特許 6249163 水処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6249163

(24)【登録日】2017年12月1日

(45)【発行日】2017年12月20日

(54)【発明の名称】水処理装置

(51)【国際特許分類】

   B63B 13/00 20060101AFI20171211BHJP

   C02F 1/38 20060101ALI20171211BHJP

   C02F 1/46 20060101ALI20171211BHJP

【ＦＩ】

   B63B13/00 Z

   C02F1/38

   C02F1/46 Z

【請求項の数】3

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2014-26667(P2014-26667)

(22)【出願日】2014年2月14日

(65)【公開番号】特開2015-150502(P2015-150502A)

(43)【公開日】2015年8月24日

【審査請求日】2016年12月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100118924

【弁理士】

【氏名又は名称】廣幸 正樹

(72)【発明者】

【氏名】山本 寛

(72)【発明者】

【氏名】枝川 晶義

(72)【発明者】

【氏名】笹井 雅史

(72)【発明者】

【氏名】小棚木 拓也

(72)【発明者】

【氏名】南 博文

(72)【発明者】

【氏名】永岡 秀基

(72)【発明者】

【氏名】西本 雅史

(72)【発明者】

【氏名】榊原 隆司

【審査官】 宮部 裕一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−１９２４０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特公昭３４−００６７９４（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】 特公昭３２−００９９９２（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】 特表昭５９−５００７０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１８８５０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００５／０７７８３３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００９−２７４０２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特公昭３１−００５４５３（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】 国際公開第２０１３／０６９１６０（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０２Ｆ １／３８

Ｂ６３Ｂ １３／００

Ｃ０２Ｆ １／４６

Ｂ６３Ｊ ４／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

取水口に接続された取水配管と、
前記取水配管に入水口が接続された不活性化装置と、
前記不活性化装置の出水口に接続され、複数に分岐した配管と、
前記配管がそれぞれ液体入口に接続された遠心式固液分離装置を有し、
前記遠心式固液分離装置は、
それぞれが少なくとも液体入口と液体出口と下液口を有する複数のサイクロンと、
前記複数のサイクロンの各下液口と連通した下液容器を有し、
前記下液容器は、前記複数のサイクロンの各下液口との連通開口端より上方側に空間形成部を有し、
前記下液容器には排水孔が設けられ、
前記排水孔に一端が接続された連通部材と、
前記連通部材の他端が接続された貯留容器を、さらに有し、
前記貯留容器はパイプであり、前記パイプにフラッシングポンプが接続され、
前記取水口から取水された船外の被処理液は、前記不活性化装置で発生する次亜塩素酸により水生生物の殺滅処理が行われ、その殺滅処理が行われた被処理液は前記複数のサイクロンで水生生物が分離され、その分離された水生生物は前記各下液口から前記下液容器に落下し、前記下液容器内に蓄積され、その蓄積された水生生物は前記排水孔から前記パイプに排出され、その排出された前記パイプ内の水生生物は前記フラッシングポンプでくみ上げられた船外の被処理液により押し出され船外に放出され、前記複数のサイクロンの各液体出口から排出される被処理液は処理済液として送液されることを特徴とする水処理装置。

【請求項2】

取水口に接続された取水配管と、
それぞれの液体入口が前記取水配管に接続された第１の遠心式固液分離装置と、
前記第１の遠心式固液分離装置は、
それぞれが少なくとも液体入口と液体出口と下液口を有する複数のサイクロンと、
前記複数のサイクロンの各下液口と連通した下液容器を有し、
前記下液容器は、前記複数のサイクロンの各下液口との連通開口端より上方側に空間形成部を有し、
前記第１の遠心式固液分離装置の前記複数のサイクロンの液体出口と入水口が接続された不活性化装置と、
それぞれの液体入口が前記不活性化装置の出水口に接続された第２の遠心式固液分離装置とを有し、
前記第２の遠心式固液分離装置は、
それぞれが少なくとも液体入口と液体出口と下液口を有する複数のサイクロンと、
前記複数のサイクロンの各下液口と連通した下液容器を有し、
前記下液容器は、前記複数のサイクロンの各下液口との連通開口端より上方側に空間形成部を有し、
前記下液容器には排水孔が設けられ、
前記排水孔に一端が接続された連通部材と、
前記連通部材の他端が接続された貯留容器を、さらに有し、
前記貯留容器はパイプであり、前記パイプにフラッシングポンプが接続され、
前記取水口から取水された船外の被処理液は、前記第１の遠心式固液分離装置の前記複数のサイクロンで水生生物が分離され、前記第１の遠心式固液分離装置の前記複数のサイクロンの各液体出口から排出される被処理液は前記不活性化装置で発生する次亜塩素酸により水生生物の殺滅処理が行われ、その殺滅処理が行われた被処理液は前記第２の遠心式固液分離装置の前記複数のサイクロンで水生生物が分離され、その分離された水生生物は前記第２の遠心式固液分離装置の前記各下液口から前記下液容器に落下し、前記下液容器内に蓄積され、その蓄積された水生生物は前記排水孔から前記パイプに排出され、その排出された前記パイプ内の水生生物は前記フラッシングポンプでくみ上げられた船外の被処理液により押し出され船外に放出され、前記第２の遠心式固液分離装置の前記複数のサイクロンの各液体出口から排出される被処理液は処理済液として送液されることを特徴とする水処理装置。

【請求項3】

前記不活性化装置は、
前記入水口と前記出水口の間に、
対向電極と、
前記対向電極に電圧を印加し電流を流す電源を有することを特徴とする請求項１または２に記載された水処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、船舶が寄港先の水域よりバラスト水として取水する被処理液から、微生物を分離する遠心式固液分離装置とそれを用いた水処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

船舶は、積荷を搭載した時に喫水まで沈み安定し、また、プロペラスクリューも水中に沈むように設計される。したがって、積荷が搭載されていない状態では、浮力によって、浮き上がり過ぎ、船の安定性やプロペラスクリューの没水深度が確保できない。そこで、積荷を下した貨物船等は、寄港地で被処理液を取水し、船体内に溜めることで、喫水線を積荷を積んだ状態に近づける。この際に取水した被処理液をバラスト水と呼ぶ。

【0003】

バラスト水は、次の寄港地まで船舶の「重り」として運ばれ、積荷の積載と共に放出される。つまり、前の寄港地の海洋生物を次の寄港地に持ち込むこととなる。このように、ある場所の生物を他の場所に移してしまうことは、自然によって育まれたその地の生態系を破壊若しくは汚染することに繋がる可能性が高い。そこで、排出するバラスト水中に含まれる生物の量の基準を定めるバラスト水条約（船舶のバラスト水および沈殿物の規制および管理のための国際条約）が、国際海事機関（ＩＭＯ）で採択されている。

【0004】

この基準では、船舶から排出されるバラスト水に含まれる５０μｍ以上の生物（主として動物性プランクトン）の数が１ｍ^３中に１０個未満、１０μｍ以上５０μｍ未満の生物（主として植物性プランクトン）の数が１ｍＬ中に１０個未満、コレラ菌の数が１０ｍＬ中に１ｃｆｕ未満、大腸菌の数が１００ｍＬ中に２５０ｃｆｕ未満、腸球菌の数が１００ｍＬ中に１００ｃｆｕ未満となっている。なお、「ｃｆｕ（ｃｏｌｏｎｙ ｆｏｒｍｉｎｇ ｕｎｉｔ）」はコロニー形成単位である。

【0005】

これらの基準を満たすため、近年バラスト水処理に関する技術が多く開示されている。具体的には、ろ過および遠心分離等によって水生生物を除去する方法、物理的・機械的に水生生物を死滅させる方法、熱により水生生物を死滅させる方法、化学薬品をバラストタンク中に注入する若しくは、塩素系物質等を発生させて水生生物を死滅させる方法等が挙げられる。

【0006】

ここで、遠心分離で水生生物を除去する方法は、フィルタ詰まり等の問題がなく、一定の比重を持つ水生生物の分離に有効であり、他の方法と併用することで、利用されている。図８には、特許文献１で開示されている水処理装置１００を示す。

【0007】

この水処理装置１００は、海水取水ライン１０１と、取水された海水中の粗大物を除去するハイドロサイクロンで構成された粗ろ過装置１０２と、海水を送水するためのバラスト水供給装置としてのポンプ１０３と、ろ過された微生物や細菌類を殺滅させるための殺菌剤を供給する殺菌剤供給装置１０４と、殺菌剤が添加された海水を所定時間滞留させる滞留槽１０５と、この滞留槽１０５から導出された処理水を送水する処理水送水ライン１０６と、処理水送水ライン１０６から送水される処理水を貯留するバラストタンク１０７を備えている。

【0008】

特許文献１では、粗ろ過装置（以後「遠心式固液分離装置」と呼ぶ。）１０２の詳細な構成は開示されていない。

【0009】

水処理装置の参考例としての図７を参照して、遠心式固液分離装置２００は、複数のサイクロン２０２、２０４と、サイクロン２０２、２０４の下方に設けられた下液容器２０６、２０８と、下液容器２０６、２０８の下方に設けられたバルブ２１０、２１２と、バルブ２１０、２１２の下方に備えられた貯留容器２１４を含む。また、貯留容器２１４の上流側には、フラッシングポンプ２１６が設けられており、貯留容器２１４の下流側は、排出配管２１８を介して船体の排出口２２０に繋がる。

【0010】

サイクロン２０２、２０４は、液体入口２０２ａ、２０４ａと、液体出口２０２ｂ、２０４ｂと、下液口２０２ｃ、２０４ｃを有する。なお、遠心式固液分離装置２００の上流側には、取水ポンプ２３２、不活性化装置２３０が配置される。また、遠心式固液分離装置２００の下流側には、処理済液貯留槽２４０が配置される。

【0011】

サイクロン２０２、２０４の動作について、サイクロン２０２を例にして説明する。サイクロン２０２を稼働させる際には、バルブ２１０を閉じ、下液容器２０６中に被処理液を満たす。船体内に取水された被処理液は、不活性化装置２３０を経て、液体入口２０２ａからサイクロン２０２内に流入される。サイクロン２０２は、逆円錐台形状を有し、その内面２０２ｉは下方に向って傾斜面を有する。液体入口２０２ａからサイクロン２０２内に流入した被処理液は、サイクロン２０２の内面２０２ｉに沿って渦を巻く。

【0012】

この渦を巻く間に、比重の重い水生生物は、内面２０２ｉの傾斜面に沿って下方に移動し、下液口２０２ｃから下液容器２０６に落下する。一方、被処理液の水成分は液体出口２０２ｂから取り出され、処理済液貯留槽２４０に送られる。下液容器２０６に水生生物が一定量溜まったら、下方のバルブ２１０を介して貯留容器２１４に水生生物を被処理液と共に排出する。貯留容器２１４はある程度大きな容量を有するパイプであるので、一定量の水生生物を始め、ゴミや有機物、無機物などの鉱物、水酸化物（水酸化カルシウム、水酸化マグネシウムなど）（以下「水生生物等」という。）を蓄積させることができる。

【0013】

貯留容器２１４の中は、貯留容器２１４の中の被処理液の量が一定以上になる若しくは、一定時間間隔で、フラッシングポンプ２１６によって強勢水を流す。水生生物等は、排出配管２１８、排出口２２０を介して船体外に排出される。この時、バルブ２１０、２１２は、貯留容器２１４内の水生生物等の逆流が発生しないように、閉じられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0014】

【特許文献1】国際公開２０１２／１２４０３９号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0015】

サイクロンを用いた遠心式固液分離装置は、目詰まりが生じることがほとんどないので、生物殺滅装置（不活性化装置）と共に利用すると保守の手間が少なくてよいため有用である。遠心式固液分離装置を船舶に設置する場合、船体内では設置スペースが限られており、特に高さ制限がある場合に所定の分離効果（単位時間に分離できる量）を得ようとすると、小型のサイクロンを複数台設置する必要がある。

【0016】

従来、複数のサイクロンには、個々に下液容器とバルブおよびそれに付随する配管を設けているので、これらの制御のために複雑な制御系を設ける必要がある。また、このような構成にすると、下液容器およびバルブの数が多くなり、コスト高になると共に、貴重な船内のスペースを多く使用するという問題もある。これを改良するためには、下液容器を共通化することが考えられる。

【0017】

しかし、複数のサイクロンは同じように作製されたとしても、配管の取り回し長さの違いや、製造上の誤差によって下液口での水圧が同じにならない。すると、複数のサイクロンのうち、最も下液口の水圧の低いサイクロンでは、被処理液が逆流するという課題が生じる。これは、被処理液から分離した水生生物等を再びサイクロンに戻すことになる。

【0018】

また、特許文献１のように不活性化装置として殺菌剤供給装置を配置すると、殺菌剤の供給という保守が必要になるという課題があった。

【課題を解決するための手段】

【0019】

本発明は上記の課題に鑑み、複数のサイクロンに対して共通の下液容器を設けても、各サイクロン間で逆流が生じない構造の遠心式固液分離装置を提供する。その遠心式固液分離装置を用いた水処理装置は、取水口に接続された取水配管と、
前記取水配管に入水口が接続された不活性化装置と、
前記不活性化装置の出水口に接続され、複数に分岐した配管と、
前記配管がそれぞれ液体入口に接続された遠心式固液分離装置を有し、
前記遠心式固液分離装置は、
それぞれが少なくとも液体入口と液体出口と下液口を有する複数のサイクロンと、
前記複数のサイクロンの各下液口と連通した下液容器を有し、
前記下液容器は、前記複数のサイクロンの各下液口との連通開口端より上方側に空間形成部を有し、
前記下液容器には排水孔が設けられ、
前記排水孔に一端が接続された連通部材と、
前記連通部材の他端が接続された貯留容器を、さらに有し、
前記貯留容器はパイプであり、前記パイプにフラッシングポンプが接続され、
前記取水口から取水された船外の被処理液は、前記不活性化装置で発生する次亜塩素酸により水生生物の殺滅処理が行われ、その殺滅処理が行われた被処理液は前記複数のサイクロンで水生生物が分離され、その分離された水生生物は前記各下液口から前記下液容器に落下し、前記下液容器内に蓄積され、その蓄積された水生生物は前記排水孔から前記パイプに排出され、その排出された前記パイプ内の水生生物は前記フラッシングポンプでくみ上げられた船外の被処理液により押し出され船外に放出され、前記複数のサイクロンの各液体出口から排出される被処理液は処理済液として送液されることを特徴とする。

【0020】

また、不活性化装置として対向電極間に電圧を印加し電流を流す不活性化装置を遠心式固液分離装置の前段に配置した水処理装置を提供する。より具体的には、
取水口に接続された取水配管と、
前記取水配管に入水口が接続された不活性化装置と、
前記不活性化装置の出水口に接続され、複数に分岐した配管と、
前記配管がそれぞれ液体入口に接続された上記遠心式固液分離装置を有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0021】

本発明に係る遠心式固液分離装置は、複数のサイクロンに対して１つの下液容器を設けるだけなので、使用する資材が少なくできる。その結果本発明に係る遠心式固液分離装置は省スペースおよび省コストで実現出来る。また、貯留容器との間のバルブもサイクロンの数以下（少なくとも１つ）でよいので、制御系も単純になる。

【0022】

また、複数のサイクロンに対して共通の下液容器を設けているにも関わらず、各サイクロンにおいて分離水が逆流することがない。

【0023】

また、遠心式固液分離装置の前段に対向電極間に電圧を印加し電流を流す不活性化装置を配置すれば、コンパクトであり、かつ保守の手間が軽い水処理装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明の水処理装置の構成を示す図である。

【図2】サイクロンと下液容器だけを示す図である。

【図3】本発明の他の実施形態を示す図である。

【図4】サイクロンと下液容器の他の関係を示す図である。

【図5】サイクロンと不活性化装置の組み合わせの順が異なる実施形態を示す図である。

【図6】サイクロン、不活性化装置の後段にさらにサイクロンを付けた構成の実施形態を示す図である。

【図7】水処理装置の参考例の構成を示す図である。

【図8】水処理装置の従来例の構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下に図面を用いて本発明に係る遠心式固液分離装置と、それを用いた水処理装置を説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の一実施形態を例示するものであり、本発明は、以下の説明に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、以下の実施形態は改変することができる。なお、本明細書で「被処理液」とは、海水、淡水および海水淡水の混合水を含むものとする。また、被処理液には、水生生物等が含まれていてもよい。また、本発明に係る水処理装置の最終段から得られた液を「処理済液」と呼ぶ。処理済液は、水生生物の殺滅処理が行われ、水生生物等の分離処理が行われた被処理液である。

【0026】

（実施形態１）
図１に本実施形態に係る水処理装置１の構成を示す。水処理装置１は、不活性化装置１０と、遠心式固液分離装置２０を含む。不活性化装置１０は、船体の取水口１１からの取水配管１１ａに本体１２の入水口１２ａが接続される。取水配管１１ａには、取水ポンプ１１ｂが配置されている。また本体１２の出水口１２ｂには、配管１３が接続されている。

【0027】

遠心式固液分離装置２０は、複数のサイクロン２１、２２と、下液容器２４を含む。また、下液容器２４の下方に設けられたバルブ２５と、貯留容器２６、フラッシングポンプ２７、排出配管２８を含んでもよい。なお、サイクロンの数は２以上であれば、特に制限はない。ここでは、サイクロンが２つある場合を例示する。遠心式固液分離装置２０で、水生生物等を分離する工程を分離処理と呼ぶ。

【0028】

不活性化装置１０は、対向電極１４ａ、１４ｂ間に電源１４ｖで電圧を印加するタイプの物を配置する。殺菌剤を用いる場合と異なり、保守の手間は軽くなる。また、不活性化装置１０自体を小型にすることができる。不活性化装置１０の出水口１２ｂに接続された配管１３は、途中で遠心式固液分離装置２０のサイクロン２１、２２の液体入口２１ａ、２２ａに向かって分岐する。不活性化装置１０で水生生物等を殺滅する工程を殺滅処理と呼ぶ。

【0029】

サイクロン２１、２２の下液口２１ｃ、２２ｃは、配管２１ｄ、２２ｄを介して、下液容器２４に連通されている。配管２１ｄ、２２ｄにはバルブは配置しない。またサイクロン２１、２２の液体出口２１ｂ、２２ｂには、配管２１ｅ、２２ｅの一端が接続される。配管２１ｅ、２２ｅの他端は処理済液貯留槽３０に接続される。なお、処理済液貯留槽３０は、バラストタンクであってもよいし、他の設備であってもよい。

【0030】

下液容器２４は、排水側に排水孔２４ｅが設けられる。また、上方部分に開閉可能な空気抜き２４ｒが設けられてもよい。そして、配管２１ｄ、２２ｄの下液容器２４内での連通開口端２１ｄｏ、２２ｄｏは、下液容器２４の天井２４ｔより下方に設けられている。

【0031】

本実施形態に係る遠心式固液分離装置２０では、複数のサイクロン２１、２２に共通の下液容器２４内において、配管２１ｄ、２２ｄの連通開口端２１ｄｏ、２２ｄｏと下液容器２４の天井２４ｔとの間に空間２４ｓが設けられている点が特徴である。

【0032】

排水孔２４ｅには、連通部材２４ｐが連結されている。連通部材２４ｐは、貯留容器２６に連結されている。また連通部材２４ｐには、バルブ２５が設けられている。

【0033】

貯留容器２６は、下液容器２４内に沈殿した水生生物等を排出するために、取込む容器である。強勢水で水生生物等を押し出す場合は、パイプ状のものが好適に利用できる。なお、沈殿した水生生物等が貯留できれば、貯留容器２６の形状は特に限定されない。また、貯留容器２６には、中和装置２９が設けられていてもよい。

【0034】

不活性化装置１０が対向電極１４ａ、１４ｂを用いるタイプの場合は、不活性化装置１０を通過した被処理液中に次亜塩素酸が含まれる。中和装置２９は、貯留容器２６内の被処理液を排出する際に、この次亜塩素酸を中和してから排出するために設けられる。具体的には、チオ硫酸ナトリウムを貯留容器２６内に投入する装置が好適に利用できる。

【0035】

貯留容器２６の上流側には、フラッシングポンプ２７が接続されていてもよい。貯留容器２６内の被処理液を強勢水で排出するためである。また貯留容器２６の下流側には、排出配管２８が連結されている。排出配管２８の下流端２８ｂは、船外に開放している排出口である。

【0036】

次に本実施形態に係る水処理装置１の動作について説明する。なお、ここでは、水処理装置１で処理済液を処理済液貯留槽３０に貯留する場合を例にして説明する。処理済液貯留槽３０に処理済液を貯留する場合は、船体外面に設けられた取水口１１から取水ポンプ１１ｂを介して被処理液を取水する。取水された被処理液は、取水配管１１ａを通過して、不活性化装置１０に入る。なお、下液容器２４の排水孔２４ｅに繋がる連通部材２４ｐのバルブ２５は、閉じている。また、空気抜き２４ｒは、通常閉じておいてよい。

【0037】

不活性化装置１０内では、対向電極１４ａ、１４ｂ間に電圧が印加され電流が流れている。被処理液は、この対向電極１４ａ、１４ｂ間で電気分解される。この際に陽極から塩素ガスが発生し、溶解することで次亜塩素酸が発生する。この次亜塩素酸によって、生物を死滅させることができる。

【0038】

不活性化装置１０の出水口１２ｂから出た被処理液は、配管１３を通って、液体入口２１ａ、２２ａからサイクロン２１、２２に注入される。

【0039】

サイクロン２１、２２の下液口２１ｃ、２２ｃは直接下液容器２４に連通している。したがって、被処理液は下液容器２４に落ちる。下液容器２４の水面Ｌが上昇し、サイクロン２１、２２の配管２１ｄ、２２ｄの連通開口端２１ｄｏ、２２ｄｏまで水面Ｌが到達すると、それ以上水面Ｌは上昇しない。つまり、下液容器２４内は、連通開口端２１ｄｏ、２２ｄｏまでの被処理液と、連通開口端２１ｄｏ、２２ｄｏから天井２４ｔまでの間の空間２４ｓに分けられる。

【0040】

サイクロン２１、２２には、液体入口２１ａ、２２ａから被処理液が続けて流入するので、サイクロン２１、２２内は、被処理液で満たされ、液体出口２１ｂ、２２ｂから処理済液として排出される。この時、被処理液は、サイクロン２１、２２内の内面２１ｉ、２２ｉの傾斜面に沿って渦を巻く。そして、渦の遠心力で内面２１ｉ、２２ｉの傾斜面に押し付けられる程度の比重の水生生物等は、内面２１ｉ、２２ｉに沿って回転しながら下方に向い、下液口２１ｃ、２２ｃから配管２１ｄ、２２ｄを通り、下液容器２４に落下する。サイクロン２１、２２で分離できる比重の大きさを「サイクロンの分粒特性」と言ってもよい。

【0041】

なお、ここで水生生物等中の水生生物には、バラスト水条約で規制の対象となっている生物および菌を含み、またそれらの死骸を含んでもよい。

【0042】

一方、処理済液自体は、液体出口２１ｂ、２２ｂからサイクロン２１、２２外に排出され、処理済液貯留槽３０に貯留される。

【0043】

図２（ａ）には、サイクロン２１、２２および下液容器２４だけを示す。今、サイクロン２１、２２の下液口２１ｃ、２２ｃに、圧力差が発生したとする。ここでは、下液口２２ｃの圧力Ｐ２２が下液口２１ｃの圧力Ｐ２１より高くなるとする。すると、下液容器２４内の水面Ｌは上昇する。図２では、上昇後の水面を「Ｌ１」とした。しかし、サイクロン２１内に下液容器２４内の被処理液が逆流することはない。下液容器２４内の空間２４ｓの容積が減ることで、下液口２２ｃの圧力Ｐ２２の増加分を吸収するからである。

【0044】

一方、図２（ｂ）に示すように、もし下液容器２４内に空間２４ｓがなく、全て被処理液で満たされていたとする。図２（ｂ）では、水面Ｌが下液容器２４の天井２４ｔまで上昇していることを示している。このような状態は、サイクロン２１、２２からの配管２１ｄ、２２ｄの連通開口端２１ｄｏ、２２ｄｏが、下液容器２４の天井２４ｔ（図１参照）面と一致している場合等に生じる。このような場合は、サイクロン２２の下液口２２ｃの圧力Ｐ２２が、サイクロン２１の下液口２１ｃの圧力Ｐ２１より高くなると、下液容器２４内の被処理液はサイクロン２１内に逆流する。

【0045】

サイクロン２１、２２を分離手段として用いる場合、下液口２１ｃまたは下液口２２ｃからの逆流は、液体入口２１ａ、２２ａから流入した被処理液が、そのまま液体出口２１ｂ、２２ｂから処理済液として排出されることを意味する。すなわち、処理済液貯留槽３０には、水生生物等が分離されていない（分離処理されていない）被処理液が処理済液として送られる。

【0046】

サイクロン２１、２２に流入する被処理液は不活性化装置１０を通過しているので、ほとんどの水生生物等は死滅していると考えられる。しかし、目視できる程度の大型の水生生物等は生きている虞がある。したがって、分離処理されていない被処理液が処理済液として処理済液貯留槽３０内に貯留されると、バラスト水として被処理液が運搬される間に水生生物が処理済液貯留槽３０内で増殖し、次の寄港地で排出されると、環境汚染を起こすおそれがある。

【0047】

一方、図１および図２（ａ）に示す下液容器２４内の空間２４ｓは、サイクロン２１、２２間の下液口２１ｃ、２２ｃの圧力差によるサイクロン２１、２２内への逆流を防止する。すなわち、複数のサイクロン２１、２２に対して、下液容器２４を共通にした場合、下液容器２４内に、空間２４ｓを設けることで、サイクロン２１、２２内への逆流を防止する逆流防止機能を発揮させることができる。

【0048】

下液容器２４内に蓄積した水生生物等は、一定の期間毎に下液容器２４の下の排水孔２４ｅから貯留容器２６に排出される。これは、連通部材２４ｐに設けられたバルブ２５を開くことで行われる。バルブ２５を開くと、下液容器２４内の水生生物等は、貯留容器２６中に排出される。下液容器２４の内容物を排出したら、バルブ２５は閉じられる。

【0049】

バルブ２５が閉じられたら、貯留容器２６の上流のフラッシングポンプ２７を作動させる。フラッシングポンプ２７は、船外の被処理液をくみ上げ、高圧力で貯留容器２６の下流方向に向かって強勢水を流す。これによって、貯留容器２６内の水生生物等は、排出配管２８を通って、下流端２８ｂから船外に放出される。なお、フラッシングポンプ２７は無くてもよい。フラッシングポンプ２７を使用しなくても貯留容器２６中の水生生物等を船外に放出できるからである。

【0050】

また、貯留容器２６の設置は、不活性化装置１０で発生させた次亜塩素酸を中和し、水生生物等を集めて水域に戻せるという効果を有する。さらに、貯留容器２６の内容物を排出する前に中和装置２９から中和剤を投入することで、次亜塩素酸を中和することができる。なお、図示してはいないが、処理済液貯留槽３０の後段にも中和装置２９等が設けられていてもよい。

【0051】

図３には、本実施形態に係る遠心式固液分離装置２０の他の実施形態を示す。下液容器２４内の配管２１ｄ、２２ｄの連通開口端２１ｄｏ、２２ｄｏは、下液容器２４内の天井２４ｔと面一に設けられている。しかし、下液容器２４は、配管２１ｄ、２２ｄが接続された部分の他の部分で、連通開口端２１ｄｏ、２２ｄｏより上側に空間形成部２４ｘを有する。

【0052】

図３に示すように、この下液容器２４に被処理液が溜まると、被処理液は下液容器２４の天井２４ｔまで溜まる。しかし、それ以上には貯留することはない。このように、下液容器２４は、配管２１ｄ、２２ｄの連通開口端２１ｄｏ、２２ｄｏより上側に空間２４ｓを有する構造であればよい。

【0053】

再度図１を参照する。図３で示した空間形成部２４ｘは、下液容器２４が図３の下液容器２４のように特殊な形状をしていなくても、サイクロン２１、２２からの配管２１ｄ、２２ｄの連通開口端２１ｄｏ、２２ｄｏと下液容器２４によって構成することができる。

【0054】

言い換えると、下液容器２４が気密に構成され、下液容器２４の天井２４ｔよりも、配管２１ｄ、２２ｄの連通開口端２１ｄｏ、２２ｄｏが、低い位置にあれば、天井２４ｔと連通開口端２１ｄｏ、２２ｄｏの間の空間２４ｓは、空間形成部２４ｘであるといってもよい。すなわち、下液容器２４は、サイクロン２１、２２からの配管２１ｄ、２２ｄの連通開口端２１ｄｏ、２２ｄｏより上方側に空間形成部２４ｘを有している。

【0055】

また、下液容器２４とサイクロン２１、２２との連通は配管２１ｄ、２２ｄに限ることではない。図４は、サイクロン２１、２２の下液口２１ｃ、２２ｃが直接下液容器２４内部にまで貫設されている場合を示す。このような場合は、下液口２１ｃ、２２ｃが連通開口端２１ｄｏ、２２ｄｏ（図３参照）であると言ってよい。図４のように、サイクロン２１、２２の下液口２１ｃ、２２ｃを連通開口端２１ｄｏ、２２ｄｏとすると、配管２１ｄ、２２ｄの長さ分だけ、遠心式固液分離装置２０の高さを抑えることができる。

【0056】

以上のように、本実施形態に係る水処理装置１は、遠心式固液分離装置２０の複数のサイクロン２１、２２の下液容器２４を共通化したにもかかわらず、各サイクロンにおいて分離水が逆流することなく、構造が簡単になり、部品点数も減らすことができる。また、下液容器２４の排水側に貯留容器２６を設けたので、不活性化装置１０で発生させた次亜塩素酸を中和して排出することができる。

【0057】

（実施形態２）
図５に本実施形態に係る水処理装置２の構成を示す。実施形態１と同じ符号については説明を省略する。本実施形態においては、水処理装置２は、遠心式固液分離装置２０ｂと不活性化装置１０で構成される。実施形態１の場合との違いは、不活性化装置１０が、遠心式固液分離装置２０ｂより後段に配置されている点および遠心式固液分離装置２０ｂは、サイクロン２１、２２と下液容器２４だけで構成され、貯留容器２６を有していない点である。

【0058】

本実施形態に係る水処理装置２では、取水口１１から取り込んだ被処理液中の比較的大きな水生生物等を最初に分離しておき、その後、不活性化装置１０によって、微小な水生生物等を死滅させる。このようにすると、遠心式固液分離装置２０ｂの排水には、取水した状態の被処理液に何も加えていないので、中和剤などを加えることなく、そのまま水域へ戻すことができる。

【0059】

したがって、実施形態１の場合と比較して、さらに部材およびスペースの簡略化を図ることができる。

【0060】

図５を参照して、水処理装置２は、遠心式固液分離装置２０ｂと、不活性化装置１０を含む。また、処理済液貯留槽３０を含めてもよい。船体面に形成された取水口１１から取水配管１１ａが延設される。取水配管１１ａは分岐してサイクロン２１、２２の液体入口２１ａ、２２ａに連通する。取水配管１１ａには取水ポンプ１１ｂが設けられている。

【0061】

サイクロン２１、２２の下液口２１ｃ、２２ｃは、下液容器２４と連通する。下液容器２４の排水孔２４ｅには、排出配管２８が接続される。排出配管２８の下流端２８ｂは、排出口である。

【0062】

サイクロン２１、２２の液体出口２１ｂ、２２ｂは配管２１ｅ、２２ｅを介して、不活性化装置１０の入水口１２ａに連通している。不活性化装置１０の出水口１２ｂは、配管１３を介して処理済液貯留槽３０に連通している。

【0063】

以上の構成を有する水処理装置２の動作を説明する。被処理液は、取水口１１から取水され、サイクロン２１、２２に送られる。サイクロン２１、２２では、予め決められた比重に基づいて、水生生物等が分離される。つまり決められた比重以上の水生生物等は、下液容器２４に落下し、決められた比重以下の水生生物等を含む被処理液は、液体出口２１ｂ、２２ｂから、不活性化装置１０に送られる。

【0064】

下液容器２４中の水生生物等は、排出口２８ｂから水域へ戻される。この際、水域へ戻される水生生物等は、その場で取水した被処理液中に存在した水生生物等である。また、水生生物等と共に水域へ戻される被処理液は、不活性化装置１０を通過していない。したがって、下液容器２４から直接水域へ戻しても、環境に負担をかけることがない。つまり、貯留容器２６も中和装置２９も省略することができる。

【0065】

不活性化装置１０では、対向電極１４ａ、１４ｂ間に発生させられた次亜塩素酸によって、被処理液中の水生生物等が死滅させられる。水生生物等が死滅させられた被処理液は、処理済液として処理済液貯留槽３０に貯留される。

【0066】

以上のように、本実施形態に係る水処理装置２は、貯留容器２６を含まない遠心式固液分離装置２０ｂと、不活性化装置１０と処理済液貯留槽３０だけで構成できるので、実施形態１の水処理装置１より構成を簡略にすることができる。

【0067】

（実施形態３）
図６に本実施形態に係る水処理装置３の構成を示す。実施形態１と同じ符号については、説明を省略する。本実施形態においては、水処理装置３は、遠心式固液分離装置２０ｂと、不活性化装置１０と遠心式固液分離装置４０で構成される。ここで最初の遠心式固液分離装置２０ｂを第１の遠心式固液分離装置２０ｂとよび、次の遠心式固液分離装置４０を第２の遠心式固液分離装置４０と呼んでもよい。

【0068】

第１の遠心式固液分離装置２０ｂは、実施形態２の遠心式固液分離装置２０ｂと同じである。また、第２の遠心式固液分離装置４０は、実施形態１の遠心式固液分離装置２０と同じであるが、符号番号が異なっている。

【0069】

水処理装置３は、取水した被処理液中の比較的大きな水生生物等を最初に分離しておき、不活性化装置１０で水生生物等を死滅させた後、さらに水生生物等を分離する。この場合、第２の遠心式固液分離装置４０は、不活性化装置１０で発生させた次亜塩素酸をサイクロン４１、４２によって攪拌することで被処理液全体に行き渡らせ、水生生物等の死滅をより確実にする。

【0070】

また、第２の遠心式固液分離装置４０の貯留容器４６に中和装置４９を設けることで、不活性化装置１０で発生させた次亜塩素酸を中和して排出することができる。

【0071】

以下水処理装置３の構成を動作と共に説明する。取水口１１から取水された被処理液は、取水配管１１ａを介して第１の遠心式固液分離装置２０ｂのサイクロン２１、２２の液体入口２１ａ、２２ａに注入される。サイクロン２１、２２の分粒特性に従って、所定の比重の水生生物等が分離され、下液容器２４に沈殿する。下液容器２４中の水生生物等は、排出配管２８を介して、排出口２８ｂから排出される。

【0072】

一方、サイクロン２１、２２の液体出口２１ｂ、２２ｂから排出された被処理液は、不活性化装置１０の入水口１２ａに向かう。不活性化装置１０は、対向電極１４ａ、１４ｂ間に電圧を印加し電流を流すことによって、次亜塩素酸を生成している。被処理液は、この対向電極１４ａ、１４ｂ間を通過することにより次亜塩素酸に晒される。被処理液中の水生生物等は、この次亜塩素酸によって死滅させられる。

【0073】

不活性化装置１０の出水口１２ｂから排出された被処理液は、第２の遠心式固液分離装置４０のサイクロン４１、４２の液体入口４１ａ、４２ｂに向かう。被処理液は、サイクロン４１、４２によって、激しく攪拌され被処理液中の水生生物等は、より確実に次亜塩素酸に晒され、死滅させられる。

【0074】

そして、サイクロン４１、４２の分粒特性に従って、再度分離された水生生物等（ほぼ水生生物等の死骸である）は、下液容器４４に落下する。下液容器４４中の水生生物等は、貯留容器４６中に集められる。貯留容器４６へ水生生物等を集める際には、空気抜き４４ｒを利用してもよい。そして、貯留容器４６に設けられた中和装置４９によって、被処理液中の次亜塩素酸は中和される。貯留容器４６中の水生生物等は、被処理液とともに、排出口４８ｂから船外へ排出される。排出の際には、フラッシングポンプ４７を用いてもよい。

【0075】

サイクロン４１、４２の液体出口４１ｂ、４２ｂから排出される被処理液は、処理済液として処理済液貯留槽３０に送液される。

【産業上の利用可能性】

【0076】

本発明に係る水処理装置は、バラスト水を船体内に取り込む際に好適に利用することができる。また、本発明に係る遠心式固液分離装置は、液相の分離手段として広く利用することができる。

【符号の説明】

【0077】

１、２、３ 水処理装置
１０ 不活性化装置
１１ 取水口
１１ａ 取水配管
１１ｂ 取水ポンプ
１２ 本体
１２ａ 入水口
１２ｂ 出水口
１３ 配管
１４ａ、１４ｂ 対向電極
１４ｖ 電源
２０ 遠心式固液分離装置
４０ 第２の遠心式固液分離装置
２０ｂ （第１の）遠心式固液分離装置
２１ｉ、２２ｉ 内面
２１ｃ、２２ｃ 下液口
２１ｄ、２２ｄ 配管
２１ｅ、２２ｅ 配管
２１ｄｏ、２２ｄｏ 連通開口端
２１、２２ サイクロン
２１ａ、２２ａ 液体入口
２１ｂ、２２ｂ 液体出口
Ｐ２１ 下液口２１ｃの圧力
Ｐ２２ 下液口２２ｃの圧力
２４ 下液容器
２４ｅ 排水孔
２４ｔ 天井
２４ｓ 空間
２４ｘ 空間形成部
２４ｐ 連通部材
２４ｒ 空気抜き
２５ バルブ
２６ 貯留容器
２７ フラッシングポンプ
２８ 排出配管
２８ｂ 下流端（排出口）
２９ 中和装置
３０ 処理済液貯留槽
４１、４２ サイクロン
４１ａ、４２ａ 液体入口
４１ｂ、４２ｂ 液体出口
４４ 下液容器
４４ｒ 空気抜き
４６ 貯留容器
４７ フラッシングポンプ
４９ 中和装置
４８ｂ 排出口
１００ 水処理装置
１０１ 海水取水ライン
１０２ 粗ろ過装置
１０３ ポンプ
１０４ 殺菌剤供給装置
１０５ 滞留槽
１０６ 処理水送水ライン
１０７ バラストタンク
２００ 遠心式固液分離装置
２０２、２０４ サイクロン
２０２ａ、２０４ａ 液体入口
２０２ｂ、２０４ｂ 液体出口
２０２ｃ、２０４ｃ 下液口
２０２ｉ 内面
２０６、２０８ 下液容器
２１０、２１２ バルブ
２１６ フラッシングポンプ
２１８ 排出配管
２２０ 排出口
２４０ 処理済液貯留槽
２１４ 貯留容器
２３０ 不活性化装置
２３２ 取水ポンプ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】