(57)【要約】【課題】ピンホール程度の微細な膜破断の発生を検知することができる膜処理装置の運転方法を提供する。【解決手段】中空糸膜モジュール１の処理水出口ノズル１２ａに膜破断検知装置５０が接続されている。膜破断検知工程において、中空糸膜４の内部に加圧気体を供給する。微細な破断部４ａから漏出した気泡の一部は中空糸膜４の外面に付着し、残部はデッドエンド部１２Ａに溜まる。該工程の後、中空糸膜４内に原水を供給する。中空糸膜４の外面から流出する処理水が、該外面に付着している気泡を引き離す。引き離された気泡の一部は、処理水の流れに乗って膜破断検知装置５０まで移動して検知される。気泡の残部は、デッドエンド部１２Ａ内を満たし、溢出して膜破断検知装置５０まで移動して検知される。【選択図】図４
2006239548.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理液を濾過する膜を備えた膜処理装置の運転方法であって、
膜で隔てられた一方の側に被処理液を供給し、他方の側から処理液を取り出す濾過運転工程と、
該一方の側に加圧気体を供給し、他方の側へ流出する気体を検知手段で検出することにより膜破断を検知する膜破断検知工程と
を実行する膜処理装置の運転方法において、
該膜破断検知工程の後、該一方の側に液を供給した場合に該検知手段で気体が検知されるときには該膜に微小破断が生じているものと判定することを特徴とする膜処理装置の運転方法。
【請求項２】
請求項１において、該膜破断検知工程で該検知手段により気体が検知されるときには膜破断と判定し、検知されないときには該膜破断検知工程の後に、液を前記一方の側に供給し、気体が検知されるか否かに基づいて微小破断の判定を行うことを特徴とする膜処理装置の運転方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記膜破断検知工程に先立って、前記一方の側に気液混合液を供給して膜を洗浄する洗浄工程を行い、
このときに前記検知手段で気体が検知されるときには大規模な膜破断が生じていると判定し、
このときに気体が検知されないときには前記加圧気体を供給する膜破断検知工程を行うことを特徴とする膜処理装置の運転方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、前記膜処理装置は内圧式中空糸膜分離装置であることを特徴とする膜処理装置の運転方法。
【請求項５】
請求項１ないし３のいずれか１項において、前記膜処理装置は外圧式中空糸膜分離装置であることを特徴とする膜処理装置の運転方法。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項において、前記膜破断の検知に際し、該膜で隔てられた前記他方の側における液の電気抵抗を測定し、この電気抵抗の変化に基づいて気体を検知することを特徴とする膜処理装置の運転方法。
【請求項７】
請求項６において、該膜で隔てられた前記他方の側の液と接するように１対の電極を配置し、該電極間に電圧を印加し、この電極間の電圧、電流又は導電率の変化のパターンから膜破断の発生を検知することを特徴とする膜処理装置の運転方法。
【請求項８】
請求項７において、膜が破断している膜処理装置に気体又は気液混合液を流通させて前記電圧、電流又は導電率の変化パターンを検出し、この変化パターンを記憶手段に記憶させておき、
膜破断が未確認の膜処理装置に気体又は気液混合液を流通させて前記電圧、電流又は導電率のパターンを検出し、このパターンを前記記憶手段に記憶された変化パターンと対比して膜破断の有無を判定することを特徴とする膜処理装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理水を濾過する膜を備えた中空糸膜分離装置などの膜処理装置の運転方法に係り、特に膜の破断検知を行うようにした膜処理装置の運転方法に関する。なお、本発明において、膜の破断とは、膜の断裂又は破れを意味し、破れにはピンホール程度の微細な破れも含まれる。
【背景技術】
【０００２】
中空糸膜分離装置などの膜処理装置においては、膜で隔てられた一方の側に被処理水（原水）を通水し、他方の側から処理水を取り出す濾過工程と、この膜を気体や水で洗浄する洗浄工程とを交互に行って運転を継続する。
【０００３】
この膜に破断が生じた場合には、濾過水に原水が混入し、濾過水の水質が悪化するので、膜破断は早期に検知される必要がある。
【０００４】
膜処理装置における膜の破断を検知する技術として、膜の一方の側に空気を供給し、破断箇所から膜の他方の側へ漏れる気泡を検知して膜破断を検知する技術が提案されている。
【０００５】
例えば、特開２００３−１４４８６６号公報には、ハウジング内が中空糸膜によって原水室と処理水室とに区画され、中空糸膜の外壁側が原水室となり、中空糸膜の内壁側が処理水室となっている外圧式中空糸膜濾過装置において、原水室の上部に光電センサを備えた透明管が設けられ、膜破断検知の際には、該原水室に原水を充満した状態で、処理水室側から中空糸膜のバブルポイント以下の空気を圧入し、目視又は該光電センサで気泡を検知することによって中空糸膜の破断を確認する方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−１４４８６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
かかる特開２００３−１４４８６６号公報の方法では、中空糸膜にピンホール程度の微細な破断が生じた場合、原水室に漏洩する気泡はごく少量であり、該気泡は表面張力により中空糸膜の外周面に付着したり原水室内のデッドエンド部に溜まったりすることから、気泡が光電センサまで到達せず、膜破断の検知を正確に行うことができない。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解消し、微細な膜破断であっても確実に検知することができる膜処理装置の運転方法を提供することを目的とする。
【０００８】
また、本発明は、その一態様において、膜破断の程度を判定することができる膜処理装置の運転方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明（請求項１）の膜処理装置の運転方法は、被処理液を濾過する膜を備えた膜処理装置の運転方法であって、膜で隔てられた一方の側に被処理液を供給し、他方の側から処理液を取り出す濾過運転工程と、該一方の側に加圧気体を供給し、他方の側へ流出する気体を検知手段で検出することにより膜破断を検知する膜破断検知工程とを実行する膜処理装置の運転方法において、該膜破断検知工程の後、該一方の側に液を供給した場合に該検知手段で気体が検知されるときには該膜に微小破断が生じているものと判定することを特徴とするものである。
【００１０】
請求項２の膜処理装置の運転方法は、請求項１において、該膜破断検知工程で該検知手段により気体が検知されるときには膜破断と判定し、検知されないときには該膜破断検知工程の後に、液を前記一方の側に供給し、気体が検知されるか否かに基づいて微小破断の判定を行うことを特徴とするものである。
【００１１】
請求項３の膜処理装置の運転方法は、請求項１又は２において、前記膜破断検知工程に先立って、前記一方の側に気液混合液を供給して膜を洗浄する洗浄工程を行い、このときに前記検知手段で気体が検知されるときには大規模な膜破断が生じていると判定し、このときに気体が検知されないときには前記加圧気体を供給する膜破断検知工程を行うことを特徴とするものである。
【００１２】
請求項４の膜処理装置の運転方法は、請求項１ないし３のいずれか１項において、前記膜処理装置は内圧式中空糸膜分離装置であることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項５の膜処理装置の運転方法は、請求項１ないし３のいずれか１項において、前記膜処理装置は外圧式中空糸膜分離装置であることを特徴とするものである。
【００１４】
請求項６の膜処理装置の運転方法は、請求項１ないし５のいずれか１項において、前記膜破断の検知に際し、該膜で隔てられた前記他方の側における液の電気抵抗を測定し、この電気抵抗の変化に基づいて気体を検知することを特徴とするものである。
【００１５】
請求項７の膜処理装置の運転方法は、請求項６において、該膜で隔てられた前記他方の側の液と接するように１対の電極を配置し、該電極間に電圧を印加し、この電極間の電圧、電流又は導電率の変化のパターンから膜破断の発生を検知することを特徴とするものである。
【００１６】
請求項８の膜処理装置の運転方法は、請求項７において、膜が破断している膜処理装置に気体又は気液混合液を流通させて前記電圧、電流又は導電率の変化パターンを検出し、この変化パターンを記憶手段に記憶させておき、膜破断が未確認の膜処理装置に気体又は気液混合液を流通させて前記電圧、電流又は導電率のパターンを検出し、このパターンを前記記憶手段に記憶された変化パターンと対比して膜破断の有無を判定することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明（請求項１）の膜処理装置の運転方法は、膜で隔てられた一方の側に加圧気体を供給し、他方の側へ流出する気体を検知手段で検出することにより膜破断を検知する膜破断検知工程の後、該一方の側に液を供給した場合に該検知手段で気体が検知されるときには該膜に微小破断が生じているものと判定する。
【００１８】
膜破断が微細である場合、膜破断検知工程において膜で隔てられた他方側へ流出する気体は極少量であるため、この気体は膜の他方側の面などに気泡として付着してしまい、検知手段まで移動することはない。しかし、本発明にあっては、この膜破断工程後に、膜の一方の側に液を供給して膜の他方側の面から流出させ、この膜の他方側の面から流出する液によって該他方側の面に付着している気泡を引き離し、この気泡を流出液の流れと共に検知手段まで移動させて該検知手段で検知することから、該検知手段によって気泡が確実に検知され、膜に微小破断が生じていることを判定することができる。
【００１９】
請求項２の膜処理装置の運転方法にあっては、膜破断検知工程で検知手段により気体が検知されるときには、微小破断よりも規模の大きな膜破断が生じていることが直ちに検知される。該膜破断検知工程で膜破断が検知されないときには、該膜破断検知工程の後に、液を前記一方の側に供給し、気体が検知されるか否かに基づいて微小破断の有無を確認する。
【００２０】
請求項３の膜処理装置の運転方法にあっては、膜破断検知工程に先立って、膜を隔てた一方の側に気液混合液を供給し、このときに検知手段で気体が検知されるときには大規模な膜破断が生じていると判定し、その後の膜破断検知工程を省略することができる。また、大規模な膜判断が生じていないと判定した場合には、膜破断検知工程を行って微小破断の有無を確認する。
【００２１】
この膜処理装置の運転方法は、膜処理装置が内圧式中空糸膜分離装置（請求項４）又は外圧式中空糸膜分離装置（請求項５）である場合に好適に適用することができる。
【００２２】
請求項６の膜処理装置の運転方法にあっては、膜に破断が生じている場合、膜破断検知工程において、該破断部を通って該他方の側の液に気泡が混入する。そして、この気泡が電気抵抗の検知部を通過することにより液の電気抵抗が変化する。従って、この電気抵抗の変化から、膜破断を検知することができる。
【００２３】
請求項７では、膜の前記他方の側に１対の電極を配置しておき、膜破断が生じたときには気泡が該電極間を流れるように構成しておく。この電極間に気泡が流入してくると、電極間に液のみが流れている場合と比較して、電極間の電気抵抗が変化する。従って、この電気抵抗の変化に基づいて膜破断の発生を検知することができる。
【００２４】
この液の電気抵抗の変化の検知は簡易な装置で行うことができるため、設備費が安価なものとなる。
【００２５】
この液の抵抗の変化を検知するには、該１対の電極間に定電圧を印加しておき、電極間の電流値を検知してもよい。
【００２６】
また、電極間に定電流を通電しておき、電極間の電圧の変化を検知してもよい。さらに、電極間の導電率の変化を検知し、この導電率の変化を液の電気抵抗の変化の指標値としてもよい。
【００２７】
この電流値、電圧値又は導電率の変化から膜の破断を判定するには、請求項８の通り、破断した膜を有する膜処理装置に気体又は気液混合液を流通させて前記電圧、電流又は導電率の変化パターンを検出し、この変化パターンを記憶手段に記憶させておき、膜破断が未確認の膜処理装置に気体又は気液混合液を流通させて前記電圧、電流又は導電率のパターンを検出し、このパターンを前記記憶手段に記憶された変化パターンと対比するのが簡便である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、図面を参照して本発明について詳細に説明する。
＜第１の実施の形態＞
第１図は本発明の実施の形態に係る運転方法が適用される膜処理装置の模式図、第２図は第１図の膜破断検知装置のブロック図である。なお、第１図では図面を明瞭とするために中空糸膜を４本としているが、実際には中空糸膜は多数本配置されている。
［膜処理装置の構成］
内圧式中空糸膜モジュール１のケーシング２内に、複数本の中空糸膜４が束ねられて配置されている。この中空糸膜４の束の下端及び上端はそれぞれ合成樹脂等よりなる封止材６，８によって結束されている。この封止材６，８は、例えば円盤状とされ、その外周面若しくは外周縁部がケーシング２の内面に水密的に接している。下側の封止材６の下側に原水室１０が形成され、上側の封止材８の上側に循環水室１４が形成され、両封止材６，８の間に処理水室１２が形成されている。
【００２９】
中空糸膜４の上端側は封止材８を貫通しており、その上端の開口４ａは循環水室１４に臨んでいる。同様に、中空糸膜４の下端側は封止材６を貫通しており、その下端の開口４ｂは原水室１０に臨んでいる。
【００３０】
ケーシング２の原水室１０側には、原水入口ノズル１０ａ及び気体入口ノズル１０ｂが設けられている。原水入口ノズル１０ａは、原水配管２１、原水弁Ｖ１及び原水ポンプＰを介して原水槽２０に接続されている。原水配管２１の原水ノズル１０ａと原水弁Ｖ１との間の箇所から、排水弁Ｖ２を備えた排水配管２４が分岐している。気体入口ノズル１０ｂはバルブＶ３を備えた気体配管２７を介してコンプレッサＣと接続されている。
【００３１】
ケーシング２の循環水室１４側には循環水出口ノズル１４ａが設けられている。この循環水出口ノズル１４ａは、循環水弁Ｖ４を備えた循環水配管３１を介して原水槽２０と接続されている。この循環水配管３１の循環水出口ノズル１４ａと循環水弁Ｖ４との間の箇所から、ベント弁Ｖ５を備えたベント配管３３が分岐している。
【００３２】
ケーシング２の処理水室１２側の上部には処理水出口ノズル１２ａが設けられている。この処理水出口ノズル１２ａは処理水配管４１を介して膜破断検知装置５０に接続されており、この膜破断検知装置５０は、弁Ｖ６を備えた処理水配管４２を介して処理水槽４０に接続されている。
【００３３】
処理水室１２のうち、この処理水出口ノズル１２ａの上端と封止材８の下面との間の領域は、デッドエンド部１２Ａとなっている。
［膜破断検知装置の構成］
第２図の通り、膜破断検知装置５０は、１対の電極５１ａ，５１ｂからなる測定部５１と、測定部５１に電圧を印加する電源５２と、測定部５１の電流、電圧又は導電率を計測する計測部５３と、電流、電圧又は導電率の経時変化を記憶する記憶部５５と、電流、電圧又は導電率の経時変化のパターンから気泡の発生を判定する判定部５６とからなる。
【００３４】
前記電極５１ａ，５１ｂは、処理水室１２から排出される処理水と接している。処理水のｐＨの影響を受けないように、電極５１ａ，５１ｂの材料は白金やステンレスであることが好ましい。
【００３５】
次に、膜破断検知装置５０を定電圧方式とした場合の作動内容を説明する。電源５２が測定部５１の電極５１ａ，５１ｂ間に一定の電圧を印加する。この印加電圧により、電極５１ａ，５１ｂ間に処理水の電気抵抗に応じた電流が流れる。測定部５１を通過する処理水中に気泡が存在する場合には、この気泡が電極５１ａ，５１ｂ間を通過する際に、電極５１ａ，５１ｂ間の電流が変化する。
【００３６】
この電極５１ａ，５１ｂ間の電流値を計測部５３が計測する。
【００３７】
次いで、記憶部５５に記憶された電流値の変化パターンと、計測部５３で計測した電流値の経時変化パターンとが判定器５６で対比され、膜破断の有無が判定される。
【００３８】
膜破断検知装置５０を定電流方式とした場合には、電源５２が測定部５１の電極５１ａ，５１ｂ間に定電流が流れるように電圧を印加する。測定部５１を通過する処理水中に気泡が存在する場合には、この気泡が電極５１ａ，５１ｂ間を通過する際に、電極５１ａ，５１ｂ間の電圧が変化する。この電極５１ａ，５１ｂ間の電圧値を計測部５３が計測する。次いで、記憶部５５に記憶された電圧値の変化パターンと、計測部５３で計測した電圧値の経時変化パターンとが判定器５６で対比され、膜破断の有無が判定される。
【００３９】
膜破断検知装置５０を導電率検知方式とした場合には、電源５２が測定部５１の電極５１ａ，５１ｂ間に所定の電圧を印加し、電極５１ａ，５１ｂ間に電流を通電させる。測定部５１を通過する処理水中に気泡が存在する場合には、この気泡が電極５１ａ，５１ｂ間を通過する際に、電極５１ａ，５１ｂ間の導電率が変化する。この変化を計測部５３が計測し、次いで、記憶部５５に記憶された導電率の変化パターンと、計測された導電率の経時変化パターンとが判定器５６で対比され、膜破断の有無が判定される。
【００４０】
このように構成された膜処理装置の濾過工程及び洗浄工程における水又は気体の流れは次の通りである。
［濾過工程］
濾過工程では、弁Ｖ１，Ｖ４，Ｖ６を開とし（ただし、全量濾過の場合Ｖ４は閉とする。）、その他の弁Ｖ２，Ｖ３，Ｖ５を閉とし、原水ポンプＰを作動する。原水槽２０内の原水は、原水配管２１、原水ポンプＰ、弁Ｖ１を通り、原水入口ノズル１０ａから原水室１０内に流入する。原水室１０内の原水は、中空糸膜４の下端の開口４ｂから中空糸膜４内に流入し、この原水の一部は中空糸膜４を透過して処理水室１２内に流入し、残りは中空糸膜４の上端の開口４ａから循環水室１４内に流入する。
【００４１】
処理水室１２内の処理水は処理水出口ノズル１２ａから流出し、処理水配管４１、膜破断検知装置５０及び配管４２を介して処理水槽４０に送水される。
【００４２】
循環水室１４内の循環水は循環水出口ノズル１４ａから流出し、循環水配管３１、弁Ｖ４を介して原水槽２０に送水される。
［気水混合水による膜洗浄工程］
膜処理装置を気水混合水で洗浄するときには、上記濾過工程の状態において、弁Ｖ４を閉、弁Ｖ３，Ｖ５を開とし、コンプレッサＣを作動する。これにより、コンプレッサＣからの加圧気体が、原水ポンプＰによって供給された原水と共に中空糸膜４の内部を通過し、中空糸膜４が洗浄される。
【００４３】
中空糸膜４の内部を通過した気体と原水の混合物は循環水室１４に流入し、さらに排水管３３を介して系外に排出される。
［膜洗浄工程中における膜破断の検知（請求項３の方法）］
この実施の形態では、膜モジュールの大規模膜破断の検知を上記膜洗浄工程中に行う。この検知を行うには、膜破断検知装置５０によって電極５１ａ，５１ｂ間の電流変化に伴う電圧変化を測定する。膜破断が無ければ、通常は電圧は一定となるので、判定部５６により大規模の膜破断なしと判定される。
【００４４】
変化パターンが検知される場合、例えば、電圧変化を２値化して得られたパルスパターンの変化が閾値を超えないものであれば大規模な膜破断なしと判定し、閾値を超える（例えば、パルスパターンの周波数が所定値以上となったり、あるいは、所定期間以上連続してパルス電圧ゼロ（気体検出）の状態が継続する場合）には、大規模な膜破断ありと判定する。なお、この膜洗浄工程において気泡が検出されるということは、相当に規模の大きい（例えば複数本の中空糸膜に切断が生じている）膜破断が発生しているものと考えられる。
【００４５】
本実施の形態では、大規模な膜破断ありと判定した場合、後述する微細膜破断検知工程を省略し、膜処理装置を直ちに停止して内圧式中空糸膜モジュール１の交換又は補修を行う。
【００４６】
この説明では、定電圧電源により電極５１ａ，５１ｂ間に電流を通電して変化を測定しているが、定電流電源により定電流を電極５１ａ，５１ｂ間に通電し、気泡通過に伴う印加電圧変化を測定し、その変化パターンから膜破断を判定してもよい。
【００４７】
また、電極５１ａ，５１ｂ間の導電率を測定し、この導電率の変化パターンに基づいて膜破断を判定してもよい。
［気体供給による膜破断の検知工程（請求項２の方法）］
濾過工程及び洗浄工程のサイクルを１回又は複数回行った後、ポンプＰを停止し、弁Ｖ１，Ｖ２，Ｖ４を閉、Ｖ３，Ｖ５，Ｖ６を開とし、コンプレッサＣを作動させ、加圧気体のみを中空糸膜４に供給する。この気体圧力は例えば１００〜３００ｋＰａ特に好ましくは１５０〜２５０ｋＰａ程度とする。
【００４８】
上記［膜洗浄工程中における膜破断の検知］の場合と同様にして、膜破断検知装置５０によって電極５１ａ，５１ｂ間の電流変化に伴う電圧変化を測定する。膜破断が無ければ、通常は電圧は一定となるので、判定部５６により中規模以上の膜破断なしと判定される。
【００４９】
変化パターンが検知される場合、例えば、電圧変化を２値化して得られたパルスパターンの変化が閾値を超えないものであれば中規模の膜破断なしと判定し、閾値を超える（例えば、パルスパターンの周波数が所定値以上となったり、あるいは、所定期間以上連続してパルス電圧ゼロ（気体検出）の状態が継続する場合）には、中規模の膜破断ありと判定する。なお、この気体供給により検知される膜破断は、上記膜洗浄工程では検知されなかった程度のものであるため、中規模であると判定される。
【００５０】
本実施の形態では、この中規模の膜破断ありと判定した場合、膜処理装置を直ちに停止して内圧式中空糸膜モジュール１の交換又は補修を行う。
［膜の微細破断を判定する工程（請求項１の方法）］
膜破断が微細である場合、該破断部を通って中空糸膜４の外面から流出する気体は極少量であるため、この気体は膜の外面などに気泡として付着してしまい、気泡が膜破断検知装置５０まで移動することはない（なお、このときのモジュール内の状態については第４図を参照して後に詳述する。）。そこで、次のようにしてこの付着気泡を膜等から引き離して検知装置５０へ導き、微細な膜破断の有無を判定する。
【００５１】
即ち、上記気体供給による中規模膜破断検知工程の後、コンプレッサＣを停止し、弁Ｖ２，Ｖ３，Ｖ５を閉とし、その他の弁Ｖ１、Ｖ４、Ｖ６を開とし、原水ポンプＰを作動する。原水槽２０内の原水は原水室１０内に流入し、さらに中空糸膜４の下端の開口４ｂから中空糸膜４内に流入する。
【００５２】
この中空糸膜４内に流入した原水の一部は、中空糸膜４の膜壁を透過して中空糸膜４の外面から処理水室１２に流出する。
【００５３】
このとき、気泡が中空糸膜４の外面に付着している場合、この中空糸膜４の外面から流出する処理水が該気泡を該中空糸膜外面から引き離す。この引き離された気泡は、処理水の流れに乗って膜破断検知装置５０まで移動し、この膜破断検知装置５０によって検知される。
【００５４】
この膜破断検知装置５０による膜破断の判定方法は、上記と同様である。なお、この場合、原水通水再開時に検知される程度の微量の気泡漏出であるため、膜破断は微細であると判定される。
【００５５】
本実施の形態では、微細な膜破断ありと判定した場合、膜処理装置を直ちに停止して内圧式中空糸膜モジュール１の交換又は補修を行う。但し、処理水質が許容範囲内にあるときには、そのまま濾過運転工程に復帰し、定期点検時までの間、そのまま濾過運転を実行しても良い。
｛微細な膜破断が生じているときの内圧式中空糸膜モジュール１内の状態の説明｝
ピンホール等の微細な膜破断が生じている場合における内圧式中空糸膜モジュール１内の状態を第４図を参照して詳細に説明する。第４図（ａ）は中規模膜破断検知工程の終期における第１図の内圧式中空糸膜モジュール１内の状態を説明する部分断面図であり、第４図（ｂ）は膜の微細破断を判定する工程における第１図の膜処理装置内の状態を説明する部分断面図である。
【００５６】
第４図（ａ）の通り、気体供給による中規模膜破断検知工程においては、中空糸膜４の内部に供給された加圧気体の一部が微細な破断部４ａから中空糸膜４の外側に漏出する。この漏出した気体の一部は処理水室１２内を上昇してデッドエンド部１２Ａに溜まり、残部は微細気泡として中空糸膜４の外面に表面張力によって付着する。
【００５７】
このようなことから、中空糸膜４から漏出した気泡が膜破断検知装置５０に達することは殆どない。
【００５８】
次いで、第４図（ｂ）の通り、膜の微細破断を判定する工程において中空糸膜４内に原水を供給する。このとき、原水の一部は中空糸膜４の膜壁を透過し、中空糸膜４の外面から処理水室１２に流出する。そして、この中空糸膜４の外面から流出する処理水によって該中空糸膜４の外面に付着している気泡が該外面から引き離される。
【００５９】
この引き離された気泡の一部は、該外面から流出する処理水の流れに乗って膜破断検知装置５０まで移動し、この膜破断検知装置５０によって検知される。
【００６０】
引き離された気泡の残部は、デッドエンド部１２Ａ内に溜まり、やがてデッドエンド部１２Ａが気体で満たされ、さらにデッドエンド部１２Ａから溢出する。溢出した気体は処理水の流れに乗って膜破断検知装置５０まで移動し、この膜破断検知装置５０によって検知される。
｛中規模以上の膜破断が生じているときの内圧式中空糸膜モジュール１内の状態の説明｝
中空糸膜４が１本以上断裂しているような、中規模以上の膜破断が生じている場合における内圧式中空糸膜モジュール１内の状態を第５図を参照して説明する。第５図（ａ）は中規模膜破断検知工程の初期における第１図の膜処理装置内の状態を説明する部分断面図であり、第５図（ｂ）は中規模膜破断検知工程の終期における第１図の膜処理装置内の状態を説明する部分断面図である。
【００６１】
第５図（ａ）の通り、中空糸膜４に切断による破断部４ｂが生じている場合、膜破断検知工程の気水供給又は気体供給により、該破断部４ｂから比較的多量の気泡が漏出する。この気泡の漏出は比較的多量であるため、第５図（ｂ）の通り、気体がデッドエンド部１２Ａを満たし、さらにデッドエンド部１２Ａから溢出して処理水出口ノズル１２ａの上端に沿って移動し、膜破断検知装置５０によって検知される。
｛膜破断検知装置５０によって正確に膜破断を検知する方法（請求項１０の方法）｝
より正確に膜破断を検知するために、以下の運転方法を行っても良い。
（１）膜破断既知の装置による検知装置の出力パターンの記憶
膜破断の検知に先立って、微細な膜破断が確認されている膜モジュールをそれぞれ第１図の通りに組み込み、上記濾過工程を行って膜モジュール内に水を満たした後、膜破断検知工程及び膜の微細破断を判定する工程を行う。
【００６２】
上記膜の微細破断を判定する工程において、中空糸膜４の破断部を通過した気泡が膜破断検知装置５０を通過する際に、電極５１ａ，５１ｂ間の導電率が変化する。即ち、電極５１ａ，５１ｂ間に気泡が入り込んでくると、電極５１ａ，５１ｂ間の電気抵抗が増大する。従って、電極５１ａ，５１ｂ間に定電圧電源から定電圧を印加しているときには、この電極５１ａ，５１ｂ間の電流値が低下し、気泡が電極５１ａ，５１ｂ間を通り過ぎると、電極５１ａ，５１ｂ間の電流値は元に戻る。
【００６３】
この気泡通過に伴う電流の変化を電圧変化に変換した波形図の一例が第３図（ｂ）に示されている。記憶部５５では、この電圧の変化パターンを記憶する。例えば、第３図（ｂ）の如き電圧の変化を２値化処理してパルス波形に変換し、パルスの周波数及び周期の平均値を記憶しておく。
（２）膜破断未知の装置における微細な膜破断の有無の判定
次いで、膜破断が未知の膜モジュールを第１図の通り組み込み、濾過運転工程を実施する。
【００６４】
微細な膜破断の判定を行う際には、上記膜破断検知工程及び上記膜の微細破断を判定する工程を実行し、この上記膜の微細破断を判定する工程において、膜破断検知装置５０によって電極５１ａ，５１ｂ間の電流変化に伴う電圧変化を測定する。膜破断が無ければ、通常は電圧は第３図（ａ）の如く一定となるので、判定部５６により膜破断なしと判定される。
【００６５】
変化パターンが検知される場合、判定部では、この検知された変化パターンを記憶されている変化パターンと対比し、膜破断であるか否かを判定する。例えば、電圧変化を２値化して得られたパルスパターンの周期及び周波数が記憶された平均値に基づいて定められる所定範囲内にあれば膜破断ありと判定し、該所定範囲外のものであれば膜破断なしと判定する。
【００６６】
なお、このように変化パターンを対比して膜破断の判定を行うため、原水水質の変動などの外乱に伴う電圧変化があっても膜破断とは判定されず、判定の精度がきわめて高いものとなる。
【００６７】
この説明では、定電圧電源により電極５１ａ，５１ｂ間に電流を通電して変化を測定しているが、定電流電源により定電流を電極５１ａ，５１ｂ間に通電し、気泡通過に伴う印加電圧変化を測定し、その変化パターンから膜破断を判定してもよい。
【００６８】
また、電極５１ａ，５１ｂ間の導電率を測定し、この導電率の変化パターンに基づいて膜破断を判定してもよい。
（３）なお、中規模の膜破断既知の装置及び大規模の膜破断既知の装置についても、上記の（１）と同様の要領によって検知装置の出力パターンの記憶し、この出力パターンを用いて膜破未知の装置についての中規模又は大規模の膜破断の検知を行っても良い。
＜第２の実施の形態＞
以下に外圧式中空糸膜分離装置において、膜破断が存在する時の膜破断の検知例を説明する。
［微細な膜破断が生じているときの外圧式中空糸膜モジュール１’内の状態の説明］
以下に、ピンホール等の微細な膜破断が生じている場合における外圧式中空糸膜モジュール１’内の状態をより詳細に説明する。第６図（ａ）は膜外側に気体を供給して膜破断検知を行っている膜処理装置内の状態を説明する部分断面図であり、第６図（ｂ）は膜の微細破断を判定する工程における第１図の膜処理装置内の状態を説明する部分断面図である。
【００６９】
なお、第６図の外圧式中空糸膜分離装置において、外圧式中空糸膜モジュール１’は第１図のものとほぼ同様の構成のものであるが、外圧式であるため、シェル２の封止材８の上側が処理水室１４’、封止材８の下側が原水室１２’となっている。また、処理水室１４’の上部の配管に、膜破断検知装置５０が設けられている。ノズル１２ａは濾過原水入口として使用される。
【００７０】
第６図（ａ）の通り、膜破断検知工程においては、中空糸膜４の外部に供給された加圧気体の一部が微細な破断部４ｃから中空糸膜４の内側に漏洩（侵入）する。この漏洩した気体は、気泡として中空糸膜４の内面に表面張力によって付着する。
【００７１】
このように、中空糸膜４の内面に気泡が付着してしまうため、気泡は膜破断検知装置５０によって検知されない。
【００７２】
その後、第６図（ｂ）の通り、原水室１２’に原水を供給すると、原水の一部は中空糸膜４の膜壁を透過し、中空糸膜４の内面から中空糸膜４の内部に流入する。そして、この中空糸膜４の内面から流入する処理水によって、該中空糸膜４の内面に付着している気泡が該内面から引き離される。
【００７３】
この引き離された気泡は、処理水の流れに乗って中空糸膜４内部を上昇し、さらに処理水室１４’及びその上部の配管を通って膜破断検知装置５０まで移動し、この膜破断検知装置５０によって検知される。
【００７４】
このように、原水供給再開時に膜破断が検知されたことから、微細な膜破断が生じていると判定される。
［中規模以上の膜破断が生じているときの外圧式中空糸膜モジュール１’内の状態の説明］
次に、中空糸膜４が１本以上断裂しているような、中規模以上の膜破断が生じている場合における外圧式中空糸膜モジュール１’内の状態を第７図に基づいて詳細に説明する。第７図は膜破断検知工程における膜処理装置内の状態を説明する部分断面図である。
【００７５】
第７図の通り、中空糸膜４に断裂等の中規模以上の破断部４ｄが生じている場合、膜破断検知工程において該破断部４ｄから比較的多量の気泡が中空糸膜４内に漏洩する。この気泡は、中空糸膜４内部を上昇し、さらに処理水室１４’及びその上部の配管を通って膜破断検知装置５０まで移動し、この膜破断検知装置５０によって検知される。
【００７６】
このように、膜破断検知工程で膜破断が検知されたことから、膜破断は中規模以上であると判定される。
【００７７】
なお、本例でも、気水混合水による洗浄時に膜破断が検知されるならば、大規模な膜破断が生じているものと判定される。
＜膜破断検知装置の別の構成例＞
本発明では、上記の電極５１ａ，５１ｂなどの電極は通水用の配管部材を利用して設置されてもよい。このようにすれば、膜破断検知装置の構成が簡易化される。
【００７８】
第８図はかかる構成とした配管部材としてのエルボ付近の断面図である。なお、第８図には、定電圧源として乾電池を用い、電極間に流れる電流の変化をトランジスタで増幅して検知するように構成した定電圧方式の膜破断検知回路図が示されている。
【００７９】
第８図において、ステンレス製エルボ６３に樹脂継手６４が接続されている。樹脂継手６４に設けられた孔６６内に針状電極６５が挿入され、接着剤６７によってこの電極６５が孔６６に固着されている。この電極６５の先端は樹脂継手６４の内壁から突出している。
【００８０】
ステンレス製エルボ６３がＮＰＮ型トランジスタＴのベースと接続され、電極として用いられている。トランジスタＴのコレクタが抵抗Ｒ２，Ｒ１を介して電極６５と接続されている。トランジスタＴのエミッタが乾電池６８の陰極と接続されている。乾電池６８の陽極が上記抵抗Ｒ１とＲ２との間の箇所と接続されている。抵抗Ｒ２の電圧降下を測定するように電圧計Ｖが設けられている。エルボ６３と電極６５との間に乾電池６８から定電圧が印加されている。エルボ６３内を水のみが流通するときは、エルボ６３と電極６５との電流値は一定であるが、エルボ６３内を気泡が通過するとこの電流値が低下する。この電流変化がトランジスタＴで増幅され、トランジスタＴのコレクタ電流が変化し、電圧計Ｖで検出される抵抗Ｒ２の両端間の電圧が変化する。この電圧計Ｖの検出電圧の変化より、エルボ６３内の気泡通過が検知される。特に、この第８図の検知機構では気泡が針状電極６５に接することにより、電極６５を流れる電流値が大幅に変化するので、気泡を敏感に検知することができる。
＜その他の態様＞
上記実施の形態では、膜モジュール１は１基であったが、２基以上あってもよい。膜モジュールが複数基ある場合、コンプレッサＣ及び膜破断検知装置５０は各モジュール毎に１つずつ設けられていてもよく、共用されていてもよい。コンプレッサＣ及び膜破断検知装置５０を共用した場合における各膜モジュールの膜破断検知手順は、例えば以下の通りである。
【００８１】
コンプレッサＣからの加圧気体を第１の膜モジュールのみに導入し、膜破断検知工程及び及び膜の微細破断工程において、膜破断検知装置によって膜破断の有無を検知する。第１の膜モジュールの膜破断検知が終了した後、第１の膜モジュールへの加圧気体の導入を停止し、次いで第２の膜モジュールのみに加圧気体を導入し、同様に膜破断検知装置によって膜破断の有無を検知する。同様に、第３の膜モジュールから最後の膜モジュールの膜破断検知を順次行う。
【００８２】
膜破断の発生を検知すると、例えば管理室内の警告ランプが点滅し、どの膜モジュールに膜破断が発生したかを保守管理担当者に通知する。通知を受けた保守管理担当者は膜破断が発生している膜モジュールの運転を停止し、膜モジュールを新しいものに交換し、通常運転を再開する。膜破断した膜モジュールは修理し、再利用する。
【００８３】
上記実施の形態では膜として中空糸膜を用いたが、これに限定されるものではなく、例えばスパイラル膜等であってもよい。
【実施例】
【００８４】
なお、第１図の膜処理装置を用いて、膜破断の有無の検知を行った試験例を次に挙げる。
【００８５】
中空糸膜４として、内径１１５０μｍ、外径１９００μｍ、長さ１０００ｍｍ、分画分子量１３０００、有効膜面積０．１４ｍ２であるものを用いた。導電率計としては、第８図のものを用いた。抵抗Ｒ１は１ｋΩ、Ｒ２は２２ｋΩ、乾電池は９Ｖである。
【００８６】
上記構成を有する膜処理装置において、上記第１の実施の形態で記載した通りの濾過工程を数分間行った後、原水ポンプＰを停止し、コンプレッサＣを作動して、気体のみを中空糸膜モジュール１に供給した。
【００８７】
その後、コンプレッサＣを停止し、原水ポンプＰを作動して、抵抗Ｒ２に生じる電圧を電圧計Ｖによって測定した。なお、第３図（ａ）は中空糸膜が切断されていないことを確認した膜モジュールにおける電圧の経時変化を示す図である。
【００８８】
次いで、予め１本の中空糸に直径８０μｍ程度のピンホールを設けた後、上記と同様の濾過工程、膜破断検知工程及び及び膜の微細破断を判定する工程を行い、この膜の微細破断を判定する工程において、抵抗Ｒ２に生じる電圧を電圧計Ｖによって測定した。結果を第３図（ｂ）に示す。
【００８９】
第３図（ａ），（ｂ）の通り、膜が破断していると、電圧計Ｖの検出電圧が変化し、膜破断が検知される。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】実施の形態に係る膜処理装置の模式図である。
【図２】図１の膜処理装置に組み込まれた膜破断検知装置のブロック図である。
【図３】（ａ）は中空糸膜が切断されていない場合における電圧の経時変化を示す図であり、（ｂ）は中空糸膜が破断している場合における電圧の経時変化を示す図である。
【図４】図１の膜処理装置において、微細な膜破断が生じているときの膜破断検知例を説明する図である。
【図５】図１の膜処理装置において、中規模の膜破断が生じているときの膜破断検知例を説明する図である。
【図６】外圧式の膜処理装置において、微細な膜破断が生じているときの膜破断検知例を説明する図である。
【図７】図６の膜処理装置において、中規模の膜破断が生じているときの膜破断検知例を説明する図である。
【図８】膜破断検知装置の別の構成例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００９１】
１  内圧式中空糸膜モジュール
２  ケーシング
４  中空糸膜
６，８  封止材
１０  原水室
１２  処理水室
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ  破断部
１２Ａ  デッドエンド部
１４  循環水室
２０  原水槽
４０  処理水層
５０  膜破断検知装置
５１ａ，５１ｂ  電極
６３  ステンレス製エルボ
６５  電極
【図１】
2006239548.tif 000003
【図２】
2006239548.tif 000004
【図３】
2006239548.tif 000005
【図４】
2006239548.tif 000006
【図５】
2006239548.tif 000007
【図６】
2006239548.tif 000008
【図７】
2006239548.tif 000009
【図８】
2006239548.tif 000010