(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024136104
(43)【公開日】2024-10-04
(54)【発明の名称】膜ろ過装置およびその運転方法
(51)【国際特許分類】
B01D 61/08 20060101AFI20240927BHJP
B01D 61/12 20060101ALI20240927BHJP
B01D 65/08 20060101ALI20240927BHJP
C02F 1/44 20230101ALI20240927BHJP
【ＦＩ】
B01D61/08
B01D61/12
B01D65/08
C02F1/44 A
C02F1/44 C
C02F1/44 D
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023047082
(22)【出願日】2023-03-23
(71)【出願人】
【識別番号】000004400
【氏名又は名称】オルガノ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100123788
【弁理士】
【氏名又は名称】宮崎 昭夫
(74)【代理人】
【識別番号】100127454
【弁理士】
【氏名又は名称】緒方 雅昭
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 圭悟
(72)【発明者】
【氏名】田島 直幸
【テーマコード（参考）】
4D006
【Ｆターム（参考）】
4D006GA03
4D006JA53Z
4D006JA57A
4D006JA58A
4D006JA64Z
4D006JA67Z
4D006KA16
4D006KA41
4D006KE07P
4D006KE08P
4D006KE16P
4D006KE19P
4D006KE30P
4D006KE30R
4D006PA01
4D006PB02
4D006PB23
4D006PB27
(57)【要約】
【課題】省スペースかつ低コストで処理水質を向上させる。
【解決手段】膜ろ過装置１０は、逆浸透膜またはナノろ過膜を有するろ過手段１１と、原水供給源１とろ過手段１１の一次側とを接続する供給ラインＬ１と、ろ過手段１１の二次側とユースポイント２とを接続する透過水ラインＬ２と、貯水タンク１２と、貯水タンク１２と供給ラインＬ１とを接続する合流ラインＬ６と、透過水ラインＬ２と貯水タンク１２とを接続する返送ラインＬ７と、供給ラインＬ１と合流ラインＬ６との接続部の近傍に設けられ、原水供給源１と貯水タンク１２とのどちらをろ過手段１１の一次側に連通させるかを切り替える第１の流路切替手段ＳＶ１，ＳＶ２と、透過水ラインＬ２と返送ラインＬ７との接続部に設けられ、ろ過手段１１の二次側を貯水タンク１２とユースポイント２とのどちらに連通させるかを切り替える第２の流路切替手段ＴＶ１と、を有している。
【選択図】図１
【解決手段】膜ろ過装置１０は、逆浸透膜またはナノろ過膜を有するろ過手段１１と、原水供給源１とろ過手段１１の一次側とを接続する供給ラインＬ１と、ろ過手段１１の二次側とユースポイント２とを接続する透過水ラインＬ２と、貯水タンク１２と、貯水タンク１２と供給ラインＬ１とを接続する合流ラインＬ６と、透過水ラインＬ２と貯水タンク１２とを接続する返送ラインＬ７と、供給ラインＬ１と合流ラインＬ６との接続部の近傍に設けられ、原水供給源１と貯水タンク１２とのどちらをろ過手段１１の一次側に連通させるかを切り替える第１の流路切替手段ＳＶ１，ＳＶ２と、透過水ラインＬ２と返送ラインＬ７との接続部に設けられ、ろ過手段１１の二次側を貯水タンク１２とユースポイント２とのどちらに連通させるかを切り替える第２の流路切替手段ＴＶ１と、を有している。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
逆浸透膜またはナノろ過膜を有するろ過手段と、
原水供給源と前記ろ過手段の一次側とを接続する供給ラインと、
前記ろ過手段の二次側とユースポイントとを接続する透過水ラインと、
貯水タンクと、
前記貯水タンクと前記供給ラインとを接続する合流ラインと、
前記透過水ラインと前記貯水タンクとを接続する返送ラインと、
前記供給ラインと前記合流ラインとの接続部またはその近傍に設けられ、前記原水供給源と前記貯水タンクとのどちらを前記ろ過手段の一次側に連通させるかを切り替える第１の流路切替手段と、
前記透過水ラインと前記返送ラインとの接続部またはその近傍に設けられ、前記ろ過手段の二次側を前記貯水タンクと前記ユースポイントとのどちらに連通させるかを切り替える第２の流路切替手段と、を有する膜ろ過装置。
原水供給源と前記ろ過手段の一次側とを接続する供給ラインと、
前記ろ過手段の二次側とユースポイントとを接続する透過水ラインと、
貯水タンクと、
前記貯水タンクと前記供給ラインとを接続する合流ラインと、
前記透過水ラインと前記貯水タンクとを接続する返送ラインと、
前記供給ラインと前記合流ラインとの接続部またはその近傍に設けられ、前記原水供給源と前記貯水タンクとのどちらを前記ろ過手段の一次側に連通させるかを切り替える第１の流路切替手段と、
前記透過水ラインと前記返送ラインとの接続部またはその近傍に設けられ、前記ろ過手段の二次側を前記貯水タンクと前記ユースポイントとのどちらに連通させるかを切り替える第２の流路切替手段と、を有する膜ろ過装置。
【請求項2】
前記第１の流路切替手段と前記第２の流路切替手段とを制御し、前記膜ろ過装置による膜分離処理を第１の処理と第２の処理とに切り替える制御部を有し、
前記制御部は、前記第１の処理では、前記原水供給源を前記ろ過手段の一次側に連通させるとともに前記ろ過手段の二次側を前記貯水タンクに連通させ、前記原水供給源からの原水を前記ろ過手段に供給して一次透過水と一次濃縮水とに分離し、前記分離した一次透過水を前記貯水タンクに貯留し、前記第２の処理では、前記貯水タンクを前記ろ過手段の一次側に連通させるとともに前記ろ過手段の二次側を前記ユースポイントに連通させ、前記貯水タンクに貯留された一次透過水を前記ろ過手段に供給して二次透過水と二次濃縮水とに分離し、前記分離した二次透過水を前記ユースポイントに供給する、請求項１に記載の膜ろ過装置。
前記制御部は、前記第１の処理では、前記原水供給源を前記ろ過手段の一次側に連通させるとともに前記ろ過手段の二次側を前記貯水タンクに連通させ、前記原水供給源からの原水を前記ろ過手段に供給して一次透過水と一次濃縮水とに分離し、前記分離した一次透過水を前記貯水タンクに貯留し、前記第２の処理では、前記貯水タンクを前記ろ過手段の一次側に連通させるとともに前記ろ過手段の二次側を前記ユースポイントに連通させ、前記貯水タンクに貯留された一次透過水を前記ろ過手段に供給して二次透過水と二次濃縮水とに分離し、前記分離した二次透過水を前記ユースポイントに供給する、請求項１に記載の膜ろ過装置。
【請求項3】
前記制御部は、前記膜ろ過装置の膜分離処理を前記第２の処理に切り替える前に、前記貯水タンクを前記ろ過手段の一次側に連通させるとともに前記ろ過手段の二次側を前記貯水タンクに連通させ、前記貯水タンクに貯留された一次透過水を前記ろ過手段に供給して二次透過水と二次濃縮水とに分離し、前記分離した二次透過水を前記貯水タンクに還流させる、請求項２に記載の膜ろ過装置。
【請求項4】
前記制御部は、前記分離した二次透過水の水質が所定の水質基準を満たした場合に前記還流を終了し、前記膜ろ過装置の膜分離処理を前記第２の処理に切り替える、請求項３に記載の膜ろ過装置。
【請求項5】
前記ろ過手段からの一次濃縮水または二次濃縮水を流通させる濃縮水ラインと、
前記濃縮水ラインから分岐し、前記濃縮水ラインを流れる一次濃縮水または二次濃縮水の一部を外部へ排出する排水ラインと、
前記濃縮水ラインから分岐して前記供給ラインに接続され、前記濃縮水ラインを流れる一次濃縮水または二次濃縮水の残りを前記供給ラインに還流させる還流水ラインと、
前記排水ラインを流れる一次濃縮水または二次濃縮水の流量を調整する流量調整手段と、を有し、
前記制御部は、前記膜ろ過装置による膜分離処理時に、前記透過水ラインを流れる一次透過水または二次透過水の流量と前記排水ラインを流れる一次濃縮水または二次濃縮水の流量との和に対する前記透過水ラインを流れる一次透過水または二次透過水の流量の割合である回収率の目標値に基づいて、前記排水ラインを流れる一次濃縮水または二次濃縮水の流量の目標流量を算出し、前記排水ラインを流れる一次濃縮水または二次濃縮水の流量が前記目標流量になるように前記流量調整手段を制御する排水流量制御を実行する、請求項２から４のいずれか１項に記載の膜ろ過装置。
前記濃縮水ラインから分岐し、前記濃縮水ラインを流れる一次濃縮水または二次濃縮水の一部を外部へ排出する排水ラインと、
前記濃縮水ラインから分岐して前記供給ラインに接続され、前記濃縮水ラインを流れる一次濃縮水または二次濃縮水の残りを前記供給ラインに還流させる還流水ラインと、
前記排水ラインを流れる一次濃縮水または二次濃縮水の流量を調整する流量調整手段と、を有し、
前記制御部は、前記膜ろ過装置による膜分離処理時に、前記透過水ラインを流れる一次透過水または二次透過水の流量と前記排水ラインを流れる一次濃縮水または二次濃縮水の流量との和に対する前記透過水ラインを流れる一次透過水または二次透過水の流量の割合である回収率の目標値に基づいて、前記排水ラインを流れる一次濃縮水または二次濃縮水の流量の目標流量を算出し、前記排水ラインを流れる一次濃縮水または二次濃縮水の流量が前記目標流量になるように前記流量調整手段を制御する排水流量制御を実行する、請求項２から４のいずれか１項に記載の膜ろ過装置。
【請求項6】
前記制御部は、前記第１の処理では、前記回収率の目標値を第１の目標値に設定し、前記第２の処理では、前記回収率の目標値を前記第１の目標値を上回る第２の目標値に設定する、請求項５に記載の膜ろ過装置。
【請求項7】
前記ろ過手段に供給される原水または一次透過水と、前記ろ過手段からの一次透過水または二次透過水と、前記ろ過手段からの一次濃縮水または二次濃縮水とのいずれかの水温を検出する水温検出手段を有し、
前記制御部は、前記第１の処理では、前記水温検出手段による検出値に基づいて、前記ろ過手段の前記逆浸透膜またはナノろ過膜の膜面にシリカまたはカルシウムが析出しない最大の回収率を算出し、該算出した値を前記第１の目標値として設定する、請求項６に記載の膜ろ過装置。
前記制御部は、前記第１の処理では、前記水温検出手段による検出値に基づいて、前記ろ過手段の前記逆浸透膜またはナノろ過膜の膜面にシリカまたはカルシウムが析出しない最大の回収率を算出し、該算出した値を前記第１の目標値として設定する、請求項６に記載の膜ろ過装置。
【請求項8】
前記ろ過手段に供給される原水または一次透過水の導電率を検出する第１の導電率検出手段と、
前記ろ過手段からの一次透過水または二次透過水の導電率を検出する第２の導電率検出手段と、を有し、
前記制御部は、前記第２の処理では、前記水温検出手段による検出値と、前記第１の処理における前記第１および第２の導電率検出手段による検出値とに基づいて、前記ろ過手段の前記逆浸透膜またはナノろ過膜の膜面にシリカまたはカルシウムが析出しない最大の回収率を算出し、該算出した値を前記第２の目標値として設定するか、または、予め定められた値を前記第２の目標値として設定する、請求項７に記載の膜ろ過装置。
前記ろ過手段からの一次透過水または二次透過水の導電率を検出する第２の導電率検出手段と、を有し、
前記制御部は、前記第２の処理では、前記水温検出手段による検出値と、前記第１の処理における前記第１および第２の導電率検出手段による検出値とに基づいて、前記ろ過手段の前記逆浸透膜またはナノろ過膜の膜面にシリカまたはカルシウムが析出しない最大の回収率を算出し、該算出した値を前記第２の目標値として設定するか、または、予め定められた値を前記第２の目標値として設定する、請求項７に記載の膜ろ過装置。
【請求項9】
前記ろ過手段に供給される原水または一次透過水の圧力を調整する圧力調整手段を有し、
前記制御部は、前記膜ろ過装置による膜分離処理時に、前記排水流量制御と並行して、前記透過水ラインを流れる一次透過水または二次透過水の流量が予め定められた設定流量になるように前記圧力調整手段を制御する透過水流量制御を実行する、請求項５に記載の膜ろ過装置。
前記制御部は、前記膜ろ過装置による膜分離処理時に、前記排水流量制御と並行して、前記透過水ラインを流れる一次透過水または二次透過水の流量が予め定められた設定流量になるように前記圧力調整手段を制御する透過水流量制御を実行する、請求項５に記載の膜ろ過装置。
【請求項10】
逆浸透膜またはナノろ過膜を有するろ過手段と、貯水タンクとを有する膜ろ過装置の運転方法であって、
原水供給源を前記ろ過手段の一次側に連通させるとともに前記ろ過手段の二次側を前記貯水タンクに連通させ、前記原水供給源からの原水を前記ろ過手段に供給して一次透過水と一次濃縮水とに分離し、前記分離した一次透過水を前記貯水タンクに貯留する工程と、
前記貯水タンクを前記ろ過手段の一次側に連通させるとともに前記ろ過手段の二次側をユースポイントに連通させ、前記貯水タンクに貯留された一次透過水を前記ろ過手段に供給して二次透過水と二次濃縮水とに分離し、前記分離した二次透過水を前記ユースポイントに供給する工程と、を含む、膜ろ過装置の運転方法。
原水供給源を前記ろ過手段の一次側に連通させるとともに前記ろ過手段の二次側を前記貯水タンクに連通させ、前記原水供給源からの原水を前記ろ過手段に供給して一次透過水と一次濃縮水とに分離し、前記分離した一次透過水を前記貯水タンクに貯留する工程と、
前記貯水タンクを前記ろ過手段の一次側に連通させるとともに前記ろ過手段の二次側をユースポイントに連通させ、前記貯水タンクに貯留された一次透過水を前記ろ過手段に供給して二次透過水と二次濃縮水とに分離し、前記分離した二次透過水を前記ユースポイントに供給する工程と、を含む、膜ろ過装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、膜ろ過装置およびその運転方法に関する。
【背景技術】
【0002】
被処理水に含まれる不純物を除去する水処理装置として、逆浸透膜（ＲＯ膜）またはナノろ過膜（ＮＦ膜）を有する膜ろ過装置が知られている。この装置では、所定の供給圧力でＲＯ膜またはＮＦ膜に供給された被処理水（原水）が、ＲＯ膜またはＮＦ膜により、透過水と濃縮水とに分離される。これにより、不純物が除去された処理水（透過水）を得ることができる。
【0003】
ＲＯ膜またはＮＦ膜を有する膜ろ過装置では、多くの場合、水の有効利用（節水）の観点から、不純物を含む濃縮水の一部を濃縮排水として外部に排出し、残りを濃縮還流水としてＲＯ膜またはＮＦ膜の上流側に還流させる構成が採用されている。これにより、すべての濃縮水を濃縮排水として排出する場合に比べて、回収率（透過水の流量と濃縮排水の流量との和に対する透過水の流量の割合）を向上させて節水を実現することができる。それと同時に、このような膜ろ過装置では、水温の変化（すなわち、水の粘性の変化）による透過水の流量変化に対応するために、加圧ポンプの回転数を制御することでＲＯ膜またはＮＦ膜への原水の供給圧力を調整して、透過水の流量を一定に維持する流量制御が行われている。透過水の流量制御では、透過水の流量が一定になるように原水の供給圧力を調整すると、それに応じて濃縮水の流量も変化する。このような濃縮水の流量変化は、ファウリングやスケーリングによる膜の詰まりの発生や、圧力損失の増大による膜の破損につながるため、透過水の流量制御を行う場合には、濃縮水（濃縮還流水または濃縮排水）の流量制御も行うことが望ましい。例えば、特許文献１には、透過水の流量制御に加え、濃縮排水の流量を設定流量に調整する流量制御を行うことが記載されている。
【0004】
一方で、ＲＯ膜またはＮＦ膜を有する膜ろ過装置では、処理水質の向上を目的として、複数のＲＯ膜またはＮＦ膜で原水を順次処理することも行われている。特許文献１には、上述した流量制御が行われるＲＯ膜またはＮＦ膜の下流側に、さらに別のＲＯ膜またはＮＦ膜を設け、上流側のＲＯ膜またはＮＦ膜で分離された透過水を下流側のＲＯ膜またはＮＦ膜でさらに処理することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０１８－１６７１４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、複数のろ過手段（ＲＯ膜またはＮＦ膜）を有する構成は、設置スペースに余裕がある場合にしか採用することができず、加圧ポンプとして容量が大きいものを採用する必要があるなど、コスト面での制約も大きい。
【0007】
そこで、本発明の目的は、省スペースかつ低コストで処理水質を向上させる膜ろ過装置およびその運転方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上述した目的を達成するために、本発明の膜ろ過装置は、逆浸透膜またはナノろ過膜を有するろ過手段と、原水供給源とろ過手段の一次側とを接続する供給ラインと、ろ過手段の二次側とユースポイントとを接続する透過水ラインと、貯水タンクと、貯水タンクと供給ラインとを接続する合流ラインと、透過水ラインと貯水タンクとを接続する返送ラインと、供給ラインと合流ラインとの接続部またはその近傍に設けられ、原水供給源と貯水タンクとのどちらをろ過手段の一次側に連通させるかを切り替える第１の流路切替手段と、透過水ラインと返送ラインとの接続部またはその近傍に設けられ、ろ過手段の二次側を貯水タンクとユースポイントとのどちらに連通させるかを切り替える第２の流路切替手段と、を有している。
【0009】
また、本発明の膜ろ過装置の運転方法は、逆浸透膜またはナノろ過膜を有するろ過手段と、貯水タンクとを有する膜ろ過装置の運転方法であって、原水供給源をろ過手段の一次側に連通させるとともにろ過手段の二次側を貯水タンクに連通させ、原水供給源からの原水をろ過手段に供給して一次透過水と一次濃縮水とに分離し、分離した一次透過水を貯水タンクに貯留する工程と、貯水タンクをろ過手段の一次側に連通させるとともにろ過手段の二次側をユースポイントに連通させ、貯水タンクに貯留された一次透過水をろ過手段に供給して二次透過水と二次濃縮水とに分離し、分離した二次透過水をユースポイントに供給する工程と、を含んでいる。
【0010】
このような膜ろ過装置およびその運転方法によれば、単一（同一）のろ過手段で原水を２度処理することが可能になり、２つのろ過手段を有する構成で実施されるのと同様の処理工程を実施することができる。その結果、新たな設置スペースを確保したり、余分なコストをかけたりすることなく、２つのろ過手段を有する構成で得られるのと同様の良好な処理水質を得ることができる。
【発明の効果】
【0011】
以上、本発明によれば、省スペースかつ低コストで処理水質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本発明の第１の実施形態に係る膜ろ過装置の構成を示す概略図である。
【図2】本発明の第２の実施形態に係る膜ろ過装置の構成を示す概略図である。
【図3】本発明の第３の実施形態に係る膜ろ過装置の構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【0014】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る膜ろ過装置の構成を示す概略図である。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る膜ろ過装置の構成を示す概略図である。
【0015】
膜ろ過装置１０は、被処理水に含まれる不純物を除去して処理水を生成する装置であり、逆浸透膜（ＲＯ膜）またはナノろ過膜（ＮＦ膜）を有するろ過手段１１と、貯水タンク１２とを有している。ろ過手段１１は、被処理水を、不純物を含む濃縮水と、不純物が除去された透過水とに分離する機能を有し、貯水タンク１２は、詳細は後述するが、ろ過手段１１で分離された透過水を一時的に貯留する機能を有している。
【0016】
また、膜ろ過装置１０は、ろ過手段１１に被処理水を供給する供給ラインＬ１と、ろ過手段１１からの透過水を流通させる透過水ラインＬ２と、ろ過手段１１からの濃縮水を流通させる濃縮水ラインＬ３とを有している。供給ラインＬ１は、上流側が原水供給源１に接続され、下流側がろ過手段１１の一次側に接続されている。透過水ラインＬ２は、上流側がろ過手段１１の二次側に接続され、下流側がユースポイント２に接続されている。濃縮水ラインＬ３は、上流側がろ過手段１１の一次側に接続され、下流側が２つのライン、すなわち、濃縮水の一部を外部に排出する排水ラインＬ４と、その残りを供給ラインＬ１に還流させる還流水ラインＬ５とに分岐している。還流水ラインＬ５は、濃縮水ラインＬ３から分岐した後、後述する定量ポンプ１３の上流側で供給ラインＬ１に接続されている。
【0017】
貯水タンク１２には、合流ラインＬ６と返送ラインＬ７とが接続されている。合流ラインＬ６は、上流側が貯水タンク１２の下部に接続され、下流側が供給ラインＬ１に接続されている。返送ラインＬ７は、上流側が透過水ラインＬ２に接続され、下流側が貯水タンク１２の上部に接続されている。供給ラインＬ１のうち合流ラインＬ６との接続部の上流側には開閉弁ＳＶ１が設けられ、合流ラインＬ６にも開閉弁ＳＶ２が設けられている。これら開閉弁ＳＶ１，ＳＶ２は、原水供給源１と貯水タンク１２のどちらをろ過手段１１の一次側に連通させるかを切り替える流路切替手段として機能する。また、透過水ラインＬ２と返送ラインＬ７との接続部には三方弁ＴＶ１が設けられている。三方弁ＴＶ１は、ろ過手段１１の二次側を貯水タンク１２とユースポイント２のどちらに連通させるかを切り替える流路切替手段として機能する。なお、開閉弁ＳＶ１，ＳＶ２の代わりに、供給ラインＬ１と合流ラインＬ６との接続部に三方弁が設けられていてもよく、三方弁ＴＶ１の代わりに、透過水ラインＬ２と返送ラインＬ７との接続部の近傍に複数の開閉弁が設けられていてもよい。
【0018】
また、膜ろ過装置１０は、後述する２つの流量制御を実行するための構成として、供給ラインＬ１に設けられた定量ポンプ１３と、透過水ラインＬ２に設けられた透過水流量計２１と、濃縮水ラインＬ３に設けられた流量調整弁ＣＶ１と、排水ラインＬ４に設けられた流量調整弁ＣＶ２および排水流量計２２と、還流水ラインＬ５に設けられた手動弁ＭＶ１とを有している。さらに、膜ろ過装置１０は、後述する２つの処理工程を制御するための構成として、貯水タンク１２に設けられた水位センサ２３と、供給ラインＬ１に設けられた給水導電率計２４と、透過水ラインＬ２に設けられた透過水導電率計２５とを有している。
【0019】
定量ポンプ１３は、ろ過手段１１に一定流量の被処理水を供給する機能を有している。透過水流量計２１は、透過水ラインＬ２を流れる透過水の流量を検出する流量検出手段として機能する。流量調整弁ＣＶ１は、ろ過手段１１の一次側にかかる被処理水の圧力（ろ過手段１１への被処理水の供給圧力）を調整する圧力調整手段として機能する。流量調整弁ＣＶ２は、排水ラインＬ４を流れる濃縮水（以下、「濃縮排水」ともいう）の流量を調整する流量調整手段として機能し、排水流量計２２は、濃縮排水の流量を検出する流量検出手段として機能する。手動弁ＭＶ１は、排水ラインＬ４を流れる濃縮水と還流水ラインＬ５を流れる濃縮水（以下、「濃縮還流水」ともいう）の圧力バランスを調整する圧力調整弁として機能する。水位センサ２３は、貯水タンク１２内の水位を検出する機能を有している。給水導電率計２４は、供給ラインＬ１を流れる被処理水の導電率を検出する導電率検出手段として機能し、透過水導電率計２５は、透過水ラインＬ２を流れる透過水の導電率を検出する導電率検出手段として機能する。
【0020】
本実施形態の膜ろ過装置１０では、通常運転（膜分離処理）として２つの処理工程を実施することで処理水が生成されるが、膜ろ過装置１０は、それら２つの処理工程を制御する制御部２０を有している。以下、これら２つの処理工程について説明する。
【0021】
一次処理工程（第１の処理）は、原水供給源１から供給される原水をろ過手段１１で処理する工程である。一次処理工程では、開閉弁ＳＶ１が開放されるとともに開閉弁ＳＶ２が閉鎖されることで、原水供給源１とろ過手段１１の一次側が連通され、それと同時に、三方弁ＴＶ１が切り替えられることで、ろ過手段１１の二次側と貯水タンク１２が連通される。そして、定量ポンプ１３の作動により、原水供給源１からの原水が供給ラインＬ１を通じてろ過手段１１に供給され、一次透過水と一次濃縮水とに分離される。ろ過手段１１で分離された一次透過水は、透過水ラインＬ２と返送ラインＬ７とを通じて貯水タンク１２に供給されて貯留される。なお、ろ過手段１１で分離された一次濃縮水の一部は、一次濃縮排水として排水ラインＬ４を通じて外部に排出され、残りは、一次濃縮還流水として還流水ラインＬ５を通じて供給ラインＬ１に還流される。一次処理工程は、水位センサ２３により検出された貯水タンク１２内の水位が所定の上限水位に達するまで、あるいは、ユースポイント２からの採水要求があるまで実施される。
【0022】
二次処理工程（第２の処理）は、貯水タンク１２に貯留された一次透過水をろ過手段１１で処理する工程であり、ユースポイント２からの採水要求があった場合に開始される。第２の処理工程では、開閉弁ＳＶ１が閉鎖されるとともに開閉弁ＳＶ２が開放されることで、貯水タンク１２とろ過手段１１の一次側が連通され、それと同時に、三方弁ＴＶ１が切り替えられることで、ろ過手段１１の二次側とユースポイント２が連通される。そして、定量ポンプ１３の作動により、貯水タンク１２に貯留された一次透過水が合流ラインＬ６と供給ラインＬ１を通じてろ過手段１１に供給され、二次透過水と二次濃縮水とに分離される。ろ過手段１１で分離された二次透過水は、透過水ラインＬ２を通じてユースポイント２に処理水として供給される。なお、ろ過手段１１で分離された二次濃縮水の一部は、二次濃縮排水として排水ラインＬ４を通じて外部に排出され、残りは、二次濃縮還流水として還流水ラインＬ５を通じて供給ラインＬ１に還流される。第２の処理工程は、水位センサ２３により検出された貯水タンク１２内の水位が所定の下限水位に達するか、あるいは、ユースポイント２からの採水要求がなくなった時点で停止される。
【0023】
こうして、２つの処理工程を実施することで、単一（同一）のろ過手段１１で原水を２度処理することが可能になり、２つのろ過手段（ＲＯ膜またはＮＦ膜）を有する構成と同様の処理工程を再現することができる。その結果、新たな設置スペースを確保したり、余分なコストをかけたりすることなく、２つのろ過手段を有する構成で得られるのと同様の良好な処理水質を得ることができる。
【0024】
なお、ユースポイント２からの採水要求があった場合に、採水工程である二次処理工程をすぐに実施するのではなく、その前に、ろ過手段１１で分離された二次透過水を貯水タンク１２に還流させる採水準備工程を実施してもよい。採水準備工程では、二次処理工程と同様に、開閉弁ＳＶ１が閉鎖されるとともに開閉弁ＳＶ２が開放されることで、貯水タンク１２とろ過手段１１の一次側が連通される一方、一次処理工程からの三方弁ＴＶ２の切り替えは行われない。そのため、ろ過手段１１の二次側と貯水タンク１２との連通が維持された状態で、ろ過手段１１による一次透過水の分離が行われ、分離された二次透過水は、透過水ラインＬ２と返送ラインＬ７とを通じて貯水タンク１２に還流される。採水準備工程は、二次透過水の水質が所定の水質基準を満たすようになるまで行われることが好ましい。ここで、二次透過水の水質が所定の水質基準を満たしているか否かは、透過水導電率計２５により検出された二次透過水の導電率が所定値以下であるか否かに基づいて判定することができる。すなわち、透過水導電率計２５による検出値を所定値以下である場合に、二次透過水の水質が所定の水質基準を満たしていると判定され、所定値を上回る場合に、所定の水質基準を満たしていないと判定される。なお、導電率計の代わりに比抵抗計を設置し、透過水の比抵抗を検出することでその水質を監視してもよい。
【0025】
また、制御部２０は、上述した一次処理工程と二次処理工程の実行中に、２つの流量制御、すなわち、透過水の流量制御である透過水流量制御と、濃縮排水の流量制御である排水流量制御とを並行して実行する。具体的には、透過水流量制御では、透過水ラインＬ２を流れる一次透過水の流量が設定流量になるように流量調整弁ＣＶ１が制御される。排水流量制御では、透過水ラインＬ２を流れる透過水の流量から濃縮排水（排水ラインＬ４を流れる濃縮水）の目標流量が算出され、濃縮排水の流量がその目標流量になるように流量調整弁ＣＶ２の開度が制御される。以下、これら２つの流量制御の詳細について説明する。なお、各流量制御は、一部を除いて両工程で同様に行われるため、以下の一次処理工程に関連した説明は、特に断らない限り、「一次」を「二次」と読み替えることで二次処理工程にも該当する。
【0026】
透過水流量制御では、透過水流量計２１による一次透過水の検出流量（検出値）が一定（予め設定された設定流量）になるように、流量調整弁ＣＶ１の開度が調整される。例えば、水温が変化すると、水の粘性が変化することで、ろ過手段１１で分離される一次透過水の流量も変化するが、この変化に応じて、制御部２０は、流量調整弁ＣＶ１の開度を調整する。すなわち、水温が低くなると、水の粘性は高くなり、その結果、ろ過手段１１からの一次透過水の流量は減少する。そのため、制御部２０は、この減少分を補うために、流量調整弁ＣＶ１を閉じるように制御することで、ろ過手段１１への原水の供給圧力を増加させる。また、水温が高くなると、水の粘性は低くなり、その結果、ろ過手段１１からの一次透過水の流量は増加する。そのため、制御部２０は、この増加分を打ち消すために、流量調整弁ＣＶ１を開くように制御することで、ろ過手段１１への原水の供給圧力を低下させる。こうして、流量調整弁ＣＶ１の開度が調整され、ろ過手段１１の一次側にかかる原水の圧力が調整されることで、透過水ラインＬ２を流れる一次透過水の流量が一定に維持される。
【0027】
一方で、上述したようにろ過手段１１への原水の供給圧力が変化しても、供給ラインＬ１に定量ポンプ１３が設けられていることで、濃縮水ラインＬ３を流れる一次濃縮水の流量を一定に保持することができる。すなわち、定量ポンプ１３は、供給ラインＬ１を流れる原水の圧力が一定以上のときに吐出流量を一定に保持する機能を有している。そのため、透過水流量制御により、流量調整弁ＣＶ１の開度が変化して原水の供給圧力が変化した場合にも、ろ過手段１１に供給される原水の流量を一定に保持することができ、それにより、一次濃縮水の流量も一定に保持することができる。その結果、透過水流量制御が排水ラインＬ４や還流水ラインＬ５を流れる一次濃縮水の流量に影響を及ぼすことがなくなり、後述する排水流量制御は、純水流量制御と干渉することなく独立して行われることになる。また、このような透過水流量制御は、原水の供給圧力を調整するためにインバータによるポンプの回転数制御を行う必要がないため、例えば、単相１００Ｖの交流電源で動作する加圧ポンプを使用する場合にも実施可能になるなど、高い汎用性を実現する点でも有利である。
【0028】
なお、定量ポンプ１３は、供給ラインＬ１を流れる原水の圧力が一定以上のときに吐出流量を一定に保持することができるものであれば、その種類に特に制限はない。ここで、一定とは、吐出流量が厳密に一定であるだけでなく、所定の誤差範囲内で変動（脈動）していてもよいことを意味する。したがって、定量ポンプ１３としては、例えば、ベーンポンプ、ダイアフラムポンプ、プランジャーポンプ、ピストンポンプ、ねじポンプなどが挙げられる。その中でも、低騒音でコンパクトな点で、ベーンポンプ、ダイアフラムポンプを用いることが好ましく、さらに、他のポンプに比べて脈動が少ない点で、ベーンポンプを用いることがより好ましい。
【0029】
また、定量ポンプ１３の吐出規定流量は、一方では、ファウリングやスケーリングによる膜の詰まりが発生しない程度であればよく、他方では、圧力損失の増大によって膜を破損させない程度であればよい。ただし、定量ポンプ１３の規定吐出流量を必要以上に大きくすることは、定量ポンプ１３のサイズが大きくなることにつながるため、エネルギー消費の点で好ましくない。そのため、定量ポンプ１３の規定吐出流量は、ろ過手段１１の透過流束とろ過手段１１に要求される濃縮水の最低流量も考慮して設定され、例えば、ろ過手段１１として直径が約１０．１６ｃｍ（４インチ）のＲＯ膜を用いる場合、原水の性状に合わせて３００～１８００Ｌ／ｈの範囲である。なお、ろ過手段１１に要求される濃縮水の最低流量とは、ファウリングやスケーリングによる膜の詰まりが発生しないための濃縮水ラインＬ３に流すべき濃縮水の最低流量を意味する。
【0030】
排水流量制御では、ろ過手段１１の回収率（一次透過水の流量と一次濃縮排水の流量との和に対する一次透過水の流量の割合）を考慮して一次濃縮排水の目標流量が算出され、排水流量計２２による二次濃縮排水の検出流量（検出値）がその目標流量になるように、流量調整弁ＣＶ２の開度を調整される。このときの回収率は、水の有効利用（節水）の観点から、できるだけ高いことが好ましい。すなわち、一次濃縮排水の流量はできるだけ少ないことが好ましい。しかしながら、定量ポンプ１３により一次濃縮水の流量が一定に保持されているため、一次濃縮排水の流量が少なくなると、当然のことながら、還流水ラインＬ５から供給ラインＬ１に還流する一次濃縮水の流量が増加する。それにより、原水の不純物濃度が高まると、ろ過手段１１のＲＯ膜またはＮＦ膜の膜面に不純物（特に、シリカまたはカルシウム）が析出するスケーリングが起こりやすくなってしまう。したがって、濃縮排水の流量は、一次濃縮水の不純物濃度が溶解度以上の濃度にならない範囲で回収率が最大になるように、すなわち、不純物であるシリカまたはカルシウムが析出しない範囲で回収率が最大になるように設定される。
【0031】
ただし、不純物の溶解度は、水温に応じて変化する。例えば、シリカの場合、その溶解度は温度に比例して増加し、カルシウム（炭酸カルシウム）の場合、温度が上昇するにつれてその溶解度は減少する。そのため、水温が低い場合には、シリカの溶解度が相対的に低く、シリカが析出しやすい（シリカスケールが発生しやすい）が、水温が高くなると、カルシウムの溶解度が相対的に低くなるため、カルシウムが析出しやすく（カルシウムスケールが発生しやすく）なる。そこで、膜ろ過装置１０には、図示していないが、原水と一次透過水と二次濃縮水とのいずれかの水温を検出する温度センサ（水温検出手段）が設けられており、この温度センサで検出された水温に基づいて、一次濃縮排水の最適な目標流量が算出される。
【0032】
具体的には、まず、検出された水温でシリカが析出する理論上の回収率（以下、「シリカの析出回収率」という）と、検出された水温でカルシウム（炭酸カルシウム）が析出する理論上の回収率（以下「カルシウムの析出回収率」という）が算出される。なお、シリカの析出回収率とカルシウムの析出回収率のそれぞれの算出方法については後述する。次に、シリカの析出回収率とカルシウムの析出回収率とが比較され、目標回収率として、より小さい方の析出回収率が設定される。そして、この目標回収率と、透過水流量計２１による一次透過水の検出流量とに基づいて、以下の式（１）により、一次濃縮排水の目標流量が算出されて設定される。
（一次濃縮排水の流量）＝
（一次透過水の検出流量／目標回収率）－（一次透過水の検出流量） （１）
（一次濃縮排水の流量）＝
（一次透過水の検出流量／目標回収率）－（一次透過水の検出流量） （１）
【0033】
スケーリングの発生を確実に抑制するという観点からは、上記式（１）で算出された目標流量を上回る流量を一次濃縮排水の設定流量として設定することもできるが、節水の観点からは、算出された目標流量を一次濃縮排水の設定流量として設定することが好ましい。なお、回収率（目標回収率）として、通常は、パーセントで表した値が用いられるが、上記式（１）では、小数で表した値が用いられることは言うまでもない。
【0034】
ここで、シリカの析出回収率とカルシウムの析出回収率の算出方法についてそれぞれ説明する。
【0035】
（シリカの析出回収率の算出方法）
シリカの析出回収率ＹＳは、検出された水温でのシリカの溶解度（ｍｇ／Ｌ）をＣＳとし、予め測定された原水のシリカ濃度（ｍｇ／Ｌ）をＦＳとしたとき、以下の式（２）から算出される。
ＹＳ＝（ＣＳ－ＦＳ）／ＣＳ （２）
シリカの析出回収率ＹＳは、検出された水温でのシリカの溶解度（ｍｇ／Ｌ）をＣＳとし、予め測定された原水のシリカ濃度（ｍｇ／Ｌ）をＦＳとしたとき、以下の式（２）から算出される。
ＹＳ＝（ＣＳ－ＦＳ）／ＣＳ （２）
【0036】
なお、シリカの溶解度の算出方法としては、ＡＳＴＭ（Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｆｏｒ Ｔｅｓｔｉｎｇ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）Ｄ４９９３－８９などに規定された方法を用いることができる。
【0037】
（カルシウムの析出回収率の算出方法）
カルシウムの析出回収率は、濃縮水のランゲリア指数を算出する方法を利用して算出される。ここで、ランゲリア指数（飽和指数）とは、カルシウム（炭酸カルシウム）の析出の可能性を示す指標であり、水の実際のｐＨと、理論ｐＨ（ｐＨｓ：水中の炭酸カルシウムが溶解も析出もしない平衡状態にあるときのｐＨ）との差（ｐＨ－ｐＨｓ）を意味する。すなわち、ランゲリア指数が正の値で絶対値が大きいほど炭酸カルシウムが析出しやすくなり、負の値では炭酸カルシウムは析出されない。そのため、カルシウムの析出回収率は、濃縮水のランゲリア指数がゼロになるときの回収率として算出される。なお、より安全側の値として設定するために、カルシウムの析出回収率は、濃縮水のランゲリア指数が負の値になるときの回収率であってもよい。
カルシウムの析出回収率は、濃縮水のランゲリア指数を算出する方法を利用して算出される。ここで、ランゲリア指数（飽和指数）とは、カルシウム（炭酸カルシウム）の析出の可能性を示す指標であり、水の実際のｐＨと、理論ｐＨ（ｐＨｓ：水中の炭酸カルシウムが溶解も析出もしない平衡状態にあるときのｐＨ）との差（ｐＨ－ｐＨｓ）を意味する。すなわち、ランゲリア指数が正の値で絶対値が大きいほど炭酸カルシウムが析出しやすくなり、負の値では炭酸カルシウムは析出されない。そのため、カルシウムの析出回収率は、濃縮水のランゲリア指数がゼロになるときの回収率として算出される。なお、より安全側の値として設定するために、カルシウムの析出回収率は、濃縮水のランゲリア指数が負の値になるときの回収率であってもよい。
【0038】
濃縮水のランゲリア指数は、濃縮水のｐＨと、濃縮水の不純物濃度（カルシウム濃度、総アルカリ度、および蒸発残留物濃度）と、検出された水温とから算出される。ランゲリア指数の算出方法としては、例えば、特開平１１－２６７６８７号公報（段落［００２５］～［００２７］）などに記載された方法を用いることができる。また、濃縮水の不純物濃度（カルシウム濃度、総アルカリ度、および蒸発残留物濃度）は、予め測定された原水の不純物濃度（カルシウム濃度、総アルカリ度、および蒸発残留物濃度）と、回収率とから算出される。したがって、カルシウムの析出回収率ＹＣは、濃縮水のランゲリア指数がゼロになるときの濃縮水の不純物濃度（ｍｇ／Ｌ）をＣＣとし、予め測定された原水の不純物濃度（ｍｇ／Ｌ）をＦＣとしたとき、以下の式（３）の関係で表されることになる。
ＹＣ＝（ＣＣ－ＦＣ）／ＣＣ （３）
ＹＣ＝（ＣＣ－ＦＣ）／ＣＣ （３）
【0039】
なお、二次処理工程時には、ろ過手段１１で一度処理された一次透過水が被処理水としてろ過手段１１に供給されるため、一次処理工程時に比べて、ろ過手段１１に供給される被処理水の不純物濃度が低くなる。そのため、上述した目標回収率の設定方法では、シリカおよびカルシウムの析出回収率が実際よりも低く見積もられてしまい、それにより、目標回収率も上述した最大の回収率より低く設定され、無駄な濃縮排水が発生してしまう。そこで、二次処理工程時には、さらなる節水のために、このような点も考慮してシリカおよびカルシウムの析出回収率を算出することが好ましく、それに応じて、目標回収率を設定することが好ましい。具体的には、二次処理工程時のシリカの析出回収率ＹＳ’およびカルシウムの析出回収率ＹＣ’は、以下の式（４）、（５）からそれぞれ算出される。
ＹＳ’＝（ＣＳＮ－ＦＳ）／ＣＳＮ （４）
ＹＣ’＝（ＣＣＮ－ＦＣ）／ＣＣＮ （５）
ここで、Ｎは、一次処理工程時に給水導電率計２４により検出される原水の導電率Ｃｆと、一次処理工程時に透過水導電率計２５により検出される一次透過水の導電率Ｃｐとの比Ｃｐ／Ｃｆである。
ＹＳ’＝（ＣＳＮ－ＦＳ）／ＣＳＮ （４）
ＹＣ’＝（ＣＣＮ－ＦＣ）／ＣＣＮ （５）
ここで、Ｎは、一次処理工程時に給水導電率計２４により検出される原水の導電率Ｃｆと、一次処理工程時に透過水導電率計２５により検出される一次透過水の導電率Ｃｐとの比Ｃｐ／Ｃｆである。
【0040】
こうして算出されたシリカの析出回収率ＹＳ’とカルシウムの析出回収率ＹＣ’とが比較され、目標回収率として、より小さい方の析出回収率が設定されることは、一次処理工程時と同様である。そして、この目標回収率と、透過水流量計２１による一次透過水の検出流量とに基づいて、上記式（１）により、一次濃縮排水の目標流量が算出されて設定されることも、一次処理工程時と同様である。このようにして、二次処理工程時のろ過手段１１の目標回収率（第２の目標値）を一次処理工程時（第１の目標値）よりも高く設定することができ、さらなる節水を実現することができる。
【0041】
二次処理工程時のシリカおよびカルシウムの析出回収率の算出方法は、上述した方法に限定されるものではない。例えば、ろ過手段１１に使用されるＲＯ膜またはＮＦ膜の性能を予め実験的に検証し、それに基づいて、二次処理工程時にろ過手段１１に供給される被処理水（一次透過水）の不純物濃度を予測することで、二次処理工程時のシリカおよびカルシウムの析出回収率をそれぞれ算出してもよい。また、ろ過手段１１の目標回収率として、一次処理工程時には、上述したように水温に基づいて算出される可変値に設定される一方、二次処理工程時には、それを上回るように予め定められた固定値に設定されていてもよい。
【0042】
シリカおよびカルシウムの析出回収率の算出方法や一次濃縮排水の目標流量の算出方法は、例えば定量ポンプの容量や原水の流量などの装置設計上の制約によって予め回収率や流量に制約がある場合には、上述した限りではない。また、透過水流量制御によって透過水ラインＬ２を流れる一次透過水の流量が一定に調整されるため、一次濃縮排水の目標流量の算出には、予め定められた透過水の設定流量を用いることもできる。ただし、この方法は、一次透過水の設定流量と実際の流量が一致していない場合に、実際の回収率が目標回収率からずれる可能性があるため好ましくない。すなわち、透過水の実際の流量が設定流量よりも大きい場合には、実際の回収率が目標回収率を上回ることでスケーリングが発生したり、透過水の実際の流量が設定流量よりも小さい場合には、実際の回収率が目標回収率を下回ることで節水を図ることができなくなったりする。
【0043】
したがって、一次濃縮排水の設定流量の算出には、上述したように、透過水流量計２１による一次透過水の検出流量を用いることが好ましい。これにより、透過水流量制御において一次透過水の流量制御が適切に実施されず、それにより、一次透過水の流量が実質的に一定に調整されない事態が発生しても、実際の回収率が目標の回収率からずれることを抑制することができる。なお、実際の算出には、一次透過水の検出流量のばらつきなどによる影響を最小限に抑えるために、所定検出時間や所定検出回数における平均流量を用いることが好ましい。
【0044】
上述のように回収率制御を行う場合、流量調整弁ＣＶ２としては、電動比例制御弁を用いることが好ましい。これにより、電動比例制御弁の分解能に応じて開度調整を細かく行うことができ、電磁弁の組み合わせなどによる段階式での開度調整に比べて、回収率を滑らかに調整することができる。例えば、５０～７０％の範囲の回収率を５段階（５０％、５５％、６０％、６５％、７０％）にしか制御できない段階式では、目標回収率が６４％に設定された場合、回収率を６０％にしか調整することができず、無駄な濃縮排水が発生してしまう。したがって、流量調整弁ＣＶ２として電動比例制御弁を用いることは、このような濃縮排水の無駄も削減することができるため、節水の観点からも有利である。
【0045】
なお、本実施形態では、上述したように、定量ポンプ１３により一次濃縮水の流量が一定に維持されるため、排水ラインＬ４および還流水ラインＬ５の一方を流れる一次濃縮水の流量を規定するだけで、他方を流れる一次濃縮水の流量も規定することができる。そのため、図示した実施形態では、排水ラインＬ４に流量制御手段としての流量調整弁ＣＶ２と排水流量計２２が設けられ、還流水ラインＬ５には、圧力バランス調整のための手動弁ＭＶ１が設けられているが、その逆であってもよい。すなわち、還流水ラインＬ５に、流量調整弁（比例制御弁）と流量計が設けられ、排水ラインＬ４に、圧力バランス調整のための手動弁が設けられていてもよい。あるいは、排水ラインＬ４および還流水ラインＬ５の両方に、流量調整弁（比例制御弁）と流量計を設けることもできる。
【0046】
上述した実施形態では、１つの制御部２０により、膜ろ過装置１０のすべての運転制御が行われるが、処理工程の切り替えを行う制御部と、それぞれの流量制御を実行する制御部とが別個に設けられていてもよい。また、それぞれの流量制御も別個に設けられた制御部によって実行されてもよい。
【0047】
（第２の実施形態）
図２は、本発明の第２の実施形態に係る膜ろ過装置の構成を示す概略図である。以下、第１の実施形態と同様の構成については、図面に同じ符号を付してその説明を省略し、第１の実施形態と異なる構成のみ説明する。なお、以下の説明では、便宜上、一次処理工程と二次処理工程とは特に区別しない。
図２は、本発明の第２の実施形態に係る膜ろ過装置の構成を示す概略図である。以下、第１の実施形態と同様の構成については、図面に同じ符号を付してその説明を省略し、第１の実施形態と異なる構成のみ説明する。なお、以下の説明では、便宜上、一次処理工程と二次処理工程とは特に区別しない。
【0048】
本実施形態は、濃縮水ラインＬ３に設けられていた流量調整弁ＣＶ１が供給ラインＬ１に設けられている点で、第１の実施形態と異なっている。これに伴い、濃縮水ラインＬ３には、濃縮水ラインＬ３を流れる濃縮水の流量を一定に保持する定流量弁１４が設けられ、供給ラインＬ１には、第１の実施形態の定量ポンプ１３の代わりに、被処理水の圧力変動に応じて吐出流量が変化する加圧ポンプ１５が設けられている。流量調整弁ＣＶ１は、加圧ポンプ１５とろ過手段１１との間に配置されている。
【0049】
本実施形態の透過水流量制御は、以下のように行われる。例えば、水温が低くなると水の粘性は高くなり、その結果、ろ過手段１１で分離される透過水の流量は減少するが、この減少分を補うように流量調整弁ＣＶ１の開度が大きくされ、ろ過手段１１への被処理水の供給圧力が増加する。また、水温が高くなると水の粘性は低くなり、その結果、ろ過手段１１で分離される透過水の流量は増加するが、この増加分を打ち消すように流量調整弁ＣＶ１の開度が小さくされ、ろ過手段１１への被処理水の供給圧力が低下する。このように、流量調整弁ＣＶ１の開度が調整され、それにより、被処理水の供給圧力が調整されることで、本実施形態においても、透過水の流量を一定に維持することができる。
【0050】
なお、ろ過手段１１への被処理水の供給圧力の変化（流量調整弁ＣＶ１の開度の変化）に応じて、ろ過手段１１で分離される濃縮水の流量も変化するが、本実施形態では、濃縮水ラインＬ３に、上述したように定流量弁１４が設けられている。そのため、透過水流量制御により流量調整弁ＣＶ１の開度が変化して被処理水の供給圧力が変化した場合にも、濃縮水ラインＬ３を流れる濃縮水の流量を一定に保持することができる。その結果、第１の実施形態と同様に、透過水流量制御が排水ラインＬ４や還流水ラインＬ５を流れる濃縮水の流量に影響を及ぼすことがなくなり、排水流量制御を透過水流量制御と独立して行うことが可能になる。
【0051】
ここで、定流量弁１４の規定流量は、一方では、ファウリングやスケーリングによる膜の詰まりが発生しない程度であればよく、他方では、圧力損失の増大によって膜を破損させない程度であればよい。ただし、定流量弁１４の規定流量を必要以上に大きくすることは、加圧ポンプ１５に要求される流量が必要以上に大きくなり、結果的に加圧ポンプ１５のサイズが大きくなるため、エネルギー消費の点で好ましくない。そのため、定流量弁１４の規定流量は、ろ過手段１１の透過流束とろ過手段１１に要求される濃縮水の最低流量も考慮して設定され、例えば、ろ過手段１１として直径が約１０．１６ｃｍ（４インチ）のＲＯ膜を用いる場合、２００～１５００Ｌ／ｈの範囲である。
【0052】
ところで、定流量弁１４には、定流量弁１４を正常に作動させるための作動差圧範囲（定流量弁の一次側と二次側の圧力差の許容範囲）が規定されている。そのため、例えば、ろ過手段１１として中高圧用のＲＯ膜を使用する場合や、水温が極端に低下した場合など、条件によっては、被処理水の供給圧力が著しく上昇して濃縮水の圧力が上昇し、定流量弁１４の一次側と二次側の圧力差が作動差圧範囲を超えてしまうことがある。その場合、濃縮水ラインＬ３を流れる濃縮水の流量が一定に保持されないおそれがある。
【0053】
そこで、定流量弁１４の上流側の濃縮水ラインＬ３に、濃縮水ラインＬ３を流れる濃縮水の圧力を減圧する（すなわち、二次側の圧力を一次側の圧力よりも低くすることができる）減圧弁が設けられていてもよい。これにより、ろ過手段１１への原水の供給圧力が著しく上昇する場合であっても、定流量弁１４の一次側と二次側の圧力差を作動差圧範囲内に収めて定流量弁１４を正常に作動させることができ、濃縮水ラインＬ３を流れる濃縮水の流量を一定に保持することができる。また、減圧弁を設けることで、それよりも下流側の周辺部材（配管など）にそれほどの耐圧性能が要求されなくなる。そのため、減圧弁の設置は、安全面で有利であるだけでなく、耐圧性能がそれほど高くない安価な汎用品が利用可能になることで、コスト面でも有利である。なお、減圧弁の種類は、濃縮水の圧力を定流量弁１４の作動差圧範囲内に減圧することができるものであれば特に限定されるものではないが、定流量弁１４の規定流量以上の流量が流れるものや、二次側の圧力が排水ラインＬ４や還流水ラインＬ５の通水差圧よりも大きくなるものを選定する必要がある。
【0054】
（第３の実施形態）
図３は、本発明の第３の実施形態に係る膜ろ過装置の構成を示す概略図である。以下、上述した実施形態と同様の構成については、図面に同じ符号を付してその説明を省略し、上述した実施形態と異なる構成のみ説明する。なお、以下の説明では、便宜上、一次処理工程と二次処理工程とは特に区別しない。
図３は、本発明の第３の実施形態に係る膜ろ過装置の構成を示す概略図である。以下、上述した実施形態と同様の構成については、図面に同じ符号を付してその説明を省略し、上述した実施形態と異なる構成のみ説明する。なお、以下の説明では、便宜上、一次処理工程と二次処理工程とは特に区別しない。
【0055】
本実施形態は、第２の実施形態の変形例であり、制御部２０が、加圧ポンプ１５の回転数を制御するインバータ（図示せず）を備えている点、すなわち、加圧ポンプ１５が、ろ過手段１１への被処理水の供給圧力を調整する圧力調整手段として機能する点で、第２の実施形態と異なっている。これに伴い、本実施形態では、第２の実施形態の流量調整弁ＣＶ１は設けられていない。
【0056】
本実施形態の透過水流量制御は、以下のように行われる。例えば、水温が低くなると水の粘性は高くなり、その結果、ろ過手段１１で分離される透過水の流量は減少するが、この減少分を補うように加圧ポンプ１５の回転数が上げられ、ろ過手段１１への被処理水の供給圧力が増加する。また、水温が高くなると水の粘性は低くなり、その結果、ろ過手段１１で分離される透過水の流量は増加するが、この増加分を打ち消すように加圧ポンプ１５の回転数が下げられ、ろ過手段１１への被処理水の供給圧力が低下する。このように、加圧ポンプ１３の回転数が調整され、それにより、被処理水の供給圧力が調整されることで、本実施形態においても、透過水の流量を一定に維持することができる。なお、透過水流量制御により加圧ポンプ１３の回転数が変化して原水の供給圧力が変化した場合にも、濃縮水ラインＬ３に設けられた定流量弁１４により、濃縮水ラインＬ３を流れる濃縮水の流量を一定に保持することができることは、第２の実施形態と同様である。
【符号の説明】
【0057】
１ 原水供給源
２ ユースポイント
１０ 膜ろ過装置
１１ ろ過手段
１２ 貯水タンク
１３ 定量ポンプ
１４ 定流量弁
１５ 加圧ポンプ
２０ 制御部
２１ 透過水流量計
２２ 排水流量計
２３ 水位センサ
２４ 給水導電率
２５ 透過水導電率計
Ｌ１ 供給ライン
Ｌ２ 透過水ライン
Ｌ３ 濃縮水ライン
Ｌ４ 排水ライン
Ｌ５ 還流水ライン
Ｌ６ 合流ライン
Ｌ７ 返送ライン
ＳＶ１，ＳＶ２ 開閉弁
ＣＶ１，ＣＶ２ 流量調整弁
ＭＶ１ 手動弁
ＴＶ１ 三方弁
２ ユースポイント
１０ 膜ろ過装置
１１ ろ過手段
１２ 貯水タンク
１３ 定量ポンプ
１４ 定流量弁
１５ 加圧ポンプ
２０ 制御部
２１ 透過水流量計
２２ 排水流量計
２３ 水位センサ
２４ 給水導電率
２５ 透過水導電率計
Ｌ１ 供給ライン
Ｌ２ 透過水ライン
Ｌ３ 濃縮水ライン
Ｌ４ 排水ライン
Ｌ５ 還流水ライン
Ｌ６ 合流ライン
Ｌ７ 返送ライン
ＳＶ１，ＳＶ２ 開閉弁
ＣＶ１，ＣＶ２ 流量調整弁
ＭＶ１ 手動弁
ＴＶ１ 三方弁
【図1】
【図2】
【図3】