JP2008139099A - 水質異常検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】測定頻度を抑えつつ、水処理装置からの処理水の水質異常をより早く検出する。
【解決手段】水処理装置からの処理水の水質を所定時間毎に測定し、測定値が複数回連続して異常値になったとき、処理水の水質を異常と判定する水質異常検出方法であって、処理水の測定値が異常値であるとき、測定値が正常値であるときの測定間隔である時間Ｔ１よりも短い間隔である時間Ｔ２の間隔で次の測定を行うことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

この発明は、水処理装置からの処理水の水質異常検出方法に関する。

一般に、ボイラ，温水器あるいは冷却器等の冷熱機器類への給水ラインには、所定水質の給水を供給するために、水処理装置が設けられている。

前記水処理装置からの処理水は、前記水処理装置が正常に機能していないといったことなどが原因で、水質が悪化することがある。そこで、前記水処理装置からの処理水の水質を測定し、異常が検出されたときには、水質を回復させるための措置や水質悪化に伴う問題を解消するための措置などが取られる。

たとえば、ボイラ缶体に給水中の硬度分に起因するスケールが付着することを防止するため、ボイラへの給水ラインに、前記水処理装置として、イオン交換樹脂などによって給水中の硬度分を除去する軟水装置を設ける場合がある。前記軟水装置からの処理水の水質異常検出方法として、たとえば特許文献１には、前記軟水装置の下流側の前記給水ラインに硬度測定装置を設け、前記軟水装置からの処理水の硬度漏れを検出する方法が開示されている。そして、処理水において硬度漏れが検出された場合の措置としては、特許文献１には開示されていないが、たとえば前記イオン交換樹脂のイオン交換能力を回復させる再生作動などの措置が取られる。
特開平１０−１７７０１９号公報

ここで、前記水処理装置からの処理水の水質異常を検出するための方法として、前記水質測定装置によって所定時間ごとに測定を行い、測定値が複数回連続して異常値になったとき、処理水の水質を異常と判定する方法がある。このように、測定値が異常値になったときに直ちに水質異常と判定せず、複数回連続して異常値になったときに水質異常と判定することにより、誤検出を防止することができる。しかし、測定値が複数回連続して異常値になったときに水質異常と判定するようになっていると、誤検知のない場合、最初に測定値が異常値になってから水質異常と判定されるまでは、処理水の水質が悪化した状態が続く。したがって、測定間隔を短くすることにより、より早く水質異常と判定し、水質を回復させるための措置など異常が検出されたときの対応をできるだけ早く行うことが好ましい。しかし、測定間隔を短くすると、それだけ頻繁に測定を行うことになるため、たとえば測定の際に試薬を使用する硬度測定装置など、測定に関わる消耗品を有している水質測定装置においては好ましくない。

この発明が解決しようとする課題は、測定頻度を抑えつつ、水処理装置からの処理水の水質異常をより早く検出することである。

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、水処理装置からの処理水の水質を所定時間毎に測定し、測定値が複数回連続して異常値になったとき、処理水の水質を異常と判定する水質異常検出方法であって、処理水の測定値が異常値であるとき、測定値が正常値であるときの測定間隔よりも短い間隔で次の測定を行うことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の水質異常検出方法であって、前記水処理装置は軟水装置であり、処理水の水質として前記軟水装置からの処理水の硬度を測定し、前記軟水装置からの処理水の水質異常として硬度漏れを検出することを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、処理水の測定値が複数回連続して異常値になったとき、処理水の水質を異常と判定する水質異常検出方法において、処理水の測定値が異常値であるとき、測定値が正常値であるときの測定間隔よりも短い間隔で次の測定を行うことで、前記水処理装置からの処理水の水質異常をより早く検出することができる。そして、処理水の測定値が正常値であるときの測定は、異常値であるときの測定間隔よりも長い間隔で行われるので、測定頻度を抑えることができる。

請求項２に記載の発明によれば、硬度の測定頻度をできるだけ抑えつつ、前記軟水装置からの処理水の水質異常として、硬度漏れをより早く検出することができる。

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。図１は、この発明に係る水質異常検出方法を実施する水処理システムの実施の形態の一例を示す概略的な説明図、図２は、図１に示す水処理システムにおける硬度測定装置の測定タイミングの説明図である。

まず、本発明に係る水質異常検出方法を実施する水処理システムの構成について説明する。図１に示す水処理システム１は、ボイラなどの機器（図示省略）への給水ライン２を備えており、この給水ライン２に、水処理装置として、並列に設置された第一軟水装置３および第二軟水装置４が設けられているとともに、濾過膜モジュール５が設けられている。前記各軟水装置３，４の下流側の前記給水ライン２には、硬度測定装置６が接続されている。すなわち、前記水処理システム１においては、処理水の水質として、硬度が測定されるようになっており、水質異常として硬度漏れの検出を行うようになっている。

前記給水ライン２は、前記濾過膜モジュール５の上流側において第一分岐給水ライン７と第二分岐給水ライン８とに分岐している。前記各分岐給水ライン７，８が、前記各軟水装置３，４の下流側において合流する部分には、三方弁等の給水切替部９が設けられている。

前記第一分岐給水ライン７には、前記第一軟水装置３が設けられ、また前記第二分岐給水ライン８には、前記第二軟水装置４が設けられている。そして、制御部１０が前記給水切替部９の切替操作を行うことにより、前記各分岐給水ライン７，８のいずれかの流路が切り替えられるようになっており、前記各軟水装置３，４は、それぞれ独立して通水作動状態（軟水化処理作動）と再生作動状態となることができるように構成されている。

前記各軟水装置３，４は、同一の構成になっている。具体的には、前記各軟水装置３，４は、イオン交換樹脂（図示省略）を充填した樹脂筒１１と、コントロールバルブ１２とを備えている。このコントロールバルブ１２には、前記給水ライン２（前記第一分岐給水ライン７または前記第二分岐給水ライン８）が接続されている。また、前記コントロールバルブ１２には、前記イオン交換樹脂を再生するための塩水が貯留された塩水タンク１３が、塩水ライン１４を介して接続されている。さらに、前記コントロールバルブ１２には、前記樹脂筒１１へ供給された塩水を排出するドレンライン１５が接続されている。

前記塩水ライン１４は、前記コントロールバルブ１２側が第一分岐塩水ライン１６と第二分岐塩水ライン１７とに分岐している。前記第一分岐塩水ライン１６は前記第一軟水装置３の前記コントロールバルブ１２と接続されており、また前記第二分岐塩水ライン１７は、前記第二軟水装置４の前記コントロールバルブ１２と接続されている。前記各分岐塩水ライン１６，１７の分岐部分には、三方弁等の塩水供給切替部１８が設けられており、前記制御部１０が前記塩水供給切替部１８の切替操作を行うことにより、前記塩水タンク１３の塩水が前記各軟水装置３，４のいずれかへ供給されるようになっている。

前記各軟水装置３，４の下流側の前記給水ライン２と接続されている前記硬度測定装置６は、具体的には前記給水切替部９および前記濾過膜モジュール５の間の前記給水ライン２と接続されている。前記硬度測定装置６は、前記制御部１０からの指令によって測定を行うようになっている。

前記硬度測定装置６は、たとえば前記給水ライン２からサンプリングされた試料水へ、硬度測定用試薬を添加したときの発色により硬度を測定する装置である。この硬度測定用試薬を用いる装置は、より具体的には、試料水を所定量収容した透明容器（図示省略）へ硬度測定用試薬を添加して、その反応による試料水の色相の変化を吸光度や透過率から検出し、給水の硬度を測定するものである。

前記硬度測定装置６の測定値は、前記制御部１０へ入力されるようになっている。そして、前記制御部１０は、入力された測定値に基づいて、水質が異常であるか否か，具体的には硬度漏れが起きているか否かを判定するようになっている（詳細は後述する）。

前記濾過膜モジュール５は、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。前記濾過膜の種類は、前記機器において要求されている給水の水質になるように適宜選択される。

前記濾過膜モジュール５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２を流れ、前記機器へ供給されるようになっている。一方、濃縮水は、前記濾過膜モジュール５と接続された濃縮水ライン１９へ流出するようになっている。この濃縮水ライン１９は、還流ライン２０と排水ライン２１とに分岐しており、前記還流ライン２０は、前記濾過膜モジュール５の上流側の前記給水ライン２と接続されている。そして、前記濾過膜モジュール５からの濃縮水は、一部が前記還流ライン２０を介して前記濾過膜モジュール５へ還流し、残部が前記排水ライン２１から系外へ排水されるようになっている。

前記排水ライン２１は、第一分岐排水ライン２２と第二分岐濃縮水ライン２３とに分岐している。前記各分岐排水ライン２２，２３には、それぞれ第一排水バルブ２４および第二排水バルブ２５が設けられている。そして、前記制御部１０が、前記各排水バルブ２４，２５を制御することにより、前記濾過膜モジュール５からの濃縮水の排水量を調節することができるようになっている。

さて、前記水処理システム１における水質異常検出方法および水質異常が検出されたときの動作について説明する。前記水処理システム１においては、処理水の水質として、前記硬度測定装置６によって前記各軟水装置３，４からの処理水の硬度を測定し、その水質異常，すなわち硬度漏れが検出されたときは、前記各軟水装置３，４において、通水作動状態と再生作動状態との切り替えを行う。以下、具体的に説明する。

前記水処理システム１においては、給水ポンプ（図示省略）によって原水側から給水を供給し、前記各軟水装置３，４のいずれかと、前記濾過膜モジュール５とへ通水しているとき、前記硬度測定装置６により、前記各軟水装置３，４のいずれかからの処理水の硬度を所定時間毎に測定する。測定値は、前記硬度測定装置６から前記制御部１０へ入力される。

前記制御部１０では、入力された測定値が、所定の硬度値を超えているか否かを判定する。そして、制御部１０により、測定値が所定の硬度値以下であると判定されたとき，すなわち測定値が正常値であるとき、前記制御部１０からの指令により、前記硬度測定装置６は図２に示すように時間Ｔ１の間隔で次の測定を行う。

一方、前記制御部１０により、測定値が所定の硬度値を超えていると判定されたとき，すなわち測定値が異常値であるとき、前記制御部１０からの指令により、前記硬度測定装置６は図２に示すように時間Ｔ１よりも短い時間Ｔ２の間隔で次の測定を行う。

前記制御部１０は、前記硬度測定装置６からの測定値が２回連続して異常値であったとき、水質異常，すなわち硬度漏れが起きていると判定する。そして、前記制御部１０は、硬度漏れが起きていると判定した場合、前記給水切替部９の切替操作を行う。たとえば、前記第一軟水装置３が通水作動状態であり、前記第二軟水装置４が再生作動を終了した待機状態であった場合、前記給水切替部９の切替操作を行うことにより、前記第一分岐給水ライン７への通水を停止し、一方で前記第二分岐給水ライン８への通水を開始する。そして、前記塩水供給切替部１８により、前記第一分岐塩水ライン１６側へ流路を切り替えて、前記第一軟水装置３へ前記塩水ライン１４を介して前記塩水タンク１３の塩水を供給し、前記第一軟水装置３の再生作動を開始する。

以上説明した前記水処理システム１における水質異常検出方法によれば、前記硬度測定装置６は、測定値が異常値であるとき、測定値が正常値であるときの測定間隔である時間Ｔ１よりも短い時間Ｔ２の間隔で次の測定を行うことにより、常に時間Ｔ１の間隔で測定を行う場合と比べて、異常値となってから次の測定までの時間がＴ１−Ｔ２（図２参照）だけ早くなる。したがって、測定間隔を変えない場合と比べて、硬度漏れの検出をより早く行うことができる。一方、処理水の測定値が正常値であるときの測定は、測定値が異常値になってからの測定間隔，すなわち時間Ｔ２の間隔よりも長い時間Ｔ１の間隔で行われるので、測定頻度を抑えることができる。これにより、前記硬度測定装置６が硬度測定用試薬を用いる装置である場合、この硬度測定用試薬の使用量をできるだけ抑えることができ、ランニングコストを低減することができる。また、前記給水ライン２から前記硬度測定装置６へ測定対象の給水を導入するためのバルブ（図示省略）の動作部分の磨耗を抑えることができ、その交換頻度を抑えることができる。

そして、このように硬度漏れの検出をより早く行うことにより、前記各軟水装置３，４への通水作動状態と再生作動状態との切り替えをより早く行うことができるので、硬度が高い処理水が前記機器（図示省略）へ供給されてしまう時間を短縮することができる。

ここで、この発明の実施形態の変形例について説明する。前記水処理システム１において、前記制御部１０が硬度漏れと判定したとき、前記のように前記各軟水装置３，４の通水作動状態と再生作動状態との切り替えを行うとともに、前記濾過膜モジュール５からの濃縮水の排水量を増加させてもよい。具体的には、前記制御部１０は、硬度漏れが起きていないとき、前記各排水バルブ２４，２５のうち、前記第一排水バルブ２４のみを開状態とし、一方で硬度漏れが起きたと判定したとき、前記各排水バルブ２４，２５をいずれも開状態とすることにより、濃縮水の排水量を増加させる。これにより、硬度漏れが起きたときにおいて、前記濾過膜モジュール５における膜表面付近での過剰な濃縮が抑制される。そして、前記水処理システム１においては、硬度漏れの検出をより早く行うことができるので、前記濾過膜モジュール５における膜表面付近での過剰な濃縮をより早い段階で抑制することができる。これにより、前記濾過膜モジュール５において、硬度分に起因するスケールが膜表面に付着して詰まるおそれを低減させることができる。

ちなみに、前記制御部１０は、硬度漏れが起きたと判定した後においても、前記硬度測定装置６の測定値が異常値であれば、前記硬度測定装置６に次の測定を時間Ｔ２の間隔で行わせる。したがって、異常値であった測定値が正常値に戻ったとき、これをより早く検出することができる。このとき、増加させていた濃縮水の排水量を元の量に戻すことで、無駄な排水が行われることを防止することができ、節水することができる。

以上、この発明を前記実施形態によって説明したが、この発明は、前記実施形態に限られるものでないことはもちろんである。たとえば、前記水処理装置は軟水装置に限られるものではなく、たとえば給水中の不純物を濾材によって濾過する濾過装置や、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酸化剤除去装置などであってもよい。前記水処理装置が前記濾過装置である場合、この濾過装置からの処理水の濁度を測定し、その異常を検出する。また、前記水処理装置が前記酸化剤除去装置である場合、この酸化剤除去装置からの処理水の酸化剤濃度（たとえば、残留塩素濃度）を測定し、その異常を検出する。

この発明に係る水質異常検出方法を実施する水処理システムの実施の形態の一例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における硬度測定装置の測定タイミングの説明図である。

符号の説明

３ 第一軟水装置（水処理装置）
４ 第二軟水装置（水処理装置）
６ 硬度測定装置

Claims (2)

1. 水処理装置からの処理水の水質を所定時間毎に測定し、測定値が複数回連続して異常値になったとき、処理水の水質を異常と判定する水質異常検出方法であって、
   処理水の測定値が異常値であるとき、測定値が正常値であるときの測定間隔よりも短い間隔で次の測定を行うことを特徴とする水質異常検出方法。
2. 前記水処理装置は軟水装置であり、処理水の水質として前記軟水装置からの処理水の硬度を測定し、前記軟水装置からの処理水の水質異常として硬度漏れを検出することを特徴とする請求項１に記載の水質異常検出方法。

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