(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水をろ過膜でろ過して処理水を取得する膜ろ過工程と前記ろ過膜をオゾン水で洗浄するオゾン水洗浄工程を行う水処理装置において、
測定された前記ろ過膜前後の圧力差から膜間差圧値を算出する演算部と、
前記ろ過膜が破損する恐れのある、または前記オゾン水洗浄工程による膜間差圧値の低減が困難となる膜間差圧値の限界値よりも一定値低い膜間差圧値を基準値として設定する設定部と、
前記算出された膜間差圧値が前記基準値と等しいか、または基準値よりも大きくなったときに、前記オゾン水の生成開始を指示し、生成される前記オゾン水の濃度が、予め設定された濃度に到達した際に膜ろ過工程を停止し、前記オゾン水洗浄工程を開始するように指示する制御部と、
を備え、算出される膜間差圧値が、前記基準値から前記膜間差圧値の限界値に至るまでの時間が、前記オゾン水の生成開始から生成完了に至るまでの時間以上となるように前記基準値を設定することを特徴とする水処理装置。
【請求項２】
被処理水をろ過膜でろ過して処理水を取得する膜ろ過工程と前記ろ過膜をオゾン水で洗浄するオゾン水洗浄工程を行う水処理装置において、
測定された前記ろ過膜前後の圧力差から膜間差圧値を算出する第１の演算部と、
前記膜間差圧値に基づいて一定時間後の推定膜間差圧値を算出する第２の演算部と、
算出された前記推定膜間差圧値が、前記ろ過膜が破損する恐れのあるまたは前記オゾン水洗浄工程による膜間差圧値の低減が困難となる膜間差圧値の限界値と等しいか、または大きくなったときに、前記オゾン水の生成開始を指示する制御部と、
を備えたことを特徴とする水処理装置。
【請求項３】
前記推定膜間差圧値は、前記第１の演算部により算出された膜間差圧値と、この膜間差圧値よりも予め定められた時間前の膜間差圧値との差から膜間差圧変化速度を算出し、この膜間差圧変化速度に基づいて予め定められた時間後の膜間差圧値を算出した値であることを特徴とする請求項２に記載の水処理装置。
【請求項４】
生成された前記オゾン水の濃度が予め定められた目標濃度に到達した後、前記オゾン水洗浄工程を開始することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の水処理装置。
【請求項５】
前記オゾン水の濃度と前記オゾン水洗浄工程の経過時間との積の累積値があらかじめ設定された値となった時に、前記オゾン水洗浄工程を終了することを特徴とする請求項４に記載の水処理装置。
【請求項６】
前記オゾン水洗浄工程のオゾン水の濃度が平均的に前記目標濃度となるように前記制御部がオゾンガス発生器のオゾンガス濃度及び流量を調整することを特徴とする請求項４に記載の水処理装置。
【請求項７】
被処理水をろ過膜でろ過して処理水を取得する膜ろ過工程と前記ろ過膜をオゾン水で洗浄するオゾン水洗浄工程を有する水処理方法において、
測定された前記ろ過膜前後の圧力差から膜間差圧値を算出し、
この膜間差圧値が、前記ろ過膜が破損する虞のある、または前記オゾン水洗浄工程による膜間差圧値の低減が困難となる膜間差圧値の限界値よりも一定値低く設定された基準値と等しいか、または基準値よりも大きくなったときに、前記オゾン水の生成を開始し、
前記基準値は、算出される膜間差圧値が、前記基準値から前記膜間差圧値の限界値に至るまでの時間が、前記オゾン水の生成開始から生成完了に至るまでの時間以上となるように設定し、
生成された前記オゾン水の濃度が予め定められた目標濃度に到達した後、前記膜ろ過工程を停止するとともに、前記オゾン水洗浄工程を開始し、
前記オゾン水の濃度に応じて前記オゾン水洗浄工程の経過時間を変化させ、前記オゾン水の濃度と前記オゾン水洗浄工程の経過時間との積の累積値があらかじめ設定された値となった時に、前記オゾン水洗浄工程を終了することを特徴とする水処理方法。
【請求項８】
被処理水をろ過膜でろ過して処理水を取得する膜ろ過工程と前記ろ過膜をオゾン水で洗浄するオゾン水洗浄工程を有する水処理方法において、
測定された前記ろ過膜前後の圧力差から膜間差圧値を算出し、
前記膜間差圧値に基づいて算出された一定時間後の推定膜間差圧値が、前記ろ過膜が破損する虞のある値または前記オゾン水洗浄工程による膜間差圧値の低減が困難となる値と等しいか、または大きくなったときに、前記オゾン水の生成を開始し、
生成された前記オゾン水の濃度が予め定められた目標濃度に到達した後、前記膜ろ過工程を停止するとともに、前記オゾン水洗浄工程を開始し、
前記オゾン水の濃度と前記オゾン水洗浄工程の経過時間との積算値が設定値となった時に、前記オゾン水洗浄工程を終了することを特徴とする水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は水処理装置および水処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
上下水処理または排水処理において、被処理水をろ過膜でろ過し、清澄なろ過水を得る膜ろ過法が広く採用されている。同法に使用されるろ過膜は、例えば表面に細孔径０．１マイクロメートルほどの微細な無数の孔を有する有機材料膜、または無機材料膜である。この膜により、被処理水中の懸濁物質の除去が可能である。【０００３】
膜ろ過法は、前述のような精密な構造を持つろ過膜により極めて高品質なろ過水が処理水として得られる一方、懸濁物質等の物質によりろ過膜の細孔が閉塞するという課題がある。これに対して一般的に、ろ過水、オゾン、または次亜塩素酸を含んだ薬品溶液を被処理水のろ過方向とは逆向きにろ過膜に通水して、ろ過膜細孔の閉塞を取り除く「逆洗」が行われる。例えば、特許文献１および２には、オゾンを溶解させた水であるオゾン水を利用したろ過膜の逆洗方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３００５７６号公報
【特許文献２】特開２０１４−１２８７９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば、オゾン水によりろ過膜を洗浄する場合、洗浄に必要なオゾン濃度を含んだオゾン水を洗浄の都度生成する必要がある。これはオゾンの不安定さに起因する。すなわち、目標オゾン濃度のオゾン水を生成しても、オゾンガスの供給を停止すると時間経過とともにオゾンが分解してオゾン濃度が低下し、洗浄剤としての効力が損なわれる。このため、比較的分解速度が遅く、保存が可能である次亜塩素酸ナトリウムなどの洗浄剤によるろ過膜洗浄とは異なり、ろ過膜の洗浄が必要な状態になったとしても、直ちに洗浄を開始することができず、ろ過膜に過剰なファウリング（細孔の閉塞）が発生する。【０００６】
さらに溶存オゾン濃度はオゾンガスの溶媒となる液体の性状に影響を受けやすく、オゾンの溶解速度、最終的な溶存オゾン濃度は生成の都度変化する。従って、洗浄効果にばらつきが生じ、オゾン水をろ過膜に注入するオゾン水洗浄工程において期待したとおりの洗浄効果が得られず、ただちに再度の洗浄が必要になり洗浄頻度が増大してしまう恐れがある。【０００７】
本願は上述のような問題を解消するためになされたもので、オゾン水生成および洗浄におけるオゾンの特性に起因した不確実さを解消し、適切なタイミングでオゾン水生成を開始し、安定して十分なオゾン水洗浄効果を得る水処理装置および水処理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】
【０００８】
本願に開示される水処理装置は、
被処理水をろ過膜でろ過して処理水を取得する膜ろ過工程と前記ろ過膜をオゾン水で洗浄するオゾン水洗浄工程を行うものであって、
測定されたろ過膜前後の圧力差から膜間差圧値を算出する演算部と、
ろ過膜が破損する恐れのある、またはオゾン水洗浄工程による膜間差圧値の低減が困難となる膜間差圧値の限界値よりも一定値低い膜間差圧値を基準値として設定する設定部と、
算出された膜間差圧値が基準値と等しいか、または基準値よりも大きくなったときに、オゾン水の生成開始を指示し、生成される前記オゾン水の濃度が、予め設定された濃度に到達した際に膜ろ過工程を停止し、オゾン水洗浄工程を開始するように指示する制御部と、
を備え、算出される膜間差圧値が、基準値から前記膜間差圧値の限界値に至るまでの時間が、オゾン水の生成開始から生成完了に至るまでの時間以上となるように基準値を設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本願に開示される水処理装置によれば、オゾン水生成および洗浄におけるオゾンの特性に起因した不確実さを解消し、適切なタイミングでオゾン水生成を開始し、安定して十分なオゾン水洗浄効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１における水処理装置の構成の一例を説明する図である。
【図２】実施の形態１における水処理装置の動作を説明するフローチャートである。
【図３】実施の形態１におけるオゾン水洗浄工程の開始と完了を説明する図である。
【図４】実施の形態１におけるオゾン水洗浄工程の開始と完了を説明する別の図である。
【図５】実施の形態１におけるオゾン水洗浄工程の開始と完了を説明する別の図である。
【図６】実施の形態２における水処理装置の構成の一例を説明する図である。
【図７】実施の形態２における水処理装置の動作を説明するフローチャートである。
【図８】実施の形態１および２に示された演算部、制御部、設定部、および膜間差圧変化速度算出手段を構成するハードウエアの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本願に係る水処理装置の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、同一内容および相当部については同一符号を配し、その詳しい説明は省略する。以降の実施の形態も同様に、同一符号を付した構成について重複した説明は省略する。
【００１２】
実施の形態１．
図１に実施の形態１に係る水処理装置の構成の一例を示す。図１の水処理装置は、ろ過膜１を収容する収容槽２を備える。収容槽２には被処理水４が充填されており、ろ過膜１は被処理水４に浸漬されている。また収容槽２に被処理水４を供給する被処理水配管１９を備える。ろ過膜１にはろ過水配管１５が接続されている。さらに同配管上には圧力計９が設置されている。圧力計９で得られた圧力情報は演算部１０に伝送され、膜間差圧に換算される。
【００１３】
ろ過ポンプ１３はろ過水配管１５と接続され、ろ過膜１を介して得たろ過水をろ過水槽１４に送水可能とする。さらにろ過水配管１５はオゾン水供給配管７と接続している。オゾン水供給配管７は、オゾン水生成装置３から、オゾン水供給ポンプ６を介して排出されたオゾン水を、ろ過膜１に供給する。オゾン水生成装置３は、オゾンガスを発生するオゾンガス発生器１２と、発生したオゾンガスを、内部に貯留した液体とを接触させてオゾン水を生成するオゾン水槽５と、オゾン水槽５内の溶存オゾン濃度を測定するオゾン水濃度計８とから構成される。
【００１４】
ろ過水配管１５、およびオゾン水供給配管７にはバルブ１６、１７が設置されており、これらの開閉によってろ過水、またはオゾン水の供給を切り替える。さらに、設定部１８で設定される各装置の運転パラメータ、演算部１０で演算された演算結果、その他の各機器からの情報を受信し、または各機器に対して指令を送信できる制御部１１を備える。
【００１５】
次に図１の水処理装置による水処理の一連の動作を図２のフローチャートを参照しながら説明する。
[膜ろ過工程]
膜ろ過工程（ステップＳ１）では被処理水４の収容槽２への受入、およびろ過膜１による被処理水４のろ過を行う。被処理水配管１９から供給された被処理水４は収容槽２に貯留される。バルブ１７を開き（このときバルブ１６は閉）、ろ過ポンプ１３を稼動させて吸引することで、ろ過膜１で被処理水４のろ過を行う。ろ過によって得られたろ過水はろ過水槽１４に移送される。
【００１６】
ろ過に伴ってろ過膜１のファウリング、すなわち細孔の閉塞が進行する。ファウリングが進行すると、ろ過膜１前後での圧力差（膜間差圧＝Trans-membrane pressure：ＴＭＰ）が上昇する。過度なＴＭＰ上昇は、ろ過膜１の破損など装置の不具合原因となるので、常にＴＭＰを監視してファウリングの程度を把握することが望ましい。本実施の形態の水処理装置では、圧力計９により得られた圧力情報に、演算部１０で予め定められた処理を加えることでＴＭＰに換算し、これを記録する。ここで予め定められた処理とは、ろ過膜１の一次側に働く圧力と二次側に働く圧力との差を求める処理であり、ここでは、ろ過膜１の一次側に働く圧力として収容槽２の水位によって生じる水圧を採用し、二次側に働く圧力として圧力計９の取り付け高さによって生じる水圧と圧力計９の測定値との和を採用している。
【００１７】
被処理水４については、特に限定はなく、例えば河川、湖沼、海洋などから採水した自然水であっても良いし、または下水、産業排水などであってもよい。膜分離バイオリアクタとして運用する場合には、収容槽２に活性汚泥を貯留しておいて、ここに被処理水４を導入し、混合した液をろ過膜１でろ過しても良い。
【００１８】
また、ろ過は連続であっても断続的に行っても良い。例えば、予め定められた時間毎にろ過を停止してろ過水を逆流させるなどして逆洗を実施し、その後、ろ過を再開させるなどしても良い。また、ろ過膜１の形状は中空糸型、あるいは平膜型のいずれでも良く、ろ過膜１の材料はセラミックスなどの無機材料、例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、またはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのフッ素樹脂系有機材料が利用できる。いずれにしても被処理水４を、目的水質にろ過可能な細孔径であって、オゾン耐性が十分な構造、または材料であれば使用するろ過膜１に限定はない。
【００１９】
[オゾン水生成工程]
前述の通り、ろ過に伴ってろ過膜１のファウリングが進行し、ＴＭＰが上昇する。ろ過膜１に対し、与えることのできるＴＭＰには限度があり、限度以上のＴＭＰでろ過を継続すると、ろ過膜１が破損する虞がある。また限度内のＴＭＰであっても、高いＴＭＰを維持してろ過を継続すると、洗浄によるＴＭＰの低減が困難になる場合がある。よって、予め設定部１８に入力したＴＭＰの限界値Ｐｍａｘに到達した場合に、オゾン水洗浄を実施することが望ましい。例えばＰｍａｘとして１０〜５０ｋＰａに設定するのがよい。
【００２０】
ところでオゾン水によりろ過膜１を洗浄する場合、ろ過に必要なオゾン水を必要の都度生成する必要がある。これはオゾンの特性によるものである。すなわち半減期が極めて短いため、一度に必要なオゾン水を長期間に亘って保持しておくことができない。または、保持しようとすればオゾン水が不必要な間も継続的にオゾンガスを供給する必要があり、非効率である。従って、Ｐｍａｘに到達した時点で洗浄を開始するには、効率の観点から、定めたＰｍａｘに到達する所定時間前にオゾン水の生成を開始する必要がある。
【００２１】
本実施の形態に示す水処理装置はかかる問題を解決するための工夫が実装されている。すなわち、膜ろ過工程実行中の圧力計９の測定値から演算部１０によりＴＭＰを逐次算出し、制御部１１に伝送する。これにより、ろ過膜１に働くＴＭＰを常時監視する。さらに設定部１８に予め入力されたＰｍａｘ、およびＰｍａｘよりも一定値低いＴＭＰであるＰｓｕｂとＴＭＰとを制御部１１が逐次比較し（ステップＳ２）、Ｐｓｕｂに到達したこと、すなわち、ＴＭＰがＰｓｕｂに等しいかまたは大きくなったことを、制御部１１が検知したところでオゾン水生成を開始する（ステップＳ３）。ＰｓｕｂからＰｍａｘに至るまでの時間が、オゾン水生成を完了できる時間以上となるように設定部１８においてＰｓｕｂを設定するのがよく、オゾン水生成にかかる時間は１０〜１２０分程度であるので、例えばＰｍａｘよりも５〜２０ｋＰａ低い値にＰｓｕｂを設定するのがよい。
【００２２】
前述のとおり、膜ろ過工程において、ＴＭＰがＰｓｕｂに到達した場合にオゾン水生成工程が開始され、オゾンガス発生器１２が稼働して、オゾン水槽５にオゾンガス供給を開始する。オゾン水槽５にはあらかじめオゾンの溶媒となりうる液体を貯留させておき、この液体とオゾンガスを接触させることでオゾン水を生成する。この液体には例えば、水道水、工業用水、純水、あるいは超純水のほか、ろ過水槽１４に貯留されたろ過水の一部を移送して使用しても良い。またオゾン水槽５でのオゾン水生成時にはオゾン水槽５内の液体に対して、塩酸、硫酸などの酸性薬品、またはラジカルスカベンジャ（例えば炭酸ガス）を、オゾンガスと同時またはオゾンガス供給に先駆けて注入しておいても良い。このような操作を加えることでオゾンの分解抑制が可能になり、より短時間で高濃度のオゾン水を得ることができる。
【００２３】
なおオゾン水生成工程が実行される傍ら、膜ろ過工程は継続される。すなわち膜ろ過工程ではろ過ポンプ１３が稼働し、ろ過膜１を介して被処理水４をろ過するが、オゾン水生成にかかる機器の動作と膜ろ過にかかる機器の動作は独立しているので、ＴＭＰがＰｍａｘに達した場合、すなわち、ＴＭＰがＰｍａｘに等しいかまたは大きくなったときを除き、オゾン水生成に際してこれらの機器を必ずしも停止させ、膜ろ過工程を休止させる必要がない。これは本実施の形態の効果の一側面であり、洗浄が必要な膜間差圧の限界値Ｐｍａｘよりも前からオゾン水生成を開始することで、ろ過停止時間を究極まで短縮することができる。オゾン水生成が完了するよりも先にＰｍａｘに到達した場合には、前述のとおり、ろ過工程を停止するか、オゾン水生成完了までろ過水量（ろ過フラックス）を減じて運転することができる。
【００２４】
オゾン水生成中のオゾン水濃度はオゾン水濃度計８によって常時モニタリングされ、演算部１０に伝送される。演算部１０で受信した濃度情報は制御部１１に伝送され、モニタリング時のオゾン水濃度が、予め設定部１８において設定した所定濃度Ｃｔａｒｇｅｔに到達したと制御部１１において判断されたところで、オゾン水洗浄工程を開始する。
【００２５】
[オゾン水洗浄工程]
制御部１１においてオゾン水中の溶存オゾン濃度が、予め定められた濃度Ｃｔａｒｇｅｔに到達した、すなわち、Ｃｔａｒｇｅｔと等しいかまたは大きくなったと判断されたのち、膜ろ過工程を停止する（ステップＳ４）。その傍ら、オゾンガス発生器１２によるオゾン水槽５へのオゾンガス供給は継続しつつ、ろ過膜１へのオゾン水供給を開始する。すなわち、制御部１１から指令を伝送してろ過ポンプ１３を停止し、バルブ１７を閉じ、バルブ１６を開く。さらにオゾン水供給ポンプ６が稼働して、オゾン水槽５内に貯留されたオゾン水がオゾン水供給配管７を通じてろ過膜１に供給される。供給されたオゾン水は、ろ過膜の二次側から一次側へと透過する過程で、ろ過膜細孔を閉塞させているファウリング原因物質（バイオフィルムなどの有機成分など）を化学的に分解するか、または物理的に剥離させる。
【００２６】
水処理装置の運用においては常に運転管理者が意図した洗浄効果を安定して得られることが必要である。しかしながらオゾン水による水処理用ろ過膜の洗浄メカニズムについては解明されていないことが多く、洗浄効果の管理が困難であった。またオゾン水生成の結果得られるオゾン水濃度はオゾンガスの溶媒となる液体の性状によって変化することも洗浄効果の管理を一層困難にしていた。
【００２７】
これに対し、発明者らが鋭意検討した結果、水処理ろ過膜のオゾン水洗浄において、洗浄効果、すなわちＴＭＰの低減効果と、洗浄に使用するオゾン水濃度と洗浄時間の積で求められるＣＴ値との間に相関が存在しうることが明らかとなった。つまり、糖またはタンパク質などの有機物を溶解させた水をろ過して所定のＴＭＰを示すまでファウリングさせたろ過膜に対してオゾン水洗浄を施したところ、オゾン水濃度Ｃが都度変化しても、オゾン水濃度Ｃと、オゾン水での洗浄時間Ｔとの積であるＣＴ値が一定になるようオゾン水洗浄時間を調整することで、オゾン水濃度Ｃの変化したいずれの洗浄後もＴＭＰの低減量は同程度となった。これによりオゾン水生成の結果得られたオゾン水濃度の変化を把握しながら洗浄時間を管理することで、オゾン水洗浄効果の管理が可能になると考えられる。
【００２８】
本実施の形態に示す水処理装置では、オゾン水生成工程においてオゾン水槽５に貯留されたオゾン水の濃度を、オゾン水濃度計８で測定する。測定値は、演算部１０に逐次送信され、演算された現在のオゾン水濃度情報を制御部１１に送信する。制御部１１が、制御部から送信された現在のオゾン水濃度と、あらかじめ設定部１８に設定されたオゾン水濃度Ｃｔａｒｇｅｔとを比較する。図３に示すように、Ｃｔａｒｇｅｔに到達したと判断したところで、オゾン水洗浄工程を開始する（ステップＳ５）。
【００２９】
オゾン水洗浄工程開始後のオゾン水濃度は、図３に示すように、オゾン水槽５に供給されるオゾンガス濃度または流量をオゾンガス発生器１２の出力を変化させることで調整するなどして平均的にＣｔａｒｇｅｔとなるよう運転しても良い。この場合には、オゾン水濃度計８の測定値を、演算部１０を経由して受信した制御部１１が、現在のオゾン水濃度と目標値であるＣｔａｒｇｅｔとの乖離に応じてオゾンガス発生器１２から放出されるオゾンガス濃度、または流量を増減させる。このようにしてオゾン水洗浄工程実行中のオゾン水濃度が平均的にＣｔａｒｇｅｔになるよう制御部１１によりオゾンガス発生器１２を制御する。さらに制御部１１は、設定部１８において、予め定めた目標ＣＴ値であるＣＴｔａｒｇｅｔとオゾン水濃度Ｃｔａｒｇｅｔとから必要洗浄時間α１を算出し、必要洗浄時間α１だけオゾン水洗浄工程を実行する。
【００３０】
また、オゾンガス濃度、流量、その他の条件を変えずにオゾン水濃度を成り行きとしても良い。この場合には、オゾン水濃度計８の測定値を、制御部１１が逐次取得し、演算部１０を経由して、オゾン水濃度としてこれを記録する。記録されたオゾン水濃度と、オゾン水洗浄工程の経過時間との積を累積し、累積値がＣＴｔａｒｇｅｔに到達したところ（ステップＳ６）、すなわち、ＣＴｔａｒｇｅｔと等しいか、大きくなった時点でオゾン水洗浄工程を完了するようにしても良い（ステップＳ７）。例えばこの時、下記式を演算部１０に導入しておき、算出結果をＣＴｔａｒｇｅｔと逐次比較および判定すればよい。
【００３１】
ＣＴｐｒｅｓｅｎｔ  ＝  Σ（Ｃｐｒｅｓｅｎｔ×Δｔ）
ここで、
ＣＴｐｒｅｓｅｎｔは、現在の累積ＣＴ値を示す。
Ｃｐｒｅｓｅｎｔは、現在のオゾン水濃度を示す。
Δtは、前回のＣＴｐｒｅｓｅｎｔ算出からの経過時間を示す。
【００３２】
また、オゾン水洗浄工程中のオゾン水濃度を成り行きとする場合、図４に示すようにオゾン水洗浄工程開始から各時点での平均的なオゾン水濃度Ｃａｖｅを逐次算出し、この算出値と同時点でのオゾン水洗浄工程実行時間との積で得られる∫Ｃａｖｅ・ｄｔ値とＣＴｔａｒｇｅｔとを比較して、オゾン水洗浄工程完了点を判断しても良い（ステップＳ６）。
【００３３】
また、本実施の形態ではオゾン水洗浄工程開始条件をオゾン水濃度とした。すなわち、予め設定したオゾン水濃度Ｃｔａｒｇｅｔに到達したところで、オゾン水洗浄工程を開始するようにした。しかし、例えば、Ｃｔａｒｇｅｔを定めず、図５に示すように、オゾン水生成工程が、予め定められた時間βを経過したところで、強制的にオゾン水洗浄工程を開始するように運転しても良い。このとき、必ずしもオゾン水洗浄工程開始時のオゾン水濃度が一定とはならないが、オゾン水による洗浄効果自体はＣＴ値で管理できるため、逐次測定するオゾン水濃度およびＣＴｔａｒｇｅｔに応じてオゾン水洗浄工程実行時間を調整すればよい。
【００３４】
オゾン水洗浄工程完了後、オゾンガス発生器１２からのオゾンガス供給およびオゾン水供給ポンプ６によるオゾン水供給を停止し、バルブ１６を閉じて、ろ過工程を再開する（ステップＳ８）。
【００３５】
以上のように、本実施の形態によれば、オゾン水生成工程開始に伴い、より短時間で高濃度のオゾン水を得ることができる。また、オゾン水濃度の変化を把握しながら洗浄時間を管理することで、オゾン水洗浄効果の管理が可能になる。これら顕著な効果により、オゾン水生成および洗浄におけるオゾンの特性に起因した不確実さを解消し、適切なタイミングでオゾン水生成を開始し、安定して十分なオゾン水洗浄効果を得ることができる。
【００３６】
実施の形態２．
ろ過膜により被処理水４をろ過して、処理水を得る水処理装置では前述のとおり、ろ過膜のファウリングが進行するが、ファウリングの速度、すなわち膜間差圧変化速度は必ずしも一定ではなく、時々の被処理水性状など、ろ過条件によって変化する。従ってオゾン水生成開始タイミングについても、膜間差圧変化速度に応じて決定することで、より効率的な運転が可能になる。
【００３７】
実施の形態１に示した水処理装置では、各時点でのＴＭＰとＰｓｕｂを、制御部１１において比較してオゾン水生成工程開始タイミングを決定したが、本実施の形態では、図６に示すように、制御部１１に膜間差圧変化速度算出手段１１０を追加することで、より的確にオゾン水生成工程開始タイミングを決定できる。
【００３８】
すなわち、本実施の形態では膜ろ過工程実行中、圧力計９における測定値から演算部１０によりＴＭＰを算出し、制御部１１に逐次記録する。つまり制御部１１は、現在の膜間差圧Ｐｎと、設定部１８においてあらかじめ定めた、現在よりも所定時間Ｔ１だけ前の膜間差圧Ｐｎ−１とを逐次記録し、ＰｎとＰｎ−１との差、およびＴ１とから、Ｐｎ−１からＰｎに至るまでの平均膜間差圧変化速度ｖを算出する。
【００３９】
さらに制御部１１は設定部１８において、予め定めた時間Ｔ２と平均膜間差圧変化速度ｖとの積であるΔＰと、このΔＰにＰｎを加算した値Ｐｎ＋ｘを逐次算出する。制御部１１は、この値Ｐｎ＋ｘと、やはり設定部１８であらかじめ設定したＰｍａｘとを逐次比較し、Ｐｎ＋ｘがＰｍａｘに到達したと判断したところで（ステップＳ９）、オゾン水生成工程を開始する（ステップＳ３）。
【００４０】
Ｐｎ＋ｘとはすなわち、現時刻を起点として、時間Ｔ２後の推定膜間差圧である。Ｔ１は現時刻から近い将来の膜間差圧を、現時刻近傍の膜間差圧上昇速度から予測するのに適した時間とする必要があり、１０分〜２４０分の間で設定するのが良い。Ｔ１が１０分よりも短いと、ろ過工程における多少のろ過流量の変動に起因する膜間差圧の変化に大きく影響を受け、ｖが過剰に大きくまたは小さく算出されてしまう。
【００４１】
一方、Ｔ１が２４０分よりも長いと、Ｐｎ−１からＰｎに至る過程において何らかの理由で膜間差圧が急上昇、あるいは急低下した場合に影響を受け、ｖおよびＰｎ＋ｘの算出が不適切となる。
【００４２】
Ｔ２はオゾン水生成開始から、必要なオゾン水濃度Ｃｔａｒｇｅｔに到達するまでに要する時間を入力するのが良く、１０〜１２０分である。すなわち現時刻を起点としてオゾン水生成に要する時間経過したところで、膜間差圧が限界膜間差圧として定めたＰｍａｘ以上に達しうると判断された場合に、即座にオゾン水生成工程を開始する。
【００４３】
以上のように時々刻々と膜間差圧変化速度が変化する場合にも、逐次局所的な膜間差圧変化速度を算出および記録することで将来の膜間差圧を推定可能になり、またこれを利用することで的確にオゾン水生成開始タイミングを決定することができる。
【００４４】
なお、演算部１０、制御部１１、設定部１８、および膜間差圧変化速度算出手段１１０を構成するハードウエアの一例を図８に示す。プロセッサ１００と記憶装置２００から構成され、図示していないが、記憶装置はランダムアクセスメモリ等の揮発性記憶装置と、フラッシュメモリ等の不揮発性の補助記憶装置とを具備する。また、フラッシュメモリの代わりにハードディスクの補助記憶装置を具備してもよい。プロセッサ１００は、記憶装置２００から入力されたプログラムを実行することにより、例えば図２または図７により説明した各演算、及び各制御を行う。この場合、補助記憶装置から揮発性記憶装置を介してプロセッサ１００に演算または制御のためのプログラムが入力される。また、プロセッサ１００は、演算結果等のデータを記憶装置２００の揮発性記憶装置に出力してもよいし、揮発性記憶装置を介して補助記憶装置にデータを保存してもよい。プロセッサ１００は、複数搭載されていてもよく、演算部１０、制御部１１および設定部１８を１つのプロセッサ１００で構成してもよい。
【００４５】
本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
【符号の説明】
【００４６】
１：ろ過膜、２：収容槽、３：オゾン水生成装置、４：被処理水、５：オゾン水槽、６：オゾン水供給ポンプ、７：オゾン水供給配管、８：オゾン水濃度計、９：圧力計、１０：演算部、１１：制御部、１２：オゾンガス発生器、１３：ろ過ポンプ、１４：ろ過水槽、１５：ろ過水配管、１６、１７：バルブ、１８：設定部、１９：被処理水配管
【要約】
オゾン水によりろ過膜を洗浄する水処理装置ではオゾンの不安定な性質のため、オゾン水生成開始タイミング、および洗浄効果の管理が難しく、期待したとおりの洗浄効果が得られない場合があった。これを解決するために、測定された前記ろ過膜前後の圧力差から膜間差圧値を算出し、算出された膜間差圧値、またはこの膜間差圧値に基づいて算出された推定値が、基準値と等しいか、または基準値よりも大きくなったときに、オゾン水の生成開始を指示する構成とした。【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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