JP2019155275A - 水処理管理装置及び水質監視方法 - Google Patents

Abstract

【課題】超純水製造システムなどの水処理システムに供給される水を監視し評価してその水処理管理システムの運転の適切な管理を行なうために用いられる水処理管理装置及び水質監視方法を提供する。【解決手段】水処理管理装置は、ＴＯＣ成分を除去する単位操作を実行するＴＯＣ除去機器を備え、水処理システムに供給されるべき水が対象水として供給される評価用純水製造部と、評価用純水製造部の入口及び出口を含む、評価用純水製造部における複数の測定点におけるＴＯＣ濃度を測定する測定手段と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、超純水製造などの水処理を行なう際に用いられる水処理管理装置及び水質監視方法に関する。

例えば原水から超純水を生成する超純水製造システムなどの水処理システムでは、水処理システムに供給される原水の水質にも関心を払う必要がある。例えば超純水製造システムでは、原水に含まれる有機物質（ＴＯＣ（全有機炭素：Total Organic Carbon）成分）を除去するために逆浸透膜（ＲＯ）処理や紫外線（ＵＶ）酸化処理を行なっている。しかしながら、有機物の成分には、これらの処理によって除去しやすい成分とそうではない成分とが存在する。

超純水製造システムに供給される原水としては、これまで、水道水や自来水、工業用水などが使用されてきた。近年では水資源の有効利用を図るため、工場排水などを一次処理して再利用する再生水や回収水を原水として使用するようになってきている。工業用水などと異なって再生水や回収水の水質は安定しない可能性があり、また、再生水や回収水は予期しない有機物を突発的に含む可能性がある。万が一、除去しにくい有機物が原水に混入すると、超純水製造システム出口の処理水質に影響を及ぼす恐れがあり、超純水製造システムにおける原水の水質を監視し、水質に応じて超純水製造システムの運転を適切に管理することの重要性がより高まってきている。以下の説明において、超純水製造システムでは除去しにくい有機種のことを難分解性ＴＯＣ成分と呼ぶ。

特許文献１には、原水の水質を監視する超純水製造システムとして、ユースポイントに供給される超純水を生成するメインの超純水製造システムと、原水の水質を監視して制御を行なうためのサブの超純水製造システムとを設けることが開示されている。サブの超純水製造システムは、メインの超純水製造システムと同等の水質の超純水を生成するものであってメインの超純水製造システムと等価の構成を有するが、メインの超純水製造システムよりも滞留時間が短くなるように構成されて運転される。滞留時間とは、システムの入口に供給された原水が精製されてシステムの出口から流れ出るまでの時間のことである。そして特許文献１のシステムでは、サブの超純水製造システムから得られた超純水のＴＯＣ濃度を測定し、このＴＯＣ濃度に基づいて原水の水質を評価し、メインの超純水製造システムに供給される原水の供給量などが制御される。

しかしながら特許文献１に記載されたシステムでは、メインの超純水製造システムとサブの超純水製造システムとが等価であって同等の水質の超純水を生成するように構成されているので、装置規模が大きくなって広い設置スペースを必要とし、また、イニシャルコスト、ランニングコストとも高くなる。またこのように等価の構成であるので、サブの超純水製造システムにおける滞留時間をメインの超純水製造システムに比べて著しく短くすることができず、その結果、原水での急激な水質変化に対応できないこととなり、超純水製造システムの運転管理を難しくする。

特開２０１６−１０７２４９号公報

特許文献１に開示される方法は、ユースポイントに供給する超純水を生成する超純水製造システムと等価な構成であるサブの超純水製造システムを必要とすることから、装置規模が大きくなるとともにコストも高くなるが、メインの超純水製造システムに供給される原水の水質を必ずしも適切に評価できるものではなく、その結果、メインの超純水製造システムの運転管理を適切に行なえなくなる。

本発明の目的は、水処理システムに供給される水を監視し評価することによって超純水製造システムなどの水処理システムの運転管理を行なうために用いられる水処理管理装置及び水質監視方法を提供することにある。

本発明の水処理管理装置は、水処理システムの運転管理に用いられる水処理管理装置であって、ＴＯＣ成分を除去する単位操作を実行するＴＯＣ除去機器を備え、水処理システムに供給されるべき水が対象水として供給される評価用純水製造部と、評価用純水製造部の入口及び出口を含む、評価用純水製造部における複数の測定点におけるＴＯＣ濃度を測定する測定手段と、を有する。

本発明の水質監視方法は、水処理システムに供給されるべき水を対象水として対象水の水質を監視する水質監視方法であって、水処理システムとは別個に設けられ、ＴＯＣ成分を除去する単位操作を実行するＴＯＣ除去機器を備える評価用純水製造部に対象水を供給し、評価用純水製造部の入口及び出口を含む、評価用純水製造部における複数の測定点におけるＴＯＣ濃度を測定し、複数の測定点において測定されたＴＯＣ濃度値を解析して対象水を評価する。

本発明では、水処理システムで採用している逆浸透膜（ＲＯ）処理または紫外線（ＵＶ）酸化処理では除去困難な有機物成分が含まれていると評価したときは、例えば、その水を水処理システムに供給しないなどの制御を行なうことができる。

本発明によれば、測定手段での測定結果から、超純水製造システムなどの水処理システムに供給される水を評価できるので、水の供給量等を制御することにより安定して水処理システムを運転でき、水処理システムの運転管理が容易になる。

本発明の実施の一形態の水処理管理装置の構成を示す図である。 別の水処理管理装置の構成を示す図である。 水処理管理装置を備えた水処理システムの一形態の構成を示す図である。 参考例１の結果を説明するグラフである。 参考例２の結果を説明するグラフである。

次に、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１に示す本発明の実施の一形態の水処理管理装置１は、例えば超純水製造システムなどの水処理システムがあるとして、水処理システムの運転管理のために使用されるものである。水処理システムが使用する原水はタンク１１に一時的に貯えられてその水処理システムに供給されるものとする。原水は、例えば工業用水であったり回収水であったりするが、以下の説明では、水処理システムに供給されるべき水を広く原水と呼ぶことにする。ここに示した例では、水処理管理装置１は、タンク１１の入口側において原水の配管に接続し、タンク１１に供給されるべき原水を対象水としてこの対象水についての監視と評価を行い、例えば、原水中における難分解性ＴＯＣ成分の存在を確認し、必要に応じて濃度などを監視するものである。評価結果は、例えばタンク１１への原水の供給の制御などに使用される。例えば、タンク１１に対して複数の供給源からの水が供給され、これらの水を混合して水処理システムに供給する場合には、評価結果に基づいて、少なくとも１つの供給源からの水の供給量の制御を行うことができる。

水処理管理装置１は、熱交換器（ＨＥ）２１を介して原水が供給される逆浸透膜装置（ＲＯ）２２と、紫外線酸化装置（ＵＶ）２３と、紫外線酸化装置２３の出口に接続されたカートリッジポリッシャー（ＣＰ）２４と、ＴＯＣ濃度を測定する計測器２５と、を備えている。逆浸透膜装置２２において逆浸透膜を透過しなかった水はＲＯ濃縮水として排水され、逆浸透膜を透過した水（ＲＯ透過水）が紫外線酸化装置２３に供給されるようになっている。カートリッジポリッシャー２４は非再生型のイオン交換装置であってアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂が混床で充填されたものである。カートリッジポリッシャー２４は、そこを流れる水の中のイオン成分を除去するとともに、紫外線酸化装置２３により有機物を分解したときに発生する分解生成物を除去するために設けられている。

一般に、原水が供給される逆浸透膜装置と、逆浸透膜装置の透過水が供給される紫外線酸化装置と、紫外線酸化装置で紫外線酸化処理を受けた水が供給されるカートリッジポリッシャーとからなる装置は、原水から純水（超純水）を生成するために用いられる。したがって本実施形態の水処理管理装置も、逆浸透膜装置２２の入口からカートリッジポリッシャー２４の出口までの部分は評価用純水製造部２として構成されていることになり、カートリッジポリッシャー２４から流れ出る水は純水であることになる。カートリッジポリッシャー２４からの純水は、流量調整弁３３ｂを介して外部に排出される。この評価用純水製造部２では、逆浸透膜装置２２及び紫外線酸化装置２３は、いずれも、被処理水中のＴＯＣ成分を除去する単位操作を実行する機器である。

この水処理管理装置１は、原水を監視し評価するために、内蔵する評価用純水製造部２により実際に純水を生成しつつ、評価用純水製造部２の入口と出口とを少なくとも含む評価用純水製造部２における複数の箇所、すなわち複数の測定点においてＴＯＣ濃度を測定する。複数の測定点でのＴＯＣ濃度の測定結果を対比したりその相関を求めることで、あるいはＴＯＣ濃度の変化の傾向を調べることで、原水の水質、特に難分解性ＴＯＣ成分の濃度や挙動を評価することができ、この評価結果に基づいて水処理システムへの原水の供給を制御することができる。一例として、評価用純水製造部２の入口におけるＴＯＣ濃度すなわち原水のＴＯＣ濃度が高く、かつ、入口での濃度と比べて出口でのＴＯＣ濃度がそれほど低下しない場合には、原水に難分解性ＴＯＣ成分が多く含まれている、と評価することができる。

計測器２５は、評価用純水製造部２の入口と出口とを少なくとも含む評価用純水製造部２における複数の測定点におけるＴＯＣ濃度を測定するためのものである。図１に示すものでは具体的には、計測器２５は、逆浸透膜装置２２に供給されるべき原水と、逆浸透膜装置２２の透過側の出口水（ＲＯ透過水）と、カートリッジポリッシャー２４の出口水すなわち純水のＴＯＣ濃度を測定する。図１に示す水処理管理装置１では計測器２５は１台しか設けられていないから、これらの３つの測定点での水を切り替えて計測器２５に供給できるように、配管や弁が設けられている。

水処理管理装置１によって原水の水質を監視し評価するためには、その評価用純水製造部２の部分が安定して動作することが必要である。そのため、温度調整機構を構成する熱交換器２１により評価用純水製造部２に供給される原水の温度が一定となるようにするとともに、逆浸透膜装置２２、紫外線酸化装置２３、カートリッジポリッシャー２４のそれぞれ単位操作を実行する各機器における通水流量が機器ごとに定められた一定値となるようにする必要がある。温度を一定にするために、逆浸透膜装置２２の入口に不図示の温度計を設け、温度計での測定に応じて熱交換器２１への熱媒体の供給量を変化させるようにしてもよい。評価用純水製造部２の各機器への通水流量は、例えば、逆浸透膜装置２２への通水流量を５５０ｍＬ／分とし、逆浸透膜装置２２から排出される濃縮水の流量を３００ｍＬ／分とし、透過水の流量を２５０ｍＬ／分とする。流量が２５０ｍＬ／分である透過水のうちの１００ｍＬ／分が、後述するようにＴＯＣ濃度測定に用いられる。透過水２５０ｍＬ／分のうち残りの１５０ｍＬ／分は、相互に直列に接続された紫外線酸化装置２３及びカートリッジポリッシャー２４へ通水される。本実施形態では、各機器におけるこのような通水流量が維持されるように、流量調整機構である流量調整弁と開閉弁である弁３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂとを設けている。例えば、原水を計測器２５に供給する配管に弁３１ａが設けられ、弁３１ａの入口側には排水用の弁３１ｂが設けられている。同様に、逆浸透膜装置２２の透過水出口に対応して弁３２ａ，３２ｂが設けられ、カートリッジポリッシャー２４の出口に対応して弁３３ａ，３３ｂが設けられている。より精密な流量制御を実施するために、不図示の流量計を設けてその測定結果に応じて流量調整弁及び弁３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂの開度を制御することが好ましい。

この水処理管理装置１では、原水、逆浸透膜装置２２の透過水、及びカートリッジポリッシャー２４の出口水を切り替えてＴＯＣ濃度測定を行うが、安定した計測と評価のためには、この切り替えに際して逆浸透膜装置２２での透過水量及び濃縮水量、紫外線酸化装置２３及びカートリッジポリッシャーの通水量が一定に保たれることが重要である。ここでは、計測器２５に供給される水の流量を１００ｍＬ／分とし、原水と、逆浸透膜装置２２からの透過水と、カートリッジポリッシャー２４からの純水とを継続的に切り替えながら計測器２５に供給する。すなわち、原水のＴＯＣ濃度を測定する場合には、原水の配管に接続した弁３１ａを開けて流量１００ｍＬ／分で原水を計測器２５に供給する。原水のＴＯＣ濃度を測定しない期間においては弁３１ａは閉じられる。逆浸透膜装置２２からの透過水のＴＯＣ濃度を測定するときは、弁３２ａを開き、弁３２ｂを閉じて、逆浸透膜装置２２から上述の流量の透過水を計測器２５に供給する。なお、計測器２５が透過水のＴＯＣ濃度を測定していない期間においては、弁３２ａを閉じて弁３２ｂを開け、計測器２５に送られなかった余剰の透過水を外部に排出する。カートリッジポリッシャー２４からの純水のＴＯＣ濃度を測定するときは、弁３３ａを開き、上述の流量に設定した純水を計測器２５に供給する。純水のＴＯＣ濃度を測定していない期間においては弁３３ａを閉じる。こうした各弁の開閉に伴って逆浸透膜装置２２での透過水と濃縮水との流量バランスや紫外線酸化装置２３への通水流量が変化しないように、配管上に設けられた弁などによって流量調整を行なう。本実施形態の水処理管理装置１では、流量調整弁や弁３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂなどの制御を自動的に行ない、この制御に同期して計測器２５での測定結果を取得することによって測定点ごとにＴＯＣ濃度を記録する不図示の制御部を設けることが好ましい。

以上説明した図１に示す水処理管理装置１は、単一の計測器２５を用いて、原水、逆浸透膜装置２２からの透過水、及びカートリッジポリッシャー２４からの純水のＴＯＣ濃度を測定している。水処理管理装置１に設けられる計測器の数は１台に限定されるものではない。図２に示す水処理管理装置１では、原水のＴＯＣ濃度を測定する計測器２６を別個に設け、原水の配管に対して弁３１ａを介して計測器２６が接続されるようにしている。図２に示す水処理管理装置１では、計測器２５は、逆浸透膜装置２２の透過水とカートリッジポリッシャー２４からの純水のＴＯＣ濃度を測定する。このように測定点の数よりも少ない台数の計測器を用いる場合には、測定点と計測器とを接続するライン上に複数の弁を設ける必要がある。もちろん、ＴＯＣの測定点ごとに計測器を設けてもよい。

上述の例では評価用純水製造部２は、ＴＯＣ成分を除去する単位操作を実行する機器として、逆浸透膜装置と紫外線酸化装置とを含んでいる。しかしながら評価用純水製造部２は、ＴＯＣ成分を除去する機器として逆浸透膜装置と紫外線酸化装置のいずれか一方のみを含んでいてもよいし、あるいは、ＴＯＣ成分を除去する他の機器を含んでいてもよい。また、水処理管理装置の評価用純水製造部２におけるＴＯＣ濃度の測定点も、評価用純水製造部２の入口と出口が少なくとも含まれているのであれば、上述したものに限定されない。評価用純水製造部２の入口と出口だけにおいてＴＯＣ濃度を測定してもよいし、あるいは、入口と出口に加えて他の２以上の点でＴＯＣ濃度を測定するようにしてもよい。

上述の各実施形態において水処理管理装置１は、水処理システムに供給される原水の水質を評価し、その評価結果に基づいてその水処理システムを管理するために、例えば、水処理システムへの原水供給量の制御のために用いられる。したがって、水処理管理装置１内の評価用純水製造部２に供給される原水の量は、水処理システムに供給される原水の量に比べて十分に少ないことが望ましい。一例として、水処理システムに供給される原水の流量の１００分の１以下の流量で評価用純水製造部２に原水が供給される。水処理管理装置１は原水の水質の変化に迅速に追従できる必要があるから、水処理管理装置１の評価用純水製造部２の滞留時間は１時間以下であることが好ましい。これらの観点からすると、評価用純水製造部２は、その純水発生量が例えば１Ｌ／分以下であるような小型なシステムとして構成される。

次に、本発明に基づく水処理管理装置を備える水処理システムについて説明する。図３は、水処理管理装置１を備えた水処理システムを示しており、ここでは水処理システムは超純水製造システムであるものとする。

図示される超純水製造システムでは、実際に原水から超純水を生成する本体部３は、原水タンク１１から原水が供給されて一次純水を生成する一次純水システム５０と、一次純水システム５０で生成した一次純水が供給されて超純水を生成する二次純水システム６０とからなっている。原水タンク１１には複数の供給源からの水が独立して供給され、これらの水が原水タンク１１において混合されるようになっている。図３に示したものでは、工業用水が制御弁４３を介して原水タンク１１に供給され、回収水が制御弁４４を介して原水タンク１１に供給されるようになっている。工業用水における難分解性ＴＯＣ成分の量は十分に低いものの、回収水における難分解性ＴＯＣ成分濃度は時間変化することが予想され、時には超純水製造システムが受け入れる限度を大きく超える量の難分解性ＴＯＣ成分が回収水に含まれることも想定される。水資源の有効活用の観点から、工業用水の使用量を減らしてできるだけ回収水を使用するという要求がある。

超純水製造システムの一次純水システム５０は、活性炭装置（ＡＣ）５１、逆浸透膜装置（ＲＯ）５２、脱気装置（ＤＧ）５３、再生型イオン交換装置（ＩＥＲ）５４とをこの順で直列に接続したものであり、原水は活性炭装置５１に供給され、一次純水は再生型イオン交換装置５４から流出する。二次純水システム６０は、一次純水を貯える一次純水タンク６１を備え、一次純水タンク６１に対し、紫外線酸化装置（ＵＶ）６２、カートリッジポリッシャー（ＣＰ）６３及び限外濾過膜装置（ＵＦ）６４がこの順に接続したものである。限外濾過膜装置６４からユースポイントに超純水が供給される。二次純水システム６０では、図において配管６５によって示すように、限外濾過膜装置６４から流出する超純水を一次純水タンク６１に戻すことによって循環精製を行なうようにしてもよい。

原水タンク１１に流入する回収水のライン４５は、図１を用いて説明した水処理管理装置１が接続している。水処理管理装置は、計測器２５での計測結果を解析して回収水の水質を評価する解析部４１と、解析部４１での評価結果に応じて制御弁４３，４４を制御する供給水制御部４２を備えている。供給水制御部４２は、例えば、回収水における難分解性ＴＯＣ成分の濃度が上昇したと解析部４１において評価されたときに、原水タンク１１への回収水の供給量を減らして工業用水の供給量を増やす、もしくは回収水のみ供給を停止するように、制御弁４３，４４を制御する。その後、難分解性ＴＯＣ成分の濃度が低下したら、弁４３，４４の開閉を元に戻すように制御する。

水処理管理装置１内にも逆浸透膜装置２２、紫外線酸化装置２３及びカートリッジポリッシャー２４からなる評価用純水製造部２が形成されているが、図３に示す機器配置からも明らかなように、この評価用純水製造部２から得られる純水の水質よりも二次純水システム６０から得られる超純水の水質の方が高品質となっている。図３に示す超純水製造システムでは、一次純水システム５０及び二次純水システム６０からなる超純水製造システムの本体部３とは非等価な構成であって小型の純水製造システムである評価用純水製造部２が水処理管理装置内に設けられており、この評価用純水製造部２によって原水の水質を監視するので、原水の水質の変化を迅速に知ることができ、水質の悪化した原水が超純水製造システムに供給されることを防止することができる。

次に、解析部４１における水質の評価について説明する。解析部４１において水質の評価を行なうためには、あらかじめ、解析部４１に判断基準を設定する必要がある。まず、判断基準の設定について説明する。

水処理管理システムでは、計測器２５により、原水、逆浸透膜装置２２の透過水、及びカートリッジポリッシャー２４からの純水のＴＯＣ濃度が測定される。そこで、原水のＴＯＣ濃度をＴＯＣ１とし、逆浸透膜装置２２の透過水のＴＯＣ濃度をＴＯＣ２とし、カートリッジポリッシャー２４からの純水のＴＯＣ濃度をＴＯＣ３とする。そして、１−（ＴＯＣ２／ＴＯＣ１）を「ＲＯ除去率」と定義し、１−（ＴＯＣ３／ＴＯＣ２）を「ＵＶ＋ＣＰ除去率」と定義する。また、１−（ＴＯＣ３／ＴＯＣ１）を「総合除去率」とする。

ＴＯＣ成分を含む複数種類の模擬水を用意し、そのうち少なくとも１種類の模擬水は難分解性ＴＯＣ成分を含むものとする。難分解性ＴＯＣ成分とは超純水製造システムでは除去しにくい有機物のことであるが、図３に示すシステムでは、逆浸透膜処理及び紫外線酸化処理の少なくとも一方によっては除去されにくい有機物が難分解性ＴＯＣ成分ということになる。特に本発明は、逆浸透膜処理と紫外線酸化処理の両方によっても除去されにくい有機種に対して適用される。そのような難分解性ＴＯＣ成分としては、尿素などが挙げられる。

用意した模擬水のそれぞれを原水として水処理管理装置に供給し、それぞれの模擬水ごとにＴＯＣ濃度ＴＯＣ１〜ＴＯＣ３を求め、各除去率を計算する。そして、難分解性ＴＯＣ成分を含む模擬水と難分解性ＴＯＣ成分を含まない模擬水との間での除去率の違いから、難分解性ＴＯＣ成分が原水に含まれると判定するための基準を決定する。例えば、ＲＯ除去率が５０％以下であり、ＵＶ＋ＣＰ除去率が２０％以下であれば、原水に一定量以上の難分解性ＴＯＣ成分が流入したと判断することとする。難分解性ＴＯＣ成分が含まれていても濃度が低く除去率で判断することが困難な場合などには、ＴＯＣ測定値の時間変化に基づいて判断してもよい。

このように判断基準を定めたら、解析部４１にこの判断基準を設定する。その後、実際に超純水製造システムに供給する原水を原水タンク１１に導入し、原水タンク１１に流入する手前で原水を水処理管理装置によって監視することにより、超純水製造システムの管理を開始する。解析部４１は、計測器２５からの計測結果に基づいて継続的に各除去率を算出し、算出した各除去率に判断基準を当てはめて判断を行う。そして、難分解性ＴＯＣ成分が一定量以上流入したと判断した場合には、解析部４１は、供給水制御部４２に信号を出力する。供給水制御部４２は、この信号を受信したときに、例えば回収水の制御弁４４を閉じる制御を行なう。これにより、原水タンク１１への難分解性ＴＯＣ成分のさらなる流入が防止され、超純水製造システムは所定の品質を有する超純水を継続して生成できる。

ここでは、解析部４１が、複数の測定点において測定されたＴＯＣ濃度値に基づいて測定点の間でのＴＯＣ除去率を算出し、ＴＯＣ除去率に基づいて原水を評価する場合を説明した。しかしながら、解析部４１における評価方法は、これに限定されるものではない。例えば、複数の測定点において測定されたＴＯＣ濃度値に基づいてＴＯＣ濃度値及びＴＯＣ除去率の少なくとも一方の時間変化（あるいは変化のトレンド）に基づいて原水を評価するようにしてもよい。

図３に示した水処理システムでは、逆浸透膜装置２２、紫外線酸化装置２３及びカートリッジポリッシャー２４を備える評価用純水製造部２を水処理管理装置１に設けることで、超純水製造システムでの原水タンク１１から限外濾過膜装置６４までの系での難分解性ＴＯＣ成分の挙動をシミュレートし、原水の評価を行なっている。超純水製造システムは、一次純水システム５０と二次純水システム６０とから構成されているが、二次純水システム６０自体を水処理システムと考え、二次純水システム６０に供給されるべき水、例えば一次純水システム５０からの一次純水を評価する場合にも本発明に基づく水処理管理装置を使用することができる。一次純水タンク６１に供給される水の評価を行なおうとする場合には、評価対象の水が水処理管理装置が供給されるようにするとともに、二次純水システム６０の構成に対応させて、水処理管理装置の評価用純水製造部には紫外線酸化装置及びカートリッジポリッシャーを設ければよい。すなわち、本発明に基づく水処理管理装置では、管理対象の水処理システムの機器構成に対応して、水処理管理装置内の評価用純水製造部の構成を決めればよい。評価の結果、例えば一次純水システム５０からの一次純水に難分解性ＴＯＣ成分が一定以上含まれると判断されるときは、一次純水タンク６１への該当ラインからの一次純水の供給量を減らすか、供給を停止し、別のバックアップラインからの供給量を増やすなどの制御を行なうことができる。

次に、実施例及び参考例に基づいて本発明をさらに詳しく説明する。

［参考例１］
図１に示す水処理管理装置を組み立て、純水にイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を添加してＴＯＣ濃度を１００ｐｐｂに調整した模擬水を用意して原水として水処理管理装置１に供給した。逆浸透膜装置２２の透過水の流量が１００ｍＬ／分、１５０ｍＬ／分、２００ｍＬ／分及び２５０ｍＬ／分となるように水処理管理装置の運転条件を変更し、各流量の場合ごとに上述したＲＯ除去率を求めた。これとは別に、カートリッジポリッシャー２４から流出する純水（すなわち処理水）の流量が１００ｍＬ／分、１５０ｍＬ／分、２００ｍＬ／分及び２５０ｍＬ／分となるように水処理管理装置の運転条件を変更し、各流量の場合ごとに上述したＵＶ＋ＣＰ除去率と総合除去率とを求めた。これらの結果を図４に示す。

図４から明らかなように、処理水流量が変化すると各除去率も変化した。したがって、本発明に基づく水処理管理装置では、それに含まれる評価用純水製造部内の各機器における通水流量を機器ごとに一定に保つことが好ましいことが分かった。

［参考例２］
図１に示す水処理管理装置を組み立て、地下水をろ過した水（ＴＯＣ濃度：２７０ｐｐｂ）を模擬水として用意し、原水として水処理管理装置に供給した。通水初期に弁の開度調整を行い、その後は弁の開度調整を行なわずに流量成り行きとし、熱交換器２１に流す熱媒体の温度を変えることによって、水処理管理装置内の評価用純水製造部に供給される模擬水の温度を変更し、模擬水の温度ごとに、カートリッジポリッシャー２４から流れ出る純水（すなわち処理水）の流量と総合除去率とを求めた。結果を図５に示す。

図５に示すように、水温が低いときには処理水流量が低下する。その一方で、水温が低いときの方が総合除去率はやや向上した。このように原水である模擬水自体のＴＯＣ濃度が一定であっても、原水の温度が変わることによって測定値も変化する。したがって、水処理管理装置においてその評価用純水製造部に供給される原水の温度を一定に保つことが好ましいことが分かった。

［実施例１］
図１に示す水処理管理装置を組み立て、難分解性ＴＯＣ成分とそれ以外のＴＯＣ成分とを判別した。難分解性ＴＯＣ成分ではないＴＯＣ成分としてそれぞれイソプロピルアルコール、メチルアルコール及びアセトンを含む模擬水１〜３と難分解性ＴＯＣ成分として尿素を含む模擬水４とを用意し、温度一定の条件でこれらの模擬水１〜４を原水として水処理管理装置に供給した。逆浸透膜装置２２への通水流量を５５０ｍＬ／分とし、逆浸透膜装置２２から排出される濃縮水流量を３００ｍＬ／分とし、透過水流量を２５０ｍＬ／分として、原水のＴＯＣ濃度ＴＯＣ１、逆浸透膜装置２２からの透過水のＴＯＣ濃度ＴＯＣ２、及びカートリッジポリッシャー２４からの純水のＴＯＣ濃度ＴＯＣ３を測定し、ＲＯ除去率（＝１−（ＴＯＣ２／ＴＯＣ１））、ＵＶ＋ＣＰ除去率（＝１−（ＴＯＣ３／ＴＯＣ２））、及び総合除去率（＝１−（ＴＯＣ３／ＴＯＣ１））を求めた。ＴＯＣ濃度ＴＯＣ３を求めるときは、相互に直列に接続された紫外線酸化装置１６及びカートリッジポリッシャー１７への通水流量を２５０ｍＬ／分とした。結果を表１に示す。

表１に示されるように、ＴＯＣ成分が何であるかに応じて各除去率が異なってくる。ここで、「ＲＯ除去率が５０％以下、かつＵＶ＋ＣＰ除去率が２０％以下であれば、難分解性ＴＯＣ成分が原水に含まれる」という判断基準をあらかじめ定めておけば、難分解性ＴＯＣ成分である尿素を含む模擬水４が原水として水処理管理装置に供給されたときに、原水に難分解性ＴＯＣ成分が一定以上含まれる、と判断できたことになる。「難分解性ＴＯＣ成分が原水に含まれる」ことの判断基準は、種々の模擬水を水処理管理装置に供給してそのときのＴＯＣ濃度値や各除去率の値から事前に決定することができる。

ここでは模擬水１〜４の各々は、単一の有機種のみをＴＯＣ成分として含んでいる。しかしながら、模擬水ではない一般的な原水には複数の有機種がＴＯＣ成分として含まれていると考えられる。また、原水における難分解性ＴＯＣ成分の濃度は一定ではなく、時間の経過とともに変動すると考えられる。そこで、それまでは安定していた各ＴＯＣ濃度、特に逆浸透膜装置２２からの透過水のＴＯＣ濃度ＴＯＣ２及びカートリッジポリッシャー２４からの純水のＴＯＣ濃度ＴＯＣ３の両方が増加したとき、あるいは、ＲＯ除去率及びＵＶ＋ＣＰ除去率の両方が低下したときを異常時として、この異常時を検出したときに、難分解性ＴＯＣ成分とそうでないＴＯＣ成分とが混在する場合において難分解性ＴＯＣ成分の濃度が上昇した、と判断することができる。難分解性ＴＯＣ成分の濃度が上昇したと判断した場合には、例えば図３に示すような超純水製造システムにおいて、原水タンク１１への回収水の流入を減らすように制御することができる。

ＴＯＣ濃度ＴＯＣ２，ＴＯＣ３がどこまで大きくなったら難分解性ＴＯＣ成分が含まれるようになったと言えるかという具体的な判断基準は、予め模擬水を使用した試験によって定めておくことができる。この基準は、原水の水質のほかに水処理システムの構成や超純水のＴＯＣスペックによっても最適な値が異なる。ここでは、ＴＯＣ濃度値の代わりに、１からＴＯＣ除去率を差し引くことによって算出されるＴＯＣ残存率を用いてもよい。例えば、ＴＯＣ濃度値がある期間の間一定していてその後、上昇した場合に、ＴＯＣ濃度値の上昇率が２０％以上となったら、あるいはＴＯＣ残存率が７０％以上となったら、難分解性ＴＯＣ成分が含まれるようになった、と判断することができる。

１ 水処理管理装置
２ 評価用純水製造部
３ 水処理管理システムの本体部
１１ 原水タンク
２１ 熱交換器（ＨＥ）
２２，５２ 逆浸透膜装置（ＲＯ）
２３，６２ 紫外線酸化装置（ＵＶ）
２４，６３ カートリッジポリッシャー（ＣＰ）
２５，２６ 計測器
４１ 解析部
４２ 供給水制御部
５０ 一次純水システム
５１ 活性炭装置（ＡＣ）
５３ 脱気装置（ＤＧ）
５４ イオン交換装置（ＩＥＲ）
６０ 二次純水システム
６１ 一次純水タンク
６４ 限外濾過膜装置（ＵＦ）

Claims (12)

1. 水処理システムの運転管理に用いられる水処理管理装置であって、
   ＴＯＣ成分を除去する単位操作を実行するＴＯＣ除去機器を備え、前記水処理システムに供給されるべき水が対象水として供給される評価用純水製造部と、
   前記評価用純水製造部の入口及び出口を含む、前記評価用純水製造部における複数の測定点におけるＴＯＣ濃度を測定する測定手段と、
   を有する、水処理管理装置。
2. 前記複数の測定点において測定されたＴＯＣ濃度値を解析して前記対象水を評価する解析手段をさらに有する、請求項１に記載の水処理管理装置。
3. 前記解析手段は、前記複数の測定点において測定されたＴＯＣ濃度値に基づいて前記測定点の間でのＴＯＣ除去率を算出し、前記ＴＯＣ除去率に基づいて前記対象水を評価する、請求項２に記載の水処理管理装置。
4. 前記解析手段は、前記複数の測定点において測定されたＴＯＣ濃度値に基づいて前記測定点の間でのＴＯＣ除去率を算出し、前記ＴＯＣ濃度値及び前記ＴＯＣ除去率の少なくとも一方の時間変化に基づいて前記対象水を評価する、請求項２に記載の水処理管理装置。
5. 前記解析手段での評価結果に基づいて前記水処理システムへの前記対象水の供給を制御する供給制御手段をさらに有する、請求項２乃至４のいずれか１項に記載の水処理管理装置。
6. 前記評価用純水製造部は、前記ＴＯＣ除去機器として、逆浸透膜装置と紫外線酸化装置の少なくとも一方を備える、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の水処理管理装置。
7. 前記評価用純水製造部は、複数の前記ＴＯＣ除去機器を備え、前記複数のＴＯＣ除去機器は直列に設置され、前記複数のＴＯＣ除去機器は逆浸透膜装置と紫外線酸化装置の少なくとも一方を含む、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の水処理管理装置。
8. 前記水処理システムは超純水製造システムまたは純水製造システムである、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の水処理管理装置。
9. 水処理システムに供給されるべき水を対象水として前記対象水の水質を監視する水質監視方法であって、
   前記水処理システムとは別個に設けられ、ＴＯＣ成分を除去する単位操作を実行するＴＯＣ除去機器を備える評価用純水製造部に前記対象水を供給し、
   前記評価用純水製造部の入口及び出口を含む、前記評価用純水製造部における複数の測定点におけるＴＯＣ濃度を測定し、
   前記複数の測定点において測定されたＴＯＣ濃度値を解析して前記対象水を評価する、水質監視方法。
10. 前記複数の測定点において測定されたＴＯＣ濃度値に基づいて前記測定点の間でのＴＯＣ除去率を算出し、前記ＴＯＣ除去率に基づいて前記対象水を評価する、請求項９に記載の水質監視方法。
11. 前記複数の測定点において測定されたＴＯＣ濃度値に基づいて前記測定点の間でのＴＯＣ除去率を算出し、前記ＴＯＣ濃度値及び前記ＴＯＣ除去率の少なくとも一方の時間変化に基づいて前記対象水を評価する、請求項９に記載の水質監視方法。
12. 前記対象水を評価した結果に基づいて前記水処理システムへの前記対象水の供給を制御する、請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の水質監視方法。
    

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