(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
膜分離槽内の被処理水をろ過する分離膜と、前記分離膜の膜面曝気を行うための空気を供給する膜面曝気装置と、前記被処理水中の有機物濃度を測定する有機物濃度測定手段と、前記分離膜の膜間差圧を測定する圧力測定部と、前記有機物濃度測定手段で測定された有機物濃度の値から選定された膜間差圧上昇速度ＲＴと前記圧力測定部で測定された膜間差圧から算出された膜間差圧上昇速度ＲＭとを比較する膜間差圧上昇速度比較手段と、前記膜面曝気装置の膜面曝気風量を制御する制御部を備え、前記膜間差圧上昇速度比較手段で得られた前記有機物濃度測定手段で測定された有機物濃度の値から選定された膜間差圧上昇速度ＲＴと前記圧力測定部で測定された膜間差圧から算出された膜間差圧上昇速度ＲＭとの差異に基づいて前記制御部により前記膜面曝気風量を変動させることを特徴とする膜分離装置。
【請求項２】
前記有機物濃度測定手段で測定された有機物濃度の値から膜間差圧上昇速度ＲＴを選定する際に、予め取得された被処理水中の有機物濃度と膜間差圧上昇速度との関係が保管されたデータから選定することを特徴とする請求項１に記載の膜分離装置。
【請求項３】
前記圧力測定部で測定された膜間差圧から膜間差圧上昇速度ＲＭを算出する際に、前記分離膜の膜間差圧の時間変化から算出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の膜分離装置。
【請求項４】
膜分離槽内の被処理水をろ過する分離膜と、前記分離膜の膜面曝気を行うための空気を供給する膜面曝気装置と、前記被処理水中の有機物濃度を測定する有機物濃度測定手段と、前記分離膜の膜間差圧を測定する圧力測定部と、前記被処理水中の有機物濃度の値から目標膜間差圧上昇速度ＲＴを設定する目標膜間差圧上昇速度設定手段と、前記分離膜の膜間差圧から膜間差圧上昇速度ＲＭを算出する膜間差圧上昇速度測定手段と、前記目標膜間差圧上昇速度設定手段からの目標膜間差圧上昇速度ＲＴと前記膜間差圧上昇速度測定手段からの膜間差圧上昇速度ＲＭとを比較する膜間差圧上昇速度比較手段と、前記膜面曝気装置の膜面曝気風量を制御する制御部を備え、前記膜間差圧上昇速度比較手段で得られた前記被処理水中の有機物濃度の値から選定された膜間差圧上昇速度ＲＴと前記圧力測定部で測定された膜間差圧から算出された膜間差圧上昇速度ＲＭとの差異に基づいて前記制御部により前記膜面曝気風量を変動させることを特徴とする膜分離装置。
【請求項５】
前記目標膜間差圧上昇速度設定手段は、予め取得された被処理水中の有機物濃度と膜間差圧上昇速度との関係が保管されたデータベースと、前記有機物濃度測定手段で測定された有機物濃度の値と前記データベースのデータとから目標膜間差圧上昇速度ＲＴを選定する目標膜間差圧上昇速度選定部を備えた請求項４に記載の膜分離装置。
【請求項６】
前記膜間差圧上昇速度測定手段は、前記圧力測定部で測定された膜間差圧から膜間差圧上昇速度ＲＭを算出する膜間差圧上昇速度算出部を備えた請求項４または請求項５に記載の膜分離装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記有機物濃度測定手段で測定された有機物濃度の値から選定された膜間差圧上昇速度ＲＴが前記圧力測定部で測定された膜間差圧から算出された膜間差圧上昇速度ＲＭよりも大きい場合に前記膜面曝気風量を減少させ、前記有機物濃度測定手段で測定された有機物濃度の値から選定された膜間差圧上昇速度ＲＴが前記圧力測定部で測定された膜間差圧から算出された膜間差圧上昇速度ＲＭよりも小さい場合に前記膜面曝気風量を増加させることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の膜分離装置。
【請求項８】
前記有機物濃度測定手段で測定された有機物濃度における新たな目標膜間差圧上昇速度ＲＴ´を算出し、前記データベースに保管された被処理水中の有機物濃度と膜間差圧上昇速度との関係を更新するデータベース更新手段を備えていることを特徴とする請求項５に記載の膜分離装置。
【請求項９】
前記データベース更新手段は、前記有機物濃度測定手段で測定された有機物濃度の値から選定された膜間差圧上昇速度ＲＴと前記圧力測定部で測定された膜間差圧から算出された膜間差圧上昇速度ＲＭとが等しくなるように制御された際の膜面曝気風量ＱＭとデータベースに保管されている目標膜間差圧上昇速度ＲＴの際の膜面曝気風量ＱＴを比較する膜面曝気風量比較手段と、前記膜面曝気風量比較手段において膜面曝気風量ＱＭと膜面曝気風量ＱＴの値が異なる場合に前記制御部にて前記膜面曝気風量を変動させて新たな目標膜間差圧上昇速度ＲＴ´を算出する目標膜間差圧上昇速度算出手段と、前記目標膜間差圧上昇速度算出手段により算出された新たな目標膜間差圧上昇速度ＲＴ´とその際の膜面曝気風量ＱＴ´と前記有機物濃度測定手段で測定された有機物濃度の値を前記データベースに保管するデータベース更新部を備えた請求項８に記載の膜分離装置。
【請求項１０】
前記目標膜間差圧上昇速度算出手段は、前記膜面曝気風量を変動させるよう前記制御部に信号を送る膜面曝気風量変動指令部と、前記膜面曝気風量変動指令部から送られた指令により前記制御部にて前記膜面曝気風量を変動させた際の膜面曝気風量とその際の膜間差圧上昇速度の関係に基づき新たな目標膜間差圧上昇速度ＲＴ´を算出する目標膜間差圧上昇速度算出部を備えた請求項９に記載の膜分離装置。
【請求項１１】
前記膜面曝気風量変動指令部において、膜面曝気風量ＱＭが膜面曝気風量ＱＴよりも大きい場合に前記膜面曝気風量を減少させ、膜面曝気風量ＱＭが膜面曝気風量ＱＴよりも小さい場合に膜面曝気風量を増加させる指令を前記制御部に送り、前記目標膜間差圧上昇速度算出部において、膜面曝気風量をＱＭからＱＴまで変動させた際の膜面曝気風量とその際の膜間差圧上昇速度の関係に基づき新たな目標膜間差圧上昇速度ＲＴ´を算出することを特徴とする請求項１０に記載の膜分離装置。
【請求項１２】
膜分離槽内の被処理水をろ過する分離膜と、前記分離膜の膜面曝気を行うための空気を供給する膜面曝気装置と、前記被処理水中の有機物濃度を測定する第１の有機物濃度測定手段と、前記分離膜でろ過されたろ過水中の有機物濃度を測定する第２の有機物濃度測定手段と、前記分離膜の膜間差圧を測定する圧力測定部と、前記第１の有機物濃度測定手段で測定された有機物濃度の値から前記第２の有機物濃度測定手段で測定された有機物濃度の値を差し引いた有機物濃度差から選定された膜間差圧上昇速度ＲＴと前記圧力測定部で測定された膜間差圧から算出された膜間差圧上昇速度ＲＭとを比較する膜間差圧上昇速度比較手段と、前記膜面曝気装置の膜面曝気風量を制御する制御部を備え、前記膜間差圧上昇速度比較手段で得られた前記有機物濃度測定手段で測定された有機物濃度の値から選定された膜間差圧上昇速度ＲＴと前記圧力測定部で測定された膜間差圧から算出された膜間差圧上昇速度ＲＭとの差異に基づいて前記制御部により前記膜面曝気風量を変動させることを特徴とする膜分離装置。
【請求項１３】
前記有機物濃度の測定は、前記膜分離槽中の被処理水を、ろ過分離、遠心分離、沈殿分離のいずれかの方法により固液分離し、前記固液分離した後の液中の有機物濃度を測定することを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の膜分離装置。
【請求項１４】
前記有機物濃度は、紫外線吸光度、総有機炭素濃度、生物化学的酸素要求量、化学的酸素要求量、フミン酸濃度、糖濃度、蛋白質濃度の少なくともいずれか一つ以上を測定するようにしたことを特徴とする請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の膜分離装置。
【請求項１５】
前記有機物濃度から膜間差圧上昇速度ＲＴを選定する際に、前記被処理水中の水温、浮遊物質濃度、前記分離膜のろ過フラックスの少なくとも一つ以上の値を用いて膜間差圧上昇速度ＲＴを選定することを特徴とする請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の膜分離装置。
【請求項１６】
膜分離槽内の被処理水を分離膜でろ過し、前記分離膜の下方から散気管で気泡を供給する膜面曝気を行う際、前記被処理水中の有機物濃度を測定し、その測定値から目標とする膜間差圧上昇速度ＲＴを選定し、前記膜間差圧上昇速度ＲＴと前記分離膜の膜間差圧の上昇速度ＲＭとを比較して、その差異が小さくなるように前記膜面曝気の風量を設定することを特徴とする膜分離方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、有機物含有の排水に浸漬して配置された分離膜に向けて散気しながら分離膜を透過した処理水を得る膜分離装置および膜分離方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機物含有の排水（以下「被処理水」という）を処理する方法として、微生物を用いて被処理水中の有機物を分解するとともに、分離膜によるろ過処理をして、固液分離を行う膜分離活性汚泥法（ＭＢＲ：Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｂｉｏ  Ｒｅａｃｔｏｒ）が用いられている。分離膜を用いたろ過処理では、分離膜の継続的な使用に伴い、分離膜の表面または分離膜の孔中に汚濁物質が付着して目詰まりが生じた場合、ろ過性能が徐々に低下する。【０００３】
そのため、分離膜の下部に散気装置を設け、この散気装置から分離膜に向けて空気等を曝気し、気泡および被処理水の上昇流によって分離膜表面の付着物を剥離させて目詰まりを抑制する方法が用いられている。この曝気に要するエネルギーコストは全運転コストの約半分にも達すると算出されていることから、曝気量を抑制する技術が種々開発されている。【０００４】
特許文献１には、ろ過膜の膜間差圧（ＴＭＰ：Ｔｒａｎｓ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ）を測定し、膜間差圧が事前に設定した所定の上昇速度に維持されるように曝気風量を制御する方法が提案されている。具体的には膜間差圧の基準値を一定時間毎に自動的に増加するように更新設定し、そのときどきの膜間差圧の基準値と測定値との差分値に基づいて、次の曝気風量の目標値を設定し、目標値に合わせて曝気風量を制御している。【０００５】
特許文献２には、圧力計によって平膜ユニットの内部の負の運転差圧を測定し、この運転差圧の上昇速度の変化率に基づいて、散気装置からの散気量及び吸引ポンプの稼働と停止の間欠運転時間比を制御することが提案されている。また、散気量及び間欠運転時間比の最適なパターンを推測し、この推測に基づいて自動的に制御するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−２０２４７２号公報
【特許文献２】特開２０００−３００９６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上述した特許文献１、２のように、ろ過膜の膜間差圧（以下、適宜ＴＭＰという）に基づいて曝気風量を制御する方法では、分離膜で固液分離を行う被処理水の水質を測定していないため、曝気風量の目標値に維持するために過大な曝気風量を必要とすることがある。そのため、このような条件では過剰な曝気風量を要求している虞がある。【０００８】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、膜面曝気風量の抑制により運転コストを低減することを目的とした膜分離装置および膜分離方法を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係わる膜分離装置は、膜分離槽内の被処理水をろ過する分離膜と、分離膜の膜面曝気を行うための空気を供給する膜面曝気装置と、被処理水中の有機物濃度を測定する有機物濃度測定手段と、分離膜の膜間差圧を測定する圧力測定部と、有機物濃度測定手段で測定された有機物濃度の値から選定された膜間差圧上昇速度ＲＴと圧力測定部で測定された膜間差圧から算出された膜間差圧上昇速度ＲＭとを比較する膜間差圧上昇速度比較手段と、膜面曝気装置の膜面曝気風量を制御する制御部を備え、膜間差圧上昇速度比較手段で得られた有機物濃度測定手段で測定された有機物濃度の値から選定された膜間差圧上昇速度ＲＴと圧力測定部で測定された膜間差圧から算出された膜間差圧上昇速度ＲＭとの差異に基づいて制御部により膜面曝気風量を変動させるようにしたものである。【００１０】
また、この発明に係わる膜分離装置は、膜分離槽内の被処理水をろ過する分離膜と、分離膜の膜面曝気を行うための空気を供給する膜面曝気装置と、被処理水中の有機物濃度を測定する第１の有機物濃度測定手段と、分離膜でろ過されたろ過水中の有機物濃度を測定する第２の有機物濃度測定手段と、分離膜の膜間差圧を測定する圧力測定部と、第１の有機物濃度測定手段で測定された有機物濃度の値から第２の有機物濃度測定手段で測定された有機物濃度の値を差し引いた有機物濃度差から選定された膜間差圧上昇速度ＲＴと圧力測定部で測定された膜間差圧から算出された膜間差圧上昇速度ＲＭとを比較する膜間差圧上昇速度比較手段と、膜面曝気装置の膜面曝気風量を制御する制御部を備え、膜間差圧上昇速度比較手段で得られた有機物濃度測定手段で測定された有機物濃度の値から選定された膜間差圧上昇速度ＲＴと圧力測定部で測定された膜間差圧から算出された膜間差圧上昇速度ＲＭとの差異に基づいて制御部により膜面曝気風量を変動させるようにしたものである。【００１１】
また、この発明に係わる膜分離方法、膜分離槽内の被処理水を分離膜でろ過し、分離膜の下方から散気管で気泡を供給する膜面曝気を行う際、被処理水中の有機物濃度を測定し、その測定値から目標とする膜間差圧上昇速度を選定し、目標膜間差圧上昇速度と分離膜の膜間差圧の上昇速度とを比較して、その差異が小さくなるように膜面曝気の風量を設定するようにしたものである。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、膜分離槽内の被処理水に含まれる有機物濃度に基づいて膜面曝気風量を変動させることによりＴＭＰ上昇速度を変化させるようにしたから、曝気に要する運転コストを低減することができる、といった従来にない顕著な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施の形態１に係わる膜分離装置の構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１における膜分離装置で使用される有機物濃度測定手段の説明図である。
【図３】ＴＭＰ上昇速度と膜面曝気風量と有機物濃度の関係図である。
【図４】有機物濃度によらず設定した目標ＴＭＰ上昇速度と膜面曝気風量との説明図である。
【図５】有機物濃度に基づいて設定した目標ＴＭＰ上昇速度と膜面曝気風量との説明図である。
【図６】この発明の実施の形態１における目標ＴＭＰ上昇速度設定方法の説明図である。
【図７】この発明の実施の形態1における膜面曝気風量の制御手順のフローチャートである。
【図８】この発明の実施の形態２に係わる膜分離装置の構成図である。
【図９】変曲点が変化した場合のＴＭＰ上昇速度と膜面曝気風量と有機物濃度の関係図である。
【図１０】この発明の実施の形態２におけるデータベース更新手段の構成図である。
【図１１】この発明の実施の形態２におけるデータベース更新方法の説明図である。
【図１２】この発明の実施の形態２におけるデータベース更新方法の説明図である。
【図１３】この発明の実施の形態２における膜面曝気風量の調整手順のフローチャートである。
【図１４】この発明の実施の形態２におけるデータベース更新手順のフローチャートである。
【図１５】この発明の実施の形態３に係わる膜分離装置の構成図である。
【図１６】この発明の実施の形態４における膜分離装置で使用される有機物濃度測定手段の説明図である。
【図１７】この発明の実施の形態５における膜分離装置で使用される目標ＴＭＰ上昇速度設定手段の説明図である。
【図１８Ａ】膜面曝気風量とＴＭＰ上昇速度と紫外線吸光度との関係を示すデータベースの図である。
【図１８Ｂ】膜面曝気風量とＴＭＰ上昇速度と水温との関係を示すデータベースの図である。
【図１８Ｃ】膜面曝気風量とＴＭＰ上昇速度と曝気槽内混合液中の浮遊物質との関係を示すデータベースの図である。
【図１８Ｄ】膜面曝気風量とＴＭＰ上昇速度とろ過フラックスとの関係を示すデータベースの図である。
【図１９】この発明の実施の形態６における膜分離装置で使用される目標ＴＭＰ上昇速度設定手段の説明図である。
【図２０】実施例１と実施例２と比較例における膜分離装置である。
【図２１】比較例における膜分離装置の説明図である。
【図２２】実施例１のデータベースを説明する図である。
【図２３】実施例２のデータベースを説明する図である。
【図２４】この発明の実施の形態１等におけるＴＭＰ上昇速度変化手段のハードウエアの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１に係る膜分離装置について、図１から図７に基づいて説明する。図１は膜分離装置の構成図、図２は膜分離装置に使用される有機物濃度測定手段の説明図である。
図１に示すように、この発明の膜分離装置は、被処理水９を貯留する膜分離槽１と、膜分離槽１に浸漬して配置された分離膜２と、被処理水９が分離膜２によりろ過された処理水１０を流通するろ過水配管３と、処理水１０を流出するろ過ポンプ４と、分離膜２に付着した汚濁物質を剥離するための空気を供給する膜面曝気装置５と、膜面曝気装置５から供給される空気を流通する曝気配管６と、曝気配管６からの空気により分離膜２の下方から上方に向かって流れる気泡１１を供給する散気管７と、膜分離槽１内の被処理水９に含まれる有機物濃度に基づいて膜間差圧（ＴＭＰ）上昇速度を変化させる膜間差圧上昇速度変化手段（以下、ＴＭＰ上昇速度変化手段という）１２とで構成されている。
ここでは被処理水９中に活性汚泥が含まれる場合について説明するが、必ずしも活性汚泥が被処理水９中に存在する必要はない。
【００１５】
膜分離槽１には流入水８が流入するようになっており、分離膜２を介してろ過水配管３が接続されている。膜分離槽１としては流入水８を受入れて被処理水９が貯留できればよく、材質もコンクリート、ステンレス、樹脂等、水漏れしない材質および構造であればよい。分離膜２としては、中空糸膜や平膜等の固体と液体を分離できる手段であればよく、ＲＯ膜、ＮＦ膜、ＵＦ膜、ＭＦ膜等に限らない。また、ろ過水配管３を介して分離膜２がろ過ポンプ４と接続されている。分離膜２は膜分離槽１に浸漬されており、膜分離槽１の下部の分離膜２の真下に散気管７が配置されている。
【００１６】
散気管７は気泡１１を供給できる能力があればよく、ガラス、ステンレス、焼結金属、樹脂等の材質を使用できる。散気管７は膜面曝気装置５と曝気配管６を介して接続されている。膜面曝気装置５はブロワー等空気を圧送できる装置であればよい。膜分離槽１内の被処理水９には有機物濃度測定手段１９が配置されている。有機物濃度測定手段１９は総有機炭素濃度計、紫外線吸光度計、蛍光強度計等、水中の有機物を直接、もしくは間接的に測定できればよい。膜分離槽１内に総有機炭素濃度計、紫外線吸光度計、蛍光強度計等の有機物濃度センサーを浸漬させて測定してもよく、また膜分離槽１内の被処理水９を有機物濃度センサーに供給して測定してもよい。
【００１７】
また、分離膜２とろ過ポンプ４の間のろ過水配管３に圧力測定部１７が配置されている。圧力測定部１７は圧力を測定できる計器であり、デジタルもしくはアナログどちらでも使用可能であるが、経時的に測定した圧力値を保存できる機構があることが好ましい。有機物濃度測定手段１９および圧力測定部１７はＴＭＰ上昇速度変化手段１２に含まれており、ＴＭＰ上昇速度変化手段１２は信号線５４を介して膜面曝気装置５と接続されている。
【００１８】
続いてＴＭＰ上昇速度変化手段１２の構成について説明する。ＴＭＰ上昇速度変化手段１２内には目標ＴＭＰ上昇速度設定手段１３、ＴＭＰ上昇速度測定手段１４、ＴＭＰ上昇速度比較手段１５、および膜面曝気風量制御部１６が配置されている。膜面曝気風量制御部１６は信号線７０を介して後述するデータベース２０と接続されている。
【００１９】
目標ＴＭＰ上昇速度設定手段１３内には、有機物濃度測定手段１９、データベース２０、目標ＴＭＰ上昇速度選定部２１があり、有機物濃度測定手段１９と目標ＴＭＰ上昇速度選定部２１は信号線５６で、データベース２０と目標ＴＭＰ上昇速度選定部２１は信号線５７で接続され、目標ＴＭＰ上昇速度選定部２１は信号線５１を介してＴＭＰ上昇速度比較手段１５と接続されている。
【００２０】
データベース２０はこれまでの水処理で取得した水質、ＴＭＰの時間変化等がデータベースとして記憶、保管されている。目標ＴＭＰ上昇速度選定部２１では、データベース２０に保管されているデータと有機物濃度測定手段１９で取得したデータを比較し、目標とするＴＭＰ上昇速度ＲＴを選定するところである。目標ＴＭＰ上昇速度ＲＴとしては０．０１〜４０ｋＰａ／ｈであることが好ましい。
【００２１】
有機物濃度測定手段１９は、図２に示すように、ＵＶ（紫外線吸光度）、ＴＯＣ（全有機炭素）、ＣＯＤ（化学的酸素要求量）、ＢＯＤ（生物化学的酸素要求量）、フミン酸濃度、糖濃度、タンパク質濃度の少なくともいずれか１つ以上の有機物指標を測定する有機物指標測定手段２７を備えている。
膜分離槽１内の被処理水９を有機物指標測定手段２７に供給することで、ＵＶ、ＴＯＣ、ＣＯＤ、ＢＯＤ、フミン酸濃度、糖濃度、タンパク質濃度の少なくともいずれかの有機物指標を測定することができる。これらの物質は分離膜２に捕捉されやすく、目詰まりの指標として使用できることを確認しており、膜の閉塞の原因となる有機物を正確に測定できる。
【００２２】
このとき、ＵＶ値は０〜１０Ａｂｓ／ｃｍ、ＴＯＣ値は１〜５００ｍｇ／Ｌ、ＣＯＤおよびＢＯＤの値はいずれも１〜５００ｍｇ／Ｌ、フミン酸濃度、糖濃度およびタンパク質濃度はいずれも０〜５００ｍｇ／Ｌの範囲でこの発明が実施される。
【００２３】
また、ＴＭＰ上昇速度測定手段１４内には、圧力測定部１７とＴＭＰ上昇速度算出部１８があり、これらは信号線５５を介して接続されている。またＴＭＰ上昇速度算出部１８は信号線５２を介してＴＭＰ上昇速度比較手段１５と接続されている。ＴＭＰ上昇速度算出部１８は圧力測定部１７で測定した圧力からＴＭＰを算出し、そのＴＭＰの時間変化を基にＴＭＰ上昇速度ＲＭを算出するところである。
【００２４】
ＴＭＰ上昇速度比較手段１５は信号線５３を介して膜面曝気風量制御部１６と接続されている。また、ＴＭＰ上昇速度比較手段１５は目標ＴＭＰ上昇速度選定部２１と信号線５１を介して、ＴＭＰ上昇速度算出部１８と信号線５２を介して接続されている。ＴＭＰ上昇速度比較手段１５では、ＴＭＰ上昇速度算出部１８で算出したＴＭＰ上昇速度ＲＭと目標ＴＭＰ上昇速度選定部２１で選定した目標ＴＭＰ上昇速度ＲＴとを比較し、その差を膜面曝気風量制御部１６に信号線５３を介して送る。
膜面曝気風量制御部１６では膜面曝気装置５の膜面曝気風量をＴＭＰ上昇速度比較手段１５から得た信号を基に制御するところである。さらに制御に使用したデータは信号線７０を介してデータベース２０に送付され、膜面曝気風量に関するデータが蓄積される。
【００２５】
以下に膜面曝気風量の制御手順について説明する。分離膜２の下部に設置された散気管７から空気等の気体を曝気し、気泡１１および気泡により発生した被処理水９の上昇流によって分離膜２表面の付着物を剥離させて、分離膜２の目詰まりを抑制する。目詰まりを抑制する程度によってＴＭＰ上昇速度が変化し、膜面曝気風量が大きいほど目詰まりしにくくなる。この際、分離膜２の膜面積あたりの膜面曝気風量は０．０１〜１０ｍ３／ｈｒ／（膜ろ過面積ｍ２）で制御することが好ましい。
【００２６】
分離膜２の目詰まりの程度は圧力測定部１７の値により把握することができる。ろ過ポンプ４で膜ろ過処理を継続すると徐々に分離膜２が目詰まりし、ＴＭＰが上昇する。ＴＭＰ上昇速度算出部１８で圧力測定部１７から信号線５５を介して送られてきたＴＭＰと時間のデータから把握し、その時間変化をＴＭＰ上昇速度ＲＭとして算出する。ＴＭＰ上昇速度を算出するためのＴＭＰの測定間隔としては一秒に一回から一日に一回の範囲であることが好ましく、一分間から一ヵ月間の範囲のＴＭＰの時間変化からＴＭＰ上昇速度ＲＭを算出することが好ましい。このＴＭＰ上昇速度ＲＭは信号線５２を介してＴＭＰ上昇速度比較手段１５に送られる。
【００２７】
一方、有機物濃度測定手段１９で被処理水９中の有機物濃度を経時的に測定する。測定間隔は一分に一回から一時間に一回、さらには一日に一回のいずれの範囲でもよい。測定した有機物濃度の値は信号線５６を介して目標ＴＭＰ上昇速度選定部２１に送付される。目標ＴＭＰ上昇速度選定部２１では、有機物濃度測定手段１９から得られた有機物濃度と、過去の有機物濃度、水温、固形物濃度等の水質とＴＭＰ上昇速度との関連をデータとして保管したデータベース２０のデータから目標とするＴＭＰ上昇速度ＲＴを選定する。選定したＴＭＰ上昇速度ＲＴは信号線５１を介してＴＭＰ上昇速度比較手段１５に送られる。
【００２８】
ＴＭＰ上昇速度比較手段１５では、ＴＭＰ上昇速度算出部１８で算出されたＴＭＰ上昇速度ＲＭと目標ＴＭＰ上昇速度選定部２１で選定されたＴＭＰ上昇速度ＲＴとが比較され、この差が信号線５３を介して膜面曝気風量制御部１６に送られる。膜面曝気風量制御部１６では、この差が小さく、もしくはゼロとなるよう膜面曝気風量の値が設定され、その値が信号線５４を介して膜面曝気装置５に送付される。
ＴＭＰ上昇速度算出部１８で算出されたＴＭＰ上昇速度ＲＭの値が目標ＴＭＰ上昇速度選定部２１で選定されたＴＭＰ上昇速度ＲＴよりも大きい場合は、膜面曝気風量を増大させる必要がある。逆にＴＭＰ上昇速度算出部１８で算出されたＴＭＰ上昇速度ＲＭの値が目標ＴＭＰ上昇速度選定部２１で選定されたＴＭＰ上昇速度ＲＴよりも小さい場合は、膜面曝気風量を減少させる必要がある。
【００２９】
膜面曝気装置５は、インバータで制御されて膜面曝気風量制御部１６からの値に応じた膜面曝気風量となるよう曝気配管６から空気等の気体を散気管７へ送り、膜面曝気が実施される。定期的にＴＭＰ上昇速度ＲＭおよび被処理水９内の有機物濃度が測定され、上記の運転が繰り返される。これらのデータは全て、膜面曝気風量制御部１６から信号線７０を介してデータベース２０に蓄積される。ＴＭＰがある値、例えば２５ｋＰａに到達した場合、膜ろ過運転を停止し、分離膜２を洗浄する。具体的な曝気風量の値を決定する方法については以降で述べる。
【００３０】
本発明者らはＴＭＰ上昇速度、膜面曝気風量、被処理水の水質との関係について鋭意検討した結果、ＴＭＰ上昇速度、膜面曝気風量、および膜分離槽１内の被処理水９の水質、特に被処理水９に含まれる有機物濃度との間には図３のような関係が成立することを明らかにした。
図３より、膜面曝気風量を小さくすると急激にＴＭＰ上昇速度が高くなることが明らかとなった。急激にＴＭＰ上昇速度が高くなる点をここでは変曲点と言う。膜面曝気風量が小さくなると、分離膜表面から膜面曝気で与えられた気泡や気泡による被処理水９の流れが小さくなり、微生物、濁質等の分離膜２を透過できない物質が分離膜表面に付着して膜ろ過を阻害し、ＴＭＰ上昇速度が高くなりやすい。
【００３１】
一方、膜面曝気風量が大きくなると微生物、濁質等が分離膜表面に付着しにくくなるため、ＴＭＰ上昇速度は低く抑えることができる。急激にＴＭＰ上昇速度が高くなる点、すなわち変曲点が存在することは一つの発見であり、ＴＭＰ上昇速度をモニタリングすることで分離膜表面への微生物、濁質等の付着状況を間接的に把握することができる。さらに、ＴＭＰ上昇速度が高くなるのは、二つの要因で生じていることを本結果より明らかにした。
【００３２】
すなわち、分離膜表面への微生物、濁質等の付着、および分離膜内部への有機物の付着である。分離膜表面への微生物、濁質等の付着は分離膜表面を急速に閉塞させるため、変曲点以下の膜面曝気風量でのＴＭＰ上昇速度の急激な上昇に寄与している。一方、分離膜内部への有機物の付着の速度は緩やかなため、変曲点以上の膜面曝気風量でのＴＭＰ上昇速度の緩やかな変化に寄与している。この発見はＴＭＰ上昇速度を制御する上で大変重要な知見である。
【００３３】
さらに、被処理水９中の有機物濃度が高いほど同じＴＭＰ上昇速度を抑制するために必要な膜面曝気風量が大きくなり、さらに被処理水９中の有機物濃度が高いほど変曲点の膜面曝気風量も大きくなること、さらにまた被処理水９中の有機物濃度が高いほど変曲点以上の膜面曝気風量でのＴＭＰ上昇速度が大きくなることを発見した。膜面曝気風量が小さいほど分離膜表面への微生物、濁質等の付着量が多く、さらにその厚みも大きくなる。その際、被処理水９や微生物、濁質の間隙に存在する有機物がバインダとなり、分離膜表面の付着物が膜面曝気で供給した気泡や気泡による被処理水９の流れによって分離膜表面から剥離されにくくなる。従って、被処理水９中の有機物濃度が高くなると、分離膜表面の付着物を除去するのに必要な膜面曝気風量も大きくなる。
【００３４】
変曲点より小さい膜面曝気風量では、上記の有機物のバインダとしての働きが変曲点より大きい膜面曝気風量のときの有機物のバインダとしての働きと比較して顕著となるため、分離膜表面の付着物によるＴＭＰ上昇速度が急激に増大する。一方、変曲点より大きい膜面曝気風量では、分離膜表面の付着物量が低減されてそれによるＴＭＰ上昇速度への寄与は小さくなるが、それと相対的に分離膜内部への有機物の付着による分離膜の目詰まりが進行する。以上によって被処理水９中の有機物濃度が高いほど分離膜が目詰まりしやすくなり、ＴＭＰ上昇速度が高くなり、また変曲点の膜面曝気風量も大きくなることが説明できる。
【００３５】
ここで有機物濃度は濁質、濁度を除いた値とするのが好ましい。すなわち、予め遠心分離やろ過等によって、濁質、濁度を除いた後に有機物濃度を測定することで、上記の各有機物濃度に対する膜面曝気風量とＴＭＰ上昇速度の関係性について、その精度を高めることができる。
【００３６】
ここで図４および図５を用いて、被処理水９中の有機物濃度を測定することの効果を説明する。被処理水９中の有機物濃度が高かったにも拘わらず、有機物濃度を測定していなかったため、その値が中程度とした場合、ＴＭＰ上昇速度が一定となるように膜面曝気風量を変更した。すなわち、有機物濃度が中→高に増加した場合、有機物濃度が中の変曲点での曝気風量で運転を継続するとＴＭＰ上昇速度が増大する。そこでＴＭＰ上昇速度が一定となるように膜面曝気風量を増大させた結果（図４）、実際には有機物濃度が中の場合の膜面曝気風量の変曲点も大幅に大きい値となってしまうため（図５）、消費エネルギーが増大する。
【００３７】
すなわち、被処理水９中の有機物濃度を測定し、それに基づいた膜面曝気風量を設定することで、僅かにＴＭＰ上昇速度は上昇するものの、膜面曝気風量を大幅に低減することが可能となる。膜面曝気に要するエネルギーコストは、洗浄等の運転コストと比較して大幅に大きいため、図４、５で示した僅かなＴＭＰ上昇速度の増大によって洗浄頻度が増加しても、全体システムとして本法によって運転コストを低減できる。
【００３８】
以下に図６を使用して、有機物濃度測定値に対応する目標ＴＭＰ上昇速度から膜面曝気風量の算出方法について説明する。図６は有機物濃度の高、中、低に応じて膜面曝気風量とＴＭＰ上昇速度の関係をまとめた図であり、図１に示した膜分離装置を運転して得られたデータベースである。これらのデータは上述したとおり、圧力測定部１７、有機物濃度測定手段１９から得られた値、および膜面曝気装置５の膜面曝気風量から得られた値とで構成されている。
【００３９】
流入水８は時々刻々と変化し、それに応じて、膜分離装置のＳＲＴ（Ｓｏｌｉｄ Ｒｅｔｅｎｔｉｏｎ Ｔｉｍｅ：汚泥滞留時間）や被処理水９内の溶存酸素濃度等の運転条件
によって被処理水９内の有機物濃度が変化する。その有機物濃度の高、中、低に応じて目標とするＴＭＰ上昇速度ＲＴ、すなわち図６内の変曲点の膜面曝気風量ＱＴを設定することで、膜分離装置の膜面曝気に要するエネルギーコストを最小限に維持することが可能である。
【００４０】
有機物濃度の高、中、低としては、例えば波長２２０〜２７０ｎｍのいずれかの波長における紫外線吸光度として、高：２．０００Ａｂｓ／ｃｍ以上、中：０．００１〜１．９９９Ａｂｓ／ｃｍ以上、低：０．０００〜０．００１Ａｂｓ／ｃｍが挙げられる。紫外線吸光度測定時の波長としては、２５４ｎｍ、２６０ｎｍを使用することが第一優先候補として考えられる。また、膜面曝気風量としては０．０１ｍ３／ｈｒ／ｍ２から１０ｍ３／ｈｒ／ｍ２に設定される。また分離膜２の１本もしくは１枚当たりのろ過面積は０．０１〜１００ｍ２である。
【００４１】
図７には、実施の形態1における膜面曝気風量の制御手順のフローチャートを示す。
有機物濃度測定手段１９で被処理水９中の有機物濃度を測定する。目標ＴＭＰ上昇速度選定部２１において、データベース２０のデータから測定された有機物濃度に基づいた目標ＴＭＰ上昇速度ＲＴを選択する。また、圧力測定部１７でＴＭＰを測定し、圧力測定部で測定されたＴＭＰからＴＭＰ上昇速度ＲＭをＴＭＰ上昇速度算出部１８で算出する。次にＴＭＰ上昇速度算出部１８で算出されたＴＭＰ上昇速度ＲＭと目標ＴＭＰ上昇速度選定部２１で選定された目標ＴＭＰ上昇速度ＲＴとを比較する。
【００４２】
ＴＭＰ上昇速度ＲＭと目標ＴＭＰ上昇速度ＲＴが等しい、またはＴＭＰ上昇速度ＲＭと目標ＴＭＰ上昇速度ＲＴとの差の絶対値が任意に設定した値aよりも小さければ膜面曝気風量を維持する。ＴＭＰ上昇速度ＲＭが目標ＴＭＰ上昇速度ＲＴより大きい、またはＴＭＰ上昇速度ＲＭが目標ＴＭＰ上昇速度ＲＴよりも任意に設定した値a以上に大きい場合は、膜面曝気風量をΔＱだけ増加させる。ＴＭＰ上昇速度ＲＭが目標ＴＭＰ上昇速度ＲＴより小さい、またはＴＭＰ上昇速度ＲＭが目標ＴＭＰ上昇速度ＲＴよりも任意に設定した値a以上に小さい場合は、膜面曝気風量をΔＱだけ減少させる。任意に設定した値aは膜面差圧上昇速度の測定誤差や風量制御における運転の簡便さを考慮して任意に設定することができる。膜面曝気風量の変化量ΔＱは任意に設定でき、ＴＭＰ上昇速度ＲＭと目標ＴＭＰ上昇速度ＲＴの差やＴＭＰ上昇速度ＲＭの変化率に基づいて設定してもよいし、有機物濃度や有機物濃度の変化量に基づいて設定してもよい。
【００４３】
膜面曝気風量を維持する、または増減させたのち、再びＴＭＰ上昇速度ＲＭを算出する。さらにＴＭＰ上昇速度ＲＭと目標ＴＭＰ上昇速度ＲＴとを比較し、前述の方法で膜面曝気風量の調整を行う。この手順を次の有機物濃度を測定する工程に到達するまで繰り返し行う。したがってＴＭＰ上昇速度ＲＭと目標ＴＭＰ上昇速度ＲＴが等しい、またはその差の絶対値が任意に設定した値a以内に制御されるように膜面曝気風量の値が設定される。次の有機物濃度を測定する工程に到達したら、有機物濃度を測定し、上記工程を繰り返す。
【００４４】
以上のように実施の形態１の発明は、被処理水９に含まれる有機物濃度に基づいて目標ＴＭＰ上昇速度ＲＴを設定し、その目標ＴＭＰ上昇速度ＲＴに維持されるように膜面曝気風量を制御するようにしているから、膜面曝気風量を抑制でき、装置全体の運転コストを低減することができる。
【００４５】
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２における膜分離装置を図８に基づいて説明する。図８はこの発明の実施の形態２における膜分離装置の構成図である。
図８に示すように、この発明の実施の形態２における膜分離装置は、実施の形態１の目標ＴＭＰ上昇速度設定手段１３に、有機物濃度測定手段で測定された有機物濃度における新たな目標ＴＭＰ上昇速度を算出しデータベース２０に保管された被処理水中の有機物濃度とＴＭＰ上昇速度との関係を更新するデータベース更新手段４０を追加したものである。  
【００４６】
データベース更新手段４０は、信号線７１を介して膜面曝気風量制御部１６と接続され、信号線７２を介してデータベース２０と接続されている。その他の構成は実施の形態１と同じにつき、同じまたは相当部分には同じ符号を付して説明を省略する。
【００４７】
ろ過運転の継続に伴い、ろ過膜の性状変化や無機物の蓄積等が発生する。これらは被処理水９中の有機物濃度に依存せずにＴＭＰ上昇速度を変化させる要因となる。そのため、図９に示すように被処理水９中の有機物濃度とＴＭＰ上昇速度との関係は変化し、変曲点の膜面曝気風量を設定することが困難になることがある。
【００４８】
そこで、データベース２０に保管されている被処理水９中の有機物濃度とＴＭＰ上昇速度の関係と実運転下での被処理水９中の有機物濃度とＴＭＰ上昇速度の関係とを比較し、適宜データベースを更新する必要がある。
【００４９】
データベース更新手段４０は、図１０に示すように、有機物濃度測定手段１９で測定された有機物濃度の値から選定されたＴＭＰ上昇速度ＲＴと圧力測定部で測定されたＴＭＰから算出されたＴＭＰ上昇速度ＲＭとが等しい値に制御された際の膜面曝気風量ＱＭとデータベースに保管されている目標ＴＭＰ上昇速度ＲＴの際の膜面曝気風量ＱＴを比較する膜面曝気風量比較手段４１と、膜面曝気風量比較手段４１において膜面曝気風量ＱＭと膜面曝気風量ＱＴの値が異なる場合に膜面曝気風量制御部１６にて膜面曝気風量を変動させて新たな目標ＴＭＰ上昇速度ＲＴ´を算出する目標ＴＭＰ上昇速度算出手段４２と、目標ＴＭＰ上昇速度算出手段４２により算出された新たな目標ＴＭＰ上昇速度ＲＴ´とその際の膜面曝気風量ＱＴ´と有機物濃度測定手段で測定された有機物濃度の値を前記データベースに保管するデータベース更新部４３で構成させている。さらに、目標ＴＭＰ上昇速度算出手段４２は、膜面曝気風量を変動させるよう膜面曝気風量制御部１６に指令を送る膜面曝気風量変動指令部４４と、膜面曝気風量変動指令部４４から送られた指令により膜面曝気風量を変動させた際の膜面曝気風量とその際のＴＭＰ上昇速度の関係に基づき目標ＴＭＰ上昇速度ＲＴ´を算出する目標ＴＭＰ上昇速度算出部４５で構成させている。
【００５０】
膜面曝気風量比較手段４１は、信号線７１aを介して膜面曝気風量制御部１６と接続され、信号線７２aを介してデータベース２０と接続され、信号線７３を介して目標ＴＭＰ上昇速度算出手段４２と接続されている。膜面曝気風量変動司令部４４は信号線７１bを介して膜面曝気風量制御部１６と接続されている。目標ＴＭＰ上昇速度算出部４５は信号線７４を介してＴＭＰ上昇速度算出部１８と接続されている。データベース更新部４３は信号線７５を介して目標ＴＭＰ上昇速度算出手段４２と接続され、信号線７２bを介してデータベース２０と接続されている。
【００５１】
続いて実施の形態２におけるデータベースの更新手順について説明する。膜面曝気風量制御部１６では、有機物濃度測定手段１９で測定された有機物濃度の値から選定されたＴＭＰ上昇速度ＲＴと圧力測定部１７で測定されたＴＭＰから算出されたＴＭＰ上昇速度ＲＭとが等しくなるように制御する。
【００５２】
有機物濃度測定手段１９で測定された有機物濃度の値から選定されたＴＭＰ上昇速度ＲＴと圧力測定部１７で測定されたＴＭＰから算出されたＴＭＰ上昇速度ＲＭとが等しい値に制御された際の膜面曝気風量ＱＭの値は信号線７１aを介して膜面曝気風量比較手段４１に送られる。データベースに保管されている目標ＴＭＰ上昇速度ＲＴの際の膜面曝気風量ＱＴの値は信号線７２aを介して膜面曝気風量比較手段４１に送られる。膜面曝気風量比較手段４１では、有機物濃度測定手段１９で測定された有機物濃度の値から選定されたＴＭＰ上昇速度ＲＴと圧力測定部１７で測定されたＴＭＰから算出されたＴＭＰ上昇速度ＲＭとが等しくなるように制御された際の膜面曝気風量ＱＭとデータベースに保管されている目標ＴＭＰ上昇速度ＲＴの際の膜面曝気風量ＱＴを比較し、この差を目標ＴＭＰ上昇速度算出手段４２に信号線４３を介して送る。
【００５３】
目標ＴＭＰ上昇速度算出手段４２では、有機物濃度測定手段１９で測定された有機物濃度の値から選定されたＴＭＰ上昇速度ＲＴと圧力測定部１７で測定されたＴＭＰから算出されたＴＭＰ上昇速度ＲＭとが等しくなるように制御された際の膜面曝気風量ＱＭとデータベースに保管されている目標ＴＭＰ上昇速度ＲＴの際の膜面曝気風量ＱＴの値が等しければ、データベースの更新を行わないが、その値が異なっていれば、新たな目標ＴＭＰ上昇速度ＲＴ´および新たな目標ＴＭＰ上昇速度ＲＴ´の際の膜面曝気風量ＱＴ´を算出し、その値を信号線７５を介してデータベース更新部４３に送る。
【００５４】
目標ＴＭＰ上昇速度算出手段４２は膜面曝気風量変動司令部４４と目標ＴＭＰ上昇速度算出部４５を備えている。膜面曝気風量変動司令部４４では、膜面曝気風量ＱＭが膜面曝気風量ＱＴよりも小さい場合は、膜面曝気風量を増大させるように信号線７１ｂを介して膜面曝気風量制御部１６に指令を送る。逆に膜面曝気風量ＱＭが膜面曝気風量ＱＴよりも大きい場合は、膜面曝気風量を減少させるように信号線７１ｂを介して膜面曝気風量制御部１６に指令を送る。膜面曝気風量制御部１６にて膜面曝気風量を変更後、ＴＭＰ上昇速度算出部１８にてＴＭＰ上昇速度ＲＭを算出し、その値を信号線７４を介して目標ＴＭＰ上昇速度算出部４５に送る。膜面曝気風量の増減およびＴＭＰ上昇速度ＲＭの算出を膜面曝気風量が膜面曝気風量ＱＴに到達するまで繰り返し行う。
【００５５】
目標ＴＭＰ上昇速度算出部４５では、上記の運転により得られたＴＭＰ上昇速度と膜面曝気風量との関係から変曲点を算出し、前述のとおりその変曲点におけるＴＭＰ上昇速度を新たな目標ＴＭＰ上昇速度ＲＴ´と、その変曲点における膜面曝気風量を新たな目標ＴＭＰ上昇速度ＲＴ´の際の膜面曝気風量ＱＴ´と算出する。変曲点の算出方法は、ＴＭＰ上昇速度の変化量を膜面曝気風量の変化量で割った値、つまり膜面曝気風量の変化量に対するＴＭＰ上昇速度の変化率を算出した値に基づいて変曲点を算出してもよいし、膜面曝気風量とＴＭＰ上昇速度をパラメータとして運転コストを算出する式を用いて、変曲点を算出してもよい。例えば、以下のような式がある。以下の式を用いて算出された運転コストが最小となるＴＭＰ上昇速度および膜面曝気風量を変曲点とすればよい。
[運転コスト]＝ｆ（ＴＭＰ上昇速度、膜面曝気風量）
【００５６】
ここで、図１１および図１２を用いて、データベース更新手段について説明する。被処理水９中の有機物濃度を測定し、その値に基づいてデータベースから目標ＴＭＰ上昇速度ＲＴを選定する。さらにＴＭＰ上昇速度ＲＭがその目標ＴＭＰ上昇速度ＲＴになるように膜面曝気風量を制御する。その際の膜面曝気風量はデータベースのデータでは膜面曝気風量ＱＴであるが、実際には膜面曝気風量ＱＭである場合、その有機物濃度における膜面曝気風量とＴＭＰ上昇速度の関係図を更新する必要がある。図１１のように膜面曝気風量ＱＭが幕面曝気風量ＱＴより小さい場合、膜面曝気風量をＱＭからＱＴまで徐々に増加させ、図１２のように膜面曝気風量ＱＭが幕面曝気風量ＱＴより大きい場合、膜面曝気風量をＱＭからＱＴまで徐々に減少させ、その都度、ＴＭＰ上昇速度を算出する。さらに新たに算出された膜面曝気風量とＴＭＰ上昇速度との関係図から前述のような変曲点の算出方法を用いて、変曲点を算出し、その変曲点を新たな目標ＴＭＰ上昇速度ＲＴ´およびその際の膜面曝気風量ＱＴ´と算出する。  
【００５７】
データベース更新部４３では、目標ＴＭＰ上昇速度算出手段４２で算出された新たな目標ＴＭＰ上昇速度ＲＴ´と、新たな目標ＴＭＰ上昇速度ＲＴ´の際の膜面曝気風量ＱＴ´を信号線７２ｂを介してデータベース２０に送り、データベースを更新する。さらに膜面曝気風量変動司令部４４では、膜面曝気風量が膜面曝気風量ＱＴ´となるように信号線７１ｂを介して膜面曝気風量制御部１６に指令を送る。膜面曝気風量が膜面曝気風量ＱＴ´となるように膜面曝気風量制御部１６で制御したのち、データベースの更新手順を終了する。  
【００５８】
図１３には、実施の形態２における膜面曝気風量の調整手順のフローチャートを示す。
図１３に示すように、この発明の実施の形態２における膜面曝気風量の調整手順のフローチャートは、実施の形態１のフローチャートにデータベースの更新手順を追加したものである。その他の手順は実施の形態１と同じにつき、説明を省略する。つまり、発明の実施の形態２における膜面曝気風量の調整手順は、有機物濃度測定手段１９で測定された有機物濃度の値から選定されたＴＭＰ上昇速度ＲＴと圧力測定部１７で測定されたＴＭＰから算出されたＴＭＰ上昇速度ＲＭとが等しくなるように膜面曝気風量を制御し、さらにその値が等しくなるように制御された際にデータベースの更新を行う。
【００５９】
図１４には、実施の形態２におけるデータベースの更新手順のフローチャートを示す。有機物濃度測定手段１９で測定された有機物濃度の値から選定されたＴＭＰ上昇速度ＲＴと圧力測定部１７で測定されたＴＭＰから算出されたＴＭＰ上昇速度ＲＭとが等しくなるように膜面曝気風量制御部１６にて制御する。データベース２０のデータから目標ＴＭＰ上昇速度ＲＴの際の膜面曝気風量ＱＴの値を選択する。また、有機物濃度測定手段１９で測定された有機物濃度の値から選定されたＴＭＰ上昇速度ＲＴと圧力測定部１７で測定されたＴＭＰから算出されたＴＭＰ上昇速度ＲＭとが等しい値に制御された際の膜面曝気風量ＱＭの値をＴＭＰ上昇速度算出部１８で算出する。
【００６０】
次に膜面曝気風量ＱＭと膜面曝気風量ＱＴとを比較する。膜面曝気風量ＱＭと膜面曝気風量ＱＴが等しい、または膜面曝気風量ＱＴと膜面曝気風量ＱＴとの差の絶対値が任意に設定した値ｂよりも小さければデータベースの更新を行わない。膜面曝気風量ＱＭが膜面曝気風量ＱＴより小さい、または膜面曝気風量ＱＭが膜面曝気風量ＱＴよりも任意に設定した値ｂ以上に大きい場合は、膜面曝気風量をΔＱだけ増加させる。膜面曝気風量ＱＭが膜面曝気風量ＱＴより大きい、または膜面曝気風量ＱＭが膜面曝気風量ＱＴよりも任意に設定した値ｂ以上に大きい場合は、膜面曝気風量をΔＱだけ減少させる。任意に設定した値ｂは膜面曝気風量の制御誤差や風量制御における運転の簡便さを考慮して任意に設定することができる。膜面曝気風量の変化量ΔＱは任意に設定でき、膜面曝気風量ＱＭと膜面曝気風量ＱＴの差分に基づいて設定しもよいし、ＴＭＰ上昇速度の変化率に基づいて設定してもよい。膜面曝気風量を増減させたのち、ＴＭＰ上昇速度を算出する。この膜面曝気風量の変更とＴＭＰ上昇速度ＲＭの算出を膜面曝気風量が膜面曝気風量ＱＴに到達するまで繰り返し行う。したがって膜面曝気風量を膜面曝気風量ＱＭから膜面曝気風量ＱＴまで変化させ、その時々のＴＭＰ上昇速度を測定していることになる。
【００６１】
上記の運転により得られたＴＭＰ上昇速度ＲＭと膜面曝気風量ＱＭとの関係から目標ＴＭＰ上昇速度算出部４５にて、変曲点を算出し、前述のとおりその変曲点におけるＴＭＰ上昇速度を新たな目標ＴＭＰ上昇速度ＲＴ´と、その変曲点における膜面曝気風量を新たな目標ＴＭＰ上昇速度ＲＴ´の際の膜面曝気風量ＱＴ´と算出する。
算出された新たな目標ＴＭＰ上昇速度ＲＴ´と、新たな目標ＴＭＰ上昇速度ＲＴ´の際の膜面曝気風量ＱＴ´をデータベース２０に送り、データベースを更新する。最後に膜面曝気風量が膜面曝気風量ＱＴ´となるように膜面曝気風量を制御し、データベースの更新手順を終了する。
【００６２】
以上のように実施の形態２の発明は、データベースに保管された被処理水中の有機物濃度とＴＭＰ上昇速度との関係を更新し、正確に目標ＴＭＰ上昇速度を設定できるようにしているから、膜面曝気風量を抑制でき、装置全体の運転コストを低減することができる。
【００６３】
実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３における膜分離装置を図１５に基づいて説明する。図１５はこの発明の実施の形態３における膜分離装置の構成図である。
図１５に示すように、この発明の実施の形態３における膜分離装置は、実施の形態１の目標ＴＭＰ上昇速度設定手段１３に、ろ過水配管３中のろ過水の有機物濃度を測定する有機物濃度測定手段２２と有機物濃度差分値算出部２３を追加したものである。なお、有機物濃度測定手段２２は、図２に示すような被処理水９の有機物濃度を測定する有機物濃度測定手段と全く同じ構成のものでよい。
【００６４】
膜分離槽１内の被処理水９の有機物濃度を測定する有機物濃度測定手段１９は、信号線５８を介して有機物濃度差分値算出部２３と接続され、ろ過水配管３中のろ過水の有機物濃度を測定する有機物濃度測定手段２２は信号線５９を介して有機物濃度差分値算出部２３と接続されている。有機物濃度差分値算出部２３は信号線６０を介して目標ＴＭＰ上昇速度選定部２１に接続されている。その他の構成は実施の形態１と同じにつき、同じまたは相当部分には同じ符号を付して説明を省略する。
【００６５】
続いて実施の形態３における膜分離装置の動作について説明する。有機物濃度測定手段２２では、分離膜２でろ過された処理水がろ過水配管３を通る途中でろ過水中の有機物濃度を測定する。有機物濃度測定手段２２で測定された有機物濃度の値は信号線５９を介して有機物濃度差分値算出部２３へ送られる。有機物濃度差分値算出部２３では、有機物濃度測定手段１９と有機物濃度測定手段２２のそれぞれで測定された有機物濃度との差分、具体的には、有機物濃度測定手段１９で測定された有機物濃度から有機物濃度測定手段２２で測定された有機物濃度を差し引いた値が有機物濃度差分値算出部２３から信号線６０を介して、目標ＴＭＰ上昇速度選定部２１へ送られる。
【００６６】
有機物濃度測定手段２２はろ過水に含まれる有機物濃度を測定する手段であり、ろ過水配管３に有機物濃度センサーを設置し測定してもよく、ろ過水を有機物濃度センサーに供給し、測定してもよい。また、ろ過ポンプ４により排出されたろ過水を採取し、有機物濃度を測定してもよい。データベース２０は信号線５７を介して目標ＴＭＰ上昇速度選定部２１と接続されている。データベース２０はこれまでの水処理で取得した水質、例えば、有機物濃度測定手段１９で測定された有機物濃度から有機物濃度測定手段２２で測定された有機物濃度を差し引いた値やＴＭＰの時間変化等がデータベースとして記憶、保管されている。
【００６７】
目標ＴＭＰ上昇速度選定部２１では、データベース２０に保管されているデータと有機物濃度差分値算出部２３で算出された濃度差（有機物濃度測定手段１９で測定された有機物濃度から有機物濃度測定手段２２で測定された有機物濃度を差し引いた値）に基づき、目標とするＴＭＰ上昇速度ＲＴを選定するところである。目標ＴＭＰ上昇速度ＲＴとしては０．０１〜４０ｋＰａ／ｈであることが好ましい。その他の動作は実施の形態１と同じである。
【００６８】
ここで、膜分離槽１内の被処理水９に含まれる有機物がすべて分離膜２の閉塞の原因になるとは限らず、有機物の一部は分離膜２を透過し、ろ過された処理水１０中に含有される。そのため、分離膜２前後の有機物濃度の差分を検出することで、すなわち膜分離槽１内の被処理水９に含まれる有機物濃度とろ過された処理水１０に含まれる有機物濃度の差分値を求めることで、ろ過した水量と併せて分離膜２に捕捉された有機物量を把握することができる。すなわち、間接的に分離膜２の閉塞の原因となる有機物量を算出することができ、特に有機物濃度として紫外線吸光度を用いた場合、分離膜２に捕捉された有機物量を精度よく、かつ吸光度測定は瞬間的に実施できるため、迅速に算出することができる。
【００６９】
以上のように実施の形態３の発明は、膜分離槽１内の被処理水９に含まれる有機物濃度とろ過水に含まれる有機物濃度の差分値を求めることで膜の閉塞の原因となる有機物濃度を正確に算出することができ、この差分値に応じて目標ＴＭＰ上昇速度ＲＴを設定し、その目標ＴＭＰ上昇速度ＲＴに維持されるように膜面曝気風量を制御するようにしているから、膜面曝気風量を抑制でき、装置全体の運転コストを低減することができる。
【００７０】
実施の形態４．
次に、この発明の実施の形態４における膜分離装置を図１６に基づいて説明する。図１６はこの発明の実施の形態４における膜分離装置に使用される有機物濃度測定手段の説明図である。
この発明の実施の形態４における有機物濃度測定手段１９は、膜分離槽１内の被処理水９の浮遊物を、ろ過分離、遠心分離、沈殿分離のいずれかの方法により固液分離を行う固液分離部２４と、固液分離部２４で固液分離した液相中の有機物濃度を測定する有機物濃度測定部２５で構成されている。
膜分離槽１内の被処理水９が固液分離部２４に供給されて、ろ過分離、遠心分離、沈殿分離のいずれかの方法により固液分離され、固液分離液２６が得られる。固液分離部２４で得られた固液分離液２６を有機物濃度測定部２５に供給して固液分離液２６の有機物濃度を測定する。
【００７１】
固液分離部２４においてろ過分離を行う場合、ろ過分離で使用するろ紙もしくはろ過膜の孔径は０．２〜１０μｍであることが好ましい。ただし、分離膜２の孔径よりも大きくする必要がある。分離膜２よりもろ過分離の孔径が小さい場合、ろ過分離時に分離膜２以上の量の有機物がろ過分離で使用するろ紙に捕捉されてしまい、分離膜２に捕捉される有機物量を正確に把握することができない。ろ過膜の孔径が０．２μｍよりも小さい場合も同様である。また、ろ過膜の孔径が１０μｍよりも大きい場合、固形物や濁度成分がろ過分離で使用するろ紙もしくはろ過膜を通過して有機物濃度を正確に測定することができない。
【００７２】
また、固液分離部２４において遠心分離を行う場合、１０００〜１００００Ｇの重力加速度で遠心分離することが好ましい。重力加速度が１０００Ｇより小さい場合は固液分離が不十分で、固形物や濁度成分がろ過分離で使用するろ紙もしくはろ過膜を通過して有機物濃度を正確に測定することができない。重力加速度が１００００Ｇよりも大きい場合、装置が大掛かりになり膜分離装置の横に設置することができない。
【００７３】
また、固液分離部２４において沈殿分離を行う場合、沈殿時間は１５分〜２時間とするのがよい。沈殿時間が１５分未満では固液分離が不十分で、固形物や濁度成分がろ過分離で使用するろ紙もしくはろ過膜を通過して有機物濃度を正確に測定することができない。また沈殿時間が２時間を超えると被処理水９の性状が変化して、有機物濃度を正確に測定することができない。
【００７４】
活性汚泥などの被処理水９中に存在する固形物が膜面に堆積することにより膜の閉塞が発生するが、膜面曝気を行うことでこれを抑制している。被処理水９中の有機物には、そのサイズが大きいために分離膜２表面に留まって分離膜２内にまで入れない有機物があり、これは膜面曝気で除去できる。それよりもサイズが小さい有機物は分離膜２内に入り込み、一部は分離膜２で捕捉され、一部は分離膜２を通過してろ過された処理水１０と共にろ過ポンプ４を通って排出される。この分離膜２で捕捉される有機物が目詰まり物質であり、ＴＭＰ上昇要因となる。分離膜２で捕捉される有機物を上述の方法で測定することができ、すなわち膜表面に留まって分離膜２内にまで入れない被処理水９中の有機物は、ろ過分離、遠心分離、沈殿分離等で予め取り除き、それらを取り除いた被処理水９の有機物濃度を測定することでＴＭＰの上昇速度を精度よく選定できる。
【００７５】
以上のように実施の形態４の発明は、膜分離槽内の被処理水を、ろ過分離、遠心分離、沈殿分離のいずれかの方法により固液分離し、固液分離した液相中の有機物濃度を測定することで、膜の閉塞の原因となる有機物をより正確に測定することができる。
なお、膜分離槽１内の被処理水９を固液分離部２４で固液分離した固液分離液２６を、実施の形態１に記載した有機物濃度測定手段１９の有機物指標測定手段２７に供給してもよい。このようにすることで、ＵＶ、ＴＯＣ、ＣＯＤ、ＢＯＤ、フミン酸濃度、糖濃度、タンパク質濃度の少なくともいずれかの有機物指標を測定することができる。これらの物質は分離膜に捕捉されやすく、目詰まりの指標として使用できることを確認している。
また、図１６では有機物濃度測定部２５で測定した有機物濃度を目標ＴＭＰ上昇速度選定部２１に出力しているが、図１５の実施の形態３で説明した有機物濃度差分値算出部２３に出力してもよい。
【００７６】
実施の形態５．
次に、この発明の実施の形態５における膜分離装置を図１７および図１８に基づいて説明する。図１７は実施の形態５における膜分離装置に使用される目標ＴＭＰ上昇速度設定手段１３の構成図である。
【００７７】
この発明の実施の形態５における目標ＴＭＰ上昇速度設定手段１３は、データベース２０、有機物濃度測定手段１９、目標ＴＭＰ上昇速度選定部２１に加えて、膜分離槽１中の被処理水の水温を測定する水温測定手段２８、ＭＬＳＳ（曝気槽内混合液中の浮遊物質：Ｍｉｘｅｄ  Ｌｉｑｕｏｒ  Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ  Ｓｏｌｉｄ）濃度を測定するＭＬＳＳ測定手段２９、分離膜２のろ過フラックスを測定するフラックス測定手段３０のいずれか一つ以上を備えている。
水温測定手段２８は信号線６５を介して、ＭＬＳＳ測定手段は信号線６６を介して、フラックス測定手段は信号線６７を介して目標ＴＭＰ上昇速度選定部２１と接続されている。その他の構成は実施の形態１〜４と同様であるので、説明を省略する。
【００７８】
続いて実施の形態５における膜分離装置の動作について説明する。
水温測定手段２８は、被処理水９の水温を測定する手段であり、膜分離槽１に水温センサーを設置し測定して測定する、もしくは被処理水９を水温センサーに供給し、測定してもよい。ＭＬＳＳ測定手段２９は、被処理水９のＭＬＳＳ濃度や濁度、ＳＳ（Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ  Ｓｏｌｉｄ）等を測定する手段であり、膜分離槽1にＭＬＳＳ濃度センサーや濁度計等を設置して測定する、もしくは被処理水をＭＬＳＳ濃度センサーや濁度計等に供給し、測定してもよい。また、被処理水９を採取して、ＭＬＳＳ濃度、ＳＳ濃度、濁度等を手分析で測定してもよい。
【００７９】
フラックス測定手段３０は、分離膜２のろ過フラックスを測定する手段であり、ろ過水配管３に流量センサーを設置して測定する、もしくは一定時間のろ過水量を測定して流量を算出する。さらにその流量値を分離膜２の膜面積で除することで、ろ過フラックスを測定できる。水温測定手段２８、ＭＬＳＳ測定手段２９、フラックス測定手段３０で得られた値はそれぞれ信号線６５、６６および６７を介して目標ＴＭＰ上昇速度選定部２１に送られる。
【００８０】
目標ＴＭＰ上昇速度選定部２１において、データベース２０から送られてきたＴＭＰ上昇速度、膜面曝気風量、有機物濃度等の過去データ、また水温測定手段２８、ＭＬＳＳ測定手段２９、フラックス測定手段３０に関する過去の運転データ、さらに過去の実験等で得られたこれらのデータ等から現在の膜分離装置の被処理水９の水質に適した膜面曝気風量を選定する。膜分離装置の運転において、水温は１〜５０℃であることが好ましい。水温１℃以下では、また水温５０℃以上では分離膜２の耐久性が低下し、安定した膜分離装置の運転が困難である。ＭＬＳＳ濃度、ＳＳ濃度は１〜３００００ｍｇ／Ｌであることが好ましい。
【００８１】
また被処理水９の濁度は０．１〜１００００度が好ましい。ＭＬＳＳ濃度、ＳＳ濃度が１ｍｇ／Ｌ未満、もしくは濁度が０．１未満の場合はろ過処理が不要となる。また、ＭＬＳＳ濃度、ＳＳ濃度が３００００ｍｇ／以上、もしくは濁度が１００００度以上の場合、分離膜２がすぐに目詰まりしてしまい、このような水質の被処理水９はろ過処理に適さない。分離膜２のろ過フラックスは０．０１〜１０ｍ／日であることが好ましい。ろ過フラックスは０．０１ｍ／日未満では分離膜２の必要量が膨大となり、水処理として現実的ではない。またろ過フラックス１０ｍ／日以上では分離膜２がすぐに目詰まりし、分離膜２を洗浄してもＴＭＰを回復できないため、ろ過処理を実現できない。
【００８２】
以下、具体的な膜面曝気風量の制御方法について説明する。水温はそれが低いほど水の粘性が高くなるため、ＴＭＰ上昇速度が大きくなる。また、ＭＬＳＳ濃度、ＳＳ濃度、濁度等が高くなると分離膜２が目詰まりしやすくなるため、ＴＭＰ上昇速度が大きくなる。また、ろ過フラックスが大きくなるほど分離膜２を水が透過する速度が大きくなり、目詰まりしやすくなってＴＭＰ上昇速度が大きくなる。従って、これらの水質項目を測定することは、ＴＭＰ上昇速度を適切な値に保ちつつ膜分離装置を安定して、すなわちＴＭＰ上昇速度を制御しながら膜分離装置を運転するために重要である。
【００８３】
従って、水温が低いほど、ＭＬＳＳ濃度、ＳＳ濃度、濁度が高いほど、ろ過フラックスが大きいほどＴＭＰ上昇速度は高くなる。なお、水温測定手段２８、ＭＬＳＳ測定手段２９、フラックス測定手段３０のいずれか一つ、もしくは複数、全てを組み合わせて使用することも可能である。
データベースとしては図１８Ａ〜１８Ｄに示すものが使用される。即ち、図１８Ａは膜面曝気風量とＴＭＰ上昇速度と紫外線吸光度との関係を示すデータベースの図、図１８Ｂは膜面曝気風量とＴＭＰ上昇速度と水温との関係を示すデータベースの図、図１８Ｃは膜面曝気風量とＴＭＰ上昇速度と曝気槽内混合液中の浮遊物質との関係を示すデータベースの図、図１８Ｄは膜面曝気風量とＴＭＰ上昇速度とろ過フラックスとの関係を示すデータベースの図である。なお図中の○印が変曲点である。
【００８４】
図１８Ａ〜１８Ｄに示すように、各有機物濃度（波長２５４ｎｍの紫外線吸収光度ＵＶ）、各水温、各ＭＬＳＳ濃度（本値はＳＳ濃度、濁度でもよい）、および各ろ過フラックスの組み合わせにおいて、過去の運転データもしくは実験データを基に膜面曝気風量とＴＭＰ上昇速度の関係をデータベース２０に保管しておく。
その際、全てのデータが揃っていなくても、それぞれのデータを補間することでデータベースとして使用可能である。例えば、水温１５℃と水温３０℃のデータベースはあるが、水温２５℃で運転する場合はそれぞれの水温での各膜面曝気風量と各ＴＭＰ上昇速度の値の平均値を採用してデータベースとすることも可能である。このようにある現存するデータベースに沿って補間しても新たなデータベースとしてもよいし、予め今あるデータベースから補間した関係を構築して、新たなデータベースとしてもよい。
【００８５】
すなわち、膜面曝気風量、有機物濃度、水温、ＭＬＳＳ濃度、ろ過フラックスをパラメータとして、ＴＭＰ上昇速度を算出する式を構築してもよい。例えば、以下のような式である。
ただし、全てのパラメータの総和ではなく、乗算、除算、累乗算、対数が入り混じった式を構築してもよく、過去の運転データを再現できる式を構築することが重要である。
［ＴＭＰ上昇速度］＝α［膜面曝気風量］＋β［有機物濃度］＋γ［水温］＋δ［ＭＬＳＳ濃度］＋ε［ろ過フラックス］
（α、β、γ、δ、εは定数）・・・・・（１）
【００８６】
以上のように実施の形態５の発明によれば、膜分離槽１中の被処理水９の有機物濃度、水温、ＭＬＳＳ濃度、分離膜２のろ過フラックスのいずれか一つ以上が変化した場合でも、目標ＴＭＰ上昇速度をより正確に設定できる。
【００８７】
実施の形態６．
次に、この発明の実施の形態６における膜分離装置を図１９に基づいて説明する。図１９はこの発明の実施の形態６における膜分離装置に使用される目標ＴＭＰ上昇速度設定手段１３の説明図である。
図１９において、有機物濃度差分値算出部２３に信号線５９を介して有機物濃度測定手段２２が接続されている以外は実施の形態５と同じである。
【００８８】
上述したとおり、膜分離槽１内の被処理水９に含まれる有機物がすべて分離膜２の閉塞の原因になるとは限らず、有機物の一部は分離膜２を透過し、ろ過された処理水１０中に含有される。そのため、分離膜２前後の有機物濃度の差分を検出することで、すなわち膜分離槽１内の被処理水９に含まれる有機物濃度とろ過された処理水１０に含まれる有機物濃度の差分値を求めることで、ろ過した水量と併せて分離膜２に捕捉された有機物量を把握することができる。これにより直接的に分離膜２に捕捉される有機物量を確認することができるため、被処理水９の有機物濃度の変動に対して分離膜２の目詰まり程度の把握が容易となり、水処理負荷を低下させる、ＳＲＴを大きくする、溶存酸素濃度を高める等の被処理水９の有機物濃度を低減する方策を取り易くなる。
【実施例】
【００８９】
以下、この発明を実施例に基づき詳細に説明する。ただし、この発明は、以下の実施例に制約されるものではない。
図２０に示した膜分離装置により、３本の分離膜２ａ〜２ｃ（区別するため、添字ａ、ｂ、ｃを付す。以下、同様）を同時に浸漬して、分離膜２のそれぞれの下部に散気管７ａ〜７ｃを配置して膜ろ過処理を実施した。その際、１本の分離膜２ａに図１に示したＴＭＰ上昇速度変化手段１２を、もう１本の分離膜２ｂには図１５に示したＴＭＰ上昇速度変化手段１２を、さらにもう１本の分離膜２ｃには図２１に示す膜面曝気風量制御を実施した。なお、被処理水の水温は３０℃であり、ＭＬＳＳ濃度は９０００ｍｇ／Ｌであった。【００９０】
（実施例１）
実施例１では膜面積１ｍ２の分離膜２により膜分離槽１内の被処理水９をろ過フラックス２．０ｍ／日でろ過した。被処理水中の有機物濃度を測定するために被処理水９を孔径１μｍのフィルターでろ過し、そのろ液の波長２５４ｎｍの吸光度（ＵＶ２５４）を測定した。さらに測定したＵＶ２５４値に基づいてデータベース２０から得た図２２に示す膜面曝気風量とＴＭＰ上昇速度の関係から目標ＴＭＰ上昇速度を選定し、ＴＭＰ上昇速度測定値が目標ＴＭＰ上昇速度ＲＴに維持されるように膜面曝気装置の膜面曝気風量を制御した。【００９１】
ろ過開始１時間後のＵＶ２５４は０．０５Ａｂｓ／ｃｍであり、変曲点のＴＭＰ上昇速度は０．４ｋＰａ／ｈであった。そこで、ＴＭＰ上昇速度測定値が目標ＴＭＰ上昇速度ＲＴに維持されるよう膜面曝気装置の膜面曝気風量を０．６０ｍ３／ｈｒ／ｍ２に制御した。さらにろ過開始１時間後、流入水水質が変動したため膜分離槽１内の被処理水９の水質も変化し、ＵＶ２５４が０．１０Ａｂｓ／ｃｍに上昇した。そのときの目標ＴＭＰ上昇速度ＲＴは、図２２に示したデータベースより０．７ｋＰａ／ｈであり、膜面積当たりの膜面曝気風量は０．７２ｍ３／ｈｒ／ｍ２であった。【００９２】
（実施例２）
実施例２では流入水８を膜分離槽１に供給し、膜面積１ｍ２の分離膜２により膜分離槽１内の被処理水９をろ過フラックス２．０ｍ／日でろ過した。被処理水中の有機物濃度を測定するために被処理水９を孔径１μｍのフィルターでろ過し、そのろ液のＵＶ２５４を測定した。さらに、ろ過された処理水１０に含まれる有機物濃度を測定するためにろ過水のＵＶ２５４を測定した。被処理水９のろ液のＵＶ２５４とろ過水のＵＶ２５４を有機物濃度差分値算出部２３に出力し、有機物濃度差分値に基づいてデータベース２０から図２３に示す膜面曝気風量とＴＭＰ上昇速度の関係から目標ＴＭＰ上昇速度を選定し、ＴＭＰ上昇速度測定値が目標ＴＭＰ上昇速度に維持されるように膜面曝気装置の膜面曝気風量を制御した。【００９３】
ろ過開始１時間後の被処理水９とろ過された処理水１０のＵＶ２５４の差分ΔＵＶ２５４は０．０２Ａｂｓ／ｃｍであり、変曲点のＴＭＰ上昇速度は０．４ｋＰａ／ｈであった。そこで、ＴＭＰ上昇速度測定値が目標ＴＭＰ上昇速度ＲＴに維持されるよう膜面曝気装置の膜面曝気風量を０．６ｍ３／ｈｒ／ｍ２に制御した。しかし、ろ過開始さらに１時間後、流入水水質が変動したため膜分離槽１内の被処理水９の水質も変化し、被処理水９と膜ろ過水３のＵＶ２５４の差分が０．０７Ａｂｓ／ｃｍに上昇した。そのときの目標ＴＭＰ上昇速度ＲＴは、図２３に示したデータベースより０．７ｋＰａ／ｈであり、膜面積当たりの膜面曝気風量は０．７２ｍ３／ｈｒ／ｍ２であった。【００９４】
（比較例）
比較例では被処理水９中の有機物濃度を測定することなく事前に目標ＴＭＰ上昇速度ＲＴを固定値に設定した以外は、実施例１と同様のろ過運転とした。目標ＴＭＰ上昇速度入力手段３１にて、目標ＴＭＰ上昇速度ＲＴを０．４ｋＰａ／ｈに固定し、ＴＭＰ上昇速度比較手段１５に出力した。さらにＴＭＰ上昇速度測定値が目標ＴＭＰ上昇速度ＲＴに維持されるように膜面曝気装置の膜面積当たりの膜面曝気風量を０．６ｍ３／ｈ／ｍ２に制御した。しかし、ろ過開始さらに１時間後、流入水水質が変動したため膜分離槽１内の被処理水９の水質も変化し、目標ＴＭＰ上昇速度を０．４ｋＰａ／ｈを維持できるように設定した膜面曝気風量は図２２および図２３の破線丸印から１．２ｍ３／ｈ／ｍ２とした。この値は実施例１、実施例２の膜面曝気風量０．７２ｍ３／ｈｒ／ｍ２よりも大幅に大きくなった。【００９５】
実施例１および実施例２では、比較例と比べて、被処理水の有機物濃度または被処理水の有機物濃度とろ過水の有機物濃度の差分値に応じて目標ＴＭＰ上昇速度を変化させることができた。そのため、膜分離槽１の被処理水の性状が変化した後の実施例１および実施例２の膜面曝気風量は比較例のそれよりも小さい値でＴＭＰ上昇速度を維持することができ、膜分離装置の省エネ運転が可能であった。【００９６】
なお、ＴＭＰ上昇速度変化手段１２は、ハードウエアの一例を図２４に示すように、プロセッサ１００と記憶装置１０１から構成される。記憶装置は図示していないが、ランダムアクセスメモリ等の揮発性記憶装置と、フラッシュメモリ等の不揮発性の補助記憶装置とを具備する。また、フラッシュメモリの代わりにハードディスクの補助記憶装置を具備してもよい。プロセッサ１００は、記憶装置１０１から入力されたプログラムを実行する。この場合、補助記憶装置から揮発性記憶装置を介してプロセッサ１００にプログラムが入力される。また、プロセッサ１００は、演算結果等のデータを記憶装置１０１の揮発性記憶装置に出力してもよいし、揮発性記憶装置を介して補助記憶装置にデータを保存してもよい。【００９７】
以上、この発明の実施の形態を記述したが、この発明は実施の形態に限定されるものではなく、種々の設計変更を行うことが可能であり、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００９８】
１：膜分離槽、２：分離膜、３：ろ過水配管、４：ろ過ポンプ、５：膜面曝気装置、６：曝気配管、７：散気管、８：流入水、９：被処理水、１０：処理水（ろ過水）、１１：気泡、１２：ＴＭＰ上昇速度変化手段、１３：目標ＴＭＰ上昇速度設定手段、１４：ＴＭＰ上昇速度測定手段、１５：ＴＭＰ上昇速度比較手段、１６：膜面曝気風量制御部、１７：圧力測定部、１８：ＴＭＰ上昇速度算出部、１９：有機物濃度測定手段、２０：データベース、２１：目標ＴＭＰ上昇速度選定部、２２：有機物濃度測定手段、２３：有機物濃度差分値算出部、２４：固液分離部、２５：有機物濃度測定部、２７：有機物指標測定手段、２８：水温測定手段、２９：ＭＬＳＳ測定手段、３０：フラックス測定手段、３１：目標ＴＭＰ上昇速度入力手段。
【要約】
膜面曝気風量を抑制でき、運転コストを低減可能な膜分離装置を提供する。
膜分離槽１内の被処理水をろ過する分離膜２と、分離膜下部に設置した散気管７より膜面曝気を行う膜面曝気装置５と、被処理水中の有機物濃度を測定する有機物濃度測定手段１９と、分離膜の膜間差圧を測定する圧力測定部１７と、有機物濃度測定手段で測定された有機物濃度の値から選定された膜間差圧上昇速度と圧力測定部で測定された膜間差圧から算出された膜間差圧上昇速度とを比較する膜間差圧上昇速度比較手段１５と、膜面曝気装置５の膜面曝気風量を制御する制御部１６を備え、膜間差圧上昇速度比較手段１５で得られた膜間差圧上昇速度の差異に基づいて制御部１６により膜面曝気風量を変動させるようにした。【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
0006342101.tif 000020
【図１８Ｃ】
0006342101.tif 000021
【図１８Ｄ】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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