WO2022201978A1 - フィルタ評価装置、浄化装置、及びフィルタ評価方法 - Google Patents

フィルタ評価装置、浄化装置、及びフィルタ評価方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2022201978A1
WO2022201978A1 PCT/JP2022/005995 JP2022005995W WO2022201978A1 WO 2022201978 A1 WO2022201978 A1 WO 2022201978A1 JP 2022005995 W JP2022005995 W JP 2022005995W WO 2022201978 A1 WO2022201978 A1 WO 2022201978A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
filter
control unit
water
treated water
membrane
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/005995
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
康弘 松井
浩之 片山
Original Assignee
横河電機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 横河電機株式会社 filed Critical 横河電機株式会社
Priority to AU2022243654A priority Critical patent/AU2022243654A1/en
Publication of WO2022201978A1 publication Critical patent/WO2022201978A1/ja

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D65/00—Accessories or auxiliary operations, in general, for separation processes or apparatus using semi-permeable membranes
    • B01D65/10—Testing of membranes or membrane apparatus; Detecting or repairing leaks
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/02—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving viable microorganisms
    • C12Q1/04—Determining presence or kind of microorganism; Use of selective media for testing antibiotics or bacteriocides; Compositions containing a chemical indicator therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/02—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving viable microorganisms
    • C12Q1/04—Determining presence or kind of microorganism; Use of selective media for testing antibiotics or bacteriocides; Compositions containing a chemical indicator therefor
    • C12Q1/06—Quantitative determination
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6844—Nucleic acid amplification reactions
    • C12Q1/686—Polymerase chain reaction [PCR]

Definitions

  • the present disclosure relates to a filter evaluation device, a purification device, and a filter evaluation method.
  • Patent Document 1 Conventionally, there has been known a method of determining whether or not there is a problem with a filter included in a purifying device using a PDT (Pressure Decay Test) (see Patent Document 1, for example).
  • Stopping the purifier reduces the convenience of the purifier, such as lowering the operation rate of the purifier. Improvement of the convenience of the purifier is required.
  • An object of the present disclosure is to provide a filter evaluation device, a purification device, and a filter evaluation method that can improve the convenience of the purification device.
  • a filter evaluation device includes a control unit that evaluates the soundness of the filter based on the measurement result of microorganisms contained in treated water filtered by the filter and outputs information about the evaluation result. By doing so, the soundness of the filter can be evaluated while the purifier is in operation. As a result, the convenience of a purifying device having a filter is improved.
  • control unit may output an alarm regarding the filter when the treated water contains microorganisms having a particle size equal to or larger than a predetermined value determined based on the filtration performance of the filter.
  • control unit may output an alarm regarding the filter when a specific type of microorganism is detected as a microorganism contained in the treated water.
  • a purification device includes the filter evaluation device, the filter, and a measurement unit that measures microorganisms contained in water filtered by the filter and outputs the measurement result to the filter evaluation device. Prepare. By doing so, the soundness of the filter can be evaluated while the purifier is in operation. As a result, the convenience of a purifying device having a filter is improved.
  • the purifying device includes a plurality of filters connected in parallel, and treated water filtered by the plurality of filters located in a pipe that merges on the secondary side of the plurality of filters. and a sampling port.
  • a filter evaluation method includes evaluating the soundness of the filter based on the measurement result of microorganisms contained in treated water filtered by the filter, and outputting information about the evaluation result. include. By doing so, the soundness of the filter can be evaluated while the purifier is in operation. As a result, the convenience of a purifying device having a filter is improved.
  • the filter evaluation device, purification device, and filter evaluation method according to the present disclosure the convenience of a purification device having a filter is improved.
  • FIG. 10 is a conceptual diagram of implementation of PDT according to a comparative example
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the structure of a membrane of a filter to be subjected to PDT.
  • BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a schematic diagram which shows the structural example of the purification apparatus which concerns on one Embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing a configuration example in which samples are collectively collected from a plurality of filters connected in parallel
  • 6 is a flow chart showing an example procedure of a filter evaluation method according to an embodiment
  • Comparative example As a comparative example, a method of evaluating soundness of a filter by PDT (Pressure Decay Test) will be described.
  • the membrane filtration system according to the comparative example has 36 series of filter units.
  • the PDT is used to check whether there is any deterioration in airtightness due to rupture of the filter membrane, peeling of the sealing material, or failure of the machinery or materials that make up the filter unit. Monitored based on results.
  • the operation of the membrane filtration system according to the comparative example is continuously controlled by an operation sequence including filtration, backwash and CEB (Chemically Enhanced Backwash) for each filter unit.
  • Backwashing means washing the filter unit with filtered water.
  • CEB means cleaning the filter unit with chemicals.
  • the PDT-tested filter 90 is configured to receive water to be filtered from the supply side (primary side) and deliver filtered water to the permeate side (secondary side).
  • filter 90 filters water
  • valve 91 on the primary side and valve 92 on the secondary side are opened.
  • the primary side valve 92 is closed when PDT is executed. Then, the valve 93 to which the compressed air pipe is connected is opened. This injects pressurized air to pressurize the primary side of filter 90 .
  • pressure fluctuations are monitored over time. If there is a break or break in the filtration membrane of the filter 90 and in the mechanical members within the module containing the filter 90, pressurized air injected into the primary side will leak to the secondary side. If the pressurized air leaks, a decrease in pressure on the primary side or an increase in pressure on the secondary side is detected. A failure of the filter 90 can be detected by detecting a change in primary or secondary pressure. Also, the air leaked to the secondary side forms bubbles in the water on the secondary side.
  • the secondary piping includes transparent piping 94, air leaks may be visually observed as air bubbles 95.
  • FIG. Pressurized air may be injected to pressurize the secondary side of filter 90 . In this case, failure of filter 90 may be detected by observing leakage on the primary side of filter 90 .
  • the theoretical membrane rupture diameter that can be inspected by PDT is 3 ⁇ m.
  • An aquatic microorganism corresponding to a diameter of 3 ⁇ m is Cryptosporidium.
  • microorganisms that can be filtered by a filter determined to be normal by PDT are Cryptosporidium or microorganisms larger than Cryptosporidium.
  • a filter determined to be normal by PDT inspection cannot filter microorganisms with a diameter of less than 3 ⁇ m, such as bacteria such as E. coli or viruses. In other words, the filter inspection by PDT cannot guarantee the performance of removing microorganisms with a diameter of less than 3 ⁇ m.
  • Equation 4.1 The theory of PDT testing is explained based on Equation 4.1 below.
  • Equation 4.1 the pressurized pressure Ptest of the bubbles generated on the primary side of the filter by the PDT, the shape factor ⁇ of the holes provided in the filter, and the surface tension ⁇ generated between the air and the liquid , the relationship between the friction angle ⁇ generated between the liquid and the membrane, the back pressure BP max generated on the secondary side of the filter, and the unity scaling factor for the rupture diameter of the membrane of 3 ⁇ m is specified.
  • the unit conversion factor is represented by the numerical value of 0.193 in Equation 4.1.
  • Equation 4.1 is the same as Equation B.1 below.
  • 1 is an application of Bubble Point Theory.
  • Bubble Point Theory is a pressure theory that can hold bubbles by the viscosity and surface tension of water.
  • the pressure Pbp that can hold a bubble is proportional to the surface tension ⁇ and inversely proportional to the pore diameter dcap.
  • FIG. 2 shows a schematic cross-sectional view of the film structure of the filter 90 to be subjected to PDT.
  • the membrane of filter 90 has pores 96 .
  • the diameter of the hole 96 is represented by d in FIG. Details of the filter membrane are described in Appendix B of the above-mentioned document EPA 815-R-06-009.
  • Equation B When a break 97 occurs in the membrane, the pressure that can be maintained at the hole 96 provided in the membrane and the break 97 created in the membrane is given by the following equation B. 1.
  • Formula B By unit-converting each parameter of B.1 and applying the coefficients corresponding to a 3 ⁇ m diameter bubble, the equation B.B. 1 is transformed into equation 4.1.
  • a PDT execution sequence is incorporated to evaluate the soundness of the filter.
  • each operation sequence of the membrane filtration system is stopped.
  • the performance of PDT reduces the operating rate of the membrane filtration system.
  • the control of the operation sequence for incorporating the PDT execution sequence becomes complicated. It also requires the addition of dedicated equipment for performing PDT.
  • the filter evaluation device 30 and the filter evaluation method according to an embodiment of the present disclosure which will be described later, the soundness of the filter 10 is is evaluated.
  • the execution of the evaluation of the soundness of the filter 10 is less likely to affect the operation rate and the control of the operation sequence.
  • no dedicated equipment is required to assess the health of the filter 10 .
  • the convenience of the purification device 1 is improved.
  • the filter evaluation device 30 and the filter evaluation method according to an embodiment of the present disclosure are related to acute toxicity of the filtered water of the membrane filtration system, and viruses, bacteria, protozoa, etc. contained in the filtered water
  • Sampling confirms the presence or absence of pathogenic microorganisms and quantitatively measures pathogenic microorganisms.
  • pathogenic microorganisms the ability of the membrane filtration system to block pathogenic microorganisms is understood.
  • grasping the current performance of the membrane filtration system and the quality of filtered water it is possible to compare the performance that the membrane filtration system should originally exhibit. Then, based on the current performance, the membrane filtration system can be controlled.
  • a purification device 1, a filter evaluation device 30, and a filter evaluation method according to an embodiment of the present disclosure will be described below.
  • a purification device 1 may be employed in water treatment infrastructure such as water purification plants, sewage treatment plants, water reclamation facilities, or seawater desalination facilities.
  • Microfiltration (MF membrane), Ultrafiltration (UF membrane), Nanofiltration (NF membrane), Reverse Osmosis Membrane Filtration (RO membrane) applied to water treatment infrastructure ), etc. it is necessary to ensure the water quality of membrane treatment.
  • MF membrane Microfiltration
  • UF membrane Ultrafiltration
  • NF membrane Nanofiltration
  • RO membrane Reverse Osmosis Membrane Filtration
  • a purification device 1 includes a filter 10, a measurement unit 20 that measures microorganisms contained in water filtered by the filter 10, and a control unit 32. .
  • Filter 10 includes a membrane that filters water.
  • the membrane of the filter 10 may be configured including an organic membrane material, an inorganic membrane material, or the like.
  • Organic membrane materials include, for example, polyvinylidene fluoride (PVDF), polyethylene (PE), tetrafluoroethylene (PTFE), polypropylene (PP), cellulose acetate (CA), polyacrylonitrile (PAN), polyimide (PI), and polysulfone. (PS), polyethersulfone (PES), and the like.
  • the inorganic film material may include, for example, a ceramic film using aluminum oxide (alumina: Al2O3), zirconium oxide (zirconia: ZrO2), titanium oxide (titania: TiO2), or the like.
  • Inorganic membrane materials may include stainless steel (SUS) or glass (SPG) membranes.
  • a membrane is configured as a module to filter water in the filter 10 .
  • the module may comprise hollow fibers using an organic membrane material.
  • the module may be configured in a flat membrane spiral geometry.
  • the module may be configured to be applicable to a pressurization method in which water is pressurized to pass through.
  • the module may be configured to be applicable to submerged filtration systems that are immersed in water in a water tank.
  • the module may be composed of a monolith or a flat membrane shape using an inorganic membrane material.
  • Control unit 32 controls each component. Further, the control unit 32 acquires information from each component of the purification device 1 and outputs information to each component.
  • the control unit 32 evaluates the soundness of the filter 10 as described later. Controller 32 may be considered part of filter evaluator 30 .
  • the filter evaluation device 30 may be included in the purification device 1 or may be configured separately from the purification device 1 .
  • the control unit 32 may be configured including a processor such as a CPU (Central Processing Unit).
  • the control unit 32 may implement a predetermined function by causing the processor to execute a predetermined program.
  • the control unit 32 may include a storage unit.
  • the storage unit may store various information used for the operation of the control unit 32, programs for realizing the functions of the control unit 32, and the like.
  • the storage section may function as a work memory for the control section 32 .
  • the storage unit may be composed of, for example, a semiconductor memory or the like.
  • the storage unit may be included in the control unit 32 or may be configured separately from the control
  • the purification device 1 operates in filtration mode. In the filtration mode, the purifier 1 filters the water to be treated stored in the water storage tank 11 and the like with the filter 10, and feeds the filtered treated water into the water storage tank 15 and the like.
  • the purification device 1 includes a filtration pump 12 that feeds water to be treated stored in a water storage tank 11 or the like to the primary side of the filter 10, and a valve 13 that is connected between the primary side of the filter 10 and the filtration pump 12. , and a valve 14 connected to the secondary side of the filter 10 .
  • the water to be treated is sent to the primary side of the filter 10 by the filtration pump 12 while the valve 13 is open, and filtered by the filter 10 to become treated water.
  • the treated water is sent out from the secondary side of the filter 10 toward the water storage tank 15 or the like while the valve 14 is open. That is, in the filtration mode, the controller 32 of the purification device 1 opens the valves 13 and 14 and drives the filtration pump 12 .
  • the purification device 1 may operate in backwash mode. In the backwash mode, the purifier 1 feeds wash water to the secondary side of the filter 10 and causes the wash water to flow from the secondary side to the primary side, thereby backwashing the filter 10 .
  • treated water stored in the water storage tank 15 or the like may be used as washing water.
  • the water used for backwashing the filter 10 is sent to the waste liquid tank 56 as a waste liquid.
  • the purification device 1 is connected between a backwash pump 51 that feeds wash water such as treated water stored in a water storage tank 15 to the secondary side of the filter 10 and the secondary side of the filter 10 and the backwash pump 51 . and a valve 52 .
  • the purification device 1 further comprises a valve 55 connected between the primary side of the filter 10 and the waste liquid tank 56 .
  • Wash water is pumped to the secondary side of filter 10 by backwash pump 51 with valve 52 open and valve 14 closed.
  • the washing water sent to the secondary side of the filter 10 backwashes the filter 10 by flowing to the primary side and becomes a waste liquid.
  • Waste liquid generated by backwashing the filter 10 flows into the waste liquid tank 56 with the valve 55 open and the valve 13 closed. That is, in the backwashing mode, the control unit 32 of the purification device 1 closes the valves 13 and 14 , opens the valves 52 and 55 , and drives the backwashing pump 51 .
  • the purifier 1 may add chemicals to the wash water sent to the secondary side of the filter 10 .
  • the purification device 1 further includes a valve 53 and a chemical solution 54 .
  • the chemical solution 54 is connected via a valve 53 to a pipe connecting a backwash pump 51 through which washing water flows and a valve 52 .
  • the purifier 1 may add chemicals to the wash water with the valve 53 open.
  • the controller 32 of the purification device 1 may open the valve 53 in the backwash mode.
  • the purification device 1 samples a part of the treated water and measures the microorganisms contained in the sample.
  • the purifier 1 further includes a valve 21 connected to the pipe through which the treated water is sent.
  • a measuring unit 20 samples a portion of the treated water through a valve 21 .
  • the measurement unit 20 may control sampling by controlling opening and closing of the valve 21 .
  • the measurement unit 20 detects microorganisms contained in the collected sample, and measures the type of detected microorganisms or the concentration or amount of the microorganisms.
  • the measurement unit 20 may sample a portion of the treated water, for example, in the following procedure.
  • the measurement unit 20 may collect part of the treated water as a sample when the quality of the treated water deteriorates. Specifically, the measurement unit 20 may monitor the water quality index value of the treated water, and collect a portion of the treated water as a sample when the water quality index value satisfies the conditions.
  • the measurement unit 20 measures electrical conductivity (EC), flow site particles, turbidity, chromaticity, chemical oxygen demand (COD), biochemical oxygen demand (BOD), total Organic carbon (TOC), dissolved oxygen (DO), suspended solids (SS), chlorophyll concentration, total nitrogen (TN), total phosphorus (TP), organic pollutant concentration, adenosine triphosphate (ATP) ), etc. may be monitored. By doing so, it is more likely that the sample will contain more microorganisms. As a result, detection efficiency of microorganisms contained in the sample can be improved.
  • the measurement unit 20 may continuously sample the treated water while controlling the flow rate and flow velocity of the sampled treated water. In this way the treated water can be sampled over an extended period of time.
  • the measurement unit 20 may be provided with equipment for cooling the collected sample, controlling the temperature of the sample at a predetermined temperature, and storing the sample.
  • the measurement unit 20 may be provided with equipment for cooling the pipes from which the samples are taken. By doing so, the detection accuracy of microorganisms contained in the sample can be improved.
  • the measurement unit 20 may control the flow rate of the pipe for sampling the treated water to a predetermined amount or more by adding water for dilution or the like. By doing so, the pipes are less likely to be clogged.
  • the measurement unit 20 may collect samples by various methods, not limited to the method described above.
  • the measurement unit 20 detects microorganisms contained in the sample.
  • the measurement unit 20 may detect viruses, bacteria, protozoa, or the like as microorganisms.
  • the measurement unit 20 may measure the size of microorganisms contained in the sample.
  • the measurement unit 20 may, for example, acquire an image of microorganisms contained in the sample and measure the size of the microorganisms.
  • the measurement unit 20 may measure the types of microorganisms contained in the sample.
  • the measurement unit 20 for example, amplifies the genetic nucleic acid of the microorganism contained in the sample by a PCR (Polymerase Chain Reaction) method, performs reformation (hybridization) of the amplified nucleic acid and the fluorescent nucleic acid probe, and detects luminescence. By doing so, the type of microorganism may be detected.
  • PCR Polymerase Chain Reaction
  • the measurement unit 20 may measure the amount or concentration of microorganisms contained in the sample.
  • the measurement unit 20 may detect the amount or concentration of microorganisms based on, for example, the most probable number method (MPN method).
  • MPN method most probable number method
  • the measurement unit 20 outputs measurement results regarding microorganisms to the control unit 32 .
  • the control unit 32 evaluates the soundness of the filter 10 based on the measurement result obtained from the measurement unit 20 regarding the microorganisms contained in a portion of the treated water taken as a sample.
  • the health of filter 10 includes filtration performance of filter 10 .
  • the soundness of the filter 10 is degraded when the membrane of the filter 10 is damaged such as fracture.
  • the control unit 32 may determine that the membrane of the filter 10 has been damaged when a predetermined type of microorganism is detected from the sample.
  • the control unit 32 may determine that the membrane of the filter 10 has been damaged when microorganisms larger than a predetermined size are detected from the sample.
  • the control unit 32 may determine that the membrane of the filter 10 has been damaged when the amount of microorganisms contained in the sample is equal to or greater than a predetermined amount.
  • the control unit 32 may determine that the membrane of the filter 10 is damaged when the concentration of microorganisms contained in the sample is equal to or higher than a predetermined concentration.
  • the measurement unit 20 collects a sample from the secondary side of the one filter 10 .
  • the control unit 32 can evaluate the soundness of the one filter 10 based on the sample measurement result by the measurement unit 20 .
  • the measurement unit 20 may collect samples from the pipes on the secondary side of each filter 10 .
  • the control unit 32 can assess the health of each filter 10 .
  • the measurement unit 20 may collect a sample of a plurality of filters 10 together from a pipe where the plurality of filters 10 connected in parallel are merged on the secondary side.
  • three filters 10 may be connected in parallel with each other.
  • the purification device 1 may comprise a plurality of filters 10 connected in parallel with each other.
  • the number of filters 10 is not limited to three, and may be two or four or more.
  • the purification device 1 feeds the water to be treated stored in the water storage tank 11 to the filter 10 connected in parallel by the filtration pump 12, and feeds the treated water filtered by the filter 10 to the water storage tank 15.
  • - ⁇ A measuring unit 20 samples a portion of the treated water through a valve 21 .
  • FIG. 21 In the example of FIG.
  • the valve 21 is configured so that the measurement unit 20 can collect the treated water filtered by the plurality of filters 10 from the piping where the secondary sides of the filters 10 connected in parallel join together. be. That is, the measurement unit 20 can collectively collect the treated water filtered by the plurality of filters 10 via the valve 21 .
  • the control unit 32 can evaluate the soundness of the plurality of filters 10 connected in parallel as a whole. If the overall soundness of the plurality of filters 10 connected in parallel is degraded, the control unit 32 can determine that at least one of the filters 10 is degraded in soundness.
  • the measurement section 20 may collect samples from the secondary side of each filter 10 .
  • the control unit 32 can evaluate the soundness of each filter 10 based on the measurement results of samples taken from the secondary side of each filter 10 .
  • filters 10 may include reverse osmosis membranes.
  • control unit 32 When the control unit 32 determines that the soundness of the filter 10 is degraded, it may stop the operation of the purification device 1 in the filtration mode.
  • the control unit 32 may output evaluation results regarding the soundness of the filter 10 .
  • the control unit 32 may output an alarm when determining that the soundness of the filter 10 is degraded.
  • the control unit 32 may output information indicating the timing of replacement of the filter 10 as an alarm.
  • the control unit 32 may output, as an alarm, information notifying that it is necessary to stop the operation in the filtering mode. By doing so, the need for maintenance such as replacement of the filter 10 becomes clear. As a result, the convenience of the purification device 1 is improved.
  • the control unit 32 may determine that the soundness of the filter 10 is degraded and output an alarm when the alarm condition is satisfied.
  • the alarm condition may include, for example, that the particle size of detected microorganisms is equal to or greater than a predetermined value in the measurement result of the measurement unit 20 .
  • the predetermined value can be determined based on the filtration performance of filter 10 .
  • the predetermined value may be set to, for example, the same value as the pore diameter of the filtration membrane of the filter 10 or a value smaller than the pore diameter.
  • the alarm condition may include, for example, that the type of microorganism detected in the measurement result of the measurement unit 20 is a specific type.
  • the alarm condition may include that the concentration of microorganisms detected is greater than or equal to a predetermined concentration. Alarm conditions are not limited to these, and may be configured to include various items.
  • a filter evaluation method may be performed as the procedure of the flow chart illustrated in FIG.
  • the control unit 32 of the purification device 1 may execute the filter evaluation method.
  • the control unit 32 may perform the filter evaluation method as the control unit 32 of the filter evaluation device 30 .
  • the filter evaluation method may be implemented as a filter evaluation program executed by a processor that configures the control unit 32 .
  • the filter evaluation program may be stored on non-transitory computer readable media.
  • the control unit 32 operates the purification device 1 in filtration mode (step S1).
  • the control unit 32 acquires the measurement results regarding microorganisms from the measurement unit 20 (step S2).
  • the control unit 32 determines whether the measurement result satisfies the alarm condition of the filter 10 (step S3). If the measurement result does not satisfy the alarm condition (step S3: NO), the control unit 32 may return to the procedure of step S2 to obtain the measurement result. If the measurement result satisfies the alarm condition (step 3: YES), the controller 32 may output an alarm (step S4). After executing the procedure of step S4, the control unit 32 ends the execution of the procedure of the flowchart of FIG.
  • the filter evaluation device 30 and the filter evaluation method according to the present embodiment the soundness of the filter 10 is evaluated based on the measurement result of microorganisms contained in the treated water. And the measurement of microorganisms is performed, while the purification apparatus 1 is operate
  • the water quality and the removal performance of the filtration system for microorganisms in water are grasped from the viewpoint of managing the filtered water quality of the filtration system using the MF membrane and the UF membrane.
  • the pathogenic risk of filtered water is grasped.
  • the purification device 1 according to this embodiment may be configured to be able to perform PDT. By performing PDT in addition to the filter evaluation method according to the present embodiment, the soundness of the filter 10 can be more reliably ensured. As a result, even more robust water quality management can be achieved.
  • the control unit 32 of the purification device 1 or the control unit 32 of the filter evaluation device 30 acquires the measurement result of the microorganisms contained in the sample from the measurement unit 20 .
  • the measurement of microorganisms contained in the sample does not have to be performed by the measuring section 20 .
  • determination of the microorganisms contained in the sample may be performed by microbial culture-based techniques or molecular biology techniques.
  • the soundness evaluation of the filter 10 by the control unit 32 may be performed, for example, once a day or more. In other words, the measurement of microorganisms contained in the sample may be performed at a frequency of one or more times per day.
  • the soundness evaluation of the filter 10 can be performed while operating in the filtration mode. Therefore, even if the evaluation is performed once a day or more, the operation rate of the purifier 1 is less likely to decrease.

Abstract

フィルタ評価装置３０は、フィルタ１０でろ過された処理水に含まれる微生物の測定結果に基づいてフィルタ１０の健全性を評価し、評価結果に関する情報を出力する制御部３２を備える。

Description

フィルタ評価装置、浄化装置、及びフィルタ評価方法 関連出願へのクロスリファレンス
　本出願は、日本国特許出願２０２１－５４１６１号（２０２１年３月２６日出願）の優先権を主張するものであり、当該出願の開示全体を、ここに参照のために取り込む。
　本開示は、フィルタ評価装置、浄化装置、及びフィルタ評価方法に関する。
　従来、浄化装置に含まれるフィルタの不具合の有無をＰＤＴ（Pressure Decay Test）によって判定する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１４－８４３５号公報
　ＰＤＴを実行するために浄化装置を停止する必要がある。浄化装置の停止は、浄化装置の稼働率を低下させるなど、浄化装置の利便性を低下させる。浄化装置の利便性の向上が求められる。
　本開示は、浄化装置の利便性を向上できるフィルタ評価装置、浄化装置、及びフィルタ評価方法を提供することを目的とする。
　幾つかの実施形態に係るフィルタ評価装置は、フィルタでろ過された処理水に含まれる微生物の測定結果に基づいて前記フィルタの健全性を評価し、評価結果に関する情報を出力する制御部を備える。このようにすることで、浄化装置を稼働させたままでフィルタの健全性が評価され得る。その結果、フィルタを有する浄化装置の利便性が向上する。
　一実施形態において、前記制御部は、前記フィルタのろ過性能に基づいて定められる所定値以上の粒径の微生物が前記処理水に含まれる場合、前記フィルタに関するアラームを出力してよい。このようにすることで、フィルタの交換等のメンテナンスの必要性が明確になる。その結果、フィルタを有する浄化装置の利便性が向上する。
　一実施形態において、前記制御部は、前記処理水に含まれる微生物として特定の種類の微生物が検出された場合、前記フィルタに関するアラームを出力してよい。このようにすることで、フィルタの交換等のメンテナンスの必要性が明確になる。その結果、フィルタを有する浄化装置の利便性が向上する。
　幾つかの実施形態に係る浄化装置は、前記フィルタ評価装置と、前記フィルタと、前記フィルタでろ過された水に含まれる微生物を測定して測定結果を前記フィルタ評価装置に出力する測定部とを備える。このようにすることで、浄化装置を稼働させたままでフィルタの健全性が評価され得る。その結果、フィルタを有する浄化装置の利便性が向上する。
　一実施形態において、前記浄化装置は、互いに並列に接続される複数の前記フィルタと、前記複数のフィルタの二次側で合流する配管に位置する、前記複数のフィルタでろ過された処理水をまとめて採取するポートとを更に備えてよい。このようにすることで、フィルタの健全性の評価に費やす時間又はコスト等が低減され得る。その結果、フィルタを有する浄化装置の利便性が向上する。
　幾つかの実施形態に係るフィルタ評価方法は、フィルタでろ過された処理水に含まれる微生物の測定結果に基づいて前記フィルタの健全性を評価することと、評価結果に関する情報を出力することとを含む。このようにすることで、浄化装置を稼働させたままでフィルタの健全性が評価され得る。その結果、フィルタを有する浄化装置の利便性が向上する。
　本開示に係るフィルタ評価装置、浄化装置、及びフィルタ評価方法によれば、フィルタを有する浄化装置の利便性が向上する。
比較例に係るＰＤＴの実施概念図である。 ＰＤＴの対象となるフィルタの膜の構造の断面模式図である。 一実施形態に係る浄化装置の構成例を示す模式図である。 並列に接続されている複数のフィルタからまとめてサンプルを採取する構成例を示す模式図である。 一実施形態に係るフィルタ評価方法の手順例を示すフローチャートである。
　以下、本開示に係る実施形態が図面を参照して説明される。
（比較例）
　比較例として、ＰＤＴ（Pressure Decay Test）によってフィルタの健全性を評価する手法が説明される。
　比較例に係る膜ろ過システムは、３６系列のフィルタユニットを有する。各系列のフィルタユニットにおいて、フィルタ膜の破断、シール材の剥離、又は、フィルタユニットを構成する機械若しくは材料の不具合によって生じる機密性劣化に伴う膜ろ過水の水質不良が生じているかがＰＤＴによる検査結果に基づいて監視される。
　比較例に係る膜ろ過システムの運転は、フィルタユニット毎に、ろ過、逆洗及びＣＥＢ（Chemically Enhanced Backwash）を含む運転シーケンスによって連続的に制御される。逆洗は、ろ過水を用いたフィルタユニットの洗浄を意味する。ＣＥＢは、薬品を用いたフィルタユニットの洗浄を意味する。
　図１としてＰＤＴの実施概念図が示される。ＰＤＴによる検査対象のフィルタ９０は、供給側（一次側）からろ過対象の水を受け入れ、透過側（二次側）へろ過した水を送り出すように構成されている。フィルタ９０が水をろ過する場合、一次側のバルブ９１と、二次側のバルブ９２とが開かれる。
　ＰＤＴの実行時において、一次側のバルブ９２が閉じられる。そして、圧力空気の配管が接続されているバルブ９３が開かれる。これによって、フィルタ９０の一次側を加圧するように圧力空気が注入される。フィルタ９０の一次側が空気で加圧された状態において、所定時間にわたって圧力の変動が監視される。フィルタ９０のろ過膜、及び、フィルタ９０を含むモジュール内の機械部材に破断又は破損が存在する場合、一次側に注入された圧力空気は、二次側に漏洩する。圧力空気が漏洩した場合、一次側の圧力の減少又は二次側の圧力の上昇が検出される。一次側又は二次側の圧力の変化を検出することによって、フィルタ９０の不具合が検出され得る。また、二次側に漏洩した空気は、二次側の水中で気泡になる。二次側の配管が透明配管９４を含む場合、空気の漏洩が気泡９５として目視で観察され得る。フィルタ９０の二次側を加圧するように圧力空気が注入されてもよい。この場合、フィルタ９０の一次側で漏洩を観察することによって、フィルタ９０の不具合が検出され得る。
　フィルタの一次側を加圧して圧力の変動を監視するために、膜ろ過システムの運転を停止する必要がある。膜ろ過システムの停止は、膜ろ過システムの稼働率を低下させるとともに、運転の停止及び再開等の制御を複雑化させる。膜ろ過システムを稼働させたままで、フィルタの不具合の検出等を含む、フィルタの健全性の評価を実行することが求められる。
　また、Membrane Filtration Guidance Manual (EPA 815-R-06-009) (EPA(Environmental Protection Agency), 2005)によれば、ＰＤＴによって検査できる理論的な膜破断径は３μｍである。３μｍ径に該当する水中微生物はクリプトスポリジウムである。そうしてみると、ＰＤＴによる検査で異常ではないと判定されるフィルタでろ過できる微生物は、クリプトスポリジウム又はクリプトスポリジウムより大きい微生物である。逆に言えば、ＰＤＴによる検査で異常ではないと判定されたフィルタは、３μｍ未満の径の微生物、例えば、大腸菌等の細菌又はウイルスをろ過できない。つまり、ＰＤＴによるフィルタの検査は、３μｍ未満の径の微生物の除去性能を担保できない。
　ＰＤＴによる検査の理論が以下の式４．１に基づいて説明される。以下の式４．１によって、ＰＤＴによってフィルタの一次側に生じる気泡の加圧圧力Ｐtestと、フィルタに設けられている孔の形状係数κと、空気と液体との間で発生する表面張力σと、液体と膜との間で発生する摩擦角θと、フィルタの二次側で発生する背圧ＢＰmaxと、および膜の破断径３μｍの単位換算係数との間の関係が特定される。単位換算係数は、式４．１において０．１９３という数値で表されている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　なお、式４．１は、以下の式Ｂ．１を原型とするBubble Point Theoryを応用したものである。Bubble Point Theoryは、水の粘性と表面張力により気泡を保持できる圧力理論である。Bubble Point Theoryにおいて、気泡を保持できる圧力Ｐbpは、表面張力σに比例し、孔径ｄcapに反比例する。図２にＰＤＴの対象となるフィルタ９０の膜の構造の断面模式図が示される。フィルタ９０の膜は、孔９６を有する。孔９６の径は、図２においてｄで表される。フィルタの膜の詳細は、上述した文献EPA 815-R-06-009のAppendix Bにおいて説明されている。膜に破断９７が生じている場合、膜に設けられている孔９６及び膜に発生した破断９７で保持できる圧力は、以下の式Ｂ．１で表される。式Ｂ．１の各パラメータを単位換算するとともに、３μｍ径の気泡に対応する係数を適用することによって、式Ｂ．１が式４．１に変換される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　上述した、ろ過、逆洗及びＣＥＢの各運転シーケンスの間に、フィルタの健全性を評価するためにＰＤＴの実行シーケンスが組み込まれる。ＰＤＴが実行される場合、膜ろ過システムの各運転シーケンスが停止される。つまり、ＰＤＴの実行によって、膜ろ過システムの稼働率が低下する。また、ＰＤＴの実行シーケンスを組み込むための運転シーケンスの制御が複雑になる。また、ＰＤＴを実行するための専用設備の追加が必要になる。
　以上述べてきたように、比較例に係る膜ろ過システムにおいて、フィルタの健全性を評価するためにＰＤＴを実行することによって、稼働率の低下、制御の複雑化、及び設備の追加等の影響がシステムに及ぼされる。これに対して、後述する、本開示の一実施形態に係るフィルタ評価装置３０及びフィルタ評価方法によれば、フィルタ１０を備える浄化装置１（図３参照）を稼働したままでフィルタ１０の健全性が評価される。このようにすることで、フィルタ１０の健全性の評価の実行が稼働率、及び、運転シーケンスの制御に影響を及ぼしにくい。また、フィルタ１０の健全性を評価するために専用設備が必要とされない。その結果、浄化装置１の利便性が向上する。
　また、比較例に係る膜ろ過システムにおいて、ＰＤＴの実施によって膜ろ過の物理的機能の健全性を把握したとしても、クリプトスポリジウムの他に３μｍ以上の粒径の微生物がろ過した水に存在しないこと、又は、クリプトスポリジウムの除去率が９９．９９％（４ｌｏｇ１０）であることを確認するにとどまっている。つまり、ＰＤＴは、ろ過膜の機械的かつ物理的な性状を把握する手法に過ぎず、水中の病原微生物の制御に対して極めて限定的にしか貢献しない。これに対して、後述する、本開示の一実施形態に係るフィルタ評価装置３０及びフィルタ評価方法は、膜ろ過システムのろ過水の急性毒性に関連し、ろ過水に含有するウイルス、細菌又は原虫等の微生物において、人体にとって病原体となりうる微生物由来の遺伝子に着目し、ろ過した水のサンプリングを実施する。サンプリングによって、病原微生物の有無の確認、及び、病原微生物の定量的な測定が実行される。病原微生物の測定によって、膜ろ過システムによる病原微生物の阻止性能が把握される。また、膜ろ過システムの現状の性能及びろ過水の品質を把握することによって、膜ろ過システムが本来発揮すべき性能と比較される。そして、現状の性能に基づいて、膜ろ過システムが制御され得る。
　以下、本開示の一実施形態に係る浄化装置１、フィルタ評価装置３０、及びフィルタ評価方法が説明される。
（浄化装置１の構成例）
　本開示の一実施形態に係る浄化装置１は、浄水場、下水処理場、水再生施設、又は海水淡水化施設等の水処理インフラで採用されてよい。水処理インフラに適用される、精密ろ過膜（Microfiltration：ＭＦ膜）、限外ろ過膜（Ultrafiltration：ＵＦ膜）、ナノろ過膜（Nanofiltration：ＮＦ膜）、逆浸透膜（Reverse Osmosis Membrane Filtration：ＲＯ膜）等の膜による処理の水質を担保する必要がある。水質を担保するため、水中微生物のうち毒性の高いクリプトスポリジウム及び他原虫の阻止性の観点から、膜処理の機能を把握する必要がある。
　図３に示されるように、本開示の一実施形態に係る浄化装置１は、フィルタ１０と、フィルタ１０でろ過された水に含まれる微生物を測定する測定部２０と、制御部３２とを備える。
＜フィルタ１０＞
　フィルタ１０は、水をろ過する膜を含む。フィルタ１０の膜は、有機膜素材又は無機膜素材等を含んで構成されてよい。有機膜素材は、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリエチレン（ＰＥ）、４フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、酢酸セルロース（ＣＡ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリスルホン（ＰＳ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）等を含んでよい。無機膜素材は、例えば、酸化アルミニウム（アルミナ：Ａｌ２Ｏ３）、酸化ジルコニウム（ジルコニア：ＺｒＯ２）、酸化チタン（チタニア：ＴｉＯ２）等を用いたセラミック膜を含んでよい。無機膜素材は、ステンレス（ＳＵＳ）又はガラス（ＳＰＧ）製の膜を含んでよい。
　フィルタ１０において水をろ過するために膜がモジュールとして構成される。モジュールは、有機膜素材を用いた中空糸を含んで構成されてよい。モジュールは、平膜スパイラル形状で構成されてよい。モジュールは、水を加圧して通過させる加圧方式に適用可能に構成されてよい。モジュールは、水槽において水に浸漬される浸漬型ろ過方式に適用可能に構成されてよい。モジュールは、無機膜素材を用いたモノリス又は平膜形状等で構成されてもよい。
＜制御部３２＞
　制御部３２は、各構成部を制御する。また、制御部３２は、浄化装置１の各構成部から情報を取得したり各構成部に情報を出力したりする。制御部３２は、後述するように、フィルタ１０の健全性を評価する。制御部３２は、フィルタ評価装置３０の一部とみなされ得る。フィルタ評価装置３０は、浄化装置１に含まれてもよいし、浄化装置１と別体として構成されてもよい。制御部３２は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサを含んで構成されてよい。制御部３２は、プロセッサに所定のプログラムを実行させることによって所定の機能を実現してもよい。制御部３２は、記憶部を備えてもよい。記憶部は、制御部３２の動作に用いられる各種情報、又は、制御部３２の機能を実現するためのプログラム等を格納してよい。記憶部は、制御部３２のワークメモリとして機能してよい。記憶部は、例えば半導体メモリ等で構成されてよい。記憶部は、制御部３２に含まれてもよいし、制御部３２と別体として構成されてもよい。
　浄化装置１は、ろ過モードで動作する。ろ過モードにおいて、浄化装置１は、貯水タンク１１等に貯えられている被処理水をフィルタ１０でろ過し、ろ過した処理水を貯水タンク１５等に送り込む。浄化装置１は、貯水タンク１１等に貯えられている被処理水をフィルタ１０の一次側に送り込むろ過ポンプ１２と、フィルタ１０の一次側とろ過ポンプ１２との間に接続されているバルブ１３と、フィルタ１０の二次側に接続されているバルブ１４とを更に備える。被処理水は、バルブ１３が開いている状態でろ過ポンプ１２によってフィルタ１０の一次側に送り込まれ、フィルタ１０でろ過されて処理水になる。処理水は、バルブ１４が開いている状態でフィルタ１０の二次側から貯水タンク１５等に向けて送り出される。つまり、ろ過モードにおいて、浄化装置１の制御部３２は、バルブ１３及び１４を開き、ろ過ポンプ１２を駆動する。
　浄化装置１は、逆洗モードで動作してよい。逆洗モードにおいて、浄化装置１は、フィルタ１０の二次側に洗浄水を送り込み、洗浄水を二次側から一次側に流すことによって、フィルタ１０を逆洗浄する。例えば貯水タンク１５等に貯えられている処理水が洗浄水として用いられてよい。また、フィルタ１０を逆洗浄した水は、廃液として廃液タンク５６に送り出される。浄化装置１は、貯水タンク１５に貯えられている処理水等の洗浄水をフィルタ１０の二次側に送り込む逆洗ポンプ５１と、フィルタ１０の二次側と逆洗ポンプ５１との間に接続されているバルブ５２と、を更に備える。浄化装置１は、フィルタ１０の一次側と廃液タンク５６との間に接続されているバルブ５５を更に備える。洗浄水は、バルブ５２が開いている状態、かつ、バルブ１４が閉じている状態で、逆洗ポンプ５１によってフィルタ１０の二次側に送り込まれる。フィルタ１０の二次側に送り込まれた洗浄水は、一次側に流れることによってフィルタ１０を逆洗浄し、廃液になる。フィルタ１０を逆洗浄して生じた廃液は、バルブ５５が開いている状態、かつ、バルブ１３が閉じている状態で廃液タンク５６に流れ込む。つまり、逆洗モードにおいて、浄化装置１の制御部３２は、バルブ１３及び１４を閉じ、バルブ５２及び５５を開き、逆洗ポンプ５１を駆動する。
　逆洗モードにおいて、浄化装置１は、フィルタ１０の二次側に送り込む洗浄水に薬品を添加してよい。浄化装置１は、バルブ５３と薬液５４とを更に備える。薬液５４は、洗浄水が流れる逆洗ポンプ５１とバルブ５２とを接続する配管に、バルブ５３を介して接続される。浄化装置１は、逆洗モードにおいて、バルブ５３が開いている状態にして、洗浄水に薬品を添加してよい。つまり、逆洗モードにおいて、浄化装置１の制御部３２は、バルブ５３を開いてよい。
＜測定部２０＞
　浄化装置１は、ろ過モードにおいて、処理水の一部をサンプリングして、サンプルに含まれる微生物を測定する。具体的に、浄化装置１は、処理水が送り出される配管に接続されるバルブ２１を更に備える。測定部２０は、バルブ２１を介して処理水の一部をサンプリングする。測定部２０は、バルブ２１の開閉を制御することによってサンプリングを制御してよい。測定部２０は、採取したサンプルに含まれる微生物を検出し、検出した微生物の種類、又は、微生物の濃度若しくは量等を測定する。
＜＜サンプリング＞＞
　測定部２０は、例えば以下の手順で処理水の一部をサンプリングしてよい。
　測定部２０は、処理水の水質が悪化した場合に、処理水の一部をサンプルとして採取してよい。具体的に、測定部２０は、処理水の水質指標値を監視し、水質指標値が条件を満たした場合に、処理水の一部をサンプルとして採取してよい。測定部２０は、処理水の水質指標値として、電気伝導率（ＥＣ）、フローサイト粒子、濁度、色度、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）、生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）、全有機炭素（ＴＯＣ）、溶存酸素量（ＤＯ）、浮遊物質（ＳＳ）、クロロフィル濃度、全窒素（Ｔ－Ｎ）、全リン（Ｔ－Ｐ）、有機性汚濁物質濃度、アデノシン三リン酸（ＡＴＰ）等を監視してよい。このようにすることで、サンプルに含まれる微生物が多くなる可能性が高くなる。その結果、サンプルに含まれる微生物の検出効率が向上し得る。
　測定部２０は、処理水の一部をサンプリングする際に、採取する処理水の流量及び流速を制御しながら連続して処理水を採取してよい。このようにすることで、長期間にわたって処理水がサンプリングされ得る。
　測定部２０は、採取したサンプルを冷却して、サンプルの温度を所定温度に制御して保管する設備を備えていてもよい。測定部２０は、サンプルを採取する配管を冷却する設備を備えていてもよい。このようにすることで、サンプルに含まれる微生物の検出精度が向上し得る。
　測定部２０は、処理水の一部を採取する際に、希釈のための水の添加等によって、処理水を採取する配管の流量を所定量以上に制御してよい。このようにすることで、配管が詰まりにくくなる。
　測定部２０は、上述した方法に限られず、種々の方法でサンプルを採取してよい。
＜＜微生物の検出＞＞
　測定部２０は、サンプルに含まれる微生物を検出する。測定部２０は、微生物として、ウイルス、細菌又は原虫等を検出してよい。測定部２０は、サンプルに含まれる微生物の大きさを測定してよい。測定部２０は、例えば、サンプルに含まれる微生物の画像を取得し、微生物の大きさを測定してもよい。
　測定部２０は、サンプルに含まれる微生物の種類を測定してよい。測定部２０は、例えば、サンプルに含まれる微生物の遺伝子核酸をＰＣＲ（Polymerase Chain Reaction）法によって増幅し、増幅した核酸と蛍光核酸プローブとの再形成（ハイブリタイゼーション）を実行し、発光を検出することによって、微生物の種類を検出してよい。
　測定部２０は、サンプルに含まれる微生物の量又は濃度を測定してよい。測定部２０は、例えば、最確数法（ＭＰＮ法）に基づいて、微生物の量又は濃度を検出してよい。
　測定部２０は、微生物に関する測定結果を制御部３２に出力する。
＜フィルタ評価＞
　制御部３２は、測定部２０から取得した、サンプルとして採取した処理水の一部に含まれる微生物に関する測定結果に基づいて、フィルタ１０の健全性を評価する。フィルタ１０の健全性は、フィルタ１０のろ過性能を含む。フィルタ１０の健全性は、フィルタ１０の膜に破断等の損傷が生じることによって低下する。制御部３２は、所定の種類の微生物がサンプルから検出された場合、フィルタ１０の膜に損傷が生じたと判定してよい。制御部３２は、所定の大きさよりも大きい微生物がサンプルから検出された場合、フィルタ１０の膜に損傷が生じたと判定してよい。制御部３２は、サンプルに含まれる微生物の量が所定量以上である場合に、フィルタ１０の膜に損傷が生じたと判定してもよい。制御部３２は、サンプルに含まれる微生物の濃度が所定濃度以上である場合に、フィルタ１０の膜に損傷が生じたと判定してもよい。
　浄化装置１が１つのフィルタ１０を備える場合、測定部２０は、その１つのフィルタ１０の二次側からサンプルを採取する。制御部３２は、測定部２０によるサンプルの測定結果に基づいて、その１つのフィルタ１０の健全性を評価できる。
　浄化装置１が複数のフィルタ１０を備える場合であって、フィルタ１０が並列に接続されている場合、測定部２０は、各フィルタ１０の二次側の配管からサンプルを採取してもよい。各フィルタ１０のサンプルが採取された場合、制御部３２は、各フィルタ１０の健全性を評価できる。
　測定部２０は、並列に接続されている複数のフィルタ１０の二次側で合流した配管から複数のフィルタ１０をまとめたサンプルを採取してもよい。例えば図４に示されるように、３つのフィルタ１０が互いに並列に接続されてよい。つまり、浄化装置１は、互いに並列に接続されている複数のフィルタ１０を備えてよい。フィルタ１０の数は、３つに限られず、２つであってもよいし４つ以上であってもよい。浄化装置１は、ろ過モードにおいて貯水タンク１１に貯えられている被処理水をろ過ポンプ１２によって並列に接続されているフィルタ１０に送り込み、フィルタ１０でろ過された処理水を貯水タンク１５に送り込む。測定部２０は、バルブ２１を介して処理水の一部をサンプリングする。図４の例において、バルブ２１は、互いに並列に接続されている各フィルタ１０の二次側が合流する配管から複数のフィルタ１０でろ過された処理水をまとめて測定部２０が採取可能に構成される。つまり、測定部２０は、バルブ２１を介して複数のフィルタ１０でろ過された処理水をまとめて採取できる。並列に接続されている複数のフィルタ１０をまとめたサンプルが採取された場合、制御部３２は、並列に接続されている複数のフィルタ１０全体としての健全性を評価できる。仮に、並列に接続されている複数のフィルタ１０全体としての健全性が低下した場合、制御部３２は、複数のフィルタ１０のうち少なくとも１つのフィルタ１０の健全性が低下していると判定できる。このように並列に接続されている複数のフィルタ１０をまとめたサンプルに基づいて複数のフィルタ１０全体としての健全性を評価することによって、フィルタ１０の評価に費やす時間又はコスト等が低減され得る。その結果、フィルタ１０を有する浄化装置１の利便性が向上する。
　浄化装置１が複数のフィルタ１０を備える場合であって、フィルタ１０が直列に接続されている場合、測定部２０は、各フィルタ１０の二次側からサンプルを採取してよい。制御部３２は、各フィルタ１０の二次側から採取したサンプルの測定結果に基づいて、各フィルタ１０の健全性を評価できる。フィルタ１０が直列に接続されている場合において、フィルタ１０は逆浸透膜を含んでよい。
　制御部３２は、フィルタ１０の健全性が低下していると判定した場合、浄化装置１のろ過モードでの動作を停止してよい。
　制御部３２は、フィルタ１０の健全性に関する評価結果を出力してよい。制御部３２は、フィルタ１０の健全性が低下していると判定した場合、アラームを出力してよい。制御部３２は、アラームとして、フィルタ１０の交換のタイミングを知らせる情報を出力してよい。制御部３２は、アラームとして、ろ過モードでの動作を停止する必要があることを知らせる情報を出力してもよい。このようにすることで、フィルタ１０の交換等のメンテナンスの必要性が明確になる。その結果、浄化装置１の利便性が向上する。
　制御部３２は、アラーム条件が満たされた場合に、フィルタ１０の健全性が低下していると判定し、アラームを出力してもよい。アラーム条件は、例えば、測定部２０の測定結果において、検出された微生物の粒径が所定値以上であることを含んでよい。所定値は、フィルタ１０のろ過性能に基づいて定められ得る。所定値は、例えばフィルタ１０のろ過膜の孔径と同じ値、又は、孔径より小さい値に設定されてよい。アラーム条件は、例えば、測定部２０の測定結果において、検出された微生物の種類が特定の種類であることを含んでもよい。アラーム条件は、検出された微生物の濃度が所定濃度以上であることを含んでもよい。アラーム条件は、これらに限られず、種々の項目を含んで構成されてよい。
＜フィルタ評価方法の手順例＞
　本開示の一実施形態に係るフィルタ評価方法は、図５に例示されるフローチャートの手順として実行されてよい。浄化装置１の制御部３２がフィルタ評価方法を実行してよい。また、制御部３２は、フィルタ評価装置３０の制御部３２として、フィルタ評価方法を実行してよい。フィルタ評価方法は、制御部３２を構成するプロセッサに実行させるフィルタ評価プログラムとして実現されてもよい。フィルタ評価プログラムは、非一時的なコンピュータ読み取り可能な媒体に格納されてよい。
　制御部３２は、浄化装置１をろ過モードで動作させる（ステップＳ１）。制御部３２は、測定部２０から微生物に関する測定結果を取得する（ステップＳ２）。制御部３２は、測定結果がフィルタ１０のアラーム条件を満たしたか判定する（ステップＳ３）。制御部３２は、測定結果がアラーム条件を満たさない場合（ステップＳ３：ＮＯ）、ステップＳ２の手順に戻って測定結果を取得してよい。制御部３２は、測定結果がアラーム条件を満たす場合（ステップ３：ＹＥＳ）、アラームを出力してよい（ステップＳ４）。制御部３２は、ステップＳ４の手順の実行後、図５のフローチャートの手順の実行を終了する。
＜小括＞
　以上述べてきたように、本実施形態に係るフィルタ評価装置３０及びフィルタ評価方法によれば、処理水に含まれる微生物の測定結果に基づいて、フィルタ１０の健全性が評価される。そして、微生物の測定は、浄化装置１がろ過モードで動作しながら実行される。このようにすることで、浄化装置１の稼働率が向上し得る。その結果、浄化装置１の利便性が向上する。
　フィルタ１０の健全性が評価されることによって、ＭＦ膜及びＵＦ膜を用いたろ過システムのろ過水質の管理の観点において、水質及びろ過システムの水中微生物にかかわる除去性能が把握される。また、ろ過水の病原リスクが把握される。また、ＰＤＴを実施することなく、ＭＦ膜及びＵＦ膜を用いたろ過システムのろ過水質を把握することができる。したがって、ろ過システムがＰＤＴのためにろ過を停止する必要がない。このようにすることで、稼働率の向上、ＰＤＴを実施しないことによる運転シーケンスの簡素化、及び、ＰＤＴに必要な装置の省略等が実現される。本実施形態に係る浄化装置１は、ＰＤＴを実施可能に構成されてもよい。本実施形態に係るフィルタ評価方法に加えてＰＤＴが実施されることによって、フィルタ１０の健全性がより一層確実に担保され得る。その結果、より一層ロバストな水質管理が実現され得る。
（他の実施形態）
　本実施形態に係る浄化装置１の制御部３２又はフィルタ評価装置３０の制御部３２は、測定部２０からサンプルに含まれる微生物の測定結果を取得する。サンプルに含まれる微生物の測定は、測定部２０で実施されなくてもよい。例えば、サンプルに含まれる微生物の測定は、微生物の培養に基づく手法又は分子生物学的手法で実施されてもよい。
　制御部３２によるフィルタ１０の健全性の評価は、例えば、１日に１回以上の頻度で実行されてよい。言い換えれば、サンプルに含まれる微生物の測定は、１日に１回以上の頻度で実行されてよい。本実施形態に係る浄化装置１において、フィルタ１０の健全性の評価は、ろ過モードで動作しながら実行され得る。したがって、１日に１回以上の頻度で評価が実行されても、浄化装置１の稼働率が低下しにくい。
　本開示は、上述した実施形態で特定された構成に限定されず、特許請求の範囲に記載した開示の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。例えば、各ステップに含まれる機能等は、論理的に矛盾しないように再構成可能である。また、複数のステップを１つに組み合わせたり、１つのステップを分割したりすることが可能である。
　１　浄化装置
　１０　フィルタ（１３、１４：バルブ）
　１１、１５　貯水タンク
　１２　ろ過ポンプ
　２０　測定部（２１：バルブ）
　３０　フィルタ評価装置
　３２　制御部
　５１　逆洗ポンプ（５２、５３、５５：バルブ、５４：薬液、５６：廃液タンク）

Claims (6)

  1. 　フィルタでろ過された処理水に含まれる微生物の測定結果に基づいて前記フィルタの健全性を評価し、評価結果に関する情報を出力する制御部を備えるフィルタ評価装置。
  2. 　前記制御部は、前記フィルタのろ過性能に基づいて定められる所定値以上の粒径の微生物が前記処理水に含まれる場合、前記フィルタに関するアラームを出力する、請求項１に記載のフィルタ評価装置。
  3. 　前記制御部は、前記処理水に含まれる微生物として特定の種類の微生物が検出された場合、前記フィルタに関するアラームを出力する、請求項１又は２に記載のフィルタ評価装置。
  4. 　請求項１から３までのいずれか一項に記載のフィルタ評価装置と、前記フィルタと、前記フィルタでろ過された水に含まれる微生物を測定して測定結果を前記フィルタ評価装置に出力する測定部とを備える浄化装置。
  5. 　互いに並列に接続される複数の前記フィルタと、
    　前記測定部が前記互いに並列に接続される各フィルタの二次側が合流する配管から前記複数のフィルタでろ過された処理水をまとめて採取可能に構成されるバルブと
    を更に備える、請求項４に記載の浄化装置。
  6. 　フィルタでろ過された処理水に含まれる微生物の測定結果に基づいて前記フィルタの健全性を評価することと、
    　評価結果に関する情報を出力することと
    を含むフィルタ評価方法。
PCT/JP2022/005995 2021-03-26 2022-02-15 フィルタ評価装置、浄化装置、及びフィルタ評価方法 WO2022201978A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AU2022243654A AU2022243654A1 (en) 2021-03-26 2022-02-15 Filter evaluating device, purifying device, and filter evaluating method

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021-054161 2021-03-26
JP2021054161A JP2022151200A (ja) 2021-03-26 2021-03-26 フィルタ評価装置、浄化装置、及びフィルタ評価方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022201978A1 true WO2022201978A1 (ja) 2022-09-29

Family

ID=83396932

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2022/005995 WO2022201978A1 (ja) 2021-03-26 2022-02-15 フィルタ評価装置、浄化装置、及びフィルタ評価方法

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP2022151200A (ja)
AU (1) AU2022243654A1 (ja)
WO (1) WO2022201978A1 (ja)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08252440A (ja) * 1995-03-16 1996-10-01 Japan Organo Co Ltd 膜破損検出方法及び装置
JP2000046721A (ja) * 1998-07-31 2000-02-18 Yokogawa Electric Corp 水質管理装置
WO2008047926A1 (fr) * 2006-10-19 2008-04-24 Hirata Corporation Dispositif de suivi de filtrat et système de suivi de filtrat
JP2009000673A (ja) * 2007-05-24 2009-01-08 Metawater Co Ltd 浄水プロセスの監視装置及び監視方法
JP2010054335A (ja) * 2008-08-28 2010-03-11 Metawater Co Ltd 微生物計測方法
JP2015134327A (ja) * 2014-01-17 2015-07-27 株式会社日立製作所 分離膜面評価方法、水処理システムの制御方法、および水処理システム

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08252440A (ja) * 1995-03-16 1996-10-01 Japan Organo Co Ltd 膜破損検出方法及び装置
JP2000046721A (ja) * 1998-07-31 2000-02-18 Yokogawa Electric Corp 水質管理装置
WO2008047926A1 (fr) * 2006-10-19 2008-04-24 Hirata Corporation Dispositif de suivi de filtrat et système de suivi de filtrat
JP2009000673A (ja) * 2007-05-24 2009-01-08 Metawater Co Ltd 浄水プロセスの監視装置及び監視方法
JP2010054335A (ja) * 2008-08-28 2010-03-11 Metawater Co Ltd 微生物計測方法
JP2015134327A (ja) * 2014-01-17 2015-07-27 株式会社日立製作所 分離膜面評価方法、水処理システムの制御方法、および水処理システム

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022151200A (ja) 2022-10-07
AU2022243654A1 (en) 2023-10-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101370689B1 (ko) 역삼투막 여과 플랜트의 운전 방법, 및 역삼투막 여과 플랜트
JP5079372B2 (ja) 膜分離方法および膜分離装置
KR101462565B1 (ko) 해수담수화 장치의 역삼투막에 대한 실시간 막오염 포텐셜 감시방법 및 실시간 막오염 포텐셜 감시기능을 가지는 해수담수화장치
WO2014171400A1 (ja) 水系のスライム付着状況のモニタリング方法及びモニタリング装置
Fujioka et al. Integrity of reverse osmosis membrane for removing bacteria: New insight into bacterial passage
JP6056869B2 (ja) 逆浸透膜ろ過プラントの運転方法およびバイオフィルム形成モニタリング装置
WO2022201978A1 (ja) フィルタ評価装置、浄化装置、及びフィルタ評価方法
JP7103513B2 (ja) ろ過特性予測による造水装置の制御方法、造水装置のトラブル判定方法、造水装置、造水装置の運転プログラム、造水装置のトラブル判定プログラム、および記録媒体
JP3401541B2 (ja) 膜分離装置及びその運転方法
Kim et al. Comparative analysis of fouling mechanisms of ceramic and polymeric micro-filtration membrane for algae harvesting
JP2014193452A (ja) 有機性汚水の処理方法
JP2005262048A (ja) 上水配水管理システム
KR101766457B1 (ko) 막오염 지수 측정 장치
Chang et al. Correlating ultrafiltration membrane fouling with membrane properties, water quality, and permeate flux
JP2016221427A (ja) 水処理装置の運転方法
Johnson et al. Issues of operational integrity in membrane drinking water plants
JP2013233484A (ja) 膜モジュールを用いた膜ろ過装置及びろ過膜洗浄方法
CN112165984B (zh) 逆渗透系统的诊断装置
JP2003024938A (ja) 膜濾過システム及びその運転方法
Bian Assessment of Ultrafiltration Membrane Ageing in Full-Scale Water Treatment Facilities
TWI757581B (zh) 水處理裝置
JP2016190212A (ja) 分離膜ろ過プラントにおける分離膜の酸化リスク評価方法
JP2000093765A (ja) 膜濾過装置
WO2023127810A1 (ja) 分離膜モジュールの診断方法、分離膜モジュールの劣化診断装置
WO2018199093A1 (ja) 逆浸透膜プラント及び逆浸透膜プラントの運転方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22774778

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 18283991

Country of ref document: US

Ref document number: 2022243654

Country of ref document: AU

Ref document number: AU2022243654

Country of ref document: AU

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2022243654

Country of ref document: AU

Date of ref document: 20220215

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 11202307085R

Country of ref document: SG

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 22774778

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1