膜濾過装置およびその制御方法
【課題】本発明の膜濾過装置は、逆洗を的確に行って濾過効率の低下や膜濾過装置の運転費の増加を防止しつつ、濾過水量を安定して充分に確保することを課題とする。
【解決手段】本発明は、分散媒と分散質とを分離する膜を有する複数の濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃのそれぞれで、所定時間の濾過と、この濾過によって前記濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃに蓄積された前記分散質の程度に応じて前記濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃごとに設定される所定回数の逆洗とを繰り返す膜濾過装置Ｓ１であって、前記濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃの逆洗開始時期が重なった場合に、逆洗回数の少ない順番に前記濾過ユニットの逆洗を行うことを特徴とする。
【解決手段】本発明は、分散媒と分散質とを分離する膜を有する複数の濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃのそれぞれで、所定時間の濾過と、この濾過によって前記濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃに蓄積された前記分散質の程度に応じて前記濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃごとに設定される所定回数の逆洗とを繰り返す膜濾過装置Ｓ１であって、前記濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃの逆洗開始時期が重なった場合に、逆洗回数の少ない順番に前記濾過ユニットの逆洗を行うことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膜モジュールを用いた膜濾過装置およびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
膜を使用した濾過は、例えば、樹脂、セラミック等からなる膜で分散質と分散媒とを分離する単位操作である。一般に、水から汚濁物質を除去する膜濾過装置は、濾過水量を調節することができるとともに、略同じ水質の濾過水を継続して得ることができる。その一方で、膜濾過装置は、濾過を長時間にわたって行うと、膜の表面に汚濁物質が蓄積して目詰まりを生じる。そして、膜の目詰まりは、濾過効率の低下や膜濾過装置の運転費の増加を引き起こす。したがって、膜濾過装置では、周知のとおり、膜の目詰まりを防止するために逆洗が行われる。
【０００３】
従来、濾過と逆洗とを繰り返す膜濾過装置としては、膜モジュールに蓄積した汚濁物質の程度に応じて逆洗の時間間隔（逆洗頻度）を制御するもの（例えば、特許文献１参照）や、一回当りの逆洗の時間の長さを制御するもの（例えば、特許文献２参照）が知られている。
【特許文献１】特開平１１−３１９５１６号公報
【特許文献２】特開平１１−１９４８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方、浄水場で使用される昨今の膜濾過装置は、その大容量化を図るために複数の膜モジュールからなる濾過ユニットを複数備えている。そして、この膜濾過装置では、原水を送り込む濾過ポンプが濾過ユニットごとに設けられている。つまり、濾過ユニットのそれぞれには、個別に原水が送り込まれて濾過が行われる。また、逆洗は、全濾過ユニット共通で使用される１機の逆洗ポンプや逆洗ブロワの運転によって行われる。つまり、この膜濾過装置においては、濾過は各濾過ユニットで独立して同時に行うことができるものの、逆洗は、複数の濾過ユニットのうちの１つの濾過ユニットでしか行うことができない。
このような膜濾過装置に前記した逆洗頻度を制御するもの（例えば、特許文献１参照）を適用すると、蓄積した汚濁物質の程度が各濾過ユニットで異なってくるので濾過ユニットごとに逆洗頻度が変動する。そのために、この膜濾過装置では、濾過の時間が濾過ユニットごとにばらつくという問題がある。言い換えれば、この膜濾過装置では、所期の濾過水量を安定して得ることが困難になる。
また、前記した逆洗の時間の長さを制御するもの（例えば、特許文献２参照）を適用した膜濾過装置では、濾過ユニットの数が増加すればするほど、逆洗を行っている濾過ユニット以外の濾過ユニットの待機する時間（逆洗の待ち時間）が長くなる。その結果、この膜濾過装置では、濾過水量の充分な確保が困難となる。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、逆洗を的確に行って濾過効率の低下や膜濾過装置の運転費の増加を防止しつつ、従来の膜濾過装置と比較して、濾過水量を安定して充分に確保することができる膜濾過装置およびその制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決する本発明は、分散媒と分散質とを分離する膜を有する複数の濾過ユニットのそれぞれで、所定時間の濾過と、この濾過によって前記濾過ユニットに蓄積された前記分散質の程度に応じて前記濾過ユニットごとに設定される所定回数の逆洗とを繰り返す膜濾過装置であって、前記濾過ユニットの逆洗開始時期が重なった場合に、逆洗回数の少ない順番に前記濾過ユニットの逆洗を行うことを特徴とする膜濾過装置、およびその制御方法である。この膜濾過装置およびその制御方法では、逆洗を待機している濾過ユニットの濾過の開始時間が遅れることを防止する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、逆洗を的確に行って濾過効率の低下や膜濾過装置の運転費の増加を防止することができるとともに、濾過水量を安定して充分に確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の膜濾過装置の実施形態について詳細に説明する。ここで参照する図面において、図１は、実施形態に係る膜濾過装置の構成説明図である。
【０００９】
図１に示すように、本実施形態に係る膜濾過装置Ｓ１は、２つの膜モジュール７をそれぞれ有する濾過ユニットＡ、濾過ユニットＢ、および濾過ユニットＣを備えている。そして、これらの濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃごとに濾過ポンプ２ａ、濾過ポンプ２ｂ、および濾過ポンプ２ｃが設けられている。これらの濾過ポンプ２ａ，２ｂ，２ｃは、原水１を濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃの各膜モジュール７に送り込むものである。
【００１０】
濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃの各膜モジュール７で濾過して得られた濾過水は、濾過水槽１５に貯留される。そして、原水１の濾過が進むにしたがって、各膜モジュール７の図示しない膜の表面には原水１に含まれる汚濁物質が蓄積していく。この膜に蓄積した汚濁物質は、次に説明する逆洗によって定期的に除かれる。なお、ここでの濾過水は、特許請求の範囲にいう「分散媒」に相当し、汚濁物質は、「分散質」に相当する。
【００１１】
逆洗は、濾過の時間ｔ１（図２（ａ）参照）が経過した後に後記する手順（図３参照）で行われる。逆洗には、濾過水槽１５に貯留された濾過水が使用される。つまり、逆洗は、濾過水槽１５の濾過水を逆洗ポンプ１４で濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃの各膜モジュール７に送り込むことによって行う。このとき各膜モジュール７には、逆洗ブロア３からエアが送り込まれて、原水１と接触する側の図示しない膜面が泡に曝される。その結果、原水１と接触する膜面に蓄積している汚濁物質は、除去されて廃液タンク８に排出されることとなる。
【００１２】
そして、逆洗は、全濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃに共通して使用される１機の逆洗ポンプ１４および１機の逆洗ブロワ３の運転によって行われる。つまり、逆洗は、濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃのうちのいずれか１つのみ行うことができ、２以上の濾過ユニットで同時に行うことができない。したがって、逆洗ポンプ１４が濾過水槽１５の濾過水を濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃのいずれかに送り込む際には、濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃごとに設けられた逆洗弁１３，１３，１３のうちの２つは閉じられることとなる。また、逆洗ブロア３がエアを濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃのいずれかに送り込む際には、濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃごとに設けられたエア弁４，４，４のうちの２つは閉じられることとなる。
【００１３】
このような膜濾過装置Ｓ１は、濾過と逆洗とを後記する所定のタイミングおよび手順で制御する制御装置６を備えている。この制御装置６は、濾過ポンプ２ａ，２ｂ，２ｃに個別に指令信号を出力して各濾過ポンプ２ａ，２ｂ，２ｃの起動、および停止を個別に制御する。つまり、制御装置６は、濾過ポンプ２ａ，２ｂ，２ｃに対して指令信号を出力することによって、各濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃごとに予め定められた所定の後記する時間ｔ１（図２（ａ）参照）で濾過を行わせた後に、その濾過を停止させるように制御する。
【００１４】
また、制御装置６は、逆洗ポンプ１４、および逆洗ブロア３に指令信号を出力して、逆洗ポンプ１４、および逆洗ブロア３の起動、および停止を制御する。つまり、制御装置６は、逆洗ポンプ１４、および逆洗ブロア３に対して指令信号を出力することによって、各濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃごとに逆洗を行わせた後に、その逆洗を停止させるように制御する。そして、制御装置６は、濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃのうち逆洗を行わない２つの濾過ユニットのそれぞれに設けられた逆洗弁１３，１３、およびエア弁４，４を閉じるとともに、濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃのうち逆洗を行う１つの濾過ユニットに設けられた逆洗弁１３、およびエア弁４を開くように制御する。
【００１５】
また、制御装置６は、後記する所定の時間ｔ２（図２（ａ）参照）で行われる逆洗単位を、濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃのそれぞれに蓄積した汚濁物質の量に応じて、各濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃで何回行うかを演算する。なお、ここでの逆洗単位は、特許請求の範囲にいう「所定回数の逆洗」に相当する。さらに詳しく説明すると、各濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃが後記する時間ｔ１（図２（ａ）参照）で１回の濾過を行った場合に、この濾過で各濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃ（膜モジュール７の図示しない膜）に蓄積した汚濁物質が除去されて、この膜濾過装置Ｓ１で要求される程度に膜が清浄となるための逆洗回数ｎＡ，ｎＢ，ｎＣ（以下、濾過ユニットを特定しない逆洗回数は単に「ｎ」という場合がある）を後記するように演算する。この逆洗回数ｎＡ，ｎＢ，ｎＣは、特許請求の範囲にいう「所定回数」に相当する。
ちなみに、逆洗単位は、例えば、逆洗ポンプ１４および逆洗ブロア３を通常の出力で運転した場合の、その運転時間で規定することができる。そして、この逆洗単位は、１回行われて濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃから除去される汚濁物質の量が、時間ｔ１で１回の濾過を行った場合に蓄積する汚濁物質の量よりも小さくなる範囲で規定されることが望ましい。
【００１６】
また、制御装置６は、濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃの逆洗開始時期が重なった場合に、逆洗回数ｎの少ない順番に各濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃが逆洗されるように、逆洗ポンプ１４、逆洗ブロア３、逆洗弁１３、およびエア弁４を制御する。ちなみに、本実施形態の制御装置６は、逆洗回数ｎが同じ場合に、逆洗回数ｎを演算した順番（演算時が早い順番）で逆洗を行うように制御する。
【００１７】
また、本実施形態での制御装置６は、前記した逆洗回数ｎを次のように演算するように構成されている。
制御装置６は、まず各濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃの原水１の流入側にそれぞれ設けられた圧力計５ａ、５ｂ，５ｃによって、各濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃの原水１側の圧力、つまり、膜モジュール７の図示しない膜の原水１側の圧力（Ｐ１）を濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃごとに検出する。また、制御装置６は、各濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃの濾過水の流出側にそれぞれ設けられた圧力計１２ａ、１２ｂ，１２ｃによって、各濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃの濾過水側の圧力、つまり、膜モジュール７の図示しない膜の濾過水側の圧力（Ｐ２）を濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃごとに検出する。
【００１８】
そして、制御装置６は、検出した圧力Ｐ１，Ｐ２に基づいて求めた膜差圧（Ｐ１−Ｐ２）を、１回の逆洗単位で逆洗を行って回復する膜差圧Ｐｄで除した値［（Ｐ１−Ｐ２）／Ｐｄ］の小数点以下を切り上げることによって、濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃごとに逆洗回数ｎＡ，ｎＢ，ｎＣを求める。なお、［（Ｐ１−Ｐ２）／Ｐｄ］の小数点以下を切り上げて求めた逆洗回数ｎで逆洗を行う膜濾過装置Ｓ１は、例えば、小数点以下を切り下げて求めた逆洗回数で逆洗を行うものと比較して、より確実に膜に蓄積された汚濁物質を除去することができる。
【００１９】
次に、本実施形態に係る膜濾過装置Ｓ１の動作について説明しつつ、膜濾過装置Ｓ１の制御方法について説明する。ここで参照する図２（ａ）は、実施形態に係る膜濾過装置が行う濾過および逆洗のタイミングを示すタイムチャート、図２（ｂ）は、比較例としての膜濾過装置が行う濾過および逆洗のタイミングを示すタイムチャートである。図３は、実施形態に係る膜濾過装置が行う逆洗の工程の手順を示すフローチャートである。
【００２０】
本実施形態に係る膜濾過装置Ｓ１では、図１に示すように、濾過ポンプ２ａ，２ｂ，２ｃのそれぞれが制御装置６からの指令信号に応じて原水１を各濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃの膜モジュール７に送り込むことによって濾過が開始される。そして、この膜濾過装置Ｓ１では、前記したように、各濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃでの濾過が進むにしたがって、各濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃから流出する濾過水が濾過水槽１５に貯留される一方で、各膜モジュール７の図示しない膜には、原水１に含まれる汚濁物質が蓄積されていく。
【００２１】
そして、図２（ａ）に示すように、各濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃが予め設定された所定の時間ｔ１で濾過を行った後に、制御装置６（図１参照）は、逆洗回数ｎの少ない順番で各濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃのそれぞれを逆洗するように、前記した逆洗ポンプ１４、逆洗ブロア３、逆洗弁１３、およびエア弁４（図１参照）を制御する。ちなみに、ここでは、図２（ａ）に示すように、濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃの逆洗開始時期が相互に重なっており、濾過ユニットＡの逆洗回数ｎＡが２回であり、濾過ユニットＢの逆洗回数ｎＢが１回であり、濾過ユニットＣの逆洗回数ｎＣが３回であると制御装置６が演算した場合を想定している。
【００２２】
つまり、制御装置６は、各濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃが時間ｔ１で濾過を行った後に、最初に濾過ユニットＢの逆洗を時間（ｔ２）で行い、この濾過ユニットＢの逆洗が終わった後に濾過ユニットＡの逆洗を時間（ｔ２×２）で行い、この濾過ユニットＡの逆洗が終わった後に濾過ユニットＣの逆洗を時間（ｔ２×３）で行うように、前記した逆洗ポンプ１４、逆洗ブロア３、逆洗弁１３、およびエア弁４（図１参照）を制御する。
【００２３】
そして、各濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃでは、それぞれの逆洗が終わった後に、次の濾過を時間ｔ１で行うとともに、この濾過が終わった後に、次の逆洗が行われる。ちなみに、次の逆洗では、濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃの逆洗開始時期が相互に重なっていないので、各濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃでは、濾過の時間ｔ１が経過後、直ちに次の逆洗が行われる。なお、ここでは、図２（ａ）に示すように、濾過ユニットＡの次の逆洗回数ｎＡが１回であり、濾過ユニットＢの次の逆洗回数ｎＢが２回であり、濾過ユニットＣの次の逆洗回数ｎＣが１回である場合を想定している。
【００２４】
また、制御装置６は、３つの濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃの逆洗開始時期が相互に重なった場合のほか、濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃのうちのいずれか２つが重なった場合にも、逆洗回数ｎの少ない順番で濾過ユニットをそれぞれ逆洗するように制御する。ちなみに、図２（ａ）の右側に示すように、ここでは濾過ユニットＢ，および濾過ユニットＣの逆洗開始時期が相互に重なっており、逆洗回数ｎＣが１回である濾過ユニットＣが、逆洗回数ｎＢが２回である濾過ユニットＢよりも先に逆洗が行われている。なお、図２（ｂ）の比較例のタイムチャートについては、制御装置６が行う逆洗の工程の手順を説明した後に説明する。
【００２５】
次に、膜濾過装置Ｓ１の制御装置６が行う逆洗の工程の手順について主に図３を参照しながら説明する。
膜濾過装置Ｓ１が起動することによって、制御装置６は、図３に示すように、濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃの前記した逆洗回数ｎＡ，ｎＢ，ｎＣの演算を開始する（ステップＳ１）。そして、制御装置６は、濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃのうちの少なくとも1つ（Ａ，Ｂand／orＣ）が逆洗開始時期に達したか否かを判定する（ステップＳ２）。そして、逆洗開始時期に達していないと判定した場合（ステップＳ２のＮｏ）には、制御装置６は、ステップＳ１に戻って逆洗回数ｎＡ，ｎＢ，ｎＣの演算を継続する。ここで逆洗開始時期に達していない場合とは、各濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃにおいて、その濾過の時間ｔ１が終わっていない場合を意味する。
【００２６】
一方、濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃのうちの少なくとも1つ（Ａ，Ｂand／orＣ）が逆洗開始時期に達したと判定した場合（ステップＳ２のＹｅｓ）には、制御装置６は、濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃのうちの２以上の濾過ユニットが逆洗開始時期に達したか否かを判定する（ステップＳ３）。そして、制御装置６は、２以上の濾過ユニットが逆洗開始時期に達したと判定した場合（ステップＳ３のＹｅｓ）、つまり、図２（ａ）に示すように、濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃのうちの２以上の濾過ユニットにおいて逆洗開始時期が相互に重なった場合には、逆洗回数が少ない濾過ユニットから順番に逆洗を行い（ステップＳ４）、２以上の濾過ユニットが逆洗開始時期に達していないと判定した場合（ステップＳ３のＮｏ）、つまり、図２（ａ）に示すように、濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃのうちのいずれか１つの濾過ユニットのみが逆洗開始時期に達した場合には、制御装置６は、演算したその逆洗回数ｎで濾過ユニットを逆洗するように制御する（ステップＳ５）。そして、この膜濾過装置Ｓ１の制御装置６では、このようなステップＳ１ないしステップＳ５が繰り返されて、濾過後に逆洗が行われることとなる。
【００２７】
以上のような膜濾過装置Ｓ１およびその制御方法によれば、次の作用効果を奏する。
この膜濾過装置Ｓ１では、前記したように、逆洗回数ｎの少ない濾過ユニットから順番に逆洗が行われる。これに対して、図２（ｂ）に示すように、例えば、逆洗回数ｎの多い順番、つまり、濾過ユニットＣ（逆洗回数ｎＣ：３回）、濾過ユニットＡ（逆洗回数ｎＡ：２回）、および濾過ユニットＢ（逆洗回数ｎＢ：１回）の順番で逆洗を行う比較例としての膜濾過装置が考えられる。
【００２８】
この比較例としての膜濾過装置では、逆洗回数ｎの多い濾過ユニットＣから順番で逆洗を行うことによって、濾過ユニットＣの逆洗中に待機している濾過ユニットＡ，Ｂの濾過の開始時間が遅れることとなる。そして、図示しないが、この開始された濾過に続く、逆洗を挟んでの濾過の繰り返しも遅れることとなる。このように濾過が遅れる傾向は、濾過ユニットの数が多くなればなるほど顕著となる。
【００２９】
これに対して、図２（ａ）に示すように、本実施形態に係る膜濾過装置Ｓ１は、逆洗回数ｎの少ない濾過ユニットから順番に逆洗が行われるので、他の濾過ユニットの逆洗が行われるまでの待機時間は、図２（ｂ）に示す比較例の膜濾過装置よりも短くなる。
また、本実施形態に係る膜濾過装置Ｓ１は、濾過が予め定めされた所定の時間ｔ１で行われるので、逆洗頻度を変える従来の膜濾過装置（例えば、特許文献１参照）と異なって、濾過水量が安定する。
【００３０】
したがって、本実施形態に係る膜濾過装置Ｓ１およびその制御方法によれば、逆洗を的確に行って濾過効率の低下や膜濾過装置の運転費の増加を防止することができるとともに、濾過水量を安定して充分に確保することができる。
【００３１】
なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、様々な形態で実施される。
前記実施形態では、逆洗回数ｎを膜差圧に基づいて制御装置６が演算するように構成されているが、本発明は膜差圧以外のパラメータで逆洗回数ｎを演算するものであってもよい。ここで参照する図４は、他の実施形態に係る膜濾過装置の構成説明図であって、膜モジュールに蓄積した汚濁物質の質量を求めて逆洗回数を演算する膜濾過装置の図である。なお、ここでの他の実施形態において、前記実施形態と同じ構成要素については同じ符号付してその詳細な説明は省略する。
【００３２】
図４に示すように、他の実施形態に係る膜濾過装置Ｓ２は、濾過ポンプ２に供給する原水１の濁度を計測してその信号を制御装置６に出力する濁度計１６と、濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃのそれぞれから排出される濾過水の流量を測定してその信号を制御装置６に出力する、３つの濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃごとに設けられた流量計１７ａ，１７ｂ，１７ｃとを備えている。
【００３３】
この膜濾過装置Ｓ２では、制御装置６が濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃのそれぞれの逆洗回数ｎＡ，ｎＢ，ｎＣを、濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃに蓄積した汚濁物質の質量に基づいて演算する以外は、前記実施形態に係る膜濾過装置Ｓ１（図１、図２（ａ）、および図３参照）と同様に、濾過および逆洗を繰り返すように構成されている。したがって、ここでは膜濾過装置Ｓ２の制御装置６における逆洗回数ｎＡ，ｎＢ，ｎＣの演算についてのみ説明する。
【００３４】
膜濾過装置Ｓ２の制御装置６は、濾過ポンプ２に供給される原水１の濁度を濁度計１６によって検出する。ちなみに、本実施形態での濁度Ｆ（ｍｇ／Ｌ）は、原水１Ｌ中に含まれる汚濁物質の質量をカオリンの質量に換算して測定したものであって、本実施形態での濁度計１６は、散乱光測定法に準拠したものである。なお、濁度計１６は、これに限定されるものではなく、カオリン濁度標準に代えて、ポリスチレン濁度標準やホルマジン濁度標準であってもよく、また、散乱光測定法に代えて、積分球式測定法や粒子計測法、表面散乱光測定法等の他の測定法に準拠したものであってもよい。
【００３５】
また、ここでの制御装置６は、流量計１７ａ，１７ｂ，１７ｃによって、濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃごとに流出する濾過水の流量Ｑｉ（Ｌ／分）を検出する。
そして、制御装置６は、検出した濁度Ｆ（ｍｇ／Ｌ）、各濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃから流出する濾過水の流量Ｑｉ（Ｌ／分）、および各濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃの濾過の時間ｔｉ（分）に基づいて、次式（１）で示される各濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃに蓄積された汚濁物質の質量Ｍｉ（ｍｇ）を演算する。
汚濁物質の質量：Ｍｉ＝Ｆ×Ｑｉ×ｔｉ ・・・（１）
（但し、式（１）中、Ｆ、Ｑｉ、およびｔｉは前記と同義である）
【００３６】
そして、制御装置６は、前記式（１）で求めた汚濁物質の質量（Ｍｉ）を、１回の逆洗単位で逆洗を行って各濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃから除去される汚濁物質の質量Ｍｄで除した値（Ｍｉ／Ｍｄ）の小数点以下を切り上げることによって、濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃごとに逆洗回数ｎＡ，ｎＢ，ｎＣを求める。
ちなみに、１回の逆洗単位で各濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃから除去される汚濁物質の質量Ｍｄは、予め１回の逆洗単位で逆洗を実験的に行って設定することができる。
【００３７】
このような膜濾過装置Ｓ２は、前記実施形態に係る膜濾過装置Ｓ１と同様の作用効果を奏するほか、各濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃに蓄積した汚濁物質の質量に応じて各逆洗回数ｎＡ，ｎＢ，ｎＣを求めるので、前記した膜差圧で逆洗回数ｎＡ，ｎＢ，ｎＣを求める膜濾過装置Ｓ１と比較して、各濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃに蓄積した汚濁物質をより確実に除去できるように逆洗を行うことができる作用効果をも奏する。
【００３８】
また、前記実施形態に係る膜濾過装置Ｓ１では、２つの膜モジュール７をそれぞれ有する３つの濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃを備えているが、本発明は膜モジュール７が３以上であってもよいし、濾過ユニットが４以上であってもよい。
【００３９】
また、前記実施形態に係る膜濾過装置Ｓ１では、膜モジュール７は、中空糸膜を備えたモジュールを想定しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、中空糸膜に代えて、スパイラル膜、チューブラ膜、平膜等の他の膜を備える膜モジュール７であってもよい。
【００４０】
また、前記実施形態に係る膜濾過装置Ｓ１は、浄水場に使用するものを想定しているが、本発明は薬品を製造する工業分野等で使用されるものであってもよい。
【００４１】
また、前記実施形態に係る膜濾過装置Ｓ１は、濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃの逆洗の順番を、逆洗回数ｎＡ，ｎＢ，ｎＣの少ない順番で行っているが、本発明は前記［（Ｐ１−Ｐ２）／Ｐｄ］の小さい順番で逆洗を行うとともに、逆洗回数ｎを前記実施形態と同様に、［（Ｐ１−Ｐ２）／Ｐｄ］の小数点以下を切り上げて求めるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施形態に係る膜濾過装置の構成説明図である。
【図２】（ａ）は、実施形態に係る膜濾過装置が行う濾過および逆洗のタイミングを示すタイムチャート、（ｂ）は、比較例としての膜濾過装置が行う濾過および逆洗のタイミングを示すタイムチャートである。
【図３】本発明の実施形態に係る膜濾過装置が行う逆洗の工程の手順を示すフローチャートである。
【図４】他の実施形態に係る膜濾過装置の構成説明図であって、膜モジュールに蓄積した汚濁物質の質量を求めて逆洗回数を演算する膜濾過装置の図である。
【符号の説明】
【００４３】
１ 原水
６ 制御装置
７ 膜モジュール
Ａ 濾過ユニット
Ｂ 濾過ユニット
Ｃ 濾過ユニット
Ｓ１ 膜濾過装置
Ｓ２ 膜濾過装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膜モジュールを用いた膜濾過装置およびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
膜を使用した濾過は、例えば、樹脂、セラミック等からなる膜で分散質と分散媒とを分離する単位操作である。一般に、水から汚濁物質を除去する膜濾過装置は、濾過水量を調節することができるとともに、略同じ水質の濾過水を継続して得ることができる。その一方で、膜濾過装置は、濾過を長時間にわたって行うと、膜の表面に汚濁物質が蓄積して目詰まりを生じる。そして、膜の目詰まりは、濾過効率の低下や膜濾過装置の運転費の増加を引き起こす。したがって、膜濾過装置では、周知のとおり、膜の目詰まりを防止するために逆洗が行われる。
【０００３】
従来、濾過と逆洗とを繰り返す膜濾過装置としては、膜モジュールに蓄積した汚濁物質の程度に応じて逆洗の時間間隔（逆洗頻度）を制御するもの（例えば、特許文献１参照）や、一回当りの逆洗の時間の長さを制御するもの（例えば、特許文献２参照）が知られている。
【特許文献１】特開平１１−３１９５１６号公報
【特許文献２】特開平１１−１９４８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方、浄水場で使用される昨今の膜濾過装置は、その大容量化を図るために複数の膜モジュールからなる濾過ユニットを複数備えている。そして、この膜濾過装置では、原水を送り込む濾過ポンプが濾過ユニットごとに設けられている。つまり、濾過ユニットのそれぞれには、個別に原水が送り込まれて濾過が行われる。また、逆洗は、全濾過ユニット共通で使用される１機の逆洗ポンプや逆洗ブロワの運転によって行われる。つまり、この膜濾過装置においては、濾過は各濾過ユニットで独立して同時に行うことができるものの、逆洗は、複数の濾過ユニットのうちの１つの濾過ユニットでしか行うことができない。
このような膜濾過装置に前記した逆洗頻度を制御するもの（例えば、特許文献１参照）を適用すると、蓄積した汚濁物質の程度が各濾過ユニットで異なってくるので濾過ユニットごとに逆洗頻度が変動する。そのために、この膜濾過装置では、濾過の時間が濾過ユニットごとにばらつくという問題がある。言い換えれば、この膜濾過装置では、所期の濾過水量を安定して得ることが困難になる。
また、前記した逆洗の時間の長さを制御するもの（例えば、特許文献２参照）を適用した膜濾過装置では、濾過ユニットの数が増加すればするほど、逆洗を行っている濾過ユニット以外の濾過ユニットの待機する時間（逆洗の待ち時間）が長くなる。その結果、この膜濾過装置では、濾過水量の充分な確保が困難となる。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、逆洗を的確に行って濾過効率の低下や膜濾過装置の運転費の増加を防止しつつ、従来の膜濾過装置と比較して、濾過水量を安定して充分に確保することができる膜濾過装置およびその制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決する本発明は、分散媒と分散質とを分離する膜を有する複数の濾過ユニットのそれぞれで、所定時間の濾過と、この濾過によって前記濾過ユニットに蓄積された前記分散質の程度に応じて前記濾過ユニットごとに設定される所定回数の逆洗とを繰り返す膜濾過装置であって、前記濾過ユニットの逆洗開始時期が重なった場合に、逆洗回数の少ない順番に前記濾過ユニットの逆洗を行うことを特徴とする膜濾過装置、およびその制御方法である。この膜濾過装置およびその制御方法では、逆洗を待機している濾過ユニットの濾過の開始時間が遅れることを防止する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、逆洗を的確に行って濾過効率の低下や膜濾過装置の運転費の増加を防止することができるとともに、濾過水量を安定して充分に確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の膜濾過装置の実施形態について詳細に説明する。ここで参照する図面において、図１は、実施形態に係る膜濾過装置の構成説明図である。
【０００９】
図１に示すように、本実施形態に係る膜濾過装置Ｓ１は、２つの膜モジュール７をそれぞれ有する濾過ユニットＡ、濾過ユニットＢ、および濾過ユニットＣを備えている。そして、これらの濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃごとに濾過ポンプ２ａ、濾過ポンプ２ｂ、および濾過ポンプ２ｃが設けられている。これらの濾過ポンプ２ａ，２ｂ，２ｃは、原水１を濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃの各膜モジュール７に送り込むものである。
【００１０】
濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃの各膜モジュール７で濾過して得られた濾過水は、濾過水槽１５に貯留される。そして、原水１の濾過が進むにしたがって、各膜モジュール７の図示しない膜の表面には原水１に含まれる汚濁物質が蓄積していく。この膜に蓄積した汚濁物質は、次に説明する逆洗によって定期的に除かれる。なお、ここでの濾過水は、特許請求の範囲にいう「分散媒」に相当し、汚濁物質は、「分散質」に相当する。
【００１１】
逆洗は、濾過の時間ｔ１（図２（ａ）参照）が経過した後に後記する手順（図３参照）で行われる。逆洗には、濾過水槽１５に貯留された濾過水が使用される。つまり、逆洗は、濾過水槽１５の濾過水を逆洗ポンプ１４で濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃの各膜モジュール７に送り込むことによって行う。このとき各膜モジュール７には、逆洗ブロア３からエアが送り込まれて、原水１と接触する側の図示しない膜面が泡に曝される。その結果、原水１と接触する膜面に蓄積している汚濁物質は、除去されて廃液タンク８に排出されることとなる。
【００１２】
そして、逆洗は、全濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃに共通して使用される１機の逆洗ポンプ１４および１機の逆洗ブロワ３の運転によって行われる。つまり、逆洗は、濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃのうちのいずれか１つのみ行うことができ、２以上の濾過ユニットで同時に行うことができない。したがって、逆洗ポンプ１４が濾過水槽１５の濾過水を濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃのいずれかに送り込む際には、濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃごとに設けられた逆洗弁１３，１３，１３のうちの２つは閉じられることとなる。また、逆洗ブロア３がエアを濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃのいずれかに送り込む際には、濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃごとに設けられたエア弁４，４，４のうちの２つは閉じられることとなる。
【００１３】
このような膜濾過装置Ｓ１は、濾過と逆洗とを後記する所定のタイミングおよび手順で制御する制御装置６を備えている。この制御装置６は、濾過ポンプ２ａ，２ｂ，２ｃに個別に指令信号を出力して各濾過ポンプ２ａ，２ｂ，２ｃの起動、および停止を個別に制御する。つまり、制御装置６は、濾過ポンプ２ａ，２ｂ，２ｃに対して指令信号を出力することによって、各濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃごとに予め定められた所定の後記する時間ｔ１（図２（ａ）参照）で濾過を行わせた後に、その濾過を停止させるように制御する。
【００１４】
また、制御装置６は、逆洗ポンプ１４、および逆洗ブロア３に指令信号を出力して、逆洗ポンプ１４、および逆洗ブロア３の起動、および停止を制御する。つまり、制御装置６は、逆洗ポンプ１４、および逆洗ブロア３に対して指令信号を出力することによって、各濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃごとに逆洗を行わせた後に、その逆洗を停止させるように制御する。そして、制御装置６は、濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃのうち逆洗を行わない２つの濾過ユニットのそれぞれに設けられた逆洗弁１３，１３、およびエア弁４，４を閉じるとともに、濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃのうち逆洗を行う１つの濾過ユニットに設けられた逆洗弁１３、およびエア弁４を開くように制御する。
【００１５】
また、制御装置６は、後記する所定の時間ｔ２（図２（ａ）参照）で行われる逆洗単位を、濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃのそれぞれに蓄積した汚濁物質の量に応じて、各濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃで何回行うかを演算する。なお、ここでの逆洗単位は、特許請求の範囲にいう「所定回数の逆洗」に相当する。さらに詳しく説明すると、各濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃが後記する時間ｔ１（図２（ａ）参照）で１回の濾過を行った場合に、この濾過で各濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃ（膜モジュール７の図示しない膜）に蓄積した汚濁物質が除去されて、この膜濾過装置Ｓ１で要求される程度に膜が清浄となるための逆洗回数ｎＡ，ｎＢ，ｎＣ（以下、濾過ユニットを特定しない逆洗回数は単に「ｎ」という場合がある）を後記するように演算する。この逆洗回数ｎＡ，ｎＢ，ｎＣは、特許請求の範囲にいう「所定回数」に相当する。
ちなみに、逆洗単位は、例えば、逆洗ポンプ１４および逆洗ブロア３を通常の出力で運転した場合の、その運転時間で規定することができる。そして、この逆洗単位は、１回行われて濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃから除去される汚濁物質の量が、時間ｔ１で１回の濾過を行った場合に蓄積する汚濁物質の量よりも小さくなる範囲で規定されることが望ましい。
【００１６】
また、制御装置６は、濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃの逆洗開始時期が重なった場合に、逆洗回数ｎの少ない順番に各濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃが逆洗されるように、逆洗ポンプ１４、逆洗ブロア３、逆洗弁１３、およびエア弁４を制御する。ちなみに、本実施形態の制御装置６は、逆洗回数ｎが同じ場合に、逆洗回数ｎを演算した順番（演算時が早い順番）で逆洗を行うように制御する。
【００１７】
また、本実施形態での制御装置６は、前記した逆洗回数ｎを次のように演算するように構成されている。
制御装置６は、まず各濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃの原水１の流入側にそれぞれ設けられた圧力計５ａ、５ｂ，５ｃによって、各濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃの原水１側の圧力、つまり、膜モジュール７の図示しない膜の原水１側の圧力（Ｐ１）を濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃごとに検出する。また、制御装置６は、各濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃの濾過水の流出側にそれぞれ設けられた圧力計１２ａ、１２ｂ，１２ｃによって、各濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃの濾過水側の圧力、つまり、膜モジュール７の図示しない膜の濾過水側の圧力（Ｐ２）を濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃごとに検出する。
【００１８】
そして、制御装置６は、検出した圧力Ｐ１，Ｐ２に基づいて求めた膜差圧（Ｐ１−Ｐ２）を、１回の逆洗単位で逆洗を行って回復する膜差圧Ｐｄで除した値［（Ｐ１−Ｐ２）／Ｐｄ］の小数点以下を切り上げることによって、濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃごとに逆洗回数ｎＡ，ｎＢ，ｎＣを求める。なお、［（Ｐ１−Ｐ２）／Ｐｄ］の小数点以下を切り上げて求めた逆洗回数ｎで逆洗を行う膜濾過装置Ｓ１は、例えば、小数点以下を切り下げて求めた逆洗回数で逆洗を行うものと比較して、より確実に膜に蓄積された汚濁物質を除去することができる。
【００１９】
次に、本実施形態に係る膜濾過装置Ｓ１の動作について説明しつつ、膜濾過装置Ｓ１の制御方法について説明する。ここで参照する図２（ａ）は、実施形態に係る膜濾過装置が行う濾過および逆洗のタイミングを示すタイムチャート、図２（ｂ）は、比較例としての膜濾過装置が行う濾過および逆洗のタイミングを示すタイムチャートである。図３は、実施形態に係る膜濾過装置が行う逆洗の工程の手順を示すフローチャートである。
【００２０】
本実施形態に係る膜濾過装置Ｓ１では、図１に示すように、濾過ポンプ２ａ，２ｂ，２ｃのそれぞれが制御装置６からの指令信号に応じて原水１を各濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃの膜モジュール７に送り込むことによって濾過が開始される。そして、この膜濾過装置Ｓ１では、前記したように、各濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃでの濾過が進むにしたがって、各濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃから流出する濾過水が濾過水槽１５に貯留される一方で、各膜モジュール７の図示しない膜には、原水１に含まれる汚濁物質が蓄積されていく。
【００２１】
そして、図２（ａ）に示すように、各濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃが予め設定された所定の時間ｔ１で濾過を行った後に、制御装置６（図１参照）は、逆洗回数ｎの少ない順番で各濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃのそれぞれを逆洗するように、前記した逆洗ポンプ１４、逆洗ブロア３、逆洗弁１３、およびエア弁４（図１参照）を制御する。ちなみに、ここでは、図２（ａ）に示すように、濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃの逆洗開始時期が相互に重なっており、濾過ユニットＡの逆洗回数ｎＡが２回であり、濾過ユニットＢの逆洗回数ｎＢが１回であり、濾過ユニットＣの逆洗回数ｎＣが３回であると制御装置６が演算した場合を想定している。
【００２２】
つまり、制御装置６は、各濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃが時間ｔ１で濾過を行った後に、最初に濾過ユニットＢの逆洗を時間（ｔ２）で行い、この濾過ユニットＢの逆洗が終わった後に濾過ユニットＡの逆洗を時間（ｔ２×２）で行い、この濾過ユニットＡの逆洗が終わった後に濾過ユニットＣの逆洗を時間（ｔ２×３）で行うように、前記した逆洗ポンプ１４、逆洗ブロア３、逆洗弁１３、およびエア弁４（図１参照）を制御する。
【００２３】
そして、各濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃでは、それぞれの逆洗が終わった後に、次の濾過を時間ｔ１で行うとともに、この濾過が終わった後に、次の逆洗が行われる。ちなみに、次の逆洗では、濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃの逆洗開始時期が相互に重なっていないので、各濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃでは、濾過の時間ｔ１が経過後、直ちに次の逆洗が行われる。なお、ここでは、図２（ａ）に示すように、濾過ユニットＡの次の逆洗回数ｎＡが１回であり、濾過ユニットＢの次の逆洗回数ｎＢが２回であり、濾過ユニットＣの次の逆洗回数ｎＣが１回である場合を想定している。
【００２４】
また、制御装置６は、３つの濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃの逆洗開始時期が相互に重なった場合のほか、濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃのうちのいずれか２つが重なった場合にも、逆洗回数ｎの少ない順番で濾過ユニットをそれぞれ逆洗するように制御する。ちなみに、図２（ａ）の右側に示すように、ここでは濾過ユニットＢ，および濾過ユニットＣの逆洗開始時期が相互に重なっており、逆洗回数ｎＣが１回である濾過ユニットＣが、逆洗回数ｎＢが２回である濾過ユニットＢよりも先に逆洗が行われている。なお、図２（ｂ）の比較例のタイムチャートについては、制御装置６が行う逆洗の工程の手順を説明した後に説明する。
【００２５】
次に、膜濾過装置Ｓ１の制御装置６が行う逆洗の工程の手順について主に図３を参照しながら説明する。
膜濾過装置Ｓ１が起動することによって、制御装置６は、図３に示すように、濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃの前記した逆洗回数ｎＡ，ｎＢ，ｎＣの演算を開始する（ステップＳ１）。そして、制御装置６は、濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃのうちの少なくとも1つ（Ａ，Ｂand／orＣ）が逆洗開始時期に達したか否かを判定する（ステップＳ２）。そして、逆洗開始時期に達していないと判定した場合（ステップＳ２のＮｏ）には、制御装置６は、ステップＳ１に戻って逆洗回数ｎＡ，ｎＢ，ｎＣの演算を継続する。ここで逆洗開始時期に達していない場合とは、各濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃにおいて、その濾過の時間ｔ１が終わっていない場合を意味する。
【００２６】
一方、濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃのうちの少なくとも1つ（Ａ，Ｂand／orＣ）が逆洗開始時期に達したと判定した場合（ステップＳ２のＹｅｓ）には、制御装置６は、濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃのうちの２以上の濾過ユニットが逆洗開始時期に達したか否かを判定する（ステップＳ３）。そして、制御装置６は、２以上の濾過ユニットが逆洗開始時期に達したと判定した場合（ステップＳ３のＹｅｓ）、つまり、図２（ａ）に示すように、濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃのうちの２以上の濾過ユニットにおいて逆洗開始時期が相互に重なった場合には、逆洗回数が少ない濾過ユニットから順番に逆洗を行い（ステップＳ４）、２以上の濾過ユニットが逆洗開始時期に達していないと判定した場合（ステップＳ３のＮｏ）、つまり、図２（ａ）に示すように、濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃのうちのいずれか１つの濾過ユニットのみが逆洗開始時期に達した場合には、制御装置６は、演算したその逆洗回数ｎで濾過ユニットを逆洗するように制御する（ステップＳ５）。そして、この膜濾過装置Ｓ１の制御装置６では、このようなステップＳ１ないしステップＳ５が繰り返されて、濾過後に逆洗が行われることとなる。
【００２７】
以上のような膜濾過装置Ｓ１およびその制御方法によれば、次の作用効果を奏する。
この膜濾過装置Ｓ１では、前記したように、逆洗回数ｎの少ない濾過ユニットから順番に逆洗が行われる。これに対して、図２（ｂ）に示すように、例えば、逆洗回数ｎの多い順番、つまり、濾過ユニットＣ（逆洗回数ｎＣ：３回）、濾過ユニットＡ（逆洗回数ｎＡ：２回）、および濾過ユニットＢ（逆洗回数ｎＢ：１回）の順番で逆洗を行う比較例としての膜濾過装置が考えられる。
【００２８】
この比較例としての膜濾過装置では、逆洗回数ｎの多い濾過ユニットＣから順番で逆洗を行うことによって、濾過ユニットＣの逆洗中に待機している濾過ユニットＡ，Ｂの濾過の開始時間が遅れることとなる。そして、図示しないが、この開始された濾過に続く、逆洗を挟んでの濾過の繰り返しも遅れることとなる。このように濾過が遅れる傾向は、濾過ユニットの数が多くなればなるほど顕著となる。
【００２９】
これに対して、図２（ａ）に示すように、本実施形態に係る膜濾過装置Ｓ１は、逆洗回数ｎの少ない濾過ユニットから順番に逆洗が行われるので、他の濾過ユニットの逆洗が行われるまでの待機時間は、図２（ｂ）に示す比較例の膜濾過装置よりも短くなる。
また、本実施形態に係る膜濾過装置Ｓ１は、濾過が予め定めされた所定の時間ｔ１で行われるので、逆洗頻度を変える従来の膜濾過装置（例えば、特許文献１参照）と異なって、濾過水量が安定する。
【００３０】
したがって、本実施形態に係る膜濾過装置Ｓ１およびその制御方法によれば、逆洗を的確に行って濾過効率の低下や膜濾過装置の運転費の増加を防止することができるとともに、濾過水量を安定して充分に確保することができる。
【００３１】
なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、様々な形態で実施される。
前記実施形態では、逆洗回数ｎを膜差圧に基づいて制御装置６が演算するように構成されているが、本発明は膜差圧以外のパラメータで逆洗回数ｎを演算するものであってもよい。ここで参照する図４は、他の実施形態に係る膜濾過装置の構成説明図であって、膜モジュールに蓄積した汚濁物質の質量を求めて逆洗回数を演算する膜濾過装置の図である。なお、ここでの他の実施形態において、前記実施形態と同じ構成要素については同じ符号付してその詳細な説明は省略する。
【００３２】
図４に示すように、他の実施形態に係る膜濾過装置Ｓ２は、濾過ポンプ２に供給する原水１の濁度を計測してその信号を制御装置６に出力する濁度計１６と、濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃのそれぞれから排出される濾過水の流量を測定してその信号を制御装置６に出力する、３つの濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃごとに設けられた流量計１７ａ，１７ｂ，１７ｃとを備えている。
【００３３】
この膜濾過装置Ｓ２では、制御装置６が濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃのそれぞれの逆洗回数ｎＡ，ｎＢ，ｎＣを、濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃに蓄積した汚濁物質の質量に基づいて演算する以外は、前記実施形態に係る膜濾過装置Ｓ１（図１、図２（ａ）、および図３参照）と同様に、濾過および逆洗を繰り返すように構成されている。したがって、ここでは膜濾過装置Ｓ２の制御装置６における逆洗回数ｎＡ，ｎＢ，ｎＣの演算についてのみ説明する。
【００３４】
膜濾過装置Ｓ２の制御装置６は、濾過ポンプ２に供給される原水１の濁度を濁度計１６によって検出する。ちなみに、本実施形態での濁度Ｆ（ｍｇ／Ｌ）は、原水１Ｌ中に含まれる汚濁物質の質量をカオリンの質量に換算して測定したものであって、本実施形態での濁度計１６は、散乱光測定法に準拠したものである。なお、濁度計１６は、これに限定されるものではなく、カオリン濁度標準に代えて、ポリスチレン濁度標準やホルマジン濁度標準であってもよく、また、散乱光測定法に代えて、積分球式測定法や粒子計測法、表面散乱光測定法等の他の測定法に準拠したものであってもよい。
【００３５】
また、ここでの制御装置６は、流量計１７ａ，１７ｂ，１７ｃによって、濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃごとに流出する濾過水の流量Ｑｉ（Ｌ／分）を検出する。
そして、制御装置６は、検出した濁度Ｆ（ｍｇ／Ｌ）、各濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃから流出する濾過水の流量Ｑｉ（Ｌ／分）、および各濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃの濾過の時間ｔｉ（分）に基づいて、次式（１）で示される各濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃに蓄積された汚濁物質の質量Ｍｉ（ｍｇ）を演算する。
汚濁物質の質量：Ｍｉ＝Ｆ×Ｑｉ×ｔｉ ・・・（１）
（但し、式（１）中、Ｆ、Ｑｉ、およびｔｉは前記と同義である）
【００３６】
そして、制御装置６は、前記式（１）で求めた汚濁物質の質量（Ｍｉ）を、１回の逆洗単位で逆洗を行って各濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃから除去される汚濁物質の質量Ｍｄで除した値（Ｍｉ／Ｍｄ）の小数点以下を切り上げることによって、濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃごとに逆洗回数ｎＡ，ｎＢ，ｎＣを求める。
ちなみに、１回の逆洗単位で各濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃから除去される汚濁物質の質量Ｍｄは、予め１回の逆洗単位で逆洗を実験的に行って設定することができる。
【００３７】
このような膜濾過装置Ｓ２は、前記実施形態に係る膜濾過装置Ｓ１と同様の作用効果を奏するほか、各濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃに蓄積した汚濁物質の質量に応じて各逆洗回数ｎＡ，ｎＢ，ｎＣを求めるので、前記した膜差圧で逆洗回数ｎＡ，ｎＢ，ｎＣを求める膜濾過装置Ｓ１と比較して、各濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃに蓄積した汚濁物質をより確実に除去できるように逆洗を行うことができる作用効果をも奏する。
【００３８】
また、前記実施形態に係る膜濾過装置Ｓ１では、２つの膜モジュール７をそれぞれ有する３つの濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃを備えているが、本発明は膜モジュール７が３以上であってもよいし、濾過ユニットが４以上であってもよい。
【００３９】
また、前記実施形態に係る膜濾過装置Ｓ１では、膜モジュール７は、中空糸膜を備えたモジュールを想定しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、中空糸膜に代えて、スパイラル膜、チューブラ膜、平膜等の他の膜を備える膜モジュール７であってもよい。
【００４０】
また、前記実施形態に係る膜濾過装置Ｓ１は、浄水場に使用するものを想定しているが、本発明は薬品を製造する工業分野等で使用されるものであってもよい。
【００４１】
また、前記実施形態に係る膜濾過装置Ｓ１は、濾過ユニットＡ，Ｂ，Ｃの逆洗の順番を、逆洗回数ｎＡ，ｎＢ，ｎＣの少ない順番で行っているが、本発明は前記［（Ｐ１−Ｐ２）／Ｐｄ］の小さい順番で逆洗を行うとともに、逆洗回数ｎを前記実施形態と同様に、［（Ｐ１−Ｐ２）／Ｐｄ］の小数点以下を切り上げて求めるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施形態に係る膜濾過装置の構成説明図である。
【図２】（ａ）は、実施形態に係る膜濾過装置が行う濾過および逆洗のタイミングを示すタイムチャート、（ｂ）は、比較例としての膜濾過装置が行う濾過および逆洗のタイミングを示すタイムチャートである。
【図３】本発明の実施形態に係る膜濾過装置が行う逆洗の工程の手順を示すフローチャートである。
【図４】他の実施形態に係る膜濾過装置の構成説明図であって、膜モジュールに蓄積した汚濁物質の質量を求めて逆洗回数を演算する膜濾過装置の図である。
【符号の説明】
【００４３】
１ 原水
６ 制御装置
７ 膜モジュール
Ａ 濾過ユニット
Ｂ 濾過ユニット
Ｃ 濾過ユニット
Ｓ１ 膜濾過装置
Ｓ２ 膜濾過装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分散媒と分散質とを分離する膜を有する複数の濾過ユニットのそれぞれで、所定時間の濾過と、この濾過によって前記濾過ユニットに蓄積された前記分散質の程度に応じて前記濾過ユニットごとに設定される所定回数の逆洗とを繰り返す膜濾過装置の制御方法であって、
前記濾過ユニットの逆洗開始時期が重なった場合に、逆洗回数の少ない順番に前記濾過ユニットの逆洗を行うことを特徴とする膜濾過装置の制御方法。
【請求項２】
前記逆洗回数は、前記濾過ユニットの膜差圧に基づいて設定されることを特徴とする請求項１に記載の膜濾過装置の制御方法。
【請求項３】
前記逆洗回数は、前記濾過ユニットに蓄積した前記分散質の質量に基づいて設定されることを特徴とする請求項１に記載の膜濾過装置の制御方法。
【請求項４】
分散媒と分散質とを分離する膜を有する複数の濾過ユニットと、
前記濾過ユニットのそれぞれで、所定時間の濾過と、この濾過によって前記濾過ユニットに蓄積された前記分散質の程度に応じて前記濾過ユニットごとに設定される所定回数の逆洗とを繰り返すように制御する制御装置とを備える膜濾過装置であって、
前記制御装置は、前記濾過ユニットの逆洗開始時期が重なった場合に、逆洗回数の少ない順番に前記濾過ユニットの逆洗を行うことを特徴とする膜濾過装置。
【請求項１】
分散媒と分散質とを分離する膜を有する複数の濾過ユニットのそれぞれで、所定時間の濾過と、この濾過によって前記濾過ユニットに蓄積された前記分散質の程度に応じて前記濾過ユニットごとに設定される所定回数の逆洗とを繰り返す膜濾過装置の制御方法であって、
前記濾過ユニットの逆洗開始時期が重なった場合に、逆洗回数の少ない順番に前記濾過ユニットの逆洗を行うことを特徴とする膜濾過装置の制御方法。
【請求項２】
前記逆洗回数は、前記濾過ユニットの膜差圧に基づいて設定されることを特徴とする請求項１に記載の膜濾過装置の制御方法。
【請求項３】
前記逆洗回数は、前記濾過ユニットに蓄積した前記分散質の質量に基づいて設定されることを特徴とする請求項１に記載の膜濾過装置の制御方法。
【請求項４】
分散媒と分散質とを分離する膜を有する複数の濾過ユニットと、
前記濾過ユニットのそれぞれで、所定時間の濾過と、この濾過によって前記濾過ユニットに蓄積された前記分散質の程度に応じて前記濾過ユニットごとに設定される所定回数の逆洗とを繰り返すように制御する制御装置とを備える膜濾過装置であって、
前記制御装置は、前記濾過ユニットの逆洗開始時期が重なった場合に、逆洗回数の少ない順番に前記濾過ユニットの逆洗を行うことを特徴とする膜濾過装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−１３６８００（Ｐ２００９−１３６８００Ａ）
【公開日】平成２１年６月２５日（２００９．６．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３１６８３０（Ｐ２００７−３１６８３０）
【出願日】平成１９年１２月７日（２００７．１２．７）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月２５日（２００９．６．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月７日（２００７．１２．７）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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