(57)【要約】【課題】半透膜エレメントの状況を実時間で監視可能な淡水化システムを提供することにある。【解決手段】圧力容器１２内に複数の半透膜エレメント１０を直列に収容し、圧力容器１２内の上流側の半透膜エレメント１０によるろ過水を取り出す第１の取出し口２２と、圧力容器１２内の下流側の半透膜エレメント１０によるろ過水を取り出す第２の取出し口２６と、少なくとも第１の取出し口２２からのろ過水の水量４６、水質４８、第２の取出し口２６からのろ過水の水量５２及び水質５４のいずれか一つに基づき半透膜エレメント１０のファウリングとの相関を有する指標を出力する監視制御装置１８を淡水化システム１５に設ける。【選択図】図１
2015042385.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力容器内に複数の半透膜エレメントを直列に収容し、
前記圧力容器内の上流側の半透膜エレメントによるろ過水を取り出す第１の取出し口と、
前記圧力容器内の下流側の半透膜エレメントによるろ過水を取り出す第２の取出し口と、
少なくとも前記第１の取出し口からのろ過水の水量、水質、前記第２の取出し口からのろ過水の水量及び水質のいずれか一つに基づき、前記半透膜エレメントのファウリングとの相関を有する指標を出力する監視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】
圧力容器内に半透膜エレメントを収容し、前記半透膜エレメント内にろ過水を集水するろ過水配管を備え、
前記ろ過水配管内にろ過水分離部を設け、前記ろ過水分離部より上流側のろ過水と前記ろ過水分離部より下流側のろ過水をそれぞれ取り出し、少なくとも前記上流側のろ過水の水量、水質、前記下流側のろ過水の水量及び水質のいずれか１つに基づき前記半透膜エレメントのファウリングとの相関を有する指標を出力する監視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３】
請求項１または請求項２に記載の淡水化システムにおいて、
前記監視制御装置は、表示部を備え、前記半透膜エレメントのファウリングとの相関を有する指標を画面上に表示することを特徴とする淡水化システム。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の淡水化システムにおいて、
前記監視制御装置は、表示部及びしきい値入力部を備え、前記しきい値入力部より入力されたしきい値と前記半透膜エレメントのファウリングとの相関を有する指標とを比較し、比較結果に基づいて前記表示部に警報情報を表示することを特徴とする淡水化システム。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載の淡水化システムにおいて、
前記圧力容器を洗浄する洗浄薬品を貯留する洗浄薬品貯留槽と、前記洗浄薬品を前記圧力容器へ供給する洗浄薬品注入ポンプを備え、
前記監視制御装置は表示部を有し、前記半透膜エレメントのファウリングとの相関を指標に基づいて前記圧力容器の薬品洗浄時期を画面上に表示することを特徴とする淡水化システム。
【請求項６】
請求項１または請求項２に記載の淡水化システムにおいて、
少なくとも前記圧力容器へ供給される被処理水を貯留する貯留槽、高分子凝集剤または無機系凝集剤を貯留する凝集剤槽及び前記高分子凝集剤または無機系凝集剤を所定量前記貯留槽へ注入する凝集剤注入ポンプからなる前処理部を備え、
前記監視制御装置は、前記半透膜エレメントのファウリングとの相関を有する指標に基づいて、前記凝集剤注入ポンプを制御することを特徴とする淡水化システム。
【請求項７】
請求項１に記載の淡水化システムにおいて、
前記圧力容器を複数並列に接続し、
第１の圧力容器内に収容される複数の半透膜エレメントのうち、供給水が流入される初段の半透膜エレメントの純水透過係数を２段目に以降に配置される半透膜エレメントの純水透過係数より高くすると共に、
前記第１の圧力容器の初段に配置される半透膜エレメントの純水透過係数は、他の圧力容器内の初段に配置される半透膜エレメントの純水透過係数より高く、
前記監視制御装置は、少なくとも前記第１の圧力容器の初段に配置された半透膜エレメントによるろ過水の水量、水質、前記２段目以降に配置される半透膜エレメントによるろ過水の水量及び水質のいずれか１つに基づき前記半透膜エレメントのファウリングとの相関を有する指標を出力することを特徴とする淡水化システム。
【請求項８】
請求項１に記載の淡水化システムにおいて、
前記圧力容器を複数並列に接続し、
各圧力容器は、前記直列に収容された複数の半透膜エレメント内を貫通するよう配置されろ過水を集水するろ過水配管と、前記ろ過水配管の１か所に設置され上流側ろ過水と下流側ろ過水とを分離するろ過水分離部を有し、
前記ろ過水分離部は、各圧力容器内でそれぞれ異なる２つの半透膜エレメント間に設置されることを特徴とする淡水化システム。
【請求項９】
請求項１、請求項２、請求項７及び請求項８のいずれか１項に記載の淡水化システムにおいて、
前記監視制御装置は、前記上流側ろ過水水量の時間変化または前記下流側ろ過水水量の時間変化を前記指標として出力することを特徴とする淡水化システム。
【請求項１０】
請求項１、請求項２、請求項７及び請求項８のいずれか１項に記載の淡水化システムにおいて、
前記監視制御装置は、前記圧力容器に流入する供給水の圧力、前記上流側のろ過水の水量及び水質に基づいて求められるケーク抵抗を前記指標として出力することを特徴とする淡水化システム。
【請求項１１】
請求項１、請求項２、請求項７及び請求項８のいずれか１項に記載の淡水化システムにおいて、
前記監視制御装置は、前記上流側ろ過水水量と前記下流側ろ過水水量の比を前記指標として出力することを特徴とする淡水化システム。
【請求項１２】
請求項１、請求項２、請求項７及び請求項８のいずれか１項に記載の淡水化システムにおいて、
前記監視制御装置は、前記上流側のろ過水の水質であるｐＨを前記指標として出力することを特徴とする淡水化システム。
【請求項１３】
請求項２または請求項８に記載の淡水化システムにおいて、
前記ろ過水分離部は、封止プラグ、シャッタ機構を有する部材、前記ろ過水配管内に収容可能な円柱状または球形状の部材であって、前記ろ過水配管内を通流するろ過水を水理的に分離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、海水又はかん水を取水し淡水化する淡水化システムに係り、特に、監視機能を有する淡水化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
分離膜を用いる水処理システムが注目されている。このような水処理システムとしては、例えば、半透膜を用いてろ過処理を行う海水淡水化装置やかん水淡水化装置等がある。半透膜には、構造及び使い方の違いにより、逆浸透膜と正浸透膜がある。これらの半透膜は、セルロースやポリアミド等の素材で造られている。例えば、逆浸透膜を用いて海水を淡水化処理する場合、海水の浸透圧以上の圧力を加えることで、海水中の塩分は透化させずに水のみを透化させ、淡水を得ることができる。
【０００３】
しかしながら、海水等の処理水に含まれている有機物や微生物が主な原因となり、分離膜にゲル状のバイオファウリング（bio-fouling）が発生して蓄積する場合がある。バイオファウリングは分離膜の透水性能を低下させ、結果としてポンプ動力の増加や得られるろ過流量の減少等の課題を生じさせる。
【０００４】
ファウリングが増加した場合には薬品洗浄を実施してファウリングを除去する操作が行われる。ファウリングの蓄積量が少ない場合には半透膜の表面付近まで薬品が行きわたるため、容易にファウリングを薬品で除去できる。しかし、ファウリングの蓄積量が多い場合には、薬品がファウリングに阻まれて半透膜の表面付近まで薬品が行きわたらず、ファウリングの除去が困難となる。したがって、ファウリングの発生を初期段階で検知する技術が必要である。
【０００５】
このような技術に関連して、特許文献１に記載の技術が知られている。特許文献１には、逆浸透膜ろ過部内の逆浸透膜供給水および／または逆浸透膜非ろ過水を逆浸透膜ろ過部の逆浸透膜モジュール内の非ろ過水線速度と同等の線速度で流水させた条件下に、バイオフィルム形成基材を配しておき、バイオフィルム形成基材上のバイオフィルム量を１日〜６ヶ月に１回の頻度で評価し、その評価結果に基づいて、プラントの運転方法を制御することを特徴とする逆浸透膜ろ過プラントの運転方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２００８／０３８５７５Ａ１公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の技術においては、逆浸透膜ろ過プラントの逆浸透膜ろ過部の逆浸透膜面上のバイオフィルム量を定量的に監視することが可能となるため、圧力損失上昇や透水量低下に至る前に、殺菌方法や逆浸透膜の薬品洗浄条件、前処理部の運転条件など、逆浸透膜ろ過プラントの運転方法を適正に修正することが可能となっている。
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、バイオフィルム形成基材上のバイオフィルム量を１日〜６ヶ月に１回の頻度でATPにより評価することになるため、連続的かつ自動的に測定することができない。その結果、ファウリングの発生を初期段階で検知できない可能性が生ずる。
【０００９】
本発明は、半透膜エレメントの状況を実時間で監視可能な淡水化システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明の淡水化システムは、圧力容器内に複数の半透膜エレメントを直列に収容し、前記圧力容器内の上流側の半透膜エレメントによるろ過水を取り出す第１の取出し口と、前記圧力容器内の下流側の半透膜エレメントによるろ過水を取り出す第２の取出し口と、少なくとも前記第１の取出し口からのろ過水の水量、水質、前記第２の取出し口からのろ過水の水量及び水質のいずれか一つに基づき、前記半透膜エレメントのファウリングとの相関を有する指標を出力する監視制御装置を有することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の淡水化システムは、圧力容器内に半透膜エレメントを収容し、前記半透膜エレメント内にろ過水を集水するろ過水配管を備え、前記ろ過水配管内にろ過水分離部を設け、前記ろ過水分離部より上流側のろ過水と前記ろ過水分離部より下流側のろ過水をそれぞれ取り出し、少なくとも前記上流側のろ過水の水量、水質、前記下流側のろ過水の水量及び水質のいずれか１つに基づき前記半透膜エレメントのファウリングとの相関を有する指標を出力する監視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、半透膜エレメントの状況を実時間で監視可能な淡水化システムを提供することが可能となる。
【００１３】
例えば、圧力容器内の半透膜エレメントでのファウリング蓄積と同条件での計測が可能となり、より高精度の監視制御を実現することができる。
【００１４】
上記した以外の課題、構成及び効果は、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】本発明の実施例１に係る淡水化システムにおける監視制御部を含む主要部の構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る淡水化システムの全体構成図である。
【図３】実施例１の圧力容器に収容される半透膜エレメント内にろ過水分離部を設けた場合の構成図である。
【図４】経過日数に対する上流側ろ過水水量情報と下流側ろ過水水量情報の関係を示す説明図である。
【図５】上流側のろ過水水量と下流側のろ過水水量の比を指標化した場合の説明図である。
【図６】本発明の実施例２に係る淡水化システムにおける監視制御部を含む主要部の構成図である。
【図７】本発明の実施例３に係る淡水化システムにおける監視制御部を含む主要部の構成図である。
【図８】薬品洗浄時のファウリング蓄積量に対する費用の相関を説明する図である。
【図９】本発明の実施例４に係る淡水化システムにおける監視制御部を含む主要部の構成図である。
【図１０】本発明の実施例５に係る淡水化システムにおける監視制御部を含む主要部の構成図である。
【図１１】本発明の実施例６に係る淡水化システムにおける監視制御部を含む主要部の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。図２は本発明の実施形態に係る淡水化システムの全体構成図である。図２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１５は、被処理水（原水）の取水から下流に向かい順に、取水された原水を貯留する原水貯留槽１、精密ろ過膜(ＭＦ膜：Microfiltration  Membrane)２、限外ろ過膜（ＵＦ膜：Ultrafiltration  Membrane）３、中間槽９、半透膜エレメント１０（詳細は後述する）を収容する圧力容器１２、エネルギー回収装置８、淡水貯留槽１１及び濃縮水貯留槽１３から構成されている。
【００１７】
原水貯留槽１には、取水される原水としての海水又はかん水が貯留されている。高分子凝集剤又は無機系凝集剤を貯留する凝集剤槽４より凝集剤注入ポンプ５を介して適宜凝集剤が原水貯留槽１に注入される。そして、原水貯留槽１内において原水中に含まれる有機物等の不純物は注入された凝集剤に捕捉されフロックを形成する。フロックを含む原水は、ポンプにより精密ろ過膜２及び限外ろ過膜３にてフロック及び原水中に含まれる不純物をその孔径サイズに応じて膜分離し、膜分離された後の原水(被処理水)は、一旦中間槽９に蓄えられる。凝集剤注入から限外ろ過膜３による膜分離までが前処理部を構成する。なお、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。また、高分子凝集剤としては、例えば、ポリアクリルアミド系凝集剤が用いられ、無機系凝集剤としては、例えば塩化第二鉄が用いられる。また、前処理部に図示しないｐＨ調整剤を注入する機構を備えても良い。
【００１８】
中間槽９に蓄えられた原水(被処理水)は加圧ポンプ１６により供給水１４として圧力容器１２へ供給される。圧力容器１２内の半透膜エレメント１０により供給水１４は高濃度の塩水である濃縮水８０とろ過水（淡水）に膜分離される。ろ過水は、圧力容器１２の一端より上流側ろ過水２０として淡水貯留槽１１へ供給され、また、圧力容器１２の他端より下流側ろ過水２４として淡水貯留槽１１へ供給される。濃縮水８０はエネルギー回収装置８を介して濃縮水貯留槽１３へ供給される。エネルギー回収装置８にて回収されたエネルギーは加圧ポンプ１６の駆動源として使用される。圧力容器１２内に収容された半透膜エレメント１０は、洗浄薬品注入ポンプ７を介して洗浄薬品貯留槽６から供給される洗浄薬品により所望の時期に洗浄される。
【００１９】
監視制御装置１８は、半透膜エレメント１０を収容する圧力容器１２の状態を監視し、凝集剤注入ポンプ５、洗浄薬品注入ポンプ７、加圧ポンプ１６を制御する。
【００２０】
なお、前処理部の構成は上述の構成に限られず、例えば、精密ろ過膜２に代えて砂ろ過部を用いても良く、また、精密ろ過膜２及び限外ろ過膜３のうちいずれか一方のみを有する構成としても良い。
【００２１】
半透膜エレメント１０としては、正浸透膜(ＦＯ膜：Forward Osmosis Membrane)、逆浸透膜（ＲＯ膜：Reverse Osmosis Membrane）があるが、以下では逆浸透膜(ＲＯ膜)を用い海水またはかん水を原水として淡水化処理する場合を例に説明する。
【００２２】
なお、本明細書において、ファウリングとは、運転時間の経過とともに膜性能が変化するときの一つであり、膜自身の変質でなく外的因子により生じた膜性能の低下で、その原因によっては洗浄により性能が回復するものをいう。そして、ファウリングには、バイオファウリングとスケーリングが含まれ、バイオファウリングは、微生物又は分泌物の作用により膜面にバイオフィルムを形成して膜性能を低下するものをいい、スケーリングは、濃縮により難溶性物質が溶解度を越えて膜面上に析出するものをいう。膜面上に析出される難溶解性物質としては、例えば、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、シリカ等がある。
【００２３】
以下、図面を用いて本発明の実施例について、淡水化システムにおける監視制御部を含む主要部の構成、すなわち、加圧ポンプ１６、圧力容器１２及び監視制御装置１８の具体的構成について説明する。
【実施例１】
【００２４】
図１は本発明の実施例１に係る淡水化システムにおける監視制御部を含む主要部の構成図である。図１において図２と同一の構成要素に同一の符号を付している。淡水化は、圧力容器１２に収容された半透膜エレメント（ＲＯ膜エレメント）１０の一次側へ加圧ポンプ１６により供給水１４を供給し、ろ過水(淡水)及び高濃度の塩水である濃縮水８０に膜分離することで実現される。圧力容器１２の中では、半透膜の一次側圧力を保つ必要があるため、濃縮水８０は弁あるいはエネルギー回収装置８を経由してから常圧に戻る。
【００２５】
図１に示されるように、圧力容器１２は内部に８本の半透膜エレメント１０を直列に収容し、それらの中心部に上流側から下流側へと通ずるろ過水配管８４を備え、半透膜エレメント１０によるろ過水は、ろ過水配管８４の外周部に設けられた複数の集水孔を介してろ過水配管８４内に集水可能に構成されている。直列に配置された半透膜エレメント１０の供給水１４の流入側初段（１本目）と２段目(２本目)の間のろ過水配管８４部にろ過水分離部２８を設けている。圧力容器１２は、供給水１４が流入する上流側の端部である一方端に上流側ろ過水取出し口２２、上流側ろ過水取出し口２２とは反対側の端部である下流側端部に下流側ろ過水取出し口２６を備えている。
【００２６】
供給水１４は、加圧ポンプ１６により高圧水とされ圧力容器１２に流入し、初段の半透膜エレメント１０によるろ過水はろ過水配管８４に集水され、ろ過水配管８４内を２段目の半透膜エレメント１０へ向かい（下流側)流れる。この時、ろ過水はろ過水分離部２８によりろ過水配管８４の下流側への流れを阻止され、上流側ろ過水取出し口２２から流出する。また、２段目以降、すなわち２段目から８段目の半透膜エレメント１０によるろ過水は、ろ過水配管８４に集水され順次下流側へと流れ、下流側ろ過水取出し口２６より流出する。これにより、初段の半透膜エレメント１０によるろ過水と２段目以降の半透膜エレメント１０によるろ過水はろ過水配管８４内で水理的に分離される。このようにろ過水分離部２８は、隔壁として機能するものであり、例えば、封止プラグあるいはシャッタ機構を有する部材等で実現される。
【００２７】
また、図１において、加圧ポンプ１６により高圧水とされ圧力容器１２に流入する供給水１４の圧力を計測する供給水圧力計測部３８、上流側ろ過水取出し口２２から取り出され淡水貯留槽１１へと流れる上流側ろ過水２０の流量を計測する上流側ろ過水水量計測部３０、及び上流側ろ過水２０の水質を計測する上流側ろ過水水質計測部３２を備えている。また更に、下流側ろ過水取出し口２６より取り出され淡水貯留槽１１へと流れる下流側ろ過水２４の流量を計測する下流側ろ過水水量計測部３４、下流側ろ過水２４の水質を計測する下流側ろ過水水質計測部３６を備えている。ここで、上流側ろ過水水質計測部３２及び下流側ろ過水水質計測部３６により計測する水質の項目は、ろ過水の水温、導電率及びｐＨのうち何れか１つまたはこれらの組み合わせとしている。なお、水質項目はこれらに限定されずその他のろ過水の水質を表す項目を適宜用いても良い。
【００２８】
供給水圧力計測部３８により計測された供給水圧力計測情報５０は、監視制御装置１８を構成する指標計算部４０へ出力される。また、上流側ろ過水水量計測部３０により計測された上流側ろ過水水量情報４６、上流側ろ過水水質計測部３２により計測された上流側ろ過水水質情報４８、下流側ろ過水水量計測部３４より計測された下流側ろ過水水量情報５２及び下流側ろ過水水質計測部３６により計測された下流側ろ過水水質情報５４も同様に指標計算部４０へ出力される。
【００２９】
なお、ここで上述のろ過水分離部２８の配置位置の変形例を説明する。図３は実施例１の圧力容器に収容される半透膜エレメント内にろ過水分離部を設けた場合の構成図である。図１では、圧力容器１２内に収容される初段の半透膜エレメント１０と２段目の半透膜エレメント１０の間のろ過水配管８４部にろ過水分離部２８を配置する場合を説明したが、図３では、圧力容器１２内の初段の半透膜エレメント１０内のろ過水配管８４部にろ過水分離部２８を設けている。この場合、ろ過水分離部２８として栓７４を用いている。栓７４の形状は円柱状でも良いが、設置が容易となるよう球形であることが望ましい。材質は伸縮性のある素材が好ましく、樹脂類(ゴム等)が適当であるが繊維状物質でも良く、ろ過水配管８４の中でろ過水を水理的に分離できれば良い。このようにすることで１つの半透膜エレメント１０内で、上流側の一部の集水孔からろ過水配管８４に集水されろ過水を分離することが可能となり、より高精度に半透膜エレメント１０を監視することが可能となる。図３において、初段の半透膜エレメント１０の下流側に２段目から８段目の半透膜エレメント１０を直列に配置する構成を示しているが、これに限られず、圧力容器１２内に１つの半透膜エレメント１０を収容する構成としても良い。
【００３０】
次に図１に戻り、指標値計算部４０は、入力された上流側ろ過水水量情報４６、上流側ろ過水水質情報４８、下流側ろ過水水量情報５２、下流側ろ過水水質情報５４、供給水圧力情報５０の全てあるいは一部を用いて指標値情報４４を計算する。指標値情報４４を計算するにあたっては、供給水１４、濃縮水８０、上流側ろ過水２０あるいは下流側ろ過水２４の水温情報のいずれかを用いることが望ましい。計算された指標値情報４４は、監視制御装置１８を構成する表示装置４２に出力され、表示装置４２を介して操作員は圧力容器１２内の半透膜エレメント１０のバイオファウリング状態を時間的に連続して認識することができる。
【００３１】
指標値計算部４０は、例えば、ＣＰＵ等のプロセッサ、ＲＡＭ及びＲＯＭ等の記憶装置で構成され、ＣＰＵがＲＯＭに格納された各種プログラムを読み出し、ＲＡＭに格納されたデータに対し処理を実行し、処理後のデータをＲＡＭに格納する。以下では、指標値計算部４０による指標値情報４４の算出について説明する。
【００３２】
まず、最も単純な場合として、指標値計算部４０が上流側ろ過水水量情報４６を指標値情報４４とするものがある。図４は、経過日数に対する上流側ろ過水水量情報と下流側ろ過水水量情報の関係を示す説明図である。淡水化システム１５の運転開始から日数が経過し、上流側の半透膜エレメント１０にバイオファウリングが増加すると、上流側ろ過水２０の水量は減少する。しかし、通常の淡水化システム１５は、ろ過水総量が一定となる定量運転を行うことが一般的であるため、上流側ろ過水２０の減少分は下流側ろ過水２４の増加分として吸収されてしまう。したがって、圧力容器１２全体での供給水圧力やろ過水総量からバイオファウリング蓄積量を推測するよりも、上流側ろ過水水量情報４６をそのまま時間変化として表示装置４２で表示し、その絶対値からバイオファウリング蓄積量を、傾きからバイオファウリングの増加速度を評価することができる。このように上流側ろ過水量の時間変化を指標（指標１）として用いる場合には、供給水圧力情報５０、上流側ろ過水水質情報４８、下流側ろ過水水量情報５２及び下流側ろ過水水質情報５４は不要となる。したがってこの場合、計測部としては上流側ろ過水水量計測部３０のみを有していれば足りる。
【００３３】
逆に、表裏の関係にある下流側ろ過水水量情報５２をそのまま時間変化として表示装置４２で表示し、その絶対値から上流側の半透膜エレメント１０のバイオファウリング蓄積量を、傾きからバイオファウリングの増加速度を推測して評価することができる。この場合においては上記と同様に、計測部としては、下流側ろ過水水量計測３４のみを有していれば足りる。
【００３４】
なお、供給水１４は半透膜エレメント１０を収容する圧力容器１２によって上流側ろ過水２０、下流側ろ過水２４と濃縮水８０に分離されるが、ろ過水は供給水１４に対し１０％、濃縮水８０は供給水１４に対し９０％を占める。したがって、上流側ろ過水２０の時間変化または下流側ろ過水２４の時間変化を測定することで、半透膜エレメント１０表面でのバイオファウリング形成を直ちに検出することが可能となる。
【００３５】
現実的には、海水の水温や塩濃度は時間的に変化することが一般的である。これらの値はろ過水の水量に影響するため、より正確にバイオファウリング蓄積量を評価するためにはこれらの値の影響を補正して用いたほうが良い。水温や塩濃度の影響を補正するための手順の一例を以下に述べる。
【００３６】
ある時刻における半透膜エレメント１０のケーク抵抗（ろ過抵抗）をＲｃとする。また、上流側ろ過水水質計測部３２により計測される海水温度をＴｅｍｐ［℃］、供給水圧力計測部３８により計測される圧力容器１２への供給水１４の供給圧力をＰ［ＭＰａ］、上流側ろ過水水量計測部３０により計測されるろ過水の流量をＱｐ［ｍ３／ｓ］、海水の浸透圧をπ［ＭＰａ］とする。さらに、半透膜エレメント１０の膜面積をＡ［ｍ２］、純水透過係数をＬｖ０［ｍ（Ｐａ・ｓ）−１］とする。そうすると、まず、半透膜エレメント１０でのろ過流束Ｊｖ［ｍ／ｓ］は式（１）で求められる。
【００３７】
Ｊｖ＝Ｑｐ／Ａ  ・・・（１）
バイオファウリングが半透膜エレメント１０の表面に蓄積すると、半透膜エレメント１０ではケークろ過現象が生じることが多い。このような場合には、前記式（１）で計算されたろ過流束Ｊｖを用い、ケーク抵抗Ｒｃは、式（２）により計算できる。
【００３８】
Ｒｃ＝（１／μ）×（（（Ｐ−π）／Ｊｖ）−（１／Ｌｖ０））  ・・・（２）
ここで、μは水の粘性係数［Ｐａ・ｓ］である。粘性係数μは一般に水温の関数であり、例えば以下の式（３）で近似的に求めることができる。
【００３９】
μ＝４．７×１０−７×Ｔｅｍｐ２−４．６×１０−５×Ｔｅｍｐ＋１．８×１０−３  ・・・（３）
さらに、純水透過係数Ｌｖ０は水温の関数となり、ＴＣＦ（Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  Ｆａｃｔｏｒ）として膜製造会社からデータが示されている。
【００４０】
また、塩濃度は上述した海水の浸透圧π［ＭＰａ］に影響する。塩濃度をＣ［ｍｇ・Ｌ-1］とした場合、たとえば塩濃度Ｃ［ｍｇ・Ｌ-1］と浸透圧π［ＭＰａ］の関係は次式で表される。
【００４１】
π＝a・Ｃ＋b  ・・・（４）
ここで、a、b：係数である。
【００４２】
式（３）および式（４）で求めたμとπ、膜製造会社が提供しているＬｖ０値、式（１）で求めたＪｖを式（２）へ与えることで、ろ過水の流量Ｑｐをケーク抵抗Ｒｃに変換することができる。このケーク抵抗Ｒｃは、水温や塩濃度の影響を補正した指標（指標２）として使うことができる。これにより、バイオファウリング蓄積量をより正確に評価することが可能となる。    
上述の指標２はとくに上流側ろ過水２０を対象として求めることが望ましいが、定量運転の場合には表裏の関係にある下流側ろ過水２４を対象として求めても良い。
【００４３】
これとは別の簡易な指標として、上流側ろ過水２０の水量と下流側ろ過水２４の水量の比あるいはその比を用いた指標によってバイオファウリング蓄積量を示すようにしても良い。図４で示したように、定量運転の場合には上流側ろ過水２０の水量が減った分だけ、下流側ろ過水２４の水量が増加する。したがって、いずれか一方の値を用いるよりも、それらの比を求めることで変化率が大きくなり、評価精度は向上する。図５は上流側のろ過水水量と下流側のろ過水水量の比を指標化した場合の説明図である。
【００４４】
たとえば、定量運転でろ過水を１．０だけ作る場合を想定する。上流側ろ過水２０の水量が０．５、下流側ろ過水２４の水量も０．５であったとする。ある時刻に上流側ろ過水２０が０．４まで低減した場合、変化率は１００×（０．５-０．４）/０．５=２０％である。上述した水量の比として、「下流側ろ過水２４の水量／上流側ろ過水２０の水量」を用いると、運転開始時は０．５/０．５=１．０であったのがある時刻には（０．６）/（０．４）=１．５となり、変化率は１００×（１．５-１．０）=５０％と拡大する。上流側の半透膜エレメント１０と下流側の半透膜エレメント１０での一次側の水温の差は供給水１４の水温が異なってもほぼ等しく、上流側の半透膜エレメント１０と下流側の半透膜エレメント１０での一次側の塩濃度の差は供給水１４の塩濃度が異なってもほぼ等しい。したがって、このように上流側ろ過水２０の水量と下流側ろ過水２４の水量の比を指標（指標３）として用いる場合には、供給水圧力情報５０や上流側ろ過水水質情報４８、下流側ろ過水水質情報５４は不要となる。したがってこの場合、計測部としては、上流側ろ過水水量計測部３０及び下流側ろ過水水量計測部３４のみを有していれば足りる。
【００４５】
また、バイオファウリングが蓄積した場合には、そのバイオファウリング内で代謝を営む微生物により、供給水１４に含まれていた溶存酸素が消費され、溶存二酸化炭素濃度が上昇する。溶存二酸化炭素濃度が上昇すると、水素イオン指数ｐＨが低下する。この低下の量を上流側ろ過水水質計測部３２で計測することで、バイオファウリングの蓄積量を評価することもできる。このように上流側ろ過水２０の水質であるｐＨを指標（指標４）として用いる場合、計測部としては、上流側ろ過水水質計測部３２のみを有していれば足りる。なお、この場合においても、ろ過水分離部２８で分離された上流側ろ過水２０のｐＨを測定することで、バイオファウリングがなくｐＨが低下していない下流側ろ過水２４と混合した後のろ過水総量のｐＨを測定するよりも高精度にバイオファウリング蓄積量を把握することが可能となる。
【００４６】
上述した内容は、淡水化システム１５に圧力容器１２を１つのみ備える場合を想定していた。しかし、実際の淡水化システム１５では、圧力容器１２が複数本備えられ、これら複数の圧力容器１２が並列あるいは直列に多段に接続された構成をとることが一般的である。その場合、同一の半透膜エレメント１０を用い、同じ条件で運転する圧力容器１２が複数本ある場合には、１本あるいは数本の圧力容器１２に図１で示した計測部やろ過水分離部２８を設けるだけで、それらを設けない圧力容器１２におけるバイオファウリング状況を推定することができる。
【００４７】
この場合、図１で示した計測部やろ過水分離部２８を設けた圧力容器１２と、それらを設けない圧力容器１２とで、バイオファウリング状況が一致することが必要になる。半透膜エレメント１０に対する高圧の供給水１４の流れは全く同じであるが、ろ過水配管８４から先の流れが異なる。半透膜エレメント１０でのろ過条件が同一となるよう、上流側ろ過水２０は水量や水質が計測された後、閉管の状態で下流側ろ過水２４と合流させることが望ましい。これにより、計測部やろ過水分離部２８を設けない圧力容器１２と同じろ過状況を容易に保つことができる。
【００４８】
一部の淡水化システム１５では、図３に示した初段（１本目）の半透膜エレメント１０のみを１つの圧力容器１２に収容し、２段目（２本目）以降の複数本の半透膜エレメント１０を直列に配置し他の圧力容器１２に収容し、これら圧力容器１２の間を弁により接続するよう構成する場合がある。このような場合、上述の図３に示した栓７４を、初段の圧力容器１２に設けられたろ過水配管８４内に設け、その圧力容器１２における上流側ろ過水水量情報４６又は上流側ろ過水水質情報４８を用いることでより高精度なバイオファウリング蓄積量の評価が可能となる。
【実施例２】
【００４９】
図６は、本発明の実施例２に係る淡水化システムにおける監視制御部を含む主要部の構成図である。実施例１と同様の構成要素には同一の符号を付している。本実施例においては、監視制御装置１８内にしきい値入力部５６と状態評価計算部６０を設けたことが実施例１と異なる。
【００５０】
上流側ろ過水２０と下流側ろ過水２４はろ過水分離部２８によって分離される。それらの水量および水質に関する情報である上流側ろ過水水量情報４６、上流側ろ過水水質情報４８、下流側ろ過水水量情報５２、下流側ろ過水水質情報５４、および供給水圧力情報５０は、実施例１と同様に指標値計算部４０に与えられる。
【００５１】
指標値計算部４０より出力される指標値情報４４は、しきい値入力部５６を介して予め設定されたしきい値５８と状態評価計算部６０にて比較される。状態評価計算部６０は、指標値情報４４がしきい値５６を超過した場合、警報情報６２を表示装置４２へ出力する。表示装置４２に警報情報６２が表示されることにより、操作員は警報が出るレベルの状況であることを把握することができる。
【００５２】
状態評価計算部６０は、指標計算部４０と同様に、例えば、ＣＰＵ等のプロセッサ、ＲＡＭ及びＲＯＭ等の記憶装置で構成され、ＣＰＵがＲＯＭに格納された各種プログラムを読み出し、ＲＡＭに格納されたデータに対し処理を実行し、処理後のデータをＲＡＭに格納する。以下では、状態評価計算部６０の動作について説明する。
【００５３】
状態評価計算部６０が警報情報６２を出力する場合の一つとして、圧力容器１２に収容される半透膜エレメント１０表面でのバイオファウリング蓄積量が増大し、薬品洗浄操作を早々に実施すべき場合がある。これはバイオファウリング蓄積量が増えすぎると、薬品洗浄の効果を得にくくなるためである。具体的には、図４において説明した上流側ろ過水２０の水量が予め設定されたしきい値５８を下回った場合に警報情報６２を出力することになる。上流側ろ過水２０と表裏の関係にある下流側ろ過水２４の水量が予め設定されたしきい値５８を上回った場合に警報情報６２を出力するようにしても良い。
【００５４】
また、実施例１で述べた指標２、すなわちケーク抵抗Ｒｃを用いる場合は、指標計算部４０により得られたケーク抵抗Ｒｃの値が予め設定されたしきい値５８を上回った場合に警報情報６２を出力するようにしても良い。
【００５５】
また、実施例１で述べた指標３、すなわち上流側ろ過水２０の水量と下流側ろ過水２４の水量の比が予め設定されたしきい値５８を上回った場合あるいは下回った場合に警報情報６２を出力するよう構成しても良い。具体的には、「下流側ろ過水２４の水量／上流側ろ過水２０の水量」がしきい値を上回る場合は、半透膜エレメント１０表面に形成されるバイオファウリングが増大していることを表している。また、「下流側ろ過水２４の水量／上流側ろ過水２０の水量」がしきい値を下回る場合は、半透膜エレメント１０表面に形成されるスケーリングが増大していることを示している。これは、バイオファウリングは半透膜エレメント１０の上流側で発生し易すく、スケーリングは半透膜エレメント１０の下流側で発生し易いことに基づいている。
【００５６】
一方、状態評価計算部６０が警報情報６２を出力する別の場合として、供給水１４に含まれるバイオファウリング原因成分が急増した場合に、前処理部における操作量の変更、あるいは取水の停止が必要となる場合がある。このような場合には、バイオファウリング蓄積量の時間変化が重要となり、しきい値入力部５６で予め設定するしきい値５８は時間変化に関する値となる。具体的には、図４に示した上流側ろ過水２０の水量の時間変化が予め設定されたしきい値５８を下回った場合に警報情報６２を出力することになる。上流側ろ過水２０と表裏の関係にある下流側ろ過水２４の水量の時間変化が予め設定されたしきい値５８を上回った場合に警報情報６２を出力するように構成しても良い。あるいは、上流側ろ過水２０の水量の時間変化の傾きの違いが、過去と現状でしきい値５８を超過した場合に警報情報６２を出力することでも良い。これは、上流側ろ過水２０の水量の時間変化の傾き、すなわち、水量の変化速度を監視することで仮に水量の時間変化が上記しきい値に到達前の段階であってバイオファウリングが増加する予兆を早期に検出することができる。そして、水量の時間変化の傾きが急激に増大した場合には、例えばそれまでの有機物ファウリングが急にバイオファウリングに変質し始めた、などの可能性が考えられ、警報情報６２にしたがって設備停止や洗浄実施をすることが良い可能性が高い。
【００５７】
また指標２を用いる場合、上述のケーク抵抗Ｒｃの時間変化が予め設定されたしきい値５８を上回った場合に警報情報６２を出力しても良い。あるいは、指標３を用いる場合、上流側ろ過水２０の水量と下流側ろ過水２４の水量の比の時間変化が予め設定されたしきい値５８を上回った場合あるいは下回った場合に警報情報６２を出力しても良い。
【実施例３】
【００５８】
図７は、本発明の実施例に３に係る淡水化システムにおける監視制御部を含む主要部の構成図である。実施例１と同様の構成要素には同一の符号を付している。本実施例においては、監視制御装置１８内に推奨値計算部６４を設けたことが実施例１と異なる。
【００５９】
実施例１と同様に、上流側ろ過水２０と下流側ろ過水２４はろ過水分離部２８によって分離される。それらの水量および水質に関する情報である上流側ろ過水水量情報４６、上流側ろ過水水質情報４８、下流側ろ過水水量情報５２、下流側ろ過水水質情報５４、および供給水圧力情報５０は指標値計算部４０に与えられる。
【００６０】
推奨値計算部６４は、指標値計算部４０からの指標値情報４４に基づいて、半透膜エレメント１０の薬品洗浄時期あるいはフラッシング時期あるいは前処理部の操作量の推奨値を計算し、推奨値情報６６として表示装置４２に出力する。
【００６１】
ここで、フラッシングとは、半透膜エレメント１０を流れる供給水１４の流速を高めることで、半透膜エレメント１０表面の付着物を除去することをいう。例えば、供給水圧力を一定とし、複数の半透膜エレメント１０が直列に配置された圧力容器１２に設けられたろ過水配管８４、濃縮水８０流出配管に設置された図示しないバルブの開度を開き、配管内を低圧とすることで供給水１４の流速を高める。また、薬品洗浄は、洗浄薬品注入ポンプ７を介して圧力容器１２へ洗浄薬品を供給し、洗浄薬品を圧力容器１２の内壁と半透膜エレメント１０の間に所定時間滞留させる。その後洗浄薬品を排出し、供給水１４を通流することで半透膜エレメント１０を洗浄する。
【００６２】
以下、推奨値計算部６４の動作について説明する。薬品洗浄は、その頻度が高いほどバイオファウリング蓄積量を有効に低減することができる。しかしその反面薬品費がかかる、廃液処理が必要、半透膜エレメント１０の化学劣化(洗浄薬品による膜物質の物性の変化)が進む、薬品洗浄期間中はろ過ができないのでろ過水量が減少する、などのデメリットもある。これらを考慮すると、薬品洗浄時のバイオファウリング蓄積量に対する費用の関数を得ることができる。バイオファウリング蓄積量がきわめて少ないレベルで薬品洗浄すると上述のデメリットが生じて薬品洗浄関連費用は高くなる。逆に、バイオファウリング蓄積量がきわめて多いレベルで薬品洗浄すると必要な薬品量の増加や回復率の低下のため、薬品費や加圧ポンプ１６の動力費が高くなる。
【００６３】
図８は、薬品洗浄時のファウリング蓄積量に対する費用の相関を説明する図である。薬品洗浄時のバイオファウリング蓄積量に対する費用との関係は、図８に示されるようにＵ字型の関数となる。
【００６４】
上記以外にも影響する項目はあるが、ここでは上述の費用を一例として次式で表す。
【００６５】
費用 ＝ 薬品費＋廃液処理費＋半透膜エレメント交換費＋加圧ポンプ動力費
この費用を最小化することが望ましいが、右辺のそれぞれの項目がファウリング蓄積量の関数となっており、一部はファウリング蓄積量に対して正の相関あるいは負の相関を持つ。以下に、ある制約された区間における関数例を示す。係数の値は使用する半透膜エレメント１０の種類や薬品の濃度によって異なるため、ここでは仮にC1、C2・・・、C10（いずれも０を含む正の整数）として示す。
【００６６】
薬品費 = C1 - C2・薬品洗浄時ファウリング蓄積量      ・・・（５）
廃液処理費 = C3 - C4・薬品洗浄時ファウリング蓄積量  ・・・（６）
半透膜エレメント交換費 = C5 ＋ C6・薬品洗浄時ファウリング蓄積量-C7  ・・・（７）
加圧ポンプ動力費 = C8 + C9・薬品洗浄時ファウリング蓄積量C10  ・・・（８）
式（５）〜（７）と式（８）の和をとると、薬品洗浄時のファウリング蓄積量に対する費用との相関は図８で示すようなＵ字型の関数となる。
【００６７】
推奨値計算部６４は上記関数を予め記憶している。上流側あるいは下流側のいずれかのろ過水の水量あるいは水質、供給水１４の圧力のいずれか、またはこれらの組み合わせに基づいて求めた指標値情報４４（上述の指標１から指標４のいずれか）と、図８に示すＵ字型の関数の極小点のファウリング蓄積量を比較し同じ値となった段階で、推奨値計算部６４は推奨できる薬品洗浄時期に達したことを推奨値情報６６として表示装置４２へ出力する。あるいは、指標値情報４４（上述の指標１から指標４のいずれか）の時間変化と、図８に示すＵ字型の関数の極小点のファウリング蓄積量を比較し同じ値となる時期を計算し、推奨値計算部６４は薬品洗浄時期の推定値を推奨値情報６６として表示装置４２へ出力する。なお、ここで洗浄薬品としては、例えば、塩酸、リン酸、クエン酸、ヒドロ亜硫酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、ドデシル硫酸ナトリウム、酢酸、三リン酸ナトリウム、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ：ethylenediaminetetraacetic acid）、界面活性剤、２-メチル-４-イソチアゾリン-３-オン、５-クロロ-２-メチル-４-イソチアゾリン-３-オンなどが用いられる。
【００６８】
フラッシングも、その頻度が高いほどバイオファウリング蓄積量を有効に低減することができるが、その反面でフラッシング期間中はろ過ができないのでろ過水量が減少する、フラッシング期間の加圧ポンプ１６の動力や供給水１４が無駄になる、などのデメリットも有る。薬品洗浄と同様に、フラッシングに関してもバイオファウリング蓄積量に対する費用の関数がＵ字型で得られる。フラッシング時に殺菌剤や分散剤(例えば、一酸化窒素など)あるいは酵素を添加する場合には、その費用も関数の中に含めることになる。なお、殺菌剤としては、例えば、過酢酸(PAA：peracetic acid)、2,2-ジブロモ-3-ニトリロプロピオンアミド(DBNPA：2,2-dibromo-3-nitrilopropionamide)、２-メチル-４-イソチアゾリン-３-オン、５-クロロ-２-メチル-４-イソチアゾリン-３-オンなどが用いられる。
【００６９】
推奨値計算部６４は上記関数を予め記憶している。上流側あるいは下流側のいずれかのろ過水の水量あるいは水質、供給水１４の圧力のいずれか、またはこれらの組み合わせに基づいて求めた指標値情報４４（上述の指標１から指標４のいずれか）と、フラッシングに関するＵ字型の関数の極小点のバイオファウリング蓄積量を比較し同じ値となった段階で、推奨値計算部６４は推奨できるフラッシング時期に達したことを推奨値情報６６として表示装置４２へ出力する。あるいは、指標値情報４４（上述の指標１から指標４のいずれか）の時間変化と、フラッシングのＵ字型の関数の極小点のバイオファウリング蓄積量を比較し同じ値となる時期を計算し、推奨値計算部６４はフラッシング時期の推定値を推奨値情報６６として表示装置４２へ出力する。
【００７０】
前処理部の制御については、それぞれの処理方法について操作因子が異なるので、ここでは凝集処理の制御について説明する。
上流側あるいは下流側のいずれかのろ過水の水量あるいは水質、供給水１４の圧力のいずれか、またはこれらの組み合わせに基づいて求めた指標値情報４４の時間変化を求める。上述のように、本発明の監視制御装置１８は連続的に実測データを入手できるため、短い期間でのバイオファウリング蓄積量の時間変化のデータも取得できる。バイオファウリング蓄積量の時間変化の値が所望の値以下となるように、凝集剤注入率をフィードバック制御することにより、供給水１４に含まれるファウリング原因物質が急増した場合、原水貯留槽１内の原水に注入する凝集剤注入率が制御され、ファウリング原因物質を凝集剤により捕捉できバイオファウリング蓄積を抑制できる。本実施例においては、凝集剤注入率を前処理部の操作量の推奨値情報６６として表示装置４２に出力する。
【００７１】
本実施例においては、ファウリングの１つとしてのバイオファウリングを例に説明したが、スケーリングについても同様に行うことができる。
【実施例４】
【００７２】
図９は、本発明の実施例４に係る淡水化システムにおける監視制御部を含む主要部の構成図である。実施例１及び実施例３と同様の構成要素には同一の符号を付している。実施例３においては推奨値計算部６４により得られた推奨値情報６６を表示装置４２に出力する構成としたが、本実施例においては、推奨値情報６６に基づき前処理部の操作量等の制御指令７０を出力する制御実行部６８を監視制御装置１８に設けたことが異なる。
【００７３】
実施例１と同様に、上流側ろ過水２０と下流側ろ過水２４はろ過水分離部２８によって分離される。それらの水量および水質に関する情報である上流側ろ過水水量情報４６、上流側ろ過水水質情報４８、下流側ろ過水水量情報５２、下流側ろ過水水質情報５４、および供給水圧力情報５０は指標値計算部４０に与えられる。
【００７４】
実施例３と同様に、推奨値計算部６４は、指標値計算部４０から得られる指標値情報４４に基づいて推奨値情報６６を求める。実施例３では、求めた推奨値情報６６を表示装置４２の画面に表示し、操作員に対する運転支援を行うものであるのに対し、本実施例では、推奨値情報６６を制御実行部６８に出力し、制御実行部６８が前処理部の操作量等を出力することで淡水化システムの制御を行うよう構成したことに特徴を有する。
【００７５】
制御実行部６８は、実施例３において説明したように推奨値計算部６４より得られる薬品洗浄時期の推定値である推奨値情報６６を入力し、洗浄薬品貯留槽６より所定量の洗浄薬品を圧力容器１２へ注入するよう洗浄薬品注入ポンプ７へ制御指令７０を出力する。
【００７６】
また、制御実行部６８は、前処理部の操作量の推奨値情報６６として凝集剤注入率を推奨値計算部６４より入力し、入力された凝集剤注入率に応じて、凝集剤槽４に蓄えられた無機系凝集剤または高分子凝集剤を原水貯留槽１に注入するよう凝集剤注入ポンプ５に制御指令７０を出力する。これにより、ファウリング原因物質が低減された原水が中間槽９へ送水され、加圧ポンプ１６により供給水１４として圧力容器１２へ供給されるため、圧力容器１２に収容された半透膜エレメント１０表面でのバイオファウリングの蓄積を抑制することが可能となる。
【００７７】
このような構成とすることにより、本実施例によれば、操作員の熟練度によることなく淡水化システムを運用することが可能となる。また、操作員の操作や判断が不要となり、完全自動化および無人化を実現することができる。
【実施例５】
【００７８】
図１０は、本発明の実施例５に係る淡水化システムにおける監視制御部を含む主要部の構成図である。実施例１と同様の構成要素には同一の符号を付している。本実施例においては、１つの圧力容器１２に直列に配置される複数の半透膜エレメント１０のうち、初段（１本目）の半透膜エレメント７６の純水透過係数を、２段目以降の半透膜エレメント１０の純水透過係数より高くしている。そして、本実施例においては、複数の半透膜エレメント１０を直列に収容する圧力容器１２を複数並列に接続する構成において、１つの圧力容器１２の初段（１本目）の半透膜エレメント７６の純水透過係数を、他の圧力容器１２の初段に配置される半透膜エレメント１０の純水透過係数よりも高くしたことが実施例１と異なる。なお、図１０では便宜上、初段に純水透過係数の高い半透膜エレメント７６を配した圧力容器１２のみを示している。
【００７９】
実施例１と同様に、上流側ろ過水２０と下流側ろ過水２４はろ過水分離部２８によって分離される。それらの水量および水質に関する情報である上流側ろ過水水量情報４６、上流側ろ過水水質情報４８、下流側ろ過水水量情報５２、下流側ろ過水水質情報５４、および供給水圧力情報５０は指標値計算部４０に与えられる。指標値計算部４０より表示装置４２に出力される指標値情報４４は、実施例１と同様のため説明を省略する。
【００８０】
バイオファウリングの蓄積は、ろ過流束が大きいほど発生し易い。これは、ろ過流束が大きいほど半透膜エレメント１０の膜表面での濃度分極が大きくなり、付着物質が多くなる。さらに、そこで付着した微生物は、多い付着物質および濃度分極のため高い濃度となった供給水１４の中の栄養分をより取り込みやすくなり、バイオフィルムをより多く発生することによる。したがって、１つの圧力容器１２のもっとも上流側に位置する初段（１本目）の半透膜エレメント７６の純水透過係数が、ほかの圧力容器１２内の初段に配置された半透膜エレメント１０の純水透過係数に比べて高いと、純水透過係数が高い半透膜エレメント７６でのバイオファウリングの蓄積がほかの圧力容器内でのバイオファウリングの蓄積よりも先に発生する。
【００８１】
その結果として、純水透過係数が高い半透膜エレメント７６を使用しない圧力容器内でバイオファウリングが始まる前に、その予測をすることができる。すなわち、より早い段階でバイオファウリングの開始を検知することが可能となる。
実施例１において述べたように、一部の淡水化システム１５では、図３に示した初段（１本目）の半透膜エレメント１０のみを１つの圧力容器１２に収容し、２段目（２本目）以降の複数本の半透膜エレメント１０を直列に配置し他の圧力容器１２に収容し、これら圧力容器１２の間を弁により接続するよう構成する場合がある。このような場合において、１つの圧力容器に１２に収容される半透膜エレメント１０を純水透過係数の高い半透膜エレメント７６とし、弁を介して接続される他の圧力容器内の初段に配置される半透膜エレメント１０に比べて純水透過係数が高い膜とすることで、より高精度なファウリング蓄積量の評価が可能となる。
【実施例６】
【００８２】
図１１は、本発明の実施例６に係る淡水化システムにおける監視制御部を含む主要部の構成図である。実施例１と同様の構成要素には同一の符号を付している。本実施例においては、複数の半透膜エレメント１０を直列に収容した圧力容器１２を複数本並列に接続し、各圧力容器１２内のろ過水配管８４に設けるろ過水分離部２８をそれぞれ異なる位置に配置するよう構成したことが実施例１と異なる。また、監視制御装置１８に半透膜エレメント状態推定部７８を設けた点が実施例１と異なる。
【００８３】
１つの圧力容器１２だけを見ると、実施例１と同様に、上流側ろ過水２０と下流側ろ過水２４はろ過水分離部２８によって分離される。それらの水量および水質に関する情報である上流側ろ過水水量情報４６、上流側ろ過水水質情報４８、下流側ろ過水水量情報５２、下流側ろ過水水質情報５４、および供給水圧力情報５０は指標値計算部４０に与えられる。
【００８４】
図１１では、一例として、８本の半透膜エレメント１０を直列に収容する圧力容器１２を６本並列に接続する場合を示している。なお、複数本の圧力容器内の半透膜エレメント１０は、それぞれの箇所において同条件であることを前提としている。すなわち、いずれの圧力容器１２においても、供給水１４の流入側初段（１本目）の半透膜エレメント１０は同じ状態であるよう運転していることが必要である。同様に、２段目（２本目）の半透膜エレメント１０についてもいずれの圧力容器１２でも同じ状態であるよう運転され、３段目（３本目）以降も同様である。
【００８５】
図１１において、一番上の圧力容器１２では、供給水１４の流入側初段（１本目）と２段目（２本目）の間のろ過水配管８４部にろ過水分離部２８を、上から２番目の圧力容器１２では、供給水１４の流入側２段目と３段目の間のろ過水配管８４部にろ過水分離部２８を設けている。上から３番目の圧力容器１２では３段目と４段目の間に、４番目の圧力容器１２では４段目と５段目の間に、５番目の圧力容器１２では５段目と６段目の間に、また、６番目の圧力容器１２では６段目と７段目の間のろ過水配管８４部にそれぞれろ過水分離部２８を設けている。
【００８６】
以下、半透膜エレメント状態推定部７８の動作について説明する。
【００８７】
それぞれの位置の半透膜エレメント１０のケーク抵抗をＲ１、Ｒ２、・・・、Ｒ８とする。図１１の一番上の圧力容器１２での計測データからは、次の二つの値が求められる。
【００８８】
（１）上流側ろ過水２０の計測データから：Ｒ１
（２）下流側ろ過水２４の計測データから：average（Ｒ２、Ｒ３、…、Ｒ８）
ここで、関数average()は、()内の項目の単純平均をとるとする。
【００８９】
上から二番目の圧力容器１２での計測データからは、次の二つの値が求められる。
【００９０】
（１）上流側のろ過水２０の計測データから：average（Ｒ１、Ｒ２）
（２）下流側のろ過水２４の計測データから：average（Ｒ３、Ｒ４、…、Ｒ８）
同様にして、上から三番目の圧力容器１２での計測データからは、次の二つの値が求められる。
【００９１】
（１）上流側ろ過水２０の計測データから：average（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３）
（２）下流側ろ過水２４の計測データから：average（Ｒ４、Ｒ５、…、Ｒ８）
同様に、上から四番目の圧力容器１２での計測データから、
（１）上流側ろ過水２０の計測データから：average（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４）
（２）下流側ろ過水２４の計測データから：average（Ｒ５、Ｒ６…、Ｒ８）
同様に、上から５番目の圧力容器１２の計測データから、
（１）上流側ろ過水２０の計測データから：average（Ｒ１、Ｒ２、…Ｒ５）
（２）下流側ろ過水２４の計測データから：average（Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８）
同様に、上から六番目の圧力容器１２の計測データから、
（１）上流側ろ過水２０の計測データから：average（Ｒ１、Ｒ２、…Ｒ６）
（２）下流側ろ過水２４の計測データから：average（Ｒ７、Ｒ８）
これらを連立して解くことにより、半透膜エレメント状態推定部７８は、Ｒ１、Ｒ２、…、Ｒ８それぞれの値（指標２）を求め、エレメント状態情報として表示装置４２へ出力する。これにより、操作者は、それぞれの位置に配置された半透膜エレメント１０の状態を把握することができる。
【００９２】
各半透膜エレメント１０の状態を把握することができると、バイオファウリングのより詳細な状況が明らかとなり、薬品洗浄計画や半透膜エレメント交換計画をより適切に策定することができる。また、後段（下流側）に配置された半透膜エレメント１０の状況が分かることで、バイオファウリングのみならずスケーリングによる半透膜エレメント１０の性能低下も容易に把握することが可能となる。
【００９３】
本実施例によれば、それぞれの半透膜エレメントの状態をエレメント状態情報８２として表示装置４２で操作員に提供することにより、操作員は全体の詳細情報を把握することができ、淡水化システムの運転管理をより安心して有効に進めることができる。
【００９４】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、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。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の実施例の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００９５】
１  原水貯留槽
２  精密ろ過膜
３  限外ろ過膜
４  凝集剤槽
５  凝集剤注入ポンプ
６  洗浄薬品貯留槽
７  洗浄薬品注入ポンプ
８  エネルギー回収装置
９  中間槽
１０  半透膜エレメント
１１  淡水貯留槽
１２  圧力容器
１３  濃縮水貯留槽
１４  供給水
１５  淡水化システム
１６  加圧ポンプ
１８  監視制御装置
２０  上流側ろ過水
２２  上流側ろ過水取出し口
２４  下流側ろ過水
２６  下流側ろ過水取出し口
２８  ろ過水分離部
３０  上流側ろ過水水量計測部
３２  上流側ろ過水水質計測部
３４  下流側ろ過水水量計測部
３６  下流側ろ過水水質計測部
３８  供給水圧力計測部
４０  指標値計算部
４２  表示装置
４４  指標値情報
４６  上流側ろ過水水量情報
４８  上流側ろ過水水質情報
５０  供給水圧力情報
５２  下流側ろ過水水量情報
５４  下流側ろ過水水質情報
８０  濃縮水
８２  エレメント状態情報
８４  ろ過水配管
【図１】
2015042385.tif 000003
【図２】
2015042385.tif 000004
【図３】
2015042385.tif 000005
【図４】
2015042385.tif 000006
【図５】
2015042385.tif 000007
【図６】
2015042385.tif 000008
【図７】
2015042385.tif 000009
【図８】
2015042385.tif 000010
【図９】
2015042385.tif 000011
【図１０】
2015042385.tif 000012
【図１１】
2015042385.tif 000013