(57)【要約】【課題】長期間に亘って濾過膜の性能を良好に維持できるバラスト水処理方法及びバラスト水処理装置を提供する。【解決手段】以下のステップ：（ａ）船舶停泊中に採取した海水を原水として濾過膜に供給する原水供給工程、（ｂ）該海水の採取場所に船舶を停泊させたまま、該船舶に搭載された濾過膜を用いて全濾過方式で濾過することによって原水をバラスト水と濾過残渣廃水とに分離する膜濾過工程、及び（ｃ）該膜濾過工程における濾過に用いた後の濾過膜を船舶航行中に薬剤で洗浄する薬剤洗浄工程を含むバラスト水処理方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下のステップ：
（ａ）船舶停泊中に採取した海水を原水として濾過膜に供給する原水供給工程、
（ｂ）該海水の採取場所に船舶を停泊させたまま、該船舶に搭載された濾過膜を用いて全濾過方式で濾過することによって原水をバラスト水と濾過残渣廃水とに分離する膜濾過工程、及び
（ｃ）該膜濾過工程における濾過に用いた後の濾過膜を船舶航行中に薬剤で洗浄する薬剤洗浄工程
を含むバラスト水処理方法。
【請求項２】
前記濾過膜が、精密濾過膜である、請求項１に記載のバラスト水処理方法。
【請求項３】
前記（ａ）の原水供給工程において供給される原水が、異物除去装置を用いて前記海水中の異物を除去する前処理を予め行なったものである、請求項１又は２に記載のバラスト水処理方法。
【請求項４】
前記前処理後に前記異物除去装置を殺菌洗浄する、請求項３に記載のバラスト水処理方法。
【請求項５】
前記前処理後の異物除去装置、及び前記（ｃ）の薬剤洗浄工程における濾過膜の洗浄を、薬剤を含有するか又は含有しない淡水を用いて行なう、請求項３又は４に記載のバラスト水処理方法。
【請求項６】
前記（ｂ）の膜濾過工程を加圧濾過によって行なう、請求項１〜５のいずれか１項に記載のバラスト水処理方法。
【請求項７】
前記（ｂ）の膜濾過工程において製造されたバラスト水が、以下の基準、
最小径５０μｍ以上の生物の生存個体数がバラスト水１ｍ3当り１０未満、
最小径１０μｍ以上５０μｍ未満の生物の生存個体数がバラスト水１ｍｌ当り１０未満、
コレラ菌Ｏ−１及びＯ−１３９のコロニー形成数が、各々、バラスト水１００ｍｌ当り１未満又は動物プランクトン１ｇ当り１未満、
大腸菌のコロニー形成数がバラスト水１００ｍｌ当り２５０未満、及び
腸球菌のコロニー形成数がバラスト水１００ｍｌ当り１００未満
を満たす、請求項１〜６のいずれか１項に記載のバラスト水処理方法。
【請求項８】
前記（ｂ）の膜濾過工程の後に、船舶を停泊させたまま、前記濾過残渣廃水を船体外に排出するとともに前記原水で前記濾過膜を洗浄する水洗浄工程を更に含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載のバラスト水処理方法。
【請求項９】
前記膜濾過工程と前記水洗浄工程とを交互に複数回繰返す、請求項８に記載のバラスト水処理方法。
【請求項１０】
前記（ｃ）の薬剤洗浄工程における洗浄を、前記薬剤に前記濾過膜を浸漬することによって行なう、請求項１〜９のいずれか１項に記載のバラスト水処理方法。
【請求項１１】
前記（ｃ）の薬剤洗浄工程で生じた洗浄廃液を無害化処理する、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のバラスト水処理方法。
【請求項１２】
前記薬剤が酸若しくはアルカリ若しくは酸化剤又はこれらの混合物であり、前記無害化処理が中和処理である、請求項１１に記載のバラスト水処理方法。
【請求項１３】
前記（ｃ）の薬剤洗浄工程の後、前記濾過膜を淡水中に浸漬した状態で船舶を航行させる、請求項１〜１２のいずれか１項に記載のバラスト水処理方法。
【請求項１４】
前記（ｃ）の薬剤洗浄工程の後、前記バラスト水を前記濾過膜で再度濾過して船体外に排出する再濾過工程を更に含む、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のバラスト水処理方法。
【請求項１５】
海水を原水として用いてバラスト水を製造するためのバラスト水処理装置であって、
原水供給系、膜濾過系、薬剤供給系及びこれらを接続する配管系を備え、
該原水供給系が、海水を採取するための取水部を有し、
該膜濾過系が、原水を濾過してバラスト水と濾過残渣廃水とに分離するための濾過膜が収容された濾過膜装置と、該濾過膜装置に原水及び薬剤をそれぞれ供給するための配管並びに該濾過膜装置からバラスト水を送水するための配管及び濾過残渣廃水を排出するための配管とを有し、
該薬剤供給系が、濾過に用いた後の該濾過膜を洗浄するための薬剤を収容する薬剤タンクと、該薬剤タンクから少なくとも濾過膜装置に薬剤を供給するための配管とを有する
バラスト水処理装置。
【請求項１６】
前記濾過膜が、精密濾過膜である、請求項１５に記載のバラスト水処理装置。
【請求項１７】
異物除去系を更に備え、
該異物除去系が、海水中の異物を除去するための異物除去装置と、原水供給系から該異物除去装置に前記海水を供給するための配管及び異物除去後の海水を原水として通水するための配管とを有する、請求項１５又は１６に記載のバラスト水処理装置。
【請求項１８】
逆浸透膜を収容した淡水化処理ユニットを更に備え、該淡水化処理ユニットが、前記濾過後のバラスト水を淡水化処理して得られる淡水を異物除去装置及び前記膜濾過装置のうち少なくともいずれかに供給するように構成されている、請求項１５〜１７のいずれか１項に記載のバラスト水処理装置。
【請求項１９】
無害化処理剤供給系を更に備え、
該無害化処理剤供給系が、前記洗浄後の薬剤を無害化するための無害化処理剤を収容した無害化処理剤タンクと、該無害化処理剤タンクから少なくとも該洗浄後の薬剤中に無害化処理剤を注入するための配管とを有する、請求項１５〜１８のいずれか１項に記載のバラスト水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、濾過膜を用いたバラスト水処理方法及びバラスト水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
貨物船等の船舶においては、空荷での航行時等の船体安定のためにバラスト水が積載されるのが一般的であり、バラスト水は航行後に船体外に排出される。バラスト水としては、海水を通常用いるが、バラスト水中に水中生物が存在していると、バラスト水排出時に水中生物が本来の生息地と異なる海域に流出することによって生態系が変化したり特定生物が異常発生したりするという問題がある。この問題を回避するために、２００８年１０月現在、国際海事機関（ＩＭＯ）によって船舶から排出されるバラスト水中の生物数を制限する条約の２００９年発効を目指した準備がなされており、条約の技術基準を満たすバラスト水処理装置の開発が世界的に急がれている。
【０００３】
バラスト水に存在する水中生物を殺滅して除去する方法としては、フィルターで水中生物を除去する方法が従来知られているが、比較的大型の生物はフィルターで除去できるものの微生物を効率的に除去することが困難であるため、他の微生物除去手段との組合せが必要であるという問題がある。また、他の方法も種々提案されているが、例えばスリットが入った２枚のプレートを用いてせん断力とキャビテーションにより水中生物を殺滅する方法では微生物除去効果が小さいという問題があり、オゾンを使用する方法では殺菌効果の持続性が低いという問題があり、塩素を使用する方法では効果が水温、接触時間、ｐＨ等により左右され易いという問題がある。また、バラスト水を電気分解して塩素を生成し、その酸化作用によって水中生物を殺滅する方法では、多種の水中生物を除去するために高濃度の塩素を供給することが必要であるという問題がある。更に、加熱や紫外線照射により水中生物を殺滅する方法も検討されているが、加熱による方法では熱源の確保が必要である等、簡便な設備とするのが難しいという問題があり、紫外線照射による方法ではバラスト水全体を均一に処理することが困難であり、また設備コストが高いという問題がある。
【０００４】
一方、精密濾過膜（ＭＦ膜）、限外濾過膜（ＵＦ膜）等を用いて膜濾過法によりバラスト水を処理する方法が提案されている。膜濾過法によれば、比較的大型の水中生物及び微生物の両者を効率良く除去することができる。しかし膜濾過法では、濾過膜の目詰まりが起こるとバラスト水の処理能力が低下する。また、バラスト水に用いる海水はイオン濃度が高いため、長期運転においては濾過膜の表面にスケールが堆積し、濾過膜の目詰まりや破損の原因となるという問題がある。また、スケールが有機物を取込むと強固な汚染層を形成する。
【０００５】
また、水中生物の除去効率を良好に維持しながら設備を簡便にできる点で、全濾過方式が有利である。しかし全濾過方式において濾過膜の目詰まりを防ぐためには、濾過膜を所定の頻度で洗浄することが必要である。
【０００６】
特許文献１には、船舶が停泊する港湾域の海水を孔径２μｍ以上のろ過膜に通すことにより海水中のプランクトン類を除去するプランクトン類除去工程と、プランクトン類が除去された海水を孔径１．０μｍ未満の細菌類ろ過膜に通すことにより海水中の細菌類を除去する細菌類除去工程を有し、該細菌類除去工程で得られる膜ろ過水をバラスト水として用いる船舶用バラスト水の製造方法において、逆洗により細菌類ろ過膜を洗浄する逆洗工程を設けることが提案されている。また逆洗工程を行なうことにより細菌類ろ過膜のろ過機能が回復し、逆洗工程を終えると、再度細菌類除去工程に移り、これを繰り返し行なうことで長期間に亘るろ過を可能にすることが記載されている。
【０００７】
特許文献２には、船舶の船体内又は船体上に所定大きさ以上の微生物を分離する膜処理装置を備えたバラスト水の膜処理方法において、界面活性剤を含む洗浄液を膜面と該膜面に付着したタンパク質、脂質、糖質、植物繊維の少なくとも１種を含むファウリング物質の間に浸透させる浸漬処理を行なった後、該ファウリング物質を分解する酵素を含む洗浄液により該膜面を洗浄するバラスト水の処理方法が提案され、膜として精密ろ過膜を用いること、界面活性剤の浸漬処理や酵素の洗浄処理は膜装置本体に海水を通水するのを停止して行なうのが通常であることが記載されている。
【０００８】
しかし、膜濾過法を用い、設備の簡便化及び小型化が可能な全濾過方式によってバラスト水を供給する場合において、長期間に亘って濾過膜の性能を良好に維持できるバラスト水処理方法及びバラスト水処理装置は未だ提案されていない。
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−２３９５３０号公報
【特許文献２】特開２００７−２６８３７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記の課題を解決し、膜濾過法を用い、設備の簡便化及び小型化が可能な全濾過方式によってバラスト水を供給する場合に、長期間に亘って濾過膜の性能を良好に維持できるバラスト水処理方法及びバラスト水処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は以下の構成を有する。
【００１２】
［１］  以下のステップ：
（ａ）船舶停泊中に採取した海水を原水として濾過膜に供給する原水供給工程、
（ｂ）該海水の採取場所に船舶を停泊させたまま、該船舶に搭載された濾過膜を用いて全濾過方式で濾過することによって原水をバラスト水と濾過残渣廃水とに分離する膜濾過工程、及び
（ｃ）該膜濾過工程における濾過に用いた後の濾過膜を船舶航行中に薬剤で洗浄する薬剤洗浄工程
を含むバラスト水処理方法。
【００１３】
［２］  上記濾過膜が、精密濾過膜である、上記［１］に記載のバラスト水処理方法。
【００１４】
［３］  上記（ａ）の原水供給工程において供給される原水が、異物除去装置を用いて海水中の異物を除去する前処理を予め行なったものである、上記［１］又は［２］に記載のバラスト水処理方法。
【００１５】
［４］  上記前処理後に異物除去装置を殺菌洗浄する、上記［３］に記載のバラスト水処理方法。
【００１６】
［５］  上記殺菌洗浄後の異物除去装置、及び上記（ｃ）の薬剤洗浄工程後の濾過膜の洗浄を、薬剤を含有するか又は含有しない淡水を用いて行なう、上記［３］又は［４］に記載のバラスト水処理方法。
【００１７】
［６］  上記（ｂ）の膜濾過工程を加圧濾過によって行なう、上記［１］〜［５］のいずれかに記載のバラスト水処理方法。
【００１８】
［７］  上記（ｂ）の膜濾過工程において製造されたバラスト水が、以下の基準、
最小径５０μｍ以上の生物の生存個体数がバラスト水１ｍ3当り１０未満、
最小径１０μｍ以上５０μｍ未満の生物の生存個体数がバラスト水１ｍｌ当り１０未満、
コレラ菌Ｏ−１及びＯ−１３９のコロニー形成数が、各々、バラスト水１００ｍｌ当り１未満又は動物プランクトン１ｇ当り１未満、
大腸菌のコロニー形成数がバラスト水１００ｍｌ当り２５０未満、及び
腸球菌のコロニー形成数がバラスト水１００ｍｌ当り１００未満
を満たす、上記［１］〜［６］のいずれかに記載のバラスト水処理方法。
【００１９】
［８］  上記（ｂ）の膜濾過工程の後に、船舶を停泊させたまま、濾過残渣廃水を船体外に排出するとともに原水で濾過膜を洗浄する水洗浄工程を更に含む、上記［１］〜［７］のいずれかに記載のバラスト水処理方法。
【００２０】
［９］  上記膜濾過工程と上記水洗浄工程とを交互に複数回繰返す、上記［８］に記載のバラスト水処理方法。
【００２１】
［１０］  上記（ｃ）の薬剤洗浄工程における洗浄を、薬剤に濾過膜を浸漬することによって行なう、上記［１］〜［９］のいずれかに記載のバラスト水処理方法。
【００２２】
［１１］  上記（ｃ）の薬剤洗浄工程で生じた洗浄廃液を無害化処理する、上記［１］〜［１０］のいずれかに記載のバラスト水処理方法。
【００２３】
［１２］  上記薬剤が酸若しくはアルカリ若しくは酸化剤又はこれらの混合物であり、上記無害化処理が中和処理である、上記［１１］に記載のバラスト水処理方法。
【００２４】
［１３］  上記（ｃ）の薬剤洗浄工程の後、濾過膜を淡水中に浸漬した状態で船舶を航行させる、上記［１］〜［１２］のいずれかに記載のバラスト水処理方法。
【００２５】
［１４］  上記（ｃ）の薬剤洗浄工程の後、バラスト水を濾過膜で再度濾過して船体外に排出する再濾過工程を更に含む、上記［１］〜［１３］のいずれかに記載のバラスト水処理方法。
【００２６】
［１５］  海水を原水として用いてバラスト水を製造するためのバラスト水処理装置であって、
原水供給系、膜濾過系、薬剤供給系及びこれらを接続する配管系を備え、
該原水供給系が、海水を採取するための取水部を有し、
該膜濾過系が、原水を濾過してバラスト水と濾過残渣廃水とに分離するための濾過膜が収容された濾過膜装置と、該濾過膜装置に原水及び薬剤をそれぞれ供給するための配管並びに該濾過膜装置からバラスト水を送水するための配管及び濾過残渣廃水を排出するための配管とを有し、
該薬剤供給系が、濾過に用いた後の該濾過膜を洗浄するための薬剤を収容する薬剤タンクと、該薬剤タンクから少なくとも濾過膜装置に薬剤を供給するための配管とを有する
バラスト水処理装置。
【００２７】
［１６］  上記濾過膜が、精密濾過膜である、上記［１５］に記載のバラスト水処理装置。
【００２８】
［１７］  異物除去系を更に備え、
該異物除去系が、海水中の異物を除去するための異物除去装置と、原水供給系から該異物除去装置に上記海水を供給するための配管及び異物除去後の海水を原水として通水するための配管とを有する、上記［１５］又は［１６］に記載のバラスト水処理装置。
【００２９】
［１８］  逆浸透膜を収容した淡水化処理ユニットを更に備え、該淡水化処理ユニットが、上記濾過後のバラスト水を淡水化処理して得られる淡水を異物除去装置及び上記膜濾過装置のうち少なくともいずれかに供給するように構成されている、上記［１５］〜［１７］のいずれかに記載のバラスト水処理装置。
【００３０】
［１９］  無害化処理剤供給系を更に備え、
該無害化処理剤供給系が、上記洗浄後の薬剤を無害化するための無害化処理剤を収容した無害化処理剤タンクと、該無害化処理剤タンクから少なくとも該洗浄後の薬剤中に無害化処理剤を注入するための配管とを有する、上記［１５］〜［１８］のいずれかに記載のバラスト水処理装置。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、膜濾過法を用い全濾過方式によってバラスト水を供給する場合に、長期間に亘って濾過膜の性能を良好に維持できるバラスト水処理方法及びバラスト水処理装置が提供される。また本発明のバラスト水処理装置は簡便かつ小型の構成とすることができるため、例えば小型の船舶に対しても好適に使用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
＜バラスト水処理方法＞
本発明のバラスト水処理方法は、以下のステップ、
（ａ）船舶停泊中に採取した海水を原水として濾過膜に供給する原水供給工程、
（ｂ）該海水の採取場所に船舶を停泊させたまま、該船舶に搭載された濾過膜を用いて全濾過方式で濾過することによって原水をバラスト水と濾過残渣廃水とに分離する膜濾過工程、及び
（ｃ）該膜濾過工程における濾過に用いた後の濾過膜を船舶航行中に薬剤で洗浄する薬剤洗浄工程
を含む。以下図１を参照しながら、本発明のバラスト水処理方法の例について説明する。
【００３３】
（ａ）原水供給工程
（ａ）原水供給工程においては、船舶停泊中にバラストポンプで海水を採取し、濾過膜を有する膜濾過装置に供給する。
【００３４】
膜濾過装置に供給される原水は、膜濾過装置の前に異物除去装置を通すことにより、濁質物や比較的大型の水中生物等の異物を除去する前処理を予め行なったものであってもよい。異物除去装置を用いることにより、濾過膜の破損の恐れを低減できる。異物除去装置による異物除去は、例えばオートストレーナ、回転スクリーン、ハイドロサイクロン、砂濾過器等によって行なうことができる。異物除去後の原水はそのまま又は補助ポンプを経て膜濾過装置に供給する。
【００３５】
異物除去装置を用いる場合、前処理後に該異物除去装置を殺菌洗浄することが好ましい。殺菌剤としては例えばハロゲン系化合物、過酸化物、両性界面活性剤等が用いられる。殺菌剤としては、本発明の（ｃ）薬剤洗浄工程において濾過膜を洗浄するために用いる薬剤が殺菌剤である場合はこれと同じものが好ましく、また淡水を用いた殺菌剤溶液が好ましい。好ましい具体例としては、次亜塩素酸ナトリウムの、質量濃度１〜５ｍｇ／ｌでの使用が挙げられる。
【００３６】
更に、殺菌洗浄後の異物除去装置は淡水で更に洗浄することが好ましい。淡水としては、例えば逆浸透膜を用いて得られる淡水を用いてもよいし、船舶に積載されている淡水を用いてもよい。なお本明細書において、逆浸透膜（ＲＯ膜）とは、加圧により浸透圧差と逆方向に対象物を移動させることができる膜をいう。
【００３７】
本発明において逆浸透膜としては公知のものを使用できるが、好ましい例としては、例えばセルロース系非対称膜、ポリアミド系複合膜等が挙げられる。また、逆浸透膜エレメントの形状としては例えばスパイラル型、中空糸型が用いられる。
【００３８】
（ｂ）膜濾過工程
（ｂ）膜濾過工程においては、海水の採取場所に船舶を停泊させたまま、該船舶に搭載された濾過膜を用いて全濾過方式で濾過することによって原水をバラスト水と濾過残渣廃水とに分離する。全濾過方式により装置構成が簡便になる。また濾過膜は船舶に搭載されたものであり、これにより後述の薬剤洗浄工程を船舶の航行中に行なうことができる。
【００３９】
本発明においては海水の採取時に（すなわち採水場所での船舶停泊中に）濾過膜によってバラスト水を処理した後、船舶を航行させるため、設備を簡便にできる。例えば船舶航行中やバラスト水排水時にバラスト水処理を行なう場合には、マッドと呼ばれる泥状の沈降物がバラストタンクに取込まれ、バラストタンクが汚染されるという問題が生じやすい。マッドはバラストタンク内に堆積した場合に細菌類の温床となり、バラスト水の水質が排水時までに悪化するという問題を招来する。本発明においては、海水採取時にバラスト水を処理することによって、該沈降物がバラストタンク内に取込まれず、バラストタンクを清浄に保つことができる。すなわち本発明は航行中のバラスト水の水質維持が容易であるという利点を有する。
【００４０】
本発明においては、航行中のバラスト水中での微生物の繁殖等を防止して水質を一層良好に維持するために、膜濾過工程の後、例えば船舶の航行中にバラスト水を更に抗菌処理してもよい。膜濾過によってバラスト水中の微生物量はほぼ完全に除去されているため、抗菌処理に用いる抗菌剤は低濃度とすることができる。このとき用いる抗菌剤は、本発明の（ｃ）薬剤洗浄工程において濾過膜を洗浄するために用いる薬剤が殺菌剤である場合はこれと同じものが好ましい。好ましい具体例としては、次亜塩素酸ナトリウムの質量濃度１〜５ｍｇ／ｌでの使用が挙げられる。
【００４１】
（ｂ）膜濾過工程で用いる濾過膜としては、例えば精密濾過膜（ＭＦ膜）、限外濾過膜（ＵＦ膜）、ナノ濾過膜（ＮＦ膜）等を用いることができる。なお本明細書において、精密濾過膜（ＭＦ膜）とは、０．１μｍより大きい対象物の透過を阻止できる膜、限外濾過膜（ＵＦ膜）とは、２ｎｍ〜０．１μｍの対象物の透過を阻止できる膜、ナノ濾過膜とは、２ｎｍより小さい対象物の透過を阻止できる膜をいう。海水中の主な水中生物としては、サイズ１０μｍ程度以上のプランクトン類、サイズ０．５〜５．０μｍ程度のバクテリア類、サイズ０．３〜５．０μｍ程度の細菌類（例えば大腸菌、コレラ菌、腸球菌等）が挙げられる。濾過膜は精密濾過膜であることが好ましく、この場合水中生物の除去効果が高くかつ膜面積あたりの処理能力が高い。
【００４２】
濾過膜の形状としては中空糸型、平膜型、管状型、スパイラル型等が挙げられるが、単位体積あたりの膜面積を最も大とすることができる点で中空糸型が好ましい。
【００４３】
濾過膜の材質としては、酢酸セルロース、芳香族ポリアミド、ポリビニルアルコール、ポリスルホン、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレン、ポリアクリロニトリル、セラミック、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリテトラフルオロエチレン等が挙げられ、機械的強度が高く、耐薬品性等の化学的耐久性に優れている点でポリフッ化ビニリデン製の膜が好ましい。
【００４４】
濾過膜のより具体的な好ましい構造としては、０．１〜０．２μｍの緻密な阻止層と多孔性の強度支持層を有し、かつ強度支持層の断面孔径が阻止層の２倍以上である複合膜が挙げられる。また、モジュール構造としては単位体積あたりの膜面積が大きい円筒型のものが好ましい。上記のような濾過膜モジュールを典型的には並列に配列して濾過膜装置とすることができる。
【００４５】
（ｂ）膜濾過工程においては、加圧濾過及び吸引濾過のいずれも可能であるが、簡便な設備で濾過差圧を大きくとれ良好な濾過効率が得られる点で加圧濾過が好ましい。特に、浸漬型の濾過膜モジュールを圧力容器に配設してなる膜濾過装置を用いて加圧濾過を行なうことが好ましい。浸漬型のモジュールはモジュール間を連結するための配管を必要とせず、装置の設置面積が著しく小さい点で有利である。
【００４６】
（ｂ）膜濾過工程における濾過速度は、典型的には、定量濾過（すなわち、濾過圧力を変化させ濾過速度を一定に保つ方法）により制御され、例えば５０〜１５０Ｌ・ｍ2・ｈｒとすることができ、より好ましくは、１００〜１２０Ｌ・ｍ2・ｈｒである。濾過速度が５０Ｌ・ｍ2・ｈｒよりも遅い場合には処理時間が長くなって船舶の停泊時間が延びる傾向があり、１５０Ｌ・ｍ2・ｈｒよりも速い場合には処理時間は短くなるが濾過膜の目詰まりが進みやすくなり、薬剤による洗浄回復性が低下する等の傾向がある。
【００４７】
（ｂ）の膜濾過工程において製造したバラスト水は、以下の基準、
最小径５０μｍ以上の生物の生存個体数がバラスト水１ｍ3当り１０未満、
最小径１０μｍ以上５０μｍ未満の生物の生存個体数がバラスト水１ｍｌ当り１０未満、
コレラ菌Ｏ−１及びＯ−１３９のコロニー形成数が、各々、バラスト水１００ｍｌ当り１未満又は動物プランクトン１ｇ当り１未満、
大腸菌のコロニー形成数がバラスト水１００ｍｌ当り２５０未満、及び
腸球菌のコロニー形成数がバラスト水１００ｍｌ当り１００未満
を満たすことが好ましい。上記基準は、国際海事機関（ＩＭＯ）が２００４年に採択したバラスト水管理条約において定められる、規制水域に排出される場合のバラスト水浄化規制基準に準じており、（ｂ）膜濾過工程で製造するバラスト水が上記基準を満たす場合、バラスト水を清浄な状態で船体外に排出でき好ましい。なお最小径５０μｍ以上の生物とは主に動物プランクトンであり、最小径１０μｍ以上５０μｍ未満の生物とは主に植物プランクトンである。バラスト水が上記基準を満たしているか否かは上記バラスト水管理条約に準じた公知の測定方法により評価する。
【００４８】
（ｂ）膜濾過工程における濾過膜の目詰まりが懸念される場合には、（ｂ）膜濾過工程後に濾過膜のリンス及びドレイン（排水）を行なうことができる。リンスは、例えば上記前処理後の原水を用いて行なうことができる。より典型的には、船舶を停泊させたまま、膜濾過工程において生じた濾過残渣廃水の一部又は全部を船体外に排出（ドレイン）するとともに原水で濾過膜を洗浄（リンス）する水洗浄工程を実施する。更に、膜濾過工程と上記水洗浄工程とを交互に複数回繰返すことが好ましい。これにより、膜濾過工程における目詰まりをより良好に防ぎ、濾過効率を良好に維持できる。
【００４９】
（ｃ）薬剤洗浄工程
（ｃ）薬剤洗浄工程においては、（ｂ）膜濾過工程における濾過に用いた後の濾過膜を船舶航行中に薬剤で洗浄する。典型的には、（ｂ）膜濾過工程の終了後、膜濾過装置から原水を排水した後、濾過膜に薬剤を接触させて洗浄を行なう。（ｃ）薬剤洗浄工程を船舶の航行中に行なうことにより、濾過膜の洗浄時間を長時間確保できるため、比較的低濃度の薬剤でも良好な洗浄効果が得られ、濾過膜の劣化や薬剤及び無害化処理剤の使用量を低減できる。
【００５０】
設備を簡便にできる点で、洗浄は薬剤に濾過膜を浸漬することによって行なうことが好ましい。典型的には、船舶航行中に、濾過膜を収容する膜濾過装置内に薬剤を導入し、薬剤中に濾過膜を所定時間浸漬した後、薬剤を洗浄廃液として排出する。
【００５１】
薬剤としては、酸若しくはアルカリ若しくは酸化剤又はこれらの混合物等を好ましく使用できるが、殺菌作用を合わせ持つ酸化剤を用いることが好ましく、必要に応じて酸、アルカリが用いられる。
【００５２】
（ｃ）薬剤洗浄工程で生じた洗浄廃液は船体外に排出するが、排水による環境への負荷を低減するため、該排出前に無害化処理することが好ましい。無害化処理は、洗浄廃液に無害化処理剤を接触させることで行なうことができる。無害化処理剤は、（ｃ）薬物洗浄工程で使用する薬剤の種類に応じて選択できる。具体的には例えば薬剤が酸若しくはアルカリ若しくは酸化剤又はこれらの混合物であり、無害化処理が中和処理である態様が挙げられる。例えば薬剤が酸化剤である場合は還元剤により中和を行なう。
【００５３】
薬剤と無害化処理剤との好ましい組合せとしては、薬剤としての次亜塩素酸ナトリウムと無害化処理剤としての亜硫酸ナトリウム、重亜硫酸ナトリウムとの組合せ等を例示できる。
【００５４】
薬剤は、典型的には溶液状態で供給するが、薬剤洗浄効率が良好である点で、薬剤が淡水で希釈されていることが好ましい。淡水としては、例えば図１中に小型ＲＯとして示されるような逆浸透膜を用いて得られる淡水を用いてもよいし、船舶に積載されている淡水を用いてもよい。
【００５５】
（ｃ）薬剤洗浄工程の後には、濾過膜を更に淡水でリンスすることが好ましい。淡水としては、例えば図１中に小型ＲＯとして示されるような逆浸透膜を用いて得られる淡水を用いてもよいし、船舶に積載されている淡水を用いてもよい。
【００５６】
（ｃ）薬剤洗浄工程の後には、濾過膜を淡水中に浸漬した状態で船舶を航行させることが好ましい。この場合濾過膜の劣化をより良好に回避でき、更には膜濾過装置の腐食を防止できる。
【００５７】
本発明のバラスト水処理方法は、（ｃ）の薬剤洗浄工程の後、バラスト水を濾過膜で再度濾過して船体外に排出する再濾過工程を更に含むことが好ましい。再濾過工程を含むことにより、船舶の到着水域にてバラスト水をより清浄な状態で船体外に排水できる。具体的には、バラストタンクからのバラスト水を濾過膜に通流させることができる。この場合、バラスト水は、濾過膜に直接通流させてもよいし、例えば異物除去装置に通して前処理した後に濾過膜に通流させてもよい。
【００５８】
また、例えば、蛋白や糖成分等の有機物が多く含まれる場合等、原水が膜濾過しにくい性状を有する場合には、（ｂ）膜濾過工程の前で原水に酸化剤を添加することが好ましい。酸化剤は、例えば異物除去装置による前処理の直前や、膜濾過の直前に添加することができる。酸化剤としては、例えば、（ｃ）薬剤洗浄工程において使用できる酸化剤の例と同じものを好ましく使用できる。
【００５９】
＜バラスト水処理装置＞
本発明はまた、海水又は該海水を淡水化処理して得た淡水を原水として用いてバラスト水を製造するためのバラスト水処理装置を提供する。本発明のバラスト水処理装置は、原水供給系、膜濾過系、薬剤供給系及びこれらを接続する配管系を備える。原水供給系は、海水を採取するための取水部を有する。膜濾過系は、原水を濾過してバラスト水と濾過残渣廃水とに分離するための濾過膜が収容された濾過膜装置と、該濾過膜装置に原水及び薬剤をそれぞれ供給するための配管並びに該濾過膜装置からバラスト水をバラストタンクに送水するための配管及び濾過残渣廃水を排出するための配管とを有する。薬剤供給系は、濾過に用いた後の該濾過膜を洗浄するための薬剤を収容する薬剤タンクと、該薬剤タンクから少なくとも濾過膜装置に薬剤を供給するための配管とを有する。
【００６０】
図２に、本発明のバラスト水処理装置の一例であるバラスト水処理装置１を示す。バラスト水処理装置１において、原水供給系は取水部として海水採取用の配管１０１とバラストポンプ３０１とを有し、膜濾過系は、濾過膜が収容された濾過膜装置１２と、該濾過膜装置１２に原水及び薬剤をそれぞれ供給するための配管１０３並びに該濾過膜装置１２からバラスト水を送水するための配管１０４、濾過残渣廃水を排出するための配管１０５及びエアーブレーク用の配管１１４とを有する。薬剤供給系は、上記濾過に用いた後の濾過膜を洗浄するための薬剤を収容する薬剤タンク１３と、該薬剤タンク１３から少なくとも濾過膜装置１２に薬剤を供給するための配管１１０とを有する。
【００６１】
本発明のバラスト水処理装置は、海水中の異物除去装置１１と、原水供給系から該異物除去装置１１に上記海水又は上記淡水を供給するための配管及び異物除去後の海水を原水として通水するための配管とを有する異物除去系を更に備えることが好ましい。本発明のバラスト水処理装置において、逆浸透膜を収容した淡水化処理ユニット１４を更に備えることが好ましい。該淡水化処理ユニット１４は、濾過後のバラスト水を淡水化処理して得られる淡水を異物除去装置１１及び膜濾過装置１２のうち少なくともいずれかに供給するように構成されていることが好ましい。また本発明のバラスト水処理装置は、無害化処理剤タンク１５と、該無害化処理剤タンク１５から少なくとも該洗浄後の薬剤中に無害化処理剤を注入するための配管とを有する無害化処理剤供給系を更に備えることが好ましい。
【００６２】
本発明のバラスト水処理装置を用いてバラスト水を製造する例示的な態様について図２を参照しながら説明する。まず、バルブ２１２を開け配管１０１経由でバラストポンプ３０１を用いて採取した海水を、バルブ２０１，２０２を開けることで配管１０２経由で異物除去装置１１に送る。異物除去装置１１は例えば、オートストレーナ、回転スクリーン、ハイドロサイクロン、砂濾過器等の異物除去機構を有し、濁質物や比較的大型の水中生物等の異物を除去して原水とする。異物除去装置を殺菌する場合には、配管１１１よりバラスト水を淡水化処理ユニット１４に送り、淡水化処理を行なった後、バルブ２０８を開けることで、得られた淡水を配管１１３経由で異物除去装置１１に送る。淡水化処理ユニット１４は典型的には逆浸透膜を収容したものである。図２中の淡水化処理ユニット１４は、配管１１１経由でバラストタンクＢと接続され、配管１１２で膜濾過装置１２と接続されている。これにより、バラスト水を取入れて淡水化処理を行なった後、バルブ２０８を閉じ、バルブ２０９を開いて配管１１２経由で膜濾過装置１２に淡水を流し、膜濾過装置１２を淡水で洗浄することができる。また淡水は、膜濾過装置１２に入る前に配管１１０経由で薬剤タンク１３から供給される薬剤と混合されることで薬剤溶液を形成することができる。
【００６３】
異物除去装置１１は膜濾過装置１２と配管１０３で接続されており、バルブ２０３，２０４を開いて配管１０３経由で膜濾過装置１２に異物除去後の海水を原水として送ることができる。膜濾過装置１２では、濾過膜に原水を全濾過方式にて通流させることによって原水を濾過し、バラスト水と濾過残渣廃水とに分離する。濾過残渣廃水は、濾過中及び／又は濾過後にバルブ２１０を開いて配管１１４経由で膜濾過装置１２内に排出用のエアーを入れ、バルブ２０５を開くことで配管１０５経由で船体外に排出し、バラスト水は配管１０４経由でバラストタンクＢ内に送水する。
【００６４】
膜濾過装置１２は薬剤タンク１３と配管１１０，１１２，１０３で接続され、また淡水化処理ユニット１４とも配管１１２で接続されている。上記濾過後、バルブ２０９を開、バルブ２０８を閉として配管１１２を経由して淡水を流しながらポンプ３０３を作動させて薬剤タンク１３から配管１１０経由で膜濾過装置１２に薬剤を流すことにより、膜濾過装置１２を薬剤溶液で満たすことができる。洗浄廃液は、バルブ２０５及び２１０を開くことで配管１０５経由で船体外に排出される。
【００６５】
薬剤タンク１３は異物除去装置１１とも配管１０９，１１３で接続されている。例えば濾過膜の薬剤洗浄に殺菌剤を用いる場合には、ポンプ３０２を作動させて薬剤を薬剤タンク１３から配管１０９経由で異物除去装置１１に供給することにより、異物除去装置１１を殺菌洗浄できる。
【００６６】
無害化処理剤タンク１５は、膜濾過装置１２の薬剤洗浄時、及び異物除去装置１１を殺菌洗浄する場合の殺菌洗浄時に生じる洗浄廃液を無害化するための無害化処理剤を収容し、配管１１５経由で配管１０８に通じ、また配管１１６でバラストタンクＢに接続されている。配管１０５経由で配管１０８に入る膜濾過装置１２からの洗浄廃液は、ポンプ３０４を作動させて配管１１５経由で無害化処理剤を無害化処理剤タンク１５から流すことにより無害化処理できる。同様に、異物除去装置１１を殺菌洗浄した場合には、バルブ２０６，２０７を開けて異物除去装置１１から配管１０６，１０７，１０８経由で流した洗浄廃液に、配管１１５経由で無害化処理剤を作用させることができる。
【００６７】
なお無害化処理剤は、ポンプ３０５を作動させて配管１１６経由でバラストタンクＢ内に供給して抗菌剤を含むバラスト水を排出する場合に無害化処理を行なうこともできる。また、膜濾過装置に不具合が生じ、緊急を要する場合には、バルブ２０１，２０２を閉じてバルブ２１１を開けることで、バラストポンプ３０１を介した海水を配管１１７経由で直接バラストタンクＢ内に導入することもできる。
【００６８】
バラスト水をより清浄な状態で船体外に排水するために該バラスト水を再濾過する場合には、バルブ２１２を閉としバルブ２１３を開とすることによって海水に代えてバラストタンクＢのバラスト水を配管１１８経由で汲み上げる他は、前述した海水からのバラスト水製造と同じ手順にて、膜濾過を行なうことができる。この場合、汲み上げたバラスト水は、異物除去装置１１を経由して通流させてもよいし、図示しない配管経由で膜濾過装置１２に直接通流させてもよい。
【００６９】
更に、原水が膜濾過しにくい性状を有する場合において該原水に酸化剤を添加する場合には、異物除去装置又は膜濾過装置に通流される前の原水に酸化剤を添加することが好ましい。例えば薬剤タンク１３に収容されている薬剤が酸化剤である場合には、船舶停泊中の膜濾過時にポンプ３０２又はポンプ３０３を作動させて、異物除去装置１１又は膜濾過装置１２に通流される前の原水に、配管１０９又は配管１１０経由で酸化剤を作用させることができる。同様に、上記薬剤が酸化剤でない場合には、図示しない酸化剤タンクを別途設け、該酸化剤タンクから酸化剤を供給できる。
【００７０】
本発明のバラスト水処理装置に用いる濾過膜、逆浸透膜、薬剤、無害化処理剤及び酸化剤の好ましいものとしては、バラスト水処理方法において前述したのと同様のものが挙げられる。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明のバラスト水処理方法及びバラスト水処理装置は、各種船舶において使用されるバラスト水の製造のために好適に使用できる。本発明のバラスト水処理装置は簡便かつ小型の構成とすることができるため、特に小型の船舶に対して好適に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明のバラスト水処理方法の例について説明する図である。
【図２】本発明のバラスト水処理装置の例について説明する図である。
【符号の説明】
【００７３】
１    バラスト水処理装置
１１    異物除去装置
１２    膜濾過装置
１３    薬剤タンク
１４    淡水化処理ユニット
１５    無害化処理剤タンク
１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６，１０７，１０８，１０９，１１０，１１１，１１２，１１３，１１４，１１５，１１６，１１７，１１８    配管
２０１，２０２，２０３，２０４，２０５，２０６，２０７，２０８，２０９，２１０，２１１，２１２，２１３    バルブ
３０１    バラストポンプ
３０２，３０３，３０４，３０５    ポンプ
【図１】
2010094584.tif 000003
【図２】
2010094584.tif 000004