过滤装置、压载水处理方法以及使用过滤装置的压载水处理设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种过滤装置的结构，该过滤装置包括作为过滤膜且主要用于过滤液体的褶皱式过滤器。具体而言，本发明涉及一种在储存于船舶内的压载水的处理系统中使用且用于过滤大量水的褶皱式过滤器以及使用该褶皱式过滤器的设备。
【背景技术】
[0002]各种各样的过滤器被用于从气体或液体中分离并除去作为污染物的固体。通过将过滤器折叠成褶状来增大过滤面积的褶皱式过滤器也主要用于涉及气体的应用，例如，用于空气净化系统。专利文献(PTL)l公开了使用筒状褶皱式过滤器作为用于从机床的切削液中除去淤渣的过滤装置的实例。关于该装置，描述了以下内容:通过在旋转筒状过滤器的同时朝向筒状过滤器的外表面喷射液体可以提供具有较好过滤器清洁效果的过滤装置。
[0003]同时，船舶所承载的压载水的处理近年来已成为一个问题。压载水是当船舶没有货物时承载在船舶中以提供安全航行的海水。已经开发出通过净化压载水来除去、杀死或者杀灭微生物的各种方法。另外，已经开发出利用过滤除去相对较大的微生物的方法。例如，专利文献2描述了使用过滤膜的压载水处理设备，该设备由本发明的申请人提出。
[0004]引用列表
[0005]专利文献
[0006]PTL 1:日本未经审查的专利申请公开N0.2008-93783
[0007]PTL 2:日本专利 N0.4835785
【发明内容】
[0008]技术问题
[0009]在海水淡化、诸如压载水等微咸水/海水的利用、或污水、人类生活污水或工业废水等的处理的情况下，需要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究将褶皱式过滤器应用于这种过滤。在这种情况下，需要在最短的时间内过滤大量的水。然而，在一般情况下，大规模/高流量的操作会造成以下技术问题:因早期阶段的堵塞而容易造成处理量或过滤功能的下降。
[0010]专利文献2所公开的设备包括这样的过滤装置:筒状过滤器安装在管状壳体中，并且从筒状过滤器的外部流动到内部的液体被收集作为滤液。在专利文献2所公开的过滤装置中，从设置在管状壳体侧表面上的喷嘴将待过滤的液体喷射到过滤器的过滤表面的一部分上，从而清洁沉积在过滤器表面上的过滤物，以恢复渗透通量，并且从过滤前室排出已被冲洗下来的过滤物。通过这种结构，持续保持稳定的过滤状态。用于稳定保持这种系统的连续过滤的重要因素是通过将待过滤液体喷射在过滤器的过滤表面上而获得清洁效果。在专利文献2所公开的过滤装置中，为了通过随时间改变过滤器的清洁区域而高效地清洁整个过滤器，在过滤期间通过驱动电动机等来旋转筒状过滤器，由此连续且周期性地改变喷嘴施加喷射的位置。
[0011]为了可靠地进行该旋转清洁和稳定地保持高过滤流量，需要将喷嘴所喷射的待过滤液体保持在一定流量水平以上。根据发明人进行的研究，发明人发现，由于以这样高的流量喷射待过滤液体，因此筒状过滤器随时间劣化并破损，并且一部分待过滤液体可能与滤液直接混合，而不穿过过滤器。
[0012]考虑到这点，本发明的目的在于提供一种能够在保持高清洁效果的同时长时间稳定运行的过滤装置以及一种使用该过滤装置的压载水处理设备。
[0013]解决技术问题的方案
[0014]根据本发明的过滤装置，其包括作为过滤膜的褶皱式过滤器，褶皱式过滤器由过滤基材形成，过滤基材具有峰部和谷部重复的折叠部，褶皱式过滤器具有轴向为折叠部的脊线方向的圆筒形状。在过滤装置中，褶皱式过滤器能够围绕圆筒形状的圆筒轴线旋转。过滤装置包括喷嘴，该喷嘴设置为面向褶皱式过滤器的外周表面且朝向外周表面喷射液体。满足关系4p < W和h/5 < L < h/2，在褶皱式过滤器的外周侧上的折叠部中，p表示褶皱之间的间隔，而h表示沿脊线方向的有效用于过滤的长度，以及在喷嘴的开口部分中，W表示沿与脊线方向垂直的方向的开口宽度，而L表示沿脊线方向的开口长度。
[0015]本发明还提供一种压载水处理设备，其包括作为过滤膜的褶皱式过滤器，褶皱式过滤器由过滤基材形成，过滤基材具有峰部和谷部重复的折叠部，褶皱式过滤器具有轴向为折叠部的脊线方向的圆筒形状。在该压载水处理设备中，褶皱式过滤器能够围绕圆筒形状的圆筒轴线旋转。压载水处理设备包括未处理水喷嘴，未处理水喷嘴设置为面向褶皱式过滤器的外周表面且朝向外周表面喷射液体。满足关系4p < W和h/5 < L < h/2，在褶皱式过滤器的外周侧上的折叠部中，P表示褶皱之间的间隔，而h表示沿脊线方向的有效用于过滤的长度，以及在喷嘴的开口部分中，W表示沿与脊线方向垂直的方向的开口宽度，而L表示沿脊线方向的开口长度。褶皱式过滤器的圆筒的上表面和圆筒的下表面均以防水方式被密封。压载水处理设备包括:壳体，其包括外筒状部分，外筒状部分设置为包围褶皱式过滤器并在内部包括未处理水喷嘴的喷嘴开口 ；已过滤水流动路径，其将已经穿过褶皱式过滤器的已过滤水从褶皱式过滤器的圆筒的内部引导至壳体的外部；以及排出流动路径，其将未被褶皱式过滤器过滤的排出水排出至壳体的外部。
[0016]本发明还提供了一种处理压载水的方法，该方法包括:将上述压载水处理设备安装在船体中；使用从船体的外部得到的海水作为未处理水；进一步对由压载水处理设备处理的已过滤水进行杀菌处理；以及随后将所得到的水存储在船体中作为压载水。
[0017]本发明的有益效果
[0018]根据上述内容，可以提供一种能够在保持高清洁效果的同时长时间稳定运行的过滤装置、一种压载水处理方法以及一种使用该过滤装置的压载水处理设备。
【附图说明】
[0019]图1是示出了褶皱式过滤器的结构的典型实例的示意性透视图。
[0020]图2是图1中的褶皱式过滤器的一部分的示意性放大图，该视图示出了与未处理液体的关系。
[0021]图3A是示出了从褶皱式过滤器的侧面观察到的图1中的褶皱式过滤器的一部分的视图。
[0022]图3B是示出了图3A中的褶皱式过滤器发生破损的状态的实例的视图。
[0023]图4是示出了根据本发明实施例的包括加强片材的褶皱式过滤器的结构的实例的示意性透视图。
[0024]图5是示出了作为加强片材的实例的网状片材的结构的透视图。
[0025]图6A是示出了根据本发明实施例的压载水处理设备的实例的视图，并且图6A是示出了包含轴线的竖直截面的结构的示意性截面图。
[0026]图6B是示出了图6A中的水平A_A截面的结构的示意图。
[0027]图7包括示出了喷嘴开口部分与褶皱式过滤器之间的关系的示意图，A部分示出了褶皱式过滤器的沿高度方向的中央部分附近的截面状态，而B部分示出了从侧面观察褶皱式过滤器时的状态。
[0028]图8包括示出了在图7中清洁水从喷嘴流动到褶皱之间的空间中的状态的视图，A部分示出了褶皱式过滤器的沿高度方向的中央部分附近的截面状态，而B部分示出了从侧面观察褶皱式过滤器时的状态。
[0029]图9包括示出了在图7中清洁水从喷嘴流动到褶皱之间的空间中的状态的视图，并且图9是示出了相对于图8所示的状态褶皱式过滤器沿旋转方向旋转一个峰部的状态的视图。A部分示出了褶皱式过滤器的沿高度方向的中央部分附近的截面状态，而B部分示出了从侧面观察褶皱式过滤器时的状态。
[0030]图10包括示出了褶皱式过滤器与喷嘴开口部分之间的关系的示意图，该喷嘴开口部分具有与图7中的喷嘴开口部分的尺寸不一样的尺寸，A部分示出了褶皱式过滤器的沿高度方向的中央部分附近的截面状态，而B部分示出了从侧面观察褶皱式过滤器时的状
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[0031]图11包括示出了在图10中清洁水从喷嘴流动到褶皱之间的空间中的状态的视图，Α部分示出了褶皱式过滤器的沿高度方向的中央部分附近的截面状态，而Β部分示出了从侧面观察褶皱式过滤器时的状态。
[0032]图12是示出了使用根