(57)【要約】【課題】バラスト水の処理を安定にかつ大量に処理可能なバラスト水処理装置およびバラスト水処理方法を提供する。【解決手段】  濾過装置と、濾過された濾過水に紫外線を照射する照射装置とを備えたバラスト水処理装置であって、前記濾過装置は、最小部位サイズが５０μｍ以上のＬサイズ生物を９９．９９９％以上除去し、最小部位サイズが１０μｍ以上５０μｍ未満のＳサイズ生物を９０％以上除去する装置であり、前記照射装置は、前記濾過水２５０ｍ３／ｈに対して消費電力１３ｋＷでＳサイズ生物を処理直後で９０％殺滅可能である、バラスト水処理装置とした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
濾過装置と、濾過された濾過水に紫外線を照射する照射装置とを備えたバラスト水処理装置であって、
前記濾過装置は、最小部位サイズが５０μｍ以上のＬサイズ生物を９９．９９９％以上除去し、最小部位サイズが１０μｍ以上５０μｍ未満のＳサイズ生物を９０％以上除去する装置であり、
前記照射装置は、前記濾過水２５０ｍ３／ｈに対して消費電力１３ｋＷでＳサイズ生物を処理直後で９０％殺滅可能である、バラスト水処理装置。
【請求項２】
処理水量が１００ｍ３／ｈ以上であり、濾過装置と照射装置の合計消費電力が、処理水量２００ｍ３／ｈの運転時において１６ｋＷ以下である、請求項１に記載のバラスト水処理装置。
【請求項３】
前記濾過装置は、
山部と谷部を繰り返すように折り目を有するフィルター基材を、前記折り目の稜線方向を軸方向とする筒形状としたプリーツフィルターを濾過膜として用い、
前記プリーツフィルターは、円筒上面と円筒底面をそれぞれ水密に封止し、かつ円筒軸を中心に回転可能に保持され、
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備えた回転式濾過装置であり、
前記フィルター基材は、目付が２３０ｇ／ｍ２以上で３００ｇ／ｍ２以下、通気量が１４ｃｃ／ｃｍ２・秒以下で厚さが０．５ｍｍ以上の不織布である、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】
前記フィルター基材はポリエステル製不織布である、請求項３に記載のバラスト水処理装置。
【請求項５】
前記回転式濾過装置は、１分間あたりの濾過差圧の変動と、１分間あたりの平均濾過流量の変動が、いずれも１０時間以上に亘って±１０％以内で運転可能である、請求項３または請求項４に記載のバラスト水処理装置。
【請求項６】
前記被処理水ノズルから流出される被処理水流量が１００ｍ３／ｈ以上であり、前記濾過水流路から流出する濾過水流量と、前記排出流路から流出する排出流量の比率（濾過水流量／排出流量）が、２０〜１．５である、請求項５に記載のバラスト水処理装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のバラスト水処理装置を船体内に搭載し、船体外部から取得した海水を被処理水として用い、前記バラスト水処理装置により処理された濾過水にさらに殺滅処理を加えた後に、バラスト水として船体内に貯留するバラスト水の処理方法。
【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を製造する処理装置およびバラスト水の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
船舶に積載す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る。外航船が輸送するバラスト水を介した外来生物の移動が環境、特に生態系に及ぼす影響が国際的問題である。国際海事機関（ＩＭＯ；Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｍａｒｉｔｉｍｅ  Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ）において「船舶バラスト水及び沈殿物の制御及び管理のための国際条約（以下、管理条約）」が２００４年に採択された。管理条約では排出されるバラスト水中の生物量を極めて低い水準とすることが求められている。この排出基準では、プランクトンのサイズにより、５０μｍ以上のプランクトン（以下、Ｌサイズ生物と呼ぶ）は１０個体／ｍ３以下、１０〜５０μｍのプランクトン（以下、Ｓサイズ生物と呼ぶ）は１０個体／ｍｌ以下、などと定められている。このように、バラスト水をバラストタンクに貯留する際には、バラスト水中の微生物を殺滅して処理することが要求されている。
【０００３】
バラスト水の処理方法と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。特許文献１には濾過によって微生物を除去する方法が開示されている。また、特許文献２や特許文献３には紫外線を照射して微生物を死滅させる方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−７２８号公報
【特許文献２】特開２００６−２４８５１０号公報
【特許文献３】特許第５５１７１１３号公報
【特許文献４】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】
【０００５】
Ｌサイズ生物の海水中の量は、例えば日本近海では少ない場合でも数千個体／ｍ３、多いケースでは数十万個体／ｍ３となる。前述の規定を満足するには、Ｌサイズ生物数を確実に十万分の一のレベルまで低減させることが必要である。また、特に中型から大型船舶ではバラスト水の量は非常に多くなり、毎時数百トンから数千トンの処理が求められる。
【０００６】
濾過膜を用いた除去手段では、微生物を除去するためには非常に微細な孔を有する濾過膜が必要とされる。例えば特許文献１では中空糸膜からなる精密濾過膜を用いている。微細な孔の濾過膜はすぐに目詰まりするため頻繁に逆洗浄等が必要となり、大量の処理を長時間行うことができない。また、紫外線照射による除去手段では特にＬサイズ生物の除去には紫外線の強度を上げる必要があり、非常に大型で大電力を要する装置が必要となる。いずれも設置場所が限られ、かつ使用する電力の許容量が限られる船舶上において利用するには現実的ではない。
【０００７】
本願発明者らは、かかる課題を解決すべく新たな構成の濾過装置によるバラスト水処理装置を開発している。特許文献４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。本願発明は、当該装置構成を基本として用い、前述の規格を満たす処理を行うための具体的な構成を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願出願人は、装置の開発を進め、次の構成に至った。濾過装置と、濾過された濾過水に紫外線を照射する照射装置とを備えたバラスト水処理装置であって、前記濾過装置は、最小部位サイズが５０μｍ以上のＬサイズ生物を９９．９９９％以上除去し、最小部位サイズが１０μｍ以上５０μｍ未満のＳサイズ生物を９０％以上除去する装置であり、前記照射装置は、前記濾過水２５０ｍ３／ｈに対して消費電力１３ｋＷでＳサイズ生物を処理直後で９０％殺滅可能であるバラスト水処理装置である。なお、ｈは時間（ｈｏｕｒ）を表す。
【０００９】
濾過装置のフィルター基材は、目付が２３０ｇ／ｍ２以上で３００ｇ／ｍ２以下、通気量が１４ｃｃ／ｃｍ２・秒以下で厚さが０．５ｍｍ以上の不織布であると良い。
【００１０】
さらに、当該バラスト水処理装置を船体内に搭載し、船体外部から取得した海水を被処理水として用い、前記バラスト水処理装置により処理された濾過水にさらに殺滅処理を加えた後に、バラスト水として船体内に貯留するバラスト水の処理方法である。
【発明の効果】
【００１１】
管理条約に定められたバラスト水の処理を安定にかつ大量に処理可能なバラスト水処理装置およびバラスト水処理方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】船舶用バラスト水処理装置１０の基本全体構成を模式的に示したブロック図である。
【図２】バラストタンクにバラスト水を漲水する漲水運転方法を説明する図である。
【図３】バラストタンクからバラスト水を排水する排水運転方法を説明する図である。
【図４】回転式濾過装置の一例を示す図であり、軸線を含む垂直断面の構成を示す断面模式図である。
【図５】図４における水平Ａ−Ａ断面の構成を模式的に示す図である。
【図６】プリーツフィルターの基本的構造を模式的に説明する斜視模式図である。
【図７】照射装置の構成例を説明する模式図であり、照射装置の上面図を示す。
【図８】照射装置の構成例を説明する模式図であり、照射装置の正面図を示す。
【図９】照射装置の構成例を説明する模式図であり、照射装置の側面図を示す。
【図１０】実験結果を説明する図であり、縦軸にＬサイズ生物数、横軸に濾過前後の状態を示す図である。
【図１１】実験結果を説明する図であり、縦軸に生物残存率を、横軸に生物のサイズを示す図である。
【図１２】濾過流量と、濾過前後の濾過差圧変化を測定した結果を示すグラフである。
【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］
以下、本願発明の態様について列記して説明する。
【００１４】
本願発明の一つの実施態様は、濾過装置と、濾過された濾過水に紫外線を照射する照射装置とを備えたバラスト水処理装置であって、前記濾過装置は、最小部位サイズが５０μｍ以上のＬサイズ生物を９９．９９９％以上除去し、最小部位サイズが１０μｍ以上５０μｍ未満のＳサイズ生物を９０％以上除去する装置であり、前記照射装置は、前記濾過水２５０ｍ３／ｈに対して消費電力１３ｋＷでＳサイズ生物を処理直後で９０％殺滅可能である、バラスト水処理装置である。
【００１５】
本装置は、濾過装置と照射装置を組み合わせた装置である。濾過装置によってＬサイズ生物を十万分の一以下に除去する。またＳサイズ生物についても大半が除去される。かかる濾過装置の性能によって、紫外線の照射装置には、Ｌサイズ生物を殺滅する機能は求められない。照射装置は、濾過によって残されたＳサイズ生物およびＳサイズ生物よりも小さいバクテリア類のみを殺滅対象すれば良い。したがって、照射装置を非常に小型化・省電力化できる。船舶にバラスト水処理装置を搭載するには、搭載する床面積が限定され、かつ利用できる電力も限定されるため、大きな場所と電力を必要とする紫外線照射装置は実用的では無い。
【００１６】
実用的に中型から大型の船舶への搭載に適するために、本装置により処理可能な処理水量は１００ｍ３／ｈ以上であり、濾過装置と照射装置の合計消費電力が、処理水量２００ｍ３／ｈの運転時において１６ｋＷ以下であると良い。ここで濾過装置にはポンプは含まない。
【００１７】
照射装置は、濾過水の流路中に紫外線照射ランプを設けた装置である。紫外線照射ランプは具体的には、中圧紫外線ランプを用いる事ができ、２５０ｍ３／ｈの処理を行う場合であっても、消費電力は１３ｋＷ以下である。紫外線照射ランプは保護管に収納されて交換が可能とすることが好ましい。また、保護管の濾過水に接する表面は例えば１時間に一度など定期的に自動洗浄されることが好ましい。さらに、流路内に照度センサを設け、センサの検知結果に応じてランプ強度を制御することにより、必要な照射量を確保するようにすると良い。
【００１８】
濾過装置は、山部と谷部を繰り返すように折り目を有するフィルター基材を、前記折り目の稜線方向を軸方向とする筒形状としたプリーツフィルターを濾過膜として用い、前記プリーツフィルターは、円筒上面と円筒底面をそれぞれ水密に封止し、かつ円筒軸を中心に回転可能に保持され、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備えた回転式濾過装置とすると良い。濾過面を回転させつつ１回転毎に洗浄することで、装置を止めて逆洗浄したりすることなく、大量の処理水を長時間安定に濾過し続けることができる。ここで、フィルター基材は、目付が２３０ｇ／ｍ２以上で３００ｇ／ｍ２以下、通気量が１４ｃｃ／ｃｍ２・秒以下で厚さが０．５ｍｍ以上の不織布とすると良い。このようなフィルター基材を回転式濾過装置に適用する事で、Ｌサイズ生物を９９．９９９％以上除去し、Ｓサイズ生物を９０％以上除去することができる。フィルターの目を細かくし、また厚さを厚くするほど一般に小さな濁質を除去することが出来る。一方で細かくなるほど目が詰まって濾過の継続が困難となる。上記のフィルター基材は回転式濾過装置において適切な範囲を見いだしたものである。
【００１９】
フィルター基材には例えば、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）等が利用可能である。回転式濾過装置により高流量処理を行う目的において、フィルター基材の性能として濾過性能や洗浄のしやすさ、その他破断強度も必要になる。かかる理由からポリエステルからなる不織布が特に好適に用いられ、ポリエチレンテレフタレート製不織布が最も好適である。特に長繊維ポリエステルを用いた不織布であれば摩耗等による糸屑発生がなく好ましい。
【００２０】
回転式濾過装置は、１分間あたりの濾過差圧の変動と、１分間あたりの平均濾過流量の変動が、いずれも１０時間以上に亘って±１０％以内で運転可能な装置であると良い。±８％以内がより好ましく、±５％以内であるとさらに好ましい。バラスト水処理装置においては、濾過装置で比較的大きなプランクトンを除去した後に紫外線照射装置や電解装置による滅菌処理を行う。ここで、濾過流量が変動すると一定の濾過水当たりの紫外線照射量や電解処理塩素濃度がばらついて滅菌効果に過不足が生じてしまう。供給される濾過流量が一定であれば必要十分な適量の紫外線ランプや塩素量で済むため、効率良く処理ができる。
【００２１】
１０時間は船舶においてバラスト水の出し入れを行う１回の標準的な時間から決まる値で、連続的に濾過をする間に濾過装置の差圧が変動しないことを示す。変動幅は実用性能として求められる値である。濾過差圧とは、濾過前の容器圧と濾過後の処理水の出口圧の差である。容器圧は容器の被処理水の噴流が直接影響しない場所、例えば蓋部の内側などで測定すれば良い。出口圧は例えば濾過水を取り出す配管付近にて測定すれば良い。この場合、容器圧の測定箇所と出口圧の測定箇所の配置（高さ）による水頭圧分を補正した値を差圧とする。それぞれの圧力は例えば１分間隔で測定し、また、平均濾過流量は濾過された濾過水の流量１分間間隔で流量計で測定した値とすればよい。変動とは、そのような濾過差圧と平均濾過流量の値を１分間間隔で運転開始から１０時間記録した場合に、６００点の最大値ＭＡＸと最小値ＭＩＮ（測定不備などの特異点があれば除く）が６００点の平均値ＡＶＥに対する比率をいう。すなわち（ＭＡＸ−ＡＶＥ）／ＡＶＥ）×１００と（ＭＩＮ−ＡＶＥ）／ＡＶＥ）×１００のいずれか大きい方の値αを、変動±αとする。さらに、このような１０時間連続運転を間欠的に１０回以上、計１００時間以上に亘って継続運転出来ることがさらに好ましい。１００時間はフィルターの交換等メンテナンス間隔の要請から決まる値である。間欠運転の間には濾過をせずに被処理水のみを注入して回転運転を行う回転洗浄を行うことがさらに好ましい。一般的にフィルターは濾過の進展に伴って目詰まりする。したがって、同じ差圧で運転を続けると、濾過される濾過流量が減少して行く。また逆に同じ濾過流量を維持するように運転するには差圧を上げて行く必要がある。つまり、差圧と濾過流量のいずれもが変動しないということは、目詰まりせずに運転が継続できるという濾過装置の特徴を表している。
【００２２】
ここで、前記被処理水ノズルから流出される被処理水流量が１００ｍ３／ｈ以上であり、前記濾過水流路から流出する濾過水流量と、前記排出流路から流出する排出流量の比率（濾過水流量／排出流量）が、２０〜１．５であると良い。被処理水流量が全て濾過水流量であれば理想的であるが、本装置においては濾過と洗浄を同時進行することが特徴であり、一定の流量を排出流量として排出することが必要になる。排出流量の比率が大きいほど濾過の効率が良く、逆に比率が小さいほど洗浄効果が高いことにつながる。上記の値であれば種々の被処理水に対して濾過と洗浄のバランスを保ち、長時間安定的に処理を継続することができる。比率としてより好ましい範囲は１０〜３であり、さらに好ましくは６〜４である。
【００２３】
以上のようなバラスト水処理装置を船体内に搭載し、船体外部から取得した海水を被処理水として用い、前記バラスト水処理装置により処理された濾過水にさらに殺滅処理を加えた後に、バラスト水として船体内に貯留するバラスト水の処理方法とすると良い。このような装置を用い、あるいは方法を用いることにより、濾過不良を起こすこと無く長期間安定して大量のバラスト水を処理することが可能となる。よって、メンテナンスのコストや電力コストを抑制することができ、バラスト水自体の製造を一層容易にすることが可能である。
【００２４】
［本願発明の実施形態の詳細］
本発明にかかるバラスト水処理装置の構成を、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。
【００２５】
（バラスト水処理装置）
図１は、船舶用バラスト水処理装置１０の基本全体構成を模式的に示したブロック図である。図１において、海洋等から取水された海水や汽水である被処理水は配管３１を経てポンプ４により送られ、配管３２を通じて濾過手段である濾過装置１に供給される。濾過装置１において濾過された濾過水は配管３３を経て紫外線ランプを備えた照射装置２に送られる。また、濾過装置１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。照射装置２を経た処理水は、配管３４を経てバラストタンク５に送られる。
【００２６】
（バラスト水の処理方法）
図２および図３は、上述したバラスト水処理装置を船舶に搭載してバラスト水の処理を行う代表的方法を説明する図である。図１で示した各部に対応する部分には同じ符号を付けている。船舶の船体６１内部にバラスト水処理装置１０が設置されている。船体内にはバラスト水を積載するバラストタンク５が備わっている。バラスト水処理装置１０は、船舶が停泊している水域にて取水口６２から海水等を取水して、バラストタンク５に漲水する際に、あるいは、バラストタンク５に積載されたバラスト水を船体外の停泊水域に排出する際に、生物の除去や殺滅を行う装置である。以下、本実施態様では、漲水時に濾過と紫外線照射を行い、排出時には紫外線照射のみを行う方法を説明するが、使用方法はこれに限られるものではない。配管のアレンジやバルブ操作のアレンジにより、漲水時と排出時のいずれにおいて濾過を行うか、または紫外線照射を行うかには種々の組合せが可能である。また、濾過装置１や照射装置２のメンテナンスとしての運転等や洗浄等は別途必要であるがここでは説明しない。
【００２７】
図２は、バラストタンク５にバラスト水を漲水する漲水運転方法を説明する図である。漲水運転時において、バルブ７１，７３，７５，７６，７７，７９はオープン（水を通す）であり、バルブ７２，７４，７８はクローズ（水を通さない）である。ポンプ４の働きにより取水口６２から取水された被処理水は配管３１，３２を経て濾過装置１へ送られる。濾過装置１で濾過された濾過水は配管３３を経て照射装置２へ送られる。照射装置２で紫外線を照射された処理水は、配管３４を経てバラストタンク５へと送られる。なお、濾過装置１にて濾過膜を通らなかった排出水は、除去された濁質や生物と共に配管３５を通って排水口６３から元の水域に排出される。
【００２８】
本願装置によれば、濾過装置１によってＬサイズ生物がほぼゼロとなり、Ｓサイズ生物も大半が除去される。また照射装置２によって、残されたＳサイズ生物や他のバクテリア等が殺滅され、微生物の非常に少ないバラスト水をバラストタンク５に溜めることが可能である。バラストタンク５ではバラスト水を日光が当たらない環境で長期間蓄えることになる。かかる環境によって死滅する生物もあれば、また増殖する生物もある。動物性生物の多くはＬサイズ生物であり、植物性生物に比べて、暗所であるバラストタンク内でも増殖のリスクが高いと言われている。本願装置は、濾過装置においてＬサイズ生物をほぼ完全に除去することができるため、バラストタンク内での動物性生物の増殖を抑制すること可能となる。
【００２９】
図３は、バラストタンク５に積載されたバラスト水を船体外部へ排出する排水運転方法を説明する図である。排水運転時において、バルブ７２，７４，７７，７８はオープンであり、バルブ７１，７３，７５，７６，７９はクローズである。バラストタンク５からポンプ４によって汲み上げられたバラスト水は配管３６，３７を経由して照射装置２へと送られる。バラストタンク５内で生存していた一部の生物は照射装置２による紫外線照射によって殺滅される。そして、配管３８を経て排水口６３から船体外へと排出される。
【００３０】
（濾過装置）
濾過装置は、最小部位サイズが５０μｍ以上のＬサイズ生物を９９．９９９％以上除去し、最小部位サイズが１０μｍ以上５０μｍ未満のＳサイズ生物を９０％以上除去する装置であれば、濾過水２５０ｍ３／ｈに対して消費電力１３ｋＷでＳサイズ生物を処理直後で９０％殺滅可能な照射装置と組み合わせることで、所望の基準を満たすバラスト水を製造することが可能である。当該照射装置は、濾過後の濾過水に対してＳサイズ生物を１０個／ｍｌ未満に殺滅可能であると良い。実用的には船舶の停泊中に船舶内で用いることが出来る限られた電力によって大量のバラスト水を処理する要求に応じるために、処理水量は１００ｍ３／ｈ以上であって、洗浄等のメンテナンスの目的で処理を中断すること無く運転できることが求められる。
【００３１】
このような濾過装置の好ましい適用例として、回転式濾過装置を示す。図４および図５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に好適な濾過装置を示す図である。図４は軸線を含む垂直断面の構成、図５は図４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は駆動制御部（図示せず）からの電力により駆動される。
【００３２】
本例において、被処理水ノズル１０２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１０３内に沈殿した濁質分は、ケース底部の排出流路１０８から順次排出される。なお、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。被処理水ノズルから大量の水がプリーツフィルター面に噴出されることにより、プリーツフィルターの山部を押し開く向きの力が加わる。山部が拡がって、プリーツ間隔を液体が流入、流出することで、フィルター基材の表面に流れが生じてフィルターの洗浄効果が得られる。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５０〜１００ｍ３／ｈやさらに大きなシステムでは４０００ｍ３／ｈにおよぶ大きな処理量を確保するために効果がある。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１０３の外部に流出される。図１との対応において、図１の配管３２は図４の被処理水流路１０６に、配管３３は濾過水流路１０７に、そして配管３５は排出流路１０８にそれぞれ対応する。
【００３３】
ここで、図６はプリーツフィルターの基本的構造を模式的に説明する斜視模式図である。このプリーツフィルター１０１は平面帯状のフィルター基材１１を山谷交互に平行な折り目で折りたたむことで、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ている。フィルターの破断を防止するために、フィルターの折り目に樹脂を塗布する補強や、フィルターの各プリーツに補強板を備える等の補強構造を採用することが好適である。
【００３４】
１００ｍ３／ｈ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２００ｍｍ、プリーツ深さ７０ｍｍ、プリーツ数４２０折、が挙げられる。また他の例として２５０ｍ３／ｈ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８１０ｍｍ、軸方向長さ３９９ｍｍ、有効面積としての高さ３７７ｍｍ、プリーツ深さ７０ｍｍ、プリーツ数５１７折、が挙げられる。
【００３５】
（照射装置）
図７、図８、図９は、照射装置の構成例を説明する模式図である。図７は照射装置の上面図、図８は正面図、図９は側面図である。チャンバー部２２０は内部の空間に複数の紫外線ランプ２１０を備える。図では詳細は記載しないが、チャンバー部２２０は筒形状の両底部に紫外線ランプ２１０を交換可能に、かつ電極取り出し可能にする構造を備えている。好ましい態様として、チャンバー部２２０に紫外線透過可能な保護管を設けておき、当該保護管の内部に紫外線ランプ２１０を取り付ける構造が挙げられる。紫外線ランプまたは保護管の表面が定期的に清掃されるような清掃機構を備えるとなお好ましい。チャンバー部２２０の上下には、外部につながる配管部２４０がそれぞれ設けられる。配管部２４０の端部は配管取り付け用のフランジ部２３０を設けると良い。紫外線ランプの本数は個々のランプの照射出力や処理される定格処理水量等によって決められる。紫外線ランプ２１０は流れる被処理水に極力均等に紫外線が照射されるようにチャンバー部２２０内に均等に配置されることが好ましい。なお、照射装置の構成は例示であって、チャンバーの形態や紫外線ランプの本数等はこれに限定されるものではない。
【００３６】
本願バラスト水処理装置の特徴の１つは、濾過装置によりＬサイズ生物を十万分の一以下に除去することによって、紫外線照射装置を簡素化することにある。このため、濾過装置と照射装置の合計消費電力が、処理水量２００ｍ３／ｈの運転時において１６ｋＷ以下とすることが可能となる。
【００３７】
（実験例１）
濾過装置の濾過性能を確認する実験を行った。前述の回転式濾過装置（ＲＣフィルター）を用いた濾過と、一般的な濾過膜として細孔のメッシュタイプフィルターを用いた濾過を比較した。回転式濾過装置のプリーツフィルターに用いたフィルター基材は、ポリエチレンテレフタレート製不織布であり、目付が２６０ｇ／ｍ２、通気量が１０ｃｃ／ｃｍ２・秒以下で厚さが０．６ｍｍである。なお、破断防止のため折り目に軟質ポリウレタン樹脂を塗布し硬化させている。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２００ｍｍ、プリーツ深さ７０ｍｍ、プリーツ数４２０折である。比較のために、目開き３０μｍ、２５μｍ、６μｍのメッシュタイプフィルターを用いた。
【００３８】
Ｌサイズ生物の除去率をＲＣフィルターと比較例としてのメッシュタイプフィルターについて示したものを図１０に示す。図１０は縦軸にＬサイズ生物数、横軸に濾過前後の状態を示す図である。被処理水としてＬサイズ生物を１０万個体／ｍ３含む原水を準備して、濾過を行った。原水１０万個体／ｍ３に対し、ＲＣフィルター処理後は濾過水中のＬサイズ生物数が０個体／ｍ３となっているのに対し、メッシュタイプではいずれのフィルターでも１０００個体／ｍ３以上が濾過水中に残存していることがわかる。
【００３９】
さらに、Ｓサイズ生物についても同様にＲＣフィルターの性能を確認した。結果を図１１に示す。図１１は縦軸に生物残存率を、横軸に生物のサイズを示す図である。３０μｍ以上の生物は全て、１０〜３０μｍの生物も８０％以上除去することが可能であり、従来にない優れた生物除去性能を有することが確認できた。
【００４０】
（実験例２）
ＲＣフィルターの別なフィルター基材として上記と同様の実験を行った。用いたフィルター基材はポリエチレンテレフタレート製不織布であり、目付が２００ｇ／ｍ２、通気量が１８ｃｃ／ｃｍ２・秒以下で厚さが０．５ｍｍである。当該フィルター基材によっては、Ｌサイズ生物を９９．９９９％以上除去することは出来なかった。また、実験例１と同じ目付が２６０ｇ／ｍ２の上記不織布を２枚重ねにして実験を行ったところ、濾過差圧が上昇して長時間の運転継続が困難となった。
【００４１】
（実験例３）
濾過装置と照射装置を組み合わせたバラスト水処理装置として実用性能を確認するために以下の実験を行った。１回の試験手順は以下の通りである。
１）原水の作成（処理水、対照水）
２）漲水運転（処理水、対照水）および水質、生物分析
３）５日間の保管（航海中を模擬）
４）排水運転（処理水、対照水）および水質、生物分析
上記試験サイクルを、異なる塩分濃度（海水、汽水）について、各５回、計１０回の試験を実施した。用いた装置の定格は２００ｍ３／ｈである。被処理水となる原水に、必要な濁質、生物を添加して試験水とした。試験水は処理水用、対照水用でそれぞれ約３００ｍ３準備した。なお対照水は装置をバイパスして漲水、排水を行うことにより、生物処理が本装置によって達成されたことを判断するために使用するものである。バラストタンクを模擬したバージタンクを準備し、試験水の準備および漲水、排水運転を実施した。ＬサイズおよびＳサイズ生物の処理性能に関する試験結果を表１に示す。最終的に排水された処理水中のＬサイズ生物については平均で０．８個体／ｍ３、Ｓサイズ生物は全て０個体／ｍｌである。対照水においては、５日間の暗所保管によって数は減少していたものの、基準にはほど遠い量であり、本装置での処理が有効であることが確認できた。
【００４２】
【表１】
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【００４３】
（実験例４）
実験例３と同様の実験を、実際に船舶に搭載したバラスト水処理装置を用いて、３つの海域において実施した。結果を表２に示す。被処理水として用いた漲水時対照水にはＬサイズおよびＳサイズの生物がそれぞれ表の値で存在する。処理装置を用いて処理した処理水の排水時には、Ｎｏ．１においてＬサイズ生物が０．２個体観測されたのみで、後は全て０個体である。比較のため処理装置を通さなかった対照水では、個体数の減少は観られるものの多くの生物が含まれている。
【００４４】
【表２】
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【００４５】
（実験例５）
本バラスト水処理装置の運転性能として長時間継続運転可能であることを確認する実験を行った。実験例１と同様のプリーツフィルターをカートリッジとして３台重ねて一体のフィルターとして使用した。運転条件は、被処理水の入力１２５ｍ３／ｈ、濾過水１００ｍ３／ｈ、排出水２５ｍ３／ｈ、フィルターの回転数５０ｒｐｍとした。図１２は、濾過流量と、濾過前後の濾過差圧の変化を測定した結果をグラフにしたものである。縦軸に濾過流量または濾過差圧を、横軸に運転継続時間を表す。今回約１０時間の連続濾過運転を断続的に繰り返して１１０時間を超える継続運転を行ったが、濾過流量および濾過差圧の変動は±８％以内であった。このデータより、本装置によれば１分間あたりの濾過差圧の変動と、１分間あたりの平均濾過流量の変動が、いずれも１０時間以上に亘って±１０％以内で運転可能なことが判る。さらには間欠運転として合計１００時間以上に亘って±１０％以内の変動で運転可能である。
【００４６】
以上の実験において次の知見を得た。フィルターの回転数について、３０ｒｐｍ以下ではフィルターの破損の発生が早く、１００ｒｐｍを超えると回転による差圧が４０ｋＰａを越えてしまいポンプの負担が上がる。好ましい範囲は３０〜１００ｒｐｍ、さらに好ましくは４０〜７５ｒｐｍであることを確認した。なお、フィルター（濾過膜）の膜間差圧は上述の濾過差圧に比べて小さい。純粋な膜間差圧に回転の遠心力による圧力、フィルターが無い場合でも存在する配管抵抗など、膜の存在以外の差圧要素が加わるためである。本装置の場合、濾過差圧１０ｋＰａに対して膜間差圧は０．１〜２ｋＰａ程度である。フィルターに対して洗浄水の役割を果たす被処理水の流束は、１５００ｍ／ｈ以下では洗浄力が不足し、３０００ｍ／ｈを超えるとフィルターの破損が早くなる。好ましくは２２００〜２７００ｍ／ｈ、さらに好ましくは２４５０〜２６００ｍ／ｈである。また、濾過流量は、３．８ｍ／ｈ以上では洗浄が追いつかず目詰まりにより差圧の上昇を招きやすい。好ましくは３．４ｍ／ｈ以下である。この観点では下限は無いが、実用的な濾過流量として２ｍ／ｈ以上あることが好ましい。
【符号の説明】
【００４７】
１      濾過装置
２      照射装置
３１，３２，３３，３４，３５，３６，３７，３８  配管
４      ポンプ
５      バラストタンク
６１    船体
６２    取水口
６３    排水口
７１，７２，７３，７４，７５，７６，７７，７８、７９  バルブ
１０１  プリーツフィルター
１１    フィルター基材
１０２  被処理水ノズル
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
１９０  モーター
２１０  紫外線ランプ
２２０  チャンバー部
２３０  フランジ部
２４０  配管部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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