(57)【要約】【課題】膜の効率的な運転が図れ、膜の薬品洗浄間隔の長期化が図れる膜分離装置を提供する。【解決手段】本発明の膜分離装置は、膜エレメント４でろ過された処理水ｗ１、ｗ２が流出する複数の配管２ａ、２ｂと、複数の配管２ａ、２ｂが連結される１本の配管２ｃに設けられ、複数の配管２ａ、２ｂ内の処理水ｗ１、ｗ２を吸引するポンプ１２と、複数の配管２ａ、２ｂ内の各処理水ｗ１、ｗ２の流量を測定する流量測定手段と、複数の配管２ａ、２ｂ内の処理水ｗ１、ｗ２の流量を調整する流量調整手段ｆ１、ｆ２と、膜エレメント４の下方から散気する散気装置８と、複数の配管２ａ、２ｂ内の処理水ｗ１、ｗ２の何れかの流量が制限流量を超える場合に、制限流量(ｑ＋α)以下になるように、複数の配管２ａ、２ｂの処理水ｗ１、ｗ２の流量のうち流量が最も少ない配管が接続される膜エレメント４への散気装置８の散気量を増加させる制御を行う流量制御手段とを備える。【選択図】図１
2014012243.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理槽内の被処理水を膜ろ過して処理水とする複数の膜エレメントが前記処理槽内の被処理水中に鉛直方向に沿った姿勢で水平方向に並列に配置される膜分離装置であって、
前記膜エレメントでろ過された前記処理水が流出する複数の配管と、
前記複数の配管が連結される１本の配管に設けられ、前記複数の配管内の処理水を吸引するポンプと、
前記複数の配管内の各処理水の流量を測定する流量測定手段と、
前記複数の配管にそれぞれ設けられ、それぞれの前記配管内の処理水の流量を調整する流量調整手段と、
前記膜エレメントの下方から散気する散気装置と、
前記複数の配管内の処理水の何れかの流量が制限流量を超える場合に、当該処理水の流量が制限流量以下になるように、前記複数の配管の処理水の流量のうち流量が最も少ない配管が接続される前記膜エレメントへの前記散気装置の散気量を増加させる制御を行う流量制御手段とを
備えることを特徴とする膜分離装置。
【請求項２】
前記流量制御手段は、
前記複数の配管内の処理水の何れかの流量が制限流量を超えない場合に、前記散気装置の散気量を低下させる
ことを特徴とする請求項１に記載の膜分離装置。
【請求項３】
前記散気装置が複数のとき、
前記流量制御手段は、
前記処理水の流量が最も少ない前記配管が接続される前記膜エレメントへの前記散気装置の散気量をその最大限界値未満まで増加させる制御を行う
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の膜分離装置。
【請求項４】
前記複数の膜エレメントが前記処理槽内の被処理水中に鉛直方向に沿った姿勢で水平方向に並列に配置されるとともに、前記処理槽内の上下方向に複数積層して配置される場合、
前記散気装置は、最下層の前記膜エレメントの下方に配置され、
前記流量制御手段は、前記複数の配管内の処理水の何れかの流量が制限流量を超える場合に、当該処理水の流量が制限流量以下になるように、前記散気装置の散気量をその最大限界値未満まで増加させる制御を行う
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の膜分離装置。
【請求項５】
前記複数の配管内の処理水の何れかの流量が制限流量を超える場合に、前記散気装置の少なくとも何れかの散気量をその最大限界値まで増加させても、当該処理水の流量が制限流量を超えるとき、前記処理水の流量が最も少ない前記膜エレメントの異常の情報を出力する膜異常発生報知手段を備える
ことを特徴とする請求項１から請求項４のうちの何れか一項に記載の膜分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膜分離装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、活性汚泥等の固形物懸濁液から汚泥をろ過するろ過処理用の膜分離技術では、散気装置から発生させる気泡を含んだ気液混相流によるろ過膜面の洗浄を行っている。
図８(ａ)に、従来の並列する系の膜分離装置の概要を上面図に示し、図８(ｂ)に、当該膜分離装置の系列１のタンクの内部を上方から目視した断面図で示す。
設置面に並列する系の膜分離装置１００Ｓは、排水等の被処理水から汚泥などをろ過処理する系列１のタンク１０３Ａと系列２のタンク１０３Ｂとを具備している。
タンク１０３(１０３Ａ、１０３Ｂ)内には、それぞれ膜分離ユニット１０７Ａ、１０７Ｂが中央に配設されている。
【０００３】
膜分離ユニット１０７Ａの内部には、排水等の処理水のろ過処理を担う平膜装置の膜エレメント１０４が、複数水平方向(図８(ｂ)の紙面上下方向)に並設されている。
膜エレメント１０４は、平板状の形状を呈しており、平板状の外郭を対向して形成する一対の延在面には、ろ過膜１０４ｒがそれぞれ設けられている。なお、膜エレメント１０４の間に形成される空間(スペース)が膜間流路１０５ｓである。
【０００４】
複数の膜エレメント１０４の下方には、被処理水に散気する不図示の散気装置が設けられている。被処理水は、浮力によるエアリフト効果により散気とともに膜間流路１０５ｓを上昇し、上昇する過程で、各膜エレメント１０４の一対のろ過膜１０４ｒでろ過処理される。
【０００５】
膜分離装置１００Ｓの動作は、まず、系列１のタンク１０３Ａに排水等の被処理水が、矢印α１０に示すように、タンク１０３Ａの上方からタンク１０３Ａと膜分離ユニット１０７Ａとの間に供給される。そして、タンク１０３Ａ内に、水平方向に多数立設される平膜型の各膜エレメント１０４のろ過膜１０４ｒで汚泥などがろ過処理され処理水となる。
処理水は、ポンプ１１２ａによる吸引で、配管１０２ａを介して、取水される。配管１０２ａ内の処理水の圧力は圧力センサｐ１１で測定される。
ろ過膜１０４ｒでろ過されなかった被処理水は、タンク１０３Ａと膜分離ユニット１０７Ａとの間にある領域を再び下降し、散気装置によって膜分離ユニット１０７Ａの下部から膜間流路１０５ｓに生じる上昇流に巻き込まれるように吸込まれる。これにより、タンク１０３Ａ内で被処理水の循環流が生じる。
【０００６】
同様に、系列２のタンク１０３Ｂに排水等の被処理水が、矢印α１１に示すように、タンク１０３Ｂの上方からタンク１０３Ｂと膜分離ユニット１０７Ｂとの間に供給される。そして、タンク１０３Ｂ内に、水平方向に多数立設される平膜型の各膜エレメント１０４のろ過膜１０４ｒで汚泥などがろ過処理され処理水となり、ポンプ１１２ｂによる吸引で、配管１０２ｂを介して、取水される。配管１０２ｂ内の処理水の圧力は圧力センサｐ１２で測定される。
【０００７】
そして、ろ過膜１０４ｒでろ過されなかった被処理水は、タンク１０３Ｂと膜分離ユニット１０７Ｂとの間にある領域を再び下降し、散気装置によって膜分離ユニット１０７Ｂの下部から膜間流路１０５ｓに生じる上昇流に巻き込まれるように吸込まれる。これにより、タンク１０３Ａ内で被処理水の循環流が生じる。
【０００８】
なお、本願に係る文献公知発明として、下記の特許文献１がある。特許文献１には、膜カートリッジ(膜エレメント１０４)の膜面に目詰まりが生じた時の膜カートリッジの脱着を容易かつ効率的に行える発明が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−２７１４０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、従来、並列する系の膜分離装置１００Ｓは、散気量を調整する膜面洗浄による効率化などによって、ろ過運転を安定化させる試みが多くみられる。しかしながら、散気による効率的な膜面洗浄だけでは、ろ過運転の安定化制御を完遂することは困難となっている。
膜分離装置１００Ｓの各系列１、２は、同等性能のろ過膜１０４ｒを使用している。
【００１１】
ここで、ろ過膜１０４ｒのろ過比抵抗の個体差はないと仮定した場合、ろ過膜１０４ｒの膜間差圧(ＴＭＰ)(下記式(１)参照)によって膜面のファウリングを評価可能である。なお、ファウリングとは、ろ過膜１０４ｒへの難溶性成分や微小固形物などの沈着、目詰まりをいう。
膜間差圧(ＴＭＰ)  ＝  (停止圧力)  −  (運転時圧力)                  (１)
ここで、系列１の圧力センサＰ１１で測定される圧力(膜間差圧)をＴＭＰ１とし、系列２の圧力センサＰ１２で測定される圧力(膜間差圧)をＴＭＰ２とする。
【００１２】
処理水が停止している停止圧力に処理水がポンプにより引っ張られる動圧が働くので、系列１の圧力センサｐ１１で測定される圧力(膜間差圧)は、式(１)で表されるＴＭＰ１と表せる。また、系列２の圧力センサｐ１２で測定される圧力(膜間差圧)は、式(１)で表されるＴＭＰ２と表せる。
なお、ろ過膜１０４ｒの膜面を洗浄するための散気装置の散気量は、それぞれ膜間差圧ＴＭＰ１、ＴＭＰ２の測定値、時間変化率(ｄＴＭＰ１／ｄｔ、ｄＴＭＰ２／ｄｔ)を用いて調整するのが通常である。
【００１３】
図８に示す系列１、２間で、各膜分離ユニット１０７Ａ、１０７Ｂのろ過膜１０４ｒの閉塞などで洗浄性能に差（膜間の閉塞等）が生じた場合においても、一般に、ＴＭＰ１(系列１)＝ＴＭＰ２(系列２)と設定されている。そのため、例えば、系列１の膜分離ユニット１０７Ａのろ過膜１０４ｒの洗浄性が高い場合には、系列１のろ過量Ｑ１とし、系列２のろ過量Ｑ２とした場合、Ｑ１＞Ｑ２となる。
【００１４】
このとき、ろ過量に大きな偏りが生じ、  Ｑ１＞許容流量  となってしまった場合、
ｄＴＭＰ／ｄｔ(膜間差圧の時間変化率)＞許容値  となってしまう可能性がある。
この場合、ろ過膜１０４ｒの劣化が急速に進行し、膜分離ユニット１０７Ａの次亜塩素酸ナトリウム等を用いた薬品注入洗浄等の膜面洗浄の必要が生じる。
そのため、膜分離ユニット１０７Ａ、１０７Ｂ間で寿命のバラツキが発生し、コスト上昇の起因になる。また、膜分離ユニット１０７Ａ、１０７Ｂ間で洗浄頻度の均一化という点、またメンテナンス回数の削減という点では、管理上、改善が望まれる。
【００１５】
図８では、系列１、２で別々のポンプ１１２ａ、１１２ｂで吸引する場合を示したが、複数の系列を１台のポンプでろ過する場合がある。
通常、ろ過膜１０４ｒの膜面を洗浄する散気量は、膜間差圧の測定値、時間変化率を用いて調整するのが一般的であるが、複数の系列を１台のポンプでろ過する場合には、管路が共通化するため、膜間差圧は複数の系列間で同値となる。そのため、系列ごとの管理が困難となる。
【００１６】
本発明は上記実状に鑑み、膜の効率的な運転が図れ、膜の薬品洗浄間隔の長期化が図れる膜分離装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成すべく、本発明に関わる膜分離装置は、処理槽内の被処理水を膜ろ過して処理水とする複数の膜エレメントが前記処理槽内の被処理水中に鉛直方向に沿った姿勢で水平方向に並列に配置される膜分離装置であって、前記膜エレメントでろ過された前記処理水が流出する複数の配管と、前記複数の配管が連結される１本の配管に設けられ、前記複数の配管内の処理水を吸引するポンプと、前記複数の配管内の各処理水の流量を測定する流量測定手段と、前記複数の配管にそれぞれ設けられ、それぞれの前記配管内の処理水の流量を調整する流量調整手段と、前記膜エレメントの下方から散気する散気装置と、前記複数の配管内の処理水の何れかの流量が制限流量を超える場合に、当該処理水の流量が制限流量以下になるように、前記複数の配管の処理水の流量のうち流量が最も少ない配管が接続される前記膜エレメントへの前記散気装置の散気量を増加させる制御を行う流量制御手段とを備えている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、膜の効率的な運転が図れ、膜の薬品洗浄間隔の長期化が図れる膜分離装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に関わる実施形態１の膜分離装置を示す概念的上面図。
【図２】系列１、２のタンク内部を示す斜視図。
【図３】実施形態１の膜分離装置におけるパネル状ろ過処理装置(膜エレメント)を示す斜視図。
【図４】膜エレメントの内部構造と配管の概略構成の一例を示す膜エレメントを鉛直方向に切断して示す断面図。
【図５】膜分離装置の流量制御のフローチャート。
【図６】実施形態２の膜分離装置のタンク内の構成を示す斜視図。
【図７】実施形態２の膜分離装置の流量制御のフローチャート。
【図８】(ａ)は従来の並列する系の膜分離装置の概要の上面図、(ｂ)は従来の並列する系の膜分離装置の系列１のタンクの内部を上方から目視した断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
＜＜実施形態１＞＞
図１は、本発明に関わる実施形態１の膜分離装置を示す概念的上面図である。
実施形態１の膜分離装置Ｓは、平膜型と称される固液分離用のろ過処理装置である。膜分離装置Ｓは、下水等の排水(被処理水ｗ０)から再生、再利用や、循環できるレベルの水(処理水ｗ３)をろ過処理により取水する。
膜分離装置Ｓは、被処理水ｗ０をろ過処理するための系列１のタンク３Ａと系列２のタンク３Ｂとが設置面上に並列に配置されている。
【００２１】
系列１、２のタンク３Ａ、３Ｂには、それぞれ、ろ過処理するため、下水等の排水(被処理水ｗ０)が供給(流入)(図１の矢印α０)される。
系列１のタンク３Ａから、ろ過処理後の処理水ｗ１が取水される配管２ａと、系列２のタンク３Ｂから、ろ過処理後の処理水ｗ２が取水される配管２ｂとは、Y形の管継手２ｙを介して、一本の配管２ｃに接続されている。
系列１の取水管の配管２ａと系列２の取水管の配管２ｂとには、それぞれ流量を調整する流量調整弁ｆ１、ｆ２、圧力センサｐ１、ｐ２、および不図示の流量計(流量測定手段)が設けられている。
【００２２】
圧力センサｐ１、ｐ２で測定される測定値により、それぞれ系列１、２の膜の汚れを把握できる。系列１、２の膜が汚れた場合、膜間差圧が上昇する。つまり、圧力センサｐ１、ｐ２で測定される圧力値が上昇する。
配管２ａ、２ｂが連結される配管２ｃには、系列１のタンク３Ａのろ過後の処理水ｗ１と系列２のタンク３Ｂのろ過後の処理水ｗ２とを吸引するポンプ１２が設けられている。
膜分離装置Ｓには、コントローラなどの制御装置Ｃが設けられており、膜分離装置Ｓは、制御装置Ｃ(流量制御手段)により制御される。
【００２３】
図２は、実施形態１の系列１、２のタンク内部を示す斜視図である。
膜分離装置Ｓの系列１のタンク３Ａの内部と系列２のタンク３Ｂの内部とには、それぞれ中央に膜モジュール５が複数段積み上げられ構成されている。図２では、膜モジュール５が３段配置された場合を示している。
【００２４】
図３は、実施形態１の膜分離装置におけるパネル状ろ過処理装置(膜エレメント４)を示す斜視図である。
各膜モジュール５内には、排水をろ過膜４ｒでろ過処理する平膜型のパネル状ろ過処理装置４（以下、膜エレメント４と称す）が複数鉛直方向に立てられ並設されている。
膜エレメント４は、扁平な矩形状の中空の部材であり、外枠を形成する樹脂製の枠部材４ｗと、内部空間を対向して覆い外郭を形成する延在面を成す１対のろ過膜４ｒとを有している。ろ過膜４ｒは、ＭＦ膜(Microfiltration Membrane)などが使用される。
【００２５】
図４は、膜エレメントの内部構造と配管の概略構成の一例を示す膜エレメントを鉛直方向に切断して示す断面図である。
一つの膜エレメント４の内部は、複数の分割領域１６に分割されている。図４の例では、鉛直方向に６分割された場合を図示している。分割領域１６は、分岐管１５を介して、ヘッダ管１３に連結されている。ヘッダ管１３は、ろ過処理後の処理水ｗ１(ｗ２)を吸引するポンプ１２(図１参照)に接続されている。
なお、膜エレメント４の内部の分割領域１６は一例を示したものであり、その他の構成を採用してもよい。
【００２６】
系列１(２)のタンク３Ａ(３Ｂ)では、それぞれ、処理水吸引装置であるポンプ１２を駆動源として、膜エレメント４外の排水等の被処理水ｗ０がろ過膜４ｒを透過してろ過処理され、処理水ｗ１(ｗ２)となる。ろ過処理された処理水ｗ１(ｗ２)は、膜エレメント４内の分割領域１６へ誘導される。その後、分割領域１６の内部を分岐管１５側へ向かって流れていく(図４の矢印α６)。分岐管１５を通過した処理水ｗ１(ｗ２)は、ヘッダ管１３へ流入し、ヘッダ管１３を通過してヘッダ管１３の上端部に設けられた処理水出口１４に移動し、ポンプ１２によって処理水ｗ３として取り出される。
【００２７】
図２に示すように、最下段の膜モジュール５の下方には、膜モジュール５の複数の膜エレメント４間の膜間流路５ｓの被処理水ｗ０に、曝気して気泡１０を供給し、タンク３内の循環流れ(図２の矢印α１→α２→α３→α４→α５→α１)を発生させる散気装置８が取着されている。
散気装置８は、一つの膜モジュール５の複数の膜エレメント４に対して、空気を排出する多数の散気孔８ａ１が穿設された散気管８ａが配置されている。
【００２８】
散気孔８ａ１は、散気管８ａに鉛直方向に斜め４５度に貫設されている。つまり、散気管８ａの上側に２個、散気管８ａの下側に２個散気孔８ａ１が設けられる。そのため、散気管８ａを上方から目視した散気孔８ａ１の配置と下方から目視した散気孔８ａ１の配置とは同じく視認される。
膜モジュール５の上方には、前記したように、各膜エレメント４でろ過処理された処理水ｗ１(ｗ２)を吸引して取水するポンプ１２が配設されている。
【００２９】
図２に示すダクト６ａは、鉛直方向に段積みされる膜モジュール５の間を繋ぐダクトである。ダクト６ｂは、散気装置８からの気泡１０が膜間流路５ｓ外へ逃げるのを抑制するダクトである。ダクト６ｃは、気泡１０と被処理水ｗ０との気液二相流と、供給される被処理水(液相)ｗ０との混合を抑制するためのダクトである。ダクト６ａ、６ｂ、６ｃはブラケット状の形状を有し、膜モジュール５にボルト等で固定される。
【００３０】
＜膜分離装置Ｓの動作＞
次に、膜分離装置Ｓの動作について説明する。
膜分離装置Ｓは、系列１のタンク３Ａと系列２のタンク３Ｂとのそれぞれにおいて、排水等の被処理水ｗ０を、膜エレメント４によるろ過処理により固液分離して処理水ｗ１、ｗ２として、ポンプ１２で取り出す運転が行われる。
排水等の被処理水ｗ０が、図１の矢印α０のように、系列１のタンク３Ａと膜モジュール５との間の空間(領域)、および、系列２のタンク３Ｂと膜モジュール５との間の空間(領域)に給水される。
【００３１】
図２に示すように、散気装置８の散気孔８ａ１から気泡１０を発生させ、膜モジュール５の膜エレメント４間のスペースである膜間流路５ｓ内に在る被処理水ｗ０に供給する。
散気装置８の散気孔８ａ１から、気体が一斉に噴出されており、膜モジュール５とタンク３Ａ(３Ｂ)との間の液相の被処理水ｗ０が、散気装置８の近傍に吸い込まれ(図２の矢印α２)、気泡１０と被処理水ｗ０との気液二相流は、膜エレメント４間の膜間流路５ｓ内を上昇(図２の矢印α３、α４)し、最上段の膜モジュール５の上部に達した後、気泡１０はタンク３Ａ(３Ｂ)の被処理水ｗ０の上部領域の自由表面から大気中へ開放(放出)される。
【００３２】
散気装置８から気泡１０を、膜間流路５ｓ内に滞留浮上させることにより、気液混相の状態である膜間流路５ｓ内と、膜モジュール５とタンク３Ａ(３Ｂ)との間の被処理水ｗ０の単相(液相)の状態である膜モジュール５の外部との密度差によって、放水路の膜間流路５ｓ内の気液混相流体(被処理水ｗ０と気泡１０)の上昇および膜モジュール５とタンク３Ａ(３Ｂ)との間の液相(被処理水ｗ０)の下降の循環流(図２の矢印α１→α２→α３→α４→α５→α１)が生じる。これは、一般にエアリフトと称される現象である。
【００３３】
一方、膜エレメント４内にろ過膜４ｒを透過してろ過処理された処理水ｗ１(ｗ２)は、ポンプ１２の吸引力によって、膜エレメント４の内部を分岐管１５に向かい移動する(図３の矢印α６)。分岐管１５を通過した処理水ｗ１(ｗ２)は、ヘッダ管１３へ流れ、ヘッダ管１３内を移動してヘッダ管１３の端部に位置する集水口の処理水出口１４へと移動し、配管２ａ、２ｂ、２ｃ(図１参照)を介して、ポンプ１２の吸引力により取水される。
【００３４】
膜モジュール５の上方に上昇した被処理水ｗ０は、その位置(重力による)エネルギ、並びに、膜分離ユニット７(図２参照)の下方の散気装置８の吸込みの効果により、膜分離ユニット７とタンク３との間に在る領域(空間)を下降する(図６(ａ)の矢印α１)。そして、散気装置８近くに再び吸込まれ(図２の矢印α２)、膜間流路５ｓを再び上昇し(図２の矢印α３、α４)、循環流(図２の矢印α１→α２→α３→α４→α５→α１)が形成される。
【００３５】
この循環流を形成する駆動力が、おおよそ膜間流路５ｓ内の被処理水ｗ０および気泡１０の気液二相流が上昇する領域の流体の密度と、膜分離ユニット７とタンク３との間の下降流の被処理水ｗ０の液相のみの単相流部領域の流体密度（液体密度）との差に起因する重力による力である。
【００３６】
このようにして形成された膜間流路５ｓ内の気液二相の上昇流により発生する膜エレメント４のろ過膜４ｒ(図３参照)の膜面に沿って作用するせん断応力が、被処理水ｗ０のろ過によりろ過膜４ｒの膜面に付着した汚濁物を剥離させ膜面の洗浄がなされる。これにより、連続的な膜ろ過運転が可能となる。
【００３７】
＜膜分離装置Ｓの流量制御＞
次に、膜分離装置Ｓの流量制御について説明する。
膜分離装置Ｓの流量制御は、前記したように、制御装置Ｃにより遂行される。
図５に、膜分離装置Ｓの流量制御のフローチャートを示す。
まず、図５のＳ１０１において、膜分離装置Ｓの系列１の配管２ａの処理水ｗ１の流量と系列２の配管２ｂの処理水ｗ２の流量との和である総流量２ｑ(計画値)を設定する。なお、総流量２ｑは、ユーザが入力して設定する構成としてもよいし、システム的に自動設定される構成としてもよい。
【００３８】
続いて、系列１の配管２ａの処理水ｗ１の流量値を、流量計で測定するとともに、系列２の配管２ｂの処理水ｗ２の流量値を、流量計で測定する(Ｓ１０２)。
ここで、全流量が２ｑの場合、系列１、２の配管２ａ、２ｂのうちの大きい方の流量値は、ｑ＋αと表せ、小さい方の流量値は、ｑ−αと表せる。
【００３９】
続いて、系列１、２の配管２ａ、２ｂの流量の限界値をｑｉと表した場合、  流量値ｑ＋α＞ｑｉ(流量の限界値)  であるか否か判定される(Ｓ１０３)。なお、ｑｉは、ろ過膜４ｒの限界透過水量により求まるろ過流量である。
流量値ｑ＋α＞ｑｉ(流量の限界値)  でない場合(Ｓ１０３でＮｏ)、Ｓ１０４に移行し、ろ過膜４の膜面を洗浄する系１、系２の各散気装置８の散気量Ｑを、  Ｑ−ｄＱ／ｄｔ＞散気量の下限値  となるように制御する。つまり、現散気量Ｑを時間変化で減少させ、かつ、散気量の下限値より大きくなるように散気装置８の散気量Ｑを設定する。その後、Ｓ１０２に移行する。
【００４０】
一方、流量値ｑ＋α＞ｑｉ(流量の限界値)  である場合(Ｓ１０３でＹｅｓ)、Ｓ１０５に移行し、系列１、２の配管２ａ、２ｂのうち、大きい方の流量値ｑ＋αを流量調整弁ｆ１、ｆ２の何れかで、ｑ＋α≦ｑｉ(流量の限界値)  になる流量の制御を行う。
続いて、Ｓ１０６で、系列１、２の配管２ａ、２ｂのうちの流量値ｑ−αとなる系列１、２のうちの一方のろ過膜４の膜面を洗浄する散気装置８の散気量Ｑを、  散気量の上限値＞Ｑ＋ｄＱ／ｄｔ  となるような制御が可能か否か判断する。換言すれば、  Ｑ＋ｄＱ／ｄｔ  の制御を行うと、  散気量の上限値≦Ｑ＋ｄＱ／ｄｔ  となるか否か判断する。
【００４１】
散気量の上限値＞Ｑ＋ｄＱ／ｄｔ  となる制御が不可能な場合(Ｓ１０６でＮｏ)、Ｓ１０７に移行し、制御装置Ｃ(膜異常発生報知手段)は、散気量の上限値＞Ｑ＋ｄＱ／ｄｔ  となる制御が不可能な系列１、２のうちの膜の異常、つまり、系列１、２のうちの流量値ｑ−α側の膜の異常を、管理者の端末装置への電子メール、ＦＡＸなどの電子連絡や音声発生装置による音声による連絡などで管理者に連絡する。なお、流量値ｑ−α側は流量計または圧力センサｐ１、ｐ２の圧力の測定値が大きい方ということで求めることができる。流量値ｑ−α側は、ろ過膜４ｒがろ過しづらいので、処理水(ｗ１，ｗ２)の流量が低下する。
この場合、管理者は、系列１、２のうちの流量値ｑ−α側のろ過膜４ｒの洗浄や交換などの膜分離装置Ｓのメンテナンスを行う。
【００４２】
一方、散気量の上限値＞Ｑ＋ｄＱ／ｄｔ  となる制御が可能な場合(Ｓ１０６でＹｅｓ)、Ｓ１０８に移行し、系列１、２の配管２ａ、２ｂのうちの流量値ｑ−αである系列１、２の一方のろ過膜４の膜面を洗浄する散気装置８の散気量Ｑを、  散気量の上限値＞Ｑ＋ｄＱ／ｄｔ  となるように制御する。つまり、現散気量Ｑを時間変化で増加させ、かつ、散気量の上限値より小さくなるように散気装置８の散気量Ｑを設定し運転する。
【００４３】
続いて、系列１の配管２ａの処理水の流量値を、流量計から測定するとともに、系列２の配管２ｂの処理水の流量値を、流量計から測定する(Ｓ１０９)。
続いて、系列１、２の配管２ａ、２ｂの流量の限界値をｑｉと表した場合、系列１、２の配管２ａ、２ｂの大きい方の流量値(ｑ＋α)が、  ｑ＋α＜ｑｉ(流量の限界値)  であるか否か判定される。つまり、系列１、２の配管２ａ、２ｂのうちの大きい方の流量値ｑ＋αがｑｉ(流量の限界値)より小さくなったか否か判断する(Ｓ１１０)。
【００４４】
流量値ｑ＋α＜ｑｉ(流量の限界値)でない場合(Ｓ１１０でＮｏ)、Ｓ１０６に移行する。
一方、流量値ｑ＋α＜ｑｉ(流量の限界値)である場合(Ｓ１１０でＹｅｓ)、Ｓ１０２に移行する。
以上が、膜分離装置Ｓのろ過後の処理水の流量制御である。
【００４５】
上記構成によれば、処理水ｗ１、ｗ２の流量を系列１、２ごとに測定可能とすることにより、処理水ｗ３の流量２ｑのろ過運転においてどの系列１、２のろ過量が低下しているか判断可能である。
また、αに上限を設けることにより、系列１、２において過剰なろ過量の分配を防止し、不具合の系列の影響を緩和できる。
【００４６】
処理水ｗ１、ｗ２の流量測定を系列１、２ごとに可能とすることで、ろ過量に応じて散気量を系列１、２ごとに調整可能である。
また、散気調整に限らず不具合箇所の早期特定、対応が可能となる。
さらに、膜ろ過流量が系列１、２間での偏りが小さい（許容の範囲）場合、すなわち、洗浄性能に偏りがない場合は、散気装置８の最低散気量に可能な限り近づけて運転する。これにより、無駄な散気を削減でき、省エネ化が行え、低コスト化が可能である。
【００４７】
ろ過流量に偏りが生じた場合については、膜汚れが大きい方の散気装置８の散気量を増大し、洗浄性能の偏りを是正するとともに、  ｄＴＭＰ／ｄｔ(膜間差圧の時間変化率)＜許容値  での安定運転を可能とする。ｄＴＭＰ／ｄｔ(膜間差圧の時間変化率)が許容値以上の場合には、ろ過膜４ｒの劣化が大きく進行する。
【００４８】
具体的には、膜ろ過流量に上限値を設けるとともに、さらに膜面洗浄の散気装置８の散気量を調節し、ろ過流量の偏りに上限を設けること、および、ろ過流量の偏り(α)を調整する機構(流量調整弁ｆ１、ｆ２)を設けることによって、  ｄＴＭＰ／ｄｔ＜許容値  での運転が可能となる。
このように、膜ユニット(系列１、２)を１つのポンプ１２の吸い込み側で連結し、ろ過運転時の上下段の膜差圧を均等にすることで、系列１、系列２双方の膜のファウリング速度を均等化し、ファウリング速度を最小化できる。
【００４９】
なお、実施形態１では、系列１、系列２において、膜モジュール５を３段積みの場合を例示したが、膜モジュール５を鉛直方向に重ねなくてもよいし、膜モジュール５を２段積み、４段積み以上の場合にも、同様に適用可能である。
なお、実施形態１では、系列１、２の２つの場合を説明したが、系列の数が３以上の場合にも同様に適用可能である。この場合、Ｓ１０８の  散気量の上限値＜Ｑ＋ｄＱ／ｄｔ  となる制御は、処理水の流量値が最も低い系列において行われることとなる。
【００５０】
或いは、流量がｑ＋α以外の系の、処理水の流量値が最も低い系列を含む何れかの散気量を最大値になるまで増加させる構成としてもよい。例えば、圧力センサでろ過後の処理水が流れる各配管の膜間差圧を測定し、所定圧以上(所定流量以下)の系列の散気量を最大値になるまで増加させる構成としてもよい。
【００５１】
＜＜実施形態２＞＞
次に、実施形態２の膜分離装置２Ｓについて説明する。
図６は、実施形態２の膜分離装置のタンク内の構成を示す斜視図である。
実施形態２の膜分離装置２Ｓは、一つのタンク３Ｃを具備する系に実施形態１で説明した構成を適用したものである。なお、図６では、制御装置Ｃを省略して示している。
タンク３Ｃ内には、鉛直方向に、実施形態１で説明した膜モジュール５(５Ａ、５Ｂ、５Ｃ)が複数、段積みされている。図６では、膜モジュール５を３段積層した場合を示している。
【００５２】
膜モジュール５Ａからのろ過後の処理水ｗ２１を取り出す配管２２ａには、圧力センサｐ２１、流量を調整する流量調整弁ｆ２１、および不図示の流量計が配設されている。
膜モジュール５Ｂからのろ過後の処理水ｗ２２を取り出す配管２２ｂには、圧力センサｐ２２、流量を調整する流量調整弁ｆ２２、および不図示の流量計が配設されている。
膜モジュール５Ｃからのろ過後の処理水ｗ２３を取り出す配管２２ｃには、圧力センサｐ２３、流量を調整する流量調整弁ｆ２３、および不図示の流量計が配設されている。
【００５３】
前記したように、圧力センサｐ２１、ｐ２２、ｐ２３で測定される測定値により、それぞれ膜モジュール５Ａ、５Ｂ、５Ｃの膜の汚れを把握できる。
そして、配管２２ａと配管２２ｂとは、Y形の管継手で接続されており、配管２２ｃは、配管２２ａと配管２２ｂとが合流した管にY形の管継手で接続されている。これにより、配管２２ａ、２２ｂ、２２ｃが１本の配管２２ｄに連結されている。
【００５４】
配管２２ｄには、ろ過後の処理水ｗ２４を取り出すためのポンプ２２が配設されている。
膜分離装置２Ｓは、不図示のコントローラなどの制御装置Ｃ(流量制御手段)により制御される。
これ以外の構成は、実施形態１と同様であるから、同一の構成要素には同一の符号を付して示し、詳細な説明は省略する。
【００５５】
＜膜分離装置２Ｓの流量制御＞
次に、膜分離装置２Ｓの流量制御について説明する。
膜分離装置２Ｓの流量制御は、制御装置Ｃにより遂行される。
図７に、実施形態２の膜分離装置の流量制御のフローチャートを示す。
まず、図７のＳ２０１において、膜分離装置２Ｓの膜モジュール５Ａ、５Ｂ、５Ｃからの総流量３ｑ(計画値)を、ユーザによる入力やシステムの自動設定により設定する。
続いて、膜モジュール５Ａ、５Ｂ、５Ｃからのそれぞれの処理水ｗ２１、ｗ２２、ｗ２３の流量値を、それぞれの流量計から測定する。(Ｓ２０２)。
【００５６】
ここで、膜モジュール５Ａ、５Ｂ、５Ｃの各配管２２ａ、２２ｂ、２２ｃのうちの一番大きい方の流量値は、ｑ＋αと表せ、小さい方の流量値は、ｑ−β、ｑ−γと表せる。ここで、全流量が３ｑなので、一番大きい流量値をｑ＋αと表した場合、α＝β＋γとすれば、その他２つの流量値は、ｑ−β、ｑ−γと表せる。
続いて、膜モジュール５Ａ、５Ｂ、５Ｃの各配管２２ａ、２２ｂ、２２ｃの流量の限界値をｑｉと表した場合、  流量値ｑ＋α＞ｑｉ(流量の限界値)  であるか否か判定される(Ｓ２０３)。なお、ｑｉは、前記したように、ろ過膜４ｒの限界透過水量により求まるろ過流量である。
【００５７】
流量値ｑ＋α＞ｑｉ(流量の限界値)  でない場合(Ｓ２０３でＮｏ)、Ｓ２０４に移行し、ろ過膜４の膜面を洗浄する散気装置８の散気量Ｑを、Ｑ−ｄＱ／ｄｔ＞散気量の下限値  となるように制御する。つまり、現散気量Ｑを時間変化で減少させ、かつ、散気量の下限値より大きくなるように散気装置８の散気量Ｑを設定する。その後、Ｓ２０２に移行する。
流量値ｑ＋α＞ｑｉ(流量の限界値)  である場合(Ｓ２０３でＹｅｓ)、Ｓ２０５に移行し、膜モジュール５Ａ、５Ｂ、５Ｃの各配管２２ａ、２２ｂ、２２ｃのうち、一番大きな流量値ｑ＋αをその流量調整弁(ｆ２１、ｆ２２、ｆ２３の何れか)で、ｑ＋α≦ｑｉ(流量の限界値)  になる流量の制御を行う(Ｓ２０５)。
【００５８】
続いて、Ｓ２０６で、散気装置８の散気量Ｑを、  散気量の上限値＞Ｑ＋ｄＱ／ｄｔ  となるような制御が可能か否か判断する。つまり、  Ｑ＋ｄＱ／ｄｔ  の制御を行うと、散気量の上限値  ≦  Ｑ＋ｄＱ／ｄｔ  となるか否か判断する(Ｓ２０６)。
【００５９】
散気量の上限値＞Ｑ＋ｄＱ／ｄｔ  となる制御が不可能な場合(Ｓ２０６でＮｏ)、Ｓ２０７に移行し、制御装置Ｃ(膜異常発生報知手段)は、流量値が最も低い膜モジュール５Ａ、５Ｂ、５Ｃの何れかの膜の異常を、管理者の端末装置への電子メール、ＦＡＸなどの電子連絡、音声発生装置による音声による連絡などで管理者に連絡する。なお、流量値が最も低い膜モジュール５は、流量計や、圧力センサｐ２１、ｐ２２、ｐ２３で測定した圧力値が最も大きい膜モジュール５ということで求めることが可能である。
この場合、管理者は、流量値が最も低い膜モジュール５Ａ、５Ｂ、５Ｃの何れかの膜の洗浄や交換などの膜分離装置２Ｓのメンテナンスを行う。
【００６０】
一方、散気量の上限値＞Ｑ＋ｄＱ／ｄｔ  となる制御が可能な場合(Ｓ２０６でＹｅｓ)、Ｓ２０８に移行し、散気装置８の散気量Ｑを、  散気量の上限値＞Ｑ＋ｄＱ／ｄｔ  となるように制御する。つまり、現散気量Ｑを時間変化で増加させ、かつ、散気量の上限値より小さくなるように散気装置８の散気量Ｑを設定する。
続いて、膜モジュール５Ａ、５Ｂ、５Ｃの各配管２２ａ、２２ｂ、２２ｃの各流量を、それぞれの流量計から測定する。(Ｓ２０９)。
【００６１】
続いて、膜モジュール５Ａ、５Ｂ、５Ｃの各配管２２ａ、２２ｂ、２２ｃの流量の限界値をｑｉと表した場合、最も大きな流量値が、  流量値ｑ＋α＜ｑｉ(流量の限界値)  であるか否か判定される。つまり、膜モジュール５Ａ、５Ｂ、５Ｃの各配管２２ａ、２２ｂ、２２ｃのうちの一番大きい流量値ｑ＋αがｑｉ(流量の限界値)より小さくなったか否か判断する(Ｓ２１０)。
【００６２】
流量値ｑ＋α＜ｑｉ(流量の限界値)でない場合(Ｓ２１０でＮｏ)、Ｓ２０６に移行する。
一方、流量値ｑ＋α＜ｑｉ(流量の限界値)である場合(Ｓ２１０でＹｅｓ)、Ｓ２０２に移行する。
以上が、膜分離装置２Ｓのろ過後の処理水の流量制御である。
【００６３】
上記構成によれば、ろ過後の処理水ｗ２１、ｗ２２、ｗ２３の流量を上下方向に段積みした膜モジュール５Ａ、５Ｂ、５Ｃごとに測定可能とすることにより、処理水ｗ２４の総流量３ｑのろ過運転においてどの膜モジュール５Ａ、５Ｂ、５Ｃのろ過量が低下しているか判断可能である。
また、αに上限を設けることにより、過剰なろ過量分配を防止し、不具合の系列の影響を緩和できる。
【００６４】
ろ過後の処理水ｗ２１、ｗ２２、ｗ２３の流量測定を膜モジュール５Ａ、５Ｂ、５Ｃごとに可能とすることで、ろ過量に応じて散気量を調整可能である。
また、散気調整に限らず不具合箇所の早期特定、対応が可能となる。
さらに、膜ろ過流量が膜モジュール５Ａ、５Ｂ、５Ｃ間での偏りが小さい（許容の範囲）場合、すなわち、洗浄性能に偏りがない場合は、散気装置８の最低散気量に可能な限り近づけて運転する。これにより、無駄な散気を削減でき、省エネ化でき、低コスト化を図れる。
【００６５】
膜モジュール５Ａ、５Ｂ、５Ｃでのろ過流量に偏りが生じた場合については、散気装置８の散気量を増大し、洗浄性能の偏りを是正するとともに、  ｄＴＭＰ／ｄｔ(膜間差圧の時間変化率)＜許容値  での安定運転を可能とする。
また、膜モジュール５Ａ、５Ｂ、５Ｃの膜ろ過流量に上限値を設けるとともに、さらに膜面洗浄の散気装置８の散気量を調節し、ろ過流量の偏りに上限を設けること、および、ろ過流量の偏り(α)を調整する機構(流量調整弁ｆ２１、ｆ２２、ｆ２３)を設けることによって、  ｄＴＭＰ／ｄｔ＜許容値  での運転が可能となる。
【００６６】
このように、膜ユニット(膜モジュール５Ａ、５Ｂ、５Ｃ)を１つのポンプ２２の吸い込み側で連結することにより、ろ過運転時の上下段の膜差圧を均等にすることで、膜モジュール５Ａ、５Ｂ、５Ｃのろ過膜４ｒのファウリング速度を均等化し、ファウリング速度を最小化できる。
【００６７】
なお、実施形態２では、膜モジュール５Ａ、５Ｂ、５Ｃが３段積みの場合を例示したが、膜モジュール５が２段積み、４段積み以上の場合にも、同様に適用可能である。
なお、前記実施形態１、２では、各配管の流量を測定する流量測定手段として流量計を例示したが、配管の圧力、処理水の密度から各配管の流量を算出することとしてもよく、各配管の流量を測定する手段は、流量計以外の方法を用いてもよい。
なお、前記実施形態では様々な構成を説明したが、これらの構成を適宜選択して組み合わせて構成してもよい。これにより、組み合わせた効果が得られる。
【００６８】
以上、本発明の様々な実施形態を述べたが、その説明は典型的であることを意図している。従って、本発明の範囲内で様々な修正と変更が可能である。すなわち、本発明は発明の趣旨を変更しない範囲において適宜、任意に変更可能である。
【符号の説明】
【００６９】
２ａ、２ｂ、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ  配管(処理水が流出する配管)
２ｃ、２２ｄ  配管(複数の配管が連結される１つの配管)
３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ  タンク(処理槽)
４      膜エレメント(最下層の膜エレメント)
８      散気装置
１２、２２  ポンプ
Ｃ      制御装置(流量制御手段、膜異常発生報知手段)
ｆ１、ｆ２、ｆ２１、ｆ２２、ｆ２３  流量調整弁(流量調整手段)
Ｓ、２Ｓ  膜分離装置
ｗ０    被処理水
ｗ１、ｗ２、ｗ３、ｗ２１、ｗ２２、ｗ２３、ｗ２４  処理水
【図１】
2014012243.tif 000003
【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】
2014012243.tif 000009
【図８】
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