(57)【要約】【課題】膜分離技術に供される分離膜のファウリングを抑制する。【解決手段】自然水系例えば河川から導入した原水をろ過処理する膜分離手段である処理ユニット１２の分離膜の洗浄に供する洗浄水を得るために、ポンプＰ１は膜処理ユニット１２から排出されたろ過処理水に洗浄薬液タンク１４に貯留された塩素系の薬液を注入する。ポンプＰ１は膜処理ユニット１２の膜洗浄工程で前記原水の濁度に基づく次亜塩素注入率で前記薬液を前記ろ過処理水に注入する。前記薬液の注入過程で、前記原水の濁度は前記薬液の注入率をフィードフォワード制御する制御因子として利用すると共に、処理ユニット１２の洗浄排水の残留塩素濃度は前記薬液の注入率をフィードバック制御する制御因子として利用するとよい。また、前記原水の濁度の代わりに原水の導電率をフィードフォワード制御の制御因子に利用してもよい。【選択図】図１
2007289899.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自然水系から導入した原水を分離膜によってろ過処理する膜分離手段の膜洗浄方法であって、
前記分離膜の洗浄に供する洗浄水を得るために前記膜分離手段から排出されたろ過処理水に塩素系の薬液を注入する薬液注入手段を有し、
前記膜分離手段の膜洗浄工程で前記薬液注入手段は前記原水の濁度に基づく薬液注入率で前記薬液を前記ろ過処理水に注入すること
を特徴とする膜分離手段の膜洗浄方法。
【請求項２】
自然水系から導入した原水を分離膜によってろ過処理する膜分離手段の膜洗浄方法であって、
前記分離膜の洗浄に供する洗浄水を得るために前記膜分離手段から排出されたろ過処理水に塩素系の薬液を注入する薬液注入手段を有し、
前記膜分離手段の膜洗浄工程で、前記薬液注入手段は、前記原水の濁度と前記膜分離手段から排出された前記分離膜の洗浄排水の残留塩素濃度とに基づく薬液注入率で前記薬液を前記ろ過処理水に注入し、
前記薬液の注入過程で、前記原水の濁度は前記薬液の注入率をフィードフォワード制御する制御因子として利用されると共に、前記洗浄排水の残留塩素濃度は前記薬液の注入率をフィードバック制御する制御因子として利用されること
を特徴とする膜分離装置の膜洗浄方法。
【請求項３】
自然水系から導入した原水を分離膜によってろ過処理する膜分離手段の膜洗浄方法であって、
前記分離膜の洗浄に供する洗浄水を得るために前記膜分離手段から排出されたろ過処理水に塩素系の薬液を注入する薬液注入手段を有し、
前記膜分離手段の膜洗浄工程で前記薬液注入手段は前記原水の導電率に基づく薬液注入率で前記薬液を前記ろ過処理水に注入すること
を特徴とする膜分離手段の膜洗浄方法。
【請求項４】
自然水系から導入した原水を分離膜によってろ過処理する膜分離手段の膜洗浄方法であって、
前記分離膜の洗浄に供する洗浄水を得るために前記膜分離手段から排出されたろ過処理水に塩素系の薬液を注入する薬液注入手段を有し、
前記膜分離手段の膜洗浄工程で、前記薬液注入手段は、前記原水の導電率と前記膜分離手段から排出された前記分離膜の洗浄排水の残留塩素濃度とに基づく薬液注入率で前記薬液を前記ろ過処理水に注入し、
前記薬液の注入過程で、前記原水の導電率は前記薬液の注入率をフィードフォワード制御する制御因子として利用されると共に、前記洗浄排水の残留塩素濃度は前記薬液の注入率をフィードバック制御する制御因子として利用されること
を特徴とする膜分離装置の膜洗浄方法。
【請求項５】
自然水系から導入した原水を貯留する原水貯留手段と、
この原水貯留手段から供給された原水を分離膜によってろ過処理する膜分離手段と、
前記分離膜の洗浄に供する洗浄水を得るために前記膜分離手段から排出されたろ過処理水に塩素系の薬液を注入する薬液注入手段と
を備え、
前記薬液注入手段は前記原水貯留手段に貯留された原水の濁度に基づく薬液注入率で前記薬液を前記ろ過処理水に注入すること
を特徴とする水処理装置。
【請求項６】
自然水系から導入した原水を貯留する原水貯留手段と、
この原水貯留手段から供給された原水を分離膜によってろ過処理する膜分離手段と、
前記分離膜の洗浄に供する洗浄水を得るために前記膜分離手段から排出されたろ過処理水に塩素系の薬液を注入する薬液注入手段と
を備え、
前記薬液注入手段は、前記原水貯留手段に貯留された原水の濁度と前記膜分離手段から排出された前記分離膜の洗浄排水の残留塩素濃度とに基づく薬液注入率で記薬液を前記ろ過処理水に注入し、
前記原水の濁度は前記薬液の注入率をフィードフォワード制御する制御因子として利用されると共に、前記洗浄排水の残留塩素濃度は前記薬液の注入率をフィードバック制御する制御因子として利用されること
を特徴とする水処理装置。
【請求項７】
自然水系から導入した原水を貯留する原水貯留手段と、
この原水貯留手段から供給された原水を分離膜によってろ過処理する膜分離手段と、
前記分離膜の洗浄に供する洗浄水を得るために前記膜分離手段から排出されたろ過処理水に塩素系の薬液を注入する薬液注入手段と
を備え、
前記薬液注入手段は前記原水貯留手段に貯留された原水の導電率に基づく薬液注入率で前記薬液を前記ろ過処理水に注入すること
を特徴とする水処理装置。
【請求項８】
自然水系から導入した原水を貯留する原水貯留手段と、
この原水貯留手段から供給された原水を分離膜によってろ過処理する膜分離手段と、
前記分離膜の洗浄に供する洗浄水を得るために前記膜分離手段から排出されたろ過処理水に塩素系の薬液を注入する薬液注入手段と
を備え、
前記薬液注入手段は、前記原水貯留手段に貯留された原水の導電率と前記膜分離手段から排出された前記分離膜の洗浄排水の残留塩素濃度とに基づく薬液注入率で記薬液を前記ろ過処理水に注入し、
前記原水の導電率は前記薬液の注入率をフィードフォワード制御する制御因子として利用されると共に、前記洗浄排水の残留塩素濃度は前記薬液の注入率をフィードバック制御する制御因子として利用されること
を特徴とする水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、河川等に例示される自然水系由来の原水の水処理装置、特に上水道施設に設置される水処理装置に適用される膜分離技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
平成１７年３月時点での上水道施設における膜分離装置の累積実績件数は全国で４４２件であり、前年度調査より６８件増加している（２００５年３月付けの財団法人水道技術研究センター調査結果）。規模別件数では、５００ｍ3／日未満の設備が６７％と２分の３を占めている。膜分離技術の普及は順調に伸びており、今後も継続していくものと予想される。
【０００３】
膜分離技術としては特許文献１〜特許文献７に開示されたものが例示される。
【０００４】
すなわち、特許文献１記載の水製造装置は、アンモニアを含有する原水を精密ろ過膜及びまたは限外ろ過膜でろ過し、このろ過処理水を逆浸透膜及びまたはナノろ過膜によってさらにろ過する。特許文献２記載の中空糸膜ろ過装置はＵＦ膜モジュールからなる。
【０００５】
特に、膜分離技術に供される分離膜を洗浄する工程を有するものとして、特許文献３記載の洗浄方法、特許文献４記載の膜ろ過モジュールの洗浄方法、膜ろ過装置及び薬品洗浄装置、特許文献５記載の中空糸膜モジュールの洗浄方法、特許文献６記載の透過膜ろ過方法及び装置、特許文献７記載の膜ろ過装置等が挙げられる。
【０００６】
また、膜分離技術では、膜ろ過装置の分離膜でのファウリングを防止するために、膜分離工程に供される原水を凝集沈殿処理、砂ろ過処理、活性炭吸着等によって前処理する工程が導入されている（例えば非特許文献１）。
【特許文献１】特開２００５−１８５９８５
【特許文献２】特開２００５−１３９９２
【特許文献３】特開２００４−１５４７０７
【特許文献４】特開２００３−２６５９３５
【特許文献５】特開２００３−２５１１５７
【特許文献６】特開２００２−２２４５４０
【特許文献７】特開２００１−２３２１６０
【非特許文献１】「環境技術・装置大辞典」編集委員会編，「環境技術・装置大辞典Ｉ」，初版，産業調査会  事典出版センター，２００３年２月１７日，ｐｐ．７２０−７３６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
膜分離技術が導入される理由は、全自動運転が可能であると共に、浄水の回収率を高めることが可能であるからである。膜分離技術では原水に含まれるファウリングを発生させる物質への対策として非特許文献１に示されたような凝集沈殿処理等の前処理工程が適用されてファウリングが抑制されている。したがって、河川等の自然水系から導入した原水を直接的に膜分離工程に供給する方法が採用されていない。このことは膜分離技術を適用する施設のコストの増大を招く。また、現状の膜処理設備では、特許文献３〜７に示されたようなファウリングの除去を目的とした分離膜の洗浄方法があっても、ファウリングの抑制を目的とした膜分離設備の分離膜の洗浄制御方法はない。
【０００８】
本発明は以上の事情に鑑みなされたもので、その目的は膜分離技術に供される分離膜のファウリングを抑制できる膜分離手段の膜洗浄方法及び水処理装置の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで、請求項１記載の膜分離手段の膜洗浄方法は、自然水系から導入した原水を分離膜によってろ過処理する膜分離手段の膜洗浄方法であって、前記分離膜の洗浄に供する洗浄水を得るために前記膜分離手段から排出されたろ過処理水に塩素系の薬液を注入する薬液注入手段を有し、前記膜分離手段の膜洗浄工程で前記薬液注入手段は前記原水の濁度に基づく薬液注入率で前記薬液を前記ろ過処理水に注入する。
【００１０】
請求項２記載の膜分離手段の膜洗浄方法は、自然水系から導入した原水を分離膜によってろ過処理する膜分離手段の膜洗浄方法であって、前記分離膜の洗浄に供する洗浄水を得るために前記膜分離手段から排出されたろ過処理水に塩素系の薬液を注入する薬液注入手段を有し、前記膜分離手段の膜洗浄工程で、前記薬液注入手段は、前記原水の濁度と前記膜分離手段から排出された前記分離膜の洗浄排水の残留塩素濃度とに基づく薬液注入率で前記薬液を前記ろ過処理水に注入し、前記薬液の注入過程で、前記原水の濁度は前記薬液の注入率をフィードフォワード制御する制御因子として利用されると共に、前記洗浄排水の残留塩素濃度は前記薬液の注入率をフィードバック制御する制御因子として利用される。
【００１１】
請求項３記載の膜分離手段の膜洗浄方法は、自然水系から導入した原水を分離膜によってろ過処理する膜分離手段の膜洗浄方法であって、前記分離膜の洗浄に供する洗浄水を得るために前記膜分離手段から排出されたろ過処理水に塩素系の薬液を注入する薬液注入手段を有し、前記膜分離手段の膜洗浄工程で前記薬液注入手段は前記原水の導電率に基づく薬液注入率で前記薬液を前記ろ過処理水に注入する。
【００１２】
請求項４記載の膜分離手段の膜洗浄方法は、自然水系から導入した原水を分離膜によってろ過処理する膜分離手段の膜洗浄方法であって、前記分離膜の洗浄に供する洗浄水を得るために前記膜分離手段から排出されたろ過処理水に塩素系の薬液を注入する薬液注入手段を有し、前記膜分離手段の膜洗浄工程で、前記薬液注入手段は、前記原水の導電率と前記膜分離手段から排出された前記分離膜の洗浄排水の残留塩素濃度とに基づく薬液注入率で前記薬液を前記ろ過処理水に注入し、前記薬液の注入過程で、前記原水の導電率は前記薬液の注入率をフィードフォワード制御する制御因子として利用されると共に、前記洗浄排水の残留塩素濃度は前記薬液の注入率をフィードバック制御する制御因子として利用される。
【００１３】
請求項５記載の水処理装置は、自然水系から導入した原水を貯留する原水貯留手段と、この原水貯留手段から供給された原水を分離膜によってろ過処理する膜分離手段と、前記分離膜の洗浄に供する洗浄水を得るために前記膜分離手段から排出されたろ過処理水に塩素系の薬液を注入する薬液注入手段とを備え、前記薬液注入手段は前記原水貯留手段に貯留された原水の濁度に基づく薬液注入率で前記薬液を前記ろ過処理水に注入する。
【００１４】
請求項６記載の水処理装置は、自然水系から導入した原水を貯留する原水貯留手段と、この原水貯留手段から供給された原水を分離膜によってろ過処理する膜分離手段と、前記分離膜の洗浄に供する洗浄水を得るために前記膜分離手段から排出されたろ過処理水に塩素系の薬液を注入する薬液注入手段とを備え、前記薬液注入手段は、前記原水貯留手段に貯留された原水の濁度と前記膜分離手段から排出された前記分離膜の洗浄排水の残留塩素濃度とに基づく薬液注入率で記薬液を前記ろ過処理水に注入し、前記原水の濁度は前記薬液の注入率をフィードフォワード制御する制御因子として利用されると共に、前記洗浄排水の残留塩素濃度は前記薬液の注入率をフィードバック制御する制御因子として利用される。
【００１５】
請求項７記載の水処理装置は、自然水系から導入した原水を貯留する原水貯留手段と、この原水貯留手段から供給された原水を分離膜によってろ過処理する膜分離手段と、前記分離膜の洗浄に供する洗浄水を得るために前記膜分離手段から排出されたろ過処理水に塩素系の薬液を注入する薬液注入手段とを備え、前記薬液注入手段は前記原水貯留手段に貯留された原水の導電率に基づく薬液注入率で前記薬液を前記ろ過処理水に注入する。
【００１６】
請求項８記載の水処理装置は、自然水系から導入した原水を貯留する原水貯留手段と、この原水貯留手段から供給された原水を分離膜によってろ過処理する膜分離手段と、前記分離膜の洗浄に供する洗浄水を得るために前記膜分離手段から排出されたろ過処理水に塩素系の薬液を注入する薬液注入手段とを備え、前記薬液注入手段は、前記原水貯留手段に貯留された原水の導電率と前記膜分離手段から排出された前記分離膜の洗浄排水の残留塩素濃度とに基づく薬液注入率で記薬液を前記ろ過処理水に注入し、前記原水の導電率は前記薬液の注入率をフィードフォワード制御する制御因子として利用されると共に、前記洗浄排水の残留塩素濃度は前記薬液の注入率をフィードバック制御する制御因子として利用される。
【００１７】
請求項１，２，５及び６記載の発明によれば、膜分離手段の分離膜の洗浄に供する洗浄水を得るために前記膜分離手段のろ過処理水に塩素系の薬液が注入される際に、前記薬液注入の制御因子に前記膜分離手段のファウリング物質の指標である原水（自然水系から導入されたもの）の濁度が利用されるので、前記原水の濁度に依存する前記分離膜のファウリングが抑制される。特に、請求項２及び請求項６記載の発明によれば、前記薬液の注入過程で、前記原水の濁度は前記薬液の注入率をフィードフォワード制御する制御因子として利用されると共に、前記洗浄排水の残留塩素濃度が前記薬液の注入率をフィードバック制御する制御因子として利用されるので、洗浄排水を自然水系に放流する際に洗浄排水中の残塩濃度を制限できると共にファウリング物質の除去状態を把握できるようになる。
【００１８】
また、請求項３，４，７及び８記載の発明によれば、膜分離手段の分離膜の洗浄に供する洗浄水を得るために前記膜分離手段のろ過処理水に塩素系の薬液が注入される際に、前記薬液注入の制御因子に前記膜分離手段のファウリング物質の指標である原水（自然水系から導入されたもの）の導電率が利用されるので、前記原水の導電率に依存する前記分離膜のファウリングが抑制される。特に、請求項４及び請求項８記載の発明によれば、前記薬液の注入過程で、前記原水の導電率が前記薬液の注入率をフィードフォワード制御する制御因子として利用されると共に、前記洗浄排水の残留塩素濃度が前記薬液の注入率をフィードバック制御する制御因子として利用されるので、洗浄排水を自然水系に放流する際に洗浄排水中の残塩濃度を制限できると共にファウリング物質の除去状態を把握できるようになる。
【発明の効果】
【００１９】
以上の発明によれば膜分離手段の分離膜のファウリングを抑制できる。これにより前記膜分離手段は自然水系から原水を直接導入できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（実施形態１）
水処理技術に適用されている膜分離処理装置の分離膜の多くはＭＦ（精密ろ過）膜である。この分離膜は公証孔径が０．１μｍ以上の粒子を除去することが可能である。河川等の原水は季節変化、水量等によって濁質や色度の濃度も変化するため、ファウリングの抑制方法が必要である。そこで、本実施形態の水処理装置は、膜分離処理方式の処理装置であって、原水の濁度に基づいて膜洗浄工程に供する膜洗浄液の注入率を制御している。
【００２１】
図１は膜分離処理方式の水処理装置の一例を示した概略図である。水処理装置１は原水タンク１１と膜処理ユニット１２と処理水タンク１３と洗浄薬液タンク１４を備えている。
【００２２】
原水タンク１１は、原水を貯留するための手段であって、原水として系外の自然水系例えば河川から導入した河川水を貯留する。原水タンク１１には、原水の水質を測定するための手段として、濁度計２４と水位計ＬＩＣ２とが具備されている。濁度計２４と水位計ＬＩＣ２としては水処理技術に適用される既知の測定手段が採用される。原水タンク１１内に貯留された原水はポンプＰ２によって膜処理ユニット１２に供給される。ポンプＰ２は、インバータ機能を備えており、図示省略された制御手段によって原水を任意の流量で膜処理ユニット１２に供給できるようになっている。ポンプＰ２は配管１５に設置されている。配管１５は一端が原水タンク１１の底部に接続される一方で他端は膜処理ユニット１２の下部に接続された配管１６に接続されている。配管１５にはポンプＰ２の他に少なくとも流量計ＦＩ２、バルブＡＶ−１及び圧力計ＰＩ１が設置されている。また、配管１５には原水タンク１１内の原水を系外に排出するための配管２２が接続されている。配管１６は膜処理ユニット１２内の液相を系外に排出するための配管である。配管１５，１６はドレイン用の配管２３に接続されている。配管１６には手動のバルブが設置されている。また、配管１６にはコンプレッサＣＰ１で発生させたエアを膜処理ユニット１２の洗浄工程に供するための配管１７が接続されている。配管１７には少なくともバルブＡＶ−６と流量計ＦＩ５が設置されている。バルブＡＶ−１，ＡＶ−６は前記制御手段によって開閉動作する。
【００２３】
膜処理ユニット１２は、膜分離手段であって、原水を分離膜によってろ過処理する膜モジュールを備える。前記膜モジュールとしては膜分離技術に適用されている例えば０．１μｍの細孔を有する内圧中空糸型、外圧中空糸型等の膜モジュールが挙げられる。膜処理ユニット１２の上部には処理水を処理水タンク１３に移送するための配管１８が接続されている。配管１８には少なくとも圧力計ＰＩ２、バルブＡＶ−４及び流量計ＦＩＣ３が設置されている。また、膜処理ユニット１２の上部には配管１９が接続されている。配管１９は膜処理ユニット１２の膜モジュールの洗浄排水を原水タンク１１に移送するための配管である。配管１９には少なくもバルブＡＶ−２が設置されている。配管１９にはさらに配管２０が接続されている。配管２０は膜処理ユニット１２の膜モジュールの洗浄排水を系外に移送するための配管である。配管２０には少なくもバルブＡＶ−３が設置されている。尚、バルブＡＶ−２，ＡＶ−３，ＡＶ−４は前記制御手段によって開閉動作する。
【００２４】
処理水タンク１３は膜処理ユニット１２から排出されたろ過処理水を貯留する。処理水タンク１３には水位計ＬＩＡ３が具備されている。処理水タンク１３の下部にはろ過処理水を系外に排出するための配管２１が接続されている。配管２１にはろ過処理水の一部を逆洗水として膜処理ユニット１２の洗浄工程に供するための配管２２が接続されている。配管２２の一端は配管１８に接続されている。配管２２には少なくともポンプＰ３と流量計ＦＩ４とバルブＡＶ−５とが設置されている。配管２１はドレイン用の配管２３に接続されている。ポンプＰ３及びバルブＡＶ−５は前記逆洗工程時に前記制御手段によって動作する。
【００２５】
洗浄薬液タンク１４は膜処理ユニット１２の膜モジュールに供される洗浄水を作成するための薬液を貯留する。前記薬液としては例えば塩素系の薬液、具体的には次亜塩素酸水が例示される。洗浄薬液タンク１４は少なくともポンプＰ１と液面計ＬＩＡ４とを具備する。ポンプＰ１は前記洗浄水を得るために膜処理ユニット１２から排出されたろ過処理水に塩素系の薬液を注入するための薬液注入手段である。ポンプＰ１は配管２２内を流通する逆洗水に注入する。ポンプＰ１は前記制御手段によって動作する。また、ポンプＰ１はストローク数や回転数等は可変であり定量的に薬液を供給できるようになっている。
【００２６】
原水タンク１１の底部から引き抜かれた原水は膜処理ユニット１２の底部から導入されて前記膜モジュールの膜と接触するクロスフロー方式で処理される。ろ過処理水はバルブＡＶ−４が開に設定されている配管１８を介して処理水タンク１３に移送される。このとき、原水中の濁質、色度及び有機成分は前記膜モジュールの膜面に堆積していく。
【００２７】
原水の濁度が上昇した場合、前記膜面に堆積するファウリング物質量も増加してしまうため、一定な洗浄工程では対応できない。そこで、水処理装置１では原水濁度上昇時に逆洗周期や逆洗に供する洗浄薬液（次亜塩素酸水）の注入率を変化させた試験を行った。
【００２８】
図２は膜処理ユニット１２の逆洗工程での次亜塩素注入率と原水濁度、膜供給圧力の関係を示した特性図である。膜処理ユニット１２（旭化成ケミカルズ製の膜モジュールを備えたもの，膜モジュール１本当たりの有効膜面積５０ｍ2，フラックス２．０ｍ3／ｍ2・日の時に処理能力１００ｍ3／日）の逆洗浄工程は約２０〜３０分毎に実行された（流量１．７ｍ3／時）。このとき、ポンプＰ１の次亜塩素注入率は３ｍｇ／Ｌに設定したが、原水（１．７ｍ3／時）の２〜３回程度の濁度上昇により膜処理ユニット１２の原水供給側の圧力（圧力計ＰＩ１の計測値）がリミット設置値（２２０ｋＰａ）まで達し、水処理装置１が停止した。そこで、膜処理ユニット１２の膜モジュールを再生した後にポンプＰ１の次亜塩素注入率を６ｍｇ／Ｌに設定して連続運転を行い、原水（１．７ｍ3／時）の濁度上昇に対する前記供給側圧力の変化を観察した。これによると原水の濁度上昇が２〜３日程度続くと、前記供給側圧力の上昇が確認された。さらに、ポンプＰ１の次亜塩素注入率を１０ｍｇ／Ｌまでに設定すると、１〜２日経過後、前記供給側の圧力の低下が確認された。これらのことから原水濁度の変化に対応させて次亜塩素注入率を変化させれば、ファウリングの抑制が可能となることがわかった。
【００２９】
以上の試験結果に基づき、水処理装置１のポンプＰ１は原水タンク１１に貯留された原水の濁度に基づく次亜塩素注入率で前記薬液を前記ろ過処理水に注入する。
【００３０】
図１を参照しながら水処理装置１の動作例について説明する。
【００３１】
原水の水処理工程では、原水タンク１１内の原水の水位がポンプＰ２の起動水位以上であると水位計ＬＩＣ２が検知している場合、バルブＡＶ−２，ＡＶ−３，ＡＶ−５，ＡＶ−６が閉に設定される一方でバルブＡＶ−１，ＡＶ−４が開に設定された状態で、前記原水はポンプＰ２によって膜処理ユニット１２に供給される。前記原水の供給量は流量計ＦＩ２や圧力計ＰＩ１，ＰＩ２によって流量や圧力が監視されながらポンプＰ１のインバータ機能によって適宜に制御される。膜処理ユニット１２から排出された処理水は処理水タンク１３に供給される。
【００３２】
膜処理ユニット１２の洗浄（逆洗）工程（例えば２０〜３０分／回）ではポンプＰ２は停止し同時にバルブＡＶ−１，ＡＶ−２及びＡＶ−４が閉に設定される一方でバルブＡＶ−３が開に設定される。次いで、中空膜表面の比較的除去されやすい汚濁物質を除去するために、バルブＡＶ−６が開に設定されると共にコンプレッサＣＰ１が起動する。コンプレッサＣＰ１によって生じた気泡は膜処理ユニット１２の分離膜（中空糸膜）の外周面側に供される。コンプレッサＣＰ１からの空気量は流量計ＦＩ５によって監視されながらバルブＡＶ−６によって適宜制御される。一方、前記分離膜の内周面側には洗浄水がバルブＡＶ−５を介して供給される。洗浄水は膜処理ユニット１２のろ過処理水に塩素系の薬液が注入されて得られる。すなわち、ＡＶ−５が開に設定された状態でポンプＰ３が起動し、ろ過処理水が配管１８，２２に供される。このとき配管２２内を流入するろ過処理水には洗浄薬液タンク１４内の薬液がポンプＰ１によって注入される。前記ろ過処理水に対する薬液の注入率は濁度計２４によって測定された原水タンク１１内の原水の濁度に基づき設定されている。このようにして得られた洗浄水は前記水処理工程の原水の流通方向と逆方向に前記分離膜の内週面側を流通する。前記洗浄水の流量は流量計ＦＩ４や圧力計ＰＩ２，ＰＩ３によって監視されながら適宜制御される。そして、前記洗浄水が前記分離膜の外周面側に移行する過程で前記ファウリング物質は前記分離膜の外周面側に溶出する。前記ファウリング物質は前記外周面側で流通する前記気泡のせん断力によって剥離される。前記ファウリング物質を含んだ洗浄水は洗浄排水として配管２０を介して前記気泡と共に系外に排出される。膜処理ユニット１２の洗浄工程（例えば３０分／回）の命令が解除されると、前記水処理工程が開始する。
【００３３】
以上のように水処理装置１によれば膜処理ユニット１２に具備された膜モジュールの洗浄に供する洗浄水を得るために、膜処理ユニット１２のろ過処理水に塩素系の薬液が注入される際に、前記薬液注入の制御因子に膜処理ユニット１２のファウリング物質の指標である原水の濁度が利用される。これにより、前記原水の濁度に依存する前記分離膜のファウリングが抑制される。
【００３４】
したがって、河川水、湖沼水等の水源を直接膜分離処理することができ、凝集剤等を簡略化できる。また、原水濁度上昇に伴う膜面のファウリングが抑制されるので、酸、アルカリによる膜再生処理時間を長く確保できるようになる。
【００３５】
(実施形態２)
図３は本実施形態に係る水処理装置の処理工程を示した概略図である。水処理装置２はファウリング抑制のために原水の濁度を制御因子として利用して逆洗浄工程時の次亜塩素注入率をＦＦ制御（フィードフォワード制御）する。
【００３６】
図３を参照しながら水処理装置２の動作例について説明する。膜処理ユニット１２の洗浄（逆洗）工程（例えば２０〜３０分／回）では、ポンプＰ２は停止し同時にバルブＡＶ−１，ＡＶ−２及びＡＶ−４が閉に設定される一方でバルブＡＶ−３が開に設定される。次いで、中空膜表面の比較的除去されやすい汚濁物質を除去するために、バルブＡＶ−６が開に設定されると共にコンプレッサＣＰ１が起動する。コンプレッサＣＰ１によって生じた気泡は膜処理ユニット１２の分離膜（中空糸膜）の外周面側に供される。コンプレッサＣＰ１からの空気量は流量計ＦＩ５によって監視されながらバルブＡＶ−６によって適宜制御される。一方、前記分離膜の内周面側には洗浄水がバルブＡＶ−５を介して供給される。洗浄水は膜処理ユニット１２のろ過処理水に塩素系の薬液が注入されて得られる。すなわち、ＡＶ−５が開に設定された状態でポンプＰ３が起動し、ろ過処理水が配管１８，２２に供される。このとき配管２２内を流入するろ過処理水には洗浄薬液タンク１４内の薬液がポンプＰ１によって注入される。
【００３７】
ポンプＰ１は原水タンク１１内の濁度計２４によって測定された原水の濁度Ｘに基づきＦＦ制御された薬液の注入率ＹFF（ＹFF＝ａ・Ｘ＋ｂ，ＹFF：薬液の注入率（ｍｇ／Ｌ），ａ：傾き（−），ｂ：最低注入率（ｍｇ／Ｌ），Ｘ：原水濁度（度））で薬液を前記ろ過処理水に注入する。これによって得られた洗浄水は前記水処理工程の原水の流通方向と逆方向に前記分離膜の内週面側を流通する。前記洗浄水の流量は流量計ＦＩ４によって監視されながら適宜制御される。そして、前記洗浄水が前記分離膜の外周面側に移行する過程で前記ファウリング物質は前記分離膜の外周面側に溶出する。前記ファウリング物質は前記外周面側で流通する前記気泡のせん断力によって剥離される。前記ファウリング物質を含んだ洗浄水は洗浄排水として配管２０を介して前記気泡と共に系外に排出される。膜処理ユニット１２の洗浄工程（例えば３０分／回）の命令が解除されると、水処理工程が開始する。この水処理工程では水処理装置１と同じようにポンプ及びバルブ類が動作する。
【００３８】
以上のように水処理装置２によれば河川水、湖沼水等の水源を直接膜分離処理することができるので、凝集剤等を簡略化できる。また、原水濁度上昇に伴う膜面のファウリングが抑制されるので、酸、アルカリによる膜再生処理時間を長く確保できるようになる。さらに、原水の水質の指標である原水濁度を制御因子として用いて、逆洗工程時の次亜塩素注入率の自動制御が可能となる。
【００３９】
特に、水処理装置２では、前記薬液の注入過程で、前記原水の濁度は前記薬液の注入率をフィードフォワード制御する制御因子として利用されることで、原水の濁度に応じた薬液の注入制御を行える。
【００４０】
（実施形態３）
図４（ａ）は分離膜によって原水がろ過処理される過程を説明した概略説明図である。図４（ｂ）は逆洗洗浄工程でファウリング物質が除去される過程を説明した概略説明図である。また、図５は本実施形態に係る水処理装置の処理工程を示した概略図である。
【００４１】
水処理装置３は逆洗排水を河川に放流する場合、残留塩素濃度を制限するために洗浄排水の残留塩素濃度を制限するために洗浄排水の残留塩素濃度を残留塩素計３１によって測定し、残留塩素を排出しないように制御している。残留塩素計３１は配管２０に設置される。残留塩素計３１としては水処理技術に適用される既知の測定手段が採用される。
【００４２】
実施形態１の水処理装置１の連続運転結果によりファウリング物質と残留塩素の関係も明らかとなった。すなわち、図４（ａ）に示されたろ過工程では分離膜に付着するファウリング物質は有機物系物質と無機系物質とからなることが確認された。特に、無機系物質は粘土質、鉄、マンガンであるであることが確認された。図４（ｂ）に示された逆洗工程では分離膜の内面から次亜塩素酸水を含んだ洗浄水が通水される。これにより前記ファイリング物質が分離膜の外面へ排出される。分離膜の外面に堆積したファウリング物質は気泡洗浄との効果によって剥離される。このときの洗浄排水の残留塩素濃度はほとんど検出されないことが確認された。そして、この逆洗工程を繰り返すとファウリング物質も除去されて洗浄排水中の残留塩素濃度が上昇することが確認された。
【００４３】
この結果に基づき水処理装置３では図５に示すように洗浄排水系統に残留塩素計を備えて洗浄排水の残留塩素（ＲｅＣｌＩ）を測定している。そして、この測定値と残留塩素設定値（ＲｅＣｌset）の差から設定値よりも測定値が大きい場合にＦＦ制御側の薬液の注入率を下げるように制御する。これにより洗浄排水を河川等の自然水系に戻す場合に管理された水質条件で排出できる。
【００４４】
水処理装置３の制御式を以下に示した。
【００４５】
ＹReCl＝ＹFF−βＹFB
ＹFF＝ａ・Ｘ＋ｂ
ＹFB＝ｋBMCl・（ＲｅＣｌset−ＲｅＣｌＩ）
ＹReCl：ＦＦ制御とＦＢ制御とによる次亜塩素注入率（ｍｇ／Ｌ）
ＹFF：ＦＦ制御による次亜塩素注入率（ｍｇ／Ｌ）
ＹFB：ＦＢ制御による次亜塩素注入率（ｍｇ／Ｌ）
ａ：傾き（−）
ｂ：最低注入率（ｍｇ／Ｌ）
Ｘ：原水濁度（度）
ＲｅＣｌset：残留塩素設定値（ｍｇ／Ｌ）
ｋBMCl：ＦＢ制御ゲイン（−）
β：重み係数（−）
図５を参照しながら水処理装置２の動作例について説明する。膜処理ユニット１２の洗浄（逆洗）工程（例えば２０〜３０分／回）では、ポンプＰ２は停止し同時にバルブＡＶ−１，ＡＶ−２及びＡＶ−４が閉に設定される一方でバルブＡＶ−３が開に設定される。次いで、中空膜表面の比較的除去されやすい汚濁物質を除去するために、バルブＡＶ−６が開に設定されると共にコンプレッサＣＰ１が起動する。コンプレッサＣＰ１によって生じた気泡は膜処理ユニット１２の分離膜（中空糸膜）の外周面側に供される。コンプレッサＣＰ１からの空気量は流量計ＦＩ５によって監視されながらバルブＡＶ−６によって適宜制御される。一方、前記分離膜の内周面側には洗浄水がバルブＡＶ−５を介して供給される。洗浄水は膜処理ユニット１２のろ過処理水に塩素系の薬液が注入されて得られる。すなわち、ＡＶ−５が開に設定された状態でポンプＰ３が起動し、ろ過処理水が配管１８，２２に供される。このとき配管２２内を流入するろ過処理水には洗浄薬液タンク１４内の薬液がポンプＰ１によって注入される。
【００４６】
ポンプＰ１は、原水タンク１１内の濁度計２４によって測定された原水の濁度Ｘに基づくＦＦ制御（ＹFF＝ａ・Ｘ＋ｂ）と、残留塩素計３１によって測定された配管２０内を流通する洗浄排水の残留塩素濃度ＲｅＣｌＩに基づくＦＢ制御（ＹFB＝ｋBMCl・（ＲｅＣｌset−ＲｅＣｌＩ））とによる薬液の注入率ＹReCl（＝ＹFF−βＹFB）で薬液を前記ろ過処理水に注入する。これによって得られた洗浄水は前記水処理工程の原水の流通方向と逆方向に前記分離膜の内週面側を流通する。前記洗浄水の流量は流量計ＦＩ４や圧力計ＰＩ２，ＰＩ３によって監視されながら適宜制御される。そして、前記洗浄水が前記分離膜の外周面側に移行する過程で前記ファウリング物質は前記分離膜の外周面側に溶出する。前記ファウリング物質は前記外周面側で流通する前記気泡のせん断力によって剥離される。前記ファウリング物質を含んだ洗浄水は洗浄排水として配管２０を介して前記気泡と共に系外に排出される。膜処理ユニット１２の洗浄工程（例えば３０分／回）の命令が解除されると、水処理工程が開始する。この水処理工程では水処理装置１と同じようにポンプ及びバルブ類が動作する。
【００４７】
以上の水処理装置３のように、河川水、湖沼水等の水源を直接膜分離処理することができるので、凝集剤等を簡略化できる。また、原水濁度上昇に伴う膜面のファウリングが抑制されるので、酸、アルカリによる膜再生処理時間を長く確保できるようになる。さらに、原水の水質の指標である原水濁度を制御因子として用いて、逆洗工程時の次亜塩素注入率の自動制御が可能となる。
【００４８】
特に、水処理装置３では、原水の濁度を利用した逆洗浄工程時の次亜塩素注入率制御（ＦＦ制御）と洗浄排水の残留塩素濃度制御（ＦＢ制御）との組み合わせにより、洗浄排水を河川水、湖沼水等に戻す場合に排水中の残塩濃度を制限でき、水質監視も自動化できると共に、次亜塩素水を逆洗に用いるとファウリング物質の除去状態を残塩測定で把握できる。
【００４９】
（実施形態４）
図６は本実施形態に係る水処理装置の処理工程を示した概略図である。
【００５０】
水処理装置４は、原水中の濁度と導電率の間に比例関係がある場合、濁度計２４よりもメンテナンス性に優れた導電率計３２によって測定し、この測定値を制御因子として膜処理ユニット１２の洗浄水を得るための薬液の最適注入率を算出し、ポンプＰ１をＦＦ制御する。導電率計３３としては水処理技術に適用される既知の測定手段が採用される。
【００５１】
図６を参照しながら水処理装置４の動作例について説明する。膜処理ユニット１２の洗浄（逆洗）工程（例えば２０〜３０分／回）ではポンプＰ２は停止し同時にバルブＡＶ−１，ＡＶ−２及びＡＶ−４が閉に設定される一方でバルブＡＶ−３が開に設定される。次いで、中空膜表面の比較的除去されやすい汚濁物質を除去するために、バルブＡＶ−６が開に設定されると共にコンプレッサＣＰ１が起動する。コンプレッサＣＰ１によって生じた気泡は膜処理ユニット１２の分離膜（中空糸膜）の外周面側に供される。コンプレッサＣＰ１からの空気量は流量計ＦＩ５によって監視されながらバルブＡＶ−６によって適宜制御される。一方、前記分離膜の内周面側には洗浄水がバルブＡＶ−５を介して供給される。洗浄水は膜処理ユニット１２のろ過処理水に塩素系の薬液が注入されて得られる。すなわち、ＡＶ−５が開に設定された状態でポンプＰ３が起動し、ろ過処理水が配管１８，２２に供される。このとき配管２２内を流入するろ過処理水には洗浄薬液タンク１４内の薬液がポンプＰ１によって注入される。
【００５２】
ポンプＰ１は原水タンク１１の導電率計３２によって測定された原水の導電率に基づきＦＦ制御された薬液の注入率ＹFF（ＹFF＝ａ・Ｘ＋ｂ，ＹFF：薬液の注入率（ｍｇ／Ｌ），ａ：傾き（−），ｂ：最低注入率（ｍｇ／Ｌ），Ｘ：原水導電率（μＳ／ｃｍ））で薬液を前記ろ過処理水に注入する。これによって得られた洗浄水は前記水処理工程の原水の流通方向と逆方向に前記分離膜の内週面側を流通する。前記洗浄水の流量は流量計ＦＩ４や圧力計ＰＩ２，ＰＩ３によって監視されながら適宜制御される。そして、前記洗浄水が前記分離膜の外周面側に移行する過程で前記ファウリング物質は前記分離膜の外周面側に溶出する。前記ファウリング物質は前記外周面側で流通する前記気泡のせん断力によって剥離される。前記ファウリング物質を含んだ洗浄水は洗浄排水として配管２０を介して前記気泡と共に系外に排出される。膜処理ユニット１２の洗浄工程（例えば３０分／回）の命令が解除されると、水処理工程が開始する。この水処理工程では水処理装置１と同じようにポンプ及びバルブ類が動作する。
【００５３】
以上の水処理装置４によれば、原水の導電率の上昇に伴う膜面のファウリングが抑制されるので、酸、アルカリによる膜再生処理時間を長く確保できるようになる。また、原水の水質の指標として原水導電率を用いているので、逆洗工程時の次亜塩素注入率の自動制御が可能となる。特に、原水中に溶解性の鉄、マンガンが多く含まれている場合、ファウリングを引き起こしやすいので、導電率の測定は有効な手段である。
【００５４】
また、水処理装置４では、前記薬液の注入過程で、原水の導電率が前記薬液の注入率をフィードフォワード制御する制御因子として利用されることで、原水の導電率に応じた薬液の注入制御を行える。
【００５５】
（実施形態５）
図７は本実施形態に係る水処理装置の処理工程を示した概略図である。
【００５６】
水処理装置５は洗浄排水を河川に流す場合に残留塩素濃度を制限するために残留塩素計３４が洗浄排水の残留塩素濃度を監視して系外への残留塩素の排出を防止する。実施形態１の水処理装置１の連続運転結果によりファウリング物質と残留塩素の関係も明らかとなった。すなわち、実施形態３で述べたように、膜処理ユニット１２の洗浄工程では分離膜の内面から次亜塩素酸水を含んだ洗浄水が通水されることによりファイリング物質が分離膜の外面へ排出される。分離膜の外面に堆積したファウリング物質は気泡洗浄との効果によって剥離される。このときの洗浄排水の残留塩素濃度はほとんど検出されないことが確認された。そして、この逆洗工程を繰り返すとファウリング物質も除去されて洗浄排水中の残留塩素濃度が上昇することが確認された。
【００５７】
この結果に基づき水処理装置５では図７に示すように洗浄排水系統に残留塩素計を備えて洗浄排水の残留塩素（ＲｅＣｌＩ）を測定している。その測定値と残留塩素設定値（ＲｅＣｌset）の差から設定値よりも測定値が大きい場合にＦＦ制御側の注入率を下げるように制御する。これにより洗浄排水を河川等の水源に戻す場合に管理された水質条件で排出できる。
【００５８】
水処理装置３の制御式を以下に示した。
【００５９】
ＹReCl＝ＹFF−βＹFB
ＹFF＝ａ・Ｘ＋ｂ
ＹFB＝ｋBMCl・（ＲｅＣｌset−ＲｅＣｌＩ）
ＹReCl：ＦＦ制御とＦＢ制御とによる次亜塩素注入率（ｍｇ／Ｌ）
ＹFF：ＦＦ制御による次亜塩素注入率（ｍｇ／Ｌ）
ＹFB：ＦＢ制御による次亜塩素注入率（ｍｇ／Ｌ）
ａ：傾き（−）
ｂ：最低注入率（ｍｇ／Ｌ）
Ｘ：原水導電率（μＳ／ｃｍ）
ＲｅＣｌset：残留塩素設定値（ｍｇ／Ｌ）
ｋBMCl：ＦＢ制御ゲイン（−）
β：重み係数（−）
図７を参照しながら水処理装置５の動作例について説明する。膜処理ユニット１２の洗浄（逆洗）工程（例えば２０〜３０分／回）ではポンプＰ２は停止し同時にバルブＡＶ−１，ＡＶ−２及びＡＶ−４が閉に設定される一方でバルブＡＶ−３が開に設定される。次いで、中空膜表面の比較的除去されやすい汚濁物質を除去するために、バルブＡＶ−６が開に設定されると共にコンプレッサＣＰ１が起動する。コンプレッサＣＰ１によって生じた気泡は膜処理ユニット１２の分離膜（中空糸膜）の外周面側に供される。コンプレッサＣＰ１からの空気量は流量計ＦＩ５によって監視されながらバルブＡＶ−６によって適宜制御される。一方、前記分離膜の内周面側には洗浄水がバルブＡＶ−５を介して供給される。洗浄水は膜処理ユニット１２のろ過処理水に塩素系の薬液が注入されて得られる。すなわち、ＡＶ−５が開に設定された状態でポンプＰ３が起動し、ろ過処理水が配管１８，２２に供される。このとき配管２２内を流入するろ過処理水には洗浄薬液タンク１４内の薬液がポンプＰ１によって注入される。
【００６０】
ポンプＰ１は、原水タンク１１内の導電率計３２によって測定された原水の導電率Ｘに基づくＦＦ制御（ＹFF＝ａ・Ｘ＋ｂ）と、残留塩素計３１によって測定された配管２０内を流通する洗浄排水の残留塩素濃度ＲｅＣｌＩに基づくＦＢ制御（ＹFB＝ｋBMCl・（ＲｅＣｌset−ＲｅＣｌＩ））とによる薬液の注入率ＹReCl（＝ＹFF−βＹFB）で薬液を前記ろ過処理水に注入する。これによって得られた洗浄水は前記水処理工程の原水の流通方向と逆方向に前記分離膜の内週面側を流通する。前記洗浄水の流量は流量計ＦＩ４や圧力計ＰＩ２，ＰＩ３によって監視されながら適宜制御される。そして、前記洗浄水が前記分離膜の外周面側に移行する過程で前記ファウリング物質は前記分離膜の外周面側に溶出する。前記ファウリング物質は前記外周面側で流通する前記気泡のせん断力によって剥離される。前記ファウリング物質を含んだ洗浄水は洗浄排水として配管２０を介して前記気泡と共に系外に排出される。膜処理ユニット１２の洗浄工程（例えば３０分／回）の命令が解除されると、水処理工程が開始する。この水処理工程では水処理装置１と同じようにポンプ及びバルブ類が動作する。
【００６１】
以上の水処理装置５のように、ファウリング抑制のための原水の導電率を利用した逆洗浄工程時の次亜塩素注入率制御（ＦＦ制御）と洗浄排水の残留塩素濃度制御（ＦＢ制御）とを組み合わせた制御により、洗浄排水を河川水、湖沼水等に戻す場合に排水中の残塩濃度を制限でき、水質監視も自動化できる。また、次亜塩素水を逆洗に用いるとファウリング物質の除去状態を残塩測定で把握できる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】実施形態１に係る水処理装置の処理工程を示した概略図。
【図２】前記水処理装置の逆洗工程での次亜塩素注入率と原水濁度及び膜供給圧力との関係を示した特性図。
【図３】実施形態２に係る水処理装置の処理工程を示した概略図。
【図４】（ａ）分離膜によって原水がろ過処理される過程を説明した概略説明図、（ｂ）逆洗洗浄工程でファウリング物質が除去される過程を説明した概略説明図。
【図５】実施形態３に係る水処理装置の処理工程を示した概略図。
【図６】実施形態４に係る水処理装置の処理工程を示した概略図。
【図７】実施形態５に係る水処理装置の処理工程を示した概略図。
【符号の説明】
【００６３】
１，２，３，４，５…水処理装置
１１…原水タンク
１２…膜処理ユニット
１３…処理水タンク
１４…洗浄薬液タンク
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３…ポンプ
ＣＰ１…エアコンプレッサ
ＡＶ−１，ＡＶ−２，ＡＶ−３，ＡＶ−４，ＡＶ−５…バルブ
２４…濁度計
３１…残留塩素計
３２…導電率計
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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