JP4293848B2 - 濾過装置の運転方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、濾過装置の運転方法及び濾過装置に係り、特に制御干渉系からなる濾過装置の濾過プロセスの運転に好適な運転方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、濾過装置の自動制御の一例として制御対象の制御点が複数存在して互いに干渉し合う制御干渉系からなる濾過装置の濾過プロセスがある。このような制御では、測定値を目標値に一致させるためにオン／オフ動作、比例動作（Proportional；以下、単に「Ｐ動作」という）、積分動作（Integral；以下、単に「Ｉ動作」という）、微分動作（Derivative；以下、単に「Ｄ動作」という）が適宜採用されており、更には比例動作・積分動作を同時に働かせるＰＩ動作、或いは、比例動作・積分動作・微分動作を全部同時に働かせるＰＩＤ動作等を利用して短時間で且つ安定して測定値を目標値に一致させると共に外乱によって発生した偏差を出来るだけ早くなくす制御が行われる。
【０００３】
また、測定値または目標設定値に応じて複数のＰＩＤ定数（比例帯PB、積分時間ＴI、微分時間ＴD）を切り換えるマルチＰＩＤ動作が提案されており、複数の目標値とＰＩＤ定数の組み合わせを調節計内部に記憶させ、必要により呼び出して使用することが出来るものもある（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００４】
また、原液を循環しながら濾過を行うクロスフロー型の精密濾過または限外濾過処理方法において、逆洗やエアバブリングや停止状態からの濾過処理開始への切り換え時に濾過膜への原液の入力圧力を所定時間低圧運転して濾過膜を保護すると共に安定運転するものも提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
また、濾過液流量及び循環戻り流量を定流量化してランニングコストを低減するものもある（例えば、特許文献２参照。）。
【０００６】
図５（ａ）〜（ｃ）は複数の濾過膜モジュールを装備した従来の各種の濾過装置の構成を説明する図である。図５（ａ）に示す第１従来例では１つの原液供給ポンプＡに対して複数の濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６が並列に接続されている。各濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６の濾過液流量を電磁流量計Ｆ１〜Ｆ６により測定し、夫々の電磁流量計Ｆ１〜Ｆ６により測定される濾過液流量が一定になるように演算制御部Ｃ１〜Ｃ６により電動弁Ｖ１〜Ｖ６を制御する。
【０００７】
原液供給ポンプＡは常時一定の最大回転数で駆動されており、例えば原液供給圧力を０．４ＭＰａ一定で原液が供給される。複数の濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６は原液に含まれる懸濁物質がそれぞれの濾過膜の表面に蓄積してくると濾過液の流速が低下するため各電動弁Ｖ１〜Ｖ６を制御して濾過圧力を上昇させる必要がある。
【０００８】
例えば、濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６のそれぞれの上流側の濾過圧力が０．１５ＭＰａ、０．１４ＭＰａ、０．１３ＭＰａ、０．１２ＭＰａ、０．１１ＭＰａ、０．１０ＭＰａでそれぞれ一定の濾過液流量が得られる場合、各電動弁Ｖ１〜Ｖ６による差圧は０．２５ＭＰａ、０．２６ＭＰａ、０．２７ＭＰａ、０．２８ＭＰａ、０．２９ＭＰａ、０．３０ＭＰａとなるように設定される。
【０００９】
図５（ｂ）に示す第２従来例では、前記第１従来例と同様に１つの原液供給ポンプＡに対して複数の濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６が並列に接続されており、各濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６の濾過液流量を電磁流量計Ｆ１〜Ｆ６により測定し、夫々の電磁流量計Ｆ１〜Ｆ６により測定される濾過液流量が一定になるように演算制御部Ｃ１〜Ｃ６により電動弁Ｖ１〜Ｖ６を制御する。
【００１０】
原液供給ポンプＡの下流側で且つ各電動弁Ｖ１〜Ｖ６の上流側には電動弁Ｖ７が設けられており、該電動弁Ｖ７の下流側で且つ各電動弁Ｖ１〜Ｖ６の上流側に設けられた圧力センサＰ７により測定される原液圧力が一定になるように演算制御部Ｃ７により電動弁Ｖ７を制御する。
【００１１】
原液供給ポンプＡは常時一定の最大回転数で駆動されており、例えば原液供給圧力を０．４ＭＰａ一定で原液が供給され、電動弁Ｖ７による差圧が０．２５ＭＰａとなるように設定される。複数の濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６は原液に含まれる懸濁物質がそれぞれの濾過膜の表面に蓄積してくると濾過液の流速が低下するため各電動弁Ｖ１〜Ｖ６を制御して濾過圧力を上昇させる必要がある。
【００１２】
例えば、濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６のそれぞれの上流側の濾過圧力が０．１５ＭＰａ、０．１４ＭＰａ、０．１３ＭＰａ、０．１２ＭＰａ、０．１１ＭＰａ、０．１０ＭＰａでそれぞれ一定の濾過液流量が得られる場合、各電動弁Ｖ１〜Ｖ６による差圧は０．１０ＭＰａ、０．１１ＭＰａ、０．１２ＭＰａ、０．１３ＭＰａ、０．１４ＭＰａ、０．１５ＭＰａとなるように設定される。
【００１３】
図５（ｃ）に示す第３従来例では、複数の濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ３のそれぞれに各原液供給ポンプＡ１〜Ａ３が接続されており、各濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ３の濾過液流量を電磁流量計Ｆ１〜Ｆ３により測定し、夫々の電磁流量計Ｆ１〜Ｆ３により測定される濾過液流量が一定になるように演算制御部Ｃ１〜Ｃ３により各原液供給ポンプＡ１〜Ａ３を駆動制御するインバータの周波数を制御して該原液供給ポンプＡ１〜Ａ３の回転数を制御する。
【００１４】
例えば、各原液供給ポンプＡ１〜Ａ３による原液供給圧力を０．１５ＭＰａ、０．１４ＭＰａ、０．１３ＭＰａとなるように設定することで、各濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ３のそれぞれの上流側の濾過圧力が０．１５ＭＰａ、０．１４ＭＰａ、０．１３ＭＰａでそれぞれ一定の濾過液流量が得られるように設定される。
【００１５】
【非特許文献１】
財団法人 省エネルギーセンター出版部 出版、１９９２年２月５日発行、松山 裕 著「だれでもわかる自動制御」、ｐ.85
【特許文献１】
特開平１０−３３９５７号公報
【特許文献２】
特開平１０−７６１４３号公報
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の第１、第２従来例では、各電動弁Ｖ１〜Ｖ７により比較的大きな差圧が生じるためエネルギー損失が大きく効率が悪いという問題があった。また、原液供給ポンプＡは常時最大回転数で駆動されるため消費電力が大きく、ランニングコストが増大し、更に回転駆動時の騒音や発熱も大きく寿命が短くなり、メンテナンスの頻度が増えるという問題がある。
【００１７】
また、第３従来例では、電動弁による差圧が生じないためエネルギー効率が良いが、濾過膜モジュールＭの数だけ原液供給ポンプＡが必要となり、更に各原液供給ポンプＡと各濾過膜モジュールＭとの間に個々に独立した配管が複数必要となるため設備費が増大し、広い設置面積を必要とするため小型の濾過装置にしか適用出来ないという問題がある。
【００１８】
本発明は前記課題を解決するものであり、その目的とするところは、濾過プロセスを実施する複数の濾過膜モジュール入口に供給される原液供給圧力とポンプ出口の原液供給圧力との差が最小となるようにポンプの原液供給出力を制御することで、各濾過膜モジュールに供給されるそれぞれの原液供給流量を調整する原液供給流量調整手段により生じる差圧を最小限に抑えてエネルギー損失を低減することが出来る濾過装置の運転方法及び濾過装置を提供せんとするものである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明に係る濾過装置の運転方法は、原液を供給するポンプの下流側に各原液供給流量調整手段を介在して濾過プロセスを実施する複数の濾過膜モジュールが並列に接続され、その各濾過膜モジュールに供給されるそれぞれの該濾過膜モジュール入口の原液供給圧力を比較して、その最大の原液供給圧力と前記ポンプ出口の原液供給圧力との差が最小となるように該ポンプの原液供給出力を制御することを特徴とする。
【００２０】
上記運転方法によれば、複数の濾過膜モジュールのうち、該濾過膜モジュール入口に供給されるその最大の原液供給圧力とポンプ出口の原液供給圧力との差が最小となるように該ポンプの原液供給出力を制御することで、各濾過膜モジュールに供給されるそれぞれの原液供給流量を調整する原液供給流量調整手段により生じる差圧を最小限に抑えてエネルギー損失を低減することが出来る。
【００２１】
また、前記各濾過膜モジュールの下流側の濾過液流量がそれぞれ一定になるように、該濾過膜モジュールの上流側に供給される原液供給流量を調整する場合には、各濾過膜モジュールに供給されるそれぞれの原液供給流量を調整する原液供給流量調整手段により生じる差圧を最小限に抑えてエネルギー損失を低減しながら各濾過膜モジュールの下流側の濾過液流量をそれぞれ一定にすることが出来る。
【００２２】
また、本発明に係る濾過装置は、原液を供給するポンプと、前記ポンプの下流側に配置され、該ポンプ出口の原液供給圧力を検知する第１の原液供給圧力検知手段と、前記第１の原液供給圧力検知手段よりも下流側で前記ポンプに並列に接続され、濾過プロセスを実施する複数の濾過膜モジュールと、前記各濾過膜モジュールの上流側に配置され、その各濾過膜モジュールに供給されるそれぞれの該濾過膜モジュール入口の原液供給圧力を検知する第２の原液供給圧力検知手段と、前記それぞれの第２の原液供給圧力検知手段よりも上流側に配置され、前記それぞれの濾過膜モジュールに供給される原液供給流量を調整する原液供給流量調整手段と、前記各濾過膜モジュールの下流側に配置され、その各濾過膜モジュールの下流側の濾過液流量を検知する濾過液流量検知手段と、前記それぞれの濾過液流量検知手段により検知された濾過液流量情報に基づいてその濾過液流量検知手段に対応する濾過膜モジュールに供給される原液供給流量を調整する原液供給流量調整手段を制御する第１の制御手段と、前記それぞれの第２の原液供給圧力検知手段により検知された原液供給圧力情報を随時記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された各濾過膜モジュールに供給される該濾過膜モジュール入口の原液供給圧力情報を比較する第１の比較手段と、前記第１の比較手段により比較された最大の原液供給圧力情報と、前記第１の原液供給圧力検知手段により検知された前記ポンプ出口の原液供給圧力情報とを比較する第２の比較手段と、前記第２の比較手段により比較される前記最大の原液供給圧力情報と前記ポンプ出口の原液供給圧力情報との差が最小となるように前記ポンプの原液供給出力を制御する第２の制御手段とを有することを特徴とする。
【００２３】
本発明は、上述の如く構成したので、第１の比較手段により各濾過膜モジュールに供給される該濾過膜モジュール入口の原液供給圧力情報を比較して、複数の濾過膜モジュールのうち、その最大の原液供給圧力を検出することが出来る。更に第２の比較手段により最大の原液供給圧力情報とポンプ出口の原液供給圧力情報とを比較してそれらの差を検出することが出来る。そして、第２の制御手段により第２の比較手段により比較される最大の原液供給圧力情報とポンプ出口の原液供給圧力情報との差が最小になるようにポンプの原液供給出力を制御することが出来る。
【００２４】
これにより、各濾過膜モジュールに供給されるそれぞれの原液供給流量を調整する原液供給流量調整手段により生じる差圧を最小限に抑えてエネルギー損失を低減することが出来る。
【００２５】
また、前記第１の比較手段により比較された各濾過膜モジュールに供給される原液供給圧力情報に基づいて各濾過膜モジュールのメンテナンス順序を設定するメンテナンス順序設定手段を有する場合には、原液供給圧力の減少を濾過膜モジュールにおける流体の流れ難さの増大と判断してメンテナンス順序設定手段により各濾過膜モジュールのメンテナンス順序を設定することが出来、効率的なメンテナンスを行うことが出来る。
【００２６】
また、前記濾過プロセスが、制御対象の制御点が複数存在して互いに干渉し合う制御干渉系からなる濾過装置の濾過プロセスに対して効果的に適用出来る。
【００２７】
また、前記濾過膜モジュールのメンテナンスを逆洗洗浄工程または薬液洗浄工程またはエアバブリング洗浄工程のうちの少なくとも１つを含む中空糸膜の洗浄工程として構成することが出来る。
【００２８】
【発明の実施の形態】
図により本発明に係る濾過装置の運転方法及び濾過装置の一例として膜濾過装置に適用した場合の一実施形態を具体的に説明する。図１は本発明に係る濾過装置の一例である膜濾過装置の構成の一例を示す図、図２は本発明に係る濾過装置の一例である膜濾過装置の各膜濾過モジュール毎の制御系のブロック図、図３は本発明に係る濾過装置の一例である膜濾過装置の全体の制御系のブロック図である。
【００２９】
また、図４はメンテナンス順序設定手段により各膜濾過モジュール毎の薬液洗浄順序が設定される様子を示すフローチャートである。
【００３０】
図１において、Ａは原液１ａを収容した原液タンク２から原液１ａを供給する原液供給ポンプであり、該原液供給ポンプＡにより供給された原液１ａは主配管３から６つの枝配管Ｂ１〜Ｂ６に分岐され、濾過プロセスを実施する複数の濾過膜モジュールとなる６つの濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６にそれぞれ供給される。
【００３１】
原液供給ポンプＡの下流側の主配管３には該原液供給ポンプＡの原液１ａの供給圧力を検知する原液供給圧力検知手段となる圧力センサＰ７が設けられており、該圧力センサＰ７よりも更に下流側で原液供給ポンプＡに並列に接続された濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６の上流側の各枝配管Ｂ１〜Ｂ６には各濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６に供給されるそれぞれの原液１ａの供給圧力を検知する原液供給圧力検知手段となる圧力センサＰ１〜Ｐ６が設けられている。
【００３２】
圧力センサＰ１〜Ｐ６の上流側の各枝配管Ｂ１〜Ｂ６には各濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６に供給されるそれぞれの原液１ａの供給流量を調整する原液供給流量調整手段となる原液供給電動弁Ｖ１〜Ｖ６が設けられている。
【００３３】
濾過プロセスを実施する複数の濾過膜モジュールとなる６つの濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６のそれぞれの下流側には該濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６の下流側の濾過液１ｂの流量を検知する濾過液流量検知手段となる電磁流量計Ｆ１〜Ｆ６が設けられており、それぞれの電磁流量計Ｆ１〜Ｆ６により検知された流量情報に基づいて、その各電磁流量計Ｆ１〜Ｆ６に対応する各濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６に供給される原液供給流量を調整する原液供給流量調整手段となる各原液供給電動弁Ｖ１〜Ｖ６を制御する制御手段となる演算制御部Ｃ１〜Ｃ６が設けられている。
【００３４】
各演算制御部Ｃ１〜Ｃ６は各濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６の下流側の濾過液１ｂの流量がそれぞれ一定になるように、各濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６の上流側に供給される原液１ａの流量を調整する。
【００３５】
また、図３に示すように、それぞれの原液供給圧力検知手段となる圧力センサＰ１〜Ｐ６により検知された原液供給圧力情報（各圧力センサＰ１〜Ｐ６により検知されたアナログ値）をＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換部Ｅ１〜Ｅ６によりデジタル値に変換した後、記憶手段となる記憶部４に随時記憶され、該記憶部４に記憶された各濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６に供給される原液供給圧力情報を第１の比較手段となる比較部５により比較する。
【００３６】
一方、原液供給ポンプＡによる原液１ａの供給圧力を検知する原液供給圧力検知手段となる圧力センサＰ７により検知された原液供給ポンプＡの原液供給圧力情報（主配管３への原液１ａの供給圧力検出部である圧力センサＰ７により検知されたアナログ値）をＡ／Ｄ変換部６によりデジタル値に変換した後、第２の比較手段となる比較部５において、各濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６に供給される原液１ａの供給圧力のうちの最大の原液供給圧力情報と、原液供給ポンプＡにより主配管３に供給される原液１ａの原液供給圧力情報とを比較する。
【００３７】
そして、第２の比較手段となる比較部５により比較される各濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６に供給される原液１ａの供給圧力のうちの最大の原液供給圧力情報と、原液供給ポンプＡにより主配管３に供給される原液１ａの原液供給圧力情報との差が最小となるように制御手段となる演算制御部Ｃ７によりポンプ制御部７を制御して原液供給ポンプＡの供給出力を制御する。
【００３８】
図３において、メンテナンス順序設定手段となるメンテナンス順序設定部８は第１の比較手段となる比較部５により比較された各濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６に供給される原液１ａの原液供給圧力情報に基づいて各濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６のメンテナンス順序を設定する。
【００３９】
濾過膜モジュールＭのメンテナンス順序としては逆洗洗浄工程、薬液洗浄工程、エアバブリング洗浄工程等の各順序を設定することが出来る。このようなメンテナンスとしては逆洗洗浄とエアバブリング洗浄とを組み合わせたエアスクラビング工程を含んでも良い。
【００４０】
本発明に係る濾過装置の一例として図１に示す濾過装置は、例えば、河川水、湖沼水、地下水或いは海水等の原液を循環しながら濾過を行うクロスフロー型の精密或いは限外濾過装置として構成されており、複数の制御対象となる循環系の原液１ａ、濾過液１ｂが夫々のＰＩＤ制御により自動制御されることで制御干渉系を構成するものである。
【００４１】
原液供給ポンプＡから各濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６に至る枝配管Ｂ１〜Ｂ６には流路の開口面積を連続的に変化させて制御することが出来る原液供給電動弁Ｖ１〜Ｖ６がそれぞれ設けられており、該原液供給電動弁Ｖ１〜Ｖ６の流路下流側には枝配管供給圧力検出部となる圧力センサＰ１〜Ｐ６が配置されている。
【００４２】
演算制御部Ｃ７は圧力センサＰ７が検知した主配管３を流通する原液１ａの圧力信号に基づいて操作信号を演算し、ポンプ制御部７を制御する。
【００４３】
各濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６は、中空糸状の濾過膜がケース内に収納され、実際には複数の濾過膜モジュールが並列に接続されて濾過膜ユニットを構成している。
【００４４】
各枝配管Ｂ１〜Ｂ６から各濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６に原液１ａが供給されると、該濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６内に設けられた中空糸状膜の外側から内側に透過するか、若しくは内側から外側に透過して濾過された濾過液１ｂが濾過液配管に導かれて図示しない濾過液タンクに貯蔵される。
【００４５】
一方、枝配管Ｂ１〜Ｂ６から濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６に供給された原液１ａの一部は循環戻り原液として濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６の中空糸状膜の外側或いは内側を流通して図示しない原液戻り配管に導かれ、原液タンク２に戻るようになっている。
【００４６】
次に図２を用いて、本発明に係る濾過プロセスの一例として濾過プロセス開始時の安定運転方法を実施するための制御系の構成について説明する。図２において、各演算制御部Ｃ１〜Ｃ６には、タッチパネル等からなる入力手段を構成する目標値設定部９が設けられており、該目標値設定部９において、例えば、「0〜4000」、「0〜8000」、「0〜12000」の範囲の所定のデジタル値が設定される。
【００４７】
10はＰＩＤ演算部であり、目標設定値に応じてＰＩＤ定数（比例帯PB、積分時間ＴI、微分時間ＴD）が予め設定されている。ＰＩＤ定数の一例としては、Ｐ＝０．２、Ｉ＝０．１、Ｄ＝０．０５等に設定される。
【００４８】
尚、これ等のＰＩＤ定数についても濾過プロセスの運転開始の前回に安定運転した際のＰＩＤ定数を記憶しておき、そのＰＩＤ定数を次回の濾過プロセスの運転開始時のＰＩＤ定数として採用することも出来る。
【００４９】
ＰＩＤ演算部10において、目標値設定部９で入力されたデジタル値を比例動作・積分動作・微分動作に応じて演算して、例えば、「0〜4000」、「0〜8000」、「0〜12000」の範囲の所定のデジタル値が出力される。
【００５０】
そして、ＰＩＤ演算部10から出力されたデジタル値は、Ｄ／Ａ（デジタル／アナログ）変換部11でアナログ値に変換される。
【００５１】
例えば、アナログ値として電流値で「４mA〜２０mA」の範囲で制御する場合には、各「0〜4000」、「0〜8000」、「0〜12000」の範囲のデジタル値を均等割して電流値とデジタル値とを関連付け、アナログ値として電圧値で「１Ｖ〜５Ｖ」の範囲で制御する場合には、各「0〜4000」、「0〜8000」、「0〜12000」の範囲のデジタル値を均等割して電圧値とデジタル値とを関連付けることが出来る。
【００５２】
そして、Ｄ／Ａ変換部11から出力された電流値や電圧値等のアナログ値からなる操作信号を原液供給電動弁Ｖ１〜Ｖ６に伝達して原液１ａ、濾過液１ｂ及び戻り原液の流れを制御する。
【００５３】
一方、各枝配管Ｂ１〜Ｂ６に設けられた電磁流量計Ｆ１〜Ｆ６からなる検出部において各枝配管Ｂ１〜Ｂ６を流通する濾過液１ｂの流量が電流値や電圧値等のアナログ値からなる測定値として検出される。
【００５４】
測定されたアナログ値は、例えば、電流値で「４mA〜２０mA」の範囲、或いは、電圧値で「１Ｖ〜５Ｖ」の範囲で検出され、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換部12でデジタル値に変換される。
【００５５】
例えば、アナログ値として電流値で「４mA〜２０mA」の範囲で検出される場合には、各「0〜4000」、「0〜8000」、「0〜12000」の範囲のデジタル値を均等割して電流値とデジタル値とを関連付け、アナログ値として電圧値で「１Ｖ〜５Ｖ」の範囲で検出される場合には、各「0〜4000」、「0〜8000」、「0〜12000」の範囲のデジタル値を均等割して電圧値とデジタル値とを関連付けることが出来る。
【００５６】
Ａ／Ｄ変換部12から出力されたデジタル値は、比較器13において、目標値設定部９から出力されたデジタル値と比較され、その偏差が「０」になるようにＰＩＤ演算部10に入力されるデジタル値が適宜修正される。以上がＰＩＤ自動制御される場合のルーチンである。
【００５７】
14はＰＩＤ演算部10から出力された演算出力値となるデジタル値を随時記憶するＰＩＤ演算出力値記憶部であり、その随時記憶したＰＩＤ演算出力値をＤ／Ａ変換部11に入力することが出来るように構成されている。
【００５８】
そして、各濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６の下流側の濾過液１ｂの流量がそれぞれ一定になるように該濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６の上流側に供給される原液１ａの流量を調整すると共に、該濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６に供給されるそれぞれの枝配管Ｂ１〜Ｂ６への原液１ａの供給圧力を比較して、その最大の原液１ａの供給圧力と、原液供給ポンプＡの主配管３への原液１ａの供給圧力との差が最小となるように該原液供給ポンプＡの供給出力を制御する。
【００５９】
例えば、図１において、原液供給ポンプＡは演算制御部Ｃ７により該原液供給ポンプＡを駆動制御するインバータの周波数を制御して該原液供給ポンプＡの回転数を制御することで供給出力を制御する。
【００６０】
複数の濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６は原液１ａに含まれる懸濁物質がそれぞれの濾過膜の表面に蓄積してくると濾過液１ｂの流速が低下するため各原液供給電動弁Ｖ１〜Ｖ６を制御して濾過圧力を上昇させる必要がある。
【００６１】
そこで、各濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６の濾過液１ｂの流量を電磁流量計Ｆ１〜Ｆ６により測定し、夫々の電磁流量計Ｆ１〜Ｆ６により測定される濾過液１ｂの流量が一定になるように演算制御部Ｃ１〜Ｃ６により原液供給電動弁Ｖ１〜Ｖ６を制御する。
【００６２】
例えば、原液供給電動弁Ｖ１〜Ｖ６により制御される濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６のそれぞれの上流側の枝配管Ｂ１〜Ｂ６への原液１ａの供給圧力が０．１５ＭＰａ、０．１４ＭＰａ、０．１３ＭＰａ、０．１２ＭＰａ、０．１１ＭＰａ、０．１０ＭＰａでそれぞれ一定の濾過液１ｂの流量が得られる場合、演算制御部Ｃ７は主配管３への原液１ａの供給圧力が略０．１５ＭＰａになるように原液供給ポンプＡの原液１ａの供給出力を制御する。
【００６３】
即ち、図３において、演算制御部Ｃ７には、タッチパネル等からなる入力手段を構成する目標値設定部15が設けられており、該目標値設定部15において、例えば、「0〜4000」、「0〜8000」、「0〜12000」の範囲の所定のデジタル値が設定される。
【００６４】
16はＰＩＤ演算部であり、目標設定値に応じてＰＩＤ定数（比例帯PB、積分時間ＴI、微分時間ＴD）が予め設定されている。ＰＩＤ定数の一例としては、Ｐ＝０．２、Ｉ＝０．１、Ｄ＝０．０５等に設定される。
【００６５】
ＰＩＤ演算部16において、目標値設定部15で入力されたデジタル値を比例動作・積分動作・微分動作に応じて演算して、例えば、「0〜4000」、「0〜8000」、「0〜12000」の範囲の所定のデジタル値が出力される。
【００６６】
そして、ＰＩＤ演算部16から出力されたデジタル値は、Ｄ／Ａ（デジタル／アナログ）変換部17でアナログ値に変換される。
【００６７】
例えば、アナログ値として電流値で「４mA〜２０mA」の範囲で制御する場合には、各「0〜4000」、「0〜8000」、「0〜12000」の範囲のデジタル値を均等割して電流値とデジタル値とを関連付け、アナログ値として電圧値で「１Ｖ〜５Ｖ」の範囲で制御する場合には、各「0〜4000」、「0〜8000」、「0〜12000」の範囲のデジタル値を均等割して電圧値とデジタル値とを関連付けることが出来る。
【００６８】
そして、Ｄ／Ａ変換部17から出力された電流値や電圧値等のアナログ値からなる操作信号を、原液供給ポンプＡを制御するインバータの周波数調整器等のポンプ制御部７に伝達して原液１ａの流れを制御する。
【００６９】
一方、主配管３に設けられた供給圧力検出部となる圧力センサＰ７において該主配管３へ供給される原液１ａの供給圧力が電流値や電圧値等のアナログ値からなる測定値として検出される。
【００７０】
測定されたアナログ値は、例えば、電流値で「４mA〜２０mA」の範囲、或いは、電圧値で「１Ｖ〜５Ｖ」の範囲で検出され、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換部６でデジタル値に変換される。
【００７１】
例えば、アナログ値として電流値で「４mA〜２０mA」の範囲で検出される場合には、各「0〜4000」、「0〜8000」、「0〜12000」の範囲のデジタル値を均等割して電流値とデジタル値とを関連付け、アナログ値として電圧値で「１Ｖ〜５Ｖ」の範囲で検出される場合には、各「0〜4000」、「0〜8000」、「0〜12000」の範囲のデジタル値を均等割して電圧値とデジタル値とを関連付けることが出来る。
【００７２】
Ａ／Ｄ変換部６から出力されたデジタル値は、比較器18において、目標値設定部15から出力されたデジタル値と比較され、その偏差が「０」になるようにＰＩＤ演算部16に入力されるデジタル値が適宜修正される。以上がＰＩＤ自動制御される場合のルーチンである。
【００７３】
19はＰＩＤ演算部16から出力された演算出力値となるデジタル値を随時記憶するＰＩＤ演算出力値記憶部であり、その随時記憶したＰＩＤ演算出力値をＤ／Ａ変換部17に入力することが出来るように構成されている。
【００７４】
即ち、濾過プロセスの一例として、図１に示す濾過装置の濾過プロセスの運転を開始する際に、その濾過プロセスの運転開始の前回に安定運転した際の制御対象となる主配管３を流通する原液１ａの流れを制御するＰＩＤ演算部16の演算出力値を随時記憶したＰＩＤ演算出力値記憶部19の最新の演算出力値を次回の濾過プロセスの運転開始時の演算出力値として所定の時間Ｔだけ固定化し、その後、所定の自動制御運転となるＰＩＤ自動制御運転に切り換えるように構成されている。
【００７５】
そして、図１に示す濾過装置の濾過プロセスの運転を開始する際に、ＰＩＤ演算出力値記憶部19に記憶された、その濾過プロセスの運転開始の前回に安定運転した際の最新の演算出力値となるデジタル値をＤ／Ａ変換部17に入力し、所定の時間Ｔだけそのデジタル値に固定する。
【００７６】
この間はＰＩＤ演算部16から出力されるデジタル値はＰＩＤ演算出力値記憶部19には随時記憶されるが、Ｄ／Ａ変換部17には入力されず、該Ｄ／Ａ変換部17にはＰＩＤ演算出力値記憶部19から前回に安定運転した際の最新の演算出力値となる固定したデジタル値が入力される。
【００７７】
そして、予め設定された所定の時間Ｔが経過した後は、ＰＩＤ演算出力値記憶部19から出力される前回に安定運転した際の最新の演算出力値となる固定したデジタル値が遮断され、ＰＩＤ演算部16から出力されるデジタル値がＤ／Ａ変換部17に入力されてＰＩＤ自動制御運転に切り換わるように構成されている。
【００７８】
一方、各枝配管Ｂ１〜Ｂ６への原液１ａの供給圧力検出部となる圧力センサＰ１〜Ｐ６で検出されたアナログ値は各Ａ／Ｄ変換部Ｅ１〜Ｅ６でデジタル値に変換された後、記憶部４に随時記憶され、比較部５において比較される（図４のステップＳ１）。
【００７９】
そして、図４のステップＳ２において、圧力センサＰ１〜Ｐ６の測定値のうち、最大値と最小値との差が０．０３ＭＰａのアナログ値に対応するデジタル値以上か否かを判断し、０．０３ＭＰａのアナログ値に対応するデジタル値よりも小さい値である場合にはステップＳ３に進んで通常の薬液洗浄工程を行う。
【００８０】
前記ステップＳ２において、圧力センサＰ１〜Ｐ６の測定値のうち、最大値と最小値との差が０．０３ＭＰａのアナログ値に対応するデジタル値以上である場合には、圧力センサＰ１〜Ｐ６の測定値のうち、最大供給圧力値を指す濾過膜モジュールＭを特定する（ステップＳ４）。
【００８１】
例えば、前述したように、濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６のそれぞれの上流側の枝配管Ｂ１〜Ｂ６への原液１ａの供給圧力が０．１５ＭＰａ、０．１４ＭＰａ、０．１３ＭＰａ、０．１２ＭＰａ、０．１１ＭＰａ、０．１０ＭＰａでそれぞれ一定の濾過液１ｂの流量が得られる場合には、原液１ａの供給圧力が０．１５ＭＰａである濾過膜モジュールＭ１を最大供給圧力値を指す濾過膜モジュールＭとして特定する。
【００８２】
そして、第２の比較手段となる比較部５において、最大供給圧力値を指す濾過膜モジュールＭ１の枝配管Ｂ１への原液１ａの供給圧力のアナログ値に対応するデジタル値と、Ａ／Ｄ変換部６から出力される主配管３への原液１ａの供給圧力のアナログ値に対応するデジタル値とを比較して、その差が最小となるように目標値設定部15から出力されるデジタル値を随時更新する。
【００８３】
次にステップＳ５において、強化薬液洗浄工程を実施した後、ステップＳ６において、圧力センサＰ１〜Ｐ６の測定値のうち、最大値と最小値との差が０．０２ＭＰａのアナログ値に対応するデジタル値以下である場合には、ステップＳ３に進んで通常の薬液洗浄工程を行う。
【００８４】
前記ステップＳ６において、圧力センサＰ１〜Ｐ６の測定値のうち、最大値と最小値との差が０．０２ＭＰａのアナログ値に対応するデジタル値よりも大きい場合には前記ステップＳ４に戻り、上記ルーチンを繰り返す。
【００８５】
メンテナンス順序設定手段となるメンテナンス順序設定部８は比較手段となる比較部５により比較された各濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６の各枝配管Ｂ１〜Ｂ６に供給される原液１ａの圧力情報に基づいて各濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６のメンテナンス順序を設定する。
【００８６】
これにより、原液１ａの供給圧力の増加を各濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６の負荷による流体の流れ難さの増大と判断してメンテナンス順序設定部８により各濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６のメンテナンス順序を設定することが出来、効率的なメンテナンスを行うことが出来る。
【００８７】
各濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６のメンテナンス順序としては逆洗洗浄工程、薬液洗浄工程、エアバブリング洗浄工程等の各順序を負荷の大きい順に設定することが出来る。このようなメンテナンスとしては逆洗洗浄とエアバブリング洗浄とを組み合わせたエアスクラビング工程を含んでも良い。
【００８８】
そして、逆洗洗浄工程、薬液洗浄工程、エアバブリング洗浄工程等のメンテナンス運転を停止した後、ＰＩＤ演算出力値記憶部14，19に随時記憶した前回の濾過工程において安定運転した際のＰＩＤ演算部10，16から出力される最新の演算出力値となるデジタル値を固定としてＤ／Ａ変換部11，17に入力し、前記濾過工程に遷移する。
【００８９】
尚、本発明では、濾過プロセスの制御対象を圧力に適用することが出来、圧力が制御対象であれば制御部として電磁弁、電動弁、エアー弁、コントロールバルブ、或いはポンプや該ポンプを駆動制御するインバータの周波数調整器等を制御部として採用出来、また、検出部としては圧力センサ等が採用出来る。
【００９０】
また、自動制御運転の一例として、比例動作・積分動作・微分動作を全部同時に働かせるＰＩＤ制御を適用した場合について説明したが、濾過装置の自動制御において、測定値を目標値に一致させるために適用可能なオン／オフ動作制御、比例動作（Ｐ動作）制御、積分動作（Ｉ動作）制御、微分動作（Ｄ動作）制御等を適宜使用しても良いし、更には比例動作・積分動作を同時に働かせるＰＩ制御等を使用しても良い。
【００９１】
また、ギャップ付ＰＩＤ動作、ゲインスケジューリング制御、マルチＰＩＤ動作、２自由度ＰＩＤ動作、サンプルＰＩＤ動作等の自動制御運転に適用することでも良い。
【００９２】
【発明の効果】
本発明は、上述の如き構成と作用とを有するので、濾過プロセスを実施する複数の濾過膜モジュールに供給される原液供給圧力とポンプ出口の原液供給圧力との差が最小となるようにポンプの原液供給出力を制御することで、各濾過膜モジュールに供給されるそれぞれの原液供給流量を調整する原液供給流量調整手段により生じる差圧を最小限に抑えてエネルギー損失を低減することが出来る。
【００９３】
即ち、本発明に係る濾過装置の運転方法によれば、複数の濾過膜モジュールのうち、該濾過膜モジュール入口のその最大の原液供給圧力とポンプ出口の原液供給圧力との差が最小となるように該ポンプの原液供給出力を制御することで、各濾過膜モジュールに供給されるそれぞれの原液供給流量を調整する原液供給流量調整手段により生じる差圧を最小限に抑えてエネルギー損失を低減することが出来る。
【００９４】
また、各濾過膜モジュールの下流側の濾過液流量がそれぞれ一定になるように、該濾過膜モジュールの上流側に供給される原液供給流量を調整する場合には、各濾過膜モジュールに供給されるそれぞれの原液供給流量を調整する原液供給流量調整手段により生じる差圧を最小限に抑えてエネルギー損失を低減しながら各濾過膜モジュールの下流側の濾過液流量をそれぞれ一定にすることが出来る。
【００９５】
また、濾過プロセスが、制御対象の制御点が複数存在して互いに干渉し合う制御干渉系からなる濾過装置の濾過プロセスに対して効果的に適用出来る。
【００９６】
また、本発明に係る濾過装置によれば、第１の比較手段により各濾過膜モジュールに供給される原液供給圧力情報を比較して、複数の濾過膜モジュールのうち、該濾過膜モジュール入口のその最大の原液供給圧力を検出することが出来る。更に第２の比較手段により最大の原液供給圧力情報とポンプ出口の原液供給圧力情報とを比較してそれらの差を検出することが出来る。そして、第２の制御手段により第２の比較手段により比較される最大の原液供給圧力情報とポンプ出口の原液供給圧力情報との差が最小になるようにポンプの原液供給出力を制御することが出来る。
【００９７】
これにより、各濾過膜モジュールに供給されるそれぞれの原液供給流量を調整する原液供給流量調整手段により生じる差圧を最小限に抑えてエネルギー損失を低減することが出来る。
【００９８】
また、第１の比較手段により比較された各濾過膜モジュールに供給される原液供給圧力情報に基づいて各濾過膜モジュールのメンテナンス順序を設定するメンテナンス順序設定手段を有する場合には、原液供給圧力の減少を濾過膜モジュールにおける流体の流れ難さの増大と判断してメンテナンス順序設定手段により各濾過膜モジュールのメンテナンス順序を設定することが出来、効率的なメンテナンスを行うことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る濾過装置の一例である膜濾過装置の構成の一例を示す図である。
【図２】 本発明に係る濾過装置の一例である膜濾過装置の各膜濾過モジュール毎の制御系のブロック図である。
【図３】 本発明に係る濾過装置の一例である膜濾過装置の全体の制御系のブロック図である。
【図４】 メンテナンス順序設定手段により各膜濾過モジュール毎の薬液洗浄順序が設定される様子を示すフローチャートである。
【図５】 従来例を説明する図である。
【符号の説明】
１ａ…原液
１ｂ…濾過液
２…原液タンク
３…主配管
４…記憶部
５…比較部
６…Ａ／Ｄ変換部
７…ポンプ制御部
８…メンテナンス順序設定部
９…目標値設定部
10…ＰＩＤ演算部
11…Ｄ／Ａ変換部
12…Ａ／Ｄ変換部
13…比較器
14…ＰＩＤ演算出力値記憶部
15…目標値設定部
16…ＰＩＤ演算部
17…Ｄ／Ａ変換部
18…比較器
19…ＰＩＤ演算出力値記憶部
Ａ…原液供給ポンプ
Ｂ１〜Ｂ６…枝配管
Ｃ１〜Ｃ７…演算制御部
Ｅ１〜Ｅ６…Ａ／Ｄ変換部
Ｆ１〜Ｆ６…電磁流量計
Ｍ，Ｍ１〜Ｍ６…濾過膜モジュール
Ｐ１〜Ｐ７…圧力センサ
Ｖ１〜Ｖ６…原液供給電動弁
【発明の属する技術分野】
本発明は、濾過装置の運転方法及び濾過装置に係り、特に制御干渉系からなる濾過装置の濾過プロセスの運転に好適な運転方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、濾過装置の自動制御の一例として制御対象の制御点が複数存在して互いに干渉し合う制御干渉系からなる濾過装置の濾過プロセスがある。このような制御では、測定値を目標値に一致させるためにオン／オフ動作、比例動作（Proportional；以下、単に「Ｐ動作」という）、積分動作（Integral；以下、単に「Ｉ動作」という）、微分動作（Derivative；以下、単に「Ｄ動作」という）が適宜採用されており、更には比例動作・積分動作を同時に働かせるＰＩ動作、或いは、比例動作・積分動作・微分動作を全部同時に働かせるＰＩＤ動作等を利用して短時間で且つ安定して測定値を目標値に一致させると共に外乱によって発生した偏差を出来るだけ早くなくす制御が行われる。
【０００３】
また、測定値または目標設定値に応じて複数のＰＩＤ定数（比例帯PB、積分時間ＴI、微分時間ＴD）を切り換えるマルチＰＩＤ動作が提案されており、複数の目標値とＰＩＤ定数の組み合わせを調節計内部に記憶させ、必要により呼び出して使用することが出来るものもある（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００４】
また、原液を循環しながら濾過を行うクロスフロー型の精密濾過または限外濾過処理方法において、逆洗やエアバブリングや停止状態からの濾過処理開始への切り換え時に濾過膜への原液の入力圧力を所定時間低圧運転して濾過膜を保護すると共に安定運転するものも提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
また、濾過液流量及び循環戻り流量を定流量化してランニングコストを低減するものもある（例えば、特許文献２参照。）。
【０００６】
図５（ａ）〜（ｃ）は複数の濾過膜モジュールを装備した従来の各種の濾過装置の構成を説明する図である。図５（ａ）に示す第１従来例では１つの原液供給ポンプＡに対して複数の濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６が並列に接続されている。各濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６の濾過液流量を電磁流量計Ｆ１〜Ｆ６により測定し、夫々の電磁流量計Ｆ１〜Ｆ６により測定される濾過液流量が一定になるように演算制御部Ｃ１〜Ｃ６により電動弁Ｖ１〜Ｖ６を制御する。
【０００７】
原液供給ポンプＡは常時一定の最大回転数で駆動されており、例えば原液供給圧力を０．４ＭＰａ一定で原液が供給される。複数の濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６は原液に含まれる懸濁物質がそれぞれの濾過膜の表面に蓄積してくると濾過液の流速が低下するため各電動弁Ｖ１〜Ｖ６を制御して濾過圧力を上昇させる必要がある。
【０００８】
例えば、濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６のそれぞれの上流側の濾過圧力が０．１５ＭＰａ、０．１４ＭＰａ、０．１３ＭＰａ、０．１２ＭＰａ、０．１１ＭＰａ、０．１０ＭＰａでそれぞれ一定の濾過液流量が得られる場合、各電動弁Ｖ１〜Ｖ６による差圧は０．２５ＭＰａ、０．２６ＭＰａ、０．２７ＭＰａ、０．２８ＭＰａ、０．２９ＭＰａ、０．３０ＭＰａとなるように設定される。
【０００９】
図５（ｂ）に示す第２従来例では、前記第１従来例と同様に１つの原液供給ポンプＡに対して複数の濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６が並列に接続されており、各濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６の濾過液流量を電磁流量計Ｆ１〜Ｆ６により測定し、夫々の電磁流量計Ｆ１〜Ｆ６により測定される濾過液流量が一定になるように演算制御部Ｃ１〜Ｃ６により電動弁Ｖ１〜Ｖ６を制御する。
【００１０】
原液供給ポンプＡの下流側で且つ各電動弁Ｖ１〜Ｖ６の上流側には電動弁Ｖ７が設けられており、該電動弁Ｖ７の下流側で且つ各電動弁Ｖ１〜Ｖ６の上流側に設けられた圧力センサＰ７により測定される原液圧力が一定になるように演算制御部Ｃ７により電動弁Ｖ７を制御する。
【００１１】
原液供給ポンプＡは常時一定の最大回転数で駆動されており、例えば原液供給圧力を０．４ＭＰａ一定で原液が供給され、電動弁Ｖ７による差圧が０．２５ＭＰａとなるように設定される。複数の濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６は原液に含まれる懸濁物質がそれぞれの濾過膜の表面に蓄積してくると濾過液の流速が低下するため各電動弁Ｖ１〜Ｖ６を制御して濾過圧力を上昇させる必要がある。
【００１２】
例えば、濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６のそれぞれの上流側の濾過圧力が０．１５ＭＰａ、０．１４ＭＰａ、０．１３ＭＰａ、０．１２ＭＰａ、０．１１ＭＰａ、０．１０ＭＰａでそれぞれ一定の濾過液流量が得られる場合、各電動弁Ｖ１〜Ｖ６による差圧は０．１０ＭＰａ、０．１１ＭＰａ、０．１２ＭＰａ、０．１３ＭＰａ、０．１４ＭＰａ、０．１５ＭＰａとなるように設定される。
【００１３】
図５（ｃ）に示す第３従来例では、複数の濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ３のそれぞれに各原液供給ポンプＡ１〜Ａ３が接続されており、各濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ３の濾過液流量を電磁流量計Ｆ１〜Ｆ３により測定し、夫々の電磁流量計Ｆ１〜Ｆ３により測定される濾過液流量が一定になるように演算制御部Ｃ１〜Ｃ３により各原液供給ポンプＡ１〜Ａ３を駆動制御するインバータの周波数を制御して該原液供給ポンプＡ１〜Ａ３の回転数を制御する。
【００１４】
例えば、各原液供給ポンプＡ１〜Ａ３による原液供給圧力を０．１５ＭＰａ、０．１４ＭＰａ、０．１３ＭＰａとなるように設定することで、各濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ３のそれぞれの上流側の濾過圧力が０．１５ＭＰａ、０．１４ＭＰａ、０．１３ＭＰａでそれぞれ一定の濾過液流量が得られるように設定される。
【００１５】
【非特許文献１】
財団法人 省エネルギーセンター出版部 出版、１９９２年２月５日発行、松山 裕 著「だれでもわかる自動制御」、ｐ.85
【特許文献１】
特開平１０−３３９５７号公報
【特許文献２】
特開平１０−７６１４３号公報
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の第１、第２従来例では、各電動弁Ｖ１〜Ｖ７により比較的大きな差圧が生じるためエネルギー損失が大きく効率が悪いという問題があった。また、原液供給ポンプＡは常時最大回転数で駆動されるため消費電力が大きく、ランニングコストが増大し、更に回転駆動時の騒音や発熱も大きく寿命が短くなり、メンテナンスの頻度が増えるという問題がある。
【００１７】
また、第３従来例では、電動弁による差圧が生じないためエネルギー効率が良いが、濾過膜モジュールＭの数だけ原液供給ポンプＡが必要となり、更に各原液供給ポンプＡと各濾過膜モジュールＭとの間に個々に独立した配管が複数必要となるため設備費が増大し、広い設置面積を必要とするため小型の濾過装置にしか適用出来ないという問題がある。
【００１８】
本発明は前記課題を解決するものであり、その目的とするところは、濾過プロセスを実施する複数の濾過膜モジュール入口に供給される原液供給圧力とポンプ出口の原液供給圧力との差が最小となるようにポンプの原液供給出力を制御することで、各濾過膜モジュールに供給されるそれぞれの原液供給流量を調整する原液供給流量調整手段により生じる差圧を最小限に抑えてエネルギー損失を低減することが出来る濾過装置の運転方法及び濾過装置を提供せんとするものである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明に係る濾過装置の運転方法は、原液を供給するポンプの下流側に各原液供給流量調整手段を介在して濾過プロセスを実施する複数の濾過膜モジュールが並列に接続され、その各濾過膜モジュールに供給されるそれぞれの該濾過膜モジュール入口の原液供給圧力を比較して、その最大の原液供給圧力と前記ポンプ出口の原液供給圧力との差が最小となるように該ポンプの原液供給出力を制御することを特徴とする。
【００２０】
上記運転方法によれば、複数の濾過膜モジュールのうち、該濾過膜モジュール入口に供給されるその最大の原液供給圧力とポンプ出口の原液供給圧力との差が最小となるように該ポンプの原液供給出力を制御することで、各濾過膜モジュールに供給されるそれぞれの原液供給流量を調整する原液供給流量調整手段により生じる差圧を最小限に抑えてエネルギー損失を低減することが出来る。
【００２１】
また、前記各濾過膜モジュールの下流側の濾過液流量がそれぞれ一定になるように、該濾過膜モジュールの上流側に供給される原液供給流量を調整する場合には、各濾過膜モジュールに供給されるそれぞれの原液供給流量を調整する原液供給流量調整手段により生じる差圧を最小限に抑えてエネルギー損失を低減しながら各濾過膜モジュールの下流側の濾過液流量をそれぞれ一定にすることが出来る。
【００２２】
また、本発明に係る濾過装置は、原液を供給するポンプと、前記ポンプの下流側に配置され、該ポンプ出口の原液供給圧力を検知する第１の原液供給圧力検知手段と、前記第１の原液供給圧力検知手段よりも下流側で前記ポンプに並列に接続され、濾過プロセスを実施する複数の濾過膜モジュールと、前記各濾過膜モジュールの上流側に配置され、その各濾過膜モジュールに供給されるそれぞれの該濾過膜モジュール入口の原液供給圧力を検知する第２の原液供給圧力検知手段と、前記それぞれの第２の原液供給圧力検知手段よりも上流側に配置され、前記それぞれの濾過膜モジュールに供給される原液供給流量を調整する原液供給流量調整手段と、前記各濾過膜モジュールの下流側に配置され、その各濾過膜モジュールの下流側の濾過液流量を検知する濾過液流量検知手段と、前記それぞれの濾過液流量検知手段により検知された濾過液流量情報に基づいてその濾過液流量検知手段に対応する濾過膜モジュールに供給される原液供給流量を調整する原液供給流量調整手段を制御する第１の制御手段と、前記それぞれの第２の原液供給圧力検知手段により検知された原液供給圧力情報を随時記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された各濾過膜モジュールに供給される該濾過膜モジュール入口の原液供給圧力情報を比較する第１の比較手段と、前記第１の比較手段により比較された最大の原液供給圧力情報と、前記第１の原液供給圧力検知手段により検知された前記ポンプ出口の原液供給圧力情報とを比較する第２の比較手段と、前記第２の比較手段により比較される前記最大の原液供給圧力情報と前記ポンプ出口の原液供給圧力情報との差が最小となるように前記ポンプの原液供給出力を制御する第２の制御手段とを有することを特徴とする。
【００２３】
本発明は、上述の如く構成したので、第１の比較手段により各濾過膜モジュールに供給される該濾過膜モジュール入口の原液供給圧力情報を比較して、複数の濾過膜モジュールのうち、その最大の原液供給圧力を検出することが出来る。更に第２の比較手段により最大の原液供給圧力情報とポンプ出口の原液供給圧力情報とを比較してそれらの差を検出することが出来る。そして、第２の制御手段により第２の比較手段により比較される最大の原液供給圧力情報とポンプ出口の原液供給圧力情報との差が最小になるようにポンプの原液供給出力を制御することが出来る。
【００２４】
これにより、各濾過膜モジュールに供給されるそれぞれの原液供給流量を調整する原液供給流量調整手段により生じる差圧を最小限に抑えてエネルギー損失を低減することが出来る。
【００２５】
また、前記第１の比較手段により比較された各濾過膜モジュールに供給される原液供給圧力情報に基づいて各濾過膜モジュールのメンテナンス順序を設定するメンテナンス順序設定手段を有する場合には、原液供給圧力の減少を濾過膜モジュールにおける流体の流れ難さの増大と判断してメンテナンス順序設定手段により各濾過膜モジュールのメンテナンス順序を設定することが出来、効率的なメンテナンスを行うことが出来る。
【００２６】
また、前記濾過プロセスが、制御対象の制御点が複数存在して互いに干渉し合う制御干渉系からなる濾過装置の濾過プロセスに対して効果的に適用出来る。
【００２７】
また、前記濾過膜モジュールのメンテナンスを逆洗洗浄工程または薬液洗浄工程またはエアバブリング洗浄工程のうちの少なくとも１つを含む中空糸膜の洗浄工程として構成することが出来る。
【００２８】
【発明の実施の形態】
図により本発明に係る濾過装置の運転方法及び濾過装置の一例として膜濾過装置に適用した場合の一実施形態を具体的に説明する。図１は本発明に係る濾過装置の一例である膜濾過装置の構成の一例を示す図、図２は本発明に係る濾過装置の一例である膜濾過装置の各膜濾過モジュール毎の制御系のブロック図、図３は本発明に係る濾過装置の一例である膜濾過装置の全体の制御系のブロック図である。
【００２９】
また、図４はメンテナンス順序設定手段により各膜濾過モジュール毎の薬液洗浄順序が設定される様子を示すフローチャートである。
【００３０】
図１において、Ａは原液１ａを収容した原液タンク２から原液１ａを供給する原液供給ポンプであり、該原液供給ポンプＡにより供給された原液１ａは主配管３から６つの枝配管Ｂ１〜Ｂ６に分岐され、濾過プロセスを実施する複数の濾過膜モジュールとなる６つの濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６にそれぞれ供給される。
【００３１】
原液供給ポンプＡの下流側の主配管３には該原液供給ポンプＡの原液１ａの供給圧力を検知する原液供給圧力検知手段となる圧力センサＰ７が設けられており、該圧力センサＰ７よりも更に下流側で原液供給ポンプＡに並列に接続された濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６の上流側の各枝配管Ｂ１〜Ｂ６には各濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６に供給されるそれぞれの原液１ａの供給圧力を検知する原液供給圧力検知手段となる圧力センサＰ１〜Ｐ６が設けられている。
【００３２】
圧力センサＰ１〜Ｐ６の上流側の各枝配管Ｂ１〜Ｂ６には各濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６に供給されるそれぞれの原液１ａの供給流量を調整する原液供給流量調整手段となる原液供給電動弁Ｖ１〜Ｖ６が設けられている。
【００３３】
濾過プロセスを実施する複数の濾過膜モジュールとなる６つの濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６のそれぞれの下流側には該濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６の下流側の濾過液１ｂの流量を検知する濾過液流量検知手段となる電磁流量計Ｆ１〜Ｆ６が設けられており、それぞれの電磁流量計Ｆ１〜Ｆ６により検知された流量情報に基づいて、その各電磁流量計Ｆ１〜Ｆ６に対応する各濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６に供給される原液供給流量を調整する原液供給流量調整手段となる各原液供給電動弁Ｖ１〜Ｖ６を制御する制御手段となる演算制御部Ｃ１〜Ｃ６が設けられている。
【００３４】
各演算制御部Ｃ１〜Ｃ６は各濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６の下流側の濾過液１ｂの流量がそれぞれ一定になるように、各濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６の上流側に供給される原液１ａの流量を調整する。
【００３５】
また、図３に示すように、それぞれの原液供給圧力検知手段となる圧力センサＰ１〜Ｐ６により検知された原液供給圧力情報（各圧力センサＰ１〜Ｐ６により検知されたアナログ値）をＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換部Ｅ１〜Ｅ６によりデジタル値に変換した後、記憶手段となる記憶部４に随時記憶され、該記憶部４に記憶された各濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６に供給される原液供給圧力情報を第１の比較手段となる比較部５により比較する。
【００３６】
一方、原液供給ポンプＡによる原液１ａの供給圧力を検知する原液供給圧力検知手段となる圧力センサＰ７により検知された原液供給ポンプＡの原液供給圧力情報（主配管３への原液１ａの供給圧力検出部である圧力センサＰ７により検知されたアナログ値）をＡ／Ｄ変換部６によりデジタル値に変換した後、第２の比較手段となる比較部５において、各濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６に供給される原液１ａの供給圧力のうちの最大の原液供給圧力情報と、原液供給ポンプＡにより主配管３に供給される原液１ａの原液供給圧力情報とを比較する。
【００３７】
そして、第２の比較手段となる比較部５により比較される各濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６に供給される原液１ａの供給圧力のうちの最大の原液供給圧力情報と、原液供給ポンプＡにより主配管３に供給される原液１ａの原液供給圧力情報との差が最小となるように制御手段となる演算制御部Ｃ７によりポンプ制御部７を制御して原液供給ポンプＡの供給出力を制御する。
【００３８】
図３において、メンテナンス順序設定手段となるメンテナンス順序設定部８は第１の比較手段となる比較部５により比較された各濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６に供給される原液１ａの原液供給圧力情報に基づいて各濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６のメンテナンス順序を設定する。
【００３９】
濾過膜モジュールＭのメンテナンス順序としては逆洗洗浄工程、薬液洗浄工程、エアバブリング洗浄工程等の各順序を設定することが出来る。このようなメンテナンスとしては逆洗洗浄とエアバブリング洗浄とを組み合わせたエアスクラビング工程を含んでも良い。
【００４０】
本発明に係る濾過装置の一例として図１に示す濾過装置は、例えば、河川水、湖沼水、地下水或いは海水等の原液を循環しながら濾過を行うクロスフロー型の精密或いは限外濾過装置として構成されており、複数の制御対象となる循環系の原液１ａ、濾過液１ｂが夫々のＰＩＤ制御により自動制御されることで制御干渉系を構成するものである。
【００４１】
原液供給ポンプＡから各濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６に至る枝配管Ｂ１〜Ｂ６には流路の開口面積を連続的に変化させて制御することが出来る原液供給電動弁Ｖ１〜Ｖ６がそれぞれ設けられており、該原液供給電動弁Ｖ１〜Ｖ６の流路下流側には枝配管供給圧力検出部となる圧力センサＰ１〜Ｐ６が配置されている。
【００４２】
演算制御部Ｃ７は圧力センサＰ７が検知した主配管３を流通する原液１ａの圧力信号に基づいて操作信号を演算し、ポンプ制御部７を制御する。
【００４３】
各濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６は、中空糸状の濾過膜がケース内に収納され、実際には複数の濾過膜モジュールが並列に接続されて濾過膜ユニットを構成している。
【００４４】
各枝配管Ｂ１〜Ｂ６から各濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６に原液１ａが供給されると、該濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６内に設けられた中空糸状膜の外側から内側に透過するか、若しくは内側から外側に透過して濾過された濾過液１ｂが濾過液配管に導かれて図示しない濾過液タンクに貯蔵される。
【００４５】
一方、枝配管Ｂ１〜Ｂ６から濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６に供給された原液１ａの一部は循環戻り原液として濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６の中空糸状膜の外側或いは内側を流通して図示しない原液戻り配管に導かれ、原液タンク２に戻るようになっている。
【００４６】
次に図２を用いて、本発明に係る濾過プロセスの一例として濾過プロセス開始時の安定運転方法を実施するための制御系の構成について説明する。図２において、各演算制御部Ｃ１〜Ｃ６には、タッチパネル等からなる入力手段を構成する目標値設定部９が設けられており、該目標値設定部９において、例えば、「0〜4000」、「0〜8000」、「0〜12000」の範囲の所定のデジタル値が設定される。
【００４７】
10はＰＩＤ演算部であり、目標設定値に応じてＰＩＤ定数（比例帯PB、積分時間ＴI、微分時間ＴD）が予め設定されている。ＰＩＤ定数の一例としては、Ｐ＝０．２、Ｉ＝０．１、Ｄ＝０．０５等に設定される。
【００４８】
尚、これ等のＰＩＤ定数についても濾過プロセスの運転開始の前回に安定運転した際のＰＩＤ定数を記憶しておき、そのＰＩＤ定数を次回の濾過プロセスの運転開始時のＰＩＤ定数として採用することも出来る。
【００４９】
ＰＩＤ演算部10において、目標値設定部９で入力されたデジタル値を比例動作・積分動作・微分動作に応じて演算して、例えば、「0〜4000」、「0〜8000」、「0〜12000」の範囲の所定のデジタル値が出力される。
【００５０】
そして、ＰＩＤ演算部10から出力されたデジタル値は、Ｄ／Ａ（デジタル／アナログ）変換部11でアナログ値に変換される。
【００５１】
例えば、アナログ値として電流値で「４mA〜２０mA」の範囲で制御する場合には、各「0〜4000」、「0〜8000」、「0〜12000」の範囲のデジタル値を均等割して電流値とデジタル値とを関連付け、アナログ値として電圧値で「１Ｖ〜５Ｖ」の範囲で制御する場合には、各「0〜4000」、「0〜8000」、「0〜12000」の範囲のデジタル値を均等割して電圧値とデジタル値とを関連付けることが出来る。
【００５２】
そして、Ｄ／Ａ変換部11から出力された電流値や電圧値等のアナログ値からなる操作信号を原液供給電動弁Ｖ１〜Ｖ６に伝達して原液１ａ、濾過液１ｂ及び戻り原液の流れを制御する。
【００５３】
一方、各枝配管Ｂ１〜Ｂ６に設けられた電磁流量計Ｆ１〜Ｆ６からなる検出部において各枝配管Ｂ１〜Ｂ６を流通する濾過液１ｂの流量が電流値や電圧値等のアナログ値からなる測定値として検出される。
【００５４】
測定されたアナログ値は、例えば、電流値で「４mA〜２０mA」の範囲、或いは、電圧値で「１Ｖ〜５Ｖ」の範囲で検出され、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換部12でデジタル値に変換される。
【００５５】
例えば、アナログ値として電流値で「４mA〜２０mA」の範囲で検出される場合には、各「0〜4000」、「0〜8000」、「0〜12000」の範囲のデジタル値を均等割して電流値とデジタル値とを関連付け、アナログ値として電圧値で「１Ｖ〜５Ｖ」の範囲で検出される場合には、各「0〜4000」、「0〜8000」、「0〜12000」の範囲のデジタル値を均等割して電圧値とデジタル値とを関連付けることが出来る。
【００５６】
Ａ／Ｄ変換部12から出力されたデジタル値は、比較器13において、目標値設定部９から出力されたデジタル値と比較され、その偏差が「０」になるようにＰＩＤ演算部10に入力されるデジタル値が適宜修正される。以上がＰＩＤ自動制御される場合のルーチンである。
【００５７】
14はＰＩＤ演算部10から出力された演算出力値となるデジタル値を随時記憶するＰＩＤ演算出力値記憶部であり、その随時記憶したＰＩＤ演算出力値をＤ／Ａ変換部11に入力することが出来るように構成されている。
【００５８】
そして、各濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６の下流側の濾過液１ｂの流量がそれぞれ一定になるように該濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６の上流側に供給される原液１ａの流量を調整すると共に、該濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６に供給されるそれぞれの枝配管Ｂ１〜Ｂ６への原液１ａの供給圧力を比較して、その最大の原液１ａの供給圧力と、原液供給ポンプＡの主配管３への原液１ａの供給圧力との差が最小となるように該原液供給ポンプＡの供給出力を制御する。
【００５９】
例えば、図１において、原液供給ポンプＡは演算制御部Ｃ７により該原液供給ポンプＡを駆動制御するインバータの周波数を制御して該原液供給ポンプＡの回転数を制御することで供給出力を制御する。
【００６０】
複数の濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６は原液１ａに含まれる懸濁物質がそれぞれの濾過膜の表面に蓄積してくると濾過液１ｂの流速が低下するため各原液供給電動弁Ｖ１〜Ｖ６を制御して濾過圧力を上昇させる必要がある。
【００６１】
そこで、各濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６の濾過液１ｂの流量を電磁流量計Ｆ１〜Ｆ６により測定し、夫々の電磁流量計Ｆ１〜Ｆ６により測定される濾過液１ｂの流量が一定になるように演算制御部Ｃ１〜Ｃ６により原液供給電動弁Ｖ１〜Ｖ６を制御する。
【００６２】
例えば、原液供給電動弁Ｖ１〜Ｖ６により制御される濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６のそれぞれの上流側の枝配管Ｂ１〜Ｂ６への原液１ａの供給圧力が０．１５ＭＰａ、０．１４ＭＰａ、０．１３ＭＰａ、０．１２ＭＰａ、０．１１ＭＰａ、０．１０ＭＰａでそれぞれ一定の濾過液１ｂの流量が得られる場合、演算制御部Ｃ７は主配管３への原液１ａの供給圧力が略０．１５ＭＰａになるように原液供給ポンプＡの原液１ａの供給出力を制御する。
【００６３】
即ち、図３において、演算制御部Ｃ７には、タッチパネル等からなる入力手段を構成する目標値設定部15が設けられており、該目標値設定部15において、例えば、「0〜4000」、「0〜8000」、「0〜12000」の範囲の所定のデジタル値が設定される。
【００６４】
16はＰＩＤ演算部であり、目標設定値に応じてＰＩＤ定数（比例帯PB、積分時間ＴI、微分時間ＴD）が予め設定されている。ＰＩＤ定数の一例としては、Ｐ＝０．２、Ｉ＝０．１、Ｄ＝０．０５等に設定される。
【００６５】
ＰＩＤ演算部16において、目標値設定部15で入力されたデジタル値を比例動作・積分動作・微分動作に応じて演算して、例えば、「0〜4000」、「0〜8000」、「0〜12000」の範囲の所定のデジタル値が出力される。
【００６６】
そして、ＰＩＤ演算部16から出力されたデジタル値は、Ｄ／Ａ（デジタル／アナログ）変換部17でアナログ値に変換される。
【００６７】
例えば、アナログ値として電流値で「４mA〜２０mA」の範囲で制御する場合には、各「0〜4000」、「0〜8000」、「0〜12000」の範囲のデジタル値を均等割して電流値とデジタル値とを関連付け、アナログ値として電圧値で「１Ｖ〜５Ｖ」の範囲で制御する場合には、各「0〜4000」、「0〜8000」、「0〜12000」の範囲のデジタル値を均等割して電圧値とデジタル値とを関連付けることが出来る。
【００６８】
そして、Ｄ／Ａ変換部17から出力された電流値や電圧値等のアナログ値からなる操作信号を、原液供給ポンプＡを制御するインバータの周波数調整器等のポンプ制御部７に伝達して原液１ａの流れを制御する。
【００６９】
一方、主配管３に設けられた供給圧力検出部となる圧力センサＰ７において該主配管３へ供給される原液１ａの供給圧力が電流値や電圧値等のアナログ値からなる測定値として検出される。
【００７０】
測定されたアナログ値は、例えば、電流値で「４mA〜２０mA」の範囲、或いは、電圧値で「１Ｖ〜５Ｖ」の範囲で検出され、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換部６でデジタル値に変換される。
【００７１】
例えば、アナログ値として電流値で「４mA〜２０mA」の範囲で検出される場合には、各「0〜4000」、「0〜8000」、「0〜12000」の範囲のデジタル値を均等割して電流値とデジタル値とを関連付け、アナログ値として電圧値で「１Ｖ〜５Ｖ」の範囲で検出される場合には、各「0〜4000」、「0〜8000」、「0〜12000」の範囲のデジタル値を均等割して電圧値とデジタル値とを関連付けることが出来る。
【００７２】
Ａ／Ｄ変換部６から出力されたデジタル値は、比較器18において、目標値設定部15から出力されたデジタル値と比較され、その偏差が「０」になるようにＰＩＤ演算部16に入力されるデジタル値が適宜修正される。以上がＰＩＤ自動制御される場合のルーチンである。
【００７３】
19はＰＩＤ演算部16から出力された演算出力値となるデジタル値を随時記憶するＰＩＤ演算出力値記憶部であり、その随時記憶したＰＩＤ演算出力値をＤ／Ａ変換部17に入力することが出来るように構成されている。
【００７４】
即ち、濾過プロセスの一例として、図１に示す濾過装置の濾過プロセスの運転を開始する際に、その濾過プロセスの運転開始の前回に安定運転した際の制御対象となる主配管３を流通する原液１ａの流れを制御するＰＩＤ演算部16の演算出力値を随時記憶したＰＩＤ演算出力値記憶部19の最新の演算出力値を次回の濾過プロセスの運転開始時の演算出力値として所定の時間Ｔだけ固定化し、その後、所定の自動制御運転となるＰＩＤ自動制御運転に切り換えるように構成されている。
【００７５】
そして、図１に示す濾過装置の濾過プロセスの運転を開始する際に、ＰＩＤ演算出力値記憶部19に記憶された、その濾過プロセスの運転開始の前回に安定運転した際の最新の演算出力値となるデジタル値をＤ／Ａ変換部17に入力し、所定の時間Ｔだけそのデジタル値に固定する。
【００７６】
この間はＰＩＤ演算部16から出力されるデジタル値はＰＩＤ演算出力値記憶部19には随時記憶されるが、Ｄ／Ａ変換部17には入力されず、該Ｄ／Ａ変換部17にはＰＩＤ演算出力値記憶部19から前回に安定運転した際の最新の演算出力値となる固定したデジタル値が入力される。
【００７７】
そして、予め設定された所定の時間Ｔが経過した後は、ＰＩＤ演算出力値記憶部19から出力される前回に安定運転した際の最新の演算出力値となる固定したデジタル値が遮断され、ＰＩＤ演算部16から出力されるデジタル値がＤ／Ａ変換部17に入力されてＰＩＤ自動制御運転に切り換わるように構成されている。
【００７８】
一方、各枝配管Ｂ１〜Ｂ６への原液１ａの供給圧力検出部となる圧力センサＰ１〜Ｐ６で検出されたアナログ値は各Ａ／Ｄ変換部Ｅ１〜Ｅ６でデジタル値に変換された後、記憶部４に随時記憶され、比較部５において比較される（図４のステップＳ１）。
【００７９】
そして、図４のステップＳ２において、圧力センサＰ１〜Ｐ６の測定値のうち、最大値と最小値との差が０．０３ＭＰａのアナログ値に対応するデジタル値以上か否かを判断し、０．０３ＭＰａのアナログ値に対応するデジタル値よりも小さい値である場合にはステップＳ３に進んで通常の薬液洗浄工程を行う。
【００８０】
前記ステップＳ２において、圧力センサＰ１〜Ｐ６の測定値のうち、最大値と最小値との差が０．０３ＭＰａのアナログ値に対応するデジタル値以上である場合には、圧力センサＰ１〜Ｐ６の測定値のうち、最大供給圧力値を指す濾過膜モジュールＭを特定する（ステップＳ４）。
【００８１】
例えば、前述したように、濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６のそれぞれの上流側の枝配管Ｂ１〜Ｂ６への原液１ａの供給圧力が０．１５ＭＰａ、０．１４ＭＰａ、０．１３ＭＰａ、０．１２ＭＰａ、０．１１ＭＰａ、０．１０ＭＰａでそれぞれ一定の濾過液１ｂの流量が得られる場合には、原液１ａの供給圧力が０．１５ＭＰａである濾過膜モジュールＭ１を最大供給圧力値を指す濾過膜モジュールＭとして特定する。
【００８２】
そして、第２の比較手段となる比較部５において、最大供給圧力値を指す濾過膜モジュールＭ１の枝配管Ｂ１への原液１ａの供給圧力のアナログ値に対応するデジタル値と、Ａ／Ｄ変換部６から出力される主配管３への原液１ａの供給圧力のアナログ値に対応するデジタル値とを比較して、その差が最小となるように目標値設定部15から出力されるデジタル値を随時更新する。
【００８３】
次にステップＳ５において、強化薬液洗浄工程を実施した後、ステップＳ６において、圧力センサＰ１〜Ｐ６の測定値のうち、最大値と最小値との差が０．０２ＭＰａのアナログ値に対応するデジタル値以下である場合には、ステップＳ３に進んで通常の薬液洗浄工程を行う。
【００８４】
前記ステップＳ６において、圧力センサＰ１〜Ｐ６の測定値のうち、最大値と最小値との差が０．０２ＭＰａのアナログ値に対応するデジタル値よりも大きい場合には前記ステップＳ４に戻り、上記ルーチンを繰り返す。
【００８５】
メンテナンス順序設定手段となるメンテナンス順序設定部８は比較手段となる比較部５により比較された各濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６の各枝配管Ｂ１〜Ｂ６に供給される原液１ａの圧力情報に基づいて各濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６のメンテナンス順序を設定する。
【００８６】
これにより、原液１ａの供給圧力の増加を各濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６の負荷による流体の流れ難さの増大と判断してメンテナンス順序設定部８により各濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６のメンテナンス順序を設定することが出来、効率的なメンテナンスを行うことが出来る。
【００８７】
各濾過膜モジュールＭ１〜Ｍ６のメンテナンス順序としては逆洗洗浄工程、薬液洗浄工程、エアバブリング洗浄工程等の各順序を負荷の大きい順に設定することが出来る。このようなメンテナンスとしては逆洗洗浄とエアバブリング洗浄とを組み合わせたエアスクラビング工程を含んでも良い。
【００８８】
そして、逆洗洗浄工程、薬液洗浄工程、エアバブリング洗浄工程等のメンテナンス運転を停止した後、ＰＩＤ演算出力値記憶部14，19に随時記憶した前回の濾過工程において安定運転した際のＰＩＤ演算部10，16から出力される最新の演算出力値となるデジタル値を固定としてＤ／Ａ変換部11，17に入力し、前記濾過工程に遷移する。
【００８９】
尚、本発明では、濾過プロセスの制御対象を圧力に適用することが出来、圧力が制御対象であれば制御部として電磁弁、電動弁、エアー弁、コントロールバルブ、或いはポンプや該ポンプを駆動制御するインバータの周波数調整器等を制御部として採用出来、また、検出部としては圧力センサ等が採用出来る。
【００９０】
また、自動制御運転の一例として、比例動作・積分動作・微分動作を全部同時に働かせるＰＩＤ制御を適用した場合について説明したが、濾過装置の自動制御において、測定値を目標値に一致させるために適用可能なオン／オフ動作制御、比例動作（Ｐ動作）制御、積分動作（Ｉ動作）制御、微分動作（Ｄ動作）制御等を適宜使用しても良いし、更には比例動作・積分動作を同時に働かせるＰＩ制御等を使用しても良い。
【００９１】
また、ギャップ付ＰＩＤ動作、ゲインスケジューリング制御、マルチＰＩＤ動作、２自由度ＰＩＤ動作、サンプルＰＩＤ動作等の自動制御運転に適用することでも良い。
【００９２】
【発明の効果】
本発明は、上述の如き構成と作用とを有するので、濾過プロセスを実施する複数の濾過膜モジュールに供給される原液供給圧力とポンプ出口の原液供給圧力との差が最小となるようにポンプの原液供給出力を制御することで、各濾過膜モジュールに供給されるそれぞれの原液供給流量を調整する原液供給流量調整手段により生じる差圧を最小限に抑えてエネルギー損失を低減することが出来る。
【００９３】
即ち、本発明に係る濾過装置の運転方法によれば、複数の濾過膜モジュールのうち、該濾過膜モジュール入口のその最大の原液供給圧力とポンプ出口の原液供給圧力との差が最小となるように該ポンプの原液供給出力を制御することで、各濾過膜モジュールに供給されるそれぞれの原液供給流量を調整する原液供給流量調整手段により生じる差圧を最小限に抑えてエネルギー損失を低減することが出来る。
【００９４】
また、各濾過膜モジュールの下流側の濾過液流量がそれぞれ一定になるように、該濾過膜モジュールの上流側に供給される原液供給流量を調整する場合には、各濾過膜モジュールに供給されるそれぞれの原液供給流量を調整する原液供給流量調整手段により生じる差圧を最小限に抑えてエネルギー損失を低減しながら各濾過膜モジュールの下流側の濾過液流量をそれぞれ一定にすることが出来る。
【００９５】
また、濾過プロセスが、制御対象の制御点が複数存在して互いに干渉し合う制御干渉系からなる濾過装置の濾過プロセスに対して効果的に適用出来る。
【００９６】
また、本発明に係る濾過装置によれば、第１の比較手段により各濾過膜モジュールに供給される原液供給圧力情報を比較して、複数の濾過膜モジュールのうち、該濾過膜モジュール入口のその最大の原液供給圧力を検出することが出来る。更に第２の比較手段により最大の原液供給圧力情報とポンプ出口の原液供給圧力情報とを比較してそれらの差を検出することが出来る。そして、第２の制御手段により第２の比較手段により比較される最大の原液供給圧力情報とポンプ出口の原液供給圧力情報との差が最小になるようにポンプの原液供給出力を制御することが出来る。
【００９７】
これにより、各濾過膜モジュールに供給されるそれぞれの原液供給流量を調整する原液供給流量調整手段により生じる差圧を最小限に抑えてエネルギー損失を低減することが出来る。
【００９８】
また、第１の比較手段により比較された各濾過膜モジュールに供給される原液供給圧力情報に基づいて各濾過膜モジュールのメンテナンス順序を設定するメンテナンス順序設定手段を有する場合には、原液供給圧力の減少を濾過膜モジュールにおける流体の流れ難さの増大と判断してメンテナンス順序設定手段により各濾過膜モジュールのメンテナンス順序を設定することが出来、効率的なメンテナンスを行うことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る濾過装置の一例である膜濾過装置の構成の一例を示す図である。
【図２】 本発明に係る濾過装置の一例である膜濾過装置の各膜濾過モジュール毎の制御系のブロック図である。
【図３】 本発明に係る濾過装置の一例である膜濾過装置の全体の制御系のブロック図である。
【図４】 メンテナンス順序設定手段により各膜濾過モジュール毎の薬液洗浄順序が設定される様子を示すフローチャートである。
【図５】 従来例を説明する図である。
【符号の説明】
１ａ…原液
１ｂ…濾過液
２…原液タンク
３…主配管
４…記憶部
５…比較部
６…Ａ／Ｄ変換部
７…ポンプ制御部
８…メンテナンス順序設定部
９…目標値設定部
10…ＰＩＤ演算部
11…Ｄ／Ａ変換部
12…Ａ／Ｄ変換部
13…比較器
14…ＰＩＤ演算出力値記憶部
15…目標値設定部
16…ＰＩＤ演算部
17…Ｄ／Ａ変換部
18…比較器
19…ＰＩＤ演算出力値記憶部
Ａ…原液供給ポンプ
Ｂ１〜Ｂ６…枝配管
Ｃ１〜Ｃ７…演算制御部
Ｅ１〜Ｅ６…Ａ／Ｄ変換部
Ｆ１〜Ｆ６…電磁流量計
Ｍ，Ｍ１〜Ｍ６…濾過膜モジュール
Ｐ１〜Ｐ７…圧力センサ
Ｖ１〜Ｖ６…原液供給電動弁
Claims (5)
- 原液を供給するポンプの下流側に各原液供給流量調整手段を介在して濾過プロセスを実施する複数の濾過膜モジュールが並列に接続され、その各濾過膜モジュールに供給されるそれぞれの該濾過膜モジュール入口の原液供給圧力を比較して、その最大の原液供給圧力と前記ポンプ出口の原液供給圧力との差が最小となるように該ポンプの原液供給出力を制御することを特徴とする濾過装置の運転方法。
- 前記各濾過膜モジュールの下流側の濾過液流量がそれぞれ一定になるように、該濾過膜モジュールの上流側に供給される原液供給流量を調整することを特徴とする請求項１に記載の濾過装置の運転方法。
- 原液を供給するポンプと、
前記ポンプの下流側に配置され、該ポンプ出口の原液供給圧力を検知する第１の原液供給圧力検知手段と、
前記第１の原液供給圧力検知手段よりも下流側で前記ポンプに並列に接続され、濾過プロセスを実施する複数の濾過膜モジュールと、
前記各濾過膜モジュールの上流側に配置され、その各濾過膜モジュールに供給されるそれぞれの該濾過膜モジュール入口の原液供給圧力を検知する第２の原液供給圧力検知手段と、
前記それぞれの第２の原液供給圧力検知手段よりも上流側に配置され、前記それぞれの濾過膜モジュールに供給される原液供給流量を調整する原液供給流量調整手段と、
前記各濾過膜モジュールの下流側に配置され、その各濾過膜モジュールの下流側の濾過液流量を検知する濾過液流量検知手段と、
前記それぞれの濾過液流量検知手段により検知された濾過液流量情報に基づいてその濾過液流量検知手段に対応する濾過膜モジュールに供給される原液供給流量を調整する原液供給流量調整手段を制御する第１の制御手段と、
前記それぞれの第２の原液供給圧力検知手段により検知された原液供給圧力情報を随時記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された各濾過膜モジュールに供給される該濾過膜モジュール入口の原液供給圧力情報を比較する第１の比較手段と、
前記第１の比較手段により比較された最大の原液供給圧力情報と、前記第１の原液供給圧力検知手段により検知された前記ポンプ出口の原液供給圧力情報とを比較する第２の比較手段と、
前記第２の比較手段により比較される前記最大の原液供給圧力情報と前記ポンプ出口の原液供給圧力情報との差が最小となるように前記ポンプの原液供給出力を制御する第２の制御手段と、
を有することを特徴とする濾過装置。 - 前記第１の比較手段により比較された各濾過膜モジュールに供給される該濾過膜モジュール入口の原液供給圧力情報に基づいて各濾過膜モジュールのメンテナンス順序を設定するメンテナンス順序設定手段を有することを特徴とする請求項３に記載の濾過装置。
- 前記濾過膜モジュールのメンテナンスは、逆洗洗浄工程、薬液洗浄工程またはエアバブリング洗浄工程のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項４に記載の濾過装置。
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