(57)【要約】【課題】多量の対象水を高速で濾過処理でき、かつ微生物等の除去対象物質を効率よく除去できる水処理用中空組紐、中空組紐モジュールならびにこれを用いた水処理方法およびバラスト水の製造方法を提供する。【解決手段】中空状の組紐であり、肉厚部１２が細孔を有し、該細孔の平均孔径が１０〜５０μｍである水処理用中空組紐１０；水処理用中空組紐１０を集束した中空組紐モジュール；本発明の中空組紐モジュールを用い、前記中空組紐の外部から内部に対象水を透過して濾過処理する水処理方法；本発明の水処理方法によって、バラスト用の水を濾過処理するバラスト水の製造方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空状の組紐であり、細孔を有し、該細孔の平均孔径が１０〜５０μｍである、水処理用中空組紐。
【請求項２】
前記細孔の孔径分布が１つまたは複数のピークを有し、該ピークのうち最も孔径の大きいピークの孔径が１００μｍ以下である、請求項１に記載の水処理用中空組紐。
【請求項３】
外周壁に起毛処理を施した、請求項１または２に記載の水処理用中空組紐。
【請求項４】
外周壁に毛羽を有し、該毛羽の長さが１〜１０ｍｍである、請求項１〜３のいずれか一項に記載の水処理用中空組紐。
【請求項５】
前記肉厚部の空孔率が３０％以上であり、かつ前記中空組紐の内径が１〜５ｍｍである、請求項１〜４のいずれか一項に記載の水処理用中空組紐。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の水処理用中空組紐を集束した、中空組紐モジュール。
【請求項７】
請求項６に記載の中空組紐モジュールを用い、前記中空組紐の外部から内部に対象水を透過して濾過処理する、水処理方法。
【請求項８】
前記対象水に凝集剤を添加してフロックを形成させた後に、該対象水を濾過処理する、請求項７に記載の水処理方法。
【請求項９】
前記凝集剤として、無機凝集剤または有機凝集剤と、高分子凝集剤とを組み合わせて用いる、請求項８に記載の水処理方法。
【請求項１０】
対象水が、海水である、請求項７〜９のいずれか一項に記載の水処理方法。
【請求項１１】
請求項７〜１０のいずれか一項に記載の水処理方法によって、バラスト用の水を濾過処理する、バラスト水の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水を濾過処理するための中空組紐、中空組紐モジュールならびにこれを用いた水処理方法および船舶の航行時に重心安定化のためにバラストタンクに積載するためのバラスト水の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、船舶にて移動、排出されるバラスト水によって、本来その海域には生息しない微生物（プランクトン、細菌類等）が持ち込まれことによる海洋生態系の破壊が指摘されていて、深刻な国際問題となっている。このため、バラスト水中の微生物を除去する各種の水処理方法が検討されている。バラスト水タンクの容量は大型タンカーでは数千トンにもなるため、高速の水処理方法が望まれている。
また、農業用水、工業用水、修景水、生活雑用水（トイレ用水等）等のニーズが国内外で高まっている。これらの場合、人間や動植物に対する病原性微生物が除去可能で、かつ高速の水処理方法が望まれている。
【０００３】
バラスト水の処理装置、処理方法としては、下記の装置、方法が提案されている。
（１）バラスト水を濾過するフィルタ濾過装置を備えた船舶用バラスト水の処理装置（特許文献１）。
（２）海水を濾過膜装置で濾過してバラスト水とするバラスト水の製造方法（特許文献２）。
（３）ポリテトラフルオロエチレン製の多孔質チューブに多孔質シートを巻き付けた複層中空糸を集束した中空糸膜モジュールを備えたバラスト水処理用濾過装置（特許文献３）。
（４）海水を微生物濾過膜に通して海水中の微生物を除去する船舶用バラスト水の製造方法（特許文献４）。
【０００４】
しかし、（１）の船舶用バラスト水の処理装置においては、採用されている濾過方式がアンスラサイトを用いた砂濾過方式であるため、５０μｍ以下の微生物の除去性能は不十分である。
（２）のバラスト水の製造方法においては、濾過膜の孔径が１．０μｍ以下であるため、例えば、実施例１における透水性能は０．１ｍ３／ｍ２ｈ（濾過流束２．４ｍ／ｄａｙから換算）と極めて低い。そのため、（２）のバラスト水の製造方法は、多量のバラスト水の高速処理に適さない。また、洗浄に酵素を用いているため、処理コストも高くなる。
【０００５】
（３）のバラスト水処理用濾過装置においては、複層中空糸の孔径が２〜１０μｍであるため、例えば、実施例１における透水性能は１．２ｍ３／ｍ２ｈである。この透水性能であっても、多量のバラスト水の高速処理に適さない。また、複層中空糸の材料が、ポリテトラフルオロエチレンであるため、材料コストが課題である。
（４）の船舶用バラスト水の製造方法においては、微生物濾過膜として細孔径が０．０１〜０．４μｍの精密濾過膜や細孔径が０．００２〜０．０１μｍの限外濾過膜を用いているため、透水性能が不十分である。よって、（４）のバラスト水の製造方法は、多量のバラスト水の高速処理に適さない。また、微生物濾過膜のサイズが過大になる等、処理コストが極めて高くなる問題がある。
【０００６】
なお、組紐を用いた濾過材としては、下記のものが提案されている。
（５）組紐を支持体として該組紐の外表面に膜材をコーティングした複合中空糸膜（特許文献５）。
（６）組紐からなる液体用フィルタ（特許文献６）。
【０００７】
しかし、（５）の複合中空糸膜は、膜材の最大孔径が５μｍであるため、例えば、実施例２における透水性能は１ＭＰａの膜間差圧で１１０ｍ３／ｍ２ｈ（１０ｋＰａに換算すると１．１ｍ３／ｍ２ｈ）である。この透水性能では、多量のバラスト水の高速処理に適さない。また、組紐の毛羽については、外表面に欠陥のない膜材を形成するために、１ｍあたり１５個以下であることが必須となっており、毛羽が極めて少ないことが特徴になっている。
（６）の液体用フィルタにおいては、濾過流束０．４ｍ／ｄａｙ（０．０１７ｍ３／ｍ２ｈ）以下で濾別が可能になるとされている。そのため、平均孔径が非常に小さいと推定され、（６）の液体用フィルタも、多量のバラスト水の高速処理に適さない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−１５２７９９号公報
【特許文献２】特開２００７−１６０２４２号公報
【特許文献３】特開２０１１−０３１１２２号公報
【特許文献４】国際公開第２００５／０９２８０１号
【特許文献５】特許第４３６１９０１号公報
【特許文献６】特開２００６−０３５０１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、多量の対象水を高速で濾過処理でき、かつ微生物等の除去対象物質を効率よく除去できる水処理用中空組紐、中空組紐モジュールならびにこれを用いた水処理方法およびバラスト水の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の水処理用中空組紐は、中空状の組紐であり、細孔を有し、該細孔の平均孔径が１０〜５０μｍであることを特徴とする。
本発明の水処理用中空組紐においては、前記細孔の孔径分布が１つまたは複数のピークを有し、該ピークのうち最も孔径の大きいピークの孔径が１００μｍ以下であることが好ましい。
【００１１】
本発明の水処理用中空組紐は、外周壁に起毛処理を施したものであることが好ましい。
本発明の水処理用中空組紐は、外周壁に毛羽を有し、該毛羽の長さが１〜１０ｍｍであることが好ましい。
本発明の水処理用中空組紐においては、前記肉厚部の空孔率が３０％以上であり、かつ前記中空組紐の内径が１〜５ｍｍであることが好ましい。
本発明の中空組紐モジュールは、本発明の水処理用中空組紐を集束したものであることを特徴とする。
【００１２】
本発明の水処理方法は、本発明の中空組紐モジュールを用い、前記中空組紐の外部から内部に対象水を透過して濾過処理することを特徴とする。
本発明の水処理方法においては、前記対象水に凝集剤を添加してフロックを形成させた後に、該対象水を濾過処理することが好ましい。
本発明の水処理方法においては、前記凝集剤として、無機凝集剤または有機凝集剤と、高分子凝集剤とを組み合わせて用いることが好ましい。
本発明の水処理方法においては、前記対象水が海水であることが好ましい。
本発明のバラスト水の製造方法は、本発明の水処理方法によって、バラスト用の水を濾過処理することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の水処理用中空組紐、中空組紐モジュールならびにこれを用いた水処理方法およびバラスト水の製造方法によれば、多量の対象水を高速で濾過処理でき、かつ微生物等の除去対象物質を効率よく除去できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の水処理用中空組紐の一例を示す側面図である。
【図２】本発明の中空組紐モジュールの一例を示す写真である。
【図３】本発明の中空組紐モジュールの他の例を示す写真である。
【図４】本発明の中空組紐モジュールの他の例を示す側面図である。
【図５】本発明の中空組紐モジュールの他の例を示す側面図である。
【図６】実施例における中空組紐Ａ〜Ｂの孔径分布である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下の用語の定義は、本明細書および特許請求の範囲にわたって適用される。
「中空組紐」とは、糸を丸打することによって、複数の糸が左右のねじ状に走って互いに交錯した中空状の組紐を意味する。
「丸打」とは、仮想円柱面上に並行したＳ字螺旋を描く１群の糸と、同じ仮想円柱面上に並行したＺ字螺旋を描く１群の糸とを組み合わせることを意味する。
「肉厚部」とは、中空組紐において、中空を除く、糸が丸打された部分を意味する。
「細孔」とは、肉厚部において、丸打された糸の間に形成される空隙、糸（マルチフィラメント等）を構成している繊維（フィラメント）の間に形成される空隙等を意味する。
「平均孔径」は、ＩＳＯ  １５９０１−１にしたがって水銀圧入ポロシメトリー法にて測定される。
「孔径分布」は、ＩＳＯ  １５９０１−１にしたがって水銀圧入ポロシメトリー法にて測定されるＬｏｇ微分細孔容積分布である。
「Ｌｏｇ微分細孔容積分布」とは、差分細孔容積ｄＶを、細孔径の対数扱いの差分値ｄ（ｌｏｇＤ）で割った値（ｄＶ／ｄ（ｌｏｇＤ））を求め、これを各区間の平均孔径に対してプロットしたものを意味する。
「空孔率」は、ＩＳＯ  １５９０１−１にしたがって水銀圧入ポロシメトリー法にて測定される。
【００１６】
（水処理用中空組紐）
本発明の水処理用中空組紐は、中空状の組紐であり、肉厚部の表面および内部に細孔を有する。
図１は、本発明の水処理用中空組紐の一例を示す側面図である。水処理用中空組紐１０は、糸が丸打された肉厚部１２と、肉厚部１２に囲まれた中空部１４とを有する。
【００１７】
糸の形態としては、マルチフィラメント、モノフィラメント、紡績糸等が挙げられる。
糸の断面形状としては、丸、中空、異形等が挙げられる。
糸としてマルチフィラメントを用いる場合、フィラメント数は、水処理用中空組紐の強度および透水性能の点から、２０〜２００が好ましい。フィラメント数が２０以上であれば、水処理用中空組紐がつぶれにくくなる。フィラメント数が２００以下であれば、肉厚部の空孔率が高くなり、かつ水処理用中空組紐の内径が大きくなるため、透水性能が十分に高くなる。
【００１８】
糸の素材としては、合成繊維、半合成繊維、再生繊維、天然繊維、無機繊維等が挙げられる。糸は、複数種類の繊維を組み合わせたものであってもよい。
合成繊維としては、ポリエステル系繊維（ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ乳酸、ポリグリコール等）、ポリアミド系繊維（ナイロン６、ナイロン６６、芳香族ポリアミド等）、アクリル系繊維（ポリアクリロニトリル等）、ポリオレフィン系繊維（ポリエチレン、ポリプロピレン等）、ポリビニルアルコール系繊維、ポリ塩化ビニル系繊維、ポリ塩化ビニリデン系繊維等が挙げられる。
半合成繊維としては、セルロース誘導体系繊維（セルロースジアセテート、セルローストリアセテート等）等が挙げられる。
再生繊維としては、レーヨン、キュプラ、ポリノジック等が挙げられる。
天然繊維としては、亜麻、黄麻等が挙げられる。
無機繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維、各種金属繊維等が挙げられる。
糸の素材としては、低コストである点および薬品洗浄における耐久性に優れる点から、ポリエステル繊維、アクリル繊維が好ましい。
【００１９】
肉厚部における細孔の平均孔径は、１０〜５０μｍであり、１０〜４０μｍが好ましく、１０〜３５μｍがより好ましい。対象水が淡水（河川水等）や海水の場合、除去対象物質が無機質成分（シリカ等）や微生物（プランクトン等）であり、それらのサイズが１０μｍまたは５０μｍ以上であるため、細孔の平均孔径が前記範囲内であれば、これらを効率よく捕捉できる。細孔の平均孔径が１０μｍ以上であれば、水処理用中空組紐の透水性能が高くなり、多量の対象水を高速で濾過処理できる。細孔の平均孔径が５０μｍ以下であれば、対象除去物質の捕捉効果が高くなり、処理水にプランクトン等の浮遊物が残存しにくい。また、水処理用中空組紐がつぶれにくくなり、長期の使用に適する。
【００２０】
肉厚部における細孔の孔径分布が１つまたは複数のピークを有し、該ピークのうち最も孔径の大きいピークの孔径は、１００μｍ以下が好ましく、９５μｍ以下がより好ましい。孔径分布における最も孔径の大きいピークの孔径が１００μｍ以下であれば、除去対象物質（微生物、無機質成分等）を十分に除去できる。
【００２１】
肉厚部における空孔率は、３０％以上が好ましく、３４％以上がより好ましい。空孔率が３０％以上であれば、水処理用中空組紐の透水性能が十分に高くなり、多量の対象水をより高速で濾過処理できるため、このような水処理用中空組紐は、水処理、特にバラスト水の製造に好適である。
【００２２】
水処理用中空組紐の内径は、１〜５ｍｍが好ましく、１.５〜４ｍｍがより好ましい。水処理用中空組紐の内径が前記範囲内であれば、中空部における圧力損失が小さくし、かつ水処理用中空組紐がつぶれにくくなる。
【００２３】
水処理用中空組紐の打ち数は、１０〜５０が好ましく、１５〜４０がより好ましい。打ち数が１０以上であれば、水処理用中空組紐がつぶれにくくなり、つぶれによって中空部の圧力損失が大きくなりにくく、透水性能の低下が抑えられる。打ち数が５０以下であれば、肉厚部における空孔率を３０％以上にしやすくなり、水処理用中空組紐の透水性能が十分に高くなる。
【００２４】
水処理用中空組紐の透水性能は、１０ｋＰａの膜間差圧で５．０ｍ３／ｍ２ｈ以上が好ましく、８．０ｍ３／ｍ２ｈ以上がより好ましい。水処理用中空組紐の透水性能が前記範囲内であれば、多量の対象水をより高速で濾過処理できる。
【００２５】
水処理用中空組紐は、外周壁に毛羽を有することが好ましい。外周壁に毛羽を有することによって、より高効率で微生物や無機質成分を除去できることを本発明者らは見出した。これは、外周壁から突出している毛羽が微生物や無機質成分を捕捉する機能を有するからである。このような機能の発現によって、外周壁へのケーキ層の形成が抑制され、安定した透水性能が維持される。
【００２６】
毛羽の長さは、１〜１０ｍｍ以下が好ましく、１．５〜１０ｍｍがより好ましい。毛羽の長さが前記範囲内であれば、前記機能が十分に発揮される。
また、毛羽の平均数は、１０ｍｍあたり５〜１５０本が好ましく、２０〜１５０本がより好ましい。毛羽の平均数が前記範囲内であれば、前記機能がより十分に発揮される。
【００２７】
毛羽の形成方法としては、例えば、外周壁に起毛処理を施す方法が挙げられる。起毛処理としては、通常の起毛処理が挙げられ、例えば、布ロール、サンドロール、サンドベルトを備えた起毛機による処理、粘着テープの貼り付けおよび剥離による処理等が挙げられる。起毛処理によって、水処理用中空組紐を構成する繊維を毛羽として、外周壁に形成させることができる。
【００２８】
毛羽の効果は、水処理用中空組紐の汚れを除く洗浄操作でも有効である。水処理用中空組紐を振動、搖動させる方法や逆洗浄による方法によって、毛羽に捕捉された物質は容易に剥離し、除去される。
【００２９】
（中空組紐モジュール）
本発明の中空組紐モジュールは、本発明の水処理用中空組紐を集束したものである。
図２は、本発明の中空組紐モジュールの一例を示す写真である。中空組紐モジュールは、４本の水処理用中空組紐１０をループ状に曲げ、各水処理用中空組紐１０の両端を、その開口を維持したまま円筒状の１つのモジュールポート２０に固定することによって、集束したループ状の中空組紐モジュールである。
【００３０】
図３は、本発明の中空組紐モジュールの他の例を示す写真である。図３の中空組紐モジュールは、水処理用中空組紐１０の外周壁に毛羽１６を有する以外は、図２の中空組紐モジュールと同じである。
【００３１】
モジュールポート２０には、水処理用中空組紐１０の両端の開口から排出された処理水を外部に移送するための移送管（図示略）が接続され、移送管はさらに、水処理用中空組紐１０の中空部を減圧にするための吸引ポンプ（図示略）等が接続される。
【００３２】
中空組紐モジュールの他の例としては、図４に示すように複数の水処理用中空組紐１０の一方の端部を円筒状の第１のモジュールポート２００に集束し、他方の端部を円筒状の第２のモジュールポート２０１に集束した円柱状の中空組紐モジュールや、図５に示すように複数の水処理用中空組紐１０の一方の端部を棒状の第１のモジュールポート２００に一列に集束し、他方の端部を棒状の第２のモジュールポート２０１に一列に集束した短冊状の中空組紐モジュール等が挙げられる。なお、これらの例においては、対象水Ｘを濾過処理して得られた処理水Ｙ（バラスト水）は、第１のモジュールポート２００、第２のモジュールポート２０１の両方から取り出してもよいし、第２のモジュールポート２０１側は封止し、第１のモジュールポート２００のみから取り出してもよい。
【００３３】
（水処理方法）
本発明の水処理方法は、本発明の中空組紐モジュールを用い、水処理用中空組紐の外部から内部に対象水を透過して濾過処理する方法（外圧法）である。
外圧法としては、加圧濾過法、吸引濾過法、重力濾過法等が挙げられる。濾過方式は、定圧濾過であってもよく、定流量濾過であってもよい。
【００３４】
濾過処理の際の膜間差圧は、５０ｋＰａ以下が好ましく、４０ｋＰａ以下がより好ましい。膜間差圧が５０ｋＰａ以下であれば、水処理用中空組紐の肉厚部における細孔の閉塞が抑えられ、透水性能が急激に低下することが抑えられる。定流量濾過の場合、膜間差圧をモニタリングし、膜間差圧が５０ｋＰａを超えないような流量条件を設定することが好ましい。
【００３５】
対象水としては、海水、淡水（河川水等）、汽水、湖沼水等が挙げられ、バラスト水の製造の場合には、大型船舶が停泊できるふ頭において採取が容易である点から、海水が好ましい。
【００３６】
本発明の水処理方法においては、対象水に凝集剤を添加してフロックを形成させた後に、該対象水を濾過処理することが好ましい。対象水の中には、大腸菌、コレラ菌、腸球菌等の好ましくない細菌が存在する。凝集剤を用いることによって、これらの細菌は凝集剤によって形成されるフロックに吸着するため、本発明の中空組紐モジュールによる濾過処理によって除去できる。
【００３７】
本発明の水処理方法においては、凝集剤として、対象水の除去対象物質（夾雑物）の荷電を中和させてフロックを形成させるために用いる凝集剤（凝結剤とも呼ばれる。）と、フロックを粗大化させるための高分子凝集剤とを適宜組み合わせて用いることが好ましい。
凝集剤（凝結剤）としては、無機凝集剤（無機凝結剤）、有機凝集剤（有機凝結剤）が挙げられる。
無機凝集剤（無機凝結剤）としては、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、塩化第二鉄、硫酸第一鉄、ポリ硫酸第二鉄、消石灰等が挙げられる。
【００３８】
有機凝集剤（有機凝結剤）としては、ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレート（ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、ジエチルアミノエチル（メタ）アクリレート、ジエチルアミノ−２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート等）の３級塩（塩酸塩、硫酸塩等）；ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレートの４級塩（ハロゲン化アルキル付加物（塩化メチル付加物等）、ハロゲン化アリール付加物（塩化ベンジル付加物等）等）；ジアルキルアミノプロピル（メタ）アクリルアミド（ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミド等）の３級塩（塩酸塩、硫酸塩等）；ジアルキルアミノプロピル（メタ）アクリルアミドの４級塩（ハロゲン化アルキル付加物（塩化メチル付加物）、ハロゲン化アリール付加物（塩化ベンジル付加物等）等）；エピクロルヒドリンとジメチルアミンとの重縮合物またはその塩酸塩；ポリアリルアミンまたはその塩酸塩；ポリエチレンイミンまたはその塩酸塩；ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド；ポリジアリルメチルアミン塩酸塩；ジアリルジメチルアンモニウムクロライドと二酸化イオウとの共重合体；ジアリルジメチルアンモニウムクロライドとアクリルアミドとの共重合体；ジアリルアミン塩酸塩と二酸化イオウとの共重合体等が挙げられる。
【００３９】
凝集剤（凝結剤）としては、処理水の清澄度の点から、無機凝集剤（無機凝結剤）が好ましく、塩化第二鉄、ポリ硫酸第二鉄、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウムがより好ましい。対象水が海水の場合、海水がわずかにアルカリ性であるため、塩化第二鉄、ポリ硫酸第二鉄が特に好ましい。
【００４０】
凝集剤（凝結剤）の濃度は、低コストである点および過剰添加による水処理用中空組紐の閉塞を回避する点から、フロック形成効果がある範囲内であって、かつできるだけ低い方が好ましい。塩化第二鉄を海水に適用する場合、７ｍｇ／Ｌ以下が好ましい。対象水は複数の除去対象物質を含む場合が多いため、凝集剤（凝結剤）を２種類以上組み合わせて用いる方が効果的な場合がある。
【００４１】
高分子凝集剤としては、ポリアクリルアミド系高分子凝集剤が好ましく、カルボン酸基またはスルホン酸基を有するアニオン性モノマー（アクリル酸、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸等）を共重合成分とするポリアクリルアミド系高分子凝集剤がより好ましい。
【００４２】
高分子凝集剤の濃度は、低コストである点および過剰添加による水処理用中空組紐の閉塞を回避する点から、粗大フロックを形成する効果がある範囲内であって、かつできるだけ低い方が好ましい。海水の場合、２ｍｇ／Ｌ以下が好ましい。対象水が酸性の場合、アニオン性モノマーを共重合成分とするポリアクリルアミド系高分子凝集剤による効果が小さくなることがある。その場合、対象水に、塩基性化合物（水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム等）を適宜添加してアルカリ性にしてもよい。
【００４３】
（バラスト水の製造方法）
本発明のバラスト水の製造方法は、本発明の水処理方法によって、バラスト用の水を濾過処理する方法である。
バラスト用の水としては、海水、淡水（河川水等）、汽水、湖沼水等が挙げられ、大型船舶が停泊できるふ頭において採取が容易である点から、海水が好ましい。
【００４４】
（作用効果）
以上説明した本発明の水処理用中空組紐にあっては、肉厚部が細孔を有し、該細孔の平均孔径が１０〜５０μｍである、すなわち対象水中の除去対象物質（微生物等）の除去が可能な程度に大きな孔径の細孔を有するため、透水性能が高い。そのため、多量の対象水を高速で濾過処理でき、かつ微生物等の除去対象物質を効率よく除去できる。
【００４５】
そして、本発明の水処理用中空組紐を備えた本発明の中空組紐モジュールならびにこれを用いた本発明の水処理方法およびバラスト水の製造方法にあっては、多量の対象水を高速で濾過処理でき、かつ微生物等の除去対象物質を効率よく除去できる。
【００４６】
また、本発明の水処理用中空組紐は、中空状であるため、平膜状の濾材よりも単位容積あたりの集積率を高くできる。そのため、コンパクトでコストパフォーマンスに優れる水処理用のモジュールの提供が可能である。また、中空組紐は、通常の高分子系濾材よりも格段に機械的強度に優れているため、砂等の無機質成分が含まれる対象水を濾過処理しても、損傷や破断が少ない。
【実施例】
【００４７】
以下、実施例を基に本発明についてさらに詳細に説明する。
【００４８】
（孔径分布、平均孔径、空孔率）
孔径分布、平均孔径、空孔率は、ＩＳＯ  １５９０１−１にしたがって水銀圧入ポロシメトリー法にて測定した。
【００４９】
（透水性能）
一定長さのループ状の中空組紐モジュールを、純水が入った容器の中に保持し、モジュールポートに吸引ポンプを、チューブを介して接続し、吸引ポンプにて時間あたり一定量で吸引した。このときの膜間差圧を圧力ゲージでモニターした。単位時間当たりの濾過量を、測定した膜間差圧と有効濾過面積で割った。この値を膜間差圧１０ｋＰａ当たりに換算して、中空組紐の透水性能の測定値とした。なお、有効濾過面積は中空組紐の外径基準と内径基準で計算した値の平均値とした。
【００５０】
（濁度調整人工海水）
ダイゴ人工海水ＳＰ（日本製薬社製）に標準カオリン溶液を分散して濁度が調整された人工海水を得た。
【００５１】
（海水中プランクトン数）
１Ｌの海水を目開き５０μｍの標準ナイロンメッシュで濾過し、濾液を目開き１０μｍの標準ナイロンメッシュで３０ｍＬまで濾過濃縮して、濃縮液を顕微鏡下に置いたセルに入れてプランクトン数を目視にてカウントした。濃縮比率から濃縮前の海水中のプランクトン（１０μｍ〜５０μｍの範囲）の数を決定した。
【００５２】
（除去率）
除去率は下記式から求めた。
Ｒ＝（１−Ｃｆｉｌ／Ｃｆｅｅｄ）×１００
ただし、Ｃｆｅｅｄは、対象水の濁度またはプランクトン数であり、Ｃｆｉｌは、処理水の濁度またはプランクトン数である。凝集剤を用いた場合にも、Ｃｆｅｅｄは、凝集処理後の対象水ではなく、凝集処理前の対象水の濁度またはプランクトン数とした。
【００５３】
（中空組紐）
表１に示す中空組紐を用意した。糸の素材は、ポリエステル系繊維（ポリエレンテレフタレート）である。中空組紐Ａ〜Ｃの孔径分布を図６に示す。
【００５４】
【表１】
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【００５５】
（中空組紐モジュール）
中空組紐モジュールとしては、図２または図３に示すような、所定の長さ、所定本数の中空組紐をループ状に曲げ、各中空組紐の両端を、その開口を維持したまま円筒状の１つのモジュールポートに固定することによって、集束したループ状の中空組紐モジュールを用意した。
【００５６】
（水処理方法）
水処理方法としては、ループ状の中空組紐モジュールを用い、中空組紐の内部を減圧にして外部の対象水を吸引する吸引濾過法によって一定流量の濾過処理を行う方法を採用した。
【００５７】
（実施例１）
中空組紐Ａのモジュール（有効長１００ｍｍ、中空組紐数４本）を用いて、濁度が１２ＮＴＵに調整された人工海水の濾過処理を濾過流束３３ｍ／ｄａｙの一定流量で行った。膜間差圧は約２０ｋＰａで安定していて、濁度の除去率は９６％と非常に高いものであった。
【００５８】
（実施例２）
中空組紐Ｃのモジュール（有効長１００ｍｍ、中空組紐数８本）を用いて、濁度が１２ＮＴＵに調整された人工海水の濾過処理を濾過流束３０ｍ／ｄａｙの一定流量で行った。膜間差圧は３ｋＰａで安定していて、濁度の除去率は９５％と非常に高いものであった。
【００５９】
（比較例１）
中空組紐Ｄのモジュール（有効長１００ｍｍ、中空組紐数４本）を用いて、濁度が１２ＮＴＵに調整された人工海水の濾過処理を濾過流束３３ｍ／ｄａｙの一定流量で行った。濁度の除去率は９７％と良好であったが、中空組紐Ｄの平均孔径が小さいため、空孔率が低く、透水性能が低くなり、膜間差圧が時間とともに急激に上昇してしまい、中空組紐Ｄは実用には不適であった。
【００６０】
（比較例２）
中空組紐Ｅのモジュール（有効長１００ｍｍ、中空組紐数８本）を用いて、濁度が１２ＮＴＵに調整された人工海水の濾過処理を濾過流束３３ｍ／ｄａｙの一定流量で行った。中空組紐Ｅの平均孔径が大きいため、濁度の除去率は３０％と極めて低いものであった。初期の膜間差圧は３ｋＰａであったが、濾過時間とともに膜間差圧が急激に上昇してしまい、中空組紐Ｅは、実用には不適であった。膜間差圧が上昇したのは、中空組紐Ｅがつぶれたためであり、つぶれの原因は、中空組紐Ｅの打ち数が８と少なく、かつ平均孔径が６０μｍ、最大値孔径が１２０μｍと大きいことにある。
【００６１】
（実施例３）
濁度が１２ＮＴＵに調整された人工海水に、鉄の濃度が５ｍｇ／Ｌの塩化第二鉄水溶液を添加して荷電中和凝集させた後に、ポリアクリルアミド系アニオン高分子凝集剤（ダイヤニトリックス社製、ＡＰ７８４）を１ｍｇ／Ｌとなるよう加え、粗大フロックを形成させた。その後、実施例１と同じ中空組紐Ａのモジュールを用いて、粗大フロックを形成させた人工海水の濾過処理を濾過流束３３ｍ／ｄａｙの一定流量で行った。膜間差圧は約１０ｋＰａで安定していて、濁度の除去率は９９％と非常に高いものであった。
【００６２】
（実施例４）
実施例３と同様にして、粗大フロックを形成させた人工海水を得た。実施例２と同じ中空組紐Ｃのモジュールを用いて、粗大フロックを形成させた人工海水の濾過処理を濾過流束２９ｍ／ｄａｙの一定流量で行った。膜間差圧は約３ｋＰａで安定していて、濁度の除去率は９８％と非常に高いものであった。
【００６３】
（実施例５〜８）
長崎港の海水（濁度０．６ＮＴＵ、サイズが１０〜５０μｍの範囲内のプランクトン数２５８０個／ｍＬ）を用いて、起毛処理なしの中空組紐Ａ、起毛処理なしの中空組紐Ｂ、起毛処理あり（毛羽を多数有する）中空組紐Ａおよび起毛処理あり（毛羽を多数有する）中空組紐Ｂのプランクトン除去性能を評価した。結果を表２に示す。
なお、中空組紐の起毛処理は、＃１８０のサンドペーパーを用い、中空組紐の外周壁全体を均一になでるように行なった。
中空組紐Ａのモジュールは、有効長５０ｍｍ、中空組紐数８本である。
中空組紐Ｂのモジュールは、有効長５０ｍｍ、中空組紐数８本である。
吸引時の濾過流束は、中空組紐Ａのモジュールが６４ｍ／ｄａｙであり、中空組紐Ｂのモジュールが４０ｍ／ｄａｙである。
【００６４】
【表２】
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【００６５】
膜間差圧は、いずれも２ｋＰａ程度で安定していた。プランクトンの除去率は、いずれの中空組紐でも毛羽を有する方が非常に高いものであった。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明の水処理用中空組紐は、対象水に含まれる微生物等の除去対象物質（夾雑物）を効率よく除去できると同時に極めて高速で多量の対象水を濾過処理できる濾材であり、かつ通常の高分子系濾材よりも格段に機械的強度に優れる。砂等の無機質成分が含まれる海水を過酷な条件で濾過できるため、特に、バラスト水を製造する際の濾材として非常に優れる。本発明の水処理用中空組紐は、中空状であるため、平膜状の濾材よりも単位容積あたりの集積率を高くでき、濾材面積を少なくできる。そのため、コンパクトでコストパフォーマンスに優れる水処理用のモジュールの提供が可能となる。
【符号の説明】
【００６７】
１０  水処理用中空組紐
１２  肉厚部
１４  中空部
１６  毛羽
２０  モジュールポート
２００  第１のモジュールポート
２０１  第２のモジュールポート
Ｘ  対象水
Ｙ  処理水
【図１】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図２】
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【図３】
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