JP4445569B2 - ろ過水監視装置及びろ過水監視システム - Google Patents

Description

本発明は、河川、湖沼、地下水等を含むあらゆる水源の水を浄化するための膜ろ過浄水装置又は膜ろ過浄水システムにおけるろ過水監視装置及びろ過水監視システムに関する。

天然水を浄化して上水にする浄水場用の浄水設備としては、従来、凝集沈殿池と砂ろ過設備とを組み合わせたものが多く使用されてきた。この設備は、大規模であり、建設コストが掛かり、自動化が困難で、運転及び管理が容易でない、凝集剤等の薬品添加が多く、水質の向上が難しい等の問題点を抱えており、最近では、これに代わる設備として、性能のよいろ過膜を用いた膜ろ過浄水システムが種々提案されて、実施されてきている。

このような膜ろ過浄水システムにおいては、ろ過媒体をなすろ過膜の性能と寿命とが決定的に重要な要素をなし、このような観点から、良質なろ過膜の開発と、ろ過媒体の損傷を検出し、性能劣化を監視する簡易な監視システムの開発とが求められている。

ろ過膜としては、従来、中空糸膜モジュールと呼ばれるものが開発され、使用されてきている。これは、数千本から数万本の中空糸繊維を束ねてケースハウジングに納め、モジュール化したものである。そして、その損傷による性能劣化の監視システムとしては、中空糸膜の外側から内側に空気を侵入させることにより発生する泡を光学センサにより検知しようとするもの、中空糸膜モジュールに微粒子を含む気体を流し、中空糸膜を通過した気体中の微粒子数をレーザ光源を具備した微粒子計測器で測定するもの、中空糸膜の二次側を満水状態にし、一次側より一定の気体を圧送し、一定の圧力保持後に中空糸膜の一次側から二次側へ押し出される水量を測定するものなど、各種の方法及び装置が提案されている（例えば、特許文献１から４）。

また、水道配水システムの配水管の一部に取り付けられる水質計において、前記配水管より導入された試料水を分析する分析部と、当該分析部に前記試料水を含む複数の液体を供給するための複数の供給流路を備えた単一の部材からなる導入部とを備えたものが開示されている（例えば、特許文献５）。また、試料液循環系および測定系を設けた粒子径分布測定装置において、従来の排水方法を超音波を照射することにより改善することで、洗浄回数及び廃液を減少させるものが開示されている（例えば、特許文献６、７）。

さらに、不溶微粒子によってレーザ光が散乱されることを利用して不溶微粒子の量を検出し、溶解完了判定を行う方法が開示されている（例えば、特許文献８）。

また、コヒーレント光源からの光ビームを集光し、微粒子を含む流体の流れの中で焦点を結ばせ、光ビーム内に発生する回折光の変化を検出して微粒子の個数を計測する検出方法が開示されている（例えば、特許文献９）。また、流体液中にレーザ光を照射し、液中に浮遊する微粒子からの散乱光を検出して粒径や粒子数など粒子の特性を測定する液中微粒子測定方法が開示されている（例えば、特許文献１０）。

しかしながら、膜ろ過浄水システムの運転を一時的に停止させて行うものであり、常時モニタできない。また、ろ過水管路系の流路内の不純物が少ない場合、若しくは流路内に偏った分布で不純物がある場合、画像による撮影・解析が出来ない場合がある。また、ろ過膜の損傷検出に向けられたものではなく、構成も異なる。そして、膜の破損時に、様々のサイズも混在して画像検出することもあるので膜の破断物の特定が難しい。
特開２０００−３４２９３７号公報 特開２００４−２１６３１１号公報 特開２００５−０１３９９２号公報 特開平１０−０２４２８３号公報 特許３５５１０７３号公報 特開２０００−１５５０８８号公報 実開平６−３５９４８号公報 特開２００２−８２０２５号公報 特許第３１５１０３６号公報 特公平７−８６４５７号公報

そこで、膜ろ過浄水システムを常時モニタでき、不純物の多寡や、サイズ違いに柔軟に対応可能なろ過水監視装置や、ろ過水監視システムを提供することを目的とする。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、膜ろ過浄水装置を出たろ過水を監視するろ過水監視装置であって、膜ろ過浄水装置を出たろ過水を分岐された分岐ろ過水管路系の途中に設置されたろ過水観察用セルの観察槽内を流れるろ過水について画像を撮影し、ろ過水中に含まれる流水内粒子を特定する画像検出手段と、及び／又は、分岐前若しくは分岐後のろ過水管路系の途中に設けられた光学的検出手段と、を備えることを特徴とする。

より具体的には、以下のようなものを提供することができる。

（１）膜ろ過浄水装置を出たろ過水を監視するろ過水監視装置であって、前記膜ろ過浄水装置の出口に接続されたろ過水管路系から標本水としてろ過水の一部を採取するために分岐された分岐ろ過水管路系に接続され、該分岐ろ過水管路系を流れるろ過水内の粒子（以下、「流水内粒子」という）の挙動により変化する物理的現象を利用又は検出する物理的検出手段と、前記分岐ろ過水管路系の途中に、かつ、前記物理的検出手段の下流側に配置され、内部にろ過水を通すための流路を有するろ過水観察用セルと、該ろ過水観察用セルの流路内を流れるろ過水について画像を撮影し、ろ過水中に含まれる不純物を特定する画像検出手段と、を備えることを特徴とするろ過水監視装置を提供することができる。

ここで、流水内粒子の挙動とは、個々の粒子としての動き、及び、幾つかの粒子が集団で動くことによるクラスタとしての動き等を含むことができる。また、このような挙動により変化する物理的現象とは、光等の電磁波の変化や、電気及び電気化学的な変化や、水圧等の機械的な変化を含んでよい。この光の変化とは、該粒子からの発光若しくは粒子以外の１又はそれ以上の光源からの光が、これらの粒子による散乱や干渉等による、その波長の変化（長／短の変化、及び／又は分布の変化を含む）及び／又は強度の変化及び／又は量の変化をすることを意味することができる。従って、例えば、流水内粒子の散乱や干渉等により放出される光又は遮断透過光を検出する光学的検出手段やその他の光学的検出器を含んでよい。また、分岐前若しくは分岐後のろ過水管路系の途中に光を照射して流水内粒子の散乱光又は遮断透過光を検出する光学的検出手段を含んでよい。より具体的には、いわゆる光学系のパーティクルカウンタを含んでよい。また、光以外に、コールターカウンタのような電気的な検知手段を含んでよい。

（２）前記物理的検出手段はレーザ光による濁度計であることを特徴とする上記（１）記載のろ過水監視装置を提供することができる。

（３）前記物理的検出手段はレーザ光による微粒子カウンタであることを特徴とする上記（１）記載のろ過水監視装置を提供することができる。。

（４）前記物理的検出手段が、所定量を超える前記流水内粒子を検出したときに、前記ろ過水観察用セルに前記ろ過水が流入するように開閉可能な弁を、前記分岐ろ過水管路系であって、前記物理的検出手段と前記ろ過水観察用セルとの間に配置することを特徴とする上記（１）から（３）のいずれか１つに記載のろ過水監視装置を提供することができる。。

（５）前記物理的検出手段が、所定量を超える前記流水内粒子を検出してから、所定時間後に、前記画像検出手段は、前記流水内粒子を特定することを特徴とする上記（４）記載のろ過水監視装置を提供することができる。。

（６）前記ろ過水観察用セルへ流入する前記流水内粒子の密度を上げる物理的濃縮手段を、前記分岐ろ過水管路系であって、前記物理的検出手段及びろ過水観察用セルの間に配置することを特徴とする上記（１）から（５）のいずれか１つに記載のろ過水監視装置を提供することができる。

（７）膜ろ過浄水装置を出たろ過水を監視するろ過水監視装置であって、前記膜ろ過浄水装置の出口に接続されたろ過水管路系から標本水としてろ過水の一部を採取するために分岐された分岐ろ過水管路系に接続され、内部にろ過水を通すための流路を有するろ過水観察用セルと、該ろ過水観察用セルの流路内を流れるろ過水について画像を撮影し、ろ過水中に含まれる流水内粒子を特定する画像検出手段と、を備え、前記ろ過水観察用セルはその流路にろ過水の流れを観察する観察槽を有しており、該ろ過水観察用セルを、前記分岐ろ過水管路系に沿って、複数個、直列に配置したことを特徴とするろ過水監視装置を提供することができる。

（８）膜ろ過浄水装置を出たろ過水を監視するろ過水監視装置であって、前記膜ろ過浄水装置の出口に接続されたろ過水管路系から標本水としてろ過水の一部を採取するために分岐された分岐ろ過水管路系に接続され、内部にろ過水を通すための流路を有するろ過水観察用セルと、該ろ過水観察用セルの流路内を流れるろ過水について画像を撮影し、ろ過水中に含まれる流水内粒子を特定する画像検出手段と、を備え、前記ろ過水観察用セルはその流路にろ過水の流れを観察する観察槽を有しており、該観察槽を、流路に沿って、複数個、直列に配置したことを特徴とするろ過水監視装置を提供することができる。

（９）前記観察槽に、流路を塞ぐように孔を有する多孔質板を配置したことを特徴とする上記（７）又は（８）記載のろ過水監視装置を提供することができる。

（１０）前記観察槽に、流路に沿って、流路断面積を小さくする段差を設けたことを特徴とする上記（７）又は（８）記載のろ過水監視装置を提供することができる。

（１１）前記観察槽は複数直列及び／又は並列に配置され、複数の観察層のそれぞれに複数の多孔質板若しくは流路断面積を小さくする段差を備え、前記孔のサイズ若しくは前記段差により小さくなった流路断面積が、前記ろ過水の流れに沿って次第に小さくなることを特徴とする上記（７）から（１０）のいずれか１つに記載のろ過水監視装置を提供することができる。

（１２）前記画像検出手段が、前記複数の観察槽のうち任意の観察槽内を流れるろ過水について画像の撮影が可能となるように、移動可能に備えることを特徴とする上記（７）から（１１）のいずれか一つに記載のろ過水監視装置を提供することができる。

（１３）前記ろ過水観察用セルにおいて、前記流水内粒子の密度の違いに応じて流水内粒子を分離又は観察可能となるように前記段差を配置するが、前記段差が側面視で認められるところ平面視Ｖ字状となることを特徴とする上記（１０）から（１２）のいずれか１つに記載のろ過水監視装置を提供することができる。

（１４）複数の膜ろ過浄水装置と、それぞれの膜ろ過浄水装置でろ過されたろ過水を監視するろ過水監視装置とを備えたろ過水監視システムであって、複数の前記膜ろ過浄水装置の各出口にそれぞれ接続されたろ過水管路系と、該ろ過水管路系にそれぞれ接続され、該ろ過水管路系から標本水としてろ過水の一部を採取する分岐ろ過水管路系と、それぞれの分岐ろ過水管路系の内の、少なくとも１つの管路系の途中に接続され、内部にろ過水を通すための流路を有するろ過水観察用セルと、該ろ過水観察用セルの流路内を流れるろ過水について画像を撮影し、ろ過水中に含まれる流水内粒子を特定する画像検出手段と、を備え、前記ろ過水観察用セルはその流路にろ過水の流れを観察する観察槽を有しており、前記ろ過水観察用セルを、前記分岐ろ過水管路系に沿って、複数個、直列に配置したことを特徴とするろ過水監視システムを提供することができる。

（１５）複数の膜ろ過浄水装置と、それぞれの膜ろ過浄水装置でろ過されたろ過水を監視するろ過水監視装置とを備えたろ過水監視システムであって、複数の前記膜ろ過浄水装置の各出口にそれぞれ接続されたろ過水管路系と、該ろ過水管路系にそれぞれ接続され、該ろ過水管路系から標本水としてろ過水の一部を採取する分岐ろ過水管路系と、それぞれの分岐ろ過水管路系の内の、少なくとも１つの管路系の途中に接続され、内部にろ過水を通すための流路を有するろ過水観察用セルと、該ろ過水観察用セルの流路内を流れるろ過水について画像を撮影し、ろ過水中に含まれる流水内粒子を特定する画像検出手段と、を備え、前記ろ過水観察用セルはその流路にろ過水の流れを観察する観察槽を有しており、前記観察槽を、流路に沿って、複数個、直列に配置したことを特徴とするろ過水監視システムを提供することができる。

（１６）複数の膜ろ過浄水装置と、それぞれの膜ろ過浄水装置でろ過されたろ過水を監視するろ過水監視装置とを備えたろ過水監視システムであって、複数の前記膜ろ過浄水装置の各出口にそれぞれ接続されたろ過水管路系と、該ろ過水管路系にそれぞれ接続され、該ろ過水管路系から標本水としてろ過水の一部を採取する分岐ろ過水管路系と、それぞれの分岐ろ過水管路系の内の、少なくとも１つの管路系に接続され、分岐ろ過水管路系を流れる流水内粒子の挙動により変化する物理的現象を利用、検出する物理的検出手段と、前記分岐ろ過水管路系の途中に、かつ、前記物理的検出手段の下流側に配置され、内部にろ過水を通すための流路を有するろ過水観察用セルと、前記ろ過水観察用セルの流路内を流れるろ過水について画像を撮影し、ろ過水中に含まれる不純物を特定する画像検出手段と、を備えることを特徴とするろ過水監視システムを提供することができる。

本発明によれば、例えば、流路中の粒子の量が一定値以上になり濁度計の値が設定値を超えたときに、画像による粒子計測を開始すればよく、画像計測は常時実施しなくてもよい。一般に、濁度計は比較的流量の多い流路中のマクロな粒子量の絶対値を計測するものであり、観察用セルの観察用プレート内の流路中の画像計測は粒子一個一個の状態をミクロに測定するものである。従って、膜ろ過浄水装置から取水される標本水の全てをミクロな測定手段である画像計測で行うことは、必ずしも効率的ではないので、マクロな測定手段でこれを補うことができる。マクロな粒子計測は設定値の設定の仕方によっては流路中の部分的に偏って存在する粒子まで捕らえることができる。一方、ミクロな粒子計測では、サンプリングの仕方により、そこに粒子が存在しないところを計測してしまう恐れがある。その際に、マクロな粒子計測によって粒子の存否を判定し、その後に、それら粒子が標本水中に占める割合が増すように濃縮して標本水の一部の取水でもミクロ測定が可能になるようにできる。微量の流水でもミクロな粒子計測を行うことにより、流水中で場所が偏って存在するか又は微量の粒子の場合でも安定して画像計測を可能にすることができる。

また、ろ過膜が破損した際、発生するろ過膜の破断片及び／又はろ過対象物（破損していない本来のろ過膜がトラップするもの）がろ過水管路系の流路中に不純物として含まれて流出してくる。その一部が分岐ろ過水管路系内の観察用セルの観察槽の堰にトラップされ、集積したところをカメラにより画像検出し分析して特定できる。しかしながら、破断片以外のものも同時に流路中に存在する場合は、破断片のみの特定が難しい。破断片とそれ以外の不純物を複数の対応する観察用セルの観察槽で個々に分離されて観察できれば、破断片の特定がより容易となる。

破断片とそれ以外のものの違いとしては、大きさ（サイズ）、密度、形状等があるが、観察用セルの観察槽に設けられた堰（段差）の大きさによりトラップされる不純物の大きさがおおよそ決まるものと思われる。この性質を利用すると、トラップしたい大きさの不純物に合うサイズの堰（段差）を設けることによって画像による検出がより容易となる。

また、膜の破断片以外の不純物のサイズがトラップできる堰（段差）のある観察セルの観察槽を上流側に設け、破断片の不純物をトラップできる堰（段差）のある観察槽を下流側に設ければ、上流側で破断片以外の不純物が取り除かれ下流側では破断片のみを含む流水が観察槽内を通過するため、精度のより良い破断片の画像検出が可能となる。

一般には、目的の破断片のサイズは２μｍと最小であり、それ以上のサイズの不純物をトラップする堰（段差）を有する観察槽（例えば、１０μｍ、２０μｍ）を上流側に設けることで上記目的の達成が可能となる。

また、破断片の種類によってサイズが異なる場合に、サイズの異なる堰（段差）を複数設けることによってサイズ毎に破断片の仕分けをして、サイズ毎の画像検出が可能となる。

更に、破断片の種類に密度の違いがあった場合に、より上流に近い側に密度の大きいものをトラップ可能な堰（段差）を有するように配置することによって画像検出をより効率的に行うことが可能となる。

破断片以外にフィルタの破断した部分から、本来ならフィルタリングされるべき粒子、即ち、異常に大きな粒子を仕分けることもできる。また、仕分けがろ過水監視プレートの堰（段差）によってもよく、多孔質板等も用いることができる。従って、画像観察が出来てかつフィルタリングできるものなら手段は問わない。

実施例１のろ過水監視装置と膜ろ過浄水装置との概略配置構成図である。 図１のＡ部の部分拡大図であって、一部を断面にした図を付記して示す図である。 同ろ過水監視装置の概略構成図である。 同ろ過水監視装置のろ過水観察用プレートの観察槽の構成例を示す図である。 ろ過水観察用プレートの分解組み立て図である。 ろ過水観察用プレートの各構成要素の詳細を示す図である。 （ａ）ろ過水観察用プレートの組み立て写真、（ｂ）ビーズ粒子による評価結果を示す写真、（ｃ）観察槽内の段差を模式的に示す図、及び（ｄ）観察槽内の（ｃ）とは異なる段差を模式的に示す図である。 ろ過水観察用プレートのセルフクリーニング機構を模式的に示す図である。 実施例２のろ過水監視装置を模式的に示す図である。 実施例３のろ過水監視装置を模式的に示す図である。 実施例４のろ過水監視装置を模式的に示す図である。 実施例５のろ過水監視装置を模式的に示す図である。 原水に含まれる微生物等のサイズや形状をまとめた図である。 別の実施例であるろ過水監視システムを模式的に示す図である。 更に別の実施例であるろ過水監視システムを模式的に示す図である。 また別の実施例であるろ過水監視システムを模式的に示す図である。 別の実施例である複数の観察層を模式的に示す図である。

符号の説明

１ ろ過水監視装置、 ２ ろ過水採取・画像撮影部、
３ 画像解析部（画像解析手段）、 ４ 分岐ろ過水管路系、
４ａ 往管、 ４ｂ 復管、 ５ 流量計、
６ 第１の３方向コネクタ、 ７ ニードルバルブ、
８ 第２の３方向コネクタ、 ９ 脱泡装置、
１０ ろ過水観察用プレート、 １１、１２ ポンプ、
１３、１４ 締切弁、 １５ 入口側コネクタ、 １６ 観察槽、
１７ 集合槽、 １８ 出口側コネクタ、
１９ 不純物(微生物等)、 ２０ 光学機器（画像撮影手段）、
２１ 対物レンズ、 ２２ デジタルカメラ、 ２３ 段差、
２４ 多孔質板、 ３０ 膜ろ過浄水装置、 ３１ 給水管路系、
３２ ろ過水管路系、 ３２ａ、３２ｂ フランジ、
３３ オリフィスフランジ、 ３３ａ 直管部、
３３ｂ、３３ｃ フランジ部、 ３４ オリフィス、
４０ ろ過水監視システム、 １０２ ガラス板、 １０４ 樹脂製板
１１０ 深淵部、 １１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ 観察槽、
１１６ ビーズ粒子、 １３０ バイパス管、 １６０ 濁度計、
１６０ａ 微粒子カウンタ、 ２１０ セルフクリーニング機構

以下、本発明の実施例に基づいて、図面を参照しつつ詳しく説明する。

（実施例１）
実施例１のろ過水監視装置は、河川、湖沼、地下水など、天然水を含むあらゆる水源を浄化するために使用される膜ろ過浄水装置を出たろ過水の安全性を確保するため、該膜ろ過浄水装置に設置されたろ過膜（ろ過媒体）の損傷を検出し、性能劣化（損傷や寿命に起因する）を監視するのに使用される。このろ過膜は、例えば、中空糸膜モジュールとされてよいが、これに限定されない。

図１に示すように、ろ過水監視装置１は、ろ過水採取・画像撮影部２と、該ろ過水採取・画像撮影部２において得られたろ過水画像を分析して、該ろ過水中に含まれる不純物を特定する画像解析部３とを備えている。ろ過水採取・画像撮影部２は、分岐ろ過水管路系４の途中に設置されている。この分岐ろ過水管路系４は、標本水採取のために、膜ろ過浄水装置３０の出口に接続されたろ過水管路系３２から分岐されたものである。給水管路系３１は、膜ろ過浄水装置３０に不浄水（被ろ過水）を供給する管路である。ろ過水管路系３２は、膜ろ過浄水装置３０で得られた浄水(ろ過水)を貯蔵・利用個所へ供給する管路である。ここで言う不純物とは、膜ろ過浄水装置３０でろ過できなかったろ過対象物やろ過膜の破断片などを意味している。また、不純物は、目的としないものの総称のように取り扱われ、一般にゴミ、砂等の無機質物、草木の破片や骨片のような動植物の破片、生物の代謝物、生死を問わず微生物等の有機物を含んでよい。

ろ過水管路系３２から分岐ろ過水管路系４を分岐するのには、次のようにして行われている。すなわち、図２に拡大して示されるように、ろ過水管路系３２の膜ろ過浄水装置３０への接続部近傍部分の一部が切除されて、そこに、代わりにオリフィスフランジ３３が液密に連結、接続される。このオリフィスフランジ３３は、短い直管部３３ａの両端にフランジ部３３ｂ、３３ｃを一体に有し、これらフランジ部３３ｂ、３３ｃが、ろ過水管路系３２の一部切除部の対向端にそれぞれ一体形成されたフランジ３２ａ、３２ｂにそれぞれボルト等の連結手段により結合一体化されて、ろ過水管路系３２に組み込まれている。

直管部３３ａの内部には、オリフィス３４が設けられていて、このオリフィス３４の前後で、ろ過水管路系３２内を流れる流体（ろ過水）に圧力差が生ずるようになっている。そして、このオリフィス３４より上流の高圧側に分岐ろ過水管路系４の往管４ａへの入口端が接続され、下流の低圧側に分岐ろ過水管路系４の復管４ｂからの出口端が接続される。往管４ａの出口端および復管４ｂの入口端はろ過水採取・画像撮影部２に接続される。オリフィス３４より上流の高圧側のろ過水は、往管４ａを経てろ過水採取・画像撮影部２に導かれ、そこで余剰となったろ過水が復管４ｂを経てオリフィス３４より下流の低圧側に戻されるようになっている。このように、本実施例１のろ過水採取・画像撮影部２は、ろ過水管路系３２の一部を切除した個所に分岐ろ過水管路系４のオリフィスフランジ３３を液密に連結、接続するのみで、既存の膜ろ過浄水装置３０に取り付け、設置することができ、便利である。なお、オリフィス３４の代わりに絞りノズルが用いられても良い。膜ろ過浄水装置３０の入口には、天然水の給水管路系３１が接続されている。

ろ過水監視システム４０は、給水管路系３１、膜ろ過浄水装置３０、ろ過水管路系３２、オリフィスフランジ３３、分岐ろ過水管路系４、およびろ過水監視装置１で構成される。膜ろ過浄水システムは、給水管路系３１、膜ろ過浄水装置３０、ろ過水管路系３２、オリフィスフランジ３３、および分岐ろ過水管路系４で構成され、この膜ろ過浄水システムは単数又は複数のいずれでもよい。膜ろ過浄水システムが複数の場合、複数の分岐ろ過水管路系４と、ろ過水監視装置１のろ過水採取・画像撮影部２とをそれぞれ接続すると共に、各接続部にバルブを設け、ろ過水の監視を行う膜ろ過浄水装置３０を切り替えるようにしてもよい。また、膜ろ過浄水システムが複数の場合、膜ろ過浄水システムと同数のろ過水監視装置１を用意し、各分岐ろ過水管路系４にろ過水監視装置１をそれぞれ接続するようにしてもよい。

図３には、本実施例１のろ過水監視装置１の詳細構成が図示されている。オリフィスフランジ３３の上流側において、ろ過水の一部が標本水として採取され、分岐ろ過水管路系４の往管４ａを経て、ろ過水監視装置１のろ過水採取・画像撮影部２に導かれる。ろ過水採取・画像撮影部２は、主に、ろ過水観察用プレート１０と光学機器２０とで構成される。ろ過水採取・画像撮影部２の内部において、標本水の所要量が、第１の３方向コネクタ６にて分岐され、管路６ａ、ニードルバルブ７を経て、第２の３方向コネクタ８に導かれる。第２の３方向コネクタ８にて、標本水はさらに分岐され、管路８ａを経て、管路８ａの途中に設けられるろ過水観察用プレート（ろ過水観察用セル）１０に導かれる。管路８ａの、ろ過水観察用プレート１０の入口側、および出口側の管路には、それぞれポンプ１１、１２が設置されている。ポンプ１１は、そこに至るまでのろ過水の流動に伴う圧力損失と、ポンプ１１からポンプ１２に至るまでのろ過水の流動に伴う圧力損失のみを受け持てば良いので、ポンプ１１の出力は比較的小さくて済み、ろ過水観察用プレート１０内部のろ過水の圧力上昇は低く抑えられ、ろ過水観察用プレート１０の内部に無理な力が加わることがない。このことは、ろ過水観察用プレート１０が２枚のガラス板を接着させることにより形成されるような場合には、特に有利である。ここでは、１つのろ過水観察用プレート１０のみを取り上げ説明しているが、２つ以上のろ過水観察用プレート１０を、分岐ろ過水管路系４に沿って直列に配置、接続してもよく、１つ以上のろ過水観察用プレート１０から、ろ過水観察用セルが構成される。

第１の３方向コネクタ６においてろ過水観察用プレート１０、すなわち管路６ａの方向に流れなかった余剰ろ過水（残りの標本水）は、復管４ｂを経てオリフィスフランジ３３のオリフィス３４より下流の低圧側に戻される。余剰ろ過水の流量は、復管４ｂの上流部に設置した流量計５により計量されており、その計量された流量に応じて、適宜、往管４ａ、復管４ｂの途中にそれぞれ設けられた締切弁１３、１４の開度が調整される。ポンプ１２を出たろ過水は、第２の３方向コネクタ８においてろ過水観察用プレート１０、すなわち管路８ａの方向に流れなかった余剰ろ過水と合流して、ドレインとして廃棄される。このようにして、ろ過水観察用プレート１０には常に新しいろ過水が通流するので、常に膜ろ過浄水装置３０のろ過膜の現在の状況を把握することができる。

管路８ａにおけるろ過水観察用プレート１０の上流側には、脱泡装置９が設けられている。この脱泡装置９は、ろ過水中に含まれる気泡を抜く装置であり、これにより、ろ過水観察用プレート１０の観察槽１６内を流れるろ過水中に泡が含まれることがなくなるので、ろ過膜の損傷の結果を表すろ過水中に含まれる不純物の画像撮影、その特定をより正確に行い、ろ過膜の損傷の状況をより正確に把握することが可能になる。

ろ過水観察用プレート１０は、ガラス、樹脂、金属のいずれかの材料から成り、表面に親水性の膜コートが被覆された２枚の板を接着することにより構成されており(図５、６参照)、接合部には、入口側コネクタ１５、観察槽１６（集合槽１７）、出口側コネクタ１８から成る流路が形成されている。そして、この観察槽１６をろ過水が流れるとき、隣接設置された光学機器（画像撮影手段）２０により、その画像が撮影される。この画像中には、ろ過膜に損傷を与えるようなろ過対象物（微細な石や木片等の夾雑物、細菌類や大腸菌等の微生物）を含む不純物が捕捉されている。これらの不純物は、図４において、符号１９によりまとめて示されている。実際にその画像が捕捉する物質（不純物）が何であるかは、光学機器２０により出力される画像情報を受信した画像解析部（画像解析手段）３によって解析されて特定される（図１３参照）。図５、６では、１つのろ過水観察用プレート１０は、その流路に観察槽１６を１つだけ有している場合を例に挙げて説明しているがこれに限らない。１つのろ過水観察用プレート１０は、図１７に示すように、２つ以上の観察槽１６を、流路に沿って直列に有していてもよい。直列に並べた場合、ろ過水を導入する川上から川下に向けて、段差により狭くなった流路高さが、川上から川下に向けてだんだん小さくなるようにすることができる。

光学機器２０は、対物レンズ２１を通して観察されるろ過水の画像をデジタルカメラ２２が撮影し、デジタルカメラ２２は、この撮影した画像情報を画像解析部３に送信する。このデジタルカメラ２２は、観察対象を照らす照明２２ａを備える。画像解析部３は、主にコンピュータで構成され、このコンピュータが、光学機器２０により出力される画像情報を受信すると、その形状や大きさ、数を画像処理によって識別し、これをその記憶部に記憶された画像パターンと比較して、ろ過水中に含まれる不純物が何であるかを解析し、特定する。このコンピュータによる不純物の解析・特定作業は、コンピュータのディスプレイに画像を拡大表示しながら行われるので、その特定を人間が確認することも可能である。また、光学機器２０とコンピュータとの間をネットワークで結ぶことにより、光学機器２０から離れた場所においてもその解析・特定作業を行うことができ、ろ過水の遠隔監視が可能になる。このようにして、ろ過水中に含まれる不純物が特定され、その数が把握されることにより、膜ろ過浄水装置３０の内部に設置されたろ過膜の損傷の状況を確認することができる。

ろ過水観察用プレート１０の観察槽１６、集合槽１７は、ろ過水(標本水)の流路拡大部である。特に観察槽１６は、光学機器２０によるろ過水の撮像、その撮像中での不純物の捕捉を容易にするために、単にろ過水が拡大流路中を通流して行くようにする(図４(ａ)参照)だけではなく、以下のように構成してもよい。例えば、図４（ｂ）に示されるように、その拡大流路内に不純物を塞き止める段差２３を設けてもよい。図４（ｃ）に示されるように、その拡大流路内に、拡大流路を塞ぐようにろ過水を通すための孔を有す
る多孔質板２４を設けてもよい。このようにすれば、観察槽１６内を流れるろ過水の流れを中断させることなく、その中に含まれる不純物のみを、塞き止めたり、多孔質板２４で濾したりすることができ、不純物のみを捕捉し、確実に画像撮影することができる。集合槽１７は、複数のろ過水観察用プレート１０が集積されて、１個のろ過水観察用セルとして構成される場合に、各ろ過水観察用プレート１０の観察槽１６出口側を連通させるヘッダーとなる部分である。

本実施例１のろ過水監視装置１は、前記のように構成されているので、次のような効果を奏することができる。膜ろ過浄水装置３０の出口に接続されたろ過水管路系３２及び分岐ろ過水管路系４を２４時間開路にし（この場合、膜ろ過浄水装置３０の入口に接続された給水管路系３１も、当然に開路にされている。）、光学機器（画像撮影手段）２０と画像解析部（画像解析手段）３とを２４時間作動させておけば、膜ろ過浄水装置３０の運転を止めることなしに、膜ろ過浄水装置３０を出たろ過水の監視を２４時間リアルタイムで画像解析により行うことができる。しかも、画像解析手段をなすコンピュータのネットワークにより、ろ過水の遠隔監視も可能になり、観察・計測機器も、ろ過水観察用プレート１０、光学機器２０、画像解析部３のみであるので、それらの調整は容易である。また、画像解析部３において、受信情報及び解析結果に係るデータを蓄積しておくことによって、ろ過水のトレーサビリティ（履歴）管理も可能になる。これらにより、膜ろ過浄水装置３０のろ過膜の損傷検出、性能劣化監視の信頼性と作業の容易性とを向上させて、膜ろ過浄水装置３０により生産されてそこを出たろ過水の安全性の一層の確保を図ることができる。

また、ろ過水観察用プレート１０の上流側に、脱泡装置９が設けられているので、ろ過水観察用プレート１０の観察槽１６内を流れるろ過水中に泡が含まれることがなくなり、ろ過膜の損傷の結果を表すろ過水中に含まれる不純物（微生物等）の画像撮影、その特定をより正確に行い、ろ過膜の損傷の状況をより正確に把握することが可能になる。これにより、膜ろ過浄水装置３０のろ過膜の損傷検出、性能劣化監視の信頼性をさらに向上させることができる。

また、ろ過水観察用プレート１０の観察槽１６内に、不純物を塞き止める段差２３が形成されるか、もしくはろ過水をろ過する多孔質板２４が設けられる場合には、観察槽１６内を流れるろ過水の流れを中断させることなく、その中に含まれる不純物のみを塞き止めたり、濾したりして、これを捕捉し、確実に画像撮影することができ、膜ろ過浄水装置３０のろ過膜の損傷検出、性能の劣化監視の信頼性をさらに向上させることができる。

さらに、膜ろ過浄水装置３０の出口に接続されたろ過水管路系３２の一部切除個所にオリフィスフランジ３３を液密に連結、接続するのみで、ろ過水監視装置１を既存の膜ろ過浄水装置３０に接続、連結することができ、その取付け、設置をきわめて容易に行うことができる。

図５は、ろ過水観察用プレート１０の部品展開図である。ろ過水観察用プレート１０は、主に透明なガラス板１０２と、観察槽１６等を形成する凹部を削り込んだ樹脂製の板１０４を矢印のように張り合わせることにより構成される。樹脂製板１０４の長手方向に、板幅のほぼ中央に延びる溝を形成する凹部の両端には、貫通孔１０６及び１１４があり、外部から観察槽１６へろ過水を導入し、外部へ排出するように構成される。貫通孔１０６を一端に有する溝１０８は、貫通孔１０６から導入されたろ過水を、溝１０８の他端にある観察槽１６の上流側の深淵部１１０へと導く。段差２３を乗り越えたろ過水は、段差２３の下流側の浅瀬側へと流れ（図６参照）、溝１１２を介して、貫通孔１１４を経由して系外に排出される。

ろ過水中の不純物は、観察槽１６中の段差２３の深淵側に溜まり易く、上側のガラス板１０２を介して、その平面形状が観測される（図６（ａ）から（ｄ））。この段差２３は、図４（ｂ）の段差２３とは異なり、ろ過水の流れを堰き止めることなく、上手く受け流すように平面視でＶ字形状をしており、そのＶ字の谷底に不純物が溜まり易くなっている。これは、段差２３の壁２３ａに沿って、水が流れるためであり、また、最後の出口となるＶ字の谷底部から速度を速めてろ過水が流れ出るためと考えられる。また、特に、深淵部１１０の深さが、浅瀬側深さに比べてより深い場合、段差２３の下側角部（深淵部１１０と段差２３との境界部）において水の流れがよどみ易くなり、密度の高い不純物は、その下側角部に沈降して溜まり易くなる。このため、不純物濃度が元々低くても、時間が経つにつれ、下側角部に溜まる不純物の数が段々と増えて行き、ガラス板１０２を介した観測で、不純物形状を確認することがより容易となる。

段差２３のＶ字形状の開き角Ｒは、この実施例では約５０度である。この角度は、蓄積する不純物の種類、濃度、測定精度、計測条件等に応じて適宜変更可能であるが、一般的には、鋭角になる方が好ましい。段差２３の高さ及び深淵部１１０の深さについては、以下に図７を参照にしつつ、より詳しく説明する。

図７（ａ）から（ｄ）は、ろ過水観察用プレート１０のアセンブル写真を示し、段差２３及びその壁２３ａにより、ろ過水観察用プレート１０内に、不純物に見立てたビーズ粒子１１６がたまって行く様子を模式的に示し、ろ過水観察用プレート１０の深淵部１１０が２０μｍのもの及び１０μｍのものをそれぞれ模式的に示している。

ビーズ粒子１１６の直径は、段差２３の浅瀬側１１１の深さ２μｍよりも大きく、浅瀬側１１１へと流れ出ることはできず、段差２３の手前で、深淵部１１０中に貯留する。このように浅瀬側の深さによりトラップできる最小粒子のサイズ（例えば、球形近似における直径）が決定される。一方、深淵部１１０の深さにより観測可能な最大粒子のサイズ（例えば、球形近似における直径）が決定される。従って、観測槽となる深淵部１１０に導入され、貯留される粒子の大きさの範囲が、これらの深さによって特徴付けられるのである。深淵部１１０中に貯留するビーズ粒子１１６の比重が１より大きいと、深淵部１１０の底に沈んで溜り易い。深淵部１１０の深さが図７（ｃ）のように２０μｍである場合、段差２３の上の方に水の流れの勢いで、浅瀬側に流れ出ようと、浮遊するビーズ粒子１１６と、深淵部１１０の底に沈んだビーズ粒子１１６との深さ方向の距離が、最大２０μｍできることとなる。このため、光学機器２０の被写界深度が十分深くないと、両方のビーズ粒子１１６に同時にピントを合わせることができない。一方、図７（ｄ）のように、深淵部１１０の深さが１０μｍの場合、浮遊するビーズ粒子１１６と沈んだビーズ粒子１１６との深さ方向の距離が、最大1０μｍであり、両方のビーズ粒子１１６に同時にピントを合わせ易くなる。特に、光学機器２０の倍率が高い場合は、被写界深度が浅くなり易いので、この影響がより顕著となる。即ち、深淵部１１０の深さを好ましいものにすれば、観測予定の大きさの粒子をスクリーニングし、また、ピントがうまく合った観測画像が得られることとなる。更に、浅瀬側１１１の深さを相対的に調整することにより、観測に好ましいサイズ範囲を特徴付けることができる。

図８は、本実施例１に適用することが可能なろ過水観察用プレート１０の観察槽１６等のセルフクリーニング機構２１０を説明する模式図である。ろ過水は、図中上側の矢印の向きに管１２０内を流れてくる。通常は、バルブ１２４が開いており、そのまま観察槽１６の深淵部１１０内に流れ込む。このとき分岐流となる管に向かうバルブ１２６は閉じられており、流れは分岐しない。深淵部１１０内に流れ込んだ水は、上述するように、壁２３ａに沿って中央線に向かって流れ、段差２３を越えて、浅瀬側へと流れて行く。このとき、適当な大きさの不純物は、段差２３の手前で堰き止められ、光学機器２０により観測される。浅瀬側に流れた水は、更に、配水管１２２を通り、通常開いているバルブ１３４を通過して、系外に排出される。この時、バイパス管１３０側へのバルブ１３２は閉じられている。

このセルフクリーニング機構２１０は、観察槽１６内に必要以上に不純物が溜まってしまった場合、若しくは、観察槽１６内の状態を一度リセットする場合に、自動若しくは手動で機能させることができる。即ち、バルブ１２４を閉じ、バルブ１２８を開けることにより、管１２０を流れてきた水が、観察槽１６に直接行かず、バイパス管１３０側に流れ込む。このとき、バルブ１３２が開けられ、バルブ１３４は閉じられており、バイパス管１３０を流れるろ過水は、管１２２を通って、浅瀬側から観察槽１６内に流れ込む。この流れに押され、貯留した不純物は、通常の流れとは逆向きに上側の管から流れ出て、開けられるバルブ１２６を介して、系外に排出される。

上述のようなバルブ操作を行えば、定期的に若しくは随時観察槽１６のクリーニングができ、ろ過水観察用プレート１０による観測が継続して、安定的に行うことができる。

（実施例２）
図９は、本発明の実施例２を模式的に示す図である。実施例１と重複する説明は省略する。実施例１と同様に給水管路系３１からろ過されたろ過水が通過する本管（幹線）からろ過水管路系４を分岐する。ろ過水管路系４には、仕切弁１５０が設置されており、ろ過水管路系４へのろ過水の通過を止めたり、その量を調節する。ここでは、約１００ｍｌ／ｍｉｎの流量が確保されている。このろ過水管路系４は、更に、絞り弁１４０を備える支線１４２に分岐するが、ろ過水管路系４の本管には仕切弁１５２が配置され、開いているときは、そのまま系外へと排出される。

ろ過水管路系４から分岐した管１４２のろ過水は、ポンプ１１により、これまで損失してきた圧力を補うように加圧され、ろ過水観察用プレート１０ａへと流入する。ろ過水観察用プレート１０ａ内には、観察槽１１０ａがあり、そこには、段差２３（図７参照）が設けられている。この段差２３で、所定の大きさの不純物が観察槽１１０ａ内に取り残され、この段差２３を乗り越えたろ過水は、管１４４を通り、ポンプ１１により更に加圧されて、第２のろ過水観察用プレート１０ｂへと流入する。このろ過水観察用プレート１０ｂの観察槽１１０ｂの段差２３でも、同様に、所定の大きさの不純物が観察槽１１０ｂ内に取り残され、この段差２３を乗り越えたろ過水は、管１４６を通り、ポンプ１１により更に加圧されて、第３のろ過水観察用プレート１０ｃへと流入する。このろ過水観察用プレート１０ｃの観察槽１１０ｃの段差２３でも、同様に、所定の大きさの不純物が観察槽１１０ｃ内に取り残される。この第３のろ過水観察用プレート１０ｃの段差２３を乗り越えたろ過水は、管１４８を通り、系外に排出される。これらの観察槽１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃは、光学機器（画像撮影手段）２０により観察・撮影され、画像解析部（画像解析手段）３（図１参照）により解析される。ここで、観察槽１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃの段差２３を超えた浅瀬側の深さは、それぞれ、２０μｍ、１０μｍ、２μｍである。従って、それぞれの観察槽１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃでは、２０μｍ、１０μｍ、２μｍ以上の大きさのものが観測できる。一方、図中明示していないが、それぞれの観察槽１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃの深淵側の深さをそれぞれ５０μｍ、２０μｍ、５μｍとすることができ、観測する粒子の大きさの範囲をそれぞれに特定することができる。

次に、この実施例２の作用を説明する。分岐したろ過水管路系４の標本水が、絞り弁１４０を通過して、第１、第２、第３のろ過水観察用プレート１０ａ、１０ｂ、１０ｃに流れ込むが、より上流側のろ過水観察用プレートは、より大きな段差２３より深い浅瀬深さを有している。具体的には、第１、第２、第３のろ過水観察用プレート１０ａ、１０ｂ、１０ｃにおける段差／浅瀬深さは、それぞれ、５０／２０μｍ、２０／１０μｍ、５／２μｍであり、ろ過水観察用プレートにおける段差／浅瀬深さを適宜調整することで、観察槽に貯留される粒子サイズを所定の範囲に限定することができる。このため、より大きな不純物は、第１のろ過水観察用プレート１０ａ等上流の観察槽１１０ａに取り残される。このため、各観察槽を観察するときに、観察される不純物の大きさに合わせて、光学機器２０の倍率設定をすることができ、より精度の高い測定が可能である。また、それぞれの観察槽１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃにトラップされる不純物の特徴（サイズ、形状等）に応じて、観察すべき観察槽１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃを選択することができ、測定の効率化を図ることができる。また、より小さな不純物を観測する場合、例えば、第３のろ過水観察用プレート１０ｃだけを用いた場合は、より小さな不純物が観測に適する量だけトラップされる前に、より大きな不純物がろ過水観察用プレート１０ｃ内に溜まってしまい、観測がうまくいかない場合を未然に防止することも可能である。このとき、上流側のろ過水観察用プレートは、それぞれ下流のものに対し、フィルタとして機能する。

（実施例３）
図１０は、本発明の実施例３を模式的に示す図である。実施例１又は２と重複する説明は省略する。実施例１及び２と同様に給水管路系３１からろ過されたろ過水が通過する本管（幹線）からろ過水管路系４を分岐する。ろ過水管路系４には、仕切弁１５０及び絞り弁１５１が設置されており、ろ過水管路系４へのろ過水の通過を止めたり、その量を調節する。ここでは、１００ｍｌ／ｍｉｎの流量が確保されている。

次に、レーザ透過光測定方式の濁度計１６０を備える。分岐したろ過水管路系４の流路中の標本水を画像検出の前に、いったんレーザ光を用いた濁度計１６０による測定によって濁度の状況を測定する。この濁度計１６０により、膜ろ過損傷の発生を事前検知することができる。この濁度計１６０から出てきたろ過水は、管１５４内をやはり、１００ｍｌ／ｍｉｎの流量で流れ、仕切弁１５２が閉じていなければ、そのまま系外に排出される。仕切弁１５２が絞られておれば、分岐した管路系を通り、仕切弁１４０ａを通過し、ポンプ１１へと流れる。ポンプ１１は、上流側で失った圧損を補い、ろ過水観察用プレート１０ｄに向ってろ過水が流れるように圧力をかける。ポンプ１１を出たろ過水は、管１４２中を約１ｍｌ／ｍｉｎで流れ、絞り弁１４０ｂで好ましい流量に調整されて、ろ過水観察用プレート１０ｄの観察槽１１０ｄへと流れ込む。ろ過水観察用プレート１０ｄでは、上述してきたように、ろ過水中の不純物が蓄積され、それらの形状が光学機器（画像撮影手段）２０により撮影され、画像解析部（画像解析手段）３（図１参照）により解析される。また、ろ過水観察用プレート１０ｄから排出されたろ過水は、観測後廃棄される。

次に、この実施例３の作用を説明する。分岐したろ過水管路系４の流路中の標本水を濁度計１６０で常時測定する。このとき、仕切弁１４０ａを閉めて、光学機器２０のスイッチを切っておくことができる。流路中の標本水中の粒子の量が一定値以上になり濁度計の値が設定値を超えたときに、仕切弁１４０ａを開けて、光学機器２０のスイッチを入れ、画像による粒子計測を開始することができる。ろ過水観察用プレート１０ｄはミクロな測定に特徴があり、撮影された画像の解析には、過去のデータベースとの照合など時間のかかる作業も含まれることを考慮すれば、このようにある程度の期間だけ光学機器２０を稼働させることは、より好ましいことであると考えられる。即ち、画像計測を常時実施する必要がなくなる。

一般に、濁度計は比較的流量の多い流路中のマクロな粒子量の絶対値を計測するものであり、観察用プレート内の少ない流路中の画像計測は粒子一個一個の状態をミクロに測定するものである。従って、膜ろ過浄水装置から取水される標本水の全てをミクロな測定手段である画像計測で行うことが出来ない欠点をマクロな測定手段で補うことができる。マクロな粒子計測は設定値の設定の仕方によっては流路中の部分的に偏って存在する粒子まで捕らえることができるが、ミクロな粒子計測はその場合に粒子が存在しない部分を計測してしまうおそれがある（サンプリングにおける偏り）。その際に、マクロな粒子計測によって粒子の存否を判定し、その後に、それら粒子が標本水中に占める割合が増すように濃縮して標本水の一部の取水でもミクロ測定が可能になるようにし、微量の流水でもミクロな粒子計測を行うことにより、流水中で場所が偏って存在するか又は微量の粒子の場合でも安定して画像計測を可能にすることができるようにする。ここで述べるように、粒子は本実施例の監視装置で監視可能なものを含んでよい。このような粒子は、一般に、水に実質的に溶解しないものや、溶解速度が遅いものを含んでよい。水を目的とすると、このような粒子は、不純物に該当する。

また、このような濁度計１６０によるスクリーニング測定を事前検査として行っても、ろ過膜の破断等、特殊な事象を把握する機能を阻害することはない。ろ過膜が破断すれば、濁度計１６０の測定で確実に異常値が検出され、また、逆に濁度計１６０の測定で異常値が検出されなければ、ろ過膜の破断は生じていないように検出レベルを調整できる。濁度計１６０の測定における異常値の検出には、所定の閾値を設けることができ、そのレベルは適宜調整可能である。つまり、ろ過膜が破断すれば、確実に検出できるレベルであり、ろ過膜の破断の可能性があると思われるものも検出できるようにレベルを設定しておけば、偽報（フォールス・アラーム）に対して、ろ過水観察用プレート１０ｄによる精度のより高い検出手段によって、ろ過膜の破断の有無を検定できるからである。

このように、濁度計１６０によるスクリーニング測定を行えば、ろ過水観察用プレート１０ｄによる測定を補うことができ、全体としてより好ましいろ過膜の破断を検出する検出手段となることができる。例えば、濁度計１６０によるスクリーニング測定では、１００ｍｌ／ｍｉｎという多量のろ過水を対象に測定できるため、サンプリングの偏りによるエラーを防止することがより容易にできる。また、ろ過水観察用プレート１０ｄによる測定に十分な時間をかけることができるので、ろ過水観察用プレート１０ｄによるより精度の高い検出が可能となる。

図１１は、図１０の実施例３を改良した実施例４を模式的に示す図である。基本構造は、図１０の実施例２と同じであるので、重複する説明は省略する。この実施例４では、分岐される管１４２に、約３０ｍｌ／ｍｉｎのより多くのろ過水を流し、絞り弁１４０ｂの手前に、フィルタ（物理的濃縮手段）１４０ｃのある排水管１４３を設けた。このフィルタ１４０ｃにより、不純物は、フィルタ１４０ｃの手前で濃縮され、絞り弁１４０ｂを通り、ろ過水観察用プレート１０ｄの観察槽１１０ｄへとろ過水が流れ込む。従って、図１０の実施例３に比べて、より短時間に観測に必要な量の不純物を観察槽１１０ｄ内に溜めることができるのである。物理的濃縮手段は、フィルタ１４０ｃの他に、超音波振動子からの超音波による不純物の凝集濃縮、マイクロバブル発生装置からのマイクロバブルによる不純物の吸着濃縮、ヒータによるろ過水の蒸発濃縮などがあげられる。

図１２は、図９から１１で示して来た実施例２から４とは別の実施例５を示す。但し、構成の概略、各要素の構成等は、共通するので、重複する説明は省略する。実施例１から４と同様に給水管路系３１からろ過されたろ過水が通過する本管（幹線）からろ過水管路系４を分岐する。ろ過水管路系４には、仕切弁１５０が設置されており、ろ過水管路系４へのろ過水の通過を止めたり、その量を調節する。ここでは、約１００ｍｌ／ｍｉｎの流量が確保されている。このろ過水管路系４の先には、仕切弁１５２が設置されており、この仕切弁１５２を通過したろ過水は系外へ排出される。

ろ過水管路系４は、実施例３及び４の濁度計１６０に類似する微粒子カウンタ１６０ａへとろ過水を導く分岐配管１５３、及び、実施例２のろ過水観察用プレート１０ａ、１０ｂ、１０ｃへとろ過水を導く分岐配管１４３、に分岐されている。それぞれに、流入量を調整できる絞り弁１５１ａ及び１５１ｂがゲートバルブとしてそれぞれの管１５３、１４３に配置されている。実施例３及び４の場合と異なり、微粒子カウンタ１６０ａは、ろ過水観察用プレートの上流に配置されておらず、並列して配置されている。

絞り弁１５１ａは、原則常時開いており、ろ過水管路系４に流入するろ過水量の約１００ｍｌ／ｍｉｎのかなりの部分のろ過水を管１５３に流し込む。微粒子カウンタは、上述した濁度計１６０と同様、常時観測し、ろ過水をモニタすることができる。この微粒子カウンタによるモニタの閾値等に関しては、上述する濁度計１６０の場合と殆ど同じであるので、詳細は割愛する。但し、実施例３、４とは異なり、並列系となっているので、サンプリングの違いにより、観測する水中の不純物の種類や濃度が異なる可能性がある。一方、並列に独立しているため、独立した検出結果を出すことが可能である。

絞り弁１５１ｂは、常時若しくは、微粒子カウンタ１６０ａからの計測結果に応じた信号により開けられ、ろ過水管路系４に流入するろ過水を管１４３へと導入する。第１、第２、第３のろ過水観察用プレート１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、それぞれ、５０μｍ、２０μｍ、２μｍを、段差２３の浅瀬側の深さとしている。また、１００μｍ、２０μｍ、５μｍを段差２３の深淵側の深さとしている。従って、それぞれ所定の大きさの不純物をそれぞれの観察槽１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃに溜める。これらの不純物の形状が光学機器（画像撮影手段）２０により撮影され、画像解析部（画像解析手段）３（図１参照）により解析される。このとき、実施例２と同様、光学機器２０を並んだ観察槽１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃと並行に設けられたレールに沿って移動可能に設け、定期的に、及び／又は必要に応じて、光学機器２０を各観察槽１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ前に移動させ、撮影を行う。このように１台の光学機器２０を使うため、機器の個体差に基づく、寸法測定結果の違いを回避することができる。

図１３は、一般に原水に含まれる微生物等のサイズや形状をまとめた図を示す。この図から分かるように、微生物の種類に応じて検出される不純物としての大きさが異なる。従って、複数のろ過水観察用プレート１０ａ、１０ｂ、１０ｃを用いる不純物の形状観測により、各微生物の種類等をさらに特定できる。例えば、図１２の多段階の観測槽が用いられた場合、ミジンコやワムシは、その大きさが１００μｍ以上であるので、いずれの観察槽にも入らず、観測されない。またミカヅキモ、アメーバ、そしてナベカムリは、サイズが１０μｍから２００μｍ程度であるので、一部が第１の観測槽１１０ａにおいて観測され得る。また、アメーバ、ナベカムリ、そしてジアルジアは、サイズが２０μｍ以下で１０μｍ以上のものがあるので、第２の観測槽１１０ｂにおいて観測され得る。そして、
ジアルジア及びクリプトスポリジウムは、５μｍ以下で２μｍ以上のものもあるので、第３の観測槽１１０ｃにおいて観測され得る。これらの微生物は、ろ過膜の破断によって、ろ過水中において特徴的に増減することができるので、ろ過膜の破断を検出するためのキーとして観測することができる。一方、これらの微生物は、水の品質を直接左右することもあり、これらを観測し検出することにより、水の品質を常時観測でき、品質管理に大いに役立つ。また、ろ過膜の破断のされ方に応じて、検出される微生物の種類や量が異なると考えられ、これらの観測によりろ過膜の破断も同時に検定することが可能となる。

図１４から１８は、別の実施例をそれぞれ模式的に示す。図１４は、３つ以上の原水を同時に処理できる膜ろ過浄水装置をそれぞれ備える膜ろ過浄水システムを示す。膜ろ過浄化装置３０２は、ろ過水を導入可能に配管３０４に接続されたろ過水採取・画像撮影部をそれぞれに備え、信号通信路３０８を介して、解析／制御装置３１０にコントロールされる。図１５は、同様に複数の膜ろ過浄化装置３０２は、ろ過水を導入可能に配管３０４に接続されたろ過水採取・画像撮影部をそれぞれに備え、信号通信路３０８を介して、解析／制御装置３１０にコントロールされる。ここでは、メイン配管３１２から１つの原水が導かれ、それぞれの配管３００に備えられた弁３１４により、流量が制限される。例えば、図示される３つの膜ろ過浄化装置３０２を同時に全て稼働するように３つの弁を開放してもよく、また、３つの膜ろ過浄化装置３０２をそれぞれのメンテナンススケジュールに合わせて、順番に１つずつ稼働させてもよい。このときは、３つの弁３１４のうちいずれか１つが開放されている。

図１６は、１つの原水から複数の膜ろ過浄化装置３０２を直列に並べて浄化するシステムを模式的に示す。ろ過水を導入可能に配管３０４に接続されたろ過水採取・画像撮影部をそれぞれに備え、信号通信路３０８を介して、解析／制御装置３１０にコントロールされる。

以上、幾つかの実施例を例示して、本発明を説明してきたが、本発明は、これらに限られることはない。また、本発明は、上述してきたような実施例等に変更や改良を加えたものを含むことができることはいうまでもない。特に、１又は３個のろ過水観察用プレートを備える実施例を説明してきたが、これらに限られず、より多くのろ過水観察用プレートを含むものも、本発明の範囲に属してよい。

Claims (16)

1. 膜ろ過浄水装置を出たろ過水を監視するろ過水監視装置であって、
   前記膜ろ過浄水装置の出口に接続されたろ過水管路系から標本水としてろ過水の一部を採取するために分岐された分岐ろ過水管路系に接続され、該分岐ろ過水管路系を流れるろ過水内の粒子（以下、「流水内粒子」という）の挙動により変化する物理的現象を利用又は検出する物理的検出手段と、
   前記分岐ろ過水管路系の途中に、かつ、前記物理的検出手段の下流側に配置され、内部にろ過水を通すための流路を有するろ過水観察用セルと、
   該ろ過水観察用セルの流路内を流れるろ過水について画像を撮影し、ろ過水中に含まれる不純物を特定する画像検出手段と、
   を備えることを特徴とするろ過水監視装置。
2. 前記物理的検出手段はレーザ光による濁度計であることを特徴とする請求項１記載のろ過水監視装置。
3. 前記物理的検出手段はレーザ光による微粒子カウンタであることを特徴とする請求項１記載のろ過水監視装置。
4. 前記物理的検出手段が、所定量を超える前記流水内粒子を検出したときに、前記ろ過水観察用セルに前記ろ過水が流入するように開閉可能な弁を、前記分岐ろ過水管路系であって、前記物理的検出手段と前記ろ過水観察用セルとの間に配置することを特徴とする請求項１から３いずれか１つに記載のろ過水監視装置。
5. 前記物理的検出手段が、所定量を超える前記流水内粒子を検出してから、所定時間後に、前記画像検出手段は、前記流水内粒子を特定することを特徴とする請求項４記載のろ過水監視装置。
6. 前記ろ過水観察用セルへ流入する前記流水内粒子の密度を上げる物理的濃縮手段を、前記分岐ろ過水管路系であって、前記物理的検出手段及びろ過水観察用セルの間に配置することを特徴とする請求項１から５いずれか１つに記載のろ過水監視装置。
7. 膜ろ過浄水装置を出たろ過水を監視するろ過水監視装置であって、
   前記膜ろ過浄水装置の出口に接続されたろ過水管路系から標本水としてろ過水の一部を採取するために分岐された分岐ろ過水管路系に接続され、内部にろ過水を通すための流路を有するろ過水観察用セルと、
   該ろ過水観察用セルの流路内を流れるろ過水について画像を撮影し、ろ過水中に含まれる流水内粒子を特定する画像検出手段と、を備え、
   前記ろ過水観察用セルはその流路にろ過水の流れを観察する観察槽を有しており、該ろ過水観察用セルを、前記分岐ろ過水管路系に沿って、複数個、直列に接続し、配置したことを特徴とするろ過水監視装置。
8. 膜ろ過浄水装置を出たろ過水を監視するろ過水監視装置であって、
   前記膜ろ過浄水装置の出口に接続されたろ過水管路系から標本水としてろ過水の一部を採取するために分岐された分岐ろ過水管路系に接続され、内部にろ過水を通すための流路を有するろ過水観察用セルと、
   該ろ過水観察用セルの流路内を流れるろ過水について画像を撮影し、ろ過水中に含まれる流水内粒子を特定する画像検出手段と、を備え、
   前記ろ過水観察用セルはその流路にろ過水の流れを観察する観察槽を有しており、該観察槽を、流路に沿って、複数個、直列に接続し、配置したことを特徴とするろ過水監視装置。
9. 前記観察槽に、流路を塞ぐように孔を有する多孔質板を配置したことを特徴とする請求項７又は８記載のろ過水監視装置。
10. 前記観察槽に、流路に沿って、流路断面積を小さくする段差を設けたことを特徴とする請求項７又は８記載のろ過水監視装置。
11. 前記観察槽は複数直列に接続、配置され、複数の観察層のそれぞれに複数の多孔質板若しくは流路断面積を小さくする段差を備え、前記孔のサイズ若しくは前記段差により小さくなった流路断面積が、前記ろ過水の流れに沿って次第に小さくなることを特徴とする請求項７から１０いずれか１つに記載のろ過水監視装置。
12. 前記画像検出手段を、前記複数の観察槽のうち任意の観察槽内を流れるろ過水について画像の撮影が可能となるように、移動可能に設けることを特徴とする請求項７から１１いずれか一つに記載のろ過水監視装置。
13. 前記ろ過水観察用セルの前記流路内に、前記流水内粒子の密度の違いに応じて流水内粒子を分離又は観察可能となるように、平面視Ｖ字状の前記段差を配置することを特徴とする請求項１０から１２いずれか１つに記載のろ過水監視装置。
14. 複数の膜ろ過浄水装置と、それぞれの膜ろ過浄水装置でろ過されたろ過水を監視するろ過水監視装置とを備えたろ過水監視システムであって、
    複数の前記膜ろ過浄水装置の各出口にそれぞれ接続されたろ過水管路系と、
    該ろ過水管路系にそれぞれ接続され、該ろ過水管路系から標本水としてろ過水の一部を採取する分岐ろ過水管路系と、
    それぞれの分岐ろ過水管路系の内の、少なくとも１つの管路系の途中に接続され、内部にろ過水を通すための流路を有するろ過水観察用セルと、
    該ろ過水観察用セルの流路内を流れるろ過水について画像を撮影し、ろ過水中に含まれる流水内粒子を特定する画像検出手段と、を備え、
    前記ろ過水観察用セルはその流路にろ過水の流れを観察する観察槽を有しており、前記ろ過水観察用セルを、前記分岐ろ過水管路系に沿って、複数個、直列に接続し、配置したことを特徴とするろ過水監視システム。
15. 複数の膜ろ過浄水装置と、それぞれの膜ろ過浄水装置でろ過されたろ過水を監視するろ過水監視装置とを備えたろ過水監視システムであって、
    複数の前記膜ろ過浄水装置の各出口にそれぞれ接続されたろ過水管路系と、
    該ろ過水管路系にそれぞれ接続され、該ろ過水管路系から標本水としてろ過水の一部を採取する分岐ろ過水管路系と、
    それぞれの分岐ろ過水管路系の内の、少なくとも１つの管路系の途中に接続され、内部にろ過水を通すための流路を有するろ過水観察用セルと、
    該ろ過水観察用セルの流路内を流れるろ過水について画像を撮影し、ろ過水中に含まれる流水内粒子を特定する画像検出手段と、を備え、
    前記ろ過水観察用セルはその流路にろ過水の流れを観察する観察槽を有しており、前記観察槽を、流路に沿って、複数個、直列に接続し、配置したことを特徴とするろ過水監視システム。
16. 複数の膜ろ過浄水装置と、それぞれの膜ろ過浄水装置でろ過されたろ過水を監視するろ過水監視装置とを備えたろ過水監視システムであって、
    複数の前記膜ろ過浄水装置の各出口にそれぞれ接続されたろ過水管路系と、
    該ろ過水管路系にそれぞれ接続され、該ろ過水管路系から標本水としてろ過水の一部を採取する分岐ろ過水管路系と、
    それぞれの分岐ろ過水管路系の内の、少なくとも１つの管路系に接続され、分岐ろ過水管路系を流れる流水内粒子の挙動により変化する物理的現象を利用、検出する物理的検出手段と、
    前記分岐ろ過水管路系の途中に、かつ、前記物理的検出手段の下流側に配置され、内部にろ過水を通すための流路を有するろ過水観察用セルと、
    前記ろ過水観察用セルの流路内を流れるろ過水について画像を撮影し、ろ過水中に含まれる不純物を特定する画像検出手段と、を備えることを特徴とするろ過水監視システム。