JP2016203083A - Reverse osmosis membrane separation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、逆浸透膜モジュールを備える逆浸透膜分離装置に関する。 The present invention relates to a reverse osmosis membrane separation device including a reverse osmosis membrane module.
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)で逆浸透膜分離処理することにより製造される。 In the semiconductor manufacturing process, the cleaning of electronic parts and medical instruments, etc., high-purity pure water containing no impurities is used. This type of pure water is generally produced by subjecting raw water such as groundwater or tap water to a reverse osmosis membrane separation treatment with a reverse osmosis membrane module (hereinafter also referred to as “RO membrane module”).
高分子材料からなる逆浸透膜の水透過係数は、温度により変化する。また、逆浸透膜の水透過係数は、細孔の閉塞(以下、「膜閉塞」ともいう)や、材質の酸化による劣化(以下、「膜劣化」ともいう)によっても変化する。 The water permeability coefficient of a reverse osmosis membrane made of a polymer material varies depending on the temperature. Further, the water permeation coefficient of the reverse osmosis membrane also changes due to pore clogging (hereinafter also referred to as “membrane clogging”) and deterioration due to oxidation of the material (hereinafter also referred to as “membrane degradation”).
そこで、供給水の温度や逆浸透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改質システムが提案されている(例えば、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、加圧ポンプの駆動周波数がインバータにより制御される。 Therefore, a water quality reforming system that performs flow rate feedback water volume control has been proposed in order to keep the flow rate of permeated water in the RO membrane module constant regardless of the temperature of the feed water and the state of the reverse osmosis membrane (for example, Patent Documents). 1). In this flow rate feedback water amount control, the drive frequency of the pressure pump is controlled by the inverter so that the flow rate of the permeated water produced by the RO membrane module becomes the target flow rate value.
上記水質改質システムにおいて、RO膜モジュールで分離された濃縮水は、RO膜モジュールの一次側出口ポートに接続された濃縮水ラインから送出される。また、RO膜モジュールで分離された透過水は、RO膜モジュールの二次側ポートに接続された透過水ラインから送出される。濃縮水ラインは、循環水ラインと濃縮水排水ラインとに分岐している。循環水ラインは、濃縮水ラインから送出された濃縮水の一部を、加圧ポンプの上流側における供給水ラインに返送するラインである。濃縮水排水ラインは、濃縮水ラインから送出された濃縮水の残部を装置外に排出するラインである。供給水ラインは、加圧ポンプを介してRO膜モジュールに供給水を供給するラインである。 In the water quality reforming system, the concentrated water separated by the RO membrane module is sent out from the concentrated water line connected to the primary outlet port of the RO membrane module. Moreover, the permeated water separated by the RO membrane module is sent out from the permeated water line connected to the secondary side port of the RO membrane module. The concentrated water line is branched into a circulating water line and a concentrated water drainage line. The circulating water line is a line that returns a part of the concentrated water sent from the concentrated water line to the supply water line upstream of the pressurizing pump. The concentrated water drainage line is a line for discharging the remaining portion of the concentrated water sent from the concentrated water line to the outside of the apparatus. The supply water line is a line for supplying supply water to the RO membrane module via a pressure pump.
ところで、スパイラル型エレメントを用いるRO膜モジュールでは、有機成分や懸濁物質による膜面の閉塞を防止するため、通常、クロスフロー方式による分離操作が採用されている。このクロスフロー方式では、加圧ポンプにより、透過水の流量に比して5倍以上の流量で供給水を循環させながら、膜の一次側に供給水の浸透圧以上の圧力を加えて分離操作を行う。このとき、RO膜モジュールにおいて、透過水の流量に対する濃縮水の流量の比率で定義される循環比(濃縮水の流量/透過水の流量)は、“5”程度に調節されることが好ましい。 By the way, in the RO membrane module using the spiral type element, in order to prevent the membrane surface from being blocked by an organic component or a suspended substance, a separation operation by a cross flow method is usually employed. In this cross-flow method, a separation operation is performed by applying a pressure higher than the osmotic pressure of the feed water to the primary side of the membrane while circulating the feed water at a flow rate more than 5 times the flow rate of the permeated water by a pressure pump I do. At this time, in the RO membrane module, the circulation ratio (the flow rate of the concentrated water / the flow rate of the permeated water) defined by the ratio of the flow rate of the concentrated water to the flow rate of the permeated water is preferably adjusted to about “5”.
ここで、特許文献1に記載の濃縮水が流通する流路構成を有する技術において、濃縮水ラインを流れる濃縮水の流量を一定に保つために、濃縮水ラインに定流量弁を設ける技術が知られている(例えば、特許文献2参照)。この技術においては、透過水の流量を調整する透過水流量コントローラと、濃縮水の排水流量を調整する排水流量調整弁を有している。このように濃縮水ラインに定流量弁が設けられる構成においては、濃縮水ラインを流れる濃縮水の流量を定流量弁により一定に保持しながら、透過水の流量を透過水流量コントローラにより一定に保持することで、循環比(濃縮水の流量/透過水の流量)を、“5”程度に調節することができる。 Here, in the technology having the flow path configuration through which the concentrated water flows as described in Patent Document 1, a technology for providing a constant flow valve in the concentrated water line is known in order to keep the flow rate of the concentrated water flowing through the concentrated water line constant. (For example, refer to Patent Document 2). This technique has a permeate flow rate controller that adjusts the flow rate of permeate and a drainage flow rate adjustment valve that adjusts the drainage flow rate of concentrated water. In such a configuration in which the constant flow valve is provided in the concentrated water line, the flow rate of the permeated water is kept constant by the permeate flow rate controller while the flow rate of the concentrated water flowing through the concentrated water line is kept constant by the constant flow valve. By doing so, the circulation ratio (flow rate of concentrated water / flow rate of permeated water) can be adjusted to about “5”.
また、特許文献1に記載の濃縮水が流通する流路構成を有する技術において、逆浸透膜モジュールの内部での圧力を所定の圧力値に保持するために、循環水ラインに、逆圧レギュレータが設けられる技術が知られている(例えば、特許文献3参照)。特許文献3に記載の技術では、濃縮水ラインには、定流量弁は設けられておらず、循環水ラインには、逆圧レギュレータが設けられている。また、透過水ラインには、透過水流量絞り弁が設けられている。 Further, in the technology having a flow path configuration through which concentrated water flows as described in Patent Document 1, a reverse pressure regulator is provided in the circulating water line in order to maintain the pressure inside the reverse osmosis membrane module at a predetermined pressure value. The provided technique is known (for example, refer patent document 3). In the technique described in Patent Document 3, a constant flow valve is not provided in the concentrated water line, and a back pressure regulator is provided in the circulating water line. The permeate line is provided with a permeate flow rate throttle valve.
特許文献2に記載の濃縮水ラインに定流量弁が設けられる構成においては、濃縮水の流量が定流量弁により一定に保たれる。この構成においては、透過水の要求水量に応じて流量フィードバック水量制御の目標流量値を変更すると、次のような状態が生じる。すなわち、目標流量値を基準の100%流量値から減少させた場合には、循環比(濃縮水の流量/透過水の流量)は、100%流量値で透過水を生産しているときよりも大きくなる。
In the configuration in which the constant flow valve is provided in the concentrated water line described in
この場合、循環比が所定値(例えば、“5”程度)を超えた状態で運転されるので、RO膜モジュールの膜面の閉塞を防止する観点からは好ましい。しかしながら、循環比を所定値に調節するという観点では、過剰な流量の濃縮水が濃縮水ラインを流通していることになるから、加圧ポンプの電力が無駄に消費されてしまう。 In this case, the operation is performed in a state where the circulation ratio exceeds a predetermined value (for example, about “5”), which is preferable from the viewpoint of preventing the membrane surface of the RO membrane module from being blocked. However, from the viewpoint of adjusting the circulation ratio to a predetermined value, the excess flow of concentrated water is circulating in the concentrated water line, so that the power of the pressurizing pump is wasted.
本発明は、循環比を所定値に調節しながら、加圧ポンプの消費電力を抑制できる逆浸透膜分離装置を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the reverse osmosis membrane separation apparatus which can suppress the power consumption of a pressurization pump, adjusting a circulation ratio to a predetermined value.
本発明は、供給水を透過水と濃縮水とに分離する逆浸透膜モジュールと、供給水を前記逆浸透膜モジュールに供給する供給水ラインと、前記逆浸透膜モジュールで分離された透過水を送出する透過水ラインと、前記逆浸透膜モジュールで分離された濃縮水を送出する濃縮水ラインと、前記濃縮水ラインから分岐され、前記逆浸透膜モジュールで分離された濃縮水の一部を前記逆浸透膜モジュールの上流側に返送する循環水ラインと、前記濃縮水ラインから分岐され、前記逆浸透膜モジュールで分離された濃縮水の残部を装置外へ排出する排水ラインと、前記濃縮水ラインに設けられ、前記濃縮水ラインを流通する濃縮水の流量を所定の一定流量値に保持し且つ前記一定流量値を増減可能な定流量可変手段と、前記排水ラインに設けられ、装置外へ排出する濃縮水の排水流量を調整可能な排水流量調整手段と、前記供給水ラインに設けられ、入力された駆動周波数に応じた回転速度で駆動され、供給水を吸入して前記逆浸透膜モジュールに向けて吐出する加圧ポンプと、入力された指令信号に対応する駆動周波数を前記加圧ポンプに出力するインバータと、透過水の流量が予め設定された目標流量値となるように、系内の物理量を用いて前記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応する指令信号を前記インバータに出力するポンプ駆動制御部と、前記濃縮水ラインを流通する濃縮水の前記一定流量値を増減させるように前記定流量可変手段を制御する定流量制御部と、を備え、前記ポンプ駆動制御部は、透過水の使用水量が減少するのに従い、前記目標流量値を減少させ、透過水の使用水量が増加するに従い、前記目標流量値を増加させ、前記定流量制御部は、前記目標流量値が減少するのに従い、前記濃縮水ラインを流通する濃縮水の前記一定流量値を減少させ、前記目標流量値が増加するのに従い、前記濃縮水ラインを流通する濃縮水の前記一定流量値を増加させる逆浸透膜分離装置に関する。 The present invention provides a reverse osmosis membrane module that separates feed water into permeate and concentrated water, a feed water line that feeds feed water to the reverse osmosis membrane module, and permeate separated by the reverse osmosis membrane module. A permeated water line for sending out, a concentrated water line for sending concentrated water separated by the reverse osmosis membrane module, a part of the concentrated water branched from the concentrated water line and separated by the reverse osmosis membrane module A circulating water line returning to the upstream side of the reverse osmosis membrane module, a drainage line branched from the concentrated water line and discharging the remaining concentrated water separated by the reverse osmosis membrane module to the outside of the apparatus, and the concentrated water line A constant flow rate variable means for maintaining the flow rate of the concentrated water flowing through the concentrated water line at a predetermined constant flow rate value and increasing or decreasing the constant flow rate value; The drainage flow rate adjusting means capable of adjusting the drainage flow rate of the concentrated water to be discharged to and the reverse osmosis membrane provided in the supply water line, driven at a rotational speed corresponding to the input drive frequency, and sucking the supply water A pressure pump that discharges toward the module, an inverter that outputs a driving frequency corresponding to the input command signal to the pressure pump, and a system so that the flow rate of the permeated water becomes a preset target flow rate value. A driving frequency of the pressurizing pump using the physical quantity in the pump, and a pump drive control unit that outputs a command signal corresponding to the calculated value of the driving frequency to the inverter; and the concentrated water flowing through the concentrated water line A constant flow rate control unit that controls the constant flow rate varying means to increase or decrease the constant flow rate value, and the pump drive control unit is configured to reduce the target flow rate as the amount of permeated water used decreases. The target flow rate value is increased as the amount of permeated water used is increased, and the constant flow rate control unit is configured to increase the target flow value as the target flow rate value decreases. The present invention relates to a reverse osmosis membrane separation device that decreases a constant flow value and increases the constant flow value of concentrated water flowing through the concentrated water line as the target flow value increases.
また、前記定流量可変手段は、前記濃縮水ラインに並列に配置される複数の定流量弁と、前記複数の定流量弁のいずれか1つ以上の定流量弁への濃縮水の流入を許可し又は阻止するように開閉可能な1つ以上の開閉弁と、を有し、前記定流量制御部は、前記濃縮水ラインを流通する濃縮水の前記一定流量値を増減させるように、前記1つ以上の開閉弁の開閉を制御することが好ましい。 In addition, the constant flow variable means permits the inflow of concentrated water to any one or more constant flow valves of the plurality of constant flow valves arranged in parallel to the concentrated water line and the plurality of constant flow valves. One or more on-off valves that can be opened or closed to prevent or prevent the constant flow rate control unit to increase or decrease the constant flow rate value of the concentrated water flowing through the concentrated water line. It is preferable to control the opening and closing of two or more on-off valves.
また、透過水の流量を検出する第1流量検出手段を備え、前記ポンプ駆動制御部は、前記第1流量検出手段の検出流量値が前記目標流量値となるように、前記加圧ポンプの駆動周波数を演算することが好ましい。 In addition, a first flow rate detection unit that detects a flow rate of the permeated water is provided, and the pump drive control unit drives the pressure pump so that the detected flow rate value of the first flow rate detection unit becomes the target flow rate value. It is preferable to calculate the frequency.
また、供給水、透過水又は濃縮水の温度を検出する温度検出手段と、前記排水流量調整手段を制御する排水制御部と、を備え、前記排水制御部は、(i)予め取得された供給水のシリカ濃度、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、前記排水流量調整手段を制御することが好ましい。 Moreover, the temperature detection means which detects the temperature of supply water, permeated water, or concentrated water, and the waste_water | drain control part which controls the said waste_water | drain flow volume adjustment means, The said waste_water | drain control part is (i) supply previously acquired. Based on the silica concentration of water and the silica solubility determined from the detected temperature value of the temperature detecting means, the allowable concentration ratio of silica in the concentrated water is calculated, and (ii) the calculated value of the allowable concentration ratio and the permeated water Preferably, the drainage flow rate is calculated from the target flow rate value, and (iii) the drainage flow rate adjusting means is controlled so that the actual drainage flow rate of the concentrated water becomes the calculated value of the drainage flow rate.
また、前記排水流量調整手段としての比例制御バルブと、濃縮水の排水流量を検出する第2流量検出手段と、を備え、前記排水制御部は、前記第2流量検出手段の検出流量値が前記排水流量の演算値となるように、前記比例制御バルブの弁開度を調節することが好ましい。 In addition, a proportional control valve as the drainage flow rate adjusting means and a second flow rate detection means for detecting the drainage flow rate of the concentrated water, the drainage control unit, wherein the detected flow rate value of the second flow rate detection means is the It is preferable to adjust the valve opening degree of the proportional control valve so that the drainage flow rate is calculated.
本発明によれば、循環比を所定値に調節しながら、加圧ポンプの消費電力を抑制できる逆浸透膜分離装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the reverse osmosis membrane separation apparatus which can suppress the power consumption of a pressurization pump can be provided, adjusting a circulation ratio to a predetermined value.
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態に係る逆浸透膜分離装置1について、図面を参照しながら説明する。第1実施形態は、定流量可変機構部(定流量可変手段)を備えておらず、その点で参考実施形態である。後述の第2実施形態が、本発明の実施形態である。図1は、第1実施形態に係る逆浸透膜分離装置1の全体構成図である。第1実施形態に係る逆浸透膜分離装置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。
(First embodiment)
A reverse osmosis membrane separation device 1 according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The first embodiment does not include a constant flow variable mechanism (constant flow variable means), and is a reference embodiment in that respect. A second embodiment to be described later is an embodiment of the present invention. FIG. 1 is an overall configuration diagram of a reverse osmosis membrane separation device 1 according to a first embodiment. The reverse osmosis membrane separation device 1 according to the first embodiment is applied to, for example, a pure water production system that produces pure water from fresh water.
図1に示すように、本実施形態に係る逆浸透膜分離装置1は、加圧ポンプ2と、インバータ3と、逆浸透膜モジュールとしてのRO膜モジュール4と、定流量手段としての定流量弁5と、逆止弁6と、圧力調整手段としての圧力調整弁7と、排水流量調整手段としての比例制御排水弁8(比例制御バルブ)と、貯留タンク9と、制御部10と、を備える。また、逆浸透膜分離装置1は、温度検出手段としての温度センサTEと、硬度センサSと、第1圧力センサPS1と、流量検出手段としての第1流量センサFM1と、圧力検出手段としての第2圧力センサPS2と、第2流量検出手段としての第2流量センサFM2と、第1電気伝導率センサEC1と、電気伝導率測定手段としての第2電気伝導率センサEC2と、水位センサ91と、を備える。図1では、電気的な接続の経路を破線で示す(後述する図10についても同じ)。
As shown in FIG. 1, a reverse osmosis membrane separation apparatus 1 according to this embodiment includes a pressurizing
また、逆浸透膜分離装置1は、供給水ラインL1と、透過水ラインL2と、濃縮水ラインL3と、循環水ラインL4と、排水ラインL5と、給水ラインL6と、を備える。本明細書における「ライン」とは、流路、経路、管路等の流体の流通が可能なラインの総称である。 The reverse osmosis membrane separation device 1 includes a supply water line L1, a permeate water line L2, a concentrated water line L3, a circulating water line L4, a drainage line L5, and a water supply line L6. The “line” in the present specification is a general term for lines capable of flowing a fluid such as a flow path, a path, and a pipeline.
供給水ラインL1は、供給水W1をRO膜モジュール4に供給するラインである。供給水ラインL1の上流側の端部は、供給水W1の供給源(不図示)に接続されている。供給水ラインL1の下流側の端部は、RO膜モジュール4の一次側入口ポートに接続されている。供給水ラインL1には、上流側から下流側に向けて順に、硬度センサS、接続部J2、温度センサTE、加圧ポンプ2、第1圧力センサPS1、RO膜モジュール4が設けられている。
The supply water line L1 is a line for supplying the supply water W1 to the
加圧ポンプ2は、供給水ラインL1を流通する供給水W1を吸入し、RO膜モジュール4へ向けて圧送(吐出)する装置である。加圧ポンプ2には、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。加圧ポンプ2は、供給(入力)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。
The pressurizing
インバータ3は、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(又はその回路を持つ装置)である。インバータ3は、制御部10と電気的に接続されている。インバータ3には、制御部10から指令信号が入力される。インバータ3は、制御部10により入力された指令信号(電流値信号又は電圧値信号)に対応する駆動周波数の駆動電力を加圧ポンプ2に出力する。
The inverter 3 is an electric circuit (or a device having the circuit) that supplies the pressurizing
RO膜モジュール4は、加圧ポンプ2から吐出された供給水W1を、溶存塩類が除去された透過水W2と、溶存塩類が濃縮された濃縮水W3とに膜分離処理する設備である。RO膜モジュール4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4は、これらRO膜エレメントにより供給水W1を膜分離処理し、透過水W2及び濃縮水W3を製造する。
The
透過水ラインL2は、RO膜モジュール4で分離された透過水W2を送出するラインである。透過水ラインL2の上流側の端部は、RO膜モジュール4の二次側ポートに接続されている。透過水ラインL2の下流側の端部は、貯留タンク9に接続されている。透過水ラインL2には、上流側から下流側に向けて順に、RO膜モジュール4、第1流量センサFM1、第1電気伝導率センサEC1、貯留タンク9が設けられている。
The permeate water line L2 is a line for sending the permeate water W2 separated by the
濃縮水ラインL3は、RO膜モジュール4で分離された濃縮水W3を送出するラインである。濃縮水ラインL3の上流側の端部は、RO膜モジュール4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L3の下流側は、接続部J1において、循環水ラインL4及び排水ラインL5に分岐している。
The concentrated water line L3 is a line for sending the concentrated water W3 separated by the
濃縮水ラインL3には、上流側から下流側に向けて順に、定流量弁5、第2電気伝導率センサEC2、接続部J1が設けられている。
定流量弁5は、濃縮水ラインL3を流通する濃縮水W3の流量を所定の一定流量値に保持するように調節する機器である。定流量弁5において保持される一定流量値は、一定流量値に幅がある概念であり、定流量弁における目標流量値のみに限られない。例えば、定流量機構の特性(例えば、材質や構造に起因する温度特性等)を考慮して、定流量弁における目標流量値に対して、±10%程度の調節誤差を有するものを含む。定流量弁5は、補助動力や外部操作を必要とせずに一定流量値を保持するものであり、例えば、水ガバナの名称で呼ばれるものが挙げられる。なお、定流量弁5は、補助動力や外部操作により動作して、一定流量値を保持するものでもよい。
The concentrated water line L3 is provided with a constant flow valve 5, a second electrical conductivity sensor EC2, and a connecting portion J1 in order from the upstream side to the downstream side.
The constant flow valve 5 is a device that adjusts the flow rate of the concentrated water W3 flowing through the concentrated water line L3 so as to maintain a predetermined constant flow rate value. The constant flow value held in the constant flow valve 5 is a concept having a range in the constant flow value, and is not limited to the target flow value in the constant flow valve. For example, in consideration of the characteristics of the constant flow mechanism (for example, temperature characteristics caused by the material and structure), the constant flow mechanism includes those having an adjustment error of about ± 10% with respect to the target flow rate value. The constant flow valve 5 holds a constant flow value without requiring auxiliary power or external operation, and includes, for example, what is called by the name of a water governor. The constant flow valve 5 may be operated by auxiliary power or an external operation to hold a constant flow value.
循環水ラインL4は、濃縮水ラインL3から分岐するラインであって、RO膜モジュール4で分離された濃縮水W3の一部W31を、供給水ラインL1におけるRO膜モジュール4及び加圧ポンプ2よりも上流側に返送するラインである。循環水ラインL4の上流側の端部は、接続部J1において、濃縮水ラインL3に接続されている。また、循環水ラインL4の下流側の端部は、接続部J2において、供給水ラインL1に接続されている。循環水ラインL4には、上流側から下流側に向けて順に、逆止弁6、圧力調整手段としての圧力調整弁7が設けられている。
The circulating water line L4 is a line branched from the concentrated water line L3, and a part W31 of the concentrated water W3 separated by the
圧力調整弁7は、定流量弁5の二次側の圧力であって比例制御排水弁8の一次側の圧力である中間圧力を、所定の設定圧力値に調整する弁である。圧力調整弁7は、循環水ラインL4を流通する濃縮水W31の流動抵抗を調整することによって、接続部J1(定流量弁5と比例制御排水弁8との間の部分)における中間圧力を調整可能に構成される。
The pressure adjusting valve 7 is a valve that adjusts an intermediate pressure that is a pressure on the secondary side of the constant flow valve 5 and is a pressure on the primary side of the proportional
本実施形態においては、中間圧力は、接続部J1(濃縮水ラインL3及び排水ラインL5における定流量弁5と比例制御排水弁8との間の部分)における濃縮水W3の圧力である。所定の設定圧力値は、排水ラインL5における比例制御排水弁8の二次側の背圧が高くなった場合や、供給水ラインL1を流通する供給水W1の圧力が低い場合においても、比例制御排水弁8の一次側と二次側との間で所定の圧力差(一次側圧力>二次側圧力)が得られる圧力値に設定される。
In the present embodiment, the intermediate pressure is the pressure of the concentrated water W3 at the connection portion J1 (portion between the constant flow valve 5 and the proportional
圧力調整弁7は、制御部10と電気的に接続されている。圧力調整弁7の弁開度は、制御部10から送信される駆動信号により制御される。制御部10から電流値信号(例えば、4〜20mA)を圧力調整弁7に送信して、流路断面積を調整することにより、流動抵抗(すなわち、圧力損失)を変化させることができる。この調節により、接続部J1における中間圧力(定流量弁5の二次側の圧力であって比例制御排水弁8の一次側の圧力)を、予め設定された所定の設定圧力値に保つことができる。
The pressure regulating valve 7 is electrically connected to the
排水ラインL5は、接続部J1において濃縮水ラインL3から分岐され、RO膜モジュール4で分離された濃縮水W3の残部W32を装置外(系外)に排出するラインである。排水ラインL5には、排水流量調整手段としての比例制御排水弁8が設けられている。
The drainage line L5 is a line that branches off from the concentrated water line L3 at the connecting portion J1 and discharges the remaining portion W32 of the concentrated water W3 separated by the
比例制御排水弁8は、排水ラインL5から装置外へ排出する濃縮水W32の排水流量を調節する弁である。比例制御排水弁8は、制御部10と電気的に接続されている。比例制御排水弁8の弁開度は、制御部10から送信される駆動信号により制御される。制御部10から電流値信号(例えば、4〜20mA)を比例制御排水弁8に送信して、弁開度を制御することにより、濃縮水W32の排水流量を調節することができる。
比例制御排水弁8における制御部10による制御の詳細は後述する。
The proportional
Details of control by the
温度センサTEは、供給水W1の温度を検出する機器である。温度センサTEは、供給水W1の供給源(不図示)と加圧ポンプ2との間に配置されている。温度センサTEは、制御部10と電気的に接続されている。温度センサTEで検出された供給水W1の温度(以下、「検出温度値」ともいう)は、制御部10へ検出信号として送信される。
The temperature sensor TE is a device that detects the temperature of the supply water W1. The temperature sensor TE is disposed between the supply source (not shown) of the supply water W1 and the pressurizing
硬度センサSは、供給水ラインL1を流通する供給水W1のカルシウム硬度(例えば、前段に設置された硬水軟化装置の硬度リーク量: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Sは、接続部J2の上流側に配置されている。硬度センサSは、制御部10と電気的に接続されている。硬度センサSで測定された供給水W1のカルシウム硬度(以下、「測定硬度値」ともいう)は、制御部10へ検出信号として送信される。
The hardness sensor S is a device that measures the calcium hardness of the supply water W1 flowing through the supply water line L1 (for example, the hardness leak amount of the water softening device installed in the previous stage: a calcium carbonate equivalent value). The hardness sensor S is disposed on the upstream side of the connection portion J2. The hardness sensor S is electrically connected to the
第1圧力センサPS1は、加圧ポンプ2の吐出圧力(運転圧力)を検出する機器である。第1圧力センサPS1は、加圧ポンプ2の吐出側近傍に配置されている。本実施形態では、加圧ポンプ2から吐出された直後の供給水W1の圧力を、加圧ポンプ2の吐出圧力とする。第1圧力センサPS1は、制御部10と電気的に接続されている。第1圧力センサPS1で検出された供給水W1の圧力(以下、「検出圧力値」ともいう)は、制御部10へ検出信号として送信される。
The first pressure sensor PS1 is a device that detects the discharge pressure (operating pressure) of the pressurizing
第2圧力センサPS2は、接続部J1における中間圧力(定流量弁5の二次側の圧力であって比例制御排水弁8の一次側の圧力)を検出する機器である。第2圧力センサPS2は、接続部J1において、濃縮水ラインL3、排水ラインL5及び循環水ラインL4に接続されている。接続部J1は、濃縮水ラインL3が、排水ラインL5及び循環水ラインL4に分岐する部分であり、濃縮水ラインL3の下流側の端部、循環水ラインL4の上流側の端部、及び、排水ラインL5の上流側の端部が、接続される部分である。第2圧力センサPS2は、制御部10と電気的に接続されている。第2圧力センサPS2で検出された濃縮水W3(W31,W32)の圧力(以下、「検出圧力値」ともいう)は、制御部10へ検出信号として送信される。
The second pressure sensor PS2 is a device that detects the intermediate pressure (the pressure on the secondary side of the constant flow valve 5 and the pressure on the primary side of the proportional control drain valve 8) at the connection portion J1. The second pressure sensor PS2 is connected to the concentrated water line L3, the drainage line L5, and the circulating water line L4 at the connection portion J1. The connecting part J1 is a part where the concentrated water line L3 branches into the drainage line L5 and the circulating water line L4, the downstream end of the concentrated water line L3, the upstream end of the circulating water line L4, and The upstream end of the drain line L5 is a connected part. The second pressure sensor PS2 is electrically connected to the
なお、本実施形態においては、第2圧力センサPS2の接続位置を接続部J1としたが、これに制限されない。第2圧力センサPS2の接続位置は、定流量弁5の二次側の圧力であって比例制御排水弁8の一次側の圧力を検出できる位置であれば、濃縮水ラインL3、循環水ラインL4又は排水ラインL5でもよい。
In the present embodiment, the connection position of the second pressure sensor PS2 is the connection portion J1, but the present invention is not limited to this. If the connection position of the second pressure sensor PS2 is a pressure on the secondary side of the constant flow valve 5 and can detect the pressure on the primary side of the proportional
第1流量センサFM1は、透過水ラインL2を流通する透過水W2の流量を検出する機器である。第1流量センサFM1は、透過水ラインL2に接続されている。第1流量センサFM1は、制御部10と電気的に接続されている。第1流量センサFM1で検出された透過水W2の流量(以下、「検出流量値」ともいう)は、制御部10へパルス信号として送信される。
The 1st flow sensor FM1 is an apparatus which detects the flow volume of the permeated water W2 which distribute | circulates the permeated water line L2. The first flow sensor FM1 is connected to the permeate line L2. The first flow sensor FM1 is electrically connected to the
第2流量センサFM2は、排水ラインL5を流通する濃縮水W32の流量を検出する機器である。第2流量センサFM2は、排水ラインL5における比例制御排水弁8よりも下流側に配置されている。第2流量センサFM2は、制御部10と電気的に接続されている。第2流量センサFM2で検出された濃縮水W32の流量(以下、「検出流量値」ともいう)は、制御部10へパルス信号として送信される。
第1流量センサFM1及び第2流量センサFM2として、例えば、流路ハウジング内に軸流羽根車又は接線羽根車(不図示)を配置したパルス発信式の流量センサを用いることができる。
The second flow rate sensor FM2 is a device that detects the flow rate of the concentrated water W32 flowing through the drainage line L5. The second flow sensor FM2 is disposed downstream of the proportional
As the first flow sensor FM1 and the second flow sensor FM2, for example, a pulse transmission type flow sensor in which an axial flow impeller or a tangential impeller (not shown) is disposed in the flow path housing can be used.
第1電気伝導率センサEC1は、透過水ラインL2を流通する透過水W2の電気伝導率を測定する機器である。第1電気伝導率センサEC1は、透過水ラインL2に接続されている。第1電気伝導率センサEC1は、制御部10と電気的に接続されている。第1電気伝導率センサEC1で測定された透過水W2の電気伝導率(以下、「測定電気伝導率値」ともいう)は、制御部10へ検出信号として送信される。
第2電気伝導率センサEC2は、濃縮水ラインL3を流通する濃縮水W3(RO膜モジュール4により分離された濃縮水W3)の電気伝導率を測定する機器である。第2電気伝導率センサEC2は、濃縮水ラインL3に接続されている。第2電気伝導率センサEC2は、制御部10と電気的に接続されている。第2電気伝導率センサEC2で測定された濃縮水W3の電気伝導率(以下、「測定電気伝導率値」ともいう)は、制御部10へ検出信号として送信される。
The first electrical conductivity sensor EC1 is a device that measures the electrical conductivity of the permeated water W2 flowing through the permeated water line L2. The first electrical conductivity sensor EC1 is connected to the permeated water line L2. The first electrical conductivity sensor EC1 is electrically connected to the
The second electrical conductivity sensor EC2 is a device that measures the electrical conductivity of the concentrated water W3 (the concentrated water W3 separated by the RO membrane module 4) flowing through the concentrated water line L3. The second electrical conductivity sensor EC2 is connected to the concentrated water line L3. The second electrical conductivity sensor EC2 is electrically connected to the
貯留タンク9は、RO膜モジュール4で分離された透過水W2を貯留するタンクである。貯留タンク9には、透過水ラインL2の下流側の端部が接続されている。RO膜モジュール4で分離された透過水W2は、透過水ラインL2を介して貯留タンク9に補給される。また、貯留タンク9は、給水ラインL6を介して下流側の需要箇所の装置等(不図示)に接続されている。給水ラインL6は、貯留タンク9に貯留された透過水W2を、需要箇所の装置等に流通させるラインである。貯留タンク9に貯留された透過水W2は、給水ラインL6を介して需要箇所の装置等に供給される。
The
貯留タンク9には、水位センサ91が設けられている。水位センサ91は、貯留タンク9に貯留された透過水W2の水位を検出する機器である。水位センサ91は、制御部10と電気的に接続されている。水位センサ91で測定された貯留タンク9の水位(以下、「検出水位値」ともいう)は、制御部10へ検出信号として出力される。
The
本実施形態において、水位センサ91は、例えば、レベルスイッチである。レベルスイッチは、予め設定された液面位置の検出器であり、例えば、複数の液面位置(例えば、2位置)を検出するように構成されている。図1は、水位センサ91として、フロート式のレベルスイッチを設けた例を示す。なお、水位センサ91は、レベルスイッチには制限されず、例えば、連続式レベルセンサであってもよい。連続式レベルセンサとしては、例えば、静電容量式センサ、圧力式センサ、超音波式センサ等が用いられる。
In the present embodiment, the
ここで、貯留タンク9の水位とRO膜モジュール4で製造される透過水W2の流量との関係について説明する。図2は、貯留タンク9における設定水位と製造される透過水W2の流量との関係を示す説明図である。図2に示すように、本実施形態において、貯留タンク9の設定水位は、低い方から高い方に向けて順に、L,Hの2段階に区分される。
Here, the relationship between the water level of the
設定水位Lは、透過水W2を100%流量値(第1目標流量値)で製造する上限水位である。貯留タンク9の水位が設定水位L以下となった場合、透過水W2は100%流量値で製造される。100%流量値(第1目標流量値)において、RO膜モジュール4での回収率は、所要の回収率に調節される。
The set water level L is an upper limit water level for producing the permeated water W2 at a 100% flow rate value (first target flow rate value). When the water level of the
設定水位Hは、透過水W2を60%流量値(第2目標流量値)で製造する上限水位(満水水位)である。貯留タンク9の水位が設定水位Lを超え且つ設定水位H以下となった場合、透過水W2は60%流量値で製造される。60%流量値(第2目標流量値)において、RO膜モジュール4での回収率は、所要の回収率に調節される。
また、貯留タンク9の水位が設定水位Hを超えた場合、透過水W2の製造は停止される(0%流量値)。
The set water level H is an upper limit water level (full water level) at which the permeated water W2 is produced with a 60% flow rate value (second target flow rate value). When the water level of the
Further, when the water level of the
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。以下、制御部10の機能について説明する。
The
<透過水W2の水量制御>
制御部10は、透過水W2の水量制御として、例えば、流量フィードバック水量制御、圧力フィードバック水量制御、又は温度フィードフォワード水量制御のいずれかを選択して実行できる。各水量制御の概要は、次の通りである。
<Water volume control of permeated water W2>
For example, the
流量フィードバック水量制御
制御部10(ポンプ駆動制御部)は、透過水W2の流量が予め設定された目標流量値(後述する第1目標流量値又は第2目標流量値)となるように、第1流量センサFM1の検出流量値(系内の物理量)をフィードバック値として、加圧ポンプ2を駆動するための駆動周波数を演算する。そして、制御部10は、駆動周波数の演算値に対応する指令信号(電流値信号又は電圧値信号)をインバータ3に出力する(以下、「流量フィードバック水量制御」ともいう)。なお、本水量制御における駆動周波数の演算には、例えば、速度形デジタルPIDアルゴリズムを用いることができる。
The flow rate feedback water amount control control unit 10 (pump drive control unit) is configured so that the flow rate of the permeated water W2 becomes a preset target flow rate value (a first target flow rate value or a second target flow rate value described later). The drive frequency for driving the pressurizing
圧力フィードバック水量制御
制御部10(ポンプ駆動制御部)は、透過水W2の流量が予め設定された目標流量値(後述する第1目標流量値又は第2目標流量値)となるように、加圧ポンプ2の検出圧力値(系内の物理量)をフィードバック値として、加圧ポンプ2の駆動周波数を演算する。そして、制御部10は、駆動周波数の演算値に対応する指令信号(電流値信号又は電圧値信号)をインバータ3に出力する(以下、「圧力フィードバック水量制御」ともいう)。なお、本水量制御における駆動周波数の演算には、例えば、速度形デジタルPIDアルゴリズムを用いることができる。
The pressure feedback water amount control control unit 10 (pump drive control unit) pressurizes so that the flow rate of the permeated water W2 becomes a preset target flow rate value (a first target flow rate value or a second target flow rate value described later). Using the detected pressure value of the pump 2 (physical quantity in the system) as a feedback value, the drive frequency of the pressurizing
温度フィードフォワード水量制御
制御部10(ポンプ駆動制御部)は、透過水W2の流量が予め設定された目標流量値(後述する第1目標流量値又は第2目標流量値)となるように、温度センサTEの検出温度値(系内の物理量)をフィードフォワード値として、加圧ポンプ2の駆動周波数を演算する。そして、制御部10は、駆動周波数の演算値に対応する指令信号(電流値信号又は電圧値信号)をインバータ3に出力する(以下、「温度フィードフォワード水量制御」ともいう)。
The temperature feedforward water amount control control unit 10 (pump drive control unit) controls the temperature so that the flow rate of the permeated water W2 becomes a preset target flow rate value (a first target flow rate value or a second target flow rate value described later). The drive frequency of the pressurizing
濃縮水W3の循環比の調節
濃縮水W3の循環比とは、RO膜モジュール4の二次側ポートから流出する透過水W2の流量と一次側出口ポートから流出する濃縮水W3の流量との比率(濃縮水W3の流量/透過水W2の流量)である。循環比の所定値は、“5”程度が目安となる。
ここで、本実施形態においては、濃縮水ラインL3には、定流量弁5が設けられている。そのため、定流量弁5で濃縮水W3の流量を一定に保持しながら、前述したいずれかの水量制御により透過水W2の流量を一定に保持することで、濃縮水W3の循環比は、所定値に調節されることになる。
Adjustment of the circulation ratio of the concentrated water W3 The circulation ratio of the concentrated water W3 is the ratio between the flow rate of the permeated water W2 flowing out from the secondary side port of the
Here, in this embodiment, the constant flow valve 5 is provided in the concentrated water line L3. Therefore, the circulation ratio of the concentrated water W3 is set to a predetermined value by holding the flow rate of the permeated water W2 constant by any of the above-described water amount control while holding the flow rate of the concentrated water W3 constant by the constant flow valve 5. Will be adjusted to.
<目標流量値の増減制御>
本増減制御は、前述した透過水W2の水量制御に付随して実行される。
制御部10(ポンプ駆動制御部)は、透過水W2の水量制御の実行中において、透過水W2の使用水量が減少するのに従い、目標流量値を減少させ、透過水W2の使用水量が増加するに従い、目標流量値を増加させる。
具体的には、制御部10は、水位センサ91で測定された貯留タンク9の検出水位値が大きくなるに従い(検出水位値≦L)、目標流量値を減少させ、検出水位値が小さくなるに従い(L<検出水位値≦H)、目標流量値を増加させる。
<Target flow rate increase / decrease control>
The increase / decrease control is executed in association with the water amount control of the permeated water W2.
The control unit 10 (pump drive control unit) decreases the target flow rate value and increases the used water amount of the permeated water W2 as the used water amount of the permeated water W2 decreases during the execution of the water amount control of the permeated water W2. In accordance with the above, the target flow rate value is increased.
Specifically, the
詳細には、制御部10は、検出水位値が設定水位値L以下の場合には、第1目標流量値(逆浸透膜分離装置1の定格出力である100%流量値)に設定すると共に、回収率を所定の第1回収率に設定する。また、制御部10は、検出水位値が設定水位値Lを超え且つ設定水位値H以下の場合には、第2目標流量値(60%流量値)に設定すると共に、回収率を所定の第2回収率に設定する。
Specifically, the
制御部10において、マイクロプロセッサのメモリには、上述した設定水位(L,H)、目標流量値(第1目標流量値、第2目標流量値)及び所定の各回収率を対応付けたデータテーブルが記憶されている。
In the
<透過水W2の回収率制御>
透過水W2の回収率とは、RO膜モジュール4に供給される供給水W1の流量に対する透過水W2の流量の比率(透過水W2の流量/供給水W1の流量)である。
制御部10は、透過水W2の回収率制御として、例えば、温度フィードフォワード回収率制御、水質フィードフォワード、又は水質フィードバック回収率制御のいずれかを選択して実行できる。各回収率制御の概要は、次の通りである。
<Recovery rate control of permeate W2>
The recovery rate of the permeated water W2 is the ratio of the flow rate of the permeated water W2 to the flow rate of the supplied water W1 supplied to the RO membrane module 4 (the flow rate of the permeated water W2 / the flow rate of the supplied water W1).
The
温度フィードフォワード回収率制御
制御部10は、予め取得された供給水W1のシリカ濃度、及び温度センサTE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W3におけるシリカの許容濃縮倍率を演算する。そして、制御部10は、許容濃縮倍率の演算値、及び透過水W2の目標流量値(後述する第1目標流量値又は第2目標流量値)から排水流量を演算し、濃縮水W3の実際排水量(第2流量センサFM2の検出流量値)が排水流量の演算値(目標排水流量)となるように、比例制御排水弁8の弁開度を制御する(以下、「温度フィードフォワード回収率制御」ともいう)。
The temperature feedforward recovery rate
水質フィードフォワード回収率制御
制御部10は、予め取得された炭酸カルシウムの溶解度、及び硬度センサSの測定硬度値に基づいて、濃縮水W3における炭酸カルシウムの許容濃縮倍率を演算する。そして、制御部10は、許容濃縮倍率の演算値、及び透過水W2の目標流量値(後述する第1目標流量値又は第2目標流量値)から排水流量を演算し、濃縮水W3の実際排水量(第2流量センサFM2の検出流量値)が排水流量の演算値(目標排水流量)となるように、比例制御排水弁8の弁開度を制御する(以下、「水質フィードフォワード回収率制御」ともいう)。
The water quality feedforward recovery rate
水質フィードバック回収率制御
制御部10は、第1電気伝導率センサEC1の測定電気伝導率値が予め設定された目標電気伝導率となるように、比例制御排水弁8の弁開度をダイレクトに制御する(以下、「水質フィードバック回収率制御」ともいう)。なお、本制御における弁開度の決定には、例えば、速度形デジタルPIDアルゴリズムを用いることができる。
The water quality feedback recovery rate
<比例制御排水弁8による排水流量の調節制御>
本調節制御は、前述した回収率制御のうち、温度フィードフォワード回収率制御又は水質フィードフォワード回収率制御に付随して実行される。
制御部10(排水制御部)は、第2流量センサFM2の検出流量値が、前述した回収率制御で決定した排水流量の演算値(目標排水流量)となるように、排水流量調整手段としての比例制御排水弁8の弁開度を流量フィードバック制御する。なお、本調節制御における弁開度の演算には、例えば、速度形デジタルPIDアルゴリズムを用いることができる。
<Drain flow control by proportional
This adjustment control is executed in association with the temperature feedforward recovery rate control or the water quality feedforward recovery rate control in the recovery rate control described above.
The control unit 10 (drainage control unit) serves as a drainage flow rate adjusting unit so that the detected flow rate value of the second flow rate sensor FM2 becomes the calculated value (target drainage flow rate) of the drainage flow rate determined by the recovery rate control described above. Flow rate feedback control of the valve opening degree of the proportional
<圧力調整弁7による流動抵抗の調整制御>
制御部10(圧力調整制御部)は、第2圧力センサPS2により検出された検出圧力値が所定の設定圧力値(目標圧力値)になるように、圧力調整弁7の弁開度(流路断面積)を調整するように制御する。これにより、循環水ラインL4における流動抵抗が調整される。この調整により、接続部J1における中間圧力(定流量弁5の二次側の圧力であって比例制御排水弁8の一次側の圧力)を調整することができる。なお、本調整制御における弁開度の演算には、例えば、速度形デジタルPIDアルゴリズムを用いることができる。
また、本調整制御では、比例制御排水弁8の二次側に第3圧力センサ(図示せず)を設け、第2圧力センサ及び第3圧力センサの検出圧力値の差分が所定の設定圧力値(目標圧力値)になるように、圧力調整弁7の弁開度を調整することもできる。
<Control of flow resistance by pressure regulating valve 7>
The control unit 10 (pressure adjustment control unit) opens the valve opening (flow path) of the pressure adjustment valve 7 so that the detected pressure value detected by the second pressure sensor PS2 becomes a predetermined set pressure value (target pressure value). Control to adjust the cross-sectional area. Thereby, the flow resistance in the circulating water line L4 is adjusted. By this adjustment, it is possible to adjust the intermediate pressure at the connection portion J1 (the pressure on the secondary side of the constant flow valve 5 and the pressure on the primary side of the proportional control drain valve 8). For example, a speed type digital PID algorithm can be used for calculation of the valve opening degree in the adjustment control.
In this adjustment control, a third pressure sensor (not shown) is provided on the secondary side of the proportional
本実施形態においては、濃縮水ラインL3を流通する濃縮水W3の流量は、定流量弁5により一定流量値に保持される。また、前述した回収率制御により、排水ラインL5を流通する濃縮水W32の流量は、比例制御排水弁8により増減される。これにより、循環水ラインL4を流通する濃縮水W31の流量も増減されるが、濃縮水W3の循環比は一定に保たれる。
In the present embodiment, the flow rate of the concentrated water W3 flowing through the concentrated water line L3 is maintained at a constant flow value by the constant flow valve 5. Moreover, the flow rate of the concentrated water W32 which distribute | circulates the drainage line L5 is increased / decreased by the proportional
本実施形態においては、圧力調整弁7は、循環水ラインL4を流通する濃縮水W31の流量を調整しようとするものではなく、接続部J1における中間圧力(定流量弁5の二次側の圧力であって比例制御排水弁8の一次側の圧力)を調整しようとするものである。制御部10は、圧力調整弁7の弁開度(流路断面積)を変化させることで、接続部J1における中間圧力(定流量弁5の二次側の圧力であって比例制御排水弁8の一次側の圧力)を調整する。
In the present embodiment, the pressure regulating valve 7 is not intended to adjust the flow rate of the concentrated water W31 flowing through the circulating water line L4, but is an intermediate pressure (pressure on the secondary side of the constant flow valve 5) at the connection portion J1. The pressure on the primary side of the proportional
本実施形態においては、制御部10が圧力調整弁7の弁開度(流路断面積)を調整するように制御することで、接続部J1における中間圧力を、比例制御排水弁8の一次側と二次側との間で所定の圧力差(一次側圧力>二次側圧力)が得られる圧力とすることができる。これにより、排水ラインL5における比例制御排水弁8の二次側の背圧が高くなった場合や、供給水ラインL1を流通する供給水W1の圧力が低い場合においても、比例制御排水弁8の一次側と二次側との間で所定の圧力差が得られ、比例制御排水弁8を介して、濃縮水W32を装置外へ排出できる。
また、供給水ラインL1を流通する供給水W1の圧力や比例制御排水弁8の背圧が変動した場合においても、制御部10により、接続部J1における中間圧力を所定の圧力値に制御することができ、より確実な排水流量の調節を実現することができる。
In the present embodiment, the
Even when the pressure of the supply water W1 flowing through the supply water line L1 or the back pressure of the proportional
<フラッシング運転制御>
制御部10は、所定の条件を充足した場合に、フラッシング運転制御を実行する。所定の条件としては、例えば、以下の〔a〕〜〔d〕が列挙される。
〔a〕透過水W2の製造を終了した場合(装置の運転を終了した場合)
〔b〕前回のフラッシング運転の終了後、透過水W2を製造しない継続時間が設定時間(例:1時間)となった場合
〔c〕前回のフラッシング運転の終了後、透過水W2の製造積算時間が設定時間(例:30分)に達した場合
〔d〕RO膜モジュール4の膜の汚染度が許容値を超えた場合
RO膜の汚染度は、例えば、RO膜モジュール4の一次側入口ポートと一次側出口ポートの間の圧力差を差圧計(図示せず)で計測すること等により求められる。
フラッシング運転制御は、例えば、〔a〕,〔d〕の条件では、120秒実行される。また、例えば、〔b〕,〔c〕の条件では、60秒実行される。
<Flushing operation control>
The
[A] When production of the permeated water W2 is finished (when operation of the device is finished)
[B] When the continuation time during which the permeated water W2 is not manufactured after the end of the previous flushing operation is a set time (eg, 1 hour) [c] Integrated manufacturing time of the permeated water W2 after the end of the previous flushing operation Reaches the set time (e.g., 30 minutes) [d] When the membrane contamination level of the
For example, the flushing operation control is executed for 120 seconds under the conditions [a] and [d]. For example, under the conditions [b] and [c], the process is executed for 60 seconds.
フラッシング運転制御においては、制御部10は、RO膜モジュール4の一次側の洗浄を実行する。フラッシング運転制御では、供給水W1がRO膜モジュール4の一次側に供給される。フラッシング運転制御において、加圧ポンプ2は、最大駆動周波数(50Hz又は60Hz)よりも低い駆動周波数(例えば、30Hz)に固定される。このとき、供給水W1のほとんどは、RO膜を透過することなく、RO膜の表面を流れ、フラッシング洗浄排水として、濃縮水ラインL3を介して、排水ラインL5から外部に排出される。このフラッシング運転制御により、RO膜の表面に析出したスケール核や沈着した懸濁物質が除去される。フラッシング運転制御が所定時間(例えば、120秒,60秒)実行されると、透過水W2の製造が可能とされる。
In the flushing operation control, the
次に、制御部10による目標流量値の増減及び回収率の調節について説明する。図3は、制御部10において目標流量値を増減しながら回収率を調節する場合の処理手順を示すフローチャートである。図3に示すフローチャートの処理は、逆浸透膜分離装置1の運転中において、繰り返し実行される。
Next, the increase / decrease of the target flow rate value and the adjustment of the recovery rate by the
図3に示すステップST101において、制御部10は、水位センサ91の検出水位値Wを取得する。
In step ST <b> 101 shown in FIG. 3, the
ステップST102において、制御部10は、検出水位値Wが設定水位L以下か否かを判定する。このステップST102において、制御部10により、検出水位値W≦設定水位Lである(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、制御部10により、検出水位値W>設定水位Lである(NO)と判定された場合に、処理はステップST105へ移行する。
In step ST102, the
ステップST103(ステップST102:YES)において、制御部10は、透過水W2の流量を第1目標流量値に設定する。このように、検出水位値Wが設定水位L以下の場合には、貯留タンク9の貯水量を上げるため、透過水W2の目標流量値を定格出力である100%流量値となる第1目標流量値に設定した上で、選択されている水量制御を実行する。
In step ST103 (step ST102: YES), the
ステップST104において、制御部10は、選択されている回収率制御に従い、比例制御排水弁8の弁開度を調節する。以上により、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)。
In step ST104, the
一方、ステップST105(ステップST102:NO)において、制御部10は、検出水位値Wが設定水位Lを超え且つ設定水位H以下か否かを判定する。このステップST105において、制御部10により、設定水位L<検出水位値W≦設定水位Hである(YES)と判定された場合に、処理はステップST106へ移行する。また、ステップST105において、制御部10により、検出水位値W>設定水位Hである(NO)と判定された場合に、処理はステップST108へ移行する。
On the other hand, in step ST105 (step ST102: NO), the
ステップST106(ステップST105:YES)において、制御部10は、透過水W2の流量を第2目標流量値に設定する。第2目標流量値は、第1目標流量値よりも少ない流量値である。このように、検出水位値Wが設定水位Lを超え且つ設定水位H以下の場合には、透過水W2の目標流量値を60%流量値となる第2目標流量値に設定した上で、選択されている水量制御を実行する。この結果、貯留タンク9に十分な貯水量が確保されている場合には、加圧ポンプ2の回転数を下げることで省エネが図られる。
In step ST106 (step ST105: YES), the
ステップST107において、制御部10は、選択されている回収率制御に従い、比例制御排水弁8の弁開度を調節する。以上により、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)。
In step ST107, the
一方、ステップST108(ステップST105:NO)において、制御部10は、加圧ポンプ2を停止させるように、インバータ3を制御する。以上により、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)。
On the other hand, in step ST108 (step ST105: NO), the
<透過水W2の水量制御及び回収率制御の制御例>
次に、透過水W2の水量制御及び回収率制御について、具体的な制御例を説明する。
ここでは、「流量フィードバック水量制御」と「温度フィードフォワード回収率制御」とが組み合わされて実行されるパターン(制御例1)、「圧力フィードバック水量制御」と「水質フィードフォワード回収率制御」とが組み合わされて実行されるパターン(制御例2)、「温度フィードフォワード水量制御」と「水質フィードバック回収率制御」とが組み合わされて実行されるパターン(制御例3)を例示する。なお、本願では、制御例1〜3以外の組み合わせを排除するものではない。
<Control example of water amount control and recovery rate control of permeate W2>
Next, a specific control example will be described for the water amount control and the recovery rate control of the permeated water W2.
Here, a pattern (control example 1) executed by combining “flow rate feedback water amount control” and “temperature feedforward recovery rate control”, “pressure feedback water amount control” and “water quality feedforward recovery rate control” A pattern (control example 2) executed in combination, a pattern (control example 3) executed by combining "temperature feedforward water amount control" and "water quality feedback recovery rate control" will be exemplified. In the present application, combinations other than the control examples 1 to 3 are not excluded.
制御例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、図4を参照して説明する。また、制御部10による温度フィードフォワード回収率制御について、図5を参照して説明する。この温度フィードフォワード回収率制御は、流量フィードバック水量制御と並行して実行される。図4は、制御部10が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5は、制御部10が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4及び図5に示すフローチャートの処理は、逆浸透膜分離装置1の運転中において、繰り返し実行される。
Control example 1
The flow rate feedback water amount control by the
まず、制御部10による流量フィードバック水量制御について説明する。
図4に示すステップST201において、制御部10は、透過水W2の目標流量値Qp´を取得する。この目標流量値Qp´は、例えば、図3に示すフローチャートのステップST103又はステップST106において設定された第1目標流量値又は第2目標流量値である。
First, flow rate feedback water amount control by the
In step ST201 shown in FIG. 4, the
ステップST202において、制御部10は、第1流量センサFM1で検出された透過水W2の検出流量値Qpを取得する。
In step ST 202, the
ステップST203において、制御部10は、ステップST202で取得した検出流量値(フィードバック値)QpとステップST201で取得した目標流量値Qp´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(後述するUn)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(例えば、100ms)毎に操作量の変化分ΔUを演算し、これを前回の操作量Un−1に加算することで今回の操作量Unを決定する(nは、演算回数)。
In step ST 203, the
ステップST204において、制御部10は、操作量U、目標流量値Qp´及び加圧ポンプ2の最大駆動周波数(50Hz又は60Hzの設定値)に基づいて、加圧ポンプ2の駆動周波数Fを演算する。
In step ST 204, the
ステップST205において、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ST206において、制御部10は、変換した電流値信号をインバータ3に出力する。以上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)。
In step ST205, the
In step ST206, the
次に、流量フィードバック水量制御と並行して実行される温度フィードフォワード回収率制御について説明する。
図5に示すステップST301において、制御部10は、透過水W2の目標流量値Qp´を取得する。この目標流量値Qp´は、例えば、図3に示すフローチャートのステップST103又はステップST106において設定された第1目標流量値又は第2目標流量値である。
Next, temperature feedforward recovery rate control executed in parallel with flow rate feedback water amount control will be described.
In step ST301 shown in FIG. 5, the
ステップST302において、制御部10は、供給水W1のシリカ(SiO2)濃度Csを取得する。このシリカ濃度Cs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。供給水W1のシリカ濃度は、事前に供給水W1を水質分析することにより得ることができる。なお、供給水ラインL1において、不図示の水質センサ(例えば、モリブデンイエロー法を応用した比色式の水質センサ)により供給水W1のシリカ濃度を計測してもよい。
In step ST 302, the
ステップST303において、制御部10は、温度センサTEから供給水W1の検出温度値Tを取得する。
ステップST304において、制御部10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Ssを決定する。
In step ST303, the
In step ST304, the
ステップST305において、制御部10は、前のステップで取得又は決定したシリカ濃度Cs、及びシリカ溶解度Ssに基づいて、濃縮水W3におけるシリカの許容濃縮倍率Nsを演算する。シリカの許容濃縮倍率Nsは、下記の式(1)により求めることができる。
Ns=Ss/Cs (1)
In step ST305, the
N s = S s / C s (1)
例えば、シリカ濃度Csが20mgSiO2/L、25℃におけるシリカ溶解度Ssが100mgSiO2/Lであれば、許容濃縮倍率Nsは“5”となる。 For example, if the silica concentration C s is 20 mg SiO 2 / L and the silica solubility S s at 25 ° C. is 100 mg SiO 2 / L, the allowable concentration ratio N s is “5”.
ステップST306において、制御部10は、前のステップで取得又は演算した目標流量値Qp´、及び許容濃縮倍率Nsに基づいて、回収率が最大となる排水流量(目標排水流量Qd´)を演算する。目標排水流量Qd´は、下記の式(2)により求めることができる。
Qd´=Qp´/(Ns−1) (2)
In step ST 306, the
Q d ′ = Q p ′ / (N s −1) (2)
ステップST307において、制御部10は、濃縮水W3の実際排水流量QdがステップST306で演算した目標排水流量Qd´となるように、比例制御排水弁8の弁開度を調節する。具体的には、制御部10は、第2流量センサFM2の検出流量値が、目標排水流量Qd´となるように、比例制御排水弁8の弁開度を流量フィードバック制御する。弁開度(操作量)の演算には、速度形デジタルPIDアルゴリズムを用いることが好ましい。以上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、このステップST307は、図3のステップST104又はステップST107に対応している。
In step ST 307, the
制御例2
制御部10による圧力フィードバック水量制御について、図6を参照して説明する。また、制御部10による水質フィードフォワード回収率制御について、図7を参照して説明する。この温度フィードフォワード回収率制御は、圧力フィードバック水量制御と並行して実行される。図6は、制御部10が圧力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7は、制御部10が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及び図7に示すフローチャートの処理は、逆浸透膜分離装置1の運転中において、繰り返し実行される。
Control example 2
The pressure feedback water amount control by the
まず、制御部10による圧力フィードバック水量制御について説明する。
図6に示すステップST401において、制御部10は、透過水W2の目標流量値Qp´を取得する。この目標流量値Qp´は、例えば、図3に示すフローチャートのステップST103又はステップST106において設定された第1目標流量値又は第2目標流量値である。
First, the pressure feedback water amount control by the
In step ST401 shown in FIG. 6, the
ステップST402において、制御部10は、RO膜モジュール4の基準温度(25℃)における水透過係数Lpを取得する。この水透過係数Lp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。
In step ST402, the
なお、この圧力フィードバック水量制御を、前述の流量フィードバック水量制御のバックアップとして実行することができる。その場合、水透過係数Lpは、第1流量センサFM1(図1参照)の故障が発生する直前の演算値でもよい。 It should be noted that this pressure feedback water amount control can be executed as a backup of the aforementioned flow rate feedback water amount control. In that case, the water permeability coefficient L p may be a calculated value immediately before the failure of the first flow sensor FM1 (see FIG. 1) occurs.
基準温度における水透過係数Lpの演算値は、下記の式(3)及び(4)に基づいて求めることができる。
Lp=Qp/(K・A・Pe) (3)
(但し、K:温度補正係数、A:RO膜モジュール4の膜面積、Pe:有効圧力)
Pe=Pd−(ΔP1/2)−P2−Δπ+Ps (4)
(但し、Pd:加圧ポンプ2の吐出圧力、ΔP1:RO膜モジュール4の一次側における差圧、P2:RO膜モジュール4の二次側における背圧、Δπ:RO膜モジュール4の浸透圧差、Ps:加圧ポンプ2の吸入側における圧力)
The calculated value of the water permeability coefficient L p at the reference temperature can be obtained based on the following formulas (3) and (4).
L p = Q p / (K · A · P e ) (3)
(K: temperature correction coefficient, A: membrane area of
P e = P d - (ΔP 1/2) -P 2 -Δπ + P s (4)
(Where P d : discharge pressure of the
式(3)において、温度補正係数Kは、温度センサTEの検出温度値Tの関数である。膜面積Aは、逆浸透膜エレメントの使用本数により定まるので、予め設定した値を使用することができる。式(4)による有効圧力Peの計算において、ΔP1、P2、Δπ、及びPsの各値は、定常運転中は、ほぼ一定と看做せるため、予め設定した値を使用することができる。従って、逆浸透膜分離装置の運転中に、温度センサTEの検出温度値T、第1流量センサFM1の検出流量値Qp、及び第1圧力センサPS1の検出圧力値Pdからなる少なくとも3つのパラメータを取得すれば、基準温度における水透過係数Lpを演算することができる。 In equation (3), the temperature correction coefficient K is a function of the detected temperature value T of the temperature sensor TE. Since the membrane area A is determined by the number of reverse osmosis membrane elements used, a preset value can be used. In the calculation of the effective pressure P e according to formula (4), the values of ΔP 1, P 2, Δπ, and P s, is operating steadily, because that regarded as substantially constant, the use of a preset value Can do. Accordingly, during operation of the reverse osmosis membrane separation device, at least three of the detected temperature value T of the temperature sensor TE, the detected flow value Q p of the first flow sensor FM1, and the detected pressure value P d of the first pressure sensor PS1. If the parameter is obtained, the water permeability coefficient L p at the reference temperature can be calculated.
ステップST403において、制御部10は、温度センサTEで検出された供給水W1の検出温度値Tを取得する。
ステップST404において、制御部10は、ステップST403で取得した検出温度値Tに基づいて、温度補正係数Kを演算する。
In step ST403, the
In step ST404, the
ステップST405において、制御部10は、前のステップで取得又は演算した目標流量値Qp´、水透過係数Lp、温度補正係数K、及び所要の設定値(A、ΔP1、P2、Δπ、Ps)を用いて、上記の式(3)及び(4)に基づいて、加圧ポンプ2の吐出圧力Pd´を演算する。そして、この吐出圧力Pd´の演算値を目標圧力値として設定する。
In step ST405, the
ステップST406において、制御部10は、第1圧力センサPS1で検出された加圧ポンプ2の検出圧力値Pdを取得する。
In step ST 406, the
ステップST407において、制御部10は、ステップST406で取得した検出圧力値(フィードバック値)PdとステップST405で設定した目標圧力値Pd´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(後述するUn)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(例えば、100ms)毎に操作量の変化分ΔUを演算し、これを前回の操作量Un−1に加算することで今回の操作量Unを決定する(nは、演算回数)。
In step ST 407, the
ステップST408において、制御部10は、操作量U、目標圧力値Pd´及び加圧ポンプ2の最大駆動周波数(50Hz又は60Hzの設定値)に基づいて、加圧ポンプ2の駆動周波数Fを演算する。
In step ST408, the
ステップST409において、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ST410において、制御部10は、変換した電流値信号をインバータ3に出力する。以上により本フローチャートの処理は終了する(ステップST401へリターンする)。
In step ST409, the
In step ST410, the
次に、圧力フィードバック水量制御と並行して実行され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7に示すステップST501において、制御部10は、透過水W2の目標流量値Qp´を取得する。この目標流量値Qp´は、例えば、図3に示すフローチャートのステップST103又はステップST106において設定された第1目標流量値又は第2目標流量値である。
ステップST502において、制御部10は、硬度センサSで測定された供給水W1の測定硬度値Ccを取得する。
Next, water quality feedforward recovery rate control executed in parallel with pressure feedback water amount control will be described.
In step ST501 shown in FIG. 7, the
In step ST 502, the
ステップST503において、制御部10は、水に対する炭酸カルシウム溶解度Scを取得する。この炭酸カルシウム溶解度Sc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。尚、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、ほぼ一定値と看做せる。
In step ST 503, the
ステップST504において、制御部10は、前のステップで取得した測定硬度値Cc、及び炭酸カルシウム溶解度Scに基づいて、濃縮水W3における炭酸カルシウムの許容濃縮倍率Ncを演算する。炭酸カルシウムの許容濃縮倍率Ncは、下記の式(5)により求めることができる。
Nc=Sc/Cc (5)
In step ST 504, the
N c = S c / C c (5)
例えば、測定硬度値Ccが3mgCaCO3/L、25℃における炭酸カルシウム溶解度Scが15mgCaCO3/Lであれば、許容濃縮倍率Ncは“5”となる。 For example, if the measured hardness value C c is 3 mg CaCO 3 / L and the calcium carbonate solubility S c at 25 ° C. is 15 mg CaCO 3 / L, the allowable concentration ratio N c is “5”.
ステップST505において、制御部10は、前のステップで取得又は演算した目標流量値Qp´、及び許容濃縮倍率Ncに基づいて、回収率が最大となる排水流量(目標排水流量Qd´)を演算する。目標排水流量Qd´は、下記の式(6)により求めることができる。
Qd´=Qp´/(Nc−1) (6)
In step ST505, the
Q d ′ = Q p ′ / (N c −1) (6)
ステップST506において、制御部10は、濃縮水W3の実際排水流量QdがステップST505で演算した目標排水流量Qd´となるように、比例制御排水弁8の弁開度を調節する。具体的には、制御部10は、第2流量センサFM2の検出流量値が、目標排水流量Qd´となるように、比例制御排水弁8の弁開度を流量フィードバック制御する。弁開度(操作量)の演算には、速度形デジタルPIDアルゴリズムを用いることが好ましい。以上により本フローチャートの処理は終了する(ステップST501へリターンする)。なお、このステップST506は、図3のステップST104又はステップST107に対応している。
In step ST 506, the
制御例3
制御部10による温度フィードフォワード水量制御について、図8を参照して説明する。また、制御部10による水質フィードバック回収率制御について、図9を参照して説明する。この水質フィードバック回収率制御は、温度フィードフォワード水量制御と並行して実行される。図8は、制御部10が温度フィードフォワード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9は、制御部10が水質フィードバック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8及び図9に示すフローチャートの処理は、逆浸透膜分離装置1の運転中において、繰り返し実行される。
Control example 3
The temperature feedforward water amount control by the
まず、制御部10による温度フィードフォワード水量制御について説明する。
図8に示すステップST601において、制御部10は、透過水W2の目標流量値Qp´を取得する。この目標流量値Qp´は、例えば、図3に示すフローチャートのステップST103又はステップST106において設定された第1目標流量値又は第2目標流量値である。
First, temperature feedforward water amount control by the
In step ST601 shown in FIG. 8, the
ステップST602において、制御部10は、RO膜モジュール4の基準温度(25℃)における水透過係数Lpを取得する。この水透過係数Lp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。
In step ST602, the
なお、この温度フィードフォワード水量制御を、前述の流量フィードバック水量制御のバックアップとして実行することができる。その場合、水透過係数Lpは、第1流量センサFM1(図1参照)の故障が発生する直前の演算値でもよい。基準温度における水透過係数Lpは、前述の圧力フィードバック水量制御の説明で説明した手法により演算することができる。 The temperature feedforward water amount control can be executed as a backup of the flow rate feedback water amount control described above. In that case, the water permeability coefficient L p may be a calculated value immediately before the failure of the first flow sensor FM1 (see FIG. 1) occurs. The water permeation coefficient L p at the reference temperature can be calculated by the method described in the explanation of the pressure feedback water amount control.
ステップST603において、制御部10は、温度センサTEで検出された供給水W1の検出温度値Tを取得する。
ステップST604において、制御部10は、ステップST603で取得した検出温度値Tに基づいて、温度補正係数Kを演算する。
In step ST603, the
In step ST604, the
ステップST605において、制御部10は、前のステップで取得又は演算した目標流量値Qp´、水透過係数Lp、温度補正係数K、及び所要の設定値(A、ΔP1、P2、Δπ、Ps)を用いて、前述の説明で説明した式(3)及び(4)に基づいて、加圧ポンプ2の吐出圧力Pd´を演算する。
In step ST605, the
ステップST606において、制御部10は、吐出圧力Pd´の演算値を用いて、下記の式(7)に基づいて、加圧ポンプ2の駆動周波数Fを演算する。
F=a・Pd´2+b・Pd´+c (7)
(但し、a,b,c:加圧ポンプ2の仕様により定まる係数)
In step ST606, the
F = a · P d '2 + b · P d' + c (7)
(However, a, b, c are coefficients determined by the specifications of the pressurizing pump 2)
ステップST607において、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ST608において、制御部10は、変換した電流値信号をインバータ3に出力する。以上により本フローチャートの処理は終了する(ステップST601へリターンする)。
In step ST607, the
In step ST608, the
次に、温度フィードフォワード水量制御と並行して実行される水質フィードバック回収率制御について説明する。
図9に示すステップST701において、制御部10は、透過水W2の目標電気伝導率値Ep´を取得する。目標電気伝導率値Ep´は、透過水W2に要求される純度の指標である。目標電気伝導率値Ep´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。
Next, water quality feedback recovery rate control executed in parallel with temperature feedforward water amount control will be described.
In step ST701 shown in FIG. 9, the
ステップST702において、制御部10は、第1電気伝導率センサEC1で測定された透過水W5の測定電気伝導率値Epを取得する。
In step ST 702, the
ステップST703において、制御部10は、ステップST702で取得した測定電気伝導率値(フィードバック値)EpとステップST701で取得した目標電気伝導率値Ep´との偏差がゼロとなるように、比例制御排水弁8の弁開度をフィードバック制御する。すなわち、濃縮水W3の排水流量を連続的に増減させることにより、要求純度の透過水W2が得られるように、膜表面の溶存塩類の濃度を変化させる。以上により本フローチャートの処理は終了する(ステップST701へリターンする)。なお、このステップST703は、図3のステップST104又はステップST107に対応している。
In step ST 703, the
上述した第1実施形態に係る逆浸透膜分離装置1によれば、例えば、以下のような効果が得られる。
第1実施形態に係る逆浸透膜分離装置1においては、逆浸透膜モジュール4と、供給水ラインL1と、透過水ラインL2と、濃縮水ラインL3と、濃縮水ラインL3から分岐される循環水ラインL4と、濃縮水ラインL3から分岐され排水ラインL5と、濃縮水ラインL3に設けられる定流量弁5と、排水ラインL5に設けられる比例制御排水弁8と、循環水ラインL4に設けられ、定流量弁5の二次側の圧力であって比例制御排水弁8の一次側の圧力である中間圧力を所定の設定圧力値に調整する圧力調整弁7と、供給水ラインL1に設けられる加圧ポンプ2と、駆動周波数を加圧ポンプ2に出力するインバータ3と、透過水W2の流量が予め設定された目標流量値となるように指令信号をインバータ3に出力する制御部(ポンプ駆動制御部)10と、を備える。
According to the reverse osmosis membrane separation device 1 according to the first embodiment described above, for example, the following effects can be obtained.
In the reverse osmosis membrane separation apparatus 1 according to the first embodiment, the reverse
そのため、定流量弁5で濃縮水W3の流量を一定に保持しながら、水量制御により透過水W2の流量を一定に保持することで、濃縮水W3の循環比(濃縮水の流量/透過水の流量)を所定値に調節することができる。また、圧力調整弁7により中間圧力を所定の設定圧力値に調整することで、中間圧力を比例制御排水弁8の一次側と二次側との間で圧力差が得られる圧力とすることができる。これにより、排水ラインL5における比例制御排水弁8の二次側の背圧が高くなった場合や、供給水ラインL1を流通する供給水W1の圧力が低い場合においても、比例制御排水弁8の一次側と二次側との間で所定の圧力差(一次側圧力>二次側圧力)が得られ、比例制御排水弁8を介して、濃縮水W32を装置外へ排出できる。
Therefore, the constant flow valve 5 keeps the flow rate of the concentrated water W3 constant, and the flow rate of the permeate water W2 is kept constant by controlling the amount of water, so that the circulation ratio of the concentrate water W3 (flow rate of concentrate water / permeate water). Flow rate) can be adjusted to a predetermined value. Further, by adjusting the intermediate pressure to a predetermined set pressure value by the pressure adjusting valve 7, the intermediate pressure can be set to a pressure at which a pressure difference is obtained between the primary side and the secondary side of the proportional
また、第1実施形態に係る逆浸透膜分離装置1においては、圧力調整弁7は、循環水ラインL4を流通する濃縮水W31の流動抵抗を調整することによって中間圧力を調整可能に構成され、制御部10(圧力調整制御部)は、第2圧力センサPS2により検出された検出圧力値が所定の設定圧力値になるように圧力調整弁7を調整するように制御する。
これにより、供給水ラインL1を流通する供給水W1の圧力や比例制御排水弁8の背圧が変動した場合においても、制御部10により、接続部J1における中間圧力を所定の圧力値に制御することができ、より確実な排水流量の調節を実現することができる。
In the reverse osmosis membrane separation device 1 according to the first embodiment, the pressure adjustment valve 7 is configured to be able to adjust the intermediate pressure by adjusting the flow resistance of the concentrated water W31 flowing through the circulating water line L4. The control unit 10 (pressure adjustment control unit) controls to adjust the pressure adjustment valve 7 so that the detected pressure value detected by the second pressure sensor PS2 becomes a predetermined set pressure value.
Thereby, even when the pressure of the supply water W1 flowing through the supply water line L1 and the back pressure of the proportional
また、第1実施形態に係る逆浸透膜分離装置1においては、制御部10は、流量フィードバック水量制御により透過水W2の流量を制御する。流量フィードバック水量制御で用いる速度形デジタルPIDアルゴリズムでは、前回の操作量からの変化分を演算し、これに前回の操作量を加算して今回の操作量を求める方式であるため、検出流量値Qpが離散値の場合でも、目標流量値Qp´との偏差を高速に解消することができる。そのため、温度変化や膜の閉塞等によりRO膜モジュール4の水透過係数が急激に変化した場合でも、その変化に十分に追従することができる。従って、RO膜モジュール4の水透過係数が急激に変化した場合に、透過水W2の流量を目標流量値Qp´に短時間で収束させ、安定した水量の透過水W2を製造することができる。
Further, in the reverse osmosis membrane separation device 1 according to the first embodiment, the
また、第1実施形態に係る逆浸透膜分離装置1においては、制御部10は、圧力フィードバック水量制御により透過水W2の流量を制御する。この圧力フィードバック水量制御は、流量フィードバック水量制御のバックアップとして実行することができる。このため、流量フィードバック水量制御の実行中において、第1流量センサFM1(図1参照)に故障が発生した場合でも、圧力フィードバック水量制御に切り換えることにより、安定した水量の透過水W4を製造することができる。
Further, in the reverse osmosis membrane separation device 1 according to the first embodiment, the
また、第1実施形態に係る逆浸透膜分離装置1においては、制御部10は、温度フィードフォワード水量制御により透過水W2の流量を制御する。この温度フィードフォワード水量制御は、第1実施形態における流量フィードバック水量制御のバックアップとして実行することができる。このため、流量フィードバック水量制御の実行中において、第1流量センサFM1(図1参照)に故障が発生した場合でも、温度フィードフォワード水量制御に切り換えることにより、安定した水量の透過水W2を製造することができる。
Moreover, in the reverse osmosis membrane separation apparatus 1 which concerns on 1st Embodiment, the
また、第1実施形態に係る逆浸透膜分離装置1においては、制御部10は、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、逆浸透膜分離装置1においては、透過水W2の回収率を最大としつつ、RO膜モジュール4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。
In the reverse osmosis membrane separation device 1 according to the first embodiment, the
また、第1実施形態に係る逆浸透膜分離装置1においては、制御部10は、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、前段の硬水軟化装置からの硬度リーク量が増加した場合でも、逆浸透膜分離装置1Aにおいては、透過水W2の回収率を最大としつつ、RO膜モジュール4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。
Moreover, in the reverse osmosis membrane separation apparatus 1 which concerns on 1st Embodiment, the
また、第1実施形態に係る逆浸透膜分離装置1においては、制御部10は、水質フィードバック回収率制御を実行する。このため、逆浸透膜分離装置1Aにおいては、透過水W2に要求される水質を満たしつつ、透過水W2の回収率を最大限にまで高めることができる。
In the reverse osmosis membrane separation device 1 according to the first embodiment, the
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態に係る逆浸透膜分離装置1Aの構成について、図10を参照して説明する。図10は、第2実施形態に係る逆浸透膜分離装置1Aの全体構成図である。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。
(Second Embodiment)
Next, the configuration of the reverse osmosis
図10に示すように、第2実施形態に係る逆浸透膜分離装置1Aは、定流量弁5に代えて定流量可変手段としての定流量可変機構部50が、濃縮水ラインL3に設けられる点において、第1実施形態の逆浸透膜分離装置1と異なる。また、第2実施形態の濃縮水ラインL3Aの構成は、第1実施形態の濃縮水ラインL3と異なる。
As shown in FIG. 10, in the reverse osmosis
第2実施形態の逆浸透膜分離装置1Aにおいては、濃縮水ラインL3Aは、上流側濃縮水ラインL31と、上流側濃縮水ラインL31から分岐される第1中間濃縮水ラインL32及び第2中間濃縮水ラインL33と、第1中間濃縮水ラインL32及び第2中間濃縮水ラインL33が合流する下流側濃縮水ラインL34と、を有する。
In the reverse osmosis
上流側濃縮水ラインL31は、上流側においてRO膜モジュール4の一次側出口ポートに接続され、下流側は、接続部J11において、第1中間濃縮水ラインL32及び第2中間濃縮水ラインL33に分岐している。
第1中間濃縮水ラインL32及び第2中間濃縮水ラインL33の上流側は、接続部J11において、上流側濃縮水ラインL31から分岐している。第1中間濃縮水ラインL32及び第2中間濃縮水ラインL33の下流側は、接続部J12において、下流側濃縮水ラインL34に合流する。
下流側濃縮水ラインL34の上流側は、接続部J12において、第1中間濃縮水ラインL32及び第2中間濃縮水ラインL33に接続されている。下流側濃縮水ラインL34の下流側は、接続部J1において、循環水ラインL4及び排水ラインL5に分岐している。
The upstream concentrated water line L31 is connected to the primary outlet port of the
The upstream side of the first intermediate concentrated water line L32 and the second intermediate concentrated water line L33 branches from the upstream concentrated water line L31 at the connection portion J11. The downstream sides of the first intermediate concentrated water line L32 and the second intermediate concentrated water line L33 join the downstream concentrated water line L34 at the connection portion J12.
The upstream side of the downstream concentrated water line L34 is connected to the first intermediate concentrated water line L32 and the second intermediate concentrated water line L33 at the connection portion J12. The downstream side of the downstream concentrated water line L34 branches to the circulating water line L4 and the drainage line L5 at the connection portion J1.
定流量可変機構部50は、濃縮水ラインL3Aに設けられる。定流量可変機構部50は、濃縮水ラインL3Aを流通する濃縮水W3の流量を所定の一定流量値に保持し且つ一定流量値を可変可能である。
The constant flow rate
定流量可変機構部50は、第1定流量弁51と、第2定流量弁52と、開閉弁53と、を有する。第1定流量弁51及び第2定流量弁52は、濃縮水ラインL3Aに並列に設けられる。具体的には、第1定流量弁51は、第1中間濃縮水ラインL32に設けられている。第2定流量弁52は、第2中間濃縮水ラインL33に設けられている。
The constant flow
第1定流量弁51は、第1中間濃縮水ラインL32を流通する濃縮水W3の流量を所定の一定流量値に保持するように調節する機器である。第2定流量弁52は、第2中間濃縮水ラインL33を流通する濃縮水W3の流量を所定の一定流量値に保持するように調節する機器である。第1定流量弁51及び第2定流量弁52それぞれにおいて保持される一定流量値は、一定流量値に幅がある概念であり、定流量弁における目標流量値のみに限られない。例えば、定流量機構の特性(例えば、材質や構造に起因する温度特性等)を考慮して、定流量弁における目標流量値に対して、±10%程度の調節誤差を有するものを含む。第1定流量弁51及び第2定流量弁52は、補助動力や外部操作を必要とせずに一定流量値を保持するものであり、例えば、水ガバナの名称で呼ばれるものが挙げられる。なお、第1定流量弁51及び第2定流量弁52は、補助動力や外部操作により動作して、一定流量値を保持するものでもよい。
The first constant flow valve 51 is a device that adjusts the flow rate of the concentrated water W3 flowing through the first intermediate concentrated water line L32 so as to maintain a predetermined constant flow rate value. The second
本実施形態においては、第1定流量弁51は、一定流量値として目標流量値を第1流量値F1とする定流量弁である。また、第2定流量弁52は、一定流量値として目標流量値を第2流量値F2とする定流量弁である。第1流量値F1は、第1実施形態の定流量弁5の60%流量値に設定される。また、第2流量値F2は、例えば、第1実施形態の定流量弁5の40%流量値に設定される。
In the present embodiment, the first constant flow valve 51 is a constant flow valve that sets the target flow rate value as the first flow rate value F1 as a constant flow rate value. The second
開閉弁53は、第2中間濃縮水ラインL33における第2定流量弁52よりも上流側に設けられる。開閉弁53は、第2中間濃縮水ラインL33を、開状態又は閉状態に開閉可能である。開閉弁53が開状態においては、開閉弁53は、第2定流量弁52への濃縮水W3の流入を許可する。開閉弁53が閉状態においては、開閉弁53は、第2定流量弁52への濃縮水W3の流入を阻止する。開閉弁53は、後述する制御部10A(定流量制御部)により開閉が制御される。
The on-off
第2実施形態においては、濃縮水ラインL3Aを流通する濃縮水W3の流量は、第1中間濃縮水ラインL32及び第2中間濃縮水ラインL33を流通する濃縮水の合計流量である。具体的には、濃縮水ラインL3Aを流通する濃縮水W3の流量は、開閉弁53が開状態の場合は、第1定流量弁51及び第2定流量弁52を流通する濃縮水の合計流量であり、開閉弁53が閉状態の場合には、第1定流量弁51を流通する濃縮水の流量である。
In the second embodiment, the flow rate of the concentrated water W3 flowing through the concentrated water line L3A is the total flow rate of the concentrated water flowing through the first intermediate concentrated water line L32 and the second intermediate concentrated water line L33. Specifically, the flow rate of the concentrated water W3 flowing through the concentrated water line L3A is the total flow rate of the concentrated water flowing through the first constant flow valve 51 and the second
例えば、第1定流量弁51が一定流量値として目標流量値を第1流量値F1とする定流量弁であり、第2定流量弁52が一定流量値として目標流量値を第2流量値F2とする定流量弁である場合において、開閉弁53が開状態の場合には、濃縮水ラインL3Aを流通する濃縮水W3の流量Fは、第1中間濃縮水ラインL32における第1定流量弁51及び第2中間濃縮水ラインL33における第2定流量弁52を流れる濃縮水W3の合計流量Fsである(Fs=F1+F2:100%流量値)。開閉弁53が閉状態の場合には、濃縮水ラインL3Aを流通する濃縮水W3の流量Fは、第1中間濃縮水ラインL32における第1定流量弁51のみを流れる濃縮水W3の第1流量値F1(60%流量値)である。
For example, the first constant flow valve 51 is a constant flow valve having a constant flow value and the target flow value is a first flow value F1, and the second
制御部10A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。以下、制御部10Aの機能について説明する。
The
制御部10Aは、第1実施形態の制御部10と同様に、次の各種制御〔1〕〜〔6〕を実行する。各種制御の詳細は、前述の通りであるため、その説明を省略する。
〔1〕透過水W2の水量制御
〔2〕目標流量値の増減制御
〔3〕透過水W2の回収率制御
〔4〕比例制御排水弁8による排水流量の調節制御
〔5〕圧力調整弁7による流動抵抗の調整制御
〔6〕フラッシング運転制御
また、本実施形態においては、第1実施形態で説明した制御例1〜3が実行される。これらの制御例の詳細は、前述の通りであるため、その説明を省略する。
10 A of control parts perform the following various control [1]-[6] similarly to the
[1] Water volume control of permeated water W2 [2] Target flow rate increase / decrease control [3] Permeated water W2 recovery rate control [4] Proportional control drainage flow rate control by drain valve 8 [5] Pressure control valve 7 Flow resistance adjustment control [6] Flushing operation control In the present embodiment, the control examples 1 to 3 described in the first embodiment are executed. Since the details of these control examples are as described above, the description thereof is omitted.
<濃縮水W3の一定流量値の調節制御>
本調節制御は、前述した目標流量値の増減制御に付随して実行され、定流量可変機構部50を制御対象とする。
制御部10A(定流量制御部)は、濃縮水ラインL3Aを流通する濃縮水W3の一定流量値を増減させるように、開閉弁53の開閉を制御する。
具体的には、制御部10Aは、目標流量値が減少するのに従い(第1目標流量値→第2目標流量値)、濃縮水ラインL3Aを流通する濃縮水W3の一定流量値を減少させ、目標流量値が増加するのに従い(第2目標流量値→第1目標流量値)、濃縮水ラインL3Aを流通する濃縮水W3の一定流量値を増加させる。
<Adjustment control of constant flow value of concentrated water W3>
This adjustment control is executed in association with the above-described increase / decrease control of the target flow rate value, and the constant flow rate
The
Specifically, the
詳細には、制御部10Aは、目標流量値が第2目標流量値(60%流量値)に設定された場合には、開閉弁53を閉状態に制御する。これにより、濃縮水ラインL3Aを流通する濃縮水W3の一定流量値を、第1定流量弁51のみを流通する流量値(60%流量値F1)とする。
また、制御部10Aは、目標流量値が第1目標流量値(100%流量値)に設定された場合には、開閉弁53を開状態に制御する。これにより、濃縮水ラインL3Aを流通する濃縮水W3の一定流量値を、第1定流量弁51及び第2定流量弁52を流通する流量値(100%流量値Fs)とする。
Specifically, when the target flow rate value is set to the second target flow rate value (60% flow rate value), the
Moreover, 10 A of control parts control the on-off
濃縮水W3の循環比の調節
本実施形態においては、第1定流量弁51及び第2定流量弁52で濃縮水W3の流量を一定の100%流量値に保持しながら、前述したいずれかの水量制御により透過水W2の流量を一定の100%流量値に保持する。また、本実施形態においては、第1定流量弁51で濃縮水W3の流量を一定の60%流量値に保持しながら、前述したいずれかの水量制御により透過水W2の流量を一定の60%流量値に保持する。この結果、濃縮水W3の循環比は、目標流量値の増減にかかわらず、常に所定値に調節されることになる。なお、循環比の所定値は、第1実施形態と同じく“5”程度が目安となる。
Adjustment of the circulation ratio of the concentrated water W3 In the present embodiment, while maintaining the flow rate of the concentrated water W3 at a constant 100% flow rate value with the first constant flow valve 51 and the second
次に、制御部10Aによる目標流量値の増減、濃縮水W3の一定流量値の調節、及び回収率の調節について説明する。図11は、第2実施形態の制御部10Aが濃縮水W3の一定流量値を調節する場合の処理手順を示すフローチャートである。図11に示すフローチャートの処理は、逆浸透膜分離装置1の運転中において、繰り返し実行される。
Next, increase / decrease of the target flow rate value by the
図11に示すステップST801において、制御部10Aは、水位センサ91の検出水位値Wを取得する。
In step ST801 shown in FIG. 11, the
ステップST802において、制御部10Aは、検出水位値Wが設定水位L以下か否かを判定する。このステップST802において、制御部10Aにより、検出水位値W≦設定水位Lである(YES)と判定された場合に、処理はステップST803へ移行する。また、ステップST802において、制御部10Aにより、検出水位値W>設定水位Lである(NO)と判定された場合に、処理はステップST805へ移行する。
In step ST802,
ステップST803(ステップST802:YES)において、制御部10Aは、透過水W2の流量を第1目標流量値に設定する。このように、検出水位値Wが設定水位L以下の場合には、貯留タンク9の貯水量を上げるため、透過水W2の目標流量値を定格出力である100%流量値となる第1目標流量値に設定した上で、選択されている水量制御を実行する。
In step ST803 (step ST802: YES), the
ステップST804において、制御部10Aは、定流量可変機構部50における開閉弁53を開状態に制御する。
ここでは、開閉弁53が開状態であるため、濃縮水W3の流量Fは、第1中間濃縮水ラインL32における第1定流量弁51及び第2中間濃縮水ラインL33における第2定流量弁52を流れる濃縮水W3の合計流量Fs(100%流量値)である。
In step ST804, the
Here, since the on-off
この場合には、第1定流量弁51及び第2定流量弁52により濃縮水W3の流量が一定の100%流量値に保持されながら、前述したいずれかの水量制御により透過水W2の流量が一定の100%流量値に保持されることになる。この結果、循環比(濃縮水W3の流量/透過水W2の流量)が所定値(例えば、“5”)に調節される。これにより、循環比をRO膜モジュール4の膜面の閉塞を防止する所定値に維持することができる。
In this case, while the flow rate of the concentrated water W3 is maintained at a constant 100% flow rate value by the first constant flow valve 51 and the second
ステップST805において、制御部10Aは、選択されている回収率制御に従い、比例制御排水弁8の弁開度を調節する。制御部10Aは、回収率の変更の有無にかかわらず、透過水W2の目標流量値が変更される度に、比例制御排水弁8の弁開度の調節(すなわち、濃縮水W3の排水流量の調節)を行う。
例えば、制御部10Aは、目標流量値を第2目標流量値から第2目標流量値の2倍の第1目標流量値に設定した場合には、濃縮水W32の排水流量を回収率制御に基づいて設定された現在の排水流量から倍増させるように、比例制御排水弁8の弁開度の調節を行う。
以上により、本フローチャートの処理は終了する(ステップST801へリターンする)。
In step ST805, the
For example, when the target flow rate value is set from the second target flow rate value to the first target flow rate value that is twice the second target flow rate value, the
Thus, the process of this flowchart ends (returns to step ST801).
一方、ステップST806(ステップST802:NO)において、制御部10Aは、検出水位値Wが設定水位Lを超え且つ設定水位H以下か否かを判定する。このステップST806において、制御部10Aにより、設定水位L<検出水位値W≦設定水位Hである(YES)と判定された場合に、処理はステップST807へ移行する。また、ステップST806において、制御部10Aにより、検出水位値W>設定水位Hである(NO)と判定された場合に、処理はステップST810へ移行する。
On the other hand, in step ST806 (step ST802: NO), the
ステップST807(ステップST806:YES)において、制御部10Aは、透過水W2の流量を第2目標流量値に設定する。第2目標流量値は、第1目標流量値よりも少ない流量値である。このように、検出水位値Wが設定水位Lを超え且つ設定水位H以下の場合には、透過水W2の目標流量値を60%流量値となる第2目標流量値に設定した上で、選択されている水量制御を実行する。
In step ST807 (step ST806: YES), the
ステップST808において、制御部10Aは、定流量可変機構部50における開閉弁53を閉状態に制御する。
ここでは、開閉弁53が閉状態であるため、濃縮水W3の流量Fは、第1中間濃縮水ラインL32における第1定流量弁51を流れる濃縮水W3の第1流量値F1(60%流量値)である。
In step ST808, the
Here, since the on-off
この場合には、第1定流量弁51により濃縮水W3の流量が一定の60%流量値に保持されながら、前述したいずれかの水量制御により透過水W2の流量が一定の60%流量値に保持されることになる。この結果、循環比(濃縮水W3の流量/透過水W2の流量)が所定値(例えば、“5”)に調節される。これにより、循環比をRO膜モジュール4の膜面の閉塞を防止する所定値に維持しながら、加圧ポンプ2の回転数を下げることで省エネが図られる。
In this case, while the flow rate of the concentrated water W3 is maintained at a constant 60% flow rate value by the first constant flow valve 51, the flow rate of the permeate water W2 is set to a constant 60% flow rate value by any of the water amount controls described above. Will be retained. As a result, the circulation ratio (flow rate of the concentrated water W3 / flow rate of the permeated water W2) is adjusted to a predetermined value (for example, “5”). Thereby, energy saving is achieved by lowering the rotation speed of the pressurizing
ステップST809において、制御部10Aは、選択されている回収率制御に従い、比例制御排水弁8の弁開度を調節する。制御部10Aは、回収率の変更の有無にかかわらず、透過水W2の目標流量値が変更される度に、比例制御排水弁8の弁開度の調節(すなわち、濃縮水W3の排水流量の調節)を行う。
例えば、制御部10Aは、目標流量値を第1目標流量値から第1目標流量値の半分の第2目標流量値に設定した場合には、濃縮水W32の排水流量を回収率制御に基づいて設定された現在の排水流量から半減させるように、比例制御排水弁8の開度の調整を行う。
以上により、本フローチャートの処理は終了する(ステップST801へリターンする)。
In Step ST809, the
For example, when the target flow rate value is set from the first target flow rate value to the second target flow rate value that is half of the first target flow rate value, the
Thus, the process of this flowchart ends (returns to step ST801).
一方、ステップST810(ステップST806:NO)において、制御部10Aは、加圧ポンプ2を停止させるように、インバータ3を制御する。以上により、本フローチャートの処理は終了する(ステップST801へリターンする)。
On the other hand, in step ST810 (step ST806: NO), the
上述した第2実施形態に係る逆浸透膜分離装置1Aによれば、例えば、以下のような効果が得られる。
第2実施形態に係る逆浸透膜分離装置1Aにおいては、逆浸透膜モジュール4と、供給水ラインL1と、透過水ラインL2と、濃縮水ラインL3Aと、濃縮水ラインL3Aから分岐される循環水ラインL4と、濃縮水ラインL3Aから分岐される排水ラインL5と、濃縮水ラインL3Aに設けられ、濃縮水ラインL3Aを流通する濃縮水W3の流量を所定の一定流量値に保持し且つ一定流量値を増減可能な定流量可変機構部50と、排水ラインL5に設けられる比例制御排水弁8と、供給水ラインL1に設けられる加圧ポンプ2と、駆動周波数を加圧ポンプ2に出力するインバータ3と、透過水W2の流量が予め設定された目標流量値となるように指令信号をインバータ3に出力する制御部10Aと、濃縮水W3の一定流量値を増減させるように定流量可変機構部50を制御する制御部10Aと、を備え、ポンプ駆動制御部10は、透過水W2の使用水量が減少するのに従い、目標流量値を減少させ、透過水W2の使用水量が増加するに従い、目標流量値を増加させ、制御部10Aは、目標流量値が減少するのに従い、濃縮水ラインL3Aを流通する濃縮水W3の一定流量値を減少させ、目標流量値が増加するのに従い、濃縮水ラインL3Aを流通する濃縮水W3の一定流量値を増加させる。
According to the reverse osmosis
In the reverse osmosis
そのため、循環比(濃縮水W3の流量/透過水W2の流量)を、目標流量値の増減にかかわらず、常に所定値(例えば、“5”)に調節することができる。これにより、過剰な流量の濃縮水W3が濃縮水ラインL3Aに送出される状態が解消され、加圧ポンプの消費電力を抑制できる。 Therefore, the circulation ratio (the flow rate of the concentrated water W3 / the flow rate of the permeated water W2) can always be adjusted to a predetermined value (for example, “5”) regardless of the increase or decrease of the target flow rate value. Thereby, the state in which the concentrated water W3 having an excessive flow rate is sent to the concentrated water line L3A is eliminated, and the power consumption of the pressure pump can be suppressed.
また、第2実施形態に係る逆浸透膜分離装置1Aにおいては、定流量可変機構部50は、濃縮水ラインL3Aに並列に配置される第1定流量弁51及び第2定流量弁52と、第2定流量弁52への濃縮水W3の流入を許可し又は阻止するように開閉可能な開閉弁53と、を有し、制御部10Aは、濃縮水ラインL3Aを流通する濃縮水W3の一定流量値を増減させるように、開閉弁53の開閉を制御する。
そのため、濃縮水ラインL3Aに第1定流量弁51及び第2定流量弁52を並列に配置して、開閉弁53の開閉を制御するだけで、濃縮水W3の一定流量値を段階的に調節することができる。これにより、簡易な構成で、過剰な流量の濃縮水W3が濃縮水ラインL3Aに送出される状態が解消され、加圧ポンプの消費電力を抑制できる。
In the reverse osmosis
Therefore, the first constant flow valve 51 and the second
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。
例えば、第1実施形態では、圧力調整手段として、圧力調整弁7を制御部10により弁開度制御できるように構成したが、これに制限されない。例えば、圧力調整手段は、補助動力や外部操作を必要とせずに流路断面積を一定面積に維持する弁やオリフィスなどでもよく、例えば、「絞り」の名称で呼ばれるものでもよい。また、圧力調整手段は、使用前に流路断面積を調整しておき、使用時には流路断面積を一定面積に維持した状態で使用されるものでもよい。
The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented in various forms.
For example, in the first embodiment, as the pressure adjusting means, the pressure adjustment valve 7 is configured to be able to control the valve opening degree by the
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、供給水W1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、RO膜モジュール4で得られた透過水W2又は濃縮水W3(W31,W32)の温度を検出してもよい。
1st Embodiment demonstrated the example which detects the temperature of the supply water W1 in temperature feedforward collection | recovery rate control. For example, the temperature of the permeated water W2 or the concentrated water W3 (W31, W32) obtained by the
第1実施形態では、各回収率制御において、比例制御排水弁8の弁開度を制御することにより、濃縮水W3の排水流量を調節する例について説明した。これに限らず、複数の排水バルブを並列に設けた構成とし、排水バルブの開弁数を増減することにより、濃縮水W3の排水流量を段階的に調節するように制御してもよい。これにより、濃縮水W3の排水流量を調節することができる。
1st Embodiment demonstrated the example which adjusts the waste_water | drain flow volume of the concentrated water W3 by controlling the valve opening degree of the proportional
また、第1実施形態においては、濃縮水ラインL3に第2電気伝導率センサEC2を設けたが、これに制限されない。第2電気伝導率センサEC2を設ける位置は、濃縮水W3を検出できる位置であればよく、例えば、第2電気伝導率センサEC2を、排水ラインL5や循環水ラインL4に設けてもよい。 Moreover, in 1st Embodiment, although 2nd electric conductivity sensor EC2 was provided in the concentrated water line L3, it is not restrict | limited to this. The position where the second electrical conductivity sensor EC2 is provided may be a position where the concentrated water W3 can be detected. For example, the second electrical conductivity sensor EC2 may be provided in the drainage line L5 or the circulating water line L4.
また、第1実施形態においては、透過水W2の使用水量を、貯留タンク9に貯留された透過水W2の水位を検出して把握したが、これに制限されない。例えば、貯留タンク9から送出される透過水W2の流量から把握してもよいし、給水ラインL6の下流側の需要箇所で消費される水の流量から把握してもよい。
Moreover, in 1st Embodiment, although the water level of the permeated water W2 detected by detecting the water level of the permeated water W2 stored by the
また、第2実施形態では、二段階の透過水W2の目標流量値(第1目標流量値及び第2目標流量値)に対応して、濃縮水W3の流量を二段階で調節できるように、定流量可変機構部50として、2つの定流量弁51,52と、1つの開閉弁53とを備えるように構成したが、これに制限されない。例えば、透過水W2の目標流量値を三段階以上で増減する場合には、定流量可変機構部50として、定流量弁を3つ以上備えると共に、開閉弁を2つ以上備えていてもよい。定流量弁及び開閉弁の数を増加させることで、濃縮水W3の一定流量値を細かく設定でき、目標流量値を多段階で増減する場合であっても、循環比を所定値に調節しやすくなる。
In the second embodiment, the flow rate of the concentrated water W3 can be adjusted in two stages corresponding to the target flow rate values of the two-stage permeate water W2 (first target flow rate value and second target flow rate value). The constant flow
1,1A 逆浸透膜分離装置
2 加圧ポンプ
3 インバータ
4 RO膜モジュール(逆浸透膜モジュール)
5 定流量弁(定流量手段)
7 圧力調整弁(圧力調整手段)
8 比例制御排水弁(比例制御バルブ、排水流量調整手段)
10,10A 制御部(ポンプ駆動制御部、定流量制御部、排水制御部、圧力調整制御部)
50 定流量可変機構部(定流量可変手段)
51 第1定流量弁(定流量弁)
52 第2定流量弁(定流量弁)
53 開閉弁
L1 供給水ライン
L2 透過水ライン
L3 濃縮水ライン
L4 循環水ライン
L5 排水ライン
TE 温度センサ(温度検出手段)
FM1 第1流量センサ(第1流量検出手段)
FM2 第2流量センサ(第2流量検出手段)
EC2 第2電気伝導率センサ(電気伝導率測定手段)
W1 供給水
W2 透過水
W3 濃縮水
W31 濃縮水の一部
W32 濃縮水の残部
1,1A Reverse
5 Constant flow valve (constant flow means)
7 Pressure adjusting valve (pressure adjusting means)
8 Proportional control drain valve (Proportional control valve, drain flow rate adjusting means)
10, 10A control unit (pump drive control unit, constant flow rate control unit, drainage control unit, pressure adjustment control unit)
50 Constant flow variable mechanism (constant flow variable means)
51 First constant flow valve (constant flow valve)
52 Second constant flow valve (constant flow valve)
53 On-off valve L1 Supply water line L2 Permeate water line L3 Concentrated water line L4 Circulating water line L5 Drainage line TE Temperature sensor (temperature detection means)
FM1 first flow rate sensor (first flow rate detection means)
FM2 second flow rate sensor (second flow rate detection means)
EC2 Second electrical conductivity sensor (electrical conductivity measuring means)
W1 Supply water W2 Permeated water W3 Concentrated water W31 Part of concentrated water W32 The remainder of concentrated water
Claims (5)
供給水を前記逆浸透膜モジュールに供給する供給水ラインと、
前記逆浸透膜モジュールで分離された透過水を送出する透過水ラインと、
前記逆浸透膜モジュールで分離された濃縮水を送出する濃縮水ラインと、
前記濃縮水ラインから分岐され、前記逆浸透膜モジュールで分離された濃縮水の一部を前記逆浸透膜モジュールの上流側に返送する循環水ラインと、
前記濃縮水ラインから分岐され、前記逆浸透膜モジュールで分離された濃縮水の残部を装置外へ排出する排水ラインと、
前記濃縮水ラインに設けられ、前記濃縮水ラインを流通する濃縮水の流量を所定の一定流量値に保持し且つ前記一定流量値を増減可能な定流量可変手段と、
前記排水ラインに設けられ、装置外へ排出する濃縮水の排水流量を調整可能な排水流量調整手段と、
前記供給水ラインに設けられ、入力された駆動周波数に応じた回転速度で駆動され、供給水を吸入して前記逆浸透膜モジュールに向けて吐出する加圧ポンプと、
入力された指令信号に対応する駆動周波数を前記加圧ポンプに出力するインバータと、
透過水の流量が予め設定された目標流量値となるように、系内の物理量を用いて前記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応する指令信号を前記インバータに出力するポンプ駆動制御部と、
前記濃縮水ラインを流通する濃縮水の前記一定流量値を増減させるように前記定流量可変手段を制御する定流量制御部と、を備え、
前記ポンプ駆動制御部は、透過水の使用水量が減少するのに従い、前記目標流量値を減少させ、透過水の使用水量が増加するに従い、前記目標流量値を増加させ、
前記定流量制御部は、前記目標流量値が減少するのに従い、前記濃縮水ラインを流通する濃縮水の前記一定流量値を減少させ、前記目標流量値が増加するのに従い、前記濃縮水ラインを流通する濃縮水の前記一定流量値を増加させる
逆浸透膜分離装置。 A reverse osmosis membrane module that separates supply water into permeate and concentrated water;
A supply water line for supplying supply water to the reverse osmosis membrane module;
A permeate line for delivering permeate separated by the reverse osmosis membrane module;
A concentrated water line for delivering concentrated water separated by the reverse osmosis membrane module;
A circulating water line branched from the concentrated water line and returning a part of the concentrated water separated by the reverse osmosis membrane module to the upstream side of the reverse osmosis membrane module;
A drainage line that branches off from the concentrated water line and discharges the remainder of the concentrated water separated by the reverse osmosis membrane module to the outside of the device;
Constant flow rate variable means provided in the concentrated water line, capable of maintaining the flow rate of the concentrated water flowing through the concentrated water line at a predetermined constant flow rate value and increasing or decreasing the constant flow rate value;
A drainage flow rate adjusting means provided in the drainage line and capable of adjusting the drainage flow rate of the concentrated water discharged outside the device,
A pressure pump provided in the supply water line, driven at a rotational speed corresponding to the input drive frequency, and sucks the supply water and discharges it toward the reverse osmosis membrane module;
An inverter that outputs a driving frequency corresponding to the input command signal to the pressurizing pump;
The drive frequency of the pressurizing pump is calculated using a physical quantity in the system so that the flow rate of the permeated water becomes a preset target flow rate value, and a command signal corresponding to the calculated value of the drive frequency is sent to the inverter. A pump drive control unit for outputting;
A constant flow rate controller that controls the constant flow rate variable means to increase or decrease the constant flow rate value of the concentrated water flowing through the concentrated water line,
The pump drive control unit decreases the target flow value as the amount of permeated water used decreases, and increases the target flow value as the amount of permeated water used increases.
The constant flow control unit decreases the constant flow value of the concentrated water flowing through the concentrated water line as the target flow value decreases, and reduces the concentrated water line as the target flow value increases. A reverse osmosis membrane separation device for increasing the constant flow rate of concentrated water flowing.
前記定流量制御部は、前記濃縮水ラインを流通する濃縮水の前記一定流量値を増減させるように、前記1つ以上の開閉弁の開閉を制御する
請求項1に記載の逆浸透膜分離装置。 The constant flow variable means permits the inflow of concentrated water to any one or more constant flow valves of the plurality of constant flow valves arranged in parallel to the concentrated water line and the plurality of constant flow valves, or One or more on-off valves that can be opened and closed to prevent,
2. The reverse osmosis membrane separation device according to claim 1, wherein the constant flow rate control unit controls opening and closing of the one or more on-off valves so as to increase or decrease the constant flow rate value of the concentrated water flowing through the concentrated water line. .
前記ポンプ駆動制御部は、前記第1流量検出手段の検出流量値が前記目標流量値となるように、前記加圧ポンプの駆動周波数を演算する、
請求項1又は2に記載の逆浸透膜分離装置。 Comprising a first flow rate detecting means for detecting the flow rate of the permeated water,
The pump drive control unit calculates a drive frequency of the pressurizing pump so that a detected flow rate value of the first flow rate detection unit becomes the target flow rate value;
The reverse osmosis membrane separation apparatus according to claim 1 or 2.
前記排水流量調整手段を制御する排水制御部と、を備え、
前記排水制御部は、(i)予め取得された供給水のシリカ濃度、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、前記排水流量調整手段を制御する、
請求項1〜3のいずれか一項に記載の逆浸透膜分離装置。 Temperature detection means for detecting the temperature of the supply water, permeate or concentrated water;
A drainage control unit for controlling the drainage flow rate adjusting means,
The drainage control unit (i) calculates an allowable concentration rate of silica in the concentrated water based on the silica concentration determined in advance from the silica concentration of the feed water obtained in advance and the detected temperature value of the temperature detecting means, ii) calculating the drainage flow rate from the calculated value of the permissible concentration factor and the target flow rate value of the permeated water, and (iii) adjusting the drainage flow rate so that the actual drainage flow rate of the concentrated water becomes the calculated value of the drainage flow rate. Control means,
The reverse osmosis membrane separation apparatus as described in any one of Claims 1-3.
濃縮水の排水流量を検出する第2流量検出手段と、を備え、
前記排水制御部は、前記第2流量検出手段の検出流量値が前記排水流量の演算値となるように、前記比例制御バルブの弁開度を調節する、
請求項4に記載の逆浸透膜分離装置。 A proportional control valve as the drainage flow rate adjusting means;
A second flow rate detecting means for detecting the drainage flow rate of the concentrated water,
The drainage control unit adjusts the valve opening of the proportional control valve so that the detected flow rate value of the second flow rate detection means becomes the calculated value of the drainage flow rate.
The reverse osmosis membrane separator according to claim 4.
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