WO2015146626A1 - 水系におけるオンライン測定用前処理装置、これを備えたオンライン測定装置及びオンライン測定用前処理方法 - Google Patents

水系におけるオンライン測定用前処理装置、これを備えたオンライン測定装置及びオンライン測定用前処理方法 Download PDF

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WO2015146626A1
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hollow fiber
fiber membrane
water
filtered
online
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PCT/JP2015/057449
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高橋　淳一
和彦 角田
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栗田工業株式会社
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    • B01D—SEPARATION
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    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00—Specific treatment goals
    • C02F2303/20—Prevention of biofouling

Definitions

  • the present invention relates to a pretreatment technique for online measurement. More specifically, the present invention relates to an on-line measurement pretreatment device used for measuring water quality of an aqueous system, an on-line measurement device including the same, and an on-line measurement pretreatment method.
  • an on-line water quality monitoring device has been used for the purpose of operating a water system facility stably and efficiently.
  • the wastewater to be measured is diluted with water that does not include the water quality item for measurement, and after separating the solid organic substance and the solid inorganic substance from the diluted wastewater, the water quality of the separated liquid is automatically determined.
  • An automatic water quality measurement method for measuring is disclosed.
  • the monitoring water often contains suspended solids or living organisms, which may often cause measurement interference or measuring instrument failure. Therefore, in order to prevent these obstacles, a pretreatment is usually performed to remove suspended substances and organisms existing in the monitored water using a strainer or a membrane before actual measurement.
  • Patent Document 2 in a method for monitoring the concentration of a treatment agent containing an anionic polymer electrolyte on-stream, coarse particles in the sample water are removed using a strainer before introducing the sample water into the apparatus. A method is disclosed.
  • Patent Document 3 discloses a pretreatment method in which an anionic surfactant in test water is not attenuated by attaching an inline filter instead of a hollow fiber membrane filter in on-line analysis.
  • JP 2000-46824 A JP-A-10-332595 Japanese Patent Laid-Open No. 2002-236116
  • the pretreatment device for on-line measurement according to the present invention is a plurality of long external pressure hollow fiber membranes that filter sample water introduced from a water system whose water quality should be measured on-line by a cross-flow filtration method.
  • the hollow fiber membrane with which the 1st end part used as a part was fixed is provided.
  • An on-line measurement device according to the present invention includes the on-line measurement pre-processing device.
  • sample water introduced from an aqueous system whose water quality is to be measured on-line is filtered by a cross flow filtration method using a plurality of long external pressure hollow fiber membranes having a fixed lower end. .
  • a pretreatment device for online measurement is a plurality of long external pressure type hollow fiber membranes that filter sample water introduced from a water system whose water quality should be measured online by a cross-flow filtration method.
  • a hollow fiber membrane to which a first end serving as a lower end in a use state is fixed.
  • the hollow fiber membrane may have a free end independent of the second end that is the upper end when in use.
  • the hollow fiber membrane may be folded at a second end portion which is the first end portion in the longitudinal direction and is an upper end portion in use.
  • the on-line measurement pretreatment device may further include a sample water introduction unit that introduces the sample water, and the sample water introduction unit may be disposed near the first end of the hollow fiber membrane.
  • the pretreatment device for online measurement further includes a filtered water delivery unit that sends filtered water filtered by the hollow fiber membrane toward a position where the online measurement is performed, and the filtered water delivery unit includes: You may arrange
  • the hollow fiber membrane may have an independent free end at the second end that is the upper end in the used state, and the free end may be sealed.
  • the pretreatment device for on-line measurement further includes a non-filtered water drainage unit that drains non-filtered water that has not been filtered by the hollow fiber membrane, and the non-filtered water drainage unit is in a use state in the hollow fiber membrane. You may arrange
  • An on-line measurement device includes the on-line measurement preprocessing device.
  • the sample water introduced from the water system whose water quality is to be measured online is crossed by a plurality of long external pressure hollow fiber membranes having a fixed lower end. Filter by flow filtration.
  • the hollow fiber membrane may have an independent free end at the upper end.
  • the both ends of a longitudinal direction may be a lower end part, and it may be return
  • the sample water may be introduced from a position near the lower end of the hollow fiber membrane.
  • the filtered water filtered by the hollow fiber membrane may be sent from a position near the lower end of the hollow fiber membrane toward a position where the online measurement is performed.
  • the hollow fiber membrane may have an independent free end at the upper end, and the upper end may be sealed.
  • unfiltered water that has not been filtered by the hollow fiber membrane may be drained from a position near the upper end of the hollow fiber membrane.
  • the conventional pretreatment method using strainers and filters has the following problems.
  • (1) Although a particulate substance can be removed by a strainer, fouling derived from microorganisms cannot be suppressed.
  • (2) Although the strainer and the membrane must be cleaned periodically, in order to lengthen this period, it is necessary to enlarge the strainer and the membrane.
  • the size is increased, the cost is increased, and not only the space is taken, but also the amount of retained water is increased, resulting in a delay in analysis. Moreover, it may fall depending on an analysis item because residence time becomes long. This phenomenon is a big risk when automating drug administration.
  • (3) Since fouling due to suspended substances and microorganisms often requires irregular maintenance, it is difficult to manage the dispatch schedule of maintenance personnel, resulting in waste.
  • the present applicant has proposed a filtration technique using a hollow fiber membrane in Japanese Patent Application No. 2012-79684.
  • irregular fouling due to suspended substances and living organisms can be prevented in on-line measurement, and stable and highly accurate water quality measurement can be performed.
  • the embodiment for carrying out the present invention further prevents fouling caused by a substance having a size of several millimeters and a fibrous substance, thereby reducing the maintenance frequency in online measurement.
  • FIG. 1 is a schematic view schematically showing a preprocessing device for online measurement (hereinafter abbreviated as a preprocessing device) 1 according to the first embodiment of the present invention.
  • a preprocessing device for online measurement
  • the Z-axis positive direction in FIG. 1 shows a vertically upward direction
  • the Z-axis negative direction shows a vertically downward direction.
  • the vertical direction of the pretreatment device 1 in FIG. 1 is an example of the orientation of the pretreatment device 1 in use.
  • the water quality of the water system can be measured continuously (in other words, continuously) by the online measuring device connected to the water system.
  • the pretreatment apparatus 1 performs pretreatment for removing unnecessary substances (in other words, impurities) before being subjected to online measurement on the sample water collected from the water system. Configured to do. *
  • the pretreatment device 1 includes a sample water introduction unit 11, a hollow fiber membrane bundle 12, a filtered water delivery unit 13, and a non-filtered water drainage unit 14.
  • a sample water introduction unit 11 a hollow fiber membrane bundle 12
  • a filtered water delivery unit 13 a filtered water drainage unit 14
  • a non-filtered water drainage unit 14 a non-filtered water drainage unit 14.
  • sample Water introducing Unit 11 starts from the water system that is the object of online measurement, that is, the water system in which the water quality is to be measured online (hereinafter simply referred to as the water system). Raw water) is collected and introduced into the hollow fiber membrane bundle 12.
  • the sample water introduction part 11 is not particularly limited, but as an example of a preferred embodiment, the introduction part 11 may include a sample water passage port 111 provided in a case 15 that houses the hollow fiber membrane bundle 12.
  • the sample water introduction unit 11 may further include a sample water introduction line 112 connected (communication) to the sample water passage 111 (see FIG. 1).
  • the sample water that has been passed through the sample water introduction line 112 and has reached the sample water passage port 111 flows into the case 15 through the sample water passage port 111 and is appropriately applied to the hollow fiber membrane bundle 12.
  • the aspect of case 15 is not specifically limited, As an example of a preferable aspect, a long case suitable for housing the hollow fiber membrane bundle 12 may be employed.
  • the case 15 may have a cylindrical shape.
  • the specific shape of the cylindrical shape is not particularly limited, but a cylindrical shape may be adopted as an example of a preferable mode.
  • the height direction of the case 15 may be a water flow direction in the case 15.
  • the aspect of the sample water passage 111 is not particularly limited, as an example of a preferable aspect, the sample water passage 111 passes through the side wall 151 at a position near the lower end of the side wall 151 (see FIG. 1) of the case 15. It may be formed. Further, the shape, size, position, and the like of the sample water passage 111 may be optimized according to the desired amount of sample water to be collected.
  • the mode of the sample water introduction line 112 is not particularly limited, but as an example of a preferable mode, a pipe line disposed so as to fluidly communicate between the sample water source and the sample water passage 111 is employed. May be.
  • the sample water introduction section 11 has elements for controlling the flow of the sample water such as the sample water transfer device 113 and a valve (not shown) on the sample water introduction line 112. You may do it.
  • the operation of the sample water transfer device 113 may be electrically controlled by the control device 16.
  • the control apparatus 16 may include an arithmetic processing unit such as a CPU or MPU, a main storage unit such as a ROM or RAM, and the like.
  • a program or data corresponding to the control content may be stored in the main storage unit, and the arithmetic processing unit may execute the program to perform control.
  • the main storage unit may be used as a work area for the arithmetic processing unit.
  • the control device 16 may be responsible for all electrical control of the operations of the preprocessing device 1 and an on-line measuring device described later.
  • the control device 16 may be connected to an input operation unit for performing an input operation such as operation mode setting of the online measuring device. In this case, the control device 16 may perform control according to the content of the input operation.
  • the aspect of the sample water transfer apparatus 113 is not specifically limited, You may employ
  • Adopting a cascade pump ensures a sufficiently large sample water suction head (pressure) from the upstream side (sample water source side) and a sample water push-up head to the downstream side (sample water inlet 111 side). Thus, sample water can be introduced appropriately.
  • the amount of sample water collected in the sample water introduction unit 11 is not particularly limited, and a suitable value may be set according to the size of the hollow fiber membrane bundle 12, the target measurement item, the measurement method, and the like.
  • the amount of sample water collected may be 50 mL or more and 500 mL or less.
  • the collection amount is 500 mL or less, it is possible to contribute to downsizing of the hollow fiber membrane bundle 12 and thus the pretreatment device 1 in combination with the flow rate of sample water described later.
  • the hollow fiber membrane bundle 12 has a plurality of hollow fiber membranes 121, and each hollow fiber membrane 121 is formed in a tubular long hollow shape.
  • the arrangement mode of the hollow fiber membrane bundle 12 is not particularly limited, but as an example of a preferable mode, the hollow fiber membrane bundle 12 is arranged in the case 15 along the longitudinal direction of each hollow fiber membrane 121 in the height direction of the case 15. Thus, it may be stored.
  • the hollow fiber membrane 121 filters sample water introduced from an aqueous system by a cross flow filtration method. As shown in FIG. 2, in the cross flow filtration, the water to be filtered (sample water) introduced into the case 15 is filtered so that it flows in parallel with the membrane surface of the hollow fiber membrane 121 while being partially circulated. Done.
  • the black circle in the figure schematically shows a removal target such as a suspended substance.
  • the mainstream is to perform dead-end filtration that filters the entire amount of water to be filtered supplied to the membrane surface without circulating it, and cross-flow filtration is usually a large-sized large amount of water. It was adopted in water purification equipment.
  • the cross-flow filtration method when online measurement is performed in the presence of high turbidity and bacteria, the cross-flow filtration method has been found to be very effective, and this method has been adopted.
  • cross flow filtration water to be filtered flows parallel to the membrane surface, so that it is possible to suppress adhesion of suspended substances and the like to the membrane surface. Further, in the cross flow filtration, the sample water does not stay on the membrane surface unlike the dead end filtration, so that it is possible to suppress a decrease in the analytical value due to the stay.
  • highly reactive substances such as residual chlorine and hydrogen peroxide water, reducing substances such as hydrazine and sulfite ions, ammonia, phosphate ions, organic substances, etc.
  • reducing substances such as hydrazine and sulfite ions, ammonia, phosphate ions, organic substances, etc.
  • the effect of such crossflow filtration can be further enhanced when automatic cleaning described later is employed. *
  • the hollow fiber membrane 121 is an external pressure type hollow fiber membrane. As shown in FIG. 2, the water to be filtered supplied to the outside of the hollow fiber membrane 121 in the case 15 is directed from the outside to the inside of the hollow fiber membrane 121. Filter.
  • the external pressure type hollow fiber membrane is suitable for online measurement.
  • the internal pressure type is not suitable for high turbidity filtration because the pressure loss is high and the suspended particles tend to block the channel at the membrane inlet.
  • the filtered water filtered by the hollow fiber membrane flows out to the case side. On the case side, the capacity is larger than that of the hollow fiber membrane side, and a stagnant part is easily formed.
  • the external pressure type is less likely to block the channel than the internal pressure type, and can be used even when there is a large amount of suspended matter in the water to be filtered. Moreover, it is also possible to prevent the suspended particles from accumulating at a location where flow is slow, such as between the hollow fiber membranes, by performing automatic cleaning described later.
  • Each hollow fiber membrane 121 is a free end where the upper end 121a in FIG. 1, that is, the second end in use, is not fixed to the main body of the pretreatment device 1 (in the case 15). Moreover, each hollow fiber membrane 121 is a fixed end in which the lower end 121b in FIG. 1, that is, the first end in use, is fixed to the main body of the pretreatment device 1.
  • Such an embodiment of the hollow fiber membrane 121 has a suspended substance (hereinafter referred to as a coarse suspended substance) and a fibrous substance (hereinafter abbreviated as a fibrous substance) having a size of several millimeters in on-line measurement. It is suitable for preventing fouling due to) and reducing maintenance frequency.
  • a suspended substance hereinafter referred to as a coarse suspended substance
  • a fibrous substance hereinafter abbreviated as a fibrous substance
  • the flow rate of filtrate water cannot be secured continuously, and continuous and stable online measurement is possible. It turned out to be difficult.
  • the present inventors diligently studied a configuration capable of removing the cause under the expectation that the cause of such measurement difficulty is fouling caused by coarse suspended substances or fibrous substances. As a result, it has been ascertained that the hollow fiber membrane 121 is surprisingly suitable for avoiding the cause and ensuring the flow rate of the sample water, and the hollow fiber membrane 121 is adopted. It was. *
  • the form of the upper end part 121a and the lower end part 121b is not particularly limited, but as an example of a preferred aspect, the sample water introduction part 11 may be disposed near the lower end part 121b in the hollow fiber membrane 121.
  • Such a mode can also be suitably realized by forming the sample water passage 111 at a position near the lower end of the case 15 as described above.
  • the sample water can be introduced from the lower end portion 121b side, it is possible to effectively suppress the retention of the sample water on the lower end portion 121b where the hollow fiber membrane 121 does not move, that is, the fixed end side. It is structurally possible to prevent the coarse suspended substance or the fibrous substance from being caught on the part 121b.
  • the flow rate when filtering the sample water with the hollow fiber membrane 121 is not particularly limited, but as an example of a preferred embodiment, the flow rate may be 1 L / h or more and 10 L / h or less. By setting the flow rate to 1 L / h or more, it is possible to suppress a decrease in the analytical value. On the other hand, the apparatus can be reduced in size by setting the flow rate to 10 L / h or less. As described above, in the present invention, since a highly accurate measurement result can be obtained with a small sample flow rate, the membrane area of the hollow fiber membrane 121 can be reduced. In addition, by reducing the membrane area, it is possible to reduce the size and cost of ancillary equipment necessary for membrane cleaning and the like even when cross-flow filtration is used.
  • the membrane area of the hollow fiber membrane 121 is not particularly limited, and may be freely designed according to the amount of sample water collected, the type, size, and amount of suspensions and microorganisms present in the aqueous system.
  • the film area may be 0.01 m 2 or more and 0.3 m 2 or less.
  • the pore diameter of the hollow fiber membrane 121 is not particularly limited, and may be freely designed according to the type and size of suspensions and microorganisms present in the aqueous system, the flow rate of filtered water required for online measurement, and the like.
  • the hole diameter of the hollow fiber membrane 121 may be 0.2 ⁇ m or less.
  • the pore diameter may be an average pore diameter. Bacteria can also be removed by setting the pore diameter to 0.2 ⁇ m or less, and therefore the pretreatment device 1 can be applied to an aqueous system in which bacteria are present. *
  • the type of the hollow fiber membrane 121 is not particularly limited, but examples of preferred embodiments include a microfilter (MF) and an ultrafiltration membrane (UF). *
  • the filtrate water delivery part 13 is a position (henceforth abbreviated as a measurement position) where on-line measurement is performed from the hollow fiber membrane bundle 12 on the filtered water (in other words, filtered sample water). It is the component for sending out.
  • the delivery part 13 may include a water collection part 131 connected to the inside of the hollow fiber membrane 12. Further, the filtered water delivery unit 13 may further include a filtered water passage 132 formed in the water collecting unit 131. Further, the filtrate water delivery unit 13 may further include a filtrate water delivery line 133 connected to the filtrate water passage 132. Such an embodiment is illustrated in FIG. In this case, the filtered water inside each hollow fiber membrane 121 is collected in the water collecting part 131 and then passed from the filtered water passage 132 to the filtered water delivery line 133, and then in the line 133. Sent toward the measurement position.
  • the delivery may be performed simply using the filtered water flow as it is, or a filtered water transfer device is provided on the filtered water passage 132 and the transfer force of the filtered water transfer device is also used. It may be done efficiently.
  • the filtered water transfer device may be a pump or the like, and the transfer force may be a pressure or the like. Further, the operation of the filtered water transfer device may be controlled by the control device 16.
  • the water collection part 131 may be disposed at the lower end of the case 15 as shown in FIG. Moreover, the water collection part 131 is isolated directly (except via the hollow fiber membrane 121) with respect to the space through which filtered water flows so that filtered water does not mix with filtered water. It may be arranged in the state. Moreover, although the aspect of the filtered water flow hole 132 is not specifically limited, as an example of a preferable aspect, the filtered water flow hole 132 penetrates the bottom wall 131a of the water collection part 131 and penetrates the bottom wall 131a as shown in FIG. It may be formed so as to.
  • the shape, size, position, and the like of the filtered water passage 132 may be optimized according to the desired amount of filtered water delivered.
  • the aspect of the filtered water delivery line 133 is not particularly limited, a pipe line disposed between the filtered water inlet 132 and the measurement position may be employed as an example of a preferable aspect.
  • the filtrate water delivery part 13 may be arrange
  • FIG. Such an aspect can also be suitably realized by providing the water collection part 131 and the filtrate water passage 132 on the lower side of the case 15 as described above, for example. According to such an aspect, coupled with the above-described aspect (see FIG. 1) in which the sample water introduction part 11 is disposed near the lower end part 121b, the trapping of the coarse suspended substance and the fibrous substance is avoided from the lower end part 121b side. The filtered water can be appropriately delivered. *
  • Non-filtered water drainage part 14 is a component for draining sample water that has not been filtered by the hollow fiber membrane bundle 12 (hereinafter referred to as non-filtered water).
  • the non-filtrated water drainage part 14 may include a non-filtrated water passage 141 provided in the case 15. Moreover, the non-filtrated water drainage part 14 may further include a non-filtrated water drainage line 142 connected to the non-filtrated water passage 141 (see FIG. 1). In this case, the non-filtered water is appropriately drained from the non-filtered water passage 141 to the non-filtered water drain line 142 and then toward the drainage position.
  • the drainage may be performed simply by using the non-filtered water flow as it is, or a non-filtered water transfer device is provided on the non-filtered water drainage line 142 and the non-filtered water transfer device is transferred. It may also be done efficiently using force.
  • the non-filtrated water transfer device may be a pump or the like, and the transfer force may be a pressure or the like.
  • the operation of the non-filtrated water transfer device may be controlled by the control device 16.
  • the drainage position may be a water source of sample water.
  • the aspect of the non-filtered water passage 141 is not particularly limited, but as an example of a preferred embodiment, as shown in FIG. 1, the non-filtered water passage 141 is located near the upper end of the case 15 at the side wall of the case 15.
  • the non-filtered water passage 141 may be formed so as to penetrate through 151.
  • the non-filtered water passage 141 may be formed in an upper cap (not shown) of the case 15.
  • the shape, size, position, and the like of the non-filtered water passage 141 may be optimized according to the desired amount of non-filtered water drained.
  • the aspect of the non-filtered water drainage line 142 is not specifically limited, As an example of a preferable aspect, you may employ
  • the non-filtrated water drainage part 14 may be arrange
  • Such an aspect can also be suitably realized by providing the non-filtered water passage 141 on the upper side of the case 15 as described above.
  • the sample water introduction part 11 is disposed near the lower end part 121b, the coarse flow that has flowed to the upper end part 121a side in accordance with the flow of sample water from the lower end part 121b side toward the upper end part 121a side. Suspended substances and fibrous substances can be discharged efficiently. *
  • FIG. 3 is a schematic diagram schematically showing the online measuring apparatus 10 according to the first embodiment of the present invention.
  • the online measuring device 10 includes a preprocessing device 1 and an online analyzer 101 as an example of an online measuring device. Since the specific configuration of the preprocessing device 1 is the same as described above, a detailed description thereof is omitted.
  • the online analyzer 101 is disposed at a downstream position (that is, a measurement position) in the flow direction of filtrate water with respect to the pretreatment apparatus 1 and connected to the filtrate water delivery line 133.
  • the filtered water filtered by the pretreatment device 1 (hollow fiber membrane bundle 12) is transferred to the online analyzer 101 through the filtered water delivery line 133.
  • the on-line analyzer 101 performs the water quality measurement corresponding to the preset measurement item with respect to the transferred filtered water.
  • the measurement items are not particularly limited, and they can be used for metabolism by organisms such as oxidizing substances such as residual chlorine and hydrogen peroxide, highly reactive substances such as reducing substances such as hydrazine and sulfite ions, and ammonia, phosphate ions, and organic substances. It may contain substances that are used or metabolized. *
  • FIG. 4 is a flowchart showing an on-line measurement pre-processing method and an on-line measurement method using the method according to the first embodiment of the present invention.
  • this method will be described according to this flowchart.
  • constituent parts of the preprocessing device 1 and the on-line measuring device 10 are illustrated as a preferable example of the subject that performs each step of the flowchart.
  • the subject that implements the method is limited to such a component. Is not to be done.
  • Step 1 sampling process
  • sample water is sequentially introduced from the water system by the sample water introduction unit 11 in Step 1 (S1) of FIG.
  • the sample water may be introduced from a position near the lower end 121b in the hollow fiber membrane 121, thereby preventing the coarse suspended substance or the fibrous substance from being caught on the lower end 121b.
  • Step 2 the sample water introduced in Step 1 (S1), that is, the water to be filtered, is filtered by the hollow fiber membrane bundle 12 by an external pressure type and cross flow filtration method.
  • the lower end portion 121b of each hollow fiber membrane 121 is a fixed end and the upper end portion 121a is a free end, the trapping of coarse suspended substances and fibrous substances to the upper end portion 121a is avoided, and continuous filtration is performed. Done properly.
  • Step 3 (filtrated water sending step)
  • the filtered water sending unit 13 sends the filtered water filtered in step 2 (S2) toward the online analyzer 101.
  • step 3 by sending filtered water from the position near the lower end 121b in the hollow fiber membrane 121, it is possible to appropriately send filtered water from the lower end 121b side where the trapping of coarse suspended substances and fibrous substances is avoided. You may go to *
  • Step 4 non-filtered water drainage process
  • the non-filtered water drainage section 14 drains the non-filtered water that has not been filtered in step 2 (S2).
  • the non-filtered water is drained from the position near the upper end 121a in the hollow fiber membrane 121, so that the coarse suspended substances and fibrous substances flowing toward the upper end 121a according to the direction of the flow of the sample water can be efficiently used. You may discharge well.
  • Step 5 Online measurement process
  • the filtration sent in Step 3 (S3) by the online analyzer 101 in Step 5 (S5) Perform all steps of the online measurement method by measuring the water quality.
  • the fouling can be prevented by avoiding the coarse suspended substance and the fibrous substance from being caught on the upper end portion 121a, so that the maintenance frequency in online measurement is reduced. be able to. Moreover, according to this form, it is also possible to avoid the catch of the coarse suspended substance and the fibrous substance to the lower end part 121b side. Furthermore, according to this embodiment, it is possible to appropriately and efficiently deliver filtered water. Furthermore, according to this embodiment, it is possible to efficiently drain non-filtered water. *
  • FIG. 5 is a schematic view showing the pretreatment device 1 in the second embodiment of the present invention.
  • the positive Z-axis direction in FIG. 5 indicates the upward vertical direction
  • the negative Z-axis direction indicates the downward vertical direction.
  • the vertical orientation of the pretreatment device 1 in FIG. 5 is an example of the orientation of the pretreatment device 1 in use.
  • the configuration of the upper end portion 121a and the lower end portion 121b of the hollow fiber membrane 121 is further specified in the pretreatment device 1 of this embodiment with respect to the pretreatment device 1 in FIG. Specifically, as shown in FIG. 5, the hollow fiber membrane 121 has both end portions in the longitudinal direction as lower end portions 121 b. The hollow fiber membrane 121 is folded back at the upper end 121a, and the upper end 121a has a U shape. Other configurations and applicable modifications are the same as those in the first embodiment, and thus the details are omitted. *
  • the same effect as that of the first embodiment can be obtained, and the water flow toward the upper side hits the U-shaped upper end portion 121a to increase the swing of the hollow fiber membrane 121, thereby Since the yarn membrane bundle 12 can be easily loosened, the cleaning effect of the hollow fiber membrane 121 can be obtained.
  • FIG. 6 is a schematic diagram illustrating the preprocessing device 1 according to the third embodiment of the present technology.
  • the Z-axis positive direction in FIG. 6 indicates the vertically upward direction
  • the Z-axis negative direction indicates the vertically downward direction.
  • the vertical direction of the pretreatment device 1 in FIG. 6 is an example of the orientation of the pretreatment device 1 in use.
  • the configuration of the upper end 121a and the lower end 121b of the hollow fiber membrane 121 is specified in a manner different from that in FIG. Specifically, as shown in FIG. 6, the upper ends 121a of the hollow fiber membranes 121 are not common free ends of the plurality of hollow fiber membranes 121, and are independent from each other. Specifically, another hollow fiber membrane connected to the upper end 121a exists at a position opposite to the lower end 121b in the longitudinal direction of the hollow fiber membrane 121 to which the upper end 121a belongs with respect to the upper end 121a. do not do.
  • each of the hollow fiber membranes 121 has an independent linear shape (I shape).
  • the opening of the upper end portion 121a may be sealed.
  • the sealing may be performed with a sealant.
  • the sealant may be an adhesive.
  • the same effect as that of the first embodiment can be obtained, and the suspension of the coarse suspended substance and the fibrous substance on the upper end portion 121a and the blockage of the hollow fiber membrane accompanying this are avoided. It is possible to prevent fouling more effectively.
  • FIG. 7 is a schematic diagram schematically showing the pretreatment device 1 in the fourth embodiment of the present invention.
  • the pretreatment device 1 in FIG. 7 is different from the pretreatment device 1 in FIG. 1 in that it further includes a non-filtered water circulation unit 17.
  • the non-filtered water circulating unit 17 is a component for circulating the non-filtered water drained by the non-filtered water draining unit 14 to the sample water introducing unit 11.
  • at least a part of the drainage position of the non-filtered water by the non-filtered water drainage unit 14 is the non-filtered water circulation unit 17.
  • the non-filtered water circulation part 17 is connected between the non-filtered water drain line 142 and the sample water introduction line 112.
  • a non-filtered water circulation line 171 may be provided.
  • the non-filtered water is introduced into the non-filtered water circulation line 171 from the non-filtrated water drain line 142, then passed through the line 171 and circulated to the sample water introduction line 112.
  • the circulated non-filtered water is reused as sample water.
  • the circulation may be performed simply using the non-filtered water flow as it is, or a non-filtered water circulation transfer device is provided on the non-filtered water circulation line 171 and the transfer force of the circulation transfer device is also used. Can be done efficiently.
  • the non-filtered water circulation transfer device may be a pump or the like, and the transfer force may be a pressure or the like.
  • the operation of the non-filtered water circulation transfer device may be controlled by the control device 16.
  • the online measuring apparatus 10 in the fourth embodiment may be configured by connecting the online analyzer 101 similar to that shown in FIG. 3 to the filtered water delivery line 133 in the pretreatment apparatus 1 shown in FIG. *
  • the pretreatment method for on-line measurement and the on-line measurement method in the fourth embodiment implement a step of circulating non-filtered water to sample water (non-filtered water circulation step) after step 4 (S4) in the flowchart shown in FIG. It may be realized by doing so.
  • the non-filtered water can be used effectively, and as a means for circulating the non-filtered water to the sample water, a mode other than the circulation facility outside the pretreatment device 1 can be taken. Therefore, the design freedom can be improved.
  • FIG. 8 is a schematic diagram schematically showing the pretreatment device 1 according to the fifth embodiment of the present invention.
  • the pretreatment device 1 in FIG. 8 differs from the pretreatment device 1 in FIG. 1 in that an automatic cleaning unit 18 is further provided.
  • the automatic cleaning unit 18 is a component for performing automatic cleaning of the hollow fiber membrane 121. *
  • the aspect of the automatic cleaning unit 18 is not particularly limited, as an example of a preferable aspect, the automatic cleaning unit 18 may be configured to perform air scrubbing cleaning.
  • the mode of the automatic cleaning unit 18 when performing air scrubbing cleaning is not particularly limited, but as an example of a preferred mode, the automatic cleaning unit 18 may include a three-way valve 181 as shown in FIG. Moreover, as shown in the figure, the automatic cleaning unit 18 may further include a compressed air introduction line 182. Furthermore, as shown in the figure, the automatic cleaning unit 18 may further include a compressed air supply device 183. *
  • the three-way valve 181 includes a line 112 and a compressed air introduction line 182 on the sample water introduction line 112. May be arranged so as to be selectively closed.
  • the three-way valve 181 may be an electric valve or an electromagnetic valve that can electrically control switching of a closing target. In this case, electrical control of the three-way valve 181 may be performed by the control device 16.
  • the aspect of the compressed air introduction line 182 is not specifically limited, As an example of a preferable aspect, a pipe line connected between the three-way valve 181 and the compressed air supply device 183 may be adopted.
  • the aspect of the compressed air supply apparatus 183 is not specifically limited, As an example of a preferable aspect, you may employ
  • the sample water flow port 111 may also serve as an air supply port for compressed air during air scrubbing cleaning. In this way, a part of the sample water introduction line 112 can be used as a compressed air supply line.
  • the thickness of the case 15 is not particularly limited, but as an example of a preferred embodiment, the thickness may be 2 mm or more and 5 mm or less. By setting the thickness to 2 mm or more, it is possible to secure the rigidity of the case 15 and prevent the case 15 from being bent when performing air scrubbing cleaning. *
  • the compressed air introduced into the case 15 moves up and down around the hollow fiber membrane bundle 12 together with the sample water present in the case 15, so that the vibration and shear force cause the hollow fiber membrane.
  • the deposit on the film surface 121 can be cleaned.
  • the upper end portion 121a of the hollow fiber membrane 121 is a free end, sufficient vibration and shearing force can be applied to each hollow fiber membrane 121 to enhance the cleaning effect.
  • the air floats toward the upper end portion 121a, the upper end portion 121a can be cleaned efficiently.
  • the introduction of sample water into the case 15 may be stopped by the three-way valve 181.
  • air is blown together with physical fluctuations to increase the flow velocity on the membrane surface, enhancing the cleaning effect by shearing force, and it is normal to introduce sample water even during air scrubbing cleaning. there were.
  • the air scrubbing cleaning is performed with the introduction of the sample water stopped, the cleaning effect can be obtained with a smaller amount of air than the normal air flow rate. As a result, downsizing and cost reduction of the device can be realized.
  • a substance having oxidizability or reducibility is a measurement target, it is possible to eliminate taking in a measurement value affected by air injection. *
  • the mode for performing the air scrubbing cleaning may be realized by adopting a two-port electric valve or electromagnetic valve instead of the three-way valve 181. Moreover, you may employ
  • the automatic cleaning unit 18 performs chemical cleaning by introducing a medicine into the case 15 from, for example, the sample water passage 111, or removes, for example, a medicine from the non-filtered water passage 141 or the filtered water passage 132 into the case 15. You may comprise so that backflow washing
  • Pretreatment method for online measurement and online measurement method for example, after the start of the processing of FIG. 4, for example, a step of continuously determining whether or not an automatic cleaning trigger has occurred by the control device 16 ( The trigger determination step) may be started.
  • the trigger may be a specific timing at which automatic cleaning is to be performed, user input instructing automatic cleaning, or the like. If it is determined that a trigger has occurred, the automatic cleaning unit 18 may perform a step of performing automatic cleaning (automatic cleaning process). At this time, for example, the control device 16 may stop the introduction of the sample water.
  • the membrane surface of the hollow fiber membrane 121 can be maintained in a clear state, and the replacement frequency of the hollow fiber membrane 121 can be reduced. Moreover, since the washing
  • Experimental Example 1 Pretreatment device provided with hollow fiber membrane 121 of the present invention
  • the sample of Experimental Example 1 is the pretreatment device 1 of FIG. 6, and the hollow fiber membrane 121 is manufactured by Kuraray Co., Ltd.
  • a pressure-type hollow fiber membrane (filtration area 0.1 m 2 , filtration pore diameter 0.1 ⁇ m) is provided. Further, the inner diameter of the case in this sample is 3 cm and the thickness is 3 mm.
  • Experimental example 2 Pretreatment device provided with a hollow fiber membrane whose upper end is folded back in a U-shape
  • the sample of Experimental example 2 is a hollow fiber membrane, the upper end of which is U-shaped as shown in FIG.
  • Experimental Example 3 Pretreatment apparatus provided with a dead-end type hollow fiber membrane
  • the sample of Experimental example 3 was a dead-end type commercial product (filtration area: 0.3 m 2 , filtration pore size 0) as a hollow fiber membrane. .1 ⁇ m).
  • Experimental Example 4 Pretreatment device provided with hollow fiber membrane with fixed upper end
  • the sample of Experimental Example 4 is a hollow fiber membrane, with the lower end folded back into a U shape as shown in FIG. This is a pretreatment device equipped with a commercially available product of external pressure type (filtration area 1.0 m 2 , filtration pore diameter 0.1 ⁇ m) with fixed parts.
  • sample water conditions There are two types of sample water: activated sludge treated water outlet water (including flock and 1 mm square sponge) and white water (SS concentration of about 5000 mg / L) from a paper mill. These two types of sample water were used separately in the experimental system having the same configuration. Details of the experimental system are as follows.
  • the experimental system is an on-line measurement system 200 shown in FIG.
  • the system 200 includes a sample tank 201, a cascade pump 202, a pretreatment apparatus of Experimental Example 1 (represented by reference numeral 1A for convenience), a pretreatment apparatus of Experimental Example 2 (represented by reference numeral 1B for convenience), and a front of Experimental Example 3.
  • a processing device 203, a pretreatment device 204 of Experimental Example 4, a sample water introduction line 205, a filtered water delivery line 206, and a non-filtered water drain line 207 are provided.
  • a valve 208 for closing the line 207 during air scrubbing cleaning is disposed on the drain line 207.
  • the capacity of the sample tank 201 is 200L.
  • the control system for controlling the operation of the system 200 is not shown and will be described later [4. The explanation will be transferred to [Operating conditions of the experimental system].
  • sample water is prepared in the sample tank 201, and the cascade pump 202 is driven and controlled, whereby the sample tank is flowed at a flow rate of about 2 L / min with respect to each of the pretreatment devices 1A, 1B, 203, and 204. From 201, sample water was passed simultaneously. At this time, in order to circulate the sample water, the sample water after passing water (that is, non-filtered water) was returned to the sample tank 201 via the drainage line 207. The pressure of the circulating water was about 0.2 MPa. The reduced sample water was replenished as needed to continue the experiment.
  • Each pretreatment apparatus 1A, 1B, 203, 204 was operated with a filtration water amount of 0.06 m 3 / day and a membrane filtration flow rate of 0.6 m / day.
  • air scrubbing cleaning was performed every 20 minutes for 1 minute by driving and controlling a small air compressor.
  • the evaluation of the flow rates of the sample water and the filtered water was performed based on the measurement results of the flow meters respectively arranged before and after the pretreatment devices 1A, 1B, 203, and 204 on the introduction line 205 and the delivery line 206.
  • Tables 1 and 2 show the experimental results when the sample water is activated sludge treatment outlet water.
  • Table 2 shows the experimental results when the sample water is white water from a paper mill. Details of evaluations A to C in each table are as follows. A: A decrease in flow rate is not observed. B: A decrease in flow rate is observed, but measurement and sampling are possible. C: The flow rate is extremely low or not flowing. It interferes with measurement and sampling.
  • the pretreatment devices 1A and 1B of the present invention it was possible to secure the flow rates of the sample water and the filtrate water even after a lapse of time from the start of filtration.
  • the existing pretreatment devices 203 and 204 showed a decrease in the flow rates of the sample water and the filtrate water with the passage of time from the start of filtration.
  • the present invention can take the following forms. *
  • [Configuration of online processing pretreatment equipment] (1) a sample water introduction part for introducing sample water from the water system; A plurality of long external pressure hollow fiber membranes for filtering the sample water introduced by the introduction part by a cross flow filtration method, and a hollow fiber membrane to which a first end serving as a lower end in use is fixed When, A filtered water delivery unit that delivers filtered water filtered by the hollow fiber membrane toward a position where online measurement of the water quality of the aqueous system is performed; A pretreatment device for online measurement comprising: (2) The pretreatment device for online measurement according to (1), wherein the sample water introduction section has an introduction port for the sample water formed in a housing body that houses the hollow fiber membrane.
  • the filtered water delivery unit includes the filtered water collection unit provided in a housing for housing the hollow fiber membrane, and the filtered water delivery port formed in the collection unit (1) ) Or the pretreatment device for online measurement according to (2).
  • an example of the “sending port” is described as the filtered water passage 132 in the present specification, but is not limited thereto.
  • a hollow fiber membrane which is a plurality of long external pressure hollow fiber membranes for filtering sample water introduced from an aqueous system by a cross-flow filtration method, and a first end serving as a lower end portion in use is fixed
  • a pretreatment device for online measurement including An on-line measuring device that performs on-line measurement of water quality of the aqueous system based on the filtered water filtered in the pretreatment device; Online measuring device with.
  • an example of the “online measuring device” is described as the online analyzer 101 in the present specification, but is not limited thereto.
  • the pretreatment device for online measurement according to any one of (1) to (5) above, An on-line measuring device for performing the on-line measurement based on the filtered water filtered in the pretreatment device; Online measuring device with.
  • the sample water introduced from the water system is a plurality of long external pressure hollow fiber membranes, and is filtered by a cross flow filtration method with a hollow fiber membrane having a fixed lower end, An on-line measurement method for performing on-line measurement of water quality of the water system based on filtered filtered water.
  • the online measurement method according to (8) wherein the sample water is introduced from a position near the lower end of the hollow fiber membrane.
  • filtered water filtered by the hollow fiber membrane is sent from a position near the lower end of the hollow fiber membrane toward a position where the online measurement is performed.

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Abstract

　大きさが数ミリ程度に至る物質及び繊維状の物質によるファウリングを防止して、オンライン測定におけるメンテナンス頻度を低減しようとすること。水質をオンライン測定すべき水系から導入されたサンプル水をクロスフロー濾過方式で濾過する複数の長尺な外圧式中空糸膜であり、使用状態において下端部となる第１の端部が固定された中空糸膜を備える。

Description

水系におけるオンライン測定用前処理装置、これを備えたオンライン測定装置及びオンライン測定用前処理方法
　本発明は、オンライン測定用前処理技術に関する。より詳しくは、水系の水質の測定に用いるオンライン測定用前処理装置、これを備えたオンライン測定装置及びオンライン測定用前処理方法に関する。
　従来から、水系設備を安定的かつ効率的に運転させる等の目的で、水質のオンラインモニタリング装置が用いられている。例えば、特許文献１には、測定する排水を測定目的の水質項目を含まない水で希釈し、希釈した排水から固形性有機物及び固形性無機物を固液分離後、分離液の水質を自動的に測定する自動水質測定方法が開示されている。
　このようなオンラインモニタリングにおいては、被モニタリング水に懸濁物質や生物などが含まれることにより、しばしば測定の妨害や測定器の不良を引き起こす場合がある。そこで、通常、これらの障害を防止するために、実際の測定を行う前に、被モニタリング水中に存在する懸濁物質や生物を、ストレーナーや膜などを用いて除去する前処理が行われる。
　例えば、特許文献２には、アニオン性高分子電解質を含む処理剤の濃度をオンストリームで監視する方法において、装置に試料水を導入する前に、ストレーナーを用いて、試料水中の粗大粒子を除去する方法が開示されている。
　また、例えば、特許文献３では、オンライン分析において、中空糸膜フィルターの代わりにインラインフィルタを取り付けることにより、試験水中の陰イオン界面活性剤が減衰することのない前処理方法が開示されている。
特開２０００－４６８２４号公報 特開平１０－３３２５９５号公報 特開２００２－２３６１１６号公報
　本発明に係るオンライン測定用前処理装置は、水質をオンライン測定すべき水系から導入されたサンプル水をクロスフロー濾過方式で濾過する複数の長尺な外圧式中空糸膜であり、使用状態において下端部となる第１の端部が固定された中空糸膜を備える。
　本発明に係るオンライン測定装置は、前記オンライン測定用前処理装置を備える。
　本発明に係るオンライン測定用前処理方法では、水質をオンライン測定すべき水系から導入したサンプル水を、下端部を固定した複数の長尺な外圧式中空糸膜によって、クロスフロー濾過方式で濾過する。
本発明の第１の形態におけるオンライン測定用前処理装置を示す模式図である。 図１のオンライン測定用前処理装置によるサンプル水の濾過を示す模式図である。 第１の形態におけるオンライン測定装置を示す模式図である。 第１の形態におけるオンライン測定用前処理方法及びオンライン測定方法を示すフローチャートである。 本発明の第２の形態におけるオンライン測定用前処理装置を示す概略図である。 本発明の第３の形態におけるオンライン測定用前処理装置を示す概略図である。 本発明の第４の形態におけるオンライン測定用前処理装置を示す模式図である。 本発明の第５の形態におけるオンライン測定用前処理装置を示す模式図である。 従来のオンライン測定用前処理装置の一例を示す概略図である。 実験例の実験系を示す模式図である。
　　本発明を実施するための形態に係るオンライン測定用前処理装置は、水質をオンライン測定すべき水系から導入されたサンプル水をクロスフロー濾過方式で濾過する複数の長尺な外圧式中空糸膜であり、使用状態において下端部となる第１の端部が固定された中空糸膜を備える。
　前記中空糸膜は、使用状態において上端部となる第２の端部に独立した自由端を有していてもよい。
　前記中空糸膜は、長手方向の両端部が前記第１の端部であり、使用状態において上端部となる第２の端部において折り返されていてもよい。
　前記オンライン測定用前処理装置は、前記サンプル水を導入するサンプル水導入部を更に備え、前記サンプル水導入部は、前記中空糸膜における前記第１の端部寄りに配置されてもよい。この場合、前記オンライン測定用前処理装置は、前記中空糸膜によって濾過された濾過水を前記オンライン測定が行われる位置に向けて送出する濾過水送出部を更に備え、該濾過水送出部は、前記中空糸膜における前記第１の端部寄りに配置されてもよい。この場合、前記中空糸膜は、使用状態において上端部となる第２の端部に独立した自由端を有し、前記自由端が封止されてもよい。
　さらに、前記オンライン測定用前処理装置は、前記中空糸膜によって濾過されなかった非濾過水を排水する非濾過水排水部を更に備え、該非濾過水排水部は、前記中空糸膜における使用状態において上端部となる第２の端部寄りに配置されてもよい。
　本発明を実施するための形態に係るオンライン測定装置は、前記オンライン測定用前処理装置を備える。
　本発明を実施するための形態に係るオンライン測定用前処理方法では、水質をオンライン測定すべき水系から導入したサンプル水を、下端部を固定した複数の長尺な外圧式中空糸膜によって、クロスフロー濾過方式で濾過する。
　前記オンライン測定用前処理方法では、前記中空糸膜は、上端部に独立した自由端を有していてもよい。または、前記中空糸膜は、長手方向の両端部が下端部であり、上端部において折り返されていてもよい。
　また、前記オンライン測定用前処理方法では、前記サンプル水を前記中空糸膜における前記下端部寄りの位置から導入してもよい。
　また、前記オンライン測定用前処理方法では、前記中空糸膜によって濾過された濾過水を前記中空糸膜における前記下端部寄りの位置から前記オンライン測定が行われる位置に向けて送出してもよい。この場合、前記中空糸膜は、上端部に独立した自由端を有し、当該上端部が封止されたものであってもよい。
　さらに、前記オンライン測定用前処理方法では、前記中空糸膜によって濾過されなかった非濾過水を前記中空糸膜における上端部寄りの位置から排水してもよい。
　ところで、従来のストレーナーやフィルターを用いた前処理方法では、以下の問題点がある。（１）ストレーナーでは粒子状の物質は除去できるが、微生物由来のファウリングを抑えることができない。（２）ストレーナーや膜の洗浄は定期的に実施しなければならないが、この期間を長くするためにはストレーナーや膜を大型にする必要がある。しかし、大型にするとコストが高くなり場所をとるだけでなく、保有水量が多くなるため分析に遅れが生じる。また、滞留時間が長くなることで、分析項目によっては低下してしまうことがある。この現象は薬注管理の自動化を行う場合において大きなリスクとなっている。（３）懸濁物質や微生物によるファウリングがしばしば不定期なメンテナンスを必要とするため、メンテナンス員の出動スケジュールが管理しづらく無駄が生じる。
　上述の問題点を解消するために、本出願人は、特願２０１２－７９６８４号において、中空糸膜による濾過技術を提案した。該発明によれば、オンライン測定において懸濁物質や生物による不定期なファウリングを防止することができ、安定的かつ高精度な水質測定を行うことができる。
　本発明を実施するための形態は、更に、大きさが数ミリ程度に至る物質及び繊維状の物質によるファウリングも防止して、オンライン測定におけるメンテナンス頻度を低減しようとするものである。
　本発明を実施するための形態によれば、大きさが数ミリ程度に至る物質及び繊維状の物質によるファウリングを防止して、オンライン測定におけるメンテナンス頻度を低減することができる。
　以下、本発明を実施するための形態について、添付の図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示す形態に限定されるものではない。
＜１．第１の形態＞
　［オンライン測定用前処理装置］
　図１は、本発明の第１の形態におけるオンライン測定用前処理装置（以下、前処理装置と略称する）１を模式的に示す模式図である。なお、図１におけるＺ軸正方向は、鉛直上方向を示し、Ｚ軸負方向は、鉛直下方向を示す。図１の前処理装置１の上下方向の向きは、前処理装置１の使用状態における向きの一例である。
　オンライン測定においては、水系の水質を、該水系に接続されたオンライン測定器によって継続的に（換言すれば連続的に）測定することができる。前処理装置１は、このようなオンライ測定を行う際に、水系から採取されたサンプル水に対してオンライン測定に供される前に不要物（換言すれば、夾雑物）を除去する前処理を行うように構成されている。　
　具体的には、図１に示すように、前処理装置１は、サンプル水導入部１１と、中空糸膜束１２と、濾過水送出部１３と、非濾過水排水部１４とを備える。以下、これらの構成部について詳細に説明する。　
（１）サンプル水導入部
　サンプル水導入部１１は、オンライ測定の対象である水系すなわち水質をオンライン測定すべき水系（以下、単に水系と略称する）から、サンプル水（換言すれば、測定対象の原水）を採取して中空糸膜束１２に導入するための構成部である。　
　サンプル水導入部１１は特に限定されないが、好ましい態様の一例として、該導入部１１は、中空糸膜束１２を収納するケース１５に設けられたサンプル水通水口１１１を備えてもよい。また、サンプル水導入部１１は、サンプル水通水口１１１に接続（連通）されたサンプル水導入ライン１１２を更に備えてもよい（図１参照）。この場合、サンプル水導入ライン１１２内を通水されてサンプル水通水口１１１に到達したサンプル水は、サンプル水通水口１１１を通ってケース１５内に流入して、中空糸膜束１２に適切に導入される。
　ここで、ケース１５の態様は特に限定されないが、好ましい態様の一例として、中空糸膜束１２の収納に適した長尺なケースを採用してもよい。また、ケース１５は、筒状を呈していてもよい。この場合、筒状の具体的態様は特に限定されないが、好ましい態様の一例として、円筒状を採用してもよい。さらに、ケース１５の高さ方向は、ケース１５内における通水方向であってもよい。
　また、サンプル水通水口１１１の態様も特に限定されないが、好ましい態様の一例として、サンプル水通水口１１１は、ケース１５の側壁１５１（図１参照）における下端近傍位置に、側壁１５１を貫通するように形成されていてもよい。また、所望するサンプル水の採取量等に応じて、サンプル水通水口１１１の形状、大きさ及び位置等を最適化してもよい。
　さらに、サンプル水導入ライン１１２の態様も特に限定されないが、好ましい態様の一例として、サンプル水の水源とサンプル水通水口１１１との間に両者を流体連通するように配置された管路を採用してもよい。　
　この他にも、サンプル水導入部１１は、図１に示すように、サンプル水導入ライン１１２上に、サンプル水移送装置１１３や不図示の弁などのサンプル水の通水を制御する要素を有していてもよい。
　この場合、サンプル水移送装置１１３の動作は、制御装置１６によって電気的に制御してもよい。制御装置１６の態様は特に限定されないが、好ましい態様の一例として、制御装置１６は、ＣＰＵやＭＰＵ等の演算処理部や、ＲＯＭやＲＡＭ等からなる主記憶部などを備えていてもよい。この場合、主記憶部に、制御内容に対応するプログラムやデータを格納しておき、演算処理部が、該プログラムを実行して制御を行ってもよい。また、主記憶部は、演算処理部の作業領域として利用してもよい。制御装置１６は、前処理装置１及び後述するオンライン測定装置の動作の一切の電気的制御を司ってもよい。また、制御装置１６には、オンライン測定装置の動作モード設定等の入力操作を行うための入力操作部が接続されていてもよい。この場合、制御装置１６は、入力操作の内容に応じた制御を行ってもよい。
　また、サンプル水移送装置１１３の態様は特に限定されないが、好ましい態様の一例として、ポンプを採用してもよい。この場合、ポンプの態様は特に限定されないが、好ましい態様の一例として、カスケードポンプを採用してもよい。カスケードポンプを採用することで、上流側（サンプル水の水源側）からのサンプル水の吸込揚程（圧力）及び下流側（サンプル水通水口１１１側）へのサンプル水の押上揚程を十分に大きく確保して、サンプル水の導入を適切に行うことができる。　
　また、サンプル水導入部１１におけるサンプル水の採取量は特に限定されず、中空糸膜束１２の大きさや目的の測定項目、測定方法などに応じた好適な値を設定してもよい。好ましい態様の一例として、サンプル水の採取量を、５０ｍＬ以上５００ｍＬ以下にしてもよい。採取量を５０ｍＬ以上とすることで、測定セルの洗浄や、中空糸膜束１２またはサンプル水導入ライン１１２における滞留水の影響を受け難くなるため、測定の精度を向上させることができる。一方、採取量を５００ｍＬ以下とすることで、後述するサンプル水の流速と相まって、中空糸膜束１２ひいては前処理装置１の小型化に寄与することができる。　
（２）中空糸膜束
　中空糸膜束１２は、複数の中空糸膜１２１を有しており、各中空糸膜１２１は、管状の長尺な中空形状に形成されている。中空糸膜束１２の配置態様は特に限定されないが、好ましい態様の一例として、中空糸膜束１２は、ケース１５内に、ケース１５の高さ方向に各中空糸膜１２１の長手方向を沿わせるようにして収納されていてもよい。　
　〔クロスフロー濾過方式〕
　中空糸膜１２１は、水系から導入されたサンプル水をクロスフロー濾過方式で濾過する。図２に示すように、クロスフロー濾過においては、ケース１５内に導入された被濾過水（サンプル水）が、一部循環されながら中空糸膜１２１の膜面に平行に流れるようにして濾過が行われる。なお、同図中の黒丸は、懸濁物質等の除去対象物を模式的に示したものである。　
　ここで、従来の前処理技術では、膜面に供給された被濾過水を循環させずに全量濾過するデッドエンド濾過を行うことが主流であり、クロスフロー濾過は、通常は、水量が多い大型の浄水設備で採用されていた。しかし、本発明では、オンライン測定を高濁度及びバクテリア存在下において行う場合に、クロスフロー濾過方式が非常に有効であることを突き止め、該方式を採用するに至った。　
　クロスフロー濾過では、被濾過水が膜面に平行に流れるため、懸濁物質等の膜面への付着を抑制することができる。また、クロスフロー濾過では、デッドエンド濾過のように膜面にサンプル水が滞留することがないため、滞留による分析値の低下を抑えることができる。特に、例えば、残留塩素や過酸化水素水等の酸化物質や、ヒドラジンや亜硫酸イオン等の還元物質などといった反応性の高い物質、アンモニアやリン酸イオンや有機物等の生物による代謝に利用されたり代謝されたりする物質などを分析する場合、その分析値の低下を有効に防止することができる。このようなクロスフロー濾過の効果は、後述する自動洗浄を採用する場合には更に高めることができる。　
　〔外圧式〕
　中空糸膜１２１は、外圧式中空糸膜であり、図２に示すように、ケース１５内における中空糸膜１２１の外側に給水された被濾過水を、中空糸膜１２１の外側から内側に向かわせて濾過する。　
　被濾過水を中空糸膜の内側から外側に向かわせて濾過する内圧式の中空糸膜に比較して、外圧式の中空糸膜は、オンライン測定に適している。具体的には、内圧式では、圧力損失が高く、懸濁粒子により膜入口部で流路閉塞が生じ易いことから、高濁度の濾過に不向きである。また、内圧式では、中空糸膜によって濾過された濾過水がケース側に流出するところ、ケース側では、中空糸膜側に比べて容量が大きく滞留部ができ易いため、オンライン測定のように少量の処理水で分析を実施する場合には、分析の遅れや誤差が生じ易い。これに対して、外圧式は、内圧式に比較して流路閉塞が生じ難く、被濾過水中に懸濁物質が多い場合にも使用することができる。また、後述する自動洗浄を実施して、中空糸膜間などの流れの遅い箇所に懸濁粒子が蓄積することを防止することも可能である。　
　〔自由端及び固定端〕
　各中空糸膜１２１は、図１における上端部１２１ａすなわち使用状態における第２の端部が、前処理装置１本体（ケース１５内）に固定されていない自由端である。また、各中空糸膜１２１は、図１における下端部１２１ｂすなわち使用状態における第１の端部が、前処理装置１本体に固定された固定端である。　
　このような中空糸膜１２１の態様は、オンライン測定において、大きさが数ミリ程度に至る懸濁物質（以下、粗大懸濁物質と称する）及び繊維状の物質（以下、繊維状物質と略称する）によるファウリングを防止してメンテナンス頻度を少なくするのに適している。　
　具体的には、中空糸膜を固定する際に中空糸膜の上端部を固定する場合には、濾過水の流量を継続的に確保することができず、連続的かつ安定的なオンライン測定が困難であることが分かった。本発明者等は、このような測定の困難性の原因が、粗大懸濁物質や繊維状物質によるファウリングにあるとの予想の下で、該原因を取り除き得る構成を鋭意研究した。その結果、上記の中空糸膜１２１が、意外にも該原因の発生を未然に回避してサンプル水の流量を確保するのに適することが突き止められ、該中空糸膜１２１が採用されるに至った。　
　以上述べたもの以外で、上端部１２１ａ及び下端部１２１ｂの態様は特に限定されないが、好ましい態様の一例として、中空糸膜１２１における下端部１２１ｂ寄りにサンプル水導入部１１を配置してもよい。このような態様は、既述のように、サンプル水通水口１１１をケース１５の下端近傍位置に形成することでも好適に実現することができる。かかる態様によれば、下端部１２１ｂ側からサンプル水を導入することができるので、中空糸膜１２１の動きがない下端部１２１ｂ即ち固定端側へのサンプル水の滞留を有効に抑制して、下端部１２１ｂへの粗大懸濁物質や繊維状物質の引っ掛かりを構造上回避できる。　
　〔その他の構成〕
　中空糸膜１２１によってサンプル水を濾過する際の流速は特に限定されないが、好ましい態様の一例として、流速を１Ｌ／ｈ以上１０Ｌ／ｈ以下にしてもよい。流速を１Ｌ／ｈ以上とすることで、分析値の低下を抑えることができる。一方、流速を１０Ｌ／ｈ以下とすることで、装置の小型化を実現することができる。このように、本発明では、少ないサンプル流量で高精度な測定結果を出すこともできるので、中空糸膜１２１の膜面積を小さくすることができる。また、膜面積を小さくすることで、クロスフロー濾過を用いても、膜の洗浄などに必要な付帯設備の小型化及び低価格化を図ることができる。　
　中空糸膜１２１の膜面積は特に限定されず、サンプル水の採取量や、水系に存在する懸濁物や微生物の種類、大きさ及び量などに応じて自由に設計してもよい。好ましい態様の一例として、膜面積を０．０１ｍ２以上０．３ｍ２以下にしてもよい。膜面積を０．０１ｍ２以上とすることで、濾過効率の低下を抑制して、オンライン測定の精度及び効率を向上させることができる。一方、膜面積を０．３ｍ２以下とすることで、前処理装置１の小型化を実現し、オンライン測定装置への組み込みを可能とするとともに、滞留水の量を低減することができる。　
　中空糸膜１２１の孔径は特に限定されず、水系に存在する懸濁物や微生物の種類及び大きさや、オンライン測定に必要な濾過水の流量などに応じて自由に設計してもよい。好ましい態様の一例として、中空糸膜１２１の孔径を０．２μｍ以下にしてもよい。孔径は、平均孔径であってもよい。孔径を０．２μｍ以下にすることで、バクテリアを除去することもできるため、バクテリアが存在する水系にも前処理装置１を適用することが可能となる。　
　中空糸膜１２１の種類は特に限定されないが、好ましい態様の一例として、マイクロフィルター（ＭＦ）や限外濾過膜（ＵＦ）を挙げることができる。　
（３）濾過水送出部
　濾過水送出部１３は、濾過水（換言すれば、濾過されたサンプル水）を中空糸膜束１２からオンライン測定が行われる位置（以下、測定位置と略称する）に向けて送出するための構成部である。　
　濾過水送出部１３の態様は特に限定されないが、好ましい態様の一例として、該送出部１３は、中空糸膜１２の内部と接続された集水部１３１を備えてもよい。また、濾過水送出部１３は、集水部１３１に形成された濾過水通水口１３２を更に備えてもよい。さらに、濾過水送出部１３は、濾過水通水口１３２に接続された濾過水送出ライン１３３を更に備えてもよい。このような態様は図１に示されている。この場合、各中空糸膜１２１の内部の濾過水は、集水部１３１に集水された上で、濾過水通水口１３２から濾過水送出ライン１３３に通水され、その後、該ライン１３３内を測定位置に向けて送出される。この場合、該送出は、濾過水の水流をそのまま利用して簡易に行ってもよく、または、濾過水通水口１３２上に濾過水移送装置を設け、この濾過水移送装置の移送力も利用して効率的に行ってもよい。該濾過水移送装置は、ポンプ等であってもよく、また、該移送力は圧力等であってもよい。また、濾過水移送装置の動作は、制御装置１６によって制御してもよい。　
　ここで、集水部１３１の態様は特に限定されないが、好ましい態様の一例として、図１に示すように、集水部１３１は、ケース１５の下端に配置されていてもよい。また、集水部１３１は、濾過水に被濾過水が混入しないように、被濾過水を通水させる空間に対して直接的には（中空糸膜１２１を介することを除いては）隔絶された状態で配置されていてもよい。
　また、濾過水通水口１３２の態様も特に限定されないが、好ましい態様の一例として、図１に示すように、濾過水通水口１３２は、集水部１３１の底壁１３１ａに、底壁１３１ａを貫通するように形成されていてもよい。さらに、所望する濾過水の送出量等に応じて、濾過水通水口１３２の形状、大きさ及び位置等を最適化してもよい。　さらに、濾過水送出ライン１３３の態様も特に限定されないが、好ましい態様の一例として、濾過水通水口１３２と測定位置との間に配置された管路を採用してもよい。　
　また、濾過水送出部１３の配置態様は特に限定されないが、好ましい態様の一例として、濾過水送出部１３は、中空糸膜１２１における下端部１２１ｂ寄りに配置されてもよい。このような態様は、例えば、上記のように、集水部１３１及び濾過水通水口１３２をケース１５の下側に設けることでも好適に実現することができる。　かかる態様によれば、サンプル水導入部１１を下端部１２１ｂ寄りに配置した上記態様（図１参照）と相まって、粗大懸濁物質や繊維状物質の引っ掛かりが回避されている下端部１２１ｂ側からの濾過水の送出を適切に行うことができる。　
（４）非濾過水排水部
　非濾過水排水部１４は、中空糸膜束１２によって濾過されなかったサンプル水（以下、非濾過水と称する）を排水するための構成部である。　
　非濾過水排水部１４の態様は特に限定されないが、好ましい態様の一例として、非濾過水排水部１４は、ケース１５に設けられた非濾過水通水口１４１を備えてもよい。また、非濾過水排水部１４は、非濾過水通水口１４１に接続された非濾過水排水ライン１４２を更に備えてもよい（図１参照）。この場合、非濾過水は、非濾過水通水口１４１から非濾過水排水ライン１４２に通水された上で、該ライン１４２内を排水位置に向けて適切に排水される。この場合、該排水は、非濾過水の水流をそのまま利用して簡易に行ってもよく、または、非濾過水排水ライン１４２上に非濾過水移送装置を設け、この非濾過水移送装置の移送力も利用して効率的に行ってもよい。該非濾過水移送装置は、ポンプ等であってもよく、また、該移送力は、圧力等であってもよい。また、非濾過水移送装置の動作は、制御装置１６によって制御してもよい。なお、排水位置は、サンプル水の水源であってもよい。
　ここで、非濾過水通水口１４１の態様は特に限定されないが、好ましい態様の一例として、図１に示すように、非濾過水通水口１４１は、ケース１５の上端近傍位置に、ケース１５の側壁１５１を貫通するように形成されていてもよい。この場合、非濾過水通水口１４１は、ケース１５の不図示の上部キャップに形成されていてもよい。また、所望する非濾過水の排水量等に応じて、非濾過水通水口１４１の形状、大きさ及び位置等を最適化してもよい。
　また、非濾過水排水ライン１４２の態様も特に限定されないが、好ましい態様の一例として、非濾過水通水口１４１と排水位置との間に配置された管路を採用してもよい。　
　また、非濾過水排水部１４の配置態様は特に限定されないが、好ましい態様の一例として、非濾過水排水部１４は、中空糸膜１２１における上端部１２１ａ寄りに配置されてもよい。このような態様は、上記のように、非濾過水通水口１４１をケース１５における上部側に設けることでも好適に実現することができる。　かかる態様によれば、サンプル水導入部１１を下端部１２１ｂ寄りに配置した上記態様と相まって、下端部１２１ｂ側から上端部１２１ａ側に向かうサンプル水の流れに応じて上端部１２１ａ側に流れた粗大懸濁物質や繊維状物質を効率良く排出することができる。　
［オンライン測定装置］
　図３は、本発明の第１の形態におけるオンライン測定装置１０を模式的に示す模式図である。図３に示すように、オンライン測定装置１０は、前処理装置１と、オンライン測定器の一例としてのオンライン分析計１０１とを備えている。前処理装置１の具体的な構成は上記と同様であるので、詳細な説明は割愛する。　
　オンライン分析計１０１は、前処理装置１に対して濾過水の通水方向における下流側の位置（すなわち、測定位置）に配置され、濾過水送出ライン１３３に接続されている。オンライン分析計１０１には、前処理装置１（中空糸膜束１２）によって濾過された濾過水が、濾過水送出ライン１３３を通って移送される。そして、オンライン分析計１０１は、移送された濾過水に対して、予め設定された測定項目に該当する水質測定を行う。測定項目は特に限定されず、残留塩素や過酸化水素水等の酸化物質や、ヒドラジンや亜硫酸イオン等の還元物質などといった反応性の高い物質、アンモニアやリン酸イオンや有機物等の生物による代謝に利用されたり代謝されたりする物質などを含んでもよい。　
［オンライン測定用前処理方法及びオンライン測定方法］
　図４は、本発明の第１の形態におけるオンライン測定用前処理方法及び該方法を用いたオンライン測定方法を示すフローチャートである。以下、このフローチャートにしたがって本方法を説明する。なお、以下の説明では、フローチャートの各ステップを実施する主体の好ましい一例として、上記前処理装置１及びオンライン測定装置１０の構成部を例示するが、本方法を実施する主体はかかる構成部に限定されるものではない。　
（１）ステップ１（サンプリング工程）
　本方法では、先ず、図４のステップ１（Ｓ１）において、サンプル水導入部１１により、水系からサンプル水を逐次導入する。このとき、サンプル水を中空糸膜１２１における下端部１２１ｂ寄りの位置から導入することで、下端部１２１ｂへの粗大懸濁物質や繊維状物質の引っ掛かりを回避してもよい。　
（２）ステップ２（濾過工程）
　次いで、ステップ２（Ｓ２）において、中空糸膜束１２により、ステップ１（Ｓ１）において導入されたサンプル水すなわち被濾過水を、外圧式かつクロスフロー濾過方式で濾過する。このとき、各中空糸膜１２１の下端部１２１ｂが固定端で上端部１２１ａが自由端であるため、上端部１２１ａへの粗大懸濁物質や繊維状物質の引っ掛かりが回避され、継続的な濾過が適切に行われる。　
（３）ステップ３（濾過水送出工程）　次いで、ステップ３（Ｓ３）においては、濾過水送出部１３により、ステップ２（Ｓ２）において濾過された濾過水を、オンライン分析計１０１に向けて送出する。このとき、濾過水を中空糸膜１２１における下端部１２１ｂ寄りの位置から送出することで、粗大懸濁物質や繊維状物質の引っ掛かりが回避されている下端部１２１ｂ側からの濾過水の送出を適切に行ってもよい。　
（４）ステップ４（非濾過水排水工程）　一方、ステップ４（Ｓ４）においては、非濾過水排水部１４により、ステップ２（Ｓ２）において濾過されなかった非濾過水を排水する。このとき、非濾過水を中空糸膜１２１における上端部１２１ａ寄りの位置から排水することで、サンプル水の流れの向きに応じて上端部１２１ａ側に流れた粗大懸濁物質や繊維状物質を効率良く排出してもよい。　
（５）ステップ５（オンライン測定工程）　このようにしてオンライン測定用前処理方法の全ステップを実施した後に、ステップ５（Ｓ５）において、オンライン分析計１０１によってステップ３（Ｓ３）において送出された濾過水の水質を測定することで、オンライン測定方法の全ステップを実施する。　
　以上のように、第１の形態によれば、上端部１２１ａへの粗大懸濁物質及び繊維状物質の引っ掛かりを回避してファウリングを防止することができるので、オンライン測定におけるメンテナンス頻度を低減することができる。また、本形態によれば、下端部１２１ｂ側への粗大懸濁物質及び繊維状物質の引っ掛かりを回避することも可能である。さらに、本形態によれば、濾過水の送出を適切かつ効率的に行うことも可能である。さらにまた、本形態によれば、非濾過水の排水を効率的に行うことも可能である。　
＜２．第２の形態＞
　図５は、本発明の第２の形態における前処理装置１を示す概略図である。なお、図１と同様に、図５におけるＺ軸正方向は、鉛直上方向を示し、Ｚ軸負方向は、鉛直下方向を示す。図５の前処理装置１の上下方向の向きは、前処理装置１の使用状態における向きの一例である。　
　本形態の前処理装置１は、図１の前処理装置１に対して、中空糸膜１２１の上端部１２１ａおよび下端部１２１ｂの構成が更に特定されている。具体的には、図５に示すように、中空糸膜１２１は、長手方向の両端部が下端部１２１ｂとなっている。また、中空糸膜１２１は、上端部１２１ａにおいて折り返されていて、上端部１２１ａがＵ字状を呈している。その他の構成及び適用し得る変形例は、第１の形態と同様であるので詳細は割愛する。　
　第２の形態によれば、第１の形態と同様の効果を奏することができ、また、上方に向かう水流がＵ字状の上端部１２１ａに当たって中空糸膜１２１の揺れを増加させることで、中空糸膜束１２をほぐし易くすることができるので、中空糸膜１２１の洗浄効果を得ることができる。　
＜３．第３の形態＞
　図６は、本技術の第３の形態における前処理装置１を示す概略図である。なお、図１、図５と同様に、図６におけるＺ軸正方向は、鉛直上方向を示し、Ｚ軸負方向は、鉛直下方向を示す。図６の前処理装置１の上下方向の向きは、前処理装置１の使用状態における向きの一例である。　
　本形態の前処理装置１は、図１の前処理装置１に対して、中空糸膜１２１の上端部１２１ａおよび下端部１２１ｂの構成が図５とは異なった態様で特定されている。具体的には、図６に示すように、各中空糸膜１２１の上端部１２１ａは、複数の中空糸膜１２１の共通の自由端とはなっておらず、それぞれが独立している。具体的には、上端部１２１ａに対して該上端部１２１ａが属する中空糸膜１２１の長手方向における下端部１２１ｂと反対側の位置には、該上端部１２１ａに繋がった他の中空糸膜は存在しない。また、上端部１２１ａに対して該上端部１２１ａが属する中空糸膜１２１の長手方向における下端部１２１ｂと反対側の位置には、該中空糸膜１２１自身の延長部分も存在しない。換言すれば、各中空糸膜１２１は、それぞれが独立した１本の線状（Ｉ字状）を呈する。　
　上端部１２１ａすなわち自由端は、開口が封止されていてもよい。該封止は、封止剤によって行ってもよい。封止剤は、接着剤であってもよい。また、封止剤の種類は特に限定されないが、好ましい態様の一例として、エポキシ樹脂等を採用してもよい。上端部１２１ａを封止することで、濾過水の送出を効率的に行うとともに、粗大懸濁物質や繊維状物質が濾過水に混入することを防止することができる。このような効果は、第１の形態で説明した濾過水送出部１３が中空糸膜１２１における下端部１２１ｂ寄りに配置された構成と相まって、更に高めることができる。その他の構成及び適用し得る変形例は第１の形態と同様であるので詳細は割愛する。　
　第３の形態によれば、第１の形態と同様の効果を奏することができ、また、上端部１２１ａへの粗大懸濁物質や繊維状物質の引っ掛かり及びこれにともなう中空糸膜の閉塞を回避することが可能となり、ファウリングを更に有効に防止することができる。　
＜４．第４の形態＞
［オンライン測定用前処理装置及びオンライン測定装置］
　図７は、本発明の第４の形態における前処理装置１を模式的に示す模式図である。図７の前処理装置１は、図１の前処理装置１に対して、非濾過水循環部１７を更に備える点が異なっている。　
　非濾過水循環部１７は、非濾過水排水部１４によって排水された非濾過水をサンプル水導入部１１に循環させるための構成部である。この形態では、非濾過水排水部１４による非濾過水の少なくとも一部の排水位置が、非濾過水循環部１７となる。　
　非濾過水循環部１７の態様は特に限定されないが、好ましい態様の一例として、図７に示すように、非濾過水循環部１７は、非濾過水排水ライン１４２とサンプル水導入ライン１１２との間に接続された非濾過水循環ライン１７１を備えてもよい。この場合、非濾過水は、非濾過水排水ライン１４２から非濾過水循環ライン１７１に導入された上で、該ライン１７１内を通水されてサンプル水導入ライン１１２に循環される。そして、循環された非濾過水は、サンプル水として再利用される。この場合、該循環は、非濾過水の水流をそのまま利用して簡易に行ってもよく、または、非濾過水循環ライン１７１上に非濾過水循環移送装置を設け、この循環移送装置の移送力も利用して効率的に行ってもよい。該非濾過水循環移送装置は、ポンプ等であってもよく、また、該移送力は、圧力等であってもよい。また、非濾過水循環移送装置の動作は、制御装置１６によって制御してもよい。　
　また、第４の形態におけるオンライン測定装置１０は、図３の前処理装置１における濾過水送出ライン１３３に、図３と同様のオンライン分析計１０１を接続して構成してもよい。　
［オンライン測定用前処理方法及びオンライン測定方法］
　第４の形態におけるオンライン測定用前処理方法及びオンライン測定方法は、図４に示したフローチャートにおけるステップ４（Ｓ４）の後に、非濾過水をサンプル水に循環するステップ（非濾過水循環工程）を実施することによって具現化してもよい。　
　第４の形態によれば、非濾過水を有効利用することができ、また、非濾過水をサンプル水に循環させる手段として、前処理装置１の外部の循環設備以外の態様をとることができるので、設計の自由度を向上させることができる。　
＜５．第５の形態＞
［オンライン測定用前処理装置及びオンライン測定装置］
　図８は、本発明の第５の形態における前処理装置１を模式的に示す模式図である。図８の前処理装置１は、図１の前処理装置１に対して、自動洗浄部１８を更に備える点が異なっている。　
　自動洗浄部１８は、中空糸膜１２１の自動洗浄を行うための構成部である。　
　自動洗浄部１８の態様は特に限定されないが、好ましい態様の一例として、自動洗浄部１８は、エアスクラビング洗浄を行うように構成されていてもよい。　
　エアスクラビング洗浄を行う場合における自動洗浄部１８の態様は特に限定されないが、好ましい態様の一例として、図８に示すように、自動洗浄部１８は、三方弁１８１を備えてもよい。また、同図に示すように、自動洗浄部１８は、圧縮空気導入ライン１８２を更に備えてもよい。さらに、同図に示すように、自動洗浄部１８は、圧縮空気供給装置１８３を更に備えてもよい。　
　ここで、三方弁１８１の態様は特に限定されないが、好ましい態様の一例として、図８に示すように、三方弁１８１は、サンプル水導入ライン１１２上に、該ライン１１２と圧縮空気導入ライン１８２とを選択的に閉止するように配置されていてもよい。また、三方弁１８１は、閉止対象の切り替えを電気的に制御することが可能な電動弁または電磁弁であってもよい。この場合、三方弁１８１の電気的制御は、制御装置１６によって行ってもよい。
　また、圧縮空気導入ライン１８２の態様も特に限定されないが、好ましい態様の一例として、三方弁１８１と圧縮空気供給装置１８３との間に接続された管路を採用してもよい。
　さらに、圧縮空気供給装置１８３の態様も特に限定されないが、好ましい態様の一例として、エアポンプやエアコンプレッサー等を採用してもよい。圧縮空気供給装置１８３の動作は、制御装置１６によって電気的に制御してもよい。　
　サンプル水通水口１１１は、エアスクラビング洗浄の際の圧縮空気の給気口を兼ねてもよい。このようにすれば、サンプル水導入ライン１１２の一部を圧縮空気供給ラインとして活用することができる。　
　ケース１５の厚み（換言すれば、外径と内径との差）は特に限定されないが、好ましい態様の一例として、厚みを２ｍｍ以上５ｍｍ以下にしてもよい。厚みを２ｍｍ以上とすることで、ケース１５の剛性を確保して、エアスクラビング洗浄を行う際にケース１５の折れ曲がりを防止することができる。　
　エアスクラビング洗浄においては、ケース１５内に導入された圧縮空気が、ケース１５内に存在するサンプル水とともに中空糸膜束１２の周囲において上下動することで、その振動とせん断力によって、中空糸膜１２１の膜面の付着物を洗浄することができる。このとき、中空糸膜１２１の上端部１２１ａが自由端であることにより、各中空糸膜１２１に十分な振動及びせん断力を付与して、洗浄効果を高めることができる。また、エアが上端部１２１ａ側に浮上する構成であるため、上端部１２１ａを効率よく洗浄することができる。　
　また、エアスクラビング洗浄の際には、三方弁１８１によってケース１５内へのサンプル水の導入を停止してもよい。ここで、クロスフロー濾過においては、物理的な動揺とともにエアを吹き込むことによって膜表面の流速を上げ、せん断力による洗浄効果を高めており、エアスクラビング洗浄時もサンプル水を導入するのが通常であった。しかし、サンプル水の導入を停止した状態でのエアスクラビング洗浄を行えば、通常のエア流量に比べて少ないエア量で洗浄効果を得ることができる。この結果、装置の小型化や低価格化を実現することができる。また、酸化性や還元性を持つ物質が測定対象の場合には、エア注入によって影響を受けた測定値の取り込みを排除することができる。　
　なお、エアスクラビング洗浄を行うための態様は、三方弁１８１に替わり、２ポートの電動弁や電磁弁を採用することによって実現してもよい。
　また、自動洗浄部１８の態様として、エアスクラビング洗浄以外の態様を採用してもよい。例えば、自動洗浄部１８は、ケース１５内に例えばサンプル水通水口１１１から薬剤を導入することによる薬品洗浄や、ケース１５内に例えば非濾過水通水口１４１または濾過水通水口１３２から例えば薬剤を含んだ水を導入することによる逆流洗浄を行うように構成してもよい。
　さらに、上記各洗浄方法を含めた２種類以上の洗浄方法を組み合わせた態様を採用してもよい。　
［オンライン測定用前処理方法及びオンライン測定方法］
　第５の形態におけるオンライン測定用前処理方法及びオンライン測定方法においては、例えば、図４の処理の開始後、例えば制御装置１６によって、自動洗浄のトリガの発生の有無を継続的に判断するステップ（トリガ判別工程）を開始してもよい。トリガは、自動洗浄を行うべき特定の時期的なタイミングや自動洗浄を指示するユーザ入力等であってもよい。そして、トリガが発生したと判断されたら、自動洗浄部１８によって、自動洗浄を行うステップ（自動洗浄工程）を実施してもよい。このとき、例えば制御装置１６によって、サンプル水の導入を停止させてもよい。　
　第５の形態によれば、自動洗浄を行うことによって、中空糸膜１２１の膜面を清澄な状態に保持することができ、中空糸膜１２１の交換頻度を低減することができる。また、中空糸膜１２１の上端部１２１ａが独立していることによって洗浄効果を高めることができるので、膜面を長期にわたり清澄に保つことができ、交換頻度を更に少なくすることができる。　
＜６．実験例＞
　以下、本発明に関する実験例について説明する。　本実験例では、本発明の前処理装置１（オンライン測定用前処理方法）を用いた場合と、既存のオンライン測定用前処理装置を用いた場合とで、サンプル水（被濾過水）および濾過水の流量にどのような差が生じるかを調べた。　
［実験条件］
　実験条件は以下の通りである。
［１．試料の条件］
（１）実験例１：本発明の中空糸膜１２１を備えた前処理装置
　実験例１の試料は、図６の前処理装置１であって、中空糸膜１２１として、（株）クラレ製外圧式中空糸膜（濾過面積０．１ｍ２、濾過孔径０．１μｍ）を備えたものである。また、本試料におけるケースの内径は３ｃｍ、厚みは３ｍｍである。
（２）実験例２：上端部がＵ字状に折り返された中空糸膜を備えた前処理装置
　実験例２の試料は、中空糸膜として、図５のように上端部がＵ字状に折り返されて下端部が固定された外圧式の市販品（濾過面積１．０ｍ２、濾過孔径０．１μｍ）を備えた前処理装置である。
（３）実験例３：デッドエンドタイプの中空糸膜を備えた前処理装置
　実験例３の試料は、中空糸膜として、デッドエンドタイプの市販品（濾過面積：０．３ｍ２、濾過孔径０．１μｍ）を備えた前処理装置である。
（４）実験例４：上端部が固定された中空糸膜を備えた前処理装置
　実験例４の試料は、中空糸膜として、図９のように下端部がＵ字状に折り返されて上端部が固定された外圧式の市販品（濾過面積１．０ｍ２、濾過孔径０．１μｍ）を備えた前処理装置である。　
［２．サンプル水の条件］
　サンプル水は、活性汚泥処理水出口水（フロックや１ｍｍ角のスポンジを含む）及び製紙工場の白水（ＳＳ濃度約５０００ｍｇ／Ｌ）の２種類である。　これら２種類のサンプル水を、同一構成の実験系において別々に用いた。実験系の詳細は次の通りである。　
［３．実験系の条件］
　実験系は、図１０に示すオンライン測定システム２００である。　該システム２００は、サンプルタンク２０１、カスケードポンプ２０２、実験例１の前処理装置（便宜上、符号１Ａで表す）、実験例２の前処理装置（便宜上、符号１Ｂで表す）、実験例３の前処理装置２０３、実験例４の前処理装置２０４、サンプル水の導入ライン２０５、濾過水の送出ライン２０６及び非濾過水の排水ライン２０７を備える。排水ライン２０７上には、エアスクラビング洗浄時にライン２０７を閉止するための弁２０８が配置されている。　サンプルタンク２０１の容量は２００Ｌである。該システム２００の動作を制御する制御系については、図示を省略し、後述する［４．実験系の運転条件］に説明を譲る。　
［４．実験系の運転条件］
　上記のサンプル水をサンプルタンク２０１内に用意した上で、カスケードポンプ２０２を駆動・制御することにより、各前処理装置１Ａ、１Ｂ、２０３、２０４に対して、約２Ｌ／ｍｉｎの流速でサンプルタンク２０１からサンプル水を同時に通水した。このとき、サンプル水を循環させるために、通水後のサンプル水（すなわち、非濾過水）は、排水ライン２０７を介してサンプルタンク２０１に戻した。また、循環水の圧力は約０．２ＭＰａとした。減じたサンプル水は、随時補充して実験を継続した。　各前処理装置１Ａ、１Ｂ、２０３、２０４は、濾過水量０．０６ｍ３／日、膜濾過流速０．６ｍ／日にて運転した。
　外圧式・クロスフロー濾過方式の前処理装置１Ａ、１Ｂ、２０４については、小型のエアコンプレッサーを駆動・制御することにより、エアスクラビング洗浄を２０分ごとに１分間実施した。
　サンプル水及び濾過水の流量の評価は、導入ライン２０５及び送出ライン２０６上における各前処理装置１Ａ、１Ｂ、２０３、２０４の前後にそれぞれ配置した流量計の計測結果に基づいて行った。　
［実験結果］
　実験結果をサンプル水の種類ごとに以下の表１、表２に示す。
　表１は、サンプル水が活性汚泥処理出口水である場合の実験結果である。
　表２は、サンプル水が製紙工場の白水である場合の実験結果である。
　各表中の評価Ａ～Ｃの詳細は、次の通りである。
　Ａ：流量の低下が見られない。
　Ｂ：流量の低下が見られるが、測定やサンプリングは可能である。
　Ｃ：流量が極端に低下しているか流れていない。測定やサンプリングに支障を来す。　
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表１に示すように、本発明の前処理装置１Ａ、１Ｂによれば、濾過開始から時間が経っても、サンプル水および濾過水の流量を確保することができた。一方、既存の前処理装置２０３、２０４は、濾過開始からの時間経過にともなって、サンプル水および濾過水の流量の低下が見られた。　
　表２に示すように、実験例１の前処理装置１Ａによれば、白水の場合にも、長時間にわたって流量を確保できることが確認された。　
　本実験結果により、本発明の前処理装置１Ａ、１Ｂが、粗大懸濁物質及び繊維状物質によるファウリングを防止し、オンライン測定を継続的かつ安定的に行い得ることが示唆された。　
　本発明は、以下のような形態をとることもできる。　
［オンライン測定用前処理装置の形態］
（１）水系からサンプル水を導入するサンプル水導入部と、
　該導入部によって導入された前記サンプル水をクロスフロー濾過方式で濾過する複数の長尺な外圧式中空糸膜であり、使用状態において下端部となる第１の端部が固定された中空糸膜と、
　該中空糸膜によって濾過された濾過水を前記水系の水質のオンライン測定が行われる位置に向けて送出する濾過水送出部と、
　を備えるオンライン測定用前処理装置。
（２）前記サンプル水導入部は、前記中空糸膜を収納する収納体に形成された前記サンプル水の導入口を有する上記（１）に記載のオンライン測定用前処理装置。　ここで、「収納体」の一例は、本明細書中にケース１５として記載されているが、これに限定されない。また、「導入口」の一例は、本明細書中にサンプル水通水口１１１として記載されているが、これに限定されない。
（３）前記濾過水送出部は、前記中空糸膜を収納する収納体に設けられた前記濾過水の集水部及び該集水部に形成された該濾過水の送出口を有する上記（１）又は（２）に記載のオンライン測定用前処理装置。
　ここで、「送出口」の一例は、本明細書中に濾過水通水口１３２として記載されているが、これに限定されない。
（４）前記中空糸膜によって濾過されなかった非濾過水を排水する非濾過水排水部を更に備える上記（１）～（３）のいずれか１つに記載のオンライン測定用前処理装置。
（５）前記非濾過水排水部は、前記中空糸膜を収納する収納体に形成された排水口を有する上記（４）に記載のオンライン測定用前処理装置。
　ここで、「排水口」の一例は、本明細書中に非濾過水通水口１４１として記載されているが、これに限定されない。　
［オンライン測定装置の形態］
（６）水系から導入されたサンプル水をクロスフロー濾過方式で濾過する複数の長尺な外圧式中空糸膜であり、使用状態において下端部となる第１の端部が固定された中空糸膜を含むオンライン測定用前処理装置と、
　該前処理装置において濾過された濾過水に基づいて、前記水系の水質のオンライン測定を行うオンライン測定器と、
　を備えるオンライン測定装置。
　ここで、「オンライン測定器」の一例は、本明細書にオンライン分析計１０１として記載されているが、これに限定されない。
（７）上記（１）～（５）のいずれか１つに記載のオンライン測定用前処理装置と、
　該前処理装置において濾過された濾過水に基づいて、前記オンライン測定を行うオンライン測定器と、
　を備えるオンライン測定装置。
［オンライン測定方法の形態］
（８）水系から導入したサンプル水を、複数の長尺な外圧式中空糸膜であり、下端部を固定した中空糸膜によって、クロスフロー濾過方式で濾過し、
　濾過された濾過水に基づいて、前記水系の水質のオンライン測定を行うオンライン測定方法。
（９）前記サンプル水を前記中空糸膜における前記下端部寄りの位置から導入する上記（８）に記載のオンライン測定方法。
（１０）前記中空糸膜によって濾過された濾過水を前記中空糸膜における前記下端部寄りの位置から前記オンライン測定が行われる位置に向けて送出する上記（９）に記載のオンライン測定方法。
（１１）前記中空糸膜は、前記上端部に独立した自由端を有し、当該上端部が封止されたものである上記（１０）に記載のオンライン測定方法。
（１２）前記中空糸膜によって濾過されなかった非濾過水を前記中空糸膜における前記上端部寄りの位置から排水する上記（９）～（１１）のいずれか１つに記載のオンライン測定方法。
１　オンライン測定用前処理装置
１２１　中空糸膜
１２１ｂ　下端部  

 
　

Claims (15)

  1. 　水質をオンライン測定すべき水系から導入されたサンプル水をクロスフロー濾過方式で濾過する複数の長尺な外圧式中空糸膜であり、使用状態において下端部となる第１の端部が固定された中空糸膜を備えるオンライン測定用前処理装置。
  2. 　前記中空糸膜は、使用状態において上端部となる第２の端部に独立した自由端を有する請求項１に記載のオンライン測定用前処理装置。
  3. 　前記中空糸膜は、長手方向の両端部が前記第１の端部であり、使用状態において上端部となる第２の端部において折り返されている請求項１に記載のオンライン測定用前処理装置。
  4. 　前記サンプル水を導入するサンプル水導入部を更に備え、
    　前記サンプル水導入部は、前記中空糸膜における前記第１の端部寄りに配置された請求項１から３のいずれか一項に記載のオンライン測定用前処理装置。
  5. 　前記中空糸膜によって濾過された濾過水を前記オンライン測定が行われる位置に向けて送出する濾過水送出部を更に備え、該濾過水送出部は、前記中空糸膜における前記第１の端部寄りに配置された請求項４に記載のオンライン測定用前処理装置。
  6. 　前記中空糸膜は、使用状態において上端部となる第２の端部に独立した自由端を有し、前記自由端が封止された請求項５に記載のオンライン測定用前処理装置。
  7. 　前記中空糸膜によって濾過されなかった非濾過水を排水する非濾過水排水部を更に備え、該非濾過水排水部は、前記中空糸膜における使用状態において上端部となる第２の端部寄りに配置された請求項４から６のいずれか一項に記載のオンライン測定用前処理装置。
  8. 　請求項１から７のいずれか一項に記載のオンライン測定用前処理装置を備えるオンライン測定装置。
  9. 　水質をオンライン測定すべき水系から導入したサンプル水を、下端部を固定した複数の長尺な外圧式中空糸膜によって、クロスフロー濾過方式で濾過するオンライン測定用前処理方法。
  10. 　前記中空糸膜は、上端部に独立した自由端を有する請求項９に記載のオンライン測定用前処理方法。
  11. 　前記中空糸膜は、長手方向の両端部が下端部であり、上端部において折り返されている請求項９に記載のオンライン測定用前処理方法。
  12. 　前記サンプル水を前記中空糸膜における前記下端部寄りの位置から導入する請求項９から１１のいずれか一項に記載のオンライン測定用前処理方法。
  13. 　前記中空糸膜によって濾過された濾過水を前記中空糸膜における前記下端部寄りの位置から前記オンライン測定が行われる位置に向けて送出する請求項１２に記載のオンライン測定用前処理方法。
  14. 　前記中空糸膜は、上端部に独立した自由端を有し、当該上端部が封止されたものである請求項１３に記載のオンライン測定用前処理方法。
  15. 　前記中空糸膜によって濾過されなかった非濾過水を前記中空糸膜における上端部寄りの位置から排水する請求項９から１４のいずれか一項に記載のオンライン測定用前処理方法。 

    　
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