JP2021079330A - 膜ろ過装置およびその運転方法 - Google Patents
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- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
Description
(濃縮排水の目標流量)=
(一次透過水の検出流量/目標回収率)−(一次透過水の検出流量) (1)
シリカの析出回収率YSは、検出された水温でのシリカの溶解度(mg/L)をCSとし、予め測定された原水のシリカ濃度(mg/L)をFSとしたとき、以下の式(2)から算出される。
YS=(CS−FS)/CS (2)
カルシウムの析出回収率は、濃縮水のランゲリア指数を算出する方法を利用して算出される。ここで、ランゲリア指数(飽和指数)とは、カルシウム(炭酸カルシウム)の析出の可能性を示す指標であり、水の実際のpHと、理論pH(pHs:水中の炭酸カルシウムが溶解も析出もしない平衡状態にあるときのpH)との差(pH−pHs)を意味する。すなわち、ランゲリア指数が正の値で絶対値が大きいほど炭酸カルシウムが析出しやすくなり、負の値では炭酸カルシウムは析出されない。そのため、カルシウムの析出回収率は、濃縮水のランゲリア指数がゼロになるときの回収率として算出される。なお、より安全側の値として設定するために、カルシウムの析出回収率は、濃縮水のランゲリア指数が負の値になるときの回収率であってもよい。
YC=(CC−FC)/CC (3)
YS’=(CS−FS’)/CS (4)
YC’=(CC−FC’)/CC (5)
ここで、FS’およびFC’は、それぞれ第1のろ過手段11への供給水のシリカ濃度および不純物濃度(カルシウム濃度、総アルカリ度、および蒸発残留物濃度)であり、以下の式(6)、(7)でそれぞれ表される。
FS’=FS×(Qf/(Qf+Qc 2nd)) (6)
FC’=FC×(Qf/(Qf+Qc 2nd)) (7)
ここで、Qfは、排水流量計15による濃縮排水の検出流量(検出値)と透過水流量計16による二次透過水の検出流量(検出値)との和であり、膜ろ過装置10に供給される原水の流量に相当する。また、Qc 2ndは、濃縮水流量計17による二次濃縮水の検出流量(検出値)である。
11 第1のろ過手段
12 第2のろ過手段
13 加圧ポンプ
14 定流量弁
15 排水流量計
16 透過水流量計
17 濃縮水流量計
20 制御部
L1 供給ライン
L2 一次透過水ライン(第1の透過水ライン)
L3 一次濃縮水ライン(第1の濃縮水ライン)
L4 排水ライン
L5 還流水ライン
L6 二次透過水ライン(第2の透過水ライン、最終透過水ライン)
L7 二次濃縮水ライン(第2の濃縮水ライン)
CV1,CV2 流量調整弁
MV1 手動弁
Claims (10)
- 直列に接続された複数のろ過手段であって、前記複数のろ過手段のうち最も上流側の第1のろ過手段と、前記第1のろ過手段よりも下流側の第2のろ過手段とを含み、それぞれが被処理水を透過水と濃縮水とに分離する逆浸透膜またはナノろ過膜を有する複数のろ過手段と、
前記第1のろ過手段に被処理水を供給する供給ラインと、
前記第1のろ過手段から透過水を流通させる第1の透過水ラインと、
前記第1のろ過手段からの濃縮水を流通させる第1の濃縮水ラインと、
前記第1の濃縮水ラインから分岐し、前記第1の濃縮水ラインを流れる濃縮水の一部を外部へ排出する排水ラインと、
前記第2のろ過手段からの濃縮水を流通させて前記供給ラインに返流する第2の濃縮水ラインと、
前記供給ラインを流れる被処理水と前記第1の透過水ラインを流れる透過水と前記第1の濃縮水ラインまたは前記排水ラインを流れる濃縮水とのいずれかの水温を検出する水温検出手段と、
前記水温検出手段による検出値と、予め測定された被処理水の不純物濃度と、前記第1のろ過手段に実際に供給される被処理水の不純物濃度とに基づいて、前記第1の透過水ラインを流れる透過水の流量と前記排水ラインを流れる濃縮水の流量との和に対する前記第1の透過水ラインを流れる透過水の流量の割合である回収率の目標範囲を設定し、前記回収率が前記目標範囲の下限値を上回り、かつ前記目標範囲の上限値以下になるように、前記供給ラインを流れる被処理水の圧力と前記排水ラインを流れる濃縮水の流量とを調整する制御部と、を有する膜ろ過装置。 - 前記複数のろ過手段のうち最も下流側のろ過手段からの透過水を流通させる最終透過水ラインと、
前記最終透過水ラインを流れる透過水の流量を検出する第1の流量検出手段と、
前記排水ラインを流れる濃縮水の流量を検出する第2の流量検出手段と、
前記第2の濃縮水ラインを流れる濃縮水の流量を検出する第3の流量検出手段と、を有し、
前記制御部は、前記第1から第3の流量検出手段による検出値と、予め測定された被処理水の不純物濃度とに基づいて、前記第1のろ過手段に実際に供給される被処理水の不純物濃度を算出し、該算出した不純物濃度と、前記水温検出手段による検出値とに基づいて、前記第1のろ過手段の前記逆浸透膜またはナノろ過膜の膜面にシリカまたはカルシウムが析出しない最大の回収率を算出し、該算出した値を前記上限値として設定する、請求項1に記載の膜ろ過装置。 - 前記制御部は、前記水温検出手段による検出値と、予め測定された被処理水の不純物濃度とに基づいて、前記最大の回収率を算出し、該算出した値を前記下限値として設定する、請求項2に記載の膜ろ過装置。
- 前記第1の濃縮水ラインから分岐し、前記第1の濃縮水ラインを流れる濃縮水の残りを前記供給ラインに還流させる還流水ラインと、
前記供給ラインを流れる被処理水の圧力を調整する圧力調整手段と、
前記排水ラインを流れる濃縮水の流量を調整する第1の流量調整手段と、を有し、
前記制御部は、前記最終透過水ラインを流れる透過水の流量が設定流量になるように前記圧力調整手段を制御する第1の流量制御と、前記第1の透過水ラインを流れる透過水の流量から前記排水ラインを流れる濃縮水の目標流量を算出し、前記排水ラインを流れる濃縮水の流量が前記目標流量になるように前記第1の流量調整手段を制御する第2の流量制御とを並行して実行しながら、前記回収率の目標値を、前記下限値を上回り、かつ前記上限値以下の値に設定する、請求項2または3に記載の膜ろ過装置。 - 前記制御部は、前記第2の流量制御において、前記第1の透過水ラインを流れる透過水の流量を取得し、前記回収率の目標値と、前記取得した透過水の流量とに基づいて、前記排水ラインを流れる濃縮水の前記目標流量を算出する、請求項4に記載の膜ろ過装置。
- 前記制御部は、前記取得した透過水の流量を前記第1の回収率の目標値で除した値から、前記取得した透過水の流量を減じた値を、前記排水ラインを流れる濃縮水の前記目標流量として算出する、請求項5に記載の膜ろ過装置。
- 前記第2のろ過手段が、前記最も下流側のろ過手段であり、かつ前記第1の透過水ラインを介して前記第1のろ過手段に接続され、
前記制御部は、前記第1の流量検出手段による検出値と、前記第3の流量検出手段による検出値との和を、前記第1の透過水ラインを流れる透過水の流量として取得する、請求項5または6に記載の膜ろ過装置。 - 前記第2のろ過手段から透過水を流通させる第2の透過水ラインと、
前記第2の濃縮水ラインを流れる濃縮水の流量を調整する第2の流量調整手段と、
前記第2の濃縮水ラインを流れる濃縮水の流量を検出する第3の流量検出手段と、を有し、
前記制御部は、前記第1および第2の流量制御に並行して、前記第2の透過水ラインを流れる透過水の流量から前記第2の濃縮水ラインを流れる濃縮水の目標流量を算出し、前記第3の流量検出手段による検出値が前記目標流量になるように前記第2の流量調整手段を制御する第3の流量制御を実行する、請求項5または6に記載の膜ろ過装置。 - 前記第2の透過水ラインを流れる透過水の流量を検出する第4の流量検出手段を有し、
前記第2のろ過手段が、前記第1の透過水ラインを介して前記第1のろ過手段に接続され、
前記制御部は、前記第3の流量検出手段による検出値と、前記第4の流量検出手段による検出値との和を、前記第1の透過水ラインを流れる透過水の流量として取得する、請求項8に記載の膜ろ過装置。 - 直列に接続された複数のろ過手段であって、前記複数のろ過手段のうち最も上流側の第1のろ過手段と、前記第1のろ過手段よりも下流側の第2のろ過手段とを含み、それぞれが被処理水を透過水と濃縮水とに分離する逆浸透膜またはナノろ過膜を有する複数のろ過手段と、前記第1のろ過手段に被処理水を供給する供給ラインと、前記第1のろ過手段から透過水を流通させる第1の透過水ラインと、前記第1のろ過手段からの濃縮水を流通させる第1の濃縮水ラインと、前記第1の濃縮水ラインから分岐し、前記第1の濃縮水ラインを流れる濃縮水の一部を外部へ排出する排水ラインと、前記第2のろ過手段からの濃縮水を流通させて前記供給ラインに返流する第2の濃縮水ラインと、を有する膜ろ過装置の運転方法であって、
前記供給ラインを流れる被処理水と前記第1の透過水ラインを流れる透過水と前記第1の濃縮水ラインまたは前記排水ラインを流れる濃縮水とのいずれかの水温を検出する工程と、
前記検出した水温と、予め測定された被処理水の不純物濃度と、前記第1のろ過手段に実際に供給される被処理水の不純物濃度とに基づいて、前記第1の透過水ラインを流れる透過水の流量と前記排水ラインを流れる濃縮水の流量との和に対する前記第1の透過水ラインを流れる透過水の流量の割合である回収率の目標範囲を設定する工程と、
前記回収率が目標範囲の下限値を上回り、かつ上限値以下になるように、前記供給ラインを流れる被処理水の圧力と前記排水ラインを流れる濃縮水の流量とを調整する工程と、を含む、膜ろ過装置の運転方法。
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