(57)【要約】【課題】固液分離設備の稼働率をより高めることができる制御装置、制御方法及びコンピュータプログラムを提供することである。【解決手段】実施形態の制御装置は、弁開閉制御部と、圧力情報取得部と、閉塞判定部とを持つ。弁開閉制御部は、液体に含まれる固体を分離する膜ユニット毎に接続された液体の搬送路に設置された弁の開閉を切り替える。圧力情報取得部は、搬送路を流れる液体の圧力を示す圧力情報を弁の開閉の状況に応じて取得する。閉塞判定部は、取得された複数の圧力情報に基づいて、膜ユニットが閉塞しているか否かを判定する。弁開閉制御部は、１台以上の膜ユニットをグルーピングした膜ユニットグループ毎に弁の開閉を切り替える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体に含まれる固体を分離する膜ユニット毎に接続された前記液体の搬送路に設置された弁の開閉を切り替える弁開閉制御部と、
前記搬送路を流れる前記液体の圧力を示す圧力情報を前記弁の開閉の状況に応じて取得する圧力情報取得部と、
取得された複数の前記圧力情報に基づいて、前記膜ユニットが閉塞しているか否かを判定する閉塞判定部と、
を備える、制御装置。
【請求項２】
液体に含まれる固体を分離する膜ユニット毎に接続された前記液体の搬送路に設置された弁の開閉を切り替える弁開閉制御部と、
前記搬送路を流れる前記液体の圧力を示す圧力情報を前記弁の開閉の状況に応じて取得する圧力情報取得部と、
取得された複数の前記圧力情報に基づいて、前記膜ユニットが閉塞しているか否かを判定する閉塞判定部と、を備え、
前記弁開閉制御部は、１台以上の前記膜ユニットをグルーピングした膜ユニットグループ毎に弁の開閉を切り替える、
制御装置。
【請求項３】
前記搬送路を流れる液体の流量を所定の流量に制御する流量制御部と、
をさらに備え、
前記圧力情報取得部は、前記弁の開閉が切り替えられた場合、前記搬送路を流れる前記液体の流量が前記所定の流量に制御された後に前記圧力情報を取得する、
請求項１または２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記閉塞判定部は、取得された前記圧力情報と閾値とが所定の条件を満たす場合に、前記膜ユニットは閉塞していると判定する、
請求項１から３のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項５】
前記閉塞判定部は、前記圧力情報が前記閾値よりも大きい値であることを前記所定の条件とする請求項４に記載の制御装置。
【請求項６】
前記判定の結果に基づいて、前記膜ユニットの閉塞発生を示す警報を出力する警報制御部と、
を更に備える、
請求項１から５のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項７】
液体に含まれる固体を分離する膜ユニット毎に接続された前記液体の搬送路に設置された弁の開閉を切り替える弁開閉制御ステップと、
前記搬送路を流れる前記液体の圧力を示す圧力情報を前記弁の開閉の状況に応じて取得する圧力情報取得ステップと、
取得された複数の前記圧力情報に基づいて、前記膜ユニットが閉塞しているか否かを判定する閉塞判定ステップと、
を有する、制御装置が実行する制御方法。
【請求項８】
液体に含まれる固体を分離する膜ユニット毎に接続された前記液体の搬送路に設置された弁の開閉を切り替える弁開閉制御ステップと、
前記搬送路を流れる前記液体の圧力を示す圧力情報を前記弁の開閉の状況に応じて取得する圧力情報取得ステップと、
取得された複数の前記圧力情報に基づいて、前記膜ユニットが閉塞しているか否かを判定する閉塞判定ステップと、を有し、
前記弁開閉制御ステップにおいて、１台以上の前記膜ユニットをグルーピングした膜ユニットグループ毎に弁の開閉を切り替える、
制御装置が実行する制御方法。
【請求項９】
請求項１から６のいずれか一項に記載の制御装置としてコンピュータを機能させるためのコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、制御装置、制御方法及びコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
水処理工程の一つである懸濁液の固液分離では、膜と呼ばれる微細なフィルタが用いられる。膜は、懸濁液が貯留された水槽中に浸漬される。懸濁液に接した膜外面からろ液で満たされた膜内面に向けてろ過が行われる方法が一般的である。膜は、ろ過に伴って懸濁液に含まれる固体が膜面又は細孔に付着することで閉塞される。膜面の閉塞は、ろ過を行うために必要な圧力が増大することで検知される。膜面の閉塞が進行すると、膜面の閉塞を回復させるための処置が必要になる。処置には、ろ液側から薬品が注入されて膜面に付着した固体を分解除去（以下「薬液洗浄」という。）する方法又は水槽から取り出された膜を、点検員による目視確認を通じて、物理的又は化学的に除去（以下「吊上点検」という。）する方法が用いられる。
【０００３】
膜面の閉塞には、薬液洗浄で解消される（以下「可逆的閉塞」という。）閉塞が多い。しかし、膜面の閉塞には、薬液洗浄では解消されない（以下「不可逆的閉塞」という。）閉塞も生じる。不可逆的閉塞は、吊上点検によって解消される。吊上点検は費用及び準備時間が必要となるため、優先的に薬液洗浄が行われる。不可逆的閉塞は、可逆的閉塞と同様にろ過によって生じるが、可逆的閉塞に比べ発生頻度が低く、また不可逆的閉塞のみが発生することはなく必ず可逆的閉塞を伴うため、点検員は、薬液洗浄によって可逆的閉塞は解消されたものの不可逆的閉塞は解消されていない状態を特定することが難しい場合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−５９１６３号公報
【特許文献２】特開２００６−１５２７４号公報
【特許文献３】国際公開第２０１５／１５６２４２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、固液分離設備の稼働率をより高めることができる制御装置、制御方法及びコンピュータプログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態の制御装置は、弁開閉制御部と、圧力情報取得部と、閉塞判定部とを持つ。弁開閉制御部は、液体に含まれる固体を分離する膜ユニット毎に接続された前記液体の搬送路に設置された弁の開閉を切り替える。圧力情報取得部は、前記搬送路を流れる前記液体の圧力を示す圧力情報を前記弁の開閉の状況に応じて取得する。閉塞判定部は、取得された複数の前記圧力情報に基づいて、前記膜ユニットが閉塞しているか否かを判定する。弁開閉制御部は、１台以上の前記膜ユニットをグルーピングした膜ユニットグループ毎に弁の開閉を切り替える。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態の固液分離設備１の一具体例を示す図。
【図２】第１の実施形態の膜ユニット１０１の一具体例を示す図。
【図３】第１の実施形態のろ過処理に伴うろ過圧力の経時変化の一具体例を示す図。
【図４】第１の実施形態の膜ユニット１０１に対する吊上点検の一具体例を示す図。
【図５】第１の実施形態のろ過処理の一具体例を示す図。
【図６】第１の実施形態の膜ユニット１０１の可逆的閉塞及び不可逆的閉塞の傾向を示す図。
【図７】第１の実施形態のコントローラ４００の機能ブロック図の一具体例を示す図。
【図８】第１の実施形態の圧力情報テーブルの具体例を示す図。
【図９】第１の実施形態の不可逆的閉塞の発生を判定する処理の流れを示すフローチャート。
【図１０】第２の実施形態のろ過処理の一具体例を示す図。
【図１１】第２の実施形態の膜ユニットテーブルの一具体例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、実施形態の制御装置、制御方法及びコンピュータプログラムを、図面を参照して説明する。
【０００９】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の固液分離設備１の一具体例を示す図である。固液分離設備１は、処理前水槽１００、処理後水槽２００及び薬品タンク３００を備える。処理前水槽１００には、懸濁液が貯留される。処理前水槽１００は、膜ユニット１０１及び膜ブロワ１０２を備える。処理前水槽１００には、懸濁液配管１０３を介して、懸濁液が流入する。
【００１０】
膜ユニット１０１は、懸濁液をろ過する１つまたは複数の膜を収容して保持する装置である。膜ユニット１０１は、ポンプ１０４を稼働させることで、懸濁液に接する膜外面からろ液で満たされた膜内面に向けてろ過を行う。膜ユニット１０１は、ろ過によって液体に含まれる固体を分離する。ろ液は、膜ユニット１０１によってろ過された懸濁液である。ろ液は、ろ過水配管１０５を介して処理後水槽２００に流入する。処理後水槽２００には、ろ液が貯留される。ろ過水配管１０５は、弁１０６を備える。弁１０６は、膜ユニット１０１が薬品洗浄される場合に、薬品が処理後水槽２００に流入することを防ぐ。具体的には、弁１０６は薬品洗浄中に閉じられ、薬品が処理後水槽２００に流入することを防ぐ。弁１０６はろ過処理中に開かれ、ろ液が処理後水槽２００に流入する。薬品洗浄は、膜ユニット１０１の膜面に付着した固体を薬品によって分解除去する方法である。
【００１１】
膜ブロワ１０２は、散気管１０７に空気を送る。散気管１０７は、膜ユニット１０１の下部に設置される。散気管１０７は、穴の開いた筒である。散気管１０７は、膜ブロワ１０２から送風された空気を排出する。散気管１０７から排出された空気は、膜ユニット１０１の内部に入る。空気は、膜ユニット１０１の内部を上昇していくことで、膜ユニット１０１の膜面に固体が滞留することを防ぐ。
【００１２】
薬品タンク３００には、薬品が貯留される。薬品は、膜ユニット１０１の薬品洗浄に用いられる。薬品洗浄では、膜ユニット１０１の膜面又は細孔に付着した固体が分解除去される。薬品は、薬品配管３０１を介して、ろ過水配管１０５に流入する。ろ過水配管１０５に流入された薬品は、ろ液側から膜面又は細孔を薬品洗浄する。薬品配管３０１は、弁３０２を備える。弁３０２はろ過処理中に閉じられ、薬品がろ過水配管１０５に流入することを防ぐ。弁３０２は薬品洗浄中に開かれ、薬品がろ過水配管１０５に流入する。
【００１３】
図２は、第１の実施形態の膜ユニット１０１の一具体例を示す図である。膜ユニット１０１は、上下に積まれた２段の膜を備える。膜ユニット１０１の上側に積まれた膜は、上側膜１１１である。膜ユニット１０１の下側に積まれた膜は、下側膜１１２である。下側膜１１２の下部に、散気管１０７が設置される。なお、図２では、膜ユニット１０１は、２段で構成されているが、膜ユニット１０１は２段に限定されない。例えば、膜ユニット１０１は、１段で構成されていてもよいし、３段以上で構成されていてもよい。
【００１４】
図３は、第１の実施形態のろ過処理に伴うろ過圧力の経時変化の一具体例を示す図である。横軸は時間の経過を表す。縦軸は、ろ過圧力を表す。ろ過圧力は、予め定められた流量のろ過を行うために必要となる圧力である。ろ過圧力は、膜外面と膜内面との圧力差である。
図３によると、時間の経過に伴い、膜面又は細孔の閉塞が進行するためろ過圧力は上昇する。図３の楕円で囲まれた箇所に示されるように、上昇したろ過圧力は、薬液洗浄が実施された場合に減少する。薬品洗浄では、不可逆的閉塞は解消されない。したがって、図３によると、１回目の薬液洗浄がされた後のろ過圧力の上昇速度は、１回目の薬液洗浄がされる前のろ過圧力の上昇速度よりも早いことがわかる。
【００１５】
図４は、第１の実施形態の膜ユニット１０１に対する吊上点検の一具体例を示す図である。吊上点検では、吊上台１０８が処理前水槽１００の上部に設置される。吊上台１０８は、吊上チェーン１０９を備える。吊上チェーン１０９は、先端に膜ユニット吊具１１０を備える。膜ユニット吊具１１０は、例えば、かぎ状であり、膜ユニット１０１に引っかけることができるように構成されてもよい。なお、膜ユニット吊具１１０は、かぎ状に限定されない。矢印１０は、吊上距離を表す。吊上チェーン１０９は、巻き上げられることで膜ユニット吊具１１０は、上昇する。吊上チェーン１０９が巻き上げられる場合、膜ユニット吊具１１０に膜ユニット１０１が引っかけられていた場合、膜ユニット１０１は、膜ユニット吊具１１０の上昇に合わせて、吊上げられる。矢印１０は、膜ユニット１０１の吊上される距離を表す。
【００１６】
図５は、第１の実施形態のろ過処理の一具体例を示す図である。第１の実施形態では、処理前水槽１００は、膜ユニット１０１ａ、膜ユニット１０１ｂ及び膜ユニット１０１ｃを備える。膜ユニット１０１ａから膜ユニット１０１ｃによってろ過されたろ液は、ろ過水配管１０５で合流し、処理後水槽２００に流入する。ろ過水配管１０５には、圧力計１６１及び流量計１６２が設置される。圧力計１６１は、設置位置のろ過水配管１０５を流れる水の圧力を計測する。流量計１６２は、設置位置のろ過水配管１０５を流れる水の流量を計測する。
【００１７】
膜ユニット１０１ａによってろ過されたろ液は、ろ過水配管１０５を介して、処理後水槽２００に流入する。膜ユニット１０１ａの上側膜からろ過水配管１０５に合流するまでの配管（搬送路）には、弁１２１が設置される。弁１２１が開かれている場合、膜ユニット１０１ａの上側膜からろ過水配管１０５にろ液が流入する。弁１２１が閉じられている場合、膜ユニット１０１ａの上側膜からろ過水配管１０５にろ液が流入しない。膜ユニット１０１ａの下側膜からろ過水配管１０５に合流するまでの配管（搬送路）には、弁１２２が設置される。弁１２２が開かれている場合、膜ユニット１０１ａの下側膜からろ過水配管１０５にろ液が流入する。弁１２２が閉じられている場合、膜ユニット１０１ａの下側膜からろ過水配管１０５にろ液が流入しない。
【００１８】
膜ユニット１０１ｂによってろ過されたろ液は、ろ過水配管１０５を介して、処理後水槽２００に流入する。膜ユニット１０１ｂの上側膜からろ過水配管１０５に合流するまでの配管（搬送路）には、弁１３１が設置される。弁１３１が開かれている場合、膜ユニット１０１ｂの上側膜からろ過水配管１０５にろ液が流入する。弁１３１が閉じられている場合、膜ユニット１０１ｂの上側膜からろ過水配管１０５にろ液が流入しない。膜ユニット１０１ｂの下側膜からろ過水配管１０５に合流するまでの配管（搬送路）には、弁１３２が設置される。弁１３２が開かれている場合、膜ユニット１０１ｂの下側膜からろ過水配管１０５にろ液が流入する。弁１３２が閉じられている場合、膜ユニット１０１ｂの下側膜からろ過水配管１０５にろ液が流入しない。
【００１９】
膜ユニット１０１ｃによってろ過されたろ液は、ろ過水配管１０５を介して、処理後水槽２００に流入する。膜ユニット１０１ｃの上側膜からろ過水配管１０５に合流するまでの配管（搬送路）には、弁１４１が設置される。弁１４１が開かれている場合、膜ユニット１０１ｃの上側膜からろ過水配管１０５にろ液が流入する。弁１４１が閉じられている場合、膜ユニット１０１ｃの上側膜からろ過水配管１０５にろ液が流入しない。膜ユニット１０１ｃの下側膜からろ過水配管１０５に合流するまでの配管（搬送路）には、弁１４２が設置される。弁１４２が開かれている場合、膜ユニット１０１ｃの下側膜からろ過水配管１０５にろ液が流入する。弁１４２が閉じられている場合、膜ユニット１０１ｃの下側膜からろ過水配管１０５にろ液が流入しない。
【００２０】
コントローラ４００は、ＰＬＣ又はシーケンサ等の制御装置である。コントローラ４００は、バスで接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサやメモリや補助記憶装置などを備える。プロセッサは、メモリや補助記憶装置に記憶された閉塞判定プログラムを実行する。
【００２１】
コントローラ４００は、弁１２１から弁１４２のそれぞれに対して、弁の開閉指示を送信する。弁の開閉指示は、例えば、弁を開く場合は１、弁を閉じる場合は０の２値で表されてもよい。弁の開閉指示は、例えば、弁を開く場合はＴｒｕｅ、弁を閉じる場合はＦａｌｓｅの２値で表されてもよい。弁の開閉指示は、２値で表されればどのような指示であってもよい。コントローラ４００は、圧力計１６１から圧力情報を取得する。コントローラ４００は、流量計１６２から流量情報を取得する。コントローラ４００は、弁１２１から弁１４２の開閉の状況、圧力情報及び流量情報に基づいて、不可逆的閉塞の有無を判定する。
【００２２】
図６は、第１の実施形態の膜ユニット１０１の可逆的閉塞及び不可逆的閉塞の傾向を示す図である。図６には、可逆的閉塞及び不可逆的閉塞が生じた膜ユニット１０１に薬液洗浄がされた後のろ過圧力と、膜ユニット１０１の上側膜と下側膜とのろ過圧力の差異と膜ユニット１０１同士のろ過圧力の差異と原因とが示される。
【００２３】
可逆的閉塞では、薬液洗浄された後のろ過圧力は極めて小さくなる。不可逆的閉塞では、薬液洗浄された後のろ過圧力は小さくなる。しかし、薬液洗浄された後のろ過圧力は、可逆的閉塞と不可逆的閉塞とで圧力計１６１による計測値にほとんど差異はみられない。したがって、点検者は、薬液洗浄された後のろ過圧力に基づいて、膜ユニット１０１に不可逆的閉塞が生じているか否かの判断をすることは困難である。
【００２４】
可逆的閉塞では、膜ユニット１０１における上側膜１１１と下側膜１１２とのろ過圧力の差異に関する傾向はない。不可逆的閉塞では、膜ユニット１０１における上側膜１１１と下側膜１１２とのろ過圧力の差異に関して、上側膜１１１よりも下側膜１１２の方がろ過圧力が大きくなる。すなわち、不可逆的閉塞では、上側膜１１１よりも下側膜１１２の方が閉塞しやすいことがわかる。
【００２５】
可逆的閉塞では、膜ユニット１０１同士のろ過圧力の差異に関する傾向はない。不可逆的閉塞では、膜ユニット１０１同士のろ過圧力の差異に関して、ろ液側がポンプに対して膜同士で連通されている場合、不可逆的閉塞の状態は類似する。すなわち、ろ過圧力は膜ユニット同士で平準化される。
【００２６】
上述の可逆的閉塞におけるろ過圧力の傾向の原因は、ろ過の継続によるものである。これに対して、不可逆的閉塞におけるろ過圧力の原因は、ポンプ等が用いられた大きな圧力でのろ過によるものである。
【００２７】
図７は、第１の実施形態のコントローラ４００の機能ブロック図の一具体例を示す図である。コントローラ４００は、閉塞判定プログラムを実行することで、通信部４０１、入力部４０２、表示部４０３、警報部４０４、圧力情報記憶部４０５、閾値情報記憶部４０６及び制御部４０７を備える装置として機能する。なお、コントローラ４００の各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されてもよい。閉塞判定プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。閉塞判定プログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。
【００２８】
通信部４０１は、ネットワークインタフェースである。通信部４０１は電気通信回線を介して、弁１２１、弁１２２、弁１３１、弁１３２、弁１４１、弁１４２、圧力計１６１又は流量計１６２と通信する。通信部４０１は、例えば無線ＬＡＮ（Local Area Network）、有線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）又はＬＴＥ（Long Term Evolution）（登録商標）等の通信方式で通信してもよい。
【００２９】
入力部４０２は、タッチパネル、マウス及びキーボード等の入力装置を用いて構成される。入力部４０２は、入力装置をコントローラ４００に接続するためのインタフェースであってもよい。この場合、入力部４０２は、入力装置において入力された入力信号から入力データ（例えば、コントローラ４００に対する指示を示す指示情報）を生成し、コントローラ４００に入力する。
【００３０】
表示部４０３は、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイ、液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ等の出力装置である。表示部４０３は、出力装置をコントローラ４００に接続するためのインタフェースであってもよい。この場合、表示部４０３は、映像データから映像信号を生成し自身に接続されている映像出力装置に映像信号を出力する。
【００３１】
警報部４０４は、サイレン、回転灯、表示板及びスピーカー等の警報機器である。警報部４０４は、警報制御部４１３から受信した通知に基づいて、警報を発報する。例えば、警報部４０４は、警報制御部４１３から警報発報指示を受け付けた場合、警告音を発報してもよい。
【００３２】
圧力情報記憶部４０５は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置等の記憶装置を用いて構成される。圧力情報記憶部４０５は、圧力情報テーブルを記憶する。圧力情報テーブルは、各弁の開閉の状況に対応付けられた圧力情報を記録する。
【００３３】
図８は、第１の実施形態の圧力情報テーブルの具体例を示す図である。圧力情報テーブルは、圧力情報レコードを有する。圧力情報レコードは、組合識別子、弁１２１、弁１２２、弁１３１、弁１３２、弁１４１、弁１４２及びろ過圧力の各値を有する。組合識別子は、各弁が開いているか、閉じているかの状況を決定するための識別子である。弁１２１から弁１４２までは、各弁の開閉情報を示す値である。開閉情報は、弁が開かれるか、閉じられるかを示す値である。開閉情報は、例えば、弁が開かれる場合は１、弁が閉じられる場合は０の２値で表されてもよい。開閉情報は、例えば、弁が開かれる場合はＴｒｕｅ、弁が閉じられる場合はＦａｌｓｅの２値で表されてもよい。図７では、値が１である場合、弁は開かれることを示し、値が０である場合、弁は閉じられることを示す。弁１２１の値が１である場合、弁１２１は開かれる。例えば、弁１２１の値が０である場合、弁１２１は閉じられる。ろ過圧力は、圧力計１６１によって計測された圧力の値を示す。取得された圧力の値は、圧力情報レコードに記録される。
【００３４】
図８に示される例では、圧力情報テーブルの最上段の圧力情報レコードは、組合識別子の値が“ＲＵＮ１”、弁１２１の値が“１”、弁１２２の値が“１”、弁１３１の値が“０”、弁１３２の値が“０”、弁１４１の値が“０”、弁１４２の値が“０”、ろ過圧力値の値が“Ｐ１”である。従って、圧力情報テーブルの最上段のレコードによると、組合識別子としてＲＵＮ１が決定された場合、開かれる弁が弁１２１及び弁１２２であり、閉じられる弁が、弁１３１、弁１３２、弁１４１及び弁１４２であることがわかる。さらに、この場合に取得されたろ過圧力の値は“Ｐ１”として記録されることがわかる。なお、図８に示される圧力情報テーブルは一具体例に過ぎない。そのため、図８とは異なる態様で圧力情報テーブルが構成されてもよい。例えば、圧力情報テーブルは、流量に関する情報を記録してもよいし、特定の圧力に対するろ過流量を記録してもよいし、特定量のろ過所要時間を記録してもよい。また、圧力情報記憶部４０５は、圧力情報テーブルを複数記憶してもよい。
【００３５】
図７に戻って、コントローラ４００の説明を続ける。閾値情報記憶部４０６は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置等の記憶装置を用いて構成される。閾値情報記憶部４０６は、閾値情報を記憶する。閾値情報は、膜ユニット１０１に不可逆的閉塞が発生しているか否かが判定されるための情報である。閾値情報は、ろ過圧力値と比較されるための基準値であってもよいし、膜ユニット１０１間の偏差の基準値であってもよいし、ろ過圧力値と比較されるための基準値を決定するために用いられる情報であってもよい。閾値情報は、判定されるための条件に応じて、複数記録されていてもよい。
【００３６】
制御部４０７は、コントローラ４００の各部の動作を制御する。制御部４０７は、例えばＣＰＵ等のプロセッサ及びＲＡＭ（Random Access Memory）を備えた装置により実行される。制御部４０７は、閉塞判定プログラムを実行することによって、弁開閉指示部４０８、流量制御部４０９、圧力情報取得部４１０、閉塞判定部４１１、画面データ生成部４１２及び警報制御部４１３として機能する。
【００３７】
弁開閉指示部４０８は、弁１２１から弁１４２に対して開閉指示を送信する。各弁は、開閉指示に応じて開かれたり、閉じられたりする。具体的には、弁開閉指示部４０８は、圧力情報テーブルから圧力情報レコードを取得する。弁開閉指示部４０８は、圧力情報レコードに記録された弁１２１から弁１４２に関する開閉情報を取得する。弁開閉指示部４０８は、開閉情報に基づいて弁１２１から弁１４２に対して、開閉指示を送信する。例えば、開閉情報が１である弁に対して、弁開閉指示部４０８は、弁が開かれるように開閉指示を送信する。例えば、開閉情報が０である弁に対して、弁開閉指示部４０８は、弁が閉じられるように開閉指示を送信する。弁開閉指示部４０８は、弁開閉制御部の一態様である。弁開閉制御部は、膜ユニット１０１毎に接続された搬送路に設置された弁の開閉を切り替える。
【００３８】
流量制御部４０９は、ろ過水配管１０５を流れるろ液の流量を制御する。具体的には、
流量制御部４０９は、流量計１６２によって計測された流量を流量情報として取得する。流量制御部４０９は、流量情報が所定の条件を満たすか否か判定する。所定の条件とは、例えば、流量情報に含まれる流量が、予め定められた値の範囲内であることであってもよい。流量制御部４０９は、流量情報が所定の条件を満たす場合、圧力情報取得部４１０に対して圧力情報取得指示を出力する。流量制御部４０９は、流量情報が所定の条件を満たさない場合、流量情報が所定の条件を満たすように流量を制御する。流量の制御は、例えば、ろ過処理を行うために駆動されるポンプの出力の変更であってもよい。
【００３９】
圧力情報取得部４１０は、圧力計１６１によって計測された圧力を圧力情報として取得する。圧力情報取得部４１０は、取得された圧力情報を、弁開閉指示部４０８によって取得された圧力情報レコードに記録する。圧力情報取得部４１０は、圧力情報テーブルが有する全ての圧力情報レコードに対して、圧力情報を記録する。
【００４０】
閉塞判定部４１１は、膜ユニット１０１に不可逆的閉塞が発生しているか否かを判定する。具体的には、閉塞判定部４１１は、閾値情報と圧力情報テーブルに記録されたろ過圧力とが所定の条件を満たすか否かを判定する。閉塞判定部４１１は、所定の条件を満たす場合、不可逆的閉塞の発生を示す情報を画面データ生成部４１２及び警報制御部４１３に出力する。閉塞判定部４１１は、所定の条件を満たさない場合、不可逆的閉塞の発生を示さない情報を画面データ生成部４１２に出力する。所定の条件は、例えば、以下の数式（１）が成立することが条件であってもよい。
【００４１】
【数１】
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【００４２】
数式（１）におけるＰ１からＰ６は、圧力情報テーブルに記録されたろ過圧力である。数式（１）におけるＳ１からＳ３は、閾値情報記憶部４０６に記録された閾値情報である。ＡＮＤは、論理積の演算子を表す。
【００４３】
数式（１）の（Ｐ６＞Ｓ１）の項は、薬液洗浄後のろ過圧力が閾値情報Ｓ１よりも大きいことを表す。数式（１）の（Ｐ５／Ｐ４＞Ｓ２）の項は、同じ処理前水槽１００内に配置された膜ユニット１０１の上側膜１１１及び下側膜１１２において、薬液洗浄後の下側膜１１２のろ過圧力が、上側膜１１１のろ過圧力よりも大きく、かつ、閾値情報Ｓ２よりも大きいことを表す。数式（１）の（ＭＡＸ（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３）／ＭＩＮ（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３）＜Ｓ３）の項は、膜ユニット１０１間のろ過圧力の偏差が閾値情報Ｓ３よりも小さいことを表す。数式（１）の各項がＡＮＤ演算がされているため、閉塞判定部４１１は、各項の全てが成立した場合に、不可逆的閉塞が発生していると判定する。
【００４４】
なお、閉塞判定部４１１が不可逆的閉塞が発生しているか否かを判定するための条件は、数式（１）に限定されない。例えば、数式（１）の各項はＡＮＤ演算の代わりに、論理和を表すＯＲ演算がされてもよい。また、閉塞判定部４１１は、数式（１）の各項における閾値情報Ｓ１からＳ３との比較において、両比率指標が用いられた評価関数で不可逆的閉塞が発生しているか否かを判定してもよい。閉塞判定部４１１は、圧力情報テーブルに記録された値に応じて、判定条件を自由に指定されてもよい。
【００４５】
画面データ生成部４１２は、受け付けた情報に基づいて画面データを生成する。例えば、画面データ生成部４１２は、不可逆的閉塞の発生を示す情報を受付けると、所定の画面データを生成する。所定の画面データは、例えば、点検員等に不可逆的閉塞が発生していることを示す文字を含む画像データであってもよいし、次回の吊上点検の時期を示す画像データであってもよいし、ろ過圧力のトレンドグラフを示す画像データであってもよい。画面データ生成部４１２は、不可逆的閉塞の発生を示さない情報を受付けると、所定の画面データを生成する。所定の画面データは、例えば、点検員等に不可逆的閉塞が発生していないことを示す文字を含む画像データであってもよいし、次回の薬品洗浄の時期を示す画像データであってもよいし、ろ過圧力のトレンドグラフを示す画像データであってもよい。
【００４６】
警報制御部４１３は、不可逆的閉塞の発生を示す情報を受付けると、警報発報指示を警報部４０４に出力する。警報発報指示は、例えば、不可逆的閉塞の発生を示す音声を発する警報であってもよいし、次回の吊上点検の計画を策定することを推奨する警報であってもよい。
【００４７】
図９は、第１の実施形態の不可逆的閉塞の発生を判定する処理の流れを示すフローチャートである。なお、不可逆的閉塞の発生の判定は、薬品洗浄後に実施されることが望ましい。弁開閉指示部４０８は、圧力情報記憶部４０５に記録された圧力情報テーブルから、圧力情報レコードを取得する（ステップＳ１０１）。弁開閉指示部４０８は、圧力情報レコードに記録された開閉情報に基づいて、弁１２１から弁１４２に対して弁の開閉指示を送信する（ステップＳ１０２）。流量制御部４０９は、流量計１６２によって計測された流量を流量情報として取得する。流量制御部４０９は、流量情報が所定の条件を満たすように流量を制御する（ステップＳ１０３）。
【００４８】
圧力情報取得部４１０は、圧力計１６１によって計測された圧力を圧力情報として取得する（ステップＳ１０４）。圧力情報取得部４１０は、取得された圧力情報を、弁開閉指示部４０８によって取得された圧力情報レコードに記録する（ステップＳ１０５）。圧力情報取得部４１０は、圧力情報テーブルが有する全ての圧力情報レコードに対して、圧力情報を記録したか否かを判定する（ステップＳ１０６）。圧力情報取得部４１０は、圧力情報テーブルが有する全ての圧力情報レコードに対して、圧力情報を記録していない場合（ステップＳ１０６：ＮＯ）、処理は、ステップＳ１０１に遷移する。
【００４９】
圧力情報取得部４１０は、圧力情報テーブルが有する全ての圧力情報レコードに対して、圧力情報を記録した場合（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）、閉塞判定部４１１は、閾値情報記憶部４０６から閾値情報を取得する（ステップＳ１０７）。閉塞判定部４１１は、膜ユニット１０１に不可逆的閉塞が発生しているか否かを判定する（ステップＳ１０８）。例えば、閉塞判定部４１１は、閾値情報と圧力情報テーブルに記録されたろ過圧力とが所定の条件を満たすか否かを判定する。所定の条件は、例えば、数式（１）が成立することである。
【００５０】
閾値情報と圧力情報テーブルに記録されたろ過圧力とが所定の条件を満たす場合（ステップＳ１０８：ＹＥＳ）、画面データ生成部４１２は、不可逆的閉塞が発生していることを示す文字を含む画像データを表示部４０３に表示させる（ステップＳ１０９）。警報制御部４１３は、不可逆的閉塞の発生を示す音声を発する（ステップＳ１１０）。閾値情報と圧力情報テーブルに記録されたろ過圧力とが所定の条件を満たさない場合（ステップＳ１０８：ＮＯ）、画面データ生成部４１２は、不可逆的閉塞が発生していないことを示す文字を含む画像データを表示部４０３に表示させる（ステップＳ１１１）。
【００５１】
このように構成された固液分離設備１では、コントローラ４００の弁開閉指示部４０８が、処理前水槽１００に設置された膜ユニット１０１の各弁１２１から弁１４２に対して開閉指示を送信する。圧力情報取得部４１０は、弁の開閉の状況に応じたろ過の圧力情報を取得する。閉塞判定部４１１は、取得された圧力情報と閾値情報とを比較することで、不可逆的閉塞が発生しているか否かを判定する。このため、点検員は、膜ユニット１０１に不可逆的閉塞が発生しているか否かを判断することがより簡単となる。したがって、吊上点検が行われるタイミングが適切となるため、固液分離設備の稼働率をより高めることが可能となる。
【００５２】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態におけるろ過処理について説明する。膜ユニット１０１の台数が増加すると、コントローラ４００は、膜ユニット１０１に不可逆的閉塞が発生しているか否かを判定するために、より多くの計算を行う。また、コントローラ４００は、個々の膜ユニット１０１の開閉指示を送信するための制御に、より多くのリソースを使う。このため、コントローラ４００は、これらの処理をより効率的に行うことが求められる場合がある。第２の実施形態におけるろ過処理では、膜ユニット１０１が１つ以上の膜ユニットグループにグルーピングされている点で第１の実施形態とは異なるが、それ以外の構成は同じである。以下、第１の実施形態と異なる点について説明する。図１０は、第２の実施形態のろ過処理の一具体例を示す図である。第２の実施形態では、処理前水槽１００ａは、膜ユニット１０１ａ、膜ユニット１０１ｂ、膜ユニット１０１ｃ及び膜ユニット１０１ｄを備える。第２の実施形態では、コントローラ４００の代わりにコントローラ４００ａを備える。それ以外の点については、第１の実施形態におけるろ過処理と同じである。
【００５３】
膜ユニット１０１ｄによってろ過されたろ液は、ろ過水配管１０５を介して、処理後水槽２００に流入する。膜ユニット１０１ｄの上側膜からろ過水配管１０５に合流するまでの配管（搬送路）には、弁１５１が設置される。弁１５１が開かれている場合、膜ユニット１０１ｄの上側膜からろ過水配管１０５にろ液が流入する。弁１５１が閉じられている場合、膜ユニット１０１ｃの上側膜からろ過水配管１０５にろ液が流入しない。膜ユニット１０１ｄの下側膜からろ過水配管１０５に合流するまでの配管（搬送路）には、弁１５２が設置される。弁１５２が開かれている場合、膜ユニット１０１ｄの下側膜からろ過水配管１０５にろ液が流入する。弁１５２が閉じられている場合、膜ユニット１０１ｄの下側膜からろ過水配管１０５にろ液が流入しない。
【００５４】
コントローラ４００ａは、ＰＬＣ又はシーケンサ等の制御装置である。コントローラ４００ａは、バスで接続されたＣＰＵ等のプロセッサやメモリや補助記憶装置などを備える。プロセッサは、メモリや補助記憶装置に記憶された閉塞判定プログラムを実行する。コントローラ４００ａは、膜ユニット１０１ａから膜ユニット１０１ｄをグルーピングする。コントローラ４００ａは、グルーピングされた膜ユニットグループ毎に弁の開閉を切り替える。コントローラ４００ａは、グルーピングされた膜ユニットの上側弁及び下側弁毎にまとめて弁の開閉を切り替える。上側弁は、膜ユニット１０１の上側膜のろ過配管に設けられた弁である。下側弁は、膜ユニット１０１の下側膜のろ過配管に設けられた弁である。
【００５５】
コントローラ４００ａは、閉塞判定プログラムを実行することで、通信部４０１、入力部４０２、表示部４０３、警報部４０４、圧力情報記憶部４０５、閾値情報記憶部４０６及び制御部４０７ａを備える装置として機能する。
【００５６】
制御部４０７ａは、コントローラ４００ａの各部の動作を制御する。制御部４０７ａは、例えばＣＰＵ等のプロセッサ及びＲＡＭを備えた装置により実行される。制御部４０７ａは、閉塞判定プログラムを実行することによって、弁開閉指示部４０８ａ、流量制御部４０９、圧力情報取得部４１０、閉塞判定部４１１、画面データ生成部４１２及び警報制御部４１３として機能する。
【００５７】
弁開閉指示部４０８ａは、弁１２１から弁１５２に対して開閉指示を送信する。弁開閉指示部４０８ａは、膜ユニットグループ毎に開閉指示を送信する。以下、具体的に説明する。弁開閉指示部４０８ａは、処理前水槽１００ａに設けられた膜ユニット１０１のグルーピングに関する情報を記憶する膜ユニットテーブルを記憶する。
【００５８】
図１１は、第２の実施形態の膜ユニットテーブルの一具体例を示す図である。膜ユニットテーブルは、例えば、グループ識別子と膜ユニット１０１とを対応付けて記憶する。グループ識別子は、膜ユニットグループを一意に識別する識別子である。同じグループ識別子に対応付けされた膜ユニット１０１は、同じグループにグルーピングされる。グループ識別子は、懸濁液配管１０３から近い（上流）順に所定数の膜ユニット１０１に対して同じグループ識別子を対応付けされてもよい。グループ識別子は、任意の膜ユニット１０１に対して同じグループ識別子を対応付けされてもよい。１つのグループ識別子は、１つ以上の膜ユニット１０１に対応付けされる。図１１の膜ユニットテーブルでは、膜ユニット１０１ａ及び膜ユニット１０１ｂは、グループ識別子１２０に対応付けされる。図１１の膜ユニットテーブルでは、膜ユニット１０１ｃ及び膜ユニット１０１ｄは、グループ識別子１３０に対応付けされる。したがって、膜ユニット１０１ａ及び膜ユニット１０１ｂは、同じグループにグルーピングされる。膜ユニット１０１ｃ及び膜ユニット１０１ｄは、同じグループにグルーピングされる。
【００５９】
図１０に戻って、弁開閉指示部４０８ａの説明を続ける。弁開閉指示部４０８ａは、膜ユニットテーブルに基づいて、膜ユニットグループ単位で弁１２１から弁１５２までの弁に対して開閉指示を送信する。例えば、弁１２１及び弁１３１に対して開閉指示を送信する場合、弁開閉指示部４０８ａは、グループ識別子１２０に分類された膜ユニット１０１の上側弁（弁１２１及び弁１３１）に対して開閉指示を送信する。なお、第２の実施形態では圧力情報テーブルは、弁毎の開閉情報を示す値を有する代わりに、膜ユニットグループ毎の開閉情報を示す値を有する。また、圧力情報テーブルは、膜ユニットグループ毎の上側弁及び下側弁の開閉情報を示す値をそれぞれ有する。
【００６０】
このように構成された固液分離設備１では、膜ユニット１０１は、膜ユニットグループにグルーピングされる。弁開閉指示部４０８ａは、グルーピングされた膜ユニットグループ毎に弁の開閉を切り替える。コントローラ４００ａは、処理前水槽１００ａに設けられた膜ユニット１０１の台数が多くなった場合であっても、少ない計算量で膜ユニット１０１に不可逆的閉塞が発生しているか否かを判定することが可能になる。また、弁開閉指示部４０８ａは、効率的に弁に対して開閉指示を送信することが可能になる。
【００６１】
（実施形態の変形例）
閉塞判定部４１１は、ろ過圧力の代わりに、特定の圧力に対するろ過流量又は特定量のろ過所要時間に基づいて、不可逆的閉塞が発生しているか否かを判定してもよい。この場合、圧力情報テーブルには、ろ過圧力の代わりに特定の圧力に対するろ過流量又は特定量のろ過所要時間が記録される。このように構成されることで、圧力計１６１が設置されていない固液分離設備１においても、より簡単に不可逆的閉塞の発生の有無を判断することができるようになる。
【００６２】
第２の実施形態において各膜ユニットグループには、２台の膜ユニット１０１がグルーピングされていたが、台数は２台に限定されない。例えば、膜ユニットグループには、１台の膜ユニット１０１がグルーピングされてもよい。例えば、膜ユニットグループには、３台以上の膜ユニット１０１がグルーピングされてもよい。また、膜ユニットグループ毎に、グルーピングされる膜ユニット１０１の台数は異なっていてもよい。
【００６３】
上記各実施形態では、弁開閉指示部４０８、流量制御部４０９、圧力情報取得部４１０、閉塞判定部４１１、画面データ生成部４１２及び警報制御部４１３はソフトウェア機能部であるものとしたが、ＬＳＩ等のハードウェア機能部であってもよい。
【００６４】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、弁開閉指示部４０８、流量制御部４０９、圧力情報取得部４１０、閉塞判定部４１１、画面データ生成部４１２及び警報制御部４１３を持つことにより、吊上点検が行われるタイミングが適切となるため、固液分離設備の稼働率をより高めることができる。
【００６５】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００６６】
１…固液分離設備、１００、１００ａ…処理前水槽、１０１…膜ユニット、１０２…膜ブロワ、１０３…懸濁液配管、１０４…ポンプ、１０５…ろ過水配管、１０６…弁、１０７…散気管、１０８…吊上台、１０９…吊上チェーン、１１０…膜ユニット吊具、１１１…上側膜、１１２…下側膜、１２１…弁、１２２…弁、１３１…弁、１３２…弁、１４１…弁、１４２…弁、１５１…弁、１５２…弁、１６１…圧力計、１６２…流量計、２００…処理後水槽、３００…薬品タンク、３０１…薬品配管、３０２…弁、４００、４００ａ…コントローラ、４０１…通信部、４０２…入力部、４０３…表示部、４０４…警報部、４０５…圧力情報記憶部、４０６…閾値情報記憶部、４０７、４０７ａ…制御部、４０８、４０８ａ…弁開閉指示部、４０９…流量制御部、４１０…圧力情報取得部、４１１…閉塞判定部、４１２…画面データ生成部、４１３…警報制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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