(57)【要約】【課題】膜破断の発生と同時に漏出濁質の合流ろ過水への混入を防止し、かつ、発生した膜モジュールを迅速に特定し、破断していない正常な膜モジュールの運転を早期に再開させる膜ろ過処理装置を提供することにある。【解決手段】演算手段１３の膜破断判定手段１３Ａは、濁質検出手段の計測値に基づいて膜ろ過手段での膜破断発生有無を判定する。透過水量調整手段１３Ｃは、膜破断発生と判定された場合に、膜ろ過手段の全ての膜モジュールを同一操作し、破断部および破断膜モジュールから漏出する水量比率を増加させるように調整する。破断膜特定手段１３Ｄは、透過水計測手段８の計測値に基づいて膜ろ過手段で破断した膜モジュールを特定する。運転モード設定手段１３Ｂは、破断膜モジュールのろ過運転を停止し、他の正常な膜モジュールを膜破断発生前の運転条件に復帰させる。【選択図】図１
2007117904.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水供給手段から供給された原水に含まれる濁質を、複数の膜モジュールを並列に配置した膜ろ過手段で分離し、前記膜モジュールの透過水を合流させてろ過水を得る浄水の膜ろ過処理装置において、
前記合流ろ過水の濁質状態を計測する濁質計測手段と、
前記濁質検出手段の計測値に基づいて前記膜ろ過手段での膜破断発生有無を判定する膜破断判定手段と、
前記膜破断判定手段で膜破断発生と判定された場合に、前記膜ろ過手段の全ての膜モジュールを同一操作し、破断部および破断膜モジュールから漏出する水量比率を増加させるように調整する漏出水量調整手段と、
前記漏出水量調整手段の調節で変化した前記膜モジュールの透過水状態を計測する透過水計測手段と、
前記透過水計測手段の計測値に基づいて前記膜ろ過手段で破断した膜モジュールを特定する破断膜特定手段と、
前記破断膜特定手段で特定された破断膜モジュールのろ過運転を停止し、他の正常な膜モジュールを膜破断発生前の運転条件に復帰させる運転モード設定手段と、
を備えたことを特徴とする膜ろ過処理装置。
【請求項２】
請求項１記載の膜ろ過処理装置において、
前記漏出水量調整手段は、前記合流ろ過水を前記原水供給手段あるいは前記膜ろ過手段の前方に還流させ、前記膜ろ過手段の原水側とろ過水側の膜間差圧を予め設定した特定圧力以下となるように、前記原水供給手段を調節し、
前記透過水計測手段は、前記膜モジュールの透過水を対象に設置されることを特徴とする膜ろ過処理装置。
【請求項３】
請求項１記載の膜ろ過処理装置において、
さらに、
前記膜ろ過手段の膜モジュール毎に透過水の分岐水を得る手段と、
前記透過水と分岐水の排出を選択できる排出選択手段と、
を備え、
前記透過水計測手段は、前記分岐水を対象に設置され、
前記漏出水量調整手段は、前記原水供給手段を一時停止するとともに、前記排出選択手段を分岐水を排出するように操作した後、前記膜ろ過手段の原水側の圧力を予め設定した特定圧力以下となるように前記原水供給手段の運転を再開させることを特徴とする膜ろ過処理装置。
【請求項４】
請求項３記載の膜ろ過処理装置において、
前記原水供給手段と膜ろ過手段の間に、膜ろ過手段に対して所定の水頭位置に原水を一時貯留できる原水貯留手段を有し、
前記漏出水量調整手段は、前記原水貯留手段に原水を所定量貯留した後に停止させ、前記原水貯留手段に貯留した原水を前記膜ろ過手段に供給することを特徴とする膜ろ過処理装置。
【請求項５】
請求項１記載の膜ろ過処理装置において、
前記合流ろ過水の一部を連続で取水し、外圧型浸漬膜と該浸漬膜の膜面を常時洗浄する機構を内蔵する膜分離器と、
前記浸漬膜の透過水を吸引する吸引機構と、
を有し、取水ろ過水の濁質を濃縮する濃縮手段を備え、
前記合流ろ過水の濁質計測手段は、前記濃縮手段にて濃縮された濃縮水の濁質状態を計測することを特徴とする膜ろ過処理装置。
【請求項６】
原水供給手段から供給された原水に含まれる濁質を、複数の膜モジュールを並列に配置した膜ろ過ユニットを複数組合せた膜ろ過手段で分離し、前記膜モジュールの透過水を前記膜ろ過ユニット毎に集水した後、集水透過水を合流させてろ過水を得る浄水の膜ろ過処理装置において、
前記合流ろ過水の濁質状態を計測する濁質計測手段と、
前記濁質検出手段の計測値に基づいて前記膜ろ過手段での膜破断発生有無を判定する膜破断判定手段と、
前記膜破断判定手段で膜破断発生と判定された場合に、前記膜ろ過手段の全ての膜モジュールを同一操作し、破断部および破断膜モジュールから漏出する水量比率を増加させるように調整する漏出水量調整手段と、
前記漏出水量調整手段の調節で変化した前記膜モジュールの透過水状態を計測する透過水計測手段と、
前記透過水計測手段の計測値に基づいて前記膜ろ過手段で破断した膜モジュールを特定する破断膜特定手段と、
前記破断膜特定手段で特定された破断膜モジュールのろ過運転を停止し、他の正常な膜モジュールを膜破断発生前の運転条件に復帰させる運転モード設定手段と、
を備えることを特徴とする膜ろ過処理装置。  
【請求項７】
請求項６記載の膜ろ過処理装置において、さらに、
前記膜破断判定手段で膜破断発生と判定された場合に、破断部および破断膜モジュールから漏出する水量比率を増加させて、破断した膜モジュールの存在する膜ユニットを特定する破断膜ユニット特定手段と、
前記破断膜ユニット特定手段で特定された膜ユニットの破断部および破断膜モジュールから漏出する水量比率を増加させて、破断した膜モジュールを特定する破断膜モジュール特定手段と、
を備えることを特徴とする膜ろ過処理装置。
【請求項８】
請求項７記載の膜ろ過処理装置において、
前記破断膜ユニット特定手段は、破断部および破断膜モジュールから漏出する水量比率を増加させるように、膜ユニット間で調整できる漏出水量調整手段と、前記漏出水量調整手段の調節で変化した前記膜ユニットの透過水状態を計測する透過水計測手段とを有し、前記透過水計測手段の計測値に基づいて前記膜ろ過手段で破断した膜ユニットを特定し、
前記破断膜モジュール特定手段は、破断部および破断膜モジュールから漏出する水量比率を増加させるように、膜モジュール間で調整できる漏出水量調整手段と、前記漏出水量調整手段の調節で変化した前記膜モジュールの透過水状態を計測する透過水計測手段とを有し、前記透過水計測手段の計測値に基づいて前記膜ユニットで破断した膜モジュールを特定する、
ことを特徴とする膜ろ過処理装置。
【請求項９】
請求項６記載の膜ろ過処理装置において、
前記合流ろ過水の一部を連続で取水し、外圧型浸漬膜と該浸漬膜の膜面を常時洗浄する機構を内蔵する膜分離器と、
前記浸漬膜の透過水を吸引する吸引機構と、
を有し、取水ろ過水の濁質を濃縮する濃縮手段を備え、
前記合流ろ過水の濁質計測手段は、前記濃縮手段にて濃縮された濃縮水の濁質状態を計測することを特徴とする膜ろ過処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原水に含まれる濁質や病原性原虫等の分離除去のために設置される浄水場の膜ろ過処理装置に係り、特に、ろ過膜の破断の特定に好適な膜ろ過処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
膜ろ過処理装置は、河川などの表流水に代表される原水を浄化する浄水施設等に設置される。膜ろ過処理装置は、原水に含まれる濁質や病原性原虫等（以下、「濁質」と称する）を分離除去するろ過膜を内蔵した膜モジュールにより、清澄で、安全なろ過水を生成する。膜ろ過処理装置は、複数の膜モジュールを並列に接続するユニット方式や、さらに、複数のユニットを並列に配置した系列方式など、浄水量の規模に応じた多数の膜モジュールで構成されている。
【０００３】
このような膜ろ過処理装置においては、ろ過，逆洗，薬品洗浄などの処理が繰り返されるため、膜モジュール内のろ過膜が損傷・破損・破断（以下、総称して、「破断」と称す）する場合がある。ろ過膜の破断が生じると、その破断部分から未処理の原水が漏れるため、ろ過水に濁質が混入する。このように、膜の破断が発生した場合、浄水となるろ過水に原水の濁質が直接漏出し、安全性が損なわれる。膜ろ過装置では、膜破断の発生と、発生した膜モジュールを迅速に把握特定して早期対策を講じ、破断していない正常な膜モジュールによる浄水能力を維持することが重要である。
【０００４】
膜の破断検知方式としては、１台の濁度計で、系列毎のろ過水を順次切替えて濁度を計測し有意差を検出する方式（特許文献１）や、複数系列の１系列のみ順次ろ過運転を停止し、合流ろ過水の濁度変化を検出する方式（特許文献２）や、系列ろ過水の濁度や流量、圧力を計測し閾値と比較する方式（特許文献３）や、系列に設置した１台の濁度計で膜モジュールのろ過水を順次切替えて濁度を計測する方式（特許文献４）などが知られている。
【０００５】
さらに、系列に設置した１台の濁度計で、濁度値が異常な場合に系列のろ過運転を停止し、順次１本づつ膜モジュールを運転して濁度計でろ過水濁度を計測する方式（特許文献５）も知られている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１１３９５７号公報
【特許文献２】特開平９−１０８５５０号公報
【特許文献３】特開２００１−１７０４５８号公報
【特許文献４】特開２０００−３５０９２５号公報
【特許文献５】特開２００３−３３４５５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１，特許文献２，特許文献３に記載のものは、ユニット毎あるいは系列毎に膜の破断を検出するもので、破断した膜モジュールの特定がなされていないため、これらの方式では破断が検知できても、破断膜モジュールから濁質の漏出が継続することになる。また、特許文献１及び２は、順次系列の切替で濁度値の有意差を比較するもので、計測時以外に破断したときは、次回の計測時まで、濁質がろ過水に漏出することになる。濁度計のほかに、ろ過流量や圧力の計測値を利用する特許文献３は感度上の課題がある。例えば、最も適用例の多い中空糸膜の場合を例にすると、系列には数千〜１万本の中空糸を内蔵した膜モジュールが多数本で構成される。そのうちの１本の中空糸が破断した場合、本発明者らの実験試算によれば、圧力及び流量変化は０．１％以下となり、検出器の検出感度範囲外となって正確に測定できない、あるいは装置誤差範囲となる場合がある。また、一般的な運転方式であるろ過水量定量では、ろ過流量が常時一定値に維持される。その結果、ろ過膜に破断が生じているときでも、その破断を検出できないおそれがある。
【０００８】
さらに、特許文献４及び特許文献５に記載のものは、破断した膜モジュールは精度良く特定できるが、多数本の膜モジュールを順次切替測定するため、破断膜特定までに時間を要す。さらに、特許文献４に記載のものは、特許文献１及び特許文献２に記載のものと同様、計測時以外に破断したときは、次回の計測時まで、濁質がろ過水に漏出することになる。特許文献５に記載のものは、破断膜モジュールが特定されるまで、正常な膜モジュールの運転も全面停止されるので、浄水能力を低下させることになる。
【０００９】
本発明の目的は、膜破断の発生と同時に漏出濁質の合流ろ過水への混入を防止し、かつ、発生した膜モジュールを迅速に特定し、破断していない正常な膜モジュールの運転を早期に再開させることで、浄水能力の低下を極力低減し、安全で安心なろ過水，即ち、浄水を維持できる膜ろ過処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、破断膜と正常膜との膜ろ過特性実験を鋭意実施した。その結果、原水供給圧力あるいは膜間差圧で正常膜に対する破断膜（部分）から漏出する比率が変化し、特に、特定の供給圧力あるいは膜間差圧以下にすると、漏出比率が増加する知見を得て、本発明に至った。
【００１１】
この知見に基づいて、本発明は、複数の膜モジュールで構成される浄水場の膜ろ過装置において、膜破断の発生と同時にろ過処理を停止し、破断した膜モジュールからのろ過水量が他の正常な膜モジュールより多くなる圧力条件で全膜モジュールを運転し、破断部からの漏出比率を増大させて、その相違を容易に把握可能な状態下で、一斉に破断膜モジュールと正常膜モジュールを特定し、破断していない正常な膜モジュールの運転を早期に再開する構成とする。
【００１２】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、原水供給手段から供給された原水に含まれる濁質を、複数の膜モジュールを並列に配置した膜ろ過手段で分離し、前記膜モジュールの透過水を合流させてろ過水を得る浄水の膜ろ過処理装置において、前記合流ろ過水の濁質状態を計測する濁質計測手段と、前記濁質検出手段の計測値に基づいて前記膜ろ過手段での膜破断発生有無を判定する膜破断判定手段と、前記膜破断判定手段で膜破断発生と判定された場合に、前記膜ろ過手段の全ての膜モジュールを同一操作し、破断部および破断膜モジュールから漏出する水量比率を増加させるように調整する漏出水量調整手段と、前記漏出水量調整手段の調節で変化した前記膜モジュールの透過水状態を計測する透過水計測手段と、前記透過水計測手段の計測値に基づいて前記膜ろ過手段で破断した膜モジュールを特定する破断膜特定手段と、前記破断膜特定手段で特定された破断膜モジュールのろ過運転を停止し、他の正常な膜モジュールを膜破断発生前の運転条件に復帰させる運転モード設定手段と、備えるようにしたものである。  
かかる構成により、膜破断の発生と同時に漏出濁質の合流ろ過水への混入を防止し、かつ、発生した膜モジュールを迅速に特定し、破断していない正常な膜モジュールの運転を早期に再開させることで、浄水能力の低下を極力低減し、安全で安心なろ過水を維持し得るものとなる。
【００１３】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記漏出水量調整手段は、前記合流ろ過水を前記原水供給手段あるいは前記膜ろ過手段の前方に還流させ、前記膜ろ過手段の原水側とろ過水側の膜間差圧を予め設定した特定圧力以下となるように、前記原水供給手段を調節し、前記透過水計測手段は、前記膜モジュールの透過水を対象に設置されるものである。
【００１４】
（３）上記（１）において、好ましくは、さらに、前記膜ろ過手段の膜モジュール毎に透過水の分岐水を得る手段と、前記透過水と分岐水の排出を選択できる排出選択手段と、を備え、前記透過水計測手段は、前記分岐水を対象に設置され、前記漏出水量調整手段は、前記原水供給手段を一時停止するとともに、前記排出選択手段を分岐水を排出するように操作した後、前記膜ろ過手段の原水側の圧力を予め設定した特定圧力以下となるように前記原水供給手段の運転を再開させるようにしたものである。
【００１５】
（４）上記（３）において、好ましくは、前記原水供給手段と膜ろ過手段の間に、膜ろ過手段に対して所定の水頭位置に原水を一時貯留できる原水貯留手段を有し、前記漏出水量調整手段は、前記原水貯留手段に原水を所定量貯留した後に停止させ、前記原水貯留手段に貯留した原水を前記膜ろ過手段に供給するものである。
【００１６】
（５）上記（１）において、好ましくは、前記合流ろ過水の一部を連続で取水し、外圧型浸漬膜と該浸漬膜の膜面を常時洗浄する機構を内蔵する膜分離器と、前記浸漬膜の透過水を吸引する吸引機構と、と有し、取水ろ過水の濁質を濃縮する濃縮手段を備え、前記合流ろ過水の濁質計測手段は、前記濃縮手段にて濃縮された濃縮水の濁質状態を計測するようにしたものである。
【００１７】
（６）また、上記目的を達成するために、本発明は、原水供給手段から供給された原水に含まれる濁質を、複数の膜モジュールを並列に配置した膜ろ過ユニットを複数組合せた膜ろ過手段で分離し、前記膜モジュールの透過水を前記膜ろ過ユニット毎に集水した後、集水透過水を合流させてろ過水を得る浄水の膜ろ過処理装置において、前記合流ろ過水の濁質状態を計測する濁質計測手段と、前記濁質検出手段の計測値に基づいて前記膜ろ過手段での膜破断発生有無を判定する膜破断判定手段と、前記膜破断判定手段で膜破断発生と判定された場合に、前記膜ろ過手段の全ての膜モジュールを同一操作し、破断部および破断膜モジュールから漏出する水量比率を増加させるように調整する漏出水量調整手段と、前記漏出水量調整手段の調節で変化した前記膜モジュールの透過水状態を計測する透過水計測手段と、前記透過水計測手段の計測値に基づいて前記膜ろ過手段で破断した膜モジュールを特定する破断膜特定手段と、前記破断膜特定手段で特定された破断膜モジュールのろ過運転を停止し、他の正常な膜モジュールを膜破断発生前の運転条件に復帰させる運転モード設定手段と、を備えるようにしたものである。  
かかる構成により、膜破断の発生と同時に漏出濁質の合流ろ過水への混入を防止し、かつ、発生した膜モジュールを迅速に特定し、破断していない正常な膜モジュールの運転を早期に再開させることで、浄水能力の低下を極力低減し、安全で安心なろ過水を維持し得るものとなる。
【００１８】
（７）上記（６）において、好ましくは、前記膜破断判定手段で膜破断発生と判定された場合に、破断部および破断膜モジュールから漏出する水量比率を増加させて、破断した膜モジュールの存在する膜ユニットを特定する破断膜ユニット特定手段と、前記破断膜ユニット特定手段で特定された膜ユニットの破断部および破断膜モジュールから漏出する水量比率を増加させて、破断した膜モジュールを特定する破断膜モジュール特定手段と、を備えるようにしたものである。
【００１９】
（８）上記（７）において、好ましくは、前記破断膜ユニット特定手段は、破断部および破断膜モジュールから漏出する水量比率を増加させるように、膜ユニット間で調整できる漏出水量調整手段と、前記漏出水量調整手段の調節で変化した前記膜ユニットの透過水状態を計測する透過水計測手段とを有し、前記透過水計測手段の計測値に基づいて前記膜ろ過手段で破断した膜ユニットを特定し、前記破断膜モジュール特定手段は、破断部および破断膜モジュールから漏出する水量比率を増加させるように、膜モジュール間で調整できる漏出水量調整手段と、前記漏出水量調整手段の調節で変化した前記膜モジュールの透過水状態を計測する透過水計測手段とを有し、前記透過水計測手段の計測値に基づいて前記膜ユニットで破断した膜モジュールを特定するようにしたものである。
【００２０】
（９）上記（６）において、好ましくは、前記合流ろ過水の一部を連続で取水し、外圧型浸漬膜と該浸漬膜の膜面を常時洗浄する機構を内蔵する膜分離器と、前記浸漬膜の透過水を吸引する吸引機構と、を有し、取水ろ過水の濁質を濃縮する濃縮手段を備え、前記合流ろ過水の濁質計測手段は、前記濃縮手段にて濃縮された濃縮水の濁質状態を計測するようにしたものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、膜破断の発生と同時に漏出濁質の合流ろ過水への混入を防止し、さらに、発生した膜モジュールを迅速に特定し、破断していない正常な膜モジュールの運転を早期に再開させることで、浄水能力の低下を極力低減し、安全で安心なろ過水，即ち、浄水を維持し得るものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図１〜図１０を用いて、本発明の第１の実施形態による膜ろ過処理装置の構成及び動作について説明する。
【００２３】
本実施形態の膜ろ過処理装置は、破断膜モジュールと正常膜モジュールとの膜ろ過特性の相違に基づいて、膜モジュールの破断を検出するようにしている。ろ過特性相違とは、ろ過水量を低流量，即ち、原水供給圧力あるいは膜間差圧を低くするほど、破断膜（部分）から漏出する比率が高まるという知見である。特に、正常膜からのろ過水量が「０」となる特定の供給圧力あるいは膜間差圧でも、破断している場合は漏出し、ろ過水量の存在が確認された。この知見に基づいて、特定圧力範囲に原水供給手段を調節し、破断した膜モジュールからの漏出比率を増加させることにより、破断した膜モジュールを容易に特定できるものである。
【００２４】
最初に、図１〜図５を用いて、本発明の第１の実施形態による膜ろ過処理装置の第１の実施例の構成及び動作について説明する。  
まず、図１を用いて、本実施形態による膜ろ過処理装置の第１の実施例の全体構成について説明する。  
図１は、本発明の第１の実施形態による膜ろ過処理装置の第１の実施例の全体構成を示すブロック図である。
【００２５】
本実施例の膜ろ過処理装置は、河川などの表流水に代表される原水を浄化する浄化施設等に設置される。
【００２６】
図１において、膜ろ過処理装置は、原水供給手段２と、この供給手段２から原水供給管１を介して供給される原水に含まれる濁質を分離除去するろ膜ろ過手段３と、膜ろ過手段３に接続された透過水管４１，４２，…，４ｎと、透過水管４１，４２，…，４ｎの合流管９で導水された合流ろ過水に含まれる漏出濁質を計測する濁質計測手段１２と、濁質計測手段１２の計測値に基づきろ過膜の破断を検出して破断した膜を特定するための操作機能を有する演算制御手段１３などを備えている。
【００２７】
膜ろ過手段３は、複数の膜モジュール３１，３２，…，３ｎで構成される。それぞれの膜モジュール３１，３２，…，３ｎからの透過水は、透過水管４１，４２，…，４ｎを通して合流管９に入り、合流ろ過水となる。合流ろ過水は、図示しないが、塩素殺菌などの処理後、浄水（水道水）となる。濁質計測手段１２は、合流ろ過水の濁質状態を計測するもので、高感度濁度計や微粒子カウンターを適用できるが、本実施例では高感度濁度計採用している。
【００２８】
より詳細に、本実施例の膜ろ過処理装置について説明する。膜ろ過手段３は、原水中の濁質や微粒子などを除去する複数のろ過膜（膜モジュール）が実装されている。ろ過膜は、数千本の中空糸膜が組み込まれて構成されたモジュール単位で加工されている。このようなろ過膜は、膜の孔径よりも大きな微粒子をほぼ除去できる。
【００２９】
原水供給手段２は、膜ろ過手段３のろ過流束を変更するポンプ等を有し、膜ろ過手段３の上流側に直列に配設され、膜ろ過手段３を構成する各膜モジュール３１，３２，…，３ｎと接続された原水供給管１から原水を供給する。原水供給手段２からの原水流量を増加させると膜ろ過手段３の一次側（供給側）圧力が増し、ろ過流束すなわち、膜モジュールから透過するろ過流量が増加する。逆に、原水流量を低下させると膜ろ過手段３の一次側（供給側）圧力が低下し、ろ過流量も低下する。通常のろ過運転制御では、演算手段１３は、流量計１１によって検出されたろ過合流水の流量が一定となるように、原水供給手段２を制御して、原水流量を調節し、ろ過流量を一定に制御する。圧力計測手段１５，１６は、膜ろ過手段３の原水側圧力と透過水合流側圧力を計測する。両者の圧力差（以下、「膜間差圧」と称す）で膜モジュールの目詰り状態を判断でき、物理逆洗や薬品洗浄条件などを判定できる。
【００３０】
合流前の透過水管４１，４２，…，４ｎには、モジュール開閉手段群５が設置されている。モジュール開閉手段群５は、モジュール開閉手段５１，５２，…，５ｎから構成されている。モジュール開閉手段群５は、演算制御手段１３の指令により「開」「閉」操作される。通常運転モードにおいて、モジュール開閉手段群５は「開」となっている。
【００３１】
さらに、合流前の透過水管４１，４２，…，４ｎには、透過水計測手段群８が接地されている。透過水計測手段群８は、透過水計測手段８１，８２，…，８ｎから構成され、各膜モジュール３１，３２，…，３ｎの透過水管４１，４２，…，４ｎに設けられている。透過水計測手段８１，８２，…，８ｎには、流量計や濁度計を適用できるが、本実施例では流量計を採用している。
【００３２】
合流ろ過水管９の後方には、ろ過水開閉手段２５が設置され、その上流部には、返送水開閉手段２６を設置した返送水管２７が設置されている。通常運転モードでは、開閉手段２５が「開」、開閉手段２６が「閉」となっている。なお、開閉手段２５，２６は、電磁弁である。原水供給部からろ過水の合流部までを１つの膜ユニット１０と称し、ろ過や逆洗など同一条件で運転操作される。
【００３３】
次に、図２を用いて、本実施形態による膜ろ過処理装置に用いる演算制御手段１３の構成について説明する。  
図２は、本発明の第１の実施形態による膜ろ過処理装置の第１の実施例に用いる演算制御手段の構成を示すブロック図である。
【００３４】
演算制御手段１３は、膜破断判定手段１３Ａと、運転モード設定手段１３Ｂと、透過水量調節手段１３Ｃと、破断膜特定手段１３Ｄと、流路設定手段１３Ｅとを備えている。
【００３５】
膜破断判定手段１３Ａは、濁質計測手段１２，透過水計測手段８，原水供給側（一次側）の圧力計１５やろ過水側（二次側）の圧力計１６からの計測信号を取り込むとともに、濁質計測手段１２の出力値（濁度計測値ｔ）に基づいて膜ろ過手段３の膜モジュールに破断が生じているか否かを判定する。運転モード設定手段１３Ｂは、膜破断判定手段１３Ａの判定結果に基いて、正常運転モードと破断膜特定モードを選択出力する。透過水量調節手段１３Ｃは、運転モード設定手段１３Ｂの判定に基づいて、正常運転モードと破断膜特定モードとのそれぞれについて、原水供給手段２を操作して透過水量を調節する。破断膜特定手段１３Ｄは、透過水計測手段８の出力に基づいて破断膜モジュールを特定する。流路設定手段１３Ｅは、運転モード設定手段１３Ｂの判定に基づいて、正常運転モードと破断膜特定モードとのそれぞれについて、モジュール開閉手段群５，ろ過水開閉手段２５，返送水開閉手段２６の開閉を操作する。
【００３６】
図１及び図２に示すように構成される膜ろ過処理装置の基本動作について説明する。まず、演算制御手段１３の運転モード設定手段１３Ｂは、通常運転モードを出力指令し、流路設定手段１３Ｅはモジュール開閉手段群５を「開」、ろ過水開閉手段２５を「開」、返送水開閉手段２６を「閉」とする。透過水量調節手段１３Ｃは、流量計１１によって検出されたろ過合流水の流量が一定となるように、原水供給手段２を制御して、原水流量を調節し、ろ過流量を一定に制御する。
【００３７】
ろ過流量一定制御により、原水（例えば、表流水，伏流水，地下水など）が膜ろ過手段３に供給される。供給された原水は、各膜モジュールを通過するに際し、濁質等が分離除去され、清澄な透過水が膜ろ過手段３から流出され、合流管９で合流ろ過水となる。合流ろ過水は後工程で殺菌などの処理がなされ、浄水となる。
【００３８】
なお、原水供給側（一次側）の圧力計１５及びろ過水側（二次側）の圧力計１６によって検出された一次側及び二次側圧力に基づいて、膜間差圧（一次側と二次側の圧力差）が一定となるように、原水供給手段２を制御するようにしてもよいものである。
【００３９】
次に、図３を用いて、本実施形態による膜ろ過処理装置の演算制御手段１３による膜破断判定手順について説明する。  
図３は、本発明の第１の実施形態による膜ろ過処理装置の第１の実施例に用いる演算制御手段による膜破断判定手順を示すフローチャートである。
【００４０】
図３（ａ）において、膜破断判定手段１３Ａは、濁質計測手段１２によって検出された濁度計測値ｔと、予め設定した濁度設定値Ｔ１とを比較演算し、ｔ＞Ｔ１の状態が所定時間継続された場合に、膜ろ過手段３のいずれかの膜モジュールにおける中空糸が破断したと判断し、運転モード設定手段１３Ｂに破断発生信号を出力する。
【００４１】
図３（ｂ）において、運転モード設定手段１３Ｂは、膜破断判定手段１３Ａからの破断発生信号により、通常運転モードから破断膜特定モードに運転を変更し、変更されたモードを、透過水量調整手段１３Ｃ，破断膜特定手段１３Ｄ，流路設定手段１３Ｅに通知する。
【００４２】
破断膜特定モードに変更されると、まず、流路設定手段１３Ｅは、ろ過水開閉手段２５を「閉」、返送水開閉手段２６を「開」とし、ろ過水（浄水）への濁質混入を速やかに防止する。返送水管２７の濁質混入ろ過水は、例えば、原水供給手段２の上流部に設置してある原水槽（図示せず）に還流する。
【００４３】
次に、図３（ｃ）において、透過水量調節手段１３Ｃは、膜ろ過手段３の一次側圧力計１５と一次側圧力計１５の差，すなわち、膜間差圧ΔＰが予め定めた設定値ΔＰｍ以下となるように、原水供給手段２からの流量を操作する。この膜間圧力設定値ΔＰｍの設定方式は、図４及び図５を用いて後述するが、正常膜に比較して、破断膜からの流出水の割合を増加させる値である。
【００４４】
破断膜からの流出水の割合を増加させるように、原水供給手段２を運転することで、破断した膜モジュールからの流出量，すなわち、漏出量は正常な膜モジュールからの流出量より多くなり、破談膜を検出する際の検出感度を高めることができる。漏出量は、透過水計測手段８によって計測される。各膜モジュールに設置された透過水計測手段８１，８２，…，８ｎの出力値は、破断膜特定手段１３Ｄに入力される。
【００４５】
図３（ｄ）において、破断膜特定手段１３Ｄは、各透過水計測手段８１，８２，…，８ｎの出力値を直接あるいは相対比較し、最も流量値の高い透過水計測手段に対応する膜モジュールを破断したと特定する。この特定結果は、運転モード設定手段１３Ｂに出力され、図４（ｅ）において、運転モード設定手段１３Ｂは、流路設定手段１３Ｅに破断と特定された膜モジュールのモジュール開閉手段５の「閉」操作を指令する。
【００４６】
破断膜モジュールが特定され、そのモジュール開閉手段を「閉」とすることで、原水供給手段２の流量を高めても、破断膜モジュールから透過水が流出せず、正常な膜モジュールからのみの透過水が合流したろ過水となる。
【００４７】
運転モード設定手段１３Ｂは、通常運転モードの指令を出力し、破断膜モジュールを除いて、破断発生前の運転条件に復帰させる。すなわち、図３（ｇ）において、流路設定手段１３Ｅはモジュール開閉手段群５を「開」、ろ過水開閉手段２５を「開」、返送水開閉手段２６を「閉」とする。図３（ｆ）において、透過水量調節手段１３Ｃは、流量計１１によって検出されたろ過合流水の流量が一定となるように、原水供給手段２を制御して、原水流量を調節し、ろ過流量を一定に制御する。運転モード設定手段１３Ｂは、制御手段機能も有する。
【００４８】
ここで、図４及び図５を用いて、本実施形態による膜ろ過処理装置の演算制御手段１３による破断膜モジュールを特定する場合の膜間差圧設定値ΔＰｍの設定方式について説明する。  
図４は、数百本の中空糸のうち１本を破断させた膜モジュールと正常な膜モジュールの膜間差圧とろ過流束の関係の説明図である。図５は、図４をもとに破断膜の流束に対する破断膜と正常膜の流束差分，即ち、破断中空糸１本からの漏出する比率の説明図である。
【００４９】
図４に示すように、膜間差圧が低くなると、ろ過流束，すなわち、ろ過流量も低下する。正常膜と比較すると、破断膜は同一差圧における流束が常に高くなっており、ある差圧ΔＰ２以下にすると、正常膜からのろ過水量が「０」となるのに対して、破断している場合は漏出によるろ過水量があることがわかる。なお、両者の偏差は、破断した中空糸１本から漏出した量を示す。
【００５０】
図５は、図４をもとに破断膜の流束に対する破断膜と正常膜の流束差分、即ち、破断中空糸１本からの漏出する比率を求めた結果である。図５に示すように、漏出比率は膜間差圧を低下させると増加し、特に差圧ΔＰ１以下になると急激に増加し、差圧ΔＰ２では１００％破断中空糸からの漏出となる。これらの関係の絶対値は膜の種類や中空糸の本数などで変化するが、漏出特性の傾向はどのような膜にも共通して持っているものである。
【００５１】
したがって、膜間差圧設定値ΔＰｍは、事前に正常膜で膜間差圧と流束の特性を求めて設定できる。本結果によれば、ΔＰ１以下にすれば漏出比率が高まり、さらに、ΔＰ２以下にすれば、破断した膜モジュールからのみ漏出するため、容易に破断した膜モジュールを特定できる。膜間差圧の調整は、可変速型ポンプあるいは定格型ポンプと可動弁を組合せた原水供給手段２による流量調節で容易に実現できる。  
以上説明したように、本実施例によれば、膜破断の発生と同時に漏出濁質の合流ろ過水への混入を防止し、さらに、破断膜からの漏出比率が高まるので、破断した膜モジュールを迅速に特定し、破断していない正常な膜モジュールの運転を早期に再開させることで、浄水能力の低下を極力低減し、安全で安心なろ過水、即ち、浄水を維持できる。
【００５２】
また、本実施例によれば、設備フロー等を変更する必要がなく、コストやメンテナンス負荷を低減できる。
【００５３】
なお、本実施例において、透過水計測手段８には濁度計も適用できるが、計測手段までの内容積に対応する時間遅れや、正常な中空糸膜からの透過水による希釈、原水の濁度変動の影響を受ける。漏水流量は、原水供給手段の運転に殆ど時間遅れなく連動して変化すため、即座に検出でき、また、原水の濁度に影響されないため、高精度に膜破断の有無を特定できる。
【００５４】
次に、図６〜図８を用いて、本発明の第１の実施形態による膜ろ過処理装置の第２の実施例の構成及び動作について説明する。  
最初に、図６を用いて、本実施形態による膜ろ過処理装置の第２の実施例の全体構成について説明する。  
図６は、本発明の第１の実施形態による膜ろ過処理装置の第２の実施例の全体構成を示すブロック図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。
【００５５】
本実施例の膜ろ過処理装置は、透過水を分岐する手段を設け、破断膜特定手段における透過水計測手段を分岐水に設置した点で、第１の実施例と異なる。なお、第１の実施例と相違する点を中心に説明し、相互に対応する箇所については適宜省略する。
【００５６】
モジュール開閉手段群５と膜ろ過手段３の間には、各膜モジュール毎に透過水を分岐する分岐管６１〜６ｎが接続されている。各分岐管には分岐水開閉手段７１〜７ｎ（以下、分岐水手段群７）が設置されている。分岐水開閉手段群７もまた、演算制御手段１３の指令により「開」「閉」操作される。分岐水開閉手段群７の後方に透過水計測手段８が設置され、分岐水開閉手段群７が「開」操作時に分岐管を流れる物質を検出する。透過水計測手段８には、水位計や漏水検知器、流量計、濁度計を適用できるが、本実施例では、水位計を採用した例で説明している。演算制御手段１３の構成及び機能は、図２及び図３と同様である。
【００５７】
次に、図７を用いて、本実施形態による膜ろ過処理装置の演算制御手段１３による膜破断判定手順について説明する。  
図７は、本発明の第１の実施形態による膜ろ過処理装置の第２の実施例に用いる演算制御手段による膜破断判定手順を示すフローチャートである。
【００５８】
図７（ａ）に示すように、膜破断判定手段１３Ａ及び運転モード設定手段１３Ｂの機能は、図３（ａ）と同様である。
【００５９】
膜判断が発生し、破断膜特定モードに変更された場合、まず、図７（ｂ）において、透過水量調整手段１３Ｃは、原水供給手段２の運転を一時停止させた後、図７（ｃ）において、流路設定手段１３Ｅは、モジュール開閉手段群５を「閉」にして、一斉にろ過運転を停止すると共に、漏出濁質を含む透過水の合流ろ過水への混入を即座に防止する。
【００６０】
次に、図７（ｄ）において、流路設定手段１３Ｅは、分岐水開閉手段群７を「開」にして、各分岐管４１，４２，…，４ｎの上部の透過水を流出させた後、図７（ｅ）において、透過水量調整手段１３Ｃは、膜ろ過手段３の一次側圧力計１５の出力値が予め定めた設定値Ｐｍとなるように、原水供給手段２を稼動させる。この圧力設定値Ｐｍの設定方式は、正常膜に比較して、破断膜からの流出水の割合を増加させる値とする。具体的には、図３（ｃ）で設定した膜間差圧ΔＰｍに、その膜間差圧時の一次側圧力計１５の出力値を加算した値を設定する。
【００６１】
このような一次側圧力で原水供給手段２を運転することで、破断した膜モジュールからの流出量、すなわち、漏出量が正常な膜モジュールより多くなり、検出感度を高めることができる。漏出量は透過水計測手段８で計測する。
【００６２】
ここで、図８を用いて、本実施形態による膜ろ過処理装置の第２の実施例において用いる透過水計測手段８の構成について説明する。  
図８は、本発明の第１の実施形態による膜ろ過処理装置の第２の実施例において用いる透過水計測手段の構成を示すブロック図である。
【００６３】
受水器１８は、膜ろ過手段３の膜モジュール数と同数に仕切られている。各仕切容器の形状，寸法は同一にし、同一の高さに水位計Ａ１，Ａ２，…，Ａｎを設置する。この水位計は、水面位置を常時計測する方式でもよいが、本実施例では液体に接触した場合に信号を出力する方式とする。さらに、底部にドレン管Ｃ１，Ｃ２，…，Ｃｎと開閉手段Ｂ１，Ｂ２，…，Ｂｎを設ける。開閉手段Ｂ１，Ｂ２，…，Ｂｎは流路設定手段１３Ｅの指令で作動し、通常「開」にして仕切容器内を空にしておく。開閉手段Ｂ１，Ｂ２，…，Ｂｎは、流路設定手段１３Ｅにおいて、分岐水開閉手段群７を「開」にして、各分岐管６１，６２，…，６ｎの上部の透過水を流出させた後、原水供給手段２を稼動するタイミングで「閉」にする。受水器１８には、各膜モジュールの漏出量に対応して各仕切容器内の水位が上昇する。破断した膜モジュールからの漏出量は正常膜より多いため、水位計に到達する時間が早い。なお、各モジュールの透過水管４１，４２，…，４ｎから受水器１８までの分岐管６１，６２，…，６ｎの長さは同じにしておくのが良い。水位計Ａ１，Ａ２，…，Ａｎの出力値は破断膜特定手段１３Ｄに出力される。なお、分岐水開閉手段群７を「開」にして、分岐管４１，４２，…，４ｎとモジュール開閉手段群５間の透過水を排出させた後に透過水量を調整したが、別途バイパス管と開閉弁を設置して透過水を排出する操作としてもよいものである。
【００６４】
図７（ｆ）において、破断膜特定手段１３Ｄは、水位計Ａ１，Ａ２，…，Ａｎの出力信号に基づいて、最初に水位到達信号を出力した水位計に対応する膜モジュールが破断したと特定する。例えば、水位計Ａ１の水位到達時間が最も早い場合は、水位計Ａ１の分岐先である膜モジュール３１が破断したと特定する。この特定情報は、運転モード設定手段１３Ｂに出力される。
【００６５】
破断膜が特定されると、図７（ｇ）において、流路設定手段１３Ｅは、特定された膜モジュール３１以外のモジュール開閉手段５２，５２，…，５ｎを「開」にし、また、流路設定手段１３Ｅは分岐水開閉手段群７を「閉」、透過水計測手段８の開閉手段Ｂ１，Ｂ２，…，Ｂｎを「開」にする。
【００６６】
最後に、図７（ｈ）において、運転モード設定手段１３Ｂは、正常膜による通常運転モードへの変更指令を出力する。透過水量調整手段１３Ｃは、原水供給手段２を合流ろ過水量一定制御の通常方式で運転する。なお、ろ過流束一定制御や膜間差圧一定制御などの通常方式で運転してもよいものである。
【００６７】
以上説明したように、本実施例によれば、膜破断の発生と同時に漏出濁質の合流ろ過水への混入を防止し、さらに、破断膜からの漏出比率が高まるので、破断した膜モジュールを迅速に特定し、破断していない正常な膜モジュールの運転を早期に再開させることで、浄水能力の低下を極力低減し、安全で安心なろ過水、即ち、浄水を維持できる。
【００６８】
また、本実施例によれば、分岐管からの漏出流量は少量なため、簡易で、超小型の低廉な計測手段を適用できるで、設備コストや維持管理コストを低減できる。
【００６９】
次に、図９及び図１０を用いて、本発明の第１の実施形態による膜ろ過処理装置の第３の実施例の構成及び動作について説明する。  
最初に、図９を用いて、本実施形態による膜ろ過処理装置の第３の実施例の全体構成について説明する。  
図９は、本発明の第１の実施形態による膜ろ過処理装置の第３の実施例の全体構成を示すブロック図である。なお、図１及び図６と同一符号は、同一部分を示している。
【００７０】
本実施例の膜ろ過処理装置は、図６に示した実施例の破断膜特定モードにおける原水供給を、原水供給手段２と膜ろ過手段３間に設置した原水一時貯槽２１の貯留液で実施する点で、図６に示した実施例と異なる。なお、本実施例では、原水一時貯槽２１には原水を貯留する例を説明するが、ろ過水を利用してもよい。
【００７１】
図９において、本実施例の膜ろ過処理装置は、原水供給手段２と膜ろ過手段３の間に、膜ろ過手段３に対して所定の水頭位置に原水を一時貯留できる貯留手段２１と、この貯留手段２１への貯留と排出を操作する開閉手段２２を設ける。開閉手段２２は、演算制御手段１３の出力指令で開閉操作される。
【００７２】
この場合、原水の一時貯留槽２１は、図６の実施例における圧力設定値Ｐｍとなる水頭位置に配置する。この水頭位置、すなわち、原水一時貯留槽２１の設置位置は、膜ろ過手段３より１〜３ｍ高い位置とする。
【００７３】
次に、図１０を用いて、本実施形態による膜ろ過処理装置の演算制御手段１３による膜破断判定手順について説明する。  
図１０は、本発明の第１の実施形態による膜ろ過処理装置の第３の実施例に用いる演算制御手段による膜破断判定手順を示すフローチャートである。
【００７４】
図１０（ａ）に示すように、膜破断判定手段１３Ａ及び運転モード設定手段１３Ｂの機能は、図３（ａ）と同様である。
【００７５】
膜判断が発生し、破断膜特定モードに変更された場合、まず、図１０（ｂ）において、流路設定手段１３Ｅは、通常運転モードで「閉」となっている開閉手段２２を「開」にし、モジュール開閉手段群５を「閉」とし、漏出濁質が混入したろ過水の供給を停止すると共に、原水一時貯槽２１に原水を貯留する。貯槽２１に所定量の原水を貯留させた後、開閉手段２２を「閉」にする。
【００７６】
図１０（ｃ）において、透過水量調整手段１３Ｃは、原水供給手段２の運転を「停止」する。
【００７７】
その後、図１０（ｄ）において、流路設定手段１３Ｅは、分岐水開閉手段群７を「開」にした後、開閉手段２２を「開」にし、貯槽２１に貯留した原水を膜ろ過手段３に通水する。
【００７８】
図１０（ｅ）において、透過水計測手段群８は、図７（ｆ）と同様の手順で操作され、水位計Ａ１，Ａ２，…Ａｎの出力値を破断膜特定手段１３Ｄに出力する。破断膜特定手段１３Ｄは、図７（ｆ）と同様の手順で、最初に水位到達信号を出力した水位計に対応する膜モジュールが破断したと特定し、特定情報を運転モード設定手段１３Ｂに出力する。
【００７９】
破断膜が特定されると、図１０（ｇ）において、流路設定手段１３Ｅは、特定された膜モジュール３１以外のモジュール開閉手段５２，５２，…，５ｎを「開」にし、また、流路設定手段１３Ｅは分岐水開閉手段群７を「閉」、透過水計測手段８の開閉手段Ｂ１，Ｂ２，…，Ｂｎを「開」にする。
【００８０】
最後に、図１０（ｈ）において、運転モード設定手段１３Ｂは、正常膜による通常運転モードへの変更指令を出力する。透過水量調整手段１３Ｃは、原水供給手段２を合流ろ過水量一定制御の通常方式で運転する。なお、ろ過流束一定制御や膜間差圧一定制御などの通常方式で運転してもよいものである。
【００８１】
以上説明したように、本実施例によれば、膜破断の発生と同時に漏出濁質の合流ろ過水への混入を防止し、さらに、破断膜からの漏出比率が高まるので、破断した膜モジュールを迅速に特定し、破断していない正常な膜モジュールの運転を早期に再開させることで、浄水能力の低下を極力低減し、安全で安心なろ過水、即ち、浄水を維持できる。
【００８２】
また、本実施例よれば、原水供給手段２は可変速型でなく、定量型を適用でき、また、圧力を指標とした原水供給手段２の制御設備等を不要とすることができる。
【００８３】
次に、図１１〜図１３を用いて、本発明の第２の実施形態による膜ろ過処理装置の構成及び動作について説明する。  
本実施形態の膜ろ過処理装置は、複数の膜モジュールからなる膜ろ過手段とそれらのモジュール開閉手段群、及び透過水計測手段で構成される膜ユニットを複数設置して、ろ過膜の破断を検出する点で、図１〜図１０に示す実施形態と異なる。なお、図１〜図１０に示す実施形態と相違する点を中心に説明し、相互に対応する箇所については適宜省略する。
【００８４】
最初に、図１１を用いて、本発明の第２の実施形態による膜ろ過処理装置の第１の実施例の構成及び動作について説明する。  
図１１は、本発明の第２の実施形態による膜ろ過処理装置の第１の実施例の全体構成を示すブロック図である。なお、図１及び図６と同一符号は、同一部分を示している。
【００８５】
図１１において、膜ろ過処理装置は、原水供給手段２を共通とする複数の膜ユニット１０Ａ，１０Ｂ，…，１０Ｍで構成され、それぞれのユニットのろ過水管９１，９２，…，９ｍが合流ろ過水管９に接続されている。濁質計測手段１２はこの合流ろ過水管９を対象に配置している。膜ユニット１０Ａの内部構成は、図６の実施例と同じ構成例で説明するが、図１の実施例のユニット構成としてもよい。他の膜ユニット１０Ｂ，…，１０Ｍの内部構成も膜ユニット１０Ａと同様で、膜ろ過手段３とモジュール開閉手段群５、分岐水開閉手段群７、透過水計測手段８を有する。演算制御手段１３も、図１に示した実施例と同様な構成で、入出力機能や運転モード切替機能、膜破断の判定・特定機能などを有する。膜ユニット１０Ｂ，…，１０Ｍに対する通常運転モード及び膜破断特定モードの操作指令も、膜ユニット１０Ａと同様に実施できる。
【００８６】
濁質計測手段１２の検出値に基づいて、演算制御手段１３の膜破断判定手段１３Ａが膜ユニット１０Ａ，１０Ｂ，…，１０Ｍで膜破断が発生したと判定された場合、全ての膜ユニットに対して図７に示す破断膜特定モードを実行する。すなわち、全ての膜ユニット１０Ａ，１０Ｂ，…，１０Ｍにおけるモジュール開閉手段群５を「閉」とし、その後は図７に示した実施例と同様の手順で、破断した膜モジュールを特定する。特定結果に基づき、破断膜モジュールのみのモジュール開閉手段を「閉」のままとし、他の正常な膜モジュールのモジュール開閉手段を「開」操作して、膜ろ過処理装置を通常の運転モードに復帰させる。
【００８７】
以上説明したように、本実施形態によれば、複数の系列を有する膜ろ過処理装置でも、ろ過水への濁質混入を最低限に抑制した状態で、全膜モジュールの破断有無を一斉に直接特定し、正常膜モジュールを迅速に通常運転に復帰できる。
【００８８】
次に、図１２及び図１３を用いて、本発明の第２の実施形態による膜ろ過処理装置の第２の実施例の構成及び動作について説明する。  
図１２は、本発明の第２の実施形態による膜ろ過処理装置の第２の実施例の全体構成を示すブロック図である。なお、図１１と同一符号は、同一部分を示している。
【００８９】
本実施例の膜ろ過処理装置は、複数の膜ユニット構成において、まずユニットを特定した後、モジュールを特定する点で、図１１に示した実施例と異なる。
【００９０】
図１２において、本実施例の膜ろ過処理装置は、各膜ユニット１０Ａ，１０Ｂ，…，１０Ｍの原水供給側に原水の供給量を調節できる流量調整手段２０Ａ，２０Ｂ，…，２０Ｍ（総称して、流量調整手段群２０）を設置し、各ろ過水９１〜９ｍにろ過水計測手段８０Ａ，８０Ｂ，…，８０Ｍ（総称して、流量調整手段群８０）とろ過水開閉手段５０Ａ，５０Ｂ，…，５０Ｍ（総称して、流量調整手段群５０）とを設置し、濁質計測手段１２の後方の合流ろ過水管９に返送水管２７と開閉手段２５、２６を設置している。
【００９１】
次に、図１３を用いて、本実施形態による膜ろ過処理装置の演算制御手段１３による膜破断判定手順について説明する。  
図１３は、本発明の第２の実施形態による膜ろ過処理装置の第２の実施例に用いる演算制御手段による膜破断判定手順を示すフローチャートである。
【００９２】
演算制御手段１３は、図２及び図３に示した実施例と同様の構成と機能を有する。
【００９３】
図１３（ａ）において、演算制御手段１３の膜破断判定手段１３Ａが、濁質計測手段１２の検出値に基づいて、膜ユニット１０Ａ，１０Ｂ，…，１０Ｍで膜破断が発生したと判定すると、運転モード設定手段１３Ｂは、破断膜特定モード１を実行し、破断した膜モジュールを有する膜ユニットを特定する。破断膜特定モード１の手順は、図３に示した実施例の手順における膜モジュールを膜ユニットに置換えた方式である。
【００９４】
まず、図１３（ｂ）において、流路設定手段１３Ｅは、開閉手段２５、２６を操作して、合流ろ過水を返送水管２７に流出させる。
【００９５】
次に、図１３（ｃ）において、透過水量調整手段１３Ｃは、原水供給手段２を膜間圧力設定値ΔＰｍ以下となるように調整し、破断した膜モジュールからの透過水量比率を増大させる。
【００９６】
そして、図１３（ｄ）において、破断膜特定手段１３Ｄは、ろ過水計測手段群８０で各膜ユニットのろ過水量を計測し、他より水量の多い膜ユニット、例えば、膜ユニット１０Ａを破断した膜モジュールを有すると特定する。
【００９７】
次に、図１３（ｅ）において、透過水量調整手段１３Ｃは、この特定情報により、膜ユニット１０Ａの原水供給流量調節手段２０Ａを「閉」とし、図１３（ｆ）において、流路設定手段１３Ｅは、ろ過水開閉手段５０Ａ及びあるいはモジュール開閉手段群５を「閉」とする。他のユニットは正常な膜モジュールと判断し、図１３（ｇ），（ｈ）において、原水供給手段２と開閉手段２５、２６を通常モード運転に復帰させる。
【００９８】
次に、破断膜特定モード２を実行し、破断した膜モジュールを特定する。ここでの特定手順は、図７に示した実施例と同様であるが、圧力設定値Ｐｍの調整はユニット供給流量調整手段２０Ａで実施する。
【００９９】
図１３（ｉ）において、流路設定手段１３Ｅは、分岐水開閉手段群７を「開」にし、図１３（ｊ）において、透過水量調整手段１３Ｃは、膜ろ過手段３の一次側圧力計１５の出力値が予め定めた設定値Ｐｍとなるように、原水供給手段２０Ａを稼動させる。供給流量調整手段２０Ａは開度を調整できる流量弁である。この圧力設定値Ｐｍの設定方式は、正常膜に比較して、破断膜からの流出水の割合を増加させる値とする。
【０１００】
図１３（ｋ）において、破断膜特定手段１３Ｄは、透過水計測手段８の出力信号に基づいて、相対出力の大きい膜モジュールが破断したと特定する。この特定情報は、運転モード設定手段１３Ｂに出力される。
【０１０１】
破断膜が特定されると、図１３（ｌ）において、流路設定手段１３Ｅは、破断と特定された膜モジュール以外のモジュール開閉手段を「閉」のままにし、それ以外の正常な膜モジュールのモジュール開閉手段を「開」にする。
【０１０２】
最後に、図１３（ｍ）において、運転モード設定手段１３Ｂは、正常膜による通常運転モードへの変更指令を出力する。透過水量調整手段１３Ｃは、ユニット供給流量調整手段２０Ａを他の調整手段２０Ｂ〜２０Ｍと同様の開度にし、破断前の通常運転モードに膜ろ過処理装置を復帰させる。
【０１０３】
以上説明したように、本実施例によれば、破断した膜モジュールを有する膜ユニットのみのろ過運転を停止し、破断膜モジュールを別途特定することで、正常な膜ユニットでのろ過運転を迅速に再開しできるので、浄水供給への影響を最低限に抑制できる。
【０１０４】
次に、図１４を用いて、本発明の第３の実施形態による膜ろ過処理装置の構成及び動作について説明する。  
図１４は、本発明の第３の実施形態による膜ろ過処理装置の全体構成を示すブロック図である。なお、図１及び図６と同一符号は、同一部分を示している。
【０１０５】
本実施形態の膜ろ過処理装置は、膜ろ過手段の破断を検出するに際し、合流ろ過水の一部を連続的に濃縮して濁質計測手段で計測した計測値を適用する点で、図１に示した実施形態と異なる。なお、図１に示した実施形態と相違する点を中心に説明し、相互に対応する箇所については適宜省略する。
【０１０６】
本実施形態の膜ろ過処理装置において、膜ユニットは、図６に示した実施例と同じ構成としている。
【０１０７】
図１４において、連続濃縮手段１００は、合流ろ過水を対象に設置し、そのろ過水導管１０３は合流ろ過水管９に接続している。
【０１０８】
本実施例の連続濃縮処理について説明する。連続濃縮手段１００は、浸漬膜濃縮槽１０１と、空気供給手段１０４と、ろ過水吸引手段１０５と、越流濃縮水脱泡手段１０８と、を主な構成要素としている。浸漬膜濃縮槽１０１にはろ過水吸引手段１０５に接続された浸漬膜１０２を配設し、吸引ろ過処理している。ろ過水導管１０３から浸漬膜濃縮槽１０１に流入した合流ろ過水の濁質は、この吸引ろ過処理により、浸漬膜１０２の外側膜面で分離される。浸漬膜１０２の外側膜面は、常時、散気管１０９からの空気曝気で洗浄されている。このため、浸漬膜１０２の外側液は外側膜面で分離された濁質が残留浮遊し、濃縮液となる。流入ろ過水量＞吸引ろ過水量とすることで、浸漬膜濃縮槽１０１から常時、濃縮水１０７が流出する。濁質計測手段１２には、この濃縮水１０７を導いて濁度を計測する。計測に際しては、予め、脱泡手段１０８を通し、曝気処理で残留した濃縮水１０７中の気泡を除去すれば、正確な濁度値が得られる。ここで、浸漬膜１０２は、膜ろ過手段３で使用している膜モジュールと同孔径のものとする。これにより、膜ろ過手段３で膜破断が発生した場合のみ、濃縮水１０７の濁質濃度が増加し、濁質計測手段１２で容易に計測できる。なお、膜ろ過手段３が膜破断していない場合でも、浸漬膜１０２は微細な漏出物の蓄積で目詰りしてくる危険性があるので、ろ過水吸引手段１０５を一旦停止させ、切替手段１１０を操作して内側から空気逆洗を定期的に実施する。これらの操作は演算制御手段１３の出力指令で行う。
【０１０９】
膜モジュール破断時の合流ろ過水の濁質状態は、原水の濁度と膜ろ過手段の中空糸数で変化する。そこで、原水の濁度を計測する濁度計２９を膜ろ過手段３の上流に設置し、その計測値ｔｕを演算制御手段１３に出力する。演算制御手段１３には、予め入力されている膜ろ過手段の膜モジュール総本数Ｎと、図５の関係、即ち、ろ過圧力あるいは流束に対する膜モジュール１本当りの漏出比率ｋと、膜破断と判定する合流ろ過水の濁度設定値Ｔｕと、を用いて、浸漬膜濃縮槽１０１の濃縮倍率Ｍを式（１）で演算する。  
Ｍ＝Ｔｕ／（ｔｕ・ｋ／（１００＊Ｎ）  …（１）
演算制御手段１３は、演算された濃縮倍率Ｍに基づいてろ過水吸引手段１０５を操作する。なお、Ｍ≦１の場合は、ろ過水吸引手段１０５を停止する。
【０１１０】
濁質計測手段１２は、このような濃縮水を対象に濁度計測する。この検出方式以外、膜破断判定と、判定により破断膜特定モードが選択された場合の特定手順、特定後の通常運転モードへの復帰手順は、図６に示した実施例と同様である。
【０１１１】
なお、本実施形態に用いている合流ろ過水の一部を連続的に濃縮して濁質を計測する濁質計測手段は、図１，図６，図９，図１２に示した各実施形態にも適用できるものである。
【０１１２】
本実施例によれば、膜破断時に漏出する濁質を確実に濃縮水に浮遊させることができるため、濁質計測手段での感度が向上し、精度よい膜破断検知を実現できる。
【０１１３】
以上、本発明の各実施形態によれば、ろ過水への濁質混入を最低限に抑制した状態で、全膜モジュールの破断有無を一斉に特定し、正常な膜モジュールを迅速に通常運転に復帰でき、さらに、膜破断時の漏出濁質を濃縮することで膜破断を高精度で検知できる。その結果、浄水能力の低下防止により造水コストを低減し、かつ、安全で安心なろ過水、即ち、浄水を維持できる。なお、圧力設定値Ｐｍ、及び膜間差圧設定値ΔＰｍは、特に規定するものでないが、正常膜で透過水が流出しない圧力Ｐ２付近とするのが望ましい。また、上記実施例のフロー構成は、全量ろ過方式で説明したが、クロスフロー（原水循環）方式にも適用できる。さらに、本実施例は中空糸膜モジュールで説明したが、膜種類、モジュール形式を特定するものでない。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】本発明の第１の実施形態による膜ろ過処理装置の第１の実施例の全体構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態による膜ろ過処理装置の第１の実施例に用いる演算制御手段の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態による膜ろ過処理装置の第１の実施例に用いる演算制御手段による膜破断判定手順を示すフローチャートである。
【図４】図４は、数百本の中空糸のうち１本を破断させた膜モジュールと正常な膜モジュールの膜間差圧とろ過流束の関係の説明図である。
【図５】図５は、破断膜の流束に対する破断膜と正常膜の流束差分の説明図である。
【図６】本発明の第１の実施形態による膜ろ過処理装置の第２の実施例の全体構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第１の実施形態による膜ろ過処理装置の第２の実施例に用いる演算制御手段による膜破断判定手順を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第１の実施形態による膜ろ過処理装置の第２の実施例において用いる透過水計測手段の構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の第１の実施形態による膜ろ過処理装置の第３の実施例の全体構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態による膜ろ過処理装置の第３の実施例に用いる演算制御手段による膜破断判定手順を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第２の実施形態による膜ろ過処理装置の第１の実施例の全体構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態による膜ろ過処理装置の第２の実施例の全体構成を示すブロック図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態による膜ろ過処理装置の第２の実施例に用いる演算制御手段による膜破断判定手順を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の第３の実施形態による膜ろ過処理装置の全体構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１１５】
１…原水供給管
２…原水供給手段
３…膜ろ過手段
４…透過水管
５…モジュール開閉手段
６…分岐管
７…透過水開閉手段
８…透過水計測手段
９…合流ろ過水管
１０…膜ユニット
１２…濁質検出手段
１３…演算制御手段
１３Ａ…膜破断判定手段
１３Ｂ…運転モード設定手段
１３Ｃ…透過水量調整手段
１３Ｄ…破断膜特定手段
１３Ｅ…流路設定手段
１５，１６…圧力計測手段
２１…原水一時貯槽
１００…連続濃縮手段
【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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