JP2013188682A - 水処理システム - Google Patents

Abstract

【課題】加圧ポンプにおける無駄な電力の消費を削減することができる水処理システムを提供する。
【解決手段】前処理ユニット４と、膜分離装置７と、原水ラインＬ１と、前処理水ラインＬ２と、第１流量検出手段１５と、第１加圧ポンプ２と、第１インバータ３と、第１流量検出手段１５の第１検出流量値が膜分離装置７における透過水Ｗ３の流量値と濃縮水Ｗ４の流量値との合計値に基づく第１目標流量値となるように、第１加圧ポンプ２の駆動周波数を演算し、当該駆動周波数の演算値に対する電流値信号を第１インバータ３に出力する第１制御部１０と、第２流量検出手段１７と、第２加圧ポンプ５と、第２インバータ６と、第２流量検出手段１７の第２検出流量値が予め設定された第２目標流量値となるように、第２加圧ポンプ５の駆動周波数を演算し、当該駆動周波数の演算値に対する電流値信号を第２インバータ６に出力する第２制御部２０と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、原水から前処理水を製造する前処理ユニットと、前処理水を透過水と濃縮水とに分離する膜分離装置と、を備えた水処理システムに関する。

半導体の製造工程、電子部品や医療器具の洗浄等においては、不純物を含まない高純度の純水が使用される。この種の純水は、一般に、地下水や水道水等の原水を、逆浸透膜モジュール（以下、「ＲＯ膜モジュール」ともいう）で処理することにより製造される。

ＲＯ膜（逆浸透膜）に代表される半透膜は、原水の温度や膜の状態（細孔の閉塞や材質の酸化劣化）により水透過係数が変化する。そこで、原水の温度や膜の状態にかかわらず、ＲＯ膜モジュールにおける透過水の流量を一定に保つため、流量フィードバック水量制御を行う水質処理システムが提案されている（特許文献１参照）。この流量フィードバック水量制御では、ＲＯ膜モジュールで製造される透過水の流量が目標流量値となるように、ＲＯ膜モジュールに原水を供給するポンプの駆動周波数がインバータにより制御される。

特開２００５−２９６９４５号公報

一般な水処理システムでは、ＲＯ膜モジュールの前段に、濾過装置や硬水軟化装置等の前処理ユニットが設けられる。前処理ユニットには、原水ポンプ（以下、「第１加圧ポンプ」ともいう）から原水が圧送される。原水は、前処理ユニットにおいて不要な物質が除去され、前処理水としてＲＯ膜モジュールに供給される。

前処理ユニットは、長期間の使用により次第に処理能力が低下する。前処理ユニットにおける処理能力の低下が限界を超えると、除去対象となる物質が前処理水にリークして、前処理水の水質が悪化する。この場合、ＲＯ膜におけるスケールの析出やファウリングを抑制するため、ＲＯ膜モジュールの回収率を下げる必要がある。また、前処理ユニットの処理能力が復活して、前処理水の水質が向上した場合には、ＲＯ膜モジュールの回収率を上げる必要がある。

上述した流量フィードバック水量制御では、透過水の流量を一定に保ったままで回収率を制御するため、濃縮水の排水流量、すなわち前処理水の供給流量を増減させている。従来の水処理システムにおいては、このような回収率の制御を可能とするため、ＲＯ膜モジュールの回収率が最小となる場合における前処理水の供給流量、すなわち前処理水の供給流量が最大となる条件で第１加圧ポンプを駆動している。また、ＲＯ膜モジュールに前処理水を圧送する加圧ポンプ（以下、「第２加圧ポンプ」ともいう）の一次側に減圧弁を設け、前処理水の圧力を下げている。これにより、第２加圧ポンプから圧送される前処理水の圧力は、前処理水の供給流量にかかわらず一定となる。

しかし、従来の水処理システムにおいて、ＲＯ膜モジュールの回収率を通常よりも高くした場合には、ＲＯ膜モジュールの回収率を低くした場合に比べて、第１加圧ポンプにおいて無駄な電力が消費される。

従って、本発明は、第１加圧ポンプにおける無駄な電力の消費を削減することができる水処理システムを提供することを目的とする。

本発明は、原水から前処理水を製造する前処理ユニットと、前処理水を透過水と濃縮水とに分離する膜分離装置と、原水を前記前処理ユニットに供給する原水ラインと、前処理水を前記膜分離装置に供給する前処理水ラインと、前処理水の流量を第１検出流量値として出力する第１流量検出手段と、入力された駆動周波数に応じた回転速度で駆動され、前記原水ラインを流通する原水を前記前処理ユニットに向けて圧送する第１加圧ポンプと、入力された電流値信号に対応する駆動周波数を前記第１加圧ポンプに出力する第１インバータと、前記第１流量検出手段から出力された前記第１検出流量値が前記膜分離装置における透過水の流量値と濃縮水の流量値との合計値に基づく第１目標流量値となるように、前記第１加圧ポンプの駆動周波数を演算し、当該駆動周波数の演算値に対する電流値信号を前記第１インバータに出力する第１制御部と、透過水の流量を第２検出流量値として出力する第２流量検出手段と、入力された駆動周波数に応じた回転速度で駆動され、前記前処理水ラインを流通する前処理水を前記膜分離装置に向けて圧送する第２加圧ポンプと、入力された電流値信号に対応する駆動周波数を前記第２加圧ポンプに出力する第２インバータと、前記第２流量検出手段から出力された前記第２検出流量値が予め設定された第２目標流量値となるように、前記第２加圧ポンプの駆動周波数を演算し、当該駆動周波数の演算値に対する電流値信号を前記第２インバータに出力する第２制御部と、を備える水処理システムに関する。

また、前記水処理システムにおいては、前記前処理水ラインを流通する前処理水の流量値が前記膜分離装置で分離される透過水の流量値と濃縮水の流量値との合計値を超過し、且つ所定の圧力値を超過する場合に、余剰の前処理水を前記前処理水ラインから排出させる前処理水排出手段を備え、前記第１制御部は、前記膜分離装置で分離される透過水の前記流量値と濃縮水の前記流量値との合計値の１〜１．０５倍の流量値を前記第１目標流量値とすることが好ましい。

また、前記水処理システムにおいて、前処理水、透過水又は濃縮水の温度を検出する温度検出手段と、前記膜分離装置の外へ排出する濃縮水の排水流量を調節可能な排水弁と、を備え、前記第２制御部は、（ｉ）予め取得された前処理水のシリカ濃度、及び前記温度検出手段の検出温度値から決定したシリカ溶解度に基づいて、濃縮水におけるシリカの許容濃縮倍率を演算し、（ｉｉ）当該許容濃縮倍率の演算値及び透過水の前記第２目標流量値から排水流量を演算し、（ｉｉｉ）濃縮水の実際排水流量が当該排水流量の演算値となるように、前記排水弁を制御することが好ましい。

また、前記水処理システムにおいて、前処理水のカルシウム硬度を測定する硬度測定手段と、前記膜分離装置の外へ排出する濃縮水の排水流量を調節可能な排水弁と、を備え、前記第２制御部は、（ｉ）予め取得された炭酸カルシウム溶解度、及び前記硬度測定手段の測定硬度値に基づいて、濃縮水における炭酸カルシウムの許容濃縮倍率を演算し、（ｉｉ）当該許容濃縮倍率の演算値、及び透過水の前記第２目標流量値から排水流量を演算し、（ｉｉｉ）濃縮水の実際排水流量が当該排水流量の演算値となるように、前記排水弁を制御することが好ましい。

また、前記水処理システムにおいて、前記第２制御部は、前記膜分離装置における透過水の前記流量値及び濃縮水の前記流量値に関するデータを保持し、前記水処理システムは、前記第２制御部から前記膜分離装置における透過水の前記流量値及び濃縮水の前記流量値に関するデータを取得し、当該データを前記第１制御部に送信する第３制御部を備えることが好ましい。

本発明によれば、第１加圧ポンプにおける無駄な電力の消費を削減することができる水処理システムを提供することができる。

第１実施形態に係る水処理システム１の全体構成図である。 第１制御部１０において流量フィードバック水量制御を実行する場合の処理手順を示すフローチャートである。 第２制御部２０において流量フィードバック水量制御を実行する場合の処理手順を示すフローチャートである。 第２制御部２０において温度フィードフォワード回収率制御を実行する場合の処理手順を示すフローチャートである。 第２実施形態に係る水処理システム１Ａの全体構成図である。 第２制御部２０Ａにおいて水質フィードフォワード回収率制御を実行する場合の処理手順を示すフローチャートである。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る水処理システム１について、図面を参照しながら説明する。本実施形態に係る水処理システム１は、例えば、淡水から純水を製造する純水製造システムに適用される。

図１は、第１実施形態に係る水処理システム１の全体構成図である。図２は、第１制御部１０において、流量フィードバック水量制御を実行する場合の処理手順を示すフローチャートである。図３は、第２制御部２０において、流量フィードバック水量制御を実行する場合の処理手順を示すフローチャートである。図４は、第２制御部２０において、温度フィードフォワード回収率制御を実行する場合の処理手順を示すフローチャートである。

図１に示すように、第１実施形態に係る水処理システム１は、第１加圧ポンプ２と、第１インバータ３と、前処理ユニットとしての硬水軟化装置４と、第２加圧ポンプ５と、第２インバータ６と、膜分離装置としてのＲＯ膜モジュール７と、前処理水排出手段としてのリリーフ弁８と、を備える。

また、水処理システム１は、第１制御部１０と、第２制御部２０と、第３制御部３０と、第１排水弁１１〜第３排水弁１３と、第１流量検出手段としての第１流量センサ１５と、温度検出手段としての温度センサ１６と、第２流量検出手段としての第２流量センサ１７と、を備える。図１（及び後述の図５）では、電気的な接続の経路を破線で示す。

また、水処理システム１は、原水ラインＬ１と、前処理水ラインＬ２と、透過水ラインＬ３と、濃縮水ラインＬ４と、前処理水排出手段としての前処理水排出ラインＬ８と、を備える。本明細書における「ライン」とは、流路、径路、管路等の流体の流通が可能なラインの総称である。

原水ラインＬ１は、原水Ｗ１を、硬水軟化装置４へ供給するラインである。原水ラインＬ１の上流側の端部は、原水Ｗ１の供給源（不図示）に接続されている。また、原水ラインＬ１の下流側の端部は、硬水軟化装置４における原水Ｗ１の入口側に接続されている。

第１加圧ポンプ２は、原水ラインＬ１を流通する原水Ｗ１を吸入し、硬水軟化装置４へ向けて圧送する装置である。第１加圧ポンプ２は、原水ラインＬ１において、硬水軟化装置４の上流側に設けられている。第１加圧ポンプ２には、第１インバータ３から周波数が変換された駆動電力が供給される。第１加圧ポンプ２は、供給された駆動電力の周波数（以下、「駆動周波数」ともいう）に応じた回転速度で駆動される。

第１インバータ３は、第１加圧ポンプ２に、周波数が変換された駆動電力を供給する電気回路である。第１インバータ３は、第１制御部１０と電気的に接続されている。第１インバータ３には、第１制御部１０から電流値信号が入力される。第１インバータ３は、入力された電流値信号に対応する駆動周波数の駆動電力を第１加圧ポンプ２に出力する。

硬水軟化装置４は、原水Ｗ１に含まれる硬度成分（カルシウムイオン及びマグネシウムイオン）を、陽イオン交換樹脂床（不図示）においてナトリウムイオン（又はカリウムイオン）に置換して、前処理水Ｗ２を製造する設備である。

前処理水ラインＬ２は、硬水軟化装置４で製造された前処理水Ｗ２をＲＯ膜モジュール７に送出するラインである。前処理水ラインＬ２の上流側の端部は、硬水軟化装置４における前処理水Ｗ２の出口側に接続されている。また、前処理水ラインＬ２の下流側の端部は、ＲＯ膜モジュール７の一次側入口ポートに接続されている。

第１流量センサ１５は、前処理水ラインＬ２を流通する前処理水Ｗ２の流量を検出する機器である。第１流量センサ１５は、接続部Ｊ１において前処理水ラインＬ２に接続されている。接続部Ｊ１は、硬水軟化装置４と第２加圧ポンプ５との間に配置されている。第１流量センサ１５は、第１制御部１０と電気的に接続されている。第１流量センサ１５で検出された前処理水Ｗ２の流量（以下、「検出流量値」ともいう）は、第１制御部１０へ検出信号として送信される。

温度センサ１６は、前処理水ラインＬ２を流通する前処理水Ｗ２の温度を検出する機器である。温度センサ１６は、接続部Ｊ２において前処理水ラインＬ２に接続されている。接続部Ｊ２は、硬水軟化装置４と第２加圧ポンプ５との間（接続部Ｊ１と第２加圧ポンプ５の間）に配置されている。温度センサ１６は、第２制御部２０と電気的に接続されている。温度センサ１６で検出された前処理水Ｗ２の温度（以下、「検出温度値」ともいう）は、第２制御部２０へ検出信号として送信される。

第２加圧ポンプ５は、前処理水ラインＬ２を流通する前処理水Ｗ２を吸入し、ＲＯ膜モジュール７に圧送する装置である。第２加圧ポンプ５は、前処理水ラインＬ２において、ＲＯ膜モジュール７の上流側に設けられている。第２加圧ポンプ５には、第２インバータ６から周波数が変換された駆動電力が供給される。第２加圧ポンプ５は、供給された駆動電力の周波数（駆動周波数）に応じた回転速度で駆動される。

第２インバータ６は、第２加圧ポンプ５に、周波数が変換された駆動電力を供給する電気回路である。第２インバータ６は、第２制御部２０と電気的に接続されている。第２インバータ６には、第２制御部２０から電流値信号が入力される。第２インバータ６は、入力された電流値信号に対応する駆動周波数の駆動電力を第２加圧ポンプ５に出力する。

前処理水排出ラインＬ８は、前処理水ラインＬ２を流通する前処理水Ｗ２の一部をシステム外に排出するラインである。前処理水排出ラインＬ８の上流側は、接続部Ｊ３において前処理水ラインＬ２に接続されている。接続部Ｊ３は、硬水軟化装置４と第２加圧ポンプ５との間に配置されている。前処理水排出ラインＬ８の下流側は、例えば、原水タンク又は排水ピット（いずれも不図示）に接続又は開口している。原水タンクは、第１加圧ポンプ２の上流側に設けられるタンクである。

また、前処理水排出ラインＬ８には、リリーフ弁（常閉式の圧力作動弁）８が設けられている。リリーフ弁８は、前処理水ラインＬ２を流通する前処理水Ｗ２の流量値が、後述するＲＯ膜モジュール７で分離される透過水Ｗ３の流量値と濃縮水Ｗ４の流量値（排出流量）との合計値を超過し、且つ所定の圧力値を超過する場合に開弁して、余剰の前処理水Ｗ２を前処理水排出ラインＬ８から排出させる。

後述のように、第１制御部１０は、ＲＯ膜モジュール７で分離された透過水Ｗ３の流量値と濃縮水Ｗ４の流量値との合計値の１．０５倍の流量値を、後述する流量フィードバック水量制御の第１目標流量値（前処理水Ｗ２の目標流量値）とする。そのため、前処理水ラインＬ２を流通する前処理水Ｗ２の流量値は、ＲＯ膜モジュール７で分離される透過水Ｗ３の流量値と濃縮水Ｗ４の流量値との合計値よりもやや多めの流量値となる。このように、第１制御部１０は、過剰とならない範囲において、ＲＯ膜モジュール７で必要とされる流量以上の前処理水Ｗ２をＲＯ膜モジュール７に供給し、第２加圧ポンプ５でキャビテーション等の不具合が起こらないように水量制御する。リリーフ弁８は、前処理水ラインＬ２を流通する前処理水Ｗ２の流量が、透過水Ｗ３の流量値と濃縮水Ｗ４の流量値との合計値を超過し、且つ所定の圧力値を超過する場合に開弁して、余剰となった前処理水Ｗ２の一部を前処理水排出ラインＬ８に流通させる。なお、所定の圧力値とは、リリーフ弁８の作動圧力として予め設定される値である。

ＲＯ膜モジュール７は、第２加圧ポンプ５から圧送された前処理水Ｗ２を、溶存塩類が除去された透過水Ｗ３と、溶存塩類が濃縮された濃縮水Ｗ４とに分離する設備である。ＲＯ膜モジュール７は、単一又は複数のＲＯ膜エレメント（不図示）を備える。ＲＯ膜モジュール７は、これらＲＯ膜エレメントにより前処理水Ｗ２を処理して、透過水Ｗ３及び濃縮水Ｗ４を製造する。

透過水ラインＬ３は、ＲＯ膜モジュール７で製造された透過水Ｗ３を需要箇所へ送出するラインである。透過水ラインＬ３の上流側の端部は、ＲＯ膜モジュール７の二次側ポートに接続されている。透過水ラインＬ３の下流側の端部は、需要箇所の装置等（不図示）に接続されている。

第２流量センサ１７は、透過水ラインＬ３を流通する透過水Ｗ３の流量を検出する機器である。第２流量センサ１７は、接続部Ｊ４において透過水ラインＬ３に接続されている。接続部Ｊ４は、ＲＯ膜モジュール７の二次側ポートと透過水Ｗ３の需要箇所の装置等（不図示）との間に配置されている。また、第２流量センサ１７は、第２制御部２０と電気的に接続されている。第２流量センサ１７で検出された透過水Ｗ３の流量（検出流量値）は、第２制御部２０へ検出信号として送信される。

濃縮水ラインＬ４は、ＲＯ膜モジュール７から濃縮水Ｗ４を送出するラインである。濃縮水ラインＬ４の上流側の端部は、ＲＯ膜モジュール７の一次側出口ポートに接続されている。また、濃縮水ラインＬ４の下流側は、分岐部Ｊ５及びＪ６において、第１排水ラインＬ１１、第２排水ラインＬ１２及び第３排水ラインＬ１３に分岐している。

第１排水ラインＬ１１には、第１排水弁１１が設けられている。第２排水ラインＬ１２には、第２排水弁１２が設けられている。第３排水ラインＬ１３には、第３排水弁１３が設けられている。第１排水弁１１〜第３排水弁１３は、濃縮水ラインＬ４から装置外へ排出される濃縮水Ｗ４の排水流量を調節する弁である。

第１排水弁１１は、第１排水ラインＬ１１を開閉することができる。第２排水弁１２は、第２排水ラインＬ１２を開閉することができる。第３排水弁１３は、第３排水ラインＬ１３を開閉することができる。

第１排水弁１１〜第３排水弁１３は、それぞれ定流量弁機構（不図示）を備える。定流量弁機構は、第１排水弁１１〜第３排水弁１３において、それぞれ異なる流量値に設定されている。例えば、第１排水弁１１は、開状態において、ＲＯ膜モジュール７の回収率が８０％となるように排水流量が設定されている。第２排水弁１２は、開状態において、ＲＯ膜モジュール７の回収率が７５％となるように排水流量が設定されている。第３排水弁１３は、開状態において、ＲＯ膜モジュール７の回収率が７０％となるように排水流量が設定されている。

濃縮水ラインＬ４から排出される濃縮水Ｗ４の排水流量は、第１排水弁１１〜第３排水弁１３を選択的に開閉することにより、段階的に調節できる。例えば、第２排水弁１２のみを開状態とし、第１排水弁１１及び第３排水弁１３を閉状態とする。この場合には、ＲＯ膜モジュール７の回収率を７５％とすることができる。また、第１排水弁１１及び第２排水弁１２を開状態とし、第３排水弁１３のみを閉状態とする。この場合には、ＲＯ膜モジュール７の回収率を７０％とすることができる。従って、本実施形態において、濃縮水Ｗ４の排水流量は、第１排水弁１１〜第３排水弁１３を選択的に開閉することにより、回収率を５０％〜８０％までの間で、５％毎に段階的に調節できる。

第１排水弁１１〜第３排水弁１３は、それぞれ第２制御部２０と電気的に接続されている。第１排水弁１１〜第３排水弁１３における弁体の開閉は、第２制御部２０からの駆動信号により制御される。

第１制御部１０は、ＣＰＵ及びメモリを含むマイクロプロセッサ（不図示）により構成される。第１制御部１０において、マイクロプロセッサのメモリには、硬水軟化装置４を制御（運転）するための各種プログラムが記憶される。また、マイクロプロセッサのメモリには、例えば、前処理水Ｗ２の第１検出流量値Ｑ_ｐ１（後述）に関するデータ、前処理水Ｗ２の第１目標流量値Ｑ_ｐ１´（後述）に関するデータ、ＲＯ膜モジュール７における透過水Ｗ３の第２目標流量値Ｑ_ｐ２´（後述）及び濃縮水Ｗ４の目標排水流量値Ｑ_ｄ´（後述）に関するデータ等が記憶される。

第１制御部１０は、第３制御部３０と電気的に接続されている。第１制御部１０は、上述した透過水Ｗ３の第２目標流量値Ｑ_ｐ２´及び濃縮水Ｗ４の目標排水流量値Ｑ_ｄ´に関するデータを、第３制御部３０を介して取得する。

第１制御部１０において、マイクロプロセッサのＣＰＵは、メモリから読み出した所定のプログラムに従って処理を実行する。また、マイクロプロセッサには、時間の計時等を管理するインテグレーテッドタイマユニット（以下、「ＩＴＵ」ともいう）が組み込まれている。

第１制御部１０は、前処理水Ｗ２の流量フィードバック水量制御として、第１流量センサ１５の検出流量値が第１目標流量値Ｑ_ｐ１´となるように、速度形デジタルＰＩＤアルゴリズムにより第１加圧ポンプ２を駆動するための駆動周波数を演算し、当該駆動周波数の演算値に対応する電流値信号を第１インバータ３に出力する。第１目標流量値Ｑ_ｐ１´は、ＲＯ膜モジュール７で分離された透過水Ｗ３の第２目標流量値Ｑ_ｐ２´と濃縮水Ｗ４の目標排水流量値Ｑ_ｄ´との合計値に基づいて設定される流量値である。水処理システム１において、前処理水Ｗ２の流量は、第１目標流量値Ｑ_ｐ１´となるように制御される。

本実施形態において、第１制御部１０は、第２目標流量値Ｑ_ｐ２´と目標排水流量値Ｑ_ｄ´との合計値の１．０５倍の流量値を、流量フィードバック水量制御における第１目標流量値Ｑ_ｐ１´として設定する。第１制御部１０による流量フィードバック水量制御については後述する。

第２制御部２０は、ＣＰＵ及びメモリを含むマイクロプロセッサ（不図示）により構成される。第２制御部２０において、マイクロプロセッサのメモリには、ＲＯ膜モジュール７を制御（運転）するための各種プログラムが記憶される。また、マイクロプロセッサのメモリには、例えば、前処理水Ｗ２の検出温度値Ｔに関するデータ、透過水Ｗ３の第２目標流量値Ｑ_ｐ２´に関するデータ、濃縮水Ｗ４の目標排水流量値Ｑ_ｄ´に関するデータ等が記憶される。

第２制御部２０は、第３制御部３０と電気的に接続されている。第２制御部２０は、上述した第２目標流量値Ｑ_ｐ２´及び目標排水流量値Ｑ_ｄ´に関するデータを、第３制御部３０を介して第１制御部１０へ送信する。

第２制御部２０において、マイクロプロセッサのＣＰＵは、メモリから読み出した所定のプログラムに従って処理を実行する。また、マイクロプロセッサには、時間の計時等を管理するＩＴＵが組み込まれている。

第２制御部２０は、透過水Ｗ３の流量フィードバック水量制御として、第２流量センサ１７の第２検出流量値Ｑ_ｐ２が予め設定された第２目標流量値Ｑ_ｐ２´となるように、速度形デジタルＰＩＤアルゴリズムにより第２加圧ポンプ５を駆動するための駆動周波数を演算し、当該駆動周波数の演算値に対応する電流値信号を第２インバータ６に出力する。水処理システム１において、透過水Ｗ３の流量は、第２目標流量値Ｑ_ｐ２´となるように制御される。第２制御部２０による流量フィードバック水量制御については後述する。

また、第２制御部２０は、前処理水Ｗ２の温度に基づいて、透過水Ｗ３の回収率制御（以下、「温度フィードフォワード回収率制御」ともいう）を実行する。具体的には、第２制御部２０は、（ｉ）予め取得された前処理水Ｗ２のシリカ濃度、及び温度センサ１６の検出温度値Ｔから決定したシリカ溶解度に基づいて、濃縮水Ｗ４におけるシリカの許容濃縮倍率を演算し、（ｉｉ）当該許容濃縮倍率の演算値及び透過水Ｗ３の第２目標流量値Ｑ_ｐ２´から目標排水流量値Ｑ_ｄ´を演算し、（ｉｉｉ）濃縮水Ｗ４の実際排水流量が当該排水流量の演算値（目標排水流量値Ｑ_ｄ´）となるように、第１排水弁１１〜第３排水弁１３を制御する。

温度フィードフォワード回収率制御は、上述した流量フィードバック水量制御と並行して実行される。第２制御部２０による温度フィードフォワード回収率制御については後述する。

第３制御部３０は、ＣＰＵ及びメモリを含むマイクロプロセッサ（不図示）により構成される。第３制御部３０は、第１制御部１０及び第２制御部２０と電気的に接続されている。第３制御部３０は、第２制御部２０から送信されたデータを第１制御部１０へ受け渡す中継盤としての機能を備える。具体的には、第３制御部３０は、第２制御部２０から第２目標流量値Ｑ_ｐ２´及び濃縮水Ｗ４の目標排水流量値Ｑ_ｄ´に関するデータを取得し、当該データを第１制御部１０に送信する。

次に、第１実施形態に係る水処理システム１の動作について説明する。
まず、第１制御部１０による硬水軟化装置４の流量フィードバック水量制御を、図２を参照して説明する。図２に示すフローチャートの処理は、水処理システム１の運転中において、繰り返し実行される。

図２に示すステップＳＴ１０１において、第１制御部１０は、前処理水Ｗ２の第１目標流量値Ｑ_ｐ１´を設定する。具体的には、第１制御部１０は、ＲＯ膜モジュール７における透過水Ｗ３の第２目標流量値Ｑ_ｐ２´及び濃縮水Ｗ４の目標排水流量値Ｑ_ｄ´に関するデータを、第３制御部３０を介して取得する。そして、第１制御部１０は、取得した透過水Ｗ３の第２目標流量値Ｑ_ｐ２´と濃縮水Ｗ４の目標排水流量値Ｑ_ｄ´との合計値の１．０５倍となる流量値を、前処理水Ｗ２の第１目標流量値Ｑ_ｐ１´として設定する。

ステップＳＴ１０２において、第１制御部１０は、ＩＴＵによる計時ｔが制御周期（Δｔ）である１００ｍｓに達したか否かを判定する。このステップＳＴ１０２において、第１制御部１０により、ＩＴＵによる計時が１００ｍｓに達した（ＹＥＳ）と判定された場合に、処理はステップＳＴ１０３へ移行する。また、ステップＳＴ１０２において、第１制御部１０により、ＩＴＵによる計時が１００ｍｓに達していない（ＮＯ）と判定された場合に、処理はステップＳＴ１０２へ戻る。

ステップＳＴ１０３（ステップＳＴ１０２：ＹＥＳ判定）において、第１制御部１０は、第１流量センサ１５で検出された前処理水Ｗ２の第１検出流量値Ｑ_ｐ１を、フィードバック値として取得する。

ステップＳＴ１０４において、第１制御部１０は、ステップＳＴ１０３で取得した第１検出流量値Ｑ_ｐ１と、ステップＳＴ１０１で設定した第１目標流量値Ｑ_ｐ１´との偏差がゼロとなるように、速度形デジタルＰＩＤアルゴリズムにより操作量Ｕ_ｎを演算する。なお、速度形デジタルＰＩＤアルゴリズムでは、制御周期Δｔ（１００ｍｓ）毎に操作量の変化分ΔＵ_ｎを演算し、これを前回の制御周期時点の操作量Ｕ_ｎ−１に加算することで現時点の操作量Ｕ_ｎを決定する。

ステップＳＴ１０５において、第１制御部１０は、現時点の操作量Ｕ_ｎ、及び第１加圧ポンプ２の最大駆動周波数Ｆ´（５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの設定値）に基づいて、第１加圧ポンプ２の駆動周波数Ｆ［Ｈｚ］を演算する。

ステップＳＴ１０６において、第１制御部１０は、駆動周波数Ｆの演算値を、対応する電流値信号（４〜２０ｍＡ）に変換する。

ステップＳＴ１０７において、第１制御部１０は、変換した電流値信号を第１インバータ３へ出力する。これにより本フローチャートの処理は終了する（ステップＳＴ１０１へリターンする）。

なお、ステップＳＴ１０７において、第１制御部１０が電流値信号を第１インバータ３へ出力すると、第１インバータ３は、入力された電流値信号で指定された周波数に変換された駆動電力を第１加圧ポンプ２に供給する。そして、第１加圧ポンプ２は、第１インバータ３から入力された駆動周波数に応じた回転速度で駆動される。その結果、前処理水ラインＬ２を流通する前処理水Ｗ２の流量は、ＲＯ膜モジュール７で分離された透過水Ｗ３の流量値と濃縮水Ｗ４の流量値との合計値の１．０５倍の流量値となる。

次に、第２制御部２０によるＲＯ膜モジュール７の流量フィードバック水量制御を、図３を参照して説明する。図３に示すフローチャートの処理は、水処理システム１の運転中において、繰り返し実行される。

図３に示すステップＳＴ２０１において、第２制御部２０は、透過水Ｗ３の第２目標流量値Ｑ_ｐ２´を取得する。この第２目標流量値Ｑ_ｐ２´は、例えば、システム管理者がユーザインターフェース（不図示）を介してメモリに入力した設定値である。第２目標流量値Ｑ_ｐ２´は、例えば、水処理システム１の通常運転時における需要箇所の平均的な消費水量に基づいて設定することができる。

ステップＳＴ２０２において、第２制御部２０は、ＩＴＵによる計時ｔが制御周期（Δｔ）である１００ｍｓに達したか否かを判定する。このステップＳＴ２０２において、第２制御部２０により、ＩＴＵによる計時が１００ｍｓに達した（ＹＥＳ）と判定された場合に、処理はステップＳＴ２０３へ移行する。また、ステップＳＴ２０２において、第２制御部２０により、ＩＴＵによる計時が１００ｍｓに達していない（ＮＯ）と判定された場合に、処理はステップＳＴ２０２へ戻る。

ステップＳＴ２０３（ステップＳＴ２０２：ＹＥＳ判定）において、第２制御部２０は、第２流量センサ１７で検出された透過水Ｗ３の第２検出流量値Ｑ_ｐ２を、フィードバック値として取得する。この第２検出流量値Ｑ_ｐ２は、第２制御部２０のメモリ（不図示）に記憶されると共に、透過水Ｗ３の流量値として、第３制御部３０を介して第１制御部１０に送信される。

ステップＳＴ２０４において、第２制御部２０は、ステップＳＴ２０３で取得した第２検出流量値Ｑ_ｐ２と、ステップＳＴ２０１で設定した第２目標流量値Ｑ_ｐ２´との偏差がゼロとなるように、速度形デジタルＰＩＤアルゴリズムにより操作量Ｕ_ｎを演算する。なお、速度形デジタルＰＩＤアルゴリズムでは、制御周期Δｔ（１００ｍｓ）毎に操作量の変化分ΔＵ_ｎを演算し、これを前回の制御周期時点の操作量Ｕ_ｎ−１に加算することで現時点の操作量Ｕ_ｎを決定する。

ステップＳＴ２０５において、第２制御部２０は、現時点の操作量Ｕ_ｎ、及び第２加圧ポンプ５の最大駆動周波数Ｆ´（５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの設定値）に基づいて、第２加圧ポンプ５の駆動周波数Ｆ［Ｈｚ］を演算する。

ステップＳＴ２０６において、第２制御部２０は、駆動周波数Ｆの演算値を、対応する電流値信号（４〜２０ｍＡ）に変換する。

ステップＳＴ２０７において、第２制御部２０は、変換した電流値信号を第２インバータ６へ出力する。これにより本フローチャートの処理は終了する（ステップＳＴ２０１へリターンする）。

なお、ステップＳＴ２０７において、第２制御部２０が電流値信号を第２インバータ６へ出力すると、第２インバータ６は、入力された電流値信号で指定された周波数に変換された駆動電力を第２加圧ポンプ５に供給する。そして、第２加圧ポンプ５は、第２インバータ６から入力された駆動周波数に応じた回転速度で駆動される。その結果、透過水ラインＬ３を流通する透過水Ｗ３の流量は、後述する回収率の変動に係わらず、第２目標流量値Ｑ_ｐ２´となるように制御される。

次に、第２制御部２０によるＲＯ膜モジュール７の温度フィードフォワード回収率制御を、図４を参照して説明する。図４に示すフローチャートの処理は、水処理システム１の運転中において、上述したＲＯ膜モジュール７の流量フィードバック水流制御と共に繰り返し実行される。

図４に示すステップＳＴ３０１において、第２制御部２０は、透過水Ｗ３の第２目標流量値Ｑ_ｐ２´を取得する。この第２目標流量値Ｑ_ｐ２´は、図３に示すフローチャートのステップＳＴ２０１において設定された値である。

ステップＳＴ３０２において、第２制御部２０は、前処理水Ｗ２のシリカ（ＳｉＯ_２）濃度Ｃ_ｓを取得する。このシリカ濃度Ｃ_ｓは、例えば、装置管理者がユーザーインターフェース（不図示）を介してメモリに入力した設定値である。前処理水Ｗ２のシリカ濃度は、事前に前処理水Ｗ２を水質分析することにより得ることができる。なお、前処理水ラインＬ２において、不図示の水質センサにより前処理水Ｗ２のシリカ濃度を計測してもよい。

ステップＳＴ３０３において、第２制御部２０は、温度センサ１６から前処理水Ｗ２の検出温度値Ｔを取得する。

ステップＳＴ３０４において、第２制御部２０は、取得した検出温度値Ｔに基づいて、水に対するシリカ溶解度Ｓ_ｓを決定する。

ステップＳＴ３０５において、第２制御部２０は、前のステップで取得又は決定したシリカ濃度Ｃ_ｓ及びシリカ溶解度Ｓ_ｓに基づいて、濃縮水Ｗ４におけるシリカの許容濃縮倍率Ｎ_ｓを演算する。シリカの許容濃縮倍率Ｎ_ｓは、下記の式（１）により求めることができる。
Ｎ_ｓ＝Ｓ_ｓ／Ｃ_ｓ （１）

例えば、シリカ濃度Ｃ_ｓが２０ｍｇＳｉＯ_２／Ｌ、２５℃におけるシリカ溶解度Ｓ_ｓが１００ｍｇＳｉＯ_２／Ｌであれば、許容濃縮倍率Ｎ_ｓは“５”となる。

ステップＳＴ３０６において、第２制御部２０は、前のステップで取得した第２目標流量値Ｑ_ｐ２´及び許容濃縮倍率Ｎ_ｓに基づいて、回収率が最大となる排水流量値（目標排水流量値Ｑ_ｄ´）を演算する。目標排水流量値Ｑ_ｄ´は、下記の式（２）により求めることができる。
Ｑ_ｄ´＝Ｑ_ｐ´／（Ｎ_ｓ−１） （２）

ステップＳＴ３０７において、第２制御部２０は、濃縮水Ｗ４の実際排水流量Ｑ_ｄがステップＳＴ３０６で演算した目標排水流量値Ｑ_ｄ´となるように、第１排水弁１１〜第３排水弁１３の開閉を制御する。これにより本フローチャートの処理は終了する（ステップＳＴ３０１へリターンする）。

なお、ステップＳＴ３０７において演算された目標排水流量値Ｑ_ｄ´は、第２制御部２０のメモリ（不図示）に記憶されると共に、濃縮水Ｗ４の流量値として、第３制御部３０を介して第１制御部１０に送信される。

上述した第１実施形態に係る水処理システム１によれば、例えば、以下のような効果が得られる。

第１実施形態に係る水処理システム１において、第１制御部１０は、第１流量センサ１５から出力された第１検出流量値Ｑ_ｐ１が、ＲＯ膜モジュール７で分離された透過水Ｗ３の第２目標流量値Ｑ_ｐ２´と濃縮水Ｗ４の目標排出流量値Ｑ_ｄ´との合計値に基づく第１目標流量値Ｑ_ｐ１´となるように第１加圧ポンプ２の駆動周波数Ｆを演算し、当該駆動周波数Ｆの演算値に対応する電流値信号を第１インバータ３に出力する。

これによれば、ＲＯ膜モジュール７において、透過水Ｗ３の流量を一定に保ったままで回収率を増減させた場合でも、前処理水Ｗ２の供給流量、すなわち第１検出流量値Ｑ_ｐ１をＲＯ膜モジュール７における回収率の増減に追随させることができる。そのため、前処理水Ｗ２の供給流量が最大となる条件で第１加圧ポンプ２を駆動する必要がなく、第１加圧ポンプ２を前処理水Ｗ２の流量に応じた電力で駆動することができる。従って、水処理システム１によれば、第１加圧ポンプ２における無駄な電力の消費を削減することができる。

また、第１制御部１０は、硬水軟化装置４において、上述のような流量フィードバック水量制御を実行する。このため、水処理システム１は、ＲＯ膜モジュール７において回収率を増減させた場合においても、安定した流量の前処理水Ｗ２をＲＯ膜モジュール７へ供給することができる。

また、第１制御部１０は、透過水Ｗ３の第２目標流量値Ｑ_ｐ２´と濃縮水Ｗ４の目標排出流量値Ｑ_ｄ´との合計値の１．０５倍の流量値を、流量フィードバック水量制御の第１目標流量値Ｑ_ｐ１´とする。そのため、硬水軟化装置４において、負圧の発生等による破損や不具合の発生を抑制することができる。

なお、透過水Ｗ３の第２目標流量値Ｑ_ｐ２´と濃縮水Ｗ４の目標排出流量値Ｑ_ｄ´との合計値の１倍の流量値を、流量フィードバック水量制御の第１目標流量値Ｑ_ｐ１´とした場合においても同様の効果を得ることができる。すなわち、水処理システム１において、流量フィードバック水量制御の第１目標流量値Ｑ_ｐ１´は、好ましくは、透過水Ｗ３の第２目標流量値Ｑ_ｐ２´と濃縮水Ｗ４の目標排水流量値Ｑ_ｄ´との合計値の１〜１．０５倍の流量値に設定される。

また、第１実施形態に係る水処理システム１は、前処理水排出手段としての前処理水排出ラインＬ８及びリリーフ弁８を備える。このため、前処理水ラインＬ２を流通する前処理水Ｗ２の流量値が、透過水Ｗ３の第２目標流量値Ｑ_ｐ２´と濃縮水Ｗ４の目標排出流量値Ｑ_ｄ´との合計値を超過する場合でも、硬水軟化装置４の耐圧以上の背圧が発生することがないように、余剰の前処理水Ｗ２を、リリーフ弁８を介して前処理水排出ラインＬ８から系外に排出できる。従って、水処理システム１は、より安定した流量の前処理水Ｗ２をＲＯ膜モジュール７へ供給することができる。

また、水処理システム１は、前処理水排出ラインＬ８及びリリーフ弁８を備えるため、ＲＯ膜モジュール７に前処理水Ｗ２を圧送する第２加圧ポンプ５の一次側に減圧弁を設ける必要がない。

また、第１実施形態に係る水処理システム１において、第２制御部２０は、ＲＯ膜モジュール７の運転中に、第２流量センサ１７の第２検出流量値Ｑ_ｐ２が予め設定された第２目標流量値Ｑ_ｐ２´となるように、第２加圧ポンプ５を駆動するための駆動周波数を演算し、当該駆動周波数の演算値に対応する電流値信号を第２インバータ６に出力する流量フィードバック水量制御を実行する。このため、水処理システム１は、ＲＯ膜モジュール７の運転中に回収率を増減させた場合においても、安定した流量の透過水Ｗ３を需要箇所へ供給することができる。

また、第１実施形態に係る水処理システム１において、第２制御部２０は、上述した温度フィードフォワード回収率制御を実行する。このため、水処理システム１は、ＲＯ膜モジュール７における透過水Ｗ３の回収率を最大としつつ、ＲＯ膜モジュール７におけるシリカ系スケールの析出をより確実に抑制することができる。

また、第１実施形態に係る水処理システム１において、第２制御部２０は、ＲＯ膜モジュール７における透過水Ｗ３の第２目標流量値Ｑ_ｐ２´及び濃縮水Ｗ４の目標排水流量値Ｑ_ｄ´に関するデータをメモリに保持（記憶）する。また、水処理システム１は、第２制御部２０から第２目標流量値Ｑ_ｐ２´及び濃縮水Ｗ４の目標排水流量値Ｑ_ｄ´に関するデータを取得し、当該データを第１制御部１０に送信する第３制御部３０を備える。そのため、硬水軟化装置４とＲＯ膜モジュール７とを直結した水処理システム１において、より確実なデータの転送を行うことができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る水処理システム１Ａの構成について、図５を参照して説明する。なお、第２実施形態では、主に第１実施形態との相違点について説明する。第２実施形態では、第１実施形態と同一又は同等の構成については同じ符号を付して説明する。また、第２実施形態では、第１実施形態と重複する説明を適宜に省略する。

図５は、第２実施形態に係る水処理システム１Ａの全体構成図である。第２実施形態に係る水処理システム１Ａは、第１実施形態における温度センサ１６（図１参照）の代わりに、硬度測定手段としての硬度センサ１８を備える。また、第２実施形態に係る水処理システム１Ａは、第１実施形態における第２制御部２０（図１参照）の代わりに、第２制御部２０Ａを備える。その他の構成は、第１実施形態に係る水処理システム１と同じである。

硬度センサ１８は、前処理水ラインＬ２を流通する前処理水Ｗ２のカルシウム硬度（炭酸カルシウム換算値）を測定する機器である。硬度センサ１８は、接続部Ｊ２において前処理水ラインＬ２に接続されている。接続部Ｊ２は、硬水軟化装置４と第２加圧ポンプ５との間（接続部Ｊ１と第２加圧ポンプ５の間）に配置されている。硬度センサ１８は、第２制御部２０Ａと電気的に接続されている。硬度センサ１８で測定された前処理水Ｗ２のカルシウム硬度（以下、「測定硬度値」ともいう）は、第２制御部２０Ａへ検出信号として送信される。

第２制御部２０Ａは、ＣＰＵ及びメモリ含むマイクロプロセッサ（不図示）により構成される。第２制御部２０Ａは、第１実施形態の第２制御部２０と同じく速度形デジタルＰＩＤアルゴリズムによる流量フィードバック水量制御（図３参照）を実行する。

また、本実施形態の第２制御部２０Ａは、前処理水Ｗ２の硬度に基づいて、透過水Ｗ３の回収率制御（以下、「水質フィードフォワード回収率制御」ともいう）を実行する。具体的には、第２制御部２０Ａは、（ｉ）予め取得された炭酸カルシウム溶解度、及び硬度センサ１８の測定硬度値Ｃ_ｃに基づいて、濃縮水Ｗ４における炭酸カルシウムの許容濃縮倍率を演算し、（ｉｉ）当該許容濃縮倍率の演算値、及び透過水Ｗ３の第２目標流量値Ｑ_ｐ２´から目標排水流量値Ｑ_ｄ´を演算し、（ｉｉｉ）濃縮水Ｗ４の実際排水流量が当該排水流量の演算値（目標排水流量値Ｑ_ｄ´）となるように、第１排水弁１１〜第３排水弁１３を制御する。

水質フィードフォワード回収率制御は、第２制御部２０Ａにおける流量フィードバック水量制御（第１実施形態の第２制御部２０による流量フィードバック水量制御と同じ）と並行して実行される。

次に、第２制御部２０Ａによる水質フィードフォワード回収率制御について説明する。図６は、第２制御部２０Ａにおいて、水質フィードフォワード回収率制御を実行する場合の処理手順を示すフローチャートである。図６に示すフローチャートの処理は、水処理システム１の運転中において、繰り返し実行される。

図６に示すステップＳＴ４０１において、第２制御部２０Ａは、透過水Ｗ３の第２目標流量値Ｑ_ｐ２´を取得する。この第２目標流量値Ｑ_ｐ２´は、図３に示すフローチャートのステップＳＴ２０１において設定された値である。

ステップＳＴ４０２において、第２制御部２０Ａは、硬度センサ１８で測定された原水Ｗ１の測定硬度値Ｃ_ｃを取得する。

ステップＳＴ４０３において、第２制御部２０Ａは、水に対する炭酸カルシウム溶解度Ｓ_ｃを取得する。この炭酸カルシウム溶解度Ｓ_ｃは、例えば、システム管理者がユーザーインターフェース（不図示）を介してメモリに入力した設定値である。なお、水に対する炭酸カルシウム溶解度は、通常の運転温度（５〜３５℃）では、ほぼ一定値と看做すことができる。

ステップＳＴ４０４において、第２制御部２０Ａは、前のステップで取得した測定硬度値Ｃ_ｃ、及び炭酸カルシウム溶解度Ｓ_ｃに基づいて、濃縮水Ｗ４における炭酸カルシウムの許容濃縮倍率Ｎ_ｃを演算する。炭酸カルシウムの許容濃縮倍率Ｎ_ｃは、下記の式（３）により求めることができる。
Ｎ_ｃ＝Ｓ_ｃ／Ｃ_ｃ （３）

例えば、測定硬度値Ｃ_ｃが３ｍｇＣａＣＯ_３／Ｌ、２５℃における炭酸カルシウム溶解度Ｓ_ｃが１５ｍｇＣａＣＯ_３／Ｌであれば、許容濃縮倍率Ｎ_ｃは“５”となる。

ステップＳＴ４０５において、第２制御部２０Ａは、前のステップで取得又は演算した第２目標流量値Ｑ_ｐ２´、及び許容濃縮倍率Ｎ_ｃに基づいて、回収率が最大となる排水流量（目標排水流量値Ｑ_ｄ´）を演算する。目標排水流量値Ｑ_ｄ´は、下記の式（４）により求めることができる。
Ｑ_ｄ´＝Ｑ_ｐ´／（Ｎ_ｃ−１） （４）

ステップＳＴ４０６において、第２制御部２０Ａは、濃縮水Ｗ４の実際排水流量Ｑ_ｄがステップＳＴ４０５で演算した目標排水流量値Ｑ_ｄ´となるように第１排水弁１１〜第３排水弁１３の開閉を制御する。これにより本フローチャートの処理は終了する（ステップＳＴ２０１へリターンする）。

上述した第２実施形態に係る水処理システム１Ａにおいて、第２制御部２０Ａは、上述した水質フィードフォワード回収率制御を実行する。このため、水処理システム１Ａは、透過水Ｗ３の回収率を最大としつつ、ＲＯ膜モジュール７における炭酸カルシウム系スケールの析出をより確実に抑制することができる。

なお、第２実施形態に係る水処理システム１Ａは、第１実施形態に係る水処理システム１により得られる効果（温度水質フィードフォワード回収率制御による効果を除く）に加えて、上述した水質フィードフォワード回収率制御による効果を得ることができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明した。しかし、本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、種々の形態で実施することができる。なお、以下の説明において、第１実施形態で実施可能な変形形態は、一部の例外を除いて第２実施形態においても実施可能である。

例えば、第１実施形態では、前処理ユニットとして、硬水軟化装置４を設けた構成について説明した。これに限らず、前処理ユニットは、除鉄除マンガン装置、砂濾過装置、活性炭濾過装置等の各種濾過装置でもよいし、これら濾過装置と硬水軟化装置との組み合わせであってもよい。

また、第１実施形態では、温度フィードフォワード回収率制御において、前処理水ラインＬ２に温度センサ１６を設け、前処理水Ｗ２の温度を検出する例について説明した。これに限らず、例えば、透過水ラインＬ３又は濃縮水ラインＬ４に温度センサを設け、ＲＯ膜モジュール７で得られた透過水Ｗ３又は濃縮水Ｗ４の温度を検出してもよい。この場合に、第２制御部２０は、透過水Ｗ３又は濃縮水Ｗ４から取得した検出温度値Ｔに基づいて、水に対するシリカ溶解度Ｓ_ｓを決定する（図４：ステップＳＴ３０４参照）。

第１実施形態では、ＲＯ膜モジュール７で分離された透過水Ｗ３の第２目標流量値Ｑ_ｐ２´と目標排水流量値Ｑ_ｄ´との合計値の１．０５倍の流量値を、硬水軟化装置４における流量フィードバック水量制御の第１目標流量値Ｑ_ｐ１´として設定する例について説明した。この例に限らず、流量フィードバック水量制御の第１目標流量値Ｑ_ｐ１´は、第２目標流量値Ｑ_ｐ２´と目標排水流量値Ｑ_ｄ´との合計値よりも過剰に多くならない範囲の流量値に設定されればよい。第１目標流量値Ｑ_ｐ１´は、好ましくは、第２目標流量値Ｑ_ｐ２´と目標排水流量値Ｑ_ｄ´との合計値の１〜１．０５倍の流量値に設定される。

第１実施形態では、ＲＯ膜モジュール７における透過水Ｗ３の第２目標流量値Ｑ_ｐ２´（設定値）を硬水軟化装置４の第１目標流量値Ｑ_ｐ１´の設定に用いる例について説明した（図２：ステップＳＴ１０１参照）。このような設定値に限らず、例えば、第２検出流量値Ｑ_ｐ２（フィードバック値）を硬水軟化装置４の第１目標流量値Ｑ_ｐ１´の設定に用いてもよい。なお、透過水Ｗ３の流量値として、第１実施形態のように設定値を用いた場合には、変動を伴うフィードバック値を用いた場合に比べて、前処理水Ｗ２の流量を安定させることができる。

また、第１実施形態では、ＲＯモジュール７における濃縮水Ｗ４の目標排水流量値Ｑ_ｄ´（演算値）を硬水軟化装置４の第１目標流量値Ｑ_ｐ１´の設定に用いる例について説明した（図２：ステップＳＴ１０１参照）。このような演算値に限らず、例えば、濃縮水ラインＬ４を流通する濃縮水Ｗ４の検出流量値（流量センサによるフィードバック値）を硬水軟化装置４の第１目標流量値Ｑ_ｐ１´の設定に用いてもよい。なお、濃縮水Ｗ４の流量値として、第１実施形態のように演算値を用いた場合には、変動を伴うフィードバック値を用いた場合に比べて、前処理水Ｗ２の流量を安定させることができる。

また、第１実施形態において、濃縮水ラインＬ４に流量センサを設け、流量フィードバック回収率制御を行うように構成してもよい。この場合は、濃縮水Ｗ４の検出流量値Ｑ_ｄが、前処理水Ｗ２のシリカ濃度Ｃ_ｓ、及び温度センサ１６の検出温度値Ｔに基づいて演算した目標排水流量値Ｑ_ｄ´となるように、第１排水弁１１〜第３排水弁１３を制御する。

第１実施形態では、温度フィードフォワード回収率制御において、前処理水Ｗ２に含まれるシリカの許容濃縮倍率Ｎ_ｓ及び透過水Ｗ３の第２目標流量値Ｑ_ｐ２´に基づいて、回収率が最大となる排水流量を算出する例について説明した。また、第２実施形態では、水質フィードフォワード回収率制御において、前処理水Ｗ２に含まれる炭酸カルシウムの許容濃縮倍率Ｎ_ｃ及び透過水Ｗ３の第２目標流量値Ｑ_ｐ２´に基づいて、回収率が最大となる排水流量を算出する例について説明した。これに限らず、次のような手法を採用してもよい。すなわち、前処理水Ｗ２に含まれる炭酸カルシウムの許容濃縮倍率Ｎ_ｃとシリカの許容濃縮倍率Ｎ_ｓとを比較し、小さい側の許容濃縮倍率を選択する。そして、選択した許容濃縮倍率及び透過水Ｗ３の目標流量値に基づいて、回収率が最大となる排水流量を算出する。

また、第２実施形態において、濃縮水ラインＬ４に流量センサを設け、流量フィードバック回収率制御を行うように構成してもよい。この場合は、濃縮水Ｗ４の検出流量値Ｑ_ｄが、前処理水Ｗ２の炭酸カルシウム溶解度Ｓ_ｃ、及び硬度センサ１８の測定硬度値Ｃ_ｃに基づいて演算した目標排水流量値Ｑ_ｄ´となるように、第１排水弁１１〜第３排水弁１３を制御する。

更に、第１実施形態において、濃縮水ラインＬ４を流通する濃縮水Ｗ４の一部を、前処理水ラインＬ２において、第２加圧ポンプ５よりも上流側に還流させる濃縮水還流ラインを設けた構成としてもよい。濃縮水還流ラインを設けることにより、ＲＯ膜の膜表面における流速を高めることができるため、ファウリングの発生を抑制することができる。

第１実施形態では、各回収率制御において、第１排水弁１１〜第３排水弁１３を選択的に開閉することにより、濃縮水Ｗ４の排水流量を段階的に調節する例について説明した。これに限らず、排水ラインを分岐せずに１本とし、このラインに比例制御弁を設けた構成としてもよい。その場合には、第２制御部２０から電流値信号（例えば、４〜２０ｍＡ）を比例制御弁に送信して弁開度を制御することにより、濃縮水Ｗ４の排水流量を調節することができる。

また、比例制御弁を設けた構成において、排水ラインに流量センサを設けた構成としてもよい。流量センサで検出された流量値を、第２制御部２０にフィードバック値として入力する。これにより、濃縮水Ｗ４の実際排水流量をより正確に制御することができる。

また、第１実施形態では、第２制御部２０から第２目標流量値Ｑ_ｐ２´及び濃縮水Ｗ４の目標排水流量値Ｑ_ｄ´に関するデータを取得し、当該データを第１制御部１０に送信する第３制御部３０を備えた構成について説明した。これに限らず、第３制御部３０を介さずに、第２制御部２０から第２目標流量値Ｑ_ｐ２´及び目標排水流量値Ｑ_ｄ´に関するデータを第１制御部１０に送信する構成としてもよい。

また、第１実施形態において、第１制御部１０の機能を、第２制御部２０で実行するように構成してもよいし、第２制御部２０の機能を、第１制御部１０で実行するように構成してもよい。

１，１Ａ 水処理システム
２ 第１加圧ポンプ
３ 第１インバータ
４ 硬水軟化装置（前処理ユニット）
５ 第２加圧ポンプ
６ 第２インバータ
７ ＲＯ膜モジュール（膜分離装置）
８ リリーフ弁（前処理水排出手段）
１０ 第１制御部
１１ 第１排水弁（排水弁）
１２ 第２排水弁（排水弁）
１３ 第３排水弁（排水弁）
１５ 第１流量センサ（第１流量検出手段）
１６ 温度センサ（温度検出手段）
１７ 第２流量センサ（第２流量検出手段）
１８ 硬度センサ（硬度測定手段）
２０，２０Ａ 第２制御部
３０ 第３制御部
Ｌ１ 原水ライン
Ｌ２ 前処理水ライン
Ｌ３ 透過水ライン
Ｌ４ 濃縮水ライン
Ｌ８ 前処理水排出ライン（前処理水排出手段）
Ｌ１１ 第１排水ライン
Ｌ１２ 第２排水ライン
Ｌ１３ 第３排水ライン
Ｗ１ 原水
Ｗ２ 前処理水
Ｗ３ 透過水
Ｗ４ 濃縮水

Claims (5)

1. 原水から前処理水を製造する前処理ユニットと、
   前処理水を透過水と濃縮水とに分離する膜分離装置と、
   原水を前記前処理ユニットに供給する原水ラインと、
   前処理水を前記膜分離装置に供給する前処理水ラインと、
   前処理水の流量を第１検出流量値として出力する第１流量検出手段と、
   入力された駆動周波数に応じた回転速度で駆動され、前記原水ラインを流通する原水を前記前処理ユニットに向けて圧送する第１加圧ポンプと、
   入力された電流値信号に対応する駆動周波数を前記第１加圧ポンプに出力する第１インバータと、
   前記第１流量検出手段から出力された前記第１検出流量値が前記膜分離装置における透過水の流量値と濃縮水の流量値との合計値に基づく第１目標流量値となるように、前記第１加圧ポンプの駆動周波数を演算し、当該駆動周波数の演算値に対する電流値信号を前記第１インバータに出力する第１制御部と、
   透過水の流量を第２検出流量値として出力する第２流量検出手段と、
   入力された駆動周波数に応じた回転速度で駆動され、前記前処理水ラインを流通する前処理水を前記膜分離装置に向けて圧送する第２加圧ポンプと、
   入力された電流値信号に対応する駆動周波数を前記第２加圧ポンプに出力する第２インバータと、
   前記第２流量検出手段から出力された前記第２検出流量値が予め設定された第２目標流量値となるように、前記第２加圧ポンプの駆動周波数を演算し、当該駆動周波数の演算値に対する電流値信号を前記第２インバータに出力する第２制御部と、
   を備える水処理システム。
2. 前記前処理水ラインを流通する前処理水の流量値が前記膜分離装置で分離される透過水の流量値と濃縮水の流量値との合計値を超過し、且つ所定の圧力値を超過する場合に、余剰の前処理水を前記前処理水ラインから排出させる前処理水排出手段を備え、
   前記第１制御部は、前記膜分離装置で分離される透過水の前記流量値と濃縮水の前記流量値との合計値の１〜１．０５倍の流量値を前記第１目標流量値とする、
   請求項１に記載の水処理システム。
3. 前処理水、透過水又は濃縮水の温度を検出する温度検出手段と、
   前記膜分離装置の外へ排出する濃縮水の排水流量を調節可能な排水弁と、を備え、
   前記第２制御部は、（ｉ）予め取得された前処理水のシリカ濃度、及び前記温度検出手段の検出温度値から決定したシリカ溶解度に基づいて、濃縮水におけるシリカの許容濃縮倍率を演算し、（ｉｉ）当該許容濃縮倍率の演算値及び透過水の前記第２目標流量値から排水流量を演算し、（ｉｉｉ）濃縮水の実際排水流量が当該排水流量の演算値となるように、前記排水弁を制御する、
   請求項１又は２に記載の逆浸透膜分離装置。
4. 前処理水のカルシウム硬度を測定する硬度測定手段と、
   前記膜分離装置の外へ排出する濃縮水の排水流量を調節可能な排水弁と、を備え、
   前記第２制御部は、（ｉ）予め取得された炭酸カルシウム溶解度、及び前記硬度測定手段の測定硬度値に基づいて、濃縮水における炭酸カルシウムの許容濃縮倍率を演算し、（ｉｉ）当該許容濃縮倍率の演算値、及び透過水の前記第２目標流量値から排水流量を演算し、（ｉｉｉ）濃縮水の実際排水流量が当該排水流量の演算値となるように、前記排水弁を制御する、
   請求項１又は２に記載の逆浸透膜分離装置。
5. 前記第２制御部は、前記膜分離装置における透過水の前記流量値及び濃縮水の前記流量値に関するデータを保持し、
   前記水処理システムは、前記第２制御部から前記膜分離装置における透過水の前記流量値及び濃縮水の前記流量値に関するデータを取得し、当該データを前記第１制御部に送信する第３制御部を備える、
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の水処理システム。

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