JPWO2008123107A1 - 船舶用バラスト水の膜処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】膜に付着したファウリング物質を容易に剥離、確実に除去して、膜フラックスを長期的に維持できる船舶用バラスト水の膜処理方法を提供すること。【解決方法】船舶の船体内又は船体上に、該船舶が停泊する港湾域の海水を取水して所定大きさ以上の微生物をろ過膜モジュールを備えた膜ろ過装置１により分離する膜分離工程を有する船舶用バラスト水の膜処理方法において、前記膜ろ過装置１の膜表面に付着するファウリング物質を逆洗により膜表面から分離する逆洗工程を有することを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、船舶用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（ミネラル成分、ゲル状物質）を確実に分離し、膜フラックスを長期的に維持できる船舶用バラスト水の膜処理方法に関する。

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。

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／ｍ^３；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。

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。

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。

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。

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。

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。

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、膜モジュールを用いてバラスト水を膜処理する場合、長期運転においては膜表面上に堆積する恐れがある。このゲル状物質は、強固に膜表面に固着しており、逆洗しても取り除くことが難しいという問題がある。

このため、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となる。膜処理時のファウリング対策としては、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。
特開２００４−１６０４３７号公報 特開平３−１３３９４７号公報 特開平１１−３１９５１８号公報 特表２００２−５０４８５１号公報 特開平４−３２２７８８号公報

特許文献２〜特許文献５に記載の技術では、何等かの化学薬品を用いるため、海水供給元の港湾域に放流する場合には生態系への影響を考慮しなければならず、また船内で処理する場合には中和等に多量の薬剤を使用せざるを得ない課題がある。

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容易に剥離、確実に除去して、膜フラックスを長期的に維持できる船舶用バラスト水の膜処理方法を提供することにある。

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記載の発明は、船舶の船体内又は船体上に、該船舶が停泊する港湾域の海水を取水して所定大きさ以上の微生物をろ過膜モジュールを備えた膜ろ過装置により分離する膜分離工程を有する船舶用バラスト水の膜処理方法において、前記膜ろ過装置の膜表面に付着するファウリング物質を逆洗により膜表面から分離する逆洗工程を有することを特徴とする船舶用バラスト水の膜処理方法である。

請求項２記載の発明は、前記膜分離工程において前記海水を膜分離処理する前に、砂を前記海水に混入させる砂混入工程を有することを特徴とする請求項１記載の船舶用バラスト水の膜処理方法である。

請求項３記載の発明は、前記砂混入工程において、船舶が停泊する港湾域から採取された砂を前記海水に混入させることを特徴とする請求項２記載の船舶用バラスト水の膜処理方法である。

請求項４記載の発明は、前記逆洗工程で排出される逆洗排水に含まれる砂を無菌化処理により無菌化して、再利用することを特徴とする請求項３記載の船舶用バラスト水の膜処理方法である。

請求項５記載の発明は、前記膜ろ過装置のろ過膜モジュールが、精密ろ過膜モジュールであることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の船舶用バラスト水の膜処理方法である。

請求項６記載の発明は、前記膜ろ過装置のろ過膜モジュールが、プリーツ型膜モジュールであることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の船舶用バラスト水の膜処理方法である。

本発明によれば、膜に付着したファウリング物質を容易に剥離、確実に除去して、膜フラックスを長期的に維持できる船舶用バラスト水の膜処理方法を提供することができる。

本発明の船舶用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

符号の説明

１：膜ろ過装置
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：砂
６：砂タンク
７：コンプレッサー
８：逆洗空気槽
９：逆洗排水槽

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ろ過装置であり、模式的に示されている。

１００は膜装置本体（ろ過膜モジュール）、１０１は膜である。膜ろ過装置１００に用いられる膜１０１としては、前述のＧ８に規定する基準；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／ｍ^３；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を満足可能な膜を使用できる。

本発明において、膜ろ過装置のろ過膜モジュールは、精密ろ過膜モジュールが好ましく用いられ、精密ろ過膜（略称ＭＦ膜）モジュールでは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）を分離できるため、本発明の目的を達成する上で好ましい。

また、膜構造は大きな表面積を有するプリーツ型膜モジュールが設置面積を減少できる点で好ましい。

図示の例は、装置本体１００内に複数のプリーツ型精密ろ過膜モジュールを設け、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。

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を経由してバラストタンク４に送られる。

本発明では、海水を装置本体１００に供給する際に、一定量の砂５が砂タンク６から海水に添加される。

膜処理を長時間継続すると、膜面に海水に含まれるゲル状物質が付着し、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、付着したゲル状物質除去するために、装置本体に供給する海水に一定量の砂５を砂タンク６から供給する。

砂５はゲル状物質を巻き込みながらろ過膜の表面に付着する。精密ろ過膜を用いる場合、逆洗によりろ過膜を洗浄する逆洗工程を一定時間間隔で行う。時間が経過するにつれ、膜の目詰まりの原因物質となるゲル状物質を巻き込んだ砂が膜表面に付着して膜の入口と出口で膜差圧が上昇してくる。

膜差圧が上昇したら、海水のろ過を停止し、ろ過膜を逆洗する。逆洗工程を行うことにより、ろ過膜のろ過機能が回復する。そして、逆洗工程を終えると、再度海水を処理するろ過工程に移り、これを繰り返し行うことで、長時間におけるろ過を可能にする。

なお、逆洗はコンプレッサー７によって一定圧力の保持された逆洗空気槽８から一気に空気を装置本体に供給することで行う。供給された空気および装置本体内に存在する海水は膜面に付着しているゲル状物質を巻き込んだ砂とともに逆洗排水槽９に導入される。なお、逆洗排水槽９に導入された海水とゲル状物質を巻き込んだ砂については以下のような処理が考えられる。

装置本体１００とは別の精密ろ過膜装置等によって、海水と砂とに分け、海水は港湾域に放流し、砂は熱処理などの無菌化処理により無菌化して、再利用することが好ましい。

また、船舶が停泊する港湾域から採取された砂を使用することが好ましく、その場合には、そのまま港湾域に放流することも可能である。

本発明において、海水に添加する砂の粒径は、５μｍ〜１０００μｍの範囲が好ましく、また添加量は５０ｍｇ／Ｌ〜１００００ｍｇ／Ｌの範囲が好ましい。

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限定されない。

実施例１
本発明の膜ろ過装置（プリーツ型精密ろ過膜：型番 ＢＷ−４０ＢＮ；透過流束 １０ｍ／ｄａｙ）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。

実施例２
実施例１において、透過流束を２０ｍ／ｄａｙとし、ろ過工程を１時間行う際に、逆洗工程１回行うサイクルの運転条件下で、ろ過と逆洗を行った。

そのろ過と逆洗における膜間差圧の変化を調べた。なお、実施例では海水に砂を５０００ｍｇ／Ｌ添加し、比較例では、海水に砂を添加しない方法にて運転を行った。その結果を表２に示す。

Claims (6)

1. 船舶の船体内又は船体上に、該船舶が停泊する港湾域の海水を取水して所定大きさ以上の微生物をろ過膜モジュールを備えた膜ろ過装置により分離する膜分離工程を有する船舶用バラスト水の膜処理方法において、
   前記膜ろ過装置の膜表面に付着するファウリング物質を逆洗により膜表面から分離する逆洗工程を有することを特徴とする船舶用バラスト水の膜処理方法。
2. 前記膜分離工程において前記海水を膜分離処理する前に、砂を前記海水に混入させる砂混入工程を有することを特徴とする請求項１記載の船舶用バラスト水の膜処理方法。
3. 前記砂混入工程において、船舶が停泊する港湾域から採取された砂を前記海水に混入させることを特徴とする請求項２記載の船舶用バラスト水の膜処理方法。
4. 前記逆洗工程で排出される逆洗排水に含まれる砂を無菌化処理により無菌化して、再利用することを特徴とする請求項３記載の船舶用バラスト水の膜処理方法。
5. 前記膜ろ過装置のろ過膜モジュールが、精密ろ過膜モジュールであることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の船舶用バラスト水の膜処理方法。
6. 前記膜ろ過装置のろ過膜モジュールが、プリーツ型膜モジュールであることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の船舶用バラスト水の膜処理方法。

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