JP2017181229A - 水質評価方法、水処理方法及び水処理システム - Google Patents
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Description
このように、前処理後の被処理水の水質に違いがあれば、逆浸透膜の運転も影響を受ける可能性がある。
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、被処理水の水質評価をより高い精度で行い、安定した水処理を行うことができる水質評価方法、水処理方法及び水処理システムを提供することを目的とする。
この発明の第一態様によれば、水質評価方法は、被処理水を濃縮水と淡水とに分離する逆浸透膜に供給される前記被処理水の第一SDI値を取得する第一SDI値検出工程と、特定の透過粒径のフィルタを透過させるろ過工程と、ろ過後の被処理水の第二SDI値を取得する第二SDI値検出工程と、前記第一SDI値と前記第二SDI値との差分から、特定の透過粒径よりも粒径が大きな粒子のみが含まれる前記被処理水のSDI値である差分SDI値を取得する差分SDI値取得工程と、前記差分SDI値に基づいて、前記被処理水の水質を評価する水質評価工程と、を含む。
粒径が大きな粒子が被処理水に含まれていると、粒径が大きな粒子が逆浸透膜に付着し、逆浸透膜が汚染される。そこで、粒径が大きな粒子が含まれる被処理水のSDI値である差分SDI値を用いて水質を評価することで、被処理水の水質として逆浸透膜の汚染しやすさを評価することが可能となる。このようにして、被処理水の水質評価の精度を高めることができる。
このように、粒径が大きな粒子が含まれる被処理水のSDI値である差分SDI値に基づいて、逆浸透膜に供給する前段のろ過処理の条件を変更することで、粒径が大きな粒子が多く含まれる場合には、粒径が大きな粒子をろ過処理によって除去することが可能となる。これによって、逆浸透膜の汚染を抑えることができる。
このように、差分SDI値が大きく、粒径が大きな粒子が多く含まれる場合に、薬剤の注入量を増やせば、粒径が大きな粒子が凝集してろ過処理で捕捉されやすくなる。これによって、逆浸透膜の汚染を抑えることができる。
このように構成することで、差分SDI値が大きく、粒径が大きな粒子が多く含まれる場合に、ろ過流量を低下させてろ過処理速度を下げれば、粒径が大きな粒子がろ過処理で捕捉されやすくなる。これによって、逆浸透膜の汚染を抑えることができる。
このように構成することで、自動的に差分SDI値を求めることができるため、オペレーターがこの差分SDI値に応じて逆浸透膜に供給する前段のろ過処理の条件を容易に調整することができる。さらに、このろ過処理条件の調整により、例えば、粒径が大きな粒子をろ過処理によって除去することが可能となり、逆浸透膜の汚染を抑えることができる。
このように構成することで、自動的に差分SDI値に基づいて逆浸透膜に供給する前段のろ過処理の条件を調整することができる。さらに、ろ過処理条件の調整により、例えば、粒径が大きな粒子をろ過処理によって除去することが可能となる。これによって、逆浸透膜の汚染を抑えることができる。
(第一実施形態)
図1は、この実施形態の水処理システムの全体構成を示す図である。
図1に示すように、この実施形態の水処理システム10は、前処理部(処理部)20と、カートリッジフィルタ30と、高圧ポンプ40と、淡水化処理部50と、エネルギー回収装置60と、を備えている。
砂ろ過装置21はろ材層21fを備えている。ろ材層21fは、ろ材として、所定量の砂(図示無し)を備えている。ろ材層21fにより、淡水化処理部50を汚損するSDI(Silt Dencity Index:汚れ指数)成分、バイオファウリングの原因となるBOD(Biological Oxygen Demand)成分等を除去する。また、ろ材層21fは、砂により、被処理水Wに含まれる微粒子成分を除去する。
前処理部20に被処理水Wを送り込む前段で、取水管P1に接続された投入口P2から、凝集剤やpH調整剤等の薬剤を注入することもできる。
図2は、第一実施形態における水質評価方法の流れを示す図である。図3は、第一実施形態において水質評価を行うための構成を示す図である。
図2に示すように、水質評価は、第一SDI値検出工程S101と、ろ過工程S102と、第二SDI値検出工程S103と、差分SDI値算出工程S104と、水質評価工程S105と、を順次実施する。
SDI値=(1−T0/T15)×100/15
ただし、T0:孔径0.45μm、直径47mmのメンブレンフィルターに圧力206kPaで試料をろ過し、初期の試料500mlをろ過するのに要する時間(秒)、T15:更にろ過を15分継続し、その後試料500mlをろ過するのに要する時間(秒)
このようにすると、図4に示すように、フィルタ71を通さずに、特定の粒径よりも大きい粒子を含んだ被処理水Wそのままの第一SDI値X1と、フィルタ71でろ過されることで特定の粒径以下のみの粒子を含んだ被処理水Wの第二SDI値X2とが得られる。
例えば、ろ過工程S102において、フィルタ71に孔径1μmのものを用いると、第一SDI値X1は、1μm以下及び1μmよりも大きい粒子を含んだ被処理水WのSDI値である。第二SDI値X2は、1μm以下の粒子のみを含んだろ過後の被処理水WfのSDI値である。
図5は、差分SDI値を用いた水質評価の例を示す図である。
例えば、図5に示すように、被処理水Waと被処理水Wbとでは、第一SDI値X1は同等である。これに対し、被処理水Waと被処理水Wbとでは、差分SDI値Xdの大きさが異なる。このような場合に、差分SDI値Xdが大きい、言い換えると、特定の粒径よりも大きい粒子を多く含んだ被処理水Waの方が、被処理水Wbよりも、淡水化処理部50の逆浸透膜Fを汚染しやすく、水質が悪いと評価することができる。
また、被処理水Waと被処理水Wcとでは、第一SDI値X1は被処理水Wcよりも被処理水Waの方が大きいものの、差分SDI値Xdは同等である。つまり、特定の粒径よりも大きい粒子の含有量は、被処理水Waと被処理水Wcとでほぼ同等である。このことから、被処理水Waと被処理水Wcとでは、逆浸透膜Fを汚染する度合いは同等であると評価することができる。
このような対策作業としては、例えば、前処理部20に被処理水Wを送り込むに先立ち、被処理水Wに注入する薬剤の量を増やすことができる。
また、例えば、前処理部20におけるろ過速度を低下させ、ろ過性能を高めることも考えられる。
さらに、差分SDI値Xdが大きく、逆浸透膜Fの汚染が早く進むと想定される場合には、逆浸透膜Fの逆洗処理のタイミングを早める等が考えられる。
また、差分SDI値Xdが大きいときには、逆浸透膜Fが汚れないように、水処理システム10の運転を停止することも考えられる。この場合、水処理システム10に、得られた純水W2’を貯留する水タンク(図示無し)を備えることで、水処理システム10の運転を停止しているときにも、水タンクから純水W2’の供給を行うことができる。
図6に示すように、例えばA海から採取した海水(被処理水W)と、A海とは海域が異なるB海から採取した海水(被処理水W)とでは、SDI値が同等でありながら、粒径の大きな粒子の含有量が異なることがある。このような場合、粒径の大きな粒子を多く含むA海の海水を被処理水Wとして淡水化処理部50で処理した場合、逆浸透膜Fが汚染されやすい。これに対し、上述した水質評価方法、水処理方法を適用することで、被処理水Wが粒径の大きな粒子を含んでいる場合に、差分SDI値Xdに基づいて水質評価を行うことで、被処理水Wの水質評価の精度を高めることができる。
さらに、差分SDI値Xdに基づいて、逆浸透膜Fに供給する前段のろ過処理の条件を変更することで、粒径が大きな粒子が多く含まれる場合には、粒径が大きな粒子をろ過処理によって確実に除去することが可能となる。これによって、逆浸透膜Fの汚染を抑えることができる。
ここで、差分SDI値Xdが大きく、粒径が大きな粒子が多く含まれる場合に、薬剤の注入量を増やしたり、ろ過流量を低下させたりしてろ過処理速度を下げれば、粒径が大きな粒子が凝集してろ過処理で捕捉されやすくなる。これによって、粒径が大きな粒子をろ過処理によって除去し、逆浸透膜Fの汚染を抑えることができる。
このようにして、被処理水Wの水質評価をより高い精度で行うことで、安定した水処理を行うことが可能となる。
次に、この発明に係る水質評価方法、水処理方法及び水処理システム第二実施形態について説明する。以下に説明する第二実施形態においては、第一実施形態に対して水質評価部を備える点のみが異なるので、第一実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに、重複説明を省略する。
第一実施形態では、水質評価を、分析員等、水処理システム10のオペレーターが行ってもよい旨説明したが、上記したような水質評価処理は、自動的に実行することもできる。
図7は、被処理水Wの水質評価処理を自動的に行うことができる水質評価部80の構成を示す図である。
この図7に示すように、この実施形態における水処理システム10は、前処理部20よりも下流側に、水質評価部80を備えている。この水質評価部80は、SDI値計測部(第一SDI値計測部)81A,SDI値計測部(第二SDI値計測部)81Bと、制御部(差分SDI値取得部、ろ過条件調整部)85と、を備えている。
図8に示すように、水処理システム10が通常運転状態にあるとき(ステップS200)、水質評価部80では、まず、被処理水Wの第一SDI値X1、第二SDI値X2、差分SDI値Xdを検出する(ステップS201)。
これには、上記第一実施形態で図2に示したのと同様の流れで、SDI値計測部81Aで被処理水Wそのままの第一SDI値X1を検出する。また、SDI値計測部81Bで、被処理水Wを特定の粒径以下の粒子のみを透過させるフィルタ82でろ過した後、SDI値計測部81Bで、ろ過後の被処理水Wfの第二SDI値X2を検出する。SDI値計測部81A、81Bは、検出した第一SDI値X1、第二SDI値X2を、制御部85に出力する。
制御部85は、SDI値計測部81Aから出力された第一SDI値X1と、SDI値計測部81Bから出力された第二SDI値X2との差を算出し、差分SDI値Xdを取得する。
この実施形態では、差分SDI値Xdが基準値以上であった場合の対策として、薬剤注入部15における前処理部20の上流側での薬剤の注入量を調整する。
すなわち、差分SDI値Xdが基準値よりも大きい場合、薬剤注入部15における薬剤の注入量を、ステップS200の通常運転時の注入量に対し、所定量(例えば、0.5mg/L)増やす(ステップS203)。前処理部20の上流側で薬剤の注入量を増やすと、被処理水Wに含まれる粒子状物質等が凝集して砂ろ過装置21で捕捉されやすくなる。このため、粒径の大きな粒子を前処理部20で除去した後、被処理水Wを淡水化処理部50に送り込むことができる。
次いで、得られた差分SDI値Xdが基準値よりも大きいか否かを判定する(ステップS205)。
一方、薬剤の注入量が上限値に到達してしまっている場合は、薬剤の注入量を増加させず、ステップS204に戻ってSDI値の検出を行いながら、そのまま運転を続行する。
続いて、得られた差分SDI値Xdが基準値よりも大きいか否かを判定する(ステップS212)。
薬剤の注入量が、通常運転時の注入量(基準量)まで下がっていなければ、ステップS210に戻り、さらに薬剤の注入量を減少させる。
薬剤の注入量が、通常運転時の注入量まで下がっていれば、そのまま、ステップS200の通常運転に戻る。
差分SDI値Xdが大きく、粒径が大きな粒子が多く含まれる場合に、ろ過処理の条件として、薬剤の注入量を増やせば、粒径が大きな粒子が凝集してろ過処理で捕捉されやすくなる。これによって、粒径が大きな粒子をろ過処理によって除去し、逆浸透膜Fの汚染を抑えることができる。
その結果、被処理水Wの水質評価をより高い精度で行い、安定した水処理を行うことが可能となる。
次に、この発明に係る水質評価方法、水処理方法及び水処理システム第三実施形態について説明する。以下に説明する第三実施形態においては、第二実施形態に対し、ろ過条件の調整内容が異なるのみであるので、第一、第二実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに、重複説明を省略する。
上記第二実施形態では、被処理水の水質の評価結果に応じて、被処理水に注入する薬剤の注入量を調整するようにしたが、第三実施形態では、薬剤の注入量の調整に加え、前処理部におけるろ過流量を調整する。
図9は、被処理水Wの水質評価処理を自動的に行うことができる水質評価部の構成を示す図である。
この図9に示すように、この実施形態における水処理システム10は、前処理部20よりも下流側に、水質評価部90を備えている。この水質評価部90は、SDI値計測部81A,81Bと、制御部(差分SDI値取得部、ろ過条件調整部)95と、を備えている。
図10に示すように、水処理システム10が通常運転状態にあるとき(ステップS300)、水質評価部90では、まず、被処理水Wの第一SDI値X1、第二SDI値X2、差分SDI値Xdを検出する(ステップS301)。
これには、上記第一実施形態で図2に示したのと同様の流れで、SDI値計測部81Aで被処理水Wそのままの第一SDI値X1を検出する。また、SDI値計測部81Bで、被処理水Wを特定の粒径以下の粒子のみを透過させるフィルタ82でろ過した後、SDI値計測部81Bで、ろ過後の被処理水Wfの第二SDI値X2を検出する。SDI値計測部81A、81Bは、検出した第一SDI値X1、第二SDI値X2を、制御部95に出力する。
制御部95は、SDI値計測部81Aから出力された第一SDI値X1と、SDI値計測部81Bから出力された第二SDI値X2との差を算出し、差分SDI値Xdを取得する。
すなわち、差分SDI値Xdが基準値よりも大きい場合、薬剤注入部15における薬剤の注入量を、ステップS300の通常運転時の注入量に対し、所定量(例えば、0.5mg/L)増やす(ステップS303)。前処理部20の上流側で薬剤の注入量を増やすと、被処理水Wに含まれる粒子状物質等が凝集して砂ろ過装置21で捕捉されやすくなる。そのため、粒径の大きな粒子を前処理部20で除去した後、淡水化処理部50に送り込むことができる。
次いで、得られた差分SDI値Xdが基準値よりも大きいか否かを判定する(ステップS305)。
これにはまず、流量調整部16で、砂ろ過装置21の上流側の取水管P1に設けた流量調整弁17の開度を絞り、砂ろ過装置21における被処理水Wのろ過流量を減少させる(ステップS307)。ここでは、例えば、通常運転時における被処理水Wのろ過流量Aに対し、ろ過流量を25%低減する(A×0.75)。このように、砂ろ過装置21における被処理水Wのろ過流量を下げると、被処理水Wのろ過速度が低くなり、粒子等の捕捉効率等が高まる。
次いで、得られた差分SDI値Xdが基準値よりも大きいか否かを判定する(ステップS309)。
次いで、得られた差分SDI値Xdが基準値よりも大きいか否かを判定する(ステップS312)。
次いで、得られた差分SDI値Xdが基準値よりも大きいか否かを判定する(ステップS315)。
次いで、得られた差分SDI値Xdが基準値よりも大きいか否かを判定する(ステップS318)。
続いて、得られた差分SDI値Xdが基準値よりも大きいか否かを判定する(ステップS322)。
薬剤の注入量が、通常運転時の注入量(基準量)まで下がっていなければ、ステップS320に戻り、さらに薬剤の注入量を減少させる。
薬剤の注入量が、通常運転時の注入量まで下がっていれば、そのまま、ステップS300の通常運転に戻る。
差分SDI値Xdが大きく、粒径が大きな粒子が多く含まれる場合に、ろ過処理の条件として、薬剤の注入量を増やせば、粒径が大きな粒子が凝集してろ過処理で捕捉されやすくなる。また、ろ過流量を低下させてろ過処理速度を下げれば、粒径が大きな粒子が凝集してろ過処理で捕捉されやすくなる。このようにして、薬剤の注入量や、ろ過処理速度を調整することによって、粒径が大きな粒子をろ過処理によって除去し、逆浸透膜Fの汚染を抑えることができる。したがって、被処理水Wの水質評価をより高い精度で行い、安定した水処理を行うことが可能となる。
また、薬剤の注入量の調整を行わず、ろ過流量の調整のみを行うようにしてもよい。
また、第一SDI値X1や第二SDI値X2の検出や、差分SDI値Xdの算出等は、制御部85,95が自動的に実行しつつ、差分SDI値Xdに基づいたろ過条件の調整操作を、オペレーターが手動で行うようにしてもよい。
次に、この発明に係る水質評価方法、水処理方法及び水処理システムの第四実施形態について説明する。
上記第一から第三実施形態では、被処理水Wそのままの第一SDI値X1と、被処理水Wをフィルタ71,81でろ過した後の第二SDI値X2とから、差分SDI値Xdを得るようにしたが、これに限らない。
図11は、第四実施形態において水質評価を行うための構成を示す図である。図12は、図11に示した構成によって水質評価を行った場合に得られるSDI値を示す図である。
例えば図11に示すように、被処理水Wそのままの第一SDI値X11を検出するSDI値計測部91Aと、被処理水Wを、例えば孔径5μmのフィルタ92Aでろ過した後に第二SDI値X12を検出するSDI値計測部91Bと、被処理水Wを、フィルタ92Aよりも孔径が小さい例えば孔径1μmのフィルタ92Bでろ過した後に第三SDI値X13を検出するSDI値計測部91Cと、を備えるようにしてもよい。
評価値H=差分SDI値Xd1/差分SDI値Xd2 ・・・(1)
このように、差分SDI値Xd1,Xd2の比からなる評価値Hから、水質を評価することができる。
評価値H’=α×差分SDI値Xd1+β×差分SDI値Xd2 ・・・(2)
ただし、α、βは係数。
図11に示したような構成において、被処理水Wそのままの第一SDI値X11の検出を行わず、SDI値計測部(第一SDI値計測部)91Bにおける、フィルタ92Aでろ過した被処理水Wの第二SDI値X12の検出と、SDI値計測部(第二SDI値計測部)91Cにおける、フィルタ92Aよりも孔径が小さいフィルタ92Bでろ過した被処理水Wの第三SDI値X13の検出とを行うようにしてもよい。
この場合、第二SDI値X12と第三SDI値X13との差分SDI値Xd2に基づいて、被処理水Wの水質の評価を行う。
このようなSDI値検出装置91Dでは、チャンネルch1〜ch3から送り込まれる被処理水WのSDI値の検出を、並行して同時に行うことができる。
この発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な形状や構成等は一例にすぎず、適宜変更が可能である。
15 薬剤注入部
16 流量調整部
17 流量調整弁
20 前処理部(処理部)
21 砂ろ過装置(ろ過装置)
21f ろ材層
30 カートリッジフィルタ
40 高圧ポンプ
50 淡水化処理部
51 海水用逆浸透膜処理装置(逆浸透膜装置)
52 汽水用逆浸透膜処理装置(逆浸透膜装置)
60 エネルギー回収装置
61,62 ロータ
70A SDI値計測部
70B SDI値計測部
71,82 フィルタ
80 水質評価部
81A SDI値計測部(第一SDI値計測部)
81B SDI値計測部(第二SDI値計測部)
85,95 制御部(差分SDI値取得部,ろ過条件調整部)
90 水質評価部
91A〜91C SDI値計測部
91D,91E SDI値検出装置
92A フィルタ
92B フィルタ
ch1 チャンネル
ch2 チャンネル
ch3 チャンネル
F 逆浸透膜
L1〜L3 系統
P1 取水管
P2 投入口
P3〜P7 接続管
P8 排水管
P9 供給管
P10 投入部
P11 排水管
P12 分岐管
X1 第一SDI値
X2 第二SDI値
X11 第一SDI値
X12 第二SDI値
X13 第三SDI値
Xd,Xd1,Xd2 差分SDI値
V1〜V3 開閉弁
W,Wa,Wb,Wc 被処理水
Wf ろ過後の被処理水
W2’ 純水
W2 透過水
W3 濃縮水
Claims (6)
- 被処理水を濃縮水と淡水とに分離する逆浸透膜に供給される前記被処理水の第一SDI(Silt Density Index)値を取得する第一SDI値検出工程と、
特定の透過粒径のフィルタを透過させるろ過工程と、
ろ過後の被処理水の第二SDI値を取得する第二SDI値検出工程と、
前記第一SDI値と前記第二SDI値との差分から、特定の透過粒径よりも粒径が大きな粒子のみが含まれる前記被処理水のSDI値である差分SDI値を取得する差分SDI値取得工程と、
前記差分SDI値に基づいて、前記被処理水の水質を評価する水質評価工程と、
を含む水質評価方法。 - 被処理水を濃縮水と淡水とに分離する逆浸透膜に供給される前記被処理水の第一SDI値を取得する第一SDI値検出工程と、
特定の透過粒径のフィルタを透過させるろ過工程と、
ろ過後の被処理水の第二SDI値を取得する第二SDI値検出工程と、
前記第一SDI値と前記第二SDI値との差分から、特定の透過粒径よりも粒径が大きな粒子のみが含まれる前記被処理水のSDI値である差分SDI値を取得する差分SDI値取得工程と、
前記差分SDI値に基づいて、前記逆浸透膜に供給する前段で前記被処理水をろ過処理する際の条件を変更するろ過処理条件変更工程と、
を含む水処理方法。 - 前記ろ過処理条件変更工程において、前記差分SDI値に基づいて、ろ過処理前の前記被処理水に注入する薬剤の量を変更する
請求項2に記載の水処理方法。 - 前記ろ過処理条件変更工程において、前記差分SDI値に基づいて、前記被処理水のろ過処理速度を変更する
請求項2又は3に記載の水処理方法。 - 通水される被処理水にろ過処理を施すろ過装置を備えた処理部と、
前記ろ過処理が施された前記被処理水を濃縮水と淡水とに分離する逆浸透膜装置と、
前記逆浸透膜装置に供給される前記被処理水の水質を評価する水質評価部と、を備え、
前記水質評価部は、前記被処理水の第一SDI値を取得する第一SDI値計測部と、
特定の透過粒径を有し、前記被処理水をろ過するフィルタと、
前記フィルタを透過させた前記被処理水の第二SDI値を取得する第二SDI値計測部と、
前記第一SDI値と前記第二SDI値との差分から、特定の透過粒径よりも粒径が大きな粒子のみが含まれる前記被処理水のSDI値である差分SDI値を取得する差分SDI値取得部と、
前記差分SDI値の情報を出力する差分SDI値出力部と、
を備える水処理システム。 - 通水される被処理水にろ過処理を施すろ過装置を備えた処理部と、
前記ろ過処理が施された前記被処理水を濃縮水と淡水とに分離する逆浸透膜装置と、
前記逆浸透膜装置に供給される前記被処理水の水質を評価する水質評価部と、を備え、
前記水質評価部は、前記被処理水の第一SDI値を取得する第一SDI値計測部と、
特定の透過粒径を有し、前記被処理水をろ過するフィルタと、
前記フィルタを透過させた前記被処理水の第二SDI値を取得する第二SDI値計測部と、
前記第一SDI値と前記第二SDI値との差分から、特定の透過粒径よりも粒径が大きな粒子のみが含まれる前記被処理水のSDI値である差分SDI値を取得する差分SDI値取得部と、
前記差分SDI値に基づいて、前記ろ過装置におけるろ過処理条件を調整するろ過条件調整部と、
を備える水処理システム。
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