JP2007245084A - 膜ろ過制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】膜ユニットの膜供給水質負荷量に応じて、膜ろ過設備の運用計画を最適化して、物理洗浄回数、薬品洗浄回数、膜モジュールの交換回数を最少に抑える。
【解決手段】水需要予測部３１では、水需要実績記億部３０に記憶されている過去の水需要実績に基づいて当日の水需要を予測する。水質情報演算部２８では、水質検知装置１０で得られた膜供給水の水質情報（例えば膜供給水濁度“Ｃ_ｋ，１”）と、流量計１２で検知された膜供給水量“Ｑ_ｋ，１”とに基づいて膜供給水質負荷量の積算値“Ｓ_ｋ，１”を演算する。これら水需要量、膜供給水質負荷量の積算値“Ｓ_ｋ，１”に基づいて、膜ろ過システム運用計画部３２では膜ろ過設備５の運用計画を求め、この運用計画により膜ろ過システム制御部３３では膜ろ過設備５を制御する。
【選択図】図２

Description

本発明は、精密ろ過膜（ＭＦ）、限外ろ過膜（ＵＦ）、ナノろ過膜（ＮＦ）、逆浸透膜（Ｒ０）などの膜エレメントにより構成される膜モジュール、複数本の膜モジュールから構成される膜ユニット、または膜ユニットを複数台有する膜ろ過設備の運転を制御する膜ろ過制御装置に関する。

浄水場では、河川や貯水池などの水源から原水を取水し、凝集、フロック形成、沈殿、ろ過および殺菌の５つの単位プロセスによって、懸濁質、コロイド質の除去、および細菌等の無害化などを行い、需要家に清澄な水道水を供給している。

凝集、フロック形成、沈殿、ろ過による一連の除濁処理には、凝集剤を用いる方法が一般的であり、凝集剤には鉄やアルミニウム等の無機金属塩が通常用いられる。凝集剤の効果はさまざまな物理的、生物化学的な影響を受け、最適凝集条件は、多くの因子によって定まる複雑な平衡の上に成り立っているため、一定の処理水質を確保するには熟練を要する。

一方、平成８年１０月に厚生省（現厚生労働省）より通達された「水道におけるクリプトスポリジウム暫定対策指針」によって、ろ過池出口の濁度を常時把握し、ろ過池出口の濁度を“０．１度”以下に維持することが制定され、浄水場における濁度管理が重要な課題となっている。

このような背景のもと、膜ろ過技術に関する研究開発が進み、我が国の浄水場において、膜ろ過システムが急速に普及し始めており、海外においては既に日量数十万トン規模の膜ろ過システムが稼動している。
特開平１１−１５６１６１号公報 特開２００３−１２６８５５号公報

ところで、このような膜ろ過システムでは、確実に濁質物を除去できるため、良好な処理水質が確実に得られるという利点がある一方、膜ろ過処理により、目詰まりが生じて、膜間差圧が上昇し、膜モジュールに過大な負荷をかけてしまうという問題があった。

そこで、膜ろ過システムでは、予め設定された周期あるいは膜間差圧がある一定値に達した時点で物理洗浄を実施し、膜表面または膜内部の付着物のうち、可逆的なものを除去している。さらに、膜間差圧がある程度、高くなったときには、薬品洗浄を実施して、膜表面または膜内部の付着物のうち、不可逆的なものを除去して膜間差圧の回復をはかっている。さらに、薬品洗浄を行っても、十分に膜間差圧が回復しなくなった場合には、膜モジュールが劣化したと判断して、膜モジュールの交換を行っている。

物理洗浄、薬品洗浄、膜モジュール交換などを行わせる場合には、膜ろ過システムの運転を一時的に停止させなければならないことから、物理洗浄、薬品洗浄の回数、膜モジュールの交換回数をなるべく少なくして、膜ろ過システムの運転コストを低減させるとともに、洗浄によって排出される膜ろ過水量を低減させて、膜ろ過システムの回収率を高くすることが望まれている。

そこで、このような問題を解決する方法として、特許文献１に記載の“中空糸モジュールの運転方法”では、膜の目詰まり状態に応じて、逆洗浄の頻度を変えて、運転コストを低減するようにしている。しかし、このような運転方法では、膜供給水の水質を考慮していないことから、膜供給水の水質変動に対応しきれない恐れがあった。

また、特許文献２に記載の“膜濾過システム”では、蛍光分析計などの水質検出手段を用いて、供給水の水質変動を検知し、この検知結果に基づき、膜ろ過水の水質負荷量の積算値を求めて、運転内容を変更するようにしている。しかし、このような運転方法では、膜ろ過システム全体の運転計画を修正して、最適化することが難しいという問題があった。

本発明は上記の事情に鑑み、需要家側で必要とした過去の水需要と膜ユニットへの膜供給水質負荷量などに応じて、膜ろ過設備の運用計画を最適化することで、物理洗浄回数、薬品洗浄回数、膜モジュールの交換回数を最少に抑えることができ、膜ろ過設備の消費電力、ランニングコストを低く抑えることができる膜ろ過制御装置を提供することを目的としている。ここで、運用計画とは、膜ユニットの物理洗浄開始時期、薬品洗浄開始時期、膜モジュール交換時期、膜供給水流量、膜供給時間、物理洗浄水流量、物理洗浄時間、薬品洗浄流量、薬品洗浄時間など、膜ろ過システムの運転に関わる機器の動作計画のことをいう。

上記の目的を達成するために本発明は、複数本の膜モジュールから構成される膜ユニット、または膜ユニットを複数台有する膜ろ過設備の運転を制御する膜ろ過制御装置において、膜ろ過設備の水質検知装置で得られた水質情報、流量計で得られた膜供給水の流量に基づき、膜ユニットの膜供給水質負荷量を演算する水質情報演算部と、過去の水需要実績を記憶する水需要実績記憶部と、この水需要実績記憶部に記憶されている水需要実績に基づいて、将来の水需要を予測する水需要予測部と、この水需要予測部により予測された水需要量に基づいて、前記膜ろ過設備の運用計画を求めるとともに、前記水質情報演算部で得られた膜供給水質負荷量に基づき、膜ユニットの物理洗浄開始時期、薬品洗浄開始時期、膜モジュール交換時期の少なくても１つ以上を加味して、前記運用計画を修正する膜ろ過システム運用計画部と、前記膜ろ過システム運用計画部で作成された運用計画に基づいて、前記膜ろ過設備を制御するろ過膜システム制御部とを備えたことを特徴としている。

本発明によれば、需要家側で必要とした過去の水需要や膜ユニットの膜供給水質負荷量などに応じて、膜ろ過設備の運用計画を最適化することで、物理洗浄回数、薬品洗浄回数、膜モジュールの交換回数を最少に抑えることができ、膜ろ過設備の消費電力、ランニングコストを低く抑えることができる。

《実施形態の説明》
図１は本発明による膜ろ過制御装置が適用される膜ろ過システムを示す膜ろ過設備の概略構成図、図２は本発明による膜ろ過制御装置の実施形態を示すブロック図である。

＜全体説明＞
図１、図２に示す膜ろ過システム１は、複数の膜ユニット２を使用して、水道水源３から取水した水をろ過した後、給水網４を介し、需要家へ送水する膜ろ過設備５と、需要家に供給された膜ろ過水に関する過去の情報（過去の水需要実績、曜日情報）、各膜ユニット２に供給される膜供給水、または各膜ユニット２から排出される膜ろ過水、または各膜ユニット２を逆洗浄処理したとき排出される逆洗浄水などの水質情報、各膜ユニット２の破断有無情報、ファウリングの有無情報などに応じた最適な運用計画を作成して、膜ろ過設備５の運転を制御する膜ろ過制御装置６とを備えている。そして、膜ろ過設備５によって、過去、需要家に供給された曜日毎の水需要実績、各膜ユニット２に供給される膜供給水、または各膜ユニット２から排出される膜ろ過水、または各膜ユニット２を逆洗浄処理したとき排出される逆洗浄水などの水質などを測定、検知するとともに、膜ろ過制御装置６によって、これらの各測定結果、各検知結果に応じた最適な運用計画を作成して、消費電力、ランニングコストを低く抑えながら、膜ろ過設備５を運転し、需要家に対し、必要な分だけ、膜ろ過水を供給する。

＜膜ろ過設備５の説明＞
膜ろ過設備５は、水道水源３から取水した水（原水）を前処理して、濁質、スケール、シリカ、金属酸化物、有機物、微生物などのファウリング物質を除去し、各膜ユニット２内の各膜モジュール７のファウリングを抑制する複数の前処理装置８と、各前処理装置８で前処理された水（膜供給水）を貯留する複数の膜供給水槽９とを備えている。また、各膜供給水槽９に貯留されている膜供給水の温度を測定する温度計、膜供給水の蛍光強度を測定する蛍光分析計、膜供給水の濁度を測定する濁度計、膜供給水の吸光度を測定する吸光度計、膜供給水の全有機炭素濃度を測定する全有機炭素計、鉄イオン成分、マンガンイオン濃度などの金属イオン成分量を測定する連続測定型イオンクロマトグラフィなどによって構成され、膜供給水槽９に貯留されている膜供給水の水質を検出する水質検知装置１０を備えている。さらに、膜ろ過制御装置６からの制御信号に基づき、各膜供給水槽９から膜供給水を取り込む複数の膜供給水ポンプ１１と、各膜供給水ポンプ１１から吐出される膜供給水の流量を測定する複数の流量計１２とを備えている。さらに、膜モジュール７にかかる圧力差（膜間差圧）を測定する差圧計、膜表面の電荷を測定するゼータ電位計などの各センサ１３を持ち、各流量計１２を介して供給される膜供給水を各膜モジュール（例えば、精密ろ過膜（ＭＦ）、限外ろ過膜（ＵＦ）、ナノろ過膜（ＮＦ）、逆浸透膜（Ｒ０）などを持つ膜モジュール）７に導いて、クロスフロー方式（膜面に沿って膜供給水を流し、膜供給水の流れと、直角な方向に膜ろ過水を吐出する膜ろ過方式）で、膜供給水をろ過し、膜ろ過水を吐出させながら、膜供給水と、膜ろ過水との膜間差圧などを測定し、測定信号を出力する複数の膜ユニット２を備えている。また、膜供給水の水質によっては、膜供給水ポンプ１１から排出される膜供給水の全量を膜ユニット２に供給するデットエンド方式で膜供給水をろ過することもできる。さらに、各膜ユニット２を逆洗浄するとき、各膜供給水槽９と各膜ユニット２との間を遮断する複数のバルブ１５と、各膜ユニット２から排出される膜ろ過水の流量、または各膜ユニット２に供給される膜ろ過水、薬品の流量などを測定する複数の流量計１６と、膜ろ過制御装置６から供給される制御信号で指定された流量だけ、各膜ユニット２に供給された膜供給水の一部を通過させ、各膜供給水槽９に戻す複数のバルブ１７と、各バルブ１７を介して、膜供給水槽９に戻される膜供給水の流量を測定する複数の流量計１８とを備えている。

さらに、膜ろ過設備５は、ファウリング物質を除去するのに必要な水酸化ナトリウムのようなアルカリ剤や硫酸、塩酸などの無機酸、次亜塩素酸ナトリウムなどの酸化剤、シュウ酸、クエン酸のような有機酸を貯留する薬品貯留槽１９を備えている。また、膜ろ過制御装置６から供給される制御信号によって、通常運転が指示されているとき、各流量計１６を介して、各膜ユニット２から吐出される膜ろ過水を取り込み、流量を調整しながら、通過させ、また逆洗浄運転が指示されているとき、膜ろ過水の流れを逆にして、各流量計１６に膜ろ過水（逆洗浄水）を供給し、各膜ユニット２の各膜モジュール７を逆洗浄し、また各膜ユニット２の各膜モジュール７を物理洗浄しても、各膜モジュール７の膜ろ過機能が回復せず、薬品浄運転が指示されたとき、薬品貯留槽１９に貯留されている薬品を取り込んで、各流量計１６に供給し、各膜ユニット２の各膜モジュール７を薬品洗浄する複数のバルブ２０を備えている。さらに、各バルブ２０を介して、各膜ユニット２でろ過された膜ろ過水を取り込んで、貯留する複数の膜ろ過水槽２１を備えている。さらに、各膜ろ過水槽２１に貯留されている膜ろ過水の温度を測定する温度計、膜ろ過水の蛍光強度を測定する蛍光分析計、膜ろ過水の濁度を測定する濁度計、膜ろ過水の吸光度を測定する吸光度計、膜ろ過水の全有機炭素濃度を測定する全有機炭素計、鉄イオン成分、マンガンイオン濃度などの金属イオン成分量を測定する連続測定型イオンクロマトグラフィなどによって構成され、膜ろ過水槽２１に貯留されている膜ろ過水の水質を検出する水質検知装置２２を備えている。さらに、各膜ろ過水槽２１から需要家に供給される膜ろ過水の流量を測定する流量計２３と、膜ろ過制御装置６から供給される制御信号によって、逆洗浄運転が指示されているとき、各膜ろ過水槽２１に貯留されている膜ろ過水の一部を取り込んで、逆洗浄水として、各バルブ２０に戻し、各膜ユニット２の各膜モジュール７を物理洗浄する複数の逆洗浄水ポンプ２４と、各膜ユニット２の各膜モジュール７が逆洗浄されているとき、または薬品洗浄されているとき、各膜ユニット２から排出される逆洗浄水、薬品の流量を測定する複数の流量計２５と、膜ろ過制御装置６から逆洗浄時のブロア運転が指示されているとき、空気を取り込み、各膜ユニット２の各膜モジュール７に供給し、逆洗浄を補助する複数のブロア２６とを備えている。

そして、膜ろ過制御装置６から供給される制御信号によって、通常運転などの運転が指示されているとき、各水質検知装置１０、２２を構成する温度計、蛍光分析計、濁度計、吸光度計、全有機炭素計、連続測定型イオンクロマトグラフィなどによって、膜供給水、膜ろ過水の温度、蛍光強度、濁度、吸光度、全有機炭素濃度、鉄イオン成分、マンガンイオン濃度などの金属イオン成分量などを測定し、さらに各膜ユニット２に設けられた各センサ１３によって、膜モジュールのファウリングの有無を判断するために、膜供給時と膜洗浄時の膜間差圧、ゼータ電位などを測定し、これらの測定動作で得られた測定信号を膜ろ過制御装置６に供給する。

この際、蛍光分析計によって、膜供給水、膜ろ過水などの水質を最も良く測定できる波長の励起光、例えば波長“３４０〜３５０ｎｍ”の間にある特定波長の励起光と、波長“４２０〜４３０ｎｍ”の間にある特定の蛍光を使用して、膜供給水、膜ろ過水などの蛍光強度を測定するとともに、各水質検知装置１０、２２を構成する吸光度計によって、膜供給水、膜ろ過水などの水質を最も良く測定できる特定波長、例えば波長“２５０〜２７０ｎｍ”の間にある特定波長、または波長“３８０〜４００ｎｍ”の間にある特定波長の光に対する吸光度を使用して、膜供給水、膜ろ過水などの吸光度を測定する。

また、この動作と並行し、膜ろ過制御装置６から供給される制御信号によって、通常運転が指示されているとき、膜ユニット２毎に、水道水源３から取水し、前処理装置８で前処理を行い、濁質、スケール、シリカ、金属酸化物、有機物、微生物などのファウリング物質を除去した後、膜供給水として、膜供給水槽９に貯留するとともに、膜供給水ポンプ１１を動作させて、膜供給水槽９→膜供給水ポンプ１１→流量計１２→膜ユニット２の各膜モジュール７→バルブ１７→流量計１８→膜供給水槽９なる経路で、膜供給水の一部を循環させて、膜間差圧、膜ろ過水生成量などを調整しながら、膜ユニット２の各膜モジュール７→流量計１６→バルブ２０→膜ろ過水槽２１→流量計２３→給水網４→需要家なる経路で、膜ユニット２の各膜モジュール７によって生成された膜ろ過水を需要家に供給する。また、膜供給水の水質によっては、膜モジュール７→バルブ１７→流量計１８→膜供給水槽９なる経路を省略して、膜供給水ポンプ１１から排出される膜供給水の全量を膜ユニット２に供給するデットエンド方式で膜供給水をろ過することもできる。また、この動作と並行し、各流量計１２、１８、１６、２３によって、膜供給水槽９→流量計１２→膜ユニット２なる経路で、膜ユニット２に供給される膜供給水の流量、膜ユニット２→バルブ１７→流量計１８→膜供給水槽９に戻される膜供給水の流量、膜ユニット２→流量計１６→バルブ２０→膜ろ過水槽２１なる経路で、膜ろ過水槽２１に供給される膜ろ過水の流量、膜ろ過水槽２１→流量計２３→給水網４→需要家なる経路で、需要家に供給される膜ろ過水の流量を各々、測定して、測定結果（計測信号）を膜ろ過制御装置６に供給する。

また、膜ろ過制御装置６から供給される制御信号によって、逆洗浄運転が指示されているとき、逆洗浄運転に指定された膜ユニット２の膜供給水ポンプ１１を運転停止するとともに、各バルブ１５、１７を閉状態にした後、バルブ２０の流入、吐出方向を切り替えて、逆洗浄水ポンプ２４と、ブロア２６とを運転する。これにより、膜ろ過水槽２１→逆洗浄水ポンプ２４→バルブ２０→流量計１６→膜ユニット２の各膜モジュール７なる経路で、逆洗浄運転が指示された膜ユニット２の各膜モジュール７に膜ろ過水（逆洗浄水）が供給されるとともに、ブロア２６→膜ユニット２の各膜モジュール７なる経路で、空気が供給されて、膜ユニット２の各膜モジュール７が逆洗浄され、膜ユニット２の各膜モジュール７→流量計２５→排水槽なる経路で、膜ユニット２から出る逆洗浄水が排出される。また、この動作と並行し、各流量計１６、２５によって、膜ユニット２に供給された逆洗浄水の流量、膜ユニット２から排出される逆洗浄水の流量を各々、測定して、測定結果（計測信号）を膜ろ過制御装置６に供給する。

また、膜ろ過制御装置６から供給される制御信号によって、薬品洗浄運転が指示されているとき、薬品洗浄運転に指定された膜ユニット２の膜供給水ポンプ１１を運転停止するとともに、各バルブ１５、１７を閉状態にした後、バルブ２０の流入、吐出方向を切り替える。これにより、薬品貯留槽１９→バルブ２０→流量計１６→膜ユニット２の各膜モジュール７なる経路で、薬品洗浄運転が指示された膜ユニット２の各膜モジュール７に薬品が供給されて、膜ユニット２の各膜モジュール７が薬品洗浄され、膜ユニット２の各膜モジュール７→流量計２５→排水槽なる経路で、薬品洗浄運転が指示された膜ユニット２から出る薬品が排出される。また、この動作と並行し、各流量計１６、２５によって、膜ユニット２に供給された薬品の流量、膜ユニット２から排出される薬品の流量を各々、測定し、これらの各測定動作で得られた測定信号を膜ろ過制御装置６に供給する。

＜膜ろ過制御装置６の説明＞
また、膜ろ過制御装置６は、膜ろ過設備５に対し、計測信号の取り込み、制御信号の供給を行うプロセス入出力部２７と、プロセス入出力部２７で取り込まれた計測信号に基づき、膜ろ過設備５で処理される膜供給水、膜ろ過水、逆洗浄水などの水質を検知して水質情報を演算する水質情報演算部２８と、膜ろ過設備５の稼働状況を画面表示しながら、オペレータが入力した当日の曜日情報、指示情報などを取り込むヒューマン・インタフェース入出力部２９と、プロセス入出力部２７で取り込まれた計測信号に基づき、膜ろ過設備５から需要家に供給された膜ろ過水の水需要実績（温度、圧力、流量などの実績情報）を曜日情報とともに記憶するとともに、水質情報演算部２８の演算結果などを記憶する水需要実績記憶部３０と、ヒューマン・インタフェース入出力部２９から出力される当日の曜日情報、指示情報に基づき、水需要実績記憶部３０に記憶されている各曜日別の水需要実績（過去の水需要実績）などを統計処理して、当日の水需要を予測し、水需要予測値を算出する水需要予測部３１と、水需要予測部３１の予測結果、水需要実績記憶部３０に記憶されている水質情報演算部２８の演算結果などに基づき、膜ろ過設備５の運用計画を作成する膜ろ過システム運用計画部３２と、プロセス入出力部２７で取り込まれた計測信号に基づき、膜ろ過設備５に設けられた各膜供給水ポンプ１１、各逆洗浄水ポンプ２４、各バルブ１５、１７、２０などの各機器の運転内容を判断することによって、膜ろ過システム運用計画部３２から出力される運用計画を実現するのに必要な制御信号を生成して、プロセス入出力部２７から膜ろ過設備５に供給し、膜ろ過設備５に設けられた各膜供給水ポンプ１１、各逆洗浄水ポンプ２４、各バルブ１５、１７、２０などの運転を制御する膜ろ過システム制御部３３とを備えている。

そして、プロセス入出力部２７によって、膜ろ過設備５に設けられた各水質検知装置１０、２２、各センサ１３、各流量計１２、１６、１８、２５などから出力される計測信号を取り込み、曜日毎の水需要実績（温度、圧力、流量などの実績情報）を水需要実績記憶部３０に記憶するとともに、水質情報演算部２８などに計測信号を各々、解析し、解析処理で得られる水質情報を水需要実績記憶部３０に記憶する。また、この動作と並行し、ヒューマン・インタフェース入出力部２９に膜ろ過設備５の稼働内容などを画面表示しながら、ヒューマン・インタフェース入出力部２９に入力された当日の曜日情報、指示内容などに基づき、水需要実績記憶部３０に記憶されている曜日毎の水需要実績（過去の水需要実績）のうち、当日の曜日に対応する過去の水需要実績と、過去数十日〜数百日分の水需要実績とを読み出し、水需要予測部３１に統計処理し、当日の水需要予測値を算出するとともに、この水需要予測値に基づき、膜ろ過システム運用計画部３２に所定時間毎、例えば１時間毎の運用計画を作成した後、水需要実績記憶部３０に記憶されている水質情報などに応じて、運用計画を修正する。

また、この動作と並行し、プロセス入出力部２７で取り込まれた計測信号を膜ろ過システム制御部３３に解析し、膜ろ過設備５に設けられた各膜供給水ポンプ１１、各逆洗浄水ポンプ２４、各バルブ１５、１７、２０、各ブロア２６などの各機器の運転内容を判断することによって、膜ろ過システム運用計画部３２から出力される運用計画を実現するのに必要な制御信号を生成して、プロセス入出力部２７から膜ろ過設備５に供給し、膜ろ過設備５に設けられた各膜供給水ポンプ１１、各逆洗浄水ポンプ２４、各バルブ１５、１７、２０、各ブロア２６などの運転内容を制御し、膜ろ過水生成運転、物理洗浄運転、薬品洗浄運転、膜モジュール７の交換作業などを行わせる。

＜膜モジュール７の物理洗浄、薬品洗浄、交換時期の説明＞
次に、数式を使用し、膜ろ過制御装置６に設けられた水質情報演算部２８の演算内容について、さらに説明する。

［単一膜供給水質負荷積算値が指定された場合］
まず、ヒューマン・インタフェース入出力部２９が操作されて、１種類の水質情報に対する膜供給水質負荷積算値の演算指示が入力されたときには、水質情報演算部２８によって、Ｎ個ある膜ユニット２の１つ、例えばｋ番目の膜ユニット２が選択されて、流量計１２で検知された膜供給水量“Ｑ_ｋ，１”と、水質検知装置１０で検知された１種類の水質情報、例えば膜供給水濁度“Ｃ_ｋ，１”とが取り込まれて、次式に示す演算が行われ、ｋ番目の膜ユニット２に対する膜供給水質負荷量“Ｌ_ｋ，１”が算出される。

Ｌ_ｋ，１＝Ｑ_ｋ，１×Ｃ_ｋ，１ …（１）
但し、ｋ：ｋ＝１，…，Ｎ
Ｌ_ｋ，１：ｋ番目の膜ユニット２に対する膜供給水質負荷量
Ｑ_ｋ，１：膜供給水量
Ｃ_ｋ，１：膜供給水濁度
次に、次式に示す演算が行われて、今回の膜供給水質負荷量“Ｌ_ｋ，１”、水需要実績記憶部３０に記憶されている水質情報（前回までの膜供給水質負荷量の積算値“Ｓ_ｋ，１”）から膜供給水質負荷量の積算値“Ｓ_ｋ，１”が算出され、これが今回の水質情報として、水需要実績記憶部３０に記憶される。

Ｓ_ｋ，１＝ｍ_１ΣＬ_ｋ，１ …（２）
但し、ｋ＝１，…，Ｎ
Ｓ_ｋ，１：ｋ番目の膜ユニット２に対する膜供給水質負荷量の積算値（単一 膜供給水質負荷積算値）
ｍ_１：ファウリングに与える影響度合いを示す比例定数
Ｌ_ｋ，１：膜供給水質負荷量
そして、水需要予測部３１の統計処理で得られた過去の水需要に基づき、膜ろ過システム運用計画部３２によって、所定時間毎、例えば１時間毎の運用計画が作成されたとき、水需要実績記憶部３０に記憶されている水質情報などに応じて、運用計画が修正される。

これにより、水質情報演算部２８で得られた膜供給水質負荷量の積算値“Ｓ_ｋ，１”が所定値を越える毎に、物理洗浄、薬品洗浄、膜モジュール交換のどれが必要か判定され、この判定結果に応じて、膜ろ過設備５の運用計画が最適化されて、物理洗浄回数、薬品洗浄回数、膜モジュールの交換回数が最少に抑えられ、膜ろ過設備５の消費電力、ランニングコストが低く抑えられる。

また、ファウリングに最も影響を与える濁度については、前処理などにより、濁度が低くなっていることがあり、濁度だけでは、物理洗浄開始時期を判断できないことがある。

例えば、図３に示すように、膜供給水中の濁度と、蛍光強度と、膜間差圧上昇率との関係を見れば分かるように、膜供給水の濁度が高くなるほど、膜間差圧上昇率が増大する。しかし、膜供給水の濁度が同じ場合でも、蛍光強度が高くなるほど、膜間差圧上昇率が増大することがある。

このような場合には、膜供給水中の溶存性有機物などの全有機物濃度、蛍光強度、吸光度、鉄イオン成分、マンガンイオン濃度などの金属イオン成分量などのうち、いずれか１つが選択されて、ｋ番目の膜ユニット２に対する膜供給水質負荷量“Ｌ_ｋ，１”が演算され、これが水質情報として、水需要実績記憶部３０に記憶され、運用計画が修正される。

［単一水質負荷差分積算値が指定された場合］
また、ヒューマン・インタフェース入出力部２９が操作されて、１種類の水質情報に対応する差分積算値の演算する指示が入力されたときには、水質情報演算部２８によって、Ｎ個ある膜ユニット２の１つ、例えばｋ番目の膜ユニット２が選択されて、各流量計１１、１６で検知された膜供給水量“Ｑ_ｋ，１”、膜ろ過水量“Ｑ_ｋ，２”、各水質検知装置１０、２２で検知された１種類の水質情報、例えば膜供給水濁度“Ｃ_ｋ，１”、膜ろ過水濁度“Ｃ_ｋ，１’”と、水需要実績記憶部３０に記憶されている前回までの水質情報（前回までの膜供給水質負荷量と、膜ろ過水質負荷量との差分値“Ｓ_ｋ，２”）とが取り込まれて、次式に示す演算が行われ、膜供給水質負荷量と、膜ろ過水質負荷量との差分値“Ｓ_ｋ，２”が求められ、今回の水質情報として、水需要実績記憶部３０に記憶される。

Ｓ_ｋ，２＝ｎ_１Σ（Ｑ_ｋ，１×Ｃ_ｋ，１−Ｑ_ｋ，２×Ｃ_ｋ，１’）…（３）
但し、ｋ＝１，…，Ｎ
_ｋ，１：ｋ番目の膜ユニット２に対する膜供給水質負荷量と、膜ろ過 水質負荷量との差分積算値（単一水質負荷差分積算値）
ｎ_１：ファウリングに与える影響度合いを示す比例定数
Ｑ_ｋ，１：膜供給水量
Ｃ_ｋ，１：膜供給水濁度
Ｑ_ｋ，２：膜ろ過水量
Ｃ_ｋ，１’：膜ろ過水濁度
そして、水需要予測部３１の統計処理で得られた過去の水需要に基づき、膜ろ過システム運用計画部３２によって、所定時間毎、例えば１時間毎の運用計画が作成されたとき、水需要実績記憶部３０に記憶されている水質情報などに応じて、運用計画が修正される。

これにより、図４に示すように、膜ユニット２に対する膜供給水質負荷量と、膜ろ過水質負荷量との差分値“Ｓ_ｋ，２”に応じて、物理洗浄＞薬品洗浄＞膜モジュール交換の順で、物理洗浄、薬品洗浄、膜モジュール交換されるように、膜ろ過設備５の運用計画が最適化されて、物理洗浄回数、薬品洗浄回数、膜モジュールの交換回数が最少に抑えられ、膜ろ過設備５の消費電力、ランニングコストが低く抑えられる。

この場合にも、前処理などにより、濁度が低くなり、濁度だけで、物理洗浄開始時期を判断できないときには、膜供給水中の溶存性有機物などの全有機物濃度、蛍光強度、吸光度、鉄イオン成分、マンガンイオン濃度などの金属イオン成分量などのうち、いずれか１つが選択されて、ｋ番目の膜ユニット２に対する膜供給水質負荷量と、膜ろ過水質負荷量との差分値“Ｓ_ｋ，２”が演算され、これが水質情報として、水需要実績記憶部３０に記憶され、運用計画が修正される。

［総合膜供給水質負荷積算値］
また、ファウリング因子として様々な水質情報が関与している場合などのように、ヒューマン・インタフェース入出力部２９が操作され、総合膜供給水質負荷積算値の演算指示が入力されたときには、水質情報演算部２８によって、Ｎ個ある膜ユニット２の１つ、例えばｋ番目の膜ユニット２が選択されて、流量計１１で検知された膜供給水量“Ｑ_ｋ，１”と、水質検知装置１０で検知された複数種類の水質情報、例えば膜供給水濁度“Ｃ_ｋ，１”、膜供給水蛍光強度“Ｃ_ｋ，２”、膜供給水吸光度“Ｃ_ｋ，３”、膜供給水全有機炭素濃度“Ｃ_ｋ，４”、膜供給水金属イオン濃度“Ｃ_ｋ，５”などと、水需要実績記憶部３０に記憶されている前回までの水質情報（前回までの総合膜供給水質負荷量の積算値“Ｓ_ｋ，Ｔ１”）とが取り込まれて、次式に示す演算が行われ、ｋ番目の膜ユニット２に対する総合膜供給水質負荷量の積算値“Ｓ_ｋ，Ｔ１”が求められ、水質情報として、水需要実績記憶部３０に記憶される。

Ｓ_ｋ，Ｔ１＝ｍ_ｌΣ（Ｑ_ｋ，１×Ｃ_ｋ，１）
十ｍ_２Σ（Ｑ_ｋ，１×Ｃ_ｋ，２）
十ｍ_３Σ（Ｑ_ｋ，１×Ｃ_ｋ，３）
十ｍ_４Σ（Ｑ_ｋ，１×Ｃ_ｋ，４）
十ｍ_５Σ（Ｑ_ｋ，１×Ｃ_ｋ，５） …（４）
但し、ｋ＝１，…，Ｎ
Ｓ_ｋ，Ｔ１：ｋ番目の膜ユニット２に対する総合膜供給水質負荷量の積算値 （総合膜供給水質負荷積算値）
Ｑ_ｋ，１：膜供給水量
Ｃ_ｋ，１：膜供給水濁度
Ｃ_ｋ，２：膜供給水蛍光強度
Ｃ_ｋ，３：膜供給水吸光度
Ｃ_ｋ，４：膜供給水全有機炭素濃度
Ｃ_ｋ，５：膜供給水金属イオン濃度
ｍ_ｌ：ファウリングに与える影響度合いを示す比例定数
ｍ_２：ファウリングに与える影響度合いを示す比例定数
ｍ_３：ファウリングに与える影響度合いを示す比例定数
ｍ_４：ファウリングに与える影響度合いを示す比例定数
ｍ_５：ファウリングに与える影響度合いを示す比例定数
そして、水需要予測部３１の統計処理で得られた過去の水需要に基づき、膜ろ過システム運用計画部３２によって、所定時間毎、例えば１時間毎の運用計画が作成されたとき、水需要実績記憶部３０に記憶されている水質情報などに応じて、運用計画が修正される。

これにより、膜ユニット２の総合膜供給水質負荷量の積算値“Ｓ_ｋ，Ｔ１”に応じて、膜ろ過設備５の運用計画が最適化されて、物理洗浄回数、薬品洗浄回数、膜モジュールの交換回数が最少に抑えられ、膜ろ過設備５の消費電力、ランニングコストが低く抑えられる。

［総合水質負荷差分積算値］
また、ファウリング因子として様々な水質情報が関与している場合などのように、ヒューマン・インタフェース入出力部２９が操作され、総合膜供給水質負荷差分積算値の演算指示が入力されたときには、Ｎ個ある膜ユニット２の１つ、例えばｋ番目の膜ユニット２が選択されて、各流量計１２、１６で検知された膜供給水量“Ｑ_ｋ，１”、膜ろ過水量“Ｑ_ｋ，２”と、各水質検知装置１０、２２で検知された複数種類の水質情報、例えば膜供給水濁度“Ｃ_ｋ，１”、膜ろ過水濁度“Ｃ_ｋ，１’”、膜供給水蛍光強度“Ｃ_ｋ，２”、膜ろ過水蛍光強度“Ｃ_ｋ，２’”、膜供給水吸光度“Ｃ_ｋ，３”、膜ろ過水吸光度“Ｃ_ｋ，３’”、膜供給水全有機炭素濃度“Ｃ_ｋ，４”、膜ろ過水全有機炭素濃度“Ｃ_ｋ，４’”、膜供給水金属イオン濃度“Ｃ_ｋ，５”膜ろ過水金属イオン濃度“Ｃ_ｋ，５’”などと、水需要実績記憶部３０に記憶されている前回までの水質情報（前回までの総合水質情報差分負荷量の積算値“Ｓ_ｋ，Ｔ２”）とが取り込まれて、次式に示す演算が行われ、ｋ番目の膜ユニット２に対する総合水質情報差分負荷量の積算値“Ｓ_ｋ，Ｔ２”が求められ、水質情報として、水需要実績記憶部３０に記憶される。

Ｓ_ｋ，Ｔ２＝ｎ_１Σ（Ｑ_ｋ，１×Ｃ_ｋ，１−Ｑ_ｋ，２×Ｃ_ｋ，１’）
十ｎ_２Σ（Ｑ_ｋ，１×Ｃ_ｋ，２−Ｑ_ｋ，２×Ｃ_ｋ，２’）
十ｎ_３Σ（Ｑ_ｋ，１×Ｃ_ｋ，３×Ｑ_ｋ，２×Ｃ_ｋ，３’）
十ｎ_４Σ（Ｑ_ｋ，１×Ｃ_ｋ，４−Ｑ_ｋ，２×Ｃ_ｋ，４’）
十ｎ_５Σ（Ｑ_ｋ，１×Ｃ_ｋ，５−Ｑ_ｋ，２×Ｃ_ｋ，５’） …（５）
但し、ｋ：ｋ＝１，…，Ｎ
Ｓ_ｋ，Ｔ２：ｋ番目の膜ユニット２に対する総合水質情報差分負荷量の積算 値（総合水質負荷差分積算値）
Ｑ_ｋ，１：膜供給水量
Ｃ_ｋ，１：膜供給水濁度
Ｑ_ｋ，２：膜ろ過水量
Ｃ_ｋ，１’：膜ろ過水濁度
Ｃ_ｋ，２：膜供給水蛍光強度
Ｃ_ｋ，２’：膜ろ過水蛍光強度
Ｃ_ｋ，３：膜供給水吸光度
Ｃ_ｋ，３’：膜ろ過水吸光度
Ｃ_ｋ，４：膜供給水全有機炭素濃度
Ｃ_ｋ，４’：膜ろ過水全有機炭素濃度
Ｃ_ｋ，５：膜供給水金属イオン濃度
Ｃ_ｋ，５’：膜ろ過水金属イオン濃度
ｎ_１：ファウリングに与える影響度合いを示す比例定数
ｎ_２：ファウリングに与える影響度合いを示す比例定数
ｎ_３：ファウリングに与える影響度合いを示す比例定数
ｎ_４：ファウリングに与える影響度合いを示す比例定数
ｎ_５：ファウリングに与える影響度合いを示す比例定数
そして、水需要予測部３１の統計処理で得られた過去の水需要に基づき、膜ろ過システム運用計画部３２によって、所定時間毎、例えば１時間毎の運用計画が作成されたとき、水需要実績記憶部３０に記憶されている水質情報などに応じて、運用計画が修正される。

これにより、膜ユニット２の総合水質負荷差分積算値“Ｓ_ｋ，Ｔ２”に応じて、膜ろ過設備５の運用計画が最適化され、図５に示すように、ｋ番目の膜ユニット２に対する総合水質負荷差分積算値“Ｓ_ｋ，Ｔ２”が所定値を超える毎に、物理洗浄、…、薬品洗浄、…、膜モジュール交換が行われて、物理洗浄回数、薬品洗浄回数、膜モジュールの交換回数が最少に抑えられ、膜ろ過設備５の消費電力、ランニングコストが低く抑えられる。

＜効果の説明＞
このように、この実施形態では、水需要実績記億部３０に記憶されている過去の水需要実績に基づき、水需要予測部３１に当日の水需要を予測するとともに、水質検知装置１０で得られた膜供給水の水質情報、例えば膜供給水濁度“Ｃ_ｋ，１”と、流量計１２で検知された膜供給水量“Ｑ_ｋ，１”とに基づき、水質情報演算部２８に膜供給水質負荷量の積算値“Ｓ_ｋ，１”を演算し、これら水需要量、膜供給水質負荷量の積算値“Ｓ_ｋ，１”に基づき、膜ろ過システム運用計画部３２に膜ろ過設備５の運用計画を求め、この運用計画に基づき、膜ろ過システム制御部３３に膜ろ過設備５を制御するようにしている。このため、需要家側で必要とした過去の水需要、膜ユニット２の膜供給水質負荷量に応じて、膜ろ過設備５の運用計画を最適化して、物理洗浄回数、薬品洗浄回数、膜モジュールの交換回数を最少に抑え、膜ろ過設備の消費電力、ランニングコストを低く抑えることができる。

また、この実施形態では、水需要実績記億部３０に記憶されている過去の水需要実績に基づき、水需要予測部３１に当日の水需要を予測するとともに、水質検知装置１０、２２で得られた１種類の水質情報、例えば膜供給水濁度“Ｃ_ｋ，１”、膜ろ過水濁度“Ｃ_ｋ，１’”と、各流量計１１、１６で検知された膜供給水量“Ｑ_ｋ，１”、膜ろ過水量“Ｑ_ｋ，２”とに基づき、水質情報演算部２８に膜供給水質負荷量と、膜ろ過水質負荷量との差分値“Ｓ_ｋ，２”を演算し、これら水需要量、膜供給水質負荷量と、膜ろ過水質負荷量との差分値“Ｓ_ｋ，２”に基づき、膜ろ過システム運用計画部３２に膜ろ過設備５の運用計画を求め、この運用計画に基づき、膜ろ過システム制御部３３に膜ろ過設備５を制御するようにしている。このため、需要家側で必要とした過去の水需要、膜供給水質負荷量と、膜ろ過水質負荷量との差分値“Ｓ_ｋ，２”に応じて、膜ろ過設備５の運用計画を最適化して、物理洗浄回数、薬品洗浄回数、膜モジュールの交換回数を最少に抑え、膜ろ過設備５の消費電力、ランニングコストを低く抑えることができる。

また、この実施形態では、各水質検知装置１０、２２に濁度計を配置して、膜供給水濁度“Ｃ_ｋ，１”と、膜ろ過水濁度“Ｃ_ｋ，１’”とを測定し、これら膜供給水濁度“Ｃ_ｋ，１”と、膜ろ過水濁度“Ｃ_ｋ，１’”とを指標にして、水質情報演算部２８に膜ユニット２の膜供給水質負荷量、または膜ろ過水質負荷量などを演算するようにしている。このため、需要家側で必要とした過去の水需要に応じて、膜ろ過設備５の運用計画を算出するとき、濁度分析処理で現在の水質情報を算出し、この水質情報と、過去の水質情報とを加味して、物理洗浄回数、薬品洗浄回数、膜ユニットの交換回数などを低く抑える最適な運用計画を算出し、膜ろ過設備の消費電力、ランニングコストを低く抑えることができる。

また、この実施形態では、膜ろ過設備５の各水質検知装置１０、２２に蛍光分析計を配置し、水質情報を検知するとき、波長“３４０〜３５０ｎｍ”の間にある特定波長の励起光と、波長“４２０〜４３０ｎｍ”の間にある特定の蛍光を使用して、膜供給水、膜ろ過水の蛍光強度を測定し、膜供給水の膜供給水蛍光強度“Ｃ_ｋ，２”、膜ろ過水の膜ろ過水蛍光強度“Ｃ_ｋ，２’”を指標にして、水質情報演算部２８に膜ユニット２の膜供給水質負荷量、または膜ろ過水質負荷量などを演算するようにしている。このため、需要家側で必要とした過去の水需要に応じて、膜ろ過設備５の運用計画を算出するとき、蛍光分析処理で現在の水質情報を算出し、この水質情報と、過去の水質情報とを加味して、物理洗浄回数、薬品洗浄回数、膜ユニットの交換回数などを低く抑える最適な運用計画を算出することで、膜ろ過設備５の消費電力、ランニングコストを低く抑えることができる。

また、この実施形態では、膜ろ過設備５の水質検知装置１０、２２に吸光分析計を配置し、水質情報を検知するとき、波長“２５０〜２７０ｎｍ”の間にある特定波長、または波長“３８０〜４００ｎｍ”の間にある特定波長の光に対する吸光度を使用して、膜供給水、膜ろ過水の吸光度を測定し、膜供給水の膜供給水吸光度“Ｃ_ｋ，３”、膜ろ過水の膜ろ過水吸光度“Ｃ_ｋ，３’”を指標にして、水質情報演算部２８に膜ユニット２の膜供給水質負荷量、または膜ろ過水質負荷量などを演算するようにしている。このため、需要家側で必要とした過去の水需要に応じて、膜ろ過設備５の運用計画を算出するとき、吸光分析処理で現在の水質情報を算出し、この水質情報と、過去の水質情報とを加味して、物理洗浄回数、薬品洗浄回数、膜ユニットの交換回数などを低く抑える最適な運用計画を算出することで、膜ろ過設備５の消費電力、ランニングコストを低く抑えることができる。

また、この実施形態では、膜ろ過設備５の水質検知装置１０、２２に全有機炭素計を配置して、膜供給水、膜ろ過水の全有機炭素濃度を測定し、膜供給水の膜供給水全有機炭素濃度“Ｃ_ｋ，４”、膜ろ過水の膜ろ過水全有機炭素濃度“Ｃ_ｋ，４’”を指標にして、水質情報演算部２８に膜ユニット２の膜供給水質負荷量、または膜ろ過水質負荷量などを演算するようにしている。このため、需要家側で必要とした過去の水需要に応じて、膜ろ過設備５の運用計画を算出するとき、全有機炭素濃度分析処理で現在の水質情報を算出し、この水質情報と、過去の水質情報とを加味して、物理洗浄回数、薬品洗浄回数、膜ユニットの交換回数などを低く抑える最適な運用計画を算出することで、膜ろ過設備の消費電力、ランニングコストを低く抑えることができる。

また、この実施形態では、膜ろ過設備５の水質検知装置１０、２２に連続測定型イオンクロマトグラフィを配置し、膜供給水、膜ろ過水の鉄イオン成分濃度、またはマンガンイオン成分濃度などを測定し、膜供給水の膜供給水金属イオン濃度“Ｃ_ｋ，５”、膜ろ過水の膜ろ過水金属イオン濃度“Ｃ_ｋ，５’”を指標にして、水質情報演算部２８に膜ユニット２の膜供給水質負荷量、または膜ろ過水質負荷量などを演算するようにしている。このため、需要家側で必要とした過去の水需要に応じて、膜ろ過設備５の運用計画を算出するとき、金属イオン成分分析処理で現在の水質情報を算出し、この水質情報と、過去の水質情報とを加味して、物理洗浄回数、薬品洗浄回数、膜ユニットの交換回数などを低く抑える最適な運用計画を算出することで、膜ろ過設備５の消費電力、ランニングコストを低く抑えることができる。

また、この実施形態では、膜ろ過設備５の水質検知装置１０で得られた膜供給水濁度“Ｃ_ｋ，１”、膜供給水蛍光強度“Ｃ_ｋ，２”、膜供給水吸光度“Ｃ_ｋ，３”、膜供給水全有機炭素濃度“Ｃ_ｋ，４”、膜供給水金属イオン濃度“Ｃ_ｋ，５”、流量計１２で得られた膜供給水量“Ｑ_ｋ，１”に基づき、膜ユニット２に供給される膜供給水の膜供給水濁度負荷量積算値、膜供給水蛍光強度負荷量積算値、膜供給水吸光度負荷量積算値、膜供給水全有機炭素濃度負荷量積算値、膜供給水金属イオン濃度負荷量積算値の少なくともいずれか１つ、または組み合わせの総和値（総合膜供給水質負荷積算値“Ｓ_ｋ，Ｔ１”）を演算するようにしている。このため、需要家側で必要とした過去の水需要に応じて、膜ろ過設備５の運用計画を算出するとき、膜供給水濁度負荷量積算値、膜供給水蛍光強度負荷量積算値、膜供給水吸光度負荷量積算値、膜供給水全有機炭素濃度負荷量積算値、膜供給水金属イオン濃度負荷量積算値の少なくともいずれか１つ、または組み合わせの総和値に基づき、現在の水質情報を算出し、この水質情報と、過去の水質情報とを加味して、物理洗浄回数、薬品洗浄回数、膜ユニットの交換回数などを低く抑える最適な運用計画を算出することで、膜ろ過設備５の消費電力、ランニングコストを低く抑えることができる。

また、この実施形態では、膜ろ過設備５の各水質検知装置１０、２２で得られた膜供給水濁度“Ｃ_ｋ，１”、膜ろ過水濁度“Ｃ_ｋ，１’”、膜供給水蛍光強度“Ｃ_ｋ，２”、膜ろ過水蛍光強度“Ｃ_ｋ，２’”、膜供給水吸光度“Ｃ_ｋ，３”、膜ろ過水吸光度“Ｃ_ｋ，３’”、膜供給水全有機炭素濃度“Ｃ_ｋ，４”、膜ろ過水全有機炭素濃度“Ｃ_ｋ，４’”、膜供給水金属イオン濃度“Ｃ_ｋ，５”、膜ろ過水金属イオン濃度“Ｃ_ｋ，５’”、各流量計１２、１６で得られた膜供給水量“Ｑ_ｋ，１”、膜ろ過水量“Ｑ_ｋ，２”に基づき、膜供給水濁度負荷量と膜ろ過水濁度負荷量との差分積算値、膜供給水蛍光強度負荷量と膜ろ過水蛍光強度負荷量との差分積算値、膜供給水吸光度負荷量と膜ろ過水吸光度負荷量との差分積算値、膜供給水全有機炭素濃度負荷量と膜ろ過水全有機炭素濃度負荷量との差分積算値、膜供給水金属イオン濃度負荷量と膜ろ過水金属イオン濃度負荷量との差分積算値の少なくともいずれか１つ、または組み合わせの総和値（総合水質負荷差分積算値“Ｓ_ｋ，Ｔ２”）を演算するようにしている。

これにより、需要家側で必要とした過去の水需要に応じて、膜ろ過設備５の運用計画を算出するとき、膜供給水濁度負荷量と膜ろ過水濁度負荷量との差分積算値、膜供給水蛍光強度負荷量と膜ろ過水蛍光強度負荷量との差分積算値、膜供給水吸光度負荷量と膜ろ過水吸光度負荷量との差分積算値、膜供給水全有機炭素濃度負荷量と膜ろ過水全有機炭素濃度負荷量との差分積算値、膜供給水金属イオン濃度負荷量と膜ろ過水金属イオン濃度負荷量との差分積算値の少なくともいずれか１つ、または組み合わせの総和値に基づき、現在の水質情報を算出し、この水質情報と、過去の水質情報とを加味して、物理洗浄回数、薬品洗浄回数、膜ユニットの交換回数などを低く抑える最適な運用計画を算出することで、膜ろ過設備５の消費電力、ランニングコストを低く抑えることができる。

《他の実施形態》
また、上述した実施形態では、単一膜供給水質負荷積算値“Ｓ_ｋ，１”、単一水質負荷差分積算値“Ｓ_ｋ，２”、総合膜供給水質負荷積算値“Ｓ_ｋ，Ｔ１”、総合水質負荷差分積算値“Ｓ_ｋ，Ｔ２”などが所定値（ＳＡ）を超えた時点で、物理洗浄、…、薬品洗浄、…、膜モジュール交換を行うようにしているが、単一膜供給水質負荷積算値“Ｓ_ｋ，１”、単一水質負荷差分積算値“Ｓ_ｋ，２”、総合膜供給水質負荷積算値“Ｓ_ｋ，Ｔ１”、総合水質負荷差分積算値“Ｓ_ｋ，Ｔ２”などが所定値（ＳＢ）を超えたとき、膜供給水ポンプ１１の流量調整または一次停止によって、図６に示すように、物理洗浄開始時期、…、薬品洗浄開始時期、…、膜ユニット２の交換時期をシフトさせたり、図７に示すように、物理洗浄開始時期、…、薬品洗浄開始時期、…、膜ユニット２の交換時期をシフトさせたりしても良い。

これにより、膜ろ過設備５の浄水能力に余裕がある夜間などに、物理洗浄、…、薬品洗浄、…、膜モジュール交換を行わせて、需要家側の水需要を満たしながら、夜間電力を有効活用し、物理洗浄作業、薬品洗浄作業、膜モジュール交換作業を低コスト化することができる。

また、上述した実施形態では、複数の流量計１２、１６を使用して、膜ユニット２に供給される膜供給水の膜供給水量“Ｑ_ｋ，１”、膜ユニット２から排出される膜ろ過水の膜ろ過水量“Ｑ_ｋ，２”を測定するようにしているが、膜供給水ポンプ１１の運転時間に基づき、膜ユニット２に供給される膜供給水の膜供給水量“Ｑ_ｋ，１”、膜ユニット２から排出される膜ろ過水の膜ろ過水量“Ｑ_ｋ，２”を測定するようにしても良い。

このようにすることにより、流量計の使用数を少なくして、設備コストを低く抑えながら、需要家側で必要とした過去の水需要、膜ユニット２の単一膜供給水質負荷積算値“Ｓ_ｋ，１”、単一水質負荷差分積算値“Ｓ_ｋ，２”、総合膜供給水質負荷積算値“Ｓ_ｋ，Ｔ１”、総合水質負荷差分積算値“Ｓ_ｋ，Ｔ２”などに応じて、膜ろ過設備５の運用計画を最適化して、物理洗浄回数、薬品洗浄回数、膜モジュールの交換回数を最少に抑えて、膜ろ過設備５の消費電力、ランニングコストを低く抑えることができる。

また、上述した実施形態では、膜ろ過設備５の各水質検知装置１０、２２で得られた水質情報、各流量計１２、１６で得られた膜供給水の流量、膜ろ過水の流量をそのまま使用して、演算を行わせるようにしているが、水質情報演算部２８にチェック機能を設け、膜ろ過設備５の各水質検知装置１０、２２で得られた水質情報、各流量計１２、１６で得られた膜供給水の流量、膜ろ過水の流量が異常値であるかどうかをチェックし、異常値であるとき、これを補正して、膜ユニット２の単一膜供給水質負荷積算値“Ｓ_ｋ，１”、単一水質負荷差分積算値“Ｓ_ｋ，２”、総合膜供給水質負荷積算値“Ｓ_ｋ，Ｔ１”、総合水質負荷差分積算値“Ｓ_ｋ，Ｔ２”などを演算するようにしても良い。

このように構成することにより、膜ろ過設備５の各水質検知装置１０、２２で得られた水質情報、各流量計１２、１６で得られた膜供給水の流量、膜ろ過水の流量が一時的に異常値になっても、需要家側で必要とした過去の水需要、膜ユニット２の単一膜供給水質負荷積算値“Ｓ_ｋ，１”、単一水質負荷差分積算値“Ｓ_ｋ，２”、総合膜供給水質負荷積算値“Ｓ_ｋ，Ｔ１”、総合水質負荷差分積算値“Ｓ_ｋ，Ｔ２”などに誤差が入り込まないようにして、正確な運用計画を作成し、膜ろ過設備５の消費電力、ランニングコストを低く抑えることができる。

また、上述した実施形態では、総合膜供給水質負荷積算値“Ｓ_ｋ，Ｔ１”、または総合水質負荷差分積算値“Ｓ_ｋ，Ｔ２”が所定値を超える毎に、物理洗浄、…、薬品洗浄、…、膜モジュール交換を行わせるようにしているが、総合膜供給水質負荷積算値“Ｓ_ｋ，Ｔ１”、または総合水質負荷差分積算値“Ｓ_ｋ，Ｔ２”と、各センサ１３で検知された膜間差圧値またはゼータ電位とに基づき、物理洗浄時期、…、薬品洗浄時期、…、膜モジュール交換時期を判断するようにしても良い。

これにより、何らかの原因で、膜ユニット２の膜間差圧値またはゼータ電位が上昇したとき、直ちに物理洗浄、…、薬品洗浄、…、膜モジュール交換などを行わせて、重大事故などが発生しないようにすることができる。

また、上述した実施形態では、単一膜供給水質負荷積算値“Ｓ_ｋ，１”、単一水質負荷差分積算値“Ｓ_ｋ，２”、総合膜供給水質負荷積算値“Ｓ_ｋ，Ｔ１”、総合水質負荷差分積算値“Ｓ_ｋ，Ｔ２”などを求める際、逆洗浄水によって膜ユニット２からファウリング物質が剥離された量を無視し、制御を簡素化するようにしているが、逆洗浄水によって膜ユニット２からファウリング物質が剥離された量を考慮して、単一膜供給水質負荷積算値“Ｓ_ｋ，１”、単一水質負荷差分積算値“Ｓ_ｋ，２”、総合膜供給水質負荷積算値“Ｓ_ｋ，Ｔ１”、総合水質負荷差分積算値“Ｓ_ｋ，Ｔ２”などを求めるようにしても良い。

これにより、膜ユニット２に付着しているファウリング物質の量をより正確に把握して、物理洗浄開始時期、…、薬品洗浄開始時期、…、膜モジュール交換の時期を高い精度で、求めることができる。

また、上述した各実施形態では、各膜ユニット２の各膜モジュール７の表面にファウリング物質が付着したとき、各逆洗浄水ポンプ２４を動作させて、ろ過時の通水方向とは逆方向から各膜ユニット２に膜ろ過水を流すとともに、膜モジュール７に空気を取り込むことで、各膜モジュール７の表面に付着したファウリング物質を剥離するようにしているが、他の物理洗浄法、例えばフラッシング法、機械的洗浄法などを用いて、各膜モジュール７の表面に付着したファウリング物質を剥離するようにしても良い。

また、上述した各実施形態では、大規模な膜ろ過システム、または中規模な膜ろ過システムでは、現場の薬品貯留槽からオンライン方式で、各膜モジュール７を薬品洗浄するようにしているが、小規模な膜ろ過システムなどのように各膜モジュール７の数が少ないときには、膜ろ過設備５から各膜モジュール７を取り外し、膜ろ過設備５内、または膜ろ過設備５外で、各膜モジュール７を薬品洗浄するようにしても良い。

図１は本発明による膜ろ過システムの一実施形態を示す膜ろ過設備の概略構成図。 図１に示す膜ろ過設備を制御する膜ろ過制御装置の回路構成例を示すブロック図。 図１に示す膜ユニットに供給される膜供給水の濁度と、蛍光強度と、膜間差圧上昇率との関係例を示す模式図。 図１に示す膜ユニットに対する膜供給水質負荷量と膜ろ過水質負荷量との差分値“Ｓ_ｋ，２”と、物理洗浄開始時期、薬品洗浄開始時期、膜モジュール交換時期との関係例を示す模式図。 図１に示す膜ユニットの総合水質負荷差分積算値“Ｓ_ｋ，Ｔ２”と、物理洗浄開始時期、…、薬品洗浄開始時期、…、膜モジュール交換時期との関係例を示す模式図。 図１に示す膜ユニットの総合膜供給水質負荷積算値“Ｓ_ｋ，Ｔ１”、または総合水質負荷差分積算値“Ｓ_ｋ，Ｔ２”と、物理洗浄開始時期、…、薬品洗浄開始時期、…、膜モジュール交換時期との他の関係例を示す模式図。 図１に示す膜ユニットの総合膜供給水質負荷積算値“Ｓ_ｋ，Ｔ１”、または総合水質負荷差分積算値“Ｓ_ｋ，Ｔ２”と、物理洗浄開始時期、…、薬品洗浄開始時期、…、膜モジュール交換時期との他の関係例を示す模式図。

符号の説明

１：膜ろ過システム
２：膜ユニット
３：水道水源
４：給水網
５：膜ろ過設備
６：膜ろ過制御装置
７：膜モジュール
８：前処理装置
９：膜供給水槽
１０，２２：水質検知装置
１１：膜供給水ポンプ
１２，１６，１８，２３，２５：流量計
１３：センサ
１５，１７，２０：バルブ
１９：薬品貯留槽
２１：膜ろ過水槽
２４：逆洗浄水ポンプ
２６：ブロア
２７：プロセス入出力部
２８：水質情報演算部
２９：ヒューマン・インタフェース入出力部
３０：水需要実績記憶部
３１：水需要予測部
３２：膜ろ過システム運用計画部
３３：膜ろ過システム制御部

Claims (17)

1. 複数本の膜モジュールから構成される膜ユニット、または膜ユニットを複数台有する膜ろ過設備の運転を制御する膜ろ過制御装置において、
   膜ろ過設備の水質検知装置で得られた水質情報、流量計で得られた膜供給水の流量に基づき、膜ユニットの膜供給水質負荷量を演算する水質情報演算部と、
   過去の水需要実績を記憶する水需要実績記憶部と、
   この水需要実績記憶部に記憶されている水需要実績に基づいて、将来の水需要を予測する水需要予測部と、
   この水需要予測部により予測された水需要量に基づいて、前記膜ろ過設備の運用計画を求めるとともに、前記水質情報演算部で得られた膜供給水質負荷量に基づき、膜ユニットの物理洗浄開始時期、薬品洗浄開始時期、膜モジュール交換時期の少なくても１つ以上を加味して、前記運用計画を修正する膜ろ過システム運用計画部と、
   前記膜ろ過システム運用計画部で作成された運用計画に基づいて、前記膜ろ過設備を制御するろ過膜システム制御部と、
   を備えたことを特徴とする膜ろ過制御装置。
2. 請求項１に記載の膜ろ過制御装置において、
   前記水質情報演算部は、膜ろ過設備の水質検知装置で得られた水質情報、流量計で得られた膜供給水の流量、膜ろ過水の流量に基づき、膜ユニットの膜供給水質負荷量と、膜ろ過水質負荷量との差分積算値を演算し、
   前記膜ろ過システム運用計画部は、前記水需要予測部により予測された水需要量に基づいて、前記膜ろ過設備の運用計画を求めるとともに、前記水質情報演算部で得られた膜ユニットの膜供給水質負荷量と、膜ろ過水質負荷量との差分積算値に基づき、膜ユニットの物理洗浄開始時期、薬品洗浄開始時期、膜モジュール交換時期の少なくても１つ以上を加味して、前記運用計画を修正する、
   ことを特徴とする膜ろ過制御装置。
3. 請求項１に記載の膜ろ過制御装置において、
   前記ろ過膜システム制御部は、前記膜ろ過システム運用計画部により求められた運用計画に基づき、指定された期間中に、膜ユニットの物理洗浄開始時期、薬品洗浄開始時期、膜モジュール交換時期の少なくても１つを所定の時間にシフトする、
   ことを特徴とする膜ろ過制御装置。
4. 請求項１に記載の膜ろ過制御装置において、
   前記水質情報演算部は、膜供給水ポンプの運転時間に基づき、前記膜ユニットに対する膜供給水の流量、膜ろ過水の流量を検知する、
   ことを特徴とする膜ろ過制御装置。
5. 請求項１に記載の膜ろ過制御装置において、
   前記水質情報演算部は、膜ろ過設備の水質検知装置で得られた水質情報、流量計で得られた膜供給水の流量が異常値であるかどうかをチェックし、異常値であるとき、これを補正して、膜ユニットの膜供給水質負荷量、膜ろ過水質負荷量を演算する、
   ことを特徴とする膜ろ過制御装置。
6. 請求項１に記載の膜ろ過制御装置において、
   前記水質検知装置は、膜供給水、または膜ろ過水の少なくともいずれかの濁度を測定する濁度計を有し、
   前記水質情報演算部は、膜ろ過設備の水質検知装置で得られた濁度情報を用いて、膜ユニットの膜供給水質負荷量、または膜ろ過水質負荷量を演算する、
   ことを特徴とする膜ろ過制御装置。
7. 請求項１に記載の膜ろ過制御装置において、
   前記水質検知装置は、膜供給水、または膜ろ過水の少なくともいずれかの蛍光強度を測定する蛍光分析計を有し、
   前記水質情報演算部は、膜ろ過設備の水質検知装置で得られた蛍光強度情報を用いて、膜ユニットの膜供給水質負荷量、または膜ろ過水質負荷量を演算する、
   ことを特徴とする膜ろ過制御装置。
8. 請求項７に記載の膜ろ過制御装置において、
   前記蛍光分析計は、波長“３４０〜３５０ｎｍ”の間にある特定波長の励起光と、波長“４２０〜４３０ｎｍ”の間にある特定の蛍光を使用して、膜供給水、または膜ろ過水の蛍光強度を測定する、
   ことを特徴とする膜ろ過制御装置。
9. 請求項１に記載の膜ろ過制御装置において、
   前記水質検知装置は、膜供給水、または膜ろ過水の少なくともいずれかの吸光度を測定する吸光度計を有し、
   前記水質情報演算部は、膜ろ過設備の水質検知装置で得られた吸光度情報を用いて、膜ユニットの膜供給水質負荷量、または膜ろ過水質負荷量を演算する、
   ことを特徴とする膜ろ過制御装置。
10. 請求項９に記載の膜ろ過制御装置において、
    前記吸光度計は、波長“２５０〜２７０ｎｍ”の間にある特定波長、または波長“３８０〜４００ｎｍ”の間にある特定波長の光に対する吸光度を使用して吸光度を測定する、
    ことを特徴とする膜ろ過制御装置。
11. 請求項１に記載の膜ろ過制御装置において、
    前記水質検知装置は、膜供給水、または膜ろ過水の少なくともいずれかの全有機炭素濃度を測定する全有機炭素計を有し、
    前記水質情報演算部は、膜ろ過設備の水質検知装置で得られた全有機炭素濃度情報を用いて、膜ユニットの膜供給水質負荷量、または膜ろ過水質負荷量を演算する、
    ことを特徴とする膜ろ過制御装置。
12. 請求項１に記載の膜ろ過制御装置において、
    前記水質検知装置は、膜供給水、または膜ろ過水の少なくともいずれかの金属イオン成分濃度を測定する連続測定型イオンクロマトグラフィを有し、
    前記水質情報演算部は、膜ろ過設備の水質検知装置で得られた金属イオン成分情報を用いて、膜ユニットの膜供給水質負荷量、または膜ろ過水質負荷量を演算する、
    ことを特徴とする膜ろ過制御装置。
13. 請求項１２に記載の膜ろ過制御装置において、
    前記連続測定型イオンクロマトグラフィは、鉄イオン成分濃度、またはマンガンイオン成分濃度を測定する、
    ことを特徴とする膜ろ過制御装置。
14. 請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の膜ろ過制御装置において、
    前記水質情報演算部は、膜ろ過設備の水質検知装置で得られた水質情報、流量計で得られた膜供給水の流量に基づき、膜ユニットに供給される膜供給水に関する膜供給水濁度負荷量積算値、膜供給水蛍光強度負荷量積算値、膜供給水吸光度負荷量積算値、膜供給水全有機炭素濃度負荷量積算値、膜供給水金属イオン濃度負荷量積算値の少なくともいずれか１つ、または組み合わせの総和値を演算し、
    前記膜ろ過システム運用計画部は、前記水需要予測部により予測された水需要量に基づいて、前記膜ろ過設備の運用計画を求めるとともに、前記水質情報演算部で得られた膜供給水濁度負荷量積算値、膜供給水蛍光強度負荷量積算値、膜供給水吸光度負荷量積算値、膜供給水全有機炭素濃度負荷量積算値、膜供給水金属イオン濃度負荷量積算値の少なくともいずれか１つ、または組み合わせの総和値に基づき、膜ユニットの物理洗浄開始時期、薬品洗浄開始時期、膜モジュール交換時期の少なくても１つ以上を加味して、前記運用計画を修正する、
    ことを特徴とする膜ろ過制御装置。
15. 請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の膜ろ過制御装置において、
    前記水質情報演算部は、膜ろ過設備の水質検知装置で得られた水質情報、流量計で得られた膜供給水の流量、膜ろ過水の流量に基づき、膜供給水濁度負荷量と膜ろ過水濁度負荷量との差分積算値、膜供給水蛍光強度負荷量と膜ろ過水蛍光強度負荷量との差分積算値、膜供給水吸光度負荷量と膜ろ過水吸光度負荷量との差分積算値、膜供給水全有機炭素濃度負荷量と膜ろ過水全有機炭素濃度負荷量との差分積算値、膜供給水金属イオン濃度負荷量と膜ろ過水金属イオン濃度負荷量との差分積算値の少なくともいずれか１つ、または組み合わせの総和値を演算し、
    前記膜ろ過システム運用計画部は、前記水需要予測部により予測された水需要量に基づいて、前記膜ろ過設備の運用計画を求めるとともに、前記水質情報演算部で得られた膜供給水濁度負荷量と膜ろ過水濁度負荷量との差分積算値、膜供給水蛍光強度負荷量と膜ろ過水蛍光強度負荷量との差分積算値、膜供給水吸光度負荷量と膜ろ過水吸光度負荷量との差分積算値、膜供給水全有機炭素濃度負荷量と膜ろ過水全有機炭素濃度負荷量との差分積算値、膜供給水金属イオン濃度負荷量と膜ろ過水金属イオン濃度負荷量との差分積算値の少なくともいずれか１つ、または組み合わせの総和値に基づき、膜ユニットの物理洗浄開始時期、薬品洗浄開始時期、膜モジュール交換時期の少なくても１つ以上を加味して、前記運用計画を修正する、
    ことを特徴とする膜ろ過制御装置。
16. 請求項１４に記載の膜ろ過制御装置において、
    前記膜ユニットは、膜モジュールの透過圧を測定する膜間差圧計を有し、
    前記水質情報演算部は、膜ろ過設備の水質検知装置で得られた水質情報、流量計で得られた膜供給水の流量に基づき、膜ユニットに供給される膜供給水に関する膜供給水濁度負荷量積算値、膜供給水蛍光強度負荷量積算値、膜供給水吸光度負荷量積算値、膜供給水全有機炭素濃度負荷量積算値、膜供給水金属イオン濃度負荷量積算値の少なくともいずれか１つ、または組み合わせの総和値とを演算し、
    前記膜ろ過システム運用計画部は、前記水需要予測部により予測された水需要量に基づいて、前記膜ろ過設備の運用計画を求めるとともに、前記水質情報演算部で得られた膜供給水濁度負荷量積算値、膜供給水蛍光強度負荷量積算値、膜供給水吸光度負荷量積算値、膜供給水全有機炭素濃度負荷量積算値、膜供給水金属イオン濃度負荷量積算値の少なくともいずれか１つ、または組み合わせの総和値と、膜モジュールの透過圧とに基づき、膜ユニットの物理洗浄開始時期、薬品洗浄開始時期、膜モジュール交換時期の少なくても１つ以上を加味して、前記運用計画を修正する、
    ことを特徴とする膜ろ過制御装置。
17. 請求項１５に記載の膜ろ過制御装置において、
    前記膜ユニットは、膜モジュールの透過圧を測定する膜間差圧計を有し、
    前記水質情報演算部は、膜ろ過設備の水質検知装置で得られた水質情報、流量計で得られた膜供給水の流量、膜ろ過水の流量に基づき、膜供給水濁度負荷量と膜ろ過水濁度負荷量との差分積算値、膜供給水蛍光強度負荷量と膜ろ過水蛍光強度負荷量との差分積算値、膜供給水吸光度負荷量と膜ろ過水吸光度負荷量との差分積算値、膜供給水全有機炭素濃度負荷量と膜ろ過水全有機炭素濃度負荷量との差分積算値、膜供給水金属イオン濃度負荷量と膜ろ過水金属イオン濃度負荷量との差分積算値の少なくともいずれか１つ、または組み合わせの総和値を演算し、
    前記膜ろ過システム運用計画部は、前記水需要予測部により予測された水需要量に基づいて、前記膜ろ過設備の運用計画を求めるとともに、前記水質情報演算部で得られた膜供給水濁度負荷量と膜ろ過水濁度負荷量との差分積算値、膜供給水蛍光強度負荷量と膜ろ過水蛍光強度負荷量との差分積算値、膜供給水吸光度負荷量と膜ろ過水吸光度負荷量との差分積算値、膜供給水全有機炭素濃度負荷量と膜ろ過水全有機炭素濃度負荷量との差分積算値、膜供給水金属イオン濃度負荷量と膜ろ過水金属イオン濃度負荷量との差分積算値の少なくともいずれか１つ、または組み合わせの総和値と、膜モジュールの透過圧とに基づき、膜ユニットの物理洗浄開始時期、薬品洗浄開始時期、膜モジュール交換時期の少なくても１つ以上を加味して、前記運用計画を修正する、
    ことを特徴とする膜ろ過制御装置。

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