JP2007245034A - 膜モジュールを用いた膜処理方法及び膜処理装置 - Google Patents

膜モジュールを用いた膜処理方法及び膜処理装置 Download PDF

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Abstract

【課題】簡単な設備でコスト増を招くことなく、ファウリング対策が可能な膜モジュールを用いた膜処理方法及び膜処理装置を提供すること。
【解決手段】本発明に係る膜モジュールを用いた膜処理方法及び膜処理装置は、膜処理タンク２と、該タンク２の中心に設置された膜モジュール１とを有し、原水を流入しながらろ過を継続する膜モジュールを用いており、前記膜処理タンク２の外部から内部に向かって外周接線方向に沿って原水を導入して該タンク２内で旋回流を形成することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、海水中の微生物や菌体を膜によって阻止して所定大きさ以上の微生物等を含まないバラスト水をバラストタンクに供給できる膜モジュールを用いた膜処理方法及び膜処理装置に関し、詳しくは、ファウリング物質濃度の低い海水を膜モジュールに通してろ過することにより洗浄頻度を少なくして処理水の回収率を上昇できる膜モジュールを用いた膜処理方法及び膜処理装置に関する。
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。
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予定となっている。
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）により、バラスト水の排出基準は、以下の表１のようになる予定である。
Figure 2007245034
このため、バラスト水の排出時に外洋に存在する微生物数の１００分の１程度まで減少するバラスト水の処理方法の開発が急務となっており、従来、バラスト水の除菌技術としては、膜モジュールを用いた膜処理方法が提案されている。
膜処理方法では、膜処理時間を延長するためにファウリング対策が重要であり、減圧による気泡膨張を利用してファウリング対策する技術が特許文献１に開示されている。
特開２００３−２６５９３５号公報
特許文献１に記載の技術では、膜モジュールを装填したタンクを減圧するための減圧手段が必要となり、設備的に高価になる欠点がある。
そこで、本発明は、簡単な設備でコスト増を招くことなく、ファウリング対策が可能な膜モジュールを用いた膜処理方法及び膜処理装置を提供することを課題とする。
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。
上記課題は、以下の各発明によって解決される。
（請求項１）
膜処理タンクと、該タンクの中心に設置された膜モジュールとを有し、原水を流入しながらろ過を継続する膜モジュールを用いた膜処理方法において、
前記膜処理タンクの外部から内部に向かって外周接線方向に沿って原水を導入して該タンク内で旋回流を形成することを特徴とする膜モジュールを用いた膜処理方法。
（請求項２）
膜処理タンクと、該タンクの中心に設置された膜モジュールとを有し、原水を流入しながらろ過を継続する膜モジュールを用いた膜処理装置において、
前記膜処理タンクの外部から内部に向かって外周接線方向に沿って原水を導入する原水導入管を前記タンクに設けることを特徴とする膜モジュールを用いた膜処理装置。
（請求項３）
円筒形の膜処理タンクと、該タンクの中心に設置された膜モジュールとを有し、原水を流入しながらろ過を継続する膜モジュールを用いた膜処理装置において、
前記膜処理タンクの外部から内部に向かって外周接線方向に沿って原水を導入する原水導入管を前記タンクの側壁下部又は上部に設け、且つ原水排出管を前記タンクの側壁上部又は下部に設けることを特徴とする膜モジュールを用いた膜処理装置。
（請求項４）
前記膜処理ユニットは、円筒型膜モジュール又は角型膜モジュールを備えることを特徴とする請求項１、２又は３記載の膜モジュールを用いた膜処理装置。
本発明によれば、簡単な設備でコスト増を招くことなく、ファウリング対策が可能な膜モジュールを用いた膜処理方法を提供することができる。
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。
図１は本発明に係る膜モジュールを用いた膜処理方法及びその方法を実施する装置の一例を示す概略斜視図である。
図において、１はタンカー等の船舶などに搭載することができる膜モジュールである。２は膜モジュール１を中心に設置した円筒型の膜処理タンクである。
３は原水導入管であり、４は原水排出管である。５は原水ポンプであり、６は循環配管であり、７は懸濁物質の排出管である。
原水導入管３は膜処理タンク２の外部から内部に向かって外周接線方向に沿って原水を導入するものであり、詳しくは図２に示すように設置される。タンク外周の接線方向に原水が導入されればよいので、原水導入管３はタンク２の接合部近傍において直線的であればよい。タンク２内に導入された原水は図２に示すように旋回流を形成する。
この旋回流は遠心分離の効果を持つので、自重の高いファウリング物質はタンク壁面を旋回し、自重が小さくなるに従って内側に入ってくるようになる（矢符参照）。
従って、タンク２内の中央に設置した膜モジュール近傍を旋回する原水は、ファウリング物質濃度が低下した状態になる。
このため膜モジュールは、膜閉塞の原因となるファウリング物質濃度の低い原水をろ過することになり、１循環サイクル当たりの膜処理経過時間がより長くなる。つまり処理水の回収効率（回収率）が高くなる。
本発明者の実験によると、公称孔径０．４μｍのＭＦ膜（精密ろ過膜）を用いた海水ろ過実験において、図２に示すような旋回流を形成する前と、形成後のろ過継続時間を調べた。ろ過速度は５ｍ／日（一定）とし、差圧５０ｋＰａまで上昇するのに要する時間は旋回流形成前は３０分であったが、旋回流形成後はろ過継続時間が４０分〜５０分となった。
本発明の他の好ましい態様としては、図１に示すように、原水導入管３を前記タンク２の側壁２０の下部に設けた場合には、原水排出管４を前記タンク２の側壁２０の上部に設けることである。このようにするとタンク２内全体で、特に水平方向と上下方向で旋回流を形成できるので好ましい。なお、図示しないが、原水導入管３を前記タンク２の側壁２０の上部に設けた場合には、原水排出管４を前記タンク２の側壁２０の下部に設けることが好ましい。
原水はタンク２内に導入されてろ過処理されるが、一部は原水排出管４から外部に排出され、循環配管６を介して原水ポンプ５により再度タンク２内に導入される。循環配管６内を循環する原水中の懸濁物質濃度が上昇した場合には、あるいは原水自体の懸濁物質濃度が高い場合には、排出管７から外部に排出するようにして、膜へ供給される原水がファウリング物質濃度の低い状態に維持するようにすることも好ましい。
原水ポンプ５からタンク２に供給する原水としては、バラスト水の処理の場合には、海水又は淡水である。
膜処理タンク２の形状は特に限定されるわけではないが、タンク内で良好な旋回流を形成する上では円筒型が好ましい。タンク２が円筒形以外の、楕円形や多角形である場合には、旋回流を形成しやすくするために、図３に示すような、誘導板８を設けることも好ましいことである。
本発明において、膜モジュール１は円筒型膜モジュールであっても、角型膜モジュールであってもよい。
膜モジュール１により、所定大きさ以上の微生物を分離できるが、さらにオゾン酸化処理を付加すると、膜を通過した微細な微生物（菌体等）を殺菌することができ、清澄なバラスト水を得ることができて好ましい。
本発明に係る膜モジュールを用いた膜処理方法及びその方法を実施する装置の一例を示す概略斜視図 旋回流の状態を示す説明図 本発明の他の好ましい態様を示す説明図
符号の説明
１：膜モジュール
２：膜処理タンク
２０：側壁
３：原水導入管
４：原水排出管
５：原水ポンプ
６：循環配管
７：懸濁物質の排出管
８：誘導板

Claims (4)

  1. 膜処理タンクと、該タンクの中心に設置された膜モジュールとを有し、原水を流入しながらろ過を継続する膜モジュールを用いた膜処理方法において、
    前記膜処理タンクの外部から内部に向かって外周接線方向に沿って原水を導入して該タンク内で旋回流を形成することを特徴とする膜モジュールを用いた膜処理方法。
  2. 膜処理タンクと、該タンクの中心に設置された膜モジュールとを有し、原水を流入しながらろ過を継続する膜モジュールを用いた膜処理装置において、
    前記膜処理タンクの外部から内部に向かって外周接線方向に沿って原水を導入する原水導入管を前記タンクに設けることを特徴とする膜モジュールを用いた膜処理装置。
  3. 円筒形の膜処理タンクと、該タンクの中心に設置された膜モジュールとを有し、原水を流入しながらろ過を継続する膜モジュールを用いた膜処理装置において、
    前記膜処理タンクの外部から内部に向かって外周接線方向に沿って原水を導入する原水導入管を前記タンクの側壁下部又は上部に設け、且つ原水排出管を前記タンクの側壁上部又は下部に設けることを特徴とする膜モジュールを用いた膜処理装置。
  4. 前記膜処理ユニットは、円筒型膜モジュール又は角型膜モジュールを備えることを特徴とする請求項１、２又は３記載の膜モジュールを用いた膜処理装置。

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