JP2016067987A - 濾過システム - Google Patents

Abstract

【課題】複数の濾過装置を含む濾過装置群を備える濾過システムにおいて、膜の詰まりが進行しにくい濾過システムを提供すること。【解決手段】濾過装置群２と、透過水Ｗ２の通水流量を制御する制御部３２と、を備える濾過システム１であって、複数の濾過装置２０には単位通水流量Ｕが設定されており、制御部３２は、必要通水流量と出力通水流量との偏差量を算出する偏差算出部３２３と、必要通水流量が出力通水流量よりも大きい場合に負荷率の低い濾過装置２０を選択し、必要通水流量が出力通水流量よりも小さい場合に負荷率の高い濾過装置２０を選択する濾過装置選択部３２４と、必要通水流量が出力通水流量よりも大きいと選択された濾過装置２０の通水流量を単位通水流量Ｕ分増加させ、必要通水流量が出力通水流量よりも小さいと選択された濾過装置２０の通水流量を単位通水流量Ｕ分減少させる出力制御部３２６と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、複数の濾過装置を含む濾過装置群を備える濾過システムに関する。

原水（被処理水）から処理水（透過水）を製造する膜モジュールを備える膜濾過装置（濾過装置）が知られている。従来、需要箇所で消費される処理水を１台の膜濾過装置で製造できない場合に対応するため、複数の膜濾過装置を並列に接続した濾過システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

このような複数の膜濾過装置を並列に接続した濾過システムにおいて、複数の膜濾過装置が、それぞれ、優先順位の定められた順に、最大通水状態（定格流量に対して最も大きい通水状態、例えば、定格流量の８０％の通水量における通水状態）になるまで、順番に、需要箇所から要求される負荷を受け持つように制御される場合がある。このように制御される場合に、例えば、複数の膜濾過装置において、１台目の膜濾過装置が最大通水状態に達するまでは、２台目の膜濾過装置を運転させずに、１台目の膜濾過装置のみで、処理水を製造するように制御される。１台目の膜濾過装置が最大通水状態に達した場合に、２台目の膜濾過装置の運転を開始するように制御される。２台目の膜濾過装置が最大通水状態に達するまでは、３台目の膜濾過装置を運転させずに、１台目及び２台目の膜濾過装置の２台で、処理水を製造するように制御される。３台目以降の膜濾過装置についても、この動作が順次実行されるように制御される。

特開２０１０−１６２５０１号公報

上記のように制御される濾過システムにおいては、複数の膜濾過装置について、運転開始が早いほど積算通水時間が長くなり、運転開始が遅いほど積算通水時間が短くなる。これにより、膜濾過装置への積算通水時間に偏りが生じて、積算通水時間が長い特定の膜濾過装置について、膜の詰まりが進行しやすい。

従って、本発明は、複数の濾過装置を含む濾過装置群を備える濾過システムにおいて、膜の詰まりが進行しにくい濾過システムを提供することを目的とする。

本発明は、負荷率を連続的に変更して被処理水から透過水を製造可能な複数の濾過装置を備える濾過装置群と、要求された透過水の通水流量である要求負荷に応じて前記濾過装置群により製造される透過水の通水流量を制御する制御部と、を備える濾過システムであって、複数の前記濾過装置には、変動可能な通水流量の単位である単位通水流量が設定されており、前記制御部は、前記要求負荷に応じて必要とされる必要通水流量と、前記濾過装置群により出力される出力通水流量との偏差量を算出する偏差算出部と、前記必要通水流量が前記出力通水流量よりも大きい場合に前記複数の濾過装置のうち負荷率の低い濾過装置を選択し、前記必要通水流量が前記出力通水流量よりも小さい場合に前記複数の濾過装置のうち負荷率の高い濾過装置を選択する濾過装置選択部と、前記必要通水流量が前記出力通水流量よりも大きいと前記濾過装置選択部により選択された濾過装置の通水流量を前記単位通水流量分増加させ、前記必要通水流量が前記出力通水流量よりも小さいと前記濾過装置選択部により選択された濾過装置の通水流量を前記単位通水流量分減少させる出力制御部と、を備える濾過システムに関する。

また、前記制御部は、前記偏差算出部により算出された前記偏差量が前記単位通水流量以上であるかを判定する判定部を更に備え、前記出力制御部は、前記判定部により前記偏差量が前記単位通水流量以上であると判定された場合に、前記濾過装置選択部により選択された濾過装置の通水流量を変更させることが好ましい。

また、前記単位通水流量は、前記複数の濾過装置それぞれに対して個別に設定され、前記判定部は、前記偏差量が前記濾過装置選択部により選択された濾過装置の単位通水流量以上であるかを判定することが好ましい。

また、前記偏差算出部は、前記出力制御部により前記選択された濾過装置の通水流量が変更された場合、前記必要通水流量と通水流量変更後の前記濾過装置群の出力通水流量との偏差量を算出することが好ましい。

また、前記複数の濾過装置には、優先順位が設定されており、前記濾過装置選択部は、前記複数の濾過装置の負荷率が等しい場合、前記必要通水流量が前記出力通水流量よりも大きいと、最も優先順位の高い濾過装置を選択し、前記必要通水流量が前記出力通水流量よりも小さいと、最も優先順位の低い濾過装置を選択することが好ましい。

前記単位通水流量は、前記濾過装置の定格流量の１％〜５％に設定されることが好ましい。

本発明によれば、複数の濾過装置を含む濾過装置群を備える濾過システムにおいて、膜の詰まりが進行しにくい濾過システムを提供することができる。

本発明の一実施形態に係る濾過システム１の概略を示す図である。 本発明の一実施形態に係る膜濾過装置群２の概略を示す図である。 制御部３２の構成を示す機能ブロック図である。 本発明の一実施形態に係る膜濾過装置２０の概略を示す図である。 各工程における各弁の開閉状態を説明する図である。 濾過システムの動作を示すフローチャートである。 第１実施形態の濾過システムの動作の一例を示す模式図である。 第１実施形態の濾過システムの動作の一例を示す模式図である。 第１実施形態の濾過システムの動作の一例を示す模式図である。 第１実施形態の濾過システムの動作の一例を示す模式図である。 第１実施形態の濾過システムの動作の一例を示す模式図である。 第１実施形態の濾過システムの動作の一例を示す模式図である。 第１実施形態の濾過システムの動作の一例を示す模式図である。 第１実施形態の濾過システムの動作の一例を示す模式図である。 第２実施形態の濾過システムの動作の一例を示す模式図である。 第２実施形態の濾過システムの動作の一例を示す模式図である。 第２実施形態の濾過システムの動作の一例を示す模式図である。 第２実施形態の濾過システムの動作の一例を示す模式図である。 第２実施形態の濾過システムの動作の一例を示す模式図である。

以下、本発明の実施形態に係る濾過システム１について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る濾過システム１の概略を示す図である。図２は、本発明の一実施形態に係る膜濾過装置群２の概略を示す図である。図３は、制御部３２の構成を示す機能ブロック図である。

まず、本発明の濾過システム１の全体構成につき、図１を参照しながら説明する。
図１に示すように、濾過システム１は、被処理水としての原水Ｗ１から透過水Ｗ２を製造可能な複数（５台）の膜濾過装置（濾過装置）２０を含む膜濾過装置群（濾過装置群）２と、複数の原水ポンプ３と、複数の第１インバータ４と、複数の膜濾過装置２０において製造された透過水Ｗ２を処理水Ｗ６として集合させる処理水タンク１６と、この処理水タンク１６の内部に貯留された処理水Ｗ６（透過水Ｗ２）の水位を検出する水位センサ１７と、逆洗水用タンク７と、逆洗水ポンプ５と、第２インバータ６と、薬剤添加装置８と、膜濾過装置群２により製造される透過水Ｗ２の通水流量を制御する制御部３２を有する台数制御装置３０と、を備える。

また、濾過システム１は、原水ラインＬ１１と、ローカル原水ラインＬ１２と、透過水ラインＬ２１と、ローカル透過水ラインＬ２２と、逆洗水ラインＬ３と、配水ラインＬ７と、を備える。なお、本明細書における「ライン」とは、流路、経路、管路等の流体の流通が可能なラインの総称である。

原水ラインＬ１１は、原水Ｗ１を複数の膜濾過装置２０に供給するラインである。原水ラインＬ１１の上流側の端部は、原水Ｗ１の供給源（不図示）に接続されている。原水ラインＬ１１の下流側の端部は、複数の膜濾過装置２０に向けてそれぞれローカル原水ラインＬ１２に分岐される。原水ラインＬ１１を流通する原水Ｗ１は、複数のローカル原水ラインＬ１２を介して、造水運転中において、複数の膜濾過装置２０にそれぞれ分配される。

複数のローカル原水ラインＬ１２には、それぞれ、原水ポンプ３が設けられている。
原水ポンプ３は、ローカル原水ラインＬ１２を流通する原水Ｗ１を吸入し、膜濾過装置２０へ向けて圧送（吐出、送出）する装置である。原水ポンプ３には、第１インバータ４から周波数が変換された駆動電力が供給される。原水ポンプ３は、入力された駆動電力の周波数（以下、「駆動周波数」ともいう）に応じた回転速度で駆動される。

第１インバータ４は、原水ポンプ３に、周波数が変換された駆動電力を供給する電気回路（又はその回路を持つ装置）である。第１インバータ４は、膜濾過装置２０のローカル制御部２２（後述）それぞれと電気的に接続されている。第１インバータ４には、ローカル制御部２２（後述）から周波数指定信号（すなわち、指令信号）が入力される。第１インバータ４は、信号線５３を介して、ローカル制御部２２（後述）により入力された周波数指定信号（電流値信号又は電圧値信号）に対応する駆動周波数の駆動電力を、原水ポンプ３に出力する。

ここで、各膜濾過装置２０に備えられた流量センサ１２（後述、図４参照）からの流量検知信号に基づいて、第１インバータ４に周波数指定信号を入力することにより、原水ポンプ３の回転速度を可変させることができる。この構成によれば、流量センサ１２により検出される透過水Ｗ２の流量に基づくフィードバック制御により、透過水Ｗ２の流量を一定に維持するように制御を行うことができる。これにより、各膜モジュール２１の膜表面でのケーキ層の成長につれて、膜間の通水抵抗が増加しても、原水ポンプ３の回転数が自動的に調整されて、透過水Ｗ２の流量を一定に制御することができる。

複数の膜濾過装置２０は、図１に示すように、それぞれ、複数（４本）の膜モジュール２１を備える。本実施形態においては、複数の膜濾過装置２０は、原水Ｗ１から、それぞれ、同じ定格流量で透過水Ｗ２を製造可能である。また、複数の膜濾過装置２０は、それぞれ、台数制御装置３０と電気的に接続されている。膜濾過装置２０の詳細については後述する。

透過水ラインＬ２１は、複数の膜濾過装置２０で製造された透過水Ｗ２を処理水タンク１６へ送出するラインである。透過水ラインＬ２１の上流側の端部は、複数のローカル透過水ラインＬ２２に分岐し、膜濾過装置２０それぞれの膜モジュール２１に接続されている。透過水ラインＬ２１の下流側の端部は、処理水タンク１６に接続されている。透過水ラインＬ２１には、上流側から順に、接続部Ｊ４、処理水タンク１６が設けられている。

膜濾過装置群２は、負荷機器としての処理水使用設備１８に供給する透過水Ｗ２を製造する。膜濾過装置群２により製造された透過水Ｗ２は、透過水ラインＬ２を介して処理水タンク１６に補給される。

接続部Ｊ４には、逆洗水ラインＬ３の上流側の端部が接続されている。逆洗水ラインＬ３は、接続部Ｊ４において透過水ラインＬ２１から分岐され、後述する逆洗水用タンク７を経由して、膜濾過装置２０の内部の接続部Ｊ３（図４参照）において透過水ラインＬ２１に合流されるラインである。逆洗水ラインＬ３の上流側の端部は、接続部Ｊ４に接続されている。逆洗水ラインＬ３の下流側の端部は分岐されており、それぞれ、膜濾過装置２０の内部において透過水ラインＬ２１の接続部Ｊ３に接続されている（図４参照）。逆洗水ラインＬ３には、複数の膜モジュール２１における逆洗工程（後述）を実行するために、複数の膜モジュール２１において製造された透過水Ｗ２の一部が流通される。

逆洗水ラインＬ３には、図１に示すように、上流側から順に、接続部Ｊ４、逆洗水用タンク７、逆洗水ポンプ５、接続部Ｊ５、複数の膜濾過装置２０が設けられている。

逆洗水用タンク７は、逆洗工程のために、複数の膜モジュール２１において製造された透過水Ｗ２の一部を、逆洗水ラインＬ３を流通させて、逆洗水Ｗ３（透過水Ｗ２）として貯留するタンクである。

逆洗水ポンプ５は、逆洗工程において、逆洗水ラインＬ３を流通する逆洗水Ｗ３（透過水Ｗ２）を吸入し、複数の膜モジュール２１へ向けて圧送（吐出、送出）する装置である。逆洗水ポンプ５は、逆洗排水Ｗ４の流量を変更可能である。逆洗水ポンプ５には、第２インバータ６から周波数が変換された駆動電力が供給される。逆洗水ポンプ５は、入力された駆動電力の周波数（以下、「駆動周波数」ともいう）に応じた回転速度で駆動される。

第２インバータ６は、逆洗水ポンプ５に、周波数が変換された駆動電力を供給する電気回路（又はその回路を持つ装置）である。第２インバータ６は、信号線５４を介して、台数制御装置３０と電気的に接続されている。第２インバータ６には、台数制御装置３０から周波数指定信号が入力される。第２インバータ６は、信号線５４を介して、ローカル制御部２２により入力された周波数指定信号（電流値信号又は電圧値信号）に対応する駆動周波数の駆動電力を逆洗水ポンプ５に出力する。

接続部Ｊ５には、薬剤添加装置８が接続されている。薬剤添加装置８は、逆洗工程において、複数の膜モジュール２１へ流入する逆洗水Ｗ３に薬剤を添加（供給）する装置である。逆洗工程において逆洗水Ｗ３に薬剤を添加することにより、複数の膜モジュール２１の濾過性能を維持するために、膜の表面に堆積した汚濁物質を化学的な洗浄により除去する。薬剤としては、例えば、酸化剤が利用され、酸化剤としては、次亜塩素酸ナトリウム等が用いられる。

薬剤添加装置８は、例えば複数回の逆洗工程に対して１回の頻度で、逆洗水ラインＬ３を流通する逆洗水Ｗ３の流量に比例して逆洗水Ｗ３に薬剤を供給する。薬剤の添加は、例えば複数回の逆洗工程に対して１回の頻度で、例えば１日に１回程度の頻度で実行される。薬剤添加装置８は、信号線５５を介して、台数制御装置３０と電気的に接続されている。薬剤添加装置８における薬剤の添加は、台数制御装置３０により制御されている。

処理水タンク１６は、膜濾過装置群２で製造された透過水Ｗ２を集合させて処理水Ｗ６として貯留する。処理水タンク１６は、透過水ラインＬ２１を介して、膜濾過装置群２を構成する複数の膜濾過装置２０に接続されている。
この処理水タンク１６の下流側は、配水ラインＬ７を介して、処理水使用設備１８に接続されている。処理水タンク１６に貯留された処理水Ｗ６（透過水Ｗ２）は、配水ラインＬ７を介して、処理水Ｗ６として、処理水使用設備１８に供給される。

処理水タンク１６には、水位センサ１７が設けられている。水位センサ１７は、処理水タンク１６に貯留された処理水Ｗ６（透過水Ｗ２）の水位を検出する機器である。水位センサ１７は、台数制御装置３０のローカル制御部２２と電気的に接続されている。水位センサ１７で測定された処理水タンク１６の水位（以下、「検出水位値」ともいう）は、台数制御装置３０のローカル制御部２２へ検出信号として出力される。

水位センサ１７は、信号線５１を介して、台数制御装置３０に電気的に接続されている。水位センサ１７は、処理水タンク１６の内部に貯留された処理水Ｗ６（膜濾過装置群２で製造されて貯留された処理水Ｗ６（透過水Ｗ２））の水位を測定し、測定した水位に係る信号（水位信号）を、信号線５１を介して台数制御装置３０に送信する。本実施形態において、水位センサ１７は、例えば、連続式レベルセンサであり、例えば、静電容量式センサ、圧力式センサ、超音波式センサ等が用いられる。図１では、水位センサ１７として、静電容量式センサを設けた例を示す。

台数制御装置３０は、信号線５２を介して、複数の膜濾過装置２０と電気的に接続されている。この台数制御装置３０は、水位センサ１７により測定される処理水タンク１６の内部に貯留された処理水Ｗ６の水位に基づいて、各膜濾過装置２０により製造される透過水Ｗ２の通水流量を制御する。台数制御装置３０の詳細については、後述する。

以上の濾過システム１は、膜濾過装置群２で製造された透過水Ｗ２を、処理水タンク１６を介して、処理水使用設備１８に供給可能とされている。
濾過システム１において要求される負荷（要求負荷）は、処理水使用設備１８における処理水Ｗ６の消費量であって、需要箇所（処理水使用設備１８）から要求された処理水Ｗ６（透過水Ｗ２）の通水流量である。台数制御装置３０は、この処理水Ｗ６の消費量の変動に対応して生じる処理水タンク１６の内部に貯留された処理水Ｗ６の水位の変動を、水位センサ１７が測定する処理水タンク１６の内部に貯留された処理水Ｗ６の水位（物理量）に基づいて算出し、膜濾過装置群２を構成する各膜濾過装置２０により製造される透過水Ｗ２の通水流量（処理水Ｗ６の水量）を制御する。

具体的には、処理水使用設備１８の需要の増大により要求負荷（処理水Ｗ６の消費量、処理水使用設備１８から要求された処理水Ｗ６の通水流量）が増加し、処理水タンク１６に供給される処理水Ｗ６の水量が不足すれば、処理水タンク１６の内部に貯留された処理水Ｗ６の水位が低下することになる。一方、処理水使用設備１８の需要の低下により要求負荷（処理水Ｗ６の消費量、処理水使用設備１８から要求された処理水Ｗ６の通水流量）が減少し、処理水タンク１６に供給される処理水Ｗ６が過剰になれば、処理水タンク１６の内部に貯留された処理水Ｗ６の水位が上昇することになる。従って、濾過システム１は、水位センサ１７により測定された処理水タンク１６の内部に貯留された処理水Ｗ６の水位の変動に基づいて、要求負荷の変動をモニターすることができる。そして、濾過システム１は、処理水タンク１６の内部に貯留された処理水Ｗ６の水位に基づいて、処理水使用設備１８の処理水Ｗ６の消費量（要求負荷）に応じて必要とされる処理水量である必要通水流量を算出する。

ここで、本実施形態の濾過システム１を構成する複数の膜濾過装置２０について説明する。本実施形態の膜濾過装置２０は、負荷率を連続的に変更して原水Ｗ１から透過水Ｗ２を製造可能な比例制御を実行可能な膜濾過装置からなる。膜濾過装置２０における負荷率とは、膜濾過装置２０の定格流量に対する透過水Ｗ２の通水流量の割合である。

図２に示すように、比例制御を実行可能な膜濾過装置２０とは、少なくとも、最小通水状態Ｓ１（定格通水状態Ｓ３における定格流量に対して最も小さい通水状態）から最大通水状態Ｓ２（定格通水状態Ｓ３における定格流量に対して最も大きい通水状態）の範囲で、通水量が連続的に制御可能とされている膜濾過装置である。

本実施形態においては、最小通水状態Ｓ１の負荷率と最大通水状態Ｓ２の負荷率との間の範囲を、最適運転負荷率ゾーンに設定する。
最小通水状態Ｓ１の負荷率は、各膜濾過装置２０の定格流量に対して、膜濾過装置２０の通水流量の検出の精度を確保できる下限流量の割合である。膜濾過装置２０の通水流量を正確に把握できないと、濾過システム１を、各膜濾過装置２０の負荷率に基づいて制御できないため、最小通水状態Ｓ１の負荷率が設定される。本実施形態においては、例えば、最小通水状態Ｓ１の負荷率を、膜濾過装置２０の定格流量の２０％に設定する。

最大通水状態Ｓ２の負荷率は、膜濾過装置２０の膜の細孔内への懸濁物質の押し込みが起こらない上限流量の割合である。膜濾過装置２０の膜の細孔内への懸濁物質の押し込みが生じると、膜に不可逆的な膜閉塞が生じて、膜の回復が不可能になってしまうため、最大通水状態Ｓ２の負荷率が設定される。本実施形態においては、例えば、最大通水状態Ｓ２の負荷率を、膜濾過装置２０の定格流量の８０％に設定する。

比例制御を実行可能な膜濾過装置２０は、例えば、後述する膜濾過装置２０の原水弁Ｖ１（図４参照）の開度を制御することにより、ローカル原水ラインＬ１２を流通する原水Ｗ１の通水量を調整するようになっている。

また、通水量を連続的に制御するとは、後述のローカル制御部２２における演算や信号がデジタル方式とされて段階的に取り扱われる場合（例えば、膜濾過装置２０の出力（透過水Ｗ２の流量）が１％刻みで制御される場合）であっても、事実上連続的に出力を制御可能な場合を含む。

本実施形態では、膜濾過装置２０の通水停止状態Ｓ０と最小通水状態Ｓ１との間の通水状態の変更は、膜濾過装置２０の通水をオン／オフ（原水弁Ｖ１の弁体を開閉）することで制御される。そして、最小通水状態Ｓ１から最大通水状態Ｓ２の最適運転負荷率ゾーンの範囲においては、通水量が連続的に制御可能となっている。
より具体的には、複数の膜濾過装置２０それぞれには、変動可能な通水流量の単位である単位通水流量Ｕが設定されている。これにより、膜濾過装置２０は、最小通水状態Ｓ１から最大通水状態Ｓ２の範囲においては、単位通水流量Ｕ単位で、通水流量を変更可能となっている。

単位通水流量Ｕは、膜濾過装置２０の定格通水状態Ｓ３における定格流量に応じて適宜設定できるが、濾過システム１における出力通水流量の必要通水流量に対する追従性を向上させる観点から、膜濾過装置２０の定格流量の１％〜５％に設定されることが好ましい。また、同様の観点から、単位通水流量Ｕは、定格流量が２０００Ｌ／ｈの膜濾過装置の場合であれば、２０Ｌ／ｈ〜１００Ｌ／ｈに設定されることが好ましい。
尚、出力通水流量とは、膜濾過装置群２により出力される通水流量を示し、この出力通水流量は、複数の膜濾過装置２０それぞれから出力される通水流量の合計値により表される。

また、複数の膜濾過装置２０には、それぞれ優先順位が設定されている。優先順位は、通水指示や通水停止指示を行う膜濾過装置２０を選択するために用いられる。優先順位は、例えば整数値を用いて、数値が小さいほど優先順位が高くなるよう設定することができる。図２に示すように、膜濾過装置２０の１号機〜５号機のそれぞれに「１」〜「５」の優先順位が割り当てられている場合、１号機の優先順位が最も高く、５号機の優先順位が最も低い。この優先順位は、通常の場合、後述の制御部３２の制御により、所定の時間間隔（例えば、２４時間間隔）で変更される。

以上の膜濾過装置群２には、所定の通水パターンが設定されている。膜濾過装置群２の通水パターンとしては、例えば、優先順位の高い膜濾過装置２０から通水させると共に、通水している膜濾過装置２０の負荷率が所定の閾値を上回った場合に、次に優先順位の高い膜濾過装置２０を通水させるといった通水パターンが挙げられる。

次に、本実施形態の濾過システム１による複数の膜濾過装置２０の通水状態の制御の詳細について説明する。
台数制御装置３０は、水位センサ１７からの水位信号に基づいて、要求負荷に応じた膜濾過装置群２の必要通水流量、及び必要通水流量に対応する各膜濾過装置２０の通水状態を算出し、各膜濾過装置２０（後述のローカル制御部２２）に台数制御信号を送信する。この台数制御装置３０は、図１に示すように、記憶部３１と、制御部３２と、を備える。

記憶部３１は、台数制御装置３０（制御部３２）の制御により各膜濾過装置２０に対して行われた指示の内容や、各膜濾過装置２０から受信した通水状態等の情報、複数の膜濾過装置２０の通水パターンの設定条件等の情報、複数の膜濾過装置２０の優先順位の設定の情報、優先順位の変更（ローテーション）に関する設定の情報等を記憶する。

制御部３２は、信号線５２を介して各膜濾過装置２０に各種の指示を行ったり、各膜濾過装置２０から各種のデータを受信したりして、５台の膜濾過装置２０の通水状態や優先順位を制御する。各膜濾過装置２０は、台数制御装置３０から通水状態の変更指示の信号を受けると、その指示に従って当該膜濾過装置２０を制御する。

膜濾過装置２０は、図１に示すように、通水が行われる膜モジュール２１と、膜濾過装置２０の通水状態を制御するローカル制御部２２と、を備える。
ローカル制御部２２は、要求負荷に応じて膜濾過装置２０の通水状態を変更させる。具体的には、ローカル制御部２２は、信号線５２を介して台数制御装置３０から送信される台数制御信号に基づいて、膜濾過装置２０の通水状態を制御する。
また、ローカル制御部２２は、台数制御装置３０で用いられる信号を、信号線５２を介して台数制御装置３０に送信する。台数制御装置３０で用いられる信号としては、膜濾過装置２０の実際の通水状態、及びその他のデータが挙げられる。

図３は、制御部３２の構成を示す機能ブロック図である。制御部３２は、必要通水流量算出部３２１と、出力通水流量算出部３２２と、偏差算出部３２３と、膜濾過装置選択部３２４（濾過装置選択部）と、判定部３２５と、出力制御部３２６と、を備える。
必要通水流量算出部３２１は、水位センサ１７からの水位に基づいて、要求負荷に応じた必要通水流量を算出する。
出力通水流量算出部３２２は、ローカル制御部２２から送信される各膜濾過装置２０の通水状態に基づいて、膜濾過装置群２により出力される通水流量である出力通水流量を算出する。

偏差算出部３２３は、必要通水流量と出力通水流量との偏差量を算出する。
また、偏差算出部３２３は、後述の出力制御部３２６により、選択された膜濾過装置２０の通水流量が変更された場合には、必要通水流量と、通水流量変更後の膜濾過装置群２の出力通水流量と、の偏差量を算出する。

膜濾過装置選択部３２４は、必要通水流量に変動があった場合に通水流量を変更させる膜濾過装置２０を選択する。
具体的には、膜濾過装置選択部３２４は、必要通水流量が出力通水流量よりも大きい場合、複数の膜濾過装置２０のうち負荷率の低い膜濾過装置２０を選択し、必要通水流量が出力通水流量よりも小さい場合、複数の膜濾過装置２０のうち負荷率の高い膜濾過装置２０を選択する。
また、膜濾過装置選択部３２４は、複数の膜濾過装置２０の負荷率が等しい場合、必要通水流量が出力通水流量よりも大きいと最も優先順位の高い膜濾過装置２０を選択し、必要通水流量が出力通水流量よりも小さいと最も優先順位の低い膜濾過装置２０を選択する。

判定部３２５は、偏差算出部３２３により算出された偏差量が単位通水流量Ｕ以上であるかを判定する。
出力制御部３２６は、判定部３２５により偏差量が単位通水流量Ｕ以上であると判定された場合に、膜濾過装置選択部３２４により選択された膜濾過装置２０の通水流量を変更させる。具体的には、出力制御部３２６は、必要通水流量が出力通水流量よりも大きい場合、膜濾過装置選択部３２４により選択された膜濾過装置の通水流量を単位通水流量Ｕ分増加させる。また、出力制御部３２６は、必要通水流量が出力通水流量よりも小さい場合、膜濾過装置選択部３２４により選択された膜濾過装置の通水流量を単位通水流量Ｕ分減少させる。

次に、複数の膜濾過装置２０の構成について、図４及び図５を参照して説明する。ここでは、１つの膜濾過装置２０を代表して構成を説明するが、他の膜濾過装置２０も同じ構成である。図４は、本発明の一実施形態に係る膜濾過装置２０の概略を示す図である。図５は、各工程における各弁の開閉状態を説明する図である。

図４に示すように、本実施形態の膜濾過装置２０は、複数の膜モジュール２１と、ローカル制御部２２と、を備える。また、図４に示すように、膜濾過装置２０は、ローカル原水ラインＬ１２と、ローカル透過水ラインＬ２２と、逆洗水ラインＬ３と、第１排出ラインＬ４と、第２排出ラインＬ６と、洗浄エア供給ラインＬ５と、を備える。

また、膜濾過装置２０は、原水弁Ｖ１と、透過水弁Ｖ２と、逆洗水弁Ｖ３と、第１排出弁Ｖ４と、第２排出弁Ｖ６と、エア流量調整弁Ｖ５と、温度検出手段としての温度センサ１１と、流量検出手段としての流量センサ１２と、を備える。

図４では、電気的な接続の経路を省略するが、ローカル制御部２２は、原水弁Ｖ１、透過水弁Ｖ２、逆洗水弁Ｖ３、第１排出弁Ｖ４、第２排出弁Ｖ６、エア流量調整弁Ｖ５、第１インバータ４（図１参照）、温度センサ１１、流量センサ１２等と電気的に接続される。

図４に示すように、ローカル原水ラインＬ１２には、被処理水としての原水Ｗ１が流通する。ローカル原水ラインＬ１２は、原水Ｗ１を、複数の膜モジュール２１へ流通させるラインである。ローカル原水ラインＬ１２は、原水Ｗ１の供給源（不図示）と膜モジュール２１とを、原水ラインＬ１１（図１参照）を介してつなぐラインである。ローカル原水ラインＬ１２の上流側の端部は、原水ラインＬ１１の下流側の端部に接続されている。また、ローカル原水ラインＬ１２の下流側の端部は分岐されており、それぞれ、膜モジュール２１に接続されている。

ローカル原水ラインＬ１２における分岐前の部分には、図４に示すように、原水弁Ｖ１が設けられている。原水弁Ｖ１は、例えば電動弁からなり、ローカル制御部２２の制御により、ローカル原水ラインＬ１２を開閉するように構成されている。

複数の膜モジュール２１は、処理水使用設備１８（図１参照）が要求する処理水Ｗ６の要求負荷に対応するため、処理水量を増加させるように、並列接続されている。

膜モジュール２１には、原水Ｗ１が供給される。膜モジュール２１は、原水ポンプ３により圧送された原水Ｗ１から、汚濁物質が除去された透過水Ｗ２を製造する。膜モジュール２１は、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）製の中空糸膜の束をベッセル内に収容し、ベッセル両端部においてベッセル内周面と中空糸膜外周面との間に封止剤を充填して形成される。膜モジュール２１は、外圧式又は内圧式のいずれでも使用できるが、中空糸内部が閉塞しにくい外圧式が好ましい。また、濾過方式としては、全量濾過方式又はクロスフロー濾過方式のいずれでもよい。一般に、全量濾過方式は、濾過操作時のエネルギー消費量が少ないが、ケーキ層の成長が速いため、逆洗浄の実施間隔や順洗浄（フラッシング）の実施間隔を短くする必要がある。これに対し、クロスフロー濾過方式は、濾過操作時の水循環のためにエネルギー消費量が多いが、ケーキ層の成長が緩やかなため、逆洗浄の実施間隔や順洗浄の実施間隔を延ばすことができる。

膜モジュール２１に組み込まれる中空糸膜には、逆浸透膜（「ＲＯ膜」ともいう）よりも細孔が粗い膜が用いられる。膜モジュールとして、限外濾過膜を有するＵＦ膜モジュールや、精密濾過膜を有するＭＦ膜モジュール等を適用することができる。なお、本実施形態においては、膜モジュール２１を全量濾過方式の外圧式ＵＦ膜モジュールとして、以降の装置構成や動作等を説明する。

ローカル原水ラインＬ１２における下流側の分岐後の部分には、それぞれ、洗浄エア供給ラインＬ５が接続されている。洗浄エア供給ラインＬ５は、ローカル原水ラインＬ１２を介して、膜モジュール２１にエアＡ１を供給するラインである。洗浄エア供給ラインＬ５の上流側の端部は、不図示のエアコンプレッサーに接続されている。洗浄エア供給ラインＬ５の下流側の端部は分岐されており、それぞれ、ローカル原水ラインＬ１２における下流側の分岐後の部分に接続されている。洗浄エア供給ラインＬ５における上流側の分岐前の部分には、エア流量調整弁Ｖ５が設けられている。エア流量調整弁Ｖ５は、例えば電磁弁からなり、ローカル制御部２２の制御により、洗浄エア供給ラインＬ５を流通するエアＡ１の量を調整するように開閉するように構成されている。

ローカル透過水ラインＬ２２は、複数の膜モジュール２１において製造された透過水Ｗ２を、透過水ラインＬ２１及び処理水タンク１６（図１参照）を介して、処理水使用設備１８に流通させるラインである。透過水ラインＬ２１は、膜モジュール２１と処理水タンク１６とをつなぐラインである。透過水ラインＬ２１の上流側の端部は複数のローカル透過水ラインＬ２２に分岐されており、それぞれ、膜モジュール２１に接続されている。また、透過水ラインＬ２１の下流側の端部は、処理水タンク１６（図１参照）に接続されている。ローカル透過水ラインＬ２２には、図４に示すように、膜濾過装置２０の内部において、上流側から順に、複数の膜モジュール２１、接続部Ｊ１、接続部Ｊ２、接続部Ｊ３、透過水弁Ｖ２が設けられており、図１に示すように、透過水ラインＬ２１における膜濾過装置２０と処理水タンク１６との間には、接続部Ｊ４が設けられている。

図４に示すように、接続部Ｊ１において、ローカル透過水ラインＬ２２には、温度センサ１１が接続されている。接続部Ｊ１は、複数の膜モジュール２１と接続部Ｊ３との間に配置されている。温度センサ１１は、ローカル制御部２２と電気的に接続されている。温度センサ１１で検出された透過水Ｗ２の温度（検出温度値）は、ローカル制御部２２へ検出信号として送信される。

接続部Ｊ２において、ローカル透過水ラインＬ２２には、流量センサ１２が接続されている。流量センサ１２は、後述する濾過工程において、ローカル透過水ラインＬ２２を流通する透過水Ｗ２の流量を検出する機器である。流量センサ１２は、後述する逆洗工程において、ローカル透過水ラインＬ２２を流通する逆洗水Ｗ３の流量を検出する機器である。接続部Ｊ２は、複数の膜モジュール２１と接続部Ｊ３との間に配置されている。流量センサ１２は、ローカル制御部２２と電気的に接続されている。流量センサ１２で検出された透過水Ｗ２又は逆洗水Ｗ３の流量（検出流量値）は、ローカル制御部２２へ検出信号として送信される。

接続部Ｊ３には、逆洗水ラインＬ３の下流側の端部が接続されている。逆洗水ラインＬ３には、膜濾過装置２０の内部において、上流側から順に、逆洗水弁Ｖ３、接続部Ｊ３が設けられている。

第１排出ラインＬ４は、逆洗工程で発生した逆洗排水Ｗ４又はバブリング工程（後述）で発生したエアＡ２が流通するラインである。第１排出ラインＬ４には、逆洗工程で発生した逆洗排水Ｗ４又はバブリング工程で発生したエアＡ２が系外に排出されるように流通される。第１排出ラインＬ４の上流側の端部は分岐されており、それぞれ、膜モジュール２１に接続される。第１排出ラインＬ４における下流側の合流した部分には、第１排出弁Ｖ４が設けられている。第１排出弁Ｖ４は、例えば電磁弁からなり、ローカル制御部２２の制御により、第１排出ラインＬ４を開閉するように構成されている。

第２排出ラインＬ６は、逆洗工程やバブリング工程において、中空糸膜から除去した汚濁物質を、系外に排出するラインである。第２排出ラインＬ６には、懸濁物質を含む排水Ｗ５が系外に排出するように流通される。第２排出ラインＬ６の上流側の端部は分岐されており、それぞれ、膜モジュール２１に接続される。第２排出ラインＬ６は、懸濁物質を含む排水Ｗ５を系外に排出する。第２排出ラインＬ６の途中には、第２排出弁Ｖ６が設けられている。第２排出弁Ｖ６は、例えば電磁弁からなり、ローカル制御部２２の制御により、第２排出ラインＬ６を開閉するように構成されている。

膜濾過装置２０は、各弁（原水弁Ｖ１、透過水弁Ｖ２、逆洗水弁Ｖ３、第１排出弁Ｖ４、エア流量調整弁Ｖ５及び第２排出弁Ｖ６）を切り替えることで、水張り工程と、濾過工程と、逆洗工程と、バブリング工程と、排水工程と、を実行可能である。例えば、通常運転時において、３０分間の濾過工程と、５分間のその他の工程（逆洗工程、バブリング工程、排水工程及び水張り工程）との繰り返しが、交互に行われる。膜濾過装置２０は、定流量での濾過を一定時間継続すると、中空糸膜の外側でケーキ層（汚濁物質の堆積層）が成長することで、膜間差圧が上昇する。そのため、濾過工程を一定時間継続した後には、逆洗工程、バブリング工程及び排水工程に移行して、中空糸膜の外側のケーキ層を系外に排出して、通水抵抗を回復させる工程が実施される。その後、濾過工程に備えて、水張り工程が実施される。
以下に、水張り工程、濾過工程、逆洗工程、バブリング工程及び排水工程について具体的に説明する。

水張り工程は、膜モジュール２１の内部に原水Ｗ１を供給して、膜モジュール２１の内部を原水Ｗ１で満たす工程である。具体的には、図５に示すように、透過水弁Ｖ２、逆洗水弁Ｖ３、エア流量調整弁Ｖ５及び第２排出弁Ｖ６を閉鎖して、原水弁Ｖ１及び第１排出弁Ｖ４を開放して、原水ポンプ３を駆動して、原水Ｗ１を膜モジュール２１の内部に供給するように操作される。

濾過工程は、膜モジュール２１の内部に原水Ｗ１を供給して、膜モジュール２１の中空糸膜の外側から内側に原水を通過させて、原水Ｗ１から透過水Ｗ２を製造する工程、すなわち濾過処理を行う工程である。具体的には、図５に示すように、濾過工程は、逆洗水弁Ｖ３、第１排出弁Ｖ４、エア流量調整弁Ｖ５及び第２排出弁Ｖ６を閉鎖して、原水弁Ｖ１及び透過水弁Ｖ２を開放して、原水ポンプ３を駆動して、原水Ｗ１を膜モジュール２１に圧送するように操作される。

逆洗工程は、逆洗水ポンプ５により逆洗水Ｗ３（透過水Ｗ２）を膜モジュール２１に供給して、膜モジュール２１の中空糸膜の内側から外側に向かって逆洗水Ｗ３を流通させる工程、すなわち逆洗処理を行う工程である。逆洗工程は、膜モジュールの膜表面に付着した汚濁物質を押し流す。具体的には、図５に示すように、逆洗工程は、原水弁Ｖ１、透過水弁Ｖ２、エア流量調整弁Ｖ５及び第２排出弁Ｖ６を閉鎖して、逆洗水弁Ｖ３及び第１排出弁Ｖ４を開放して、逆洗水ポンプ５を駆動して、逆洗水Ｗ３を膜モジュール２１に圧送するように操作される。これにより、中空糸膜の外側表面で成長したケーキ層が剥離される。洗浄後の逆洗排水Ｗ４は、第１排出ラインＬ４を介して、系外に排出される。

逆洗工程においては、薬剤添加装置８は、例えば複数回の逆洗工程に対して１回の頻度で、逆洗水ラインＬ３を流通する逆洗水Ｗ３の流量に比例して逆洗水Ｗ３に薬剤を供給する。薬剤添加装置８による薬剤の添加は、例えば、１日に１回程度の頻度で実行される。

バブリング工程は、膜モジュール２１の下部からエアＡ１を供給して、中空糸膜の束を揺動させる工程である。これにより、逆洗工程後の膜モジュール２１において、中空糸膜同士の隙間や膜の表面に残留している汚濁物質を除去する。具体的には、図５に示すように、バブリング工程は、原水弁Ｖ１、透過水弁Ｖ２、逆洗水弁Ｖ３及び第２排出弁Ｖ６を閉鎖し、第１排出弁Ｖ４及びエア流量調整弁Ｖ５を開放するように操作される。

排水工程は、逆洗工程やバブリング工程において、中空糸膜から除去した汚濁物質を、逆洗排水Ｗ４、エアＡ２及び排水Ｗ５として、第１排出弁Ｖ４及び第２排出弁Ｖ６を介して系外に排出する。具体的には、図５に示すように、排水工程は、原水弁Ｖ１、透過水弁Ｖ２、逆洗水弁Ｖ３及びエア流量調整弁Ｖ５を閉鎖し、第１排出弁Ｖ４及び第２排出弁Ｖ６を開放するように操作される。

次に、ローカル制御部２２について説明する。ローカル制御部２２は、ＣＰＵ及びメモリを含むマイクロプロセッサ（不図示）により構成される。ローカル制御部２２において、マイクロプロセッサのＣＰＵは、メモリから読み出した所定のプログラムに従って、後述する各種の制御を実行する。ローカル制御部２２において、マイクロプロセッサのメモリには、膜濾過装置２０を制御するためのデータや各種プログラムが記憶される。また、ローカル制御部２２のマイクロプロセッサには、時間の計時等を管理するインテグレーテッドタイマユニット（以下、「ＩＴＵ」ともいう）が組み込まれている。

ローカル制御部２２は、原水ポンプ３の駆動周波数を演算し、当該駆動周波数の演算値に対応する周波数指定信号（電流値信号又は電圧値信号）を第１インバータ４に出力する。

ローカル制御部２２は、要求負荷に応じて、膜濾過装置２０により製造される透過水Ｗ２の通水流量を変更させる。具体的には、ローカル制御部２２は、信号線５２を介して台数制御装置３０から送信される台数制御信号に基づいて、第１インバータ４に周波数指定信号を入力することにより、原水ポンプ３の回転速度を制御して、膜濾過装置２０により製造される透過水Ｗ２の通水流量を制御する。
また、ローカル制御部２２は、台数制御装置３０で用いられる信号を、信号線５２を介して台数制御装置３０に送信する。台数制御装置３０で用いられる信号としては、膜濾過装置２０の実際の通水状態、及びその他のデータが挙げられる。

ローカル制御部２２は、原水弁Ｖ１、透過水弁Ｖ２、逆洗水弁Ｖ３、第１排出弁Ｖ４、エア流量調整弁Ｖ５、第２排出弁Ｖ６、温度センサ１１、及び、流量センサ１２に電気的に接続されている。

ローカル制御部２２は、水張り工程、濾過工程、逆洗工程、バブリング工程、及び排水工程を順次行うように、流路切替手段としての、原水弁Ｖ１、透過水弁Ｖ２、逆洗水弁Ｖ３、第１排出弁Ｖ４、エア流量調整弁Ｖ５、第２排出弁Ｖ６を制御する。

次に、本実施形態の濾過システム１の動作につき、図６を参照しながら説明する。
図６は、本実施形態の濾過システム１の動作を示すフローチャートである。
まず、ステップＳＴ１において、偏差算出部３２３は、必要通水流量と出力通水流量との偏差量を算出し、処理はステップＳＴ２に進む。

ステップＳＴ２において、制御部３２（膜濾過装置選択部３２４）は、必要通水流量と出力通水流量とを比較する。制御部３２による比較の結果、必要通水流量が出力通水流量よりも大きかった場合、処理は、ステップＳＴ３に進む。必要通水流量が出力通水流量よりも小さかった場合、処理は、ステップＳＴ８に進む。また、必要通水流量と出力通水流量が等しかった場合、処理は、ステップＳＴ１に戻る。

ステップＳＴ３において、膜濾過装置選択部３２４は、最も負荷率の低い膜濾過装置を選択し、処理は、ステップＳＴ４に進む。

ステップＳＴ４において、膜濾過装置選択部３２４は、ステップＳＴ３において選択された膜濾過装置が複数台あるかを判定する。選択された膜濾過装置が複数台あると判定された場合には、処理はステップＳＴ５に進む。選択された膜濾過装置が複数台でない（１台である）と判定された場合には、処理は、ステップＳＴ６に進む。

ステップＳＴ５において、膜濾過装置選択部３２４は、ステップＳＴ３で選択された膜濾過装置のうち最も優先順位の高い膜濾過装置を選択し、処理は、ステップＳＴ６に進む。

ステップＳＴ６において、判定部３２５は、偏差量が単位通水流量以上であるかを判定する。偏差量が単位通水流量以上であると判定された場合、処理はステップＳＴ７に進む。偏差量が単位通水流量を下回ると判定された場合、処理は終了する。

ステップＳＴ７において、出力制御部３２６は、選択された膜濾過装置の通水流量を単位通水流量分増加させて、処理は、ステップＳＴ１に戻る。

一方、ステップＳＴ２において、制御部３２による比較の結果、必要通水流量が出力通水流量よりも小さかった場合、ステップＳＴ８において、膜濾過装置選択部３２４は、最も負荷率の高い膜濾過装置を選択し、処理は、ステップＳＴ９に進む。

ステップＳＴ９において、膜濾過装置選択部３２４は、ステップＳＴ８において選択された膜濾過装置が複数台あるかを判定する。選択された膜濾過装置が複数台あると判定された場合には、処理はステップＳＴ１０に進む。選択された膜濾過装置が複数台でない（１台である）と判定された場合には、処理は、ステップＳＴ１１に進む。

ステップＳＴ１０において、膜濾過装置選択部３２４は、ステップＳＴ８で選択された膜濾過装置のうち最も優先順位の低い膜濾過装置２０を選択し、処理は、ステップＳＴ１１に進む。

ステップＳＴ１１において、判定部３２５は、偏差量が単位通水流量以上であるかを判定する。偏差量が単位通水流量以上であると判定された場合、処理はステップＳＴ１２に進む。偏差量が単位通水流量を下回ると判定された場合、処理は終了する。

ステップＳＴ１２において、出力制御部３２６は、選択された膜濾過装置２０の通水流量を単位通水流量分減少させて、処理は、ステップＳＴ１に戻る。

尚、ステップＳＴ７及びステップＳＴ１２から、処理がステップＳＴ１に戻った場合、偏差算出部３２３は、通水流量を変更後の膜濾過装置群２の出力通水流量に基づいて、偏差量を算出する。

次に、本発明の濾過システム１の動作の具体例について、図６及び図７〜図１４を参照しながら説明する。図７〜図１４は、それぞれ、第１実施形態に係る膜濾過装置群２の通水状態を模式的に示す図である。

第１実施形態では、図７に示すように、濾過システム１は、定格流量が２０００Ｌ／ｈである５台の膜濾過装置２０からなる膜濾過装置群２を有し、それぞれの膜濾過装置２０の単位通水流量Ｕは、１００Ｌ／ｈに設定されている。また、膜濾過装置２０の１号機〜５号機のそれぞれには、「１」〜「５」の優先順位が割り当てられている。

まず、必要通水流量が増加した場合の濾過システム１の動作につき図７〜図１１を参照しながら説明する。
図７に示すように、出力通水流量が４８００Ｌ／ｈである状態において、必要通水流量が５１５０Ｌ／ｈに増加した場合、まず、偏差算出部３２３は、必要通水流量と出力通水流量の偏差量（３５０Ｌ／ｈ）を算出する（図６のステップＳＴ１参照）。

次いで、膜濾過装置選択部３２４は、通水流量を変更させる膜濾過装置２０を選択する。ここでは、必要通水流量が出力通水流量よりも大きいので、膜濾過装置選択部３２４は、図７に示すように、５台の膜濾過装置２０のうち負荷率の低い膜濾過装置２０を選択する（図６のステップＳＴ２及びＳＴ３参照）。具体的には、５台の膜濾過装置２０のうち、４号機の膜濾過装置２０及び５号機の膜濾過装置２０の負荷率が低く、かつ、同一の負荷率であるので、膜濾過装置選択部３２４は、４号機の膜濾過装置２０及び５号機の膜濾過装置２０を選択する。
ここで、膜濾過装置選択部３２４により複数台の膜濾過装置２０が選択されたので、膜濾過装置選択部３２４は、図８に示すように、選択された４号機の膜濾過装置２０及び５号機の膜濾過装置２０のうち、優先順位の高い４号機の膜濾過装置２０を選択する（図６のステップＳＴ５参照）。
次いで、判定部３２５は、偏差量（３５０Ｌ／ｈ）が単位通水流量Ｕ（１００Ｌ／ｈ）以上であるかを判定する（図６のステップＳＴ６参照）。ここでは、偏差量は、単位通水流量Ｕ以上であるので、出力制御部３２６は、図９に示すように、４号機の膜濾過装置２０の通水流量を単位通水流量Ｕ分（１００Ｌ／ｈ）増加させる（図６のステップＳＴ７参照）。

出力制御部３２６により４号機の膜濾過装置２０の通水流量が増加された後、偏差算出部３２３は、必要通水流量（５１５０Ｌ／ｈ）と通水流量変更後の膜濾過装置群２の出力通水流量（４９００Ｌ／ｈ）との偏差量（２５０Ｌ／ｈ）を算出する（図６のステップＳＴ１参照）。
次いで、膜濾過装置選択部３２４は、通水流量を変更させる膜濾過装置２０を選択する。具体的には、膜濾過装置選択部３２４は、図９に示すように、５台の膜濾過装置２０のうち最も負荷率の低い膜濾過装置２０である５号機の膜濾過装置２０を選択する。

次いで、判定部３２５は、偏差量（２５０Ｌ／ｈ）が単位通水流量Ｕ（１００Ｌ／ｈ）以上であるかを判定する。ここでは、偏差量は、単位通水流量Ｕ以上であるので、出力制御部３２６は、図１０に示すように、５号機の膜濾過装置２０の通水流量を単位通水流量Ｕ分（１００Ｌ／ｈ）増加させる。

出力制御部３２６により５号機の膜濾過装置２０の通水流量が増加された後、偏差算出部３２３は、必要通水流量（５１５０Ｌ／ｈ）と通水流量変更後の膜濾過装置群２の出力通水流量（５０００Ｌ／ｈ）との偏差量（１５０Ｌ／ｈ）を算出する。
次いで、膜濾過装置選択部３２４は、負荷率の低い膜濾過装置２０を選択する。ここでは、１〜５号機の膜濾過装置２０の負荷率は、いずれも等しいため、膜濾過装置選択部３２４は、最も優先順位の高い１号機の膜濾過装置２０を選択する（図１０参照）。
次いで、判定部３２５は、偏差量（１５０Ｌ／ｈ）が単位通水流量Ｕ（１００Ｌ／ｈ）以上であるかを判定する。ここでは、偏差量は、単位通水流量Ｕ以上であるので、出力制御部３２６は、図１１に示すように、１号機の膜濾過装置２０の通水流量を単位通水流量Ｕ分（１００Ｌ／ｈ）増加させる。

出力制御部３２６により５号機の膜濾過装置２０の通水流量が増加された後、偏差算出部３２３は、必要通水流量（５１５０Ｌ／ｈ）と通水流量変更後の膜濾過装置群２の出力通水流量（５１００Ｌ／ｈ）との偏差量（５０Ｌ／ｈ）を算出する。
次いで、膜濾過装置選択部３２４は、負荷率の低い膜濾過装置２０を選択する。ここでは、２〜５号機の膜濾過装置２０の負荷率が低く、かつ、負荷率がいずれも等しいため、膜濾過装置選択部３２４は、４台のうち最も優先順位の高い２号機の膜濾過装置２０を選択する（図１１参照）。
この場合、判定部３２５は、偏差量（５０Ｌ／ｈ）が単位通水流量Ｕ（１００Ｌ／ｈ）以上でないと判定するため、出力制御部３２６は、２号機の膜濾過装置２０の通水流量は変動させず、出力通水流量増加に係る制御を終了する（図６のステップＳＴ６参照）。

次に、必要通水流量が減少した場合の濾過システム１の動作につき、図６及び図１２〜図１４を参照しながら説明する。
図１２に示すように、出力通水流量が５１００Ｌ／ｈである状態において、必要通水流量が４８５０Ｌ／ｈに減少した場合、まず、偏差算出部３２３は、必要通水流量と出力通水流量の偏差量（２５０Ｌ／ｈ）を算出する（図６のステップＳＴ１参照）。

次いで、膜濾過装置選択部３２４は、通水流量を変更させる膜濾過装置２０を選択する。ここでは、必要通水流量が出力通水流量よりも小さいので、膜濾過装置選択部３２４は、５台の膜濾過装置２０のうち負荷率の高い膜濾過装置２０を選択する（図６のステップＳＴ２及びステップＳＴ８参照）。具体的には、図１２に示すように、５台の膜濾過装置２０のうち、１号機の膜濾過装置２０の負荷率が最も高いので、膜濾過装置選択部３２４は、１号機の膜濾過装置２０を選択する。
この場合、膜濾過装置選択部３２４に選択された膜濾過装置２０は１台であるため（図６のステップＳＴ９参照）、次いで、判定部３２５は、偏差量（２５０Ｌ／ｈ）が単位通水流量Ｕ（１００Ｌ／ｈ）以上であるかを判定する（図６のステップＳＴ１１参照）。ここでは、偏差量は、単位通水流量Ｕ以上であるので、出力制御部３２６は、図１３に示すように、１号機の膜濾過装置２０の通水流量を単位通水流量Ｕ分（１００Ｌ／ｈ）減少させる（図６のステップＳＴ１２参照）。

出力制御部３２６により１号機の膜濾過装置２０の通水流量が減少された後、偏差算出部３２３は、必要通水流量（４８５０Ｌ／ｈ）と通水流量変更後の膜濾過装置群２の出力通水流量（５０００Ｌ／ｈ）との偏差量（１５０Ｌ／ｈ）を算出する（図６のステップＳＴ１参照）。
次いで、膜濾過装置選択部３２４は、通水流量を変更させる膜濾過装置２０を選択する。ここでは、図１３に示すように、１〜５号機の膜濾過装置２０の負荷率は、いずれも等しいため、膜濾過装置選択部３２４は、最も優先順位の低い５号機の膜濾過装置２０を選択する（図６のステップＳＴ８〜ステップＳＴ１０参照）。

次いで、判定部３２５は、偏差量（１５０Ｌ／ｈ）が単位通水流量Ｕ（１００Ｌ／ｈ）以上であるかを判定する（図６のステップＳＴ１１参照）。ここでは、偏差量は、単位通水流量Ｕ以上であるので、出力制御部３２６は、図１４に示すように、５号機の膜濾過装置２０の通水流量を単位通水流量Ｕ分（１００Ｌ／ｈ）減少させる（図６のステップＳＴ１２参照）。

出力制御部３２６により５号機の膜濾過装置２０の通水流量が減少された後、偏差算出部３２３は、必要通水流量（４８５０Ｌ／ｈ）と通水流量変更後の膜濾過装置群２の出力通水流量（４９００Ｌ／ｈ）との偏差量（５０Ｌ／ｈ）を算出する。
次いで、膜濾過装置選択部３２４は、通水流量を変更させる膜濾過装置２０を選択する。ここでは、１〜４号機の膜濾過装置２０の負荷率が高く、かつ、負荷率がいずれも等しいため、膜濾過装置選択部３２４は、４台のうち最も優先順位の低い４号機の膜濾過装置２０を選択する。
この場合、判定部３２５は、偏差量（５０Ｌ／ｈ）が単位通水流量Ｕ（１００Ｌ／ｈ）以上でないと判定するため、出力制御部３２６は、４号機の膜濾過装置２０の通水流量は変動させず、出力通水流量減少に係る制御を終了する（図６のステップＳＴ１１参照）。

尚、上述した第１実施形態では、選択された膜濾過装置２０の通水流量を変動させた後に、通水流量を変更後の偏差量を算出させたが、これに限らない。即ち、出力制御部３２６に、選択された膜濾過装置２０の通水流量を変更させることなく、選択された膜濾過装置２０の情報を記憶部３１に記憶させた後、偏差算出部３２３に、単位通水流量Ｕ分変動させた出力通水流量に基づいて偏差量を算出させてもよい。この場合、算出される偏差量が単位通水流量を下回った場合に、出力制御部３２６に、記憶部３１に記憶された情報に基づいて、選択された膜濾過装置２０の通水流量をまとめて変動させてもよい。
また、膜濾過装置選択部３２４は、偏差量及び単位通水流量Ｕに基づいて、通水流量を変更する膜濾過装置２０の台数を決定した後、複数の膜濾過装置２０の負荷率及び優先順位に基づいて、通水流量を変更する膜濾過装置２０を選択してもよい。

以上説明した第１実施形態の濾過システム１によれば、以下のような効果を奏する。

（１）複数の膜濾過装置２０にそれぞれ単位通水流量Ｕを設定した。そして、制御部３２を、必要通水流量が出力通水流量よりも大きい場合に負荷率の低い膜濾過装置２０を選択し、必要通水流量が出力通水流量よりも小さい場合に負荷率の高い膜濾過装置２０を選択する膜濾過装置選択部３２４と、膜濾過装置選択部３２４により選択された膜濾過装置２０の通水流量を単位通水流量Ｕ分変動させる出力制御部３２６と、を含んで構成した。これにより、必要通水流量が変動した場合に、負荷率の最も高い又は低い膜濾過装置２０の通水流量を変動させて出力通水流量を調整できるので、複数の膜濾過装置２０の負荷率を平準化できる。よって、必要通水流量が変動する度に、複数の膜濾過装置２０すべての通水流量を変動させてこれら複数の膜濾過装置２０の負荷率を均一化させることなく、複数の膜濾過装置２０の負荷率を平準化できる。その結果、濾過システム１において、膜の詰まりが進行しにくい。

（２）制御部３２を、必要通水流量と出力通水流量との偏差量が単位通水流量Ｕ以上であるかを判定する判定部３２５を含んで構成し、判定部３２５により偏差量が単位通水流量Ｕ以上であると判定された場合に、出力制御部３２６に、膜濾過装置２０の通水流量を変更させた。これにより、偏差量が単位通水流量Ｕに届かない場合には膜濾過装置２０の通水状態を変動させないので、濾過システム１の運転状態を安定化できる。また、膜濾過装置２０の通水流量を、単位通水流量Ｕ単位での細かい通水流量の制御が可能であるため、必要通水流量に対して、濾過システム１における出力通水流量の調整を適切に行える。

（３）偏差算出部３２３に、選択された膜濾過装置２０の通水流量が変更された場合、必要通水流量と、通水流量変更後の膜濾過装置群２の出力通水流量と、の偏差量を算出させた。これにより、膜濾過装置２０の通水流量を変更した後の出力通水流量に基づいて偏差量を算出させられる。よって、偏差量が単位通水流量Ｕを下回るまで繰り返し膜濾過装置の通水流量を変更させられるので、必要通水流量が大きく変動した場合であっても、複数の膜濾過装置２０の負荷率を平準化させられる。

（４）膜濾過装置選択部３２４に、複数の膜濾過装置２０の負荷率が等しい場合、最も優先順位の高い膜濾過装置２０、又は最も優先順位の低い膜濾過装置２０を選択させた。これにより、複数の膜濾過装置２０の負荷率が等しい場合であっても、いずれかの膜濾過装置２０の通水流量を変更させられるので、必要通水流量の変動に応じて、適切に出力通水流量を変動させられる。

次に、本発明の第２実施形態に係る濾過システム１の動作の具体例につき、図１５〜図１９を参照しながら説明する。
第２実施形態の濾過システム１は、定格流量及び単位通水流量Ｕの異なる複数の膜濾過装置２０により膜濾過装置群２が構成されている点で、第１実施形態と異なる。
第２実施形態では、膜濾過装置群２は、例えば、定格流量が２０００Ｌ／ｈで単位通水流量が１００Ｌ／ｈの１号機の膜濾過装置２０、定格流量が２５００Ｌ／ｈで単位通水流量が２５０Ｌ／ｈの２号機の膜濾過装置２０、及び定格流量が３０００Ｌ／で単位通水量が１５０Ｌ／ｈの３号機の膜濾過装置２０の３台の膜濾過装置により構成される。即ち、第２実施形態では、単位通水流量Ｕは、複数の膜濾過装置２０それぞれに個別に設定される。
また、膜濾過装置２０の１号機〜３号機のそれぞれには、「１」〜「３」の優先順位が割り当てられている。

ここでは、必要通水流量が増加した場合の濾過システム１の動作につき説明する。
図１５に示すように、１号機の膜濾過装置２０〜３号機の膜濾過装置２０それぞれの通水流量が１０００Ｌ／ｈであり、膜濾過装置群２の出力通水流量が３０００Ｌ／ｈの状態において、必要通水流量が３７５０Ｌ／ｈに増加した場合、まず、偏差算出部３２３は、必要通水流量と出力通水流量の偏差量（７５０Ｌ／ｈ）を算出する。

次いで、膜濾過装置選択部３２４は、通水流量を変更させる膜濾過装置２０を選択する。ここでは、必要通水流量が出力通水流量よりも大きいので、膜濾過装置選択部３２４は、３台の膜濾過装置２０のうち負荷率の低い膜濾過装置２０を選択する。具体的には、膜濾過装置選択部３２４は、３台の膜濾過装置２０のうち、最も負荷率の低い３号機の膜濾過装置２０を選択する。
次いで、判定部３２５は、偏差量（７５０Ｌ／ｈ）が３号機の膜濾過装置２０の単位通水流量Ｕ（１５０Ｌ／ｈ）以上であるかを判定する。ここでは、偏差量は、３号機の膜濾過装置２０の単位通水流量Ｕ以上であるので、出力制御部３２６は、図１６に示すように、３号機の膜濾過装置２０の蒸発量を単位通水流量Ｕ分（１５０Ｌ／ｈ）増加させる。

出力制御部３２６により３号機の膜濾過装置２０の通水流量が増加された後、偏差算出部３２３は、必要通水流量（３７５０Ｌ／ｈ）と通水流量変更後の膜濾過装置群２の出力通水流量（３１５０Ｌ／ｈ）との偏差量（６００Ｌ／ｈ）を算出する。
次いで、膜濾過装置選択部３２４は、通水流量を変更させる膜濾過装置２０を選択する。具体的には、膜濾過装置選択部３２４は、図１６に示すように、３台の膜濾過装置２０のうち最も負荷率の低い膜濾過装置２０である３号機の膜濾過装置２０を再度選択する。

次いで、判定部３２５は、偏差量（６００Ｌ／ｈ）が３号機の膜濾過装置２０の単位通水流量Ｕ（１５０Ｌ／ｈ）以上であるかを判定する。ここでは、偏差量は、３号機の膜濾過装置２０の単位通水流量Ｕ以上であるので、出力制御部３２６は、図１７に示すように、３号機の膜濾過装置２０の通水流量を単位通水流量Ｕ分（１５０Ｌ／ｈ）増加させる。

出力制御部３２６により３号機の膜濾過装置２０の通水流量が増加された後、偏差算出部３２３は、必要通水流量（３７５０Ｌ／ｈ）と通水流量変更後の膜濾過装置群２の出力通水流量（３３００Ｌ／ｈ）との偏差量（４５０Ｌ／ｈ）を算出する。
次いで、膜濾過装置選択部３２４は、通水流量を変更させる膜濾過装置２０を選択する。ここでは、膜濾過装置選択部３２４は、図１７に示すように、３台の膜濾過装置２０のうち最も負荷率の低い膜濾過装置２０である２号機の膜濾過装置２０を選択する。

次いで、判定部３２５は、偏差量（４５０Ｌ／ｈ）が２号機の膜濾過装置２０の単位通水流量Ｕ（２５０Ｌ／ｈ）以上であるかを判定する。ここでは、偏差量は、２号機の膜濾過装置２０の単位通水流量Ｕ以上であるので、出力制御部３２６は、図１８に示すように、２号機の膜濾過装置２０の通水流量を単位通水流量Ｕ分（２５０Ｌ／ｈ）増加させる。

出力制御部３２６により２号機の膜濾過装置２０の通水流量が増加された後、偏差算出部３２３は、必要通水流量（３７５０Ｌ／ｈ）と通水流量変更後の膜濾過装置群２の出力通水流量（３５５０Ｌ／ｈ）との偏差量（２００Ｌ／ｈ）を算出する。
次いで、膜濾過装置選択部３２４は、通水流量を変更させる膜濾過装置２０を選択する。ここでは、３台の膜濾過装置２０のうち、最も負荷率の低い膜濾過装置２０である３号機の膜濾過装置２０を選択する。

次いで、判定部３２５は、偏差量（２００Ｌ／ｈ）が３号機の膜濾過装置２０の単位通水流量Ｕ（１５０Ｌ／ｈ）以上であるかを判定する。ここでは、偏差量は、３号機の膜濾過装置２０の単位通水流量Ｕ以上であるので、出力制御部３２６は、図１９に示すように、３号機の膜濾過装置２０の通水流量を単位通水流量Ｕ分（１５０Ｌ／ｈ）増加させる。

出力制御部３２６により３号機の膜濾過装置２０の通水流量が増加された後、偏差算出部３２３は、必要通水流量（３７５０Ｌ／ｈ）と通水流量変更後の膜濾過装置群２の出力通水流量（３７００Ｌ／ｈ）との偏差量（５０Ｌ／ｈ）を算出する。
次いで、膜濾過装置選択部３２４は、通水流量を変更させる膜濾過装置２０を選択する。ここでは、膜濾過装置選択部３２４は、図１９に示すように、３台の膜濾過装置２０のうち最も負荷率の低い膜濾過装置２０である３号機の膜濾過装置２０を選択する。

次いで、判定部３２５は、偏差量（５０Ｌ／ｈ）が３号機の膜濾過装置２０の単位通水流量Ｕ（１５０Ｌ／ｈ）以上であるかを判定する。ここでは、偏差量は、３号機の膜濾過装置２０の単位通水流量Ｕを下回っているので、出力制御部３２６は、３号機の膜濾過装置２０の通水流量は変動させず、出力通水流量増加に係る制御を終了する。

以上説明した第２実施形態の濾過システム１によれば、上述した（１）〜（４）の効果を奏する他、以下のような効果を奏する。

（５）単位通水流量Ｕを複数の膜濾過装置２０それぞれに対して個別に設定し、判定部３２５に、選択された膜濾過装置２０の単位通水流量Ｕ以上であるかを判定させた。これにより、膜濾過装置群２を、定格流量の異なる複数の膜濾過装置２０により構成した場合に、それぞれの膜濾過装置２０の定格流量に応じて異なる単位通水流量Ｕを設定できる。また、判定部３２５に、偏差量が選択された膜濾過装置２０の単位通水流量Ｕ以上であるかを判定させたので、単位通水流量Ｕの異なる複数の膜濾過装置２０により膜濾過装置群２を構成した場合であっても、濾過システム１における出力通水流量の調整を適切に行える。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明した。しかし、本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、種々の形態で実施することができる。

例えば、本実施形態に係る濾過システム１は、５台の濾過装置２０を備えている。これに限らず、濾過システム１の濾過装置は、少なくとも２台あればよい。また、濾過システム１の濾過装置を６台以上設けた構成としてもよい。

本実施形態に係る濾過システム１においては、複数の濾過装置２０が、それぞれ４本の膜モジュール２１を備えている。これに限らず、濾過システム１において、複数の膜濾過装置２０が、それぞれ、１本〜３本、又は５本以上の膜モジュールを備える構成であってもよい。

本実施形態に係る濾過システム１においては、処理水使用設備１８で消費される透過水Ｗ２の水量を、処理水タンク１６に設けた水位センサ１７により検出する。これに限らず、濾過システム１において、処理水使用設備１８で消費される透過水Ｗ２の水量を、配水ラインＬ７に設けた流量センサにより検出するように構成してもよい。

本実施形態に係る濾過システム１においては、処理水タンク１６と逆洗水用タンク７とを別々に設けたが、これに制限されず、処理水タンク１６と逆洗水用タンク７とを共用する１つのタンクとして構成してもよい。

１ 濾過システム
２ 膜濾過装置群（濾過装置群）
２０ 膜濾過装置（濾過装置）
３２ 制御部
３２４ 膜濾過装置選択部（濾過装置選択部）
３２５ 判定部
３２６ 出力制御部
Ｕ 単位通水流量
Ｗ１ 原水（被処理水）
Ｗ２ 透過水

Claims (6)

1. 負荷率を連続的に変更して被処理水から透過水を製造可能な複数の濾過装置を備える濾過装置群と、要求された透過水の通水流量である要求負荷に応じて前記濾過装置群により製造される透過水の通水流量を制御する制御部と、を備える濾過システムであって、
   複数の前記濾過装置には、変動可能な通水流量の単位である単位通水流量が設定されており、
   前記制御部は、
   前記要求負荷に応じて必要とされる必要通水流量と、前記濾過装置群により出力される出力通水流量との偏差量を算出する偏差算出部と、
   前記必要通水流量が前記出力通水流量よりも大きい場合に前記複数の濾過装置のうち負荷率の低い濾過装置を選択し、前記必要通水流量が前記出力通水流量よりも小さい場合に前記複数の濾過装置のうち負荷率の高い濾過装置を選択する濾過装置選択部と、
   前記必要通水流量が前記出力通水流量よりも大きいと前記濾過装置選択部により選択された濾過装置の通水流量を前記単位通水流量分増加させ、前記必要通水流量が前記出力通水流量よりも小さいと前記濾過装置選択部により選択された濾過装置の通水流量を前記単位通水流量分減少させる出力制御部と、を備える濾過システム。
2. 前記制御部は、
   前記偏差算出部により算出された前記偏差量が前記単位通水流量以上であるかを判定する判定部を更に備え、
   前記出力制御部は、前記判定部により前記偏差量が前記単位通水流量以上であると判定された場合に、前記濾過装置選択部により選択された濾過装置の通水流量を変更させる請求項１に記載の濾過システム。
3. 前記単位通水流量は、前記複数の濾過装置それぞれに対して個別に設定され、
   前記判定部は、前記偏差量が前記濾過装置選択部により選択された濾過装置の単位通水流量以上であるかを判定する請求項２に記載の濾過システム。
4. 前記偏差算出部は、前記出力制御部により前記選択された濾過装置の通水流量が変更された場合、前記必要通水流量と通水流量変更後の前記濾過装置群の出力通水流量との偏差量を算出する請求項１〜３のいずれかに記載の濾過システム。
5. 前記複数の濾過装置には、優先順位が設定されており、
   前記濾過装置選択部は、前記複数の濾過装置の負荷率が等しい場合、
   前記必要通水流量が前記出力通水流量よりも大きいと、最も優先順位の高い濾過装置を選択し、
   前記必要通水流量が前記出力通水流量よりも小さいと、最も優先順位の低い濾過装置を選択する請求項１〜４のいずれかに記載の濾過システム。
6. 前記単位通水流量は、前記濾過装置の定格流量の１％〜５％に設定される請求項１〜５のいずれかに記載の濾過システム。

Images