JP2022086142A - Water treatment system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水処理システムに関する。 The present invention relates to a water treatment system.
逆浸透膜を用いて水を清浄化する水処理システムが広く利用されている。供給水中に微生物が含まれる場合、逆浸透膜の表面に微生物が繁殖してスライム(バイオフィルムともいう)を生成することで、逆浸透膜装置の処理能力を低下させたり、逆浸透膜の破損の原因となったりすることがある。 A water treatment system that purifies water using a reverse osmosis membrane is widely used. When microorganisms are contained in the feed water, the microorganisms propagate on the surface of the reverse osmosis membrane to generate slime (also called biofilm), which reduces the processing capacity of the reverse osmosis membrane device or damages the reverse osmosis membrane. May cause.
供給水にスライムコントロール剤を添加する方法もあるが、スライムコントロール剤に含まれる塩素は、逆浸透膜にダメージを与え得る。このため、逆浸透膜装置に供給する前に活性炭ろ過装置や還元剤を用いて塩素を除去する必要がある。 There is also a method of adding a slime control agent to the feed water, but chlorine contained in the slime control agent can damage the reverse osmosis membrane. Therefore, it is necessary to remove chlorine by using an activated carbon filtration device or a reducing agent before supplying the reverse osmosis membrane device.
また、供給水タンクに紫外線殺菌装置を設けた水処理システムも提案されている(例えば、特許文献1参照)。紫外線殺菌装置を用いて供給水に紫外線を照射することにより供給水中の微生物を不活化することができるので、逆浸透膜装置における微生物の繁殖を防止できる。 Further, a water treatment system in which an ultraviolet sterilizer is provided in a supply water tank has also been proposed (see, for example, Patent Document 1). By irradiating the supplied water with ultraviolet rays using an ultraviolet sterilizer, the microorganisms in the supplied water can be inactivated, so that the growth of the microorganisms in the reverse osmosis membrane device can be prevented.
しかしながら、ある程度の量の供給水を貯留する供給水タンクにおいて紫外線を照射して供給水中の微生物を十分に不活化させるためには、紫外線の出力を大きくする必要がある。このため、逆浸透膜装置に微生物が進入することを完全に防止することは難しい。 However, in order to sufficiently inactivate the microorganisms in the supply water by irradiating the supply water tank that stores a certain amount of supply water with ultraviolet rays, it is necessary to increase the output of the ultraviolet rays. Therefore, it is difficult to completely prevent microorganisms from entering the reverse osmosis membrane device.
従って、本発明は、逆浸透膜装置における微生物の繁殖を抑制できる水処理システムを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a water treatment system capable of suppressing the growth of microorganisms in a reverse osmosis membrane device.
本発明の一態様に係る水処理システムは、逆浸透膜を有し、供給水を処理水と濃縮水とに分離する逆浸透膜装置と、前記逆浸透膜装置に前記供給水を供給する給水ラインと、前記給水ラインに設けられる給水ポンプと、前記逆浸透膜装置から流出する濃縮水の一部を前記給水ラインの前記給水ポンプの上流側に還流させる循環水ラインと、前記給水ラインの前記循環水ラインの合流点と前記給水ポンプとの間に設けられ、前記供給水に紫外線を照射する紫外光源を有する紫外線殺菌装置と、前記逆浸透膜の閉塞度合を示す詰り指標を検出する詰り指標検出部と、前記詰り指標検出部の検出値に応じて前記紫外線殺菌装置に前記紫外光源を点灯させる照射制御部と、を備える。 The water treatment system according to one aspect of the present invention has a back-penetrating membrane, a back-penetrating membrane device that separates the supplied water into treated water and concentrated water, and a water supply that supplies the supplied water to the back-penetrating membrane device. A line, a water supply pump provided in the water supply line, a circulating water line that recirculates a part of the concentrated water flowing out from the back-penetrating membrane device to the upstream side of the water supply pump of the water supply line, and the water supply line. An ultraviolet sterilizer provided between the confluence of the circulating water line and the water supply pump and having an ultraviolet light source that irradiates the supply water with ultraviolet rays, and a clogging index that detects a clogging index indicating the degree of clogging of the back-penetrating film. A detection unit and an irradiation control unit for lighting the ultraviolet light source in the ultraviolet sterilizer according to the detection value of the clogging index detection unit are provided.
上述の水処理システムにおいて、前記逆浸透膜装置は、前記供給水から主に前記処理水を生成する通常運転を行うことができ、前記照射制御部は、前記詰り指標が所定値を超える場合、前記逆浸透膜装置の前記通常運転中に前記紫外光源を点灯又は点滅させてもよい。 In the above-mentioned water treatment system, the reverse osmosis membrane device can perform a normal operation in which the treated water is mainly generated from the supply water, and the irradiation control unit can perform a normal operation when the clogging index exceeds a predetermined value. The ultraviolet light source may be turned on or blinked during the normal operation of the reverse osmosis membrane device.
上述の水処理システムにおいて、前記逆浸透膜装置は、前記供給水の流量に対する前記濃縮水の流量の比率を増大させることにより前記逆浸透膜に付着した濁質を洗い流すフラッシング運転を行うことができ、前記照射制御部は、前記詰り指標が所定値を超える場合、前記逆浸透膜装置の前記フラッシング運転中に前記紫外光源を点灯又は点滅させてもよい。 In the above-mentioned water treatment system, the reverse osmosis membrane device can perform a flushing operation to wash away turbidity adhering to the reverse osmosis membrane by increasing the ratio of the flow rate of the concentrated water to the flow rate of the supply water. When the clogging index exceeds a predetermined value, the irradiation control unit may turn on or blink the ultraviolet light source during the flushing operation of the reverse osmosis membrane device.
上述の水処理システムにおいて、前記供給水の流量に対する前記処理水の流量の比率である回収率を検出する回収率検出部をさらに備え、前記照射制御部は、前記回収率に応じて前記紫外線の光量を変化させてもよい。 In the above-mentioned water treatment system, a recovery rate detection unit for detecting a recovery rate which is a ratio of the flow rate of the treated water to the flow rate of the supply water is further provided, and the irradiation control unit includes the ultraviolet rays according to the recovery rate. The amount of light may be changed.
上述の水処理システムにおいて、前記詰り指標は、前記逆浸透膜間の差圧又は前記逆浸透膜の透過流束であってもよい。 In the water treatment system described above, the clogging index may be the differential pressure between the reverse osmosis membranes or the permeation flux of the reverse osmosis membranes.
本発明によれば、逆浸透膜装置における微生物の繁殖を抑制できる水処理システムを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a water treatment system capable of suppressing the growth of microorganisms in a reverse osmosis membrane apparatus.
以下、本発明の実施形態について、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の構成を示す図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing the configuration of the
本実施形態の水処理システム1は、逆浸透膜を有し、供給水を処理水と濃縮水とに分離する逆浸透膜装置10と、逆浸透膜装置10に供給水を供給する給水ライン20と、逆浸透膜装置10から流出する処理水を需要先に案内する処理水ライン30と、逆浸透膜装置10から流出する濃縮水の一部を給水ライン20に還流させる循環水ライン40と、各構成要素の動作を制御する制御装置50と、を備える。
The
逆浸透膜装置10は、逆浸透膜を用いて供給水を膜分離することにより、逆浸透膜を透過した処理水と逆浸透膜を透過しなかった濃縮水とに分離する。
The reverse
給水ライン20には、供給水に紫外線を照射する紫外線殺菌装置21と、供給水を加圧して逆浸透膜装置10に供給するための給水ポンプ22と、が設けられる。また、給水ライン20には、供給水の圧力を検出する供給水圧力センサ23と、供給水の流量を検出する供給水流量計24と、供給水の温度を検出する供給水温度センサ25と、が設けられる。
The
紫外線殺菌装置21は、給水ライン20の循環水ライン40の合流点と給水ポンプ22との間に設けられ、供給水に紫外線を照射する紫外光源を有する。紫外光源としては、複数の紫外発光ダイオードを有するダイオードアレイ光源が好適に用いられる。
The
紫外線殺菌装置21は、供給水に紫外線を照射することによって、供給水中に存在する微生物を不活化する。これにより、逆浸透膜装置10に進入した微生物が逆浸透膜の膜面で繁殖することによるスライムの生成を抑制できるので、スライムによって逆浸透膜が閉塞する膜詰まりを防止できる。
The
なお、紫外線殺菌装置21において微生物を完全に不活化できない場合や、紫外線殺菌装置21の休止中に供給水が紫外線殺菌装置21を通過する場合がある。これらの場合には、紫外線殺菌装置21から逆浸透膜装置10までの流路や逆浸透膜装置10の内部に微生物が進入し得る。継続的な微生物の進入がなければ逆浸透膜の膜面での微生物の繁殖が促進されることはないが、紫外線殺菌装置21から逆浸透膜装置10までの流路が長くなると、例えば配管の継手等においても微生物が繁殖し得るため、紫外線殺菌装置21から逆浸透膜装置10までの流路を短くすることが望ましい。
The
紫外線殺菌装置21は、給水ポンプ22の上流側に配設されることが好ましい。紫外線殺菌装置21を給水ポンプ22の上流側に配設することで、紫外線殺菌装置21に高い耐圧性能が要求されないため、紫外線殺菌装置21の設計が容易となる。
The
処理水ライン30には処理水の流量を検出する処理水流量計31と、処理水の電気伝導度を検出する電気伝導度センサ32と、が設けられる。
The treated
循環水ライン40は、濃縮水の一部を給水ライン20に還流させると共に、残部を系外に排出する。このため、循環水ライン40は、逆浸透膜装置10から流出する濃縮水を案内する流出部41と、流出部41から濃縮水の一部を給水ライン20に導く返送部42と、流出部41から濃縮水の残部を排出する排出部43と、を有する。
The circulating
返送部42は、給水ライン20の紫外線殺菌装置21及び給水ポンプ22の上流側に接続される。このため、循環水ライン40は、濃縮水の一部を給水ライン20の紫外線殺菌装置21及び給水ポンプ22の上流側に還流させる。特に、濃縮水は、逆浸透膜装置10において不純物が濃縮されることにより活性を有する微生物の含有量も増大しているため、この濃縮水を紫外線殺菌装置21の上流側に還流させて紫外線により微生物を不活化することで、逆浸透膜装置10におけるスライム生成による逆浸透膜の詰り(バイオファウリング)を効果的に防止できる。
The
循環水ライン40には、流出部41に設けられ、逆浸透膜装置10から流出する濃縮水の圧力を検出する濃縮水圧力センサ44と、流出部41に設けられ、逆浸透膜装置10から流出する濃縮水の流量を調整する濃縮水流量調整弁45と、排出部43に設けられ、系外に排出される濃縮水の流量を調整する排出流量調整弁46と、が設けられる。
The circulating
制御装置50は、逆浸透膜装置10に供給水から主に処理水を生成する通常運転を行わせる通常運転制御部51と、逆浸透膜装置10にフラッシング運転を行わせるフラッシング制御部52と、供給水の流量に対する処理水の流量の比率である回収率を検出する回収率検出部53と、逆浸透膜装置10の逆浸透膜の閉塞度合を示す詰り指標を検出する詰り指標検出部54と、詰り指標検出部54の検出値に応じて紫外線殺菌装置21に紫外光源を点灯させる照射制御部55と、を有する。
The
制御装置50は、例えばCPU、メモリ、入出力インターフェイス等を有するコンピュータ装置に適切なプログラムを実行させることにより実現できる。上述の制御装置50の各構成要素は、制御装置50の機能を類別したものであって、物理構造及びプログラム構造において明確に区別できるものでなくてもよい。
The
通常運転制御部51は、処理水を得るための通常運転を制御する。例として、通常運転制御部51は、電気伝導度センサ32の検出値を設定値に保持するよう、濃縮水流量調整弁45の開度をフィードバック制御するよう構成され得る。
The normal
フラッシング制御部52は、例えば通常運転終了時に供給水の流量に対する濃縮水の流量の比率を増大させることにより逆浸透膜に付着した濁質を洗い流すために行われるフラッシング運転を制御する。例として、フラッシング制御部52は、濃縮水流量調整弁45を全開にすることにより、逆浸透膜装置10の回収率、つまり供給水の流量に対する処理水の流量を低下させる。これによって、逆浸透膜を透過する水量に比して逆浸透膜の膜面に沿って流れる水量が大きくなるため、膜面に付着した濁質を剥離して循環水ライン40に流出させられる。
The
フラッシング制御部52によるフラッシング運転は、一般的に、通常運転を停止する際に行われる。これは、逆浸透膜装置10の内部に濃縮された水が滞留すると、水が流れているときよりも水中の無機成分が析出し易くなるため、逆浸透膜装置10の内部に滞留する水の濃縮度合いを可能な限り小さくすることが望まれるからである。また、フラッシング運転は、停止時間が一定時間に達したとき等にも行われ得る。これは、長時間の停止により析出した無機成分を押し出して逆浸透膜の膜面に析出した無機成分が定着することを抑制するためである。
The flushing operation by the
回収率検出部53は、供給水流量計24及び処理水流量計31の検出値に基づいて、逆浸透膜装置10の回収率を算出するよう構成され得る。
The recovery
詰り指標検出部54は、例えば、供給水圧力センサ23、供給水流量計24、供給水温度センサ25、処理水流量計31、電気伝導度センサ32、濃縮水圧力センサ44等の検出値に基づいて逆浸透膜の閉塞度合を示す詰り指標を算出することができる。具体的な詰り指標としては、供給水圧力センサ23及び濃縮水圧力センサ44の検出値の差分として算出できる逆浸透膜間の差圧(逆浸透膜に沿って流れる水に生じる圧力損失)、処理水流量計31の検出値等から算出できる逆浸透膜の透過流束(単位面積当たりの透過水量)などを用いることができる。なお、詰り指標の値は、例えばSI単位等の周知の単位系で表される数値に限られず、所望の単位系の数値に換算できる任意の値であってもよい。詰り指標検出部54は、さらに、これらの値を水温で補正した値、つまり水温が所定の値で他の条件が同じであった場合に想定される値を詰り指標としてもよい。
The clogging
照射制御部55は、詰り指標検出部54の検出値に応じて紫外線殺菌装置21に紫外光源を点灯させる。このように、照射制御部55が詰り指標の値に応じて紫外光源を点灯又は点滅させることでスライムの生成による詰りを抑制しつつ、不必要な紫外線の照射を行わないので消費電力を抑制できる。
The
具体例として、照射制御部55は、詰り指標が所定値を超える場合に逆浸透膜装置10の通常運転中に紫外光源を点灯又は点滅させてもよく、詰り指標が所定値を超える場合に逆浸透膜装置10のフラッシング運転中に紫外光源を点灯又は点滅させてもよく、詰り指標が所定値を超える場合に逆浸透膜装置10の通常運転及びフラッシング運転の両方で紫外光源を点灯又は点滅させてもよい。
As a specific example, the
照射制御部55が詰り指標の値に応じて通常運転中に紫外光源を点灯又は点滅させることによって、過剰な電力を消費することなく逆浸透膜装置10に新たに流入する微生物の量を低減できるので、逆浸透膜の膜面におけるスライムの生成による詰りを抑制できる。また、照射制御部55が詰り指標の値に応じてフラッシング運転中に紫外光源を点灯又は点滅させることによって、過剰な電力を消費することなく運転停止中に逆浸透膜装置10の内部に滞留する水中の微生物の量を低減できるので、運転停止中のスライムの生成による詰りを抑制できる。
By turning on or blinking the ultraviolet light source during normal operation according to the value of the clogging index, the
照射制御部55は、紫外線殺菌装置21の紫外線の光量(紫外光源の発光強度)を詰り指標の値に応じて変化させてもよく、紫外光源の発光時間(デューティ比)を詰り指標の値に応じて変化させてもよい。
The
また、照射制御部55は、回収率検出部53が検出した逆浸透膜装置10の回収率に応じて紫外線の光量を変化させてもよい。逆浸透膜装置10の回収率が高い場合には循環水ライン40から給水ライン20に還流される濃縮水の流量が小さくなるため、紫外線殺菌装置21を通過する水の流量が低下する。このため、逆浸透膜装置10の回収率が高い場合には紫外線殺菌装置21における紫外線の光量を小さくすることで、微生物の繁殖を効果的に抑制しつつ、消費電力を抑制できる。
Further, the
以上、本発明の水処理システムの好ましい各実施形態につき説明したが、本発明は、上述の実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。 Although the preferred embodiments of the water treatment system of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments and can be appropriately modified.
本発明の水処理システムにおいて、上述の実施形態で説明した全てのセンサが必要とされるわけではなく、採用する制御に必要とされないものは省略してもよく、採用する制御に応じて異なるセンサを設けてもよい。 In the water treatment system of the present invention, not all the sensors described in the above-described embodiment are required, and those not required for the control to be adopted may be omitted, and the sensors differ depending on the control to be adopted. May be provided.
1 水処理システム
10 逆浸透膜装置
20 給水ライン
21 紫外線殺菌装置
22 給水ポンプ
23 供給水圧力センサ
24 供給水流量計
25 供給水温度センサ
30 処理水ライン
31 処理水流量計
32 電気伝導度センサ
40 循環水ライン
41 流出部
42 返送部
43 排出部
44 濃縮水圧力センサ
45 濃縮水流量調整弁
46 排出流量調整弁
50 制御装置
51 通常運転制御部
52 フラッシング制御部
53 回収率検出部
54 詰り指標検出部
55 照射制御部
1
Claims (5)
前記逆浸透膜装置に前記供給水を供給する給水ラインと、
前記給水ラインに設けられる給水ポンプと、
前記逆浸透膜装置から流出する濃縮水の一部を前記給水ラインの前記給水ポンプの上流側に還流させる循環水ラインと、
前記給水ラインの前記循環水ラインの合流点と前記給水ポンプとの間に設けられ、前記供給水に紫外線を照射する紫外光源を有する紫外線殺菌装置と、
前記逆浸透膜の閉塞度合を示す詰り指標を検出する詰り指標検出部と、
前記詰り指標検出部の検出値に応じて前記紫外線殺菌装置に前記紫外光源を点灯させる照射制御部と、
を備える、水処理システム。 A reverse osmosis membrane device that has a reverse osmosis membrane and separates the supplied water into treated water and concentrated water.
A water supply line that supplies the supply water to the reverse osmosis membrane device,
The water supply pump provided in the water supply line and
A circulating water line that recirculates a part of the concentrated water flowing out of the reverse osmosis membrane device to the upstream side of the water supply pump of the water supply line.
An ultraviolet sterilizer provided between the confluence of the circulating water line of the water supply line and the water supply pump and having an ultraviolet light source for irradiating the supply water with ultraviolet rays.
A clogging index detecting unit that detects a clogging index indicating the degree of blockage of the reverse osmosis membrane, and a clogging index detecting unit.
An irradiation control unit that lights the ultraviolet light source on the ultraviolet sterilizer according to the detection value of the clogging index detection unit.
A water treatment system.
前記照射制御部は、前記詰り指標が所定値を超える場合、前記逆浸透膜装置の前記通常運転中に前記紫外光源を点灯又は点滅させる、請求項1に記載の水処理システム。 The reverse osmosis membrane device can perform a normal operation in which the treated water is mainly generated from the supply water.
The water treatment system according to claim 1, wherein the irradiation control unit lights or blinks the ultraviolet light source during the normal operation of the reverse osmosis membrane device when the clogging index exceeds a predetermined value.
前記照射制御部は、前記詰り指標が所定値を超える場合、前記逆浸透膜装置の前記フラッシング運転中に前記紫外光源を点灯又は点滅させる、請求項1又は2に記載の水処理システム。 The reverse osmosis membrane device can perform a flushing operation to wash away turbidity adhering to the reverse osmosis membrane by increasing the ratio of the flow rate of the concentrated water to the flow rate of the supply water.
The water treatment system according to claim 1 or 2, wherein the irradiation control unit lights or blinks the ultraviolet light source during the flushing operation of the reverse osmosis membrane device when the clogging index exceeds a predetermined value.
前記照射制御部は、前記回収率に応じて前記紫外線の光量を変化させる、請求項1から3のいずれかに記載の水処理システム。 Further, a recovery rate detection unit for detecting a recovery rate which is a ratio of the flow rate of the treated water to the flow rate of the supply water is provided.
The water treatment system according to any one of claims 1 to 3, wherein the irradiation control unit changes the amount of ultraviolet light according to the recovery rate.
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