JP5431474B2 - ろ過方法及び膜ろ過装置 - Google Patents

Description

本発明は、上水、工業用水、河川水、湖沼水、地下水、貯水、下水二次処理水、下水、排水等を処理する圧力を駆動力として膜モジュールを用いてろ過するろ過方法及び膜ろ過装置に関する。

圧力を駆動力とする液体の膜ろ過には原水側加圧ろ過とろ過水側減圧ろ過の２つがある。原水側加圧ろ過は膜の原水側を加圧し、ろ過水側を通常大気圧に開放することで膜の原水側とろ過水側に圧力差（膜差圧）を生じさせてろ過する方法である。他方、ろ過水側減圧ろ過は膜の原水側を通常は大気圧に開放し、ろ過水側を減圧することで膜差圧を生じさせてろ過する方法である。

上記のような方法で、原水を膜でろ過すると、原水中の懸濁物質や使用する膜の細孔径以上の大きさの物質が膜で阻止されて濃度分極やケーク層を形成すると同時に、細孔を閉塞させろ過抵抗を増大させる（以下、「膜汚染する」と記し、膜汚染の原因となる物質を、「膜汚染原因物質」と記す。）ため、一定の膜ろ過流量（膜ろ過流束）の運転を継続するうちに膜差圧が上昇していく。膜差圧が上昇すると薬品洗浄が必要になるが、薬品洗浄の回数はコスト、環境負荷の双方を鑑みて少ないことが好ましい。つまり膜ろ過運転の継続に当たり、膜ろ過流束を長期間一定量に確保したまま、膜差圧の上昇を抑制することが望ましい。

膜差圧の上昇を抑制する手段として、膜間流路内に供給される液を循環ポンプの圧力で循環して膜洗浄すると共に、該液を、吸引ポンプを用いてろ過膜を介してろ過水を取り出す膜処理方法が、特開平１１−３００１６８号公報に記載されている。
特開平１１−３００１６８号公報

しかしながら、特開平１１−３００１６８号公報に記載の従来の膜処理方法では、ろ液を取り出す動力が吸引ポンプの吸引力に依存し、循環ポンプの圧力に実質的に依存しないため、膜汚染により膜差圧上昇が起こった場合、設計のろ過流束を確保できない虞があった。

本発明は、設計した膜ろ過流束を確保したまま、膜差圧の上昇を抑制し、長時間安定したろ過運転を継続できるろ過方法及び膜ろ過装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明は、
（１）膜モジュールに対して圧力を駆動力とするろ過運転を実行することにより、原水をろ過してろ過水を得るろ過方法であって、前記ろ過運転は、原水側加圧ろ過と、ろ過水側減圧ろ過と、前記原水側加圧ろ過及び前記ろ過水側減圧ろ過を組み合わせた複合ろ過との三態様からなり、原水側水質を測定し、測定値に応じて、前記三態様のうちのいずれか一のろ過から他のろ過に切り替えることを特徴とするろ過方法。
（２）前記測定値は、前記原水側水質から算出される膜汚染原因物質の濃度を表す特性値Ｘであり、前記特性値Ｘが、予め設定した閾値を下回る場合には前記原水側加圧ろ過を行い、前記特性値Ｘが前記閾値を上回る場合には、前記原水側加圧ろ過から前記複合ろ過に切り替えることを特徴とする上記（１）のろ過方法。
（３）前記特性値Ｘは、原水側濁度Ａ（度）及び原水側全有機炭素量（ｍｇ／Ｌ）の少なくとも一方から算出されることを特徴とする上記（２）のろ過方法。
（４）前記原水側濁度がＡ（度）、原水側全有機炭素量がＢ（ｍｇ／Ｌ）である場合に、前記特性値Ｘは、Ｘ＝Ａ＋Ｂで算出されることを特徴とする上記（３）のろ過方法。
（５）前記ろ過運転と、前記膜モジュールのろ過水側から原水側へ送液する逆洗と前記膜モジュールに対する気体洗浄とを同時に行う逆洗運転とを交互に繰り返すことを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれか一のろ過方法。
（６）逆洗運転を行う場合には、ろ過水側から加圧した加圧逆洗を行うことを特徴とする上記（５）のろ過方法。
（７）逆洗運転を行う場合には、原水側を減圧した減圧逆洗を行うことを特徴とする上記（５）のろ過方法。
（８）逆洗運転を行う場合には、ろ過水側から加圧した加圧逆洗と原水側を減圧した減圧逆洗とを組み合わせた複合逆洗を行うことを特徴とする上記（５）のろ過方法。
（９）ろ過水側から加圧した加圧逆洗と、原水側を減圧した減圧逆洗と、ろ過水側から加圧した加圧逆洗と原水側を減圧した減圧逆洗とを組み合わせた複合逆洗とのいずれか一の逆洗を選択可能であり、逆洗運転を行う場合には、加圧逆洗と、減圧逆洗と、複合逆洗のいずれか一の逆洗を選択することを特徴とする上記（５）のろ過方法。
（１０）圧力を駆動力とする膜モジュールを備えた膜ろ過装置であって、前記膜モジュールの原水側圧力を調整する第１の調圧手段と、前記膜モジュールのろ過水側圧力を調整する第２の調圧手段と、前記膜モジュールの原水側の水質を測定する測定手段と、前記測定手段で測定された測定値に基づいて、前記第１の調圧手段及び前記第２の調圧手段の少なくとも一方を駆動制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、原水側加圧ろ過と、ろ過水側減圧ろ過と、前記原水側加圧ろ過及びろ過水側減圧ろ過の複合ろ過との三態様のうち、一のろ過から他のろ過に切り替えることを特徴とする。
（１１）前記第２の調圧手段は減圧ポンプであり、前記測定手段は濁度計及び全有機炭素量測定器の少なくとも一方であることを特徴とする上記（１０）の膜ろ過装置。
（１２）前記制御手段は、前記第１の調圧手段及び前記第２の調圧手段の少なくとも一方を駆動制御して、ろ過水側を加圧した加圧逆洗と、原水側を減圧した減圧逆洗と、ろ過水側を加圧した加圧逆洗及び原水側を減圧した減圧逆洗を組み合わせた複合逆洗とのいずれか一の逆洗を行うことを特徴とする上記（１０）または（１１）の膜ろ過装置。

本発明によれば、設計した膜ろ過流束を確保したまま、膜差圧の上昇を抑制し、長時間安定したろ過運転を継続することが可能になる。

図１は、本発明の実施形態に係り、原水側加圧ろ過と、ろ過水側減圧ろ過と、複合ろ過とを切り替え可能な膜ろ過装置の概略的な構成を示す説明図である。 図２は、本実施形態に係る膜ろ過装置における原水側加圧ろ過のろ過工程における流体の流れを示す説明図である。 図３は、ろ過水側減圧ろ過のろ過工程または複合ろ過のろ過工程における流体の流れを示す説明図である。 図４は、ろ過水側加圧逆洗に係り、逆洗と気体洗浄とを同時に実施する洗浄工程における流体の流れを示す説明図である。 図５は、原水側減圧逆洗または複合逆洗に係り、逆洗と気体洗浄とを同時に実施する洗浄工程における流体の流れを示す説明図である。 図６は、剥離した除去対象物質を膜モジュールから排出する排出工程における流体の流れを示す説明図である。 図７は、実施例１、比較例１、比較例２における膜差圧変化特性を示した図である。 図８は、実施例１、比較例１、比較例２における濁度変化特性を示した図である。 図９は、実施例１、比較例１、比較例２における膜ろ過流束変化特性を示した図である。 図１０は、実施例２、比較例３における膜差圧変化特性を示した図である。 図１１は、実施例３、比較例４、比較例５における膜差圧変化特性を示した図である。 図１２は、実施例３、比較例４、比較例５における膜ろ過流束変化特性を示した図である。 図１３は、実施例４、比較例６、比較例７における膜差圧変化特性を示した図である。 図１４は、実施例４、比較例６、比較例７における膜ろ過流束変化特性を示した図である。

１…原水、３…調圧ろ過ポンプ（第２の調整手段）、５…減圧ろ過ポンプ（第１の調整手段）、４…膜モジュール、１１…水質測定器（測定手段）、４０…制御ユニット（制御手段）、５０…膜ろ過装置。

本発明に係る膜ろ過装置の実施形態を、図面を参照して具体的に説明する。

図１に示されるように、本実施形態に係る膜ろ過装置５０は、固液分離膜（以下「膜」という）がケース内に収容された膜モジュール４を備えている。膜ろ過装置５０は、圧力を駆動力として、膜モジュール４によって原水１から懸濁物質や膜の細孔径以上の大きさの物質を分離除去してろ過水を得るための設備である。

本実施形態に係る膜は、内径が０．７ｍｍφ、外径が１．２ｍｍφ、平均孔径０．１μｍのポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）製中空糸状精密ろ過（ＭＦ）膜であり、中空糸の外表面積から出した膜モジュール４の有効膜面積が７．４ｍ^２である。また、膜モジュール４は、１ｍ長、８４ｍｍ径のポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）ケーシングに納めた外圧原水側加圧ろ過式モジュールである。

また、膜の素材は特に限定されないが、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン等のポリオレフィン；テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＥＰＥ）、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、クロロトリフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等のフッ素系樹脂；ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド等のスーパーエンジニアリングプラスチック；酢酸セルロース、エチルセルロース等のセルロース類；ポリアクリロニトリル；ポリビニルアルコールの単独およびこれらの混合物が挙げられる。

また、膜の形状としては、中空糸状、平膜状、プリーツ状、スパイラル状、チューブラー状など任意の形状を用いることができる。逆洗の効果が高いので中空糸状が特に好ましい。

また、本実施形態に係る膜モジュールとしては、多数の中空糸分離膜からなる膜束の両端部あるいはどちらか一方の端部が接着固定され、どちらか一方、もしくは両方の端部の中空糸膜端が開口されたものが好適に用いられる。接着固定される端部の断面形状としては、円形の他、三角形、四角形、六角形、楕円形等であってもよい。なお、本実施形態に係る膜及び該膜を備えた膜モジュール４は、本発明の説明のための一例である。

また、膜ろ過装置５０は、原水１を受け入れる原水タンク２、膜モジュール４を透過したろ過水を貯留するろ過水タンク６、膜モジュール４の原水側入口４ａと原水タンク２とを連絡する原水導入管路５１及び膜モジュール４の排水側出口４ｃからの排水を原水タンク２に戻すための原水循環管５３を備えている。

原水導入管路５１には、原水タンク２内に貯留された原水１を膜モジュール４に圧送する調圧ろ過ポンプ３が配置され、調圧ろ過ポンプ３よりも上流側及び下流側には、それぞれバルブ１４，２４が設けられている。調圧ろ過ポンプ３よりも下流側のバルブ２４と膜モジュール４との間には空気導入管５１ａが接続されている。空気導入管５１ａは、膜モジュール４の膜に対して気体洗浄を行う空気を供給するコンプレッサー１０に接続されており、空気導入管５１ａには、バルブ２２が設けられている。また、排水排出管路５２には、排水の排出時に管路を開くバルブ２３が設けられている。調圧ろ過ポンプ３は、原水側圧力を調整する第１の調圧手段に相当する。

なお、原水導入管路５１には、原水循環管５３に連絡して逆洗水が流動する第１逆洗水管路７１及び第２逆洗水管路７２が接続されている。第１逆洗水管路７１及び第２逆洗水管路７２は、調圧ろ過ポンプ３の駆動によって膜モジュール４口の排水側出口４ｃから排水を引き入れて排水排出管路５２に送液するための管路であり、第１逆洗水管路７１及び第２逆洗水管路７２には、それぞれバルブ２６，２７が設けられている。

原水タンク２には、原水１の受入口２ａが設けられ、さらに、膜モジュール４の排水側出口４ｃに連絡する原水循環管５３が接続されている。原水循環管５３にはバルブ１５が設けられている。さらに、原水タンク２には、原水側の水質を測定する水質測定器１１が設けられている。水質測定器１１は、濁度計及び全有機炭素量測定器の少なくとも一方である。水質測定器１１は、原水側の水質を測定する測定手段に相当する。

また、膜ろ過装置５０は、膜モジュール４のろ過水側出口４ｂとろ過水タンク６とを連絡するろ過水管路５５を備えている。ろ過水管路５５は、途中で二方向に分岐し、一方側は減圧しない状態でろ過水をろ過水タンク６に送り込む第１管路５７となり、他方側は減圧することによってろ過水を膜モジュール４からろ過水タンク６に送り込む第２管路５８となる。第１管路５７の入り口にはバルブ１６が設けられ、第２管路５８の入り口にはバルブ１７が設けられている。さらに、膜ろ過装置５０は、原水導入管路５１に配置された原水入口圧力測定器１２ａ、ろ過水管路５５に配置されたろ過水側圧力測定器１２ｂ、原水循環管５３に配置された原水出口圧力測定器１２ｃ及び膜ろ過流束測定器１３を備えている。原水入口圧力測定器１２ａ、原水出口圧力測定器１２ｃ及びろ過水側圧力測定器１２ｂは、それぞれの位置における圧力を測定する機器であり、膜ろ過流束測定器１３は第１管路５７を流れるろ過水の膜ろ過流束を測定する機器である。
なお、原水入口圧力測定器１２ａで測定された圧力をＰｉ、原水出口圧力測定器１２ｃで測定された圧力をＰｐ、ろ過水側圧力測定器１２ｂで測定された圧力をＰｏとした時、膜差圧Ｐｄは、以下の式によって算出される。
Ｐｄ＝（Ｐｉ＋Ｐｐ）／２−Ｐｏ・・・・（式）

第２管路５８は途中で二方向に分岐し、一方側はろ過側管路５９となり、他方側は逆洗側管路６１となる。ろ過側管路５９には、減圧ろ過ポンプ５が設けられており、減圧ろ過ポンプ５を挟むようにして上流側及び下流側には、それぞれバルブ１８，１９が設けられている。また、逆洗側管路６１には、加圧逆洗ポンプ７が設けられており、逆洗水の流れ方向を基準にして加圧逆洗ポンプ７よりも下流側及び上流側のそれぞれには、バルブ２１及びバルブ２０が設けられている。減圧ろ過ポンプ５は、ろ過水側圧力を調整する第２の調圧手段に相当する。

本実施形態では、膜モジュール４の原水側に調圧ろ過ポンプ３、ろ過水側に減圧ろ過ポンプ５となるように、調圧ろ過ポンプ３と減圧ろ過ポンプ５とを直列に接続し、調圧ろ過ポンプ３と減圧ろ過ポンプ５とを独立してオンオフできるように配置しているために好適であるが、この態様以外の配置とすることも可能である。

また、膜ろ過装置５０は、薬液としての酸化剤を貯留する酸化剤タンク８と、酸化剤タンク８に貯留された酸化剤を膜モジュール４に供給するための薬液供給管路６３とを備えている。薬液供給管路６３には酸化剤送液ポンプ９が設けられ、さらに酸化剤送液ポンプ９よりも下流側にはバルブ２５が設けられている。薬液供給管路６３の下流端は、第１管路５７と第２管路５８との分岐点よりも上流側となる位置でろ過水管路５５に接続されている。

また、膜ろ過装置５０は、膜モジュール４を用いて原水１をろ過するろ過運転及び膜モジュール４にろ過水を透過させる逆洗と膜モジュール４に対する気体洗浄とを同時に行う逆洗運転を制御する制御ユニット４０を備えている。制御ユニット４０は、各ポンプ３，５，７，９及びコンプレッサー１０に制御信号を送受信可能に接続されている。また、制御ユニット４０は、各バルブ１４，１５，１６，１７，１８，１９，２０，２１，２２，２４，２５，２６，２７に制御信号を送受信可能に接続されている。また、制御ユニット４０は、水質測定器１１で測定された原水１の水質に関する測定値データを受信可能に接続されており、さらに原水入口圧力測定器１２ａ、ろ過水側圧力測定器１２ｂ及び原水出口圧力測定器１２ｃで測定された膜差圧に関する測定値データを受信可能に接続されており、さらに膜ろ過流束測定器１３で測定された膜ろ過流束に関する測定値データを受信可能に接続されている。

制御ユニット４０は、中央処理装置を備え、中央処理装置は、ハードウェア構成としてＣＰＵ、ＲＡＭ，ＲＯＭなどを有し、機能的構成として制御部、演算部及び記憶部を有する。さらに、制御ユニット４０は、所定の設定値、例えば、原水側水質から算出される膜汚染原因物質の濃度を表す特性値Ｘを評価するために予め設定される閾値、膜ろ過流束を評価するために予め設定されて基準となる膜ろ過流束または有効ＮＰＳＨ（available net positive suction head）などの情報やデータを取り込むための入力装置、各種情報を出力するモニタなどの出力装置等を備えている。

制御ユニット４０は、各ポンプ３，５，７，９及びコンプレッサー１０に対して制御信号を送信して駆動し、また、駆動の停止を行ことで各ポンプ３，５，７，９及びコンプレッサー１０の駆動制御を行う。また、制御ユニット４０は、各バルブ１４，１５，１６，１７，１８，１９，２０，２１，２２，２４，２５，２６，２７に制御信号を送信することで、各バルブ１４，１５，１６，１７，１８，１９，２０，２１，２２，２４，２５，２６，２７の開閉制御を行う。また、制御ユニット４０は、水質測定器１１で測定された原水１の水質に関する測定値、原水入口圧力測定器１２ａ、ろ過水側圧力測定器１２ｂ及び原水出口圧力測定器１２ｃで測定された膜差圧に関する測定値及び膜ろ過流束測定器１３で測定された膜ろ過流束に関する測定値を監視しており、さらに、減圧ろ過ポンプ５での吸い込み揚程を監視している。

本実施形態に係る膜ろ過装置５０の制御ユニット４０は、膜モジュール４に対して圧力を駆動力とするろ過運転を実行する。また、制御ユニット４０は、膜モジュール４のろ過水側から原水側へろ過水及び酸化剤の混合液体を送液する逆洗と膜モジュール４の膜に対する気体洗浄とを同時に行う逆洗運転を実行する。制御ユニット４０は、ろ過運転と逆洗運転とを交互に繰り返し実行することにより、膜の閉塞を効果的に抑止する。
［ろ過運転］

まず、制御ユニット４０によって実行されるろ過運転について説明する。制御ユニット４０によって実行されるろ過運転には、原水側加圧ろ過と、ろ過水側減圧ろ過と、原水側加圧ろ過及びろ過水側減圧ろ過を組み合わせた複合ろ過と、の三態様がある。
（原水側加圧ろ過）

図２に示されるように、原水側加圧ろ過を行う場合、制御ユニット４０は、原水導入管路５１に設けられたバルブ１４，２４及びろ過水管路５５の第１管路５７に設けられたバルブ１６を開放し、気体洗浄用の空気を供給するためのバルブ２２、酸化剤を供給するためのバルブ２５およびろ過水管路５５の第２管路５８に設けられたバルブ１７を閉じる。その結果、原水側加圧ろ過用の流体流路が形成される。

次に、制御ユニット４０は、調圧ろ過ポンプ３を駆動する。図２に示されるように、調圧ろ過ポンプ３の駆動により、原水１は、原水タンク２を経由して膜モジュール４に圧送される。膜モジュール４を透過したろ過水は、ろ過水管路５５の第１管路５７を通ってろ過水タンク６に送られる。
また、原水循環管５３に設けられたバルブ１５を閉じてろ過すると全量ろ過方式、バルブ１５の開度を調節して開放すると循環ろ過方式となる。
（ろ過水側減圧ろ過）

図３に示されるように、ろ過水側減圧ろ過を行う場合、制御ユニット４０は、原水導入管路５１に設けられたバルブ１４，２４、ろ過水管路５５の第２管路５８に設けられたバルブ１７及び第２管路５８のろ過側管路５９に設けられたバルブ１８，１９を開放する。また、気体洗浄用の空気を供給するためのバルブ２２、酸化剤を供給するためのバルブ２５及びろ過水管路５５の第１管路５７に設けられたバルブ１６を閉じる。その結果、ろ過水側減圧ろ過用の流体流路が形成される。なお、ろ過水側減圧ろ過用の流体流路と複合ろ過の流体流路とは同一である。

次に、制御ユニット４０は、調圧ろ過ポンプ３及び減圧ろ過ポンプ５を駆動制御する。制御ユニット４０の駆動制御によって、原水１は原水タンク２を経て調圧ろ過ポンプ３により膜モジュール４に送液され、膜モジュール４のろ過水側に接続された減圧ろ過ポンプ５にて減圧することでろ過水が得られる。本実施形態に係るろ過水側減圧ろ過では、制御ユニット４０は、膜モジュール４に原水１を供給できる最低限の加圧となるように調圧ろ過ポンプ３を駆動制御し、従って、ろ過水を得るための駆動力は実質的に減圧ろ過ポンプ５のみによって与えられる。なお、調圧ろ過ポンプ３を駆動させず、調圧ろ過ポンプ３をバイパスする配管をもうけてバルブで切り替えるようにしてもよい。
（複合ろ過）

図３に示されるように、複合ろ過を行う場合、制御ユニット４０は、ろ過水側減圧ろ過用の流体流路と同一の流体流路を形成する。次に、制御ユニット４０は、原水供給の役割を兼ねる調圧ろ過ポンプ３と減圧ろ過ポンプ５とを駆動する。その結果、原水１は、調圧ろ過ポンプ３によって原水タンク２ｂを経て膜モジュール４に圧送され、さらに減圧ろ過ポンプ５でろ過水側を減圧することによって、加圧と減圧との双方を同時に行う方法によってろ過水が得られる。得られたろ過水は、逆洗タンクを兼用するろ過水タンク６に貯められる。
［逆洗運転］

また、ろ過運転を継続して膜差圧が上昇した場合には、逆洗や気体洗浄等の物理洗浄を行う事が好ましい。逆洗とは、膜モジュール４の膜のろ過水側から原水側にろ過水を透過させることにより、膜の細孔内や原水側に付着した膜汚染原因物質を除去する方法である。また、気体洗浄とは、空気等の気体を膜の原水側に気泡として導入することで膜を動揺させて、膜の原水側に堆積した膜汚染原因物質を除去する方法である。原水側に実際にかかる圧力が低く、膜汚染原因物質の圧縮が抑制されている場合には、物理洗浄によって膜汚染原因物質を除去しやすくなるものと考えられる。

本実施形態に係る膜ろ過装置５０は、上記のろ過運転と逆洗運転とを交互に繰り返し実行する。ここで、膜ろ過装置５０の制御ユニット４０によって実行される逆洗運転について説明する。本実施形態に係る逆洗運転には、ろ過水側加圧逆洗と、原水側減圧逆洗と、ろ過水側加圧逆洗及び原水側減圧逆洗を組み合わせた複合逆洗と、の三態様がある。
（ろ過水側加圧逆洗）

図４に示されるように、ろ過水側加圧逆洗では逆洗工程と排液工程とが行われる。まず、制御ユニット４０は、ろ過水管路５５の第２管路５８に設けられたバルブ１７及び逆洗側管路６１に設けられたバルブ２０，２１を開放し、さらに、排水排出管路５２に設けられたバルブ２３を開放する。一方で、ろ過側管路５９に設けられたバルブ１８及び原水導入管路５１に設けられたバルブ２４を閉じる。その結果として、逆洗用の流体流路が形成される。なお、逆洗用の流体流路の形成に伴い、酸化剤を膜モジュール４に供給するために、薬液供給管路６３に設けられたバルブ２５が開放され、さらに、気体洗浄用の空気を膜モジュール４に供給するために、空気導入管５１ａに設けられたバルブ２２を開放する。

次に、制御ユニット４０は、加圧逆洗ポンプ７を駆動し、逆洗タンクを兼用するろ過水タンク６に貯められているろ過水を膜モジュール４へ圧送する。さらに、制御ユニット４０は、酸化剤送液ポンプ９が駆動し、薬液供給管路６３を介して逆洗用のろ過水に酸化剤を供給して混合液体を生成し、混合液体を膜モジュール４のろ過水側から原水側に送液して逆洗を行う。さらに、制御ユニット４０は、コンプレッサー１０を駆動し、空気導入管５１ａを介して圧縮空気を膜モジュール４の原水１側に供給して膜の気体洗浄を行う。

上記の逆洗工程の後、制御ユニット４０は、排液工程を実行する。図６に示されるように、排液工程は、逆洗工程において膜から剥離した除去対象物質を排出する工程である。排液工程において制御ユニット４０は、原水導入管路５１のバルブ１４，２４及び排水排出管路５２のバルブ２３を開放し、その他のバルブ１６，１７，２２，２５等を閉じて排液用の流体流路を形成する。

次に、制御ユニット４０は、調圧ろ過ポンプ３を駆動し、原水１を膜モジュール４に供給する。ここで、膜モジュール４の原水１側に溜る除去対象物質は、原水１と一緒に膜モジュール４の排水側出口４ｃを通って排水排出管路５２に排出される。
（原水側減圧逆洗）

図５に示されるように、原水側減圧逆洗では逆洗工程と排液工程とが行われる。逆洗工程において制御ユニット４０は、ろ過水管路５５の第２管路５８に設けられたバルブ１７及び逆洗側管路６１に設けられたバルブ２０，２１を開放し、さらに、排水排出管路５２に設けられたバルブ２３を開放し、調圧ろ過ポンプ３に連絡する第１逆洗水管路７１及び第２逆洗水管路７２に設けられたバルブ２６，２７を開放する。一方で、ろ過側管路５９に設けられたバルブ１８及び原水導入管路５１に設けられたバルブ１４，２４を閉じる。その結果として、逆洗用の流体流路が形成される。さらに、気体洗浄用の空気を供給するためのバルブ２２及び酸化剤を供給するためのバルブ２５を開放する。

次に、制御ユニット４０は、調圧ろ過ポンプ３で膜モジュール４の原水側を減圧するように駆動制御し、さらに、加圧逆洗ポンプ７を駆動制御する。制御ユニット４０の駆動制御によって、逆洗タンクを兼用するろ過水タンク６に貯められているろ過水は膜モジュール４に送液され、膜モジュール４の原水側に接続された調圧ろ過ポンプ３にて減圧することで逆洗が行われる。本実施形態に係る原水側減圧逆洗では、制御ユニット４０は、膜モジュール４にろ過水を供給できる最低限の加圧となるように加圧逆洗ポンプ７を駆動制御し、従って、逆洗のための駆動力は実質的に調圧ろ過ポンプ３のみによって与えられる。なお、加圧逆洗ポンプ７を駆動させず、加圧逆洗ポンプ７をバイパスする配管をもうけてバルブで切り替えるようにしてもよい。

上記の逆洗工程の後、制御ユニット４０は、ろ過水側加圧逆洗の排液工程と同様の排液工程を実行する（図６参照）。
（複合逆洗）

図５に示されるように、複合逆洗では逆洗工程と排液工程とが行われる。逆洗工程において制御ユニット４０は、原水側減圧逆洗と同様に逆洗用の流体流路を形成し、さらに、気体洗浄用の空気を供給するためのバルブ２２及び酸化剤を供給するためのバルブ２５を開放する。

次に、制御ユニット４０は、調圧ろ過ポンプ３で膜モジュール４の原水側を減圧するように駆動制御し、さらに、加圧逆洗ポンプ７を駆動制御する。制御ユニット４０の駆動制御によって、逆洗タンクを兼用するろ過水タンク６に貯められているろ過水は加圧逆洗ポンプ７によって膜モジュール４に圧送され、さらに調圧ろ過ポンプ３で原水側を減圧することによって、加圧と減圧との双方を同時に行う方法によって逆洗が行われる。

上記の逆洗工程の後、制御ユニット４０は、ろ過水側加圧逆洗の排液工程と同様の排液工程を実行する（図６参照）。
［切り替え制御］

制御ユニット４０は、水質測定器１１で測定された原水側水質、膜差圧測定器１２で測定された膜差圧及び膜ろ過流束測定器１３で測定された膜ろ過流束を全て監視している。そして、制御ユニット４０は、各測定値の少なくとも一つに応じて、上記三態様のろ過のうちのいずれか一のろ過から他のろ過に切り替える制御を行う。制御ユニット４０によって行われる切り替え制御について説明する。

切り替え制御としては、例えば、制御ユニット４が測定値として原水側水質を取得し、取得した測定値から膜汚染原因物質の濃度を表す特性値Ｘを算出し、その特性値Ｘが、予め設定した閾値を下回る場合には原水側加圧ろ過を行い、その特性値Ｘが閾値を上回る場合には、原水側加圧ろ過から複合ろ過に切り替えるようにしてもよい。

特性値Ｘは原水側水質から算出される。原水側水質の項目としては、濁度（度）、ＴＯＣ（ｍｇ／Ｌ）、ＣＯＤＭｎ（ｍｇ／Ｌ）、ＣＯＤＣｒ（ｍｇ／Ｌ）、ＢＯＤ（ｍｇ／Ｌ）、或いは以下に記す金属濃度、Ｆｅ（ｍｇ／Ｌ）、Ｍｎ（ｍｇ／Ｌ）、Ａｌ（ｍｇ／Ｌ）、Ｓｉ（ｍｇ／Ｌ）、Ｃａ（ｍｇ／Ｌ）、Ｍｇ（ｍｇ／Ｌ）が挙げられ、対応する水質測定機器を設置してそれぞれの水質測定値を、膜汚染原因物質を表す特性値Ｘとして用いることができる。本実施形態に係る水質測定器１１は、濁度（度）及びＴＯＣ（ｍｇ／Ｌ）の少なくとも一方を取得して、各測定値から特性値Ｘを算出するようにしている。例えば、特性値Ｘは濁度（度）のみ、または、ＴＯＣ（ｍｇ／Ｌ）のみから算出してもよいし、濁度（度）及びＴＯＣ（ｍｇ／Ｌ）から算出してもよい。特性値Ｘを濁度（度）及びＴＯＣ（ｍｇ／Ｌ）から算出する場合、濁度がＡ（度）、ＴＯＣがＢ（ｍｇ／Ｌ）として、Ｘ＝Ａ＋Ｂの値として算出することができる。なお、ＴＯＣ（ｍｇ／Ｌ）は、全有機炭素量である。

また、特性値Ｘとして濁度を用いる場合には、閾値は濁度０．０１度〜１０００度に閾値を定めることが好ましく、１度〜１００度に定めることがより好ましい。特性値ＸとしてＴＯＣを用いる場合には、閾値はＴＯＣ０．０１ｍｇ／Ｌ〜１０００ｍｇ／Ｌに閾値を定めることが好ましく、１ｍｇ／Ｌ〜１００ｍｇ／Ｌに定めることがより好ましい。特性値Ｘとして濁度及びＴＯＣ（Ａ＋Ｂ）を用いる場合には、閾値はＡ＋Ｂの値が０．０１〜１０００に閾値を定めることが好ましく、Ａ＋Ｂの値が１〜１００に閾値を定めることがより好ましい。

また、切り替え制御の他の態様として、例えば、制御ユニット４が測定値として膜ろ過流束を取得し、ろ過水側減圧ろ過による設計流量での定流量ろ過運転中に、取得した測定値が予め設定された膜ろ過流束を下回った場合に、ろ過水側減圧ろ過から、原水側加圧ろ過または複合ろ過に切り替えるようにしてもよい。

また、切り替え制御の他の態様として、例えば、制御ユニット４が測定値として膜差圧に対応するろ過水側の吸い込み揚程を取得し、ろ過水側減圧ろ過による設計流量での定流量ろ過運転中に、ろ過水側の吸い込み揚程が有効ＮＰＳＨに達した場合に、ろ過水側減圧ろ過から、原水側加圧ろ過または複合ろ過に切り替えるようにしてもよい。

切り替えのタイミングや切り替え制御の態様については、上記の他に様々な態様が考えられる。次に、制御ユニット４０による切り替え制御の作用、効果について説明する。

本実施形態における被処理水としての好ましい原水は、上水、工業用水、河川水、湖沼水、地下水、貯水、下水二次処理水、排水、あるいは下水などである。この種の原水１を膜でろ過すると、原水１中の膜汚染原因物質によってケーク層の形成および細孔の閉塞によりろ過抵抗を増大させる膜汚染が起こるため、定流量運転を継続するうちに膜差圧が上昇していく。

本発明者は、膜汚染原因物質量が多く、濁度およびＴＯＣ（全有機炭素量）の少なくとも一方が高い原水について、膜差圧が大気圧未満になる同等の膜ろ過流束で定量ろ過運転した場合、ろ過水側減圧ろ過と比較して、原水側加圧ろ過の方が膜差圧の上昇が早いことを見出した。

また、上記の原水１では水質に変動が起こることが一般的であり、膜汚染原因物質の量も変動する。本発明者は、原水１中の膜汚染原因物質が急激に上昇すると膜汚染が急激に進行することになるが、この際、特に原水側加圧ろ過と比較してろ過水側減圧ろ過の方が膜差圧の上昇を抑制できることを見出した。

以上のような原水側加圧ろ過とろ過水側減圧ろ過との差異は、膜汚染原因物質が存在する膜の原水側に実際にかかる圧力の差が原因で生じると考えられる。すなわち、原水側加圧ろ過では原水側に実際にかかる圧力は大気圧と膜差圧の和であり、一方で、ろ過水側減圧ろ過では原水側に実際にかかる圧力は大気圧となり、原水側に実際にかかる圧力は膜差圧分だけ原水側加圧ろ過の方が高いことになる。

原水側加圧ろ過であっても、ろ過水側減圧ろ過であっても、等しい膜ろ過流束で運転した場合、初期にかかる膜差圧は等しく、原水１中の膜汚染原因物質に対して、膜と垂直方向にかかる力は等しい。しかし、膜汚染原因物質が堆積する膜表面における実圧力はろ過水側減圧ろ過と比較して、原水側加圧ろ過の方が大気圧の分だけ高い。したがって、原水側加圧ろ過では膜汚染原因物質の粒子がより圧縮されて形態が変化し、膜表面に形成されるケーク層はより緻密なものになると考えられる。この状態で、逆洗と気体洗浄とを同時に行うと、ケーク層が緻密になっている原水側加圧ろ過では逆洗の効果が低くなると考えられる。ゆえに、長期間のろ過運転を継続すると、同じ膜ろ過流束で運転する原水側加圧ろ過はろ過水側減圧ろ過に比べて圧力の上昇が早くなる。その差異は原水中に含まれる膜汚染原因物質の量が少なければ無視できるほど小さいが、膜汚染原因物質の量がある一定の値を超えると顕著になる。従って、逆洗等の効果のみを基準に考えると、原水側加圧ろ過よりもろ過水側減圧ろ過の方が有利であると考えられる。

しかしながら、ろ過水側減圧ろ過では、得られる膜差圧は最大で大気圧分であるため、膜差圧が大気圧以上になる条件においては、ろ過水側減圧ろ過単独で運転することはできず、設計の膜ろ過流束を確保することができない。すなわち、膜汚染原因物質が少ない原水の場合、高膜ろ過流束で運転されることが一般的であり、安定運転時の膜差圧が高い値となるため、ろ過水側減圧ろ過単独でろ過運転することはできない。従って、原水側加圧ろ過、あるいは複合ろ過が必要となる。

ここで、原水中の膜汚染原因物質の量が多い場合には、膜の原水側に実際にかかる圧力を低減するため、複合ろ過を選択し、ろ過水を取り出す駆動力としてろ過水側減圧ろ過の寄与を可能な限り大きくし、膜ろ過流束が不足している分を原水側加圧ろ過によって補うことがより好ましい。一方、原水中の膜汚染原因物質の量が少ない場合には、原水側加圧ろ過のみで運転することがエネルギー効率を鑑みて有利となり、かつろ過水側減圧ポンプの使用頻度及び期間を最小限に抑えることでポンプの寿命を長期化することができる。

すなわち、膜ろ過装置５０及び膜ろ過装置５０によって実行されるろ過方法によれば、原水１の水質変動、膜ろ過流束や膜差圧の変化に応じて最適なろ過運転となるようにろ過の態様を切り替えるので、原水水質に変動がある場合においても高い膜ろ過流束で、膜差圧の上昇を抑制して薬品洗浄の回数を削減し、かつエネルギー消費が最小限でポンプを長寿命化することが可能になる。その結果として、設計した膜ろ過流束を確保したまま、膜差圧の上昇を抑制し、長時間安定したろ過運転を継続することが可能になる。

また、膜ろ過装置５０及び膜ろ過装置５０によって実行されるろ過方法では、ろ過水側加圧逆洗、原水側減圧逆洗及び複合逆洗のいずれか一つの逆洗を選択して実行することにより、効果的な逆洗を可能にする。

例えば、原水側減圧逆洗では、ろ過水側加圧逆洗と比べて、膜汚染原因物質が堆積している膜表面における実圧力が大気圧分だけ小さくなる。したがって、膜表面に堆積した膜汚染原因物質の圧縮が緩和されて、逆洗効果は高いと考えられる。一方で、ろ過方法と同様に、原水側減圧逆洗のみでは設計の逆洗流束を確保できない場合もあると考えられ、この場合には、複合逆洗とし、逆洗水を取り出す駆動力として原水側減圧逆洗の寄与を可能な限り大きくし、不足している分をろ過水側加圧逆洗によって補うようにすることで好適な逆洗が可能になる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態のみに限定されない。例えば、原水側加圧ろ過、ろ過水側減圧ろ過、複合ろ過、ろ過水側加圧逆洗、原水側減圧逆洗及び複合逆洗を行うための第１及び第２の調圧手段に関して、加圧手段としては加圧ポンプ、調圧ポンプ、高圧気体、水頭差などが挙げられ、減圧手段としては吸引ポンプ、真空ポンプなどが挙げられる。

［実施例１］
原水として平均濁度１度の河川表流水を用いた。上記の膜ろ過装置５０に対応する装置を用いてろ過運転及び逆洗運転を行った。このろ過運転は、原水側加圧ろ過で開始した。水質測定器１１からの信号は制御ユニット４０に送られ、測定値が５度に達した時点から制御ユニット４０により複合ろ過に自動的に切り替えた。

原水側加圧ろ過は膜モジュール４に調圧ろ過ポンプ３を用いて原水１を一定流量（膜ろ過流束２．５ｍ^３／ｍ^２／日、１日で膜面積１ｍ^２あたり２．５ｍ^３のろ過水が得られる流量）で供給する定流量ろ過とし、全量ろ過方式にて行った。

複合ろ過では、膜モジュール４に調圧ろ過ポンプ３を用いて原水１を一定流量（膜ろ過流束２．５ｍ^３／ｍ^２／日、１日で膜面積１ｍ^２あたり２．５ｍ^３のろ過水が得られる流量）で供給し、同時に減圧ろ過ポンプ５で減圧する定流量ろ過とし、全量ろ過方式にて行った。複合ろ過における減圧ろ過ポンプ５の回転数は、ポンプの最大回転数である５０ヘルツで運転した。

本実施例では、原水側加圧ろ過または複合ろ過と洗浄運転とを交互に繰り返し行い、運転条件としては、ろ過運転を２９分、逆洗運転として逆洗同時気体洗浄を１分、排出を３０秒の繰返しで行った。逆洗運転は３．０ｍ^３／ｍ^２／日で行い、同時に酸化剤送液ポンプ９を用いて酸化剤タンク８中の次亜塩素酸ナトリウムを供給し、逆洗水の残留塩素濃度が３ｍｇ／リットルとなるようにした。気体洗浄用の気体はコンプレッサー１０により圧縮した空気を用いて行い、空気流量は１．５Nｍ^３／ｈｒとして行った。

上記運転条件にて原水側加圧ろ過法から連続運転を開始したところ、約１０００時間後に濁度が５度を超えて１７度に到達した（図８参照）ため、複合ろ過に自動的に切り替えた。膜差圧は最大１６３ｋＰａまで上昇し、３０００時間後は１４５ｋＰａだった（図７参照）。３０００時間まで所定の膜ろ過流束２．５ｍ^３／ｍ^２／日を保持したまま連続運転することができた（図９参照）。

［比較例１］
原水として平均濁度１度の河川表流水を用いた。制御ユニット４０を除いて実施例１と同様の構成を備えた装置を用いてろ過運転及び逆洗運転を行い、ろ過運転は原水側加圧ろ過で実施例１と同時に並行して行った。膜モジュール４に調圧ろ過ポンプ３を用いて原水１を一定流量（膜ろ過流束２．５ｍ^３／ｍ^２／日、１日で膜面積１ｍ^２あたり２．５ｍ^３のろ過水が得られる流量）で供給する定流量ろ過とし、全量ろ過方式にて行った。

比較例１の運転条件としては、ろ過運転を２９分、逆洗運転として逆洗同時気体洗浄を１分、排出を３０秒の繰返しで行った。逆洗運転は３．０ｍ^３／ｍ^２／日で行い、同時に酸化剤送液ポンプ９を用いて酸化剤タンク８中の次亜塩素酸ナトリウムを供給し、逆洗水の残留塩素濃度が３ｍｇ／リットルとなるようにした。気体洗浄用の気体はコンプレッサー１０により圧縮した空気を用いて行い、空気流量は１．５Nｍ^３／ｈｒとして行った。上記運転条件にて連続運転したところ、約１０５０時間後に膜差圧が薬品洗浄の必要な２００ｋＰａとなったため、装置停止した（図７参照）。

［比較例２］
原水として平均濁度１度の河川表流水を用いた。比較例１と同様の構成を備えた装置を用いてろ過運転及び逆洗運転を行い、ろ過運転はろ過水側減圧ろ過で実施例１と同時に並行して行った。膜モジュール４に調圧ろ過ポンプ３を用いて原水１を一定流量（膜ろ過流束２．５ｍ^３／ｍ^２／日、１日で膜面積１ｍ^２あたり２．５ｍ^３のろ過水が得られる流量）で供給する定流量ろ過とし、全量ろ過方式にて行った。

比較例２の運転条件としては、ろ過運転を２９分、逆洗運転として逆洗同時気体洗浄を１分、排出を３０秒の繰返しで行った。逆洗運転は３．０ｍ^３／ｍ^２／日で行い、同時に酸化剤送液ポンプ９を用いて酸化剤タンク８中の次亜塩素酸ナトリウムを供給し、逆洗水の残留塩素濃度が３ｍｇ／リットルとなるようにした。気体洗浄用の気体はコンプレッサー１０により圧縮した空気を用いて行い、空気流量は１．５Nｍ^３／ｈｒとして行った。上記運転条件にて連続運転したところ、１０００時間後に設計膜ろ過流束の２．５ｍ^３／ｍ^２／日を下回り、最低で１．５ｍ^３／ｍ^２／日となった（図９参照）。

［実施例２］
原水として平均濁度０．１度の河川表流水を用いた。実施例１と同様の構成を備えた装置を用いてろ過運転及び逆洗運転を行い、ろ過運転はろ過水側減圧ろ過で開始し、膜差圧測定器１２での測定値が８０ｋＰａに達した時点から原水側加圧ろ過とろ過水側減圧ろ過を組み合わせたろ過方法に自動的に切り替えた。原水側加圧ろ過とろ過水側減圧ろ過を組み合わせたろ過方法の減圧ろ過ポンプ５の回転数は、ろ過水側減圧ろ過を続けて膜差圧が８０ｋＰａに達した時点の値で運転した。複合ろ過では、膜モジュール４に調圧ろ過ポンプ３を用いて原水１を一定流量（膜ろ過流束５．０ｍ^３／ｍ^２／日、1日で膜面積１ｍ^２あたり５．０ｍ^３のろ過水が得られる流量）で供給し、同時に減圧ろ過ポンプ５で減圧する定流量ろ過とし、全量ろ過方式にて行った。

実施例２の運転条件としては、ろ過運転を２９分、逆洗運転として逆洗同時気体洗浄を１分、排出を３０秒の繰返しで行った。逆洗運転は３．８ｍ^３／ｍ^２／日で行い、同時に酸化剤送液ポンプ９を用いて酸化剤タンク８中の次亜塩素酸ナトリウムを供給し、逆洗水の残留塩素濃度が３ｍｇ／リットルとなるようにした。気体洗浄用の気体はコンプレッサー１０により圧縮した空気を用いて行い、空気流量は１．５Nｍ^３／ｈｒとして行った。上記運転条件にてろ過水側減圧ろ過法から連続運転を開始したところ、約４００時間後に膜差圧が８０ｋＰａに達したため、複合ろ過に切り替えた。約２０００時間まで安定なろ過を続け約２５００時間後に膜差圧が薬品洗浄の必要な２００ｋＰａとなった（図１０参照）。

［比較例３］
原水として平均濁度０．１度の河川表流水を用いた。比較例１と同様の構成を備えた装置を用いてろ過運転及び逆洗運転を行い、ろ過運転は原水側加圧ろ過で行った。膜モジュール４に調圧ろ過ポンプ３を用いて原水１を一定流量（膜ろ過流束５．０ｍ^３／ｍ^２／日、1日で膜面積１ｍ^２あたり５．０ｍ^３のろ過水が得られる流量）で供給する定流量ろ過とし、全量ろ過方式にて行った。

比較例３の運転条件としては、ろ過運転を２９分、逆洗運転として逆洗同時気体洗浄を１分、排出を３０秒の繰返しで行った。逆洗運転は３．８ｍ^３／ｍ^２／日で行い、同時に酸化剤送液ポンプ９を用いて酸化剤タンク８中の次亜塩素酸ナトリウムを供給し、逆洗水の残留塩素濃度が３ｍｇ／リットルとなるようにした。気体洗浄用の気体はコンプレッサー１０により圧縮した空気を用いて行い、空気流量は１．５Nｍ^３／ｈｒとして行った。上記運転条件にて連続運転したところ、安定な運転時間は短く、約１９００時間後に膜差圧が薬品洗浄の必要な２００ｋＰａとなった（図１０参照）。

［実施例３］
原水として平均濁度は１００度の河川水砂ろ過機の逆洗排水を用いた。実施例１と同様の構成を備えた装置を用いてろ過運転及び逆洗運転を行い、ろ過運転はろ過水側減圧ろ過で開始し、膜ろ過流束測定器１３の測定値が設計膜ろ過流束の１．０ｍ^３／ｍ^２／日を下回った時点から複合ろ過に自動的に切り替えた。複合ろ過の減圧ろ過ポンプ５の回転数は、最大回転数の５０ヘルツで運転した。複合ろ過では、膜モジュール４に調圧ろ過ポンプ３を用いて原水１を一定流量（膜ろ過流束１．０ｍ^３／ｍ^２／日、1日で膜面積１ｍ^２あたり１．０ｍ^３のろ過水が得られる流量）で供給し、同時減圧ろ過ポンプ５で減圧する定流量ろ過とし、全量ろ過方式にて行った。

実施例３の運転条件としては、ろ過運転を２９分、逆洗運転として逆洗同時気体洗浄を１分、排出を３０秒の繰返しで行った。逆洗運転は１．０ｍ^３／ｍ^２／日で行い、同時に酸化剤送液ポンプ９を用いて酸化剤タンク８中の次亜塩素酸ナトリウムを供給し、逆洗水の残留塩素濃度が３ｍｇ／リットルとなるようにした。気体洗浄用の気体はコンプレッサー１０により圧縮した空気を用いて行い、空気流量は１．５Nｍ^３／ｈｒとして行った。上記運転条件にてろ過水側減圧ろ過法から連続運転を開始したところ、約２２５０時間後に膜ろ過流束測定器１３の測定値が設計膜ろ過流束の１．０ｍ^３／ｍ^２／日を下回ったため、複合ろ過に自動的に切り替えた。約３０００時間後に膜差圧が薬品洗浄の必要な２００ｋＰａとなり（図１１参照）、設計膜ろ過流束の１．０ｍ^３／ｍ^２／日で約３０００時間運転できた（図１２参照）。

［比較例４］
原水として平均濁度１００度の河川水砂ろ過機の逆洗排水を用いた。比較例１と同様の構成を備えた装置を用いてろ過運転及び逆洗運転を行い、ろ過運転はろ過水側減圧ろ過で行った。膜モジュール４に調圧ろ過ポンプ３を用いて原水１を一定流量（膜ろ過流束１．０ｍ^３／ｍ^２／日、1日で膜面積１ｍ^２あたり１．０ｍ^３のろ過水が得られる流量）で供給し、減圧ろ過ポンプ５で減圧する定流量ろ過とし、全量ろ過方式にて行った。

比較例４の運転条件としては、ろ過運転を２９分、逆洗運転として逆洗同時気体洗浄を１分、排出を３０秒の繰返しで行った。逆洗運転は１．０ｍ^３／ｍ^２／日で行い、同時に酸化剤送液ポンプ９を用いて酸化剤タンク８中の次亜塩素酸ナトリウムを供給し、逆洗水の残留塩素濃度が３ｍｇ／リットルとなるようにした。気体洗浄用の気体はコンプレッサー１０により圧縮し空気を用いて行い、空気流量は１．５Nｍ^３／ｈｒとして行った。上記運転条件にて連続運転したところ、膜ろ過流束が約２３００時間後に設計膜ろ過流束の１．０ｍ^３／ｍ^２／日を下回り、約３０００時間後には０．４５ｍ^３／ｍ^２／日となった（図１２）。

［比較例５］
原水として平均濁度１００度の河川水砂ろ過機の逆洗排水を用いた。比較例１と同様の構成を備えた装置を用いてろ過運転及び逆洗運転を行い、ろ過運転は原水側加圧ろ過で行った。膜モジュール４に調圧ろ過ポンプ３を用いて原水１を一定流量（膜ろ過流束１．０ｍ^３／ｍ^２／日、1日で膜面積１ｍ^２あたり１．０ｍ^３のろ過水が得られる流量）で供給する定流量ろ過とし、全量ろ過方式にて行った。

比較例５の運転条件としては、ろ過運転を２９分、逆洗運転として逆洗同時気体洗浄を１分、排出を３０秒の繰返しで行った。逆洗運転は１．０ｍ^３／ｍ^２／日で行い、同時に酸化剤送液ポンプ９を用いて酸化剤タンク８中の次亜塩素酸ナトリウムを供給し、逆洗水の残留塩素濃度が３ｍｇ／リットルとなるようにした。気体洗浄用の気体はコンプレッサー１０により圧縮し空気を用いて行い、空気流量は１．５Nｍ^３／ｈｒとして行った。上記運転条件にて連続運転したところ、約１９５０時間後に膜差圧が薬品洗浄の必要な２００ｋＰａとなった（図１１参照）。

［実施例４］
原水として平均濁度２度の河川表流水を用いた。実施例１と同様の構成を備えた装置を用いてろ過運転及び逆洗運転を行い、ろ過運転はろ過水側減圧ろ過で開始し、膜差圧測定器１２での測定値が８０ｋＰａに達した時点から複合ろ過に自動的に切り替えた。複合ろ過の減圧ろ過ポンプ５の回転数は、ろ過水側減圧ろ過を続けて膜差圧が８０ｋＰａに達した時点の値で運転した。複合ろ過では、膜モジュール４に調圧ろ過ポンプ３を用いて原水１を一定流量（膜ろ過流束１．７ｍ^３／ｍ^２／日、1日で膜面積１ｍ^２あたり１．７ｍ^３のろ過水が得られる流量）で供給し、同時に減圧ろ過ポンプ５で減圧する定流量ろ過とし、全量ろ過方式にて行った。

実施例４の運転条件としては、ろ過運転を２９分、逆洗運転として逆洗同時気体洗浄を１分、排出を３０秒の繰返しで行った。逆洗運転は１．７ｍ^３／ｍ^２／日で行い、同時に酸化剤送液ポンプ９を用いて酸化剤タンク８中の次亜塩素酸ナトリウムを供給し、逆洗水の残留塩素濃度が３ｍｇ／リットルとなるようにした。気体洗浄用の気体はコンプレッサー１０により圧縮した空気を用いて行い、空気流量は１．５Nｍ^３／ｈｒとして行った。上記運転条件にてろ過水側減圧ろ過法から連続運転を開始したところ１００時間後に膜差圧が４３ｋＰａとなった。１００時間後に濁質を添加し、濁度を約１００度としたところ、膜差圧は最大で７３ｋＰａまで上昇しその後低下した。２５０時間後に再び濁質を添加して１００度としたところ、約２６０時間後（濁質を添加してから約１０時間後）に膜差圧が８０ｋＰａに達したため、複合ろ過に自動的に切り替えた。膜差圧は最大で１４０ｋＰａまで上昇し、その後低下して５００時間後に６３ｋＰａとなった（図１３参照）。設計膜ろ過流束の１．７ｍ^３／ｍ^２／日で５００時間運転できた（図１４参照）。

［実施例６］
原水として平均濁度２度の河川表流水を用いた。実施例１と同様の構成を備えた装置を用いてろ過運転及び逆洗運転を行い、ろ過運転はろ過水側減圧ろ過で行った。膜モジュール４に調圧ろ過ポンプ３を用いて原水１を一定流量（膜ろ過流束１．７ｍ^３／ｍ^２／日、1日で膜面積１ｍ^２あたり１．０ｍ^３のろ過水が得られる流量）で供給し、減圧ろ過ポンプ５で減圧する定流量ろ過とし、全量ろ過方式にて行った。

実施例６の運転条件としては、ろ過運転を２９分、逆洗運転として逆洗同時気体洗浄を１分、排出を３０秒の繰返しで行った。逆洗運転は１．７ｍ^３／ｍ^２／日で行い、同時に酸化剤送液ポンプ９を用いて酸化剤タンク８中の次亜塩素酸ナトリウムを供給し、逆洗水の残留塩素濃度が３ｍｇ／リットルとなるようにした。気体洗浄用の気体はコンプレッサー１０により圧縮し空気を用いて行い、空気流量は１．５Nｍ^３／ｈｒとして行った。上記運転条件にて連続運転したところ１００時間後に膜差圧が４５ｋＰａとなった。１００時間後に濁質を添加し、濁度を約１００度としたところ、膜差圧は最大で６９ｋＰａまで上昇しその後低下した（図１１参照）。２５０時間後に再び濁質を添加して１００度としたところ、約２６０時間後（濁質を添加してから約１０時間後）に膜ろ過流束が設計膜ろ過流束の１．７ｍ^３／ｍ^２／日を下回り、最低で０．８２ｍ^３／ｍ^２／日となった（図１４参照）。

［比較例７］
原水として平均濁度２度の河川表流水を用いた。比較例１と同様の構成を備えた装置を用いてろ過運転及び逆洗運転を行い、ろ過運転は原水側加圧ろ過で行った。膜モジュール４に調圧ろ過ポンプ３を用いて原水１を一定流量（膜ろ過流束１．７ｍ^３／ｍ^２／日、1日で膜面積１ｍ^２あたり１．７ｍ^３のろ過水が得られる流量）で供給する定流量ろ過とし、全量ろ過方式にて行った。

比較例７の運転条件としては、ろ過運転を２９分、逆洗運転として逆洗同時気体洗浄を１分、排出を３０秒の繰返しで行った。逆洗運転は１．７ｍ^３／ｍ^２／日で行い、同時に酸化剤送液ポンプ９を用いて酸化剤タンク８中の次亜塩素酸ナトリウムを供給し、逆洗水の残留塩素濃度が３ｍｇ／リットルとなるようにした。気体洗浄用の気体はコンプレッサー１０により圧縮した空気を用いて行い、空気流量は１．５Nｍ^３／ｈｒとして行った。上記運転条件にて連続運転したところ１００時間後に膜差圧が４５ｋＰａとなった。１００時間後に濁質を添加し、濁度を約１００度としたところ、膜差圧は最大で１１３ｋＰａまで上昇しその後低下した（図１３参照）。２５０時間後に再び濁質を添加して１００度としたところ、約２６５時間後（濁質を添加してから約１５時間後）に膜差圧が薬品洗浄の必要な２００ｋＰａとなった（図１３参照）。

上水、工業用水、河川水、湖沼水、地下水、貯水、下水二次処理水、排水、下水等を原水として膜ろ過に適用する、または有価物の分離、あるいは濃縮のために膜ろ過を適用する分野で好適に利用できる。

Claims (12)

1. 膜モジュールに対して圧力を駆動力とするろ過運転を実行することにより、原水をろ過してろ過水を得るろ過方法であって、
   前記ろ過運転は、原水側加圧ろ過と、ろ過水側減圧ろ過と、前記原水側加圧ろ過及び前記ろ過水側減圧ろ過を組み合わせた複合ろ過との三態様からなり、
   原水側水質を測定し、測定値に応じて、前記三態様のうちのいずれか一のろ過から他のろ過に切り替えることを特徴とするろ過方法。
2. 前記測定値は、前記原水側水質から算出される膜汚染原因物質の濃度を表す特性値Ｘであり、前記特性値Ｘが、予め設定した閾値を下回る場合には前記原水側加圧ろ過を行い、
   前記特性値Ｘが前記閾値を上回る場合には、前記原水側加圧ろ過から前記複合ろ過に切り替えることを特徴とする請求項１記載のろ過方法。
3. 前記特性値Ｘは、原水側濁度Ａ（度）及び原水側全有機炭素量（ｍｇ／Ｌ）の少なくとも一方から算出されることを特徴とする請求項２記載のろ過方法。
4. 前記原水側濁度がＡ（度）、原水側全有機炭素量がＢ（ｍｇ／Ｌ）である場合に、前記特性値Ｘは、Ｘ＝Ａ＋Ｂで算出されることを特徴とする請求項３記載のろ過方法。
5. 前記ろ過運転と、前記膜モジュールのろ過水側から原水側へ送液する逆洗と前記膜モジュールに対する気体洗浄とを同時に行う逆洗運転とを交互に繰り返すことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載のろ過方法。
6. 前記逆洗運転を行う場合には、ろ過水側から加圧した加圧逆洗を行うことを特徴とする請求項５記載のろ過方法。
7. 前記逆洗運転を行う場合には、原水側を減圧した減圧逆洗を行うことを特徴とする請求項５記載のろ過方法。
8. 前記逆洗運転を行う場合には、ろ過水側から加圧した加圧逆洗と原水側を減圧した減圧逆洗とを組み合わせた複合逆洗を行うことを特徴とする請求項５記載のろ過方法。
9. ろ過水側から加圧した加圧逆洗と、原水側を減圧した減圧逆洗と、ろ過水側から加圧した加圧逆洗と原水側を減圧した減圧逆洗とを組み合わせた複合逆洗とのいずれか一の逆洗を選択可能であり、
   前記逆洗運転を行う場合には、前記加圧逆洗と、前記減圧逆洗と、前記複合逆洗のいずれか一の逆洗を選択することを特徴とする請求項５記載のろ過方法。
10. 圧力を駆動力とする膜モジュールを備えた膜ろ過装置であって、前記膜モジュールの原水側圧力を調整する第１の調圧手段と、
    前記膜モジュールのろ過水側圧力を調整する第２の調圧手段と、
    前記膜モジュールの原水側の水質を測定する測定手段と、
    前記測定手段で測定された測定値に基づいて、前記第１の調圧手段及び前記第２の調圧手段の少なくとも一方を駆動制御する制御手段と、を備え、
    前記制御手段は、原水側加圧ろ過と、ろ過水側減圧ろ過と、前記原水側加圧ろ過及びろ過水側減圧ろ過の複合ろ過との三態様のうち、一のろ過から他のろ過に切り替えることを特徴とする膜ろ過装置。
11. 前記第２の調圧手段は減圧ポンプであり、前記測定手段は濁度計及び全有機炭素量測定器の少なくとも一方であることを特徴とする請求項１０記載の膜ろ過装置。
12. 前記制御手段は、前記第１の調圧手段及び前記第２の調圧手段の少なくとも一方を駆動制御して、ろ過水側を加圧した加圧逆洗と、原水側を減圧した減圧逆洗と、ろ過水側を加圧した加圧逆洗及び原水側を減圧した減圧逆洗を組み合わせた複合逆洗とのいずれか一の逆洗を行うことを特徴とする請求項１０または１１記載の膜ろ過装置。

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