(57)【要約】【課題】良好な膜ろ過水質の維持と膜差圧上昇速度の低減とを可能にするとともに、凝集剤の消費量を抑制することができる膜ろ過方法および膜ろ過装置を提供すること。【解決手段】本発明は、膜による被処理水のろ過工程前に被処理水に凝集剤を注入して凝集させる凝集工程を行なう膜ろ過方法において、被処理水における原水の水質、ろ過工程後のろ過水の水質および膜差圧上昇速度の少なくとも一つをもとに、被処理水における原水の水質、ろ過工程後のろ過水の水質または膜差圧上昇速度のそれぞれの値に応じたｐＨとなるように凝集液体のｐＨを可変制御することによって、所望の凝集特性を得ることができるため、良好な膜ろ過水質の維持と膜差圧上昇速度の低減とを可能にするとともに、凝集剤の消費量を抑制して効率的に膜ろ過処理を行なうことができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
膜による被処理水のろ過工程前に前記被処理水に凝集剤を注入して凝集させる凝集工程を行なう膜ろ過方法において、
前記被処理水における原水の水質、前記ろ過工程後のろ過水の水質および膜差圧上昇速度の少なくとも一つをもとに、前記被処理水における原水の水質、前記ろ過工程後のろ過水の水質または膜差圧上昇速度のそれぞれの値に応じたｐＨとなるように凝集液体のｐＨを可変制御することを特徴とする膜ろ過方法。
【請求項２】
前記ろ過水の水質が所定の設定範囲内である場合には前記凝集液体のｐＨを第１のｐＨ範囲内となるように制御し、前記ろ過水の水質が所定の設定範囲外である場合には前記第１のｐＨ範囲内に制御されていた前記凝集液体のｐＨを第２のｐＨ範囲内に変化させることを特徴とする請求項１に記載の膜ろ過方法。
【請求項３】
前記ろ過水の水質は、前記ろ過水の色度または前記ろ過水の吸光度をもとに求められることを特徴とする請求項１または２に記載の膜ろ過方法。
【請求項４】
前記原水の水質が所定の設定範囲内である場合、および／または、前記膜における膜差圧上昇速度が所定の設定範囲内である場合には前記凝集液体のｐＨを第１のｐＨ範囲内となるように制御し、前記原水の水質が所定の設定範囲外である場合、および／または、前記膜における膜差圧上昇速度が所定の設定範囲外である場合には前記第１のｐＨ範囲内に制御されていた前記凝集液体のｐＨを第２のｐＨ範囲内に変化させることを特徴とする請求項１に記載の膜ろ過方法。
【請求項５】
前記原水の水質は、前記原水の色度または前記原水の吸光度をもとに求められることを特徴とする請求項１または４に記載の膜ろ過方法。
【請求項６】
前記第１のｐＨ範囲および前記第２のｐＨ範囲は、前記被処理水に対する前記凝集剤のｐＨ依存凝集特性に応じて設定されることを特徴とする請求項２〜５のいずれか一つに記載の膜ろ過方法。
【請求項７】
前記凝集剤は、ポリ塩化アルミニウムであり、
前記第１のｐＨ範囲は、中性から弱アルカリ性の範囲であり、
前記第２のｐＨ範囲は、弱酸性域であることを特徴とする請求項２〜６のいずれか一つに記載の膜ろ過方法。
【請求項８】
前記膜の孔径は、０．５μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の膜ろ過方法。
【請求項９】
膜による被処理水のろ過処理前に前記被処理水に凝集剤を注入して凝集させる凝集処理を行なう膜ろ過装置において、
凝集液体のｐＨを計測するｐＨ計測手段と、
凝集液体内へｐＨ調整剤を投入する投入手段と、
前記ろ過処理後のろ過水の水質を計測する水質計測手段と、
前記ｐＨ計測手段が計測した前記凝集液体のｐＨをもとに、前記ろ過水の水質が所定の設定範囲内である場合には前記投入手段による前記ｐＨ調整剤の投入量を制御して前記凝集液体のｐＨを第１のｐＨ範囲内となるように制御し、前記ろ過水の水質が所定の設定範囲外である場合には前記投入手段による前記ｐＨ調整剤の投入量を制御して前記第１のｐＨ範囲内に制御されていた前記凝集液体のｐＨを第２のｐＨ範囲内に変化させるｐＨ制御手段と、
を備えたことを特徴とする膜ろ過装置。
【請求項１０】
前記ろ過水の水質は、前記ろ過水の色度または前記ろ過水の吸光度をもとに求められることを特徴とする請求項９に記載の膜ろ過装置。
【請求項１１】
膜による被処理水のろ過処理前に前記被処理水に凝集剤を注入して凝集させる凝集処理を行なう膜ろ過装置において、
前記凝集液体のｐＨを計測するｐＨ計測手段と、
前記凝集液体内へｐＨ調整剤を投入する投入手段と、
前記被処理水における原水の水質を計測する水質計測手段と、
前記膜における膜差圧を計測する圧力計測手段と、
前記ｐＨ計測手段が計測した前記凝集液体のｐＨをもとに、前記原水の水質が所定の設定範囲内である場合、および／または、前記膜における膜差圧上昇速度が所定の設定範囲内である場合には前記投入手段による前記ｐＨ調整剤の投入量を制御して前記凝集液体のｐＨを第１のｐＨ範囲内となるように制御し、前記原水の水質が所定の設定範囲外である場合、および／または、前記膜における膜差圧上昇速度が所定の設定範囲外である場合には前記投入手段による前記ｐＨ調整剤の投入量を制御して前記第１のｐＨ範囲内に制御されていた前記凝集液体のｐＨを第２のｐＨ範囲内に変化させるｐＨ制御手段と、
を備えたことを特徴とする膜ろ過装置。
【請求項１２】
前記原水の水質は、前記原水の色度または前記原水の吸光度をもとに求められることを特徴とする請求項１１に記載の膜ろ過装置。
【請求項１３】
前記第１のｐＨ範囲および前記第２のｐＨ範囲は、前記被処理水に対する前記凝集剤のｐＨ依存凝集特性に応じて設定されることを特徴とする請求項９〜１２のいずれか一つに記載の膜ろ過装置。
【請求項１４】
前記凝集剤は、ポリ塩化アルミニウムであり、
前記第１のｐＨ範囲は、中性から弱アルカリ性の範囲であり、
前記第２のｐＨ範囲は、弱酸性域であることを特徴とする請求項９〜１３のいずれか一つに記載の膜ろ過装置。
【請求項１５】
前記膜の孔径は、０．５μｍ以下であることを特徴とする請求項９〜１４のいずれか一つに記載の膜ろ過装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、膜による被処理水のろ過前に被処理水に凝集剤を注入して凝集させる膜ろ過方法および膜ろ過装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、河川水、湖水、地下水、上水道、下水道、工業用水または廃水などの除濁処理技術として、微細孔が形成された膜を用いた膜ろ過方法の導入が進められている。この膜を用いた膜ろ過方法は、地下水を原水とする浄水場において主に採用されていたが、河川水を原水とする処理場においても採用が進められている。ここで、河川水のように夾雑物が多く混入する原水を処理する場合、膜ろ過の前処理として被処理水に凝集剤を注入し凝集処理を行ない、膜ろ過処理の安定化と適用原水範囲の拡張化を図っている。
【０００３】
凝集処理においては、原水中の濁度成分、および、そのままでは膜によって除去できない膜の細孔径以下の溶解性物質である色度成分を、凝集剤によって凝集フロック内に取り込ませて不溶化させている。この凝集剤の注入量が不足した場合、凝集フロックへの色度成分等の取り込みが十分に行なわれないため、膜の目詰まりが発生し、ろ過水質の低下および膜差圧の上昇が発生してしまう場合がある。また、凝集剤の注入量が過剰である場合、凝集フロックが過剰に生成されて膜の閉塞が進行し、短時間に膜差圧が上昇してろ過処理が行なえなくなる場合がある。このため、従来においては、原水の色度、濁度の測定結果をもとに凝集剤の注入量を制御する膜ろ過方法や、凝集剤注入後のフロック粒径の計測結果と膜の細孔径とをもとに凝集剤の注入量を制御する膜ろ過方法などによって凝集処理を制御し、膜面からの剥離性が高い凝集フロックの形成を図っている（たとえば、特許文献１および特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３３６８７１号公報
【特許文献２】特開平１１−５７７３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、原水中の濁度成分および色度成分は、粒子表面に荷電を帯びており、反発しあうことによって原水中において安定した分散状態を保持している。このため、凝集剤は、まず粒子表面の荷電を中和することによって、分散していた濁度成分および色度成分を凝集させている。しかしながら、色度成分は、一般的に濁度成分よりも粒子径が小さいため、濁度成分よりも凝集剤によって中和すべき荷電総量が多く、色度成分を凝集させるには凝集剤の注入量を高める必要がある。したがって、従来においては、色度成分を十分に取り込んだ凝集フロックを生成するには凝集剤を多く注入しなければならず、凝集剤の消費量を抑制することが困難であるという問題があった。
【０００６】
本発明によれば、上記に鑑みてなされたものであって、良好な膜ろ過水質の維持と膜差圧上昇速度の低減とを可能にするとともに、凝集剤の消費量を抑制することができるろ過方法および膜ろ過装置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】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明にかかる膜ろ過方法は、膜による被処理水のろ過工程前に前記被処理水に凝集剤を注入して凝集させる凝集工程を行なう膜ろ過方法において、前記被処理水における原水の水質、前記ろ過工程後のろ過水の水質および膜差圧上昇速度の少なくとも一つをもとに、前記被処理水における原水の水質、前記ろ過工程後のろ過水の水質または膜差圧上昇速度のそれぞれの値に応じたｐＨとなるように凝集液体のｐＨを可変制御することを特徴とする。
【０００８】
また、この発明にかかる膜ろ過方法は、前記ろ過水の水質が所定の設定範囲内である場合には前記凝集液体のｐＨを第１のｐＨ範囲内となるように制御し、前記ろ過水の水質が所定の設定範囲外である場合には前記第１のｐＨ範囲内に制御されていた前記凝集液体のｐＨを第２のｐＨ範囲内に変化させることを特徴とする。
【０００９】
また、この発明にかかる膜ろ過方法は、前記ろ過水の水質は、前記ろ過水の色度または前記ろ過水の吸光度をもとに求められることを特徴とする。
【００１０】
また、この発明にかかる膜ろ過方法は、前記原水の水質が所定の設定範囲内である場合、および／または、前記膜における膜差圧上昇速度が所定の設定範囲内である場合には前記凝集液体のｐＨを第１のｐＨ範囲内となるように制御し、前記原水の水質が所定の設定範囲外である場合、および／または、前記膜における膜差圧上昇速度が所定の設定範囲外である場合には前記第１のｐＨ範囲内に制御されていた前記凝集液体のｐＨを第２のｐＨ範囲内に変化させることを特徴とする。
【００１１】
また、この発明にかかる膜ろ過方法は、前記原水の水質は、前記原水の色度または前記原水の吸光度をもとに求められることを特徴とする。
【００１２】
また、この発明にかかる膜ろ過方法は、前記第１のｐＨ範囲および前記第２のｐＨ範囲は、前記被処理水に対する前記凝集剤のｐＨ依存凝集特性に応じて設定されることを特徴とする。
【００１３】
また、この発明にかかる膜ろ過方法は、前記凝集剤は、ポリ塩化アルミニウムであり、前記第１のｐＨ範囲は、中性から弱アルカリ性の範囲であり、前記第２のｐＨ範囲は、弱酸性域であることを特徴とする。
【００１４】
また、この発明にかかる膜ろ過方法は、前記膜の孔径は、０．５μｍ以下であることを特徴とする。
【００１５】
また、この発明にかかる膜ろ過装置は、膜による被処理水のろ過処理前に前記被処理水に凝集剤を注入して凝集させる凝集処理を行なう膜ろ過装置において、凝集液体のｐＨを計測するｐＨ計測手段と、凝集液体内へｐＨ調整剤を投入する投入手段と、前記ろ過処理後のろ過水の水質を計測する水質計測手段と、前記ｐＨ計測手段が計測した前記凝集液体のｐＨをもとに、前記ろ過水の水質が所定の設定範囲内である場合には前記投入手段による前記ｐＨ調整剤の投入量を制御して前記凝集液体のｐＨを第１のｐＨ範囲内となるように制御し、前記ろ過水の水質が所定の設定範囲外である場合には前記投入手段による前記ｐＨ調整剤の投入量を制御して前記第１のｐＨ範囲内に制御されていた前記凝集液体のｐＨを第２のｐＨ範囲内に変化させるｐＨ制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１６】
また、この発明にかかる膜ろ過装置は、前記ろ過水の水質は、前記ろ過水の色度または前記ろ過水の吸光度をもとに求められることを特徴とする。
【００１７】
また、この発明にかかる膜ろ過装置は、膜による被処理水のろ過処理前に前記被処理水に凝集剤を注入して凝集させる凝集処理を行なう膜ろ過装置において、前記凝集液体のｐＨを計測するｐＨ計測手段と、前記凝集液体内へｐＨ調整剤を投入する投入手段と、前記被処理水における原水の水質を計測する水質計測手段と、前記膜における膜差圧を計測する圧力計測手段と、前記ｐＨ計測手段が計測した前記凝集液体のｐＨをもとに、前記原水の水質が所定の設定範囲内である場合、および／または、前記膜における膜差圧上昇速度が所定の設定範囲内である場合には前記投入手段による前記ｐＨ調整剤の投入量を制御して前記凝集液体のｐＨを第１のｐＨ範囲内となるように制御し、前記原水の水質が所定の設定範囲外である場合、および／または、前記膜における膜差圧上昇速度が所定の設定範囲外である場合には前記投入手段による前記ｐＨ調整剤の投入量を制御して前記第１のｐＨ範囲内に制御されていた前記凝集液体のｐＨを第２のｐＨ範囲内に変化させるｐＨ制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１８】
また、この発明にかかる膜ろ過装置は、前記原水の水質は、前記原水の色度または前記原水の吸光度をもとに求められることを特徴とする。
【００１９】
また、この発明にかかる膜ろ過装置は、前記第１のｐＨ範囲および前記第２のｐＨ範囲は、前記被処理水に対する前記凝集剤のｐＨ依存凝集特性に応じて設定されることを特徴とする。
【００２０】
また、この発明にかかる膜ろ過装置は、前記凝集剤は、ポリ塩化アルミニウムであり、前記第１のｐＨ範囲は、中性から弱アルカリ性の範囲であり、前記第２のｐＨ範囲は、弱酸性域であることを特徴とする。
【００２１】
また、この発明にかかる膜ろ過装置は、前記膜の孔径は、０．５μｍ以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は、凝集処理において、被処理水における原水の水質、ろ過工程後のろ過水の水質または膜差圧上昇速度のそれぞれの値に応じたｐＨとなるように凝集液体のｐＨを可変制御することによって所望の凝集特性を得ることができるため、良好な膜ろ過水質の維持と膜差圧上昇速度の低減とを可能にするとともに、凝集剤の消費量を抑制して効率的に膜ろ過処理を行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付している。
【００２４】
（実施の形態１）
まず、実施の形態１において説明する。実施の形態１においては、ろ過工程後のろ過水の水質の値に応じたｐＨとなるように凝集液体のｐＨを可変制御することによって、凝集液体の凝集特定を制御して凝集剤の消費量の抑制とともにろ過処理の安定化を図っている。
【００２５】
図１は、実施の形態１にかかる膜ろ過装置の構成を示す模式図である。図１に示すように、実施の形態１にかかる膜ろ過装置１は、原水槽２、混和槽３、凝集剤容器４、凝集剤注入ポンプ５、攪拌機構６、ｐＨ計７、ｐＨ調整剤容器８１，８２、調整剤注入ポンプ９１，９２、原水ポンプ１０、膜１１、ろ過水槽１２、逆洗ポンプ１３、色度計１４、制御部２０、入力部２２および出力部２３を有する。この膜ろ過装置１は、夾雑物が混入する原水に対してろ過処理を行なう。
【００２６】
原水槽２は、河川水や湖沼水などの原水が流入され、流入された原水を貯留できる。原水槽２に貯留された原水は、混和槽３に送水される。混和槽３においては、原水槽２から送水された原水に凝集剤が注入され、原水中の濁度成分、色度成分を取り込んだ凝集フロックを形成する凝集反応が行なわれる。混和槽３は、混合攪拌された凝集剤と原水とを少なくとも凝集反応時間滞留させる。凝集剤容器４は、混和槽３に注入される凝集剤として、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）を収容する。凝集剤注入ポンプ５は、制御部２０の制御のもと、凝集剤容器４内の所定量の凝集剤を混和槽３内に注入する。攪拌機構６は、混和槽３内に送水された原水と混和槽３内に注入された凝集剤とを混合し、凝集反応による凝集フロックを形成する。
【００２７】
ｐＨ計７は、混和槽３内の液体のｐＨを計測し、計測したｐＨを制御部２０に出力する。なお、ｐＨの計測は、混和槽３に限らず、ろ過水などに対し行なってもよく、制御部２０は、入力されたｐＨの計測値を用いてｐＨ制御処理を行なう。
【００２８】
ｐＨ調整剤容器８１は、混和槽３内に注入されて混和槽３内の液体のｐＨを調整するｐＨ調整剤として、硫酸を収容する。ｐＨ調整剤容器８２は、混和槽３内に注入されて混和槽３内の液体のｐＨを調整するｐＨ調整剤として、炭酸水素ナトリウムを収容する。なお、炭酸水素ナトリウムなどのアルカリ剤は、原水の水質に応じて設置すればよい。
【００２９】
調整剤注入ポンプ９１は、ｐＨ制御部２１の制御のもと、ｐＨ調整剤容器８１内の硫酸を混和槽３内に注入する。調整剤注入ポンプ９２は、ｐＨ制御部２１の制御のもと、ｐＨ調整剤容器８２内の炭酸水素ナトリウムを混和槽３内に注入する。調整剤注入ポンプ９１，９２は、特許請求の範囲における凝集液体内へｐＨ調整剤を投入する投入手段として機能する。調整剤注入ポンプ９１は、ｐＨ制御部２１の制御のもと、ｐＨ調整剤容器８１内の所定量の硫酸を混和槽３内に注入する。調整剤注入ポンプ９２は、ｐＨ制御部２１の制御のもと、ｐＨ調整剤容器８２内の所定量の炭酸水素ナトリウムを混和槽３内に注入する。また、原水ポンプ１０は、混和槽３内のフロック含有水を膜１１に加圧送水する。
【００３０】
膜１１は、微細孔が形成されており、原水ポンプ１０によって送水されたフロック含有水から凝集フロックを分離し、ろ過水をろ過水槽１２に送出する。この膜の孔径は、集塊化していない凝集フロックを除去するため、０．５μｍ以下である。ろ過水槽１２は、膜１１によってろ過されたろ過水を貯留する。逆洗ポンプ１３は、膜１１における所定時間のろ過処理後、空気またはろ過水を逆流させて膜１１の細孔内および膜１１の表面の抑留物を除去する逆洗処理を行なう。色度計１４は、ろ過水槽１２に貯留されたろ過水の色度を計測し、計測したろ過水の色度を制御部２０に出力する。
【００３１】
制御部２０は、膜ろ過装置１を構成する各構成部位を制御する。制御部２０は、ｐＨ制御部２１を有する。入力部２２は、膜ろ過装置１の処理動作に関する情報を制御部２０に入力する。出力部２３は、膜ろ過装置１の処理動作に関する情報を出力する。
【００３２】
ｐＨ制御部２１は、ｐＨ計７が計測した混和槽３内の液体のｐＨをもとに、ろ過水の水質が所定の設定範囲内である場合には、調整剤注入ポンプ９１，９２による硫酸または炭酸水素ナトリウムの投入量を制御して、凝集液体のｐＨを第１のｐＨ範囲である中性から弱アルカリ性の範囲内となるように制御する。そして、ｐＨ制御部２１は、ｐＨ計７が計測した混和槽３内の液体のｐＨをもとに、ろ過水の水質が所定の設定範囲外である場合には、調整剤注入ポンプ９１，９２による硫酸または炭酸水素ナトリウムの投入量を制御して、中性から弱アルカリ性の範囲内に制御されていた凝集液体のｐＨを、第２のｐＨ範囲である弱酸性域内に変化させる。
【００３３】
ここで、混和槽３内の液体である凝集液体のｐＨ制御に対する第１のｐＨ範囲および第２のｐＨ範囲は、原水に対する凝集剤の凝集特性に応じて設定される。凝集剤がＰＡＣの場合には、第１のｐＨ範囲は、中性から弱アルカリ性の範囲に設定されており、第２のｐＨ範囲は、ｐＨが５．０〜６．８の弱酸性域である弱酸性域に設定されている。この各ｐＨ範囲を説明するため、図２を参照して、ＰＡＣにおける凝集特性について説明する。
【００３４】
図２は、凝集剤であるＰＡＣのｐＨによる形態変化を示す図である。図２に示すように、ＰＡＣは、ｐＨが１〜３の強酸性域Ｓ１である液体内に注入された場合、溶解性であるＡｌ3+となる。そして、ＰＡＣは、ｐＨが２．５〜５．５の酸性域Ｓ２である液体内に注入された場合、主なものは溶解性であるＡｌ8（ＯＨ）204+となる。このＡｌ8（ＯＨ）204+は、ＰＡＣが有する形態のうち最も正電荷が高い形態であるため、原水中の粒子の荷電状態を中和できる荷電中和力が他の形態よりも大きく最大となる。また、ＰＡＣは、ｐＨが４．５〜９．５の中性近傍域Ｓ３である液体内に注入された場合、主なものは不溶性であるＡｌ（ＯＨ）3となる。このＡｌ（ＯＨ）3は、架橋作用が強いため、強度の強い凝集フロックを形成できる。そして、ＰＡＣは、ｐＨが７．５以上であるアルカリ域Ｓ４である液体内に注入された場合、溶解性であるＡｌ（ＯＨ）4-となる。
【００３５】
原水中の濁度成分および色度成分は、粒子表面が負に荷電しているため、相互に反発しあい沈殿しにくく、原水中において分散状態を保持している。この原水中の濁度成分および色度成分は、荷電中和力を有する形態を取ったＰＡＣの作用によって、粒子表面が中和され、粒子間の反発力が減じる。この結果、分散していた濁度成分および色度成分が凝集し、架橋作用の強い形態を取ったＰＡＣの作用によって、濁度成分および色度成分の凝集が大きくなり凝集フロックが形成される。
【００３６】
従来の膜ろ過装置は、混和槽内の液体のｐＨを、常時、中性から弱アルカリ性の一定範囲内になるように制御することによって、ＰＡＣの強い架橋作用を利用して強度の強い大きな凝集フロックを形成していた。一般に、凝集剤を加えるとアルカリ度が消費されて混和槽内の液体のｐＨは低下していく。このため、従来は、混和槽内の液体のｐＨが常に中性から弱アルカリ性の一定範囲内になるように、混和槽内の液体のｐＨに対応させて、炭酸水素ナトリウムなどのアルカリ剤を注入していた。特に、夾雑物をろ過する膜と比べて膜の孔径が大きい砂ろ過装置においては、凝集後の沈殿不良および膜によるろ過不良がないように、強度の強い大きな凝集フロックを確実に成長させる必要があったため、混和槽内の液体のｐＨを常に中性から弱アルカリ性の一定範囲内になるように厳密に制御していた。
【００３７】
しかしながら、従来のように混和槽内の液体のｐＨを常に中性から弱アルカリ性の一定範囲内になるように制御した場合、ＰＡＣのほとんどは、架橋作用の強いＡｌ（ＯＨ）3となり、荷電中和力の強いＡｌ8（ＯＨ）204+が少ない状態となる。このため、混和槽内の液体のｐＨを常に中性から弱アルカリ性の一定範囲内になるように制御した場合、混和槽内の液体のｐＨが酸性域である場合と比較して、混和槽に送出された原水中の濁度成分および色度成分の荷電中和の進行が遅くなる。さらに、色度成分は、一般的に濁度成分よりも粒子径が小さく、濁度成分よりも凝集剤によって中和すべき荷電総量が多い。このため、従来のように混和槽内の液体のｐＨが常に中性から弱アルカリ性の一定範囲内になるように制御した場合、濁度成分および色度成分の荷電中和を進行させるために、凝集剤を過剰に注入する必要があった。したがって、凝集剤の消費量を抑制することが困難であった。
【００３８】
これに対し、膜ろ過装置１における膜１１は、集塊化していない凝集フロックを除去するため、０．５μｍ以下の孔径を有する。すなわち、膜１１は、濁度成分以上の粒径を有するものであれば、除去することができる。このため、膜ろ過装置１は、常に大きなサイズの凝集フロックを形成しなくとも、被処理水を適切にろ過することができる。言い換えると、膜ろ過装置１においては、常時、大きなサイズの凝集フロックを形成する必要がない。そこで、膜ろ過装置１は、混和槽３内の液体のｐＨを必要な場合にのみ酸性域に変化させて、色度成分の荷電中和を効率的に促進させている。
【００３９】
つぎに、混和槽３内の液体である凝集液体のｐＨ制御に対する第２のｐＨ範囲を弱酸性域に設定する理由について説明する。図２に示す酸性域Ｓ２においては、濁度成分および色度成分の粒子表面の荷電をＡｌ8（ＯＨ）204+によって最も強く中和できる。このため、原水の状態が酸性域Ｓ２であるときにＰＡＣを注入した場合、原水の状態が中性近傍域Ｓ３であるときに凝集剤を注入する場合と比較して少ない量の凝集剤によって、濁度成分および色度成分の荷電中和が可能となり凝集を開始することができる。特に、濁度成分よりも粒子径が小さく凝集剤によって中和すべき荷電総量が多い色度成分が原水中を多く占めている場合であっても、原水の状態を酸性域Ｓ２とした状態でＰＡＣを注入することによって、ＰＡＣの注入量を増加させることなく色度成分における荷電中和を可能とする。
【００４０】
しかしながら、酸性域Ｓ２のうち比較的酸性が強い状態の原水にＰＡＣを注入した場合、ＰＡＣはＡｌ8（ＯＨ）204+の形態を主に有するため、Ａｌ（ＯＨ）3による架橋作用が発揮されず、強度の弱い凝集フロックが形成され膜１１へ導入されてしまう。強度の弱い凝集フロックは、原水ポンプ１０の加圧送水によって破壊しやすく、凝集フロックの破壊による膜１１の目詰まりなどを誘発し、許容範囲を超えた過度の負担を膜１１に与えてしまうおそれがある。
【００４１】
このため、本実施の形態１における膜ろ過装置１においては、ｐＨ制御部２１は、Ａｌ8（ＯＨ）204+による荷電中和力およびＡｌ（ＯＨ）3による架橋作用の双方を発揮できる弱酸性域Ｓｐ（ｐＨが５．０〜６．８である。）を、第２のｐＨ範囲として設定する。ｐＨ制御処理におけるｐＨの制御範囲は、原水に対するＰＡＣのｐＨ依存凝集特性に応じて設定される。ｐＨ制御部２１は、色度成分が十分に凝集されていない場合などにおいて、混和槽３内の液体のｐＨを弱酸性域Ｓｐ内に制御する。この結果、膜ろ過装置１においては、凝集フロックにおける強度の急激な低下を抑制しながら濁度成分および色度成分の表面の荷電中和を促進できるため、混和槽３内の液体が中性から弱アルカリ性である場合よりも凝集剤の注入量を低減することができるとともに凝集フロックの生成も行なうことが可能になる。
【００４２】
この弱酸性域Ｓｐにおいては、ＰＡＣの一部は、溶解性のＡｌ8（ＯＨ）204+の形態を有する。このため、弱酸性域Ｓｐの状態である原水にＰＡＣを注入した場合、溶解性のＡｌ8（ＯＨ）204+を含むフロック含有水が混和槽３から膜１１に圧送される可能性がある。しかしながら、膜１１は溶解性のＡｌ8（ＯＨ）204+を除去することができない。この結果、Ａｌ8（ＯＨ）204+がろ過水槽１２内のろ過水内に残存したままとなるおそれがある。
【００４３】
そこで、ｐＨ制御部２１は、混和槽３内の液体のｐＨが弱酸性域Ｓｐ内となるｐＨ制御処理を常時行なわず、必要となった場合にのみ、混和槽３内の液体のｐＨが弱酸性域Ｓｐ内となるｐＨ制御処理を行なうことによって、ろ過水へのＰＡＣ成分の残存を防止している。
【００４４】
具体的には、ｐＨ制御部２１は、通常は、混和槽３内の液体のｐＨが中性から弱アルカリ性の第１のｐＨ範囲になるようにｐＨ調整剤の投入を制御する。そして、ｐＨ制御部２１は、ろ過水に色度成分が許容量以上残存し、ろ過水の水質が低下した場合に、混和槽３内の液体のｐＨを第２のｐＨ範囲である弱酸性域Ｓｐ内とするｐＨ制御処理を行なう。言い換えると、ｐＨ制御部２１は、ろ過水の色度が、ろ過水に要求される水質に基づく所定の設定値を超えた場合にのみ、混和槽３内の液体のｐＨを弱酸性域Ｓｐ内とするｐＨ制御処理を開始する。このｐＨ制御処理によって原水のｐＨが弱酸性域Ｓｐ内に制御された結果、濁度成分および色度成分のうち、特に色度成分の表面の荷電中和および凝集フロック形成が促進されるため、凝集剤の注入量を低減させた状態であっても凝集フロック形成を進行させることができる。そして、膜１１による濁度成分および色度成分の分離が促進され、ろ過水の水質が回復し、ろ過水の色度が低下する。ｐＨ制御部２１は、ろ過水に要求される水質を示す所定の設定値以下にろ過水の色度が低下した場合、ろ過水の水質が回復し安定した水質を保持できるものとして、混和槽３内の液体のｐＨを弱酸性域Ｓｐ内とするｐＨ制御処理を停止して、混和槽３内の液体のｐＨを中性から弱アルカリ性となるように炭酸水素ナトリウムおよび硫酸の注入量を制御する。
【００４５】
図３を参照して、膜ろ過装置１におけるｐＨ制御処理の処理手順について詳細に説明する。図３は、図１に示す膜ろ過装置１におけるｐＨ制御処理の処理手順を示すフローチャートである。
【００４６】
図３に示すように、まず、ｐＨ制御部２１は、混和槽３内の液体を中性から弱アルカリ性である第１のｐＨ範囲内とする第１ｐＨ制御処理を開始する（ステップＳ１）。次いで、ｐＨ制御部２１は、色度計１４によって計測された色度を含む色度情報を受信したか否かを判断する（ステップＳ２）。色度計１４は、定期的にろ過水槽１２のろ過水の色度を計測してｐＨ制御部２１に色度情報を送信するほか、ｐＨ制御部２１から指示された場合にろ過水槽１２のろ過水の色度を計測してｐＨ制御部２１に色度情報を送信してもよい。ｐＨ制御部２１は、色度情報を受信したと判断するまでステップＳ２の判断処理を繰り返す。
【００４７】
そして、ｐＨ制御部２１は、色度情報を受信したと判断した場合（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、受信した色度情報を処理し、ろ過水の色度が所定の設定値内であるか否かを判断する（ステップＳ４）。この設定値は、ろ過水に要求される水質をもとに設定され、たとえば１度である。色度計１４によって計測されたろ過水の色度が１度を超えた場合、ろ過水の水質が低下したものと判断できるためである。
【００４８】
ｐＨ制御部２１は、ろ過水の色度が所定の設定値内であると判断した場合（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、ろ過水の水質は要求される水質を満たすものと判断し、このまま第１ｐＨ制御処理を継続し、ステップＳ２に戻り再度色度情報を受信したか否かを判断する。一方、ｐＨ制御部２１は、ろ過水の色度が設定値内でないと判断した場合（ステップＳ４：Ｎｏ）、ろ過水の水質は低下しているものと判断し、混和槽３内の液体のｐＨを弱酸性域Ｓｐ内とする第２ｐＨ制御処理を行なうために、膜１１に対する逆洗処理が行なわれるか否かを判断する（ステップＳ６）。ｐＨ制御部２１は、逆洗処理が行なわれると判断した場合（ステップＳ６：Ｙｅｓ）、膜１１におけるろ過処理が停止するため、第１ｐＨ制御処理を停止して、再度ステップＳ６に戻る。そして、逆洗処理が終了するまでステップＳ６の判断処理を繰り返す。
【００４９】
これに対し、ｐＨ制御部２１は、逆洗処理が行なわれないと判断した場合または逆洗処理が終了したと判断した場合（ステップＳ６：Ｎｏ）、第１ｐＨ制御処理が継続していた場合には第１ｐＨ制御処理を停止し（ステップＳ７）、調整剤注入ポンプ９１，９２のｐＨ調整剤の投入を制御することによって、混和槽３内の液体のｐＨを弱酸性域Ｓｐ内とする第２ｐＨ制御処理を開始する（ステップＳ８）。そして、ｐＨ制御部２１は、ｐＨ計７によって計測されたｐＨをもとに、混和槽３内のｐＨが５．０〜６．８の範囲内となるように、調整剤注入ポンプ９１，９２の注入出力を変化させて、ｐＨ制御処理を行なう。
【００５０】
つぎに、ｐＨ制御部２１は、逆洗処理が行なわれる否かを判断し（ステップＳ１０）、逆洗処理が行なわれると判断した場合（ステップＳ１０：Ｙｅｓ）、第２ｐＨ制御処理を停止する（ステップＳ１６）。これに対し、ｐＨ制御部２１は、逆洗処理が行なわれないと判断した場合（ステップＳ１０：Ｎｏ）、色度計１４から送信された色度情報を受信したか否かを判断する（ステップＳ１２）。ｐＨ制御部２１は、色度情報を受信していないと判断した場合（ステップＳ１２：Ｎｏ）、このまま第２ｐＨ制御処理を継続する。そして、ｐＨ制御部２１は、ステップＳ１０に進み、ステップＳ１０の判断処理を行なう。
【００５１】
これに対し、ｐＨ制御部２１は、色度情報を受信したと判断した場合（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、受信した色度情報を処理し、ろ過水の色度が所定の設定値内であるか否かを判断する（ステップＳ１４）。第２ｐＨ制御処理開始後における設定値は、ろ過水に要求される水質をもとに設定され、たとえば０．５度である。色度計１４によって計測されたろ過水の色度が０．５度を下回った場合、ろ過水の水質が十分回復して安定した水質を保持できると判断できるためである。ｐＨ制御部２１は、ろ過水の色度が所定の設定値内でないと判断した場合（ステップＳ１４：Ｎｏ）、ろ過水の水質が回復していないと判断できるため、このまま第２ｐＨ制御処理を継続する。そして、ｐＨ制御部２１は、ステップＳ１０に進み、ステップＳ１０の判断処理を行なう。
【００５２】
一方、ｐＨ制御部２１は、ろ過水の色度が所定の設定値内であると判断した場合（ステップＳ１４：Ｙｅｓ）、ろ過水の水質が回復したと判断できるため、第２ｐＨ制御処理を停止し（ステップＳ１６）、強度が強く大きな凝集フロックを安定して生成するために、第１ｐＨ制御処理を開始する（ステップＳ１７）。なお、逆洗処理が行なわれる場合には、この逆洗処理が終了した後に第１ｐＨ制御処理を開始する。そして、ｐＨ制御部２１は、入力部２２から入力された指示情報をもとに、膜ろ過装置１におけるろ過処理が終了するか否かを判断する（ステップＳ１８）。ｐＨ制御部２１は、ろ過処理が終了すると判断した場合（ステップＳ１８：Ｙｅｓ）、そのまま制御処理を終了する。一方、ｐＨ制御部２１は、ろ過処理が終了しないと判断した場合（ステップＳ１８：Ｎｏ）、ステップＳ２に戻り、色度計１４による色度情報を受信したか否かを判断する。
【００５３】
具体的には、ｐＨ制御部２１は、まず、第１ｐＨ制御処理を開始する。そして、ｐＨ制御部２１は、図４のろ過水の色度の時間変化を示す曲線ｌ１にあるように、時間ｔ１において、ろ過水の色度が、第２ｐＨ制御開始の判断基準である設定値Ｔ１（たとえば１度）を超えたと判断した場合、ろ過水の水質が低下したものと判断する。そして、ｐＨ制御部２１は、第１ｐＨ処理をＯＦＦ状態として停止した後、図４の第２ｐＨ制御処理に対するタイミングチャートを示す曲線ｌ２にあるように、混和槽３内の液体のｐＨを弱酸性域Ｓｐ内とする第２ｐＨ制御処理をＯＮ状態として第２ｐＨ制御処理を開始する。そして、ｐＨ制御部２１は、ｐＨ計７によって計測されたｐＨをもとに、混和槽３内のｐＨが５．０〜６．８の範囲内となるように、調整剤注入ポンプ９１，９２の注入出力を変化させて、混和槽３内の液体のｐＨを弱酸性域Ｓｐ内とする第２ｐＨ制御処理を行なう。ここで、逆洗ポンプ１３の駆動によって、逆洗処理が行なわれる場合には、膜１１によるろ過処理が停止するため、ｐＨ制御処理も停止する。このため、ｐＨ制御部２１は、逆洗処理が行なわれる時間ｔ２から時間ｔ３までの間、第２ｐＨ制御処理をＯＦＦ状態とする。そして、ｐＨ制御部２１は、ろ過水の色度が、設定値Ｔ１を超えたままである場合には、逆洗処理が終了した時間ｔ３から、再度、第２ｐＨ制御処理をＯＮ状態として第２ｐＨ制御処理を開始する。そして、時間ｔ４において、ろ過水の色度が、第２ｐＨ制御処理停止の判断基準である設定値Ｔ２（たとえば０．５度）を下回ったと判断した場合、ろ過水の水質が安定して回復したものと判断し、第２ｐＨ制御処理をＯＦＦ状態として、第２ｐＨ制御処理を停止し、第１ｐＨ制御処理を開始する。なお、チャタリング防止のため第２ｐＨ制御処理条件に関する設定値をＴ１，Ｔ２の異なる値としたが、もちろん一つの設定値を設け該設定値外である場合に第２ｐＨ制御処理を行なってもよい。
【００５４】
このように、実施の形態１においては、ろ過水の色度上昇時にのみ混和槽３内の液体のｐＨを、中性から弱アルカリ性である第１のｐＨ範囲から変化させて、弱酸性域である第２のｐＨ範囲内になるように制御する第２ｐＨ制御処理を行なうことによって、凝集剤による荷電中和力と架橋作用とを適切に利用して凝集操作を行なっている。このため、実施の形態１によれば、凝集剤の注入量を抑制するとともに、膜１１の目詰まり原因となる色度成分などを凝集フロック内に捕捉した凝集フロックを効率的に形成することができる。したがって、実施の形態１によれば、良好なろ過水質の維持および膜差圧上昇速度の低減を実現できるため、効率的で安定した長時間の膜ろ過装置の運転を実現でき、ろ過水の回収率向上を図ることが可能になる。また、実施の形態１によれば、混和槽３内の液体のｐＨを弱酸性域Ｓｐ内とする第２ｐＨ制御処理を適時行なうため、常時アルカリ剤を注入する必要がなく、凝集剤とともにｐＨ調整剤であるアルカリ剤の注入量も低減でき、凝集剤を注入する凝集剤注入ポンプおよびｐＨ調整剤を注入する調整剤注入ポンプの動力費も低減可能である。
【００５５】
なお、本実施の形態１においては、ろ過水の色度を計測してろ過水の水質を取得していたが、これに限らず、図５の膜ろ過装置１ａに示すように、色度計１４に代えて、ろ過水槽１２のろ過水の吸光度を計測する吸光度計１４ａを設け、ろ過水槽１４のろ過水の吸光度を計測してろ過水の水質を取得してもよい。この場合、ｐＨ制御部２１は、吸光度計１４ａによって計測されたろ過水の吸光度が所定の設定範囲外である場合に、第１ｐＨ制御処理を停止して、第２ｐＨ制御処理を実行する。
【００５６】
（実施の形態２）
つぎに、実施の形態２について説明する。実施の形態２は、原水の色度、膜における膜差圧上昇速度の値に応じたｐＨとなるように凝集液体のｐＨを可変制御する。図６は、実施の形態２にかかる膜ろ過装置の構成を示す模式図である。図６に示すように、実施の形態２にかかる膜ろ過装置２０１は、図１に示す膜ろ過装置１における色度計１４に代えて、色度計２１４および圧力計２１５を備える。また、膜ろ過装置２０１は、膜ろ過装置１における制御部２０に代えて、ｐＨ制御部２２１を有する制御部２２０を備える。
【００５７】
色度計２１４は、原水槽２に貯留された原水の色度を計測し、計測した原水の色度を制御部２２０に出力する。言い換えると、色度計２１４は、混和槽３における凝集処理前の原水の色度を計測する。圧力計２１５は、膜１１における膜差圧を計測し、計測した膜差圧を制御部２２０に出力する。制御部２２０は、図１に示す制御部２０と同様の機能を有する。
【００５８】
ｐＨ制御部２２１は、図１に示すｐＨ制御部２１と同様に、第１ｐＨ制御処理および第２ｐＨ制御処理を行なう。ｐＨ制御部２２１は、原水槽２内の原水の色度上昇時、膜１１における膜差圧上昇時のみに、第２ｐＨ制御処理を行ない、それ以外は、第１ｐＨ制御処理を行なう。原水の色度が膜１１によるろ過処理性能を超えて高くなった場合、膜１１による色度成分の目詰まり、色度成分の残存によるろ過水質の劣化が発生するおそれがある。このため、ｐＨ制御部２２１は、原水槽２内の原水の色度上昇時に第２ｐＨ制御処理を行なうことによって原水中の色度成分を十分に凝集フロック内に取り込ませ、膜１１の負担軽減およびろ過水の水質維持を図る。また、膜１１における細孔の閉塞の進行によって膜差圧上が急激に上昇した場合、ろ過処理不能となるおそれがある。このため、ｐＨ制御部２２１は、膜１１における膜差圧上昇時に第２ｐＨ制御処理を行なうことによって、色度成分の分散が十分抑制されたフロック含有水を膜１１に送出させて、膜１１における膜差圧の低下を図る。ｐＨ制御部２２１は、色度計２１４によって計測された原水槽２内の原水の色度が所定の設定範囲内である場合、および、圧力計２１５によって計測された膜１１の膜差圧をもとに求めた膜差圧上昇速度が所定の設定範囲内である場合、ｐＨ計７が計測した混和槽３内の液体のｐＨをもとに、調整剤注入ポンプ９１による硫酸の注入量および調整剤注入ポンプ９２による炭酸水素ナトリウムの注入量を制御して混和槽３内の液体のｐＨを中性から弱アルカリ性の範囲である第１のｐＨ範囲内となるように制御する。ｐＨ制御部２２１は、色度計２１４によって計測された原水槽２内の原水の色度が所定の設定範囲外である場合、または、圧力計２１５によって計測された膜１１の膜差圧をもとに求めた膜差圧上昇速度が所定の設定範囲外である場合、ｐＨ計７が計測した混和槽３内の液体のｐＨをもとに、混和槽３内の液体のｐＨが弱酸性域である所定範囲内となるように調整剤注入ポンプ９１による硫酸の注入量および調整剤注入ポンプ９２による炭酸水素ナトリウムの注入量を制御して、第１のｐＨ範囲内に制御されていた混和槽３内の液体のｐＨを第２のｐＨ範囲内に変化させる。
【００５９】
つぎに、図７を参照して、膜ろ過装置２０１におけるｐＨ制御処理の処理手順について説明する。図７は、図６に示す膜ろ過装置２０１におけるｐＨ制御処理の処理手順を示すフローチャートである。
【００６０】
図７に示すように、ｐＨ制御部２２１は、混和槽３内の液体を中性から弱アルカリ性である第１のｐＨ範囲内とする第１ｐＨ制御処理を開始する（ステップＳ２１）。次いで、ｐＨ制御部２２１は、色度計２１４および圧力計２１５から出力された情報を受信したか否かを判断する（ステップＳ２２）。色度計２１４は、定期的に原水槽２の原水の色度を計測してｐＨ制御部２２１に色度情報を送信するほか、ｐＨ制御部２２１から指示された場合に原水槽２の原水の色度を計測してｐＨ制御部２２１に色度情報を送信してもよい。また、圧力計２１５は、定期的に膜１１の膜差圧を計測してｐＨ制御部２２１に膜差圧情報を送信するほか、ｐＨ制御部２２１から指示された場合に膜１１の膜差圧を計測してｐＨ制御部２２１に膜差圧情報を送信してもよい。ｐＨ制御部２２１は、色度情報および膜差圧情報を受信したと判断するまでステップＳ２２の判断処理を繰り返す。
【００６１】
そして、ｐＨ制御部２２１は、色度計２１４および圧力計２１５から出力された情報を受信したと判断した場合（ステップＳ２２：Ｙｅｓ）、受信した情報を処理し、原水の色度が所定の設定値内であるか否かを判断する（ステップＳ２４）。この設定値は、ろ過水に要求される水質および膜１１のろ過性能をもとに設定され、色度計２１４によって計測された原水の色度が設定値を超えた場合、ろ過水に要求される水質を保持できないおそれがあると判断できる。
【００６２】
ｐＨ制御部２２１は、原水の色度が所定の設定値内でないと判断した場合（ステップＳ２４：Ｎｏ）、ろ過水に要求される水質を保持することが難しいと判断し、混和槽３内の液体のｐＨを弱酸性域Ｓｐ内とする第２ｐＨ制御処理を行なうために、膜１１において逆洗処理が行なわれるか否かを判断する（ステップＳ２６）。
【００６３】
一方、ｐＨ制御部２２１は、原水の色度が所定の設定値内であると判断した場合（ステップＳ２４：Ｙｅｓ）、ろ過水の水質は要求される水質を保持できるものと判断する。そして、ｐＨ制御部２２１は、圧力計２１５から出力された膜差圧をもとに膜１１における膜差圧上昇速度を演算し、膜差圧上昇速度が所定の設定値内であるか否かを判断する（ステップＳ２５）。この設定値は、膜１１がろ過処理不能となる膜差圧とろ過処理継続時間とをもとに設定され、演算した膜差圧上昇速度が設定値を超えた場合、膜１１がろ過処理を安定して行なうことができないおそれがあると判断できる。
【００６４】
このため、ｐＨ制御部２２１は、膜差圧上昇速度が所定の設定値内であると判断した場合（ステップＳ２５：Ｙｅｓ）、膜１１がろ過処理を安定して行なうことができると判断する。そして、ステップＳ２２に戻り、ｐＨ制御部２２１は、再度情報を受信したか否かを判断する。
【００６５】
これに対し、ｐＨ制御部２２１は、膜差圧上昇速度が所定の設定値内でないと判断した場合（ステップＳ２５：Ｎｏ）、膜１１が安定したろ過処理を行なうことが難しいと判断し、混和槽３内の液体のｐＨを弱酸性域Ｓｐ内とする第２ｐＨ制御処理を行なうために、膜１１において逆洗処理が行なわれるか否かを判断する（ステップＳ２６）。
【００６６】
ｐＨ制御部２２１は、逆洗処理が行なわれると判断した場合（ステップＳ２６：Ｙｅｓ）、膜１１におけるろ過処理が停止するため、第１ｐＨ制御処理を停止して、再度ステップＳ２６に戻る。そして、逆洗処理が終了するまでステップＳ２６の判断処理を繰り返す。
【００６７】
これに対し、ｐＨ制御部２２１は、逆洗処理が行なわれないと判断した場合または逆洗処理が終了したと判断した場合（ステップＳ２６：Ｎｏ）、第１ｐＨ制御処理が継続していた場合には、第１ｐＨ制御処理を停止し（ステップＳ２７）、調整剤注入ポンプ９１，９２に対してｐＨ調整剤の注入を開始させることによって混和槽３内の液体のｐＨを弱酸性域Ｓｐ内とする第２ｐＨ制御処理を開始する（ステップＳ２８）。そして、ｐＨ制御部２２１は、ｐＨ計７によって計測されたｐＨをもとに、混和槽３内のｐＨが５．０〜６．８の範囲内となるように、調整剤注入ポンプ９１，９２の注入出力を変化させて、混和槽３内の液体のｐＨを弱酸性域Ｓｐ内とする第２ｐＨ制御処理を行なう。
【００６８】
つぎに、ｐＨ制御部２２１は、逆洗処理が行なわれる否かを判断し（ステップＳ３０）、逆洗処理が行なわれると判断した場合（ステップＳ３０：Ｙｅｓ）、第２ｐＨ制御処理を停止する（ステップＳ３６）。これに対し、ｐＨ制御部２２１は、逆洗処理が行なわれないと判断した場合（ステップＳ３０：Ｎｏ）、色度計２１４および圧力計２１５から送信された情報を受信したか否かを判断する（ステップＳ３２）。ｐＨ制御部２２１は、情報を受信していないと判断した場合（ステップＳ３２：Ｎｏ）、このまま第２ｐＨ制御処理を継続する。そして、ｐＨ制御部２２１は、ステップＳ３０に進み、ステップＳ３０の判断処理を行なう。
【００６９】
一方、ｐＨ制御部２２１は、色度計２１４および圧力計２１５から送信された情報を受信したと判断した場合（ステップＳ３２：Ｙｅｓ）、受信した情報を処理し、原水の色度が所定の設定値内であるか否かを判断する（ステップＳ３４）。ｐＨ制御処理開始後における設定値は、膜１１の性能とろ過水に要求される水質をもとに設定され、色度計１４によって計測された原水の色度が設定値を下回った場合には、膜１１においてろ過処理を安定して行なうことができ、かつ、ろ過水の水質が回復し安定した水質を保持できるものと判断できる。ｐＨ制御部２２１は、原水の色度が所定の設定値内でないと判断した場合（ステップＳ３４：Ｎｏ）、ろ過水の水質を保持できないと判断できるため、このまま第２ｐＨ制御処理を継続する。そして、ｐＨ制御部２２１は、ステップＳ３０に進み、ステップＳ３０の判断処理を行なう。
【００７０】
一方、ｐＨ制御部２２１は、原水の色度が所定の設定値内であると判断した場合（ステップＳ３４：Ｙｅｓ）、つぎに、圧力計２１５から出力された膜差圧をもとに膜１１における膜差圧上昇速度を演算し、この膜差圧上昇速度が所定の設定内であるか否かを判断する（ステップＳ３５）。この設定値は、膜１１がろ過処理不能となる膜差圧とろ過処理継続時間とをもとに設定され、演算した膜差圧上昇速度が設定値を下回った場合、安定したろ過処理を継続することができるものと判断できる。
【００７１】
ｐＨ制御部２２１は、膜差圧上昇速度が設定値内でないと判断した場合（ステップＳ３５：Ｎｏ）、安定したろ過処理を行なうことが難しいと判断できるため、このまま第２ｐＨ制御処理を継続する。そして、ｐＨ制御部２２１は、ステップＳ３０に進み、ステップＳ３０の判断処理を行なう。
【００７２】
一方、ｐＨ制御部２２１が、膜差圧上昇速度が設定値内であると判断した場合（ステップＳ３５：Ｙｅｓ）、原水の色度および膜１１の膜差圧上昇速度は、安定したろ過処理が継続可能である値まで下回ったものと考えられる。このため、ｐＨ制御部２２１は、第２ｐＨ制御処理を停止して（ステップＳ３６）、第１ｐＨ制御処理を開始する（ステップＳ３７）。なお、逆洗処理が行なわれる場合には、この逆洗処理が終了した後に第１ｐＨ制御処理を開始する。そして、ｐＨ制御部２２１は、入力部２２から入力された指示情報をもとに、膜ろ過装置２０１におけるろ過処理が終了するか否かを判断し（ステップＳ３８）、ろ過処理が終了すると判断した場合（ステップＳ３８：Ｙｅｓ）、そのまま制御処理を終了する。一方、ｐＨ制御部２２１は、ろ過処理が終了しないと判断した場合（ステップＳ３８：Ｎｏ）、ステップＳ２２に戻り、色度計２１４および圧力計２１５から出力された情報を受信したか否かを判断する。
【００７３】
つぎに、図８を参照して、ｐＨ制御部２２１における第２ｐＨ制御処理を具体的に説明する。図８は、ｐＨ制御部２２１における第２ｐＨ制御処理の開始および停止を説明する図である。図８の曲線ｌ２１は、原水の色度の時間変化を示し、図８の曲線ｌ３１は、膜１１の膜差圧上昇速度の時間変化を示し、図８下方の曲線ｌ４１は、第２ｐＨ制御処理のＯＮ状態およびＯＦＦ状態を示すタイミングチャートである。
【００７４】
まず、ｐＨ制御部２２１は、第１ｐＨ制御処理を開始する。そして、ｐＨ制御部２２１は、図８の曲線ｌ２１に示すように、時間ｔ１１において、原水の色度がｐＨ制御開始の判断基準である設定値Ｔ２１を超えたと判断した場合、第１ｐＨ処理をＯＦＦ状態として停止した後、曲線ｌ４１に示すように、第２ｐＨ制御処理をＯＮ状態としてｐＨ制御処理を開始する。ｐＨ制御部２２１は、ｐＨ計７によって計測されたｐＨをもとに、混和槽３内のｐＨが５．０〜６．８の範囲内となるように、調整剤注入ポンプ９１，９２の注入出力を変化させて、混和槽３内の液体のｐＨを弱酸性域Ｓｐ内とする第２ｐＨ制御処理を行なう。そして、ｐＨ制御部２２１は、逆洗処理が行なわれる時間ｔ１２から時間ｔ１３までの間、第２ｐＨ制御処理をＯＦＦ状態とする。そして、ｐＨ制御部２２１は、原水の色度または膜差圧上昇速度が所定の設定値を超えたままである場合には、逆洗処理が終了した時間ｔ１３から、再度第２ｐＨ制御処理をＯＮ状態として、混和槽３内の液体のｐＨを弱酸性域Ｓｐ内とする第２ｐＨ制御処理を開始する。そして、原水の色度がｐＨ制御処理停止の判断基準である設定値Ｔ２２を下回り、さらに、膜差圧上昇速度がｐＨ制御処理停止の判断基準である設定値Ｔ３２を下回った時間ｔ１４において、ｐＨ制御部２２１は、第２ｐＨ制御処理をＯＦＦ状態とし、第１ｐＨ制御処理を開始する。なお、チャタリング防止のため第２ｐＨ制御処理条件に関する設定値をＴ２１，Ｔ２２およびＴ３１，Ｔ３２のそれぞれ異なる値としたが、もちろん一つの設定値をそれぞれ設けて、原水色度、膜差圧上昇速度が設定値外である場合に第２ｐＨ制御処理を行なってもよい。
【００７５】
このように、実施の形態２においては、原水槽２内の原水の色度上昇時、膜１１における膜差圧上昇時のみにおいて、混和槽３内の液体のｐＨを弱酸性域内に制御する第２ｐＨ制御処理を行なうため、実施の形態１と同様に、良好な膜ろ過水質の維持と膜差圧上昇速度の低減とを可能にするとともに、凝集剤の消費量を抑制することができる。
【００７６】
なお、実施の形態２においては、原水の色度または膜１１の膜差圧上昇速度のいずれか一方が所定の設定値外である場合に第２ｐＨ制御処理を開始して確実にろ過処理の安定化を図った場合について説明した。実施の形態２においては、これに限らず、ｐＨ制御部２２１は、原水の色度および膜差圧上昇速度の双方が所定の設定値外である場合に第２ｐＨ制御処理を開始して、ろ過水中の溶解性物質の残存をさらに抑制してもよい。
【００７７】
具体的には、ｐＨ制御部２２１は、図９の曲線ｌ２１に示すように原水の色度が設定値Ｔ２１を超え、さらに、曲線ｌ３１に示すように膜差圧上昇速度が設定値Ｔ３１を超えた時間ｔ２１において、第１ｐＨ制御処理を停止して、第２ｐＨ制御処理のタイミングチャートを示す曲線ｌ４２にあるように、ｐＨ制御処理をＯＮ状態として第２ｐＨ制御処理を開始する。この場合、ｐＨ制御部２２１は、図１０に示す処理手順を行なうことによって、第２ｐＨ制御処理を行なう。ｐＨ制御部２２１は、図１０に示すように、図７に示すステップＳ２２と同様に、第１ｐＨ制御開始処理（ステップＳ４１）、情報受信判断処理（ステップＳ４２）を行なった後、原水の色度が設定値内であるか否かを判断し（ステップＳ４４）、原水の色度が設定値内であると判断した場合（ステップＳ４４：Ｙｅｓ）、ステップＳ４２に戻る。また、ｐＨ制御部２２１は、原水の色度が設定値内でないと判断した場合（ステップＳ４４：Ｎｏ）、膜差圧上昇速度は設定値内であるか否かを判断し（ステップＳ４５）、膜差圧上昇速度は設定値内であると判断した場合（ステップＳ４５：Ｙｅｓ）、ステップＳ４２に戻る。そして、ｐＨ制御部２２１は、膜差圧上昇速度は設定値内でないと判断した場合（ステップＳ４５：Ｎｏ）、ｐＨ制御部２２１は、第２ｐＨ制御処理を行なうために、逆洗処理が行なわれるか否かを判断し（ステップＳ４６）、逆洗処理が行なわれると判断した場合（ステップＳ４６：Ｙｅｓ）、ステップＳ４６の判断処理を繰り返し、逆洗処理が行なわないと判断した場合（ステップＳ４６：Ｎｏ）、第１ｐＨ制御を停止して（ステップＳ４７）、第２ｐＨ制御処理を開始する（ステップＳ４８）。
【００７８】
そして、ｐＨ制御部２２１は、図７におけるステップＳ３０〜ステップＳ３８と同様に、逆洗処理判断処理（ステップＳ５０）、情報受信判断処理（ステップＳ５２）、原水の色度に対する判断処理（ステップＳ５４）、膜差圧上昇速度に対する判断処理（ステップＳ５５）、第２ｐＨ制御の停止処理（ステップＳ５６）、第１ｐＨ制御開始処理（ステップＳ５７）、ろ過処理終了判断処理（ステップＳ５８）を行い、原水の色度および膜差圧上昇速度の双方が所定の設定値内であると判断した場合、第２ｐＨ制御処理を停止する。
【００７９】
なお、本実施の形態２においては、ろ過水の色度を計測してろ過水の水質を取得していたが、これに限らず、図１１の膜ろ過装置２０１ａに示すように、色度計２１４に代えて、原水槽２の原水の吸光度を計測する吸光度計２１４ａを設け、原水槽２内の原水の吸光度を計測して原水の水質を取得してもよい。この場合、ｐＨ制御部２２１は、色度計２１４によって計測された原水の吸光度が所定の設定範囲外である場合に、第１ｐＨ制御処理を停止して、第２ｐＨ制御処理を実行する。
【００８０】
また、図１２の膜ろ過装置３０１に示すように、実施の形態１および実施の形態２を組み合わせて、ろ過水の色度、原水槽の色度および膜差圧上昇速度をもとに、第２ｐＨ制御処理を行なってもよい。図１２に示すように、膜ろ過装置３０１は、ろ過水槽１２内のろ過水の色度を計測する色度計１４、原水槽２内の原水の色度を計測する色度計２１４および膜１１の膜差圧を計測する圧力計２１５を備える。そして、制御部３２０が有するｐＨ制御部３２１は、ろ過水の色度、原水槽の色度および膜差圧上昇速度をもとに、第１ｐＨ制御処理を停止して、第２ｐＨ制御を適時行なう。この場合、ｐＨ制御部３２１は、ろ過水の色度、原水の色度または膜差圧上昇速度のいずれか一つが所定の各設定範囲外である場合に第２ｐＨ制御処理を実行してもよく、ろ過水の色度、原水の色度および膜差圧上昇速度のすべてが所定の各設定範囲外である場合に第２ｐＨ制御処理を行なってもよい。また、図１２に示す膜ろ過装置３０１は、色度計１４および色度計２１４に代えて、図５に示す吸光度計１４ａおよび図１１に示す吸光度計２１４ａを有してもよい。この場合、ｐＨ制御部３２１は、ろ過水の吸光度、原水の吸光度または膜差圧上昇速度のいずれか一つが所定の各設定範囲外である場合に第２ｐＨ制御処理を行なってもよく、ろ過水の吸光度、原水の吸光度および膜差圧上昇速度のすべてが所定の各設定範囲外である場合に第２ｐＨ制御処理を行なってもよい。
【００８１】
また、実施の形態１および実施の形態２においては、凝集対象である混和槽３内の液体に対して第１ｐＨ制御処理および第２ｐＨ制御処理を行なった場合について説明したが、もちろん混和槽を設けず凝集剤をライン注入する場合にも第１ｐＨ制御処理および第２ｐＨ制御処理を行なって凝集剤の消費量抑制を図ってもよい。
【００８２】
また、実施の形態１および実施の形態２においては、混和槽３内のｐＨを計測して、この計測結果をもとに第１ｐＨ制御処理および第２ｐＨ制御処理を行なう場合について説明したが、もちろんこれに限らず、膜１１によってろ過処理が行なわれたろ過水のｐＨを計測するｐＨ計を設け、このｐＨ計による計測結果をもとに第１ｐＨ制御処理および第２ｐＨ制御処理を行なってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】実施の形態１にかかる膜ろ過装置の構成を示す模式図である。
【図２】凝集剤であるＰＡＣのｐＨによる形態変化を示す図である。
【図３】図１に示す膜ろ過装置におけるｐＨ制御処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図４】図１に示すｐＨ制御部におけるｐＨ制御処理を説明する図である。
【図５】実施の形態１にかかる膜ろ過装置の他の構成を示す模式図である。
【図６】実施の形態２にかかる膜ろ過装置の構成を示す模式図である。
【図７】図６に示す膜ろ過装置におけるｐＨ制御処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図８】図６に示すｐＨ制御部におけるｐＨ制御処理を説明する図である。
【図９】図６に示すｐＨ制御部におけるｐＨ制御処理の他の例を説明する図である。
【図１０】図６に示す膜ろ過装置におけるｐＨ制御処理の処理手順の他の例を示すフローチャートである。
【図１１】実施の形態２にかかる膜ろ過装置の他の構成を示す模式図である。
【図１２】実施の形態２にかかる膜ろ過装置の他の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【００８４】
１，１ａ，２０１，２０１ａ，３０１  膜ろ過装置
２  原水槽
３  混和槽
４  凝集剤容器
５  凝集剤注入ポンプ
６  攪拌機構
７  ｐＨ計
８１，８２  ｐＨ調整剤容器
９１，９２  調整剤注入ポンプ
１０  原水ポンプ
１１  膜
１２  ろ過水槽
１３  逆洗ポンプ
１４，２１４  色度計
１４ａ，２１４ａ  吸光度計
２０，２２０，３２０  制御部
２１，２２１，３２１  ｐＨ制御部
２２  入力部
２３  出力部
２１５  圧力計
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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