WO2007119385A1 - 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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Gaku Taniguchi
Taishi Sato
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Definitions

  • the present invention relates to a membrane treatment method and a membrane using a membrane module capable of blocking microorganisms and fungus bodies in seawater with a membrane and supplying ballast water containing a microorganism having a predetermined size or more to a ballast tank. More specifically, the membrane treatment method and membrane treatment apparatus using the membrane module can reduce the frequency of washing and increase the recovery rate of treated water by filtering seawater with a low concentration of fouling substances through the membrane module. About.
  • ballast tanks in order to maintain the stability of the hull during navigation. Normally, when crude oil is not loaded, the tank is filled with ballast water, and when the crude oil is loaded, the ballast water is discharged to adjust the buoyancy of the hull and stabilize the hull. Yes.
  • ballast water is water necessary for the safe navigation of a ship, and seawater of a port that handles cargo is usually used. The amount is said to exceed 10 billion tons per year worldwide.
  • ballast water contains microorganisms and eggs of small and large organisms that live in the port where the water was taken. Will be carried to.
  • Ballast water discharge standards will be as shown in Table 1 below. .
  • Patent Document 1 discloses a technique for countermeasures against fouling by utilizing bubble expansion caused by pressure reduction.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-265935
  • Patent Document 1 requires a pressure reducing means for reducing the pressure of the tank loaded with the membrane module, and has a drawback that the equipment is expensive.
  • an object of the present invention is to provide a film processing method and a film processing apparatus using a film module capable of taking measures against fouling without causing an increase in cost with simple equipment.
  • the invention of claim 1 is a membrane treatment method using a membrane module having a membrane treatment tank and a membrane module installed at the center of the tank, and continuing filtration while flowing raw water.
  • a membrane treatment method using a membrane module characterized in that raw water is introduced from the outside to the inside of the membrane treatment tank along the outer peripheral tangential direction to form a swirl flow in the tank.
  • the invention according to claim 2 is a membrane treatment tank and a membrane module installed at the center of the tank.
  • a raw water introduction pipe that introduces raw water along the outer circumferential tangential direction from the outside to the inside of the membrane treatment tank Is a membrane treatment apparatus using a membrane module.
  • the invention described in claim 3 includes a membrane treatment tank using a membrane module having a cylindrical membrane treatment tank and a membrane module installed at the center of the tank, and continuing filtration while inflowing raw water.
  • a raw water introduction pipe for introducing raw water along the outer peripheral tangential direction from the outside to the inside of the membrane treatment tank is provided at a lower part or an upper part of the side wall of the tank, and a raw water discharge pipe is provided
  • a membrane processing apparatus using a membrane module which is provided at an upper portion or a lower portion.
  • the invention according to claim 4 is characterized in that the membrane treatment unit includes a cylindrical membrane module or a square membrane module.
  • a membrane treatment apparatus using the membrane module according to claim 1, 2 or 3 It is.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view showing an example of a membrane treatment method using the membrane module according to the present invention and an apparatus for carrying out the method.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing another preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view showing an example of a membrane treatment method using the membrane module according to the present invention and an apparatus for carrying out the method.
  • reference numeral 1 denotes a membrane module that can be mounted on a ship such as a tanker.
  • . 2 is a cylindrical membrane processing tank installed around the membrane module 1.
  • [0025] 3 is a raw water introduction pipe, and 4 is a raw water discharge pipe.
  • 5 is a raw water pump, 6 is a circulation pipe, and 7 is a discharge pipe for suspended solids.
  • the raw water introduction pipe 3 introduces raw water along the outer circumferential tangent direction by directing force from the outside to the inside of the membrane treatment tank 2, and is installed in detail as shown in FIG. Since the raw water is introduced in the tangential direction of the outer periphery of the tank, the raw water introduction pipe 3 need only be straight in the vicinity of the junction of the tank 2.
  • the raw water introduced into tank 2 forms a swirling flow as shown in Fig.2.
  • the raw water swirling in the vicinity of the membrane module installed in the center of the tank 2 is in a state where the concentration of the furing substance is lowered.
  • the membrane module filters raw water having a low fouling substance concentration that causes membrane clogging, and the membrane treatment elapsed time per circulation cycle becomes longer. In other words, the recovery efficiency (recovery rate) of treated water increases.
  • the raw water introduction pipe 3 is provided on the upper part of the side wall 20 of the tank 2
  • the raw water discharge pipe 4 is preferably provided on the lower part of the side wall 20 of the tank 2.
  • the raw water is introduced into the tank 2 and filtered, but a part of the raw water is discharged from the raw water discharge pipe 4 and introduced into the tank 2 again by the raw water pump 5 through the circulation pipe 6.
  • the concentration of suspended solids in the raw water circulating in the circulation pipe 6 rises, or when the concentration of suspended solids in the raw water itself is high, it is discharged from the discharge pipe 7 to the outside to the membrane. It is also preferable to keep the raw water supplied at a low concentration of fouling substances.
  • the raw water supplied from the raw water pump 5 to the tank 2 is seawater or fresh water in the case of ballast water treatment.
  • the shape of the membrane treatment tank 2 is not particularly limited, but a cylindrical type is preferable in order to form a favorable swirling flow in the tank.
  • a guide plate 8 as shown in FIG. 3 in order to facilitate the formation of a swirling flow.
  • the membrane module 1 may be a cylindrical membrane module or a rectangular membrane module.
  • Microorganisms of a predetermined size or larger can be separated by the membrane module 1, but if an ozone acid treatment is further added, fine microorganisms (such as bacterial cells) that have passed through the membrane can be sterilized, resulting in a clear Favorable to get the ballast water.

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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。

Description

明 細 書
膜モジュールを用いた膜処理方法及び膜処理装置
技術分野
[0001] 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 ヽ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、ファゥリング物質濃度の低い海水を膜モジユー 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。
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っためにバラスト 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、ノ《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。
[0003] 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。
[0004] 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。
[0005] 従って、もともとその海域には生息していな力つた生物種力 既存生物種に取って 代わると 、つた生態系の破壊が深刻化して 、る。
[0006] 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。
[0007] 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!/、 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。
[0008] [表 1] 項目 ノくラスト水質基準 大きさ プランクトン 1 0個 Zm 1 10〜50 ΠΙ
プランクトン 1 0個 Zm 3 50 μ ηι以上
大腸菌 250cfuZl00ml 0. 5~ 3 μ τα
コレラ菌 1 cfu/lOOml 0. 5〜 3 μ \α
腸球菌 1 OOcfu/lOOml 0. 5〜 3 μ χα
[0009] 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 、る。
[0010] 膜処理方法では、膜処理時間を延長するためにファゥ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ゥリング対策する技術が特許文献 1に開示されてい る。
特許文献 1：特開 2003 - 265935号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0011] 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。
[0012] そこで、本発明は、簡単な設備でコスト増を招くことなぐファゥ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。
[0013] また、本発明の他の課題は、以下の記載により明ら力となる。
課題を解決するための手段
[0014] 上記課題は、以下の各発明によって解決される。
[0015] 請求項 1記載の発明は、膜処理タンクと、該タンクの中心に設置された膜モジユー 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力つ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 処理方法である。
[0016] 請求項 2記載の発明は、膜処理タンクと、該タンクの中心に設置された膜モジユー 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力つ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 膜処理装置である。
[0017] 請求項 3記載の発明は、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力つて外周接線方向に沿 つ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である。
[0018] 請求項 4記載の発明は、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 膜処理装置である。
発明の効果
[0019] 本発明によれば、簡単な設備でコスト増を招くことなぐファゥ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。
図面の簡単な説明
[0020] [図 1]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
[図 2]旋回流の状態を示す説明図
[図 3]本発明の他の好ましい態様を示す説明図
符号の説明
[0021] 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
発明を実施するための最良の形態
[0022] 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。
[0023] 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。
[0024] 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。
[0025] 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。
[0026] 原水導入管 3は膜処理タンク 2の外部から内部に向力つ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ょ ヽので、原水導入管 3はタンク 2の接合部近傍にぉ ヽ 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。
[0027] この旋回流は遠心分離の効果を持つので、自重の高いファゥ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)。
[0028] 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、ファゥリ ング物質濃度が低下した状態になる。
[0029] このため膜モジュールは、膜閉塞の原因となるファゥ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。
[0030] 本発明者の実験によると、公称孔径 0. 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 5mZ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分であつたが、旋回流形成後はろ過継続時間が 40分〜 50分となった。 [0031] 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。
[0032] 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ゥ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。
[0033] 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。
[0034] 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 ヽことである。
[0035] 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。
[0036] 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、さらにオゾン酸ィ匕 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 、。

Claims

請求の範囲
[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ぉ 、て、
前記膜処理タンクの外部から内部に向力つ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ぉ 、て、
前記膜処理タンクの外部から内部に向力つ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ぉ 、て、 前記膜処理タンクの外部から内部に向力つ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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