JP6287732B2 - 濾過システム - Google Patents

Description

本発明は、複数の濾過装置を含む濾過装置群を備える濾過システムに関する。

原水（被処理水）から処理水（透過水）を製造する膜モジュールを備える膜濾過装置（濾過装置）が知られている。従来、需要箇所で消費される処理水を１台の膜濾過装置で製造できない場合に対応するため、複数の膜濾過装置を並列に接続した濾過システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

このような複数の膜濾過装置を並列に接続した濾過システムにおいて、複数の膜濾過装置が、それぞれ、優先順位の定められた順に、最大通水状態（定格流量に対して最も大きい通水状態、例えば、定格流量の８０％の通水量における通水状態）になるまで、順番に、需要箇所から要求される負荷を受け持つように制御される場合がある。このように制御される場合に、例えば、複数の膜濾過装置において、１台目の膜濾過装置が最大通水状態に達するまでは、２台目の膜濾過装置を運転させずに、１台目の膜濾過装置のみで、処理水を製造するように制御される。１台目の膜濾過装置が最大通水状態に達した場合に、２台目の膜濾過装置の運転を開始するように制御される。２台目の膜濾過装置が最大通水状態に達するまでは、３台目の膜濾過装置を運転させずに、１台目及び２台目の膜濾過装置の２台で、処理水を製造するように制御される。３台目以降の膜濾過装置についても、この動作が順次実行されるように制御される。

特開２０１０−１６２５０１号公報

ここで、濾過システムにおいては、急激な負荷変動や一時的な必要通水流量の増加に対応できる程度の通水流量が余力通水流量として必要とされる。一方、運転させる膜濾過装置の台数を、余力通水流量を確保するために必要以上に増加させることは、運転に要するコスト等の観点からも好ましくはない。

上記のように各膜濾過装置が最大通水状態まで負荷が受け持たれるように制御される場合には、余力通水流量がほとんど確保されない状態で、運転させる膜濾過装置の台数が増加される。そのため、運転させる膜濾過装置の台数を必要以上に増加させることは少ないが、急激な負荷変動や一時的な必要通水流量の増加に対応できる程度の通水流量が、余力通水流量として確保されていないことになる。

従って、本発明は、運転させる濾過装置の台数を必要以上に増加させることなく、適正な余力通水流量を確保できる濾過システムを提供することを目的とする。

本発明は、負荷率を連続的に変更して被処理水から透過水を製造可能な複数の濾過装置を備える濾過装置群と、要求された透過水の通水流量である要求負荷に応じて前記濾過装置群により製造される透過水の通水流量を制御する制御部と、を備える濾過システムであって、前記濾過装置群には、運転させる濾過装置の台数を増加させる基準となる増加基準通水流量が設定されており、前記制御部は、前記複数の濾過装置のうち運転状態にある濾過装置について、該濾過装置それぞれの最大通水流量と出力通水流量との差である増加余力通水流量を算出すると共に、算出された前記増加余力通水流量の和である合計増加余力通水流量を算出する余力算出部と、前記余力算出部により算出された前記合計増加余力通水流量が前記増加基準通水流量を下回った場合に、運転させる濾過装置の台数を増加させる濾過装置台数制御部と、を備える濾過システムに関する。

また、前記濾過装置群には、運転させる濾過装置の台数を減少させる基準となる減少基準通水流量が設定されると共に、前記複数の濾過装置には、最も小さい通水状態における通水流量である最小通水流量が設定されており、前記余力算出部は、前記複数の濾過装置のうち運転状態にある濾過装置について、該濾過装置それぞれの出力通水流量と最小通水流量との差である減少余力通水流量を算出すると共に、算出された前記減少余力通水流量の和である合計減少余力通水流量を算出し、前記濾過装置台数制御部は、前記余力算出部により算出された前記合計減少余力通水流量が前記減少基準通水流量を下回った場合に、運転させる濾過装置の台数を減少させることが好ましい。

また、前記複数の濾過装置には、最も小さい通水状態における通水流量である最小通水流量が設定されており、前記濾過装置台数制御部は、運転させる濾過装置の台数を増加させる場合、新たに運転させた濾過装置を前記最小通水流量で運転させることが好ましい。

本発明によれば、運転させる濾過装置の台数を必要以上に増加させることなく、適正な余力通水流量を確保できる濾過システムを提供することができる。

本発明の一実施形態に係る濾過システム１の概略を示す図である。 本発明の一実施形態に係る膜濾過装置群２の概略を示す図である。 本実施形態の濾過システムにおける膜濾過装置群の運転状態を模式的に示す図である。 本実施形態の濾過システムにおける膜濾過装置群の運転状態を模式的に示す図であり、通水流量が増加していく状態を示す図である。 本実施形態の濾過システムにおける膜濾過装置群の運転状態を模式的に示す図であり、通水流量が増加していく状態を示す図である。 本実施形態の濾過システムにおける膜濾過装置群の運転状態を模式的に示す図であり、通水流量が増加していく状態を示す図である。 本実施形態の濾過システムにおける膜濾過装置群の運転状態を模式的に示す図であり、通水流量が増加していく状態を示す図である。 本実施形態の濾過システムにおける膜濾過装置群の運転状態を模式的に示す図であり、通水流量が増加していく状態を示す図である。 本実施形態の濾過システムにおける膜濾過装置群の運転状態を模式的に示す図であり、通水流量が増加していく状態を示す図である。 本実施形態の濾過システムにおける膜濾過装置群の運転状態を模式的に示す図であり、通水流量が減少していく状態を示す図である。 本実施形態の濾過システムにおける膜濾過装置群の運転状態を模式的に示す図であり、通水流量が減少していく状態を示す図である。 本実施形態の濾過システムにおける膜濾過装置群の運転状態を模式的に示す図であり、通水流量が減少していく状態を示す図である。 本実施形態の濾過システムにおける膜濾過装置群の運転状態を模式的に示す図であり、通水流量が減少していく状態を示す図である。 本実施形態の濾過システムにおける膜濾過装置群の運転状態を模式的に示す図であり、通水流量が減少していく状態を示す図である。 本実施形態の濾過システムにおける膜濾過装置群の運転状態を模式的に示す図であり、通水流量が減少していく状態を示す図である。 本発明の一実施形態に係る膜濾過装置２０の概略を示す図である。 各工程における各弁の開閉状態を説明する図である。 本実施形態の濾過システムの通水流量が増加していく状態の動作を示すフローチャートである。 本実施形態の濾過システムの通水流量が減少していく状態の動作を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態に係る濾過システム１について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る濾過システム１の概略を示す図である。図２は、本発明の一実施形態に係る膜濾過装置群２の概略を示す図である。図３は、本実施形態の濾過システムにおける膜濾過装置群の通水状態を模式的に示す図である。

まず、本発明の濾過システム１の全体構成につき、図１を参照しながら説明する。
図１に示すように、濾過システム１は、被処理水としての原水Ｗ１から透過水Ｗ２を製造可能な複数（５台）の膜濾過装置（濾過装置）２０を含む膜濾過装置群（濾過装置群）２と、複数の原水ポンプ３と、複数の第１インバータ４と、複数の膜濾過装置２０において製造された透過水Ｗ２を処理水Ｗ６として集合させる処理水タンク１６と、この処理水タンク１６の内部に貯留された処理水Ｗ６（透過水Ｗ２）の水位を検出する水位センサ１７と、逆洗水用タンク７と、逆洗水ポンプ５と、第２インバータ６と、薬剤添加装置８と、膜濾過装置群２により製造される透過水Ｗ２の通水流量を制御する制御部３２を有する台数制御装置３０と、を備える。

また、濾過システム１は、原水ラインＬ１１と、ローカル原水ラインＬ１２と、透過水ラインＬ２１と、ローカル透過水ラインＬ２２と、逆洗水ラインＬ３と、配水ラインＬ７と、を備える。なお、本明細書における「ライン」とは、流路、経路、管路等の流体の流通が可能なラインの総称である。

原水ラインＬ１１は、原水Ｗ１を複数の膜濾過装置２０に供給するラインである。原水ラインＬ１１の上流側の端部は、原水Ｗ１の供給源（不図示）に接続されている。原水ラインＬ１１の下流側の端部は、複数の膜濾過装置２０に向けてそれぞれローカル原水ラインＬ１２に分岐される。原水ラインＬ１１を流通する原水Ｗ１は、複数のローカル原水ラインＬ１２を介して、造水運転中において、複数の膜濾過装置２０にそれぞれ分配される。

複数のローカル原水ラインＬ１２には、それぞれ、原水ポンプ３が設けられている。
原水ポンプ３は、ローカル原水ラインＬ１２を流通する原水Ｗ１を吸入し、膜濾過装置２０へ向けて圧送（吐出、送出）する装置である。原水ポンプ３には、第１インバータ４から周波数が変換された駆動電力が供給される。原水ポンプ３は、入力された駆動電力の周波数（以下、「駆動周波数」ともいう）に応じた回転速度で駆動される。

第１インバータ４は、原水ポンプ３に、周波数が変換された駆動電力を供給する電気回路（又はその回路を持つ装置）である。第１インバータ４は、膜濾過装置２０のローカル制御部２２（後述）それぞれと電気的に接続されている。第１インバータ４には、ローカル制御部２２（後述）から周波数指定信号（すなわち、指令信号）が入力される。第１インバータ４は、信号線５３を介して、ローカル制御部２２（後述）により入力された周波数指定信号（電流値信号又は電圧値信号）に対応する駆動周波数の駆動電力を、原水ポンプ３に出力する。

ここで、各膜濾過装置２０に備えられた流量センサ１２（後述、図１６参照）からの流量検知信号に基づいて、第１インバータ４に周波数指定信号を入力することにより、原水ポンプ３の回転速度を可変させることができる。この構成によれば、流量センサ１２により検出される透過水Ｗ２の流量に基づくフィードバック制御により、透過水Ｗ２の流量を一定に維持するように制御を行うことができる。これにより、各膜モジュール２１の膜表面でのケーキ層の成長につれて、膜間の通水抵抗が増加しても、原水ポンプ３の回転数が自動的に調整されて、透過水Ｗ２の流量を一定に制御することができる。

複数の膜濾過装置２０は、図１に示すように、それぞれ、複数（４本）の膜モジュール２１を備える。本実施形態においては、複数の膜濾過装置２０は、原水Ｗ１から、それぞれ、同じ定格流量で透過水Ｗ２を製造可能である。また、複数の膜濾過装置２０は、それぞれ、台数制御装置３０と電気的に接続されている。膜濾過装置２０の詳細については後述する。

透過水ラインＬ２１は、複数の膜濾過装置２０で製造された透過水Ｗ２を処理水タンク１６へ送出するラインである。透過水ラインＬ２１の上流側の端部は、複数のローカル透過水ラインＬ２２に分岐し、膜濾過装置２０それぞれの膜モジュール２１に接続されている。透過水ラインＬ２１の下流側の端部は、処理水タンク１６に接続されている。透過水ラインＬ２１には、上流側から順に、接続部Ｊ４、処理水タンク１６が設けられている。

膜濾過装置群２は、負荷機器としての処理水使用設備１８に供給する透過水Ｗ２を製造する。膜濾過装置群２により製造された透過水Ｗ２は、透過水ラインＬ２１を介して処理水タンク１６に補給される。

接続部Ｊ４には、逆洗水ラインＬ３の上流側の端部が接続されている。逆洗水ラインＬ３は、接続部Ｊ４において透過水ラインＬ２１から分岐され、後述する逆洗水用タンク７を経由して、膜濾過装置２０の内部の接続部Ｊ３（図１６参照）において透過水ラインＬ２１に合流されるラインである。逆洗水ラインＬ３の上流側の端部は、接続部Ｊ４に接続されている。逆洗水ラインＬ３の下流側の端部は分岐されており、それぞれ、膜濾過装置２０の内部において透過水ラインＬ２１の接続部Ｊ３に接続されている（図１６参照）。逆洗水ラインＬ３には、複数の膜モジュール２１における逆洗工程（後述）を実行するために、複数の膜モジュール２１において製造された透過水Ｗ２の一部が流通される。

逆洗水ラインＬ３には、図１に示すように、上流側から順に、接続部Ｊ４、逆洗水用タンク７、逆洗水ポンプ５、接続部Ｊ５、複数の膜濾過装置２０が設けられている。

逆洗水用タンク７は、逆洗工程のために、複数の膜モジュール２１において製造された透過水Ｗ２の一部を、逆洗水ラインＬ３を流通させて、逆洗水Ｗ３（透過水Ｗ２）として貯留するタンクである。

逆洗水ポンプ５は、逆洗工程において、逆洗水ラインＬ３を流通する逆洗水Ｗ３（透過水Ｗ２）を吸入し、複数の膜モジュール２１へ向けて圧送（吐出、送出）する装置である。逆洗水ポンプ５は、逆洗排水Ｗ４の流量を変更可能である。逆洗水ポンプ５には、第２インバータ６から周波数が変換された駆動電力が供給される。逆洗水ポンプ５は、入力された駆動電力の周波数（以下、「駆動周波数」ともいう）に応じた回転速度で駆動される。

第２インバータ６は、逆洗水ポンプ５に、周波数が変換された駆動電力を供給する電気回路（又はその回路を持つ装置）である。第２インバータ６は、信号線５４を介して、台数制御装置３０と電気的に接続されている。第２インバータ６には、台数制御装置３０から周波数指定信号が入力される。第２インバータ６は、信号線５４を介して、ローカル制御部２２により入力された周波数指定信号（電流値信号又は電圧値信号）に対応する駆動周波数の駆動電力を逆洗水ポンプ５に出力する。

接続部Ｊ５には、薬剤添加装置８が接続されている。薬剤添加装置８は、逆洗工程において、複数の膜モジュール２１へ流入する逆洗水Ｗ３に薬剤を添加（供給）する装置である。逆洗工程において逆洗水Ｗ３に薬剤を添加することにより、複数の膜モジュール２１の濾過性能を維持するために、膜の表面に堆積した汚濁物質を化学的な洗浄により除去する。薬剤としては、例えば、酸化剤が利用され、酸化剤としては、次亜塩素酸ナトリウム等が用いられる。

薬剤添加装置８は、例えば複数回の逆洗工程に対して１回の頻度で、逆洗水ラインＬ３を流通する逆洗水Ｗ３の流量に比例して逆洗水Ｗ３に薬剤を供給する。薬剤の添加は、例えば複数回の逆洗工程に対して１回の頻度で、例えば１日に１回程度の頻度で実行される。薬剤添加装置８は、信号線５５を介して、台数制御装置３０と電気的に接続されている。薬剤添加装置８における薬剤の添加は、台数制御装置３０により制御されている。

処理水タンク１６は、膜濾過装置群２で製造された透過水Ｗ２を集合させて処理水Ｗ６として貯留する。処理水タンク１６は、透過水ラインＬ２１を介して、膜濾過装置群２を構成する複数の膜濾過装置２０に接続されている。
この処理水タンク１６の下流側は、配水ラインＬ７を介して、処理水使用設備１８に接続されている。処理水タンク１６に貯留された処理水Ｗ６（透過水Ｗ２）は、配水ラインＬ７を介して、処理水Ｗ６として、処理水使用設備１８に供給される。

処理水タンク１６には、水位センサ１７が設けられている。水位センサ１７は、処理水タンク１６に貯留された処理水Ｗ６（透過水Ｗ２）の水位を検出する機器である。水位センサ１７は、台数制御装置３０のローカル制御部２２と電気的に接続されている。水位センサ１７で測定された処理水タンク１６の水位（以下、「検出水位値」ともいう）は、台数制御装置３０のローカル制御部２２へ検出信号として出力される。

水位センサ１７は、信号線５１を介して、台数制御装置３０に電気的に接続されている。水位センサ１７は、処理水タンク１６の内部に貯留された処理水Ｗ６（膜濾過装置群２で製造されて貯留された処理水Ｗ６（透過水Ｗ２））の水位を測定し、測定した水位に係る信号（水位信号）を、信号線５１を介して台数制御装置３０に送信する。本実施形態において、水位センサ１７は、例えば、連続式レベルセンサであり、例えば、静電容量式センサ、圧力式センサ、超音波式センサ等が用いられる。図１では、水位センサ１７として、静電容量式センサを設けた例を示す。

台数制御装置３０は、信号線５２を介して、複数の膜濾過装置２０と電気的に接続されている。この台数制御装置３０は、水位センサ１７により測定される処理水タンク１６の内部に貯留された処理水Ｗ６の水位に基づいて、各膜濾過装置２０により製造される透過水Ｗ２の通水流量を制御する。台数制御装置３０の詳細については、後述する。

以上の濾過システム１は、膜濾過装置群２で製造された透過水Ｗ２を、処理水タンク１６を介して、処理水使用設備１８に供給可能とされている。
濾過システム１において要求される負荷（要求負荷）は、処理水使用設備１８における処理水Ｗ６の消費量であって、需要箇所（処理水使用設備１８）から要求された処理水Ｗ６（透過水Ｗ２）の通水流量である。台数制御装置３０は、この処理水Ｗ６の消費量の変動に対応して生じる処理水タンク１６の内部に貯留された処理水Ｗ６の水位の変動を、水位センサ１７が測定する処理水タンク１６の内部に貯留された処理水Ｗ６の水位（物理量）に基づいて算出し、膜濾過装置群２を構成する各膜濾過装置２０により製造される透過水Ｗ２の通水流量（処理水Ｗ６の水量）を制御する。

具体的には、処理水使用設備１８の需要の増大により要求負荷（処理水Ｗ６の消費量、処理水使用設備１８から要求された処理水Ｗ６の通水流量）が増加し、処理水タンク１６に供給される処理水Ｗ６の水量が不足すれば、処理水タンク１６の内部に貯留された処理水Ｗ６の水位が低下することになる。一方、処理水使用設備１８の需要の低下により要求負荷（処理水Ｗ６の消費量、処理水使用設備１８から要求された処理水Ｗ６の通水流量）が減少し、処理水タンク１６に供給される処理水Ｗ６が過剰になれば、処理水タンク１６の内部に貯留された処理水Ｗ６の水位が上昇することになる。従って、濾過システム１は、水位センサ１７により測定された処理水タンク１６の内部に貯留された処理水Ｗ６の水位の変動に基づいて、要求負荷の変動をモニターすることができる。そして、濾過システム１は、処理水タンク１６の内部に貯留された処理水Ｗ６の水位に基づいて、処理水使用設備１８の処理水Ｗ６の消費量（要求負荷）に応じて必要とされる処理水量である必要通水流量を算出する。

ここで、本実施形態の濾過システム１を構成する複数の膜濾過装置２０について説明する。本実施形態の膜濾過装置２０は、負荷率を連続的に変更して原水Ｗ１から透過水Ｗ２を製造可能な比例制御を実行可能な膜濾過装置からなる。膜濾過装置２０における負荷率とは、膜濾過装置２０の定格流量に対する透過水Ｗ２の通水流量の割合である。

図２に示すように、比例制御を実行可能な膜濾過装置２０とは、少なくとも、最小通水状態Ｓ１（定格通水状態Ｓ３における定格流量に対して最も小さい通水状態）から最大通水状態Ｓ２（定格通水状態Ｓ３における定格流量に対して最も大きい通水状態）の範囲で、通水量が連続的に制御可能とされている膜濾過装置である。

本実施形態においては、最小通水状態Ｓ１の負荷率と最大通水状態Ｓ２の負荷率との間の範囲を、最適運転負荷率ゾーンに設定する。
最小通水状態Ｓ１の負荷率は、各膜濾過装置２０の定格流量に対して、膜濾過装置２０の通水流量の検出の精度を確保できる下限流量の割合である。膜濾過装置２０の通水流量を正確に把握できないと、濾過システム１を、各膜濾過装置２０の負荷率に基づいて制御できないため、最小通水状態Ｓ１の負荷率が設定される。本実施形態においては、例えば、最小通水状態Ｓ１の負荷率を、膜濾過装置２０の定格流量の２０％に設定する。

最大通水状態Ｓ２の負荷率は、膜濾過装置２０の膜の細孔内への懸濁物質の押し込みが起こらない上限流量の割合である。膜濾過装置２０の膜の細孔内への懸濁物質の押し込みが生じると、膜に不可逆的な膜閉塞が生じて、膜の回復が不可能になってしまうため、最大通水状態Ｓ２の負荷率が設定される。本実施形態においては、例えば、最大通水状態Ｓ２の負荷率を、膜濾過装置２０の定格流量の８０％に設定する。

比例制御を実行可能な膜濾過装置２０は、例えば、後述する膜濾過装置２０の原水弁Ｖ１（図１６参照）の開度を制御することにより、ローカル原水ラインＬ１２を流通する原水Ｗ１の通水量を調整するようになっている。

また、通水量を連続的に制御するとは、後述のローカル制御部２２における演算や信号がデジタル方式とされて段階的に取り扱われる場合（例えば、膜濾過装置２０の出力（透過水Ｗ２の流量）が１％刻みで制御される場合）であっても、事実上連続的に出力を制御可能な場合を含む。

本実施形態では、図２に示すように、複数の膜濾過装置２０には、定格通水状態Ｓ３における定格流量に対して、最小通水状態Ｓ１における負荷率である最小負荷率Ｒ_ｍｉｎ及び最小通水状態Ｓ１における通水流量である最小通水流量Ｖ_ｍｉｎが設定されている。また、複数の膜濾過装置２０には、定格通水状態Ｓ３における定格流量に対して、最大通水状態Ｓ２における負荷率である最大負荷率Ｒ_ｍａｘ及び最大通水状態Ｓ２における通水流量である最大通水流量Ｖ_ｍａｘが設定されている。そして、膜濾過装置２０の運転停止状態Ｓ０と最小通水状態Ｓ１との間の通水状態（運転状態）の変更は、膜濾過装置２０の通水をオン／オフ（原水弁Ｖ１の弁体を開閉）することで制御される。そして、最小通水状態Ｓ１から最大通水状態Ｓ２の最適運転負荷率ゾーンの範囲においては、通水量が連続的に制御可能となっている。

また、複数の膜濾過装置２０には、それぞれ優先順位が設定されている。優先順位は、通水指示や通水停止指示を行う膜濾過装置２０を選択するために用いられる。優先順位は、例えば整数値を用いて、数値が小さいほど優先順位が高くなるよう設定することができる。図２に示すように、膜濾過装置２０の１号機〜５号機のそれぞれに「１」〜「５」の優先順位が割り当てられている場合、１号機の優先順位が最も高く、５号機の優先順位が最も低い。この優先順位は、通常の場合、後述の制御部３２の制御により、所定の時間間隔（例えば、２４時間間隔）で変更される。

以上の膜濾過装置２０は、図１に示すように、通水が行われる膜モジュール２１と、膜濾過装置２０の通水状態を制御するローカル制御部２２と、を備える。
ローカル制御部２２は、要求負荷に応じて膜濾過装置２０の通水状態を変更させる。具体的には、ローカル制御部２２は、信号線５２を介して台数制御装置３０から送信される台数制御信号に基づいて、膜濾過装置２０の通水状態を制御する。
また、ローカル制御部２２は、台数制御装置３０で用いられる信号を、信号線５２を介して台数制御装置３０に送信する。台数制御装置３０で用いられる信号としては、膜濾過装置２０の実際の通水状態、及びその他のデータが挙げられる。

次に、台数制御装置３０の詳細について説明する。
台数制御装置３０は、水位センサ１７からの水位信号に基づいて、要求負荷に応じた膜濾過装置群２の必要通水流量、及び必要通水流量に対応する各膜濾過装置２０の通水状態を算出し、各膜濾過装置２０（ローカル制御部２２）に台数制御信号を送信する。この台数制御装置３０は、図１に示すように、記憶部３１と、制御部３２と、を備える。

記憶部３１は、台数制御装置３０（制御部３２）の制御により各膜濾過装置２０に対して行われた指示の内容や、各膜濾過装置２０から受信した通水状態等の情報、膜濾過装置群２に設定された後述の増加基準通水流量ＶＡ及び減少基準通水流量ＶＢに関する情報、複数の膜濾過装置２０の通水パターンの設定条件等の情報、複数の膜濾過装置２０の優先順位の設定の情報、優先順位の変更（ローテーション）に関する設定の情報等を記憶する。

制御部３２は、信号線５２を介して各膜濾過装置２０に各種の指示を行ったり、各膜濾過装置２０から各種のデータを受信したりして、５台の膜濾過装置２０の通水状態や優先順位を制御する。各膜濾過装置２０は、台数制御装置３０から通水状態の変更指示の信号を受けると、その指示に従って当該膜濾過装置２０を制御する。

ここで、本発明の第１実施形態に係る膜濾過装置システム１による複数の膜濾過装置２０の通水状態の制御の詳細について説明する。
本実施形態では、膜濾過装置システム１は、通水流量が増加していく状態において、通水している膜濾過装置２０の増加余力通水流量Ｃ１の合計（後述の合計増加余力通水流量Ｄ１）が、所定の通水流量（後述の増加基準通水流量ＶＡ）を確保しつつ、この合計増加余力通水流量Ｄ１が過剰とならないように、膜濾過装置群２の通水状態を制御する。また、膜濾過装置システム１は、通水流量が減少していく状態において、運転している膜濾過装置２０の減少余力通水流量の合計（後述の合計減少余力通水流量Ｄ２）が、所定の通水流量（後述の減少基準通水流量ＶＢ）を超えないように、膜濾過装置群２の通水状態を制御する。

より詳細には、台数制御装置３０には、膜濾過装置群２には、増加基準通水流量ＶＡ及び減少基準通水流量ＶＢが設定されている。
増加基準通水流量ＶＡとは、膜濾過装置システム１において、運転（通水）させる膜濾過装置２０の台数を増加させる基準となる通水流量を表す。
減少基準通水流量ＶＢとは、膜濾過装置システム１において、運転（通水）させる膜濾過装置２０の台数を減少させる基準となる通水流量を表す。

そして、本実施形態では、制御部３２は、図１に示すように、余力算出部３２１と、膜濾過装置台数制御部３２２と、を備える。
余力算出部３２１は、運転（通水）している膜濾過装置２０それぞれの増加余力通水流量Ｃ１を算出すると共に、合計増加余力通水流量Ｄ１を算出する。増加余力通水流量Ｃ１とは、通水している膜濾過装置２０における出力通水流量と最大通水流量との差を表す。合計増加余力通水流量Ｄ１とは、膜濾過装置群２において通水している膜濾過装置２０の増加余力通水流量Ｃ１の和を表す。

ここで、増加余力通水流量Ｃ１は、通水している膜濾過装置２０が通水流量を増加させることで、急激な負荷変動に対応して短時間に通水流量を増加させられる余力の通水流量であり、合計増加余力通水流量Ｄ１は、膜濾過装置群２として、急激な負荷変動に対応可能な通水流量の大きさを示す。

また、余力算出部３２１は、運転（通水）している膜濾過装置２０それぞれの減少余力通水流量Ｃ２を算出すると共に、合計減少余力通水流量Ｄ２を算出する。減少余力通水流量Ｃ２とは、通水している膜濾過装置２０における出力通水流量と最小通水流量との差を表す。合計減少余力通水流量Ｄ２とは、膜濾過装置群２において通水している膜濾過装置２０減少余力通水流量Ｃ２の和を表す。

膜濾過装置台数制御部３２２は、余力算出部３２１により算出された合計増加余力通水流量Ｄ１が増加基準通水流量ＶＡを下回った場合に、運転（通水）させる膜濾過装置２０の台数を増加させる。
また、膜濾過装置台数制御部３２２は、運転（通水）させる膜濾過装置２０の台数を増加させる場合、新たに通水させた膜濾過装置２０を最小通水流量Ｖ_ｍｉｎで運転（通水）させる。

また、膜濾過装置台数制御部３２２は、余力算出部３２１により算出された合計減少余力通水流量Ｄ２が減少基準通水流量ＶＢを下回った場合に、運転（通水）させる膜濾過装置２０の台数を減少させる。また、膜濾過装置台数制御部３２２は、運転（通水）させる膜濾過装置２０の台数を減少させる場合、運転を継続する膜濾過装置２０を同じ通水流量で運転（通水）させる。

次に、本発明の膜濾過装置システム１の動作の具体例について説明する。図３〜図１５は、それぞれ、本実施形態に係る膜濾過装置群２の通水状態を模式的に示す図である。
本実施形態では、図３に示すように、膜濾過装置システム１は、定格流量が７０００Ｌ／ｈであり、最大通水流量が５６００Ｌ／ｈ（最大負荷率Ｒ_ｍａｘ＝８０％）であり、最小通水流量Ｖ_ｍｉｎが１４００Ｌ／ｈ（最小負荷率Ｒ_ｍｉｎ＝２０％）の５台の膜濾過装置２０からなる膜濾過装置群２を有し、膜濾過装置群２の増加基準通水流量ＶＡは、２８００Ｌ／ｈに設定されている。また、５台の膜濾過装置２０の減少基準通水流量ＶＢは、２０００Ｌ／ｈに設定されている。また、膜濾過装置２０の１号機〜５号機のそれぞれには、「１」〜「５」の優先順位が割り当てられている。

まず、通水流量が増加していく状態の膜濾過装置システム１の動作につき図４〜図９を参照しながら説明する。
まず、必要とされる通水流量が２８００Ｌ／ｈまでの状態では、図４に示すように、制御部３２は、優先順位が最も高い１号機の膜濾過装置２０の通水流量を増加させていく。この状態では、通水している膜濾過装置２０は、１号機一台のみであるため、余力算出部３２１により算出される増加余力通水流量Ｃ１及び合計増加余力通水流量Ｄ１は、いずれも２８００Ｌ／ｈ以上となっている。

次いで、必要とされる通水流量が２８００Ｌ／ｈを超え、例えば、３０００Ｌ／ｈになった場合に、１号機の膜濾過装置２０の通水流量が２８００Ｌ／を超えると、余力算出部３２１により算出される合計増加余力通水流量Ｄ１は、増加基準通水流量である２８００Ｌ／ｈを下回る。すると、膜濾過装置台数制御部３２２は、運転（通水）させる膜濾過装置２０の台数を増加させる。ここでは、図５に示すように、膜濾過装置台数制御部３２２は、１号機の膜濾過装置２０の次に優先順位の高い２号機の膜濾過装置２０を通水させる。この場合、膜濾過装置台数制御部３２２は、２号機の膜濾過装置２０を最小通水流量Ｖ_ｍｉｎである１４００Ｌ／ｈで通水させ、１号機の膜濾過装置２０の通水流量を１６００Ｌ／ｈに減少させる。この状態では、１号機の膜濾過装置２０の増加余力通水流量Ｃ１は、４０００Ｌ／ｈ、２号機の膜濾過装置２０の増加余力通水流量Ｃ１は、４２００Ｌ／ｈとなり、合計増加余力通水流量Ｄ１は、増加基準通水流量ＶＡを上回る８２００Ｌ／ｈとなる。

この状態から、必要とされる通水流量が８４００Ｌ／ｈになるまでの状態では、図６に示すように、余力算出部３２１により算出される合計増加余力通水流量Ｄ１（１号機の膜濾過装置２０の増加余力通水流量Ｃ１と２号機の膜濾過装置２０の増加余力通水流量Ｃ１との和）は、増加基準通水流量ＶＡである２８００Ｌ／ｈ以上となっている。そのため、制御部３２は、運転している１号機の膜濾過装置２０及び２号機の膜濾過装置２０の通水流量を増加させて必要とされる通水流量の増加に対応する。

次いで、必要とされる通水流量が８４００Ｌ／ｈを超え、例えば、８６００Ｌ／ｈになった場合に、２台の膜濾過装置２０の通水流量の合計が８４００Ｌ／を超えると、余力算出部３２１により算出される合計増加余力通水流量Ｄ１は、増加基準通水流量ＶＡである２８００Ｌ／ｈを下回る。すると、膜濾過装置台数制御部３２２は、運転（通水）させる膜濾過装置２０の台数を増加させる。ここでは、図７に示すように、膜濾過装置台数制御部３２２は、２号機の膜濾過装置２０の次に優先順位の高い３号機の膜濾過装置２０を通水させる。この場合、膜濾過装置台数制御部３２２は、３号機の膜濾過装置２０を最小通水流量Ｖ_ｍｉｎである１４００Ｌ／ｈで通水させ、１号機の膜濾過装置２０及び２号機の膜濾過装置２０の通水流量を３５００Ｌ／ｈに減少させる。この状態では、１号機の膜濾過装置２０及び２号機の膜濾過装置２０の増加余力通水流量Ｃ１は、２１００Ｌ／ｈ、３号機の膜濾過装置２０の増加余力通水流量Ｃ１は、４２００Ｌ／ｈとなり、合計増加余力通水流量Ｄ１は、増加基準通水流量ＶＡを上回る８４００Ｌ／ｈとなる。

この状態から、必要とされる通水流量が１４０００Ｌ／ｈになるまでの状態では、図８に示すように、余力算出部３２１により算出される合計増加余力通水流量Ｄ１（１号機の膜濾過装置２０〜３号機の膜濾過装置２０の増加余力通水流量Ｃ１の和）は、増加基準通水流量ＶＡである２８００Ｌ／ｈ以上となっている。そのため、制御部３２は、運転している１号機の膜濾過装置２０〜３号機の膜濾過装置２０の通水流量を増加させて必要とされる通水流量の増加に対応する。

次いで、必要とされる通水流量が１４０００Ｌ／ｈを超え、例えば、１４２００Ｌ／ｈになった場合に、３台の膜濾過装置２０の通水流量の合計が１４０００Ｌ／を超えると、余力算出部３２１により算出される合計増加余力通水流量Ｄ１は、増加基準通水流量ＶＡである２８００Ｌ／ｈを下回る。すると、膜濾過装置台数制御部３２２は、運転（通水）させる膜濾過装置２０の台数を増加させる。ここでは、図９に示すように、膜濾過装置台数制御部３２２は、３号機の膜濾過装置２０の次に優先順位の高い４号機の膜濾過装置２０を運転させる。この場合、膜濾過装置台数制御部３２２は、４号機の膜濾過装置２０を最小通水流量Ｖ_ｍｉｎである１４００Ｌ／ｈで通水させ、１号機の膜濾過装置２０〜３号機の膜濾過装置２０の通水流量を４２６７Ｌ／ｈに減少させる。

このように、第１実施形態では、膜濾過装置システム１は、通水流量が増加していく状態においては、通水している膜濾過装置２０の合計増加余力通水流量Ｄ１が増加基準通水流量ＶＡを確保しつつ、かつ、合計増加余力通水流量Ｄ１が過剰とならないように、膜濾過装置群２の通水状態を制御する。

次に、通水流量が減少していく状態の膜濾過装置システム１の動作につき図１０〜図１５を参照しながら説明する。
まず、１号機の膜濾過装置２０〜５号機の膜濾過装置２０の５台の膜濾過装置２０が均等な負荷で運転している状態では、図１０に示すように、５台すべての膜濾過装置２０の通水流量が１８００Ｌ／ｈになるまで、つまり、必要とされる通水流量が９０００Ｌ／ｈになるまでは、制御部３２は、５台の膜濾過装置２０の通水流量を減少させて必要とされる通水流量の減少に対応する。この状態では、余力算出部３２１により算出される５台の膜濾過装置２０の減少余力通水流量Ｃ２は、４００Ｌ／ｈ以上であり、合計減少余力通水流量Ｄ２は、２０００Ｌ／ｈ以上となっている。

次いで、必要とされる通水流量が９０００Ｌ／ｈを下回り、例えば、８８００Ｌ／ｈになると、余力算出部３２１により算出される合計減少余力通水流量Ｄ２は１８００Ｌ／ｈとなり、減少基準通水流量ＶＢである２０００Ｌ／ｈを下回る。すると、膜濾過装置台数制御部３２２は、運転（通水）させる膜濾過装置２０の台数を減少させる。ここでは、図１１に示すように、膜濾過装置台数制御部３２２は、最も優先順位の低い５号機の膜濾過装置２０の運転を停止させる。この場合、膜濾過装置台数制御部３２２は、１号機の膜濾過装置２０〜４号機の膜濾過装置２０の通水流量を２２００Ｌ／ｈに増加させて、これら４台の膜濾過装置２０を同じ通水流量で通水（運転）させる。この状態では、１号機の膜濾過装置２０〜４号機の膜濾過装置２０の減少余力通水流量Ｃ２は、それぞれ、８００Ｌ／ｈとなり、合計減少余力通水流量Ｄ２は、減少基準通水流量ＶＢを上回る３２００Ｌ／ｈとなる。

この状態から、図１２に示すように、必要とされる通水流量が７６００Ｌ／ｈになるまでは、通水している４台の膜濾過装置２０の減少余力通水流量Ｃ２は、５００Ｌ／ｈ以上であり、合計減少余力通水流量Ｄ２は、２０００Ｌ／ｈ以上となっている。そのため、制御部３２は、４台の膜濾過装置２０の通水流量を減少させて必要とされる通水流量の減少に対応する。

そして、必要とされる通水流量が７６００Ｌ／ｈを下回り、例えば、７５００Ｌ／ｈになると、合計減少余力通水流量Ｄ２は１９００Ｌ／ｈとなり、減少基準通水流量ＶＢである２０００Ｌ／ｈを下回る。すると、膜濾過装置台数制御部３２２は、運転（通水）させる膜濾過装置２０の台数を減少させる。ここでは、図１３に示すように、膜濾過装置台数制御部３２２は、最も優先順位の低い４号機の膜濾過装置２０の通水を停止させる。この場合、膜濾過装置台数制御部３２２は、１号機の膜濾過装置２０〜３号機の膜濾過装置２０の通水流量を２５００Ｌ／ｈに増加させて、これら３台の膜濾過装置２０を同じ通水流量で運転させる。この状態では、１号機の膜濾過装置２０〜３号機の膜濾過装置２０の減少余力通水流量Ｃ２は、それぞれ、１１００Ｌ／ｈとなり、合計減少余力通水流量Ｄ２は、減少基準通水流量ＶＢを上回る３３００Ｌ／ｈとなる。

この状態から、図１４に示すように、必要とされる通水流量が６２００Ｌ／ｈになるまでは、運転（通水）している３台の膜濾過装置２０の減少余力通水流量Ｃ２は、６６７Ｌ／ｈ以上であり、合計減少余力通水流量Ｄ２は、２０００Ｌ／ｈ以上となっている。そのため、制御部３２は、３台の膜濾過装置２０の通水流量を減少させて必要とされる通水流量の減少に対応する。

そして、必要とされる通水流量が６２００Ｌ／ｈを下回り、例えば、６０００Ｌ／ｈになると、合計減少余力通水流量Ｄ２は１８００Ｌ／ｈとなり、減少基準通水流量ＶＢである２０００Ｌ／ｈを下回る。すると、膜濾過装置台数制御部３２２は、運転（通水）させる膜濾過装置２０の台数を減少させる。ここでは、図１５に示すように、膜濾過装置台数制御部３２２は、最も優先順位の低い３号機の膜濾過装置２０の運転を停止させる。この場合、膜濾過装置台数制御部３２２は、１号機の膜濾過装置２０及び２号機の膜濾過装置２０の通水流量を３０００Ｌ／ｈに増加させて、これら２台の膜濾過装置２０を同じ通水流量で運転させる。この状態では、１号機の膜濾過装置２０及び２号機の膜濾過装置２０の減少余力通水流量Ｃ２は、それぞれ、１６００Ｌ／ｈとなり、合計減少余力通水流量Ｄ２は、減少基準通水流量ＶＢを上回る３２００Ｌ／ｈとなる。

このように、膜濾過装置システム１は、通水流量が減少していく状態においても、通水状態が増加していく状態と同じように、減少基準通水流量ＶＢを確保した状態で、膜濾過装置群２の通水状態を制御する。

次に、複数の膜濾過装置２０の構成について、図１６及び図１７を参照して説明する。ここでは、１つの膜濾過装置２０を代表して構成を説明するが、他の膜濾過装置２０も同じ構成である。図１６は、本発明の一実施形態に係る膜濾過装置２０の概略を示す図である。図１７は、各工程における各弁の開閉状態を説明する図である。

図１６に示すように、本実施形態の膜濾過装置２０は、複数の膜モジュール２１と、ローカル制御部２２と、を備える。また、図１６に示すように、膜濾過装置２０は、ローカル原水ラインＬ１２と、ローカル透過水ラインＬ２２と、逆洗水ラインＬ３と、第１排出ラインＬ４と、第２排出ラインＬ６と、洗浄エア供給ラインＬ５と、を備える。

また、膜濾過装置２０は、原水弁Ｖ１と、透過水弁Ｖ２と、逆洗水弁Ｖ３と、第１排出弁Ｖ４と、第２排出弁Ｖ６と、エア流量調整弁Ｖ５と、温度検出手段としての温度センサ１１と、流量検出手段としての流量センサ１２と、を備える。

図１６では、電気的な接続の経路を省略するが、ローカル制御部２２は、原水弁Ｖ１、透過水弁Ｖ２、逆洗水弁Ｖ３、第１排出弁Ｖ４、第２排出弁Ｖ６、エア流量調整弁Ｖ５、第１インバータ４（図１参照）、温度センサ１１、流量センサ１２等と電気的に接続される。

図１６に示すように、ローカル原水ラインＬ１２には、被処理水としての原水Ｗ１が流通する。ローカル原水ラインＬ１２は、原水Ｗ１を、複数の膜モジュール２１へ流通させるラインである。ローカル原水ラインＬ１２は、原水Ｗ１の供給源（不図示）と膜モジュール２１とを、原水ラインＬ１１（図１参照）を介してつなぐラインである。ローカル原水ラインＬ１２の上流側の端部は、原水ラインＬ１１の下流側の端部に接続されている。また、ローカル原水ラインＬ１２の下流側の端部は分岐されており、それぞれ、膜モジュール２１に接続されている。

ローカル原水ラインＬ１２における分岐前の部分には、図１６に示すように、原水弁Ｖ１が設けられている。原水弁Ｖ１は、例えば電動弁からなり、ローカル制御部２２の制御により、ローカル原水ラインＬ１２を開閉するように構成されている。

複数の膜モジュール２１は、処理水使用設備１８（図１参照）が要求する処理水Ｗ６の要求負荷に対応するため、処理水量を増加させるように、並列接続されている。

膜モジュール２１には、原水Ｗ１が供給される。膜モジュール２１は、原水ポンプ３により圧送された原水Ｗ１から、汚濁物質が除去された透過水Ｗ２を製造する。膜モジュール２１は、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）製の中空糸膜の束をベッセル内に収容し、ベッセル両端部においてベッセル内周面と中空糸膜外周面との間に封止剤を充填して形成される。膜モジュール２１は、外圧式又は内圧式のいずれでも使用できるが、中空糸内部が閉塞しにくい外圧式が好ましい。また、濾過方式としては、全量濾過方式又はクロスフロー濾過方式のいずれでもよい。一般に、全量濾過方式は、濾過操作時のエネルギー消費量が少ないが、ケーキ層の成長が速いため、逆洗浄の実施間隔や順洗浄（フラッシング）の実施間隔を短くする必要がある。これに対し、クロスフロー濾過方式は、濾過操作時の水循環のためにエネルギー消費量が多いが、ケーキ層の成長が緩やかなため、逆洗浄の実施間隔や順洗浄の実施間隔を延ばすことができる。

膜モジュール２１に組み込まれる中空糸膜には、逆浸透膜（「ＲＯ膜」ともいう）よりも細孔が粗い膜が用いられる。膜モジュールとして、限外濾過膜を有するＵＦ膜モジュールや、精密濾過膜を有するＭＦ膜モジュール等を適用することができる。なお、本実施形態においては、膜モジュール２１を全量濾過方式の外圧式ＵＦ膜モジュールとして、以降の装置構成や動作等を説明する。

ローカル原水ラインＬ１２における下流側の分岐後の部分には、それぞれ、洗浄エア供給ラインＬ５が接続されている。洗浄エア供給ラインＬ５は、ローカル原水ラインＬ１２を介して、膜モジュール２１にエアＡ１を供給するラインである。洗浄エア供給ラインＬ５の上流側の端部は、不図示のエアコンプレッサーに接続されている。洗浄エア供給ラインＬ５の下流側の端部分岐されており、それぞれ、ローカル原水ラインＬ１２における下流側の分岐後の部分に接続されている。洗浄エア供給ラインＬ５における上流側の分岐前の部分には、エア流量調整弁Ｖ５が設けられている。エア流量調整弁Ｖ５は、例えば電磁弁からなり、ローカル制御部２２の制御により、洗浄エア供給ラインＬ５を流通するエアＡ１の量を調整するように開閉するように構成されている。

ローカル透過水ラインＬ２２は、複数の膜モジュール２１において製造された透過水Ｗ２を、透過水ラインＬ２１及び処理水タンク１６（図１参照）を介して、処理水使用設備１８に流通させるラインである。透過水ラインＬ２１は、膜モジュール２１と処理水タンク１６とをつなぐラインである。透過水ラインＬ２１の上流側の端部は複数のローカル透過水ラインＬ２２に分岐されており、それぞれ、膜モジュール２１に接続されている。また、透過水ラインＬ２１の下流側の端部は、処理水タンク１６（図１参照）に接続されている。ローカル透過水ラインＬ２２には、図１６に示すように、膜濾過装置２０の内部において、上流側から順に、複数の膜モジュール２１、接続部Ｊ１、接続部Ｊ２、接続部Ｊ３、透過水弁Ｖ２が設けられており、図１に示すように、透過水ラインＬ２１における膜濾過装置２０と処理水タンク１６との間には、接続部Ｊ４が設けられている。

図１６に示すように、接続部Ｊ１において、ローカル透過水ラインＬ２２には、温度センサ１１が接続されている。接続部Ｊ１は、複数の膜モジュール２１と接続部Ｊ３との間に配置されている。温度センサ１１は、ローカル制御部２２と電気的に接続されている。温度センサ１１で検出された透過水Ｗ２の温度（検出温度値）は、ローカル制御部２２へ検出信号として送信される。

接続部Ｊ２において、ローカル透過水ラインＬ２２には、流量センサ１２が接続されている。流量センサ１２は、後述する濾過工程において、ローカル透過水ラインＬ２２を流通する透過水Ｗ２の流量を検出する機器である。流量センサ１２は、後述する逆洗工程において、ローカル透過水ラインＬ２２を流通する逆洗水Ｗ３の流量を検出する機器である。接続部Ｊ２は、複数の膜モジュール２１と接続部Ｊ３との間に配置されている。流量センサ１２は、ローカル制御部２２と電気的に接続されている。流量センサ１２で検出された透過水Ｗ２又は逆洗水Ｗ３の流量（検出流量値）は、ローカル制御部２２へ検出信号として送信される。

接続部Ｊ３には、逆洗水ラインＬ３の下流側の端部が接続されている。逆洗水ラインＬ３には、膜濾過装置２０の内部において、上流側から順に、逆洗水弁Ｖ３、接続部Ｊ３が設けられている。

第１排出ラインＬ４は、逆洗工程で発生した逆洗排水Ｗ４又はバブリング工程（後述）で発生したエアＡ２が流通するラインである。第１排出ラインＬ４には、逆洗工程で発生した逆洗排水Ｗ４又はバブリング工程で発生したエアＡ２が系外に排出されるように流通される。第１排出ラインＬ４の上流側の端部は分岐されており、それぞれ、膜モジュール２１に接続される。第１排出ラインＬ４における下流側の合流した部分には、第１排出弁Ｖ４が設けられている。第１排出弁Ｖ４は、例えば電磁弁からなり、ローカル制御部２２の制御により、第１排出ラインＬ４を開閉するように構成されている。

第２排出ラインＬ６は、逆洗工程やバブリング工程において、中空糸膜から除去した汚濁物質を、系外に排出するラインである。第２排出ラインＬ６には、懸濁物質を含む排水Ｗ５が系外に排出するように流通される。第２排出ラインＬ６の上流側の端部は分岐されており、それぞれ、膜モジュール２１に接続される。第２排出ラインＬ６は、懸濁物質を含む排水Ｗ５を系外に排出する。第２排出ラインＬ６の途中には、第２排出弁Ｖ６が設けられている。第２排出弁Ｖ６は、例えば電磁弁からなり、ローカル制御部２２の制御により、第２排出ラインＬ６を開閉するように構成されている。

膜濾過装置２０は、各弁（原水弁Ｖ１、透過水弁Ｖ２、逆洗水弁Ｖ３、第１排出弁Ｖ４、エア流量調整弁Ｖ５及び第２排出弁Ｖ６）を切り替えることで、水張り工程と、濾過工程と、逆洗工程と、バブリング工程と、排水工程と、を実行可能である。例えば、通常運転時において、３０分間の濾過工程と、５分間のその他の工程（逆洗工程、バブリング工程、排水工程及び水張り工程）との繰り返しが、交互に行われる。膜濾過装置２０は、定流量での濾過を一定時間継続すると、中空糸膜の外側でケーキ層（汚濁物質の堆積層）が成長することで、膜間差圧が上昇する。そのため、濾過工程を一定時間継続した後には、逆洗工程、バブリング工程及び排水工程に移行して、中空糸膜の外側のケーキ層を系外に排出して、通水抵抗を回復させる工程が実施される。その後、濾過工程に備えて、水張り工程が実施される。
以下に、水張り工程、濾過工程、逆洗工程、バブリング工程及び排水工程について具体的に説明する。

水張り工程は、膜モジュール２１の内部に原水Ｗ１を供給して、膜モジュール２１の内部を原水Ｗ１で満たす工程である。具体的には、図１７に示すように、透過水弁Ｖ２、逆洗水弁Ｖ３、エア流量調整弁Ｖ５及び第２排出弁Ｖ６を閉鎖して、原水弁Ｖ１及び第１排出弁Ｖ４を開放して、原水ポンプ３を駆動して、原水Ｗ１を膜モジュール２１の内部に供給するように操作される。

濾過工程は、膜モジュール２１の内部に原水Ｗ１を供給して、膜モジュール２１の中空糸膜の外側から内側に原水を通過させて、原水Ｗ１から透過水Ｗ２を製造する工程、すなわち濾過処理を行う工程である。具体的には、図１７に示すように、濾過工程は、逆洗水弁Ｖ３、第１排出弁Ｖ４、エア流量調整弁Ｖ５及び第２排出弁Ｖ６を閉鎖して、原水弁Ｖ１及び透過水弁Ｖ２を開放して、原水ポンプ３を駆動して、原水Ｗ１を膜モジュール２１に圧送するように操作される。

逆洗工程は、逆洗水ポンプ５により逆洗水Ｗ３（透過水Ｗ２）を膜モジュール２１に供給して、膜モジュール２１の中空糸膜の内側から外側に向かって逆洗水Ｗ３を流通させる工程、すなわち逆洗処理を行う工程である。逆洗工程は、膜モジュールの膜表面に付着した汚濁物質を押し流す。具体的には、図１７に示すように、逆洗工程は、原水弁Ｖ１、透過水弁Ｖ２、エア流量調整弁Ｖ５及び第２排出弁Ｖ６を閉鎖して、逆洗水弁Ｖ３及び第１排出弁Ｖ４を開放して、逆洗水ポンプ５を駆動して、逆洗水Ｗ３を膜モジュール２１に圧送するように操作される。これにより、中空糸膜の外側表面で成長したケーキ層が剥離される。洗浄後の逆洗排水Ｗ４は、第１排出ラインＬ４を介して、系外に排出される。

逆洗工程においては、薬剤添加装置８は、例えば複数回の逆洗工程に対して１回の頻度で、逆洗水ラインＬ３を流通する逆洗水Ｗ３の流量に比例して逆洗水Ｗ３に薬剤を供給する。薬剤添加装置８による薬剤の添加は、例えば、１日に１回程度の頻度で実行される。

バブリング工程は、膜モジュール２１の下部からエアＡ１を供給して、中空糸膜の束を揺動させる工程である。これにより、逆洗工程後の膜モジュール２１において、中空糸膜同士の隙間や膜の表面に残留している汚濁物質を除去する。具体的には、図１７に示すように、バブリング工程は、原水弁Ｖ１、透過水弁Ｖ２、逆洗水弁Ｖ３及び第２排出弁Ｖ６を閉鎖し、第１排出弁Ｖ４及びエア流量調整弁Ｖ５を開放するように操作される。

排水工程は、逆洗工程やバブリング工程において、中空糸膜から除去した汚濁物質を、逆洗排水Ｗ４、エアＡ２及び排水Ｗ５として、第１排出弁Ｖ４及び第２排出弁Ｖ６を介して系外に排出する。具体的には、図１７に示すように、排水工程は、原水弁Ｖ１、透過水弁Ｖ２、逆洗水弁Ｖ３及びエア流量調整弁Ｖ５を閉鎖し、第１排出弁Ｖ４及び第２排出弁Ｖ６を開放するように操作される。

次に、ローカル制御部２２について説明する。ローカル制御部２２は、ＣＰＵ及びメモリを含むマイクロプロセッサ（不図示）により構成される。ローカル制御部２２において、マイクロプロセッサのＣＰＵは、メモリから読み出した所定のプログラムに従って、後述する各種の制御を実行する。ローカル制御部２２において、マイクロプロセッサのメモリには、膜濾過装置２０を制御するためのデータや各種プログラムが記憶される。また、ローカル制御部２２のマイクロプロセッサには、時間の計時等を管理するインテグレーテッドタイマユニット（以下、「ＩＴＵ」ともいう）が組み込まれている。

ローカル制御部２２は、原水ポンプ３の駆動周波数を演算し、当該駆動周波数の演算値に対応する周波数指定信号（電流値信号又は電圧値信号）を第１インバータ４に出力する。

ローカル制御部２２は、要求負荷に応じて、膜濾過装置２０により製造される透過水Ｗ２の通水流量を変更させる。具体的には、ローカル制御部２２は、信号線５２を介して台数制御装置３０から送信される台数制御信号に基づいて、第１インバータ４に周波数指定信号を入力することにより、原水ポンプ３の回転速度を制御して、膜濾過装置２０により製造される透過水Ｗ２の通水流量を制御する。
また、ローカル制御部２２は、台数制御装置３０で用いられる信号を、信号線５２を介して台数制御装置３０に送信する。台数制御装置３０で用いられる信号としては、膜濾過装置２０の実際の通水状態、及びその他のデータが挙げられる。

ローカル制御部２２は、原水弁Ｖ１、透過水弁Ｖ２、逆洗水弁Ｖ３、第１排出弁Ｖ４、エア流量調整弁Ｖ５、第２排出弁Ｖ６、温度センサ１１、及び、流量センサ１２に電気的に接続されている。

ローカル制御部２２は、水張り工程、濾過工程、逆洗工程、バブリング工程、及び排水工程を順次行うように、流路切替手段としての、原水弁Ｖ１、透過水弁Ｖ２、逆洗水弁Ｖ３、第１排出弁Ｖ４、エア流量調整弁Ｖ５、第２排出弁Ｖ６を制御する。

次に、本実施形態の膜濾過装置システム１による膜濾過装置群２の運転（通水）状態の制御の流れにつき、図１８及び図１９を参照しながら説明する。図１８及び図１９は、膜濾過装置システム１の動作を示すフローチャートである。
まず、通水流量が増加していく状態の膜濾過装置システム１の動作につき、図１８を参照しながら説明する。
この場合、ステップＳＴ１において、余力算出部３２１は、運転している膜濾過装置２０の増加余力通水流量Ｃ１を算出すると共に、膜濾過装置群２の合計増加余力通水流量Ｄ１を算出し、処理はステップＳＴ２に進む。

ステップＳＴ２において、制御部３２は、合計増加余力通水流量Ｄ１が増加基準通水流量ＶＡを下回っているかを判定する。制御部３２により、合計増加余力通水流量Ｄ１が増加基準通水流量ＶＡを下回っていると判定された場合、処理は、ステップＳＴ３に進む。制御部３２により、合計増加余力通水流量Ｄ１が増加基準通水流量ＶＡを下回っていないと判定された場合、処理は、ステップＳＴ４に進む。

ステップＳＴ３において、膜濾過装置台数制御部３２２は、運転（通水）させる膜濾過装置２０の台数を一台増加させて、処理は、ステップＳＴ１に戻る。

ステップＳＴ２において合計増加余力通水流量Ｄ１が増加基準通水流量ＶＡを下回っていないと判定された場合、ステップＳＴ４において、制御部３２は、濾過抵抗が小さい膜濾過装置２０又は逆洗工程までの残り時間の長い膜濾過装置２０に優先的に通水するように制御する。これにより、膜に詰まりの程度が少ない濾過装置２０に優先的に通水して、濾過システム１の全体として、膜の詰まりを進行しにくくする。ステップＳＴ４の後、処理は、ステップＳＴ１に戻る。

次に、通水流量が減少していく状態の膜濾過装置システム１の動作につき、図１９を参照しながら説明する。
この場合、ステップＳＴ１１において、余力算出部３２１は、運転（通水）している膜濾過装置２０の減少余力通水流量Ｃ２を算出すると共に、膜濾過装置群２の合計減少余力通水流量Ｄ２を算出し、処理はステップＳＴ１２に進む。

ステップＳＴ１２において、制御部３２は、合計減少余力通水流量Ｄ２が減少基準通水流量ＶＢを下回っているかを判定する。制御部３２により、合計減少余力通水流量Ｄ２が減少基準通水流量ＶＢを下回っていると判定された場合、処理は、ステップＳＴ１３に進む。制御部３２により、合計減少余力通水流量Ｄ２が減少基準通水流量ＶＢを下回っていないと判定された場合、処理は、ステップＳＴ１１に戻る。

ステップＳＴ１３において、膜濾過装置台数制御部３２２は、運転（通水）させる膜濾過装置２０の台数を一台減少させて、処理は、ステップＳＴ１１に戻る。

以上説明した、第１実施形態の膜濾過装置システム１によれば、以下のような効果を奏する。

（１）膜濾過装置群２に増加基準通水流量ＶＡを設定し、制御部３２を、増加余力通水流量Ｃ１及び合計増加余力通水流量Ｄ１を算出する余力算出部３２１と、合計増加余力通水流量Ｄ１が増加基準通水流量ＶＡを下回った場合に運転させる膜濾過装置２０の台数を増加させる膜濾過装置台数制御部３２２と、を含んで構成した。これにより、合計増加余力通水流量Ｄ１が増加基準通水流量ＶＡを下回った場合に、運転させる膜濾過装置２０の台数を増加させるので、運転させる膜濾過装置２０の台数が増加した場合であっても、膜濾過装置システム１全体としての通水流量の余力（合計増加余力通水流量Ｄ１）が過剰にならない。よって、膜濾過装置システム１を、運転させる膜濾過装置２０の台数を必要以上に増加させることなく、適正な通水流量の余力を確保した状態で運転させられる。

（２）膜濾過装置群２に減少基準通水流量ＶＢを設定した。そして、余力算出部３２１に、減少余力通水流量Ｃ２及び合計減少余力通水流量Ｄ２を算出させ、膜濾過装置台数制御部３２２に、合計減少余力通水流量Ｄ２が減少基準通水流量ＶＢを下回った場合に運転させる膜濾過装置２０の台数を減少させた。これにより、通水流量が減少していく状態においても、減少基準通水流量ＶＢを確保した状態で、膜濾過装置群２の運転状態を制御できる。

（３）複数の膜濾過装置２０に最小通水流量Ｖ_ｍｉｎを設定し、膜濾過装置台数制御部３２２に、運転させる膜濾過装置２０の台数を増加させる場合、新たに運転させる膜濾過装置２０を最小通水流量Ｖ_ｍｉｎで運転させた。これにより、運転させる膜濾過装置２０の台数を増加させた場合に、既に運転している膜濾過装置２０の負荷率が減少する量を少なくできる。よって、運転させる膜濾過装置２０の台数を増加させた場合における膜濾過装置２０の負荷率の急激な変動を防げるので、膜濾過装置群２の通水状態の安定性を向上でき、透過水Ｗ２を安定して製造できる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明した。しかし、本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、種々の形態で実施することができる。

例えば、本実施形態に係る濾過システム１は、５台の濾過装置２０を備えている。これに限らず、濾過システム１の濾過装置は、少なくとも２台あればよい。また、濾過システム１の濾過装置を６台以上設けた構成としてもよい。

本実施形態に係る濾過システム１においては、複数の濾過装置２０が、それぞれ４本の膜モジュール２１を備えている。これに限らず、濾過システム１において、複数の膜濾過装置２０が、それぞれ、１本〜３本、又は５本以上複数の膜モジュールを備える構成であってもよい。

本実施形態に係る濾過システム１においては、処理水使用設備１８で消費される透過水Ｗ２の水量を、処理水タンク１６に設けた水位センサ１７により検出する。これに限らず、濾過システム１において、処理水使用設備１８で消費される透過水Ｗ２の水量を、配水ラインＬ７に設けた流量センサにより検出するように構成してもよい。

本実施形態に係る濾過システム１においては、処理水タンク１６と逆洗水用タンク７とを別々に設けたが、これに制限されず、処理水タンク１６と逆洗水用タンク７とを共用する１つのタンクとして構成してもよい。

１ 濾過システム
２ 膜濾過装置群（濾過装置群）
２０ 膜濾過装置（濾過装置）
３２ 制御部
３２１ 余力算出部
３２２ 膜濾過装置台数制御部（濾過装置台数制御部）
３２３ 判定部
Ｃ１ 増加余力通水流量
Ｃ２ 減少余力通水流量
Ｄ１ 合計増加余力通水流量
Ｄ２ 合計減少余力通水流量
Ｖ_ｍｉｎ 最小通水流量
ＶＡ 増加基準通水流量
ＶＢ 減少基準通水流量
Ｗ１ 原水（被処理水）
Ｗ２ 透過水

Claims (3)

1. 負荷率を連続的に変更して被処理水から透過水を製造可能な複数の濾過装置を備える濾過装置群と、要求された透過水の通水流量である要求負荷に応じて前記濾過装置群により製造される透過水の通水流量を制御する制御部と、を備える濾過システムであって、
   前記濾過装置群には、運転させる濾過装置の台数を増加させる基準となる増加基準通水流量が設定されており、
   前記制御部は、
   前記複数の濾過装置のうち運転状態にある濾過装置について、該濾過装置それぞれの最大通水流量と出力通水流量との差である増加余力通水流量を算出すると共に、算出された前記増加余力通水流量の和である合計増加余力通水流量を算出する余力算出部と、
   前記余力算出部により算出された前記合計増加余力通水流量が前記増加基準通水流量を下回った場合に、運転させる濾過装置の台数を増加させる濾過装置台数制御部と、を備える濾過システム。
2. 前記濾過装置群には、運転させる濾過装置の台数を減少させる基準となる減少基準通水流量が設定されると共に、前記複数の濾過装置には、最も小さい通水状態における通水流量である最小通水流量が設定されており、
   前記余力算出部は、
   前記複数の濾過装置のうち運転状態にある濾過装置について、該濾過装置それぞれの出力通水流量と最小通水流量との差である減少余力通水流量を算出すると共に、算出された前記減少余力通水流量の和である合計減少余力通水流量を算出し、
   前記濾過装置台数制御部は、前記余力算出部により算出された前記合計減少余力通水流量が前記減少基準通水流量を下回った場合に、運転させる濾過装置の台数を減少させる請求項１に記載の濾過システム。
3. 前記複数の濾過装置には、最も小さい通水状態における通水流量である最小通水流量が設定されており、
   前記濾過装置台数制御部は、運転させる濾過装置の台数を増加させる場合、新たに運転させた濾過装置を前記最小通水流量で運転させる請求項１又は２に記載の濾過システム。

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