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JP5034337B2 - Method for determining operating conditions of membrane filtration device, and method of operating membrane filtration device using the same - Google Patents
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Method for determining operating conditions of membrane filtration device, and method of operating membrane filtration device using the same Download PDF

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Description

本発明は、液体を分離膜によってろ過する膜ろ過装置の運転条件の決定方法、およびそれを用いた膜ろ過装置の運転方法、ならびに膜ろ過装置に関し、さらに詳しくは、活性汚泥や微生物培養液などを膜ろ過によって固液分離することを特徴とする膜ろ過装置の運転条件の決定方法、およびそれに基づいた膜ろ過装置の運転方法に関する。
The present invention relates to a method for determining the operating conditions of a membrane filtration device for filtering a liquid through a separation membrane, a method for operating a membrane filtration device using the same, and a membrane filtration device, and more particularly, activated sludge, microbial culture solution, etc. the about the film method of determining the operating conditions of the membrane filtration apparatus, characterized in that the solid-liquid separation by filtration, and the operation how the membrane filtration device based thereon.

液体を分離膜によってろ過する方法には、被ろ過液である液体と分離膜を接触させ、被ろ過液側を正圧もしくは透過側を負圧にしてろ過液を得る方法がある。この膜ろ過工程において、被ろ過液に含まれる非膜透過物質が膜表面に蓄積し、蓄積された物質が膜抵抗の上昇を引き起こすこととなる。このような膜抵抗の上昇を抑制するために、分離膜の下方部に設置された曝気装置によって膜表面を曝気したり、ポンプなどを利用して膜表面と水平方向に被ろ過液を流動させたり、分離膜を移動または振動させたりなどすることにより、膜表面を洗浄しながら膜ろ過を行う方法が知られている。このような膜ろ過方法において、膜洗浄を十分に行うことによって膜抵抗増加を抑制することが可能となるのだが、このような膜表面の洗浄には大量のエネルギーの供給を必要とし、必要以上に膜洗浄を行うことは余分なエネルギーを消費することとなる。すなわち、必要十分に膜表面洗浄を行うことは、膜ろ過装置の運転適正化にとって重要であり、省エネやコスト削減に寄与する。   As a method for filtering a liquid through a separation membrane, there is a method in which a liquid to be filtered is brought into contact with a separation membrane, and a filtrate is obtained by setting the filtered liquid side to a positive pressure or the permeate side to a negative pressure. In this membrane filtration step, non-membrane permeable substances contained in the liquid to be filtered accumulate on the membrane surface, and the accumulated substances cause an increase in membrane resistance. In order to suppress such an increase in membrane resistance, the membrane surface is aerated with an aeration device installed at the lower part of the separation membrane, or the liquid to be filtered is allowed to flow horizontally with the membrane surface using a pump or the like. Alternatively, a method of performing membrane filtration while washing the membrane surface by moving or vibrating the separation membrane is known. In such a membrane filtration method, it is possible to suppress an increase in membrane resistance by performing sufficient membrane cleaning. However, such membrane surface cleaning requires a large amount of energy supply and is more than necessary. In addition, extra energy is consumed when performing film cleaning. That is, it is important for the membrane filtration apparatus to properly operate the membrane surface that is necessary and sufficient, and contributes to energy saving and cost reduction.

膜表面洗浄の程度を決定する方法として、例えば特許文献1がある。特許文献1は、前記膜表面洗浄手段として曝気を用いた膜ろ過方法であり、膜ろ過装置の運転時間に対する膜ろ過圧力の経時変化を測定し、前記測定した結果から前記膜ろ過圧力の上昇速度および前記上昇速度の変化率を演算し、前記膜ろ過圧力が一定となるように、あるいは、前記演算した上昇速度あるいは上昇速度の変化率が所定値となるように曝気量を制御する膜ろ過方法である。また、特許文献1によれば、前記所定値を決定する手段として、実験値にそのまま基づく方法、あるいは、ニューラルネットなどを利用して一旦実験値から学習させ、その推論値に基づく方法を提案している。   As a method for determining the degree of film surface cleaning, there is, for example, Patent Document 1. Patent Document 1 is a membrane filtration method using aeration as the membrane surface cleaning means, measuring the change over time of the membrane filtration pressure with respect to the operation time of the membrane filtration device, and increasing the membrane filtration pressure based on the measurement result. And a membrane filtration method for calculating the rate of change of the ascending rate and controlling the amount of aeration so that the membrane filtration pressure is constant or the calculated ascending rate or the rate of change of the ascending rate is a predetermined value. It is. According to Patent Document 1, as a means for determining the predetermined value, a method based on an experimental value as it is or a method based on an inferred value obtained by learning from an experimental value using a neural network or the like is proposed. ing.

また、特許文献2では、被ろ過液である活性汚泥を、膜モジュールに循環させながら膜ろ過処理する膜ろ過排水処理装置において、被ろ過液中の汚泥濃度の大きさによって、前記膜モジュールを通過する被処理排水の膜面流速を変更する膜ろ過方法を提案している。   Moreover, in patent document 2, in the membrane filtration waste water treatment apparatus which performs the membrane filtration process, circulating the activated sludge which is a to-be-filtered liquid to a membrane module, it passes the said membrane module by the magnitude | size of the sludge density | concentration in a to-be-filtered liquid. The membrane filtration method which changes the membrane surface flow rate of the wastewater to be treated is proposed.

特許第3572992号公報Japanese Patent No. 3572992 特開2000−61466号公報JP 2000-61466 A

しかしながら、特許文献1に基づく膜ろ過方法では、次のような問題点があった。例えば、膜ろ過圧力が一定に維持される運転初期時に膜ろ過圧力が徐々に増加し始めた場合、それが運転初期であるとオペレーターが判断した際には、膜ろ過圧力を一定にするために曝気量を増加させることとなり、運転中期であるとオペレーターが判断した際には、膜ろ過圧力の上昇速度が所定値となるように曝気量を調整することとなる。このように、オペレーターの判断次第で曝気量が異なる曖昧さがあり、前記例において、運転初期とオペレーターが判断した場合には曝気量を必要以上に増加させてしまう可能性があり、運転中期とオペレーターが判断した場合には膜の目詰まりを促進させてしまう可能性があった。   However, the membrane filtration method based on Patent Document 1 has the following problems. For example, if the membrane filtration pressure starts to gradually increase at the initial stage of operation when the membrane filtration pressure is kept constant, when the operator determines that this is the initial stage of operation, in order to keep the membrane filtration pressure constant. The aeration amount is increased, and when the operator determines that it is in the middle of operation, the aeration amount is adjusted so that the rate of increase in the membrane filtration pressure becomes a predetermined value. Thus, depending on the operator's judgment, there is an ambiguity that the aeration amount is different, and in the above example, if the operator judges that the operation is in the initial stage, the aeration amount may be increased more than necessary. If the operator judges, clogging of the film may be promoted.

また、特許文献1の膜ろ過方法は、運転終期において膜ろ過圧力が次第に大きくなることを許容しており、その後膜の目詰まりが進行し膜を洗浄しなければいけなかった。また、特許文献1の膜ろ過方法は、膜ろ過圧力の挙動のみから運転初期・中期・終期を判断し、曝気量を調整することとなるが、運転時において膜ろ過流束を変化させた場合、変化以前の挙動に基づいて曝気量を決定できなかった。   Further, the membrane filtration method of Patent Document 1 allows the membrane filtration pressure to gradually increase at the end of operation, and then the membrane clogging has progressed and the membrane has to be washed. In addition, the membrane filtration method of Patent Document 1 determines the initial, middle, and final operation from the behavior of the membrane filtration pressure, and adjusts the aeration amount. However, when the membrane filtration flux is changed during operation. The amount of aeration could not be determined based on the behavior before the change.

また、特許文献2に基づく膜ろ過方法では、膜ろ過圧力や膜ろ過流束が変化した際にも適切な膜面流速は変化するにもかかわらず、膜ろ過圧力や膜ろ過流束に対応できないという欠点があった。また、汚泥濃度の大きさによって膜面流速を変更するとあるが、具体的にどのように変更すべきかについては開示されておらず、膜ろ過装置に適した制御条件を決定するのが困難である欠点があった。   Moreover, in the membrane filtration method based on patent document 2, even when a membrane filtration pressure and a membrane filtration flux change, although an appropriate membrane surface flow velocity changes, it cannot respond to a membrane filtration pressure or a membrane filtration flux. There was a drawback. In addition, although the membrane surface flow velocity is changed depending on the sludge concentration, it is not disclosed how to specifically change it, and it is difficult to determine control conditions suitable for the membrane filtration device. There were drawbacks.

本発明は、これらの問題点を受けてなされたものであって、その目的は、汚泥の膜ろ過性状および膜ろ過条件に適した膜表面洗浄力(以下、膜洗浄力という)の程度を決定し、その決定値に基づき膜表面を洗浄しながら膜ろ過することによって、エネルギー消費の適正化、コストの削減、膜ろ過装置の負担の低減に寄与する膜ろ過装置の運転条件の決定方法、およびそれに基づいた膜ろ過装置の運転方法を提供するものである。
The present invention has been made in response to these problems, and its purpose is to determine the degree of membrane surface detergency (hereinafter referred to as membrane detergency) suitable for sludge membrane filtration properties and membrane filtration conditions. And determining the operating conditions of the membrane filtration device that contributes to optimization of energy consumption, cost reduction, and reduction of the burden on the membrane filtration device by performing membrane filtration while cleaning the membrane surface based on the determined value, and there is provided a driving how the membrane filtration device based thereon.

上記課題を解決するために、本発明の膜ろ過装置の運転条件の決定方法は、以下の構成のいずれかであることを必須とする。   In order to solve the above-mentioned problem, it is essential that the method for determining the operating conditions of the membrane filtration device of the present invention has any of the following configurations.

(1)少なくとも分離膜、および該分離膜の表面を洗浄する洗浄手段を有する膜ろ過装置を用いて、被ろ過液を前記分離膜によりろ過し、ろ過と同時または逐次的に前記分離膜の表面の洗浄を行う膜ろ過装置の運転条件の決定方法であって、被ろ過液の構成成分の種類および構成成分量の時系列的変化を表すデータ、および、膜ろ過流量の時系列的変化を表すデータから、前記分離膜に付着している構成成分量の変動、膜ろ過圧力の変動、あるいは膜抵抗の変動を予測し、前記予測結果に基づいて前記洗浄手段の動力値を決定し、かつ前記予測が、前記被ろ過液の構成成分量の時系列的変化を表すデータ、および、膜ろ過流量の時系列的変化を表すデータに基づいて、前記分離膜に付着している構成成分量を計算する計算ステップ100を含み、かつ前記計算ステップ100が、前記分離膜に付着している構成成分量の変化量を、前記被ろ過液の構成成分に含まれる物質が前記分離膜に付着する速度と前記分離膜から剥離する速度との差として表現される計算式に基づいて計算される計算ステップ101であり、かつ前記被ろ過液の構成成分に含まれる物質が前記分離膜から剥離する速度が、前記分離膜に付着している構成成分量の値の2次式に基づいて決定されることを含む膜ろ過装置の運転条件の決定方法。
(1) Using a membrane filtration apparatus having at least a separation membrane and a washing means for washing the surface of the separation membrane, the liquid to be filtered is filtered through the separation membrane, and the surface of the separation membrane is simultaneously or sequentially with filtration. This is a method for determining the operating conditions of a membrane filtration device that performs washing, and represents data representing the time-series changes in the type and amount of components of the filtrate and the time-series changes in the membrane filtration flow rate. From the data, predict fluctuations in the amount of constituents adhering to the separation membrane, fluctuations in membrane filtration pressure, or fluctuations in membrane resistance, determine the power value of the cleaning means based on the prediction results, and Prediction calculates the amount of component adhering to the separation membrane based on data representing the time-series change in the amount of component of the filtrate to be filtered and data representing the time-series change in the membrane filtration flow rate. Including calculation step 100 In addition, the calculation step 100 separates the change amount of the component amount adhering to the separation membrane from the separation membrane and the rate at which the substances contained in the components of the liquid to be filtered adhere to the separation membrane. The calculation step 101 is calculated based on a calculation formula expressed as a difference from the velocity, and the rate at which the substances contained in the constituent components of the liquid to be filtered peel from the separation membrane adheres to the separation membrane. A method for determining operating conditions of a membrane filtration device, comprising: determining based on a quadratic expression of values of constituent component amounts.

(2)少なくとも分離膜、および該分離膜の表面を洗浄する洗浄手段を有する膜ろ過装置を用いて、被ろ過液を前記分離膜によりろ過し、ろ過と同時または逐次的に前記分離膜の表面の洗浄を行う膜ろ過装置の運転条件の決定方法であって、被ろ過液の構成成分の種類および構成成分量の時系列的変化を表すデータ、および、膜ろ過圧力の時系列的変化を表すデータから、前記分離膜に付着している構成成分量の変動、膜ろ過流量の変動、膜ろ過流束の変動、あるいは膜抵抗の変動を予測し、前記予測結果に基づいて前記洗浄手段の動力値を決定し、かつ前記予測が、前記被ろ過液の構成成分量の時系列的変化を表すデータ、および、膜ろ過圧力の時系列的変化を表すデータに基づいて、前記分離膜に付着している構成成分量を計算する計算ステップ100を含み、かつ前記計算ステップ100が、前記分離膜に付着している構成成分量の変化量を、前記被ろ過液の構成成分に含まれる物質が前記分離膜に付着する速度と前記分離膜から剥離する速度との差として表現される計算式に基づいて計算される計算ステップ101であり、かつ前記被ろ過液の構成成分に含まれる物質が前記分離膜から剥離する速度が、前記分離膜に付着している構成成分量の値の2次式に基づいて決定されることを含む膜ろ過装置の運転条件の決定方法。
(2) Using a membrane filtration apparatus having at least a separation membrane and a washing means for washing the surface of the separation membrane, the liquid to be filtered is filtered through the separation membrane, and the surface of the separation membrane is simultaneously or sequentially with filtration. This is a method for determining the operating conditions of a membrane filtration device that performs washing, and represents data representing the time-series changes in the type and amount of components of the filtrate and the time-series changes in membrane filtration pressure. From the data, the fluctuation of the amount of constituents adhering to the separation membrane, the fluctuation of the membrane filtration flow rate, the fluctuation of the membrane filtration flux, or the fluctuation of the membrane resistance is predicted, and the power of the washing means is estimated based on the prediction result. A value is determined, and the prediction is attached to the separation membrane based on data representing a time-series change in the component amount of the filtrate to be filtered and data representing a time-series change in the membrane filtration pressure. Calculation to calculate the amount of component The calculation step 100 includes the change amount of the constituent component adhering to the separation membrane, the change amount of the constituent component adhering to the separation membrane, the rate at which the substance included in the constituent component of the liquid to be filtered adheres to the separation membrane, and the separation The calculation step 101 is calculated based on a calculation formula expressed as a difference from the rate of separation from the membrane, and the rate at which the substances contained in the constituents of the liquid to be filtered are separated from the separation membrane is the separation step. A method for determining operating conditions of a membrane filtration device, comprising determining the value based on a quadratic expression of values of constituent components adhering to the membrane.

本発明によれば、様々な被ろ過液の膜ろ過性状や膜ろ過条件に応じて、適正な前記洗浄手段の動力値を決定し、その決定結果に基づいて、適正に膜ろ過装置を運転することが可能となる。   According to the present invention, an appropriate power value of the cleaning means is determined according to membrane filtration properties and membrane filtration conditions of various filtrates, and the membrane filtration apparatus is appropriately operated based on the determination result. It becomes possible.

ここで、従来の膜ろ過方法では、オペレーターの判断次第で曝気量が異なる曖昧さがあるという問題点があったが、本発明によれば、客観的に膜洗浄力を決定することができ、オペレーターの判断により膜洗浄力が異なるという曖昧さは解消できる。また、従来の膜ろ過方法では、運転終期において膜ろ過圧力が次第に大きくなることを許容しており、その後膜の目詰まりが進行し膜を洗浄しなければいけなかったという問題点があったが、本発明によれば、運転終期においても膜の目詰まりを促進しない膜ろ過方法が可能となる。また、従来の膜ろ過方法では、膜ろ過圧力の挙動のみから運転初期・中期・終期を判断し、曝気量を調整することとなり、運転時において膜ろ過流束を変化させた場合、変化以前の挙動に基づいて曝気量を決定できないという問題点があったが、本発明によれば、膜ろ過流束を変化させた場合についても、迅速に対応可能となる。   Here, in the conventional membrane filtration method, there was a problem that the aeration amount is different depending on the judgment of the operator, but according to the present invention, the membrane cleaning power can be objectively determined, The ambiguity that the membrane cleaning power differs depending on the operator's judgment can be resolved. In addition, the conventional membrane filtration method has allowed the membrane filtration pressure to gradually increase at the end of the operation, and then the membrane clogging has progressed and the membrane had to be washed. According to the present invention, it is possible to provide a membrane filtration method that does not promote clogging of the membrane even at the end of operation. In addition, in the conventional membrane filtration method, the initial, middle and final stages of operation are judged based only on the behavior of the membrane filtration pressure, and the amount of aeration is adjusted.If the membrane filtration flux is changed during operation, Although there was a problem that the amount of aeration could not be determined based on the behavior, according to the present invention, it is possible to respond quickly even when the membrane filtration flux is changed.

さらに、従来の膜ろ過方法では、膜ろ過圧力や膜ろ過流束が変化した際にも適切な膜面流速は変化するにもかかわらず、膜ろ過圧力や膜ろ過流束に対応できないという欠点があったが、本発明によれば、このような膜ろ過圧力や膜ろ過流束の変化にも対応して膜洗浄力の適正値を決定し、それに基づいた膜ろ過方法が可能となる。特に、前記特許文献2の膜ろ過方法では、汚泥濃度の大きさによって膜面流速を変更するとあるが、具体的にどのように変更すべきかについては開示されておらず、膜ろ過装置に適した制御条件を決定するのが困難であるという欠点があったが、本発明によれば、汚泥濃度に応じた膜面流速を客観的に決定することが可能である。   Furthermore, the conventional membrane filtration method has a drawback in that it cannot cope with the membrane filtration pressure or the membrane filtration flux even though the membrane flow velocity changes when the membrane filtration pressure or the membrane filtration flux changes. However, according to the present invention, it is possible to determine an appropriate value of the membrane cleaning power in response to such changes in membrane filtration pressure and membrane filtration flux, and to perform a membrane filtration method based on the determined value. In particular, in the membrane filtration method of Patent Document 2, the membrane surface flow velocity is changed depending on the sludge concentration. However, it is not disclosed how to change the membrane surface, and is suitable for a membrane filtration device. Although it was difficult to determine the control conditions, according to the present invention, it is possible to objectively determine the membrane surface flow rate according to the sludge concentration.

以上のように、本発明によって適正な洗浄手段の動力値を決定し、その決定された洗浄手段の動力値に基づき膜表面を洗浄しながら膜ろ過することによって、エネルギー消費の適正化、コストの削減、膜ろ過装置の負担の低減に寄与することができる。   As described above, the power value of the proper cleaning means is determined according to the present invention, and the membrane filtration is performed while cleaning the membrane surface based on the determined power value of the cleaning means. This can contribute to a reduction in the burden on the membrane filtration device.

以下、本発明を詳細かつ具体的に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail and specifically.

本発明は、少なくとも分離膜、および該分離膜の表面を洗浄する洗浄手段を有する膜ろ過装置を用いて、被ろ過液を前記分離膜によりろ過し、ろ過と同時または逐次的に前記分離膜の表面の洗浄を行う膜ろ過装置の運転条件の決定方法に関するものである。本発明において、分離膜の表面を洗浄する洗浄手段としては、分離膜表面を曝気すること、被ろ過液を流動させること、分離膜を移動させること、分離膜を振動させることなどがあり、分離膜表面に付着している物質を取り除く効果のあるものなら、特にその形態は限定しないが、分離膜表面を曝気する場合には、曝気に伴い被ろ過液が流動するだけでなく、気泡が膜表面に接触するため、分離膜表面に付着している物質が分離膜表面から剥離される効果が大きい。また、分離膜の洗浄を分離膜の下部から曝気することによって行う場合、前記曝気が分離膜の洗浄だけではなく、被ろ過液への酸素供給をも目的とする場合がある。そのような場合には、必要十分量の曝気風量を決定することが重要となるが、その決定方法として、後述のように決定される分離膜の洗浄に必要な曝気風量と酸素供給に必要な曝気風量とで大きい値の曝気風量を曝気風量の適正値として決定する方法や、後述のように決定される分離膜の洗浄に必要な曝気風量に対して酸素供給に必要な曝気風量が大きい場合には、両者の差分の曝気風量を予め別途設置しておいた曝気装置によって補う方法などがある。   The present invention uses a membrane filtration apparatus having at least a separation membrane and a washing means for washing the surface of the separation membrane, and filters the liquid to be filtered through the separation membrane, and simultaneously or sequentially with the filtration of the separation membrane. The present invention relates to a method for determining the operating conditions of a membrane filtration device for cleaning the surface. In the present invention, the cleaning means for cleaning the surface of the separation membrane includes aeration of the surface of the separation membrane, flowing the liquid to be filtered, moving the separation membrane, vibrating the separation membrane, etc. The form is not particularly limited as long as it has an effect of removing substances adhering to the membrane surface. However, when aeration is performed on the surface of the separation membrane, not only the liquid to be filtered flows along with the aeration, but also bubbles are formed in the membrane. Since it contacts the surface, the effect of peeling off the substance adhering to the separation membrane surface from the separation membrane surface is great. When the separation membrane is washed by aeration from the lower part of the separation membrane, the aeration may be aimed not only at washing the separation membrane but also supplying oxygen to the filtrate. In such a case, it is important to determine the necessary and sufficient amount of aeration air. As a determination method, the amount of aeration air necessary for cleaning the separation membrane determined as described later and the oxygen supply are required. A method of determining a large aeration air amount as an appropriate value for the aeration air amount, or when the aeration air amount necessary for oxygen supply is larger than the aeration air amount necessary for cleaning the separation membrane determined as described later. For example, there is a method in which the aeration air volume of the difference between the two is supplemented by an aeration apparatus separately installed in advance.

また、本発明において被ろ過液とは、懸濁物質を含有するものであり、特に限定しないが、例えば、微生物を含む液体の場合には、一般的に被ろ過液の中には物質としての微生物と微生物の代謝産物が比較的高濃度で存在するため、被ろ過液を膜ろ過した際の抵抗などの変動を予測することが困難となるが、本発明に従えば、被ろ過液を膜ろ過した際の抵抗などの変動を予測することが可能となり、被ろ過液を膜ろ過する膜ろ過装置における洗浄手段の動力値を精度よく決定することが可能となると言う点で、微生物培養液や活性汚泥などの微生物を含む液体であることが好ましい。また、被ろ過液に含まれる懸濁物質の濃度が大きいときに、膜表面の洗浄による膜付着物質の剥離が特に重要となるため、本発明では、懸濁物質の濃度が100mg/L以上の被ろ過液が好ましい。   In the present invention, the liquid to be filtered contains a suspended substance and is not particularly limited. For example, in the case of a liquid containing microorganisms, the liquid to be filtered generally contains a substance as a substance. Since microorganisms and microbial metabolites are present at a relatively high concentration, it is difficult to predict fluctuations such as resistance when the filtrate is subjected to membrane filtration. It is possible to predict fluctuations such as resistance at the time of filtration, and it is possible to accurately determine the power value of the washing means in the membrane filtration device for membrane filtration of the filtrate to be filtered. A liquid containing microorganisms such as activated sludge is preferable. In addition, when the concentration of suspended substances contained in the liquid to be filtered is large, separation of the film adhering substances by washing the membrane surface is particularly important. Therefore, in the present invention, the concentration of suspended substances is 100 mg / L or more. A liquid to be filtered is preferred.

また、本発明において分離膜とは、被ろ過液に圧力を加えて、もしくは透過側から吸引することによって、被ろ過液中に含まれる一定粒子径以上の物質を捕捉する機能を有するものであり、その捕捉粒子径の違いにより、ダイナミックろ過膜、精密ろ過膜、限外ろ過膜、ナノろ過膜、逆浸透膜などがある。本発明で用いられる分離膜としては、好ましくは、ダイナミックろ過膜、精密ろ過膜、限外ろ過膜である。   Further, in the present invention, the separation membrane has a function of capturing a substance having a certain particle diameter or more contained in the filtrate by applying pressure to the filtrate or sucking from the permeate side. Depending on the size of the trapped particles, there are dynamic filtration membranes, microfiltration membranes, ultrafiltration membranes, nanofiltration membranes, reverse osmosis membranes and the like. The separation membrane used in the present invention is preferably a dynamic filtration membrane, a microfiltration membrane, or an ultrafiltration membrane.

また、分離膜の形状としては、平膜や中空糸膜などがあるが、形状は特に限定しない。また、本発明の膜ろ過方法および装置には、分離膜を被ろ過液に浸漬させることを特徴とする浸漬型の膜ろ過方法および装置、分離膜を収容した容器に被ろ過液を送液しながら膜ろ過することを特徴とするクロスフロー型の膜ろ過方法および装置、分離膜の全てまたは一部を被ろ過液に浸漬させ分離膜を回転させることを特徴とする回転型の膜ろ過方法および装置などがある。すなわち、本発明に好ましく適用できる方法および装置として、下水や工場排水や屎尿などの処理に利用される膜分離式活性汚泥法、膜分離工程を含む微生物学的物質生産プロセスなどがある。   In addition, examples of the shape of the separation membrane include a flat membrane and a hollow fiber membrane, but the shape is not particularly limited. Further, in the membrane filtration method and apparatus of the present invention, an immersion type membrane filtration method and apparatus characterized by immersing the separation membrane in the filtrate to be filtered, and the filtrate to be filtered is sent to a container containing the separation membrane. A cross-flow membrane filtration method and apparatus characterized by membrane filtration while rotating, and a rotary membrane filtration method characterized by rotating the separation membrane by immersing all or part of the separation membrane in the liquid to be filtered and There are devices. That is, as a method and apparatus preferably applicable to the present invention, there are a membrane-separated activated sludge method used for treatment of sewage, factory effluent, manure and the like, and a microbiological substance production process including a membrane separation step.

本発明は、少なくとも分離膜、および該分離膜の表面を洗浄する洗浄手段を有する膜ろ過装置を用いて、被ろ過液を前記分離膜によりろ過し、ろ過と同時または逐次的に前記分離膜の表面の洗浄を行う膜ろ過装置の運転条件の決定方法であって、被ろ過液の構成成分の種類および構成成分量の時系列的変化を表すデータ、および、膜ろ過流量の時系列的変化を表すデータから、前記分離膜に付着している構成成分量の変動、膜ろ過圧力の変動、あるいは膜抵抗の変動を予測し、前記予測結果に基づいて前記洗浄手段の動力値を決定することを含む膜ろ過装置の運転条件の決定方法(図1参照)、あるいは、少なくとも分離膜、および該分離膜の表面を洗浄する洗浄手段を有する膜ろ過装置を用いて、被ろ過液を前記分離膜によりろ過し、ろ過と同時または逐次的に前記分離膜の表面の洗浄を行う膜ろ過装置の運転条件の決定方法であって、被ろ過液の構成成分の種類および構成成分量の時系列的変化を表すデータ、および、膜ろ過圧力の時系列的変化を表すデータから、前記分離膜に付着している構成成分量の変動、膜ろ過流量の変動、膜ろ過流束の変動、あるいは膜抵抗の変動を予測し、前記予測結果に基づいて前記洗浄手段の動力値を決定することを含む膜ろ過装置の運転条件の決定方法(図2参照)である。   The present invention uses a membrane filtration apparatus having at least a separation membrane and a washing means for washing the surface of the separation membrane, and filters the liquid to be filtered through the separation membrane, and simultaneously or sequentially with the filtration of the separation membrane. This is a method for determining the operating conditions of a membrane filtration device that cleans the surface, including the data representing the time-series changes in the type and amount of components of the liquid to be filtered, and the time-series changes in the membrane filtration flow rate. Predicting fluctuations in the amount of constituent components adhering to the separation membrane, fluctuations in membrane filtration pressure, or fluctuations in membrane resistance from the data to be represented, and determining the power value of the cleaning means based on the prediction results The method of determining the operating conditions of the membrane filtration device including the membrane filtration device (see FIG. 1) or the membrane filtration device having at least a separation membrane and a washing means for washing the surface of the separation membrane, Filtered and filtered A method for determining the operating conditions of a membrane filtration device for simultaneously or sequentially washing the surface of the separation membrane, the data representing the type of constituent components and the amount of constituent components of the liquid to be filtered, and From data representing time-series changes in membrane filtration pressure, predict fluctuations in the amount of components adhering to the separation membrane, fluctuations in membrane filtration flow, fluctuations in membrane filtration flux, or fluctuations in membrane resistance, It is the determination method (refer FIG. 2) of the operating condition of a membrane filtration apparatus including determining the power value of the said washing | cleaning means based on a prediction result.

ここにおいて、被ろ過液の構成成分は、被ろ過液を構成する成分のことであり、例えば、遠心分離、ろ紙によるろ過、分離膜によるろ過などによって被ろ過液を分画し、その画分となる液体を構成成分とすることができる。また、本発明では、被ろ過液の構成成分の種類として、上清成分あるいは固形成分を利用することが好ましく、上清成分と固形成分を利用することがさらに好ましく、上清成分と固形成分と溶解成分を利用することが最も好ましい。ここで、上清成分は、例えば、被ろ過液を遠心分離したときの遠心上清、前記膜ろ過装置における分離膜より孔径の大きい分離膜(例えば、前記膜ろ過装置における分離膜として精密ろ過膜や限外ろ過膜などを用いた場合にはろ紙など)を用いて被ろ過液をろ過したときのろ過液などとすることができ、また、固形成分は、例えば、被ろ過液を遠心分離したときの沈殿物、前記膜ろ過装置における分離膜より孔径の大きい分離膜(例えば、前記膜ろ過装置における分離膜として精密ろ過膜や限外ろ過膜などを用いた場合にはろ紙など)を用いて被ろ過液をろ過したときの非膜ろ過液物とすることができる。また、溶解成分は、膜ろ過装置における分離膜、あるいは、前記分離膜と同じ素材の分離膜からの透過液とすることが好ましい。また、被ろ過液の構成成分量とは、前記構成成分中に含まれる溶解物質や懸濁物質などの物質量のことであり、例えば、全有機炭素量(TOC)、化学的酸素要求量(COD)、生物化学的酸素要求量(BOD)、細胞外高分子物質量(EPS)、浮遊固形物濃度(MLSS)、乾燥重量、浮遊固形物強熱減量(MLVSS)などによって測定することができる。本発明では、測定の容易性・精度・自動化を鑑みた場合、TOCに基づいて測定された物質量で規定することを推奨する。   Here, the component of the liquid to be filtered is a component that constitutes the liquid to be filtered.For example, the liquid to be filtered is fractionated by centrifugation, filtration with filter paper, filtration with a separation membrane, and the like. The resulting liquid can be a constituent. Further, in the present invention, it is preferable to use a supernatant component or a solid component as a kind of constituent components of the liquid to be filtered, more preferably to use a supernatant component and a solid component, Most preferably, a dissolved component is utilized. Here, the supernatant component is, for example, a centrifugal supernatant obtained by centrifuging the liquid to be filtered, a separation membrane having a larger pore size than the separation membrane in the membrane filtration device (for example, a microfiltration membrane as a separation membrane in the membrane filtration device) In the case of using an ultrafiltration membrane or the like, it can be used as a filtrate when the filtrate is filtered using a filter paper or the like, and the solid component is obtained by, for example, centrifuging the filtrate. Using a separation membrane having a larger pore size than the separation membrane in the membrane filtration device (for example, a filter paper or the like when a microfiltration membrane or an ultrafiltration membrane is used as the separation membrane in the membrane filtration device) It can be set as the non-membrane filtrate thing when filtering a to-be-filtered liquid. The dissolved component is preferably a permeate from a separation membrane in a membrane filtration device or a separation membrane made of the same material as the separation membrane. Further, the component amount of the liquid to be filtered is a substance amount such as a dissolved substance or a suspended substance contained in the component, for example, total organic carbon (TOC), chemical oxygen demand ( COD), biochemical oxygen demand (BOD), extracellular polymer substance amount (EPS), suspended solids concentration (MLSS), dry weight, suspended solids loss on ignition (MLVSS), etc. . In the present invention, in view of ease of measurement, accuracy, and automation, it is recommended to specify the amount of substance measured based on the TOC.

また、本発明では、上清成分の物質量と溶解成分の物質量との差分量を構成成分量として用いること、あるいは、固形成分の物質量を構成成分量として用いることが好ましく、上清成分の物質量と溶解成分の物質量との差分量、および、固形成分の物質量を構成成分量として用いることがさらに好ましい。被ろ過液の上清成分の物質量と溶解成分の物質量との差分量、および、固形成分の物質量は、実際に膜を透過することができずに、膜表面に付着することによって抵抗に寄与する物質量であるためである。特に、被ろ過液を膜ろ過する際には、被ろ過液の上清成分の中で膜ろ過装置における分離膜を透過しない物質(その物質量は、上清成分の物質量と溶解成分の物質量との差分量として表現される)が膜に付着し、膜抵抗を主として形成していることが多く、被ろ過液の構成成分量として、上清成分の物質量と溶解成分の物質量との差分量を用いることによって、より精度良く、分離膜に付着している被ろ過液の構成成分量の変動、膜ろ過圧力の変動、膜ろ過流量の変動、膜ろ過流束の変動、あるいは、膜抵抗の値の変化を予測することが可能となる。また、被ろ過液の構成成分量として固形成分量のみを用いることによって、被ろ過液全体を包括的かつ容易に定義することができる。また、被ろ過液の固形成分に含まれる物質は、膜に付着すれば抵抗に寄与し、また、前記上清成分の中で膜ろ過装置における分離膜を透過しない物質と比較して膜から剥離しやすいため、膜に付着した前記上清成分の中で膜ろ過装置における分離膜を透過しない物質を巻き込んでともに剥離する効果がある。従って、上清成分の物質量と溶解成分の物質量との差分量、および、固形成分の物質量を構成成分量として用いることによって、分離膜に付着している被ろ過液の構成成分量の変動、膜ろ過圧力の変動、膜ろ過流量の変動、膜ろ過流束の変動、あるいは、膜抵抗の値の変化を予測する際に、上記現象を再現することが可能となる。   Further, in the present invention, it is preferable to use the difference amount between the substance amount of the supernatant component and the substance amount of the dissolved component as the constituent component amount, or to use the solid component substance amount as the constituent component amount. More preferably, the difference between the amount of the substance and the amount of the dissolved component and the amount of the solid component are used as the constituent amount. The amount of difference between the amount of the supernatant component in the liquid to be filtered and the amount of the dissolved component, and the amount of the solid component cannot be actually permeated through the membrane, and are resisted by adhering to the membrane surface. This is because the amount of the substance contributes to. In particular, when membranes are filtered, the substances that do not permeate the separation membrane in the membrane filtration device among the supernatant components of the filtrate (the amount of the substance is the amount of the supernatant component and the dissolved component) In most cases, the membrane resistance is mainly formed, and the amount of the component of the supernatant and the amount of the dissolved component are By using the difference amount, the component component amount of the filtrate to be filtered attached to the separation membrane, the fluctuation of the membrane filtration pressure, the fluctuation of the membrane filtration flow rate, the fluctuation of the membrane filtration flux, or more accurately It becomes possible to predict a change in the value of the membrane resistance. Moreover, the whole to-be-filtered liquid can be defined comprehensively and easily by using only the amount of solid components as a component amount of to-be-filtered liquid. In addition, substances contained in the solid component of the liquid to be filtered contribute to resistance if attached to the membrane, and are separated from the membrane in comparison with substances that do not permeate the separation membrane in the membrane filtration device among the supernatant components. Therefore, there is an effect that a substance that does not permeate the separation membrane in the membrane filtration device is entrained in the supernatant component adhering to the membrane and peeled off together. Therefore, by using the difference between the amount of the supernatant component and the amount of the dissolved component and the amount of the solid component as the component amount, the amount of the component of the liquid to be filtered attached to the separation membrane The above phenomenon can be reproduced when predicting fluctuations, fluctuations in membrane filtration pressure, fluctuations in membrane filtration flow rate, fluctuations in membrane filtration flux, or changes in the value of membrane resistance.

また、被ろ過液の構成成分量の時系列的変化を表すデータとは、任意の時間に対する被ろ過液の構成成分量の値を時系列的に組み合わせたものであり、経時的に被ろ過液の構成成分量の値が変動してもよいが、変動せずに一定でも構わない。   In addition, the data representing the time-series change in the component amount of the liquid to be filtered is a time series combination of the values of the component components of the liquid to be filtered with respect to an arbitrary time. Although the value of the amount of the constituent component may fluctuate, it may be constant without fluctuating.

また、膜ろ過流量とは、膜から得られる透過液の流量である。また、膜ろ過流量の値を膜面積で除したものが膜ろ過流束である(即ち、膜ろ過流束とは、前記分離膜の単位面積あたりの膜ろ過流量である。)。膜ろ過流量の時系列的変化を表すデータとは、任意の時間に対する膜ろ過流量の値を時系列的に組み合わせたものであり、経時的に膜ろ過流量の値が変動してもよいが、変動せずに一定でも構わない。また、膜ろ過流量の値を膜ろ過流束に換算し、膜ろ過流量の時系列的変化を表すデータを膜ろ過流束の時系列的変化を表すデータに置き換えても構わない。   The membrane filtration flow rate is the flow rate of the permeate obtained from the membrane. Further, the value obtained by dividing the value of the membrane filtration flow rate by the membrane area is the membrane filtration flux (that is, the membrane filtration flux is the membrane filtration flow rate per unit area of the separation membrane). Data representing a time-series change in the membrane filtration flow rate is a time-series combination of values of the membrane filtration flow rate for an arbitrary time, and the value of the membrane filtration flow rate may vary over time, It may be constant without changing. Alternatively, the value of the membrane filtration flow rate may be converted into a membrane filtration flux, and the data representing the time series change of the membrane filtration flow rate may be replaced with the data representing the time series change of the membrane filtration flux.

また、膜ろ過圧力とは、分離膜の被ろ過液側の圧力と透過液側の圧力との差として算出されるものであり、ポンプによって加圧あるいは吸引することによって膜ろ過液を得る場合には加圧や吸引圧など、サイフォンの原理を利用して膜ろ過液を得る場合には水頭差などから算出することができる。膜ろ過圧力の時系列的変化を表すデータとは、任意の時間に対する膜ろ過圧力の値を時系列的に組み合わせたものであり、経時的に膜ろ過圧力の値が変動してもよいが、変動せずに一定でも構わない。   The membrane filtration pressure is calculated as the difference between the pressure on the filtrate side of the separation membrane and the pressure on the permeate side. When the membrane filtrate is obtained by applying pressure or suction with a pump, Can be calculated from the water head difference or the like when the membrane filtrate is obtained using the siphon principle such as pressurization or suction pressure. The data representing the time-series change in the membrane filtration pressure is a time-series combination of the values of the membrane filtration pressure for an arbitrary time, and the value of the membrane filtration pressure may vary over time, It may be constant without changing.

また、分離膜に付着している構成成分量とは、膜表面に付着している前記被ろ過液の構成成分に含まれる物質量である。ここで、被ろ過液の構成成分量として2種類以上の物質量(例えば、上清成分の物質量と溶解成分の物質量との差分量と、固形成分の物質量など)を用いる場合には、それぞれの種類の構成成分について、分離膜に付着している構成成分量を意味する。   Moreover, the component amount adhering to the separation membrane is the amount of substance contained in the component of the liquid to be filtered adhering to the membrane surface. Here, when using two or more kinds of substance amounts (for example, the difference between the substance amount of the supernatant component and the substance amount of the dissolved component, the substance amount of the solid component, etc.) as the constituent component amount of the liquid to be filtered For each type of component, it means the amount of component adhering to the separation membrane.

また、膜抵抗とは、被ろ過液を膜によってろ過する際に発生する抵抗のことであり、一般的に、(1)式によって定義される。

Figure 0005034337
The membrane resistance is a resistance generated when the liquid to be filtered is filtered through a membrane, and is generally defined by the equation (1).
Figure 0005034337

ここで、ΔPは膜ろ過圧力[Pa]、μは膜ろ過液の粘度[Pa・s]、Rは膜抵抗[1/m]、Jは膜ろ過流束[m/s]である。ここで、μは膜ろ過液の粘度を直接測定してもよいが、(2)式に従い、温度から換算してもよい。 Here, ΔP is the membrane filtration pressure [Pa], μ is the viscosity of the membrane filtrate [Pa · s], R is the membrane resistance [1 / m], and J is the membrane filtration flux [m / s]. Here, μ may directly measure the viscosity of the membrane filtrate, but may be converted from the temperature according to the equation (2).

Figure 0005034337
ここで、F=0.01257187、B=−0.005806436、C=0.001130911、D=−0.000005723952であり、Tは絶対温度[K]である。すなわち、摂氏温度をσ[℃]とすると、T=σ+273.15として表される。
Figure 0005034337
Here, F = 0.01257187, B = −0.005806436, C = 0.001130911, D = −0.000005723952, and T is the absolute temperature [K]. That is, when the Celsius temperature is σ [° C.], it is expressed as T = σ + 273.15.

本発明では、被ろ過液の構成成分の種類および構成成分量の時系列的変化を表すデータ、および、膜ろ過流量の時系列的変化を表すデータから、前記分離膜に付着している構成成分量の変動、膜ろ過圧力の変動、あるいは膜抵抗の値の変動を予測(以下、予測ステップ1とする)、あるいは、被ろ過液の構成成分の種類および構成成分量の時系列的変化を表すデータ、および、膜ろ過圧力の時系列的変化を表すデータから、前記分離膜に付着している構成成分量の変動、膜ろ過流量の変動、膜ろ過流束の変動、あるいは膜抵抗の値の変動を予測(以下、予測ステップ2とする)する。   In the present invention, the component adhering to the separation membrane from the data representing the time series change in the type and amount of the component of the liquid to be filtered and the data representing the time series change in the membrane filtration flow rate. Predicts fluctuations in volume, fluctuations in membrane filtration pressure, or fluctuations in membrane resistance (hereinafter referred to as prediction step 1), or represents time-series changes in the types and amounts of constituents of the liquid to be filtered From data and data representing time-series changes in membrane filtration pressure, fluctuations in the amount of components adhering to the separation membrane, fluctuations in membrane filtration flow rate, fluctuations in membrane filtration flux, or membrane resistance values The fluctuation is predicted (hereinafter referred to as prediction step 2).

ここで、予測とは、インプットとなる時系列的変化を表すデータ(即ち、予測ステップ1の場合は、被ろ過液の構成成分の種類および構成成分量の時系列的変化を表すデータ、および、膜ろ過流量の時系列的変化を表すデータであり、予測ステップ2の場合は、被ろ過液の構成成分の種類および構成成分量の時系列的変化を表すデータ、および、膜ろ過圧力の時系列的変化を表すデータである。)から、対象とする変動(即ち、予測ステップ1の場合は、前記分離膜に付着している構成成分量の変動、膜ろ過圧力の変動、あるいは膜抵抗の値の変動であり、予測ステップ2の場合は、前記分離膜に付着している構成成分量の変動、膜ろ過流量の変動、膜ろ過流束の変動、あるいは膜抵抗の値の変動である。)をアウトプットとして出力することである。前記、予測ステップ1あるいは予測ステップ2の手段としては、ニューラルネットなどを利用して実データを学習させた結果に基づいて予測する方法、入力されたデータの関数として膜抵抗の値や膜ろ過圧力の値の変化を表現する方法があるが、本発明においては、前記被ろ過液の構成成分量の時系列的変化を表すデータ、膜ろ過流量の時系列的変化を表すデータ、あるいは、膜ろ過圧力の時系列的変化を表すデータに基づいて、前記分離膜に付着している構成成分量の値を計算する計算ステップ100を含む予測方法であることが好ましい。このことにより、予測ステップ1の場合は、前記分離膜に付着している構成成分量の変動、膜ろ過圧力の変動、あるいは膜抵抗の値の変動を、予測ステップ2の場合は、前記分離膜に付着している構成成分量の変動、膜ろ過流量の変動、膜ろ過流束の変動、あるいは膜抵抗の値の変動を、より精度良く予測することが可能となる。   Here, the prediction is data representing a time-series change as an input (that is, in the case of the prediction step 1, data representing a time-series change in the type and amount of the component of the liquid to be filtered, and It is data representing a time-series change in the membrane filtration flow rate, and in the case of the prediction step 2, data representing a time-series change in the type and amount of components of the liquid to be filtered, and a time series of membrane filtration pressure From the target fluctuation (that is, in the case of the prediction step 1, the fluctuation of the component amount adhering to the separation membrane, the fluctuation of the membrane filtration pressure, or the value of the membrane resistance). In the case of the prediction step 2, the amount of the constituent component adhering to the separation membrane, the variation of the membrane filtration flow rate, the variation of the membrane filtration flux, or the variation of the membrane resistance value are included. Output as output It is. The means of the predicting step 1 or predicting step 2 includes a method of predicting based on the result of learning actual data using a neural network or the like, a membrane resistance value or a membrane filtration pressure as a function of input data. In the present invention, the data representing the time-series change in the component amount of the filtrate, the data representing the time-series change in the membrane filtration flow rate, or the membrane filtration It is preferable that the prediction method includes a calculation step 100 for calculating the value of the component amount adhering to the separation membrane based on data representing a time-series change in pressure. Accordingly, in the case of the prediction step 1, the fluctuation of the component amount adhering to the separation membrane, the fluctuation of the membrane filtration pressure, or the fluctuation of the membrane resistance value is changed. In the case of the prediction step 2, the separation membrane is changed. It is possible to more accurately predict fluctuations in the amount of constituents adhering to the membrane, fluctuations in the membrane filtration flow rate, fluctuations in the membrane filtration flux, or fluctuations in the value of the membrane resistance.

また、前記計算ステップ100が、前記分離膜に付着した構成成分量の変化量を、前記被ろ過液の構成成分に含まれる物質が分離膜に付着する速度と剥離する速度との差として表現される計算式に基づいて計算される計算ステップ101であることがさらに好ましい。このことにより、分離膜に付着している構成成分量の変化量を計算することができ、それによって、任意の時間tの分離膜に付着している構成成分量の値があれば、一定時間後のti+1における分離膜に付着している構成成分量の値が計算できる。さらに、膜ろ過流量の値や膜ろ過流束の値や膜ろ過圧力の値が一定でなく変動している場合などについても、被ろ過液の構成成分の膜付着量の変動を計算することが可能となる。また、前記被ろ過液の構成成分に含まれる物質が前記分離膜から剥離する速度が、前記分離膜に付着している構成成分量の値の2次以上の高次式に基づいて決定されることが、さらに好ましい。このことによって、予測ステップ1の場合は、前記分離膜に付着している構成成分量の変動、膜ろ過圧力の変動、あるいは膜抵抗の値の変動を、予測ステップ2の場合は、前記分離膜に付着している構成成分量の変動、膜ろ過流量の変動、膜ろ過流束の変動、あるいは膜抵抗の値の変動を、より精度良く予測することが可能となる。 In addition, the calculation step 100 expresses the amount of change in the amount of the component adhering to the separation membrane as a difference between the rate at which the substance contained in the component of the liquid to be filtered adheres to the separation membrane and the rate at which the separation occurs. More preferably, the calculation step 101 is calculated based on the following calculation formula. Thus, it is possible to calculate the amount of change in the constituent component quantity attaching on the separation membrane, whereby, if the value of the constituent component quantity attaching on the separation membrane of any time t i, a constant The value of the component amount adhering to the separation membrane at time t i + 1 can be calculated. In addition, even when the membrane filtration flow rate value, membrane filtration flux value, and membrane filtration pressure value are not constant and fluctuate, it is possible to calculate fluctuations in the amount of membrane adhesion of constituents of the liquid to be filtered. It becomes possible. Further, the rate at which the substances contained in the constituents of the liquid to be filtered peel from the separation membrane is determined based on a higher-order expression of the second or higher order of the amount of the constituent components adhering to the separation membrane. More preferably. Thus, in the case of the prediction step 1, the fluctuation of the component amount adhering to the separation membrane, the fluctuation of the membrane filtration pressure, or the fluctuation of the membrane resistance value is changed. In the case of the prediction step 2, the separation membrane is changed. It is possible to more accurately predict fluctuations in the amount of constituents adhering to the membrane, fluctuations in the membrane filtration flow rate, fluctuations in the membrane filtration flux, or fluctuations in the value of the membrane resistance.

また、前記分離膜に付着している上清成分の物質量の変化量を表現した計算式が、前記分離膜に付着している固形成分の物質量の値を含んでいる、あるいは、前記分離膜に付着している固形成分の物質量の変化量を表現した計算式が、前記分離膜に付着している上清成分の物質量の値を含んでいる計算式であることが最も好ましい。このことによって、分離膜に付着している固形成分に含まれる物質が、膜に付着している上清成分に含まれる非膜透過性の物質を巻き込んでともに剥離する現象(被ろ過液の固形成分は、膜に付着すれば抵抗に寄与し、また上清成分に含まれる非膜透過性の物質と比較して膜から剥離しやすいため)を予測することが可能となり、被ろ過液を膜ろ過する膜ろ過装置における洗浄手段の動力値を精度よく決定することが可能となる。   Further, the calculation formula expressing the amount of change in the amount of the supernatant component adhering to the separation membrane includes the value of the amount of the solid component adhering to the separation membrane, or the separation Most preferably, the calculation expression expressing the amount of change in the amount of the solid component adhering to the membrane is a calculation formula including the value of the amount of the supernatant component adhering to the separation membrane. As a result, the phenomenon that the substance contained in the solid component adhering to the separation membrane entrains the non-membrane-permeable substance contained in the supernatant component adhering to the membrane and peels off together (the solid of the liquid to be filtered If the component adheres to the membrane, it contributes to resistance, and it is easier to separate from the membrane compared to the non-membrane-permeable substance contained in the supernatant component). It is possible to accurately determine the power value of the cleaning means in the membrane filtration device to be filtered.

ここにおいて、前記予測ステップ1および前記予測ステップ2における計算手順として以下のような手順がある。   Here, there are the following procedures as calculation procedures in the prediction step 1 and the prediction step 2.

前記予測ステップ1および前記予測ステップ2は、任意の時刻における膜ろ過流束の値あるいは膜ろ過圧力の値を計算する計算ステップ10、任意の時刻における分離膜に付着している構成成分量の値を計算する計算ステップ20、任意の時刻における膜抵抗の値を計算する計算ステップ30によって構成され、時刻を更新しながら、前記計算ステップ10、前記計算ステップ20、および、前記計算ステップ30を繰り返すことによって、前記予測ステップ1あるいは前記予測ステップ2において、予測対象としている値の時間変化(すなわち、変動)を求めることができる。   The prediction step 1 and the prediction step 2 include a calculation step 10 for calculating the value of the membrane filtration flux or the value of the membrane filtration pressure at an arbitrary time, and the value of the component amount adhering to the separation membrane at an arbitrary time. A calculation step 20 for calculating the film resistance, and a calculation step 30 for calculating the value of the membrane resistance at an arbitrary time. The calculation step 10, the calculation step 20 and the calculation step 30 are repeated while updating the time. Thus, in the prediction step 1 or the prediction step 2, it is possible to obtain a temporal change (that is, variation) of a value that is a prediction target.

ここで、前記計算ステップ10では、前記(1)式に従うことが好ましい。このとき、(1)式を次のような(1’)式に変換してもよい。   Here, in the calculation step 10, it is preferable to follow the equation (1). At this time, the expression (1) may be converted into the following expression (1 ').

Figure 0005034337
ここで、Qは膜ろ過流量[m/s]、Aは膜面積[m]である。
Figure 0005034337
Here, Q is the membrane filtration flow rate [m 3 / s], and A is the membrane area [m 2 ].

(1)式あるいは(1’)式を用いることにより、予測ステップ1の場合には任意の時刻における膜ろ過圧力の値を、予測ステップ2の場合には任意の時刻における膜ろ過流量の値あるいは膜ろ過流束の値を計算することができる。   By using the expression (1) or (1 ′), the value of the membrane filtration pressure at an arbitrary time in the case of the prediction step 1 or the value of the membrane filtration flow rate at an arbitrary time in the case of the prediction step 2 The value of the membrane filtration flux can be calculated.

また、計算ステップ20では、上記のように、前記分離膜に付着している構成成分量の変化量を、前記被ろ過液の構成成分に含まれる物質が分離膜に付着する速度と剥離する速度との差として表現される計算式に基づいて計算される計算ステップ101であることが好ましく、前記分離膜に付着している上清成分の物質量の値の変化量を表現した計算式が、前記分離膜に付着している固形成分の物質量の値を含んでいる、あるいは、前記分離膜に付着している固形成分の物質量の値の変化量を表現した計算式が、前記分離膜に付着している上清成分の物質量の値を含んでいる計算式であることがさらに好ましい。このような計算式として、例えば、次の(3)式および(4)式があり、本発明においては、(3)式および(4)式に従うことを推奨する。しかし、本発明の範囲は(3)式及び(4)式に限定されるものではない。   Further, in the calculation step 20, as described above, the amount of change in the amount of the constituent component adhering to the separation membrane is determined based on the rate at which the substance contained in the constituent component of the liquid to be filtered adheres to the separation membrane. It is preferable that the calculation step 101 is calculated based on a calculation expression expressed as a difference between and the calculation expression expressing the amount of change in the amount of substance of the supernatant component adhering to the separation membrane, A calculation formula that includes the value of the amount of the solid component adhering to the separation membrane or the amount of change in the value of the amount of the solid component adhering to the separation membrane is expressed by the separation membrane. More preferably, the calculation formula includes the value of the amount of the supernatant component adhering to the surface. Examples of such calculation formulas include the following formulas (3) and (4). In the present invention, it is recommended to follow the formulas (3) and (4). However, the scope of the present invention is not limited to the equations (3) and (4).

Figure 0005034337
ただし、(τ−λx・ΔP)≧0、(τ−λp・ΔP)≧0である。
Figure 0005034337
However, (τ−λx · ΔP) ≧ 0 and (τ−λp · ΔP) ≧ 0.

ここで、Xは固形成分に含まれる物質量[gC/m]、Pは上清成分に含まれる非膜透過性物質の物質量[gC/m]、Xmは単位膜面積あたりの分離膜に付着した固形成分に含まれる物質量[gC/m]、Pmは単位膜面積あたりの分離膜に付着した上清成分に含まれる非膜透過性物質の物質量[gC/m]、tは時間[s]、τは膜洗浄力[−]、γxは固形成分に含まれる物質の剥離係数[1/m/s]、γpは上清成分に含まれる非膜透過性物質の剥離係数[1/m/s]、λxは固形成分に含まれる物質の摩擦係数[1/Pa]、λpは上清成分に含まれる非膜透過性物質の摩擦係数[1/Pa]、ηxは固形成分に含まれる物質の密度の逆数[m/gC]、ηpは上清成分に含まれる非膜透過性物質の密度の逆数[m/gC]である。ここで、(3)式及び(4)式の右辺の第1項は、構成成分に含まれる物質が分離膜に付着する速度、及び、第2項は、構成成分に含まれる物質が分離膜から剥離する速度を示している。また、(3)式及び(4)式の両辺に膜面積Aを乗ずることによって、(3)式の左辺を分離膜に付着した固形成分に含まれる物質量の変化量、(4)式の左辺を分離膜に付着した上清成分に含まれる非膜透過性物質の物質量の変化量に、右辺の膜ろ過流束Jを膜ろ過流量Qに変換することが可能である。また、後述のように、膜洗浄力τを、洗浄手段の動力値の関数として表現した場合には、その関数をτに代入することによって、(3)式及び(4)式を膜洗浄力ではなく洗浄手段の動力値に関する計算式に変換することが可能である。 Here, X is the amount of the substance contained in the solid component [gC / m 3 ], P is the amount of the non-membrane permeable substance contained in the supernatant component [gC / m 3 ], and Xm is the separation per unit membrane area The amount of substance contained in the solid component adhering to the membrane [gC / m 2 ], Pm is the amount of substance of the non-membrane permeable substance contained in the supernatant component adhering to the separation membrane per unit membrane area [gC / m 2 ] , T is time [s], τ is membrane detergency [−], γx is the peel coefficient [1 / m / s] of the substance contained in the solid component, and γp is the non-membrane permeable substance contained in the supernatant component. Peel coefficient [1 / m / s], λx is the friction coefficient [1 / Pa] of the substance contained in the solid component, λp is the friction coefficient [1 / Pa] of the non-membrane permeable substance contained in the supernatant component, ηx the inverse of the density of the substance contained in the solid component [m 3 / gC], ηp is the reciprocal of the density of non-membrane permeable substance contained in the supernatant component [ It is a 3 / gC]. Here, the first term on the right side of the equations (3) and (4) is the speed at which the substance contained in the constituent component adheres to the separation membrane, and the second term is the substance in which the constituent component is contained in the separation membrane. It shows the speed of peeling from. Further, by multiplying both sides of the formulas (3) and (4) by the membrane area A, the left side of the formula (3) is the amount of change in the amount of substance contained in the solid component attached to the separation membrane, and the formula (4) It is possible to convert the membrane filtration flux J on the right side into the membrane filtration flow rate Q to the amount of change in the amount of the non-membrane permeable substance contained in the supernatant component attached to the separation membrane on the left side. Further, as will be described later, when the membrane cleaning power τ is expressed as a function of the power value of the cleaning means, by substituting the function into τ, the expressions (3) and (4) Instead, it can be converted into a calculation formula relating to the power value of the cleaning means.

また、前記のように、分離膜に付着している構成成分量の変化量を、前記被ろ過液の構成成分に含まれる物質が分離膜に付着する速度と剥離する速度との差として表現される計算式に基づく場合、分離膜に付着した被ろ過液の構成成分量に関する微分方程式として表現されるが、そのとき、この微分方程式を解く方法として、Euler法や、Runge−Kutta法や、Runge−Kutta−Gill(RKG)法などがある。   Further, as described above, the amount of change in the amount of the constituent component adhering to the separation membrane is expressed as the difference between the rate at which the substance contained in the constituent component of the liquid to be filtered adheres to the separation membrane and the rate at which the separation is performed. Is expressed as a differential equation related to the amount of constituents of the liquid to be filtered attached to the separation membrane. At that time, as a method for solving this differential equation, the Euler method, the Runge-Kutta method, the Runge method, and the like. -Kutta-Gill (RKG) method.

計算ステップ20を上記のように行うことにより、任意の時刻における分離膜に付着している構成成分量の値を計算することができる。   By performing the calculation step 20 as described above, the value of the component amount adhering to the separation membrane at an arbitrary time can be calculated.

また、前記計算ステップ30では、例えば、(5)式に従うことにより任意の時刻における膜抵抗の値を計算できる。   In the calculation step 30, for example, the value of the membrane resistance at an arbitrary time can be calculated by following the equation (5).

Figure 0005034337
ここで、Rmは初期膜抵抗の値[1/m]、αxは前記Xmの単位量あたりの抵抗発生量[m/gC]、αpは前記Pmの単位量あたりの抵抗発生量[m/gC]である。
Figure 0005034337
Here, Rm is the initial film resistance value [1 / m], αx is the resistance generation amount per unit amount of Xm [m / gC], and αp is the resistance generation amount per unit amount of Pm [m / gC]. ].

以上のように、前記計算ステップ10、前記計算ステップ20、および、前記計算ステップ30の3つの計算ステップによって、予測対象の値の変動を計算することができるが、膜抵抗の値の変動のみを予測する場合には、前記計算ステップ10を省略し、前記計算ステップ20および前記計算ステップ30の2つの計算ステップで構成することも可能である。例えば、前記計算ステップ20において、予測ステップ1の場合には、膜ろ過圧力の値を含む計算式(例えば(3)式や(4)式)を用いるとき、前記計算ステップ10において膜ろ過圧力の値の計算のために利用する計算式(例えば(1)式)を、前記計算ステップ20における膜ろ過圧力の値を含む計算式に代入した計算式を前記計算ステップ20に用いることによって、前記膜ろ過圧力の値を計算する計算ステップを省略でき、予測ステップ2の場合には、膜ろ過流量や膜ろ過流束の値を含む計算式(例えば(3)式や(4)式)を用いるとき、前記計算ステップ10において膜ろ過流量や膜ろ過流束の値の計算のために利用する計算式(例えば(1)式)を、前記計算ステップ20における膜ろ過流量や膜ろ過流束の値を含む計算式に代入した計算式を前記計算ステップ20に用いることによって、前記膜ろ過圧力の値を計算する計算ステップを省略できる。同様に、予測ステップ1の場合には膜ろ過圧力の値の変動のみを、予測ステップ2の場合には膜ろ過流量あるいは膜ろ過流束の値の変動のみを予測する場合には、前記計算ステップ30を省略し、前記計算ステップ10および前記計算ステップ20の2つの計算ステップで構成することも可能である。例えば、前記計算ステップ10において、膜ろ過抵抗の値を含む計算式(例えば(1)式)を用いる場合、前記計算ステップ30において膜抵抗の値の計算のために利用する計算式(例えば(5)式)を、前記計算ステップ10における膜抵抗の値を含む計算式に代入した計算式を前記計算ステップ10に用いることによって、前記計算ステップ30を省略できる。上記のように、計算ステップ10あるいは計算ステップ30は適宜省略することが可能であるが、計算ステップ20は省略しないことが推奨される。   As described above, it is possible to calculate the fluctuation of the value to be predicted by the three calculation steps of the calculation step 10, the calculation step 20, and the calculation step 30, but only the fluctuation of the film resistance value is calculated. In the case of prediction, the calculation step 10 may be omitted, and the calculation step 20 and the calculation step 30 may be used. For example, in the calculation step 20, in the case of the prediction step 1, when a calculation formula including the value of the membrane filtration pressure (for example, the formula (3) or the formula (4)) is used, the membrane filtration pressure is calculated in the calculation step 10. By using, in the calculation step 20, a calculation formula in which a calculation formula (for example, formula (1)) used for calculation of the value is substituted into a calculation formula including the value of the membrane filtration pressure in the calculation step 20, the membrane The calculation step for calculating the value of the filtration pressure can be omitted, and in the case of the prediction step 2, when using a calculation formula (for example, formula (3) or formula (4)) including the value of the membrane filtration flow rate or the membrane filtration flux The calculation formula (for example, the formula (1)) used for calculating the value of the membrane filtration flow rate and the membrane filtration flux in the calculation step 10 is changed to the value of the membrane filtration flow rate and the membrane filtration flux in the calculation step 20. Including formula By using the assignment was equation to the calculation step 20, it can be omitted calculating step of calculating the value of the membrane filtration pressure. Similarly, in the prediction step 1, only the fluctuation of the value of the membrane filtration pressure is predicted, and in the case of the prediction step 2, only the fluctuation of the value of the membrane filtration flow rate or the membrane filtration flux is predicted, the calculation step 30 may be omitted, and the calculation step 10 and the calculation step 20 may be configured by two calculation steps. For example, in the calculation step 10, when a calculation formula including the value of the membrane filtration resistance (for example, the equation (1)) is used, a calculation formula (for example, (5) used for the calculation of the value of the membrane resistance in the calculation step 30. The calculation step 30 can be omitted by using, in the calculation step 10, a calculation formula obtained by substituting the formula ()) into the calculation formula including the film resistance value in the calculation step 10. As described above, calculation step 10 or calculation step 30 can be omitted as appropriate, but it is recommended not to omit calculation step 20.

また、前記計算ステップ10、前記計算ステップ20、および、前記計算ステップ30では、予め決められた計算式に従って計算するが、それら計算式の中に各計算ステップの説明において記述された値やデータや物質量以外のパラメータが含まれる場合がある。そのような場合、前記各計算ステップにおける計算を行う上でパラメータの値を決定する必要がある。本発明においては、パラメータの値の決定方法は特に限定しないが、膜ろ過装置の分離膜と同じ素材・形状の分離膜を用いて、被ろ過液あるいは被ろ過液の構成成分を実際にろ過し、そのときの膜ろ過圧力の値、膜ろ過流束あるいは膜ろ過流量の値、膜抵抗の値の変化を実測または算出し、その結果に基づいてパラメータを推定または決定することが好ましい。これは、前記のようなパラメータの中には、利用する被ろ過液と分離膜の性質によって決定されるものが多く含まれており、前記のようなパラメータの推定・決定方法に従うことによって、前記予測を精度良く行うことが可能となり、被ろ過液を膜ろ過する膜ろ過装置における洗浄手段の動力値を精度よく決定することが可能となるためである。   Further, in the calculation step 10, the calculation step 20, and the calculation step 30, calculation is performed according to a predetermined calculation formula. Values, data, and data described in the description of each calculation step are included in the calculation formulas. Parameters other than the amount of substances may be included. In such a case, it is necessary to determine a parameter value in performing the calculation in each calculation step. In the present invention, the method for determining the parameter value is not particularly limited. However, using a separation membrane having the same material and shape as the separation membrane of the membrane filtration device, the filtrate or the components of the filtrate are actually filtered. It is preferable to measure or calculate changes in the value of the membrane filtration pressure, the value of the membrane filtration flux or the membrane filtration flow rate, and the value of the membrane resistance at that time, and estimate or determine the parameters based on the results. This includes many parameters determined by the properties of the liquid to be filtered and the separation membrane used, and by following the parameter estimation / determination method described above, This is because the prediction can be performed with high accuracy, and the power value of the cleaning means in the membrane filtration device that performs membrane filtration of the liquid to be filtered can be determined with high accuracy.

本発明では、上記のように予測された結果に基づいて、前記洗浄手段の動力値を決定する。かかる洗浄手段の動力値の決定方法としては、仮想的な膜洗浄力の値から、前記分離膜に付着している構成成分量の変動、膜ろ過圧力の変動、膜ろ過流量の変動、膜ろ過流束の変動、あるいは、膜抵抗の変動を予測し、前記予測結果に基づいて、前記仮想的な膜洗浄力の値の是非を判断し、前記判断結果において是と判断された前記仮想的な膜洗浄力の値から膜洗浄力の適正値を決定し、前記決定された膜洗浄力の適正値に基づいて前記洗浄手段の動力値を決定すること、あるいは、仮想的な前記洗浄手段の動力値から、前記分離膜に付着している構成成分量の変動、膜ろ過圧力の変動、膜ろ過流量の変動、膜ろ過流束の変動、あるいは、膜抵抗の変動を予測し、前記予測結果に基づいて、前記仮想的な前記洗浄手段の動力値の是非を判断し、前記判断結果において是と判断された前記仮想的な前記洗浄手段の動力値から前記洗浄手段の動力の適正値を決定し、前記決定された洗浄手段の動力の適正値に基づいて前記洗浄手段の動力値を決定することが好ましい。   In the present invention, the power value of the cleaning means is determined based on the result predicted as described above. As a method for determining the power value of the cleaning means, from the value of the virtual membrane cleaning power, the fluctuation of the amount of components adhering to the separation membrane, the fluctuation of the membrane filtration pressure, the fluctuation of the membrane filtration flow rate, the membrane filtration Fluctuation in flux or membrane resistance is predicted, and based on the prediction result, the value of the virtual membrane cleaning power is determined. The virtual result determined to be good in the determination result. An appropriate value of the membrane cleaning power is determined from the value of the membrane cleaning power, and the power value of the cleaning means is determined based on the determined appropriate value of the membrane cleaning power, or the power of the virtual cleaning means is determined. From the value, the fluctuation of the amount of components adhering to the separation membrane, the fluctuation of the membrane filtration pressure, the fluctuation of the membrane filtration flow rate, the fluctuation of the membrane filtration flux, or the fluctuation of the membrane resistance is predicted, and the prediction result Based on the power value of the virtual cleaning means. An appropriate value of the power of the cleaning means is determined from a power value of the virtual cleaning means determined to be good in the determination result, and based on the determined appropriate value of the power of the cleaning means, It is preferable to determine the power value.

ここにおいて、膜洗浄力とは、膜表面に付着している膜付着物質を剥離させるための応力であり、当該膜洗浄力の値は、膜表面に発生する剪断力の値、膜表面の被ろ過液の流速の値、前記剪断力や前記流速に基づいて算出された値、あるいは、洗浄手段の動力値などに基づいて算出された値とすることが好ましく、また、後述のように、任意の洗浄手段の動力値に対する膜洗浄力の値を、前記計算ステップ100あるいは前記計算ステップ101を含む予測方法によってキャリブレーションされた結果に基づいて決定することによって、膜洗浄力の値と洗浄手段の動力値との関係を求めた結果から決定することも好ましい。このことにより、膜洗浄力を直接的に測定、あるいは、安全率をかけたり、関数として表現したりなど、間接的に算出することが可能となる。   Here, the film cleaning force is a stress for peeling off the film adhering substance adhering to the film surface, and the value of the film cleaning force is the value of the shearing force generated on the film surface and the amount of the film surface covered. It is preferable to set the value of the flow rate of the filtrate, the value calculated based on the shearing force and the flow rate, or the value calculated based on the power value of the cleaning means, etc. By determining the value of the membrane cleaning power with respect to the power value of the cleaning means based on the result calibrated by the prediction method including the calculation step 100 or the calculation step 101, the value of the membrane cleaning power and the cleaning means It is also preferable to determine from the result of obtaining the relationship with the power value. This makes it possible to directly calculate the membrane cleaning power, such as directly measuring, multiplying the safety factor, or expressing it as a function.

また、洗浄手段の動力値とは、例えば、分離膜の洗浄を分離膜の下部から曝気することによって行うときには、曝気風量や曝気ブロアの出力値などが相当し、分離膜の洗浄を被ろ過液を流動させることによって行うときには、その流動を生じさせるための動力(例えば、液体ポンプによって被ろ過液を流動させる場合には液体ポンプの出力値)などが相当し、分離膜の洗浄を分離膜を移動させることによって行うときには、その移動速度やそのための動力値(例えば、回転ろ過膜の場合には、回転速度やその回転を発生させるためのモーターの出力値)などが相当し、分離膜の洗浄を振動させることによって行うときには、その振動の程度(例えば、周波数)やそのための動力値(例えば、モーターの出力値)などのことである。   The power value of the cleaning means corresponds to, for example, the amount of aeration air or the output value of the aeration blower when the separation membrane is cleaned by aeration from the lower part of the separation membrane. When the flow is performed, the power for generating the flow (for example, the output value of the liquid pump when the liquid to be filtered is flowed by the liquid pump) corresponds to the cleaning of the separation membrane. When moving by moving, it corresponds to the moving speed and the power value for that (for example, in the case of a rotary filtration membrane, the rotational speed and the output value of the motor for generating the rotation), etc. When it is performed by vibrating, it means the degree of vibration (for example, frequency) and the power value (for example, output value of the motor) for that purpose.

また、仮想的な膜洗浄力の値および仮想的な洗浄手段の動力値は、前記分離膜に付着している構成成分量の変動、膜抵抗の変動、膜ろ過流量の変動、膜ろ過流束の変動、あるいは、膜ろ過圧力の変動の予測のために利用することを前提として設定された値である。ここで、仮想的とは、実データに必ずしもよらないことを意味し、最終的に決定される膜洗浄力の適正値や洗浄手段の動力の適正値とは異なったものである可能性があることを前提としていることによる。   In addition, the value of the virtual membrane cleaning power and the power value of the virtual cleaning means are the fluctuation of the amount of constituents adhering to the separation membrane, the fluctuation of the membrane resistance, the fluctuation of the membrane filtration flow rate, the membrane filtration flux. It is a value set on the assumption that it is used for predicting fluctuations in the pressure or fluctuations in membrane filtration pressure. Here, virtual means that it does not necessarily depend on actual data, and may be different from an appropriate value of the film cleaning power finally determined and an appropriate value of the power of the cleaning means. It is based on the assumption.

また、前記予測結果に基づいて、前記仮想的な膜洗浄力の値の是非、あるいは、前記仮想的な前記洗浄手段の動力値の是非を判断する方法としては、前記分離膜に付着している構成成分量の値、膜抵抗の値あるいは膜ろ過圧力の値があらかじめ決定された所定値以下、あるいは、膜ろ過流束の値あるいは膜ろ過流量の値があらかじめ決定された所定値以上となったときに、前記仮想的な膜洗浄力の値、あるいは、前記仮想的な前記洗浄手段の動力値を是と判断することや、前記予測結果において、前記分離膜に付着している構成成分量の値、膜抵抗の値あるいは膜ろ過圧力の値が収束するときに、前記仮想的な膜洗浄力の値、あるいは、前記仮想的な前記洗浄手段の動力値を是と判断することが好ましい。このことにより、膜洗浄力の適正値あるいは洗浄手段の動力の適正値を客観的に決定することができる。   In addition, as a method for determining whether or not the value of the virtual membrane cleaning power or the power value of the virtual cleaning means is determined based on the prediction result, the value is attached to the separation membrane. The value of the component amount, the value of membrane resistance or the value of membrane filtration pressure is not more than a predetermined value, or the value of membrane filtration flux or the value of membrane filtration flow rate is not less than a predetermined value. Sometimes, it is determined that the virtual membrane cleaning power value or the virtual power value of the cleaning means is correct, and in the prediction result, the amount of component adhering to the separation membrane When the value, the value of the membrane resistance, or the value of the membrane filtration pressure converges, it is preferable to determine that the virtual membrane cleaning power value or the virtual power value of the cleaning means is good. This makes it possible to objectively determine the appropriate value of the membrane cleaning power or the appropriate power of the cleaning means.

ここにおいて、所定値は、あらかじめ設定しておく必要があるが、その所定値を、膜ろ過圧力を発生させるポンプの出力最大値に基づいて決定する方法、膜ろ過圧力を発生させるポンプのエネルギー消費許容最大値に基づいて決定する方法、膜の寿命や洗浄間隔を増加させるために膜抵抗の値や膜ろ過圧力の値の許容最大値に基づいて決定する方法、あらかじめ計画された膜ろ過流量を満足するために膜ろ過流束の値や膜ろ過流量の値の許容最小値に基づいて決定する方法などが例示される。例えば、所定値を、膜ろ過圧力を発生させるポンプの出力最大値とした場合、膜ろ過条件が非と判断されるときには、当初予定していた膜ろ過液量が獲得できないことになり、膜ろ過条件が是と判断されるときには、予定している膜ろ過液量が獲得できることとなる。   Here, the predetermined value needs to be set in advance, but the predetermined value is determined based on the maximum output value of the pump that generates the membrane filtration pressure, and the energy consumption of the pump that generates the membrane filtration pressure. A method of determining based on the maximum allowable value, a method of determining based on the maximum allowable value of the membrane resistance value and the membrane filtration pressure value to increase the membrane life and cleaning interval, and the pre-planned membrane filtration flow rate In order to satisfy, the method of determining based on the permissible minimum value of the value of the membrane filtration flux and the value of the membrane filtration flow rate is exemplified. For example, if the predetermined value is the maximum output value of the pump that generates the membrane filtration pressure, when the membrane filtration conditions are judged to be non-existing, the initially scheduled membrane filtrate volume cannot be obtained. When the condition is determined to be good, the expected amount of membrane filtrate can be obtained.

また、本発明においては、前記判断結果において是と判断された前記仮想的な膜洗浄力の値から膜洗浄力の適正値を決定し、あるいは、前記判断結果において是と判断された前記仮想的な前記洗浄手段の動力値から前記洗浄手段の動力の適正値を決定する。膜ろ過の省エネやコスト削減の目的から、洗浄手段の動力値はできるだけ小さい値である方が好ましく、膜洗浄力は洗浄手段の動力値が大きくなればそれに伴い大きくなるため、洗浄手段の動力値と同様に小さい値である方が好ましい。よって、前記判断結果において是と判断される前記仮想的な膜洗浄力の値の中で最小となる仮想的な膜洗浄力の値を膜洗浄力の適正値とすること、および、前記判断結果において是と判断される前記仮想的な洗浄手段の動力値の中で最小となる仮想的な洗浄手段の動力値を洗浄手段の動力の適正値とすることが好ましい。   Further, in the present invention, an appropriate value of the film cleaning power is determined from the virtual film cleaning power value determined as good in the determination result, or the virtual value determined as good in the determination result. The appropriate power value of the cleaning means is determined from the power value of the cleaning means. For the purpose of energy saving and cost reduction of membrane filtration, it is preferable that the power value of the cleaning means is as small as possible, and the membrane cleaning power increases as the power value of the cleaning means increases. It is preferable that the value is as small as. Therefore, the virtual film cleaning power value that is the smallest among the virtual film cleaning power values determined to be good in the determination result is set as an appropriate value of the film cleaning power, and the determination result It is preferable that the power value of the virtual cleaning means that is the smallest among the power values of the virtual cleaning means determined to be right is set to an appropriate value of the power of the cleaning means.

上記に説明した膜洗浄力の適正値あるいは洗浄手段の動力の適正値の決定方法として、例えば、図5に示した方法がある。図5は、本発明を実施するためのフローチャートの一例である。まず、被ろ過液の構成成分量の時系列的な変化を表すデータ、膜ろ過流量の時系列的な変化を表すデータ、および、n通りの任意の仮想的な膜洗浄力の値あるいは仮想的な洗浄手段の動力値を準備する。被ろ過液の構成成分量の時系列的な変化を表すデータ、膜ろ過流量の時系列的な変化を表すデータを利用し、仮想的な膜洗浄力の値あるいは仮想的な洗浄手段の動力値には、仮に1番目の値(膜洗浄力1あるいは動力値1とする)を利用する。ここにおいて、予測ステップ1を利用する場合には、これらのデータ及び値に基づいて、予測ステップ1に基づいて分離膜に付着している構成成分量の変動、膜ろ過圧力の変動、あるいは膜抵抗の変動を予測し、その予測結果に基づいて、仮想的な膜洗浄力の値あるいは仮想的な洗浄手段の動力値の是非を判断する。この判断結果を判断結果1とする。同様に、2番目〜n番目までの仮想的な膜洗浄力の値あるいは仮想的な洗浄手段の動力値を利用して、予測を行い、その予測結果に基づいて仮想的な膜洗浄力の値あるいは仮想的な洗浄手段の動力値の是非を判断し、判断結果2〜判断結果nを得る。上記のようにして得られた判断結果1〜判断結果nに基づいて、膜洗浄力の適正値あるいは洗浄手段の動力の適正値を決定する。ここにおいて、予測ステップ2を利用する場合には、これらのデータ及び値に基づいて、予測ステップ1に基づいて分離膜に付着している構成成分量の変動、膜ろ過流量の変動、膜ろ過流束の変動あるいは膜抵抗の変動を予測し、その予測結果に基づいて、仮想的な膜洗浄力の値あるいは仮想的な洗浄手段の動力値の是非を判断する。この判断結果を判断結果1とする。同様に、2番目〜n番目までの仮想的な膜洗浄力の値あるいは仮想的な洗浄手段の動力値を利用して、予測を行い、その予測結果に基づいて仮想的な膜洗浄力の値あるいは仮想的な洗浄手段の動力値の是非を判断し、判断結果2〜判断結果nを得る。上記のようにして得られた判断結果1〜判断結果nに基づいて、膜洗浄力の適正値あるいは洗浄手段の動力の適正値を決定する。   As a method for determining the appropriate value of the film cleaning force or the appropriate value of the power of the cleaning means described above, for example, there is a method shown in FIG. FIG. 5 is an example of a flowchart for carrying out the present invention. First, data representing a time-series change in the amount of constituents of the liquid to be filtered, data representing a time-series change in the membrane filtration flow rate, and n arbitrary values of virtual membrane cleaning power or virtual Prepare the power value of the appropriate cleaning means. Using data representing time-series changes in the amount of constituents of the filtrate to be filtered and data representing time-series changes in membrane filtration flow rate, virtual membrane cleaning power values or virtual cleaning means power values For this, the first value (the membrane cleaning power 1 or the power value 1) is used. Here, when the prediction step 1 is used, based on these data and values, fluctuations in the amount of constituent components adhering to the separation membrane based on the prediction step 1, fluctuations in membrane filtration pressure, or membrane resistance And predicting the value of the virtual film cleaning power or the power value of the virtual cleaning means based on the prediction result. This determination result is referred to as determination result 1. Similarly, prediction is performed using the second to n-th virtual membrane cleaning power values or the power values of the virtual cleaning means, and the virtual membrane cleaning power value based on the prediction result. Alternatively, it is determined whether the power value of the virtual cleaning means is appropriate, and determination results 2 to n are obtained. Based on the determination results 1 to n obtained as described above, an appropriate value for the film cleaning power or an appropriate value for the power of the cleaning means is determined. Here, when the prediction step 2 is used, based on these data and values, fluctuations in the amount of constituent components adhering to the separation membrane based on the prediction step 1, fluctuations in the membrane filtration flow rate, membrane filtration flow The fluctuation of the bundle or the fluctuation of the membrane resistance is predicted, and the value of the virtual film cleaning power or the power value of the virtual cleaning means is determined based on the prediction result. This determination result is referred to as determination result 1. Similarly, prediction is performed using the second to n-th virtual membrane cleaning power values or the power values of the virtual cleaning means, and the virtual membrane cleaning power value based on the prediction result. Alternatively, it is determined whether the power value of the virtual cleaning means is appropriate, and determination results 2 to n are obtained. Based on the determination results 1 to n obtained as described above, an appropriate value for the film cleaning power or an appropriate value for the power of the cleaning means is determined.

また、本発明では、前記判断結果において、前記仮想的な膜洗浄力の値を非と判断したときに、前記仮想的な膜洗浄力の値を所定量増加させた後に、再び仮想的な膜洗浄力の値から、前記分離膜に付着している構成成分量の変動、膜ろ過圧力の変動、膜ろ過流量の変動、膜ろ過流束の変動、あるいは、膜抵抗の変動を予測し、該予測結果に基づいて、前記所定量増加後の仮想的な膜洗浄力の値の是非を判断すること、および、前記判断結果において、前記仮想的な膜洗浄力の値を是と判断したときに、前記仮想的な膜洗浄力の値を膜洗浄力の適正値とすること、あるいは、前記判断結果において、前記仮想的な前記洗浄手段の動力値を非と判断したときに、前記仮想的な前記洗浄手段の動力値を所定量増加させた後に、再び仮想的な前記洗浄手段の動力値から、前記分離膜に付着している構成成分量の変動、膜ろ過圧力の変動、膜ろ過流量の変動、膜ろ過流束の変動、あるいは、膜抵抗の変動を予測し、該予測結果に基づいて、前記所定量増加後の仮想的な前記洗浄手段の動力値の是非を判断すること、および、前記判断結果において、前記仮想的な前記洗浄手段の動力値を是と判断したときに、前記仮想的な前記洗浄手段の動力値を前記洗浄手段の動力の適正値とすることが好ましい。   In the present invention, when it is determined in the determination result that the value of the virtual film cleaning power is not, the virtual film cleaning power value is increased by a predetermined amount, and then the virtual film cleaning power is increased again. From the value of the detergency, predict fluctuations in the amount of components adhering to the separation membrane, fluctuations in the membrane filtration pressure, fluctuations in the membrane filtration flow rate, fluctuations in the membrane filtration flux, or fluctuations in the membrane resistance, Based on the prediction result, determining whether the value of the virtual film cleaning power after the predetermined amount is increased, and when determining that the value of the virtual film cleaning power is good in the determination result The virtual film cleaning power is set to an appropriate value for the film cleaning power, or the virtual power value of the virtual cleaning means is determined to be non-determined in the determination result. After increasing the power value of the cleaning means by a predetermined amount, the virtual cleaning is performed again. From the power value of the stage, the fluctuation of the amount of constituents adhering to the separation membrane, the fluctuation of the membrane filtration pressure, the fluctuation of the membrane filtration flow rate, the fluctuation of the membrane filtration flux, or the fluctuation of the membrane resistance are predicted, Based on the prediction result, it is determined whether the power value of the virtual cleaning means after the predetermined amount is increased, and in the determination result, the power value of the virtual cleaning means is determined to be good. In some cases, it is preferable that the imaginary power value of the cleaning means is an appropriate value of the power of the cleaning means.

例えば、図3(予測ステップ1を用いる場合)および図4(予測ステップ2を用いる場合)に、仮想的な膜洗浄力の値あるいは仮想的な洗浄手段の動力値を変更する変更ステップ40を備えた場合のフローチャートの例を示す。ここでは、まず、十分に小さな値の仮想的な膜洗浄力の値あるいは仮想的な洗浄手段の動力値を準備し、前記予測ステップ1あるいは前記予測ステップ2によって予測を行う。前記予測の結果から仮想的な膜洗浄力の値あるいは仮想的な洗浄手段の動力値を判断し、その判断結果が非となるときに、変更ステップ40において仮想的な膜洗浄力の値あるいは仮想的な洗浄手段の動力値を所定量増加させ、再度、予測ステップ1あるいは予測ステップ2以降を繰り返し行う。このとき、判断結果が是となるときに用いた仮想的な膜洗浄力の値あるいは仮想的な洗浄手段の動力値を、それぞれ膜洗浄力の適正値あるいは洗浄手段の動力の適正値とする。このような手順に従えば、図5で示した手順より効率的に膜洗浄力の適正値あるいは洗浄手段の動力の適正値を決定することができる。また、変更ステップ40において、判断結果が是となる仮想的な膜洗浄力の値と、非となる仮想的な膜洗浄力の値との間の仮想的な膜洗浄力の値に変更することによって、膜洗浄力の適正値として推定される範囲を次第に小さくする方法や、変更ステップ40において、判断結果が是となる仮想的な洗浄手段の動力値と、非となる仮想的な洗浄手段の動力値との間の仮想的な洗浄手段の動力値に変更することによって、洗浄手段の動力の適正値として推定される範囲を次第に小さくする方法があるが、このような方法に従う場合、最終的に膜洗浄力の適正値あるいは洗浄手段の動力の適正値を決定する際には、前記図3あるいは図4で示した手順に従うことが好ましい。   For example, in FIG. 3 (when the prediction step 1 is used) and FIG. 4 (when the prediction step 2 is used), a change step 40 for changing the virtual membrane cleaning power value or the virtual cleaning means power value is provided. The example of the flowchart in the case of having been shown is shown. Here, first, a sufficiently small value of the virtual film cleaning power or a virtual power value of the cleaning means is prepared, and prediction is performed by the prediction step 1 or the prediction step 2. A virtual membrane cleaning power value or a virtual cleaning means power value is determined from the prediction result. The power value of a typical cleaning means is increased by a predetermined amount, and the prediction step 1 or the prediction step 2 and subsequent steps are repeated again. At this time, the virtual membrane cleaning force value or the virtual cleaning means power value used when the judgment result is positive is set to the appropriate value of the membrane cleaning power or the appropriate power value of the cleaning means, respectively. If such a procedure is followed, the appropriate value of the membrane cleaning power or the appropriate power of the cleaning means can be determined more efficiently than the procedure shown in FIG. In addition, in the changing step 40, the virtual film cleaning power value between the virtual film cleaning power value for which the determination result is good and the virtual film cleaning power value for which the determination result is non is changed. Thus, in the method of gradually reducing the range estimated as the appropriate value of the film cleaning power, or in the change step 40, the power value of the virtual cleaning means for which the determination result is good, and There is a method of gradually reducing the range estimated as the appropriate value of the power of the cleaning means by changing to a virtual power value of the cleaning means between the power value, but if such a method is followed, When determining the appropriate value of the membrane cleaning power or the appropriate power of the cleaning means, it is preferable to follow the procedure shown in FIG. 3 or FIG.

本発明では、前記決定された前記洗浄手段の動力の適正値に基づいて前記洗浄手段の動力値を決定する。このとき、前記洗浄手段の動力の適正値をそのまま洗浄手段の動力値として決定しても良く、また、本発明が対象とする膜ろ過装置においては、膜洗浄力が必要十分量よりも小さいときには急速な膜目詰まりを引き起こす危険を孕むため、より安全にするために、洗浄手段の動力の適正値に一定値を安全率として乗じたり、一定値を加えたりしてもよい。   In the present invention, the power value of the cleaning means is determined based on the determined appropriate value of the power of the cleaning means. At this time, the appropriate value of the power of the cleaning means may be determined as it is as the power value of the cleaning means, and in the membrane filtration device targeted by the present invention, when the membrane cleaning power is smaller than a necessary and sufficient amount In order to reduce the risk of causing rapid film clogging, the safety value of the cleaning means may be multiplied by a certain value as a safety factor, or a certain value may be added to make it safer.

また、本発明では、前記決定された前記膜洗浄力の適正値に基づいて前記洗浄手段の動力値を決定する。このとき、前記膜洗浄力の適正値に基づいて洗浄手段の動力の適正値を決定し、前記決定された洗浄手段の動力の適正値に基づいて前記洗浄手段の動力値を決定することが好ましい。その方法として、任意の洗浄手段の動力に対する膜表面に発生する剪断力の値、あるいは膜表面における被ろ過液の流速の値を求め、前記膜表面に発生する剪断力の値、あるいは前記膜表面における被ろ過液の流速の値に基づいて膜洗浄力の値を決定することによって、膜洗浄力の値と洗浄手段の動力値との関係を求め、前記関係に基づいて、膜洗浄力の適正値から洗浄手段の動力の適正値を決定する方法、分離膜表面に発生する剪断力の値あるいは膜表面における被ろ過液の流速の値が測定できる膜ろ過装置において、予め膜洗浄力の値と膜表面に発生する剪断力の値あるいは膜表面における被ろ過液の流速の値との関係を関数などとして表現し、膜洗浄力の適正値に対応する前記剪断力の値(剪断力適正値)あるいは流速の値(流速適正値)を決定し、分離膜表面に発生する剪断力の測定値あるいは膜表面における被ろ過液の流速の測定値が、前記決定された剪断力適正値あるいは流速適正値となるように、洗浄手段の動力値を調整する方法、任意の洗浄手段の動力値に対する膜洗浄力の値を、後述のキャリブレーションの結果に基づいて決定することによって、膜洗浄力の値と洗浄手段の動力値との関係を求め、膜洗浄力の適正値から洗浄手段の動力の適正値を決定する方法などがある。   In the present invention, the power value of the cleaning means is determined based on the determined appropriate value of the film cleaning power. At this time, it is preferable to determine an appropriate value of the power of the cleaning means based on the appropriate value of the membrane cleaning power, and to determine the power value of the cleaning means based on the determined appropriate value of the power of the cleaning means. . As the method, the value of the shear force generated on the membrane surface with respect to the power of an arbitrary cleaning means, or the value of the flow rate of the liquid to be filtered on the membrane surface is obtained, and the value of the shear force generated on the membrane surface, or the membrane surface By determining the value of the membrane cleaning power based on the value of the flow rate of the liquid to be filtered, the relationship between the value of the membrane cleaning power and the power value of the cleaning means is obtained, and the appropriateness of the membrane cleaning power is determined based on the above relationship. In the membrane filtration apparatus that can measure the value of the power of the cleaning means from the value, the value of the shear force generated on the separation membrane surface or the flow rate of the liquid to be filtered on the membrane surface, Expressing the relationship between the value of the shear force generated on the membrane surface or the value of the flow rate of the liquid to be filtered on the membrane surface as a function, the value of the shear force corresponding to the appropriate value of the membrane cleaning force (appropriate value of shear force) Or the value of the flow rate (appropriate flow rate ) And the measured value of the shearing force generated on the surface of the separation membrane or the measured value of the flow rate of the liquid to be filtrated on the surface of the membrane becomes the determined appropriate value of the shearing force or the appropriate value of the flow rate. A method of adjusting the power value, the value of the membrane cleaning power relative to the power value of any cleaning means is determined based on the result of calibration described later, and the relationship between the value of the membrane cleaning power and the power value of the cleaning means And determining an appropriate value of the power of the cleaning means from an appropriate value of the film cleaning power.

本発明では、任意の洗浄手段の動力値に対する膜洗浄力の値を、前記予測ステップ1あるいは前記予測ステップ2によってキャリブレーションされた結果に基づいて決定することによって、膜洗浄力の値と洗浄手段の動力値との関係を求め、前記関係に基づいて、前記膜洗浄力の適正値から前記洗浄手段の動力の適正値を決定することが好ましい。ここで、キャリブレーションとは、仮想データとして膜洗浄力の値を与えたときの前記膜抵抗予測ステップによる予測結果と、実際に膜ろ過したときに観察・測定される実測値との差異が小さくなるような膜洗浄力を求めることである。その方法として、本発明では次のようなキャリブレーション手順200あるいはキャリブレーション手順210に従うことを推奨する。   In the present invention, the value of the membrane cleaning power with respect to the power value of the arbitrary cleaning means is determined based on the result of calibration in the prediction step 1 or the prediction step 2, so that the value of the membrane cleaning power and the cleaning means are determined. It is preferable to determine the appropriate value of the power of the cleaning means from the appropriate value of the membrane cleaning power based on the relationship. Here, the calibration means that the difference between the prediction result of the membrane resistance prediction step when the value of the membrane cleaning power is given as virtual data and the actual value observed and measured when the membrane is actually filtered are small. It is to obtain such a film cleaning power. As a method for this, in the present invention, it is recommended to follow a calibration procedure 200 or a calibration procedure 210 as follows.

キャリブレーション手順200は以下の通りである。
(1)膜ろ過装置において、任意の膜ろ過流束パターンあるいは膜ろ過流量のパターンのもと、任意の一定の膜洗浄力を与えながら(即ち、洗浄手段の動力値を一定にしながら)、被ろ過液を分離膜によって膜ろ過し、そのろ過過程における膜ろ過圧力の値または膜抵抗の値の変化を計測する。
The calibration procedure 200 is as follows.
(1) In a membrane filtration apparatus, an arbitrary constant membrane cleaning power is applied under an arbitrary membrane filtration flux pattern or membrane filtration flow rate pattern (that is, while the power value of the cleaning means is kept constant). The filtrate is subjected to membrane filtration through a separation membrane, and the change in the value of membrane filtration pressure or membrane resistance during the filtration process is measured.

(2)前記(1)の膜ろ過における、膜ろ過流束あるいは膜ろ過流量の時系列的変化を表すデータ、および、被ろ過液の構成成分量の時系列的変化を表すデータを用意する。
(3)前記予測ステップ1により、前記(2)によって用意されたデータをもとに、仮想データとして任意の膜洗浄力の値を与えたときの膜ろ過過程における膜ろ過圧力の値または膜抵抗の値の変化を計算する。
(2) Data representing a time-series change of the membrane filtration flux or the membrane filtration flow rate and data representing a time-series change of the component amount of the liquid to be filtered in the membrane filtration of (1) are prepared.
(3) The membrane filtration pressure value or membrane resistance in the membrane filtration process when an arbitrary membrane cleaning power value is given as virtual data based on the data prepared in (2) by the prediction step 1 Calculate the change in the value of.

(4)前記(1)において計測された膜ろ過過程における膜ろ過圧力の値または膜抵抗の値の変化と、前記(3)における計算された膜ろ過過程における膜ろ過圧力の値または膜抵抗の値の変化との差の積分値(和)を求める。
(5)前記(3)によって与えた膜洗浄力の値を変更する。
(4) Changes in the value of membrane filtration pressure or membrane resistance in the membrane filtration process measured in (1) above, and the value of membrane filtration pressure or membrane resistance in the membrane filtration process calculated in (3) above Find the integral (sum) of the difference from the change in value.
(5) The value of the film cleaning power given by (3) is changed.

(6)前記(2)〜(5)を繰り返し、仮想データとして与えた膜洗浄力の値と、それに対する前記(4)で求めた前記(1)において計測された膜ろ過過程における膜ろ過圧力の値または膜抵抗の値の変化と、前記(3)における計算された膜ろ過過程における膜ろ過圧力の値または膜抵抗の変化の値との差の積分値(和)の組を求める。   (6) Repeating the above (2) to (5), the value of the membrane cleaning power given as virtual data, and the membrane filtration pressure in the membrane filtration process measured in (1) obtained in the above (4) And the integral value (sum) of the difference between the change in the value of the membrane resistance or the value of the membrane resistance and the value of the membrane filtration pressure or the change in the membrane resistance in the membrane filtration process calculated in (3).

(7)前記(6)において求められた仮想データとして与えた膜洗浄力の値と、それに対する前記(4)で求めた前記(1)において計測された膜ろ過過程における膜ろ過圧力の値または膜抵抗の値の変化と、前記(3)における計算された膜ろ過過程における膜ろ過圧力の値または膜抵抗の変化の値との差の積分値(和)の組の中から、前記(4)で求めた前記(1)において計測された膜ろ過過程における膜ろ過圧力の値または膜抵抗の値の変化と、前記(3)における計算された膜ろ過過程における膜ろ過圧力の値または膜抵抗の値の変化との差の積分値(和)が最小となる膜洗浄力の値を、前記(1)において与えた一定の膜洗浄力の値とする。   (7) The value of the membrane detergency given as virtual data obtained in the above (6) and the value of the membrane filtration pressure in the membrane filtration process measured in the above (1) obtained in the above (4) or From the set of integral values (sum) of differences between the change in the value of the membrane resistance and the value of the membrane filtration pressure or the value of the change in the membrane resistance calculated in the membrane filtration process in (3) above (4) ) And the change in the membrane filtration pressure value or membrane resistance value in the membrane filtration process measured in (1) above, and the calculated membrane filtration pressure value or membrane resistance in the membrane filtration process in (3) above. The value of the film cleaning power that minimizes the integrated value (sum) of the difference from the change in the value of the value is the constant film cleaning power value given in (1) above.

また、キャリブレーション手順210は以下の通りである。   The calibration procedure 210 is as follows.

(11)膜ろ過装置において、任意の膜ろ過圧力パターンのもと、任意の一定の膜洗浄力を与えながら(即ち、洗浄手段の動力値を一定にしながら)、被ろ過液を分離膜によって膜ろ過し、そのろ過過程における膜ろ過流束の値、膜ろ過流量または膜抵抗の値の変化を計測する。   (11) In the membrane filtration apparatus, the membrane to be filtered is separated by the separation membrane while giving an arbitrary constant membrane cleaning power (that is, keeping the power value of the cleaning means constant) under an arbitrary membrane filtration pressure pattern. Filter and measure changes in membrane filtration flux, membrane filtration flow, or membrane resistance during the filtration process.

(12)前記(11)の膜ろ過における、膜ろ過圧力の時系列的変化を表すデータ、および、被ろ過液の構成成分量の時系列的変化を表すデータを用意する。
(13)前記予測ステップ2により、前記(12)によって用意されたデータをもとに、仮想データとして任意の膜洗浄力の値を与えたときの膜ろ過過程における膜ろ過流束あるいは膜ろ過流量の値または膜抵抗の値の変化を計算する。
(12) Data representing a time-series change in the membrane filtration pressure and data representing a time-series change in the component amount of the liquid to be filtered in the membrane filtration of (11) are prepared.
(13) Membrane filtration flux or membrane filtration flow rate in the membrane filtration process when an arbitrary value of membrane cleaning power is given as virtual data based on the data prepared in (12) by the prediction step 2 Or change in the value of the membrane resistance.

(14)前記(11)において計測された膜ろ過過程における膜ろ過流束あるいは膜ろ過流量の値または膜抵抗の値の変化と、前記(13)における計算された膜ろ過過程における膜ろ過流束あるいは膜ろ過流量の値または膜抵抗の値の変化との差の積分値(和)を求める。
(15)前記(13)によって与えた膜洗浄力の値を変更する。
(14) Changes in the value of membrane filtration flux or membrane filtration flow rate or membrane resistance in the membrane filtration process measured in (11) above, and the membrane filtration flux in the membrane filtration process calculated in (13) above Alternatively, the integral value (sum) of the difference between the value of the membrane filtration flow rate or the change in the value of the membrane resistance is obtained.
(15) The value of the film cleaning force given by (13) is changed.

(16)前記(12)〜(15)を繰り返し、仮想データとして与えた膜洗浄力の値と、それに対する前記(14)で求めた前記(11)において計測された膜ろ過過程における膜ろ過流束あるいは膜ろ過流量の値または膜抵抗の値の変化と、前記(13)における計算された膜ろ過過程における膜ろ過流束あるいは膜ろ過流量の値または膜抵抗の値の変化との差の積分値(和)の組を求める。   (16) Repeating the above (12) to (15), the value of the membrane cleaning power given as virtual data, and the membrane filtration flow in the membrane filtration process measured in the above (11) obtained in the above (14) Integration of the difference between the change in the bundle or membrane filtration flow rate value or the membrane resistance value and the change in the membrane filtration flux value or membrane filtration flow rate value or membrane resistance value in the membrane filtration process calculated in (13). Find a set of values (sum).

(17)前記(16)において求められた仮想データとして与えた膜洗浄力の値と、それに対する前記(14)で求めた前記(11)において計測された膜ろ過過程における膜ろ過流束あるいは膜ろ過流量の値または膜抵抗の値の変化と、前記(13)における計算された膜ろ過過程における膜ろ過流束あるいは膜ろ過流量の値または膜抵抗の値の変化との差の積分値(和)の組の中から、前記(14)で求めた前記(11)において計測された膜ろ過過程における膜ろ過流束あるいは膜ろ過流量の値または膜抵抗の値の変化と、前記(13)における計算された膜ろ過過程における膜ろ過流束あるいは膜ろ過流量の値または膜抵抗の値の変化との差の積分値(和)が最小となる膜洗浄力の値を、前記(11)において与えた一定の膜洗浄力の値とする。   (17) The value of the membrane cleaning power given as virtual data obtained in the above (16) and the membrane filtration flux or membrane in the membrane filtration process measured in the above (11) obtained in the above (14) The integrated value (sum) of the difference between the change in the value of the filtration flow rate or the membrane resistance and the change in the value of the membrane filtration flux or the membrane filtration flow rate or the membrane resistance in the calculated membrane filtration process in (13) ) From the set of (14), the change in the value of membrane filtration flux or membrane filtration flow rate or membrane resistance in the membrane filtration process measured in (11) above, and in (13) above The value of the membrane cleaning power that minimizes the integral value (sum) of the difference between the calculated value of the membrane filtration flux or the membrane filtration flow rate or the change of the membrane resistance in the membrane filtration process is given in the above (11). Constant membrane cleaning power And value.

ここで、前記(1)における膜ろ過流束のパターンあるいは膜ろ過流量のパターン、あるいは前記(11)における膜ろ過圧力パターンは、それぞれ、実際の膜ろ過装置の運転における膜ろ過流束の値あるいは膜ろ過流量の値あるいは膜ろ過圧力の値の範囲内を変動させるものが好ましく、また、実際の膜ろ過装置において間欠運転を行うときには、間欠条件を含むものが好ましい。このことによって膜洗浄力を精度良く決定することが可能となる。また、前記(3)あるいは前記(13)において利用する膜抵抗予測方法は、同じ被ろ過液および分離膜を用いた別の膜ろ過試験を行い、その膜ろ過圧力の値、膜ろ過流束あるいは膜ろ過流量の値、あるいは、膜抵抗の値の変化を十分に予測できていることを確認したものを用いることが好ましい。また、前記(5)あるいは前記(15)における変更は、所定値の増加あるいは減少とすることが好ましい。ここで、所定値をできるだけ小さい値とすることで、より精度よく膜洗浄力の値を決定することができる。   Here, the membrane filtration flux pattern or the membrane filtration flow rate pattern in the above (1) or the membrane filtration pressure pattern in the above (11) is the value of the membrane filtration flux in the actual operation of the membrane filtration device, respectively. Those that vary within the range of the value of the membrane filtration flow rate or the value of the membrane filtration pressure are preferred, and when intermittent operation is performed in an actual membrane filtration device, those that include intermittent conditions are preferred. This makes it possible to determine the film cleaning power with high accuracy. The membrane resistance prediction method used in the above (3) or (13) performs another membrane filtration test using the same filtrate and separation membrane, and the membrane filtration pressure value, membrane filtration flux or It is preferable to use one that has been confirmed to sufficiently predict the change in the membrane filtration flow rate or the membrane resistance value. The change in (5) or (15) is preferably an increase or decrease of a predetermined value. Here, by setting the predetermined value as small as possible, the value of the membrane cleaning power can be determined more accurately.

また、前記(3)において利用する仮想的な膜洗浄力の値を、まず十分に小さい値から与え、前記(5)における変更を所定値の増加とし、前記(4)において求めた積分値が、前回の計算値より大きくなるときに計算を停止し、前回の計算において前記(3)において利用する仮想的な膜洗浄力の値を前記(1)で与えた膜洗浄力の値として決定するという方法や、前記(13)において利用する仮想的な膜洗浄力の値を、まず十分に小さい値から与え、前記(15)における変更を所定値の増加とし、前記(14)において求めた積分値が、前回の計算値より大きくなるときに計算を停止し、前回の計算において前記(13)において利用する仮想的な膜洗浄力の値を前記(11)で与えた膜洗浄力の値として決定するという方法も好ましい。ただし、前記(3)において利用する仮想的な膜洗浄力の値を横軸に、前記(4)において求めた積分値の関係を最小となる膜洗浄力の値を縦軸にグラフ化したときに、必ずしも極小値が一つとは限らないので、決定された膜洗浄力の値を用いたときの前記(3)における予測結果と前記(1)における実測値を比較しておくことや、前記(13)において利用する仮想的な膜洗浄力の値を横軸に、前記(14)において求めた積分値の関係を最小となる膜洗浄力の値を縦軸にグラフ化したときに、必ずしも極小値が一つとは限らないので、決定された膜洗浄力の値を用いたときの前記(13)における予測結果と前記(11)における実測値を比較しておくことが望ましい。   Further, the value of the hypothetical membrane cleaning power used in (3) is first given from a sufficiently small value, the change in (5) is assumed to be an increase of a predetermined value, and the integral value obtained in (4) is The calculation is stopped when the calculated value is larger than the previous calculated value, and the virtual film cleaning power value used in (3) in the previous calculation is determined as the value of the film cleaning power given in (1). Or the virtual membrane cleaning power value used in (13) is given from a sufficiently small value, the change in (15) is increased by a predetermined value, and the integration obtained in (14) When the value becomes larger than the previous calculation value, the calculation is stopped, and the virtual film cleaning power value used in (13) in the previous calculation is set as the value of the film cleaning power given in (11). I also like the way to decide There. However, when the virtual membrane cleaning power value used in (3) is plotted on the horizontal axis, and the membrane cleaning power value that minimizes the relationship between the integral values obtained in (4) is plotted on the vertical axis. In addition, since the minimum value is not necessarily one, the predicted result in (3) when using the determined value of the membrane cleaning power is compared with the actually measured value in (1), When the virtual membrane cleaning power value used in (13) is plotted on the horizontal axis, and the membrane cleaning power value that minimizes the relationship between the integral values obtained in (14) is plotted on the vertical axis, Since the minimum value is not always one, it is desirable to compare the predicted result in (13) and the actually measured value in (11) when the determined value of the film cleaning power is used.

かかる手順に従えば、本発明で必要とする膜洗浄力を精度良く求めることが可能であり、これをもとに洗浄手段の動力値を決定することによって、精度良く洗浄手段の動力の適正値を決定することができる。その具体例については、実施例1において示す。   According to such a procedure, it is possible to accurately obtain the membrane cleaning force required in the present invention, and by determining the power value of the cleaning means based on this, the appropriate value of the power of the cleaning means is accurately determined. Can be determined. Specific examples thereof will be described in Example 1.

また、本発明では、上記のように決定された膜ろ過装置の運転条件に基づいて、前記洗浄手段の動力値を制御することを特徴とする膜ろ過装置の運転方法、および、少なくとも分離膜、該分離膜の表面を洗浄する洗浄手段、および該洗浄手段の運転を制御する制御手段を有する膜ろ過装置であって、前記制御手段が、上記のように決定された膜ろ過装置の運転条件に基づいて、前記洗浄手段の運転を制御することを特徴とする膜ろ過装置を提供する。ここにおいて、洗浄手段としてその動力を可変できるインバータを備えたものを利用し、洗浄手段の動力値を制御することが好ましい。   Further, in the present invention, based on the operating conditions of the membrane filtration device determined as described above, the operation value of the membrane filtration device is controlled, and at least the separation membrane, A membrane filtration apparatus having a cleaning means for cleaning the surface of the separation membrane, and a control means for controlling the operation of the cleaning means, wherein the control means satisfies the operating conditions of the membrane filtration apparatus determined as described above. The present invention provides a membrane filtration device that controls the operation of the cleaning means. Here, it is preferable to control the power value of the cleaning means by using an inverter provided with an inverter whose power can be varied as the cleaning means.

以下、本発明を具体的に説明するが、本発明はこの実施例のみに限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in detail, but the present invention is not limited to only these examples.

(実施例1)
本実施例に用いた膜ろ過装置500の構造概略を図6に示す。膜ろ過装置500は、浸漬型の膜分離式活性汚泥装置であり、酢酸を主成分とする工場排水を処理する排水処理装置である。原水506である酢酸を主成分とする工場排水を、断続的に平均流量2.3m/dで有効容量2.3mの被ろ過液収容槽501に投入した。被ろ過液収容槽501には、被ろ過液504として活性汚泥が収容されており、被ろ過液504中に分離膜502を浸漬させ、前記分離膜502の下方部には散気管507が設置され、前記散気管507には洗浄手段である曝気ブロア503からエアが供給される構造とした。すなわち、本装置においては、散気管507から供給されるエアバブルが膜表面に接触し、また曝気による活性汚泥の流動も同時に発生するために、膜表面の付着成分が膜から剥離する効果が得られることとなる。なお、ここで、分離膜502には、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)製の平膜型の精密ろ過膜(有効膜面積7.8m)を用い、膜透過液側に設置した吸引ポンプを膜ろ過液獲得手段505として用いた。
Example 1
An outline of the structure of the membrane filtration device 500 used in this example is shown in FIG. The membrane filtration device 500 is a submerged membrane separation activated sludge device, and is a wastewater treatment device for treating factory wastewater containing acetic acid as a main component. The raw water 506, industrial wastewater mainly composed of acetic acid, was intermittently charged into the filtrate storage tank 501 having an average flow rate of 2.3 m 3 / d and an effective capacity of 2.3 m 3 . Activated sludge is accommodated in the filtrate receiving tank 501 as the filtrate to be filtered 504, and the separation membrane 502 is immersed in the filtrate to be filtered 504, and an aeration tube 507 is installed below the separation membrane 502. The air diffusing tube 507 is configured to be supplied with air from an aeration blower 503 serving as a cleaning means. That is, in this apparatus, since the air bubbles supplied from the diffuser tube 507 come into contact with the membrane surface, and the activated sludge flows due to aeration, the adhering components on the membrane surface are separated from the membrane. It will be. Here, a flat membrane type microfiltration membrane (effective membrane area 7.8 m 2 ) made of PVDF (polyvinylidene fluoride) is used as the separation membrane 502, and a suction pump installed on the membrane permeate side is membrane filtered. Used as liquid acquisition means 505.

また、本実施例では、被ろ過液の構成成分量を次のように定義し測定した。被ろ過液は、固形成分(物質量:X[gC/m])、上清中非膜ろ過成分(物質量:P[gC/m])、溶解成分(物質量:S[gC/m])によって構成されるとした。Xは、被ろ過液のMLSS[gC/m]を下水道試験法に従って測定し、その示性式がCNであると仮定し、その測定値に60/113を乗じることで算出した。Sは、前記膜ろ過装置500において得られた膜ろ過液のTOC[gC/m]を測定し、その測定値とした。Pは、被ろ過液を遠心分離(3500rpm、10分間)し、上清成分を得て、前記上清成分のTOC測定値[gC/m]とS[gC/m]との差として算出した。その結果、Xは1731[gC/m]、Pは24[gC/m]、Sは3.6[gC/m]であった。 Moreover, in the present Example, the component amount of the to-be-filtered liquid was defined and measured as follows. The liquid to be filtered consists of a solid component (substance amount: X [gC / m 3 ]), a non-membrane filtration component in the supernatant (substance amount: P [gC / m 3 ]), and a dissolved component (substance amount: S [gC / m 3 ]). X is determined by measuring MLSS [gC / m 3 ] of the liquid to be filtered in accordance with the sewer test method, assuming that its characteristic formula is C 5 H 7 O 2 N, and multiplying the measured value by 60/113. Calculated with S measured the TOC [gC / m 3 ] of the membrane filtrate obtained in the membrane filtration device 500, and set it as the measured value. P represents the difference between the measured TOC [gC / m 3 ] and S [gC / m 3 ] of the supernatant component by centrifuging the liquid to be filtered (3500 rpm, 10 minutes) to obtain the supernatant component. Calculated. As a result, X was 1731 [gC / m 3 ], P was 24 [gC / m 3 ], and S was 3.6 [gC / m 3 ].

また、本実施例では、予測ステップ1において、膜抵抗の値の変動を予測することとした。ここにおいて、計算ステップ10として前記(1)式を利用し(ここにおいて、μは前記(2)式を利用した)、計算ステップ20として前記(3)式および前記(4)式を利用し、計算ステップ30として前記(5)式を利用した。   Further, in this embodiment, in the prediction step 1, the fluctuation of the film resistance value is predicted. Here, using the equation (1) as the calculation step 10 (where μ uses the equation (2)), and using the equation (3) and the equation (4) as the calculation step 20, The equation (5) was used as the calculation step 30.

本実施例では、数値計算ソフトMATLAB(米国Mathworks社製)を用いて、膜ろ過予測プログラムを作成し、上記計算を行った。ここでは、積分法としてRunge−Kutta法を用いた。また、本実施例において、上記計算を行うために用いた各諸元値を表1にまとめた。   In this example, a membrane filtration prediction program was created using numerical calculation software MATLAB (made by Mathworks, USA), and the above calculation was performed. Here, the Runge-Kutta method was used as the integration method. Further, in this example, each specification value used for performing the above calculation is summarized in Table 1.

Figure 0005034337
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ここにおいて、表1に示した諸元値の中において、抵抗係数αxとαp、剥離係数γxとγp、摩擦係数λxとλpは次のように決定した。   Here, among the specification values shown in Table 1, the resistance coefficients αx and αp, the peeling coefficients γx and γp, and the friction coefficients λx and λp were determined as follows.

まず、被ろ過液として前記活性汚泥を用い、図12に示した膜ろ過試験装置400を用いて膜ろ過試験を行った。膜ろ過試験装置400は、窒素ガス405によって、純水を収容している純水チャンバー410を、あるいは、攪拌式セル401(ミリポア(株)製Amicon8050)を加圧すること(その圧力は、圧力計411によって測定)、によって、被ろ過液である活性汚泥を膜固定ホルダー406に設置された分離膜402によってろ過する装置である。また、膜ろ過は、マグネティックスターラー403によって被ろ過液中に浸漬されている攪拌子404を回転させることによって、被ろ過液を攪拌することが可能である。また、膜透過液を電子秤408上に載せたビーカー407に受けて、その膜透過液量を電子秤408によって測定し、その測定値をパソコン409に取り込む構造とした。また、バルブ412、バルブ413、バルブ414を開閉することにより、膜ろ過試験装置各部の加圧の有無を調整した。   First, the activated sludge was used as a liquid to be filtered, and a membrane filtration test was performed using the membrane filtration test apparatus 400 shown in FIG. The membrane filtration test apparatus 400 pressurizes a pure water chamber 410 containing pure water or a stirring cell 401 (Amicon 8050 manufactured by Millipore Corporation) with nitrogen gas 405 (the pressure is measured by a pressure gauge). ), The activated sludge as the liquid to be filtered by the separation membrane 402 installed in the membrane fixing holder 406. In membrane filtration, the liquid to be filtered can be stirred by rotating a stirring bar 404 immersed in the liquid to be filtered by a magnetic stirrer 403. The membrane permeate was received by a beaker 407 mounted on an electronic balance 408, the amount of the membrane permeate was measured by the electronic balance 408, and the measured value was taken into the personal computer 409. Moreover, the presence or absence of pressurization of each part of the membrane filtration test apparatus was adjusted by opening and closing the valve 412, the valve 413, and the valve 414.

まず、膜ろ過抵抗初期値を測定するために純水を用いた膜ろ過試験を行った。ここにおいて、膜ろ過圧力を20kPa、マグネティックスターラー403による攪拌速度を600rpmとした。また、電子秤408における測定値を2秒間隔でパソコン409に取り込んだ。純水を用いた膜ろ過試験は80mlの膜透過液量が得られるまで行った。   First, a membrane filtration test using pure water was performed to measure the initial value of membrane filtration resistance. Here, the membrane filtration pressure was 20 kPa, and the stirring speed by the magnetic stirrer 403 was 600 rpm. Moreover, the measured value in the electronic balance 408 was taken into the personal computer 409 at intervals of 2 seconds. The membrane filtration test using pure water was conducted until an amount of 80 ml of membrane permeate was obtained.

次に、活性汚泥を用いた膜ろ過性評価試験を行った。まず、純水チャンバー410を外し、図12の点線のライン415を接続した。攪拌式セル401内に12mlの活性汚泥を投入し、膜ろ過圧力を20kPa、マグネティックスターラー403による攪拌速度を600rpmとして膜ろ過試験を行った。電子秤408における測定値を2秒間隔でパソコン409に取り込み、700秒間の膜ろ過試験を行った。   Next, a membrane filterability evaluation test using activated sludge was performed. First, the pure water chamber 410 was removed and the dotted line 415 in FIG. 12 was connected. 12 ml of activated sludge was put into the stirring type cell 401, the membrane filtration test was conducted at a membrane filtration pressure of 20 kPa and a stirring speed by the magnetic stirrer 403 of 600 rpm. The measured value in the electronic balance 408 was taken into the personal computer 409 at intervals of 2 seconds, and the membrane filtration test for 700 seconds was performed.

上記、膜ろ過試験を、遠心分離(3500rpm、10分間)によって得られた遠心上清を用いても行った。   The membrane filtration test was also performed using a centrifugal supernatant obtained by centrifugation (3500 rpm, 10 minutes).

上記の各膜ろ過試験において、パソコン409内に取り込まれたろ過時間とろ過液量との関係を示したデータを次のように処理した。まず、任意のろ過時間におけるろ過液量の微分係数を用いて、任意のろ過時間における膜ろ過流束を算出した。次に、前記任意のろ過時間における膜ろ過流束から、膜ろ過圧力を用いて、前記(1)式に従い、任意のろ過時間における膜ろ過抵抗を算出した。上記のように算出された結果から、単位膜面積あたりの総ろ過液量と膜ろ過抵抗との関係を作成した。   In each membrane filtration test described above, data indicating the relationship between the filtration time taken into the personal computer 409 and the amount of filtrate was processed as follows. First, the membrane filtration flux at any filtration time was calculated using the differential coefficient of the filtrate amount at any filtration time. Next, from the membrane filtration flux at the arbitrary filtration time, the membrane filtration resistance at the arbitrary filtration time was calculated according to the formula (1) using the membrane filtration pressure. From the results calculated as described above, a relationship between the total filtrate amount per unit membrane area and the membrane filtration resistance was created.

前記純水を用いた膜ろ過試験の結果から作成された単位膜面積あたりの総ろ過液量と膜ろ過抵抗との関係から、ろ過液量が70〜80mLの区間における膜ろ過抵抗の平均値を膜ろ過抵抗初期値とした。   From the relationship between the total filtrate volume per unit membrane area and the membrane filtration resistance created from the results of the membrane filtration test using pure water, the average value of the membrane filtration resistance in the section where the filtrate volume is 70 to 80 mL is calculated. The initial value was membrane filtration resistance.

まず、遠心上清による膜ろ過試験結果の予測を行った。   First, the result of the membrane filtration test using the centrifugal supernatant was predicted.

時刻ゼロにおける上清成分物質量値P(0)=289、分離膜に付着している上清成分物質量値Pm(0)=0、膜ろ過抵抗初期値Rm=8.5×1010、膜洗浄力値τ=10(一定値)、膜ろ過液の粘度μ=1.0×10−3、膜間差圧値ΔP=20×10を入力した。その他、前記膜ろ過プログラムに必要なパラメータとして抵抗係数αp、剥離係数γp、摩擦係数λpを入力し、膜ろ過予測結果を出力した。そして、実測値と膜ろ過予測結果との差異が最小となるように、抵抗係数αp、剥離係数γp、摩擦係数λpを変化させながら、上記膜ろ過予測を繰り返し行った。その結果、抵抗係数αp=1.32×1013、剥離係数γp=2.6×10、摩擦係数λp=4.2×10−5となるときに実測値と膜ろ過予測結果が最小となった。 Supernatant component substance amount value P (0) = 289 at time zero, supernatant component substance amount value Pm (0) = 0 attached to the separation membrane, membrane filtration resistance initial value Rm = 8.5 × 10 10 , Membrane cleaning power value τ = 10 (constant value), membrane filtrate viscosity μ = 1.0 × 10 −3 , and transmembrane pressure difference value ΔP = 20 × 10 3 were input. In addition, a resistance coefficient αp, a peeling coefficient γp, and a friction coefficient λp were input as parameters necessary for the membrane filtration program, and a membrane filtration prediction result was output. And the said membrane filtration prediction was repeatedly performed changing resistance coefficient (alpha) p, peeling coefficient (gamma) p, and friction coefficient (lambda) p so that the difference of a measured value and a membrane filtration prediction result might become the minimum. As a result, when the resistance coefficient αp = 1.32 × 10 13 , the peeling coefficient γp = 2.6 × 10 4 , and the friction coefficient λp = 4.2 × 10 −5 , the actual measurement value and the membrane filtration prediction result are minimum. became.

次に、汚泥による膜ろ過試験結果の予測を行った。
時刻ゼロにおける上清成分物質量値P(0)=20.4、時刻ゼロにおける固形成分物質量値X(0)=1.731×10、分離膜に付着している上清成分物質量値Pm(0)=0、分離膜に付着している固形成分物質量値Xm(0)=0、膜ろ過抵抗初期値Rm=8.5×1010、膜洗浄力値τ=10(一定値)、膜ろ過液の粘度μ=1.0×10−3、膜間差圧値ΔP=20×10を入力した。また、上記で決定されたパラメータとして、抗係数αp=1.32×1013、剥離係数γp=2.6×10、摩擦係数λp=4.2×10−5を入力した。その他、前記膜ろ過プログラムに必要なパラメータとして抵抗係数αx、剥離係数γx、摩擦係数λxを入力し、膜ろ過予測結果を出力した。そして、実測値と膜ろ過予測結果との差異が最小となるように、抵抗係数αx、剥離係数γx、摩擦係数λxを変化させながら、上記膜ろ過予測を繰り返し行った。その結果、抵抗係数αx=20×1010、剥離係数γx=4.0×10、摩擦係数λx=1.1×10−5となるときに実測値と膜ろ過予測結果が最小となった。
Next, the results of the membrane filtration test using sludge were predicted.
Supernatant component substance amount value P (0) = 20.4 at time zero, solid component substance amount value X (0) = 1.731 × 10 3 at time zero, supernatant component substance amount adhering to the separation membrane Value Pm (0) = 0, solid component substance amount value Xm (0) = 0 adhering to the separation membrane, membrane filtration resistance initial value Rm = 8.5 × 10 10 , membrane cleaning power value τ = 10 (constant) Value), the viscosity of the membrane filtrate μ = 1.0 × 10 −3 , and the transmembrane pressure difference ΔP = 20 × 10 3 . Further, as the parameters determined above, a resistance coefficient αp = 1.32 × 10 13 , a peeling coefficient γp = 2.6 × 10 4 , and a friction coefficient λp = 4.2 × 10 −5 were input. In addition, a resistance coefficient αx, a peeling coefficient γx, and a friction coefficient λx were input as parameters necessary for the membrane filtration program, and a membrane filtration prediction result was output. And the said membrane filtration prediction was repeatedly performed changing resistance coefficient (alpha) x, peeling coefficient (gamma) x, and friction coefficient (lambda) x so that the difference of a measured value and a membrane filtration prediction result might become the minimum. As a result, when the resistance coefficient αx = 20 × 10 10 , the peeling coefficient γx = 4.0 × 10 3 , and the friction coefficient λx = 1.1 × 10 −5 , the actual measurement value and the membrane filtration prediction result were minimized. .

予測ステップ1において、膜抵抗の値の変動を予測するために、前記被ろ過液の構成成分量の時系列的な変化を表すデータ(X:1731[gC/m]、P:24[gC/m]である固定データ)、膜ろ過流束の時系列的な変化を表すデータ(連続ろ過として、3.41×10−6[m/s]の固定データ)を、前記予測ステップ1における計算式が組み込まれているコンピュータ内に入力した。そのほかのデータとして、膜ろ過液の粘度のデータ、分離膜の初期膜抵抗のデータ(Rm:8.5×1010[1/m])、表1に記載のパラメータの値を入力した。また、仮想的な膜洗浄力の値を仮に0.28と設定し、前記コンピュータ内に入力した。前記入力された被ろ過液の構成成分量のデータ、膜ろ過流束のデータ、および、膜洗浄力の仮想的な値を利用して、膜抵抗の値の変動を予測した。その結果を図7に示す。ろ過時間の経過に伴い、膜抵抗の値が増加し発散する傾向にあった。ここにおいて、膜抵抗の値が発散するときに仮想的な膜洗浄力の値が非であると判断することとし、この仮想的な膜洗浄力の値を非であると判断した。そこで、変更ステップ40により、仮想的な膜洗浄力の値を0.29に増加させた。そして、再度予測ステップ1において、膜抵抗の値の変動を予測したところ、仮想的な膜洗浄力の値が0.28のときと比較して、全体的に膜抵抗が小さくなったものの、膜抵抗の値が発散する傾向は変わらなかった(図7)。したがって、この仮想的な膜洗浄力の値を非であると判断した。そこで、再び変更ステップ40において、仮想的な膜洗浄力の値を0.30に増加させ、再び膜抵抗の値の変動を予測したところ、膜抵抗が収束し一定値に安定する結果となった(図7)。そこで、仮想的な膜洗浄力の値が是であると判断し、膜洗浄力の適正値を0.30と決定した。 In the prediction step 1, in order to predict fluctuations in the value of the membrane resistance, data (X: 1731 [gC / m 3 ], P: 24 [gC] representing the time-series change in the component amount of the liquid to be filtered. / M 3 ]), data representing time-series changes in membrane filtration flux (fixed data of 3.41 × 10 −6 [m / s] as continuous filtration) Entered in the computer that has the formula in. As other data, the viscosity data of the membrane filtrate, the initial membrane resistance data of the separation membrane (Rm: 8.5 × 10 10 [1 / m]), and the parameter values shown in Table 1 were input. In addition, a hypothetical film cleaning power value was temporarily set to 0.28 and entered into the computer. The fluctuation of the value of the membrane resistance was predicted using the input data of the component amount of the liquid to be filtered, the data of the membrane filtration flux, and the virtual value of the membrane cleaning power. The result is shown in FIG. With the passage of filtration time, the value of membrane resistance tended to diverge. Here, when the value of the membrane resistance diverges, it is determined that the value of the virtual membrane cleaning power is non-existent, and this value of the virtual membrane cleaning power is determined to be non-existent. Therefore, in the changing step 40, the value of the virtual film cleaning power is increased to 0.29. Then, in the prediction step 1 again, when the fluctuation of the value of the membrane resistance is predicted, the membrane resistance is decreased as a whole compared with the case where the value of the virtual membrane cleaning power is 0.28. The tendency of the resistance value to diverge was not changed (FIG. 7). Therefore, it was determined that this hypothetical membrane cleaning power value was non-existent. Therefore, in the change step 40 again, the value of the virtual membrane cleaning power is increased to 0.30 and the fluctuation of the value of the membrane resistance is predicted again. As a result, the membrane resistance converges and stabilizes to a constant value. (FIG. 7). Therefore, it was determined that the value of the virtual membrane cleaning power was right, and the appropriate value of the membrane cleaning power was determined to be 0.30.

一方、洗浄手段の動力値である曝気風量の値と膜洗浄力の値との関係をキャリブレーション210に従って求めるために、次のような膜ろ過試験を行った。図8に示すように、前記膜ろ過装置500において、分離膜502のろ過液側にチューブを接続し、サイフォンの原理を利用して水頭差により膜ろ過液を取得できるような構造とした。また、そのチューブの途中に流量計514(デジタル式)を設置し、流量計514の指示値の経時変化を記録計515に連続的に記録できる構造とした。また、流量計514の下流にバルブ516を設置し、間欠運転が手動で可能な構造とした。被ろ過液収容槽501中の被ろ過液の水位と、当膜ろ過試験装置のチューブ出口の高さとの差(図8参照)をΔHとし、ΔHから膜ろ過圧力を算出した。   On the other hand, the following membrane filtration test was performed in order to obtain the relationship between the value of the aeration air volume, which is the power value of the cleaning means, and the value of the membrane cleaning power according to the calibration 210. As shown in FIG. 8, the membrane filtration device 500 has a structure in which a tube is connected to the filtrate side of the separation membrane 502, and the membrane filtrate can be obtained by a water head difference using the siphon principle. In addition, a flow meter 514 (digital type) is installed in the middle of the tube, and a change with time of the indicated value of the flow meter 514 can be continuously recorded on the recorder 515. In addition, a valve 516 is installed downstream of the flow meter 514 so that intermittent operation can be performed manually. The difference between the water level of the filtrate in the filtrate storage tank 501 and the height of the tube outlet of the membrane filtration test apparatus (see FIG. 8) was ΔH, and the membrane filtration pressure was calculated from ΔH.

このような膜ろ過装置において、まず、曝気風量を300L/minの一定流量で維持した。当膜ろ過試験装置のチューブ出口の高さを経時的に変化させることでΔHを変化させ、また、断続的にバルブ516を開閉することで間欠的に膜ろ過を行った。そのときの膜ろ過圧力の値の経時変化を図9に示す。ここにおいて、膜ろ過圧力の値がゼロとなっているときは、バルブ516が閉となっているときである。また、膜ろ過を継続したときの膜ろ過流量の値(前記流量計514の指示値)の経時変化を図10に示す。また、図9に示した膜ろ過圧力の条件下での膜ろ過流量の経時変化を、予測ステップ2を用いて予測した。   In such a membrane filtration apparatus, first, the amount of aeration was maintained at a constant flow rate of 300 L / min. ΔH was changed by changing the height of the tube outlet of the membrane filtration test apparatus over time, and membrane filtration was intermittently performed by opening and closing the valve 516 intermittently. The time-dependent change of the value of the membrane filtration pressure at that time is shown in FIG. Here, the value of the membrane filtration pressure is zero when the valve 516 is closed. Further, FIG. 10 shows the change with time of the value of the membrane filtration flow rate (indicated value of the flow meter 514) when the membrane filtration is continued. Further, the change with time of the membrane filtration flow rate under the condition of the membrane filtration pressure shown in FIG.

予測ステップ2では、計算ステップ10として前記(1’)式を利用し(ここにおいて、μは前記(2)式を利用した)、計算ステップ20として前記(3)式および前記(4)式にそれぞれJ=Q/Aを代入したもの利用し、計算ステップ30として前記(5)式を利用した。このような計算は前記予測ステップ1と同じ計算ソフトおよび計算方法を用いて行った。   In the prediction step 2, the equation (1 ′) is used as the calculation step 10 (where μ is the equation (2)), and the calculation step 20 is expressed by the equations (3) and (4). Each of them is used by substituting J = Q / A, and the equation (5) is used as the calculation step 30. Such a calculation was performed using the same calculation software and calculation method as in the prediction step 1.

前記予測ステップ1と前記予測ステップ2とは、入力と出力が異なるものの、計算に利用する計算式そのものは基本的に同じであり、対象とする被ろ過液および分離膜も同じである。したがって、表1に示す諸元値も同じであり、前記予測ステップ1で利用した膜洗浄力の値と前記予測ステップ2で利用した膜洗浄力の値とは同じものであると判断できる。   Although the prediction step 1 and the prediction step 2 have different inputs and outputs, the calculation formula itself used for the calculation is basically the same, and the target liquid to be filtered and the separation membrane are also the same. Therefore, the specification values shown in Table 1 are also the same, and it can be determined that the value of the film cleaning power used in the prediction step 1 is the same as the value of the film cleaning power used in the prediction step 2.

ここで、任意の仮想的な膜洗浄力の値における膜ろ過流量の値の経時変化の計算結果と実測の膜ろ過流量の値の経時変化との差の積分値を算出し、その積分値が最小となる膜洗浄力の値を求めた結果、0.26であった。そのときの膜ろ過流量の値の経時変化の計算結果を実測値と同時に図10に示す。膜ろ過圧力の値を変化させた直後の膜ろ過流量の値の極端な増加以外十分に実測値を再現できていることを確認した。このようにして、曝気風量300L/minのときの膜洗浄力の値は0.26であると判断した。   Here, the integral value of the difference between the calculation result of the change over time of the value of the membrane filtration flow rate and the change over time of the actual value of the membrane filtration flow rate at an arbitrary virtual membrane cleaning power value is calculated. As a result of obtaining the minimum film cleaning power, it was 0.26. FIG. 10 shows the calculation result of the change over time in the value of the membrane filtration flow at that time together with the actual measurement value. It was confirmed that the measured values could be sufficiently reproduced except for an extreme increase in the value of the membrane filtration flow rate immediately after changing the value of the membrane filtration pressure. Thus, it was judged that the value of the membrane cleaning power when the aeration air volume was 300 L / min was 0.26.

同様に、曝気風量400L/minのとき、および、曝気風量500L/minのときの膜洗浄力の値を評価した結果、それぞれ、0.30および0.33であった。   Similarly, when the aeration air volume was 400 L / min and the film detergency value when the aeration air volume was 500 L / min were evaluated, they were 0.30 and 0.33, respectively.

以上より、前記膜洗浄力の適正値0.30に相当する曝気風量は400L/minであり、本発明においては、曝気風量の適正値(即ち、洗浄手段の動力の適正値)は400L/minと判断し、前記洗浄手段である曝気ブロア503からの曝気風量の値を400L/minとした。   From the above, the aeration air volume corresponding to the appropriate value 0.30 of the membrane cleaning power is 400 L / min. In the present invention, the appropriate value of the aeration air volume (that is, the appropriate power value of the cleaning means) is 400 L / min. Therefore, the value of the amount of aeration air from the aeration blower 503 serving as the cleaning means was set to 400 L / min.

(実施例2)
実施例1では、連続ろ過の場合の実施例について記したが、実施例2では、間欠ろ過の場合の実施例について記す。
(Example 2)
In Example 1, although the example in the case of continuous filtration was described, in Example 2, the example in the case of intermittent filtration is described.

膜ろ過装置、膜抵抗予測方法、膜ろ過試験方法、利用した計算ソフト、積分方法、計算に必要な各諸元、被ろ過液の構成成分量の値、および、初期膜抵抗の値は実施例1と同じである。ここでは、間欠ろ過条件として、8分間吸引2分間休息の間欠ろ過(吸引時の膜ろ過流束は4.26×10−6[m/s])、即ち、膜ろ過流束4.26×10−6[m/s]で8分間吸引ろ過し、その後2分間吸引ろ過を停止するというサイクルを繰り返した。 Membrane filtration device, membrane resistance prediction method, membrane filtration test method, calculation software used, integration method, various specifications necessary for calculation, component component amount value of filtrate, and initial membrane resistance value are examples Same as 1. Here, as intermittent filtration conditions, intermittent filtration with a 2-minute rest for 8 minutes (the membrane filtration flux during suction is 4.26 × 10 −6 [m / s]), that is, the membrane filtration flux 4.26 × The cycle of suction filtration at 10 −6 [m / s] for 8 minutes and then stopping suction filtration for 2 minutes was repeated.

まず、実施例1と同様、予測ステップ1において、膜抵抗の値の変動を予測することとした。ここにおいて、計算ステップ10として前記(1)式を利用し(ここにおいて、μは前記(2)式を利用した)、計算ステップ20として前記(3)式および前記(4)式を利用し、計算ステップ30として前記(5)式を利用した。前記被ろ過液の構成成分量の時系列的な変化を表すデータ(X:1731[gC/m]、P:24[gC/m]である固定データ)、膜ろ過流束の時系列的な変化を表すデータ(間欠ろ過として、8分間は膜ろ過流束4.26×10−6[m/s]とし、続く2分間は膜ろ過流束0[m/s]とすることを繰り返す変動データ)を、前記予測ステップ1における計算式が組み込まれているコンピュータ内に入力した。そのほかのデータとして、膜ろ過液の粘度のデータ、分離膜の初期膜抵抗のデータ(Rm:8.5×1010[1/m])、表1に記載のパラメータの値を入力した。また、仮想的な膜洗浄力の値を仮に0.28と設定し、前記コンピュータ内に入力した。前記入力された被ろ過液の構成成分量のデータ、膜ろ過流束のデータ、および、仮想的な膜洗浄力の値を利用して、膜抵抗の値の変動を予測した。 First, as in the first embodiment, in the prediction step 1, the fluctuation of the film resistance value is predicted. Here, using the equation (1) as the calculation step 10 (where μ uses the equation (2)), and using the equation (3) and the equation (4) as the calculation step 20, The equation (5) was used as the calculation step 30. Data representing time-series changes in the component amount of the liquid to be filtered (fixed data with X: 1731 [gC / m 3 ], P: 24 [gC / m 3 ]), time series of membrane filtration flux Data indicating a typical change (for intermittent filtration, the membrane filtration flux is 4.26 × 10 −6 [m / s] for 8 minutes, and the membrane filtration flux is 0 [m / s] for the next 2 minutes. Repeated fluctuation data) is input into the computer in which the calculation formula in the prediction step 1 is incorporated. As other data, the data of the viscosity of the membrane filtrate, the data of the initial membrane resistance of the separation membrane (Rm: 8.5 × 10 10 [1 / m]), and the parameter values described in Table 1 were input. In addition, a hypothetical film cleaning power value was temporarily set to 0.28 and entered into the computer. The fluctuation of the value of the membrane resistance was predicted using the inputted data of the component amount of the liquid to be filtered, the data of the membrane filtration flux, and the value of the virtual membrane cleaning power.

その結果を図11に示す。吸引時には、ろ過時間の経過に伴い、膜抵抗の値が増加し、休息時には膜抵抗の値が減少する傾向があった。ここにおいて、膜抵抗が所定値以上となるときに非であると判断することとし、膜ろ過装置500に利用しているポンプの出力最大値から所定値を3.0×1012[1/m]と定めた。仮想的な膜洗浄力の値が0.28では、膜抵抗の値が所定値を越えたため、この仮想的な膜洗浄力を非であると判断した。そこで、変更ステップ40により、膜洗浄力の仮想的な値を0.29に増加させた。そして、再度膜抵抗の値の変動を予測したところ、仮想的な膜洗浄力の値が0.28のときと比較して、全体的に膜抵抗が小さくなったものの、膜抵抗が所定値を越えるという傾向は変わらなかった(図11)。すなわち、この仮想的な膜洗浄力の値を非であると判断した。そこで、再び変更ステップ40において、仮想的な膜洗浄力の値を0.30に増加させた。このときの膜ろ過条件下において、再び膜抵抗の値の変動を予測したところ、膜抵抗の値が所定値を越えない結果となった(図11)。そこで、膜洗浄力の適正値を0.30と決定した。 The result is shown in FIG. At the time of suction, the membrane resistance value increased with the passage of the filtration time, and at rest, the membrane resistance value tended to decrease. Here, when the membrane resistance is equal to or greater than a predetermined value, it is determined that the value is non-existent, and the predetermined value is set to 3.0 × 10 12 [1 / m from the maximum output value of the pump used in the membrane filtration device 500. ]. When the value of the virtual film cleaning power was 0.28, the value of the film resistance exceeded a predetermined value, so that this virtual film cleaning power was determined to be non-existent. Therefore, in the changing step 40, the virtual value of the film cleaning power is increased to 0.29. And when the fluctuation of the value of the membrane resistance was predicted again, the membrane resistance decreased as a whole compared with when the value of the virtual membrane cleaning power was 0.28, but the membrane resistance had a predetermined value. The trend of exceeding did not change (Figure 11). That is, it was determined that the value of this virtual film cleaning power was non-existent. Therefore, in change step 40 again, the value of the virtual film cleaning power is increased to 0.30. When the fluctuation of the membrane resistance value was predicted again under the membrane filtration conditions at this time, the membrane resistance value did not exceed the predetermined value (FIG. 11). Therefore, the appropriate value of the membrane cleaning power was determined to be 0.30.

ここにおいて、実施例1においてキャリブレーションによって求めた曝気風量と膜洗浄力の値との関係から、前記膜洗浄力の適正値0.30に相当する曝気風量は400L/minであり、本発明においては、曝気風量の適正値(即ち、洗浄手段の動力の適正値)は400L/minと判断し、前記洗浄手段である曝気ブロア503からの曝気風量の値を400L/minとした。   Here, from the relationship between the aeration air volume obtained by calibration in Example 1 and the value of the membrane cleaning power, the aeration air volume corresponding to the appropriate value of 0.30 for the membrane cleaning power is 400 L / min. Is determined that the appropriate value of the aeration air volume (that is, the appropriate value of the power of the cleaning means) is 400 L / min, and the value of the aeration air volume from the aeration blower 503 serving as the cleaning means is 400 L / min.

本発明において予測ステップ1を含む場合のフローチャートである。It is a flowchart in case the prediction step 1 is included in this invention. 本発明において予測ステップ2を含む場合のフローチャートである。It is a flowchart in case the prediction step 2 is included in this invention. 本発明において予測ステップ1を含み、変更ステップ40を利用する場合のフローチャートである。It is a flowchart in the case of including the prediction step 1 and using the change step 40 in this invention. 本発明において予測ステップ2を含み、変更ステップ40を利用する場合のフローチャートである。It is a flowchart in the case of using the change step 40 including the prediction step 2 in this invention. 本発明の実施フローチャートの一例である。It is an example of the implementation flowchart of this invention. 実施例1で用いた膜ろ過装置の概略図である。1 is a schematic diagram of a membrane filtration device used in Example 1. FIG. 実施例1において計算した膜抵抗の値の時系列的変化を示す図である。It is a figure which shows the time-sequential change of the value of the membrane resistance calculated in Example 1. FIG. 実施例1において行った膜ろ過試験装置の概略図である。1 is a schematic diagram of a membrane filtration test apparatus performed in Example 1. FIG. 実施例1の膜ろ過圧力の時系列的変化を示す図である。It is a figure which shows the time-sequential change of the membrane filtration pressure of Example 1. FIG. 実施例1で得られた膜ろ過流束の時系列的変化(実測値・計算値)を示す図である。It is a figure which shows the time-sequential change (actually measured value / calculated value) of the membrane filtration flux obtained in Example 1. FIG. 実施例2において計算した膜抵抗の値の経時変化を示す図である。It is a figure which shows the time-dependent change of the value of the film resistance calculated in Example 2. FIG. 実施例1において予測を行うための諸因子を決定するために利用した膜ろ過試験装置の図である。It is a figure of the membrane filtration test apparatus utilized in order to determine the factors for performing prediction in Example 1. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

400:膜ろ過試験装置
401:攪拌式セル
402:分離膜
403:マグネティックスターラー
404:攪拌子
405:窒素ガス
406:膜固定ホルダー
407:ビーカー
408:電子秤
409:パソコン
410:純水チャンバー
411:圧力計
412、413,414:バルブ
500:膜ろ過装置
501:被ろ過液収容槽
502:分離膜
503:曝気ブロア
504:被ろ過液
505:膜ろ過液取得手段
506:原水
507:散気管
514:流量計
515:記録計
516:バルブ
400: Membrane filtration test apparatus 401: Stirring cell 402: Separation membrane 403: Magnetic stirrer 404: Stirring bar 405: Nitrogen gas 406: Membrane fixing holder 407: Beaker 408: Electronic scale 409: Personal computer 410: Pure water chamber 411: Pressure Total 412, 413, 414: Valve 500: Membrane filtration device 501: Filtration liquid storage tank 502: Separation membrane 503: Aeration blower 504: Filtration liquid 505: Membrane filtrate acquisition means 506: Raw water 507: Air diffuser 514: Flow rate Total 515: Record meter 516: Valve

Claims (16)

少なくとも分離膜、および該分離膜の表面を洗浄する洗浄手段を有する膜ろ過装置を用いて、被ろ過液を前記分離膜によりろ過し、ろ過と同時または逐次的に前記分離膜の表面の洗浄を行う膜ろ過装置の運転条件の決定方法であって、被ろ過液の構成成分の種類および構成成分量の時系列的変化を表すデータ、および、膜ろ過流量の時系列的変化を表すデータから、前記分離膜に付着している構成成分量の変動、膜ろ過圧力の変動、あるいは膜抵抗の変動を予測し、前記予測結果に基づいて前記洗浄手段の動力値を決定し、かつ前記予測が、前記被ろ過液の構成成分量の時系列的変化を表すデータ、および、膜ろ過流量の時系列的変化を表すデータに基づいて、前記分離膜に付着している構成成分量を計算する計算ステップ100を含み、かつ前記計算ステップ100が、前記分離膜に付着している構成成分量の変化量を、前記被ろ過液の構成成分に含まれる物質が前記分離膜に付着する速度と前記分離膜から剥離する速度との差として表現される計算式に基づいて計算される計算ステップ101であり、かつ前記被ろ過液の構成成分に含まれる物質が前記分離膜から剥離する速度が、前記分離膜に付着している構成成分量の値の2次式に基づいて決定されることを含む膜ろ過装置の運転条件の決定方法。
Using a membrane filtration apparatus having at least a separation membrane and a washing means for washing the surface of the separation membrane, the liquid to be filtered is filtered through the separation membrane, and the surface of the separation membrane is washed simultaneously or sequentially with the filtration. It is a method for determining the operating conditions of the membrane filtration device to be performed, from the data representing the time series change in the type and amount of the constituent components of the liquid to be filtered, and the data representing the time series change in the membrane filtration flow rate, Predicting fluctuations in the amount of constituent components adhering to the separation membrane, fluctuations in membrane filtration pressure, or fluctuations in membrane resistance, determining the power value of the cleaning means based on the prediction results, and the prediction, A calculation step for calculating the amount of the component adhering to the separation membrane based on the data representing the time-series change in the component amount of the filtrate and the data representing the time-series change in the membrane filtration flow rate. Including 100 or The calculation step 100 determines the amount of change in the amount of the component adhering to the separation membrane, the rate at which the substance contained in the component of the liquid to be filtered adheres to the separation membrane, and the rate at which the substance is separated from the separation membrane. The calculation step 101 is calculated based on a calculation expression expressed as a difference between the two, and the separation rate of the substance contained in the constituent components of the liquid to be filtered is attached to the separation membrane. A method for determining operating conditions of a membrane filtration device, including determining based on a quadratic expression of values of constituent component amounts.
少なくとも分離膜、および該分離膜の表面を洗浄する洗浄手段を有する膜ろ過装置を用いて、被ろ過液を前記分離膜によりろ過し、ろ過と同時または逐次的に前記分離膜の表面の洗浄を行う膜ろ過装置の運転条件の決定方法であって、被ろ過液の構成成分の種類および構成成分量の時系列的変化を表すデータ、および、膜ろ過圧力の時系列的変化を表すデータから、前記分離膜に付着している構成成分量の変動、膜ろ過流量の変動、膜ろ過流束の変動、あるいは膜抵抗の変動を予測し、前記予測結果に基づいて前記洗浄手段の動力値を決定し、かつ前記予測が、前記被ろ過液の構成成分量の時系列的変化を表すデータ、および、膜ろ過圧力の時系列的変化を表すデータに基づいて、前記分離膜に付着している構成成分量を計算する計算ステップ100を含み、かつ前記計算ステップ100が、前記分離膜に付着している構成成分量の変化量を、前記被ろ過液の構成成分に含まれる物質が前記分離膜に付着する速度と前記分離膜から剥離する速度との差として表現される計算式に基づいて計算される計算ステップ101であり、かつ前記被ろ過液の構成成分に含まれる物質が前記分離膜から剥離する速度が、前記分離膜に付着している構成成分量の値の2次式に基づいて決定されることを含む膜ろ過装置の運転条件の決定方法。
Using a membrane filtration apparatus having at least a separation membrane and a washing means for washing the surface of the separation membrane, the liquid to be filtered is filtered through the separation membrane, and the surface of the separation membrane is washed simultaneously or sequentially with the filtration. It is a method for determining the operating conditions of the membrane filtration device to be performed, from the data representing the time series change in the type and amount of the constituent components of the liquid to be filtered, and the data representing the time series change in the membrane filtration pressure, Predict fluctuations in the amount of components adhering to the separation membrane, fluctuations in membrane filtration flow rate, fluctuations in membrane filtration flux, or fluctuations in membrane resistance, and determine the power value of the cleaning means based on the prediction results And the prediction is attached to the separation membrane based on data representing a time-series change in the component amount of the liquid to be filtered and data representing a time-series change in the membrane filtration pressure. Calculation step for calculating the component amount 100, and the calculation step 100 shows the amount of change in the amount of the component adhering to the separation membrane, the rate at which the substance contained in the component of the liquid to be filtered adheres to the separation membrane, and the separation membrane The calculation step 101 is calculated based on a calculation formula expressed as a difference from the separation rate from the separation membrane, and the separation rate of the substances contained in the constituent components of the liquid to be filtered is separated from the separation membrane. A method for determining the operating conditions of a membrane filtration device, comprising determining based on a quadratic expression of the value of the amount of component adhering to the membrane.
前記被ろ過液の構成成分の種類として、被ろ過液の上清成分及び/又は固形成分を用いることを特徴とする請求項1または2に記載の膜ろ過装置の運転条件の決定方法。 The method for determining the operating conditions of the membrane filtration device according to claim 1 or 2, wherein a supernatant component and / or a solid component of the liquid to be filtered is used as a kind of constituent components of the liquid to be filtered. 前記分離膜に付着している上清成分の物質量の変化量を表現した計算式が、前記分離膜に付着している固形成分の物質量の値の項を含んでいる計算式であること、及び/又は、前記分離膜に付着している固形成分の物質量の変化量を表現した計算式が、前記分離膜に付着している上清成分の物質量の値の項を含んでいる計算式であることを特徴とする請求項3に記載の膜ろ過装置の運転条件の決定方法。 The calculation formula expressing the amount of change in the amount of the supernatant component adhering to the separation membrane is a calculation formula including the term of the amount of the solid component adhering to the separation membrane. And / or the calculation expression expressing the amount of change in the amount of the solid component adhering to the separation membrane includes a term of the amount of the substance amount of the supernatant component adhering to the separation membrane. It is a calculation formula, The determination method of the operating condition of the membrane filtration apparatus of Claim 3 characterized by the above-mentioned. 仮想的な膜洗浄力の値から、前記分離膜に付着している構成成分量の変動、膜ろ過圧力の変動、膜ろ過流量の変動、膜ろ過流束の変動、あるいは、膜抵抗の変動を予測し、前記予測結果に基づいて、前記仮想的な膜洗浄力の値の是非を判断し、前記判断結果において是と判断された前記仮想的な膜洗浄力の値から膜洗浄力の適正値を決定し、前記決定された膜洗浄力の適正値に基づいて前記洗浄手段の動力値を決定することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の膜ろ過装置の運転条件の決定方法。 From the virtual membrane detergency value, change the amount of constituents adhering to the separation membrane, change in membrane filtration pressure, change in membrane filtration flow rate, change in membrane filtration flux, or change in membrane resistance. Predicting whether or not the value of the virtual film cleaning power is appropriate based on the prediction result, and determining the appropriate value of the film cleaning power from the value of the virtual film cleaning power determined to be good in the determination result The determination of the operating condition of the membrane filtration device according to any one of claims 1 to 4, wherein the power value of the cleaning means is determined based on the determined appropriate value of the membrane cleaning power. Method. 前記判断結果において、前記仮想的な膜洗浄力の値を非と判断したときに、前記仮想的な膜洗浄力の値を所定量増加させた後に、再び仮想的な膜洗浄力の値から、前記分離膜に付着している構成成分量の変動、膜ろ過圧力の変動、膜ろ過流量の変動、膜ろ過流束の変動、あるいは、膜抵抗の変動を予測し、該予測結果に基づいて、前記所定量増加後の仮想的な膜洗浄力の値の是非を判断すること、および、前記判断結果において、前記仮想的な膜洗浄力の値を是と判断したときに、前記仮想的な膜洗浄力の値を膜洗浄力の適正値とすることを特徴とする請求項5に記載の膜ろ過装置の運転条件の決定方法。 In the determination result, when it is determined that the value of the virtual film cleaning power is not, after increasing the value of the virtual film cleaning power by a predetermined amount, from the value of the virtual film cleaning power again, Predicting fluctuations in the amount of constituents adhering to the separation membrane, fluctuations in membrane filtration pressure, fluctuations in membrane filtration flow rate, fluctuations in membrane filtration flux, or fluctuations in membrane resistance, based on the prediction results, When determining whether or not the value of the virtual film cleaning power after the predetermined amount is increased, and when determining that the value of the virtual film cleaning power is good in the determination result, the virtual film cleaning power 6. The method for determining operating conditions of a membrane filtration device according to claim 5, wherein the value of the cleaning power is set to an appropriate value of the membrane cleaning power. 仮想的な前記洗浄手段の動力値から、前記分離膜に付着している構成成分量の変動、膜ろ過圧力の変動、膜ろ過流量の変動、膜ろ過流束の変動、あるいは、膜抵抗の変動を予測し、前記予測結果に基づいて、前記仮想的な前記洗浄手段の動力値の是非を判断し、前記判断結果において是と判断された前記仮想的な前記洗浄手段の動力値から前記洗浄手段の動力の適正値を決定し、前記決定された洗浄手段の動力の適正値に基づいて前記洗浄手段の動力値を決定することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の膜ろ過装置の運転条件の決定方法。 From the imaginary power value of the cleaning means, fluctuations in the amount of components adhering to the separation membrane, fluctuations in membrane filtration pressure, fluctuations in membrane filtration flow rate, fluctuations in membrane filtration flux, or fluctuations in membrane resistance Based on the prediction result, the power value of the virtual cleaning means is determined, and the cleaning means is determined from the power value of the virtual cleaning means determined to be good in the determination result. The membrane filtration according to any one of claims 1 to 4, wherein an appropriate value of the power of the cleaning means is determined, and a power value of the cleaning means is determined based on the determined appropriate value of the power of the cleaning means. Method for determining the operating conditions of the device. 前記判断結果において、前記仮想的な前記洗浄手段の動力値を非と判断したときに、前記仮想的な前記洗浄手段の動力値を所定量増加させた後に、再び仮想的な前記洗浄手段の動力値から、前記分離膜に付着している構成成分量の変動、膜ろ過圧力の変動、膜ろ過流量の変動、膜ろ過流束の変動、あるいは、膜抵抗の変動を予測し、該予測結果に基づいて、前記所定量増加後の仮想的な前記洗浄手段の動力値の是非を判断すること、および、前記判断結果において、前記仮想的な前記洗浄手段の動力値を是と判断したときに、前記仮想的な前記洗浄手段の動力値を前記洗浄手段の動力の適正値とすることを特徴とする請求項7に記載の膜ろ過装置の運転条件の決定方法。 In the determination result, when it is determined that the power value of the virtual cleaning unit is not, the power value of the virtual cleaning unit is increased by a predetermined amount, and then the power of the virtual cleaning unit is increased again. From the value, the fluctuation of the amount of components adhering to the separation membrane, the fluctuation of the membrane filtration pressure, the fluctuation of the membrane filtration flow rate, the fluctuation of the membrane filtration flux, or the fluctuation of the membrane resistance is predicted, and the prediction result Based on determining whether the power value of the virtual cleaning means after the predetermined amount has increased, and in the determination result, when determining that the power value of the virtual cleaning means is good, The method for determining operating conditions of a membrane filtration device according to claim 7, wherein the virtual power value of the cleaning means is set to an appropriate value of power of the cleaning means. 前記予測結果において、前記分離膜に付着している構成成分量の値、膜抵抗の値あるいは膜ろ過圧力の値があらかじめ決定された所定値以下、あるいは、膜ろ過流束の値あるいは膜ろ過流量の値があらかじめ決定された所定値以上となったときに、前記仮想的な膜洗浄力の値、あるいは、前記仮想的な前記洗浄手段の動力値を是と判断することを特徴とする請求項6〜8のいずれかに記載の膜ろ過装置の運転条件の決定方法。 In the prediction result, the value of the component amount adhering to the separation membrane, the value of the membrane resistance or the value of the membrane filtration pressure is not more than a predetermined value, or the value of the membrane filtration flux or the membrane filtration flow rate. claims value when a predetermined or greater than a predetermined value, the virtual membrane washing force value, or, characterized in that to determine the power value of the virtual said cleaning means and Shi The determination method of the operating condition of the membrane filtration apparatus in any one of 6-8 . 前記予測結果において、前記分離膜に付着している構成成分量の値、膜抵抗の値あるいは膜ろ過圧力の値が収束するときに、前記仮想的な膜洗浄力の値、あるいは、前記仮想的な前記洗浄手段の動力値を是と判断することを特徴とする請求項6〜8のいずれかに記載の膜ろ過装置の運転条件の決定方法。 In the prediction result, when the value of the component amount adhering to the separation membrane, the value of the membrane resistance, or the value of the membrane filtration pressure converges, the value of the virtual membrane cleaning power, or the virtual value The method for determining operating conditions of a membrane filtration device according to any one of claims 6 to 8, wherein the power value of the cleaning means is determined to be good. 前記膜洗浄力の適正値に基づいて前記洗浄手段の動力の適正値を決定した後、前記決定された前記洗浄手段の動力の適正値に基づいて前記運転条件を決定することを特徴とする請求項5、6、9、または10に記載の膜ろ過装置の運転条件の決定方法。 After determining the proper value of the power of the cleaning means on the basis of the appropriate value of the film detergency claims, characterized in that determining the operating condition on the basis of the proper value of the power of the determined said cleaning means Item 11. A method for determining operating conditions of a membrane filtration device according to Item 5, 6, 9, or 10 . 任意の前記洗浄手段の動力値に対する膜表面に発生する剪断力の値、あるいは膜表面における被ろ過液の流速の値を求め、前記膜表面に発生する剪断力の値、あるいは前記膜表面における被ろ過液の流速の値に基づいて膜洗浄力の値を決定することによって、膜洗浄力の値と前記洗浄手段の動力値との関係を求め、前記関係に基づいて、前記膜洗浄力の適正値から前記洗浄手段の動力の適正値を決定することを特徴とする請求項11に記載の膜ろ過装置の運転条件の決定方法。 The value of the shearing force generated on the membrane surface or the value of the flow rate of the liquid to be filtered on the membrane surface with respect to the power value of the arbitrary cleaning means is obtained, and the value of the shearing force generated on the membrane surface or the value of the coating on the membrane surface is obtained. By determining the value of the membrane cleaning power based on the value of the flow rate of the filtrate, the relationship between the value of the membrane cleaning power and the power value of the cleaning means is obtained, and the appropriateness of the membrane cleaning power is determined based on the relationship. The method for determining the operating condition of the membrane filtration device according to claim 11, wherein an appropriate value of the power of the cleaning means is determined from the value. 任意の前記洗浄手段の動力値に対する膜洗浄力の値を、前記計算ステップ100あるいは前記計算ステップ101を含む予測方法によってキャリブレーションされた結果に基づいて決定することによって、膜洗浄力の値と洗浄手段の動力値との関係を求め、前記関係に基づいて、前記膜洗浄力の適正値から前記洗浄手段の動力の適正値を決定することを特徴とする請求項11に記載の膜ろ過装置の運転条件の決定方法。 By determining the value of the membrane cleaning power relative to the power value of any of the cleaning means based on the result calibrated by the prediction method including the calculation step 100 or the calculation step 101, the value of the membrane cleaning power and the cleaning power 12. The membrane filtration device according to claim 11 , wherein a relationship with a power value of the means is obtained, and an appropriate value of the power of the cleaning means is determined from an appropriate value of the membrane cleaning power based on the relationship. How to determine operating conditions. 分離膜の表面の洗浄が、膜表面を曝気すること、被ろ過液を流動させること、あるいは、分離膜を移動させることによってなされることを特徴とする請求項1〜13のいずれかに記載の膜ろ過装置の運転条件の決定方法。 Cleaning of the surface of the separation membrane, to aerating the membrane surface, it is fluidized to be filtered liquid, or according to any one of claims 1 to 13, characterized in that it is made by moving the separation membrane A method for determining the operating conditions of a membrane filtration device. 被ろ過液が、微生物を含有する液体であることを特徴とする請求項1〜14のいずれかに記載の膜ろ過装置の運転条件の決定方法。 The method for determining operating conditions of a membrane filtration device according to any one of claims 1 to 14, wherein the liquid to be filtered is a liquid containing microorganisms. 請求項1〜15のいずれかに記載の膜ろ過装置の運転条件の決定方法において決定された前記洗浄手段の動力値を制御することを特徴とする膜ろ過装置の運転方法。 A method for operating a membrane filtration device, comprising: controlling a power value of the cleaning means determined in the method for determining an operation condition for a membrane filtration device according to any one of claims 1 to 15 .
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JP2000033241A (en) * 1998-05-12 2000-02-02 Toray Ind Inc Operating method of membrane separation device
JP4135267B2 (en) * 1998-09-02 2008-08-20 東レ株式会社 Method of operating a total filtration type membrane separation apparatus and total filtration type membrane separation apparatus
JP2001327967A (en) * 2000-05-19 2001-11-27 Toray Ind Inc Operating method and manufacturing method of membrane filtration plant
JP3565790B2 (en) * 2001-03-13 2004-09-15 名古屋大学長 Membrane filtration method and membrane filtration system
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