CN110431111A - 膜分离装置及膜分离方法 - Google Patents

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Abstract

提供能够抑制膜面曝气风量、可减少运转成本的膜分离装置。具备：将膜分离槽(1)内的被处理水过滤的分离膜2；由设置于分离膜下部的散气管(7)进行膜面曝气的膜面曝气装置(5)；测定被处理水中的有机物浓度的有机物浓度测定手段(19)；测定分离膜的跨膜压差的压力测定部(17)；跨膜压差上升速度比较手段(15)，其对由用有机物浓度测定手段所测定的有机物浓度的值而选择的跨膜压差上升速度与由用压力测定部所测定的跨膜压差而算出的跨膜压差上升速度进行比较；和控制膜面曝气装置(5)的膜面曝气风量的控制部(16)，基于用跨膜压差上升速度比较手段(15)得到的跨膜压差上升速度的差异，通过控制部(16)来使膜面曝气风量变动。

Description

膜分离装置及膜分离方法
技术领域
本发明涉及一边向在含有有机物的排水中浸渍而配置的分离膜进行散气一边得到透过分离膜的处理水的膜分离装置及膜分离方法。
背景技术
作为处理含有有机物的排水(以下称为“被处理水”)的方法，使用如下的膜分离活性污泥法(MBR：Membrane Bio Reactor)：使用微生物将被处理水中的有机物分解，且进行利用分离膜的过滤处理，进行固液分离。在使用分离膜的过滤处理中，随着分离膜的继续的使用，在污浊物质附着于分离膜的表面或分离膜的孔中而产生堵塞的情况下，过滤性能逐渐降低。
因此，使用如下的方法：在分离膜的下部设置散气装置，由该散气装置向分离膜将空气等曝气，通过气泡及被处理水的上升流使分离膜表面的附着物剥离来抑制堵塞。算出该曝气所需的能量成本达到全部运转成本的约一半，因此开发有各种抑制曝气量的技术。
在专利文献1中提出如下的方法：测定过滤膜的跨膜压差(TMP：Trans MembranePressure)、控制曝气风量以使得将跨膜压差维持在事先所设定的规定的上升速度。具体地，将跨膜压差的基准值更新设定以使得每隔一定时间自动地增加，基于该一时一时的跨膜压差的基准值与测定值的差值，设定下一次的曝气风量的目标值，根据目标值来控制曝气风量。
在专利文献2中提出如下方案：通过压力计测定平膜单元的内部的负的运转压差，基于该运转压差的上升速度的变化率，控制来自散气装置的散气量及抽吸泵的运转和停止的间歇运转时间比。另外，推测散气量和间歇运转时间比的最佳的模式，基于该推测自动地进行控制。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013－202472号公报
专利文献2：日本特开2000－300968号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，如上述的专利文献1、2，在基于过滤膜的跨膜压差(以下酌情称为TMP)控制曝气风量的方法中，由于没有测定用分离膜进行固液分离的被处理水的水质，因此为了维持在曝气风量的目标值，有时需要过大的曝气风量。因此，在这样的条件下有可能需要过剩的曝气风量。
就本发明而言，为了解决上述的课题而完成，在于：得到以通过膜面曝气风量的抑制而减少运转成本作为目的的膜分离装置及膜分离方法。
用于解决课题的手段
就本发明涉及的膜分离装置而言，具备：将膜分离槽内的被处理水过滤的分离膜；供给用于进行分离膜的膜面曝气的空气的膜面曝气装置；测定被处理水中的有机物浓度的有机物浓度测定手段；测定分离膜的跨膜压差的压力测定部；跨膜压差上升速度比较手段，其对由用有机物浓度测定手段所测定的有机物浓度的值而选择的跨膜压差上升速度RT与由用压力测定部所测定的跨膜压差而算出的跨膜压差上升速度RM进行比较；和控制膜面曝气装置的膜面曝气风量的控制部，基于用跨膜压差上升速度比较手段所得到的由用有机物浓度测定手段所测定的有机物浓度的值而选择的跨膜压差上升速度RT与由用压力测定部所测定的跨膜压差而算出的跨膜压差上升速度RM的差异，通过控制部来使膜面曝气风量变动。
另外，就本发明涉及的膜分离装置而言，具备：将膜分离槽内的被处理水过滤的分离膜；供给用于进行分离膜的膜面曝气的空气的膜面曝气装置；测定被处理水中的有机物浓度的第1有机物浓度测定手段；测定用分离膜而过滤的过滤水中的有机物浓度的第2有机物浓度测定手段；测定分离膜的跨膜压差的压力测定部；跨膜压差上升速度比较手段,其对由从用第1有机物浓度测定手段所测定的有机物浓度的值中减去用第2有机物浓度测定手段所测定的有机物浓度的值所得的有机物浓度差选择的跨膜压差上升速度RT与由用压力测定部所测定的跨膜压差而算出的跨膜压差上升速度RM进行比较；和控制膜面曝气装置的膜面曝气风量的控制部，基于用跨膜压差上升速度比较手段所得到的由用有机物浓度测定手段所测定的有机物浓度的值而选择的跨膜压差上升速度RT与由用压力测定部所测定的跨膜压差而算出的跨膜压差上升速度RM的差异，通过控制部来使膜面曝气风量变动。
另外，就本发明涉及的膜分离方法而言，在用分离膜来过滤膜分离槽内的被处理水、进行从分离膜的下方用散气管来供给气泡的膜面曝气时，测定被处理水中的有机物浓度、由该测定值来选择目标的跨膜压差上升速度、对目标跨膜压差上升速度与分离膜的跨膜压差的上升速度进行比较，使得设定膜面曝气的风量以使得其差异变小。
发明的效果
根据本发明，通过基于膜分离槽内的被处理水中所含的有机物浓度来使膜面曝气风量变动，使TMP上升速度变化，因此取得能够减少曝气所需的运转成本这样的以往不具有的显著的效果。
附图说明
图1为本发明的实施方式1涉及的膜分离装置的构成图。
图2为本发明的实施方式1中的膜分离装置中所使用的有机物浓度测定手段的说明图。
图3为TMP上升速度和膜面曝气风量和有机物浓度的关系图。
图4为不依赖于有机物浓度而设定的目标TMP上升速度和膜面曝气风量的说明图。
图5为基于有机物浓度所设定的目标TMP上升速度和膜面曝气风量的说明图。
图6为本发明的实施方式1中的目标TMP上升速度设定方法的说明图。
图7为本发明的实施方式1中的膜面曝气风量的控制步骤的流程图。
图8为本发明的实施方式2涉及的膜分离装置的构成图。
图9为拐点变化时的TMP上升速度和膜面曝气风量和有机物浓度的关系图。
图10为本发明的实施方式2中的数据库更新手段的构成图。
图11为本发明的实施方式2中的数据库更新方法的说明图。
图12为本发明的实施方式2中的数据库更新方法的说明图。
图13为本发明的实施方式2中的膜面曝气风量的调整步骤的流程图。
图14为本发明的实施方式2中的数据库更新步骤的流程图。
图15为本发明的实施方式3涉及的膜分离装置的构成图。
图16为本发明的实施方式4中的膜分离装置中所使用的有机物浓度测定手段的说明图。
图17为本发明的实施方式5中的膜分离装置中所使用的目标TMP上升速度设定手段的说明图。
图18A为表示膜面曝气风量和TMP上升速度和紫外线吸光度的关系的数据库的图。
图18B为表示膜面曝气风量和TMP上升速度和水温的关系的数据库的图。
图18C为表示膜面曝气风量和TMP上升速度和曝气槽内混合液体中的浮游物质的关系的数据库的图。
图18D为表示膜面曝气风量和TMP上升速度和过滤通量的关系的数据库的图。
图19为本发明的实施方式6中的膜分离装置中所使用的目标TMP上升速度设定手段的说明图。
图20为实施例1和实施例2和比较例中的膜分离装置。
图21为比较例中的膜分离装置的说明图。
图22为说明实施例1的数据库的图。
图23为说明实施例2的数据库的图。
图24为表示本发明的实施方式1等中的TMP上升速度变化手段的硬件的一例的图。
具体实施方式
实施方式1.
以下，对于本发明的实施方式1涉及的膜分离装置，基于图1至图7来进行说明。图1为膜分离装置的构成图，图2为膜分离装置中所使用的有机物浓度测定手段的说明图。
如图1中所示，就本发明的膜分离装置而言，由以下构成：贮存被处理水9的膜分离槽1；在膜分离槽1中浸渍而配置的分离膜2；使通过分离膜2将被处理水9过滤的处理水10流通的过滤水配管3；使处理水10流出的过滤泵4；供给用于将附着于分离膜2的污浊物质剥离的空气的膜面曝气装置5；使从膜面曝气装置5所供给的空气流通的曝气配管6；通过来自曝气配管6的空气供给从分离膜2的下方向上方流动的气泡11的散气管7；基于膜分离槽1内的被处理水9中所含的有机物浓度来使跨膜压差(TMP)上升速度变化的跨膜压差上升速度变化手段(以下称为TMP上升速度变化手段)12。
在此，对被处理水9中含有活性污泥的情况进行说明，未必需要活性污泥存在于被处理水9中。
使得流入水8流入到膜分离槽1，经由分离膜2来连接过滤水配管3。作为膜分离槽1，只要能够接纳流入水8而贮存被处理水9即可，材质也只要是混凝土、不锈钢、树脂等不漏水的材质和构造即可。作为分离膜2，只要是中空丝膜、平膜等能够将固体和液体分离的手段即可，并不限于RO膜、NF膜、UF膜、MF膜等。另外，经由过滤水配管3而将分离膜2与过滤泵4连接。将分离膜2浸渍于膜分离槽1，在膜分离槽1的下部的分离膜2的正下方配置有散气管7。
就散气管7而言，只要具有能够供给气泡11的能力即可，能够使用玻璃、不锈钢、烧结金属、树脂等材质。将散气管7经由曝气配管6与膜面曝气装置5连接。就膜面曝气装置5而言，只要是鼓风机等能够压送空气的装置即可。在膜分离槽1内的被处理水9中，配置有有机物浓度测定手段19。就有机物浓度测定手段19而言，为总有机碳浓度计、紫外线吸光度计、荧光强度计等能够直接或间接地测定水中的有机物即可。可在膜分离槽1内使总有机碳浓度计、紫外线吸光度计、荧光强度计等有机物浓度传感器浸渍来进行测定，另外也可将膜分离槽1内的被处理水9供给到有机物浓度传感器来进行测定。
另外，在分离膜2与过滤泵4之间的过滤水配管3中配置有压力测定部17。压力测定部17为能够测定压力的计量仪器，数字或模拟的计量仪器都可使用，优选具有能够将经时地测定的压力值保存的机构。有机物浓度测定手段19及压力测定部17包含于TMP上升速度变化手段12中，将TMP上升速度变化手段12经由信号线54而与膜面曝气装置5连接。
接着对于TMP上升速度变化手段12的构成进行说明。在TMP上升速度变化手段12内，配置有目标TMP上升速度设定手段13、TMP上升速度测定手段14、TMP上升速度比较手段15和膜面曝气风量控制部16。将膜面曝气风量控制部16经由信号线70而与后述的数据库20连接。
在目标TMP上升速度设定手段13内，有有机物浓度测定手段19、数据库20、目标TMP上升速度选择部21，将有机物浓度测定手段19与目标TMP上升速度选择部21用信号线56连接，将数据库20与目标TMP上升速度选择部21用信号线57连接，将目标TMP上升速度选择部21经由信号线51而与TMP上升速度比较手段15连接。
就数据库20而言，将通过目前为止的水处理所取得的水质、TMP的时间变化等作为数据库来存储、保存。用目标TMP上升速度选择部21，对在数据库20中所保存的数据与用有机物浓度测定手段19所取得的数据进行比较、选择目标的TMP上升速度RT。作为目标TMP上升速度RT，优选为0.01～40kPa/h。
就有机物浓度测定手段19而言，如图2中所示，具备测定UV(紫外线吸光度)、TOC(总有机碳)、COD(化学需氧量)、BOD(生物化学需氧量)、腐殖酸浓度、糖浓度、蛋白质浓度中的至少任1个以上的有机物指标的有机物指标测定手段27。
通过将膜分离槽1内的被处理水9供给到有机物指标测定手段27，能够测定UV、TOC、COD、BOD、腐殖酸浓度、糖浓度、蛋白质浓度中的至少任意的有机物指标。确认这些物质容易被分离膜2捕捉、能够作为堵塞的指标来使用，能够正确地测定成为膜的阻塞的原因的有机物。
此时，以UV值为0～10Abs/cm、TOC值为1～500mg/L、COD及BOD的值均为1～500mg/L、腐殖酸浓度、糖浓度及蛋白质浓度均为0～500mg/L的范围来实施本发明。
另外，在TMP上升速度测定手段14内，有压力测定部17和TMP上升速度计算部18，它们经由信号线55而连接。另外，TMP上升速度计算部18经由信号线52而与TMP上升速度比较手段15连接。就TMP上升速度计算部18而言，由用压力测定部17所测定的压力来算出TMP、基于该TMP的时间变化来算出TMP上升速度RM。
就TMP上升速度比较手段15而言，经由信号线53而与膜面曝气风量控制部16连接。另外，TMP上升速度比较手段15与目标TMP上升速度选择部21经由信号线51而连接，与TMP上升速度计算部18经由信号线52而连接。用TMP上升速度比较手段15，对用TMP上升速度计算部18所算出的TMP上升速度RM与用目标TMP上升速度选择部21所选择的目标TMP上升速度RT进行比较，将其差经由信号线53而发送到膜面曝气风量控制部16。
用膜面曝气风量控制部16，基于从TMP上升速度比较手段15所得到的信号来控制膜面曝气装置5的膜面曝气风量。进而将控制中所使用的数据经由信号线70发送到数据库20，将与膜面曝气风量有关的数据进行蓄积。
在以下，对于膜面曝气风量的控制步骤进行说明。从设置在分离膜2的下部的散气管7将空气等气体曝气，通过气泡11及气泡所产生的被处理水9的上升流使分离膜2表面的附着物剥离，抑制分离膜2的堵塞。根据抑制堵塞的程度，TMP上升速度变化，膜面曝气风量越变大，变得越难以堵塞。此时，优选分离膜2的单位膜面积的膜面曝气风量用0.01～10m3/hr/(膜过滤面积m2)进行控制。
就分离膜2的堵塞的程度而言，能够通过压力测定部17的值来掌握。如果用过滤泵4继续进行膜过滤处理，则分离膜2逐渐堵塞，TMP上升。用TMP上升速度计算部18，由从压力测定部17经由信号线55所发送来的TMP和时间的数据来把握、算出该时间变化作为TMP上升速度RM。作为用于算出TMP上升速度的TMP的测定间隔，优选为一秒一次至一天一次的范围，优选由一分钟至一个月的范围的TMP的时间变化来算出TMP上升速度RM。将该TMP上升速度RM经由信号线52而发送到TMP上升速度比较手段15。
另一方面，用有机物浓度测定手段19经时地测定被处理水9中的有机物浓度。测定间隔可以是一分钟一次至一小时一次、进而一天一次的任意的范围。将测定的有机物浓度的值经由信号线56而发送到目标TMP上升速度选择部21。用目标TMP上升速度选择部21，从将由有机物浓度测定手段19所得到的有机物浓度和过去的有机物浓度、水温、固体物浓度等水质和TMP上升速度的关联作为数据而保存的数据库20的数据来选择目标的TMP上升速度RT。将选择的TMP上升速度RT经由信号线51而发送到TMP上升速度比较手段15。
用TMP上升速度比较手段15，对用TMP上升速度计算部18所算出的TMP上升速度RM与用目标TMP上升速度选择部21所选择的TMP上升速度RT进行比较，将其差经由信号线53而发送到膜面曝气风量控制部16。用膜面曝气风量控制部16，设定膜面曝气风量的值以使得该差小或者成为零，将其值经由信号线54而发送到膜面曝气装置5。
在由TMP上升速度计算部18所算出的TMP上升速度RM的值比由目标TMP上升速度选择部21所选择的TMP上升速度RT大的情况下，需要使膜面曝气风量增大。相反地，在由TMP上升速度计算部18所算出的TMP上升速度RM的值比由目标TMP上升速度选择部21所选择的TMP上升速度RT小的情况下，需要使膜面曝气风量减小。
就膜面曝气装置5而言，由逆变器控制而以成为与来自膜面曝气风量控制部16的值相符的膜面曝气风量的方式从曝气配管6将空气等气体向散气管7发送，实施膜面曝气。定期地测定TMP上升速度RM和被处理水9内的有机物浓度，反复上述的运转。将这些数据全部从膜面曝气风量控制部16经由信号线70而蓄积于数据库20。在TMP到达某值、例如25kPa的情况下，停止膜过滤运转、将分离膜2洗净。对于确定具体的曝气风量的值的方法，在以后进行说明。
本发明人对于TMP上升速度、膜面曝气风量、和被处理水的水质的关系进行了深入研究，结果查明：在TMP上升速度、膜面曝气风量及膜分离槽1内的被处理水9的水质、特别是被处理水9中所含的有机物浓度之间，如图3的关系成立。
由图3得知：如果减小膜面曝气风量，则TMP上升速度急剧地升高。在此将TMP上升速度急剧地升高的点称为拐点。如果膜面曝气风量变小，则由分离膜表面通过膜面曝气所产生的气泡、气泡所引起的被处理水9的流动变小，微生物、浊质等不能透过分离膜2的物质附着于分离膜表面而阻碍膜过滤、TMP上升速度容易升高。
另一方面，如果膜面曝气风量变大，则微生物、浊质等变得难以附着于分离膜表面，因此能够将TMP上升速度抑制得低。存在TMP上升速度急剧地升高的点、即拐点是一个发现，通过监视TMP上升速度，能够间接地把握微生物、浊质等向分离膜表面的附着状况。进而，由本结果进一步得知：TMP上升速度升高由于二个主要因素而发生。
即，为微生物、浊质等向分离膜表面的附着、及有机物向分离膜内部的附着。由于微生物、浊质等向分离膜表面的附着使分离膜表面急速地阻塞，因此有助于拐点以下的膜面曝气风量下的TMP上升速度的急剧的上升。另一方面，由于有机物向分离膜内部的附着的速度缓慢，因此有助于拐点以上的膜面曝气风量下的TMP上升速度的缓慢的变化。该发现在控制TMP上升速度方面是非常重要的认识。
进而发现：被处理水9中的有机物浓度越高，为了抑制相同的TMP上升速度所需的膜面曝气风量越变大，进而，被处理水9中的有机物浓度越高，拐点的膜面曝气风量也越变大；进而被处理水9中的有机物浓度越高，拐点以上的膜面曝气风量下的TMP上升速度越变大。膜面曝气风量越小，微生物、浊质等向分离膜表面的附着量越多，进而其厚度也越变大。此时，在被处理水9、微生物、浊质的间隙所存在的有机物成为粘结剂，分离膜表面的附着物变得难以由于在膜面曝气中所供给的气泡、气泡所产生的被处理水9的流动而从分离膜表面剥离。因此，如果被处理水9中的有机物浓度升高，则除去分离膜表面的附着物所需的膜面曝气风量也变大。
如果是比拐点小的膜面曝气风量，由于上述的有机物作为粘结剂的作用与比拐点大的膜面曝气风量时的有机物作为粘结剂的作用相比变得显著，因此分离膜表面的附着物所产生的TMP上升速度急剧地增大。另一方面，如果是比拐点大的膜面曝气风量，分离膜表面的附着物量被减少，其产生的对于TMP上升速度的贡献变小，与其相对地，有机物向分离膜内部的附着使得分离膜被堵塞。由以上能够说明：被处理水9中的有机物浓度越高，分离膜变得越容易堵塞，TMP上升速度越升高，另外，拐点的膜面曝气风量也变得越大。
在此，有机物浓度优选设为排除浊质、浊度的值。即，通过预先离心分离、过滤等将浊质、浊度除去后来测定有机物浓度，由此针对相对于上述的各有机物浓度的膜面曝气风量与TMP上升速度的关系性，能够提高其精度。
在此，使用图4及图5来说明测定被处理水9中的有机物浓度的效果。虽然被处理水9中的有机物浓度高，但是由于没有测定有机物浓度，因此在其值设为中等程度的情况下，改变膜面曝气风量以使得TMP上升速度成为一定。即，在有机物浓度以中→高增加的情况下，如果以有机物浓度为中的拐点处的曝气风量来继续运转，则TMP上升速度增大。因此，使膜面曝气风量增大以使得TMP上升速度成为一定的结果(图4)，实际上有机物浓度为中时的膜面曝气风量的拐点也成为大幅地大的值(图5)，因此消耗能量增大。
即，通过测定被处理水9中的有机物浓度、设定基于此的膜面曝气风量，虽然TMP上升速度少许地上升，但是可大幅地降低膜面曝气风量。就膜面曝气所需的能量成本而言，与清洗等的运转成本相比大幅地大，因此即使由于图4、5中所示的少许的TMP上升速度的增大而使清洗频率增加，作为整个系统，也能够采用本法来降低运转成本。
在以下使用图6，对于由与有机物浓度测定值对应的目标TMP上升速度来算出膜面曝气风量的方法进行说明。图6为根据有机物浓度的高、中、低将膜面曝气风量与TMP上升速度的关系汇总的图，是将图1中所示的膜分离装置进行运转而得到的数据库。就这些数据而言，如上所述，由从压力测定部17、有机物浓度测定手段19所得到的值、及从膜面曝气装置5的膜面曝气风量所得到的值构成。
流入水8时时刻刻地变化，与其相应地，根据膜分离装置的SRT(Solid RetentionTime：污泥滞留时间)、被处理水9内的溶存氧浓度等运转条件，被处理水9内的有机物浓度变化。通过根据该有机物浓度的高、中、低来设定目标的TMP上升速度RT、即图6内的拐点的膜面曝气风量QT，可将膜分离装置的膜面曝气所需的能量成本维持在最小限度。
作为有机物浓度的高、中、低，例如作为波长220～270nm的任意的波长处的紫外线吸光度，可列举出高：2.000Abs/cm以上、中：0.001～1.999Abs/cm以上、低：0.000～0.001Abs/cm。作为紫外线吸光度测定时的波长，考虑使用254nm、260nm作为第一优先候补。另外，作为膜面曝气风量，设定为0.01m3/hr/m2至10m3/hr/m2。另外，分离膜2的每1个或1张的过滤面积为0.01～100m2。
在图7中，示出实施方式1中的膜面曝气风量的控制步骤的流程图。
用有机物浓度测定手段19测定被处理水9中的有机物浓度。在目标TMP上升速度选择部21中，从数据库20的数据选择基于测定的有机物浓度的目标TMP上升速度RT。另外，用压力测定部17测定TMP，由用压力测定部所测定的TMP，用TMP上升速度计算部18算出TMP上升速度RM。接着，将由TMP上升速度计算部18所算出的TMP上升速度RM与由目标TMP上升速度选择部21所选择的目标TMP上升速度RT进行比较。
如果TMP上升速度RM与目标TMP上升速度RT相等、或者TMP上升速度RM与目标TMP上升速度RT之差的绝对值比任意设定的值a小，则维持膜面曝气风量。在TMP上升速度RM比目标TMP上升速度RT大、或者TMP上升速度RM比目标TMP上升速度RT大任意地设定的值a以上的情况下，使膜面曝气风量只增加ΔQ。在TMP上升速度RM比目标TMP上升速度RT小、或者TMP上升速度RM比目标TMP上升速度RT小任意地设定的值a以上的情况下，使膜面曝气风量只减少ΔQ。就任意地设定的值a而言，能够考虑膜面压差上升速度的测定误差、风量控制中的运转的简便性来任意地设定。膜面曝气风量的变化量ΔQ能够任意地设定，也可基于TMP上升速度RM和目标TMP上升速度RT之差、TMP上升速度RM的变化率来设定，还可基于有机物浓度、有机物浓度的变化量来设定。
维持或增减膜面曝气风量后，再次算出TMP上升速度RM。进而，对TMP上升速度RM与目标TMP上升速度RT进行比较、采用上述的方法进行膜面曝气风量的调整。反复进行该步骤直至到达下一测定有机物浓度的工序。因此，设定膜面曝气风量的值以使TMP上升速度RM与目标TMP上升速度RT相等、或者将其差的绝对值控制在任意地设定的值a以内。如果到达下一测定有机物浓度的工序，则测定有机物浓度，反复上述工序。
如上所述，就实施方式1的发明而言，基于被处理水9中所含的有机物浓度来设定目标TMP上升速度RT、以维持在该目标TMP上升速度RT的方式控制膜面曝气风量，因此能够抑制膜面曝气风量，能够减少装置整体的运转成本。
实施方式2.
接着，基于图8对本发明的实施方式2中的膜分离装置进行说明。图8为本发明的实施方式2中的膜分离装置的构成图。
如图8中所示，就本发明的实施方式2中的膜分离装置而言，在实施方式1的目标TMP上升速度设定手段13中追加由算出用有机物浓度测定手段所测定的有机物浓度下的新的目标TMP上升速度、更新数据库20中保存的被处理水中的有机物浓度与TMP上升速度的关系的数据库更新手段40。
就数据库更新手段40而言，经由信号线71而与膜面曝气风量控制部16连接，经由信号线72而与数据库20连接。其他的构成与实施方式1相同，在相同或相当部分标注相同的附图标记，省略说明。
随着过滤运转的继续，发生过滤膜的性状变化、无机物的蓄积等。这些成为不依赖于被处理水9中的有机物浓度而使TMP上升速度变化的主要因素。因此，如图9中所示被处理水9中的有机物浓度与TMP上升速度的关系变化，有时设定拐点的膜面曝气风量变得困难。
因此，需要对数据库20中保存的被处理水9中的有机物浓度与TMP上升速度的关系和实际运转下的被处理水9中的有机物浓度与TMP上升速度的关系进行比较、适当地更新数据库。
就数据库更新手段40而言，如图10中所示，由以下构成：膜面曝气风量比较手段41，其对由用有机物浓度测定手段19所测定的有机物浓度的值而选择的TMP上升速度RT与由用压力测定部所测定的TMP而算出的TMP上升速度RM控制为相等的值时的膜面曝气风量QM与数据库中保存的目标TMP上升速度RT时的膜面曝气风量QT进行比较；在膜面曝气风量比较手段41中在膜面曝气风量QM与膜面曝气风量QT的值不同的情况下采用膜面曝气风量控制部16使膜面曝气风量变动而算出新的目标TMP上升速度RT′的目标TMP上升速度算出手段42；将通过目标TMP上升速度算出手段42所算出的新的目标TMP上升速度RT′和此时的膜面曝气风量QT′和用有机物浓度测定手段所测定的有机物浓度的值保存于上述数据库的数据库更新部43。进而，就目标TMP上升速度算出手段42而言，由以下构成：为了使膜面曝气风量变动而将指令传送到膜面曝气风量控制部16的膜面曝气风量变动指令部44；目标TMP上升速度计算部45，其基于根据从膜面曝气风量变动指令部44所传送的指令来使膜面曝气风量变动时的膜面曝气风量和此时的TMP上升速度的关系来算出目标TMP上升速度RT′。
就膜面曝气风量比较手段41而言，经由信号线71a而与膜面曝气风量控制部16连接，经由信号线72a而与数据库20连接，经由信号线73而与目标TMP上升速度算出手段42连接。就膜面曝气风量变动司令部44而言，经由信号线71b而与膜面曝气风量控制部16连接。就目标TMP上升速度计算部45而言，经由信号线74而与TMP上升速度计算部18连接。就数据库更新部43而言，经由信号线75而与目标TMP上升速度算出手段42连接，经由信号线72b而与数据库20连接。
接着，对实施方式2中的数据库的更新步骤进行说明。在膜面曝气风量控制部16，进行控制以使得从用有机物浓度测定手段19所测定的有机物浓度的值中所选择的TMP上升速度RT与由用压力测定部17所测定的TMP而算出的TMP上升速度RM变得相等。
就将从用有机物浓度测定手段19所测定的有机物浓度的值而选择的TMP上升速度RT与由用压力测定部17所测定的TMP而算出的TMP上升速度RM控制为相等的值时的膜面曝气风量QM的值而言，经由信号线71a而被传送到膜面曝气风量比较手段41。就在数据库中保存的目标TMP上升速度RT时的膜面曝气风量Q T的值而言，经由信号线72a而被传送到膜面曝气风量比较手段41。用膜面曝气风量比较手段41，对以从用有机物浓度测定手段19所测定的有机物浓度的值而选择的TMP上升速度RT与由用压力测定部17所测定的TMP而算出的TMP上升速度RM变得相等的方式控制时的膜面曝气风量QM与在数据库中保存的目标TMP上升速度RT时的膜面曝气风量QT进行比较，将其差经由信号线43而传送到目标TMP上升速度算出手段42。
用目标TMP上升速度算出手段42，如果以从用有机物浓度测定手段19所测定的有机物浓度的值而选择的TMP上升速度RT与由用压力测定部17所测定的TMP而算出的TMP上升速度RM变得相等的方式控制时的膜面曝气风量QM与在数据库中保存的目标TMP上升速度RT时的膜面曝气风量QT的值相等，则不进行数据库的更新，如果其值不同，则算出新的目标TMP上升速度RT′和新的目标TMP上升速度RT′时的膜面曝气风量QT′，将其值经由信号线75而传送到数据库更新部43。
就目标TMP上升速度算出手段42而言，具备膜面曝气风量变动司令部44和目标TMP上升速度计算部45。用膜面曝气风量变动司令部44，在膜面曝气风量QM比膜面曝气风量QT小的情况下，经由信号线71b而向膜面曝气风量控制部16发送指令以使得膜面曝气风量增大。相反，在膜面曝气风量QM比膜面曝气风量QT大的情况下，经由信号线71b而向膜面曝气风量控制部16发送指令以使得膜面曝气风量减少。在采用膜面曝气风量控制部16使膜面曝气风量改变后，采用TMP上升速度计算部18算出TMP上升速度RM，将其值经由信号线74而发送到目标TMP上升速度计算部45。反复进行膜面曝气风量的增减和TMP上升速度RM的算出，直至膜面曝气风量到达膜面曝气风量QT。
用目标TMP上升速度计算部45，由通过上述的运转所得到的TMP上升速度与膜面曝气风量的关系来算出拐点，如上所述，对于该拐点处的TMP上升速度算出新的目标TMP上升速度RT′，对于该拐点处的膜面曝气风量算出新的目标TMP上升速度RT′时的膜面曝气风量QT′。就拐点的算出方法而言，可基于TMP上升速度的变化量除以膜面曝气风量的变化量所得的值、即计算相对于膜面曝气风量的变化量的TMP上升速度的变化率所得的值来算出拐点，也可使用以膜面曝气风量和TMP上升速度作为参数来计算运转成本的式子，算出拐点。例如，有以下这样的式子。可将使用以下的式子所算出的运转成本成为最小的TMP上升速度和膜面曝气风量作为拐点。
[运转成本]＝f(TMP上升速度、膜面曝气风量)
在此，使用图11及图12，对于数据库更新手段进行说明。测定被处理水9中的有机物浓度，基于其值从数据库中选择目标TMP上升速度RT。进而，控制膜面曝气风量以使得TMP上升速度RM成为其目标TMP上升速度RT。就此时的膜面曝气风量而言，在数据库的数据中为膜面曝气风量QT，但在实际上为膜面曝气风量QM的情况下，需要更新该有机物浓度下的膜面曝气风量与TMP上升速度的关系图。在如图11膜面曝气风量QM比幕面曝气风量QT小的情况下，使膜面曝气风量从QM逐渐增加到QT，在如图12膜面曝气风量QM比幕面曝气风量QT大的情况下，使膜面曝气风量从QM逐渐减少到QT，每次算出TMP上升速度。进而由新算出的膜面曝气风量与TMP上升速度的关系图，使用上述的拐点的算出方法，算出拐点，对于该拐点，算出新的目标TMP上升速度RT′和此时的膜面曝气风量QT′。
用数据库更新部43，将用目标TMP上升速度算出手段42所算出的新的目标TMP上升速度RT′和新的目标TMP上升速度RT′时的膜面曝气风量QT′经由信号线72b而传送到数据库20，将数据库更新。进而用膜面曝气风量变动司令部44，经由信号线71b而将指令发送到膜面曝气风量控制部16，以使得膜面曝气风量成为膜面曝气风量QT′。在用膜面曝气风量控制部16控制以使得膜面曝气风量成为膜面曝气风量QT′后，结束数据库的更新步骤。
在图13中，示出实施方式2中的膜面曝气风量的调整步骤的流程图。
如图13中所示，本发明的实施方式2中的膜面曝气风量的调整步骤的流程图是在实施方式1的流程图中追加有数据库的更新步骤。其他的步骤与实施方式1相同，因此省略说明。即，就发明的实施方式2中的膜面曝气风量的调整步骤而言，控制膜面曝气风量以使得从用有机物浓度测定手段19所测定的有机物浓度的值而选择的TMP上升速度RT与由用压力测定部17所测定的TMP而算出的TMP上升速度RM变得相等、进而在控制为使得其值变得相等时进行数据库的更新。
在图14中，示出实施方式2中的数据库的更新步骤的流程图。采用膜面曝气风量控制部16进行控制，以使得从用有机物浓度测定手段19所测定的有机物浓度的值而选择的TMP上升速度RT与由用压力测定部17所测定的TMP而算出的TMP上升速度RM变得相等。从数据库20的数据中来选择目标TMP上升速度RT时的膜面曝气风量QT的值。另外，在TMP上升速度计算部18算出将从用有机物浓度测定手段19所测定的有机物浓度的值而选择的TMP上升速度RT与由用压力测定部17所测定的TMP而算出的TMP上升速度RM控制为相等的值时的膜面曝气风量QM的值。
接着，对膜面曝气风量QM与膜面曝气风量QT进行比较。如果膜面曝气风量QM与膜面曝气风量QT相等、或者膜面曝气风量QT与膜面曝气风量QT之差的绝对值比任意设定的值b小，则进行数据库的更新。在膜面曝气风量QM比膜面曝气风量QT小、或者膜面曝气风量QM比膜面曝气风量QT大任意设定的值b以上的情况下，使膜面曝气风量只增加ΔQ。在膜面曝气风量QM比膜面曝气风量QT大、或者膜面曝气风量QM比膜面曝气风量QT大任意设定的值b以上的情况下，使膜面曝气风量只减少ΔQ。就任意设定的值b而言，能够考虑膜面曝气风量的控制误差、风量控制中的运转的简便性而任意地设定。膜面曝气风量的变化量ΔQ能够任意地设定，可基于膜面曝气风量QM与膜面曝气风量QT之差来设定，也可基于TMP上升速度的变化率来设定。使膜面曝气风量增加后，算出TMP上升速度。反复进行该膜面曝气风量的改变和TMP上升速度RM的算出直至膜面曝气风量达到膜面曝气风量QT。因此，使膜面曝气风量从膜面曝气风量QM变化到膜面曝气风量QT，测定其一时一时的TMP上升速度。
由通过上述的运转所得到的TMP上升速度RM与膜面曝气风量QM的关系，在目标TMP上升速度计算部45算出拐点、如上所述对于该拐点处的TMP上升速度算出新的目标TMP上升速度RT′、对于该拐点处的膜面曝气风量算出新的目标TMP上升速度RT′时的膜面曝气风量QT′。
将算出的新的目标TMP上升速度RT′和新的目标TMP上升速度RT′时的膜面曝气风量QT′传送到数据库20、更新数据库。最后控制膜面曝气风量以使得膜面曝气风量成为膜面曝气风量QT′，结束数据库的更新步骤。
如上所述，就实施方式2的发明而言，更新在数据库中所保存的被处理水中的有机物浓度与TMP上升速度的关系、使得能够正确地设定目标TMP上升速度，因此能够抑制膜面曝气风量，能够降低装置整体的运转成本。
实施方式3.
接着，基于图15对本发明的实施方式3中的膜分离装置进行说明。图15为本发明的实施方式3中的膜分离装置的构成图。
如图15中所示，就本发明的实施方式3中的膜分离装置而言，在实施方式1的目标TMP上升速度设定手段13中追加有测定过滤水配管3中的过滤水的有机物浓度的有机物浓度测定手段22和有机物浓度差值计算部23。予以说明，就有机物浓度测定手段22而言，可以是与图2中所示的测定被处理水9的有机物浓度的有机物浓度测定手段完全相同的构成。
就测定膜分离槽1内的被处理水9的有机物浓度的有机物浓度测定手段19而言，经由信号线58而与有机物浓度差值计算部23连接，就测定过滤水配管3中的过滤水的有机物浓度的有机物浓度测定手段22而言，经由信号线59而与有机物浓度差值计算部23连接。就有机物浓度差值计算部23而言，经由信号线60而连接至目标TMP上升速度选择部21。其他的构成与实施方式1相同，在相同或相当部分标注相同的附图标记，省略说明。
接着，对实施方式3中的膜分离装置的动作进行说明。用有机物浓度测定手段22，在用分离膜2所过滤的处理水通过过滤水配管3的中途测定过滤水中的有机物浓度。就用有机物浓度测定手段22所测定的有机物浓度的值而言，经由信号线59而向有机物浓度差值计算部23发送。用有机物浓度差值计算部23，用有机物浓度测定手段19和有机物浓度测定手段22所分别测定的有机物浓度之差，具体地，从用有机物浓度测定手段19所测定的有机物浓度中减去用有机物浓度测定手段22所测定的有机物浓度所得的值，从有机物浓度差值计算部23经由信号线60而向目标TMP上升速度选择部21发送。
就有机物浓度测定手段22而言，为测定过滤水中所含的有机物浓度的手段，可在过滤水配管3中设置有机物浓度传感器来测定，也可将过滤水供给到有机物浓度传感器来测定。另外，也可对通过过滤泵4而排出的过滤水采样、测定有机物浓度。数据库20经由信号线57而与目标TMP上升速度选择部21连接。数据库20将目前为止的通过水处理所取得的水质、例如从用有机物浓度测定手段19所测定的有机物浓度中减去用有机物浓度测定手段22所测定的有机物浓度所得的值、TMP的时间变化等作为数据库来存储、保存。
用目标TMP上升速度选择部21，基于在数据库20中所保存的数据和在有机物浓度差值计算部23算出的浓度差(从用有机物浓度测定手段19所测定的有机物浓度中减去用有机物浓度测定手段22所测定的有机物浓度所得的值)，选择目标的TMP上升速度RT。作为目标TMP上升速度RT，优选为0.01～40kPa/h。其他的动作与实施方式1相同。
在此，膜分离槽1内的被处理水9中所含的有机物不一定完全成为分离膜2的阻塞的原因，有机物的一部分透过分离膜2、在被过滤的处理水10中含有。因此，通过检测分离膜2前后的有机物浓度之差，即，通过求出膜分离槽1内的被处理水9中所含的有机物浓度与被过滤的处理水10中所含的有机物浓度的差值，能够与过滤的水量一起把握被分离膜2捕捉的有机物量。即，能够间接地算出成为分离膜2的阻塞的原因的有机物量，特别是在使用紫外线吸光度作为有机物浓度的情况下，由于能够高精度且瞬间地实施吸光度测定，因此能够迅速地算出被分离膜2捕捉的有机物量。
如上所述，就实施方式3的发明而言，通过求出膜分离槽1内的被处理水9中所含的有机物浓度和过滤水中所含的有机物浓度的差值，能够正确地算出成为膜的阻塞的原因的有机物浓度，根据该差值来设定目标TMP上升速度RT、控制膜面曝气风量以使得维持在其目标TMP上升速度RT，因此能够抑制膜面曝气风量，能够减少装置整体的运转成本。
实施方式4.
接着，基于图16对本发明的实施方式4中的膜分离装置进行说明。图16为本发明的实施方式4中的膜分离装置中所使用的有机物浓度测定手段的说明图。
就本发明的实施方式4中的有机物浓度测定手段19而言，由通过过滤分离、离心分离、沉淀分离中的任意的方法对膜分离槽1内的被处理水9的浮游物进行固液分离的固液分离部24、和测定在固液分离部24所固液分离的液相中的有机物浓度的有机物浓度测定部25构成。
将膜分离槽1内的被处理水9供给到固液分离部24，通过过滤分离、离心分离、沉淀分离中的任意的方法进行固液分离，得到固液分离液26。将在固液分离部24所得到的固液分离液26供给到有机物浓度测定部25，测定固液分离液26的有机物浓度。
在固液分离部24进行过滤分离的情况下，在过滤分离中所使用的滤纸或过滤膜的孔径优选为0.2～10μm。但是，需要使其比分离膜2的孔径大。在过滤分离的孔径比分离膜2小的情况下，在过滤分离时分离膜2以上的量的有机物被过滤分离中所使用的滤纸捕捉，不能正确地把握被分离膜2捕捉的有机物量。在过滤膜的孔径比0.2μm小的情况下也同样。另外，在过滤膜的孔径比10μm大的情况下，固体物、浊度成分通过过滤分离中所使用的滤纸或过滤膜，不能正确地测定有机物浓度。
另外，在固液分离部24中进行离心分离的情况下，优选用1000～10000G的重力加速度进行离心分离。在重力加速度比1000G小的情况下，固液分离不充分，固体物、浊度成分通过过滤分离中所使用的滤纸或过滤膜，不能正确地测定有机物浓度。在重力加速度比10000G大的情况下，装置大型化，不能在膜分离装置的旁边设置。
另外，在固液分离部24中进行沉淀分离的情况下，沉淀时间可设为15分钟～2小时。如果沉淀时间不到15分钟，固液分离不充分，固体物、浊度成分通过过滤分离中所使用的滤纸或过滤膜，不能正确地测定有机物浓度。另外，如果沉淀时间超过2小时，则被处理水9的性状变化，不能正确地测定有机物浓度。
由于活性污泥等被处理水9中所存在的固体物在膜面堆积，因此发生膜的阻塞，但通过进行膜面曝气而将其抑制。在被处理水9中的有机物中，由于其尺寸大，因此有留在分离膜2表面而没有进到分离膜2内的有机物，其能够通过膜面曝气而除去。由此，尺寸小的有机物进入分离膜2内，一部分被分离膜2捕捉，一部分通过分离膜2，与被过滤的处理水10一起通过过滤泵4而被排出。用该分离膜2所捕捉的有机物为堵塞物质，成为TMP上升主要因素。能够采用上述的方法来测定用分离膜2所捕捉的有机物，即，就留在膜表面而没有进到分离膜2内的被处理水9中的有机物而言，利用过滤分离、离心分离、沉淀分离等预先除去、通过测定将它们除去的被处理水9的有机物浓度，能够高精度地选择TMP的上升速度。
如上所述，就实施方式4的发明而言，通过过滤分离、离心分离、沉淀分离中的任意的方法对膜分离槽内的被处理水进行固液分离、测定被固液分离的液相中的有机物浓度，由此能够更正确地测定成为膜的阻塞的原因的有机物。
予以说明，可将在固液分离部24对膜分离槽1内的被处理水9进行了固液分离的固液分离液26供给到实施方式1中记载的有机物浓度测定手段19的有机物指标测定手段27。通过这样进行，能够测定UV、TOC、COD、BOD、腐殖酸浓度、糖浓度、蛋白质浓度中的至少任意的有机物指标。确认：这些物质容易被分离膜捕捉，能够作为堵塞的指标来使用。
另外，图16中，将用有机物浓度测定部25所测定的有机物浓度输出到目标TMP上升速度选择部21，也可输出到图15的实施方式3中所说明的有机物浓度差值计算部23。
实施方式5.
接着，基于图17及图18对本发明的实施方式5中的膜分离装置进行说明。图17为实施方式5中的膜分离装置中所使用的目标TMP上升速度设定手段13的构成图。
就本发明的实施方式5中的目标TMP上升速度设定手段13而言，除了数据库20、有机物浓度测定手段19、目标TMP上升速度选择部21以外，还具有测定膜分离槽1中的被处理水的水温的水温测定手段28、测定MLSS(曝气槽内混合液体中的浮游物质：Mixed LiquorSuspended Solid)浓度的MLSS测定手段29、测定分离膜2的过滤通量的通量测定手段30中的任一者以上。
水温测定手段28经由信号线65、MLSS测定手段经由信号线66、通量测定手段经由信号线67而与目标TMP上升速度选择部21连接。其他的构成与实施方式1～4同样，因此省略说明。
接着，对于实施方式5中的膜分离装置的动作进行说明。
就水温测定手段28而言，是测定被处理水9的水温的手段，也可在膜分离槽1中设置水温传感器进行测定、或者将被处理水9供给到水温传感器、进行测定。就MLSS测定手段29而言，是测定被处理水9的MLSS浓度、浊度、SS(Suspended Solid)等的手段，也可在膜分离槽1设置MLSS浓度传感器、浊度计等进行测定或者将被处理水供给到MLSS浓度传感器、浊度计等、进行测定。另外，也可对被处理水9采样，通过手动分析来测定MLSS浓度、SS浓度、浊度等。
就通量测定手段30而言，为测定分离膜2的过滤通量的手段，在过滤水配管3中设置流量传感器进行测定或者测定一定时间的过滤水量来算出流量。进而，通过该流量值除以分离膜2的膜面积，能够测定过滤通量。用水温测定手段28、MLSS测定手段29、通量测定手段30所得到的值分别经由信号线65、66及67而被发送至目标TMP上升速度选择部21。
在目标TMP上升速度选择部21中，由从数据库20发送来的TMP上升速度、膜面曝气风量、有机物浓度等过去数据、另外与水温测定手段28、MLSS测定手段29、通量测定手段30有关的过去的运转数据、进而在过去的实验等中得到的这些数据等，选择与现在的膜分离装置的被处理水9的水质适合的膜面曝气风量。在膜分离装置的运转中，水温优选为1～50℃。如果水温为1℃以下，另外如果水温为50℃以上，则分离膜2的耐久性降低，稳定的膜分离装置的运转困难。MLSS浓度、SS浓度优选为1～30000mg/L。
另外，被处理水9的浊度优选0.1～10000度。在MLSS浓度、SS浓度不到1mg/L或者浊度不到0.1的情况下，过滤处理不再需要。另外，在MLSS浓度、SS浓度为30000mg/以上或者浊度为10000度以上的情况下，分离膜2很快堵塞，这样的水质的被处理水9不适合过滤处理。分离膜2的过滤通量优选为0.01～10m/日。如果过滤通量不到0.01m/日，则分离膜2的必要量变得庞大，作为水处理是不现实的。另外，如果过滤通量为10m/日以上，则分离膜2很快堵塞，即使将分离膜2洗净，也不能使TMP回复，因此不能实现过滤处理。
以下，对具体的膜面曝气风量的控制方法进行说明。由于水温越低，水的粘性越升高，因此TMP上升速度变大。另外，如果MLSS浓度、SS浓度、浊度等升高，则分离膜2变得容易堵塞，因此TMP上升速度变大。另外，过滤通量越变大，水透过分离膜2的速度越变大，变得容易堵塞，TMP上升速度变大。因此，为了将TMP上升速度保持在适当的值，同时使膜分离装置稳定，即一边控制TMP上升速度一边使膜分离装置运转，测定这些水质项目是重要的。
因此，水温越低，MLSS浓度、SS浓度、浊度越高，过滤通量越大，则TMP上升速度升高。予以说明，也可将水温测定手段28、MLSS测定手段29、通量测定手段30中的任一者或多者、全部组合来使用。
作为数据库，使用图18A～18D中所示的数据库。即，图18A为表示膜面曝气风量和TMP上升速度和紫外线吸光度的关系的数据库的图，图18B为表示膜面曝气风量和TMP上升速度和水温的关系的数据库的图，图18C为表示膜面曝气风量和TMP上升速度和曝气槽内混合液体中的浮游物质的关系的数据库的图，图18D为表示膜面曝气风量和TMP上升速度和过滤通量的关系的数据库的图。应予说明，图中的○标记为拐点。
如图18A～18D中所示，在各有机物浓度(波长254nm的紫外线吸收光度UV)、各水温、各MLSS浓度(本值可为SS浓度、浊度)和各过滤通量的组合中，以过去的运转数据或实验数据为基础，可将膜面曝气风量与TMP上升速度的关系保存于数据库20。
此时，即使没有集齐全部的数据，通过插补各个数据，也可作为数据库来使用。例如，有水温15℃和水温30℃的数据库，但在水温25℃下运转的情况下也可采用各个水温下的各膜面曝气风量与各TMP上升速度的值的平均值来制成数据库。因而，可这样按照某现存的数据库进行插补，也可形成新的数据库，也可预先由目前所存在的数据库来构筑插补的关系而形成新的数据库。
即，可将膜面曝气风量、有机物浓度、水温、MLSS浓度、过滤通量作为参数，构筑计算TMP上升速度的式子。例如为以下这样的式子。
但是，也可不是全部的参数的总和而是混入有乘法、除法、乘方、对数的式子，构筑能够再现过去的运转数据的式子是重要的。
[TMP上升速度]＝α[膜面曝气风量]+β[有机物浓度]+γ[水温]+δ[MLSS浓度]+ε[过滤通量]
(α、β、γ、δ、ε为常数)·····(1)
如上所述根据实施方式5的发明，即使在膜分离槽1中的被处理水9的有机物浓度、水温、MLSS浓度、分离膜2的过滤通量中的任一者以上变化的情况下，也能够更正确地设定目标TMP上升速度。
实施方式6.
接着，基于图19对本发明的实施方式6中的膜分离装置进行说明。图19为本发明的实施方式6中的膜分离装置中所使用的目标TMP上升速度设定手段13的说明图。
在图19中，除了经由信号线59将有机物浓度测定手段22连接至有机物浓度差值计算部23以外，与实施方式5相同。
如上所述，膜分离槽1内的被处理水9中所含的有机物不一定全部成为分离膜2的阻塞的原因，有机物的一部分通过分离膜2、在被过滤的处理水10中含有。因此，通过检测出分离膜2前后的有机物浓度之差，即，通过求出膜分离槽1内的被处理水9中所含的有机物浓度与被过滤的处理水10中所含的有机物浓度的差值，能够与过滤的水量一起掌握被分离膜2捕捉的有机物量。由此，能够直接地确认被分离膜2捕捉的有机物量，因此相对于被处理水9的有机物浓度的变动，分离膜2的堵塞程度的把握变得容易，变得容易取得降低水处理负荷、增大SRT、提高溶存氧浓度等降低被处理水9的有机物浓度的对策。
实施例
以下，基于实施例对本发明详细地说明。不过，本发明并不受以下的实施例限制。
通过图20中所示的膜分离装置，同时浸渍3个分离膜2a～2c(为了区别，标注下角标a、b、c。下同)、在分离膜2的各自的下部配置散气管7a～7c来实施膜过滤处理。此时，在一个分离膜2a实施图1中所示的TMP上升速度变化手段12、在另一个分离膜2b实施图15中所示的TMP上升速度变化手段12、进而在另一个分离膜2c实施图21中所示的膜面曝气风量控制。应予说明，被处理水的水温为30℃，MLSS浓度为9000mg/L。
(实施例1)
在实施例1中，通过膜面积1m2的分离膜2以过滤通量2.0m/天将膜分离槽1内的被处理水9过滤。为了测定被处理水中的有机物浓度，将被处理水9用孔径1μm的过滤器过滤，测定其滤液的波长254nm的吸光度(UV254)。进而由基于测定的UV254值从数据库20所得到的图22中所示的膜面曝气风量与TMP上升速度的关系来选择目标TMP上升速度，控制膜面曝气装置的膜面曝气风量以使得将TMP上升速度测定值维持在目标TMP上升速度RT。
过滤开始1小时后的UV254为0.05Abs/cm，拐点的TMP上升速度为0.4kPa/h。因此，将膜面曝气装置的膜面曝气风量控制到0.60m3/hr/m2以使得将TMP上升速度测定值维持在目标TMP上升速度RT。进而在过滤开始1小时后，由于流入水水质变动，因此膜分离槽1内的被处理水9的水质也变化、UV254上升到0.10Abs/cm。就此时的目标TMP上升速度RT而言，由图22中所示的数据库，为0.7kPa/h，单位膜面积的膜面曝气风量为0.72m3/hr/m2。
(实施例2)
在实施例2中将流入水8供给到膜分离槽1，通过膜面积1m2的分离膜2以过滤通量2.0m/天将膜分离槽1内的被处理水9过滤。为了测定被处理水中的有机物浓度，将被处理水9用孔径1μm的过滤器过滤，测定其滤液的UV254。进而，为了测定被过滤的处理水10中所含的有机物浓度，测定过滤水的UV254。将被处理水9的滤液的UV254和过滤水的UV254输出到至有机物浓度差值计算部23、基于有机物浓度差值，从数据库20，由图23中所示的膜面曝气风量与TMP上升速度的关系来选择目标TMP上升速度，控制膜面曝气装置的膜面曝气风量以使得将TMP上升速度测定值维持在目标TMP上升速度。
过滤开始1时间后的被处理水9与被过滤的处理水10的UV254之差ΔUV254为0.02Abs/cm，拐点的TMP上升速度为0.4kPa/h。因此，将膜面曝气装置的膜面曝气风量控制在0.6m3/hr/m2以使得将TMP上升速度测定值维持在目标TMP上升速度RT。但是，过滤开始又1小时后，由于流入水水质变动，因此膜分离槽1内的被处理水9的水质也变化，被处理水9与膜过滤水3的UV254之差上升到0.07Abs/cm。由图23中所示的数据库，此时的目标TMP上升速度RT为0.7kPa/h，单位膜面积的膜面曝气风量为0.72m3/hr/m2。
(比较例)
在比较例中，除了没有测定被处理水9中的有机物浓度就事先将目标TMP上升速度RT设定为固定值以外，设为与实施例1同样的过滤运转。采用目标TMP上升速度输入手段31将目标TMP上升速度RT固定于0.4kPa/h，输出到TMP上升速度比较手段15。进而，将膜面曝气装置的单位膜面积的膜面曝气风量控制在0.6m3/h/m2以使得将TMP上升速度测定值维持在目标TMP上升速度RT。但是，过滤开始进一步1小时后，由于流入水水质变动，因此膜分离槽1内的被处理水9的水质也变化，由图22和图23的虚线圆形记号，以能够使目标TMP上升速度维持0.4kPa/h的方式所设定的膜面曝气风量设为1.2m3/h/m2。该值与实施例1、实施例2的膜面曝气风量0.72m3/hr/m2相比，大幅地变大。
在实施例1及实施例2中，与比较例相比，能够根据被处理水的有机物浓度或被处理水的有机物浓度与过滤水的有机物浓度的差值来使目标TMP上升速度变化。因此，就膜分离槽1的被处理水的性状变化后的实施例1及实施例2的膜面曝气风量而言，是比比较例的膜面曝气风量小的值，能够维持TMP上升速度，可进行膜分离装置的节能运转。
予以说明，就TMP上升速度变化手段12而言，如将硬件的一例示于图24中，由处理器100和存储装置101构成。虽然存储装置没有图示，但具备随机存取存储器等挥发性存储装置和快闪存储器等不挥发性的辅助存储装置。另外，可代替快闪存储器而具备硬盘的辅助存储装置。就处理器100而言，执行从存储装置101所输入的程序。这种情况下，从辅助存储装置经由挥发性存储装置而将程序输入到处理器100。另外，就处理器100而言，可将演算结果等的数据输出到存储装置101的挥发性存储装置，也可经由挥发性存储装置将数据保存于辅助存储装置。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于实施方式，可进行各种的设计改变，可在本发明的范围内将各实施方式自由地组合或者将各实施方式酌情地变形、省略。
附图标记的说明
1：膜分离槽、2：分离膜、3：过滤水配管、4：过滤泵、5：膜面曝气装置、6：曝气配管、7：散气管、8：流入水、9：被处理水、10：处理水(过滤水)、11：气泡、12：TMP上升速度变化手段、13：目标TMP上升速度设定手段、14：TMP上升速度测定手段、15：TMP上升速度比较手段、16：膜面曝气风量控制部、17：压力测定部、18：TMP上升速度计算部、19：有机物浓度测定手段、20：数据库、21：目标TMP上升速度选择部、22：有机物浓度测定手段、23：有机物浓度差值计算部、24：固液分离部、25：有机物浓度测定部、27：有机物指标测定手段、28：水温测定手段、29：MLSS测定手段、30：通量测定手段、31：目标TMP上升速度输入手段。

Claims (16)

1.一种膜分离装置，其特征在于，具备：
将膜分离槽内的被处理水过滤的分离膜；
供给用于进行所述分离膜的膜面曝气的空气的膜面曝气装置；
测定所述被处理水中的有机物浓度的有机物浓度测定手段；
测定所述分离膜的跨膜压差的压力测定部；
跨膜压差上升速度比较手段，其对由用所述有机物浓度测定手段所测定的有机物浓度的值而选择的跨膜压差上升速度RT与由在所述压力测定部所测定的跨膜压差而算出的跨膜压差上升速度RM进行比较；和
控制所述膜面曝气装置的膜面曝气风量的控制部，
基于用所述跨膜压差上升速度比较手段所得到的由用所述有机物浓度测定手段所测定的有机物浓度的值而选择的跨膜压差上升速度RT与由在所述压力测定部所测定的跨膜压差而算出的跨膜压差上升速度RM的差异，通过所述控制部来使所述膜面曝气风量变动。
2.根据权利要求1所述的膜分离装置，其特征在于，在由用所述有机物浓度测定手段所测定的有机物浓度的值来选择跨膜压差上升速度RT时，从保存有预先所取得的被处理水中的有机物浓度与跨膜压差上升速度的关系的数据中选择。
3.根据权利要求1或2所述的膜分离装置，其特征在于，由在所述压力测定部所测定的跨膜压差算出跨膜压差上升速度RM时，由所述分离膜的跨膜压差的时间变化算出。
4.一种膜分离装置，其特征在于，具备：
将膜分离槽内的被处理水过滤的分离膜；
供给用于进行所述分离膜的膜面曝气的空气的膜面曝气装置；
测定所述被处理水中的有机物浓度的有机物浓度测定手段；
测定所述分离膜的跨膜压差的压力测定部；
由所述被处理水中的有机物浓度的值设定目标跨膜压差上升速度RT的目标跨膜压差上升速度设定手段；
由所述分离膜的跨膜压差来算出跨膜压差上升速度RM的跨膜压差上升速度测定手段；
跨膜压差上升速度比较手段，其对来自所述目标跨膜压差上升速度设定手段的目标跨膜压差上升速度RT与来自所述跨膜压差上升速度测定手段的跨膜压差上升速度RM进行比较；和
控制所述膜面曝气装置的膜面曝气风量的控制部，
基于用所述跨膜压差上升速度比较手段所得到的由所述被处理水中的有机物浓度的值而选择的跨膜压差上升速度RT与由在所述压力测定部所测定的跨膜压差而算出的跨膜压差上升速度RM的差异，通过所述控制部来使所述膜面曝气风量变动。
5.根据权利要求4所述的膜分离装置，其中，所述目标跨膜压差上升速度设定手段具备：
保存有预先所取得的被处理水中的有机物浓度与跨膜压差上升速度的关系的数据库；和
由用所述有机物浓度测定手段所测定的有机物浓度的值和所述数据库的数据选择目标跨膜压差上升速度RT的目标跨膜压差上升速度选择部。
6.根据权利要求4或权利要求5所述的膜分离装置，其中，所述跨膜压差上升速度测定手段具备：
由在所述压力测定部所测定的跨膜压差算出跨膜压差上升速度RM的跨膜压差上升速度计算部。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的膜分离装置，其特征在于，就所述控制部而言,在由用所述有机物浓度测定手段所测定的有机物浓度的值而选择的跨膜压差上升速度RT比由在所述压力测定部所测定的跨膜压差而算出的跨膜压差上升速度RM大的情况下使所述膜面曝气风量减少，在由用所述有机物浓度测定手段所测定的有机物浓度的值而选择的跨膜压差上升速度RT比由在所述压力测定部所测定的跨膜压差而算出的跨膜压差上升速度RM小的情况下使所述膜面曝气风量增加。
8.根据权利要求5所述的膜分离装置，其特征在于，具备：数据库更新手段，所述数据库更新手段算出用所述有机物浓度测定手段所测定的有机物浓度下的新的目的跨膜压差上升速度RT′，将所述数据库中保存有的被处理水中的有机物浓度与跨膜压差上升速度的关系更新。
9.根据权利要求8所述的膜分离装置，其中，所述数据库更新手段具备：
膜面曝气风量比较手段，其对被控制以使由用所述有机物浓度测定手段所测定的有机物浓度的值而选择的跨膜压差上升速度RT与由在所述压力测定部所测定的跨膜压差而算出的跨膜压差上升速度RM变得相等时的膜面曝气风量QM与数据库中保存有的目标跨膜压差上升速度RT时的膜面曝气风量QT进行比较；
目标跨膜压差上升速度算出手段，其在所述膜面曝气风量比较手段中膜面曝气风量QM与膜面曝气风量QT的值不同的情况下采用所述控制部使所述膜面曝气风量变动而算出新的目标跨膜压差上升速度RT′；和
数据库更新部，其将采用所述目标跨膜压差上升速度算出手段算出了的新的目标跨膜压差上升速度RT′和此时的膜面曝气风量QT′和用所述有机物浓度测定手段所测定的有机物浓度的值保存于所述数据库。
10.根据权利要求9所述的膜分离装置，其中，所述目标跨膜压差上升速度算出手段具备：
膜面曝气风量变动指令部，其为了使所述膜面曝气风量变动而将信号传送到所述控制部；和
目标跨膜压差上升速度计算部，其基于根据从所述膜面曝气风量变动指令部传送了的指令在所述控制部使所述膜面曝气风量变动时的膜面曝气风量和此时的跨膜压差上升速度的关系而算出新的目标跨膜压差上升速度RT′。
11.根据权利要求10所述的膜分离装置，其特征在于，在所述膜面曝气风量变动指令部，将在膜面曝气风量QM比膜面曝气风量QT大的情况下使所述膜面曝气风量减少、在膜面曝气风量QM比膜面曝气风量QT小的情况下使膜面曝气风量增加的指令传送到所述控制部，在所述目标跨膜压差上升速度计算部，基于使膜面曝气风量从QM变动到QT时的膜面曝气风量和此时的跨膜压差上升速度的关系算出新的目标跨膜压差上升速度RT′。
12.一种膜分离装置，其特征在于，具备：
将膜分离槽内的被处理水过滤的分离膜、供给用于进行所述分离膜的膜面曝气的空气的膜面曝气装置；
测定所述被处理水中的有机物浓度的第1有机物浓度测定手段；
测定用所述分离膜过滤了的过滤水中的有机物浓度的第2有机物浓度测定手段；
测定所述分离膜的跨膜压差的压力测定部；
跨膜压差上升速度比较手段，其对由从用所述第1有机物浓度测定手段所测定的有机物浓度的值中减去用所述第2有机物浓度测定手段所测定的有机物浓度的值所得的有机物浓度差选择的跨膜压差上升速度RT与由在所述压力测定部所测定的跨膜压差而算出的跨膜压差上升速度RM进行比较；和
控制所述膜面曝气装置的膜面曝气风量的控制部，
基于用所述跨膜压差上升速度比较手段所得到的由用所述有机物浓度测定手段所测定的有机物浓度的值而选择的跨膜压差上升速度RT与由在所述压力测定部所测定的跨膜压差而算出的跨膜压差上升速度RM的差异，通过所述控制部来使所述膜面曝气风量变动。
13.根据权利要求1-12中任一项所述的膜分离装置，其特征在于，就所述有机物浓度的测定而言，通过过滤分离、离心分离、沉淀分离中的任一个方法将所述膜分离槽中的被处理水固液分离，测定所述固液分离后的液体中的有机物浓度。
14.根据权利要求1-13中任一项所述的膜分离装置，其特征在于，就所述有机物浓度而言，测定紫外线吸光度、总有机碳浓度、生物化学需氧量、化学需氧量、腐殖酸浓度、糖浓度、蛋白质浓度中的至少任一个以上。
15.根据权利要求1-14中任一项所述的膜分离装置，其特征在于，在由所述有机物浓度选择跨膜压差上升速度RT时，使用所述被处理水中的水温、浮游物质浓度、所述分离膜的过滤通量中的至少一个以上的值来选择跨膜压差上升速度RT。
16.一种膜分离方法，其特征在于，在用分离膜过滤膜分离槽内的被处理水、进行从所述分离膜的下方用散气管来供给气泡的膜面曝气时，测定所述被处理水中的有机物浓度、由该测定值选择目标的跨膜压差上升速度RT、对所述跨膜压差上升速度RT与所述分离膜的跨膜压差的上升速度RM进行比较，设定所述膜面曝气的风量以使得其差异变小。
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