(57)【要約】円筒軸を中心に回転可能に保持された円筒状のプリーツフィルターと、前記プリーツフィルターを回転させる駆動機構と、前記プリーツフィルターの外周面に向けて被処理水を流出する被処理水ノズルと、前記プリーツフィルターを囲むように設けられ前記被処理水ノズルのノズル口を内部に備えた外筒部を有するケースと、前記プリーツフィルターを透過した濾過水を前記プリーツフィルターの円筒内部から前記ケースの外部へ導出する濾過水流路と、前記プリーツフィルターで濾過されなかった排出水を前記ケースの外部へ排出する排出流路とを有し、洗浄水を前記濾過水流路を経て前記プリーツフィルターの円筒内部へ供給する逆洗浄機構を備えたバラスト水処理装置とした。
2014103854.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒軸を中心に回転可能に保持された円筒状のプリーツフィルターと、
前記プリーツフィルターを回転させる駆動機構と、
前記プリーツフィルターの外周面に向けて被処理水を流出する被処理水ノズルと、
前記プリーツフィルターを囲むように設けられ前記被処理水ノズルのノズル口を内部に備えた外筒部を有するケースと、
前記プリーツフィルターを透過した濾過水を前記プリーツフィルターの円筒内部から前記ケースの外部へ導出する濾過水流路と、
前記プリーツフィルターで濾過されなかった排出水を前記ケースの外部へ排出する排出流路とを有し、
洗浄水を前記濾過水流路を経て前記プリーツフィルターの円筒内部へ供給する逆洗浄機構を備えたバラスト水処理装置。
【請求項２】
前記逆洗浄機構は、前記駆動機構を作動させて前記プリーツフィルターが回転した状態で前記洗浄水を供給可能である、請求項１に記載のバラスト水処理装置。
【請求項３】
前記逆洗浄機構は、前記洗浄水を加圧状態で保持する加圧タンクと、前記プリーツフィルターの円筒内部から外周面側に透過した後の前記洗浄水を前記ケースから排出するための排出バルブを含む、請求項１または請求項２に記載のバラスト水処理装置。
【請求項４】
前記加圧タンクは、前記濾過水の一部を前記洗浄水として貯留するタンクである、請求項３に記載のバラスト水処理装置。
【請求項５】
前記排出バルブは、前記被処理水を前記被処理水ノズルに供給するための被処理水流路の途中、または前記排出流路の途中に設けられている、請求項３に記載のバラスト水処理装置。
【請求項６】
前記逆洗浄機構は、前記洗浄水を０．１ＭＰａ以上１ＭＰａ以下の圧力で前記プリーツフィルター内部へ供給することが可能な機構である、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のバラスト水処理装置。
【請求項７】
前記ケース内に前記プリーツフィルターを洗浄するための洗浄薬液を注入する注入口をさらに備えた請求項１に記載のバラスト水処理装置。
【請求項８】
円筒軸を中心に回転可能に保持された円筒状のプリーツフィルターを濾過膜とし、濾過運転の状態においては前記プリーツフィルターの外周面側から円筒内部側に向けて被処理水を濾過する構成のバラスト水処理装置に用いられる逆洗浄方法であって、
前記濾過運転を停止し、かつ前記プリーツフィルターを回転させた状態で、前記プリーツフィルターの円筒内部側に加圧された洗浄水を供給し、前記プリーツフィルターの円筒内部側から外周面側に向けて洗浄水を透過させる、バラスト水処理装置の逆洗浄方法。
【請求項９】
前記洗浄水の供給は間欠的に行われ、
前記プリーツフィルターの実効フィルター面積をＡ（ｍ２）とし、一度に流される洗浄水の量をＢ（ｍ３）とし、当該一度に洗浄水が流れる時間をＣ（ｓｅｃ）とした場合に、
Ｂ≧Ａ×１かつ０．５≦Ｃ≦１０
の関係を満たす、請求項８に記載のバラスト水処理装置の逆洗浄方法。
【請求項１０】
前記洗浄水の加圧は０．１ＭＰａ以上１ＭＰａ以下の圧力である、請求項８または請求項９に記載のバラスト水処理装置の逆洗浄方法。
【請求項１１】
請求項８に記載の逆洗浄方法を実施する前に、洗浄薬液に前記プリーツフィルターを一定時間浸漬することによる薬液洗浄を行う、バラスト水処理装置の逆洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶に貯留されるバラスト水の処理システムに用いられる装置、および当該装置に設けられたフィルターの洗浄方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、船舶に積載するバラスト水の処理が問題となっている。バラスト水は空荷状態でも安全に航行するために船舶に積載される海水であり、バラスト水を浄化処理して微生物を除去あるいは死滅、不活性化する方法が種々検討されている。比較的大きな微生物の除去の目的で濾過を用いる方法も検討されており、たとえば特許文献１には本願出願人による濾過膜を用いたバラスト水の処理装置が記載されている。この装置では、円筒形状のプリーツフィルターを回転させながら、フィルター外面に向かって濾過対象である海水を噴出させることで、フィルターを洗浄しつつ濾過を行う装置を提供できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４８３５７８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
海水淡水化やバラスト水などの汽水・海水利用、あるいは下水、生活排水、工業排水など水処理に際しては、水中の異物やゴミ、微生物を除去処理する前濾過処理が必要となる。本願発明者らは、このような濾過へのプリーツフィルターの適用を検討している。ここでは大量の水をできるだけ短時間で濾過する必要があるが、大規模・高流量の運転は概して早期の目詰まりによる処理量や濾過機能の低下を招きやすいことが技術的な問題となっている。【０００５】
特許文献１に開示されている装置は、円筒状フィルターを筒状容器に内蔵し、円筒状フィルターの外側から内部に流入する液体を濾液として回収する濾過装置である。濾過対象液を筒状容器の側面に設けたノズルからフィルター濾過面の一部に噴出することでフィルター表面に堆積した濾過物を洗浄して透過流束を回復させると共に、洗い流した濾過物を濾過前室から排液することで、安定した濾過状態を連続して継続させている。このようなシステムが安定に連続濾過を維持するのに重要なのは、フィルター濾過面への濾過対象液の噴出による洗浄効果である。経時的にフィルターの洗浄部位を変えてフィルター全体を洗浄していくことを効率的かつ効果的に行うために、円筒状フィルターを濾過中にモーター駆動等で回転させて、噴出ノズルからの噴出が当たる場所を連続的かつ周期的に変えている。【０００６】
しかし、このような装置においても、一定時間以上の濾過を継続すると、徐々にフィルターの目詰まりが進展し、交換が必要になる場合があることが確認できた。そこで、本発明は、フィルターの目詰まりを効果的に洗浄し、フィルターを交換すること無くより長時間使用可能なバラスト水処理装置の洗浄方法およびそれを実現する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】
【０００７】
本願発明者らは、かかる事情に対応するため、フィルターの洗浄方法として一般的にしられている逆洗浄を用いることを検討し、効率的に円筒状プリーツフィルターを洗浄することが可能な本願発明に至った。【０００８】
すなわち本願１の発明は、
（１）円筒軸を中心に回転可能に保持された円筒状のプリーツフィルターと、前記プリーツフィルターを回転させる駆動機構と、前記プリーツフィルターの外周面に向けて被処理水を流出する被処理水ノズルと、前記プリーツフィルターを囲むように設けられ前記被処理水ノズルのノズル口を内部に備えた外筒部を有するケースと、前記プリーツフィルターを透過した濾過水を前記プリーツフィルターの円筒内部から前記ケースの外部へ導出する濾過水流路と、前記プリーツフィルターで濾過されなかった排出水を前記ケースの外部へ排出する排出流路とを有し、洗浄水を前記濾過水流路を経て前記プリーツフィルターの円筒内部へ供給する逆洗浄機構を備えたバラスト水処理装置である。【０００９】
また、円筒軸を中心に回転可能に保持された円筒状のプリーツフィルターを濾過膜とし、濾過運転の状態においては前記プリーツフィルターの外周面側から円筒内部側に向けて被処理水を濾過する構成のバラスト水処理装置に用いられる逆洗浄方法であって、前記濾過運転を停止し、かつ前記プリーツフィルターを回転させた状態で、前記プリーツフィルターの円筒内部側に加圧された洗浄水を供給し、前記プリーツフィルターの円筒内部側から外周面側に向けて洗浄水を透過させる、バラスト水処理装置の逆洗浄方法を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
上記発明によれば、フィルターの目詰まりを効果的に洗浄し、フィルターを交換すること無くより長時間使用可能なバラスト水処理装置の洗浄方法およびそれを実現するバラスト水処理装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明にかかるバラスト水処理装置の代表的構成例を説明する図である。
【図２】図１のバラスト水処理装置の濾過装置部分の構成例を示す縦断面模式図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面を模式的に示す図である。
【図４】本発明に用いられるプリーツフィルターの構造を説明する斜視図である。
【図５】バラスト水処理装置を用いたバラスト水処理システム全体の構成を説明する図である。
【符号の説明】
【００１２】
１０，１１，１０１  プリーツフィルター
１２  濾過装置
１３  紫外線照射装置
１４  タンク
２０  ケース
２１  ポンプ
３１，３２，３３，３４，３５，３６  配管
４０  洗浄水タンク
４１，４２  配管
５１，５２，５３，５４，５５，５６  バルブ
６１，６２，６３，６４，６５  配管
７０，１７０  薬液注入口
１０２  被処理水ノズル
２０，１０３  ケース
１０６  被処理水流路
１０７  濾過水流路
１０８  排出流路
１２１  ノズル口
１３１  外筒部
１３２  蓋部
１３３  底部
１４０  中心配管
１４１  取水穴
３０，１９０  モーター
１９１  モーターカバー
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［本願発明の実施形態の説明］
最初に本願発明の内容を列記して説明する。
本願発明は、（１）円筒軸を中心に回転可能に保持された円筒状のプリーツフィルターと、前記プリーツフィルターを回転させる駆動機構と、前記プリーツフィルターの外周面に向けて被処理水を流出する被処理水ノズルと、前記プリーツフィルターを囲むように設けられ前記被処理水ノズルのノズル口を内部に備えた外筒部を有するケースと、前記プリーツフィルターを透過した濾過水を前記プリーツフィルターの円筒内部から前記ケースの外部へ導出する濾過水流路と、前記プリーツフィルターで濾過されなかった排出水を前記ケースの外部へ排出する排出流路とを有し、洗浄水を前記濾過水流路を経て前記プリーツフィルターの円筒内部へ供給する逆洗浄機構を備えたバラスト水処理装置である。
【００１４】
円筒状のプリーツフィルターを回転させつつ、濾過対象となる被処理水をノズルから噴出することで、濾過と並行してフィルター表面に堆積した濾過物を洗浄し、安定した濾過状態を継続させることが可能な装置においても、なお逆洗浄機構を備えることを特徴としている。特に船舶に搭載され航海を繰り返す状況で使用されるバラスト水処理装置においては、フィルターの交換は地上固定型の濾過設備に比較してきわめて困難である。本願発明によれば、より長期間の濾過運転が可能となり、フィルターの交換周期をより長くすることで、設備費用や保守費用を大幅に低減することが可能となる。
【００１５】
なお、逆洗浄とは、通常の濾過状態とは逆方向にフィルターに洗浄水を通す洗浄方法を指すものである。逆洗浄機構とはそのような洗浄を可能にするための構造、付加設備を総称する。
【００１６】
（２）前記逆洗浄機構は、前記駆動機構を作動させて前記プリーツフィルターが回転した状態で前記洗浄水を供給可能であると良い。フィルターを回転しつつ円筒内部から洗浄水を外向きに通すことで、フィルター外周面に付着した濾過物には遠心力が働き、洗浄水の透過圧力と併せてフィルターの洗浄能力を高めることができる。
【００１７】
（３）前記逆洗浄機構は、前記洗浄水を加圧状態で保持する加圧タンクと、前記プリーツフィルターの円筒内部から外周面側に透過した後の前記洗浄水を前記ケースから排出するための排出バルブを含むと良い。加圧タンクに加圧状態で蓄えられた洗浄水を、排出バルブを開き短時間にフィルターに透過させることで、洗浄力が高く、かつ洗浄時間の短い洗浄を実現することが可能となる。排出バルブは前記濾過水流路から逆方向に流入し、フィルターを濾過とは逆方向に透過した洗浄水を排出するために設けられ、濾過運転と洗浄運転を切り換えるための他のバルブと協調して開閉されるものである。また、このように加圧タンクを用いる簡単な機構なので、狭い船舶内においても設置可能である。さらには、船舶に通常備わっている加圧機能を活用することができ、安価に洗浄能力を得ることもできる。
【００１８】
（４）前記加圧タンクは、前記濾過水の一部を前記洗浄水として貯留するタンクであるとなお良い。加圧タンクを前記濾過水流路途中に濾過水流路から分岐して設け、すでに濾過された濾過水を一定量蓄えることで洗浄水として利用することが可能である。洗浄水の蓄積と排出は、流路に適切にバルブを設けることで切り換え可能である。
【００１９】
なお、（５）前記排出バルブは、前記被処理水を前記被処理水ノズルに供給するための被処理水流路の途中、または前記排出流路の途中に設けられていれば良い。排出流路を確保し、他のバルブと共に開閉制御するために適切である。
【００２０】
（６）前記逆洗浄機構は、前記洗浄水を０．１ＭＰａ以上１ＭＰａ以下の圧力で前記プリーツフィルター内部へ供給することが可能な機構であると良い。０．１ＭＰａ未満では濾過物をフィルター表面から引き離すためには不十分であって十分な洗浄力が得られ難い。
また、１ＭＰａを超えると、円筒状のプリーツフィルターの円筒内部から外側に向かって円筒を広げる方向の圧力が強くなりすぎ、フィルターの破れやフィルターを固定している機構の破損が生じやすくなる。より適切には、０．２ＭＰａ以上、０．６ＭＰａ以下、さらに好ましくは０．４ＭＰａ以上０．５ＭＰａ以下である。
【００２１】
（７）前記ケース内に前記プリーツフィルターを洗浄するための洗浄薬液を投入する薬液注入口をさらに備えることが好ましい。逆洗浄を行うことで長期間の濾過運転が可能であるものの、このような機械的な洗浄では落とすことができずにフィルター表面に堆積してゆく物質があることが確認された。そこで、さらに長期間、フィルターの寿命を延ばすために、薬液による洗浄を併用することが望ましい。薬液によるフィルターの洗浄は、従来種々のフィルターにおいて用いられている洗浄方法である。薬液としては、次亜塩素酸ナトリウムが好ましく用いられる。塩素が有効に効くことが確認できており、海水の電解塩素を用いてもよいし、二酸化塩素でも良い。その他、クエン酸等の酸も用いる事ができる。
【００２２】
また、本願は上述の装置を用いたバラスト水処理装置の逆洗浄方法を提供する。すなわち、（８）円筒軸を中心に回転可能に保持された円筒状のプリーツフィルターを濾過膜とし、濾過運転の状態においては前記プリーツフィルターの外周面側から円筒内部側に向けて被処理水を濾過する構成のバラスト水処理装置に用いられる逆洗浄方法であって、前記濾過運転を停止し、かつ前記プリーツフィルターを回転させた状態で、前記プリーツフィルターの円筒内部側に加圧された洗浄水を供給し、前記プリーツフィルターの円筒内部側から外周面側に向けて洗浄水を透過させる、バラスト水処理装置の逆洗浄方法である。
【００２３】
かかる方法によれば、濾過と並行してフィルター表面に堆積した濾過物を洗浄し、安定した濾過状態を継続させることが可能な装置においても、さらに逆洗浄を行うことによって一層効果的な洗浄を可能とできる。フィルターを回転しつつ円筒内部から洗浄水を外向きに通すことで、フィルター外周面に付着した濾過物には遠心力が働き、洗浄水の透過圧力と併せて洗浄能力を高めることができる。特に船舶に搭載され航海を繰り返す状況で使用されるバラスト水処理装置においては、フィルターの交換は地上固定型の濾過設備に比較してきわめて困難である。本願方法を用いることにより、より長期間の濾過運転が可能となり、フィルターの交換周期をより長くすることで、設備費用や保守費用を大幅に低減することが可能となる。
【００２４】
さらに、（９）前記洗浄水の供給は間欠的に行われ、前記プリーツフィルターの実効フィルター面積をＡ（ｍ２）とし、一度に流される洗浄水の量をＢ（ｍ３）とし、当該一度に洗浄水が流れる時間をＣ（ｓｅｃ）とした場合に、Ｂ≧Ａ×１０−３かつ０．５≦Ｃ≦１０の関係を満たすようにすることが好ましい。
【００２５】
プリーツフィルターの実効フィルター面積をＡ（ｍ２）とした場合に、フィルター全面にわたってＡ×１０−３（ｍ３）の水を流すということは、フィルターの各部分を洗浄水が１ｍｍ透過するという事である。すなわち理想的にはフィルター表面に付着した濾過物をフィルター表面から１ｍｍ引き離すことができる。洗浄水の量がＡ×１０−３（ｍ３）未満では十分な洗浄効果が得られない。さらに当該洗浄水の量が短時間に流れるほど、フィルターに付着した濾過物への衝撃が大きくできる。Ｂの量の洗浄水が流れるための時間をＣ（秒：ｓｅｃ）とした場合に、Ｃが１０ｓｅｃを超えると、濾過物を引き離すための十分な力が得られない。また０．５ｓｅｃ未満ではフィルター自体に加わる衝撃が大きく、フィルターの損傷の可能性が高まる。好ましくは０．５ｓｅｃ以上３ｓｅｃ以下、さらに好ましくは０．５ｓｅｃ以上２ｓｅｃ以下である。
【００２６】
（１０）前記洗浄水の加圧は０．１ＭＰａ以上１ＭＰａ以下の圧力であると良い。０．１ＭＰａ未満では濾過物をフィルター表面から引き離すためには不十分であって十分な洗浄力が得られ難い。また、１ＭＰａを超えると、円筒状のプリーツフィルターの円筒内部から外側に向かって円筒を広げる方向の圧力が強くなりすぎ、フィルターの破れやフィルターを固定している機構の破損が生じやすくなる。より適切には、０．２ＭＰａ以上、０．６ＭＰａ以下、さらに好ましくは０．４ＭＰａ以上０．５ＭＰａ以下である。
【００２７】
（１１）逆洗浄方法を実施する前に、洗浄薬液に前記プリーツフィルターを一定時間浸漬することによる薬液洗浄を行う、バラスト水処理装置の逆洗浄方法とすると、さらに高い洗浄効果を得ることが可能である。これは薬液によってプリーツフィルターに付着した目詰まり物質が化学的に分解されて脆くなった後だと、逆洗浄の水の物理的な流れが目詰まり物質を効率的に剥がし取りやすいからである。
【００２８】
［本願発明の実施形態の詳細］
本発明にかかるバラスト水の処理装置の構成を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００２９】
（バラスト水処理システム）
図５にてバラスト水処理装置を用いたバラスト水処理システムの全体構成例を説明する。このシステムは配管３１からポンプ２１によって取水した被処理水としての海水を処理し、バラスト水としてタンク１４に貯留する。配管３２に送られた被処理水は濾過装置１２により濾過される。濾過水は配管３３を経て紫外線照射装置１３などの殺滅手段（必須ではない。）に送られる。また、濾過装置１２において濾過されなかった排出水は、配管３５を経て装置外部へ導出される。殺滅処理を経た海水は、配管３４、配管３６を経てタンク１４に送られる。
【００３０】
（濾過装置）
本発明の実施形態例としてのバラスト水処理装置の構成を図面を参照して説明する。図１は図５で説明したバラスト水処理システムにおける濾過装置１２としてのバラスト水処理装置の構成例を説明する図である。まず、基本的なバラスト水処理の動作を説明する。
被処理水はバルブ５１を備えた配管６１を通り、ケース２０内部へ供給される。ケース２０内には、円筒形状のプリーツフィルター１０が設けられている。プリーツフィルター１０はその円筒軸を中心にモーター３０によって回転することができる。被処理水はプリーツフィルター１０の円筒外部から円筒内部に向けて濾過される。濾過された濾過水は円筒内部から配管６３に導出される。濾過されなかった排水は配管６２からバルブ５６を経て外部に排出される。濾過水は配管６３からバルブ５３を経てバラスト水タンクへと供給される。
【００３１】
図１の装置は、上述された通常の濾過（バラスト水処理）機能に用いられる構成要素以外に、プリーツフィルター１０を逆洗浄するための逆洗浄機構を備えている。逆洗浄機構は、洗浄水タンク４０、バルブ５４、５５、配管４１を含む。
【００３２】
濾過装置の具体的構成例を図２および図３を参照して説明する。図２および図３は本発明の実施態様としての船舶用のバラスト水処理装置の一部を例示する。図２は軸線を含む垂直断面の構成、図３は図２における水平Ａ−Ａ断面の構成をそれぞれ模式的に示す図である。円筒形状のプリーツフィルター１０１は回転中心となる軸線を囲むように配置されており、中心に配置された中心配管１４０（配管は回転しない）の周囲を回転自在に取り付けられている。プリーツフィルターの円筒上下面は水密に塞がれている。回転自在な取り付け構造は、同じく水密構造とする必要があるが、特に限定されることなく既知の構造が用いられる。フィルター全体を覆うようにケース１０３が設けられる。ケース１０３は外筒部１３１、蓋部１３２、底部１３３で構成され、底部１３３には排出流路１０８が設けられる。ケース１０３内に被処理水としての海水を導入するため被処理水流路１０６と被処理水ノズル１０２が設けられる。被処理水ノズル１０２は、そのノズル口１２１をケース１０３の外筒部１３１内に備えるように被処理水流路１０６から延設され、被処理水がプリーツフィルターの外周面に向かって流出するように構成されている。また、プリーツフィルターの回転のためにモーター１９０がプリーツフィルターの中心軸に備えられている。モーター１９０はモーターカバー１９１で覆われて収納され、駆動制御部（図示せず）からの電力により駆動される。
【００３３】
本例の場合、被処理水ノズルから噴出した被処理水はプリーツフィルターのプリーツ外周面に当たり、その圧力によってプリーツフィルターの洗浄効果が得られる。濾過されない被処理水および、ケース内に沈殿した濁質分は、ケース底部の排出流路から順次排出される。このように濁質分や残った被処理水が連続的に常に排出されつつ濾過が進行される点もこの装置の特徴であり、バラスト水に求められる１０〜２０ｔｏｎ／時間やさらには１００ｔｏｎ／時間という処理量を確保するために効果がある。なお、図では排出流路にバルブなどを記載していないが、保守用や流量調節用に必要な機器を設けることはできる。一方、プリーツフィルター１０１により濾過された濾過水はフィルター内部にて中心配管１４０に設けられた取水穴１４１を通して濾過水流路１０７に導かれ、ケース外部に流出される。
【００３４】
１００ｔｏｎ／時間の処理を行う装置の一例として、プリーツフィルターの外径は７００ｍｍ、軸方向長さ３２０ｍｍ、有効面積としての高さ２８０ｍｍ、プリーツ深さ７０ｍｍ、プリーツ数４２０折、が挙げられる。被処理水ノズル１０２はノズル口１２１が矩形開口であるとよい。
【００３５】
（プリーツフィルターの構成）
図４は、本発明の実施形態としてプリーツフィルターの代表的構成を説明する斜視模式図である。このプリーツフィルター１１は平面帯状の基材を山谷交互に折りたたむことで、いわゆるプリーツ形状とし、さらに円筒状につなぎ合わせて構成されたものである。フィルターの基材には多孔質樹脂シートが用いられる。材質として例えば、ポリエステル、ナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）等からなる延伸多孔質体、相分離多孔体、不織布等の多孔質構造物が利用される。高流量処理を行う目的においては、材質はポリエチレンテレフタレートなどのポリエステルからなる不織布が特に好適に用いられる。
【００３６】
（逆洗浄方法）
再び図１を参照して逆洗浄方法について説明する。まず、洗浄水の準備を行う。上述のバラスト水処理の通常動作、すなわち濾過運転において、バルブ５１、５６、５３は開状態であり、バルブ５２、５４は閉状態である。ここで、洗浄水タンク４０の上部にて圧力開放のための配管４２に設けられたバルブ５５を開状態とし、配管６３から分岐された配管６４に設けられたバルブ５４を開状態にすると、濾過水が洗浄水タンク４０に流入し、タンク内に貯留される。洗浄水が必要量貯留すればバルブ５４を閉状態とする。なお、洗浄水として濾過水を利用する方法を示したが、濾過水を利用せずに別な手段により、たとえば水道水等を洗浄水タンク４０に導入しても良い。
【００３７】
洗浄水が準備できた状態で、逆洗浄を行う手順を説明する。バルブ５１、５２、５６、５３を閉状態とし、通常の濾過動作を停止する。バルブ５４を開状態とし、バルブ５５を閉状態とする。この状態で、濾過装置のケース２０と洗浄水タンク４０が配管６３で連結され、かつ他の流路の全てが閉じられた状態である。ここで、加圧配管である配管４１に圧縮空気等を流し込んで洗浄水を加圧する。バルブ５４を閉じた状態で加圧してからバルブ５４を開いても良い。ケース２０、配管６３、洗浄水タンク４０の内部全体が加圧された状態に保持される。次に、バルブ５２を開放する（開状態にする）。すると、洗浄水が洗浄水タンク４０から配管６３を経てプリーツフィルター１０を透過し、ケース２０から配管６１、６５を経て外部に一気に排出される。すなわち、濾過膜であるプリーツフィルター１０に濾過とは逆向きに洗浄水が短時間に流れることで、プリーツフィルター外周面に付着等していた物質がプリーツフィルター外周面から剥がされ、プリーツフィルターが洗浄される。なお、バルブ５２を開放することに代えて、バルブ５６を開放し、配管６２から洗浄後の排水を排出することも可能である。
【００３８】
以上の動作によって、洗浄水タンク４０に貯留された洗浄水が加圧により逆洗浄に用いられた後は、バルブ５１、５３、５６を開状態に、バルブ５２、５４を閉状態として、通常の濾過運転に戻す。この際、バルブ５４、５５を開けることで、再び洗浄水を洗浄水タンク４０に貯留することが出来、洗浄動作を繰り返すことが可能となる。なお、洗浄動作においてモーター３０の動作は停止しても良いが、プリーツフィルターを回転させた状態で逆洗浄を行った方がより高い洗浄効果が得られる。これは円筒状のプリーツフィルター外周面に付着した濾過物に回転による遠心力が加わり、円筒状のプリーツフィルター内部からの洗浄水の圧力に加えて濾過物が一層除去されやすくなるためである。回転状態で逆洗浄が行える装置構造特有の効果であり、効果的な洗浄方法である。さらには、回転にプリーツフィルター全体の振動を加えても洗浄効果が高まることが期待できる。
【００３９】
(薬液洗浄)
図１を参照して、ケース２０にはその蓋部に薬液用の薬液注入口７０が設けられている。図２においても同様に、蓋部１３２に薬液注入口１７０が設けられている。逆洗浄を行うことで長期間の濾過運転が可能であるものの、このような機械的な洗浄では落とすことができずにフィルター表面に徐々に堆積してゆく物質があり得る。フィルターの利用時間である寿命を延ばすために、薬液による洗浄を併用することが望ましい。
【００４０】
このような薬液注入口を用いて次の手順で薬液洗浄を行うことができる。図１を参照して説明する。まず、濾過運転および逆洗浄の動作を停止する。モーター３０によるプリーツフィルター１０の回転は停止しても回転状態でも良い。バルブの全てを閉状態として、ケース２０内に被処理水または濾過水が残留しており、プリーツフィルター１０が水に浸漬された状態で保持する。この状態で、薬液注入口から洗浄用の薬液を注入する。すでにプリーツフィルター１０が回転状態にある場合はそのまま、プリーツフィルター１０が停止状態にある場合はモーター３０を回転させてプリーツフィルター１０を回転状態とする。当該状態にて、薬液が全体に拡がりプリーツフィルターの外周面が十分洗浄されるまで一定時間保持する。その後、バルブ５６を開け、薬液を含むケース２０内部の水を排水する。なお、使用する薬液によっては、排水の前にさらに中和液を注入したり、排水後の処置として中和等の処理を行ったりすることは必要に応じて行えば良い。
【００４１】
（実験例）
逆洗浄の効果を確認するため以下の実験を行った。用いた装置は図２に示した構成で以下の材質、寸法をもつバラスト水処理装置である。プリーツフィルターは基材としてポリエチレンテレフタレート製不織布（商品名：東レ製  アクスターＧ２２６０−１Ｓ  ＢＫ０）を用いた。プリーツフィルターの外径は７００ｍｍ、軸方向長さ３２０ｍｍ、有効面積としての高さ２８０ｍｍ、プリーツ深さ７０ｍｍ、プリーツ数４２０折である。プリーツフィルターの有効面積は約１２ｍ２である。ケースの容積は約３００Ｌ（リットル）である。ノズル口はプリーツの長さ方向に長辺、プリーツ間隔方向に短辺を持つ長形開口である。被処理水としての海水として、佐賀県伊万里市において採取した標準的な海水（塩分濃度２〜４％、濁度１〜１０００ＮＴＵ（Ｎｅｐｈｅｌｏｍｅｔｒｉｃ  Ｔｕｒｂｉｄｉｔｙ  Ｕｎｉｔｓ））を用いた。この装置により通常の濾過運転において約２５０ｔｏｎ／時間の流量が得られる。
【００４２】
図１に示す装置構成において、洗浄水タンク４０として容積１００Ｌ（１００Ｌの洗浄水を貯留可能）のタンクを用いた。なお、タンクは特に船舶内へ設置する装置の小型化のために、小さい方が好ましい。洗浄能力の確保とタンクの小型化の両立のために一度に用いる洗浄水は５０Ｌ程度（３０Ｌ〜７０Ｌ）としても良い。バルブ５４を開け、濾過水を洗浄水として溜めた。タンク内に１００Ｌの洗浄水が準備できた状態で、バルブ５１、５２、５６、５３を閉状態とし、バルブ５４を開状態、バルブ５５を閉状態とする。この状態で、濾過装置のケース２０と洗浄水タンク４０が配管６３で連結され、かつ他の流路の全てが閉じられた状態である。ここで、加圧配管である配管４１に０．５ＭＰａの圧縮空気を接続して加圧された状態で、バルブ５２を開放する（開状態にする）。すると、洗浄水が洗浄水タンク４０から配管６３を経てプリーツフィルター１０を透過し、ケース２０から配管６１、６５を経て外部に一気に排出される。排出時間はバルブ操作により約０．２〜２秒であった。バルブ５２を開放することに代えて、バルブ５６を開放しても同様に洗浄が行える。プリーツフィルターの回転は濾過運転中も逆洗浄中も同じく９５ｒｐｍである。
【００４３】
以上の動作によって、逆洗浄を行った後に、バルブ５１、５３、５６を開状態に、バルブ５２、５４を閉状態として、通常の濾過運転に戻す。ここで再び濾過水を洗浄水として貯留し、約１００Ｌの洗浄水を溜めた時点で逆洗浄を行う。この操作を繰り返し、１０回の逆洗浄を連続して行った。
【００４４】
濾過運転中の被処理水の水圧と濾過水の水圧の差を差圧として測定し、差圧が大きくなることでプリーツフィルターの目詰まりの程度を判断する。濾過運転初期には約５ｋＰａであった差圧が、約８時間の濾過運転により１〜２ｋＰａ程度上昇する。この時点で上述の逆洗浄を行うことで、差圧がほぼ回復し、逆洗浄の効果が確認できた。また、プリーツフィルターの回転を止めて逆洗浄を行った場合に比べて、回転を続けて逆洗浄を行う場合の方が洗浄効果が高いことが判る。逆洗浄を全くしない場合、約２５〜３０時間の濾過運転で差圧が１０ｋＰａ以上と大きく上昇して通常の濾過運転ができなくなる。一方、上記の逆洗浄を約８時間おきに繰り返すことで、７８時間までの濾過運転が可能となった。すなわち、７８時間後に差圧が１０ｋＰａを超えた。
【００４５】
次に薬液洗浄についての確認を行った。上記の通り逆洗浄を繰り返した後に差圧が大きくなったプリーツフィルターの運転を止め、薬液洗浄を行った。用いた市販の次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ）液であり、水酸化ナトリウムと界面活性剤が含まれている。６％の次亜塩素酸ナトリウムを濾過装置のケース内に注入し、約５００ｐｐｍとなる状態とした。洗浄はプリーツフィルターを回転させたままの状態で１時間行い、その後薬液を排出すると共に新たな海水を注入して濯いだ。本例では５００ｐｐｍの濃度としたので１時間としたが、濃度により洗浄効果が異なる。たとえば５０ｐｐｍに薄めると約１２時間の浸漬で同様の効果が得られる。プリーツフィルターの回転は止めても良いが、回転状態の方がプリーツフィルター面からの汚れが取れやすい。
【００４６】
かかる洗浄後の確認により、差圧がほぼ初期状態に回復することができ、再び通常の濾過運転を開始することができた。また、薬液洗浄の直後に逆洗浄を１回行うことでさらに効果的に洗浄が行えることも確認できた。およそ５回〜１０回の逆洗浄に対して１回の薬液洗浄を加えることで、プリーツフィルターを交換すること無く飛躍的に長時間使用することが可能となる。
【００４７】
さらに、濾過運転後の休止状態によりプリーツフィルターが乾燥した場合にも本願方法は効果があることを確認した。プリーツフィルターが乾燥すると、表面に付着した濾過物が強固にプリーツフィルター基材に付着する。薬液洗浄のみで濾過運転を開始しても差圧が十分に小さくならない場合がある。具体的には、休止前に６ｋＰａであったところが、乾燥後には約１０ｋＰａとなっており、薬液洗浄を行っても７ｋＰａにまでしか回復出来なかった。この場合においても、薬液洗浄に続けて逆洗浄を行うことで高い洗浄効果が得られ、６ｋＰａに回復することで通常の濾過運転を開始することが可能であった。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年2月19日(2015.2.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項９】
前記洗浄水の供給は間欠的に行われ、
前記プリーツフィルターの実効フィルター面積をＡ（ｍ２）とし、一度に流される洗浄水の量をＢ（ｍ３）とし、当該一度に洗浄水が流れる時間をＣ（ｓｅｃ）とした場合に、
Ｂ≧Ａ×１０−３  かつ  ０．５≦Ｃ≦１０
の関係を満たす、請求項８に記載のバラスト水処理装置の逆洗浄方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
（実験例）
逆洗浄の効果を確認するため以下の実験を行った。用いた装置は図２に示した構成で以下の材質、寸法をもつバラスト水処理装置である。プリーツフィルターは基材としてポリエチレンテレフタレート製不織布（商品名：東レ製  アクスター（登録商標）Ｇ２２６０−１Ｓ  ＢＫＯ）を用いた。プリーツフィルターの外径は７００ｍｍ、軸方向長さ３２０ｍｍ、有効面積としての高さ２８０ｍｍ、プリーツ深さ７０ｍｍ、プリーツ数４２０折である。プリーツフィルターの有効面積は約１２ｍ２である。ケースの容積は約３００Ｌ（リットル）である。ノズル口はプリーツの長さ方向に長辺、プリーツ間隔方向に短辺を持つ長形開口である。被処理水としての海水として、佐賀県伊万里市において採取した標準的な海水（塩分濃度２〜４％、濁度１〜１０００ＮＴＵ（Ｎｅｐｈｅｌｏｍｅｔｒｉｃ  Ｔｕｒｂｉｄｉｔｙ  Ｕｎｉｔｓ））を用いた。この装置により通常の濾過運転において約２５０ｔｏｎ／時間の流量が得られる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
（７）前記ケース内に前記プリーツフィルターを洗浄するための洗浄薬液を注入する薬液注入口をさらに備えることが好ましい。逆洗浄を行うことで長期間の濾過運転が可能であるものの、このような機械的な洗浄では落とすことができずにフィルター表面に堆積してゆく物質があることが確認された。そこで、さらに長期間、フィルターの寿命を延ばすために、薬液による洗浄を併用することが望ましい。薬液によるフィルターの洗浄は、従来種々のフィルターにおいて用いられている洗浄方法である。薬液としては、次亜塩素酸ナトリウムが好ましく用いられる。塩素が有効に効くことが確認できており、海水の電解塩素を用いてもよいし、二酸化塩素でも良い。その他、クエン酸等の酸も用いる事ができる。
【国際調査報告】
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