JP2005334777A - 浄水設備 - Google Patents

Abstract

【課題】 膜濾過装置に対する被処理水の負荷を抑え、かつ、確実に膜濾過処理できる浄水設備を提供する。
【解決手段】 取水した水道原水を被処理水として濾過処理し、濾過処理水の水質を検査した後、外部に配水する浄水設備であって、濾過処理を、複数の濾過膜５１ａ〜５１ｄを備えた膜濾過部５０により行い、膜濾過部５０には、被処理水が濾過膜５１ａ〜５１ｄを経由する膜濾過経路と濾過膜を経由しないバイパス経路とを設け、膜濾過経路を流下した膜濾過処理水と、バイパス経路を流下したバイパス水とに基づいて水質を検査する水質検査手段１０１を設け、水質検査手段１０１の検査結果に基づき、膜濾過経路において被処理水を経由させる濾過膜５１ａ〜５１ｄの数を決定する膜濾過制御手段１０２を設けてある。
【選択図】 図２

Description

本発明は、取水した水道原水を被処理水として濾過処理し、濾過処理水の水質を検査した後、外部に配水する浄水設備に関する。

従来、浄水設備は、河川や湖沼等の水源地から水道原水を取水し、この水道原水中に含まれる濁質分である微粒子等を凝集沈殿・砂濾過・消毒等の処理を行い、浄水として配水している。つまり、凝集沈澱処理は、凝集剤を水道原水に添加してフロックを形成させ、このフロックを沈降分離する処理を行う。砂濾過処理では、沈降分離で除去できなかった微粒子や微細なフロックを含んだ凝集沈殿処理水を、濾過砂を堆積した砂濾過層を通過させることにより除去する処理を行う。そして、消毒処理は、砂濾過処理水に適切濃度の消毒剤を添加して微生物を不活性化する。

一方、近年、水道原水に病原性原生動物が混入する可能性が指摘されている。病原性原生動物として、例えばクリプトスポリジウム（Cryptosporidium）が知られている。クリプトスポリジウムは、胞子虫類のコクシジウム（Coccidium）目に属する、ヒト、ウシやブタ等の家畜、イヌ、ネズミ等の哺乳動物の消化管に寄生する寄生性原虫である。
本原虫にヒトが感染すると、腹痛を伴う水様性もしくは粘液性便を主徴とする症状が３日〜１週間程度持続し、時として、嘔吐や発熱を伴うこともある。免疫能の低い患者等が感染した場合では、症状が重篤化し、激しい脱水により死亡する例も少なくない。感染しても症状が出ない場合もあるが、いずれの場合も感染者の糞便からは、感染後、数週間クリプトスポリジウムのオーシストの排出が続くことが知られている。
本原虫に感染した患者や感染動物から糞便とともに排出される莫大な数のオーシストは、新たな固体への感染源となるため、クリプトスポリジウムの伝播経路は多岐にわたる。オーシストの経口摂取が感染原因となるが、例えば、放牧地、畜舎周辺土壌、有機肥料栽培農地等の汚染された土壌との直接接触を介した感染、感染した患者、家畜の糞便との直接接触を介した感染、汚染水、汚染食品を介した感染、等が挙げられる。特に、環境中に放出されたクリプトスポリジウムのオーシストが下水等を介して、直接河川や湖沼等に流入すると、これらを水源とする水道原水は容易に汚染される。

ここで、前記浄水設備において、クリプトスポリジウムのオーシストの一部は濾過砂で捕捉されずに通過する虞がある。また、水中に存在するクリプトスポリジウムのオーシストは塩素抵抗性を示す耐塩素性原虫であるため前記浄水設備における塩素消毒で不活性化することは困難である。そのため、前記浄水設備において水道原水に混入したクリプトスポリジウムを除去するには限界があり、前記浄水設備での処理した水を水道水として配水した場合、水道水を介したクリプトスポリジウムの大規模集団感染が生じる虞がある。

この耐塩素性原虫を除去するため、特許文献１には、凝集沈殿・砂濾過・消毒を行う既存の浄水設備の下流に膜濾過装置を設置した浄水設備の構成が開示してある。つまり、既存の浄水設備における砂濾過層で濾過処理を行った砂濾過処理水を消毒した後、膜濾過装置によって膜濾過処理し、この膜濾過処理水を配水する。
この膜濾過装置に設けてある濾過膜には、耐塩素性原虫の粒径より小さい孔径を有する精密濾過膜、限外濾過膜、及び、ナノ濾過膜等を適用するため、砂濾過処理水を膜濾過装置の濾過膜に流入させることにより病原性動物や微粒子等を確実に捕捉できる。

また、特許文献２には、濾過砂で濾過された砂濾過処理水に対して病原性原生動物の有無を検出し、病原性原生動物が検出されたときに、砂濾過処理水を膜濾過する浄水設備の構成が開示してある。病原性原生動物の検出は、微粒子カウンター等の水質計器で行うが、この水質計器には予め設定水質基準値（ＳＶ）が設定してあり、実際に砂濾過処理水を計測した値（ＰＶ）とＳＶとを比較し、ＰＶがＳＶを上回る場合に病原性原生動物が検出されたと判断している。
そして、病原性原生動物が検出されないときには、砂濾過処理水は膜濾過装置に流入させない通常経路により砂濾過池の下流に供給される。しかし、病原性原生動物が検出されれば、弁（特許文献２における弁装置３１）により通常経路を遮断し、砂濾過処理水を膜濾過装置に流入させる。これにより、砂濾過処理水中の病原性原生動物を確実に捕捉することができる。

特開２００３−１０３２５８号公報（特許請求の範囲、段落０００８、図１等参照） 特開平１１−３００３５１号公報（特許請求の範囲、図１等参照）

特許文献１に開示してある浄水設備においては、砂濾過処理水の全量を膜濾過装置の濾過膜に流入させる構成となっているため、濾過膜には、砂濾過処理水の全量を処理するだけの負荷が常時に掛ることになる。そのため、ポンプによる膜濾過処理を行う場合には、常時ポンプ駆動を行う必要がある。また、常時膜濾過処理を行うことにより、濾過膜の目詰まりが早期に発生しやすくなり、濾過膜の洗浄を頻繁に行う必要がある。従って、この浄水設備においては、濾過膜に対する負荷が大きいため、ポンプの駆動コストや濾過膜のメンテナンスコスト等の膜濾過処理に要するランニングコストが嵩むという問題点があった。

特許文献２に開示してある浄水設備においては、砂濾過処理水中の病原性原生動物の検出結果に応じて膜濾過装置の稼動のオン・オフを切り替える構成となっている。つまり、膜濾過処理を行う場合は、砂濾過処理水の全量を膜濾過装置の濾過膜に流入させる構成となっている。そのため、病原性原生動物の検出の判断基準である適切なＳＶ値を決定することは重要である。
また、膜濾過装置を停止状態から稼動させる場合、通常経路を遮断する弁装置の稼動や、膜濾過装置の稼動までにタイムラグが発生するが、これら装置が稼動するまで病原性原生動物を含有した砂濾過処理水が膜濾過装置によって処理されない。これを避けるため、ＳＶ値の閾値を低く設定すれば膜濾過装置が稼動する時間が長くなり、膜濾過装置の稼動切り替えによるタイムラグの発生を減らすことができる。しかし、膜濾過処理時間が長くなるため、膜濾過処理に要するランニングコストが嵩む。そのため、水質の向上と、膜濾過処理の低コスト化とを両立させるようにＳＶ値を設定するのは困難である。

従って、本発明の目的は、膜濾過装置に対する被処理水の負荷を抑え、かつ、確実に膜濾過処理できる浄水設備を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係る浄水設備は、取水した水道原水を被処理水として濾過処理し、濾過処理水の水質を検査した後、外部に配水する浄水設備であって、その第一特徴構成は、前記濾過処理を、複数の濾過膜を備えた膜濾過手段により行い、前記膜濾過手段には、被処理水が濾過膜を経由する膜濾過経路と濾過膜を経由しないバイパス経路とを設け、前記膜濾過経路を流下した濾過処理水と、バイパス経路を流下したバイパス水とに基づいて水質を検査する水質検査手段を設け、前記水質検査手段の検査結果に基づき、前記膜濾過経路において被処理水を経由させる濾過膜の数を決定する制御手段を設けてある点にある。

上記第一特徴構成によれば、被処理水の一部をバイパス経路へ流下させ、残りの被処理水を膜濾過経路に流下させている。
そのため、膜濾過経路における濾過膜に掛る負荷を減少できる。これにより、濾過膜の目詰まりが発生し難くなるため、濾過膜の洗浄頻度が減少する。そのため、濾過膜のメンテナンスコストを減じることができる。
ここで、水質検査手段は、膜濾過経路を流下した濾過処理水と、バイパス経路を流下したバイパス水とに基づいて水質を検査するため、外部に配水する浄水と同等の水質を検査できる。
仮に、水質検査手段が検出した被処理水の水質レベルが、程度の低い水質であった場合、制御手段により、被処理水を経由させる膜濾過経路の濾過膜数を増加させ、膜濾過処理される被処理水の容量を増やすことができる。そのため、浄化程度の高い浄水を配水することができると共に、病原性原生動物等の感染リスクを極めて低くできる。
一方、水質検査手段が検出した被処理水の水質レベルが、程度の高い水質であった場合、制御手段により、過剰となる膜濾過経路は停止できるため、膜濾過処理を行うポンプ駆動に要するランニングコストを減じることができる。

つまり、本発明の浄水設備における膜濾過部は、水質により、膜濾過部の膜濾過処理能力を適宜変更できる。従って、水質に応じて必要最小限の膜濾過経路の濾過膜のみ稼動させることが可能となるため、水質の向上と、膜濾過処理の低コスト化とを両立させることができる。

本発明に係る浄水設備の第二特徴構成は、前記制御手段において、水質を判断する指標として上閾値と下閾値とを予め設定しておき、前記制御手段が、前記水質検査手段の測定値が前記上閾値を超えたときに、前記濾過膜の数を増加させ、前記水質検査手段の測定値が前記下閾値を下回ったときに、前記濾過膜の数を減少させるように制御する点にある。

上記第二特徴構成によれば、測定値が上閾値を超えたとき、濾過膜の数を１つ増加させ、測定値が下閾値を下回ったとき、濾過膜の数を１つ減少させ、さらに、測定値が上閾値と下閾値との間であるとき、水質レベルの変動は無いと判断できるため、濾過膜の数は増減しないように制御できる。
このように、水質レベルに応じて、効率よく稼動すべき膜濾過経路の数を決定できるため、濾過膜処理の稼動コストを必要最小限に抑えることができる。

本発明に係る浄水設備の第三特徴構成は、前記水質検査手段の測定値が前記上閾値を超えた後の、或いは、前記下閾値を下回った後の経過時間、或いは、単位時間当たりの前記測定値の変化量に基づき、前記制御手段が前記濾過膜の増減数を制御する点にある。

上記第三特徴構成によれば、経過時間や測定値の変化量に基づく制御を行えるため、前記測定値が上閾値を超えた後、或いは、下閾値を下回った後、直ちに濾過膜の数を増減することはない。例えば、前記測定値が上閾値を超えたが、直ぐに上閾値以下に回復することが予測されるような場合、或いは、単位時間当たりの前記測定値の変化量が微小で、現状の濾過膜数の濾過処理能力でも十分に対処できる場合等に有効である。
そのため、稼動している濾過膜の数が頻繁に増減するのを避けることができるため、安定した膜濾過処理を行える。

本発明に係る浄水設備の第四特徴構成は、前記制御手段において、前記上閾値より大きい第２上閾値を設定し、前記水質検査手段の測定値が、前記第２上閾値を越えたときに、前記濾過膜の数を２つ以上増加させること、及び、浄水設備の運転を停止することのうち、少なくとも何れか一方を行うように制御する点にある。

上記第四特徴構成によれば、例えば、水質を低下させる原因となる物質が、膜濾過部処理水中に極端に多く含まれていることを判断する指標として第２上閾値を設定する。
そして、水質検査手段の測定値が第２上閾値を越える程、被処理水の水質が極端に悪化した場合であっても、濾過膜の数を２つ以上増加させることにより、現状の膜濾過処理能力を大幅に増大させて被処理水を濾過膜処理することができる。或いは、浄水設備の運転を停止したときには、濾過膜破断などのトラブルを想定して濾過膜のメンテナンスを行う等の対処を迅速に行うことができる。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

図１に本発明の浄水設備Ｘの構成概略図を示す。
浄水設備Ｘは、水源地から水道原水を被処理水として取水する取水部１０、フロックを形成させて沈殿分離する凝集沈殿部２０、凝集沈殿処理水中の微細な粒子を砂濾過する砂濾過部３０、及び、砂濾過処理水の消毒を行う消毒部４０を設けた既存の浄水設備の下流に、被処理水を濾過処理する膜濾過部５０を設置して構成してある。これは、例えば既存の浄水設備の下流に膜濾過部５０を増設する形態である。また、これに限らず、凝集沈殿部２０及び砂濾過部３０を膜濾過部５０と置換する構成とすることが可能であり、これは、例えば新規に浄水設備を構築する形態である。
そして、膜濾過部５０の下流に膜濾過処理水を貯留する浄水貯留部６０を設置し、水道水として適宜外部に配水する。

以下に、各処理部について説明する。
（取水部）
取水部１０による取水処理は、河川や湖沼等の水源地から水道原水を取水して浄水設備Ｘ内に流入させる処理である。
取水部１０には、水源地から水道原水を汲み上げる取水ポンプ、水道原水に含まれる粒径の大きな石や砂等の夾雑物を除去するスクリーンや除塵機が設けてある。夾雑物が除去された後、水道原水は着水井に導かれ、貯留される。このように取水部１０により取水された水道原水は、凝集沈殿部２０に流入する。

（凝集沈殿部）
凝集沈殿部２０では、水道原水に凝集剤を添加混合し、微粒子や病原性原生動物を凝集させてフロックを形成した後、フロックの沈殿処理によりフロックを除去する粗沈殿処理を行う。

凝集剤としては、ＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム）、硫酸バン土（硫酸アルミニウム）、塩化鉄、硫酸鉄などの無機凝集剤、或いは、アクリルアミド系などの有機高分子凝集剤が適用可能である。この凝集剤は、例えば凝集剤貯留タンク等の凝集剤貯留部に貯留しておき、適切な濃度で水道原水に添加できるように構成する。
また、必要に応じて、凝集補助剤として、アルギン酸ナトリウム・ベントナイト・粉末活性炭・活性珪酸等を添加する。さらに、凝集には最適のｐＨがあるため、ｐＨ調整薬品として、硫酸・苛性ソーダ（水酸化ナトリウム）・炭酸ナトリウムなど薬品を添加することが可能である。

これら薬品を、適切な濃度で水道原水に添加し、混和部２１である混和池等に設けられた攪拌器等により適切な条件で混和すると、例えば、凝集剤として硫酸バン土を添加した場合、水道原水中のアルカリ成分と反応して水酸化アルミニウムを生じる。生じた水酸化アルミニウムは水道原水中の濁質分である微粒子を吸着してマイクロフロックが形成される。このマイクロフロックを含んだ凝集処理水をフロック形成部２２であるフロック形成池等に導き、さらに穏やかに攪拌器等により混和を継続すると、マイクロフロック同士が衝突することにより吸着、凝集しあってフロックの成長が促進される。このとき、急激に混和するとフロック同士が勢いよく衝突し、ある程度成長したフロックが壊れて沈殿性が低下するため沈殿し難くなる。そのため、フロックが壊れない程度の混和条件で混和を行う。
そして、成長した重いフロックは、沈殿部２３である沈殿池等に導かれ、沈殿池の底部に沈殿することにより水と分離される。凝集沈殿部２０でフロックと分離した凝集沈殿処理水は、沈殿池の下流に配設された砂濾過部３０に流入する。

（砂濾過部）
上述した凝集沈殿部２０は粗沈殿処理であるため、微粒子や病原性原生動物といった被濾過物質を完全に除去できない。そのため、砂濾過部３０では、凝集沈殿処理水の濾過処理を行い、被濾過物質を除去する。

砂濾過部３０には、濾材として、粒径０．４５〜０．７ｍｍ程度の砂を堆積した砂濾過層３１が設けてあり、凝集沈殿処理水がこの砂濾過層３１を通過するように構成する。
凝集沈殿処理水を所定時間濾過した後、濾材が被濾過物質により目詰まりして濾過効率が低下する。そのため、例えば一定時間経過後に逆洗ポンプより放出された逆洗水により、或いは、散気管から曝気することにより、目詰まりした被濾過物質を除去して水中に浮遊させる洗浄処理を行うように構成してある。
砂濾過部３０で微粒子等が除去された砂濾過処理水は、消毒部４０に流入する。

（消毒部）
消毒部４０では、砂濾過処理水に消毒剤を添加混合して砂濾過部３０を通過した微生物や病原性原生動物等の殺菌を行う。
消毒剤は、例えば、次亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸カルシウム等の塩素消毒剤を用いる。この消毒剤は、例えば消毒剤貯留タンク等の消毒剤貯留部に貯留しておき、適切な濃度で砂濾過処理水に添加できるように構成する。このように消毒部４０で殺菌された消毒処理水は、膜濾過部５０に導入される。

尚、膜濾過部５０より上流の処理は、既存の浄水設備により処理される。そのため、例えば本実施例の取水部１０から消毒部４０までに相当する既存の設備を前処理設備Ｙと称し、この前処理設備で処理された処理水を、前処理水と称する。

（膜濾過部）
上述した前処理設備Ｙでは、病原性原生動物であるクリプトスポリジウムのオーシストの一部は砂濾過層３１で捕捉されずに通過する虞がある。砂濾過部３０を通過したクリプトスポリジウムのオーシストは塩素抵抗性を示す耐塩素性原虫であるため前処理設備Ｙにおける塩素消毒で不活性化することは困難である。

そのため、膜濾過手段である膜濾過部５０では、前処理設備Ｙから流入した前処理水に含まれていると考えられる耐塩素性原虫であるクリプトスポリジウムといった病原性原生動物や、病原性原生動物に限らず上述した砂濾過部３０で除去できない微細な粒子等の水質を低下させる原因となる物質を膜濾過処理して除去する処理を行う。

図２に示したように、膜濾過部５０には、複数個の濾過膜５１（膜モジュール）が設けてある。
濾過膜５１は、例えば、精密濾過膜（ＭＦ膜）、限外濾過膜（ＵＦ膜）、及び、ナノ濾過膜（ＮＦ膜）等が適用可能である。例えば、ＭＦ膜は、粒径が０．１μｍより大きい被濾過物質を除去するとき、ＵＦ膜は、粒径が２ｎｍ〜０．１μｍの範囲の被濾過物質を除去するとき、ＮＦ膜は、粒径が２ｎｍより小さい被濾過物質を除去するときに用いる。さらに、これらに限らず、前処理水を、圧力により多孔質膜を透過させ、水中の成分や粒子を除去する機能を有する濾過膜であれば適用可能である。クリプトスポリジウムのオーシストの粒径は約５μｍであるため、これを除去するにはＭＦ膜を用いる。
本実施例では、膜濾過部５０には、これら濾過膜を一種類のみ用いる、或いは、複数種類を適宜組み合わせて用いる形態とすることが可能である。

濾過膜の形態は、中空糸型、平膜型が好適に用いられるがこれに限らず、管状型、プリーツ型、スパイラル型など公知の形態が適用できる。
また、濾過膜の素材は、ポリアクリロニトリル・ポリ塩化ビニル−ポリアクリロニトリル共重合体・ポリスルフォン・ポリエーテルスルフォン・ポリフッ化ビニリデン・芳香族ポリアミド・ポリプロピレン・ポリエチレン・酢酸セルロース・セラミック・金属等の公知の素材が適用可能である。セラミック・金属（例えばステンレス不織布）といった無機材料の濾過膜は、耐久性・耐薬品性が高いため好適である。
尚、空隙率（体積当たりの空間の占有率）の高い濾過膜を利用することで、低圧、高流速での膜ろ過処理を行うことができ、ポンプを利用することなく自然流下により処理することも可能となる。

また、前処理水を所定時間濾過した後、濾過膜表面が被濾過物質により目詰まりして濾過効率が低下する。そのため、例えば一定時間経過後に逆洗ポンプより放出された逆洗水により、或いは、散気管から曝気することにより、目詰まりした被濾過物質を除去して水中に浮遊させる表面洗浄処理を行うように構成してある。

本実施例では、４個の濾過膜、つまり、第一濾過膜５１ａ〜第四濾過膜５１ｄを設けた場合を例示するが、これに限られるものではなく、浄水設備Ｘの水処理量に応じて適宜増減させることが可能である。この濾過膜の数が浄水設備Ｘの水処理能力をある程度決定する要因となるため、濾過膜の数は、浄水設備が設置される都市の人口や必要とされる産業用水の容量に応じて決定する。

図２に示したように、第一濾過膜５１ａ〜第四濾過膜５１ｄは、それぞれ、主配水管Ｏから分岐した分配管５５に配設してある。本実施例では、分配管５５には分岐１〜４が設けてあり、分岐１〜４のそれぞれに第一濾過膜５１ａ〜第四濾過膜５１ｄが並列になるように配設する場合を例示する。以下、前処理水が濾過膜を経由する経路を膜濾過経路と称し、この膜濾過経路において、分岐１〜４により前処理水が濾過膜を経由して流下する経路をそれぞれ第一〜第四膜濾過経路と称する。

第一膜濾過経路における第一濾過膜５１ａの上流には流入弁５２ａ、下流にはポンプ５３ａ及び流量計５４ａがそれぞれ設けてある。第二〜第四膜濾過経路についても同様に流入弁５２ｂ〜５２ｄ、ポンプ５３ｂ〜５３ｄ及び流量計５４ｂ〜５４ｄがそれぞれ設けてある。

分配管５５に流入しない前処理水は、濾過膜を経由せずに下流の浄水貯留部６０まで流下する。このように前処理水が分配管５５に流入せずに流下する経路をバイパス経路と称する。そのため、膜濾過経路における濾過膜に掛る負荷を減少できる。
前処理設備Ｙの下流、かつ、主配水管Ｏと分配管５５との接続部位５６の上流には、膜濾過部５０に流入する流量を測定する総流量計５７を設けてある。また、バイパス経路において、接続部位５６の下流には、バイパス経路への前処理水の流入を調節するバイパス流量調整弁５８を設け、さらに、バイパス流量調整弁５８の下流には、バイパス経路を流下する前処理水の流量を測定するバイパス流量計５９を設けてある。
バイパス流量調整弁５８による前処理水の調節は、バイパス流量計５９の計測値に基づき、弁の開く割合を調節するように制御することが可能である。

第一〜第四膜濾過経路を経由したそれぞれの膜濾過処理水は集合管９０を流下し、バイパス経路を流下したバイパス水は主配水管Ｏを流下する。そして、膜濾過処理水とバイパス水とは、集合管９０と主配水管Ｏとの合流点である合流部位１００で合流する。この合流部位１００の下流に、膜濾過部経由処理水の水質を検査する水質検査手段１０１を設ける。つまり、水質検査手段１０１は、膜濾過処理水とバイパス水とに基づいて水質を検査するように配設してある。これにより、水質検査手段１０１は、外部に配水する浄水と同等の水質を検査できる。
また、水質検査手段１０１は、膜濾過部５０の下流に配設してあるため、仮に、濾過膜の破断などのトラブルが発生して高濁度の前処理水が流下したときであっても、水質検査手段１０１がこれを迅速に検知して、浄水設備Ｘの停止等の対策をすることができる。

また、水質検査手段１０１は、このような形態に限らず、集合管９０における合流部位１００の上流と、主配水管Ｏにおける合流部位１００の上流とにそれぞれ水質検査手段を設け、この２つの水質検査手段に基づいて膜濾過部経由処理水の水質を判断するように構成することが可能である。
この水質検査手段１０１は、例えば、光散乱方式により水中の病原性原生動物等の微粒子を検出する微粒子計や、濁度計を適用できるが、これに限られるものではない。

ここで、本発明の浄水設備Ｘにおける膜濾過部５０は、膜濾過経路において、前処理水を経由させる濾過膜の数を制御するように構成する。
この制御は、膜濾過部制御手段１０２により行う。つまり、総流量計５７、バイパス流量計５９、水質検査手段１０１および流量計５４ａ〜５４ｄの測定値を膜濾過部制御手段１０２に伝達するように構成する。そして、水質検査手段１０１の情報を基に、流入弁５２ａ〜５２ｄの開閉と、ポンプ５３ａ〜５３ｄの駆動を制御するように構成する。

このように、水質検査手段１０１の情報を基に、膜濾過経路において前処理水を経由させる濾過膜の数を制御することにより、膜濾過部経由処理水の水質により、膜濾過部の膜濾過処理能力を適宜変更できる。以下に、膜濾過部５０の流量制御について詳述する。

（膜濾過部の流量制御）
膜濾過部の流量制御は、前処理水の一部をバイパス経路へ流下させ、残りの前処理水を膜濾過経路に流下させている。そして、膜濾過経路を流下する前処理水が経由する濾過膜の数を、以下のように決定する。

つまり、水質検査手段１０１が検出した前処理水の水質レベルが、現時点で稼動している膜濾過経路の数で十分な膜濾過処理を行えないレベルである場合は、稼動すべき膜濾過経路の数を、例えば１つ増やす制御を行う。
一方、前処理水の水質レベルが、現時点で稼動している膜濾過経路の数より少ない膜濾過経路の数でも十分膜濾過処理を行えるレベルである場合は、稼動すべき膜濾過経路の数を、例えば１つ減らす制御を行う。

例えば、膜濾過制御手段１０２において、水質検査手段１０１が検出した前処理水の水質レベルを判断する指標として、上閾値と下閾値とを予め設定しておく。
つまり、図３に示したように、上閾値を「ＳＶ＋」とし、下閾値を「ＳＶ−」とする。このＳＶは、前処理水の濁度を表し、浄水設備Ｘを設置する地域や水源地等により、適宜設定することができる。このように、水質レベルの閾値を２つ設定し、水質検査手段１０１の測定値と比較することにより評価する。この評価は、例えば５分毎に行う。
そして、評価ポイントにおいて、水質検査手段１０１の測定値が上閾値を超えたときに、膜濾過経路の数を増加させ、水質検査手段１０１の測定値が下閾値を下回ったときに、膜濾過経路の数を減少させるように制御する。
例えば、図３における評価ポイントａでは、測定値が上閾値を超えているため、膜濾過経路の数を１つ増加させ、評価ポイントｆでは、測定値が下閾値を下回っているため、膜濾過経路の数を１つ減少させている。一方、評価ポイントｂでは、測定値は上閾値と下閾値との間であるため、水質レベルの変動は無いと判断できるため、膜濾過経路の数は増減しない。

このように、水質レベルに応じて、効率よく稼動すべき膜濾過経路の数を決定できるため、濾過膜処理の稼動コストを必要最小限に抑えることができる。
このとき、稼動していない濾過膜がある場合に、稼動中の濾過膜が故障などにより膜濾過処理不能状態となったときには、膜濾過制御手段１０２により、速やかに稼動していない濾過膜を稼動させるように制御することが可能となる。これにより、一部の濾過膜にトラブルがあったとしても、稼動していない濾過膜を適宜利用することにより、膜濾過部の膜濾過処理能力を維持することができる。
また、水質レベルだけでなく、前処理水量の増減に応じて、効率よく稼動すべき膜濾過経路の数を膜濾過制御手段１０２により決定するように制御することも可能である。

（浄水貯留部）
上述した膜濾過部５０を流下した膜濾過部処理水は、浄水池等の浄水貯留部６０に浄水として貯留される。そして、この浄水は、配水ポンプ等の配水手段により、住宅や工場等に配水する。

膜濾過部５０の流量制御は、以下のように制御することが可能である。
つまり、水質検査手段１０１の測定値が上閾値（ＳＶ＋）を超えた後の、或いは、下閾値（ＳＶ−）を下回った後の経過時間、或いは、単位時間当たりの前記測定値の変化量に基づき、膜濾過制御手段１０２が濾過膜の増減数を制御する。

このように、前記経過時間や前記測定値の変化量に基づく制御により、前記測定値が上閾値を超えた後、或いは、下閾値を下回った後、直ちに濾過膜の数を増減することはない。例えば、前記測定値が上閾値を超えたが、直ぐに上閾値以下に回復することが予測されるような場合、或いは、単位時間当たりの前記測定値の変化量が微小で、現状の濾過膜数の濾過処理能力でも十分に対処できる場合等に有効である。
そのため、稼動している濾過膜の数が頻繁に増減するのを避けることができるため、安定した膜濾過処理を行える。

膜濾過制御手段１０２において、上閾値より大きい第２上閾値を設定し、水質検査手段１０１の測定値が、第２上閾値を越えたときに、濾過膜の数を２つ以上増加させること、及び、浄水設備の運転を停止することのうち、少なくとも何れか一方を行うように制御することが可能である。
この第２上閾値は、例えば、水質を低下させる原因となる物質が、膜濾過部処理水中に極端に多く含まれていることを判断する指標とする。
そして、水質検査手段１０１の測定値が第２上閾値を越えるような膜濾過部処理水の水質が極端に悪化した場合であっても、濾過膜の数を２つ以上増加させることにより、現状の膜濾過処理能力を大幅に増大させて前処理水を濾過膜処理することができる。或いは、濾過膜の数を２つ以上増加させることに限らず、浄水設備の運転を停止し、濾過膜破断などのトラブルを想定して濾過膜のメンテナンスを行う等の対処を迅速に行うことができる。

〔別実施の形態１〕
上述した実施例において、バイパス流量調整弁５８は、バイパス流量計５９の計測値に基づいて前処理水の流量調節を行ったが、これに限られるものではない。
例えば、前処理設備Ｙから流下する前処理水の総流量から、第一〜第四膜濾過経路を経由した膜濾過処理水の合計を差し引くことにより、バイパス水の流量を算出し、この値に基づき、バイパス流量調整弁５８を制御することが可能である。この場合、バイパス流量計５９の設置を省略することができるため、膜濾過部５０の簡略化を図ることができる。

〔別実施の形態２〕
上述した実施形態のように、前処理設備Ｙで行われる処理は、上述した取水処理、凝集沈殿処理、砂濾過処理、及び、消毒処理に限られるものではなく、例えば、凝集沈殿処理を行う前に、接触酸化槽を設けて生物処理を行うことが可能である。
接触酸化槽とは、例えば、接触材を備えると共に接触材に好気性微生物を定着保持して育成させられる構成としてある。このとき、気泡供給により水道原水を均等に流動させる散気管を備えるものとする。
そして、接触酸化槽に流入した水道原水は、接触材の好気性微生物により好気処理を受け、好気分解される。

また、凝集沈殿処理と砂濾過処理との間においても、第２の混和池を設けることが可能である。つまり、凝集沈殿処理水を砂濾過処理する前に、再度、凝集剤を添加混合して被濾過物質を再度フロック化することができるため、砂濾過効率が向上する。

また、消毒剤貯留部の消毒剤は、消毒部のみに添加する形態に限らず、前記着水井や前記第２の混和池に添加するように構成することが可能である。

さらに、砂濾過処理水を殺菌する処理としては、消毒剤を添加する消毒処理に限らず、オゾン処理を行うことが可能である。例えば、オゾン発生器により生成したオゾンを砂濾過処理水と接触させ、オゾンの持つ酸化力により殺菌を行う。また、臭気成分や色成分、フェノール類やウィルス等の除去にも効果的である。臭気成分や色成分は、活性炭吸着処理により除去することが可能である。

本発明の浄水設備の概略図 膜濾過部の概略図 膜濾過経路の運転数制御を示した概略図

符号の説明

５０ 膜濾過部
５１ 濾過膜
１０１ 水質検査手段
１０２ 膜濾過制御手段

Claims (4)

1. 取水した水道原水を被処理水として濾過処理し、濾過処理水の水質を検査した後、外部に配水する浄水設備であって、
   前記濾過処理を、複数の濾過膜を備えた膜濾過手段により行い、
   前記膜濾過手段には、被処理水が濾過膜を経由する膜濾過経路と濾過膜を経由しないバイパス経路とを設け、
   前記膜濾過経路を流下した膜濾過処理水と、バイパス経路を流下したバイパス水とに基づいて水質を検査する水質検査手段を設け、
   前記水質検査手段の検査結果に基づき、前記膜濾過経路において被処理水を経由させる濾過膜の数を決定する制御手段を設けてある浄水設備。
2. 前記制御手段において、水質を判断する指標として上閾値と下閾値とを予め設定しておき、前記制御手段が、
   前記水質検査手段の測定値が前記上閾値を超えたときに、前記濾過膜の数を増加させ、
   前記水質検査手段の測定値が前記下閾値を下回ったときに、前記濾過膜の数を減少させるように制御する請求項１に記載の浄水設備。
3. 前記水質検査手段の測定値が前記上閾値を超えた後の、或いは、前記下閾値を下回った後の経過時間、或いは、単位時間当たりの前記測定値の変化量に基づき、前記制御手段が前記濾過膜の増減数を制御する請求項２に記載の浄水設備。
4. 前記制御手段において、前記上閾値より大きい第２上閾値を設定し、前記水質検査手段の測定値が、前記第２上閾値を越えたときに、前記濾過膜の数を２つ以上増加させること、及び、浄水設備の運転を停止することのうち、少なくとも何れか一方を行うように制御する請求項２に記載の浄水設備。

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