JP2016198707A - バラスト水処理装置およびバラスト水処理装置の洗浄方法 - Google Patents

Abstract

【課題】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濾過装置および濾過膜の洗浄方法を提供する。【解決手段】濾過膜により被処理水を濾過する濾過装置であって、前記濾過膜の前記被処理水が供給される側の面を第１の面、濾過水が排出される側の面を第２の面とした場合に、第１の面に沿った第１の液体の流れによる洗浄運転と、第２の面から第１の面に向けて第２の液体を透過させることによる逆洗浄運転とを、同時に行うように構成された濾過装置とした。【選択図】 図５

Description

本発明は、プリーツフィルターを用いたバラスト水処理装置の構造、およびそれを用いたバラスト水処理装置の洗浄方法に関する。

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。

上記構成のバラスト水処理装置に用いられる濾過膜には円筒形状のプリーツフィルターが用いられている。ここで、同出願人はプリーツフィルターの洗浄方法について、逆洗浄を可能とする構成を特許文献２に開示している。

特開２０１１−１９４３９６号公報（特許第４８３５７８５号） 国際公開第ＷＯ／２０１４／１０３８５４号

特許文献１に開示されている装置は、円筒状のプリーツフィルターを筒状容器に内蔵し、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、円筒状のプリーツフィルターを濾過中にモーター駆動等で回転させている。

特許文献２は特許文献１の装置構造において、さらにフィルターの洗浄効果を高めるために、濾過水流路を経て洗浄水を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ることを開示している。逆洗浄を可能とすることによって、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ができるとされている。

本願発明者は、このような逆洗浄の効果をさらに高め、フィルターの交換周期を延ばして、長時間使用可能なバラスト水処理装置を得ることを目的として新たな構成を備えた濾過装置および洗浄方法の発明に至った。

すなわち本願に開示される濾過装置は、濾過膜により被処理水を濾過する濾過装置であって、前記濾過膜の前記被処理水が供給される側の面を第１の面、濾過水が排出される側の面を第２の面とした場合に、第１の面に沿った第１の液体の流れによる洗浄運転と、第２の面から第１の面に向けて第２の液体を透過させることによる逆洗浄運転とを、同時に行うように構成された濾過装置、である。

また、このような装置を用いたバラスト水処理装置、当該装置における濾過膜の洗浄方法を提供する。

上記によれば、フィルターの目詰まりを効果的に洗浄し、長時間使用可能な濾過装置、バラスト水処理装置およびその洗浄方法を提供することが可能となる。

濾過膜を用いて濾過を行う状態を説明する模式図である。 濾過装置における洗浄運転を説明する模式図である。 濾過装置における逆洗浄運転を説明する模式図である。 洗浄運転と逆洗浄運転が同時に運転可能に構成された濾過装置を説明する模式図である。 図４の構成を備えた濾過装置の具体例を示す図である。 濾過装置を複数台備える複合濾過装置の動作を説明する図である。 複合濾過装置における濾過膜の洗浄について説明する図である。 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を例示する模式図である。 図８のＡ−Ａ断面を模式的に示す図である。 濾過装置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。 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ブロック図である。

［本願発明の実施形態の説明］
以下、本願発明の実施形態としての濾過装置および濾過膜の洗浄方法について説明する。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。

（濾過装置）
本願に開示される濾過装置の一つの態様は、濾過膜により被処理水を濾過する濾過装置であって、前記濾過膜の前記被処理水が供給される側の面を第１の面、濾過水が排出される側の面を第２の面とした場合に、第１の面に沿った第１の液体の流れによる洗浄運転と、第２の面から第１の面に向けて第２の液体を透過させることによる逆洗浄運転とを、同時に行うように構成された濾過装置である。

ここで、洗浄水として用いられる第１の液体は、被処理水であっても良い。被処理水の流れをそのまま洗浄に用いることによって、装置全体の構成を簡素化できる。

また、逆洗浄水として用いられる第２の液体は、濾過水に混入しても問題のない液体である必要がある。濾過の対象とされるような濁質分等を含まない液体として、水道水や地下水等の浄水が好ましく用いられる。また、第２の液体は既に濾過を行った濾過水を用いることが好ましい。濾過水に混入しても最も影響の無い液体であり、自ら生成することが可能な液体だからである。

この基本構成と洗浄の作用を図１から図４により説明する。図１は、濾過膜を用いて濾過を行う状態を説明する図である。濾過膜１の第１の面１Ａ側から濾過対象となる被処理水Ｗ１がある圧力を持って供給される。被処理水Ｗ１は、図中矢印のように濾過膜を第１の面１Ａ側から第２の面１Ｂ側に透過する。この際、被処理水に含まれていた濁質分等の混入物２が濾過膜１を透過せずに濾過膜１の第１の面に付着する。濾過膜１を透過した液体は濾過水Ｗ２として取り出される。一方、濾過膜１を透過しなかった余剰の液がある場合は、排水Ｗ３として排出される。

図２は、濾過装置における洗浄運転を説明する図である。ここで、洗浄運転とは、濾過膜１の第１の面の面方向に沿った液体の流れによって、第１の面に付着した混入物を洗い流すことをいう。洗浄に用いる液体は被処理水とは同じ液体でも異なる液体でも良いが、最も簡便には、被処理水を第１の面に平行な流れを生じるように供給することである。図２を用いて説明する。被処理水Ｗ１は濾過膜１の第１の面１Ａに対して斜め方向に供給される。被処理水Ｗ１の一部は濾過膜１を透過して濾過水Ｗ２として取り出される。同時に被処理水Ｗ１の一部は排水Ｗ３として排出される。ここで、被処理水Ｗ１は濾過膜１の第１の面１Ａの面に沿って流れることにより、洗浄水としても機能する。図２において第１の面１Ａに付着していた混入物２は、洗浄水である被処理水の流れによって第１の面１Ａから離れ、図中で点線にて示す混入物２１の位置に移動する。被処理水中に浮遊する状態となった混入物２１は、被処理水の流れによって、排水Ｗ３に混入して外部に排出される。このように濾過膜１の洗浄が行われる。一方で、混入物２１は、再び濾過の流れ等の影響によって第１の面１Ａに付着した混入物２３となる場合もある。すなわち再び混入物２の状態に戻り、洗浄されない場合が残る。また、混入物２の付着が強い場合は、洗浄水の流れによって混入物２に十分な力が働かず、混入物２を浮遊状態の混入物２１に移動させること自体が出来ない場合もある。なおここでは、濾過運転と洗浄運転が同時に行われる状態を説明したが、濾過水Ｗ２側の流れを止めることによって、洗浄運転のみを行う状態とすることも可能である。

一方、洗浄の方法として逆洗浄と呼ばれる方法がある。図３を用いて逆洗浄運転の動作を説明する。逆洗浄運転を行う場合は、濾過膜１に対する液体の流れが逆になるために、通常の濾過は行われない。濾過膜１の第２の面１Ｂから逆洗浄水Ｗ４を供給する。逆洗浄水Ｗ４は濾過膜１を第２の面１Ｂから第１の面１Ａに向けて透過し、排水Ｗ３として排出される。ここで、濾過膜１の第１の面１Ａに付着していた混入物２は、逆洗浄水Ｗ４の流れによって、膜表面から剥離する。剥離した混入物は、第１の面１Ａ側に透過している逆洗浄水の中に浮遊した状態である混入物２１となる。混入物２１は、そのまま排水Ｗ３の流れに乗って混入物２２のように移動し、そのまま排出される。これが、濾過膜１の逆洗浄としての機能である。一方で、混入物２１は、重力等の影響により再び第１の面１Ａの表面に付着した混入物２３となる場合もある。逆洗浄水を大量に高い流量で流すことが出来れば逆洗浄の効果を高めることが可能である。しかし、流量等に制限がある場合は付着した混入物を十分に浮遊させることができなかったり、浮遊した混入物を排出するに至らなかったりして、逆洗浄の効果が低下する。

本願にて説明する濾過装置は新たな構成を備える装置である。図４を用いてその構成と動作を説明する。図４は、洗浄運転と逆洗浄運転が同時に運転可能に構成された濾過装置を説明する図である。図２と同じく洗浄水として被処理水を用いる場合について説明するが、別な液体でも良い。洗浄水としての被処理水Ｗ１は濾過膜１の第１の面１Ａに対して斜め方向に供給される。被処理水Ｗ１の流れによって、図２の場合と同じく濾過膜１に付着した混入物２を浮遊させる場合もあるが、ここでは、混入物２が被処理水Ｗ１の流れによっては移動せずに濾過膜１に付着したままの状態を示す。ここで、図４では濾過運転は行われず、逆洗浄運転が同時に行われる。すなわち、図３と同様に、逆洗浄水Ｗ４が濾過膜１の第２の面１Ｂの側から供給される。濾過膜１の第１の面１Ａに付着している混入物２は、逆洗浄水Ｗ４の流れによって濾過膜１から離れ、浮遊状態の混入物２１となる。水中に浮遊した混入物２１は、被処理水Ｗ１の流れにのって混入物２２へと移動し、排水Ｗ３に混じって排出される。

このように、図４に示す装置構成においては、洗浄運転と逆洗浄運転とを同時に運転することが可能である。よって、極めて効果的に濾過膜に付着した混入物を取り除くことが可能となる。洗浄水の流れによっては浮遊させることが出来なかった混入物を浮遊させることができ、また浮遊した混入物の再度の付着を抑止して排出を促進できる点で、洗浄運転と逆洗浄運転の効果を相乗的に得ることができる。

上述した図４の構成を備えた濾過装置の具体例を図５に示す。図５は、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する濾過装置であって、前記プリーツフィルターを洗浄する逆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、前記逆洗浄水を前記円筒内部へ供給する逆洗浄運転と、前記被処理水を前記被処理水ノズルから前記外周面に向けて流出する洗浄運転とを、前記駆動機構により前記プリーツフィルターを回転させた状態で並行運転可能に構成された濾過装置である。

図５の濾過装置における通常の濾過運転時の動作を説明する。濾過すべき濁質分を含んだ被処理水Ｗ１は図示されていないポンプにより送られ、バルブ５１を開けることにより配管６１に導かれる。濾過膜１０は円筒状のプリーツフィルターとして構成され、円筒の上底および下底は、蓋部材によって密閉されている。円筒の軸には駆動機構３０としてのモーターが設けられており、円筒状の濾過膜１０を回転させながら濾過運転がなされる。濾過膜１０は同じく円筒状の外筒部を有するケース２０に収容されている。ケース２０には濾過されなかった被処理水を外部に排出する排出流路としての配管６２とバルブ５６が設けられる。濾過運転中はバルブ５６を開けることにより、濾過されなかった被処理水が濁質分と共に排出水Ｗ３として排出される。配管６１の先端部は被処理水ノズルのノズル口７０である。被処理水ノズルは円筒状の濾過膜１０に向き合って設けられており、濾過膜１０の表面に向けて被処理水が流れ出ることで濾過膜１０の表面に流れを生じさせ、その表面が洗浄されるように構成されている。ケース２０内に充満した被処理水は濾過膜１０を透過することによって濁質分が除去され、円筒内部に濾過水として流れ出る。濾過水は円筒内部から濾過水流路としての配管６３へと流れ出る。濾過運転時はバルブ５４を閉じ、バルブ５３を開けることによって、濾過水Ｗ２を外部に導出する。

このように、図５の濾過装置においては濾過運転時にも濾過と同時に洗浄運転が行われる。すなわち円筒状の濾過膜１０が駆動機構３０により回転しつつ、その表面に被処理水の流れを受けることから、洗浄を行いつつ濾過が進行するのである。濾過は行わずに洗浄運転のみ行うことも可能である。その場合は、バルブ５４とバルブ５３を閉めることによって、濾過水の流れを止め、バルブ５６を開けて排出水のみを流すことで洗浄のみが進行する。

次に、図５の装置における逆洗浄運転について説明する。逆洗浄は、濾過水を排出する配管６３から濾過運転時の濾過水の流れとは逆の方向に逆洗浄水Ｗ４を流し込むことによって行われる。濾過水流路である配管６３を逆流した逆洗浄水Ｗ４は円筒状の濾過膜１０の円筒内部から外部に向けて流出し、その際に、円筒外部側の濾過膜表面に付着した物質を表面から浮遊させる。水中に浮遊した物質は、配管６２を経て排出される。このとき、駆動機構３０によって濾過膜１０は回転していてもよい。逆洗浄運転のために、逆洗浄水を配管６３に流す逆洗浄機構が必要となる。逆洗浄機構として少なくとも必要な要素は、配管６４と、流れを制御する部材、すなわち図５の例ではバルブ５４である。

逆洗浄水は単に別途設けられた水道水等の浄水配管から得ることもできるが、大量の逆洗浄水を短時間で用いるためには専用のタンクを設けておくこともできる。図５では逆洗浄水タンク４０を用いる例としている。逆洗浄水タンク４０はバルブ５４を介して配管６４から配管６３につながっており、バルブ５３を閉めてバルブ５４を開けることによって逆洗浄水を濾過膜１０の円筒内部に供給することができる。図５の例では逆洗浄水タンク４０には配管４１と配管４２の２つの流入経路を設けている。配管４２はバルブ５５を開けることによって浄水をタンク内に供給するための配管である。配管４１はその他の逆洗浄水をタンク内に供給するための配管である。バルブ５２を開けることによって他の逆洗浄水をタンク内に供給できる。その他の逆洗浄水とは、例えば、この濾過装置自体によって予め濾過運転がなされ、濾過水Ｗ２として別なタンク等（図示せず）に蓄えられた濾過水を用いることができる。また、他の装置により生産された濾過水を用いることもできる。なお、以上の説明において逆洗浄水等の圧送のための機構（代表的にはポンプ）は図示していない。

さらに好ましい運転形態として、洗浄運転と逆洗浄運転とを同時に並行運転することができる。このような運転によって、フィルターの目詰まりをさらに効果的に除去することができる。バルブ５１、バルブ５６、バルブ５４、バルブ５２を開状態、バルブ５３、バルブ５５を閉状態とする。被処理水Ｗ１は配管６１を通してノズル口７０から濾過膜１０の表面に向けて噴出されることで、濾過膜１０の表面の洗浄運転が行われる。一方、逆洗浄水Ｗ４は配管６３を通して濾過膜１０の円筒内部に供給され、濾過膜１０を透過することによって逆洗浄運転が行われる。逆洗浄水としては既に濾過済みの濾過水を用いるためにバルブ５２を開けて供給しているが、供給は止めても良い。濾過膜１０においては円筒外部から円筒内部に向かう流れは生じないので、濾過は行われない。このようにして濾過膜１０の外表面に付着した混入物は効率よく剥がされ、排出水Ｗ３として配管６２から排出される。

逆洗浄運転は、駆動機構３０によりプリーツフィルターを回転させた状態で行うように構成されていると良い。駆動機構３０により濾過膜を回転させることによって、被処理水による外表面の洗浄が連続して均等に行われ、さらに遠心力による混入物の剥離の促進効果も期待できる。

（複合濾過装置）
また別の態様の濾過装置として複合濾過装置について説明する。すなわち、複数台の濾過装置を組み合わせた複合濾過装置であって、前記複数の濾過装置の内の第１の濾過装置の濾過運転と、第２の濾過装置の逆洗浄運転とを同時に運転可能であり、前記第１の濾過装置の濾過運転により濾過された濾過水を第２の濾過装置の逆洗浄水として使用するように構成された複合濾過装置である。全体の装置内で逆洗浄水を製造しながら洗浄を行うことができるため、装置の簡素化が図れる。また、当該第２の濾過装置は、洗浄運転と逆洗浄運転とを同時に行うようにすれば、さらに高い洗浄効果が得られる。

複合濾過装置の１つの実施態様は、濾過装置を複数台有する複合濾過装置であって、前記濾過装置は、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する濾過装置であり、
第１の濾過装置により濾過された濾過水を、第２の濾過装置の濾過水流路に供給する逆洗浄流路を備え、前記第１の濾過装置により行う濾過運転と、前記第２の濾過装置において前記逆洗浄流路に供給される濾過水を逆洗浄水として用いる逆洗浄運転とを同時に運転可能に構成された複合濾過装置である。

図６は、上述の濾過装置を複数台備える複合濾過装置を説明する図であり、説明を簡単にするために濾過装置が２台の場合を示している。図６では説明に必要な濾過装置の要素のみを線図にて記載している。図示されていない構成部材についてはそれぞれの濾過装置が図５と同様に備えている。第１の濾過装置は、ケース２０Ａとその内部に設けられた濾過膜１０Ａで表現されている。第２の濾過装置は、ケース２０Ｂとその内部に設けられた濾過膜１０Ｂで表現されている。通常の濾過運転時について説明する。被処理水Ｗ１は２系統の配管によって、第１の濾過装置および第２の濾過装置の双方に被処理水として供給される。第１の濾過装置により濾過された濾過水と第２の濾過装置により濾過された濾過水は合流されて濾過水Ｗ２として外部に取り出される。また、それぞれの濾過装置からは排出水Ｗ３がそれぞれ外部に排出される。通常の濾過運転時には、このように２台の濾過装置を並行運転することが可能であり、またそれぞれ単独での濾過運転も可能である。図では２台の濾過装置による場合を説明したが、３台以上の場合であっても並行運転されるように構成することが可能であり、設置場所や必要な濾過水量等に従って台数を定めれば良い。

複合濾過装置においても、それぞれの濾過装置は、濾過膜を洗浄する逆洗浄水を濾過水流路を経て濾過膜の円筒内部へ供給する逆洗浄機構を備えており、逆洗浄水を濾過膜の円筒内部へ供給する逆洗浄運転と、被処理水を被処理水ノズルから濾過膜の外周面に向けて流出する洗浄運転とを、並行運転可能に構成された濾過装置とすることができる。

図７は、濾過装置を複数台有する複合濾過装置に特有の運転形態を説明する図である。濾過膜１０Ａを有する第１の濾過装置では通常の濾過運転を行う。すなわち、被処理水Ｗ１がケース２０Ａに導入され、濾過膜１０Ａにて濾過された濾過水がＷ２として導出される。濾過されなかった排出水はＷ３として排出される。ここで、第１の濾過装置にて濾過された濾過水Ｗ２を第２の濾過装置の濾過水流路から濾過膜１０Ｂの円筒内部に導入できるように逆洗浄流路を有することが、本複合濾過装置の特有の構成である。すなわち、第２の濾過装置においては、第１の濾過装置により濾過された濾過水を逆洗浄水として用いた逆洗浄が行われる。また、さらに濾過膜１０Ｂの洗浄効果を高めるために、第２の濾過装置には被処理水Ｗ１も供給され、濾過膜外部からの洗浄運転も同時に行われるように構成されている。第２の濾過装置からの排水はＷ３として外部に排出される。なお、逆洗浄運転は、駆動機構により円筒状の濾過膜を回転させた状態で行うと洗浄効果が高められる。

このような構成とすることによって、逆洗浄水を確保するために、既に濾過した洗浄水を蓄えるための場所や配管を必要とせず、逆洗浄水を生産しつつ洗浄を行うことができる。よって、装置自体や周辺設備の簡素化、コストダウンを図ることが可能である。また、逆洗浄水として水道水等の浄水を用いる場合は使用可能な量に制限を受けたり、使用コストがかかるという問題も解消することが可能である。

（バラスト水処理装置）
以上説明した濾過装置は、船舶に搭載されてバラスト水を製造するためのバラスト水処理装置として用いることが好適である。バラスト水処理装置は船舶の停泊中に大量の海水の濾過を行ってバラスト水タンクに貯留する必要がある。また船舶に搭載されるためにフィルターの交換作業を極力少なくすることが求められる。長時間、安定して濾過を行うために、濾過膜を洗浄しつつ濾過を行う装置が好ましく用いられ、さらに逆洗浄の効率を高めることで、長期間の運転が可能となる。また、船舶に搭載される浄水の量には限りがあるため、逆洗浄のために多くを使用することは出来ない。この点で濾過水を逆洗浄水として利用することは好ましい。さらに、濾過運転を行う濾過装置と逆洗浄運転を行う濾過装置を同時並行運転できる複合濾過装置であれば、濾過水を効率よく洗浄に用いることが出来る。

このようなバラスト水処理装置としての濾過装置の構成例を図８および図９に示す。図８および図９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８は軸線を含む垂直断面の構成、図９は図８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１０１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１０１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１０１の回転のためにモーター１９０がプリーツフィルター１０１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。

本例の場合、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１０１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１０３の底部１３３の排出流路１０８から順次排出される。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。装置の一例として、プリーツフィルター１０１の外径は７００ｍｍ、軸方向長さ３７８ｍｍ、プリーツ深さ７０ｍｍ、プリーツ数４５０折、が挙げられる。

円筒形状に構成したプリーツフィルター１０１の基本構造を図１０を用いて説明する。図１０は、帯状のフィルター基材１１に繰り返し折り目を付けた後、それを折り目の稜線方向を軸方向とするように円環状につなぎ合わせることで、全体として中心軸Ｃを軸とした円筒形状のプリーツフィルター１０１を示す斜視図である。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が、高流量処理を行う目的においては、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。特にポリエチレンテレフタレートは他の汎用プラスチックに比べて、バルク強度が強く、濾過の圧力や透過流でつぶれて流れなくなったり壊れたりし難い。このため、高い濾過差圧や透過流量の大きい高流量の濾過装置に向いている。

このような装置構成とすることにより、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１０１のフィルター表面に沿って流れるように、各プリーツの間に流れ込む。フィルター表面に面方向の表面に沿った流れが出来ることによって高い洗浄効果を得ることができる。さらに逆洗浄と合わせて行うことで、フィルター表面から付着した混入物を剥離させて流し出すことができ、効果的である。

バラスト水処理装置を濾過に用いることにより、上述の濾過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、当該濾過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、および、バラスト水の処理システムを提供することができる。

図１１は、上述の濾過装置を用いた船舶用バラスト水処理システムの全体構成およびバラスト水の処理方法を示す説明図である。図１１において、海洋から取水された海水である被処理水は配管３１を経てポンプ７１により送られ、配管３２を通じて濾過手段である濾過装置１２に供給される。濾過装置１２において濾過された濾過水は配管３３を経て紫外線照射装置や電解装置などの殺滅装置１３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を経てタンク１４に送られ、バラスト水として貯留される。

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、従来にも増してフィルターの破損が抑制され、濾過不良を起こすこと無く長期間安定して使用することが可能となる。よって、メンテナンスの人的コストおよび交換材料としてのコストを抑制することができ、バラスト水の製造を一層容易にすることが可能である。

（濾過膜の洗浄方法）
以上で説明したように、上述の濾過装置および複合濾過装置を用いることにより、洗浄効果の高い濾過膜の洗浄方法を実現できる。このような洗浄方法は、濾過膜により被処理水を濾過する濾過装置の濾過膜の洗浄方法であって、前記濾過膜の前記被処理水が供給される側の面を第１の面、濾過水が排出される側の面を第２の面とした場合に、第１の面に沿った第１の液体の流れを生成する第１の動作と、第２の面から第１の面に向けて第２の液体を透過させるように第２の液体の流れを生成する第２の動作とを同時に行うことによる、濾過膜の洗浄方法である。

より具体化した態様としての洗浄方法は、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する濾過装置における濾過膜の洗浄方法であって、前記プリーツフィルターを洗浄する逆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運転と、前記被処理水を前記被処理水ノズルから前記外周面に向けて流出する洗浄運転とを、前記駆動機構により前記プリーツフィルターを回転させた状態で並行運転する、濾過膜の洗浄方法である。

以上の説明において、被処理水、洗浄水、濾過水、逆洗浄水の用語は、いずれも水という用語を用いて表現している。水が最も代表的な濾過対象液であるという意味でこれらの用語を用いているものであって、本願記載の濾過装置は、水以外の液体を対象とする濾過装置としても用いることができる。

［付記１］濾過膜により被処理水を濾過する複数台の濾過装置を組み合わせた複合濾過装置であって、前記複数の濾過装置の内の第１の濾過装置の濾過運転と、第２の濾過装置の逆洗浄運転とを同時に運転可能であり、前記第１の濾過装置の濾過運転により濾過された濾過水を第２の濾過装置の前記濾過膜を逆洗浄するための逆洗浄水として使用するように構成された複合濾過装置。
［付記２］前記第２の濾過装置は、前記濾過膜の被処理水が供給される側の面を第１の面、濾過水が排出される側の面を第２の面とした場合に、前記第１の面に沿った第１の液体の流れによる洗浄運転と、前記第２の面から前記第１の面に向けて第２の液体を透過させることによる逆洗浄運転とを、同時に行うように構成された濾過装置である、付記１に記載の複合濾過装置。

１ 濾過膜
１Ａ 第１の面
１Ｂ 第２の面
１０、１０Ａ、１０Ｂ 濾過膜
１１ フィルター基材
１２ 濾過装置
１３ 殺滅装置
１４ タンク
２、２１、２２、２３ 混入物
２０、２０Ａ、２０Ｂ ケース
３０ 駆動機構
３１、３２、３３、３４、３５ 配管
４０ 逆洗浄水タンク
４１、４２ 配管
５１、５２、５３、５４、５５、５６ バルブ
６１、６２、６３、６４ 配管
７０ ノズル口
７１ ポンプ
１０１ プリーツフィルター
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
Ｃ 中心軸
Ｗ１ 被処理水
Ｗ２ 濾過水
Ｗ３ 排水
Ｗ４ 逆洗浄水

Claims (10)

1. 濾過膜により被処理水を濾過する濾過装置であって、前記濾過膜の前記被処理水が供給される側の面を第１の面、濾過水が排出される側の面を第２の面とした場合に、前記第１の面に沿った第１の液体の流れによる洗浄運転と、前記第２の面から前記第１の面に向けて第２の液体を透過させることによる逆洗浄運転とを、同時に行うように構成された濾過装置。
2. 前記第１の液体は、前記被処理水である請求項１に記載の濾過装置。
3. 前記第２の液体は、既に濾過を行った濾過水である請求項１または請求項２に記載の濾過装置。
4. 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する濾過装置であって、
   前記プリーツフィルターを洗浄する逆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、
   前記逆洗浄水を前記円筒内部へ供給する逆洗浄運転と、
   前記被処理水を前記被処理水ノズルから前記外周面に向けて流出する洗浄運転とを、
   前記駆動機構により前記プリーツフィルターを回転させた状態で並行運転可能に構成された濾過装置。
5. 前記逆洗浄水は、既に濾過された濾過水である、請求項４に記載の濾過装置。
6. 濾過装置を複数台有する複合濾過装置であって、
   前記濾過装置は、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する濾過装置であり、
   第１の濾過装置により濾過された濾過水を、第２の濾過装置の濾過水流路に供給する逆洗浄流路を備え、
   前記第１の濾過装置により行う濾過運転と、前記第２の濾過装置において前記逆洗浄流路に供給される濾過水を逆洗浄水として用いる逆洗浄運転とを同時に運転可能に構成された複合濾過装置。
7. 前記逆洗浄運転は、前記駆動機構により前記プリーツフィルターを回転させた状態で行うように構成された請求項６に記載の複合濾過装置。
8. 請求項４から請求項７のいずれか１項に記載の、濾過装置または複合濾過装置を用いたバラスト水処理装置。
9. 濾過膜により被処理水を濾過する濾過装置の濾過膜の洗浄方法であって、
   前記濾過膜の前記被処理水が供給される側の面を第１の面、濾過水が排出される側の面を第２の面とした場合に、
   第１の面に沿った第１の液体の流れを生成する第１の動作と、
   第２の面から第１の面に向けて第２の液体を透過させるように第２の液体の流れを生成する第２の動作とを同時に行うことによる、濾過膜の洗浄方法。
10. 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する濾過装置における濾過膜の洗浄方法であって、
    前記プリーツフィルターを洗浄する逆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運転と、前記被処理水を前記被処理水ノズルから前記外周面に向けて流出する洗浄運転とを、前記駆動機構により前記プリーツフィルターを回転させた状態で並行運転する、濾過膜の洗浄方法。

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