JP2020131087A - 逆浸透システムの制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】簡易な設備構成によって水回収率を高くし、しかも第1RO装置等におけるスケール障害を抑制することができる逆浸透システムの制御方法を提供する。【解決手段】RO装置9の濃縮水の一部を返送して原水に添加する循環ライン10と、該循環ライン10から分岐した、濃縮水排出用排出ライン21とを有する逆浸透システムにおける該排出ラインからの濃縮水排出量を制御する、逆浸透システムの制御方法において、原水又はRO給水の導電率又は比抵抗の測定値、及びRO装置の濃縮水量と透過水量に基づいて濃縮水の導電率又は比抵抗を算出し、算出された濃縮水の導電率又は比抵抗が、所定範囲となるように前記濃縮水排出量を弁22によって制御する。【選択図】図1
Description
本発明は、逆浸透システムの制御方法に係り、特にRO装置(逆浸透膜装置)の濃縮水の一部を返送して水回収率を向上させるようにした逆浸透システムにおける濃縮水の排出量を制御する方法に関する。
市水、井水、回収水、その他の水から純水を製造する方法として、これらの水を前処理(除濁、除塩素)した後、酸を添加して脱炭酸塔、真空脱気装置又は膜脱気装置で脱炭酸処理し、脱炭酸処理水を、2段に直列配置されたRO装置とその後段の電気脱イオン装置に順次通水して処理する方法がある。
このような多段RO処理システムにおける水回収率を高めるために、第2段RO装置の濃縮水を原水側に返送することが行われている(特許文献1,2)。特許文献1には、さらに第1段RO装置の濃縮水を、RO処理した後、原水側に返送することも記載されている。
第1段目のRO装置(以下、第1RO装置ということがある。)の濃縮水をRO処理して原水側に返送する場合、この返送ラインにRO装置を設置することが必要となる。この返送ライン上のRO装置を省略した場合には、濃縮水中のシリカ、カルシウム等のスケール成分が原水に加えられるところから、第1RO装置でスケールが生成し易くなる。
本発明は、簡易な設備構成によって水回収率を高くし、しかも第1RO装置等におけるスケール障害を抑制することができる逆浸透システムの制御方法を提供することを目的とする。
本発明の逆浸透システムの制御方法は、原水と返送濃縮水とが混合されたRO給水を透過水と濃縮水とに分離するRO装置と、該濃縮水の一部を返送して前記原水に添加する循環ラインと、該循環ラインから分岐した、濃縮水排出用排出ラインとを有する逆浸透システムにおける該排出ラインからの濃縮水排出量を制御する、逆浸透システムの制御方法において、原水又はRO給水の導電率又は比抵抗の測定値、及びRO装置の濃縮水量と透過水量に基づいて濃縮水の導電率又は比抵抗を算出し、算出された濃縮水の導電率又は比抵抗が所定範囲となるように、回収率、濃縮水量と透過水量との比率、又はRO装置から排出する流量を制御することを特徴とする。
本発明の一態様では、前記所定範囲は、前記RO装置にスケール障害を生じさせない導電率の上限値以下、又は比抵抗の下限値以上に設定された値である。
本発明の一態様では、前記所定範囲は、前記原水の導電率又は比抵抗と該原水中のスケール成分濃度との相関関係と、水温測定値とに基づいて設定される。
本発明の一態様では、前記逆浸透システムは、直列に接続された複数のRO装置を備えており、前記循環ラインは、最前段のRO装置の濃縮水の一部を前記原水に添加するように設けられており、第2段目又はそれ以降のRO装置の濃縮水は、そのまま原水に添加される。
本発明の一態様では、最終段の前記RO装置からの透過水を電気脱イオン装置又は脱気装置と電気脱イオン装置で処理し、該電気脱イオン装置からの濃縮水を前記原水に添加する。
本発明によると、第1RO装置の濃縮水の導電率又は比抵抗に基づいて第1RO装置濃縮水の返送量を制御することにより、第1RO装置等におけるスケール障害を抑制しつつ、水回収率を高めることができる。
原水中の導電率又は比抵抗とスケール成分濃度との相関関係は、該原水と濃縮水とが混合されたRO給水をRO処理したRO装置濃縮水にもあてはまる。
濃縮水の導電率又は比抵抗は、原水又はRO給水の導電率又は比抵抗の測定値と、RO装置の濃縮水量と透過水量に基づいて算出することができる。
算出された濃縮水の導電率又は比抵抗が、RO装置にスケール障害を生じさせない範囲でなるべく導電率上限値又は比抵抗下限値に近い範囲となるように、RO装置の回収率、RO濃縮水量と透過水量との比率、又はRO装置から排水する流量を制御することにより、RO装置でのスケール成分障害を防止しつつ水回収率を十分に高くすることができる。
本発明では、濃縮水循環ラインにRO装置等の脱塩手段が不要であり、装置コストが安価である。また、濃縮水循環ラインにスケール成分センサを設置しないので、スケール成分センサ(一般に高価である。)を省略でき、この点でもコストが安価であると共に、メンテナンスが容易である。原水又はRO給水の導電率又は比抵抗の測定センサは安価であり、また、RO装置の濃縮水に比べ、スケール成分濃度の低い水と接するためスケールが付着しにくく、メンテナンスが容易である。
以下、図1を参照して実施の形態について説明する。原水は、原水タンク1に導入され、配管2、給水ポンプ3、配管4、保安フィルタ5、配管6、加圧ポンプ7、配管8を介して第1RO装置9に供給され、RO処理される。第1RO装置9の濃縮水は、循環配管(循環ライン)10を介して保安フィルタ5の前段側の配管4に返送される。ただし、図1の配管10bの配管4へ接続は、発明の一様態であり、配管10bから原水槽1に返送してもよい。
第1RO装置9の透過水は、配管11を介して第2RO装置12に供給され、その濃縮水は、手動弁13aを有する配管13から返送配管14を介して原水タンク1に返送される。
第2RO装置12の透過水は、配管15を介して脱気装置16に供給され、脱気処理された後、配管17を介して電気脱イオン装置18に供給される。該装置18で脱イオン処理されることにより生成した純水は、配管19を介して取り出され、濃縮水は配管20及び前記返送配管14を介して原水タンク1に返送される。
前記循環配管10からは、濃縮水の一部を排出するための排出配管(排出ライン)21が分岐している。この排出配管21に排出弁22が設けられており、該排出弁22の開度が制御器23で制御される。循環配管10のうち、排出配管21の分岐部よりも上流側に符号10aを付し、分岐部よりも下流側に符号10bを付してある。
加圧ポンプ7と第1RO装置9との間の配管8に第1RO給水の導電率を測定する導電率計31が設置されている。また、第1RO装置9からの透過水配管11に流量計41が設置されている。循環配管10aに流量計42が設置され、循環配管10bに流量計43が設置されている。第1RO装置9の透過水配管11に水温測定用の温度センサ44が設置されている。
導電率計31と該流量計41,42,43及び温度センサ44の検出信号が制御器23に入力され、これに基づいて制御器23が排水弁22の開度を制御する。
なお、導電率計31や温度センサ44を濃縮水用配管10,21に設置した場合、スケール付着による誤差が生じ易いので、スケール成分濃度の低い箇所(例えば、図1に示す箇所)に設置することが好ましい。水温については、RO装置内でほぼ一定とみなせるので、装置内のいずれかを測定すればよい。ただし、RO透過水の水温が望ましい。
この実施の形態では、配管19に三方弁24が設置されており、純水の少なくとも一部を配管25によって原水槽1へ返送可能としている。これは、純水需要量の変動に応じ、純水の少なくとも一部を返送するためである。ただし、三方弁24及び配管25は省略されてもよい。
次に、該制御器23による排水弁22の制御方法について説明する。
予め原水の導電率とスケール成分(例えばシリカ、カルシウムの一方又は双方)濃度とを測定しておき、この測定結果に基づいて求めた両者の相関関係(例えば検量線)を制御器23のメモリに入力しておく。定期的に原水の導電率とスケール成分濃度とを測定し、メモリの相関関係データを更新してもよい。
原水が河川水や井水その他の工業用水である場合、原水の水質は安定しており、原水の導電率とスケール成分濃度との比は経時的にほぼ一定である。
第1RO装置9から配管10に流出する濃縮水中のスケール成分濃度は、該第1RO装置9の濃縮室内のスケール成分濃度に対応しているから、該濃縮水のスケール成分濃度が高くなるほど、該RO装置9でスケール障害が生じ易くなる。
そこで、第1RO装置9にスケール障害が生じることがない第1RO装置9濃縮水中のスケール成分濃度の上限値に対応する導電率を制御器23のメモリに入力しておく。なお、この上限値対応導電率は、水温に影響されるので、各水温における上限値対応導電率をそれぞれメモリに入力しておく。
第1RO装置9の濃縮水の導電率は、第1RO装置9の給水の導電率(導電率計31の検出値C31)と、透過水流量(流量計41の検出値F41)と、濃縮水流量(流量計42の検出値F42)とを用いて、次式により算出される。
濃縮水導電率=給水導電率÷[濃縮水流量/(透過水流量+濃縮水流量)]
=C31÷[F42/(F41+F42)]
このようにして算出された濃縮水導電率が、RO装置の通水水温における前記上限値対応導電率以下で、かつなるべく上限値対応導電率に近い値となるように排出弁22の開度を制御する。これにより、第1RO装置9でのスケール障害を防止しつつ水回収率を高くすることができる。
=C31÷[F42/(F41+F42)]
このようにして算出された濃縮水導電率が、RO装置の通水水温における前記上限値対応導電率以下で、かつなるべく上限値対応導電率に近い値となるように排出弁22の開度を制御する。これにより、第1RO装置9でのスケール障害を防止しつつ水回収率を高くすることができる。
この制御方法によると、第1RO装置9の濃縮水を脱塩処理するRO装置が不要であり、設備コストが安価である。また、濃縮水中のシリカ、カルシウムなどの濃度測定用センサ(これらは一般に高価である。)が不要であり、計装機器コストも安価である。
上記実施の形態では、導電率計31を第1RO給水配管8に設置しているが、それよりも原水側のいずれかの配管に設置されてもよく、例えば原水の導電率を測定するように配管2又は4に設置されてもよい。導電率計を濃縮水配管に設けることも可能であるが、前述の通り、スケールが付着し易くなるので、原水又はRO給水の導電率を測定するように設置することが好ましい。
上記説明は、導電率に基づいているが、導電率の逆数である比抵抗を用いてもよい。この場合、排水弁22は、算出された濃縮水比抵抗がRO装置9にスケール障害を生じさせない比抵抗の下限値以上でかつなるべく下限値に近い値となるように設置される。
上記説明では、濃縮水排出量を制御しているが、本発明では、RO装置の回収率、RO濃縮水量と透過水量との比率、又はRO装置から排水する流量を制御すればよく、濃縮水排出量制御に限定されない。
本発明では、RO給水又は濃縮水のpHや炭酸イオン濃度を測定するようにpH計や炭酸イオン濃度計を設置してもよい。これらは、シリカ計やカルシウム濃度計に比べて安価である。
上記実施の形態においては、第2RO装置12の濃縮水や電気脱イオン装置18の濃縮水は、第1RO装置9の濃縮水に比べてスケール成分濃度が低いので、そのまま全量が原水タンク1に返送され、水回収率を高めている。
上記実施の形態ではRO装置9,12を2段に設置しているが、3段以上設けられてもよく、またRO装置9のみを設置した単段ROシステムにも本発明を適用できる。
本発明では、制御器23は純水製造設備に設置されてもよく、離隔設置し、通信回線を介してデータ及び制御信号を送受信するようにしてもよい。
上記実施の形態は本発明の一例であり、本発明は上記以外の形態とされてもよい。例えば、配管19からの純水を受け入れる純水タンクを設け、純水タンク内の水位に応じて原水タンク1への純水返送を制御するようにしてもよい。上記実施の形態では脱気装置16及び電気脱イオン装置18を設置しているが、これらは省略されてもよい。
また、純水を後段に送水しない工程では、三方弁24から原水槽1へ循環させる。この時、排出弁22は全閉にして、排水せず、全量を配管4に返送する。なお排出弁22の消耗を軽減するため、その二次側に別の自動弁22’を設置し、排出弁22の開度は維持したまま、自動弁22’を全閉にして、排水せずに全量を配管4に返送しても良い。
配管4で返送純水と返送濃縮水が混合されるため、水質が原水とほぼ同じになる。この操作により排出弁22の制御を通水時のみに限定できるため、弁の制御を含めた制御が容易になる。
1 原水タンク
9,12 RO装置
22 排水弁
23 制御器
9,12 RO装置
22 排水弁
23 制御器
Claims (5)
- 原水と返送濃縮水とが混合されたRO給水を透過水と濃縮水とに分離するRO装置と、
該濃縮水の一部を返送して前記原水に添加する循環ラインと、
該循環ラインから分岐した、濃縮水排出用排出ラインと
を有する逆浸透システムにおける該排出ラインからの濃縮水排出量を制御する、逆浸透システムの制御方法において、
原水又はRO給水の導電率又は比抵抗の測定値、及び
RO装置の濃縮水量と透過水量
に基づいて濃縮水の導電率又は比抵抗を算出し、
算出された濃縮水の導電率又は比抵抗が所定範囲となるように、回収率、濃縮水量と透過水量との比率、又はRO装置から排出する流量を制御することを特徴とする逆浸透システムの制御方法。 - 前記所定範囲は、前記RO装置にスケール障害を生じさせない導電率の上限値以下、又は比抵抗の下限値以上に設定された値であることを特徴とする請求項1に記載の逆浸透システムの制御方法。
- 前記所定範囲は、前記原水の導電率又は比抵抗と該原水中のスケール成分濃度との相関関係と、水温測定値とに基づいて設定されることを特徴とする請求項1又は2に記載の逆浸透システムの制御方法。
- 前記逆浸透システムは、直列に接続された複数のRO装置を備えており、
前記循環ラインは、最前段のRO装置の濃縮水の一部を前記原水に添加するように設けられており、
第2段目又はそれ以降のRO装置の濃縮水は、そのまま原水に添加されることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の逆浸透システムの制御方法。 - 最終段の前記RO装置からの透過水を電気脱イオン装置又は脱気装置と電気脱イオン装置で処理し、該電気脱イオン装置からの濃縮水を前記原水に添加することを特徴とする請求項4に記載の逆浸透システムの制御方法。
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