JP2020163348A - 水処理システム - Google Patents

Abstract

【課題】２つの純水ユニットを直結して運転する際に、前段の純水ユニットの初期ブロー実施後、安全かつ迅速に後段の純水ユニットを立ち上げることが可能な水処理システムを提供する。【解決手段】水処理システム１は、第１膜処理装置Ｄ１と第２膜処理装置Ｄ２とを備え、第２膜処理装置Ｄ２の立ち上げ時に、第１三方弁１０をブロー側とさせた状態で、定流量フィードバック制御によって第１加圧ポンプ５を駆動させる第１ステップと、第１三方弁１０を第２膜処理装置Ｄ２側に切り替えさせ、固定された駆動周波数で第１加圧ポンプ５を駆動させる第２ステップと、定圧フィードバック制御によって第１加圧ポンプ５を駆動させ、定流量フィードバック制御によって第２加圧ポンプ１１を駆動させる第３ステップとを、順に実行する。【選択図】図１

Description

本発明は、水処理システムに関する。

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（延いては、「供給水」）を、膜分離装置としての逆浸透膜モジュール（以下、「ＲＯ膜モジュール」ともいう）で逆浸透膜処理することにより製造される。

従来、供給水をＲＯ膜モジュール及び電気式脱イオン装置により処理して純水を製造する水処理システムが提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。また、供給水を直列に接続された２つのＲＯ膜モジュールにより処理して純水を製造する水処理システムも知られている（例えば、特許文献３参照）。

特開２００１−２５９３７６号公報 特開２００６−２５５６５０号公報 特許第６０５６３７０号公報

逆浸透膜モジュール等の純水ユニットを２つ直結した水処理システムは、前段の純水ユニットで初期ブローをしている最中においては定流量フィードバック制御をしているため、後段の純水ユニットが立ち上がる際に、前段の純水ユニットの制御を定圧フィードバック制御に切り替える必要がある。

詳細については後述するが、前段の純水ユニットと後段の純水ユニットとの間に処理水三方弁を設けた場合、この処理水三方弁は、待機開放のブロー側から後段の純水ユニット側へと切り替わるため、適切なタイミングで制御を切り替えないと、不要に周波数が上昇したり、減少したりする。周波数が上昇した場合には、処理水圧力が上昇して逆圧により膜が破損する虞がある。周波数が減少した場合には、後段ポンプの加速に追いつけず負圧になり、ポンプ等の機器の破損の虞がある。

本発明は、２つの純水ユニットを直結して運転する際に、前段の純水ユニットの初期ブロー実施後、安全かつ迅速に後段の純水ユニットを立ち上げる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、供給水から第１透過水を製造する第１純水ユニットと、供給水を前記第１純水ユニットに向けて吐出する第１ポンプと、前記第１純水ユニットから吐出される第１透過水の圧力を検出圧力値として出力する圧力検出手段と、前記第１純水ユニットから吐出される第１透過水の流量を第１検出流量値として出力する第１流量検出手段と、前記第１純水ユニットで製造された第１透過水から第２透過水を製造する第２純水ユニットと、前記第１透過水の供給先を、前記第２純水ユニット側とブロー側とで切り替える供給先切替手段と、第１透過水を前記第２純水ユニットに向けて吐出する第２ポンプと、前記第２純水ユニットで製造された第２透過水の流量を第２検出流量値として出力する第２流量検出手段と、前記第１ポンプを駆動する第１ポンプ制御部と、前記第２ポンプを駆動する第２ポンプ制御部と、前記供給先切替手段を切り替える切替手段制御部と、前記第２純水ユニットの立ち上げ時に、前記切替手段制御部に、前記供給先切替手段をブロー側とさせた状態で、前記第１ポンプ制御部に、前記第１検出流量値が第１目標流量値となるように、前記第１ポンプを駆動させる第１ステップと、前記切替手段制御部に、前記供給先切替手段を前記第２純水ユニット側に切り替えさせ、前記第１ポンプ制御部に、固定された駆動周波数で前記第１ポンプを駆動させる第２ステップと、前記検出圧力値が目標圧力値となるように、前記第１ポンプ制御部に前記第１ポンプを駆動させ、前記第２検出流量値が第２目標流量値となるように、前記第２ポンプ制御部に前記第２ポンプを駆動させる第３ステップとを、順に実行する立ち上げ制御部とを備える、水処理システムに関する。

また、上記の水処理システムにおいて、前記立ち上げ制御部は、前記第２ステップの実行中に、前記検出圧力値が前記目標圧力値を下回った時点で、前記第３ステップの実行に移行することが好ましい。

また、上記の水処理システムにおいて、前記立ち上げ制御部は、前記第２ステップの実行を開始してから、所定時間が経過した後に、前記第３ステップの実行に移行することが好ましい。

また、上記の水処理システムにおいて、前記固定された駆動周波数は、前記第１ポンプの運転可能な下限周波数以上の所定の閾値以内の範囲にあることが好ましい。

本発明によれば、２つの純水ユニットを直結して運転する際に、前段の純水ユニットの初期ブロー実施後、安全かつ迅速に後段の純水ユニットを立ち上げることが可能となる。

本発明の実施形態に係る水処理システムの全体構成を示す図である。 本発明の実施形態で用いられる流量調整弁に係る圧力と流量の関係を示す図である。 本発明の実施形態に係る水処理システムに備わる制御部の機能ブロック図である。 本発明の実施形態に係る水処理システムの動作モードの変遷を示す図である。 本発明の実施形態に係る水処理システムの動作モードの変遷を示す図である。 本発明の実施形態に係る水処理システムの動作モードの変遷を示す図である。 本発明の実施形態に係る水処理システムの動作を示すフローチャートである。 従来技術に係る水処理システムの動作モードの変遷を示す図である。 従来技術に係る水処理システムの動作モードの変遷を示す図である。 従来技術に係る水処理システムの動作モードの変遷を示す図である。 従来技術に係る水処理システムの動作モードの変遷を示す図である。 従来技術に係る水処理システムの動作モードの変遷を示す図である。

以下、図１〜図５を参照することにより、本発明の実施形態に係る水処理システム１について詳述する。

〔１ 実施形態の構成〕
図１は、本実施形態に係る水処理システム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膜処理装置Ｄ１と、第２膜処理装置Ｄ２と、制御部３０と備える。
また、第１膜処理装置Ｄ１は、給水ポンプ２と、給水側インバータ３と、給水圧力調整弁４と、第１圧力センサＰＳ１と、第１加圧ポンプ５（第１ポンプ）と、第１加圧側インバータ６（第１インバータ）と、第２圧力センサＰＳ２と、第３圧力センサＰＳ３と、第１逆浸透膜モジュール７（第１純水ユニット）と、第１流量調整弁８と、排水流量調整弁９と、第１流量センサＦＭ１と、第２流量センサＦＭ２と、第１三方弁１０とを備える。

また、第１膜処理装置Ｄ１は、ラインとして、給水ラインＬ１と、第１供給水ラインＬ２と、第１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、第１透過水ラインＬ６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、給水ラインＬ１、第１濃縮水ラインＬ３又は循環水ラインＬ４を流通する水を、「給水」ともいい、第１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。

給水ラインＬ１は、給水Ｗ１を、第１供給水ラインＬ２との合流部である接続部Ｊ１まで供給するラインである。給水ラインＬ１の上流側の端部は、給水Ｗ１の供給源（不図示）に接続されている。給水ラインＬ１には、上流側から下流側に向けて順に、給水ポンプ２、給水圧力調整弁４、接続部Ｊ１が設けられている。

なお、給水ラインＬ１を流通する給水Ｗ１には、給水Ｗ１の供給源（不図示）から直接供給される給水に限らず、例えば、給水Ｗ１を濾過処理装置（除鉄除マンガン装置、活性炭濾過装置等）、硬水軟化装置等の前処理装置により前処理された給水も含まれる。

給水ポンプ２は、給水ラインＬ１を流通する給水Ｗ１を吸入し、第１供給水Ｗ２として第１加圧ポンプ５へ向けて圧送（吐出）する装置である。給水ポンプ２には、給水側インバータ３から周波数が変換された駆動電力が供給される。給水ポンプ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。

給水側インバータ３は、給水ポンプ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。給水側インバータ３は、制御部３０と電気的に接続されている。給水側インバータ３には、制御部３０から指令信号が入力される。給水側インバータ３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、給水ポンプ２に出力する。

給水圧力調整弁４は、給水ラインＬ１を流通する給水Ｗ１の圧力を調整する弁である。給水圧力調整弁４は、制御部３０と電気的に接続されている。給水圧力調整弁４の開度は、制御部３０により制御される。給水圧力調整弁４は、例えば電磁弁でもよい。
とりわけ本実施形態において、給水圧力調整弁４の開度は、後述の第１圧力センサＰＳ１によって測定される第１供給水Ｗ２の圧力値が一定値となるような開度に調整される。

第１供給水ラインＬ２は、給水Ｗ１を、第１供給水Ｗ２として第１逆浸透膜モジュール７に供給するラインである。第１供給水ラインＬ２の上流側の端部は、接続部Ｊ１に接続されている。第１供給水ラインＬ２の下流側の端部は、第１逆浸透膜モジュール７の一次側入口ポートに接続されている。第１供給水ラインＬ２には、上流側から下流側に向けて順に、接続部Ｊ１、第１圧力センサＰＳ１、第１加圧ポンプ５、第２圧力センサＰＳ２、第１逆浸透膜モジュール７が設けられている。

第１圧力センサＰＳ１は、第１供給水ラインＬ２中、接続部Ｊ１から第１加圧ポンプ５までの給水Ｗ１の圧力を検出する機器である。第１圧力センサＰＳ１で検出された第１供給水Ｗ２の圧力は、制御部３０へ検出信号として送信される。

第１加圧ポンプ５は、第１供給水ラインＬ２に設けられる。第１加圧ポンプ５は、第１供給水ラインＬ２において、給水Ｗ１を吸入し、第１供給水Ｗ２として、第１逆浸透膜モジュール７へ向けて圧送（吐出）する装置である。第１加圧ポンプ５には、第１加圧側インバータ６から周波数が変換された駆動電力が供給される。第１加圧ポンプ５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。

第１加圧側インバータ６は、第１加圧ポンプ５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。第１加圧側インバータ６は、制御部３０と電気的に接続されている。第１加圧側インバータ６には、制御部３０から指令信号が入力される。第１加圧側インバータ６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、第１加圧ポンプ５に出力する。

第２圧力センサＰＳ２は、第１供給水ラインＬ２中、第１加圧ポンプ５から第１逆浸透膜モジュール７までの第１供給水Ｗ２の圧力を検出する機器である。第２圧力センサＰＳ２で検出された第１供給水Ｗ２の圧力は、制御部３０へ検出信号として送信される。

第１逆浸透膜モジュール７は、第１加圧ポンプ５から吐出された第１供給水Ｗ２を、溶存塩類が除去された第１透過水Ｗ６と、溶存塩類が濃縮された第１濃縮水Ｗ３とに膜分離処理する設備である。第１逆浸透膜モジュール７は、単一又は複数のＲＯ膜エレメント（不図示）を備える。第１逆浸透膜モジュール７は、これらＲＯ膜エレメントにより第１供給水Ｗ２を膜分離処理し、第１濃縮水Ｗ３及び第１透過水Ｗ６を製造する。

第１濃縮水ラインＬ３は、第１逆浸透膜モジュール７で分離された第１濃縮水Ｗ３を送出するラインである。第１濃縮水ラインＬ３の上流側の端部は、第１逆浸透膜モジュール７の一次側出口ポートに接続されている。また、第１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。第１濃縮水ラインＬ３には、上流側から下流側に向けて順に、第１流量調整弁８、接続部Ｊ２が設けられている。

第１流量調整弁８は、当該第１流量調整弁８における差圧によらず、実質的に定流量の第１濃縮水Ｗ３を流通させる定流量要素と、当該第１流量調整弁８における差圧に実質的に比例して第１濃縮水Ｗ３の流量が高くなる比例要素とを備える。第１流量調整弁８における差圧は、具体的には、第１流量調整弁８の前後のラインの水圧の差圧である。定流量要素は、補助動力や外部操作を必要とせずに一定流量値を保持し、例えば水ガバナの名称で呼ばれるものを用いてもよい。また、比例要素としては、例えばオリフィスの名称で呼ばれるものを用いてもよく、オリフィスから流れる第１濃縮水Ｗ３の流量が、当該第１流量調整弁８における差圧に比例する。

図２は、第１逆浸透膜モジュール７の入口圧力と、第１流量調整弁８を流れる濃縮水の流量との関係の例を示すグラフである。第１流量調整弁８は、定流量要素を備えることから、入口圧力が発生すると、第１流量調整弁８を流れる濃縮水の流量は一気にＡ点まで上昇する。すなわち近似的には、入口圧力の発生と同時にＡ点の高さの流量が第１流量調整弁８に流れる。同時に、第１流量調整弁８は比例要素を備えることから、以降、入口圧力が上昇するに従い、第１流量調整弁８を流れる濃縮水の流量は、一次関数的に上昇する。

なお、第１流量調整弁８において、定流量要素と比例要素とは一体的に構成されていてもよく、別体として構成されていてもよい。一体的に構成されている場合には、例えば、比例要素の流れ方向が、第１流量調整弁８の長軸方向と一致し、定流量要素の流れ方向が第１流量調整弁８の長軸方向に直交するように構成してもよい。あるいは、比例要素の流れ方向が第１流量調整弁８の長軸方向に直交し、定流量要素の流れ方向が第１流量調整弁８の長軸方向と一致するように構成してもよい。あるいは、定流量要素の流れ方向と比例要素の流れ方向が、共に第１流量調整弁８の長軸方向と一致するように構成してもよい。

循環水ラインＬ４は、第１濃縮水ラインＬ３に接続され、給水としての濃縮水（循環水Ｗ４）を給水ライン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、第１濃縮水ラインＬ３を流通する第１濃縮水Ｗ３を循環水Ｗ４として、第１供給水ラインＬ２における第１加圧ポンプ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において第１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、給水ラインＬ１及び第１供給水ラインＬ２に接続されている。

濃縮排水ラインＬ５は、第１濃縮水ラインＬ３に接続され、濃縮排水Ｗ５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において第１濃縮水ラインＬ３に接続され、第１逆浸透膜モジュール７で分離された第１濃縮水Ｗ３を、濃縮排水Ｗ５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、第１流量センサＦＭ１と排水流量調整弁９とが設けられる。

第１流量センサＦＭ１は、濃縮排水ラインＬ５を流通する濃縮排水Ｗ５の流量を検出する機器である。第１流量センサＦＭ１は、濃縮排水ラインＬ５に接続されている。第１流量センサＦＭ１は、制御部３０と電気的に接続されている。第１流量センサＦＭ１で検出された濃縮排水Ｗ５の第１検出流量値は、制御部３０へ検出信号として送信される。第１流量センサＦＭ１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。

排水流量調整弁９は、濃縮排水ラインＬ５から装置外に排出される濃縮排水Ｗ５の流量を調節する弁である。排水流量調整弁９は、制御部３０と電気的に接続されている。排水流量調整弁９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）を排水流量調整弁９に送信して、弁開度を制御することにより、濃縮排水Ｗ５の排水流量を調節することができる。
とりわけ本実施形態において、排水流量調整弁９の開度は、後述の第１流量センサＦＭ１によって測定される濃縮排水Ｗ５の流量値が一定値となるような開度に調整される。

第１透過水ラインＬ６は、第１逆浸透膜モジュール７で分離（製造）された第１透過水Ｗ６を送出するラインである。第１透過水ラインＬ６の上流側の端部は、第１逆浸透膜モジュール７の二次側ポートに接続されている。第１透過水ラインＬ６の下流側の端部は、第１三方弁１０に接続されている。第１透過水ラインＬ６には、第３圧力センサＰＳ３、第２流量センサＦＭ２が設置される。

第３圧力センサＰＳ３（以下、「圧力検出手段」とも呼称する）は、第１透過水ラインＬ６中、第１逆浸透膜モジュール７から第１三方弁１０までの第１透過水Ｗ６の圧力を検出する機器である。第３圧力センサＰＳ３で検出された第１透過水Ｗ６の圧力（以下、「検出圧力値」とも呼称する）は、制御部３０へ検出信号として送信される。

第２流量センサＦＭ２（以下、「第１流量検出手段」とも呼称する）は、第１透過水ラインＬ６を流通する第１透過水Ｗ６の流量（以下、「第１検出流量値」とも呼称する）を検出する機器である。第２流量センサＦＭ２は、第１透過水ラインＬ６に接続されている。第２流量センサＦＭ２は、制御部３０と電気的に接続されている。第２流量センサＦＭ２で検出された第１透過水Ｗ６の第２検出流量値は、制御部３０へ検出信号として送信される。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。

第１三方弁１０（以下、「供給先切替手段」とも呼称する）は、第１透過水ラインＬ６と、第１透過排水ラインＬ７と、第２膜処理装置Ｄ２に第２供給水Ｗ８を供給する第２供給水ラインＬ８とを接続する。第１三方弁１０は、第１透過水ラインＬ６を流れる第１透過水Ｗ６の供給先を、第１透過排水ラインＬ７と第２膜処理装置Ｄ２とで切り替える。すなわち、第１三方弁１０により第１透過水ラインＬ６から第１透過排水ラインＬ７への流路を閉止した状態では、第１透過水ラインＬ６を流通する第１透過水Ｗ６の全量が、第２供給水ラインＬ８側に流れる。第１三方弁１０が流路を切り替えると、第１三方弁１０により第１透過水ラインＬ６から第２供給水ラインＬ８への流路を閉止した状態では、第１透過水ラインＬ６を流通する第１透過水Ｗ６の全量が、第１透過排水ラインＬ７側に流れる。このように、第１三方弁１０は、第１透過排水ラインＬ７と第２供給水ラインＬ８とで流路を切り替える。

第２膜処理装置Ｄ２は、第４圧力センサＰＳ４と、第２加圧ポンプ１１（第２ポンプ）と、第２加圧側インバータ１２（第２インバータ）と、第２逆浸透膜モジュール１３（第２純水ユニット）と、第２流量調整弁１４と、第３流量センサＦＭ３と、第２三方弁１５と、第４流量センサＦＭ４とを備える。

また、第２膜処理装置Ｄ２は、ラインとして、第２供給水ラインＬ８と、第２濃縮水ラインＬ９と、第２透過水ラインＬ１０と、第２透過排水ラインＬ１１と、第３透過水ラインＬ１２とを備える。

第２供給水ラインＬ８は、第２供給水Ｗ８を、第２逆浸透膜モジュール１３に供給するラインである。第２供給水ラインＬ８の上流側の端部は、第１三方弁１０に接続されている。第２供給水ラインＬ８の下流側の端部は、第２逆浸透膜モジュール１３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Ｌ８には、上流側から下流側に向けて順に、第４圧力センサＰＳ４と、第２加圧ポンプ１１とが設けられている。

第４圧力センサＰＳ４は、第２供給水ラインＬ８中、第１三方弁１０から第２加圧ポンプ１１までの第２供給水Ｗ８の圧力を検出する機器である。第４圧力センサＰＳ４で検出された第２供給水Ｗ８の圧力（以下、「第４検出圧力値」ともいう）は、制御部３０へ検出信号として送信される。

第２加圧ポンプ１１は、第２供給水ラインＬ８において、第２供給水Ｗ８を吸入し、第２逆浸透膜モジュール１３へ向けて圧送（吐出）する装置である。第２加圧ポンプ１１には、第２加圧側インバータ１２から周波数が変換された駆動電力が供給される。第２加圧ポンプ１１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。

第２加圧側インバータ１２は、第２加圧ポンプ１１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。第２加圧側インバータ１２は、制御部３０と電気的に接続されている。第２加圧側インバータ１２には、制御部３０から指令信号が入力される。第２加圧側インバータ１２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、第２加圧ポンプ１１に出力する。

第２逆浸透膜モジュール１３は、第２加圧ポンプ１１から吐出された第２供給水Ｗ８を、溶存塩類が除去された第２透過水Ｗ１０と、溶存塩類が濃縮された第２濃縮水Ｗ９とに膜分離処理する設備である。第２逆浸透膜モジュール１３は、単一又は複数のＲＯ膜エレメント（不図示）を備える。第２逆浸透膜モジュール１３は、これらＲＯ膜エレメントにより第２供給水Ｗ８を膜分離処理し、第２濃縮水Ｗ９及び第２透過水Ｗ１０を製造する。

第２濃縮水ラインＬ９は、第２逆浸透膜モジュール１３で分離された第２濃縮水Ｗ９を送出するラインである。第２濃縮水ラインＬ９の上流側の端部は、第２逆浸透膜モジュール１３の一次側出口ポートに接続されている。第２濃縮水ラインＬ９には、上流側から下流側に向けて順に、第２流量調整弁１４、第３流量センサＦＭ３が設けられている。

第２流量調整弁１４は、当該第２流量調整弁１４における差圧によらず、実質的に定流量の第２濃縮水Ｗ９を流通させる定流量要素と、当該第２流量調整弁１４における差圧に実質的に比例して第２濃縮水Ｗ９の流量が高くなる比例要素とを備える。
なお、第２流量調整弁１４の構成及び機能は、第１流量調整弁８と同一であるため、その説明を省略する。

第３流量センサＦＭ３は、第２濃縮水ラインＬ９を流通する第２濃縮水Ｗ９の流量を検出する機器である。第３流量センサＦＭ３は、制御部３０と電気的に接続されている。第３流量センサＦＭ３で検出された第２濃縮水Ｗ９の第３検出流量値は、制御部３０へ検出信号として送信される。第３流量センサＦＭ３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。

第２透過水ラインＬ１０は、第２逆浸透膜モジュール１３で分離（製造）された第２透過水Ｗ１０を送出するラインである。第２透過水ラインＬ１０の上流側の端部は、第２逆浸透膜モジュール１３の二次側ポートに接続されている。第２透過水ラインＬ１０の下流側の端部は、第２三方弁１５に接続されている。第２透過水ラインＬ１０には、第４流量センサＦＭ４が設けられている。

第４流量センサＦＭ４（以下、「第２流量検出手段」とも呼称する）は、第２透過水ラインＬ１０を流通する第２透過水Ｗ１０の流量（以下、「第２検出流量値」とも呼称する）を検出する機器である。第４流量センサＦＭ４は、制御部３０と電気的に接続されている。第４流量センサＦＭ４で検出された第２透過水Ｗ１０の第２検出流量値は、制御部３０へ検出信号として送信される。第４流量センサＦＭ４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。

第２三方弁１５は、第２透過水ラインＬ１０と、第２透過排水ラインＬ１１と、第３透過水ラインＬ１２とを接続する。第２三方弁１５は、第２透過水ラインＬ１０を流れる第２透過水Ｗ１０の供給先を、第２透過排水ラインＬ１１と第３透過水ラインＬ１２とで切り替える。すなわち、第２三方弁１５により第２透過水ラインＬ１０から第２透過排水ラインＬ１１への流路を閉止した状態では、第２透過水ラインＬ１０を流通する第２透過水Ｗ１０の全量が、第３透過水ラインＬ１２側に流れる。第２三方弁１５が流路を切り替えると、第２三方弁１５により第２透過水ラインＬ１０から第３透過水ラインＬ１２への流路を閉止した状態では、第２透過水ラインＬ１０を流通する第２透過水Ｗ１０の全量が、第２透過排水ラインＬ１１側に流れる。このように、第２三方弁１５は、第２透過排水ラインＬ１１と第３透過水ラインＬ１２とで流路を切り替える。

第３透過水ラインＬ１２は、第２三方弁１５で分離された第３透過水Ｗ１２を送出するラインである。第３透過水ラインＬ１２の上流側の端部は、第２三方弁１５に接続されている。第３透過水ラインＬ１２の下流側の端部は、需要箇所の装置等に接続されている。

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。

図３は、制御部３０の機能ブロックである。制御部３０は、第１ポンプ制御部３０１と、第２ポンプ制御部３０２と、切替手段制御部３０３と、立ち上げ制御部３０４とを備える。

第１ポンプ制御部３０１は、第１加圧ポンプ５を駆動する。より詳細には、第１ポンプ制御部３０１は、第２膜処理装置Ｄ２の立ち上げ時に、第２流量センサＦＭ２によって検出される第１検出流量値が第１目標流量値となるような回転速度で、第１加圧ポンプ５を駆動する。また、第１ポンプ制御部３０１は、第１三方弁１０によって第１透過水Ｗ６の供給先が第２膜処理装置Ｄ２側に切り替えられた後、固定された駆動周波数に対応する回転速度で第１加圧ポンプ５を駆動する。なお、当該固定された駆動周波数は、第１加圧ポンプ５の運転可能な下限周波数以上の所定の閾値以内の範囲にある。その後、第１ポンプ制御部３０１は、第３圧力センサＰＳ３によって検出される検出圧力値が目標圧力値となるような回転速度で、第１加圧ポンプ５を駆動する。また、「固定された」とは、実質的に固定されていればよく、本発明の効果を奏する範囲で多少変動してもよい。

第２ポンプ制御部３０２は、第２加圧ポンプ１１を駆動する。より詳細には、上記のように、第１ポンプ制御部３０１が、第３圧力センサＰＳ３によって検出される検出圧力値が目標圧力値となるような回転速度で第１加圧ポンプ５を駆動する際、第２ポンプ制御部３０２は、第４流量センサＦＭ４によって検出される第２検出流量値が第２目標流量値となるような回転速度で、第２加圧ポンプ１１を駆動する。

切替手段制御部３０３は、供給先切替手段としての第１三方弁１０に対し、第１透過水Ｗ６の供給先を、第２膜処理装置Ｄ２側か、ブロー側かで切り替えさせる。より詳細には、第２膜処理装置Ｄ２の立ち上げ時に、第１三方弁１０に対し、第１透過水Ｗ６の供給先をブロー側とする。その後、上記のように、第１ポンプ制御部３０１が、第１検出流量値が第１目標流量値となるような回転速度で第１加圧ポンプ５を駆動させた後、切替手段制御部３０３は、供給先切替手段としての第１三方弁１０に対し、第１透過水Ｗ６の供給先を、第２膜処理装置Ｄ２側とする。

立ち上げ制御部３０４は、水処理システム１の動作モードを変えることにより、立ち上げ時の動作を制御する。
より詳細には、立ち上げ制御部３０４は、第１ステップとして、第２膜処理装置Ｄ２の立ち上げ時に、切替手段制御部３０３に、第１三方弁１０による第１透過水Ｗ６の供給先をブロー側とさせた状態で、第１ポンプ制御部３０１に、第１検出流量値が第１目標流量値となるように、第１加圧ポンプ５を駆動させる。
また、立ち上げ制御部３０４は、第２ステップとして、切替手段制御部３０３に、第１三方弁１０による第１透過水Ｗ６の供給先を第２膜処理装置Ｄ２側に切り替えさせ、第１ポンプ制御部３０１に、固定された駆動周波数で第１加圧ポンプ５を駆動させる。
また、立ち上げ制御部３０４は、第３ステップとして、第３圧力センサＰＳ３によって検出される検出圧力値が目標圧力値となるように、第１ポンプ制御部３０１に第１加圧ポンプ５を駆動させ、第４流量センサＦＭ４によって検出される第２検出流量値が第２目標流量値となるように、第２ポンプ制御部３０２に第２加圧ポンプ１１を駆動させる。
なお、立ち上げ制御部３０４は、第２ステップの実行中に、検出圧力値が目標圧力値を下回った時点で、第３ステップの実行に移行してもよい。あるいは、立ち上げ制御部３０４は、第２ステップの実行を開始してから、所定時間が経過した後に、第３ステップの実行に移行してもよい。

〔２ 実施形態の動作〕
以下、図４Ａ、図４Ｂ、図５を参照することにより、本実施形態に係る水処理システム１の動作について説明する。その前提として、図６Ａ〜図６Ｃ及び図７Ａ〜図７Ｂを参照することにより、従来技術における問題点について詳述する。
なお、図６Ａ〜図６Ｃ及び図７Ａ〜図７Ｂにおいては、従来技術に係る水処理システム１Ａの構成が図示されるが、その構成は基本的に本実施形態に係る水処理システム１と同一であるため、各構成要素の説明は省略する。水処理システム１Ａは、水処理システム１とは、制御部３０の代わりに制御部３０Ａを備える点で異なり、制御部３０Ａは、制御部３０に備わる第１ポンプ制御部３０１、第２ポンプ制御部３０２、切替手段制御部３０３、及び立ち上げ制御部３０４を備えない。

図６Ａ〜図６Ｃは、従来技術に係る水処理システム１Ａにおいて、第１三方弁１０の切り替え中に定圧フィードバック制御をした場合の動作の変遷を示す。

第１ステップとして、図６Ａに示すように、第１膜処理装置Ｄ１の初期ブローを実行する。この間、第１三方弁１０は、第１透過水ラインＬ６を流通する第１透過水Ｗ６の全量を、ブロー側、すなわち、第１透過排水ラインＬ７側に流す。この際、処理水圧力、すなわち第３圧力センサＰＳ３で検知される検出圧力値は使えないので、第２流量センサＦＭ２で検知される第１検出流量値を用いて、第１加圧ポンプ５を定流量フィードバック制御する。なお、「フィードバック」を「ＦＢ」と省略することがある。

第２ステップとして、図６Ｂに示すように、第１三方弁１０は、第１透過水Ｗ６の供給先を、ブロー側から第２膜処理装置Ｄ２側に切り替える。この際、第２膜処理装置Ｄ２に備わる第２加圧ポンプ１１が動いていないため、第２膜処理装置Ｄ２での圧損が高く、第１膜処理装置Ｄ１における処理水圧力である、第３圧力センサＰＳ３で検出される検出圧力値が上昇する。更に、第１加圧ポンプ５の周波数（回転速度）が極端に下がる。

第３ステップとして、図６Ｃに示すように、第２膜処理装置Ｄ２の初期ブローを実行する。具体的には、第２加圧ポンプ１１が動き始めるが、しばらくは、第１膜処理装置Ｄ１における処理水圧力である、第３圧力センサＰＳ３で検出される検出圧力値が目標圧力値よりも高いため、第１加圧ポンプ５は減速を続ける。
第３圧力センサＰＳ３で検出される検出圧力値が目標圧力値を下回り、第２加圧ポンプ１１が加速する段階になると、第１加圧ポンプ５の周波数は０Ｈｚに近くなり、第２加圧ポンプ１１の周波数は、所定値以上の周波数となっている。そのため、第１加圧ポンプ５の加速が、第２加圧ポンプ１１の加速に追い付かずに負圧となり、第１加圧ポンプ５でキャビテーションが発生して損傷を受けるという問題が発生する。

図７Ａ〜図７Ｂは、従来技術に係る水処理システム１Ａにおいて、第１三方弁１０の切り替え中に定流量フィードバック制御をした場合の動作の変遷を示す。

第１ステップとして、図７Ａに示すように、第１膜処理装置Ｄ１の初期ブローを実行する。この間、第１三方弁１０は、第１透過水ラインＬ６を流通する第１透過水Ｗ６の全量を、ブロー側、すなわち、第１透過排水ラインＬ７側に流す。この際、処理水圧力、すなわち第３圧力センサＰＳ３で検知される検出圧力値は使えないので、第２流量センサＦＭ２で検知される第１検出流量値を用いて、第１加圧ポンプ５を定流量フィードバック制御する。

第２ステップとして、図７Ｂに示すように、第１三方弁１０は、第１透過水Ｗ６の供給先を、ブロー側から第２膜処理装置Ｄ２側に切り替える。この際、第２膜処理装置Ｄ２に備わる第２加圧ポンプ１１が動いていないため、第２膜処理装置Ｄ２での圧損が高く、第１膜処理装置Ｄ１の処理水である第１透過水Ｗ６の流量が減る。第１加圧ポンプ５は、目標流量を流そうと周波数を上げ続け、第１膜処理装置Ｄ１の処理水圧力である、第３圧力センサＰＳ３で検出される検出圧力値が高くなり続ける。その結果、検出圧力値が第１逆浸透膜モジュール７の膜出口圧力より高くなる逆圧が生じて、第１逆浸透膜モジュール７の逆浸透膜が破損するという問題が発生する。

そこで、本実施形態に係る水処理システム１は、第１三方弁１０による第１透過水Ｗ６の供給先の切り替え中は、第１加圧ポンプ５の駆動周波数を固定する。図４Ａ〜図４Ｃは、本実施形態に係る水処理システム１において、第１三方弁１０の切り替え中に第１加圧ポンプ５の駆動周波数を固定した場合の動作の変遷を示す。

第１ステップとして、図４Ａに示すように、第１膜処理装置Ｄ１の初期ブローを実行する。この間、第１三方弁１０は、第１透過水ラインＬ６を流通する第１透過水Ｗ６の全量を、ブロー側、すなわち、第１透過排水ラインＬ７側に流す。この際、処理水圧力、すなわち第３圧力センサＰＳ３で検知される検出圧力値は使えないので、第２流量センサＦＭ２で検知される第１検出流量値を用いて、第１加圧ポンプ５を定流量フィードバック制御する。

第２ステップとして、図４Ｂに示すように、第１三方弁１０は、第１透過水Ｗ６の供給先を、ブロー側から第２膜処理装置Ｄ２側に切り替える。この際、第１加圧ポンプ５の駆動周波数を、最高周波数の半分程度の周波数、例えば最高周波数が６０Ｈｚ仕様の場合は３０Ｈｚで固定する。この点、駆動周波数が高いと、第１膜処理装置Ｄ１による処理水圧力が高くなり過ぎることにより逆圧が発生して第１逆浸透膜モジュール７が破損する虞がある一方で、駆動周波数が低いと、第２加圧ポンプ１１が動き始めた際に第１加圧ポンプ５の加速が追い付かず、負圧になり、第１加圧ポンプ５にキャビテーションが発生して、第１加圧ポンプ５が破損する虞があるためである。

第３ステップとして、図４Ｃに示すように、第２膜処理装置Ｄ２の初期ブローを実行する。具体的には、第２加圧ポンプ１１が動き出して、第３圧力センサＰＳ３で検出される検出圧力値が目標圧力値、例えば０．１ＭＰａを下回るか、一定時間を過ぎるかした場合に、第１加圧ポンプ５を、第３圧力センサＰＳ３で検出される検出圧力値を用いるフィードバック制御に切り替える。なお、この一定時間は、第３圧力センサＰＳ３で検出される検出圧力値が目標圧力値を下回らない可能性があるために設定するものである。

図５は、本実施形態に係る水処理システム１の動作を示すフローチャートである。以下、図５を参照することにより、水処理システム１の動作について説明する。

ステップＳ１１において、第１膜処理装置Ｄ１で定流量フィードバック制御を開始する。
ステップＳ１２において、第１三方弁１０の切り替えを開始する。より詳細には、第１三方弁１０が、第１透過水ラインＬ６を流通する第１透過水Ｗ６の供給先をブロー側から第２膜処理装置Ｄ２側に切り替える動作を開始する。
ステップＳ１３において、第１加圧ポンプ５の駆動周波数を固定する。

ステップＳ１４において、第１三方弁１０の切り替えを終了した場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）には、処理はステップＳ１５に移行する。第１三方弁１０の切り替えがまだ終了していない場合（Ｓ１４：ＮＯ）には、処理はステップＳ１４に移行する。

ステップＳ１５において、第２膜処理装置Ｄ２で定流量フィードバック制御を開始する。
ステップＳ１６において、第１膜処理装置Ｄ１の処理水圧力が目標圧力値を下回っている場合（Ｓ１６：ＹＥＳ）には、処理はステップＳ１７に移行する。第１膜処理装置Ｄ１の処理水圧力が目標圧力値以上である場合（Ｓ１６：ＮＯ）には、処理はステップＳ１８に移行する。

ステップＳ１７において、第１膜処理装置Ｄ１で定圧フィードバック制御を開始する。
ステップＳ１８において、所定時間経過した場合（Ｓ１８：ＹＥＳ）には、処理はステップＳ１７に移行する。所定時間経過していない場合（Ｓ１８：ＮＯ）には、処理はステップＳ１６に移行する。

〔３ 実施形態による効果〕
本実施形態に係る水処理システム１は、第１加圧ポンプ５を駆動する第１ポンプ制御部３０１と、第２加圧ポンプ１１を駆動する第２ポンプ制御部３０２と、供給先切替手段としての第１三方弁１０を切り替える切替手段制御部３０３と、第２膜処理装置Ｄ２の立ち上げ時に、切替手段制御部３０３に、供給先切替手段としての第１三方弁１０をブロー側とさせた状態で、第１ポンプ制御部３０１に、第１検出流量値が第１目標流量値となるように、第１加圧ポンプ５を駆動させる第１ステップと、切替手段制御部３０３に、供給先切替手段としての第１三方弁１０を第２膜処理装置Ｄ２側に切り替えさせ、第１ポンプ制御部３０１に、固定された駆動周波数で第１加圧ポンプ５を駆動させる第２ステップと、検出圧力値が目標圧力値となるように、第１ポンプ制御部３０１に第１加圧ポンプ５を駆動させ、第２検出流量値が第２目標流量値となるように、第２ポンプ制御部３０２に第２加圧ポンプ１１を駆動させる第３ステップとを、順に実行する立ち上げ制御部３０４とを備える。

これにより、逆浸透膜モジュール等の純水ユニットが直結された水処理システムを運転する際に、負圧や逆圧が生じる可能性を抑えつつ、安全に後段装置を立ち上げることができる。また、後段のポンプ加速時間を早くできるため、立ち上げ時間を短くできる。

また、本実施形態に係る水処理システム１において、立ち上げ制御部３０４は、第２ステップの実行中に、検出圧力値が目標圧力値を下回った時点で、第３ステップの実行に移行する。

これにより、後段の加圧ポンプが動き出してからしばらくの間は、前段の純水ユニットによる処理水圧力が目標値よりも高い状態を維持するが、前段の純水ユニットによる処理水圧力が目標値を下回った時点で、前段の加圧ポンプの周波数の固定を外すことにより、迅速に定圧フィードバック運転に移行することが可能となる。

また、本実施形態に係る水処理システム１において、立ち上げ制御部３０４は、第２ステップの実行を開始してから、所定時間が経過した後に、第３ステップの実行に移行する。

これにより、前段の純水ユニットによる処理水圧力が目標圧力を下回らない場合に、第２ステップから第３ステップに移行することが可能となる。

また、本実施形態に係る水処理システム１において、固定された駆動周波数は、第１加圧ポンプ５の運転可能な下限周波数以上の所定の閾値以内の範囲にある。

駆動周波数が高いと、処理水圧力が高くなりすぎて逆圧が発生し、モジュールが破損する虞がある。また、駆動周波数が低いと、後段のポンプが動き出した際に前段のポンプの加速が追いつかず、負圧になり、キャビテーションが発生してポンプが破損する虞がある。駆動周波数を、最高周波数未満の範囲において、運転可能な下限周波数以上の所定の閾値以内の範囲内とすることにより、このような事象を防ぐことが可能となる。

〔４ 変形例〕
上記の実施形態は、１段目に第１逆浸透膜モジュール７を備え、２段目に第２逆浸透膜モジュール１３を備えるものであったが、これには限定されない。本発明の水処理システムは、２段の純水ユニットを備えるものに制限されない。段数は、３段以上であってもよい。純水ユニットは、電気再生式イオン交換装置、脱炭酸膜装置であってもよい。

段数及び純水ユニットの組合せの例を以下に示す。
ＲＯ：逆浸透膜モジュール
ＥＤＩ：電気再生式イオン交換装置
脱炭酸膜：脱炭酸膜装置

１、１Ａ 水処理システム
４ 給水圧力調整弁
５ 第１加圧ポンプ（第１ポンプ）
６ 第１加圧側インバータ（第１インバータ）
７ 第１逆浸透膜モジュール（第１純水ユニット）
１０ 第１三方弁（供給先切替手段）
１１ 第２加圧ポンプ（第２ポンプ）
１２ 第２加圧側インバータ（第２インバータ）
１３ 第２逆浸透膜モジュール（第２純水ユニット）
３０ 制御部
３０１ 第１ポンプ制御部
３０２ 第２ポンプ制御部
３０３ 切替手段制御部
３０４ 立ち上げ制御部
ＰＳ１ 第１圧力センサ
ＰＳ２ 第２圧力センサ
ＰＳ３ 第３圧力センサ（圧力検出手段）
ＰＳ４ 第４圧力センサ
ＦＭ１ 第１流量センサ
ＦＭ２ 第２流量センサ（第１流量検出手段）
ＦＭ３ 第３流量センサ
ＦＭ４ 第４流量センサ（第２流量検出手段）
Ｗ２ 第１供給水（供給水）
Ｗ６ 第１透過水
Ｗ１０ 第２透過水

Claims (4)

1. 供給水から第１透過水を製造する第１純水ユニットと、
   供給水を前記第１純水ユニットに向けて吐出する第１ポンプと、
   前記第１純水ユニットから吐出される第１透過水の圧力を検出圧力値として出力する圧力検出手段と、
   前記第１純水ユニットから吐出される第１透過水の流量を第１検出流量値として出力する第１流量検出手段と、
   前記第１純水ユニットで製造された第１透過水から第２透過水を製造する第２純水ユニットと、
   前記第１透過水の供給先を、前記第２純水ユニット側とブロー側とで切り替える供給先切替手段と、
   第１透過水を前記第２純水ユニットに向けて吐出する第２ポンプと、
   前記第２純水ユニットで製造された第２透過水の流量を第２検出流量値として出力する第２流量検出手段と、
   前記第１ポンプを駆動する第１ポンプ制御部と、
   前記第２ポンプを駆動する第２ポンプ制御部と、
   前記供給先切替手段を切り替える切替手段制御部と、
   前記第２純水ユニットの立ち上げ時に、前記切替手段制御部に、前記供給先切替手段をブロー側とさせた状態で、前記第１ポンプ制御部に、前記第１検出流量値が第１目標流量値となるように、前記第１ポンプを駆動させる第１ステップと、
   前記切替手段制御部に、前記供給先切替手段を前記第２純水ユニット側に切り替えさせ、前記第１ポンプ制御部に、固定された駆動周波数で前記第１ポンプを駆動させる第２ステップと、
   前記検出圧力値が目標圧力値となるように、前記第１ポンプ制御部に前記第１ポンプを駆動させ、前記第２検出流量値が第２目標流量値となるように、前記第２ポンプ制御部に前記第２ポンプを駆動させる第３ステップとを、順に実行する立ち上げ制御部とを備える、水処理システム。
2. 前記立ち上げ制御部は、前記第２ステップの実行中に、前記検出圧力値が前記目標圧力値を下回った時点で、前記第３ステップの実行に移行する、請求項１に記載の水処理システム。
3. 前記立ち上げ制御部は、前記第２ステップの実行を開始してから、所定時間が経過した後に、前記第３ステップの実行に移行する、請求項１に記載の水処理システム。
4. 前記固定された駆動周波数は、前記第１ポンプの運転可能な下限周波数以上の所定の閾値以内の範囲にある、請求項１〜３のいずれか１項に記載の水処理システム。
   

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