(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空糸膜モジュールを用いて原水を膜濾過する水処理装置であって、
充水工程、逆洗工程、バブリング工程及び排水工程のうちの一以上の工程で、３秒以下の微小時間毎に、前記中空糸膜モジュールの一次側及び二次側の圧力を測定する測定部と、
前記測定部が測定した前記一次側及び前記二次側の圧力のうち、少なくとも一方の圧力の時間的推移に基づき、前記中空糸膜モジュール内部の状態又は前記中空糸膜モジュールの周辺装置の異常を推定する推定部と、
を備え、
前記充水工程は、前記中空糸膜モジュール内部に原水を満たす工程であり、
前記一以上の工程には、前記充水工程が含まれ、
前記推定部は、前記充水工程を開始してから前記一次側の圧力の増加の傾きが増大する変曲点になるまでに要する時間が短いほど、中空糸膜の表面に蓄積している濁質成分が多い状態であると推定する水処理装置。
【請求項２】
中空糸膜モジュールを用いて原水を膜濾過する水処理装置であって、
充水工程、逆洗工程、バブリング工程及び排水工程のうちの一以上の工程で、３秒以下の微小時間毎に、前記中空糸膜モジュールの一次側及び二次側の圧力を測定する測定部と、
前記測定部が測定した前記一次側及び前記二次側の圧力のうち、少なくとも一方の圧力の時間的推移に基づき、前記中空糸膜モジュール内部の状態又は前記中空糸膜モジュールの周辺装置の異常を推定する推定部と、
を備え、
前記逆洗工程は、前記二次側の濾過水を前記一次側に押し出して、濾過工程で中空糸膜の表面に蓄積した濁質成分を剥離する工程であり、
前記一以上の工程には、前記逆洗工程が含まれ、
前記推定部は、前記逆洗工程の開始当初に瞬時的に増大した前記一次側の圧力が大きいほど、一次側の排水用管路の管路抵抗が大きい状態であると推定する水処理装置。
【請求項３】
中空糸膜モジュールを用いて原水を膜濾過する水処理装置であって、
充水工程、逆洗工程、バブリング工程及び排水工程のうちの一以上の工程で、３秒以下の微小時間毎に、前記中空糸膜モジュールの一次側及び二次側の圧力を測定する測定部と、
前記測定部が測定した前記一次側及び前記二次側の圧力のうち、少なくとも一方の圧力の時間的推移に基づき、前記中空糸膜モジュール内部の状態又は前記中空糸膜モジュールの周辺装置の異常を推定する推定部と、
を備え、
前記逆洗工程は、所定圧力の気体により前記二次側の濾過水を前記一次側に押し出して、濾過工程で中空糸膜の表面に蓄積した濁質成分を剥離する工程であり、
前記一以上の工程には、前記逆洗工程が含まれ、
前記推定部は、前記逆洗工程において前記二次側の圧力が安定した場合に、前記安定した前記二次側の圧力と前記所定圧力との対比により、前記中空糸膜モジュール内部に前記気体を供給する前記周辺装置が異常であるか否かを推定する水処理装置。
【請求項４】
中空糸膜モジュールを用いて原水を膜濾過する水処理装置であって、
充水工程、逆洗工程、バブリング工程及び排水工程のうちの一以上の工程で、３秒以下の微小時間毎に、前記中空糸膜モジュールの一次側及び二次側の圧力を測定する測定部と、
前記測定部が測定した前記一次側及び前記二次側の圧力のうち、少なくとも一方の圧力の時間的推移に基づき、前記中空糸膜モジュール内部の状態又は前記中空糸膜モジュールの周辺装置の異常を推定する推定部と、
を備え、
前記逆洗工程は、所定圧力の気体により前記二次側の濾過水を前記一次側に押し出し、濾過工程で中空糸膜の表面に蓄積した濁質成分を剥離する工程であり、
前記一以上の工程には、前記逆洗工程が含まれ、
前記推定部は、前記逆洗工程の開始当初に前記一次側の圧力が瞬時的に増大してから、前記一次側の圧力が、前記二次側の濾過水の押し出しの終了を示す所定の終了圧力になるまでに要する時間が長いほど、前記中空糸膜の閉塞度合が大きい状態であると推定する水処理装置。
【請求項５】
中空糸膜モジュールを用いて原水を膜濾過する水処理装置であって、
充水工程、逆洗工程、バブリング工程及び排水工程のうちの一以上の工程で、３秒以下の微小時間毎に、前記中空糸膜モジュールの一次側及び二次側の圧力を測定する測定部と、
前記測定部が測定した前記一次側及び前記二次側の圧力のうち、少なくとも一方の圧力の時間的推移に基づき、前記中空糸膜モジュール内部の状態又は前記中空糸膜モジュールの周辺装置の異常を推定する推定部と、
を備え、
前記逆洗工程は、所定圧力の気体により前記二次側の濾過水を前記一次側に押し出し、濾過工程で中空糸膜の表面に蓄積した濁質成分を剥離する工程であり、
前記一以上の工程には、前記逆洗工程が含まれ、
前記推定部は、前記逆洗工程において、前記一次側の圧力が、前記二次側の濾過水の押し出しの終了を示す所定の終了圧力を示した後、瞬時的に所定量以上変動している場合、前記中空糸膜にリークが生じている状態であると推定する水処理装置。
【請求項６】
中空糸膜モジュールを用いて原水を膜濾過する水処理装置であって、
充水工程、逆洗工程、バブリング工程及び排水工程のうちの一以上の工程で、３秒以下の微小時間毎に、前記中空糸膜モジュールの一次側及び二次側の圧力を測定する測定部と、
前記測定部が測定した前記一次側及び前記二次側の圧力のうち、少なくとも一方の圧力の時間的推移に基づき、前記中空糸膜モジュール内部の状態又は前記中空糸膜モジュールの周辺装置の異常を推定する推定部と、
を備え、
前記バブリング工程は、前記中空糸膜モジュール内部が満水状態のときに気体を流入し、中空糸膜を揺らして、前記中空糸膜の表面に蓄積した濁質成分を剥離する工程であり、
前記一以上の工程には、前記バブリング工程が含まれ、
前記推定部は、前記バブリング工程の開始当初に瞬時的に増大した前記一次側の圧力と所定圧力との対比により、前記中空糸膜モジュール内部に前記気体を流入させる前記周辺装置が異常であるか否かを推定する水処理装置。
【請求項７】
中空糸膜モジュールを用いて原水を膜濾過する水処理装置であって、
充水工程、逆洗工程、バブリング工程及び排水工程のうちの一以上の工程で、３秒以下の微小時間毎に、前記中空糸膜モジュールの一次側及び二次側の圧力を測定する測定部と、
前記測定部が測定した前記一次側及び前記二次側の圧力のうち、少なくとも一方の圧力の時間的推移に基づき、前記中空糸膜モジュール内部の状態又は前記中空糸膜モジュールの周辺装置の異常を推定する推定部と、
を備え、
前記排水工程は、剥離した濁質成分を含むドレン水を排水する工程であり、
前記一以上の工程には、前記排水工程が含まれ、
前記推定部は、前記排水工程を開始してから前記一次側の圧力が安定するまでに要する時間が短いほど、中空糸膜の表面に蓄積している濁質成分が多い状態であると推定する水処理装置。
【請求項８】
前記中空糸膜モジュールを用いて原水を膜濾過する濾過プロセスの実行を制御する制御部と、
前記推定部によって前記中空糸膜モジュールの内部の状態又は前記周辺装置が異常であることが推定された場合、当該異常の内容を報知する報知部と、
を更に備え、
前記濾過プロセスは、前記充水工程、前記逆洗工程、前記バブリング工程及び前記排水工程のうちの一以上の工程を含み、
前記制御部は、
前記濾過プロセスの開始後、各工程の終了時に、前記測定部が当該各工程で測定した前記一次側及び前記二次側の圧力のうち、少なくとも一方の圧力の時間的推移に基づき、前記中空糸膜モジュール内部の状態又は前記中空糸膜モジュールの周辺装置が異常であるか否かを前記推定部に推定させ、
前記報知部によって前記異常の内容が報知された場合、実行中の前記濾過プロセスを終了する請求項１から７の何れか一項に記載の水処理装置。
【請求項９】
前記中空糸膜モジュールを用いて原水を膜濾過する濾過プロセスの実行を制御する制御部と、
前記推定部によって前記中空糸膜モジュールの内部の状態又は前記周辺装置が異常であることが推定された場合、当該異常の内容を報知する報知部と、
を更に備え、
前記濾過プロセスは、前記充水工程、前記逆洗工程、前記バブリング工程及び前記排水工程のうちの一以上の工程を含み、
前記制御部は、
前記濾過プロセスの開始後、各工程の終了時に、前記測定部が当該各工程で測定した前記一次側及び前記二次側の圧力のうち、少なくとも一方の圧力の時間的推移に基づき、前記中空糸膜モジュール内部の状態又は前記中空糸膜モジュールの周辺装置が異常であるか否かを前記推定部に推定させ、  前記充水工程、前記逆洗工程又は前記排水工程の終了時に、前記推定部によって前記中空糸膜モジュールの内部の状態が異常であることが推定された場合、前記制御部は、前記中空糸膜モジュールの物理洗浄の強化又は薬品洗浄を行う請求項１から７の何れか一項に記載の水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空糸膜モジュールを用いて原水を膜濾過する水処理装置及び水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、中空糸膜モジュールを用いて原水を膜濾過する技術が知られている。具体的には、この技術では、中空糸膜モジュール内部に原水を供給し、当該原水を中空糸膜に透過させることにより、中空糸膜モジュール外部に不純物が除去された濾過水を排出する。膜濾過が一定時間行われると、原水に含まれる浮遊汚濁物質（以降、ＳＳ；Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ  Ｓｏｌｉｄｓ）が中空糸膜モジュール内部に蓄積し、濾過能力が低下する。したがって、安定的且つ長期的に連続して膜濾過を行うために、例えば中空糸膜モジュールの一次側及び二次側の圧力を測定し、その圧力差が所定値より大きいこと等により、中空糸膜モジュール内部にＳＳが蓄積したと判断した場合に、中空糸膜モジュール内部を洗浄している。
【０００３】
例えば、特許文献１には、被濾過水を中空糸膜を有する分離膜モジュールによって濾過する造水システムが記載されている。この造水システムでは、被濾過水の供給工程、濾過工程開始時及び逆圧洗浄工程の開始時に、分離膜モジュールの一次側入口の圧力と二次側出口の圧力だけでなく、分離膜モジュールの一次側の出口の圧力も測定される。当該測定された圧力に基づき、分離膜モジュールの上部及び下部並びに中空糸膜の抵抗が算出される。そして、当該算出された抵抗の、初期値又は過去に算出された抵抗からの変化量に基づき、分離膜モジュールの詰まり箇所が特定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第６６０７３１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に開示の技術では、分離膜モジュールの詰まり箇所の特定しかできない。このため、当該詰まりが生じた原因となる分離膜モジュール内部の状態については、当該分離膜モジュールの設置場所まで出向き、分離膜モジュールを分解するまで把握することができなかった。
【０００６】
また、特許文献１の開示技術では、分離膜モジュールの詰まり箇所を特定できたとしても、その詰まりが発生した要因（例えば、中空糸膜にＳＳが大量に蓄積しているのか、中空糸膜の細孔が閉塞しているのか、分離膜モジュールの周辺装置の異常であるのか、周辺装置の異常が要因であればどの周辺装置の異常であるのかなど）を推定できないという問題があった。さらに、特許文献１の開示技術では、圧力の測定箇所が従来技術よりも一つ増えるため、従来技術と比較して水処理装置のコストが上がるという問題もあった。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、手間とコストをかけずに、中空糸膜モジュール内部の状態（具体的には、中空糸膜の表面に蓄積しているＳＳの多さ、中空糸膜モジュール内部の有効容積、排水用管路の管路抵抗、排水用配管の汚れ、中空糸膜の閉塞度合、中空糸膜におけるリークの有無など）及び中空糸膜モジュールの周辺装置の異常（具体的には、二次側の気体を中空糸膜モジュール内部に供給する装置の異常、一次側の気体を中空糸膜モジュール内部に供給する装置の異常など）を適切に把握することが可能な水処理装置及び水処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一局面に係る水処理装置は、中空糸膜モジュールを用いて原水を膜濾過する水処理装置であって、充水工程、逆洗工程、バブリング工程及び排水工程のうちの一以上の工程で、３秒以下の微小時間毎に、前記中空糸膜モジュールの一次側及び二次側の圧力を測定する測定部と、前記測定部が測定した前記一次側及び前記二次側の圧力のうち、少なくとも一方の圧力の時間的推移に基づき、前記中空糸膜モジュール内部の状態又は前記中空糸膜モジュールの周辺装置の異常を推定する推定部と、を備えるように構成されている。
【０００９】
本構成によれば、充水工程、逆洗工程、バブリング工程及び排水工程のうちの一以上の工程で３秒以下の微小時間毎に、従来技術と同様、中空糸膜モジュールの一次側及び二次側の圧力が測定される。このため、当該一以上の各工程における一次側及び二次側の圧力の詳細な時間的推移を把握することができる。そして、本構成では、当該測定された一次側及び二次側の圧力のうち少なくとも一方の圧力の時間的推移に基づき、中空糸膜モジュール内部の状態又は中空糸膜モジュールの周辺装置の異常が推定される。このため、中空糸膜モジュールの設置場所まで出向いて中空糸膜モジュールを分解する手間と、周辺装置を点検する手間と、従来技術とは異なる圧力の測定に要するコストと、をかけずに、中空糸膜モジュール内部の状態又は中空糸膜モジュールの周辺装置の異常を適切に把握できる。
【００１０】
上記水処理装置において、前記充水工程は、前記中空糸膜モジュール内部に原水を満たす工程であり、前記一以上の工程には、前記充水工程が含まれ、前記推定部は、前記充水工程を開始してから前記一次側の圧力の増加の傾きが増大する変曲点になるまでに要する時間が短いほど、中空糸膜の表面に蓄積している濁質成分が多い状態であると推定してもよい。
【００１１】
充水工程が開始され、中空糸膜モジュール内部に原水が流れ込むと水頭圧で一次側の圧力が次第に増大する。その後、中空糸膜モジュール内部が満水状態になると、排出用配管に原水が流入する。その際、排出用配管の口径が小さいために管路抵抗が発生し、一次側の圧力が急速に増大する。また、中空糸膜の表面に蓄積する濁質成分が多いほど、中空糸膜モジュール内部の有効容積が小さくなる。
【００１２】
したがって、本構成によれば、充水工程を開始してから一次側の圧力の増加の傾きが増大する変曲点になるまでの時間により、中空糸膜モジュール内部が満水状態になるまでに要する時間を把握し、当該時間が短いほど、中空糸膜モジュール内部の有効容積が小さくなっている、つまり、中空糸膜の表面に蓄積している濁質成分が多い状態であると適切に推定できる。
【００１３】
上記水処理装置において、前記逆洗工程は、前記二次側の濾過水を前記一次側に押し出して、濾過工程で中空糸膜の表面に蓄積した濁質成分を剥離する工程であり、前記一以上の工程には、前記逆洗工程が含まれ、前記推定部は、前記逆洗工程の開始当初に瞬時的に増大した前記一次側の圧力が大きいほど、一次側の排水用管路の管路抵抗が大きい状態であると推定してもよい。
【００１４】
逆洗工程が開始され、二次側の濾過水が一次側に押し出される当初は、一次側の原水が排水用配管に流入する際に発生する管路抵抗で、瞬時的に一次側の圧力が増大する。また、排水用配管の汚れが大きいほど一次側の原水が排水されるときの管路抵抗が大きく、一次側の圧力が増大する。
【００１５】
したがって、本構成によれば、逆洗工程の開始当初に瞬時的に増大した一次側の圧力により、一次側の原水が排水用配管から排水される際に発生する管路抵抗の大きさを把握し、当該一次側の圧力が大きいほど、一次側の排水用管路の管路抵抗が大きい状態であると適切に推定できる。
【００１６】
上記水処理装置において、前記逆洗工程は、所定圧力の気体により前記二次側の濾過水を前記一次側に押し出して、濾過工程で中空糸膜の表面に蓄積した濁質成分を剥離する工程であり、前記一以上の工程には、前記逆洗工程が含まれ、前記推定部は、前記逆洗工程において前記二次側の圧力が安定した場合に、前記安定した前記二次側の圧力と前記所定圧力との対比により、前記中空糸膜モジュール内部に前記気体を供給する前記周辺装置が異常であるか否かを推定してもよい。
【００１７】
逆洗工程において、二次側の濾過水を押し出すための気体が正常に供給されている場合、二次側の濾過水の一次側への押し出しが終了すると、二次側の圧力は前記気体の圧力に安定する。
【００１８】
したがって、本構成によれば、逆洗工程において二次側の圧力が安定した場合に、前記安定した二次側の圧力と前記所定圧力とを対比して、前記中空糸膜モジュール内部に前記気体を供給する前記周辺装置が異常であるか否かを適切に推定できる。
【００１９】
上記水処理装置において、前記逆洗工程は、所定圧力の気体により前記二次側の濾過水を前記一次側に押し出し、濾過工程で中空糸膜の表面に蓄積した濁質成分を剥離する工程であり、前記一以上の工程には、前記逆洗工程が含まれ、前記推定部は、前記逆洗工程の開始当初に前記一次側の圧力が瞬時的に増大してから、前記一次側の圧力が、前記二次側の濾過水の押し出しの終了を示す所定の終了圧力になるまでに要する時間が長いほど、前記中空糸膜の閉塞度合が大きい状態であると推定してもよい。
【００２０】
逆洗工程が開始され、二次側の濾過水が一次側に押し出される当初は、一次側の原水が排水用配管に流入する際に発生する管路抵抗で、瞬時的に一次側の圧力が増大する。その後は中空糸膜の閉塞度合が大きいほど、一次側に濾過水が押し出される速度が遅くなり、二次側の濾過水の押し出しを終了するまでに要する時間が長くなる。つまり、中空糸膜の閉塞度合が大きいほど、一次側の圧力が、瞬時的に増大してから、二次側の濾過水の押し出しの終了を示す所定の終了圧力になるまでに要する時間が長くなる。
【００２１】
したがって、本構成によれば、逆洗工程の開始当初に一次側の圧力が瞬時的に増大してから一次側の圧力が前記終了圧力になるまでに要する時間により、一次側に濾過水が押し出される速度を把握し、当該速度が遅い程、中空糸膜の閉塞度合が大きくなっている状態であると適切に推定できる。
【００２２】
上記水処理装置において、前記逆洗工程は、所定圧力の気体により前記二次側の濾過水を前記一次側に押し出し、濾過工程で中空糸膜の表面に蓄積した濁質成分を剥離する工程であり、前記一以上の工程には、前記逆洗工程が含まれ、前記推定部は、前記逆洗工程において、前記一次側の圧力が、前記二次側の濾過水の押し出しの終了を示す所定の終了圧力を示した後、瞬時的に所定量以上変動している場合、前記中空糸膜にリークが生じている状態であると推定してもよい。
【００２３】
逆洗工程において二次側の濾過水の一次側への押し出しが終了すると、水の流れがなくなり、一次側の圧力は、二次側の濾過水の押し出しの終了を示す所定の終了圧力に安定する。しかし、中空糸膜にリークが生じている場合、前記気体が当該リークの箇所から中空糸膜モジュール内部の一次側に流出し、一次側の圧力が瞬時的に所定量以上変動する。
【００２４】
したがって、本構成によれば、逆洗工程において、一次側の圧力が二次側の濾過水の押し出しの終了を示す所定の終了圧力を示した後、一次側の圧力が瞬時的に所定量以上変動しているか否かを把握し、一次側の圧力が変動している場合には、中空糸膜にリークが生じている状態であると適切に推定できる。
【００２５】
上記水処理装置において、前記バブリング工程は、前記中空糸膜モジュール内部が満水状態のときに気体を流入し、中空糸膜を揺らして、前記中空糸膜の表面に蓄積した濁質成分を剥離する工程であり、前記一以上の工程には、前記バブリング工程が含まれ、前記推定部は、前記バブリング工程の開始当初に瞬時的に増大した前記一次側の圧力と所定圧力との対比により、前記中空糸膜モジュール内部に前記気体を流入させる前記周辺装置が異常であるか否かを推定してもよい。
【００２６】
バブリング工程の開始当初に中空糸膜モジュール内部に気体が流入されると、流入した気体の量に相当する水が排水用配管に一気に流入するため、一次側の圧力が瞬時的に増大する。また、気体の流入量が多いほど一次側の圧力が大きくなる。
【００２７】
したがって、本構成によれば、バブリング工程の開始当初に瞬時的に増大した一次側の圧力により、中空糸膜モジュール内部への気体の流入量を把握し、当該一次側の圧力と所定圧力とを対比して、中空糸膜モジュール内部に気体を流入させる周辺装置が異常であるか否かを適切に推定できる。
【００２８】
上記水処理装置において、前記排水工程は、剥離した濁質成分を含むドレン水を排水する工程であり、前記一以上の工程には、前記排水工程が含まれ、前記推定部は、前記排水工程を開始してから前記一次側の圧力が安定するまでに要する時間が短いほど、中空糸膜の表面に蓄積している濁質成分が多い状態であると推定してもよい。
【００２９】
排水工程において中空糸膜モジュール内部のドレン水の排出が終了すると、一次側の圧力は安定する。また、中空糸膜の表面に蓄積する濁質成分が多いほど、中空糸膜モジュール内部の有効容積が小さくなる。
【００３０】
したがって、本構成によれば、排水工程を開始してから一次側の圧力が安定するまでの時間により、中空糸膜モジュール内部のドレン水の排出が終了するまでに要する時間を把握し、当該時間が短いほど、中空糸膜モジュール内部の有効容積が小さくなっている、つまり、中空糸膜の表面に蓄積している濁質成分が多い状態であると適切に推定できる。
【００３１】
上記水処理装置において、前記中空糸膜モジュールを用いて原水を膜濾過する濾過プロセスの実行を制御する制御部と、前記推定部によって前記中空糸膜モジュールの内部の状態又は前記周辺装置が異常であることが推定された場合、当該異常の内容を報知する報知部と、を更に備え、前記濾過プロセスは、前記充水工程、前記逆洗工程、前記バブリング工程及び前記排水工程のうちの一以上の工程を含み、前記制御部は、前記濾過プロセスの開始後、各工程の終了時に、前記測定部が当該各工程で測定した前記一次側及び前記二次側の圧力のうち、少なくとも一方の圧力の時間的推移に基づき、前記中空糸膜モジュール内部の状態又は前記中空糸膜モジュールの周辺装置が異常であるか否かを前記推定部に推定させ、前記報知部によって前記異常の内容が報知された場合、実行中の前記濾過プロセスを終了してもよい。
【００３２】
本構成によれば、濾過プロセスの開始後、各工程の終了時に、中空糸膜モジュールの内部の状態又は周辺装置が異常であることが推定された場合、当該異常の内容が報知され、実行中の濾過プロセスが終了される。このため、水処理装置のユーザは、濾過プロセスにおけるどの工程で、中空糸膜モジュールの内部の状態又は周辺装置にどのような異常が生じたのかを把握することができる。その結果、水処理装置のユーザは、濾過プロセスが行われていない、異常が生じた中空糸膜モジュール又は周辺装置に対して、必要な対処を迅速に行うことができる。
【００３３】
前記中空糸膜モジュールを用いて原水を膜濾過する濾過プロセスの実行を制御する制御部と、前記推定部によって前記中空糸膜モジュールの内部の状態又は前記周辺装置が異常であることが推定された場合、当該異常の内容を報知する報知部と、を更に備え、前記濾過プロセスは、前記充水工程、前記逆洗工程、前記バブリング工程及び前記排水工程のうちの一以上の工程を含み、前記制御部は、前記濾過プロセスの開始後、各工程の終了時に、前記測定部が当該各工程で測定した前記一次側及び前記二次側の圧力のうち、少なくとも一方の圧力の時間的推移に基づき、前記中空糸膜モジュール内部の状態又は前記中空糸膜モジュールの周辺装置が異常であるか否かを前記推定部に推定させ、前記充水工程、前記逆洗工程又は前記排水工程の終了時に、前記推定部によって前記中空糸膜モジュールの内部の状態が異常であることが推定された場合、前記制御部は、前記中空糸膜モジュールの物理洗浄の強化又は薬品洗浄を行ってもよい。
【００３４】
本構成によれば、濾過プロセスの開始後、充水工程、逆洗工程又は排水工程の終了時に、中空糸膜モジュールの内部の状態が異常であることが推定された場合、中空糸膜モジュールの物理洗浄の強化又は薬品洗浄が行われる。このため、本構成は、迅速に中空糸膜モジュールの状態を回復する対処を行え、濾過プロセスを強制的に終了する機会を低減できる。
【００３５】
本発明の他局面に係る水処理方法は、中空糸膜モジュールを用いて原水を膜濾過する水処理方法であって、充水工程、逆洗工程、バブリング工程及び排水工程のうちの一以上の工程で、３秒以下の微小時間毎に前記中空糸膜モジュールの一次側及び二次側の圧力を測定し、測定した前記一次側及び前記二次側の圧力のうち、少なくとも一方の圧力の時間的推移に基づき、前記中空糸膜モジュール内部の状態又は前記中空糸膜モジュールの周辺装置の異常を推定するものである。
【００３６】
本構成によれば、充水工程、逆洗工程、バブリング工程及び排水工程のうちの一以上の工程で３秒以下の微小時間毎に、従来技術と同様、中空糸膜モジュールの一次側及び二次側の圧力が測定される。このため、当該一以上の各工程における一次側及び二次側の圧力の詳細な時間的推移を把握することができる。そして、本構成では、当該測定された一次側及び二次側の圧力のうち少なくとも一方の圧力の時間的推移に基づき、中空糸膜モジュール内部の状態又は中空糸膜モジュールの周辺装置の異常が推定される。このため、中空糸膜モジュールの設置場所まで出向いて中空糸膜モジュールを分解する手間と、周辺装置を点検する手間と、従来技術とは異なる箇所の圧力の測定に要するコストと、をかけずに、中空糸膜モジュール内部の状態又は中空糸膜モジュールの周辺装置の異常を適切に把握できる。
【発明の効果】
【００３７】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、手間とコストをかけずに中空糸膜モジュール内部の状態及び中空糸膜モジュールの周辺装置の異常を適切に把握することが可能な水処理装置及び水処理方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】水処理装置の構成を示す概略図である。
【図２】中空糸膜モジュールの構成を示す概略図である。
【図３】散気部材の平面構造を示す図である。
【図４】図３中の線分ＩＶ−ＩＶに沿った散気部材の断面構造を示す図である。
【図５】図２中の線分Ｖ−Ｖに沿った導水管の断面構造を示す図である。
【図６】図２中の領域ＶＩにおける導水管の拡大図である。
【図７】濾過プロセスで行われる各工程とバルブの開閉状態との関係を示す図である。
【図８】充水工程時の圧力ロギングデータの一例を示す図である。
【図９】中空糸膜の表面に蓄積しているＳＳの量の推定値と実測値との関係の一例を示す図である。
【図１０】逆洗工程時の圧力ロギングデータの一例を示す図である。
【図１１】下側バブリング工程時の圧力ロギングデータの一例を示す図である。
【図１２】上側バブリング工程時の圧力ロギングデータの一例を示す図である。
【図１３】排水工程時の圧力ロギングデータの一例を示す図である。
【図１４】濾過工程時の膜間差圧の監視結果の一例を示す図である。
【図１５】中空糸膜の洗浄結果の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
（本発明に至る経緯）
まず、本発明者が本発明を想起するに至った経緯について説明する。従来から、中空糸膜モジュールを用いた膜濾過を行う場合、濾過工程時の膜間差圧を監視し、その挙動変化に基づいて中空糸膜モジュールの詰まり（ファウリング）の程度を評価していた。膜間差圧とは、中空糸膜の表面よりも外側（原水側）の圧力である所謂一次側の圧力と、中空糸膜の表面よりも内側（濾過水側）の圧力である所謂二次側の圧力と、の差分を示す。
【００４０】
図１４は、濾過工程時の膜間差圧の監視結果の一例を示す図である。具体的には、図１４には、中空糸膜モジュールを用いた膜濾過の運転を約１か月程行い、濾過工程時の膜間差圧を連続して監視した結果を示している。図１４の横軸は、膜濾過の運転日数を示し、縦軸は、膜間差圧を示している。従来は、例えば図１４に示す監視結果が得られた場合、運転日数が１５日を超えるまでは、膜間差圧の上昇程度が小さいため、ファウリングの程度は少なく、安定的に濾過運転を行えていると評価していた。そして、運転日数が１５日を超えた時点で、膜間差圧の上昇程度が大きいことに気づき、ファウリングの程度が大きく、安定的に濾過運転を行えない虞があると評価していた。
【００４１】
このように、従来の監視方法では、ある程度運転日数が経過してからでしか、ファウリングの進行に気づくことができなかった。また、ファウリングの程度しか把握できないため、ファウリングの原因が、中空糸膜の表面にＳＳが大量に蓄積していることであるのか、中空糸膜の細孔が閉塞していることであるのか、または、周辺装置の異常によって、中空糸膜が十分に洗浄できなくなっているのかなど、ファウリングの原因を判別することができなかった。尚、周辺装置の異常には、例えば、一次側および二次側の気体供給配管の閉塞によって気体が適切に供給できなくなることや、一次側の排水用配管の閉塞によって十分な排水ができないこと等が含まれる。
【００４２】
このため、ファウリングの原因を究明するには、中空糸膜モジュールの設置場所に出向いて、中空糸膜モジュールを分解する、または、周辺装置を点検する必要があった。また、上述のように、特許文献１の開示技術においても、分離膜モジュールの詰まり箇所の特定しかできないため、当該詰まりが生じた原因を究明するためには、分離膜モジュールの設置場所まで出向き、分離膜モジュールを分解する、または、周辺装置を点検する必要があった。
【００４３】
特に、ファウリングの原因が中空糸膜の表面にＳＳが大量に蓄積していたことであった場合、ＳＳが圧密化して物理洗浄や薬品洗浄での除去が困難になる。図１５は、中空糸膜の洗浄結果の一例を示す図である。中空糸膜の表面にＳＳが大量に蓄積すると、ＳＳが圧密化して揺動しなくなる。この場合、物理洗浄が効かなくなり、物理洗浄を強化してもその効果が得られなくなる。さらに、ＳＳが圧密化した場合、圧密したＳＳに薬液が浸透しないため、薬品洗浄も効かなくなる。
【００４４】
図１５に例示するように、実際には、一回の薬品洗浄で４ｋｇ程度のＳＳしか除去できない。このため、中空糸膜の表面にＳＳが１４ｋｇ付着していた場合、この付着したＳＳを除去するためには、集中的な物理洗浄と３回の薬品洗浄を繰り返す必要がある。これにより、洗浄を行っている間、水処理装置の運転を停止し、濾過水の供給が不可能になるため、水インフラとしての性質上大きな問題となることがある。したがって、膜濾過を安定的且つ長期的に連続して行うために、中空糸膜の表面にＳＳが大量に蓄積されている状態及び周辺装置の異常は、早期に予兆を見つけ、適切に対処する必要があった。
【００４５】
これらのことから、本発明者は、手間をかけずに中空糸膜モジュール内部の状態及び周辺装置の異常を適切に把握する方法について鋭意検討を重ねた結果、本発明を想起した。
【００４６】
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態につき詳細に説明する。
【００４７】
（実施形態１）
［水処理装置、中空糸膜モジュール］
まず、本発明の実施形態１に係る中空糸膜モジュール１０を備えた水処理装置１の構成について、図１及び図２を参照して説明する。図１は、水処理装置１の構成を示す概略図である。図２は、中空糸膜モジュール１０の構成を示す概略図である。
【００４８】
水処理装置１は、中空糸膜の外表面側に原水を供給し、内表面側から濾過水を取り出す外圧濾過式の装置である。水処理装置１は、外圧濾過式の中空糸膜モジュール１０と、送液ポンプ２０と、エアーコンプレッサー３０（周辺装置）と、これらを接続する配管及び当該配管に設けられた開閉バルブと、圧力センサ９１、９２と、制御装置４０と、を有する。
【００４９】
図２に示すように、中空糸膜モジュール１０は、複数の中空糸膜１４が上端１４Ｂにおいて固定部材３により束状に固定された中空糸膜束１５と、中空糸膜束１５が収容される内部空間Ｓ１が形成されたハウジング１３と、を有する。中空糸膜モジュール１０は、更に、ハウジング１３内に原水を導入するための導水管５と、ハウジング１３内に供給された気体を分散させるための散気部材４と、を有する。
【００５０】
中空糸膜束１５は、複数の中空糸膜１４の上端１４Ｂが開口した状態で固定部材３により固定され、下端１４Ａが１本ずつ固定されない状態で封止された片端フリータイプである。固定部材３は、複数の中空糸膜１４の上端１４Ｂを収束固定する。固定部材３は、中空糸膜１４を濾過膜として機能させるため、ハウジング１３内の空間を原水側（以降、一次側）の内部空間Ｓ１と濾過水側（以降、二次側）の空間Ｓ２とに液密に仕切る。固定部材３には、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂などの熱硬化性樹脂が使用される。中空糸膜束１５と固定部材３との接着方法としては、遠心接着法、静置接着法などがある。
【００５１】
中空糸膜モジュール１０は、外圧濾過式のものであり、膜分離処理の条件や要求される性能に応じて外圧全量濾過式又は外圧循環濾過式であってもよい。膜寿命の点では、濾過膜の表面洗浄を同時に行うことができる外圧循環濾過式が好ましく、設備の単純さ、設置コスト、運転コストの点では外圧全量濾過式が好ましい。
【００５２】
ハウジング１３は、上面１３Ａ及び下面１３Ｃと、これらを接続する側面１３Ｂと、を有する筒形状からなる。ハウジング１３は、中空糸膜束１５が収容される内部空間Ｓ１を有する。内部空間Ｓ１は、中空糸膜１４の長手方向の中央よりも上側部分が位置する上部内部空間Ｓ１１と、中空糸膜１４の長手方向の中央よりも下側部分が位置する下部内部空間Ｓ１２と、に分けられる。
【００５３】
ハウジング１３の上面１３Ａには、濾過水を取り出すための濾過水配管５１が接続され、当該濾過水配管５１には濾過水出口５２及び濾過水側気体入口５３が設けられている。濾過水配管５１には、濾過水配管５１内の圧力（以降、二次側の圧力）を検知する圧力センサ９２が設けられている。尚、圧力センサ９２の設置位置は、二次側の圧力が検知できるところであればよく、特に限定されない。
【００５４】
側面１３Ｂにおいて固定部材３の直下には、内部空間Ｓ１内の気体を系外に排出するための気体抜き口１１が設けられている。気体抜き口１１は、上部内部空間Ｓ１１の開口部である。気体抜き口１１の直径は、ハウジング１３の断面の直径（以降、ハウジング径）よりも十分に小さいものとなっている。側面１３Ｂにおいて下面１３Ｃの真上には、内部空間Ｓ１内の液体を系外に排出するためのドレン抜き口１２が設けられている。下面１３Ｃの中央近傍には、内部空間Ｓ１内に気体を供給するための散気用気体入口７が設けられている。
【００５５】
気体抜き口１１には気体抜き配管６１が接続され、これを介してハウジング１３内の気体が系外に排出される。気体抜き配管６１には気体排出口バルブ６２が設けられ、これを開くことでハウジング１３内から気体が抜かれる。また、ドレン抜き口１２にはドレン配管４１が接続され、これを介してハウジング１３内の液体が外に排出される。ドレン配管４１には原水排出口バルブ４２が設けられ、これを開くことでハウジング１３から液体が排出される。
【００５６】
導水管５は、ハウジング１３の下面１３Ｃ中央を貫通すると共に上面１３Ａに向かって延びる姿勢で配置され、上端が固定部材３に接続されている。導水管５は、下端側に原水入口９が設けられ、かつ側面に導水管用気体入口８が設けられている。導水管５によれば、原水入口９から導入された濾過前の原水のみをハウジング１３内に供給することができ、また導水管用気体入口８から導入された気体のみをハウジング１３内に供給することができ、また原水及び気体の両方をハウジング１３内に供給することができる。導水管５には、原水の供給口である導水管５内の圧力（以降、一次側の圧力）を検知する圧力センサ９１が設けられている。尚、圧力センサ９１の設置位置は、一次側の圧力が検知できるところであればよく、特に限定されない。
【００５７】
散気部材４は、散気用気体入口７からハウジング１３内に供給された気体を、中空糸膜束１５の径方向に広がるように分散させるための部材である。散気部材４は、下部内部空間Ｓ１２よりも下側の位置に配置されており、中央部に導水管５が貫通している。導水管５及び散気部材４の詳細な構造については後述する。
【００５８】
送液ポンプ２０は、原水導入配管２１を介して導水管５の原水入口９に接続されている。原水導入配管２１には、配管内における原水の流通及び遮断を切り替える原水導入バルブ２２が設けられている。送液ポンプ２０は、原水導入配管２１を介して導水管５内に原水を供給する。
【００５９】
エアーコンプレッサー３０は、第１気体導入配管３１を介して濾過水側気体入口５３に接続され、第２気体導入配管３２を介して散気用気体入口７に接続され、第３気体導入配管３３を介して導水管用気体入口８に接続されている。第１気体導入配管３１には配管内における気体の流通及び遮断を切り替える第１気体導入バルブ３４が設けられ、第２及び第３気体導入配管３２，３３にも同様に第２及び第３気体導入バルブ３５，３６が設けられている。
【００６０】
制御装置４０は、送液ポンプ２０及びエアーコンプレッサー３０の駆動を制御し、かつ各バルブの開閉動作を制御する。制御装置４０は、例えばパーソナルコンピュータ（コンピュータ）などによって構成されている。制御装置４０は、図１の実線部に示すように、記憶部４０１と、制御部４０２と、測定部４０３と、推定部４０４と、を有する。
【００６１】
記憶部４０１は、例えばＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）又はＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｄｒｉｖｅ）等の記憶装置によって構成されている。記憶部４０１には、中空糸膜モジュール１０を用いて原水を膜濾過するプロセス（以降、濾過プロセス）を構成する各工程（充水工程、濾過工程、逆洗工程、バブリング工程、排水工程等）の実行順を定めたシーケンス情報が格納されている。また、記憶部４０１には、各工程で行う周辺装置の駆動制御及びバルブの開閉制御の内容を定めた工程情報が格納されている。
【００６２】
制御部４０２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭ等を備えたマイクロコンピュータによって構成されている。制御部４０２は、濾過プロセスの実行を制御する。具体的には、制御部４０２は、記憶部４０１に格納されたシーケンス情報にしたがって、濾過プロセスを構成する各工程を順次実行する。制御部４０２は、各工程の実行を開始すると、記憶部４０１に格納された工程情報にしたがって、実行する工程に応じた周辺装置の駆動制御及びバルブの開閉制御を行う。
【００６３】
測定部４０３は、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭ等を備えたマイクロコンピュータによって構成されている。測定部４０３は、濾過プロセスにおいて順次実行される各工程において、好ましくは３秒以下、さらに好ましくは１秒以下、最も好ましくは０．１秒以下の微小時間毎に、圧力センサ９１に一次側の圧力を測定させ、圧力センサ９２に二次側の圧力を測定させる。測定部４０３は、当該測定された一次側の圧力及び二次側の圧力を示す圧力ロギングデータを記憶部４０１に順次格納する。尚、測定部４０３は、濾過工程においては、分単位（例えば１０分）で、圧力センサ９１に一次側の圧力を測定させ、圧力センサ９２に二次側の圧力を測定させてもよい。
【００６４】
推定部４０４は、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭ等を備えたマイクロコンピュータによって構成されている。推定部４０４は、記憶部４０１に記憶されている圧力ロギングデータが示す、一次側の圧力及び二次側の圧力のうちの少なくとも一方の圧力の時間的推移に基づき、中空糸膜モジュール１０の内部の状態を推定する。推定部４０４による推定の詳細については後述する。
【００６５】
尚、制御部４０２、測定部４０３及び推定部４０４のうちの二以上が、同一のマイクロコンピュータによって構成されいてもよいし、制御部４０２、測定部４０３及び推定部４０４が、それぞれ個別のマイクロコンピュータによって構成されていてもよい。
【００６６】
［散気部材、導水管］
次に、散気部材４及び導水管５の詳細な構造について、図２〜図５を参照して説明する。図３は、散気部材４の平面構造を示す図である。図４は、図３中の線分ＩＶ−ＩＶに沿った散気部材４の断面構造を示す図である。図５は、図２中の線分Ｖ−Ｖに沿った導水管５の断面構造を示す図である。上記中空糸膜モジュール１０は、ハウジング１３の内部空間Ｓ１に中空糸膜１４の洗浄用の気体（例えば空気）を分散させる気体供給部２を有し、当該気体供給部２は、散気部材４と、導水管５と、を有する。
【００６７】
散気部材４は、中空糸膜１４の下端１４Ａよりも下側に配置されている。散気部材４は、中空糸膜束１５の径方向に広がった形状を有し、周縁部が中空糸膜束１５よりも径方向外側に位置している。散気部材４には、ハウジング１３内に気体を分散させるための複数の散気用通気孔４３が径方向に間隔を空けて形成されている。
【００６８】
散気部材４は、中空糸膜束１５の径方向に広がった形状を有し、複数の散気用通気孔４３が形成された円板状の本体部４４と、本体部４４の周縁部に接続された周壁部４７と、本体部４４の下面に接続された円筒状の気体受け部４５と、を有し、これらが一体に形成されている。
【００６９】
散気用通気孔４３は、本体部４４を厚み方向に貫通するように形成されている。散気用通気孔４３は、本体部４４の径方向及び周方向に互いに間隔を空けて形成されており、その一部は中空糸膜束１５よりも径方向外側に位置している。これにより、中空糸膜束１５に対して径方向に広い範囲で気体を分散させることができる。また本体部４４には、導水管５が貫通する貫通孔４４Ａが中央に形成されている。尚、本体部４４は、図３に示すような円板状のものに限定されず、種々の形状のものであってもよい。
【００７０】
気体受け部４５は、散気用気体入口７からハウジング１３内に供給された気体を一時的に収容するための部分である。気体受け部４５は、筒形状を有し、上端（一方端）が本体部４４の下面に接続されると共に、下端（他方端）側に気体の受け口４５Ａが形成されている。本実施形態では、気体受け部４５は、上端から下端に向かって内径が略一定となるように構成されている。気体受け部４５は、導水管５の外径よりも内径が大きく、導水管５の外周面との間の隙間において気体を収容する。
【００７１】
気体受け部４５は、散気用気体入口７よりも径方向外側に位置し、これにより散気用気体入口７からハウジング１３内に供給された気体を筒内に収容することができる。また図２に示すように、気体受け部４５の下端とハウジング１３の下壁との間には隙間が形成されており、ハウジング１３内の液体が当該隙間を流通することができる。これにより、ハウジング１３の下部における液溜まりを防ぐことができる。
【００７２】
気体受け部４５の上端側の部位には、複数の分散孔４６が周方向に間隔を空けて形成されている。分散孔４６は、気体受け部４５を貫通するように形成されている。分散孔４６により、気体受け部４５に収容された気体を当該気体受け部４５よりも径方向外側へ逃がし、散気用通気孔４３へ導くことができる。分散孔４６は、周方向に等間隔で形成されていてもよいし、異なる間隔で形成されていてもよい。
【００７３】
周壁部４７は、本体部４４の周縁部から下方に延びる筒形状を有する。周壁部４７により、分散孔４６から気体受け部４５の外側に放出された気体が、本体部４４よりも外側に広がることを抑制できる。これにより、散気用通気孔４３から気体が分散される前において、本体部４４の下面に気体を留めることができる。
【００７４】
散気部材４によれば、バブリング工程において、散気用気体入口７からハウジング１３内に供給された気体を気体受け部４５により一時的に収容した後、分散孔４６から外側へ逃がし、その後散気用通気孔４３から下部内部空間Ｓ１２に分散させることができる。
【００７５】
導水管５は、中空糸膜束１５の中心を上下方向に延びるように配置されている。導水管５は、円筒形状からなるが、特に限定されない。導水管５は、図２に示すように、散気部材４（本体部４４）を貫通し、下端が任意のシール部材（図示しない）を介して原水導入配管２１（図１）に固定されている。また導水管５の固定方法はこれに限られず、本体部４４の上面よりも上方に突出する別配管が設けられ、当該突出部分が導水管５の内側に位置するように導水管５が本体部４４の上面に載せられてもよい。
【００７６】
導水管５において本体部４４の上面よりも上側に突出した部位には、長手方向全体に亘って複数の管用通気孔５４が間隔を空けて形成されている。より具体的には、導水管５において上部内部空間Ｓ１１に位置する部位に複数の管用通気孔５４が互いに間隔を空けて形成され、下部内部空間Ｓ１２に位置する部位にも複数の管用通気孔５４が互いに間隔を空けて形成されている。
【００７７】
これらの管用通気孔５４によって、バブリング用の気体をハウジング１３内に供給することができ、また中空糸膜１４により濾過される原水をハウジング１３内に供給することができる。尚、管用通気孔５４は、長手方向に等間隔で形成されていてもよいし、異なる間隔で形成されていてもよい。また管用通気孔５４は、円形状からなるが、特に限定されない。
【００７８】
複数の管用通気孔５４は、導水管５の長手方向においてそれぞれ同じ大きさで形成されている。管用通気孔５４の内径は、バブリングの効果を高めるために３０ｍｍ以下に設計されることが好ましい。また管用通気孔５４の内径は、通水時の圧力損失を小さくするため、各孔からの原水の吐出流速の合計が４ｍ／ｓ以下となるように設計されることが好ましく、３ｍ／ｓ以下となるように設計されることがより好ましい。
【００７９】
図２に示すように、導水管５の最上部に形成された管用通気孔５４Ａは気体抜き口１１の下面１１Ａよりも上側に位置しており、上から２番目の管用通気孔５４Ｂは当該下面１１Ａよりも下側に位置している。つまり、導水管５には、気体抜き口１１の下面１１Ａを上下方向に挟む位置に管用通気孔５４Ａ，５４Ｂが形成されている。
【００８０】
図５に示すように、管用通気孔５４は、導水管５の周方向において等間隔に４つ形成されている。本実施形態では、上部内部空間Ｓ１１に位置する部位及び下部内部空間Ｓ１２に位置する部位のいずれにおいても管用通気孔５４が９０°間隔で４つ形成されているが、その数や周方向の間隔は特に限定されない。また、上部内部空間Ｓ１１に位置する部位と下部内部空間Ｓ１２に位置する部位とで管用通気孔５４の数や周方向の間隔が互いに異なっていてもよい。
【００８１】
図６は、図２中の領域ＶＩにおける導水管５の拡大図である。導水管５における管用通気孔５４の開孔率は、以下のように定義できる。図６の斜線部に示すように、最上部の管用通気孔５４Ａの中間高さ位置からその下の管用通気孔５４Ｂの中間高さ位置までの範囲における導水管５の外周面の面積をＳ１とする。当該範囲の外周面に形成された全ての管用通気孔５４Ａ，５４Ｂの合計の開孔面積をＳ２とする。このときに、管用通気孔の開孔率は、Ｓ２／Ｓ１×１００、として定義できる。本実施形態では、当該開孔率が１％以上２０％以下に設計されることが好ましい。
【００８２】
導水管５によれば、管用通気孔５４からハウジング１３内に原水を供給できると共に、導水管用気体入口８から導入された気体を浮力により上昇させ、上部内部空間Ｓ１１に位置する管用通気孔５４Ａ，５４Ｂからハウジング１３内に分散させることができる。
【００８３】
ハウジング１３内に挿入された導水管５の長さは、中空糸膜モジュール１０を嵩張らせないようにするため、中空糸膜１４の長さの１〜２倍であることが好ましく、１〜１．５倍であることがより好ましい。
【００８４】
導水管５の内径は、通水時の圧力損失を小さくするため、通水時の流束が４ｍ／ｓ以下となるように設計されることが好ましく、３ｍ／ｓ以下となるように設計されることがより好ましい。
【００８５】
［濾過プロセス］
次に、濾過プロセスについて、図７を参照して説明する。図７は、濾過プロセスで行われる各工程とバルブの開閉状態との関係を示す図である。図７中の丸印は、該当するバルブが開いていることを意味する。本実施形態では、図７に示すように、制御部４０２は、記憶部４０１に格納されたシーケンス情報にしたがって、濾過プロセスにおいて、充水工程、濾過工程、逆洗工程、充水工程（下側バブリング前）、下側バブリング工程、充水工程（上側バブリング前）、上側バブリング工程、排水工程の順で、各工程を実行する。尚、濾過プロセスにおいて行われる各工程及びその実行順序はこれに限らない。
【００８６】
はじめに、中空糸膜モジュール１０内部に原水を満たす充水工程（濾過前）が実施される。この工程では、水処理装置１の全バルブが閉じた状態から制御部４０２によって原水導入バルブ２２及び気体排出口バルブ６２が開かれ、送液ポンプ２０が作動する。これにより、送液ポンプ２０から原水導入配管２１を介して導水管５内に原水が導入され、管用通気孔５４からハウジング１３内に原水が供給される。これにより、ハウジング１３の内部空間Ｓ１が充水される。
【００８７】
充水工程（濾過前）が開始されると、測定部４０３は、好ましくは３秒以下、さらに好ましくは１秒以下、最も好ましくは０．１秒以下の微小時間毎に、圧力センサ９１及び圧力センサ９２に一次側の圧力及び二次側の圧力を測定させ、圧力ロギングデータを記憶部４０１に順次格納する。
【００８８】
次に、濾過工程が実施される。この工程では、気体抜き口１１から原水が溢れた後、制御部４０２によって濾過水出口バルブ７１が開かれ、かつ気体排出口バルブ６２が閉じられる。そして、内部空間Ｓ１に満たされた原水が中空糸膜１４の外表面側から壁面を通過して内表面側へ浸透し、二次側の空間Ｓ２から濾過水（濾過水）として取り出される。
【００８９】
尚、濾過工程では、測定部４０３は、分単位（例えば１０分）で、圧力センサ９１及び圧力センサ９２に測定させた一次側の圧力及び二次側の圧力を示す圧力ロギングデータを記憶部４０１に順次格納する。ただし、これに限らず、濾過工程においても、測定部４０３は、３秒以下、さらに好ましくは１秒以下、最も好ましくは０．１秒以下の微小時間毎に、圧力センサ９１及び圧力センサ９２に測定させた一次側の圧力及び二次側の圧力を示す圧力ロギングデータを記憶部４０１に順次格納してもよい。
【００９０】
濾過時間の経過に伴って中空糸膜１４の外表面には原水中のＳＳが付着し、これにより濾過能力が低下する。そのため、一定時間濾過が実施された後、以下に説明するように、中空糸膜１４の膜表面を物理洗浄するための各工程が行われる。
【００９１】
まず、逆洗工程が実施される。逆洗工程では、所定圧力の気体により、二次側の濾過水を一次側に押し出して、濾過工程で中空糸膜１４の表面に蓄積したＳＳを剥離する。また、逆洗工程が開始されると、測定部４０３は、３秒以下、さらに好ましくは１秒以下、最も好ましくは０．１秒以下の微小時間毎に、圧力センサ９１及び圧力センサ９２に一次側の圧力及び二次側の圧力を測定させ、圧力ロギングデータを記憶部４０１に順次格納する。
【００９２】
具体的には、逆洗工程では、制御部４０２によって原水排出口バルブ４２及び第１気体導入バルブ３４（周辺装置）が開かれ、エアーコンプレッサー３０（周辺装置）が作動される。これにより、濾過水側気体入口５３からハウジング１３の二次側の空間Ｓ２に、所定圧力の気体（例えば空気）が導入され、当該気体によって濾過水が加圧される。濾過水は、中空糸膜１４の内表面側から外表面側に押し出され、その結果、内部空間Ｓ１の一次側の原水の一部がドレン抜き口１２から系外に排出される。このようにして、中空糸膜１４の逆洗が行われる。その後、濾過水側圧抜きバルブ８１を開くことにより、二次側の空間Ｓ２の圧力を低下させる。
【００９３】
次に、充水工程（下側バブリング前）が実施される。この工程では、上記逆洗工程において低下した内部空間Ｓ１内の液面を上昇させるため、制御部４０２によって気体排出口バルブ６２及び原水導入バルブ２２が開かれ、送液ポンプ２０を作動させる。これにより、内部空間Ｓ１内に液体が導入され、液面が上昇する。その後、送液ポンプ２０を停止させ、原水導入バルブ２２が閉じられ、液体の供給が停止される。
【００９４】
尚、充水工程（下側バブリング前）においても、測定部４０３は、３秒以下、さらに好ましくは１秒以下、最も好ましくは０．１秒以下の微小時間毎に、圧力センサ９１及び圧力センサ９２に一次側の圧力及び二次側の圧力を測定させ、圧力ロギングデータを記憶部４０１に順次格納する。
【００９５】
次に、下側バブリング工程が実施される。この工程では、内部空間Ｓ１が充水された状態において、制御部４０２によって第２気体導入バルブ３５（周辺装置）が開かれ、エアーコンプレッサー３０（周辺装置）が作動する。これにより、第２気体導入配管３２を介して散気用気体入口７からハウジング１３内に気体が供給される。
【００９６】
下側バブリング工程においても、測定部４０３は、３秒以下、さらに好ましくは１秒以下、最も好ましくは０．１秒以下の微小時間毎に、圧力センサ９１及び圧力センサ９２に一次側の圧力及び二次側の圧力を測定させ、圧力ロギングデータを記憶部４０１に順次格納する。
【００９７】
ハウジング１３内に供給された気体は、気体受け部４５に収容された後、散気用通気孔４３から下部内部空間Ｓ１２へ分散される。そして、中空糸膜１４の下端１４Ａから上部内部空間Ｓ１１まで上昇する気体によって中空糸膜１４が揺らされ、その作用で膜表面に付着したＳＳが剥がれ落とされる。このように、下側バブリング工程では、下部内部空間Ｓ１２よりも下側の位置でハウジング１３内に気体を分散させ、当該気体を上部内部空間Ｓ１１まで上昇させることにより、下部内部空間Ｓ１２及び上部内部空間Ｓ１１の下側部分に位置する中空糸膜１４を洗浄する。
【００９８】
次に、充水工程（上側バブリング前）が実施される。この工程では、気体排出口バルブ６２及び原水導入バルブ２２が開かれ、送液ポンプ２０を作動させることにより、再び内部空間Ｓ１に液体が満たされる。
【００９９】
尚、充水工程（上側バブリング前）においても、測定部４０３は、３秒以下、さらに好ましくは１秒以下、最も好ましくは０．１秒以下の微小時間毎に、圧力センサ９１及び圧力センサ９２に一次側の圧力及び二次側の圧力を測定させ、圧力ロギングデータを記憶部４０１に順次格納する。
【０１００】
次に、上側バブリング工程が実施される。この工程は、下側バブリング工程において洗浄が不十分であった中空糸膜１４の上端１４Ｂにおいて、膜表面に付着したＳＳをより確実に除去する目的で実施される。上側バブリング工程においても、測定部４０３は、３秒以下、さらに好ましくは１秒以下、最も好ましくは０．１秒以下の微小時間毎に、圧力センサ９１及び圧力センサ９２に一次側の圧力及び二次側の圧力を測定させ、圧力ロギングデータを記憶部４０１に順次格納する。
【０１０１】
まず、制御部４０２によって原水導入バルブ２２が閉じられると共に第３気体導入バルブ３６（周辺装置）が開かれ、エアーコンプレッサー３０（周辺装置）が作動される。これにより、第３気体導入配管３３を介して導水管用気体入口８から導水管５内に気体が導入される。そして、当該気体は、管内において浮力により上昇し、上部内部空間Ｓ１１に位置する管用通気孔５４Ａ，５４Ｂからハウジング１３内に分散される。これにより、中空糸膜１４の上端１４Ｂ近傍を中心にバブリング洗浄することができ、下側バブリング工程では十分に除去できなった上端１４Ｂ周辺の膜表面に付着した浮遊汚濁物質をより確実に除去することができる。このように、上側バブリング工程では、上部内部空間Ｓ１１の位置でハウジング１３内に気体を分散させることにより、中空糸膜１４が洗浄される。
【０１０２】
また、上側バブリング工程の開始当初においては、内部空間Ｓ１全体が充水されているため、最上部の管用通気孔５４Ａ及びその下の管用通気孔５４Ｂから吐出される気体によって、中空糸膜１４をバブリング洗浄することができる。そして、上側バブリング工程の開始から一定時間経過すると、気体抜き口１１から気体を含んだ液体が排出され、内部空間Ｓ１の液面が下面１１Ａまで低下する。
【０１０３】
この状態においても、導水管５に供給される気体の浮力によって、導水管５内の水を気体抜き口１１の下面１１Ａよりも上側の管用通気孔５４Ａから気体と共に噴出させ、ハウジング１３内の水を気体抜き口１１の下面１１Ａよりも下側の管用通気孔５４Ｂから導水管５内に流入させることができる。これにより、液体と気体の混合流体を、気体抜き口１１の下面１１Ａよりも上側の管用通気孔５４Ａから継続的に噴出させてバブリングすることができる。このため、中空糸膜１４の上端１４Ｂまで効果的に洗浄することができる。
【０１０４】
尚、上側及び下側バブリング工程のいずれにおいても、気体の供給量は２００００ＮＬ／ｈ以下であることが好ましく、５００〜１００００ＮＬ／ｈの範囲内であることが好ましい。また下側バブリング工程では、気体の供給量が過剰になると中空糸膜１４同士が絡まり合って膜表面が傷付いてしまうのに対し、上側バブリング工程ではこのような問題が生じ難い。そのため、上側バブリング工程では、下側バブリング工程よりも気体の供給量を高く設定することができる。
【０１０５】
上側バブリング工程の次には、排水工程が実施される。この工程では、更に原水排出口バルブ４２が開かれる。これにより、第３気体導入バルブ３６を介して供給される気体の圧力によって、上側バブリング工程で膜表面から剥がれたＳＳを含む液体がドレン抜き口１２から系外に排出される。
【０１０６】
尚、排水工程では、第３気体導入バルブ３６を開かずに、水頭圧を利用してＳＳを含む液体を排出しても良い。しかし、第３気体導入バルブ３６を開き、気体の圧力によってＳＳを含む液体を排出する方が、当該液体の排出速度が早くなり、一次側の圧力の変化を検知しやすくなる。このため、後述するように、推定部４０４が、排水工程時の一次側の圧力の時間的推移に基づき、中空糸膜モジュール１０内部の状態を推定するにあたっては、排水工程において第３気体導入バルブ３６を開く方が好ましい。
【０１０７】
この排水工程においても、測定部４０３は、３秒以下、さらに好ましくは１秒以下、最も好ましくは０．１秒以下の微小時間毎に、圧力センサ９１及び圧力センサ９２に一次側の圧力及び二次側の圧力を測定させ、圧力ロギングデータを記憶部４０１に順次格納する。
【０１０８】
以上のようにして、中空糸膜１４の洗浄が行われた後、膜濾過の運転が再開される。尚、測定部４０３が、各工程で圧力センサ９１及び圧力センサ９２に圧力を測定させる時間間隔は、同じであってもよいし、各工程で３秒以下、さらに好ましくは１秒以下、最も好ましくは０．１秒以下の時間間隔が個別に定められていてもよい。また、測定部４０３が、一部の工程においてだけ、圧力センサ９１及び圧力センサ９２に圧力を測定させるようにしてもよい。
【０１０９】
［中空糸膜モジュール内部の状態の推定方法］
次に、推定部４０４が、記憶部４０１に格納された圧力ロギングデータに基づいて、中空糸膜モジュール１０内部の状態又はエアーコンプレッサー３０の異常を推定する方法について詳細に説明する。尚、推定部４０４は、例えば、任意のタイミングで、ユーザによる制御装置４０の操作によって指示された工程時に記憶部４０１に記憶された圧力ロギングデータに基づき、中空糸膜モジュール１０内部の状態又はエアーコンプレッサー３０の異常を推定する。
【０１１０】
［充水工程時の圧力ロギングデータに基づく推定］
まず、推定部４０４が、充水工程時に記憶部４０１に記憶された圧力ロギングデータに基づき、中空糸膜モジュール１０内部の状態として、中空糸膜１４の表面に蓄積したＳＳの量を推定する方法について説明する。
【０１１１】
図８は、充水工程時の圧力ロギングデータの一例を示す図である。図８の横軸は、充水工程が開始されてからの経過時間（秒）を示し、縦軸は、圧力センサ９１によって測定された一次側の圧力（ＫＰａ）を示す。例えば、図８のグラフＧ８１に示すように、充水工程では、ハウジング１３の内部空間Ｓ１に原水が供給されると一次側の圧力が、水頭圧によって次第に増大する。その後、ハウジング１３の内部空間Ｓ１が満水状態になり、気体抜き口１１に原水が流れ出すと（経過時間ｔ１２）、気体抜き口１１の直径がハウジング径よりも十分に小さいために管路抵抗が発生し、一次側の圧力が急速に増大する。
【０１１２】
しかし、中空糸膜１４の表面にＳＳが蓄積していると、中空糸膜モジュール１０内部の有効容積が小さくなる。この場合、例えば、図８のグラフＧ８２に示すように、充水工程が開始されてから、ハウジング１３の内部空間Ｓ１が満水状態になることによって、一次側の圧力が急速に増大するまでに要する時間（経過時間ｔ１１）が短くなる。
【０１１３】
したがって、推定部４０４は、充水工程を開始してから一次側の圧力の増加の傾きが増大する変曲点になるまでに要する時間（ｔ１１、ｔ１２）が短いほど、中空糸膜モジュール１０内部の有効容積が小さい状態、つまり、中空糸膜１４の表面に蓄積しているＳＳが多い状態であると推定する。
【０１１４】
これにより、中空糸膜モジュール１０を分解せずに、中空糸膜１４の表面に蓄積しているＳＳがどの程度多いのかを把握できる。このため、中空糸膜１４の表面に蓄積しているＳＳが多い状態であると推定された際には、迅速に中空糸膜１４の物理洗浄を強化する等して、早期に中空糸膜１４の濾過能力を回復することができる。
【０１１５】
尚、物理洗浄の強化は、ユーザによる制御装置４０の操作及び／又は制御部４０２による自動操作によって、例えば、上側バブリング工程又は下側バブリング工程で、中空糸膜モジュール１０に供給する気体の流量若しくは圧力を増大させる、又は、逆洗工程から排水工程までの工程を連続して複数回繰り返す等して行われる。また、これらの方法を二つ以上組み合わせて物理洗浄を強化してもよいし、これらの方法に限らず、他の方法で物理洗浄を強化してもよい。
【０１１６】
更に、例えば実験値等に基づき、充水工程を開始してから中空糸膜モジュール１０内部が満水状態になるまでの時間と、このときに中空糸膜１４の表面に蓄積していたＳＳの量と、を対応付けたＳＳ予測テーブルを記憶部４０１に予め記憶してもよい。これにより、推定部４０４が、記憶部４０１に記憶されているＳＳ予測テーブルにおいて、充水工程を開始してから一次側の圧力が所定の増大率よりも大きい増大率で急速に増大するまでに要する時間と一致する時間に対応付けられているＳＳの量を参照するようにしてもよい。そして、推定部４０４が、当該参照したＳＳの量を中空糸膜１４の表面に蓄積しているＳＳの量として推定するようにしてもよい。
【０１１７】
図９は、中空糸膜１４の表面に蓄積しているＳＳの量の推定値と実測値との関係の一例を示す図である。本発明者が、１０月１日から１０月１５日までの１５日間、水処理装置１において膜濾過の運転を連続して実行する試験を行った結果を図９に示す。図９の「差圧」は、当該運転中に測定部４０３が測定した圧力ロギングデータが示す一次側及び二次側の圧力差を示す。図９の「充水完了秒数」は、充水工程の開始から中空糸膜モジュール１０内部が満水状態になるまでに要した時間を示す。図９の「濁質付着量（推定）」は、推定部４０４が上記ＳＳ予測テーブルを用いて推定したＳＳの量を示す。また、図９の「濁質付着量（実測）」は、１０月７日と１０月１５日とにおいて、中空糸膜モジュール１０を分解して測定した中空糸膜１４の表面に蓄積したＳＳの量の実測値を示す。図９に示すように、推定部４０４による充水工程時の圧力ロギングデータに基づく、中空糸膜１４の表面に蓄積したＳＳの量の推定値は、実測値に近しい値になることがわかった。
【０１１８】
［逆洗工程時の圧力ロギングデータに基づく推定］
次に、推定部４０４が、逆洗工程時に記憶部４０１に記憶された圧力ロギングデータに基づき、中空糸膜モジュール１０内部の状態を推定する方法について説明する。当該推定される中空糸膜モジュール１０内部の状態には、一次側の排水用管路（ドレン配管４１（図１））の管路抵抗、中空糸膜１４の閉塞度合、中空糸膜１４にリークが生じている状態及び逆洗工程に用いる気体の供給状態が含まれる。
【０１１９】
図１０は、逆洗工程時の圧力ロギングデータの一例を示す図である。図１０の横軸は、逆洗工程が開始されてからの経過時間（秒）を示し、縦軸は、圧力センサ９１及び圧力センサ９２によって測定された一次側の圧力（一次圧）及び二次側の圧力（二次圧）（ＫＰａ）を示す。図１０に示すように、逆洗工程の開始当初においては、内部空間Ｓ１の一次側の原水の一部がドレン抜き口１２から系外に排出される際、ドレン抜き口１２の直径がハウジング径よりも小さいことにより、管路抵抗が生じる。この管理抵抗により、圧力センサ９１によって測定される一次側の圧力が瞬時的に増大する（経過時間ｔ２１）。また、このドレン抜き口１２に接続されたドレン配管４１内の汚れが大きいほど、一次側のドレン水が排水されるときの管路抵抗が大きく、一次側の圧力は増大する。
【０１２０】
したがって、推定部４０４は、逆洗工程の開始当初に瞬時的に増大した一次側の圧力が大きいほど、一次側の排水用管路（ドレン配管４１（図１））の管路抵抗が大きい状態であると推定する。
【０１２１】
これにより、中空糸膜モジュール１０を分解せずに、一次側の排水用管路（ドレン配管４１（図１））の管路抵抗がどの程度多いのかを把握することで、一次側の排水用管路がどの程度汚れているのかを把握できる。このため、一次側の排水用管路（ドレン配管４１（図１））の管路抵抗が大きい状態であると推定された際には、迅速に一次側の排水用管路を洗浄して、逆洗工程において中空糸膜モジュール１０内部にドレン水が滞留することを抑制できる。その結果、逆洗工程による中空糸膜１４の洗浄能力を迅速に回復することができる。
【０１２２】
また、図１０に示すように、逆洗工程の開始当初に一次側の圧力が瞬時的に増大した後（経過時間ｔ２１）、二次側の濾過水が一定の圧力で一次側に押し出される。このとき、中空糸膜１４の閉塞度合が大きいほど一次側に濾過水が押し出される速度が遅くなり、二次側の濾過水の押し出しが終了するまでに要する時間が長くなる。つまり、一次側の圧力が、瞬時的に増大した後（経過時間ｔ２１）、二次側の濾過水の押し出しの終了を示す０ＫＰａ付近の所定圧力（終了圧力）になる（経過時間ｔ２２）までに要する時間が長くなる。
【０１２３】
したがって、推定部４０４は、逆洗工程の開始当初に一次側の圧力が瞬時的に増大してから、一次側の圧力が、二次側の濾過水の押し出しの終了を示す０ＫＰａ付近の所定の終了圧力になるまでに要する時間が長いほど、中空糸膜１４の閉塞度合が大きい状態であると推定する。
【０１２４】
これにより、水処理装置１では、中空糸膜モジュール１０を分解せずに、中空糸膜１４の閉塞度合を把握できる。このため、中空糸膜１４の閉塞度合が大きい状態であると推定された際には、迅速に中空糸膜１４を薬品洗浄又は交換する等して、早期に逆洗工程に要する時間を短縮化し、また中空糸膜１４による濾過能力を回復することができる。
【０１２５】
尚、薬品洗浄とは、具体的には、ユーザによる制御装置４０の操作及び／又は制御部４０２による自動操作によって、硫酸、塩酸、硝酸、シュウ酸、クエン酸などの酸類、苛性ソーダ、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウムなどのアルカリ類、次亜塩素酸、オゾン、クロラミン、過酢酸などの酸化剤、その他、有機系薬剤、キレート剤、酵素剤、界面活性剤などの薬品類を中空糸膜モジュール１０に浸漬、または循環するなどして、中空糸膜モジュール１０を薬品で洗浄することを示す。これらの薬品類は、１種類でも良いし、２種類以上を用いて、１種類ずつ順番に、または、混合して使用しても良い。
【０１２６】
また、図１０に示すように、濾過水の一次側への押し出しが終了すると（経過時間ｔ２２）、水の流れがなくなり、一次側の圧力は、二次側の濾過水の押し出しの終了を示す所定の終了圧力に安定する（経過時間ｔ２３）。しかし、中空糸膜１４にリークが生じている場合、濾過水の押し出しに用いた気体が当該リークの箇所から中空糸膜モジュール１０内部の一次側に流出し、一次側の圧力が瞬時的に所定量以上変動する。
【０１２７】
したがって、推定部４０４は、逆洗工程において、一次側の圧力が、二次側の濾過水の押し出しの終了を示す所定の終了圧力を示した後、瞬時的に所定量以上変動している場合、中空糸膜１４にリークが生じている状態であると推定する。
【０１２８】
これにより、水処理装置１では、中空糸膜モジュール１０を分解せずに、中空糸膜１４のリークの状態を把握できる。このため、過去に中空糸膜１４にリークが生じた時の圧力ロギングデータを参照して、中空糸膜１４にリークが発生する時期の予測に活用することができる。
【０１２９】
また、上述のように、逆洗工程では、図１に示すように、原水排出口バルブ４２及び第１気体導入バルブ３４が開かれ、エアーコンプレッサー３０が作動される。これにより、所定圧力の気体（例えば空気）が、第１気体導入配管３１を介して濾過水側気体入口５３からハウジング１３の二次側の空間Ｓ２（図２）に供給され、当該気体によって二次側の濾過水が一次側に押し出される。
【０１３０】
このように、逆洗工程において、第１気体導入バルブ３４及びエアーコンプレッサー３０が正常に作動し、二次側の濾過水を押し出すための気体が、ハウジング１３の一次側の内部空間Ｓ１（図２）や第１気体導入配管３１の外部等に漏れることなく、ハウジング１３の二次側の空間Ｓ２（図２）に正常に供給されているとする。この場合、図１０に示すように、二次側の濾過水の一次側への押し出しが終了すると（経過時間ｔ２２）、二次側の圧力は前記気体の圧力に安定する（経過時間ｔ２４）。
【０１３１】
したがって、推定部４０４は、逆洗工程において二次側の圧力が安定した場合に（経過時間ｔ２４）、前記安定した二次側の圧力と前記気体の圧力とを対比して、第１気体導入バルブ３４及びエアーコンプレッサー３０が異常であるか否かを推定する。具体的には、推定部４０４は、前記安定した二次側の圧力と前記気体の圧力とが所定の誤差範囲内で一致するときは、前記気体が正常に供給されている状態であると推定されるので、第１気体導入バルブ３４及びエアーコンプレッサー３０が正常であると推定する。一方、推定部４０４は、前記安定した二次側の圧力と前記気体の圧力とが所定の誤差範囲内で一致しないときは、前記気体が正常に供給されている状態ではないと推定されるので、第１気体導入バルブ３４及びエアーコンプレッサー３０のうちの一以上の装置が異常であると推定する。
【０１３２】
これにより、中空糸膜モジュール１０の設置場所に出向かなくても、逆洗工程に用いる気体の供給状態及び当該気体を供給する装置の異常の有無を把握できる。このため、一般的に逆洗工程に用いる二次側の気体の圧力は人による目視で監視されるが、制御装置４０において遠隔監視できる点で本構成は有用である。
【０１３３】
［下側及び上側バブリング工程時の圧力ロギングデータに基づく推定］
次に、推定部４０４が、下側バブリング時に記憶部４０１に記憶された圧力ロギングデータに基づき、中空糸膜モジュール１０内部の状態として、下側バブリング工程に用いる気体の流入量を推定する方法について説明する。また、推定部４０４が、上側バブリング時に記憶部４０１に記憶された圧力ロギングデータに基づき、中空糸膜モジュール１０内部の状態として、上側バブリング工程に用いる気体の流入量を推定する方法について説明する。
【０１３４】
図１１は、下側バブリング工程時の圧力ロギングデータの一例を示す図である。図１１の横軸は、下側バブリング工程の前の充水工程が開始されてからの経過時間（秒）を示し、縦軸は、圧力センサ９１によって測定された一次側の圧力（ＫＰａ）を示す。例えば、図１１に示すように、下側バブリング工程前の充水工程によって、ハウジング１３の内部空間Ｓ１が満水状態になると（経過時間ｔ３１）、気体抜き口１１に原水が流れ出し、気体抜き口１１の直径がハウジング径よりも十分に小さいために管路抵抗が発生し、一次側の圧力が増大する。
【０１３５】
そして、下側バブリング工程が開始されると、第２気体導入バルブ３５が開かれ、エアーコンプレッサー３０が作動される。これにより、下側バブリング工程の開始当初に気体が流入されると、流入した気体の量に相当する水が、ハウジング１３（図２）よりも十分に細い気体抜き配管６１（図１）に一気に流入する。このため、一次側の圧力が瞬時的に増大する（経過時間ｔ３２）。また、気体の流入量が多いほど、一次側の圧力が大きくなる。
【０１３６】
したがって、推定部４０４は、下側バブリング工程の開始当初に瞬時的に増大した一次側の圧力と所定圧力との対比により、第２気体導入バルブ３５及びエアーコンプレッサー３０が異常であるか否かを推定する。
【０１３７】
具体的には、当該所定圧力は、第２気体導入バルブ３５及びエアーコンプレッサー３０が正常に作動している場合に、下側バブリング工程の開始当初に瞬時的に増大する一次側の圧力に定められている。推定部４０４は、前記瞬時的に増大した一次側の圧力と前記所定圧力とが所定の誤差範囲内で一致するときは、下側バブリング工程に用いる気体の流入量が正常な状態であると推定されるので、第２気体導入バルブ３５及びエアーコンプレッサー３０が正常であると推定する。一方、推定部４０４は、前記瞬時的に増大した一次側の圧力と前記所定圧力とが所定の誤差範囲内で一致しないときは、下側バブリング工程に用いる気体の流入量が異常な状態であると推定されるので、第２気体導入バルブ３５及びエアーコンプレッサー３０のうちの一以上の装置が異常であると推定する。
【０１３８】
図１２は、上側バブリング工程時の圧力ロギングデータの一例を示す図である。図１２の横軸は、上側バブリング工程の前の充水工程が開始されてからの経過時間（秒）を示し、縦軸は、圧力センサ９１によって測定された一次側の圧力（ＫＰａ）を示す。例えば、図１２に示すように、上側バブリング工程前の充水工程によって、ハウジング１３の内部空間Ｓ１が満水状態になると（経過時間ｔ４１）、気体抜き口１１に原水が流れ出し、気体抜き口１１の直径がハウジング径よりも十分に小さいために管路抵抗が発生し、一次側の圧力が増大する。
【０１３９】
そして、上側バブリング工程が開始されると、第３気体導入バルブ３６が開かれ、エアーコンプレッサー３０が作動される。これにより、上側バブリング工程の開始当初に気体が流入されると、流入した気体の量に相当する水が、ハウジング１３（図２）よりも十分に細い気体抜き配管６１（図１）に一気に流入する。このため、一次側の圧力が瞬時的に増大する（経過時間ｔ４２）。また、気体の流入量が多いほど、一次側の圧力が大きくなる。
【０１４０】
したがって、推定部４０４は、上側バブリング工程の開始当初に瞬時的に増大した一次側の圧力と所定圧力との対比により、第３気体導入バルブ３６及びエアーコンプレッサー３０が異常であるか否かを推定する。
【０１４１】
具体的には、当該所定圧力は、第３気体導入バルブ３６及びエアーコンプレッサー３０が正常に作動している場合に、上側バブリング工程の開始当初に瞬時的に増大する一次側の圧力に定められている。推定部４０４は、前記瞬時的に増大した一次側の圧力と前記所定圧力とが所定の誤差範囲内で一致するときは、上側バブリング工程に用いる気体の流入量が正常な状態であると推定されるので、第３気体導入バルブ３６及びエアーコンプレッサー３０が正常であると推定する。一方、推定部４０４は、前記瞬時的に増大した一次側の圧力と前記所定圧力とが所定の誤差範囲内で一致しないときは、上側バブリング工程に用いる気体の流入量が異常な状態であると推定されるので、第３気体導入バルブ３６及びエアーコンプレッサー３０のうちの一以上の装置が異常であると推定する。
【０１４２】
下側バブリング工程及び上側バブリング工程において、ハウジング１３の内部空間Ｓ１に流入させる気体の量が過剰に増大すると、中空糸膜１４が絡み易くなり、中空糸膜１４の破断や濾過能力の低下を招く虞がある。また、下側バブリング工程及び上側バブリング工程において用いる気体の流量も、一般的に人による目視で監視される。このため、下側バブリング工程及び上側バブリング工程に用いる気体の流量及び当該気体を供給する装置の異常の有無が、制御装置４０において遠隔監視できる点で本構成は有用である。
【０１４３】
［排水工程時の圧力ロギングデータに基づく推定］
次に、推定部４０４が、排水工程時に記憶部４０１に記憶された圧力ロギングデータに基づき、中空糸膜モジュール１０内部の状態として、中空糸膜１４の表面に蓄積したＳＳの量を推定する方法について説明する。
【０１４４】
図１３は、排水工程時の圧力ロギングデータの一例を示す図である。図１３の横軸は、排水工程が開始されてからの経過時間（秒）を示し、縦軸は、圧力センサ９１によって測定された一次側の圧力（ＫＰａ）を示す。例えば、図１３に示すように、排水工程では、第３気体導入バルブ３６を介して供給される気体の圧力によって、ハウジング１３の内部空間Ｓ１のドレン水が排出されると、一次側の圧力が次第に減少する。その後、内部空間Ｓ１のドレン水の排出が終了すると（経過時間ｔ５１）、一次側の圧力は、開放系のため、ドレン水の排出の終了を示す０ＫＰａ付近の所定の排水終了圧力に安定する。尚、排水工程では、上述のように、前記気体の圧力によってドレン水を排出しても良いし、前記気体を供給せずに水頭圧を利用してドレン水を排出しても良い。
【０１４５】
上述のように、中空糸膜１４の表面にＳＳが蓄積している場合、中空糸膜モジュール１０内部の有効容積は小さくなる。このため、中空糸膜１４の表面にＳＳが蓄積している量が多い程、排水工程が開始されてから内部空間Ｓ１のドレン水の排水が終了し、一次側の圧力が排水終了圧力に安定するまでに要する時間が短くなる。
【０１４６】
したがって、推定部４０４は、排水工程を開始してから一次側の圧力が安定するまでに要する時間が短いほど、中空糸膜１４の表面に蓄積しているＳＳが多い状態であると推定する。
【０１４７】
これにより、中空糸膜モジュール１０を分解せずに、中空糸膜１４の表面に蓄積しているＳＳがどの程度多いのかを把握できる。このため、中空糸膜１４の表面に蓄積しているＳＳが多い状態であると推定された際には、迅速に中空糸膜１４の物理洗浄を強化する等して、早期に中空糸膜１４の濾過能力を回復することができる。
【０１４８】
（その他実施形態）
ここで、本発明のその他実施形態について説明する。
【０１４９】
（１）上記実施形態では、中空糸膜モジュール１０を用いた膜濾過の運転において、図７に示す９個の工程を行う例について説明したが、膜濾過の運転において行う工程はこれに限らない。例えば、上側バブリング工程及び下側バブリング工程のうちの一方の工程を省略してもよい。
【０１５０】
（２）上記実施形態では、測定部４０３が膜濾過の運転における全工程で、圧力センサ９１、９２に圧力を測定させ、圧力ロギングデータを記憶部４０１に記憶する例について説明した。しかし、これに代えて、測定部４０３が、膜濾過の運転における全工程のうち、濾過工程とは異なる一部の工程だけ、圧力センサ９１、９２に圧力を測定させ、圧力ロギングデータを記憶部４０１に記憶するようにしてもよい。
【０１５１】
（３）上記実施形態では、洗浄用気体の一例として空気を説明したがこれに限定されず、中空糸膜１４の洗浄に適した他の種類の気体、または液体が用いられてもよい。
【０１５２】
（４）上記実施形態では、推定部４０４が任意のタイミングで推定を行う例について説明した。しかし、これに限らず、制御部４０２が、濾過プロセスの開始後、各工程の終了時に、測定部４０３が当該各工程で記憶部４０１に記憶した圧力ロギングデータが示す一次側及び二次側の圧力のうち、少なくとも一方の圧力の時間的推移に基づき、中空糸膜モジュール１０内部の状態又はエアーコンプレッサー３０が異常であるか否かを推定部４０４に推定させてもよい。尚、測定部４０３が当該各工程で記憶部４０１に記憶した圧力ロギングデータとは、測定部４０３が過去に当該各工程と同じ工程で記憶部４０１に記憶した圧力ロギングデータも含む。
【０１５３】
これに合わせて、図１の破線部に示すように、推定部４０４によって中空糸膜モジュール１０の内部の状態又はエアーコンプレッサー３０が異常であることが推定された場合に、当該異常の内容を報知する報知部４０５を制御装置４０に設けるようにしてもよい。そして、報知部４０５によって異常の内容が報知された場合、制御部４０２が、実行中の濾過プロセスを終了するようにしてもよい。
【０１５４】
具体的には、報知部４０５は、液晶ディスプレイ等の表示装置によって構成すればよい。この場合、報知部４０５は、異常の内容を示すメッセージを当該表示装置に表示させることで、異常の内容を報知すればよい。
【０１５５】
または、報知部４０５は、水処理装置１の管理者が所有する情報処理装置に電子メールを送信する通信装置によって構成してもよい。この場合、報知部４０５は、異常の内容を示す電子メールを当該通信装置によって水処理装置１の管理者が所有する情報処理装置に送信させることで、異常の内容を報知すればよい。
【０１５６】
または、報知部４０５は、スピーカ等の音声出力装置によって構成してもよい。この場合、報知部４０５は、異常の内容を示す音性を当該音声出力装置によって出力させることで、異常の内容を報知すればよい。
【０１５７】
または、これらの表示装置、通信装置及び音声出力装置を二以上組み合わせて報知部４０５を構成し、当該二以上の装置に異常の内容を報知させてもよい。
【０１５８】
充水工程の終了時には、推定部４０４が、今回の充水工程を開始してから一次側の圧力の増加の傾きが増大する変曲点になるまでに要する時間が、前回の充水工程のときよりも短い場合に、中空糸膜１４の表面に蓄積しているＳＳが増加傾向にあるため、中空糸膜モジュール１０の内部の状態が異常であると推定するようにすればよい。
【０１５９】
尚、これに限らず、推定部４０４が、充水工程の終了時に、今回の充水工程を開始してから一次側の圧力の増加の傾きが増大する変曲点になるまでに要する時間と、過去に充水工程を開始してから一次側の圧力の増加の傾きが増大する変曲点になるまでに要する時間と、を用いて、中空糸膜１４の表面に蓄積しているＳＳが増加傾向にあると推定するようにしてもよい。そして、当該推定をした場合に、推定部４０４が、中空糸膜モジュール１０の内部の状態が異常であると推定するようにしてもよい。
【０１６０】
同様に、排水工程の終了時には、推定部４０４が、今回の排水工程を開始してから一次側の圧力が安定するまでに要する時間が、前回の排水工程のときよりも短い場合に、中空糸膜１４の表面に蓄積しているＳＳが増加傾向にあるため、中空糸膜モジュール１０の内部の状態が異常であると推定するようにすればよい。
【０１６１】
尚、これに限らず、推定部４０４が、排水工程の終了時に、今回の排水工程を開始してから一次側の圧力が安定するまでに要する時間と、過去に排水工程を開始してから一次側の圧力が安定するまでに要する時間と、を用いて、中空糸膜１４の表面に蓄積しているＳＳが増加傾向にあると推定するようにしてもよい。そして、当該推定をした場合に、推定部４０４が、中空糸膜モジュール１０の内部の状態が異常であると推定するようにしてもよい。
【０１６２】
これらの場合、報知部４０５は、異常の内容として、例えば、中空糸膜１４の表面に蓄積しているＳＳが増加傾向にあることを示す情報を報知するようにすればよい。また、これらの場合、報知部４０５は、更に、物理洗浄の強化を行うことを促す情報を報知してもよい。または、これらの場合に、報知部４０５が異常の内容を報知した後、制御部４０２が、実行中の濾過プロセスを終了しないようにしてもよい。そして、制御部４０２が、自動的に中空糸膜モジュール１０の物理洗浄を強化または薬品洗浄を行うようにしても良い。
【０１６３】
また、推定部４０４が、充水工程の終了時に、今回の充水工程を開始してから一次側の圧力の増加の傾きが増大する変曲点になるまでに要する時間が、所定時間よりも短い場合に、中空糸膜１４の表面に過剰な量のＳＳが蓄積していると推定するようにしてもよい。そして、当該推定をした場合に、推定部４０４が、中空糸膜モジュール１０の内部の状態が異常であると推定するようにしてもよい。
【０１６４】
同様に、推定部４０４が、排水工程の終了時に、今回の排水工程を開始してから一次側の圧力が安定するまでに要する時間が、所定時間よりも短い場合に、中空糸膜１４の表面に過剰な量のＳＳが蓄積していると推定するようにしてもよい。そして、当該推定をした場合に、推定部４０４が、中空糸膜モジュール１０の内部の状態が異常であると推定するようにしてもよい。
【０１６５】
これらの場合、報知部４０５は、異常の内容として、例えば、中空糸膜１４の表面に過剰な量のＳＳが蓄積していることを示す情報を報知するようにすればよい。また、これらの場合、報知部４０５は、更に、物理洗浄の強化を行うことを促す情報を報知してもよい。または、これらの場合に、報知部４０５が異常の内容を報知した後、制御部４０２が、実行中の濾過プロセスを終了しないようにしてもよい。そして、制御部４０２が、自動的に中空糸膜モジュール１０の物理洗浄の強化または薬品洗浄を行うようにしても良い。
【０１６６】
逆洗工程の終了時には、推定部４０４が、今回の逆洗工程の開始当初に一次側の圧力が瞬時的に増大してから、一次側の圧力が前記終了圧力になるまでに要する時間が、前回の逆洗工程のときよりも長かった場合に、中空糸膜１４の閉塞度合が増加傾向にあるため、中空糸膜モジュール１０の内部の状態が異常であると推定するようにすればよい。
【０１６７】
尚、これに限らず、推定部４０４が、逆洗工程の終了時に、今回の逆洗工程の開始当初に一次側の圧力が瞬時的に増大してから、一次側の圧力が終了圧力になるまでに要する時間と、過去に逆洗工程の開始当初に一次側の圧力が瞬時的に増大してから、一次側の圧力が終了圧力になるまでに要する時間と、を用いて、中空糸膜１４の閉塞度合が増加傾向にあると推定するようにしてもよい。そして、当該推定をした場合に、推定部４０４が、中空糸膜モジュール１０の内部の状態が異常であると推定するようにしてもよい。
【０１６８】
これらの場合、報知部４０５は、異常の内容として、例えば、中空糸膜１４の閉塞度合が増加傾向にあることを示す情報を報知するようにすればよい。また、これらの場合、報知部４０５は、更に、薬品洗浄の強化を行うことを促す情報を報知してもよい。または、これらの場合に、報知部４０５が異常の内容を報知した後、制御部４０２が、実行中の濾過プロセスを終了しないようにしてもよい。そして、制御部４０２が、自動的に中空糸膜モジュール１０の物理洗浄の強化または薬品洗浄を行うようにしても良い。
【０１６９】
また、推定部４０４が、逆洗工程の終了時に、今回の逆洗工程の開始当初に一次側の圧力が瞬時的に増大してから、一次側の圧力が終了圧力になるまでに要する時間が、所定時間よりも長かった場合に、中空糸膜１４の閉塞度合が異常であると推定するようにしてもよい。そして、当該推定をした場合に、推定部４０４が、中空糸膜モジュール１０の内部の状態が異常であると推定するようにしてもよい。
【０１７０】
この場合、報知部４０５は、異常の内容として、例えば、中空糸膜１４の閉塞度合が異常であることを示す情報を報知するようにすればよい。また、この場合、報知部４０５は、更に、薬品洗浄の強化を行うことを促す情報を報知してもよい。または、これらの場合に、報知部４０５が異常の内容を報知した後、制御部４０２が、実行中の濾過プロセスを終了しないようにしてもよい。そして、制御部４０２が、自動的に中空糸膜モジュール１０の物理洗浄の強化または薬品洗浄を行うようにしても良い。
【０１７１】
また、逆洗工程の終了時には、推定部４０４が、今回の逆洗工程の開始当初に瞬時的に増大した一次側の圧力が、前回の逆洗工程のときよりも大きい場合に、一次側の排水用管路の管路抵抗が増加傾向にあり、ドレン配管４１内の汚れが増加傾向にあるため、中空糸膜モジュール１０の内部の状態が異常であると推定するようにすればよい。
【０１７２】
尚、これに限らず、推定部４０４が、逆洗工程の終了時に、今回の逆洗工程の開始当初に瞬時的に増大した一次側の圧力と、過去に逆洗工程の開始当初に瞬時的に増大した一次側の圧力と、を用いて、一次側の排水用管路の管路抵抗が増加傾向にあり、ドレン配管４１内の汚れが増加傾向にあると推定するようにしてもよい。そして、当該推定をした場合に、推定部４０４が、中空糸膜モジュール１０の内部の状態が異常であると推定するようにしてもよい。
【０１７３】
これらの場合、報知部４０５は、異常の内容として、例えば、ドレン配管４１内の汚れが増加傾向にあることを示す情報を報知するようにすればよい。
【０１７４】
また、推定部４０４が、逆洗工程の終了時に、今回の逆洗工程の開始当初に瞬時的に増大した一次側の圧力が、所定圧力よりも大きい場合に、一次側の排水用管路の管路抵抗が過剰に増大しており、ドレン配管４１内が過剰に汚れていると推定するようにしてもよい。そして、当該推定をした場合に、推定部４０４が、中空糸膜モジュール１０の内部の状態が異常であると推定するようにしてもよい。
【０１７５】
この場合、報知部４０５は、異常の内容として、例えば、ドレン配管４１内が過剰に汚れていることを示す情報を報知するようにすればよい。
【０１７６】
また、逆洗工程の終了時には、推定部４０４が、今回の逆洗工程において一次側の圧力が前記終了圧力を示した後に瞬時的に所定量以上変動した場合に、その変動量が前回中空糸膜１４にリークが生じている状態であると推定した場合よりも大きいときは、中空糸膜１４に生じたリークが増加傾向にあるため、中空糸膜モジュール１０の内部の状態が異常であると推定するようにすればよい。
【０１７７】
尚、これに限らず、推定部４０４が、逆洗工程の終了時に、今回の逆洗工程で一次側の圧力が前記終了圧力を示した後に瞬時的に所定量以上変動した場合の変動量と、過去の逆洗工程で一次側の圧力が前記終了圧力を示した後に瞬時的に所定量以上変動した場合の変動量と、を用いて、中空糸膜１４に生じたリークが増加傾向にあると推定するようにしてもよい。そして、当該推定をした場合に、推定部４０４が、中空糸膜モジュール１０の内部の状態が異常であると推定するようにしてもよい。
【０１７８】
これらの場合、報知部４０５は、異常の内容として、例えば、中空糸膜１４に生じたリークが増加傾向にあることを示す情報を報知するようにすればよい。
【０１７９】
また、推定部４０４が、逆洗工程の終了時に、今回の逆洗工程で一次側の圧力が前記終了圧力を示した後に瞬時的に所定量以上変動した場合に、中空糸膜１４にリークが生じているため、中空糸膜モジュール１０の内部の状態が異常であると推定するようにしてもよい。
【０１８０】
この場合、報知部４０５は、異常の内容として、例えば、中空糸膜１４にリークが生じていることを示す情報を報知するようにすればよい。
【０１８１】
また、逆洗工程の終了時に、推定部４０４が、第１気体導入バルブ３４及びエアーコンプレッサー３０のうちの一以上の装置が異常であると推定した場合、報知部４０５は、異常の内容として、例えば、第１気体導入バルブ３４及びエアーコンプレッサー３０のうちの一以上の装置に異常が生じ、逆洗工程における二次側の圧力に異常が生じていることを示す情報を報知するようにすればよい。
【０１８２】
また、下側バブリング工程の終了時に、推定部４０４が、第２気体導入バルブ３５及びエアーコンプレッサー３０のうちの一以上の装置が異常であると推定した場合、報知部４０５は、異常の内容として、例えば、第２気体導入バルブ３５及びエアーコンプレッサー３０のうちの一以上の装置に異常が生じ、下側バブリング工程における一次側の圧力に異常が生じていることを示す情報を報知するようにすればよい。
【０１８３】
同様に、上側バブリング工程の終了時に、推定部４０４が、第３気体導入バルブ３６及びエアーコンプレッサー３０のうちの一以上の装置が異常であると推定した場合、報知部４０５は、異常の内容として、例えば、第３気体導入バルブ３６及びエアーコンプレッサー３０のうちの一以上の装置に異常が生じ、上側バブリング工程における一次側の圧力に異常が生じていることを示す情報を報知するようにすればよい。
【０１８４】
（５）上記実施形態では、推定部４０４が記憶部４０１に記憶されている圧力ロギングデータに基づき、中空糸膜モジュール１０内部の状態を推定する例について説明した。しかし、これに代えて、又は、これに加えて、図１の一点鎖線部に示すように、制御装置４０に、記憶部４０１に記憶されている圧力ロギングデータを出力する出力部４０６を設けてもよい。具体的には、出力部４０６は、液晶ディスプレイ等の表示装置又はプリンター等の印刷装置によって構成すればよい。そして、ユーザが、制御装置４０を操作して出力部４０６に出力させた圧力ロギングデータを参照して、推定部４０４と同様に、中空糸膜モジュール１０内部の状態を推定するようにしてもよい。
【０１８５】
今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと解されるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなくて特許請求の範囲により示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１８６】
１          ：水処理装置
１０        ：中空糸膜モジュール
１４        ：中空糸膜
９１        ：圧力センサ
９２        ：圧力センサ
４０        ：制御装置
４０１      ：記憶部
４０２      ：制御部
４０３      ：測定部
４０４      ：推定部
４０５      ：報知部
４０６      ：出力部
【要約】
【課題】手間とコストをかけずに中空糸膜モジュール内部の状態及び中空糸膜モジュールの周辺装置の異常を適切に把握することが可能な水処理装置及び水処理方法を提供する。
【解決手段】中空糸膜モジュールを用いて膜濾過する水処理装置に、充水工程、逆洗工程、バブリング工程及び排水工程のうちの一以上の工程で、３秒以下の微小時間毎に、中空糸膜モジュールの一次側及び二次側の圧力を測定する測定部と、測定部が測定した一次側及び二次側の圧力のうち、少なくとも一方の圧力の時間的推移に基づき、中空糸膜モジュール内部の状態又は中空糸膜モジュールの周辺装置の異常を推定する推定部と、を備える。
【選択図】図１【図１】
0006890204.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0006890204.tif 000006
【図６】
0006890204.tif 000007
【図７】
0006890204.tif 000008
【図８】
0006890204.tif 000009
【図９】
0006890204.tif 000010
【図１０】
0006890204.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
0006890204.tif 000013
【図１３】
0006890204.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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