(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
膜により原水室とろ過水室に分画される膜モジュールを具備し、通常運転として、濁質を含有する原水を前記原水室に供給して前記ろ過水室から清澄なろ過水を得るろ過工程と、前記ろ過水室にろ過水を供給して原水室側に透過させ、その透過過程で前記原水室側の膜面に捕捉された濁質を剥離し、洗浄排水として膜モジュール外に排出する逆洗工程と、前記原水室に原水を供給して直接膜モジュール外に排出するリンス工程とを繰返すものであって、前記通常運転のろ過工程中あるいはろ過工程後に、割込みにより、空気供給装置から空気を前記原水室に供給して前記原水室側の膜面に捕捉された濁質を剥離させ前記原水室の原水に剥離濁度を混合させた高濁度水を生成させる高濁度化工程と、該高濁度化工程で生成された高濁度水を前記ろ過水室に設定された時間又は設定された量透過させ濁質監視装置の計測値から損傷の有無を判定する高濁度水ろ過工程を運転する第１割込運転を実施し、前記高濁度水ろ過工程の透過水中の濁質変化に基づいて膜の損傷有無を判定し、前記第１割込運転を実施した結果、膜損傷無しと判定された場合には、前記第１割込運転を解除して通常運転に戻し、膜損傷有りと判定された場合には、割込みにより、前記空気供給装置から原水室に空気を供給してろ過処理し、前記濁質監視装置の計測値から膜損傷位置と損傷の大きさを診断する空気供給ろ過工程を運転する第２割込運転を実施し、前記空気供給ろ過工程のろ過水中の濁質変化に基づいて膜の損傷状態を診断する膜ろ過装置の膜損傷検知方法。
【請求項２】
前記空気供給ろ過工程のろ過水中の濁質状態で膜の損傷状態を診断できない場合には、割込みにより、前記原水室の原水を全て透過させた後に、空気供給を停止して原水室を密封し、圧力監視装置により前記密封した原水室の圧力計測値に基づいて膜損傷を判定する空気封入工程を運転する第３割込運転を実施し、前記空気封入工程の原水室の圧力変化に基づいて膜損傷の正否を診断する請求項１に記載の膜ろ過装置の膜損傷検知方法。
【請求項３】
前記第１割込運転は定期的あるいは通常運転時のろ過水中の濁質状態に基づいて実行されるものであって、予め設定した高濁度水の濁度目標値と実行直前の通常運転時の原水濁度に基づいて前記ろ過工程の運転時間を演算し、演算された前記ろ過工程の運転時間経過後に前記第１割込運転が実行される請求項１に記載の膜ろ過装置の膜損傷検知方法。
【請求項４】
前記演算されたろ過工程の運転時間が予め設定した時間以上である場合には、割込みにより、前記第２割込運転から運転する請求項３に記載の膜ろ過装置の膜損傷検知方法。
【請求項５】
前記第２割込運転及び第３割込運転により供給された前記原水室の空気は、徐々に膜モジュール外に排出する請求項１又は２に記載の膜ろ過装置の膜損傷検知方法。
【請求項６】
ろ過膜を介して原水室とろ過水室に分画する膜モジュールと、前記原水室と供給管により接続された原水供給装置と、前記原水室に接続された空気供給装置と、前記ろ過水室と濁質監視装置が設けられたろ過水管により接続されたろ過水槽とを備え、診断装置の割込実行指令により、前記原水供給装置から原水を前記膜モジュールに供給してろ過する通常運転のろ過工程の途中又はろ過工程後に、前記空気供給装置から空気を前記原水室に供給して前記ろ過膜表面の濁質を剥離させた後前記原水室の原水に剥離濁度を混合させた高濁度水を生成させ、前記原水供給装置から原水を前記原水室に供給して濁質監視装置の計測値から損傷の有無を判定する第１割込運転を実施して前記濁質監視装置の計測値に基づいて前記ろ過膜の損傷を判定し、前記第１割込運転を実施した結果、膜損傷無しと判定された場合には、前記割込運転を解除してろ過工程，逆洗工程，リンス工程を繰返す通常運転に戻し、膜損傷有りと判定された場合には、前記空気供給装置から前記原水室に空気を供給してろ過処理し、前記濁質監視装置の計測値から膜損傷位置と損傷の大きさを診断する第２割込運転を実施して、前記濁質監視装置の計測値に基づいて前記ろ過膜の損傷を判定する膜ろ過装置。
【請求項７】
前記第２割込運転を実施した結果、膜ろ過の損傷の判定ができない場合は、前記空気供給装置から供給される空気が原水室を満たしたと判断された後、前記原水室を密封し、圧力監視装置により前記密封した原水室の圧力計測値に基づいて膜損傷を判定する第３割込運転を実施して前記原水室の圧力を計測する圧力監視装置の計測値に基づいて前記ろ過膜の損傷を判定する請求項６に記載の膜ろ過装置。
【請求項８】
前記第１割込運転を実施する前に、予め設定した高濁度水の濁度目標値と前記第１割込運転を実行する前の通常運転時の原水濁度に基づいて必要なろ過時間を演算し、演算したろ過時間経過後のろ過工程に前記第１割込運転を実施する請求項６に記載の膜ろ過装置。
【請求項９】
前記第１割込運転で必要なろ過時間が予め設定した時間以上である場合には、前記空気供給装置から前記原水室に空気を供給する第２割込運転を実施する請求項８に記載の膜ろ過装置。
【請求項１０】
前記第２割込運転又は第３割込運転の実行後に、原水室の供給空気の排出時間を調整する手段を有する請求項６又は７に記載の膜ろ過装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原水に含まれる濁質や病原性原虫等の分離除去のために設置される浄水場の膜ろ過プロセスに用いられる膜ろ過装置及び膜ろ過装置の膜損傷検知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
膜ろ過プロセスは、地下水や河川表流水などの原水を浄化する浄水施設等に設置される。この膜ろ過プロセスには、原水に含まれる濁質や病原性原虫等（以下、濁質と総称する）を分離除去するろ過膜を内蔵した膜モジュールが設置され、清澄で、安全なろ過水を生成する。膜ろ過プロセスには、複数の膜モジュールを並列に接続するユニット方式や、複数のユニットを並列に配置した系列方式などの方式があり、浄水量の規模に応じた膜モジュール数で構成される。
【０００３】
このような膜ろ過プロセスでは、ろ過，逆洗，化学洗浄などの操作が繰り返し実行され
、これらの操作に伴う圧力変化や長時間の使用による膜材質劣化などが原因で、膜モジュール内のろ過膜が損傷，破損，破断（以下、損傷と総称する）する場合がある。ろ過膜の損傷が生じると、損傷部分から原水が流出するため、ろ過水に濁質が混入する。
【０００４】
このように、膜の損傷が発生した場合、浄水となるろ過水側に原水の濁質が直接漏出し、安全性が損なわれる。そのため、膜ろ過プロセスでは、ろ過膜が損傷したことの検出と、損傷が発生した膜モジュールを迅速に特定して早期対策を講じ、損傷していない正常な膜モジュールにより浄水能力を維持することが重要である。
【０００５】
膜の損傷を検知する方法としては、加圧気体を供給して、その圧力減少状態から把握する直接法と、ろ過水の濁度や微粒子，生物状態から把握する間接法がある。
【０００６】
直接法には、例えば〔特許文献１〕，〔特許文献２〕に記載のように、原水側あるいはろ過水側を加圧気体で置換し、漏出する空気流量や印加圧力の変化を検知する方式など多数提案されている。
【０００７】
間接法には、〔特許文献３〕に記載のように、原水に膜洗浄排水や膜濃縮水を注入して原水の濁質濃度を高めてろ過水中の粒子数や濁度を測定する方法がある。また、〔特許文献４〕に記載のように、無害な濁質（カオリン，珪藻土類）を原水に注入して膜損傷時のろ過水濁度を高めて検知する方法、〔特許文献５〕に記載のように、膜モジュールを清澄な気体で充満させた後に微粒子を含む気体を供給して通過微粒子を測定する方法などの濁質源注入方式がある。
【０００８】
一方、浄水の膜ろ過施設の要件として、〔非特許文献１〕に記載のように、膜の両面における水圧差，ろ過水流量及びろ過水の濁度を監視する設備がある。また、〔非特許文献２〕に記載のように、膜損傷検知方法は直接法と間接法を併用し、それぞれの長所を生かしたシステムが推奨されている。
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−６８６３４号公報
【特許文献２】特開２００４−２１２２２３０号公報
【特許文献３】特開２００５−８７９４８号公報
【特許文献４】特開平６−３２０１５７号公報
【特許文献５】特開２００４−２１６３１１号公報
【非特許文献１】厚生省令第１５号：水道施設の技術的基準を定める省令（平成１２年２月２３日）
【非特許文献２】財団法人  水道技術研究センター：膜ろ過浄水施設維持管理マニュアル（平成１７年３月）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
〔特許文献１〕，〔特許文献２〕に記載の直接法は、加圧気体置換に加えて、ろ過再開するのに原水やろ過水で置換する必要があり、その間は、ろ過処理が停止される。また、正常な膜は空気など気体を透過しないため、加圧気体の注入は膜を伸縮して、ストレスを与えることになり、劣化を早める。このように、直接法をオンサイトで毎回実施すると、浄水製造効率を低下させるとともに、膜を傷め、早期損傷の原因となる。さらに、〔特許文献１〕に記載のものは、常設のろ過水流量計では気体流量が計測困難なため、新たに気体用流量計を設置する必要があるが、同伴するろ過水が影響して気体量の正確な計測が困難であるという問題がある。〔特許文献２〕で提案されているものは、ろ過水側に加圧気体を印加することは一般的でなく、新たな配管系とその操作設備を設ける必要があり、設備コストが嵩むという問題がある。
【００１１】
間接法である〔特許文献３〕に記載の従来の技術は、洗浄排水や濃縮水を貯留しておく貯留設備と、その貯留設備から原水に移送するための新たな設備が必要であり、設備及び運転コストが嵩み、これらの貯留水は清澄なろ過水を逆流させて得られるため、結果的には希釈された低濃度水となり、効果的でないという問題がある。
【００１２】
〔特許文献４〕に記載の従来の技術は、新たな濁質を添加するので、濁質源とその供給設備が必要となり、設備及び運転コストが嵩むという問題がある。
【００１３】
〔特許文献５〕に記載の従来の技術は、気体と混合させる設備が新たに必要であり、気体の流動に同伴させるためには気体の比重と同等な、稀有な物質の微粒子が必要となる。このように、間接法である従来技術は、新たな濁質源とその貯留設備や移送設備が必要で、設備や運転コスト面に関する配慮がなされていないという問題があった。
【００１４】
本発明の目的は、新たな濁質源や設備の必要がなく、現状の設備で高濁度原水を生成し、この原水をろ過処理させることで膜損傷時のろ過水濁質濃度を高めることができる膜ろ過装置及び膜ろ過装置の膜損傷検知方法を提供することにある。
【００１５】
本発明の他の目的は、漏出感度を向上させて確実に損傷を検知でき、低コストな膜ろ過装置及び膜ろ過装置の膜損傷検知方法を提供することにある。
【００１６】
本発明のさらに他の目的は、間接法で膜損傷を早期判定し、直接法でその判定の正否と損傷状態を正確に把握して、低コストで、確実に膜ろ過プロセスの膜損傷を検出できる膜ろ過装置及び膜ろ過装置の膜損傷検知方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決するために本発明は、ろ過，逆洗，フラッシング（リンス）を繰り返す通常ろ過モードに加えて膜損傷検知モードを設け、膜損傷検知モードでは、ろ過処理で原水側の膜表面に捕捉，付着した濁質を剥離させ、この剥離した濁質でモジュール内の原水側濁度を高めた状態でろ過処理を実行し、ろ過水（透過水）の濁質変化に基づいて損傷の発生有無、並びに損傷した膜モジュールを特定するものである。
【００１８】
ろ過モードの後に、制御設備により、原水供給装置からの原水の供給を停止し、空気供給装置により原水室に空気を供給して原水室に接続される排出管に排出して、膜付着濁質を剥離して高濁度水を得る剥離工程を設定された時間実施し、開閉弁を閉じて空気の排出を停止して透過水を生成し、この透過水の濁質状態を前記濁質検出装置の検出値に基づいて膜モジュールの損傷有無を判定する透過，検知工程を実行する膜損傷検知モードを有するものである。
【００１９】
又、ろ過処理，逆洗処理，リンス処理を繰り返す通常の膜ろ過運転において、ろ過処理工程で膜面に捕捉された濁質を利用して高濁度水を膜モジュール内の原水室で形成させ、この高濁度水をろ過処理し、ろ過水の濁度変化で膜損傷有無を早期把握し、膜損傷の可能性が高い場合に空気供給ろ過に切替えて、ろ過水に同伴する空気気泡も含めた濁質状態により膜損傷状態を把握し、膜損傷発生の判定不能な場合に被透過水（原水室内の残留原水）のない状態で原水室側の空気を密封し、原水室の圧力変化で膜損傷発生の正否とその損傷状態を正確に判定するものである。又、第１割込運転を実施し、高濁度水ろ過工程の透過水中の濁質変化に基づいて膜の損傷有無を早期に判定するものである。
【００２０】
又、第１割込運転において膜損傷無しと判定された場合には、割込み運転を解除して通常運転に戻し、膜損傷有りと判定された場合には、割込みにより、原水室に空気を供給してろ過する空気供給ろ過工程を第２割込運転として実施し、空気供給ろ過工程のろ過水中の濁質変化に基づいて膜の損傷状態を診断するもので、間接法と直接法を同時併用するものである。
【００２１】
又、第２割込運転における空気供給ろ過工程でのろ過水中の濁質状態で膜の損傷状態を診断できない場合には、割込みにより、原水室の原水を全て透過させた後に、空気供給を停止して原水室を密封する空気封入工程を第３割込運転を実施し、空気封入工程の原水室の圧力変化に基づいて膜損傷の正否を診断するものである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、高濁度原水を容易に生成でき、膜損傷の検知感度を向上できる。また、高濁度原水は、現状の設備で生成出来るので、新たな濁質源や設備の必要がなく、初期設備費がかからず、運転コストも低コストで、膜損傷を確実に検知できる。
【００２３】
又、設備変更や新たな設備建設を行わなくても、直接法と間接法の長所を生かし、低コストで膜ろ過プロセスの膜損傷を確実に検出できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の各実施例を図面により説明する。
【実施例１】
【００２５】
本発明の実施例１を図１から図４により説明する。図１は、本実施例の膜ろ過処理設備の構成図である。
【００２６】
本実施例は、外圧型の中空糸膜モジュールを用いた例を示しており、図１に示すように、膜ろ過処理設備４０は、Ｎ本の膜モジュール１ａ〜１ｎ，原水供給装置２，ろ過水槽３，洗浄水供給装置４，空気供給装置５を主な構成要素としている。
【００２７】
膜モジュール１ａは、上下に透過室１３ａ（ろ過室１３ａともいう）と透過室１３ａ′が設けられ、透過室１３ａと透過室１３ａ′の間に原水室１２ａが配設されている。原水室１２ａには、数千本の中空糸膜が実装されたろ過膜１１ａが設けられ、中空糸膜の両端が透過室１３ａと透過室１３ａ′に開口するように取付けられている。透過室１３ａと原水室１２ａ，透過室１３ａ′と原水室１２ａは、それぞれ固定壁１４ａと固定壁１４ａ′で仕切られており、内蔵されたろ過膜１１ａを介して原水室１２ａと透過室１３ａ，１３ａ′間で液が透過するようになっている。
【００２８】
原水室１２ａの下方には、空気分岐管１０ａが接続され、空気分岐管１０ａは開閉弁１７ａを介して空気供給管１０に接続され、空気供給管１０は空気供給装置５に接続されている。空気分岐管１０ａには分岐管である原水分岐管３６ａが設けられ、原水分岐管３６ａは開閉弁１６ａを介して原水供給管６に接続され、原水供給管６は原水供給装置２に接続されている。
【００２９】
原水室１２ａの上方には、排出分岐管９ａが接続され、排出分岐管９ａは開閉弁１５ａを介して排出管９に接続されている。上部の透過室１３ａには濁質検出装置１９ａを有する透過水管３７ａが接続され、透過水管３７ａはろ過水管７に接続されている。ろ過水管７は開閉弁２２を介してろ過水槽３にろ過水を導くようになっており、ろ過水管７から分岐された開閉弁２３を有する分岐管２４は洗浄水供給装置４に接続され、洗浄水供給装置４はろ過水槽３に接続されている。
【００３０】
膜モジュール１ａを例にとり、膜モジュールの構成を説明したが、他の膜モジュール１ｂ〜１ｎも同様の構成であり、それぞれの膜モジュール１ａ〜１ｎの原水分岐管３６ａ〜３６ｎは、原水供給装置２からの原水供給管６に、空気分岐管１０ａ〜１０ｎは空気供給装置５からの空気供給管１０に、排出分岐管９ａ〜９ｎは排出管９に、透過水管３７ａ〜３７ｎはろ過水管７に接続されている。開閉弁２２は、ろ過水管７と透過水管３７ｎの合流点の下流側に設けられている。
【００３１】
濁質検出装置１９ａ〜１９ｎは、信号線又は無線により診断設備３２に接続され、診断設備３２は制御設備３４と接続され、制御設備３４は、原水供給装置２，洗浄水供給装置４，空気供給装置５，各開閉弁１５，１６，１７，１９，２２，２３と接続されている。
【００３２】
このように構成された膜ろ過処理設備４０の通常の運転操作を説明する。運転操作は、図２の通常ろ過モード４２で示すように、ろ過工程５１，逆洗工程５２，フラッシング工程５３（リンス工程５３ともいう）の３工程が繰り返し実施される。
【００３３】
ろ過工程５１では、開閉弁１６ａ〜１６ｎと開閉弁２２を開にし、他の開閉弁を閉じて原水供給装置２を作動させ、濁質を含む原水を原水分岐管３６ａ〜３６ｎを通じて各膜モジュール１ａ〜１ｎに供給する。原水は、原水室１２ａ〜１２ｎ側のろ過膜１１ａ〜１１ｎ表面で濁質が捕捉除去され、ろ過膜の内部に透過する。ろ過膜を透過した原水は清澄な透過水となり、透過水は、透過室１３ａ〜１３ｎに接続された透過水管３７ａ〜３７ｎを介してろ過水管７で合流する。合流ろ過水は、ろ過水槽３に一定量貯留され、大部分は浄水として水道水に供される。ろ過工程５１が設定された時間運転されると逆洗工程５２に移る。
【００３４】
逆洗工程５２では、原水供給装置２を停止し、開閉弁１５ａ〜１５ｎ，開閉弁１７ａ〜１７ｎと開閉弁２３を開にし、他の開閉弁を閉じて空気供給装置５と洗浄水供給装置４を作動させる。空気供給装置５の作動により、加圧空気が空気分岐管１０ａ〜１０ｎを通じて各膜モジュール１ａ〜１ｎの原水室１２ａ〜１２ｎに供給され、上方の排出分岐管９ａ〜９ｎから排出される。また、洗浄水供給装置４の作動により、ろ過水槽３に一定量貯留されていたろ過水が、各膜モジュール１ａ〜１ｎの透過水室１３ａ〜１３ｎに供給され、ろ過膜１１ａ〜１１ｎの内部から原水室側に透過し、空気と一緒に排出分岐管９ａ〜９ｎから排出される。
【００３５】
原水室１２ａ〜１２ｎに供給された空気は、膜表面に捕捉，付着された濁質を剥離し、膜内部から原水室１２ａ〜１２ｎに透過した洗浄水は、膜内に入り込んだ濁質の排除と、原水室１２側の膜表面に捕捉，付着された濁質の剥離を促進させる。剥離した濁質は、空気及び透過洗浄水とともに洗浄排水として排出管９で合流し、系外に排出される。
【００３６】
フラッシング工程５３は、逆洗工程５２の終了後、空気供給装置５と洗浄水供給装置４を停止し、開閉弁１５ａ〜１５ｎと開閉弁１６ａ〜１６ｎを開にし、他の開閉手段を閉じて原水供給装置２を作動させる。原水室１２ａ〜１２ｎに供給された原水は、ろ過膜を透過することなく、排出分岐管９ａ〜９ｎから排出され、原水室１２及び膜表面をリンスするとともに原水室１２の残留空気を排除する。
【００３７】
ろ過工程５１からフラッシング工程５３までを１サイクルとし、フラッシング工程５３の終了後、次サイクルのろ過工程５１に移る。これらの運転操作を通常ろ過モードと称し、制御設備３４から各工程の所要時間や各種手段の作動，停止や開閉動作のタイミングが指示される。
【００３８】
膜損傷検知方法について図２及び図３で説明する。図２は、制御設備３４からの指令で定期的に通常ろ過モード４２を膜損傷検知モード４４に切り替えて損傷の有無と損傷膜モジュールを特定する処理フローを示す図である。
【００３９】
膜損傷検知モード４４は、通常ろ過モード４２のろ過工程５１が終了する段階で切り替わり、剥離工程５４が実施される。
【００４０】
剥離工程５４では、ろ過工程５１の操作状態から原水供給装置２を停止し、開閉弁１６ａ〜１６ｎを閉じ、開閉弁１５ａ〜１５ｎ，開閉弁１７ａ〜１７ｎを開にして、空気供給装置５を作動させる。空気供給装置５の作動により、加圧空気が空気分岐管１０ａ〜１０ｎを通じて各膜モジュールの原水室１２ａ〜１２ｎに供給される。原水室１２は、満水状態であるが、上方の開閉弁１５ａ〜１５ｎが開放されているので、上昇した空気が排出分岐管９ａ〜９ｎから排出される。この上昇空気流は、原水室１２ａ〜１２ｎのろ過膜１１ａ〜１１ｎ表面に付着した濁質を剥離し、剥離濁質を残存する原水に均質混合させる効果がある。
【００４１】
発明者らの実験による知見では、剥離工程での空気洗浄は３０秒以下でよい。原水室１２の原水は、固定壁１４ａ〜１４ｎと空気分岐管１０ａ〜１０ｎの水頭に相当する容積分だけ減少するが、大部分の原水は残留し、高濁質化される。その割合は、ほぼろ過工程での透過水量と原水室容積の比となる。
【００４２】
透過，検知工程５５では、開閉弁１５ａ〜１５ｎを閉じ、他の開閉弁は開けて空気供給を継続させることで、高濁質化原水を加圧し、ろ過膜１１ａ〜１１ｎに透過させる。ろ過膜の一部に損傷があれば、高濁質化原水が損傷部より直接漏出し、損傷膜モジュールの透過水全体の濁質度合を高める。
【００４３】
一方、透過が進むに連れて高濁質化原水が透過された分、原水室の空気層が増す。空気層の下部位置が損傷部の位置より低下した場合、空気気泡が透過水に混入し、気泡を含む濁質が透過水と一緒に透過水室から排出される。各モジュールの透過水室１３の近くに濁質検出装置１９が設置されており、濁質の有無や変化を検知する。
【００４４】
濁質検出装置１９には、超音波や光電，音響，電気抵抗などのセンサーが用いられる。濁質検出装置１９ａ〜１９ｎでの検出値は、パソコンなどの診断設備３２に入力され、膜モジュール間での比較評価や、原水固有の濁質か、気泡を含む濁質かの判定により損傷度合の診断評価，気泡を含む濁質の排出遅れによる損傷位置の予測評価を行う。
【００４５】
原水固有の濁質の判定と気泡を含む濁質の判定は、一例として図４に示す方法で実現できる。図４に示す例は、透過水の濁度を判定の指標としている。
【００４６】
損傷していない正常な膜モジュールの濁度は時間的変化がなく、損傷している膜モジュールの透過水の濁度は、初めは正常な膜モジュールと同等か、若干高く、時間が経過するにつれて膜モジュール内の高濁質化原水が流出して徐々に増加する。空気層の下部が損傷位置に達すると気泡が流出し始め、濁度が急激に増加する。この初期の濁度変化で損傷の有無を把握し、濁度が急変する時間Ａと急変した後の増加傾向で損傷位置や損傷度合が評価できる。
【００４７】
濁質の指標としては、センサーにより計測された濁度の他に粒子数，光や超音波の減衰，反射，散乱量，電力，電流値などを利用できる。診断設備３２では、損傷の有無の表示，損傷有りの警報や損傷モジュールとその度合や予測位置などを出力し、制御設備３４に膜ろ過処理設備４０への操作指令を出力する。
【００４８】
処置工程５６では、制御設備３４が、診断設備３２からの出力情報に基づいて膜ろ過処理設備４０の次の運転操作を実行する。損傷が発生していない場合は、通常ろ過モード４２に切り替え、逆洗工程５２から実施するよう運転操作する。損傷が発生し、損傷した膜モジュールを特定した場合、例えば膜モジュール１ｂが損傷したことを特定した場合には、開閉弁１５ｂ，１６ｂ，１７ｂを閉ロックした後、通常ろ過モード４２に切り替え、逆洗工程５２から実施するように運転操作する。図示していないが、損傷した膜モジュールの閉ロックは、透過水管に設けた開閉弁も行うことで、他の正常損傷膜モジュールの通常ろ過モード４２の運転に影響を与えずにモジュール交換や修復作業を実施できる。閉ロックは交換や修復作業終了後に解除される。
【００４９】
このように、本実施例の膜損傷検知方法によれば、新たな濁質を供給することなく、高
濁質化原水を一時的に生成させて透過水の漏出感度を高めた検知ができ、ある時間帯から気泡を含む濁質に変化するので損傷度合やその位置を特定できる。
【００５０】
図３は、通常ろ過モード４２のろ過工程５１における濁質検出装置１９ａ〜１９ｎの検出値に基づいて、診断設備３２で膜損傷検知の割込み処理が必要か否かを判定し、割込み処理が必要と判定した場合には、制御設備３４を介して一時的に膜損傷検知モード４４を実行するフローを示している。
【００５１】
濁質検出装置１９ａ〜１９ｎの検出値が設定された値より高い、あるいは特定の検出値が他の検出値と異なる場合に、割込みが必要と判定する。膜損傷検知モード４４での処理手順は、図２に示す手順と同様である。
【００５２】
膜損傷検知モード４４では、ろ過水の生成が中断されるので、もし、膜損傷が発生していないと判定された場合にはその運転操作が無駄となるが、この膜損傷検知方法によれば、必要な時に実施されるので効率的な膜ろ過運転を提供できる。
【実施例２】
【００５３】
図５は、内圧型の中空糸膜モジュールを対象とした実施例２を示す図である。本実施例は、図１に示す実施形態と同様に構成されているが、膜モジュールの構成と配管の一部が相違する。
【００５４】
膜モジュール１ａを例にとり、本実施例の膜モジュールの構成を説明する。原水室１２ａ，１２ａ′が上下に設置され、その間に透過水室１３ａが設置されている。透過水室１３ａには、多数の中空糸膜から成るろ過膜１１ａが設けられ、中空糸膜の両端が原水室１２ａと原水室１２ａ′に開口するように取付けられている。透過室１３ａと原水室１２ａ，透過室１３ａと原水室１２ａ′は、それぞれ固定壁１４ａと固定壁１４ａ′で仕切られており、内蔵されたろ過膜１１ａを介して透過室１３ａと原水室１３ａ，１３ａ′間で液が透過するようになっている。
【００５５】
透過水室１３ａの上方には、透過水管３７ａが接続され、透過水管３７ａは濁質検出装置１９ａを介してろ過水管７に接続される。上方の原水室１２ａには、排出分岐管９ａが接続され、排出分岐管９ａは開閉弁１５ａを介して排出管９に接続される。下方の原水室１２ａ′には原水分岐管３６ａと空気分岐管１０ａが接続され、原水分岐管３６ａは開閉弁１６ａを介して原水供給管６に、空気分岐管１０ａは開閉弁１７ａを介して空気供給管１０に接続されている。他の膜モジュール１ｂ〜１ｎも同様に構成されている。
【００５６】
このような膜モジュール構成において、通常ろ過モード４２と膜損傷検知モード４４は、図１に示す外圧型で説明した手順で実施できる。ただし、内圧型では空気供給装置５が常設されていない場合があり、この場合は、空気供給装置５に圧縮機ではなく、ボンベを用いることで設備コストを低減できる。ボンベは、開閉弁を開にするだけで加圧空気を供給でき、運転コストを大幅に削減できる。
【００５７】
一般に、内圧型は、外圧型に比べて原水室側の容積が小さく、より少ない空気量で濁質の剥離混合が可能である。また、図３に示す膜損傷検知モードを適用することにより、空気の使用頻度が少なくできるのでボンベで十分対応できる。なお、ボンベ内の圧力を監視し、所定圧力以下の場合にボンベ交換の指示表示や警報を出すことを診断設備３２で行っても良い。
【００５８】
図５に示す例では、ろ過水管７に濁質検知器３０を設置し、濁質検知器３０の検出値を診断設備３２に出力している。この濁質検知器３０は、レーザ式で小数点３〜４桁までの濁度や数十個の微粒子数を計測する高感度の濁度計や微粒子センサーである。これらの検知手段は高価であるため、複数のモジュールに１台の割合で設置される。
【００５９】
これに対して、濁質検出装置１９ａ〜１９ｎは検出精度が落ちるものの安価な装置を採用する。このような検知方法により、濁質検知器３０は、膜ろ過処理設備４０全体のろ過水監視をし、濁質検出装置１９ａ〜１９ｎは各膜モジュールの透過水を個別に管理している。このように、原水の濁質状態により、濁質検出装置１９ａ〜１９ｎでは透過水の異常を感知できない場合でも、高精度な濁質検知器３０では感知できる。
【００６０】
濁質検知器３０と濁質検出装置１９を併用した場合の膜損傷検知方法について説明する。診断設備３２では、濁質検知器３０の計測値の変化傾向や予め設定した値以上の計測値となった場合に、膜ろ過処理設備４０の膜モジュールに損傷が発生したと判断し、図３に示す割込み処理により膜損傷検知モード４４を実行させる。膜損傷検知モード４４により各膜モジュールで高濁質化原水を生成させ、その透過水の濁質状態を濁質検出装置１９ａ〜１９ｎで計測する。
【００６１】
計測値が異常となった濁質検出装置１９と対応する膜モジュールを損傷膜と特定する。特定した後の運転操作は、図３で説明した手順と同様である。本実施例で用いる濁質検出装置１９ａ〜１９ｎは、膜モジュール数をＮ、膜損傷検知モード４４での高濁質化原水と原水供給装置２から供給された原水の濁質濃度比Ｍとすると、濁質検知器３０の検出感度Ｄに対してＤ＊Ｎ＊Ｍの感度でよく、非常に安価な方式を適用できる。このため、設備費をかけずに損傷した膜モジュールを容易に特定できる。
【実施例３】
【００６２】
図６は、膜損傷検知モード実行時の実施例３を説明する図である。本実施例は、図１に示す実施例と同様に構成されているが、本実施例では、過水管７のろ過水槽３側に濁質検知器３０を設置し、ろ過水管７の他端に開閉弁２５を設けている。開閉弁２５は、開閉弁２２と逆方向で透過水合流点の下流となるろ過水管７に設置し、開閉弁２５を通ったろ過水を系外に排出するようになっている。
【００６３】
このような構成において、膜損傷検知モード４４は図７に示す手順で実施する。膜損傷検知モード４４への切り替え，モード内の剥離，透過，検知，処置工程５６の内容は、図２及び図３と同様であるが、ろ過水切替工程Ｉ６１とろ過水切替工程ＩＩ６３と逆洗工程６２を追加した点が異なる。
【００６４】
ろ過水切替工程Ｉ６１は、剥離工程５４、あるいは透過，検知工程５５を実行する前に、制御設備３４により開閉弁２２を閉じて、開閉弁２５を開にする制御を行う。この切り替え操作により、透過，検知工程５５における各膜モジュールからの透過水は、ろ過水槽３に送水されなく、系外に排出される。逆洗工程５２は、開閉弁２２を閉、開閉弁２５を開の状態とし、他は図１で示す実施例で説明した逆洗工程５２と同様の操作を実行する。この逆洗工程５２を所定時間実施した後、開閉弁２５を閉じて、開閉弁２２を開に切り替えるろ過水切替工程ＩＩ６３を実施する。本実施例では、ろ過水切替工程ＩＩ６３が実行された後、通常ろ過モード４２のリンス洗浄工程５３に戻るようにする。
【００６５】
このようにすることにより、損傷した膜モジュールから漏出する濁質が、ろ過水槽３に一切入ることなく、安全で清澄なろ過水を維持できる。
【実施例４】
【００６６】
通常ろ過モード４２のろ過工程５１中に、任意の濁質検出装置１９ａ〜１９ｎの計測値が所定値以上となる、あるいは徐々に増加する傾向を示し、異常あるいは損傷の可能性がある場合の実施例４を図８に示す。
【００６７】
図８は、膜モジュール１ｂの周辺を図示している。図８に示す膜モジュール１ｂは、透過水管７ｂに開閉弁１８ｂを設け、この開閉弁１８ｂと濁質検出装置１９ｂ間に分岐管７ｂ′を接続して開閉弁１８ｂ′を配置し、分岐管７ｂ′を排出水管９に接続している点が図６に示す実施例の構成と相違している。他の膜モジュールも膜モジュール１ｂと同様の構成である。
【００６８】
膜損傷検知モード４４は、図３に示したフローで実施するが、図７に示すフローで、膜モジュール１ｂの濁質検出装置１９ｂが異常値を示した場合は、異常値を示した膜モジュール１ｂを対象とし、他の正常な膜モジュールは通常ろ過モードを継続して実行させる。膜モジュール１ｂに対して、剥離工程５４では開閉弁１６ｂ，１８ｂを閉じ、開閉弁１５ｂ，１７ｂを開とし、空気供給装置５を作動させて付着濁質を剥離して高濁度化原水を生成する。透過，検知工程５５では、開閉弁１５ｂを閉じ、開閉弁１８ｂ′を開にして高濁度化原水を透過させ、透過水の濁質状態を濁質検出装置１９ｂで計測する。計測値が図４に示す損傷膜と同様の変化を示した場合、膜損傷と判定する。膜モジュールも特定されているので、以降、通常ろ過モードを実行しないようにして、交換や修復作業を実施する。
【００６９】
このような手順によれば、正常な膜モジュールのろ過水製造を中断させることなく、特定の膜モジュールの損傷を正確に検知できる。また、特定の膜モジュールに空気を供給すればよく、運転コストを低減できる。
【００７０】
以上、各実施例を説明したが、膜損傷検知モード４４の剥離工程５４を空気での洗浄としたが、空気洗浄中に一時的に逆洗洗浄水を供給してもよい。また、透過，検知工程５５で空気を用いたが、原水を供給してもよい。なお、各実施例において、原水及び洗浄水供給装置はポンプ、開閉弁は電磁弁、あるいは空気作動弁である。
【実施例５】
【００７１】
本発明の実施例５を図９から図１１を用いて説明する。図９は、本実施例の膜ろ過装置の構成図である。
【００７２】
本実施例は、外圧型の中空糸膜モジュールを用いた例を示しており、図９に示すように、膜ろ過処理設備４０は、膜モジュール１，原水供給装置２，ろ過水槽３，洗浄水供給装置４，空気供給装置５を主な構成要素としている。
【００７３】
膜モジュール１は、上部にろ過水室１３が設けられ、下方に原水室１２が設けられている。原水室１２には、数千本の中空糸膜が実装されたろ過膜が設けられ、中空糸膜の一端側がろ過水質１３に開口するように取付けられており、ろ過膜１１及び固定壁１４により原水室１２とろ過水室１３に分離されている。このため、内蔵されたろ過膜１１を介して原水室１２とろ過水室１３間で液が透過するようになっている。
【００７４】
原水室１２の下方には供給管７０が接続され、供給管７０の一方は開閉弁２２を介して原水供給装置２に、他方は開閉弁２３を介して空気供給装置３に接続されており、原水供給装置２から原水を、空気供給装置３から空気を供給できるようになっている。
【００７５】
原水室１２の上方には開閉弁２８を設けた排出管７１が接続されている。ろ過水室１３には、開閉弁２９を介して洗浄水供給装置４が接続され、洗浄供給装置４には洗浄水管７２を介してろ過水槽３に接続されている。又、ろ過水室１３には、濁質監視装置２１が接続され、開閉弁２７が設けられたろ過水管７により、ろ過槽３の上部にろ過水を導くようになっている。ろ過槽３には浄水管７３が接続されている。
【００７６】
このように構成された膜ろ過処理設備４０の通常の運転操作を説明する。運転操作は、図１０の通常ろ過モード４２で示すように、ろ過工程５１，逆洗工程５２，リンス工程５３の３工程が繰り返し実施される。
【００７７】
ろ過工程５１では、開閉弁２２と開閉弁２７を開にし、他の開閉弁を閉じて原水供給装置２を作動させ、濁質を含む原水を供給管７０を通じて膜モジュール１に供給する。供給された原水は、原水室１２側のろ過膜１１表面で濁質が捕捉除去され、ろ過膜の内部に透過する。ろ過膜を透過した原水は清澄なろ過水となり、ろ過室１３に接続されたろ過水管７を介してろ過水槽３に一定量貯留され、越流したろ過水は浄水管７３を経て、消毒処理等を施されて浄水となる。
【００７８】
ろ過工程５１が設定された時間運転されると逆洗工程５２に移る。逆洗工程５２では、原水供給装置２を停止し、開閉弁２３，開閉弁２８及び開閉弁２９を開にし、他の開閉弁を閉じて空気供給装置５と洗浄水供給装置４を作動させる。空気供給装置５の作動により、加圧空気が供給管７０を通じて膜モジュール１の原水室１２に供給され、上方の排出管７１から排出される。また、洗浄水供給装置４の作動により、ろ過水槽３に一定量貯留されていたろ過水が、洗浄水として洗浄水管７２を介して膜モジュール１のろ過水室１３に供給され、ろ過膜１１の内部から原水室側に透過し、空気と一緒に排出管７１から排出される。
【００７９】
原水室１２に供給された空気は、膜表面に捕捉，付着した濁質を剥離し、膜内部から原水室１２に透過した洗浄水は、透過する過程で膜内に入り込んだ濁質を同伴排除し、原水室１２側の膜表面に捕捉，付着した濁質の剥離を促進させる。剥離した濁質は、空気及び透過洗浄水とともに洗浄排水として排出管７１から膜モジュール系外に排出される。
【００８０】
リンス工程５３は、逆洗工程５２の終了後に、空気供給装置３と洗浄水供給装置５を停止し、開閉弁２２と開閉弁２８を開にし、他の開閉弁を閉じて原水供給装置２を作動させる。原水室１２に供給された原水はろ過膜を透過することなく、排出管７１から排出され、原水室１２及び原水室側の膜表面を濯ぎ洗浄するとともに原水室１２の残留空気を排除する。
【００８１】
ろ過工程５１からリンス工程５３までを１サイクルとし、リンス工程５３の終了後、次サイクルのろ過工程５１に移る。これらの操作を通常運転モードと称し、入力装置６０から入力された各工程の所要時間や各供給装置の作動，停止と各開閉弁の動作タイミングを診断装置５０から制御設備７０に指示され、実行される。診断装置５０は、タイマー機能も有し、各処理工程の実行時間を計数して次工程、及び次サイクルへの移行を決定する。
【００８２】
次に膜損傷検知方法について説明する。通常運転モードにおいて、ろ過工程５１におけるろ過水の濁質状態を濁質監視装置２１で計測し、計測値が異常であれば膜損傷発生と判断できる。しかし、濁質監視装置２１の計測感度や原水の濁度，膜モジュールの仕様等により膜損傷を明確に捉えることは非常に困難である。
【００８３】
濁質監視装置２１が小数点４桁の０.０００１度まで表示可能な超高感度濁度計，原水濁度として通常の河川表流水が有する１度、中空糸数１万本の膜モジュールを例に、中空糸数１本損傷時のろ過水濁度を試算すると、単純計算によれば０.０００１度となる。損傷部は膜抵抗がなくなって漏出し易くなることを考慮しても、小数点４桁目での濁度変化となる。複数本の膜モジュールを対象とする濁質監視装置２１では、さらにその変化が小さくなり、益々困難な検知になる。
【００８４】
本実施例における膜損傷検知は、濁質監視装置２１の計測値、あるいは入力装置６０からの設定情報で通常運転モードに割込ませて実行する。割込みの運転は、間接法から間接と直接の併用法、併用法から直接法への３段階であり、それぞれ第１割込運転モード１００，第２割込運転モード１１０，第３割込運転モード１２０と言う。その手順と内容を図１０に示す。
【００８５】
診断装置５０の割込実行指令により、第１割込運転モード１００に移行し、予め設定された手順で制御装置７０を介して膜ろ過処理装置４０が操作される。
【００８６】
第１割込運転モード１００では、通常運転モード４２のろ過工程５１中、あるいはろ過工程５１後に開閉弁２３と開閉弁２８を開き、その他の開閉弁を閉にして、空気供給装置５を所定時間稼動させる高濁度化工程１０１を初めに実行する。この高濁度化工程１０１により、加圧空気が原水室１２に供給される。原水室１２は満水状態であるが、上方の開閉弁２８が開放されているので、上昇した空気が排出管７１から排出される。この上昇空気流は、原水室１２のろ過膜１１表面に捕捉，付着された濁質を剥離し、剥離濁質を残存する原水に均質に混合させる効果がある。本発明者らの実験知見によれば、高濁度化工程１０１での空気洗浄は１分以下でよい。
【００８７】
原水室１２の原水は、固定壁１４と排出管７１の水頭に相当する容積分だけ減少するが、大部分は原水室１２内に残留し、高濁度水となる。その割合は、ほぼろ過工程５１でのろ過水量と原水室容積の比となる。例えば、膜面積２５ｍ2，原水室容積１０Ｌの膜モジュールで、ろ過流束２ｍ／ｄで１時間運転した場合、高濁度水の濁度は原水の約２００倍となる。高濁度化工程１０１は空洗でなく、開閉弁２８と開閉弁２９を開とし、洗浄水供給装置４を所定時間稼動させて高濁度水を生成させても良いが、洗浄水の希釈作用により濁度が低下し、効果が薄れる。
【００８８】
高濁度水ろ過工程１０１では、通常のろ過工程５１と同様に、開閉弁２２と開閉弁２７を開とし、原水供給装置２を稼動させる。この操作により、高濁度水が初めにろ過処理され、膜損傷が発生していれば、ろ過水に含まれる濁質が増加する。
【００８９】
判定工程Ａ１０３では、濁質監視装置２１の計測値から損傷有無を判定し、その判定結果に基づいて次の運転を指示する。判定は、例えば、直前の通常運転モード４２におけるろ過工程５１の濁質監視装置２１の計測値と、高濁度水ろ過工程１０２の計測値との偏差αに、３つの基準値α１＜α２＜α３を設定しておき、α＜α１であれば損傷無しと判定し、通常運転モード４２に戻る。α１＜α＜α２であれば損傷発生の可能性が大と判定し、後述する第２割込運転モード１１０を実行させる。α＞α３の場合、明らかに損傷発生と判定し、膜ろ過処理装置４０を停止し、警報や損傷発生情報を出力装置８０に出力する。
【００９０】
基準値は、α１が濁質監視装置２１の計測値が同レベルの桁数、α２が１桁変化、α３が２桁変化のように設定できる。高濁度水ろ過工程１０２は、高濁度水の影響がろ過水に表れるような運転条件、例えば、高濁度水の半分（原水室容積の半量）程度がろ過される時間、あるいはろ過水流量となるように設定する。
【００９１】
第１割込運転モード１００では、膜損傷がないと判定されれば、高濁度水ろ過工程１０２で得られたろ過水を、通常運転モード４２と同様に安全と判断し、浄水として利用するので、造水効率の低下を招くことはない。
【００９２】
なお、高濁度水ろ過工程１０２の原水室１２への供給源として、原水に替えて空気を用いることで、生成された高濁度水が希釈されることなくろ過処理できるので、損傷時のろ過水濁質感度をさらに向上できる。また、高濁度水ろ過工程１０２での、ろ過流束を低く設定すれば、ろ過水濁質の感度向上とその変化時間をより継続させることができ、膜損傷時の検知精度を高める効果がある。
【００９３】
第１割込運転モード１００で膜損傷発生の可能性が大と判定された場合、第２割込運転モード１１０を実行する。第２割込運転モード１１０では、開閉弁２３と開閉弁２７を開にし、空気供給装置５を稼動させ、空気の押込み圧力を利用してろ過処理する空気供給ろ過工程１１１を実施する。空気供給ろ過工程１１１が進むに連れて、供給された空気で原水室１２の上部に形成される空気層の容積が増加し、原水層が減少する。空気層の下部が損傷位置より低下した場合、原水層からのろ過水と損傷部からの漏出空気がろ過水室１３に流入し、気液混合のろ過水が、ろ過水管７を流れる。
【００９４】
濁質監視装置２１は、液中の空気気泡も濁質として計測するもので、特に限定しないが超音波や光電，音響，電気抵抗などのセンサーを利用できる。判定工程Ｂ１１２は、濁質監視装置２１の計測値の変曲点とその出現時間、さらに変曲後の計測値上昇速度を求め、それらの演算値から膜損傷位置と損傷の大きさを診断し、膜ろ過処理装置４０を停止するとともに、警報やその診断結果を出力装置８０に出力表示する。なお、膜損傷の可能性があるにも係らず、空気供給ろ過工程で計測値の変曲点や計測値上昇が認められかった場合には、第３割込運転モード１２０を実行させる。
【００９５】
第３割込運転モード１２０は、原水室１２の原水を全てろ過させた後に、空気供給を停止して原水室１２を密封する空気封入工程１２１を実施する。空気封入工程１２１における装置構成を図１１に示す。
【００９６】
図９に示す装置構成との相違点は、膜モジュール１と開閉弁２７間のろ過水管７にろ過水の流量監視装置２６を設け、膜モジュール１と開閉弁２８間の排出管７１に圧力監視装置２５を配設していることである。
【００９７】
第２割込運転モード１１０では、開閉弁２３と開閉弁２７を開にし、空気供給装置５からの空気でろ過水が得られる。空気供給を継続すると、原水室１２は、原水が全てろ過されてなくなり、空気層となる。この時点で、流量監視装置２６の計測値は０となり、原水室１２が全て空気に置換されたと判断し、開閉弁２３を閉じ、空気供給装置５を停止する。この工程を空気封入工程１２１と称す。
【００９８】
空気封入工程１２１において、開閉弁２７は開状態であり、膜が損傷している場合、原水室１２内の空気が損傷部から漏出してろ過水管７から排出し、封入空気圧力が低下する。損傷のない正常な膜の場合は、原水室１２内の空気はろ過水室１３側に漏出せず、空気圧力も変化しない。判定工程Ｃ１２２では、原水室１２を計測対象とした圧力監視装置２５の圧力計測値に基づいて、損傷発生の有無と損傷度合を診断装置５０で診断する。
【００９９】
損傷発生の有無は圧力が低下したか否かで、損傷度合は損傷面積に応じて変化する圧力低下速度から診断できる。これらの診断結果は出力装置８０に出力表示される。なお、圧力が低下しなかった場合は、濁質監視装置２１が異常等との診断を下すことができる。
【０１００】
このように、第３割込運転モード１２０では、第１割込運転モード１００で膜損傷の可能性があり、第２割込運転モード１１０で膜損傷の有無や損傷度合が不明な場合でも正確に把握でき安心，安全性を高めることができる。また、膜モジュールを圧力空気で満たす割込運転は最終的なモードであるので、ろ過膜に与えるストレスを極力抑制することができる。
【実施例６】
【０１０１】
本発明の実施例６を図１２，図１３により説明する。図１２は、本実施例の膜ろ過装置の構成図である。
【０１０２】
図９に示す実施例５との相違点は、原水供給装置２の上流側に、供給される原水の濁質濃度を計測する濁質監視装置２４を設け、ろ過水管７途中にろ過水の流量監視装置２６を設置していることである。
【０１０３】
本実施例は、濁質監視装置２４の計測値等に基づいて、高濁度水の生成状態を把握し、生成された高濁度水で膜損傷発生有無の把握が可能か否かを事前に判定し、効果的な割込運転モードを設定するものである。
【０１０４】
まず、予め適用した膜モジュール１の原水室１２の容積Ｖと、中空糸数の本数や内外径等の仕様と、濁質監視装置２１の計測感度及び検知対象とする損傷度合から必要となる高濁度水（例えば濁度目標値Ｄｍ）を入力装置６０から診断装置５０に設定しておく。濁度目標値Ｄｍは、流体式を用いて容易に演算可能であるが、想定した損傷状態の膜モジュールでの実験結果を用いて設定できる。
【０１０５】
診断装置５０では、濁質監視装置２４の原水濁度ｄと、流量監視装置２６のろ過水量ｑと、診断装置５０に記憶されている通常運転におけるろ過処理工程の運転時間設定値ｔｍなどを用いて高濁度水の形成濁度値Ｄｕを数１，数２により演算する。
【０１０６】
（数１）
Ｄｕ＝ｋ・ｄ・ｑ・ｔｍ／Ｖ        ・・・（１）
【０１０７】
ここで、ｋ（＝〜１.０）は高濁度化係数である。
【０１０８】
又、診断装置５０では、高濁度水の濁度値Ｄｕが目標値Ｄｍとなるのに必要なろ過処理時間ｔｎを数２から求めておく。
【０１０９】
（数２）
ｔｎ＝Ｄｍ・Ｖ／ｋ・ｄ・ｑ        ・・・（２）
【０１１０】
本実施例での割込運転手順と内容を図１３に示す。実施例５と同様な割込運転指令がなされた場合、診断装置５０は、通常運転モード４２を実行しながら事前判定工程１０４で、Ｄｍ≦Ｄｕであれば、予定通りの条件で、通常運転のろ過工程５１の後に第１割込運転モード１００に移行する。Ｄｍ＞Ｄｕであれば、必要なろ過処理時間ｔｎと設定値ｔｍの比率Ｃ（＝ｔｎ／ｔｍ）で運転を変更する。
【０１１１】
運転変更は、例えば、比率Ｃが設定値Ｃｍ（＜１.０〜５.０）以下の場合、ろ過処理時間を長くすれば目標の高濁度水が得られるので、割込運転に移行する直前の通常運転におけるろ過工程５１の時間をｔｍからｔｎに変更し、ろ過処理時間ｔｎ後に第１割込運転モード１００に移行する。
【０１１２】
Ｃ＞Ｃｍの場合、ろ過工程５１の時間を延ばしても目標の高濁度水が得られないと判断し、第１割込運転１００を実行せず、第２割込運転モード１１０から実施する。この場合、第３割込運転１２０は、第２割込運転１１０で濁質監視装置２１の計測値に変化が認められたが、気泡漏出による変曲点や増加傾向が明確でない場合に実施する。第２割込運転１１０及び第３割込運転１２０における判定工程Ｂ１１２及び判定工程Ｃ１２２の出力装置８０への出力情報は、実施例５と同様である。なお、第１割込運転１００の変更情報も出力装置８０に出力表示する。
【０１１３】
このような手順によれば、膜モジュール１の濁質を有効に利用して膜損傷を検知できる。また、捕捉濁質を利用しても期待する効果が望めない場合、ろ過膜へのストレスがかかるが、空気供給ろ過方式から実施することで、浄水プロセスに必要な早期検知による安全を確保できる効果がある。
【０１１４】
又、通常は、新たな濁質源を用いずに、膜モジュール内の濁質を効果的に利用することで、ろ過水濁質感度を向上でき、容易に膜損傷の発生有無を把握できる。この検知過程で膜損傷発生の可能性有りの場合に初めて空気を利用した膜損傷の詳細判定を実行するが、ろ過処理の停止は最終時の直接法時であるため、浄水製造効率の低下を最大限に抑制できる。
【０１１５】
第１割込運転モード１００における一例を図１４に示す。適用した膜モジュールは実施例５で説明した実プロセス向けの大型の種類である。損傷膜は、長さ方向がほぼ中間部の中空糸を１本損傷させ、正常な膜モジュールと高濁度水供給ろ過工程の結果と比較した。ろ過水濁度は、正常膜に対して、損傷膜で大きく変化している。また、損傷膜のろ過水濁度は、高濁度水を空気及び原水を供給した工程でも増加し、高濁度水ろ過工程１０２で損傷膜を容易に確認、評価できる。また、損傷膜に対する高濁度水のろ過水への影響は、空気及び原水供給時にも短時間で表れている。
【０１１６】
このように、原水室を高濁度化し、その高濁度水をろ過することで、ろ過水は損傷位置に関係なく影響され、膜損傷しているか否かを早期に把握できることがわかる。
【０１１７】
第２割込運転モード１１０における一例を図１５に示す。実施例５と同様に、損傷膜と正常膜の、ろ過水流量とろ過水に漏出した空気量の空気供給ろ過工程１１１での比較結果である。ろ過水流量は、空気供給の継続で膜ろ過面積の減少によって低下する。損傷膜と正常膜のろ過水流量に相違を見出すことが困難であるが、漏出空気量に明白な相違を確認できる。
【０１１８】
正常膜は、ろ過水流量が０になっても、空気は漏出していない。損傷膜は空気層が損傷部の中間付近に差し掛かった時点で空気漏出が発生している。空気漏出が開始されても、損傷部の原水室下方に原水が残留しているため、原水がなくなるまで気液共存のろ過水となっている。このような気液混合水は、超音波や光電，音響，電気抵抗などの原理を利用したセンサーで容易に検知できる。
【０１１９】
なお、ろ過水流量は、水用の流量監視装置２５で計測しているが、損傷膜では原水が全ては排除され、漏出空気が排出されているにも係らず、流量は０となっている。このことから、水用の流量監視装置２５は、空気流量を計測していないことが明らかである。
【０１２０】
なお、原水及び洗浄水供給装置はポンプ、空気供給装置は空気用ポンプ、開閉弁は電磁弁、あるいは空気作動弁である。また、これらの供給装置及び開閉弁は流量の自動調節が可能であり、特に、第２割込運転及び第３割込運転時の空気供給ろ過工程及び空気封入工程の終了後に、排出の開閉弁を一気に開放せず、所定時間かけて操作することで、ろ過膜へのストレスを防止できる。
【０１２１】
なお、各実施例は外圧型の膜モジュールを対象に説明したが、本発明者らは内圧型膜モジュールでも同様の効果を確認しており、内圧型にも支障なく適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】本発明の実施例１である外圧型中空糸膜モジュールを用いた膜ろ過装置の構成図である。
【図２】本実施例の膜ろ過装置の膜損傷検知手順を示す流れ図である。
【図３】本実施例の膜ろ過装置の他の膜損傷検知手順を示す流れ図である。
【図４】本実施例の膜損傷の有無や損傷状態を判定方法を説明する図である。
【図５】本発明の実施例２である内圧型中空糸膜モジュールを用いた膜ろ過装置の構成図である。
【図６】本発明の実施例３である膜ろ過装置の構成図である。
【図７】本実施例の膜ろ過装置の膜損傷検知手順を示す流れ図である。
【図８】本発明の実施例４である膜ろ過装置の一部の構成図である。
【図９】本発明の実施例５である外圧型中空糸膜モジュールを対象とした膜ろ過装置の構成図である。
【図１０】実施例５の膜損傷検知手順を説明する流れ図である。
【図１１】実施例５における第３割込運転の構成図である。
【図１２】本発明の実施例６である膜ろ過装置の構成図である。
【図１３】実施例６の膜損傷検知手順を説明する流れ図である。
【図１４】膜ろ過装置の実験特性図である。
【図１５】膜ろ過装置の実験特性図である。
【符号の説明】
【０１２３】
１  膜モジュール
２  原水供給装置
３  ろ過水槽
４  洗浄水供給装置
５  空気供給装置
６  原水供給管
７  ろ過水管
９  排出分岐管
１０  空気分岐管
１１  ろ過膜
１２  原水室
１３  透過水室（ろ過水室）
１４  固定壁
１５，１６，２２，２３  開閉弁
１９  濁質検出装置
２４  分岐管
３０  濁質検知器
３２  診断設備
３４  制御設備
３６  原水分岐管
３７  透過水管
４０  膜ろ過処理設備
４２  通常ろ過モード
４４  膜損傷検知モード
５１  ろ過工程
５２  逆洗工程
５３  フラッシング工程
５４  剥離工程
５５  透過，検知工程
５６  処置工程
６１  ろ過水切替工程Ｉ
６３  ろ過水切替工程II
６２  逆洗工程
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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