JP2009291743A - 膜濾過装置管理システム及びこれに用いられる膜濾過装置、並びに、膜濾過装置管理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】膜濾過装置をより精度よく管理することができる膜濾過装置管理システム及びこれに用いられる膜濾過装置、並びに、膜濾過装置管理方法を提供する。
【解決手段】膜濾過装置５０に備えられた少なくとも２つの膜エレメント１０に、電導度センサ１１、流量センサ１３又は圧力センサ１５のうち少なくとも２つのセンサを備えた取付部材（インターコネクタ４２）をそれぞれ取り付ける。管理装置２００が、上記少なくとも２つのセンサからデータを取得し、膜濾過装置５０における軸線方向に沿った位置と、上記少なくとも２つのセンサからそれぞれ得られる基準値との相関関係を表す比較データと比較する。これにより、膜濾過装置５０内に生じる変化の原因をより明確に特定し、その原因に応じて適切なメンテナンスを行うことができるので、膜濾過装置５０をより精度よく管理することができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、筒状の耐圧容器内に軸線方向に沿って複数の膜エレメントが並べて配置されることにより形成され、上記膜エレメントにより原液を濾過して透過液を生成する膜濾過装置を管理するための膜濾過装置管理システム及びこれに用いられる膜濾過装置、並びに、膜濾過装置管理方法に関するものである。

膜エレメントを一直線上に複数配置するとともに、隣接する膜エレメントの上記中心管同士をインターコネクタ（連結部）で連結することにより構成される膜濾過装置が知られている。このようにして連結された複数の膜エレメントは、例えば樹脂により形成された耐圧容器内に収容され、１本の膜濾過装置として取り扱われる（例えば、特許文献１参照）。

この種の膜濾過装置は、一般的に、排水や海水などの原水（原液）を濾過して、浄化された透過水（透過液）を得るために用いられる。特に大型のプラントなどでは、多数本の膜濾過装置がトレーンと呼ばれるラックで保持されることにより、トレーンごとに処理特性（圧力、透過水の水質及び水量など）の管理が行われている。

しかしながら、上記のようにトレーンごとに処理特性の管理を行う場合には、トレーンにより保持されている多数本の膜濾過装置のうち、一部の膜濾過装置における膜エレメント又は連結部にのみ不具合がある場合に、その不具合箇所を特定することが困難であり、当該特定作業に多大な労力がかかるという問題があった。

また、上記のように複数の膜エレメントを備えた膜濾過装置がトレーンにより多数本保持された構成では、トレーンにおける各膜濾過装置の位置、又は、各膜濾過装置内における各膜エレメントの位置に応じて、分離膜の汚染具合及び当該分離膜により原液が濾過される際の負荷が異なる。そのため、膜エレメントを交換する際には、新しい膜エレメントと、まだ使用可能な膜エレメントを適宜に組み合わせて耐圧容器内に収容することにより、最終的にトレーン全体で最適な処理性能を発揮できるように、各膜エレメントの配置及び組み合わせの最適化を行っている。しかしながら、現状では、使用期間のみに基づいて最適化を行っているため、十分に最適化が行われているとは言えない。

さらに、膜エレメントの洗浄や交換といったメンテナンスを行うか否かの判断は、トレーンごとの処理特性に基づいて行われるため、膜エレメントによっては、その位置や使用期間によりメンテナンスが必ずしも適切に行われているとは言えない場合がある。すなわち、場合によっては、いずれかの膜エレメントがメンテナンスを行うには手遅れの状態となっていたり、又は、必要以上に早い段階でメンテナンスが行われていたりする場合があった。

上記のような問題に対し、上記特許文献１に開示されているような技術を用いれば、膜エレメントごとに、その膜エレメントに備えられた無線タグ（ＲＦＩＤタグ）に上記処理特性に関するデータを予め格納しておき、各無線タグからデータを読み出すことにより、膜エレメントごとに上記処理特性の管理を行うことが可能である。しかし、このような無線タグに予め格納されているデータのみに基づいて管理を行う場合であっても、各膜エレメントの状態は時々刻々と変化するため、管理の精度が十分であるとは言えず、各膜エレメントの状態をリアルタイムで検知することができれば、より精度よく管理を行うことが可能である。

そこで、センサなどを用いて各膜エレメントの状態をリアルタイムで検知する方法も知られている（例えば、特許文献２参照）。この特許文献２には、複数の膜エレメントに対して流量センサ、電導度センサ等を設ける点が記載されている。

特表２００７−５２７３１８号公報 国際公開第２００７／０３０６４７号パンフレット

上記の方法は、センサなどを用いて各膜エレメントの状態を検知して、交換の必要性の有無を判断するものであるため、各膜エレメントにおける状態の変化は確認できるものの、その変化の原因まで特定することは困難である。例えば、いずれかの膜エレメントにおいて透過水や原水など液体の性状に変化が生じた場合であっても、その原因は、増殖した微生物が膜に付着することによって発生するバイオファウリングによるものである場合もあれば、上記液体が濃縮されることにより析出した塩類が膜に付着することによって発生するスケールによるものである場合もある。

したがって、たとえ各膜エレメントにおける状態の変化を確認することができたとしても、その変化の原因に応じて行うべきメンテナンスの方法も異なるため、当該原因を特定することができなければメンテナンスを良好に行うことができない。また、上記原因の特定を誤った場合には、メンテナンスを行っても良好な効果が得られないだけでなく、かえって各膜エレメントの寿命を短縮してしまうなどの問題が生じるおそれがある。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、膜濾過装置をより精度よく管理することができる膜濾過装置管理システム及びこれに用いられる膜濾過装置、並びに、膜濾過装置管理方法を提供することを目的とする。

第１の本発明に係る膜濾過装置管理システムは、筒状の耐圧容器内に軸線方向に沿って複数の膜エレメントが並べて配置されることにより形成され、上記膜エレメントにより原液を濾過して透過液を生成する膜濾過装置と、上記膜濾過装置を管理するための管理装置とを備え、上記複数の膜エレメントのうち少なくとも２つの膜エレメントには、上記透過液の電導度を測定するための電導度センサ、上記透過液の流量を測定するための流量センサ、又は、上記原液の圧力を測定するための圧力センサのうち少なくとも１つのセンサを備えた取付部材がそれぞれ取り付けられ、上記管理装置が、上記少なくとも１つのセンサからデータを取得するデータ取得手段と、上記膜濾過装置における軸線方向に沿った位置と、上記少なくとも１つのセンサから得られる基準値との相関関係を表す比較データを予め記憶している比較データ記憶手段と、上記データ取得手段により取得したデータを上記比較データと比較するデータ比較手段とを有することを特徴とする。

このような構成によれば、電導度センサ、流量センサ又は圧力センサのうち少なくとも１つのセンサを備えた取付部材が、膜濾過装置内の少なくとも２つの膜エレメントに取り付けられるので、これらのセンサから取得したデータと、当該センサの膜濾過装置内における軸線方向の各位置とが対応付けられたデータを得ることができる。このようにして得られるデータを比較データと比較することにより、膜濾過装置内に生じる変化の原因をより明確に特定し、その原因に応じて適切なメンテナンスを行うことができるので、膜濾過装置をより精度よく管理することができる。

例えば、上記取付部材が膜エレメントに対して着脱可能に取り付けられるような構成であれば、膜エレメントを交換する場合であっても、取付部材を新しい膜エレメントに付け替えることにより、当該取付部材に備えられているセンサを再利用することができる。また、膜エレメントには変更を加える必要がないので、従来の膜エレメントをそのまま使用することができる。

第２の本発明に係る膜濾過装置管理システムは、上記膜濾過装置における上記軸線方向の一端側の膜エレメント及び他端側の膜エレメントにそれぞれ取り付けられる上記取付部材にのみ、上記センサが備えられていることを特徴とする。

このような構成によれば、膜濾過装置における軸線方向の一端側の膜エレメント及び他端側の膜エレメントにそれぞれ取り付けられる取付部材にのみ備えられたセンサからデータを取得し、そのデータを比較データと比較することにより、膜濾過装置を管理することができる。全ての取付部材にセンサを設ければ、膜濾過装置をさらに精度よく管理することができるが、この場合、センサの数が多くなるため、製造コストが高くなるといった問題がある。しかし、本発明のように、膜濾過装置における軸線方向の一端側の膜エレメント及び他端側の膜エレメントにそれぞれ取り付けられる取付部材にのみセンサを設ければ、膜濾過装置における液体（透過液や原液）の入口付近及び出口付近における当該液体の性状を検知することにより、膜濾過装置内に生じる変化の原因を比較的良好に特定することができる。したがって、必要最低限のセンサを用いて、膜濾過装置をより精度よく管理することができる。

第３の本発明に係る膜濾過装置管理システムは、上記管理装置が、上記データ比較手段による比較結果に基づいて、上記膜濾過装置の運転に関する指示信号を出力する指示信号出力手段を有することを特徴とする。

このような構成によれば、膜濾過装置内に生じる変化の原因をより明確に特定し、その原因に応じた指示信号を出力することができるので、より適切なメンテナンスを行うことができ、膜濾過装置をより精度よく管理することができる。

第４の本発明に係る膜濾過装置管理システムは、上記取付部材が、上記複数の膜エレメントを互いに接続するためのインターコネクタであることを特徴とする。

このような構成によれば、膜エレメントを互いに接続するための取付部材として膜濾過装置にもともと備えられているインターコネクタに、電導度センサ、流量センサ又は圧力センサのうち少なくとも１つのセンサを設けることができる。このように、膜濾過装置にもともと備えられている取付部材を利用することにより、取付部材を別途設ける必要がないので、製造コストを低減することができる。

第５の本発明に係る膜濾過装置は、上記膜濾過装置管理システムに用いられる膜濾過装置であって、上記軸線方向の一端側の膜エレメント及び他端側の膜エレメントにそれぞれ取り付けられる上記取付部材にのみ、上記センサが備えられていることを特徴とする。

このような構成によれば、第１及び第２の本発明に係る濾過装置管理システムと同様の効果を奏する膜濾過装置を提供することができる。

第６の本発明に係る膜濾過装置管理方法は、筒状の耐圧容器内に軸線方向に沿って複数の膜エレメントが並べて配置されることにより形成され、上記膜エレメントにより原液を濾過して透過液を生成する膜濾過装置を管理するための膜濾過装置管理方法であって、上記複数の膜エレメントのうち少なくとも２つの膜エレメントにそれぞれ取り付けられる取付部材に備えられた、上記透過液の電導度を測定するための電導度センサ、上記透過液の流量を測定するための流量センサ、又は、上記原液の圧力を測定するための圧力センサのうち少なくとも１つのセンサからデータを取得するデータ取得ステップと、上記データ取得ステップにより取得したデータを、上記膜濾過装置における軸線方向に沿った位置と、上記少なくとも１つのセンサから得られる基準値との相関関係を表す比較データと比較するデータ比較ステップとを有することを特徴とする。

このような構成によれば、第１の本発明に係る濾過装置管理システムと同様の効果を奏する膜濾過装置管理方法を提供することができる。

第７の本発明に係る膜濾過装置管理方法は、上記データ取得ステップでは、上記膜濾過装置における上記軸線方向の一端側の膜エレメント及び他端側の膜エレメントにそれぞれ取り付けられる上記取付部材に備えられた上記センサからのデータのみを取得することを特徴とする。

このような構成によれば、第２の本発明に係る濾過装置管理システムと同様の効果を奏する膜濾過装置管理方法を提供することができる。

第８の本発明に係る膜濾過装置管理方法は、上記データ比較ステップによる比較結果に基づいて、上記膜濾過装置の運転に関する指示信号を出力する指示信号出力ステップを有することを特徴とする。

このような構成によれば、第３の本発明に係る濾過装置管理システムと同様の効果を奏する膜濾過装置管理方法を提供することができる。

本発明によれば、膜濾過装置内に生じる変化の原因をより明確に特定し、その原因に応じて適切なメンテナンスを行うことができるので、膜濾過装置をより精度よく管理することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る膜濾過装置５０の一例を示した概略断面図である。また、図２は、図１の膜エレメント１０の内部構成を示した斜視図である。この膜濾過装置５０は、膜エレメント１０を耐圧容器４０内に一直線上に複数配置することにより構成されている。

耐圧容器４０は、樹脂製の筒体からなり、例えばＦＲＰ(Fiberglass Reinforced Plastics)により形成される。この耐圧容器４０内に軸線方向に沿って複数の膜エレメント１０が並べて配置されている。耐圧容器４０の一端部には、排水や海水などの原水（原液）が流入する原水流入口４８が形成されており、当該原水流入口４８から所定の圧力で流入する原水が複数の膜エレメント１０で濾過されることにより、浄化された透過水（透過液）と、濾過後の原水である濃縮水（濃縮液）とが得られる。耐圧容器４０の他端部には、透過水が流出する透過水流出口４６と、濃縮水が流出する濃縮水流出口４４とが形成されている。

図２に示すように、膜エレメント１０は、分離膜１２と供給側流路材１８と透過側流路材１４とが積層された状態で中心管２０の周囲にスパイラル状に巻回されることにより形成されたＲＯ(Reverse Osmosis：逆浸透)エレメントである。

より具体的には、樹脂製の網状部材からなる矩形形状の透過側流路材１４の両面に、同一の矩形形状からなる分離膜１２が重ね合わせられるとともに、その３辺が接着されることにより、１辺に開口部を有する袋状の膜部材１６が形成される。そして、この膜部材１６の開口部が中心管２０の外周面に取り付けられ、樹脂製の網状部材からなる供給側流路材１８とともに中心管２０の周囲に巻回されることにより、上記膜エレメント１０が形成される。上記分離膜１２は、例えば不織布層上に多孔性支持体及びスキン層（緻密層）が順次に積層されることにより形成される。

上記のようにして形成された膜エレメント１０の一端側から原水を供給すると、原水スペーサとして機能する供給側流路材１８により形成された原水流路を介して、膜エレメント１０内を原水が通過する。その際、原水が分離膜１２により濾過され、原水から濾過された透過水が、透過水スペーサとして機能する透過側流路材１４により形成された透過水流路内に浸透する。

その後、透過水流路内に浸透した透過水が、当該透過水流路を通って中心管２０側に流れ、中心管２０の外周面に形成された複数の通水孔（図示せず）から中心管２０内に導かれる。これにより、膜エレメント１０の他端側から、中心管２０を介して透過水が流出するとともに、供給側流路材１８により形成された原水流路を介して濃縮水が流出することとなる。

図１に示すように、耐圧容器４０内に収容されている複数の膜エレメント１０は、隣接する膜エレメント１０の中心管２０同士が管状のインターコネクタ４２で連結されている。このインターコネクタ４２は、膜エレメント１０の中心管２０に対して着脱可能な取付部材を構成している。したがって、原水流入口４８から流入した原水は、当該原水流入口４８側の膜エレメント１０から順に原水流路内に流れ込み、各膜エレメント１０で原水から濾過された透過水が、インターコネクタ４２により接続された１本の中心管２０を介して透過水流出口４６から流出する。一方、各膜エレメント１０の原水流路を通過することにより透過水が濾過されて濃縮された濃縮水は、濃縮水流出口４４から流出する。

本実施形態では、各インターコネクタ４２に、透過水の電導度を測定するための電導度センサ１１と、透過水の流量を測定するための流量センサ１３と、原水の圧力を測定するための圧力センサ１５とが設けられている。電導度センサ１１は、インターコネクタ４２の内部に設けられ、当該インターコネクタ４２内を流れる透過水の電導度を測定する。なお、透過水の電導度を測定するために、インターコネクタ４２内に当該透過水の温度を測定するための温度センサも設けることが好ましい。流量センサ１３は、インターコネクタ４２の内部に設けられ、当該インターコネクタ４２内を流れる透過水の流量を測定する。圧力センサ１５は、インターコネクタ４２の外部に設けられ、当該インターコネクタ４２の外側を流れる原水の圧力を測定する。

これらのセンサ１１，１３，１５は、各インターコネクタ４２に１つずつ設けられていてもよいし、インターコネクタ４２ごとに設けられている数が異なっていてもよいが、隣接する同種のセンサが等間隔で配置されるように設けられていることが好ましい。また、各センサ１１，１３，１５は、インターコネクタ４２に限らず、膜エレメント１０に対して着脱可能な他の取付部材に設けられていてもよい。例えば、膜エレメント１０の上流側（原水流入口４８側）の端部に取り付けられた取付部材や、膜エレメント１０の下流側（透過水流出口４６側）の端部に取り付けられた取付部材に、各センサ１１，１３，１５が設けられたような構成であってもよい。

なお、上記３つのセンサ１１，１３，１５の全てがインターコネクタ４２に設けられているような構成に限らず、上記３つのセンサ１１，１３，１５のうち少なくとも１つのセンサが備えられていればよい。また、膜濾過装置５０に備えられる膜エレメント１０及びインターコネクタ４２の数は、図１の例に示すような数に限定されるものではない。

図３は、図１の膜濾過装置５０に適用される膜濾過装置管理システムの一例を示したブロック図である。この膜濾過装置管理システムでは、多数本の膜濾過装置５０が備えられた造水装置１００により、排水や海水などの原水を濾過して、浄化された透過水を生成することができるとともに、中央監視センターに設けられた管理装置２００により、当該造水装置１００の管理を行うことができるようになっている。造水装置１００には、トレーンと呼ばれるラックが複数設けられており、各トレーンに多数本の膜濾過装置５０が保持され、トレーンごとに処理特性の管理が行われる。

各膜濾過装置５０には、上述の電導度センサ１１、流量センサ１３及び圧力センサ１５が設けられたインターコネクタ４２の他に、造水装置１００に設けられている通信装置６０との間で通信を行うための通信部５１が備えられている。通信部５１及び通信装置６０は、それぞれアンテナを備えており、互いに無線通信を行うことができるようになっている。各センサ１１，１３，１５から出力されるデータは、通信部５１を介して通信装置６０へ無線送信され、当該通信装置６０を介して中央監視センターの管理装置２００へ送信される。通信部５１は、膜エレメント１０に取り付けられていてもよいし、インターコネクタ４２などの膜濾過装置５０に備えられた他の部材に取り付けられていてもよい。ただし、各センサ１１，１３，１５からのデータは、通信装置６０へ無線送信されるような構成に限らず、各センサ１１，１３，１５が通信装置６０に対して配線を介して接続されることにより、有線送信されるような構成であってもよい。

造水装置１００には、上記膜濾過装置５０及び通信装置６０の他に、各膜濾過装置５０に対するメンテナンスを実行するためのメンテナンス実行部７０や、当該造水装置１００の状態等に関する各種表示を行うための表示装置８０などが備えられている。メンテナンス実行部７０には、例えば供給する原水の圧力を調整する圧力バルブ、原水の流量を調整する流量調整バルブ、薬品を投入して膜濾過装置５０内を洗浄する薬品洗浄ユニットなどが備えられている。メンテナンス実行部７０に備えられている上記各部は、作業者による直接の操作により動作するだけでなく、中央監視センターの管理装置２００から通信装置６０を介して受信した指示信号に基づいて動作することもできるようになっている。表示装置８０は、例えば液晶表示器などにより構成することができる。

中央監視センターの管理装置２００は、例えばコンピュータからなり、通信部２０１、データ比較部２０２、指示信号出力部２０３及び比較データ記憶部２０４などが備えられている。通信部２０１は、造水装置１００の通信装置６０との間で通信を行う。当該通信は、有線又は無線のいずれであってもよい。当該通信部２０１は、膜濾過装置５０に備えられている各センサ１１，１３，１５からのデータを、通信装置６０を介して取得するデータ取得手段を構成している。

比較データ記憶部２０４は、取得した各センサ１１，１３，１５からのデータと比較するための比較データを予め記憶している比較データ記憶手段である。当該比較データは、膜濾過装置５０における軸線方向に沿った位置と、各センサ１１，１３，１５からそれぞれ得られる基準値との相関関係のデータからなる。例えば、膜濾過装置５０における軸線方向に沿って異なる位置に設けられた複数のセンサ１１，１３，１５について、それらの各位置に、当該膜濾過装置５０が正常に動作している状態（メンテナンスを行う必要がない状態）で各センサ１１，１３，１５から得られるデータを基準値として対応付けることにより、上記比較データを得ることができる。

データ比較部２０２は、膜濾過装置５０に備えられている各センサ１１，１３，１５から取得したデータを、比較データ記憶部２０４に記憶されている比較データと比較するデータ比較手段である。また、指示信号出力部２０３は、データ比較部２０２による比較結果に基づいて、膜濾過装置５０の運転に関する指示信号を出力する指示信号出力手段である。ただし、上記データ比較部２０２による判断を作業者が行うような構成であってもよく、この場合、作業者の操作に基づいて上記指示信号が出力されるような構成であってもよい。以下、これらのデータ比較部２０２及び指示信号出力部２０３による処理について、より具体的に説明する。

図４は、各センサ１１，１３，１５から取得されるデータを比較データと比較する際の態様の一例を示した図である。この図４に示す各グラフにおいて、横軸は膜濾過装置５０内における位置を示しており、縦軸は各センサ１１，１３，１５から取得されるデータの値を示している。また、図４に示す各グラフの横軸において、左側は膜濾過装置５０の上流側（原水流入口４８側）であり、右側は膜濾過装置５０の下流側（透過水流出口４６側）である。この例では、隣接する同種のセンサ１１，１３，１５が、それぞれ等間隔で５つずつ配置されている場合の態様が示されている。

図４（ａ）は比較データの一例を示しており、膜濾過装置５０が正常に動作している状態を示している。この図４（ａ）に示されているように、膜濾過装置５０が正常に動作している状態では、電導度センサ１１により測定される透過水の電導度が、膜濾過装置５０内における軸線方向の位置に関わらずほぼ一定となっている。また、流量センサ１３により測定される透過水の流量は、膜濾過装置５０内における軸線方向の位置に反比例しており、膜濾過装置５０内の上流側から下流側に向かうにつれて減少している。また、圧力センサ１５により測定される原水の圧力は、膜濾過装置５０内における軸線方向の位置に比例しており、膜濾過装置５０内の上流側から下流側に向かうにつれて減少している。

データ比較部２０２による処理は、各センサ１１，１３，１５から取得されるデータが、図４（ａ）に示す比較データに対して所定の範囲内にあるか否かを比較することにより行われる。例えば、膜濾過装置５０内において軸線方向のそれぞれ異なる位置に設けられた各電導度センサ１１により測定される透過水の電導度は、それらの各位置に対応する上記電導度の比較データを中心として、それぞれ所定の電導度範囲Ｒ１内にあるか否かが比較される。膜濾過装置５０内において軸線方向のそれぞれ異なる位置に設けられた各流量センサ１３により測定される透過水の流量は、それらの各位置に対応する上記流量の比較データを中心として、それぞれ所定の流量範囲Ｒ２内にあるか否かが比較される。膜濾過装置５０内において軸線方向のそれぞれ異なる位置に設けられた各圧力センサ１５により測定される原水の圧力は、それらの各位置に対応する上記圧力の比較データを中心として、それぞれ所定の圧力範囲Ｒ３内にあるか否かが比較される。

図４（ｂ）の例では、それぞれ異なる位置に設けられた各電導度センサ１１のうち、上流側にある電導度センサ１１により測定される透過水の電導度は上記電導度範囲Ｒ１内にあるが、中央部から下流側にある電導度センサ１１により測定される透過水の電導度は上記電導度範囲Ｒ１外となっている。また、それぞれ異なる位置に設けられた各流量センサ１３のうち、上流側及び下流側にある流量センサ１３により測定される透過水の流量は上記流量範囲Ｒ２内にあるが、中央部にある流量センサ１３により測定される透過水の流量は上記流量範囲Ｒ２外となっている。一方、それぞれ異なる位置に設けられた各圧力センサ１５により測定される原水の圧力は、いずれの位置においても上記圧力範囲Ｒ３内となっている。

このように、各圧力センサ１５により測定される原水の圧力は上記圧力範囲Ｒ３内であるのに対し、各流量センサ１３により測定される透過水の流量は膜濾過装置５０内の中央部においてのみ上記流量範囲Ｒ２外となっており、当該中央部から下流側にある電導度センサ１１により測定される透過水の電導度のみが上記電導度範囲Ｒ１外となっている場合には、上記中央部に設けられている膜エレメント１０又はインターコネクタ４２に異常が生じている可能性が高い。そこで、このような場合には、上記中央部に設けられている膜エレメント１０又はインターコネクタ４２の位置情報とともに、当該膜エレメント１０又はインターコネクタ４２の確認や交換などを行うべき旨の指示信号が、管理装置２００の通信部２０１から造水装置１００の通信装置６０へ送信される。造水装置１００では、受信した指示信号に基づいて、膜エレメント１０又はインターコネクタ４２の確認や交換などを行うべき旨が位置情報とともに表示装置８０に表示され、作業者が当該表示に基づいて作業を行う。

ただし、上記のような構成に限らず、受信した指示信号に基づいて、メンテナンス実行部７０により、膜エレメント１０又はインターコネクタ４２の確認や交換などが自動で行われるような構成であってもよい。また、交換用の膜エレメント１０を造水装置１００へ配送するよう指示する指示信号が、中央監視センターから部材センターへ送信されるような構成であってもよい。

図４（ｃ）の例では、それぞれ異なる位置に設けられた各流量センサ１３のうち、上流側にある流量センサ１３により測定される透過水の流量のみが上記流量範囲Ｒ２よりも小さくなっており、他の流量センサ１３により測定される透過水の流量は上記流量範囲Ｒ２内となっている。なお、下流側にある流量センサ１３により測定される透過水の流量は、上記流量範囲Ｒ２内で比較データよりも大きくなっている。また、それぞれ異なる位置に設けられた各圧力センサ１５のうち、上流側にある圧力センサ１５により測定される原水の圧力のみが上記圧力範囲Ｒ３よりも大きくなっており、他の圧力センサ１５により測定される原水の圧力は上記圧力範囲Ｒ３内となっている。一方、それぞれ異なる位置に設けられた各電導度センサ１１により測定される透過水の電導度は、いずれの位置においても上記電導度範囲Ｒ１内となっている。

このように、各電導度センサ１１により測定される透過水の電導度は上記電導度範囲Ｒ１内であるのに対し、各流量センサ１３により測定される透過水の流量は膜濾過装置５０内の上流側においてのみ上記流量範囲Ｒ２よりも小さくなっており、各圧力センサ１５により測定される原水の圧力は膜濾過装置５０内の上流側においてのみ上記圧力範囲Ｒ３よりも大きくなっている場合には、バイオファウリングが生じている可能性が高い。このバイオファウリングは、膜濾過装置５０内で微生物が増殖する現象であり、微生物の増殖によって膜濾過装置５０の入口付近にぬめりが生じるため、各センサ１１，１３，１５の測定値に上記のような傾向が生じる。

このような場合には、例えば膜濾過装置５０内のアルカリ洗浄を行うべき旨の指示信号が、管理装置２００の通信部２０１から造水装置１００の通信装置６０へ送信される。造水装置１００では、受信した指示信号に基づいて、メンテナンス実行部７０に備えられた薬品洗浄ユニットからアルカリ性の洗浄剤が投入されることにより、膜濾過装置５０内が洗浄される。

ただし、上記のような構成に限らず、受信した指示信号に基づいて、例えば膜濾過装置５０内のアルカリ洗浄を行うべき旨が表示装置８０に表示され、作業者が当該表示に基づいて作業を行うような構成であってもよい。また、受信した指示信号に基づいて、前処理や日常管理の方法を変更すべき旨が表示装置８０に表示されるような構成であってもよい。なお、上記の例では、流量センサ１３及び圧力センサ１５の両方の測定値に基づいて、バイオファウリングが生じているか否かを判断しているが、このような構成に限らず、流量センサ１３又は圧力センサ１５の一方の測定値のみに基づいて判断するような構成であってもよい。また、上記判断は、最も上流側に設けられている流量センサ１３又は圧力センサ１５の測定値にのみ基づいて行われるものであってもよい。

図４（ｄ）の例では、それぞれ異なる位置に設けられた各流量センサ１３のうち、下流側にある流量センサ１３により測定される透過水の流量のみが上記流量範囲Ｒ２よりも小さくなっており、他の流量センサ１３により測定される透過水の流量は上記流量範囲Ｒ２内となっている。なお、上流側にある流量センサ１３により測定される透過水の流量は、上記流量範囲Ｒ２内で比較データよりも大きくなっている。また、それぞれ異なる位置に設けられた各圧力センサ１５のうち、下流側にある圧力センサ１５により測定される原水の圧力のみが上記圧力範囲Ｒ３よりも小さくなっており、他の圧力センサ１５により測定される原水の圧力は上記圧力範囲Ｒ３内となっている。一方、それぞれ異なる位置に設けられた各電導度センサ１１により測定される透過水の電導度は、いずれの位置においても上記電導度範囲Ｒ１内となっている。

このように、各電導度センサ１１により測定される透過水の電導度は上記電導度範囲Ｒ１内であるのに対し、各流量センサ１３により測定される透過水の流量は膜濾過装置５０内の下流側においてのみ上記流量範囲Ｒ２よりも小さくなっており、各圧力センサ１５により測定される原水の圧力は膜濾過装置５０内の下流側においてのみ上記圧力範囲Ｒ３よりも小さくなっている場合には、スケールが生じている可能性が高い。このスケールは、膜濾過装置５０の出口に近づくにつれて原液が濃縮され、原液に含まれる塩類が溶解度を超えた場合に析出するものであり、膜濾過装置５０の出口付近に生じやすいことから、各センサ１１，１３，１５の測定値に上記のような傾向が生じる。

このような場合には、例えば膜濾過装置５０内の酸洗浄を行うべき旨の指示信号が、管理装置２００の通信部２０１から造水装置１００の通信装置６０へ送信される。造水装置１００では、受信した指示信号に基づいて、メンテナンス実行部７０に備えられた薬品洗浄ユニットから酸性の洗浄剤が投入されることにより、膜濾過装置５０内が洗浄される。

ただし、上記のような構成に限らず、受信した指示信号に基づいて、例えば膜濾過装置５０内の酸洗浄を行うべき旨が表示装置８０に表示され、作業者が当該表示に基づいて作業を行うような構成であってもよい。また、受信した指示信号に基づいて、前処理や日常管理の方法を変更すべき旨が表示装置８０に表示されるような構成であってもよいし、回収率（透過水流量／原水流量）の設定値を自動的に低下させることにより当該回収率を最適化するような構成であってもよい。なお、上記の例では、流量センサ１３及び圧力センサ１５の両方の測定値に基づいて、スケールが生じているか否かを判断しているが、このような構成に限らず、流量センサ１３又は圧力センサ１５の一方の測定値のみに基づいて判断するような構成であってもよい。また、上記判断は、最も下流側に設けられている流量センサ１３又は圧力センサ１５の測定値にのみ基づいて行われるものであってもよい。

図４（ｅ）の例では、それぞれ異なる位置に設けられた各電導度センサ１１により測定される透過水の電導度が、いずれの位置においても上記電導度範囲Ｒ１よりも大きくなっている。一方、それぞれ異なる位置に設けられた各流量センサ１３により測定される透過水の流量は、いずれの位置においても上記流量範囲Ｒ２内となっており、各圧力センサ１５により測定される原水の圧力は、いずれの位置においても上記圧力範囲Ｒ３内となっている。

このように、各流量センサ１３により測定される透過水の流量は上記流量範囲Ｒ２内であり、各圧力センサ１５により測定される原水の圧力は上記圧力範囲Ｒ３内であるのに対し、各電導度センサ１１により測定される透過水の電導度はいずれの位置においても上記電導度範囲Ｒ１よりも大きくなっている場合には、原水に膜エレメント１０を劣化させる物質が混入している可能性が高い。そこで、このような場合には、膜エレメント１０を交換すべき旨の指示信号が、管理装置２００の通信部２０１から造水装置１００の通信装置６０へ送信される。造水装置１００では、受信した指示信号に基づいて、メンテナンス実行部７０により、膜エレメント１０の交換が自動で行われる。

ただし、上記のような構成に限らず、受信した指示信号に基づいて、膜エレメント１０の交換を行うべき旨が表示装置８０に表示され、作業者が当該表示に基づいて作業を行うような構成であってもよい。また、受信した指示信号に基づいて、保守管理の方法を徹底すべき旨が表示装置８０に表示されるような構成であってもよいし、交換用の膜エレメント１０を造水装置１００へ配送するよう指示する指示信号が、中央監視センターから部材センターへ送信されるような構成であってもよい。

図５は、管理装置２００が行う処理の一例を示したフローチャートである。管理装置２００は、所定時間が経過する度に（ステップＳ１０１でＹｅｓ）、通信部２０１を介して、造水装置１００から各膜濾過装置５０に備えられている各センサ１１，１３，１５の測定値を取得する（ステップＳ１０２：データ取得ステップ）。

取得した測定値のデータは、比較データ記憶部２０４に記憶されている比較データと比較される（ステップＳ１０３：データ比較ステップ）。そして、各センサ１１，１３，１５の測定値がいずれも上記所定範囲Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３内であれば、正常と判断され（ステップＳ１０４でＹｅｓ）、メンテナンスのための指示信号は出力されない。一方、いずれかのセンサ１１，１３，１５の測定値が上記所定範囲Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３外となっていることにより、正常でないと判断された場合には（ステップＳ１０４でＮｏ）、図４を用いて上述したような態様で、比較結果に応じた指示信号が出力される（ステップＳ１０５：指示信号出力ステップ）。なお、上記データ取得ステップ、データ比較ステップ及び指示信号出力ステップの少なくとも１つを作業者が行うような構成であってもよい。

本実施形態では、電導度センサ１１、流量センサ１３及び圧力センサ１５を備えたインターコネクタ４２が、膜濾過装置５０内の少なくとも２つの膜エレメント１０に取り付けられるので、これらのセンサ１１，１３，１５から取得したデータと、当該センサ１１，１３，１５の膜濾過装置５０内における軸線方向の各位置とが対応付けられたデータを得ることができる。このようにして得られるデータを比較データと比較することにより、膜濾過装置５０内に生じる変化の原因をより明確に特定し、その原因に応じて適切なメンテナンスを行うことができるので、膜濾過装置５０をより精度よく管理することができる。

特に、インターコネクタ４２が膜エレメント１０に対して着脱可能に取り付けられるので、膜エレメント１０を交換する場合であっても、インターコネクタ４２を新しい膜エレメント１０に付け替えることにより、当該インターコネクタ４２に備えられているセンサ１１，１３，１５を再利用することができる。また、膜エレメント１０には変更を加える必要がないので、従来の膜エレメント１０をそのまま使用することができる。

ただし、膜濾過装置５０は、電導度センサ１１、流量センサ１３及び圧力センサ１５の全てを備えたような構成に限らず、電導度センサ１１、流量センサ１３又は圧力センサ１５のうち少なくとも１つ（１種類）のセンサを備えていればよい。例えば、電導度センサ１１のみを備えた構成であっても、図４（ｂ）及び（ｅ）に示すような状態を判断することは可能である。また、流量センサ１３のみを備えた構成であっても、図４（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）に示すような状態を判断することは可能である。また、圧力センサ１５のみを備えた構成であっても、図４（ｃ）及び（ｄ）に示すような状態を判断することは可能である。なお、電導度センサ１１、流量センサ１３又は圧力センサ１５のうち少なくとも２つ（２種類）のセンサを備えた構成であってもよい。例えば、電導度センサ１１及び流量センサ１３のみを備えた構成であっても、図４（ｂ）及び（ｅ）に示すような状態を判断することは可能であり、流量センサ１３及び圧力センサ１５のみを備えた構成であっても、図４（ｃ）及び（ｄ）に示すような状態を判断することは可能である。

また、各インターコネクタ４２に、それぞれ同種のセンサが１つずつ備えられた構成であってもよいし、一部のインターコネクタ４２には、いずれかの種類のセンサが備えられていないような構成であってもよいが、同種のセンサが膜濾過装置５０の軸線方向に沿って等間隔で配置されていることが好ましい。

例えば、膜濾過装置５０における軸線方向の一端側（上流側）の膜エレメント１０及び他端側（下流側）の膜エレメント１０にそれぞれ取り付けられるインターコネクタ４２にのみ、センサ１１，１３，１５が備えられたような構成であってもよい。全てのインターコネクタ４２にセンサ１１，１３，１５を設ければ、膜濾過装置５０をさらに精度よく管理することができるが、この場合、センサ１１，１３，１５の数が多くなるため、製造コストが高くなるといった問題がある。しかし、上記のように、膜濾過装置５０における軸線方向の一端側の膜エレメント１０及び他端側の膜エレメント１０にそれぞれ取り付けられるインターコネクタ４２にのみセンサ１１，１３，１５を設ければ、膜濾過装置５０における液体（透過水や原水）の入口付近及び出口付近における当該液体の性状を検知することにより、膜濾過装置５０内に生じる変化の原因を比較的良好に特定することができる。例えば、図４（ｃ）及び（ｄ）に示すような状態は、膜濾過装置５０における軸線方向の一端側の膜エレメント１０及び他端側の膜エレメント１０にそれぞれ取り付けられるインターコネクタ４２にのみセンサ１１，１３，１５を設けるような構成であっても、良好に判断することができる。したがって、必要最低限のセンサ１１，１３，１５を用いて、膜濾過装置５０をより精度よく管理することができる。

また、本実施形態では、膜濾過装置５０内に生じる変化の原因をより明確に特定し、その原因に応じた指示信号を出力することができるので、より適切なメンテナンスを行うことができ、膜濾過装置５０をより精度よく管理することができる。

さらに、本実施形態では、膜エレメント１０を互いに接続するための取付部材として膜濾過装置５０にもともと備えられているインターコネクタ４２に、電導度センサ１１、流量センサ１３又は圧力センサ１５のうち少なくとも２つのセンサを設けることができる。このように、膜濾過装置５０にもともと備えられている取付部材を利用することにより、取付部材を別途設ける必要がないので、製造コストを低減することができる。ただし、膜エレメント１０に対して着脱可能なインターコネクタ４２以外の取付部材に、各センサ１１，１３，１５が設けられたような構成であってもよい。

以上の実施形態では、ＲＯ(Reverse Osmosis：逆浸透)エレメントを膜エレメント１０として備えた膜濾過装置５０に本発明が適用された構成について説明したが、本発明は、ＲＯエレメントに限らず、ＵＦ(Ultra Filtration：限外濾過)エレメントなどの他の膜エレメントを備えた膜濾過装置にも適用可能である。

また、以上の実施形態では、膜濾過装置５０を用いて排水や海水などの原水を濾過する場合について説明したが、このような構成に限らず、膜濾過装置５０を用いて水以外の原液を濾過するような構成であってもよい。

本発明の一実施形態に係る膜濾過装置の一例を示した概略断面図である。 図１の膜エレメントの内部構成を示した斜視図である。 図１の膜濾過装置に適用される膜濾過装置管理システムの一例を示したブロック図である。 各センサから取得されるデータを比較データと比較する際の態様の一例を示した図である。 管理装置が行う処理の一例を示したフローチャートである。

符号の説明

１０ 膜エレメント
１１ 電導度センサ
１３ 流量センサ
１５ 圧力センサ
２０ 中心管
４０ 耐圧容器
４２ インターコネクタ
５０ 膜濾過装置
５１ 通信部
６０ 通信装置
７０ メンテナンス実行部
８０ 表示装置
１００ 造水装置
２００ 管理装置
２０１ 通信部
２０２ データ比較部
２０３ 指示信号出力部
２０４ 比較データ記憶部

Claims (8)

1. 筒状の耐圧容器内に軸線方向に沿って複数の膜エレメントが並べて配置されることにより形成され、上記膜エレメントにより原液を濾過して透過液を生成する膜濾過装置と、
   上記膜濾過装置を管理するための管理装置とを備え、
   上記複数の膜エレメントのうち少なくとも２つの膜エレメントには、上記透過液の電導度を測定するための電導度センサ、上記透過液の流量を測定するための流量センサ、又は、上記原液の圧力を測定するための圧力センサのうち少なくとも１つのセンサを備えた取付部材がそれぞれ取り付けられ、
   上記管理装置が、
   上記少なくとも１つのセンサからデータを取得するデータ取得手段と、
   上記膜濾過装置における軸線方向に沿った位置と、上記少なくとも１つのセンサから得られる基準値との相関関係を表す比較データを予め記憶している比較データ記憶手段と、
   上記データ取得手段により取得したデータを上記比較データと比較するデータ比較手段とを有することを特徴とする膜濾過装置管理システム。
2. 上記膜濾過装置における上記軸線方向の一端側の膜エレメント及び他端側の膜エレメントにそれぞれ取り付けられる上記取付部材にのみ、上記センサが備えられていることを特徴とする請求項１に記載の膜濾過装置管理システム。
3. 上記管理装置が、上記データ比較手段による比較結果に基づいて、上記膜濾過装置の運転に関する指示信号を出力する指示信号出力手段を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の膜濾過装置管理システム。
4. 上記取付部材が、上記複数の膜エレメントを互いに接続するためのインターコネクタであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の膜濾過装置管理システム。
5. 請求項１に記載の膜濾過装置管理システムに用いられる膜濾過装置であって、
   上記軸線方向の一端側の膜エレメント及び他端側の膜エレメントにそれぞれ取り付けられる上記取付部材にのみ、上記センサが備えられていることを特徴とする膜濾過装置。
6. 筒状の耐圧容器内に軸線方向に沿って複数の膜エレメントが並べて配置されることにより形成され、上記膜エレメントにより原液を濾過して透過液を生成する膜濾過装置を管理するための膜濾過装置管理方法であって、
   上記複数の膜エレメントのうち少なくとも２つの膜エレメントにそれぞれ取り付けられる取付部材に備えられた、上記透過液の電導度を測定するための電導度センサ、上記透過液の流量を測定するための流量センサ、又は、上記原液の圧力を測定するための圧力センサのうち少なくとも１つのセンサからデータを取得するデータ取得ステップと、
   上記データ取得ステップにより取得したデータを、上記膜濾過装置における軸線方向に沿った位置と、上記少なくとも１つのセンサから得られる基準値との相関関係を表す比較データと比較するデータ比較ステップとを有することを特徴とする膜濾過装置管理方法。
7. 上記データ取得ステップでは、上記膜濾過装置における上記軸線方向の一端側の膜エレメント及び他端側の膜エレメントにそれぞれ取り付けられる上記取付部材に備えられた上記センサからのデータのみを取得することを特徴とする請求項６に記載の膜濾過装置管理方法。
8. 上記データ比較ステップによる比較結果に基づいて、上記膜濾過装置の運転に関する指示信号を出力する指示信号出力ステップを有することを特徴とする請求項６又は７に記載の膜濾過装置管理方法。

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