濾過装置
【課題】逆洗のための設備負荷を低減しながら、所望の処理能力を有する装置の構築が容易になる濾過装置を提供することを目的とする。
【解決手段】原水を膜濾過するための第１濾過ユニット２Ａ及び第２濾過ユニット２Ｂには、ＭＦ膜モジュール３とＲＯ膜モジュール５とを連絡する連絡ライン２３と、ＭＦ膜モジュール３からの濾過水をＭＦ膜モジュール３の２次側に供給する逆洗ライン３１とが設けられている。また、第１濾過ユニット２Ａ及び第２濾過ユニット２Ｂ双方の逆洗ライン３１同士は逆洗連絡ライン３７を介して連絡され、第２濾過ユニット２Ｂの逆洗時には、第１濾過ユニット２ＡのＭＦ膜モジュール３からの濾過水が逆洗連絡ライン３７を通って第２濾過ユニット２Ｂに供給される。その結果、第１濾過ユニット２Ａ及び第２濾過ユニット２Ｂの双方に独立した逆洗配管を設ける場合に比べて逆洗のための設備負荷が低減される。
【解決手段】原水を膜濾過するための第１濾過ユニット２Ａ及び第２濾過ユニット２Ｂには、ＭＦ膜モジュール３とＲＯ膜モジュール５とを連絡する連絡ライン２３と、ＭＦ膜モジュール３からの濾過水をＭＦ膜モジュール３の２次側に供給する逆洗ライン３１とが設けられている。また、第１濾過ユニット２Ａ及び第２濾過ユニット２Ｂ双方の逆洗ライン３１同士は逆洗連絡ライン３７を介して連絡され、第２濾過ユニット２Ｂの逆洗時には、第１濾過ユニット２ＡのＭＦ膜モジュール３からの濾過水が逆洗連絡ライン３７を通って第２濾過ユニット２Ｂに供給される。その結果、第１濾過ユニット２Ａ及び第２濾過ユニット２Ｂの双方に独立した逆洗配管を設ける場合に比べて逆洗のための設備負荷が低減される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、精密ろ過膜や限外ろ過膜などの膜によって原液を濾過して濾過液を得る濾過装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
精密ろ過膜や限外ろ過膜などの膜モジュールを利用した膜濾過装置が知られている。膜濾過装置では、膜モジュールの目詰まりを解消するため、膜モジュールの２次側から１次側に向けて濾過液を逆流させて膜洗浄する逆洗が行われる。例えば、特許文献１には、外圧式中空糸膜モジュールにおいて逆洗が行われる旨の記載がある。この種の膜モジュールを備えた膜濾過装置の場合、通常は濾過水を逆洗タンクなどで蓄えておき、逆洗タンクに蓄えた濾過水を膜モジュールの２次側に供給することで逆洗が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２２０４４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら逆洗タンクや逆洗ポンプを要する従来の膜濾過装置では、敷地内での占有面積が大きくなり易く、所定の敷地内で水処理能力を高めるための効果的な構築が困難であった。特に、精密濾過膜によって前処理された濾過水を逆浸透膜で２次処理するような膜濾過装置などでは、逆洗タンクや逆洗ポンプの設置に伴う配管の構成が複雑で入り組んだものになり易く、その結果、流路を開閉するバルブの数なども増大して設備負荷の増大を招集した。
【０００５】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、逆洗のための設備負荷を低減しながら、所望の処理能力を有する装置の構築が容易になる濾過装置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】
【０００６】
本発明は、原液を濾過する前段膜を有する複数の前段膜モジュールと、前段膜よりも膜分離性能の高い後段膜を有する後段膜モジュールとが組み込まれた濾過ユニットを備え、原液を前段膜モジュールで濾過し、前段膜モジュールから排出された濾過液を後段膜モジュールで濾過する濾過装置において、濾過ユニットを複数備え、濾過ユニットは、前段膜モジュールの２次側と後段膜モジュールの１次側とを連絡すると共に、濾過液が流動する連絡ラインと、連絡ラインに設けられると共に、吸い込み側の圧力を設定圧力に維持しながら濾過液を圧送する濾過液圧送ポンプと、濾過液圧送ポンプから吐出された濾過液が流動する下流側と前段膜モジュールの２次側とを連絡する逆洗ラインと、を有し、複数の濾過ユニットそれぞれの逆洗ライン同士は濾過液が流動する逆洗連絡ラインを介して連絡され、逆洗時には逆洗対象以外の濾過ユニットの前段膜モジュールから排出された濾過液が逆洗連絡ラインを通って逆洗対象の濾過ユニットに供給されることを特徴とする。
【０００７】
本発明では、前段膜モジュールから排出される濾過液は濾過液圧送ポンプによって圧送される。ここで、例えば、前段膜モジュールから濾過液圧送ポンプまでの間を中間タンクなどで縁切りすることなく連続的に連絡すると、濾過液圧送ポンプの吸い込み側と吐出側とでバランスが崩れてしまった場合に濾過液圧送ポンプの吸い込み側でキャビテーションが発生してしまう虞がある。しかしながら本発明に係る濾過液圧送ポンプは、吸い込み側の圧力を設定圧力に維持しながら前段膜モジュールからの濾過液を圧送するため、キャビテーションの発生を効果的に防止でき、濾過液圧送ポンプで濾過液を圧送するための中間タンクなどが不要になる。さらに、本発明では、濾過液圧送ポンプが逆洗液の移送という機能にも兼用されるので、逆洗ポンプを別途設ける必要は無く設備負担が低減する。
さらに、本発明では、逆洗対象以外の濾過ユニットの前段膜モジュールから排出された濾過液が、逆洗液として逆洗連絡ラインを通り、逆洗対象の濾過ユニットに供給される。従って、濾過ユニットそれぞれでは、逆洗専用の独立した逆洗配管や、これら逆洗配管の流路を開閉するバルブなどを省略でき、代わりに逆洗連絡ラインを共有する形で複数の濾過ユニットそれぞれで交互に逆洗を行うことが可能になる。その結果として、逆洗のための設備負荷を低減しながら、所望の処理能力を有する装置の構築が容易になる。
【０００８】
さらに、前段膜は精密濾過膜であり、後段膜は逆浸透膜であると好適である。原液中の比較的粒径の大きな濁質は予め精密濾過膜で除去されるので逆浸透膜の寿命を延ばすことができる。
【０００９】
さらに、濾過ユニットは複数の前段膜モジュールを備えており、濾過ユニットそれぞれの前段膜モジュールの数は同数であると好適である。逆洗対象以外の濾過ユニットの前段膜モジュールの数が逆洗対象の濾過ユニットの前段膜モジュールよりも多い場合、逆洗対象となる前段膜モジュールの数に合わせて逆洗用に利用される濾過液の流量を減らす必要がある。しかしながら、上記構成によれば、濾過ユニットそれぞれの前段膜モジュールの数は同数であるので逆洗時の濾過液の流量調整などの制御が簡便になり、シンプルな構成を実現する上で有効である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、逆洗のための設備負荷を低減しながら、所望の処理能力を有する装置の構築が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る濾過装置を模式的に示す図である。
【図２】本実施形態に係る濾過装置の斜視図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。
【図５】操作盤の機能的構成を模式的に示す図である。
【図６】本実施形態に係る濾過装置の濾過処理に係る手順を示すフローチャートである。
【図７】濾過運転時の流体の流れを示す図である。
【図８】第２濾過ユニットの逆洗運転時の流体の流れを示す図である。
【図９】第１濾過ユニットの逆洗運転時の流体の流れを示す図である。
【図１０】第１，第２ユニットのフラッシング処理の流体の流れを示す図である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る濾過装置を模式的に示す図であるある。
【図１２】本発明の第３実施形態に係る濾過装置を模式的に示す図であるある。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の好適な実施形態に係る濾過装置について図面を参照しながら説明する。
【００１３】
図１〜図５に示されるように、濾過装置１Ａは、生活廃水、工業用水、工場廃水または河川水といった原水（原液）を受け入れ、膜濾過によって浄化処理する装置である。濾過装置１Ａは、複数の濾過ユニット２Ａ，２Ｂを備えており、濾過ユニット２Ａ，２Ｂそれぞれには、複数のＭＦ膜モジュール３と複数のＲＯ膜モジュール５とが組み込まれている。濾過ユニット２Ａ，２Ｂに受け入れられた原水は、最初にＭＦ膜モジュール３に供給されて粒径の比較的大きな濁質が除去され、次に、ＲＯ膜モジュール５に供給されて２次処理が施される。濾過ユニット２Ａ，２Ｂは、複数のＭＦ膜モジュール３と複数のＲＯ膜モジュール５とをコンテナ７内に収容することで、搬送可能な態様を実現している。
【００１４】
本実施形態に係る濾過装置１Ａは、二台の濾過ユニット２Ａ，２Ｂを備えており、一方の濾過ユニット（以下、「第１濾過ユニット」という）２Ａと他方の濾過ユニット（以下、「第２濾過ユニット」という）２Ｂとは同一の要素を備えている。以下の説明では、第１濾過ユニット２Ａを中心に詳細に説明し、第２濾過ユニット２Ｂの説明は一部省略する。
【００１５】
第１濾過ユニット２Ａは、ＭＦ膜モジュール３やＲＯ膜モジュール５を収容するコンテナ７を備えている。コンテナ７は、通常貨物輸送に使われる箱状の海上コンテナ７であり、コンテナ７の底部に配置された平板状のベース７ａと、ベース７ａに取付けられた蓋部７ｂとから構成されて略直方体形状になっている。蓋部７ｂの長手方向の一端には、ドアが設けられている。コンテナ７の全長は、約６ｍ（２０フィート）又は１２ｍ（４０フィート）の各態様を採用できる。
【００１６】
第１濾過ユニット２Ａは、複数のＭＦ膜モジュール３を備えている。ＭＦ膜モジュール３は、中空糸膜からなるＭＦ膜（精密濾過膜）３ａと、多数本のＭＦ膜３ａの束を収容する略円筒状のケース３ａとを備えており、ＭＦ膜３ａの束はケース３ａの両端付近に設けられた接着層を介してケース３ａに固定されている。
【００１７】
ＭＦ膜モジュール３は、ＭＦ膜３ａを挟んで１次側の領域ＵＡと２次側の領域ＤＡとに区分され、１次側は原水を受け入れる上流側の領域ＵＡであり、２次側は、ＭＦ膜３ａを透過した濾過水の流出先となる下流側の領域ＤＡである。そして、ＭＦ膜モジュール３の一方の端部には１次側に連通する原水導入部３ｃが設けられている。また、ＭＦ膜モジュール３の他方の端部には、２次側に連通する濾過水排出部３ｄと、１次側に連通してＭＦ膜３ａを透過しなかった原水や逆洗水が排出される洗浄水排出部３ｅとが設けられている。
【００１８】
複数のＭＦ膜モジュール３は、同数の二つのグループに分かれて設置されている。本実施形態では、計１４本のＭＦ膜モジュール３が７本ずつに分かれており、各グループに属する複数のＭＦ膜モジュール３は二列に並んで配置されている。なお、ＭＦ膜モジュール３の本数などは、所望の水処理能力やコンテナ７の大きさなどに対応して適宜に選択することができる。
【００１９】
一方のグループに属するＭＦ膜モジュール３を中心に説明すると、ＭＦ膜モジュール３は、上側に配置された濾過水排出ヘッダ管９と下側に配置された原水導入ヘッダ管１１との間に立設されている。原水導入ヘッダ管１１は、コンテナ７の下側、すなわちベース７ａに沿って設置されている。原水導入ヘッダ管１１には、ＭＦ膜モジュール３の本数に対応した複数の枝管が設けられており、ＭＦ膜モジュール３の原水導入部３ｃは継手管を介して原水導入ヘッダ管１１の枝管に接続されている。
【００２０】
また、濾過水排出ヘッダ管９はコンテナ７の上側、すなわち蓋部７ｂの天井に沿って設置されている。濾過水排出ヘッダ管９には、ＭＦ膜モジュール３の本数に対応した複数の枝管が設けられており、ＭＦ膜モジュール３の濾過水排出部３ｄは継手管を介して濾過水排出ヘッダ管９の枝管に接続されている。
【００２１】
また、ＭＦ膜モジュール３の上側には、濾過水排出ヘッダ管９に並んで洗浄水排出ヘッダ管１３が設置されている。洗浄水排出ヘッダ管１３には、ＭＦ膜モジュール３の本数に対応した複数の枝管が設けられており、ＭＦ膜モジュール３の洗浄水排出部３ｅは、継手管を介して洗浄水排出ヘッダ管１３の枝管に接続されている。
【００２２】
図１、図２及び図４に示されるように、ＲＯ膜モジュール５は、ＲＯ膜（逆浸透膜）５ａと、複数のＲＯ膜５ａが一列に並んで収容される略円筒状のケース（「ベッセル」ともいう）５ｂとを備えている。ＲＯ膜モジュール５は、ＲＯ膜５ａを挟んで１次側の領域ＵＡと２次側の領域ＤＡとに区分される。１次側は濾過液を受け入れる上流側の領域ＵＡであり、２次側はＲＯ膜５ａを透過した２次透過水の流出先となる下流側の領域ＤＡである。
【００２３】
ＲＯ膜モジュール５の一方の端部には、１次側に連通する濾過水導入部５ｃが設けられており、他方の端部には、２次側に連通する透過水排出部５ｄと、１次側に連通する濃縮水排出部５ｅが設けられている。濃縮水排出部５ｅからは、ＲＯ膜５ａを透過しなかった濾過水が排出される。
【００２４】
複数のＲＯ膜モジュール５は、コンテナ７の長手方向に沿うように横になった状態で架台１５に固定されている。複数のＲＯ膜モジュール５同士の連結態様は様々な形態を採用できるが、本実施の形態に係る複数のＲＯ膜モジュール５は多段となるように連結されている。具体的に説明すると、１段目には４本のＲＯ膜モジュール５が配置され、２段目には２本のＲＯ膜モジュール５が配置され、３段目には１本のＲＯ膜モジュール５が配置されている。
【００２５】
１段目のＲＯ膜モジュール５は、濾過水導入部５ｃが上流側ヘッダ管１７に接続されており、透過水排出部５ｄが下流側ヘッダ管１９に接続されている。また、２段目のＲＯ膜モジュール５の濾過水導入部５ｃは１段目のＲＯ膜モジュール５の濃縮水排出部５ｅに連絡し、透過水排出部５ｄは下流側ヘッダ管１９に接続されている。また、３段目のＲＯ膜モジュール５の濾過水導入部５ｃは２段目のＲＯ膜モジュール５の濃縮水排出部５ｅに連絡し、透過水排出部５ｄは下流側ヘッダ管１９に接続されている。また、３段目のＲＯ膜モジュール５の濃縮水排出部５ｅは濾過水を排出する管路に接続されている。このような連結態様にすることで、２次透過水の流量を増やすことが可能になる。
【００２６】
次に濾過装置１Ａの配管の構成について図１を参照して説明する。なお、図１では、二つのグループに分かれる複数のＭＦ膜モジュール３のうち、一方のグループに属する一本を代表して示しており、また、他方のグループに属する一本を代表して示している。さらに、複数のＲＯ膜モジュール５のうち、一本を代表して示している。
【００２７】
濾過装置１Ａの第１濾過ユニット２Ａには、図示しない原水貯留タンクから原水を受け入れる導入ライン２１が設けられている。導入ライン２１は、所定の管径を有する管路２１ａを備えて構成されている。導入ライン２１の管路２１ａは二方向に分岐し、各分岐部は、ＭＦ膜モジュール３に連絡する原水導入ヘッダ管１１にそれぞれ接続されている。
【００２８】
また、導入ライン２１には、ＭＦ送液ポンプ（原液供給ポンプ）２１ｂが設置されており、ＭＦ送液ポンプ２１ｂによって原水がＭＦ膜モジュール３に所定流量で供給される。また、導入ライン２１の各分岐部には流路を開閉する第１のバルブＶ１が設けられている。第１のバルブＶ１は、操作盤（制御手段）４１による自動的な制御、例えばシーケンス制御を想定して電動弁などを採用できるが、手動での切り替えを行う場合には手動弁であってもよい。
【００２９】
また、第１濾過ユニット２Ａには、ＭＦ膜モジュール３とＲＯ膜モジュール５とを連絡する連絡ライン２３が設けられており、ＭＦ膜モジュール３とＲＯ膜モジュール５とは、中間タンクなどを介せずに連絡ライン２３によって直接に接続されている。
【００３０】
連絡ライン２３は、所定の管径を有する管路２３ａ，２３ｂと、濾過水を所定の高圧でＲＯ膜モジュール５に圧送するＲＯ送液ポンプ（濾過液圧送ポンプ）２３ｄとを備えており、ＭＦ膜モジュール３で濾過された濾過水はＲＯ送液ポンプ２３ｄによって直接にＲＯ膜モジュール５に供給される。
【００３１】
連絡ライン２３の管路２３ａ，２３ｂは、ＲＯ送液ポンプ２３ｄを挟んで上流側管路２３ａと下流側管路２３ａとに分かれている。上流側管路２３ａは、二つのグループに分かれているＭＦ膜モジュール３に対応して上流側の一部分が二方向に分岐しており、各分岐部はＭＦ膜モジュール３に連絡する濾過水排出ヘッダ管９にそれぞれ接続されている。各分岐部には流路を開閉する第２のバルブＶ２が設けられている。第２のバルブＶ２は、操作盤（制御手段）４１による自動的な制御、例えばシーケンス制御を想定して電動弁などを採用できるが、手動での切り替えを行う場合には、手動弁であってもよい。
【００３２】
また、上流側管路２３ａには、管路内を流れる濾過水の流量を測定する流量計２３ｅが設けられている。また、上流側管路２３ａの下流端はＲＯ送液ポンプ２３ｄの吸い込み部に接続されており、さらにＲＯ送液ポンプ２３ｄの吸い込み部の近傍には、ＲＯ送液ポンプ２３ｄの吸い込み側の圧力を検出する圧力センサ２３ｆが設けられている。
【００３３】
連絡ライン２３の下流側管路２３ａは、上流端がＲＯ送液ポンプ２３ｄの吐出部に接続され、下流端がＲＯ膜モジュール５に連絡する上流側ヘッダ管１７に接続されている。また、下流側管路２３ａには、流路を開閉する第３のバルブＶ３が設けられている。第３のバルブＶ３は、操作盤（制御手段）４１による自動的な制御、例えばシーケンス制御を想定して電動弁などを採用できるが、手動での切り替えを行う場合には、手動弁であってもよい。
【００３４】
また、第１濾過ユニット２Ａには、ＭＦ膜モジュール３から逆洗水または原水を排出する逆洗水排出ライン２５が設けられている。逆洗水排出ライン２５は、所定の管径を有する管路２５ａを備えて構成されている。逆洗水排出ライン２５の上流側の管路は二方向に分岐し、各分岐部はＭＦ膜モジュール３の１次側に連絡する洗浄水排出ヘッダ管１３にそれぞれ接続されている。また、各分岐部には流路を開放する第４のバルブＶ４が設けられている。そして、逆洗水排出ライン２５の下流側は、図示しない廃液タンクに連絡している。なお、逆洗の際には、逆洗水排出ライン２５を逆洗水が流動して排出されるが、フラッシング処理の際には、原水が流動して排出される。
【００３５】
また、第１濾過ユニット２Ａには、ＲＯ膜モジュール５を透過した２次透過水を排出する透過水排出ライン２７と、ＲＯ膜モジュール５の１次側と廃液タンク３０とを連絡する濃縮水排出ライン２９とが設けられている。
【００３６】
透過水排出ライン２７は、下流側ヘッダ管１９を介してＲＯ膜モジュール５の２次側に連絡している。透過水排出ライン２７は、所定の管径を有する管路２７ａと、管路２７ａ内を流れる２次透過水の流量を測定する流量計２７ｂと、流路を開閉する第５のバルブＶ５とを有する。第５のバルブＶ５は、操作盤による自動的な制御、例えばシーケンス制御を想定して電動弁などを採用できるが、手動での切り替えを行う場合には、手動弁であってもよい。ＲＯ膜モジュール５で濾過された２次透過水は、透過水排出ライン２７を通ってコンテナ７外に送り出される。
【００３７】
濃縮水排出ライン２９は所定の管径を有する管路２９ａを備えて構成されている。濃縮水排出ライン２９の管路２９ａは、３段目（最終段目）のＲＯ膜モジュール５の濃縮水排出部５ｅに接続しており、その結果として、ＲＯ膜モジュール５の１次側に連通する態様を実現している。多段に配置されたＲＯ膜モジュール５において、いずれのＲＯ膜５ａも透過しなかった濃縮水は、３段目のＲＯ膜モジュール５の濃縮水排出部５ｅを介して濃縮水排出ライン２９に排出される。
【００３８】
また、濃縮水排出ライン２９には流路を所定の開度に調整可能な制御バルブＶａが設けられている。濾過運転時には、制御バルブＶａによって開度を絞るとＲＯ膜モジュール５から流出する２次透過水の流量は僅かに増加し、逆に開くと透過水の流量は僅かに減少する。従って、制御バルブＶａによって開度を調整することで、２次透過水の流量の微調整が可能になる。また、制御バルブＶａよりも下流側には、必要に応じて管路２９ａ内を流れる液体の流量を検出する流量計２９ｂが設けられている。
【００３９】
また、第１濾過ユニット２Ａには、連絡ライン２３から分岐して間接的にＭＦ膜モジュール３の２次側に連絡する逆洗ライン３１が設けられている。逆洗ライン３１は、所定の管径を有する管路３１ａを備えている。逆洗ライン３１の管路３１ａは、濾過水が流動する上流側の端部が連絡ライン２３の下流側管路２３ａに接続され、その接続部位はＲＯ送液ポンプ２３ｄの吐出部と第３のバルブＶ３との間に設けられている。また、下流側の端部は、連絡ライン２３の上流側管路２３ａに接続され、その接続部位はＲＯ送液ポンプ２３ｄの吸い込み部と流量計２３ｅとの間に設けられている。
【００４０】
また、逆洗ライン３１には、管路３１ａ内の流路を開閉する第６のバルブＶ６及び第７のバルブＶ７が設けられている。以上の逆洗ライン３１の構成により、ＲＯ送液ポンプ２３ｄから吐出された濾過水が流動する下流側とＭＦ膜モジュール３の２次側とを連絡する態様を具現化している。
【００４１】
また、第１濾過ユニット２Ａは、ＭＦ膜モジュール３にエアスクラビング用の圧縮空気を供給する高圧空気供給部３３を備えている。高圧空気供給部３３は、圧縮空気を送り出すコンプレッサ（図示省略）と、コンプレッサによって送り出された圧縮空気をＭＦ膜モジュール３の１次側に供給する高圧空気供給管３３ａとを備えている。
【００４２】
高圧空気供給管３３ａの下流部分はＭＦ膜モジュール３の本数に対応して複数の枝管に分岐している。高圧空気供給管３３ａの各枝管は複数のＭＦ膜モジュール３それぞれの１次側に連通するように、ＭＦ膜モジュール３の下部に接続されている。また、高圧空気供給管３３ａには、ＭＦ膜モジュール３側に連絡する枝管の流路を開閉する第８のバルブＶ８が設けられている。第８のバルブＶ８は、操作盤による自動的な制御、例えばシーケンス制御を想定して電動弁などを採用できるが、手動での切り替えを行う場合には、手動弁であってもよい。
【００４３】
また、第１濾過ユニット２Ａは、例えば、ＮａＯＨ貯槽３５ａ、スケール防止剤貯槽３５ｂ、還元剤貯槽３５ｃ、ＮａＣｌＯ貯槽３５ｄなどの薬液槽と、各薬液槽３５ａ〜３５ｄに対応した送液ポンプ（図示省略）と備えている。還元剤貯槽３５ｃに貯留されるＳＢＳ(sodium bisulfite）やスケール防止剤貯槽に貯留される及びスケール防止剤は、ＲＯ膜モジュール５を洗浄するときに使用される。また、ＮａＣｌＯ貯槽３５ｄに貯留されるＮａＣｌＯ溶液は、ＭＦ膜モジュール３を逆洗する際に使用されるものである。
【００４４】
以上、第１濾過ユニット２Ａにおける配管構成について説明したが、第２濾過ユニット２Ｂも同様な構成を備えている。そして、第１濾過ユニット２Ａの逆洗ライン３１と第２濾過ユニット２Ｂの逆洗ライン３１とは、逆洗連絡ライン３７を介して連絡している。
【００４５】
逆洗連絡ライン３７は、所定の管径を有する管路３７ａを備えて構成されている。管路３７ａの一方の端部は、第１濾過ユニット２Ａの逆洗ライン３１の管路３１ａに接続され、他方の端部は第２濾過ユニット２Ｂの逆洗ライン３１の管路３１ａに接続されている。また、逆洗連絡ライン３７の管路３７ａと第１濾過ユニット２Ａの逆洗ライン３１の管路３１ａとの接続部位は、第６のバルブＶ６と第７のバルブＶ７との間であり、同様に、逆洗連絡ライン３７の管路３７ａと第２濾過ユニット２Ｂの逆洗ライン３１の管路３１ａとの接続部位は、第６のバルブＶ６と第７のバルブＶ７との間である。
【００４６】
また、逆洗連絡ライン３７の管路３７ａには、管路３７ａにかかる圧を抜くために流路を開閉する第９のバルブＶ９が設けられている。第９のバルブＶ９は、操作盤による自動的な制御、例えばシーケンス制御を想定して電動弁などを採用できるが、手動での切り替えを行う場合には、手動弁であってもよい。
【００４７】
また、濾過装置１Ａは、通常の濾過運転に加えて、逆洗運転を行うための流路の開閉制御などを行う操作盤４１を備えている。操作盤４１は、制御ＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置（Strage Unit）、入力装置（Input Device）及び出力装置（Output Device）などを備えて構成されており、所定のプログラムに従って動作することで、バルブ制御部４３、ＭＦポンプ制御部４５、ＲＯポンプ制御部４７、２次透過水制御部４９、及び逆洗制御部５０としての各機能を実現する（図５参照）。
【００４８】
なお、本実施形態に係る操作盤４１は、第１濾過ユニット２Ａ及び第２濾過ユニット２Ｂの双方に設けられ、第１濾過ユニット２Ａ側の操作盤４１と第２濾過ユニット２Ｂ側の操作盤４１とは制御信号の送受信が可能となるように有線または無線によって互いに接続されている。なお、本発明を具現化する態様としては、第１濾過ユニット２Ａ及び第２濾過ユニット２Ｂそれぞれに操作盤４１を設ける態様に限定されず、第１濾過ユニット２Ａ及び第２濾過ユニット２Ｂのどちらか一方のみに操作盤４１を設け、この操作盤４１で第１濾過ユニット２Ａ及び第２濾過ユニット２Ｂの両方の統一的な制御を行うようにしてもよい。また、本実施形態では、例えば、第１濾過ユニット２Ａ側の操作盤４１が第１濾過ユニット２Ａにおけるバルブ制御部４３、ＭＦポンプ制御部４５、ＲＯポンプ制御部４７、２次透過水制御部４９、逆洗制御部５０の全ての機能を実現する態様を想定しているが、複数の制御装置（制御手段）を分散して配置し、制御装置それぞれで各機能を分担させるようにしてもよい。
【００４９】
第１濾過ユニット２Ａ側の操作盤４１と第２濾過ユニット２Ｂ側の操作盤４１とは濾過運転時に実質的に同一の動作制御を実行し、逆洗運転時には互いに調整を図りながら相互で異なる動作制御を実行する。以下、第１濾過ユニット２Ａ側の操作盤４１を主体的に説明して第２濾過ユニット２Ｂ側の操作盤４１については重複する説明を省略する。
【００５０】
操作盤４１は、第１のバルブＶ１、第２のバルブＶ２、第３のバルブＶ３に制御信号を送受信可能となるように有線または無線によって接続されている。バルブ制御部４３として機能する操作盤４１から第１〜第３のバルブＶ１〜Ｖ３へ制御信号が送信されると、その制御信号を第１〜第３のバルブＶ１〜Ｖ３が受け付け、そして第１〜第３のバルブＶ１〜Ｖ３は受け付けた制御信号に従って流路を開放し、または閉鎖する。
【００５１】
また、操作盤４１は、連絡ライン２３に設けられた流量計２３ｅに有線または無線によって接続されており、流量計２３ｅで検出された流量データを取得可能に構成されている。また、操作盤４１は、ＭＦ送液ポンプ２１ｂに制御信号を送受信可能となるように有線または無線によって接続されている。
【００５２】
ＭＦポンプ制御部４５として機能する操作盤４１は、流量計２３ｅで検出された流量データを監視しており、流量データが所定の閾値（例えば２５ｍ３／ｈを中心として一定の誤差範囲）よりも低い場合には、ＭＦ送液ポンプ２１ｂを高速運転にして流量を増やし、流量データが所定の閾値よりも高い場合には、ＭＦ送液ポンプ２１ｂを低速運転にして流量を減らす。その結果、ＭＦポンプ制御部４５は、連絡ライン２３を通過する濾過水の流量を所定の設定流量に保持する自動制御を行い、その結果として、所定流量の原水をＭＦ膜モジュール３及び第２ＭＦ膜モジュール３の少なくとも一方に供給する。なお、濾過水の流量設定は、オペレータなどによる操作盤４１の入力操作によって実行され、入力操作を受け付けた操作盤４１は、入力値を濾過水の流量の閾値としてメモリなどに設定登録する。
【００５３】
また、操作盤４１は、連絡ライン２３に設けられた圧力センサ２３ｆに有線または無線によって接続されており、圧力センサ２３ｆで検出された圧力データを取得可能に構成されている。また、操作盤４１は、ＲＯ送液ポンプ２３ｄに制御信号を送受信可能となるように有線または無線によって接続されている。
【００５４】
ＲＯポンプ制御部４７として機能する操作盤４１は、圧力センサ２３ｆで検出された圧力データを監視しており、圧力データが所定の閾値（例えば水柱５ｍを中心として一定の誤差範囲）よりも低い場合には、ＲＯ送液ポンプ２３ｄを低速運転にして圧送流量を減らし、圧力データが所定の閾値よりも高い場合には、ＲＯ送液ポンプ２３ｄを高速運転にして圧送流量を増やす。その結果、ＲＯポンプ制御部４７によって制御されたＲＯ送液ポンプ２３ｄは、吸い込み部側での圧力を所定の設定圧力に保持するように自動制御を行う。なお、ＲＯ送液ポンプ２３ｄの吸い込み部側での圧力設定は、オペレータなどによる操作盤４１の入力操作によって実行され、入力操作を受け付けた操作盤４１は、入力値をＲＯ送液ポンプ２３ｄの吸い込み部側での圧力の閾値としてメモリなどに設定登録する。
【００５５】
また、操作盤４１は、透過水排出ライン２７に設けられた流量計２７ｂに有線または無線によって接続されており、流量計２７ｂで検出された流量データを取得可能に構成されている。また、操作盤４１は、濃縮水排出ライン２９に設けられた流量計２９ｂに有線または無線によって接続されており、流量計２９ｂで検出された流量データを取得可能に構成されている。また、操作盤４１は、透過水排出ライン２７に設けられた第５のバルブＶ５及び濃縮水排出ライン２９に設けられた制御バルブＶａに制御信号を送受信可能となるように有線または無線によって接続されている。
【００５６】
２次透過水制御部４９として機能する操作盤４１は、透過水排出ライン２７の流量計２７ｂで検出された流量データと必要に応じて濃縮水排出ライン２９の流量計２９ｂで検出された流量データとを監視している。そして操作盤４１は、透過水排出ライン２７の流量計２７ｂで検出された流量データが所定の設定流量となるように保持する自動制御を行う。なお、２次透過水の設定流量は、オペレータなどによる操作盤４１の入力操作によって実行され、入力操作を受け付けた操作盤４１は、入力値を２次透過水の流量の閾値としてメモリなどに設定登録する。
【００５７】
また、操作盤４１は、逆洗ライン３１に設けられた第６のバルブＶ６及び第７のバルブＶ７に制御信号を送受信可能となるように有線または無線によって接続されている。また、操作盤４１は、逆洗水排出ライン２５に設けられた第４のバルブＶ４、高圧空気供給部３３に設けられた第８のバルブＶ８に制御信号を送受信可能となるように有線または無線によって接続されている。
【００５８】
逆洗制御部５０として機能する操作盤４１は、第１濾過ユニット２Ａが逆洗対象となる場合、第１のバルブＶ１、第３のバルブＶ３、第５のバルブＶ５、第６のバルブＶ６、及び第９のバルブＶ９を閉鎖し、第２のバルブＶ２、第４のバルブＶ４、第７のバルブＶ７及び第８のバルブＶ８を開放して第２濾過ユニット２Ｂから供給された濾過水を逆洗水として受け入れる。さらに操作盤４１は、逆洗水をＭＦ膜モジュール３の２次側に供給してＭＦ膜３ａを逆洗し、ＭＦ膜３ａを透過した逆洗水を逆洗水排出ライン２５から排出させる。一方で、操作盤４１は、第１濾過ユニット２Ａが逆洗対象以外となる場合、第３のバルブＶ３、第４のバルブＶ４、第５のバルブＶ５、第７のバルブＶ７、及び第８のバルブＶ８を閉鎖し、第１のバルブＶ１、第２のバルブＶ２、第６のバルブＶ６、及び第９のバルブＶ９を開放し、ＭＦ膜モジュール３からの濾過水を逆洗連絡ライン３７に送り込む。
【００５９】
次に、本実施形態に係る濾過装置１Ａを用いた処理フローについて図６〜図９を参照して説明する。図６は、濾過装置１Ａの運転手順を示すフローチャートである。また、図７は、濾過運転を行っている状態での液体の流れを示す図であり、図８は第２濾過ユニット２Ｂの逆洗処理を行っている状態での液体の流れを示す図であり、図９は第１濾過ユニット２Ａの逆洗処理を行っている状態での液体の流れを示す図である。また、図１０は、第１濾過ユニット２Ａと第２濾過ユニット２Ｂとの両方にフラッシング処理を施している状態での液体の流れを示す図である。
【００６０】
濾過装置１Ａを運転する際には、初期設定として濾過装置１Ａの処理能力や要求性能などに応じた設定値を入力する必要がある。本実施形態では、例えば、通常の濾過が２７分、第１濾過ユニット２ＡのＭＦ膜モジュール３の逆洗が１分、第２濾過ユニット２ＢのＭＦ膜モジュール３の逆洗が１分、そして第１濾過ユニット２ＡのＭＦ膜モジュール３と第２濾過ユニット２ＢのＭＦ膜モジュール３とのフラッシング処理が１分の計３０分の運転が行われ、その運転を行うための入力操作がオペレータによって行われる。更に、濾過水の設定流量は２５ｍ３／ｈ、ＲＯ送液ポンプ２３ｄの吸い込み側の設定圧力は水柱５ｍ、２次濾過水の設定流量は２０ｍ３／ｈというデータがオペレータの操作入力によって設定される。
【００６１】
図６に示されるように、原水の濾過処理を開始すると、操作盤４１は、通常の濾過運転を開始する（ステップＳ１）。ここで、操作盤４１（図１及び図７参照）は、第１のバルブＶ１、第２のバルブＶ２、第３のバルブＶ３、第５のバルブＶ５を開放し、第４のバルブＶ４、第６のバルブＶ６、第７のバルブＶ７、第８のバルブＶ８を閉鎖する。以上のバルブ制御により、導入ライン２１、連絡ライン２３、透過水排出ライン２７、及び濃縮水排出ライン２９の流路は開放された状態になり、逆洗ライン３１、逆洗連絡ライン３７及び逆洗水排出ライン２５の流路は閉鎖された状態になる。
【００６２】
次に、ＭＦ送液ポンプ２１ｂを駆動し、圧力センサ２３ｆで検出された圧力データが所定圧力（水柱５ｍ）まで到達するとＲＯ送液ポンプ２３ｄを駆動してＲＯ膜モジュール５に濾過水を供給する。また、ＲＯ膜モジュール５から排出される２次透過水の流量が所定の設定流量（２０ｍ３／ｈ）を保持するように制御バルブＶａの開度を微調整する。
【００６３】
通常の濾過運転について更に詳しく説明する。濾過装置１Ａでは、流量制御、圧力制御、流量制御といったＭＦ−ＲＯ直結制御が行われている。具体的には、流量計２３ｅによって検出された濾過水の流量データは、操作盤４１の制御ＣＰＵ（図示せず）に入力される。制御ＣＰＵは、流量計２３ｅで検出された流量データに基づいてＰＩＤ（Proportional Integral Derivative）演算を行い、その結果に基づいてＭＦ送液ポンプ用インバータ周波数制御を行う。これによって、ＭＦ送液ポンプ２１ｂのモータ回転数制御が実行され、ＭＦ膜モジュール３への原水の供給量が変動する。なお、ＭＦ送液ポンプ用インバータ周波数制御のためのＰＩＤ演算としては、例えば設定値との偏差による出力演算が挙げられ、本実施形態では濾過水の流量を２５ｍ３／ｈに維持するための出力演算である。
【００６４】
また、圧力センサ２３ｆで取得されたＲＯ送液ポンプ２３ｄの吸い込み側の圧力データは、操作盤４１の制御ＣＰＵに入力される。制御ＣＰＵは、圧力センサ２３ｆで検出された圧力データに基づいてＰＩＤ演算を行い、ＲＯ送液ポンプ用インバータ周波数制御を行う。これによって、ＲＯ送液ポンプ２３ｄのモータ回転数制御が実行され、ＲＯ送液ポンプ２３ｄの吐出量が変動する。なお、ＲＯ送液ポンプ用インバータ周波数制御のためのＰＩＤ演算としては、例えば設定値との偏差による出力演算が挙げられ、本実施形態ではＲＯ送液ポンプ２３ｄの吸い込み側の圧力を水柱５ｍに維持するための出力演算である。
【００６５】
また、透過水排出ライン２７に設けられた流量計２７ｂによって検出された２次濾過水の流量データは、操作盤４１の制御ＣＰＵに入力される。制御ＣＰＵは、流量計２７ｂで検出された流量データに基づいてＰＩＤ演算を行い、その結果に基づいて制御バルブＶａの開度制御を行う。これによって、ＲＯ膜モジュール５から排出される濃縮水の流量が変動し、これに伴って２次透過水の流量が変動する。なお、制御バルブＶａの開度制御のためのＰＩＤ演算としては、例えば設定値との偏差による出力演算が挙げられ、本実施形態では２次透過水の流量を２０ｍ３／ｈに維持するための出力演算である。
【００６６】
上記のＭＦ−ＲＯ直結制御を行うことで、例えば、ＭＦ膜差圧が大きくなってきた場合は、ＭＦ送液ポンプ２１ｂの回転数が上昇して濾過水の流量が２５ｍ３／ｈで維持され、ＲＯ膜差圧が大きくなってきた場合は、ＲＯ送液ポンプ２３ｄの回転数が上昇して２次透過水の流量が２０ｍ３／ｈ（濃縮水の流量５ｍ３／ｈ）で維持される。従って、ＲＯ送液ポンプ２３ｄの吸い込み側の圧力が水柱５ｍで安定している状態（すなわち、押し込み流量とＲＯ送液ポンプ２３ｄの引込み流量がバランスしている状態）を継続でき、これによって、ＲＯ送液ポンプ２３ｄの吸い込み側でのキャビテーションの発生を防止できる。
【００６７】
上述の濾過運転時間（２７分）が経過すると、濾過装置１Ａは、第１濾過ユニット２Ａと第２濾過ユニット２Ｂとの間での交互逆洗運転を開始する。なお、最初の逆洗対象は第２濾過ユニット２ＢのＭＦ膜モジュール３であり、第１濾過ユニット２ＡのＭＦ膜モジュール３は逆洗対象以外となる。
【００６８】
第２濾過ユニット２ＢのＭＦ膜モジュール３の逆洗運転を開始すると（ステップＳ２）、第１濾過ユニット２Ａの操作盤４１は逆洗水供給制御を実行し、一方で、第２濾過ユニット２Ｂの操作盤４１は逆洗水受け入れ制御を実行する。具体的には、第１濾過ユニット２Ａの操作盤４１（図１及び図８参照）は、ＭＦ送液ポンプ２１ｂ及びＲＯ送液ポンプ２３ｄの駆動を継続した状態で第３のバルブＶ３を閉鎖し、第６のバルブＶ６を開放する。一方で、第２濾過ユニット２Ｂの操作盤４１は、第１のバルブＶ１、第３のバルブＶ３、第４のバルブＶ４、及び第７のバルブＶ７を閉鎖し、ＭＦ送液ポンプ２１ｂ及びＲＯ送液ポンプ２３ｄの駆動を停止する。
【００６９】
第１濾過ユニット２Ａの逆洗水供給制御及び第２濾過ユニット２Ｂの逆洗水受け入れ制御により、第１濾過ユニット２Ａから第２濾過ユニット２Ｂへ逆洗水が流動する逆洗ライン３１及び逆洗連絡ライン３７の流路が開放される。そして、第１濾過ユニット２Ａからの濾過水（逆洗水）は、ＲＯ送液ポンプ２３ｄによって圧送され、逆洗連絡ライン３７を流動して第２濾過ユニット２Ｂの逆洗ライン３１に供給される。第２濾過ユニット２Ｂでは、逆洗ライン３１で受け入れた逆洗水が連絡ライン２３を逆流してＭＦ膜モジュール３の２次側に供給され、ＭＦ膜３ａを透過した逆洗水は逆洗水排出ライン２５を流動して排出される。なお、第２濾過ユニット２Ｂの操作盤４１は、第８のバルブＶ８を開放すると共に、図示しないコンプレッサを駆動し、エアスクラビング用の空気をＭＦ膜モジュール３の１次側に供給してＭＦ膜モジュール３のエアスクラビングも同時に行う。
【００７０】
ここで、第２濾過ユニット２Ｂの逆洗運転に伴う制御について更に詳しく説明する。濾過装置１Ａの第１濾過ユニット２Ａでは、流量制御、圧力制御といったＭＦ−ＲＯ直結制御が行われている。具体的には、流量計２３ｅによって検出された濾過水の流量データは、操作盤４１の制御ＣＰＵ（図示せず）に入力される。制御ＣＰＵは、流量計２３ｅで検出された流量データに基づいてＰＩＤ（Proportional Integral Derivative）演算を行い、その結果に基づいてＭＦ送液ポンプ用インバータ周波数制御を行う。これによって、ＭＦ送液ポンプ２１ｂのモータ回転数制御が実行され、ＭＦ膜モジュール３への原水の供給量が変動する。なお、ＭＦ送液ポンプ用インバータ周波数制御のためのＰＩＤ演算としては、例えば設定値との偏差による出力演算が挙げられ、本実施形態では濾過水の流量を２５ｍ３／ｈに維持するための出力演算である。
【００７１】
また、圧力センサ２３ｆで取得されたＲＯ送液ポンプ２３ｄの吸い込み側の圧力データは、操作盤４１の制御ＣＰＵに入力される。制御ＣＰＵは、圧力センサ２３ｆで検出された圧力データに基づいてＰＩＤ演算を行い、ＲＯ送液ポンプ用インバータ周波数制御を行う。これによって、ＲＯ送液ポンプ２３ｄのモータ回転数制御が実行され、ＲＯ送液ポンプ２３ｄの吐出量が変動する。なお、ＲＯ送液ポンプ用インバータ周波数制御のためのＰＩＤ演算としては、例えば設定値との偏差による出力演算が挙げられ、本実施形態ではＲＯ送液ポンプ２３ｄの吸い込み側の圧力を水柱５ｍに維持するための出力演算である。
【００７２】
上記のＭＦ−ＲＯ直結制御を行うことで、例えば、加圧側であるＭＦ膜モジュール３のＭＦ膜差圧が大きくなってきた場合は、ＭＦ送液ポンプ２１ｂの回転数が上昇して濾過水の流量が２５ｍ３／ｈで維持される。一方で、逆洗対象である第２濾過ユニット２ＢのＭＦ膜モジュール３のＭＦ膜差圧が大きくなってきた場合はＲＯ送液ポンプ２３ｄの回転数が上昇して吸い込み側の圧力を水柱５ｍで維持するのでＲＯ送液ポンプ２３ｄの吐出量（逆洗量）も２５ｍ３／ｈに継続して保たれる。これによって、ＲＯ送液ポンプ２３ｄの吸い込み側でのキャビテーションの発生を防止できる。
【００７３】
次に、濾過装置１Ａは、第１濾過ユニット２ＡのＭＦ膜モジュール３の逆洗運転を開始する（ステップＳ３）。第１濾過ユニット２ＡのＭＦ膜モジュール３の逆洗運転では、第１濾過ユニット２Ａの操作盤４１は逆洗水受け入れ制御を実行し、第２濾過ユニット２Ｂの操作盤４１は逆洗水供給制御を実行する。
【００７４】
第１濾過ユニット２Ａの逆洗水受け入れ制御及び第２濾過ユニット２Ｂの逆洗水供給制御により、第２濾過ユニット２Ｂから第１濾過ユニット２Ａへ逆洗水が流動する逆洗ライン３１及び逆洗連絡ライン３７の流路は開放される。そして、第２濾過ユニット２Ｂからの濾過水（逆洗水）は（図９参照）、第１濾過ユニット２Ａの逆洗ライン３１に供給される。さらに、この逆洗水はＭＦ膜モジュール３の２次側に供給され、ＭＦ膜３ａを透過した逆洗水は逆洗水排出ライン２５を流動して排出される。なお、第１濾過ユニット２Ａでは、ＭＦ膜モジュール３のエアスクラビングも同時に行われる。
【００７５】
濾過装置１Ａは、交互逆洗処理が終了すると第１濾過ユニット２Ａ及び第２濾過ユニット２Ｂのフラッシング処理を開始する（ステップＳ４）。ここで第１濾過ユニット２Ａの操作盤４１は、第２のバルブＶ２、及び第７のバルブＶ７を閉鎖し、また、第４のバルブＶ４は開放したままで第１のバルブＶ１を開放する。さらに、操作盤４１は、ＭＦ送液ポンプ２１ｂを駆動して原水をＭＦ膜モジュール３の１次側に供給する。同様に、第２濾過ユニット２Ｂの操作盤４１は、第２のバルブＶ２、及び第６のバルブＶ６を閉鎖し、また、第１のバルブＶ１は開放したままで第４のバルブＶ４を開放する。さらに、操作盤４１は、ＭＦ送液ポンプ２１ｂの駆動を継続して原水をＭＦ膜モジュール３の１次側に供給する。
【００７６】
上記のフラッシング処理（図１０参照）では、第１濾過ユニット２ＡのＭＦ膜モジュール３の１次側と第２濾過ユニット２ＢのＭＦ膜モジュール３の１次側との両方に原水が供給され、ＭＦ膜モジュール３の１次側に残留する洗浄水や濁質などが洗い流される。以上のステップＳ１〜ステップＳ４までの処理を繰り返し実行することで濾過処理のための運転が行われる。
なお、前記フラッシング処理は、第１濾過ユニット２Ａと第２濾過ユニット２Ｂとをそれぞれの逆洗工程の後に交互に行っても良い。これにより、逆洗時に浮遊した濁質物質を確実に除去できる。
【００７７】
次に、本実施形態に係る濾過装置１Ａの作用及び効果について説明する。濾過装置１Ａでは、ＭＦ膜モジュール３から排出される濾過水はＲＯ送液ポンプ２３ｄによって圧送される。ここで、例えば、ＭＦ膜モジュール３からＲＯ送液ポンプ２３ｄまでの間を中間タンクなどで縁切りすることなく連続的に連絡すると、ＲＯ送液ポンプ２３ｄの吸い込み側と吐出側とでバランスが崩れてしまった場合にＲＯ送液ポンプ２３ｄの吸い込み側でキャビテーションが発生してしまう虞がある。しかしながら濾過装置１ＡのＲＯ送液ポンプ２３ｄは、吸い込み側の圧力を設定圧力に維持しながらＭＦ膜モジュール３からの濾過水を圧送するため、キャビテーションの発生を効果的に防止でき、ＲＯ送液ポンプ２３ｄで濾過水を圧送するための中間タンクなどが不要になる。さらに、濾過装置１Ａでは、ＲＯ送液ポンプ２３ｄが濾過水（逆洗水）の移送という機能にも兼用されるので、逆洗ポンプを別途設ける必要は無く設備負担が低減する。
【００７８】
さらに、濾過装置１Ａでは、例えば、第２濾過ユニット２Ｂが逆洗対象の場合、逆洗対象以外の第１濾過ユニット２ＡのＭＦ膜モジュール３から排出された濾過水が、逆洗水として逆洗連絡ライン３７を通り、第２濾過ユニット２Ｂに供給される。従って、第１、第２濾過ユニット２Ａ，２Ｂそれぞれでは、逆洗専用の独立した逆洗配管や、これら逆洗配管の流路を開閉するバルブなどを省略でき、代わりに逆洗連絡ライン３７を共有する形で第１、第２濾過ユニット２Ａ，２Ｂそれぞれでの交互逆洗が可能になる。その結果として、逆洗のための設備負荷を低減しながら、所望の処理能力を有する装置の構築が容易になる。
【００７９】
さらに、濾過装置１Ａの第１、第２濾過ユニット２Ａ，２Ｂは、コンテナ７内にＭＦ膜モジュール３やＲＯ膜モジュール５を収容して搬送可能なユニットを構成しており、例えば、コンテナ７のサイズによって一台当りの水処理能力を定めて標準化または規格化を図ることも可能である。特に、濾過装置１Ａでは、ＭＦ膜モジュール３とＲＯ膜モジュール５とは連続的に連絡しており、両者の間に縁切りのための中間タンクなどは設けられていない。例えば、中間タンクなどを備えた態様では、処理能力に応じて中間タンクの容量を調整する必要があってコンテナ内という狭いエリア内に効率よく収めることが非常に難しく、標準化も困難である。しかしながら、濾過装置１Ａでは、中間タンクなどは設けられておらず、逆洗専用の独立した逆洗配管なども不要なので標準化が容易になり、その結果として所望の水処理能力に応じた設備の増設なども容易になる。
【００８０】
また、第１濾過ユニット２Ａは、ＲＯ膜５ａを組み込んだＲＯ膜モジュール５の前工程にＭＦ膜３ａを組み込んだＭＦ膜モジュール３を配置しており、第２濾過ユニット２Ｂも同様に、ＲＯ膜５ａを組み込んだＲＯ膜モジュール５の前工程にＭＦ膜３ａを組み込んだＭＦ膜モジュール３を配置している。その結果、原水中の比較的粒径の大きな濁質は予めＭＦ膜３ａで除去されるのでＲＯ膜５ａの寿命を延ばすことができる。
【００８１】
さらに、第１濾過ユニット２Ａと第２濾過ユニット２Ｂとはそれぞれ複数のＭＦ膜モジュール３を備えており、第１濾過ユニット２ＡのＭＦ膜モジュール３の数と第２濾過ユニット２ＢのＭＦ膜モジュール３の数とは同数になっている。ここで、例えば、逆洗対象以外の第１濾過ユニット２ＡのＭＦ膜モジュール３の数が逆洗対象の第２濾過ユニット２ＢのＭＦ膜モジュール３の数よりも多い場合、第１濾過ユニット２Ａでは、第２濾過ユニット２ＢでのＭＦ膜モジュール３の数に合わせて逆洗用に利用される濾過水の流量を減らす必要がある。しかしながら、本実施形態によれば、第１濾過ユニット２Ａと第２濾過ユニット２ＢとのＭＦ膜モジュール３の数は同数であるので逆洗時の濾過水の流量調整などの制御が簡便になり、シンプルな構成を実現する上で有効である。
（第２実施形態）
【００８２】
次に、図１１を参照して本発明の第２実施形態に係る濾過装置１Ｂについて説明する。なお、第２実施形態に係る濾過装置１Ｂは、第１実施形態に係る濾過装置１Ａと同等の要素や部材等を備えており、第１実施形態と同等の要素や部材等については、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。なお、図１１では、二つのグループに分かれる複数のＭＦ膜モジュール３のうち、一方のグループに属する一本を代表して示しており、また、他方のグループに属する一本を代表して示している。さらに、複数のＲＯ膜モジュール５のうち、一本を代表して示している。
【００８３】
本実施形態に係る濾過装置１Ｂは第１濾過ユニット２Ｃと第２濾過ユニット２Ｄとを備えており、第１濾過ユニット２Ｃと第２濾過ユニット２Ｄとは実質的に同一の構成からなる。以下、第１濾過ユニット２Ｃを中心に説明する。
【００８４】
第１濾過ユニット２Ｃは、第１実施形態に係る第１濾過ユニット２Ａとは異なり、連絡ライン２３の下流側管路２３ｂから分岐する逆洗ライン３１は設けられていない。代わりに、濃縮水排出ライン２９から分岐して間接的にＭＦ膜モジュール３の２次側に連絡する逆洗ライン５１が設けられている。逆洗ライン５１は所定の管径を有する管路５１ａを備えており、管路５１ａ内を流動する逆洗水（濾過水）の上流側の端部は濃縮水排出ライン２９の管路２９ａに接続され、下流側の端部は連絡ライン２３の上流側管路２３ａに接続されている。また、逆洗ライン５１には、第１実施形態に係る逆洗ライン３１と同様に、流路を開閉する第６のバルブＶ６及び第７のバルブＶ７が設けられおり、第６のバルブＶ６と第７のバルブＶ７との間で逆洗連絡ライン３７の管路３７ａに接続されている。以上の逆洗ライン５１の構成により、ＲＯ送液ポンプ２３ｄから吐出された濾過水が流動する下流側とＭＦ膜モジュール３の２次側とを連絡する態様を具現化している。
【００８５】
本実施形態に係る濾過装置１Ｂによれば、第１実施形態に係る濾過装置１Ａと同様の効果を期待でき、逆洗のための設備負荷を低減しながら、所望の処理能力を有する装置の構築が容易になる。
（第３実施形態）
【００８６】
次に、図１２を参照して本発明の第３実施形態に係る濾過装置１Ｃについて説明する。なお、第３実施形態に係る濾過装置１Ｃは、第１実施形態に係る濾過装置１Ａと同等の要素や部材等を備えており、第１実施形態と同等の要素や部材等については、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００８７】
濾過装置１Ｃは、第１濾過ユニット２Ｅ、第２濾過ユニット２Ｆ、第３濾過ユニット２Ｇ、及び第４濾過ユニット２Ｈを備えている。さらに、各濾過ユニット２Ｅ〜２Ｈそれぞれの逆洗ライン３１は、逆洗連絡ライン３７６１によって連絡されている。
【００８８】
本実施形態に係る濾過装置１Ｃでは、例えば、第３及び第４の濾過ユニット２Ｇ，２Ｈが逆洗対象の場合、第１及び第２濾過ユニット２Ｅ，２Ｆからの濾過水が逆洗水として第３及び第４の濾過ユニット２Ｇ，２Ｈに供給される。
【００８９】
本実施形態に係る濾過装置１Ｃによれば、第１実施形態に係る濾過装置１Ａまたは第２実施形態に係る濾過装置１Ｂと同様に逆洗のための設備負荷を低減しながら、所望の処理能力を有する装置の構築が容易になる。
【００９０】
以上、本発明を各実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は、上記の各実施形態のみに限定されるものではない。例えば、濾過ユニットの数は二基または四基に限定されず、三基または五基以上であってもよく、必要となる２次透過水の流量などに応じて適宜に選択できる。また、前段膜はＭＦ膜（精密濾過膜）に限定されず、限外濾過膜などであってもよく、また、後段膜はＲＯ膜（逆浸透膜）に限定されず、前段膜よりも膜分離性能の高い膜を適宜に用いることができる。
【符号の説明】
【００９１】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…濾過装置、２Ａ，２Ｃ，２Ｅ…第１濾過ユニット、２Ｂ，２Ｄ，２Ｆ…第２濾過ユニット、２Ｇ…第３濾過ユニット、２Ｈ…第４濾過ユニット、３…ＭＦ膜モジュール（前段膜モジュール）、３ａ…ＭＦ膜（前段膜）、５…ＲＯ膜モジュール（後段膜モジュール）、５ａ…ＲＯ膜、２３…連絡ライン、２３ｄ…ＲＯ送液ポンプ（濾過液圧送ポンプ）、３１…逆洗ライン、３７…逆洗連絡ライン。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、精密ろ過膜や限外ろ過膜などの膜によって原液を濾過して濾過液を得る濾過装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
精密ろ過膜や限外ろ過膜などの膜モジュールを利用した膜濾過装置が知られている。膜濾過装置では、膜モジュールの目詰まりを解消するため、膜モジュールの２次側から１次側に向けて濾過液を逆流させて膜洗浄する逆洗が行われる。例えば、特許文献１には、外圧式中空糸膜モジュールにおいて逆洗が行われる旨の記載がある。この種の膜モジュールを備えた膜濾過装置の場合、通常は濾過水を逆洗タンクなどで蓄えておき、逆洗タンクに蓄えた濾過水を膜モジュールの２次側に供給することで逆洗が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２２０４４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら逆洗タンクや逆洗ポンプを要する従来の膜濾過装置では、敷地内での占有面積が大きくなり易く、所定の敷地内で水処理能力を高めるための効果的な構築が困難であった。特に、精密濾過膜によって前処理された濾過水を逆浸透膜で２次処理するような膜濾過装置などでは、逆洗タンクや逆洗ポンプの設置に伴う配管の構成が複雑で入り組んだものになり易く、その結果、流路を開閉するバルブの数なども増大して設備負荷の増大を招集した。
【０００５】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、逆洗のための設備負荷を低減しながら、所望の処理能力を有する装置の構築が容易になる濾過装置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】
【０００６】
本発明は、原液を濾過する前段膜を有する複数の前段膜モジュールと、前段膜よりも膜分離性能の高い後段膜を有する後段膜モジュールとが組み込まれた濾過ユニットを備え、原液を前段膜モジュールで濾過し、前段膜モジュールから排出された濾過液を後段膜モジュールで濾過する濾過装置において、濾過ユニットを複数備え、濾過ユニットは、前段膜モジュールの２次側と後段膜モジュールの１次側とを連絡すると共に、濾過液が流動する連絡ラインと、連絡ラインに設けられると共に、吸い込み側の圧力を設定圧力に維持しながら濾過液を圧送する濾過液圧送ポンプと、濾過液圧送ポンプから吐出された濾過液が流動する下流側と前段膜モジュールの２次側とを連絡する逆洗ラインと、を有し、複数の濾過ユニットそれぞれの逆洗ライン同士は濾過液が流動する逆洗連絡ラインを介して連絡され、逆洗時には逆洗対象以外の濾過ユニットの前段膜モジュールから排出された濾過液が逆洗連絡ラインを通って逆洗対象の濾過ユニットに供給されることを特徴とする。
【０００７】
本発明では、前段膜モジュールから排出される濾過液は濾過液圧送ポンプによって圧送される。ここで、例えば、前段膜モジュールから濾過液圧送ポンプまでの間を中間タンクなどで縁切りすることなく連続的に連絡すると、濾過液圧送ポンプの吸い込み側と吐出側とでバランスが崩れてしまった場合に濾過液圧送ポンプの吸い込み側でキャビテーションが発生してしまう虞がある。しかしながら本発明に係る濾過液圧送ポンプは、吸い込み側の圧力を設定圧力に維持しながら前段膜モジュールからの濾過液を圧送するため、キャビテーションの発生を効果的に防止でき、濾過液圧送ポンプで濾過液を圧送するための中間タンクなどが不要になる。さらに、本発明では、濾過液圧送ポンプが逆洗液の移送という機能にも兼用されるので、逆洗ポンプを別途設ける必要は無く設備負担が低減する。
さらに、本発明では、逆洗対象以外の濾過ユニットの前段膜モジュールから排出された濾過液が、逆洗液として逆洗連絡ラインを通り、逆洗対象の濾過ユニットに供給される。従って、濾過ユニットそれぞれでは、逆洗専用の独立した逆洗配管や、これら逆洗配管の流路を開閉するバルブなどを省略でき、代わりに逆洗連絡ラインを共有する形で複数の濾過ユニットそれぞれで交互に逆洗を行うことが可能になる。その結果として、逆洗のための設備負荷を低減しながら、所望の処理能力を有する装置の構築が容易になる。
【０００８】
さらに、前段膜は精密濾過膜であり、後段膜は逆浸透膜であると好適である。原液中の比較的粒径の大きな濁質は予め精密濾過膜で除去されるので逆浸透膜の寿命を延ばすことができる。
【０００９】
さらに、濾過ユニットは複数の前段膜モジュールを備えており、濾過ユニットそれぞれの前段膜モジュールの数は同数であると好適である。逆洗対象以外の濾過ユニットの前段膜モジュールの数が逆洗対象の濾過ユニットの前段膜モジュールよりも多い場合、逆洗対象となる前段膜モジュールの数に合わせて逆洗用に利用される濾過液の流量を減らす必要がある。しかしながら、上記構成によれば、濾過ユニットそれぞれの前段膜モジュールの数は同数であるので逆洗時の濾過液の流量調整などの制御が簡便になり、シンプルな構成を実現する上で有効である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、逆洗のための設備負荷を低減しながら、所望の処理能力を有する装置の構築が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る濾過装置を模式的に示す図である。
【図２】本実施形態に係る濾過装置の斜視図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。
【図５】操作盤の機能的構成を模式的に示す図である。
【図６】本実施形態に係る濾過装置の濾過処理に係る手順を示すフローチャートである。
【図７】濾過運転時の流体の流れを示す図である。
【図８】第２濾過ユニットの逆洗運転時の流体の流れを示す図である。
【図９】第１濾過ユニットの逆洗運転時の流体の流れを示す図である。
【図１０】第１，第２ユニットのフラッシング処理の流体の流れを示す図である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る濾過装置を模式的に示す図であるある。
【図１２】本発明の第３実施形態に係る濾過装置を模式的に示す図であるある。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の好適な実施形態に係る濾過装置について図面を参照しながら説明する。
【００１３】
図１〜図５に示されるように、濾過装置１Ａは、生活廃水、工業用水、工場廃水または河川水といった原水（原液）を受け入れ、膜濾過によって浄化処理する装置である。濾過装置１Ａは、複数の濾過ユニット２Ａ，２Ｂを備えており、濾過ユニット２Ａ，２Ｂそれぞれには、複数のＭＦ膜モジュール３と複数のＲＯ膜モジュール５とが組み込まれている。濾過ユニット２Ａ，２Ｂに受け入れられた原水は、最初にＭＦ膜モジュール３に供給されて粒径の比較的大きな濁質が除去され、次に、ＲＯ膜モジュール５に供給されて２次処理が施される。濾過ユニット２Ａ，２Ｂは、複数のＭＦ膜モジュール３と複数のＲＯ膜モジュール５とをコンテナ７内に収容することで、搬送可能な態様を実現している。
【００１４】
本実施形態に係る濾過装置１Ａは、二台の濾過ユニット２Ａ，２Ｂを備えており、一方の濾過ユニット（以下、「第１濾過ユニット」という）２Ａと他方の濾過ユニット（以下、「第２濾過ユニット」という）２Ｂとは同一の要素を備えている。以下の説明では、第１濾過ユニット２Ａを中心に詳細に説明し、第２濾過ユニット２Ｂの説明は一部省略する。
【００１５】
第１濾過ユニット２Ａは、ＭＦ膜モジュール３やＲＯ膜モジュール５を収容するコンテナ７を備えている。コンテナ７は、通常貨物輸送に使われる箱状の海上コンテナ７であり、コンテナ７の底部に配置された平板状のベース７ａと、ベース７ａに取付けられた蓋部７ｂとから構成されて略直方体形状になっている。蓋部７ｂの長手方向の一端には、ドアが設けられている。コンテナ７の全長は、約６ｍ（２０フィート）又は１２ｍ（４０フィート）の各態様を採用できる。
【００１６】
第１濾過ユニット２Ａは、複数のＭＦ膜モジュール３を備えている。ＭＦ膜モジュール３は、中空糸膜からなるＭＦ膜（精密濾過膜）３ａと、多数本のＭＦ膜３ａの束を収容する略円筒状のケース３ａとを備えており、ＭＦ膜３ａの束はケース３ａの両端付近に設けられた接着層を介してケース３ａに固定されている。
【００１７】
ＭＦ膜モジュール３は、ＭＦ膜３ａを挟んで１次側の領域ＵＡと２次側の領域ＤＡとに区分され、１次側は原水を受け入れる上流側の領域ＵＡであり、２次側は、ＭＦ膜３ａを透過した濾過水の流出先となる下流側の領域ＤＡである。そして、ＭＦ膜モジュール３の一方の端部には１次側に連通する原水導入部３ｃが設けられている。また、ＭＦ膜モジュール３の他方の端部には、２次側に連通する濾過水排出部３ｄと、１次側に連通してＭＦ膜３ａを透過しなかった原水や逆洗水が排出される洗浄水排出部３ｅとが設けられている。
【００１８】
複数のＭＦ膜モジュール３は、同数の二つのグループに分かれて設置されている。本実施形態では、計１４本のＭＦ膜モジュール３が７本ずつに分かれており、各グループに属する複数のＭＦ膜モジュール３は二列に並んで配置されている。なお、ＭＦ膜モジュール３の本数などは、所望の水処理能力やコンテナ７の大きさなどに対応して適宜に選択することができる。
【００１９】
一方のグループに属するＭＦ膜モジュール３を中心に説明すると、ＭＦ膜モジュール３は、上側に配置された濾過水排出ヘッダ管９と下側に配置された原水導入ヘッダ管１１との間に立設されている。原水導入ヘッダ管１１は、コンテナ７の下側、すなわちベース７ａに沿って設置されている。原水導入ヘッダ管１１には、ＭＦ膜モジュール３の本数に対応した複数の枝管が設けられており、ＭＦ膜モジュール３の原水導入部３ｃは継手管を介して原水導入ヘッダ管１１の枝管に接続されている。
【００２０】
また、濾過水排出ヘッダ管９はコンテナ７の上側、すなわち蓋部７ｂの天井に沿って設置されている。濾過水排出ヘッダ管９には、ＭＦ膜モジュール３の本数に対応した複数の枝管が設けられており、ＭＦ膜モジュール３の濾過水排出部３ｄは継手管を介して濾過水排出ヘッダ管９の枝管に接続されている。
【００２１】
また、ＭＦ膜モジュール３の上側には、濾過水排出ヘッダ管９に並んで洗浄水排出ヘッダ管１３が設置されている。洗浄水排出ヘッダ管１３には、ＭＦ膜モジュール３の本数に対応した複数の枝管が設けられており、ＭＦ膜モジュール３の洗浄水排出部３ｅは、継手管を介して洗浄水排出ヘッダ管１３の枝管に接続されている。
【００２２】
図１、図２及び図４に示されるように、ＲＯ膜モジュール５は、ＲＯ膜（逆浸透膜）５ａと、複数のＲＯ膜５ａが一列に並んで収容される略円筒状のケース（「ベッセル」ともいう）５ｂとを備えている。ＲＯ膜モジュール５は、ＲＯ膜５ａを挟んで１次側の領域ＵＡと２次側の領域ＤＡとに区分される。１次側は濾過液を受け入れる上流側の領域ＵＡであり、２次側はＲＯ膜５ａを透過した２次透過水の流出先となる下流側の領域ＤＡである。
【００２３】
ＲＯ膜モジュール５の一方の端部には、１次側に連通する濾過水導入部５ｃが設けられており、他方の端部には、２次側に連通する透過水排出部５ｄと、１次側に連通する濃縮水排出部５ｅが設けられている。濃縮水排出部５ｅからは、ＲＯ膜５ａを透過しなかった濾過水が排出される。
【００２４】
複数のＲＯ膜モジュール５は、コンテナ７の長手方向に沿うように横になった状態で架台１５に固定されている。複数のＲＯ膜モジュール５同士の連結態様は様々な形態を採用できるが、本実施の形態に係る複数のＲＯ膜モジュール５は多段となるように連結されている。具体的に説明すると、１段目には４本のＲＯ膜モジュール５が配置され、２段目には２本のＲＯ膜モジュール５が配置され、３段目には１本のＲＯ膜モジュール５が配置されている。
【００２５】
１段目のＲＯ膜モジュール５は、濾過水導入部５ｃが上流側ヘッダ管１７に接続されており、透過水排出部５ｄが下流側ヘッダ管１９に接続されている。また、２段目のＲＯ膜モジュール５の濾過水導入部５ｃは１段目のＲＯ膜モジュール５の濃縮水排出部５ｅに連絡し、透過水排出部５ｄは下流側ヘッダ管１９に接続されている。また、３段目のＲＯ膜モジュール５の濾過水導入部５ｃは２段目のＲＯ膜モジュール５の濃縮水排出部５ｅに連絡し、透過水排出部５ｄは下流側ヘッダ管１９に接続されている。また、３段目のＲＯ膜モジュール５の濃縮水排出部５ｅは濾過水を排出する管路に接続されている。このような連結態様にすることで、２次透過水の流量を増やすことが可能になる。
【００２６】
次に濾過装置１Ａの配管の構成について図１を参照して説明する。なお、図１では、二つのグループに分かれる複数のＭＦ膜モジュール３のうち、一方のグループに属する一本を代表して示しており、また、他方のグループに属する一本を代表して示している。さらに、複数のＲＯ膜モジュール５のうち、一本を代表して示している。
【００２７】
濾過装置１Ａの第１濾過ユニット２Ａには、図示しない原水貯留タンクから原水を受け入れる導入ライン２１が設けられている。導入ライン２１は、所定の管径を有する管路２１ａを備えて構成されている。導入ライン２１の管路２１ａは二方向に分岐し、各分岐部は、ＭＦ膜モジュール３に連絡する原水導入ヘッダ管１１にそれぞれ接続されている。
【００２８】
また、導入ライン２１には、ＭＦ送液ポンプ（原液供給ポンプ）２１ｂが設置されており、ＭＦ送液ポンプ２１ｂによって原水がＭＦ膜モジュール３に所定流量で供給される。また、導入ライン２１の各分岐部には流路を開閉する第１のバルブＶ１が設けられている。第１のバルブＶ１は、操作盤（制御手段）４１による自動的な制御、例えばシーケンス制御を想定して電動弁などを採用できるが、手動での切り替えを行う場合には手動弁であってもよい。
【００２９】
また、第１濾過ユニット２Ａには、ＭＦ膜モジュール３とＲＯ膜モジュール５とを連絡する連絡ライン２３が設けられており、ＭＦ膜モジュール３とＲＯ膜モジュール５とは、中間タンクなどを介せずに連絡ライン２３によって直接に接続されている。
【００３０】
連絡ライン２３は、所定の管径を有する管路２３ａ，２３ｂと、濾過水を所定の高圧でＲＯ膜モジュール５に圧送するＲＯ送液ポンプ（濾過液圧送ポンプ）２３ｄとを備えており、ＭＦ膜モジュール３で濾過された濾過水はＲＯ送液ポンプ２３ｄによって直接にＲＯ膜モジュール５に供給される。
【００３１】
連絡ライン２３の管路２３ａ，２３ｂは、ＲＯ送液ポンプ２３ｄを挟んで上流側管路２３ａと下流側管路２３ａとに分かれている。上流側管路２３ａは、二つのグループに分かれているＭＦ膜モジュール３に対応して上流側の一部分が二方向に分岐しており、各分岐部はＭＦ膜モジュール３に連絡する濾過水排出ヘッダ管９にそれぞれ接続されている。各分岐部には流路を開閉する第２のバルブＶ２が設けられている。第２のバルブＶ２は、操作盤（制御手段）４１による自動的な制御、例えばシーケンス制御を想定して電動弁などを採用できるが、手動での切り替えを行う場合には、手動弁であってもよい。
【００３２】
また、上流側管路２３ａには、管路内を流れる濾過水の流量を測定する流量計２３ｅが設けられている。また、上流側管路２３ａの下流端はＲＯ送液ポンプ２３ｄの吸い込み部に接続されており、さらにＲＯ送液ポンプ２３ｄの吸い込み部の近傍には、ＲＯ送液ポンプ２３ｄの吸い込み側の圧力を検出する圧力センサ２３ｆが設けられている。
【００３３】
連絡ライン２３の下流側管路２３ａは、上流端がＲＯ送液ポンプ２３ｄの吐出部に接続され、下流端がＲＯ膜モジュール５に連絡する上流側ヘッダ管１７に接続されている。また、下流側管路２３ａには、流路を開閉する第３のバルブＶ３が設けられている。第３のバルブＶ３は、操作盤（制御手段）４１による自動的な制御、例えばシーケンス制御を想定して電動弁などを採用できるが、手動での切り替えを行う場合には、手動弁であってもよい。
【００３４】
また、第１濾過ユニット２Ａには、ＭＦ膜モジュール３から逆洗水または原水を排出する逆洗水排出ライン２５が設けられている。逆洗水排出ライン２５は、所定の管径を有する管路２５ａを備えて構成されている。逆洗水排出ライン２５の上流側の管路は二方向に分岐し、各分岐部はＭＦ膜モジュール３の１次側に連絡する洗浄水排出ヘッダ管１３にそれぞれ接続されている。また、各分岐部には流路を開放する第４のバルブＶ４が設けられている。そして、逆洗水排出ライン２５の下流側は、図示しない廃液タンクに連絡している。なお、逆洗の際には、逆洗水排出ライン２５を逆洗水が流動して排出されるが、フラッシング処理の際には、原水が流動して排出される。
【００３５】
また、第１濾過ユニット２Ａには、ＲＯ膜モジュール５を透過した２次透過水を排出する透過水排出ライン２７と、ＲＯ膜モジュール５の１次側と廃液タンク３０とを連絡する濃縮水排出ライン２９とが設けられている。
【００３６】
透過水排出ライン２７は、下流側ヘッダ管１９を介してＲＯ膜モジュール５の２次側に連絡している。透過水排出ライン２７は、所定の管径を有する管路２７ａと、管路２７ａ内を流れる２次透過水の流量を測定する流量計２７ｂと、流路を開閉する第５のバルブＶ５とを有する。第５のバルブＶ５は、操作盤による自動的な制御、例えばシーケンス制御を想定して電動弁などを採用できるが、手動での切り替えを行う場合には、手動弁であってもよい。ＲＯ膜モジュール５で濾過された２次透過水は、透過水排出ライン２７を通ってコンテナ７外に送り出される。
【００３７】
濃縮水排出ライン２９は所定の管径を有する管路２９ａを備えて構成されている。濃縮水排出ライン２９の管路２９ａは、３段目（最終段目）のＲＯ膜モジュール５の濃縮水排出部５ｅに接続しており、その結果として、ＲＯ膜モジュール５の１次側に連通する態様を実現している。多段に配置されたＲＯ膜モジュール５において、いずれのＲＯ膜５ａも透過しなかった濃縮水は、３段目のＲＯ膜モジュール５の濃縮水排出部５ｅを介して濃縮水排出ライン２９に排出される。
【００３８】
また、濃縮水排出ライン２９には流路を所定の開度に調整可能な制御バルブＶａが設けられている。濾過運転時には、制御バルブＶａによって開度を絞るとＲＯ膜モジュール５から流出する２次透過水の流量は僅かに増加し、逆に開くと透過水の流量は僅かに減少する。従って、制御バルブＶａによって開度を調整することで、２次透過水の流量の微調整が可能になる。また、制御バルブＶａよりも下流側には、必要に応じて管路２９ａ内を流れる液体の流量を検出する流量計２９ｂが設けられている。
【００３９】
また、第１濾過ユニット２Ａには、連絡ライン２３から分岐して間接的にＭＦ膜モジュール３の２次側に連絡する逆洗ライン３１が設けられている。逆洗ライン３１は、所定の管径を有する管路３１ａを備えている。逆洗ライン３１の管路３１ａは、濾過水が流動する上流側の端部が連絡ライン２３の下流側管路２３ａに接続され、その接続部位はＲＯ送液ポンプ２３ｄの吐出部と第３のバルブＶ３との間に設けられている。また、下流側の端部は、連絡ライン２３の上流側管路２３ａに接続され、その接続部位はＲＯ送液ポンプ２３ｄの吸い込み部と流量計２３ｅとの間に設けられている。
【００４０】
また、逆洗ライン３１には、管路３１ａ内の流路を開閉する第６のバルブＶ６及び第７のバルブＶ７が設けられている。以上の逆洗ライン３１の構成により、ＲＯ送液ポンプ２３ｄから吐出された濾過水が流動する下流側とＭＦ膜モジュール３の２次側とを連絡する態様を具現化している。
【００４１】
また、第１濾過ユニット２Ａは、ＭＦ膜モジュール３にエアスクラビング用の圧縮空気を供給する高圧空気供給部３３を備えている。高圧空気供給部３３は、圧縮空気を送り出すコンプレッサ（図示省略）と、コンプレッサによって送り出された圧縮空気をＭＦ膜モジュール３の１次側に供給する高圧空気供給管３３ａとを備えている。
【００４２】
高圧空気供給管３３ａの下流部分はＭＦ膜モジュール３の本数に対応して複数の枝管に分岐している。高圧空気供給管３３ａの各枝管は複数のＭＦ膜モジュール３それぞれの１次側に連通するように、ＭＦ膜モジュール３の下部に接続されている。また、高圧空気供給管３３ａには、ＭＦ膜モジュール３側に連絡する枝管の流路を開閉する第８のバルブＶ８が設けられている。第８のバルブＶ８は、操作盤による自動的な制御、例えばシーケンス制御を想定して電動弁などを採用できるが、手動での切り替えを行う場合には、手動弁であってもよい。
【００４３】
また、第１濾過ユニット２Ａは、例えば、ＮａＯＨ貯槽３５ａ、スケール防止剤貯槽３５ｂ、還元剤貯槽３５ｃ、ＮａＣｌＯ貯槽３５ｄなどの薬液槽と、各薬液槽３５ａ〜３５ｄに対応した送液ポンプ（図示省略）と備えている。還元剤貯槽３５ｃに貯留されるＳＢＳ(sodium bisulfite）やスケール防止剤貯槽に貯留される及びスケール防止剤は、ＲＯ膜モジュール５を洗浄するときに使用される。また、ＮａＣｌＯ貯槽３５ｄに貯留されるＮａＣｌＯ溶液は、ＭＦ膜モジュール３を逆洗する際に使用されるものである。
【００４４】
以上、第１濾過ユニット２Ａにおける配管構成について説明したが、第２濾過ユニット２Ｂも同様な構成を備えている。そして、第１濾過ユニット２Ａの逆洗ライン３１と第２濾過ユニット２Ｂの逆洗ライン３１とは、逆洗連絡ライン３７を介して連絡している。
【００４５】
逆洗連絡ライン３７は、所定の管径を有する管路３７ａを備えて構成されている。管路３７ａの一方の端部は、第１濾過ユニット２Ａの逆洗ライン３１の管路３１ａに接続され、他方の端部は第２濾過ユニット２Ｂの逆洗ライン３１の管路３１ａに接続されている。また、逆洗連絡ライン３７の管路３７ａと第１濾過ユニット２Ａの逆洗ライン３１の管路３１ａとの接続部位は、第６のバルブＶ６と第７のバルブＶ７との間であり、同様に、逆洗連絡ライン３７の管路３７ａと第２濾過ユニット２Ｂの逆洗ライン３１の管路３１ａとの接続部位は、第６のバルブＶ６と第７のバルブＶ７との間である。
【００４６】
また、逆洗連絡ライン３７の管路３７ａには、管路３７ａにかかる圧を抜くために流路を開閉する第９のバルブＶ９が設けられている。第９のバルブＶ９は、操作盤による自動的な制御、例えばシーケンス制御を想定して電動弁などを採用できるが、手動での切り替えを行う場合には、手動弁であってもよい。
【００４７】
また、濾過装置１Ａは、通常の濾過運転に加えて、逆洗運転を行うための流路の開閉制御などを行う操作盤４１を備えている。操作盤４１は、制御ＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置（Strage Unit）、入力装置（Input Device）及び出力装置（Output Device）などを備えて構成されており、所定のプログラムに従って動作することで、バルブ制御部４３、ＭＦポンプ制御部４５、ＲＯポンプ制御部４７、２次透過水制御部４９、及び逆洗制御部５０としての各機能を実現する（図５参照）。
【００４８】
なお、本実施形態に係る操作盤４１は、第１濾過ユニット２Ａ及び第２濾過ユニット２Ｂの双方に設けられ、第１濾過ユニット２Ａ側の操作盤４１と第２濾過ユニット２Ｂ側の操作盤４１とは制御信号の送受信が可能となるように有線または無線によって互いに接続されている。なお、本発明を具現化する態様としては、第１濾過ユニット２Ａ及び第２濾過ユニット２Ｂそれぞれに操作盤４１を設ける態様に限定されず、第１濾過ユニット２Ａ及び第２濾過ユニット２Ｂのどちらか一方のみに操作盤４１を設け、この操作盤４１で第１濾過ユニット２Ａ及び第２濾過ユニット２Ｂの両方の統一的な制御を行うようにしてもよい。また、本実施形態では、例えば、第１濾過ユニット２Ａ側の操作盤４１が第１濾過ユニット２Ａにおけるバルブ制御部４３、ＭＦポンプ制御部４５、ＲＯポンプ制御部４７、２次透過水制御部４９、逆洗制御部５０の全ての機能を実現する態様を想定しているが、複数の制御装置（制御手段）を分散して配置し、制御装置それぞれで各機能を分担させるようにしてもよい。
【００４９】
第１濾過ユニット２Ａ側の操作盤４１と第２濾過ユニット２Ｂ側の操作盤４１とは濾過運転時に実質的に同一の動作制御を実行し、逆洗運転時には互いに調整を図りながら相互で異なる動作制御を実行する。以下、第１濾過ユニット２Ａ側の操作盤４１を主体的に説明して第２濾過ユニット２Ｂ側の操作盤４１については重複する説明を省略する。
【００５０】
操作盤４１は、第１のバルブＶ１、第２のバルブＶ２、第３のバルブＶ３に制御信号を送受信可能となるように有線または無線によって接続されている。バルブ制御部４３として機能する操作盤４１から第１〜第３のバルブＶ１〜Ｖ３へ制御信号が送信されると、その制御信号を第１〜第３のバルブＶ１〜Ｖ３が受け付け、そして第１〜第３のバルブＶ１〜Ｖ３は受け付けた制御信号に従って流路を開放し、または閉鎖する。
【００５１】
また、操作盤４１は、連絡ライン２３に設けられた流量計２３ｅに有線または無線によって接続されており、流量計２３ｅで検出された流量データを取得可能に構成されている。また、操作盤４１は、ＭＦ送液ポンプ２１ｂに制御信号を送受信可能となるように有線または無線によって接続されている。
【００５２】
ＭＦポンプ制御部４５として機能する操作盤４１は、流量計２３ｅで検出された流量データを監視しており、流量データが所定の閾値（例えば２５ｍ３／ｈを中心として一定の誤差範囲）よりも低い場合には、ＭＦ送液ポンプ２１ｂを高速運転にして流量を増やし、流量データが所定の閾値よりも高い場合には、ＭＦ送液ポンプ２１ｂを低速運転にして流量を減らす。その結果、ＭＦポンプ制御部４５は、連絡ライン２３を通過する濾過水の流量を所定の設定流量に保持する自動制御を行い、その結果として、所定流量の原水をＭＦ膜モジュール３及び第２ＭＦ膜モジュール３の少なくとも一方に供給する。なお、濾過水の流量設定は、オペレータなどによる操作盤４１の入力操作によって実行され、入力操作を受け付けた操作盤４１は、入力値を濾過水の流量の閾値としてメモリなどに設定登録する。
【００５３】
また、操作盤４１は、連絡ライン２３に設けられた圧力センサ２３ｆに有線または無線によって接続されており、圧力センサ２３ｆで検出された圧力データを取得可能に構成されている。また、操作盤４１は、ＲＯ送液ポンプ２３ｄに制御信号を送受信可能となるように有線または無線によって接続されている。
【００５４】
ＲＯポンプ制御部４７として機能する操作盤４１は、圧力センサ２３ｆで検出された圧力データを監視しており、圧力データが所定の閾値（例えば水柱５ｍを中心として一定の誤差範囲）よりも低い場合には、ＲＯ送液ポンプ２３ｄを低速運転にして圧送流量を減らし、圧力データが所定の閾値よりも高い場合には、ＲＯ送液ポンプ２３ｄを高速運転にして圧送流量を増やす。その結果、ＲＯポンプ制御部４７によって制御されたＲＯ送液ポンプ２３ｄは、吸い込み部側での圧力を所定の設定圧力に保持するように自動制御を行う。なお、ＲＯ送液ポンプ２３ｄの吸い込み部側での圧力設定は、オペレータなどによる操作盤４１の入力操作によって実行され、入力操作を受け付けた操作盤４１は、入力値をＲＯ送液ポンプ２３ｄの吸い込み部側での圧力の閾値としてメモリなどに設定登録する。
【００５５】
また、操作盤４１は、透過水排出ライン２７に設けられた流量計２７ｂに有線または無線によって接続されており、流量計２７ｂで検出された流量データを取得可能に構成されている。また、操作盤４１は、濃縮水排出ライン２９に設けられた流量計２９ｂに有線または無線によって接続されており、流量計２９ｂで検出された流量データを取得可能に構成されている。また、操作盤４１は、透過水排出ライン２７に設けられた第５のバルブＶ５及び濃縮水排出ライン２９に設けられた制御バルブＶａに制御信号を送受信可能となるように有線または無線によって接続されている。
【００５６】
２次透過水制御部４９として機能する操作盤４１は、透過水排出ライン２７の流量計２７ｂで検出された流量データと必要に応じて濃縮水排出ライン２９の流量計２９ｂで検出された流量データとを監視している。そして操作盤４１は、透過水排出ライン２７の流量計２７ｂで検出された流量データが所定の設定流量となるように保持する自動制御を行う。なお、２次透過水の設定流量は、オペレータなどによる操作盤４１の入力操作によって実行され、入力操作を受け付けた操作盤４１は、入力値を２次透過水の流量の閾値としてメモリなどに設定登録する。
【００５７】
また、操作盤４１は、逆洗ライン３１に設けられた第６のバルブＶ６及び第７のバルブＶ７に制御信号を送受信可能となるように有線または無線によって接続されている。また、操作盤４１は、逆洗水排出ライン２５に設けられた第４のバルブＶ４、高圧空気供給部３３に設けられた第８のバルブＶ８に制御信号を送受信可能となるように有線または無線によって接続されている。
【００５８】
逆洗制御部５０として機能する操作盤４１は、第１濾過ユニット２Ａが逆洗対象となる場合、第１のバルブＶ１、第３のバルブＶ３、第５のバルブＶ５、第６のバルブＶ６、及び第９のバルブＶ９を閉鎖し、第２のバルブＶ２、第４のバルブＶ４、第７のバルブＶ７及び第８のバルブＶ８を開放して第２濾過ユニット２Ｂから供給された濾過水を逆洗水として受け入れる。さらに操作盤４１は、逆洗水をＭＦ膜モジュール３の２次側に供給してＭＦ膜３ａを逆洗し、ＭＦ膜３ａを透過した逆洗水を逆洗水排出ライン２５から排出させる。一方で、操作盤４１は、第１濾過ユニット２Ａが逆洗対象以外となる場合、第３のバルブＶ３、第４のバルブＶ４、第５のバルブＶ５、第７のバルブＶ７、及び第８のバルブＶ８を閉鎖し、第１のバルブＶ１、第２のバルブＶ２、第６のバルブＶ６、及び第９のバルブＶ９を開放し、ＭＦ膜モジュール３からの濾過水を逆洗連絡ライン３７に送り込む。
【００５９】
次に、本実施形態に係る濾過装置１Ａを用いた処理フローについて図６〜図９を参照して説明する。図６は、濾過装置１Ａの運転手順を示すフローチャートである。また、図７は、濾過運転を行っている状態での液体の流れを示す図であり、図８は第２濾過ユニット２Ｂの逆洗処理を行っている状態での液体の流れを示す図であり、図９は第１濾過ユニット２Ａの逆洗処理を行っている状態での液体の流れを示す図である。また、図１０は、第１濾過ユニット２Ａと第２濾過ユニット２Ｂとの両方にフラッシング処理を施している状態での液体の流れを示す図である。
【００６０】
濾過装置１Ａを運転する際には、初期設定として濾過装置１Ａの処理能力や要求性能などに応じた設定値を入力する必要がある。本実施形態では、例えば、通常の濾過が２７分、第１濾過ユニット２ＡのＭＦ膜モジュール３の逆洗が１分、第２濾過ユニット２ＢのＭＦ膜モジュール３の逆洗が１分、そして第１濾過ユニット２ＡのＭＦ膜モジュール３と第２濾過ユニット２ＢのＭＦ膜モジュール３とのフラッシング処理が１分の計３０分の運転が行われ、その運転を行うための入力操作がオペレータによって行われる。更に、濾過水の設定流量は２５ｍ３／ｈ、ＲＯ送液ポンプ２３ｄの吸い込み側の設定圧力は水柱５ｍ、２次濾過水の設定流量は２０ｍ３／ｈというデータがオペレータの操作入力によって設定される。
【００６１】
図６に示されるように、原水の濾過処理を開始すると、操作盤４１は、通常の濾過運転を開始する（ステップＳ１）。ここで、操作盤４１（図１及び図７参照）は、第１のバルブＶ１、第２のバルブＶ２、第３のバルブＶ３、第５のバルブＶ５を開放し、第４のバルブＶ４、第６のバルブＶ６、第７のバルブＶ７、第８のバルブＶ８を閉鎖する。以上のバルブ制御により、導入ライン２１、連絡ライン２３、透過水排出ライン２７、及び濃縮水排出ライン２９の流路は開放された状態になり、逆洗ライン３１、逆洗連絡ライン３７及び逆洗水排出ライン２５の流路は閉鎖された状態になる。
【００６２】
次に、ＭＦ送液ポンプ２１ｂを駆動し、圧力センサ２３ｆで検出された圧力データが所定圧力（水柱５ｍ）まで到達するとＲＯ送液ポンプ２３ｄを駆動してＲＯ膜モジュール５に濾過水を供給する。また、ＲＯ膜モジュール５から排出される２次透過水の流量が所定の設定流量（２０ｍ３／ｈ）を保持するように制御バルブＶａの開度を微調整する。
【００６３】
通常の濾過運転について更に詳しく説明する。濾過装置１Ａでは、流量制御、圧力制御、流量制御といったＭＦ−ＲＯ直結制御が行われている。具体的には、流量計２３ｅによって検出された濾過水の流量データは、操作盤４１の制御ＣＰＵ（図示せず）に入力される。制御ＣＰＵは、流量計２３ｅで検出された流量データに基づいてＰＩＤ（Proportional Integral Derivative）演算を行い、その結果に基づいてＭＦ送液ポンプ用インバータ周波数制御を行う。これによって、ＭＦ送液ポンプ２１ｂのモータ回転数制御が実行され、ＭＦ膜モジュール３への原水の供給量が変動する。なお、ＭＦ送液ポンプ用インバータ周波数制御のためのＰＩＤ演算としては、例えば設定値との偏差による出力演算が挙げられ、本実施形態では濾過水の流量を２５ｍ３／ｈに維持するための出力演算である。
【００６４】
また、圧力センサ２３ｆで取得されたＲＯ送液ポンプ２３ｄの吸い込み側の圧力データは、操作盤４１の制御ＣＰＵに入力される。制御ＣＰＵは、圧力センサ２３ｆで検出された圧力データに基づいてＰＩＤ演算を行い、ＲＯ送液ポンプ用インバータ周波数制御を行う。これによって、ＲＯ送液ポンプ２３ｄのモータ回転数制御が実行され、ＲＯ送液ポンプ２３ｄの吐出量が変動する。なお、ＲＯ送液ポンプ用インバータ周波数制御のためのＰＩＤ演算としては、例えば設定値との偏差による出力演算が挙げられ、本実施形態ではＲＯ送液ポンプ２３ｄの吸い込み側の圧力を水柱５ｍに維持するための出力演算である。
【００６５】
また、透過水排出ライン２７に設けられた流量計２７ｂによって検出された２次濾過水の流量データは、操作盤４１の制御ＣＰＵに入力される。制御ＣＰＵは、流量計２７ｂで検出された流量データに基づいてＰＩＤ演算を行い、その結果に基づいて制御バルブＶａの開度制御を行う。これによって、ＲＯ膜モジュール５から排出される濃縮水の流量が変動し、これに伴って２次透過水の流量が変動する。なお、制御バルブＶａの開度制御のためのＰＩＤ演算としては、例えば設定値との偏差による出力演算が挙げられ、本実施形態では２次透過水の流量を２０ｍ３／ｈに維持するための出力演算である。
【００６６】
上記のＭＦ−ＲＯ直結制御を行うことで、例えば、ＭＦ膜差圧が大きくなってきた場合は、ＭＦ送液ポンプ２１ｂの回転数が上昇して濾過水の流量が２５ｍ３／ｈで維持され、ＲＯ膜差圧が大きくなってきた場合は、ＲＯ送液ポンプ２３ｄの回転数が上昇して２次透過水の流量が２０ｍ３／ｈ（濃縮水の流量５ｍ３／ｈ）で維持される。従って、ＲＯ送液ポンプ２３ｄの吸い込み側の圧力が水柱５ｍで安定している状態（すなわち、押し込み流量とＲＯ送液ポンプ２３ｄの引込み流量がバランスしている状態）を継続でき、これによって、ＲＯ送液ポンプ２３ｄの吸い込み側でのキャビテーションの発生を防止できる。
【００６７】
上述の濾過運転時間（２７分）が経過すると、濾過装置１Ａは、第１濾過ユニット２Ａと第２濾過ユニット２Ｂとの間での交互逆洗運転を開始する。なお、最初の逆洗対象は第２濾過ユニット２ＢのＭＦ膜モジュール３であり、第１濾過ユニット２ＡのＭＦ膜モジュール３は逆洗対象以外となる。
【００６８】
第２濾過ユニット２ＢのＭＦ膜モジュール３の逆洗運転を開始すると（ステップＳ２）、第１濾過ユニット２Ａの操作盤４１は逆洗水供給制御を実行し、一方で、第２濾過ユニット２Ｂの操作盤４１は逆洗水受け入れ制御を実行する。具体的には、第１濾過ユニット２Ａの操作盤４１（図１及び図８参照）は、ＭＦ送液ポンプ２１ｂ及びＲＯ送液ポンプ２３ｄの駆動を継続した状態で第３のバルブＶ３を閉鎖し、第６のバルブＶ６を開放する。一方で、第２濾過ユニット２Ｂの操作盤４１は、第１のバルブＶ１、第３のバルブＶ３、第４のバルブＶ４、及び第７のバルブＶ７を閉鎖し、ＭＦ送液ポンプ２１ｂ及びＲＯ送液ポンプ２３ｄの駆動を停止する。
【００６９】
第１濾過ユニット２Ａの逆洗水供給制御及び第２濾過ユニット２Ｂの逆洗水受け入れ制御により、第１濾過ユニット２Ａから第２濾過ユニット２Ｂへ逆洗水が流動する逆洗ライン３１及び逆洗連絡ライン３７の流路が開放される。そして、第１濾過ユニット２Ａからの濾過水（逆洗水）は、ＲＯ送液ポンプ２３ｄによって圧送され、逆洗連絡ライン３７を流動して第２濾過ユニット２Ｂの逆洗ライン３１に供給される。第２濾過ユニット２Ｂでは、逆洗ライン３１で受け入れた逆洗水が連絡ライン２３を逆流してＭＦ膜モジュール３の２次側に供給され、ＭＦ膜３ａを透過した逆洗水は逆洗水排出ライン２５を流動して排出される。なお、第２濾過ユニット２Ｂの操作盤４１は、第８のバルブＶ８を開放すると共に、図示しないコンプレッサを駆動し、エアスクラビング用の空気をＭＦ膜モジュール３の１次側に供給してＭＦ膜モジュール３のエアスクラビングも同時に行う。
【００７０】
ここで、第２濾過ユニット２Ｂの逆洗運転に伴う制御について更に詳しく説明する。濾過装置１Ａの第１濾過ユニット２Ａでは、流量制御、圧力制御といったＭＦ−ＲＯ直結制御が行われている。具体的には、流量計２３ｅによって検出された濾過水の流量データは、操作盤４１の制御ＣＰＵ（図示せず）に入力される。制御ＣＰＵは、流量計２３ｅで検出された流量データに基づいてＰＩＤ（Proportional Integral Derivative）演算を行い、その結果に基づいてＭＦ送液ポンプ用インバータ周波数制御を行う。これによって、ＭＦ送液ポンプ２１ｂのモータ回転数制御が実行され、ＭＦ膜モジュール３への原水の供給量が変動する。なお、ＭＦ送液ポンプ用インバータ周波数制御のためのＰＩＤ演算としては、例えば設定値との偏差による出力演算が挙げられ、本実施形態では濾過水の流量を２５ｍ３／ｈに維持するための出力演算である。
【００７１】
また、圧力センサ２３ｆで取得されたＲＯ送液ポンプ２３ｄの吸い込み側の圧力データは、操作盤４１の制御ＣＰＵに入力される。制御ＣＰＵは、圧力センサ２３ｆで検出された圧力データに基づいてＰＩＤ演算を行い、ＲＯ送液ポンプ用インバータ周波数制御を行う。これによって、ＲＯ送液ポンプ２３ｄのモータ回転数制御が実行され、ＲＯ送液ポンプ２３ｄの吐出量が変動する。なお、ＲＯ送液ポンプ用インバータ周波数制御のためのＰＩＤ演算としては、例えば設定値との偏差による出力演算が挙げられ、本実施形態ではＲＯ送液ポンプ２３ｄの吸い込み側の圧力を水柱５ｍに維持するための出力演算である。
【００７２】
上記のＭＦ−ＲＯ直結制御を行うことで、例えば、加圧側であるＭＦ膜モジュール３のＭＦ膜差圧が大きくなってきた場合は、ＭＦ送液ポンプ２１ｂの回転数が上昇して濾過水の流量が２５ｍ３／ｈで維持される。一方で、逆洗対象である第２濾過ユニット２ＢのＭＦ膜モジュール３のＭＦ膜差圧が大きくなってきた場合はＲＯ送液ポンプ２３ｄの回転数が上昇して吸い込み側の圧力を水柱５ｍで維持するのでＲＯ送液ポンプ２３ｄの吐出量（逆洗量）も２５ｍ３／ｈに継続して保たれる。これによって、ＲＯ送液ポンプ２３ｄの吸い込み側でのキャビテーションの発生を防止できる。
【００７３】
次に、濾過装置１Ａは、第１濾過ユニット２ＡのＭＦ膜モジュール３の逆洗運転を開始する（ステップＳ３）。第１濾過ユニット２ＡのＭＦ膜モジュール３の逆洗運転では、第１濾過ユニット２Ａの操作盤４１は逆洗水受け入れ制御を実行し、第２濾過ユニット２Ｂの操作盤４１は逆洗水供給制御を実行する。
【００７４】
第１濾過ユニット２Ａの逆洗水受け入れ制御及び第２濾過ユニット２Ｂの逆洗水供給制御により、第２濾過ユニット２Ｂから第１濾過ユニット２Ａへ逆洗水が流動する逆洗ライン３１及び逆洗連絡ライン３７の流路は開放される。そして、第２濾過ユニット２Ｂからの濾過水（逆洗水）は（図９参照）、第１濾過ユニット２Ａの逆洗ライン３１に供給される。さらに、この逆洗水はＭＦ膜モジュール３の２次側に供給され、ＭＦ膜３ａを透過した逆洗水は逆洗水排出ライン２５を流動して排出される。なお、第１濾過ユニット２Ａでは、ＭＦ膜モジュール３のエアスクラビングも同時に行われる。
【００７５】
濾過装置１Ａは、交互逆洗処理が終了すると第１濾過ユニット２Ａ及び第２濾過ユニット２Ｂのフラッシング処理を開始する（ステップＳ４）。ここで第１濾過ユニット２Ａの操作盤４１は、第２のバルブＶ２、及び第７のバルブＶ７を閉鎖し、また、第４のバルブＶ４は開放したままで第１のバルブＶ１を開放する。さらに、操作盤４１は、ＭＦ送液ポンプ２１ｂを駆動して原水をＭＦ膜モジュール３の１次側に供給する。同様に、第２濾過ユニット２Ｂの操作盤４１は、第２のバルブＶ２、及び第６のバルブＶ６を閉鎖し、また、第１のバルブＶ１は開放したままで第４のバルブＶ４を開放する。さらに、操作盤４１は、ＭＦ送液ポンプ２１ｂの駆動を継続して原水をＭＦ膜モジュール３の１次側に供給する。
【００７６】
上記のフラッシング処理（図１０参照）では、第１濾過ユニット２ＡのＭＦ膜モジュール３の１次側と第２濾過ユニット２ＢのＭＦ膜モジュール３の１次側との両方に原水が供給され、ＭＦ膜モジュール３の１次側に残留する洗浄水や濁質などが洗い流される。以上のステップＳ１〜ステップＳ４までの処理を繰り返し実行することで濾過処理のための運転が行われる。
なお、前記フラッシング処理は、第１濾過ユニット２Ａと第２濾過ユニット２Ｂとをそれぞれの逆洗工程の後に交互に行っても良い。これにより、逆洗時に浮遊した濁質物質を確実に除去できる。
【００７７】
次に、本実施形態に係る濾過装置１Ａの作用及び効果について説明する。濾過装置１Ａでは、ＭＦ膜モジュール３から排出される濾過水はＲＯ送液ポンプ２３ｄによって圧送される。ここで、例えば、ＭＦ膜モジュール３からＲＯ送液ポンプ２３ｄまでの間を中間タンクなどで縁切りすることなく連続的に連絡すると、ＲＯ送液ポンプ２３ｄの吸い込み側と吐出側とでバランスが崩れてしまった場合にＲＯ送液ポンプ２３ｄの吸い込み側でキャビテーションが発生してしまう虞がある。しかしながら濾過装置１ＡのＲＯ送液ポンプ２３ｄは、吸い込み側の圧力を設定圧力に維持しながらＭＦ膜モジュール３からの濾過水を圧送するため、キャビテーションの発生を効果的に防止でき、ＲＯ送液ポンプ２３ｄで濾過水を圧送するための中間タンクなどが不要になる。さらに、濾過装置１Ａでは、ＲＯ送液ポンプ２３ｄが濾過水（逆洗水）の移送という機能にも兼用されるので、逆洗ポンプを別途設ける必要は無く設備負担が低減する。
【００７８】
さらに、濾過装置１Ａでは、例えば、第２濾過ユニット２Ｂが逆洗対象の場合、逆洗対象以外の第１濾過ユニット２ＡのＭＦ膜モジュール３から排出された濾過水が、逆洗水として逆洗連絡ライン３７を通り、第２濾過ユニット２Ｂに供給される。従って、第１、第２濾過ユニット２Ａ，２Ｂそれぞれでは、逆洗専用の独立した逆洗配管や、これら逆洗配管の流路を開閉するバルブなどを省略でき、代わりに逆洗連絡ライン３７を共有する形で第１、第２濾過ユニット２Ａ，２Ｂそれぞれでの交互逆洗が可能になる。その結果として、逆洗のための設備負荷を低減しながら、所望の処理能力を有する装置の構築が容易になる。
【００７９】
さらに、濾過装置１Ａの第１、第２濾過ユニット２Ａ，２Ｂは、コンテナ７内にＭＦ膜モジュール３やＲＯ膜モジュール５を収容して搬送可能なユニットを構成しており、例えば、コンテナ７のサイズによって一台当りの水処理能力を定めて標準化または規格化を図ることも可能である。特に、濾過装置１Ａでは、ＭＦ膜モジュール３とＲＯ膜モジュール５とは連続的に連絡しており、両者の間に縁切りのための中間タンクなどは設けられていない。例えば、中間タンクなどを備えた態様では、処理能力に応じて中間タンクの容量を調整する必要があってコンテナ内という狭いエリア内に効率よく収めることが非常に難しく、標準化も困難である。しかしながら、濾過装置１Ａでは、中間タンクなどは設けられておらず、逆洗専用の独立した逆洗配管なども不要なので標準化が容易になり、その結果として所望の水処理能力に応じた設備の増設なども容易になる。
【００８０】
また、第１濾過ユニット２Ａは、ＲＯ膜５ａを組み込んだＲＯ膜モジュール５の前工程にＭＦ膜３ａを組み込んだＭＦ膜モジュール３を配置しており、第２濾過ユニット２Ｂも同様に、ＲＯ膜５ａを組み込んだＲＯ膜モジュール５の前工程にＭＦ膜３ａを組み込んだＭＦ膜モジュール３を配置している。その結果、原水中の比較的粒径の大きな濁質は予めＭＦ膜３ａで除去されるのでＲＯ膜５ａの寿命を延ばすことができる。
【００８１】
さらに、第１濾過ユニット２Ａと第２濾過ユニット２Ｂとはそれぞれ複数のＭＦ膜モジュール３を備えており、第１濾過ユニット２ＡのＭＦ膜モジュール３の数と第２濾過ユニット２ＢのＭＦ膜モジュール３の数とは同数になっている。ここで、例えば、逆洗対象以外の第１濾過ユニット２ＡのＭＦ膜モジュール３の数が逆洗対象の第２濾過ユニット２ＢのＭＦ膜モジュール３の数よりも多い場合、第１濾過ユニット２Ａでは、第２濾過ユニット２ＢでのＭＦ膜モジュール３の数に合わせて逆洗用に利用される濾過水の流量を減らす必要がある。しかしながら、本実施形態によれば、第１濾過ユニット２Ａと第２濾過ユニット２ＢとのＭＦ膜モジュール３の数は同数であるので逆洗時の濾過水の流量調整などの制御が簡便になり、シンプルな構成を実現する上で有効である。
（第２実施形態）
【００８２】
次に、図１１を参照して本発明の第２実施形態に係る濾過装置１Ｂについて説明する。なお、第２実施形態に係る濾過装置１Ｂは、第１実施形態に係る濾過装置１Ａと同等の要素や部材等を備えており、第１実施形態と同等の要素や部材等については、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。なお、図１１では、二つのグループに分かれる複数のＭＦ膜モジュール３のうち、一方のグループに属する一本を代表して示しており、また、他方のグループに属する一本を代表して示している。さらに、複数のＲＯ膜モジュール５のうち、一本を代表して示している。
【００８３】
本実施形態に係る濾過装置１Ｂは第１濾過ユニット２Ｃと第２濾過ユニット２Ｄとを備えており、第１濾過ユニット２Ｃと第２濾過ユニット２Ｄとは実質的に同一の構成からなる。以下、第１濾過ユニット２Ｃを中心に説明する。
【００８４】
第１濾過ユニット２Ｃは、第１実施形態に係る第１濾過ユニット２Ａとは異なり、連絡ライン２３の下流側管路２３ｂから分岐する逆洗ライン３１は設けられていない。代わりに、濃縮水排出ライン２９から分岐して間接的にＭＦ膜モジュール３の２次側に連絡する逆洗ライン５１が設けられている。逆洗ライン５１は所定の管径を有する管路５１ａを備えており、管路５１ａ内を流動する逆洗水（濾過水）の上流側の端部は濃縮水排出ライン２９の管路２９ａに接続され、下流側の端部は連絡ライン２３の上流側管路２３ａに接続されている。また、逆洗ライン５１には、第１実施形態に係る逆洗ライン３１と同様に、流路を開閉する第６のバルブＶ６及び第７のバルブＶ７が設けられおり、第６のバルブＶ６と第７のバルブＶ７との間で逆洗連絡ライン３７の管路３７ａに接続されている。以上の逆洗ライン５１の構成により、ＲＯ送液ポンプ２３ｄから吐出された濾過水が流動する下流側とＭＦ膜モジュール３の２次側とを連絡する態様を具現化している。
【００８５】
本実施形態に係る濾過装置１Ｂによれば、第１実施形態に係る濾過装置１Ａと同様の効果を期待でき、逆洗のための設備負荷を低減しながら、所望の処理能力を有する装置の構築が容易になる。
（第３実施形態）
【００８６】
次に、図１２を参照して本発明の第３実施形態に係る濾過装置１Ｃについて説明する。なお、第３実施形態に係る濾過装置１Ｃは、第１実施形態に係る濾過装置１Ａと同等の要素や部材等を備えており、第１実施形態と同等の要素や部材等については、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００８７】
濾過装置１Ｃは、第１濾過ユニット２Ｅ、第２濾過ユニット２Ｆ、第３濾過ユニット２Ｇ、及び第４濾過ユニット２Ｈを備えている。さらに、各濾過ユニット２Ｅ〜２Ｈそれぞれの逆洗ライン３１は、逆洗連絡ライン３７６１によって連絡されている。
【００８８】
本実施形態に係る濾過装置１Ｃでは、例えば、第３及び第４の濾過ユニット２Ｇ，２Ｈが逆洗対象の場合、第１及び第２濾過ユニット２Ｅ，２Ｆからの濾過水が逆洗水として第３及び第４の濾過ユニット２Ｇ，２Ｈに供給される。
【００８９】
本実施形態に係る濾過装置１Ｃによれば、第１実施形態に係る濾過装置１Ａまたは第２実施形態に係る濾過装置１Ｂと同様に逆洗のための設備負荷を低減しながら、所望の処理能力を有する装置の構築が容易になる。
【００９０】
以上、本発明を各実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は、上記の各実施形態のみに限定されるものではない。例えば、濾過ユニットの数は二基または四基に限定されず、三基または五基以上であってもよく、必要となる２次透過水の流量などに応じて適宜に選択できる。また、前段膜はＭＦ膜（精密濾過膜）に限定されず、限外濾過膜などであってもよく、また、後段膜はＲＯ膜（逆浸透膜）に限定されず、前段膜よりも膜分離性能の高い膜を適宜に用いることができる。
【符号の説明】
【００９１】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…濾過装置、２Ａ，２Ｃ，２Ｅ…第１濾過ユニット、２Ｂ，２Ｄ，２Ｆ…第２濾過ユニット、２Ｇ…第３濾過ユニット、２Ｈ…第４濾過ユニット、３…ＭＦ膜モジュール（前段膜モジュール）、３ａ…ＭＦ膜（前段膜）、５…ＲＯ膜モジュール（後段膜モジュール）、５ａ…ＲＯ膜、２３…連絡ライン、２３ｄ…ＲＯ送液ポンプ（濾過液圧送ポンプ）、３１…逆洗ライン、３７…逆洗連絡ライン。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原液を濾過する前段膜を有する複数の前段膜モジュールと、前記前段膜よりも膜分離性能の高い後段膜を有する後段膜モジュールとが組み込まれた濾過ユニットを備え、原液を前記前段膜モジュールで濾過し、前記前段膜モジュールから排出された濾過液を前記後段膜モジュールで濾過する濾過装置において、
前記濾過ユニットを複数備え、
前記濾過ユニットは、前記前段膜モジュールの２次側と前記後段膜モジュールの１次側とを連絡すると共に、前記濾過液が流動する連絡ラインと、前記連絡ラインに設けられると共に、吸い込み側の圧力を設定圧力に維持しながら前記濾過液を圧送する濾過液圧送ポンプと、前記濾過液圧送ポンプから吐出された前記濾過液が流動する下流側と前記前段膜モジュールの２次側とを連絡する逆洗ラインと、を有し、
複数の前記濾過ユニットそれぞれの前記逆洗ライン同士は前記濾過液が流動する逆洗連絡ラインを介して連絡され、逆洗時には逆洗対象以外の前記濾過ユニットの前記前段膜モジュールから排出された前記濾過液が前記逆洗連絡ラインを通って逆洗対象の前記濾過ユニットに供給されることを特徴とする濾過装置。
【請求項２】
前記前段膜は精密濾過膜であり、前記後段膜は逆浸透膜であることを特徴とする請求項１記載の濾過装置。
【請求項３】
前記濾過ユニットは複数の前記前段膜モジュールを備えており、
前記濾過ユニットそれぞれの前記前段膜モジュールの数は同数であることを特徴とする請求項１または２記載の濾過装置。
【請求項１】
原液を濾過する前段膜を有する複数の前段膜モジュールと、前記前段膜よりも膜分離性能の高い後段膜を有する後段膜モジュールとが組み込まれた濾過ユニットを備え、原液を前記前段膜モジュールで濾過し、前記前段膜モジュールから排出された濾過液を前記後段膜モジュールで濾過する濾過装置において、
前記濾過ユニットを複数備え、
前記濾過ユニットは、前記前段膜モジュールの２次側と前記後段膜モジュールの１次側とを連絡すると共に、前記濾過液が流動する連絡ラインと、前記連絡ラインに設けられると共に、吸い込み側の圧力を設定圧力に維持しながら前記濾過液を圧送する濾過液圧送ポンプと、前記濾過液圧送ポンプから吐出された前記濾過液が流動する下流側と前記前段膜モジュールの２次側とを連絡する逆洗ラインと、を有し、
複数の前記濾過ユニットそれぞれの前記逆洗ライン同士は前記濾過液が流動する逆洗連絡ラインを介して連絡され、逆洗時には逆洗対象以外の前記濾過ユニットの前記前段膜モジュールから排出された前記濾過液が前記逆洗連絡ラインを通って逆洗対象の前記濾過ユニットに供給されることを特徴とする濾過装置。
【請求項２】
前記前段膜は精密濾過膜であり、前記後段膜は逆浸透膜であることを特徴とする請求項１記載の濾過装置。
【請求項３】
前記濾過ユニットは複数の前記前段膜モジュールを備えており、
前記濾過ユニットそれぞれの前記前段膜モジュールの数は同数であることを特徴とする請求項１または２記載の濾過装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−１７７６５４（Ｐ２０１１−１７７６５４Ａ）
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４４４９６（Ｐ２０１０−４４４９６）
【出願日】平成２２年３月１日（２０１０．３．１）
【出願人】（３０３０４６３１４）旭化成ケミカルズ株式会社 (2,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１日（２０１０．３．１）
【出願人】（３０３０４６３１４）旭化成ケミカルズ株式会社 (2,513)
【Ｆターム（参考）】
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