JP5420450B2

JP5420450B2 - 濾過装置

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Publication number: JP5420450B2
Application number: JP2010044494A
Authority: JP
Inventors: 龍男捫垣
Original assignee: Asahi Kasei Chemicals Corp
Current assignee: Asahi Kasei Chemicals Corp
Priority date: 2010-03-01
Filing date: 2010-03-01
Publication date: 2014-02-19
Anticipated expiration: 2030-03-01
Also published as: JP2011177653A; CN202096887U

Description

本発明は、精密ろ過膜や限外ろ過膜などの膜によって原液を濾過して濾過液を得る濾過装置に関する。

精密ろ過膜や限外ろ過膜などの膜モジュールを利用した膜濾過装置が知られている。膜濾過装置では、膜モジュールの目詰まりを解消するため、膜モジュールの２次側から１次側に向けて濾過液を逆流させて膜洗浄する逆洗が行われる。逆洗可能な濾過装置の形態としては様々な態様が知られているが、例えば、交互逆洗可能な態様が特許文献１に記載されている。

特許文献１には、内圧濾過式または外圧濾過式の中空糸膜濾過装置が記載されている。この膜濾過装置は、複数の膜モジュールを備え、例えば、逆洗時には第１の膜モジュールから排出された濾過液を他の第２の膜モジュールの２次側に供給して第２の膜モジュールの逆洗を行うことができる。この種の交互逆洗可能な濾過装置によれば、濾過水を逆洗用に貯めておく貯留タンクなどが不要となり、装置の小型化、コンパクト化に有効である。

国際公開第０９／０３７９９９号パンフレット

しかしながら、特許文献１に記載された濾過装置では、逆洗対象の第２の膜モジュールの汚れ（目詰まり）の程度に応じて、逆洗液を高圧で第２のモジュールに供給する必要があり、その高圧を実現するために第１の膜モジュールへの原水の供給圧を更に高める必要があり、結果として膜モジュールの耐圧特性を通常の濾過運転や逆洗運転で要求される以上に高める必要が生じて実用面での困難性が大きかった。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、装置の小型化やコンパクト化を図りながら、膜モジュールの耐圧特性などが必要以上に要求されずに容易に実現できて実用面でも優れた濾過装置を提供することを目的とする。

本発明は、複数の膜モジュールと、膜モジュールそれぞれの１次側に原液を導入する導入ラインと、膜モジュールそれぞれの２次側に接続されると共に、膜モジュールによって濾過された濾過液を排出する濾過液排出ラインと、を備え、逆洗時には、逆洗対象となる膜モジュールに連絡する導入ラインの流路は閉鎖される濾過装置において、導入ラインに設けられると共に、所定流量の原液を膜モジュールに供給する原液供給ポンプと、濾過液排出ラインに設けられると共に、濾過液を圧送する濾過液圧送ポンプと、濾過液排出ラインの濾過液圧送ポンプよりも下流側と膜モジュールそれぞれの２次側とを連絡すると共に、逆洗時に逆洗対象となる膜モジュールとの間で流路が開放されて濾過液が逆洗液として流動する逆洗ラインと、膜モジュールそれぞれの１次側に接続されると共に、逆洗時に逆洗対象となる膜モジュールからの流路が開放されて膜モジュールを透過した逆洗液が排出される洗浄液排出ラインと、濾過液圧送ポンプの吸い込み側における濾過液の圧力を検出する圧検出手段と、圧検出手段で検出された圧力に基づいて濾過液圧送ポンプの駆動を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明では、膜モジュールを逆洗する際であっても逆洗対象以外の膜モジュールでは原液から濾過液を得る通常の濾過運転が継続して行われる。この通常の濾過運転で得られた濾過液は、濾過液圧送ポンプの駆動によって逆洗対象の膜モジュールの２次側に逆洗液として供給され、その膜モジュールの膜を透過した逆洗液は洗浄液排出ラインを通って排出される。ここで、例えば、原液供給ポンプと濾過液圧送ポンプとが中間タンクなどで縁切りされることなく実質的に連続したライン上に配置された態様を採用する場合、バランスが崩れると濾過液圧送ポンプ側でキャビテーションが発生する虞がある。しかしながら本発明では、圧検出手段によって濾過液圧送ポンプの吸い込み側での濾過液の圧力を検出し、検出した圧力に基づいて濾過液圧送ポンプの駆動を制御するため、キャビテーションの発生を未然に防止しながら濾過液圧送ポンプを駆動することができる。その結果として、原液供給ポンプと濾過液圧送ポンプとが実質的に連続したライン上に配置された構成を実現でき、濾過液を連続的に逆洗対象となる膜モジュールに供給できるため、濾過液を逆洗用に蓄えておく洗浄タンクなどが不要になって小型化、コンパクト化が可能になる。さらに、逆洗対象以外の膜モジュールで得られた濾過液を直接的に逆洗対象となる膜モジュールに供給するのではなく、濾過液圧送ポンプを介して供給されるので、逆洗対象となる膜モジュールの汚れ（目詰まり）に応じて適宜に供給圧を高めることも可能になるため、膜モジュールの耐圧特性を必要以上に高める必要はなく、容易に実現できて実用面で優れている。

さらに、制御手段は、圧検出手段で検出された圧力が所定の設定圧を維持するように濾過液圧送ポンプの駆動を自動制御すると好適である。原液供給ポンプによる原液の押し込み圧と、濾過液圧送ポンプでの濾過液の引き込み圧とがバランスしていると濾過液圧送ポンプでのキャビテーションの発生を抑えながら安定した駆動を実現できる。上記構成によれば、例えば、逆洗対象以外の膜モジュールの目詰まりや原液供給ポンプによって供給される原液の流量変動によって濾過液の押し込み圧が所定の設定圧よりも低下すると、濾過液圧送ポンプを低速駆動とし、逆に押し込み圧が所定の設定圧よりも高くなると濾過液圧送ポンプを高速駆動とすることでバランスできるので濾過液圧送ポンプでのキャビテーションの発生を未然に防止でき、安定した駆動を実現できる。

さらに、膜モジュールと濾過液圧送ポンプとの間において、濾過液排出ラインを流動する濾過液の流量を検出する流量検出手段を更に備え、制御手段は、流量検出手段で検出された流量に基づいて原液供給ポンプの駆動を制御することで所定流量の原液を膜モジュールに供給すると好適である。この構成によれば、例えば、濾過液排出ラインを流動する濾過液の流量を定量とする定量運転が可能になり、濾過液圧送ポンプの吸い込み側の圧力が安定し易く、キャビテーションの発生を、より効果的に防止できる。

さらに、洗浄液排出ラインは原液排出ラインとしても利用できると好適である。膜モジュールに供給した原液を１次側から排出する必要がある場合に、洗浄液排出ラインを原液排出ラインとして利用できる構成であれば、洗浄液排出ラインとは別に原液排出ラインを設ける場合に比べて装置の簡素化、コンパクト化に有効である。

さらに、上述の膜モジュールは、逆浸透膜に比べて粗目の膜を有する前段膜モジュールであり、濾過液排出ラインに１次側が接続されると共に、濾過液が透過する逆浸透膜を有する後段膜モジュールと、後段膜モジュールの２次側に接続されると共に、逆浸透膜を透過した２次透過液を排出する２次透過液排出ラインと、を更に備え、逆洗ラインは、後段膜モジュールの１次側と前段膜モジュールそれぞれの２次側とを連絡すると共に、逆洗時に逆洗対象となる前段膜モジュールとの間で流路が開放されて濾過液が逆浸透膜を透過せずに逆洗液として前段膜モジュールの２次側に供給されると好適である。後段膜モジュールの逆浸透膜に原液が直接供給されるのではなく、粗目の膜を有する前段膜モジュールによって比較的粒径の大きな不純物が予め除去された後の濾過液が後段膜モジュールに供給されるので、逆浸透膜の目詰まりを低減しながら装置全体としての濾過処理能力を向上できる。さらに、逆浸透膜に濾過液を供給するための高圧ポンプとして濾過液圧送ポンプを兼用できるので、設備負担が減り、装置の小型化やコンパクト化に有効である。

さらに、後段膜モジュールの１次側に連絡する逆洗ラインから分岐すると共に、濾過時には大気開放され、逆洗時には閉鎖される濃縮液排出ラインを更に備えると好適である。濾過時において逆洗ラインは濃縮液排出ラインを介して大気開放されるので、後段膜モジュールにかかる高圧が、そのまま逆洗ラインに影響することはなく、逆洗ラインでの耐圧面での設備負担は低減される。

さらに、逆洗ラインの流路を所定の開度に調整可能であるバルブを更に備えると好適である。このバルブによって濾過液圧送ポンプの背圧を適宜に調整することができる。

本発明によれば、装置の小型化やコンパクト化が可能であり、且つ実用面でも優れている。

本発明の第１実施形態に係る濾過装置を模式的に示す図である。本実施形態に係る濾過装置の概略斜視図である。図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。図２のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。本実施形態に係る濾過装置の濾過処理に係る手順を示すフローチャートである。濾過運転時の液体の流れを示す図である。第２ＭＦ膜モジュールの逆洗運転時の液体の流れを示す図である。第１ＭＦ膜モジュールの逆洗運転時の液体の流れを示す図である。第１，第２ＭＦ膜モジュールのフラッシング処理の液体の流れを示す図である。本発明の第２実施形態に係る濾過装置を模式的に示す図である。

以下、本発明の好適な実施形態に係る濾過装置について図面を参照しながら説明する。

図１〜図４に示されるように、濾過装置１Ａは、生活廃水、工業用水、工場廃水または河川水といった原水（原液）を受け入れ、膜濾過によって浄化処理する装置である。濾過装置１Ａは、複数のＭＦ膜モジュール３Ａ，３Ｂと複数のＲＯ膜モジュール５とを備えている。原水は、最初にＭＦ膜モジュール３Ａ，３Ｂに供給されて粒径の比較的大きな濁質が除去され、次に、ＲＯ膜モジュール５に供給されて２次処理が施される。複数のＭＦ膜モジュール３Ａ，３Ｂと複数のＲＯ膜モジュール５とは一台のコンテナ７内に収容されることでユニット化されており、搬送可能な態様を実現している。

コンテナ７は、通常貨物輸送に使われる箱状の海上コンテナであり、コンテナ７の底部に配置された平板状のベース７ａと、ベース７ａに取付けられた蓋部７ｂとから構成されて略直方体形状になっている。蓋部７ｂの長手方向の一端には、ドアが設けられている。コンテナ７の全長は、約６ｍ（２０フィート）又は１２ｍ（４０フィート）の各態様を採用できる。

ＭＦ膜モジュール３Ａ，３Ｂは、中空糸膜からなるＭＦ膜（精密濾過膜）３ａと、多数本のＭＦ膜３ａの束を収容する略円筒状のケース３ｂとを備えており、ＭＦ膜３ａの束はケース３ｂの両端付近に設けられた接着層を介してケース３ｂに固定されている。ＭＦ膜モジュール３Ａ，３Ｂは、ＭＦ膜３ａを挟んで１次側の領域ＵＡと２次側の領域ＤＡとに区分され、１次側は原水を受け入れる上流側の領域ＵＡであり、２次側は、ＭＦ膜３ａを透過した濾過水の流出先となる下流側の領域ＤＡである。そして、ＭＦ膜モジュール３Ａ，３Ｂの一方の端部には１次側に連通する原水導入部３ｃが設けられている。また、ＭＦ膜モジュール３Ａ，３Ｂの他方の端部には、２次側に連通する濾過水排出部３ｄと、１次側に連通してＭＦ膜３ａを透過しなかった原水や洗浄水が排出される洗浄水排出部３ｅとが設けられている。

複数のＭＦ膜モジュール３Ａ，３Ｂは、同本数の第１のグループと第２のグループとに分かれている。なお、本実施形態では、複数のＭＦ膜モジュールが同本数の二つのグループに分かれている態様を説明するが、三つ以上のグループに分かれていたり、グループそれぞれでのＭＦ膜モジュールの本数が異なったりしてもよい。

図２及び図３に示されるように、第１のグループに属する複数のＭＦ膜モジュール（以下、「第１ＭＦ膜モジュール」という）３Ａと第２のグループに属する複数のＭＦ膜モジュール（以下、「第２ＭＦ膜モジュール」という）３Ｂとは二列に並んで配置されている。なお、図３は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った概略の断面図であるが、便宜上、複数本のＭＦ膜モジュール３Ａ，３Ｂのうちの図面右側は手前側に並ぶ第１ＭＦ膜モジュール３Ａを示し、図面左側は奥側に並ぶ第２ＭＦ膜モジュール３Ｂを示している。

第１ＭＦ膜モジュール３Ａは、上側に配置された第１濾過水排出ヘッダ管９Ａと下側に配置された第１原水導入ヘッダ管１１Ａとの間に立設されている。また、第２ＭＦ膜モジュール３Ｂは、上側に配置された第２原水導入ヘッダ管１１Ｂと下側に配置された第２濾過水排出ヘッダ管９Ｂとの間に立設されている。

第１原水導入ヘッダ管１１Ａは、コンテナ７の下側、すなわちベース７ａに沿って設置されている。第１原水導入ヘッダ管１１Ａには、第１ＭＦ膜モジュール３Ａの本数に対応した複数の枝管が設けられており、必要により第１ＭＦ膜モジュール３Ａの原水導入部３ｃが継手管を介して第１原水導入ヘッダ管１１Ａの枝管に接続されている。

また、第１濾過水排出ヘッダ管９Ａはコンテナ７の上側、すなわち蓋部７ｂの天井に沿って設置されている。第１濾過水排出ヘッダ管９Ａには、第１ＭＦ膜モジュール３Ａの本数に対応した複数の枝管が設けられており、第１ＭＦ膜モジュール３Ａの濾過水排出部３ｄは継手管を介して第１濾過水排出ヘッダ管９Ａの枝管に接続されている。

また、第１ＭＦ膜モジュール３Ａの上側には、第１濾過水排出ヘッダ管９Ａに並んで第１洗浄水排出ヘッダ管１３Ａが設置されている。第１洗浄水排出ヘッダ管１３Ａには、第１ＭＦ膜モジュール３Ａの本数に対応した複数の枝管が設けられており、第１ＭＦ膜モジュール３Ａの洗浄水排出部３ｅは、継手管を介して第１洗浄水排出ヘッダ管１３Ａの枝管に接続されている。

第２ＭＦ膜モジュール３Ｂも第１ＭＦ膜モジュール３Ａと同様であり、第２ＭＦ膜モジュール３Ｂの原水導入部３ｃは継手管を介して第２原水導入ヘッダ管１１Ｂの枝管に接続され、濾過水排出部３ｄは、継手管を介して第２濾過水排出ヘッダ管９Ｂの枝管に接続され、洗浄水排出部３ｅは、継手管を介して第２洗浄水排出ヘッダ管１３Ｂの枝管に接続されている。

図１、図２及び図４に示されるように、ＲＯ膜モジュール５は、ＲＯ膜（逆浸透膜）５ａと、複数のＲＯ膜５ａが一列に並んで収容される略円筒状のケース（「ベッセル」ともいう）５ｂとを備えている。ＲＯ膜モジュール５は、ＲＯ膜５ａを挟んで１次側の領域ＵＡと２次側の領域ＤＡとに区分される。１次側は濾過液を受け入れる上流側の領域ＵＡであり、２次側はＲＯ膜５ａを透過した２次透過水（２次透過液）の流出先となる下流側の領域ＤＡである。ＲＯ膜モジュール５の一方の端部には、１次側に連通する濾過水導入部５ｃが設けられており、他方の端部には、２次側に連通する透過水排出部５ｄと、１次側に連通する濃縮水排出部５ｅが設けられている。濃縮水排出部５ｅからは、ＲＯ膜５ａを透過しなかった濾過水が排出される。

複数のＲＯ膜モジュール５は、コンテナ７の長手方向に沿うように横になった状態で架台１５に固定されている。複数のＲＯ膜モジュール５同士の連結態様は様々な形態を採用できるが、本実施の形態に係る複数のＲＯ膜モジュール５は多段となるように連結されている。具体的に説明すると、１段目には４本のＲＯ膜モジュール５が配置され、２段目には２本のＲＯ膜モジュール５が配置され、３段目には１本のＲＯ膜モジュール５が配置されている。

１段目のＲＯ膜モジュール５は、濾過水導入部５ｃが上流側ヘッダ管１７に接続されており、透過水排出部５ｄが下流側ヘッダ管１９に接続されている。また、２段目のＲＯ膜モジュール５の濾過水導入部５ｃは１段目のＲＯ膜モジュール５の濃縮水排出部５ｅに連絡し、透過水排出部５ｄは下流側ヘッダ管１９に接続されている。また、３段目のＲＯ膜モジュール５の濾過水導入部５ｃは２段目のＲＯ膜モジュール５の濃縮水排出部５ｅに連絡し、透過水排出部５ｄは下流側ヘッダ管１９に接続されている。また、３段目のＲＯ膜モジュール５の濃縮水排出部５ｅは濾過水を排出する管路２９ａに接続されている。このような連結態様にすることで、２次透過水の流量を増やすことが可能になる。

次に濾過装置１Ａの配管の構成について図１を参照して説明する。なお、図１（図６〜図９も同様）では、第１ＭＦ膜モジュール３Ａのうち、一本を代表して記載しており、また、第２ＭＦ膜モジュール３Ｂのうち、一本を代表して記載しており、さらに、複数のＲＯ膜モジュール５のうち、一本を代表して説明している。

濾過装置１Ａには、図示しない原水貯留タンクから原水を受け入れる導入ライン２１が設けられている。導入ライン２１は、所定の管径を有する管路２１ａを備えて構成されている。導入ライン２１の管路は二方向に分岐し、一方の分岐部は第１ＭＦ膜モジュール３Ａに連絡する第１原水導入ヘッダ管１１Ａに接続され、他方の分岐部は、第２ＭＦ膜モジュール３Ｂに連絡する第２原水導入ヘッダ管１１Ｂに接続される。

また、導入ライン２１には、ＭＦ送液ポンプ（原液供給ポンプ）２１ｂが設置されており、ＭＦ送液ポンプ２１ｂによって原水が第１，第２ＭＦ膜モジュール３Ａ，３Ｂに所定圧で供給される。また、導入ライン２１の一方の分岐部には流路を開閉する第１のバルブＶ_１が設けられ、他方の分岐部にも流路を開閉する第２のバルブＶ_２が設けられている。第１のバルブＶ_１及び第２のバルブＶ_２は、操作盤（制御手段）４１による自動的な制御、例えばシーケンス制御を想定して電動弁などを採用できるが、手動での切り替えを行う場合には手動弁であってもよい。

また、濾過装置１Ａには、第１ＭＦ膜モジュール３Ａ及び第２ＭＦ膜モジュール３ＢとＲＯ膜モジュール５とを連絡する連絡ライン２３が設けられており、第１ＭＦ膜モジュール３Ａ及び第２ＭＦ膜モジュール３ＢとＲＯ膜モジュール５とは、中間タンクなどを介せずに連絡ライン２３によって直接に接続されている。

連絡ライン２３は、所定の管径を有する管路２３ａ，２３ｂと、濾過水を所定の高圧でＲＯ膜モジュール５に圧送するＲＯ送液ポンプ（濾過液圧送）２３ｄとを備えており、第１ＭＦ膜モジュール３Ａ及び第２ＭＦ膜モジュール３Ｂの少なくとも一方で濾過された濾過水はＲＯ送液ポンプ２３ｄによって直接にＲＯ膜モジュール５に供給される。

連絡ライン２３の管路は、ＲＯ送液ポンプ２３ｄを挟んで上流側管路２３ａと下流側管路２３ｂとに分かれている。上流側管路２３ａは、第１ＭＦ膜モジュール３Ａと第２ＭＦ膜モジュール３Ｂとに対応して上流側の一部分が二方向に分岐しており、一方の分岐部は第１ＭＦ膜モジュール３Ａに連絡する第１濾過水排出ヘッダ管９Ａに接続され、他方の分岐部は第２濾過水排出ヘッダ管９Ｂに接続されている。一方の分岐部には流路を開閉する第３のバルブＶ_３が設けられ、他方の分岐部には流路を開閉する第４のバルブＶ_４が設けられている。第３のバルブＶ_３及び第４のバルブＶ_４は、操作盤（制御手段）４１による自動的な制御、例えばシーケンス制御を想定して電動弁などを採用できるが、手動での切り替えを行う場合には、手動弁であってもよい。

また、一方の分岐部と他方の分岐部との合流箇所よりも下流側の部分には、管路内を流れる濾過水の流量を検出する流量計２３ｅが設けられている。また、上流側管路２３ａの下流端はＲＯ送液ポンプ２３ｄの吸い込み部に接続されており、さらにＲＯ送液ポンプ２３ｄの吸い込み部の近傍には、ＲＯ送液ポンプ２３ｄの吸い込み側の圧力を検出する圧力センサ２３ｆが設けられている。流量計２３ｅは連絡ライン（濾過液排出ライン）２３を流動する濾過水（濾過液）の流量を検出する流量検出手段に相当する。

連絡ライン２３の下流側管路２３ｂは、上流端がＲＯ送液ポンプ２３ｄの出口部に接続され、下流端がＲＯ膜モジュール５に連絡する上流側ヘッダ管１７に接続されている。また、下流側管路２３ｂには、流路を開閉する第５のバルブＶ_５が設けられている。第５のバルブＶ_５は、操作盤（制御手段）４１による自動的な制御、例えばシーケンス制御を想定して電動弁などを採用できるが、手動での切り替えを行う場合には、手動弁であってもよい。

また、濾過装置１Ａには、第１ＭＦ膜モジュール３Ａ及び第２ＭＦ膜モジュール３Ｂの少なくとも一方から逆洗水または原水を排出する洗浄水排出ライン（洗浄液排出ライン）２５が設けられている。洗浄水排出ライン２５は、所定の管径を有する管路２５ａを備えて構成されている。洗浄水排出ライン２５の上流側の管路は二方向に分岐し、一方の分岐部は第１ＭＦ膜モジュール３Ａの１次側に連絡する第１洗浄水排出ヘッダ管１３Ａに接続され、他方の分岐部は第２ＭＦ膜モジュール３Ｂの１次側に連絡する第２洗浄水排出ヘッダ管１３Ｂに接続されている。また、一方の分岐部には流路を開放する第６のバルブＶ_６が設けられ、他方の分岐部には流路を開放する第７のバルブＶ_７が設けられている。そして、洗浄水排出ライン２５の下流側は、図示しない廃液タンクに連絡している。なお、交互逆洗の際には、洗浄水排出ライン２５を逆洗水が流動して排出されるが、フラッシング処理の際には、原水が流動して排出される。

また、濾過装置１Ａには、ＲＯ膜モジュール５を透過した２次透過水（２次透過液）を排出する透過水排出ライン（２次透過液排出ライン）２７と、ＲＯ膜モジュール５から流出する逆洗用の濾過水（逆洗水）を排出する逆洗ライン２９と、逆洗ライン２９から分岐して廃液タンク３２に連絡する濃縮水排出ライン３０とが設けられている。

透過水排出ライン２７は、下流側ヘッダ管１９を介してＲＯ膜モジュール５の２次側に連絡している。透過水排出ライン２７は、所定の管径を有する管路２７ａと、管路２７ａ内を流れる２次透過水の流量を検出する流量計２７ｂと、流路を開閉する第８のバルブＶ_８とを有する。第８のバルブＶ_８は、操作盤４１による自動的な制御、例えばシーケンス制御を想定して電動弁などを採用できるが、手動での切り替えを行う場合には、手動弁であってもよい。ＲＯ膜モジュール５で濾過された２次透過水は、透過水排出ライン２７を通ってコンテナ７外に送り出される。

逆洗ライン２９は所定の管径を有する管路を備えて構成されている。逆洗ライン２９の管路は、濃縮水排出ライン３０の管路３０ａに連絡する分岐部を挟んで上流側の主管部２９ａと下流側の返送管部２９ｂとを有する。主管部２９ａは、３段目（最終段目）のＲＯ膜モジュール５の濃縮水排出部５ｅに接続しており、その結果として、ＲＯ膜モジュール５の１次側に連通する態様を実現している。多段に配置されたＲＯ膜モジュール５において、いずれのＲＯ膜５ａも透過しなかった濃縮水または濾過水（逆洗水）は、３段目のＲＯ膜モジュール５の濃縮水排出部５ｅを介して逆洗ライン２９に排出される。

主管部２９ａには流路を所定の開度に調整可能な制御バルブＶａが設けられている。濾過運転時には、制御バルブＶａによって開度を絞るとＲＯ膜モジュール５から流出する透過水の流量は僅かに増加し、逆に開くと透過水の流量は僅かに減少する。従って、制御バルブＶａによって開度を調整することで、透過水の流量の微調整が可能になる。また、主管部２９ａの制御バルブＶａよりも下流側には、必要により主管部２９ａ内を流れる液体の流量を検出する流量計２９ｄが設けられている。

返送管部２９ｂは、第１ＭＦ膜モジュール３Ａ及び第２のＭＦ膜モジュールに連絡している。返送管部２９ｂの下流側、すなわち、第１ＭＦ膜モジュール３Ａ及び第２ＭＦ膜モジュール３Ｂに連絡する側は二方向に分岐しており、一方の分岐部は第１濾過水排出ヘッダ管９Ａに接続され、他方は第２濾過水排出ヘッダ管９Ｂに接続されている。一方の分岐部には流路を開閉する第１０のバルブＶ_１０が設けられ、他方の分岐部には流路を開閉する第１１のバルブＶ_１１が設けられている。第１０のバルブＶ_１０及び第１１のバルブＶ_１１は、操作盤４１による自動的な制御、例えばシーケンス制御を想定して電動弁などを採用できるが、手動での切り替えを行う場合には、手動弁であってもよい。

濃縮水排出ライン３０は所定の管径を有する管路３０ａと、流路を開閉する第９のバルブＶ_９とが設けられている。第９のバルブＶ_９は、操作盤（制御手段）４１による自動的な制御、例えばシーケンス制御を想定して電動弁などを採用できるが、手動での切り替えを行う場合には、手動弁であってもよい。

廃液タンク３２は密閉されておらず、濾過運転時には第９のバルブＶ_９は開放されるので濃縮水排出ライン３０は大気開放された状態となる。その結果、濾過運転時において、ＲＯ膜モジュール５にかかる高圧が、そのまま逆洗ライン２９に影響することはなく、逆洗ライン２９での耐圧面での設備負担は低減される。

また、濾過装置１Ａは、逆洗ライン２９の返送管部２９ｂに薬液を供給する薬液供給部３３を備えている。薬液供給部３３は、コンテナ７のベース７ａ上に設置されたＮａＣｌＯ貯槽３３ｄと、ＮａＣｌＯ貯槽３３ｄと逆洗ライン２９の返送管部２９ｂとを連絡する薬液移送管３３ｅと、ＮａＣｌＯ貯槽３３ｄに対応した送液ポンプ（図示省略）と、薬液移送管３３ｅの流路を開閉する第１２のバルブＶ_１２とを有する。ＮａＣｌＯ貯槽３３ｄに貯留されるＮａＣｌＯ溶液は、第１ＭＦ膜モジュール３Ａまたは第２ＭＦ膜モジュール３Ｂを逆洗する際に使用されるものである。また、第１２のバルブＶ_１２は、操作盤４１による自動的な制御、例えばシーケンス制御を想定して電動弁などを採用できるが、手動での切り替えを行う場合には、手動弁であってもよい。

また、濾過装置１Ａは、ＮａＣｌＯ貯槽３３ｄの他に、ＮａＯＨ貯槽３３ａ、スケール防止剤貯槽３３ｂ、還元剤貯槽３３ｃを備えている（図２参照）。ＳＢＳ(sodium bisulfite）等の還元剤貯槽３３ｃやスケール防止剤貯槽３３ｂに貯留されるＳＢＳ及びスケール防止剤は、ＲＯ膜モジュール５を洗浄するときに使用される。

また、濾過装置１Ａは、第１ＭＦ膜モジュール３Ａ及び第２ＭＦ膜モジュール３Ｂにエアスクラビング用の圧縮空気を供給する高圧空気供給部３５を備えている。高圧空気供給部３５は、圧縮空気を送り出すコンプレッサ（図示省略）と、コンプレッサによって送り出された圧縮空気を第１ＭＦ膜モジュール３Ａの１次側及び第２ＭＦ膜モジュール３Ｂの１次側に供給する高圧空気供給管３５ａとを備えている。

高圧空気供給管３５ａの下流部分は第１ＭＦ膜モジュール３Ａ及び第２ＭＦ膜モジュール３Ｂの本数に対応して複数の枝管に分岐している。高圧空気供給管３５ａの各枝管は複数の第１ＭＦ膜モジュール３Ａ及び複数の第２ＭＦ膜モジュール３Ｂそれぞれの１次側に連通するように、第１ＭＦ膜モジュール３Ａの下部または第２ＭＦ膜モジュール３Ｂの下部に接続されている。また、高圧空気供給管３５ａには、第１ＭＦ膜モジュール３Ａ側に連絡する枝管の流路を開閉する第１３のバルブＶ_１３と、第２ＭＦ膜モジュール３Ｂ側に連絡する枝管の流路を開閉する第１４のバルブＶ_１４とが設けられている。第１３のバルブＶ_１３及び第１４のバルブＶ_１４は、操作盤４１による自動的な制御、例えばシーケンス制御を想定して電動弁などを採用できるが、手動での切り替えを行う場合には、手動弁であってもよい。

また、濾過装置１Ａは、通常の濾過運転に加えて、交互逆洗運転を行うための流路の開閉制御などを行う操作盤４１を備えている。操作盤４１は、制御ＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置（Strage Unit）、入力装置（Input Device）及び出力装置（Output Device）などを備えて構成されており、所定のプログラムに従って動作することで、バルブ制御部４３、ＭＦポンプ制御部４５、ＲＯポンプ制御部４７、及び２次透過水制御部４９としての各機能を実現する。以下、操作盤４１の構成を機能に分けて説明する。なお、本実施形態では、操作盤４１が、バルブ制御部４３、ＭＦポンプ制御部４５、ＲＯポンプ制御部４７、及び２次透過水制御部４９の全ての機能を実現する態様にて説明するが、複数の制御装置（制御手段）を分散して配置し、制御装置それぞれで各機能を分担させるようにしてもよい。

操作盤４１は、第１のバルブＶ_１、第２のバルブＶ_２、第３のバルブＶ_３、第４のバルブＶ_４、第５のバルブＶ_５、第６のバルブＶ_６、第７のバルブＶ_７、第８のバルブＶ_８、第９のバルブＶ_９、第１０のバルブＶ_１０、第１１のバルブＶ_１１、第１２のバルブＶ_１２、第１３のバルブＶ_１３、及び第１４のバルブＶ_１４に制御信号を送受信可能となるように有線または無線によって接続されている。バルブ制御部４３として機能する操作盤４１から第１〜第１４のバルブＶ_１〜Ｖ_１４へ制御信号が送信されると、その制御信号を第１〜第１４のバルブＶ_１〜Ｖ_１４が受け付け、そして第１〜第１４のバルブＶ_１〜Ｖ_１４は受け付けた制御信号に従って流路を開放し、または閉鎖する。

また、操作盤４１は、連絡ライン２３に設けられた流量計２３ｅに有線または無線によって接続されており、流量計２３ｅで検出された流量データを取得可能に構成されている。また、操作盤４１は、ＭＦ送液ポンプ２１ｂに制御信号を送受信可能となるように有線または無線によって接続されている。

ＭＦポンプ制御部４５として機能する操作盤４１は、流量計２３ｅで検出された流量データを監視しており、流量データが所定の閾値（例えば２５ｍ^３／ｈを中心として一定の誤差範囲）よりも低い場合には、ＭＦ送液ポンプ２１ｂを高速運転にして流量を増やし、流量データが所定の閾値よりも高い場合には、ＭＦ送液ポンプ２１ｂを低速運転にして流量を減らす。その結果、ＭＦポンプ制御部４５は、連絡ライン２３を通過する濾過水の流量を所定の設定流量に保持する自動制御を行い、その結果として、所定流量の原水を第１ＭＦ膜モジュール３Ａ及び第２ＭＦ膜モジュール３Ｂの少なくとも一方に供給する。なお、濾過水の流量設定は、オペレータなどによる操作盤４１の入力操作によって実行され、入力操作を受け付けた操作盤４１は、入力値を濾過水の流量の閾値としてメモリなどに設定登録する。

また、操作盤４１は、連絡ライン２３に設けられた圧力センサ２３ｆに有線または無線によって接続されており、圧力センサ２３ｆで検出された圧力データを取得可能に構成されている。また、操作盤４１は、ＲＯ送液ポンプ２３ｄに制御信号を送受信可能となるように有線または無線によって接続されている。

ＲＯポンプ制御部４７として機能する操作盤４１は、圧力センサ２３ｆで検出された圧力データを監視しており、圧力データが所定の閾値（例えば水柱５ｍを中心として一定の誤差範囲）よりも低い場合には、ＲＯ送液ポンプ２３ｄを低速運転にして圧送流量を減らし、圧力データが所定の閾値よりも高い場合には、ＲＯ送液ポンプ２３ｄを高速運転にして圧送流量を増やす。その結果、ＲＯポンプ制御部４７は、ＲＯ送液ポンプ２３ｄの吸い込み部側での圧力を所定の設定圧力に保持する自動制御を行う。なお、ＲＯ送液ポンプ２３ｄの吸い込み部側での圧力設定は、オペレータなどによる操作盤４１の入力操作によって実行され、入力操作を受け付けた操作盤４１は、入力値をＲＯ送液ポンプ２３ｄの吸い込み部側での圧力の閾値としてメモリなどに設定登録する。

また、操作盤４１は、透過水排出ライン２７に設けられた流量計２７ｂに有線または無線によって接続されており、流量計２７ｂで検出された流量データを取得可能に構成されている。また、操作盤４１は、逆洗ライン２９の主管部２９ａに設けられた流量計２９ｄに有線または無線によって接続されており、流量計２９ｄで検出された流量データを取得可能に構成されている。また、操作盤４１は、主管部２９ａに設けられた制御バルブＶａに制御信号を送受信可能となるように有線または無線によって接続されている。２次透過水制御部４９として機能する操作盤４１は、透過水排出ライン２７側の流量計２７ｂで検出された流量データと必要に応じ逆洗ライン２９側の流量計２９ｄで検出された流量データとを監視している。そして操作盤４１は、透過水排出ライン２７側の流量計２７ｄで検出された流量データが所定の設定流量となるように保持する自動制御を行う。なお、２次透過水の設定流量は、オペレータなどによる操作盤４１の入力操作によって実行され、入力操作を受け付けた操作盤４１は、入力値を２次透過水の流量の閾値としてメモリなどに設定登録する。

次に、本実施形態に係る濾過装置１Ａを用いた処理フローについて図５〜図９を参照して説明する。図５は、濾過装置１Ａの運転手順を示すフローチャートである。また、図６は、濾過運転を行っている状態での液体の流れを示す図であり、図７は第２ＭＦ膜モジュール３Ｂの逆洗処理を行っている状態での液体の流れを示す図であり、図８は第１ＭＦ膜モジュール３Ａの逆洗処理を行っている状態での液体の流れを示す図である。また、図９は、第１ＭＦ膜モジュール３Ａと第２ＭＦ膜モジュール３Ｂとの両方にフラッシング処理を施している状態での液体の流れを示す図である。

濾過装置１Ａを運転する際には、初期設定として濾過装置１Ａの処理能力や要求性能などに応じた設定値を入力する必要がある。本実施形態では、例えば、通常の濾過が２７分、第２ＭＦ膜モジュール３Ｂの逆洗が１分、第１ＭＦ膜モジュール３Ａの逆洗が１分、そして第１ＭＦ膜モジュール３Ａ及び第２ＭＦ膜モジュール３Ｂのフラッシングが１分の計３０分の運転を行うための入力操作がオペレータによって行われる。更に、濾過水の設定流量は２５ｍ^３／ｈ、ＲＯ送液ポンプ２３ｄの吸い込み側の設定圧力は水柱５ｍ、２次濾過水の設定流量は２０ｍ^３／ｈというデータがオペレータの操作入力によって設定される。

図５及び図６に示されるように、原水の濾過処理を開始すると、操作盤４１は、通常の濾過運転を開始する（ステップＳ１）。ここで、操作盤４１は、第１〜第５のバルブＶ_１〜Ｖ_５、第８のバルブＶ_８、第９のバルブＶ_９を開放し、第６のバルブＶ_６、第７のバルブＶ_７、第１１〜第１４のバルブＶ_１１〜Ｖ_１４を閉鎖する。以上のバルブ制御により、導入ライン２１、連絡ライン２３、透過水排出ライン２７、及び濃縮水排出ライン３０は流路が開放された状態になり、逆洗ライン２９、及び洗浄水排出ライン２５は流路が閉鎖された状態になる。

次に、ＭＦ送液ポンプ２１ｂを駆動し、圧力センサ２３ｆで検出された圧力データが所定圧力（水柱５ｍ）まで到達するとＲＯ送液ポンプ２３ｄを駆動してＲＯ膜モジュール５に濾過水を供給する。また、ＲＯ膜モジュール５から排出される２次透過水の流量が所定の設定流量（２０ｍ^３／ｈ）を保持するように制御バルブＶａの開度を微調整する。

通常の濾過運転について更に詳しく説明する。濾過装置１Ａでは、流量制御、圧力制御、流量制御といったＭＦ−ＲＯ直結制御が行われている。具体的には、流量計２３ｅによって検出された濾過水の流量データは、操作盤４１の制御ＣＰＵ（図示せず）に入力される。制御ＣＰＵは、流量計２３ｅで検出された流量データに基づいてＰＩＤ（Proportional Integral Derivative）演算を行い、その結果に基づいてＭＦ送液ポンプ用インバータ周波数制御を行う。これによって、ＭＦ送液ポンプ２１ｂのモータ回転数制御が実行され、第１ＭＦ膜モジュール３Ａ及び第２ＭＦ膜モジュール３Ｂへの原水の供給量が変動する。なお、ＭＦ送液ポンプ用インバータ周波数制御のためのＰＩＤ演算としては、例えば設定値との偏差による出力演算が挙げられ、本実施形態では濾過水の流量を２５ｍ^３／ｈに維持するための出力演算である。

また、圧力センサ２３ｆで取得されたＲＯ送液ポンプ２３ｄの吸い込み側の圧力データは、操作盤４１の制御ＣＰＵに入力される。制御ＣＰＵは、圧力センサ２３ｆで検出された圧力データに基づいてＰＩＤ演算を行い、ＲＯ送液ポンプ用インバータ周波数制御を行う。これによって、ＲＯ送液ポンプ２３ｄのモータ回転数制御が実行され、ＲＯ送液ポンプ２３ｄの吐出量が変動する。なお、ＲＯ送液ポンプ２３ｄ用インバータ周波数制御のためのＰＩＤ演算としては、例えば設定値との偏差による出力演算が挙げられ、本実施形態ではＲＯ送液ポンプ２３ｄの吸い込み側の圧力を水柱５ｍに維持するための出力演算である。

また、透過水排出ライン２７に設けられた流量計２７ａによって検出された２次濾過水の流量データは、操作盤４１の制御ＣＰＵに入力される。制御ＣＰＵは、流量計２７ａで検出された流量データに基づいてＰＩＤ演算を行い、その結果に基づいて制御バルブＶａの開度制御を行う。これによって、ＲＯ膜モジュール５から排出される濃縮水の流量が変動し、これに伴って２次透過水の流量が変動する。なお、制御バルブＶａの開度制御のためのＰＩＤ演算としては、例えば設定値との偏差による出力演算が挙げられ、本実施形態では２次透過水の流量を２０ｍ^３／ｈに維持するための出力演算である。

上記のＭＦ−ＲＯ直結制御を行うことで、例えば、ＭＦ膜差圧が大きくなってきた場合は、ＭＦ送液ポンプ２１ｂの回転数が上昇して濾過水の流量が２５ｍ^３／ｈで維持され、ＲＯ膜差圧が大きくなってきた場合は、ＲＯ送液ポンプ２３ｄの回転数が上昇して２次透過水の流量が２０ｍ^３／ｈ（濃縮水の流量５ｍ^３／ｈ）で維持される。従って、ＲＯ送液ポンプ２３ｄの吸い込み側の圧力が水柱５ｍで安定している状態（すなわち、押し込み流量とＲＯ送液ポンプ２３ｄの引込み流量がバランスしている状態）を継続でき、これによって、ＲＯ送液ポンプ２３ｄの吸い込み側でのキャビテーションの発生を防止できる。

上述の濾過運転時間（２７分）が経過すると、操作盤４１は、第１ＭＦ膜モジュール３Ａと第２ＭＦ膜モジュール３Ｂとの交互逆洗運転を開始する。最初に、操作盤４１は、第１ＭＦ膜モジュール３Ａ側での濾過運転は継続し、第２ＭＦ膜モジュール３Ｂ側を逆洗運転に切り替える（ステップＳ２）。ここで操作盤４１は、ＭＦ送液ポンプ２１ｂの駆動を制御し、濾過水の流量が半分程度となるように調整する。次に、操作盤４１は、第２のバルブＶ_２、第４のバルブＶ_４、第８のバルブＶ_８、及び第９のバルブＶ_９を閉に切り替え（閉鎖し）、第７のバルブＶ_７、第１１のバルブＶ_１１を開に切り替え（開放し）、適宜に第１２のバルブＶ_１２を開く（図７参照）。以上のバルブ制御により、導入ライン２１において逆洗対象となる第２ＭＦ膜モジュール３Ｂに連絡する流路は閉鎖され、また、逆洗ライン２９及び洗浄水排出ライン２５において逆洗対象となる第２ＭＦ膜モジュール３Ｂに連絡する流路は開放された状態になる。

また、操作盤４１は、図示しないコンプレッサを駆動し、エアスクラビング用の空気を第２ＭＦ膜モジュール３Ｂの１次側に供給する。なお、操作盤４１は、制御バルブＶａを調整することで逆洗ライン２９を所定の開度に調整することも可能であり、その結果、ＲＯ送液ポンプ２３ｄの背圧を適宜に調整することができる。

上記の第２ＭＦ膜モジュール３Ｂの逆洗運転では、第１ＭＦ膜モジュール３Ａでの濾過運転で得られた濾過水がＲＯ膜モジュール５に供給される。ここで、ＲＯ膜モジュール５に供給された濾過水はＲＯ膜モジュール５のＲＯ膜５ａを透過せずに逆洗水として逆洗ライン２９に送られ、第２ＭＦ膜モジュール３Ｂの２次側に供給されてＭＦ膜３ａの逆洗が行われ、同時に第２ＭＦ膜モジュール３Ｂのエアスクラビングも行われる。また、薬液供給部３３によって適宜に所定の薬液が供給されて第２ＭＦ膜モジュール３Ｂの薬洗処理も行われる。第２ＭＦ膜モジュール３Ｂの１次側に流出した濾過水は洗浄水排出ライン２５を通って廃液タンク（図示省略）に排出される。

ここで、第２ＭＦ膜モジュール３Ｂの逆洗運転に伴う制御について更に詳しく説明する。濾過装置１Ａでは、流量制御、圧力制御といったＭＦ−ＲＯ直結制御が行われている。具体的には、流量計２３ｅによって検出された濾過水の流量データは、操作盤４１の制御ＣＰＵ（図示せず）に入力される。制御ＣＰＵは、流量計２３ｅで検出された流量データに基づいてＰＩＤ（Proportional Integral Derivative）演算を行い、その結果に基づいてＭＦ送液ポンプ用インバータ周波数制御を行う。これによって、ＭＦ送液ポンプ２１ｂのモータ回転数制御が実行され、第１ＭＦ膜モジュール３Ａへの原水の供給量が変動する。なお、ＭＦ送液ポンプ用インバータ周波数制御のためのＰＩＤ演算としては、例えば設定値との偏差による出力演算が挙げられ、本実施形態では濾過水の流量を１２．５ｍ^３／ｈに維持するための出力演算である。

また、圧力センサ２３ｆで取得されたＲＯ送液ポンプ２３ｄの吸い込み側の圧力データは、操作盤４１の制御ＣＰＵに入力される。制御ＣＰＵは、圧力センサ２３ｆで検出された圧力データに基づいてＰＩＤ演算を行い、ＲＯ送液ポンプ用インバータ周波数制御を行う。これによって、ＲＯ送液ポンプ２３ｄのモータ回転数制御が実行され、ＲＯ送液ポンプ２３ｄの吐出量が変動する。なお、ＲＯ送液ポンプ用インバータ周波数制御のためのＰＩＤ演算としては、例えば設定値との偏差による出力演算が挙げられ、本実施形態ではＲＯ送液ポンプ２３ｄの吸い込み側の圧力を水柱５ｍに維持するための出力演算である。

上記のＭＦ−ＲＯ直結制御を行うことで、例えば、加圧側である第１ＭＦ膜モジュール３ＡのＭＦ膜差圧が大きくなってきた場合は、ＭＦ送液ポンプ２１ｂの回転数が上昇して濾過水の流量が１２．５ｍ^３／ｈで維持される。一方で、逆洗対象である第２ＭＦ膜モジュール３ＢのＭＦ膜差圧が大きくなってきた場合はＲＯ送液ポンプ２３ｄの回転数が上昇して吸い込み側の圧力を水柱５ｍで維持するのでＲＯ送液ポンプ２３ｄの吐出量（逆洗量）も１２．５ｍ^３／ｈに継続して保たれる。これによって、ＲＯ送液ポンプ２３ｄの吸い込み側でのキャビテーションの発生を防止できる。

次に、操作盤４１は、第２ＭＦ膜モジュール３Ｂ側を濾過運転に切り替え、第１ＭＦ膜モジュール３Ａ側を逆洗運転に切り替える（ステップＳ３）。ここで操作盤４１は、第２のバルブＶ_２、第３のバルブＶ_３、第１４のバルブＶ_１４、第１７のバルブＶ_１７を閉に切り替え（閉鎖し）、第２のバルブＶ_２、第４のバルブＶ_４、第１０のバルブＶ_１０、第１３のバルブＶ_１３を開に切り替え（開放し）、更に、適宜に第１２のバルブＶ_１２を開く。これらのバルブ制御により、加圧側が第２ＭＦ膜モジュール３Ｂに切り替わり、また逆洗対象が第１ＭＦ膜モジュール３Ａに切り替わる。すなわち、導入ライン２１において逆洗対象となる第１ＭＦ膜モジュール３Ｂに連絡する流路は閉鎖され、逆洗対象以外の第２ＭＦ膜モジュール３Ａに連絡する流路は開放される。また、逆洗ライン２９及び洗浄水排出ライン２５において逆洗対象となる第１ＭＦ膜モジュール３Ａに連絡する流路は開放され、第２ＭＦ膜モジュール３Ｂに連絡する流路は閉鎖された状態になる。

上記の第１ＭＦ膜モジュール３Ａの逆洗運転では、第２ＭＦ膜モジュール３Ｂは濾過運転に切り替えられ、第２ＭＦ膜モジュール３Ｂで得られた濾過水がＲＯ膜モジュール５に供給される。ここで、ＲＯ膜モジュール５に供給された濾過水はＲＯ膜モジュール５のＲＯ膜５ａを透過せずに逆洗水として逆洗ライン２９に送られ、第１ＭＦ膜モジュール３Ａの２次側に供給されてＭＦ膜３ａの逆洗が行われ、同時に第１ＭＦ膜モジュール３Ａのエアスクラビングも行われる。また、薬液供給部３３によって適宜に所定の薬液が供給されて第１ＭＦ膜モジュール３Ａの薬洗処理も行われる。第１ＭＦ膜モジュール３Ａの１次側に流出した濾過水は洗浄水排出ライン２５を通って廃液タンク（図示省略）に排出される。

次に、操作盤４１は、第１ＭＦ膜モジュール３Ａと第２ＭＦ膜モジュール３Ｂとのフラッシング処理を行う（ステップＳ４）。ここで操作盤４１は、第４のバルブＶ_４、第１０のバルブＶ_１０、第１２のバルブＶ_１２、第１３のバルブＶ_１３を閉に切り替え（閉鎖し）、第１のバルブＶ_１、及び第７のバルブＶ_７を開に切り替える（開放する）。

上記のフラッシング処理では、第１ＭＦ膜モジュール３Ａの１次側と第２ＭＦ膜モジュール３Ｂの１次側との両方に原水が供給され、第１ＭＦ膜モジュール３Ａ及び第２ＭＦ膜モジュール３Ｂの１次側に残留する洗浄水や濁質などを洗い流す。以上のステップＳ１〜ステップＳ４までの処理を繰り返し実行することで濾過処理のための運転が行われる。
なお、前記フラッシング処理は、第１ＭＦ膜モジュール３Ａと第２ＭＦ膜モジュール３Ｂとをそれぞれの逆洗工程の後に交互に行っても良い。これにより、逆洗時に浮遊した濁質物質を確実に除去できる。

次に、本実施形態に係る濾過装置１Ａの作用及び効果について逆洗対象が第２ＭＦ膜モジュール３Ｂであり、逆洗対象以外が第１ＭＦ膜モジュール３Ａの場合を想定して説明する。なお、本実施形態では、連絡ライン（濾過液排出ライン）２３のＲＯ送液ポンプ２３ｄよりも下流側にＲＯ膜モジュール５が配置されており、逆洗ライン２９は、ＲＯ膜モジュール５を介して連絡ライン（濾過液排出ライン）２３に接続された態様を具現化している。

この場合、逆洗対象以外の第１ＭＦ膜モジュール３Ａでは原水から濾過水を得る濾過運転が継続して行われる。この濾過運転で得られた濾過水は、ＲＯ送液ポンプ２３ｄの駆動によって第２ＭＦ膜モジュール３Ｂの２次側に逆洗水として供給され、第２ＭＦ膜モジュール３ＢのＭＦ膜３ａを透過した逆洗水は洗浄水排出ライン２５を通って排出される。

例えば、ＭＦ送液ポンプとＲＯ送液ポンプとが中間タンクなどで縁切りされることなく実質的に連続したライン上に配置される構成とした場合、バランスが崩れるとＲＯ送液ポンプ側でキャビテーションが発生する虞がある。しかしながら本実施形態では、圧力センサ２３ｆによってＲＯ送液ポンプ２３ｄの吸い込み側での濾過水の圧力データを検出し、検出した圧力データに基づいてＲＯ送液ポンプ２３ｄの駆動を制御するため、キャビテーションの発生を未然に防止しながらＲＯ送液ポンプ２３ｄを駆動することができる。その結果として、ＭＦ送液ポンプ２１ｂとＲＯ送液ポンプ２３ｄとが実質的に連続したライン上に配置された構成を実現できる。その結果として、濾過水を連続的に第２ＭＦ膜モジュール３Ｂに供給できるため、濾過水を逆洗用に蓄えておく洗浄タンクなどが不要になって小型化、コンパクト化が可能になる。

また、例えば、逆洗対象以外のＭＦ膜モジュールで得られた濾過水を直接的に逆洗対象となるＭＦ膜モジュールに供給する態様では、ＭＦ膜モジュールの経年的な目詰まりなども考慮して必要以上の原水を高圧でＭＦ膜モジュールに供給する必要があり、ＭＦ送液ポンプの負荷も大きくなり、さらに、ＭＦ膜モジュールの耐圧特性を必要以上に高める必要がある。しかしながら、本実施形態では、第１ＭＦ膜モジュール３Ａで得られた濾過水はＲＯ送液ポンプ２３ｄを介して供給されるので、逆洗対象となる第２ＭＦ膜モジュール３Ｂの汚れ（目詰まり）に応じて適宜に供給圧を高めることも可能になる。従って、第１及び第２ＭＦ膜モジュール３Ａ，３Ｂの耐圧特性を必要以上に高める必要はなく、容易に実現できて実用面で優れている。

また、本実施形態に係る操作盤（制御手段）４１は、圧力センサ２３ｆで検出された圧力が所定の設定圧を維持するようにＲＯ送液ポンプ２３ｄの駆動を自動制御している。従って、ＭＦ送液ポンプ２１ｂによる原水の押し込み圧と、ＲＯ送液ポンプ２３ｄでの濾過水の引き込み圧とがバランスすることになり、ＲＯ送液ポンプ２３ｄでのキャビテーションの発生を抑えながら安定した駆動を実現できる。

例えば、第１ＭＦ膜モジュール３Ａ（逆洗対象以外）の目詰まりやＭＦ送液ポンプ２１ｂによって供給される原水の流量変動によって濾過水の押し込み圧が所定の設定圧よりも低下すると、ＲＯ送液ポンプ２３ｄを低速駆動とし、逆に押し込み圧が所定の設定圧よりも高くなるとＲＯ送液ポンプ２３ｄを高速駆動とすることでバランスできるのでＲＯ送液ポンプ２３ｄでのキャビテーションの発生を未然に防止でき、安定した駆動を実現できる。

また、本実施形態に係る濾過装置１Ａは、第１ＭＦ膜モジュール３Ａ及び第２ＭＦ膜モジュール３ＢとＲＯ送液ポンプ２３ｄとの間において、連絡ライン（濾過液排出ライン）２３を流動する濾過水の流量を検出する流量計２３ｅを備えており、ＭＦポンプ制御部４５として機能する操作盤４１は、流量計２３ｅで検出された流量に基づいて、ＭＦ送液ポンプ２１ｂの駆動を制御することで所定流量の原液を第２ＭＦ膜モジュール３Ｂに供給している。従って、例えば、連絡ライン２３を流動する濾過水の流量を定量とする定量運転が可能になり、ＲＯ送液ポンプ２３ｄの吸い込み側の圧力が安定し易く、キャビテーションの発生を、より効果的に防止できる。

また、例えば、ＭＦ膜モジュールに供給した原水を１次側から排出する必要がある場合、例えば、逆洗後にフラッシング処理を施す場合などに、洗浄水排出ラインとは別に原水排出ラインを設ける態様では、原水排出ラインの分だけ設備の大型化を招来する。しかしながら、本実施形態に係る濾過装置１Ａでは、洗浄水排出ライン２５を原水排出ラインとして利用可能できるので、装置の簡素化、コンパクト化に有効である。

また、本実施形態に係る第１，第２ＭＦ膜モジュール３Ａ，３Ｂは、ＲＯ膜（逆浸透膜）５ａに比べて粗目のＭＦ膜３ａを有しており前段膜モジュールに相当する。また、ＲＯ膜５ａを有するＲＯ膜モジュール５は後段膜モジュールに相当する。ＲＯ膜モジュール５は１次側が連絡ライン２３に接続されると共に、２次側が透過水排出ライン２７に接続されており、逆洗ライン２９は、ＲＯ膜モジュール５の１次側と第１，第２ＭＦ膜モジュール３Ａ，３Ｂそれぞれの２次側とを連絡している。そして、逆洗対象が第２ＭＦ膜モジュール３Ｂの場合、逆洗時に第２ＭＦ膜モジュール３Ｂとの間で逆洗ライン２９の流路が開放されて濾過水がＲＯ膜５ａを透過せずに逆洗水として第２ＭＦ膜モジュール３Ｂの２次側に供給される。

本実施形態によれば、ＲＯ膜モジュール５に原水が直接供給されるのではなく、第１，第２ＭＦ膜モジュール３Ａ，３Ｂの少なくとも一方によって比較的粒径の大きな不純物が予め除去された後の濾過水がＲＯ膜モジュール５に供給される。従って、ＲＯ膜５ａの目詰まりを低減しながら装置全体としての濾過処理能力を向上できる。さらに、ＲＯ送液ポンプ２３ｄは、ＲＯ膜５ａに濾過水を供給するための高圧ポンプとして利用されるだけでなく、逆洗対象として第２ＭＦ膜モジュール３Ｂに逆洗水を圧送するポンプとしても兼用されるので設備負担が減り、装置の小型化やコンパクト化に有効である。
（第２実施形態）

次に、図１０を参照して本発明の第２実施形態に係る濾過装置１Ｂについて説明する。なお、第２実施形態に係る濾過装置１Ｂは、第１実施形態に係る濾過装置１Ａと同等の要素や部材等を備えており、第１実施形態と同等の要素や部材等については、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。また、図１０では、第１ＭＦ膜モジュール３Ａのうち、一本を代表して記載しており、また、第２ＭＦ膜モジュール３Ｂのうち、一本を代表して記載しており、さらに、複数のＲＯ膜モジュール５のうち、一本を代表して説明している。

本実施形態に係る濾過装置１Ｂでは、連絡ライン２３の代わりに濾過水排出ライン（濾過液排出ライン）５１が設けられており、濾過水排出ライン５１はＲＯ膜モジュールではなくて逆洗ライン５３に連絡している。すなわち、本実施形態では、濾過水排出ライン５１のＲＯ送液ポンプ２３ｄよりも下流側に直接的に逆洗ライン２９が接続された態様を具現化している。

濾過水排出ライン５１は、所定の管径を有する管路５１ａ，５１ｂと、濾過水を後工程のＲＯ膜モジュール５（図示せず）に圧送するＲＯ送液ポンプ２３ｄとを備えている。連絡ライン２３の管路５１ａ，５１ｂは、ＲＯ送液ポンプ２３ｄを挟んで上流側管路５１ａと下流側管路５１ｂとに分かれている。上流側管路５１ａは、第１ＭＦ膜モジュール３Ａと第２ＭＦ膜モジュール３Ｂとに対応して上流側の一部分が二方向に分岐しており、一方の分岐部は第１ＭＦ膜モジュール３Ａに連絡する第１濾過水排出ヘッダ管９Ａに接続され、他方の分岐部は第２濾過水排出ヘッダ管９Ｂに接続されている。一方の分岐部には流路を開閉する第３のバルブＶ_３が設けられ、他方の分岐部には流路を開閉する第４のバルブＶ_４が設けられている。

また、一方の分岐部と他方の分岐部との合流箇所よりも下流側の部分には、管路内を流れる濾過水の流量を検出する流量計２３ｅが設けられている。また、上流側管路５１ａの下流端は逆洗ライン２９に連絡しており、さらにＲＯ送液ポンプ２３ｄの吸い込み部の近傍には、ＲＯ送液ポンプ２３ｄの吸い込み側の圧力を検出する圧力センサ２３ｆが設けられている。

逆洗ライン２９は、所定の管径を有する管路５３ａ，５３ｂを備えており、管路５３ａ，５３ｂは、濾過水排出ライン５１の下流側管路５１ｂに連通する接続部分を挟んで一方側５３ａと他方側５３ｂとに分かれている。一方側の管路５３ａはＲＯ膜モジュールに連絡している。また、一方側の管路５３ａには流路を開閉する第１５のバルブＶ_１５が設けられている。第１５のバルブＶ_１５は制御信号を送受信可能となるように操作盤４１に接続され、操作盤４１からの制御信号に応じて開閉する。なお、第１５のバルブＶ_１５は、操作盤４１による自動的な制御、例えばシーケンス制御を想定して電動弁などを採用できるが、手動での切り替えを行う場合には、手動弁であってもよい。

逆洗ライン２９の他方側の管路５３ｂは、第１ＭＦ膜モジュール３Ａ及び第２のＭＦ膜モジュールに連絡している。他方側の管路の下流側は二方向に分岐しており、一方の分岐部は第１濾過水排出ヘッダ管９Ａに接続され、他方は第２濾過水排出ヘッダ管９Ｂに接続されている。一方の分岐部には流路を開閉する第１０のバルブＶ_１０が設けられ、他方の分岐部には流路を開閉する第１１のバルブＶ_１１が設けられている。

第２実施形態に係る濾過装置も第１実施形態に係る濾過装置と同様に通常の濾過運転を行った後に交互逆洗処理を行う。交互逆洗処理の最初は第１ＭＦ膜モジュール３Ａは通常の濾過処理を継続し、第２ＭＦ膜モジュール３Ｂを逆洗運転に切り替える。第２ＭＦ膜モジュール３Ｂの逆洗運転を所定時間継続した後には、第２ＭＦ膜モジュール３Ｂを通常の濾過運転に切り替え、第１ＭＦ膜モジュール３Ａを逆洗運転に切り替える。そして、第１ＭＦ膜モジュール３Ａの逆洗運転を所定時間継続した後には、第１ＭＦ膜モジュール３Ａ及び第２ＭＦ膜モジュール３Ｂのフラッシング処理を行う。

本実施形態に係る濾過装置１Ｂによれば、圧力センサ２３ｆによってＲＯ送液ポンプ２３ｄの吸い込み側での濾過水の圧力データを検出し、検出した圧力データに基づいてＲＯ送液ポンプ２３ｄの駆動を制御するため、第１実施形態に係る濾過装置１Ａと同様に、キャビテーションの発生を未然に防止しながらＲＯ送液ポンプ２３ｄを駆動することができる。その結果として、ＭＦ送液ポンプ２１ｂとＲＯ送液ポンプ２３ｄとが実質的に連続したライン上に配置された構成を実現できる。その結果として、例えば、逆洗対象の第２ＭＦ膜モジュール３Ｂに濾過水を連続的に供給できるため、濾過水を逆洗用に蓄えておく洗浄タンクなどが不要になって小型化、コンパクト化が可能になる。

以上、本発明を各実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は、上記の各実施形態のみに限定されるものではない。例えば、上述の実施形態では、前段膜モジュールとしてＭＦ膜モジュールを例示し、後段膜モジュールとしてＲＯ膜モジュールを例示したが、このような組み合わせのみに限定されず、例えば、限外濾過膜やナノ濾過膜などを有する膜モジュールを利用した装置にすることも可能である。

１Ａ，１Ｂ…濾過装置、３Ａ…第１ＭＦ膜モジュール（前段膜モジュール）、３Ｂ…第２ＭＦ膜モジュール（後段膜モジュール）、３ａ…ＭＦ膜、５…ＲＯ膜モジュール、５ａ…ＲＯ膜、２１…導入ライン、２１ｂ…ＭＦ送液ポンプ（原液供給ポンプ）、２３…連絡ライン（濾過液排出ライン）、２３ｄ…ＲＯ送液ポンプ（濾過液圧送ポンプ）、２３ｅ…流量計（流量検出手段）、２３ｆ…圧力センサ（圧検出手段）、２５…洗浄水排出ライン（洗浄液排出ライン）、２９，５３…逆洗ライン、４１…操作盤（制御手段）、５１…濾過水排出ライン（濾過液排出ライン）、２７…透過水排出ライン（２次透過水排出ライン）、３０…濃縮水排出ライン（濃縮液排出ライン）、Ｖａ…制御バルブ。

Claims

複数の前段膜モジュールと、前記前段膜モジュールそれぞれの１次側に原液を導入する導入ラインと、前記前段膜モジュールそれぞれの２次側に接続されると共に、前記前段膜モジュールによって濾過された濾過液を排出する濾過液排出ラインと、を備え、逆洗時には、逆洗対象となる前記前段膜モジュールに連絡する前記導入ラインの流路は閉鎖される濾過装置において、
前記導入ラインに設けられると共に、所定流量の原液を前記前段膜モジュールに供給する原液供給ポンプと、
前記濾過液排出ラインに設けられると共に、前記濾過液を圧送する濾過液圧送ポンプと、
前記濾過液排出ラインの前記濾過液圧送ポンプよりも下流側と前記前段膜モジュールそれぞれの２次側とを連絡すると共に、逆洗時に逆洗対象となる前記前段膜モジュールとの間で流路が開放されて前記濾過液が逆洗液として流動する逆洗ラインと、
前記前段膜モジュールそれぞれの１次側に接続されると共に、逆洗時に逆洗対象となる前記前段膜モジュールからの流路が開放されて前記前段膜モジュールを透過した前記逆洗液が排出される洗浄液排出ラインと、
前記濾過液圧送ポンプの吸い込み側における前記濾過液の圧力を検出する圧検出手段と、
前記圧検出手段で検出された圧力に基づいて前記濾過液圧送ポンプの駆動を制御する制御手段と、
前記前段膜モジュールと前記濾過液圧送ポンプとの間において、前記濾過液排出ラインを流動する濾過液の流量を検出する流量検出手段と、
前記濾過液排出ラインに１次側が接続されると共に、前記濾過液が透過する逆浸透膜を有する後段膜モジュールと、
前記後段膜モジュールの２次側に接続されると共に、前記逆浸透膜を透過した２次透過液を排出する２次透過液排出ラインと、を備えており、
前記前段膜モジュールは、前記逆浸透膜に比べて粗目の膜を有し、
前記制御手段は、前記流量検出手段で検出された流量に基づいて前記原液供給ポンプの駆動を制御することで所定流量の原液を前記前段膜モジュールに供給すると共に、前記圧検出手段で検出された圧力が所定の設定圧を維持するように前記濾過液圧送ポンプの駆動を自動制御し、
前記逆洗ラインは、前記後段膜モジュールの１次側と前記前段膜モジュールそれぞれの２次側とを連絡すると共に、逆洗時に逆洗対象となる前記前段膜モジュールとの間で流路が開放されて前記濾過液が前記逆浸透膜を透過せずに逆洗液として前記前段膜モジュールの２次側に供給されることを特徴とする濾過装置。
前記後段膜モジュールの１次側に連絡する前記逆洗ラインから分岐すると共に、濾過時には大気開放され、逆洗時には閉鎖される濃縮液排出ラインを更に備えることを特徴とする請求項１記載の濾過装置。
前記逆洗ラインの流路を所定の開度に調整可能であるバルブを更に備えることを特徴とする請求項２記載の濾過装置。