(57)【要約】【課題】膜ろ過装置が目標とする除去率を満足できない状態になったことを迅速且つ的確に判断して膜ろ過装置の運転を停止することができるようにすること。【解決手段】膜供給水２１の一部を膜供給水希釈装置１６で所定の倍率にて希釈し、希釈した膜供給水２１中の微粒子を膜供給水微粒子カウンタ１７で測定すると共に、膜ろ過水２２の一部を膜ろ過水微粒子カウンタ１５に送って微粒子数を測定し、コントローラ１９が、膜ろ過水微粒子カウンタ１５で計測した膜ろ過水２２中の微粒子数と膜供給水微粒子カウンタ１７で計測された膜供給水２１中の微粒子数とを比較して、膜ろ過水２２中の微粒子が希釈した膜供給水２１中の微粒子よりも多い場合に膜ろ過装置１０の運転を停止する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
膜供給水を膜ろ過処理して膜ろ過水を得る工程と、
前記膜ろ過水の微粒子数を測定する工程と、
前記膜供給水を予め定めた所定の倍率で希釈する工程と、
前記所定倍率で希釈した膜供給水の微粒子数を測定する工程と、
前記膜ろ過水の微粒子数が前記所定の倍率で希釈した膜供給水の微粒子数よりも多く測定された場合に前記膜ろ過処理を停止する工程と、
を具備したことを特徴とする膜ろ過装置の運転方法。
【請求項２】
前記膜ろ過装置に要求される除去率に基づいて前記膜供給水を所定の倍率で希釈する工程の希釈倍率を算出することを特徴とする請求項１記載の膜ろ過装置の運転方法。
【請求項３】
クリプトスポリジウムの感染リスクに基づいて前記膜ろ過装置に要求される除去率を定めることを特徴とする請求項２記載の膜ろ過装置の運転方法。
【請求項４】
前記膜供給水に微粒子を添加することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の膜ろ過装置の運転方法。
【請求項５】
膜供給水を膜ろ過処理して膜ろ過水を得る膜ろ過装置において、
前記膜ろ過水の微粒子数を測定する第１の微粒子数測定手段と、
前記膜供給水を、予め定めた希釈倍率で希釈する手段と、
希釈した膜供給水の微粒子数を測定する第２の微粒子数測定手段と、
前記膜ろ過水の微粒子数が前記希釈膜供給水の微粒子数よりも多く測定された場合に前記膜ろ過処理を停止する運転停止手段と、
を具備したことを特徴とする膜ろ過装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上水道、下水道、工業用水又は廃水等の水中に含まれる汚濁物質を分離除去する膜ろ過装置の運転方法及び膜ろ過装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、水道原水である環境水に混入したクリプトスポリジウム等の塩素耐性原虫の危険性が危惧されるようになってきた。クリプトスポリジウムの大きさは３〜５μｍ程度であるので、原水中のクリプトスポリジウムを除去するためには、それ以上の大きさの微粒子成分を完全に除去すると良い。なお、現在、暫定の指針として水道水の濁度を０．１以下にするよう示されている。
【０００３】
従来のクリプトスポリジウム対策として、砂ろ過法、精密ろ過膜や限外ろ過膜を用いた膜ろ過方法がある。膜ろ過方法では、理論上、膜孔径より大きい成分は略完全に取り除かれるので、安全な水を得ることができる。但し、膜ろ過で使用される膜は損傷を受けることがあり、何らかの原因により膜の一部が損傷した場合に、その部分から漏洩が進み、膜ろ過水中にクリプトスポリジウム等の塩素耐性原虫を含む微粒子が混入する可能性がある。このため、膜ろ過装置においては、膜損傷をいち早く検知して対処することが重要となっている。
【０００４】
従来の膜損傷検知方法としては、空気を膜モジュールに供給し、その圧力の降下具合や空気流量などから膜損傷を検知する方法（例えば、特許文献１参照）や、膜ろ過水の微粒子数もしくは濁度を測定することで膜損傷を検知する方法（例えば、特許文献２参照）などが提案されている。
【０００５】
膜ろ過水中の微粒子数を測定することで膜損傷を検知する方法は、その感度及び膜ろ過装置の運転中に検知を実施する利点から広く用いられている。従来実施されている方法では、例えば中空糸膜であれば僅か１本の中空糸膜の損傷さえも検知することを前提としている。しかしながら、正常な膜の膜ろ過水においても、配管及び測定器の汚染やノイズなどの影響によって微粒子が計測されるため、膜が損傷した場合の微粒子数の閾値決定が容易でないなど、中空糸膜１本の損傷を特定するには難しいものがあった。
【特許文献１】特開２０００−２７９７６９号公報
【特許文献２】特開２００５−８７９４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、膜ろ過装置は固液分離の観点から砂ろ過方法と比較した場合にその除去特性は非常にすぐれており、中空糸膜１本の切断という程度では除去率の低下は殆どなく、クリプトスポリジウム等の塩素耐性原虫による感染リスクは小さい。したがって、必ずしも中空糸膜１本の損傷を検知する必要があるとは言えず、寧ろ場合によっては膜処理に要求する除去率が満足できない状況を検知することが重要と考えられる。そして、膜ろ過装置で要求される除去率を満足できない状態になった場合に膜ろ過装置の運転を停止することが重要である。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、膜ろ過装置が目標とする除去率を満足できない状態になったことを迅速且つ的確に判断して膜ろ過装置の運転を停止することができる膜ろ過装置の運転方法及び膜ろ過装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の膜ろ過装置の運転方法は、膜供給水を膜ろ過処理して膜ろ過水を得る工程と、前記膜ろ過水の微粒子数を測定する工程と、前記膜供給水を予め定めた所定の倍率で希釈する工程と、所定の倍率で希釈した膜供給水の微粒子数を測定する工程と、前記膜ろ過水の微粒子数が前記所定の倍率で希釈した膜供給水の微粒子数よりも多く測定された場合に前記膜ろ過処理を停止する工程とを具備したことを特徴とする。
【０００９】
本発明の膜ろ過装置の運転方法によれば、膜ろ過水中の微粒子数を、予め定めた除去率になる所定の倍率で希釈した膜供給水中の微粒子数と比較するので、膜ろ過装置が目標とする除去率を満たしているか否か判断することができる。すなわち、膜ろ過水の微粒子数が予め定めた除去率となる所定の倍率で希釈した膜供給水の微粒子数よりも少なければ十分な除去特性を有していると判断でき、これによって膜ろ過装置の運転を継続し、膜ろ過水の微粒子数が所定の倍率で希釈した膜供給水の微粒子数よりも多ければ十分な除去特性を有していないと判断でき、これによって膜ろ過装置の運転を停止することができる。
【００１０】
また、膜供給水を予め定めた除去率となる倍率で希釈したものと比較することから、原水水質の変動に対応して膜ろ過装置の除去特性を確認することができる。これにより、従来の方法で課題の１つとなっていた閾値の設定が容易になる。また、膜供給水を所定の倍率で希釈することから、膜供給水の微粒子測定においても膜ろ過水の微粒子測定に使用する計器と同じものを使用することが可能となり、両者を同じ計器にて測定することから、計器の違いによる測定誤差をなくすことができる。
【００１１】
また本発明は、上記膜ろ過装置の運転方法において、前記膜ろ過装置に要求される除去率に基づいて前記膜供給水の希釈倍率を算出することを特徴とする。
【００１２】
これにより、膜ろ過装置に要求される除去率と前記膜供給水の希釈倍率とを一対一で対応させることにより、簡単な比較だけで膜ろ過装置の健全性を判定することができる。
【００１３】
また本発明は、上記膜ろ過装置の運転方法において、クリプトスポリジウムの感染リスクに基づいて前記膜ろ過装置に要求される除去率を定めることを特徴とする。
【００１４】
これにより、膜ろ過装置に要求される除去率をクリプトスポリジウムの感染リスクに基づいて定めるので、クリプトスポリジウムの感染リスクを基準として膜ろ過装置の健全性を判定することができる。
【００１５】
上記膜ろ過装置の運転方法において、原水が地下水など清澄で微粒子が少ない場合は、原水中に水質に無害な微粒子を添加することが望ましい。
【００１６】
また本発明の膜ろ過装置は、膜供給水を膜ろ過処理して膜ろ過水を得る膜ろ過装置において、前記膜ろ過水の微粒子数を測定する第１の微粒子数測定手段と、前記膜供給水を、予め定めた希釈倍率で希釈する手段と、希釈した膜供給水の微粒子数を測定する第２の微粒子数測定手段と、前記膜ろ過水の微粒子数が前記希釈膜供給水の微粒子数よりも多く測定された場合に前記膜ろ過処理を停止する運転停止手段とを具備したことを特徴とする。
【００１７】
上記構成によれば、膜ろ過装置が目標とする除去率を満足できない状態になったことを迅速且つ的確に判定して膜ろ過装置の運転を停止することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、膜ろ過水中の微粒子数を、除去率から算出される倍率で希釈した膜供給水中の微粒子数と比較するので、膜ろ過装置が目標とする除去率を満足できない状態になったことを迅速且つ的確に判断して膜ろ過装置の運転を停止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の膜ろ過装置の運転方法を適用した膜ろ過装置の構成図である。膜ろ過装置１０は、原水タンク１１から原水を運転ポンプ１２にて膜モジュール１３に供給し、膜モジュール１３で処理した膜ろ過水を処理水タンク１４へ排出すると共に、膜ろ過水微粒子カウンタ１５に送って微粒子数を測定する。一方、膜供給水の一部を膜供給水希釈装置１６で所定の倍率に希釈して当該希釈膜供給水中の微粒子を膜供給水微粒子カウンタ１７で測定する。そして、膜ろ過水微粒子カウンタ１５で計測した膜ろ過水中の微粒子数と膜供給水微粒子カウンタ１７で計測された希釈膜供給水中の微粒子数とを比較して、膜ろ過水中の微粒子が希釈膜供給水中の微粒子よりも多い場合に膜ろ過運転を停止するように構成している。
【００２０】
原水タンク１１には、水道原水等の原水２０が一時的に貯留され、微粒子添加装置１８から微粒子２４を原水２０に注入可能に構成されている。微粒子添加装置１８は、膜ろ過装置１０の運転や処理水質に影響を及ぼさない微粒子２４を一時的に原水２０に注入するものである。原水２０が地下水など清澄で微粒子が少ない場合に添加することで、膜供給水２１の微粒子数を増加させることができる。微粒子２４としては、粉末活性炭、凝集沈殿汚泥、カオリン等が使用でき、その微粒子数に合わせて添加量を決定すればよい。
【００２１】
運転ポンプ１２は、原水タンク１１と膜モジュール１３の一次側とを連通する配管に設置されており、原水タンク１１に貯留された原水２０を膜供給水２１として膜モジュール１３に供給すると共に、その一部を膜供給水希釈装置１６に供給する。
【００２２】
処理水タンク１４は、膜モジュール１３の二次側と配管を経由して連通しており、当該処理水タンク１４に貯留された膜ろ過水２２は処理水２３として次工程へ送られる。
【００２３】
膜ろ過水微粒子カウンタ１５は、膜ろ過水２２の一部が取り込まれる一定時間毎に膜ろ過水２２中の微粒子数を計測し、その計測結果をコントローラ１９に入力する。
【００２４】
膜供給水希釈装置１６は、膜供給水２１の一部を取り出して所定の倍率にて希釈して膜供給水微粒子カウンタ１７に供給する。膜供給水希釈装置１６で希釈に使用される水は微粒子を含まないものを用いることになるが、処理水２３あるいは水道水を簡易な膜にて処理したものを使用することができる。特に処理水２３を使用することで効率的な運用が可能になる。
【００２５】
ここで、膜供給水２１を希釈する倍率は、膜ろ過装置１０にて必要とする除去率より算出すれば良い。例えば膜ろ過装置１０にて３ｌｏｇの除去率を求めるのであれば、膜供給水２１を１０００倍に希釈したものと膜ろ過水２２中の微粒子数を比較すれば良い。
【００２６】
また、クリプトスポリジウムによる汚染を防ぐ場合は、その感染リスクから希釈倍率を求めても良い。例えば原水中のオーシスト濃度が１個／１０Ｌ、飲用日量が１Ｌ／日の条件において、１人あたりの年間健康影響度を１．５×１０−６ＤＡＬＹｓ以下とする場合、膜ろ過装置１０に求められる除去率は２ｌｏｇとなり、膜供給水２１の希釈倍率は１００倍とすれば良い。
【００２７】
膜供給水微粒子カウンタ１７は、膜供給水希釈装置１６で希釈された膜供給水２１中の微粒子数を計測し、その計測結果をコントローラ１９に入力する。この場合、膜供給水微粒子カウンタ１７は、膜ろ過水微粒子カウンタ１５と同タイミングで計測を行う。
【００２８】
なお、膜ろ過水微粒子カウンタ１５及び膜供給水微粒子カウンタ１７で測定される微粒子の大きさに関しては、その濃度と各カウンタの精度から決定すればよく、原水条件により変わるが、通常は０．５μｍ〜１μｍの粒子径を測定する。
【００２９】
また、膜ろ過水微粒子カウンタ１５及び膜供給水微粒子カウンタ１７には、光遮断方式や前方散乱光方式が用いられる。光遮断方式は、レーザ光の発光部と受光部との間に微粒子が入ることで、受光素子における光量が減少して微粒子の径に比例した電圧降下が発生し、この電圧降下に見合った信号のピーク値を検出して微粒子径別に積算する方式である。光散乱のないカーボンや生物系粒子であっても、粒子径２〜５００μｍ程度の測定ができることから、クリプトスポリジウム（４〜５μｍ）に相当する粒子の連続測定が可能である。一方、前方散乱光方式は、光照射部に粒子が入ることで生じる散乱光をレンズで受光部に集めて電気信号に変換する方式である。光遮断方式と比較して、より小粒径（０.３〜１０μｍ）の測定が可能である。
【００３０】
なお、コントローラ１９に、膜ろ過水２２中の微粒子数が、希釈した膜供給水２１中の微粒子数より低くても所定の割合に達した時点でアラームを出力する早期警報機能を持たせても良い。この早期警報機能を持たせることにより、管理者は膜モジュール１３の異常や原水の異常傾向を早期に把握することができるようになる。また、この早期警報機能は、プログラムの変更によって容易に実現することができる。なお、処理水量が十分であるなどの状況であれば、早期警報が発生した時点で膜ろ過処理を停止して、空気加圧法などその他の膜破断検知方法により、その詳細を検討して対策を実施しても構わない。
【００３１】
次に、以上のように構成された膜ろ過装置１０の運転動作について説明する。
運転ポンプ１２を動作させることにより、原水タンク１１に貯めた原水２０が膜供給水２１として膜モジュール１３へ供給され、膜モジュール１３で膜ろ過処理された膜ろ過水２２が処理水タンク１４へ排出され、処理水２３として次工程へ送られる。
【００３２】
一方、膜モジュール１３へ供給される膜供給水２１の一部が膜供給水希釈装置１６へ取り込まれて、所定の倍率にて希釈される。希釈した膜供給水２１が膜供給水微粒子カウンタ１７に供給され、そこで希釈膜供給水２１中の微粒子が測定される。また、膜モジュール１３から排出された膜ろ過水２２の一部が膜ろ過水微粒子カウンタ１５に取り込まれて、膜ろ過水２２中の微粒子数が測定される。
【００３３】
ここで、原水２０が地下水など清澄で微粒子が少ない場合は、微粒子添加装置１８によって粉末活性炭、凝集沈殿汚泥、カオリン等の微粒子２４を原水２０中に添加する。これにより、膜供給水２１の微粒子数を増加させることができる。原水２０が清澄で微粒子が少ない場合、微粒子カウンタ１５、１７が故障している場合と区別がつかないが、微粒子２４を添加することで微粒子カウンタ１５、１７が正常動作でることを確認することができる。
【００３４】
コントローラ１９では、膜ろ過水微粒子カウンタ１５で計測した膜ろ過水２２中の微粒子数と膜供給水微粒子カウンタ１７で計測された膜供給水２１中の微粒子数とを比較して、膜ろ過水２２中の微粒子が、希釈膜供給水２１中の微粒子よりも多い場合に膜ろ過装置１０の運転を停止する。
【００３５】
このように本実施の形態の膜ろ過装置１０によれば、膜ろ過水２２中の微粒子数を、除去率から算出する倍率で希釈した膜供給水２１中の微粒子数と比較するので、膜ろ過装置１０が目標とする除去率を満足できない状態になったことを迅速且つ的確に判断して膜ろ過装置１０の運転を停止することができる。
【００３６】
また、膜供給水２１を希釈したものと比較することから、原水２０の水質変動に対応して膜ろ過装置１０の除去特性を確認することができ、閾値の設定が簡単となる。また、膜供給水２１を希釈することから、膜供給水２１の微粒子測定する膜供給水微粒子カウンタ１７に、膜ろ過水２２に使用する膜ろ過水微粒子カウンタ１５と同じものを使用することが可能となり、両者を同じ計器にて測定することで、計器の違いによる測定誤差をなくすことができる。
【００３７】
また、微粒子添加装置１８によって粉末活性炭、凝集沈殿汚泥、カオリン等の微粒子２４を原水２０中に添加することができるので、原水２０が地下水など清澄で微粒子が少ない場合でも膜供給水２１の微粒子数を増加させることができ、膜供給水２１を所定の倍率で希釈したものと膜ろ過水２２の微粒子数を比較することができる。
【００３８】
なお、膜ろ過水２２と目標除去率による基づく希釈倍率で希釈した膜供給水２１の微粒子数を測定して比較するようにしたものであれば、本実施の形態での、微粒子カウンタ１５、１７に特に限定されない。
【００３９】
また、長期間の運転においては、微粒子カウンタ１５及び１７とサンプリング配管（膜供給水２１を膜供給水希釈装置１６と膜供給水微粒子カウンタ１７に導くための配管と、膜ろ過水２２を膜ろ過水微粒子カウンタ１５に導くための配管）を定期的に洗浄して使用することはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、膜モジュールで膜ろ過処理した膜ろ過水中の粒子数を監視する膜ろ過装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施の形態に係る膜ろ過装置の構成図
【符号の説明】
【００４２】
１０…膜ろ過装置、１１…原水タンク、１２…運転ポンプ、１３…膜モジュール、１４…処理水タンク、１５…膜ろ過水微粒子カウンタ、１６…膜供給水希釈装置、１７…膜供給水微粒子カウンタ、１８…微粒子添加装置、１９…コントローラ、２０…原水、２１…膜供給水、２２…膜ろ過水、２３…処理水、２４…微粒子
【図１】
2008221069.tif 000003