JP5051629B1 - Water treatment system - Google Patents
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Abstract
シリカ系スケールの析出やファウリングを抑制しつつ、劣悪な水質の硬水を用いても、炭酸カルシウム系スケールの析出を安定して抑制できる水処理システムを提供する。硬水軟化装置(3)は、陽イオン交換樹脂床と、前記陽イオン交換樹脂床に対し原水を下降流で通過させる軟化プロセス;再生液の下降流を生成して、前記陽イオン交換樹脂床の全体を再生させる第1再生プロセス;及び再生液を底部から中間部へ流す上昇流を生成して、前記陽イオン交換樹脂床の一部を再生する第2再生プロセスに切り換え可能な弁手段とを備え、膜分離装置は、RO膜モジュール(8)と、加圧ポンプ(6)と、入力した電流値信号に対応する駆動周波数を加圧ポンプ(6)に出力するインバータ(7)と、透過水W5が目標流量値となるように、系内の物理量を用いて駆動周波数を演算し、当該駆動周波数に対応する電流値信号をインバータ(7)に出力する制御部(10)とを備える。
【選択図】図1Provided is a water treatment system capable of stably suppressing precipitation of calcium carbonate scale even when hard water having poor water quality is used while suppressing precipitation and fouling of silica scale. The water softening device (3) includes a cation exchange resin bed and a softening process for passing raw water in a downward flow through the cation exchange resin bed; A first regeneration process for regenerating the whole; and a valve means capable of switching to a second regeneration process for regenerating a part of the cation exchange resin bed by generating an upward flow for flowing the regeneration solution from the bottom to the middle. The membrane separation apparatus includes an RO membrane module (8), a pressurizing pump (6), an inverter (7) that outputs a driving frequency corresponding to the input current value signal to the pressurizing pump (6), and a transmission A control unit (10) that calculates a drive frequency using a physical quantity in the system so that the water W5 becomes a target flow rate value and outputs a current value signal corresponding to the drive frequency to the inverter (7) is provided.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、硬水軟化装置及び逆浸透膜分離装置を備えた水処理システムに関する。 The present invention relates to a water treatment system including a water softening device and a reverse osmosis membrane separation device.
半導体製造工程や電子部品の洗浄、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を逆浸透膜(以下、「RO膜」ともいう)で処理することにより製造される。 In the semiconductor manufacturing process, the cleaning of electronic parts, the cleaning of medical equipment, etc., high-purity pure water containing no impurities is used. This type of pure water is generally produced by treating raw water such as ground water or tap water with a reverse osmosis membrane (hereinafter also referred to as “RO membrane”).
RO膜により純水を製造する際、原水に含まれる硬度成分がRO膜の表面にスケールとして析出する現象が発生する。また、原水に含まれる懸濁物質(例えば、不溶状態のコロイド状鉄)がRO膜の表面や細孔内に沈着する、いわゆるファウリングと呼ばれる現象も発生する。RO膜にスケールの析出やファウリングが発生すると、RO膜の透水能力(水透過係数)が低下する。その結果、透過水の流量が減少する。 When pure water is produced by the RO membrane, a phenomenon occurs in which the hardness component contained in the raw water is deposited as a scale on the surface of the RO membrane. In addition, a so-called fouling phenomenon occurs in which suspended substances (for example, insoluble colloidal iron) contained in the raw water are deposited on the surface and pores of the RO membrane. When scale deposition or fouling occurs in the RO membrane, the water permeability (water permeability coefficient) of the RO membrane decreases. As a result, the flow rate of the permeate is reduced.
そこで、炭酸カルシウム系スケールの析出を抑制するために、RO膜に軟水を供給するシステムが提案されている。このシステムは、RO装置の前処理として、陽イオン交換樹脂を用いた硬水軟化装置により、原水(硬水)を軟水化する(特許文献1参照)。 Therefore, a system for supplying soft water to the RO membrane has been proposed in order to suppress precipitation of calcium carbonate scale. This system softens raw water (hard water) by a water softening device using a cation exchange resin as a pretreatment of the RO device (see Patent Document 1).
一方、スケールの析出やファウリングの発生していない状態のRO膜において、水透過係数は、供給される水(以下、「供給水」ともいう)の温度により変化する。RO膜は、供給水の温度が高くなるほど水透過係数が大きくなる。このため、RO膜に対して供給水を一定の圧力で供給しても、温度が高くなるほど透過水の流量は増加する。透過水の流量が増加すると、RO膜の一次側において軟水の濃縮が進行する。 On the other hand, in the RO membrane in which no scale deposition or fouling occurs, the water permeation coefficient varies depending on the temperature of the supplied water (hereinafter also referred to as “supply water”). The RO membrane has a larger water permeability coefficient as the temperature of the feed water increases. For this reason, even if supply water is supplied with a fixed pressure with respect to RO membrane, the flow volume of permeate increases as temperature rises. When the flow rate of the permeated water increases, the concentration of soft water proceeds on the primary side of the RO membrane.
一般に、硬水軟化装置では、原水に含まれるシリカ成分や懸濁物質は除去できない。このため、RO膜の一次側において軟水の濃縮が進行すると、シリカ系スケールの析出やファウリングが発生しやすくなる。すなわち、RO膜に軟水を供給した場合、炭酸カルシウム系スケールの析出は抑制できても、温度によってはシリカ系スケールの析出やファウリングの発生を抑制できない。 In general, a hard water softening device cannot remove silica components and suspended substances contained in raw water. For this reason, when the soft water is concentrated on the primary side of the RO membrane, silica-based scale precipitation and fouling are likely to occur. That is, when soft water is supplied to the RO membrane, the precipitation of the silica-based scale and the occurrence of fouling cannot be suppressed depending on the temperature even if the precipitation of the calcium carbonate-based scale can be suppressed.
そこで、供給水の温度に関わらず、RO膜における透過水の流量を一定に保つため、流量フィードバック制御を行うシステムが提案されている。この流量フィードバック制御では、RO膜で製造される透過水の流量が目標値となるように、RO膜に供給水を送出する加圧ポンプの運転周波数がインバータにより制御される(特許文献2参照)。 Therefore, a system for performing flow rate feedback control has been proposed in order to keep the flow rate of the permeated water in the RO membrane constant regardless of the temperature of the supplied water. In this flow rate feedback control, the operation frequency of the pressurizing pump that sends the feed water to the RO membrane is controlled by an inverter so that the flow rate of the permeated water produced by the RO membrane becomes a target value (see Patent Document 2). .
しかし、従来の硬水軟化装置では、劣悪な水質の硬水を用いて、硬度リーク量が十分に低減された高純度の軟水を製造することは困難であった。また、従来の硬水軟化装置では、劣悪な水質の硬水から高純度の軟水を製造できたとしても、実用的な採水量を確保することは困難であった。従って、RO膜において、炭酸カルシウム系スケールの析出を安定して抑制することは困難であった。 However, in the conventional water softening device, it has been difficult to produce high-purity soft water in which the amount of hardness leak is sufficiently reduced by using hard water having poor water quality. Moreover, even if the conventional hard water softening device can produce high-purity soft water from hard water having poor water quality, it has been difficult to ensure a practical amount of water sampling. Accordingly, it has been difficult to stably suppress the precipitation of calcium carbonate scale in the RO membrane.
従って、本発明は、RO膜におけるシリカ系スケールの析出やファウリングの発生を抑制しつつ、劣悪な水質の硬水を用いた場合においても、炭酸カルシウム系スケールの析出を安定して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, the present invention is a water treatment that can stably suppress precipitation of calcium carbonate scale even when hard water having poor water quality is used while suppressing the occurrence of silica scale precipitation and fouling in the RO membrane. The purpose is to provide a system.
本発明は、原水から軟水を製造する硬水軟化装置と、軟水から透過水を製造する膜分離装置と、を含み、前記硬水軟化装置は、原水又は再生液が供給される陽イオン交換樹脂床と、前記陽イオン交換樹脂床に対し、原水を下降流で通過させて軟水を得る軟化プロセス;再生液を前記陽イオン交換樹脂床の頂部へ配液しながら、底部で集液することにより再生液の下降流を生成して、前記陽イオン交換樹脂床の全体を再生させる第1再生プロセス;及び、第1再生プロセス後に再生液を前記陽イオン交換樹脂床の底部へ配液しながら、中間部で集液することにより再生液の上昇流を生成して、前記陽イオン交換樹脂床の一部を再生する第2再生プロセスに切り換え可能な弁手段と、を備え、前記膜分離装置は、供給された軟水を透過水と濃縮水とに分離する逆浸透膜モジュールと、入力された駆動周波数に応じた回転速度で駆動され、軟水を吸入して前記逆浸透膜モジュールに向けて吐出する加圧ポンプと、入力された電流値信号に対応する駆動周波数を前記加圧ポンプに出力するインバータと、透過水の流量が予め設定された目標流量値となるように、系内の物理量を用いて前記加圧ポンプの駆動周波数を演算し、当該駆動周波数の演算値に対応する電流値信号を前記インバータに出力する制御部と、を備える水処理システムに関する。 The present invention includes a hard water softening device for producing soft water from raw water, and a membrane separation device for producing permeated water from soft water, the hard water softening device comprising a cation exchange resin bed to which raw water or regenerated liquid is supplied, A softening process in which raw water is passed through the cation exchange resin bed in a downward flow to obtain soft water; the regenerated liquid is collected at the bottom while being distributed to the top of the cation exchange resin bed. A first regeneration process for regenerating the entire cation exchange resin bed by generating a downward flow of the cation exchange resin bed; and, after the first regeneration process, distributing the regeneration liquid to the bottom of the cation exchange resin bed, And a valve means switchable to a second regeneration process for regenerating a part of the cation exchange resin bed by generating an ascending flow of the regenerated liquid by collecting the liquid at Permeated water and concentrated water A reverse osmosis membrane module that is separated into a pressure pump that is driven at a rotational speed according to the input driving frequency, sucks soft water and discharges the soft water toward the reverse osmosis membrane module, and an input current value signal An inverter that outputs the corresponding drive frequency to the pressurization pump, and the drive frequency of the pressurization pump is calculated using a physical quantity in the system so that the flow rate of permeate becomes a preset target flow rate value, The present invention relates to a water treatment system including a control unit that outputs a current value signal corresponding to a calculated value of the drive frequency to the inverter.
また、前記膜分離装置は、透過水の流量を検出する流量検出手段を備え、前記制御部は、前記流量検出手段の検出流量値が前記目標流量値となるように、前記加圧ポンプの駆動周波数を演算することが好ましい。 In addition, the membrane separation device includes a flow rate detection unit that detects a flow rate of permeated water, and the control unit drives the pressure pump so that a detected flow rate value of the flow rate detection unit becomes the target flow rate value. It is preferable to calculate the frequency.
また、前記膜分離装置は、前記加圧ポンプの吐出圧力を検出する圧力検出手段と、軟水、透過水又は濃縮水の温度を検出する温度検出手段と、を備え、前記制御部は、(i)前記温度検出手段の検出温度値、前記逆浸透膜モジュールの基準温度における水透過係数値、及び前記目標流量値に基づいて、前記加圧ポンプの吐出圧力を演算し、(ii)当該吐出圧力の演算値を目標圧力値として設定し、(iii)前記圧力検出手段の検出圧力値が前記目標圧力値となるように、前記加圧ポンプの駆動周波数を演算することが好ましい。 Further, the membrane separation device includes pressure detection means for detecting a discharge pressure of the pressure pump, and temperature detection means for detecting the temperature of soft water, permeated water or concentrated water, and the control unit (i ) Based on the detected temperature value of the temperature detecting means, the water permeation coefficient value at the reference temperature of the reverse osmosis membrane module, and the target flow rate value, the discharge pressure of the pressurizing pump is calculated, and (ii) the discharge pressure Is preferably set as a target pressure value, and (iii) the driving frequency of the pressurizing pump is calculated so that the detected pressure value of the pressure detecting means becomes the target pressure value.
また、前記膜分離装置は、軟水、透過水又は濃縮水の温度を検出する温度検出手段を備え、前記制御部は、(i)前記温度検出手段の検出温度値、前記逆浸透膜モジュールの基準温度における水透過係数値、及び前記目標流量値に基づいて、前記加圧ポンプの吐出圧力を演算し、(ii)当該吐出圧力の演算値に基づいて、前記加圧ポンプの駆動周波数を演算することが好ましい。 In addition, the membrane separation device includes temperature detection means for detecting the temperature of soft water, permeated water or concentrated water, and the control unit includes (i) a detected temperature value of the temperature detection means, and a reference for the reverse osmosis membrane module. The discharge pressure of the pressurizing pump is calculated based on the water permeability coefficient value at the temperature and the target flow rate value, and (ii) the drive frequency of the pressurizing pump is calculated based on the calculated value of the discharge pressure. It is preferable.
また、前記膜分離装置は、軟水、透過水又は濃縮水の温度を検出する温度検出手段と、装置外へ排出する濃縮水の排水流量を調節可能な排水弁と、を備え、前記制御部は、(i)予め取得された原水又は軟水のシリカ濃度、及び前記温度検出手段の検出温度値から決定したシリカ溶解度に基づいて、濃縮水におけるシリカの許容濃縮倍率を演算し、(ii)当該許容濃縮倍率の演算値、及び透過水の前記目標流量値から排水流量を演算し、(iii)濃縮水の実際排水流量が当該排水流量の演算値となるように、前記排水弁を制御することが好ましい。 In addition, the membrane separation device includes temperature detection means for detecting the temperature of soft water, permeated water or concentrated water, and a drain valve capable of adjusting a drain flow rate of the concentrated water discharged outside the device, and the control unit includes (I) calculating the allowable concentration ratio of silica in concentrated water based on the silica concentration determined from the silica concentration of raw water or soft water obtained in advance and the detected temperature value of the temperature detecting means; Calculating the drainage flow rate from the calculation value of the concentration rate and the target flow rate value of the permeated water, and (iii) controlling the drainage valve so that the actual drainage flow rate of the concentrated water becomes the calculated value of the drainage flow rate. preferable.
また、前記膜分離装置は、軟水のカルシウム硬度を測定する硬度測定手段と、装置外へ排出する濃縮水の排水流量を調節可能な排水弁と、を備え、前記制御部は、(i)予め取得された炭酸カルシウム溶解度、及び前記硬度測定手段の測定硬度値に基づいて、濃縮水における炭酸カルシウムの許容濃縮倍率を演算し、(ii)当該許容濃縮倍率の演算値、及び透過水の前記目標流量値から排水流量を演算し、(iii)濃縮水の実際排水流量が当該排水流量の演算値となるように、前記排水弁を制御することが好ましい。 The membrane separation device includes a hardness measuring means for measuring the calcium hardness of the soft water, and a drain valve capable of adjusting a drain flow rate of the concentrated water discharged to the outside of the device. Based on the obtained calcium carbonate solubility and the measured hardness value of the hardness measuring means, an allowable concentration rate of calcium carbonate in concentrated water is calculated, and (ii) the calculated value of the allowable concentration rate and the target of permeated water It is preferable to calculate the drainage flow rate from the flow rate value, and (iii) control the drainage valve so that the actual drainage flow rate of the concentrated water becomes the calculated value of the drainage flow rate.
また、前記膜分離装置は、透過水の電気伝導率を測定する電気伝導率測定手段と、装置外へ排出する濃縮水の排水流量を調節可能な排水弁と、を備え、前記制御部は、前記電気伝導率測定手段の測定電気伝導率値が予め設定された目標電気伝導率値となるように、前記排水弁からの排水流量を制御することが好ましい。 Further, the membrane separation device includes an electrical conductivity measuring means for measuring the electrical conductivity of the permeated water, and a drain valve capable of adjusting a drain flow rate of the concentrated water discharged outside the device, and the control unit includes: It is preferable to control the flow rate of drainage from the drainage valve so that the measured electrical conductivity value of the electrical conductivity measuring means becomes a preset target electrical conductivity value.
本発明によれば、RO膜におけるシリカ系スケールの析出やファウリングの発生を抑制しつつ、劣悪な水質の硬水を用いた場合においても、炭酸カルシウム系スケールの析出を安定して抑制できる水処理システムを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the water treatment which can suppress stably precipitation of a calcium carbonate type scale also in the case of using the hard water of inferior water quality, suppressing generation | occurrence | production of the silica type scale in a RO membrane, and fouling. A system can be provided.
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態に係る水処理システム1について、図面を参照しながら説明する。水処理システム1は、例えば、淡水から純水を製造する純水製造システムに適用される。図1は、第1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2は、硬水軟化装置3の概略断面図である。図3は、制御部10により実行されるプロセスのフローチャートである。図4(a)〜(c)は、制御部10により実行される基本プロセスを示す説明図である。(First embodiment)
A
図1に示すように、第1実施形態に係る水処理システム1は、原水ポンプ2と、硬水軟化装置3と、塩水タンク4と、温度検出手段としての温度センサ5と、を備える。また、水処理システム1は、加圧ポンプ6と、インバータ7と、逆浸透膜モジュールとしてのRO膜モジュール8と、流量検出手段としての流量センサ9と、制御部10と、第1排水バルブ11〜第3排水バルブ13と、を備える。このうち、加圧ポンプ6、RO膜モジュール8、流量センサ9及び制御部10は、本実施形態における膜分離装置を構成する。また、図1では、電気的な接続の経路を破線で示す。
As shown in FIG. 1, the
また、水処理システム1は、原水ラインL1と、軟水ラインL2と、塩水ラインL3と、排水ラインL4と、を備える。更に、水処理システム1は、透過水ラインL5と、濃縮水ラインL6と、を備える。本明細書における「ライン」とは、流路、径路、管路等の流体の流通が可能なラインの総称である。
Moreover, the
原水ラインL1の上流側の端部は、原水W1の供給源(不図示)に接続されている。一方、原水ラインL1の下流側の端部は、硬水軟化装置3のプロセス制御バルブ32に接続されている。
The upstream end of the raw water line L1 is connected to a supply source (not shown) of the raw water W1. On the other hand, the downstream end of the raw water line L <b> 1 is connected to the
原水ポンプ2は、原水ラインL1に設けられている。原水ポンプ2は、供給源から供給された水道水や地下水等の原水W1を、硬水軟化装置3に向けて圧送する。原水ポンプ2の運転(駆動及び停止)は、制御部10と電気的に接続されている。原水ポンプ2は、制御部10により制御される。
The raw water pump 2 is provided in the raw water line L1. The raw water pump 2 pumps raw water W1 such as tap water and groundwater supplied from a supply source toward the hard
原水ラインL1及び原水ポンプ2は、軟化プロセスST1において、電気伝導率が150mS/m以下、且つ全硬度が500mgCaCO3/L以下の原水W1を、硬水軟化装置3に供給する。In the softening process ST1, the raw water line L1 and the raw water pump 2 supply the raw water W1 having an electric conductivity of 150 mS / m or less and a total hardness of 500 mgCaCO 3 / L or less to the hard
硬水軟化装置3は、原水W1に含まれる硬度成分(カルシウムイオン及びマグネシウムイオン)を、陽イオン交換樹脂床311においてナトリウムイオン(又はカリウムイオン)に置換して軟水W2を製造する設備である。硬水軟化装置3は、図2に示すように、圧力タンク31と、弁手段としてのプロセス制御バルブ32と、を主体に構成されている。
The hard
圧力タンク31は、上部に開口部を有する有底の筒状体である。圧力タンク31は、開口部が蓋部材で密閉されている。圧力タンク31の内部には、陽イオン交換樹脂ビーズからなる陽イオン交換樹脂床311、及び濾過砂利からなる支持床312が収容されている。
The
陽イオン交換樹脂床311は、原水W1を軟水化する処理材として機能する。陽イオン交換樹脂床311は、圧力タンク31の内部において、支持床312の上部に積層されている。陽イオン交換樹脂床311の深さD1は、300〜1500mmの範囲に設定されている。
The cation
支持床312は、陽イオン交換樹脂床311に対する流体の整流部材として機能する。支持床312は、圧力タンク31の底部側に収容されている。
圧力タンク31において、陽イオン交換樹脂床311の頂部には、陽イオン交換樹脂ビーズの流出を防止する頂部スクリーン321が設けられている。頂部スクリーン321は、不図示の第1流路を介してプロセス制御バルブ32を構成する各種ラインとそれぞれ接続されている。The
In the
頂部スクリーン321による配液位置及び集液位置は、陽イオン交換樹脂床311の頂部付近に設定される。頂部スクリーン321は、陽イオン交換樹脂床311の頂部に設けられる頂部配液部及び頂部集液部として機能する。
The liquid distribution position and the liquid collection position by the
圧力タンク31において、陽イオン交換樹脂床311の底部には、陽イオン交換樹脂ビーズの流出を防止する底部スクリーン322が設けられている。底部スクリーン322は、不図示の第2流路を介してプロセス制御バルブ32を構成する各種ラインとそれぞれ接続されている。
In the
底部スクリーン322による配液位置及び集液位置は、陽イオン交換樹脂床311の底部付近に設定される。底部スクリーン322は、陽イオン交換樹脂床311の底部に設けられる底部配液部及び底部集液部として機能する。
The liquid distribution position and the liquid collection position by the
圧力タンク31において、硬度リーク防止領域313(後述)より上部であって、陽イオン交換樹脂床311の深さ方向の中間部には、陽イオン交換樹脂ビーズの流出を防止する中間部スクリーン323が設けられている。中間部スクリーン323は、不図示の第3流路を介してプロセス制御バルブ32を構成する各種ラインとそれぞれ接続されている。
In the
中間部スクリーン323による集液位置は、陽イオン交換樹脂床311の中間部付近に設定される。中間部スクリーン323は、陽イオン交換樹脂床311の中間部に設けられる中間部集液部として機能する。
The liquid collection position by the
プロセス制御バルブ32は、その内部に、各種のライン、弁等を備える。プロセス制御バルブ32は、少なくとも、軟化プロセスST1における原水W1の流れ、第1再生プロセスST3における塩水W3の流れと、第2再生プロセスST5における塩水W3の流れとを切り換え可能に構成されている。軟化プロセスST1では、陽イオン交換樹脂床311に対して、原水W1を下降流で通過させて軟水W2を製造する。一方、第1再生プロセスST3では、塩水W3を陽イオン交換樹脂床311の頂部へ配液しながら、底部で集液することにより塩水W3の下降流を生成して、陽イオン交換樹脂床311の全体を再生させる。第2再生プロセスST5では、塩水W3を陽イオン交換樹脂床311の底部へ配液しながら、中間部で集液することにより塩水W3の上昇流を生成して、陽イオン交換樹脂床311の一部を再生する。
The
本実施形態における再生プロセスは、第1再生プロセスST3、及び第1再生プロセスST3の終了後に行なわれる第2再生プロセスST5を含む。第1再生プロセスST3は、陽イオン交換樹脂床311の全体を再生させる並流再生プロセスである。第2再生プロセスST5は、陽イオン交換樹脂床311の一部を再生させる部分向流再生プロセスである。本実施形態における陽イオン交換樹脂床311の再生は、二段の再生プロセスにより運転される。詳しくは、並流再生プロセスを第1再生プロセスとして実行し、第1再生プロセス終了後に、部分向流再生プロセスを第2再生プロセスとして実行することにより運転される。
The regeneration process in the present embodiment includes a first regeneration process ST3 and a second regeneration process ST5 performed after the end of the first regeneration process ST3. The first regeneration process ST3 is a cocurrent regeneration process in which the entire cation
第2再生プロセスST5では、硬度リーク防止領域313に対し、再生レベルが1〜6eq/L−Rとなる量の塩水W3を供給する。ここで、再生レベルとは、単位容積のイオン交換樹脂の再生に使用される再生剤量をいう。再生剤として塩化ナトリウムを用いる場合、1eqは、58.5gに相当する。
In the second regeneration process ST5, the salt water W3 is supplied to the hardness
硬度リーク防止領域313は、軟化プロセスST1での硬度リークを極力防止するために、陽イオン交換樹脂床311において十分に再生する必要のある領域である。硬度リーク防止領域313は、図2に示すように、陽イオン交換樹脂床311の底部(すなわち、底面)をベースとして深さD2が100mmに設定されている。第2再生プロセスST5では、この限定された領域を1〜6eq/L−Rの再生レベルで再生することにより、硬度リーク量を0.8mgCaCO3/L以下に維持することができる。The hardness
また、プロセス制御バルブ32は、第1再生プロセスST3の後に実行される第1押出プロセスST4における原水W1の流れと、第2再生プロセスST5の後に実行される第2押出プロセスST6における原水W1の流れとを切り換え可能に構成されている。第1押出プロセスST4では、原水W1を陽イオン交換樹脂床311の頂部へ配液しながら、底部で集液することにより原水W1の下降流を生成して、導入された塩水W3を押し出す。第2押出プロセスST6では、原水W1を陽イオン交換樹脂床311の底部へ配液しながら、中間部で集液することにより原水W1の上昇流を生成して、導入された塩水W3を押し出す。
Further, the
プロセス制御バルブ32には、排水ラインL4の上流側の端部が接続されている。排水ラインL4からは、再生プロセスや押出プロセス等において使用された塩水W3や原水W1が排水W4として排出される。
The
更に、プロセス制御バルブ32において、内部に備えられた弁体の駆動部は、制御部10と信号線を介して電気的に接続されている。プロセス制御バルブ32における弁の切り換えは、制御部10により制御される。
Furthermore, in the
ここで、硬水軟化装置3において実施される各プロセスについて説明する。
本実施形態の水処理システム1において、後述する制御部10は、プロセス制御バルブ32の流路を切り換えることにより、図3に示す以下のプロセスST1〜ST8の運転を実施する。Here, each process implemented in the
In the
(ST1)原水W1を陽イオン交換樹脂床311の全体に対して上から下へ通過させる軟化プロセス
(ST2)洗浄水としての原水W1を陽イオン交換樹脂床311の全体に対して下から上へ通過させる逆洗浄プロセス
(ST3)再生液としての塩水W3を陽イオン交換樹脂床311の全体に対して上から下へ通過させる第1再生プロセス
(ST4)押出水としての原水W1を陽イオン交換樹脂床311の全体に対して上から下へ通過させる第1押出プロセス
(ST5)再生液としての塩水W3を陽イオン交換樹脂床311の主に硬度リーク防止領域313に対して下から上へ通過させる第2再生プロセス
(ST6)押出水としての原水W1を陽イオン交換樹脂床311の主に硬度リーク防止領域313に対して下から上へ通過させる第2押出プロセス
(ST7)濯ぎ水としての原水W1を陽イオン交換樹脂床311の全体に対して上から下へ通過させるリンス・プロセス
(ST8)補給水としての原水W1を塩水タンク4へ供給する補水プロセス(ST1) Softening process of passing raw water W1 from the top to the bottom with respect to the entire cation exchange resin bed 311 (ST2) Raw water W1 as washing water from the bottom to the top with respect to the entire cation
次に、上記プロセスST1〜ST8のうち、主要なプロセスである軟化プロセスST1、第1再生プロセスST3、及び第2再生プロセスST5の運転方法について説明する。 Next, an operation method of the softening process ST1, the first regeneration process ST3, and the second regeneration process ST5 which are main processes among the processes ST1 to ST8 will be described.
軟化プロセスST1では、図4(a)に示すように、原水W1を頂部スクリーン321から配液して、陽イオン交換樹脂床311の全体に対し、原水W1を下降流で通過させて、軟水W2を製造する。製造された軟水W2は、底部スクリーン322から集液される。第2再生プロセスST5後の軟化プロセスST1では、電気伝導率が150mS/m以下、且つ全硬度が500mgCaCO3/L以下の原水W1を供給する。In the softening process ST1, as shown in FIG. 4A, the raw water W1 is distributed from the
第1再生プロセスST3では、図4(b)に示すように、塩水W3を頂部スクリーン321から配液して、陽イオン交換樹脂床311の全体に対し、塩水W3を下降流で通過させて、陽イオン交換樹脂床311を再生する。第1再生プロセスST3では、塩水W3を、陽イオン交換樹脂床311に対して0.7〜2m/hの線速度で通過させる。陽イオン交換樹脂床311を再生した使用済みの塩水W3は、底部スクリーン322から集液される。この第1再生プロセスST3では、並流再生により、陽イオン交換樹脂床311の全体を再生させる。
In the first regeneration process ST3, as shown in FIG. 4 (b), salt water W3 is distributed from the
第1再生プロセスST3の終了後に実施される第1押出プロセスST4では、図4(b)に示すように、原水W1を頂部スクリーン321から配液して、陽イオン交換樹脂床311の全体に対し、原水W1を下降流で通過させて、陽イオン交換樹脂床311に導入された塩水W3を押し出す。陽イオン交換樹脂床311を通過した原水W1は、底部スクリーン322から集液される。第1押出プロセスST4では、原水W1を、陽イオン交換樹脂床311に対して、0.7〜2m/hの線速度、且つ0.4〜2.5BVの押出量で通過させる。
In 1st extrusion process ST4 implemented after completion | finish of 1st reproduction | regeneration process ST3, as shown in FIG.4 (b), raw water W1 is distributed from the
第1再生プロセスST3及び第1押出プロセスST4では、陽イオン交換樹脂床311の全体に対して、並流再生が行われる。そのため、陽イオン交換樹脂床311の全体がほぼ均等に再生されることにより、軟化プロセスST1では、軟水W2の採水量が最大限にまで高められる。
In the first regeneration process ST3 and the first extrusion process ST4, cocurrent regeneration is performed on the entire cation
第2再生プロセスST5では、図4(c)に示すように、塩水W3を底部スクリーン322から配液して、陽イオン交換樹脂床311に対し、塩水W3を上昇流で通過させて、硬度リーク防止領域313を含む陽イオン交換樹脂床311の下側領域を再生する。第2再生プロセスST5では、塩水W3を、陽イオン交換樹脂床311に対して0.7〜2m/hの線速度で通過させる。陽イオン交換樹脂床311の下側領域を再生した塩水W3は、中間部スクリーン323から集液される。第2再生プロセスST5では、硬度リーク防止領域313に対し、再生レベルが1〜6eq/L−Rとなる量の塩水W3を供給する。この第2再生プロセスST5では、部分向流再生により、硬度リーク防止領域313を含む陽イオン交換樹脂床311の下側領域を主に再生させる。
In the second regeneration process ST5, as shown in FIG. 4 (c), the salt water W3 is distributed from the
この第2再生プロセスST5を実施することにより、後の軟化プロセスST1において、電気伝導率が150mS/m以下、且つ全硬度が500mgCaCO3/L以下の原水W1を供給した場合に、硬度リーク量が0.8mgCaCO3/L以下の高純度の軟水W2を製造することができる。By performing this second regeneration process ST5, in the subsequent softening process ST1, when raw water W1 having an electric conductivity of 150 mS / m or less and a total hardness of 500 mg CaCO 3 / L or less is supplied, the hardness leak amount is High-purity soft water W2 having a concentration of 0.8 mgCaCO 3 / L or less can be produced.
第2再生プロセスST5の終了後に実施される第2押出プロセスST6では、図4(c)に示すように、原水W1を底部スクリーン322から配液して、主に硬度リーク防止領域313に対し、原水W1を上昇流で通過させて、陽イオン交換樹脂床311の下側領域に導入された塩水W3を押し出す。硬度リーク防止領域313を通過した原水W1は、中間部スクリーン323から集液される。第2押出プロセスST6では、原水W1を、陽イオン交換樹脂床311の下部領域に対して、0.7〜2m/hの線速度、且つ0.4〜2.5BVの押出量で通過させる。
In the second extrusion process ST6 performed after the end of the second regeneration process ST5, as shown in FIG. 4 (c), the raw water W1 is distributed from the
第2再生プロセスST5及び第2押出プロセスST6では、陽イオン交換樹脂床311の下部領域に対して、部分向流再生が行われる。そのため、硬度リーク防止領域313が重点的に再生されることにより、軟化プロセスST1では、軟水W2の硬度リーク量が極限まで抑制される。
なお、逆洗浄プロセスST2、リンス・プロセスST7、及び補水プロセスST8については、図示による説明を省略する。In the second regeneration process ST5 and the second extrusion process ST6, partial countercurrent regeneration is performed on the lower region of the cation
Note that the illustration of the back cleaning process ST2, the rinsing process ST7, and the water replenishment process ST8 is omitted.
再び、図1を参照しながら水処理システム1の構成について説明する。
塩水タンク4は、陽イオン交換樹脂床311を再生する塩水W3を貯留する。塩水タンク4には、塩水ラインL3の上流側の端部が接続されている。塩水ラインL3の下流側の端部は、プロセス制御バルブ32と連通し、プロセス制御バルブ32を構成する各種ラインとそれぞれ接続されている。Again, the structure of the
The salt water tank 4 stores salt water W3 for regenerating the cation
塩水ラインL3には、塩水弁(不図示)が設けられている。塩水弁は、塩水ラインL3を開閉する。塩水弁は、プロセス制御バルブ32に組み込まれている。塩水弁において、弁体の駆動部は、制御部10と不図示の信号線を介して電気的に接続されている。塩水弁における弁の開閉は、制御部10により制御される。塩水タンク4は、第1再生プロセスST3において、陽イオン交換樹脂床311を再生する塩水W3を圧力タンク31へ送出する。
The salt water line L3 is provided with a salt water valve (not shown). The salt water valve opens and closes the salt water line L3. The salt water valve is incorporated in the
温度センサ5は、軟水ラインL2を流通する軟水W2の温度を検出する機器である。温度センサ5は、接続部J1において軟水ラインL2に接続されている。また、温度センサ5は、制御部10と電気的に接続されている。温度センサ5で検出された軟水W2の温度(以下、「検出温度値」ともいう)は、制御部10へ検出信号として送信される。
The temperature sensor 5 is a device that detects the temperature of the soft water W2 flowing through the soft water line L2. The temperature sensor 5 is connected to the soft water line L2 at the connection portion J1. The temperature sensor 5 is electrically connected to the
加圧ポンプ6は、硬水軟化装置3から送出された軟水W2を吸入し、RO膜モジュール8に向けて吐出する装置である。加圧ポンプ6は、インバータ7(後述)と電気的に接続されている。加圧ポンプ6には、インバータ7から周波数が変換された駆動電力が供給される。加圧ポンプ6は、入力された駆動周波数に応じた回転速度で駆動される。
The pressurizing pump 6 is a device that sucks the soft water W <b> 2 delivered from the hard
インバータ7は、加圧ポンプ6に周波数が変換された駆動電力を供給する電気回路である。インバータ7は、制御部10と電気的に接続されている。インバータ7には、制御部10から電流値信号が入力される。インバータ7は、入力された電流値信号に対応する駆動周波数を加圧ポンプ6に出力する。
The inverter 7 is an electric circuit that supplies driving power whose frequency is converted to the pressurizing pump 6. The inverter 7 is electrically connected to the
RO膜モジュール8は、硬水軟化装置3により製造された軟水W2を、溶存塩類が除去された透過水W5と、溶存塩類が濃縮された濃縮水W6とに膜分離処理する設備である。RO膜モジュール8は、単一又は複数のRO膜エレメント(不図示)を備える。RO膜モジュール8は、これらRO膜エレメントにより軟水W2を膜分離処理し、透過水W5及び濃縮水W6を製造する。RO膜モジュール8の一次側入口ポートは、軟水ラインL2を介して硬水軟化装置3(プロセス制御バルブ32)の下流側に接続されている。
The
RO膜モジュール8の二次側ポートには、透過水ラインL5の上流側の端部が接続されている。RO膜モジュール8で得られた透過水W5は、透過水ラインL5を介して需要箇所等に送出される。また、RO膜モジュール8の一次側出口ポートには、濃縮水ラインL6の上流側の端部が接続されている。RO膜モジュール8で得られた濃縮水W6は、濃縮水ラインL6を介して、RO膜モジュール8の外に排出される。濃縮水ラインL6の下流側には、第1排水バルブ11、第2排水バルブ12及び第3排水バルブ13(後述)が接続されている。
An upstream end of the permeate line L5 is connected to the secondary port of the
なお、濃縮水ラインL6から排出された濃縮水W6の一部を、加圧ポンプ6の上流側における軟水ラインL2に還流させてもよい。濃縮水W6の一部を軟水ラインL2に還流させることにより、RO膜モジュール8の表面での水流速を所定範囲に保つことができる。
A part of the concentrated water W6 discharged from the concentrated water line L6 may be returned to the soft water line L2 on the upstream side of the pressurizing pump 6. By returning a part of the concentrated water W6 to the soft water line L2, the water flow rate on the surface of the
本実施形態におけるRO膜モジュール8は、膜表面に架橋全芳香族ポリアミドからなる負荷電性のスキン層が形成された逆浸透膜(不図示)を有する。この逆浸透膜は、濃度500mg/L、pH7.0、温度25℃の塩化ナトリウム水溶液を、操作圧力0.7MPa、回収率15%で供給したときの水透過係数が、1.5×10−11m3・m−2・s−1・Pa−1以上、且つ塩除去率が99%以上となる性能を有する。The
このような性能に設定された逆浸透膜は、淡水の脱塩処理において、供給水の硬度が低いほど、電気伝導率(EC)で評価したときの塩除去率(すなわち、(供給水EC−透過水EC)/供給水EC×100)が高くなるという特性を持っている。そのため、並流再生及び部分向流再生からなる二段の再生プロセスを行う硬水軟化装置3で製造された高純度の軟水W2(実力値として、0.8mgCaCO3以下)を恒常的に供給することで、高い塩除去率(通常、98.5%以上)を維持できる。In the reverse osmosis membrane set to such a performance, in the desalination treatment of fresh water, the lower the hardness of the feed water, the lower the salt removal rate (ie, (feed water EC− Permeated water EC) / feed water EC × 100) has a characteristic of increasing. Therefore, constantly supplying high-purity soft water W2 (actual value: 0.8 mgCaCO 3 or less) produced by the
操作圧力とは、JIS K3802−1995「膜用語」で定義される平均操作圧力である。操作圧力は、RO膜モジュール8の一次側の入口圧力と一次側の出口圧力との平均値を指す。回収率とは、RO膜モジュール8への供給水(ここでは塩化ナトリウム水溶液)の流量Qfに対する透過水の流量Qpの割合(すなわち、Qp/Qf×100)をいう。The operating pressure is an average operating pressure defined by JIS K3802-1995 “Membrane Term”. The operating pressure refers to an average value of the inlet pressure on the primary side and the outlet pressure on the primary side of the
水透過係数は、透過水の流量[m3/s]を膜面積[m2]及び有効圧力[Pa]で除した値である(後述の式(3)を参照)。水透過係数は、逆浸透膜の水の透過性能を示す指標である。すなわち、水透過係数は、単位有効圧力を作用させたときに単位時間に膜の単位面積を透過する水の量を意味する。有効圧力は、JIS K3802−1995「膜用語」で定義される。有効圧力は、操作圧力(平均操作圧力)から浸透圧差及び二次側圧力(背圧)を差し引いた圧力である(後述の式(4)を参照)。The water permeation coefficient is a value obtained by dividing the flow rate [m 3 / s] of the permeated water by the membrane area [m 2 ] and the effective pressure [Pa] (see formula (3) described later). The water permeability coefficient is an index indicating the water permeation performance of the reverse osmosis membrane. That is, the water permeation coefficient means the amount of water that permeates the unit area of the membrane per unit time when a unit effective pressure is applied. The effective pressure is defined in JIS K3802-1995 “Membrane terminology”. The effective pressure is a pressure obtained by subtracting the osmotic pressure difference and the secondary pressure (back pressure) from the operating pressure (average operating pressure) (see formula (4) described later).
塩除去率は、膜を透過する前後の特定の塩類の濃度(ここでは塩化ナトリウム濃度)から計算される値である。塩除去率は、逆浸透膜の溶質の阻止性能を示す指標である。塩除去率は、RO膜モジュール8への入口濃度Cf及び透過水の濃度Cpから、(1−Cp/Cf)×100により求められる。The salt removal rate is a value calculated from the concentration of a specific salt (here, sodium chloride concentration) before and after permeating the membrane. The salt removal rate is an index indicating the solute blocking performance of the reverse osmosis membrane. The salt removal rate is determined by (1−C p / C f ) × 100 from the inlet concentration C f to the
本実施形態の水透過係数及び塩除去率の条件を満たす逆浸透膜は、逆浸透膜エレメントとして市販されている。逆浸透膜エレメントとしては、例えば、東レ社製:型式名「TMG20−400」、ウンジン・ケミカル社製:型式名「RE8040−BLF」、日東電工社製:型式名「ESPA1」等を用いることができる。 The reverse osmosis membrane that satisfies the conditions of the water permeability coefficient and the salt removal rate of this embodiment is commercially available as a reverse osmosis membrane element. As the reverse osmosis membrane element, for example, Toray Industries, Inc .: model name “TMG20-400”, Unjin Chemical, Inc .: model name “RE8040-BLF”, Nitto Denko Corporation: model name “ESPA1”, etc. may be used. it can.
流量センサ9は、透過水ラインL5を流通する透過水W5の流量を検出する機器である。流量センサ9は、接続部J2において透過水ラインL5に接続されている。流量センサ9は、制御部10と電気的に接続されている。流量センサ9で検出された透過水W5の流量(以下、「検出流量値」ともいう)は、制御部10へ検出信号として送信される。
The flow rate sensor 9 is a device that detects the flow rate of the permeated water W5 flowing through the permeated water line L5. The flow sensor 9 is connected to the permeated water line L5 at the connection portion J2. The flow sensor 9 is electrically connected to the
第1排水バルブ11〜第3排水バルブ13は、濃縮水ラインL6から排出された濃縮水W6の排水流量を調節する弁である。上述した濃縮水ラインL6の下流側は、分岐部J3及びJ4において、第1排水ラインL11、第2排水ラインL12及び第3排水ラインL13に分岐している。
The
第1排水ラインL11には、第1排水バルブ11が設けられている。第2排水ラインL12には、第2排水バルブ12が設けられている。第3排水ラインL13には、第3排水バルブ13が設けられている。
A
第1排水バルブ11は、第1排水ラインL11を開閉することができる。第2排水バルブ12は、第2排水ラインL12を開閉することができる。第3排水バルブ13は、第3排水ラインL13を開閉することができる。
The
第1排水バルブ11〜第3排水バルブ13は、それぞれ定流量弁機構(不図示)を備える。定流量弁機構は、第1排水バルブ11〜第3排水バルブ13において、それぞれ異なる流量値に設定されている。例えば、第1排水バルブ11は、開状態において、RO膜モジュール8の回収率が95%となるように排水流量が設定されている。第2排水バルブ12は、開状態において、RO膜モジュール8の回収率が90%となるように排水流量が設定されている。第3排水バルブ13は、開状態において、RO膜モジュール8の回収率が80%となるように排水流量が設定されている。
Each of the
濃縮水ラインL6から排出される濃縮水W6の排水流量は、第1排水バルブ11〜第3排水バルブ13を選択的に開閉することにより、段階的に調節できる。例えば、第2排水バルブ12のみを開状態とし、第1排水バルブ11及び第3排水バルブ13を閉状態とする。この場合には、RO膜モジュール8の回収率を90%とすることができる。また、第1排水バルブ11及び第2排水バルブ12を開状態とし、第3排水バルブ13のみを閉状態とする。この場合には、RO膜モジュール8の回収率を85%とすることができる。従って、本実施形態において、濃縮水W6の排水流量は、第1排水バルブ11〜第3排水バルブ13を選択的に開閉することにより、回収率を65%〜95%までの間で、5%毎に段階的に調節できる。
The drainage flow rate of the concentrated water W6 discharged from the concentrated water line L6 can be adjusted stepwise by selectively opening and closing the
第1排水バルブ11〜第3排水バルブ13は、それぞれ制御部10と電気的に接続されている。第1排水バルブ11〜第3排水バルブ13における弁体の開閉は、制御部10からの駆動信号により制御される。
The
制御部10は、CPU及びメモリ含むマイクロプロセッサ(不図示)により構成される。制御部10は、不図示の軟水流量センサ、塩水流量センサから入力された検出信号等に基づいて、プロセス制御バルブ32の動作を制御する。制御部10のメモリには、第1実施形態における硬水軟化装置3の運転を実施する制御プログラムが予め記憶されている。制御部10のCPUは、メモリに記憶された制御プログラムに従って、上述した軟化プロセスST1〜補水プロセスST6を順に切り換えるように、プロセス制御バルブ32を制御する。
The
また、制御部10は、透過水W5の流量が予め設定された目標流量値となるように、透過水W5の検出流量値をフィードバック値として、加圧ポンプ6の駆動周波数を演算する。そして、制御部10は、演算した駆動周波数の演算値に対応する電流値信号をインバータ7に出力する(以下、「流量フィードバック水量制御」ともいう)。この流量フィードバック制御は、流量センサ9により透過水W5の流量が正常に検出されているときに実行される制御モードである。
Moreover, the
ここで、制御部10による流量フィードバック水量制御について説明する。図5は、制御部10が流量フィードバック水量制御を実行する場合の処理手順を示すフローチャートである。図5に示すフローチャートの処理は、水処理システム1の運転中において、繰り返し実行される。
Here, the flow rate feedback water amount control by the
図5に示すステップST101において、制御部10は、透過水W5の目標流量値Qp´を取得する。この目標流量値Qp´は、例えば、システム管理者がユーザーインターフェース(不図示)を介してメモリに入力した設定値である。In step ST101 shown in FIG. 5, the
ステップST102において、制御部10は、内部のタイマ(不図示)による計時tが制御周期である100msに達したか否かを判定する。このステップST102において、制御部10により、タイマによる計時が100msに達したと(YES)判定された場合に、処理はステップST103へ移行する。また、ステップST102において、制御部10により、タイマによる計時が100msに達していない(NO)と判定された場合に、処理はステップST102へ戻る。
In step ST102, the
ステップST103(ステップST102:YES判定)において、制御部10は、流量センサ9で検出された透過水W5の検出流量値Qpを取得する。
ステップST104において、制御部10は、ステップST103で取得した検出流量値(フィードバック値)QpとステップST101で取得した目標流量値Qp´との偏差がゼロとなるように、速度形デジタルPIDアルゴリズムにより操作量Uを演算する。なお、速度形デジタルPIDアルゴリズムでは、制御周期(100ms)毎に操作量の変化分を演算し、これを前回の操作量に加算することで今回の操作量を決定する。Step ST 103: In (step ST 102 YES judgment), the
In step ST 104, the
ステップST105において、制御部10は、操作量U、目標流量値Qp´及び加圧ポンプ6の最大駆動周波数(50Hz又は60Hzの設定値)に基づいて、加圧ポンプ6の駆動周波数Fを演算する。
ステップST106において、制御部10は、駆動周波数Fの演算値を、対応する電流値信号(4〜20mA)に変換する。In step ST105, the
In step ST106, the
ステップST107において、制御部10は、変換した電流値信号をインバータ7に出力する。これにより本フローチャートの処理は終了する(ステップST101へリターンする)。
In step ST107, the
また、制御部10は、軟水W2の温度に基づいて、透過水W5の回収率制御を行う(以下、「温度フィードフォワード回収率制御」ともいう)。この温度フィードフォワード回収率制御は、上述した流量フィードバック水量制御と並行して実行される。
Further, the
次に、制御部10による温度フィードフォワード回収率制御について説明する。図6は、制御部10が温度フィードフォワード回収率制御を実行する場合の処理手順を示すフローチャートである。図6に示すフローチャートの処理は、水処理システム1の運転中において、繰り返し実行される。
Next, temperature feedforward recovery rate control by the
図6に示すステップST201において、制御部10は、透過水W5の目標流量値Qp´を取得する。この目標流量値Qp´は、例えば、システム管理者がユーザーインターフェース(不図示)を介してメモリに入力した設定値である。In step ST201 shown in FIG. 6, the
ステップST202において、制御部10は、軟水W2のシリカ(SiO2)濃度Csを取得する。このシリカ濃度Csは、例えば、システム管理者がユーザーインターフェース(不図示)を介してメモリに入力した設定値である。軟水W2のシリカ濃度は、事前に軟水W2を水質分析することにより得ることができる。なお、軟水ラインL2において、不図示のセンサにより軟水W2のシリカ濃度を計測してもよい。In step ST 202, the
ステップST203において、制御部10は、温度センサ5から軟水W2の検出温度値Tを取得する。
ステップST204において、制御部10は、取得した検出温度値Tに基づいて、水に対するシリカ溶解度Ssを決定する。In step ST203, the
In step ST 204, the
ステップST205において、制御部10は、前のステップで取得又は決定したシリカ濃度Cs、及びシリカ溶解度Ssに基づいて、濃縮水W6におけるシリカの許容濃縮倍率Nsを演算する。シリカの許容濃縮倍率Nsは、下記の式(1)により求めることができる。
Ns=Ss/Cs (1)
例えば、シリカ濃度Csが20mgSiO2/L、25℃におけるシリカ溶解度Ssが100mgSiO2/Lであれば、許容濃縮倍率Nsは“5”となる。In step ST205, the
N s = S s / C s (1)
For example, if the silica concentration C s is 20 mg SiO 2 / L and the silica solubility S s at 25 ° C. is 100 mg SiO 2 / L, the allowable concentration ratio N s is “5”.
ステップST206において、制御部10は、前のステップで取得又は演算した目標流量値Qp´、及び許容濃縮倍率Nsに基づいて、回収率が最大となる排水流量(目標排水流量Qd´)を演算する。目標排水流量Qd´は、下記の式(2)により求めることができる。
Qd´=Qp´/(Ns−1) (2)In step ST 206, the
Q d ′ = Q p ′ / (N s −1) (2)
ステップST207において、制御部10は、濃縮水W6の実際排水流量QdがステップST206で演算した目標排水流量Qd´となるように、第1排水バルブ11〜第3排水バルブ13の開閉を制御する。これにより本フローチャートの処理は終了する(ステップST201へリターンする)。In step ST207, the
上述した第1実施形態に係る水処理システム1によれば、例えば、以下のような効果が得られる。
According to the
第1実施形態に係る水処理システム1において、硬水軟化装置3の陽イオン交換樹脂床311は、第1再生プロセスST3及び第2再生プロセスST5を含んで運転される。
第1再生プロセスST3では、図4(b)に示すように、塩水W3が陽イオン交換樹脂床311の頂部スクリーン321へ配液され、底部スクリーン322で集液される。これにより塩水W3の下降流が生成され、陽イオン交換樹脂床311の全体が再生される。In the
In the first regeneration process ST3, as shown in FIG. 4B, the salt water W3 is distributed to the
第2再生プロセスST5では、第1再生プロセスST3の後に、図4(c)に示すように、塩水W3が陽イオン交換樹脂床311の底部スクリーン322へ配液され、中間部スクリーン323で集液される。これにより塩水W3の上昇流が生成され、陽イオン交換樹脂床311の一部(主に硬度リーク防止領域313)が再生される。そのため、硬度リーク量が十分に低減された高純度の軟水W2を実用的な採水量の範囲で最大限に得ることができる。
In the second regeneration process ST5, after the first regeneration process ST3, as shown in FIG. 4C, the salt water W3 is distributed to the
また、第1実施形態に係る水処理システム1において、第2再生プロセスST5では、陽イオン交換樹脂床311の底部をベースとして深さD2(図2参照)が100mmに設定された硬度リーク防止領域313に対し、再生レベルが1〜6eq/L−Rとなる量の塩水W3を供給する。そのため、陽イオン交換樹脂床311において、硬度リークの防止に重要な出口領域である硬度リーク防止領域313をほぼ完全に再生することができる。これによれば、軟化プロセスST1において、原水W1として硬度レベルの高い劣悪な水質の硬水を用いた場合でも、硬度リーク量を極限にまで抑制した高純度の軟水W2を得ることができる。
In the
従って、第1実施形態に係る水処理システム1によれば、RO膜モジュール8に対して高純度の軟水W2を恒常的に供給することができる。このため、水処理システム1においては、RO膜モジュール8におけるシリカ系スケールの析出やファウリングの発生を抑制することができる。また、水処理システム1においては、劣悪な水質の硬水を用いた場合においても、炭酸カルシウム系スケールの析出を安定して抑制できる。
Therefore, according to the
また、第1実施形態に係る水処理システム1において、制御部10は、流量フィードバック水量制御と並行して温度フィードフォワード回収率制御を実行する。このため、水処理システム1においては、透過水W5の回収率を最大としつつ、RO膜モジュール8におけるシリカ系スケールの析出をより確実に抑制することができる。
Moreover, in the
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態に係る水処理システム1Aについて、図7を参照しながら説明する。図7は、第2実施形態に係る水処理システム1Aの全体構成図である。第2実施形態では、主に第1実施形態との相違点について説明する。第2実施形態では、第1実施形態と同一又は同等の構成については同じ符号を付して説明する。また、第2実施形態では、第1実施形態と重複する説明を適宜に省略する。(Second Embodiment)
Next, a
図7に示すように、第2実施形態に係る水処理システム1Aは、原水ポンプ2と、硬水軟化装置3と、塩水タンク4と、温度センサ5と、加圧ポンプ6と、インバータ7と、RO膜モジュール8と、を備える。また、水処理システム1Aは、制御部10Aと、第1排水バルブ11〜第3排水バルブ13と、硬度測定手段としての硬度センサ14と、圧力検出手段としての圧力センサ15と、を備える。
As shown in FIG. 7, the
硬度センサ14は、軟水ラインL2を流通する軟水W2のカルシウム硬度(硬度リーク量:炭酸カルシウム換算値)を測定する機器である。硬度センサ14は、接続部J2において軟水ラインL2に接続されている。硬度センサ14は、制御部10Aと電気的に接続されている。硬度センサ14で測定された軟水W2のカルシウム硬度(以下、「測定硬度値」ともいう)は、制御部10Aへ検出信号として送信される。
The hardness sensor 14 is a device that measures the calcium hardness (hardness leak amount: calcium carbonate equivalent value) of the soft water W2 flowing through the soft water line L2. The hardness sensor 14 is connected to the soft water line L2 at the connection portion J2. The hardness sensor 14 is electrically connected to the
圧力センサ15は、加圧ポンプ6の吐出圧力(運転圧力)を検出する機器である。圧力センサ15は、加圧ポンプ6の吐出側近傍に設けられた接続部J5において、軟水ラインL2に接続されている。本実施形態では、加圧ポンプ6から吐出された直後の軟水W2の圧力を、加圧ポンプ6の吐出圧力とする。圧力センサ15は、制御部10Aと電気的に接続されている。圧力センサ15で検出された軟水W2の圧力(以下、「検出圧力値」ともいう)は、制御部10Aへ検出信号として送信される。
The
制御部10Aは、CPU及びメモリ含むマイクロプロセッサ(不図示)により構成される。制御部10Aは、不図示の軟水流量センサ、塩水流量センサから入力された検出信号等に基づいて、プロセス制御バルブ32(図2参照)の動作を制御する。制御部10Aのメモリには、第2実施形態における硬水軟化装置3の運転を実施する制御プログラムが予め記憶されている。CPUは、メモリに記憶された制御プログラムに従って、軟化プロセスST1〜補水プロセスST8を順に切り換えるように、プロセス制御バルブ32を制御する(図3参照)。
The
また、制御部10Aは、透過水W5の流量が予め設定された目標流量値となるように、加圧ポンプ6の検出圧力値をフィードバック値として、加圧ポンプ6の駆動周波数を演算する。そして、制御部10Aは、演算した駆動周波数の演算値に対応する電流値信号をインバータ7に出力する(以下、「圧力フィードバック水量制御」ともいう)。
Further, the
ここで、制御部10Aによる圧力フィードバック水量制御について説明する。図8は、制御部10Aが圧力フィードバック水量制御を実行する場合の処理手順を示すフローチャートである。図8に示すフローチャートの処理は、水処理システム1の運転中において、繰り返し実行される。
Here, the pressure feedback water amount control by the
図8に示すステップST301において、制御部10Aは、透過水W5の目標流量値Qp´を取得する。この目標流量値Qp´は、例えば、システム管理者がユーザーインターフェース(不図示)を介してメモリに入力した設定値である。In step ST301 shown in FIG. 8, the
ステップST302において、制御部10Aは、RO膜モジュール8の基準温度(25℃)における水透過係数Lpを取得する。この水透過係数Lpは、例えば、システム管理者がユーザーインターフェース(不図示)を介してメモリに入力した設定値である。In step ST302, the
なお、この圧力フィードバック水量制御を、第1実施形態における流量フィードバック水量制御のバックアップとして実行することができる。その場合、水透過係数Lpは、流量センサ9(図1参照)の故障が発生する直前の演算値でもよい。This pressure feedback water volume control can be executed as a backup of the flow rate feedback water volume control in the first embodiment. In that case, the water permeability coefficient L p may be a calculated value immediately before the failure of the flow sensor 9 (see FIG. 1) occurs.
基準温度における水透過係数Lpの演算値は、下記の式(3)及び(4)に基づいて求めることができる。
Lp=Qp/(K・A・Pe) (3)
(但し、K:温度補正係数、A:RO膜モジュール8の膜面積、Pe:有効圧力)
Pe=Pd−(ΔP1/2)−P2−Δπ+Ps (4)
(但し、Pd:加圧ポンプ6の吐出圧力、ΔP1:RO膜モジュール8の一次側における差圧、P2:RO膜モジュール8の二次側における背圧、Δπ:RO膜モジュール8の浸透圧差、Ps:加圧ポンプ6の吸入側における圧力)The calculated value of the water permeability coefficient L p at the reference temperature can be obtained based on the following formulas (3) and (4).
L p = Q p / (K · A · P e ) (3)
(K: temperature correction coefficient, A: membrane area of
P e = P d - (ΔP 1/2) -P 2 -Δπ + P s (4)
(However, P d : discharge pressure of the pressure pump 6, ΔP 1 : differential pressure on the primary side of the
式(3)において、温度補正係数Kは、温度センサ5の検出温度値Tの関数である。膜面積Aは、逆浸透膜エレメントの使用本数により定まるので、予め設定した値を使用することができる。式(4)による有効圧力Peの計算において、ΔP1、P2、Δπ、及びPsの各値は、定常運転中は、ほぼ一定と看做せるため、予め設定した値を使用することができる。従って、膜分離装置の運転中に、温度センサ5の検出温度値T、流量センサ9の検出流量値Qp、及び圧力センサ15の検出圧力値Pdからなる少なくとも3つのパラメータを取得すれば、基準温度における水透過係数Lpを演算することができる。In equation (3), the temperature correction coefficient K is a function of the detected temperature value T of the temperature sensor 5. Since the membrane area A is determined by the number of reverse osmosis membrane elements used, a preset value can be used. In the calculation of the effective pressure P e according to formula (4), the values of ΔP 1, P 2, Δπ, and P s, is operating steadily, because that regarded as substantially constant, the use of a preset value Can do. Therefore, if at least three parameters including the detected temperature value T of the temperature sensor 5, the detected flow value Q p of the flow sensor 9, and the detected pressure value P d of the
ステップST303において、制御部10Aは、温度センサ5で検出された軟水W2の検出温度値Tを取得する。
ステップST304において、制御部10Aは、ステップST303で取得した検出温度値Tに基づいて、温度補正係数Kを演算する。In step ST303, the
In step ST304, the
ステップST305において、制御部10Aは、前のステップで取得又は演算した目標流量値Qp´、水透過係数Lp、温度補正係数K、及び所要の設定値(A、ΔP1、P2、Δπ、Ps)を用いて、上記の式(3)及び(4)に基づいて、加圧ポンプ6の吐出圧力Pd´を演算する。そして、この吐出圧力Pd´の演算値を目標圧力値として設定する。In step ST305, the
ステップST306において、制御部10Aは、内部のタイマ(不図示)による計時が制御周期である100msに達したか否かを判定する。このステップST306において、制御部10Aにより、タイマによる計時が100msに達したと(YES)判定された場合に、処理はステップST307へ移行する。また、ステップST306において、制御部10Aにより、タイマによる計時が100msに達していない(NO)と判定された場合に、処理はステップST306へ戻る。
In step ST306, the
ステップST307(ステップST306:YES判定)において、制御部10Aは、圧力センサ15で検出された加圧ポンプ6の検出圧力値Pdを取得する。
ステップST308において、制御部10Aは、ステップST307で取得した検出圧力値(フィードバック値)PdとステップST305で設定した目標圧力値Pd´との偏差がゼロとなるように、速度形デジタルPIDアルゴリズムにより操作量Uを演算する。なお、速度形デジタルPIDアルゴリズムでは、制御周期(100ms)毎に操作量の変化分を演算し、これを前回の操作量に加算することで今回の操作量を決定する。Step ST 307: In (step ST 306 YES judgment), the
In step ST 308, the
ステップST309において、制御部10Aは、操作量U、目標圧力値Pd´及び加圧ポンプ6の最大駆動周波数(50Hz又は60Hzの設定値)に基づいて、加圧ポンプ6の駆動周波数Fを演算する。
ステップST310において、制御部10Aは、駆動周波数Fの演算値を、対応する電流値信号(4〜20mA)に変換する。In step ST309, the
In step ST310, the
ステップST311において、制御部10Aは、変換した電流値信号をインバータ7に出力する。これにより本フローチャートの処理は終了する(ステップST301へリターンする)。
In step ST311,
また、制御部10Aは、軟水W2の硬度に基づいて、透過水W5の回収率制御を行う(以下、「水質フィードフォワード回収率制御」ともいう)。この水質フィードフォワード回収率制御は、上述した圧力フィードバック水量制御と並行して実行される。
Further, the
次に、制御部10Aによる水質フィードフォワード回収率制御について説明する。図9は、制御部10Aが水質フィードフォワード回収率制御を実行する場合の処理手順を示すフローチャートである。図9に示すフローチャートの処理は、水処理システム1の運転中において、繰り返し実行される。
Next, water quality feedforward recovery rate control by the
図9に示すステップST401において、制御部10Aは、透過水W5の目標流量値Qp´を取得する。この目標流量値Qp´は、例えば、システム管理者がユーザーインターフェース(不図示)を介してメモリに入力した設定値である。In step ST401 shown in FIG. 9, the
ステップST402において、制御部10Aは、硬度センサ14で測定された軟水W2の測定硬度値Ccを取得する。
ステップST403において、制御部10Aは、水に対する炭酸カルシウム溶解度Scを取得する。この炭酸カルシウム溶解度Scは、例えば、システム管理者がユーザーインターフェース(不図示)を介してメモリに入力した設定値である。尚、水に対する炭酸カルシウム溶解度は、通常の運転温度(5〜35℃)では、ほぼ一定値と看做せる。At step ST 402, the
In step ST 403, the
ステップST404において、制御部10Aは、前のステップで取得した測定硬度値Cc、及び炭酸カルシウム溶解度Scに基づいて、濃縮水W6における炭酸カルシウムの許容濃縮倍率Ncを演算する。炭酸カルシウムの許容濃縮倍率Ncは、下記の式(5)により求めることができる。
Nc=Sc/Cc (5)
例えば、測定硬度値Ccが3mgCaCO3/L、25℃における炭酸カルシウム溶解度Scが15mgCaCO3/Lであれば、許容濃縮倍率Ncは“5”となる。In step ST404, the
N c = S c / C c (5)
For example, if the measured hardness value C c is 3 mg CaCO 3 / L and the calcium carbonate solubility S c at 25 ° C. is 15 mg CaCO 3 / L, the allowable concentration ratio N c is “5”.
ステップST405において、制御部10Aは、前のステップで取得又は演算した目標流量値Qp´、及び許容濃縮倍率Ncに基づいて、回収率が最大となる排水流量(目標排水流量Qd´)を演算する。目標排水流量Qd´は、下記の式(6)により求めることができる。
Qd´=Qp´/(Nc−1) (6)In step ST 405, the
Q d ′ = Q p ′ / (N c −1) (6)
ステップST406において、制御部10Aは、濃縮水W6の実際排水流量QdがステップST405で演算した目標排水流量とQd´なるように第1排水バルブ11〜第3排水バルブ13の開閉を制御する。これにより本フローチャートの処理は終了する(ステップST401へリターンする)。In step ST 406, the
上述した第2実施形態に係る水処理システム1Aによれば、第1実施形態と同様の効果が得られる。特に、第2実施形態に係る水処理システム1Aにおいて、制御部10Aは、圧力フィードバック水量制御により透過水W5の流量を制御する。この圧力フィードバック水量制御は、第1実施形態における流量フィードバック水量制御のバックアップとして実行することができる。このため、第1実施形態の流量フィードバック水量制御の実行中において、流量センサ9(図1参照)に故障が発生した場合でも、第2実施形態の圧力フィードバック水量制御に切り換えることにより、安定した水量の透過水W5を製造することができる。
According to 1 A of water treatment systems which concern on 2nd Embodiment mentioned above, the effect similar to 1st Embodiment is acquired. In particular, in the
また、第2実施形態に係る水処理システム1Aにおいて、制御部10Aは、水質フィードフォワード回収率制御を実行する。このため、水処理システム1Aにおいては、硬水軟化装置3の再生不良等により硬度リーク量が増加した場合でも、透過水W5の回収率を最大としつつ、RO膜モジュール8における炭酸カルシウム系スケールの析出をより確実に抑制することができる。
In the
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態に係る水処理システム1Bについて、図10を参照しながら説明する。図10は、第3実施形態に係る水処理システム1Bの全体構成図である。第3実施形態では、主に第1実施形態との相違点について説明する。第3実施形態では、第1実施形態及び第2実施形態と同一又は同等の構成については同じ符号を付して説明する。また、第3実施形態では、第1実施形態及び第2実施形態と重複する説明を適宜に省略する。(Third embodiment)
Next, a
図10に示すように、第3実施形態に係る水処理システム1Bは、原水ポンプ2と、硬水軟化装置3と、塩水タンク4と、温度センサ5と、加圧ポンプ6と、インバータ7と、RO膜モジュール8と、を備える。また、水処理システム1Bは、制御部10Bと、第1排水バルブ11〜第3排水バルブ13と、電気伝導率測定手段としての電気伝導率センサ16と、を備える。
As shown in FIG. 10, the
電気伝導率センサ16は、透過水ラインL5を流通する透過水W5の電気伝導率を測定する機器である。電気伝導率センサ16は、接続部J2において透過水ラインL5に接続されている。電気伝導率センサ16は、制御部10Bと電気的に接続されている。電気伝導率センサ16で測定された透過水W5の電気伝導率(以下、「測定電気伝導率値」ともいう)は、制御部10Bへ検出信号として送信される。
The
制御部10Bは、CPU及びメモリ含むマイクロプロセッサ(不図示)により構成される。制御部10Bは、不図示の軟水流量センサ、塩水流量センサから入力された検出信号等に基づいて、プロセス制御バルブ32(図2参照)の動作を制御する。制御部10Bのメモリには、第3実施形態における硬水軟化装置3の運転を実施する制御プログラムが予め記憶されている。CPUは、メモリに記憶された制御プログラムに従って、軟化プロセスST1〜補水プロセスST8を順に切り換えるように、プロセス制御バルブ32を制御する(図3参照)。
The
また、制御部10Bは、透過水W5の流量が予め設定された目標流量値となるように、温度センサ5の検出温度値をフィードフォワード値として、加圧ポンプ6の駆動周波数を演算する。そして、制御部10Bは、演算した駆動周波数の演算値に対応する電流値信号をインバータ7に出力する(以下、「温度フィードフォワード水量制御」ともいう)。
Further, the
ここで、制御部10Bによる温度フィードフォワード水量制御について説明する。図11は、制御部10Bが温度フィードフォワード水量制御を実行する場合の処理手順を示すフローチャートである。図11に示すフローチャートの処理は、水処理システム1の運転中において、繰り返し実行される。
Here, the temperature feedforward water amount control by the
図11に示すステップST501において、制御部10Bは、透過水W5の目標流量値Qp´を取得する。この目標流量値Qp´は、例えば、システム管理者がユーザーインターフェース(不図示)を介してメモリに入力した設定値である。In step ST501 shown in FIG. 11, the
ステップST502において、制御部10Bは、RO膜モジュール8の基準温度(25℃)における水透過係数Lpを取得する。この水透過係数Lpは、例えば、システム管理者がユーザーインターフェース(不図示)を介してメモリに入力した設定値である。In Step ST502, the
なお、この温度フィードフォワード水量制御を、第1実施形態における流量フィードバック水量制御のバックアップとして実行することができる。その場合、水透過係数Lpは、流量センサ9(図1参照)の故障が発生する直前の演算値でもよい。基準温度における水透過係数Lpは、第2実施形態で説明した手法により演算することができる。In addition, this temperature feedforward water amount control can be performed as a backup of the flow rate feedback water amount control in the first embodiment. In that case, the water permeability coefficient L p may be a calculated value immediately before the failure of the flow sensor 9 (see FIG. 1) occurs. The water permeation coefficient L p at the reference temperature can be calculated by the method described in the second embodiment.
ステップST503において、制御部10Bは、温度センサ5で検出された軟水W2の検出温度値Tを取得する。
ステップST504において、制御部10Bは、ステップST503で取得した検出温度値Tに基づいて、温度補正係数Kを演算する。In step ST503, the
In step ST504, the
ステップST505において、制御部10Bは、前のステップで取得又は演算した目標流量値Qp´、水透過係数Lp、温度補正係数K、及び所要の設定値(A、ΔP1、P2、Δπ、Ps)を用いて、第2実施形態で説明した式(3)及び(4)に基づいて、加圧ポンプ6の吐出圧力Pd´を演算する。In step ST505, the
ステップST506において、制御部10Bは、吐出圧力Pd´の演算値を用いて、下記の式(7)に基づいて、加圧ポンプ6の駆動周波数Fを演算する。
F=a・Pd´2+b・Pd´+c (7)
(但し、a,b,c:加圧ポンプ6の仕様により定まる係数)In Step ST506, the
F = a · P d '2 + b · P d' + c (7)
(However, a, b, c are coefficients determined by the specifications of the pressure pump 6)
ステップST507において、制御部10Bは、駆動周波数Fの演算値を、対応する電流値信号(4〜20mA)に変換する。
ステップST508において、制御部10Bは、変換した電流値信号をインバータ7に出力する。これにより本フローチャートの処理は終了する(ステップST501へリターンする)。In step ST507, the
In step ST508,
また、制御部10Bは、透過水W5の電気伝導率に基づいて、透過水W5の回収率制御を行う(以下、「水質フィードバック回収率制御」ともいう)。この水質フィードバック回収率制御は、上述した温度フィードフォワード水量制御と並行して実行される。
Further, the
次に、制御部10Bによる水質フィードバック回収率制御について説明する。図12は、制御部10Bが水質フィードバック回収率制御を実行する場合の処理手順を示すフローチャートである。図12に示すフローチャートの処理は、水処理システム1の運転中において、繰り返し実行される。
Next, water quality feedback recovery rate control by the
図12に示すステップST601において、制御部10Bは、透過水W5の目標電気伝導率値Ep´を取得する。目標電気伝導率値Ep´は、透過水W5に要求される純度の指標である。目標電気伝導率値Ep´は、例えば、システム管理者がユーザーインターフェース(不図示)を介してメモリに入力した設定値である。In step ST601 shown in FIG. 12, the
ステップST602において、制御部10Bは、電気伝導率センサ16で測定された透過水W5の測定電気伝導率値Epを取得する。
ステップST603において、制御部10Bは、ステップST602で取得した測定電気伝導率値(フィードバック値)EpとステップST301で取得した目標電気伝導率値Ep´との偏差がゼロとなるように、第1排水バルブ11〜第3排水バルブ13の開閉を制御する。すなわち、濃縮水W6の排水流量を段階的に増減させることにより、要求純度の透過水W5が得られるように、膜表面の溶存塩類の濃度を変化させる。これにより本フローチャートの処理は終了する(ステップST601へリターンする)。In step ST 602, the
In step ST 603, the
上述した第3実施形態に係る水処理システム1Bによれば、第1実施形態と同様の効果が得られる。特に、第3実施形態に係る水処理システム1Bでは、温度フィードフォワード水量制御により透過水W5の流量を制御する。この温度フィードフォワード水量制御は、第1実施形態における流量フィードバック水量制御のバックアップとして実行することができる。このため、第1実施形態の流量フィードバック水量制御の実行中において、流量センサ9(図1参照)に故障が発生した場合でも、第3実施形態の温度フィードフォワード水量制御に切り換えることにより、安定した水量の透過水W5を製造することができる。
According to the
また、第3実施形態に係る水処理システム1Bにおいて、制御部10Bは、水質フィードフォワード回収率制御を実行する。このため、水処理システム1Bにおいては、透過水W5に要求される水質を満たしつつ、透過水W5の回収率を最大限にまで高めることができる。
Moreover, in the
以上、本発明の好ましい実施形態について説明した。しかし、本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、種々の形態で実施することができる。
例えば、第1実施形態では、温度フィードフォワード回収率制御において、軟水W2のシリカ濃度を取得する例について説明した。これに限らず、原水W1のシリカ濃度を取得してもよい。The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented in various forms.
For example, in the first embodiment, the example in which the silica concentration of the soft water W2 is acquired in the temperature feedforward recovery rate control has been described. Not only this but the silica density | concentration of raw | natural water W1 may be acquired.
第2実施形態では、水質フィードフォワード回収率制御において、炭酸カルシウムの許容濃縮倍率及び透過水W5の目標流量値に基づいて、回収率が最大となる排水流量を算出する例について説明した。これに限らず、次のような手法を採用してもよい。すなわち、炭酸カルシウムの許容濃縮倍率Ncとシリカの許容濃縮倍率Nsとを比較し、小さい側の許容濃縮倍率を選択する。そして、選択した許容濃縮倍率及び透過水W5の目標流量値に基づいて、回収率が最大となる排水流量を算出する。In 2nd Embodiment, the water quality feedforward collection | recovery rate control demonstrated the example which calculates the waste_water | drain flow volume from which the collection | recovery rate becomes the maximum based on the permissible concentration rate of calcium carbonate and the target flow rate value of the permeate W5. The present invention is not limited to this, and the following method may be adopted. That is, compared with the allowable concentration rate N s permissible concentration rate N c and silica calcium carbonate, selects the smaller side allowable concentration rate. Then, based on the selected allowable concentration ratio and the target flow rate value of the permeated water W5, the drainage flow rate at which the recovery rate is maximized is calculated.
第1〜第3実施形態では、RO膜モジュール8に供給される軟水W2の温度を検出する例について説明した。これに限らず、RO膜モジュール8で得られた透過水W5の温度を検出してもよい。また、RO膜モジュール8で得られた濃縮水W6の温度を検出してもよい。
In the first to third embodiments, the example in which the temperature of the soft water W2 supplied to the
第1〜第3実施形態では、各回収率制御において、第1排水バルブ11〜第3排水バルブ13を選択的に開閉することにより、濃縮水W6の排水流量を段階的に調節する例について説明した。これに限らず、濃縮水ラインL6に比例制御バルブを設けた構成としてもよい。制御部から電流値信号(例えば、4〜20mA)を比例制御バルブに送信して弁開度を制御することにより、濃縮水W6の排水流量を調節することができる。
In the first to third embodiments, an example in which the drainage flow rate of the concentrated water W6 is adjusted stepwise by selectively opening and closing the
また、比例制御バルブを設けた構成において、濃縮水ラインL6に流量センサを設けた構成としてもよい。流量センサで検出された流量値を、制御部にフィードバック値として入力する。これにより、濃縮水W6の実際排水流量をより正確に制御することができる。 Further, in the configuration in which the proportional control valve is provided, a flow rate sensor may be provided in the concentrated water line L6. The flow value detected by the flow sensor is input as a feedback value to the control unit. Thereby, the actual waste water flow rate of the concentrated water W6 can be controlled more accurately.
第1実施形態では、流量フィードバック水量制御と温度フィードフォワード回収率制御とを組み合わせた例について説明した。これに限らず、第2実施形態の圧力フィードバック水量制御と温度フィードフォワード回収率制御とを組み合わせてもよい。また、第3実施形態の温度フィードフォワード水量制御と温度フィードフォワード回収率制御とを組み合わせた構成としてもよい。 In the first embodiment, the example in which the flow rate feedback water amount control and the temperature feedforward recovery rate control are combined has been described. Not limited to this, the pressure feedback water amount control and the temperature feedforward recovery rate control of the second embodiment may be combined. Moreover, it is good also as a structure which combined the temperature feedforward water amount control and temperature feedforward recovery rate control of 3rd Embodiment.
第2実施形態では、圧力フィードバック水量制御と水質フィードフォワード回収率制御とを組み合わせた例について説明した。これに限らず、第1実施形態の流量フィードバック水量制御と水質フィードフォワード回収率制御とを組み合わせてもよい。また、第3実施形態の温度フィードフォワード水量制御と水質フィードフォワード回収率制御とを組み合わせてもよい。 In the second embodiment, the example in which the pressure feedback water amount control and the water quality feedforward recovery rate control are combined has been described. Not limited to this, the flow rate feedback water amount control and the water quality feedforward recovery rate control of the first embodiment may be combined. Further, the temperature feedforward water amount control and the water quality feedforward recovery rate control of the third embodiment may be combined.
第3実施形態では、温度フィードフォワード水量制御と水質フィードバック回収率制御とを組み合わせた例について説明した。これに限らず、第1実施形態の流量フィードバック水量制御と水質フィードバック回収率制御とを組み合わせてもよい。また、第2実施形態の圧力フィードバック水量制御と水質フィードバック回収率制御とを組み合わせた構成としてもよい。 In the third embodiment, the example in which the temperature feedforward water amount control and the water quality feedback recovery rate control are combined has been described. Not limited to this, the flow rate feedback water amount control and the water quality feedback recovery rate control of the first embodiment may be combined. Moreover, it is good also as a structure which combined the pressure feedback water volume control and water quality feedback collection | recovery rate control of 2nd Embodiment.
本発明は、その精神又は主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上記の実施形態若しくは実施例は、あらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は、請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には何ら拘束されない。更に、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。 The present invention can be implemented in various other forms without departing from the spirit or main features thereof. Therefore, the above-described embodiments or examples are merely examples in all respects and should not be interpreted in a limited manner. The scope of the present invention is indicated by the scope of claims, and is not restricted by the text of the specification. Further, all modifications and changes belonging to the equivalent scope of the claims are within the scope of the present invention.
1,1A,1B 水処理システム
3 硬水軟化装置
5 温度センサ(温度検出手段)
6 加圧ポンプ
7 インバータ
8 RO膜モジュール
9 流量センサ(流量検出手段)
10,10A,10B 制御部
11 第1排水バルブ(排水弁)
12 第2排水バルブ(排水弁)
13 第3排水バルブ(排水弁)
14 硬度センサ(硬度測定手段)
15 圧力センサ(圧力検出手段)
16 電気伝導率センサ(電気伝導率測定手段)
L1 原水ライン
L2 軟水ライン
L3 塩水ライン
L4 排水ライン
L5 透過水ライン
L6 濃縮水ライン
W1 原水
W2 軟水
W3 塩水
W4 排水
W5 透過水
W6 濃縮水1, 1A, 1B
6 Pressurizing pump 7
10, 10A,
12 Second drain valve (drain valve)
13 Third drain valve (drain valve)
14 Hardness sensor (hardness measuring means)
15 Pressure sensor (pressure detection means)
16 Electric conductivity sensor (electric conductivity measuring means)
L1 Raw water line L2 Soft water line L3 Salt water line L4 Drainage line L5 Permeate water line L6 Concentrated water line W1 Raw water W2 Soft water W3 Salt water W4 Drainage W5 Permeated water W6 Concentrated water
Claims (7)
前記硬水軟化装置は、原水又は再生液が供給される陽イオン交換樹脂床と、
前記陽イオン交換樹脂床に対し、原水を下降流で通過させて軟水を得る軟化プロセス;再生液を前記陽イオン交換樹脂床の頂部へ配液しながら、底部で集液することにより再生液の下降流を生成して、前記陽イオン交換樹脂床の全体を再生させる第1再生プロセス;及び、第1再生プロセス後に再生液を前記陽イオン交換樹脂床の底部へ配液しながら、中間部で集液することにより再生液の上昇流を生成して、前記陽イオン交換樹脂床の一部を再生する第2再生プロセスに切り換え可能な弁手段と、を備え、
前記膜分離装置は、供給された軟水を透過水と濃縮水とに分離する逆浸透膜モジュールと、
入力された駆動周波数に応じた回転速度で駆動され、軟水を吸入して前記逆浸透膜モジュールに向けて吐出する加圧ポンプと、
入力された電流値信号に対応する駆動周波数を前記加圧ポンプに出力するインバータと、
透過水の流量が予め設定された目標流量値となるように、系内の物理量を用いて前記加圧ポンプの駆動周波数を演算し、当該駆動周波数の演算値に対応する電流値信号を前記インバータに出力する制御部と、
を備える水処理システム。A hard water softening device for producing soft water from raw water, and a membrane separation device for producing permeated water from soft water,
The water softening device comprises a cation exchange resin bed to which raw water or regenerated liquid is supplied,
A softening process in which raw water is passed through the cation exchange resin bed in a downward flow to obtain soft water; the regenerated liquid is collected at the bottom while being distributed to the top of the cation exchange resin bed, and A first regeneration process that generates a downward flow and regenerates the entire cation exchange resin bed; and, after the first regeneration process, distributes the regeneration liquid to the bottom of the cation exchange resin bed, And a valve means capable of generating an upward flow of regenerated liquid by collecting the liquid and switching to a second regenerating process for regenerating a part of the cation exchange resin bed,
The membrane separator comprises a reverse osmosis membrane module that separates supplied soft water into permeated water and concentrated water;
A pressure pump that is driven at a rotational speed according to the input driving frequency, sucks soft water, and discharges it toward the reverse osmosis membrane module;
An inverter that outputs a driving frequency corresponding to the input current value signal to the pressurizing pump;
The driving frequency of the pressurizing pump is calculated using a physical quantity in the system so that the flow rate of permeated water becomes a preset target flow rate value, and a current value signal corresponding to the calculated value of the driving frequency is calculated by the inverter. A control unit that outputs to
A water treatment system comprising.
前記制御部は、前記流量検出手段の検出流量値が前記目標流量値となるように、前記加圧ポンプの駆動周波数を演算する、
請求項1に記載の水処理システム。The membrane separation device includes a flow rate detection means for detecting a flow rate of permeated water,
The control unit calculates a driving frequency of the pressurizing pump so that a detected flow rate value of the flow rate detection unit becomes the target flow rate value;
The water treatment system according to claim 1.
軟水、透過水又は濃縮水の温度を検出する温度検出手段と、を備え、
前記制御部は、(i)前記温度検出手段の検出温度値、前記逆浸透膜モジュールの基準温度における水透過係数値、及び前記目標流量値に基づいて、前記加圧ポンプの吐出圧力を演算し、(ii)当該吐出圧力の演算値を目標圧力値として設定し、(iii)前記圧力検出手段の検出圧力値が前記目標圧力値となるように、前記加圧ポンプの駆動周波数を演算する、
請求項1に記載の水処理システム。The membrane separation device includes pressure detection means for detecting a discharge pressure of the pressure pump;
Temperature detecting means for detecting the temperature of soft water, permeated water or concentrated water, and
The controller calculates (i) a discharge pressure of the pressurizing pump based on a detected temperature value of the temperature detecting means, a water permeation coefficient value at a reference temperature of the reverse osmosis membrane module, and the target flow rate value. (Ii) setting the calculated value of the discharge pressure as a target pressure value, and (iii) calculating the driving frequency of the pressurizing pump so that the detected pressure value of the pressure detecting means becomes the target pressure value.
The water treatment system according to claim 1.
前記制御部は、(i)前記温度検出手段の検出温度値、前記逆浸透膜モジュールの基準温度における水透過係数値、及び前記目標流量値に基づいて、前記加圧ポンプの吐出圧力を演算し、(ii)当該吐出圧力の演算値に基づいて、前記加圧ポンプの駆動周波数を演算する、
請求項1に記載の水処理システム。The membrane separation device comprises temperature detection means for detecting the temperature of soft water, permeated water or concentrated water,
The controller calculates (i) a discharge pressure of the pressurizing pump based on a detected temperature value of the temperature detecting means, a water permeation coefficient value at a reference temperature of the reverse osmosis membrane module, and the target flow rate value. (Ii) calculating the driving frequency of the pressurizing pump based on the calculated value of the discharge pressure;
The water treatment system according to claim 1.
装置外へ排出する濃縮水の排水流量を調節可能な排水弁と、を備え、
前記制御部は、(i)予め取得された原水又は軟水のシリカ濃度、及び前記温度検出手段の検出温度値から決定したシリカ溶解度に基づいて、濃縮水におけるシリカの許容濃縮倍率を演算し、(ii)当該許容濃縮倍率の演算値、及び透過水の前記目標流量値から排水流量を演算し、(iii)濃縮水の実際排水流量が当該排水流量の演算値となるように、前記排水弁を制御する、
請求項1に記載の水処理システム。The membrane separation device includes temperature detecting means for detecting the temperature of soft water, permeated water or concentrated water;
A drainage valve capable of adjusting the drainage flow of the concentrated water discharged outside the device,
The controller calculates (i) an allowable concentration rate of silica in the concentrated water based on the silica concentration determined from the silica concentration of raw water or soft water acquired in advance and the detected temperature value of the temperature detecting means, ii) calculating the drainage flow rate from the calculated value of the permissible concentration rate and the target flow rate value of the permeated water, and (iii) adjusting the drainage valve so that the actual drainage flow rate of the concentrated water becomes the calculated value of the drainage flow rate. Control,
The water treatment system according to claim 1.
装置外へ排出する濃縮水の排水流量を調節可能な排水弁と、を備え、
前記制御部は、(i)予め取得された炭酸カルシウム溶解度、及び前記硬度測定手段の測定硬度値に基づいて、濃縮水における炭酸カルシウムの許容濃縮倍率を演算し、(ii)当該許容濃縮倍率の演算値、及び透過水の前記目標流量値から排水流量を演算し、(iii)濃縮水の実排水流量が当該排水流量の演算値となるように、前記排水弁を制御する、
請求項1に記載の水処理システム。The membrane separator includes a hardness measuring means for measuring the calcium hardness of soft water,
A drainage valve capable of adjusting the drainage flow of the concentrated water discharged outside the device,
The control unit calculates (i) an allowable concentration rate of calcium carbonate in concentrated water based on (i) the calcium carbonate solubility acquired in advance and the measured hardness value of the hardness measuring means, and (ii) the allowable concentration rate Calculate the drainage flow rate from the calculated value and the target flow rate value of the permeated water, and (iii) control the drainage valve so that the actual drainage flow rate of the concentrated water becomes the calculated value of the drainage flow rate.
The water treatment system according to claim 1.
装置外へ排出する濃縮水の排水流量を調節可能な排水弁と、を備え、
前記制御部は、前記電気伝導率測定手段の測定電気伝導率値が予め設定された目標電気伝導率値となるように、前記排水弁からの排水流量を制御する、
請求項1に記載の水処理システム。The membrane separation device comprises electrical conductivity measuring means for measuring electrical conductivity of permeated water,
A drainage valve capable of adjusting the drainage flow of the concentrated water discharged outside the device,
The control unit controls the flow rate of drainage from the drainage valve so that the measured electrical conductivity value of the electrical conductivity measuring unit becomes a preset target electrical conductivity value.
The water treatment system according to claim 1.
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