JP4016352B2 - 膜ろ過処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、原水に含まれる濁質や病原性原虫などの分離除去のために設置される膜ろ過処理装置に関する。

膜ろ過処理装置は、河川などの表流水に代表される原水を浄化する浄水施設等に設置される。膜ろ過処理装置は、原水に含まれる濁質や病原性原虫等（以下、濁質と適宜総称する）を分離除去するろ過膜を有する。

このような膜ろ過処理装置においては、ろ過、逆洗、薬品洗浄などの処理が繰り返されるため、ろ過膜に破断が生じることがある。ろ過膜の破断が生じると、ろ過膜の破断部分から未処理の原水が漏れるため、ろ過水に濁質が混入する。

ろ過水に濁質が混入するのを防ぐため、ろ過水の濁度を計測器で測定し、測定した濁度の大きさに基づき、ろ過膜の破断を検出することが行われる（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−１２８０８６号公報

ところで、濁度が比較的小さい原水（例えば、伏流水、地下水）をろ過する場合や、ろ過膜の正常部分に対する破断部分の割合が小さい場合は、ろ過膜に破談が生じた際のろ過水の濁度も比較的小さい。しかし、濁度を計測する機器類は、検出感度に一定の制限があるのが一般的であるから、特許文献１のような方式では、ろ過水の濁度を計測器で測定できない場合がある。その結果、ろ過膜に破断が生じているときでも、その破断を検出できないおそれがある。

本発明の課題は、ろ過膜の破断を的確に検出するのにより好適な膜ろ過処理装置を実現することにある。

上記課題を解決するために、本発明の膜ろ過処理装置は、原水に含まれる濁質を分離除去するろ過膜を有する膜ろ過手段と、膜ろ過手段のろ過水の濁度を計測する水質計測手段と、水質計測手段の計測値に基づきろ過膜の破断を検出する膜破断検出手段と、膜破断検出手段からの指令に基づいてろ過膜を通過する原水の流量を調整するろ過流量変更手段とを備え、その膜破断検出手段は、ろ過流量変更手段に通過流量を減少させる指令を出力してろ過膜を通過する原水の流量を減少させ、通過流量の減少後に水質計測手段から取り込んだ計測値に基づいて、ろ過膜の破断を検出することを特徴とする。

すなわち、破断が生じたろ過膜に対する通過流量を減少させると、ろ過膜の正常部分を通過する水量は、ろ過膜に対する水圧の低下に起因して減るのに対し、破断部分を通過する水量は、正常部分よりも減少幅が小さい。ここで破断部分を通過する原水は、未処理であるため、濁質を比較的多く含む。したがって、通過流量の減少後のろ過水の濁度は、減少前よりも増加することになる。

このような知見に基づき、ろ過膜の破断を検出するに際し、通過流量を減少させることにより、ろ過水の濁度を増加させることができる。その結果、例えば原水の濁度が比較的小さい場合でも、濁度計測器の検出感度にかかわらず、ろ過水の濁度を的確に検出できるため、ろ過膜の破断を検出する精度が向上する。よって、破断が生じた際の処置を施すのが的確になるから、安心かつ安全な浄水を常時供給するのが容易になる。なお、ここでの濁度とは、単位体積あたりの濁質の割合である。

この場合において、膜破断検出手段は、ろ過流量変更手段に通過流量を減少させる指令を出力して通過流量を減少させる前の水質計測手段の計測値を第一の計測値として取得し、通過流量を減少させた後の水質計測手段の計測値を第二の計測値として取得し、第二の計測値が第一の計測値よりも大きいときにろ過膜に破断が生じたものと判定できる。これにより、膜破断の有無を判定するに際し、通過流量の減少前後における濁度の差分の大きさを基準とするため、原水の濁度自体には左右されず、ろ過膜の漏れを的確に検出できる。

また、膜破断検出手段は、ろ過流量変更手段に通過流量を減少させる指令を出力して通過流量を減少させた後の水質計測手段の計測値を取得し、取得した計測値が設定値よりも大きいときにろ過膜に破断が生じたものと判定できる。これにより、膜破断の有無を判定するに際し、閾値である設定値を基準にするため、膜破断検出処理を簡単にすることができる。

また、膜破断検出手段は、ろ過膜に破断がないものと判定したときろ過流量変更手段に通過流量を元の量に戻す指令を出力できる。これにより、膜ろ過処理の運転を継続できるので、膜破断検出処理に伴う運転停止時間を短縮できる。

また、膜ろ過手段の上流側の原水の濁度を計測する被処理水質計測手段を設け、膜破断検出手段は、被処理水質計測手段の計測値が設定値以下の際、ろ過流量変更手段に通過流量を減少させる指令を出力して通過流量を減少させることができる。これにより、膜破断検出処理を開始すべき場合を自動検出できるため、装置の使い勝手が向上する。

また、膜ろ過手段及びろ過流量変更手段は、複数設けられるものとし、水質計測手段は、各膜ろ過手段から流出する処理水の合流後の濁度を計測し、膜破断検出手段は、複数のろ過流量変更手段のうち、一のろ過流量変更手段に通過流量を減少させる指令を出力して一の膜ろ過手段の通過通量を減少させることができる。これにより、複数の膜ろ過手段の個々について順番に膜破断の有無を検出できるから、膜破断が生じた膜ろ過手段を特定することができるので、膜破断に対する処置を施すのが容易になる。

また、膜破断検出手段は、複数の膜ろ過手段のうち、一の膜ろ過手段の通過流量を減少させつつ、他のろ過流量変更手段に通過流量を増加させる指令を出力して他の膜ろ過手段の通過流量を増加させることができる。これにより、通過流量を減らすことに起因する処理水量の減少を補填できるため、所望の処理水量を確保できる。

また、本発明の膜ろ過処理方法は、原水に含まれる濁質をろ過膜で分離除去するろ過工程と、ろ過膜を通過したろ過水の濁度を計測する水質計測工程と、水質計測工程の計測値に基づきろ過膜の破断を検出する膜破断検出工程とを備え、その膜破断検出工程は、ろ過膜を通過する原水の流量を減少させ、通過流量の減少後に水質計測手段から取り込んだ計測値に基づいて、ろ過膜の破断を検出することを特徴とする。

本発明によれば、ろ過膜の破断を的確に検出するのにより好適な膜ろ過処理装置を実現できる。例えば、原水の濁度が比較的小さい場合でも、ろ過水の濁度を的確に検出できるため、ろ過膜の破断を検出する精度が向上する。

（第１の実施形態）
本発明を適用した膜ろ過処理装置の第一の実施形態について説明する。本実施形態の膜ろ過処理装置は、ろ過膜の破断を検出するに際し、ろ過膜の通過流量を一時的に減少させると、ろ過膜に破断が生じている場合は、ろ過水の濁度が向上するという知見に基づき実現されている。より具体的には、本実施形態の膜ろ過処理装置は、ろ過膜を通過する原水の流量を減少させ、その通過流量の減少後のろ過水の濁度に基づき、ろ過膜の破断を検出する。

以下に、第一ないし第四の実施例により本実施形態の膜ろ過処理装置を説明する。ただし、各実施例で説明した構成部や変形例等を組み合わせ、あるいは置き換えるなど、必要に応じて変更することができる。

（実施例１−１）
図１は、本発明を適用した第一の実施形態の膜ろ過処理装置の第一の実施例を示す図である。本実施例の膜ろ過処理装置は、膜ろ過処理装置は、河川などの表流水に代表される原水を浄化する浄化施設等に設置される。このような膜ろ過処理装置は、図１に示すように、原水に含まれる濁質を分離除去するろ過膜を有する膜ろ過手段１と、ろ過膜を通過する原水の流量を調整するろ過流量変更手段２と、膜ろ過手段１のろ過水の濁度を計測する水質計測手段（以下、処理水質計測手段３）と、処理水質計測手段３の計測値に基づきろ過膜の破断を検出する膜破断検出手段としての制御手段４などを備えている。

そして、本実施例の膜ろ過処理装置に適用する制御手段４は、ろ過膜を通過する原水の流量（以下、通過流量と適宜称する）をろ過流量変更手段２に減少させ、通過流量の減少後に処理水質計測手段３から取り込んだ計測値に基づいて、ろ過膜の破断を検出する機能を有している。

より詳細に、本実施例の膜ろ過処理装置について説明する。膜ろ過手段１は、原水中の濁質や微粒子などを除去するろ過膜が実装されている。ろ過膜は、数千本の中空糸膜が組み込まれて構成されたモジュール単位で加工されている。このようなろ過膜は、膜の孔径よりも大きな微粒子をほぼ除去でき、しかも維持管理が容易であるから、浄水施設に導入するのに好ましい。

ろ過流量変更手段２は、膜ろ過手段１の上流側に直列に配設されている。ただし、ろ過流量変更手段２については、膜ろ過手段１の下流側に配設してもよい。このようなろ過流量変更手段２は、膜ろ過手段１のろ過流束を変更するポンプ等を有している。また、処理水質計測手段３は、膜ろ過手段１の下流側に配設されている。なお、本実施例の処理水質計測手段３として、高感度濁度計を採用している。

制御手段４は、処理水質計測手段３から計測信号を取り込む機能と、ろ過流量変更手段２に通過流量の変更指令を出力する機能と、膜ろ過手段１のろ過膜に破断が生じているか否かを判定する機能を有する。

このように構成される膜ろ過処理装置の基本動作について説明する。まず、原水（例えば、表流水、伏流水、地下水）が膜ろ過手段１に供給される。供給された原水は、ろ過膜を通過するに際し、原水中の濁質等が分離除去される。膜ろ過手段１から流出するろ過水は、後段の水処理設備に供給される。

ここで、ろ過膜の破断を検出する動作について説明する。制御手段４は、膜ろ過処理装置が基本動作をしている際、処理水質計測手段３から濁度の計測値Ａを第一の計測値として取り込む。

次に、ろ過膜の破断を検出するに際し、制御手段４は、膜ろ過手段１の通過流量を減少させる指令をろ過流量変更手段２に出力する。ろ過流量変更手段２は、制御手段４の減少指令に応じ、通過流量を減少する。その後、制御手段４は、処理水質計測手段３から濁度の計測値Ｂを第二の計測値として取り込む。なお、通過流量を減少させた時から計測値Ｂを取得するまでの時間については、通過流量の減少後の水質を計測値Ｂに反映できるように設定すればよい。例えば、ろ過流量変更手段２から処理水質計測手段３までの配管長や通過流量などに基づいて、計測値Ｂの取得時間を決めればよい。

次に、制御手段４は、計測値Ａと計測値Ｂを比較し、比較結果に基づきろ過膜の破断を検出する。より具体的には、制御手段４は、計測値Ｂが計測値Ａよりも大きい場合、ろ過膜の破断部分から原水が漏れているものと解釈し、ろ過膜に破断が生じているものと判定する。その場合、制御手段４は、通過流量をゼロにする指令をろ過流量変更手段２に出力する。ろ過流量変更手段２は、制御手段４の指令に応じ、通過流量をゼロにする。なお、制御手段４は、計測値Ｂが計測値Ａ以下の場合、ろ過膜に破断がないものと判定し、その通過流量を元に戻す指令をろ過流量変更手段２に出力する。

要するに、本実施例の制御手段４は、ろ過膜の破断を検出するに際し、ろ過膜を通過する原水の流量を一時的に減少させ、減少前後のろ過水の濁度のそれぞれ（例えば、計測値Ａと計測値Ｂ）を取得し、計測値Ｂが計測値Ａよりも大きいとき、ろ過膜に破断が生じたものと判定する。

すなわち、破断が生じたろ過膜の通過流量を減少させると、ろ過膜の正常部分を通過する水量は、ろ過膜に対する水圧の低下に起因して減るのに対し、破断部分を通過する水量は、正常部分よりも減少幅が小さい。ここで破断部分を通過する原水は、未処理であるため、濁質を比較的多く含む。したがって、通過流量の減少後のろ過水の単位体積あたりの濁度は、減少前よりも増加することになる。

このような知見に基づいた本実施例によれば、ろ過膜の破断を検出するに際し、通過流量を減少させることにより、ろ過水の濁度を増加させることができる。その結果、例えば原水の濁度が比較的小さい場合でも、濁度計測器の検出感度にかかわらず、ろ過水の濁度を的確に検出できるため、ろ過膜の破断を検出する精度が向上する。よって、破断が生じたろ過膜に処置を施すのが的確になるから、安心かつ安全な浄水の供給が容易になる。なお、ここでの濁度とは、単位体積あたりの濁質の割合である。

また、本実施例によれば、膜破断の有無を判定するに際し、通過流量の減少前後における濁度の差分の大きさを基準とするため、原水の濁度自体には左右されず、ろ過膜の漏れを的確に検出できる。

ここで通過流量とろ過水の濁度との関係について図２を参照して補足する。図２は、通過流量に対するろ過水の濁度の変化を計測した一例である。図２の縦軸は、ろ過水の濁度（ろ液濁度）を示し、横軸は、通過流量に対応するろ過流束を示している。なお、図２の計測値を取得するに際し、ろ過膜の中空糸膜を所定量だけ切断する度に、濁度が同じ原水をろ過膜に通過させた。

図２に示すように、ろ過流束を増大させるにつれて、ろ過水の濁度が徐々に低減している。換言すると、ろ過流束を減少させると、ろ過水の濁度が徐々に増加する。このような計測結果によって得た知見に基づき、本実施例の膜ろ過処理装置が実現されている。すなわち、本実施例の膜ろ過処理装置は、ろ過流束つまり通過流量を減少させることにより、処理水質計測手段３の濁度計測による膜破断検出感度を向上できる。

上述のとおり、本実施例の膜ろ過処理装置を説明したが、これに限られるものではない。例えば、処理水質計測手段３の計測値にばらつきがある場合、制御手段４は、処理水質計測手段３から例えば計測値Ａを複数取得し、取得した計測値Ａの平均値を第一の計測値として取得できる。計測値Ｂについても、複数の計測値Ｂの平均値を第二の計測値として取得できる。また、制御手段４は、処理水質計測手段３による計測値のばらつきを考慮した設定値を保持し、計測値Ｂと計測値Ａの偏差（計測値Ｂ−計測値Ａ）がその設定値を超えた場合に、ろ過膜に破断が生じていると判定できる。これにより、例えば経年劣化に起因して計測値がドリフトするなど、処理水質計測手段３の計測値がばらつく場合でも、その計測値に内包する誤差を低減できる。

また、制御手段４は、計測値Ａと計測値Ｂを比較することに代えて、予め設定した上限値Ｈと計測値Ｂを比較する。そして、制御手段４は、計測値Ｂが上限値Ｈを超えた場合、ろ過膜の破断部分から原水が漏れていると解釈し、ろ過膜の破断を検出できる。これにより、膜破断の有無を判定するに際し、閾値である設定値を基準にするため、膜破断検出処理を簡単にすることができる。

また、制御手段４は、ろ過膜に破断がないものと判定した際、通過流量を元に戻すことから、膜ろ過処理の運転を継続できるので、膜破断検出処理に伴う運転停止時間を短縮できる。また、制御手段４は、通過流量を元に戻すことに代えて、通過流量を元の量よりも増大させることができる。これにより、膜ろ過手段１を一時的に停止したことに起因する処理水総量の減少を補填できるため、所定の処理水量を確保できる。

また、膜ろ過手段１の下流側に貯留槽を設け、ろ過膜の破断が検出された場合、膜ろ過手段１から流出するろ過水を貯留槽に一時的に溜めることができる。これにより、ろ過膜の破断に起因してろ過水の濁度が上昇した場合、後段の水処理設備にそのろ過水を供給することを防止できる。また、ろ過水を貯留槽に溜めることに代えて、濁度を低下させるための消毒剤の添加量を増加してもよい。

また、制御手段４は、ろ過水の濁度についての設定値Ｓを保持し、計測手段３の計測値がその設定値Ｓ以上である場合に、ろ過膜の破断検出処理を開始できる。ここでの設定値Ｓについては、上限値Ｈが設定される場合、上限値Ｈよりも小さい値に設定される。また、制御手段４は、ろ過膜の破断検出処理を所定時刻、所定間隔で開始できる。

なお、従前の破断検出法として、逆洗時に加圧気体を充填し、その圧力を流量の変化に基づいてろ過膜の破断を検出する方法がある（例えば、特開２０００−９３７６５号公報）。しかし、この方法では、検出処理が逆洗時ごとに実行されるため、ろ過膜に破断が生じた場合でも、その破断が次の逆洗時まで検出されないというタイムラグが生じる。この点、本実施例によれば、設定値Ｓに基づいた開始処理により、ろ過膜の破断をオンラインで検出できる。また、開始時刻又は開始間隔を自在に設定できるため、ろ過膜の破断を必要に応じて臨機応変に検出できる。

また、本実施例の膜ろ過処理装置を用いた膜破断検出方法は、原水に含まれる濁質をろ過膜で分離除去するろ過工程と、ろ過膜を通過したろ過水の濁度を計測する水質計測工程と、水質計測工程の計測値に基づきろ過膜の破断を検出する膜破断検出工程とを備える。そして、その膜破断検出工程は、ろ過膜を通過する原水の流量を減少させ、通過流量の減少後に水質計測手段から取り込んだ計測値に基づいて、ろ過膜の破断を検出することを特徴とする。

以上、本実施例によれば、膜ろ過手段１から流出するろ過水の濁度を増加させ、処理水質計測手段３による膜破断検出の感度を向上し、より安心・安全な浄水を供給する膜ろ過処理装置の運転方法を提供できる。

（実施例１−２）
図３は、本発明を適用した第一の実施形態の膜ろ過処理装置の第二の実施例を示す図である。本実施例の膜ろ過処理装置は、膜ろ過手段１の上流側に設置した被処理水質計測手段５の計測値に基づき、膜破断検出処理を開始する点で、実施例１−１と異なる。ここでの被処理水質計測手段５は、膜ろ過手段１に供給される原水の濁度を計測する濁度計であり、計測値を制御手段４に送信する。

本実施例の膜破断検出処理について説明する。まず、制御手段４は、膜ろ過処理装置が基本動作をしている際、処理水質計測手段３から濁度の計測値Ａを所定間隔で取り込む。次に、制御手段４は、予め設定した下限値Ｌと計測値Ａを比較するそして、制御手段４は、計測値Ａが下限値Ｌ以下の場合、処理対象の原水は濁度が比較的小さなものであると解釈し、膜破断検出処理を開始する。膜破断検出処理の内容については、実施例１−１と同様である。

なお、計測値Ａが下限値Ｌを下回ることが長時間に渡る場合は、制御手段４は、予め設定した頻度で処理を開始してもよい。換言すると、ろ過流量変更手段２は、制御手段４の指令に応じ、通過流量を間欠的に減少することもできる。

本実施例によれば、実施例１−１で説明した効果に加えて、処理対象の原水濁度が比較的小さい場合を被処理水質計測手段５により自動検出できる。すなわち、膜破断検出処理を開始すべき場合を自動検出できる。その結果、ろ過膜の破断を的確に検出できるとともに、装置の使い勝手が向上する。

（実施例１−３）
図４は、本発明を適用した第一の実施形態の膜ろ過処理装置の第三の実施例を示す図である。本実施例の膜ろ過処理装置は、図１の膜ろ過手段１とろ過流量変更手段２のそれぞれを複数配設した点で、実施例１−１と異なる。なお、本実施例では、膜ろ過手段１とろ過流量変更手段２を３つずつ配設した例を説明するが、数については適宜増やしてよい。

図４に示すように、膜ろ過手段１−１〜１−３は、並列に配設されている。また、ろ過流量変更手段２−１〜２−３は、膜ろ過手段１−１〜１−３のそれぞれの上流側に設けられている。例えば、ろ過流量変更手段２−１は、膜ろ過手段１−１の上流側に直列に設けられている。なお、処理水質計測手段３は、膜ろ過手段１−１〜１−３から流出する処理水の合流後の濁度を計測する。

本実施例の膜破断検出処理を開始すると、制御手段４は、処理水質計測手段３から濁度の計測値Ａを取り込む。次に、制御手段４は、膜ろ過手段１−１の通過流量を減少させる指令をろ過流量変更手段２−１に出力する。ろ過流量変更手段２−１は、制御手段４の指令に応じ、膜ろ過手段１−１の通過流量を減少する。次に、制御手段４は、処理水質計測手段３から濁度の計測値Ｂ１を取り込む。なお、通過流量を減少させた時から計測値Ｂを取得するまでの時間は、通過流量の減少後の水質を計測値Ｂに反映できるように設定される。

そして、制御手段４は、計測値Ａと計測値Ｂ１を比較し、計測値Ｂ１が計測値Ａよりも大きい場合、膜ろ過手段１−１のろ過膜に破断が生じているものと判定する。その場合、制御手段４は、膜ろ過手段１−１の通過流量をゼロにする指令をろ過流量変更手段２−１に出力する。なお、制御手段４は、計測値Ｂ１が計測値Ａ以下の場合、膜ろ過手段１−１のろ過膜に破断がないものと判定し、その通過流量を元に戻す指令をろ過流量変更手段２−１に出力する。膜ろ過手段１−１のろ過膜の破断を検出する例を代表的に説明したが、膜ろ過手段１−２、１−３の場合も同様である。

このような膜破断検出処理を膜ろ過手段１−１〜１−３ごとに順番に実行すると、ろ過膜に破断が生じた膜ろ過手段（例えば、膜ろ過手段１−１）を的確に特定できる。これにより、複数の膜ろ過手段１−１〜１−３が配設された場合でも、実施例１−１で説明した効果に加えて、停止すべき膜ろ過手段（例えば、膜ろ過手段１−１）を的確に特定できるため、安心かつ安全な浄水の供給が容易になる。

また、制御手段４は、複数の膜ろ過手段１−１〜１−３のうち、ろ過膜に破断が生じた例えば膜ろ過手段１−１を特定すると、他の膜ろ過手段１−２、１−３の通過流量を増加させる指令を過流量変更手段２−２、２−３に出力する。これにより、膜ろ過手段１−１を停止することに起因するろ過水の減少を補填できるため、所定の処理水量を確保できる。また、予備の膜ろ過手段を設け、例えば膜ろ過手段１−１が停止したとき、その予備の膜ろ過手段を一時的に稼動させてもよい。

（実施例１−４）
図５は、本発明を適用した第一の実施形態の膜ろ過処理装置の第四の実施例を示す図である。本実施例の膜ろ過処理装置は、膜ろ過手段１−１〜１−３の上流側に設置した被処理水質計測手段５の計測値に基づき膜破断検出処理を開始する点で、実施例１−３と異なる。ここでの被処理水質計測手段５は、膜ろ過手段１−１〜１−３に分岐して供給される原水の濁度を計測する濁度計であり、計測値を制御手段４に送信する。

すなわち、図５に示すように、本実施例の膜ろ過処理装置は、実施例１−３の膜ろ過処理装置に、実施例１−２の被処理水質計測手段５を配設し、被処理水質計測手段５を制御する機能を制御手段４に実装したものである。したがって、本実施例によれば、実施例１−３で説明した効果に加えて、処理対象の原水濁度が比較的小さい場合を被処理水質計測手段５により自動検出できる。換言すると、膜破断検出処理を開始すべき場合を自動検出できる。その結果、ろ過膜の破断を的確に検出できるとともに、装置の使い勝手が向上する。

（参考例）
本発明を適用した膜ろ過処理装置の参考例について説明する。本参考例の膜ろ過処理装置は、ろ過膜の破断を検出するに際し、原水に濁質源を添加する点で、第一の実施形態と異なる。より具体的には、本参考例の膜ろ過処理装置は、膜ろ過手段の上流側の原水に濁質源を添加させ、濁質源の添加後に取り込んだろ過水の濁度に基づいて、ろ過膜の破断を検出する。

以下に、第一ないし第四の実施例により本参考例の膜ろ過処理装置を説明する。ただし、各実施例又は第一の実施形態で説明した構成部や変形例等を組み合わせ、あるいは置き換えるなど、必要に応じて変更することができる。なお、第一の実施形態と相違する点を中心に説明し、相互に対応する箇所については適宜省略する。

（実施例２−１）
図６は、本発明を適用した参考例の膜ろ過処理装置の第一の実施例を示す図である。図６に示すように、濁質源添加手段６は、その添加口が膜ろ過手段１の上流側の配管に接続している。このような濁質源添加手段６は、制御手段４の指令に応じ、膜ろ過手段１に供給する原水に濁質源を添加する。ここでの濁質源は、次亜塩素酸カルシウム、あるいは１ｍｍ以下の気泡など、水に溶解する性質を有し、所定時間で溶解により消滅する物質を用いるのがよい。

本実施例の膜破断検出処理について説明する。制御手段４は、膜ろ過処理装置が基本動作をしている際、処理水質計測手段３から濁度の計測値Ａを取り込む。

次に、ろ過膜の破断を検出するに際し、制御手段４は、濁質源の添加指令を濁質源添加手段６に出力する。濁質源添加手段６は、制御手段４の指令に応じ、処理対象の原水に濁質源を所定量だけ添加する。ここでの添加量は、濁質源の溶解速度や、添加位置から処理水質計測手段３の計測位置までの流下時間を考慮して決めればよい。なお、流下時間は、ろ過膜に破断が生じている際に予め計測した時間である。

濁質源が添加された後、制御手段４は、処理水質計測手段３から濁度の計測値Ｂを取り込む。なお、濁質源を添加した時から計測値Ｂを取得するまでの時間については、濁質源による水質の濁度を計測値Ｂに反映できるように設定すればよい。例えば、濁質源の添加位置から処理水質計測手段３の計測位置までの配管長さや、通過流量などに基づいて、計測値Ｂの取得時間を決めればよい。

次に、制御手段４は、計測値Ａと計測値Ｂを比較し、比較結果に基づきろ過膜の破断を検出する。より具体的には、制御手段４は、計測値Ｂが計測値Ａよりも大きい場合、ろ過膜の破断部分から濁質源が漏れているものと解釈し、ろ過膜に破断が生じているものと判定する。判定後の処理は、実施例１−１と同様である。また、ろ過水に含まれる濁質源は、処理水質計測手段３の計測位置の下流側で消滅する。なお、制御手段４は、計測値Ｂが計測値Ａ以下の場合、ろ過膜に破断がないものと判定する。

本実施例の濁質源として採用した次亜塩素酸カルシウムは、殺菌作用やろ過膜の洗浄作用を奏する。また、１ｍｍ以下の気泡は、溶解または圧力刺激で圧壊するとＯＨラジカルを発生するため、発生したＯＨラジカルにより殺菌作用やろ過膜の洗浄作用を奏する。したがって、本実施例によれば、ろ過膜の破断を的確に検出できる効果に加えて、浄水の消毒効果や、ろ過膜の洗浄効果も発揮できる。

なお、従前の破断検出法として、ろ過水の濁度を計測するに際し、カオリンや珪素土などの濁質を原水に添加する方法がある（例えば、特開平６−３２０１５７号公報）。しかし、この方法では、衛生上無害ではあるがカオリンや珪素土が処理水に混入するため、好ましいものとは言えない。この点、本実施例によれば、次亜鉛素酸カルシウム等の濁質源は、所定時間経過後に消滅するため、後段における処理水の浄化度が向上する。

また、本実施例の膜ろ過処理装置を用いた膜破断検出方法は、原水に含まれる濁質をろ過膜で分離除去するろ過工程と、ろ過膜を通過したろ過水の濁度を計測する水質計測工程と、水質計測工程の計測値に基づきろ過膜の破断を検出する膜破断検出工程とを備えている。そして、その膜破断検出工程は、膜ろ過手段の上流側の原水に濁質源を添加させ、濁質源の添加後に水質計測手段から取り込んだ計測値に基づいて、ろ過膜の破断を検出する。

（実施例２−２）
図７は、本発明を適用した参考例の膜ろ過処理装置の第二の実施例を示す図である。本実施例の膜ろ過処理装置は、膜ろ過手段１の上流側に設置した被処理水質計測手段５の計測値に基づき、膜破断検出処理を開始する点で、実施例２−１と異なる。ここでの被処理水質計測手段５は、膜ろ過手段１に供給される原水の濁度を計測する濁度計であり、計測値を制御手段４に送信する。

すなわち、図７に示すように、本実施例の膜ろ過処理装置は、図６の膜ろ過処理装置に、図３の被処理水質計測手段５を配設し、被処理水質計測手段５を制御する機能を制御手段４に実装したものである。したがって、本実施例によれば、実施例２−１で説明した効果に加えて、処理対象の原水濁度が比較的小さい場合を被処理水質計測手段５により自動検出できる。換言すると、膜破断検出処理を開始すべき場合を自動検出できる。その結果、ろ過膜の破断を的確に検出できるとともに、装置の使い勝手が向上する。

（実施例２−３）
図８は、本発明を適用した参考例の膜ろ過処理装置の第三の実施例を示す図である。本実施例の膜ろ過処理装置は、図６の膜ろ過手段１とろ過流量変更手段２のそれぞれを複数配設した点で、実施例２−１と異なる。なお、本実施例では、膜ろ過手段１とろ過流量変更手段２を３つずつ配設した例を説明するが、数については適宜増やしてよい。

図８に示すように、膜ろ過手段１−１〜１−３は、並列に配設されている。また、ろ過流量変更手段２−１〜２−３は、膜ろ過手段１−１〜１−３のそれぞれの上流側に設けられている。例えば、ろ過流量変更手段２−１は、膜ろ過手段１−１の上流側に直列に設けられている。なお、処理水質計測手段３は、膜ろ過手段１−１〜１−３から流出する処理水の合流後の濁度を計測する。

本実施例の膜ろ過処理装置に適用する制御手段４は、膜ろ過処理装置が基本動作をしている際、処理水質計測手段３から濁度の計測値Ａを第一の計測値として取り込む。次に、ろ過膜の破断を検出するに際し、制御手段４は、濁質源の添加指令を濁質源添加手段６に出力する。濁質源添加手段６は、制御手段４の指令に応じ、膜ろ過手段１−１に供給する原水に濁質源を所定量だけ添加する。次に、制御手段４は、処理水質計測手段３から濁度の計測値Ｂ１を取り込む。なお、濁質源を添加した時から計測値Ｂ１を取得するまでの時間については、濁質源添加後の水質を計測値Ｂ１に反映できるように設定すればよい。

そして、制御手段４は、計測値Ａと計測値Ｂ１を比較し、計測値Ｂ１が計測値Ａよりも大きい場合、膜ろ過手段１−１のろ過膜に破断が生じているものと判定する。なお、制御手段４は、計測値Ｂが計測値Ａ以下の場合、膜ろ過手段１−１のろ過膜に破断がないものと判定する。判定後の処理は、第一の実施形態と同様である。膜ろ過手段１−１のろ過膜の破断を検出する例を代表的に説明したが、膜ろ過手段１−２、１−３の場合も同様である。

このような膜破断検出処理を膜ろ過手段１−１〜１−３ごとに順番に実行すると、ろ過膜に破断が生じた膜ろ過手段（例えば、膜ろ過手段１−１）を特定できる。したがって、本実施例によれば、実施例２−１で説明した効果に加えて、複数の膜ろ過手段１−１〜１−３が配設された場合でも、停止すべき膜ろ過手段（例えば、膜ろ過手段１−１）を的確に特定できるため、安心かつ安全な浄水の供給が容易になる。

（実施例２−４）
図９は、本発明を適用した参考例の膜ろ過処理装置の第四の実施例を示す図である。本実施例の膜ろ過処理装置は、膜ろ過手段１−１〜１−３の上流側に設置した被処理水質計測手段５の計測値に基づき膜破断検出処理を開始する点で、実施例２−３と異なる。ここでの被処理水質計測手段５は、膜ろ過手段１−１〜１−３に分岐して供給される原水の濁度を計測する濁度計であり、計測値を制御手段４に送信する。

すなわち、図９に示すように、本実施例の膜ろ過処理装置は、図８の膜ろ過処理装置に、図５の被処理水質計測手段５を配設し、被処理水質計測手段５を制御する機能を制御手段４に実装したものである。したがって、本実施例によれば、実施例２−３で説明した効果に加えて、処理対象の原水濁度が比較的小さい場合を被処理水質計測手段５により自動検出できる。換言すると、膜破断検出処理を開始すべき場合を自動検出できる。その結果、ろ過膜の破断を的確に検出できるとともに、装置の使い勝手が向上する。

以上、第一の実施形態及び参考例によれば、ろ過膜を通過する原水の流量を減少することにより、あるいは、ろ過水を通過する原水に濁質源を添加することにより、膜ろ過手段１のろ過膜に破断が生じた際のろ過水の濁度を増加させることができる。したがって、処理水質計測手段３の濁度計測に基づいた膜破断検出感度が向上する。その結果、ろ過膜の破断を的確に検出できるため、膜破断に対する処置も的確に実施できるので、安心かつ安全な浄水の供給が容易になる。

本発明を適用した第一の実施形態の膜ろ過処理装置の第一の実施例を示す図である。 図２は、図１の膜ろ過手段のろ過膜を通過する原水量に対するろ過水の濁度の変化を計測した一例である。 本発明を適用した第一の実施形態の膜ろ過処理装置の第二の実施例を示す図である。 本発明を適用した第一の実施形態の膜ろ過処理装置の第三の実施例を示す図である。 本発明を適用した第一の実施形態の膜ろ過処理装置の第四の実施例を示す図である。 本発明を適用した参考例の膜ろ過処理装置の第一の実施例を示す図である。 本発明を適用した参考例の膜ろ過処理装置の第二の実施例を示す図である。 本発明を適用した参考例の膜ろ過処理装置の第三の実施例を示す図である。 本発明を適用した参考例の膜ろ過処理装置の第四の実施例を示す図である。

符号の説明

１ 膜ろ過手段
２ ろ過流量変更手段
３ 処理水質計測手段
４ 制御手段
５ 被処理水質計測手段
６ 濁質源添加手段

Claims (7)

1. 原水に含まれる濁質を分離除去するろ過膜を有する膜ろ過手段と、該膜ろ過手段のろ過水の濁度を計測する水質計測手段と、該水質計測手段の計測値に基づき前記ろ過膜の破断を検出する膜破断検出手段と、該膜破断検出手段からの指令に基づいて前記ろ過膜を通過する原水の流量を調整するろ過流量変更手段とを備え、
   前記膜破断検出手段は、前記ろ過流量変更手段に通過流量を減少させる指令を出力して前記ろ過膜を通過する原水の流量を減少させ、前記通過流量の減少後に前記水質計測手段から取り込んだ計測値に基づいて、前記ろ過膜の破断を検出することを特徴とする膜ろ過処理装置。
2. 前記膜破断検出手段は、前記ろ過流量変更手段に通過流量を減少させる指令を出力して前記通過流量を減少させる前の前記水質計測手段の計測値を第一の計測値として取得し、前記通過流量を減少させた後の前記水質計測手段の計測値を第二の計測値として取得し、前記第二の計測値が前記第一の計測値よりも大きいときに前記ろ過膜に破断が生じたものと判定する請求項１に記載の膜ろ過処理装置。
3. 前記膜破断検出手段は、前記ろ過流量変更手段に通過流量を減少させる指令を出力して前記通過流量を減少させた後の前記水質計測手段の計測値を取得し、取得した計測値が設定値よりも大きいときに前記ろ過膜に破断が生じたものと判定する請求項１に記載の膜ろ過処理装置。
4. 前記膜破断検出手段は、前記ろ過膜に破断がないものと判定したとき前記ろ過流量変更手段に前記通過流量を元の量に戻す指令を出力する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の膜ろ過処理装置。
5. 前記膜ろ過手段の上流側の原水の濁度を計測する被処理水質計測手段を設け、前記膜破断検出手段は、前記被処理水質計測手段の計測値が設定値以下の際、前記ろ過流量変更手段に通過流量を減少させる指令を出力して前記通過流量を減少させる請求項１乃至４のいずれか１項に記載の膜ろ過処理装置。
6. 前記膜ろ過手段及び前記ろ過流量変更手段は、複数設けられるものとし、前記水質計測手段は、前記各膜ろ過手段から流出する処理水の合流後の濁度を計測し、
   前記膜破断検出手段は、前記複数のろ過流量変更手段のうち、一の前記ろ過流量変更手段に通過流量を減少させる指令を出力して一の前記膜ろ過手段の通過流量を減少させる請求項１乃至５のいずれか１項に記載の膜ろ過処理装置。
7. 前記膜破断検出手段は、前記一の膜ろ過手段の通過流量を減少させつつ、他の前記ろ過流量変更手段に通過流量を増加させる指令を出力して他の前記膜ろ過手段の前記通過流量を増加させる請求項６に記載の膜ろ過処理装置。

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