JP2015231606A - 逆浸透膜分離装置の遠隔管理制御システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】同一水源4から導入される原水W1から透過水を処理水W2として分離する複数の逆浸透膜分離装置2a〜2cを備え、複数の逆浸透膜分離装置2a〜2cを遠隔制御する遠隔制御部51は、逆浸透膜モジュール22a〜22cの膜に関する仕様情報と、分析データ格納部52に格納された原水W1のシリカ濃度、ランゲリア指数及びリズナー指数のいずれか1つ以上に係る分析データの近時情報とに基づいて、複数の逆浸透膜分離装置2a〜2cそれぞれに対し、回収率、原水W1に添加するスケール分散剤の添加量、及び原水W1に添加するpH調整剤の添加量のいずれか1つを遠隔制御により設定変更する。
【選択図】図1
Description
特許文献1に記載の遠隔監視制御システムにおいては、複数の水処理装置は、工場から排出される廃水を濾過(処理)するものである。
ランゲリア指数及びリズナー指数は、水の腐食傾向およびスケール生成傾向を評価する指標として用いられる。ランゲリア指数がゼロよりも高い場合には、スケール生成傾向にあるとされる。また、リズナー指数が6よりも低い場合には、スケール生成傾向にあるとされる。
従って、複数の逆浸透膜分離装置を備える構成において、原水の水質に変動が生じた場合に、回収率の設定を変更したり、スケール分散剤の添加量やpH調整剤の添加量の設定を変更したりすることについて、複数の逆浸透膜分離装置を遠隔制御して、逆浸透膜分離装置を総合的に管理することが望まれる。
また、pH調整剤を添加する制御方法として、例えば、所定間隔毎にpH調整剤を添加する制御方法を用いることができる。この制御方法において、添加間隔を変えずに添加量を添加毎に変える制御方法や、添加量を添加毎には変えずに添加間隔を変える制御方法を採用することができる。
RO膜は、分子量が数十程度のものを濾過可能な膜である。このRO膜には、ナノ濾過膜(NF膜)も含まれる。ナノ濾過膜は、2nm程度よりも小さい粒子や高分子(分子量が最大数百程度の物質)の透過を阻止可能な液体分離膜である。なお、ナノ濾過膜は、ルーズRO膜と呼ばれることもある。
回収率[%]=透過水流量/給水流量×100=透過水流量/(透過水流量+排水流量)×100
本実施形態においては、回収率の式において、排水流量は、装置外へ排出される濃縮水の残部W32の流量に相当する。給水流量は、原水W1(濃縮水W3の一部W31が混合される前の原水W1)の流量に相当する。透過水流量は、処理水(透過水)W2の流量に相当する。すなわち、本実施形態においては、回収率は、RO膜モジュール22に供給される原水W1(濃縮水W3の一部W31が混合される前の原水W1)の流量Q1に対する処理水(透過水)W2の流量Q2の割合(すなわち、Q2/Q1×100)(%)である。
流量制御部231は、加圧ポンプ21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周波数指定信号(電流値信号又は電圧値信号)をインバータ(不図示)に出力する。流量制御部231では、流量センサからの流量検知信号をフィードバック値として、速度形デジタルPIDアルゴリズムにより、加圧ポンプ21の駆動周波数を演算する。
LSI=pH−pHs・・・(1)
ここで、pHは、水の実際のpH値である。また、pHsは、水中に炭酸カルシウムが溶解も析出もしない平衡状態にあるときの理論上のpH値である。
pHs=9.3+A値+B値−C値−D値・・・(2)
ここで、A値は、蒸発残留物濃度により定まる補正値である。蒸発残留物濃度は、電気伝導率と相関があるため、所定の換算式を用いて電気伝導率から蒸発残留物濃度を求めることができる。B値は、水温により定まる補正値である。C値は、カルシウム硬度により定まる補正値である。D値は、総アルカリ度により定まる補正値である。A〜D値は、前述の水質検出装置9の検出値から関係式を用いて、或いは数値テーブルを参照して求めることができる。
RI=2pHs−pH・・・(3)
一方、シリカ濃度センサ8及び水質検出装置9は、サンプル水の自動分析を採水現場で行うものであり、複数の逆浸透膜分離装置2a〜2cの据付現場、具体的には原水ラインL1a〜L1cに設けられる機器である。
遠隔制御部51は、管理対象となる複数の逆浸透膜分離装置2a〜2cのRO膜モジュール22a〜22cの膜に関する仕様情報と、分析データ格納部52に格納された原水W1のシリカ濃度、ランゲリア指数及びリズナー指数のいずれか1つ以上に係る分析データの近時情報とに基づいて、複数の逆浸透膜分離装置2a〜2cそれぞれに対し、回収率(RO膜モジュール22a〜22cへ導入される原水W1の流量に対する処理水W2の流量の比率)、RO膜モジュール22a〜22cへ導入される原水W1に添加するスケール分散剤の添加量、及びRO膜モジュール22a〜22cへ導入される原水W1に添加するpH調整剤の添加量のいずれか1つを遠隔制御により設定変更する。
水透過係数の初期値が相対的に高い膜(高フラックス膜)は、低圧膜や超低圧膜とも呼ばれ、低い操作圧力でより多くの透過水量が得られる。そのため、高フラックス膜で透過水を製造中には、膜の一次側において、水の取られすぎによる濃度分極によって溶存塩類の過濃縮が進行しやすい。よって、RO膜モジュール22a〜22cに高フラックス膜が組み込まれている場合には、低フラックス膜が組み込まれている場合に比べて、回収率を相対的に低く設定したり、スケール分散剤やpH調整剤の添加量を相対的に多く設定したりすることが好ましい。
膜表面の電荷特性の調整等によりスキン層を改質し、有機物やコロイド粒子の付着が抑制されるようにした膜(低ファウリング膜)は、表面改質のない通常膜に比べると、炭酸カルシウムやシリカの結晶核の付着が起こりにくい傾向にある。そのため、低ファウリング膜で透過水を製造中には、膜の一次側において、スケールの成長が抑制されやすい。よって、RO膜モジュール22a〜22cに低ファウリング膜が組み込まれている場合には、通常膜が組み込まれている場合に比べて、回収率を相対的に高く設定したり、スケール分散剤やpH調整剤の添加量を相対的に少なく設定したりすることが好ましい。
非イオン性界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテルが用いられる。また、非イオン性界面活性剤の濃度は、被処理水のファウリング・インデックス(FI)値が0.3から0.5となる範囲で調整される。
N1:採水日(1月5日)、シリカ濃度30gSiO2/m3、格納日(1月10日)
N3:採水日(2月2日)、シリカ濃度32gSiO2/m3、格納日(2月7日)
N1:採水日(1月5日)、シリカ濃度30gSiO2/m3、格納日(1月10日)
N2:採水日(1月20日)、シリカ濃度34gSiO2/m3、格納日(2月10日)
N3:採水日(2月2日)、シリカ濃度32gSiO2/m3、格納日(2月7日)
一方、例えば2月10日の時点では、直近の2個の分析データN2(経時変動幅13%:〔(34−30)/30〕×100=13%)、分析データN3(経時変動幅7%:〔(32−30)/30〕×100=7%)が近時情報となる。2月10日の時点では、分析データN2(経時変動幅13%)の経時変動幅は、前回の回収率の設定時のシリカ濃度30gSiO2/m3に対して、±10%の範囲外である。
このように、近時情報を判断するタイミングによって、サンプル水の採水日と格納日との順序が異なる場合があるが、サンプル水の採水日の順序に基づいて、サンプル水の分析データの近時情報とする。
分析データ格納部52に格納された原水W1のランゲリア指数及びリズナー指数における分析データの近時情報の説明は、前述の原水W1のシリカ濃度の説明とランゲリア指数及びリズナー指数の具体的な数値が異なるのみでその他の内容は同様であるため、前述の原水W1のシリカ濃度の説明を援用して、その説明を省略する。
第2遠隔制御例は、逆浸透膜分離装置2a〜2cについて、スケール分散剤の添加量を遠隔制御により設定変更する例である。図7〜図9において、第2遠隔制御例の第4動作例〜第6動作例について説明する。
第3遠隔制御例は、逆浸透膜分離装置2a〜2cについて、pH調整剤の添加量を遠隔制御により設定変更する例である。図10〜図12において、第3遠隔制御例の第7動作例〜第9動作例について説明する。
なお、各フローチャートにおけるステップS番号の3桁の数字については、ステップS番号の百の位の数字を、動作例の番号の数字と対応した数字としている。例えば、ステップS番号において、第1動作例〜第9動作例では、百の位を「1」〜「9」としている。
逆浸透膜分離装置の遠隔管理制御システム1の第1遠隔制御例の第1動作例について説明する。図4は、本実施形態の逆浸透膜分離装置の遠隔管理制御システム1の第1動作例の処理手順を示すフローチャートである。図4に示すフローチャートの処理は、逆浸透膜分離装置の遠隔管理制御システム1の運転中において、繰り返し実行される。図4に示すフローチャートによる制御においては、複数の逆浸透膜分離装置2a〜2cは、原水W1を透過水(処理水)W2及び濃縮水W3に分離する動作を実行している。
図6における第3動作例は、図4及び図5における第1動作例及び第2動作例と比べて、分析データの取得方法や取得時期や取得回数が異なる。
第2遠隔制御例の第4動作例〜第6動作例(図7〜図9)及び第3遠隔制御例の第7動作例〜第9動作例(図10〜図12)は、前述の第1遠隔制御例における第1動作例〜第3動作例(図4〜6)が回数率を遠隔制御により設定変更するのに対して、スケール分散剤の添加量又はpH調整剤の添加量を遠隔制御により設定変更する点について主に異なる。分析データ格納部52に格納するタイミングや、サンプル水を取得するタイミングについては、第2遠隔制御例の第4動作例〜第6動作例(図7〜図9)及び第3遠隔制御例の第7動作例〜第9動作例(図10〜図12)は、それぞれ、第1遠隔制御例の第1動作例〜第3動作例(図4〜図6)に対応しており、第1遠隔制御例の第1動作例〜第3動作例(図4〜図6)のタイミングと同様である。
逆浸透膜分離装置の遠隔管理制御システム1の第3遠隔制御例の第7動作例〜第9動作例は、図10〜図12に示すように、ステップ番号の百の位の数字について、図7〜図9に示す第2遠隔制御例の第4動作例〜第6動作例における「4」、「5」、「6」を、「7」、「8」、「9」に置き換えると共に、図7〜図9に示す第4動作例〜第6動作例のステップS415、S515、S616における「スケール分散剤の添加量を選択」を、図10〜図12に示す第7動作例〜第9動作例のステップS715、S815、S916において「pH調整剤の添加量を選択」に置き換えたものである。また、図10〜図12に示す第3遠隔制御例の第7動作例〜第9動作例のステップS715、S815、S916の処理の説明が、第2遠隔制御例の第4動作例〜第6動作例のステップS415、S515、S616の処理の説明と異なる点以外は、図7〜図9に示す第2遠隔制御例の第4動作例〜第6動作例の説明における「スケール分散剤」を、「pH調整剤」と置き換えたものと同様である。
そのため、図10〜図12に示す第3遠隔制御例の第7動作例〜第9動作例の説明においては、ステップS715、S815、S916の処理の説明を主体に行い、その他の処理については、図7〜図9に示す第2遠隔制御例の第4動作例〜第6動作例の説明を援用して、その説明を省略する。
本実施形態の逆浸透膜分離装置の遠隔管理制御システム1は、同一水源4から原水W1をRO膜モジュール22a〜22cに導入することで原水W1から透過水を処理水W2として分離する複数の逆浸透膜分離装置2a〜2cと、複数の逆浸透膜分離装置2a〜2cを遠隔制御する遠隔制御部51と、取得された原水W1のシリカ濃度、ランゲリア指数及びリズナー指数のいずれか1つ以上の分析データを格納する分析データ格納部52と、を備え、遠隔制御部51は、RO膜モジュール22a〜22cの膜に関する仕様情報と、分析データ格納部52に格納された原水W1のシリカ濃度、ランゲリア指数及びリズナー指数のいずれか1つ以上に係る分析データの近時情報とに基づいて、複数の逆浸透膜分離装置2a〜2cそれぞれに対し、回収率、原水W1に添加するスケール分散剤の添加量、及び原水W1に添加するpH調整剤の添加量のいずれか1つを遠隔制御により設定変更する。
例えば、前述の実施形態においては、複数の逆浸透膜分離装置として、3台の逆浸透膜分離装置について説明したが、これに制限されない。本発明は、同一水源からの原水が導入される逆浸透膜分離装置群の遠隔制御を対象にしているので、数十台から数百台規模の逆浸透膜分離装置群に対しても適用することが可能となっている。
2、2a〜2c 逆浸透膜分離装置
6、6a〜6c スケール分散剤添加装置(スケール分散剤添加手段)
7、7a〜7c pH調整剤添加装置(pH調整剤添加手段)
21、21a〜21c RO膜モジュール(逆浸透膜モジュール)
24、24a〜24c RO記憶部(記憶部)
4 水源
51 遠隔制御部
52 分析データ格納部
W1 原水
W2、W2a〜W2c 処理水、透過水
W3、W3a〜W3c 濃縮水
Claims (4)
- 同一水源の地域内に設置され、前記同一水源から原水を逆浸透膜モジュールに導入することで原水から透過水を処理水として分離する複数の逆浸透膜分離装置と、
前記複数の逆浸透膜分離装置から地理的に離間した遠隔地に配置され、前記複数の逆浸透膜分離装置と通信可能に接続され、遠隔地から通信により前記複数の逆浸透膜分離装置を遠隔制御する遠隔制御部と、
取得された前記複数の逆浸透膜分離装置に導入される原水のシリカ濃度、ランゲリア指数及びリズナー指数のいずれか1つ以上の分析データを格納する分析データ格納部と、を備え、
前記遠隔制御部は、管理対象となる前記複数の逆浸透膜分離装置の前記逆浸透膜モジュールの膜に関する仕様情報と、前記分析データ格納部に格納された原水のシリカ濃度、ランゲリア指数及びリズナー指数のいずれか1つ以上に係る前記分析データの近時情報とに基づいて、前記複数の逆浸透膜分離装置それぞれに対し、前記逆浸透膜モジュールへ導入される原水の流量に対する処理水の流量の比率である回収率、前記逆浸透膜モジュールへ導入される原水に添加するスケール分散剤の添加量、及び前記逆浸透膜モジュールへ導入される原水に添加するpH調整剤の添加量のいずれか1つを遠隔制御により設定変更する、
逆浸透膜分離装置の遠隔管理制御システム。 - 前記複数の逆浸透膜分離装置に組み込まれた前記逆浸透膜モジュールの膜エレメントに関する仕様情報に対応する前記回収率のデータテーブルを前記複数の逆浸透膜分離装置ごとに記憶する記憶部を更に備え、
前記遠隔制御部は、前記逆浸透膜モジュールの前記回収率の設定を変更する場合において、前記分析データ格納部に格納された原水のシリカ濃度、ランゲリア指数及びリズナー指数のいずれか1つの経時変動幅が所定の範囲外の場合に、前記複数の逆浸透膜分離装置それぞれに対し、予め設定された前記回収率が前記データテーブルから選択された新たな回収率に更新されるように遠隔制御により設定変更する、
請求項1に記載の逆浸透膜分離装置の遠隔管理制御システム。 - 前記逆浸透膜モジュールに供給される原水にスケール分散剤を添加するスケール分散剤添加手段を更に備え、
前記遠隔制御部は、前記逆浸透膜モジュールへ導入される原水に添加するスケール分散剤の添加量の設定を変更する場合において、原水のシリカ濃度が上昇した場合、又は、ランゲリア指数及びリズナー指数のいずれか1つがスケール生成傾向範囲内にある場合に、前記複数の逆浸透膜分離装置それぞれに対し、前記スケール分散剤添加手段により前記スケール分散剤を添加するように遠隔制御により設定変更する、
請求項1に記載の逆浸透膜分離装置の遠隔管理制御システム。 - 前記逆浸透膜モジュールに供給される原水にpH調整剤を添加するpH調整剤添加手段を更に備え、
前記遠隔制御部は、前記逆浸透膜モジュールへ導入される原水に添加するpH調整剤の添加量の設定を変更する場合において、前記複数の逆浸透膜分離装置それぞれに対し、原水のシリカ濃度が上昇した場合に前記pH調整剤添加手段によりアルカリ性薬剤を添加するように遠隔制御により設定変更し、又は、ランゲリア指数及びリズナー指数のいずれか1つがスケール生成傾向範囲内にある場合に前記pH調整剤添加手段により酸性薬剤を添加するように遠隔制御により設定変更する、
請求項1に記載の逆浸透膜分離装置の遠隔管理制御システム。
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