JP2008132400A - 水処理システムの運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】機器への給水ラインに設けられた給水ポンプよりも上流側の給水の圧力低下による前記給水ポンプのキャビテーションや前記給水ポンプよりも上流側の前記給水ラインに設けられた水処理部の故障などの問題を防止しつつ、前記機器へ給水を支障なく供給する。
【解決手段】機器２への給水の水処理部４，４，…を備える給水ライン３に給水ポンプ５を備えた水処理システム１の運転方法であって、前記給水ポンプ５の上流側の給水の圧力が所定値以下になったとき、前記給水ポンプ５の下流側の前記給水ライン３への通水流量が所定流量よりも少なくなるように前記給水ポンプ５を運転することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱機器，水使用機器等の機器への給水の水処理部を備える給水ラインに給水ポンプを備えた水処理システムの運転方法に関する。

水処理システムは、水源から供給された原水を、蒸気ボイラ，温水ボイラ，クーリングタワー，給湯器等の熱機器や、洗浄装置等の水使用機器などの機器への給水ラインに設けられた水処理部によって処理し、この処理水を前記機器へ供給するものである。たとえば、特許文献１には、前記水処理部として、機器への給水ラインに、上流側から酸化剤除去部，軟水化部，プレフィルタ，濾過膜部および脱気部を備えた水処理システムが開示されている。

特許文献１に記載の前記各水処理部を備えた水処理システムにおいては、給水ポンプを運転させることにより、前記脱気部の下流側の前記給水ラインと接続された給水タンクに前記各水処理部を通過した処理水が前記機器への給水として貯留されるようになっている。
特開２００５−１３８５１号公報

ここで、特許文献１に記載の前記各水処理部を備えた水処理システムにおいて、前記給水ポンプを前記プレフィルタおよび前記濾過膜部の間の前記給水ラインに設けたと仮定する。この場合、前記プレフィルタにごみ等が詰まることにより、前記給水ポンプよりも上流側の給水の圧力が低下することがある。また、前記軟水化部においては、イオン交換反応によって給水中の硬度分を除去するイオン交換樹脂のイオン交換能力を回復させるために、所定の間隔で再生作動が行われる。この再生作動においては、前記給水ラインを流れる給水の一部を使用するため、前記軟水化部の下流側への給水の供給量が減少し、これによって前記給水ポンプよりも上流側の給水の圧力が低下することがある。

このように、前記給水ポンプよりも上流側の給水の圧力が低下した場合、前記給水ポンプにおいてキャビテーションが発生したり、前記給水ポンプよりも上流側の前記水処理部に破損等の故障が発生するおそれがある。したがって、このような問題を生じさせないために、前記給水ポンプよりも上流側の前記給水ラインに圧力センサを設け、この圧力センサの検出値が所定値以下になったとき、給水ポンプの運転を停止していた。

しかし、前記機器において給水が使用されているとき、前記給水ポンプの運転を停止すると、前記機器への給水を貯留する前記給水タンク内の水位が低下し、前記機器への給水の供給に支障が出るおそれがある。

この発明が解決しようとする課題は、機器への給水ラインに設けられた給水ポンプよりも上流側の給水の圧力低下による前記給水ポンプのキャビテーションや前記給水ポンプよりも上流側の前記給水ラインに設けられた水処理部の故障などの問題を防止しつつ、前記機器へ給水を支障なく供給することである。

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、機器への給水の水処理部を備える給水ラインに給水ポンプを備えた水処理システムの運転方法であって、前記給水ポンプの上流側の給水の圧力が所定値以下になったとき、前記給水ポンプの下流側の前記給水ラインへの通水流量が所定流量よりも少なくなるように前記給水ポンプを運転することを特徴とする。

このような請求項１に記載の発明において、所定流量とは、通常運転時，すなわち前記給水ポンプの上流側の給水の圧力が所定値を超えており、その圧力低下がない正常時における前記給水ポンプの下流側の前記給水ラインへの通水流量である。請求項１に記載の発明では、前記給水ポンプの上流側の給水の圧力が所定値以下になったとき、前記給水ポンプの下流側の前記給水ラインへの通水流量が、通常運転時における所定流量よりも少なくなるように、前記給水ポンプの運転が行われる。

この発明に係る水処理システムの運転方法によれば、前記給水ポンプよりも上流側の給水の圧力が所定値以下になったとき、前記給水ポンプの下流側の前記給水ラインへの通水流量が所定流量よりも少なくなるように前記給水ポンプを運転することにより、前記給水ポンプのキャビテーションや前記給水ポンプよりも上流側に設けられた前記水処理部の故障を防止することができる。また、前記給水ポンプの下流側への通水は行うので、前記機器へ給水を支障なく供給することができる。

つぎに、この発明の実施の形態について図面に基づいて詳細に説明する。
（第一実施形態）
まず、この発明の第一実施形態について説明する。図１は、この発明を実施する水処理システムの第一実施形態を示す概略的な説明図である。

図１に示す水処理システム１は、水道水，工業用水，地下水などの水源から供給される原水を水処理して得られた給水を機器２へ供給するものである。第一実施形態では、前記機器２は蒸気ボイラである。前記水処理システム１は、前記機器２への給水ライン３を有し、この給水ライン３に複数の水処理部４，４，…と、給水ポンプ５とが設けられている。前記各水処理部４は、上流側から順に、酸化剤除去部６，軟水化部７，プレフィルタ８，濾過膜部９および脱気部１０であり、前記プレフィルタ８と前記濾過膜部９との間の前記給水ライン３に、前記給水ポンプ５が設けられている。そして、前記給水ポンプ５は、制御部１１によって制御されるようになっている。

前記脱気部９および前記機器２の間の前記給水ライン３には、給水タンク１２が設けられている。前記各水処理部４を通過した給水は、前記給水タンク１２内に貯留された後、前記機器２へ供給されるようになっている。

前記給水タンク１２には、水位センサ１３が設けられている。そして、前記水位センサ１３によって検出される水位に基づいて、前記制御部１１により前記給水ポンプ５の運転が行われるようになっている（詳細については後述する）。

さて、前記各水処理部４について説明する。前記酸化剤除去部６は、給水中に溶存する次亜塩素酸ナトリウムなどに由来する酸化剤を粒状の活性炭により吸着除去するものである。酸化剤は、前記酸化剤除去部６の下流側に配置される前記軟水化部７のイオン交換樹脂（図示省略）を酸化させ、そのイオン交換能力を早期に低下させるおそれがある。また、さらに下流に配置された前記濾過膜部９を構成する濾過膜モジュール（図示省略）を酸化させ、その濾過能力を早期に低下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低下を防止するために、酸化剤を吸着除去することにより、給水の処理効率の向上や処理された給水の水質の安定化などを図るようにしている。

前記軟水化部７は、前記酸化剤が除去された給水中の硬度分，すなわちカルシウムイオンおよびマグネシウムイオンを前記イオン交換樹脂により除去するものである。具体的には、前記軟水化部７は、給水に含まれる硬度分をイオン交換反応によってナトリウムイオンおよびカリウムイオンなどの一価の陽イオンへ置換し、給水を軟水化するように構成されている。このような軟水化部７を備えることにより、硬度分に起因して生じる問題，たとえば前記蒸気ボイラの伝熱管内におけるスケール付着の問題を防止できるようになっている。

ちなみに、前記軟水化部７においては、前記イオン交換樹脂のイオン交換能力を回復させるため、前記イオン交換樹脂へ再生液として塩水を供給する再生作動が、所定間隔ごとに行われるようになっている。この再生作動においては、前記軟水化部７の上流側の前記給水ライン３から給水が供給され、再生液が生成されるようになっている。

前記プレフィルタ８は、給水中のごみ等により、前記濾過膜部９における濾過膜が目詰まり等を起こさないように、前記軟水化部７で軟水化された給水中のごみ等を前記濾過膜部９の手前で除去するためのものである。

前記濾過膜部９は、前記濾過膜モジュールにより給水を濾過処理するように構成されている。この濾過膜モジュールは、前記濾過膜として、具体的には逆浸透膜（ＲＯ膜）やナノ濾過膜（ＮＦ膜）などを使用して形成されている。前記逆浸透膜および前記ナノ濾過膜は、ポリアミド系，ポリエーテル系などの合成高分子膜である。そして、前記逆浸透膜は、分子量が数十程度の物質の透過を阻止できる液体分離膜である。また、前記ナノ濾過膜は、２ｎｍ程度より小さい粒子や高分子（分子量が最大数百程度の物質）の透過を阻止できる液体分離膜である。前記ナノ濾過膜は、濾過機能の点において、前記逆浸透膜と、分子量が１，０００〜３００，０００程度の物質を濾別可能な限外濾過膜（ＵＦ膜）との中間に位置する機能を有する。前記濾過膜は、前記機器２への給水が、所望の水質になるように選択される。

前記濾過膜部９では、一側から流入した給水が、前記濾過膜で濾過され、他側から処理水と濃縮水とが分離されて流出するようになっている。処理水は、前記給水ライン３を流れ、前記脱気部１０を経て前記給水タンク１２内に貯留されるようになっている。一方、濃縮水は、前記濾過膜部９と接続された濃縮水ライン（図示省略）へ流出し、一部が系外へ排水されるとともに、残部が前記濾過膜部９の上流側の前記給水ライン３へ還流するようになっている。

ここで、前記濾過膜部９および前記脱気部１０の間の前記給水ライン３には、流量センサ１４が設けられている。そして、前記流量センサ１４の検出値に基づいて、前記濾過膜部９からの処理水流量が一定流量（具体的には、後述するように流量Ｆ１またはＦ２）になるように、前記制御部１１によって前記給水ポンプ５の回転数が制御されるようになっている（定流量制御）。

前記脱気部１０は、具体的には気体透過膜を多数備えた気体透過膜モジュールと、水封式真空ポンプ（それぞれ図示省略）とを備えた膜式脱気装置である。この膜式脱気装置は、給水中の溶存気体，具体的には溶存酸素を前記気体透過膜モジュールを介して前記水封式真空ポンプで真空吸引するように構成されている。このように、給水中の溶存酸素を除去することにより、この溶存酸素に起因する前記蒸気ボイラの伝熱管の腐食を抑制することができるようになっている。

ここにおいて、前記脱気部１０は、たとえばスプレー塔や充填塔内へ給水を噴霧するとともに、この塔内を減圧して排気するように構成された真空式脱気装置や、スプレー塔や充填塔内へ給水を噴霧するとともに、この塔内へ窒素ガスを供給して接触させるように構成された窒素置換式脱酸素装置であってもよい。

前記プレフィルタ８および前記給水ポンプ５の間の前記給水ライン３には、圧力センサ１５が設けられている。そして、前記圧力センサ１５の検出値が所定値を超えており、前記給水ポンプ５の上流側の給水の圧力低下がない正常時には、前記制御部１１により、前記濾過膜部９からの処理水流量が流量Ｆ１になるように、前記給水ポンプ５が運転されるようになっている（通常運転）。一方、前記プレフィルタ８がごみ等によって目詰まりを起こしたり、前記軟水化部７において再生作動が行われたりすることで、前記給水ポンプ５よりも上流側の給水の圧力が低下する場合がある。このような場合において、前記圧力センサ１５の検出値が所定値以下になり、なおかつ前記給水タンク１２内の水位が所定水位Ｌを超えているとともに、前記機器２における負荷（水使用量）が所定よりも低いとき、前記制御部１１により、前記濾過膜部９からの処理水流量が流量Ｆ１よりも少ない流量Ｆ２になるように、前記給水ポンプ５が運転されるようになっている（減量運転）。ここで、流量Ｆ２は、前記給水ポンプ５の上流側の給水の圧力低下により、前記給水ポンプ５におけるキャビテーションや、前記給水ポンプ５よりも上流側に設けられた前記酸化剤除去部６，軟水化部７およびプレフィルタ８の破損等を防止することができる流量である（たとえば、流量Ｆ１の６０％の流量）。

さて、前記水処理システム１の運転方法について説明する。前記制御部１１は、前記水位センサ１３によって検出される前記給水タンク１２内の水位が、所定水位Ｌまで下がると、前記給水ポンプ５の運転を開始する。このとき、前記制御部１１は、前記流量センサ１４の検出値に基づいて、前記濾過膜部９からの処理水流量が一定流量になるように、前記給水ポンプ５の回転数を制御する。

前記制御部１１は、前記圧力センサ１５の検出値が所定値を超えているとき、前記濾過膜部９からの処理水流量が流量Ｆ１になるように、前記給水ポンプ５の回転数を制御する（通常運転）。

一方、前記圧力センサ１５の検出値が所定値以下になり、なおかつ前記給水タンク１２内の水位が所定水位Ｌを超えているとともに、前記機器２における負荷が所定よりも低いとき、前記制御部１１は、前記濾過膜部９からの処理水流量が流量Ｆ２，すなわち通常運転時における流量Ｆ１よりも少なくなるように、前記給水ポンプ５の回転数を制御する（減量運転）。

以上説明した前記水処理システム１の運転方法によれば、前記圧力センサ１５の検出値が所定値以下になったとき、前記濾過膜部９からの処理水流量が、通常運転時における流量Ｆ１よりも少ない流量Ｆ２になるように，すなわち前記給水ポンプ５の下流側の前記給水ライン３への通水流量が、通常運転時における流量（請求項１に云う所定流量）よりも少なくなるように、前記給水ポンプ５の回転数が制御される。これにより、前記給水ポンプ５のキャビテーションや前記給水ポンプ５よりも上流側に設けられた前記水処理部４（前記酸化剤除去部６，前記軟水化部７および前記プレフィルタ８）の破損等を防止することができる。また、前記給水ポンプ５の下流側への通水は行われるので、前記機器２へ給水を支障なく供給することができる。

（第二実施形態）
つぎに、この発明の第二実施形態について説明する。図２は、この発明を実施する水処理システムの第二実施形態を示す概略的な説明図である。図２において、前記第一実施形態と同一の構成については、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。

図２に示す水処理システム２０においては、前記圧力センサ１５および前記給水タンク１２の間の前記給水ライン３，すなわち前記給水ポンプ５の下流側の前記給水ライン３は、４本に分岐した分岐部２１を有している。この分岐部２１は、具体的には第一並列給水ライン２２，第二並列給水ライン２３，第三並列給水ライン２４および第四並列給水ライン２５によって構成されている。そして、前記各並列給水ライン２２，２３，２４，２５には、前記第一実施形態と同様に、それぞれ前記給水ポンプ５，前記濾過膜部９，前記流量センサ１４および脱気部１０が上流側からこの順に設けられている。

この第二実施形態にあっては、前記各給水ポンプ５の運転時には、前記制御部１１は、前記各並列給水ライン２２，２３，２４，２５に設けられた前記濾過膜部９からの処理水流量が常に流量Ｆ１になるように、前記各給水ポンプ５の回転数を制御するようになっている。

さて、前記水処理システム２０の運転方法について説明する。ただし、ここでは、前記第一実施形態の水処理システム１の運転方法と異なるもののみについて説明する。

前記水処理システム２０においては、前記圧力センサ１５の検出値が所定値を超えているとき、前記制御部１１は、前記各並列給水ライン２２，２３，２４，２５に設けられた前記各給水ポンプ５を全て運転する（通常運転）。

一方、前記水処理システム２０における減量運転は、前記給水ライン３における前記分岐部２１への通水流量を、通常運転時の流量よりも少なくする運転である。具体的には、前記制御部１１は、前記圧力センサ１５の検出値が所定値以下になり、なおかつ前記給水タンク１２内の水位が所定水位Ｌを超えているとともに、前記機器２における負荷が所定よりも低いとき、前記第一並列給水ライン２２に設けられた前記給水ポンプ５および前記第二並列給水ライン２３に設けられた前記給水ポンプ５を運転させるとともに、前記第三並列給水ライン２４に設けられた前記給水ポンプ５および前記第四並列給水ライン２５に設けられた前記給水ポンプ５の運転を停止させる。これにより、前記分岐部２１への通水流量（前記各並列給水ライン２２，２３，２４，２５への総通水流量）は、通常運転時の半分になる。

以上説明した前記水処理システム２０の運転方法によれば、前記圧力センサ１５の検出値が所定値以下になったとき、前記給水ライン３における前記分岐部２１への通水流量，すなわち前記各並列給水ライン２２，２３，２４，２５に設けられた前記各給水ポンプ５の下流側の前記給水ライン３への通水流量（前記各並列給水ライン２２，２３，２４，２５への総通水流量）が、通常運転時における流量よりも少なくなるので、前記第一実施形態の水処理システム１と同様の効果を得ることができる。

以上、この発明を前記各実施形態により説明したが、この発明はその要旨を変更し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、前記第二実施形態の水処理システム２０において、減量運転は、前記各並列給水ライン２２，２３，２４，２５に設けられた前記各給水ポンプ５を全て運転するとともに、その回転数を通常運転時よりも下げることによって行ってもよい。すなわち、前記圧力センサ１５の検出値が所定値以下になり、なおかつ前記給水タンク１２内の水位が前記所定水位を超えているとともに、前記機器２における負荷が所定よりも低いとき、前記制御部１１は、前記各並列給水ライン２２，２３，２４，２５に設けられた前記各濾過膜部９からの処理水流量が流量Ｆ２になるように、前記各給水ポンプ５の回転数を制御してもよい。これにより、前記分岐部２１への通水流量を、通常運転時における流量よりも少なくすることができる。

この発明を実施する水処理システムの第一実施形態を示す概略的な説明図である。 この発明を実施する水処理システムの第二実施形態を示す概略的な説明図である。

符号の説明

１，２０ 水処理システム
２ 機器
３ 給水ライン
４ 水処理部
５ 給水ポンプ

Claims (1)

1. 機器への給水の水処理部を備える給水ラインに給水ポンプを備えた水処理システムの運転方法であって、
   前記給水ポンプの上流側の給水の圧力が所定値以下になったとき、前記給水ポンプの下流側の前記給水ラインへの通水流量が所定流量よりも少なくなるように前記給水ポンプを運転することを特徴とする水処理システムの運転方法。

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