JP2003071256A

JP2003071256A - 膜洗浄方法及び被処理液の処理方法

Info

Publication number: JP2003071256A
Application number: JP2001261790A
Authority: JP
Inventors: Masanobu Okata; 政信大方
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2001-08-30
Filing date: 2001-08-30
Publication date: 2003-03-11

Abstract

(57)【要約】【課題】局所的な曝気過不足を防止し、分離膜の膜面
全体の均一洗浄を安定に維持することができる膜洗浄方
法等を提供する。【解決手段】処理装置１０は、膜モジュール２及び散
気装置７０が設置された処理槽１の上方に、処理槽１内
の被処理液Ｌ０の液面部Ｓの曝気状態を監視する監視装
置５が設けられたものである。監視装置５で撮像された
画像は、制御装置６へ出力され、画像の明暗処理によっ
て気泡の有無が判別される。そして、この判別結果から
散気ユニット７に対応する仮想領域単位での曝気量が取
得され、これに基づいて曝気量の過不足があったときに
曝気量の調整が行われる。その結果、局所的な曝気量の
過少が適正化されて均一な膜洗浄を達成することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被処理液の膜分離
に供される分離膜（ろ過膜）を洗浄するための膜洗浄方
法、及び、その方法を用いた被処理液の処理方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】固形物、粒子状物質等を含む被処理液
（水）の浄化処理、種々の固液分離、液液分離等には、
膜分離によるろ過処理が広く用いられており、ろ過精度
（ろ別サイズ）に応じて種々の分離膜が適用される。分
離膜としては、例えば、精密ろ過（ＭＦ）膜、限外ろ過
（ＵＦ）膜、ナノフィルトレーション（ＮＦ）膜、逆浸
透（ＲＯ）膜等が挙げられる。これらの分離膜の性状・
形状は、用途に応じて多岐にわたり、特に、大量の被処
理液を生物処理しながら継続的に膜分離するような浄化
処理では、例えば、複数の膜エレメントが集合配置され
た膜モジュールが多段に設けられることが多い。

【０００３】このような膜分離では、その膜分離能つま
りろ過性能を長期にわたって良好に維持すべく、分離膜
表面に付着又は堆積したろ過残渣である固形分等が適宜
洗浄される。近年、浄化処理においては、処理済水（浄
水）水質の更なる向上が望まれている。また、浄水だけ
でなく、精密機器や半導体の製造に用いる洗浄液（水）
に含まれる粒子状物質の更なる低減も切望されている。
このような要求に対し、ろ過精度の高いＵＦ膜、ＮＦ
膜、ＲＯ膜等のクロスフローろ過が可能な高性能膜が広
く採用され、これに伴い、膜洗浄の重要性が一層高まっ
ている。

【０００４】従来、分離膜の洗浄方法としては多くの方
法が実用化或いは提案されており、大別すると；（１）逆洗によりろ過抵抗を回復させる方法、（２）分
離膜表面を界面活性剤等の洗浄液を用いて洗浄する方
法、（３）分離膜の下方より曝気を行って分離膜表面の
付着物又は堆積物を剥離・除去する方法、等が挙げられ
る。これらのなかでも、上記（３）に示す曝気洗浄方法
は、好気性雰囲気下で生物処理を行いながら膜分離を行
う処理槽の場合、散気装置を膜洗浄に兼用することがで
き、しかも、必ずしも薬液が要らないこともあり、簡便
性及び洗浄性に優れている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】通常、曝気洗浄による
膜洗浄は、分離膜又はそれを有する膜モジュールの下方
に設置した単数又は複数の散気ユニット、或いは、多孔
管（散気管）等で構成される散気装置から空気等を放出
させ、気泡を分離膜表面に接触させることにより行うの
が一般的である。また、被処理液を好気性雰囲気下で活
性汚泥により生物処理し、膜分離と組合わせて処理済水
（浄水）を得る方法は広く行われており、このような方
法では、分離膜又は膜モジュール全体のろ過抵抗を十分
に低く保持してろ過性能を良好に維持する必要がある。
このために、均一な曝気状態を実現すべく、膜モジュー
ルの構成、形状等、又は、曝気を行うための散気装置の
台数、気泡の整流器等が、被処理液の処理条件や処理槽
によって適宜設定される。

【０００６】しかし、このような曝気条件を達成するよ
うに装置設計及び調整を行っても、実際の被処理液の処
理においては、種々の要因が複合し、曝気状態が短期又
は長期の経時的に変化したり、場合によっては、散気装
置の一部からの気泡の放出が不足したり或いは停止する
おそれもある。こうなると、局所的な曝気不足が生じる
ことにより、分離膜やその膜モジュールの均一洗浄が困
難となり、全体的なろ過抵抗の増大を招いてしまい、結
果として被処理液の処理効率が低下するおそれがある。

【０００７】そこで、本発明は、このような事情に鑑み
てなされたものであり、局所的な曝気過不足を防止し、
分離膜の膜面全体の均一洗浄を安定に維持することがで
きる膜洗浄方法を提供することを目的とする。また、本
発明の膜洗浄方法を用いることにより、所望の膜分離性
能を長期にわたって安定に維持でき、処理効率の低下を
抑止できる被処理液の処理方法を提供することを目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明による膜洗浄方法は、被処理液が供給される
処理槽に浸漬された分離膜を曝気洗浄する方法であっ
て、処理槽内の被処理液に、分離膜を有する膜分離部の
略下方から曝気する曝気工程と、曝気が行われている被
処理液の液面部における曝気状態を被処理液の外部から
監視し、液面部における曝気量及び／又は曝気量分布を
取得する監視工程と、監視工程で取得した曝気量（曝気
風量）及び／又は曝気量分布に基づいて、膜分離部の一
部叉は全部に対する曝気量を調整する調整工程とを備え
ることを特徴とする。

【０００９】このような膜洗浄方法においては、曝気工
程において、処理槽内に浸漬された膜分離部の略下方か
ら曝気を行うと、膜分離によって膜面に付着・堆積した
ろ過残渣や固形分と気泡とが接触し、主として機械的な
作用によって膜面上の付着物が剥離・除去され、これに
より膜面の曝気洗浄が行われる。その後、気泡は、膜分
離部を通過し、被処理液の液面部へ達して気相へ放出さ
れる。こうして、液面部には気泡が連続供給され、バブ
リング状態つまり曝気状態が定常的に形成される。液面
のこのような曝気状態は、被処理液の外部（外方）から
観測可能である。

【００１０】上述の如く、膜分離部の構成、形状等、又
は、曝気を行うための散気装置の台数等は、被処理液の
処理条件や処理槽によって適宜設定され、膜分離部全体
を均一に曝気洗浄することが望ましいが、ときには曝気
の偏りが生じたり、万一の場合、散気装置の一部から散
気が減少又は停止することも考えられる。こうなると、
被処理液の液面部の曝気量に局所的な差異（過不足）が
生じ得る。

【００１１】そこで、監視工程を実施して液面部の曝気
状態を観察・監視し、その平面的な曝気量分布を取得す
ることにより、曝気量の差異が生じたことやその偏向
（偏在）の程度が検知される。また、液面部全体にわた
る曝気量を取得することにより、膜分離部への全体的な
曝気量の過不足が検知される。なお、全体の曝気量は、
曝気量分布を積分（積算）することによっても求め得
る。

【００１２】そして、調整工程を実施して、監視工程で
取得した液面部の曝気量分布に基づいて、例えば、膜分
離部において曝気量が相対的に少ない又は多い一部の部
位への気泡供給量を加減して曝気量を調整する。これに
より、膜分離部全体を均一に曝気洗浄でき、さらに、そ
の均一な洗浄状態を維持することができる。また、液面
部全体の曝気量を所望に加減することが可能となる。

【００１３】より具体的には、監視工程が、液面部の外
部から液面部を撮像する撮像ステップと、撮像ステップ
で得た画像を仮想的な所定数の領域に分割する領域分割
ステップと、撮像ステップで得た画像の画像情報を数値
化し、該数値情報に基づいてその画像における気泡の有
無を判別する気泡判別ステップと、気泡の有無の判別結
果に基づいて、上記領域全体にわたる曝気量及び／又は
曝気量分布を取得する曝気量取得ステップと、曝気量及
び／又は曝気量分布から、膜分離部における上記各領域
に対応する部位への曝気量の調整量を算定する調整量算
定ステップとを有しており、調整工程においては、その
調整量に基づいて膜分離部の一部叉は全部に対する曝気
量を調整すると好ましい。

【００１４】なお、領域分割ステップと気泡判別ステッ
プとは、いずれを先に実施してもよく、或いは、並行し
て同時に実施してもよい。また、「画像情報」とは、画
像上の位置情報、及び、各位置における色、色相、明
度、輝度、彩度等の色調に関する情報、或いは、かかる
色調の分布に関する情報をいう。

【００１５】このようにすれば、被処理液の液面部を撮
像することにより、液面部の曝気状態を非接触で監視で
きると共に、得られた画像を画像処理することにより、
仮想的な領域単位の曝気量分布、及び／又は、全領域に
おける曝気量を取得できる。また、仮想領域への分割数
は特に限定されず、例えば、曝気を行うための散気装置
が複数の散気ユニットで構成される場合に、散気ユニッ
ト数に応じた分割数とすれば、散気ユニット単位の曝気
量分布が得られ得る。さらに、曝気量及び／又は曝気量
分布に基づいてその曝気量の調整量（つまり加減量）を
算定するので、曝気量の調整を確実且つ簡便に実施でき
る利点がある。

【００１６】また、気泡判別ステップにおいては、画像
情報として画像上の明度又は輝度の情報を用いると好適
である。ここで、発明者の知見によれば、曝気状態にあ
る液面部の撮像画像をグレースケールで表示したとき
に、画像上の明度が気泡の有無（存否）によって異なる
こと、具体的には、気泡が存在する画像部分の明度が、
気泡がない部分に比して大きい（白色の度合が高い）傾
向にあることが確認された。さらに、曝気量の過少に応
じて画像上の明暗の面積比率が異なること、つまり、画
像上の‘明るい’部分の面積と曝気量との間に相関関係
が存在することが確認された。

【００１７】すなわち、画像上の気泡を‘明暗’によっ
て判別でき、その結果、例えば気泡が存在するエリアの
面積から気泡量ひいては曝気量を求め得る。また、画像
処理で扱うカラーモデルによっては、明度のみならず輝
度によっても気泡の判別を行い得る。例えば、汎用のＲ
ＧＢモデル（モード）での処理では、明暗を明度で規定
でき、或いは、黒白を輝度の階調で表現し得る汎用のＬ
^*ａ^*ｂモデル（ＹＣｂＣｒモデル）等では輝度による明
暗の規定が可能である。また、元の撮像画像がグレース
ケールの場合も同様であって、例えば、黒から白までの
明度を０〜２５６階調の数値としたり、百分率（％）の
数値としたり、モノクロ二階調の数値するといった汎用
手法を採用できる。

【００１８】一層具体的には、例えば、まず、膜洗浄方
法の実施に先立って、曝気状態にある液面部の画像を取
得し、気泡の有無による明度又は輝度の境界値若しくは
その範囲又はしきい値（以下、これらをまとめて「判別
用設定値」という）を予め設定しておき、気泡判別ステ
ップにおいて、数値化した画像上の明度又は輝度（以
下、「明度等実測値」という）と判別用設定値とを比較
演算する。気泡実測値は、画像上の例えばピクセル単位
で数値化し、ピクセル毎に比較演算を行う。

【００１９】このとき、気泡実測値が判別用設定値より
‘明るい’（白い）値の場合に気泡部分と判別し、逆に
‘暗い’（黒い）値の場合には気泡部分ではないと判別
できる。殊に、二値化処理を採用した場合には、白又は
黒による気泡の判別が可能であり、より簡便な処理とな
る。そして、曝気量取得ステップにおいて、気泡ありと
判別されたピクセル数を領域単位又は全領域にわたって
積算し、得られた積算値を気泡量すなわち曝気量とみな
し、又は、積算値に所定のファクターを乗ずる等の補正
を行って曝気量を算出できる。

【００２０】さらに、調整量算定ステップにおいては、
各領域に対して得られた曝気量の実測値と、予め設定し
ておいた曝気量の設定値、又は、各領域に対して得られ
た曝気量の平均値との差分に応じて曝気量の調整量を算
定するとより好ましい。

【００２１】このようにすれば、各領域の曝気量の実測
値が曝気量の設定値又は平均値を下回る場合には、その
領域への曝気量が増大するような調整量とし、逆に前者
が後者を上回る場合には、その領域への曝気量が減少す
るような調整量が算定される。この調整量は、曝気量の
実測値に基づく差分に応じて算定され、この調整量に従
って、膜分離部における当該領域に対応する部位への曝
気量を加減することにより、膜分離部全体に対する曝気
洗浄の均一化を促進でき、且つ、曝気量の制御をより簡
便且つ確実に行い得る。

【００２２】またさらに、撮像ステップにおいては、液
面部を連続的又は断続的に撮像し、領域分割ステップ及
び／又は気泡判別ステップにおいては、画像として撮像
ステップで得た複数の画像からサンプリングした複数の
画像を用いると有用である。

【００２３】被処理液の液面部の曝気状態は、通常、時
々刻々と変化し、監視工程においては、連続的又は断続
的に監視を行うことが望ましい。この場合、ある瞬間に
おける一つの画像を処理して気泡の判別ひいては曝気量
を求めると、場合によっては、経時的に一定しない液面
部の状態を正確に把握し難いことがある。

【００２４】これに対し、液面部を連続的又は断続的に
撮像して得られた画像から例えば一定の時間間隔で複数
の画像をサンプリングしたものを領域分割ステップ及び
／又は気泡判別ステップで用いることにより、液面部に
おける曝気量の時間平均値が得られる。よって、液面部
の曝気状態をより正確に且つ実態により即して把握する
ことができる。また、画像サンプリングの時間間隔を短
縮することにより、曝気量を実時間に近い状態で調整す
ることが可能となる。

【００２５】また、本発明の膜洗浄方法を有効に実施す
るための装置として、被処理液が供給される処理槽内に
設けられた分離膜を有する膜分離部を曝気洗浄するため
の装置であって、膜分離部の略下方に設置され処理槽内
の被処理液に曝気する曝気部と、被処理液の外部に設け
られ曝気が行われている被処理液の液面部における曝気
状態を監視し、且つ、液面部における曝気量及び／又は
曝気量分布を取得する監視部と、曝気部と監視部とに接
続されており、監視部で取得した曝気量及び／又は曝気
量分布に基づいて、膜分離部の一部叉は全部に対する曝
気量を調整する調整部とを備えるものを用いると好適で
ある。

【００２６】さらには、監視部が、液面部の外部からそ
の液面部を撮像する撮像部を有しており、且つ、撮像部
により得た画像を画像処理し、その画像における気泡の
有無を判別し、判別結果に基づいて液面部における曝気
量及び／又は曝気量分布を取得するものであると好適で
ある。

【００２７】また、本発明による被処理液の処理方法
は、本発明の膜洗浄方法を用いて好適なものであり、被
処理液を活性汚泥により生物処理する方法であって、活
性汚泥を含み且つ分離膜を有する膜分離部を備える処理
槽に被処理液を供給する供給工程と、本発明による膜洗
浄方法を実施しながら、膜分離部による被処理液の膜分
離を行う処理工程とを備えることを特徴とする。

【００２８】さらに、本発明の被処理液の洗浄方法を有
効に実施するための装置としては、被処理液が活性汚泥
により生物処理され且つ分離膜により膜分離されるもの
であって、活性汚泥を含み且つ被処理液が供給される処
理槽と、処理槽内に配置されており分離膜を有する膜分
離部と、上述した本発明の膜洗浄方法を有効に実施する
ための膜洗浄装置とを備えるものを用いると有用であ
る。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
詳細に説明する。なお、同一の要素には同一の符号を付
し、重複する説明を省略する。また、上下左右等の位置
関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づ
くものとする。また、図面の寸法比率は、図示の比率に
限られるものではない。

【００３０】図１は、本発明による膜洗浄方法を有効に
実施するための膜洗浄装置を備える被処理液の処理装置
の好適な一実施形態の構成を模式的に示す断面図であ
り、図２は図１におけるII−II線断面図である。処理装
置１０は、被処理液Ｌ０の生物処理と膜分離を並行して
実施するための浸漬型膜分離装置であり、処理槽１内
に、浸漬平膜等の分離膜を複数有する膜モジュール２
（膜分離部）が設けられたものである。

【００３１】この膜モジュール２は、処理槽１の外部に
設けられたろ過ポンプ３に接続されている。また、処理
槽１の底部には、電動制御弁８が設けられた配管を介し
て送風機４に接続された散気装置７０（曝気部）が設置
されている。散気装置７０は、所定の間隔で複数の散気
ユニット７が併設されたものであり、同方向に配置され
た複数の散気ユニット７が設けられた各配管ラインにそ
れぞれ電動制御弁８が配設されている（図２参照）。各
散気ユニット７は、多数の微細孔を有しており、処理槽
１内の被処理液Ｌ０に多数の気泡Ｋが放出され、膜モジ
ュール２の全体に対して曝気されるようになっている。

【００３２】また、各電動制御弁８には、被処理液Ｌ０
の液面部Ｓを臨むように処理槽１の上方に設置された監
視装置５（監視部）に接続された制御装置６が接続され
ている。監視装置５は、ＴＶカメラ等の撮像部を有して
おり、液面部Ｓの全体を撮像するものである。撮像部に
は、例えば、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の複数の画素を有する
撮像センサー等が採用される。撮像された画像は制御装
置６に出力される。

【００３３】制御装置６は、後述するように、撮像され
た画像の記録、処理等を行うものであり、処理結果に基
づく弁開度信号を電動制御弁８へ出力するものである。
そして、電動制御弁８の弁開度に応じて散気装置７０か
ら放出される気泡量が調整されるようになっている。こ
のように、制御装置６及び電動制御弁８から調整部が構
成されており、この調整部、監視装置５及び散気装置７
０から膜洗浄装置が構成されている。

【００３４】図３は、本発明による膜洗浄方法を有効に
実施するための他の膜洗浄装置を備える被処理液の処理
装置に係る他の実施形態の要部を模式的に示す斜視図
（一部構成図）である。処理装置２０は、各散気ユニッ
ト７と、その散気ユニット７が接続された配管に設置さ
れた電動制御弁８との間に電動制御弁Ｖ_ijが設けられた
こと以外は、図１及び２に示す処理装置１０と同様に構
成されたものである。

【００３５】また、制御装置６は、入出力インターフェ
イス６１と、これに接続された記憶・演算部６３とを備
えており、各電動制御弁Ｖ_ij及び監視装置５が入出力イ
ンターフェイス６１に接続されている。監視装置５で取
得された撮像画像は入出力インターフェイス６１を通し
て記憶・演算部６３に入力され、記憶・演算部６３によ
る処理信号（後述する弁開度の調節信号）が入出力イン
ターフェイス６１を通して各電動制御弁Ｖ_ijへ出力され
る。このように、制御装置６及び電動制御弁Ｖ _ijから調
整部が構成されており、この調整部、監視装置５及び散
気装置７０から膜洗浄装置が構成されている。

【００３６】このように構成された処理装置２０を用い
た本発明による膜洗浄方法及び被処理液の処理方法の一
例について説明する。ここで、図４は、本発明による被
処理液の処理方法における膜洗浄方法の具体的な手順の
一例を示すフロー図である。また、図５は、液面部Ｓに
おける曝気状態を模式的に示す平面図である。

【００３７】処理装置２０の運転を開始し、まず、被処
理液Ｌ０を処理槽１内に供給する（供給工程）。被処理
液Ｌ０の所定量が貯留され、膜モジュール２が被処理液
Ｌ０中に浸漬された状態で、送風機４から送風し、電動
制御弁８，Ｖ_ijを所定の開度で開放して散気装置７０か
らの曝気を開始する（ステップＷ１；曝気工程）。これ
により、被処理液Ｌ０の曝気攪拌が行われ、活性汚泥に
よる被処理液Ｌ０の好気性処理が行われる。それと共
に、ろ過ポンプ３を運転し、被処理液Ｌ０を定常的に連
続供給しながら膜モジュール２による膜分離を行い、処
理済液Ｌ１を処理槽１の外部へ排出する。処理済液Ｌ１
は、必要に応じて他の処理が施され得る。

【００３８】このとき、膜分離に伴って膜モジュール２
の膜面には、ろ過残渣である固形分等が付着・堆積する
が、散気装置７０からの曝気により、気泡と付着物とが
接触して付着物が剥離・除去され、被処理液Ｌ０の好気
性処理（生物処理）と同時に分離膜の膜洗浄が行われ
る。

【００３９】一方、散気装置７０の運転とともに、監視
装置５を運転して被処理液Ｌ０の液面部Ｓの監視を開始
し（ステップＳ１）、液面部Ｓを上方から一定時間ｔ
（例えば、秒単位、分単位等）撮像する（ステップＳ
２；撮像ステップ）。液面部Ｓの撮像は、例えば、連続
的又は断続的に動画を取得してもよく、又はストロボ撮
影のように静止画を連続的又は断続的に取得してもよ
い。次に、かかる撮像画像のデータを制御装置６へ入力
し、撮像画像のサンプリングを行なって複数のサンプリ
ング画像αｎを得る（ステップＳ３）。

【００４０】次いで、各サンプリング画像αｎについ
て、例えばピクセルＰ単位で明度、輝度、色相等の情報
を数値化するとともに、各ピクセルについて位置情報を
割り当てる（ステップＳ４）。ここでは、各ピクセルＰ
_lm（添字ｌ，ｍはピクセルの二次元位置情報を示す）に
対し、ＲＧＢモードでの画像上の明暗つまり明度Ｍによ
る画像処理を行う場合の例について説明する。また、各
サンプリング画像αｎにおける各ピクセルＰ_lmの明度Ｍ
を時間積分し（具体的には、全サンプリング画像αｎの
情報を積算し）、時間ｔで除して平均値を算出する（ス
テップＳ４）。これにより、液面部Ｓの撮像時間ｔにお
ける撮像画像の明度Ｍの時間平均値を得る。

【００４１】次に、得られた明度Ｍの時間平均値と各ピ
クセルＰ_lmの位置情報とから、明度Ｍの二次元分布情報
が抽出された画像の再構成を行う（ステップＳ５）。さ
らに、この再構成画像を、散気ユニット７の設置部位に
対応する仮想領域に分割する（ステップＳ６；領域分割
ステップ）。具体的には、例えば、図５に示す如く、液
面部Ｓの上方から見て個々の散気ユニット７がそれぞれ
包含されるような平面的な領域Ｒ_ij（添字ｉ，ｊは、仮
想領域の二次元位置を示す）に仮想的に分割する。

【００４２】次に、各領域Ｒ_ijにおける気泡の判別、及
び、その判別結果から気泡量ひいては曝気量を算出する
（ステップＳ７；気泡判別ステップと曝気量取得ステッ
プとを兼ねる）。気泡の判別においては、まず、各ピク
セルＰ_lmの明度を二値化する。通常、ＲＧＢモードで
は、０〜２５５の範囲内の数値とされており、予め記憶
・演算部６３に記憶させておいた明暗（白黒）の判別用
設定値と、各ピクセルＰ _lmの明度等実測値とを比較し、
判定値以上の場合、‘０：白’とし、判定値を上回る場
合、‘１：黒’とする。

【００４３】次に、各領域Ｒ_ij内の０値を有するピクセ
ル数を積算し、ピクセル総数で規格化して各領域Ｒ_ijの
気泡量の指数を得る。この指数に、領域Ｒ_ijの配置、散
気ユニット７の送風機４からの距離、等を考慮したファ
クターを補正して曝気量の指数Ｄ_ijを得る。こうして、
各領域Ｒ_ij単位での曝気量分布を取得し、これらを積算
すれば全領域Ｒａにわたる曝気量を取得することができ
る。

【００４４】さらに、全領域Ｒａについて各領域Ｒ_ijの
曝気量指数Ｄ_ijを積算した値を領域数（ｉ×ｊ）で除し
て曝気量指数の平均値Ｄavを算出する（ステップＳ
８）。次いで、各曝気量指数Ｄ_ijとそれらの平均値Ｄav
を比較し、両者の差異を判定し、必要であれば曝気量の
調整量を算定する（ステップＳ９；調整量算定ステッ
プ）。判定にあたっては、両者の差分を算出し、その差
分の絶対値が所定の許容量を超える場合にその差分に応
じた曝気量の調整量を算定する。

【００４５】具体的には、例えば、差分値とそれに対応
する曝気量の調整量との対応関係（テーブル、換算式
等）を記憶・演算部６３に記憶させ或いは入力し、実際
に計算された差分値から調整量を算定するといった方法
が挙げられる。得られた調整量に相当する弁開度の調節
信号を記憶・演算部６３から入出力インターフェイス６
１を通して該当する電動制御弁Ｖ_ijに出力する。これよ
り、弁開度が調節され、電動制御弁Ｖ_ijを有するライン
上の散気ユニット７からの散気量が調整される。その結
果、領域Ｒ_ijにおける曝気量を調整することができる
（ステップＷ２；調整工程）。

【００４６】一方、曝気量指数Ｄ_ijとそれらの平均値Ｄ
avとの差分が許容量以内であれば、全領域Ｒａについて
ステップＳ９を繰り返し、さらに、散気装置７０の運転
期間中、ステップＳ２〜Ｓ９を繰り返し、その後、膜モ
ジュール２の洗浄及び被処理液Ｌ０の生物処理を終了す
る。このように、ステップＳ１〜Ｓ９から監視工程が構
成され、ステップＳ１〜Ｓ９及びステップＷ１，Ｗ２か
ら処理工程が構成されている。

【００４７】このように構成された処理装置２０及びこ
れによる膜洗浄方法並びに被処理液の処理方法によれ
ば、監視装置５により被処理液Ｌ０の液面部Ｓの全体を
非接触方式で監視し、制御装置６により撮像画像を処理
して気泡の有無を判別し、かかる判別結果に基づいて一
定時間経過後の液面部Ｓにおける曝気量及び領域Ｒ_ij単
位の曝気量分布を取得する。

【００４８】これにより、液面部Ｓにおける曝気状態の
推移を把握でき、局所的な曝気量の過少判定を行うこと
ができる。そして、曝気量の過少が生じている領域Ｒ_ij
に対応する散気ユニット７の曝気量を調整し、これによ
り曝気量の過少を適正化して液面部Ｓにおける曝気量を
平均化することができる。したがって、膜モジュール２
全体に対する曝気風量が均一化され、均一な曝気洗浄を
達成することができる。

【００４９】また、このような曝気量の調整を行う膜洗
浄を、散気装置７０の運転期間中つまり被処理液Ｌ０の
好気性処理の実施中に連続的に又は断続的に行うことに
より、均一な膜洗浄を安定に維持できる。よって、処理
装置２０の膜分離性能を長期にわたって安定に発揮させ
ることが可能となり、被処理液Ｌ０の処理効率が低下し
てしまうことを有効に抑止できる。

【００５０】さらに、気泡の有無を画像の明暗、すなわ
ち明度又は輝度によって簡易に判別できるので、複雑な
画像処理が不要である。よって、アルゴリズムが簡素化
されて処理時間が過度に増大することを防止できる。そ
の結果、曝気量を実時間でフィードバック制御し易くな
り、均一洗浄を一層確実に達成することができる。

【００５１】さらにまた、制御装置６による画像処理に
おいて、液面部Ｓの撮像画像を散気ユニット７に応じた
領域Ｒ_ijに仮想分割し、その領域Ｒ_ij単位の曝気量分布
を取得するとともに、散気ユニット７毎に設けた電動制
御弁Ｖ_ijの弁開度調節によって散気ユニット７毎の散気
量を調整できるので、膜洗浄の均一性が一層高められ
る。

【００５２】また、液面部Ｓを連続的又は断続的に撮像
して得られた画像からサンプリングした複数の画像を用
いて液面部Ｓにおける曝気量の時間平均値を算出するの
で、液面部Ｓの曝気状態をより正確に且つ実態に即して
把握することができる。したがって、膜モジュール２全
体の均一洗浄をより的確に実現し易くなる。また、画像
サンプリングの時間間隔又は撮像時間ｔを短縮すれば、
より実時間処理に近い状態で曝気量制御を行うことがで
きる。

【００５３】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れるものではなく、例えば、処理装置１０を用いて上述
した手順（図４参照）と略同等の膜洗浄を実施すること
ができる。この場合には、曝気量の調整は、電動制御弁
８に対応する配管ライン上の散気ユニット７群単位とな
る。また、ステップＳ２〜Ｓ９における画像処理及び数
値処理の具体的な手法は、一般的に用いられる他のアル
ゴリズム、処理フローを適用することもでき、気泡の有
無を明度や輝度による明暗処理で行う場合の手順は特に
上述したものに限定されない。例えば、ステップＳ６の
領域分割をステップＳ４の画像情報の数値化等の前に実
施してもよい。

【００５４】さらに、領域Ｒ_ijの分割数は図示に限定さ
れない。またさらに、明度又は輝度以外の画像処理パラ
メータを用いてもよく、例えば、カラー画像を用いて、
気泡形状について一般的なパターニング処理を行って気
泡を判別してもよい。加えて、気泡の判別精度を高める
べく、監視装置５の撮像部に種々の撮像用フィルターを
装備してもよい。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の膜洗浄方
法によれば、被処理液の液面部の曝気状態が外部から監
視され、液面部における曝気量及び／又は曝気量分布に
基づいて曝気量の調整が行われるので、局所的な曝気量
の過不足を防止し、分離膜の膜面全体の均一洗浄を安定
に維持することができる。また、本発明による被処理液
の処理方法によれば、本発明の膜洗浄方法を用いること
により、所望の膜分離性能を長期にわたって安定に維持
でき、被処理液の処理効率の低下を抑止することが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による膜洗浄方法を有効に実施するため
の膜洗浄装置を備える被処理液の処理装置の好適な一実
施形態の構成を模式的に示す断面図である。

【図２】図１におけるII−II線断面図である。

【図３】本発明による膜洗浄方法を有効に実施するため
の他の膜洗浄装置を備える被処理液の処理装置に係る他
の実施形態の要部を模式的に示す斜視図（一部構成図）
である。

【図４】本発明による被処理液の処理方法における膜洗
浄方法の具体的な手順の一例を示すフロー図である。

【図５】液面部における曝気状態を模式的に示す平面図
である。

【符号の説明】

１…処理槽、２…膜モジュール、３…ろ過ポンプ、４…
送風機、５…監視装置（監視部）、６…制御装置（調整
部）、７…散気ユニット、８，Ｖ_ij…電動制御弁（調整
部）、１０，２０…処理装置（被処理液の処理装置）、
７０…散気措置（曝気部）、Ｌ０…被処理液、Ｒ_ij…領
域、Ｓ…液面部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4D006 GA02 HA93 JA31A JA52A KC02 KC14 KE01Q KE30P PA01 PB08 PB24 PC62 4D028 BC17 BD17 5B057 BA11 CA01 CA02 CA08 CA16 CB01 CB02 CB06 CB08 CB16 CE12 DA02 DA11 DB05 DB06 DB08 DB09 DC22 DC25 DC36 5L096 AA02 AA03 AA06 BA03 CA02 DA02 EA43 FA32 FA35 FA59 GA40 GA41 GA51

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被処理液が供給される処理槽に浸漬され
た分離膜を曝気洗浄する膜洗浄方法であって、前記処理槽内の前記被処理液に前記分離膜を有する膜分
離部の略下方から曝気する曝気工程と、前記曝気が行われている該被処理液の液面部における曝
気状態を前記被処理液の外部から監視し、該液面部にお
ける曝気量及び／又は曝気量分布を取得する監視工程
と、前記監視工程で取得した曝気量及び／又は曝気量分布に
基づいて、前記膜分離部の一部叉は全部に対する曝気量
を調整する調整工程と、を備える膜洗浄方法。
【請求項２】前記監視工程が、前記液面部の外部から
該液面部を撮像する撮像ステップと、前記撮像ステップで得た画像を仮想的な所定数の領域に
分割する領域分割ステップと、前記撮像ステップで得た画像の画像情報を数値化し、該
数値情報に基づいて該画像における気泡の有無を判別す
る気泡判別ステップと、前記気泡の有無の判別結果に基づいて、前記領域全体に
わたる曝気量及び／又は曝気量分布を取得する曝気量取
得ステップと、前記曝気量及び／又は前記曝気量分布から、前記膜分離
部における前記各領域に対応する部位への曝気量の調整
量を算定する調整量算定ステップと、を有しており、前記調整工程においては、前記調整量に基づいて前記膜
分離部の一部叉は全部に対する曝気量を調整する、こと
を特徴とする請求項１記載の膜洗浄方法。
【請求項３】被処理液を活性汚泥により生物処理する
被処理液の処理方法であって、前記活性汚泥を含み、且つ、分離膜を有する膜分離部を
備える処理槽に前記被処理液を供給する供給工程と、請求項１〜５のいずれか一項に記載の膜洗浄方法を実施
しながら、前記膜分離部による前記被処理液の膜分離を
行う処理工程と、を備える被処理液の処理方法。