JP2019104000A - Ｍｂｒプラントの管理装置、ｍｂｒプラントの洗浄薬液発注システム及びｍｂｒプラントの薬液発注方法 - Google Patents

Abstract

【課題】非定常な状況が生じても適切な洗浄時期を策定でき、洗浄用薬液の過剰な在庫を回避可能なＭＢＲプラントの管理装置を提供する。【解決手段】膜分離装置を用いたＭＢＲプラントの管理装置２０であって、前記膜分離装置が設置された水処理系統の運転情報を管理する管理端末１１〜１ｎから通信媒体を介して送信された運転情報及び洗浄薬液在庫情報を受信する水処理施設情報受信部２１と、前記運転情報に基づいて前記水処理系統の膜間差圧の推移を予測する膜間差圧予測部２３と、前記膜間差圧予測部により予測される膜間差圧の値または変化率が設定値に到達する時期の前に薬液洗浄するように薬液洗浄計画を策定する薬液洗浄計画策定部２４と、を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、ＭＢＲプラントの管理装置、ＭＢＲプラントの洗浄薬液発注システム及びＭＢＲプラントの薬液発注方法に関する。

特許文献１には、浸漬型膜分離装置に備えた膜カートリッジの駆動圧力と透過水量に基づいて交換時期を判断し、交換用の膜カートリッジを発注処理する浸漬型膜分離装置の維持管理方法が提案されている。

当該維持管理方法は、膜カートリッジの膜面に作用する駆動圧及び処理水取出系を流れる透過水量の測定値を指標として、予め経験則として求めた駆動圧力および透過水量と浸漬型膜分離装置の運転状況および活性汚泥の性状との相関データに当該指標を適用することにより、浸漬型膜分離装置の運転状況および活性汚泥の性状を判断し、判断結果に基づいて薬液洗浄時期や膜カートリッジの交換の要否を決定し、判断結果および決定を現地維持管理業者に通信回線を通して指示するとともに、交換用の膜カートリッジの配送を部材センタに通信回線を通して指示するように構成され、浸漬型膜分離装置の運転状況および活性汚泥の性状の判断処理を中央監視センタのコンピュータで行なうことにより、浸漬型膜分離装置を備えた各水処理施設の稼動状態が集中監視できるように構成されている。

特許第３４４２３５４号公報

しかし、従来の浸漬型膜分離装置の維持管理方法は、経験則に基づき得られた相関データに基づいて薬液洗浄時期や膜カートリッジの交換の要否を決定するため、経験則から外れた非定常な状況、例えば急激に膜間差圧が上昇するような状況に適切に対応することができないという問題があった。

また、膜分離装置を用いたＭＢＲプラントでは、通常、複数の水処理系統を備えているが、従来の浸漬型膜分離装置の維持管理方法によれば、経験則に基づき１月から２月ごとの定められた所定運転時間の終期に膜間差圧が上昇すると一律に薬液洗浄時期であると判断されることになり、各系統の膜分離装置に対する薬液洗浄時期が重なる場合に備えて、洗浄用薬液の在庫を過剰に抱える必要があるという問題もあった。

本発明の目的は、上述した問題に鑑み、非定常な状況が生じても適切な洗浄時期を策定でき、洗浄用薬液の過剰な在庫を回避可能なＭＢＲプラントの管理装置、ＭＢＲプラントの洗浄薬液発注システム及びＭＢＲプラントの薬液発注方法を提供する点にある。

上述の目的を達成するため、本発明によるＭＢＲプラントの管理装置の第一の特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項１に記載した通り、膜分離装置を用いたＭＢＲプラントの管理装置であって、前記膜分離装置が設置された水処理系統の運転情報を管理する管理端末から通信媒体を介して送信された運転情報及び洗浄薬液在庫情報を受信する水処理施設情報受信部と、前記運転情報に基づいて前記水処理系統の膜間差圧の推移を予測する膜間差圧予測部と、前記膜間差圧予測部により予測される膜間差圧の値または変化率が設定値に到達する時期の前に薬液洗浄するように薬液洗浄計画を策定する薬液洗浄計画策定部と、を備えている点にある。

膜分離装置が設置された水処理系統の運転情報を管理する管理端末から水処理施設情報受信部を介して受信した運転情報に基づいて、膜間差圧予測部によって水処理系統の膜間差圧の推移が予測され、薬液洗浄計画策定部によって膜間差圧の推移の予測値またはその変化率が設定値に到達する時期の前に薬液洗浄するように薬液洗浄計画が策定されるので、膜間差圧が異常に上昇するような事態の発生が回避される。

同第二の特徴構成は、同請求項２に記載した通り、膜分離装置が設置された水処理系統の運転情報を管理する管理端末が組み込まれたＭＢＲプラントの管理装置であって、前記膜分離装置が設置された水処理系統の運転情報及び洗浄薬液在庫情報を収集する水処理施設情報収集部と、前記運転情報に基づいて前記水処理系統の膜間差圧の推移を予測する膜間差圧予測部と、前記膜間差圧予測部により予測される膜間差圧の値または変化率が設定値に到達する時期の前に薬液洗浄するように薬液洗浄計画を策定する薬液洗浄計画策定部と、を備えている点にある。

上述した第一の特徴構成に示した管理装置では、複数のＭＢＲプラントに備えた各管理端末から通信媒体を介して受信された運転情報及び洗浄薬液在庫情報に基づいて、各ＭＢＲプラントに対する薬液洗浄計画が策定されるが、第二の特徴構成によれば、各ＭＢＲプラントに備えた管理端末が第一の特徴構成の管理装置として機能し、自己が管理するＭＢＲプラントに対して薬液洗浄計画を策定することにより、膜間差圧が異常に上昇するような事態の発生が回避される。

同第三の特徴構成は、同請求項３に記載した通り、上述の第一または第二の特徴構成に加えて、前記膜間差圧予測部で予測される膜間差圧の値または変化率が３〜７日先の膜間差圧の値または変化率である点にある。

膜間差圧予測部で予測される膜間差圧の値または変化率が３〜７日先の値であれば、精度のよい予測が可能となり、また余裕を持って洗浄時期を策定できる。

同第四の特徴構成は、同請求項４に記載した通り、上述の第一から第三の何れかの特徴構成に加えて、前記膜間差圧予測部により予測される膜間差圧の設定値到達時期を前後何れかに調整する運転条件調整情報を生成する運転条件調整情報生成部と、前記運転条件調整情報を前記管理端末に送信する運転条件調整情報送信部と、を備え、前記薬液洗浄計画策定部は、前記運転条件調整情報を加味して前記薬液洗浄計画を策定する、ように構成されている点にある。

運転条件調整情報生成部によって生成された運転条件調整情報が管理端末に送信され、各管理端末で運転管理される水処理施設の水処理系統に対する運転条件が調整される結果、膜間差圧予測部により予測される膜間差圧の設定値到達時期が前後の何れかに調整される。そして、薬液洗浄計画策定部によって運転条件調整情報を加味した薬液洗浄計画が策定される。例えば、係員が不在の休日に薬液洗浄時期が訪れないように運転条件が調整されると、膜間差圧の急激な上昇による運転不能事態が回避され、洗浄薬液の在庫が不足すると予測される場合に、洗浄薬液が入手可能な時期まで薬液洗浄時期を遅らせるように運転条件が調整される。

同第五の特徴構成は、同請求項５に記載した通り、上述の第四の特徴構成に加えて、前記運転条件調整情報はフラックス、余剰汚泥引抜量、汚泥循環量、曝気風量、薬液洗浄時期の何れかが含まれる点にある。

各水処理系統に対する運転条件として、フラックス、余剰汚泥引抜量、汚泥循環量、曝気風量、薬液洗浄時期の何れかを好適に用いることができる。例えば、膜分離装置のフラックスを増減することで膜間差圧の変化を緩急何れかに調整でき、余剰汚泥引抜量を増減することでＢＯＤ負荷を調整可能となり、ファウリング物質の存在量などの調整ができる。

同第六の特徴構成は、同請求項６に記載した通り、上述の第一から第五の何れかの特徴構成に加えて、前記運転情報は前記水処理系統の膜間差圧、フラックス、水温、曝気風量、濁度、処理水量、ｐＨ、ＤＯ、ＯＲＰ、ＭＬＳＳ、ＴＯＣ、ＣＯＤ、ＢＯＤ、ＮＨ_３の何れかまたはそれらの組み合わせで構成されている点にある。

水処理系統の膜間差圧の推移を予測するために必要な運転情報として、水処理系統の膜間差圧、フラックス、水温、曝気風量、濁度、処理水量、ｐＨ、ＤＯ、ＯＲＰ、ＭＬＳＳ、ＴＯＣ、ＣＯＤ、ＢＯＤ、ＮＨ_３の何れかまたはそれらを組み合わせた値を好適に用いることができる。

同第七の特徴構成は、同請求項７に記載した通り、上述の第一から第六の何れかの特徴構成に加えて、前記薬液洗浄計画策定部は、前記膜間差圧予測部により予測される膜間差圧の上昇傾向及び／または前記運転情報に含まれる膜間差圧の上昇傾向から薬液洗浄に用いる薬液の種類を決定する、ように構成されている点にある。

膜間差圧予測部により予測される膜間差圧の上昇傾向及び／または運転情報に含まれる膜間差圧の上昇傾向から薬液洗浄に用いる薬液として、例えば塩酸、シュウ酸またはクエン酸のような無機系のファウリング物質に対して有効な薬剤が好ましいのか、次亜塩素酸ナトリウムのような有機系のファウリング物質に対して有効な薬液が好ましいのかが適切に判断できる。

本発明によるＭＢＲプラントの洗浄薬液発注システムの特徴構成は、同請求項８に記載した通り、前記薬液洗浄計画及び前記洗浄薬液在庫情報に基づいて薬液発注情報を生成する薬液発注情報生成部をさらに備えた上述の第一の特徴構成を備えたＭＢＲプラントの管理装置と、膜分離装置が設置された水処理系統の運転情報を管理し、前記管理装置に前記運転情報及び洗浄薬液在庫情報を送信する管理端末と、前記管理装置から送信された薬液発注情報に基づいて薬液を供給手配する薬液の供給業者端末と、を含み、通信可能に接続されている点にある。

第一の特徴構成を備えたＭＢＲプラントの管理装置にさらに薬液発注情報生成部が設けられ、当該管理装置に前記運転情報及び洗浄薬液在庫情報を送信する管理端末と、管理装置から送信された薬液発注情報に基づいて薬液を供給手配する薬液の供給業者端末と、が通信可能に接続されることにより、非定常な状況が生じても適切な洗浄時期を策定でき、洗浄用薬液の過剰な在庫を回避可能な洗浄薬液発注システムが構築できる。

本発明によるＭＢＲプラントの薬液発注方法の第一の特徴構成は、同請求項９に記載した通り、膜分離装置が設置された水処理系統の運転情報を管理する管理端末から通信媒体を介して運転情報及び洗浄薬液在庫情報を管理装置に送信する運転情報送信ステップと、前記管理装置に備えた膜間差圧予測部により、前記運転情報に基づいて前記水処理系統の膜間差圧の推移を予測する膜間差圧予測ステップと、前記管理装置に備えた薬液洗浄計画策定部により、前記膜間差圧予測ステップで予測される膜間差圧の値または変化率が設定値に到達する時期の前に薬液洗浄するように薬液洗浄計画を策定する薬液洗浄計画策定ステップと、前記管理装置に備えた薬液発注情報生成部により、前記薬液洗浄計画及び前記洗浄薬液在庫情報に基づいて薬液発注情報を生成する薬液発注情報生成ステップと、を備えている点にある。

同第二の特徴構成は、同請求項１０に記載した通り、上述の第一の特徴構成に加えて、前記管理装置に備えた薬液発注情報送信部により、前記薬液発注情報生成ステップで生成された薬液発注情報を、前記管理端末を含む外部装置に送信する薬液発注情報送信ステップと、薬液の供給業者端末により、前記管理装置または前記管理端末を含む外部装置から受信した薬液発注情報に基づいて、前記水処理系統を備えたＭＢＲプラントに洗浄薬液を発送処理する洗浄薬液発送処理ステップと、を備えている点にある。

同第三の特徴構成は、同請求項１１に記載した通り、前記管理装置に備えた薬液発注情報送信部により、前記薬液発注情報生成ステップで生成された薬液発注情報を、外部装置に送信する薬液発注情報送信ステップと、薬液の供給業者端末により、前記管理装置または前記外部装置から受信した薬液発注情報に基づいて、前記水処理系統を備えたＭＢＲプラントに洗浄薬液を発送処理する洗浄薬液発送処理ステップと、を備えている点にある。

同第四の特徴構成は、同請求項１２に記載した通り、上述の第三の特徴構成に加えて、前記管理装置に備えた薬液発注情報送信部により、前記薬液発注情報生成ステップで生成された薬液発注情報を、外部装置に送信する薬液発注情報送信ステップと、薬液の供給業者端末により、前記管理装置または前記管理端末から受信した薬液発注情報に基づいて、前記水処理系統を備えたＭＢＲプラントに洗浄薬液を発送処理する洗浄薬液発送処理ステップと、を備えている点にある。

同第五の特徴構成は、同請求項１３に記載した通り、上述の第一から第四の何れかの特徴構成に加えて、前記膜間差圧予測ステップで予測される膜間差圧の値または変化率が３〜７日先の膜間差圧の値または変化率である点にある。

以上説明した通り、本発明によれば、非定常な状況が生じても適切な洗浄時期を策定でき、洗浄用薬液の過剰な在庫を回避可能なＭＢＲプラントの管理装置、ＭＢＲプラントの洗浄薬液発注システム及びＭＢＲプラントの薬液発注方法を提供することができるようになった。

本発明によるＭＢＲプラントの洗浄薬液発注システムの構成図 従来のＭＢＲプラントの膜分離装置の薬液洗浄時期と薬液の在庫の推移の説明図 本発明によるＭＢＲプラントの洗浄薬液発注システムが適用された膜分離装置の薬液洗浄時期と薬液の在庫の推移の説明図 ＭＢＲプラントの管理装置の処理手順を示すフローチャート

以下に、本発明によるＭＢＲプラントの管理装置、ＭＢＲプラントの洗浄薬液発注システム及びＭＢＲプラントの薬液発注方法を説明する。

［ＭＢＲプラントの洗浄薬液発注システムの構成］
図１に示すように、膜分離装置を用いたＭＢＲプラントの洗浄薬液発注システム１００は、複数のＭＢＲプラントを集中管理するサーバコンピュータで構成される管理装置２０と、各ＭＢＲプラントに備えた端末コンピュータで構成される管理端末１（１１，１２，・・・，１ｎ）及び同じく端末コンピュータで構成される薬液の供給業者端末３０を備え、それぞれがインターネットを介して通信可能に構成されている。以下では、ＭＢＲプラントを単に「水処理施設」と表記する。

管理端末１は、各水処理施設に設置され、膜分離装置が設置された水処理系統の運転情報を管理し、管理装置２０に運転情報及び洗浄薬液在庫情報を送信するように構成されている。また、薬液の供給業者端末３０は、管理装置２０から送信された薬液発注情報に基づいて対応する水処理施設に薬液を供給手配するように構成されている。水処理系統とは、原水から膜分離装置を介して処理水を得るために生物処理される一連の水処理設備をいい、通常は一つの水処理施設に複数の水処理系統が設けられ、各水処理系統の運転情報が一つの管理端末１により管理されている。

即ち、当該管理端末１は、膜分離装置が設置された各水処理系統の運転情報を管理すべく、各水処理系統に設置された膜間差圧ＴＭＰ（Trans Membrane Pressure）、膜透過流束Ｆｌｕｘ、余剰汚泥引抜量、汚泥循環量、曝気風量などの運転パラメータをモニタするセンサの検出値が入力され、或いはセンサに代えて作業者により調整されたパラメータが入力される入力インタフェースを備えている。そして、入力インタフェースを介して入力されたパラメータが運転情報として管理端末１に備えたメモリに格納され、メモリに格納された運転情報及び在庫情報がインターネットを介して管理装置２０に出力されるように構成されている。なお、在庫情報とは、各水処理施設に設けられた洗浄薬液の保管庫にストックされている薬液の在庫情報であり、入力インタフェースを介して作業者により入力される洗浄薬液の種類及び在庫量をいう。

当該管理端末１には、管理装置２０から送信された後述の薬液洗浄計画に含まれる膜透過流束Ｆｌｕｘ、余剰汚泥引抜量、汚泥循環量、曝気風量、薬液洗浄などの運転パラメータを表示出力する表示部が設けられ、表示部に表示された運転パラメータを目視確認した作業者が水処理系統を運転制御するように構成されている。なお、当該管理端末に膜透過流束Ｆｌｕｘ、余剰汚泥引抜量、汚泥循環量、曝気風量などの一部を自動制御する機能が備わっていてもよい。

管理装置２０は、記憶部２２と、水処理施設情報受信部２１と、膜間差圧予測部２３と、薬液洗浄計画策定部２４と、運転条件調整情報送信部２６と、薬液発注情報生成部２７と、薬液発注情報送信部２８の各機能ブロックを備えている。各機能ブロックは、サーバコンピュータを構成するＣＰＵボード、通信ボード、メモリボードなどのハードウェアと、ＣＰＵボードに搭載されたＣＰＵで実行され、メモリボードに搭載されたメモリに格納された洗浄薬液発注用のアプリケーションプログラムにより構成され、ＣＰＵによって当該アプリケーションプログラムが実行されることにより、各機能ブロックが具現化される。

水処理施設情報受信部２１は、膜分離装置が設置された水処理系統の運転情報を管理する管理端末１から通信媒体であるインターネットを介して送信された運転情報及び洗浄薬液在庫情報を受信し、受信した運転情報及び洗浄薬液在庫情報を記憶部２２に格納する機能ブロックである。

膜間差圧予測部は、記憶部２２に格納された運転情報に基づいて各水処理系統の膜間差圧ＴＭＰの推移を予測する機能ブロックである。

薬液洗浄計画策定部２４は、膜間差圧予測部２３により予測される膜間差圧の値または変化率が設定値に到達する時期の前に薬液洗浄するように薬液洗浄計画を策定する機能ブロックである。

薬液発注情報生成部２７は、薬液洗浄計画及び記憶部２２に格納された洗浄薬液在庫情報に基づいて薬液発注情報を生成する機能ブロックであり、薬液発注情報送信部２８は、薬液発注情報生成部２７により生成された薬液発注情報を薬液の供給業者端末３０に送信する機能ブロックである。

供給業者端末３０は、薬液発注情報送信部２８から送信された薬液発注情報を受信すると、薬液発注情報で特定される納入先の水処理施設に納入期日に間に合うように必要な薬液を必要な量だけ確保して発送処理を行なう。

なお、本実施形態では、薬液発注情報送信部２８から供給業者端末３０に薬液発注情報が送信されるように構成されているが、薬液発注情報送信部２８から供給業者端末３０以外の外部装置に薬液発注情報が送信されるように構成されていてもよい。

外部装置とは、管理端末１、水処理施設の管理業者端末、薬液の供給業者端末などをいい、管理端末１に薬液発注情報が送信されると、当該管理端末１が設置された水処理施設の管理者が当該薬液発注情報に基づいて薬液供給業者に手配することができ、水処理施設の管理を委託された管理業者が管理する管理業者端末に薬液発注情報が送信されると、当該管理業者の係員が当該薬液発注情報に基づいて薬液供給業者に手配することができる。

［膜間差圧予測と薬液洗浄計画策定の説明］
図２には、水処理施設として、膜分離装置を備えた水処理系統を４系統備えたＭＢＲ（Membrane Bioreactor）プラントを例に、従来から行なわれている膜透過流束Ｆｌｕｘ制御とそれに伴う膜間差圧ＴＭＰ（Trans Membrane Pressure）の推移、膜間差圧ＴＭＰの過剰上昇（ＴＭＰジャンプともいう。）に対応した膜分離装置の薬液洗浄時期と薬液の在庫の推移が示されている。横軸は時間経過を示している。

２系等分の洗浄に必要な膜洗浄薬液量を保管可能な保管庫を備え、薬液の発注から納入までの期間が４日を要する施設である。膜透過流束Ｆｌｕｘは定格０．５ｍ／ｄで、上限値(許容可能)は０．８ｍ／ｄである。膜洗浄目安のＴＭＰを１０ｋＰａとする。なお、Ｆｌｕｘを上限値以上で運転し或いは洗浄目安のＴＭＰを超えて運転すると膜寿命の早期化につながる。

第１系統（以下、単に「１系」などと記す。）でＴＭＰが洗浄目安を超えた時期に薬液洗浄され、さらにその後に２系でＴＭＰが洗浄目安を超えた初回に薬液洗浄されると薬液の在庫が無くなり、薬液発注して４日後に薬液が入荷する。この４日の間に３系及び４系でＴＭＰが洗浄目安を超えても薬液洗浄ができず、ＴＭＰが過剰上昇する。この間、３系及び４系のＦｌｕｘが定格を下回るため、１系及び２系のＦｌｕｘで補うべく、一時的にＦｌｕｘが上限値以上に設定される。

薬液が入荷すると、３系及び４系で時間をずらせて薬液洗浄が行なわれるとともにさらに次回の洗浄に備えて薬液発注される。その後、２系でＴＭＰが洗浄目安を超えた時に、たまたま作業者が不在となる休日のためにＴＭＰが過剰上昇する。また、豪雨が発生すると、処理量が増加して同時に複数の系統でＴＭＰが洗浄目安を超えたような場合には、在庫薬液量の不足により処理が破綻する場合もあった。

つまり、薬液在庫がなくなった時点で薬液を補充発注しているため、複数系統で同時期にＴＭＰジャンプが発生すると、薬液不足が発生して一部の系列の膜に負担のかかる運転を余儀なくされ、膜の寿命に大きな影響を与えていた。

図３には、本発明が適用された場合、つまり上述した膜間差圧予測部２３によりＴＭＰジャンプの発生時期が予測され、薬液洗浄計画策定部２４により各系の薬液洗浄時期が調整されることにより、洗浄薬液の過剰在庫を伴わずに適切に運転される場合の膜分離装置の薬液洗浄時期と薬液の在庫の推移が示されている。

膜間差圧予測部２３により１系でＴＭＰジャンプの発生時期が予測され、次に２系でＴＭＰジャンプの発生時期が予測されると、薬液洗浄計画策定部２４によりＴＭＰジャンプの発生時期に１系の薬液洗浄時期が策定されるとともに、１系の薬液洗浄時期の薬液の消費に応じて事前に薬液発注される。

その後、膜間差圧予測部２３により３系及び４系のＴＭＰジャンプの発生時期が予測され、その時期に薬液が不足すると予測される場合に、薬液洗浄計画策定部２４により運転条件調整条件が策定され、２系の薬液洗浄時期がＴＭＰジャンプの発生予測時期よりも前倒しで設定されるとともに、３系、４系のＦｌｕｘを定格よりも小さくした状態で運転し、ＴＭＰジャンプの発生時期を先延ばしするように制御する。

また、膜間差圧予測部２３により２系でＴＭＰジャンプの発生時期が休日になると予測される場合に、薬液洗浄計画策定部２４により策定された運転条件調整条件に基づいて前倒しで薬液洗浄時期が策定され、或いはＦｌｕｘを定格よりも小さくした状態で運転して休日明け以降にＴＭＰジャンプが発生するように制御する。

膜間差圧予測部２３により１系、３系、４系でのＴＭＰジャンプの発生時期が重なると予測されると、薬液洗浄計画策定部２４はＴＭＰジャンプの発生時期がずれるように各系統のＦｌｕｘを増減調整し、策定した薬液洗浄時期に対応するように薬液を発注する。なお、各系統の膜透過水量のトータル量が計画量となるように、各系統のＦｌｕｘが増減調整される。この例では、ＴＭＰジャンプの発生時期よりも前倒しで薬液洗浄された２系では余裕をもってＦｌｕｘを定格値より上昇させることができる。

膜間差圧予測部２３によりＴＭＰジャンプの発生時期が予測できることで、薬液の事前発注が可能になり薬液不足を回避できる。また薬液洗浄計画策定部２４により策定される運転条件調整条件に基づいて各系のＦｌｕｘを制御することによって、人員を揃えられない休日のＴＭＰジャンプの発生回避や、複数系列の同時期のＴＭＰジャンプ発生を回避することが可能になる。

［管理装置の構成］
図３に示した膜分離装置の薬液洗浄時期と薬液の在庫の推移を実現するための管理装置２０の構成について詳述する。

膜間差圧予測部２３は、各水処理系統の運転情報に基づいてそれぞれの膜間差圧ＴＭＰの推移を予測演算する。例えば、３〜７日先迄の膜間差圧ＴＭＰを、１日に４〜５回の頻度で予測演算する。予測演算アルゴリズムとしてニューラルネットワーク演算や統計演算などを好適に用いることができる。

例えば膜間差圧ＴＭＰを目的変数とし、膜分離槽および前後の反応槽(好気槽・嫌気槽・原水槽など)からモニタリング可能な膜間差圧ＴＭＰ、Ｆｌｕｘ、水温、曝気風量、濁度、処理水量、ｐＨ、ＤＯ（Dissolved Oxygen）、ＯＲＰ（Oxidation- Reduction Potential）、ＭＬＳＳ（Mixed Liquor Suspended Solids）、運転時間(前回薬洗からの経過時間)の何れかまたはそれらの組み合わせを説明変数として、一般的な多変量解析手法で予測することができる。膜間差圧ＴＭＰの推移の予測演算手法は公知の予測演算手法を適宜用いることが可能である。つまり、運転情報として、水処理系統の膜間差圧、フラックス、水温、曝気風量、濁度、処理水量、ｐＨ、ＤＯ、ＯＲＰ、ＭＬＳＳ、ＴＯＣ、ＣＯＤ、ＢＯＤ、ＮＨ_３の何れかまたはそれらの組み合わせで構成することができる。

薬液洗浄計画策定部２４には、膜間差圧予測部２３により予測される膜間差圧の設定値到達時期を前後何れかに調整する運転条件調整情報を生成する運転条件調整情報生成部２５と、運転条件調整情報を管理端末に送信する運転条件調整情報送信部２６が設けられ、薬液洗浄計画策定部２４は、運転条件調整情報を加味して薬液洗浄計画を策定するように構成されている。

薬液発注情報生成部２７は、策定された薬液洗浄計画と薬液の在庫情報と、薬液の納品までに要する時間を加味して、計画された洗浄時期に必要な薬液が必要量確保できるように薬液発注情報を生成し、記憶部２２に記憶する。

運転条件調整情報生成部２５によって生成された運転条件調整情報が管理端末１に送信され、各管理端末１で運転管理される水処理施設の水処理系統に対する運転条件が調整される結果、膜間差圧予測部２３により予測される膜間差圧の設定値到達時期が前後の何れかに調整される。

そして、薬液洗浄計画策定部２４によって運転条件調整情報を加味した薬液洗浄計画が策定される。つまり、運転条件調整情報に基づいて各水処理系統の運転条件が変更された結果更新される新たな運転情報に基づいて予測される膜間差圧ＴＭＰの推移に基づいて薬液洗浄計画が策定される。

例えば、係員が不在の休日に薬液洗浄時期が訪れないように運転条件が調整されると、膜間差圧の急激な上昇による運転不能事態が回避され、洗浄薬液の在庫が不足すると予測される場合に、洗浄薬液が入手可能な時期まで薬液洗浄時期が遅れるように運転条件が調整され、その結果の膜間差圧ＴＭＰの予測値に基づいて薬液洗浄計画が策定される。

図３に示したように、複数の水処理系統を備えた水処理施設に対して、膜間差圧予測部２３は水処理系統毎に膜間差圧の推移を予測し、運転条件調整情報生成部２５は、膜間差圧予測部２３により予測された水処理系統毎の膜間差圧の推移に基づいて、水処理系統毎の膜間差圧の設定値到達時期が重ならないように水処理系統毎に運転条件調整情報を生成し、薬液洗浄計画策定部２４は水処理系統毎に予測される膜間差圧の設定値到達時期の前に薬液洗浄するように薬液洗浄計画を策定するように構成されている。従って、大きな保管スペースに多量の薬液を準備しておく必要が無く、薬液の在庫量を最小に止めることができる。

運転条件調整情報は、膜間差圧予測部２３によって得られた膜間差圧ＴＭＰの予測値を変更調節するための運転条件の目標値であり、例えばフラックス、余剰汚泥引抜量、汚泥循環量、曝気風量、薬液洗浄時期の何れかが含まれる。例えば、膜分離装置のフラックスを増減し或いは曝気風量を増減することで、ファウリング物質の膜面への付着量を調整して膜間差圧の変化を緩急何れかに調整でき、余剰汚泥引抜量を増減することでＢＯＤ負荷を調整可能となり、ファウリング物質の存在量などの調整ができる。

薬液洗浄計画策定部２４は、膜間差圧予測部２３により予測される膜間差圧の上昇傾向及び／または運転情報に含まれる膜間差圧の上昇傾向から薬液洗浄に用いる薬液の種類を決定するように構成されている。

膜間差圧の上昇傾向から微生物代謝成分である有機物によりファウリングが進行する通常のケースでは、洗浄薬液として有機系のファウリング物質に対する洗浄薬液である次亜塩素酸ナトリウムを選択することができる。

通常のケースと異なる挙動を検知すると、洗浄に用いる薬液の種類を変更し適切に対応することができる。例えば、過去の傾向と比較して、無機成分由来のファウリングによる膜差圧上昇であると判断できれば塩酸、シュウ酸またはクエン酸のような無機系のファウリング物質に対する洗浄薬液を選択することができる。

無機由来のファウリングによる膜差圧上昇の場合は通常時に比べ、次亜塩素酸ナトリウムによる洗浄後も初期圧が高く、膜差圧上昇の傾きが大きいなどの傾向が見られる。

即ち、薬液洗浄計画策定部２４は、膜間差圧予測部２３により予測される膜間差圧の上昇傾向及び／または運転情報に含まれる膜間差圧の上昇傾向から薬液洗浄に用いる薬液として、例えば塩酸、シュウ酸またはクエン酸のような無機系のファウリング物質に対する洗浄薬液が好ましいのか、次亜塩素酸ナトリウムのような有機系のファウリング物質に対する洗浄薬液が好ましいのかを適切に判断するように構成されている。

上述した洗浄薬液発注システムによって、本発明による水処理施設の薬液発注方法が実行される。即ち、図５に示すように、膜分離装置が設置された水処理系統の運転情報を管理する管理端末から通信媒体を介して運転情報及び洗浄薬液在庫情報を管理装置に送信する運転情報送信ステップと（Ｓ１）、管理装置に備えた膜間差圧予測部により、運転情報に基づいて水処理系統の膜間差圧の推移を予測する膜間差圧予測ステップ（Ｓ２）と、管理装置に備えた薬液洗浄計画策定部により、膜間差圧予測ステップで予測される膜間差圧の値または変化率が設定値に到達する時期の前に薬液洗浄するように薬液洗浄計画を策定する薬液洗浄計画策定ステップと（Ｓ３）、策定された薬液洗浄計画を管理端末に送信するステップＳ７）と、管理装置に備えた薬液発注情報生成部により、薬液洗浄計画及び洗浄薬液在庫情報に基づいて薬液発注情報を生成する薬液発注情報生成ステップと（Ｓ８）、管理装置に備えた薬液発注情報送信部により、薬液発注情報生成ステップで生成された薬液発注情報を、管理端末を含む外部装置に送信する薬液発注情報送信ステップ（Ｓ９）と、薬液の供給業者端末により、管理装置または管理端末から受信した薬液発注情報に基づいて、水処理系統を備えた水処理施設に洗浄薬液を発送処理する洗浄薬液発送処理ステップと（図示せず。）、が実行される。

そして、薬液洗浄計画策定ステップ（Ｓ３）で策定された計画は、その妥当性が評価され（Ｓ４）、適切であれば薬液発注情報生成ステップ（Ｓ８）が実行され、不適切であれば運転条件情報生成ステップが実行される（Ｓ５）。妥当性の評価として、策定された各系統の薬液洗浄時期に適量の薬液が確保されるか否か、策定された薬液洗浄時期が土日などの休日に該当するか否か、各系統からの全Ｆｌｕｘが所定の量から大きく変動しないか否かなどの基準が設定されている。

膜間差圧予測ステップを実行することにより、膜間差圧が予測でき、薬品洗浄計画(人員確保、薬品確保など)の策定に活用できるほか、膜間差圧の上昇時期を遅らせるべく、運転条件を調整することが可能になる。膜間差圧の上昇に余裕が見込める状況であれば、省エネ、処理水量確保などの観点で定格Ｆｌｕｘ以上のＦｌｕｘで効率的な膜ろ過運転管理を実施することが可能になる。

具体的に、膜差圧上昇期を予測して、薬液洗浄時期に合わせた薬品発注を行ない、最小限の在庫で済ませることができる。また、複数の系統間でＦｌｕｘを調整することにより、複数系統の同時破綻を回避することができる。

膜間差圧の上昇を抑制する運転管理手法として、Ｆｌｕｘの低減、汚泥引き抜き量の調整(ＭＬＳＳ調整)が好適に採用できる。汚泥当たりの負荷量が増大している際や低水温時汚泥活性が下がる時期に引き抜き量を減らしＭＬＳＳを高く維持すればよく、逆に汚泥が濃くなりすぎているケースでは引き抜き量を上げＳＲＴを短くすればよい。

以下、別実施形態を説明する。
上述した実施形態では、サーバコンピュータで構成される管理装置が、複数の水処理設備に設置された管理端末から運転情報及び薬液在庫情報を収集して、集中的に管理する態様を説明したが、各水処理施設の管理端末を当該水処理施設に対する管理を行なう管理装置として構成してもよい。

即ち、膜分離装置が設置された水処理系統の運転情報を管理する管理端末が組み込まれた水処理施設の管理装置であって、膜分離装置が設置された水処理系統の運転情報及び洗浄薬液在庫情報を収集する水処理施設情報収集部と、運転情報に基づいて前記水処理系統の膜間差圧の推移を予測する膜間差圧予測部と、膜間差圧予測部により予測される膜間差圧の値または変化率が設定値に到達する時期の前に薬液洗浄するように薬液洗浄計画を策定する薬液洗浄計画策定部と、薬液洗浄計画及び前記洗浄薬液在庫情報に基づいて薬液発注情報を生成する薬液発注情報生成部と、を備えていればよい。

この場合には、管理端末により、膜分離装置が設置された水処理系統の運転情報及び洗浄薬液在庫情報を管理装置に収集する運転情報収集ステップと、管理装置に備えた膜間差圧予測部により、運転情報に基づいて水処理系統の膜間差圧の推移を予測する膜間差圧予測ステップと、管理装置に備えた薬液洗浄計画策定部により、膜間差圧予測ステップで予測される膜間差圧の値または変化率が設定値に到達する時期の前に薬液洗浄するように薬液洗浄計画を策定する薬液洗浄計画策定ステップと、管理装置に備えた薬液発注情報生成部により、薬液洗浄計画及び前記洗浄薬液在庫情報に基づいて薬液発注情報を生成する薬液発注情報生成ステップと、管理装置に備えた薬液発注情報送信部により、薬液発注情報生成ステップで生成された薬液発注情報を、外部装置に送信する薬液発注情報送信ステップと、薬液の供給業者端末により、管理端末から受信した薬液発注情報に基づいて、水処理系統を備えた水処理施設に洗浄薬液を発送処理する洗浄薬液発送処理ステップと、を備えた薬液発注方法が実行される。

上述した実施形態では、膜分離装置を備えた水処理施設がＭＢＲプラントであったが、膜分離装置を備えた水処理施設であれば、浄水処理プラント、海水淡水化プラントなどの水処理施設に対しても本発明を適用可能である。

上述した実施形態は本発明の一例に過ぎず、本発明による作用効果を奏する範囲において各機能ブロックの具体的構成は適宜変更設計可能であることはいうまでもない。

１：管理端末
２０：管理装置
２１：水処理施設情報受信部
２２：記憶部
２３：膜間差圧予測部
２４：薬液洗浄計画策定部
２５：運転条件調整情報生成部
２６：運転条件調整情報送信部
２７：薬液発注情報生成部
２８：薬液発注情報送信部
３０：外部装置（薬液供給業者端末）
１００：洗浄薬液発注システム

Claims (13)

1. 膜分離装置を用いたＭＢＲプラントの管理装置であって、
   前記膜分離装置が設置された水処理系統の運転情報を管理する管理端末から通信媒体を介して送信された運転情報及び洗浄薬液在庫情報を受信する水処理施設情報受信部と、
   前記運転情報に基づいて前記水処理系統の膜間差圧の推移を予測する膜間差圧予測部と、
   前記膜間差圧予測部により予測される膜間差圧の値または変化率が設定値に到達する時期の前に薬液洗浄するように薬液洗浄計画を策定する薬液洗浄計画策定部と、を備えているＭＢＲプラントの管理装置。
2. 膜分離装置が設置された水処理系統の運転情報を管理する管理端末が組み込まれたＭＢＲプラントの管理装置であって、
   前記膜分離装置が設置された水処理系統の運転情報及び洗浄薬液在庫情報を収集する水処理施設情報収集部と、
   前記運転情報に基づいて前記水処理系統の膜間差圧の推移を予測する膜間差圧予測部と、
   前記膜間差圧予測部により予測される膜間差圧の値または変化率が設定値に到達する時期の前に薬液洗浄するように薬液洗浄計画を策定する薬液洗浄計画策定部と、を備えているＭＢＲプラントの管理装置。
3. 前記膜間差圧予測部で予測される膜間差圧の値または変化率が３〜７日先の膜間差圧の値または変化率である請求項１または２記載のＭＢＲプラントの管理装置。
4. 前記膜間差圧予測部により予測される膜間差圧の設定値到達時期を前後何れかに調整する運転条件調整情報を生成する運転条件調整情報生成部と、
   前記運転条件調整情報を前記管理端末に送信する運転条件調整情報送信部と、
   を備え、
   前記薬液洗浄計画策定部は、前記運転条件調整情報を加味して前記薬液洗浄計画を策定する、ように構成されている請求項１から３の何れかに記載のＭＢＲプラントの管理装置。
5. 前記運転条件調整情報はフラックス、余剰汚泥引抜量、汚泥循環量、曝気風量、薬液洗浄時期の何れかが含まれる請求項４記載のＭＢＲプラントの管理装置。
6. 前記運転情報は前記水処理系統の膜間差圧、フラックス、水温、曝気風量、濁度、処理水量、ｐＨ、ＤＯ、ＯＲＰ、ＭＬＳＳ、ＴＯＣ、ＣＯＤ、ＢＯＤ、ＮＨ_３の何れかまたはそれらの組み合わせで構成されている請求項１から５の何れかに記載のＭＢＲプラントの管理装置。
7. 前記薬液洗浄計画策定部は、前記膜間差圧予測部により予測される膜間差圧の上昇傾向及び／または前記運転情報に含まれる膜間差圧の上昇傾向から薬液洗浄に用いる薬液の種類を決定する、ように構成されている請求項１から６の何れかに記載のＭＢＲプラントの管理装置。
8. 前記薬液洗浄計画及び前記洗浄薬液在庫情報に基づいて薬液発注情報を生成する薬液発注情報生成部をさらに備えた請求項１記載のＭＢＲプラントの管理装置と、
   膜分離装置が設置された水処理系統の運転情報を管理し、前記管理装置に前記運転情報及び洗浄薬液在庫情報を送信する管理端末と、
   前記管理装置から送信された薬液発注情報に基づいて薬液を供給手配する薬液の供給業者端末と、
   を含み、通信可能に接続されているＭＢＲプラントの洗浄薬液発注システム。
9. 膜分離装置が設置された水処理系統の運転情報を管理する管理端末から通信媒体を介して運転情報及び洗浄薬液在庫情報を管理装置に送信する運転情報送信ステップと、
   前記管理装置に備えた膜間差圧予測部により、前記運転情報に基づいて前記水処理系統の膜間差圧の推移を予測する膜間差圧予測ステップと、
   前記管理装置に備えた薬液洗浄計画策定部により、前記膜間差圧予測ステップで予測される膜間差圧の値または変化率が設定値に到達する時期の前に薬液洗浄するように薬液洗浄計画を策定する薬液洗浄計画策定ステップと、
   前記管理装置に備えた薬液発注情報生成部により、前記薬液洗浄計画及び前記洗浄薬液在庫情報に基づいて薬液発注情報を生成する薬液発注情報生成ステップと、を備えているＭＢＲプラントの薬液発注方法。
10. 前記管理装置に備えた薬液発注情報送信部により、前記薬液発注情報生成ステップで生成された薬液発注情報を、前記管理端末を含む外部装置に送信する薬液発注情報送信ステップと、
    薬液の供給業者端末により、前記管理装置または前記管理端末を含む外部装置から受信した薬液発注情報に基づいて、前記水処理系統を備えたＭＢＲプラントに洗浄薬液を発送処理する洗浄薬液発送処理ステップと、を備えている請求項９記載のＭＢＲプラントの薬液発注方法。
11. 膜分離装置が設置された水処理系統の運転情報及び洗浄薬液在庫情報を管理装置に収集する運転情報収集ステップと、
    前記管理装置に備えた膜間差圧予測部により、前記運転情報に基づいて前記水処理系統の膜間差圧の推移を予測する膜間差圧予測ステップと、
    前記管理装置に備えた薬液洗浄計画策定部により、前記膜間差圧予測ステップで予測される膜間差圧の値または変化率が設定値に到達する時期の前に薬液洗浄するように薬液洗浄計画を策定する薬液洗浄計画策定ステップと、
    前記管理装置に備えた薬液発注情報生成部により、前記薬液洗浄計画及び前記洗浄薬液在庫情報に基づいて薬液発注情報を生成する薬液発注情報生成ステップと、を備えているＭＢＲプラントの薬液発注方法。
12. 前記管理装置に備えた薬液発注情報送信部により、前記薬液発注情報生成ステップで生成された薬液発注情報を、外部装置に送信する薬液発注情報送信ステップと、
    薬液の供給業者端末により、前記管理装置または前記外部装置から受信した薬液発注情報に基づいて、前記水処理系統を備えたＭＢＲプラントに洗浄薬液を発送処理する洗浄薬液発送処理ステップと、
    を備えている請求項１１記載のＭＢＲプラントの薬液発注方法。
13. 前記膜間差圧予測ステップで予測される膜間差圧の値または変化率が３〜７日先の膜間差圧の値または変化率である請求項９から１２の何れかに記載のＭＢＲプラントの薬液発注方法。

Images