(57)【要約】【課題】定速濾過処理を行うときの濾過速度を効率的に決定する。【解決手段】濾過膜の初期特性を用いて選択した濾過速度候補で１回目の濾過処理を行うとき濾過開始圧力ｐｍ，１，１を決定する。濾過ケークの圧縮特性を用いて濾過圧力が濾過開始圧力ｐｍ，１，１から設定値ｐｘまで上昇する間に要したエネルギ量と処理水量を算出する。そのエネルギ量に物理洗浄に要したエネルギ量を加算し、その処理水量から物理洗浄に用いた処理水量を減算して、１濾過サイクルのエネルギ量と処理水量を算出する。物理的洗浄による濾過膜の膜閉塞特性を用いて２回目の濾過サイクルの濾過開始圧力ｐｍ，１，２を決定する。以下、同様に２回目以降の濾過サイクルのエネルギ量と処理水量を算出する。各濾過サイクルのエネルギ量と処理水量が算出されると、それらの和からエネルギ効率を算出する。エネルギ効率から選択した濾過速度候補を評価する。【選択図】  図３
2004329982.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
定速濾過処理時の濾過圧力が設定値を超えるときに膜洗浄処理を行うことで、定速濾過処理と膜洗浄処理からなる濾過サイクルが繰返し行われる膜濾過装置において濾過速度を決定する方法であって、
濾過ケークの圧縮特性を取得する工程と、
濾過膜の初期特性を取得する工程と、
濾過速度と物理的洗浄による膜閉塞特性の関係を取得する工程と、
濾過速度候補群の中から１の濾過速度候補を選択する工程と、
取得された濾過膜の初期特性を用いて、選択された濾過速度候補で定速濾過処理を行うときの１回目の濾過サイクルにおける濾過開始圧力を決定する第１決定工程と、
取得された濾過ケークの圧縮特性を用いて、決定された濾過開始圧力から選択された濾過速度候補で定速濾過処理を行うときの被処理水供給圧力の経時変化を求め、その被処理水供給圧力の経時変化から１濾過サイクル当りのエネルギ量と処理水量を算出する第１算出工程と、
取得された濾過速度と物理的洗浄による膜閉塞特性との関係を用いて、膜洗浄処理後の濾過サイクルにおける濾過開始圧力を決定する第２決定工程と、
濾過開始圧力が第１所定値を超えるまで第１算出工程と第２決定工程を繰り返し行い、エネルギ量の和と処理水量の和を算出する第２算出工程と、を有する濾過速度決定方法。
【請求項２】
濾過速度候補群の各濾過速度候補について第１決定工程から第２算出工程までを行い、算出されたエネルギ量の和と処理水量の和から決まるエネルギ効率が最も高くなる濾過速度候補を膜濾過装置の濾過速度として決定することを特徴とする請求項１に記載の濾過速度決定方法。
【請求項３】
濾過サイクル開始時の濾過開始圧力が第１所定値を越えるときに薬品洗浄処理が行われることで、複数の濾過サイクルと薬品洗浄処理を１サイクルとする薬品洗浄サイクルが繰返し行われる膜濾過装置の濾過速度を決定する請求項１に記載の濾過速度決定方法であって、
さらに、薬品洗浄による膜閉塞特性と濾過速度の関係を取得する工程と、
取得された薬品洗浄による膜閉塞特性と濾過速度の関係を用いて、薬品洗浄直後の濾過サイクルにおける濾過開始圧力を決定する第３決定工程と、
薬品洗浄直後の濾過開始圧力が第２所定値を超えるまで第１算出工程から第３決定工程までを繰り返し行い、エネルギ量の和と処理水量の和を算出する第３算出工程と、
投入された総薬剤量並びに第３算出工程で算出された総エネルギ量及び総処理水量から評価値を算出する工程と、を有する濾過速度決定方法。
【請求項４】
濾過速度候補群の各濾過速度候補について第１決定工程から評価値算出工程までを行い、最も評価値が高くなる濾過速度候補を膜濾過装置の濾過速度として決定することを特徴とする請求項３に記載の濾過速度決定方法。
【請求項５】
定速濾過処理時の濾過圧力が設定値を超えるときに膜洗浄処理を行うことで、定速濾過処理と膜洗浄処理からなる濾過サイクルが繰返し行われる膜濾過装置における濾過速度候補を評価する装置であって、
濾過ケークの圧縮特性を入力する第１入力手段と、
濾過膜の初期特性を入力する第２入力手段と、
濾過速度と物理的洗浄による膜閉塞特性の関係を入力する第３入力手段と、
濾過速度候補を入力する第４入力手段と、
入力された濾過膜の初期特性を用いて、入力された濾過速度候補で定速濾過処理を行うときの１回目の濾過サイクルにおける濾過開始圧力を決定する第１決定手段と、
入力された濾過ケークの圧縮特性を用いて、決定された濾過開始圧力から入力された濾過速度候補で定速濾過処理を行うときの被処理水供給圧力の経時変化を求め、その被処理水供給圧力の経時変化から１濾過サイクル当りのエネルギ量と処理水量を算出する第１算出手段と、
入力された濾過速度と物理的洗浄による膜閉塞特性との関係を用いて、膜洗浄処理後の濾過サイクルにおける濾過開始圧力を決定する第２決定手段と、
濾過開始圧力が第１所定値を超えるまで第１算出手段と第２決定手段を繰り返し実行することで、エネルギ量の和と処理水量の和を算出する第２算出手段と、を有する濾過速度候補評価装置。
【請求項６】
濾過サイクル開始時の濾過開始圧力が第１所定値を越えるときに薬品洗浄処理が行われることで、複数の濾過サイクルと薬品洗浄処理を１サイクルとする薬品洗浄サイクルが繰返し行われる膜濾過装置の濾過速度候補を評価する請求項５に記載の濾過速度候補評価装置であって、
さらに、薬品洗浄による膜閉塞特性と濾過速度の関係を入力する第５入力手段と、
入力された薬品洗浄による膜閉塞特性と濾過速度の関係を用いて、薬品洗浄直後の濾過サイクルにおける濾過開始圧力を決定する第３決定手段と、
薬品洗浄直後の濾過開始圧力が第２所定値を超えるまで第１算出手段から第３決定手段までを繰り返し実行することで、総エネルギ量と総処理水量を算出する第３算出手段と、
投入された総薬剤量と第３算出手段で算出された総エネルギ量及び総処理水量とから評価値を算出する手段と、を有する濾過速度評価装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、下水や化学プロセス産業から排出される廃水等から不純物を濾過したり、上水処理の工程で不純物を濾過により除去したりするのに用いられる膜濾過装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】膜濾過装置では、不純物を含んだ被処理水を濾過膜の一方の面から他方の面へ透過させることで、被処理水中の不純物を膜表面に付着させて除去する。処理時間の経過に伴って膜表面に不純物が付着・堆積していくため、濾過膜表面を物理的に洗浄する処理（以下、物理的洗浄処理という）が行われる。濾過膜の表面が洗浄されると膜表面に付着した付着物が剥離するため、膜の濾過能力が回復して再び濾過処理が行われる。したがって、膜濾過装置では、被処理水中の不純物を濾過する濾過工程と、濾過工程により膜表面に付着した付着物を洗浄する洗浄工程〔具体的には、逆洗（処理水を逆方向に流すこと）や膜表面に空気を散気する等の物理的洗浄処理〕とが繰り返し実行される（以下、１回の濾過処理と１回の物理的洗浄処理とを合わせて１濾過サイクルという）。
上記の濾過サイクルが繰り返されていくと、逆洗処理等の物理的洗浄処理だけでは除去しきれない付着物が濾過膜に残留して行く。このため、濾過サイクル数の増加に応じて濾過処理開始時の濾過開始圧力が高くなり、逆洗処理を行う頻度も多くなる。そこで、逆洗処理後の濾過開始圧力が所定値よりも高くなると、薬品を用いて濾過膜を洗浄する処理（以下、薬品洗浄処理という）が行われる。これによって、濾過膜に残留する付着物が除去されて膜の濾過能力が回復する。したがって、複数回の濾過サイクルが行われると１回の薬品洗浄処理が行われ、以下、複数回の濾過サイクルと１回の薬品洗浄処理とを１サイクル（以下、薬品洗浄サイクルという）とする処理が繰り返される。
なお、膜に強固に付着した付着物の一部は薬品洗浄を行っても除去できないため、薬品洗浄サイクル毎に膜の濾過能力は低下する（すなわち、薬品洗浄処理直後の濾過サイクルにおける濾過開始圧力が上昇する）。このため、薬品洗浄処理が行われても濾過開始圧力が充分に低下しなくなると、新しい濾過膜に交換される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の膜濾過装置に被処理水を供給する方式としては、通常、濾過開始時から濾過終了時まで濾過速度（膜を透過する被処理水の単位時間，単位膜面積当たりの流量）を一定に保つ定速濾過方式と、濾過開始時から濾過終了時まで濾過圧力（被処理水の供給圧力）を一定に保つ定圧濾過方式が用いられている。化学プロセス産業等の水処理設備では、時間当りに発生する被処理水量が略一定となることから、膜濾過装置に供給される被処理水量も時間当り一定とすることが好ましい。しかしながら、定圧濾過方式では被処理水の供給圧力が一定であるため、膜表面への不純物の付着量の増加に応じて処理される被処理水量が時間とともに減少する。このため、化学プロセス産業等の水処理設備では定速濾過方式を採用する場合が多くなっている。
定速濾過方式の場合、濾過速度を大きくしすぎると膜表面への不純物の付着量（すなわち、濾過時間の経過）に応じて被処理水の供給圧力がべき指数関数的に増加する。このため、洗浄処理を頻繁に行わなければならずエネルギ効率が低下する。一方、濾過速度を小さくしすぎると被処理水の供給圧力の増加が抑制されるため洗浄処理の頻度を低くできるものの、時間当りの被処理水量を上げるためには設備（膜面積）を大きくしなければならない。このように定速濾過時の濾過速度をいかなる値に決定するかは最も重要な問題の１つであるにも関わらず、事前に濾過速度を評価・決定する確立された手法は未だなく、専ら経験と勘に頼り試行錯誤によって決められているのが実情であった。
なお、膜濾過装置に被処理水を供給する従来の方法としては、特許文献１に記載の方法が知られている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−２６３４５２号公報
【０００５】
本発明は上述した事情に鑑みなされたもので、その目的は、定速濾過処理時の濾過速度を効率的な値に決定するための過程を支援する技術を提供することを目的とする。
上記課題を解決するためには、膜洗浄後の濾過開始圧力を正確に予測することが重要となる。膜洗浄後の濾過開始圧力を正確に予測できれば、その後の濾過処理における濾過圧力の経時変化も正確に予測することができ、その結果、濾過処理に必要なエネルギ量と処理水量（すなわち、エネルギ効率）を正確に予測することが可能となるためである。
本発明者らが種々の検討を行ったところ、膜洗浄後の濾過開始圧力（つまり、濾過能力）は濾過速度によって大きく異なることに気付いた。例えば、同一圧力・同一流量で逆洗処理を行った場合でも、濾過速度が大きい濾過処理後の逆洗処理では濾過能力の回復量は小さく、濾過速度が小さい濾過処理後の逆洗処理では濾過能力の回復量は大きくなる。
したがって、濾過速度に応じて膜洗浄処理後の濾過開始圧力（膜洗浄による濾過能力の回復量）を決定してやれば、各濾過サイクルにおける濾過圧力の経時変化を正確に算出でき、その結果、各濾過サイクルのエネルギ量及び処理水量を算出できることとなる。そこで、本発明では、濾過速度に応じて膜洗浄処理による濾過能力の回復量を変えることで、最も効率の良い濾過速度を予測可能としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】上記課題を解決するため本願発明に係る１つの技術は、定速濾過処理時の濾過圧力が設定値を超えるときに膜洗浄処理を行うことで、定速濾過処理と膜洗浄処理からなる濾過サイクルが繰返し行われる膜濾過装置において濾過速度を決定する方法であって、以下の各工程を有する。
すなわち、濾過ケークの圧縮特性を取得する工程と、濾過膜の初期特性を取得する工程と、濾過速度と物理的洗浄による膜閉塞特性の関係を取得する工程と、濾過速度候補群の中から１の濾過速度候補を選択する工程と、取得された濾過膜の初期特性を用いて、選択された濾過速度候補で定速濾過処理を行うときの１回目の濾過サイクルにおける濾過開始圧力を決定する第１決定工程と、取得された濾過ケークの圧縮特性を用いて、決定された濾過開始圧力から選択された濾過速度候補で定速濾過処理を行うときの被処理水供給圧力の経時変化を求め、その被処理水供給圧力の経時変化から１濾過サイクル当りのエネルギ量と処理水量を算出する第１算出工程と、取得された濾過速度と物理的洗浄による膜閉塞特性との関係を用いて、膜洗浄処理後の濾過サイクルにおける濾過開始圧力を決定する第２決定工程と、濾過開始圧力が第１所定値を超えるまで第１算出工程と第２決定工程を繰り返し行い、エネルギ量の和と処理水量の和を算出する第２算出工程と、を有する。
【０００７】
この方法では、予め濾過ケークの圧縮特性と、濾過膜の初期特性と、濾過速度と物理的洗浄による膜閉塞特性の関係（例えば、複数の濾過速度で濾過処理を行ったときの濾過開始圧力と濾過サイクル数の関係）を取得しておく。次に、評価すべき濾過速度候補を選択して、濾過膜の初期特性から１回目の濾過サイクル時の濾過開始圧力を決定し、これらの値を用いて１回目の濾過サイクルにおける被処理水供給圧力の経時変化を求める。被処理水供給圧力の経時変化が求まると、濾過速度（すなわち、単位膜面積あたりの濾過流量）が一定であることからエネルギ量と処理水量が算出される。
２回目以降の濾過サイクルについては、取得した濾過速度と物理的洗浄による膜閉塞特性の関係に基づいて濾過開始圧力を決定する。例えば、複数の濾過速度で濾過処理を行ったときの濾過開始圧力と濾過サイクル数の関係を取得している場合、これらのデータを補完処理することで、選択した濾過速度候補で濾過処理を行ったときの２回目以降の濾過サイクルにおける濾過開始圧力を決定する。濾過開始圧力が決まれば１回目の濾過サイクルと同様にエネルギ量と処理水量を算出することができる。そして、濾過開始圧力が第１所定値を超えるまで（すなわち、薬品洗浄処理が必要となるまで）の間に行われる各濾過サイクルについてそのエネルギ量と処理水量を算出する。
したがって、上記の方法によると複数の濾過サイクルを行ったときのエネルギ量と処理水量が算出されるため、これらの値からエネルギ効率等が算出でき、そのエネルギ効率等によって選択した濾過速度候補が適切か否かを評価することができる。
【０００８】
上記の方法においては、さらに、濾過速度候補群の各濾過速度候補について第１決定工程から第２算出工程までを行い、算出されたエネルギ量の和と処理水量の和から決まるエネルギ効率が最も高くなる濾過速度候補を膜濾過装置の濾過速度として決定することが好ましい。なお、決定された濾過速度は、その後の実際の運転結果をフィードバックして適宜調整することができる。
【０００９】
上記の方法は、濾過サイクル開始時の濾過開始圧力が第１所定値を越えるときに薬品洗浄処理が行われることで、複数の濾過サイクルと薬品洗浄処理を１サイクルとする薬品洗浄サイクルが繰返し行われる膜濾過装置において、濾過速度を決定する際にも用いることができる。
この場合には、さらに、薬品洗浄による膜閉塞特性と濾過速度の関係を取得する工程と、取得された薬品洗浄による膜閉塞特性と濾過速度の関係を用いて、薬品洗浄直後の濾過サイクルにおける濾過開始圧力を決定する第３決定工程と、薬品洗浄直後の濾過開始圧力が第２所定値を超えるまで第１算出工程から第３決定工程までを繰り返し行い、エネルギ量の和と処理水量の和を算出する第３算出工程と、投入された総薬剤量並びに第３算出工程で算出された総エネルギ量及び総処理水量から評価値を算出する工程とを有することが好ましい。
【００１０】
このような構成では、複数回の薬品洗浄サイクルを行うときの総エネルギ量と総処理水量が算出される。ここで、薬品洗浄による濾過能力の回復量は、物理的洗浄処理と同様に濾過速度に応じて変化する。このため、総エネルギ量と総処理水量を算出する際には、選択した濾過速度候補に応じて薬品洗浄による濾過能力の回復量が決定されている。
そして、総薬剤投入量、総エネルギ量及び総処理水量を総合的に評価する評価値が算出される。総薬剤投入量は、例えば、１回の薬品洗浄処理に使用される薬剤投入量を予め決めておき、その薬剤投入量に薬品洗浄回数をかけることで求めることができる。また、評価値としては、例えば、総エネルギ量と総薬剤投入量から算出される総コストを総処理水量で割ることで算出される単位処理水量当りのコストとすることができる。さらには、総エネルギ量と総薬剤投入量から算出される環境負荷値（環境に対する負荷）を総処理水量で割った値を評価値とすることもできる。
このようにして算出された評価値を用いることで、薬剤投入量をも考慮して濾過速度候補を評価・決定することができる。例えば、濾過速度候補群の各濾過速度候補について第１決定工程から評価値算出工程までを行い、最も評価値が高くなる濾過速度候補を膜濾過装置の濾過速度として決定することができる。
【００１１】
また、本願発明に係る他の技術は、定速濾過処理時の濾過圧力が設定値を超えるときに膜洗浄処理を行うことで、定速濾過処理と膜洗浄処理からなる濾過サイクルが繰返し行われる膜濾過装置における濾過速度候補を評価する装置であって、以下の各手段を有する。
すなわち、濾過ケークの圧縮特性を入力する第１入力手段と、濾過膜の初期特性を入力する第２入力手段と、濾過速度と物理的洗浄による膜閉塞特性の関係を入力する第３入力手段と、濾過速度候補を入力する第４入力手段と、入力された濾過膜の初期特性を用いて、入力された濾過速度候補で定速濾過処理を行うときの１回目の濾過サイクルにおける濾過開始圧力を決定する第１決定手段と、入力された濾過ケークの圧縮特性を用いて、決定された濾過開始圧力から入力された濾過速度候補で定速濾過処理を行うときの被処理水供給圧力の経時変化を求め、その被処理水供給圧力の経時変化から１濾過サイクル当りのエネルギ量と処理水量を算出する第１算出手段と、入力された濾過速度と物理的洗浄による膜閉塞特性との関係を用いて、膜洗浄処理後の濾過サイクルにおける濾過開始圧力を決定する第２決定手段と、濾過開始圧力が第１所定値を超えるまで第１算出手段と第２決定手段を繰り返し実行することで、エネルギ量の和と処理水量の和を算出する第２算出手段と、を有する。
上記の装置では、濾過ケークの圧縮特性等を入力すると、それら入力されたデータを用いてエネルギ量の和と処理水量の和が算出される。したがって、利用者は算出されたエネルギ量の和と処理水量の和からエネルギ効率等を算出して、濾過速度候補が妥当な値であるか否かを評価することができる。
【００１２】
上記の装置は、濾過サイクル開始時の濾過開始圧力が第１所定値を越えるときに薬品洗浄処理が行われることで、複数の濾過サイクルと薬品洗浄処理を１サイクルとする薬品洗浄サイクルが繰返し行われる膜濾過装置において、濾過速度候補を評価する際に用いることができる。
この場合は、さらに、薬品洗浄による膜閉塞特性と濾過速度の関係を入力する第５入力手段と、入力された薬品洗浄による膜閉塞特性と濾過速度の関係を用いて、薬品洗浄直後の濾過サイクルにおける濾過開始圧力を決定する第３決定手段と、薬品洗浄直後の濾過開始圧力が第２所定値を超えるまで第１算出手段から第３決定手段までを繰り返し実行することで、総エネルギ量と総処理水量を算出する第３算出手段と、投入された総薬剤量と第３算出手段で算出された総エネルギ量及び総処理水量とから評価値を算出する手段と、を有することが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】まず、本発明の一実施例の特徴を下記に示す。
（形態１）  濾過ケークの圧縮特性、濾過膜の初期特性、濾過速度と物理的洗浄による濾過膜の膜閉塞特性との関係並びに濾過速度と薬品洗浄による膜閉塞特性との関係は実験により取得する。実験により取得された各特性は評価装置に入力され、評価装置は入力された各特性を用いてエネルギ効率及び評価値を算出する。
（形態２）  濾過ケークの圧縮特性Ｋ，ａは、濾過処理時における濾過圧力ｐの経時変化を規定する。本実施例の評価装置では、下記の式で同一の薬品洗浄サイクル（Ｎｔ）内における濾過サイクルＮのときの濾過圧力ｐＮｔ，Ｎを近似する。
ｐＮｔ，Ｎ＝ｐｍ，Ｎｔ，Ｎ＋Ｋ×ｔａ
（ｐｍ，Ｎｔ，Ｎ；同一の薬品洗浄サイクル（Ｎｔ）内における濾過サイクルＮのときの濾過開始圧力，Ｋ；係数，ａ；圧力上昇係数，ｔ；時間）
（形態３）  濾過膜の初期特性β（濾過抵抗）は、未使用の濾過膜の濾過開始圧力ｐｍ，１，１を規定する。本実施例の評価装置では、下記の式で濾過開始圧力ｐｍ，１，１を近似する。
ｐｍ，１，１＝β×ｑ
（ｑ；濾過速度）
（形態４）  濾過膜の物理的洗浄による膜閉塞特性ηは、同一の薬品洗浄サイクル（Ｎｔ）内における濾過サイクル数Ｎのときの濾過開始圧力ｐｍ，Ｎｔ，Ｎを規定する。本実施例の評価装置では、濾過開始圧力ｐｍ，Ｎｔ，Ｎを下記の式で近似する。
ｐｍ，Ｎｔ，Ｎ＝ｐｍ，Ｎｔ，１×ｅｘｐ〔η×（Ｎ−１）〕
（ｐｍ，Ｎｔ，１；薬品洗浄サイクル（Ｎｔ）内の１回目の濾過開始圧力）
（形態５）  薬品洗浄による膜閉塞特性ξは、薬品洗浄サイクル数Ｎｔにおける１回目の濾過処理の濾過開始圧力ｐｍ，Ｎｔ，１を規定する。本実施例の評価装置では、濾過開始圧力ｐｍ，Ｎｔ，１を下記の式で近似する。
ｐｍ，Ｎｔ，１＝ｐｍ，１，１×ｅｘｐ〔ξ×（Ｎｔ−１）〕
（ｐｍ，１，１；未使用の濾過膜の濾過開始圧力）
【００１４】
【実施例】本発明の一実施例に係る濾過速度候補評価装置（以下、単に評価装置という）について図面を参照して説明する。まず、評価装置によって濾過速度候補が評価される濾過システムの全体構成を説明する。
図１は膜濾過システムの全体構成を示す模式図である。図１に示すように、本実施例に係る膜濾過システムは膜濾過装置２４を中心に構成され、膜濾過装置２４に供給される被処理水（原水）に前処理を施す前処理設備（被処理水槽１０、水位調整槽１２、恒温槽１４、凝集混和槽１６）と、前処理が施された被処理水を膜濾過装置２４に供給するギヤポンプ１８と、膜濾過装置２４で処理された透過水を貯留する透過水槽２６と、システム全体を制御する制御装置３０等から構成される。
【００１５】
前処理設備は、被処理水槽１０と、被処理水槽１０に接続された水位調整槽１２と、水位調整槽１２に接続された恒温槽１４と、恒温槽１４に接続された凝集混和槽１６から構成される。被処理水槽１０は、被処理水を貯留する貯留槽であり、被処理水槽１０内に貯留されている被処理水は水位調整槽１２に供給される。水位調整槽１２は、被処理水槽１０から送られてきた被処理水のｐＨ（水素イオン濃度の指標）を調整し、ｐＨが調整された被処理水を恒温槽１４に供給する。この水位調整槽１２は、その水位が調整されることで、恒温槽１４に安定して被処理水を供給する。すなわち、水位調整槽１２は、水位調整槽１２内の被処理水の水位が一定となるように、被処理水槽１０から送られてきた余剰の被処理水（被処理水槽１０から供給された被処理水と恒温槽１４に送り出した被処理水との差）を被処理水槽１０に戻す機能を備えている。恒温槽１４は、被処理水の温度を一定に保つための槽であり、温度が一定とされた被処理水は凝集混和槽１６に供給される。凝集混和槽１６は、被処理水に凝集剤（例えば、ポリ塩化アルミニウム等）を混入する槽である。凝集混和槽１６には、攪拌装置が設けられており、この攪拌装置により投入された凝集剤と被処理水が均一に混合される。凝集混和槽１６に投入された凝集剤は、被処理水中の不純物（有機物等）と結合し、膜濾過装置２４の膜により被処理水中の不純物と共に被処理水から除去される。
【００１６】
上述のように前処理が施された被処理水は、ギヤポンプ１８によって膜濾過装置２４に供給される。ギヤポンプ１８の回転数は、後述する制御装置３０によって制御され、回転数に応じた流量の被処理水が膜濾過装置２４に供給される。ギヤポンプ１８と膜濾過装置２４とを接続する被処理水の供給管には、流量計２０と、圧力計２２が配設されている。流量計２０は、膜濾過装置２４に供給される被処理水の流量（膜面積で除算すると濾過速度になる）を測定し、その測定した値を制御装置３０に出力する。圧力計２２は、膜濾過装置２４に供給される被処理水の圧力（濾過圧力に相当）を測定し、その測定した値を制御装置３０に出力する。
【００１７】
膜濾過装置２４は、円筒形状のモノリス状のセラミック膜（精密濾過膜）を備え、このセラミック膜は上端及び下端を金属板等で閉じられている。セラミック膜の下端を閉じる金属板には被処理水の供給口が設けられ、この供給口から供給された被処理水はセラミック膜の円筒内に流れるようになっている。したがって、セラミック膜の円筒内に供給された被処理水は、セラミック膜の内周側から外周側に透過することとなる。このため、被処理水中の不純物（凝集剤により凝集した不純物）は、セラミック膜の内周面に付着し被処理水から除去される。セラミック膜を透過して外側に流れ出た透過水（膜濾過装置通過後の水）は、透過水槽２６に流れ出ることとなる。
【００１８】
透過水槽２６は、膜濾過装置２４により濾過処理された透過水を所定量だけ貯留する貯留槽（密閉容器）であり、余剰の透過水は処理済水として排出される。透過水槽２６にはコンプレッサ２８が接続され、また、膜濾過装置２４と透過水槽２６とを接続する配水管及び透過水槽２６内の余剰の透過水を排出する配水管には、それぞれバルブ３２、３４が配設されている。コンプレッサ２８並びにバルブ３２、３４は制御装置３０により制御され、濾過工程においてはコンプレッサ２８がＯＦＦでバルブ３２、３４が開状態とされ、洗浄工程においてはコンプレッサ２８がＯＮでバルブ３２、３４が閉状態とされる。したがって、濾過工程では膜濾過装置２４により濾過された透過水が透過水槽２６を経て排出され、洗浄工程ではコンプレッサ２８によって加圧された空気が透過水槽２６内に供給されることで、透過水槽２６内に貯留した透過水が膜濾過装置２４に供給されることとなる。このため、洗浄工程においては、膜濾過装置２４に濾過工程とは逆方向（セラミック膜の外側から内側）に透過水が流れ、セラミック膜の内周面に付着した付着物を除去する。
【００１９】
制御装置３０は、上述したように構成される膜濾過システムを制御する制御装置であり、流量計２０又は圧力計２２で測定された測定値に基づいてギヤポンプ１８及びコンプレッサ２８の作動を制御する。例えば、定圧濾過処理を行う場合は、圧力計２２で測定される圧力が一定となるようギヤポンプ１８を駆動する。そして、定圧濾過処理中に流量計２０で測定される流量が所定値以下となると洗浄処理を行う。一方、定速濾過処理を行う場合は、流量計２０で測定される流量が一定となるようギヤポンプ１８を駆動する。そして、定速濾過処理中に圧力計２２で測定される圧力が所定値を超えると洗浄処理を行う。なお、定圧濾過処理又は定速濾過処理のいずれの場合であっても濾過膜の洗浄処理を行うときは、制御装置３０は、まず、ギヤポンプ１８の駆動を停止し、次いで、バルブ３２，３４を閉状態としてコンプレッサ２８を駆動することで濾過膜の洗浄処理を行う。
【００２０】
なお、後で詳述する評価装置は、上述した濾過システムを定速濾過処理で運転する際の濾過速度が適切な値か否かを評価するものである。定速濾過処理を行う場合は、圧力計２２で計測される濾過圧力に基づいて濾過膜を洗浄するタイミングや薬剤投入のタイミングが決定される。本実施例の評価装置においても、濾過圧力の経時変化を算出することで洗浄処理のタイミングや薬剤投入のタイミングを決定し、複数回の濾過サイクル及び／又は複数回の薬品洗浄サイクルにおけるエネルギ効率を算出している。そこで、評価装置の構成を説明する前に、まず、定速濾過処理を行ったときの濾過圧力の経時変化について図３に基づいて説明する。なお、図３においてはｊ番目の薬品洗浄サイクルにおけるｉ番目の濾過サイクルの濾過開始圧力をｐｍ，ｊ，ｉで表現し、その濾過開始時刻をｔｊ，ｉで表現している。
【００２１】
図３に示すように、薬品洗浄サイクル１回目の最初の濾過処理は濾過開始圧力ｐｍ，１，１から開始される。濾過開始圧力ｐｍ，１，１は、図４に示すように濾過速度が大きいと大きな値となり、濾過速度が小さいと小さな値となる。本実施例では、濾過開始圧力ｐｍ，１，１をβ×ｑで近似している。βは濾過膜の初期特性（濾過抵抗）から決まる係数、ｑは濾過速度である。
なお、係数βを決めるために本実施例では、適当な濾過速度で実際に濾過処理を開始し、そのときの濾過開始圧力を計測して係数βを決定している。このようにして取得された係数βは評価装置に入力されている。
【００２２】
濾過開始圧力ｐｍ，１，１から濾過処理が開始されると、時間の経過に伴って濾過膜表面に被処理水中に含まれる不純物が付着・堆積していく。このため、濾過圧力ｐは、図３に示すように時間の経過に伴ってべき指数関数的に上昇する。本実施例では、ｊ番目の薬品洗浄サイクルにおけるｉ番目の濾過サイクルの濾過圧力ｐｊ，ｉをｐｍ，ｊ，ｉ＋Ｋ×ｔａで近似している。Ｋ，ａは濾過ケークの性質（被処理水の性質）によって決まる係数、ｔは濾過開始時から経過した時間（濾過時間）である。
なお、係数Ｋ，ａを決めるために本実施例では、適当な濾過速度で実際に濾過処理を行い、そのときの濾過圧力の経時変化を計測する。計測された濾過圧力の経時変化から係数Ｋ，ａを決めると、その係数Ｋ，ａは評価装置に入力され、評価装置において濾過圧力の経時変化を計算する際に用いられる。
【００２３】
図３に示すように、濾過処理が進んで濾過圧力ｐが設定値ｐｘとなると、濾過膜の表面を洗浄する膜洗浄処理が行われる。この膜洗浄処理では、透過水槽２６内に薬剤（例えば、次亜塩素酸ナトリウム）は投入されず、濾過処理時と逆方向に透過水を流す処理のみが行われる。すなわち、物理的洗浄処理が行われる。物理的洗浄処理によって濾過圧力は圧力値ｐｘから圧力値ｐｍ，１，２に低下し、再び圧力値ｐｍ，１，２から濾過処理が開始される。以下、図３に示すように、濾過処理と物理的洗浄処理を１サイクルとする濾過サイクルが繰返されることとなる。
【００２４】
濾過サイクルが繰返し行われていくと、徐々に物理的洗浄処理だけでは除去しきれない付着物が濾過膜に残留していく。このため、濾過サイクル数ｉが大きくなるに応じて濾過開始圧力ｐｍ，１，ｉは徐々に高くなる（すなわち、ｐｍ，１，１＜ｐｍ，１，２＜ｐｍ，１，３…）。本実施例では、濾過サイクル数ｉと濾過開始圧力ｐｍ，ｊ，ｉの関係を図５（ａ）に示す関数で近似する。すなわち、濾過開始圧力ｐｍ，ｊ，ｉをｐｍ，ｊ，１×ｅｘｐ〔η×（ｉ−１）〕で近似している。ここで、ｐｍ，ｊ，１はｊ番目の薬品洗浄サイクルにおける１番目の濾過サイクルの濾過開始圧力であり、ηは物理的洗浄による濾過膜の膜閉塞特性を表す係数である。
膜閉塞係数ηは、図５（ｂ）に示すように濾過速度ｑによって変化する。濾過速度ｑが小さいと膜閉塞係数ηは小さく、濾過速度ｑが大きくなると膜閉塞係数ηは大きくなる。本実施例では、いくつかの濾過速度ｑについて実際に濾過処理を行って膜閉塞係数ηを求め、求めた濾過速度ｑと膜閉塞係数ηの関係を用いて評価する濾過速度候補ｑ’の膜閉塞係数η’を決定している。具体的に説明するために、濾過速度ｑ１のときの膜閉塞係数η１と濾過速度ｑ２のときの膜閉塞係数η２が実験によって求められているときに、濾過速度候補ｑ’（ｑ１＜ｑ’＜ｑ２）の膜閉塞係数η’を決定する場合を考える。本実施例では、濾過速度ｑ１とｑ２間の膜閉塞係数ηが直線的に変化すると近似して膜閉塞係数η’を算出している。すなわち、η’は下記の式で求められる。
η’＝η１×（ｑ２−ｑ’）／（ｑ２−ｑ１）＋η２×（ｑ’−ｑ１）／（ｑ２−ｑ１）
なお、膜閉塞係数η’の決定方法は、上記の方法に限られること無く、データを補完するために用いられる公知のデータ処理技術を用いることができる。
【００２５】
上述のように濾過開始圧力ｐｍ，１，ｉが濾過サイクル数Ｎの増加に応じて高くなると、１回の濾過サイクルに要する時間は短くなっていく（ｔ１，２−ｔ１，１＞ｔ１，３−ｔ１，２＞ｔ１，４−ｔ１，３＞・・・）。このため、濾過サイクルＮのときの濾過開始圧力ｐｍ，１，ｎが所定値ｐｐ１（請求項でいう第１所定値）を超えると薬品洗浄処理が行われる。具体的には、まず、ギヤポンプ１８の駆動が停止され、次いで、透過水槽２６に薬剤が投入され、最後に、バルブ３２，３４を閉状態としてコンプレッサ２８を駆動することで、薬剤が混入された透過水を用いた逆洗処理が行われる。
上記の薬品洗浄処理が行われると、物理的洗浄処理だけでは除去できなかった付着物が除去されて濾過膜の濾過能力が回復する。このため、薬品洗浄処理によって濾過開始圧力は圧力値ｐｍ，１，ｎから圧力値ｐｍ，２，１に低下し、再び圧力値ｐｍ，２，１から濾過処理が開始される。以下、複数の濾過サイクル（濾過処理＋物理的洗浄処理）と１回の薬品洗浄処理を１サイクルとする薬品洗浄サイクルが繰返されることとなる。
【００２６】
なお、薬品洗浄処理が行われても、濾過膜に付着した付着物を完全に除去することはできないため、薬品洗浄処理によって濾過膜の濾過能力が完全に初期の状態に戻ることはない（すなわち、濾過膜が劣化する）。このため、薬品洗浄サイクル数が増加するにつれて、薬品洗浄処理直後の濾過処理における濾過開始圧力ｐｍ，ｊ，１（ｊは薬品洗浄サイクル数）は徐々に高くなる（すなわち、ｐｍ，１，１＜ｐｍ，２，１＜ｐｍ，３，１・・・）。本実施例では、薬品洗浄サイクル数ｊと濾過開始圧力ｐｍ，ｊ，１の関係を図６（ａ）に示す関数で近似する。すなわち、ｊ番目の薬品洗浄サイクルにおける１回目の濾過サイクルの濾過開始圧力ｐｍ，ｊ，１をｐｍ，１，１×ｅｘｐ〔ξ×（ｊ−１）〕で近似している。ここで、ｐｍ，１，１は１回目の薬品洗浄サイクルにおける１番目の濾過サイクルの濾過開始圧力であり、ξは薬品洗浄処理による濾過膜の膜閉塞特性を表す係数である。
膜閉塞係数ξは、図６（ｂ）に示すように濾過速度ｑによって変化する。濾過速度ｑが小さいと膜閉塞係数ξは小さく、濾過速度ｑが大きくなると膜閉塞係数ξは大きくなる。本実施例では、膜閉塞係数ηと同様に、いくつかの濾過速度ｑについて実際に濾過処理を行って膜閉塞係数ξを求め、求めた濾過速度ｑと膜閉塞係数ξの関係を用いて評価する濾過速度候補ｑ’の膜閉塞係数ξ’を決定している。膜閉塞係数ξ’を決定する方法は、膜閉塞係数η’を決定する方法と同様の方法で行われるので、ここでの詳細な説明は省略する。なお、膜閉塞係数ξ’の決定方法は、膜閉塞係数η’と同様に、データを補完するために用いられる公知のデータ処理技術を用いることができることはいうまでもない。
上述のように薬品洗浄サイクル数ｊが増加し、薬品洗浄処理直後の濾過開始圧力ｐｍ，ｊ，１が設定値ｐｐ２（請求項でいう第２所定値）を超えると、膜濾過装置２４の濾過膜が新しいものに交換される。
【００２７】
上述したように運転される濾過システムの濾過速度を評価する評価装置について図２を参照して説明する。図２は評価装置の構成を模式的に示す図である。
本実施例の評価装置は、汎用のパーソナルコンピュータ等により構成され、図２に示すように中央処理装置４１、記憶装置４４、入力装置４０および出力装置５０を備える。
中央処理装置４１は、制御手段４２と演算手段４３から構成されている。中央処理装置４１は、記憶装置４４に格納されているプログラムを実行して各種演算を行う。
記憶装置４４は、ＲＯＭやＲＡＭ等により構成される主記憶装置４５と、各種ファイルを記憶する補助記憶装置４６から構成される。主記憶装置４５には、種々のプログラムが記憶されており、補助記憶装置４６には濾過速度−物理的洗浄による膜閉塞特性ファイル４８及び濾過速度−薬品洗浄による膜閉塞特性ファイル４９等が格納されている。濾過速度−物理的洗浄による膜閉塞特性ファイル４８は、いくつかの濾過速度ｑについて実際に濾過処理を行って求めた膜閉塞係数ηを当該濾過速度ｑと対応付けて記憶する。濾過速度−薬品洗浄による膜閉塞特性ファイル４９は、いくつかの濾過速度ｑについて実際に濾過処理を行って求めた膜閉塞係数ξを当該濾過速度ｑと対応付けて記憶する。
入力装置４０はキーボードやマウス等から構成され、出力装置５０はディスプレイやプリンター等から構成されている。
【００２８】
次に、上述した評価装置を用いて所定の濾過速度範囲から最も効率的と考えられる濾過速度を決定する際の手順について説明する。
本実施例では、評価装置を用いて濾過速度を決定する前に、まず、いくつかの濾過速度ｑについて実際に濾過処理を行って特性値（Ｋ，ａ，β，η，ξ）を取得する。すなわち、図１に示す濾過システムをいくつかの濾過速度について実際に定速濾過処理を行い、ｎ濾過サイクルの濾過圧力の経時変化、さらにｎ薬品洗浄サイクルの濾過圧力の経時変化を測定する。測定した濾過圧力の経時変化から濾過ケークの圧縮特性Ｋ，ａを求め、そのＫ，ａを入力装置４０を介して主記憶装置４５に記憶させる。また、測定した最初の濾過処理開始時における濾過開始圧力から濾過膜の初期特性βを求め、そのβを入力装置４０を介して主記憶装置４５のＲＡＭに記憶させる。さらに、測定した濾過圧力の経時変化から物理的洗浄による膜閉塞係数ηと薬品洗浄による膜閉塞係数ξを求め、それら物理的洗浄による膜閉塞係数ηと薬品洗浄による膜閉塞係数ξを入力装置４０を介してそれぞれ濾過速度−物理的洗浄による膜閉塞特性ファイル４８と濾過速度−薬品洗浄による膜閉塞特性ファイル４９に記憶させる。
【００２９】
特性値（Ｋ，ａ，β，η，ξ）を取得すると、次いで、評価装置を用いて濾過速度を決定する。評価装置を用いた濾過速度の決定手順を図７に示すフローチャートを参照して説明する。
図７に示すように、まず、入力装置４０から評価する濾過速度範囲を入力する（Ｓ０１）。例えば、濾過速度を濾過速度範囲ｑ１〜ｑ２（ｑ１＜ｑ２）から決定したいときには、下限値ｑ１と上限値ｑ２を入力する。
濾過速度範囲が入力されると、入力した濾過速度範囲に設定する濾過速度候補の数を入力する（Ｓ０２）。例えば、上述の濾過速度範囲ｑ１〜ｑ２をｎ等分して得られる濾過速度候補〔ｑ１＋ｉ×（ｑ２−ｑ１）／ｎ；ｉ＝０〜ｎの正数〕についてエネルギ効率等を評価したいときは、入力装置４０から正数ｎ＋１を入力する。
ステップＳ０３では、ステップＳ０１で入力された濾過速度範囲とステップＳ０２で入力された濾過速度候補の数から、エネルギ効率を計算する１の濾過速度候補を決定する。上述の濾過速度範囲ｑ１〜ｑ２をｎ等分した場合は、濾過速度候補〔ｑ１＋ｉ×（ｑ２−ｑ１）／ｎ；ｉ＝０〜ｎの正数〕の１つを選択する。なお、後述するようにステップＳ０３〜Ｓ１３までの処理は全ての濾過速度候補について実行される。このため、本実施例ではｉ＝０からｎまでを順に選択して、濾過速度候補群に含まれる全ての濾過速度候補についてエネルギ効率等を算出している。
ステップＳ０３で濾過速度候補が決定されると、その濾過速度候補で濾過処理を開始するときの濾過開始圧力ｐｍ，１，１（未使用の濾過膜で１回目の濾過処理を開始するときの濾過圧力）を決定する（Ｓ０４）。具体的には、濾過膜の初期特性を表す係数βとステップＳ０３で決定された濾過速度候補ｑとから濾過開始圧力ｐｍ，１，１（＝β×ｑ）を算出する。
【００３０】
ステップＳ０５では、決定された濾過開始圧力から開始される濾過サイクルにおけるエネルギ量Ｅｘと処理水量ｖｘを算出する（Ｓ０５）。
具体的には、まず、濾過処理（すなわち、決定された濾過開始圧力から設定値ｐｘまで濾過圧力ｐが上昇する間）のエネルギ量Ｅｓと処理水量ｖｓを算出する。ここで、濾過圧力ｐの経時変化はｐｍ，ｊ，ｉ＋Ｋ×ｔａ〔ｐｍ，ｊ，ｉ；濾過開始圧力，Ｋ；係数，ａ；圧力上昇係数，ｔ；濾過時間〕であるため、濾過圧力ｐが設定値ｐｘまで上昇するのに要する濾過時間ｔｓを算出することができる。濾過時間ｔｓが決まると、濾過速度ｑ（ステップＳ０３で決定された濾過速度候補）が一定であることから、処理水量ｖｓ（濾過膜の単位面積当りの処理水量）はｑ×ｔｓとなる。
また、処理水量ｄｖを濾過圧力ｐで濾過処理するために必要なエネルギはｐ×ｄｖであり、また、濾過速度ｑが一定であることからｄｖはｑ×ｄｔ（ｄｔ；微小時間）と置き換えることができる。したがって、濾過処理に必要なエネルギ量Ｅｓはｑ×∫ｐｄｔとなる。すなわち、濾過圧力ｐを時間０〜ｔｓまで積分した値に濾過速度ｑを乗算したものとなる。
上述のように濾過処理時のエネルギ量Ｅｓが算出されると、次に、そのエネルギ量Ｅｓに物理的洗浄処理に要するエネルギ量Ｅｃを加え、当該濾過サイクルに要したエネルギ量Ｅｘ（＝Ｅｓ＋Ｅｃ）を算出する。同時に、上述のように算出された処理水量ｖＳから物理的洗浄処理に用いられた処理水量ｖｃを減算し、当該濾過サイクルで処理された処理水量ｖｘ（＝ｖｓ−ｖｃ）を算出する。ここで、物理的洗浄処理に用いられるエネルギ量Ｅｃと処理水量ｖｃは、コンプレッサ２８の圧力と透過水槽２６の容量によって決まる値であって、予め利用者によって評価装置に入力されている。
なお、算出されたエネルギ量Ｅｘと処理水量ｖｘは、主記憶装置４５のＲＡＭに記憶され、後述するステップＳ０８の処理で用いられる。
【００３１】
ステップＳ０６では、次の濾過サイクルにおける濾過開始圧力ｐｍ，ｊ，ｉを決定する。すなわち、物理的洗浄による濾過膜の閉塞特性を表す係数ηと、次の濾過サイクルが当該薬品洗浄サイクルにおいて何番目の濾過サイクルであるかを示す濾過サイクル数ｉと、当該薬品洗浄サイクルにおいて１番目の濾過サイクルにおける濾過開始圧力ｐｍ，ｊ，１とから濾過開始圧力ｐｍ，ｊ，ｉ（＝ｐｍ，ｊ，１×ｅｘｐ〔η×（ｉ−１）〕）を算出する。
【００３２】
次に、ステップＳ０６で決定した濾過開始圧力ｐｍ，ｊ，ｉが第１所定値ｐｐ１を超えているか否かを判定する（Ｓ０７）。濾過開始圧力ｐｍ，ｊ，ｉが第１所定値ｐｐ１を超えていない場合〔ステップＳ０７でＮＯ〕は、未だ薬品洗浄処理が不要な段階なので、ステップＳ０５に戻ってステップＳ０５からの処理を繰返す。このため、物理的洗浄後の濾過開始圧力ｐｍ，ｊ，ｉが第１所定値ｐｐ１を超えるまで、各濾過サイクルにおけるエネルギ量Ｅｘと処理水量ｖｘが算出されることとなる。
一方、濾過開始圧力ｐｍ，ｊ，ｉが第１所定値ｐｐ１を超えている場合〔ステップＳ０７でＹＥＳ〕は、当該薬品洗浄サイクルにおけるエネルギ量Ｅｙと処理水量ｖｙを算出する（Ｓ０８）。具体的には、まず、ステップＳ０５で算出された各濾過サイクルのエネルギ量Ｅｘと処理水量ｖｘの総和をそれぞれ算出する。次いで、算出されたエネルギ量の総和ΣＥｘに薬品洗浄処理に要するエネルギＥｄを加算し、当該薬品洗浄サイクルに要したエネルギ量Ｅｙ（＝ΣＥｘ＋Ｅｄ）を算出する。また、算出された処理水量の総和Σｖｘから薬品洗浄処理に用いられた処理水量ｖｄを減算し、当該薬品洗浄サイクルで処理された処理水量ｖｙ（＝Σｖｘ−ｖｄ）を算出する。ここで、薬品洗浄処理に要するエネルギ量Ｅｄと処理水量ｖｄは、物理的洗浄処理の場合と同様に、コンプレッサ２８の圧力及び透過水槽２６の容量によって決まる値であって、予め利用者によって評価装置に入力されている。本実施例では、薬品洗浄処理に要するエネルギ量Ｅｄと処理水量ｖｄは、物理的洗浄処理の場合と同一の値に設定されている。
なお、ステップＳ０８で算出されたエネルギ量Ｅｙと処理水量ｖｙは、主記憶装置４５のＲＡＭに記憶され、後述するステップＳ１１の処理で用いられる。
【００３３】
ステップＳ０９では、次の薬品洗浄サイクルにおける最初の濾過サイクルの濾過開始圧力ｐｍ，ｊ，１を決定する。すなわち、薬品洗浄による濾過膜の膜閉塞特性を表す係数ξと、次の薬品洗浄サイクルが何番目の薬品洗浄サイクルであるかを示す薬品洗浄サイクル数ｊと、ステップＳ０４で決定された１回目の薬品洗浄サイクルにおける１回目の濾過サイクルの濾過開始圧力ｐｍ，１，１とから濾過開始圧力ｐｍ，ｊ，１（＝ｐｍ，１，１×ｅｘｐ〔ξ×（ｊ−１）〕）を算出する。
【００３４】
次に、ステップＳ０９で決定した濾過開始圧力ｐｍ，ｊ，１が第２所定値ｐｐ２を超えているか否かを判定する（Ｓ１０）。濾過開始圧力ｐｍ，ｊ，１が第２所定値ｐｐ２を超えていない場合〔ステップＳ１０でＮＯ〕は、未だ濾過膜交換の時期ではないので、ステップＳ０５に戻ってステップＳ０５からの処理を繰返す。このため、薬品洗浄処理後の濾過開始圧力ｐｍ，ｊ，１が第２所定値ｐｐ２を超えるまで、各薬品洗浄サイクルにおけるエネルギ量Ｅｙと処理水量ｖｙが算出されることとなる。
一方、濾過開始圧力ｐｍ，ｊ，１が第２所定値ｐｐ２を超えている場合〔ステップＳ１０でＹＥＳ〕は、濾過膜の交換までに要した総エネルギ量Ｅｔと総処理水量ｖｔを算出する（Ｓ１１）。すなわち、ステップＳ０８で算出された各薬品洗浄サイクルのエネルギ量Ｅｙと処理水量ｖｙの総和をそれぞれ算出する。
【００３５】
総エネルギ量Ｅｔ（＝ΣＥｙ）と総処理水量ｖｔ（＝Σｖｙ）が算出されると、それら算出された総エネルギ量Ｅｔと総処理水量ｖｔを用いて評価値とエネルギ効率を算出する（Ｓ１２）。
評価値を算出するためには、まず、総エネルギ量Ｅｔをコストに換算する。次に、１回の薬剤投入量に薬剤投入回数（濾過開始圧力ｐｍ，ｊ，１が第２所定値ｐｐ２を超えるまでに行われた薬剤洗浄処理の回数）を乗算して総薬剤投入量を算出し、算出された総薬剤投入量をコストに換算する。次いで、総エネルギ量Ｅｔをコストに換算した値と総薬剤投入量をコストに換算した値の和を算出する。最後に、その和を総処理水量ｖｔで除算することで評価値を算出する。一方、エネルギ効率は、総エネルギ量Ｅｔを総処理水量ｖｔで除算することにより算出する。
【００３６】
ステップＳ１３では、全ての濾過速度候補についてエネルギ効率と評価値を算出したか否かを判定する。全ての濾過速度候補についてエネルギ効率と評価値を算出していない場合〔ステップＳ１３でＮＯ〕は、ステップＳ０３に戻ってステップＳ０３からの処理を繰返す。これによって、全ての濾過速度候補（すなわち、ｑ１＋ｉ×（ｑ２−ｑ１）／ｎ；ｉ＝０〜ｎの正数）についてエネルギ効率と評価値が算出される。
一方、全ての濾過速度候補についてエネルギ効率と評価値を算出している場合〔ステップＳ１３でＹＥＳ〕は、濾過速度候補毎の評価値とエネルギ効率を出力装置５０に表示する（Ｓ１４）。本実施例では、評価値とエネルギ効率がそれぞれグラフ化されて出力装置５０に表示される。すなわち、横軸に濾過速度候補及び縦軸に評価値をとったグラフと、横軸に濾過速度候補及び縦軸にエネルギ効率をとったグラフとが表示される。これによって利用者は、最も効率が良いと考えられる濾過速度を容易に知ることができる。
【００３７】
上述の説明から明らかなように、本実施例に係る評価装置では、被処理水の特性値や濾過膜の特性値を予め入力しておくことで、所定の濾過速度範囲から最も効率が良いと考えられる濾過速度を予測することができる。特に、複数の薬品洗浄サイクルにわたって濾過処理を行ったときのエネルギ効率と評価値が算出されるため、薬品洗浄処理まで考慮して総合的に濾過速度を評価することができる。
【００３８】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
例えば、上述の実施例では、濾過処理時における濾過圧力の経時変化，１回目の薬品洗浄サイクルにおける１回目の濾過サイクルの濾過開始圧力，物理的洗浄処理後の濾過開始圧力及び薬品洗浄処理後の濾過開始圧力を、それぞれ実施の形態の項で記載したように近似してエネルギ効率及び評価値を算出した。しかしながら、上述した各濾過圧力は、その他の近似式で近似することも可能である。
また、上述した実施例では、総エネルギ量と総薬剤投入量をコストに換算して評価値を算出したが、このような例に限られず、例えば、総薬剤投入量を浄化するのに要するエネルギ量に換算し、その換算したエネルギ量と総エネルギ量Ｅｔを足し合わせ、その足し合わせた値を総処理水量ｖｔで除して評価値としても良い。
また、上述した実施例では、１回目の薬品洗浄サイクルにおける１回目の濾過サイクルの濾過開始圧力ｐｍ，１，１を計算により算出するようにしたが、この濾過開始圧力ｐｍ，１，１は実験により実際に測定しても良い。特に、１回目の薬品洗浄サイクルにおける１回目の濾過サイクルの濾過開始圧力は短時間の実験で取得することができるためである。
さらに、上述した実施例では、評価したい濾過速度範囲を入力し、その濾過速度範囲に複数の濾過速度候補を設定して計算を行ったが、濾過速度候補を直接入力するようにしても良い（すなわち、濾過速度候補群には濾過速度候補が１つしか含まれていなくても良い）。この場合は、評価する濾過速度候補を計算の毎に利用者が入力することとなる。
なお、上述した実施例では濾過膜にセラミック膜を用いた例を説明したが、本発明の技術は種々の濾過膜を用いた膜濾過装置の濾過速度を決定するために利用することができる。例えば、高分子膜を用いた膜濾過装置の濾過速度を決定する場合にも応用することができる。
【００３９】
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数の目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る濾過速度評価装置が評価対象としている濾過システムの全体構成を示す図。
【図２】本発明の一実施例に係る濾過速度候補評価装置の構成を示すブロック図。
【図３】複数の濾過サイクルにわたる濾過圧力の経時変化を模式的に示す図
【図４】濾過速度と未使用の濾過膜で濾過処理を開始したときの濾過開始圧力の関係を模式的に示すグラフ。
【図５】物理的洗浄処理の回数と物理的洗浄処理直後の濾過開始圧力との関係を示すグラフ、及び濾過速度と物理的洗浄による膜閉塞係数との関係を示すグラフ。
【図６】薬品洗浄処理の回数と薬品洗浄処理直後の濾過開始圧力との関係を示すグラフ、及び濾過速度と薬品洗浄による膜閉塞係数との関係を示すグラフ。
【図７】濾過速度を評価する処理のフローチャート。
【符号の説明】
１０・・被処理水槽
１２・・水位調整槽
１４・・恒温槽
１６・・凝集混和槽
１８・・ポンプ
２０・・流量計
２２・・圧力計
２４・・膜濾過装置
２６・・透過水槽
２８・・コンプレッサ
３０・・制御装置
４０・・入力装置
４１・・中央処理装置
４４・・記憶装置
５０・・出力装置
【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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