(57)【要約】【課題】  本発明は、被処理水の水質変動に対する応答性がよく、バイオファウリング生成を抑制し安定した運転を可能とする淡水化システムを提供する。【解決手段】  淡水化システム１００は、凝集剤が注入された被処理水が流入し、被処理水中の有機物を資化する微生物を保持する生物処理装置１４と、生物処理装置１４から流出する被処理水から汚濁物質を除去するフィルタ１６からなる前処理部と、フィルタ１６から流出する被処理水を、塩分が除去された透過水６と塩分が濃縮された濃縮水７とに分離する逆浸透膜モジュール１８と、フィルタ１６に流入する被処理水の圧力を測定する圧力計１５と、圧力計１５により測定されたフィルタ１６に流入する被処理水の圧力のみに基づいて、前処理部を制御する制御装置８を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
凝集剤が注入された被処理水が流入し、前記被処理水中の有機物を資化する微生物を保持する生物処理装置と、前記生物処理装置から流出する被処理水から汚濁物質を除去するフィルタからなる前処理部と、
前記フィルタから流出する被処理水を、塩分が除去された透過水と塩分が濃縮された濃縮水とに分離する逆浸透膜モジュールと、
前記フィルタに流入する被処理水の圧力を測定する圧力計と、
前記圧力計により測定されたフィルタに流入する被処理水の圧力のみに基づいて、前記前処理部を制御する制御装置を有することを特徴とする淡水化システム。
【請求項２】
請求項１に記載の淡水化システムにおいて、
前記制御装置は、前記計測された被処理水の圧力から前記フィルタに流入する被処理水の圧力増加速度を求め、求めた圧力増加速度が所定の範囲となるよう前記前処理部を制御することを特徴とする淡水化システム。
【請求項３】
請求項２に記載の淡水化システムにおいて、
前記制御装置は、前記圧力増加速度の上限値および下限値を予め保持し、前記求めた被処理水の圧力増加速度が前記上限値を超えた場合、警告を示す信号を出力することを特徴とする淡水化システム。
【請求項４】
請求項２に記載の淡水化システムにおいて、
前記制御装置は、前記求めた圧力増加速度が所定の範囲となるよう、前記被処理水へ注入する凝集剤の注入率を制御することを特徴とする淡水化システム。
【請求項５】
請求項４に記載の淡水化システムにおいて、
前記制御装置は、
更に前記凝集剤の注入率の上限値を予め保持し、
前記求めた圧力増加速度が前記圧力増加速度の上限値を超え、かつ凝集剤の注入率が前記注入率の上限値以下の場合、前記被処理水へ注入する凝集剤の注入率を増加するよう制御することを特徴とする淡水化システム。
【請求項６】
凝集剤が注入された被処理水が流入し、前記被処理水中の有機物を資化する微生物を保持する生物処理装置と、前記生物処理装置から流出する被処理水から汚濁物質を除去するフィルタからなる前処理部と、
前記フィルタから流出する被処理水を、塩分が除去された透過水と塩分が濃縮された濃縮水とに分離する逆浸透膜モジュールと、
前記フィルタに流入する被処理水の圧力を測定する第１の圧力計と、
前記生物処理装置に流入する被処理水の圧力を測定する第２の圧力計と、
前記第１および第２の圧力計により測定された被処理水の圧力のみに基づいて、前記前処理部を制御する制御装置を有することを特徴とする淡水化システム。
【請求項７】
請求項６に記載の淡水化システムにおいて、
前記制御装置は、前記第１の圧力計の測定値から前記フィルタに流入する被処理水の圧力増加速度であるフィルタ入口圧力増加速度を求め、前記第２の圧力計の測定値から前記生物処理装置に流入する被処理水の圧力増加速度である生物処理装置入口圧力増加速度を求め、求めたフィルタ入口圧力増加速度および生物処理装置入口圧力増加速度が所定の範囲となるよう前記前処理部を制御することを特徴とする淡水化システム。
【請求項８】
請求項７に記載の淡水化システムにおいて、
前記制御装置は、
前記フィルタ入口圧力増加速度の上限値および下限値、並びに前記生物処理装置入口圧力増加速度の上限値および下限値を予め保持し、
少なくとも前記求めたフィルタ圧力増加速度および生物処理装置入口圧力増加速度の何れか一方が、前記上限値を超えた場合、警告を示す信号を出力することを特徴とする淡水化システム。
【請求項９】
請求項７に記載の淡水化システムにおいて、
前記制御装置は、前記求めたフィルタ入口圧力増加速度および生物処理装置入口圧力増加速度が所定の範囲となるよう、前記被処理水へ注入する凝集剤の注入率を制御することを特徴とする淡水化システム。
【請求項１０】
請求項８に記載の淡水化システムにおいて、
前記制御装置は、
更に前記前記凝集剤の注入率の上限値を予め保持し、
前記求めた生物処理装置入口圧力増加速度が前記上限値を超え、かつ凝集剤の注入率が前記注入率の上限値以下の場合、または、前記求めたフィルタ入口圧力増加速度が前記上限値を超え、かつ凝集剤の注入率が前記注入率の上限値以下の場合、前記被処理水へ注入する凝集剤の注入率を増加するよう制御することを特徴とする淡水化システム。
【請求項１１】
凝集剤が注入された被処理水が流入し、前記被処理水中の有機物を資化する微生物を保持する生物処理装置と、前記生物処理装置から流出する被処理水から汚濁物質を除去するフィルタからなる前処理部と、
前記フィルタから流出する被処理水を、塩分が除去された透過水と塩分が濃縮された濃縮水とに分離する逆浸透膜モジュールと、
前記フィルタに流入する被処理水の圧力増加速度に基づいて、少なくとも前記被処理水へ注入する凝集剤の注入率を制御する制御装置を有することを特徴とする淡水化システム。
【請求項１２】
請求項１１に記載の淡水化システムにおいて、
前記制御装置は、前記フィルタに流入する被処理水の圧力増加速度および前記生物処理装置に流入する被処理水の圧力増加速度に基づいて、少なくとも前記被処理水へ注入する凝集剤の注入率を制御することを特徴とする淡水化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海水やかん水から淡水を得る逆浸透膜を用いた淡水化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
逆浸透膜を用いた淡水化システムでは、逆浸透膜の汚染による淡水生産効率の低下や生産水質の悪化が課題である。膜の汚染の要因として、粒子物質、析出した無機化合物、粘着性を有する有機物、増殖した海洋細菌の代謝物由来の生物膜（バイオフィルム）などが挙げられる。特に、有機物と生物膜が混在した閉塞物質はバイオファウリングと呼ばれ、その抑制が求められている。
【０００３】
逆浸透膜へ供給される被処理水からこれらの汚染要因を除去するため、様々な前処理技術が開発されており、一例として単層や複層の砂ろ過装置や、精密膜、限外膜を用いたろ過装置が導入されている。前処理の目的は、従来は主に膜を物理的に閉塞させる濁質成分の除去であったが、バイオファウリングの形成抑制を目指す場合、濁質成分の除去に加え、微生物が栄養源として利用しやすい成分、すなわち、生物易分解性成分の除去も求められる。これらの生物易分解性成分は主に溶解性成分である。
【０００４】
淡水化システムの前処理として、この生物易分解性成分を微生物により除去する生物処理装置の導入も検討されている。生物処理装置では、表面に微生物を担持したろ材や担体が、充填容器や接触槽に固定されているか浮遊している。微生物が、被処理水中の生物易分解性成分を取り込み増殖し体外に多糖を排出することにより、生物膜が成長する。
【０００５】
生物処理装置を用いるものとして特開平７−６０２４１号公報（特許文献１）がある。特許文献１では、海水淡水化の前処理設備に生物活性炭を用い、その後段に保安フィルタを設置し、生物活性炭と保安フィルタの間に紫外線照射装置を設けている。これにより、生物活性炭から流出した生物を殺菌することで、酸化剤および還元剤の注入を不要としている。
【０００６】
また、特開２００９−１９５８１８号公報（特許文献２）は、浄水処理に関するものであるものの、被処理水に凝集剤を注入し、精密膜または限外膜を有する膜モジュールでろ過するものである。そして、凝集剤注入前の被処理水の水質、膜モジュールの流入側圧力および流出側圧力を測定し、被処理水の水質および膜モジュールの差圧に基づいて凝集剤の注入率や膜モジュールの洗浄頻度を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平７−６０２４１号公報
【特許文献２】特開２００９−１９５８１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１では、被処理水である海水の水質悪化を検知する機構を備えておらず、被処理水の水質悪化に対応することが困難となる。
【０００９】
また、特許文献２では、被処理水の水質として濁度を測定するものである。海水またはかん水を被処理水とする場合、被処理水中のバイオファウリング生成の要因物質である糖やたんぱく質を水質として測定するには、通常オフラインで１日以上の時間を要する。そのため、オンラインで制御することが困難となる。
【００１０】
そこで、本発明は、被処理水の水質変動に対する応答性がよく、バイオファウリング生成を抑制し安定した運転を可能とする淡水化システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明の淡水化システムは、凝集剤が注入された被処理水が流入し、前記被処理水中の有機物を資化する微生物を保持する生物処理装置と、前記生物処理装置から流出する被処理水から汚濁物質を除去するフィルタからなる前処理部と、前記フィルタから流出する被処理水を、塩分が除去された透過水と塩分が濃縮された濃縮水とに分離する逆浸透膜モジュールと、前記フィルタに流入する被処理水の圧力を測定する圧力計と、前記圧力計により測定されたフィルタに流入する被処理水の圧力のみに基づいて、前記前処理部を制御する制御装置を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、被処理水の水質変動に対する応答性がよく、バイオファウリング生成を抑制し安定した運転を可能とする淡水化システムを提供できる。
【００１３】
本発明では、生物処理装置から流出しフィルタへ流入する被処理水の圧力を測定し、測定された圧力のみに基づいて前処理部を制御するものである。そのため例えば、（１）生物処理装置から剥離してきた生物膜（バイオフィルム）によるフィルタの閉塞、（２）生物処理装置で取り込めなかった余剰の生物易分解性成分によるフィルタ表面での生物膜増加による閉塞を、直ちに検出できると共に、前処理部を制御することで逆浸透膜モジュールでのバイオファウリング生成を抑制することが可能となる。
【００１４】
上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施例に係る淡水化システムの全体構成図である。
【図２】図１に示す制御装置による凝集剤注入ポンプの制御手順を示すフローチャートである。
【図３】図１に示す淡水化システムによる被処理水中に含まれる生物易分解性成分の除去性能を示す図である。
【図４】本発明の他の実施例に係る淡水化システムの全体構成図である。
【図５】図４に示す制御装置による凝集剤注入ポンプの制御手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を用いて本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１に本発明の淡水化システムの全体構成図を示す。図１において、実線矢印は水の流れを示し、点線矢印は信号線を示している。本発明の淡水化システム１００は、被処理水(原水)である海水又はかん水の取水から下流に向かい順に、砂ろ過装置１１、生物処理装置１４、フィルタ１６、逆浸透膜（ＲＯ膜：Reverse Osmosis Membrane）モジュール１８が配置され、逆浸透膜モジュール１８にて被処理水を透過水（淡水）６と高濃度の塩水である濃縮水７に膜分離するよう構成されている。
【００１８】
被処理水である海水又はかん水中から延伸する取水配管１は、砂ろ過装置１１に接続されており、取水配管１には取水ポンプ１０が取り付けられている。取水配管１から分岐する分岐配管２は凝集剤タンク１３に接続されており、分岐配管２には凝集剤ポンプ１２が取り付けられている。凝集剤ポンプ１２により凝集剤タンク１３から凝集剤が取水配管１に注入される。凝集剤タンク１３には、無機系凝集剤又は高分子凝集剤が貯留されている。無機系凝集剤として例えば塩化第二鉄が用いられ、高分子凝集剤としてポリアクリルアミド系凝集剤が用いられる。ここで、かん水とは、塩化ナトリウムなどの塩分を含んだ水をいい、海水との境界に存在する汽水もかん水に含まれ、また、過去に海水が閉じ込められてできた化石水、岩塩地帯の塩分を含んだ水など陸水にもかん水が存在する。
【００１９】
分岐配管２を介して被処理水に注入された凝集剤は、被処理水中の有機物等の不純物を捕捉し凝集フロックを形成する。凝集フロックを含む被処理水は砂ろ過装置１１へ供給され、ろ過された後の被処理水は、配管３を介して生物処理装置１４に供給される。生物処理装置１４は、被処理水中に含まれる有機物を資化する微生物を保持した生物層を有している。生物処理装置１４から流出する被処理水は、配管４を介してフィルタ１６に供給される。生物処理装置１４とフィルタ１６とを接続する配管４には第１の圧力計１５が取り付けられており、フィルタ１６に流入する被処理水の圧力を測定可能となっている。
【００２０】
フィルタ１６と逆浸透膜モジュール１８とは配管５により接続され、配管５には高圧ポンプ１７が取り付けられている。フィルタ１６は、例えば、保安フィルタ、精密ろ過膜（ＭＦ膜：Microfiltration Membrane）または限外ろ過膜(ＵＦ膜：Ultrafiltration Membrane)が用いられ、フィルタ孔径サイズは、保安フィルタ、精密ろ過膜、限外ろ過膜の順に小さい。制御装置８は、信号線により入力装置９、第１の圧力計１５、および凝集剤ポンプ１２に接続されている。本発明の淡水化システム１００では、砂ろ過装置１１、生物処理装置１４及びフィルタ１６にて前処理部を構成している。
【００２１】
次に、淡水化システム１００の動作について説明する。取水ポンプ１０は、取水配管１を介して砂ろ過装置１１へ被処理水を送水する。被処理水は、砂ろ過装置１１に流入する前に、凝集剤ポンプ１２により凝集剤が注入される。この凝集剤の注入により、被処理水中の汚濁物質（不純物）が凝集剤に捕捉され凝集フロックを形成し、砂ろ過装置１１でろ過されて被処理水中から凝集フロックが除去される。砂ろ過装置１１から流出した被処理水は配管３を介して生物処理装置１４に流入し、生物処理される。すなわち、被処理水中の生物易分解性成分が、生物処理装置１４に保持されている微生物により資化されて減少する。微生物により生物易分解性成分が資化される際、微生物が排出する分泌液により生物膜（バイオフィルム）が形成される。なおここで、生物易分解性成分とは、被処理水中に溶存する有機炭素のうち微生物の栄養源となるものであり、一般的にその粒径は１nm以下の有機炭素である。生物処理装置１４で形成された生物膜の一部が剥離し、被処理水中に混入し、生物処理装置１４から流出される被処理水は、高圧ポンプ１７の作動により、フィルタ１６を介して逆浸透膜モジュール１８に送水される。このとき被処理水中に混入した生物膜はフィルタ１６で捕捉され、逆浸透膜モジュール１８に流入した被処理水は、逆浸透処理により、塩分が除去された透過水（淡水）６と塩分が濃縮された濃縮水７とに分離される。
【００２２】
制御装置８は、凝集剤ポンプ１２及び高圧ポンプ１７等を制御し淡水化システム１００の運転制御を行うものであるが、以下では、第１の圧力計１５による計測値、すなわちフィルタ１６に流入する被処理水の圧力（以下、フィルタ圧力）計測値から算出したフィルタ圧力増加速度に基づいて凝集剤ポンプ１２による凝集剤の注入量を制御する動作について説明する。フィルタ圧力増加速度は、通水時間に対するフィルタ圧力の増加幅である。
【００２３】
図２は、本発明の一実施例に係る凝集剤注入ポンプの制御の手順を示すフローチャートである。図２に示すように、入力装置９から予め入力されたフィルタ圧力増加速度の上限目標値vpf_h、下限目標値vpf_l、および凝集剤注入率の上限値rhを図示しない記憶装置より読み出し、第１の圧力計１５から一定期間中のフィルタ圧力の計測値Pfの時間変動データを取得する（ステップＳ１１）。フィルタ圧力計測値Pfの時間変動データからフィルタ圧力増加速度vpfを算出する（ステップＳ１２）。
【００２４】
続いて、フィルタ圧力増加速度の算出値vpfを上限目標値vpf_hと比較する（ステップＳ１３）。フィルタ圧力増加速度vpfが上限目標値vpf_hを超えた場合、凝集剤注入率rと凝集剤注入率上限値rhを比較する（ステップＳ１４）。凝集剤注入率rが凝集剤注入率上限値rh以下の場合、凝集剤ポンプ１２による凝集剤注入率rをΔrだけ増加させ、ステップＳ１１に戻る（ステップＳ１５）。一方、凝集剤注入率rが凝集剤注入率上限値rhを超えた場合、図示しない表示装置などに、凝集剤注入率上限を超過した旨の警告を示す信号を出力する。
【００２５】
ステップＳ１３にて、フィルタ圧力増加速度の算出値vpfがフィルタ圧力増加速度の上限目標値vpf_h以下である場合、フィルタ圧力増加速度の算出値vpfを下限目標値vpf_lと比較する。（ステップＳ１６）。そして、フィルタ圧力増加速度vpfが下限目標値vpf_l以下である場合、凝集剤ポンプ１２による凝集剤注入率rをΔrだけ減少させステップＳ１１に戻る（ステップＳ１７）。一方、フィルタ圧力増加速度vpfが下限目標値vpf_lを超える場合は、凝集剤注入率を変えることなくステップＳ１１へ戻る。
【００２６】
これらステップＳ１１からステップＳ１７を繰り返し実行することにより、被処理水の水質に対応した凝集剤注入率を得ることが可能となる。なお、上記凝集剤注入率の増加量Δrは、現在の凝集剤注入率ｒと凝集剤注入率の上限値rｈとの差分に基づき適宜すればよく、必ずしも予めΔrの最適値を求めておく必要はない。これは、上述のとおりステップＳ１１からステップＳ１７を繰り返し実行することにより自己整合的に被処理水の水質に応じた凝集剤注入率が得られることによる。
【００２７】
なお仮に、生物易分解性成分が、砂ろ過装置１１の処理能力を超える範囲被処理水中に含まれる場合、凝集剤注入率を増加してもフィルタ圧力増加速度は減少しない可能性がある。あるいは、凝集剤の最適注入領域をはずれている可能性もある。本実施例によれば、このような状況においても、上述のとおり表示装置などに警告を出力するものであるため、淡水化システムのオペレータは、砂ろ過装置１１前段での粉末活性炭投入や取水停止、あるいはジャーテスタによる凝集剤注入率の修正などの対策を講じることが可能となる。
【００２８】
本実施例では、フィルタ圧力増加速度の算出値vpfが上限目標値vpf_hを超え、且つ、凝集剤注入率ｒが凝集剤注入率の上限値rｈを超えた場合にのみ警告を出力する構成としたが、これに限られるものではない。例えば、フィルタ圧力増加速度の算出値vpfがフィルタ圧力増加速度の下限目標値vpf_l以下となった場合に、警告を出力する構成としても良い。また、フィルタ圧力増加速度の算出値vpfが上限目標値vpf_hを超えた時点で警告を出力するよう構成しても良い。
【００２９】
また、フィルタ圧力増加速度の上限目標値vpf_h、フィルタ圧力増加速度の下限目標値vpf_lおよび凝集剤注入率の上限値rhは、予めジャーテスタ等を用いて、適用する設備の凝集剤注入率変更に対する水質変化の応答時間を測定し、また、逆浸透膜モジュール１８への供給水水質の許容範囲に基づいて設定することが望ましい。
【００３０】
図３は、図１に示す淡水化システムによる被処理水中に含まれる生物易分解性成分の除去性能を示す図である。生物処理は、流入する生物易分解性成分が増加すると、生物膜の形成が増加して生物易分解性成分の除去性能が向上するが、この反応には時間を要する。このため、従来の被処理水の水質をオフラインで検知する場合は、逆浸透膜モジュールへの供給水水質の目標値を超過する期間が長くなる。一方、本実施例では、運転条件変更に対する水質変化の応答時間が比較的短く、砂ろ過装置１１及び生物処理装置１４で構成される前処理部での除去性能を向上させる。その結果、従来方式に比べ逆浸透膜モジュールへの供給水水質の目標値を超過する期間を短縮できる。
【００３１】
なお、本実施例では、前処理部として、凝集剤注入後の被処理水を導入する砂ろ過装置１１を用いた場合を示したが、これに代えて、砂ろ過装置、ＵＦ膜処理装置、浮上分離装置などを用い、通常運転時は凝集剤を注入せず、水質悪化時のみ、凝集剤や粉末活性炭を投入するよう構成してもよい。
【００３２】
本実施例によれば、被処理水水質の悪化を検知して前処理部を制御することで、逆浸透膜モジュール１８へ供給される被処理水の水質の悪化を抑制し、バイオファウリング生成を回避できる。また、本実施例によれば、フィルタ１６へ流入する被処理水の圧力を測定する圧力計のみを設置すればよく、水質計やオフラインでの水質分析を不要とし、安価に被処理水水質の悪化を検知できる。
【００３３】
また、本実施例では、生物処理装置１４として、処理水槽中に微生物を付着させ生物膜を形成させる円板状の回転体を設け、被処理水中の有機物を微生物により資化する回転円板方式の生物処理装置、処理槽中に微生物を付着させた生物層を設置し上方より被処理水を散布する散水ろ床方式の生物処理装置等の大気開放型の生物処理装置を用いることができる。これは、大気開放型の生物処理装置は、形成される生物膜の増加によるろ過抵抗増加を圧力で検知できないものの、本実施例では生物処理装置の後段に配置されたフィルタへ流入する被処理水の圧力を計測する構成であるため、これら大気開放型の生物処理装置に適用することも可能となる。
【００３４】
なお、充填された活性炭表面に微生物を付着させ、通流される被処理水中の有機物を活性炭に吸着させた後、吸着された有機物を微生物により資化する生物活性炭塔を有する密閉型の生物処理装置を用いることもできる。
【００３５】
このように被処理水の水質変動に対応して前処理部を制御することにより、淡水化システム全体を安定して運転できる。また、逆透膜モジュール１８でのバイオファウリング発生を抑制でき、膜洗浄・交換頻度を低減でき、洗浄用の薬品や膜モジュールの交換に要する運転コストを低減することができる。
【実施例２】
【００３６】
図４に本発明の実施例に係る淡水化システムの全体構成図を示す。図１と同一の構成要素に同一の符号を付している。本実施例では、砂ろ過装置１１と生物処理装置１４とを接続する配管３に第２の圧力計１９を取り付けた点が実施例１と異なる。
【００３７】
被処理水中から延伸する取水配管１は、砂ろ過装置１１に接続されており、取水配管１には取水ポンプ１０が取り付けられている。取水配管１から分岐する分岐配管２は凝集剤タンク１３に接続されており、分岐配管２には凝集剤ポンプ１２が取り付けられている。凝集剤ポンプ１２により凝集剤タンク１３から凝集剤が取水配管１を流れる被処理水に注入される。砂ろ過装置１１と生物処理装置１４とを接続する配管３に第２の圧力計１９が取り付けられており、生物処理装置１４へ流入する被処理水の圧力を所定期間計測し、制御装置８へ出力するよう構成されている。また、生物処理装置１４とフィルタ１６とを接続する配管４に第１の圧力計１５が取り付けられており、生物処理装置１４からフィルタ１６へ流入する被処理水の圧力を所定期間計測し、制御装置８へ出力するよう構成されている。フィルタ１６と逆浸透膜モジュール１８は配管５により接続され、配管５に取り付けられた高圧ポンプ１７によりフィルタ１６によるろ過後の被処理水は昇圧されて逆浸透膜モジュール１８へ流入し、塩分が除去された透過水（淡水）６と塩分が濃縮された濃縮水７に分離される。淡水化システム１００’の動作は、上述の実施例１と同様であり以下では説明を省略する。
【００３８】
本実施例では、制御装置８は、第２の圧力計１９による計測値、すなわち生物処理装置１４へ流入する被処理水の圧力（以下、生物処理圧力）計測値から算出した生物処理圧力増加速度、および、第１の圧力計１５の計測値、すなわちフィルタ圧力計測値から算出したフィルタ圧力増加速度に基づいて凝集剤ポンプ１２による凝集剤の注入量を制御する。  生物処理圧力増加速度は、通水時間に対する生物処理圧力の増加幅であり、フィルタ圧力増加速度は、通水時間に対するフィルタ圧力の増加幅である。
【００３９】
図５は、本実施例における凝集剤注入ポンプの制御の手順を示すフローチャートである。図５に示すように、入力装置９から予め入力された生物処理圧力増加速度とフィルタ圧力増加速度のそれぞれの上限目標値vpb_h、vpf_h、下限目標値vpb_l、vpf_l、および凝集剤注入率の上限値rhを図示しない記憶装置より読み出し、第２の圧力計１９および第１の圧力計１５から、一定期間中の生物処理圧力とフィルタ圧力の計測値PbおよびPfの時間変動データを取得する（ステップＳ２１）。生物処理圧力計測値Pbおよびフィルタ圧力計測値Pfの時間変動データから、それぞれ生物処理圧力増加速度vpbとフィルタ圧力増加速度vpfを算出する（ステップＳ２２）。
【００４０】
続いて、生物処理圧力増加速度の算出値vpbを上限目標値vpb_hと比較する（ステップＳ２３）。生物処理圧力増加速度vpbが上限目標値vpb_hを超えた場合、凝集剤注入率rと凝集剤注入率上限値rhを比較する（ステップＳ２４）。凝集剤注入率rが凝集剤注入率上限値rh以下の場合、凝集剤ポンプ１２による凝集剤注入率rをΔrだけ増加させ、ステップＳ２１へ戻る（ステップＳ２５）。凝集注入率rが凝集剤注入率上限値rhを超えた場合、図示しない表示装置などに、凝集剤注入率上限を超過した旨の警告を示す信号を出力する。
【００４１】
ステップＳ２３において、生物処理圧力増加速度vpbが上限目標値vpb_h以下である場合、フィルタ圧力増加速度の算出値vpfを上限目標値vpf_hと比較する（ステップＳ２６）。そして、フィルタ圧力増加速度の算出値ｖpfがフィルタ圧力増加速度の上限目標値ｖpf_hを超えた場合、凝集剤注入率ｒと凝集剤注入率の上限値ｒｈを比較する（ステップＳ２７）。凝集剤注入率ｒが凝集剤注入率の上限値ｒｈ以下の場合、凝集剤ポンプ１２による凝集剤注入率ｒをΔｒだけ増加させ、ステップＳ２１に戻る（ステップＳ２８）。一方、ステップＳ２７にて凝集剤注入率ｒが凝集剤注入率の上限値ｒｈを超えた場合、図示しない表示装置などに、凝集剤注入率上限を超過した旨の警告を示す信号を出力する。
【００４２】
ステップＳ２６にてフィルタ圧力増加速度ｖｐｆがフィルタ圧力増加速度の上限目標値ｖpf_h以下の場合、生物処理圧力増加速度の算出値ｖｐｂを生物処理圧力増加速度の下限目標値ｖpｂ_ｌと比較する（ステップＳ２９）。そして、生物処理圧力増加速度の算出値ｖｐｂが生物圧力増加速度の下限目標値ｖpb_l以下である場合、フィルタ圧力増加速度の算出値ｖpfとフィルタ圧力増加速度の下限目標値ｖpf_lを比較する（ステップＳ３０）。比較の結果、フィルタ圧力増加速度の算出値ｖpfがフィルタ圧力増加速度の下限目標値ｖpf_l以下である場合、凝集剤注入ポンプ１２による凝集剤注入率ｒをΔｒだけ減少させステップＳ２１へ戻る（ステップＳ３１）。一方、フィルタ圧力増加速度の算出値ｖpfがフィルタ圧力増加速度の下限目標値ｖpf_lを超える場合は、凝集剤注入率ｒを変えることなくステップＳ２１へ戻る。
【００４３】
また、ステップＳ２９にて生物処理圧力増加速度の算出値ｖｐｂが生物圧力増加速度の下限目標値ｖpb_lを超える場合、凝集剤注入率ｒを変えることなくステップＳ２１へ戻る。
【００４４】
これらステップＳ２１からステップＳ３１を繰り返し実行することにより、被処理水の水質に対応した凝集剤注入率を得ることが可能となる。上記凝集剤注入率の増加量Δｒは、現在の凝集剤注入率ｒと凝集剤注入率の上限値ｒｈとの差分に基づき適宜設定すればよく、必ずしも予めΔｒの最適値を求めておく必要はない。これは、上述のとおりステップＳ２１からステップＳ３１を繰り返し実行することにより、自己整合的に被処理水の水質に応じた凝集剤注入率が得られることによる。
【００４５】
なお、本実施例では、（１）生物処理圧力増加速度の算出値ｖpbが生物圧力増加速度の上限目標値ｖpb_hを超えかつ、現在の凝集剤注入率ｒが凝集剤注入率の上限値ｒｈを超えた場合、または、（２）フィルタ圧力増加速度の算出値ｖpfがフィルタ圧力増加速度の上限目標値ｖpf_hを超えかつ、現在の凝集剤注入率ｒが凝集剤注入率の上限値ｒｈを超えた場合、図示しない表示装置などに、凝集剤注入率上限を超過した旨の警告を示す信号を出力する構成としたが、これに限られるものではない。例えば、（１）生物処理圧力増加速度の算出値ｖpbが生物圧力増加速度の上限目標値ｖpb_hを超えた場合、（２）フィルタ圧力増加速度の算出値ｖpfがフィルタ圧力増加速度の上限目標値ｖpf_hを超えた場合、（３）生物処理圧力増加速度の算出値ｖｐｂが生物圧力増加速度の下限目標値ｖpb_l以下である場合、または、（４）フィルタ圧力増加速度の算出値ｖpfがフィルタ圧力増加速度の下限目標値ｖpf_l以下の場合に、図示しない表示装置などに、凝集剤注入率上限を超過した旨の警告を示す信号を出力する構成としてもよい。
【００４６】
また、生物処理圧力増加速度の算出値ｖpbが生物圧力増加速度の上限目標値ｖpb_hを超えた場合、生物処理装置１４の閉塞が進んでいるため、生物処理装置１４を洗浄してもよい。
【００４７】
また、生物圧力増加速度の上限目標値ｖpb_h、生物処理圧力増加速度の下限目標値ｖpb_l、フィルタ圧力増加速度の上限目標値ｖpf_h、フィルタ圧力増加速度の下限目標値ｖpf_l、および凝集剤注入率の上限値ｒｈは、予めジャーテスタなどを用いて、適用する設備の凝集剤注入率変更に対する水質変化の応答時間を測定し、また、逆浸透膜モジュール１８への供給水水質の許容範囲に基づいて設定することが望ましい。
【００４８】
本実施例によれば、被処理水水質の悪化を検知して前処理部を制御することで、逆浸透膜モジュール１８へ供給される被処理水の水質の悪化を抑制し、ファウリング生成を回避できる。
【００４９】
また、本実施例での生物処理装置１４は上述の密閉型の生物処理装置に限られるものの、本実施例によれば、フィルタ１６へ流入する被処理水の圧力を測定する第１の圧力計と、生物処理装置へ流入する被処理水の圧力を測定する第２の圧力計１９により測定される圧力値を用いることで、被処理水の水質悪化を実施例１に比べより高精度に検知できる。そして、実施例１と同様に、水質計やオフラインでの水質分析を不要とし、安価に被処理水水質の悪化を検知できる。
【００５０】
このように被処理水の水質変動に対応して前処理部を制御することにより、淡水化システム全体を安定して運転できる。また、逆浸透膜モジュール１８でのバイオファウリング発生を抑制でき、膜洗浄・交換頻度を低減でき、洗浄用の薬品や膜モジュールの交換に要する運転コストを低減することができる。
【００５１】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものはなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００５２】
１  取水配管
２  分岐配管
３、４、５  配管
６  透過水
７  濃縮水
８  制御装置
９  入力装置
１０  取水ポンプ
１１  砂ろ過装置
１２  凝集剤ポンプ
１３  凝集剤タンク
１４  生物処理装置
１５  第１の圧力計
１６  フィルタ
１７  高圧ポンプ
１８  逆浸透膜モジュール
１９  第２の圧力計
１００、１００’  淡水化システム
【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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