(57)【要約】【課題】洗浄効率が高く、バラスト処理に特有の難分解性ケーク層の分解効率にも際立って優れるバラスト水処理用濾過膜の洗浄システム及び洗浄方法を提供すること。【解決手段】  バラスト水処理用の濾過膜を洗浄液によって洗浄するバラスト水処理用濾過膜の洗浄システムであって、前記濾過膜と接触するように洗浄液を循環させる循環配管と、前記循環配管内の洗浄液中に薬剤を供給する薬剤供給装置と、前記循環配管内の洗浄液中に微細気泡を供給する微細気泡供給装置と、前記循環配管内の洗浄液を循環させて、前記薬剤及び前記微細気泡を含む洗浄液を前記濾過膜に接触させる循環ポンプと、を備えることを特徴とするバラスト水処理用濾過膜の洗浄システム及び洗浄方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バラスト水処理用の濾過膜を洗浄液によって洗浄するバラスト水処理用濾過膜の洗浄システムであって、
前記濾過膜と接触するように洗浄液を循環させる循環配管と、
前記循環配管内の洗浄液中に薬剤を供給する薬剤供給装置と、
前記循環配管内の洗浄液中に微細気泡を供給する微細気泡供給装置と、
前記循環配管内の洗浄液を循環させて、前記薬剤及び前記微細気泡を含む洗浄液を前記濾過膜に接触させる循環ポンプと、を備えることを特徴とするバラスト水処理用濾過膜の洗浄システム。
【請求項２】
前記微細気泡供給装置は、
前記循環配管の上流側の分岐部で前記洗浄液の一部を分岐させて再度該循環配管の下流側の合流部で戻す分岐管と、
該分岐管の途中に設けられ前記洗浄液の一部に気体を混合する気液混合部と、からなり、
合流後の前記循環配管内における前記洗浄液中にマイクロバブルを生成することを特徴とする請求項１記載のバラスト水処理用濾過膜の洗浄システム。
【請求項３】
前記薬剤は、過酸化水素又は次亜塩素酸ナトリウムであることを特徴とする請求項１又は２記載のバラスト水処理用濾過膜の洗浄システム。
【請求項４】
バラスト水処理用の濾過膜を洗浄液によって洗浄するバラスト水処理用濾過膜の洗浄方法であって、
薬剤及び微細気泡を含む前記洗浄液を前記濾過膜と接触させることにより前記濾過膜の洗浄を行うことを特徴とするバラスト水処理用濾過膜の洗浄方法。
【請求項５】
前記微細気泡はマイクロバブルであることを特徴とする請求項４記載のバラスト水処理用濾過膜の洗浄方法。
【請求項６】
前記薬剤は、過酸化水素又は次亜塩素酸ナトリウムであることを特徴とする請求項４又は５記載のバラスト水処理用濾過膜の洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バラスト水処理用濾過膜の洗浄システム及び洗浄方法に関し、詳しくは、バラスト処理に伴って濾過膜に堆積・付着する難分解性ケーク層を分解するためのバラスト水処理用濾過膜の洗浄システム及び洗浄方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
原油等を輸送する貨物用船舶には、航行時の船体の安定性を保つためにバラストタンクが設けられている。通常、原油等が積載されていないときには、バラストタンク内をバラスト水で満たし、原油等を積み込む際にバラスト水を排出することにより、船体の浮力を調整し、船体を安定化させている。
【０００３】
このようにバラスト水は、船舶の安全な航行のために必要な水であり、通常、荷役を行う港湾の海水が利用される。その量は、世界的にみると年間１００億トンを超えるといわれている。
【０００４】
ところで、バラスト水中には、それを取水した港湾に生息する水生生物が混入しており、船舶の移動に伴い、これら水生生物が元々存在しない地域に運ばれることになる。
【０００５】
従って、もともとその海域には生息していなかった生物種が、既存生物種に取って代わるといった生態系の破壊が深刻化している。
【０００６】
このため、バラスト水の排出時には外洋に存在する生物数の１００分の１程度まで除去あるいは殺滅されていることが必要となっている。
【０００７】
本出願人は、これまでにバラスト水を濾過膜により処理する技術を提案している（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第４４２１４９４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
バラスト水を濾過膜により処理した場合に、濾過膜に堆積・付着するケーク層は、通常の洗浄方法を用いても除去が困難であり、その結果、フラックスの回復率に大きな限界があった。
【００１０】
そこで、本発明の課題は、洗浄効率が高く、バラスト処理に特有の難分解性ケーク層の分解効率にも際立って優れるバラスト水処理用濾過膜の洗浄システム及び洗浄方法を提供することにある。
【００１１】
また本発明の他の課題は、以下の記載によって明らかとなる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題は、以下の各発明によって解決される。
【００１３】
（請求項１）
バラスト水処理用の濾過膜を洗浄液によって洗浄するバラスト水処理用濾過膜の洗浄システムであって、
前記濾過膜と接触するように洗浄液を循環させる循環配管と、
前記循環配管内の洗浄液中に薬剤を供給する薬剤供給装置と、
前記循環配管内の洗浄液中に微細気泡を供給する微細気泡供給装置と、
前記循環配管内の洗浄液を循環させて、前記薬剤及び前記微細気泡を含む洗浄液を前記濾過膜に接触させる循環ポンプと、を備えることを特徴とするバラスト水処理用濾過膜の洗浄システム。
【００１４】
（請求項２）
前記微細気泡供給装置は、
前記循環配管の上流側の分岐部で前記洗浄液の一部を分岐させて再度該循環配管の下流側の合流部で戻す分岐管と、
該分岐管の途中に設けられ前記洗浄液の一部に気体を混合する気液混合部と、からなり、
合流後の前記循環配管内における前記洗浄液中にマイクロバブルを生成することを特徴とする請求項１記載のバラスト水処理用濾過膜の洗浄システム。
【００１５】
（請求項３）
前記薬剤は、過酸化水素又は次亜塩素酸ナトリウムであることを特徴とする請求項１又は２記載のバラスト水処理用濾過膜の洗浄システム。
【００１６】
（請求項４）
バラスト水処理用の濾過膜を洗浄液によって洗浄するバラスト水処理用濾過膜の洗浄方法であって、
薬剤及び微細気泡を含む前記洗浄液を前記濾過膜と接触させることにより前記濾過膜の洗浄を行うことを特徴とするバラスト水処理用濾過膜の洗浄方法。
【００１７】
（請求項５）
前記微細気泡はマイクロバブルであることを特徴とする請求項４記載のバラスト水処理用濾過膜の洗浄方法。
【００１８】
（請求項６）
前記薬剤は、過酸化水素又は次亜塩素酸ナトリウムであることを特徴とする請求項４又は５記載のバラスト水処理用濾過膜の洗浄方法。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、洗浄効率が高く、バラスト処理に特有の難分解性ケーク層の分解効率にも際立って優れるバラスト水処理用濾過膜の洗浄システム及び洗浄方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係るバラスト水処理用濾過膜の洗浄システムを備えたバラスト水処理装置の一例を示す概略図
【図２】スパイラル膜モジュールの軸方向に沿う断面図
【図３】図２の(iii)-(iii)線に沿う断面図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。
【００２２】
図１は、本発明に係るバラスト水処理用濾過膜の洗浄システムを備えたバラスト水処理装置の一例を示す概略図である。
【００２３】
図１において、１は水生生物等を含むバラスト水をバラストタンク２に送るためのバラストポンプであり、Ｂはバラスト水の取水配管である。
【００２４】
本発明において、処理対象となるバラスト水には、例えば海水、淡水などが用いられ、かかるバラスト水には、動物プランクトン、植物プランクトン、細菌などの水生生物を含む。
【００２５】
３は取水配管Ｂ上に設けられたプレフィルタであり、比較的大型の水生生物を除去ないし殺滅する機能を有する。
【００２６】
プレフィルタ３としては、格別限定されないが、例えばスリット板等を好ましく例示することができる。スリット板は、比較的大型の水生生物に対する濾過作用と同時に、圧送されるバラスト水がスリットを通過しようとする際の剪断現象が生じることで液中の水生生物を破壊して殺減する作用を有するため、本発明において好ましく用いられる。
【００２７】
４は、取水配管Ｂ内において、プレフィルタ３よりも下流側に設けられた濾過膜装置であり、バラスト水中の水生生物を膜濾過により除去する機能を有する。
【００２８】
濾過膜装置４は、濾過膜４１と、濾過膜４１による膜濾過に供されるバラスト水が導入される原水室４２と、濾過膜４１による膜濾過後のバラスト水が導入される処理水室４３とを備えている。また、４４及び４５は、取水配管Ｂ上における濾過膜装置４の前後にそれぞれ設けられたバラスト水供給バルブ及びバラスト水排出バルブである。
【００２９】
濾過膜装置４が備える濾過膜４１としては、精密濾過膜（ＭＦ膜）や限外濾過膜（ＵＦ膜）などを用いることができるが、好ましいのは、孔の大きさが５０〜１０００ｎｍ程度の精密濾過膜である。
【００３０】
濾過膜４１の形態としては、格別限定されないが、スパイラル膜や中空糸膜などを好ましく例示でき、特に本発明の洗浄方法による効果が顕著になり易いことからスパイラル膜が好適である。
【００３１】
５は、濾過膜４１を洗浄液によって洗浄する洗浄機構であり、図示されるように、濾過膜装置４に接続された循環配管Ｗ上に、循環ポンプ５１と、薬剤供給装置５２と、微細気泡供給装置５３とを備えている。また、５４及び５５は、循環配管Ｗ上における濾過膜装置４の前後にそれぞれ設けられた洗浄液供給バルブ及び洗浄液排出バルブである。
【００３２】
本発明において、洗浄液としては、水や海水等を好ましく用いることができ、海水であることが特に好ましい。海水としては、上述した濾過膜装置４による膜濾過後のバラスト水を好ましく用いることができる。
【００３３】
図示の態様では、濾過膜装置４と循環配管Ｗとの接続は、原水室４２に洗浄液を導入して、濾過膜４１と接触後の洗浄液を当該原水室４２から排出する形態（膜面を液流で叩く洗浄）としている。
【００３４】
濾過膜装置４と循環配管Ｗとの接続は、上記の例に限定されず、濾過膜４１と、循環配管Ｗを循環する洗浄液とが接触可能であればよく、例えば、原水室４２に洗浄液を導入して、濾過膜４１を介して処理水室４３から洗浄液を排出する形態（順洗）や、処理水室４３に洗浄液を導入して、濾過膜４１を介して原水室４２から洗浄液を排出する形態（逆洗）とすることもできる。
【００３５】
薬剤供給装置５２は、洗浄液循環タンク５２０を備えており、薬剤タンク５２１から不図示のポンプにより供給される薬剤を、洗浄液循環タンク５２０内の洗浄液中に供給する。
【００３６】
本発明において用いられる薬剤としては、特に有機物等のバラスト水含有成分との反応により気泡を生成する薬剤が好ましく用いられ、具体的には過酸化水素、次亜塩素酸ナトリウムを好ましく例示できる。
【００３７】
薬剤の添加量は格別限定されず、例えば、ケークの成長状況等に合わせて、濾過膜４１との接触時における洗浄液中での濃度が所定濃度となるように、適宜設定できる。
【００３８】
また、５２２は、洗浄液循環タンク５２０内の夾雑物を除去するための夾雑物除去手段であり、該洗浄液循環タンク５２０に接続された循環配管５２２ａと、該循環配管５２２ａ上に設けられたフィルタ５２２ｂ及び循環ポンプ５２２ｃにより構成されている。
【００３９】
夾雑物除去手段５２２は、循環ポンプ５２２ｃにより洗浄液循環タンク５２０内の夾雑物を洗浄液と共に抜き出してフィルタ５２２ｂに供給し、フィルタ５２２ｂによって夾雑物が除去された洗浄液を洗浄液循環タンク５２０内に返送する機能を有する。
【００４０】
本態様において、微細気泡供給装置５３は、循環配管Ｗの上流側の分岐部５３１で分岐させて再度該循環配管Ｗの下流側の合流部５３２で戻すように構成された分岐管５３０を備えている。
【００４１】
分岐部５３１から分岐された液体は、分岐管５３０内を流れ、該分岐管５３０の途中に設けられた気液混合部５３３において、気体が混合される。
【００４２】
気液混合部５３３は、液体に気体を混合できる気液混合装置であれば格別限定されないが、例えば、エジェクター、ラインミキサーなどが挙げられる。５３４は気液混合部５３３に気体を供給するための気体供給源である。
【００４３】
５３５は分岐管５３０のライン中に設けられる気液混合ポンプである。気液混合ポンプ５３５の圧力は、気液混合部５３３の圧力損失、気体供給源からの気体の供給圧力、合流部５３２における循環配管Ｗ内の流体圧力などを考慮して適宜決定される。
【００４４】
気体供給源５３４から供給する気体は、空気、酸素、オゾン、二酸化炭素等が挙げられる。
【００４５】
気体供給源５３４から洗浄液中に供給する気体の供給量は、循環配管Ｗにおける洗浄液の循環流量に対して２〜５体積％程度であることが好ましく、具体的には、循環流量が１００Ｌ／ｍｉｎであれば、２〜５Ｌ／ｍｉｎ程度であることが好ましい。
【００４６】
本発明における微細気泡供給装置５３は、上記のように構成されるために、分岐管５３０で生成された気液混合液が、合流部５３２で、循環配管Ｗに合流され、その合流後の流体の中に、直径１０〜１００μｍの範囲のマイクロバブルを生成する。
【００４７】
微細気泡供給装置５３の形態は、以上に説明したものに限定されず、循環配管Ｗ内に、好ましくは直径１０〜１００μｍ程度の微細気泡を供給できるものであれば好ましく用いることができる。
【００４８】
以上に説明したバラスト水処理装置において、バラスト水の取水時においては、バラスト水供給バルブ４４及びバラスト水排出バルブ４５を開き、洗浄液供給バルブ５４及び洗浄液排出バルブ５５を閉じた状態で、バラストポンプ１を作動させて、取水配管Ｂを介して、プレフィルタ３及び濾過膜装置４によって処理されたバラスト水を、バラストタンク２に取り込む。
【００４９】
一方、濾過膜装置４の濾過膜４１を洗浄する洗浄時においては、バラスト水供給バルブ４４及びバラスト水排出バルブ４５を閉じ、洗浄液供給バルブ５４及び洗浄液排出バルブ５５を開いた状態で、循環ポンプ５１を作動させて、循環配管Ｗを介して、洗浄液を濾過膜４１と接触するように循環させて、濾過膜４１を洗浄する。
【００５０】
本発明に係るバラスト水処理用濾過膜の洗浄方法においては、循環配管Ｗを循環する洗浄液に、上述した薬剤供給装置５２からの薬剤と、微細気泡供給装置５３からの微細気泡が含まれているため、これら薬剤及び微細気泡の相乗効果によって、薬剤及び微細気泡をそれぞれ単独使用した場合と比べても飛躍的に高い洗浄効率で濾過膜４１を洗浄でき、バラスト処理に特有の難分解性ケーク層の分解効率にも際立って優れる効果が得られる。
【００５１】
このような相乗効果が得られる理由については明らかではないが、本発明者は以下のように考えている。
【００５２】
つまり、バラスト水中には水生生物等の有機物に加えて無機物も含まれているため、有機物と無機物とからなる特殊な難分解性ケーク層が濾過膜４１に堆積・付着するものと推定される。
【００５３】
本発明では、微細気泡供給装置５３からの微細気泡と、濾過膜４１のケーク層中の有機物が薬剤で分解される際に発生する気泡とによって、濾過膜４１の膜面近傍において高速の乱流が発生し、局所的に高圧化した洗浄液がケーク層の無機物部分を破壊することで、優れた洗浄効率を実現していることが推定される。
【００５４】
以上の説明では、バラスト水処理装置がプレフィルタ３を備える場合について説明したが、バラスト水を採取する海域における水生生物の分布状態等によって適宜省略してもよい。
【００５５】
以上の説明では、バラスト水をバラストタンク２に取水することにより発生したケーク層を洗浄する場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えばバラストタンク２内に取り込まれたバラスト水中において微生物が増殖した場合などにおいては、該バラスト水を排出する際にも膜濾過が行われることが好ましい。このようなバラスト水排出時の膜濾過によって膜面に付着したケーク層に対しても、本発明の洗浄方法は優れた効果を奏する。
【００５６】
本発明において、濾過膜装置４の形態は格別限定されないが、スパイラル膜モジュールを好ましく例示できる。
【００５７】
スパイラル膜モジュールを用いる場合は、特に、上述した「膜面を液流で叩く洗浄」による洗浄効率を顕著に向上する効果が得られる。
【００５８】
図２は、スパイラル膜モジュールの軸方向に沿う断面図、図３は、図２の(iii)-(iii)線に沿う断面図である。
【００５９】
スパイラル膜モジュール４００は、処理水を集める集水管４３０と、該集水管４３０の外周に巻回状態で設けられた多数の封筒状膜４１０（濾過膜４１）と、この集水管４３０の外周に封筒状膜４１０が巻回された構造体を内部に収容する外筒４４０とを有している。
【００６０】
各封筒状膜４１０内には、それぞれ封筒状膜４１０の張設状態を維持し、該封筒状膜４１０の内側に透過した処理水のためのスペースを形成する透過側スペーサ（不図示）が設けられている。封筒状膜４１０の内部は集水管４３０の内部４３０ａ（処理水室４３）と連通しており、該封筒状膜４１０を透過した処理水を集水管４３０に移送可能としている。この封筒状膜４１０は、集水管４３０の外周面に放射状に取り付けられており、これらが集水管４３０に巻回されることによって、全体として集水管４３０を軸とする略円柱状を呈している。
【００６１】
隣接する封筒状膜４１０の間には、封筒状膜４１０同士が密着して膜面積が狭くなることを防止すると共に集水管４３０と外筒４４０の間の隣接する封筒状膜４１０間に原水流路４２０（原水室４２）を形成するためのスペーサ（不図示）が挿設されている。
【００６２】
かかるスパイラル膜モジュール４００において、上述した「膜面を液流で叩く洗浄」を行う場合は、外筒４４０のいずれか一方端側の開口から原水流路４２０に導入した洗浄液を、他方端側の開口から排出させる。
【実施例】
【００６３】
以下に、本発明の実施例を説明するが、本発明はかかる実施例によって限定されない。
【００６４】
（実施例１）
図１に示したバラスト水処理用濾過膜の洗浄システムを用いて、膜濾過後の海水からなる洗浄液に薬剤（過酸化水素）及び微細気泡（空気；気泡径の直径１０〜１００μｍ）を供給して、バラスト水処理によりケーク層が形成された濾過膜（スパイラル膜）４１の洗浄を行った。
洗浄液の循環配管Ｗ内に濁度計を設置し、洗浄に伴って増加する洗浄液の濁度を測定した。
【００６５】
以上の試験を計４回行ったところ、洗浄液の濁度増加量の平均は３．２７ｐｐｍであった。
【００６６】
（比較例１）
実施例１において、洗浄液への微細気泡の供給を行わず、薬剤供給のみとしたこと以外は実施例１と同様にして試験を行った。
【００６７】
計４回の試験における洗浄液の濁度増加量の平均は１．７７ｐｐｍであった。
【００６８】
＜評価＞
洗浄液に薬剤及び微細気泡を供給した実施例１では、薬剤のみを供給した比較例１と比べて、濁度増加量が飛躍的に増加していることから、濾過膜４１のケーク層の除去効率に際立って優れることがわかる。
【符号の説明】
【００６９】
１：バラストポンプ
２：バラストタンク
３：プレフィルタ
４：濾過膜装置
４１：濾過膜
４２：原水室
４３：処理水室
４４：バラスト水供給バルブ
４５：バラスト水排出バルブ
５：洗浄機構
５１：循環ポンプ
５２：薬剤供給装置
５２０：洗浄液循環タンク
５２１：薬剤タンク
５２２：夾雑物除去手段
５３：微細気泡供給装置
５３０：分岐管
５３１：分岐部
５３２：合流部
５３３：気液混合部
５３４：気体供給源
５３５：気液混合ポンプ
５４洗浄液供給バルブ
５５洗浄液排出バルブ
Ｂ：取水配管
Ｗ：循環配管
【図１】
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【図２】
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【図３】
2014018782.tif 000005