JP2001120966A - 膜ろ過システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 各膜モジュールの目詰まり程度を定量化し
て、各膜モジュールの汚染有無、目詰まり有無を判定
し、この判定結果に基づき、適切な薬液処理時期を予測
し、膜ユニットの膜を最適な状態に保持させる。 【解決手段】 各膜モジュール２０ａ〜２０ｎの１つを
選択して、空気４３を充填しながら、印加ガス圧力と、
漏れガス流量との関係を計測するとともに、この計測処
理で得られる可逆的な汚染状況、目詰まり状況、不可逆
的な汚染状況、目詰まり状況を定量化して、各膜モジュ
ール２０ａ〜２０ｎに対する、適切な膜交換時期、薬液
洗浄時期などを知らせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、上水道プラント、
下水道プラント、化学プラントなどで使用される膜ろ過
システムに係わり、特にろ過に使用する膜の汚染、目詰
まりを定量化して、最適な膜の洗浄時期、最適な交換時
期などを知らせる膜ろ過システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】膜ろ過装置に使用される膜には、多くの
種類（形状、材質、孔経などの種類）があり、各膜の中
から処理条件に合致する膜を選定して使用するようにし
ているが、いずれもろ過処理の継続により目詰まりが生
ずる。

【０００３】このため、一定時間毎に、エアバブリング
処理、ろ過方向と逆にろ過水を通水する逆洗浄処理、あ
るいはろ過表面を高速で通水するなどの離脱再生処理を
行い、ろ過表面に捕捉された物質を除去している。しか
しながら、離脱再生処理によっても、膜の内部に捕捉さ
れた物質を除去することは困難であり、このため、不可
逆的な目詰まりが発生し、しかもろ過離脱再生処理の繰
り返しで、膜の内部に物質が徐々に蓄積され、ろ過能力
の劣化を来たす。

【０００４】この不可逆的な目詰まりによるろ過能力の
改善には、薬液による再生処理が不可欠であり、所定の
頻度、例えば１〜２回／年の頻度で、薬液による膜の洗
浄が実施される。薬液処理は不可逆的な目詰まり除去と
同時に膜への劣化も与え、ろ過特性悪化や膜破損にもつ
ながるので、その実施は適切に行われるべきであるが、
処理時期を決める合理的、定量的評価が確立されていな
いのが現状である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように、膜を使用
して水をろ過するろ過装置では、ろ過を継続すると、膜
の内部に濁質分が侵入して蓄積され、通常の離脱再生処
理を行っても、容易に除去できなくなる不可逆的な目詰
まりが発生することから、最終的には、薬液処理による
再生が不可欠となる。

【０００６】しかしながら、薬液処理は、膜自身を劣化
させるのみならず、処理コストもかかってしまうため、
処理の実施時期を最適化しなければならないが、従来の
判定方法では、ろ過圧損が上昇したとき、あるいはろ過
流量が減少したときなど、曖昧な判定基準を薬液処理の
タイミングを決める指標として使用しているので、定量
的ではなく、もっと合理的な判断基準の確立が課題とな
っている。

【０００７】本発明は上記の事情に鑑み、適切な薬液処
理時期を予測し、膜ユニットの膜を最適な状態に保持さ
せることができる膜ろ過システムを提供することを目的
としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、請求項１では、ろ過対象となる原水を膜
ユニット内に導き、ろ過水を生成する膜ろ過システムに
おいて、前記膜ユニット内に気体を供給する気体供給装
置と、この気体供給装置により前記膜ユニット内に供給
された気体の圧力を計測する圧力計と、前記気体供給装
置により前記膜ユニット内に供給された気体の流量を計
測する流量計と、前記膜ユニット内の膜を水に浸漬させ
た状態で、ろ過方向と逆方向から気体を導入させて、印
加ガス圧力と漏れガス流量とを測定し、その値から膜の
汚染、目詰まり程度を定量的に検出、判定する制御装置
とを備えたことを特徴としている。

【０００９】請求項２では、ろ過対象となる原水を膜ユ
ニット内に導き、ろ過水を生成する膜ろ過システムにお
いて、前記膜ユニット内に気体を供給する気体供給装置
と、この気体供給装置により前記膜ユニット内に供給さ
れた気体の圧力を計測する圧力計と、前記気体供給装置
により前記膜ユニット内に供給された気体の流量を計測
する流量計と、前記膜ユニット内の膜を水に浸漬するこ
となく水で濡れた状態で、ろ過方向と逆方向から前記膜
ユニット内に気体を導入させて、印加ガス圧力と漏れガ
ス流量とを測定し、その値から前記膜の汚染、目詰まり
程度を定量的に、検出、判定する制御装置とを備えたこ
とを特徴としている。

【００１０】請求項３では、請求項１、２のいずれかに
記載の膜ろ過システムにおいて、前記気体として、空
気、ヘリウムガス、窒素ガスのいずれかを用いることを
特徴としている。

【００１１】請求項４では、請求項１乃至３のいずれか
に記載の膜ろ過システムにおいて、前記膜ユニット内に
配置される膜として、膜孔径が１０μｍ以下の膜を使用
することを特徴としている。

【００１２】請求項５では、請求項１乃至４のいずれか
に記載の膜ろ過システムにおいて、前記膜ユニット内の
前記膜を逆洗浄して再生処理を終了した後、前記膜ユニ
ットへの通水を停止した状態で、前記膜の不可逆的な汚
染、不可逆的な目詰まりを検出することを特徴としてい
る。

【００１３】請求項６では、請求項１乃至５のいずれか
に記載の膜ろ過システムにおいて、前記膜ユニット内の
前記膜を逆洗浄して再生処理を行う前、前記膜ユニット
への通水を停止した状態で、前記膜の可逆的な汚染、可
逆的な目詰まりを検出することを特徴としている。

【００１４】請求項７では、請求項１乃至６のいずれか
に記載の膜ろ過システムにおいて、前記膜ユニットに対
する測定値の経時変化を検出する際、ガス漏れが生ずる
最小印加ガス圧力値の変化率特性、あるいは一定印加ガ
ス圧力時における漏れガス流量の変化率特性に基づき、
前記膜の汚染、目詰まり検出を行うことを特徴としてい
る。

【００１５】請求項８では、請求項１乃至７のいずれか
に記載の膜ろ過システムにおいて、前記膜ユニットに対
する測定値の経時変化特性に基づき、前記膜の汚染、目
詰まり程度を定量化して、定量結果を報知するととも
に、前記膜のメンテナンス時期を予測して、予測結果を
報知することを特徴としている。

【００１６】請求項９では、請求項８に記載の膜ろ過シ
ステムにおいて、前記膜のメンテナンス時期として、薬
液再生処理の時期、膜の交換の時期を用いることを特徴
としている。

【００１７】請求項１０では、請求項８に記載の膜ろ過
システムにおいて、前記膜のメンテナンス時期を報知す
る手段として、音声、または画像を使用し、各膜モジュ
ール単位、各膜グループ単位で、報知することを特徴と
している。

【００１８】請求項１１では、請求項１または２に記載
の膜ろ過システムにおいて、前記膜の汚染、目詰まりが
検出されたとき、汚染の内容、目詰まりの内容に基づ
き、逆洗再生の間隔を調整して、汚染、目詰まりの進行
を抑えることを特徴としている。

【００１９】請求項１２では、請求項１または２に記載
の膜ろ過システムにおいて、前記膜ユニットは、各膜モ
ジュールを所定数毎に、グループ化して形成され、グル
ープ単位で、膜の不可逆的な汚染、不可逆的な目詰ま
り、可逆的な汚染、可逆的な目詰まりを検出することを
特徴としている。

【００２０】請求項１３では、請求項１または２に記載
の膜ろ過システムにおいて、気体を使用して、膜ユニッ
トの汚染、目詰まり検出を行うとき、膜ユニットを使用
する前の測定データ、または薬液によって再生処理した
直後の測定データを初期値として、運転開始から定期的
に測定データを記録するとともに、各測定データと初期
値との差分を求め、各差分の経時変化に基づき、前記膜
の汚染、目詰まり検出を行うことを特徴としている。

【００２１】請求項１の発明によれば、膜ユニットの目
詰まり程度を定量化して、膜ユニットの汚染有無、目詰
まり有無を判定し、この判定結果に基づき、適切な薬液
処理時期を予測し、膜ユニットの膜を最適な状態に保持
させる。

【００２２】請求項２では、測定感度を向上させなが
ら、膜ユニットの汚染有無、目詰まり有無を判定すると
ともに、この判定結果に基づき、適切な薬液処理時期を
予測し、膜ユニットの膜を最適な状態に保持させる。

【００２３】請求項３では、膜の膜孔径などに応じた質
量を持つガスを選択し、これによって膜の種類に応じた
最適な測定を行い得るようにし、また質量が小さく、同
一条件下での漏れガス流量が他のガスより多い、ヘリウ
ムガスを使用させることにより、測定感度を向上させな
がら、膜の汚染有無、目詰まり有無を判定するととも
に、この判定結果に基づき、適切な薬液処理時期を予測
し、膜ユニットの膜を最適な状態に保持させる。

【００２４】請求項４では、１０μｍ以下の膜孔径を有
する膜を使用した膜ユニットでも、この膜が汚染されて
いるか否か、目詰まりを起こしているか否かを判定し
て、適切な薬液処理時期を予測し、膜ユニットの膜を最
適な状態に保持させる。

【００２５】請求項５では、膜ユニットを逆洗処理した
だけでは、除去できない、膜内部に固定された不純物に
よる膜の不可逆的な目詰まり検出して、適切な薬液処理
時期を予測し、膜ユニットの膜を最適な状態に保持させ
る。

【００２６】請求項６では、膜表面に捕捉され、膜ユニ
ットを逆洗浄処理しただけで、除去することができる、
膜の可逆的な目詰まり検出して、適切な膜交換時期を予
測し、膜ユニットの膜を最適な状態に保持させる。

【００２７】請求項７では、マスフローガス微量流量計
などを使用した簡単な測定装置で、膜の目詰まり有無を
検出して、適切な薬液処理時期を予測し、膜ユニットの
膜を最適な状態に保持させる。

【００２８】請求項８では、オペレータなどに、最適な
運転管理を行わせ、膜ユニットの膜を最適な状態に保持
させる。

【００２９】請求項９では、薬液再生処理の時期、膜の
劣化状態、膜の交換の時期などをオペレータに提示し
て、最適な運転管理を行わせ、膜ユニットの膜を最適な
状態に保持させる。

【００３０】請求項１０では、測定した個々の膜モジュ
ールの目詰まり状態を定量的に表示する機能と、膜メン
テナンス予測時期などをオペレータに音声、画像で知ら
せる機能と、目詰まりを起こした膜モジュールの位置を
画面上に表示する機能とを持たせ、これによって最適な
運転管理を行わせ、膜ユニットの膜を最適な状態に保持
させる。

【００３１】請求項１１では、膜の汚染、目詰まりが検
出されたとき、汚染の内容、目詰まりの内容に基づき、
逆洗再生の間隔を調整して、汚染、目詰まりの進行を抑
えることにより、膜ユニットの寿命を延ばし、効率の良
い運転を実現させる。

【００３２】請求項１２では、検出対象となる膜ユニッ
トがグループ単位で運転されているとき、各グループ毎
に、適切な薬液処理時期を予測して、膜ユニットの膜を
最適な状態に保持させる。

【００３３】請求項１３では、各膜ユニットの特性が異
なっているときでも、適切な薬液処理時期を予測し、膜
ユニットの膜を最適な状態に保持させる。

【００３４】

【発明の実施の形態】《基本原理の説明》まず、上水処
理に適用される中空糸膜を持つ膜モジュールの特性を調
べるために、図６に示すように、中空糸膜１００を持つ
膜モジュール１０１と、この膜モジュール１０１に原水
を導くときに開状態にされるろ過ライン入口側電磁弁１
０２と、膜モジュール１０１で生成されたろ過水を次の
処理工程に供給するときに開状態にされるろ過ライン出
口側電磁弁１０３と、膜モジュール１０１にエアバブリ
ング用の圧縮空気を導入するときに開状態にされるエア
バブリング用電磁弁１０４と、膜モジュール１０１に逆
洗浄水を供給するときに開状態にされる逆洗入口側電磁
弁１０５と、膜モジュール１０１内の圧縮空気を排出す
るとき、および膜モジュール１０１の漏れガス流量を計
測するときに開状態にされる排水排気用電磁弁１０６
と、膜モジュール１０１内の排水を排出するときに開状
態にされるドレイン用電磁弁１０７と、ガス流量計測用
ガス源から供給される圧縮空気を膜モジュール１０１に
導いてこの膜モジュール１０１のガス圧力値を所定のガ
ス圧力値まで急速に高めるときに開状態にされるガスパ
ージ用電磁弁１０８と、膜モジュール１０１に充填され
た圧縮空気のガス圧力を計測するガス圧力計１０９と、
ガス流量計測用ガス源から供給される圧縮空気を膜モジ
ュール１０１に導いて膜モジュール１０１の漏れガス流
量を計測するときに開状態にされるガス流量測定用電磁
弁１１０と、このガス流量測定用電磁弁１１０を介して
膜モジュール１０１に導かれた圧縮空気の流量（漏れガ
ス流量）を計測する極微小ガス流量計１１１とによって
実験プラント１１２を構築し、以下に述べる実験を行っ
た。

【００３５】まず、膜モジュール１０１内に水を満たし
て、中空糸膜１００を水に浸漬させたときと、水に浸漬
させないときとで、漏れガス流量がどのように変化する
かを調べたところ、図７に示すように、中空糸膜１００
を水に浸漬させたときに比べて、中空糸膜１００を水に
浸漬させないとき、バブルポイント（ガスが漏れ始める
最小圧力値）がずれ、かつ漏れガス流量が約３倍になる
ことが分かった。

【００３６】この理由として、中空糸膜１００を水に浸
漬させていないとき、膜の表面に水が十分に供給され
ず、膜孔に充分な毛細管圧力が発生しないためと推定さ
れる。

【００３７】そこで、本発明による膜ろ過システムで
は、低い感度でも、汚染、目詰まりを計測することがで
きる種類の膜モジュールを使用しているとき、膜モジュ
ール１０１内に水を満たして、膜モジュール１０１の漏
れガス流量を計測し、また低い感度で、汚染、目詰まり
を計測することができない種類の膜モジュール１０１を
使用しているとき、膜モジュール１０１内から水を排出
させた状態で、膜モジュール１０１の漏れガス流量を計
測することにより、膜モジュール１０１に使用されてい
る膜の種類がどのような膜であっても、これに対処し得
るようにした。

【００３８】また、同一種類の膜を使用した各ロット別
の膜モジュール１０１内に水を満たした状態で、ロット
毎に、漏れガス流量がどの程度、異なるかを調べたとこ
ろ、図８に示すように、同一種類の膜を使用した膜モジ
ュール１０１であっても、各ロット毎に、漏れガス流量
に差があり、同一種類の膜モジュール１０１に対し、１
つのしきい値を設定しただけでは、各膜モジュール１０
１の汚染状態、目詰まり状態を判定できないことが分か
った。

【００３９】そこで、本発明による膜ろ過システムで
は、膜モジュール１０１の漏れガス流量を計測すると
き、各膜モジュール１０１が新品であるときから現在に
至るまでの各タイミングで、印加ガス圧力／漏れガス流
量特性を計測して、この計測動作で得られた各印加ガス
圧力／漏れガス流量特性をコンピュータ装置に登録し、
このコンピュータ装置に登録されている各膜モジュール
１０１の印加ガス圧力／漏れガス流量特性の履歴内容に
基づき、各膜モジュール１０１の汚染状態、目詰まり状
態を判定することにした。

【００４０】また、離脱再生処理を行う前と、離脱再生
処理を行った後とで、同一の膜モジュール１０１の漏れ
ガス流量がどのように変化するか調べたところ、図９に
示すように、離脱再生処理を行う前、印加ガス圧力が
“１．５ｋｇ／ｃｍ^２”となるように、膜モジュール１
０１に圧縮空気を充填したとき、漏れガス流量が“３０
ＮｍＬ／ｍｉｎ”になり、また離脱再生処理を行った
後、印加ガス圧力が“１．５ｋｇ／ｃｍ^２”となるよう
に、膜モジュール１０１に圧縮空気を充填したとき、漏
れガス流量が“４０ＮｍＬ／ｍｉｎ”になることが分か
った。

【００４１】そして、これらの差分が離脱再生処理で取
り除くことができた濁質分（膜モジュールの表面に付着
した濁質分）と考えられ、これらの差が小さいとき、膜
モジュール１０１内の中空糸膜１００が目詰まりを起こ
し、離脱再生処理を行っても、ろ過能力を回復できなく
なったと考えることができる。

【００４２】そこで、本発明による膜ろ過システムで
は、次式に示す演算式で、離脱再生処理で、除去し得る
濁質分の比率（以下、この比率を可逆的目詰まり率と称
する）を求め、この可逆的目詰まり率に基づき、膜モジ
ュール１０１の劣化状態を判定し、膜の交換時期を判定
する。

【００４３】

【数１】 Ａ_１＝（Ｐ_１−Ｐ_２）×１００／Ｐ_１ …（１） 但し、Ａ_１：可逆的目詰まり率 Ｐ_１：離脱再生処理を行った後の漏れガス流量 Ｐ_２：離脱再生処理を行う前の漏れガス流量 また、新品の膜モジュール１０１内に水を満たした状態
で、印加ガス圧力値を変えながら、漏れガス流量を計測
した後、この膜モジュール１０１に所定時間だけ、ろ過
処理を行わせ、次いで離脱再生処理を行った後、この膜
モジュール１０１内に水を満たした状態で、印加ガス圧
力値を変えながら、漏れガス流量を計測したところ、図
１０に示すように、膜モジュール１０１にろ過処理を行
わせる前、印加ガス圧力が“１．５ｋｇ／ｃｍ^２”とな
るように、膜モジュール１０１に圧縮空気を充填したと
き、漏れガス流量が“５０ＮｍＬ／ｍｉｎ”になり、ま
たこの膜モジュール１０１にろ過処理を行わせ、次いで
離脱再生処理を行った後、印加ガス圧力が“１．５ｋｇ
／ｃｍ^２”となるように、膜モジュール１０１に圧縮空
気を充填したとき、漏れガス流量が“４０ＮｍＬ／ｍｉ
ｎ”になった。

【００４４】この理由として、ろ過処理を行った膜モジ
ュール１０１の膜孔に濁質分が入り込み、見かけ上の膜
孔が小さくなった分だけ、漏れガス流量が減少したもの
と考えられる。

【００４５】そして、このような膜ジュール１０１に対
し、通常の離脱再生処理を行っても、膜孔に入り込んだ
濁質分を除去することができないことから薬液洗浄（薬
洗）による再生処理が必要となる。

【００４６】そこで、本発明による膜ろ過システムで
は、次式に示す演算式で、離脱再生処理で、除去するこ
とができない濁質分の比率（以下、この比率を不可逆的
目詰まり率と称する）を求め、この不可逆的目詰まり率
に基づき、膜モジュール１０１の劣化状態を判定し、膜
モジュール１０１の薬液洗浄時期を決定する。

【００４７】

【数２】 Ａ_２＝（Ｐ_３−Ｐ_４）×１００／Ｐ_３ …（２） 但し、Ａ_２：不可逆的目詰まり率 Ｐ_３：新品時の漏れガス流量 Ｐ_４：ろ過処理、離脱再生処理を行った後の漏れガス流
量 これにより、薬洗頻度をできるだけ、少なくして、薬洗
により中空糸膜１００の劣化が進行するのを防止すると
ともに、合理的な薬洗管理を可能にして、処理コストを
低減させる。

【００４８】《実施の形態の構成》次に、上述した基本
原理を使用した、本発明による膜ろ過システムについ
て、説明する。

【００４９】図１は、本発明による膜ろ過システムの実
施の形態を示すブロック図である。

【００５０】この図に示す膜ろ過システム１は、処理対
象となる原水２を取り込んで、この原水２中に含まれて
いる固形分（濁質分）をろ過し、濁質分を含む排水３を
外部に排出するとともに、ろ過処理で得られた清浄な水
（ろ過水）４を次の処理工程に供給する膜ろ過装置５
と、オペレータによって操作された内容に基づき、各種
指令、各種データを生成する入力装置６と、この入力装
置６から出力される各種指令、各種データに基づき、膜
ろ過装置５を制御して、ろ過処理、膜汚染／目詰まり検
出処理、離脱再生処理などを行わせる制御装置７と、こ
の制御装置７から出力される表示データ、音声データを
取り込んで、ろ過状態、膜汚染状態などを画面表示、音
声出力して、オペレータに知らせる表示装置８とを備え
ている。

【００５１】入力装置６は、キーボード９、表示装置
８、この表示装置８の表示面にセットされるタッチパネ
ル１０などを備えている。制御装置７は、ＣＰＵ１１
と、ＲＯＭ１２と、ハードディスク機構１３と、ＲＡＭ
１４と、入力インタフェース１５と、ＣＰＵ１１から出
力される制御信号を取り込んで膜ろ過装置５に供給する
とともに、この膜ろ過装置５から出力される状態検知信
号を取り込んでＣＰＵ１１に供給する入出力インタフェ
ース１６と、ビデオインタフェース１７とを備えてい
る。また、表示装置８は、信号処理部１７と、ＣＲＴ１
８と、スピーカ１９とを備えている。

【００５２】また、膜ろ過装置５の基本構成としては、
図２に示すように、複数の膜モジュール２０ａ〜２０ｎ
から成り、原水２を取り込んでろ過水４を生成する複数
個の膜ユニット２１と、原水２を装置内に取り込む原水
ポンプ２２と、各膜ユニットの入口側に設けられ、原水
ポンプ２２を介して取り込まれた原水２を各膜ユニット
２１に供給するろ過ラインユニット入口側電磁弁２３
と、各膜ユニット２１の出口側に設けられ、各膜ユニッ
ト２１で処理されたろ過水４を排出するろ過ラインユニ
ット出口側電磁弁２７とを備えている。各膜モジュール
２０ａ〜２０ｎは、膜の孔径が１０μｍ以下にされた有
機膜を用いたスパイラル型の膜、中空糸型の膜、平膜型
の膜、またはセラミックを用いたチューブラ型セラミッ
ク膜を備えている。

【００５３】図３は、膜ろ過装置５を構成する１つの膜
モジュール２１部分を詳細に示している。

【００５４】図３に示すように、膜ろ過装置５は、複数
個の膜ユニット２１、原水ポンプ２２、ろ過ラインユニ
ット入口側電磁弁２３、複数のろ過入口側電磁弁２４ａ
〜２４ｎによって構成され、膜ユニット２１に原水２を
供給する原水供給ユニット２５と、複数のろ過出口側電
磁弁２６ａ〜２６ｎ、ろ過ラインユニット出口側電磁弁
２７によって構成され、膜ユニット２１の各膜モジュー
ル２０ａ〜２０ｎから排出されるろ過水４をまとめて、
次の処理工程に導くろ過水取出しユニット２８と、逆洗
ポンプ２９、複数の逆洗入口側電磁弁３０ａ〜３０ｎに
よって構成され、膜ユニット２１の各膜モジュール２０
ａ〜２０ｎに逆洗浄水３１を供給する逆洗浄水供給ユニ
ット３２とを備えている。

【００５５】さらに、膜ろ過装置５は、複数の排水排気
用電磁弁３３ａ〜３３ｎ、複数のドレイン用電磁弁３４
ａ〜３４ｎによって構成され、膜ユニット２１の各膜モ
ジュール２０ａ〜２０ｎ内に溜った逆洗浄水３１、汚
泥、空気４３などを外部に排出する排気／排水ユニット
３５と、複数のエアバブリング用電磁弁３６ａ〜３６
ｎ、ガス圧力調整弁３７、ガス流量測定用電磁弁３８、
ガスパージ用電磁弁３９、マスフローガス微量流量計４
０、ガス圧力計４１、複数のガス注入用電磁弁４２ａ〜
４２ｎによって構成され、膜ユニット２１の各膜モジュ
ール２０ａ〜２０ｎに空気４３を供給して、エアバブリ
ングを行わせる処理、または膜ユニット２１の各膜モジ
ュール２０ａ〜２０ｎに空気４３を供給しながら、漏れ
ガス量を計測する処理を行う空気供給ユニット４４とを
備えている。

【００５６】そして、制御装置７からろ過指示を示す制
御信号が出力されているときには、原水供給ユニット２
５によって原水２を取り込み、膜ユニット２１を構成し
ている各膜モジュール２０ａ〜２０ｎでろ過させるとと
もに、ろ過水取出しユニット２８によって、各膜モジュ
ール２０ａ〜２０ｎのろ過処理で得られたろ過水４を取
り込んで、次の処理工程に供給する。また制御装置７か
ら逆洗浄指示を示す制御信号が出力されたときには、逆
洗浄水供給ユニット３２によって各膜モジュール２０ａ
〜２０ｎに逆洗浄水３を供給して、各膜モジュール２０
ａ〜２０ｎを逆洗浄させるとともに、排出／排気ユニッ
ト３５によって、各膜モジュール２０ａ〜２０ｎから排
出される排水３を取り込み、これを外部に排出する。ま
た制御装置７からエアバブリング指示を示す制御信号が
出力されたときには、空気供給ユニット４４によって空
気４３を取り込んで、これを各膜モジュール２０ａ〜２
０ｎに供給し、エアバブリングを行わせる。さらに、制
御装置７から汚染／目詰まり計測指示を示す制御信号が
出力されたときには、空気供給ユニット４４によって空
気４３を取り込んで、これを各膜モジュール２０ａ〜２
０ｎに供給しながら、漏れガス流量を計測して、この計
測結果を制御装置７に供給し、各膜モジュール２０ａ〜
２０ｎの汚染有無、目詰まり有無を判定させるようにし
ている。

【００５７】《実施の形態の動作》次に、図４、図５に
示すフローチャートを参照しながら、この実施の形態の
動作について詳細に説明する。

【００５８】まず、オペレータによって、システムの電
源が投入された後、入力装置６が操作されて、ろ過開始
指示が入力されると、図４のフローチャートに示すよう
に、制御装置７によって、ろ過開始を示す制御信号が生
成され、これが膜ろ過装置５に供給される。

【００５９】＜ろ過処理工程＞これにより、ろ過ライン
ユニット入口側電磁弁２３と、ろ過ラインユニット出口
側電磁弁２７とが開状態にされた後、各膜モジュール２
０ａ〜２０ｎのうち、ろ過処理を行うように指示された
各膜モジュール、例えば全ての膜モジュール２０ａ〜２
０ｎに対応するろ過入口側電磁弁２４ａ〜２４ｎと、ろ
過出口側電磁弁２６ａ〜２６ｎとが開状態にされる。

【００６０】この後、原水ポンプ２２がオン状態にされ
て、この原水ポンプ２２により加圧された原水２がろ過
ラインユニット入口側電磁弁２３→各ろ過入口側電磁弁
２４ａ〜２４ｎ→各膜モジュール２０ａ〜２０ｎなる経
路で、各膜モジュール２０ａ〜２０ｎに供給されて、ろ
過されるとともに、各膜モジュール２０ａ〜２０ｎから
排出されるろ過水４が各膜モジュール２０ａ〜２０ｎ→
各ろ過出口側電磁弁２６ａ〜２６ｎ→ろ過ラインユニッ
ト出口側電磁弁２７なる経路で、１つにまとめられた
後、次の処理工程に送水される（ステップＳＴ１）。

【００６１】＜可逆的汚染／目詰まり検出処理工程の有
無判定＞そして、各膜モジュール２０ａ〜２０ｎのう
ち、ろ過処理時間が予め設定されている時間、例えば３
０分から数時間に達した膜モジュールがあるとき、ある
いは各膜モジュール２０ａ〜２０ｎの交換、薬洗浄処理
などを行うとき（ステップＳＴ２）、制御装置７のＣＰ
Ｕ１２によって、ハードディスク機構１３に登録されて
いる計測設定ファイル（各膜モジュール２０ａ〜２０ｎ
内の膜が新品のときから現在に至るまでの可逆的目詰ま
り率、不可逆的目詰まり率、各膜モジュール２０ａ〜２
０ｎの汚染／目詰まり検出条件などが登録されたファイ
ル）の内容が読み出され、各膜モジュール２０ａ〜２０
ｎに対し、可逆的汚染／目詰まり測定処理を行う指示が
登録されているか否かがチェックされる。

【００６２】そして、各膜モジュール２０ａ〜２０ｎに
対し、可逆的汚染／目詰まり測定処理を行う指示が登録
されていれば（ステップＳＴ３）、制御装置７のＣＰＵ
１２によって、以下に述べる手順で、可逆的汚染／目詰
まり検出処理が行われる（ステップＳＴ４）。

【００６３】＜可逆的汚染／目詰まり検出処理工程＞ま
ず、図５のフローチャートに示すように、制御装置７の
ＣＰＵ１２によって、ハードディスク機構１３に登録さ
れている計測設定ファイルの内容が参照されて、可逆的
汚染／目詰まり測定処理を行う際、各膜モジュール２０
ａ〜２０ｎの膜を水に浸漬させた状態で、可逆的汚染／
目詰まり測定処理を行う指示が登録されている場合には
（ステップＳＴ１１）、各膜モジュール２０ａ〜２０ｎ
に原水２の供給開始を示す制御信号が生成され、これが
膜ろ過装置５に供給される。

【００６４】これにより、原水ポンプ２２がオン状態に
されて、この原水ポンプ２２によって加圧された原水２
が原水ポンプ２２→ろ過ラインユニット入口側電磁弁２
３→各ろ過入口側電磁弁２４ａ〜２４ｎ→各膜モジュー
ル２０ａ〜２０ｎなる経路で、各膜モジュール２０ａ〜
２０ｎに供給されて、各膜モジュール２０ａ〜２０ｎ内
に原水２の充填が開始される。

【００６５】そして、各膜モジュール２０ａ〜２０ｎに
充分な原水２が満たされ、各膜モジュール２０ａ〜２０
ｎ→各ろ過出口側電磁弁２６ａ〜２６ｎ→ろ過ラインユ
ニット出口側電磁弁２７なる経路で、ろ過水４が流出し
始めたとき、原水ポンプ２２がオフ状態にされるととも
に、ろ過ラインユニット入口側電磁弁２３と、各ろ過入
口側電磁弁２４ａ〜２４ｎと、各ろ過出口側電磁弁２６
ａ〜２６ｎと、ろ過ラインユニット出口側電磁弁２７と
が閉状態にされる（ステップＳＴ１２）。

【００６６】一方、前記計測設定ファイルに各膜モジュ
ール２０ａ〜２０ｎの膜を浸漬させない状態で、各膜モ
ジュール２０ａ〜２０ｎの可逆的汚染／目詰まり測定処
理を行う指示が登録されている場合には（ステップＳＴ
１１）、制御装置７のＣＰＵ１２によって、スキップ指
示を示す制御信号が生成され、各膜モジュール２０ａ〜
２０ｎに対する、上述した原水供給処理はスキップされ
る。

【００６７】この後、制御装置７のＣＰＵ１２によっ
て、可逆的汚染／目詰まり測定処理開始を示す制御信号
が生成され、これが膜ろ過装置５に供給される。

【００６８】これにより、ろ過ラインユニット入口側電
磁弁２３と、ろ過ラインユニット出口側電磁弁２７と、
各ろ過入口側電磁弁２４ａ〜２４ｎと、各ろ過出口側電
磁弁２６ａ〜２６ｎとが閉状態にされるとともに、排水
排気用電磁弁３３ａ〜３３ｎが開状態にされた後、ガス
パージ用電磁弁３９と、各ガス注入用電磁弁４２ａ〜４
２ｎとが開状態にされて、空気源（図示は省略する）か
ら供給される加圧された空気４３がガス圧力調整弁３７
で、所定の圧力に調整された後、ガス圧力調整弁３７→
ガスパージ用電磁弁３９→各ガス注入用電磁弁４２ａ〜
４２ｎ→各膜モジュール２０ａ〜２０ｎなる経路で、各
膜モジュール２０ａ〜２０ｎ内に導かれ、各膜モジュー
ル２０ａ〜２０ｎ内が急速加圧される。

【００６９】この後、各膜モジュール２０ａ〜２０ｎ内
の圧力を計測しているガス圧力計４１の値が予め設定さ
れている一定値に達したとき、ガスパージ用電磁弁３９
が閉状態にされるとともに、ガス注入用電磁弁４２ａ〜
４２ｎのうち、測定予定となっている膜モジュール以外
のガス注入電磁弁、例えば膜モジュール２０ａが測定予
定であれば、膜モジュール２０ｂ〜２０ｎに対応するガ
ス注入電磁弁４２ｂ〜４２ｎが閉状態にされた後、ガス
流量用電磁弁３８が開状態にされて、ガス圧力調節計３
７で、圧力調整された空気４３がマスフローガス微量流
量計４０→ガス注入用電磁弁４２ａ→膜モジュール２０
ａなる経路で、膜モジュール２０ａに導かれ、この膜モ
ジュール２０ａ内の圧力が順次、高められる。

【００７０】また、この動作と並行し、マスフローガス
微量流量計４０によって、膜モジュール２０ａの漏れガ
ス流量の計測処理が行われるとともに、ガス圧力計４１
によって、膜モジュール２０ａに印加された空気４３の
圧力計測処理が行われ、各計測処理で得られた計測結果
が状態検知信号として、制御装置７に供給され、ハード
ディスク機構１３の計測設定ファイルに登録される。

【００７１】そして、ガス圧力計４１によって計測され
た膜モジュール２０ａのガス圧力が所定の値になったと
き、制御装置７のＣＰＵ１２によって、膜モジュール２
０ａに対する測定が終了したと判定されて、膜モジュー
ル２０ａに対する計測終了を示す制御信号が生成され
て、膜モジュール２０ａに対応するガス注入用電磁弁４
２ａが閉状態にされ、この膜モジュール２０ａに対する
漏れガス流量の計測が終了する（ステップＳＴ１３）。

【００７２】この後、残りの膜モジュール２０ｂ〜２０
ｎに対応する各ガス注入用電磁弁４２ｂ〜４２ｎが１つ
ずつ順次、開状態にされ、上述した手順と同様な手順
で、各膜モジュール２０ｂ〜２０ｎの漏れガス流量、印
加ガス圧力の計測が行われ、各計測処理で得られた計測
結果が状態検知信号として、制御装置７に供給され、ハ
ードディスク機構１３の計測設定ファイルに登録される
（ステップＳＴ１３、ＳＴ１４）。

【００７３】そして、全ての膜モジュール２０ａ〜２０
ｎに対する漏れガス流量、印加ガス圧力の計測が終了し
たとき（ステップＳＴ１４）、制御装置７のＣＰＵ１２
によって、可逆的汚染／目詰まり測定処理終了を示す制
御信号が生成され、各排水排気電磁弁３３ａ〜３３ｎ
と、各ガス注入用電磁弁４２ａ〜４２ｎとが閉状態にさ
れ、可逆的汚染／目詰まり検出処理工程が終了する。

【００７４】＜離脱再生処理工程＞この後、図４のフロ
ーチャートに示すように、制御装置７のＣＰＵ１２によ
って、離脱再生開始を示す制御信号が生成され、これが
膜ろ過装置５に供給される。

【００７５】これにより、ろ過ラインユニット入口側電
磁弁２３と、各ろ過入口電磁弁２４ａ〜２４ｎと、各ろ
過出口側電磁弁２６ａ〜２６ｎと、ろ過ラインユニット
出口側電磁弁２７とが閉状態にされた後、各エアバブリ
ング用電磁弁３６ａ〜３６ｎが開状態にされて、空気源
から供給される、圧縮された空気４３が各エアバブリン
グ用電磁弁３６ａ〜３６ｎ→各膜モジュール２０ａ〜２
０ｎなる経路で、各膜モジュール２０ａ〜２０ｎの下部
側に導かれて、各膜モジュール２０ａ〜２０ｎ内に設け
られた膜がエアバブリングされるとともに、このエアバ
ブリング処理で使用された後の空気（排気ガス）４３が
各膜モジュール２０ａ〜２０ｎ→排水排水用電磁弁３３
ａ〜３３ｎ→外部なる経路で、外部へ排気される。

【００７６】そして、エアバブリング処理工程が終了す
ると、各エアバグリング用電磁弁３６ａ〜３６ｎが閉状
態にされるとともに、逆洗ポンプ２９がオン状態にされ
て、この逆洗ポンプ２９から吐出される逆洗浄水１０が
逆洗ポンプ２９→各逆洗入口側電磁弁３０ａ〜３０ｎ→
各膜モジュール２０ａ〜２０ｎなる経路で、各膜モジュ
ール２０ａ〜２０ｎ内に導かれ、各膜モジュール２０ａ
〜２０ｎ内に設けられた膜が逆洗浄されるとともに、こ
の逆洗浄処理で各膜から除去された汚泥を含む排水３が
各膜モジュール２０ａ〜２０ｎ→各排水排気用電磁弁３
３ａ〜３３ｎ→外部なる経路で、外部へ排出される。

【００７７】次いで、各膜モジュール２０ａ〜２０ｎに
対する逆洗浄処理が終了すると、各排水排気用電磁弁３
３ａ〜３３ｎと、各逆洗入口側電磁弁３０ａ〜３０ｎと
が閉状態にされるとともに、逆洗ポンプ１１がＯＦＦ状
態された後、各ドレン用電磁弁３４ａ〜３４ｎが開状態
にされて、各膜モジュール２０ａ〜２０ｎ内に残ってい
る、汚泥を含む逆洗浄水３１が排水３として、各膜モジ
ュール２０ａ〜２０ｎ→各ドレイン用電磁弁３４ａ〜３
４ｎ→外部なる経路で、外部に排出され、この排水処理
が完了した時点で、各ドレン用電磁弁３４ａ〜３４ｎが
閉状態にされて、離脱再生処理工程が終了する（ステッ
プＳＴ５）。

【００７８】＜不可逆的汚染／目詰まり検出処理工程の
有無判定＞この後、図４のフローチャートに示すよう
に、制御装置７のＣＰＵ１２によって、ハードディスク
機構１３に登録されている計測設定ファイルの内容が読
み出されて、各膜モジュール２０ａ〜２０ｎに対し、不
可逆的汚染／目詰まり測定処理を行う指示が登録されて
いるか否かがチェックされる。

【００７９】そして、各膜モジュール２０ａ〜２０ｎに
対し、不可逆的汚染／目詰まり測定処理を行う指示が登
録されていれば（ステップＳＴ６）、制御装置７のＣＰ
Ｕ１２によって、以下に述べる手順で、不可逆的汚染／
目詰まり検出処理が行われる（ステップＳＴ７）。

【００８０】＜不可逆的汚染／目詰まり検出処理工程＞
まず、図５のフローチャートに示すように、制御装置７
のＣＰＵ１２によって、ハードディスク機構１３に登録
されている計測設定ファイルの内容が参照されて、不可
逆的汚染／目詰まり測定処理を行う際、各膜モジュール
２０ａ〜２０ｎの膜を水に浸漬させた状態で、不可逆的
汚染／目詰まり測定処理を行う指示が登録されているか
否かがチェックされ、各膜モジュール２０ａ〜２０ｎの
膜を水に浸漬させた状態で、不可逆的汚染／目詰まり測
定処理を行う指示が登録されていれば（ステップＳＴ１
１）、各膜モジュール２０ａ〜２０ｎに原水２の供給開
始を示す制御信号が生成され、これが膜ろ過装置５に供
給される。

【００８１】これにより、原水ポンプ２２がオン状態に
されて、この原水ポンプ２２によって加圧された原水２
が原水ポンプ２２→ろ過ラインユニット入口側電磁弁２
３→各ろ過入口側電磁弁２４ａ〜２４ｎ→各膜モジュー
ル２０ａ〜２０ｎなる経路で、各膜モジュール２０ａ〜
２０ｎに供給されて、各膜モジュール２０ａ〜２０ｎ内
に原水２の充填が開始される。

【００８２】そして、これらに各膜モジュール２０ａ〜
２０ｎに充分な原水２が満たされ、各膜モジュール２０
ａ〜２０ｎ→各ろ過出口側電磁弁２６ａ〜２６ｎ→ろ過
ラインユニット出口側電磁弁２７なる経路で、ろ過水４
が流出し始めたとき、原水ポンプ２２がオフ状態にされ
るとともに、ろ過ラインユニット入口側電磁弁２３と、
各ろ過入口側電磁弁２４ａ〜２４ｎと、各ろ過出口側電
磁弁２６ａ〜２６ｎと、ろ過ラインユニット出口側電磁
弁２７とが閉状態にされる（ステップＳＴ１２）。

【００８３】また、ハードディスク機構１３に登録され
ている計測設定ファイルの内容をチェックしたとき、こ
の計測設定ファイルに各膜モジュール２０ａ〜２０ｎの
膜を浸漬させない状態で、各膜モジュール２０ａ〜２０
ｎの不可逆的汚染／目詰まり測定処理を行う指示が登録
されていれば（ステップＳＴ１１）、制御装置７のＣＰ
Ｕ１２によって、スキップ指示を示す制御信号が生成さ
れ、各膜モジュール２０ａ〜２０ｎに対する、上述した
原水供給処理がスキップされる。

【００８４】この後、制御装置７のＣＰＵ１２によっ
て、不可逆的汚染／目詰まり測定処理開始を示す制御信
号が生成され、これが膜ろ過装置５に供給される。

【００８５】これにより、ろ過ラインユニット入口側電
磁弁２３と、ろ過ラインユニット出口側電磁弁２７と、
各ろ過入口側電磁弁２４ａ〜２４ｎと、各ろ過出口側電
磁弁２６ａ〜２６ｎとが閉状態にされるとともに、排水
排気用電磁弁３３ａ〜３３ｎが開状態にされた後、ガス
パージ用電磁弁３９と、各ガス注入用電磁弁４２ａ〜４
２ｎとが開状態にされて、空気源（図示は省略する）か
ら供給される加圧された空気４３がガス圧力調整弁３７
で、所定の圧力に調整された後、ガス圧力調整弁３７→
ガスパージ用電磁弁３９→各ガス注入用電磁弁４２ａ〜
４２ｎ→各膜モジュール２０ａ〜２０ｎなる経路で、各
膜モジュール２０ａ〜２０ｎ内に導かれ、各膜モジュー
ル２０ａ〜２０ｎ内が急速加圧される。

【００８６】この後、各膜モジュール２０ａ〜２０ｎ内
の圧力を計測しているガス圧力計４１の値が予め設定さ
れている一定値に達したとき、ガスパージ用電磁弁３９
が閉状態にされるとともに、ガス注入用電磁弁４２ａ〜
４２ｎのうち、測定予定となっている膜モジュール以外
のガス注入電磁弁、例えば膜モジュール２０ａが測定予
定であれば、膜モジュール２０ｂ〜２０ｎに対応するガ
ス注入電磁弁４２ｂ〜４２ｎが閉状態にされた後、ガス
流量用電磁弁３８が開状態にされて、ガス圧力調節計３
７で、圧力調整された空気４３がマスフローガス微量流
量計４０→ガス注入用電磁弁４２ａ→膜モジュール２０
ａなる経路で、膜モジュール２０ａに導かれ、この膜モ
ジュール２０ａ内の圧力が順次、高められる。

【００８７】また、この動作と並行し、マスフローガス
微量流量計４０によって、膜モジュール２０ａの漏れガ
ス流量の計測処理が行われるとともに、ガス圧力計４１
によって、膜モジュール２０ａに印加された空気４３の
圧力計測処理が行われ、各計測処理で得られた計測結果
が状態検知信号として、制御装置７に供給され、ハード
ディスク機構１３の計測設定ファイルに登録される。

【００８８】そして、ガス圧力計４１によって計測され
た膜モジュール２０ａのガス圧力が所定の値になったと
き、制御装置７のＣＰＵ１２によって、膜モジュール２
０ａに対する測定が終了したと判定されて、膜モジュー
ル２０ａに対する計測終了を示す制御信号が生成され
て、膜モジュール２０ａに対応するガス注入用電磁弁４
２ａが閉状態にされ、この膜モジュール２０ａに対する
漏れガス流量の計測が終了する（ステップＳＴ１３）。

【００８９】この後、残りの膜モジュール２０ｂ〜２０
ｎに対応する各ガス注入用電磁弁４２ｂ〜４２ｎが１つ
ずつ順次、開状態にされ、上述した手順と同様な手順
で、各膜モジュール２０ｂ〜２０ｎの漏れガス流量、印
加ガス圧力の計測が行われ、各計測処理で得られた計測
結果が状態検知信号として、制御装置７に供給され、ハ
ードディスク機構１３の計測設定ファイルに登録される
（ステップＳＴ１３、ＳＴ１４）。

【００９０】そして、全ての膜モジュール２０ａ〜２０
ｎに対する漏れガス流量、印加ガス圧力の計測が終了し
たとき（ステップＳＴ１４）、制御装置７のＣＰＵ１２
によって、不可逆的汚染／目詰まり測定処理終了を示す
制御信号が生成され、各排水排気電磁弁３３ａ〜３３ｎ
と、各ガス注入用電磁弁４２ａ〜４２ｎとが閉状態にさ
れ、不可逆的汚染／目詰まり検出処理工程が終了する。

【００９１】《判定処理》この後、制御装置７のＣＰＵ
１２によって、ハードディスク機構１３に登録されてい
る計測設定ファイルの内容が読み出されて、各膜モジュ
ール２０ａ〜２０ｎのバブルポイント変化内容が求めら
れるとともに、次式の演算式で、各膜モジュール２０ａ
〜２０ｎの可逆的目詰まり率が求められた後、各膜モジ
ュール２０ａ〜２０ｎの可逆的目詰まり率と、予め設定
されている膜交換しきい値とが各々、比較される。

【００９２】そして、バブルポイント変化内容が所定の
条件を満たすとともに、可逆的目詰まり率が膜交換しき
い値を下回る膜モジュールが存在するとき、この膜モジ
ュールに対する、膜交換時期が来たと判定され、これら
の解析結果、判定結果に基づき、表示装置８のＣＲＴ１
８に、「膜の交換時期」と、「交換対象となる膜モジュ
ールの位置」とが表示され、これがオペレータに知らせ
る。

【００９３】

【数３】 Ａ_１＝（Ｐ_１−Ｐ_２）×１００／Ａ_１ …（３） 但し、Ａ_１：可逆的目詰まり率 Ｐ_１：離脱再生処理を行った後の漏れガス流量 Ｐ_２：離脱再生処理を行う前の漏れガス流量 また、この動作と並行し、制御装置７のＣＰＵ１２によ
って、ハードディスク機構１３に登録されている計測設
定ファイルの内容が読み出されて、次式の演算式で、各
膜モジュール２０ａ〜２０ｎの不可逆的目詰まり率が求
められた後、各膜モジュール２０ａ〜２０ｎの不可逆的
目詰まり率と、予め設定されている薬液再生しきい値と
が各々、比較される。

【００９４】そして、バブルポイント変化内容が所定の
条件を満たすとともに、不可逆的目詰まり率が薬液再生
しきい値を越えている膜モジュールが存在するとき、こ
の膜モジュールに対し、薬液再生処理を行う時期が来た
と判定され、これらの解析結果、判定結果に基づき、表
示装置８のＣＲＴ１８に、「現在の汚染、目詰まり率＝
＊％」と、「薬液再生処理の時期」と、「汚染、目詰ま
りを起こしている膜モジュールの位置」とが表示され、
これがオペレータに知らせる。

【００９５】

【数４】 Ａ_２＝（Ｐ_３−Ｐ_４）×１００／Ｐ_３ …（４） 但し、Ａ_２：不可逆的目詰まり率 Ｐ_３：新品時の漏れガス流量 Ｐ_４：離脱再生処理を行った後の漏れガス流量 また、この表示動作と並行し、制御装置７のＣＰＵ１２
によって、上述した各解析結果、判定結果に応じた音声
データが生成され、表示装置８のスピーカ１９から「汚
染・目詰まり率は＊％です。」、「＊日後に薬液再生処
理をして下さい」、「膜モジュールＮｏ．＊〜Ｎｏ．＊
＊を２週間以内に交換して下さい。」、「膜モジュール
Ｎｏ．＊〜Ｎｏ．＊＊の汚染・目詰まりし始めていま
す。」などという音声が出され、オペレータに知らされ
る。

【００９６】《実施の形態の効果》このように、この実
施の形態では、ろ過を行うことにより、目詰まりを起こ
し、膜孔径がみかけ上小さくなり、ガス漏れが生じる最
小印加ガス圧力（バブルポイント）がプラス側へシフト
する現象、または漏れガス流量が減少する現象に着目し
て、各膜モジュール２０ａ〜２０ｎの膜を水に浸漬させ
た状態で、ろ過方向と逆方向から空気４３を導入した際
の印加ガス圧と漏れガス流量とを測定し、これらの経時
変化から各膜モジュール２０ａ〜２０ｎ内に設けられた
膜の目詰まり程度を定量化するようにした。このため、
各膜モジュール２０ａ〜２０ｎの汚染有無、目詰まり有
無を判定し、この判定結果に基づき、適切な薬液処理時
期を予測し、各膜モジュール２０ａ〜２０ｎを最適な状
態に保持させることができる。

【００９７】また、この実施の形態では、各膜モジュー
ル２０ａ〜２０ｎの膜を浸漬させない状態で、すなわ
ち、各膜モジュール２０ａ〜２０ｎ内の滞留水を外部へ
排出して、膜表面から水を取り除き、膜の漏れガス流量
を増大させた状態で、ろ過方向と逆方向から空気４３を
導入した際の印加ガス圧と漏れガス流量とを測定し得る
ようにした。このため、各膜モジュール２０ａ〜２０ｎ
の種類に応じた最適な感度で、各膜モジュール２０ａ〜
２０ｎの目詰まり程度を定量的に評価させることがで
き、これによって測定感度を向上させながら、各膜モジ
ュール２０ａ〜２０ｎの汚染有無、目詰まり有無を判定
することができるとともに、この判定結果に基づき、適
切な薬液処理時期を予測し、各膜モジュール２０ａ〜２
０ｎを最適な状態に保持させることができる。

【００９８】また、この実施の形態では、各膜モジュー
ル２０ａ〜２０ｎに導入するガスとして、空気、ヘリウ
ムガス、窒素などのうち、膜の膜孔径などに応じた質量
を持つガスを選択し得るようにしているので、膜の種類
に応じた最適な測定を行うことができる。

【００９９】これにより、運転コストを低く抑えるとき
には、最もコストが低い空気を使用して、各膜モジュー
ル２０ａ〜２０ｎの漏れガス流量を計測させることがで
き、また高い感度を得るとき、あるいは各膜モジュール
２０ａ〜２０ｎの膜孔径が小さいときなどには、質量が
小さく、同一条件下での漏れガス流量が他のガスより多
い、ヘリウムガスを使用して、測定感度を向上させなが
ら、各膜モジュール２０ａ〜２０ｎの汚染有無、目詰ま
り有無を判定することができるとともに、この判定結果
に基づき、適切な薬液処理時期を予測し、各膜モジュー
ル２０ａ〜２０ｎの膜を最適な状態に保持させることが
できる。

【０１００】また、この実施の形態では、各膜モジュー
ル２０ａ〜２０ｎに空気４３を導入して、その漏れガス
流量に基づき、各膜モジュール２０ａ〜２０ｎの汚染状
態、目詰まり状態を判定するようにしているので、１０
μｍ以下の膜孔径を有する膜を使用した各膜モジュール
２０ａ〜２０ｎでも、各膜モジュール２０ａ〜２０ｎの
膜が汚染されているか否か、目詰まりを起こしているか
否かを判定して、適切な薬液処理時期を予測し、各膜モ
ジュール２０ａ〜２０ｎの膜を最適な状態に保持させる
ことができる。

【０１０１】また、この実施の形態では、各膜モジュー
ル２０ａ〜２０ｎの逆洗処理を行って、各膜モジュール
２０ａ〜２０ｎの再生処理を終了した後、各膜モジュー
ル２０ａ〜２０ｎに対する通水を停止したまま、印加ガ
ス流量を測定して、各膜モジュール２０ａ〜２０ｎの不
可逆的な汚染状態、目詰まり状態を検出するようにし
た。このため、各膜モジュール２０ａ〜２０ｎを逆洗処
理しただけでは除去できないような、膜内部に固定され
た不純物による膜の目詰まりを検出して、適切な薬液処
理時期を予測し、各膜モジュール２０ａ〜２０ｎの膜を
最適な状態に保持させることができる。

【０１０２】また、この実施の形態では、各膜モジュー
ル２０ａ〜２０ｎの逆洗浄処理を行う前に、各膜モジュ
ール２０ａ〜２０ｎに対する通水を停止したまま、印加
ガス流量を測定して、各膜モジュール２０ａ〜２０ｎの
可逆的な汚染状態、目詰まり状態を検出するようにし
た。このため、膜表面に捕捉され、各膜モジュール２０
ａ〜２０ｎを逆洗浄処理しただけで、除去することがで
きる、膜の目詰まり検出して、適切な膜交換時期を予測
し、各膜モジュール２０ａ〜２０ｎの膜を最適な状態に
保持させることができる。

【０１０３】また、この実施の形態では、ガス漏れが生
ずる最小印加ガス圧力、いわゆるバブルポイント値の変
化特性、あるいは一定印加ガス圧力下で生じる漏れガス
流量の変化率特性に基づき、各膜モジュール２０ａ〜２
０ｎの膜が汚染されているか否か、あるいは目詰まりを
起こしているか否かを判定するようにした。このため、
マスフローガス微量流量計４０などを使用した簡単な測
定装置で、各膜モジュール２０ａ〜２０ｎの目詰まり有
無を検出して、適切な薬液処理時期を予測し、各膜モジ
ュール２０ａ〜２０ｎの膜を最適な状態に保持させるこ
とができる。

【０１０４】また、この実施の形態では、各膜モジュー
ル２０ａ〜２０ｎが新品のときから現在に至るまでの各
タイミングで測定された各膜モジュール２０ａ〜２０ｎ
の漏れガス流量変化などに基づき、各膜モジュール２０
ａ〜２０ｎの目詰まり程度を定量的化して、これを表示
させるようにした。このため、各膜モジュール２０ａ〜
２０ｎのろ過能力の低下経過などを知らせて、最適な運
転管理を行わせ、各膜モジュール２０ａ〜２０ｎの膜を
最適な状態に保持させることができる。

【０１０５】また、この実施の形態では、各膜モジュー
ル２０ａ〜２０ｎの漏れガス流量に基づき、各膜モジュ
ール２０ａ〜２０ｎの目詰まり状況を定量的に表示する
とともに、薬液再生処理の時期、各膜モジュール２０ａ
〜２０ｎの劣化状態、各膜モジュール２０ａ〜２０ｎの
交換の時期などを予測して、これを表示するようにし
た。このため、最適な運転管理を行わせ、各膜モジュー
ル２０ａ〜２０ｎの膜を最適な状態に保持させることが
できる。

【０１０６】さらに、この実施の形態では、測定した個
々の膜モジュール２０ａ〜２０ｎの目詰まり状態を定量
的に表示する機能と、膜メンテナンス予測時期などを運
転員に音声、画像で知らせる機能と、目詰まりを起こし
た膜モジュール２０ａ〜２０ｎの位置を画面上に表示す
る機能とを持たせるようにしているので、これによって
最適な運転管理を行わせ、各膜モジュール２０ａ〜２０
ｎの膜を最適な状態に保持させることができる。

【０１０７】《他の実施の形態》また、上述した実施の
形態では、各膜モジュール２０ａ〜２０ｎの汚染、目詰
まりが検出されたとき、汚染の内容、目詰まりの内容、
膜交換時期、薬液洗浄時期などを表示装置８に表示させ
て、オペレータに知らせ、最適な処置をとらせるように
しているが、これら汚染の内容、目詰まりの内容に基づ
き、逆洗再生の間隔を自動的に調整して、汚染、目詰ま
りの進行を抑えさせるようにしても良い。

【０１０８】これにより、各膜モジュール２０ａ〜２０
ｎの寿命を延ばし、効率の良い運転を実現させることが
できる。

【０１０９】また、上述した実施の形態では、各膜モジ
ュール２０ａ〜２０ｎを１つずつ、選択して、漏れガス
流量を計測するようにしているが、各膜モジュール２０
ａ〜２０ｎをグループ単位、例えば５個単位で運転して
いるとき、同じグループに属する各膜モジュールがほぼ
同一の汚染内容、目詰まり内容になり、各膜モジュール
２０ａ〜２０ｎについて個々に、漏れガス流量を計測す
る必要が無いことから、各グループ毎に、漏れガス流量
を計測しても良い。

【０１１０】この場合、１回目の漏れガス流量計測で、
各膜モジュール２０ａ〜２０ｎに所定圧力の空気４３を
充填させた後、各ガス注入用電磁弁４２ａ〜４２ｅを開
状態にしたまま、残りの各ガス注入用電磁弁４２ｆ〜４
２ｎを閉状態にして、各膜モジュール２０ａ〜２０ｅの
漏れガス流量を計測し、これら膜モジュール２０ａ〜２
０ｅの漏れガス流量が終了した時点で、各ガス注入用電
磁弁４２ａ〜４２ｅを閉状態にして、次のグループに属
する膜モジュール２０ｆ〜２０ｊに対応するガス注入用
電磁弁４２ｆ〜４２ｊを開状態にして、各膜モジュール
２０ｆ〜２０ｊの漏れガス流量を計測するという手順
で、各膜モジュール２０ａ〜２０ｎの漏れガス流量をグ
ループ単位で計測する。

【０１１１】これによって、各膜モジュール２０ａ〜２
０ｎをグループ単位で運転しているとき、各グループ毎
に、適切な薬液処理時期などを予測して、各膜モジュー
ル２０ａ〜２０ｎの膜を最適な状態に保持させることが
できる。

【０１１２】また、上述した実施の形態では、各膜モジ
ュール２０ａ〜２０ｎ使用開始時の測定データを初期値
として、運転開始から定期的に記録された測定値との
差、あるいは経時変化から膜の目詰まりを検出して、適
切な薬液処理時期を予測し、各膜モジュール２０ａ〜２
０ｎの膜を最適な状態に保持させるようにしているが、
各膜モジュール２０ａ〜２０ｎに対し、薬液再生処理を
行った直後の測定データを初期値とし、定期的に記録さ
れた測定値との差、あるいは経時変化から膜の目詰まり
を検出するようにしても良い。

【０１１３】このようにしても、各膜モジュール２０ａ
〜２０ｎの汚染状態、目詰まり状態を正確に把握して、
適切な薬液処理時期を予測し、各膜モジュール２０ａ〜
２０ｎの膜を最適な状態に保持させることができる。

【０１１４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、請
求項１では、ろ過を行うことにより、目詰まりを起こ
し、膜孔径がみかけ上小さくなり、ガス漏れが生じる最
小印加ガス圧力（バブルポイント）がプラス側へシフト
する現象、または漏れガス流量が減少する現象に着目し
て、膜を水に浸漬させた状態で、ろ過方向と逆方向から
気体を導入した際の印加ガス圧と漏れガス流量とを測定
し、これらの経時変化から膜の目詰まり程度を定量化し
て、膜の汚染有無、目詰まり有無を判定し、この判定結
果に基づき、適切な薬液処理時期を予測し、膜ユニット
の膜を最適な状態に保持させることができる。

【０１１５】請求項２では、膜ユニット内の滞留水を外
部へ排出して、膜表面から水を取り除き、膜の漏れガス
流量を増大させた状態で、ろ過方向と逆方向から気体を
導入した際の印加ガス圧と漏れガス流量とを測定し、こ
れらの経時変化から膜の目詰まり程度を定量的に評価す
ることにより、測定感度を向上させながら、膜の汚染有
無、目詰まり有無を判定することができるとともに、こ
の判定結果に基づき、適切な薬液処理時期を予測し、膜
ユニットの膜を最適な状態に保持させることができる。

【０１１６】請求項３では、膜ユニットに導入するガス
として、空気、ヘリウムガス、窒素などのうち、膜の膜
孔径などに応じた質量を持つガスを選択することがで
き、これによって膜の種類に応じた最適な測定を行うこ
とができ、また質量が小さく、同一条件下での漏れガス
流量が他のガスより多い、ヘリウムガスを使用すること
により、測定感度を向上させながら、膜の汚染有無、目
詰まり有無を判定することができるとともに、この判定
結果に基づき、適切な薬液処理時期を予測し、膜ユニッ
トの膜を最適な状態に保持させることができる。

【０１１７】請求項４では、１０μｍ以下の膜孔径を有
する膜を使用した膜ユニットでも、この膜が汚染されて
いるか否か、目詰まりを起こしているか否かを判定し
て、適切な薬液処理時期を予測し、膜ユニットの膜を最
適な状態に保持させることができる。

【０１１８】請求項５では、膜ユニットの逆洗処理を行
って、膜ユニットの再生処理を終了した後、膜ユニット
に対する通水を停止したまま、印加ガス流量を測定する
ことにより、膜ユニットを逆洗処理しただけでは、除去
できない、膜内部に固定された不純物による膜の不可逆
的な目詰まり検出して、適切な薬液処理時期を予測し、
膜ユニットの膜を最適な状態に保持させることができ
る。

【０１１９】請求項６では、膜ユニットの逆洗浄処理を
行う前に、膜ユニットに対する通水を停止したまま、印
加ガス流量を測定することにより、膜表面に捕捉され、
膜ユニットを逆洗浄処理しただけで、除去することがで
きる、膜の可逆的な目詰まり検出して、適切な膜交換時
期を予測し、膜ユニットの膜を最適な状態に保持させる
ことができる。

【０１２０】請求項７では、ガス漏れが生ずる最小印加
ガス圧力、いわゆるバブルポイント値の変化特性、ある
いは一定印加ガス圧力下で生じる漏れガス流量の変化率
特性に基づき、膜ユニットの膜が汚染されているか否
か、あるいは目詰まりを起こしているか否かを判定する
ことができ、これによってマスフローガス微量流量計な
どを使用した簡単な測定装置で、膜の目詰まり有無を検
出して、適切な薬液処理時期を予測し、膜ユニットの膜
を最適な状態に保持させることができる。

【０１２１】請求項８では、膜ユニットの経時変化から
膜の目詰まり程度を定量的に表示させることができると
ともに、膜のメンテナンス時期を予測し、これを表示さ
せて、最適な運転管理を行わせ、膜ユニットの膜を最適
な状態に保持させることができる。

【０１２２】請求項９では、測定値に基づき、膜ユニッ
トの目詰まり状況を定量的に表示することができるとと
もに、薬液再生処理の時期、膜の劣化状態、膜の交換の
時期などを予測して、最適な運転管理を行わせ、膜ユニ
ットの膜を最適な状態に保持させることができる。

【０１２３】請求項１０では、測定した個々の膜モジュ
ールの目詰まり状態を定量的に表示する機能と、膜メン
テナンス予測時期などを運転員に音声、画像で知らせる
機能と、目詰まりを起こした膜モジュールの位置を画面
上に表示する機能とを持たせることができ、これによっ
て最適な運転管理を行わせ、膜ユニットの膜を最適な状
態に保持させることができる。

【０１２４】請求項１１では、膜ユニットの汚染、目詰
まりが検出されたとき、汚染の内容、目詰まりの内容に
基づき、逆洗再生の間隔を自動的に調整して、汚染、目
詰まりの進行を抑えさせることができ、これによって膜
ユニットの寿命を延ばし、効率の良い運転を実現させる
ことができる。

【０１２５】請求項１２では、膜モジュールを一定数毎
にグループ化した単位で、各グループ毎の漏れガス特性
を検出することにより、検出対象となる膜ユニットがグ
ループ単位で運転されているとき、各グループ毎に、適
切な薬液処理時期を予測して、膜ユニットの膜を最適な
状態に保持させることができる。

【０１２６】請求項１３では、膜ユニット使用開始時の
測定データ、または薬液再生処理直後の測定データを初
期値とし、運転開始から定期的に記録された測定値との
差、あるいは経時変化から膜の目詰まりを検出して、適
切な薬液処理時期を予測し、膜ユニットの膜を最適な状
態に保持させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による膜ろ過システムの実施の形態を示
すブロック図である。

【図２】図１に示す膜濾過装置の全体構成を示すブロッ
ク図である。

【図３】図１に示す膜ろ過装置の詳細な構成例を示すブ
ロック図である。

【図４】図１に示す膜ろ過システムの動作例を示すフロ
ーチャートである。

【図５】図４に示す汚染／目詰まり測定処理の詳細な内
容を示すフローチャートである。

【図６】膜ろ過システムで使用される膜モジュールの特
性を解析するために作った実験プラントを示す概略構成
図である。

【図７】膜モジュールを水に浸漬させたときの漏れガス
流量と、水に浸漬させないときの漏れガス流量とを示す
グラフである。

【図８】同一種類の膜を持つ膜モジュールの各ロット毎
の漏れガス流量特性を計測したときに得られたグラフで
ある。

【図９】膜モジュールに離脱再生処理を行う前の漏れガ
ス流量と、膜モジュールに離脱再生処理を行った後の漏
れガス流量とを示すグラフである。

【図１０】膜モジュールが新品のときに得られた漏れガ
ス流量と、膜モジュールにろ過処理と離脱再生処理とを
行った後の漏れガス流量とを示すグラフである。

【符号の説明】

１：膜ろ過システム、２：原水、３：排水、４：ろ過
水、５：膜ろ過装置、６：入力装置、７：制御装置、
８：表示装置、９：キーボード、１０：タッチパネル、
１１：ＣＰＵ、１２：ＲＯＭ、１３：ハードディスク機
構、１４：ＲＡＭ、１５：入力インタフェース、１６：
入出力インタフェース、１７：ビデオインタフェース、
１８：ＣＲＴ、１９：スピーカ、２０ａ〜２０ｎ：膜モ
ジュール、２１：膜ユニット、２２：原水ポンプ、２
３：ろ過ラインユニット入口側電磁弁、２４ａ〜２４
ｎ：ろ過入口側電磁弁、２５：原水供給ユニット、２６
ａ〜２６ｎ：ろ過出口側電磁弁、２７：ろ過ラインユニ
ット出口側電磁弁、２８：ろ過水取出しユニット、２
９：逆洗ポンプ、３０ａ〜３０ｎ：逆洗入口側電磁弁、
３１：逆洗浄水、３２：逆洗浄水供給ユニット、３３ａ
〜３３ｎ：排水排気用電磁弁、３４ａ〜３４ｎ：ドレイ
ン用電磁弁、３５：排気／排水ユニット、３６ａ〜３６
ｎ：エアバブリング用電磁弁、３７：ガス圧力調整弁、
３８：ガス流量測定用電磁弁、３９：ガスパージ用電磁
弁、４０：マスフローガス微量流量計、４１：ガス圧力
計、４２ａ〜４２ｎ：ガス注入用電磁弁、４３：空気、
４４：空気供給ユニット（気体供給装置）、４５：信号
処理部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮島 潮子 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内 (72)発明者 竹内 賢治 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内 (72)発明者 中川 敦司 東京都港区芝浦一丁目１番１号 株式会社 東芝本社事務所内 (72)発明者 内田 祥司 東京都港区芝浦一丁目１番１号 株式会社 東芝本社事務所内 Ｆターム(参考） 4D006 GA02 HA01 KC03 KC14 KC16 KE01P KE06P KE28Q LA03 LA06 LA10

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ろ過対象となる原水を膜ユニット内に導
   き、ろ過水を生成する膜ろ過システムにおいて、 前記膜ユニット内に気体を供給する気体供給装置と、 この気体供給装置により前記膜ユニット内に供給された
   気体の圧力を計測する圧力計と、 前記気体供給装置により前記膜ユニット内に供給された
   気体の流量を計測する流量計と、 前記膜ユニット内の膜を水に浸漬させた状態で、ろ過方
   向と逆方向から気体を導入させて、印加ガス圧力と漏れ
   ガス流量とを測定し、その値から膜の汚染、目詰まり程
   度を定量的に検出、判定する制御装置と、 を備えたことを特徴とする膜ろ過システム。
2. 【請求項２】 ろ過対象となる原水を膜ユニット内に導
   き、ろ過水を生成する膜ろ過システムにおいて、 前記膜ユニット内に気体を供給する気体供給装置と、 この気体供給装置により前記膜ユニット内に供給された
   気体の圧力を計測する圧力計と、 前記気体供給装置により前記膜ユニット内に供給された
   気体の流量を計測する流量計と、 前記膜ユニット内の膜を水に浸漬することなく水で濡れ
   た状態で、ろ過方向と逆方向から前記膜ユニット内に気
   体を導入させて、印加ガス圧力と漏れガス流量とを測定
   し、その値から前記膜の汚染、目詰まり程度を定量的
   に、検出、判定する制御装置と、 を備えたことを特徴とする膜ろ過システム。
3. 【請求項３】 請求項１、２のいずれかに記載の膜ろ過
   システムにおいて、前記気体として、空気、ヘリウムガ
   ス、窒素ガスのいずれかを用いる、 ことを特徴とする膜ろ過システム。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれかに記載の膜ろ
   過システムにおいて、 前記膜ユニット内に配置される膜として、膜孔径が１０
   μｍ以下の膜を使用する、 ことを特徴とする膜ろ過システム。
5. 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれかに記載の膜ろ
   過システムにおいて、 前記膜ユニット内の前記膜を逆洗浄して再生処理を終了
   した後、前記膜ユニットへの通水を停止した状態で、前
   記膜の不可逆的な汚染、不可逆的な目詰まりを検出す
   る、 ことを特徴とする膜ろ過システム。
6. 【請求項６】 請求項１乃至５のいずれかに記載の膜ろ
   過システムにおいて、 前記膜ユニット内の前記膜を逆洗浄して再生処理を行う
   前、前記膜ユニットへの通水を停止した状態で、前記膜
   の可逆的な汚染、可逆的な目詰まりを検出する、 ことを特徴とする膜ろ過システム。
7. 【請求項７】 請求項１乃至６のいずれかに記載の膜ろ
   過システムにおいて、 前記膜ユニットに対する測定値の経時変化を検出する
   際、ガス漏れが生ずる最小印加ガス圧力値の変化率特
   性、あるいは一定印加ガス圧力時における漏れガス流量
   の変化率特性に基づき、前記膜の汚染、目詰まり検出を
   行う、 ことを特徴とする膜ろ過システム。
8. 【請求項８】 請求項１乃至７のいずれかに記載の膜ろ
   過システムにおいて、 前記膜ユニットに対する測定値の経時変化特性に基づ
   き、前記膜の汚染、目詰まり程度を定量化して、定量結
   果を報知するとともに、前記膜のメンテナンス時期を予
   測して、予測結果を報知する、 ことを特徴とする膜ろ過システム。
9. 【請求項９】 請求項８に記載の膜ろ過システムにおい
   て、 前記膜のメンテナンス時期として、薬液再生処理の時
   期、膜の交換の時期を用いる、 ことを特徴とする膜ろ過システム。
10. 【請求項１０】 請求項８に記載の膜ろ過システムにお
    いて、 前記膜のメンテナンス時期を報知する手段として、音
    声、または画像を使用し、各膜モジュール単位、各膜グ
    ループ単位で、報知する、 ことを特徴とする膜ろ過システム。
11. 【請求項１１】 請求項１または２に記載の膜ろ過シス
    テムにおいて、 前記膜の汚染、目詰まりが検出されたとき、汚染の内
    容、目詰まりの内容に基づき、逆洗再生の間隔を調整し
    て、汚染、目詰まりの進行を抑える、 ことを特徴とする膜ろ過システム。
12. 【請求項１２】 請求項１または２に記載の膜ろ過シス
    テムにおいて、 前記膜ユニットは、各膜モジュールを所定数毎に、グル
    ープ化して形成され、グループ単位で、膜の不可逆的な
    汚染、不可逆的な目詰まり、可逆的な汚染、可逆的な目
    詰まりを検出する、 ことを特徴とする膜ろ過システム。
13. 【請求項１３】 請求項１または２に記載の膜ろ過シス
    テムにおいて、 気体を使用して、膜ユニットの汚染、目詰まり検出を行
    うとき、膜ユニットを使用する前の測定データ、または
    薬液によって再生処理した直後の測定データを初期値と
    して、運転開始から定期的に測定データを記録するとと
    もに、各測定データと初期値との差分を求め、各差分の
    経時変化に基づき、前記膜の汚染、目詰まり検出を行
    う、 ことを特徴とする膜ろ過システム。