JP2008055336A - Operation method of permeation flux in membrane filtration device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ボイラなどの熱機器に供給するための給水の水質を改質する水質改質システムなどの膜濾過装置における透過流束の演算方法に関する。 The present invention relates to a method for calculating a permeation flux in a membrane filtration device such as a water quality reforming system for reforming the quality of feed water supplied to a thermal apparatus such as a boiler.
本願出願人の会社の研究者等は、給水中の腐食促進成分を捕捉し、かつ給水中の腐食抑制成分を残す濾過部材(液体分離膜(NF膜))を用いて濾過処理を行える水質改質システム(膜濾過装置)を提案している。 Researchers of the company of the applicant of the present application can improve the water quality by using a filtration member (liquid separation membrane (NF membrane)) that captures the corrosion promoting component in the feed water and leaves the corrosion inhibiting component in the feed water. A quality system (membrane filtration device) is proposed.
この水質改質システムにおいては、前記濾過部材(液体分離膜(NF膜))の目詰まり/劣化の発生があることから、そのままにしておくと腐食防止効果に影響を来すという問題があり、腐食防止や正確な目詰まり/劣化判断に寄与する水質改質システムを提案した(特許文献1参照)。 In this water quality reforming system, there is a problem of clogging / deterioration of the filtration member (liquid separation membrane (NF membrane)). A water quality reforming system that contributes to corrosion prevention and accurate clogging / degradation determination has been proposed (see Patent Document 1).
この特許文献1において、膜の目詰まり/劣化を判定するために、透過流束の算出が必要なことを述べている。この出願の発明者等は、その後の研究開発の結果、透過流束の判定レベルを向上させることが、この種膜濾過装置を実用化するうえで非常に重要であるという課題を見出した。
In this
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、透過流束の判定レベルを向上させることを課題とする。 This invention is made | formed in view of the situation mentioned above, and makes it a subject to improve the determination level of a permeation | transmission flux.
この発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項1に記載の発明は、使用機器への給水ラインに設けた膜による濾過処理部における透過流束を演算する膜濾過装置における透過流束の演算方法であって、透過流束を演算するためのデータのサンプリングを前記濾過処理部の濾過性能が安定するタイミングで行うことを特徴としている。
This invention was made in order to solve the said subject, The invention of
請求項1に記載の発明によれば、前記データのサンプリングが前記濾過性能が安定したタイミングにて実施されるので、演算した透過流束を信頼性の高いものとすることができる。 According to the first aspect of the present invention, since the sampling of the data is performed at a timing when the filtration performance is stable, the calculated permeation flux can be made highly reliable.
請求項2記載の発明は、請求項1において、前記濾過処理部は、前記膜のフラッシングを間隔をおいて実施するように構成され、前記データのサンプリングがフラッシング終了から設定時間経過後に行われることを特徴としている。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the filtration processing unit is configured to perform flushing of the membrane at an interval, and the sampling of the data is performed after a set time has elapsed from the end of flushing. It is characterized by.
請求項2に記載の発明によれば、フラッシングによる影響が少ない状態でデータのサンプリングが行われるので、演算した透過流束を信頼性の高いものとすることができる。 According to the second aspect of the present invention, since sampling of data is performed in a state where the influence of flushing is small, the calculated permeation flux can be made highly reliable.
請求項3に記載の発明は、請求項1において、前記濾過処理部により濾過された処理水または排水の水質データを測定し、前記データのサンプリングが前記測定結果の安定するタイミングで行われることを特徴としている。
The invention according to
請求項3に記載の発明によれば、前記データの安定を確実に検出して、サンプリングが行われるので、演算した透過流束を信頼性の高いものとすることができる。 According to the third aspect of the present invention, since the data is reliably detected and sampling is performed, the calculated permeation flux can be made highly reliable.
請求項4に記載の発明は、請求項1〜3において、前記データのサンプリングが複数回行われ、複数回のデータを平均することで、透過流束を算出することを特徴としている。 According to a fourth aspect of the present invention, in the first to third aspects, the data is sampled a plurality of times, and the permeation flux is calculated by averaging the data of the plurality of times.
請求項4に記載の発明によれば、複数回サンプリングしたデータを平均するので、種々の外乱による影響を少なくできるので、演算した透過流束をより信頼性の高いものとすることができる。 According to the fourth aspect of the invention, since the data sampled a plurality of times are averaged, the influence of various disturbances can be reduced, so that the calculated permeation flux can be made more reliable.
この発明によれば、演算した透過流束を信頼性の高いものとすることができ、膜の目詰まり/劣化判断のための透過流束の判定レベルを向上させることができる。 According to the present invention, the calculated permeation flux can be made highly reliable, and the permeation flux judgment level for judging clogging / deterioration of the membrane can be improved.
この発明の実施の形態を説明する。この発明の実施の形態は、ナノ濾過膜(NF膜、NF:Nanofiltration)による濾過処理部を用いた膜濾過装置などに好適に実施することができる。 An embodiment of the present invention will be described. The embodiment of the present invention can be suitably implemented in a membrane filtration apparatus using a filtration processing unit using a nanofiltration membrane (NF membrane, NF: Nanofiltration).
この発明の実施の形態は、使用機器への給水ラインに設けた膜による濾過処理部における透過流束を演算する膜濾過装置における透過流束の演算方法であって、透過流束を演算するためのデータのサンプリングを前記濾過処理部の濾過性能が安定するタイミングに行うことを特徴とする。 An embodiment of the present invention is a method for calculating a permeation flux in a membrane filtration device that calculates a permeation flux in a filtration processing unit using a membrane provided in a water supply line to a device to be used. The sampling of the data is performed at a timing when the filtration performance of the filtration processing unit is stabilized.
この発明の実施の形態によれば、透過流束を演算するためのデータのサンプリングは、前記濾過処理部の濾過性能が安定するタイミングにより行われる。その結果、演算した透過流束が信頼性の高いものとなり、前記膜の目詰まり/劣化の判定レベルが向上する。 According to the embodiment of the present invention, sampling of data for calculating the permeation flux is performed at a timing when the filtration performance of the filtration processing unit is stabilized. As a result, the calculated permeation flux becomes highly reliable, and the determination level of clogging / deterioration of the film is improved.
前記使用機器は、前記濾過処理部により処理された処理水が使用される機器であって、ボイラなどとされる。 The used device is a device in which the treated water treated by the filtration processing unit is used, and is a boiler or the like.
前記膜は、好ましくは、ナノ濾過膜とするが、これに限定されるものではなく、たとえば、RO膜とすることができる。前記膜濾過装置は、前記濾過処理部を有する濾過装置であればよく、特定の濾過装置に限定されるものではない。 The membrane is preferably a nanofiltration membrane, but is not limited thereto, and can be, for example, an RO membrane. The membrane filtration device may be a filtration device having the filtration processing unit, and is not limited to a specific filtration device.
前記透過流束は、膜の水透過性能,すなわち前記膜の詰まり状態を示す指標で、単位時間当たり、単位膜面積を透過する水の量を単位膜差圧当たりとして標準温度条件下に換算したものである。これを数式にて表現すると、次式1にて表現できる。
The permeation flux is an index indicating the water permeation performance of the membrane, that is, the clogged state of the membrane, and the amount of water permeating the unit membrane area per unit time is converted to standard temperature conditions as per unit membrane differential pressure. Is. If this is expressed by an equation, it can be expressed by the following
透過流束(L/m2・h・MPa)=処理水瞬間流量/[{入口運転圧力−(装置差圧÷2)−出口背圧−浸透圧}×温度補正係数×膜面積]………………式1
Permeation flux (L / m 2 · h · MPa) = instantaneous flow rate of treated water / [{inlet operating pressure-(device differential pressure ÷ 2)-outlet back pressure-osmotic pressure} x temperature correction coefficient x membrane area] …… ............
ここで、処理水瞬間流量:処理水流量計での検出値(単位:L/h),入口運転圧力:入口運転圧力センサでの検出値(単位:MPa),装置差圧:設定値(単位:MPa),出口背圧:設定値(単位:MPa),浸透圧:設定値(単位:MPa),温度補正係数:A(給水温度センサで検出される給水温度の関数),膜面積:設定値(単位:m2)である。 Here, treated water instantaneous flow rate: detected value with treated water flow meter (unit: L / h), inlet operating pressure: detected value with inlet operating pressure sensor (unit: MPa), device differential pressure: set value (unit) : MPa), outlet back pressure: set value (unit: MPa), osmotic pressure: set value (unit: MPa), temperature correction coefficient: A (function of feed water temperature detected by feed water temperature sensor), membrane area: set Value (unit: m 2 ).
この透過流束を演算するためのデータ(処理水瞬間流量,入口運転圧力および給水温度)は、各データの測定(検出)手段により検出され、前記データのサンプリングは、マイクロコンピュータなどの制御手段により前記濾過処理部の濾過性能が安定するタイミング
で行われる。前記の装置差圧、浸透圧、出口背圧は、必ずしも設定値でなくてもよく、センサでリアルタイムに検出して求めてもよい。
Data for calculating the permeation flux (the instantaneous flow rate of treated water, the inlet operating pressure and the feed water temperature) is detected by each data measurement (detection) means, and the sampling of the data is performed by a control means such as a microcomputer. It is performed at a timing when the filtration performance of the filtration processing unit is stabilized. The device differential pressure, osmotic pressure, and outlet back pressure are not necessarily set values, and may be obtained by detecting in real time with a sensor.
前記濾過処理部の濾過性能が安定するタイミングとは、前記濾過処理部の内部の濃縮がほぼ平衡に達したことを意味し、具体的には、処理水の水質,排水水質,水温,排水水量のいずれかまたは複数の組み合わせが安定したことを意味する。 The timing at which the filtration performance of the filtration processing unit is stabilized means that the concentration inside the filtration processing unit has almost reached equilibrium. Specifically, the quality of the treated water, the quality of the drained water, the water temperature, the amount of drained water It means that the combination of any one or more is stable.
さらに、前記濾過処理部の濾過性能が安定するタイミングの設定方法の一具体的態様として、前記膜のフラッシングを間隔(第一設定時間)をおいて実施するように構成される膜濾過装置においては、前記データのサンプリングがフラッシング終了から第二設定時間経過後に行われるように構成される。 Furthermore, in a membrane filtration apparatus configured to perform flushing of the membrane at an interval (first set time) as a specific aspect of a method for setting the timing at which the filtration performance of the filtration processing unit is stabilized, The sampling of the data is performed after a second set time has elapsed since the end of flushing.
前記膜のフラッシングは、前記膜の詰まりを解消または改善するために膜の一次側に清浄な低圧で多くの水(たとえば原水)を膜面に沿って流すことにより汚染物質を流出させる方法であって、公知の方法により行うことができる。このフラッシングは、好ましくは、前回のフラッシング実施後、前記膜濾過装置(濾過処理部)の運転時間が第一設定時間t1(たとえば1時間)となる毎に次回のフラッシングを実施するように構成される。こうして、フラッシングは、定期的に実施される。 The flushing of the membrane is a method of causing pollutants to flow out by flowing a large amount of water (for example, raw water) along the membrane surface at a clean low pressure on the primary side of the membrane in order to eliminate or improve the clogging of the membrane. And can be carried out by a known method. This flushing is preferably configured to perform the next flushing every time the operation time of the membrane filtration device (filtration processing unit) reaches a first set time t1 (for example, 1 hour) after the previous flushing. The Thus, flushing is performed periodically.
そして、フラッシング直後は、浸透圧の影響で透過性が良く、第二設定時間t2経過後に前記膜の透過性が安定する。したがって、前記データのサンプリングは、フラッシング後、前記第二設定時間t2経過時に行うように構成する。このように構成することにより、できるだけ同条件(膜性能が安定した条件)で、透過流束の演算を行うことができる。さらに、前記濾過処理部の処理停止(待機)からの時間通水停止してから再起動するまでの時間)の長さに応じて浸透現象により内部濃度が減少するので、前記第二設定時間t2は、前記処理停止時間の長さに応じて(停止時間が長くなると第二設定時間を長くする)設定することが好ましい。 Immediately after the flushing, the permeability is good due to the influence of the osmotic pressure, and the permeability of the membrane is stabilized after the second set time t2. Accordingly, the data sampling is performed when the second set time t2 has elapsed after the flushing. By comprising in this way, the calculation of a permeation | transmission flux can be performed on the same conditions (conditions which the membrane performance was stabilized) as much as possible. Furthermore, since the internal concentration decreases due to the permeation phenomenon in accordance with the length of the time (from the time when the water flow is stopped to the time when the filtration processing unit is stopped (standby) until it is restarted), the second set time t2 Is preferably set according to the length of the processing stop time (when the stop time becomes longer, the second set time becomes longer).
また、前記濾過処理部の濾過性能が安定するタイミング設定方法の別の具体的態様として、前記濾過処理部により濾過された処理水または前記濾過処理部からの排水の水質データ(たとえば電気伝導度)をセンサにより測定するようにして、この測定結果が安定するタイミングで前記データのサンプリングを行うように構成することができる。ここで、水質が安定するとは、予め設定した水質値となることを意味し、この設定水質値となると前記データのサンプリングを行うように構成することができる。 Further, as another specific aspect of the timing setting method in which the filtration performance of the filtration processing unit is stabilized, water quality data (for example, electrical conductivity) of treated water filtered by the filtration processing unit or drainage from the filtration processing unit Thus, the data can be sampled at a timing when the measurement result becomes stable. Here, the fact that the water quality is stable means that the water quality value is set in advance, and the data can be sampled when this water quality value is set.
この実施の形態において、前記データのサンプリングは、好ましくは、複数回行うように構成する。こうした構成を採用することにより、複数回のデータを平均することで、透過流束を算出するので、演算した透過流束をより信頼性の高いものとすることができる。 In this embodiment, the data sampling is preferably performed a plurality of times. By adopting such a configuration, since the permeation flux is calculated by averaging a plurality of data, the calculated permeation flux can be made more reliable.
また、前記濾過処理部のフラッシングが間隔をおいて実施するように構成される実施の形態において、前記データのサンプリング回数は、好ましくは、前記濾過処理部の1日当たりの運転時間と前記フラッシングの間隔により設定する。このような構成とすることにより、一日のサンプリング回数を適切,かつ多くすることができ。 In an embodiment configured to perform flushing of the filtration processing unit at intervals, the number of times of sampling of the data is preferably an operation time per day of the filtration processing unit and an interval of the flushing. Set by. By adopting such a configuration, it is possible to appropriately and increase the number of samplings per day.
この発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、たとえば透過流束(L/m2・h・MPa)を表現する式は、前記式1に限定されず、次の式2にても表現可能である。
処理水瞬間流量/[{(入口圧力−出口圧力)÷2−出口背圧−浸透圧}×温度補正係数×膜面積]……式2
また、前記式1または前記式2において、膜面積を削除したり、出口背圧や浸透圧の影響が無視できる(一定)の場合は、これらを削除することができる。
The present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, an expression that expresses the permeation flux (L / m 2 · h · MPa) is not limited to the
Treated water instantaneous flow rate / [{(Inlet pressure−Outlet pressure) ÷ 2-Outlet back pressure−Osmotic pressure} × Temperature correction coefficient × Membrane area] ……
Moreover, in the said
以下、この発明の透過流束の演算方法を実施した膜濾過装置を用いた水質改質システムの実施例1を図面に基づき説明する。図1は、同実施例1の概略構成図である。また、図2は、同実施例1の膜濾過装置の概略構成図である。また、図3は、同実施例1の要部制御回路図である。図4は、同実施例1の透過流束の演算方法を説明するフローチャート図である。図5は、同実施例1の警報動作を説明するフローチャート図である。 Hereinafter, a first embodiment of a water quality reforming system using a membrane filtration apparatus in which the permeation flux calculation method of the present invention is implemented will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the first embodiment. FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the membrane filtration device of the first embodiment. FIG. 3 is a main part control circuit diagram of the first embodiment. FIG. 4 is a flowchart for explaining the permeation flux calculation method of the first embodiment. FIG. 5 is a flowchart for explaining the alarm operation of the first embodiment.
図1において、引用符号1で示される実施例1の水質改質システムは、熱機器2に供給する給水の水質を改質するためのシステムであって、前記熱機器2に給水を供給する給水ライン3と、この給水ライン3に接続される各種装置4と、前記給水ライン3に接続されるとともに前記熱機器2に供給する給水を貯留する給水タンク5とを備えて構成されている。前記各種装置4は、特に限定しないが、活性炭濾過装置6と、軟水装置7と、膜濾過装置(水質改質装置)8とを備えて構成されている。前記膜濾過装置8の上流側には、プレフィルタ10が設けられている。
In FIG. 1, the water quality reforming system of the first embodiment indicated by
尚、図示しない被処理水タンクには、水道水、工業用水、地下水等の水源から供給される被処理水が貯留されている。被処理水は、本発明の水質改質システム1によりその水質が改質され、前記熱機器2に供給されるようになっている。
A treated water tank (not shown) stores treated water supplied from a water source such as tap water, industrial water, and groundwater. The water to be treated has its water quality modified by the water
前記熱機器2は、蒸気ボイラ、温水ボイラ、クーリングタワー、給湯器等であって、ここでは水管ボイラと称される多管式の貫流ボイラを例に挙げて説明する。ここでは特に図示しないが、熱機器2の一例としてのボイラは、所定の間隔で上下に配置される環状の下部ヘッダ及び環状の上部ヘッダと、これらの間に配置される複数の伝熱管と、複数の伝熱管により区画形成される燃焼室と、燃焼室の上方に配置され、各伝熱管内の給水を加熱して蒸気を発生させるバーナ等の加熱装置とを備えて構成されている。
The
下部ヘッダには、前記給水タンク5からの給水ライン3が接続されている。また、下部ヘッダには、缶水の濃縮水を排出する(ブローする)ための排出管が設けられている。上部ヘッダには、生成された蒸気を図示しない負荷装置に供給するための蒸気供給路が設けられている。複数の伝熱管等は、非不動態化金属を用いて形成されている。
A
前記活性炭濾過装置6は、給水中に溶存する次亜塩素酸ソーダ等の酸化剤を吸着除去するための装置として構成されている。前記酸化剤、すなわち残留塩素は、前記活性炭濾過装置6の下流側に配置される前記軟水装置7のイオン交換樹脂(図示省略)を酸化させてイオン交換能力を早期に劣化させるおそれがあり、また、さらに下流に配置された前記膜濾過装置8の後述するナノ濾過膜(図示省略)を酸化させて濾過能力を早期に劣化させるおそれがある。そこで、このような酸化による早期の能力劣化を防止するために、前記残留塩素を活性炭で吸着して除去することにより、前記イオン交換能力の早期劣化を防止するとともに前記濾過能力の早期劣化を防止し、給水の処理効率の向上、安定化等を図るようにしている。
The activated
前記軟水装置7は、前記残留塩素が除去された給水中に含まれるカルシウム、マグネシウム等の硬度成分をイオン交換樹脂(図示省略)により除去する装置として構成されている。すなわち、前記軟水装置7は、給水中に含まれる各種の硬度成分をナトリウムイオンに置換して、軟水となる給水に変換するための装置として構成されている。前記プレフィルタ10は、給水中のゴミ等を除去するためのものである。 The soft water device 7 is configured as a device that removes hardness components such as calcium and magnesium contained in the water supply from which the residual chlorine has been removed with an ion exchange resin (not shown). That is, the soft water device 7 is configured as a device for replacing various hardness components contained in the water supply with sodium ions to convert the water into soft water. The pre-filter 10 is for removing dust and the like from the water supply.
図2および図3において、前記膜濾過装置8は、濾過処理部12と、この濾過処理部12の上流側に接続されるポンプ13と、前記濾過処理部12の上流側および下流側に接続
される各種測定機器14a〜eと、前記ポンプ13に接続されるインバータ15と、前記ポンプ13の制御と、前記濾過処理部12の濾過部材の詰まり/劣化の判断、および装置全体の制御と、前記詰まり/劣化の警報を表示にて行う通報手段18の制御とを行う制御部16とを備えて構成されている。以下、前記各構成について説明する。
2 and 3, the
前記濾過処理部12は、濾過部材を備えており、具体的には、前記特許文献1に記載のナノ濾過膜(NF膜、NF:Nanofiltration)を備えて構成されている。
The
前記濾過処理部12の一端には、前記ポンプ13から送り出された給水が流入するようになっている。流入した給水は、前記濾過処理部12の内部において、ナノ濾過膜により、腐食促進成分が捕捉されるとともに腐食抑制成分が透過されるようになっている。前記濾過処理部12の他端からは、透過水と濃縮水とが流出するようになっている。その透過水は、前記給水ライン3を流れて前記給水タンク5に貯留されるようになっている。一方、濃縮水は、その一部が排水ライン11側へ流れるとともに、残りが循環水ライン17を流れて前記ポンプ13の上流側に供給されるようになっている。
The water supply sent out from the
ここで、前記腐食促進成分と前記腐食抑制成分とについて説明する。先ず、腐食促進成分とは、前記熱機器2の一例としてのボイラの前記各伝熱管(図示省略)の腐食が発生し易い部位、特に、内側に水分(ここでは缶水)が付着し、かつ外側から加熱される各伝熱管(図示省略)の内面に作用してその腐食を促進するものを言い、通常、硫酸イオン(SO4 2−)、塩化物イオン(Cl−)、およびその他の成分を含んでいる。ちなみに、腐食促進成分として重要なものは、硫酸イオン、塩化物イオンの両者である。次に、腐食を抑制する成分である腐食抑制成分とは、前記ボイラの前記各伝熱管(図示省略)の腐食が発生し易い部位、特に、各伝熱管(図示省略)の内面に作用し、そこに生じる腐食を抑制可能なものを言い、通常、シリカ(すなわち、二酸化ケイ素(SiO2))を含んでいる。
Here, the said corrosion acceleration | stimulation component and the said corrosion suppression component are demonstrated. First, the corrosion promoting component is a portion where corrosion of each of the heat transfer tubes (not shown) of the boiler as an example of the
前記膜濾過装置8の構成の説明に戻る。前記ポンプ13は、前記プレフィル10の下流側の給水ライン3を流れる、ゴミ等が除去された給水を前記濾過処理部12に供給するためのものであって、その回転数は、前記ポンプ13に接続されるインバータ14から出力される出力周波数に応じて可変するように構成されている(定流量制御がなされる。)。
Returning to the description of the configuration of the
前記各種測定機器14としては、流量センサ14a、温度センサ14b、入口圧力センサ14c、出口圧力センサ14d、電気伝導度計14eを含む。前記流量センサ14aは、前記濾過処理部12を通過した透過水の水量を検知して流量検知信号を前記制御部16に出力するものであって、前記濾過処理部12の下流側の給水ライン3に接続されている。
The various measuring devices 14 include a
前記温度センサ14bは、前記濾過処理部12の上流側の給水ライン3、前記濾過処理部12の下流側の給水ライン3、前記排水ライン11のいずれかに接続され、この実施例1では、前記濾過処理部12の上流側であって、前記ポンプ13の上流側の給水ライン3に接続されている。この温度センサ14bは、給水の温度を検知して温度検知信号を前記制御部16に出力するように構成されている。
The
前記入口運転圧力センサ14c,前記出口背圧センサ14dは、それぞれ前記濾過処理部12の上流側,下流側の給水ライン3に接続され、給水の圧力を検知して圧力検知信号を前記制御部16に出力するように構成されている。
The inlet
前記電気伝導度計14eは、前記濾過処理部12の下流側の給水ライン3に接続され前記濾過処理部12を通過した透過水の電気伝導度を検知してその検知信号を前記制御部1
6に出力するように構成されている。
The
6 is configured to output to 6.
前記制御部16の制御手順は、前記各種測定機器14からの信号を入力して、この発明の特徴部分である透過流束を演算する図4に示す第一制御手順と、演算された透過流束に基づいて膜の目詰まり/劣化を警報する図5に示す第二制御手順と含んでいる。
The control procedure of the
前記透過流束(L/m2・h・MPa)は、次式1にて演算される。
処理水瞬間流量/[{入口運転圧力−(装置差圧÷2)−出口背圧−浸透圧}×温度補正係数×膜面積]……………式1
The permeation flux (L / m 2 · h · MPa) is calculated by the
Treated water instantaneous flow rate / [{inlet operating pressure− (device differential pressure ÷ 2) −outlet back pressure−osmotic pressure} × temperature correction coefficient × membrane area] …………
ここで、「処理水瞬間流量」は、前記流量センサ14aでの検出値(単位:L/h)であり、「入口運転圧力」は、前記入口運転力センサ14cでの検出値(単位:MPa)であり、「装置差圧」は、設定値(単位:MPa)であり、「出口背圧」は、設定値(単位:MPa)であり、「浸透圧」は、設定値(単位:MPa)であり、温度補正係数:A(前記温度センサ14bで検出される給水温度の関数),膜面積:設定値(単位:m2)であり、前記「浸透圧」は、前記排水ライン11に設けた電気伝導度計(図示省略)の検出値から間接的に求めることもできる。また、前記「装置差圧」は、前記入口圧力センサ14cの検出値と前記排水ライン11に設けた圧力センサ(図示省略)の検出値との差により求めることができる。
Here, “the instantaneous treated water flow rate” is a detected value (unit: L / h) at the
この実施例1においては、前記濾過処理部12は、膜のフラッシングが行われる。そして、このフラッシングは、前回のフラッシング実施後、前記膜濾過装置(濾過処理部)の運転時間が第一設定時間t1(たとえば1時間)となる毎に次回のフラッシングを実施するように構成されている。
In the first embodiment, the
そして、透過流束の演算に必要なデータのサンプリングがフラッシング終了から第二設定時間t2(たとえば、約10分)経過後に行われるように構成される。また、フラッシング1回(運転時間1時間毎)につき測定される透過流束が10回カウントされればその平均値を平均透過流束として、保持するように構成されている。よって、前記膜濾過装置8の1日当たり10時間稼動程度のユーザであれば、1日に1回透過流束を求めるこちぇとができる。この実施例1のデータサンプリングと透過流束の演算は、図4の制御手順に基づき行われる。
And it is comprised so that the sampling of the data required for the calculation of permeation flux may be performed after the second set time t2 (for example, about 10 minutes) has elapsed since the end of flushing. Further, if the permeation flux measured per flushing (every hour of operation time) is counted 10 times, the average value is held as the average permeation flux. Therefore, if the user operates the
つぎに、この実施例1の動作を以下に説明する。
(全体的な動作)
前記熱機器2を運転する場合には、図示しない被処理水タンクから供給される被処理水(水質改質前の給水)の水質を改質して給水を生成し、その給水を前記給水タンク5に貯留する必要がある。ここまでの過程について説明すると、前記給水ライン3を流れる給水は、図示しない被処理水タンクから所定の吐出圧を有する給水ポンプ(図示省略)により所定の圧力で流出する。その流出する給水の圧力は、下流側に配置された前記各種装置4における圧損等を考慮して設定される。そして、図示しない被処理水タンクから流出した給水は、先ず、前記活性炭濾過装置6を通過し、残留塩素が除去された状態の給水となる。次に、その給水は、前記軟水装置7を通過して軟水となる。
Next, the operation of the first embodiment will be described below.
(Overall operation)
When the
続いて、その軟水である給水は、前記膜濾過装置8において濾過処理がなされて前記熱機器2へ供給可能な給水となる。具体的には、軟水である給水が前記膜濾過装置8の濾過処理部12において、ナノ濾過膜を通過する際に、硫酸イオン、塩化物イオン等の腐食促進成分がナノ濾過膜により捕捉される。すなわち、腐食促進成分が軟水から除去される。一方、軟水に含まれるシリカ、すなわち腐食抑制成分は、軟水と共にナノ濾過膜を透過する。濾過処理後の腐食抑制成分を含む軟水となる給水は、前記熱機器2へ供給可能な給水
として前記給水タンク5に貯留される。
Subsequently, the water supply, which is soft water, is subjected to a filtration process in the
前記給水タンク5に貯留された給水は、この給水タンク5及び前記熱機器2の間に配置される給水ポンプ(図示省略)を介して前記熱機器2へ供給され、下部ヘッダ内において缶水として貯留される。貯留された缶水は、加熱装置により加熱されながら各伝熱管内を上昇し、徐々に蒸気になる。そして、各伝熱管内において生成された蒸気は、上部ヘッダにおいて集められ、蒸気供給路から負荷装置へと供給される。
The water supply stored in the water supply tank 5 is supplied to the
ところで、前記熱機器2の運転中において、各伝熱管は、その下端部分、すなわち下部ヘッダとの連結部分が缶水と継続的に接触することになる。そのため、各伝熱管は、前記下端部分において、通常、缶水の影響を受け腐食し易くなる。特に、各伝熱管は、下端部分において、内周面の減肉的な腐食に加えて局部的な腐食が生じ易く、それが原因で微少な穴開きを起こして破損する場合がある。
By the way, during the operation of the
前記局部的な腐食とは、各伝熱管の缶水との接触面側から厚さ方向の反対側へ向かう孔状の腐食、すなわち各伝熱管の厚さ(肉厚)方向に発生する孔状の腐食を言う。以下、このような局部的腐食の発生現象を「孔食」と言い、この孔食により生じた孔状の腐食を「食孔」と言う。ちなみに、孔食は、通常、缶水中の溶存酸素の影響により発生するものと理解されている。 The local corrosion is a hole-like corrosion from the contact surface side of each heat transfer tube with the can water toward the opposite side of the thickness direction, that is, a hole shape generated in the thickness (thickness) direction of each heat transfer tube. Say no corrosion. Hereinafter, such a local corrosion occurrence phenomenon is referred to as “pitting corrosion”, and pitting corrosion caused by this pitting corrosion is referred to as “corrosion”. Incidentally, it is understood that pitting corrosion usually occurs due to the influence of dissolved oxygen in the can water.
しかしながら、この実施例1によれば、前記熱機器2の運転中において、各伝熱管に対し、腐食抑制成分を含む軟水が缶水として供給されることになるので、缶水に含まれる腐食抑制成分が各伝熱管の下端部分に作用し、当該部分の腐食を抑制するようになる。より具体的には、腐食抑制成分は、各伝熱管の缶水との接触部分における減肉的な腐食を抑制するとともに、食孔の発生及び成長も抑制し、腐食(特に食孔)による伝熱管の破損を抑制する。この際、缶水は、前記膜濾過装置8により腐食促進成分が除去されるため、腐食抑制成分による前記のような腐食抑制作用は、腐食促進成分により阻害され難く、効果的に発揮されるようになる。
However, according to the first embodiment, during the operation of the
さて、缶水に含まれる腐食抑制成分により、各伝熱管の腐食が抑制されるのは、缶水に含まれる溶存酸素等(各伝熱管の腐食促進成分)の影響により、各伝熱管から溶出する成分に腐食抑制成分(特にシリカ)が作用し、各伝熱管の内面に耐食性の皮膜(防食皮膜)が形成されるためと考えられる。特に、溶存酸素は、各伝熱管に局部的なアノードを発現させ、これにより孔食を進行させる場合があるが、缶水に含まれる腐食抑制成分(シリカ)は、アニオン又は負電荷のミセルとして存在するため、前記のようなアノードに吸着し易く、当該部分で選択的に防食皮膜を形成し易い。そのため、缶水に含まれる腐食抑制成分(シリカ)は、各伝熱管における孔食の進行を特に効果的に抑制することができるものと考えられる。 Now, corrosion of each heat transfer tube is suppressed by the corrosion-inhibiting component contained in the can water, and it is eluted from each heat transfer tube due to the influence of dissolved oxygen, etc. (corrosion promoting component of each heat transfer tube) contained in the can water. This is probably because a corrosion-inhibiting component (particularly silica) acts on the component to form a corrosion-resistant film (corrosion-resistant film) on the inner surface of each heat transfer tube. In particular, dissolved oxygen may cause a local anode to appear in each heat transfer tube, thereby causing pitting corrosion, but the corrosion inhibiting component (silica) contained in the can water is an anion or a negatively charged micelle. Since it exists, it is easy to adsorb | suck to the above anodes, and it is easy to selectively form an anticorrosion film in the said part. Therefore, it is considered that the corrosion inhibiting component (silica) contained in the can water can effectively suppress the progress of pitting corrosion in each heat transfer tube.
(透過流束の演算)
つぎに、この実施例1の透過流束の演算方法を図4に基づき説明する。処理ステップS1(以下、処理ステップSNは、単にSNと称する。)において、前回の透過流束の演算終了からのサンプリングの回数が設定回数(10回)かどうかを判定する。この判定は、サンプリング回数カウンタ(図示省略)のカウント値(初期設定零)と設定回数とを比較することにより行われる。
(Calculation of permeation flux)
Next, the calculation method of the permeation flux according to the first embodiment will be described with reference to FIG. In processing step S1 (hereinafter, processing step SN is simply referred to as SN), it is determined whether or not the number of samplings since the end of the previous calculation of permeation flux is the set number (10 times). This determination is made by comparing the count value (initial setting zero) of the sampling number counter (not shown) with the set number of times.
S1の判定がNOの場合、S2において、前回のフラッシングから前記第一設定時間t1が経過しているかどうかを判定する。S2でNOの場合、S2に止まり、YESが判定されると、S3へ移行して、フラッシング終了から前記第二設定時間t2が経過したかどうかを判定する。S3でNOの場合、S3に止まり、YESが判定されると、S4へ移行
して、データのサンプリングを行い、各サンプリング毎にサンプリング値をそれぞれメモリ(図示省略)に記憶する。サンプリングされるデータは、前記式1の演算に必要なデータである。ついで、S5において、前記サンプリング回数カウンタの値を+1し、S1に戻る。
If the determination in S1 is NO, it is determined in S2 whether or not the first set time t1 has elapsed since the previous flushing. If NO at S2, the process stops at S2, and if YES is determined, the process proceeds to S3 to determine whether or not the second set time t2 has elapsed since the end of flushing. If NO in S3, the process stops in S3. If YES is determined, the process proceeds to S4, where data sampling is performed, and the sampling value is stored in a memory (not shown) for each sampling. The sampled data is data necessary for the calculation of
以上のS1〜S5の処理を繰り返し、S1において、YESが判定されると、S6へ移行して、S6で前記サンプリング回数カウンタをリセットするとともに、S7において、S4でサンプリングした各データをサンプリング設定回数で除すとともに、前記式1に基づき、平均透過流束を演算する。そして、前記通報手段18にその値を表示して、報知する。 The above-described processes of S1 to S5 are repeated, and if YES is determined in S1, the process proceeds to S6, the sampling number counter is reset in S6, and each data sampled in S4 is sampled a set number of times in S7. And the average permeation flux is calculated based on Equation (1). Then, the value is displayed on the notification means 18 for notification.
(膜の目詰まり/劣化の警報)
つぎに、演算された透過流束を用いた膜の目詰まり/劣化の警報の動作を説明する。図5を参照して、S11において、演算した透過流束が設定値以下かどうかを判定する。前記設定値は、初期透過流束に対する比率とすることができる。また、前記設定値は、目詰まりと劣化とで異ならせることができ、たとえば目詰まりは、平均透過流束/初期透過流束=80%とし、劣化は、平均透過流束/初期透過流束=120%とすることができる。
(Clogging / deterioration warning of membrane)
Next, the operation of the alarm for clogging / deterioration of the membrane using the calculated permeation flux will be described. Referring to FIG. 5, in S11, it is determined whether or not the calculated permeation flux is equal to or less than a set value. The set value may be a ratio to the initial permeation flux. The set value can be different between clogging and degradation. For example, clogging is average permeation flux / initial permeation flux = 80%, and degradation is average permeation flux / initial permeation flux. = 120%.
S11の判定がNOの場合は、S11に戻り、判定がYESとなると、前記通報手段18に膜の目詰まり/劣化を表示して警報する。この警報は、表示以外の音などを用いて行うことができる。この通報手段18による報知により、システム管理者は、前記膜濾過処理部12の保守、点検を行うことができる。
If the determination in S11 is NO, the process returns to S11, and if the determination is YES, the clogging / degradation of the film is displayed on the notification means 18 and an alarm is given. This alarm can be performed using sounds other than the display. By the notification by the notification means 18, the system administrator can perform maintenance and inspection of the membrane
この実施例1によれば、透過流束の演算をフラッシング後の膜性能が安定したタイミングで行うようにしているので、透過流束の信頼性を向上することができる。また、透過流束は、多数回のデータを平均して行うように構成しているので、透過流束の信頼性を一層向上することができる。 According to the first embodiment, since the calculation of the permeation flux is performed at a timing when the membrane performance after flushing is stabilized, the reliability of the permeation flux can be improved. Further, since the permeation flux is configured to average a large number of data, the permeation flux reliability can be further improved.
本発明は本発明の主旨を変えない範囲で種々変更実施可能なことは勿論である。たとえば、前記実施例1では、S4にてデータのサンプリングと記憶のみを行い、S7にて透過流束の演算を行うように構成しているが、S4にて透過流束の演算を行ってその値を記憶し、S7にて記憶した透過流束を平均して平均透過流束を算出するように構成することができる。 It goes without saying that the present invention can be variously modified without departing from the spirit of the present invention. For example, in the first embodiment, only the sampling and storage of data is performed at S4, and the permeation flux is calculated at S7. It is possible to store the values and calculate the average permeation flux by averaging the permeation fluxes stored in S7.
1 水質改質システム
2 熱機器
3 給水ライン
4 各種装置
5 給水タンク
6 活性炭濾過装置
7 軟水装置
8 膜濾過装置
10 プレフィルタ
11 排水ライン
12 濾過処理部
13 ポンプ
14 各種測定機器
14a 流量センサ
14b 温度センサ
14c 入口圧力センサ
14d 出口背圧センサ
14e 電気伝導度計
15 インバータ
16 制御部
17 循環水ライン
18 通報手段
DESCRIPTION OF
Claims (4)
透過流束を演算するためのデータのサンプリングを前記濾過処理部の濾過性能が安定するタイミングで行うことを特徴とする膜濾過装置における透過流束の演算方法。 A method for calculating a permeation flux in a membrane filtration device for calculating a permeation flux in a filtration processing section by a membrane provided in a water supply line to a device used,
A method for calculating a permeation flux in a membrane filtration device, wherein sampling of data for calculating a permeation flux is performed at a timing when the filtration performance of the filtration processing unit is stabilized.
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-
2006
- 2006-08-31 JP JP2006236188A patent/JP2008055336A/en active Pending
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