(57)【要約】【課題】膜に付着したファウリング物質を確実に剥離し、剥離したファウリング物質を分解して、膜フラックスを長期的に維持できるバラスト水の膜処理方法を提供すること。【解決手段】本発明に係るバラスト水の膜処理方法は、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１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漬させる浸漬処理を行った後、前記ファウリング物質を分解する酵素を含む洗浄液により前記膜面を洗浄することを特徴とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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漬させる浸漬処理を行った後、前記ファウリング物質を分解する酵素を含む洗浄液により前記膜面を洗浄することを特徴とするバラスト水の膜処理方法。
【請求項２】
界面活性剤を含む洗浄液の浸漬処理前に、スチーム又は温水により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を加温することを特徴とする請求項１記載のバラスト水の膜処理方法。
【請求項３】
界面活性剤が、ノニオン系であることを特徴とする請求項１又は２記載のバラスト水の膜処理方法。
【請求項４】
洗浄液中の界面活性剤濃度が、５〜３０ｗｔ％であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のバラスト水の膜処理方法。
【請求項５】
前記膜処理に用いる膜は、０．１〜５０μｍの範囲の粒子、微生物、菌体を阻止する機能を有する精密ろ過膜であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のバラスト水の膜処理方法。
【請求項６】
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、
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を分解する酵素を含む洗浄液タンクに界面活性剤を供給して、酵素と界面活性剤を含む洗浄液により前記膜面を洗浄することを特徴とするバラスト水の膜処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バラスト水の膜処理方法に関し、詳しくは、膜に付着したファウリング物質を確実に剥離し、剥離したファウリング物質を分解して、膜フラックスを長期的に維持できるバラスト水の膜処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
原油や貨物等を輸送する船舶には、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、原油や貨物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、原油や貨物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。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。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微生物や小型・大型生物の卵が混入しており、船舶の移動に伴い、これら微生物や小型・大型生物の卵が同時に異国に運ばれることになる。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。このような背景の中、国際海事機関（ＩＭＯ）の外交会議において、バラスト水処理装置等に係る定期的検査の受検義務が採択され、２００９年以降の建造船から適用される。
【０００３】
また、船舶のバラスト水及び沈殿物の規制及び管理のための国際条約（以下、条約という）のＤ−２規則に規定する排出基準（Ｇ８）は、大きさ10〜50μｍのプランクトンは１０個／ｍｌ；大きさ50μｍ以上のプランクトンは１０個／ｍ３；大腸菌は250cfu／100ｍl；コレラ菌は１cfu／100ｍl；腸球菌は100cfu／100ｍlとなる。
【０００４】
更に２００５年７月２２日に採択された活性物質を利用するバラスト水管理システム承認の手順（Ｇ９）では、その目的について、船舶の安全、人の健康及び水環境に関して、活性物質及び一つ以上の活性物質を含む製剤の承認可能性及びバラスト水管理システムでの適用を決定するものとしている。そしてこのＧ９では、活性物質とは有害水生生物及び病原体に対し、一般的又は特定の作用をもつウィルス又は菌類を含む物質又は生物をいう、と定義し、検証として毒性評価試験が義務付けられている。
【０００５】
以上のような背景から、Ｇ８やＧ９の要請を満足するには、非常に厳しい殺菌あるいは除菌が必要となっている。
【０００６】
従来、バラスト水の殺菌・除菌技術としては、オゾンを用いた化学的手法として、特許文献１に記載の技術が知られている。
【０００７】
特許文献１は、バラスト水に蒸気の注入と併用してオゾンを注入し、しかもオゾンを微細気泡化しヒドキシラジカルの生成を促進してオゾンの使用量を削減しつつ殺菌する技術を提案している。
【０００８】
しかし、オゾンの使用量の削減にも限界があり、このため膜処理を採用する研究が急速に進んでいる。
【特許文献１】特開２００４−１６０４３７号公報
【特許文献２】特開平３−１３３９４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
膜処理においては、膜処理を持続的に行うために膜洗浄が行われている。特許文献２には、膜洗浄において酵素を用いる技術や酵素と酸化剤の併用技術が開示されている。
【００１０】
しかし、酵素を単独で用いても膜に付着したファウリング物質は容易に剥離しないため、膜の洗浄効果が不十分である欠点がある。
【００１１】
また酸化剤の併用によってファウリング物質の洗浄効果が期待できるのは、微生物粘性に起因するものであり、タンパク質、脂質、糖質などの物質そのものに起因する付着要因には全く期待できない問題がある。
【００１２】
そこで、本発明の課題は、膜に付着したファウリング物質を確実に剥離し、剥離したファウリング物質を分解して、膜フラックスを長期的に維持できるバラスト水の膜処理方法を提供することにある。
【００１３】
また、本発明の他の課題は、以下の記載により明らかとなる。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題は、以下の各発明によって解決される。
【００１５】
（請求項１）
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漬させる浸漬処理を行った後、前記ファウリング物質を分解する酵素を含む洗浄液により前記膜面を洗浄することを特徴とするバラスト水の膜処理方法。
【００１６】
（請求項２）
界面活性剤を含む洗浄液の浸漬処理前に、スチーム又は温水により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を加温することを特徴とする請求項１記載のバラスト水の膜処理方法。
【００１７】
（請求項３）
界面活性剤が、ノニオン系であることを特徴とする請求項１又は２記載のバラスト水の膜処理方法。
【００１８】
（請求項４）
洗浄液中の界面活性剤濃度が、５〜３０ｗｔ％であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のバラスト水の膜処理方法。
【００１９】
（請求項５）
前記膜処理に用いる膜は、０．１〜５０μｍの範囲の粒子、微生物、菌体を阻止する機能を有する精密ろ過膜であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のバラスト水の膜処理方法。
【００２０】
（請求項６）
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、
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を分解する酵素を含む洗浄液タンクに界面活性剤を供給して、酵素と界面活性剤を含む洗浄液により前記膜面を洗浄することを特徴とするバラスト水の膜処理方法。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、膜に付着したファウリング物質を確実に剥離し、剥離したファウリング物質を分解して、膜フラックスを長期的に維持できるバラスト水の膜処理方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００２３】
（第１の態様）
図１は本発明のバラスト水の膜処理方法を実施する装置の一例を示す説明図である。同図において、１は船舶の船体内又は船体上に設置された膜処理装置であり、模式的に示されている。
【００２４】
１００は膜装置本体、１０１は膜である。膜としては、例えば、精密ろ過膜（略称ＭＦ膜）では０．１μｍより大きい粒子、微生物、菌体（プランクトン、大腸菌、コレラ菌、腸球菌）を分離できる。限外ろ過膜（略称ＵＦ膜）では２ｎｍ〜０．１μｍの範囲の粒子、微生物、菌体（プランクトン、大腸菌、コレラ菌、腸球菌）を分離できる。ナノろ過膜（略称ＮＦ膜）では２ｎｍより小さい粒子、微生物、菌体（大腸菌、コレラ菌、腸球菌）を分離できる。本発明の目的を達成する上では、０．１〜５０μｍの範囲のプランクトン、大腸菌、コレラ菌、腸球菌を阻止する機能を有しておればよく、０．１μｍより大きい粒子、微生物、菌体を阻止する機能を有する精密ろ過膜が好ましい。
【００２５】
図示の例は、装置本体１００内に複数の中空糸膜を設け、膜の外部から海水を導入して、膜の内部にろ過して処理水を得る。
【００２６】
即ち、ポンプ２で循環タンク３内の海水を装置本体１００に供給する。供給された海水は本体１００内で加圧状態におかれ、その圧力で膜ろ過される。ろ過水は集水部１０２を経由して処理水タンク４に送られる。ろ過水が除去され濃縮された海水は再度前記循環タンク３に戻される。循環タンク３では海水が補給され、濃縮を調整している。
【００２７】
膜処理を長時間継続すると、膜面にタンパク質、脂質、糖質、植物繊維が付着し、透過水量（フラックス）が低下し、ろ過を継続できなくなる。本発明では、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を分解するために、界面活性剤を含む洗浄液を膜面と該膜面に付着したファウリング物質の間に浸漬させる浸漬処理を行った後、前記ファウリング物質を分解する酵素を含む洗浄液により前記膜面を洗浄する。
【００２８】
前記の界面活性剤の浸漬処理や酵素の洗浄処理は、膜装置本体１００に海水を通水するのを停止して行うのが通常である。
【００２９】
タンパク質分解酵素としては、活性発現機構という点から分類すると、主役を果たしているアミノ残基がセリンであるセリンプロテアーゼ（ペプシン、トリプシン、キモトリプシン、細菌プロテアーゼなど）、システインであるチオールプロテアーゼ（パパイン、フィシンなど）、酸性アミノ酸である酸性プロテアーゼ（ペプシンなど）、金属を必須とする金属プロテアーゼ（カルボキシペプチターゼなど）等が挙げられ、これらの１種又は２種以上を組み合わせて使用できる。
【００３０】
脂質分解酵素としては、リパーゼなどが挙げられ、これらの１種又は２種以上を組み合わせて使用できる。
【００３１】
糖質分解酵素としてはセルラ−ゼ、ヘミセルラーゼ、ペクチナーゼ、アミラーゼ、グルコアミラーゼ、インベルターゼ、ラクターゼなどが挙げられ、これらの１種又は２種以上を組み合わせて使用できる。
【００３２】
植物繊維分解酵素としては、セルラーゼやヘミセルラーゼなどが挙げられ、これらの１種又は２種以上を組み合わせて使用できる。
【００３３】
これらの分解酵素は、酵素タンク５に供給され、水を添加され、攪拌機６で混合攪拌されて酵素水溶液にして、ポンプ７を用いて膜装置本体１００に供給される。溶解用の水は処理水タンク４からポンプ８を用いて供給される膜処理水を使用することもできる。なお、図示の例では酵素タンクは一つ示されているが、酵素毎にタンクを分けて設けることもできる。
【００３４】
図示の例では、酵素とは別に界面活性剤が膜装置本体１００に供給される。界面活性剤は界面活性剤タンク９からポンプ１０を介して供給される。
【００３５】
本発明で使用される界面活性剤は、ノニオン界面活性剤、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、両性界面活性剤およびフッ素系界面活性剤のいずれも用いることができる。
【００３６】
ノニオン界面活性剤は、非イオン性の親水性原子団と疎水性原子団の化学的連結によって構成されている。非イオン性親水性原子団としては、ポリオキシアルキレン、多価アルコール（糖および糖アルコールを含む）やポリエチレンポリアミンが一般に用いられる。ポリオキシアルキレン、特にポリオキシエチレンが好ましい。疎水性原子団は、一般に炭化水素基である。脂肪族炭化水素基の方が芳香族炭化水素基よりも好ましい。飽和脂肪族（アルキル）基の方が不飽和脂肪族基よりも好ましい。
【００３７】
アニオン界面活性剤は、アニオン性の親水性原子団と疎水性原子団の化学的連結によって構成されている。アニオン性親水性原子団としては、カルボン酸、硫酸エステル、スルホン酸、アルキルアリールスルホネート、リン酸エステルやアルキルホスホン酸が用いられる。
【００３８】
カチオン界面活性剤は、カチオン性の親水性原子団と疎水性原子団の化学的連結によって構成されている。カチオン性親水性原子団としては、様々なアミン類（第四級アンモニウムやイミン類、アミジン類およびグアニジン類を含む）が用いられる。疎水性原子団は、ノニオン性界面活性剤と同様に、一般に炭化水素基である。
【００３９】
両性界面活性剤は、アニオン性（親水性）原子団、カチオン性（親水性）原子団および疎水性原子団の化学的連結によって構成されている。各原子団については、アニオン界面活性剤およびカチオン界面活性剤と同様である。
【００４０】
フッ素系界面活性剤は、以上述べたような通常の界面活性剤の疎水性原子団の炭素原子に結合している水素原子をフッ素原子に置換した化合物である。
【００４１】
本発明においては、二種類以上の界面活性剤を併用してもよい。
【００４２】
ノニオン系界面活性剤は、水の硬度や電解質の影響を受けにくい形質を持ち、特に、電解質を含む海水に適しているため、本発明において好ましい界面活性剤は、ノニオン系である。
【００４３】
本発明において、洗浄液中の界面活性剤濃度は、５〜３０ｗｔ％の範囲が好ましい。５ｗｔ％未満の場合、フラックスの回復が９０％まで到達せず、３０ｗｔ％を超える場合、５〜３０ｗｔ％の範囲の性能とほとんど変わらず、添加効果が認められない。
【００４４】
膜装置本体１００に界面活性剤及び酵素の溶液を供給された後、タンク５と９から酵素溶液と界面活性剤の供給を停止し、循環ポンプ１１を作動させて循環して洗浄を行うことが好ましい。
【００４５】
本発明において、界面活性剤による浸漬処理を行うと、膜面に付着しているタンパク質、脂質、糖質、植物繊維によって形成されるファウリング物質と膜との付着力を弱める作用があり、その結果、酵素液がファウリング物質と膜の間に入り込み、酵素作用を効果的に発揮し、タンパク質、脂質、糖質、植物繊維を分解しやすくする。
【００４６】
更に界面活性剤を含む洗浄液の浸漬処理前に、スチーム又は温水により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を加温することも好ましい。
【００４７】
スチームを供給するには、膜処理を停止し、スチームを膜面に直接供給したり、あるいはスチームで温水を作ってその温水を膜面に供給してもよい。なお、温水はスチームを介在させずに供給できることは勿論である。スチーム又は温水により膜面を加温すると、界面活性剤の作用を助長し、結果としてファウリング物質の分解を促進することができて好ましい。
【００４８】
（第２の態様）
次に、図２に基づき本発明の他の実施形態を説明する。同図に示す態様は、酵素タンク
５に界面活性剤を供給して酵素と界面活性剤を含む洗浄液により前記膜面を洗浄するものである。第１の態様より効果は劣るが、フラックスの維持向上に寄与できる効果はある。
【００４９】
図２において、図１と同一符号の部位は、同一の構成であるので、その説明を援用する。
【実施例】
【００５０】
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明は、かかる実施例によって限定されない。
【００５１】
実施例１
膜処理装置（精密ろ過膜）を用い、海水を膜ろ過した。海水及びろ過水中の微生物及び細菌濃度を測定し、その結果を表１に示す。
【００５２】
【表１】
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【００５３】
実施例２
実施例１において、フラックスの変化を調べ、フラックスがろ過運転当初の３０％低下した時点で、膜ろ過を停止し、界面活性剤（三洋化成社製「ＮＳＡ−１７」）を用いて、浸漬処理を行った。洗浄液中の界面活性剤濃度は１０ｗｔ％であった。
【００５４】
次いで、以下の酵素を含有した洗浄液を用いて酵素処理を行った。酵素洗浄液の温度は３０℃に調整した。
【００５５】
＜酵素＞
セルラーゼ                                  
リパーゼ                                  
セリンプロテアーゼ    
【００５６】
上記の酵素処理後に、フラックスを測定したところ、運転当初のフラックスと同等のフラックスに回復した。
【００５７】
比較例１
実施例２において、界面活性剤による浸漬処理を行わなかった以外は、同様にして膜洗浄を行った。その結果、フラックスは運転当初のフラックスの７０％までしか回復しなかった。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明のバラスト水の膜処理方法を実施する装置の一例を示す説明図
【図２】本発明のバラスト水の膜処理方法を実施する装置の他の例を示す説明図
【符号の説明】
【００５９】
１：膜処理装置
１００：膜装置本体
１０１：膜
１０２：集水部
２：ポンプ
３：循環タンク
４：処理水タンク
５：酵素タンク
６：攪拌機
７：ポンプ
８：ポンプ
９：界面活性剤タンク
１０：ポンプ
１１：循環ポンプ
【図１】
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【図２】
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