JP5862363B2 - 水処理システム - Google Patents

Description

本発明は、複数台の膜分離装置を備えた水処理システムに関する。

半導体製造工程や電子部品の洗浄、医療器具の洗浄等においては、不純物を含まない高純度の純水が使用される。この種の純水は、一般に、地下水や水道水等の供給水を膜分離装置で処理することにより製造される。膜分離装置は、少なくとも一つの逆浸透膜モジュールを備える（以下、逆浸透膜モジュールを「ＲＯ膜モジュール」、逆浸透膜を「ＲＯ膜」ともいう）。

従来、需要箇所での最大消費水量を１台の膜分離装置で賄うことができない場合に対応するため、複数台の膜分離装置を並列に接続した水処理システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この水処理システムでは、各ＲＯ膜モジュールにおけるＲＯ膜の閉塞や化学的な劣化を均一化するため、運転台数を増減する際に、膜性能の高いＲＯ膜モジュールを有する膜分離装置が優先的に運転される。

特開２０１０−１６２５０１号公報

上記水処理システムにおいて、各膜分離装置の上流側には、活性炭濾過装置や軟水装置等の前処理装置が接続されている。これら前処理装置にトラブルが発生して、膜分離装置に送出される供給水に濁質成分や残留塩素が漏れた場合、すべてのＲＯ膜の膜性能（水透過係数や塩除去率）が均一的に悪化する可能性がある。その場合には、膜性能の低いＲＯ膜だけでなく、膜性能の高いＲＯ膜においても閉塞や化学的な劣化が促進されるため、ＲＯ膜モジュールの洗浄や交換がシステム全体に及び、メンテナンス費用が増加することが考えられる。

従って、本発明は、複数台の膜分離装置を備えた水処理システムにおいて、供給水の測定水質が許容水質を超過する場合に、逆浸透膜モジュールの膜性能が均一的に悪化するのを抑制し、メンテナンス費用を低減できる水処理システムを提供することを目的とする。

本発明は、供給水から透過水を製造する逆浸透膜モジュールを備え、入力された運転指令信号に応答して透過水を送出する複数台の膜分離装置と、系内で測定された物理量に基づいて、前記膜分離装置毎に前記逆浸透膜モジュールの水透過係数を算出する水透過係数算出手段と、供給水の水質項目を測定する水質項目測定手段と、前記水質項目測定手段の測定水質が予め設定された許容水質を超過する場合に、前記膜分離装置毎に算出された前記水透過係数に基づいて、算出された前記水透過係数の値と予め設定された水透過係数の初期値との差分を透水性能変化の進行度とした場合に、前記逆浸透膜モジュールの透水性能変化の前記進行度を比較し、当該進行度が大きい前記逆浸透膜モジュールを有する膜分離装置ほど当該膜分離装置を運転する優先順位が高くなるように設定する優先順位設定手段と、需要箇所で消費される透過水の水量に応じて、前記優先順位設定手段で設定された優先順位に従って、優先して運転する前記膜分離装置へ運転指令信号を出力する運転制御手段と、を備える水処理システムに関する。

また、前記水質項目測定手段は、供給水の水質項目として、前記逆浸透膜モジュールの化学的劣化の原因物質に係る水質項目を測定する構成を備え、前記優先順位設定手段は、供給水の測定水質が予め設定された前記逆浸透膜モジュールの化学的劣化が抑制される許容水質を超過する場合に、算出された前記水透過係数が予め設定された初期値よりも高く且つ前記水透過係数の数値が大きな前記逆浸透膜モジュールを有する膜分離装置ほど優先順位が高くなるように設定することが好ましい。

また、前記水質項目測定手段は、供給水の水質項目として、前記逆浸透膜モジュールのファウリングの原因物質に係る水質項目を測定する構成を備え、前記優先順位設定手段は、供給水の測定水質が予め設定された前記逆浸透膜モジュールのファウリングが抑制される許容水質を超過する場合に、算出された前記水透過係数が予め設定された初期値よりも低く且つ前記水透過係数の数値が小さな前記逆浸透膜モジュールを有する前記膜分離装置ほど優先順位が高くなるように設定することが好ましい。

また、前記膜分離装置は、入力された駆動周波数に応じた回転速度で駆動され、供給水を吸入して前記逆浸透膜モジュールに向けて吐出する加圧ポンプと、入力された電流値信号に対応する駆動周波数を前記加圧ポンプに出力するインバータと、透過水の流量を検出し、当該流量に応じた検出流量値を出力する流量検出手段と、を備え、前記運転制御手段は、前記流量検出手段から出力された検出流量値が予め設定された目標流量となるように、前記加圧ポンプの駆動周波数を演算し、当該駆動周波数の演算値に対応する電流値信号を前記インバータに出力することが好ましい。

本発明によれば、複数台の膜分離装置を備えた水処理システムにおいて、供給水の測定水質が許容水質を超過する場合に、逆浸透膜モジュールの膜性能が均一的に悪化するのを抑制し、メンテナンス費用を低減できる水処理システムを提供することができる。

実施形態に係る水処理システム１の全体構成図である。 処理水タンク２の水位と運転台数との関係を示す説明図である。 膜分離装置Ｕ１の構成図である。 システム制御部（優先順位設定手段）１０１において膜分離装置の優先順位を設定する場合の処理手順を示すフローチャートである。 ユニット制御部（運転制御手段）１０２において膜分離装置の運転台数を設定する場合の処理手順を示すフローチャートである。 ユニット制御部（運転制御手段）１０２において優先順位に従って膜分離装置を造水運転させる場合の処理手順を示すフローチャートである。 ユニット制御部（運転制御手段）１０２において流量フィードバック水量制御を実行する場合の処理手順を示すフローチャートである。 ユニット制御部（運転制御手段）１０２において温度フィードフォワード回収率制御を実行する場合の処理手順を示すフローチャートである。

本発明の実施形態に係る水処理システム１について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る水処理システム１の全体構成図である。図２は、本実施形態における処理水タンク２の水位と運転台数との関係を示す説明図（以下、「台数判定に関するデータ」ともいう）である。図３は、膜分離装置Ｕ１の構成図である。

図１に示すように、本実施形態に係る水処理システム１は、複数の膜分離装置Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４と、処理水タンク２と、水位センサ３と、水質項目測定手段としての濁度センサ４と、水質項目測定手段としての残留塩素濃度センサ５と、制御部１００と、を備える。なお、図１（図３も同じ）では、電気的な接続の経路を破線で示す。なお、１本の破線は、１又は複数の経路を示す。

また、水処理システム１は、供給水ラインＬ１と、透過水ラインＬ２と、配水ラインＬ６と、を備える。なお、本明細書における「ライン」とは、流路、経路、管路等の流体の流通が可能なラインの総称である。

供給水ラインＬ１は、供給水Ｗ１を膜分離装置Ｕ１〜Ｕ４に供給するラインである。供給水ラインＬ１の上流側の端部は、供給水Ｗ１の供給源（不図示）に接続されている。供給水ラインＬ１の下流側の端部は、膜分離装置Ｕ１〜Ｕ４に向けてそれぞれ分岐し、膜分離装置Ｕ１〜Ｕ４の一次側入口ポートにそれぞれ接続されている。供給水ラインＬ１を流通する供給水Ｗ１は、造水運転中において、膜分離装置Ｕ１〜Ｕ４にそれぞれ分配される。

膜分離装置Ｕ１〜Ｕ４は、それぞれ一つのＲＯ膜モジュール（後述）を備える。膜分離装置Ｕ１〜Ｕ４は、それぞれ同じ定格流量で透過水Ｗ２を製造する。すなわち、膜分離装置Ｕ１〜Ｕ４が処理水タンク２へ供給可能な透過水Ｗ２の最大流量を１００％とすると、それぞれの膜分離装置Ｕ１〜Ｕ４の定格流量は、最大流量の２５％となる。また、膜分離装置Ｕ１〜Ｕ４は、制御部１００と電気的に接続されている。膜分離装置Ｕ１〜Ｕ４における透過水Ｗ２の水量や回収率は、制御部１００により制御される。なお、以下の説明において、膜分離装置Ｕ１〜Ｕ４のいずれかを具体的に特定しない場合には、符号Ｕ１〜Ｕ４を省略して「膜分離装置」と記載する。

透過水ラインＬ２は、膜分離装置Ｕ１〜Ｕ４で製造された透過水Ｗ２を処理水タンク２へ送出するラインである。透過水ラインＬ２の上流側の端部は、膜分離装置Ｕ１〜Ｕ４にそれぞれ分岐し、それぞれのＲＯ膜モジュールの二次側ポートに接続されている。透過水ラインＬ２の下流側の端部は、処理水タンク２に接続されている。

処理水タンク２は、膜分離装置Ｕ１〜Ｕ４で製造された透過水Ｗ２を一括して貯留するタンクである。処理水タンク２には、透過水ラインＬ２の下流側の端部が接続されている。膜分離装置Ｕ１〜Ｕ４の二次側ポートから送出された透過水Ｗ２は、透過水ラインＬ２を介して処理水タンク２に補給される。また、処理水タンク２は、配水ラインＬ６を介して下流側の需要箇所（不図示）に接続されている。処理水タンク２に貯留された透過水Ｗ２は、配水ラインＬ６介して、処理水Ｗ４として需要箇所に供給される。

図１に示すように、処理水タンク２には、貯水量を判定するための５段階の水位（水位Ｈ，水位Ｄ３，水位Ｄ２，水位Ｄ１，水位Ｌ）が設定されている。

水位Ｈは、所定時間の間（例えば、膜分離装置Ｕ１〜Ｕ４のフラッシング運転を行う間）、透過水Ｗ２を補給することなしに、需要箇所で消費される水量の処理水Ｗ４を供給可能な貯水量に対応する水位（以下、「基準水位値Ｈ」ともいう）である。水位Ｄ３は、水位Ｈよりも低く且つ水位Ｄ２よりも高い第３中間水位である。水位Ｄ２は、水位Ｄ３よりも低く且つ水位Ｄ１よりも高い第２中間水位である。水位Ｄ１は、水位Ｄ２よりも低く且つ水位Ｌよりも高い第１中間水位である。なお、フラッシング運転とは、ＲＯ膜モジュール（不図示）の一次側からの排水流量を増加させることにより、ＲＯ膜モジュールの一次側表面を洗浄することをいう。

水位Ｌは、需要箇所へ処理水Ｗ４を安定して供給可能な限界水位である。後述するように、処理水タンク２の貯水量が水位Ｌ未満となった場合には、すべての膜分離装置Ｕ１〜Ｕ４が定格流量で運転される。これにより、処理水タンク２には、透過水Ｗ２が最大流量で補給される。処理水タンク２の貯水量が水位Ｌ以上且つ水位Ｄ１未満の場合も同じである。

水位センサ３は、処理水タンク２に貯留された透過水Ｗ２の水位を検出する機器である。水位センサ３は、処理水タンク２に設けられている。また、水位センサ３は、制御部１００と電気的に接続されている。水位センサ３で検出された処理水タンク２の水位（以下、「検出水位値」ともいう）は、制御部１００へ検出信号として送信される。水位センサ３は、連続式レベルセンサであり、例えば、静電容量式センサ、圧力式センサ、超音波式センサ等が用いられる。図１では、水位センサ３として、処理水タンク２の底部に近い外壁面に圧力式センサを設けた例を示す。

濁度センサ４は、供給水ラインＬ１を流通する供給水Ｗ１の濁度を測定する機器である。濁度センサ４は、接続部Ｊ１において供給水ラインＬ１に接続されている。接続部Ｊ１は、供給水Ｗ１の供給源（不図示）と膜分離装置Ｕ１〜Ｕ４との間に配置されている。供給水Ｗ１の濁度は、各ＲＯ膜モジュール（後述）のファウリングの原因物質に係る水質項目の一つである。ファウリングが発生すると、ＲＯ膜の細孔が閉塞されるため、水透過係数の低下が進行する。

濁度センサ４としては、例えば、試料水の濁り度合を透過光強度から判定する透過光式センサや、散乱光強度から判定する散乱光式光センサを用いることができる。濁度センサ４は、制御部１００と電気的に接続されている。濁度センサ４で検出された供給水Ｗ１の濁度（以下、「検出濁度値」ともいう）は、制御部１００へ検出信号として送信される。

残留塩素濃度センサ５は、供給水ラインＬ１を流通する供給水Ｗ１の残留塩素濃度を検出する機器である。残留塩素濃度センサ５は、接続部Ｊ２において供給水ラインＬ１に接続されている。接続部Ｊ２は、供給水Ｗ１の供給源（不図示）と膜分離装置Ｕ１〜Ｕ４との間に配置されている。供給水Ｗ１の残留塩素濃度は、各ＲＯ膜モジュールの酸化劣化（化学的劣化）の原因物質に係る水質項目の一つである。酸化劣化が発生すると、ＲＯ膜の分子構造が破壊されるため、水透過係数の増大と共に塩除去率の低下が進行する。

残留塩素濃度センサ５としては、例えば、ベンジジン化合物等の酸化発色試薬を添加した試料水の発色度合を透過光強度により測定し、測定された透過光強度に基づいて残留塩素濃度を判定する透過光式センサを用いることができる。残留塩素濃度センサ５は、制御部１００と電気的に接続されている。残留塩素濃度センサ５で検出された供給水Ｗ１の残留塩素濃度（以下、「検出塩素濃度値」ともいう）は、制御部１００へ検出信号として送信される。

制御部１００は、ＣＰＵ及びメモリを含むマイクロプロセッサ（不図示）により構成される。マイクロプロセッサのメモリには、台数判定に関するデータ（図２）や優先順位に関するデータのほか、水処理システム１を制御するための各種プログラムが記憶される。また、マイクロプロセッサのメモリには、各センサから送信された検出水位値Ｗ、検出温度値Ｔ、検出流量値Ｑ_ｐ等のデータが記憶される。また、マイクロプロセッサには、時間の計時等を管理するインテグレーテッドタイマユニット（以下、「ＩＴＵ」ともいう）が組み込まれている。マイクロプロセッサのＣＰＵは、メモリから読み出した所定のプログラムに従って各種の処理を実行する。

本実施形態の制御部１００は、水処理システム１の全体を制御するシステム制御部１０１（後述）と、膜分離装置Ｕ１〜Ｕ４の動作をそれぞれ制御するユニット制御部１０２（後述）と、を備える。

まず、システム制御部１０１について説明する。
システム制御部１０１は、優先順位設定手段としての機能と、水透過係数算出手段としての機能と、を備える。以下、優先順位設定手段として機能するシステム制御部１０１を、「システム制御部（優先順位設定手段）１０１」ともいう。また、水透過係数算出手段として機能するシステム制御部１０１を、「システム制御部（水透過係数算出手段）１０１」ともいう。

まず、優先順位設定手段として機能するシステム制御部１０１について説明する。
システム制御部（優先順位設定手段）１０１は、膜分離装置Ｕ１〜Ｕ４について算出された水透過係数に関するデータをリアルタイムに取得する。膜分離装置Ｕ１〜Ｕ４の水透過係数は、システム制御部１０１の水透過係数算出手段（後述）としての機能により算出される。また、システム制御部（優先順位設定手段）１０１は、濁度センサ４で測定された検出濁度値、及び残留塩素濃度センサ５で測定された検出塩素濃度値をリアルタイムに取得する。

システム制御部（優先順位設定手段）１０１は、供給水Ｗ１の水質が異常な場合（以下、「水質異常時」ともいう）においては、膜分離装置毎に算出された水透過係数に基づいて、ＲＯ膜モジュールの透水性能変化の進行度を比較し、当該進行度が大きいＲＯ膜モジュールを有する膜分離装置ほど、当該膜分離装置を運転する優先順位が高くなるように設定する。供給水Ｗ１の水質が異常な場合とは、濁度センサ４及び残留塩素濃度センサ５の測定水質が、それぞれ予め設定された許容水質を超過する場合をいう。

本実施形態では、ＲＯ膜モジュールの透水性能変化の進行度を比較するために、各膜分離装置について、ＲＯ膜モジュールの水透過係数の初期値を設定する。すなわち、システム制御部（優先順位設定手段）１０１は、水透過係数のサンプリング周期毎に、水透過係数の前回のサンプル値と今回のサンプル値との変化率を算出し、その変化率が予め設定された所定範囲（例えば、−５〜＋５％）以内の場合に、今回のサンプル値を初期値として設定する。そして、システム制御部（優先順位設定手段）１０１は、各膜分離装置について、今回算出した水透過係数と予め設定された初期値との差分（進行度）を比較することにより、膜分離装置の優先順位を設定する。
なお、変化率［％］は、次の式により求められる。
変化率［％］＝｛（今回サンプル値−前回サンプル値）／前回サンプル値｝×１００

上述した水透過係数の初期値は、試運転時のデータや本運転直後のデータ等に基づいて設定するのが一般的である。しかし、運転初期のＲＯ膜モジュールは、ＲＯ膜の保存環境等の違いにより、水透過係数にばらつきが生じやすい。そのため、ＲＯ膜モジュールの酸化劣化や閉塞の判定を行う際には、誤判定を回避するため、初期値にばらつき分を加味した補正値を加える必要がある。しかし、補正値が適切でない場合には、ＲＯ膜モジュールの洗浄や交換が必要であるにも係わらず、メンテナンスが遅れたり、逆にＲＯ膜モジュールの洗浄や交換が必要でないにも係わらず、メンテナンスが実行されたりすることがあった。

しかし、本実施形態では、前回のサンプル値と今回のサンプル値との変化率に基づいて、膜分離装置毎にＲＯ膜モジュールの初期値を設定しているため、初期値の設定精度を高めることができる。これによれば、水透過係数のばらつきによる影響を少なくするために、初期値に補正値を加える必要がないので、上述のような誤判定を極力少なくすることができる。

システム制御部（優先順位設定手段）１０１は、残留塩素濃度センサ５で測定された検出残留塩素濃度値が予め設定された許容残留塩素濃度値を超過する場合に、各膜分離装置において算出された水透過係数が予め設定された初期値よりも高く且つ算出された水透過係数の数値が大きなＲＯ膜モジュールを有する膜分離装置ほど優先順位が高くなるように設定する。具体的には、システム制御部（優先順位設定手段）１０１は、メモリ（不図示）に記憶された優先順位に関するデータを変更する。

上述した水透過係数が初期値よりも高く且つ算出された水透過係数の数値が相対的に大きなＲＯ膜モジュールは、ＲＯ膜の酸化劣化が進行していると考えられる。そのため、供給水Ｗ１の検出残留塩素濃度値が許容残留塩素濃度値を超過する場合において、水透過係数の数値が大きなＲＯ膜モジュールほど優先順位が高くなるように設定することにより、水透過係数の数値が相対的に小さい（ＲＯ膜の酸化劣化があまり進行していない）ＲＯ膜モジュールの更なる劣化を極力抑制することができる。

また、システム制御部（優先順位設定手段）１０１は、濁度センサ４で測定された検出濁度値が予め設定された許容濁度値（許容水質）を超過する場合には、各膜分離装置について算出された水透過係数が予め設定された初期値よりも低く且つ算出された水透過係数の数値が小さなＲＯ膜モジュールを有する膜分離装置ほど優先順位が高くなるように設定する。具体的には、システム制御部（優先順位設定手段）１０１は、メモリ（不図示）に記憶された優先順位に関するデータを変更する。

上述した水透過係数が初期値よりも低く且つ算出された水透過係数の数値が相対的に小さいＲＯ膜モジュールは、ＲＯ膜の閉塞が進行していると考えられる。そのため、供給水Ｗ１の検出濁度値が許容濁度値を超過する場合において、水透過係数の数値が小さなＲＯ膜モジュールほど優先順位が高くなるように設定することにより、水透過係数の数値が相対的に大きい（ＲＯ膜の閉塞があまり進行していない）ＲＯ膜モジュールの更なる閉塞を極力抑制することができる。

なお、優先順位とは、膜分離装置Ｕ１〜Ｕ４を造水運転する際に、優先的に運転する装置の順番をいう。本実施形態では、供給水Ｗ１の水質が正常な場合（以下、「水質正常時」ともいう）における優先順位は、膜分離装置Ｕ１＞Ｕ２＞Ｕ３＞Ｕ４となる。供給水Ｗ１の水質が正常な場合とは、濁度センサ４及び残留塩素濃度センサ５の測定水質（検出値）が、それぞれ予め設定された許容水質（許容値）に満たない場合をいう。水質正常時の優先順位は、ＲＯ膜モジュール（後述）の膜性能が高い順に設定される。この場合の膜性能とは、例えば、ＲＯ膜モジュールの初期の膜性能（膜分離装置Ｕ１〜Ｕ４の試運転時に測定された水透過係数）をいう。

優先順位に関するデータは、メモリ（不図示）に任意設定値（書き替え可能な値）として記憶される。システム制御部（優先順位設定手段）１０１は、水質正常時においては、各膜分離装置の水透過係数に基づいて優先順位を変更することなく、水質正常時の優先順位を維持する。一方、システム制御部（優先順位設定手段）１０１は、水質異常時においては、各膜分離装置の水透過係数に基づいて優先順位を変更する。

なお、水質正常時の優先順位に関するデータ（本実施形態では膜分離装置Ｕ１＞Ｕ２＞Ｕ３＞Ｕ４）は、初期設定値としてメモリに参照用データとして記憶される。システム制御部（優先順位設定手段）１０１は、メモリに任意設定値として記憶された優先順位に関するデータを、必要に応じて初期設定値に戻すことができる。例えば、システム制御部（優先順位設定手段）１０１は、供給水Ｗ１の水質が異常な状態から正常な状態に戻った場合において、メモリに記憶された優先順位が初期設定値から変更されていれば、優先順位に関するデータを初期設定値に設定する。

次に、水透過係数算出手段として機能するシステム制御部１０１について説明する。
システム制御部（水透過係数算出手段）１０１は、予め設定されたサンプリング周期毎に、それぞれの膜分離装置Ｕ１〜Ｕ４について水透過係数を算出すると共に、算出した水透過係数に関するデータをメモリ（不図示）に記憶する。

システム制御部（水透過係数算出手段）１０１は、温度センサ８の検出温度値Ｔ、流量センサ１０（後述）の検出流量値Ｑ_ｐ、及び圧力センサ９（後述）の検出圧力値Ｐ_ｄに基づいて、ＲＯ膜モジュールの水透過係数を算出する。検出温度値Ｔ、検出流量値Ｑ_ｐ、及び検出圧力値Ｐ_ｄは、水処理システム１の系内で測定された物理量である。

ここで、水透過係数の算出手法について説明する。
水透過係数は、透過水Ｗ２の流量Ｑ_ｐ［ｍ^３／ｓ］を膜面積Ａ［ｍ^２］及び有効圧力［Ｐａ］Ｐ_ｅで除した値である（後述の式（１）を参照）。水透過係数は、ＲＯ膜モジュールの透水性能を示す指標である。すなわち、水透過係数は、単位有効圧力を作用させたときに単位時間に膜の単位面積を透過する水の量を意味する。有効圧力は、操作圧力（平均操作圧力）から浸透圧差及び二次側圧力（背圧）を差し引いた圧力である（後述の式（２）を参照）。

基準温度（例えば、２５℃）における水透過係数Ｌ_ｐ［ｍ^３・ｍ^−２・ｓ^−１・Ｐａ^−１］の演算値は、下記の式（１）及び（２）に基づいて求めることができる。
Ｌ_ｐ＝Ｑ_ｐ／（Ｋ・Ａ・Ｐ_ｅ） （１）
（但し、Ｋ：温度補正係数、Ａ：ＲＯ膜モジュールの膜面積、Ｐ_ｅ：有効圧力）
Ｐ_ｅ＝Ｐ_ｄ−（ΔＰ_１／２）−Ｐ_２−Δπ＋Ｐ_ｓ （２）
（但し、Ｐ_ｄ：加圧ポンプの吐出圧力、ΔＰ_１：ＲＯ膜モジュールの一次側における差圧、Ｐ_２：ＲＯ膜モジュールの二次側における背圧、Δπ：ＲＯ膜モジュールの浸透圧差、Ｐ_ｓ：加圧ポンプの吸入側における圧力）

式（１）において、温度補正係数Ｋは、検出温度値Ｔの関数であり、検出温度値Ｔが基準温度に等しいときに１となる。膜面積Ａは、逆浸透膜エレメントの使用本数により定まるので、予め設定した値を使用することができる。式（２）による有効圧力Ｐ_ｅの計算において、ΔＰ_１、Ｐ_２、Δπ、及びＰ_ｓの各値は、定常運転中は、ほぼ一定と看做せるため、予め設定した値を使用することができる。従って、ＲＯ膜モジュールの運転中に、温度センサ８の検出温度値Ｔ、流量センサ１０の検出流量値Ｑ_ｐ、及び圧力センサ９の検出圧力値Ｐ_ｄからなる少なくとも３つのパラメータを取得すれば、基準温度における水透過係数Ｌ_ｐを演算することができる。

次に、ユニット制御部１０２について説明する。
ユニット制御部１０２は、運転制御手段としての機能を備える。以下、運転制御手段として機能するユニット制御部１０２を、「ユニット制御部（運転制御手段）１０２」ともいう。

ユニット制御部（運転制御手段）１０２は、処理水タンク２に設けられた水位センサ３の水位に応じて、優先順位設定手段の機能により設定された優先順位に従って、優先して運転する膜分離装置に運転指令信号を出力する。本実施形態のユニット制御部（運転制御手段）１０２は、優先して運転する膜分離装置のインバータ７へ、運転指令信号としての電流値信号（後述）を出力する。

ユニット制御部（運転制御手段）１０２は、造水運転時において、水位センサ３の検出水位値Ｗが基準水位値Ｈ以上の場合には、すべての膜分離装置Ｕ１〜Ｕ４を運転停止とする。これにより、処理水タンク２へ補給される透過水Ｗ２の流量は、０％流量となる。水位センサ３の検出水位値Ｗが基準水位値Ｈ以上であれば、処理水タンク２において、需要箇所で消費される水量の処理水Ｗ４を十分に供給可能な貯水量があると看做せるからである。

ユニット制御部（運転制御手段）１０２は、造水運転時において、水位センサ３の検出水位値Ｗが基準水位値Ｈ未満且つ水位Ｄ３以上（Ｈ＞Ｗ≧Ｄ３）の場合には、膜分離装置の運転台数を１台に設定する。そして、ユニット制御部（運転制御手段）１０２は、メモリに記憶された優先順位に関するデータを参照し、設定した運転台数（１台）分だけ優先順位の高い膜分離装置を選択する。更に、ユニット制御部（運転制御手段）１０２は、選択した膜分離装置のインバータ７へ、運転指令信号としての電流値信号を出力する（以下、同様とする）。

ユニット制御部（運転制御手段）１０２は、メモリに記憶された優先順位に関するデータを参照することにより、膜分離装置Ｕ１〜Ｕ４の優先順位を特定することができる。

ユニット制御部（運転制御手段）１０２は、造水運転時において、水位センサ３の検出水位値Ｗが水位Ｄ３未満且つ水位Ｄ２以上（Ｄ３＞Ｗ≧Ｄ２）の場合には、膜分離装置の運転台数を２台に設定する。そして、ユニット制御部（運転制御手段）１０２は、メモリに記憶された優先順位に関するデータを参照し、設定した運転台数（２台）分だけ優先順位の高い膜分離装置を選択する。

ユニット制御部（運転制御手段）１０２は、造水運転時において、水位センサ３の検出水位値Ｗが水位Ｄ２未満且つ水位Ｄ１以上（Ｄ２＞Ｗ≧Ｄ１）の場合には、膜分離装置の運転台数を３台に設定する。そして、ユニット制御部（運転制御手段）１０２は、メモリに記憶された優先順位に関するデータを参照し、設定した運転台数（３台）分だけ優先順位の高い膜分離装置を選択する。

ユニット制御部（運転制御手段）１０２は、造水運転時において、水位センサ３の検出水位値Ｗが水位Ｄ１未満且つ水位Ｌ以上（Ｄ１＞Ｗ≧Ｌ）の場合又は水位センサ３の検出水位値Ｗが水位Ｌ未満（Ｌ＜Ｗ）の場合には、膜分離装置の運転台数を４台に設定する。この場合、すべての膜分離装置Ｕ１〜Ｕ４が造水運転の対象となるため、ユニット制御部（運転制御手段）１０２において、優先順位の高い膜分離装置の選択は行われない。

また、ユニット制御部（運転制御手段）１０２は、造水運転時において、流量センサ１０の検出流量値が予め設定された目標流量値（後述）となるように、速度形デジタルＰＩＤアルゴリズムにより、加圧ポンプ６を駆動するための駆動周波数を演算し、当該駆動周波数の演算値に対応する電流値信号をインバータ７に出力する流量フィードバック水量制御を実行する。すなわち、ユニット制御部（運転制御手段）１０２は、造水運転の対象となる膜分離装置において、それぞれ定格流量の透過水Ｗ２が製造されるように、加圧ポンプ６の回転数を調節する。ユニット制御部（運転制御手段）１０２による流量フィードバック水量制御については後述する。

また、ユニット制御部（運転制御手段）１０２は、造水運転時において、温度センサ８で検出された供給水Ｗ１の温度に基づいて、透過水Ｗ２の温度フィードフォワード回収率制御を実行する。後述するように、ユニット制御部（運転制御手段）１０２は、温度フィードフォワード回収率制御を実行することにより、第１排水弁１１〜第３排水弁１３における弁体の開閉を制御する。温度フィードフォワード回収率制御は、造水運転の対象となる膜分離装置において、上述した流量フィードバック水量制御と並行して実行される。ユニット制御部（運転制御手段）１０２による温度フィードフォワード回収率制御については後述する。

次に、膜分離装置Ｕ１〜Ｕ４の構成について、図３を参照して説明する。ここでは、膜分離装置Ｕ１を代表して構成を説明するが、他の膜分離装置Ｕ２〜Ｕ４も同じ構成である。

図３に示すように、本実施形態に係る膜分離装置Ｕ１は、加圧ポンプ６と、インバータ７と、温度センサ８と、圧力センサ９と、ＲＯ膜モジュールＭ１と、流量検出手段としての流量センサ１０と、第１排水弁１１〜第３排水弁１３と、濃縮水還流弁１４と、を備える。

膜分離装置Ｕ１には、供給水ラインＬ１、透過水ラインＬ２が接続される。また、膜分離装置Ｕ１は、濃縮水ラインＬ３と、濃縮水排出ラインＬ４と、濃縮水還流ラインＬ５と、を備える。

図３において、加圧ポンプ６は、供給水Ｗ１を吸入し、ＲＯ膜モジュールＭ１に向けて吐出する装置である。加圧ポンプ６は、インバータ７（後述）と電気的に接続されている。加圧ポンプ６には、インバータ７から、周波数が変換された駆動電力が入力される。加圧ポンプ６は、供給された駆動電力の周波数（以下、「駆動周波数」ともいう）に応じた回転速度で駆動される。加圧ポンプ６の回転速度は、インバータ７から供給される駆動周波数に比例する。すなわち、加圧ポンプ６の回転速度は、インバータ７から供給される駆動周波数が低くなるにつれて遅くなり、駆動周波数が高くなるにつれて速くなる。

インバータ７は、周波数が変換された駆動電力を加圧ポンプ６に供給する電気回路である。インバータ７は、制御部１００と電気的に接続されている。インバータ７には、ユニット制御部１０２から電流値信号が入力される。インバータ７は、ユニット制御部１０２から入力された電流値信号に対応する駆動周波数の駆動電力を加圧ポンプ６に出力する。

温度センサ８は、供給水Ｗ１の温度を検出する機器である。温度センサ８は、接続部Ｊ４において供給水ラインＬ１と接続されている。接続部Ｊ４は、供給水Ｗ１の供給源と加圧ポンプ６との間に配置されている。温度センサ８は、制御部１００と電気的に接続されている。温度センサ８で検出された供給水Ｗ１の温度（以下、「検出温度値」ともいう）は、制御部１００へ検出値信号として送信される。

圧力センサ９は、加圧ポンプ６の下流側において、供給水ラインＬ１を流通する供給水Ｗ１の圧力を検出する機器である。圧力センサ９は、接続部Ｊ５において、供給水ラインＬ１に接続されている。接続部Ｊ５は、加圧ポンプ６とＲＯ膜モジュールＭ１との間に配置されている。圧力センサ９は、制御部１００と電気的に接続されている。圧力センサ９で検出された供給水Ｗ１の圧力（以下、「検出圧力値」ともいう）は、制御部１００へ検出信号として送信される。

ＲＯ膜モジュールＭ１は、加圧ポンプ６から吐出された供給水Ｗ１を、溶存塩類が除去された透過水Ｗ２と、溶存塩類が濃縮された濃縮水Ｗ３とに膜分離処理する設備である。ＲＯ膜モジュールＭ１は、単一又は複数のＲＯ膜エレメント（不図示）を備える。ＲＯ膜モジュールＭ１は、これらＲＯ膜エレメントにより供給水Ｗ１を膜分離処理し、透過水Ｗ２及び濃縮水Ｗ３を製造する。

本実施形態におけるＲＯ膜モジュールＭ１は、膜表面に架橋全芳香族ポリアミドからなる負荷電性のスキン層が形成されたＲＯ膜（不図示）を有する。このＲＯ膜は、濃度５００ｍｇ／Ｌ、ｐＨ７．０、温度２５℃の塩化ナトリウム水溶液を供給水Ｗ１として、操作圧力０．７ＭＰａ、回収率１５％で供給したときの水透過係数が、１．５×１０^−１１ｍ^３・ｍ^−２・ｓ^−１・Ｐａ^−１以上、且つ塩除去率が９９％以上となるものである。

ここで、操作圧力とは、ＪＩＳ Ｋ３８０２−１９９５「膜用語」で定義される平均操作圧力である。操作圧力は、ＲＯ膜モジュールＭ１の一次側の入口圧力と一次側の出口圧力との平均値を指す。

回収率とは、ＲＯ膜モジュールＭ１へ供給される供給水Ｗ１の流量Ｑ_ｆに対する透過水Ｗ２の流量Ｑ_ｐの割合（すなわち、Ｑ_ｐ／Ｑ_ｆ×１００）をいう。

塩除去率は、ＲＯ膜を透過する前後の特定の塩類の濃度（ここでは塩化ナトリウム濃度）から計算される値であり、ＲＯ膜の溶質の阻止性能を示す指標である。塩除去率は、ＲＯ膜モジュールＭ１へ供給される供給水Ｗ１の濃度Ｃ_ｆ及び透過水Ｗ２の濃度Ｃ_ｐから、（１−Ｃ_ｐ／Ｃ_ｆ）×１００により求められる。

本実施形態の水透過係数及び塩除去率の条件を満たすＲＯ膜は、逆浸透膜エレメントとして市販されている。逆浸透膜エレメントとしては、例えば、東レ社製：型式名「ＴＭＧ２０−４００」、ウンジン・ケミカル社製：型式名「ＲＥ８０４０−ＢＬＦ」、日東電工社製：型式名「ＥＳＰＡ１」等を用いることができる。

流量センサ１０は、透過水ラインＬ２を流通する透過水Ｗ２の流量を検出する機器である。流量センサ１０は、接続部Ｊ６において透過水ラインＬ２に接続されている。接続部Ｊ６は、ＲＯ膜モジュールＭ１と需要箇所（不図示）との間に配置されている。流量センサ１０は、制御部１００と電気的に接続されている。流量センサ１０で検出された透過水Ｗ２の流量（以下、「検出流量値」ともいう）は、制御部１００へ検出値信号として送信される。

濃縮水ラインＬ３は、ＲＯ膜モジュールＭ１から濃縮水Ｗ３を送出するラインである。濃縮水ラインＬ３の上流側の端部は、ＲＯ膜モジュールＭ１の一次側出口ポートに接続されている。また、濃縮水ラインＬ３の下流側は、分岐部Ｊ７において、濃縮水排出ラインＬ４及び濃縮水還流ラインＬ５に分岐している。

濃縮水排出ラインＬ４は、濃縮水ラインＬ３を流通する濃縮水Ｗ３の一部又は全部を装置外へ排出するラインである。濃縮水排出ラインＬ４の下流側は、分岐部Ｊ８及びＪ９において、第１排水ラインＬ１１、第２排水ラインＬ１２及び第３排水ラインＬ１３に分岐している。

第１排水ラインＬ１１には、第１排水弁１１が設けられている。第２排水ラインＬ１２には、第２排水弁１２が設けられている。第３排水ラインＬ１３には、第３排水弁１３が設けられている。第１排水弁１１〜第３排水弁１３は、濃縮水排出ラインＬ４から装置外に排出される濃縮水Ｗ３の排水流量を調節する弁である。

第１排水弁１１は、第１排水ラインＬ１１を開閉することができる。第２排水弁１２は、第２排水ラインＬ１２を開閉することができる。第３排水弁１３は、第３排水ラインＬ１３を開閉することができる。

第１排水弁１１〜第３排水弁１３は、それぞれ定流量弁機構（不図示）を備える。定流量弁機構は、第１排水弁１１〜第３排水弁１３において、それぞれ異なる流量値に設定されている。例えば、第１排水弁１１は、開状態において、ＲＯ膜モジュールＭ１の回収率が８０％となるように排水流量が設定されている。第２排水弁１２は、開状態において、ＲＯ膜モジュールＭ１の回収率が７５％となるように排水流量が設定されている。第３排水弁１３は、開状態において、ＲＯ膜モジュールＭ１の回収率が７０％となるように排水流量が設定されている。

濃縮水排出ラインＬ４から排出される濃縮水Ｗ３の排水流量は、第１排水弁１１〜第３排水弁１３を選択的に開閉することにより、段階的に調節できる。例えば、第２排水弁１２のみを開状態とし、第１排水弁１１及び第３排水弁１３を閉状態とする。この場合には、ＲＯ膜モジュールＭ１の回収率を７５％とすることができる。また、第１排水弁１１及び第２排水弁１２を開状態とし、第３排水弁１３のみを閉状態とする。この場合には、ＲＯ膜モジュールＭ１の回収率を７０％とすることができる。従って、本実施形態において、濃縮水Ｗ３の排水流量は、第１排水弁１１〜第３排水弁１３を選択的に開閉することにより、回収率を５０％〜８０％までの間で、５％毎に段階的に調節できる。

第１排水弁１１〜第３排水弁１３は、それぞれ制御部１００と電気的に接続されている。第１排水弁１１〜第３排水弁１３における弁体の開閉は、ユニット制御部１０２からの駆動信号により制御される。

濃縮水還流ラインＬ５は、濃縮水ラインＬ３を流通する濃縮水Ｗ３の残部を、供給水ラインＬ１における加圧ポンプ６よりも上流側に還流させるラインである。濃縮水還流ラインＬ５の上流側の端部は、分岐部Ｊ７において濃縮水ラインＬ３に接続されている。分岐部Ｊ７は、ＲＯ膜モジュールＭ１の一次側出口ポートと分岐部Ｊ８との間に配置されている。また、濃縮水還流ラインＬ５の下流側の端部は、接続部Ｊ３において、供給水ラインＬ１に接続されている。接続部Ｊ３は、供給水Ｗ１の供給源（不図示）と加圧ポンプ６との間に配置されている。

濃縮水還流弁１４は、濃縮水還流ラインＬ５の流通量を調節する装置である。濃縮水還流弁１４は、制御部１００と電気的に接続されている。濃縮水還流弁１４における弁体の開度は、ユニット制御部１０２からの駆動信号により制御される。濃縮水還流弁１４の弁体は、ＲＯ膜モジュールＭ１を造水運転する場合には、所定の開度に制御される。また、濃縮水還流弁１４の弁体は、ＲＯ膜モジュールＭ１をフラッシング運転する場合には、閉状態（開度０％）に制御される。

次に、水処理システム１における造水運転時の動作について、図４〜図８に示すフローチャートを参照しながら説明する。

まず、制御部１００がシステム制御部（優先順位設定手段）１０１の機能により、膜分離装置の優先順位を設定する場合の動作について説明する。

図４は、システム制御部（優先順位設定手段）１０１において、膜分離装置の優先順位を設定する場合の処理手順を示すフローチャートである。図４に示すフローチャートの処理は、水処理システム１の運転中において繰り返し実行される。システム制御部（優先順位設定手段）１０１は、メモリから読み出した優先順位設定処理のプログラムに基づいて、図４に示すフローチャートの処理を実行する。

図４に示すステップＳＴ１０１において、システム制御部（優先順位設定手段）１０１は、残留塩素濃度センサ５で測定された検出残留塩素濃度値Ｒ_ｄを取得する。

ステップＳＴ１０２において、システム制御部（優先順位設定手段）１０１は、検出残留塩素濃度値Ｒ_ｄが予め設定された許容残留塩素濃度値Ｒ_ａ以上か否かを判定する。検出残留塩素濃度値Ｒ_ｄが許容残留塩素濃度値Ｒ_ａ以上であれば、供給水Ｗ１に残留塩素がリークしていると判断することができる。このステップＳＴ１０２において、システム制御部（優先順位設定手段）１０１により、検出残留塩素濃度値Ｒ_ｄ≧許容残留塩素濃度値Ｒ_ａである（ＹＥＳ）と判定された場合に、処理はステップＳＴ１０３へ移行する。また、ステップＳＴ１０２において、システム制御部（優先順位設定手段）１０１により、検出残留塩素濃度値Ｒ_ｄ＜許容残留塩素濃度値Ｒ_ａである（ＮＯ）と判定された場合に、処理はステップＳＴ１０５へ移行する。

ステップＳＴ１０３（ステップＳＴ１０２：ＹＥＳ）において、システム制御部（優先順位設定手段）１０１は、膜分離装置Ｕ１〜Ｕ４について算出された水透過係数を取得する。

ステップＳＴ１０４において、システム制御部（優先順位設定手段）１０１は、取得した膜分離装置Ｕ１〜Ｕ４について算出された水透過係数が予め設定された初期値よりも高く且つ算出された水透過係数の数値が大きなＲＯ膜モジュールを有する膜分離装置ほど優先順位が高くなるように設定する。これにより、本フローチャートの処理は終了する（ステップＳＴ１０１へリターンする）。

一方、ステップＳＴ１０５（ステップＳＴ１０２：ＮＯ）において、システム制御部（優先順位設定手段）１０１は、濁度センサ４で測定された検出濁度値Ｄ_ｄを取得する。

ステップＳＴ１０６において、システム制御部（優先順位設定手段）１０１は、取得した検出濁度値Ｄ_ｄが予め設定された許容濁度値Ｄ_ａ以上か否かを判定する。ここで、検出濁度値Ｄ_ｄが許容濁度値Ｄ_ａ以上であれば、供給水Ｗ１に懸濁物質がリークしていると判断することができる。このステップＳＴ１０６において、システム制御部（優先順位設定手段）１０１により、検出濁度値Ｄ_ｄ≧許容濁度値Ｄ_ａである（ＹＥＳ）と判定された場合に、処理はステップＳＴ１０７へ移行する。また、ステップＳＴ１０６において、システム制御部（優先順位設定手段）１０１により、検出濁度値Ｄ_ｄ＜許容濁度値Ｄ_ａである（ＮＯ）と判定された場合に、処理はステップＳＴ１０９へ移行する。

ステップＳＴ１０７（ステップＳＴ１０６：ＹＥＳ）において、システム制御部（優先順位設定手段）１０１は、膜分離装置Ｕ１〜Ｕ４について算出された水透過係数を取得する。水透過係数は、所定のサンプリング周期毎に、システム制御部（水透過係数算出手段）１０１により算出され、メモリ（不図示）に記憶される。

ステップＳＴ１０８において、システム制御部（優先順位設定手段）１０１は、膜分離装置Ｕ１〜Ｕ４について算出された水透過係数が予め設定された初期値よりも低く且つ算出された水透過係数の数値が小さなＲＯ膜モジュールを有する膜分離装置ほど優先順位が高くなるように設定する。これにより、本フローチャートの処理は終了する（ステップＳＴ１０１へリターンする）。

一方、ステップＳＴ１０９（ステップＳＴ１０６：ＮＯ）において、システム制御部（優先順位設定手段）１０１は、メモリに記憶されている優先順位に関するデータを参照して、優先順位が初期設定値から変更された否かを判定する。このステップＳＴ１０９において、システム制御部（優先順位設定手段）１０１により、優先順位が初期設定値から変更された（ＹＥＳ）と判定された場合に、処理はステップＳＴ１１０へ移行する。

また、このステップＳＴ１０９において、システム制御部（優先順位設定手段）１０１により、優先順位が初期設定値から変更されていない（ＮＯ）と判定された場合に、本フローチャートの処理は終了する（ステップＳＴ１０１へリターンする）。

供給水Ｗ１の検出残留塩素濃度値Ｒ_ｄ及び検出濁度値Ｄ_ｄが、いずれも許容値に満たない場合に、優先順位が初期設定値から変更されていなければ、供給水Ｗ１の水質が正常な状態のままであると看做すことができる。このため、ステップＳＴ１０９でＮＯと判定された場合には、優先順位を水質正常時の初期設定値に戻すことなく、本フローチャートの処理は終了する。

一方、ステップＳＴ１１０（ステップＳＴ１０９：ＹＥＳ）において、システム制御部（優先順位設定手段）１０１は、メモリに記憶された優先順位に関するデータを、初期設定値に設定する。供給水Ｗ１の検出残留塩素濃度値Ｒ_ｄ及び検出濁度値Ｄ_ｄが、いずれも許容値に満たない場合に、優先順位が初期設定値から変更されていれば、供給水Ｗ１の水質が正常な状態に戻ったと看做すことができる。このため、ステップＳＴ１１０において、水質異常時に変更された優先順位を水質正常時の初期設定値に戻した後、本フローチャートの処理は終了する（ステップＳＴ１０１へリターンする）。

次に、ユニット制御部（運転制御手段）１０２において、造水運転の対象となる膜分離装置の台数（運転台数）を設定する場合の動作について説明する。

図５は、ユニット制御部（運転制御手段）１０２において、膜分離装置の運転台数を設定する場合の処理手順を示すフローチャートである。図５に示すフローチャートの処理は、水処理システム１の運転中において繰り返し実行される。ユニット制御部（運転制御手段）１０２は、メモリから読み出した台数設定処理のプログラムに基づいて、図５に示すフローチャートの処理を実行する。

図５に示すステップＳＴ２０１において、ユニット制御部（運転制御手段）１０２は、水位センサ３で検出された検出水位値Ｗを取得する。

ステップＳＴ２０２において、ユニット制御部（運転制御手段）１０２は、取得した検出水位値Ｗが基準水位値Ｈ以上（Ｗ≧Ｈ）か否かを判定する。このステップＳＴ２０２において、ユニット制御部（運転制御手段）１０２により、検出水位値Ｗが基準水位値Ｈ以上である（ＹＥＳ）と判定された場合に、処理はステップＳＴ２０３へ移行する。また、ステップＳＴ２０２において、ユニット制御部（運転制御手段）１０２により、検出水位値Ｗが基準水位値Ｈ未満である（ＮＯ）と判定された場合に、処理はステップＳＴ２０４へ移行する。

ステップＳＴ２０３（ステップＳＴ２０２：ＹＥＳ）において、ユニット制御部（運転制御手段）１０２は、メモリに記憶されている台数判定に関するデータ（図２参照）を参照して、検出水位値Ｗが基準水位値Ｈ以上（Ｗ≧Ｈ）の場合に、膜分離装置の運転台数を０台と判定する。そして、ユニット制御部（運転制御手段）１０２は、判定した膜分離装置の運転台数を、メモリ（不図示）に記憶する（以下、同様とする）。これにより、本フローチャートの処理は終了する（ステップＳＴ２０１へリターンする）。

また、ステップＳＴ２０４（ステップＳＴ２０２：ＮＯ）において、ユニット制御部（運転制御手段）１０２は、水位センサ３の検出水位値Ｗが基準水位値Ｈ未満且つ水位Ｄ３以上（Ｈ＞Ｗ≧Ｄ３）か否かを判定する。このステップＳＴ２０４において、ユニット制御部（運転制御手段）１０２により、検出水位値Ｗが基準水位値Ｈ未満且つ水位Ｄ３以上である（ＹＥＳ）と判定された場合に、処理はステップＳＴ２０５へ移行する。一方、ステップＳＴ２０４において、ユニット制御部（運転制御手段）１０２により、検出水位値Ｗが基準水位値Ｈ未満且つ水位Ｄ３以上でない（ＮＯ）と判定された場合に、処理はステップＳＴ２０６へ移行する。

ステップＳＴ２０５（ステップＳＴ２０４：ＹＥＳ）において、ユニット制御部（運転制御手段）１０２は、メモリに記憶されている台数判定に関するデータ（図２参照）を参照して、検出水位値Ｗが基準水位値Ｈ未満且つ水位Ｄ３以上（Ｈ＞Ｗ≧Ｄ３）の場合に、膜分離装置の運転台数を１台と判定する。これにより、本フローチャートの処理は終了する（ステップＳＴ２０１へリターンする）。

また、ステップＳＴ２０６（ステップＳＴ２０４：ＮＯ）において、ユニット制御部（運転制御手段）１０２は、水位センサ３の検出水位値Ｗが水位Ｄ３未満且つ水位Ｄ２以上（Ｄ３＞Ｗ≧Ｄ２）か否かを判定する。このステップＳＴ２０６において、ユニット制御部（運転制御手段）１０２により、検出水位値Ｗが水位Ｄ３未満且つ水位Ｄ２以上である（ＹＥＳ）と判定された場合に、処理はステップＳＴ２０７へ移行する。一方、ステップＳＴ２０６において、ユニット制御部（運転制御手段）１０２により、検出水位値Ｗが水位Ｄ３未満且つ水位Ｄ２以上でない（ＮＯ）と判定された場合に、処理はステップＳＴ２０８へ移行する。

ステップＳＴ２０７（ステップＳＴ２０６：ＹＥＳ）において、ユニット制御部（運転制御手段）１０２は、メモリに記憶されている台数判定に関するデータ（図２参照）を参照して、検出水位値Ｗが水位Ｄ３未満且つ水位Ｄ２以上（Ｄ３＞Ｗ≧Ｄ２）の場合に、膜分離装置の運転台数を２台と判定する。これにより、本フローチャートの処理は終了する（ステップＳＴ２０１へリターンする）。

また、ステップＳＴ２０８（ステップＳＴ２０６：ＮＯ）において、ユニット制御部（運転制御手段）１０２は、水位センサ３の検出水位値Ｗが水位Ｄ２未満且つ水位Ｄ１以上（Ｄ２＞Ｗ≧Ｄ１）か否かを判定する。このステップＳＴ２０８において、ユニット制御部（運転制御手段）１０２により、検出水位値Ｗが水位Ｄ２未満且つ水位Ｄ１以上である（ＹＥＳ）と判定された場合に、処理はステップＳＴ２０９へ移行する。一方、ステップＳＴ２０８において、ユニット制御部（運転制御手段）１０２により、検出水位値Ｗが水位Ｄ２未満且つ水位Ｄ１以上でない（ＮＯ）と判定された場合に、処理はステップＳＴ２１０へ移行する。

ステップＳＴ２０９（ステップＳＴ２０８：ＹＥＳ）において、ユニット制御部（運転制御手段）１０２は、メモリに記憶されている台数判定に関するデータ（図２参照）を参照して、検出水位値Ｗが水位Ｄ２未満且つ水位Ｄ１以上（Ｄ２＞Ｗ≧Ｄ１）の場合に、膜分離装置の運転台数を３台と判定する。これにより、本フローチャートの処理は終了する（ステップＳＴ２０１へリターンする）。

一方、ステップＳＴ２１０（ステップＳＴ２０８：ＮＯ）において、ユニット制御部（運転制御手段）１０２は、メモリに記憶されている台数判定に関するデータ（図２参照）を参照して、検出水位値Ｗが水位Ｄ１未満（Ｄ１＞Ｗ≧Ｌ又はＬ＜Ｗ）の場合に、造水運転の対象となる膜分離装置の運転台数を４台と判定する。これにより、本フローチャートの処理は終了する（ステップＳＴ２０１へリターンする）。

次に、ユニット制御部（運転制御手段）１０２において、造水運転の優先順位に従って膜分離装置を造水運転させる場合の動作について説明する。

図６は、ユニット制御部（運転制御手段）１０２において、造水運転の優先順位に従って膜分離装置を造水運転させる場合の処理手順を示すフローチャートである。図６に示すフローチャートの処理は、図５に示すフローチャートの処理において、膜分離装置の運転台数が変更された場合に実行される。

図６に示すステップＳＴ３０１において、ユニット制御部（運転制御手段）１０２は、膜分離装置の運転台数をメモリ（不図示）から取得する。

ステップＳＴ３０２において、ユニット制御部（運転制御手段）１０２は、メモリに記憶された優先順位に関するデータを参照し、取得した運転台数分だけ優先順位の高い膜分離装置を選択する。

ステップＳＴ３０３において、ユニット制御部（運転制御手段）１０２は、優先して運転する膜分離装置のインバータ７へ、運転指令信号としての電流値信号を出力する。これにより、本フローチャートの処理は終了する。なお、運転指令信号としての電流値信号の出力は、後述する流量フィードバック水量制御において実行される。

次に、ユニット制御部（運転制御手段）１０２による流量フィードバック水量制御について、図７を参照して説明する。図７は、ユニット制御部（運転制御手段）１０２において、流量フィードバック水量制御を実行する場合の処理手順を示すフローチャートである。図７に示すフローチャートの処理は、造水運転の対象となる膜分離装置において、造水運転中において繰り返し実行される。

図７に示すステップＳＴ４０１において、ユニット制御部（運転制御手段）１０２は、透過水Ｗ２の目標流量値Ｑ_ｐ´を取得する。この目標流量値Ｑ_ｐ´は、例えば、システム管理者がユーザインターフェース（不図示）を介してメモリに入力した値である。

ステップＳＴ４０２において、ユニット制御部（運転制御手段）１０２は、ＩＴＵによる計時ｔが制御周期（Δｔ）である１００ｍｓに達したか否かを判定する。このステップＳＴ４０２において、ユニット制御部（運転制御手段）１０２により、ＩＴＵによる計時が１００ｍｓに達した（ＹＥＳ）と判定された場合に、処理はステップＳＴ４０３へ移行する。また、ステップＳＴ４０２において、ユニット制御部（運転制御手段）１０２により、ＩＴＵによる計時が１００ｍｓに達していない（ＮＯ）と判定された場合に、処理はステップＳＴ４０２へ戻る。

ステップＳＴ４０３（ステップＳＴ４０２：ＹＥＳ判定）において、ユニット制御部（運転制御手段）１０２は、流量センサ１０で検出された透過水Ｗ２の検出流量値Ｑ_ｐを、フィードバック値として取得する。

ステップＳＴ４０４において、ユニット制御部（運転制御手段）１０２は、ステップＳＴ４０３で取得した検出流量値Ｑ_ｐと、ステップＳＴ４０１で取得した目標流量値Ｑ_ｐ´との偏差がゼロとなるように、速度形デジタルＰＩＤアルゴリズムにより操作量Ｕ_ｎを演算する。なお、速度形デジタルＰＩＤアルゴリズムでは、制御周期Δｔ（１００ｍｓ）毎に操作量の変化分ΔＵ_ｎを演算し、これを前回の制御周期時点の操作量Ｕ_ｎ−１に加算することで現時点の操作量Ｕ_ｎを決定する。

ステップＳＴ４０５において、ユニット制御部（運転制御手段）１０２は、現時点の操作量Ｕ_ｎ、及び加圧ポンプ６の最大駆動周波数Ｆ´（５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの設定値）に基づいて、加圧ポンプ６の駆動周波数Ｆ［Ｈｚ］を演算する。

ステップＳＴ４０６において、ユニット制御部（運転制御手段）１０２は、駆動周波数Ｆの演算値を、対応する電流値信号（４〜２０ｍＡ）に変換する。

ステップＳＴ４０７において、ユニット制御部（運転制御手段）１０２は、変換した電流値信号をインバータ７へ出力する。これにより本フローチャートの処理は終了する（ステップＳＴ４０１へリターンする）。

なお、ステップＳＴ４０７において、ユニット制御部（運転制御手段）１０２が電流値信号をインバータ７へ出力すると、インバータ７は、入力された電流値信号で指定された周波数に変換された駆動電力を加圧ポンプ６に供給する。その結果、加圧ポンプ６は、インバータ７から入力された駆動周波数に応じた回転速度で駆動される。

次に、ユニット制御部（運転制御手段）１０２による温度フィードフォワード回収率制御について、図８を参照して説明する。図８は、ユニット制御部（運転制御手段）１０２において、温度フィードフォワード回収率制御を実行する場合の処理手順を示すフローチャートである。この温度フィードフォワード回収率制御は、膜分離装置の造水運転中において、上述した流量フィードバック水量制御と並行して実行される。

図８に示すステップＳＴ５０１において、ユニット制御部（運転制御手段）１０２は、透過水Ｗ２の目標流量値Ｑ_ｐ´を取得する。この目標流量値Ｑ_ｐ´は、例えば、システム管理者がユーザインターフェース（不図示）を介してメモリに入力した値である。

ステップＳＴ５０２において、ユニット制御部（運転制御手段）１０２は、供給水Ｗ１のシリカ（ＳｉＯ_２）濃度Ｃ_ｓを取得する。このシリカ濃度Ｃ_ｓは、例えば、装置管理者がユーザーインターフェース（不図示）を介してメモリに入力した設定値である。供給水Ｗ１のシリカ濃度は、事前に供給水Ｗ１を水質分析することにより得ることができる。なお、供給水ラインＬ１において、不図示の水質センサにより供給水Ｗ１のシリカ濃度を計測してもよい。

ステップＳＴ５０３において、ユニット制御部（運転制御手段）１０２は、温度センサ８から供給水Ｗ１の検出温度値Ｔを取得する。

ステップＳＴ５０４において、ユニット制御部（運転制御手段）１０２は、取得した検出温度値Ｔに基づいて、水に対するシリカ溶解度Ｓ_ｓを決定する。

ステップＳＴ５０５において、ユニット制御部（運転制御手段）１０２は、前のステップで取得又は決定したシリカ濃度Ｃ_ｓ及びシリカ溶解度Ｓ_ｓに基づいて、濃縮水Ｗ３におけるシリカの許容濃縮倍率Ｎ_ｓを演算する。シリカの許容濃縮倍率Ｎ_ｓは、下記の式（３）により求めることができる。
Ｎ_ｓ＝Ｓ_ｓ／Ｃ_ｓ （３）

例えば、シリカ濃度Ｃ_ｓが２０ｍｇＳｉＯ_２／Ｌ、２５℃におけるシリカ溶解度Ｓ_ｓが１００ｍｇＳｉＯ_２／Ｌであれば、許容濃縮倍率Ｎ_ｓは“５”となる。

ステップＳＴ５０６において、ユニット制御部（運転制御手段）１０２は、前のステップで取得した目標流量値Ｑ_ｐ´及び許容濃縮倍率Ｎ_ｓに基づいて、回収率が最大となる排水流量（目標排水流量Ｑ_ｄ´）を演算する。目標排水流量Ｑ_ｄ´（以下、「第１排水流量値」ともいう）は、下記の式（４）により求めることができる。
Ｑ_ｄ´＝Ｑ_ｐ´／（Ｎ_ｓ−１） （４）

ステップＳＴ５０７において、ユニット制御部（運転制御手段）１０２は、濃縮水Ｗ３の実際排水流量Ｑ_ｄがステップＳＴ５０６で演算した第１排水流量値となるように、第１排水弁１１〜第３排水弁１３の開閉を制御する。これにより本フローチャートの処理は終了する（ステップＳＴ５０１へリターンする）。

上述した実施形態に係る水処理システム１によれば、例えば、以下のような効果が奏される。

本実施形態に係る水処理システム１において、システム制御部（優先順位設定手段）１０１は、供給水Ｗ１の水質が異常な場合に、膜分離装置毎に算出された水透過係数に基づいて、ＲＯ膜モジュールの透水性能変化の進行度を比較し、当該進行度が大きいＲＯ膜モジュールを有する膜分離装置ほど、当該膜分離装置を運転する優先順位が高くなるように設定する。

また、ユニット制御部（運転制御手段）１０２は、処理水タンク２に設けられた水位センサ３の水位に応じて、優先順位設定手段の機能により設定された優先順位に従って、優先して運転する膜分離装置に運転指令信号（電流値信号）を出力する。

そのため、膜分離装置の上流側に設けられた前処理装置にトラブルが発生し、膜分離装置に供給される供給水Ｗ１の水質が異常となった場合に、膜性能の高いＲＯ膜モジュールを有する膜分離装置が優先的に運転されることが少なくなり、透水性能変化の進行度が大きなＲＯ膜モジュールを有する膜分離装置が優先的に運転される。これによれば、膜性能の高いＲＯ膜モジュールの悪化が抑制されるだけでなく、すべてのＲＯ膜の膜性能が均一的に悪化することが抑制される。従って、水処理システム１によれば、ＲＯ膜モジュールの洗浄や交換がシステム全体に及ぶことがなく、メンテナンス費用を低減することができる。

また、システム制御部（優先順位設定手段）１０１は、残留塩素濃度センサ５で測定された検出残留塩素濃度値が予め設定された許容残留塩素濃度値を超過する場合に、各膜分離装置において算出された水透過係数が予め設定された初期値よりも高く且つ算出された水透過係数の数値が大きなＲＯ膜モジュールを有する膜分離装置ほど優先順位が高くなるように設定する。

上述した水透過係数が初期値よりも高く且つ算出された水透過係数の数値が相対的に大きなＲＯ膜モジュールは、ＲＯ膜の酸化劣化が進行していると考えられる。そのため、供給水Ｗ１の検出残留塩素濃度値が許容残留塩素濃度値を超過する場合に、水透過係数の数値が大きなＲＯ膜モジュールの優先順位が高くなるように設定することにより、水処理システム１において、水透過係数の小さい（ＲＯ膜の酸化劣化があまり進行していない）ＲＯ膜モジュールの更なる劣化を極力抑制することができる。

また、システム制御部（優先順位設定手段）１０１は、濁度センサ４で測定された検出濁度値が予め設定された許容濁度値を超過する場合に、各膜分離装置について算出された水透過係数が予め設定された初期値よりも低く且つ算出された水透過係数の数値が小さなＲＯ膜モジュールを有する膜分離装置ほど優先順位が高くなるように設定する。

上述した水透過係数が初期値よりも低く且つ算出された水透過係数の数値が相対的に小さなＲＯ膜モジュールは、ＲＯ膜の閉塞が進行していると考えられる。そのため、供給水Ｗ１の検出濁度値が許容濁度値を超過する場合に、水透過係数の数値が小さなＲＯ膜モジュールの優先順位が高くなるように設定することにより、水処理システム１において、水透過係数の数値が大きい（ＲＯ膜の閉塞があまり進行していない）ＲＯ膜モジュールの更なる閉塞を極力抑制することができる。

また、ユニット制御部（運転制御手段）１０２は、膜分離装置を造水運転する間に、流量センサ１０の検出流量値が予め設定された目標流量値となるように、加圧ポンプ６を駆動するための駆動周波数を演算し、当該駆動周波数の演算地に対応する電流値信号をインバータ７に出力する流量フィードバック水量制御を実行する。そのため、水処理システム１は、膜分離装置を造水運転する間に、ＲＯ膜モジュールの透水性能変化に関わらず、安定した流量の透過水Ｗ２を需要先へ供給することができる。

また、ユニット制御部（運転制御手段）１０２は、膜分離装置が造水運転の間において、温度センサ８で検出された供給水Ｗ１の温度に基づいて、透過水Ｗ２の温度フィードフォワード回収率制御を実行する。そのため、膜分離装置の造水運転の間に、透過水Ｗ２の回収率を最大としつつ、ＲＯ膜モジュールにおけるシリカ系スケールの析出をより確実に抑制することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明した。しかし、本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、種々の形態で実施することができる。

例えば、本実施形態に係る水処理システム１は、４台の膜分離装置Ｕ１〜Ｕ４を備えている。これに限らず、水処理システム１の膜分離装置は、少なくとも２台あればよい。また、水処理システム１の膜分離装置を５台以上設けた構成としてもよい。

本実施形態に係る水処理システム１においては、処理水タンク２の貯水量を判定するための水位として、水位Ｈ，水位Ｄ３，水位Ｄ２，水位Ｄ１，水位Ｌの５段階が設定されている。これに限らず、膜分離装置の設置台数等に応じて、水位を４段階以下に設定してもよいし、６段階以上に設定してもよい。

本実施形態に係る水処理システム１においては、膜分離装置Ｕ１〜Ｕ４が、それぞれ一つのＲＯ膜モジュールＭ１を備えている。これに限らず、水処理システム１において、膜分離装置Ｕ１〜Ｕ４が、それぞれ複数のＲＯ膜モジュールを備える構成であってもよい。

本実施形態に係る水処理システム１においては、制御部１００が、システム制御部１０１とユニット制御部１０２とを備えている。これに限らず、膜分離装置毎にユニット制御部１０２を設け、制御部１００のシステム制御部１０１から各膜分離装置のユニット制御部１０２に、各種データや指示信号等を出力するように構成してもよい。

本実施形態に係る水処理システム１においては、需要箇所で消費される透過水Ｗ２の水量を、処理水タンク２に設けた水位センサ３により検出する。これに限らず、水処理システム１において、需要箇所で消費される透過水Ｗ２の水量を、配水ラインＬ６に設けた流量センサにより検出するように構成してもよい。

本実施形態に係る水処理システム１において、優先順位の初期設定値は、固定値として設定されている。これに限らず、優先順位の初期設定値を変動値としてもよい。例えば、水質正常時の優先順位を、「Ｕ１＞Ｕ２＞Ｕ３＞Ｕ４」、「Ｕ２＞Ｕ３＞Ｕ４＞Ｕ１」、「Ｕ３＞Ｕ４＞Ｕ１＞Ｕ２」、「Ｕ４＞Ｕ１＞Ｕ２＞Ｕ３」の順番でローテーションさせながら変更させてもよい。優先順位のローテーションは、予め設定されたローテーション実行時間が経過した時点で実施してもよいし、すべての膜分離装置においてフラッシング運転が終了する毎に実施してもよい。

優先順位の初期設定値を固定値とした場合、優先順位の高いＲＯ膜モジュールは、水質正常時において、必然的に造水運転の頻度が高くなる。そのため、優先順位の高いＲＯモジュールでは、水質が正常な場合でも相対的にＲＯ膜の酸化劣化や閉塞が進行しやすくなる。この結果、水質異常時に優先順位を水透過係数に基づいて変更したとしても、結果的に優先順位が変わらない可能性がある。この場合、膜性能の高いＲＯ膜モジュールの悪化が更に促進される。しかし、優先順位の初期設定値を変動値とし、定期的に変更させることにより、膜性能の高いＲＯ膜モジュールの悪化をより効果的に抑制することができる。

なお、優先順位の初期設定値を変動値とする場合に、上記のように、予めローテーションの順番を設定しておいてもよいし、ＲＯ膜の酸化劣化や閉塞が進行していないＲＯ膜モジュールの優先順位が常に高くなるように設定してもよい。

本実施形態に係る水処理システム１においては、速度形デジタルＰＩＤアルゴリズムにより、加圧ポンプ６の駆動周波数を演算する例について説明した。これに限らず、位置形デジタルＰＩＤアルゴリズムにより、加圧ポンプ６の駆動周波数を演算してもよい。

本実施形態に係る水処理システム１においては、温度フィードフォワード回収率制御において、供給水ラインＬ１を流通する供給水Ｗ１の温度を検出温度値Ｔとする例について説明した。これに限らず、透過水ラインＬ２を流通する透過水Ｗ２の温度を検出温度値Ｔとしてもよい。また、濃縮水ラインＬ３を流通する濃縮水Ｗ３の温度を検出温度値Ｔとしてもよい。更に、複数のラインにおいて水の温度を検出し、その平均値を検出温度値Ｔとしてもよい。

本実施形態に係る水処理システム１においては、回収率制御において、第１排水弁１１〜第３排水弁１３を選択的に開閉することにより、濃縮水Ｗ３の排水流量を段階的に調節する例について説明した。これに限らず、濃縮水排出ラインＬ４を分岐せずに１本とし、このラインに比例制御バルブを設けた構成としてもよい。この場合は、ユニット制御部（運転制御手段）１０２から電流値信号（例えば、４〜２０ｍＡ）を比例制御バルブに送信して弁開度を制御することにより、濃縮水Ｗ３の排水流量を調節することができる。

また、比例制御バルブを設けた構成において、濃縮水排出ラインＬ４に流量センサを設けた構成としてもよい。流量センサで検出された流量値を、ユニット制御部（運転制御手段）１０２にフィードバック値として入力する。これにより、濃縮水Ｗ３の実際排水流量をより正確に制御することができる。

１ 水処理システム
２ 処理水タンク
４ 濁度センサ（水質項目測定手段）
５ 残留塩素濃度センサ（水質項目測定手段）
６ 加圧ポンプ
７ インバータ
８ 温度センサ
９ 圧力センサ
１０流量センサ（流量検出手段）
１００ 制御部
１０１ システム制御部（水透過係数算出手段、優先順位設定手段）
１０２ ユニット制御部（運転制御手段）
Ｍ１ ＲＯ膜モジュール（逆浸透膜モジュール）
Ｕ１〜Ｕ４ 膜分離装置
Ｌ１ 供給水ライン
Ｌ２ 透過水ライン
Ｌ３ 濃縮水ライン
Ｌ４ 濃縮水排出ライン
Ｌ５ 濃縮水還流ライン
Ｌ６ 配水ライン
Ｗ１ 供給水
Ｗ２ 透過水
Ｗ３ 濃縮水
Ｗ４ 処理水

Claims (4)

1. 供給水から透過水を製造する逆浸透膜モジュールを備え、入力された運転指令信号に応答して透過水を送出する複数台の膜分離装置と、
   系内で測定された物理量に基づいて、前記膜分離装置毎に前記逆浸透膜モジュールの水透過係数を算出する水透過係数算出手段と、
   供給水の水質項目を測定する水質項目測定手段と、
   前記水質項目測定手段の測定水質が予め設定された許容水質を超過する場合に、前記膜分離装置毎に算出された前記水透過係数に基づいて、算出された前記水透過係数の値と予め設定された水透過係数の初期値との差分を透水性能変化の進行度とした場合に、前記逆浸透膜モジュールの透水性能変化の前記進行度を比較し、当該進行度が大きい前記逆浸透膜モジュールを有する膜分離装置ほど当該膜分離装置を運転する優先順位が高くなるように設定する優先順位設定手段と、
   需要箇所で消費される透過水の水量に応じて、前記優先順位設定手段で設定された優先順位に従って、優先して運転する前記膜分離装置へ運転指令信号を出力する運転制御手段と、
   を備える水処理システム。
2. 前記水質項目測定手段は、供給水の水質項目として、前記逆浸透膜モジュールの化学的劣化の原因物質に係る水質項目を測定する構成を備え、
   前記優先順位設定手段は、供給水の測定水質が予め設定された前記逆浸透膜モジュールの化学的劣化が抑制される許容水質を超過する場合に、算出された前記水透過係数が予め設定された初期値よりも高く且つ前記水透過係数の数値が大きな前記逆浸透膜モジュールを有する膜分離装置ほど優先順位が高くなるように設定する、
   請求項１に記載の水処理システム。
3. 前記水質項目測定手段は、供給水の水質項目として、前記逆浸透膜モジュールのファウリングの原因物質に係る水質項目を測定する構成を備え、
   前記優先順位設定手段は、供給水の測定水質が予め設定された前記逆浸透膜モジュールのファウリングが抑制される許容水質を超過する場合に、算出された前記水透過係数が予め設定された初期値よりも低く且つ前記水透過係数の数値が小さな前記逆浸透膜モジュールを有する前記膜分離装置ほど優先順位が高くなるように設定する、
   請求項１に記載の水処理システム。
4. 前記膜分離装置は、
   入力された駆動周波数に応じた回転速度で駆動され、供給水を吸入して前記逆浸透膜モジュールに向けて吐出する加圧ポンプと、
   入力された電流値信号に対応する駆動周波数を前記加圧ポンプに出力するインバータと、
   透過水の流量を検出し、当該流量に応じた検出流量値を出力する流量検出手段と、
   を備え、
   前記運転制御手段は、前記流量検出手段から出力された検出流量値が予め設定された目標流量となるように、前記加圧ポンプの駆動周波数を演算し、当該駆動周波数の演算値に対応する電流値信号を前記インバータに出力する、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の水処理システム。

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