JP6812198B2 - 水処理装置及び水処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、原水を膜濾過により浄水する水処理装置及び水処理方法に関する。

浄水処理においては、水源から取水された原水が、濁質を除去する処理、消毒処理等されて飲用可能な上水が作られている。また、濁質を除去する処理や消毒処理に加えて、活性炭処理、オゾン処理、生物処理等の高度浄水処理が組み合わされることもあり、有害物質や臭気の低減が図られている。濁質を除去する処理としては、従来、緩速濾過、急速濾過、凝集沈殿等が利用されてきたが、近年では、膜分離法に基く膜濾過による濾過処理も広く用いられるようになっている。

膜濾過による濾過処理では、精密濾過膜（ＭＦ膜；Microfiltration Membrane）、限外濾過膜（ＵＦ膜；Ultrafiltration Membrane）等を備えた膜モジュールが使用され、分離膜にかかる膜間差圧によって物質移動が駆動される。膜濾過を行う膜分離装置としては、加圧した原水を分離膜の一次側に供給して膜間差圧を生じさせる加圧型や、膜モジュールを水中に浸漬し、分離膜の二次側を低圧にして膜間差圧を生じさせる浸漬型がある。

浸漬型の膜分離装置においては、膜モジュールを水中に浸漬した水槽に原水が導入されて滞留し、滞留水が膜モジュールに流入して膜濾過されることにより濾過水が作られる。浸漬型の膜分離装置による膜濾過を駆動する方法としては、滞留水を分離膜の二次側からポンプで吸引する方法や、分離膜の二次側に水位差を設け、透過水を重力ろ過する方法がある。

例えば、特許文献１には、ろ過モジュールを浸漬させたろ過分離槽を備え、ろ過モジュールから水位差でろ過水を得る構成の装置が開示されている。ろ過モジュールが浸漬しているろ過分離槽には、ＳＳ（suspended solids；浮遊物質）を含む洗浄排水が供給され、ろ過モジュールによりＳＳを分離する構成とされている。

特開２００４−１４１７７１号公報

特許文献１に開示されるように、水位差を利用して膜分離を行う浸漬型の膜分離装置は、膜間差圧を生じさせるのに特別な動力を要しないので、低い動力コストで運転することが可能である。例えば、取水した原水を膜濾過により浄水する水処理装置は、水源から取水された原水が清澄な平常時であれば、運転圧力が低くても、高い回収率で濾過水を造水し続けることが可能である。そのため、この種の水処理装置には、運転コストを低くする観点から、動力を使用すること無く、水位による圧力差のみで膜濾過を続けることが可能な性能を持たせることが望まれる。

しかしながら、濾過処理される原水は、水源地の天候や取水後の前処理等によって水質が変動し、濁質の量が突発的に上昇することがある。原水に含まれている濁質の量が上昇すると、分離膜が目詰まりを生じて透過抵抗が増大してしまうため、高い圧力負荷が掛かって分離膜が損傷したり、水位による圧力差のみで膜濾過を続けることが困難になったりする問題がある。

このような問題に対しては、造水する濾過水の回収率を下げて、膜モジュールの運転圧力を低くする対応があり得る。しかしながら、このような対応を採る場合、或る要求量の濾過水を造水するにあたり、水処理装置の稼働時間を長くする必要が生じる。水処理装置の稼働時間が長くなると、原水の延べ取水量や、膜濾過により濁質が濃縮した滞留水の延べ排水量も増加するので、水処理装置の運転コストが高くなってしまう。

或いは、このような問題に対しては、水処理装置に予め十分な水位を設け、高い水位差で膜濾過を駆動できるようにしておく対応もあり得る。例えば、膜モジュールを浸漬する水槽と造水された濾過水を受ける濾過水槽とに十分な高低差を設けておけば、水位による圧力差が大きくなるので高い運転圧力を確保できる。しかしながら、このような対応を採る場合、造水された濾過水を膜モジュールの高さまで揚水し、濾過水を利用して分離膜を逆洗するのが難しくなるため、水処理装置の運転コストが高くなる虞がある。

そこで、本発明は、原水の水質が変動したとしても、浸漬型の膜濾過を低コストで安定的に行える水処理装置及び水処理方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために本発明に係る水処理装置は、原水が導入される水槽と、前記水槽に水中に浸漬された状態で保持され、前記原水を濾過処理して濾過水を作る膜モジュールと、前記水槽に滞留する滞留水を排水可能な排水路と、前記排水路を通じて排水される前記滞留水の流量を調整可能な流量調整装置と、前記水槽の上流に設置された前記原水の水質を計測する水質センサと、前記水質センサによる計測に基いて前記流量調整装置を制御する制御部と、前記膜モジュールの膜面を散気して物理洗浄するブロワと、前記水槽に対して水位が設けられ、前記膜モジュールで作られた前記濾過水を受ける濾過水槽と、前記膜モジュールと前記濾過水槽との間を接続し、前記膜モジュールで作られた前記濾過水を前記濾過水槽に自然流下させる濾過水路と、前記濾過水路を流れる前記濾過水の流量を調整可能な流量調整弁と、前記濾過水路を流れる前記濾過水を前記濾過水槽に圧送可能な濾過水ポンプと、を備え、前記制御部は、前記原水の濾過処理時に、前記水質センサによる計測で求められる、前記原水に含まれている濁質の量が、予め設定された第１閾値以上となったとき、前記排水路を通じて排水される前記滞留水の流量を、予め設定された前記濾過水の回収率に応じた量よりも増加させ、前記原水に含まれている濁質の量が、予め設定された第２閾値以上であるとき、前記ブロワを始動させ、前記濾過水路を流れる前記濾過水の流量が、予め設定された第３閾値未満となったとき、前記濾過水ポンプを作動させ、前記膜モジュールの運転圧力が、水位のみによる圧力差で膜濾過を行うことが可能な圧力以上となったとき、前記濾過水ポンプを停止させる。

また、本発明に係る水処理方法は、原水が導入される水槽と、前記水槽に水中に浸漬された状態で保持され、前記原水を濾過処理して濾過水を作る膜モジュールと、前記水槽に滞留する滞留水を排水可能な排水路と、前記水槽に対して水位が設けられ、前記分離膜で作られた前記濾過水を受ける濾過水槽と、前記分離膜で作られた前記濾過水を前記濾過水槽に自然流下させる濾過水路と、を備える水処理装置において、前記水槽に滞留する滞留水を排水しつつ水位差を利用して前記原水を濾過処理し、前記原水の濾過処理時に、前記水槽に導入される前記原水の水質を水質センサで計測し、前記水質センサによる計測で求められる前記原水に含まれている濁質の量が、予め設定された量よりも増加したとき、前記排水路を通じて排水される前記滞留水の流量又は排水時間を、予め設定された前記濾過水の回収率に応じた量よりも増加させ、前記原水に含まれている濁質の量が、前記排水路を通じた排水だけでは前記分離膜の運転圧力を下げることができない量に更に増加したとき、前記分離膜の膜面を散気して物理洗浄を開始し、前記濾過水路を流れる前記濾過水の流量が、水位のみによる圧力差で膜濾過を行うことが可能な圧力未満となったとき、前記濾過水路を流れる前記濾過水を前記濾過水槽に圧送し、前記分離膜の運転圧力が、水位のみによる圧力差で膜濾過を行うことが可能な圧力以上となったとき、前記濾過水の圧送を停止させる。

本発明によれば、原水の水質が変動したとしても、浸漬型の膜濾過を低コストで安定的に行える水処理装置及び水処理方法を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る水処理装置の概略構成を示す模式図である。 本発明の一実施形態に係る水処理装置の滞留水に関わる運転方法を示すフロー図である。 本発明の一実施形態に係る水処理装置の濾過水に関わる運転方法を示すフロー図である。 本発明の一実施形態に係る水処理装置の濾過水に関わる運転方法の他の例を示すフロー図である。 本発明の変形例に係る水処理装置の概略構成を示す模式図である。 本発明の変形例に係る水処理装置の滞留水に関わる運転方法を示すフロー図である。

以下、本発明の一実施形態に係る水処理装置及び水処理方法について説明する。なお、以下の各図において共通する構成については同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

図１は、本発明の一実施形態に係る水処理装置の概略構成を示す模式図である。
図１に示すように、本実施形態に係る水処理装置１００は、原水路１と、濁度センサ（水質センサ）２と、膜分離槽（水槽）３と、膜モジュール４と、送気管５と、ブロワｂ１と、濾過水流量センサ６と、濾過水流量調整弁（流量調整弁）７と、濾過水路８と、濾過水ポンプＰ１と、排水流量センサ９と、排水路１０と、排水ポンプ（流量調整装置）Ｐ２と、濾過水槽１２と、逆洗水供給管１３と、逆洗ポンプＰ３と、脱気槽１４と、脱気管１５と、真空ポンプＰ４と、制御部２０と、を備えている。

水処理装置１００は、水位差を利用して膜濾過を行う浸漬型の膜分離装置（膜モジュール４）により、濁質を含んでいることがある原水を濾過処理する装置である。原水としては、例えば、水源から取水された水や、濁質を凝集させる凝集沈殿処理、鉄、マンガン等の金属を除去する脱金属処理、硬水を軟化する軟化処理等の前処理が施された水が用いられる。原水の水源としては、例えば、河川、湖沼、地下水、工業用水、灌漑用水、生活用水等が利用される。

原水は、水源や前処理設備等から原水路１を通じて膜分離槽３に導入される。原水路１には、原水の濁度を計測する濁度センサ２が設置されており、原水に含まれている濁質の量が濁度センサ２によって計測される。水処理装置１００においては、原水に含まれている濁質の量に応じて、濾過水ポンプＰ１や、排水ポンプＰ２や、ブロワｂ１が制御され、膜モジュール４の運転圧力の維持と水位差の利用が図られる。

膜分離槽３は、膜モジュール４を収容している。膜分離槽３に導入された原水は、槽内で水位を保って一時的に滞留し、膜モジュール４は、膜分離槽３に水中に浸漬された状態で保持される。膜分離槽３に滞留する原水（滞留水）が、膜モジュール４に流入することで濾過処理される。なお、膜分離槽３は、開放型及び密閉型のいずれの槽形式であってもよい。また、膜モジュール４は、膜分離槽３に単一器が収容されていてもよいし、複数器が収容されていてもよい。

膜モジュール４は、原水を濾過処理して溶存物質の量が低減した濾過水を作る膜分離装置である。膜モジュール４は、例えば、微細孔を有する膜濾過用の分離膜と、分離膜を透過して作られた濾過水を集水する集水管と、分離膜や集水管を支持する支持材とを備えて構成される。膜モジュール４は、クロスフロー濾過式及びデッドエンド濾過式のいずれであってもよい。分離膜としては、通常、精密濾過膜や限外濾過膜が備えられる。

膜モジュール４が備える分離膜は、例えば、酢酸セルロース、ニトロセルロース、ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスルホン等の有機膜や、アルミナ、ジルコニア、ガラス等の無機膜によって形成される。分離膜は、中空糸型、平膜型、チューブ型等の適宜の形態とされる。分離膜の組み込み方は、シート型、スパイラル型、チューブラ型、モノリス型等の適宜の方式を分離膜の形態に応じて用いることが可能である。

膜モジュール４は、分離膜の一次側が槽内の滞留水と接しており、上端部に分離膜で濾過された濾過水が流出する流出口を有している。上端部の流出口は、膜モジュール４で作られた濾過水を回収するための濾過水路８に通じている。濾過水路８は、膜モジュール４と濾過水槽１２との間を接続しており、分離膜の二次側に透過して作られた濾過水が濾過水槽１２に向けて通流するようになっている。

膜モジュール４の下部には、送気管５が接続された散気部５ａを備えている。送気管５には、空気を供給するブロワｂ１が備えられており、膜モジュール４が備える分離膜の膜面が散気によって物理洗浄（エアスクラビング）されるようになっている。エアスクラビングが行われることにより、分離膜の膜面に付着した濁質が剥離し、膜面に濁質が堆積するのが抑制される。そのため、分離膜の目詰まりが生じ難くなり、膜モジュール４の運転圧力の上昇が抑制される。尚、膜モジュール４は上記のような浸漬型に限られず、ケーシングの内部に膜モジュールを納め、当該ケーシングを加圧することで透過水を得る加圧型を用いることも可能である。

濾過水路８は、脱気槽１４を備えている。脱気槽１４は、濾過水に混入している気体を分離除去するための処理槽である。脱気槽１４は、真空ポンプＰ４が備えられた脱気管１５と接続されている。脱気槽１４は、濾過水に混入した気体を捕集し、真空ポンプＰ４によって減圧され、エアスクラビング等で濾過水に混入した気体が除去されるようになっている。

また、濾過水路８は、中間部が分岐して複線状の流路（図１に破線で示す。）を形成しており、途中部のそれぞれに、濾過水流量調整弁７と、濾過水ポンプＰ１と、を備えている。濾過水流量調整弁７は、濾過水路８を流れる濾過水の流量を調整可能に設けられている。一方、濾過水ポンプＰ１は、濾過水路８を流れる濾過水を濾過水槽１２に向けて圧送可能に設けられている。濾過水路８には、濾過水流量センサ６が設置されており、膜モジュール４から回収される濾過水の流量が計測されるようになっている。

濾過水槽１２は、膜モジュール４で作られた濾過水を受ける槽である。濾過水槽１２は、膜分離槽３よりも低い高さに位置しており、高低差による水位が膜分離槽３に対して設けられている。濾過水槽１２と膜分離槽３との高低差としては、例えば、膜分離槽３の槽内に滞留している滞留水が最低水位であるときに、滞留水と濾過水槽１２に受けられた濾過水との間に水位差を生じ、動力を使用すること無く、水位差のみで膜濾過を駆動することが可能な高さが確保される。

膜分離槽３は、排水ポンプＰ２が備えられた排水路１０と接続されている。排水路１０は、膜分離槽３に滞留する滞留水を排水ポンプＰ２の作動によって排水可能に設けられている。一方、排水ポンプＰ２は、排水路１０を通じて排水される滞留水の流量を調整可能に設けられている。排水ポンプＰ２が膜分離槽３に滞留する滞留水を引き抜くことにより、膜濾過によって膜分離槽３に濃縮された濁質が排出され、膜モジュール４の運転圧力の上昇が抑制される。排水路１０には、排水流量センサ９が設置されており、膜分離槽３から排水される滞留水の流量が計測されるようになっている。なお、排水は排水ポンプＰ２に代えて排水路１０に自動弁を設置し、膜分離槽の水位を利用した自然流下方式を採用することも可能である。自動弁の場合、弁の開閉で排水操作を行う。

濾過水路８を流れる濾過水の流量は、水処理装置１００の通常運転時には、濾過水流量調整弁７の開度の調節によって所定の流量に調整される。原水の流量や濾過水の流量が調整されることにより、膜分離槽３の水位が保たれ、膜分離槽３の側と濾過水槽１２の側との間に適切な水位差が維持される。その水位による圧力差によって、滞留水は、膜モジュール４に流入して濾過処理される。また、造水された濾過水は、濾過水路８を濾過水槽１２に向けて自然流下する。

膜モジュール４が備える分離膜は、膜モジュール４で作られた濾過水や、膜洗浄用の薬品を添加した濾過水によって逆洗されるようになっている。濾過水槽１２には、逆洗ポンプＰ３が備えられた逆洗水供給管１３が接続されている。逆洗水供給管１３は、膜モジュール４と濾過水槽１２との間を、濾過水流量調整弁７や濾過水ポンプＰ１を迂回して接続している。逆洗ポンプＰ３は、逆洗用の濾過水を、濾過水槽１２から膜モジュール４が備える分離膜の二次側に揚水可能に設けられている。

制御部２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、記憶装置等によって構成される。制御部２０は、濾過水流量調整弁７、ブロワｂ１、濾過水ポンプＰ１、排水ポンプＰ２、逆洗ポンプＰ３等を制御する機能を有し、所定の運転プログラムにしたがって各種の処理を実行し、水処理装置１００の運転を制御する。例えば、濁度センサ２、濾過水流量センサ６、排水流量センサ９、膜分離槽３の水位を計測する不図示の水位センサ、分離膜の一次側や二次側の圧力を計測する不図示の圧力センサ等による計測に基いて膜分離槽３や膜モジュール４の状態を監視し、濾過水流量調整弁７の開度や、ブロワｂ１、濾過水ポンプＰ１、排水ポンプＰ２及び逆洗ポンプＰ３について、起動、停止、作動時の出力等の制御を行う。

次に、水処理装置１００の具体的な運転方法に基き、本発明の一実施形態に係る水処理方法について説明する。

水処理装置１００は、膜モジュール４による濾過処理と、膜モジュール４を逆洗する逆洗処理とが、所定の時間毎に交互に繰り返し行われるように運転される。濾過処理を行う通常運転時には、膜分離槽３に所定の流量で原水を導入し、膜分離槽３に滞留する滞留水を所定の水位に維持しつつ水位差を利用して原水を濾過処理する。一方、逆洗処理を行う逆洗運転時には、膜分離槽３に滞留する滞留水を所定の流量で引き抜いて排水し、膜分離槽３に濃縮される濁質の量を低減させる。

図２は、本発明の一実施形態に係る水処理装置の滞留水に関わる運転方法を示すフロー図である。
図２に示すように、水処理装置１００においては、膜モジュール４により濾過処理を行う通常運転時に原水に含まれている濁質の量（原水濁度ＴＵ）を計測し、膜モジュール４を逆洗する逆洗運転時に膜分離槽３から引き抜いて排水する滞留水の流量（排水引抜量Ｆ１）を、原水に含まれている濁質の量（原水濁度ＴＵ）に基いて調整する。また、原水に含まれている濁質の量（原水濁度ＴＵ）に基いて、膜モジュール４をエアスクラビングするブロワｂ１の作動を制御する。

制御部２０は、操作者又は運転プログラムからの指令により、膜分離槽３に向けて新たな原水の導入を開始し、膜モジュール４により濾過処理を行う通常運転を開始する（ステップＳ１１）。なお、通常運転の開始時において、濾過水流量調整弁７は、任意の初期開度で開いた状態とされる。一方、濾過水ポンプＰ１及び排水ポンプＰ２は停止した状態である。

そして、制御部２０は、膜分離槽３に原水が導入されている間に、膜分離槽３に導入される原水に含まれている濁質の量（原水濁度ＴＵ）を計測する（ステップＳ１２）。原水に含まれている濁質の量（原水濁度ＴＵ）は、濁度センサ２によって所定の周期で計測され、制御部２０に入力される。

次いで、制御部２０は、ブロワｂ１が作動しているか否かを判定する（ステップＳ１３）。なお、ブロワｂ１は、現在の通常運転よりも前に逆洗運転が行われており、且つ、前回の逆洗運転時にエアスクラビングが行われているときには、作動した状態である。一方、前回の逆洗運転時にエアスクラビングが行われていないときには、停止した状態である。

制御部２０は、ステップＳ１３において、ブロワｂ１が作動していないと（ステップＳ１３；ＮＯ）、処理をステップＳ１６に進める。

一方、制御部２０は、ステップＳ１３において、ブロワｂ１が作動していると（ステップＳ１３；ＹＥＳ）、処理をステップＳ１４に進める。

次いで、制御部２０は、原水に含まれている濁質の量（原水濁度ＴＵ）が、予め設定された閾値（Ｔｈ３）未満か否かを判定する（ステップＳ１４）。閾値（Ｔｈ３）としては、後記する通常出力運転時の閾値（Ｔｈ１）よりも低い濁度値が、制御部２０に予め設定される。

制御部２０は、ステップＳ１４において、原水に含まれている濁質の量（原水濁度ＴＵ）が、予め設定された閾値（Ｔｈ３）未満でないと（ステップＳ１４；ＮＯ）、エアスクラビングの中止により膜モジュール４の運転圧力が上昇する可能性が高いので、ブロワｂ１を作動した状態に維持して、処理をステップＳ１６に進める。

一方、制御部２０は、ステップＳ１４において、原水に含まれている濁質の量（原水濁度ＴＵ）が、予め設定された閾値（Ｔｈ３）未満であると（ステップＳ１４；ＹＥＳ）、エアスクラビングの中止により膜モジュール４の運転圧力が上昇する可能性が低いので、エアスクラビングを中止させるために、処理をステップＳ１５に進める。

そして、制御部２０は、ブロワｂ１を停止させて、膜モジュール４のエアスクラビングを中止する（ステップＳ１５）。このように、ブロワｂ１の作動及び停止を、濾過処理と逆洗処理との切り替えとは独立に制御し、原水に含まれている濁質の量が閾値（Ｔｈ３）の程度の低い量に減少したとき、膜モジュール４の膜面の物理洗浄を終了する水処理方法とすると、膜モジュール４の運転圧力を適正な範囲に常に維持しながらも、ブロワｂ１の動力コストを最小限に抑制することができる。

次いで、制御部２０は、原水に含まれている濁質の量（原水濁度ＴＵ）が、予め設定された閾値（Ｔｈ１）以上か否かを判定する（ステップＳ１６）。閾値（Ｔｈ１）としては、例えば、分離膜が目詰まりを生じて、安定した濾過処理の継続が困難になると見込まれる濁度値が、制御部２０に予め設定される。

制御部２０は、ステップＳ１６において、原水に含まれている濁質の量（原水濁度ＴＵ）が、予め設定された閾値（Ｔｈ１）以上でないと（ステップＳ１６；ＮＯ）、膜分離槽３に過度に濁質が濃縮するのを通常の排水引抜量Ｆ１で防止できるので、処理をステップＳ１７に進める。

そして、制御部２０は、排水ポンプＰ２を通常の出力に切り替える制御を行う（ステップＳ１７）。膜分離槽３に濃縮されている濁質の量が少ない状態であれば、濁質を含んでいる滞留水を膜分離槽３から多量に引き抜いて濾過水の回収率を下げる必要は無い。そのため、排水ポンプＰ２は、余力を残した通常出力の運転が行われるように制御され、排水路１０を通じて排水される滞留水の流量（排水引抜量Ｆ１）は、所望の回収率に応じた通常の量とされる。

続いて、制御部２０は、原水の導入を停止する一方、逆洗ポンプＰ３を作動させて、膜モジュール４を逆洗する逆洗処理を開始する（ステップＳ１８）。この逆洗運転時において、排水ポンプＰ２は、膜分離槽３に滞留する滞留水を通常の出力で排水し、濁質が濃縮されている可能性がある滞留水は、通常の引抜量で排水される。その後、所定時間の逆洗処理が行われると、逆洗運転は終了し、次回の濾過処理が実施される。

一方、制御部２０は、ステップＳ１６において、原水に含まれている濁質の量（原水濁度ＴＵ）が、予め設定された閾値（Ｔｈ１）以上であると（ステップＳ１６；ＹＥＳ）、膜分離槽３に過度に濁質が濃縮するのを通常の排水引抜量Ｆ１で防止できないので、処理をステップＳ１９に進める。

次いで、制御部２０は、原水に含まれている濁質の量（原水濁度ＴＵ）が、予め設定された閾値（Ｔｈ２）以上か否かを判定する（ステップＳ１９）。閾値（Ｔｈ２）としては、通常出力運転時の閾値（Ｔｈ１）よりも高い濁度値が、制御部２０に予め設定される。

制御部２０は、ステップＳ１９において、原水に含まれている濁質の量（原水濁度ＴＵ）が、予め設定された閾値（Ｔｈ２）以上でないと（ステップＳ１９；ＮＯ）、膜分離槽３に過度に濁質が濃縮するのを排水引抜量Ｆ１の調整のみで防止できるので、処理をステップＳ２０に進める。

そして、制御部２０は、排水ポンプＰ２を高出力に切り替える制御を行う（ステップＳ２０）。膜分離槽３に濃縮されている濁質の量が多い状態であれば、濁質を含んでいる滞留水を膜分離槽３から多量に引き抜いて膜モジュール４の運転圧力を下げる必要がある。そのため、排水ポンプＰ２は、通常の出力よりも高い高出力の運転に切り替えられ、排水路１０を通じて排水される滞留水の流量（排水引抜量Ｆ１）は、通常よりも多い量に増量される。

続いて、制御部２０は、原水の導入を停止する一方、逆洗ポンプＰ３を作動させて、膜モジュール４を逆洗する逆洗処理を開始する（ステップＳ２１）。この逆洗運転時において、排水ポンプＰ２は、膜分離槽３に滞留する滞留水を、通常よりも多い高引抜量で排水させる。原水に含まれている濁質の量が増加したとき、排水路１０を通じて排水される滞留水の流量（排水引抜量Ｆ１）を増加させる水処理方法とすると、膜分離槽３に滞留する濁質が、通常の量よりも増量された排水引抜量Ｆ１で引き抜かれるので、膜モジュール４が備える分離膜が目詰まりを生じ難くなる。そのため、膜モジュール４の運転圧力を適正な範囲に維持して、水位による圧力差を利用した膜濾過を続けることができる。その後、所定時間の逆洗処理が行われると、逆洗運転は終了し、次回の濾過処理が実施される。

一方、制御部２０は、ステップＳ１９において、原水に含まれている濁質の量（原水濁度ＴＵ）が、予め設定された閾値（Ｔｈ２）以上であると（ステップＳ１９；ＹＥＳ）、膜分離槽３に過度に濁質が濃縮するのを排水引抜量Ｆ１の調整のみで防止できないので、処理をステップＳ２２に進める。

そして、制御部２０は、排水ポンプＰ２を高出力に切り替えると共に、ブロワｂ１を作動させる制御を行う（ステップＳ２２）。膜分離槽３に濃縮されている濁質の量が特に多い状態においては、膜モジュール４が備える分離膜が極めて目詰まりを生じ易いため、排水引抜量Ｆ１を増量するだけでは、膜モジュール４の運転圧力を十分に下げることができない。そのため、排水ポンプＰ２が、通常の出力よりも高い高出力の運転に切り替えられると共に、膜モジュール４をエアスクラビングするためのブロワｂ１が起動される。

続いて、制御部２０は、原水の導入を停止する一方、逆洗ポンプＰ３を作動させて、膜モジュール４を逆洗する逆洗処理を開始する（ステップＳ２３）。この逆洗運転時において、排水ポンプＰ２は、膜分離槽３に滞留する滞留水を、通常よりも多い高引抜量で排水させる。ブロワｂ１は、膜モジュール４が備える分離膜の膜面に散気してエアスクラビングを行う。原水に含まれている濁質の量が特に増加したとき、膜モジュール４の膜面の物理洗浄を開始する水処理方法とすると、膜モジュール４が備える分離膜に付着した濁質が剥離して除去されるので、膜モジュール４が備える分離膜が目詰まりを生じ難くなる。そのため、膜モジュール４の運転圧力を適正な範囲に維持して、水位による圧力差を利用した膜濾過を続けることができる。その後、所定時間の逆洗処理が行われると、逆洗運転は終了し、次回の濾過処理が実施される。

以上の水処理装置１００の運転方法によると、原水に含まれている濁質の量（原水濁度ＴＵ）が、予め設定された第１閾値（Ｔｈ１）以上となったとき、排水路１０を通じて排水される滞留水の流量を増加させる制御が行われる。そのため、原水の水質が変動し、原水に含まれている濁質の量が上昇したとしても、膜分離槽３に滞留している濁質を排出して、膜モジュール４が備える分離膜の目詰まりを低減することができる。つまり、分離膜の透過抵抗の上昇が抑制されるので、水位による圧力差を利用した低コストな膜濾過を続けることが可能である。よって、この運転方法によると、浸漬型の膜濾過を低コストで安定的に継続することができる。

また、以上の水処理装置１００の運転方法によると、原水に含まれている濁質の量（原水濁度ＴＵ）が、予め設定された第２閾値（Ｔｈ２）以上となったとき、ブロワｂ１が始動して、膜モジュール４のエアスクラビングが開始される。そのため、原水の水質が変動し、原水に含まれている濁質の量が極端に上昇したとしても、膜モジュール４が備える分離膜の目詰まりを低減することができる。すなわち、エアスクラビングが適時に実施されるため、水位による圧力差を常に安定して確保することができると共に、ブロワｂ１の動力コストも最低限に抑えることができる。

図３は、本発明の一実施形態に係る水処理装置の濾過水に関わる運転方法を示すフロー図である。
図３に示すように、水処理装置１００においては、濾過処理を行う通常運転時に、濾過水路８を流れる濾過水を圧送する濾過水ポンプＰ１の作動を、膜モジュール４から流出して濾過水路８を流れる濾過水の流量（濾過水流量Ｆ２）に基いて制御する。濾過水ポンプＰ１が制御されることにより、濾過水路８における濾過水の通流は、水位による自然流下から、ポンプによる強制的な移送に切り替えられる。

制御部２０は、水処理装置１００の運転が操作者又は運転プログラムからの指令により開始されると、濾過水流量調整弁７を初期開度とし、膜分離槽３に滞留する滞留水を排水しつつ水位差を利用して原水を濾過処理する（ステップＳ３１）。水処理装置１００の運転開始時は、膜分離槽３に濃縮されている濁質の量が少ない状態であり、排水路１０を通じて排水される滞留水の流量（排水引抜量Ｆ１）は、所望の回収率に応じた通常の量とされる。そのため、濾過水流量調整弁７は、例えば、前回の濾過処理の終了時の開度に一致し、開放方向及び閉鎖方向に調節可能な中程度の開度とされる。そして、濾過水路８における濾過水の通流は、所望の回収率に応じた初期の流量で自然流下による流れとなる。

そして、制御部２０は、濾過処理が行われている間に、膜分離槽３に導入されて濾過処理される原水の量を参照する（ステップＳ３２）。なお、原水の量は、原水路１に設置される不図示の流量センサ、膜分離槽３に設置される不図示の水位センサ等によって所定の周期で計測され、制御部２０に入力される。

次いで、制御部２０は、濾過水流量調整弁７の開度を調整する制御を行う（ステップＳ３３）。例えば、膜分離槽３に導入されて濾過処理される原水の量が通常の量であれば、濾過水流量調整弁７の開度を初期開度に保って運転圧力を維持する。一方、高い回収率で濾過水を造水する要求がある場合は、濾過水流量調整弁７の開度を開放方向に開けてもよい。

続いて、制御部２０は、濾過水路８を流れる濾過水の流量（濾過水流量Ｆ２）を計測する（ステップＳ３４）。濾過水の流量（濾過水流量Ｆ２）は、濾過水流量センサ６によって所定の周期で計測され、制御部２０に入力される。

次いで、制御部２０は、濾過水路８を流れる濾過水の流量（濾過水流量Ｆ２）が、予め設定された流量下限（Ｆ_Ｌ）（第３閾値）未満か否かを判定する（ステップＳ３５）。流量下限（Ｆ_Ｌ）としては、例えば、水位のみによる圧力差で膜濾過を行える範囲にある任意の流量値が、制御部２０に予め設定される。

制御部２０は、ステップＳ３５において、濾過水路８を流れる濾過水の流量（濾過水流量Ｆ２）が、予め設定された流量下限（Ｆ_Ｌ）未満でないと（ステップＳ３５；ＮＯ）、水位のみによる圧力差で膜濾過を継続することができるので、処理をステップＳ３６に進める。

そして、制御部２０は、濾過水路８を流れる濾過水の流量（濾過水流量Ｆ２）が流量下限（Ｆ_Ｌ）未満となっている時間（流量未満時間ｔ１）について、経過時間のカウンタを加算せずリセットする（ステップＳ３６）。その後、制御部２０は、処理をステップＳ３２に戻す。

一方、制御部２０は、ステップＳ３５において、濾過水路８を流れる濾過水の流量（濾過水流量Ｆ２）が、予め設定された流量下限（Ｆ_Ｌ）未満であると（ステップＳ３５；ＹＥＳ）、水位のみによる圧力差で膜濾過を継続することができない可能性があるので、処理をステップＳ３７に進める。

そして、制御部２０は、濾過水路８を流れる濾過水の流量（濾過水流量Ｆ２）が流量下限（Ｆ_Ｌ）未満となっている時間（流量未満時間ｔ１）について、経過時間のカウンタを加算する（ステップＳ３７）。その後、制御部２０は、処理をステップＳ３８に進める。

次いで、制御部２０は、濾過水路８を流れる濾過水の流量（濾過水流量Ｆ２）が流量下限（Ｆ_Ｌ）未満となっている時間（流量未満時間ｔ１）についてのカウンタの積算が、予め設定された閾値（Ｔｈ４）以上か否かを判定する（ステップＳ３８）。閾値（Ｔｈ４）としては、例えば、流量未満時間ｔ１についてのカウンタの積算が、実時間で数秒間から数十秒間に相当するカウントとなる値が、制御部２０に予め設定される。流量未満時間ｔ１についてのカウンタの積算が数秒間から数十秒間に達した場合には、濾過水の流量（濾過水流量Ｆ２）の低下が一時的な現象では無く、必要な運転圧力を水位のみで確保することができない状態になっていると判断できるためである。

制御部２０は、ステップＳ３８において、濾過水路８を流れる濾過水の流量（濾過水流量Ｆ２）が流量下限（Ｆ_Ｌ）未満となっている時間（流量未満時間ｔ１）についてのカウンタの積算が、予め設定された閾値（Ｔｈ４）以上でないと（ステップＳ３８；ＮＯ）、濾過水の流量（濾過水流量Ｆ２）の低下が一時的である可能性が高いので、処理をステップＳ３２に戻す。

一方、制御部２０は、ステップＳ３８において、濾過水路８を流れる濾過水の流量（濾過水流量Ｆ２）が流量下限（Ｆ_Ｌ）未満となっている時間（流量未満時間ｔ１）についてのカウンタの積算が、予め設定された閾値（Ｔｈ４）以上であると（ステップＳ３８；ＹＥＳ）、濾過水の流量（濾過水流量Ｆ２）の低下が持続的である可能性が高いので、処理をステップＳ３９に進める。

そして、制御部２０は、濾過水ポンプＰ１を作動させて濾過水路８を流れる濾過水の圧送を開始する（ステップＳ３９）。このように、濾過水路８を流れる濾過水の流量（濾過水流量Ｆ２）が流量下限（Ｆ_Ｌ）未満となっている時間（流量未満時間ｔ１）の積算が、所定値以上となったとき、濾過水ポンプＰ１を作動させる水処理方法とすると、濾過水の流量（濾過水流量Ｆ２）の低下が明らかに生じた場合に、濾過水路８における濾過水の通流を、水位による自然流下から、ポンプによる強制的な移送に切り替えることができる。そのため、濾過水ポンプＰ１の動力コストを最低限に抑えて、膜モジュール４の運転圧力を適正な範囲に維持することができる。

続いて、制御部２０は、濾過水ポンプＰ１が作動している間に、膜モジュール４の運転圧力（Ｐ）を計測する（ステップＳ４０）。膜モジュール４の運転圧力（Ｐ）は、分離膜の一次側及び二次側の圧力を計測する不図示の圧力センサによって所定の周期で計測され、制御部２０に入力される。

次いで、制御部２０は、膜モジュール４の運転圧力（Ｐ）が、予め設定された圧力下限（Ｐ_Ｌ）以上か否かを判定する（ステップＳ４１）。圧力下限（Ｐ_Ｌ）としては、例えば、水位のみによる圧力差で膜濾過を行うことが可能な最小水位差付近における圧力の値、或いは、膜モジュール４の性能に応じて−８０ｋＰａ以上の値が、制御部２０に予め設定される。

制御部２０は、ステップＳ４１において、膜モジュール４の運転圧力（Ｐ）が、予め設定された圧力下限（Ｐ_Ｌ）以上でないと（ステップＳ４１；ＮＯ）、濾過水ポンプＰ１で運転圧力を補完し続ける必要があるので、処理をステップＳ４２に進める。

そして、制御部２０は、膜モジュール４の運転圧力（Ｐ）が圧力下限（Ｐ_Ｌ）以上となっている時間（圧力超過時間ｔ２）について、経過時間のカウンタを加算せずリセットする（ステップＳ４２）。その後、制御部２０は、処理をステップＳ４０に戻す。

一方、制御部２０は、ステップＳ４１において、膜モジュール４の運転圧力（Ｐ）が、予め設定された圧力下限（Ｐ_Ｌ）以上であると（ステップＳ４１；ＹＥＳ）、濾過水ポンプＰ１で運転圧力を補完し続ける必要に乏しいので、処理をステップＳ４３に進める。

そして、制御部２０は、膜モジュール４の運転圧力（Ｐ）が圧力下限（Ｐ_Ｌ）以上となっている時間（圧力超過時間ｔ２）について、経過時間のカウンタを加算する（ステップＳ４３）。その後、制御部２０は、処理をステップＳ４４に進める。

次いで、制御部２０は、膜モジュール４の運転圧力（Ｐ）が圧力下限（Ｐ_Ｌ）以上となっている時間（圧力超過時間ｔ２）についてのカウンタの積算が、予め設定された閾値（Ｔｈ５）以上か否かを判定する（ステップＳ４４）。閾値（Ｔｈ５）としては、例えば、圧力超過時間ｔ２についてのカウンタの積算が、実時間で数秒間から数時間に相当するカウントとなる値が、制御部２０に予め設定される。圧力超過時間ｔ２についてのカウンタの積算が数秒間から数時間に達した場合には、水位のみによる圧力差で安定的に膜濾過を行える状態に回復していると判断できるためである。

制御部２０は、ステップＳ４４において、膜モジュール４の運転圧力（Ｐ）が圧力下限（Ｐ_Ｌ）以上となっている時間（圧力超過時間ｔ２）についてのカウンタの積算が、予め設定された閾値（Ｔｈ５）以上でないと（ステップＳ４４；ＮＯ）、運転圧力が十分に上昇して安定していない可能性が高いので、処理をステップＳ４１に戻す。

一方、制御部２０は、ステップＳ４４において、膜モジュール４の運転圧力（Ｐ）が圧力下限（Ｐ_Ｌ）以上となっている時間（圧力超過時間ｔ２）についてのカウンタの積算が、予め設定された閾値（Ｔｈ５）以上であると（ステップＳ４４；ＹＥＳ）、運転圧力が十分に上昇して安定している可能性が高いので、処理をステップＳ４５に進める。

そして、制御部２０は、濾過水ポンプＰ１を停止させて、濾過水路８を流れる濾過水の圧送を終了する（ステップＳ４５）。このように、膜モジュール４の運転圧力（Ｐ）が圧力下限（Ｐ_Ｌ）以上となっている時間（圧力超過時間ｔ２）の積算が、所定値以上となったとき、濾過水ポンプＰ１を停止させる水処理方法とすると、膜モジュール４の運転圧力（Ｐ）が安定した場合に、濾過水路８における濾過水の通流を、ポンプによる強制的な移送から、水位による自然流下に切り替えることができる。そのため、膜モジュール４の運転圧力を適正な範囲に維持しながらも、濾過水ポンプＰ１の動力コストを抑制することができる。

その後、制御部２０は、濾過水ポンプＰ１が停止されると、処理を戻し、水位のみによる圧力差で膜濾過による濾過処理を継続する。膜モジュール４による濾過処理は、操作者又は運転プログラムから指令された運転停止指令を制御部２０が受け付けると終了する。そして、膜モジュール４の逆洗処理が実行された後に次回の濾過処理が実施されるか、或いは、水処理装置１００の運転が停止される。

以上の水処理装置１００の運転方法によると、濾過水路８を流れる濾過水の流量（濾過水流量Ｆ２）が、予め設定された流量下限（Ｆ_Ｌ）（第３閾値）未満となったとき、濾過水ポンプＰ１を作動させる制御が行われる。そのため、原水の水質が変動し、原水に含まれている濁質の量が上昇したり、原水の水温が低下したりする等して、膜モジュール４が備える分離膜の透過抵抗が上昇することにより濾過水の流量が減少したとしても、水位のみによる圧力差を利用した膜濾過から、動力を利用した膜濾過に速やかに移行することができる。つまり、水位による圧力差を利用した低コストな膜濾過を行っている間に、運転圧力の低下を来す事態が生じたとしても、水処理装置１００の運転を停止すること無く、膜濾過を続けることが可能である。よって、この運転方法によると、浸漬型の膜濾過を低コストで安定的に継続することができる。

また、以上の水処理装置１００の運転方法によると、膜モジュール４の運転圧力（Ｐ）が、予め設定された圧力下限（Ｐ_Ｌ）以上となったとき、濾過水ポンプＰ１を停止させる制御が行われる。すなわち、濾過水路８における濾過水の通流が、ポンプによる強制的な移送から水位による自然流下に切り替えられる時期が、運転圧力（Ｐ）によって判断される。そのため、膜モジュール４が備える分離膜の透過抵抗が許容できる範囲にあること、及び、分離膜が損傷等していない健全な状態であることを、運転圧力（Ｐ）に基いて保証して、膜濾過を安定的に継続することができる。

図４は、本発明の一実施形態に係る水処理装置の濾過水に関わる運転方法の他の例を示すフロー図である。
図４に示すように、水処理装置１００の運転においては、濾過処理を行う通常運転時に、濾過水路８を流れる濾過水を圧送する濾過水ポンプＰ１の作動を、濾過水路８を流れる濾過水の流量（濾過水流量Ｆ２）に代えて、膜モジュール４の運転圧力（Ｐ）に基いて制御することもできる。

制御部２０は、水処理装置１００の運転が操作者又は運転プログラムからの指令により開始されると、図３に示す運転方法と同様に、濾過水流量調整弁７を初期開度として濾過処理を開始し（ステップＳ３１）、膜分離槽３に導入されて濾過処理される原水の量を参照し（ステップＳ３２）、濾過水流量調整弁７の開度を調整する制御を行う（ステップＳ３３）。

続いて、制御部２０は、濾過水流量調整弁７の開度が制御された後、膜モジュール４の運転圧力（Ｐ）を計測する（ステップＳ５４）。膜モジュール４の運転圧力（Ｐ）は、分離膜の一次側及び二次側の圧力を計測する不図示の圧力センサによって所定の周期で計測され、制御部２０に入力される。

次いで、制御部２０は、膜モジュール４の運転圧力（Ｐ）が、予め設定された圧力下限（Ｐ_Ｌ）未満か否かを判定する（ステップＳ５５）。圧力下限（Ｐ_Ｌ）としては、例えば、水位のみによる圧力差で膜濾過を行うことが可能な最小水位差付近における圧力の値、或いは、膜モジュール４の性能に応じて−８０ｋＰａ以上の値が、制御部２０に予め設定される。

制御部２０は、ステップＳ５５において、膜モジュール４の運転圧力（Ｐ）が、予め設定された圧力下限（Ｐ_Ｌ）未満でないと（ステップＳ５５；ＮＯ）、水位のみによる圧力差で膜濾過を継続することができるので、処理をステップＳ３２に戻す。

一方、制御部２０は、ステップＳ５５において、膜モジュール４の運転圧力（Ｐ）が、予め設定された圧力下限（Ｐ_Ｌ）未満であると（ステップＳ５５；ＹＥＳ）、水位のみによる圧力差で膜濾過を継続することができないので、処理をステップＳ３９に進める。

その後、制御部２０は、図３に示す運転方法と同様に、濾過水ポンプＰ１を作動させて濾過水路８を流れる濾過水の圧送を開始し（ステップＳ３９）、膜モジュール４の運転圧力（Ｐ）に応じて濾過水ポンプＰ１を停止し（ステップＳ４５）、膜濾過による濾過処理を継続する。なお、濾過水ポンプＰ１を作動させるとき（ステップＳ５５）の圧力下限（Ｐ_Ｌ）と、濾過水ポンプＰ１を停止するとき（ステップＳ４１）の圧力下限（Ｐ_Ｌ）は、互いに同一の値としてもよいし、互いに異なる値としてもよい。

以上の水処理装置１００の運転方法によると、膜モジュール４の運転圧力（Ｐ）が、予め設定された圧力下限（Ｐ_Ｌ）未満となったとき、濾過水ポンプＰ１を作動させる制御が行われる。そのため、原水の水質が変動し、原水に含まれている濁質の量が上昇したり、原水の水温が低下したりする等して、膜モジュール４が備える分離膜の透過抵抗が上昇したとしても、原水の導入量や滞留水の排水引抜量にかかわらず、水位のみによる圧力差を利用した膜濾過から、動力を利用した膜濾過に速やかに移行することができる。つまり、水位による圧力差を利用した低コストな膜濾過を行っている間に、運転圧力の低下を来す事態が生じたとしても、水処理装置１００の運転を停止すること無く、膜濾過を続けることが可能である。よって、この運転方法によると、浸漬型の膜濾過を低コストで安定的に継続することができる。

次に、本発明の変形例に係る水処理装置及び水処理方法について説明する。

図５は、本発明の変形例に係る水処理装置の概略構成を示す模式図である。
図５に示すように、変形例に係る水処理装置２００は、前記の水処理装置１００と同様に、膜分離槽（水槽）３、膜モジュール４等を備えている。なお、図５においては、濾過水路８の下流側の構成について、図示を省略している。変形例に係る水処理装置２００が前記の水処理装置１００と異なる点は、膜分離槽３に原水を供給するための原水路（１）が、凝集沈殿処理系１ａと、バイパス路１ｂとによって構成されており、原水に含まれている濁質の量に応じて、凝集沈殿処理の実施及び不実施を切り換え可能とされている点である。

凝集沈殿処理系１ａは、水源から供給される原水を受ける着水井２１の下流、且つ、膜分離槽３の上流に、混和池２２と、フロック形成池２３と、沈殿池２４と、が順に設けられて構成されている。一方、バイパス路１ｂは、着水井２１と膜分離槽３とを凝集沈殿処理系１ａをバイパスして接続している。着水井２１の下流には、切替弁Ｖ１が備えられており、原水が膜分離槽３に流入するまでの経路が、凝集沈殿処理系１ａを通る経路及びバイパス路１ｂのいずれかに切り替えられるようになっている。

混和池２２は、濁質を凝集させる凝集剤を原水に混和するための処理槽である。混和池２２には、原水を急速攪拌する攪拌装置２２ａと、凝集剤を原水に添加可能な凝集剤タンク２２ｂと、が備えられている。混和池２２に流入した原水に多量の濁質が含まれている場合、凝集剤タンク２２ｂから凝集剤が添加され、攪拌装置２２ａで急速攪拌されて、凝集沈殿分離を可能にするための微小なフロックが形成される。凝集剤としては、例えば、硫酸バンド、ポリ塩化アルミニウム等のアルミ系凝集剤や、塩化鉄、硫酸鉄等の鉄系凝集剤や、高分子凝集剤が用いられる。

フロック形成池２３は、原水に含まれている濁質に粗大なフロックを形成させるための処理槽である。フロック形成池２３には、例えば、原水を緩速攪拌する攪拌装置が備えられる。フロック形成池２３に流入した原水が緩速攪拌されることにより、微小なフロック同士が凝集した沈降し易い粗大なフロックが形成される。なお、原水を緩速攪拌する手段としては、攪拌装置に代えて、原水を迂流させる迂流壁、整流板等が備えられてもよい。

沈殿池２４は、原水から粗大なフロックを沈降させて沈殿分離するための処理槽である。沈殿池２４には、例えば、沈降したフロックを掻き寄せる掻寄機、沈降面積を拡大して沈降を促進させる傾斜板や傾斜管等が備えられる。沈殿池２４に流入した原水からは、粗大なフロックが沈降して分離され、沈殿池２４の底部に沈殿したフロックは、掻寄機によって掻き寄せられて廃棄される。一方、フロックが除去された上澄みの原水は、集水トラフから集水され、濁質の量が低減された状態で膜分離槽３に導入される。

図６は、本発明の変形例に係る水処理装置の滞留水に関わる運転方法を示すフロー図である。
図６に示すように、水処理装置２００においては、濾過処理を行う通常運転時に、切替弁Ｖ１による流路の方向を、原水に含まれている濁質の量（原水濁度ＴＵ）に基いて制御する。切替弁Ｖ１が制御されることにより、膜分離槽３に導入される原水の経路は、凝集沈殿処理系１ａを通る経路か、バイパス路１ｂのいずれかに切り替えられる。

制御部２０は、水処理装置２００の運転が操作者又は運転プログラムからの指令により開始されると、図２に示す運転方法と同様に、膜分離槽３に向けて新たな原水の導入を開始する（ステップＳ１１）。

そして、制御部２０は、原水が導入されている間に、原水に含まれている濁質の量（原水濁度ＴＵ）を計測する（ステップＳ６１）。原水に含まれている濁質の量（原水濁度ＴＵ）は、濁度センサ２によって所定の周期で計測され、制御部２０に入力される。

なお、図６において、濁度センサ２は、膜分離槽３の直前に設置されているが、着水井２１の槽内や、着水井２１よりも上流側に設置してもよい。また、膜分離槽３の直前と、着水井２１の槽内、着水井２１よりも上流側の両方に設置して使い分けてもよい。膜分離槽３の直前に設置すれば、滞留水の流量（排水引抜量Ｆ１）の調整について、また、着水井２１の槽内や、着水井２１よりも上流側に設置すれば、切替弁Ｖ１の切り替えについて、濁度の変動に対する即時応答性がよくなる。

続いて、制御部２０は、図２に示す運転方法と同様に、ブロワｂ１が作動しているか否かを判定し（ステップＳ１３）、原水に含まれている濁質の量（原水濁度ＴＵ）が、予め設定された閾値（Ｔｈ３）未満であるか否かを判定する（ステップＳ１４）。閾値（Ｔｈ３）未満でないと（ステップＳ１４；ＮＯ）、ブロワｂ１は作動した状態に維持され、閾値（Ｔｈ３）未満であると（ステップＳ１４；ＹＥＳ）、ブロワｂ１は停止される。

次いで、制御部２０は、原水に含まれている濁質の量（原水濁度ＴＵ）が、予め設定された濁度上限（ＴＵ_Ｕ）（第４閾値）以上か否かを判定する（ステップＳ６２）。濁度上限（ＴＵ_Ｕ）としては、例えば、エアスクラビング運転時の閾値（Ｔｈ３）よりも高い濁度値が、制御部２０に予め設定される。

制御部２０は、ステップＳ６２において、原水に含まれている濁質の量（原水濁度ＴＵ）が、予め設定された濁度上限（ＴＵ_Ｕ）以上でないと（ステップＳ６２；ＮＯ）、原水を凝集沈殿処理系１ａで前処理する必要に乏しいので、処理をステップＳ６３に進める。

そして、制御部２０は、切替弁Ｖ１を制御して、凝集沈殿処理系１ａへの流路を閉鎖し、バイパス路１ｂへの流路を開放する（ステップＳ６３）。その後、制御部２０は、処理をステップＳ１２に進める。

一方、制御部２０は、ステップＳ６２において、原水に含まれている濁質の量（原水濁度ＴＵ）が、予め設定された濁度上限（ＴＵ_Ｕ）以上であると（ステップＳ６２；ＹＥＳ）、原水を凝集沈殿処理系１ａで前処理する必要があるので、処理をステップＳ６４に進める。

そして、制御部２０は、切替弁Ｖ１を制御して、凝集沈殿処理系１ａへの流路を開放し、バイパス路１ｂへの流路を閉鎖する（ステップＳ６４）。その後、制御部２０は、処理をステップＳ６５に進める。

次いで、制御部２０は、凝集沈殿処理系１ａにおいて凝集沈殿処理を実施するための制御を実行する（ステップＳ６５）。例えば、攪拌装置２２ａ、凝集剤タンク２２ｂ等を作動させると共に、凝集沈殿処理に供される被処理水を移送する不図示のポンプ等を作動させる。その後、制御部２０は、処理をステップＳ１２に進める。

その後、制御部２０は、図２に示す運転方法と同様に膜濾過による濾過処理を継続する。膜モジュール４による濾過処理は、操作者又は運転プログラムから指令された運転停止指令を制御部２０が受け付けると終了する。そして、膜モジュール４の逆洗処理が実行された後に次回の濾過処理が実施されるか、或いは、水処理装置１００の運転が停止される。

以上の水処理装置２００の運転方法によると、原水に含まれている濁質の量（原水濁度ＴＵ）が、予め設定された濁度上限（ＴＵ_Ｕ）（第４閾値）以上となったとき、原水が凝集沈殿処理系１ａで凝集沈殿処理され、濁度上限（ＴＵ_Ｕ）（第４閾値）未満となったとき、凝集沈殿処理系１ａがバイパスされる。そのため、原水の水質が変動し、原水に含まれている濁質の量が極度に上昇したとしても、原水に含まれている濁質を凝集沈殿処理によって低減した後、水位による圧力差を利用した低コストな膜濾過を行うことが可能となる。また、排水ポンプＰ２の高出力運転や、ブロワｂ１によるエアスクラビング運転の頻度が少なくなるため、動力コストが低く抑えられる。よって、この運転方法によると、浸漬型の膜濾過を低コストで安定的に継続することができる。

以上、本発明について説明したが、本発明は、前記の実施形態や変形例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。例えば、本発明は、必ずしも前記の実施形態や変形例が備える全ての構成を備えるものに限定されない。実施形態や変形例の構成の一部を他の構成に置き換えたり、実施形態や変形例の構成の一部を他の形態に追加したり、実施形態や変形例の構成の一部を省略したりすることができる。

例えば、前記の水処理装置１００，２００においては、原水に含まれている濁質の量が、原水路１に設置された濁度センサ２により計測され、濁質の量についての判定が濁度値により行われている。しかしながら、濁度センサ２は、膜分離槽３の槽内に設置されてもよい。また、濁質の量についての判定は、透過光又は散乱光の光強度値、原水を撮像して得た画像解析値等で行ってもよい。また、計測された瞬間値、及び、所定期間の積算値のうちのいずれで行ってもよい。

また、前記の水処理装置１００，２００においては、原水に含まれている濁質の量が、原水の濁度（原水濁度ＴＵ）として計測されている。しかしながら、原水に含まれている濁質の量は、有機体炭素量（Total Organic Carbon；ＴＯＣ）、マンガン若しくはマンガン化合物の濃度、鉄若しくは鉄化合物の濃度、全窒素量、全燐量、溶存酸素量、化学的酸素要求量、生物学的酸素要求量、酸化還元電位（Oxidation Reduction Potential；ＯＲＰ）等として間接的に計測されてもよい。但し、濁質の量との相関性や、計測の容易性の観点からは、原水に含まれている濁質の量は、濁度又は有機体炭素量として計測されることが好ましい。

また、前記の水処理装置１００，２００においては、膜分離槽３は、排水ポンプＰ２が備えられた排水路１０と接続され、排水路１０は、膜分離槽３に滞留する滞留水を排水ポンプＰ２の作動によって排水可能に設けられている。しかしながら、膜分離槽３は、高低差を利用した自然流下によって滞留水を排水するように構成されてもよい。自然流下によって滞留水を排水する排水路１０には、流量調整装置として、排水ポンプＰ２に代えて、滞留水の流量を調整可能な滞留水流量調整弁を設置すればよい。

１ 原水路
１ａ 凝集沈殿処理系
１ｂ バイパス路
２ 濁度センサ（水質センサ）
３ 膜分離槽（水槽）
４ 膜モジュール
５ 送気管
６ 濾過水流量センサ
７ 濾過水流量調整弁（流量調整弁）
８ 濾過水路
９ 排水流量センサ
１０ 排水路
１２ 濾過水槽
１３ 逆洗水供給管
１４ 脱気槽
１５ 脱気管
２０ 制御部
２１ 着水井
２２ 混和池
２２ａ 攪拌装置
２２ｂ 凝集剤タンク
２３ フロック形成池
２４ 沈殿池
１００ 水処理装置
２００ 水処理装置
ｂ１ ブロワ
Ｐ１ 濾過水ポンプ
Ｐ２ 排水ポンプ（流量調整装置）
Ｐ３ 逆洗ポンプ
Ｐ４ 真空ポンプ
Ｖ１ 切替弁

Claims (5)

1. 原水が導入される水槽と、
   前記水槽に水中に浸漬された状態で保持され、前記原水を濾過処理して濾過水を作る膜モジュールと、
   前記水槽に滞留する滞留水を排水可能な排水路と、
   前記排水路を通じて排水される前記滞留水の流量を調整可能な流量調整装置と、
   前記水槽の上流に設置された前記原水の水質を計測する水質センサと、
   前記水質センサによる計測に基いて前記流量調整装置を制御する制御部と、
   前記膜モジュールの膜面を散気して物理洗浄するブロワと、
   前記水槽に対して水位が設けられ、前記膜モジュールで作られた前記濾過水を受ける濾過水槽と、
   前記膜モジュールと前記濾過水槽との間を接続し、前記膜モジュールで作られた前記濾過水を前記濾過水槽に自然流下させる濾過水路と、
   前記濾過水路を流れる前記濾過水の流量を調整可能な流量調整弁と、
   前記濾過水路を流れる前記濾過水を前記濾過水槽に圧送可能な濾過水ポンプと、を備え、
   前記制御部は、前記原水の濾過処理時に、前記水質センサによる計測で求められる、前記原水に含まれている濁質の量が、予め設定された第１閾値以上であるとき、前記排水路を通じて排水される前記滞留水の流量を、予め設定された前記濾過水の回収率に応じた量よりも増加させ、前記原水に含まれている濁質の量が、予め設定された第２閾値以上であるとき、前記ブロワを始動させ、前記濾過水路を流れる前記濾過水の流量が、予め設定された第３閾値未満となったとき、前記濾過水ポンプを作動させ、前記膜モジュールの運転圧力が、水位のみによる圧力差で膜濾過を行うことが可能な圧力以上となったとき、前記濾過水ポンプを停止させる水処理装置。
2. 前記膜モジュールの膜面を逆洗する逆洗水を前記膜モジュールに供給する逆洗ポンプを更に備え、
   前記制御部は、前記逆洗ポンプの作動時に前記水槽に滞留する滞留水を前記排水路を通じて排水させる請求項１に記載の水処理装置。
3. 前記原水に含まれている濁質の量が、濁度又は有機体炭素量として計測される請求項１又は請求項２に記載の水処理装置。
4. 前記原水に含まれている濁質の量が、予め設定された第４閾値以上であるとき、前記原水を凝集沈殿処理してから前記水槽に導入する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の水処理装置。
5. 原水が導入される水槽と、
   前記水槽に水中に浸漬された状態で保持され、前記原水を濾過処理して濾過水を作る分離膜と、
   前記水槽に滞留する滞留水を排水可能な排水路と、
   前記水槽に対して水位が設けられ、前記分離膜で作られた前記濾過水を受ける濾過水槽と、
   前記分離膜で作られた前記濾過水を前記濾過水槽に自然流下させる濾過水路と、
   を備える水処理装置において、
   前記水槽に滞留する滞留水を排水しつつ水位差を利用して前記原水を濾過処理し、
   前記原水の濾過処理時に、前記水槽に導入される前記原水の水質を水質センサで計測し、前記水質センサによる計測で求められる前記原水に含まれている濁質の量が、予め設定された量よりも増加したとき、前記排水路を通じて排水される前記滞留水の量を、予め設定された前記濾過水の回収率に応じた量よりも増加させ、前記原水に含まれている濁質の量が、前記排水路を通じた排水だけでは前記分離膜の運転圧力を下げることができない量に更に増加したとき、前記分離膜の膜面を散気して物理洗浄を開始し、前記濾過水路を流れる前記濾過水の流量が、水位のみによる圧力差で膜濾過を行うことが可能な圧力未満となったとき、前記濾過水路を流れる前記濾過水を前記濾過水槽に圧送し、前記分離膜の運転圧力が、水位のみによる圧力差で膜濾過を行うことが可能な圧力以上となったとき、前記濾過水の圧送を停止させる水処理方法。

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