JP2018153789A - 水処理システム - Google Patents

Abstract

【課題】逆浸透膜モジュールの洗浄時間を短縮できると共に、薬剤の添加量を低減できる水処理システムを提供すること。
【解決手段】逆浸透膜モジュール５の膜の二次側から一次側に向けて透過水の移動が生じるように、逆浸透膜モジュール５の浸透圧を調整する浸透圧調整部４と、逆浸透膜モジュール５に洗浄補助剤を添加する洗浄補助剤添加部４と、逆浸透膜モジュール５の一次側入口側５１１の圧力と二次側出口側５２０の圧力とに基づいて演算される透過流束、及び逆浸透膜モジュール５の一次側入口側５１１の圧力と一次側出口側５１２の圧力との差圧であるモジュール間差圧に基づいて、逆浸透膜モジュール５の洗浄コースを判定する洗浄コース判定部２１と、洗浄コース判定部２１により判定された洗浄コースに基づいて、逆浸透膜モジュール５の洗浄動作を実行させるように、浸透圧調整部４及び洗浄補助剤添加部４を制御する洗浄制御部２２と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、逆浸透膜モジュールを備える水処理システムに関する。

医薬品や化粧品の製造、電子部品や精密機器の洗浄等においては、不純物を含まない高純度の純水が使用される。この種の純水は、一般に、地下水、水道水等の供給水を逆浸透膜分離装置で処理し、得られた透過水を精製することにより製造される。逆浸透膜分離装置は、逆浸透膜モジュールを備えており、供給水を透過水と濃縮水とに分離することができる。以下の説明においては、逆浸透膜モジュールを「ＲＯ膜モジュール」、逆浸透膜を「ＲＯ膜」ともいう。

ここで、ＲＯ膜モジュールのＲＯ膜の一次側の膜面に付着したファウリング物質などを除去するために、ＲＯ膜モジュールの膜の二次側から一次側に透過水の移動が生じるように正浸透作用を発生させ、その後、ＲＯ膜モジュールの膜の一次側に酸又はアルカリなどの薬剤を添加する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１５−１６４０４号公報

ＲＯ膜モジュールのＲＯ膜の一次側の膜面に付着したファウリング物質などには、複数の種類が存在する。そのため、特許文献１に記載の技術を用いてＲＯ膜モジュールを洗浄する場合に、単に、正浸透作用を発生させ、薬剤を添加するだけでは、洗浄時間が長くなり、薬剤の添加量が多くなる可能性がある。よって、ＲＯ膜モジュールの洗浄について、洗浄時間及び薬剤の添加量を最適化して、洗浄時間を短縮し、薬剤の量が低減されることが望まれている。

本発明は、逆浸透膜モジュールの洗浄時間を短縮できると共に、薬剤の添加量を低減できる水処理システムを提供することを目的とする。

本発明は、供給水を透過水と濃縮水とに分離する逆浸透膜モジュールと、前記逆浸透膜モジュールの膜の二次側から一次側に向けて透過水の移動が生じるように、前記逆浸透膜モジュールの浸透圧を調整する浸透圧調整部と、前記逆浸透膜モジュールに洗浄補助剤を添加する洗浄補助剤添加部と、前記逆浸透膜モジュールの一次側入口側の圧力と二次側出口側の圧力とに基づいて演算される透過流束、及び前記逆浸透膜モジュールの一次側入口側の圧力と一次側出口側の圧力との差圧であるモジュール間差圧に基づいて、前記逆浸透膜モジュールの洗浄コースを判定する洗浄コース判定部と、前記洗浄コース判定部により判定された洗浄コースに基づいて、前記逆浸透膜モジュールの洗浄動作を実行させるように、前記浸透圧調整部及び前記洗浄補助剤添加部を制御する洗浄制御部と、を備える水処理システムに関する。

また、前記洗浄補助剤添加部は、前記逆浸透膜モジュールで分離された濃縮水を前記逆浸透膜モジュールの上流側に循環させる濃縮水循環ライン、又は、供給水を吸入して前記逆浸透膜モジュールに向けて吐出する加圧ポンプの上流側に、洗浄補助剤を添加することが好ましい。

また、前記洗浄コース判定部は、前記逆浸透膜モジュールの前記透過流束が低下し、かつ、前記逆浸透膜モジュールの前記モジュール間差圧が増加した場合には、前記逆浸透膜モジュールについて、生物汚染傾向であると判定し、又は、生物汚染傾向及びスケール汚染傾向であると判定することが好ましい。

また、前記洗浄コース判定部は、前記逆浸透膜モジュールの前記透過流束が低下し、かつ、前記逆浸透膜モジュールの前記モジュール間差圧が増加しない場合には、前記逆浸透膜モジュールについて、スケール汚染傾向であると判定し、又は、有機物詰まりがあると判定することが好ましい。

また、前記洗浄コース判定部は、前記逆浸透膜モジュールの前記透過流束が低下せずに、かつ、前記逆浸透膜モジュールの前記モジュール間差圧が増加した場合には、前記逆浸透膜モジュールについて、生物汚染傾向であると判定することが好ましい。

また、前記洗浄制御部は、前記洗浄コースに基づく前記逆浸透膜モジュールの洗浄動作の実行後に、水処理システムの系内の水を入れ替える第一フラッシング運転を実行すると共に、前記第一フラッシング運転の実行後に、前記逆浸透膜モジュールの一次側を洗浄する第二フラッシング運転を実行することが好ましい。

本発明によれば、逆浸透膜モジュールの洗浄時間を短縮できると共に、薬剤の添加量を低減できる水処理システムを提供することができる。

一実施形態に係る水処理システムの全体構成図である。 汚染条件により判定される汚染状態の判定結果の一例を示す図である。 本実施形態に係る水処理システムの洗浄方法の全体のフローを示すフローチャートである。 洗浄コース判定工程により汚染状態を判定する工程を示すフローチャートである。 生物汚染傾向洗浄コースにおける洗浄制御を示すフローチャートである。 生物汚染傾向洗浄コースにおいて実行される洗浄制御において、ＲＯ膜モジュールの膜に付着した付着物が剥離される様子を説明する図である。 スケール汚染傾向洗浄コース又は有機物詰まり洗浄コースにおける洗浄制御を示すフローチャートである。 スケール汚染傾向洗浄コース又は有機物詰まり洗浄コースにおいて実行される洗浄制御において、ＲＯ膜モジュールの膜に付着した付着物が剥離される様子を説明する図である。

本発明の一実施形態に係る水処理システムについて、図面を参照しながら説明する。図１は、一実施形態に係る水処理システム１の全体構成図である。図２は、汚染条件により判定される汚染状態の判定結果の一例を示す図である。

図１に示すように、本実施形態に係る水処理システム１は、加圧ポンプ２と、加圧側インバータ３と、逆浸透膜モジュールとしてのＲＯ膜モジュール５と、浸透圧調整部及び洗浄補助剤添加部としての薬剤添加装置４と、安全弁３１と、透過水弁３２と、濃縮水循環弁３３と、比例制御排水弁３４と、制御部２０と、を備える。

また、水処理システム１は、第１圧力センサＰ１と、第２圧力センサＰ２と、第３圧力センサＰ３と、第１電気伝導率センサＥＣ１と、第２電気伝導率センサＥＣ２と、水温センサＴＥと、第１流量センサＦＭ１と、第２流量センサＦＭ２と、を備える。
制御部２０には、加圧側インバータ３、透過水弁３２、濃縮水循環弁３３、比例制御排水弁３４、薬剤添加装置４、第１圧力センサＰ１、第２圧力センサＰ２、第３圧力センサＰ３、第１電気伝導率センサＥＣ１、第２電気伝導率センサＥＣ２、水温センサＴＥ、第１流量センサＦＭ１、第２流量センサＦＭ２が電気的に接続されている。なお、制御部２０と被制御対象機器との電気的接続線の図示については、省略している。

また、水処理システム１は、供給水ラインＬ１と、透過水ラインＬ２と、濃縮水ラインＬ３と、濃縮水循環ラインＬ４と、排水ラインＬ５と、透過水返送ラインＬ６と、を備える。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。

供給水ラインＬ１は、供給水Ｗ１をＲＯ膜モジュール５に供給するラインである。供給水ラインＬ１の上流側の端部は、供給水Ｗ１の供給源（不図示）に接続されている。供給水ラインＬ１の下流側の端部は、ＲＯ膜モジュール５の一次側入口ポート５１１（一次側入口側）に接続されている。供給水ラインＬ１には、上流側から下流側に向かって、薬剤添加装置４、加圧ポンプ２、第１圧力センサＰ１、第１電気伝導率センサＥＣ１、ＲＯ膜モジュール５が、この順に設けられている。

加圧ポンプ２は、供給水ラインＬ１を流通する供給水Ｗ１を吸入し、ＲＯ膜モジュール５へ向けて圧送（吐出）する装置である。加圧ポンプ２には、加圧側インバータ３から周波数が変換された駆動電力が供給される。加圧ポンプ２は、供給（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。

加圧側インバータ３は、加圧ポンプ２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。加圧側インバータ３には、制御部２０から指令信号が入力される。加圧側インバータ３は、制御部２０により入力された指令信号（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加圧ポンプ２に出力する。

第１圧力センサＰ１は、加圧ポンプ２の吐出圧力（運転圧力）を検出する機器である。第１圧力センサＰ１は、加圧ポンプ２の吐出側近傍に配置されている。加圧ポンプ２の吐出側近傍とは、加圧ポンプ２の吐出圧力と看做せる圧力を検出できる位置を意味する。第１圧力センサＰ１で検出された供給水Ｗ１の圧力（以下、「検出圧力値」ともいう）は、制御部２０へ検出信号として送信される。

薬剤添加装置４は、供給水ラインＬ１、濃縮水ラインＬ３及び濃縮水循環ラインＬ４のうちの１つ以上のラインに、浸透圧調整剤（薬剤）及び洗浄補助剤（薬剤）を添加する装置である。本実施形態においては、薬剤添加装置４は、供給水ラインＬ１における加圧ポンプ２の上流側において、供給水ラインＬ１を流通する供給水Ｗ１に浸透圧調整剤及び洗浄補助剤を添加する。詳細には、薬剤添加装置４は、濃縮水循環ラインＬ４（後述）の接続部Ｊ２と加圧ポンプ２との間における供給水ラインＬ１において、浸透圧調整剤（薬剤）及び洗浄補助剤（薬剤）を添加する。

薬剤添加装置４は、ＲＯ膜モジュール５の膜の一次側の供給水Ｗ１に浸透圧調整剤を添加することで、ＲＯ膜モジュール５の膜の一次側の供給水Ｗ１の濃度を上昇させて、ＲＯ膜モジュール５の膜の二次側から一次側に向けて透過水Ｗ２の移動が生じるように、ＲＯ膜モジュール５の膜の一次側の供給水Ｗ１の浸透圧を調整する。

なお、本実施形態においては、ＲＯ膜モジュール５の膜の一次側とは、ＲＯ膜モジュール５において逆浸透が生じる場合におけるＲＯ膜モジュール５の上流側を意味し、ＲＯ膜モジュール５において正浸透が生じる場合には、ＲＯ膜モジュール５の下流側となる。また、ＲＯ膜モジュール５の膜の二次側とは、ＲＯ膜モジュール５の膜において逆浸透が生じる場合におけるＲＯ膜モジュール５の下流側を意味し、ＲＯ膜モジュール５において正浸透が生じる場合には、ＲＯ膜モジュール５の上流側となる。

薬剤添加装置４により供給水Ｗ１に添加される浸透圧調整剤としては、例えば、塩化ナトリウムなどの塩、水酸化ナトリウムや水酸化カリウムなどのアルカリ、有機酸（例：シュウ酸，クエン酸）又は無機酸（例：塩酸，硫酸，硝酸）などの酸が挙げられる。なお、塩、アルカリ、酸などを主体として、分散剤、殺菌剤などを添加してもよい。

薬剤添加装置４は、供給水ラインＬ１におけるＲＯ膜モジュール５の膜の一次側を流通する供給水Ｗ１に洗浄補助剤を添加することで、ＲＯ膜モジュール５の膜面のファウリング（閉塞）の解消を促進させる。洗浄補助剤としては、主に、ＲＯ膜モジュール５の膜面のファウリング（閉塞）の解消を促進させるファウリング解消促進剤や、ＲＯ膜モジュール５の膜面を殺菌する殺菌剤が使用される。ファウリングとは、供給水Ｗ１に含まれる汚濁物質がＲＯ膜モジュール５の膜の表面や細孔内に沈着する現象である。ファウリングには、例えば、生物汚染を原因とするもの（バイオファウリング）や、スケール（例えば、カルシウムスケール、シリカスケール、鉄系スケールなど）汚染を原因とするものや、有機物汚染を原因とするものなどがある。供給水Ｗ１の汚濁物質濃度が増加すると、ファウリングが発生しやすくなる。ファウリングが発生すると、膜の細孔が閉塞されるため、ＲＯ膜モジュール５における透過流束（後述）が低下したり、ＲＯ膜モジュール５におけるモジュール間差圧（後述）が増加する。

薬剤添加装置４は、ＲＯ膜モジュール５の膜の一次側に洗浄補助剤を添加することで、ＲＯ膜モジュール５における生物汚染の解消を促進させるためにＲＯ膜モジュール５の膜面を殺菌したり、ＲＯ膜モジュール５に付着したスケールの解消を促進させたり、ＲＯ膜モジュール５における有機物詰まりの解消を促進させることができる。薬剤添加装置４により添加される洗浄補助剤の濃度や接触時間は、ＲＯ膜モジュール５の膜面のファウリングの程度により適宜調整される。

薬剤添加装置４より濃縮水Ｗ３に添加される洗浄補助剤としては、ファウリング物質の種類に応じて、例えば、次のような薬剤が使用される。
ＲＯ膜モジュール５が生物汚染傾向の場合には、洗浄補助剤として、結合塩素、安定化塩素又は臭素などの殺菌剤や、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムなどのアルカリが使用される。
ＲＯ膜モジュール５がスケール汚染傾向の場合には、洗浄補助剤として、有機酸（例：シュウ酸，クエン酸）又は無機酸（例：塩酸，硫酸，硝酸）などの酸、キレート剤、スケール分散剤などが使用される。
ＲＯ膜モジュール５が有機物詰まりの場合には、洗浄補助剤として、水酸化ナトリウムや水酸化カリウムなどのアルカリや、界面活性剤などが使用される。

第１電気伝導率センサＥＣ１は、ＲＯ膜モジュール５の膜の一次側の供給水Ｗ１の電気伝導率を検出する機器である。第１電気伝導率センサＥＣ１で検出された供給水Ｗ１の電気伝導率は、制御部２０へ検出信号として送信される。第１電気伝導率センサＥＣ１で検出された供給水Ｗ１の電気伝導率は、制御部２０において、換算式や換算テーブル等に基づいて、浸透圧に換算される。

ＲＯ膜モジュール５は、加圧ポンプ２から吐出された供給水Ｗ１を、溶存塩類が除去された透過水Ｗ２と、溶存塩類が濃縮された濃縮水Ｗ３とに膜分離処理する設備である。ＲＯ膜モジュール５は、単一又は複数のＲＯ膜エレメント（不図示）を備える。ＲＯ膜モジュール５は、これらＲＯ膜エレメントにより供給水Ｗ１を膜分離処理し、透過水Ｗ２及び濃縮水Ｗ３を製造する。ＲＯ膜は、分子量が数十程度のものを濾過可能な膜である。このＲＯ膜には、ナノ濾過膜（ＮＦ膜）も含まれる。ナノ濾過膜は、２ｎｍ程度よりも小さい粒子や高分子（分子量が最大数百程度の物質）の透過を阻止可能な液体分離膜である。なお、ナノ濾過膜は、ルーズＲＯ膜と呼ばれることもある。

透過水ラインＬ２は、ＲＯ膜モジュール５で分離された透過水Ｗ２を送出するラインである。透過水ラインＬ２の上流側の端部は、ＲＯ膜モジュール５の二次側ポート５２０（二次側出口側）に接続されている。透過水ラインＬ２の下流側の端部は、需要先の装置（不図示）や処理水タンク（不図示）などに接続されている。透過水ラインＬ２には、上流側から下流側に向けて順に、第２圧力センサＰ２、水温センサＴＥ、第１流量センサＦＭ１、第２電気伝導率センサＥＣ２、接続部Ｊ３、透過水弁３２が設けられている。

第２圧力センサＰ２は、ＲＯ膜モジュール５の膜の二次側の透過水Ｗ２の圧力を検出する機器である。第２圧力センサＰ２で検出された透過水Ｗ２の圧力（以下、「検出圧力値」ともいう）は、制御部２０へ検出信号として送信される。

水温センサＴＥは、透過水Ｗ２の温度を検出する機器である。水温センサＴＥで検出された透過水Ｗ２の温度（以下、「検出水温値」ともいう）は、制御部２０へ検出信号として送信される。

なお、本実施形態においては、水温センサＴＥをＲＯ膜モジュール５の下流側に配置して、水温センサＴＥが透過水Ｗ２の温度を検出するように構成したが、これに制限されない。水温センサＴＥをＲＯ膜モジュール５の上流側に配置して、水温センサＴＥが供給水Ｗ１の温度を検出するように構成してもよい。ＲＯ膜モジュール５の上流側及び下流側において、水の温度をほぼ同じ水温値と看做せるためである。

第１流量センサＦＭ１は、透過水ラインＬ２を流通する透過水Ｗ２の流量を検出する機器である。第１流量センサＦＭ１で検出された透過水Ｗ２の流量（以下、「検出流量値」ともいう）は、制御部２０へパルス信号として送信される。

第２電気伝導率センサＥＣ２は、透過水ラインＬ２を流通する透過水Ｗ２の電気伝導率を検出する機器である。第２電気伝導率センサＥＣ２で検出された透過水Ｗ２の電気伝導率は、制御部２０へ検出信号として送信される。

濃縮水ラインＬ３は、ＲＯ膜モジュール５で分離された濃縮水Ｗ３を送出するラインである。濃縮水ラインＬ３の上流側の端部は、ＲＯ膜モジュール５の一次側出口ポート５１２（一次側出口側）に接続されている。また、濃縮水ラインＬ３の下流側は、接続部Ｊ１において、濃縮水循環ラインＬ４及び排水ラインＬ５に接続されている。濃縮水ラインＬ３には、第３圧力センサＰ３が設けられている。

第３圧力センサＰ３は、ＲＯ膜モジュール５の一次側出口ポート５１２から排出される濃縮水Ｗ３の圧力を検出する機器である。第３圧力センサＰ３で検出された濃縮水Ｗ３の圧力（以下、「検出圧力値」ともいう）は、制御部２０へ検出信号として送信される。

濃縮水循環ラインＬ４は、ＲＯ膜モジュール５で分離され且つ濃縮水ラインＬ３を流通する濃縮水Ｗ３の一部Ｗ３１を、供給水ラインＬ１におけるＲＯ膜モジュール５及び加圧ポンプ２よりも上流側に返送するラインである。濃縮水循環ラインＬ４は、ＲＯ膜モジュール５で分離された濃縮水Ｗ３をＲＯ膜モジュール５の上流側に循環させる。濃縮水循環ラインＬ４の上流側の端部は、接続部Ｊ１において、濃縮水ラインＬ３に接続されている。また、濃縮水循環ラインＬ４の下流側の端部は、接続部Ｊ２において、供給水ラインＬ１における加圧ポンプ２よりも上流側に接続されている。濃縮水循環ラインＬ４には、濃縮水循環弁３３が設けられている。

濃縮水循環弁３３は、濃縮水循環ラインＬ４を開閉する弁である。濃縮水循環弁３３は、ＲＯ膜モジュール５により透過水Ｗ２を製造する場合には、開状態に制御される。濃縮水循環弁３３は、洗浄工程において、第一フラッシング運転を実行する場合には、閉状態に制御され、第二フラッシング運転を実行する場合には、開状態に制御される。

排水ラインＬ５は、ＲＯ膜モジュール５で分離され且つ濃縮水ラインＬ３を流通する濃縮水Ｗ３の残部Ｗ３２を装置外（系外）に排出するラインである。排水ラインＬ５には、比例制御排水弁３４、第２流量センサＦＭ２が設けられている。

比例制御排水弁３４は、排水ラインＬ５から装置外へ排出する濃縮水Ｗ３の残部Ｗ３２の排水流量を調節する弁である。比例制御排水弁３４の弁開度は、制御部２０から送信される駆動信号により制御される。制御部２０から電流値信号（例えば、４〜２０ｍＡ）を比例制御排水弁３４に送信して、弁開度を制御することにより、濃縮水Ｗ３の残部Ｗ３２の排水流量を調節することができる。

第２流量センサＦＭ２は、排水ラインＬ５を流通する濃縮水Ｗ３の残部Ｗ３２の流量を検出する機器である。第２流量センサＦＭ２は、排水ラインＬ５における比例制御排水弁３４よりも下流側に配置されている。第２流量センサＦＭ２で検出された濃縮水Ｗ３の残部Ｗ３２の流量（以下、「検出流量値」ともいう）は、制御部２０へパルス信号として送信される。

透過水返送ラインＬ６は、第一フラッシング運転（後述）及び第二フラッシング運転（後述）において、透過水ラインＬ２に送出された透過水Ｗ２を、供給水ラインＬ１における加圧ポンプ２よりも上流側に返送させるラインである。透過水返送ラインＬ６の上流側の端部は、接続部Ｊ３において透過水ラインＬ２に接続されている。接続部Ｊ３は、ＲＯ膜モジュール５の二次側ポート５２０と透過水弁３２との間に配置されている。また、透過水返送ラインＬ６の下流側の端部は、接続部Ｊ４において供給水ラインＬ１に接続されている。接続部Ｊ４は、加圧ポンプ２の上流側に配置されている。透過水返送ラインＬ６には、安全弁３１が設けられている。

安全弁３１は、第一フラッシング運転（後述）及び第二フラッシング運転（後述）において、透過水ラインＬ２の管内圧力が設定された圧力以上となった場合に開弁して、透過水Ｗ２を透過水返送ラインＬ６に流通させる弁である。すなわち、安全弁３１は、設定された圧力以上の透過水Ｗ２を、透過水返送ラインＬ６を介して供給水ラインＬ１に戻すことにより、ＲＯ膜モジュール５の膜の二次側に過剰な背圧が発生するのを防止する。

制御部２０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。制御部２０は、水処理システム１を制御する。
制御部２０は、製造工程及び洗浄工程を実行するように、加圧側インバータ３（加圧ポンプ２）、透過水弁３２、濃縮水循環弁３３及び比例制御排水弁３４を制御する。

［製造工程］
まず、製造工程について説明する。製造工程は、水処理システム１において透過水Ｗ２を製造する工程である。制御部２０は、製造工程として、透過水Ｗ２の水量制御を実行すると共に、透過水Ｗ２の回収率制御を実行する。
以下に、透過水Ｗ２の水量制御及び透過水Ｗ２の回収率制御について説明する。

＜透過水Ｗ２の水量制御＞
制御部２０は、透過水Ｗ２の水量制御として、例えば、流量フィードバック水量制御、圧力フィードバック水量制御、又は温度フィードフォワード水量制御のいずれかを選択して実行できる。各水量制御の概要は、次の通りである。

（流量フィードバック水量制御）
制御部２０は、透過水Ｗ２の流量が予め設定された目標流量値となるように、第１流量センサＦＭ１の検出流量値をフィードバック値として、加圧ポンプ２を駆動するための駆動周波数を演算する。そして、制御部２０は、駆動周波数の演算値に対応する指令信号（電流値信号又は電圧値信号）を加圧側インバータ３に出力する（以下、「流量フィードバック水量制御」ともいう）。なお、本水量制御における駆動周波数の演算には、例えば、速度形デジタルＰＩＤアルゴリズムを用いることができる。

（圧力フィードバック水量制御）
制御部２０は、透過水Ｗ２の流量が予め設定された目標流量値となるように、加圧ポンプ２の検出圧力値（第１圧力センサＰ１の検出圧力値）をフィードバック値として、加圧ポンプ２の駆動周波数を演算する。そして、制御部２０は、駆動周波数の演算値に対応する指令信号（電流値信号又は電圧値信号）を加圧側インバータ３に出力する（以下、「圧力フィードバック水量制御」ともいう）。なお、本水量制御における駆動周波数の演算には、例えば、速度形デジタルＰＩＤアルゴリズムを用いることができる。

（温度フィードフォワード水量制御）
制御部２０は、透過水Ｗ２の流量が予め設定された目標流量値となるように、水温センサＴＥの検出温度値をフィードフォワード値として、加圧ポンプ２の駆動周波数を演算する。そして、制御部２０は、駆動周波数の演算値に対応する指令信号（電流値信号又は電圧値信号）を加圧側インバータ３に出力する（以下、「温度フィードフォワード水量制御」ともいう）。

＜透過水Ｗ２の回収率制御＞
透過水Ｗ２の回収率とは、ＲＯ膜モジュール５に供給される供給水Ｗ１の流量に対する透過水Ｗ２の流量の比率（透過水Ｗ２の流量／供給水Ｗ１の流量）である。
制御部２０は、透過水Ｗ２の回収率制御として、例えば、温度フィードフォワード回収率制御、水質フィードフォワード、又は水質フィードバック回収率制御のいずれかを選択して実行できる。各回収率制御の概要は、次の通りである。

（温度フィードフォワード回収率制御）
制御部２０は、予め取得された供給水Ｗ１のシリカ濃度、及び水温センサＴＥの検出温度値から決定したシリカ溶解度に基づいて、濃縮水Ｗ３におけるシリカの許容濃縮倍率を演算する。そして、制御部２０は、許容濃縮倍率の演算値、及び透過水Ｗ２の目標流量値から排水流量を演算し、濃縮水Ｗ３の実際排水量（第２流量センサＦＭ２の検出流量値）が排水流量の演算値（目標排水流量）となるように、比例制御排水弁３４の弁開度を制御する（以下、「温度フィードフォワード回収率制御」ともいう）。

（水質フィードフォワード回収率制御）
制御部２０は、予め取得された炭酸カルシウムの溶解度、及び硬度センサの測定硬度値に基づいて、濃縮水Ｗ３における炭酸カルシウムの許容濃縮倍率を演算する。そして、制御部２０は、許容濃縮倍率の演算値、及び透過水Ｗ２の目標流量値から排水流量を演算し、濃縮水Ｗ３の実際排水量（第２流量センサＦＭ２の検出流量値）が排水流量の演算値（目標排水流量）となるように、比例制御排水弁３４の弁開度を制御する（以下、「水質フィードフォワード回収率制御」ともいう）。

（水質フィードバック回収率制御）
制御部２０は、第２電気伝導率センサＥＣ２の測定電気伝導率値が予め設定された目標電気伝導率となるように、比例制御排水弁３４の弁開度をダイレクトに制御する（以下、「水質フィードバック回収率制御」ともいう）。なお、本制御における弁開度の決定には、例えば、速度形デジタルＰＩＤアルゴリズムを用いることができる。

＜透過水Ｗ２の水量制御及び回収率制御の制御例＞
透過水Ｗ２の水量制御及び回収率制御においては、「流量フィードバック水量制御」と「温度フィードフォワード回収率制御」とが組み合わされて実行されるパターンや、「圧力フィードバック水量制御」と「水質フィードフォワード回収率制御」とが組み合されて実行されるパターンや、「温度フィードフォワード水量制御」と「水質フィードバック回収率制御」とが組み合わされて実行されるパターンが例示される。なお、この組み合わせ以外を排除するものではない。

［洗浄工程］
次に、洗浄工程について説明する。
洗浄工程は、ＲＯ膜モジュール５の洗浄を行う工程である。本実施形態においては、洗浄工程は、間欠的に実行される。洗浄工程は、例えば、１日に１回実行される。
制御部２０は、図１に示すように、洗浄コース判定部２１と、洗浄制御部２２と、を有する。洗浄コース判定部２１は、洗浄工程を実行する前に、洗浄コースを判定する工程である。洗浄制御部２２は、判定工程により判定された洗浄コースに基づいて、洗浄工程を実行する。本実施形態においては、洗浄制御部２２は、例えば、洗浄コース判定部２１により判定された洗浄コースに基づいて、浸透圧調整工程及び洗浄補助剤処理工程を実行し、その後、第一フラッシング運転を行う第一フラッシング工程を実行し、その後、第二フラッシング運転を行う第二フラッシング工程を実行する。

＜洗浄コース判定工程＞
洗浄コース判定部２１は、ＲＯ膜モジュール５の透過流束及びモジュール間差圧に基づいて、ＲＯ膜モジュール５の洗浄コースを判定する。

ＲＯ膜モジュール５の透過流束は、ＲＯ膜モジュール５の一次側入口ポート５１１の圧力と二次側ポート５２０の圧力とに基づいて演算することができる。具体的には、ＲＯ膜モジュール５の透過流束を、次のように演算することができる。

ＲＯ膜モジュール５の透過流束は、ＲＯ膜モジュール５の膜の詰まり状態を示す指標で、単位時間当たり、単位膜面積を透過する水の量を単位膜差圧当たりとして標準温度条件下に換算したものである。これを数式にて表現すると、特開２００８−５５３３６号公報に記載のように、下記の式（１）にて表現できる。
透過流束［Ｌ／ｍ^２・ｈ・ＭＰａ］＝処理水瞬間流量／［｛入口運転圧力−（装置差圧÷２）−出口背圧−浸透圧｝×温度補正係数×膜面積］ （１）

本実施形態では、透過流束の演算に用いられる各値について、「処理水瞬間流量」は、第１流量センサＦＭ１で測定された検出流量値［Ｌ／ｈ］により取得し、「入口運転圧力」は、第１圧力センサＰ１で測定された検出圧力値［ＭＰａ］により取得する。また、「装置差圧」は、設定値［ＭＰａ］であり、「出口背圧」は、第２圧力センサＰ２で測定された検出圧力値［ＭＰａ］により取得する。「浸透圧」は、設定値［ＭＰａ］とし、温度補正係数は、水温センサＴＥで検出される温度の関数とし、「膜面積」は、設定値［ｍ^２］である。

ＲＯ膜モジュール５のモジュール間差圧は、ＲＯ膜モジュール５の一次側入口ポート５１１（一次側入口側）の圧力と一次側出口ポート５１２（一次側出口側）の圧力との差圧である。ＲＯ膜モジュール５のモジュール間差圧は、下記の式（２）にて表現できる。
モジュール間差圧［ＭＰａ］＝ＲＯ膜モジュール５の一次側入口ポート５１１の圧力−ＲＯ膜モジュール５の一次側出口ポート５１２の圧力 （２）
本実施形態においては、「ＲＯ膜モジュール５の一次側出口ポート５１２の圧力」は、第３圧力センサＰ３で測定された検出圧力値［ＭＰａ］により取得し、「ＲＯ膜モジュール５の一次側入口ポート５１１の圧力」は、第１圧力センサＰ１で測定された検出圧力値［ＭＰａ］により取得する。

洗浄コース判定部２１は、ＲＯ膜モジュール５の透過流束及びモジュール間差圧に基づいて、ＲＯ膜モジュール５の透過流束及びモジュール間差圧の時間的な変化を検出し、ＲＯ膜モジュール５の汚染状態を判定することで、ＲＯ膜モジュール５の洗浄コースを判定する。洗浄コース判定部２１は、例えば、以下の第１汚染条件〜第４汚染条件の場合において、図２に示すように、ＲＯ膜モジュール５の汚染状態を判定し、汚染状態に応じた洗浄コースを判定する。

（第１汚染条件により判定される汚染状態）
洗浄コース判定部２１は、例えば、図２に示すように、ＲＯ膜モジュール５の透過流束が低下し、かつ、ＲＯ膜モジュール５のモジュール間差圧が増加した場合（第１汚染条件の場合）には、ＲＯ膜モジュール５について、「生物汚染傾向」であると判定し、又は、「生物汚染傾向及びスケール汚染傾向」であると判定する。

（第２汚染条件により判定される汚染状態）
洗浄コース判定部２１は、例えば、図２に示すように、ＲＯ膜モジュール５の透過流束が低下し、かつ、ＲＯ膜モジュール５のモジュール間差圧が増加しない場合（第２汚染条件の場合）には、ＲＯ膜モジュール５について、「スケール汚染傾向」であると判定し、又は、「有機物詰まり」があると判定する。

（第３汚染条件により判定される汚染状態）
洗浄コース判定部２１は、例えば、図２に示すように、ＲＯ膜モジュール５の透過流束が低下せずに、かつ、ＲＯ膜モジュール５のモジュール間差圧が増加した場合（第３汚染条件の場合）には、ＲＯ膜モジュール５について、「生物汚染傾向」であると判定する。

（第４汚染条件により判定される汚染状態）
洗浄コース判定部２１は、例えば、図２に示すように、ＲＯ膜モジュール５の透過流束が低下せずに、かつ、ＲＯ膜モジュール５のモジュール間差圧が増加しない場合（第４汚染条件の場合）には、ＲＯ膜モジュール５について、「正常状態」であると判定する。

＜洗浄制御＞
洗浄制御部２２は、洗浄コース判定部２１により判定された洗浄コースに基づいて、ＲＯ膜モジュール５の洗浄動作を実行させるように、浸透圧調整工程、洗浄補助剤を添加する洗浄補助剤処理工程、第一フラッシング工程、第二フラッシング工程を実行するように、薬剤添加装置４、加圧ポンプ２、透過水弁３２及び比例制御排水弁３４を制御する。洗浄制御部２２は、浸透圧調整工程又は洗浄補助剤処理工程を実行する場合には、洗浄コース判定部２１により判定された洗浄コースに基づいて、薬剤添加装置４（浸透圧調整部、洗浄補助剤添加部）を制御する。以下に、浸透圧調整工程、洗浄補助剤処理工程、第一フラッシング工程、第二フラッシング工程、について説明する。

（浸透圧調整工程）
浸透圧調整工程は、ＲＯ膜モジュール５の膜の二次側から一次側に向けて透過水Ｗ２の移動が生じるように、ＲＯ膜モジュール５の膜の一次側の供給水Ｗ１の浸透圧を調整する工程である。なお、前述した通り、本実施形態においては、ＲＯ膜モジュール５の膜の一次側とは、ＲＯ膜モジュール５において逆浸透が生じる場合におけるＲＯ膜モジュール５の上流側を意味し、ＲＯ膜モジュール５において正浸透が生じる場合には、ＲＯ膜モジュール５の下流側となる。また、ＲＯ膜モジュール５の膜の二次側とは、ＲＯ膜モジュール５において逆浸透が生じる場合におけるＲＯ膜モジュール５の下流側を意味し、ＲＯ膜モジュール５において正浸透が生じる場合には、ＲＯ膜モジュール５の上流側となる。

浸透圧調整工程としては、例えば、ＲＯ膜モジュール５の膜の一次側の供給水Ｗ１に浸透圧調整剤を添加する方法や、ＲＯ膜モジュール５における回収率（供給水Ｗ１の流量に対する透過水Ｗ２の流量の比率）を上昇させる方法などがある。
浸透圧調整工程においては、ＲＯ膜モジュール５の膜の一次側の供給水Ｗ１の浸透圧が、例えば、０．１ＭＰａ以上となるように調整される。ＲＯ膜モジュール５の膜の一次側の供給水Ｗ１の浸透圧は、膜の二次側の透過水Ｗ２の浸透圧よりも、好ましくは０．１ＭＰａ以上、より好ましくは０．２ＭＰａ〜０．５ＭＰａ高くするように調整されることが好ましい。ＲＯ膜モジュール５の膜の一次側と二次側の浸透圧の差を０．１ＭＰａ以上とすることにより、ＲＯ膜モジュール５の膜の二次側の透過水Ｗ２は、膜の一次側に確実に移動されることになる。なお、浸透圧調整工程により調整される浸透圧は、０．１ＭＰａ以上には限定されず、０．１ＭＰａ未満であっても、ＲＯ膜モジュール５の膜の二次側から一次側に透過水Ｗ２が移動される作用が生じればよい。また、浸透圧調整工程においては、浸透圧を調整する処理（薬剤の添加、回収率の調整）を実行後に、ＲＯ膜モジュール５の膜面に供給水Ｗ１を所定時間接触させることで、正浸透作用による洗浄が行われる。

ＲＯ膜モジュール５の膜の一次側の供給水Ｗ１の浸透圧は、第１電気伝導率センサＥＣ１で検出されたＲＯ膜モジュール５の膜の一次側の供給水Ｗ１の電気伝導率を浸透圧に換算することにより求められる。例えば、制御部２０は、供給水Ｗ１に添加する浸透圧調整剤が塩化ナトリウムである場合に、塩化ナトリウムにおける電気伝導率に対する浸透圧について、換算式や換算テーブル等を記憶しており、記憶された換算式や換算テーブル等に基づいて、第１電気伝導率センサＥＣ１で検出された供給水Ｗ１の電気伝導率を、浸透圧に換算する。なお、ＲＯ膜モジュール５の膜の二次側の透過水Ｗ２の浸透圧を一定と看做せることから、ＲＯ膜モジュール５の膜の一次側の供給水Ｗ１の浸透圧を計測すれば、ＲＯ膜モジュール５の膜の一次側の浸透圧と二次側の浸透圧との浸透圧差の概略を求めることができる。

浸透圧調整工程におけるＲＯ膜モジュール５の膜の一次側の供給水Ｗ１に浸透圧調整剤を添加する方法では、ＲＯ膜モジュール５の膜の一次側の供給水Ｗ１に薬剤添加装置４により浸透圧調整剤を添加することで、ＲＯ膜モジュール５の膜の一次側の供給水Ｗ１の濃度を上昇させて、ＲＯ膜モジュール５の膜の二次側から一次側に向けて透過水Ｗ２の移動が生じるように、ＲＯ膜モジュール５の膜の一次側の供給水Ｗ１の浸透圧を調整する。
ＲＯ膜モジュール５の膜の一次側の供給水Ｗ１の濃度を上昇させることで、水の濃度が低いＲＯ膜モジュール５の膜の二次側から、水の濃度が高いＲＯ膜モジュール５の膜の一次側に向けて透過水Ｗ２が移動する正浸透作用を生じさせることができる。

浸透圧調整工程におけるＲＯ膜モジュール５における回収率（供給水Ｗ１の流量に対する透過水Ｗ２の流量の比率）を上昇させる方法では、ＲＯ膜モジュール５における回収率を上昇させることにより、ＲＯ膜モジュール５の膜の二次側から一次側に向けて透過水Ｗ２の移動が生じるように、ＲＯ膜モジュール５の膜の一次側の供給水Ｗ１の浸透圧を調整する。なお、回収率を上昇させる方法は、前述の透過水Ｗ２の回収率制御により実行される。

ＲＯ膜モジュール５における回収率が上昇した状態においては、ＲＯ膜モジュール５により分離された濃縮水Ｗ３の濃縮度が上昇する。例えば、ＲＯ膜モジュール５の回収率を５０％から８０％に上昇させた場合には、濃縮水Ｗ３の濃縮度が２〜５倍程度となる。これにより、ＲＯ膜モジュール５の膜の一次側の濃縮水Ｗ３の濃度を上昇させることで、水の濃度が低いＲＯ膜モジュール５の膜の二次側から、水の濃度が高いＲＯ膜モジュール５の膜の一次側に向けて透過水Ｗ２が移動する正浸透作用が生じさせることができる。

なお、ＲＯ膜モジュール５における回収率を長時間に亘って上昇させるとＲＯ膜モジュール５の膜面にカルシウムスケールやシリカスケールが発生するため、ＲＯ膜モジュール５における回収率を上昇させる時間は、ＲＯ膜モジュール５の膜面にカルシウムスケールやシリカスケールが発生しない程度の時間に設定される。

（洗浄補助剤処理工程）
洗浄補助剤処理工程は、ＲＯ膜モジュール５の膜の一次側の供給水Ｗ１に、薬剤添加装置４により洗浄補助剤が添加される工程である。本実施形態においては、薬剤添加装置４は、加圧ポンプ２の上流側において、洗浄補助剤を添加する。洗浄補助剤としては、主に、ＲＯ膜モジュール５の膜面のファウリング（閉塞）の解消を促進させるファウリング解消促進剤として作用するものが使用される。洗浄補助剤処理工程においては、ＲＯ膜モジュール５の膜の一次側の供給水Ｗ１に洗浄補助剤が添加された後に、洗浄補助剤をＲＯ膜モジュール５の膜面に所定時間接触させることで、ＲＯ膜モジュール５の膜面から付着物が剥がれやすくなる。

（第一フラッシング工程）
第一フラッシング工程は、水処理システム１の系内の水を入れ替える工程である。第一フラッシング工程においては、透過水弁３２及び濃縮水循環弁３３を閉状態とし、比例制御排水弁３４を開状態とした状態で、加圧ポンプ２によりＲＯ膜モジュール５に供給水Ｗ１を供給する。これにより、供給水ラインＬ１、濃縮水ラインＬ３及び排水ラインＬ５を流通する水を入れ替えることで、水処理システム１の系内の水を入れ替えることができる。なお、供給水Ｗ１の水圧が十分に高い場合には、加圧ポンプ２を停止して、供給水Ｗ１の水圧にて圧送することで、第一フラッシング工程を実行することもできる。

（第二フラッシング工程）
第二フラッシング工程は、第一フラッシング工程の実行後に、透過水弁３２を閉状態に維持すると共に濃縮水循環弁３３を開状態とし、比例制御排水弁３４を開状態とした状態で、加圧ポンプ２によりＲＯ膜モジュール５に供給水を供給することで、ＲＯ膜モジュール５の膜の一次側を洗浄する第二フラッシング運転を実行する工程である。第二フラッシング運転を実行することで、供給水Ｗ１によりＲＯ膜モジュール５の膜の一次側を洗浄する。

ここで、透過水弁３２を閉状態とした状態で、第二フラッシング運転を実行することで、ＲＯ膜モジュール５により分離された透過水Ｗ２は、透過水返送ラインＬ６を介して、ＲＯ膜モジュール５の膜の一次側に返送される。これにより、ＲＯ膜モジュール５の膜の二次側の透過水Ｗ２がＲＯ膜モジュール５の膜の一次側に返送されるため、第二フラッシング工程を実行している際において、ＲＯ膜モジュール５の膜の二次側の圧力が高くなることを抑制することができる。また、第二フラッシング運転を実行することで、ＲＯ膜モジュール５により分離された濃縮水Ｗ３は、濃縮水循環ラインＬ４を介して、ＲＯ膜モジュール５の膜の一次側に返送される。

第二フラッシング工程は、浸透圧調整工程及び洗浄補助剤添加工程の実行後に実行される。そのため、第二フラッシング工程は、ＲＯ膜モジュール５の膜の二次側から一次側に向けて透過水Ｗ２の移動が生じる正浸透作用が生じた後に実行される。また、第二フラッシング工程は、ファウリング解消促進剤（洗浄補助剤）や殺菌剤（洗浄補助剤）をＲＯ膜モジュール５の膜面に作用させた後に実行される。これにより、ＲＯ膜モジュール５の膜の一次側において、水の剪断力（ＲＯ膜モジュール５の膜面に付着した付着物を剥ぎ取る力）が大きくなり、ＲＯ膜モジュール５の膜面に付着した付着物を効果的に剥離させることができる。

第二フラッシング工程における第二フラッシング運転において、透過水返送ラインＬ６を介してＲＯ膜モジュール５の膜の一次側に返送される透過水Ｗ２の量は極力少ないことが好ましいため、制御部２０は、透過水返送ラインＬ６を介してＲＯ膜モジュール５の膜の一次側に返送される透過水Ｗ２の流量が、ＲＯ膜モジュール５の膜の一次側の圧力がＲＯ膜モジュール５の膜の二次側の圧力よりも高くなる最小の流量となるように、加圧ポンプ２（加圧側インバータ３）を制御する。

例えば、制御部２０は、第１流量センサＦＭ１の検出流量値をフィードバック値として、加圧ポンプ２を駆動するための駆動周波数を演算して、加圧ポンプ２（加圧側インバータ３）を制御することができる。又は、制御部２０は、水温センサＴＥの検出温度値をフィードフォワード値として、加圧ポンプ２の駆動周波数を演算して、加圧ポンプ２（加圧側インバータ３）を制御することができる。

第二フラッシング運転を実行すると、供給水Ｗ１のほとんどは、ＲＯ膜を透過することなく、ＲＯ膜の表面を流れ、フラッシング洗浄排水として、濃縮水ラインＬ３を介して、排水ラインＬ５から外部に排出される。この第二フラッシング運転により、ＲＯ膜の表面に析出したスケールや沈着した懸濁物質が除去される。第二フラッシング運転は、所定時間（例えば、１２０秒，６０秒）実行される。

［水処理システム１における定常運転及び洗浄運転の全体の動作］
次に、本実施形態に係る水処理システム１の動作について説明する。まず、水処理システム１における定常運転及び洗浄運転の全体の動作について説明する。図３は、本実施形態に係る水処理システム１の洗浄方法の全体のフローを示すフローチャートである。

図３に示すステップＳ１１において、水処理システム１は、定常運転により動作が実行されている。定常運転においては、ＲＯ膜モジュール５に供給水Ｗ１を導入して透過水Ｗ２を製造する製造工程が実行されている。また、水処理システム１は、定常運転の実行中に、ＲＯ膜モジュール５を洗浄する洗浄動作を間欠的に実行する。ＲＯ膜モジュール５を洗浄する間欠洗浄動作は、例えば、１日に１回実行される。

ステップＳ１２において、洗浄コース判定部２１は、ＲＯ膜モジュール５の膜面におけるファウリングの発生状況（汚染状態）を把握して、洗浄コースを判定する。洗浄コース判定部２１による洗浄コース判定工程の処理は、間欠的に実行される洗浄動作に対応させて、例えば、１日に１回実行される。洗浄コース判定部２１により実行される洗浄コース判定工程の詳細については後述する。

ステップＳ１３において、洗浄制御部２２は、洗浄コース判定部２１に判定された洗浄コースに基づいて、ＲＯ膜モジュール５を洗浄する洗浄工程を実行する。洗浄工程の詳細については後述する。
ステップＳ１３の処理の終了後、ステップＳ１１に戻り、定常運転が実行される（リターン）。

［洗浄コース判定工程の動作］
次に、洗浄コース判定工程の動作について説明する。図４は、洗浄コース判定工程により汚染状態を判定する工程を示すフローチャートである。
図４に示すステップＳ２１において、洗浄コース判定部２１は、第１圧力センサＰ１により測定されたＲＯ膜モジュール５の一次側入口ポート５１１の検出圧力値、第２圧力センサＰ２により測定されたＲＯ膜モジュール５の膜の二次側の検出圧力値及び第１流量センサＦＭ１により測定された透過水Ｗ２の検出流量値に基づいて、透過流束を演算する。洗浄コース判定部２１は、透過流束の時間的変化を監視している。

ステップＳ２２において、洗浄コース判定部２１は、第１圧力センサＰ１により測定されたＲＯ膜モジュール５の一次側入口ポート５１１の検出圧力値、及び第３圧力センサＰ３により測定されたＲＯ膜モジュール５の一次側出口ポート５１２の検出圧力値に基づいて、モジュール間差圧を演算する。洗浄コース判定部２１は、モジュール間差圧の時間的変化を監視している。

ステップＳ２３において、洗浄コース判定部２１は、ＲＯ膜モジュール５の透過流束が低下したか否を判定する。ＲＯ膜モジュール５の透過流束が低下した場合（ＹＥＳ）には、処理は、ステップＳ２４に移行する。ＲＯ膜モジュール５の透過流束が低下しない場合（ＮＯ）には、処理は、ステップＳ２７に移行する。

ステップＳ２４において、洗浄コース判定部２１は、ＲＯ膜モジュール５のモジュール間差圧が増加した否かを判定する。
ＲＯ膜モジュール５のモジュール間差圧が増加した場合（ＹＥＳ）（図２における第１汚染条件の場合）には、ステップＳ２５において、洗浄コース判定部２１は、ＲＯ膜モジュール５について、「生物汚染傾向」であると判定し、又は、「生物汚染傾向及びスケール汚染傾向」であると判定する。この場合には、「生物汚染傾向」又は「生物汚染傾向及びスケール汚染傾向」であるとされて、「正物汚染傾向洗浄コース」又は「スケール汚染傾向コース」の洗浄が実行される。これにより、処理は終了する。
また、ＲＯ膜モジュール５のモジュール間差圧が増加しない場合（ＮＯ）（図２における第２汚染条件の場合）には、ステップＳ２６において、洗浄コース判定部２１は、ＲＯ膜モジュール５について、「スケール汚染傾向」であると判定し、又は、「有機物詰まり」があると判定する。この場合には、「スケール汚染傾向」又は「有機物詰まり」であるとされて、「スケール汚染傾向洗浄コース」又は「有機物詰まり洗浄コース」の洗浄が実行される。これにより、処理は終了する。

ステップＳ２３におけるＮＯである場合のステップＳ２７において、制御部２０は、ＲＯ膜モジュール５のモジュール間差圧が増加した否かを判定する。
ＲＯ膜モジュール５のモジュール間差圧が増加した場合（ＹＥＳ）（図２における第３汚染条件の場合）には、ステップＳ２８において、洗浄コース判定部２１は、ＲＯ膜モジュール５について、「生物汚染傾向」であると判定する。この場合には、「生物汚染傾向」であるとされて、「正物汚染傾向洗浄コース」の洗浄が実行される。これにより、処理は終了する。
また、ＲＯ膜モジュール５のモジュール間差圧が増加しない場合（ＮＯ）（図２における第４汚染条件の場合）には、ステップＳ２９において、洗浄コース判定部２１は、ＲＯ膜モジュール５について、「正常状態」であると判定する。この場合には、「正常状態」であるとされて、「正常洗浄コース」の洗浄が実行される。これにより、処理は終了する。

［洗浄コース判定工程により判定された洗浄コースにおける洗浄制御の動作］
次に、洗浄コース判定部２１により判定された洗浄コースにおける洗浄制御動作について説明する。
本実施形態においては、「生物汚染傾向洗浄コース」、「スケール汚染傾向洗浄コース」、「有機物詰まり洗浄コース」及び「正常洗浄コース」において実行される洗浄制御動作について説明する。なお、本実施形態においては、洗浄コース判定部２１により複合的に複数の汚染状態（ファウリング）が含まれていると判定された場合には、まず、一の汚染状態のみに対応する洗浄制御動作が実行される。その後、再度、洗浄コース判定部２１により判定を行った場合に、他の汚染状態が含まれていると判定された場合に、他の汚染状態に対応する洗浄制御動作が実行される。なお、複合的な汚染状態（ファウリング）を含んでいる場合において、混合した薬剤を使用することで複合的なファウリングの解消を促進させる効果を得られる場合には、混合した薬剤を使用してもよい。

＜「生物汚染傾向洗浄コース」における洗浄制御動作＞
ＲＯ膜モジュール５について「生物汚染傾向」である場合に実行される「生物汚染傾向洗浄コース」の洗浄方法について説明する。図５は、生物汚染傾向洗浄コースにおける洗浄制御を示すフローチャートである。図６は、生物汚染傾向洗浄コースにおいて実行される洗浄制御において、ＲＯ膜モジュール５の膜５ａに付着した付着物Ｄが剥離される様子を説明する図である。

「生物汚染傾向洗浄コース」の洗浄制御動作を実行する前においては、図６（ａ）に示すように、ＲＯ膜モジュール５において、ＲＯ膜モジュール５に供給水Ｗ１を導入して透過水Ｗ２を製造する透過水製造工程が実行されている。ＲＯ膜モジュール５の膜５ａには、付着物Ｄ（例えば、バイオフィルム）が付着している。

図５に示すステップＳ３１において、洗浄制御部２２は、「生物汚染傾向洗浄コース」の洗浄制御動作を実行するために、加圧ポンプ２を停止させて、透過水弁３２を閉状態とした状態で、図６（ｂ）に示すように、洗浄補助剤添加工程を実行する。洗浄補助剤添加工程においては、ＲＯ膜モジュール５の膜の一次側の供給水Ｗ１に薬剤添加装置４により洗浄補助剤Ａを添加することで、ＲＯ膜モジュール５に洗浄補助剤Ａを添加する。生物汚染傾向洗浄コースにおいて洗浄補助剤添加工程を実行する場合には、洗浄補助剤Ａとして、例えば、結合塩素、安定化塩素又は臭素などの殺菌剤や、水酸化ナトリウムや水酸化カリウムなどのアルカリが使用される。そして、洗浄補助剤をＲＯ膜モジュール５の膜面に作用させるように、所定時間接触させる。これにより、ＲＯ膜モジュール５の膜面に洗浄補助剤が作用することで、ＲＯ膜モジュール５の膜面は、殺菌される。

ステップＳ３２において、制御部２０は、浸透圧調整工程を実行する。制御部２０は、浸透圧調整工程において、ＲＯ膜モジュール５の膜の二次側から一次側に向けて透過水Ｗ２の移動が生じるように、ＲＯ膜モジュール５の膜の一次側の供給水Ｗ１の浸透圧を調整する。ＲＯ膜モジュール５の膜の一次側の供給水Ｗ１の浸透圧を調整する方法としては、例えば、薬剤添加装置４により供給水Ｗ１に浸透圧調整剤を添加する方法や、ＲＯ膜モジュール５における回収率を上昇させる方法などがある。

本実施形態では、浸透圧調整工程において、例えば、透過水弁３２を閉状態とした状態で、図６（ｃ）に示すように、ＲＯ膜モジュール５に供給される供給水Ｗ１に、薬剤添加装置４により、浸透圧調整剤Ｂを添加する。浸透圧調整剤Ｂとして、例えば、塩化ナトリウムなどの塩、水酸化ナトリウムや水酸化カリウムなどのアルカリ、有機酸（例：シュウ酸，クエン酸）又は無機酸（例：塩酸，硫酸，硝酸）などが使用される。

そして、浸透圧調整剤をＲＯ膜モジュール５の膜面に作用させるように、所定時間接触させる。これにより、ＲＯ膜モジュール５には、正浸透が作用する。正浸透作用により、ＲＯ膜モジュール５の膜の二次側から一次側に向けて透過水Ｗ２の移動が生じるように、ＲＯ膜モジュール５の膜の一次側の供給水Ｗ１の浸透圧が調整される。ＲＯ膜モジュール５の膜の一次側の供給水Ｗ１の浸透圧の所定値は、例えば、０．１ＭＰａである。これにより、ＲＯ膜モジュール５の膜の細孔内からは、付着物Ｄ１が膜の表面に浮き上がりやすくなる。なお、例えば、供給水Ｗ１の浸透圧の所定値は、第１電気伝導率センサＥＣ１で検出された供給水Ｗ１の電気伝導率から換算できる。

以上のような生物汚染傾向洗浄コースにおいて実行される洗浄制御動作は、ステップＳ３１において、洗浄補助剤添加工程を実行した後に、ステップＳ３２において、浸透圧調整工程を実行するという順番で実行される。これにより、ＲＯ膜モジュール５が生物汚染傾向の汚染状態である場合に、ＲＯ膜モジュール５の膜面を殺菌することで生物汚染の進行を止めた後に、正浸透作用を発生させることができる。よって、ＲＯ膜モジュール５を効率よく適切に洗浄することが可能になる。つまり、ＲＯ膜モジュール５の膜面を殺菌することで生物汚染の進行を止めつつ、洗浄時間、薬剤量などを最適化することで、洗浄時間を短縮でき、薬剤量を低減できる。仮に、浸透圧調整工程を実行した後に洗浄補助剤添加工程を実行した場合には、ＲＯ膜モジュール５の膜面を殺菌することで生物汚染の進行を止めずに、ＲＯ膜モジュール５の膜の一次側の供給水Ｗ１の浸透圧を調整することになる。そのため、ＲＯ膜モジュール５の洗浄方法において、洗浄補助剤添加工程を実行した後に浸透圧調整工程を実行する本発明は、浸透圧調整工程を実行した後に洗浄補助剤添加工程を実行する場合よりも、効果的である。

ステップＳ３３において、洗浄制御部２２は、図６（ｄ）に示すように、第一フラッシング工程を実行する。第一フラッシング工程は、水処理システム１の系内の水を入れ替える工程である。第一フラッシング工程においては、透過水弁３２及び濃縮水循環弁３３を閉状態とし、比例制御排水弁３４を開状態とした状態で、加圧ポンプ２を駆動することで、ＲＯ膜モジュール５に供給水を供給する。これにより、供給水ラインＬ１、濃縮水ラインＬ３及び排水ラインＬ５を流通する水を入れ替えることで、水処理システム１の系内の水を入れ替えることができる。よって、浸透圧調整工程においてＲＯ膜モジュール５の膜面から剥離された付着物Ｄ１（バイオフィルム）を洗い流すことができる。

ステップＳ３４において、洗浄制御部２２は、図６（ｅ）に示すように、第二フラッシング工程を実行する。第二フラッシング工程は、第一フラッシング工程の実行後に、透過水弁３２の閉状態を維持すると共に比例制御排水弁３４の開状態を維持した状態で、濃縮水循環弁３３を開状態とし、加圧ポンプ２を駆動することで、ＲＯ膜モジュール５の膜の一次側を洗浄するフラッシング運転を実行する工程である。

第二フラッシング工程の第二フラッシング運転を実行することで、供給水Ｗ１がＲＯ膜モジュール５の膜の一次側を洗浄する。これにより、ＲＯ膜モジュール５の膜面に残存している付着物Ｄ２（バイオフィルム）を容易に剥離することができる。第二フラッシング工程においては、第二フラッシング工程の前工程において浸透圧調整工程が実行されているため、ＲＯ膜モジュール５の膜面に残存している付着物Ｄ２を剥離することが容易な状態となっている。

ここで、透過水弁３２を閉状態としたため、第二フラッシング工程が実行されると、ＲＯ膜モジュール５により分離された透過水Ｗ２は、透過水返送ラインＬ６を介してＲＯ膜モジュール５の膜の一次側に返送される。
また、濃縮水循環弁３３を開状態としたため、ＲＯ膜モジュール５により分離された濃縮水Ｗ３は、濃縮水循環ラインＬ４を介してＲＯ膜モジュール５の膜の一次側に返送される。
第二フラッシング工程における第二フラッシング運転は、所定時間（例えば、１２０秒，６０秒）実行される。
そして、本フローチャートの処理は終了する。

＜「スケール汚染傾向洗浄コース」又は「有機物詰まり洗浄コース」における洗浄制御動作＞
ＲＯ膜モジュール５について「スケール汚染傾向」である場合に実行される「スケール汚染傾向洗浄コース」又は「有機物詰まり」である場合に実行される「有機物詰まり洗浄コース」の洗浄方法について説明する。図７は、スケール汚染傾向洗浄コース又は有機物詰まり洗浄コースにおける洗浄制御を示すフローチャートである。図８は、スケール汚染傾向洗浄コース又は有機物詰まり洗浄コースにおいて実行される洗浄制御において、ＲＯ膜モジュール５の膜５ａに付着した付着物Ｅが剥離される様子を説明する図である。
「スケール汚染傾向洗浄コース」及び「有機物詰まり洗浄コース」においては、洗浄補助剤添加工程において添加する洗浄補助剤の種類が、洗浄コース判定部２１により判定された洗浄コースにより異なる。

「スケール汚染傾向洗浄コース」又は「有機物詰まり洗浄コース」の洗浄制御動作を実行する前においては、図８（ａ）に示すように、ＲＯ膜モジュール５において、ＲＯ膜モジュール５に供給水Ｗ１を導入して透過水Ｗ２を製造する透過水製造工程が実行されている。ＲＯ膜モジュール５の膜５ａには、付着物Ｅが付着している。

図７に示すステップＳ４１において、洗浄制御部２２は、「スケール汚染傾向洗浄コース」又は「有機物詰まり洗浄コース」の洗浄制御動作を実行するために、加圧ポンプ２を停止させて、透過水弁３２を閉状態とした状態で、図８（ｂ）に示すように、浸透圧調整工程及び洗浄補助剤添加工程を同時期に実行する。

具体的には、洗浄制御部２２は、浸透圧調整工程においては、透過水弁３２を閉状態とした状態で、ＲＯ膜モジュール５に供給される供給水Ｗ１に、浸透圧調整剤及び洗浄補助剤を同時期に添加するように、薬剤添加装置４を制御する。薬剤添加装置４から添加される薬剤としては、浸透圧調整剤（薬剤）及び洗浄補助剤（薬剤）を混合した混合薬剤を添加するように構成してもよいし、別液の薬剤を同時期に添加するように構成してもよい。本実施形態においては、図８（ｂ）に示すように、薬剤添加装置４により、浸透圧調整剤及び洗浄補助剤が混合された混合薬剤Ｃが添加される。

そして、洗浄制御部２２は、浸透圧調整工程において、浸透圧調整剤をＲＯ膜モジュール５の膜面に作用させるように、所定時間接触させる。これにより、ＲＯ膜モジュール５には、正浸透が作用する。これにより、図８（ｂ）に示すように、ＲＯ膜モジュール５の膜の細孔内からは、付着物Ｅ１が膜の表面に浮き上がりやすくなる。正浸透に関しては、前述の生物汚染傾向洗浄コースの場合における図５に示すステップＳ３２の動作と同様である。

また、洗浄制御部２２は、洗浄補助剤添加工程において、洗浄補助剤をＲＯ膜モジュール５の膜面に作用させるように、所定時間接触させる。これにより、ＲＯ膜モジュール５の膜面に洗浄補助剤が作用することで、ＲＯ膜モジュール５の膜面から付着物Ｅ１が剥がれやすくなる。

ここで、洗浄補助剤添加工程で使用される洗浄補助剤は、洗浄コース判定部２１により判定された洗浄コースにより異なる。「スケール汚染傾向洗浄コース」において洗浄補助剤添加工程を実行する場合には、洗浄補助剤として、例えば、有機酸（例：シュウ酸，クエン酸）又は無機酸（例：塩酸，硫酸，硝酸）などの酸、キレート剤、スケール分散剤などが使用される。また、「有機物詰まり洗浄コース」において洗浄補助剤添加工程を実行する場合には、洗浄補助剤として、例えば、水酸化ナトリウムや水酸化カリウムなどのアルカリや、界面活性剤などが使用される。

ステップＳ４２において、前述の「生物汚染傾向洗浄コース」の洗浄制御動作における図５のフローチャートのステップＳ３３の動作と同様に、洗浄制御部２２は、図８（ｃ）に示すように、第一フラッシング工程を実行する。これにより、供給水ラインＬ１、濃縮水ラインＬ３及び排水ラインＬ５を流通する水を入れ替えることで、水処理システム１の系内の水を入れ替えることができる。よって、浸透圧調整工程においてＲＯ膜モジュール５の膜５ａから剥離された付着物Ｅ１を洗い流すことができる。

ステップＳ４３において、前述の「生物汚染傾向洗浄コース」の洗浄制御動作における図５のフローチャートのステップＳ３３の動作と同様に、洗浄制御部２２は、図８（ｄ）に示すように、第二フラッシング工程を実行する。これにより、ＲＯ膜モジュール５の膜５ａに残存している付着物Ｅ２を容易に剥離することができる。
そして、本フローチャートの処理は終了する。

なお、本実施形態においては、ステップＳ４１において、浸透圧調整工程及び洗浄補助剤添加工程を同時期に実行するように制御したが、これに限定されず、浸透圧調整工程及び洗浄補助剤添加工程のタイミングをずらして実行してもよい。また、本実施形態においては、浸透圧調整工程において、薬剤添加装置４により供給水Ｗ１に浸透圧調整剤を添加する方法を利用しているが、これに限定されず、前述の「生物汚染傾向洗浄コース」の洗浄制御動作において説明したように、ＲＯ膜モジュール５における回収率を上昇させる方法を利用してもよい。

＜正常洗浄コースにおける洗浄制御動作＞
「正常洗浄コース」において実行される洗浄制御について説明する。
「正常洗浄コース」の洗浄制御動作においては、例えば、前述した「スケール汚染傾向洗浄コース」又は「有機物詰まり洗浄コース」の洗浄制御動作（図７のフローチャートに示す動作）において、洗浄補助剤添加工程を除いた洗浄制御動作が実行される。具体的には、例えば、「正常洗浄コース」においては、浸透圧調整工程、第一フラッシング工程、第二フラッシング工程が実行される。なお、「正常洗浄コース」において、前述した図７のフローチャートに示すスケール汚染傾向洗浄コース又は有機物詰まり洗浄コースの洗浄動作と同様に、浸透圧調整工程及び洗浄補助剤添加工程、第一フラッシング工程、第二フラッシング工程を実行してもよい。

上述した本実施形態に係る水処理システム１によれば、例えば、以下のような効果が奏される。
本実施形態に係る水処理システム１は、ＲＯ膜モジュール５と、ＲＯ膜モジュール５の膜の二次側から一次側に向けて透過水Ｗ２の移動が生じるように、ＲＯ膜モジュール５の浸透圧を調整すると共にＲＯ膜モジュール５に洗浄補助剤を添加する薬剤添加装置４と、ＲＯ膜モジュール５の一次側入口ポート５１１の圧力と二次側ポート５２０の圧力とに基づいて演算される透過流束、及びＲＯ膜モジュール５の一次側入口ポート５１１の圧力と一次側出口ポート５１２の圧力との差圧であるモジュール間差圧に基づいて、ＲＯ膜モジュールの洗浄コースを判定する洗浄コース判定部２１と、洗浄コース判定部２１により判定された洗浄コースに基づいて、ＲＯ膜モジュール５の洗浄動作を実行させるように、薬剤添加装置４を制御する洗浄制御部２２と、を備える。

そのため、透過流束及びモジュール間差圧に基づいて、ファウリングの発生状況を判定して、洗浄コースを判定できる。これにより、判定された洗浄コースに応じて、浸透圧の調整や洗浄補助剤を添加することができる。そして、浸透圧調整工程において、正浸透作用により、ＲＯ膜モジュール５の膜の二次側から一次側に向けて透過水Ｗ２が移動することで、ＲＯ膜モジュール５の膜の細孔内から付着物を膜の表面に浮き上がらせることができる。また、薬剤添加装置４により洗浄補助剤が添加されることで、ＲＯ膜モジュール５の膜面から付着物を剥がれやすくする作用や、ＲＯ膜モジュール５の膜面を殺菌する作用を作用させることができる。よって、ＲＯ膜モジュール５の洗浄動作に関して、洗浄時間、薬剤量などを最適化することで、洗浄時間を短縮でき、薬剤量を低減できる。

また、本実施形態においては、薬剤添加装置４は、加圧ポンプ２の上流側において、洗浄補助剤を添加する。そのため、加圧ポンプ２を介して洗浄補助剤が圧送されるため、洗浄補助剤の混合性を高めることができる。

また、本実施形態においては、洗浄コース判定部２１により、ＲＯ膜モジュール５の透過流束が低下したか否か、ＲＯ膜モジュール５のモジュール間差圧が増加したか否かに基づいて、生物汚染傾向、スケール汚染傾向、有機物詰まりなどを判定できる。これにより、汚染状態に応じてより適切な洗浄補助剤を選択できるため、洗浄補助剤の添加量を最適化できる。よって、ＲＯ膜モジュール５の洗浄動作に関して、洗浄時間を短縮でき、薬剤量を低減できる。

また、本実施形態においては、洗浄制御部２２は、洗浄コースに基づくＲＯ膜モジュール５の洗浄動作の実行後に、水処理システム１の系内の水を入れ替える第一フラッシング運転を実行すると共に、第一フラッシング運転の実行後に、ＲＯ膜モジュール５の膜の一次側を洗浄する第二フラッシング運転を実行する。これにより、第一フラッシング運転においてＲＯ膜モジュール５の膜面から剥離された付着物を洗い流すことができると共に、第二フラッシング運転において浸透圧を調整することによりＲＯ膜モジュール５の膜面に残存している付着物を容易に剥離させることができる。よって、ＲＯ膜モジュール５の洗浄動作に関して、洗浄時間を短縮でき、薬剤量を低減できる。

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、前記実施形態では、薬剤添加装置４が、加圧ポンプ２の上流側において、洗浄補助剤や浸透圧調整剤を添加するように構成したが、これに限定されない。例えば、薬剤添加装置４により、洗浄補助剤や浸透圧調整剤を、供給水ラインＬ１における加圧ポンプ２とＲＯ膜モジュール５との間や、濃縮水循環ラインＬ４に添加するように構成してもよい。薬剤添加装置４により、洗浄補助剤や浸透圧調整剤を、濃縮水循環ラインＬ４に添加するように構成した場合には、濃縮水循環ラインＬ４に添加された洗浄補助剤や浸透圧調整剤が、濃縮水循環ラインＬ４を介して供給水ラインＬ１における加圧ポンプ２の上流側に供給されて、加圧ポンプ２を介して圧送されるため、薬剤の混合性を高めることができる。

また、前記実施形態では、浸透圧調整剤と洗浄補助剤とを１つの薬剤添加装置４により添加するように構成しているが、これに限定されず、これらを、別々の薬剤添加装置により別々に添加するように構成してもよい。

また、前記実施形態では、洗浄コース判定部２１は、ＲＯ膜モジュール５における透過流束が低下したか否か判定した後に、ＲＯ膜モジュール５におけるモジュール間差圧が増加したか否かを判定することで、ＲＯ膜モジュール５の洗浄コースを判定したが、これに限定されず、これとは逆に、ＲＯ膜モジュール５におけるモジュール間差圧が増加したか否かを判定した後に、ＲＯ膜モジュール５における透過流束が低下したか否か判定することで、ＲＯ膜モジュール５の洗浄コースを判定してもよい。

１ 水処理システム
２ 加圧ポンプ
４ 薬剤添加装置（浸透圧調整部、洗浄補助剤添加部）
５ ＲＯ膜モジュール（逆浸透膜モジュール）
２１ 洗浄コース判定部
２２ 洗浄制御部
５１１ 一次側入口ポート（一次側入口側）
５１２ 一次側出口ポート（一次側出口側）
５２０ 二次側ポート（二次側出口側）
Ｌ４ 濃縮水循環ライン
Ｗ１ 供給水
Ｗ２ 透過水
Ｗ３ 濃縮水

Claims (6)

1. 供給水を透過水と濃縮水とに分離する逆浸透膜モジュールと、
   前記逆浸透膜モジュールの膜の二次側から一次側に向けて透過水の移動が生じるように、前記逆浸透膜モジュールの浸透圧を調整する浸透圧調整部と、
   前記逆浸透膜モジュールに洗浄補助剤を添加する洗浄補助剤添加部と、
   前記逆浸透膜モジュールの一次側入口側の圧力と二次側出口側の圧力とに基づいて演算される透過流束、及び前記逆浸透膜モジュールの一次側入口側の圧力と一次側出口側の圧力との差圧であるモジュール間差圧に基づいて、前記逆浸透膜モジュールの洗浄コースを判定する洗浄コース判定部と、
   前記洗浄コース判定部により判定された洗浄コースに基づいて、前記逆浸透膜モジュールの洗浄動作を実行させるように、前記浸透圧調整部及び前記洗浄補助剤添加部を制御する洗浄制御部と、を備える水処理システム。
2. 前記洗浄補助剤添加部は、前記逆浸透膜モジュールで分離された濃縮水を前記逆浸透膜モジュールの上流側に循環させる濃縮水循環ライン、又は、供給水を吸入して前記逆浸透膜モジュールに向けて吐出する加圧ポンプの上流側に、洗浄補助剤を添加する請求項１に記載の水処理システム。
3. 前記洗浄コース判定部は、前記逆浸透膜モジュールの前記透過流束が低下し、かつ、前記逆浸透膜モジュールの前記モジュール間差圧が増加した場合には、前記逆浸透膜モジュールについて、生物汚染傾向であると判定し、又は、生物汚染傾向及びスケール汚染傾向であると判定する請求項１又は２に記載の水処理システム。
4. 前記洗浄コース判定部は、前記逆浸透膜モジュールの前記透過流束が低下し、かつ、前記逆浸透膜モジュールの前記モジュール間差圧が増加しない場合には、前記逆浸透膜モジュールについて、スケール汚染傾向であると判定し、又は、有機物詰まりがあると判定する請求項１又は２に記載の水処理システム。
5. 前記洗浄コース判定部は、前記逆浸透膜モジュールの前記透過流束が低下せずに、かつ、前記逆浸透膜モジュールの前記モジュール間差圧が増加した場合には、前記逆浸透膜モジュールについて、生物汚染傾向であると判定する請求項１又は２に記載の水処理システム。
6. 前記洗浄制御部は、前記洗浄コースに基づく前記逆浸透膜モジュールの洗浄動作の実行後に、水処理システムの系内の水を入れ替える第一フラッシング運転を実行すると共に、前記第一フラッシング運転の実行後に、前記逆浸透膜モジュールの膜の一次側を洗浄する第二フラッシング運転を実行する請求項１から５のいずれかに記載の水処理システム。

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