JP4985346B2 - 水処理システム - Google Patents

Description

本発明は水処理システムに関し、より詳しくは給水タンク内の水位を管理しながら給水制御を行なう水処理システムに関する。

従来より、地下水や工場廃水等の原水から高純度の処理水を生産し、該処理水をボイラや冷却塔等に給水したり、飲料用水に使用可能とした水処理システムが知られている。

この種の水処理システムでは、種々の不純物を含有した原水を再生型ろ過装置、軟水装置、膜ろ過装置等で水処理して処理水を生産し、該処理水を給水タンクに一時的に貯留し、その後、ボイラ給水等に使用される。

したがって、給水タンク内の水位を管理しながら給水タンクへの給水制御を行う必要がある。

そして、特許文献１には、図１４に示すように、膜モジュール１０１下流に設けられた脱気給水タンク１０２に３段階で水位高さを検出する水位検出装置１０３を配すると共に、通水量を増減できる三位置弁１０４を通水ライン１０６の途中に設け、かつ水位検出装置１０３からの信号によって三位置弁１０４の制御を行う制御装置１０５を備えた膜脱気装置が開示されている。また、この膜脱気装置では、膜モジュール１０１が真空ライン１０９を介して真空ポンプ１０８に接続されると共に、通水ライン１０６から分岐された補給ライン１０７が真空ポンプ１０８に接続されている。そして、真空ポンプ１０８の稼動時に、膜モジュール１０１で除去された水中の酸素が真空ポンプ１０８から排気され、同時に使用済みの封水が真空ポンプ１０８から排水される。

この特許文献１では、長さの異なる３本の感知棒を備えた水位検出装置１０３を脱気給水タンク１０２の上方から挿入し、水位Ｈ、水位Ｍ、水位Ｌに対応して三位置弁１０４の開度が全閉、半開、全開となるように通水量を制御し、これにより脱気給水タンク１０２内の水位に応じた給水制御を行っている。

また、再生型ろ過装置を使用する水処理システムでは、再生中は給水タンクへの通水を停止し、給水タンクに貯留された処理水を使用して再生処理することが広く行われている。

例えば、特許文献２には、ろ過水が貯留された給水タンクと、所定のろ材が内有された細ろ過装置とが配管接続され、洗浄ポンプを配管中に介装した細ろ過システムが開示されている。

この特許文献２では、逆洗モードになると洗浄ポンプが駆動し、給水タンクに貯留されたろ過水が細ろ過装置に供給され、ろ材が逆洗され、再生される。

特開平８−２６６８０８号公報（図１） 特開２００６−１３６７５３号公報（図１）

水処理システムにおける給水制御は、上述したように給水タンクの水位を管理しながら行われ、タンク水位が下限水位に低下すると給水を開始し、タンク水位が上限水位になると給水を停止する。

そして、例えば、夜間帯や事業所が休日の場合は、近隣住民への影響を考慮し、給水タンクへの処理水の給水を全面的に停止するか、時間的に制限するのが望ましいと考えられる。

また、ボイラ用給水設備でボイラからのドレンを給水タンクに回収する場合、ドレンの回収率が高くなると、給水タンク内の水温も高温になる。したがって、このような場合は、水処理装置で処理された処理水を給水タンクに強制的に補給するのが望ましい。

このように給水タンク内への最適な給水は、ユーザの使用状況や使用環境（以下、「使用状況等」という。）によって様々であり、したがって使用状況等に応じた最適な給水制御ができる水処理システムの実現が望まれる。

しかしながら、特許文献１は、水位検出装置１０３と三位置弁１０４とを連携させて通水量を水位に応じて三段階に切り替えているものの、この特許文献１を水処理システム全般に適用しても、上述したユーザの様々な使用状況等に応じた最適な給水制御を実現するのは困難である。

また、ユーザの要求に応じて所望長さとなるように特許文献１の感知棒を機械的に切断し、これら切断された感知棒を給水タンクに設置し、給水を制御することも考えられる。しかし、使用状況等によっては多数の感知棒を給水タンクに配する必要が生じ、構造の複雑化を招き、現実的な方法ではない。

また、特許文献２では、給水タンクの水を使用して逆洗しているため、逆洗時には給水タンクの水が大量に消費される。すなわち、再生処理中は給水タンクへの給水は強制的に停止される上に大量の水が消費されることとなるため、再生処理の終了時には給水タンクの水位が過度に低下するおそれがある。

このためボイラ等に給水を再開した場合、所望流量の処理水をボイラ等に安定供給することができなくなる場合があり、再生処理前に給水タンクの貯水量を増量できるような給水制御を行う手段が要請されている。

本発明はこのような事情に鑑みなされたものであって、ユーザの使用状況等に応じて最適な給水制御を行う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。

上記目的を達成するために、本発明に係る水処理システムは、原水から処理水を生成する水処理装置と、前記処理水を貯留する給水タンクと、前記給水タンク内の前記処理水の水位を連続的に検出する水位検出手段と、前記水位検出手段の検出結果に基づき前記給水タンクへの前記処理水の給水を制御する給水制御手段とを備えた水処理システムにおいて、前記給水制御手段が、限界水位を構成する上限水位と下限水位とをそれぞれ複数設定する限界水位設定手段を有すると共に、時刻を計時する計時手段と、前記計時手段によって計時された時刻に基づき前記限界水位の切り替えを前記給水制御手段に指令する切替指令手段とを有し、かつ、前記給水制御手段は、前記切替指令手段からの指令に基づき前記限界水位を変更すると共に、前記切替指令手段により前記限界水位の切替指令を受信したときに切替後の水位が前記切替後に指定された上限水位以下の場合は、前記上限水位に達するまで前記給水タンクへの給水指令を発することを特徴としている。

また、本発明の水処理システムは、前記切替指令手段と前記給水制御手段とは、外部信号線を介して電気的に接続されていることを特徴としている。

また、本発明の水処理システムは、上記水処理装置には、軟水装置及び膜ろ過装置が含まれることを特徴としている。

さらに、本発明の水処理システムは、前記限界水位設定手段は、極上限水位及び極下限水位からなる極限水位を設定すると共に、前記給水制御手段は、前記給水タンクの水位が前記極上限水位以上及び前記極下限水位以下のいずれかに達したときは、異常を報知する異常報知手段を有していることを特徴としている。

本発明の水処理システムによれば、原水から処理水を生成する水処理装置（例えば、軟水装置、膜ろ過装置等）と、前記処理水を貯留する給水タンクと、前記給水タンク内の前記処理水の水位を連続的に検出する水位検出手段と、前記水位検出手段の検出結果に基づき前記給水タンクへの前記処理水の給水を制御する給水制御手段とを備えた水処理システムにおいて、前記給水制御手段が、限界水位を構成する上限水位と下限水位とをそれぞれ複数設定する限界水位設定手段を有すると共に、時刻を計時する計時手段と、前記計時手段によって計時された時刻に基づき前記限界水位の切り替えを前記給水制御手段に指令する切替指令手段とを有し、かつ、前記給水制御手段は、前記切替指令手段からの指令に基づき前記限界水位を変更すると共に、前記切替指令手段により前記限界水位の切替指令を受信したときに切替後の水位が前記切替後に指定された上限水位以下の場合は、前記上限水位に達するまで前記給水タンクへの給水指令を発するので、限界水位の切替後は、切替後の上限水位に達するまで給水タンクに給水されることとなり、給水タンク内の水位を上限水位にしてから所望の給水制御を行うことができる。そして、夜間帯と昼間帯、事業所の営業日と休業日等、時間帯や曜日に応じ、異なる限界水位でもって給水制御を行うことができ、使用状況等に応じた最適な給水制御を行うことが可能となる。また、例えば、ボイラ等への給水が停止しているときでも、限界水位を変更することにより、大量の処理水が長時間給水タンクに貯留するのを回避することが可能となり、水質悪化を防止することもできる。

また、前記切替指令手段と前記給水制御手段とは、外部信号線を介して電気的に接続されているので、複数の限界水位を給水制御手段に設定して標準化し、外部からの水位の切替指令を発するだけで最適な給水制御を行うことができ、低コストで所望の水処理システムを実現できる。

また、前記限界水位設定手段は、極上限水位及び極下限水位からなる極限水位を設定すると共に、前記給水制御手段は、前記給水タンクの水位が前記極上限水位以上及び前記極下限水位以下のいずれかに達したときは、異常を報知する異常報知手段を有しているので、給水タンクが異常水位になるとユーザは警報音や警告灯の点灯又は点滅によりユーザは迅速に給水タンクの異常を知ることができる。

次に、本発明の実施の形態を図面に基づき詳説する。

図１は本発明に係る水処理システムの一実施の形態（以下、「第１の実施の形態」という。）を示すシステム構成図であって、この水処理システムはボイラ給水用に使用される場合を例示している。

すなわち、この水処理システムは、地下水等の原水を汲み上げる原水ポンプ１と、原水中の不純物を除去して高純度の処理水を生産する水処理装置群２と、水処理装置群２からの処理水を貯留する給水タンク３と、水処理装置群２の各装置を制御して処理水の給水タンク３への給水を制御する給水制御部（給水制御手段）４と、該給水制御部４に給水タンク３の水位切替を指令する水位切替指令部５と、原水ポンプ１をオン・オフ制御するポンプ制御部６とを備えている。

水処理装置群２は、具体的には、硬度成分を含有した原水を軟水化する軟水装置７と、該軟水装置７で軟水化された原水を膜ろ過分離する逆浸透膜装置（以下、「ＲＯ装置」という。）８とを有し、これらは原水ポンプ１と給水タンク３とを結ぶ給水ライン９上に配されている。

軟水装置７は二筒式からなり、三方弁１０により第１の軟水装置７ａ及び第２の軟水装置７ｂのいずれか一方に通水可能とされ、原水の軟水化処理が中断することのないように構成されている。

具体的には、軟水装置７は、ナトリウム型の陽イオン交換樹脂（不図示）が内有されており、陽イオン交換樹脂内には飽和食塩水が貯留されている。そして、原水が、例えば第１の軟水装置７ａに供給されると、原水中のカルシウムイオンやマグネシウムイオンなどの硬度成分が、飽和食塩水に含有されるナトリウムイオンとイオン交換されて除去され、これにより原水は軟水化される。また、第１の軟水装置７ａの陽イオン交換樹脂の交換能力が飽和状態になると、軟水装置７の内蔵マイコンによって三方弁１０が操作され、第２の軟水装置７ｂが通水可能となるように切り替えられる。そして、第１の軟水装置７ａは再生モードとなり、第２の軟水装置７ｂは通水モードとなる。再生モードに突入した第１の軟水装置７ａは、飽和食塩水を塩水タンク（不図示）から供給し、これにより陽イオン交換樹脂の再生が行われる。次いで、再生処理の終了した第１の軟水装置７ａは、第２の軟水装置７ｂが再生モードに突入するまで待機モードとなる。

このように軟水装置７は、第１の軟水装置７ａ及び第２の軟水装置７ｂのうちのいずれか一方が通水モードとなるように構成されており、これにより通水を中断することなく軟水化処理が可能とされている。

ＲＯ装置８は、例えばスパイラル形状に巻回されたＲＯ膜エレメント（以下、「ＲＯ膜」という。）１１ａを内蔵したＲＯモジュール１１と、ＲＯ膜１１ａに圧力を負荷する加圧ポンプ１２とを備えている。ＲＯモジュール１１は、原水が供給される一次側とＲＯ膜１１ａを透過した透過水を出力する二次側とに分離されており、また、二次側には排水弁１３が介装された排水ライン及び循環ライン５０が接続されている。

そして、加圧ポンプ１２が駆動して一次側からＲＯ膜１１ａに浸透圧以上の高圧が負荷されると、溶存塩類やシリカ（ＳｉＯ_２）の除去された高純度の透過水が二次側に出力し、これにより処理水が生産される。尚、ＲＯ膜１１ａを透過しなかった濃縮水は、その一部は循環ライン５０を介して加圧ポンプ１２に還流され、残りは排水弁１３から排水される。

また、給水タンク３は、その下方側壁に圧力検知式の水位センサ１４が挿入されている。水位センサ１４は、給水タンク３の水位と水頭とが比例することを利用したものであり、給水タンク３内の水頭の変化に応じた水位の連続的な検知が可能とされ、水位検知信号１５が給水制御部４に送信される。

給水制御部４は、制御線１７、１８を介して軟水装置１０及びＲＯ装置８に電気的に接続され、さらに、ポンプ制御部６と電気的に接続されている。そして、給水制御部４からポンプ制御部６に給水要求信号１９が送信されると、該ポンプ制御部６は原水ポンプ１に駆動信号２０を送信するように構成されている。

また、給水制御部４は、給水タンク３の設定水位や所定の演算プログラムが記憶された記憶手段（水位設定手段）と、所定の演算処理を行って上記各構成要素を制御する演算処理部とを備えている。

記憶手段には、複数の限界水位が書き換え可能に記憶されている。本実施の形態では、昼間帯の限界水位（上限水位及び下限水位）を規定する主設定と、夜間帯の限界水位を規定する副設定と、異常報知用の極限水位が記憶されている。主設定は、一組の主上限水位（以下、「主Ｈ水位」という。）と主下限水位（以下、「主Ｌ水位」という。）で構成され、副設定は、一組の副上限水位（以下、「副Ｈ水位」という。）と副下限水位（以下、「副Ｌ水位」という。）で構成され、また、極限水位は、一組の極上限水位（以下、「ＨＨ水位」という。）と極下限水位（以下、「ＬＬ水位」という。）で構成され、これらの限界水位が記憶手段に格納されている。

また、水位切替指令部５は給水制御部４の外部に設けられ、該給水制御部４と水位切替指令部５とは電気的に接続されている。水位切替指令部５には、タイマ５ａが内蔵されており、該タイマ５ａの計時により時間帯に応じて限界水位の切り替えが行われるように、水位切替信号（外部信号線）１６が給水制御部４に送信される。本実施の形態では、後述するように昼間帯（例えば、午前８時〜午後８時）と夜間帯（午後８時〜午前８時）とで給水タンク３の限界水位が切り替えられるように構成されており、例えば、タイマ５ａが午前８時又は午後８時を計時すると給水制御部４に水位切替信号１６を送信する。

図２は本第１の実施の形態の限界水位の水位設定例を示す給水タンク３の概略正面図である。

すなわち、昼間帯では主Ｈ水位と主Ｌ水位でもって給水タンク３の水位（以下、「タンク水位」）が管理される。そして、副Ｈ水位は主Ｈ水位よりも高い所定位置に設定され、副Ｌ水位は主Ｌ水位よりも低い所定位置に設定され、これら副Ｈ水位と副Ｌ水位とで夜間帯のタンク水位が管理される。また、ＨＨ水位は副Ｈ水位の更に上方に設定され、ＬＬ水位は副Ｌ水位の更に下方に設定され、タンク水位がＨＨ水位以上又はＬＬ水位以下になったときは警報音や警告灯の点灯又は点滅等によりユーザに報知される。

そして、本実施の形態では、例えば、午前８時になると、水位切替指令部５から給水制御部４に水位切替信号１６が送信され、これにより限界水位は主設定に設定される、一方、例えば、午後８時になると、水位切替指令部５から給水制御部４に水位切替信号１６が送信され、これにより、限界水位は主設定から副設定に切り替えられる。

このように時間帯に応じて主設定と副設定とを切り替えるようにしたのは以下の理由による。

事業所等におけるボイラ給水用の水処理システムの場合、夜間帯は通常はボイラを殆ど使用しないため、近隣住民への影響を考慮し、夜間帯での給水を完全停止することが望まれる。

しかしながら、操業時間の臨時延長等でボイラの稼動時間を延長せざるを得ない場合もある。この場合、処理水タンク３への給水を全面的に完全停止してしまうと、給水タンク３内の処理水が不足してしまい、ボイラの稼動を停止せざるを得なくなるおそれがある。

そこで、本第１の実施の形態では、昼間帯の限界水位を主設定とし、夜間帯の限界水位が副設定となるように水位切替信号１６により水位切替を行い、時間帯に応じて最適な給水制御を行うようにしている。

次に、上記水処理システムの運転方法を具体的に説明する。

まず、昼間帯に給水タンク３内のタンク水位が主Ｌ水位まで低下すると、給水制御部４は給水要求信号１９をポンプ制御部６に送信し、さらにポンプ制御部６は駆動信号２０を原水ポンプ１に発し、これにより原水ポンプ１が駆動を開始する。そして、原水は給水ライン９を介して軟水装置７に供給され、該軟水装置７で軟水化された原水はＲＯ装置８で膜ろ過分離され、透過水と濃縮水に分離される。次いで、透過水は処理水となって給水タンク３に補給される。

給水タンク３内のタンク水位は水位センサ１４によって連続的に検知され、水位検知信号１５が給水制御部４に送信される。そして、水位センサ１４が主Ｈ水位を検知すると、その水位検知信号１５を受信した給水制御部４はポンプ制御部６に対する給水要求信号１９を停止する。これにより駆動信号２０も停止し、原水ポンプ１は停止して水処理システムの運転を停止する。

そしてその後、給水タンク３内の処理水がボイラ給水に消費されてタンク水位が主Ｌ水位まで低下すると、上述した運転手順で水処理システムの運転を再開し、給水タンク３への処理水の給水を行う。

以降、タンク水位が主Ｈ水位と主Ｌ水位との間で管理されるように給水制御が行われる。

その後、夜間帯、例えばタイマ５ａが午後８時を計時すると、水位切替指令部５は給水制御部４に対し水位切替信号１６を発し、給水制御部４は限界水位を副設定に切り替える。

そして、切替直後は副Ｈ水位まで給水を行って十分な処理水を確保した後、上述と同様の運転手順で副Ｈ水位と副Ｌ水位との間でタンク水位を管理しながら給水制御を行う。

その後、昼間帯、例えば、例えばタイマ５ａが午前８時を計時すると、水位切替指令部５は給水制御部４に対し水位切替信号１６を発し、給水制御部４は限界水位を主設定に切り替える。

そして、切替直後は主Ｈ水位まで給水を行って十分な処理水を確保した後、上述と同様の運転手順で主Ｈ水位と主Ｌ水位との間でタンク水位を管理しながら給水制御を行う。

図３は、水位切替に伴うタンク水位の変化の一例を示す図であり、横軸は時刻、縦軸はタンク水位を示している。図中、Ｔ１は昼間帯、Ｔ２は夜間帯を示し、Ｘ１は主設定から副設定への切替時刻を示し、Ｘ２は副設定から主設定への切替時刻を示している。また、実線Ｙ１は水使用量が通常の場合を示し、一点鎖線Ｙ２は水使用量が通常よりも少ない場合を示し、破線Ｙ３は夜間帯の水使用量が通常よりも多い場合を示している。

昼間帯Ｔ１では、タンク水位が主Ｈ水位になると給水が停止し、処理水がボイラ給水に消費されるのでタンク水位は低下してゆく。そして、夜間帯Ｔ２に突入する時刻Ｘ１（例えば、午後８時）で限界水位は主設定から副設定に切り替えられ、タンク水位は副Ｈ水位に達するまで給水タンク３に給水される。

そして、水使用量が通常の場合及び少ない場合は、実線Ｙ１及び一点鎖線Ｙ２で示すように、夜間帯Ｔ２では副Ｌ水位にまで低下することなく、昼間帯Ｔ１に突入する時刻Ｘ２（例えば、午前８時）となり、限界水位は副設定から主設定が切り替えられる。

すなわち、副Ｈ水位を主Ｌ水位よりも高位に設定し、副Ｌ水位を主Ｌ水位よりも低位に設定しているので、限界水位の範囲は広がる。したがって、水使用量が通常の場合及び少ない場合は、夜間帯Ｔ２での給水を実質的に停止することが可能となる。

一方、夜間帯Ｔ２での水使用量が多い場合は、切替時（時刻Ｘ１）のタンク水位は、水使用量が通常時や通常より少ない場合に比べ低く、このため切替直後の副Ｈ水位に達するまでの給水時間は長くなる。しかし、副設定では、主設定に比べ限界水位の幅が広いため、下限水位（副Ｌ水位）に低下するまでの時間（給水停止時間）は主設定のときに比べて長くなり、したがって、夜間帯Ｔ２、特に真夜の給水時間を短くすることが可能となる。

尚、本第１の実施の形態では、いずれのパターン（Ｙ１〜Ｙ３）においても、昼間帯Ｔ２に突入する時刻Ｘ２になると限界水位は副設定から主設定の切り替わり、切り替え後の上限水位である主Ｈ水位に達するまで処理水タンク３に給水され、給水タンク３の処理水が満水にしてから主設定の範囲内で給水制御が行われる。

このように本第１の実施の形態では、タイマ５ａの計時時刻を基準に昼間帯と夜間帯とで限界水位を主設定と副設定に切り替えて給水制御しているので、操業時間の延長等で夜間帯に処理水を要する場合であっても、水使用量が多くない場合（実線Ｙ１及び一点鎖線Ｙ２）は給水タンクへの給水を停止することが可能であり、水使用量が多い場合（破線Ｙ３）は、主設定時に比べて給水時間を短くして水処理システムを運転することが可能となる。したがって、近隣住民への影響を極力少なくすることができ、住環境に配慮した水処理システムを実現することができる。

尚、上記第１の実施の形態では、水位切替指令部５にタイマ５ａを内蔵させ、水位切替指令部５から水位切替信号１６を発しているが、タイマ５ａを給水制御部４に内蔵させ、水位切替指令を給水制御部４で直接行ってもよい。

図４は上記第１の実施の形態における第１の変形例の水位設定例を示す水タンク３の概略正面図であって、この第１の変形例では、副Ｌ水位は図２と同一レベルに設定されているが、副Ｈ水位が主Ｈ水位に比べ、十分に下方に設定されている。したがって、限界水位が副設定に設定されているときは、低位の比較低狭い限界水位範囲内で給水制御が行われる。

図５は、第１の変形例におけるタンク水位の変化の一例を示す図であり、横軸は時刻、縦軸はタンク水位を示している。図３と同様、Ｔ１は昼間帯、Ｔ２は夜間帯を示し、Ｘ１は主設定から副設定への切替時刻を示し、Ｘ２は副設定から主設定への切替時刻を示している。また、実線Ｙ４は水使用量が通常の場合を示し、破線Ｙ５は水使用量の多い場合を示し、二点鎖線Ｙ６は主設定から副設定への切替時のタンク水位が低い場合を示している。

この第１の変形例では、副Ｌ水位が主Ｌ水位よりも低いため、水使用量が通常の場合は、実線Ｙ４で示すように、夜間帯Ｔ２での給水を停止することができる。

一方、水使用量の多い場合や切替時のタンク水位が低い場合は、副Ｈ水位と副Ｌ水位の間隔が狭いため、図５の破線Ｙ５や二点鎖線Ｙ６に示すように、長時間の連続的な給水は行われることはなく、短時間で断続的に行われる。

このように第１の実施の形態によれば、タンク容量や処理水量等に適した限界水位を設定することにより、ユーザの要求に応じた最適な給水制御を行うことが可能となる。

図６は上記第１の実施の形態の第２の変形例の水位設定例を示す給水タンク３の概略正面図であって、この第２の変形例では、副Ｈ水位は、第１の変形例と同様、主Ｈ水位よりも十分に低位に設定され、また副Ｌ水位を主Ｌ水位と同一位置に設定され、主設定と副設定とを事業所の営業日と休業日とで切り替えるようにしている。

事業所の休業日はボイラ等の稼動を停止する場合も多く、水の使用量も少ない。したがって、給水タンク３に処理水を貯留しておくと、処理水自体の給水タンク３での滞留時間が長くなり、雑菌等が繁殖して水質の劣化を招くおそれがある。したがって、事業所の休業日は、給水タンク３の水位を極力低下させておくのが望ましいと考えられる。

この場合、休業日毎に手動で水位設定を変更することも考えられる。しかし、季節変動等に伴う年間２〜３回程度の水位切替であれば手動での水位切替も容易であるが、毎週のように存在する休業日を手動で水位切替するのは現実的な対応ではない。

そこで、本第２の変形例では、水位切替指令部５からの指令により予め設定された限界水位に切り替え、給水制御を行っている。ただし、給水タンク３の副Ｌ水位を過度に低く設定して給水タンク３の貯水量を減らすと、水処理装置（軟水装置７及びＲＯ装置８）の運転駆動と運転停止の繰り返し頻度が多くなり、このため水処理装置内の滞留水の水質劣化を招いたり、水処理装置の損傷を招くおそれがある。

このため本第２の変形例では、副Ｌ水位が過度に低くならないように副Ｌ水位を主Ｌ水位と同一レベルにしている。

図７は、第２の変形例の水位切替例を示す図であり、横軸は曜日、縦軸はタンク水位を示している。本第２の変形例では、月曜日〜金曜日は営業日、土曜日及び日曜日を休業日とし、タイマ５ａ（ウィークリタイマ）により月曜日〜金曜日を主設定で給水制御し、土曜日及び日曜日を副設定で給水制御するように設定されている。

このように事業所の営業日と休業日とで水位設定を切り替え、休業日のタンク水位が低くなるようにタンク水位を管理することにより、給水タンク３に大量の処理水が長時間滞留するのを回避することが可能となり、水質劣化を防止することが可能となる。

尚、この第２の変形例では、月曜日〜金曜日と、土曜日及ぶ日曜日とで主設定と第２限界水位の水位を切替えているが、プログラムタイマ等で祝日やその他の臨時休業日等を副設定に基づいて給水制御するようにするのも好ましい。

図８は本発明に関連する水処理システムを第１の参考例（以下、「第２の実施の形態」という。）として示すシステム構成図であって、本第２の実施の形態は、再生型ろ過装置としての除鉄・除マンガンろ過装置２２が軟水装置７の上流側の給水ライン２３上に設けられており、再生処理前に給水タンク３に強制的に給水することにより、再生処理に起因した給水タンク３の貯水量低下を回避している。

再生型ろ過装置２２を有する水処理システムでは、再生処理中は給水タンク３に給水することができない。したがって、給水タンク３に貯留された処理水を使用してろ材を再生する場合は、再生処理中に給水タンク３の水位が過度に低下し、このためボイラ等への給水量が一時的に不足するおそれがある。

このような給水量の不足を補填する方法としては、別経路から処理水をバックアップ給水することも考えられるが、運用上の制約条件が増えたり、別途新たな設備を増設する必要があり、好ましくない。

そこで、本第２の実施の形態では、図９に示すように、副Ｌ水位を主Ｌ水位と同一レベルに設定する一方、副Ｈ水位を主Ｈ水位よりも高く設定し、再生処理に突入する直前に限界水位の設定を主設定から副設定に切り替えて給水タンク３に貯留される処理水量を増量させ、これにより再生処理により給水タンク３の貯水量が過度に低下するのを回避している。

以下、上記第２の実施の形態について、より詳しく説明する。

図８において、水処理装置群２１は、軟水装置７及びＲＯ装置８に加え、除鉄・除マンガンろ過装置２２を有し、さらに該除鉄・除マンガンろ過装置２２は逆洗ライン２４を介して給水タンク３に接続され、かつ逆洗ライン２４上には逆洗ポンプ２５が介装されている。

除鉄・除マンガンろ過装置２２は、無煙炭を粉砕して粒状とされたアンスラサイトがマンガン酸化触媒上に重層されており、原水に注入された次亜塩素酸ナトリウムによって原水中の鉄分が酸化されて析出し、これにより原水から鉄分が除去される。また、原水中のマンガン成分はマンガン酸化触媒によって酸化除去される。さらに、除鉄・除マンガンろ過装置２２にはタイマが内蔵されており、原水の供給を定期的（例えば、０．５〜１／日）に遮断し、逆洗ポンプ２５を駆動させ、給水タンク３に貯留された処理水を除鉄・除マンガンろ過装置２２に供給してろ材の再生処理を行う。

また、この第２の実施の形態では、給水制御部４とは物理的に別個独立した前処理制御部２６が設けられている。そして、ＲＯ装置８は、第１の実施の形態と同様、制御線１８を介して給水制御部４に電気的に接続される一方、除鉄・除マンガン装置２２及び軟水装置７は、それぞれ制御線２７、２８を介して前処理制御部２６と電気的に接続され、これら除鉄・除マンガン装置２２及び軟水装置７は、前処理制御部２６により制御される。尚、前処理制御部２６は原水ポンプ１及び逆洗ポンプ２５に駆動信号３２、３３を送信し、これら原水ポンプ１及び逆洗ポンプ２５は前処理制御部２６により制御される。

また、給水制御部４と前処理制御部２６とは電気的に接続されており、給水制御部４は前処理制御部２６に対し給水要求信号２９を送信し、前処理制御部２６は給水制御部２６に対し運転許可信号３０を送信する。すなわち、前処理制御部２６は、除鉄・除マンガンろ過装置２２及び軟水装置７からの給水要求信号２９に応じて運転可能な状態にある場合は、常に給水制御部４に運転許可信号３０を送信する。給水制御部４は給水が必要と判断した場合に前処理制御部２６からの運転許可信号３０が有効であれば、前処理制御部２６に給水要求信号２９を送信する。

そして、除鉄・除マンガンろ過装置２２は、再生処理に突入する所定時間前に前処理制御部２６に対し再生要求信号を発し、該再生要求信号を受信した前処理制御部２６は給水制御部４に水位切替信号３１を送信する。

ここで、前処理制御部２６を給水制御部４とは物理的に別個独立に設けたのは以下の理由による。

膜ろ過装置は、たとえ機械的構造に差異があっても原水を供給して処理水を生産するという動作自体は同一である。したがって、種々の膜ろ過装置を給水制御部４で電気的に統一的に取り扱うことは比較的容易である。

これに対し再生型ろ過装置は、再生処理中は通水が停止される上、処理水量や水質に応じて種類や大きさ、個数が区々であり、原水ポンプの能力も異なる。したがって、再生型ろ過装置を含む前処理制御は、給水制御とは異なり、統一的な取り扱いが困難であり、原水の水質や要求処理能力に応じ個別に対応する必要がある。

したがって、前処理と給水処理とを別個独立に制御した方が、効率的であり、コスト的にも有利である。また、前処理と給水処理とを別個独立に構築し、両者を連携させることにより、種々のバリエーションに対応可能な水処理システムを低コストかつ迅速に実現することが可能となる。

そこで、本第２の実施の形態では、給水制御部４と前処理制御部２６とを物理的に別個独立して構築し、両者を電気的に接続して連携し、前処理制御部２６から給水制御部４に水位切替信号３１を送信することにより、最適な給水制御を実現している。

次に、本第２の実施の形態の運転方法を詳述する。

まず、水処理システムの運転が可能なときは、前処理制御部２６は給水制御部４に運転許可信号３０を常時送信する。そして、水位センサ１４が主Ｌ水位未満を検知すると、給水制御部４は運転許可信号３０を受信していることを確認した後、前処理制御部２６に給水要求信号２９を送信する。そして、給水要求信号２９を受信した前処理制御部２６は原水ポンプ１に駆動指令を発する。これにより、原水は原水ポンプ１から汲み上げられて給水ライン２３を通過し、不図示の薬剤注入装置によって原水中に次亜塩素酸ナトリウムが注入され、除鉄・除マンガン装置２２に供給され、原水中の鉄分やマンガン成分が除去される。

次いで、原水は軟水装置７で軟水化され、軟水化された原水は、ＲＯ装置８に供給される。そして、原水はＲＯ装置８で透過水と濃縮水に膜ろ過分離され、濃縮水の一部は循環ライン５０を介して加圧ポンプ１２に還流され、残りは排水弁１３から排水される。

一方、透過水は処理水となって給水タンク３に給水される。そして、水位センサ１４が主Ｈ水位を検知すると給水要求信号２９を無効とし、原水ポンプ１は停止し、除鉄・除マンガンろ過装置２２は待機モードになる。次いで、再生モードに突入する所定時間前に除鉄・除マンガンろ過装置２２は制御線２７を介して再生要求信号を前処理制御部２６に送信する。該再生要求信号を受信した前処理制御部２６は、水位切替信号３１を給水制御部４に送信する。水位切替信号３１を受信した給水制御部４は、限界水位を主設定から副設定に切り替え、かつ給水要求信号２９を送信し、原水ポンプ１を駆動させる。その後、上述と同様の方法で給水を開始し、副設定でもって給水処理を行い、給水タンク３の貯水量を増量させる。

そして、除鉄・除マンガンろ過装置２２が再生モードに入ると、運転許可信号３０を無効とし、これにより給水要求信号２９を無効とし、水位切替信号３１を主設定に切り替え、原水ポンプ１を停止する。そして、給水タンク３の処理水を使用して再生処理を行う。その後、再生処理が終了すると、前処理制御部２６は運転許可信号３０を給水制御部４に送信し、運転許可信号３０の受信を確認した給水制御部４は、水位センサ１４が主Ｌ水位未満を検知していた場合、前処理制御部２６に給水要求信号２９を送信し、原水ポンプ１を駆動させ上述した方法で水処理システムの運転を再開する。

図１０は運転状態とタンク水位の関係を示す図である。

水位センサ１４が主Ｈ水位を検知すると、原水ポンプ１が停止し、除鉄・除マンガンろ過装置２２は待機モードとなる。この待機モードでは運転許可信号３０は有効であるが、給水要求信号２９は無効となり、水処理システムは運転を停止する。

そして、待機モードでは給水タンク３内の処理水がボイラ給水に使用されるため、タンク水位は低下する。そして、再生モードに突入する所定時間前に除鉄・除マンガンろ過装置２２は前処理制御部２６に再生要求信号を発する。尚、所定時間は、例えば、再生要求信号が発せられてからタンク水位が副Ｈ水位に上昇するまでの時間、またはその近似時間に設定される。

そして、前処理制御部２６は給水制御部４に対し水位切替信号３１を送信し、これにより水位設定は主設定から副設定に切り替えられる。一方、給水制御部４は前処理制御部２６に給水要求信号２９を送信し、これにより前処理制御部４の管理下、原水ポンプ１が駆動し除鉄・除マンガン装置２２に給水を開始する。そして、タンク水位が再び上昇し、タンク水位が副Ｈ水位又はその近傍に達すると、除鉄・除マンガンろ過装置２２は再生モードに突入し、逆洗ポンプ２５を駆動させて給水タンク３内の処理水を除鉄・除マンガンろ過装置２２に供給し、逆洗処理を行う。また、再生モードに突入すると、運転許可信号３０は無効とされ、これに伴い給水要求信号３１も無効とされる。尚、再生モードにおける水位設定は主設定及び副設定のうちのいずれでもよいが、本第２の実施の形態では主設定に設定されている。

そして、再生モードでは、逆洗処理を行った後、所定時間休止し、その後水洗処理を行う。このとき、給水タンク３の処理水は逆洗処理によって大量に消費され、その後の水洗期間では再生中の処理水利用でタンク水位は更に低下する。

再生処理が終了すると、運転許可信号３０は有効となり、運転許可信号３０の有効を確認した給水制御部４は、水位センサ１４が主Ｌ水位未満を検知していた場合、給水要求信号２９を前処理制御部２６に送信し、除鉄・除マンガンろ過装置２２は通水モードとなる。そして、給水タンク３には再び処理水が給水され、タンク水位は上昇し、その後、水処理システムは、主設定でもって給水制御が行われることになる。

このように本第２の実施の形態では、除鉄・除マンガンろ過装置２２の運転状態に応じて限界水位を切り替え、給水制御を行っているので、大量の処理水を消費する再生モードに突入する前に給水タンク３内の処理水量を増量することが可能となり、給水タンク３の貯水量が過度に低下するのを防止することができる。

尚、本第２の実施の形態では、再生処理時に大量に処理水を使用する場合を例示したが、再生型ろ過装置が搭載されていない水処理システムであっても、特定時刻に大量の処理水を使用する場合に本第２の実施の形態を適用することが可能である。

図１１は本発明に関連する他の水処理システムを第２の参考例（以下、「第３の実施の形態」という。）として示すシステム構成図である。

本第３の実施の形態では、給水タンク３４の側壁に温度スイッチ３５が取り付けられ、給水タンク３内の処理水の水温（以下、「タンク水温」という。）が所定の高温（例えば、８０℃）になると水位切替信号３６が給水制御部４に送信される。

また、給水タンク３４にはドレンライン３７を介してボイラからのドレンが回収されると共に、該給水タンク３４の上方側壁にはオーバーフロー管３８が設けられている。

すなわち、ボイラからのドレンを給水タンク３４に回収するボイラ給水用の水処理システムでは、ドレン回収率が高くなりすぎると給水タンク３４内の水温が過度に上昇するおそれがある。

そこで、本第３の実施の形態では、タンク水温が所定の高温になったときは、水位設定を副設定に切り替え、これにより処理水をオーバーフロー管３８から排水可能としつつ、給水ライン９から給水するようにしている。

図１２は第３の実施の形態における処理タンクの水位設定例を示す図である。副Ｌ水位は主Ｌ水位と同一レベルであるが、副Ｈ水位はＨＨ水位やオーバーフロー管３８よりも高位に設定されている。

そして、タンク水温が低いときは、温度スイッチ３５がオフされ、水位設定は主設定を維持し、主Ｈ水位と主Ｌ水位との間で水位を管理しながら給水制御が行われる。

一方、ボイラからのドレン回収をする場合、ドレンライン３７からの高温のドレンが大量に給水タンク３４に注がれると、タンク水温が上昇する。そして、タンク水温が所定高温になると温度スイッチ３５がオンし、水位切替信号３６が給水制御部４に送信され、水位設定が副設定に切り替えられる。

副設定では、図１３に示すように、副Ｈ水位と副Ｌ水位との間でタンク水位を管理しながら給水制御が行われる。

すなわち、タンク水位がＨＨ水位に達すると、該タンク水位が異常高水位にあるため警報を発する。しかし、タンク水位がＨＨ水位に達しても水温が所定低温（例えば、４０℃）以下に下がらない場合は、給水ライン９からの給水を続行する一方、オーバーフロー管３８からドレンを排水させる。そしてこれによりタンク水温が過度に高温状態を維持するのを極力避ける。

そして、タンク水温が所定低温以下に低下すると温度スイッチ３５がオフし、水位切替信号３６が給水制御部４に送信され、限界水位が副設定から主設定に切り替えられる。

このように本第３の実施の形態では、タンク水温が過度に高温状態で放置されるのを回避することができ、ボイラ給水用水処理システムの安全性を向上させることができる。

尚、通常は、オーバーフロー管３８から処理水を排水させつつ、処理水を給水ライン９から給水タンク３４に補給することにより、タンク水位は副Ｈ水位に到達することなく水温を低下させることができるが、仮にオーバーフロー管３８からの排水能力が低い場合は、給水タンク３４の水位が副Ｈ水位に達すると給水が停止する。したがって処理水が給水タンク３４から溢れ出ることはない。

上記第1〜第３の実施の形態から理解されるように本発明によれば、時間帯や曜日、水処理装置の運転状態、タンク水温等、ユーザの使用状況等に応じた最適な給水制御を実現することができる。

尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない範囲で変更可能なことはいうまでもない。例えば、上記実施の形態では一組の主設定と一組の副設定で運転状態や時刻等に応じた給水制御を行っているが、要求される処理水量等に応じ、複数の副設定、例えば、第１〜第ｎの副Ｈ水位（ｎは２以上の整数）、第１〜第ｍの副Ｌ水位（ｍは２以上の整数）を記憶手段に記憶させておき、副Ｈ水位と副Ｌ水位を適宜組み合わせて水位を管理しながら給水制御を行うのも好ましい。

また、上記各実施の形態では膜ろ過装置としてＲＯ装置を使用したが限外ろ過膜装置、精密ろ過膜装置、ナノろ過膜装置も同様に使用できる。さらに、水処理装置についても、他の水処理装置、例えば砂ろ過装置や活性炭ろ過装置等の再生型ろ過装置に適用することもできる。

また、上記各実施の形態では、ボイラ給水用の水処理システムについて説明したが、その他の水処理システム、例えば、飲料水用の水処理システムでも同様に適用することが可能である。この場合、雑菌の繁殖を防止する観点から、次亜塩素酸ナトリウム等の塩素系化合物が添加された処理水が給水タンクに給水される。したがって、処理水タンク内の残留塩素濃度が所定値未満になると、一定時間強制給水されるように副設定を設け、主設定と副設定とを適宜切替えて給水制御するのが好ましい。

また、寒冷地等で配管が屋外に設置されている水処理システムに適用する場合は、配管適所に温度センサを装着し、温度センサで検知される温度が所定温度（例えば、４℃）以下になると、強制給水するように副設定を設けておき、主設定と副設定とを適宜切替えて所望の給水制御をするができる。

また、上記本各実施の形態では、圧力検知式の水位センサを使用したが、水位を連続的に検知できるものであれば、圧力検知式に限定されるものではなく、例えば、静電容量式等、測定原理の異なる他の方式の水位センサを使用してもよい。

本発明に係る水処理システムの一実施の形態（第１の実施の形態）を示すシステム構成図である。 第１の実施の形態における限界水位の水位設定例を示す給水タンクの概略正面図である。 第１の実施の形態におけるタンク水位の変化の一例を示す図である。 第１の変形例の水位設定例を示す給水タンクの概略正面図である。 第１の変形例のタンク水位の変化の一例を示す図である。 第２の変形例の水位設定例を示す水タンク３の概略正面図である。 第２の変形例における水位切替例を示す図である。 本発明に係る水処理システムの第２の実施の形態を示すシステム構成図である。 第２の実施の形態の限界水位の水位設定例を示す給水タンクの概略正面図である。 第２の実施の形態における運転状態とタンク水位の関係を示す図である。 本発明に係る水処理システムの第３の実施の形態を示すシステム構成図である。 第３の実施の形態における処理タンクの水位設定を示す図である。 第３の実施の形態で限界水位を副設定にしたときの給水タンク内の状態を示す図である。 特許文献１に記載された従来技術のシステム構成図である。

符号の説明

２ 水処理装置群
３、３４ 給水タンク
４ 給水制御部（給水制御手段）
５ 水位切替指令部（切替指令手段）
５ａ タイマ（計時手段）
１６ ３１、３６ 水位切替信号（外部信号線）
２２ 除鉄・除マンガンろ過装置（水処理装置）
２５ 逆洗ポンプ（周辺機器）
２６ 前処理制御部（運転状態検出手段、切替指令手段）
３５ 温度スイッチ（温度検出手段、切替指令手段）

Claims (4)

1. 原水から処理水を生成する水処理装置と、前記処理水を貯留する給水タンクと、前記給水タンク内の前記処理水の水位を連続的に検出する水位検出手段と、前記水位検出手段の検出結果に基づき前記給水タンクへの前記処理水の給水を制御する給水制御手段とを備えた水処理システムにおいて、
   前記給水制御手段が、限界水位を構成する上限水位と下限水位とをそれぞれ複数設定する限界水位設定手段を有すると共に、
   時刻を計時する計時手段と、前記計時手段によって計時された時刻に基づき前記限界水位の切り替えを前記給水制御手段に指令する切替指令手段とを有し、
   かつ、前記給水制御手段は、前記切替指令手段からの指令に基づき前記限界水位を変更すると共に、前記切替指令手段により前記限界水位の切替指令を受信したときに切替後の水位が前記切替後に指定された上限水位以下の場合は、前記上限水位に達するまで前記給水タンクへの給水指令を発することを特徴とする水処理システム。
2. 前記切替指令手段と前記給水制御手段とが、外部信号線を介して電気的に接続されていることを特徴とする請求項１記載の水処理システム。
3. 上記水処理装置には、軟水装置及び膜ろ過装置が含まれることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の水処理システム。
4. 前記限界水位設定手段は、極上限水位及び極下限水位からなる極限水位を設定すると共に、
   前記給水制御手段は、前記給水タンクの水位が前記極上限水位以上及び前記極下限水位以下のいずれかに達したときは、異常を報知する異常報知手段を有していることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の水処理システム。

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