JP2016097342A - 時期管理装置、時期管理方法、時期算出装置、およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】膜ろ過手段に対する薬品洗浄の実施時期を、薬品洗浄の事前準備期間を十分に確保して算出でき、適切な洗浄時期を超えて運転させる期間を短くすること。【解決手段】被処理水をろ過するセラミック膜モジュール２１に対して、被処理水の流れ方向に沿った上流側と下流側との圧力を計測する圧力計２６ａ，２６ｂと、流入流量を計測する流量計２７と、被処理水の温度を計測する温度計２８と、所定時点で計測した圧力から算出した膜ろ過差圧、流量、および温度に基づいて、所定時点ごとの補正透過流束値を算出する算出部３１と、複数の所定時点の補正透過流束値のデータベースを格納した記録部３３と、を備え、複数の補正透過流束値に対して適切な近似式を導出し、予め設定された補正透過流束閾値と導出した近似式とからセラミック膜モジュール２１に対して薬品洗浄処理を実施する時期を導出する。【選択図】図１

Description

本発明は、膜ろ過装置における薬品洗浄時期を予測する時期管理装置、時期管理方法、時期算出装置、およびプログラムに関する。

従来、浄水場に備えられるセラミックス膜ろ過装置においては、ろ過膜を再利用可能に構成されている。そのため、高い経済性を有するろ過装置ではあるが、ろ過処理を行った累積量に伴ってろ過膜が目詰まりすることがあるため洗浄処理が必要になる。この洗浄処理としては、可逆的膜ファウリングの回復のための水などを用いた物理洗浄処理と、不可逆的膜ファウリングの回復のための薬品を用いた薬品洗浄処理とがある。

そして、物理洗浄処理が４〜１２時間毎に実施される一方、薬品洗浄処理はさらに長い周期で実施されている。これは、薬品洗浄処理においては、酸性薬品、アルカリ性薬品、次亜塩素酸などの酸化剤、界面活性剤、またはキレート剤などの洗浄用薬品を使用する必要があることから、物理洗浄処理に比して長い洗浄時間を要するとともに極めて高コストになるためである。そのため、ろ過装置のメンテナンスコストの薬品洗浄処理に関しては、その実施周期、すなわち薬品洗浄処理を実施する間隔を管理して、その実施間隔をできる限り長くするのが望ましい。

そこで、ろ過膜の目詰まり程度を定量化して、各ろ過膜（膜モジュール）の目詰まりの有無を判定し、この判定結果に基づいて、適切な薬品処理時期を予測する方法が提案されている（特許文献１参照）。

特開２００１−１２０９６６号公報

しかしながら、本発明者が膜ろ過装置に対して種々実験および検討を行ったところ、ろ過膜に目詰まりが発生し始めてから、このろ過膜が使用できない状態になるまでの時間、具体的には日数は、ろ過膜の差圧に基づいて予測することが極めて困難であるという知見を得るに至った。特に、ろ過膜における目詰まりが進んだ状態では、一定の処理水量を確保するための圧力損失が大きくなり、ある一定の目詰まり状態において薬品洗浄を行う必要が生ずる。ところが、ろ過膜の差圧によって薬品洗浄時期を管理すると、ろ過膜を採用した膜ろ過手段の使用限界が急速に到来するように観察されるため、薬品洗浄処理のための準備期間が短くなってしまい、その結果、適切な洗浄時期を超えて運転せざるを得ない場合があった。

そこで従来は、ろ過膜を採用した膜ろ過手段に対して薬品洗浄処理を行うべき時点までの時間（薬品洗浄期間）を短めに設定して、薬品洗浄処理の実施間隔を短期間にすることで対応していた。一方、適切な薬品洗浄時期を逸して運転を行ってしまうと、膜ろ過手段を差圧が高くなった状態で運転させることになるため、エネルギーの消費が増加するとともに、薬品洗浄処理がし難くなる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、膜ろ過手段に対する薬品洗浄の実施時期を、薬品洗浄処理の実施の事前準備期間を十分に確保しつつ算出でき、適切な洗浄時期を超えて運転する期間を短くすることにより、エネルギーの消費を低減できるとともに、薬品洗浄処理に要するコストを低減できる時期管理装置、時期管理方法、時期算出装置、およびプログラムを提供することにある。

上述した課題を解決し、上記目的を達成するために、本発明に係る時期管理装置は、被処理水をろ過する膜ろ過手段に対して被処理水の流れ方向に沿った上流側および下流側の圧力を計測する圧力計測手段と、膜ろ過手段に流入する被処理水の流量を計測する流量計測手段と、膜ろ過手段に流入する被処理水の温度を計測する温度計測手段と、所定の時点における、圧力計測手段により計測された圧力、流量計測手段により計測された流量、および温度計測手段により計測された温度に基づいて、所定の時点ごとの補正透過流束値を算出する算出手段と、複数の所定の時点において、算出手段により算出された補正透過流束値を所定の時点ごとに関連付けて格納する記録手段と、を備え、算出手段が、記録手段に格納された複数の所定の時点における補正透過流束値から、補正透過流束値の時期依存性を示す近似式を導出し、近似式とあらかじめ設定された膜ろ過手段における補正透過流束値のしきい値とから、膜ろ過手段に対する洗浄の時期を算出することを特徴とする。

本発明に係る時期管理方法は、被処理水をろ過する膜ろ過手段に対して被処理水の流れ方向に沿った上流側および下流側の圧力を計測する圧力計測ステップと、膜ろ過手段に流入する被処理水の流量を計測する流量計測ステップと、膜ろ過手段に流入する被処理水の温度を計測する温度計測ステップと、所定の時点における、圧力計測ステップにおいて計測された圧力、流量計測ステップにおいて計測された流量、および温度計測ステップにおいて計測された温度に基づいて、所定の時点ごとに補正透過流束値を算出する補正透過流束算出ステップと、補正透過流束算出ステップにおいて算出された複数の所定の時点における補正透過流束値を、所定の時点ごとに関連付けて記録手段に格納する記録ステップと、記録手段に格納された複数の所定の時点における補正透過流束値から、補正透過流束値の時期依存性を示す近似式を導出した後、近似式とあらかじめ設定された膜ろ過手段における補正透過流束値のしきい値とから、膜ろ過手段に対する洗浄の時期を算出する洗浄時期算出ステップと、を含むことを特徴とする。

本発明に係る時期算出装置は、被処理水をろ過する膜ろ過手段に対して被処理水の流れ方向に沿った上流側および下流側の圧力、膜ろ過手段に流入する被処理水の流量、および膜ろ過手段に流入する被処理水の温度を入力可能に構成された入力手段と、所定の時点における、入力された被処理水の流れ方向に沿った上流側および下流側の圧力と、入力された流量と、入力された温度とに基づいて、所定の時点ごとの補正透過流束値を算出する算出手段と、複数の所定の時点において、算出手段が算出した補正透過流束値を所定の時点ごとに関連付けて記録手段に格納する記録手段と、を備え、記録手段に格納された複数の所定の時点における補正透過流束値から、補正透過流束値の時期依存性を示す近似式を導出した後、近似式とあらかじめ設定された膜ろ過手段における補正透過流束値のしきい値とから、膜ろ過手段に対する洗浄の時期を算出可能に構成されたことを特徴とする。

本発明に係るプログラムは、被処理水をろ過する膜ろ過手段に対して被処理水の流れ方向に沿った上流側および下流側の圧力が入力される圧力入力ステップと、膜ろ過手段に流入する被処理水の流量が入力される流量入力ステップと、膜ろ過手段に流入する被処理水の温度が入力される温度入力ステップと、所定の時点における、入力された被処理水の流れ方向に沿った上流側および下流側の圧力と、入力された流量と、入力された温度とに基づいて、所定の時点ごとの補正透過流束値を算出する補正透過流束算出ステップと、複数の所定の時点において、補正透過流束算出ステップにおいて算出した補正透過流束値を所定の時点ごとに関連付けて記録手段に格納する記録ステップと、記録手段に格納された複数の所定の時点における補正透過流束値から、補正透過流束値の時期依存性を示す近似式を導出した後、近似式とあらかじめ設定された膜ろ過手段における補正透過流束値のしきい値とから、膜ろ過手段に対する洗浄の時期を算出する洗浄時期算出ステップと、をコンピュータに実行させることを特徴とする。

本発明に係る時期管理装置、時期管理方法、時期算出装置、およびプログラムによれば、薬品洗浄の実施時期を、薬品洗浄処理の実施の事前準備期間を十分に確保しつつ算出でき、適切な洗浄時期を超えて運転する期間を短くすることにより、エネルギーの消費を低減できるとともに、薬品洗浄処理に要するコストを低減することが可能となる。

図１は、本発明の一実施形態における浄水場の構成を示す構成図である。 図２は、本発明の一実施形態において、薬品洗浄処理後のろ過膜における温度補正差圧の経過日数に従った変化を示すグラフである。 図３Ａは、ろ過膜における補正透過流束を説明するための略線図である。 図３Ｂは、ろ過膜における補正透過流束を説明するための略線図である。 図４は、図２における温度補正差圧から導出された補正透過流束の経過日数に従った変化を示すグラフである。 図５は、本発明の一実施形態による洗浄時期予測方法を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施形態の全図においては、同一または対応する部分には同一の符号を付す。また、本発明は以下に説明する実施形態によって限定されるものではない。

まず、本発明の一実施形態におけるセラミック膜ろ過装置を備えた浄水場について説明する。図１は、この一実施形態における浄水場１の構成を示す。図１に示すように、浄水場１においては、前処理設備１０およびろ過設備２０を少なくとも備える。また、浄水場１には、浄水場１に備えられた各種の設備を制御するための管理制御部３０が備えられる。

前処理設備１０は、浄水処理が行われる原水が流入されるとともに、必要に応じて凝集剤が注入される例えば複数の混和槽などを有する原水槽設備１１を備える。この原水槽設備１１は、水槽内を撹拌するための撹拌翼１３、および撹拌翼１３を回転させる攪拌機１２を備える。原水槽設備１１は、原水に凝集剤を注入して撹拌することによって、原水中の濁質や有機物などをマイクロフロック化させる凝集設備である。

ろ過設備２０は、セラミック膜モジュール２１を中心に構成され、膜供給ポンプ２２ａ、空気圧縮機２３ａ、空気槽２３ｂ、逆洗水槽２４、および薬品貯留槽２５を備える。膜供給ポンプ２２ａは、原水槽設備１１において処理された被処理水を、流れ方向に沿った上流側である一次側からセラミック膜モジュール２１に供給する。ろ過手段としてのセラミック膜モジュール２１は、供給された被処理水をろ過するろ過膜を複数備えて構成されている。これにより、前処理設備１０において凝集処理された原水は、セラミック膜モジュール２１によってろ過される。ろ過された処理水は膜ろ過水として二次側に流出して、後段に供給される。

また、膜ろ過水の一部は逆洗水槽２４に供給されて貯留される。逆洗水槽２４に貯留された膜ろ過水は、逆洗供給ポンプ２２ｂによってセラミック膜モジュール２１に供給されて物理洗浄である水逆洗に用いられる。水逆洗は、空気圧縮機２３ａにより圧縮された空気が貯留された空気槽２３ｂから供給される圧縮空気を用いて行われる。この水逆洗は、例えば４〜１２時間ごと、具体的には例えば６時間ごとの周期で定期的に行われる。また、水逆洗によって生じた膜逆洗排水は、排水槽（図示せず）において従来公知の方法により濃縮された後、濃縮汚泥が後段の汚泥処理設備（図示せず）に供給される。

薬品貯留槽２５には、例えば硫酸（Ｈ₂ＳＯ₄）や次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）などの、薬品洗浄処理に用いられる洗浄用薬液が貯留されている。薬品貯留槽２５に貯留された洗浄用薬液は、薬品循環ポンプ２２ｃによって、セラミック膜モジュール２１の一次側（原水側）に注入され、二次側（膜ろ過水側）に流出されてクロスフロー循環される。

また、セラミック膜モジュール２１における被処理水の流入側（一次側）および膜ろ過水の流出側（二次側）にはそれぞれ、圧力計測手段としての圧力計２６ａ，２６ｂが設置されている。さらに、セラミック膜モジュール２１の一次側には、被処理水の流量を計測する流量計測手段としての流量計２７、および被処理水の温度を計測する温度計測手段としての温度計２８が設置されている。

この一実施形態による時期管理装置および時期算出装置としての管理制御部３０は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭやＲＡＭなどの記憶媒体、モニタなどの出力装置、およびハードディスクなどの記録媒体を有して構成されるコンピュータ（ＰＣ）などからなる。管理制御部３０においては、記録媒体に、後述する薬品洗浄時期算出方法を実行可能な、一実施形態による所定のプログラムが格納されている。

この管理制御部３０は、上述したコンピュータによる演算処理部の一種である算出手段としての算出部３１、データベース処理部３２、および上述の記録媒体などからなる記録手段としての記録部３３を備える。また、算出部３１は、温度補正差圧算出部３１ａ、補正透過流束算出部３１ｂ、および薬品洗浄時期算出部３１ｃから構成される。算出部３１による演算処理の詳細については、後述する。

また、管理制御部３０は、入力手段としての入力部３４を通じて入力された圧力の計測値データなどに基づき、格納されたプログラムに従って薬品洗浄時期を算出可能に構成されている。なお、入力部３４は、外部からデータを入力可能に構成されたキーボードや入出力インターフェースなどからなる。また、上述したプログラムは、記録部３３などの記録媒体に記憶させても良く、記録媒体を用いれば、例えば上述したコンピュータに、この一実施形態によるプログラムをインストールすることができる。上述したプログラムを記憶した記録媒体は、非一過性の記録媒体であっても良い。非一過性の記録媒体は特に限定されないが、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、またはハードディスクなどの各種の記録媒体を採用することが可能である。また、管理制御部３０は、算出した薬品洗浄時期を出力手段としての出力部３５などに出力して外部に報知可能に構成されている。

記録部３３には、圧力計２６ａ，２６ｂにより計測されて入力された圧力、流量計２７により計測されて入力された流量、および温度計２８により計測されて入力された温度のそれぞれの計測値のデータが、データテーブルとして格納されている。データベース処理部３２は、この記録部３３に格納されたデータテーブルに対して検索や格納などの各種データベース処理を実行する。算出手段としての算出部３１は、データベース処理部３２によって記録部３３に格納されたデータベースを処理して、所定の種々の演算処理を行う。これによって、管理制御部３０は、この一実施形態による薬品洗浄時期予測方法を実行する。

（薬品洗浄時期予測方法）
次に、管理制御部３０により実行される、この一実施形態による時期管理方法である薬品洗浄時期予測方法について説明する。図２は、上述したセラミック膜モジュール２１における、薬品洗浄処理後からの経過日数に沿った温度補正差圧の変化の一例を示すグラフである。なお、図２において、温度補正差圧は、圧力計２６ａにより計測された一次側圧力と、圧力計２６ｂにより計測された二次側圧力とに基づいて算出された膜ろ過差圧に対して、温度計２８により計測された温度に基づいて、被処理水の温度を２５℃として補正された膜ろ過差圧である。

さて、上述したように、薬品洗浄処理の時期を予測する従来の方法においては、圧力計２６ａ，２６ｂにより計測された２箇所の圧力から算出された膜ろ過差圧を用いて、次の薬品洗浄処理を行う時期を管理していた。そこで、本発明者は、図２に示すような温度補正差圧に基づいて薬品洗浄処理を行う時期を算出しようとした。ところが、薬品洗浄処理を行ってから日数が経過すると、ある時点以降、温度補正差圧が急激に増加してしまうことが判明した。具体的に、図２に示すように、２度目の薬品洗浄処理後から所定の日数、例えば１００日程度経過すると、これ以降において温度補正差圧の上昇が急峻になってしまう。そのため、従来の方法では、温度補正差圧から薬品洗浄時期を精度良く算出して予測することは極めて困難であった。

そこで、本発明者は、種々実験および鋭意検討を行い、膜ろ過差圧に基づいて算出可能な透過流束（透過水流束）を導出することで、膜ろ過差圧によるよりも変化を直線的に把握可能であることを知見した。そして、本発明者はさらなる鋭意検討を行い、セラミック膜モジュール２１における補正透過流束から薬品洗浄時期を算出して予測可能な方法を想起するに至った。ここで、透過流束とは、被処理水５０などの液体の透過流量（ｍ³／ｄ）を、ろ過膜５１の膜面積（ｍ²）で除したものである。換言すると、透過流束とは、ろ過膜５１の単位面積当たりの１日での被処理水５０の透過速度（（ｍ³／ｍ²／ｄ＝）ｍ／ｄ）である。

図３Ａおよび図３Ｂは、セラミック膜モジュール２１の膜ろ過処理における補正透過流束を説明するための略線図である。図３Ａに示すように、セラミック膜モジュール２１のろ過膜５１に形成されたそれぞれの穴５１ａを、被処理水５０が通過する束と考える。この束は、薬品洗浄処理を行った直後においてはろ過膜５１のほぼ全体において、目詰まり状態が解消されている。ここで、膜ろ過差圧ΔＰは、ろ過膜５１に対して被処理水の流れ方向に沿った上流側の一次側圧力Ｐ₁と下流側の二次側圧力Ｐ₂との差（ΔＰ＝Ｐ₁−Ｐ₂）により定義される。なお、図１に示すように、セラミック膜モジュール２１を立てて使用する場合には、原水側圧力にセラミック膜モジュール２１の高さ分の圧力がさらに作用しているため、この一実施形態において膜ろ過差圧ΔＰは、以下の（１）式に基づいて算出される。このとき、Ｐ₀は、セラミック膜モジュール２１の高さに依存した一定圧力であるため、定数として扱って良い。
ΔＰ＝（一次側圧力Ｐ₁−二次側圧力Ｐ₂−高さ分圧力Ｐ₀＝）Ｐ₁−Ｐ₂−Ｐ₀ …（１）

そして、図３Ｂに示すように、ろ過膜５１の穴５１ａが目詰まりしていくのに従って、被処理水５０が流れる束の数が減少する。これに伴って、ろ過膜５１を透過する被処理水５０の量も減少することになり、透過流束が減少する。この際、被処理水の流量を一定にしてろ過設備２０を運転する場合、運転のために必要な膜ろ過差圧が上昇する。このように、透過流束は膜ろ過差圧と対応関係にある。また、一定流量での運転を継続させるためには、透過流束が減少に伴って膜供給ポンプ２２ａの出力を増加させる必要が生じる。

また、透過流束は、被処理水５０の温度によってその値が変化する。そのため、被処理水５０の温度の違いに対して透過流束の状態を適正に把握する必要がある。そこで、本発明者は、透過流束に対して温度補正を行った補正透過流束を、薬品洗浄処理の時期を予測する演算の指標とする方法を想起した。

次に、この一実施形態による補正透過流束を指標とした薬洗洗浄時期の算出方法を説明する。図５は、この一実施形態による薬洗洗浄時期の算出方法を説明するためのフローチャートである。

すなわち、まず、従来公知の方法によって水逆洗を行った後の汚れの影響のない状態となる所定時点において、圧力計２６ａ，２６ｂにより計測された圧力の計測値が、入力部３４を介して算出部３１の温度補正差圧算出部３１ａに入力される（ステップＳＴ１）。なお、圧力の計測値のデータは、作業者が、圧力計２６ａ，２６ｂに表示された計測値を読み取って、管理制御部３０の入力部３４を用いて入力しても良い。この圧力の計測値のデータは、計測と同程度の頻度で、管理制御部３０の入力部３４を介してデータベース処理部３２に供給され、記録部３３のデータベースに格納される。

その後、温度補正差圧算出部３１ａは、セラミック膜モジュール２１に対して被処理水の流れ方向に沿った、上流側の一次側圧力と下流側の二次側圧力との膜ろ過差圧（水逆洗後の初期膜ろ過差圧）を算出する（ステップＳＴ２）。この算出された膜ろ過差圧のデータは、計測と同程度の頻度で、管理制御部３０のデータベース処理部３２に供給され、記録部３３のデータベースに格納される。

一方、水逆洗を行った後の汚れの影響のない状態において、流量計２７によってセラミック膜モジュール２１に流入する被処理水の流量が計測され、入力部３４を介してデータベース処理部３２に供給される（ステップＳＴ３）。他方、水逆洗を行った後の汚れの影響のない状態において、温度計２８によってセラミック膜モジュール２１に流入する被処理水の温度が計測され、入力部３４を介してデータベース処理部３２に供給される（ステップＳＴ４）。これらの流量および温度の計測値のデータは、計測と同程度の頻度で、管理制御部３０の入力部３４を介してデータベース処理部３２に供給され、記録部３３のデータベースに格納される。なお、流量および温度の計測値のデータは、作業者が、流量計２７や温度計２８に表示された計測値を読み取って、管理制御部３０の入力部３４を用いて入力しても良い。また、以上のステップＳＴ１〜ＳＴ４は、必ずしも上述した順序に限定されず、ステップＳＴ１，ＳＴ３，ＳＴ４については、ほぼ同時に行うのが好ましい。

次に、算出部３１の温度補正差圧算出部３１ａは、データベースに格納された所定時点における温度のデータに基づいて、被処理水の粘度μを算出する。ここで、温度ｔ（℃）における水の粘度μ（Ｐａ・ｓ）は例えば下式の（２）式から算出可能である。

その後、温度補正差圧算出部３１ａは、データベースに格納された、温度の計測と同じ所定時点における膜ろ過差圧のデータに対して、算出された粘度μの値に基づいた温度補正を行うことによって、温度補正差圧を算出する（ステップＳＴ５）。ここで、水温を２５℃に換算した温度補正差圧Δｐ（ｋＰａ）は、上述した（２）式の水の粘度μから例えば下式の（３）式により算出可能である。なお、ΔＰ（ｋＰａ）は、計測された膜ろ過差圧である。

そして、算出された温度補正差圧の値は、データベース処理部３２によって記録部３３のデータベースに格納される（ステップＳＴ６）。管理制御部３０は、これらの一連のデータベース処理および演算処理を、好適には水逆洗の実施後に毎回行うことによって、記録部３３に温度補正差圧における複数のデータからなるデータベースを作成する。これにより、図２に示すようなセラミック膜モジュール２１における温度補正差圧の経時的な変化のデータが得られる。

その後、管理制御部３０における算出部３１の補正透過流束算出部３１ｂにより、補正透過流束値の算出が行われる。すなわち、補正透過流束算出部３１ｂは、データベースに格納された所定時点における流量のデータと、同じ所定時点における、算出された温度補正差圧のデータとに基づいて演算処理を行い、セラミック膜モジュール２１の補正透過流束値を算出する（ステップＳＴ７）。具体的に、補正透過流束算出部３１ｂは、流量のデータと温度補正差圧のデータとに基づいて、例えば下式の（４）式に従った演算処理を行う。

これにより、補正透過流束算出部３１ｂは、補正透過流束値Ｊ_vを算出する。この一実施形態において算出される補正透過流束値Ｊ_vは、基準温度を２５℃として膜ろ過差圧が１００ｋＰａの場合の、単位面積当たりかつ１日当たりの透過流量である。なお、Ｊ_vは補正透過流束（ｍ／ｄ）、Ｖは基準流量（ｍ³／ｄ）、Δｐは上述の（３）式で求められた温度補正差圧であり、Ｓはセラミック膜モジュール２１の膜面積（ｍ²）であってあらかじめ取得可能な既知の定数である。

補正透過流束算出部３１ｂにより算出された補正透過流束値Ｊ_vは、データベース処理部３２によって、圧力、流量および温度が計測された所定時点、ここでは経過日と関連付けされて記録部３３のデータベースに格納される（ステップＳＴ８）。

そして、管理制御部３０においては、これらの一連のデータベース処理および演算処理を、後の薬品洗浄時期の算出に必要となる所定のデータ数分以上の複数回行われる（ステップＳＴ９：Ｎｏ）。これによって、管理制御部３０の記録部３３に、複数の補正透過流束値のデータからなるデータベースが作成される。

図４は、図２に示す温度補正差圧のデータに基づいて、上述のように算出されて得られた、経過日数に従った補正透過流束のデータを示すグラフである。図４に示すように、補正透過流束は、図２に示す温度補正差圧の場合と異なり、セラミック膜モジュール２１に対する薬品洗浄処理後から長い経過日数を経ても、急峻な変化は生じない。具体的には、図２中の丸囲みの部分の時期において、温度補正差圧は指数関数的に急激に増加しているのに対し、同じ時期である図４中丸囲みの部分の時期においては、補正透過流束は直線的に緩やかに減少している。

そして、図５に示すように、記録部３３に格納された補正透過流束値のデータ数が所定のデータ数以上になった段階（ステップＳＴ９：Ｙｅｓ）以降において、算出部３１における薬品洗浄時期算出部３１ｃは、所定のデータ数の補正透過流束値に対して、好適な近似法に基づいた近似式を導出する（ステップＳＴ１０）。ここで、この一実施形態においては、薬品洗浄時期算出部３１ｃは、例えば薬品洗浄処理を実施した３０日後の時点から直近の時点（図４中、データ右端の時点）までの補正透過流束値に対して、例えば最小二乗法を用いて１次近似式を導出する。この１次近似式は、補正透過流束値の時期依存性を示し、図４に示す直線ｆで表すことができる。

他方、セラミック膜モジュール２１に対して薬品洗浄処理を実施すべき状態になるまで膜ろ過処理を行った場合の補正透過流束閾値Ｊ_v0を、セラミック膜モジュール２１に対する実験などによってあらかじめ測定しておく。そして、薬品洗浄時期算出部３１ｃの演算処理により、図４に示す直線ｆで表される１次近似式と、あらかじめ測定された補正透過流束閾値Ｊ_v0とが交わる点における経過日数Ｘを算出する（図５中、ステップＳＴ１１）。そして、薬品洗浄時期算出部３１ｃにより算出された経過日数Ｘを、薬品洗浄時期として出力部３５に出力する。以上により、管理制御部３０は、入力されたデータに対する演算処理によってセラミック膜モジュール２１における薬品洗浄処理を行うべき時点を予測することができる。

以上説明した一実施形態によれば、セラミック膜モジュール２１における一次側と二次側との圧力の差圧から、セラミック膜モジュール２１に対する薬品洗浄処理後の経過日数に対して経時的に変化する補正透過流束値を算出し、薬品洗浄処理後の経過日数に対する補正透過流束値の変化を、近似式によって近似した後、この近似式とあらかじめ設定された補正透過流束閾値とから、セラミック膜モジュール２１に対して薬品洗浄処理を実施すべき時点（日時）を算出することができるので、薬品洗浄時期を精度良く予測することができる。そのため、薬品洗浄処理の実施時期を、薬品洗浄処理の実施の事前準備期間を十分に確保できる時点で予測できるので、適切な洗浄時期を超えて運転をする期間を短くすることができ、膜供給ポンプ２２ａの出力の増加によるエネルギーの消費を低減できるとともに、薬品洗浄処理に要するコストを低減できる。

以上、本発明の一実施形態について具体的に説明したが、本発明は、上述の一実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、上述の一実施形態において挙げた数値、日数はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる数値、日数を用いても良い。

例えば上述した一実施形態においては、計測を日ごとに行っており、所定の時点の間隔を１日としているが、計測を数時間ごとにしたり数日ごとにしたりすることも可能である。すなわち、所定の時点の間隔を数時間から複数日とすることが可能である。

例えば上述した一実施形態においては、近似式として、最小二乗法により導出した１次近似式を採用しているが、必ずしも最小二乗法による１次近似式に限定されるものではなく、種々の適切な近似方法によって導出された種々の近似を採用することができる。例えば、線形近似、対数近似、多項式近似、指数近似、および移動平均などの種々の近似を採用することが可能である。

１ 浄水場
１０ 前処理設備
１１ 原水槽設備
１２ 攪拌機
１３ 撹拌翼
２０ ろ過設備
２１ セラミック膜モジュール
２２ａ 膜供給ポンプ
２２ｂ 逆洗供給ポンプ
２２ｃ 薬品循環ポンプ
２３ａ 空気圧縮機
２３ｂ 空気槽
２４ 逆洗水槽
２５ 薬品貯留槽
２６ａ，２６ｂ 圧力計
２７ 流量計
２８ 温度計
３０ 管理制御部
３１ 算出部
３１ａ 温度補正差圧算出部
３１ｂ 補正透過流束算出部
３１ｃ 薬品洗浄時期算出部
３２ データベース処理部
３３ 記録部
３４ 入力部
３５ 出力部
５０ 被処理水
５１ ろ過膜
５１ａ 穴

Claims (4)

1. 被処理水をろ過する膜ろ過手段に対して前記被処理水の流れ方向に沿った上流側および下流側の圧力を計測する圧力計測手段と、
   前記膜ろ過手段に流入する前記被処理水の流量を計測する流量計測手段と、
   前記膜ろ過手段に流入する前記被処理水の温度を計測する温度計測手段と、
   所定の時点における、前記圧力計測手段により計測された圧力、前記流量計測手段により計測された流量、および前記温度計測手段により計測された温度に基づいて、前記所定の時点ごとの補正透過流束値を算出する算出手段と、
   複数の前記所定の時点において、前記算出手段により算出された補正透過流束値を前記所定の時点ごとに関連付けて格納する記録手段と、を備え、
   前記算出手段が、前記記録手段に格納された複数の前記所定の時点における補正透過流束値から、補正透過流束値の時期依存性を示す近似式を導出し、前記近似式とあらかじめ設定された前記膜ろ過手段における補正透過流束値のしきい値とから、前記膜ろ過手段に対する洗浄の時期を算出する
   ことを特徴とする時期管理装置。
2. 被処理水をろ過する膜ろ過手段に対して前記被処理水の流れ方向に沿った上流側および下流側の圧力を計測する圧力計測ステップと、
   前記膜ろ過手段に流入する前記被処理水の流量を計測する流量計測ステップと、
   前記膜ろ過手段に流入する前記被処理水の温度を計測する温度計測ステップと、
   所定の時点における、前記圧力計測ステップにおいて計測された圧力、前記流量計測ステップにおいて計測された流量、および前記温度計測ステップにおいて計測された温度に基づいて、前記所定の時点ごとに補正透過流束値を算出する補正透過流束算出ステップと、
   前記補正透過流束算出ステップにおいて算出された複数の前記所定の時点における補正透過流束値を、前記所定の時点ごとに関連付けて記録手段に格納する記録ステップと、
   前記記録手段に格納された複数の前記所定の時点における補正透過流束値から、補正透過流束値の時期依存性を示す近似式を導出した後、前記近似式とあらかじめ設定された前記膜ろ過手段における補正透過流束値のしきい値とから、前記膜ろ過手段に対する洗浄の時期を算出する洗浄時期算出ステップと、を含む
   ことを特徴とする時期管理方法。
3. 被処理水をろ過する膜ろ過手段に対して前記被処理水の流れ方向に沿った上流側および下流側の圧力、前記膜ろ過手段に流入する前記被処理水の流量、および前記膜ろ過手段に流入する前記被処理水の温度を入力可能に構成された入力手段と、
   所定の時点における、前記入力された前記被処理水の流れ方向に沿った上流側および下流側の圧力と、前記入力された流量と、前記入力された温度とに基づいて、前記所定の時点ごとの補正透過流束値を算出する算出手段と、
   複数の前記所定の時点において、前記算出手段が算出した補正透過流束値を前記所定の時点ごとに関連付けて記録手段に格納する記録手段と、を備え、
   前記記録手段に格納された複数の前記所定の時点における補正透過流束値から、補正透過流束値の時期依存性を示す近似式を導出した後、前記近似式とあらかじめ設定された前記膜ろ過手段における補正透過流束値のしきい値とから、前記膜ろ過手段に対する洗浄の時期を算出可能に構成された
   ことを特徴とする時期算出装置。
4. 被処理水をろ過する膜ろ過手段に対して前記被処理水の流れ方向に沿った上流側および下流側の圧力が入力される圧力入力ステップと、
   前記膜ろ過手段に流入する前記被処理水の流量が入力される流量入力ステップと、
   前記膜ろ過手段に流入する前記被処理水の温度が入力される温度入力ステップと、
   所定の時点における、前記入力された前記被処理水の流れ方向に沿った上流側および下流側の圧力と、前記入力された流量と、前記入力された温度とに基づいて、前記所定の時点ごとの補正透過流束値を算出する補正透過流束算出ステップと、
   複数の前記所定の時点において、前記補正透過流束算出ステップにおいて算出した補正透過流束値を前記所定の時点ごとに関連付けて記録手段に格納する記録ステップと、
   前記記録手段に格納された複数の前記所定の時点における補正透過流束値から、補正透過流束値の時期依存性を示す近似式を導出した後、前記近似式とあらかじめ設定された前記膜ろ過手段における補正透過流束値のしきい値とから、前記膜ろ過手段に対する洗浄の時期を算出する洗浄時期算出ステップと、
   をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。

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