(57)【要約】【目的】膜洗浄用の薬品洗浄液が処理水を介して外部に排出されることを防止することのできる膜濾過装置の洗浄方法を提供すること。【構成】濾過装置内に設けられた膜の一側から原水を送り、該膜で濾過して該膜の他側から処理水を得る膜濾過方法において、該膜の洗浄に際し、前記膜の一側から薬品洗浄液を供給し、該薬品洗浄液が該膜の他側に通過しないか、あるいは通過しても処理水中に混入して外部に排出させないことを特徴とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
濾過装置内に設けられた膜の一側から原水を送り、該膜で濾過して該膜の他側から処理水を得る膜濾過方法において、
該膜の洗浄に際し、前記膜の一側から薬品洗浄液を供給し、該薬品洗浄液が該膜の他側に通過しないか、あるいは通過しても処理水中に混入して外部に排出させないことを特徴とする膜の洗浄方法。
【請求項２】
前記濾過装置が、濾過槽内を仕切板により処理水室と原水室に区画し、該原水室内に、上部開口を有する多孔製の筒状支持体と該支持体の外周を被覆する袋状の膜とからなる多数の濾過筒を設置し、前記原水室に入った原水が該原水室内を上向流しながら、前記膜により濾過され処理水となって濾過筒内を上昇して前記処理水室内に集水される構造であり、且つ前記原水室に原水を供給する原水供給管及び前記処理水室に処理水を取り出す処理水排出管が接続され、該処理水排出管に開閉弁を備えていることを特徴とする請求項１記載の膜濾過装置の洗浄方法。
【請求項３】
前記薬品洗浄液を膜の他側に通過しないようにする方法が、前記原水室内に供給される薬品洗浄液の圧力と、前記処理水室内の圧力を調整することを特徴とする請求項２記載の膜濾過装置の洗浄方法。
【請求項４】
前記濾過筒の高さをＨとし、前記処理水室内の圧力をＰとしたときに、１．２Ｈ≦Ｐ≦２Ｈの関係が成り立つように、前記原水室内に供給される薬品洗浄液の圧力と、前記処理水室内の圧力を調整することを特徴とする請求項３記載の膜濾過装置の洗浄方法。
【請求項５】
前記薬品洗浄液が該膜の他側から通過しても処理水中に混入して外部に排出させないようにする方法が、前記処理水排出管に設けられた開閉弁を閉じ、次に該処理水排出管内の薬品洗浄液を原水側に追い出すことを特徴とする請求項２記載の膜濾過装置の洗浄方法。
【請求項６】
前記処理水排出管内の薬品洗浄液を原水側に追い出す際に、該処理水排出管に前記処理水を供給することを特徴とする請求項５記載の膜濾過装置の洗浄方法。
【請求項７】
前記原水が、バラスト水であり、前記処理水がバラスト処理水であることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の膜濾過装置の洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膜濾過装置の洗浄方法に関し、詳しくは、膜洗浄用の薬品洗浄液が処理水を介して外部に排出されることを防止できる膜濾過装置の洗浄方法に関する。
【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。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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
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；大きさ０．５〜３μｍの大腸菌は２５０ｃｆｕ／１００ｍｌ；大きさ０．５〜３μｍのコレラ菌は１ｃｆｕ／１００ｍｌ；大きさ０．５〜３μｍの腸球菌は１００ｃｆｕ／１００ｍｌとなる。
【０００５】
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イルス又は菌類を含む物質又は生物をいう、と定義し、検証として毒性試験を義務付けようとしている。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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ロ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。
【０００９】
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。
【００１０】
バラスト水（海水）には、生物に由来するゲル状物質が多く存在し、また、膜を目詰まりさせやすい物質が存在しているので、膜モジュールを用いてバラスト水を膜処理する場合、長期運転を実現するために膜洗浄が重要となる。
【００１１】
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。特許文献３には、膜洗浄においてエチレンジアミン四酢酸四ナトリウム四水和物を用いる技術が開示されている。また、膜処理を行わない方法として、特許文献４にはヨウ素で処理する方法、特許文献５では次亜塩素酸ナトリウムで処理する方法が開示されている。
【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
【特許文献３】特開平１１−３１９５１８号公報
【特許文献４】特表２００２−５０４８５１号公報
【特許文献５】特開平４−３２２７８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、特許文献２〜特許文献５に記載の技術では、化学薬品が処理水側に移行した場合には、洗浄が終わった後に、再度原水を膜処理した際に、処理水側に残留している化学薬品が処理水を介して外部に排出されるおそれがある。化学薬品が海洋に排出されると生態系に影響を与えるおそれがある問題がある。
【００１３】
そこで、本発明は、膜洗浄用の薬品洗浄液が処理水を介して外部に排出されることを防止することのできる膜濾過装置の洗浄方法を提供することを課題とする。
【００１４】
また、本発明の他の課題は、以下の記載により明らかになる。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題は、以下の各発明によって解決される。
【００１６】
（請求項１）
濾過装置内に設けられた膜の一側から原水を送り、該膜で濾過して該膜の他側から処理水を得る膜濾過方法において、
該膜の洗浄に際し、前記膜の一側から薬品洗浄液を供給し、該薬品洗浄液が該膜の他側に通過しないか、あるいは通過しても処理水中に混入して外部に排出させないことを特徴とする膜の洗浄方法。
【００１７】
（請求項２）
前記濾過装置が、濾過槽内を仕切板により処理水室と原水室に区画し、該原水室内に、上部開口を有する多孔製の筒状支持体と該支持体の外周を被覆する袋状の膜とからなる多数の濾過筒を設置し、前記原水室に入った原水が該原水室内を上向流しながら、前記膜により濾過され処理水となって濾過筒内を上昇して前記処理水室内に集水される構造であり、且つ前記原水室に原水を供給する原水供給管及び前記処理水室に処理水を取り出す処理水排出管が接続され、該処理水排出管に開閉弁を備えていることを特徴とする請求項１記載の膜濾過装置の洗浄方法。
【００１８】
（請求項３）
前記薬品洗浄液を膜の他側に通過しないようにする方法が、前記原水室内に供給される薬品洗浄液の圧力と、前記処理水室内の圧力を調整することを特徴とする請求項２記載の膜濾過装置の洗浄方法。
【００１９】
（請求項４）
前記濾過筒の高さをＨとし、前記処理水室内の圧力をＰとしたときに、１．２Ｈ≦Ｐ≦２Ｈの関係が成り立つように、前記原水室内に供給される薬品洗浄液の圧力と、前記処理水室内の圧力を調整することを特徴とする請求項３記載の膜濾過装置の洗浄方法。
【００２０】
（請求項５）
前記薬品洗浄液が該膜の他側から通過しても処理水中に混入して外部に排出させないようにする方法が、前記処理水排出管に設けられた開閉弁を閉じ、次に該処理水排出管内の薬品洗浄液を原水側に追い出すことを特徴とする請求項２記載の膜濾過装置の洗浄方法。
【００２１】
（請求項６）
前記処理水排出管内の薬品洗浄液を原水側に追い出す際に、該処理水排出管に前記処理水を供給することを特徴とする請求項５記載の膜濾過装置の洗浄方法。
【００２２】
（請求項７）
前記原水が、バラスト水であり、前記処理水がバラスト処理水であることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の膜濾過装置の洗浄方法。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、膜洗浄用の薬品洗浄液が処理水を介して外部に排出されることを防止することのできる膜濾過装置の洗浄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】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。
【００２５】
図１は本発明の方法を実施可能な膜濾過装置の一例を示す概略断面図である。
【００２６】
図中、１は濾過槽であり、円筒竪型に形成されることが好ましく、該濾過槽１は仕切板２により、原水が供給される原水室１０１と膜処理された後の処理水が集水される処理水室１０２とに区画されている。
【００２７】
原水室１０１には原水供給口１０３が設けられ、処理水室１０２には処理水排出口１０４が設けられている。
【００２８】
原水供給口１０３には原水供給管１０５が接続されている。１０５Ａは原水供給管１０５に設けられた開閉弁である。
【００２９】
原水は、例えば、バラスト水（海水や淡水）などが挙げられる。バラスト水として海水を原水とする場合に、濾過対象となる物質としては、動物性プランクトン、植物性プランクトン、微生物、Ｓｉ、Ａｌ、Ｆｅなどの元素又はその酸化物や塩化物など無機物、その他、懸濁物質（ＳＳ）、ゲル状物質などがある。
【００３０】
処理水排出口１０４には処理水排出管１０６が接続され、該処理水排出管１０６には開閉弁１０６Ａが設けられている。
【００３１】
また、処理水排出管１０６には、処理水排出口１０４を通して処理水室１０２内に空気を供給し、該処理水室１０２内を加圧するための空気供給管１０７の一端が接続され、該空気供給管１０７には開閉弁１０７Ａが設けられている。空気供給管１０７の他端は空気供給源３に接続されている。空気供給源３には例えばコンプレッサーを用いることができる。
【００３２】
ここでは、空気供給管１０７の一端は、処理水排出管１０６における開閉弁１０６Ａと処理水排出口１０４との間に接続されているが、処理水室１０２内を加圧可能であれば、濾過槽１の処理水室１０２に直接接続するようにしてもよい。
【００３３】
原水室１０１の底部には洗浄排水排出口１０８が設けられている。洗浄排水排出口１０８には洗浄排水排出管１０９が接続され、該洗浄排水排出管１０９には開閉弁１０９Ａが設けられている。
【００３４】
洗浄排水排出管１０９には、洗浄排水排出口１０８と開閉弁１０９Ａとの間から、原水室１０１内に薬品洗浄設備から供給される薬品洗浄液を注入するための薬品洗浄液注入管１１０が接続されている。薬品洗浄液注入管１１０には開閉弁１１０Ａが設けられている。
【００３５】
４は仕切板２に例えば吊り下げられた濾過筒であり、該濾過筒４は多孔製の円筒形の支持体４００と該支持体４００の外周に被覆され袋状に形成された濾過膜４０１によって構成され、濾過筒４の上部は処理水室１０２に処理水を送液可能なように、該処理水室１０２側に向けて開口する上部開口４０２を有している。
【００３６】
支持体４００は上部開口４０２を有する樹脂製円筒形であり、例えばポリエチレン製のものを用いることができる。
【００３７】
支持体４００の表面は網目状に形成されてもよいし、あるいは多孔状に形成されてもよい。支持体４００表面の開口率は４０％〜７０％の範囲が好ましく、４５％〜６５％の範囲がより好ましく、５０％〜６５％の範囲が更に好ましい。
【００３８】
濾過膜４０１は、精密濾過膜や限外濾過膜などを用いることができるが、好ましいのは精密濾過膜である。本発明において使用できる精密濾過膜は市販品として入手でき、例えば、ユアサメンブレンシステム製「ＭＦ膜」などを使用できる。
【００３９】
本態様では、原水室１０１内に、複数本の濾過筒４、４、…が吊り下げ状に配設されているが、その本数は必ずしも限定されない。
【００４０】
かかる膜濾過装置において、原水の処理時、原水は、原水供給管１０５から原水供給口１０３を経由して原水室１０１に導入され、原水室１０１内を上向流して、濾過膜４０１を通過することによって濾過される。濾過膜４０１によって濾過された処理水は、濾過筒４内を更に上方に向かって進み、上部開口４０２から処理水室１０２に集水され、処理水排出口１０４から処理水排出管１０６を経由して排出される。
【００４１】
このようにして濾過膜４０１による原水の処理を継続すると、次第に濾過膜４０１の目詰まりが生じる。特に原水としてバラスト水（海水）を使用する場合、水中には生物に由来するゲル状物質が多く存在し、また、膜を目詰まりさせやすい物質が存在しているので、長期運転を実現するためには、濾過膜４０１の表面を薬品洗浄する膜洗浄が必要となる。
【００４２】
使用する薬品としては、次亜塩素酸、次亜塩素酸ソーダ、過酸化水素などが挙げられる。
【００４３】
濾過膜４０１の薬品洗浄を行うには、原水供給管１０５の開閉弁１０５Ａを閉じて原水の供給を停止させ、洗浄排水排出管１０９から濾過槽１内の原水及び処理水を排水した後、洗浄排水排出管１０９の開閉弁１０９Ａを閉じ、薬品洗浄液注入管１１０の開閉弁１１０Ａを開けて原水室１０１内に薬品洗浄設備から薬品洗浄液Ｃを所定の圧力で注入する（図２）。
【００４４】
原水室１０１内に満たされた薬品洗浄液Ｃは、濾過膜４０１の表面と接触し、該濾過膜４０１表面に付着するゲル状物質等の付着物質を洗浄する。
【００４５】
このとき、薬品洗浄液Ｃは、原水室１０１内に所定の圧力で注入されるため、濾過膜４０１を通過して濾過筒４内に浸入しようとするが、このとき、空気供給管１０７の開閉弁１０７Ａを開け、空気供給源３を稼動させて空気供給管１０７から処理水室１０２内に空気を供給することにより、該処理水室１０２内を加圧する。
【００４６】
この処理水室１０２内の加圧空気は、濾過筒４の上部開口４０２から濾過筒４内に至り、濾過膜４０１の内側（処理水室１０２側）の全面に均一に圧力をかける。このときの加圧力は、薬品洗浄液Ｃの注入圧との関係において適宜調整されるが、この加圧力を適切に設定することにより、薬品洗浄液Ｃが濾過膜４０１を通過して濾過筒４内に浸入することを阻止することができる。従って、薬品洗浄液Ｃは処理水室１０２内に浸入せず、薬品洗浄液Ｃが処理水排出口１０４から外部に排出されることを防止することができる。
【００４７】
特に好ましくは、図２に示すように、濾過筒４の高さをＨとし、処理水室１０２内の圧力をＰとしたときに、１．２Ｈ≦Ｐ≦２Ｈの関係が成り立つように、原水室１０１内に供給される薬品洗浄液Ｃの圧力と、処理水室１０２内の圧力を調整することである。なお、図２において、原水供給口１０３と洗浄排水排出口１０８は図示省略している。
【００４８】
処理水室１０２内の圧力Ｐがこの範囲にあるときは、原水室１０１内の薬品洗浄液Ｃが濾過膜４０１の内部に入ることを阻止できるため、薬品洗浄液Ｃを濾過膜４０１の表面と効率良く接触させることができ、洗浄効果を高めることができる。
【００４９】
更に処理水室１０２内の圧力Ｐが濾過筒４の高さＨより所定範囲だけ大きいので、処理水室１０２内の空気による気泡が膜を通して原水室１０１内に入り、膜表面を気泡が打撃できるので、膜洗浄効果もより向上する。
【００５０】
薬品洗浄液Ｃによる濾過膜４０１の洗浄後は、洗浄排水排出管１０９の開閉弁１０９Ａを開けることにより、洗浄排水排出管１０９から原水室１０１内の薬品洗浄液Ｃを排出し、薬品洗浄設備に戻す。
【００５１】
図３は本発明の方法を実施可能な膜濾過装置の他の例を示す概略断面図である。図１と同一符号の部位は同一構成の部位を示しているので、これらの詳細な説明は省略する。
【００５２】
この膜濾過装置において、処理水排出管１０６には、処理水排出口１０４と開閉弁１０６Ａとの間に、処理水排出管１０６の開閉弁１０６Ａを閉じた状態で、処理水排出口１０４から処理水室１０２内に洗浄水を供給するための洗浄水供給管１１１が接続されている。洗浄水供給管１１１には開閉弁１１１Ａが設けられている。
【００５３】
洗浄水供給管１１１は、ポンプ１１２によって洗浄水貯留タンク１１３内に貯留された洗浄水Ｗを濾過槽１の処理水室１０２内に供給可能としている。
【００５４】
かかる膜濾過装置において濾過膜４０１の薬品洗浄を行う場合、原水供給管１０５の開閉弁１０５Ａを閉じて原水の供給を停止させ、洗浄排水排出管１０９から濾過槽１内の原水及び処理水を排水した後、洗浄排水排出管１０９の開閉弁１０９Ａを閉じ、薬品洗浄液注入管１１０の開閉弁１１０Ａを開けて原水室１０１内に薬品洗浄設備から薬品洗浄液Ｃを所定の圧力で注入する（図４）。
【００５５】
原水室１０１内に注入された薬品洗浄液Ｃは、濾過膜４０１の表面と接触し、該濾過膜４０１表面に付着するゲル状物質等の付着物質を洗浄する。
【００５６】
この薬品洗浄液Ｃは、原水室１０１内に所定の圧力で注入されるため、濾過膜４０１を通過して濾過筒４内にも浸入し、処理水室１０２側に浸入することになる。
【００５７】
薬品洗浄液Ｃによる濾過膜４０１の洗浄後は、洗浄排水排出管１０９の開閉弁１０９Ａを開けることにより、洗浄排水排出管１０９から原水室１０１内の薬品洗浄液Ｃを排出し、薬品洗浄設備に戻す。
【００５８】
このとき、処理水排出管１０６の開閉弁１０６Ａを閉じた状態で、洗浄水供給管１１１の開閉弁１１１を開け、供給ポンプ１１２を稼動させて洗浄水貯留タンク１１３内の洗浄水Ｗを処理水排出管１０６を通って処理水室１０２内に供給することにより、濾過槽１内の薬品洗浄液Ｃを原水室１０１側に追い出す（図５）。
【００５９】
これにより、薬品洗浄液Ｃが濾過膜４０１を通過して濾過筒４内から処理水室１０２側に浸入しても、薬品洗浄液Ｃが処理水排出管１０６を通って濾過槽１の外部に排出されることを防止することができる。
【００６０】
しかも、薬品洗浄液Ｃが処理水排出管１０６内に浸入しても、洗浄水Ｗを供給することによって洗浄され、処理水室１０２を通って原水室１０１側に追い出されるため、処理水排出管１０６を通って排出される処理水中に薬品洗浄液Ｃが混入するおそれはない。
【００６１】
洗浄水貯留タンク１１３内に貯留される洗浄水Ｗには、バラスト処理水を使用することも好ましい。この場合、処理水排出管１０６の途中に分岐管を設け、処理水室１０２から処理水排出管１０６を通って外部に取り出された処理水の一部を、該分岐管から洗浄水貯留タンク１１３に供給するようにすればよい。なお、図４、５において、原水供給口１０３は図示省略している。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の方法を実施可能な膜濾過装置の一例を示す概略断面図
【図２】図１に示す膜濾過装置における膜洗浄方法を示す説明図
【図３】本発明の方法を実施可能な膜濾過装置の他の例を示す概略断面図
【図４】図３に示す膜濾過装置における膜洗浄方法を示す説明図
【図５】図３に示す膜濾過装置における膜洗浄方法を示す説明図
【符号の説明】
【００６３】
１：濾過槽
１０１：原水室
１０２：処理水室
１０３：原水供給口
１０４：処理水排出口
１０５：原水供給管
１０５Ａ：開閉弁
１０６：処理水排出管
１０６Ａ：開閉弁
１０７：空気供給管
１０７Ａ：開閉弁
１０８：洗浄排水排出口
１０９：洗浄排水排出管
１０９Ａ：開閉弁
１１０：薬品洗浄液注入管
１１０Ａ：開閉弁
１１１：洗浄水供給管
１１１Ａ：開閉弁
１１２：ポンプ
１１３：洗浄水貯留タンク
２：仕切板
３：空気供給源
４：濾過筒
４００：支持体
４０１：濾過膜
４０２：上部開口
Ｃ：薬品洗浄液
Ｗ：洗浄水
【図１】
2009006213.tif 000003
【図２】
2009006213.tif 000004
【図３】
2009006213.tif 000005
【図４】
2009006213.tif 000006
【図５】
2009006213.tif 000007