JP6394146B2 - 膜濾過装置 - Google Patents

Description

本発明は、原水から透過水を製造する濾過処理と、透過水による逆洗処理とが繰り返される膜モジュールを有する膜濾過装置に関する。

従来、原水から透過水を製造する膜モジュールを備える膜濾過装置が知られている。膜濾過装置においては、原水を膜モジュールで濾過して透過水を製造する濾過工程（すなわち、濾過処理）や、膜モジュールを透過水により逆洗浄する逆洗工程（すなわち、逆洗処理）が実施される。濾過工程や逆洗工程において、膜モジュールに供給される原水や透過水は、ポンプにより膜モジュールに供給される。このような膜濾過装置では、ポンプの省電力のため、透過水の流量や原水の供給圧力をフィードバック値としてポンプの回転数をインバータで可変制御する定流量制御が採用されている（例えば、特許文献１参照）。

ところで、濾過工程や逆洗工程の開始時においては、膜モジュールに対して所定量の水供給が速やかに実行されることが望まれる。水供給が所定量に達するまでに時間を要すると、安定した水量の透過水や逆洗水が確保されずに、需要箇所の装置等で不都合が生じるためである。一般的なフィードバック制御では、水供給が所定量に達するまでには、タイムラグが生じることが多い。そこで、ポンプの起動時に、予め設定された駆動周波数でポンプを駆動させ、その後に定流量制御に切り替えることが行われている（例えば、特許文献２参照）。

特開昭６１−８６９０３号公報 特開２００４−８９３４号公報

濾過工程や逆洗工程の開始時において、膜モジュールへの水供給が所定量に達するまでの時間を改善するために、予め設定された駆動周波数でポンプを駆動した場合等に、ポンプの応答特性や制御量等によっては、供給水が必要以上に加圧されることがある。その場合、膜モジュールで製造される透過水の流量や、膜モジュールに導入される透過水の流量が目標流量値からオーバーシュートしてしまうことが考えられる。上述の特許文献１の制御は、オーバーシュートをある程度抑制することには成功しているものの、オーバーシュート自体を回避することには失敗している。そのため、特許文献１の制御は、濾過処理又は逆洗処理の開始時の制御としては不完全である。

本発明は、濾過処理又は逆洗処理の開始時において、膜モジュールへの水供給が所定量に達するまでの時間を短縮しつつ、透過水の流量が定流量制御時の目標流量値からオーバーシュートすることのない膜濾過装置を提供することを目的とする。

本発明は、原水から透過水を製造する濾過処理と、透過水による逆洗処理とが繰り返される膜モジュールと、透過水の流量を検出する流量検出手段と、透過水の流量を変更可能な流量可変手段と、前記流量可変手段を制御する制御部と、を備え、前記流量可変手段は、前記膜モジュールからの透過水の流量又は前記膜モジュールからの逆洗排水の流量が所定流量となるように弁開度が制御される比例制御弁を有し、前記制御部は、前記流量可変手段における変更対象が前記膜モジュールからの透過水の流量の場合には、前記濾過処理の開始時において、透過水の流量が第１目標流量値となる第１制御量で前記流量可変手段を一定時間作動させる制御を実行し、その後、透過水の流量が前記第１目標流量値よりも大きい第２目標流量値となるように、ＰＩＤアルゴリズムにより前記流量可変手段の第２制御量を演算し、当該第２制御量の演算値に対応する指令信号を前記流量可変手段に出力する制御を実行し、又は、前記流量可変手段における変更対象が前記膜モジュールからの逆洗排水の流量の場合には、前記逆洗処理の開始時において、逆洗排水の流量が第１目標流量値となる第１制御量で前記流量可変手段を一定時間作動させる制御を実行し、その後、逆洗排水の流量が前記第１目標流量値よりも大きい第２目標流量値となるように、ＰＩＤアルゴリズムにより前記流量可変手段の第２制御量を演算し、当該第２制御量の演算値に対応する指令信号を前記流量可変手段に出力する制御を実行し、前記制御部は、前記第１制御量で前記流量可変手段を一定時間作動させる場合に、前記第１制御量に基づいて予め設定された弁開度となるように前記比例制御弁を制御して前記流量可変手段を一定時間作動させる制御を実行する、膜濾過装置に関する。

また、原水又は透過水の温度を検出する温度検出手段を更に備え、前記制御部は、前記濾過処理又は前記逆洗処理の開始時において、前記温度検出手段により検出された検出水温値に応じて前記第１制御量を補正することが好ましい。

また、前記流量可変手段は、入力された駆動周波数に応じた回転速度で駆動されると共に原水を吸入して前記膜モジュールに向けて送出する原水ポンプと、前記膜モジュールからの透過水の流量が所定流量となるように弁開度が制御される比例制御弁と、を有し、前記制御部は、前記濾過処理時において、前記原水ポンプを一定の駆動周波数に固定した回転速度で駆動するように制御すると共に、前記第１制御量又は前記第２制御量の弁開度となるように前記比例制御弁を制御することが好ましい。

また、前記流量可変手段は、入力された駆動周波数に応じた回転速度で駆動されると共に透過水を吸入して前記膜モジュールに向けて送出する逆洗水ポンプと、前記膜モジュールからの逆洗排水の流量が所定流量となるように弁開度が制御される比例制御弁と、を有し、前記制御部は、前記逆洗処理時において、前記逆洗水ポンプを一定の駆動周波数に固定した回転速度で駆動するように制御すると共に、前記第１制御量及び前記第２制御量の弁開度となるように前記比例制御弁を制御することが好ましい。

本発明によれば、濾過処理又は逆洗処理の開始時において、膜モジュールへの水供給が所定量に達するまでの時間を短縮しつつ、透過水の流量が定流量制御時の目標流量値からオーバーシュートすることのない膜濾過装置を提供することができる。

本発明の実施形態の膜濾過装置１を示す概略構成図である。 各工程における各弁の開閉状態を説明する図である。 原水供給の開始時制御を実行する場合の処理手順を示すフローチャートである。 逆洗水供給の開始時制御を実行する場合の処理手順を示すフローチャートである。

図１を参照して、本発明の実施形態の膜濾過装置の構成について説明する。図１は、本発明の実施形態の膜濾過装置１を示す概略構成図である。図２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１に示すように、本実施形態の膜濾過装置１は、流量可変手段としての原水ポンプ３と、第１インバータ４と、膜モジュール２と、逆洗水用タンク７と、流量可変手段としての逆洗水ポンプ５と、流量可変手段としての第２インバータ６と、薬剤添加装置８と、制御部３０と、を備える。また、図１に示すように、膜濾過装置１は、原水ラインＬ１と、透過水ラインＬ２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。なお、本明細書における「ライン」とは、流路、径路、管路等の流体の流通が可能なラインの総称である。また、図１においては、１本の膜モジュール２を搭載した状態を例示しているが、複数本の膜モジュール２を搭載するように変更可能である。この場合、各ラインＬ１〜Ｌ６に対して、複数本の膜モジュール２を並列に接続する。

また、膜濾過装置１は、原水弁Ｖ１と、流量可変手段としての透過水弁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１では、電気的な接続の経路を省略するが、制御部３０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、温度センサ１１、流量センサ１２等と電気的に接続される。

図１に示すように、原水ラインＬ１には、原水Ｗ１が流通する。原水ラインＬ１は、原水Ｗ１を、膜モジュール２へ流通させるラインである。原水ラインＬ１は、原水Ｗ１の供給源（不図示）と膜モジュール２とをつなぐラインである。原水ラインＬ１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。また、原水ラインＬ１の下流側の端部は、膜モジュール２の一次側に接続されている。

原水ラインＬ１には、図１に示すように、上流側から順に、原水ポンプ３及び原水弁Ｖ１が設けられている。

原水ポンプ３は、原水ラインＬ１を流通する原水Ｗ１を吸入し、膜モジュール２へ向けて圧送（吐出、送出）する機器である。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、制御部３０と電気的に接続されている。第１インバータ４には、制御部３０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、制御部３０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。
本実施形態においては、第１インバータ４は、原水ポンプ３を一定の駆動周波数に固定した回転速度で駆動するように、駆動電力を原水ポンプ３に出力する。

原水弁Ｖ１は、例えば電動弁からなり、制御部３０の制御により、原水ラインＬ１を開閉するように構成されている。

膜モジュール２には、原水Ｗ１が供給される。膜モジュール２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２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２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２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２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。

透過水ラインＬ２は、膜モジュール２において製造された透過水Ｗ２を、需要箇所の装置等に流通させるラインである。透過水ラインＬ２は、膜モジュール２と需要箇所の装置等（不図示）とをつなぐラインである。透過水ラインＬ２の上流側の端部は、膜モジュール２の二次側に接続されている。また、透過水ラインＬ２の下流側の端部は、需要箇所の装置等（不図示）に接続されている。透過水ラインＬ２には、上流側から順に、膜モジュール２、接続部Ｊ１、接続部Ｊ２、接続部Ｊ３、透過水弁Ｖ２、接続部Ｊ４が設けられている。

接続部Ｊ１において、透過水ラインＬ２には、温度センサ１１が接続されている。温度センサ１１は、後述する濾過工程において、透過水ラインＬ２を流通する透過水Ｗ２の温度を検出する機器である。温度センサ１１は、後述する逆洗工程において、透過水ラインＬ２を流通する逆洗水Ｗ３（透過水Ｗ２）の温度を検出する機器である。接続部Ｊ１は、膜モジュール２と接続部Ｊ３との間に配置されている。温度センサ１１は、制御部３０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、制御部３０へ検出信号として送信される。

接続部Ｊ２において、透過水ラインＬ２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、透過水ラインＬ２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、透過水ラインＬ２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、膜モジュール２と接続部Ｊ３との間に配置されている。流量センサ１２は、制御部３０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、制御部３０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。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Ｌ２から分岐され、後述する逆洗水用タンク７を経由して、接続部Ｊ３において透過水ラインＬ２に合流されるラインである。逆洗水ラインＬ３には、膜モジュール２における逆洗工程を実行するために、膜モジュール２において製造された透過水Ｗ２の一部が流通される。

透過水弁Ｖ２は、比例制御弁で構成され、透過水ラインＬ２を流通する透過水Ｗ２の流量を調整する弁である。透過水弁Ｖ２は、制御部３０と電気的に接続されている。透過水弁Ｖ２の弁開度は、制御部３０から送信される弁開度指定信号（すなわち、指令信号）により制御される。制御部３０から電流値信号（例えば、４〜２０ｍＡ）又は電圧値信号（例えば、０〜１０Ｖ）を透過水弁Ｖ２の弁体駆動部に送信して、弁開度を制御することにより、透過水Ｗ２の流通流量を調整することができる。

本実施形態の濾過工程においては、原水ポンプ３を一定の駆動周波数に固定した回転速度で駆動して原水ラインＬ１を流通する原水Ｗ１を一定の圧力で加圧しながら、比例制御弁からなる透過水弁Ｖ２の弁開度を調整することで、原水Ｗ１を膜モジュール２に送出し、透過水Ｗ２を製造する。そのため、原水ポンプ３及び透過水弁Ｖ２は、透過水Ｗ２の流量を変更可能な流量可変手段として機能する。ここで、後述する流量センサ１２からの流量検知信号に基づいて、比例制御弁からなる透過水弁Ｖ２の弁開度を調整することができる。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、膜モジュール２の膜表面でのケーキ層の成長と共に、膜間の通水抵抗が増加しても、比例制御弁からなる透過水弁Ｖ２の弁開度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。

逆洗水ラインＬ３には、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、逆洗水弁Ｖ３、接続部Ｊ３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、膜モジュール２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、膜モジュール２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、制御部３０と電気的に接続されている。第２インバータ６には、制御部３０から周波数指定信号（すなわち、指令信号）が入力される。第２インバータ６は、制御部３０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、膜モジュール２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、膜の細孔内に付着した汚濁物質を化学的に除去し、膜モジュール２の透過流束を維持する。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。薬剤を添加しての逆洗浄は、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における薬剤の添加は、後述の制御部３０により制御されている。

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、膜モジュール２の一次側に接続される。第１排出ラインＬ４の途中には、第１排出弁Ｖ４が設けられている。第１排出弁Ｖ４は、例えば電動弁からなり、制御部３０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、汚濁物質を含む排水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、膜モジュール２の二次側に接続される。第２排出ラインＬ６は、汚濁物質を含む排水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、例えば電動弁からなり、制御部３０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。

原水ラインＬ１における膜モジュール２と原水弁Ｖ１との間には、接続部Ｊ６が設けられる。接続部Ｊ６において、原水ラインＬ１には、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、原水ラインＬ１を介して、膜モジュール２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の下流側の端部は、接続部Ｊ６において、原水ラインＬ１に接続されている。洗浄エア供給ラインＬ５の途中には、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、例えば電動弁からなり、制御部３０の制御により、洗浄エア供給ラインＬ５を開閉するように構成されている。エア流量調整弁Ｖ５と接続部Ｊ６の間には、エアＡ１の流量を調整するレギュレータ（不図示）が設けられている。

膜濾過装置１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、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、行われる。膜濾過装置１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、透過流束を回復す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２の内部に原水Ｗ１を供給して、膜モジュール２の内部を原水Ｗ１で満たす工程である。具体的には、図２に示すように、水張り工程は、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２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２の内部に原水Ｗ１を供給して、膜モジュール２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２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２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２に供給して、膜モジュール２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２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２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２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２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２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２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、制御部３０について説明する。制御部３０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。制御部３０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。制御部３０において、マイクロプロセッサのメモリには、膜濾過装置１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、制御部３０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。

制御部３０は、原水ポンプ３、原水弁Ｖ１、透過水弁Ｖ２、逆洗水ポンプ５、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、薬剤添加装置８、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。

制御部３０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。

制御部３０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。本実施形態においては、制御部３０は、原水ポンプ３を一定の駆動周波数に固定した回転速度で駆動するように、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。
制御部３０は、所定の開度となるように、比例制御弁としての透過水弁Ｖ２を制御する。

制御部３０は、逆洗水ポンプ５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２インバータ６に出力する。

制御部３０は、膜モジュール２へ原水Ｗ１の供給を開始する供給の開始時において、原水ポンプ３及び原水弁Ｖ１を制御する（以下「原水供給の開始時制御」ともいう。）。本実施形態においては、原水供給の開始時制御は、主に、濾過工程（すなわち、濾過処理）の開始時に実行される。
制御部３０は、膜モジュール２へ逆洗水Ｗ３（透過水Ｗ２）の供給を開始する供給の開始時において、逆洗水ポンプ５を制御する（以下「逆洗水供給の開始時制御」ともいう）。本実施形態においては、逆洗水供給の開始時制御は、主に、逆洗工程（すなわち、逆洗処理）の開始時に実行される。

次に、原水供給の開始時制御及び逆洗水供給の開始時制御の詳細について説明する。
＜１．原水供給の開始時制御＞
原水供給の開始時制御は、原水ポンプ３を一定の駆動周波数で固定した回転速度で駆動した状態で、透過水弁Ｖ２の弁開度を第１制御量で一定時間作動させる制御（第１期制御）、及び、透過水弁Ｖ２の弁開度を第２制御量で可変させながら透過水Ｗ２の流量を予め設定された目標流量値に保つ定流量制御（第２期制御）の２段階制御からなる。

＜１（ｉ）．原水供給の開始時制御における第１期制御＞
制御部３０は、膜モジュール２への原水供給の開始時において、後述する第２期制御（定流量制御）の実行前に、原水ポンプ３を一定の駆動周波数で固定した回転速度で駆動するように制御すると共に、透過水Ｗ２の流量が第１目標流量値ＱＴ１となる第１制御量で一定時間作動させる第１期制御を実行する。第１期制御は、第１制御量の弁開度となるように比例制御弁としての透過水弁Ｖ２を制御する運転モードである。ここで、第１制御量は、基準水温（例えば、２５℃）において、第１目標流量値ＱＴ１に相当する透過水Ｗ２の流量が得られる透過水弁Ｖ２の弁開度が予め設定されている。

第１目標流量値ＱＴ１は、送水目標流量値ＱＴ０（第２目標流量値）よりも小さい値である。第１目標流量値ＱＴ１は、膜モジュール２から流出する透過水Ｗ２の流量が定格流量値に対してオーバーシュートしない流量値であって、例えば、送水目標流量値ＱＴ０の８０〜９０％に設定される。

送水目標流量値ＱＴ０（第２目標流量値）は、膜モジュール２により製造される透過水Ｗ２の定格流量値に相当する流量値が予め設定される。透過水Ｗ２の定格流量値とは、需要箇所での要求水量に応じて決定される流量値である。送水目標流量値ＱＴ０は、例えば、装置の管理者が入力操作部（不図示）を介して制御部３０のメモリ（記憶手段）に入力した設定値である。

第１目標流量値ＱＴ１は、透過水Ｗ２の目標流量を送水目標流量値ＱＴ０に設定した場合に、膜モジュール２から流出する透過水Ｗ２の流量が定格流量値に対してオーバーシュートしてしまうことを回避するために、透過水Ｗ２を送水目標流量値ＱＴ０とする前に目標流量として設定される値である。

第１期制御では、制御部３０は、原水ポンプ３を一定の駆動周波数に固定した回転速度で駆動するように制御すると共に、第１制御量の弁開度となるように透過水弁Ｖ２を制御する。原水Ｗ１の供給の開始時に目標流量値を送水目標流量値ＱＴ０とする定流量制御を実行すると、原水ポンプ３や透過水弁Ｖ２の応答特性や制御量等によって、原水Ｗ１が必要以上に加圧されたり、透過水Ｗ２が必要以上に流出したりすることがある。そのため、第１期制御は、膜モジュール２で得られる透過水Ｗ２の流量が定格流量値に対してオーバーシュートしてしまうのを回避するために実行される。

制御部３０は、流量センサ１２の検出流量値Ｑ１が第１目標流量値ＱＴ１となるように第１期制御を実行した後に、第１期制御を終了して、次に説明する第２期制御（定流量制御）を実行する。

＜１（ｉｉ）．原水供給の開始時制御における第２期制御＞
制御部３０は、第１期制御を実行した後に、透過水弁Ｖ２に対し、第２期制御として、定流量制御（流量フィードバック定流量制御）を実行する。この定流量制御は、流量センサ１２で透過水Ｗ２の流量を測定し、透過水Ｗ２の流量を予め設定された送水目標流量値（第２目標流量値）ＱＴ０に保つための運転モードである。定流量制御において、制御部３０は、流量センサ１２の検出流量値Ｑ１が送水目標流量値ＱＴ０となるように、ＰＩＤアルゴリズムにより、第２制御量となる透過水弁Ｖ２の弁開度を演算し、第２制御量の演算値に対応する弁開度指定信号（例えば、４〜２０ｍＡの電流値信号、又は０〜１０Ｖの電圧値信号）を透過水弁Ｖ２の弁体駆動部に出力する。このように、制御部３０は、第２制御量の弁開度となるように透過水弁Ｖ２を制御する。流量フィードバック定流量制御の詳細な内容については、後にフローチャートを用いて詳細に説明する。

＜２．逆洗水供給の開始時制御＞
逆洗水供給の開始時制御は、逆洗水ポンプ５の駆動周波数を第１制御量で一定時間作動させる制御（第１期制御）、及び、逆洗水ポンプ５の駆動周波数を第２制御量で可変させながら逆洗排水Ｗ４の流量（すなわち、逆洗水Ｗ３としての透過水Ｗ２の流量）を予め設定された目標流量値に保つ定流量制御（第２期制御）の２段階制御からなる。

＜２（ｉ）．逆洗水供給の開始時制御における第１期制御＞
制御部３０は、膜モジュール２への逆洗水供給の開始時において、後述する第２期制御（定流量制御）の実行前に、透過水Ｗ２の流量が第１目標流量値となる第１制御量で一定時間作動させる第１期制御を実行する。第１期制御は、第１制御量となるように逆洗水ポンプ５の駆動周波数を設定し、当該駆動周波数に対応する周波数指定信号を第２インバータ６に出力する運転モードである。ここで、第１制御量は、基準水温（例えば、２５℃）において、第１目標流量値ＱＴ１に相当する透過水Ｗ２の流量が得られる逆洗水ポンプ５の駆動周波数が予め設定されている。

第１目標流量値ＱＴ１は、送水目標流量値ＱＴ０（第２目標流量値）よりも小さい値である。第１目標流量値ＱＴ１は、膜モジュール２から流出する逆洗排水Ｗ４の流量が定格流量値に対してオーバーシュートしない流量値であって、例えば、送水目標流量値ＱＴ０の８０〜９０％に設定される。

送水目標流量値ＱＴ０（第２目標流量値）は、膜モジュール２から流出させるべき逆洗排水Ｗ４の定格流量値に相当する流量値が予め設定される。逆洗排水Ｗ４の定格流量値とは、膜モジュール２に供給すべき逆洗水Ｗ３（透過水Ｗ２）の適正流量に応じて決定される流量値である。送水目標流量値ＱＴ０は、例えば、装置の管理者が入力操作部（不図示）を介して制御部３０のメモリ（記憶手段）に入力した設定値である。

第１目標流量値ＱＴ１は、流量センサ１２の目標流量を送水目標流量値ＱＴ０に設定した場合に、膜モジュール２から流出する逆洗排水Ｗ４の流量が定格流量値に対してオーバーシュートしてしまうことを回避するために、透過水Ｗ２を送水目標流量値ＱＴ０とする前に目標流量として設定される値である。

第１期制御では、制御部３０は、第１制御量となるように逆洗水ポンプ５の駆動周波数を設定し、当該駆動周波数に対応する周波数して信号を第２インバータ６に出力する。逆洗水Ｗ３の供給の開始時に目標流量値を送水目標流量値ＱＴ０とする定流量制御を実行すると、逆洗水ポンプ５の応答特性や制御量等によって、逆洗水Ｗ３が必要以上に加圧されることがある。そのため、第１期制御は、膜モジュール２から流出する逆洗排水Ｗ４の流量が定格流量値に対してオーバーシュートしてしまうのを回避するために実行される。

制御部３０は、流量センサ１２の検出流量値Ｑ１が第１目標流量値ＱＴ１となるように第１期制御を実行した後に、第１期制御を終了して、次に説明する第２期制御（定流量制御）を実行する。

なお、流量センサ１２は、透過水ラインＬ２に設けられており、逆洗工程において、透過水ラインＬ２を流通する逆洗水Ｗ３の流量を検出している。逆洗工程においては、膜モジュール２に導入された逆洗水Ｗ３は、膜モジュール２を流通されて、第１排出ラインＬ４を介して、逆洗排水Ｗ４として系外に排出される。そのため、透過水ラインＬ２を流通する逆洗水Ｗ３の流量と、第１排出ラインＬ４を流通する逆洗排水Ｗ４の流量とは、同じ流量と看做すことができ、透過水ラインＬ２を流通する逆洗水Ｗ３の流量センサ１２により検出される検出流量値を、第１排出ラインＬ４を流通する逆洗排水Ｗ４の検出流量値と看做すことができる。よって、本実施形態においては、制御部３０は、流量センサ１２の検出流量値を、第１目標流量値及び第２目標流量値となるように制御する。

＜２（ｉｉ）．逆洗水供給の開始時制御における第２期制御＞
制御部３０は、第１期制御を実行した後に、逆洗水ポンプ５に対し、第２期制御として、定流量制御（流量フィードバック定流量制御）を実行する。この定流量制御は、流量センサ１２で逆洗水Ｗ３（透過水Ｗ２）の流量を測定し、逆洗水Ｗ３の流量を予め設定された送水目標流量値（第２目標流量値）ＱＴ０に保つための運転モードである。定流量制御において、制御部３０は、流量センサ１２の検出流量値Ｑ１が送水目標流量値ＱＴ０となるように、ＰＩＤアルゴリズムにより、第２制御量となる逆洗水ポンプ５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（例えば、４〜２０ｍＡの電流値信号、又は０〜１０Ｖの電圧値信号）を第２インバータ６に出力する。つまり、制御部３０は、第２制御量となるように逆洗水ポンプ５の駆動周波数を設定し、当該駆動周波数に対応する周波数指定信号を第２インバータ６に出力する。流量フィードバック定流量制御の詳細な内容については、後にフローチャートを用いて詳細に説明する。

制御部３０は、上述した原水供給の開始時制御及び逆洗水供給の開始時制御において、温度センサ１１により検出された検出水温値に応じて第１制御量を補正する。第１制御量は、基準水温（例えば、２５℃）において、第１目標流量値に相当する流量が得られる制御量となっている。そのため、検出水温値に応じて第１制御量の補正を行うことにより、膜モジュール２の透過性能や配管部の通水抵抗が水温により変化することに対応ができる。すなわち、第１目標流量値の制御時において、透過水Ｗ２の水温に応じて第１制御量を補正して、実際の流量値を第１目標流量値に合致させることができる。例えば、温度センサ１１により検出された検出水温値が高いときには、検出水温値が低い場合よりも、透過水Ｗ２の粘度が小さくなり、膜モジュール２を流通される水量が多くなるため、弁開度が小さくなるように透過水弁Ｖ２を制御し、又は、駆動周波数が小さくなるように逆洗水ポンプ５を制御する。
なお、第１制御量の補正には、実験的に求めた補正関数式（例えば、検出水温値を独立変数、第１制御量を従属変数とする関数式）、或いは補正テーブル（例えば、検出水温値と第１制御量の対応表）などを用いることができる。

次に、原水供給の開始時制御及び逆洗水供給の開始時制御の処理手順の具体的事例について、フローチャートを参照しながら詳細に説明する。

まず、原水供給の開始時制御の処理手順について説明する。すなわち、制御部３０は、原水ポンプ３を一定の駆動周波数で固定した回転速度で駆動した状態で、透過水弁Ｖ２の弁開度を第１制御量で一定時間作動させる制御（第１期制御）を実行した後に、透過水弁Ｖ２の弁開度を第２制御量で可変させながら透過水Ｗ２の流量を予め設定された目標流量値に保つ定流量制御（第２期制御）を実行する。図３は、原水供給の開始時制御を実行する場合の処理手順を示すフローチャートである。

図３に示すステップＳＴ１０１において、制御部３０は、透過水Ｗ２の送水目標流量値（第２目標流量値）ＱＴ０及び第１目標流量値ＱＴ１を取得する。この送水目標流量値ＱＴ０は、例えば、装置の管理者が入力操作部（不図示）を介して制御部３０のメモリ（不図示）に入力した設定値である。第１目標流量値ＱＴ１は、送水目標流量値ＱＴ０よりも小さい目標流量値であり、例えば、送水目標流量値ＱＴ０の８０％〜９０％に設定された設定値である。

ステップＳＴ１０２において、制御部３０は、透過水Ｗ２の検出水温値を取得し、この検出水温値に応じて、透過水弁Ｖ２の第１制御量を補正する。第１制御量は、基準水温（例えば、２５℃）において、第１目標流量値ＱＴ１の流量が得られる透過水弁Ｖ２の弁開度であり、補正後の第１制御量は、検出水温値において、第１目標流量値ＱＴ１の流量が得られる透過水弁Ｖ２の弁開度である。

ステップＳＴ１０３において、制御部３０は、補正後の第１制御量を使用して、所定の演算式により、透過水弁Ｖ２の弁開度を設定する。

ステップＳＴ１０４において、制御部３０は、原水ポンプ３を一定の駆動周波数で固定した回転速度で駆動した状態で、弁開度の設定値を対応する電流値信号（弁開度指定信号：４〜２０ｍＡ）に変換し、この電流値信号を透過水弁Ｖ２の弁体駆動部に出力する。以後、運転モードが変更されるまで、ステップＳＴ１０３で演算された弁開度に対応する電流値信号が透過水弁Ｖ２の弁体駆動部に出力される。これにより、透過水Ｗ２の流量を第１目標流量値まで上昇させる第１期制御が実行される。透過水弁Ｖ２の弁開度を第１制御量で一定時間作動させた後（第１期制御の実行後）、制御部３０は、次のステップＳＴ１０５〜ＳＴ１０９において、第２期制御（定流量制御）を実行する。

ステップＳＴ１０５において、制御部３０は、ＩＴＵによる計時ｔが制御周期（Δｔ）である１００ｍｓに達したか否かを判定する。このステップＳＴ１０５において、制御部３０により、ＩＴＵによる計時ｔが１００ｍｓに達したと（ＹＥＳ）判定された場合に、処理はステップＳＴ１０６へ移行する。また、ステップＳＴ１０５において、制御部３０により、ＩＴＵによる計時ｔが１００ｍｓに達していない（ＮＯ）と判定された場合に、処理はステップＳＴ１０５へ戻る。

ステップＳＴ１０６（ステップＳＴ１０５：ＹＥＳ判定）において、制御部３０は、流量センサ１２の検出流量値Ｑ１をフィードバック値として取得する。

ステップＳＴ１０７において、制御部３０は、ステップＳＴ１０６で取得した検出流量値（フィードバック値）Ｑ１と、ステップＳＴ１０１で取得した送水目標流量値ＱＴ０との偏差がゼロとなるように、速度形デジタルＰＩＤアルゴリズムにより第２制御量（操作量Ｕ_ｎ）を演算する。速度形デジタルＰＩＤアルゴリズムでは、制御周期Δｔ（１００ｍｓ）毎に操作量の変化分ΔＵ_ｎを演算し、これを前回の制御周期時点の操作量Ｕ_ｎ−１に加算することで現時点の操作量Ｕ_ｎを決定する。

速度形デジタルＰＩＤアルゴリズムに用いられる演算式は、下記の式（１ａ）及び式（１ｂ）により表される。
ΔＵ_ｎ＝Ｋ_ｐ｛（ｅ_ｎ−ｅ_ｎ−１）＋（Δｔ／Ｔ_ｉ）×ｅ_ｎ＋（Ｔ_ｄ／Δｔ）×（ｅ_ｎ−２ｅ_ｎ−１＋ｅ_ｎ−２）｝ （１ａ）
Ｕ_ｎ＝Ｕ_ｎ−１＋ΔＵ_ｎ （１ｂ）

式（１ａ）及び式（１ｂ）において、Δｔ：制御周期、Ｕ_ｎ：現時点の操作量、Ｕ_ｎ−１：前回の制御周期時点の操作量、ΔＵ_ｎ：前回から今回までの操作量の変化分、ｅ_ｎ：現時点の偏差の大きさ、ｅ_ｎ−１：前回の制御周期時点の偏差の大きさ、ｅ_ｎ−２：前々回の制御周期時点の偏差の大きさ、Ｋ_ｐ：比例ゲイン、Ｔ_ｉ：積分時間、Ｔ_ｄ：微分時間である。なお、現時点の偏差の大きさｅ_ｎは、下記の式（２）により求められる。
ｅ_ｎ＝ＱＴ０−Ｑ１ （２）

ステップＳＴ１０８において、制御部３０は、現時点の第２制御量（操作量Ｕ_ｎ）、送水目標流量値ＱＴ０及び透過水弁Ｖ２の最大弁開度を使用して、所定の演算式により、透過水弁Ｖ２の弁開度を演算する。

ステップＳＴ１０９において、制御部３０は、弁開度の演算値を対応する電流値信号（弁開度指定信号：４〜２０ｍＡ）に変換し、この電流値信号を透過水弁Ｖ２の弁体駆動部に出力する。制御部３０が電流値信号を透過水弁Ｖ２の弁体駆動部へ出力すると、透過水弁Ｖ２は、入力された電流値信号で指定された弁開度で作動する。ステップＳＴ１０９の後、処理はステップＳＴ１０５へ戻り、第２期制御が繰り返し実行される。第２期制御の実行により、透過水Ｗ２の流量は、送水目標流量値ＱＴ０に維持される。

次に、逆洗水供給の開始時制御の処理手順について説明する。すなわち、逆洗水ポンプ５の駆動周波数を第１制御量で一定時間作動させる制御（第１期制御）を実行した後に、逆洗水ポンプ５の駆動周波数を第２制御量で可変させながら逆洗排水Ｗ４（すなわち、逆洗水Ｗ３としての透過水Ｗ２の流量）の流量を予め設定された目標流量値に保つ定流量制御（第２期制御）を実行する。図４は、逆洗水供給の開始時制御を実行する場合の処理手順を示すフローチャートである。

図４に示すステップＳＴ２０１において、制御部３０は、透過水Ｗ２の送水目標流量値（第２目標流量値）ＱＴ０及び第１目標流量値ＱＴ１を取得する。この送水目標流量値ＱＴ０は、例えば、装置の管理者が入力操作部（不図示）を介して制御部３０のメモリ（不図示）に入力した設定値である。第１目標流量値ＱＴ１は、送水目標流量値ＱＴ０よりも小さい目標流量値であり、例えば、送水目標流量値ＱＴ０の８０％〜９０％に設定された設定値である。

ステップＳＴ２０２において、制御部３０は、逆洗水Ｗ３の検出水温値を取得し、この検出水温値に応じて、逆洗水ポンプ５の第１制御量を補正する。第１制御量は、基準水温（例えば、２５℃）において、第１目標流量値ＱＴ１の流量が得られる逆洗水ポンプ５の駆動周波数であり、補正後の第１制御量は、検出水温値において、第１目標流量値ＱＴ１の流量が得られる逆洗水ポンプ５の駆動周波数である。

ステップＳＴ２０３において、制御部３０は、補正後の第１制御量を使用して、所定の演算式により、逆洗水ポンプ５の駆動周波数を設定する。

ステップＳＴ２０４において、制御部３０は、駆動周波数の設定値を対応する電流値信号（周波数指定信号：４〜２０ｍＡ）に変換し、この電流値信号を第２インバータ６に出力する。以後、運転モードが変更されるまで、ステップＳＴ２０３で演算された駆動周波数に対応する電流値信号が第２インバータ６に出力される。これにより、透過水Ｗ２の流量を第１目標流量値まで上昇させる第１期制御が実行される。逆洗水ポンプ５の駆動周波数を第１制御量で一定時間作動後（第１期制御の実行後）、制御部３０は、次のステップＳＴ２０５〜ＳＴ２０９において、第２期制御（定流量制御）を実行する。

ステップＳＴ２０５において、制御部３０は、ＩＴＵによる計時ｔが制御周期（Δｔ）である１００ｍｓに達したか否かを判定する。このステップＳＴ２０５において、制御部３０により、ＩＴＵによる計時ｔが１００ｍｓに達したと（ＹＥＳ）判定された場合に、処理はステップＳＴ２０６へ移行する。また、ステップＳＴ２０５において、制御部３０により、ＩＴＵによる計時ｔが１００ｍｓに達していない（ＮＯ）と判定された場合に、処理はステップＳＴ２０５へ戻る。

ステップＳＴ２０６（ステップＳＴ２０５：ＹＥＳ判定）において、制御部３０は、流量センサ１２の検出流量値Ｑ１をフィードバック値として取得する。

ステップＳＴ２０７において、制御部３０は、ステップＳＴ２０６で取得した検出流量値（フィードバック値）Ｑ１と、ステップＳＴ２０１で取得した送水目標流量値ＱＴ０との偏差がゼロとなるように、速度形デジタルＰＩＤアルゴリズムにより第２制御量（操作量Ｕ_ｎ）を演算する。速度形デジタルＰＩＤアルゴリズムでは、制御周期Δｔ（１００ｍｓ）毎に操作量の変化分ΔＵ_ｎを演算し、これを前回の制御周期時点の操作量Ｕ_ｎ−１に加算することで現時点の操作量Ｕ_ｎを決定する。
なお、速度形デジタルＰＩＤアルゴリズムに用いられる演算式は、前述の式（１ａ）、式（１ｂ）及び式（２）で示したものである。

ステップＳＴ２０８において、制御部３０は、現時点の第２制御量（操作量Ｕ_ｎ）、送水目標流量値ＱＴ０及び逆洗水ポンプ５の最大駆動周波数を使用して、所定の演算式により、逆洗水ポンプ５の駆動周波数を演算する。

ステップＳＴ２０９において、制御部３０は、駆動周波数の演算値を対応する電流値信号（周波数指定信号：４〜２０ｍＡ）に変換し、この電流値信号を第２インバータ６に出力する。制御部３０が電流値信号を第２インバータ６へ出力すると、第２インバータ６は、入力された電流値信号で指定された周波数に変換された駆動電力を逆洗水ポンプ５に供給する。その結果、逆洗水ポンプ５は、第２インバータ６から入力された駆動周波数に応じた回転速度で駆動される。ステップＳＴ２０９の後、処理はステップＳＴ２０５へ戻り、第２期制御が繰り返し実行される。第２期制御の実行により、逆洗水Ｗ３の流量は、送水目標流量値ＱＴ０に維持される。

上述した本実施形態に係る膜濾過装置１によれば、例えば、以下のような効果が奏される。
本実施形態は、原水Ｗ１から透過水Ｗ２を製造する濾過処理と、透過水Ｗ２による逆洗処理とが繰り返される膜モジュール２と、透過水Ｗ２の流量を検出する流量センサ１２と、透過水Ｗ２の流量を変更可能な透過水弁Ｖ２（又は、逆洗水ポンプ５）と、透過水弁Ｖ２（又は、逆洗水ポンプ５）を制御する制御部３０と、を備え、制御部３０は、濾過処理又は逆洗処理の開始時において、透過水Ｗ２の流量が第１目標流量値となる第１制御量で原水弁Ｖ１又は逆洗水ポンプ５を一定時間作動させる制御を実行し、その後、透過水Ｗ２の流量が第１目標流量値よりも大きい第２目標流量値となるように、ＰＩＤアルゴリズムにより透過水弁Ｖ２（又は、逆洗水ポンプ５）の第２制御量を演算し、当該第２制御量の演算値に対応する弁開度指定信号を透過水弁Ｖ２に出力する制御（又は、周波数指定信号を第２インバータ６に出力する制御）を実行する。

そのため、濾過処理又は逆洗処理の開始時において、透過水Ｗ２の流量は、第２目標流量値よりも小さい第１目標流量値まで一旦上昇され、且つ第１目標流量値近傍で一定時間保持された後に、フィードバック制御によって第２目標流量値に到達する。これにより、膜モジュール２への水供給が所定量に達するまでの時間を短縮しつつ、透過水弁Ｖ２や逆洗水ポンプ５の応答特性や制御量等によって、透過水Ｗ２が必要以上に流れることを抑制できる。この結果、膜モジュール２で製造される透過水Ｗ２の流量や、膜モジュール２に導入される透過水Ｗ２（逆洗水Ｗ３）の流量が定流量制御時の第２目標流量値からオーバーシュートすることが回避される。

また、本実施形態は、透過水Ｗ２の温度を検出する温度センサ１１を更に備え、制御部３０は、濾過処理又は逆洗処理の開始時において、温度センサ１１により検出された検出水温値に応じて第１制御量を補正する。そのため、検出水温値に応じて第１制御量の補正を行うことにより、膜モジュール２の透過性能や配管部の通水抵抗が水温により変化することに対応できる。すなわち、第１目標流量値の制御時において、透過水Ｗ２の水温に応じて第１制御量を補正して、実際の流量値を第１目標流量値に合致させることができる。その結果、膜モジュール２で得られる透過水Ｗ２の流量が定流量制御時の第２目標流量値からオーバーシュートすることがより確実に回避される。

また、本実施形態は、入力された駆動周波数に応じた回転速度で駆動されると共に原水Ｗ１を吸入して膜モジュール２に向けて送出する原水ポンプ３と、膜モジュール２からの透過水Ｗ２の流量が所定流量となるように弁開度が制御される透過水弁Ｖ２（比例制御弁）と、を有する。制御部３０は、濾過処理時において、原水ポンプ３を一定の駆動周波数に固定した回転速度で駆動するように制御すると共に、第１制御量又は第２制御量の弁開度となるように透過水弁Ｖ２を制御する。そのため、比例制御弁を用いて定流量制御を行う場合に、膜モジュール２で得られる透過水Ｗ２の流量が第２目標流量値からオーバーシュートすることが回避される。

また、本実施形態は、入力された駆動周波数に応じた回転速度で駆動されると共に逆洗水Ｗ３（透過水Ｗ２）を吸入して膜モジュール２に向けて送出する逆洗水ポンプ５と、入力された周波数指定信号に対応する駆動周波数を逆洗水ポンプ５に出力する第２インバータ６と、を有する。制御部３０は、逆洗処理時において、第１制御量及び第２制御量となるように逆洗水ポンプ５の駆動周波数を設定し、当該駆動周波数に対応する周波数指定信号を第２インバータ６に出力する。そのため、逆洗水ポンプ５及び第２インバータ６を用いて定流量制御を行う場合に、膜モジュール２に導入される逆洗水Ｗ３の流量が第２目標流量値からオーバーシュートすることが回避される。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は前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。

［第１変形例］
前記実施形態においては、膜モジュール２に接続された原水ラインＬ１に原水ポンプ３を、また膜モジュール２に接続された透過水ラインＬ２に比例制御弁からなる透過水弁Ｖ２を設け、制御部３０は、濾過処理時において、原水ポンプ３を一定の駆動周波数に固定した回転速度で駆動するように制御すると共に、第１制御量又は第２制御量の弁開度となるように透過水弁（比例制御弁）Ｖ２を制御するように構成したが、これに制限されない。透過水弁Ｖ２を弁開度調整機能のない開閉弁とし、制御部３０は、濾過処理時において、第１制御量又は第２制御量となるように原水ポンプ３の駆動周波数を設定し、当該駆動周波数に対応する周波数指定信号を第１インバータ４に出力するように構成してもよい。すなわち、第１変形例は、原水ポンプ３及び第１インバータ４を流量可変手段として機能させる構成である。この場合には、原水ポンプ３及び第１インバータ４の動作は、前記実施形態の逆洗水ポンプ５及び第２インバータ６の動作と同様であり、その説明が援用される。また、図４のステップＳＴ２０１〜ＳＴ２０９、及び図４の動作の説明が援用される。なお、図４のステップＳＴ２０３において、「逆洗水ポンプ５」とある箇所は、「原水ポンプ３」と読み替えるものとする。

［第２変形例］
前記実施形態においては、膜モジュール２に接続された逆洗水ラインＬ３に逆洗水ポンプ５を設け、制御部３０は、逆洗処理時において、第１制御量又は第２制御量となるように逆洗水ポンプ５の駆動周波数を設定し、当該駆動周波数に対応する周波数指定信号を第２インバータ６に出力するように構成したが、これに制限されない。第１排出ラインＬ４に設けられた第１排出弁Ｖ４を比例制御弁とし、制御部３０は、逆洗処理時において、逆洗水ポンプ５を一定の駆動周波数に固定して回転速度で駆動するように制御すると共に、第１制御量又は第２制御量の弁開度となるように第１排出弁（比例制御弁）Ｖ４を制御してもよい。すなわち、第２変形例は、逆洗水ポンプ５及び第１排出弁Ｖ４を流量可変手段として機能させる構成である。この場合には、比例制御弁としての第１排出弁Ｖ４の動作は、前記実施形態の比例制御弁としての透過水弁Ｖ２の動作と同様であり、その説明が援用される。また、図３のステップＳＴ１０１〜ＳＴ１０９、及び図３の説明が援用される。なお、図３のステップＳＴ１０３において、「透過水弁Ｖ２」とある箇所は、「第１排出弁Ｖ４」と読み替えるものとする。

［その他変形例］
前記実施形態においては、温度センサ１１を透過水Ｗ２の温度を検出するように構成して、第１期制御において、透過水Ｗ２の検出水温値に応じて第１制御量を補正したが、これに制限されない。温度センサ１１を原水Ｗ１の温度を検出するように構成して、第１期制御において、原水Ｗ１の検出水温値に応じて第１制御量を補正してもよい。

また、流路切替手段としては、本実施形態に示すように複数のバルブを切り替える方式のほか、一体型のコントロールバルブ方式を用いてもよい。

１ 膜濾過装置
２ 膜モジュール
３ 原水ポンプ（流量可変手段）
４ 第１インバータ（インバータ）
５ 逆洗水ポンプ（流量可変手段）
６ 第２インバータ（インバータ、流量可変手段）
１１ 温度センサ（温度検出手段）
１２ 流量センサ（流量検出手段）
３０ 制御部
Ｖ１ 原水弁
Ｖ２ 透過水弁（比例制御弁、流量可変手段）
Ｗ１ 原水
Ｗ２ 透過水
Ｗ３ 逆洗水（透過水）
Ｗ４ 逆洗排水（透過水）

Claims (4)

1. 原水から透過水を製造する濾過処理と、透過水による逆洗処理とが繰り返される膜モジュールと、
   透過水の流量を検出する流量検出手段と、
   透過水の流量を変更可能な流量可変手段と、
   前記流量可変手段を制御する制御部と、を備え、
   前記流量可変手段は、前記膜モジュールからの透過水の流量又は前記膜モジュールからの逆洗排水の流量が所定流量となるように弁開度が制御される比例制御弁を有し、
   前記制御部は、前記流量可変手段における変更対象が前記膜モジュールからの透過水の流量の場合には、前記濾過処理の開始時において、透過水の流量が第１目標流量値となる第１制御量で前記流量可変手段を一定時間作動させる制御を実行し、その後、透過水の流量が前記第１目標流量値よりも大きい第２目標流量値となるように、ＰＩＤアルゴリズムにより前記流量可変手段の第２制御量を演算し、当該第２制御量の演算値に対応する指令信号を前記流量可変手段に出力する制御を実行し、又は、前記流量可変手段における変更対象が前記膜モジュールからの逆洗排水の流量の場合には、前記逆洗処理の開始時において、逆洗排水の流量が第１目標流量値となる第１制御量で前記流量可変手段を一定時間作動させる制御を実行し、その後、逆洗排水の流量が前記第１目標流量値よりも大きい第２目標流量値となるように、ＰＩＤアルゴリズムにより前記流量可変手段の第２制御量を演算し、当該第２制御量の演算値に対応する指令信号を前記流量可変手段に出力する制御を実行し、
   前記制御部は、前記第１制御量で前記流量可変手段を一定時間作動させる場合に、前記第１制御量に基づいて予め設定された弁開度となるように前記比例制御弁を制御して前記流量可変手段を一定時間作動させる制御を実行する、
   膜濾過装置。
2. 原水又は透過水の温度を検出する温度検出手段を更に備え、
   前記制御部は、前記濾過処理又は前記逆洗処理の開始時において、前記温度検出手段により検出された検出水温値に応じて前記第１制御量を補正する、
   請求項１に記載の膜濾過装置。
3. 前記流量可変手段は、入力された駆動周波数に応じた回転速度で駆動されると共に原水を吸入して前記膜モジュールに向けて送出する原水ポンプと、前記膜モジュールからの透過水の流量が所定流量となるように弁開度が制御される比例制御弁と、を有し、
   前記制御部は、前記濾過処理時において、前記原水ポンプを一定の駆動周波数に固定した回転速度で駆動するように制御すると共に、前記第１制御量又は前記第２制御量の弁開度となるように前記比例制御弁を制御する、
   請求項１又は２に記載の膜濾過装置。
4. 前記流量可変手段は、入力された駆動周波数に応じた回転速度で駆動されると共に透過水を吸入して前記膜モジュールに向けて送出する逆洗水ポンプと、前記膜モジュールからの逆洗排水の流量が所定流量となるように弁開度が制御される比例制御弁と、を有し、
   前記制御部は、前記逆洗処理時において、前記逆洗水ポンプを一定の駆動周波数に固定した回転速度で駆動するように制御すると共に、前記第１制御量又は前記第２制御量の弁開度となるように前記比例制御弁を制御する、
   請求項１又は２に記載の膜濾過装置。

Images