液體過濾裝置以及使用該液體過濾裝置的壓艙水處理裝置制造方法
【專利摘要】一種液體過濾裝置，其具有：過濾膜單元；清洗單元，其從供給被過濾液這一側，對該過濾膜單元的過濾面進行清洗；以及壓力檢測單元，其檢測由過濾膜單元進行過濾前后的壓力差，過濾膜單元具有兩層過濾膜。另外，將該液體過濾裝置作為海水的過濾裝置使用，形成搭載在船舶中的壓艙水處理裝置。
【專利說明】液體過濾裝置以及使用該液體過濾裝置的壓艙水處理裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種具有用于對渾濁物成分等進行過濾的過濾器的液體過濾裝置，特別涉及一種船舶搭載用的對海水進行處理的液體過濾裝置以及使用該液體過濾裝置的壓艙水處理裝置。
【背景技術】
[0002]近年來，裝載在船舶中的壓艙水的處理成為問題。壓艙水是為了使船舶在空載狀態下也能夠安全航行而裝載在船舶中的海水。研究出多種對壓艙水進行凈化處理以將微生物去除或殺死、滅活的方法。在專利文獻I中公開了本申請
【發明者】們發明的壓艙水處理裝置。該裝置是一種過濾裝置，其具有:過濾器，其包圍軸線而配置為圓筒狀，設置為能夠以該軸線為中心自由旋轉，具有沿圓筒半徑方向彎折的褶曲形狀；被處理水噴嘴，其朝向該過濾器的外周面流出被處理水；殼體，其以包圍過濾器的方式設置，具備在內部具有被處理水噴嘴的噴嘴口的外筒部；過濾水流路，其將透過過濾器的過濾水從過濾器的圓筒內部向殼體的外部導出；以及排出流路，其將未經過過濾器過濾的排出水排出至殼體的外部。
[0003]專利文獻1:日本特許第4835785號公報
[0004]專利文獻I所記載的裝置構成為，一邊由旋轉過濾器進行過濾，一邊使用被處理水間斷性地對過濾器表面進行清洗。由此，無需特別地進行逆清洗等，就能夠進行連續的高流量的過濾處理。在此，對于油船或貨物搬運船等幾萬噸、幾十萬噸的大容量裝載船，必須在停泊在港灣中的短時間內進行壓艙水的處理。由此，每小時的壓艙水的處理量達到幾百噸、幾千噸級別。因此導致這類處理裝置為大型設備。然而，在船舶內設置這種裝置的部位是船底等有限的空間。通常希望裝置小型化，并且，過濾器更換、裝置內部清掃等其維護作業所需的空間也受限。由此，必須盡量減少維護作業，并且，在發生過濾膜堵塞等異常的情況下，必須盡早檢測并采取對策。
[0005]在專利文獻I的裝置中，只要沒有設置特別的單元，在過濾器清洗效果下降而發生堵塞的情況下就無法確保充分的過濾水量，難以在有限的時間內完成處理。上述堵塞能夠通過對過濾器內外的壓力進行檢測而檢測出。另一方面，一旦在過濾器中產生針孔或破損等情況下，即使能夠進行處理，未經過濾的渾濁物部分和生物也會透過。上述的異常不易產生內外壓力差，難以進行該異常的檢測。由此，本實用新型的目的在于，提供一種液體過濾裝置，其具有高過濾處理能力，且能夠利用簡單的構造檢測出過濾膜的破損等，從而能夠應用于大容量裝載船的壓艙水處理裝置。
實用新型內容
[0006]本申請
【發明者】們進行了認真研究，其結果，著眼于下述方面完成本實用新型，SP:過濾器的表面始終受到清洗，只要受到清洗，過濾器就不發生堵塞；以及如果在過濾器中發生堵塞，則過濾前后的壓力差變大。即，本實用新型的液體過濾裝置具有:過濾膜單元；清洗單元，其從供給被過濾液這一側，對該過濾膜單元的過濾面進行清洗；以及壓力檢測單元，其檢測所述過濾膜單元過濾前后的壓力差，所述過濾膜單元具有兩層過濾膜。
[0007]根據上述結構，如后所述，即使兩層結構過濾膜的位于供給被過濾液這一側的過濾膜(以下也稱為“外側過濾膜”)中發生破損等，也可以利用兩層結構的另一側的過濾膜(以下也稱為“內側過濾膜”)進行過濾。并且，內側過濾膜不使用清洗單元進行清洗，會逐漸堵塞。由此，被過濾液的壓力逐漸增加，能夠由壓力檢測單元進行異常檢測。
[0008]清洗單元是朝向所述過濾面噴出被過濾液的單元。如果按照可同時并行進行所述清洗單元的清洗和所述過濾膜單元的過濾的方式構成，則能夠連續地進行長時間的過濾處理，具有高過濾處理能力，因此優選。
[0009]過濾膜單元構成為，設有兩層過濾膜，其中，該過濾膜配置在圓筒形狀側面，且呈具有沿該圓筒形狀的半徑方向反復形成峰谷的折痕的褶曲形狀。通過該結構，能夠增大過濾面積，在有限的空間內具有高過濾處理能力。
[0010]優選設為兩層的所述過濾膜在圓筒半徑方向上的間隔大于或等于所述褶曲形狀的峰谷間深度的1/2倍且小于I倍。這是為了盡量避免過濾膜之間的接觸，并且確保較大的空間利用率。
[0011]所述過濾膜單元構成為，以所述圓筒形狀的軸為中心進行旋轉，所述清洗單元具有朝向所述過濾膜單元的過濾面噴出被過濾液的噴嘴。該結構因在有限空間內具有高過濾處理能力而優選。
[0012]根據上述結構，能夠設置根據壓力檢測單元檢測出的壓力差的增加而對過濾膜異常進行檢測的過濾膜異常檢測單元。
[0013]此外，在以上的技術方案中，包含將上述液體過濾裝置作為海水的過濾裝置使用的搭載在船舶上的壓艙水處理裝置。
[0014]實用新型的效果
[0015]根據本實用新型，能夠提供可應用于壓艙水處理裝置的液體過濾裝置，該液體過濾裝置具有高過濾處理能力，并且，能夠使用簡易的結構對過濾膜的破損等進行檢測。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1是說明本實用新型的液體過濾裝置的基本要素和作用的示意圖。
[0017]圖2是表示本實用新型的液體過濾裝置的結構例的縱剖面示意圖。
[0018]圖3是表示圖2的A — A橫剖面的橫剖面示意圖。
[0019]圖4是說明在本實用新型的液體過濾裝置中使用的圓筒狀過濾器的褶曲結構的示意圖。
[0020]圖5是說明圖4的結構中的兩層過濾器間隔的圖。
[0021]圖6是說明本實用新型的壓艙水處理裝置的結構的框圖。
[0022]標號的說明
[0023]I液體過濾裝置
[0024]2壓力檢測單元
[0025]2a,2b壓力傳感器
[0026]2c壓力差檢測部
[0027]3清洗單元[0028]4過濾膜異常檢測單元
[0029]10過濾膜單元
[0030]IlaUlb 過濾膜
[0031]12支撐體
[0032]20裝置容器
[0033]21上蓋部件
[0034]22底蓋部件[0035]24旋轉軸
[0036]25軸承
[0037]30殼體
[0038]31殼體外筒部
[0039]32殼體蓋部
[0040]33殼體底部
[0041]41被處理水流路
[0042]42被處理水噴嘴
[0043]43中心配管
[0044]44過濾水開口
[0045]45過濾水流路
[0046]46排出水流路
[0047]47進水流路
[0048]48水箱流路
[0049]50電動機
[0050]100液體過濾裝置
[0051]110 泵
[0052]120紫外線照射裝置
[0053]130壓艙水水箱
【具體實施方式】
[0054]參照附圖，對本實用新型所涉及的液體過濾裝置的結構進行說明。在不同的附圖中標注相同標號的要素，表示相同或相應的要素。另外，本實用新型并不限定于此，而是由權利要求書示出的，旨在包含與權利要求書均等的內容以及范圍內的全部變更。
[0055]圖1是用于說明本實用新型的液體過濾裝置I的基本要素和作用的圖。過濾膜單元10以過濾膜Ila及lib、和對它們進行支撐的支撐體12為基本要素而構成，并將該過濾膜單元10配置為，使其在裝置容器20內隔開被過濾液供給側和過濾液排出側。如上所述，過濾膜單元10具有兩層過濾膜lla、llb。設有從供給被過濾液這一側對過濾面進行清洗的清洗單元3，其中，過濾面是指過濾膜單元10的過濾膜中的面向過濾膜Ila的被過濾液供給側而直接與被過濾液接觸的面。在圖1中，作為清洗單元3，例示出噴嘴沿著過濾面移動的結構，其中，該噴嘴通過朝向過濾面噴出被過濾液而由噴流對過濾面進行清洗。在本圖中，從圖中右側即被過濾液供給側供給的被過濾液因壓力差而透過過濾膜單元10，從而被過濾。過濾后的過濾液從圖中左側即過濾液排出側排出至外部。在此，在本裝置中設有壓力檢測單元2，該壓力檢測單元2對過濾膜單元10過濾前后的被過濾液和過濾液的壓力差進行檢測。壓力檢測單元2由下述部分構成:壓力傳感器2a，其對被過濾液供給側的被過濾液的壓力進行檢測；壓力傳感器2b，其對過濾液排出側的過濾液的壓力進行檢測；以及壓力差檢測部2c，其根據上述傳感器的輸出，進行壓力差檢測。并且，也可以設置過濾膜異常檢測單元4，該過濾膜異常檢測單元4根據壓力差檢測部2c的輸出，對過濾膜的狀態進行檢測。
[0056]在持續進行上述穩定過濾的狀態下，由壓力差檢測部2c檢測出的壓力差示出大致穩定的值。下面，對在裝置內部發生異常的情況進行說明。作為異常之一而考慮在由于渾濁物成分比預想的多等而無法充分得到清洗效果的情況，或者在清洗單元3中發生了某種異常的情況。在該情況下，過濾膜Ila逐漸堵塞，被處理液供給側的壓力上升，從而由壓力差檢測部2c檢測出的壓力差上升。針對檢測出的上述壓力差的上升，通常能夠通過清洗單元的確認或能力提高(例如圖1中的水流增加等)而進行應對。作為其它異常，設想在過濾膜Ila上產生了破損或針孔等使應濾過的渾濁物成分等透過的孔的情況。如果是通常的I張過濾膜的裝置結構，則過濾膜的異常可能被忽略。即，如果不通過其他單元對過濾液中的渾濁物成分等進行檢測等，就無法檢測到裝置運行的異常，而成為穩定進行過濾的狀態。在這里，如果如圖1所示構成兩層過濾膜，則后級的過濾膜Iib起到所謂備用的作用。通過由過濾膜Ilb對透過過濾膜Ila的渾濁物成分等進行捕捉，從而能夠防止渾濁物成分等混入過濾液中。
[0057]本實用新型的結構能夠檢測出上述的異常狀態。在上述的過濾膜Ila中產生了孔的異常中，清洗單元3僅對過濾膜Ila的過濾面進行清洗，而不作用于過濾膜lib。由此，渾濁物成分等逐漸開始堆積在過濾膜Ilb的表面上而逐漸將其堵塞。與此相伴，由壓力傳感器2a檢測出的壓力變大，壓力差檢測部2c中的壓力差的值變大。能夠根據該壓力差的上升獲知異常。在上述異常中，即使提高清洗效果，壓力差的上升也無法恢復。過濾膜異常檢測單元4作為檢測裝置，用于使用微型計算機等，根據壓力差信息判斷為過濾膜單元異常，并通過警報等手段將該異常通知給外部。除了如圖1所示從壓力差檢測部2c輸出的壓力差信息以外，也可以將運行中的被過濾液側的設定壓力或與清洗單元的狀態相關的信息輸入至過濾膜異常檢測單元4，例如，也可以按照對壓力差增加與設定壓力或清洗單元無變化這一情況取邏輯和，而將壓力差異常判斷為過濾膜異常的方式進行編程。如上所述，本實用新型的優點在于，即使在發生渾濁物成分等透過過濾膜這樣的異常的情況下，也能夠正常地進行過濾，并且發現該異常。
[0058]另外，在以上的說明中，通過分別在被過濾液側和過濾液側設置壓力傳感器，而對壓力差進行檢測，但不一定是這種結構。例如，以在過濾液側是自由流出，無論是否是異常狀態均保持大致恒定壓力的情況為前提，也可以僅在被過濾液側設置壓力傳感器。在該情況下，也可以將被過濾液側的壓力視為壓力差。并且，壓力傳感器不限定于一個，也可以采用對多個壓力傳感器的檢測取平均等的方法。另外，也可以不設置過濾膜異常檢測單元4，而根據來自壓力傳感器的輸出值、或來自壓力差檢測部2c的壓力差輸出值，人工進行異常判斷。
[0059]下面，使用圖2及圖3，說明將本申請實用新型作為壓艙水處理裝置而使用的情況的具體結構例。圖2及圖3是說明作為過濾單元的旋轉過濾器過濾裝置的代表性結構例的示意圖。圖2示出旋轉過濾器過濾裝置的縱剖面，圖3示出圖2中的A — A橫剖面。圓筒形狀的過濾膜單元10以包圍作為旋轉中心的軸線C的方式配置，可自由旋轉地安裝在配置于中心的中心配管43 (配管不旋轉)的周圍。關于過濾膜單元10，以上蓋部件21和底蓋部件22為主要支撐體，將圓筒形狀的過濾膜設置在圓筒側面。如圖3所示，過濾膜為過濾膜Ila和過濾膜Ilb的兩層結構,其中，過濾膜Ila位于圓筒外側,過濾膜Ilb位于圓筒內偵U。作為該過濾膜的具體例子，優選利用圖4中以斜視圖示出的褶曲狀過濾器。褶曲狀過濾器以使過濾膜沿圓筒的半徑方向反復形成峰谷的方式連續折疊，從而獲得較大的過濾面積。過濾器的上下表面通過上蓋部件21和底蓋部件22而水密閉塞。底蓋部件通過水密的軸承25而可相對于中心配管43自由旋轉。在上蓋部件上設有旋轉軸24。旋轉軸24與電動機50連結，通過電動機50的驅動而使過濾膜單元10整體進行旋轉。
[0060]以覆蓋過濾膜單元10整體的方式設有殼體30。殼體30由外筒部31、蓋部32、底部33構成，在底部33上設有排出水流路46。另外，在殼體30內設有用于導入作為被處理水的海水的被處理水流路41、以及用于將被處理水作為清洗水而向過濾膜Ila的過濾面方向噴出的被處理水噴嘴42。被處理水噴嘴42以使其噴嘴口位于殼體30的外筒部31內的方式，從被處理水流路41處延伸設置。
[0061]在本例的情況下，從被處理水噴嘴42噴出的被處理水沖在過濾膜Ila的外周面上，通過該壓力而得到過濾面的清洗效果。通過使用電動機50而使過濾膜單元10旋轉，從而使清洗部位依次移動，能夠對過濾面整體進行清洗。電動機50的轉速可以為恒定，也可以人為地任意設定，但優選對過濾水的渾濁度或過濾器內外的壓力差等進行檢測，按照過濾的狀態進行控制。
[0062]未經過濾的被處理水以及沉淀在殼體內的渾濁物成分依次從殼體底部的排出水流路46排出。該裝置的特征在于，可按照上述方式將渾濁物成分和殘留的被處理水連續不斷地排出并同時進行過濾，具有確保壓艙水所要求的10至20ton/時、甚至超過IOOton/時的處理量的效果。由過濾膜單元10過濾后的過濾水，通過設置在中心配管43上的過濾水開口 44而被導入至過濾水流路45，并被導出至殼體外部。
[0063]過濾膜的基材使用多孔質樹脂板。材質例如可以是由聚酯、尼龍、聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯、聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVdF)等構成的延伸多孔質體、相分離多孔體、無紡布等多孔質構造物。由于在壓艙水處理中進行高流量處理，因此特別優選使用由聚對苯二甲酸乙二酯等聚酯構成的無紡布。另外，作為尺寸，例舉出褶曲狀過濾器的外徑為700_，軸向長度為320mm，作為有效面積的高度為280mm，褶曲深度為70mm，褶曲數量為420折，能夠對應于所需的處理水量而改變有效面積，或者并聯使用多個過濾器等。
[0064]圖5是說明圖4的結構中的兩層過濾器間隔的圖。兩層結構中的過濾膜Ila和過濾膜Ilb均為相同形狀的褶曲狀過濾器。將一張褶曲狀過濾器的峰谷間深度表示為L(mm)，將兩層結構的兩張褶曲狀過濾器的峰頂間隔表示為d (mm)。作為本實用新型的效果來說，兩層過濾膜的間隔是任意的。但是，在將圓筒形狀的褶曲狀過濾器作為過濾膜的結構中，存在結構上的制約。在該情況下，優選兩層過濾膜的間隔即峰頂間隔d大于或等于峰谷間深度L的1/2倍且小于I倍，即0.5L蘭d < L0如果超過I倍，則圓筒內側的過濾膜Ilb的圓變小，無法充分地確保過濾面的面積。在外側過濾膜Ila破損時等容易發生堵塞，難以發揮其作為備用的功能。如果小于1/2倍，則褶曲狀過濾器之間的面的間隔過于接近。過濾面雖然是被支撐體固定的，但也會由于旋轉或清洗水的噴流而始終使表面變形。如果過濾膜的間隔較近，則容易因上述變形而使過濾膜接觸，容易發生由于面的摩擦等而破損等問題。
[0065]在圖6中，以框圖示出將以上說明的液體過濾裝置作為壓艙水處理裝置使用的系統結構例。將圖6中示出的系統搭載在船舶上，對海水進行過濾儲存。壓艙水的處理裝置大多由過濾裝置部和使用紫外線等手段的殺菌部構成，本實用新型可作為過濾裝置部使用。海水通過泵110的作用而從船舶外部的海洋通過進水流路47取入裝置中。液體過濾裝置100如上所述，使在圓筒的側面配置有過濾面的圓筒狀過濾器旋轉并同時進行過濾。通過被處理水流路41輸送至液體過濾裝置100的海水被分離為過濾水和排出水。排出水通過排出水流路46再次返回至海洋，過濾水被輸送至過濾水流路45。接下來，過濾水通過紫外線照射裝置120進行微生物等殺菌，通過水箱流路48儲存在壓艙水水箱130中。另外，作為殺菌部的手段例示了紫外線照射裝置120，但也可以置換為使用藥劑等公知的其它手段。對于壓艙水的處理，由于要求在盡可能短的時間內對大量的海水進行處理，因此要求過濾器的大型化、連續清洗等，另外，要求掌握異常狀態和對異常狀態進行適當應對，根據本實用新型的裝置，均能夠通過比較簡單的結構而實現。
[0066]工業實用性
[0067]本實用新型的液體過濾裝置能夠進行基于旋轉清洗實現的穩定的高透過流量的連續運行。由此，在進行海水淡水化或壓艙水等淡鹽水.海水用途或者污水、生活排水、工業排水等特別是處理水量較大的水處理時，優選將其用于對水中的異物或垃圾、微生物進行去除處理的前過濾處理。另外，由于在高渾濁物的水處理和濃縮處理方面優異，因此，還能夠應用于食品領域等的有價值物回收領域中。
【權利要求】
1.一種液體過濾裝置，其具有: 過濾膜單元； 清洗單元，其從供給被過濾液這一側，對該過濾膜單元的過濾面進行清洗；以及 壓力檢測單元，其檢測所述過濾膜單元過濾前后的壓力差， 所述過濾膜單元具有兩層過濾膜。
2.根據權利要求1所述的液體過濾裝置，其中， 所述清洗單元是朝向所述過濾面噴出被過濾液的單元，該液體過濾裝置以可同時并行進行所述清洗單元的清洗以及所述過濾膜單元的過濾的方式構成。
3.根據權利要求1或2所述的液體過濾裝置，其中， 所述過濾膜單元設有兩層過濾膜，其中，該過濾膜配置在圓筒形狀側面，且呈具有沿該圓筒形狀的半徑方向反復形成峰谷的折痕的褶曲形狀。
4.根據權利要求3所述的液體過濾裝置，其中， 設為兩層的所述過濾膜在圓筒半徑方向上的間隔大于或等于所述褶曲形狀的峰谷間深度的1/2倍且小于I倍。
5.根據權利要求3所述的液體過濾裝置，其中， 所述過濾膜單元構成為，以所述圓筒形狀的軸為中心進行旋轉， 所述清洗單元具有朝向所述過濾膜單元的過濾面噴出被過濾液的被處理水噴嘴。
6.根據權利要求4所述的液體過濾裝置，其中， 所述過濾膜單元構成為，以所述圓筒形狀的軸為中心進行旋轉， 所述清洗單元具有朝向所述過濾膜單元的過濾面噴出被過濾液的被處理水噴嘴。
7.根據權利要求1或2所述的液體過濾裝置，其中， 該液體過濾裝置還具有過濾膜異常檢測單元，該過濾膜異常檢測單元根據由所述壓力檢測單元檢測出的壓力差的增加，檢測所述過濾膜的異常。
8.根據權利要求3所述的液體過濾裝置，其中， 該液體過濾裝置還具有過濾膜異常檢測單元，該過濾膜異常檢測單元根據由所述壓力檢測單元檢測出的壓力差的增加，檢測所述過濾膜的異常。
9.根據權利要求4所述的液體過濾裝置，其中， 該液體過濾裝置還具有過濾膜異常檢測單元，該過濾膜異常檢測單元根據由所述壓力檢測單元檢測出的壓力差的增加，檢測所述過濾膜的異常。
10.根據權利要求5所述的液體過濾裝置，其中， 該液體過濾裝置還具有過濾膜異常檢測單元，該過濾膜異常檢測單元根據由所述壓力檢測單元檢測出的壓力差的增加，檢測所述過濾膜的異常。
11.根據權利要求6所述的液體過濾裝置，其中， 該液體過濾裝置還具有過濾膜異常檢測單元，該過濾膜異常檢測單元根據由所述壓力檢測單元檢測出的壓力差的增加，檢測所述過濾膜的異常。
12.—種壓艙水處理裝置，其中， 該壓艙水處理裝置搭載在船舶中，將權利要求1至11中任一項所述的液體過濾裝置作為海水過濾裝置使用。
【文檔編號】B01D35/143GK203678077SQ201320487453
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2013年8月9日 優先權日:2012年8月9日
【發明者】上山宗譜, 金澤進一, 中井龍資 申請人:住友電氣工業株式會社