CN101092259A - 膜过滤系统 - Google Patents

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Abstract

本发明是膜过滤系统(1)，通过具备将供给水中的杂质除去的过滤膜部(3)、将来自该过滤膜部(3)的浓缩水的一部分向系统外排水的排水管线(16)、使来自上述过滤膜部(3)的浓缩水的剩余部分向上述过滤膜部(3)的上游侧回流的浓缩水回流管线(17)、设在该浓缩水回流管线(17)中的浓缩水的回流流量调节部(28)、和对应于来自上述浓缩水回流管线(17)的浓缩水的排水流量或生产水流量来控制上述回流流量调节部(28)的控制部(30)，能够抑制向上述过滤膜部(3)供给供给水的给水泵(7)的无用的电力消耗，并且能够防止上述过滤膜部(3)的过滤膜的网眼堵塞。

Description

膜过滤系统
技术领域
本发明涉及具备将给水中的杂质除去的过滤膜部、使来自该过滤膜部的浓缩水的一部分向上述过滤膜部的上游侧回流、并将剩余部排水的膜过滤系统。
背景技术
作为用来进行向设备的供水的水处理系统，如JP05-220480A中公开那样，使用具有将包含在供给水中的杂质、例如溶存盐类过滤的过滤膜部的膜过滤系统。在该膜过滤系统中，来自给水泵的供给水向上述过滤膜部流入，将包含在供给水中的杂质过滤。并且，将从上述过滤膜部流出的透过水向上述设备供给。
从上述过滤膜部，除了透过水以外还流出浓缩水。在上述膜过滤系统中，有仅将浓缩水的一部分排水、使剩余部经由浓缩水回流管线向上述给水泵的上游侧回流的结构的交叉流动过滤方式的膜过滤系统。在该膜过滤系统中，在防止水中的悬浊物质、胶质及有机物等堆积或附着在膜面上的脏污的目的下，进行运转以在上述过滤膜的表面上确保既定的流速。因为该目的，设定上述给水泵的供给流量，以使来自上述过滤膜的浓缩水流量相对于透过水流量即生产水流量为一定以上。但是，如果浓缩水流量相对于生产水流量多到所需流量以上，则上述给水泵的供给流量也变多，消耗电力变大。考虑到这一点，设定浓缩水流量使其相对于生产水流量为既定的比例，以使得不会发生脏污、并且在上述给水泵中不会消耗无用的电力。
关于这一点，本申请人在JP2006-305499A中，提出为了防止上述过滤膜部的过滤膜的网眼堵塞并防止需要量以上的浓缩水的排水、基于向上述过滤膜部的供给水、来自上述过滤膜部的透过水及来自上述过滤膜部的浓缩水中的任一个的水温或向上述过滤膜部的供给水的水质、来调节浓缩水的排水流量的膜过滤系统的运转方法。但是，如果在浓缩水的排水流量增加时浓缩水的回流流量为原样，则将排水流量与回流流量合并后的流量、即浓缩水流量比设定值增加。因此，相对于生产水流量，浓缩水流量变多为所需流量以上，上述给水泵的供给流量变多为所需流量以上，所以消耗了无用的电力。另一方面，如果在浓缩水的排水流量减少时浓缩水的回流流量为原样，则浓缩水流量比设定值减少。因此，浓缩水流量相对于生产水流量变少，上述过滤膜的表面上的流速降低，有可能发生脏污造成的上述过滤膜的网眼堵塞。
此外，本申请人在JP2005-279459A中，提出了为了对应于供给水的温度变化而高效率地实现杂质的过滤及溶存气体的脱气、基于供给水的温度来调节来自上述过滤膜部的生产水流量的膜过滤系统的运转方法。但是，如果在生产水流量减少时浓缩水的回流流量为原样，则浓缩水流量相对于生产水流量变多为所需流量以上，上述给水泵的供给流量变多为所需流量以上而消耗无用的电力。另一方面，如果在生产水流量增加时浓缩水的回流流量为原样，则浓缩水流量相对于生产水流量变少，上述过滤膜的表面上的流速降低，有可能发生脏污造成的上述过滤膜的网眼堵塞。
发明内容
本发明要解决的课题是抑制将水向过滤膜部供给的给水泵的无用电力的消耗、并且防止上述过滤膜部的过滤膜的网眼堵塞。
用来解决上述的课题的第一技术方案的发明是一种膜过滤系统，其特征在于，具有：过滤膜部，将供给水中的杂质除去；排水管线，将来自该过滤膜部的浓缩水的一部分向系统外排水；浓缩水回流管线，使来自上述过滤膜部的浓缩水的剩余部分向上述过滤膜部的上游侧回流；浓缩水的回流流量调节部，设在该浓缩水回流管线中；控制部，对应于来自上述过滤膜部的浓缩水的排水流量来控制上述回流流量调节部。
第二技术方案的发明是一种膜过滤系统，其特征在于，具有：过滤膜部，将供给水中的杂质除去；排水管线，将来自该过滤膜部的浓缩水的一部分向系统外排水；浓缩水回流管线，使来自上述过滤膜部的浓缩水的剩余部分向上述过滤膜部的上游侧回流；浓缩水的回流流量调节部，设在该浓缩水回流管线中；控制部，对应于来自上述过滤膜部的生产水流量来控制上述回流流量调节部。
根据有关第一技术方案的发明，即使来自上述过滤膜部的浓缩水的排水流量增减，上述回流流量调节部也与其对应地调节浓缩水向上述过滤膜部的上游侧的回流流量。这样，能够将来自上述过滤膜部的浓缩水流量维持为设定值，能够维持浓缩水流量相对于生产水流量的比例。结果，能够防止在向上述过滤膜部供给水的给水泵中消耗无用的电力，并且能够维持上述过滤膜的表面上的流速而防止脏污造成的上述过滤膜的网眼堵塞。
根据有关第二技术方案的发明，即使来自上述过滤膜部的处理水的流量增减，上述回流流量调节部也与其对应地调节浓缩水向上述过滤膜部的上游侧的回流流量。这样，能够维持浓缩水流量相对于生产水流量的比例。结果，能够防止在向上述过滤膜部供给水的给水泵中消耗无用的电力，并且能够维持上述过滤膜的表面上的流速而防止脏污造成的上述过滤膜的网眼堵塞。
附图说明
图1是表示有关本发明的膜过滤系统的第一实施方式的结构的概略说明图。
图2是有关给水泵的控制的说明图。
图3是图1所示的生产水箱的放大图。
图4是表示控制部的一处理的流程图。
图5是有关后备控制中的给水泵的控制的说明图。
图6是表示后备控制中的控制部的一处理的流程图。
图7是表示有关本发明的膜过滤系统的第二实施方式的结构的概略说明图。
具体实施方式
接着，基于附图对本发明的实施方式详细地说明。
(第一实施方式)
首先，对本发明的第一实施方式进行说明。在图1中，膜过滤系统1进行从储存有来自自来水、工业用水、地下水等的水源的原水的原水箱(图示省略)供给的原水的水处理，将该水作为供给水向锅炉等的设备(图示省略)供给。该膜过滤系统1从上游侧开始依次具备向上述设备供给水的水供给管线2、与该水供给管线2连接的过滤膜部3及脱气膜部4。并且，通过这些过滤膜部3及脱气膜部4的生产水被储存在与上述水供给管线2连接的生产水箱5中。
在上述水供给管线2中，在上述过滤膜部3的上游侧设有第一阀6及给水泵7。上述第一阀6及上述给水泵7从上游侧开始按照上述第一阀6、上述给水泵7的顺序设置。并且，在上述第一阀6及上述给水泵7之间的上述水供给管线2中，设有水质传感器8。此外，在上述给水泵7及上述过滤膜部3之间的上述水供给管线2中设有压力传感器9。
上述第一阀6是减压阀，将连接后述的透过水回流管线13的部分中的上述水供给管线2的水压调节为一定压力以下。
上述水质传感器8构成为，检测上述过滤膜部3的上游侧的供给水的水质，将水质检测信号向后述的控制部30输出。作为上述水质传感器8，使用例如测量供给水的电传导度的电传导度传感器、测量包含在供给水中的硬度成分的浓度的硬度传感器、测量包含在供给水中的硅石的浓度的硅石传感器、测量包含在供给水中的悬浊物质的浓度的浊度传感器等。
上述压力传感器9构成为，检测上述过滤膜部3的上游侧的供给水的压力，将压力检测信号向上述控制部30输出。这里，与上述压力传感器9一起、也可以为了还检测来自上述过滤膜部3的浓缩水的压力而在后述的浓缩水管线15中设置压力传感器(图示省略)。并且，基于这些各压力传感器的检测值，上述控制部30求出平均压力[(上述过滤膜部3的上游侧的供给水的压力+浓缩水的压力)/2]，在后述的后备控制中使用该值。此外，除了上述压力传感器9及设在上述浓缩水管线15中的上述压力传感器以外，也可以为了检测来自上述过滤膜部3的透过水的压力而在上述过滤膜部3的下游侧的上述水供给管线2中设置压力传感器(图示省略)。并且，上述控制部30从上述平均压力减去透过水的压力，求出上述过滤膜部3的过滤膜的有效压力[{(上述过滤膜部3的上游侧的供给水的压力+浓缩水的压力)/2}-透过水的压力]，在后述的后备控制中使用该值。进而，与上述压力传感器9一起、也可以为了还检测来自上述过滤膜部3的透过水的压力而在上述过滤膜部3的下游侧的上述水供给管线2中设置压力传感器(图示省略)。并且，上述控制部30从上述过滤膜部3的上游侧的供给水的压力减去透过水的压力，求出上述过滤膜的有效压力[上述过滤膜部3的上游侧的供给水的压力-透过水的压力]，在后述的后备控制中使用该值。
在上述过滤膜部3及脱气膜部4之间的水供给管线2中，设有第二阀10。并且，在第二阀10及上述过滤膜部3之间的上述水供给管线2中，从上游侧开始依次设有第一流量传感器11及温度传感器12。
上述第二阀10是电磁阀或电动阀。该第二阀10受上述控制部30控制。
上述第一流量传感器11构成为，检测来自上述过滤膜部3的透过水的流量、即生产水流量，将流量检测信号向上述控制部30输出。并且，来自上述第一流量传感器11的流量检测信号在后述的向变换器31的指令信号的生成中使用。
上述温度传感器12构成为，检测上述过滤膜部3的下游侧的供给水的温度，将温度检测信号向上述控制部30输出。这里，上述温度传感器12虽然没有图示，但设置在上述过滤膜部3的上游侧及上述浓缩水管线15的哪一个中都可以。在该实施方式中，上述温度传感器12具有在上述第一流量传感器11中有异常时、代替该第一流量传感器11而进行后备应对的重要的作用(详细在后面叙述)。
上述过滤膜部3及上述第二阀10之间的上述水供给管线2、和上述第一阀6及上述过滤膜部3之间的上述水供给管线2通过透过水回流管线13连接。在该实施方式中，上述透过水回流管线13连接到在上述温度传感器12及上述第二阀10之间的上述水供给管线2、和在上述水质传感器8及上述给水泵7之间的上述水供给管线2。在上述透过水回流管线13中设有第三阀14。在该实施方式中，作为上述第三阀14而使用溢流阀。
上述过滤膜部3具备反浸透膜。该反浸透膜是具有2nm以下的细孔径的聚酰胺类、聚酯类等的合成高分子膜，是能够从水溶液除去溶存盐类的分离膜。上述反浸透膜通常作为膜元件构成。在该膜元件的形态中，有螺旋型元件、中空线型元件、平板型元件等。在上述设备是锅炉的情况下，上述反浸透膜作为将对传热管的腐蚀促进成分(例如硫酸离子及氯化物离子等)除去的分离膜发挥功能。此外，上述反浸透膜为了使锅炉水的pH上升、抑制上述传热管的腐蚀而将生成氢氧化物的碱性成分(例如碳酸氢盐及碳酸盐等)除去。
盐除去率为约70％以下的反浸透膜也称作纳米过滤膜。该纳米过滤膜作为将对上述传热管的腐蚀促进成分(例如硫酸离子及氯化物离子等)除去的分离膜发挥功能。另一方面，对上述传热管的腐蚀抑制成分(例如硅石等)的大部分通过上述纳米过滤膜透过。
来自上述给水泵7的供给水向上述过滤膜部3流入。向上述过滤膜部3内流入的供给水被上述反浸透膜过滤，作为透过水而从上述过滤膜部3向上述水供给管线2流出。
此外，从上述过滤膜部3除了透过水以外还流出浓缩水。该浓缩水向与上述过滤膜部3连接的浓缩水管线15流出。
上述浓缩水管线15分支为排水管线16和浓缩水回流管线17。并且，上述浓缩水回流管线17与上述给水泵7的上游侧(在该实施方式中是上述水质传感器8及上述给水泵7之间)的上述水供给管线2连接。从上述过滤膜部3流出的浓缩水的一部分被从上述排水管线16向系统外排出，剩余部分经由上述浓缩水回流管线17向上述给水泵7的上游侧回流。
上述排水管线16分支为第一排水管线18、第二排水管线19及第三排水管线20。并且，在这些各排水管线18、19、20中，分别设有第一排水阀21、第二排水阀22、及第三排水阀23。此外，在上述各排水管线18、19、20中，在上述各排水阀21、22、23的下游侧，分别设有第一定流量阀24、第二定流量阀25及第三定流量阀26。
上述各定流量阀24、25、26设定为分别不同的流量值。即，将来自上述各排水管线18、19、20的排水流量分别设定为不同的量。因而，通过操作装置操作部(图示省略)而设定上述各排水阀21、22、23的开闭状态，能够分阶段地、容易地调节浓缩水向系统外的排水流量。
在上述浓缩水回流管线17中设有第二流量传感器27。进而，在该第二流量传感器27的下游侧的上述浓缩水回流管线17中，作为回流流量调节部而设有比例控制阀28。
上述脱气膜部4包括具有多个气体分离膜的气体分离膜模块(图示省略)、和将供给水中的溶存气体具体而言将溶存氧通过上述气体分离膜模块真空吸引的水封式真空泵(图示省略)。
来自上述脱气膜部4的生产水被储存在上述生产水箱5内，从该生产水箱5向锅炉等的上述设备供给。在上述生产水箱5中设有水位传感器29。并且，根据由该水位传感器29检测到的水位，进行上述生产水箱5内的水位控制(详细在后面叙述)。
上述给水泵7、上述第二阀10、上述第三阀14、上述各排水阀21、22、23以及上述比例控制阀28受控制部30控制。由此，进行上述膜过滤系统1的各种控制。
此外，如图2所示，上述控制部30如果接受到来自上述第一流量传感器11的流量检测信号，则将其作为流量信号向变换器31输出。并且，根据从接受到流量信号的上述变换器31输出的运转频率控制上述给水泵7的旋转速度，以使生产水流量一定(定流量控制，详细在后面叙述)。
接着，对上述膜过滤系统1的运转方法进行说明。在上述膜过滤系统1中，基于上述生产水箱5的水位，上述控制部30开始给水泵7的运转或停止其运转。具体而言，如图3所示，如果上述生产水箱5的水位处于L水位，则上述控制部30开始上述给水泵7的运转。由此，将供给水向上述过滤膜部3供给，首先通过上述反浸透膜(图示省略)将供给水过滤而将腐蚀促进成分除去。接着，从上述过滤膜部3流出除去了腐蚀促进成分的透过水、和包含有腐蚀促进成分的浓缩水。
来自上述过滤膜部3的透过水由上述脱气膜部4脱气，作为向上述设备(图示省略)的供给水储存到上述生产水箱5内。另一方面，来自上述过滤膜部3的浓缩水的一部分被从上述排水管线16排水，剩余部分经由上述浓缩水回流管线17向上述过滤膜部3的上游侧回流。
在上述给水泵7的运转时，上述控制部30基于上述第一流量传感器11的检测值进行定流量控制。对该定流量控制进行说明。该控制是利用上述变换器31的PID控制功能(P控制：比例控制，I控制：积分控制，D控制：微分控制)、控制变换器频率以使透过水流量即生产水流量成为目标值的功能。上述反浸透膜因水温变动而水的粘性及膜特性变化，所以生产水流量较大地变化。具体而言，水温越低，生产水流量越是降低(约2.5％/1℃)。因此，如果在冬季等水温降低到10℃，则生产水流量与在基准温度(例如25℃)下设定的额定生产水流量、即目标生产水流量相比为60％左右。生产水流量与操作压力大致是比例关系，通过对应于由水温导致的生产水流量的降低量而相应地提高压力，能够得到目标生产水流量。
可以考虑预先将运转压力设定得较高以便在低温时能够得到目标生产水流量、在透过水流过一侧设置定流量阀来确保一定流量的方法。但是，该方法除了冬季以外会成为过量的运转，所以在能量上损失变得非常大。所以，上述膜过滤系统1通过由PID控制改变频率以实现设定的目标生产水流量，始终进行理想的运转，来实现节能。
对PID控制进行说明。如图2所示，控制部30接受到来自上述第一流量传感器11的流量检测信号，将流量信号(例如4～20mA的电流值或1～5V的电压值)向上述变换器31输出。上述变换器31以该流量信号为反馈值，与目标值进行比较，如果在其之间有偏差，则进行动作以使偏差为零(通常控制)。
在通常控制时，上述控制部30每既定时间计算通过上述过滤膜部3的透过水的透过流束并存储该值。该透过流束是在基准温度(例如25℃)下、每单位时间及单位压力下通过上述过滤膜部3的生产水流量。该透过流束通过生产水流量/(原水压力×温度修正系数)计算。这里，生产水流量是上述第一流量传感器11的检测值。原水压力是上述给水泵7的上游侧中的供给水的压力。为了检测该原水压力，在上述给水泵7的上游侧的上述水供给管线2中设有压力传感器(图示省略)。进而，温度修正系数是根据上述温度传感器12的检测值与既定的系数计算出的值。
为了始终进行理想的运转，上述控制部30需要进行如下的控制。在图4中，上述控制部30一边进行上述通常控制(步骤S1)，一边监视上述第一流量传感器11的异常有无(步骤S2)。在该监视中，上述控制部30根据来自上述第一流量传感器11的信号有无，判断上述第一流量传感器11的异常的有无。在有来自上述第一流量传感器11的信号时，上述控制部30判断为没有断线等的异常(在步骤S2中为否)，继续通常控制。另一方面，在来自上述第一流量传感器11的信号中断时，上述控制部30判断为有断线等的异常(步骤S2中为是)，向步骤S3的处理转移。在上述步骤S3的处理中，进行上述第一流量传感器11的故障等的异常时的后备控制。
这里，在上述步骤S2中，在上述控制部30判断为有断线等的异常时，上述控制部30也可以经由通报机构(图示省略)通报产生异常这一消息。通过这样通报产生异常的消息，能够加快复原的作业。
对上述步骤S3的后备控制的一例，参照图5及图6具体地说明。
在上述步骤S3的后备控制中，如果来自上述温度传感器12的温度检测信号被输入到上述控制部30中，则该控制部30处理上述温度检测信号，向上述变换器31进行指令信号的输出。上述变换器31基于该指令信号控制上述给水泵7。
参照图6具体地说明上述控制部30对上述温度检测信号的处理。上述控制部30首先基于在通常运转时计算并存储的透过流束的平均值即平均透过流束、和该后备控制时的上述温度传感器12的检测值，计算上述给水泵7的运转压力(以下称作“泵运转压力”)(步骤S10)。接着，上述控制部30基于该泵运转压力计算上述给水泵7的运转频率(以下称作“泵运转频率”)(步骤S11)，再基于该泵运转频率计算电流值(步骤S12)。接着，上述控制部30将对应于该泵运转频率的电流值作为指令信号向上述变换器31输出(步骤S13)。由此，运转上述给水泵7以实现目标生产水流量。
上述步骤S10中的上述泵运转压力具体而言通过{目标生产水流量/(平均透过流束×温度修正系数)}-原水压力来计算。这里，温度修正系数是由该后备控制时的上述温度传感器12的检测值与既定的系数计算出的值。原水压力是该后备控制时的设在上述给水泵7的上游侧的上述水供给管线2中的上述压力传感器(图示省略)的检测值。
由上述的目标生产水流量/(平均透过流束×温度修正系数)计算出上述过滤膜部3的上述反浸透膜的有效压力。如上所述，上述过滤膜部3的有效压力可以由上述压力传感器9、检测来自上述过滤膜部3的浓缩水的压力的上述压力传感器(图示省略)以及检测来自上述过滤膜部3的透过水的压力的上述压力传感器(图示省略)的各检测值来计算。此外，上述反浸透膜的有效压力也可以基于上述压力传感器9及检测来自上述过滤膜部3的透过水的压力的上述压力传感器来计算。因而，在计算上述泵运转压力的式子中，也可以使用由上述各压力传感器的检测值计算出的上述反浸透膜的有效压力，来代替目标生产水流量/(平均透过流束×温度修正系数)。
对上述步骤S11中的上述泵运转频率的计算具体地说明。该泵运转频率如果设在上述步骤S10中计算出的上述泵运转压力为P，则通过A×P2+B×P+C计算。这里，A、B、C是既定的系数。
对上述步骤S12中的上述电流值的计算具体地说明。该电流值如果设在上述步骤S11中计算出的上述泵运转频率为F，则通过(F/X)×Y+Z计算。这里，X、Y、Z是既定的系数。
以上，对后备控制的一例进行了说明，但在该实施方式的膜过滤系统1中，并不限于上述那样的后备控制。例如，上述控制部30也可以基于上述温度传感器12的检测值(或者基于来自上述温度传感器12的检测值和上述压力传感器9的检测值)、将预先设定的例如对应于温度的电流值(或者对应于温度及压力的电流值)作为指令信号向上述变换器31输出。
这里，在设定对应于温度及压力的电流值时，也可以使用上述压力传感器9的检测值及检测来自上述过滤膜部3的浓缩水的压力的上述压力传感器的检测值的平均值，来代替上述压力传感器9的检测值。
根据本申请人的研究结果可知，在使用特定的上述反浸透膜的情况下，处理水流量相对于水温的的修正系数为约2.5％/1℃。因此，如果将例如25℃的泵运转压力设定为基准的运转压力，则如果水温降低到15℃则生产水流量降低约25％。在此情况下，为了确保一定流量，只要进一步提高上述泵运转压力就可以。即，只要单纯地施加1/0.75＝1.33倍的压力就可以，预先设定上述电流值以实现这样的泵运转压力。
这样，上述膜过滤系统1使用上述变换器31的PID控制功能控制变换器频率，以使生产水流量成为目标值，所以能够有利于节能运转。
这里，该实施方式的上述膜过滤系统1在通常时进行使用上述变换器31的PID控制功能的定流量控制，作为后备控制而进行使用上述温度传感器12及/或上述压力传感器9的定流量控制，但并不限于此。也可以是，在通常时，上述膜过滤系统1进行使用上述温度传感器12及/或上述压力传感器9的定流量控制，作为后备控制而进行使用上述变换器31的PID控制功能的定流量控制。在此情况下，上述控制部30监视上述温度传感器12及/或上述压力传感器9有无异常。在上述温度传感器12或上述压力传感器9中有异常时，作为后备控制，基于来自上述第一流量传感器11的流量检测信号，进行使用上述变换器31的PID控制功能的定流量控制。
来自上述过滤膜部3的浓缩水流量设定为相对于生产水流量为既定比例的量，以使得在上述反浸透膜的表面附近不发生脏污、另外并且在上述给水泵7中不消耗无用的电力。
上述控制部30开闭控制上述各排水阀21、22、23，调节浓缩水的排水流量。上述控制部30为了防止例如上述反浸透膜的网眼堵塞、并且防止需要量以上的浓缩水的排水，基于上述温度传感器12的检测值、即来自上述过滤膜部3的供给水的水温，进行浓缩水的排水流量的调节。具体而言，上述控制部30在上述温度传感器12的检测值变化时，在不发生该水温的供给水中各种杂质(例如碳酸钙及硅石等)的溶解度以上的浓缩的范围内增减浓缩水的排水流量。
这里，上述控制部30也可以基于向上述过滤膜部3的供给水及来自上述过滤膜部3的浓缩水的任一个的水温来调节浓缩水的排水流量。
此外，上述控制部30也可以基于上述水质传感器8的检测值，进行浓缩水的排水流量的调节。具体而言，在上述水质传感器8检测到例如硬度成分、硅石、悬浊物质等的浓度的增加时，上述控制部30增加浓缩水的排水流量，以便不会发生上述反浸透膜的网眼堵塞。反之，在上述水质传感器8检测到例如硬度成分、硅石、悬浊物质等的浓度的减少时，由于不易发生上述反浸透膜的网眼堵塞，所以上述控制部30减少浓缩水的排水流量。
上述控制部30控制上述比例控制阀28以成为对应于浓缩水的排水流量而设定的回流流量。具体而言，上述控制部30在增加浓缩水的排水流量时减小上述比例控制阀28的开度，减少回流流量以将浓缩水流量维持为设定值。另一方面，上述控制部30在减少浓缩水的排水流量时，增大上述比例控制阀28的开度，增加回流流量以将浓缩水流量维持为设定值。
这里，在供给水的水温变化时，上述控制部改变上述给水泵7的供给流量以使生产水流量成为一定，所以对应于浓缩水的排水流量而设定的回流流量变化。所以，上述控制部30基于上述第二流量传感器27的检测值调节上述比例控制阀28的开度，以使对应于浓缩水的排水流量而设定的回流流量一定。
这样，根据上述膜过滤系统1，在浓缩水的排水流量增加时，上述比例控制阀28的开度变小，回流流量减少。由此，能够将浓缩水流量维持为设定值，能够维持浓缩水流量相对于生产水流量的比例，所以能够防止在上述给水泵7中消耗无用的电力。此外，在浓缩水的排水流量减少时，上述比例控制阀28的开度变大，回流流量增加。由此，能够将浓缩水流量维持为设定值，能够维持浓缩水流量相对于生产水流量的比例，所以能够维持上述反浸透膜的表面上的流速，能够防止因脏污造成的上述反浸透膜的网眼堵塞。
在上述膜过滤系统1中，如果生产水箱5的水位成为H水位，则上述控制部30停止上述给水泵7的运转。在上述给水泵7停止了运转时，为了防止脏污或结垢的现象造成的上述反浸透膜的网眼堵塞，每既定间隔进行通过上述排水管线16将由上述膜过滤部3产生的浓缩水排水的喷水运转。此时，为了实现喷水时间的缩短化及其带来的浓缩水的排水流量的减量化，上述控制部30使上述第二阀10成为闭状态。
如果上述第二阀10成为闭状态，则与连接着上述透过水回流管线13的一端侧的上述过滤膜部3及上述第二阀10之间的上述水供给管线2的水压相比，连接着上述透过水回流管线13的另一端侧的上述第一阀6及上述给水泵7之间的上述水供给管线2的水压为较低的状态。于是，利用压力差，作为溢流阀的上述第三阀14成为开状态，来自上述过滤膜部3的透过水在上述透过水回流管线13中流动，向上述第一阀6及上述给水泵7之间的上述水供给管线2回流。由此，从透过侧施加在上述反浸透膜上的背压被降低，所以能够防止上述反浸透膜的损坏。
作为溢流阀的上述第三阀14的开阀压力及开度(流量)设定为能通过上述透过水回流管线13使来自上述过滤膜部3的透过水向上述过滤膜部3的上游侧回流、能够降低从透过侧施加在上述反浸透膜上的背压那样的开阀压力及开度。这里，也可以对应于水温进行上述第三阀14的开阀压力及开度的设定，以便能够降低施加在上述反浸透膜上的背压。例如，水温越高，水越容易透过上述反浸透膜，对上述反浸透膜施加的背压越高。因此，水温越高，为了使透过水容易回流而将上述第三阀14的开阀压力设定得越低，并且将上述第三阀1 4的开度设定得越大以使流量增加。
根据需要，在上述透过水回流管线13中，也可以在上述第三阀14的下游侧设置节流孔(图示省略)。
上述第一阀6及上述给水泵7之间的水压由上述第一阀6始终减压为恒定的水压，所以即使供给水压变动，来自上述透过水回流管线13的透过水的回流流量也始终为恒定的流量。由此，能够稳定地实现从透过侧施加在上述反浸透膜上的背压的降低。
除了如上述那样进行浓缩水的喷水运转以外，在上述第二阀10因故障等而成为闭状态时，在上述反浸透膜上也从透过侧作用有背压，上述反浸透膜有可能损坏。此外，在上述脱气膜部4及上述生产水箱5之间的上述水供给管线2中，设有在向上述生产水箱5的给水时为开状态、在给水停止时为闭状态的手动开闭阀(图示省略)，在给水时忘记打开上述手动开闭阀等而为闭状态时，也有可能从透过侧施加背压使上述反浸透膜损坏。在这样的情况下，根据上述膜过滤系统1，通过使来自上述过滤膜部3的透过水通过上述透过水回流管线13回流，也能够降低从透过侧对上述反浸透膜施加的背压。因此，能够防止上述反浸透膜的损坏。
在该实施方式中，上述第三阀14是溢流阀，但并不限于此，也可以是例如止回阀、电磁阀、电动阀等。对上述第三阀14是电磁阀、电动阀时的开闭控制进行说明。上述控制部30在上述第二阀10处于开状态、没有进行浓缩水的喷水时，使上述第三阀14为闭状态。另一方面，上述控制部30在使上述第二阀10为闭状态而进行浓缩水的喷水时，使上述第三阀14为开状态，使来自上述过滤膜部3的透过水通过上述透过水回流管线13向上述给水泵7的上游侧回流。这里，为了检测对上述反浸透膜施加的背压，也可以在例如上述过滤膜部3及上述第二阀10之间的上述水供给管线2中设置压力传感器(图示省略)。在此情况下，在检测到一定以上的压力时，上述控制部30使上述第三阀14成为开状态。由此，能够更可靠地防止上述反浸透膜的损坏。
在上述膜过滤系统1中，在运转停止时，即如果使上述给水泵7的运转停止，则来自供给侧的供给水压力不再向上述反浸透膜施加。因此，在上述反浸透膜附近发生浸透现象，透过侧的杂质浓度变高。同时，供给侧的杂质浓度变低。在此状态下，如果开始上述给水泵7的运转，则透过侧的杂质浓度变高，所以在运转开始后杂质浓度比通常高的水马上作为生产水被储存到上述生产水箱5内。接着，然后供给侧的杂质浓度变低，所以杂质浓度比通常低的水作为生产水被储存到上述生产水箱5内。结果，在上述生产水箱5内，首先储存腐蚀促进成分浓度比通常浓度高的生产水，然后储存腐蚀抑制成分浓度与碱性成分浓度比通常浓度低的生产水。如果这样的生产水被供给到作为上述设备的锅炉中，则容易发生上述传热管的腐蚀。所以，在上述膜过滤系统1中，为了防止杂质浓度比通常高的水作为生产水被储存到上述生产水箱5内，在开始上述给水泵7的运转之前进行透过水的回流运转。此外，在上述膜过滤系统1中，在上述给水泵7的运转开始时，为了防止杂质浓度比通常低的水作为生产水被储存到上述生产水箱5内，在开始上述给水泵7的运转之后进行水质恢复运转。以下对上述回流运转及上述水质恢复运转进行说明。
在上述膜过滤系统1中，在停止向上述生产水箱5的水供给时，如果通过上述水位传感器29检测到上述生产水箱5内的水位下降到上述水位L0(参照图3)的情况，则开始上述回流运转。该回流运转是使上述第二阀10及上述各排水阀21、22、23为闭状态、使来自上述过滤膜部3的透过水经由上述透过水回流管线13向上述过滤膜部3的上游侧回流的运转。在该实施例中，上述控制部30使上述第二阀10成为闭状态，进行使上述给水泵7动作的运转。由此，上述第三阀14的上游侧的水压成为其开阀压力以上，第三阀14成为开状态。来自上述过滤膜部3的透过水在上述透过水回流管线13中流动，向上述给水泵7及上述第一阀6之间的上述水供给管线2回流。
如果来自上述过滤膜部3的透过水向上述过滤膜部3的上游侧回流，则在上述过滤膜部3中，供给侧的水压变得比透过侧高，供给水从供给侧向透过侧流动。并且，利用反浸透现象，通过上述反浸透膜将腐蚀促进成分除去，所以能够防止开始向上述生产水箱5的水供给时的透过水的水质恶化。
这里，上述第一阀6及上述给水泵7之间的水压由于被上述第一阀6始终减压为恒定的水压，所以即使原水的供给水压变动，来自上述透过水回流管线13的透过水的回流流量也始终为恒定的流量。
在进行上述回流运转时，上述控制部30也可以使上述各排水阀21、22、23成为闭状态，此外，上述控制部30也可以使上述各排水阀21、22、23的任一个成为开状态。如果上述控制部30使上述各排水阀21、22、23成为闭状态，则能够实现节水。另一方面，如果上述控制部30使上述各排水阀21、22、23的任一个成为开状态，则来自上述过滤膜部3的浓缩水的杂质浓度下降，透过水的水质变得良好。
在进行上述回流运转时，如果上述生产水箱5内的水位成为上述水位L，则上述控制部30使上述第二阀10成为开状态并且开始上述给水泵7的运转，开始向上述生产水箱5的水供给。此时，比上述第三阀14靠上游侧的水压变得比其开阀压力低，上述第三阀14成为闭状态，上述回流运转结束。
上述回流运转的运转时间的长度设定为能够将供给水中的腐蚀促进成分充分地除去、能够减轻透过水的水质恶化的长度。并且，设定开始上述回流运转的水位L0，以便能够确保这样的运转时间。
具体而言，上述回流运转的运转时间的长度基于上述水质传感器8的检测值而设定(也可以将上述水质传感器8设置在上述过滤膜部3的下游侧的上述水供给管线2或上述浓缩水管线15中而使用其检测值)，以便能够充分地除去供给水中的腐蚀促进成分而减轻透过水的水质恶化。即，由于原来的水质(这里是杂质浓度)因地域及季节等而不同，所以如果上述水质传感器8的检测值较高，则将上述水位L0设定得更高，加长上述回流运转的运转时间，充分地除去供给水中的腐蚀促进成分。另一方面，如果上述水质传感器8的检测值较低，则上述反浸透膜附近的透过侧的杂质浓度较低，所以与其对应而将上述水位L0设定得更低，缩短上述回流运转的运转时间。
此外，上述回流运转的运转时间的长度也可以根据停止供给水向上述过滤膜部3供给的时间而设定，以便充分地除去供给水中的腐蚀促进成分而防止透过水的水质恶化。即，停止向上述过滤膜部3的供给水的供给的时间越长，上述浸透膜附近的透过侧的杂质浓度越高。因而，如果停止供给水向上述过滤膜部3供给的时间较长，则将上述水位L0设定得更高，加长上述回流运转的运转时间，充分除去供给水中的腐蚀促进成分。另一方面，如果停止供给水向上述过滤膜部3供给的时间较短，则上述浸透膜附近的透过侧的杂质浓度较低，所以与其对应而将上述水位L0设定得更低，缩短上述回流运转的运转时间。
即，上述回流运转的运转时间设定为上述生产水箱5内的水位从水位L0达到上述水位L的时间。
进而，上述回流运转的运转时间的长度也可以根据上述水质传感器8的检测值与停止供给水向上述过滤膜部3供给的时间的长度来设定，以便能够充分除去供给水中的腐蚀促进成分，防止透过水的水质恶化。
这里，在开始上述回流运转后上述设备停止等、根据上述设备的工作状况，有时上述生产水箱5内的水位从上述水位L0达到上述水位L的时间比预想的时间长。在此情况下，即使如上述那样经过了设定为能够充分除去供给水中的腐蚀促进成分而防止透过水的水质恶化的运转时间，上述生产水箱5内的水位也不会达到水位L。因而，在上述生产水箱5内的水位达到上述水位L之前，也可以在开始上述回流运转到经过设定的运转时间时，上述控制部30使上述第二阀10成为开状态，开始向上述生产水箱5的水供给，而结束上述回流运转。
如果结束上述回流运转，开始向上述生产水箱5的水供给，则开始上述水质恢复运转。该水质恢复运转是从开始到既定时间、使来自上述过滤膜部3的浓缩水的排水流量比通常时少、使水回收率比通常时高的运转。由此，促进了向上述过滤膜部3供给的供给水的浓缩，杂质浓度变高。结果，透过水的腐蚀抑制成分浓度变高，并且透过上述反浸透膜的碱性成分的量也增加，其浓度变高，透过水的水质恢复。
上述水质恢复运转的浓缩水的排水流量及运转时间的长度设定为使向上述过滤膜部3供给的供给水在不过度浓缩的范围内浓缩、能够使透过水的水质恢复到既定的水质的流量及长度。
具体而言，上述水质恢复运转中的浓缩水的排水流量及运转时间的长度基于上述温度传感器12的检测值来设定(也可以使用设在上述过滤膜部3的上游侧的上述水供给管线2或上述浓缩水管线15的任一个中的温度传感器12的检测值)，以使向上述过滤膜部3供给的供给水在不过度浓缩的范围内浓缩、能够使透过水的水质恢复到既定的水质。即，作为腐蚀抑制成分的硅石的溶解度在水温越高时越高、在水温越低时越低，所以如果上述温度传感器12的检测值较高，则使上述水质恢复运转中的浓缩水的排水流量的减少量变多，使水回收率变得更高。另一方面，如果上述温度传感器12的检测值较低，则使上述水质恢复运转中的浓缩水的排水流量的减少量变少，使水回收率变得比高温时低。此外，如果上述温度传感器12的检测值较高，则缩短上述水质恢复运转的运转时间，另一方面，如果上述温度传感器12的检测值较低，则加长上述水质恢复运转的运转时间。
此外，上述水质恢复运转中的浓缩水的排水流量及运转时间的长度也可以基于上述水质传感器8的检测值来设定(也可以将上述水质传感器8设在上述过滤膜部3的下游侧的上述水供给管线2或上述浓缩水管线15中而使用其检测值)，以使向上述过滤膜部3供给的供给水在不过度浓缩的范围内浓缩、能够使透过水的水质恢复到既定的水质。即，原水的水质因地域及季节而不同，所以如果上述水质传感器8的检测值变低，则增多上述水质恢复运转的浓缩水的排水流量的减少量，进一步提高水回收率。另一方面，如果上述水质传感器8的检测值变高，则减少上述水质恢复运转的浓缩水的排水流量的减少量，使水回收率变得比检测值较低时低。此外，如果水质传感器8的检测值变高，则缩短上述水质恢复运转的运转时间，另一方面，如果上述水质传感器8的检测值变低，则加长上述水质恢复运转的运转时间。
此外，上述水质恢复运转的浓缩水的排水流量及运转时间的长度也可以基于停止供给水向上述过滤膜部3供给的时间来设定，以使向上述过滤膜部3供给的供给水在不过度浓缩的范围内浓缩、能够使透过水的水质恢复到既定的水质。即，停止供给水向上述过滤膜部3供给的时间越长，在上述反浸透膜附近供给侧的杂质浓度越低。因而，如果停止供给水向上述过滤膜部3供给的时间较长，则增多上述水质恢复运转的浓缩水的排水流量的减少量，进一步提高水回收率。另一方面，如果停止向上述过滤膜部3的供给水的供给的时间较短，则减少上述水质恢复运转的浓缩水的排水流量的减少量，使水回收率变得比停止时间较长时低。此外，如果停止向上述过滤膜部3的给水的时间较长，则增长上述水质恢复运转的运转时间，另一方面，如果停止向上述过滤膜部3的给水的时间较短，则缩短上述水质恢复运转的运转时间。
进而，上述水质恢复运转的浓缩水的排水流量及运转时间的长度也可以基于上述温度传感器12的检测值、上述水质传感器8的检测值、和停止向上述过滤膜部3的供给水的供给的时间中的任意两个以上值来设定，以使向上述过滤膜部3供给的供给水在不过度浓缩的范围内浓缩、能够使透过水的水质恢复到既定的水质。
如果如以上那样设定浓缩水的排水量，则上述控制部30使上述各排水阀21、22、23开闭以实现设定的排水量。
(第二实施方式)
接着，基于图7说明本发明的第二实施方式。在图7中，对于与图1所示的上述第一实施方式的膜过滤系统1相同的结构赋予相同的标号而省略其详细的说明。
在图7所示的膜过滤系统40中，上述浓缩水回流管线17分支为第一浓缩水回流管线41、第二浓缩水回流管线42及第三浓缩水回流管线43，在这些各浓缩水回流管线41、42、43中，作为回流流量调节部而分别设有第四阀44、第五阀45及第六阀46。进而，在上述各浓缩水回流管线41、42、43中，在上述各阀44、45、46的下游侧，分别设有第四定流量阀47、第五定流量阀48及第六定流量阀49。
上述各阀44、45、46受上述控制部30控制。并且，上述控制部30根据来自上述过滤膜部3的生产水流量来控制上述各阀44、45、46。由此来调节浓缩水的回流流量。
对上述膜过滤系统40的运转方法进行说明。其中，仅说明与上述第一实施方式的膜过滤系统1的运转方法不同的部分。
在该实施方式中，上述控制部30也进行在上述第一实施方式中说明的定流量控制，但除了该通常运转以外，在既定的时刻进行减少生产水流量的减量运转。进行该减量运转的时刻例如是上述温度传感器12的检测值降低到既定值的时候。该减量运转是为了对应于供给水温度的变化而高效率地进行上述过滤膜部3的过滤及上述脱气膜部4的脱气而进行的(详细情况参照JP2005-279459A)。
在运转状态向上述减量运转转移时，上述控制部30适当设定上述各排水阀21、22、23及上述各阀44、45、46的开状态，以使浓缩水流量相对于生产水流量的比例一定，对应于生产水流量的减少而减少浓缩水的排水流量与回流流量。
在进行上述减量运转时，如果上述温度传感器12的检测值变得比上述既定值高，则上述控制部30使运转状态回到上述定流量运转。此时，上述控制部适当设定上述各排水阀21、22、23及上述各阀44、45、46的开状态，以使浓缩水流量相对于生产水流量的比例成为一定，对应于生产水流量的增加而增加浓缩水的排水流量与回流流量，回到上述通常运转时的排水流量及回流流量。
根据上述膜过滤系统40，在减少生产水流量时，通过减少浓缩水的排水流量及回流流量，能够维持浓缩水流量相对于生产水流量的比例。因而，相对于生产水流量、浓缩水流量不会变多到所需流量以上，能够防止在上述给水泵7中消耗无用的电力。此外，在增加生产水流量时，通过增加浓缩水的排水流量及回流流量，能够维持浓缩水流量相对于生产水流量的比例。因而，相对于生产水流量、浓缩水流量不会变小，上述反浸透膜的表面上的流速不会降低，能够防止脏污造成的上述反浸透膜的网眼堵塞。
以上，通过上述各实施方式说明了本发明，但本发明当然可以在不变更其主旨的范围内能够进行各种变更。

Claims (2)

1、一种膜过滤系统，其特征在于，具有：
过滤膜部，将供给水中的杂质除去；
排水管线，将来自该过滤膜部的浓缩水的一部分向系统外排水；
浓缩水回流管线，使来自上述过滤膜部的浓缩水的剩余部分向上述过滤膜部的上游侧回流；
浓缩水的回流流量调节部，设在该浓缩水回流管线中；
控制部，对应于来自上述过滤膜部的浓缩水的排水流量来控制上述回流流量调节部。
2、一种膜过滤系统，其特征在于，具有：
过滤膜部，将供给水中的杂质除去；
排水管线，将来自该过滤膜部的浓缩水的一部分向系统外排水；
浓缩水回流管线，使来自上述过滤膜部的浓缩水的剩余部分向上述过滤膜部的上游侧回流；
浓缩水的回流流量调节部，设在该浓缩水回流管线中；
控制部，对应于来自上述过滤膜部的生产水流量来控制上述回流流量调节部。
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