(57)【要約】【課題】分離膜に堆積した膜ファウリングの評価に有用な情報を取得する。【解決手段】  本発明は、供給流体を膜分離して透過流体を生成する分離膜２３の主面２３ｆに堆積する膜ファウリング９０の評価方法である。この評価方法は、分離膜２３または供給流体から分岐して流れるサンプリング流体を膜分離するファウリング評価用分離膜の主面に堆積した膜ファウリング９０を評価対象として、膜ファウリング９０のレーザー光反射像と、膜ファウリング９０の染色像とを取得する像取得ステップと、レーザー光反射像から膜ファウリング９０の全量に関する情報Ｗを取得するとともに、染色像から膜ファウリング９０を構成する複数の成分のうち一部の成分の量に関する情報Ｃを取得する成分評価ステップと、を具備する。【選択図】図３
2013223835.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給流体を膜分離して透過流体を生成する分離膜の主面に堆積する膜ファウリングの評価方法であって、
前記分離膜または前記供給流体から分岐して流れるサンプリング流体を膜分離するファウリング評価用分離膜の主面に堆積した膜ファウリングを評価対象として、当該膜ファウリングのレーザー光反射像と、当該膜ファウリングの染色像とを取得する像取得ステップと、
前記レーザー光反射像から前記膜ファウリングの全量に関する情報Ｗを取得するとともに、前記染色像から前記膜ファウリングを構成する複数の成分のうち一部の成分の量に関する情報Ｃを取得する成分評価ステップと、を具備する、膜ファウリングの評価方法。
【請求項２】
前記成分評価ステップにおいて、前記レーザー光反射像および前記染色像をそれぞれ画像解析して前記情報Ｗおよび前記情報Ｃを取得する、請求項１に記載の膜ファウリングの評価方法。
【請求項３】
前記情報Ｗおよび情報Ｃが数値化された情報である、請求項２に記載の膜ファウリングの評価方法。
【請求項４】
前記成分評価ステップにおいて、前記複数の成分のうちの前記一部の成分の量を除く残部の成分の量に関する情報ＣＲを前記情報Ｗおよび前記情報Ｃから取得する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の膜ファウリングの評価方法。
【請求項５】
前記情報Ｃが、第１成分の量に関する情報ｃ１と第２成分の量に関する情報ｃ２とを含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の膜ファウリングの評価方法。
【請求項６】
前記像取得ステップにおいて、前記一部の成分を染色する染色剤を前記膜ファウリングに接触させた後に前記染色像を取得する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の膜ファウリングの評価方法。
【請求項７】
前記像取得ステップにおいて、前記レーザー光反射像を取得した後に、前記膜ファウリングに前記染色剤を接触させる、請求項６に記載の膜ファウリングの評価方法。
【請求項８】
前記像取得ステップにおいて、前記レーザー光反射像および前記染色像を、共焦点光学顕微鏡により取得する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の膜ファウリングの評価方法。
【請求項９】
前記評価対象は、前記供給流体から分岐して流れるサンプリング流体を膜分離するファウリング評価用分離膜の主面に堆積した膜ファウリングであり、
前記ファウリング評価用分離膜は、前記分離膜の材料と同一の材料から構成されている、請求項１〜８のいずれか一項に記載の膜ファウリングの評価方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の膜ファウリングの評価方法を実施する膜ファウリング評価ステップと、
前記情報Ｗおよび前記情報Ｃにより定まる洗浄法を指定する洗浄法指定ステップと、
前記洗浄法により前記分離膜を洗浄する洗浄ステップと、を具備する、分離膜の洗浄方法。
【請求項１１】
前記成分評価ステップにおいて、前記複数の成分のうちの前記一部の成分の量を除く残部の成分の量に関する情報ＣＲを前記情報Ｗおよび前記情報Ｃから取得し、
前記洗浄法指定ステップにおいて、前記情報Ｃおよび前記情報ＣＲにより定まる洗浄法を指定する、請求項１０に記載の分離膜の洗浄方法。
【請求項１２】
前記洗浄法指定ステップにおいて、前記洗浄法を、酸洗浄法およびアルカリ洗浄法から選択して指定する、請求項１０または１１に記載の洗浄方法。
【請求項１３】
前記洗浄法指定ステップにおいて、前記洗浄法を、酸洗浄法、殺菌洗浄法およびフラッシング洗浄法から選択して指定する、請求項１０または１１に記載の洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、供給流体を膜分離して透過流体を生成する分離膜の主面に堆積した膜ファウリングの評価方法に関する。本発明はまた、この評価方法を用いた分離膜の洗浄方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
分離膜の膜分離作用は、種々の分野で利用されている。例えば、複合逆浸透膜は、海水の淡水化、排水処理等に用いられている。無機物、菌類等のファウラントが含まれる流体が分離膜を透過すると、分離膜の表面（以下、膜面と記載することがある）にファウラントが堆積して膜ファウリングが形成され、分離膜の膜分離作用が低下する。このため、膜面の洗浄が適宜行われる。膜面の洗浄法としては、酸、アルカリもしくは塩素等の殺菌剤を含む洗浄剤による化学洗浄法、または、フラッシング洗浄法もしくは通常運転時の方向とは逆方向に供給流体を流す逆洗浄法等の物理洗浄法が挙げられる。
【０００３】
分離膜の劣化を抑制する観点（すなわち、分離膜の寿命を延ばし、膜分離作用を維持する観点）からは、上記の洗浄を過不足なく実施することが好ましい。従来は、洗浄を行うタイミングは、経験、供給流体の質、膜分離前後の流体データ（例えば、流量、流体中の異物の含有量）等に基づいて決定されていた。しかし、分離膜の劣化を抑制する観点からは、経験によらず膜ファウリングを直接的かつ客観的に評価することが望まれる。
【０００４】
特許文献１〜４には、膜ファウリングにおける特定の構成要素を評価する方法が記載されている。特許文献１には、レーザー光の透過光に基づいてバイオフィルムを評価することが記載されている。特許文献２には、共焦点光学顕微鏡およびコンピューターによって得られた蛍光画像に基づいてバイオフィルムを評価することが記載されている。特許文献３には、ＡＴＰ（アデノシン三リン酸）測定法によりバイオフィルムを評価することが記載されている。特許文献４には、顕微鏡およびカメラによって得られた反射ビーム由来の画像に基づいてスケールを評価することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１０７３３０号公報
【特許文献２】特表２００５−５２５５５１号公報
【特許文献３】国際公開第２００８／０３８５７５号
【特許文献４】特表２００９−５２４５２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１〜３にはバイオフィルムの評価方法が、特許文献４にはスケールの評価方法が、それぞれ記載されている。しかし、膜ファウリングは複数種類の構成要素からなることが多く、構成要素の種類によって適切な洗浄方法が相違する。従って、分離膜の洗浄の態様（タイミング、方法）を適切に選択するためには、膜ファウリングの構成要素を、適切な洗浄方法が異なる区分に分けて把握できることが望まれる。そこで、本発明は、洗浄方法の適切な選択に適した膜ファウリングの評価方法、およびこれを利用した分離膜の洗浄方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、
供給流体を膜分離して透過流体を生成する分離膜の主面に堆積する膜ファウリングの評価方法であって、
前記分離膜または前記供給流体から分岐して流れるサンプリング流体を膜分離するファウリング評価用分離膜の主面に堆積した膜ファウリングを評価対象として、当該膜ファウリングのレーザー光反射像と、当該膜ファウリングの染色像とを取得する像取得ステップと、
前記レーザー光反射像から前記膜ファウリングの全量に関する情報Ｗを取得するとともに、前記染色像から前記膜ファウリングを構成する複数の成分のうち一部の成分の量に関する情報Ｃを取得する成分評価ステップと、を具備する、膜ファウリングの評価方法
、を提供する。
【０００８】
また、本発明は、
上記の膜ファウリングの評価方法を実施する膜ファウリング評価ステップと、
前記情報Ｗおよび前記情報Ｃにより定まる洗浄法を指定する洗浄法指定ステップと、
前記洗浄法により前記分離膜を洗浄する洗浄ステップと、を具備する、分離膜の洗浄方法
、を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る膜ファウリングの評価方法では、膜ファウリングの全量に関する情報Ｗを取得するとともに、膜ファウリングを構成する複数の成分のうち一部の成分の量に関する情報Ｃを取得する。情報Ｗおよび情報Ｃは、適切な洗浄方法を指定するための膜ファウリングの評価、さらには適切な洗浄方法による分離膜の洗浄に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】分離膜の断面図
【図２】膜ファウリングが堆積した分離膜の断面図
【図３】共焦点光学顕微鏡の構成図
【図４】膜分離装置の構成図
【図５Ａ】サブモジュールの斜視図
【図５Ｂ】図５Ａに示すサブモジュールの断面図
【図６】膜分離装置の洗浄方法の一例を示すフローチャート
【図７】膜分離装置の洗浄方法の別例を示すフローチャート
【図８Ａ】サンプルＡの染色像
【図８Ｂ】サンプルＡのレーザー光反射像
【図９Ａ】サンプルＢの染色像
【図９Ｂ】サンプルＢのレーザー光反射像
【００１１】
以下、本発明の各実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明は、本発明の一例に関するものであり、本発明は以下の実施形態によって限定されるものではない。
【００１２】
（第１実施形態）
図１に示す分離膜２３は、供給流体を膜分離（流体を選択性を持つ隔壁（膜）に通すことで目的物を濾し分ける操作の総称）して透過流体を生成する機能を具備している。分離膜２３には、液体状の供給流体（かん水、海水、排水、用水等）を膜分離可能なもの、気体（蒸気）状の供給流体を膜分離可能なものが存在する。分離膜２３の具体例としては、逆浸透（ＲＯ）膜、ナノフィルトレーション（ＮＦ）膜、限外濾過膜（ＵＦ）膜、精密濾過（ＭＦ）膜等が挙げられる。供給流体に含まれるファウラントによっては、図２に示すように、当該供給流体を膜分離した分離膜２３の主面２３ｆに膜ファウリング９０が堆積する。
【００１３】
膜ファウリング９０を形成するファウラントとしては、難溶性無機物質（鉄、マンガン等の金属酸化物、炭酸カルシウム、シリカ等）、細菌類（微生物等）、および有機物質（油分、残存ポリマー等）が挙げられる。難溶性無機物質は、スケールを構成するファウラントである。細菌類は、バイオフィルムを構成するファウラントである。スケールもバイオフィルムも膜ファウリング９０の一種であり、多くの場合、膜ファウリング９０はスケールおよびバイオフィルムの両方を含んでいる。バイオフィルムは、分離膜の膜分離作用を特に劣化させるため、特に注意を要する膜ファウリングである。
【００１４】
分離膜２３の主面２３ｆに堆積する膜ファウリング９０の評価は、膜ファウリング９０を測定対象とする（膜ファウリング９０を直接的に評価する）評価方法により実施され得る。また、分離膜２３の洗浄は、この評価方法に基づいて実施する洗浄方法により実施され得る。例えば、上記の評価方法は、膜分離ステップと、像取得ステップと、成分評価ステップとを具備し、上記の洗浄方法は、上記の評価方法を実施する膜ファウリング評価ステップと、洗浄法指定ステップと、洗浄ステップとを具備する。以下、膜分離ステップ、像取得ステップ、成分評価ステップ、洗浄法指定ステップおよび洗浄ステップの各ステップの一例を説明する。
【００１５】
膜分離ステップでは、供給流体の一部または全部が分離膜２３を透過する。膜分離ステップにおいては、分離膜２３の主面（供給流体が供給される面）２３ｆに、供給流体に含まれるファウラント等に応じた膜ファウリング９０が堆積していく。
【００１６】
像取得ステップでは、分離膜２３の主面２３ｆに堆積した膜ファウリング９０を評価対象として、膜ファウリング９０のレーザー光反射像と、膜ファウリング９０の染色像とが取得される。
【００１７】
膜ファウリング９０のレーザー光反射像は、膜ファウリング９０を構成する全成分を表す像であり、光源から発せられるレーザー光を膜ファウリング９０において反射させることにより取得される。通常の測定器によりレーザー光反射像が取得される場合、レーザー光として可視域の波長を有する単色光が用いられる。レーザー光反射像の解像度を高める観点からは、レーザー光の波長の範囲は、可視域の中でも短波長側の範囲、例えば４００〜６００ｎｍの範囲であることが好ましい。
【００１８】
膜ファウリング９０の染色像は、膜ファウリング９０を構成する複数の成分のうちの一部の成分を表す像であり、当該一部の成分を染色する染色剤を膜ファウリング９０に接触させた後に取得される。
【００１９】
本実施形態では、細菌を特異的に検出するための染色剤（典型的には蛍光染色剤）が使用され、バイオフィルムを表す染色像（典型的には蛍光染色像）が取得される。細菌を特異的に検出するための染色剤としては、ＳＹＴＯ９、塩化２，３，５−トリフェニルテトラゾリウム、４’，６−ジアミジノ−２−フェニルインドール（ＤＡＰＩ（4',6-diamidino-2-phenylindole））、ヨウ化プロピジウム（ＰＩ（propidium iodide））が挙げられる。これらの染色剤のうち、ＳＹＴＯ９は生菌を特異的に検出するための染色剤であり、ヨウ化プロピジウムは死菌を特異的に検出するための染色剤である。
【００２０】
ただし、上記の染色剤に代えて、細菌が産生する多糖類を染色することのできる糖類結合性試薬、または細菌に反応する酵素基質等を添加することにより、バイオフィルムを表す染色像を取得してもよい。また、使用可能な染色剤が上記に限られるわけでもない。例えば、有機物を特異的に検出するための染色剤（トルイジンブルー、アルシアンブルー（例えば和光純薬工業製）等）を使用して有機物を表す染色像を取得してもよく、無機物を特異的に検出するための染色剤（個々の無機物に吸着性を示す染料等）を使用してスケールを表す染色像を取得してもよい。また、複数種類の染色剤を併用してもよい。
【００２１】
レーザー光反射像および染色像を取得するための測定器としては、公知の顕微鏡が挙げられる。レーザー光反射像および染色像を取得するための好適な測定器としては、共焦点光学顕微鏡（共焦点レーザー顕微鏡）が挙げられる。共焦点光学顕微鏡によれば、レーザー光反射像および染色像を３次元像として取得できる。３次元像を取得することは、成分評価ステップにおいてレーザー光反射像および染色像の厚さ情報を利用できる点で有効である。
【００２２】
共焦点光学顕微鏡の一例を、図３を参照しながら説明する。図３に示す共焦点光学顕微鏡８は、画像解析装置８１、受光素子８２、ピンホールパネル８３、結像レンズ８４、ハーフミラー８５、対物レンズ８６および光源８７を具備している。
【００２３】
レーザー光反射像を取得する場合には、光源８７からハーフミラー８５に向けてレーザー光が照射される。ハーフミラー８５に到達したレーザー光の一部は反射して対物レンズ８６に向かう。対物レンズ８６に到達したレーザー光は、屈折して、集光した状態で分離膜２３（正確には、主面２３ｆ上の膜ファウリング９０）に到達する。分離膜２３に到達したレーザー光は、反射して、対物レンズ８６、ハーフミラー８５、結像レンズ８４およびピンホールパネル８３を経て受光素子８２に到達する。
【００２４】
蛍光染色像を取得する場合には、膜ファウリング９０に結合した蛍光染色剤由来の蛍光が、対物レンズ８６、ハーフミラー８５、結像レンズ８４およびピンホールパネル８３を経て受光素子８２に到達する。
【００２５】
膜ファウリング９０を構成する一部の成分を染色すると、レーザー光反射像が影響を受けることがある。従って、像取得ステップにおいて、レーザー光反射像を取得した後に膜ファウリング９０に染色剤を接触させて染色像を取得することが好ましい。なお、像取得ステップが終了した後にも分離膜２３による膜分離を継続すると、染色された膜ファウリング９０の上に染色されていない膜ファウリング９０が堆積する。この堆積によって、再びレーザー光反射像を取得し易い状態となる。
【００２６】
ただし、レーザー光反射像を取得するための分離膜と染色像を取得するための分離膜とを、供給流体の流れに対して並列に配置して、これにより、同時にレーザー光反射像と染色像とを取得可能としてもよい。この形態によれば、像取得ステップに要する期間を短縮できる。
【００２７】
また、同一の分離膜からレーザー光反射像と染色像とを取得する場合、分離膜２３においてレーザー光反射像を取得する領域と、染色像を取得する領域とは、同一であっても相違していてもよい。
【００２８】
成分評価ステップでは、レーザー光反射像から膜ファウリング９０の全量に関する情報Ｗを取得するとともに、染色像から膜ファウリング９０を構成する複数の成分のうち一部の成分の量に関する情報Ｃを取得する。
【００２９】
情報Ｗおよび情報Ｃは、それぞれ膜ファウリング９０の全量および一部の成分の量を特定するための情報であり、典型的には数値化された情報である。この数値は、例えば、膜ファウリング９０を構成する全ての成分または一部の成分の体積を示す。ただし、情報Ｗおよび情報Ｃは、数値に限られるわけではなく、例えば対象とする成分が存在する区画を表示した２次元マップ、または対象とする成分の体積をグレースケールやカラースケールにより表示した視覚化された情報であってもよい。
【００３０】
情報Ｗおよび情報Ｃは、例えば、レーザー光反射像および染色像をそれぞれ画像解析することにより取得される。画像解析には、公知の画像解析装置を用いることができる。画像解析装置は、測定器内部に搭載されていてもよく、測定器に有線または無線により接続されていてもよい。図３における画像解析装置８１は、測定器内部に搭載された画像解析装置の一例であり、受光素子８２に接続されている。
【００３１】
また、膜ファウリング９０を構成する複数の成分のうちの一部の成分の量を除く残部の成分の量に関する情報ＣＲを情報Ｗおよび情報Ｃから取得することが有効である場合もある。例えば、膜ファウリング９０の大部分がバイオフィルムおよびスケールにより構成されていることが予想される状況においては、情報Ｃがバイオフィルムの量を表す情報である場合、取得された情報ＣＲを、実質的にスケールの量を表す情報として取り扱うことができる。
【００３２】
像取得ステップにおいて、２種類の染色剤、すなわち第１染色剤および第２染色剤を使用した場合、成分評価ステップにおいて、第１染色剤により染色される第１成分の量に関する情報ｃ１と第２染色剤により染色される第２成分の量に関する情報ｃ２とを含んだ情報Ｃが取得される。例えば、像取得ステップにおいて、生菌を特異的に検出するための第１染色剤と死菌を特異的に検出するための第２染色剤とを併用した場合、情報ｃ１を生菌由来のバイオフィルムを表す量として、情報ｃ２を死菌由来のバイオフィルムを表す量として取り扱うことができる。一般化すると、像取得ステップにおいて、ｎ種類（ｎは整数である）の染色剤を使用した場合、成分評価ステップにおいて、各染色剤により染色される各成分の量に関する情報（情報ｃ１、情報ｃ２、・・・情報ｃｎ）を含んだ情報Ｃが取得される。
【００３３】
洗浄法指定ステップでは、情報Ｗおよび情報Ｃにより定まる洗浄法を指定する。
【００３４】
情報Ｗおよび情報Ｃが数値化された情報である場合、情報Ｗおよび情報Ｃを入力値として得た出力値を算出し、洗浄法を出力値により定めることができる。例えば、情報Ｗと情報Ｃとを比較することにより、レーザー光反射像の体積に対する染色像の体積の比、レーザー光反射像の体積と染色像の体積の差分等を算出することは、洗浄法の指定に有効である。また、情報Ｃと情報ＣＲとを比較することにより、染色像の体積とレーザー光反射像における染色像以外の部分の体積との差分を算出することにより両者の大小関係を判定してもよい。情報Ｗおよび情報Ｃが視覚化された情報である場合、情報Ｗと情報Ｃとを目視により比較して、レーザー光反射像の体積と染色像の体積との大小関係を判定してもよい。
【００３５】
本実施形態では、膜ファウリング９０における除去すべき成分がバイオフィルムであることを示す出力値が算出された場合はバイオフィルムを好適に除去できる洗浄法（例えばアルカリ洗浄法）が選択され、当該除去すべき成分がスケールであることを示す出力値が算出された場合は、スケールを好適に除去できる洗浄法（例えば酸洗浄法）が選択される。
【００３６】
ただし、洗浄法指定ステップが本実施形態の態様に限られるわけではない。例えば、膜ファウリング９０における除去すべき成分がバイオフィルムであることを示す出力値が算出された場合、当該除去すべき成分が生菌由来のバイオフィルムであることを示す出力値が算出されたときには生菌由来のバイオフィルムを好適に除去できる洗浄法（例えば殺菌洗浄法）が選択され、当該除去すべき成分が死菌由来のバイオフィルムであることを示す出力値が算出されたときには死菌由来のバイオフィルムを好適に除去できる洗浄法（例えばフラッシング洗浄法）が選択される態様も採用され得る。なお、情報Ｗにより、膜ファウリング９０が分離膜２３の洗浄を要するほどには堆積していないことが把握される場合には洗浄ステップを実施しないことが選択される態様も採用され得る。この場合、洗浄法指定ステップは、情報Ｗおよび情報Ｃにより定まる洗浄法を指定するか、あるいは、洗浄しないことを決定するステップとして実施される。
【００３７】
バイオフィルムを好適に除去できる分離膜２３の洗浄法としては、アルカリ洗浄法、殺菌洗浄法、物理洗浄法等が挙げられる。スケールを好適に除去できる分離膜２３の洗浄法としては、酸洗浄法が挙げられる。生菌由来のバイオフィルムを特に好適に除去できる分離膜２３の洗浄法としては、殺菌洗浄法等が挙げられる。死菌由来のバイオフィルムを特に好適に除去できる分離膜２３の洗浄法としては、物理洗浄法等が挙げられる。
【００３８】
上記のアルカリ洗浄法で使用される薬剤は水酸化ナトリウム等であり、酸洗浄法で使用される薬剤はクエン酸、塩酸等であり、殺菌洗浄法で使用される薬剤は塩素等である。アルカリ洗浄法、酸洗浄法および殺菌洗浄法では、上記の薬剤を洗浄対象物（分離膜２３）に供給する。上記の物理洗浄法としては、フラッシング洗浄法、逆洗浄法等が挙げられる。
【００３９】
洗浄ステップでは、洗浄法指定ステップにおいて指定された洗浄法により分離膜２３の洗浄が実施される。
【００４０】
以下、具体例（第１具体例〜第３具体例）により、本実施形態における分離膜２３の洗浄方法をさらに説明する。
【００４１】
第１具体例では、まず、膜分離ステップにおいて、分離膜２３の主面２３ｆに膜ファウリング９０が堆積していく。次に、像取得ステップにおいて、膜ファウリング９０のレーザー光反射像を取得するとともに、膜ファウリング９０におけるバイオフィルムを表す染色像を取得する。次に、成分評価ステップにおいて、レーザー光反射像および染色像から、膜ファウリング９０の全体積を表す情報Ｗおよび膜ファウリング９０におけるバイオフィルムの体積を表す情報Ｃを取得し、情報Ｗおよび情報Ｃからスケールの体積を表すと推定される情報ＣＲを取得する。次に、洗浄法指定ステップにおいて、情報Ｃおよび情報ＣＲから、バイオフィルムの体積とスケールの体積との大小関係を判定する。バイオフィルムの体積がスケールの体積以上と判定された場合にはアルカリ洗浄法を、バイオフィルムの体積がスケールの体積未満と判定された場合には酸洗浄法を選択する。洗浄ステップでは、洗浄法指定ステップにおいて選択された洗浄法により、分離膜２３の洗浄を実施する。
【００４２】
第１具体例では、成分評価ステップにおいて、複数の成分のうちの一部の成分の量を除く残部の成分の量に関する情報ＣＲ（スケールの体積）を情報Ｗ（膜ファウリング９０の全体積）および情報Ｃ（バイオフィルムの体積）から取得し、洗浄法指定ステップにおいて、情報Ｃおよび情報ＣＲにより、洗浄方法を酸洗浄法およびアルカリ洗浄法から選択して指定する。従って、第１具体例では、バイオフィルムを除去すべき場合に適した洗浄とスケールを除去すべき場合に適した洗浄のいずれかを選択的に実施できる。
【００４３】
第２具体例では、第１具体例と同様の膜分離ステップおよび像取得ステップを実施する。次に、成分評価ステップにおいて、レーザー光反射像および染色像から、膜ファウリング９０の全体積を表す情報Ｗおよび膜ファウリング９０におけるバイオフィルムの体積を表す情報Ｃを取得する。次に、洗浄法指定ステップにおいて、情報Ｗと情報Ｃとを比較することにより、レーザー光反射像の体積に対するバイオフィルムを表す染色像の体積の比Ｃ／Ｗを出力値として算出する。引き続き、例えば、比Ｃ／Ｗが０．０５以上である場合にはアルカリ洗浄法を、比Ｃ／Ｗが０．０５未満である場合は酸洗浄法を選択する。洗浄ステップでは、洗浄法指定ステップにおいて選択された洗浄法により、分離膜２３の洗浄を実施する。
【００４４】
第２具体例によっても、バイオフィルムを除去すべき場合に適した洗浄とスケールを除去すべき場合に適した洗浄のいずれかを選択的に実施できる。
【００４５】
第３具体例では、第１具体例と同一の膜分離ステップを実施する。次に、像取得ステップにおいて、膜ファウリング９０のレーザー光反射像を取得するとともに、膜ファウリング９０における生菌由来のバイオフィルムを表す第１染色像および膜ファウリング９０における死菌由来のバイオフィルムを表す第２染色像を取得する。次に、成分評価ステップにおいて、レーザー光反射像、第１染色像および第２染色像から、膜ファウリング９０の全体積を表す情報Ｗ、膜ファウリング９０における生菌由来のバイオフィルムの体積を表す情報ｃ１および膜ファウリング９０における死菌由来のバイオフィルムの体積を表す情報ｃ２を取得し、情報Ｗ、情報ｃ１および情報ｃ２からスケールの体積を表すと推定される情報ＣＲを取得する。次に、洗浄法指定ステップにおいて、情報ｃ１、情報ｃ２および情報ＣＲから、バイオフィルムの体積（生菌由来のバイオフィルムの体積と死菌由来のバイオフィルムの体積の和）とスケールの体積との大小関係を判定する。バイオフィルムの体積がスケールの体積以上と判定された場合、生菌由来のバイオフィルムの体積と死菌由来のバイオフィルムの体積との大小関係を判定し、生菌由来のバイオフィルムの体積が死菌由来のバイオフィルムの体積以上と判定されたときには殺菌洗浄法を、生菌由来のバイオフィルムの体積が死菌由来のバイオフィルムの体積未満と判定されたときにはフラッシング洗浄法を選択する。バイオフィルムの体積がスケールの体積未満と判定された場合には酸洗浄法を選択する。洗浄ステップでは、洗浄法指定ステップにおいて選択された洗浄法により、分離膜２３の洗浄を実施する。
【００４６】
第３具体例では、洗浄法指定ステップにおいて、洗浄法を、酸洗浄法、殺菌洗浄法およびフラッシング洗浄法から選択して指定する。第３具体例によっても、バイオフィルムを除去すべき場合に適した洗浄とスケールを除去すべき場合に適した洗浄のいずれかを選択的に実施できる。さらに、第３具体例によれば、バイオフィルムを除去すべき場合の洗浄を、生菌由来のバイオフィルムの除去に特に適した洗浄および死菌由来のバイオフィルムの除去に特に適した洗浄から選択的に実施できる。
【００４７】
（第２実施形態）
分離膜の主面に堆積する膜ファウリングの評価は、当該膜ファウリングを間接的に評価する評価方法によっても実施され得る。また、当該分離膜の洗浄は、この評価方法の評価結果に基づいて実施する洗浄方法により実施され得る。以下、膜ファウリングの間接的な評価方法およびこれを利用した分離膜の洗浄方法の一実施形態として、膜分離装置の膜ファウリングの評価方法および膜分離装置の洗浄方法を説明する。なお、以下の説明では、第１実施形態と重複する説明を省略する場合がある。
【００４８】
まず、本実施形態における膜分離装置の構成を説明する。
【００４９】
図４に示す膜分離装置１１０は、供給流体Ｆ（第１実施形態の供給流体に相当する流体）を膜分離して透過流体を生成する機能を具備している。膜分離装置１１０は、当該機能を提供するための分離膜モジュール１０１と、分離膜モジュール１０１において堆積する膜ファウリングを間接的に把握するためのサブモジュール１０２とを備えている。膜分離装置１１０では、分離膜モジュール１０１は第１の流路１１１の下流端に接続され、サブモジュール１０２は第１の流路１１１から分岐した分岐路である第２の流路１１２の下流端に接続され、第１の流路１１１に加圧ポンプ１０６が設けられ、第２の流路１１２にバルブ（流量調整バルブ）１０５が設けられており、これにより、供給流体Ｆの大部分が分離膜モジュール１０１に導かれ、供給流体Ｆから分岐して流れる残部（以下、サンプリング流体Ｓ）は、サブモジュール１０２に導かれる。本実施形態では、分離膜モジュール１０１およびサブモジュール１０２はクロスフロー式のモジュールであるため、分離膜モジュール１０１に導かれた供給流体Ｆは透過流体Ｔ1と濃縮流体Ｃ1とに分離され、サブモジュール１０２に導かれたサンプリング流体Ｓは透過流体Ｔ2と濃縮流体Ｃ2とに分離される。
【００５０】
本実施形態における分離膜モジュール１０１は、分離膜２３と同一種類の分離膜を有するスパイラル型のモジュールである。ただし、分離膜モジュールは、フレームアンドプレート型等の平膜型、チューブラー型等の管状型、中空糸型、プリーツ型等のモジュールであってもよい。また、分離膜モジュールは、全量濾過方式等の、クロスフロー式以外の方式のモジュールであってもよい。
【００５１】
本実施形態におけるサブモジュール１０２では、図５Ａおよび図５Ｂに示すように、透過側流路材１２４、ファウリング評価用分離膜１２３および堆積材１２２がこの順に積層された状態で容器１３０に収容されている。容器１３０には、流入ポート１２７、濃縮流体流出ポート１２８および透過流体流出ポート１２９が設けられており、流入ポート１２７は第２の流路１１２に接続されている。これにより、流入ポート１２７から容器１３０内にサンプリング流体Ｓが流入し、その一部が堆積材１２２に面する供給側流路１６１を通過して濃縮流体Ｃ2として濃縮流体流出ポート１２８から流出し、その別の一部がファウリング評価用分離膜１２３を透過して透過側流路材１２４に面する透過側流路１６２を通過して透過流体Ｔ2として流出可能となっている。なお、図面の見易さの便宜のため、図５Ａおよび図５Ｂでは、膜ファウリングを省略している。
【００５２】
サブモジュール１０２による分離膜モジュール１０１の膜ファウリングの再現性を向上させる観点から、本実施形態におけるファウリング評価用分離膜１２３は、分離膜モジュール１０１における分離膜の材料と同一の材料から構成されている。ただし、ファウリング評価用分離膜１２３が、分離膜モジュール１０１における分離膜の材料と別の材料から構成されていてもよい。なお、ファウリング評価用分離膜１２３における、供給側流路１６１に面する膜表面１２３ｆと、透過側流路１６２に面する膜裏面１２３ｂのうち、サンプリング流体Ｓの供給側の面であり、膜ファウリングがより堆積し易い面である膜表面１２３ｆが、特許請求の範囲における「主面」に対応する。
【００５３】
本実施形態における堆積材１２２は、膜表面１２３ｆに接するように設けられた樹脂製の格子状ネットである。堆積材１２２は、サンプリング流体Ｓの流れを一旦堰き止め、サブモジュール１０２内でサンプリング流体Ｓの流れに滞留または乱流を生じさせて、膜表面１２３ｆにおいて膜ファウリングの堆積を促進させる。ただし、堆積材は、離散的に設けられた凸状部群により構成されていてもよく、別の材料（ゴム、金属等）によって構成されていてもよい。また、堆積材は、省略されていてもよい。
【００５４】
透過側流路材１２４は、膜裏面１２３ｂに接するように設けられた樹脂製の格子状ネットである。透過側流路材１２４は、透過流体Ｔ2を滞留させることなく流出ポート１２９に導くための部材である。本実施形態では、透過側流路材１２４と堆積材１２２とは、同一の材料から構成されかつ同一の形状を有しているが、異なる材料から構成されていてもよく、異なる形状を有していてもよい。
【００５５】
容器１３０は、開口部１５０を有する容器本体１３１と、開口部１５０に着脱自在に取り付けられた蓋部１３２とを含んでいる。開口部１５０は、蓋部１３２が取り外された際に膜表面１２３ｆを測定（観察）できるように、供給側流路１６１を挟んで膜表面１２３ｆに面する位置に設けられている。
【００５６】
本実施形態では、容器本体１３１を着脱自在の蓋部１３２により塞ぐ態様を有しながらも耐圧性を確保できるように、容器１３０が構成されている。具体的には、開口部１５０に形成された雌螺子部１４１と、蓋部１３２に形成された雄螺子部１４２とが螺合することにより、開口部１５０に蓋部１３２が螺合可能とされている。なお、本実施形態における容器１３０は金属（ステンレス）により構成されているが、全部または一部が透明部材（耐圧ガラス等）により構成されていてもよい。この場合には、該透明部材を介してファウリング評価用分離膜１２３を観察できるため、開口部１５０および蓋部１３２が省略され得る。
【００５７】
本実施形態では、分離膜モジュール１０１およびサブモジュール１０２の両モジュールとして同一方式のモジュールが用いられているため、サブモジュール１０２による分離膜モジュール１０１の膜ファウリングの再現性が高い。ただし、両モジュールとして別方式のモジュールが用いられていてもよい。
【００５８】
本実施形態では、共焦点光学顕微鏡１０８がサブモジュール１０２に併設されている。共焦点光学顕微鏡１０８の構成の例については、図３を参照して説明した例と同様であるため、ここでは記載を省略する。ただし、共焦点光学顕微鏡１０８に代えて別の測定器を用いてもよい。
【００５９】
本実施形態では、第２の流路１１２の分岐路に染色剤タンク１０４が接続されている。染色剤タンク１０４には、細菌を特異的に検出するための染色剤が蓄えられており、バルブ１０７を開くことによりサブモジュール１０２に染色剤を供給可能としている。ただし、染色剤タンク１０４には、第１実施形態で説明した染色剤のいずれが蓄えられていてもよい。また、図４では、染色剤タンク１０４は１つであるが、複数種類の染色剤を用いる場合には、複数の染色剤タンクを設ければよい。
【００６０】
次に、膜分離装置１１０の膜ファウリングの評価方法および膜分離装置１１０の洗浄方法を説明する。膜分離装置１１０の膜ファウリングの評価方法における測定対象はファウリング評価用分離膜１２３の主面１２３ｆに堆積した膜ファウリングであり、洗浄対象は分離膜モジュール１０１における分離膜およびファウリング評価用分離膜１２３である。本実施形態における膜分離装置１１０の膜ファウリングの評価方法は、膜分離ステップと、像取得ステップと、成分評価ステップとを具備している。本実施形態における膜分離装置１１０の洗浄方法は、当該評価方法を実施する膜ファウリング評価ステップと、洗浄法指定ステップと、洗浄ステップと、を具備している。以下、膜分離ステップ、像取得ステップ、成分評価ステップ、洗浄法指定ステップおよび洗浄ステップの各ステップの一例について説明する。
【００６１】
膜分離ステップでは、供給流体Ｆの一部が分離膜モジュール１０１における分離膜を透過し、サンプリング流体Ｓの一部がサブモジュール１０２におけるファウリング評価用分離膜１２３を透過する。膜分離ステップにより、分離膜モジュール１０１における分離膜の主面（供給流体Ｆが供給される面）およびサブモジュール１０２におけるファウリング評価用分離膜１２３の主面（膜表面１２３ｆ）に膜ファウリングが堆積していく。
【００６２】
分離膜モジュール１０１における分離膜の主面および膜表面１２３ｆに膜ファウリングが堆積する速度は、膜分離装置１１０のアプリケーション等によって相違する。膜分離装置１１０を海水淡水化装置として使用する場合、加圧ポンプ１０６の上流側から前処理された海水が流入する。ここで、前処理とは、砂濾過処理、ＵＦ膜、ＭＦ膜を用いた膜処理等である。海水の前処理が適切であればスケールの堆積速度は遅く、スケールが実質的に形成されない場合もある。海水の前処理が不適切であればスケールの堆積速度は速くなる。バイオフィルムの栄養源は有機物であるため、バイオフィルムの堆積速度は、海水に含まれる有機物の量および種類によって大きく相違する。供給流体が海水であり、海水が適切に前処理されてスケールの堆積速度が遅く、海水が一般的な量および種類の有機物を有することを前提とする場合、像取得ステップの適切なインターバルは、例えば２〜３カ月である。
【００６３】
本実施形態の膜分離ステップでは、バルブ１０５を、サブモジュール１０２に供給されるサンプリング流体Ｓの圧力と、分離膜モジュール１０１に供給される供給流体Ｆの圧力との相違が所定値以下となるように調整する。これにより、サブモジュール１０２による分離膜モジュール１０１の膜ファウリングの再現性が向上する。
【００６４】
像取得ステップでは、ファウリング評価用分離膜１２３の膜表面１２３ｆ（主面）に堆積した膜ファウリングを評価対象として、当該膜ファウリングのレーザー光反射像と当該膜ファウリングの染色像とを取得する。具体的には、まず、バルブ１０５を閉じる。次に、蓋部１３２を開口部１５０から取り外す。次に、共焦点光学顕微鏡１０８を、膜表面１２３ｆの測定に適した位置において固定する。次に、膜表面１２３ｆに堆積した膜ファウリングのレーザー光反射像を取得する。次に、バルブ１０７を開くことにより、染色剤タンク１０４からサブモジュール１０２に染色剤を注入し、染色剤を膜ファウリングに接触させる。次に、膜ファウリングの染色像を取得する。本実施形態では、細菌を特異的に検出するための染色剤を用いることにより、膜ファウリングにおけるバイオフィルムを表す染色像を取得する。
【００６５】
成分評価ステップでは、レーザー光反射像から膜ファウリングの全量に関する情報Ｗを取得するとともに、染色像からバイオフィルムの量に関する情報Ｃを取得する。本実施形態では、共焦点光学顕微鏡１０８に搭載されている画像解析装置を用いてレーザー光反射像および染色像をそれぞれ画像解析することにより、情報Ｗおよび情報Ｃを取得する。また、本実施形態では、情報Ｗおよび情報Ｃを数値化された情報として取得し、情報ＣＲを情報Ｗおよび情報Ｃから取得してスケールに関する量を表す情報として取り扱う。
【００６６】
洗浄法指定ステップでは、情報Ｗ、情報Ｃおよび情報ＣＲを入力値として得た出力値を算出し、洗浄法を出力値により定める。具体的には、膜ファウリングが分離膜１２３の洗浄を要するほどには堆積していないことを示す出力値が算出された場合には洗浄ステップを実施しないことが選択される。それ以外の場合、膜ファウリングにおける除去すべき成分がバイオフィルムであることを示す出力値が算出されたときにはアルカリ洗浄法が選択され、当該成分がスケールであることを示す出力値が算出されたときには酸洗浄法が選択される。
【００６７】
洗浄ステップでは、洗浄法指定ステップにおいて選択された洗浄法による洗浄が実施される。本実施形態における洗浄ステップでは、分離膜モジュール１０１における分離膜の洗浄に加えてファウリング評価用分離膜１２３の洗浄を実施するため、洗浄後においてもサブモジュール１０２による分離膜モジュールの膜ファウリングの再現性が維持される。
【００６８】
本実施形態における洗浄ステップでは、薬剤を加圧ポンプ１０６よりも上流側において供給流体Ｆに添加することによりアルカリ洗浄法または酸洗浄法による洗浄を実施する。
【００６９】
本実施形態では、ファウリング評価用分離膜１２３に堆積した膜ファウリングが所定量以上の場合、像取得ステップ、成分評価ステップ、洗浄法指定ステップおよび洗浄ステップを繰り返す。また、繰り返し洗浄を実施しても、膜ファウリングが所定量未満にならない場合には、サブモジュール１０２を交換する。
【００７０】
以下、図６のフローチャートを参照しながら、膜分離装置の洗浄方法の第１具体例を説明する。なお、第１具体例における膜分離装置は、図４に示す膜分離装置１１０と同一の構成を有する。
【００７１】
ステップＳ１１は、フローチャートの開始点である。ステップＳ１２は、分離膜モジュール１０１への供給流体Ｆの供給およびサブモジュール１０２へのサンプリング流体Ｓの供給の開始時点を表す。すなわち、ステップＳ１２は、分離膜モジュール１０１およびサブモジュール１０２の両モジュールによる膜分離の開始時点を表す。第１具体例では、当該開始時点をｔ＝０とした経過期間ｔを測定する。
【００７２】
次に、ステップＳ１３では、０＜ｔ＜ｔ１（ｔ１は例えば２〜３カ月である）の期間に渡って分離膜モジュール１０１およびサブモジュール１０２の両モジュールによる膜分離を継続する。ステップＳ１３は、第１具体例における膜分離ステップを構成する。
【００７３】
次に、ステップＳ１４では、バルブ１０５を閉じ、サブモジュール１０２へのサンプリング流体Ｓの供給を停止することにより、サブモジュール１０２による膜分離を停止する。次に、サブモジュール１０２による膜分離を停止してからサブモジュール１０２による膜分離を再開する（後述のステップＳ２２）までの間に実施した洗浄（後述のステップＳ２３またはステップＳ２４）の回数ｃｔがカウントされるように、ステップＳ１５において回数ｃｔ＝０が設定される。
【００７４】
次に、ステップＳ１６では、レーザー光反射像を取得する。次に、ステップＳ１７では、サブモジュール１０２に染色剤を供給し、ファウリング評価用分離膜１２３に堆積した膜ファウリングに染色剤を接触させる。次に、ステップＳ１８では、バイオフィルムを表す染色像を取得する。ステップＳ１６〜ステップＳ１８は、第１具体例における像取得ステップを構成する。
【００７５】
次に、ステップＳ１９では、レーザー光反射像および染色像を画像解析することにより、膜ファウリングの全体積を表す情報Ｗおよび膜ファウリングにおけるバイオフィルムの体積を表す情報Ｃを取得し、情報Ｗおよび情報Ｃからスケールの体積を表すと推定される情報ＣＲを取得する。この具体例では、情報Ｗ、情報Ｃおよび情報ＣＲは、体積を表す数値情報であるため、この具体例の以下では、情報Ｗを体積Ｗ、情報Ｃを体積Ｃ、情報ＣＲを体積ＣＲと、それぞれ記載する。ステップＳ１９は、第１具体例における成分評価ステップを構成する。
【００７６】
次に、ステップＳ２０で、体積Ｗと閾値Ｗ１との大小関係を判定する。Ｗ≧Ｗ１の関係が成立すれば（ステップＳ２０で「ＹＥＳ」）、ステップＳ２１に進む。Ｗ≧Ｗ１の関係が成立しなければ（ステップＳ２０で「ＮＯ」）、バルブ１０５を開いてサブモジュール１０２へのサンプリング流体Ｓの供給を再開させることによりサブモジュール１０２による膜分離を再開するとともに経過期間ｔ＝０に再設定し（ステップＳ２２）、ステップＳ１３に戻る。ステップＳ２１では、体積Ｃと体積ＣＲとの大小関係を判定する。Ｃ≧ＣＲの関係が成立すれば（ステップＳ２１で「ＹＥＳ」）、ステップＳ２３に進む。Ｃ≧ＣＲの関係が成立しなければ（ステップＳ２１で「ＮＯ」）、ステップＳ２４に進む。ステップＳ２０およびステップＳ２１は、第１具体例における洗浄法指定ステップを構成する。
【００７７】
ステップＳ２３では、分離膜モジュール１０１における分離膜およびファウリング評価用分離膜１２３に対してアルカリ洗浄法による洗浄を実施し、ステップＳ２５に進む。ステップＳ２４では、分離膜モジュール１０１における分離膜およびファウリング評価用分離膜１２３に対して酸洗浄法による洗浄を実施し、ステップＳ２５に進む。ステップＳ２３およびステップＳ２４は、第１具体例における洗浄ステップを構成する。ステップＳ２３またはステップＳ２４で実施された洗浄は一回分の洗浄としてカウントされ、回数ｃｔに１が加算されて回数ｃｔが更新される（ステップＳ２５）。
【００７８】
次に、ステップＳ２６では、回数ｃｔと閾値ｃｔ１との大小関係を判定する。ｃｔ≧ｃｔ１の関係が成立すれば（ステップＳ２６で「ＹＥＳ」）、ステップＳ２７に進む。ｃｔ≧ｃｔ１の関係が成立しなければ（ステップＳ２６で「ＮＯ」）、ステップＳ１６に戻る。ｃｔ１は、分離膜の種類および供給流体Ｆにもよるが、例えば１５〜２０程度である。
【００７９】
ステップＳ２７では、サブモジュール１０２を交換すべきであることを通知し（例えば、ランプが点灯する）、ステップＳ２８に進む。ステップＳ２８は、フローチャートの終了点である。
【００８０】
この具体例では、分離膜モジュール１０１における分離膜を、適切な洗浄法により洗浄できる。また、ファウリング評価用分離膜１２３上の膜ファウリングの堆積量が所定量以上の場合、洗浄を繰り返し実施する。また、繰り返し洗浄を実施しても膜ファウリングが所定量未満にならないときには、サブモジュール１０２を交換すべきであることを把握できる。
【００８１】
膜分離装置の洗浄方法は、第１具体例の洗浄方法に限られない。以下、図７のフローチャートを参照しながら、膜分離装置の洗浄方法の第２具体例を説明する。なお、図７のフローチャートでは、図６のフローチャートと同一のステップに同一の符号を付し、その説明を省略している。また、第２具体例における膜分離装置では、第１具体例における染色剤タンク１０４に代えて、生菌を特異的に検出するための第１染色剤が蓄えられた第１タンクおよび死菌を特異的に検出するための第２染色剤が蓄えられた第２タンクが設置されている。また、第１具体例におけるバルブ１０７に代えて第１タンクに接続された第１バルブおよび第２タンクに接続された第２バルブが設置されている。その他の点では、第２具体例における膜分離装置は、第１具体例における膜分離装置と同一である。
【００８２】
第２具体例では、ステップＳ１６においてレーザー光反射像を取得した後に、ステップＳ１１７に進む。ステップＳ１１７では、第１バルブおよび第２バルブを開き、サブモジュール１０２に第１染色剤および第２染色剤を供給し、ファウリング評価用分離膜１２３に堆積した膜ファウリングに第１染色剤および第２染色剤を接触させる。次に、ステップＳ１１８では、生菌由来のバイオフィルムを表す第１染色像および死菌由来のバイオフィルムを表す第２染色像を取得する。ステップＳ１６、ステップＳ１１７およびステップＳ１１８は、第２具体例における像取得ステップを構成する。
【００８３】
次に、ステップＳ１１９では、レーザー光反射像、第１染色像および第２染色像から、膜ファウリングの全体積を表す情報Ｗ、膜ファウリングにおける生菌由来のバイオフィルムの体積を表す情報ｃ１および膜ファウリングにおける死菌由来バイオフィルムの体積を表す情報ｃ２を取得し、情報Ｗ、情報ｃ１および情報ｃ２からスケールの体積を表すと推定される情報ＣＲを取得する。この具体例の以下では、情報Ｗを体積Ｗ、情報ｃ１を体積ｃ１、情報ｃ２を体積ｃ２、情報ＣＲを体積ＣＲと、それぞれ記載する。ステップＳ１１９は、第２具体例における成分評価ステップを構成する。
【００８４】
第２具体例では、ステップＳ２０で、体積Ｗと閾値Ｗ１との大小関係を判定し、Ｗ≧Ｗ１の関係が成立すれば（ステップＳ２０で「ＹＥＳ」）、ステップＳ１２１に進む。ステップＳ１２１では、体積ｃ１および体積ｃ２の和と体積ＣＲとの大小関係を判定する。ｃ１＋ｃ２≧ＣＲの関係が成立すれば（ステップＳ１２１で「ＹＥＳ」）、ステップＳ２２１に進む。ｃ１＋ｃ２≧ＣＲの関係が成立しなければ（ステップＳ１２１で「ＮＯ」）、ステップＳ２４に進む。ステップＳ２２１では、体積ｃ１と体積ｃ２との大小関係を判定する。ｃ１≧ｃ２の関係が成立すれば（ステップＳ２２１で「ＹＥＳ」）、ステップＳ１２３に進む。ｃ１≧ｃ２の関係が成立しなければ（ステップＳ２２１で「ＮＯ」）、ステップＳ２２３に進む。ステップＳ２０、ステップＳ１２１およびステップＳ２２１は、第２具体例における洗浄法指定ステップを構成する。
【００８５】
ステップＳ１２３では、分離膜モジュール１０１における分離膜およびファウリング評価用分離膜１２３に対して殺菌洗浄法による洗浄を実施し、ステップＳ２５に進む。ステップＳ２２３では、分離膜モジュール１０１における分離膜およびファウリング評価用分離膜１２３に対してフラッシング洗浄法による洗浄を実施し、ステップＳ２５に進む。ステップＳ２４、ステップＳ１２３およびステップＳ２２３は、第２具体例における洗浄ステップを構成する。ステップＳ２４、ステップＳ１２３またはステップＳ２２３で実施された洗浄は一回分の洗浄としてカウントされ、回数ｃｔに１が加算されて回数ｃｔが更新される（ステップＳ２５）。
【００８６】
第２具体例では、膜ファウリングにおけるバイオフィルムの体積を、生菌由来のバイオフィルムの体積ｃ１と死菌由来バイオフィルムの体積ｃ２とに分けて取得し、体積ｃ１および体積ｃ２の和が体積ＣＲ以上の場合に体積ｃ１と体積ｃ２との大小関係を比較することにより、生菌由来のバイオフィルムの除去に適した洗浄と死菌由来バイオフィルムの除去に適した洗浄とを選択的に実施する。従って、第１具体例に比べると、バイオフィルムをより効果的に除去できる。
【００８７】
図６および図７のフローチャートに基づく洗浄方法は、例えば、プログラムを内蔵したマイクロコンピュータを用いて実施される。具体的に、マイクロコンピュータを用いれば、各ステップに進行するタイミング、各バルブの開閉機構等を制御できる。
【実施例】
【００８８】
（実施例１）
実施例１では、地下水をＭＦ膜によって前処理して得た供給流体を、分離膜（ＲＯ膜）に供給することにより、分離膜上に膜ファウリングを堆積させ、サンプルＡを得た。
【００８９】
次に、サンプルＡにおける膜ファウリングを、生菌と結合するＳＹＴＯ９および死菌と結合するＰＩの混合液である生死菌染色試薬（インビトロジェン社製）により染色し、風乾させた。次に、サンプルＡにおける膜ファウリングのレーザー光反射像および染色像を、共焦点レーザー顕微鏡（ＬＳＭ５１０  ＭＥＴＡ、カールツァイス社製）により３次元像として取得した。具体的に、レーザー光反射像を、レーザー光の波長を４８８ｎｍに設定し、４２０ｎｍのロングパスフィルタを用いて取得した。また、染色像として、ＳＹＴＯ９に由来する染色像およびＰＩに由来する染色像をそれぞれ個別に取得し、共焦点レーザー顕微鏡に内蔵された画像解析装置により各染色像を１つの染色像に合成した。ＳＹＴＯ９に由来する染色像を取得する際には、４８８ｎｍの励起光をサンプルＡに照射し、ＳＹＴＯ９から発せられた緑色の蛍光に基づく像を、５０５−５３０ｎｍのバンドパスフィルタを用いて取得した。ＰＩに由来する染色像を取得する際には、５４３ｎｍの励起光をサンプルＡに照射し、ＰＩから発せられた赤色の蛍光に基づく像を、５６０ｎｍのロングパスフィルタを用いて取得した。図８Ａに取得された染色像の斜視図を、図８Ｂに取得されたレーザー光反射像の斜視図を示す。
【００９０】
図８Ａに示す染色像は、死菌を示す赤色の蛍光のみが観察領域の限られた領域に分布していることを示している。これに対し、図８Ｂに示すレーザー光反射像は、観察領域の広い領域に分布している。図８Ａに示す染色像と、図８Ｂに示すレーザー光反射像とを目視により比較することにより、サンプルＡにおける膜ファウリングの大部分はスケール（無機物質）であることが把握される。
【００９１】
目視による比較と併せて、膜ファウリングの成分を画像解析により定量化した。具体的には、共焦点レーザー顕微鏡に内蔵された画像解析ソフトウェアにより、レーザー光反射像と染色像とを画像解析し、レーザー光反射像が表す膜ファウリングの膜面の単位面積当たりの体積（μｍ3／μｍ2）と、染色像が表す膜ファウリングの単位面積当たりの体積とを求めた。レーザー光反射像が表す膜ファウリングの単位面積当たりの体積は１１．３μｍ3／μｍ2であった。染色像が表す膜ファウリングの単位面積当たりの体積は０．８μｍ3／μｍ2であった。レーザー光反射像と染色像との比較結果に基づいて、サンプルＡの洗浄としてアルカリ洗浄を選択した。
【００９２】
サンプルＡのアルカリ洗浄は、１時間実施した。アルカリ洗浄は、ＮａＯＨ水溶液（ｐＨ１２）により行った。洗浄後のレーザー光反射像が表す膜ファウリングの単位面積当たりの体積は５．５μｍ3／μｍ2であり、染色像が表す膜ファウリングの単位面積当たりの体積は０．４μｍ3／μｍ2であった。レーザー光反射像が表す膜ファウリングの単位面積当たりの体積と、染色像が表す膜ファウリングの単位面積当たりの体積の変化をまとめて表１に示す。
【００９３】
【表１】
2013223835.tif 000003
【００９４】
表１に示すように、アルカリ洗浄により、レーザー光反射像が表す膜ファウリングの単位面積当たりの体積と染色像が表す膜ファウリングの単位面積当たりの体積の両方が、半分以下に減少した。従って、洗浄としてアルカリ洗浄を選択したことは適切であったといえる。
【００９５】
（実施例２）
実施例２では、家庭用排水を活性汚泥処理し、さらにＭＦ膜により前処理して得た供給流体を、分離膜（ＲＯ膜）に供給することにより、分離膜上に膜ファウリングを堆積させ、サンプルＢを得た。
【００９６】
実施例２においても、実施例１と同様の手順で、サンプルＢにおける膜ファウリングのレーザー光反射像および染色像を取得した。図９Ａに取得された染色像を、図９Ｂに取得されたレーザー光反射像を示す。なお、図９Ａおよび図９Ｂにおける上側は斜視図であり、下側は縦軸が厚さ方向である断面図である。断面図によれば、膜ファウリングの評価に有効な指標の１つである厚さを目視により容易に把握できる。厚さを把握可能であることは、サンプルの洗浄の効果の評価にも便利である。
【００９７】
図９Ａに示す染色像と図９Ｂに示すレーザー光反射像とを目視により比較することにより、図９Ｂに示すレーザー光反射像が分布している領域の大部分は、図９Ａに示す染色像が分布している領域と重複していることがわかる。これにより、サンプルＢにおける膜ファウリングの主成分はバイオフィルムであることが把握される。
【００９８】
また、図９Ａおよび図９Ｂに示す染色像では、生菌を示す緑色の蛍光と死菌を示す赤色の蛍光との両方が存在している（図９Ａおよび図９Ｂにおけるハッチングは、緑色の蛍光が存在している箇所を示す）。サンプルＢの洗浄としては、アルカリ洗浄を選択すればよい。また、緑色の蛍光と赤色の蛍光との比較結果に基づいて、生菌を好適に除去できる洗浄および死菌を好適に除去できる洗浄からサンプルＢの洗浄を選択してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
本発明で取得される情報は、膜ファウリングの評価に有用である。
【符号の説明】
【０１００】
８，１０８          共焦点光学顕微鏡
２３                分離膜
２３ｆ              主面
８１                画像解析装置
８２                受光素子
８３                ピンホールパネル
８４                結像レンズ
８５                ハーフミラー
８６                対物レンズ
８７                光源
９０                膜ファウリング
１０１              分離膜モジュール
１０２              サブモジュール
１０４              染色剤タンク
１０５，１０７      バルブ
１０６              加圧ポンプ
１１０              膜分離装置
１１１              第１の流路
１１２              第２の流路
１２２              堆積材
１２３              ファウリング評価用分離膜
１２３ｆ            膜表面
１２３ｂ            膜裏面
１２４              透過側流路材
１２７              流入ポート
１２８              濃縮流体流出ポート
１２９              透過流体流出ポート
１３０              容器
１３１              容器本体
１３２              蓋部
１４１              雌螺子部
１４２              雄螺子部
１５０              開口部
１６１              供給側流路
１６２              透過側流路
【図１】
2013223835.tif 000004
【図２】
2013223835.tif 000005
【図３】
2013223835.tif 000006
【図４】
2013223835.tif 000007
【図５Ａ】
2013223835.tif 000008
【図５Ｂ】
2013223835.tif 000009
【図６】
2013223835.tif 000010
【図７】
2013223835.tif 000011
【図８Ａ】
2013223835.tif 000012
【図８Ｂ】
2013223835.tif 000013
【図９Ａ】
2013223835.tif 000014
【図９Ｂ】
2013223835.tif 000015