JP2018114472A - 水処理システム - Google Patents
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Abstract
【課題】バイオフィルムの抑制のための処置を実行することにより、逆浸透膜の寿命を延ばすことが可能な、水処理システムを提供すること。【解決手段】供給水Ｗ１１から処理水を製造する水処理システム１であって、供給水Ｗ１１を透過水Ｗ２０と濃縮水Ｗ３０とに分離する逆浸透膜モジュール１０と、供給水Ｗ１１を逆浸透膜モジュール１０に向けて供給する供給水ラインＬ１と、供給水ラインＬ１に、殺菌力を有し、逆浸透膜モジュール１０の逆浸透膜への影響が所定値以下であるため、処理水の製造時に使用可能な第１薬剤を添加する第１薬剤添加装置５と、供給水ラインＬ１に、逆浸透膜モジュール１０の洗浄時に用いる第２薬剤を添加する第２薬剤添加装置７と、第１薬剤添加装置５による第１薬剤の添加、及び、第２薬剤添加装置７による第２薬剤の添加を制御する薬剤添加制御部３０と、を備える。【選択図】図１
Description
本発明は、逆浸透膜モジュールでのバイオフィルムの発生を抑制する水処理システムに関する。
食品工場、機械工場、化学工場等の洗浄工程等においては、不純物を含まない高純度の純水が使用される。この種の純水を製造するため、水処理システムにおいて、逆浸透膜（以下、「ＲＯ膜」ともいう）を用いることにより、供給水から、塩分、重金属イオン、溶解シリカ、硝酸性窒素、細菌類、変異原性物質、有機塩素化合物等を取り除くことができる。しかし、逆浸透膜の使用においては、生物汚染による目詰まり、すなわち逆浸透膜の表面におけるバイオフィルムの形成によって逆浸透膜が閉塞してしまうバイオファウリングの問題が存在する。
この点、特許文献１は、バイオフィルムの抑制のため、逆浸透膜の洗浄あるいは殺菌時に、原水（海水）にｐＨ調整剤、洗浄剤、殺菌剤を注入するろ過システムを開示している。
しかしながら、特許文献１に係るろ過システムにおいては、通常運転時には、バイオフィルムの抑制のための処置を何らしていなかった。これにより、バイオフィルムの発生頻度が高くなるため、逆浸透膜の寿命をあまり延ばすことはできなかった。
また、バイオフィルムの抑制のため、殺菌剤を注入する場合、注入する殺菌剤によっては、逆浸透膜の透過性に与える影響が大きい。例えば、殺菌剤が逆浸透膜を破損することにより透過流束が増大し、処理水の純度が低下することがある。一方で、殺菌剤が逆浸透膜に詰まることにより透過流速が減少し、生成される処理水の量が減少することがある。
そこで、本発明は、逆浸透膜の破損のリスクを下げつつ、バイオフィルムの抑制のための処置を実行することにより、逆浸透膜の寿命を延ばすことが可能な、水処理システムを提供することを目的とする。
本発明は、供給水から処理水を製造する水処理システムであって、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向けて供給する供給水ラインと、前記供給水ラインに、殺菌力を有し、前記逆浸透膜モジュールの逆浸透膜への影響が所定値以下であるため、処理水の製造時に使用可能な第１薬剤を添加する第１薬剤添加装置と、前記供給水ラインに、前記逆浸透膜モジュールの洗浄時に用いる第２薬剤を添加する第２薬剤添加装置と、前記第１薬剤添加装置による第１薬剤の添加、及び、前記第２薬剤添加装置による第２薬剤の添加を制御する薬剤添加制御部と、を備える、水処理システムに関する。
また、前記逆浸透膜モジュールに発生するバイオフィルムの量を推定するバイオフィルム量推定部を更に備え、前記薬剤添加制御部は、前記バイオフィルム量推定部により推定されるバイオフィルム量に基づいて、前記第１薬剤及び前記第２薬剤の添加を制御することが好ましい。
また、前記逆浸透膜の劣化度を判定する膜劣化度判定部を更に備え、前記薬剤添加制御部は、前記膜劣化度判定部により判定される前記劣化度に基づいて、前記第２薬剤の添加を制御することが好ましい。
また、前記第１薬剤は、前記水処理システムの通常運転時に用いられることが好ましい。
また、前記第１薬剤は、イソチアゾリン、ＤＢＮＰＡ（２，２−ジブロモ−３−ニトリロプロピオンアミド）、ナリンギン、酢酸、ヒノキチオール、ナイシン、ポリリジン、プロタミンおよびその塩、クロラミン又はブロマミンをスルファミン酸による安定化剤からなる群から選ばれた少なくとも１つであることが好ましい。
また、前記第２薬剤は、次亜塩素酸、クロラミン、ホルムアルデヒド、オルトフタルアルデヒド、グルタルアルデヒド、ブロノポール、過酸化水素、過酢酸からなる群から選ばれた少なくとも１つであることが好ましい。
また、前記第２薬剤を添加した後、処理水の製造の前に、所定期間、前記第２薬剤の添加を行わずに、供給水を前記逆浸透膜モジュールに向けて供給するリンス工程を実行可能であることが好ましい。
本発明によれば、逆浸透膜の破損のリスクを下げつつ、バイオフィルムの抑制のための処置を実行することにより、逆浸透膜の寿命を延ばすことが可能な、水処理システムを提供することが可能である。
〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態である水処理システム１について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の水処理システム１の全体構成図である。
以下、本発明の第１実施形態である水処理システム１について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の水処理システム１の全体構成図である。
図１に示すように、水処理システム１は、第１薬剤添加装置５と、第２薬剤添加装置７と、加圧ポンプ８と、インバータ９と、逆浸透膜モジュール（以下、「ＲＯ膜モジュール」ともいう）１０と、定流量弁１４と、比例制御排水弁１５と、流量センサＦＭと、制御部３０と、を備える。なお、制御部３０と被制御対象機器との電気的接続線の図示については、省略している。
水処理システム１は、ラインとして、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、濃縮排水ラインＬ５と、を備える。「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。また、その由来（出所）やその水質によらず、供給水ラインＬ１、濃縮水ラインＬ３又は循環水ラインＬ４を流通する水を、「供給水」ともいい、濃縮水ラインＬ３、循環水ラインＬ４又は濃縮排水ラインＬ５を流通する水を、「濃縮水」ともいう。
供給水ラインＬ１は、供給水Ｗ１１〜Ｗ１４を逆浸透膜モジュール１０に向けて供給するラインである。供給水ラインＬ１は、上流側から下流側に向けて、第１供給水ラインＬ１１と、第２供給水ラインＬ１２とを有する。
第１供給水ラインＬ１１の上流側の端部は、原水Ｗ１１の水源２に接続されている。第１供給水ラインＬ１１の下流側の端部は、接続部Ｊ１において、第２供給水ラインＬ１２及び循環水ラインＬ４に接続されている。
第２供給水ラインＬ１２の上流側の端部は、接続部Ｊ１に接続されている。第２供給水ラインＬ１２の下流側の端部は、逆浸透膜モジュール１０の一次側入口ポートに接続されている。第２供給水ラインＬ１２には、第１薬剤添加装置５、第２薬剤添加装置７、及び、加圧ポンプ８が、上流側から下流側に向けてこの順で設けられる。
第１薬剤添加装置５は、供給水ラインＬ１、濃縮水ラインＬ３及び循環水ラインＬ４のうちの１つ以上の供給水が流通するラインに第１薬剤を添加する装置である。本実施形態においては、第１薬剤添加装置５は、供給水ラインＬ１（第２供給水ラインＬ１２）を流通する供給水Ｗ１２に第１薬剤を添加することにより、供給水Ｗ１３を得る装置である。第１薬剤添加装置５は、制御部３０と電気的に接続されている。なお、供給水Ｗ１２に対する第１薬剤の添加量や供給水Ｗ１２の水質によらず、第１薬剤添加装置５の薬剤添加位置よりも下流側で、第２薬剤添加装置７の薬剤添加位置よりも上流側の供給水ラインＬ１（第２供給水ラインＬ１２）を流通する水を「供給水Ｗ１３」ともいう。
本実施形態においては、第１薬剤添加装置５は、逆浸透膜モジュール１０におけるバイオフィルムの析出を抑制するために、第１薬剤を添加する。また、逆浸透膜モジュール１０において、逆浸透膜の表面にバイオフィルムが付着することを効果的に抑制可能なことから、第１薬剤の例として、下記〔表１〕に示すように、イソチアゾリン、ＤＢＮＰＡ（２，２−ジブロモ−３−ニトリロプロピオンアミド）、ナリンギン（グレープフルーツ抽出物）、酢酸、ヒノキチオール、ナイシン、ポリリジン、プロタミン及びその塩（しらこたんぱく抽出物）、クロラミン又はブロマミンのスルファミン酸による安定化剤等を挙げることができる。これらの薬剤は、逆浸透膜モジュール１０の逆浸透膜への影響が所定値以下であるため、水処理システム１における通常の処理水の製造時に使用可能な薬剤である。ここで、「逆浸透膜への影響が所定値以下」とは、例えば、これらの薬剤を用いても、逆浸透膜モジュール１０での透過流速が、初期値の±１５％以上変化することがない、ということであってもよい。あるいは、例えば、これらの薬剤を用いても、逆浸透膜モジュール１０での塩除去率や電気伝導率の除去率が２％以上低下しない、ということであってもよい。
また、第２薬剤添加装置７は、供給水ラインＬ１、濃縮水ラインＬ３及び循環水ラインＬ４のうちの１つ以上の供給水が流通するラインに第２薬剤を添加する装置である。本実施形態においては、第２薬剤添加装置７は、供給水ラインＬ１（第２供給水ラインＬ１２）を流通する供給水（供給水Ｗ１３）に第２薬剤を添加することにより、供給水Ｗ１４を得る装置である。第２薬剤添加装置７は、制御部３０と電気的に接続されている。なお、供給水Ｗ１３に対する第２薬剤の添加量や供給水Ｗ１３の水質によらず、第２薬剤添加装置７の薬剤添加位置よりも下流側の供給水ラインＬ１（第２供給水ラインＬ１２）を流通する水を「供給水Ｗ１４」ともいう。
本実施形態においては、第２薬剤添加装置７は、逆浸透膜モジュール１０のフラッシング時に、第２薬剤を添加する。また、逆浸透膜モジュール１０において、逆浸透膜の表面のバイオフィルムを効果的に殺菌可能なことから、第２薬剤の例として、下記〔表２〕に示すように、次亜塩素酸、クロラミン、ホルムアルデヒド、オルトフタルアルデヒド、グルタルアルデヒド、ブロノポール、過酸化水素、過酢酸を挙げることができる。これらの薬剤は、第１薬剤に比較すると殺菌力が高いため、逆浸透膜モジュール１０のフラッシング時に好適な薬剤である。
加圧ポンプ８は、供給水Ｗ１４を吸入し、逆浸透膜モジュール１０に向けて圧送（吐出）する装置である。加圧ポンプ８には、インバータ９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８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。
インバータ９は、加圧ポンプ８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９は、制御部３０と電気的に接続されている。インバータ９には、制御部３０から指令信号が入力される。インバータ９は、制御部３０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８に出力する。
供給水Ｗ１４は、加圧ポンプ８を介して逆浸透膜モジュール１０に供給される。また、供給水Ｗ１４（及びＷ１２、Ｗ１３）は、供給水Ｗ１１及び循環水Ｗ４０（後述）からなる。
逆浸透膜モジュール１０は、供給水Ｗ１４を透過水Ｗ２０と濃縮水Ｗ３０とに分離する設備である。詳細には、逆浸透膜モジュール１０は、加圧ポンプ８から吐出された供給水Ｗ１４を、溶存塩類が除去された透過水Ｗ２０と、溶存塩類が濃縮された濃縮水Ｗ３０とに膜分離処理する設備である。逆浸透膜モジュール１０は、単一又は複数の逆浸透膜エレメント（図示せず）を備える。逆浸透膜モジュール１０は、これら逆浸透膜エレメントにより供給水Ｗ１４を膜分離処理し、透過水Ｗ２０と濃縮水Ｗ３０とを製造する。
透過水ラインＬ２は、逆浸透膜モジュール１０で分離された透過水Ｗ２０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、逆浸透膜モジュール１０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（図示せず）に接続されている。透過水ラインＬ２には、流量センサＦＭが設けられる。
流量センサＦＭは、透過水ラインＬ２を流通する透過水Ｗ２０の流量を検出する機器である。流量センサＦＭは、制御部３０と電気的に接続されている。流量センサＦＭで検出された透過水Ｗ２０の流量（以下、「検出流量値」ともいう）は、制御部３０にパルス信号として送信される。
濃縮水ラインＬ３は、逆浸透膜モジュール１０で分離された濃縮水Ｗ３０が流通するラインである。濃縮水ラインＬ３の上流側の端部は、逆浸透膜モジュール１０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Ｊ２において、循環水ラインＬ４及び濃縮排水ラインＬ５に分岐している。
循環水ラインＬ４は、濃縮水ラインＬ３に接続され、供給水としての濃縮水（循環水Ｗ４０）を供給水ラインＬ１に返送するラインである。本実施形態においては、循環水ラインＬ４は、濃縮水ラインＬ３を流通する濃縮水Ｗ３０を循環水Ｗ４０として、供給水ラインＬ１における加圧ポンプ８よりも上流側（詳細には、第１薬剤添加装置５よりも上流側）に返送（循環）させるラインである。循環水ラインＬ４の上流側の端部は、接続部Ｊ２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Ｊ１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、定流量弁１４が設けられる。
定流量弁１４は、循環水ラインＬ４を流通する循環水Ｗ４０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１４において保持される「一定流量値」とは、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１４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１４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。
濃縮排水ラインＬ５は、濃縮水ラインＬ３に接続され、濃縮排水Ｗ５０としての濃縮水を系外へ排出するラインである。本実施形態においては、濃縮排水ラインＬ５は、接続部Ｊ２において濃縮水ラインＬ３に接続され、逆浸透膜モジュール１０で分離された濃縮水Ｗ３０を、濃縮排水Ｗ５０として装置外（系外）に排出するラインである。濃縮排水ラインＬ５には、比例制御排水弁１５が設けられる。
比例制御排水弁１５は、濃縮排水ラインＬ５から装置外に排出される濃縮排水Ｗ５０の流量を調節する弁である。比例制御排水弁１５は、制御部３０と電気的に接続されている。比例制御排水弁１５の弁開度は、制御部３０から送信される駆動信号により制御される。制御部３０から電流値信号（例えば、４〜２０ｍＡ）を比例制御排水弁１５に送信して、弁開度を制御することにより、濃縮排水Ｗ５０の排水流量を調節することができる。
制御部３０は、ＣＰＵ及びメモリを含むマイクロプロセッサ（図示せず）により構成される。制御部３０において、マイクロプロセッサのＣＰＵは、メモリから読み出した所定のプログラムに従って、水処理システム１に係る各種の制御を実行する。以下、制御部３０の機能の一部について説明する。
制御部３０は、透過水Ｗ２０の流量が予め設定された目標流量値となるように、透過水Ｗ２０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８を駆動するための駆動周波数を演算し、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９に出力する（以下、「流量フィードバック水量制御」ともいう）流量制御部として機能する。なお、流量フィードバック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。
また、制御部３０は、通常運転時に、第１薬剤添加装置５に対し、供給水ラインＬ１（第２供給水ラインＬ１２）を流通する供給水（供給水Ｗ１２）に、所定量の第１薬剤の添加を指示する薬剤添加制御部として機能する。
更に、制御部３０は、所定のタイミングで、第２薬剤添加装置７に対し、供給水ラインＬ１（第２供給水ラインＬ１２）を流通する供給水（供給水Ｗ１３）に、所定量の第２薬剤の添加を指示する薬剤添加制御部としても機能する。水処理システム１においては、第２薬剤の添加時にフラッシングを実行するため、間欠的にフラッシングを実行することができる。
第２薬剤を添加する間も、第１薬剤添加装置５による第１薬剤の添加は継続される。
なお、制御部３０が、供給水ラインに添加される薬剤の添加量を調整するように第１薬剤添加装置５及び第２薬剤添加装置７を制御することを「薬剤添加制御」ともいう。
更に、制御部３０は、所定のタイミングで、第２薬剤添加装置７に対し、供給水ラインＬ１（第２供給水ラインＬ１２）を流通する供給水（供給水Ｗ１３）に、所定量の第２薬剤の添加を指示する薬剤添加制御部としても機能する。水処理システム１においては、第２薬剤の添加時にフラッシングを実行するため、間欠的にフラッシングを実行することができる。
第２薬剤を添加する間も、第１薬剤添加装置５による第１薬剤の添加は継続される。
なお、制御部３０が、供給水ラインに添加される薬剤の添加量を調整するように第１薬剤添加装置５及び第２薬剤添加装置７を制御することを「薬剤添加制御」ともいう。
上記のように、第１実施形態に係る水処理システム１は、供給水ラインＬ１（第２供給水ラインＬ１２）に対し、通常運転時には、逆浸透膜に対する影響が比較的小さい第１薬剤を添加し、フラッシング時には、第１薬剤に加え、第１薬剤に比較すると殺菌力が高い第２薬剤を添加する。
第１薬剤と第２薬剤とでは、殺菌機構が異なる。例えば、第１薬剤では殺菌されなかった菌が第２薬剤により殺菌されることがある一方で、第１薬剤では殺菌される菌が、第２薬剤では殺菌されないことがある。また、第２薬剤ではバイオフィルムを剥がすことが可能である一方で、第１薬剤ではバイオフィルムを剥がすことはできないものの、殺菌ができる、といった違いがある。このため、基本的には、第２薬剤の添加を開始しても、第１薬剤の添加を継続する。
第１薬剤と第２薬剤は、各薬剤の耐性菌を考慮して、各々の種類を変更する。また、各薬剤の相乗作用を考慮して、第１薬剤と第２薬剤の組み合わせを決定する。
第１薬剤と第２薬剤は、各薬剤の耐性菌を考慮して、各々の種類を変更する。また、各薬剤の相乗作用を考慮して、第１薬剤と第２薬剤の組み合わせを決定する。
上記のように、本発明の水処理システム１においては、第１ステージとして、第１薬剤添加装置５は、供給水ラインＬ１に第１薬剤を添加する。第２ステージにおいて、第１薬剤の添加に加え、第２薬剤添加装置７は、供給水ラインＬ１に第２薬剤を添加した状態で、フラッシングを実行する。このフラッシングは、例えば、１時間に１回、１分間程度実行する。第２薬剤が危険性の高い薬剤であったとしても、比例制御排水弁１５を開放することにより、ブロー水として濃縮排水ラインＬ５から装置外（系外）に排出することが可能である。これにより、逆浸透膜モジュール１０の２次側に危険性の高い薬剤が持ち込まれることはない。
フラッシングの実行によってもバイオフィルム推定量が減少しない場合には、第３ステージにおいて、ユーザは、逆浸透膜モジュール１０の薬品洗浄を実行する。この薬品洗浄には、塩酸、硫酸、水酸化ナトリウム、ＥＤＴＡ（エチレンジアミン四酢酸）等のキレート剤等、膜に対する負荷の強い薬剤を使用する。薬剤の膜への接触時間は、例えば４０分〜１時間程度である。これにより、スケールもスライムもバイオフィルムも除去される。第３ステージの薬品洗浄によっても、逆浸透膜モジュール１０に発生したスケール、スライム、バイオフィルムを洗い切れない場合には、第４ステージにおいて、ユーザは、逆浸透膜モジュール１０自体を交換する。
〔第１実施形態の効果〕
上述した本実施形態に係る水処理システム１によれば、例えば、以下のような効果が奏される。
本発明の水処理システム１は、供給水Ｗ１１から処理水を製造する水処理システム１であって、供給水Ｗ１１を透過水Ｗ２０と濃縮水Ｗ３０とに分離する逆浸透膜モジュール１０と、供給水Ｗ１１を逆浸透膜モジュール１０に向けて供給する供給水ラインＬ１と、供給水ラインＬ１に、殺菌力を有し、逆浸透膜モジュール１０の逆浸透膜への影響が所定値以下であるため、処理水の製造時に使用可能な第１薬剤を添加する第１薬剤添加装置５と、供給水ラインＬ１に、逆浸透膜モジュール１０の洗浄時に用いる第２薬剤を添加する第２薬剤添加装置７と、第１薬剤添加装置５による第１薬剤の添加、及び、第２薬剤添加装置７による第２薬剤の添加を制御する薬剤添加制御部３０と、を備える。
上述した本実施形態に係る水処理システム１によれば、例えば、以下のような効果が奏される。
本発明の水処理システム１は、供給水Ｗ１１から処理水を製造する水処理システム１であって、供給水Ｗ１１を透過水Ｗ２０と濃縮水Ｗ３０とに分離する逆浸透膜モジュール１０と、供給水Ｗ１１を逆浸透膜モジュール１０に向けて供給する供給水ラインＬ１と、供給水ラインＬ１に、殺菌力を有し、逆浸透膜モジュール１０の逆浸透膜への影響が所定値以下であるため、処理水の製造時に使用可能な第１薬剤を添加する第１薬剤添加装置５と、供給水ラインＬ１に、逆浸透膜モジュール１０の洗浄時に用いる第２薬剤を添加する第２薬剤添加装置７と、第１薬剤添加装置５による第１薬剤の添加、及び、第２薬剤添加装置７による第２薬剤の添加を制御する薬剤添加制御部３０と、を備える。
そのため、２つの薬剤を使い分けることにより、逆浸透膜の破損を抑制しながら、同時に、逆浸透膜自体の交換のコストを抑えるのみならず、薬剤洗浄の頻度を減らすことにより、薬剤のコストをも抑えられる。
また、第１薬剤は、水処理システム１の通常運転時に用いられる。
また、第１薬剤は、イソチアゾリン、ＤＢＮＰＡ（２，２−ジブロモ−３−ニトリロプロピオンアミド）、ナリンギン、酢酸、ヒノキチオール、ナイシン、ポリリジン、プロタミンおよびその塩、クロラミン又はブロマミンをスルファミン酸による安定化剤からなる群から選ばれた少なくとも１つである。
また、第１薬剤は、イソチアゾリン、ＤＢＮＰＡ（２，２−ジブロモ−３−ニトリロプロピオンアミド）、ナリンギン、酢酸、ヒノキチオール、ナイシン、ポリリジン、プロタミンおよびその塩、クロラミン又はブロマミンをスルファミン酸による安定化剤からなる群から選ばれた少なくとも１つである。
そのため、膜に対する影響力は少ないが、殺菌力がそれほど強くない薬剤を定常注入することで、膜破損のリスクを低く維持しながら、バイオフィルムの成長を抑制することが可能となると共に、万が一の膜破損の場合の漏れによる安全上のリスクが軽減する。
また、これにより、本発明の水処理システムが生成する処理水は、食品工場、機械工場、化学工場での使用に適するが、特に使用の対象は限定されない。
また、第２薬剤は、次亜塩素酸、クロラミン、ホルムアルデヒド、オルトフタルアルデヒド、グルタルアルデヒド、ブロノポール、過酸化水素、過酢酸からなる群から選ばれた少なくとも１つである。
そのため、フラッシング時の第２薬剤として、たとえ膜に対する影響力が大きくても、殺菌力が高い薬剤を用いることで、バイオフィルムの成長を、より抑制することが可能となる。
また、第２薬剤を添加した後、処理水の製造の前に、所定期間、第２薬剤の添加を行わずに、供給水を逆浸透膜モジュール１０に向けて供給するリンス工程を実行可能である。
そのため、フラッシング時の最後には第２薬剤の注入を止めるリンス工程を数秒入れることで、安全性に問題のある第２薬剤を洗い流すことが可能となる。
〔第２実施形態〕
以下、本発明の第２実施形態である水処理システム１Ａについて、図面を参照しながら説明する。図２は、本発明の水処理システム１Ａの全体構成図である。なお、水処理システム１Ａにおいて、水処理システム１と同一の構成要素に対しては同一の符号を用い、その機能の説明は省略する。
以下、本発明の第２実施形態である水処理システム１Ａについて、図面を参照しながら説明する。図２は、本発明の水処理システム１Ａの全体構成図である。なお、水処理システム１Ａにおいて、水処理システム１と同一の構成要素に対しては同一の符号を用い、その機能の説明は省略する。
第１実施形態である水処理システム１に比較すると、第２実施形態である水処理システム１Ａは、透過水ラインＬ２及び濃縮水ラインＬ３の各々に、膜劣化度判定部１１Ａ及び１１Ｂが設置され、また、濃縮水ラインＬ３にバイオフィルム量推定部１２が設置される点が主として異なる。なお、膜劣化度判定部１１Ａ及び１１Ｂに共通する説明を行う場合には、「膜劣化度判定部１１」と呼ぶことがある。
膜劣化度判定部１１Ａ及び１１Ｂは、以下の方法により、逆浸透膜モジュール１０の逆浸透膜の劣化度を判定する。
例えば、透過水ラインＬ２に設置された膜劣化度判定部１１Ａは、透過水Ｗ２０の電気伝導度を計測し、また、濃縮水ラインＬ３に設置された膜劣化度判定部１１Ｂは、濃縮水Ｗ３０の電気伝導度を計測する。更に、膜劣化度判定部１１Ａ及び１１Ｂは、それぞれにおいて計測された電気伝導度に基づき、逆浸透膜モジュール１０におけるＥＣ除去率（電気伝導度除去率）を算出する。そして、膜劣化度判定部１１Ａ及び１１Ｂは、このＥＣ除去率を所定の閾値と比較し、閾値を下回った場合には、逆浸透膜が劣化したと判定することが可能である。
例えば、透過水ラインＬ２に設置された膜劣化度判定部１１Ａは、透過水Ｗ２０の電気伝導度を計測し、また、濃縮水ラインＬ３に設置された膜劣化度判定部１１Ｂは、濃縮水Ｗ３０の電気伝導度を計測する。更に、膜劣化度判定部１１Ａ及び１１Ｂは、それぞれにおいて計測された電気伝導度に基づき、逆浸透膜モジュール１０におけるＥＣ除去率（電気伝導度除去率）を算出する。そして、膜劣化度判定部１１Ａ及び１１Ｂは、このＥＣ除去率を所定の閾値と比較し、閾値を下回った場合には、逆浸透膜が劣化したと判定することが可能である。
あるいは、膜劣化度判定部１１は、ＥＣ除去率に代えて、塩除去率を算出し、これを閾値と比較することにより、逆浸透膜の劣化度を判断することが可能である。
あるいは、これらの膜劣化度判定部１１として圧力計を設けてよい。圧力計からなる膜劣化度判定部１１は、これらの圧力計が示す値と、流量センサＦＭが検知する流量値とに基づき、逆浸透膜モジュール１０の膜透過流速の増減を求め、この増減の幅に基づき、逆浸透膜の膜劣化度を判断することが可能である。
あるいは、これらの膜劣化度判定部１１として圧力計を設けてよい。圧力計からなる膜劣化度判定部１１は、これらの圧力計が示す値と、流量センサＦＭが検知する流量値とに基づき、逆浸透膜モジュール１０の膜透過流速の増減を求め、この増減の幅に基づき、逆浸透膜の膜劣化度を判断することが可能である。
バイオフィルム量推定部１２は、濃縮水ラインＬ３を流通する濃縮水Ｗ３０に基づいて、後述の方法により、逆浸透膜モジュール１０に発生したバイオフィルムの量を推定する。なお、図２においては、バイオフィルム量推定部１２は、濃縮水ラインＬ３にのみ設けられているが、バイオフィルム推定方法によっては、濃縮水ラインＬ３のみならず、例えば、供給水ラインＬ１（とりわけ第２供給水ラインＬ１２）にも、バイオフィルム量推定部１２を設けることが可能である。
また、第１実施形態である水処理システム１においては、制御部３０は、所定のタイミングで、第２薬剤添加装置７に対し、供給水ラインＬ１（第２供給水ラインＬ１２）を流通する供給水Ｗ１３に対し、フラッシング時に、第２薬剤の添加を指示していた。一方、第２実施形態である水処理システム１Ａにおいては、後述の方法により検出／推定されるバイオフィルム量推定値に基づいて、供給水が流通するライン（供給水ラインＬ１）に添加される薬剤の添加を調整するように、制御部３０は、第１薬剤添加装置５及び第２薬剤添加装置７を制御する薬剤添加制御部として機能する。
逆浸透膜モジュール１０の逆浸透膜に発生したバイオフィルム量は、バイオフィルム量推定部１２により、下記〔表３〕に記載の方法を用いて推定される。
例えば、バイオフィルム量推定部１２として、逆浸透膜モジュール１０の一次側入口、一次側出口、二次側に圧力計を設け、これらの圧力計が示す数値に基づき、バイオフィルム量を推定することが可能である。より具体的には、逆浸透膜モジュール１０での膜圧力損失に基づいて、バイオフィルム量を推定することが可能である。膜圧力損失は、逆浸透膜モジュール１０の一次側入口と一次側出口との間の第１差圧、及び、逆浸透膜モジュール１０の一次側入口と二次側との間の第２差圧に基づいて算出される。
あるいは、これらの圧力計が示す値と、流量センサＦＭが検知する流量値とに基づき、逆浸透膜モジュール１０の膜透過流束を求め、その変動幅に基づいて、バイオフィルム量を推定することが可能である。
あるいは、定期的に水処理システム１の運転を停止し、逆浸透膜モジュール１０を脱着して、逆浸透膜モジュール１０の質量の変化を測定することにより、バイオフィルム量を推定することが可能である。また、逆浸透膜モジュール１０のハウジング、又は、ハウジングの集合体を質量計の上に置いて、水処理システム１を運転しながら、逆浸透膜モジュール１０の質量の変化を測定することにより、バイオフィルム量を推定することも可能である。とりわけ、後者の場合、ハウジングの両端につながる配管として、ゴムホースやナイロンホース等、弾力のある管を用いるとともに、ハウジングの底部に質量計を設置すれば、逆浸透膜モジュール１０の質量の絶対値は正しく測定できないものの、質量の変化を測定することが可能である。
図３は、水処理システム１Ａによる薬剤添加制御方法を示す。
まず、ステップＳ１において、膜劣化度判定部１１は、上記の方法を用いて逆浸透膜モジュール１０の逆浸透膜の劣化度を算出する。
まず、ステップＳ１において、膜劣化度判定部１１は、上記の方法を用いて逆浸透膜モジュール１０の逆浸透膜の劣化度を算出する。
ステップＳ２において、膜劣化度が第１閾値ｔ１以上の場合（Ｓ２：ＹＥＳ）は、処理はステップＳ５に移行する。膜劣化度が第１閾値ｔ１未満の場合（Ｓ２：ＮＯ）は、処理はステップＳ３に移行する。
ステップＳ３において、バイオフィルム量推定部１２は、上記の方法を用いて、逆浸透膜モジュール１０に発生したバイオフィルムの量を推定する。
ステップＳ４において、推定されたバイオフィルム量が第２閾値ｔ２以上の場合（Ｓ４：ＹＥＳ）には、処理はステップＳ６に移行する。推定されたバイオフィルムの量が第２閾値ｔ２未満の場合（Ｓ４：ＮＯ）には、処理はステップＳ５に移行する。
ステップＳ５において、薬剤添加制御部としての制御部３０は、第１薬剤添加装置５を制御することにより、第２供給水ラインＬ１２に対し、所定量の第１薬剤を添加する。一方で、第２薬剤添加装置７は、第２供給水ラインＬ１２に対し、第２薬剤を添加しない。その後、処理はステップＳ１に戻る（リターン）。
ステップＳ６において、薬剤添加制御部としての制御部３０は、第１薬剤添加装置５を制御することにより、第２供給水ラインＬ１２に対し、所定量の第１薬剤を添加する。同時に、制御部３０は、第２薬剤添加装置７を制御することにより、第２供給水ラインＬ１２に対し、所定量の第２薬剤を添加する。その後、処理はステップＳ１に戻る（リターン）。
なお、上記のステップＳ６において、第２供給水ラインＬ１２に対し第２薬剤を添加した後、水処理システム１は、処理水の製造の前に、所定期間、第２薬剤の添加を行わずに、供給水を逆浸透膜モジュール１０に向けて供給するリンス工程を実行することが好ましい。
〔第２実施形態の効果〕
上述した第２実施形態に係る水処理システム１Ａによれば、第１実施形態に係る水処理システム１と同様の効果が奏される。
上述した第２実施形態に係る水処理システム１Ａによれば、第１実施形態に係る水処理システム１と同様の効果が奏される。
また、本発明の水処理システム１Ａは、逆浸透膜モジュール１０に発生するバイオフィルムの量を推定するバイオフィルム量推定部１２を更に備え、薬剤添加制御部３０は、バイオフィルム量推定部１２により推定されるバイオフィルム量に基づいて、第１薬剤及び第２薬剤の添加を制御する。
そのため、バイオフィルム量の推定値に応じて、２つの薬剤を組み合せて用いることで、バイオフィルムの抑制の薬剤のコストを最適化できる。
また、本発明の水処理システム１Ａは、逆浸透膜の劣化度を判定する膜劣化度判定部１１を更に備え、薬剤添加制御部３０は、膜劣化度判定部１１により判定される劣化度に基づいて、第２薬剤の添加を制御する。
そのため、逆浸透膜の劣化度に応じて、逆浸透膜に対する影響が強い第２薬剤の添加を制御する（抑える）ことにより、逆浸透膜の寿命を延ばすことができる。
〔変形例〕
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、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。
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、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、通常運転時には、薬剤添加制御部としての制御部３０が、第１薬剤添加装置５を制御することにより、供給水ラインＬ１に第１薬剤を添加し、フラッシング時には、第１薬剤の添加に加えて、薬剤添加制御部としての制御部３０が、第２薬剤添加装置７を制御することにより、供給水ラインＬ１に第２薬剤を添加するとしたが、これには限定されない。具体的には、通常運転時には、供給水ラインＬ１に第１薬剤のみが添加され、フラッシング時には、供給水ラインＬ１に第２薬剤のみが添加されるようにしてもよい。
また、水処理システム１及び１Ａにおいて、第１薬剤を添加する第１薬剤添加装置５と、第２薬剤を添加する第２薬剤添加装置７とが存在するが、これには限定されない。具体的には、１台の薬剤添加装置が、動作を切り替えることにより、２種の薬剤の各々を添加する構成としてもよい。あるいは、第１薬剤が複数であったり、第２薬剤が複数であったりしてもよい。３台以上の薬剤添加装置が水処理システム１に備わってもよい。
また、第２実施形態である水処理システム１Ａにおいて、膜劣化度判定部１１Ａ及び１１Ｂを用いて、ＥＣ除去率を算出し、このＥＣ除去率を閾値と比較することにより、逆浸透膜の劣化度を判断するとしたが、これには限定されない。
例えば、膜劣化度判定部１１Ｂの設置箇所を濃縮水ラインＬ３ではなく、供給水ラインＬ１としてもよい。
例えば、膜劣化度判定部１１Ｂの設置箇所を濃縮水ラインＬ３ではなく、供給水ラインＬ１としてもよい。
また、第２実施形態である水処理システム１Ａにおいて、第１薬剤添加装置５は、所定量の第１薬剤を供給水ラインＬ１に添加し、第２薬剤添加装置７は、所定量の第２薬剤を供給水ラインＬ１に添加するとしたが、これに制限されない。推定されるバイオフィルム量に応じて、第１薬剤及び第２薬剤の添加量を変更してもよい。
１，１Ａ 水処理システム、５ 第１薬剤添加装置、７ 第２薬剤添加装置、
１０ 逆浸透膜モジュール、１１ 膜劣化度判定部、
１２ バイオフィルム量推定部、３０ 制御部、
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 濃縮排水ライン、
Ｌ１１ 第１供給水ライン、Ｌ１２ 第２供給水ライン
１０ 逆浸透膜モジュール、１１ 膜劣化度判定部、
１２ バイオフィルム量推定部、３０ 制御部、
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 濃縮排水ライン、
Ｌ１１ 第１供給水ライン、Ｌ１２ 第２供給水ライン
Claims (7)
- 供給水から処理水を製造する水処理システムであって、
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向けて供給する供給水ラインと、
前記供給水ラインに、殺菌力を有し、前記逆浸透膜モジュールの逆浸透膜への影響が所定値以下であるため、処理水の製造時に使用可能な第１薬剤を添加する第１薬剤添加装置と、
前記供給水ラインに、前記逆浸透膜モジュールの洗浄時に用いる第２薬剤を添加する第２薬剤添加装置と、
前記第１薬剤添加装置による第１薬剤の添加、及び、前記第２薬剤添加装置による第２薬剤の添加を制御する薬剤添加制御部と、
を備える、水処理システム。 - 前記逆浸透膜モジュールに発生するバイオフィルムの量を推定するバイオフィルム量推定部を更に備え、
前記薬剤添加制御部は、前記バイオフィルム量推定部により推定されるバイオフィルム量に基づいて、前記第１薬剤及び前記第２薬剤の添加を制御する、請求項１に記載の水処理システム。 - 前記逆浸透膜の劣化度を判定する膜劣化度判定部を更に備え、
前記薬剤添加制御部は、前記膜劣化度判定部により判定される前記劣化度に基づいて、前記第２薬剤の添加を制御する、請求項１又は２に記載の水処理システム。 - 前記第１薬剤は、前記水処理システムの通常運転時に用いられる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の水処理システム。
- 前記第１薬剤は、イソチアゾリン、ＤＢＮＰＡ（２，２−ジブロモ−３−ニトリロプロピオンアミド）、ナリンギン、酢酸、ヒノキチオール、ナイシン、ポリリジン、プロタミンおよびその塩、クロラミン又はブロマミンをスルファミン酸による安定化剤からなる群から選ばれた少なくとも１つである、請求項１〜４のいずれか１項に記載の水処理システム。
- 前記第２薬剤は、次亜塩素酸、クロラミン、ホルムアルデヒド、オルトフタルアルデヒド、グルタルアルデヒド、ブロノポール、過酸化水素、過酢酸からなる群から選ばれた少なくとも１つである、請求項１〜５のいずれか１項に記載の水処理システム。
- 前記第２薬剤を添加した後、前記処理水の製造の前に、所定期間、前記第２薬剤の添加を行わずに、前記供給水を前記逆浸透膜モジュールに向けて供給するリンス工程を実行可能である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の水処理システム。
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