JP2008221097A - 水処理システム - Google Patents

Abstract

【課題】水処理システム内における水の測定結果を管理装置で管理する場合に、測定装置に関わるコストを低減させる。
【解決手段】第一制御部１６を有する第一膜装置１４および第二制御部１７を有する第二膜装置１５と、第一流量センサ９，第二流量センサ１０および第三流量センサ１１と、管理装置１２と、システム制御部１３とを備えた水処理システム１であって、前記第一制御部１６および前記第二制御部１７にそれぞれ前記第一流量センサ９および前記第二流量センサ１０を接続し、また前記システム制御部１３に前記第三流量センサ１１を接続し、前記各制御部１６，１７および前記システム制御部１３においてぞれぞれ前記各流量センサ９，１０，１１の測定信号を処理して測定値を算出するとともに、算出された測定値を前記管理装置１２へ出力するように構成したことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

この発明は、熱機器，水使用機器などの機器への給水の水処理システムに関する。

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は、水処理システムにより、所定の水処理を行った給水が供給されている。

たとえば、特許文献１には、水処理装置として、濁質除去装置，活性炭濾過装置，軟水化装置および濾過膜部と脱気膜部とを備えて構成される膜装置を、機器への給水ラインに設けた水処理システムが開示されている。
特開２００６−３３４４７０号公報

ところで、前記水処理システムにおいて、水に関する測定装置を設け、その測定値を管理装置で管理する場合がある。たとえば、前記水処理システムにおいて、前記膜装置における通水流量を把握するため、前記膜装置の上流側の前記給水ラインに流量センサを設け、この流量センサの検出値を前記管理装置に記憶して管理する場合がある。また、前記水処理システムにおける給水の水温を把握するため、前記給水ラインに温度センサを設け、この温度センサの検出値を前記管理装置に記憶して管理する場合がある。

このように前記水処理システムにおいて測定装置を設けた場合、この測定装置の測定信号を処理して測定値を算出するための演算部が必要になる。この場合、従来は測定装置毎に前記演算部を設けているため、コストが高くなってしまう。

ここで、前記水処理システムにおいて、前記水処理装置は水処理に必要な制御を行わせる制御部を有している。また、前記水処理システムにおいて、システム内における各種制御を行うシステム制御部を備えている場合もある。

この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、水処理システム内における水の測定結果を管理装置で管理する場合に、測定装置に関わるコストを低減させることである。

この発明は、前記課題を解決するためになされたもので、水処理システムにおいて、水処理に必要な制御を行わせる制御部を有する水処理装置とシステム制御部とを備える場合に、前記水処理装置の制御部および前記システム制御部の演算部を流用して、測定装置の測定信号を処理するものである。すなわち、請求項１に記載の発明は、給水ラインに設けられ、水処理に必要な制御を行わせる制御部を有する水処理装置と、流量，水温および水質等の水に関する複数の測定装置と、これら測定装置の測定結果を記憶する管理装置と、システム内における各種制御を行うシステム制御部とを備えた水処理システムであって、前記水処理装置の制御部に一の測定装置を接続し、前記制御部における演算部で前記一の測定装置の測定信号を処理して測定値を算出するとともに、算出された測定値を前記管理装置へ出力するように構成するとともに、前記システム制御部に他の測定装置を接続し、前記システム制御部における演算部で前記他の測定装置の測定信号を処理して測定値を算出するとともに、算出された測定値を前記管理装置へ出力するように構成したことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、水処理システムが、前記制御部を有する前記水処理装置と前記システム制御部とを備える場合に、前記一の測定装置を前記水処理装置の前記制御部と接続し、この制御部の前記演算部において測定信号を処理して測定値を算出することができ、また前記他の測定装置を前記システム制御部と接続し、このシステム制御部の前記演算部において測定信号を処理して測定値を算出することができる。このように前記制御部と前記システム制御部とを流用することにより、前記一の測定装置および前記他の測定装置の測定信号を処理して測定値を算出するための演算部を新たに設ける必要がなくなるので、測定装置に関わるコストを抑えることができる。

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、この発明に係る水処理システムの実施形態の一例の構成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膜装置の制御部を示す概略的な説明図である。

図１において、水処理システム１は、機器として蒸気ボイラ（図示省略）への給水の水処理を行うものであり、この蒸気ボイラへの給水ライン２を備えている。そして、この給水ライン２には、水処理装置として、上流側から除鉄装置３，活性炭濾過装置４，軟水装置５，さらには濾過膜部６と脱気膜部７とを有して構成される膜装置８が設けられている。また、前記水処理システム１は、測定装置として第一流量センサ９，第二流量センサ１０および第三流量センサ１１を備えるとともに、これらの各流量センサ９，１０，１１の測定結果を記憶する管理装置１２を備えている。さらに、前記水処理システム１は、システム内における各種制御を行うシステム制御部１３を備えている。

前記膜装置８として、この実施形態では第一膜装置１４と第二膜装置１５とが前記給水ライン２に並列に設けられている。前記第一膜装置１４は、この第一膜装置１４において水処理に必要な制御を行わせる第一制御部１６を備え、また前記第二膜装置１５は、この第二膜装置１５において水処理に必要な制御を行わせる第二制御部１７を備えている。ここで、水処理に必要な制御の具体例としては、たとえば前記第一膜装置１４へ給水を供給する第一給水ポンプと前記第二膜装置１５へ給水を供給する第二給水ポンプ（それぞれ図示省略）とを備える場合に、前記各膜装置１４，１５のそれぞれからの処理水流量が一定になるように、前記各制御部１６，１７がそれぞれ前記各給水ポンプの回転数を制御する場合が挙げられる。

前記システム制御部１３は、前記水処理システム１における各機器および各装置と接続され（図示省略）、これら各機器および各装置を制御するようになっている。たとえば、前記システム制御部１３は、前記膜装置８の下流側の前記給水ライン２に設けられた処理水タンクの水位センサ（それぞれ図示省略）と接続され、この水位センサの検出値に基づいて、前記除鉄装置３，前記活性炭濾過装置４，前記軟水装置５および前記膜装置８の運転を制御するようになっている。

前記給水ライン２は、原水供給側に、前記除鉄装置３が設けられた地下水供給ライン１８と水道水供給ライン１９とを有している。これにより、前記水処理システム１では、原水として地下水と水道水とを供給することができるようになっている。前記地下水供給ライン１８および前記水道水供給ライン１９は、前記除鉄装置３と前記活性炭濾過装置４との間において合流している。前記地下水供給ライン１８および前記水道水供給ライン１９には、それぞれバルブ（図示省略）が設けられている。

前記第一流量センサ９は、地下水の供給流量を検出するために前記地下水供給ライン１８に設けられている。また、前記第二流量センサ１０は、水道水の供給流量を検出するために前記水道水供給ライン１９に設けられている。さらに、前記第三流量センサ１１は、前記膜装置８への通水流量を検出するために、前記軟水装置５と前記膜装置８の間であって、前記第一膜装置１４への給水ライン２と前記第二膜装置１５への給水ライン２とに分岐する部分よりも上流側の前記給水ライン２に設けられている。

また、前記第一流量センサ９は前記第一膜装置１４の前記第一制御部１６と接続され、前記第二流量センサ１０は前記第二膜装置１５の第二制御部１７と接続されている。さらに、前記第三流量センサ１１は前記システム制御部１３と接続されている。すなわち、この発明において、水処理装置の制御部と接続される一の測定装置とは、この実施形態では前記第一流量センサ９および第二流量センサ１０であり、またシステム制御部と接続される他の測定装置とは、この実施形態では前記第三流量センサ１１である。

ここで、この発明は、測定装置の測定結果が管理装置で管理されるようになっている水処理システムが対象であり、本発明における測定装置としては、前記管理装置で管理するための測定を行うものが対象である。ただし、本発明における前記測定装置としては、測定結果が前記管理装置で管理されるとともに、測定結果が水処理装置の制御に用いられる測定装置も含まれる。

前記第一膜装置１４の前記第一制御部１６は、前記第一膜装置１４における水処理に必要な制御のほか、前記第一流量センサ９からの測定信号を処理して測定値を算出し、算出された測定値を前記管理装置１２へ出力するようになっている。また前記第二膜装置１５の前記第二制御部１７は、前記第二膜装置１５における水処理に必要な制御のほか、前記第二流量センサ１０からの測定信号を処理して測定値を算出し、算出された測定値を前記管理装置１２へ出力するようになっている。さらに、前記システム制御部１３は、前記水処理システム１における各種制御のほか、前記第三流量センサ１１からの測定信号を処理して測定値を算出し、算出された測定値を前記管理装置１２へ出力するようになっている。

前記各制御部１６，１７および前記システム制御部１３における測定信号の処理について、図２に基づいて具体的に説明する。ここでは、前記第一制御部１６における測定信号の処理についてのみ説明する。前記第二制御部１７および前記システム制御部１３における測定信号の処理については、前記第一制御部１６と同様の測定信号の処理が行われるので説明を省略する。

前記第一制御部１６は、入力回路２０，演算部２１（具体的にはＣＰＵ）および通信回路２２を有している。そして、前記第一制御部１６にあっては、前記第一流量センサ９からの測定信号が前記入力回路２０を介して前記演算部２１へ入力され、この演算部２１において測定値（流量）が算出されるようになっている。測定値は、前記演算部２１から前記通信回路２２を介して前記管理装置１２へ出力されるようになっている。

前記第一流量センサ９からの測定信号は、具体的にはパルス信号である。ここで前記第一流量センサ９の構成について説明すると、前記第一流量センサ９は羽根車（符号省略）を用いた流量センサである。具体的には、前記第一流量センサ９にあっては、磁石（図示省略）が取り付けられた羽根車が前記給水ライン２に設けられており、前記羽根車の近傍に磁気センサ（図示省略）が設けられている。そして、給水が前記給水ライン２を流れると、前記羽根車が回転して前記磁気センサの前を前記磁石が通過することによりパルス信号が生成され、このパルス信号が前記入力回路２０へ入力されるようになっている。前記演算部２１では、パルス信号のパルス数を計数することで、流量が算出されるようになっている。

前記第二流量センサ１０および前記第三流量センサ１１についても、前記第一流量センサ９と同一の構成になっている。したがって、前記第二膜装置１５の前記第二制御部１７および前記システム制御部１３へも、それぞれ前記第二流量センサ１０または第三流量センサ１１からのパルス信号が入力され、そのパルス数を計数して流量が算出されるようになっている。

前記各制御部１６，１７および前記システム制御部１３は、それぞれ前記管理装置１２へ前記各流量センサ９，１０，１１の測定値を出力するときに、前記各流量センサ９，１０，１１の測定値であることを通信情報に付加するようになっている。これにより、前記管理装置１２において、前記各制御部１６，１７および前記システム制御部１３から入力された測定値が、前記各膜装置１４，１５自体または前記システム制御部１３自体の情報ではなく、前記各流量センサ９，１０，１１の測定情報であることが認識され、それぞれの測定値を後述するように前記管理装置１２のモニタ画面において前記各流量センサ９，１０，１１の測定値として表示することができる。

前記管理装置１２は、前記各水処理装置，すなわち前記除鉄装置３，前記活性炭濾過装置４，前記軟水装置５および前記膜装置６や、前記システム制御部１３、さらには前記各流量センサ９，１０，１１を含む各種測定装置（たとえば、水温センサや水質センサ（図示省略））など、前記水処理システム１の全体構成が表示されるモニタ画面（図示省略）を備えている。このモニタ画面には、たとえば前記各水処理装置の運転状況が、それぞれの装置の表示部分に示されるようになっている。また、前記モニタ画面には、前記各膜装置１４，１５の前記各制御部１６，１７および前記システム制御部１３から入力された前記各流量センサ９，１０，１１の測定値が、前記各膜装置１４，１５および前記システム制御部１３の表示部分にではなく、前記各流量センサ９，１０，１１の表示部分に示されるようになっている。

ここで、前記各水処理装置について説明する。まず、前記除鉄装置３は、アンスラサイト，濾過砂などの濾材を濾過塔（それぞれ図示省略）に充填して構成されている。この除鉄装置３の上流側の前記給水ライン２には、酸化剤添加装置（図示省略）により、酸化剤として次亜塩素酸ナトリウム溶液が添加されるようになっている。前記給水ライン２へ次亜塩素酸ナトリウムが添加されると、給水に含まれる鉄分が酸化されて不溶性の水酸化第二鉄（Ｆｅ（ＯＨ）_３）となり、この水酸化第二鉄が前記除鉄装置３において除去されるようになっている。このように給水中の鉄分を除去することにより、前記濾過膜部６を構成する濾過膜モジュール（図示省略）において鉄分に起因するファウリングが防止される。ちなみに、前記除鉄装置３は、前記濾材にマンガンゼオライトなどを使用することにより、除鉄能力に加えて除マンガン能力をも備えた除鉄除マンガン装置としてもよい。

前記活性炭濾過装置４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、前記軟水装置５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、前記濾過膜部５の前記濾過膜モジュールを酸化させ、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。

前記軟水装置５は、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、前記軟水装置５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。このような軟水装置５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、前記軟水装置４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、前記軟水装置４の上流側の前記給水ライン２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。

前記膜装置８の前記濾過膜部５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、濾過膜としてナノ濾過膜（ＮＦ膜）を使用して形成されている。このナノ濾過膜は、ポリアミド系，ポリエーテル系などの合成高分子膜であり、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、分子量が数十程度のものを濾別可能な逆浸透膜と、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。そして、前記ナノ濾過膜にあっては、前記蒸気ボイラの伝熱管における腐食を抑制する成分（たとえば、シリカ等）が透過し、腐食を促進する成分（たとえば、硫酸イオンや塩化物イオン等）が捕捉されるようになっている。

前記膜装置８の前記脱気膜部７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）とを備えて構成される。そして、前記脱気膜部７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。

さて、前記水処理システム１の運転時には、原水として、前記地下水供給ライン１８からの地下水と前記水道水供給ライン１９からの水道水とが同時に供給されてもよく、また通常は原水として前記地下水供給ライン１８から地下水が供給され、地下水の供給を停止する必要があるときに、前記水道水供給ライン１９からの水道水の供給が行われてもよい。

地下水の供給を停止する必要があるときとしては、たとえば前記除鉄装置３への通水を停止してこの除鉄装置３において前記濾材（図示省略）の処理能力を回復させる再生作動を行うときが挙げられる。また、前記軟水装置５において除去された硬度分の量が、前記軟水装置５において除去できる硬度分の量に到達したとき（前記軟水装置５における硬度分除去量の算出については後述する）、前記地下水供給ライン１８からの地下水の供給を停止し、前記水道水供給ライン１９からの水道水の供給に切り替えてもよい。この場合、前記管理装置１２から前記地下水供給ライン１８に設けられた前記バルブ（図示省略）へバルブ閉信号が出力され、また前記管理装置１２から前記水道水供給ライン１９に設けられた前記バルブ（図示省略）へバルブ開信号が出力される。このように前記軟水装置５において除去された硬度分の量が、前記軟水装置５において除去できる硬度分の量に到達したとき、地下水の供給を停止して水道水の供給に切り替えることにより、地下水よりも水道水の方が硬度が低いので、硬度の低い給水を前記蒸気ボイラ（図示省略）へ供給することができる。

前記水処理システム１の運転時には、原水としての地下水は、前記地下水供給ライン１８における前記除鉄装置２を通過した後、前記活性炭濾過装置４，前記軟水装置５および前記膜装置８を通過して前記蒸気ボイラ（図示省略）へ供給され、また原水としての水道水は、前記水道水供給ライン１９から前記活性炭濾過装置４，前記軟水装置５および前記膜装置８を通過して前記蒸気ボイラ（図示省略）へ供給される。このとき、前記膜装置８にあっては、前記第一膜装置１４および前記第二膜装置１５の両方への通水が行われる。

前記水処理システム１の運転時には、前記各流量センサ９，１０，１１からの測定信号に基づいてそれぞれ算出された流量，具体的には地下水の供給流量，水道水の供給流量および前記膜装置８における通水流量が、前記管理装置１２に記憶される。そして、この管理装置１２の前記モニタ画面（図示省略）における前記各流量センサ９，１０，１１の表示部分にそれぞれの流量が示される。

ここで、前記第三流量センサ１１によって検出される前記膜装置８における通水流量は、たとえば前記膜装置８がリースされ、前記膜装置８における通水流量に応じてリース料を支払うようになっている場合に、リース料算出のために前記管理装置１２で管理される。また、前記第二流量センサ１０によって検出される水道水の供給流量は、たとえば水道料金の算出のために前記管理装置１２で管理される。

さらに、前記第一流量センサ９によって検出される地下水の供給流量は、たとえば原水として前記地下水供給ライン１８から地下水が供給されている場合の前記軟水装置５における硬度分の除去量を算出するために、前記管理装置１２で管理される。ちなみに、前記軟水装置５における硬度分の除去量は、前記地下水供給ライン１８から供給される地下水の硬度と地下水の供給流量との積で算出される。前記管理装置１２には、地下水の硬度が記憶されており、前記管理装置１２は、地下水の硬度と地下水の供給流量とを常に積算することにより、前記軟水装置５における硬度分の除去量を算出する。そして、前記管理装置１２には、前記軟水装置５において除去できる硬度分の量も記憶されており、前記管理装置１２は、前記のようにして算出した前記軟水装置５における硬度分の除去量が、前記軟水装置５において除去できる硬度分の量に到達したとき、前記地下水供給ライン１８の前記バルブへ閉信号を出力するとともに、前記水道水供給ライン１９の前記バルブへ開信号を出力する。

以上説明した前記水処理システム１によれば、前記第一流量センサ９を前記第一膜装置１４の前記第一制御部１６と接続し、前記第二流量センサ１０を前記第二膜装置１５の前記第二制御部１７と接続し、また前記第三流量センサ１１を前記システム制御部１３と接続し、前記各制御部１６，１７および前記システム制御部１３においてそれぞれ各流量センサ９，１０，１１の測定信号を処理して測定値を算出することができる。このように、前記各制御部１６，１７および前記システム制御部１３を流用することにより、前記各流量センサ９，１０，１１の測定信号を処理して測定値を算出するための演算部を新たに設ける必要がなくなるで、測定装置に関わるコストを抑えることができる。

以上この発明を前記実施形態によって説明したが、この発明はこれに限られるものでないことはもちろんであり、この発明の主旨を変更しない範囲で種々変更実施可能である。たとえば、本発明における測定装置は、水処理システムにおける水に関する測定を行い、演算部で測定情報が処理されて測定値が算出されるものであれば、流量センサに限られるものではない。具体的には、前記測定装置は水温センサや水質センサ（たとえば硬度センサや濁度センサなど）などであってもよい。前記測定装置がサーミスタを用いた水温センサである場合、この水温センサから制御部へ入力されたサーミスタ電圧を、温度変換テーブルに基づいて前記制御部の演算部において温度へ変換する。また、前記水質センサが、試料水へ光を照射しその透過光強度に基づいて硬度を検出する硬度センサまたは濁度を検出する濁度センサである場合、前記硬度センサまたは濁度センサから制御部へ入力された透過光強度を、硬度変換テーブルまたは濁度変換テーブルに基づいて、前記制御部の演算部において硬度または濁度へ変換する。

さらに、前記測定装置として、同じ種類の測定装置が複数設けられていてもよく、また異なる種類の測定装置が複数設けられていてもよい。

この発明に係る水処理システムの実施形態の一例の構成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膜装置の制御部を示す概略的な説明図である

符号の説明

１ 水処理システム
２ 給水ライン
８ 膜装置（水処理装置）
９ 第一流量センサ（測定装置）
１０ 第二流量センサ（測定装置）
１１ 第三流量センサ（測定装置）
１２ 管理装置
１３ システム制御部
１６ 第一制御部
１７ 第二制御部
２１ 演算部

Claims (1)

1. 給水ラインに設けられ、水処理に必要な制御を行わせる制御部を有する水処理装置と、流量，水温および水質等の水に関する複数の測定装置と、これら測定装置の測定結果を記憶する管理装置と、システム内における各種制御を行うシステム制御部とを備えた水処理システムであって、
   前記水処理装置の制御部に一の測定装置を接続し、前記制御部における演算部で前記一の測定装置の測定信号を処理して測定値を算出するとともに、算出された測定値を前記管理装置へ出力するように構成するとともに、前記システム制御部に他の測定装置を接続し、前記システム制御部における演算部で前記他の測定装置の測定信号を処理して測定値を算出するとともに、算出された測定値を前記管理装置へ出力するように構成したことを特徴とする水処理システム。

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