、11、101褶状过滤器
[0024]12过滤装置
[0025]13紫外线照射装置
[0026]14 罐
[0027]20 壳体
[0028]21 泵
[0029]31、32、33、34、35、36 配管
[0030]40清洗水罐
[0031]41、42 配管
[0032]51、52、53、54、55、56 阀门
[0033]61、62、63、64、65 配管
[0034]70、170 药剂注入口
[0035]102未处理水喷嘴
[0036]20、103 壳体
[0037]106未处理水流动路径
[0038]107过滤水流动路径
[0039]108排出流动路径
[0040]121 喷嘴开口
[0041]131外筒部
[0042]132 盖部
[0043]133 底部
[0044]140中心配管
[0045]141取水孔
[0046]30、190 电动机
[0047]191电动机盖
【具体实施方式】
[0048][本申请的发明的实施例的描述]
[0049]首先，将列出并描述本申请的发明的内容。
[0050]本申请的发明提供了以下内容:(1) 一种压载水处理设备，包括:筒形褶状过滤器，其被保持为能围绕筒体的轴线旋转；驱动机构，其使所述褶状过滤器旋转；未处理水喷嘴，其朝向所述褶状过滤器的外周表面喷射未处理水；壳体，其设置为围绕所述褶状过滤器并且包括外筒部，所述外筒部的内部包括所述未处理水喷嘴的喷嘴开口 ；过滤水流动路径，其将已透过所述褶状过滤器的过滤水从所述褶状过滤器的所述筒体的内部引导至所述壳体的外部；以及排出流动路径，其将尚未被所述褶状过滤器过滤的排出水排出到所述壳体的外部，其中，所述压载水处理设备包括通过所述过滤水流动路径将清洗用水供应至所述褶状过滤器的所述筒体的内部中的逆清洗机构。
[0051]压载水处理设备的特征在于即使在如下设备中也包括逆清洗机构，在该设备中，在使褶状过滤器旋转的同时，通过从喷嘴喷射未处理水(其为过滤对象)来与过滤并行地清洗沉积在筒形褶状过滤器的表面上的过滤物并且可以保持稳定的过滤状态。具体而言，在安装在船舶中且在反复航行的情况下使用的压载水处理设备中，与地上安装型的过滤设备相比，极难以更换过滤器。根据本申请的发明，能够实现长期的过滤操作，并且可以通过进一步延长过滤器的更换周期，显著降低设备成本和维护费用。
[0052]应注意的是，术语“逆清洗”指的是清洗用水沿与正常过滤状态相反的方向通过过滤器的清洗方法。术语“逆清洗机构” 一般指的是用于实现这种清洗的结构和附加设备。
[0053](2)所述逆清洗机构优选地能够在通过操作所述驱动机构来使所述褶状过滤器旋转的状态下供应所述清洗用水。通过在使过滤器旋 转的同时允许清洗用水从筒体内部沿向外方向穿过，将离心力作用在附着于过滤器的外周表面上的过滤物上，由此可以在与清洗用水的透过压力相结合的情况下提高过滤器的清洗能力。
[0054](3)所述逆清洗机构优选地包括:加压罐，其将所述清洗用水保持在加压状态下；以及排出阀门，其用于从所述壳体排出已从所述褶状过滤器的所述筒体的内部渗透到所述褶状过滤器的外周表面侧的所述清洗用水。通过打开排出阀门来使储存在加压罐内的清洗用水在加压状态下在短时间内渗透到过滤器中，可以实现具有高清洗性能和短清洗时间的清洗。设置排出阀门，以排出沿相反方向从过滤水流动路径流动且沿与过滤相反的方向渗透穿过过滤器的清洗用水。以与其它阀门协同的方式打开和关闭排出阀门，以切换过滤操作和清洁操作。另外，由于逆清洗机构是使用如上所述的加压罐的简单机构，因此即使在狭窄的船舶中也可以安装逆清洗机构。此外，可以使用船舶通常提供的加压功能，并且可以以较低的成本获得清洗能力。
[0055](4)所述加压罐更优选地为将所述过滤水的一部分储存作为所述清洗用水的罐。通过在过滤水流动路径的中途位置将加压罐设置为从过滤水流动路径分支出来并且储存已被过滤的一定量的过滤水，过滤水能够用作清洗用水。通过在流动路径中适当设置阀门，可以切换清洗用水的储存和排出。
[0056](5)所述排出阀门可以设置在用于将所述未处理水供应至所述未处理水喷嘴的未处理水流动路径的中途位置或设置在所述排出流动路径的中途位置。该结构适于确保排出流动路径并且与其它阀门一起控制排出阀门的打开和关闭。
[0057](6)所述逆清洗机构优选地为能够在0.1MPa以上且IMPa以下的压力下将所述清洗用水供应至所述褶状过滤器的内部的机构。当压力小于0.1MPa时，压力不足以将过滤物与过滤器的表面分离，并且难以获得足够的清洗能力。当压力超过IMPa时，筒形褶状过滤器的筒体从筒体的内部扩张至外部所沿方向的压力变得极高。结果，容易发生过滤器的撕裂和固定过滤器的机构的破损。压力更优选地为0.2MPa以上且0.6MPa以下，还更优选地为0.4MPa以上且0.5MPa以下。
[0058](7)所述壳体内部还优选地包括药剂注入口，通过所述药剂注入口注入用于清洗所述褶状过滤器的清洁药剂。发现尽管通过进行逆清洗可以实现长期的过滤操作，但还存在不能利用这种机械清洗法去除而沉积在过滤器的表面上的物质。因此，为了将过滤器的使用寿命延长更长的时间，优选地组合使用药剂进行清洗。使用药剂进行过滤器的清洗是一种迄今为止在多种过滤器中使用的清洗方法。优选地使用次氯酸钠作为药剂。可以确认的是，氯有效地发挥作用。也可以使用通过电解海水或二氧化氯而产生氯。也可以使用诸如柠檬酸等酸。
[0059]本申请还提供了一种用于压载水处理设备的逆清洗方法，该方法使用上述装置。
(8)具体而言，提供了一种用于压载水处理设备的逆清洗方法，所述逆清洗方法用于具有以下结构的压载水处理设备:使用被保持为能围绕筒体的轴线旋转的筒形褶状过滤器作为过滤膜，并且在过滤操作的状态下，从所述褶状过滤器的外周表面侧朝向所述筒体的内部侧过滤未处理水。逆清洗方法包括:在所述过滤操作停止且所述褶状过滤器旋转的状态下，将加压的清洗用水供应至所述褶状过滤器的所述筒体的内部侧；以及使所述清洗用水从所述褶状过滤器的所述筒体的内部侧朝向所述褶状过滤器的外周表面侧渗透。
[0060]根据该方法，即使在如下设备中进一步进行逆清洗也可以实现更有效的清洗，在所述设备中，通过与过滤并行地清除过滤物可以保持稳定的过滤状态，过滤物沉积在过滤器的表面上。通过在使过滤器旋转的同时使清洗用水从筒体内部沿向外方向穿过，将离心力作用在附着于过滤器的外周表面上的过滤物上，由此可以在与清洗用水的透过压力相结合的情况下提高清洗能力。具体而言，在安装在船舶中且在反复航行的情况下使用的压载水处理设备中，与地上安装型的过滤设备相比，难以更换过滤器。通过使用本申请的方法，能够实现长期的过滤操作，并且可以通过进一步延长过滤器的更换周期，显著降低设备成本和维护费用。
[0061](9)此外，优选地间歇性地供应所述清洗用水，并且优选地满足B彡AXlOlP0.5 < C < 10的关系，A表示所述褶状过滤器的有效过滤面积(m2)，B表示允许清洗用水一次流过的量(m3)，并且C表示所述清洗用水一次流过所持续的时间(秒)。
[0062]当褶状过滤器的有效过滤面积用A(m2)表示时，短语表示“允许AX10_3(m3)的水流过过滤器的整个表面”意味着清洗用水透过过滤器的每个部分的1_。也就是说，在理想情况下，附着在过滤器的表面上的过滤物可以与过滤器的表面分离开1_。当清洗用水的量小于AX10_3(m3)时，不能获得足够的清洗效果。此外，上述清洗用水的量流过的时间越短，施加到附着在过滤器上的过滤物的冲击可以变得越大。在量为B的清洗用水流过的时间用C (秒:sec)表示的情况下，当时间C超过10秒时，不能获得用于分离过滤物的足够的力。当时间C小于0.5秒时，施加到过滤器上的冲击大，并且滤波器受损的可能性增大。时间C优选为0.5秒以上且3秒以下，并且更优选为0.5秒以上且2秒以下。
[0063](10)优选地在0.1MPa以上且IMPa以下的压力下对清洗用水进行加压。当压力小于0.1MPa时，压力不足以将过滤物与过滤器的表面分离，并且难以获得足够的清洗能力。当压力超过IMPa时，筒形褶状过滤器的筒体从筒体的内部扩张至外部所沿方向的压力变得极高。结果，容易发生过滤器的撕裂和固定过滤器的机构的破损。压力更优选地为0.2MPa以上且0.6MPa以下，还更优选地为0.4MPa以上且0.5MPa以下。
[0064](11)在进行逆清洗方法之前，可以通过将所述褶状过滤器浸没在清洁药剂中一段时间来进行化学清洗。在这种用于压载水处理设备的逆清洗方法中，可以获得更好的清洗效果。这是因为:在附着在褶状过滤器上的堵塞物质被药剂化学分解并变得容易断裂之后，用于逆清洗的水的物理流动能够容易且有效地除去堵塞物质。
[0065][本申请的发明的实施例的细节]
[0066]现在将参考附图对根据本发明的压载水处理设备的结构进行描述。应当理解，本发明不限于这些实例，而是由下述权利要求书限定。本发明意图在于本发明的范围包括权利要求书的等同内容和权利要求书的范围内的所有修改。
[0067](压载水处理系统)
[0068]将参考图5对使用压载水处理设备的压载水处理系统的整体结构的实例进行描述。在该系统中，利用泵21从配管31取走的海水(其为未处理水)被处理并且然后作为压载水被储存在罐14中。供给到配管32的未处理水由过滤装置12进行过滤。过滤水通过配管33并且被供给到诸如紫外线照射装置13等杀灭装置(其不是必须的)。未在过滤装置12进行过滤的排出水通过配管35被供给到装置的外部。已经经过杀灭处理的海水通过配管34、36被供给到罐14。
[0069](过滤装置)
[0070]现在将参考附图对根据本发明的实施例的压载水处理设备的结构进行描述。图1是示出用作参考图5所述的压载水处理系统中的过滤装置12的压载水处理设备的结构实例的视图。首先，将对压载水处理的基本操作进行描述。未处理水通过设置有阀门51的配管61并且被供应至壳体20的内部。在壳体20中设置有筒形褶状过滤器10。褶状过滤器10可以被电动机30驱动而围绕筒体的轴线旋转。从褶状过滤器10的筒体的外部朝向筒体的内部过滤未处理水。将过滤之后的过滤水从筒体的内部引导至配管63。未被过滤的排出水被从配管62通过阀门56排出到外部。过滤水被从配管63通过阀门53供应至压载水罐。
[0071]除了用于上述普通过滤(压载水处理)功能的组件之外，图1所示的装置还包括用于进行褶状过滤器10的逆清洗的逆清洗机构。逆清洗机构包括清洗水罐40、阀门54和55以及配管41。
[0072]将参考图2和图3对过滤装置的 具体结构实例进行描述。图2和图3示出了根据本发明的实施例的用于处理船舶用压载水的装置的一部分。图2是示出包括轴线的竖直截面的结构的示意图。图3是示出图2中的水平A-A截面的结构的示意图。筒形褶状过滤器101设置为围绕用作旋转中心的轴线并且可旋转地附接成围绕设置在中心的中心配管140 (其不旋转)。以不透水的方式密封褶状过滤器的筒体的上表面和下表面。可旋转的附接结构也需要具有不透水的结构。然而，该附接结构不受特定限制，也可使用已知的结构。壳体103设置为覆盖整个过滤器。壳体103包括外筒部131、盖部132和底部133。在底部133上设置有排出流动路径108。设置有用于将作为未处理水的海水引入到壳体103中的未处理水流动路径106和未处理水喷嘴102。未处理水喷嘴102设置为从未处理水流动路径106延伸，以便具有位于壳体103的外筒部131中的喷嘴开口 121，并且未处理水喷嘴102构造为未处理水朝向褶状过滤器的外周表面流动。电动机190设置在褶状过滤器的中心轴线上，用于褶状过滤器的旋转。电动机190容纳在电动机盖191中并且由从驱动控制单元(未示出)供应的电力驱动。
[0073]在本实例中，从未处理水喷嘴喷出的未处理水施加在褶状过滤器的褶部的外周表面上，并且利用未处理水的压力获得褶状过滤器的清洗效果。未被过滤的未处理水和沉淀在壳体中的悬浊质顺序地从壳体的底部上的排出流动路径排出。以下这点也是该装置的特征:在不断地且连续地排出如上所述的悬浊质和残留的未处理水的同时进行过滤。该特征在可靠地实现压载水所需处理量(即，10至20吨/小时，并且进一步地为100吨/小时)方面比较有利。尽管未在附图的排出流动路径中示出阀门等，但也可以设置维护和流量控制所需的装置。褶状过滤器101所过滤的过滤水通过设置在过滤器的中心配管140中的取水孔141被引导至过滤水流动路径107，并且被排出到壳体的外部。
[0074]以100吨/小时的流量进行处理的装置的实例包括具有700mm的外径、320mm的轴向长度、280mm的有效面积高度、70mm的褶深和420个褶的褶状过滤器。未处理水喷嘴102的喷嘴开口 121优选地具有矩形开口。
[0075](褶状过滤器的结构)
[0076]图4是示出作为本发明的实施例的褶状过滤器的典型结构的示意性透视图。通过将平面带状的基材折叠为具有交替的突起和凹槽(所谓褶状)并且连接基材的端部以形成圆筒形状来获得褶状过滤器11。使用多孔树脂片材作为过滤器的基材。可以使用的基材的实例包括诸如由聚酯、尼龙、聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯、聚四氟乙烯(PTFE)或聚偏氟乙烯(PVdF)等材料构成的拉伸多孔体、相分离多孔体、非织造布等多孔结构。为了进行高流量处理，特别适合使用由诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯等聚酯构成的非织造布。
[0077](逆清洗方法)
[0078]将再次参考图1对逆清洗方法进行描述。首先，准备清洗用水。在上述压载水处理的正常操作中(也就是说，在过滤操作中)，阀门51、56、53处于打开状态，而阀门52、54处于关闭状态。当使设置在配管42中用于释放清洗水罐40上部中的压力的阀门55处于打开状态并且使设置在从配管63分支出来的配管64中的阀门54处于打开状态时，过滤水流动到清洗水罐40中并且被储存在罐中。当储存了所需量的清洗用水时，使阀门54处于关闭状态。已经描述了使用过滤水作为清洗用水的方法。作为选择，例如，可以通过其他手段将自来水等引入到清洗水罐40中，而不使用过滤水。
[0079]将对在准备好清洗用水的状态下进行逆清洗的过程进行描述。阀门51、52、56、53处于关闭状态，并且停止正常的过滤操作。使阀门54处于打开状态，而使阀门55处于关闭状态。在该状态下，过滤装置的壳体20和清洗水罐40通过配管63彼此连接，并且关闭所有其它流动路径。这里，通过将压缩空气等供应至用作加压配管的配管41来将压力施加于清洗用水。作为选择，可以在阀门54关闭的状态下施加压力，然后打开阀门54。壳体20、配管63和清洗水罐40的整个内部被保持在加压状态下。接下来，打开阀门52(使阀门52处于打开状态)。结果，清洗用水被从清洗水罐40供应出来，经过配管63，透过褶状过滤器10，然后在同一时间通过配管61、65从壳体20被排出到外部。具体而言，清洗用水在短时间内沿与过滤相反的方向流动经过用作过滤膜的褶状过滤器10。结果，从褶状过滤器的外周表面除去例如附着在褶状过滤器的外周表面上的物质，并清洗褶状过滤器。可以不打开阀门52，而是打开阀门56，使得清洗之后的排出水从配管62排出。
[0080]在储存在清洗水罐40内的清洗用水通过上述操作施加压力来用于逆清洗之后，使阀门51、53、56处于打开状态，而使阀门52、54处于关闭状态，以返回到正常过滤操作。在这种情况下，通过打开阀门54、55，可以再次将清洗用水储存在清洗水罐40中，并且可以重复清洗操作。在清洗操作中，可以停止电动机30的运行。然而，在使褶状过滤器旋转的同时进行逆清洗可以获得更好的清洗效果。这是因为:因旋转而造成的离心力被施加在附着于筒形褶状过滤器的外周表面上的过滤物，并且除了利用从筒形褶状过滤器内部施加的清洗用水的压力之外，还利用离心力更容易地除去过滤物。这对于可以在旋转状态下进行逆清洗的装置结构而言特别有利，并且可以提供有效的清洗方法。此外，除了施加旋转之外，还可以将振动施加在整个褶状过滤器上。在这种情况下，同样可以期待清洗效果的提升。
[0081](化学清洗)
[0082]参考图1，在壳体20的盖部上设置有用于药剂的药剂注入口 70。在图2中，在盖部132上类似地设置有药剂注入口 170。虽然可以通过进行逆清洗来实现长期过滤操作，但还可能存在逐渐沉积在过滤器的表面上并且不能利用这种机械清洗法去除的物质。为了延长过滤器的寿命(其为使用时间)，优选地组合使用药剂进行清洗。
[0083]通过使用这样的药剂注入口按以下过程进行化学清洗。将参考图1对该过程进行描述。首先，停止过滤操作和逆清洗操作。可以停止因电动机30而造成的褶状过滤器10的旋转，或褶状过滤器10可以处于旋转状态。使所有阀门处于关闭状态，并且保持未处理水或过滤水留在壳体20中并且褶状过滤器10浸没在水中的状态。在该状态下，从药剂注入口注入用于清洗的药剂。在褶状过滤器10已经处于旋转状态的情况下，旋转状态维持原样。在褶状过滤器10处于停止状态的情况下，通过旋转电动机30来使褶状过滤器10处于旋转状态。在该状态下，压载水处理设备被保持一定时间段，直到药剂全部扩散并且褶状过滤器的外周表面被充分清洗为止。接着，打开阀门56，以排出壳体20中的含有药剂的水。如果需要的话，在排水之前可以进一步注入中和液体，或可以根据所使用的药剂的类型进行诸如中和等处理来作为排水的后处理。
[0084](实验例)
[0085]为了确认逆清洗的效果，进行以下实验。使用具有图2所示的结构且包括下述材料和尺寸的压载水处理设备。对于褶状过滤器而言，使用聚对苯二甲酸乙二醇酯非织造布(商品名:AXTAR? G2260-1S BKO，由Toray Industries，Inc (东丽株式会社)制造)作为基材。裙状过滤器具有700mm的外径、320mm的轴向长度、280mm的有效面积高度、70mm的裙深和420个褶。褶状过滤器的有效面积约为12m2。壳体的容积约为300L(升)。喷嘴开口为具有沿褶的长度方向的长边和沿褶之间的间隙方向的短边的四边形开口。使用在佐贺县伊万里市(Imari city, Saga prefecture)收集的标准海水(盐分浓度:2%至4% ;池度:I 至 1000NTU (池度单位:Nephelometric Turbidity Units))作为海水(即，未处理水)。利用该装置，在正常过滤操作中获得了约250吨/小时的流量。
[0086]在图1所示的装置构造中，使用容积为100L的罐(能够储存100L的清洗用水)作为清洗水罐40。应注意 的是，罐优选为较小的，以便尤其实现安装在船舶中的装置的小型化。为了实现足够的清洗能力和罐尺寸的小型化，一次使用的清洗用水的体积可以约为50L(30L至70L)。打开阀门54并且储存过滤水作为清洗用水。在罐中准备好了 100L的清洗用水的状态下，使阀门51、52、56、53处于关闭状态，使阀门54处于打开状态，并且使阀门55处于关闭状态。在该状态下，过滤装置的壳体20通过配管63与清洗水罐40连接，并且关闭所有其它流动路径。这里，在0.5MPa的压缩空气与用作加压配管的配管41连接的状态下，打开阀门52 (使阀门52处于打开状态)。结果，清洗用水被从清洗水罐40供应出来，经过配管63，透过褶状过滤器10，然后在同一时间通过配管61、65从壳体20被排出到外部。因阀门的操作而得到的排出时间约为0.2秒到2秒。可以不打开阀门52，而是类似地通过打开阀门56进行清洗。在过滤操作期间和在逆清洗期间，褶状过滤器的转数是一样的，即，95rpm0
[0087]在通过上述操作进行逆清洗之后，使阀门51、53、56处于打开状态，而使阀门52、54处于关闭状态，由此返回到正常过滤操作。这里，过滤水被再次储存作为清洗用水。在存储了约100L的清洗用水时，进行逆清洗。反复进行该操作并且连续进行十次逆清洗。
[0088]在过滤操作期间，测量未处理水的水压与过滤水的水压之差作为压差。基于压差的增大量判断褶状过滤器的堵塞程度。过滤操作的初始阶段的约5kPa的压差在进行了约八小时的过滤操作之后增大约I至2kPa。通过在此时进行上述逆清洗，压差基本上恢复，并且可以确认逆清洗的效果。此外，发现在继续褶状过滤器的旋转的同时进行逆清洗的情况下，与在停止旋转的同时进行逆清洗的情况相比，可以获得好的清洗效果。在未进行逆清洗的情况下，在进行了约25至30小时的过滤操作之后，压差明显增大到1kPa以上。结果，不能进行正常的过滤操作。相反，通过约每八小时重复上述逆清洗，可以实现78小时的过滤操作。具体而言，在78小时之后压差超过lOkPa。
[0089]接下来，进行关于化学清洗的确认。在如上所述重复逆清洗之后，停止压差已经增大的褶状过滤器的操作，并且进行化学清洗。使用含有氢氧化钠和表面活性剂的市售次氯酸钠(NaClO)溶液。将浓度为6%的次氯酸钠注入到过滤装置的壳体中，使得浓度变为约500ppm。在褶状过滤器旋转的同时，进行一个小时的清洗。接着，排出药剂，并且注入新鲜的海水来冲洗褶状过滤器。在本实例中，由于浓度为500ppm，因此进行一个小时的清洗。然而，清洗效果因浓度而异。例如，当将溶液稀释至50ppm时，可以通过进行约12小时的浸渍来获得相同的效果。尽管可以停止褶状过滤器的旋转，但当褶状过滤器处于旋转状态时，更容易从褶状过滤器的表面除去污染物。
[0090]通过清洗之后的确认，压差基本上可以恢复至初始状态，并且可以再次启动正常的过滤操作。还可以确认的是，紧接在化学清洗完成之后，通过进行一次逆清洗能够更有效地进行清洗。通过相对于约5至10次的逆清洗添加一次化学清洗，褶状过滤器可以被使用显著长的时间，而无需更换褶状过滤器。
[0091]此外，还可以确认的是，同样在过滤操作之后的停止状态下褶状过滤器干燥的情况下，本申请的方法是有利的。当褶状过滤器干燥时，附着在表面上的过滤物牢固地附着在褶状过滤器的基材上。因此，在仅进行化学清洗且然后启动过滤操作的情况下，压差可能不会充分减小。具体而言，在过滤操作停止之前压差为6kPa，并且在干燥之后变为约lOkPa。即使进行化学清洗，压差可能仅仅恢复到7kPa。同样在这种情况下，通过在化学清洗之后进行逆清洗，可以获得较好的清洗效果，并且压差恢复到6kPa。因此，可以启动正常的过滤操作。
【主权项】
1.一种压载水处理设备，包括: 筒形的褶状过滤器，其被保持为能围绕筒体的轴线旋转； 驱动机构，其使所述褶状过滤器旋转； 未处理水喷嘴，其朝向所述褶状过滤器的外周表面喷射未处理水； 壳体，其设置为围绕所述褶状过滤器并且包括外筒部，所述外筒部的内部包括所述未处理水喷嘴的喷嘴开口； 过滤水流动路径，其将已透过所述褶状过滤器的过滤水从所述褶状过滤器的所述筒体的内部引导至所述壳体的外部；以及 排出流动路径，其将尚未被所述褶状过滤器过滤的排出水排出到所述壳体的外部， 其中，所述压载水处理设备包括通过所述过滤水流动路径将清洗用水供应至所述褶状过滤器的所述筒体的内部中的逆清洗机构。2.根据权利要求1所述的压载水处理设备，其中，所述逆清洗机构能够在通过操作所述驱动机构来使所述褶状过滤器旋转的状态下供应所述清洗用水。3.根据权利要求1或2所述的压载水处理设备，其中，所述逆清洗机构包括:加压罐，其将所述清洗用水保持在加压状态下；以及排出阀门，其用于从所述壳体排出已从所述褶状过滤器的所述筒体的内部渗透到所述褶状过滤器的外周表面侧的所述清洗用水。4.根据权利要求3所述的压载水处理设备，其中，所述加压罐是将所述过滤水的一部分储存作为所述清洗用水的罐。5.根据权利要求3所述的压载水处理设备，其中，所述排出阀门设置在用于将所述未处理水供应至所述未处理水喷嘴的未处理水流动路径的中途位置或设置在所述排出流动路径的中途位置。6.根据权利要求1至3中的任一项所述的压载水处理设备，其中，所述逆清洗机构是能够在0.1MPa以上且IMPa以下的压力下将所述清洗用水供应至所述褶状过滤器的内部的机构。7.根据权利要求1所述的压载水处理设备，其中，所述壳体内部还包括注入口，通过所述注入口注入用于清洗所述褶状过滤器的清洁药剂。8.一种用于压载水处理设备的逆清洗方法，所述逆清洗方法用于具有以下结构的压载水处理设备:使用被保持为能围绕筒体的轴线旋转的筒形的褶状过滤器作为过滤膜，并且在过滤操作的状态下，从所述褶状过滤器的外周表面侧朝向所述筒体的内部侧过滤未处理水，所述逆清洗方法包括: 在所述过滤操作停止且所述褶状过滤器旋转的状态下，将加压的清洗用水供应至所述褶状过滤器的所述筒体的内部侧；以及使所述清洗用水从所述褶状过滤器的所述筒体的内部侧朝向所述褶状过滤器的外周表面侧渗透。9.根据权利要求8所述的用于压载水处理设备的逆清洗方法，其中，间歇性地供应所述清洗用水，并且 满足B彡AX I和0.5彡C彡10的关系， A表示所述褶状过滤器的有效过滤面积(m2)，B表示允许清洗用水一次流过的量(m3)，并且C表示所述清洗用水一次流过所持续的时间(秒)。10.根据权利要求8或9所述的用于压载水处理设备的逆清洗方法，其中，在0.1MPa以上且IMPa以下的压力下对所述清洗用水进行加压。11.一种用于压载水处理设备的逆清洗方法，包括:在进行根据权利要求8所述的逆清洗方法之前，通过将所述褶状过滤器浸没在清洁药剂中一段时间来进行化学清洗。
【专利摘要】一种压载水处理设备，包括：筒形褶状过滤器，其被保持为能围绕筒体的轴线旋转；驱动机构，其使褶状过滤器旋转；未处理水喷嘴，其朝向褶状过滤器的外周表面喷射未处理水；壳体，其设置为围绕褶状过滤器并且包括外筒部，外筒部的内部包括未处理水喷嘴的喷嘴开口；过滤水流动路径，其将已透过褶状过滤器的过滤水从褶状过滤器的筒体的内部引导至壳体的外部；以及排出流动路径，其将尚未被褶状过滤器过滤的排出水排出到壳体的外部。压载水处理设备还包括通过过滤水流动路径将清洗用水供应至褶状过滤器的筒体的内部中的逆清洗机构。
【IPC分类】B63B13/00, B01D33/06, B01D24/38, B01D33/70
【公开号】CN104902978
【申请号】CN201380068742
【发明人】原田龙儿, 上山宗谱, 金泽进一, 矢萩聪, 大泽功
【申请人】住友电气工业株式会社
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2013年12月19日
【公告号】EP2939724A1, US20150336651, WO2014103854A1
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种在用于处理储存在船舶中的压载水的系统中使用的设备和用于清洗设置在设备中的过滤器的方法。
【背景技术】
[0002]近年来，船舶所承载的压载水的处理成为一个问题。压载水是即使在船舶没有货物时也被承载在船舶中来提供安全航行的海水。已经开发出了通过净化压载水来除去、杀死微生物或者使微生物灭活的各种方法。还开发出了利用过滤来除去相对较大的微生物的方法。例如，专利文献(PTL)I描述了一种使用过滤膜的压载水处理设备，本申请的申请人对该装置进行了申报。根据专利文献1，提供了一种通过在使褶状过滤器旋转的同时朝向筒形褶状过滤器的外表面喷射海水(其为过滤对象)来在清洗过滤器的同时进行过滤的装置。
[0003]引用列表
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本专利N0.4835785
【发明内容】
[0006]技术问题
[0007]在海水淡化的情况下，使用微咸水/海水作为压载水等或处理污水、人类生活污水、工业废水等需要进行用于除去水中的异物、污染物和微生物的初步过滤处理。本申请的发明人一直在研宄褶状过滤器的这种过滤应用。在这种情况下，需要在尽可能短的时间内过滤大量的水。然而，一般来说，以大规模/高流量进行的操作会导致这样的技术问题:因早期阶段的堵塞而容易造成处理量或过滤功能的下降。
[0008]专利文献I中公开的装置是这样的过滤装置:筒形过滤器被安装在管状外壳中，并且从筒形过滤器的外部流到内部的液体被收集起来作为滤液。通过将过滤对象液体从设置在管状壳体的侧面上的喷嘴喷射在过滤器的过滤表面的一部分上，来清洗沉积在过滤器的表面上的过滤物以恢复渗透通量，并且从过滤前室排出已被冲出的过滤物。利用这种结构，持续保持稳定的过滤状态。用于稳定地保持这种系统的连续过滤的重要因素是通过将过滤对象液体喷射在过滤器的过滤表面上而获得的清洗效果。为了通过随时间推移改变滤波器的清洗区域来有效地且高效地清洗整个过滤器，在过滤期间通过驱动电动机等使筒形过滤器旋转，从而连续地且周期性地改变喷嘴进行喷射的位置。
[0009]然而，可以确认的是，即使在这样的装置中，在连续过滤一段时间或更长时间的过程中，过滤器被逐渐堵塞，并且需要在某些情况下更换过滤器。因此，本发明的目的在于:提供一种用于清洗压载水处理设备的方法，利用该方法，能够有效清除过滤器的堵塞，并且能够在不更换过滤器的情况下使过滤器能够用更长的时间；以及提供一种用于实现该方法的压载水处理设备。
[0010]解决技术问题的方案
[0011]为了解决上述情况，本申请的发明人研宄了使用通常公知的逆清洗作为用于清洗过滤器的方法，并完成了可以有效清洗筒形褶状过滤器的本申请发明。
[0012]具体而言，本申请I的发明提供以下内容:
[0013](I)压载水处理设备，包括:筒形褶状过滤器，其被保持为能围绕筒体的轴线旋转；驱动机构，其使褶状过滤器旋转；未处理水喷嘴，其朝向褶状过滤器的外周表面喷射未处理水；壳体，其设置为围绕褶状过滤器并且包括外筒部，外筒部的内部包括未处理水喷嘴的喷嘴开口 ；过滤水流动路径，其将已透过褶状过滤器的过滤水从褶状过滤器的筒体的内部引导至壳体的外部；以及排出流动路径，其将尚未被褶状过滤器过滤的排出水排出到壳体的外部，其中，压载水处理设备包括通过过滤水流动路径将清洗用水供应至褶状过滤器的筒体的内部中的逆清洗机构。
[0014]还提供了一种用于压载水处理设备的逆清洗方法，逆清洗方法用于具有以下结构的压载水处理设备:使用被保持为能围绕筒体的轴线旋转的筒形褶状过滤器作为过滤膜，并且在过滤操作的状态下，从褶状过滤器的外周表面侧朝向筒体的内部侧过滤未处理水。逆清洗方法包括:在过滤操作停止且褶状过滤器旋转的状态下，将加压的清洗用水供应至褶状过滤器的筒体的内部侧；以及使清洗用水从褶状过滤器的筒体的内部侧朝向褶状过滤器的外周表面侧渗透。
[0015]本发明的有益效果
[0016]根据本发明，能够提供一种用于清洗压载水处理设备的方法，利用该方法，能够有效清除过滤器的堵塞，并且能够在不更换过滤器的情况下使过滤器能够用更长的时间；以及提供一种用于实现该方法的压载水处理设备。
【附图说明】
[0017]图1是示出根据本发明的压载水处理设备的典型结构实例的视图。
[0018]图2是示出图1所示的压载水处理设备的过滤装置部分的结构实例的示意性纵剖视图。
[0019]图3是示意性地示出图2的A-A截面的视图。
[0020]图4是示出用于本发明的褶状过滤器的结构的透视图。
[0021]图5是示出使用压载水处理设备的压载水处理系统的整体结构的视图。
[0022]附图标记列表
[0023]10、11、101褶状过滤器
[0024]12过滤装置
[0025]13紫外线照射装置
[0026]14 罐
[0027]20 壳体
[0028]21 泵
[0029]31、32、33、34、35、36 配管
[0030]40清洗水罐
[0031]41、42 配管
[0032]51、52、53、54、55、56 阀门
[0033]61、62、63、64、65 配管
[0034]70、170 药剂注入口
[0035]102未处理水喷嘴
[0036]20、103 壳体
[0037]106未处理水流动路径
[0038]107过滤水流动路径
[0039]108排出流动路径
[0040]121 喷嘴开口
[0041]131外筒部
[0042]132 盖部
[0043]133 底部
[0044]140中心配管
[0045]141取水孔
[0046]30、190 电动机
[0047]191电动机盖
【具体实施方式】
[0048][本申请的发明的实施例的描述]
[0049]首先，将列出并描述本申请的发明的内容。
[0050]本申请的发明提供了以下内容:(1) 一种压载水处理设备，包括:筒形褶状过滤器，其被保持为能围绕筒体的轴线旋转；驱动机构，其使所述褶状过滤器旋转；未处理水喷嘴，其朝向所述褶状过滤器的外周表面喷射未处理水；壳体，其设置为围绕所述褶状过滤器并且包括外筒部，所述外筒部的内部包括所述未处理水喷嘴的喷嘴开口 ；过滤水流动路径，其将已透过所述褶状过滤器的过滤水从所述褶状过滤器的所述筒体的内部引导至所述壳体的外部；以及排出流动路径，其将尚未被所述褶状过滤器过滤的排出水排出到所述壳体的外部，其中，所述压载水处理设备包括通过所述过滤水流动路径将清洗用水供应至所述褶状过滤器的所述筒体的内部中的逆清洗机构。
[0051]压载水处理设备的特征在于即使在如下设备中也包括逆清洗机构，在该设备中，在使褶状过滤器旋转的同时，通过从喷嘴喷射未处理水(其为过滤对象)来与过滤并行地清洗沉积在筒形褶状过滤器的表面上的过滤物并且可以保持稳定的过滤状态。具体而言，在安装在船舶中且在反复航行的情况下使用的压载水处理设备中，与地上安装型的过滤设备相比，极难以更换过滤器。根据本申请的发明，能够实现长期的过滤操作，并且可以通过进一步延长过滤器的更换周期，显著降低设备成本和维护费用。
[0052]应注意的是，术语“逆清洗”指的是清洗用水沿与正常过滤状态相反的方向通过过滤器的清洗方法。术语“逆清洗机构” 一般指的是用于实现这种清洗的结构和附加设备。
[0053](2)所述逆清洗机构优选地能够在通过操作所述驱动机构来使所述褶状过滤器旋转的状态下供应所述清洗用水。通过在使过滤器旋 转的同时允许清洗用水从筒体内部沿向外方向穿过，将离心力作用在附着于过滤器的外周表面上的过滤物上，由此可以在与清洗用水的透过压力相结合的情况下提高过滤器的清洗能力。
[0054](3)所述逆清洗机构优选地包括:加压罐，其将所述清洗用水保持在加压状态下；以及排出阀门，其用于从所述壳体排出已从所述褶状过滤器的所述筒体的内部渗透到所述褶状过滤器的外周表面侧的所述清洗用水。通过打开排出阀门来使储存在加压罐内的清洗用水在加压状态下在短时间内渗透到过滤器中，可以实现具有高清洗性能和短清洗时间的清洗。设置排出阀门，以排出沿相反方向从过滤水流动路径流动且沿与过滤相反的方向渗透穿过过滤器的清洗用水。以与其它阀门协同的方式打开和关闭排出阀门，以切换过滤操作和清洁操作。另外，由于逆清洗机构是使用如上所述的加压罐的简单机构，因此即使在狭窄的船舶中也可以安装逆清洗机构。此外，可以使用船舶通常提供的加压功能，并且可以以较低的成本获得清洗能力。
[0055](4)所述加压罐更优选地为将所述过滤水的一部分储存作为所述清洗用水的罐。通过在过滤水流动路径的中途位置将加压罐设置为从过滤水流动路径分支出来并且储存已被过滤的一定量的过滤水，过滤水能够用作清洗用水。通过在流动路径中适当设置阀门，可以切换清洗用水的储存和排出。
[0056](5)所述排出阀门可以设置在用于将所述未处理水供应至所述未处理水喷嘴的未处理水流动路径的中途位置或设置在所述排出流动路径的中途位置。该结构适于确保排出流动路径并且与其它阀门一起控制排出阀门的打开和关闭。
[0057](6)所述逆清洗机构优选地为能够在0.1MPa以上且IMPa以下的压力下将所述清洗用水供应至所述褶状过滤器的内部的机构。当压力小于0.1MPa时，压力不足以将过滤物与过滤器的表面分离，并且难以获得足够的清洗能力。当压力超过IMPa时，筒形褶状过滤器的筒体从筒体的内部扩张至外部所沿方向的压力变得极高。结果，容易发生过滤器的撕裂和固定过滤器的机构的破损。压力更优选地为0.2MPa以上且0.6MPa以下，还更优选地为0.4MPa以上且0.5MPa以下。
[0058](7)所述壳体内部还优选地包括药剂注入口，通过所述药剂注入口注入用于清洗所述褶状过滤器的清洁药剂。发现尽管通过进行逆清洗可以实现长期的过滤操作，但还存在不能利用这种机械清洗法去除而沉积在过滤器的表面上的物质。因此，为了将过滤器的使用寿命延长更长的时间，优选地组合使用药剂进行清洗。使用药剂进行过滤器的清洗是一种迄今为止在多种过滤器中使用的清洗方法。优选地使用次氯酸钠作为药剂。可以确认的是，氯有效地发挥作用。也可以使用通过电解海水或二氧化氯而产生氯。也可以使用诸如柠檬酸等酸。
[0059]本申请还提供了一种用于压载水处理设备的逆清洗方法，该方法使用上述装置。
(8)具体而言，提供了一种用于压载水处理设备的逆清洗方法，所述逆清洗方法用于具有以下结构的压载水处理设备:使用被保持为能围绕筒体的轴线旋转的筒形褶状过滤器作为过滤膜，并且在过滤操作的状态下，从所述褶状过滤器的外周表面侧朝向所述筒体的内部侧过滤未处理水。逆清洗方法包括:在所述过滤操作停止且所述褶状过滤器旋转的状态下，将加压的清洗用水供应至所述褶状过滤器的所述筒体的内部侧；以及使所述清洗用水从所述褶状过滤器的所述筒体的内部侧朝向所述褶状过滤器的外周表面侧渗透。
[0060]根据该方法，即使在如下设备中进一步进行逆清洗也可以实现更有效的清洗，在所述设备中，通过与过滤并行地清除过滤物可以保持稳定的过滤状态，过滤物沉积在过滤器的表面上。通过在使过滤器旋转的同时使清洗用水从筒体内部沿向外方向穿过，将离心力作用在附着于过滤器的外周表面上的过滤物上，由此可以在与清洗用水的透过压力相结合的情况下提高清洗能力。具体而言，在安装在船舶中且在反复航行的情况下使用的压载水处理设备中，与地上安装型的过滤设备相比，难以更换过滤器。通过使用本申请的方法，能够实现长期的过滤操作，并且可以通过进一步延长过滤器的更换周期，显著降低设备成本和维护费用。
[0061](9)此外，优选地间歇性地供应所述清洗用水，并且优选地满足B彡AXlOlP0.5 < C < 10的关系，A表示所述褶状过滤器的有效过滤面积(m2)，B表示允许清洗用水一次流过的量(m3)，并且C表示所述清洗用水一次流过所持续的时间(秒)。
[0062]当褶状过滤器的有效过滤面积用A(m2)表示时，短语表示“允许AX10_3(m3)的水流过过滤器的整个表面”意味着清洗用水透过过滤器的每个部分的1_。也就是说，在理想情况下，附着在过滤器的表面上的过滤物可以与过滤器的表面分离开1_。当清洗用水的量小于AX10_3(m3)时，不能获得足够的清洗效果。此外，上述清洗用水的量流过的时间越短，施加到附着在过滤器上的过滤物的冲击可以变得越大。在量为B的清洗用水流过的时间用C (秒:sec)表示的情况下，当时间C超过10秒时，不能获得用于分离过滤物的足够的力。当时间C小于0.5秒时，施加到过滤器上的冲击大，并且滤波器受损的可能性增大。时间C优选为0.5秒以上且3秒以下，并且更优选为0.5秒以上且2秒以下。
[0063](10)优选地在0.1MPa以上且IMPa以下的压力下对清洗用水进行加压。当压力小于0.1MPa时，压力不足以将过滤物与过滤器的表面分离，并且难以获得足够的清洗能力。当压力超过IMPa时，筒形褶状过滤器的筒体从筒体的内部扩张至外部所沿方向的压力变得极高。结果，容易发生过滤器的撕裂和固定过滤器的机构的破损。压力更优选地为0.2MPa以上且0.6MPa以下，还更优选地为0.4MPa以上且0.5MPa以下。
[0064](11)在进行逆清洗方法之前，可以通过将所述褶状过滤器浸没在清洁药剂中一段时间来进行化学清洗。在这种用于压载水处理设备的逆清洗方法中，可以获得更好的清洗效果。这是因为:在附着在褶状过滤器上的堵塞物质被药剂化学分解并变得容易断裂之后，用于逆清洗的水的物理流动能够容易且有效地除去堵塞物质。
[0065][本申请的发明的实施例的细节]
[0066]现在将参考附图对根据本发明的压载水处理设备的结构进行描述。应当理解，本发明不限于这些实例，而是由下述权利要求书限定。本发明意图在于本发明的范围包括权利要求书的等同内容和权利要求书的范围内的所有修改。
[0067](压载水处理系统)
[0068]将参考图5对使用压载水处理设备的压载水处理系统的整体结构的实例进行描述。在该系统中，利用泵21从配管31取走的海水(其为未处理水)被处理并且然后作为压载水被储存在罐14中。供给到配管32的未处理水由过滤装置12进行过滤。过滤水通过配管33并且被供给到诸如紫外线照射装置13等杀灭装置(其不是必须的)。未在过滤装置12进行过滤的排出水通过配管35被供给到装置的外部。已经经过杀灭处理的海水通过配管34、36被供给到罐14。
[0069](过滤装置)
[0070]现在将参考附图对根据本发明的实施例的压载水处理设备的结构进行描述。图1是示出用作参考图5所述的压载水处理系统中的过滤装置12的压载水处理设备的结构实例的视图。首先，将对压载水处理的基本操作进行描述。未处理水通过设置有阀门51的配管61并且被供应至壳体20的内部。在壳体20中设置有筒形褶状过滤器10。褶状过滤器10可以被电动机30驱动而围绕筒体的轴线旋转。从褶状过滤器10的筒体的外部朝向筒体的内部过滤未处理水。将过滤之后的过滤水从筒体的内部引导至配管63。未被过滤的排出水被从配管62通过阀门56排出到外部。过滤水被从配管63通过阀门53供应至压载水罐。
[0071]除了用于上述普通过滤(压载水处理)功能的组件之外，图1所示的装置还包括用于进行褶状过滤器10的逆清洗的逆清洗机构。逆清洗机构包括清洗水罐40、阀门54和55以及配管41。
[0072]将参考图2和图3对过滤装置的 具体结构实例进行描述。图2和图3示出了根据本发明的实施例的用于处理船舶用压载水的装置的一部分。图2是示出包括轴线的竖直截面的结构的示意图。图3是示出图2中的水平A-A截面的结构的示意图。筒形褶状过滤器101设置为围绕用作旋转中心的轴线并且可旋转地附接成围绕设置在中心的中心配管140 (其不旋转)。以不透水的方式密封褶状过滤器的筒体的上表面和下表面。可旋转的附接结构也需要具有不透水的结构。然而，该附接结构不受特定限制，也可使用已知的结构。壳体103设置为覆盖整个过滤器。壳体103包括外筒部131、盖部132和底部133。在底部133上设置有排出流动路径108。设置有用于将作为未处理水的海水引入到壳体103中的未处理水流动路径106和未处理水喷嘴102。未处理水喷嘴102设置为从未处理水流动路径106延伸，以便具有位于壳体103的外筒部131中的喷嘴开口 121，并且未处理水喷嘴102构造为未处理水朝向褶状过滤器的外周表面流动。电动机190设置在褶状过滤器的中心轴线上，用于褶状过滤器的旋转。电动机190容纳在电动机盖191中并且由从驱动控制单元(未示出)供应的电力驱动。
[0073]在本实例中，从未处理水喷嘴喷出的未处理水施加在褶状过滤器的褶部的外周表面上，并且利用未处理水的压力获得褶状过滤器的清洗效果。未被过滤的未处理水和沉淀在壳体中的悬浊质顺序地从壳体的底部上的排出流动路径排出。以下这点也是该装置的特征:在不断地且连续地排出如上所述的悬浊质和残留的未处理水的同时进行过滤。该特征在可靠地实现压载水所需处理量(即，10至20吨/小时，并且进一步地为100吨/小时)方面比较有利。尽管未在附图的排出流动路径中示出阀门等，但也可以设置维护和流量控制所需的装置。褶状过滤器101所过滤的过滤水通过设置在过滤器的中心配管140中的取水孔141被引导至过滤水流动路径107，并且被排出到壳体的外部。
[0074]以100吨/小时的流量进行处理的装置的实例包括具有700mm的外径、320mm的轴向长度、280mm的有效面积高度、70mm的褶深和420个褶的褶状过滤器。未处理水喷嘴102的喷嘴开口 121优选地具有矩形开口。
[0075](褶状过滤器的结构)
[0076]图4是示出作为本发明的实施例的褶状过滤器的典型结构的示意性透视图。通过将平面带状的基材折叠为具有交替的突起和凹槽(所谓褶状)并且连接基材的端部以形成圆筒形状来获得褶状过滤器11。使用多孔树脂片材作为过滤器的基材。可以使用的基材的实例包括诸如由聚酯、尼龙、聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯、聚四氟乙烯(PTFE)或聚偏氟乙烯(PVdF)等材料构成的拉伸多孔体、相分离多孔体、非织造布等多孔结构。为了进行高流量处理，特别适合使用由诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯等聚酯构成的非织造布。
[0077](逆清洗方法)
[0078]将再次参考图1对逆清洗方法进行描述。首先，准备清洗用水。在上述压载水处理的正常操作中(也就是说，在过滤操作中)，阀门51、56、53处于打开状态，而阀门52、54处于关闭状态。当使设置在配管42中用于释放清洗水罐40上部中的压力的阀门55处于打开状态并且使设置在从配管63分支出来的配管64中的阀门54处于打开状态时，过滤水流动到清洗水罐40中并且被储存在罐中。当储存了所需量的清洗用水时，使阀门54处于关闭状态。已经描述了使用过滤水作为清洗用水的方法。作为选择，例如，可以通过其他手段将自来水等引入到清洗水罐40中，而不使用过滤水。
[0079]将对在准备好清洗用水的状态下进行逆清洗的过程进行描述。阀门51、52、56、53处于关闭状态，并且停止正常的过滤操作。使阀门54处于打开状态，而使阀门55处于关闭状态。在该状态下，过滤装置的壳体20和清洗水罐40通过配管63彼此连接，并且关闭所有其它流动路径。这里，通过将压缩空气等供应至用作加压配管的配管41来将压力施加于清洗用水。作为选择，可以在阀门54关闭的状态下施加压力，然后打开阀门54。壳体20、配管63和清洗水罐40的整个内部被保持在加压状态下。接下来，打开阀门52(使阀门52处于打开状态)。结果，清洗用水被从清洗水罐40供应出来，经过配管63，透过褶状过滤器10，然后在同一时间通过配管61、65从壳体20被排出到外部。具体而言，清洗用水在短时间内沿与过滤相反的方向流动经过用作过滤膜的褶状过滤器10。结果，从褶状过滤器的外周表面除去例如附着在褶状过滤器的外周表面上的物质，并清洗褶状过滤器。可以不打开阀门52，而是打开阀门56，使得清洗之后的排出水从配管62排出。
[0080]在储存在清洗水罐40内的清洗用水通过上述操作施加压力来用于逆清洗之后，使阀门51、53、56处于打开状态，而使阀门52、54处于关闭状态，以返回到正常过滤操作。在这种情况下，通过打开阀门54、55，可以再次将清洗用水储存在清洗水罐40中，并且可以重复清洗操作。在清洗操作中，可以停止电动机30的运行。然而，在使褶状过滤器旋转的同时进行逆清洗可以获得更好的清洗效果。这是因为:因旋转而造成的离心力被施加在附着于筒形褶状过滤器的外周表面上的过滤物，并且除了利用从筒形褶状过滤器内部施加的清洗用水的压力之外，还利用离心力更容易地除去过滤物。这对于可以在旋转状态下进行逆清洗的装置结构而言特别有利，并且可以提供有效的清洗方法。此外，除了施加旋转之外，还可以将振动施加在整个褶状过滤器上。在这种情况下，同样可以期待清洗效果的提升。
[0081](化学清洗)
[0082]参考图1，在壳体20的盖部上设置有用于药剂的药剂注入口 70。在图2中，在盖部132上类似地设置有药剂注入口 170。虽然可以通过进行逆清洗来实现长期过滤操作，但还可能存在逐渐沉积在过滤器的表面上并且不能利用这种机械清洗法去除的物质。为了延长过滤器的寿命(其为使用时间)，优选地组合使用药剂进行清洗。
[0083]通过使用这样的药剂注入口按以下过程进行化学清洗。将参考图1对该过程进行描述。首先，停止过滤操作和逆清洗操作。可以停止因电动机30而造成的褶状过滤器10的旋转，或褶状过滤器10可以处于旋转状态。使所有阀门处于关闭状态，并且保持未处理水或过滤水留在壳体20中并且褶状过滤器10浸没在水中的状态。在该状态下，从药剂注入口注入用于清洗的药剂。在褶状过滤器10已经处于旋转状态的情况下，旋转状态维持原样。在褶状过滤器10处于停止状态的情况下，通过旋转电动机30来使褶状过滤器10处于旋转状态。在该状态下，压载水处理设备被保持一定时间段，直到药剂全部扩散并且褶状过滤器的外周表面被充分清洗为止。接着，打开阀门56，以排出壳体20中的含有药剂的水。如果需要的话，在排水之前可以进一步注入中和液体，或可以根据所使用的药剂的类型进行诸如中和等处理来作为排水的后处理。
[0084](实验例)
[0085]为了确认逆清洗的效果，进行以下实验。使用具有图2所示的结构且包括下述材料和尺寸的压载水处理设备。对于褶状过滤器而言，使用聚对苯二甲酸乙二醇酯非织造布(商品名:AXTAR? G2260-1S BKO，由Toray Industries，Inc (东丽株式会社)制造)作为基材。裙状过滤器具有700mm的外径、320mm的轴向长度、280mm的有效面积高度、70mm的裙深和420个褶。褶状过滤器的有效面积约为12m2。壳体的容积约为300L(升)。喷嘴开口为具有沿褶的长度方向的长边和沿褶之间的间隙方向的短边的四边形开口。使用在佐贺县伊万里市(Imari city, Saga prefecture)收集的标准海水(盐分浓度:2%至4% ;池度:I 至 1000NTU (池度单位:Nephelometric Turbidity Units))作为海水(即，未处理水)。利用该装置，在正常过滤操作中获得了约250吨/小时的流量。
[0086]在图1所示的装置构造中，使用容积为100L的罐(能够储存100L的清洗用水)作为清洗水罐40。应注意 的是，罐优选为较小的，以便尤其实现安装在船舶中的装置的小型化。为了实现足够的清洗能力和罐尺寸的小型化，一次使用的清洗用水的体积可以约为50L(30L至70L)。打开阀门54并且储存过滤水作为清洗用水。在罐中准备好了 100L的清洗用水的状态下，使阀门51、52、56、53处于关闭状态，使阀门54处于打开状态，并且使阀门55处于关闭状态。在该状态下，过滤装置的壳体20通过配管63与清洗水罐40连接，并且关闭所有其它流动路径。这里，在0.5MPa的压缩空气与用作加压配管的配管41连接的状态下，打开阀门52 (使阀门52处于打开状态)。结果，清洗用水被从清洗水罐40供应出来，经过配管63，透过褶状过滤器10，然后在同一时间通过配管61、65从壳体20被排出到外部。因阀门的操作而得到的排出时间约为0.2秒到2秒。可以不打开阀门52，而是类似地通过打开阀门56进行清洗。在过滤操作期间和在逆清洗期间，褶状过滤器的转数是一样的，即，95rpm0
[0087]在通过上述操作进行逆清洗之后，使阀门51、53、56处于打开状态，而使阀门52、54处于关闭状态，由此返回到正常过滤操作。这里，过滤水被再次储存作为清洗用水。在存储了约100L的清洗用水时，进行逆清洗。反复进行该操作并且连续进行十次逆清洗。
[0088]在过滤操作期间，测量未处理水的水压与过滤水的水压之差作为压差。基于压差的增大量判断褶状过滤器的堵塞程度。过滤操作的初始阶段的约5kPa的压差在进行了约八小时的过滤操作之后增大约I至2kPa。通过在此时进行上述逆清洗，压差基本上恢复，并且可以确认逆清洗的效果。此外，发现在继续褶状过滤器的旋转的同时进行逆清洗的情况下，与在停止旋转的同时进行逆清洗的情况相比，可以获得好的清洗效果。在未进行逆清洗的情况下，在进行了约25至30小时的过滤操作之后，压差明显增大到1kPa以上。结果，不能进行正常的过滤操作。相反，通过约每八小时重复上述逆清洗，可以实现78小时的过滤操作。具体而言，在78小时之后压差超过lOkPa。
[0089]接下来，进行关于化学清洗的确认。在如上所述重复逆清洗之后，停止压差已经增大的褶状过滤器的操作，并且进行化学清洗。使用含有氢氧化钠和表面活性剂的市售次氯酸钠(NaClO)溶液。将浓度为6%的次氯酸钠注入到过滤装置的壳体中，使得浓度变为约500ppm。在褶状过滤器旋转的同时，进行一个小时的清洗。接着，排出药剂，并且注入新鲜的海水来冲洗褶状过滤器。在本实例中，由于浓度为500ppm，因此进行一个小时的清洗。然而，清洗效果因浓度而异。例如，当将溶液稀释至50ppm时，可以通过进行约12小时的浸渍来获得相同的效果。尽管可以停止褶状过滤器的旋转，但当褶状过滤器处于旋转状态时，更容易从褶状过滤器的表面除去污染物。
[0090]通过清洗之后的确认，压差基本上可以恢复至初始状态，并且可以再次启动正常的过滤操作。还可以确认的是，紧接在化学清洗完成之后，通过进行一次逆清洗能够更有效地进行清洗。通过相对于约5至10次的逆清洗添加一次化学清洗，褶状过滤器可以被使用显著长的时间，而无需更换褶状过滤器。
[0091]此外，还可以确认的是，同样在过滤操作之后的停止状态下褶状过滤器干燥的情况下，本申请的方法是有利的。当褶状过滤器干燥时，附着在表面上的过滤物牢固地附着在褶状过滤器的基材上。因此，在仅进行化学清洗且然后启动过滤操作的情况下，压差可能不会充分减小。具体而言，在过滤操作停止之前压差为6kPa，并且在干燥之后变为约lOkPa。即使进行化学清洗，压差可能仅仅恢复到7kPa。同样在这种情况下，通过在化学清洗之后进行逆清洗，可以获得较好的清洗效果，并且压差恢复到6kPa。因此，可以启动正常的过滤操作。
【主权项】
1.一种压载水处理设备，包括: 筒形的褶状过滤器，其被保持为能围绕筒体的轴线旋转； 驱动机构，其使所述褶状过滤器旋转； 未处理水喷嘴，其朝向所述褶状过滤器的外周表面喷射未处理水； 壳体，其设置为围绕所述褶状过滤器并且包括外筒部，所述外筒部的内部包括所述未处理水喷嘴的喷嘴开口； 过滤水流动路径，其将已透过所述褶状过滤器的过滤水从所述褶状过滤器的所述筒体的内部引导至所述壳体的外部；以及 排出流动路径，其将尚未被所述褶状过滤器过滤的排出水排出到所述壳体的外部， 其中，所述压载水处理设备包括通过所述过滤水流动路径将清洗用水供应至所述褶状过滤器的所述筒体的内部中的逆清洗机构。2.根据权利要求1所述的压载水处理设备，其中，所述逆清洗机构能够在通过操作所述驱动机构来使所述褶状过滤器旋转的状态下供应所述清洗用水。3.根据权利要求1或2所述的压载水处理设备，其中，所述逆清洗机构包括:加压罐，其将所述清洗用水保持在加压状态下；以及排出阀门，其用于从所述壳体排出已从所述褶状过滤器的所述筒体的内部渗透到所述褶状过滤器的外周表面侧的所述清洗用水。4.根据权利要求3所述的压载水处理设备，其中，所述加压罐是将所述过滤水的一部分储存作为所述清洗用水的罐。5.根据权利要求3所述的压载水处理设备，其中，所述排出阀门设置在用于将所述未处理水供应至所述未处理水喷嘴的未处理水流动路径的中途位置或设置在所述排出流动路径的中途位置。6.根据权利要求1至3中的任一项所述的压载水处理设备，其中，所述逆清洗机构是能够在0.1MPa以上且IMPa以下的压力下将所述清洗用水供应至所述褶状过滤器的内部的机构。7.根据权利要求1所述的压载水处理设备，其中，所述壳体内部还包括注入口，通过所述注入口注入用于清洗所述褶状过滤器的清洁药剂。8.一种用于压载水处理设备的逆清洗方法，所述逆清洗方法用于具有以下结构的压载水处理设备:使用被保持为能围绕筒体的轴线旋转的筒形的褶状过滤器作为过滤膜，并且在过滤操作的状态下，从所述褶状过滤器的外周表面侧朝向所述筒体的内部侧过滤未处理水，所述逆清洗方法包括: 在所述过滤操作停止且所述褶状过滤器旋转的状态下，将加压的清洗用水供应至所述褶状过滤器的所述筒体的内部侧；以及使所述清洗用水从所述褶状过滤器的所述筒体的内部侧朝向所述褶状过滤器的外周表面侧渗透。9.根据权利要求8所述的用于压载水处理设备的逆清洗方法，其中，间歇性地供应所述清洗用水，并且 满足B彡AX I和0.5彡C彡10的关系， A表示所述褶状过滤器的有效过滤面积(m2)，B表示允许清洗用水一次流过的量(m3)，并且C表示所述清洗用水一次流过所持续的时间(秒)。10.根据权利要求8或9所述的用于压载水处理设备的逆清洗方法，其中，在0.1MPa以上且IMPa以下的压力下对所述清洗用水进行加压。11.一种用于压载水处理设备的逆清洗方法，包括:在进行根据权利要求8所述的逆清洗方法之前，通过将所述褶状过滤器浸没在清洁药剂中一段时间来进行化学清洗。
【专利摘要】一种压载水处理设备，包括：筒形褶状过滤器，其被保持为能围绕筒体的轴线旋转；驱动机构，其使褶状过滤器旋转；未处理水喷嘴，其朝向褶状过滤器的外周表面喷射未处理水；壳体，其设置为围绕褶状过滤器并且包括外筒部，外筒部的内部包括未处理水喷嘴的喷嘴开口；过滤水流动路径，其将已透过褶状过滤器的过滤水从褶状过滤器的筒体的内部引导至壳体的外部；以及排出流动路径，其将尚未被褶状过滤器过滤的排出水排出到壳体的外部。压载水处理设备还包括通过过滤水流动路径将清洗用水供应至褶状过滤器的筒体的内部中的逆清洗机构。
【IPC分类】B63B13/00, B01D33/06, B01D24/38, B01D33/70
【公开号】CN104902978
【申请号】CN201380068742
【发明人】原田龙儿, 上山宗谱, 金泽进一, 矢萩聪, 大泽功
【申请人】住友电气工业株式会社
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2013年12月19日
【公告号】EP2939724A1, US20150336651, WO2014103854A1
最新回复(0)