(57)【要約】【課題】膜ろ過圧力を調整する圧力調整手段の運転条件や、膜ろ過流量を調整する流量調整手段の運転条件や、被ろ過液の構成成分量を調整する構成成分量調整手段の運転条件を、膜ろ過性状および膜ろ過条件に応じて決定し、その決定値に基づき膜ろ過することによって、分離膜を長期間にわたり利用可能とするなどに寄与する膜ろ過装置の運転条件の決定方法を提供すること。【解決手段】被ろ過液の構成成分の種類および構成成分量の時系列的変化を表すデータ、膜ろ過流量の時系列的変化を表すデータ、および／または、膜ろ過圧力の時系列的変化を表すデータから、前記分離膜に付着している構成成分量の変動、膜ろ過圧力の変動、膜ろ過流量の変動、膜ろ過流束の変動、あるいは膜抵抗の変動を予測し、前記予測結果に基づいて、前記圧力調整手段、前記流量調整手段、あるいは前記構成成分量調整手段の運転条件を決定することを含む膜ろ過装置の運転条件の決定方法。  【選択図】  図１
2007185648.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、分離膜、前記分離膜の被ろ過液側と膜ろ過液側との圧力差を発生させる圧力発生手段、および、前記圧力発生手段によって得られる膜ろ過液の流量（以下、膜ろ過流量）を調整する流量調整手段を有する膜ろ過装置を用いて、前記被ろ過液を前記分離膜によりろ過し、ろ過と同時または逐次的に前記膜ろ過流量の調整を行う膜ろ過装置の運転条件の決定方法であって、被ろ過液の構成成分の種類および構成成分量、および、膜ろ過流量の時系列的変化を表すデータから、前記分離膜に付着している構成成分量の変動、膜ろ過圧力の変動、あるいは膜抵抗の変動を予測し、前記予測結果に基づいて、前記流量調整手段の運転条件を決定することを含むことを特徴とする膜ろ過装置の運転条件の決定方法。
【請求項２】
仮想的な流量調整手段の運転条件から、前記分離膜に付着している前記被ろ過液の構成成分量の変動、膜ろ過圧力の変動、あるいは膜抵抗の変動を予測し、前記予測結果に基づいて、前記仮想的な流量調整手段の運転条件の是非を判断し、前記判断結果において是と判断された前記仮想的な流量調整手段の運転条件の中から、適正な流量調整手段の運転条件を決定し、前記決定された適正な流量調整手段の運転条件に基づいて、前記流量調整手段の運転条件を決定することを特徴とする請求項１に記載の膜ろ過装置の運転条件の決定方法。
【請求項３】
前記予測に際し、仮想的な流量調整手段の運転条件を用いて予測を行い、前記予測の結果において、前記分離膜に付着している構成成分量の値、膜抵抗の値、あるいは、膜ろ過圧力の値があらかじめ決定された所定値以下となったときに、前記仮想的な流量調整手段の運転条件を是と判断することを特徴とする請求項２に記載の膜ろ過装置の運転条件の決定方法。
【請求項４】
前記予測に際し、仮想的な流量調整手段の運転条件を用いて予測を行い、前記予測の結果において、前記分離膜に付着している構成成分量の値、膜抵抗の値あるいは膜ろ過圧力の値が収束するときに、前記仮想的な流量調整手段の運転条件を是と判断することを特徴とする請求項２に記載の膜ろ過装置の運転条件の決定方法。
【請求項５】
前記判断結果において、仮想的な流量調整手段の運転条件を非と判断したときに、前記仮想的な流量調整手段の運転条件に相当する仮想的な膜ろ過流量の値より、仮想的な膜ろ過流量の値が小さくなるような仮想的な流量調整手段の運転条件に変更し、変更された仮想的な流量調整手段の運転条件から、再度前記分離膜に付着している構成成分量の変動、膜ろ過圧力の変動、あるいは、膜抵抗の変動を予測し、該予測結果に基づいて、前記変更後の仮想的な流量調整手段の運転条件の是非を判断すること、および、前記仮想的な流量調整手段の運転条件が是と判断したときに、前記仮想的な流量調整手段の運転条件を適正な流量調整手段の運転条件とすることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の膜ろ過装置の運転条件の決定方法。
【請求項６】
少なくとも、分離膜、前記分離膜の被ろ過液側と膜ろ過液側との圧力差を発生させる圧力発生手段、および、前記圧力発生手段によって発生する圧力差（以下、膜ろ過圧力）を調整する圧力調整手段を有する膜ろ過装置を用いて、前記被ろ過液を前記分離膜によりろ過し、ろ過と同時または逐次的に前記膜ろ過圧力の調整を行う膜ろ過装置の運転条件の決定方法であって、被ろ過液の構成成分の種類および構成成分量、および、膜ろ過圧力の時系列的変化を表すデータから、前記分離膜に付着している構成成分量の変動、膜ろ過流量もしくは膜ろ過流束の変動、あるいは膜抵抗の変動を予測し、前記予測結果に基づいて、前記圧力調整手段の運転条件を決定することを含むことを特徴とする膜ろ過装置の運転条件の決定方法。
【請求項７】
仮想的な圧力調整手段の運転条件から、前記分離膜に付着している前記被ろ過液の構成成分量の変動、膜ろ過流量の変動、膜ろ過流束の変動、あるいは膜抵抗の変動を予測し、前記予測結果に基づいて、前記仮想的な圧力調整手段の運転条件の是非を判断し、前記判断結果において是と判断された前記仮想的な圧力調整手段の運転条件の中から、適正な圧力調整手段の運転条件を決定し、前記決定された適正な圧力調整手段の運転条件に基づいて、前記圧力調整手段の運転条件を決定することを特徴とする請求項６に記載の膜ろ過装置の運転条件の決定方法。
【請求項８】
前記予測に際し、仮想的な圧力調整手段の運転条件を用いて予測を行い、前記予測の結果において、前記分離膜に付着している構成成分量の値、あるいは、膜抵抗の値があらかじめ決定された所定値以下、あるいは、膜ろ過流束の値あるいは膜ろ過流量の値があらかじめ決定された所定値以上となったときに、前記仮想的な圧力調整手段の運転条件を是と判断することを特徴とする請求項７に記載の膜ろ過装置の運転条件の決定方法。
【請求項９】
前記予測に際し、仮想的な圧力調整手段の運転条件を用いて予測を行い、前記予測の結果において、前記分離膜に付着している構成成分量の値、あるいは、膜抵抗の値が収束するときに、前記仮想的な圧力調整手段の運転条件を是と判断することを特徴とする請求項７に記載の膜ろ過装置の運転条件の決定方法。
【請求項１０】
前記判断結果において、仮想的な圧力調整手段の運転条件を非と判断したときに、前記仮想的な圧力調整手段の運転条件に相当する仮想的な膜ろ過圧力の値より、仮想的な膜ろ過圧力の値が小さくなるような仮想的な圧力調整手段の運転条件に変更し、変更された仮想的な圧力調整手段の運転条件から、再度前記分離膜に付着している構成成分量の変動、膜ろ過流量の変動、膜ろ過流束の変動、あるいは、膜抵抗の変動を予測し、該予測結果に基づいて、前記変更後の仮想的な圧力調整手段の運転条件の是非を判断すること、および、前記仮想的な調整手段の運転条件が是と判断したときに、前記仮想的な圧力調整手段の運転条件を適正な圧力調整手段の運転条件とすることを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載の膜ろ過装置の運転条件の決定方法。
【請求項１１】
少なくとも、分離膜、および、被ろ過液の構成成分量を調整する構成成分量調整手段を有する膜ろ過装置を用いて、前記被ろ過液を前記分離膜によりろ過し、ろ過と同時または逐次的に前記被ろ過液の構成成分量の調整を行う膜ろ過装置の運転条件の決定方法であって、被ろ過液の構成成分の種類および構成成分量、および、膜ろ過流量の時系列的変化を表すデータから、前記分離膜に付着している構成成分量の変動、膜ろ過圧力の変動、あるいは膜抵抗の変動を予測し、前記予測結果に基づいて、前記構成成分量調整手段の運転条件を決定することを含む膜ろ過装置の運転条件の決定方法。
【請求項１２】
少なくとも、分離膜、および、被ろ過液の構成成分量を調整する構成成分量調整手段を有する膜ろ過装置を用いて、前記被ろ過液を前記分離膜によりろ過し、ろ過と同時または逐次的に前記被ろ過液の構成成分量の調整を行う膜ろ過装置の運転条件の決定方法であって、被ろ過液の構成成分の種類および構成成分量、および、膜ろ過圧力の時系列的変化を表すデータから、前記分離膜に付着している構成成分量の変動、膜ろ過流量もしくは膜ろ過流束の変動、あるいは膜抵抗の変動を予測し、前記予測結果に基づいて、前記構成成分量調整手段の運転条件を決定することを含む膜ろ過装置の運転条件の決定方法。
【請求項１３】
仮想的な構成成分量調整手段の運転条件から、前記分離膜に付着している前記被ろ過液の構成成分量の変動、膜ろ過圧力の変動、膜ろ過流量もしくは膜ろ過流束の変動、あるいは膜抵抗の変動を予測し、前記予測結果に基づいて、前記仮想的な構成成分量調整手段の運転条件の是非を判断し、前記判断結果において是と判断された前記仮想的な構成成分量調整手段の運転条件の中から、適正な構成成分量調整手段の運転条件を決定し、前記決定された適正な構成成分量調整手段の運転条件に基づいて、前記構成成分量調整手段の運転条件を決定することを特徴とする請求項１１または１２に記載の膜ろ過装置の運転条件の決定方法。
【請求項１４】
前記予測に際し、仮想的な構成成分量調整手段の運転条件を用いて予測を行い、前記予測の結果において、前記分離膜に付着している構成成分量の値、膜抵抗の値あるいは膜ろ過圧力の値があらかじめ決定された所定値以下、あるいは、膜ろ過流束の値あるいは膜ろ過流量の値があらかじめ決定された所定値以上となったときに、前記仮想的な構成成分量調整手段の運転条件を是と判断することを特徴とする請求項１３に記載の膜ろ過装置の運転条件の決定方法。
【請求項１５】
前記予測に際し、仮想的な構成成分量調整手段の運転条件を用いて予測を行い、前記予測の結果において、前記分離膜に付着している構成成分量の値、膜抵抗の値、膜ろ過圧力の値、膜ろ過流束の値あるいは膜ろ過流量の値が収束するときに、前記仮想的な構成成分量調整手段の運転条件を是と判断することを特徴とする請求項１３に記載の膜ろ過装置の運転条件の決定方法。
【請求項１６】
前記判断結果において、仮想的な構成成分量調整手段の運転条件を非と判断したときに、前記仮想的な構成成分量調整手段の運転条件に相当する仮想的な被ろ過液の構成成分量より、仮想的な被ろ過液の構成成分量が小さくなるような仮想的な構成成分量調整手段の運転条件に変更し、変更された仮想的な構成成分量調整手段の運転条件から、再度前記分離膜に付着している構成成分量の変動、膜ろ過圧力の変動、膜ろ過流量もしくは膜ろ過流束の変動、あるいは、膜抵抗の変動を予測し、該予測結果に基づいて、前記変更後の仮想的な構成成分量調整手段の運転条件の是非を判断すること、および、前記仮想的な構成成分量調整手段の運転条件が是と判断したときに、前記仮想的な構成成分量調整手段の運転条件を適正な構成成分量調整手段の運転条件とすることを特徴とする請求項１３〜１５のいずれかに記載の膜ろ過装置の運転条件の決定方法。
【請求項１７】
前記構成成分量調整手段が、被ろ過液を排出すること、あるいは、被ろ過液を希釈することによってなされることを特徴とする請求項１１〜１６のいずれかに記載の膜ろ過装置の運転条件の決定方法。
【請求項１８】
前記被ろ過液の構成成分の種類として、被ろ過液の上清成分及び／又は固形成分を用いることを特徴とする請求項１〜１７のいずれかに記載の膜ろ過装置の運転条件の決定方法。
【請求項１９】
前記予測が、前記被ろ過液の構成成分量の時系列的変化を表すデータ、膜ろ過流量の時系列的変化を表すデータ、あるいは、膜ろ過圧力の時系列的変化を表すデータに基づいて、前記分離膜に付着している構成成分量の値を計算する計算ステップ１００を含むことを特徴とする請求項１〜１８のいずれかに記載の膜ろ過装置の運転条件の決定方法。
【請求項２０】
前記計算ステップ１００が、前記分離膜に付着している構成成分量の変化量を、前記被ろ過液の構成成分に含まれる物質が分離膜に付着する速度と剥離する速度との差として表現される計算式に基づいて計算される計算ステップ１０１であることを特徴とする請求項１９に記載の膜ろ過装置の運転条件の決定方法。
【請求項２１】
前記被ろ過液の構成成分に含まれる物質が前記分離膜から剥離する速度が、前記分離膜に付着している構成成分量の値の２次以上の高次式に基づいて決定されることを特徴とする請求項２０に記載の膜ろ過装置の運転条件の決定方法。
【請求項２２】
前記分離膜に付着している上清成分の物質量の変化量を表現した計算式が、前記分離膜に付着している固形成分の物質量の値の項を含んでいる計算式であること、及び／又は、前記分離膜に付着している固形成分の物質量の変化量を表現した計算式が、前記分離膜に付着している上清成分の物質量の値の項を含んでいる計算式であることを特徴とする請求項２０に記載の膜ろ過装置の運転条件の決定方法。
【請求項２３】
被ろ過液が、微生物を含有する液体であることを特徴とする請求項１〜２２のいずれかに記載の膜ろ過装置の運転条件の決定方法。
【請求項２４】
請求項１〜２３のいずれかに記載の膜ろ過装置の運転条件の決定方法において決定された前記圧力調整手段の運転条件、あるいは、前記流量調整手段の運転条件、あるいは、前記構成成分量調整手段の運転条件に基づいて、前記圧力調整手段の運転条件、あるいは、前記流量調整手段の運転条件、あるいは、前記構成成分量調整手段の運転条件を制御することを特徴とする膜ろ過装置の運転方法。
【請求項２５】
少なくとも、分離膜、前記分離膜の被ろ過液側と膜ろ過液側との圧力差を発生させる圧力発生手段、前記圧力発生手段によって得られる膜ろ過の流量を調整する流量調整手段、および、前記流量調整手段の運転を制御する流量制御手段を有する膜ろ過装置であって、前記流量制御手段が、請求項１〜５のいずれか、あるいは、請求項１８〜２３のいずれかに記載の膜ろ過装置の運転条件の決定方法において決定された前記流量調整手段の運転を制御するものであることを特徴とする膜ろ過装置。
【請求項２６】
少なくとも、分離膜、前記分離膜の被ろ過液側と膜ろ過液側との圧力差を発生させる圧力発生手段、前記圧力発生手段によって発生する膜ろ過圧力を調整する圧力調整手段、および、前記圧力調整手段の運転を制御する圧力制御手段を有する膜ろ過装置であって、前記圧力制御手段が、請求項６〜１０のいずれか、あるいは、請求項１８〜２３のいずれかに記載の膜ろ過装置の運転条件の決定方法において決定された前記圧力調整手段の運転を制御するものであることを特徴とする膜ろ過装置。
【請求項２７】
少なくとも分離膜、被ろ過液の構成成分量を調整する構成成分量調整手段、および該構成成分量調整手段の運転を制御する構成成分量制御手段を有する膜ろ過装置であって、前記構成成分量制御手段が、請求項１１〜２３のいずれかに記載の膜ろ過装置の運転条件の決定方法において決定された前記構成成分量調整手段の運転を制御するものである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、液体を分離膜によってろ過する膜ろ過装置の運転条件の決定方法、およびそれを用いた膜ろ過装置の運転方法、ならびに膜ろ過装置に関し、さらに詳しくは、活性汚泥や微生物培養液などを膜ろ過によって固液分離することを特徴とする膜ろ過装置の運転条件の決定方法、およびそれに基づいた膜ろ過装置の運転方法、ならびに該運転条件に基づいて運転を制御する手段を有する膜ろ過装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体を分離膜によってろ過する方法には、被ろ過液である液体と分離膜を接触させ、被ろ過液側を正圧もしくは透過側を負圧にしてろ過液を得る方法がある。この膜ろ過工程において、被ろ過液に含まれる非膜透過物質が膜表面に蓄積し、蓄積された物質が膜抵抗の上昇を引き起こすこととなる。膜抵抗が上昇すると、膜をろ過するために必要な圧力が上昇するため、膜ろ過液を定膜ろ過流量（定膜ろ過流束）で取得する場合には膜間差圧が上昇し、膜ろ過液を定膜ろ過圧力で取得する場合には膜ろ過流量（膜ろ過流束）が低下することとなる。このような膜間差圧の上昇や膜ろ過流量の低下が発生すると、次第に膜ろ過装置の運転が困難となり、分離膜の薬洗や交換が必要となる。
【０００３】
このような膜抵抗の上昇の程度は、被ろ過液に含まれる非膜透過物質の濃度と深く関係している。即ち、一般的に被ろ過液に含まれる非膜透過物質の濃度が高くなれば、単位ろ過流量あたりの膜抵抗の上昇の程度は大きくなり、被ろ過液に含まれる非膜透過物質の濃度が小さくなれば、単位ろ過流量あたりの膜抵抗の上昇の程度は小さくなる。しかしながら、被ろ過液に含まれる非膜透過物質の濃度を小さくしすぎると、他の問題点が発生することがある。例えば、被ろ過液に含まれる非膜透過物質の濃度を小さくするために、被ろ過液に希釈水を加える場合、全体として膜ろ過するべき流量が増加することとなり、膜ろ過に時間を要する場合がある。また、膜ろ過装置が膜分離式活性汚泥法による排水処理装置の場合、容積負荷（単位容積あたりの有機物負荷量）は、被ろ過液である活性汚泥の微生物濃度（微生物は非膜透過物質）の影響を受ける。一般的に、微生物濃度が大きくなるのに伴い、容積負荷は大きくなり、単位容積あたりの処理可能な排水量が大きくなる。従って、膜分離式活性汚泥法による排水処理装置の場合、できるだけ微生物濃度を大きく保持したいのである。即ち、膜抵抗の上昇を抑制させるために微生物濃度を小さくすると、容積負荷が小さくなってしまうという問題点がある。また、活性汚泥を槽から排出することによって微生物濃度を調整する場合、排出された活性汚泥は廃棄物となるため、コスト削減や環境低負荷のためにもできるだけ活性汚泥を排出しないで運転したいという要請もある。このように、被ろ過液を膜ろ過する膜ろ過装置において、被ろ過液に含まれる非膜透過物質の濃度を調整することは重要であり、被ろ過液に含まれる非膜透過物質の濃度を適正に調整することによって、分離膜を長期間利用することができるなど、膜ろ過装置を適正に運転することができる。
【０００４】
上記のような観点に鑑み、被ろ過液中に含まれる非膜透過物質の濃度を調整する方法として、例えば特許文献１がある。すなわち特許文献１は、被ろ過液として汚泥を用い、前記汚泥の粘性係数または粘性係数に相関する物理指標を測定し、この測定値に基づいて汚泥の引き抜き量を決定することを特徴とする膜分離装置について開示されたものである。
【０００５】
また、液体を分離膜によって膜ろ過する膜ろ過装置において、分離膜の単位面積あたりの膜ろ過流量、即ち膜ろ過流束を常時高く維持することができれば、一定流量の膜ろ過液を取得するために必要な膜面積が小さくなり、膜ろ過装置の設置面積の省スペース化や膜設備費の削減が図れることになる。しかしながら、膜ろ過流束を高く設定したり、高膜ろ過流束を維持するために膜ろ過駆動力となる膜ろ過圧力を高く設定すると、被ろ過液に含まれる非膜透過物質が膜表面に蓄積し易く、蓄積された物質が膜抵抗の上昇を引き起こすこととなる。膜抵抗が上昇すると、膜をろ過するために必要な圧力を上昇させることが必要であり、また、膜ろ過液を定膜ろ過流量（定膜ろ過流束）で取得する場合には膜間差圧が上昇し、膜ろ過液を定膜ろ過圧力で取得する場合には膜ろ過流量（膜ろ過流束）が低下することとなる。このような膜間差圧の上昇や膜ろ過流量の低下が発生すると、次第に膜ろ過装置の運転が困難となるので、分離膜の薬洗や交換が必要となる。したがって、膜ろ過装置の試運転の高効率化、および、運転安定化を図るためには、膜ろ過圧力および膜ろ過流量を適正に調整することが必要である。
【０００６】
上記のような観点に鑑み、膜ろ過圧力および膜ろ過流量を決定するための従来の方法としては、技術者やオペレータの経験や勘に基づく方法が主として採用されていた。
【０００７】
また、その他の膜ろ過流量を決定する方法として、例えば、定量ろ過処理と膜洗浄処理とを繰り返して行う膜ろ過処理において、ろ過膜の初期特性やろ過ケークの特性等から算出によりろ過速度を決定する方法が提案されている（特許文献２）。
【０００８】
【特許文献１】特開平９−７５９３８号公報
【特許文献２】特開２００４−３２９９８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に記載の膜分離装置を用いて行う膜ろ過方法では、次のような問題点があった。汚泥の前記汚泥の粘性係数または粘性係数に相関する物理指標を測定し、この測定値に基づいて汚泥の引き抜き量を決定するとしても、実際に汚泥を引き抜いてから粘性係数が低下するまでに時間を要するため、汚泥の引き抜き量を決定する基準が不明確であった。また、粘性係数と汚泥に含まれる非膜透過性物質の量とは必ずしも相関がなく、十分な効果が発揮できない場合があるという問題点があった。また、膜抵抗の上昇は、汚泥の粘性係数のみによって依存するわけではなく、膜ろ過条件（膜ろ過流束や、膜間差圧や、膜表面の洗浄の度合いなど）にも依存するにもかかわらず、それらが考慮されていない問題点があった。
【００１０】
また、技術者やオペレータの経験や勘に基づいて膜ろ過圧力や膜ろ過流量を決定する方法では、汚泥の性状変化にも対応できるように、高い安全率を見込んで調整することが多く、その分、効率が低い状況下で運転することとなる問題点があった。
【００１１】
また、実際の汚泥には多様な微生物が含まれていて、その膜ろ過性状は時事刻々と変化していくが、特許文献２に記載の膜ろ過流量の決定方法では、常に膜ろ過流量が一定であり、汚泥性状も不変であることを前提条件としているため、実際の膜ろ過装置の運転に適用するのは困難である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明の膜ろ過装置の運転条件の決定方法は、以下の構成のいずれかであることを必須とする。
【００１３】
（１）少なくとも、分離膜、前記分離膜の被ろ過液側と膜ろ過液側との圧力差を発生させる圧力発生手段、および、前記圧力発生手段によって得られる膜ろ過液の流量（以下、膜ろ過流量）を調整する流量調整手段を有する膜ろ過装置を用いて、前記被ろ過液を前記分離膜によりろ過し、ろ過と同時または逐次的に前記膜ろ過流量の調整を行う膜ろ過装置の運転条件の決定方法であって、被ろ過液の構成成分の種類および構成成分量、および、膜ろ過流量の時系列的変化を表すデータから、前記分離膜に付着している構成成分量の変動、膜ろ過圧力の変動、あるいは膜抵抗の変動を予測し、前記予測結果に基づいて、前記流量調整手段の運転条件を決定することを含む膜ろ過装置の運転条件の決定方法。
【００１４】
（２）少なくとも、分離膜、前記分離膜の被ろ過液側と膜ろ過液側との圧力差を発生させる圧力発生手段、および、前記圧力発生手段によって発生する圧力差（以下、膜ろ過圧力）を調整する圧力調整手段を有する膜ろ過装置を用いて、前記被ろ過液を前記分離膜によりろ過し、ろ過と同時または逐次的に前記膜ろ過圧力の調整を行う膜ろ過装置の運転条件の決定方法であって、被ろ過液の構成成分の種類および構成成分量、および、膜ろ過圧力の時系列的変化を表すデータから、前記分離膜に付着している構成成分量の変動、膜ろ過流量もしくは膜ろ過流束の変動、あるいは膜抵抗の変動を予測し、前記予測結果に基づいて、前記圧力調整手段の運転条件を決定することを含む膜ろ過装置の運転条件の決定方法。
【００１５】
（３）少なくとも、分離膜、および、被ろ過液の構成成分量を調整する構成成分量調整手段を有する膜ろ過装置を用いて、前記被ろ過液を前記分離膜によりろ過し、ろ過と同時または逐次的に前記被ろ過液の構成成分量の調整を行う膜ろ過装置の運転条件の決定方法であって、被ろ過液の構成成分の種類および構成成分量、および、膜ろ過流量の時系列的変化を表すデータから、前記分離膜に付着している構成成分量の変動、膜ろ過圧力の変動、あるいは膜抵抗の変動を予測し、前記予測結果に基づいて、前記構成成分量調整手段の運転条件を決定することを含む膜ろ過装置の運転条件の決定方法。
【００１６】
（４）少なくとも、分離膜、および、被ろ過液の構成成分量を調整する構成成分量調整手段を有する膜ろ過装置を用いて、前記被ろ過液を前記分離膜によりろ過し、ろ過と同時または逐次的に前記被ろ過液の構成成分量の調整を行う膜ろ過装置の運転条件の決定方法であって、被ろ過液の構成成分の種類および構成成分量、および、膜ろ過圧力の時系列的変化を表すデータから、前記分離膜に付着している構成成分量の変動、膜ろ過流量もしくは膜ろ過流束の変動、あるいは膜抵抗の変動を予測し、前記予測結果に基づいて、前記構成成分量調整手段の運転条件を決定することを含む膜ろ過装置の運転条件の決定方法。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、様々な被ろ過液の膜ろ過性状や膜ろ過条件に応じて、被ろ過液の構成成分量を調整する調整手段の適正な運転条件を決定し、その決定結果に基づいて、膜ろ過装置を運転することによって、長期間にわたり膜抵抗や膜ろ過圧力の上昇や膜ろ過流束の低下を抑制したり、分離膜を長期間利用したりすることが可能となる。例えば、膜ろ過流束が非常に大きい場合と小さい場合、間欠ろ過をする場合と連続ろ過をする場合、膜表面の洗浄効果が大きい場合と小さい場合など、それぞれの条件によって、長期間膜抵抗や膜ろ過圧力の上昇や膜ろ過流束の低下を抑制するため、あるいは、長期間分離膜を利用するための適正な被ろ過液の構成成分量が異なるはずであるが、本発明では、それら条件に応じて適正な被ろ過液の構成成分量を決定することが可能となる。
【００１８】
また、本発明によれば、様々な被ろ過液の膜ろ過性状などの条件に応じて、膜ろ過圧力を調整する圧力調整手段や膜ろ過流量を調整する流量調整手段の適正な運転条件を合理的に決定することができ、この決定結果に基づいて、膜ろ過装置を運転することによって、膜ろ過装置運転の高効率化、および、運転安定化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を詳細かつ具体的に説明する。
【００２０】
本発明（請求項１）は、少なくとも、分離膜、前記分離膜の被ろ過液側と膜ろ過液側との圧力差を発生させる圧力発生手段、および、前記圧力発生手段によって得られる膜ろ過液の流量（以下、膜ろ過流量）を調整する流量調整手段を有する膜ろ過装置を用いて、前記被ろ過液を前記分離膜によりろ過し、ろ過と同時または逐次的に前記膜ろ過流量の調整を行う膜ろ過装置の運転条件の決定方法に関するものであり、また、本発明（請求項６）は、少なくとも、分離膜、前記分離膜の被ろ過液側と膜ろ過液側との圧力差を発生させる圧力発生手段、および、前記圧力発生手段によって発生する圧力差（以下、膜ろ過圧力）を調整する圧力調整手段を有する膜ろ過装置を用いて、前記被ろ過液を前記分離膜によりろ過し、ろ過と同時または逐次的に前記膜ろ過圧力の調整を行う膜ろ過装置の運転条件の決定方法に関するものであり、また、本発明（請求項１１および１２）は、少なくとも、分離膜、および、被ろ過液の構成成分量を調整する構成成分量調整手段を有する膜ろ過装置を用いて、前記被ろ過液を前記分離膜によりろ過し、ろ過と同時または逐次的に前記被ろ過液の構成成分量の調整を行う膜ろ過装置の運転条件の決定方法に関するものである。
【００２１】
ここにおいて、分離膜とは、被ろ過液に圧力を加えて、もしくは透過側から吸引することによって、被ろ過液中に含まれる一定粒子径以上の物質を捕捉する機能を有するものであり、その捕捉粒子径の違いにより、ダイナミックろ過膜、精密ろ過膜、限外ろ過膜、ナノろ過膜、逆浸透膜などがある。本発明で用いられる分離膜としては、好ましくは、ダイナミックろ過膜、精密ろ過膜、限外ろ過膜である。また、分離膜の形状としては、平膜や中空糸膜などがあるが、形状は特に限定しない。
【００２２】
また、膜ろ過に供される被ろ過液は、一般に懸濁物質を含有する液であり、特に限定しないが、例えば、微生物を含む液体の場合には、一般的に被ろ過液の中には物質としての微生物と微生物の代謝産物が比較的高濃度で存在するため、被ろ過液を膜ろ過した際の抵抗などの変動を予測することが困難となるが、本発明に従えば、被ろ過液を膜ろ過した際の抵抗などの変動を予測することが可能となり、被ろ過液を膜ろ過する膜ろ過装置における調整手段（後述の圧力調整手段、あるいは、流量調整手段、あるいは、構成成分量調整手段）の運転条件を精度よく決定することが可能となる。この点からして、本発明における被ろ過液は、微生物培養液や活性汚泥などの微生物を含む液体であることが好ましい。また、本発明では、懸濁物質の濃度が１００ｍｇ／Ｌ以上の被ろ過液が好ましい。
【００２３】
また、圧力発生手段とは、分離膜の被ろ過液側と膜ろ過液側との圧力差を発生させるものであれば、その形態は特に限定しないが、例えば、ポンプを利用して、被ろ過液側を加圧、または透過液側から吸引することによる方法、被ろ過液と膜ろ過液側との水頭差を利用する方法がある。
【００２４】
また、圧力調整手段は、前記圧力発生手段によって発生する圧力差（膜ろ過圧力）を調整することができれば、その形態は特に限定しない。例えば、圧力発生手段としてポンプを利用する場合にはポンプの出力を調整する方法、水頭差を利用する場合には被ろ過液側もしくは膜ろ過液側の水位を調整する方法がある。
【００２５】
また、流量調整手段は、前記圧力発生手段によって得られる膜ろ過液の流量（以下、膜ろ過流量）を調整できるものであれば、形態は特に限定しない。例えば、ポンプの出力を調整することにより膜ろ過流量を調整する方法や、弁やバルブの開閉を調整する方法がある。
【００２６】
本発明では、圧力発生手段としてインバータつきの吸引ポンプを用いて、膜ろ過側を負圧にすることによって膜ろ過液を取得し、その膜ろ過流量をインバータによるポンプ出力制御によって調整することが好ましい。
【００２７】
また、被ろ過液の構成成分とは、被ろ過液を構成する成分のことであり、例えば、遠心分離、ろ紙によるろ過、分離膜によるろ過などによって被ろ過液を分画し、その画分となる液体を構成成分とすることができる。また、本発明では、被ろ過液の構成成分の種類として、上清成分を利用することが好ましく、上清成分と固形成分を利用することがさらに好ましく、上清成分と固形成分と溶解成分を利用することが最も好ましい。ここで、上清成分は、例えば、被ろ過液を遠心分離したときの遠心上清、前記膜ろ過装置における分離膜より孔径の大きい分離膜（例えば、前記膜ろ過装置における分離膜として精密ろ過膜や限外ろ過膜などを用いた場合にはろ紙など）を用いて被ろ過液をろ過したときのろ過液などとすることができ、また、固形成分は、例えば、被ろ過液を遠心分離したときの沈殿物、前記膜ろ過装置における分離膜より孔径の大きい分離膜（例えば、前記膜ろ過装置における分離膜として精密ろ過膜や限外ろ過膜などを用いた場合にはろ紙など）を用いて被ろ過液をろ過したときの非膜ろ過液物とすることができる。また、溶解成分は、膜ろ過装置における分離膜、あるいは、前記分離膜と同じ素材の分離膜からの透過液とすることが好ましい。また、被ろ過液の構成成分量とは、前記構成成分中に含まれる溶解物質や懸濁物質などの物質量のことであり、例えば、全有機炭素量（ＴＯＣ）、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）、生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）、細胞外高分子物質量（ＥＰＳ）、浮遊固形物濃度（ＭＬＳＳ）、乾燥重量、浮遊固形物強熱減量（ＭＬＶＳＳ）などによって測定することができる。本発明では、測定の容易性・精度・自動化を鑑みた場合、ＴＯＣに基づいて測定された物質量で規定することを推奨する。また、構成成分量は絶対量で規定されるものであっても良いが、本発明においては濃度で規定されることが好ましい。
【００２８】
また、本発明では、上清成分の物質量と溶解成分の物質量との差分量を構成成分量として用いることが好ましく、上清成分の物質量と溶解成分の物質量との差分量、および、固形成分の物質量を構成成分量として用いることがさらに好ましい。被ろ過液の上清成分の物質量と溶解成分の物質量との差分量、および、固形成分の物質量は、実際に膜を透過することができずに、膜表面に付着することによって抵抗に寄与する物質量であるためである。特に、被ろ過液を膜ろ過する際には、被ろ過液の上清成分の中で膜ろ過装置における分離膜を透過しない物質（その物質量は、上清成分の物質量と溶解成分の物質量との差分量として表現される）が膜に付着し、膜抵抗を主として形成していることが多く、被ろ過液の構成成分量として、上清成分の物質量と溶解成分の物質量との差分量を用いることによって、より精度良く、分離膜に付着している被ろ過液の構成成分量の変動、膜ろ過圧力の変動、膜ろ過流量の変動、膜ろ過流束の変動、あるいは、膜抵抗の値の変化を予測することが可能となる。また、被ろ過液の構成成分量として固形成分量のみを用いることによって、被ろ過液全体を包括的かつ容易に定義することができる。また、被ろ過液の固形成分に含まれる物質は、膜に付着すれば抵抗に寄与し、また、前記上清成分の中で膜ろ過装置における分離膜を透過しない物質と比較して膜から剥離しやすいため、膜に付着した前記上清成分の中で膜ろ過装置における分離膜を透過しない物質を巻き込んでともに剥離する効果がある。従って、上清成分の物質量と溶解成分の物質量との差分量、および、固形成分の物質量を構成成分量として用いることによって、分離膜に付着している被ろ過液の構成成分量の変動、膜ろ過圧力の変動、膜ろ過流量の変動、膜ろ過流束の変動、あるいは、膜抵抗の値の変化を予測する際に、上記現象を再現することが可能となる。
【００２９】
また、被ろ過液の構成成分量を調整する調整手段は、被ろ過液の構成成分量を調整・変化させることが可能であるものなら、その形態は特に限定しないが、本発明においては、被ろ過液を排出する方法、水道水などの希釈水を加える方法が好ましい。特に、被ろ過液を排出する方法においては、被ろ過液をそのまま排出しても良いが、遠心分離や不織布によるろ過などによって、被ろ過液の構成成分の一部を優先的に排出する方法がある。また、本発明においては、被ろ過液の構成成分量を濃度で規定することが好ましいため、被ろ過液を排出する場合には、排出した被ろ過液の水量の分だけ希釈水を加えることがさらに好ましい。例えば、膜ろ過装置として膜分離式活性汚泥法を用いる場合には、原水である被処理水が被ろ過液（活性汚泥）収容槽に常時流入してくるので、被ろ過液収容槽内の被ろ過液（活性汚泥）を排出することによって、被ろ過液である活性汚泥の濃度（即ち、被ろ過液の構成成分量）を調整することができる。
【００３０】
また、構成成分量調整手段の運転条件とは、構成成分量調整手段によって被ろ過液の構成成分量を調整する程度を表す物理量のことである。例えば、構成成分量調整手段として被ろ過液を排出する場合には、当該被ろ過液の排出量のことを指す。
【００３１】
また、膜ろ過装置には、分離膜を被ろ過液に浸漬させることを特徴とする浸漬型の膜ろ過装置、分離膜を収容した容器に被ろ過液を送液しながら膜ろ過することを特徴とする膜ろ過装置、分離膜の全てまたは一部を被ろ過液に浸漬させ分離膜を回転させることを特徴とする回転型の膜ろ過装置などがある。膜ろ過方式は、デッドエンド型でもクロスフロー型でもよい。なかでも、本発明が適用できる装置としては、下水や工場排水や屎尿などの処理に利用される膜分離式活性汚泥法、膜分離工程を含む微生物学的物質生産プロセスなどがある。
【００３２】
また、本発明では、被ろ過液の構成成分の種類および構成成分量、および、膜ろ過圧力の時系列的変化を表すデータから、前記分離膜に付着している構成成分量の変動、膜ろ過流量の変動、あるいは膜抵抗の変動を予測し、前記予測結果に基づいて、前記圧力調整手段の運転条件あるいは前記構成成分量調整手段の運転条件を決定する（図２参照）。あるいは、被ろ過液の構成成分の種類および構成成分量、および、膜ろ過流量の時系列的変化を表すデータから、前記分離膜に付着している構成成分量の変動、膜ろ過圧力の変動、あるいは膜抵抗の変動を予測し、前記予測結果に基づいて、前記流量調整手段あるいは前記構成成分量調整手段の運転条件の運転条件を決定する（図１参照）。
【００３３】
また、被ろ過液の構成成分量の時系列的変化を表すデータとは、任意の時間に対する被ろ過液の構成成分量の値を時系列的に組み合わせたものであり、経時的に被ろ過液の構成成分量の値が変動してもよいが、変動せずに一定でも構わない。
【００３４】
また、膜ろ過流量とは、膜から得られる透過液の流量である。また、膜ろ過流量の値を膜面積で除したものが膜ろ過流束である（即ち、膜ろ過流束とは、前記分離膜の単位面積あたりの膜ろ過流量である。）。膜ろ過流量の時系列的変化を表すデータとは、任意の時間に対する膜ろ過流量の値を時系列的に組み合わせたものであり、経時的に膜ろ過流量の値が変動してもよいが、変動せずに一定でも構わない。また、膜ろ過流量の値を膜ろ過流束に換算し、膜ろ過流量の時系列的変化を表すデータを膜ろ過流束の時系列的変化を表すデータに置き換えても構わない。
【００３５】
また、膜ろ過圧力とは、分離膜の被ろ過液側の圧力と透過液側の圧力との差として算出されるものであり、ポンプによって加圧あるいは吸引することによって膜ろ過液を得る場合には加圧や吸引圧など、サイフォンの原理を利用して膜ろ過液を得る場合には水頭差などから算出することができる。膜ろ過圧力の時系列的変化を表すデータとは、任意の時間に対する膜ろ過圧力の値を時系列的に組み合わせたものであり、経時的に膜ろ過圧力の値が変動してもよいが、変動せずに一定でも構わない。
【００３６】
また、分離膜に付着している構成成分量とは、膜表面に付着している前記被ろ過液の構成成分に含まれる物質量である。ここで、被ろ過液の構成成分量として２種類以上の物質量（例えば、上清成分の物質量と溶解成分の物質量との差分量と、固形成分の物質量など）を用いる場合には、それぞれの種類の構成成分について、分離膜に付着している構成成分量を意味する。
【００３７】
また、膜抵抗とは、被ろ過液を膜によってろ過する際に発生する抵抗のことであり、一般的に、（１）式によって定義される。
【００３８】
Ｒ＝ΔＰ／（μＪ）  （１）
ここで、ΔＰは膜ろ過圧力［Ｐａ］、μは膜ろ過液の粘度［Ｐａ・ｓ］、Ｒは膜抵抗［１／ｍ］、Ｊは膜ろ過流束［ｍ／ｓ］である。ここで、μは膜ろ過液の粘度を直接測定してもよいが、（２）式に従い、温度から換算してもよい。
【００３９】
μ×１０３＝Ｆ・ｅｘｐ［（１+ＢＴ）／（ＣＴ＋ＤＴ２）］  （２）
ここで、Ｆ=0.01257187、Ｂ=−0.005806436、Ｃ＝0.001130911、Ｄ＝−0.000005723952であり、Ｔは絶対温度[K]である。すなわち、摂氏温度をσ[℃]とすると、Ｔ＝σ+273.15として表される。
【００４０】
本発明では、被ろ過液の構成成分の種類および構成成分量、および、膜ろ過流量の時系列的変化を表すデータから、前記分離膜に付着している構成成分量の変動、膜ろ過圧力の変動、あるいは膜抵抗の値の変動を予測する（以下、予測ステップ１とする）。あるいは、被ろ過液の構成成分の種類および構成成分量、および、膜ろ過圧力の時系列的変化を表すデータから、前記分離膜に付着している構成成分量の変動、膜ろ過流量の変動（もしくは、膜ろ過流束の変動）、あるいは膜抵抗の値の変動を予測する（以下、予測ステップ２とする）。
【００４１】
ここで、予測とは、インプットとなる時系列的変化を表すデータ（即ち、予測ステップ１の場合は、被ろ過液の構成成分の種類および構成成分量、および、膜ろ過流量の時系列的変化を表すデータであり、予測ステップ２の場合は、被ろ過液の構成成分の種類および構成成分量、および、膜ろ過圧力の時系列的変化を表すデータである。）から、対象とする変動（即ち、予測ステップ１の場合は、前記分離膜に付着している構成成分量の変動、膜ろ過圧力の変動、あるいは膜抵抗の値の変動であり、予測ステップ２の場合は、前記分離膜に付着している構成成分量の変動、膜ろ過流量の変動、膜ろ過流束の変動、あるいは膜抵抗の値の変動である。）をアウトプットとして出力することである。
【００４２】
前記した予測ステップ１あるいは予測ステップ２を実現する手段としては、ニューラルネットなどを利用して実データを学習させた結果に基づいて予測する方法、入力されたデータの関数として膜抵抗の値や膜ろ過圧力の値の変化を表現する方法があるが、本発明においては、前記被ろ過液の構成成分量の時系列的変化を表すデータ、膜ろ過流量の時系列的変化を表すデータ、あるいは、膜ろ過圧力の時系列的変化を表すデータに基づいて、前記分離膜に付着している構成成分量の値を計算する計算ステップ１００を含む予測方法であることが好ましい。このことにより、予測ステップ１の場合は、前記分離膜に付着している構成成分量の変動、膜ろ過圧力の変動、あるいは膜抵抗の値の変動を、予測ステップ２の場合は、前記分離膜に付着している構成成分量の変動、膜ろ過流量の変動、膜ろ過流束の変動、あるいは膜抵抗の値の変動を、より精度良く予測することが可能となる。また、前記計算ステップ１００が、前記分離膜に付着した構成成分量の変化量を、前記被ろ過液の構成成分に含まれる物質が分離膜に付着する速度と剥離する速度との差として表現される計算式に基づいて計算される計算ステップ１０１であることがさらに好ましい。このことにより、分離膜に付着している構成成分量の変化量を計算することができ、それによって、任意の時間ｔｉの分離膜に付着している構成成分量の値があれば、一定時間後のｔｉ＋１における分離膜に付着している構成成分量の値が計算できる。さらに、膜ろ過流量の値や膜ろ過流束の値や膜ろ過圧力の値が一定でなく変動している場合などについても、被ろ過液の構成成分の膜付着量の変動を計算することが可能となる。また、前記被ろ過液の構成成分に含まれる物質が前記分離膜から剥離する速度が、前記分離膜に付着している構成成分量の値の２次以上の高次式に基づいて決定されることが、さらに好ましい。このことによって、予測ステップ１の場合は、前記分離膜に付着している構成成分量の変動、膜ろ過圧力の変動、あるいは膜抵抗の値の変動を、予測ステップ２の場合は、前記分離膜に付着している構成成分量の変動、膜ろ過流量の変動、膜ろ過流束の変動、あるいは膜抵抗の値の変動を、より精度良く予測することが可能となる。また、前記分離膜に付着している上清成分の物質量の変化量を表現した計算式が、前記分離膜に付着している固形成分の物質量の値を含んでいる、あるいは、前記分離膜に付着している固形成分の物質量の変化量を表現した計算式が、前記分離膜に付着している上清成分の物質量の値を含んでいる計算式であることが最も好ましい。このことによって、分離膜に付着している固形成分に含まれる物質が、膜に付着している上清成分に含まれる非膜透過性の物質を巻き込んでともに剥離する現象（被ろ過液の固形成分は、膜に付着すれば抵抗に寄与し、また上清成分に含まれる非膜透過性の物質と比較して膜から剥離しやすいため）を予測することが可能となり、被ろ過液を膜ろ過する膜ろ過装置における圧力調整手段や流量調整手段や構成成分量調整手段の運転条件を精度よく決定することが可能となる。
【００４３】
ここにおいて、前記予測ステップ１および前記予測ステップ２における計算手順として以下のような手順がある。
【００４４】
前記予測ステップ１および前記予測ステップ２は、任意の時刻における膜ろ過流束の値あるいは膜ろ過圧力の値を計算する計算ステップ１０、任意の時刻における分離膜に付着している構成成分量の値を計算する計算ステップ２０、任意の時刻における膜抵抗の値を計算する計算ステップ３０によって構成され、時刻を更新しながら、前記計算ステップ１０、前記計算ステップ２０、および、前記計算ステップ３０を繰り返すことによって、前記予測ステップ１あるいは前記予測ステップ２において、予測対象としている値の時間変化（すなわち、変動）を求めることができる。
【００４５】
ここで、前記計算ステップ１０では、前記（１）式に従うことが好ましい。このとき、（１）式を次のような（１’）式に変換してもよい。
【００４６】
Ｒ＝ＡΔＰ／（μＱ）    （１’）
ここで、Ｑは膜ろ過流量［ｍ３／ｓ］、Ａは膜面積［ｍ２］である。
【００４７】
（１）式あるいは（１’）式を用いることにより、予測ステップ１の場合には任意の時刻における膜ろ過圧力の値を、予測ステップ２の場合には任意の時刻における膜ろ過流量の値あるいは膜ろ過流束の値を計算することができる。
【００４８】
また、計算ステップ２０では、上記のように、前記分離膜に付着している構成成分量の変化量を、前記被ろ過液の構成成分に含まれる物質が分離膜に付着する速度と剥離する速度との差として表現される計算式に基づいて計算される計算ステップ１０１であることが好ましく、前記分離膜に付着している上清成分の物質量の値の変化量を表現した計算式が、前記分離膜に付着している固形成分の物質量の値を含んでいる、あるいは、前記分離膜に付着している固形成分の物質量の値の変化量を表現した計算式が、前記分離膜に付着している上清成分の物質量の値を含んでいる計算式であることがさらに好ましい。このような計算式として、例えば、次の（３）式および（４）式があり、本発明においては、（３）式および（４）式に従うことを推奨する。しかし、本発明の範囲は（３）式及び（４）式に限定されるものではない。
【００４９】
ｄＸｍ／ｄｔ＝Ｘ・Ｊ−γｘ・（τ−λｘ・ΔＰ）・（ηｘ・Ｘｍ＋ηｐ・Ｐｍ）・Ｘｍ    （３）
ｄＰｍ／ｄｔ＝Ｐ・Ｊ−γｐ・（τ−λｐ・ΔＰ）・（ηｘ・Ｘｍ＋ηｐ・Ｐｍ）・Ｐｍ    （４）
ただし、（τ−λｘ・ΔＰ）≧０、（τ−λｐ・ΔＰ）≧０である。
【００５０】
ここで、Ｘは固形成分に含まれる物質量［ｇＣ／ｍ３］、Ｐは上清成分に含まれる非膜透過性物質の物質量［ｇＣ／ｍ３］、Ｘｍは単位膜面積あたりの分離膜に付着した固形成分に含まれる物質量［ｇＣ／ｍ２］、Ｐｍは単位膜面積あたりの分離膜に付着した上清成分に含まれる非膜透過性物質の物質量［ｇＣ／ｍ２］、ｔは時間［ｓ］、τは膜洗浄力［Ｐａ］、γｘは固形成分に含まれる物質の剥離係数［１／Ｐａ／ｓ］、γｐは上清成分に含まれる非膜透過性物質の剥離係数［１／Ｐａ／ｓ］、λｘは固形成分に含まれる物質の摩擦係数［−］、λｐは上清成分に含まれる非膜透過性物質の摩擦係数［−］、ηｘは固形成分に含まれる物質の密度の逆数［ｍ３／ｇＣ］、ηｐは上清成分に含まれる非膜透過性物質の密度の逆数［ｍ３／ｇＣ］である。ここで、（３）式及び（４）式の右辺の第１項は、構成成分に含まれる物質が分離膜に付着する速度、及び、第２項は、構成成分に含まれる物質が分離膜から剥離する速度を示している。また、（３）式及び（４）式の両辺に膜面積Ａを乗ずることによって、（３）式の左辺を分離膜に付着した固形成分に含まれる物質量の変化量、（４）式の左辺を分離膜に付着した上清成分に含まれる非膜透過性物質の物質量の変化量に、右辺の膜ろ過流束Ｊを膜ろ過流量Ｑに変換することが可能である。
【００５１】
また、前記のように、分離膜に付着している構成成分量の変化量を、前記被ろ過液の構成成分に含まれる物質が分離膜に付着する速度と剥離する速度との差として表現される計算式に基づく場合、分離膜に付着した被ろ過液の構成成分量に関する微分方程式として表現されるが、そのとき、この微分方程式を解く方法として、Ｅｕｌｅｒ法や、Ｒｕｎｇｅ−Ｋｕｔｔａ法や、Ｒｕｎｇｅ−Ｋｕｔｔａ−Ｇｉｌｌ（ＲＫＧ）法などがある。
【００５２】
計算ステップ２０を上記のように行うことにより、任意の時刻における分離膜に付着している構成成分量の値を計算することができる。
【００５３】
また、前記計算ステップ３０では、例えば、（５）式に従うことにより任意の時刻における膜抵抗の値を計算できる。
【００５４】
Ｒ＝Ｒｍ＋αｘＸｍ＋αｐＰｍ  （５）
ここで、Ｒｍは初期膜抵抗の値［１／ｍ］、αｘは前記Ｘｍの単位量あたりの抵抗発生量［ｍ／ｇＣ］、αｐは前記Ｐｍの単位量あたりの抵抗発生量［ｍ／ｇＣ］である。
【００５５】
以上のように、前記計算ステップ１０、前記計算ステップ２０、および、前記計算ステップ３０の３つの計算ステップによって、予測対象の値の変動を計算することができるが、膜抵抗の値の変動のみを予測する場合には、前記計算ステップ１０を省略し、前記計算ステップ２０および前記計算ステップ３０の２つの計算ステップで構成することも可能である。例えば、前記計算ステップ２０において、予測ステップ１の場合には、膜ろ過圧力の値を含む計算式（例えば（３）式や（４）式）を用いるとき、前記計算ステップ１０において膜ろ過圧力の値の計算のために利用する計算式（例えば（１）式）を、前記計算ステップ２０における膜ろ過圧力の値を含む計算式に代入した計算式を前記計算ステップ２０に用いることによって、前記膜ろ過圧力の値を計算する計算ステップを省略でき、予測ステップ２の場合には、膜ろ過流量や膜ろ過流束の値を含む計算式（例えば（３）式や（４）式）を用いるとき、前記計算ステップ１０において膜ろ過流量や膜ろ過流束の値の計算のために利用する計算式（例えば（１）式）を、前記計算ステップ２０における膜ろ過流量や膜ろ過流束の値を含む計算式に代入した計算式を前記計算ステップ２０に用いることによって、前記膜ろ過圧力の値を計算する計算ステップを省略できる。同様に、予測ステップ１の場合には膜ろ過圧力の値の変動のみを、予測ステップ２の場合には膜ろ過流量あるいは膜ろ過流束の値の変動のみを予測する場合には、前記計算ステップ３０を省略し、前記計算ステップ１０および前記計算ステップ２０の２つの計算ステップで構成することも可能である。例えば、前記計算ステップ１０において、膜ろ過抵抗の値を含む計算式（例えば（１）式）を用いる場合、前記計算ステップ３０において膜抵抗の値の計算のために利用する計算式（例えば（５）式）を、前記計算ステップ１０における膜抵抗の値を含む計算式に代入した計算式を前記計算ステップ１０に用いることによって、前記計算ステップ３０を省略できる。上記のように、計算ステップ１０あるいは計算ステップ３０は適宜省略することが可能であるが、計算ステップ２０は省略しないことが推奨される。
【００５６】
また、前記計算ステップ１０、前記計算ステップ２０、および、前記計算ステップ３０では、予め決められた計算式に従って計算するが、それら計算式の中に各計算ステップの説明において記述された値やデータや物質量以外のパラメータが含まれる場合がある。そのような場合、前記各計算ステップにおける計算を行う上でパラメータの値を決定する必要がある。本発明においては、パラメータの値の決定方法は特に限定しないが、膜ろ過装置の分離膜と同じ素材・形状の分離膜を用いて、被ろ過液あるいは被ろ過液の構成成分を実際にろ過し、そのときの膜ろ過圧力の値、膜ろ過流束あるいは膜ろ過流量の値、膜抵抗の値の変化を実測または算出し、その結果に基づいてパラメータを推定または決定することが好ましい。これは、前記のようなパラメータの中には、利用する被ろ過液と分離膜の性質によって決定されるものが多く含まれており、前記のようなパラメータの推定・決定方法に従うことによって、前記予測を精度良く行うことが可能となり、被ろ過液を膜ろ過する膜ろ過装置における圧力調整手段や流量調整手段や構成成分量調整手段の運転条件を精度よく決定することが可能となるためである。
【００５７】
本発明では、上記のように予測された結果に基づいて、前記圧力調整手段あるいは前記流量調整手段あるいは前記構成成分量調整手段の運転条件を決定する。かかる圧力調整手段の運転条件の決定方法としては、仮想的な圧力調整手段の運転条件から、前記分離膜に付着している前記被ろ過液の構成成分量の変動、膜ろ過流量の変動、膜ろ過流束の変動、あるいは膜抵抗の変動を予測し、前記予測結果に基づいて、前記仮想的な圧力調整手段の運転条件の是非を判断し、前記判断結果において是と判断された前記仮想的な圧力調整手段の運転条件の中から、適正な圧力調整手段の運転条件を決定し、前記決定された適正な圧力調整手段の運転条件に基づいて、前記圧力調整手段の運転条件を決定することが好ましい。また、かかる流量調整手段の運転条件の決定方法としては、仮想的な流量調整手段の運転条件から、前記分離膜に付着している前記被ろ過液の構成成分量の変動、膜ろ過圧力の変動、あるいは膜抵抗の変動を予測し、前記予測結果に基づいて、前記仮想的な流量調整手段の運転条件の是非を判断し、前記判断結果において是と判断された前記仮想的な流量調整手段の運転条件の中から、適正な流量調整手段の運転条件を決定し、前記決定された適正な流量調整手段の運転条件に基づいて、前記流量調整手段の運転条件を決定することが好ましい。また、かかる構成成分量調整手段の運転条件の決定方法としては、仮想的な構成成分量調整手段の運転条件から前記分離膜に付着している構成成分量の変動、膜ろ過圧力の変動、膜ろ過流量の変動、膜ろ過流束の変動、あるいは膜抵抗の変動を予測し、前記予測結果に基づいて、前記構成成分量の仮想的な値の是非を判断し、前記判断結果において是と判断された前記構成成分量の仮想的な値の中から、適正な構成成分量調整手段の運転条件を決定し、前記決定された適正な構成成分量調整手段の運転条件に基づいて、前記構成成分量調整手段の運転条件を決定することが好ましい。
【００５８】
ここにおいて、仮想的な圧力調整手段の運転条件および仮想的な流量調整手段の運転条件および仮想的な構成成分量調整手段の運転条件は、前記分離膜に付着している構成成分量の変動、膜抵抗の変動、膜ろ過流量の変動、膜ろ過流束の変動、あるいは、膜ろ過圧力の変動の予測のために利用することを前提として設定された値である。ここで、仮想的とは、実データに必ずしもよらないことを意味し、最終的に決定される適正な圧力調整手段の運転条件あるいは適正な流量調整手段の運転条件あるいは適正な構成成分量調整手段の運転条件とは異なったものである可能性があることを前提としていることによる。
【００５９】
また、仮想的な構成成分量調整手段の運転条件から、調整後の被ろ過液の構成成分量（即ち、仮想的な構成成分量）を簡単に算出することができる。例えば、被ろ過液を全体の１０％排出し、同量の希釈水を加える場合、前記仮想的な構成成分量は９／１０となる。このように、仮想的な構成成分量調整手段の運転条件から、調整後の被ろ過液の構成成分量（仮想的な構成成分量）を算出し、前記算出された仮想的な構成成分量から、前記分離膜に付着している構成成分量の変動、膜ろ過圧力の変動、膜ろ過流量の変動、膜ろ過流束の変動、あるいは膜抵抗の変動を予測することによって、仮想的な構成成分量調整手段の運転条件から、前記分離膜に付着している構成成分量の変動、膜ろ過圧力の変動、膜ろ過流量の変動、膜ろ過流束の変動、あるいは膜抵抗の変動を予測することができる。
【００６０】
また、前記予測結果に基づいて、前記仮想的な圧力調整手段の運転条件あるいは前記仮想的な構成成分量調整手段の運転条件の是非を判断する方法としては、前記分離膜に付着している構成成分量の値、あるいは、膜抵抗の値があらかじめ決定された所定値以下、あるいは、膜ろ過流束の値あるいは膜ろ過流量の値があらかじめ決定された所定値以上となったときに、前記仮想的な圧力調整手段の運転条件あるいは前記仮想的な構成成分量調整手段の運転条件を是と判断することや、前記予測の結果において、前記分離膜に付着している構成成分量の値、あるいは、膜抵抗の値が収束するときに、前記仮想的な圧力調整手段の運転条件あるいは前記仮想的な構成成分量調整手段の運転条件を是と判断することが好ましい。また、前記予測結果に基づいて、前記仮想的な流量調整手段の運転条件あるいは前記仮想的な構成成分量調整手段の運転条件の是非を判断する方法としては、前記分離膜に付着している構成成分量の値、膜抵抗の値、あるいは、膜ろ過圧力の値があらかじめ決定された所定値以下となったときに、前記仮想的な流量調整手段の運転条件あるいは前記仮想的な構成成分量調整手段の運転条件を是と判断することや、前記予測の結果において、前記分離膜に付着している構成成分量の値、膜抵抗の値あるいは膜ろ過圧力の値が収束するときに、前記仮想的な流量調整手段の運転条件あるいは前記仮想的な構成成分量調整手段の運転条件を是と判断することが好ましい。このことにより、適正な圧力調整手段の運転条件や適正な流量調整手段の運転条件あるいは適正な構成成分量調整手段の運転条件を客観的に決定することができ、長期間にわたり膜抵抗や膜ろ過圧力の上昇や膜ろ過流束の低下を抑制したり、分離膜を長期間利用したりすることができる。
【００６１】
ここにおいて、所定値は、あらかじめ設定しておく必要があるが、その所定値を、膜ろ過圧力を発生させるポンプの出力最大値に基づいて決定する方法、膜ろ過圧力を発生させるポンプのエネルギー消費許容最大値に基づいて決定する方法、膜の寿命や洗浄間隔を増加させるために膜抵抗の値や膜ろ過圧力の値の許容最大値に基づいて決定する方法、あらかじめ計画された膜ろ過流量を満足するために膜ろ過流束の値や膜ろ過流量の値の許容最小値に基づいて決定する方法などが例示される。例えば、所定値を、膜ろ過圧力を発生させるポンプの出力最大値とした場合、膜ろ過条件が非と判断されるときには、当初予定していた膜ろ過液量が獲得できないことになり、膜ろ過条件が是と判断されるときには、予定している膜ろ過液量が獲得できることとなる。
【００６２】
また、本発明においては、前記判断結果において是と判断された前記仮想的な圧力調整手段の運転条件から適正な圧力調整手段の運転条件を決定し、前記判断結果において是と判断された前記仮想的な流量調整手段の運転条件から適正な流量調整手段の運転条件を決定する。ここにおいて、仮想的な膜ろ過圧力の値が小さくなる仮想的な圧力調整手段の運転条件や仮想的な膜ろ過流量の値が小さくなる仮想的な流量調整手段の運転条件の方が膜ろ過に対して良いことは自明なことであるが、膜ろ過装置の膜ろ過効率を高めるためには、仮想的な膜ろ過圧力の値や仮想的な膜ろ過流量の値が大きい方が好ましい。したがって、前記判断結果において是と判断された仮想的な圧力調整手段の運転条件の中で、仮想的な膜ろ過圧力の値ができるだけ大きくなる仮想的な圧力調整手段の運転条件を適正な圧力調整手段の運転条件とすること、および、前記判断結果において是と判断された仮想的な流量調整手段の運転条件の中で、仮想的な膜ろ過流量の値ができるだけ大きくなる仮想的な流量調整手段の運転条件を適正な流量調整手段の運転条件とすることが好ましい。また、本発明においては、前記判断結果において是と判断された前記仮想的な構成成分量調整手段の運転条件から適正な構成成分量調整手段の運転条件を決定する。ここにおいて、仮想的な構成成分量の値が小さくなる仮想的な構成成分量調整手段の運転条件の方が膜ろ過に対して良いことは自明なことであるが、前述したように排水処理の場合にはより大きな容積負荷を維持したいという観点、構成成分量調整手段が被ろ過液を排出する場合には、排出された被ろ過液が廃液となることが多いため、廃液の量はできるだけ小さくしたいという観点、構成成分量調整手段が希釈水を加える場合には、希釈水を準備する量をできるだけ小さくしたいという観点、構成成分量調整手段を運転するということはエネルギーを消費することにつながるので、できるだけ消費されるエネルギーを小さくしたいという観点などから、できるだけ仮想的な構成成分量が大きくなる方が好ましい。したがって、前記判断結果において是と判断された仮想的な構成成分量調整手段の運転条件の中で、仮想的な構成成分量の値ができるだけ大きくなる仮想的な構成成分量調整手段の運転条件を適正な構成成分量調整手段の運転条件とすることが好ましい。
【００６３】
上記に説明した適正な圧力調整手段の運転条件の決定方法として、例えば、図５に示した方法がある。図５は、本発明を実施するためのフローチャートの一例である。まず、被ろ過液の構成成分量の時系列的な変化を表すデータ、および、ｎ通りの任意の仮想的な圧力調整手段の運転条件を準備する。前記準備された被ろ過液の構成成分量の時系列的な変化を表すデータ、および、ｎ通りの任意の仮想的な圧力調整手段の運転条件の中の仮に１番目の条件（運転条件１とする）を利用し、予測ステップ２に基づいて分離膜に付着している構成成分量の変動、膜ろ過圧力の変動、あるいは膜抵抗の変動を予測し、その予測結果に基づいて、仮想的な圧力調整手段の運転条件の是非を判断する。この判断結果を判断結果１とする。同様に、２番目〜ｎ番目までの仮想的な圧力調整手段の運転条件を利用して、予測を行い、その予測結果に基づいて仮想的な圧力調整手段の運転条件の是非を判断し、判断結果２〜判断結果ｎを得る。上記のようにして得られた判断結果１〜判断結果ｎに基づいて、適正な圧力調整手段の運転条件を決定する。また、適正な流量調整手段の運転条件の決定も、予測ステップ１を利用することにより、同様に行うことができ、適正な構成成分量調整手段の運転条件の決定は、予測ステップ１あるいは予測ステップ２を利用することにより、同様に行うことができる。
【００６４】
また、本発明では、前記判断結果において、仮想的な圧力調整手段の運転条件を非と判断したときに、前記仮想的な圧力調整手段の運転条件に相当する仮想的な膜ろ過圧力の値より、仮想的な膜ろ過圧力の値が小さくなるような仮想的な圧力調整手段の運転条件に変更し、変更された仮想的な圧力調整手段の運転条件から、再度前記分離膜に付着している構成成分量の変動、膜ろ過流量の変動、膜ろ過流束の変動、あるいは、膜抵抗の変動を予測し、該予測結果に基づいて、前記変更後の仮想的な圧力調整手段の運転条件の是非を判断すること、および、前記仮想的な圧力調整手段の運転条件が是と判断したときに、前記仮想的な圧力調整手段の運転条件を適正な圧力調整手段の運転条件とすることが好ましく、また、前記判断結果において、仮想的な流量調整手段の運転条件を非と判断したときに、前記仮想的な流量調整手段の運転条件に相当する仮想的な膜ろ過流量の値より、仮想的な膜ろ過流量の値が小さくなるような仮想的な流量調整手段の運転条件に変更し、変更された仮想的な流量調整手段の運転条件から、再度前記分離膜に付着している構成成分量の変動、膜ろ過圧力の変動、あるいは、膜抵抗の変動を予測し、該予測結果に基づいて、前記変更後の仮想的な流量調整手段の運転条件の是非を判断すること、および、前記仮想的な流量調整手段の運転条件が是と判断したときに、前記仮想的な流量調整手段の運転条件を適正な流量調整手段の運転条件とすることが好ましく、また、前記判断結果において、仮想的な構成成分量調整手段の運転条件を非と判断したときに、前記仮想的な構成成分量調整手段の運転条件に相当する仮想的な被ろ過液の構成成分量より、仮想的な被ろ過液の構成成分量が小さくなるような仮想的な構成成分量調整手段の運転条件に変更し、変更された仮想的な構成成分量調整手段の運転条件から、再度前記分離膜に付着している構成成分量の変動、膜ろ過圧力の変動、膜ろ過流量の変動、膜ろ過流束の変動、あるいは、膜抵抗の変動を予測し、該予測結果に基づいて、前記変更後の仮想的な構成成分量調整手段の運転条件の是非を判断すること、および、前記仮想的な構成成分量調整手段の運転条件が是と判断したときに、前記仮想的な構成成分量調整手段の運転条件を適正な構成成分量調整手段の運転条件とすることが好ましい。
【００６５】
例えば、図４に、仮想的な圧力調整手段の運転条件を変更する変更ステップを備えた場合のフローチャートの例を示す。ここでは、まず、十分に大きな値の膜ろ過圧力に相当する仮想的な圧力調整手段の運転条件を準備し、前記予測ステップ２によって予測を行う。前記予測の結果から仮想的な圧力調整手段の運転条件を判断し、その判断結果が非となるときに、変更ステップにおいて、前記仮想的な圧力調整手段の運転条件に相当する仮想的な膜ろ過圧力より、仮想的な膜ろ過圧力が小さくなる仮想的な圧力調整手段の運転条件に変更し、再度、予測ステップ２以降を繰り返し行う。このとき、判断結果が是となるときに用いた仮想的な圧力調整手段の運転条件を、適正な圧力調整手段の運転条件とする。このような手順に従えば、図５で示した手順より効率的に適正な圧力調整手段の運転条件を決定することができる。
【００６６】
また、図３に、仮想的な流量調整手段の運転条件を変更する変更ステップを備えた場合のフローチャートの例を示す。ここでは、まず、十分に大きな値の膜ろ過流量に相当する仮想的な流量調整手段の運転条件を準備し、前記予測ステップ１によって予測を行う。前記予測の結果から仮想的な流量調整手段の運転条件を判断し、その判断結果が非となるときに、変更ステップにおいて、前記仮想的な流量調整手段の運転条件に相当する仮想的な膜ろ過流量より、仮想的な膜ろ過流量が小さくなる仮想的な流量調整手段の運転条件に変更し、再度、予測ステップ１以降を繰り返し行う。このとき、判断結果が是となるときに用いた仮想的な流量調整手段の運転条件を、適正な流量調整手段の運転条件とする。このような手順に従えば、図５で示した手順より効率的に適正な流量調整手段の運転条件を決定することができる。
【００６７】
また、図６（予測ステップ１を用いる場合）および図７（予測ステップ２を用いる場合）に、仮想的な構成成分量調整手段の運転条件を変更する変更ステップを備えた場合のフローチャートの例を示す。ここでは、まず、十分に大きな値の構成成分量に相当する仮想的な構成成分量調整手段の運転条件を準備し、前記予測ステップ１あるいは前記予測ステップ２によって予測を行う。前記予測の結果から仮想的な構成成分量調整手段の運転条件を判断し、その判断結果が非となるときに、変更ステップにおいて、前記仮想的な構成成分量調整手段の運転条件に相当する仮想的な構成成分量より、仮想的な構成成分量が小さくなる仮想的な構成成分量調整手段の運転条件に変更し、再度、予測ステップ１あるいは予測ステップ２以降を繰り返し行う。このとき、判断結果が是となるときに用いた仮想的な構成成分量調整手段の運転条件を、適正な構成成分量調整手段の運転条件とする。このような手順に従えば、図５で示した手順より効率的に適正な構成成分量調整手段の運転条件を決定することができる。
【００６８】
本発明では、前記決定された適正な圧力調整手段の運転条件に基づいて、前記圧力調整手段の運転条件を決定することや、前記決定された適正な流量調整手段の運転条件に基づいて、前記流量調整手段の運転条件を決定することや、前記決定された適正な構成成分量調整手段の運転条件に基づいて、前記構成成分量調整手段の運転条件を決定することが好ましい。このとき、前記決定された適正な圧力調整手段の運転条件をそのまま圧力調整手段の運転条件として決定しても良く、また、本発明が対象とする膜ろ過装置においては、膜ろ過圧力が大きい場合には急速な膜目詰まりを引き起こす危険を孕むため、より安全にするために、膜ろ過圧力が小さくなるように、前記決定された適正な圧力調整手段の運転条件に安全率を鑑みた処理を行ってもよい。流量調整手段の運転条件や構成成分量調整手段の運転条件の決定についても同様である。
【００６９】
また、本発明では、上記のように決定された前記圧力調整手段の運転条件あるいは前記流量調整手段の運転条件あるいは前記構成成分量調整手段の運転条件に基づいて、前記圧力調整手段の運転条件あるいは前記流量調整手段の運転条件あるいは前記構成成分量調整手段の運転条件を制御することを特徴とする膜ろ過装置の運転方法、および、少なくとも、分離膜、および、前記分離膜の被ろ過液側と膜ろ過液側との圧力差を発生させる圧力発生手段、および、前記圧力発生手段によって発生する膜ろ過圧力を調整する圧力調整手段、および、前記圧力調整手段の運転を制御する圧力制御手段を有する膜ろ過装置であって、前記圧力制御手段が、上記のように決定された前記圧力調整手段の運転を制御するものであることを特徴とする膜ろ過装置、および、少なくとも、分離膜、および、前記分離膜の被ろ過液側と膜ろ過液側との圧力差を発生させる圧力発生手段、および、前記圧力発生手段によって得られる膜ろ過の流量を調整する流量調整手段、および、前記流量調整手段の運転を制御する流量制御手段を有する膜ろ過装置であって、前記流量制御手段が、上記のように決定された前記流量調整手段の運転を制御するものであることを特徴とする膜ろ過装置、および、少なくとも分離膜、被ろ過液の構成成分量を調整する構成成分量調整手段、および該構成成分量調整手段の運転を制御する構成成分量制御手段を有する膜ろ過装置であって、前記構成成分量制御手段が、上記のように決定された膜ろ過装置の運転条件に基づいて、前記構成成分量調整手段の運転を制御するものであることを特徴とする膜ろ過装置を提供する。ここにおいて、前記構成成分量調整手段が、被ろ過液を被ろ過液収容槽から排出する場合や希釈水を加える場合には、被ろ過液の排出量あるいは希釈水の投与量を計測する計測手段を具備し、前記決定された前記構成成分量調整手段の運転条件に相当する被ろ過液の排出量あるいは希釈水の投与量に対し、前記計測手段による指示値が大きくなったら被ろ過液の排出あるいは希釈水の投与を停止するように、前記構成成分量制御手段によって前記構成成分量調整手段を制御する方法がある。
【実施例】
【００７０】
以下、本発明を具体的に説明するが、本発明はこの実施例のみに限定されるものではない。
【００７１】
（実施例１）
本実施例に用いた膜ろ過装置５００の構造概略を図８に示す。膜ろ過装置５００は、浸漬型の膜分離式活性汚泥装置であり、酢酸を主成分とする工場排水を処理する排水処理装置である。原水５０６として、酢酸を主成分とする工場排水を、有効容量２．３ｍ３の被ろ過液収容槽５０１に投入した。被ろ過液収容槽５０１の中の被ろ過液５０４には、活性汚泥が収容されていた。被ろ過液５０４中に分離膜５０２を浸漬させ、前記分離膜５０２の下方部には散気管５０７が設置され、前記散気管５０７には曝気ブロア５０３からエアが供給され、散気管５０７からエアが噴出される構造とした。すなわち、本装置においては、散気管５０７から供給されるエアバブルが膜表面に接触し、また曝気による活性汚泥の流動も同時に発生するために、膜表面の付着成分が膜から剥離する効果が得られることとなる。また、分離膜５０２には、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）製の平膜型の精密ろ過膜（孔径０．０８μｍ、有効膜面積１０．４ｍ２）を用い、圧力発生手段５０５として、膜透過液側に流量調整可能なインバータ制御付（流量調整手段）の吸引ポンプを設置した。
【００７２】
また、本実施例では、被ろ過液の構成成分量を次のように定義し測定した。被ろ過液は、固形成分（物質量：Ｘ［ｇＣ／ｍ３］）、上清中非膜ろ過成分（物質量：Ｐ［ｇＣ／ｍ３］）、溶解成分（物質量：Ｓ［ｇＣ／ｍ３］）によって構成されるとした。Ｘは、被ろ過液のＭＬＳＳ［ｇＣ／ｍ３］を下水道試験法に従って測定し、その示性式がＣ５Ｈ７Ｏ２Ｎであると仮定し、その測定値に６０／１１３を乗じることで算出した。Ｓは、前記膜ろ過装置５００において得られた膜ろ過液のＴＯＣ［ｇＣ／ｍ３］を測定し、その測定値とした。Ｐは、被ろ過液を遠心分離（３５００ｒｐｍ、１０分間）し、上清成分を得て、前記上清成分のＴＯＣ測定値［ｇＣ／ｍ３］とＳ［ｇＣ／ｍ３］との差として算出した。その結果、Ｘは６３７２［ｇＣ／ｍ３］、Ｐは９．３［ｇＣ／ｍ３］、Ｓは３．６［ｇＣ／ｍ３］であった。
【００７３】
また、本実施例では、予測ステップ１において、膜ろ過圧力の変動を予測することとした。ここにおいて、計算ステップ１０として前記（１）式を利用し（ここにおいて、μは前記（２）式を利用した）、計算ステップ２０として前記（３）式および前記（４）式を利用し、計算ステップ３０として前記（５）式を利用した。
【００７４】
本実施例では、上記計算を、数値計算ソフトＭＡＴＬＡＢ（米国 Ｍａｔｈｗｏｒｋｓ社製）を用いて行い、積分法としてＲｕｎｇｅ−Ｋｕｔｔａ法を用いた。また、本実施例において、上記計算を行うために用いた各諸元値を表１にまとめた。
【００７５】
【表１】
2007185648.tif 000003
【００７６】
この表１に示した諸元値の中において、抵抗係数αｘとαｐ、剥離係数γｘとγｐ、摩擦係数λｘとλｐは次のように決定した。
【００７７】
まず、被ろ過液として前記活性汚泥を用い、図１５に示した膜ろ過試験装置４００を用いて膜ろ過試験を行った。膜ろ過試験装置４００は、窒素ガス４０５によって、純水を収容している純水チャンバー４１０を、あるいは、攪拌式セル４０１（ミリポア（株）製Ａｍｉｃｏｎ８０５０）を加圧すること（その圧力は、圧力計４１１によって測定）、によって、被ろ過液である活性汚泥を膜固定ホルダー４０６に設置された分離膜４０２によってろ過する装置である。また、膜ろ過は、マグネティックスターラー４０３によって被ろ過液中に浸漬されている攪拌子４０４を回転させることによって、被ろ過液を攪拌することが可能である。また、膜透過液を電子秤４０８上に載せたビーカー４０７に受けて、その膜透過液量を電子秤４０８によって測定し、その測定値をパソコン４０９に取り込む構造とした。また、バルブ４１２、バルブ４１３、バルブ４１４を開閉することにより、膜ろ過試験装置各部の加圧の有無を調整した。
【００７８】
まず、膜ろ過抵抗初期値を測定するために純水を用いた膜ろ過試験を行った。ここにおいて、膜ろ過圧力を２０ｋＰａ、マグネティックスターラー４０３による攪拌速度を６００ｒｐｍとした。また、電子秤４０８における測定値を２秒間隔でパソコン４０９に取り込んだ。純水を用いた膜ろ過試験は８０ｍｌの膜透過液量が得られるまで行った。
【００７９】
次に、活性汚泥を用いた膜ろ過性評価試験を行った。まず、純水チャンバー４１０を外し、図１５の点線のライン４１５を接続した。攪拌式セル４０１内に１２ｍｌの活性汚泥を投入し、膜ろ過圧力を２０ｋＰａ、マグネティックスターラー４０３による攪拌速度を６００ｒｐｍとして膜ろ過試験を行った。電子秤４０８における測定値を２秒間隔でパソコン４０９に取り込み、７００秒間の膜ろ過試験を行った。
【００８０】
上記、膜ろ過試験を、遠心分離（３５００ｒｐｍ、１０分間）によって得られた遠心上清を用いても行った。
【００８１】
上記の各膜ろ過試験において、パソコン４０９内に取り込まれたろ過時間とろ過液量との関係を示したデータを次のように処理した。まず、任意のろ過時間におけるろ過液量の微分係数を用いて、任意のろ過時間における膜ろ過流束を算出した。次に、前記任意のろ過時間における膜ろ過流束から、膜ろ過圧力を用いて、前記（１）式に従い、任意のろ過時間における膜ろ過抵抗を算出した。上記のように算出された結果から、単位膜面積あたりの総ろ過液量と膜ろ過抵抗との関係を作成した。
【００８２】
前記純水を用いた膜ろ過試験の結果から作成された単位膜面積あたりの総ろ過液量と膜ろ過抵抗との関係から、ろ過液量が７０〜８０ｍＬの区間における膜ろ過抵抗の平均値を膜ろ過抵抗初期値とした。
【００８３】
まず、遠心上清による膜ろ過試験結果の予測を行った。
【００８４】
時刻ゼロにおける上清成分物質量値Ｐ（０）＝９．３、分離膜に付着している上清成分物質量値Ｐｍ（０）＝０、膜ろ過抵抗初期値Ｒｍ＝４．６５×１０１０、膜洗浄力値τ＝１（一定値）、膜ろ過液の粘度μ＝１．０×１０−３、膜間差圧値ΔＰ＝２０×１０３を入力した。その他、前記膜ろ過プログラムに必要なパラメータとして抵抗係数αｐ、剥離係数γｐ、摩擦係数λｐを入力し、膜ろ過予測結果を出力した。そして、実測値と膜ろ過予測結果との差異が最小となるように、抵抗係数αｐ、剥離係数γｐ、摩擦係数λｐを変化させながら、上記膜ろ過予測を繰り返し行った。その結果、抵抗係数αｐ＝４．８９×１０１２、剥離係数γｐ＝１．５×１０５、摩擦係数λｐ＝９．８×１０−５となるときに実測値と膜ろ過予測結果が最小となった。
【００８５】
次に、汚泥による膜ろ過試験結果の予測を行った。
時刻ゼロにおける上清成分物質量値Ｐ（０）＝９．３、時刻ゼロにおける固形成分物質量値Ｘ（０）＝６．３７２×１０３、分離膜に付着している上清成分物質量値Ｐｍ（０）＝０、分離膜に付着している固形成分物質量値Ｘｍ（０）＝０、膜ろ過抵抗初期値Ｒｍ＝４．６５×１０１０、膜洗浄力値τ＝１（一定値）、膜ろ過液の粘度μ＝１．０×１０−３、膜間差圧値ΔＰ＝２０×１０３を入力した。また、上記で決定されたパラメータとして、抵抗係数αｐ＝４．８９×１０１２、剥離係数γｐ＝１．５×１０５、摩擦係数λｐ＝９．８×１０−５を入力した。その他、前記膜ろ過プログラムに必要なパラメータとして抵抗係数αｘ、剥離係数γｘ、摩擦係数λｘを入力し、膜ろ過予測結果を出力した。そして、実測値と膜ろ過予測結果との差異が最小となるように、抵抗係数αｘ、剥離係数γｘ、摩擦係数λｘを変化させながら、上記膜ろ過予測を繰り返し行った。その結果、抵抗係数αｘ＝２．０×１０１０、剥離係数γｘ＝１．７×１０３、摩擦係数λｘ＝３．０×１０−５となるときに実測値と膜ろ過予測結果が最小となった。
【００８６】
また、表１に記載の膜洗浄力τは、次のように決定した。
【００８７】
まず、次のような膜ろ過試験を行った。図１６に示すように、前記膜ろ過装置５００において、分離膜５０２のろ過液側にチューブを接続し、サイフォンの原理を利用して水頭差により膜ろ過液を取得できるような構造とした。また、そのチューブの途中に流量計５１４（デジタル式）を設置し、流量計５１４の指示値の経時変化を記録計５１５に連続的に記録できる構造とした。また、流量計５１４の下流にバルブ５１６を設置し、間欠運転が手動で可能な構造とした。被ろ過液収容槽５０１中の被ろ過液の水位と、当膜ろ過試験装置のチューブ出口の高さとの差（図１６参照）をΔＨとし、ΔＨから膜ろ過圧力を算出した。
【００８８】
このような膜ろ過装置において、まず、曝気風量を３００Ｌ／ｍｉｎの一定流量で維持した。当膜ろ過試験装置のチューブ出口の高さを経時的に変化させることでΔＨを変化させ、また、断続的にバルブ５１６を開閉することで間欠的に膜ろ過を行った。膜ろ過圧力の条件下でのこのときに得られた膜ろ過流量の経時変化を、予測ステップ２を用いて予測した。
【００８９】
予測ステップ２では、計算ステップ１０として前記（１’）式を利用し（ここにおいて、μは前記（２）式を利用した）、計算ステップ２０として前記（３）式および前記（４）式にそれぞれＪ＝Ｑ／Ａを代入したもの利用し、計算ステップ３０として前記（５）式を利用した。このような計算は前記予測ステップ１と同じ計算ソフトおよび計算方法を用いて行った。
【００９０】
前記予測ステップ１と前記予測ステップ２とは、入力と出力が異なるものの、計算に利用する計算式そのものは基本的に同じであり、対象とする被ろ過液および分離膜も同じである。したがって、表１に示す諸元値も同じであり、前記予測ステップ１で利用した膜洗浄力の値と前記予測ステップ２で利用した膜洗浄力の値とは同じものであると判断できる。
【００９１】
ここで、任意の仮想的な膜洗浄力の値における膜ろ過流量の値の経時変化の計算結果と実測の膜ろ過流量の値の経時変化との差の積分値を算出し、その積分値が最小となる膜洗浄力の値を求めた結果、０．３であった。
【００９２】
まず、前記被ろ過液の構成成分量のデータ（Ｘ：６３７２［ｇＣ／ｍ３］、Ｐ：９．３［ｇＣ／ｍ３］である固定データ）、膜ろ過流束の時系列的な変化を表すデータ（連続ろ過として、１．１［ｍ／ｄ］の固定データ）を、前記予測ステップ１における計算式が組み込まれているコンピュータ内に入力した。そのほかのデータとして、膜ろ過液の粘度のデータ、分離膜の初期膜抵抗のデータ（Ｒｍ：４．６５×１０１０［１／ｍ］）、表１に記載のパラメータの値を入力した。前記入力された被ろ過液の構成成分量のデータ、および、膜ろ過流束のデータを利用して、膜ろ過圧力の変動を予測した。その結果を図９に示す。ろ過時間の経過に伴い、膜ろ過圧力の値が増加し発散する傾向にあった。そこで、仮想的な流量調整手段の運転条件を、仮想的な膜ろ過流量が１０．８１６［ｍ３／ｄ］（膜ろ過流束として１．０４［ｍ／ｄ］）となる運転条件とし、再度、膜ろ過圧力の変動を予測した。その結果、膜ろ過圧力が発散するという傾向は変わらなかった（図９）。ここにおいて、膜ろ過圧力が発散するときに仮想的な流量調整手段の運転条件を非と判断することとし、この仮想的な流量調整手段の運転条件を非と判断した。そこで、変更ステップにおいて、仮想的な流量調整手段の運転条件を、仮想的な膜ろ過流量が１０．６０８［ｍ３／ｄ］（膜ろ過流束として１．０２［ｍ／ｄ］）となる運転条件とし、膜ろ過圧力の変動を予測した。その結果、膜ろ過圧力が収束し一定値に安定する結果となった（図９）。そこで、仮想的な流量調整手段の運転条件が是であると判断し、適正な流量調整手段の運転条件を、膜ろ過流量が１０．６０８［ｍ３／ｄ］（膜ろ過流束として１．０２［ｍ／ｄ］）となる運転条件と決定した。
【００９３】
前記決定された適正な調整手段の運転条件に対し、安全率を考慮し、膜ろ過流量が１０．４［ｍ３／ｄ］（膜ろ過流束として１．００［ｍ／ｄ］）となるように、圧力発生手段５０５すなわち吸引ポンプをインバータ制御することとした。
【００９４】
（実施例２）
実施例１では、連続ろ過の場合の実施例について記したが、実施例２では、間欠ろ過の場合の実施例について記す。
【００９５】
膜ろ過装置、膜抵抗予測方法、膜ろ過試験方法、利用した計算ソフト、積分方法、計算に必要な各諸元、被ろ過液の構成成分量の値、および、初期膜抵抗の値は実施例１と同じである。ここでは、間欠ろ過条件として、８分間吸引２分間休息の間欠ろ過、即ち、一定の膜ろ過流束で８分間吸引ろ過し、その後２分間吸引ろ過を停止するというサイクルを繰り返した。
【００９６】
まず、実施例１と同様、予測ステップ１において、膜ろ過圧力の値の変動を予測することとした。ここにおいて、計算ステップ１０として前記（１）式を利用し（ここにおいて、μは前記（２）式を利用した）、計算ステップ２０として前記（３）式および前記（４）式を利用し、計算ステップ３０として前記（５）式を利用した。前記被ろ過液の構成成分量のデータ（Ｘ：６３７２［ｇＣ／ｍ３］、Ｐ：９．３［ｇＣ／ｍ３］である固定データ）、膜ろ過流束の時系列的な変化を表すデータ（間欠ろ過条件として、８分間吸引２分間休息の間欠ろ過（吸引時の膜ろ過流束は１．２４［ｍ／ｄ］）の固定データ）を、前記予測ステップ１における計算式が組み込まれているコンピュータ内に入力した。そのほかのデータとして、膜ろ過液の粘度のデータ、分離膜の初期膜抵抗のデータ（Ｒｍ：４．６５×１０１０［１／ｍ］）、表１に記載のパラメータの値を入力した。前記入力された被ろ過液の構成成分量のデータ、および、膜ろ過流束のデータを利用して、膜ろ過圧力の変動を予測した。その結果を図１０に示す。ろ過時間の経過に伴い、膜ろ過圧力の値が増減する傾向があった。ここにおいて、膜ろ過圧力の最大値が１０ｋＰａより大きくなるときに仮想的な流量調整手段の運転条件を非と判断することとし、この仮想的な流量調整手段の運転条件を非と判断した。ここで、仮想的な流量調整手段の運転条件を、吸引時の仮想的な膜ろ過流量が１２．７９２［ｍ３／ｄ］（膜ろ過流束として１．２３［ｍ／ｄ］）とし、再度、膜ろ過圧力の変動を予測した。その結果、膜ろ過圧力が全体的に小さくなり（図１１）、膜ろ過圧力の最大値が、１０ｋＰａを下回る結果となった。そこで、仮想的な流量調整手段の運転条件が是であると判断し、適正な流量調整手段の運転条件を、吸引時の膜ろ過流量が１２．７９２［ｍ３／ｄ］（膜ろ過流束として１．２３［ｍ／ｄ］）と決定した。
【００９７】
前記決定された適正な調整手段の運転条件に対し、安全率を考慮し、吸引時の膜ろ過流量が１２．５［ｍ３／ｄ］（膜ろ過流束として１．２０［ｍ／ｄ］）となるように、圧力発生手段５０５すなわち吸引ポンプをインバータ制御することとした。
【００９８】
（実施例３）
本実施例に用いた膜ろ過装置５００の構造概略を図１２に示す。膜ろ過装置５００は、浸漬型の膜分離式活性汚泥装置であり、酢酸を主成分とする工場排水を処理する排水処理装置である。原水５０６である酢酸を主成分とする工場排水を、断続的に平均流量４．２ｍ３／ｄで有効容量２．３ｍ３の被ろ過液収容槽５０１に投入した。被ろ過液収容槽５０１には、被ろ過液５０４として活性汚泥が収容されており、被ろ過液５０４中に分離膜５０２を浸漬させ、前記分離膜５０２の下方部には散気管５０７が設置され、前記散気管５０７には洗浄手段５０３である曝気ブロアからエアが供給される構造とした。すなわち、本装置においては、散気管５０７から供給されるエアバブルが膜表面に接触し、また曝気による活性汚泥の流動も同時に発生するために、膜表面の付着成分が膜から剥離する効果が得られることとなる。また、被ろ過液収容槽５０１から被ろ過液５０４である活性汚泥をポンプにより排出する構成成分量調整手段５０８を設けた。ここにおいて、構成成分量調整手段５０８によって活性汚泥が被ろ過液収容槽５０１から排出されたときに、排出された活性汚泥量に相当する原水量が被ろ過液収容槽５０１に供給されることによって、活性汚泥の構成成分量（濃度）が調整される構造とした。なお、ここで、分離膜５０２には、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）製の平膜型の精密ろ過膜（孔径０．０８μｍ、有効膜面積１０．４ｍ２）を用い、膜透過液側に設置した吸引ポンプを膜ろ過液取得手段５０５として用いた。
【００９９】
また、本実施例では、被ろ過液の構成成分量を次のように定義し測定した。被ろ過液は、固形成分（物質量：Ｘ［ｇＣ／ｍ３］）、上清中非膜ろ過成分（物質量：Ｐ［ｇＣ／ｍ３］）、溶解成分（物質量：Ｓ［ｇＣ／ｍ３］）によって構成されるとした。Ｘは、被ろ過液のＭＬＳＳ［ｇＣ／ｍ３］を下水道試験法に従って測定し、その示性式がＣ５Ｈ７Ｏ２Ｎであると仮定し、その測定値に６０／１１３を乗じることで算出した。Ｓは、前記膜ろ過装置５００において得られた膜ろ過液のＴＯＣ［ｇＣ／ｍ３］を測定し、その測定値とした。Ｐは、被ろ過液を遠心分離（３５００ｒｐｍ、１０分間）し、上清成分を得て、前記上清成分のＴＯＣ測定値［ｇＣ／ｍ３］とＳ［ｇＣ／ｍ３］との差として算出した。その結果、Ｘは５６００［ｇＣ／ｍ３］、Ｐは２２．４［ｇＣ／ｍ３］、Ｓは３．６［ｇＣ／ｍ３］であった。
【０１００】
また、本実施例では、予測ステップ１において、膜ろ過圧力の変動を予測することとした。ここにおいて、計算ステップ１０として前記（１）式を利用し（ここにおいて、μは前記（２）式を利用した）、計算ステップ２０として前記（３）式および前記（４）式を利用し、計算ステップ３０として前記（５）式を利用した。
【０１０１】
本実施例では、上記計算を、数値計算ソフトＭＡＴＬＡＢ（米国 Ｍａｔｈｗｏｒｋｓ社製）を用いて行い、積分法としてＲｕｎｇｅ−Ｋｕｔｔａ法を用いた。また、本実施例において、上記計算を行うために用いた各諸元値を表２にまとめた。
【０１０２】
【表２】
2007185648.tif 000004
【０１０３】
この表２に示した諸元値の中において、抵抗係数αｘとαｐ、剥離係数γｘとγｐ、摩擦係数λｘとλｐ、膜洗浄力τは、実施例１に記載の方法と同様にして決定した。
【０１０４】
まず、前記被ろ過液の構成成分量の時系列的な変化を表すデータ（Ｘ：５６００［ｇＣ／ｍ３］、Ｐ：２２．４［ｇＣ／ｍ３］である固定データ）、膜ろ過流束の時系列的な変化を表すデータ（連続ろ過として、４．６３×１０−６［ｍ／ｓ］の固定データ）を、前記予測ステップ１における計算式が組み込まれているコンピュータ内に入力した。そのほかのデータとして、膜ろ過液の粘度のデータ、分離膜の初期膜抵抗のデータ（Ｒｍ：４．６５×１０１０［１／ｍ］）、表２に記載のパラメータの値を入力した。前記入力された被ろ過液の構成成分量のデータ、および、膜ろ過流束のデータを利用して、膜ろ過圧力の変動を予測した。その結果を図１３に示す。ろ過時間の経過に伴い、膜ろ過圧力の値が増加し発散する傾向にあった。そこで、仮想的な構成成分量調整手段の運転条件を、活性汚泥を１０％排出すること（即ち、被ろ過液の構成成分量を９０／１００とすること）とし、再度、膜ろ過圧力の変動を予測した。その結果、膜ろ過圧力が発散するという傾向は変わらなかった（図１３）。ここにおいて、膜ろ過圧力が発散するときに仮想的な構成成分量調整手段の運転条件を非と判断することとし、この仮想的な構成成分量調整手段の運転条件を非と判断した。そこで、変更ステップにおいて、仮想的な構成成分量調整手段の運転条件を、活性汚泥を１１％排出すること（即ち、被ろ過液の構成成分量を８９／１００とすること）とし、再度、膜ろ過圧力の変動を予測した。その結果、膜ろ過圧力が発散するという傾向は変わらなかった（図１３）ため、再度、変更ステップにおいて、仮想的な構成成分量調整手段の運転条件を、活性汚泥を１２％排出すること（即ち、被ろ過液の構成成分量を８８／１００とすること）とし、膜ろ過圧力の変動を予測した。その結果、膜ろ過圧力が収束し一定値に安定する結果となった（図１３）。そこで、仮想的な構成成分量調整手段の運転条件が是であると判断し、適正な構成成分量調整手段の運転条件を、活性汚泥を１２％排出すること（即ち、被ろ過液の構成成分量を８８／１００とすること）と決定した。
【０１０５】
前記決定された適正な構成成分量調整手段の運転条件は、被ろ過液収容槽５０１から活性汚泥を２７６Ｌ引き抜き、活性汚泥の構成成分量をＸ：４９２８［ｇＣ／ｍ３］およびＰ：１９．７［ｇＣ／ｍ３］とすることに相当する。活性汚泥中の微生物は、原水５０６中の有機物を摂取して増殖するため、膜ろ過装置５００の運転を続けるのに伴い、活性汚泥中の構成成分量が増加することになる。そこで、安全率を考慮して、被ろ過液収容槽５０１から活性汚泥を３００Ｌ引き抜き、それ以降、Ｘが４９２８［ｇＣ／ｍ３］以上（ＭＬＳＳでは、９２８１［ｇ／ｍ３］以上）となったときには、構成成分量調整手段５０８によって活性汚泥を引き抜き、常にＸが４９２８［ｇＣ／ｍ３］以下（ＭＬＳＳでは、９２８１［ｇ／ｍ３］以下）となるように調整することとした。
【０１０６】
（実施例４）
実施例３では、連続ろ過の場合の実施例について記したが、実施例４では、間欠ろ過の場合の実施例について記す。
【０１０７】
膜ろ過装置、膜抵抗予測方法、膜ろ過試験方法、利用した計算ソフト、積分方法、計算に必要な各諸元、被ろ過液の構成成分量の値、および、初期膜抵抗の値は実施例１と同じである。ここでは、間欠ろ過条件として、８分間吸引２分間休息の間欠ろ過（吸引時の膜ろ過流束は５．７９×１０−６［ｍ／ｓ］）、即ち、膜ろ過流束５．７９×１０−６［ｍ／ｓ］で８分間吸引ろ過し、その後２分間吸引ろ過を停止するというサイクルを繰り返した。
【０１０８】
まず、実施例１と同様、予測ステップ１において、膜ろ過圧力の値の変動を予測することとした。ここにおいて、計算ステップ１０として前記（１）式を利用し（ここにおいて、μは前記（２）式を利用した）、計算ステップ２０として前記（３）式および前記（４）式を利用し、計算ステップ３０として前記（５）式を利用した。前記被ろ過液の構成成分量の時系列的な変化を表すデータ（Ｘ：５６００［ｇＣ／ｍ３］、Ｐ：２２．４［ｇＣ／ｍ３］である固定データ）、膜ろ過流束の時系列的な変化を表すデータ（間欠ろ過条件として、８分間吸引２分間休息の間欠ろ過（吸引時の膜ろ過流束は５．７９×１０−６［ｍ／ｓ］）の固定データ）を、前記予測ステップ１における計算式が組み込まれているコンピュータ内に入力した。そのほかのデータとして、膜ろ過液の粘度のデータ、分離膜の初期膜抵抗のデータ（Ｒｍ：４．６５×１０１０［１／ｍ］）、表１に記載のパラメータの値を入力した。前記入力された被ろ過液の構成成分量のデータ、および、膜ろ過流束のデータを利用して、膜ろ過圧力の変動を予測した。その結果を図１４に示す。ろ過時間の経過に伴い、膜ろ過圧力の値が増減する傾向があった。ここで、仮想的な構成成分量調整手段の運転条件を、活性汚泥を２０％排出すること（即ち、被ろ過液の構成成分量を８０／１００とすること）とし、再度、膜ろ過圧力の変動を予測した。その結果、全体的に膜ろ過圧力が小さくなった（図１４）。ここにおいて、膜ろ過圧力の最大値が１０ｋＰａより大きくなるときに仮想的な構成成分量調整手段の運転条件を非と判断することとし、この仮想的な構成成分量調整手段の運転条件を非と判断した。そこで、変更ステップにおいて、仮想的な構成成分量調整手段の運転条件を、活性汚泥を２１％排出すること（即ち、被ろ過液の構成成分量を７９／１００とすること）とし、再度、膜ろ過圧力の変動を予測した。その結果、膜ろ過圧力が全体的に小さくなり（図１４）、膜ろ過圧力の最大値が、１０ｋＰａを下回る結果となった。そこで、仮想的な構成成分量調整手段の運転条件が是であると判断し、適正な構成成分量調整手段の運転条件を、活性汚泥を２１％排出すること（即ち、被ろ過液の構成成分量を７９／１００とすること）と決定した。
【０１０９】
前記決定された適正な構成成分量調整手段の運転条件は、被ろ過液収容槽５０１から活性汚泥を４８３Ｌ引き抜き、活性汚泥の構成成分量をＸ：４４２４［ｇＣ／ｍ３］およびＰ：１７．７［ｇＣ／ｍ３］とすることに相当する。活性汚泥中の微生物は、原水５０６中の有機物を摂取して増殖するため、膜ろ過装置５００の運転を続けるのに伴い、活性汚泥中の構成成分量が増加することになる。そこで、安全率を考慮して、被ろ過液収容槽５０１から活性汚泥を５００Ｌ引き抜くこととした。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】予測ステップ１を含む場合の本発明のフローチャートである。
【図２】予測ステップ２を含む場合の本発明のフローチャートである。
【図３】予測ステップ１を含み、変更ステップを利用する場合の流量調整手段の運転条件を決定するためのフローチャートである。
【図４】予測ステップ２を含み、変更ステップを利用する場合の圧力調整手段の運転条件を決定するためのフローチャートである。
【図５】本発明の実施フローチャートの一例である。
【図６】予測ステップ１を含み、変更ステップを利用する場合の構成成分量調整手段の運転条件を決定するためのフローチャートである。
【図７】予測ステップ２を含み、変更ステップを利用する場合の構成成分量調整手段の運転条件を決定するためのフローチャートである。
【図８】実施例１および実施例２で用いた膜ろ過装置の概略図である。
【図９】実施例１において計算した膜ろ過圧力の変動を示す図である。
【図１０】実施例２において、仮想的な膜ろ過流束として１．２４［ｍ／ｄ］を与えて計算した膜ろ過圧力の変動を示す図である。
【図１１】実施例２において、仮想的な膜ろ過流束として１．２３［ｍ／ｄ］を与えて計算した膜ろ過圧力の変動を示す図である。
【図１２】実施例３および実施例４で用いた膜ろ過装置の概略図である。
【図１３】実施例３において計算した膜ろ過圧力の変動を示す図である。
【図１４】実施例４において計算した膜ろ過圧力の変動を示す図である。
【図１５】実施例１〜４において予測を行うための諸因子を決定するために利用した膜ろ過試験装置の図である。
【図１６】実施例１において膜洗浄力を決定するために利用した膜ろ過試験装置の図である。
【符号の説明】
【０１１１】
４００：膜ろ過試験装置
４０１：攪拌式セル
４０２：分離膜
４０３：マグネティックスターラー
４０４：攪拌子
４０５：窒素ガス
４０６：膜固定ホルダー
４０７：ビーカー
４０８：電子秤
４０９：パソコン
４１０：純水チャンバー
４１１：圧力計
４１２、４１３，４１４：バルブ
５００：膜ろ過装置
５０１：被ろ過液収容槽
５０２：分離膜
５０３：洗浄手段
５０４：被ろ過液
５０５：膜ろ過液取得手段
５０６：原水
５０７：散気管
５０８：構成成分量調整手段
５１４：流量計
５１５：記録計
５１６：バルブ
【図１】
2007185648.tif 000005
【図２】
2007185648.tif 000006
【図３】
2007185648.tif 000007
【図４】
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【図５】
2007185648.tif 000009
【図６】
2007185648.tif 000010
【図７】
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【図８】
2007185648.tif 000012
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2007185648.tif 000015
【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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