JP5903947B2 - 水処理システム - Google Patents

Description

本発明は、原水を透過水と第１濃縮水とに分離する膜分離装置と、透過水から脱塩水と第２濃縮水とを製造する電気脱イオン装置と、を接続した水処理システムに関する。

半導体の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。この種の純水を製造する場合には、一般に、地下水や水道水等の原水を、逆浸透膜を用いた膜分離装置（以下、「ＲＯ膜モジュール」ともいう）で処理することにより、溶存塩類の大部分を除去した透過水を製造する。その後、透過水を電気脱イオン装置（以下、「ＥＤＩ装置」ともいう）で精製することにより、更に純度を高めている。

ＥＤＩ装置は、陽イオン交換膜及び陰イオン交換膜で区画された脱塩室及び濃縮室を備える。脱塩室には、イオン交換体（樹脂や繊維）が充填されている。脱塩室及び濃縮室に透過水を供給すると、透過水に含まれる残留塩類（イオン）は、脱塩室のイオン交換体で捕捉され、透過水は精製された処理水（脱塩水）となる。また、脱塩室のイオン交換体に捕捉された残留塩類は、電気エネルギーにより濃縮室に移動し、濃縮室から濃縮水として排出される。このように、ＥＤＩ装置では、電気エネルギーを付与することにより、イオン交換体に捕捉されたイオンが濃縮室に移動するため、イオン交換体を常に再生状態に保つことができる。

ＲＯ膜モジュールでは、原水の温度や膜の状態（細孔の閉塞や材質の酸化劣化）により水透過係数が変化する。そこで、原水の温度や膜の状態にかかわらず、ＲＯ膜モジュール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水量制御を採用した水処理システムが提案されている（特許文献１参照）。また、ＥＤＩ装置においても、透過水の温度や背圧の変動かかわらず、常に一定流量の脱塩水を製造し且つＥＤＩ装置の前段に設けられた給水ポンプの消費電力を抑制するために、流量フィードバック水量制御を採用した純水製造装置が提案されている（特許文献２参照）。

特開２００５−２９６９４５号公報 特開２０１０−５８０１０号公報

上述したＥＤＩ装置では、需要箇所で要求される水質を満足する脱塩水（純水）を製造するため、透過水の水質に応じて脱塩水の流量を調節する必要が生じる場合がある。また、ＥＤＩ装置では、スケールの生成やファウリングによる脱塩室又は濃縮室の閉塞を防止するため、透過水の水質に応じて回収率を調節する必要が生じる場合がある。いずれの場合も、ＥＤＩ装置に供給される透過水の流量を増減しなくてはならない。そのため、上記従来例のように、ＥＤＩ装置に供給される透過水の流量を一定とする制御では、安定した水質及び流量の純水を製造することが困難となる。

従って、本発明は、膜分離装置と電気脱イオン装置とを接続した水処理システムにおいて、電気脱イオン装置で脱塩水の流量や回収率を調節した場合でも、安定した水質及び流量の純水を製造することができる水処理システムを提供することを目的とする。

本発明は、原水を透過水と第１濃縮水とに分離する膜分離装置と、透過水を脱塩処理して脱塩水と第２濃縮水とを製造する電気脱イオン装置と、原水を前記膜分離装置に供給する原水ラインと、透過水を前記電気脱イオン装置に供給する透過水ラインと、透過水の流量を第１検出流量値として出力する第１流量検出手段と、入力された駆動周波数に応じた回転速度で駆動され、前記原水ラインを流通する原水を前記膜分離装置に向けて圧送する第１加圧ポンプと、前記第１加圧ポンプの駆動周波数の演算値に対応する周波数指定信号が入力され、入力された当該周波数指定信号に対応する駆動周波数を前記第１加圧ポンプに出力する第１インバータと、前記第１流量検出手段から出力された前記第１検出流量値が前記電気脱イオン装置における脱塩水の流量値と第２濃縮水の流量値との合計値に基づく第１目標流量値となるように、前記第１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周波数指定信号を前記第１インバータに出力する第１制御部と、脱塩水の流量を第２検出流量値として出力する第２流量検出手段と、入力された駆動周波数に応じた回転速度で駆動され、前記透過水ラインを流通する透過水を前記電気脱イオン装置に向けて圧送する第２加圧ポンプと、前記第２加圧ポンプの駆動周波数の演算値に対応する周波数指定信号が入力され、入力された当該周波数指定信号に対応する駆動周波数を前記第２加圧ポンプに出力する第２インバータと、前記第２流量検出手段から出力された前記第２検出流量値が予め設定された第２目標流量値となるように、前記第２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周波数指定信号を前記第２インバータに出力する第２制御部と、を備える水処理システムに関する。

また、前記水処理システムにおいて、前記透過水ラインを流通する透過水の流量値が前記電気脱イオン装置で製造される脱塩水の流量値と第２濃縮水の流量値との合計値を超過し、且つ所定の圧力値を超過する場合に、余剰の透過水を前記透過水ラインから排出させる透過水排出手段を備え、前記第１制御部は、前記電気脱イオン装置で製造される脱塩水の前記流量値と第２濃縮水の前記流量値との合計値の１〜１．０５倍の流量値を前記第１目標流量値とすることが好ましい。

また、前記水処理システムにおいて、前記電気脱イオン装置で製造される脱塩水の電気的特性を検出する電気的特性検出手段を備え、前記第２制御部は、前記電気的特性検出手段で検出された脱塩水の電気的特性に基づいて、前記第２目標流量値を設定することが好ましい。

また、前記水処理システムにおいて、透過水、第１濃縮水、脱塩水又は第２濃縮水の温度を検出する温度検出手段と、前記電気脱イオン装置から排出される第２濃縮水の排水流量を調節可能な排水弁と、を備え、前記第２制御部は、（ｉ）予め取得された透過水のシリカ濃度、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、第２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脱塩水の前記第２目標流量値から排水流量を演算し、（ｉｉｉ）第２濃縮水の実際排水流量が前記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。

また、前記水処理システムにおいて、透過水のカルシウム硬度を測定する硬度測定手段と、前記電気脱イオン装置から排出される第２濃縮水の排水流量を調節可能な排水弁と、を備え、前記第２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、第２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、及び脱塩水の前記第２目標流量値から第２濃縮水の排水流量を演算し、（ｉｉｉ）脱塩濃縮水の実際排水流量が前記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。

また、前記水処理システムにおいて、前記第２制御部は、前記電気脱イオン装置における脱塩水の流量及び第２濃縮水の流量に関するデータを保持し、前記水処理システムは、前記第２制御部から前記電気脱イオン装置における脱塩水の流量及び第２濃縮水の流量に関するデータを取得し、当該データを前記第１制御部に送信する第３制御部を備えることが好ましい。

本発明によれば、膜分離装置と電気脱イオン装置とを接続した水処理システムにおいて、電気脱イオン装置で脱塩水の流量や回収率を調節した場合でも、安定した水質及び流量の純水を製造することができる水処理システムを提供することができる。

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。 第１制御部１０において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。 第２制御部２０において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。 第２制御部２０において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。 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制御部２０Ａにおいて目標流量値を設定する場合の処理手順を示すフローチャートである。 第２制御部２０Ａにおいて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。

（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。本実施形態に係る水処理システム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、第１制御部１０において、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３は、第２制御部２０において、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４は、第２制御部２０において、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、第１加圧ポンプ２と、第１インバータ３と、膜分離装置としてのＲＯ膜モジュール４と、第２加圧ポンプ５と、第２インバータ６と、電気脱イオン装置としてのＥＤＩ装置７と、第１濃縮水排出弁８と、透過水排出手段としてのリリーフ弁９と、を備える。

また、水処理システム１は、第１制御部１０と、第２制御部２０と、第３制御部３０と、第１排水弁１１〜第３排水弁１３と、第１流量検出手段としての第１流量センサ１４と、温度検出手段としての温度センサ１５と、第２流量検出手段としての第２流量センサ１６と、を備える。図１（及び後述の図５）では、電気的な接続の経路を破線で示す。

また、水処理システム１は、原水ラインＬ１と、透過水ラインＬ２と、脱塩水ラインＬ３と、第１濃縮水ラインＬ４と、透過水排出手段としての透過水排出ラインＬ５と、第２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。

原水ラインＬ１は、原水Ｗ１を、ＲＯ膜モジュール４へ供給するラインである。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。また、原水ラインＬ１の下流側の端部は、ＲＯ膜モジュール４の一次側入力ポートに接続されている。

第１加圧ポンプ２は、原水ラインＬ１を流通する原水Ｗ１を吸入し、ＲＯ膜モジュール４へ向けて圧送する装置である。第１加圧ポンプ２は、原水ラインＬ１において、ＲＯ膜モジュール４の上流側に設けられている。第１加圧ポンプ２には、第１インバータ３から周波数が変換された駆動電力が供給される。第１加圧ポンプ２は、供給された駆動電力の周波数（以下、「駆動周波数」ともいう）に応じた回転速度で駆動される。

第１インバータ３は、第１加圧ポンプ２に、周波数が変換された駆動電力を供給する電気回路である。第１インバータ３は、第１制御部１０と電気的に接続されている。第１インバータ３には、第１制御部１０から電流値信号が入力される。第１インバータ３は、入力された電流値信号に対応する駆動周波数の駆動電力を第１加圧ポンプ２に出力する。

ＲＯ膜モジュール４は、第１加圧ポンプ２から圧送された原水Ｗ１を、溶存塩類が除去された透過水Ｗ２と、溶存塩類が濃縮された第１濃縮水Ｗ３とに分離する設備である。ＲＯ膜モジュール４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４は、これらＲＯ膜エレメントにより原水Ｗ１を処理して、透過水Ｗ２及び第１濃縮水Ｗ３を製造する。

第１濃縮水ラインＬ４は、ＲＯ膜モジュール４で分離された第１濃縮水Ｗ３を外部に送出するラインである。第１濃縮水ラインＬ４の上流側の端部は、ＲＯ膜モジュール４の一次側出口ポートに接続されている。また、第１濃縮水ラインＬ４の下流側は、例えば、排水ピット（不図示）に開口している。

また、第１濃縮水ラインＬ４には、第１濃縮水排出弁８が設けられている。第１濃縮水排出弁８は、第１濃縮水ラインＬ４からシステムの外へ排出される第１濃縮水Ｗ３の排水流量を調節する弁である。第１濃縮水排出弁８は、例えば、比例制御弁により構成される。第１濃縮水排出弁８を比例制御弁で構成した場合には、後述する第１制御部１０から電流値信号（例えば、４〜２０ｍＡ）を第１濃縮水排出弁８に送信して弁開度を制御することにより、第１濃縮水Ｗ３の排水流量を調節することができる。

透過水ラインＬ２は、ＲＯ膜モジュール４で分離された透過水Ｗ２をＥＤＩ装置７に送出するラインである。透過水ラインＬ２の上流側の端部は、ＲＯ膜モジュール４の二次側ポートに接続されている。また、透過水ラインＬ２の下流側の端部は、ＥＤＩ装置７の一次側ポート（後述する脱塩室７ａ及び濃縮室７ｂの入口側）に接続されている。図１に示すように、ＲＯ膜モジュール４及びＥＤＩ装置７は、透過水ラインＬ２により直結されている。

第１流量センサ１４は、透過水ラインＬ２を流通する透過水Ｗ２の流量を検出する機器である。第１流量センサ１４は、接続部Ｊ１において透過水ラインＬ２に接続されている。接続部Ｊ１は、ＲＯ膜モジュール４と第２加圧ポンプ５との間に配置されている。第１流量センサ１４は、第１制御部１０と電気的に接続されている。第１流量センサ１４で検出された透過水Ｗ２の流量（以下、「検出流量値」ともいう）は、第１制御部１０へ検出信号として送信される。

透過水排出ラインＬ５は、透過水ラインＬ２を流通する透過水Ｗ２の一部をシステムの外に排出するラインである。透過水排出ラインＬ５の上流側は、接続部Ｊ２において透過水ラインＬ２に接続されている。接続部Ｊ２は、ＲＯ膜モジュール４と第２加圧ポンプ５との間（接続部Ｊ１と第２加圧ポンプ５との間）に配置されている。透過水排出ラインＬ５の下流側は、例えば、原水タンク又は排水ピット（いずれも不図示）に接続又は開口している。原水タンクは、第１加圧ポンプ２の上流側に設けられるタンクである。

また、透過水排出ラインＬ５には、リリーフ弁（常閉式の圧力作動弁）９が設けられている。リリーフ弁９は、透過水ラインＬ２を流通する透過水Ｗ２の流量値が、後述するＥＤＩ装置７で製造される脱塩水Ｗ４の流量値と第２濃縮水Ｗ５の流量値（排出流量）との合計値を超過し、且つ所定の圧力値を超過する場合に開弁して、余剰の透過水Ｗ２を透過水排出ラインＬ５から排出させる。

後述するように、第１制御部１０は、ＥＤＩ装置７で製造された脱塩水Ｗ４の流量値（第２目標流量値Ｑ_ｐ２´）と第２濃縮水Ｗ５の流量値（第２目標排水流量値Ｑ_ｄ２´）との合計値の１．０５倍の流量値を、後述する流量フィードバック水量制御の第１目標流量値（透過水Ｗ２の目標流量値）とする。そのため、透過水ラインＬ２を流通する透過水Ｗ２の流量値は、ＥＤＩ装置７で製造される脱塩水Ｗ４の流量値と第２濃縮水Ｗ５の流量値との合計値よりもやや多めの流量値となる。水処理システム１では、過剰とならない範囲において、ＥＤＩ装置７で必要とされる流量以上の透過水Ｗ２をＥＤＩ装置７に供給し、第２加圧ポンプ５でキャビテーション等の不具合が起こらないように水量制御する。リリーフ弁９は、透過水ラインＬ２を流通する透過水Ｗ２の流量が、脱塩水Ｗ４の流量値と第２濃縮水Ｗ５の流量値（排出流量）との合計値を超過し、且つ所定の圧力値を超過する場合に開弁して、余剰となった透過水Ｗ２の一部を透過水排出ラインＬ５に流通させる。なお、所定の圧力値とは、リリーフ弁９の作動圧力として予め設定される値である。

第２加圧ポンプ５は、透過水ラインＬ２を流通する透過水Ｗ２を吸入し、ＥＤＩ装置７に圧送する装置である。第２加圧ポンプ５は、透過水ラインＬ２において、ＲＯ膜モジュール４とＥＤＩ装置７との間に設けられている。第２加圧ポンプ５には、第２インバータ６から周波数が変換された駆動電力が供給される。第２加圧ポンプ５は、供給された駆動電力の周波数（駆動周波数）に応じた回転速度で駆動される。

第２インバータ６は、第２加圧ポンプ５に、周波数が変換された駆動電力を供給する電気回路である。第２インバータ６は、第２制御部２０と電気的に接続されている。第２インバータ６には、第２制御部２０から電流値信号が入力される。第２インバータ６は、入力された電流値信号に対応する駆動周波数の駆動電力を第２加圧ポンプ５に出力する。

温度センサ１５は、透過水ラインＬ２を流通する透過水Ｗ２の温度を検出する機器である。温度センサ１５は、接続部Ｊ３において透過水ラインＬ２に接続されている。接続部Ｊ３は、第２加圧ポンプ５とＥＤＩ装置７との間（第２加圧ポンプ５と分岐部Ｊ４との間）に配置されている。温度センサ１５は、第２制御部２０と電気的に接続されている。温度センサ１５で検出された透過水Ｗ２の温度（以下、「検出温度値」ともいう）は、第２制御部２０へ検出信号として送信される。

ＥＤＩ装置７は、ＲＯ膜モジュール４で製造された透過水Ｗ２を脱塩処理して、純水としての脱塩水Ｗ４と第２濃縮水Ｗ５とを製造する装置である。ＥＤＩ装置７は、陽極室と陰極室の間に、陽イオン交換膜及び陰イオン交換膜で区画された複数の脱塩室及び複数の濃縮室を備える（図１では、図を簡略化して脱塩室７ａ及び濃縮室７ｂとして示す）。透過水ラインＬ２を流通する透過水Ｗ２は、分岐部Ｊ４で分岐し、脱塩室７ａ及び濃縮室７ｂにそれぞれ供給される。透過水Ｗ２に含まれる残留塩類は、脱塩室７ａ内に充填されたイオン交換体（不図示）により捕捉され、脱塩水Ｗ４となる。脱塩水Ｗ４は、脱塩水ラインＬ３（後述）を介して需要箇所へ送出される。また、脱塩室７ａ内のイオン交換体に捕捉された残留塩類は、付与された電気エネルギーにより濃縮室７ｂに移動する。そして、残留塩類を含む水は、濃縮室７ｂから第２濃縮水ラインＬ６を介して第２濃縮水Ｗ５として排出される。

第２濃縮水ラインＬ６は、ＥＤＩ装置７から第２濃縮水Ｗ５を送出するラインである。第２濃縮水ラインＬ６の上流側の端部は、ＥＤＩ装置７の二次側ポート（濃縮室７ｂの出口側）に接続されている。また、第２濃縮水ラインＬ６の下流側は、分岐部Ｊ７及びＪ８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。

第１排水ラインＬ１１には、第１排水弁１１が設けられている。第２排水ラインＬ１２には、第２排水弁１２が設けられている。第３排水ラインＬ１３には、第３排水弁１３が設けられている。第１排水弁１１〜第３排水弁１３は、第２濃縮水ラインＬ６からシステムの外へ排出される第２濃縮水Ｗ５の排水流量を調節する弁である。

第１排水弁１１は、第１排水ラインＬ１１を開閉することができる。第２排水弁１２は、第２排水ラインＬ１２を開閉することができる。第３排水弁１３は、第３排水ラインＬ１３を開閉することができる。

第１排水弁１１〜第３排水弁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排水弁１１〜第３排水弁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排水弁１１は、開状態において、ＥＤＩ装置７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２排水弁１２は、開状態において、ＥＤＩ装置７の回収率が８５％となるように排水流量が設定されている。第３排水弁１３は、開状態において、ＥＤＩ装置７の回収率が８０％となるように排水流量が設定されている。

第２濃縮水ラインＬ６から排出される第２濃縮水Ｗ５の排水流量は、第１排水弁１１〜第３排水弁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排水弁１２のみを開状態とし、第１排水弁１１及び第３排水弁１３を閉状態とする。この場合には、ＥＤＩ装置７の回収率を８５％とすることができる。また、第１排水弁１１及び第２排水弁１２を開状態とし、第３排水弁１３のみを閉状態とする。この場合には、ＥＤＩ装置７の回収率を８０％とすることができる。従って、本実施形態において、第２濃縮水Ｗ５の排水流量は、第１排水弁１１〜第３排水弁１３を選択的に開閉することにより、回収率を６５％〜９０％までの間で、５％毎に段階的に調節できる。

第１排水弁１１〜第３排水弁１３は、それぞれ第２制御部２０と電気的に接続されている。第１排水弁１１〜第３排水弁１３における弁体の開閉は、第２制御部２０からの駆動信号により制御される。

脱塩水ラインＬ３は、ＥＤＩ装置７で製造された脱塩水Ｗ４を需要箇所に送出するラインである。脱塩水ラインＬ３の上流側の端部は、ＥＤＩ装置７の二次側ポート（脱塩室７ａの出口側）に接続されている。また、脱塩水ラインＬ３の下流側の端部は、需要箇所の装置等（不図示）に接続されている。

第２流量センサ１６は、脱塩水ラインＬ３を流通する脱塩水Ｗ４の流量を検出する機器である。第２流量センサ１６は、接続部Ｊ５において脱塩水ラインＬ３に接続されている。接続部Ｊ５は、ＥＤＩ装置７の二次側ポートと脱塩水Ｗ４の需要箇所の装置等との間に配置されている。また、第２流量センサ１６は、第２制御部２０と電気的に接続されている。第２流量センサ１６で検出された脱塩水Ｗ４の流量（検出流量値）は、第２制御部２０へ検出信号として送信される。

次に、第１制御部１０、第２制御部２０及び第３制御部３０について説明する。
第１制御部１０は、ＣＰＵ及びメモリを含むマイクロプロセッサ（不図示）により構成される。第１制御部１０において、マイクロプロセッサのメモリには、ＲＯ膜モジュール４を制御（運転）するための各種プログラムが記憶される。また、第１制御部１０において、マイクロプロセッサのメモリには、例えば、透過水Ｗ２の第１目標流量値Ｑ_ｐ１´（後述）に関するデータ、脱塩水Ｗ４の第２目標流量値Ｑ_ｐ２´（後述）に関するデータ、第２濃縮水Ｗ５の第２目標排水流量値Ｑ_ｄ２´（後述）に関するデータ等が記憶される。

第１制御部１０は、第３制御部３０（後述）と電気的に接続されている。第１制御部１０は、上述した脱塩水Ｗ４の第２目標流量値Ｑ_ｐ２´及び第２濃縮水Ｗ５の第２目標排水流量値Ｑ_ｄ２´に関するデータを、第３制御部３０を介して取得する。

第１制御部１０において、マイクロプロセッサのＣＰＵは、メモリから読み出した所定のプログラムに従って後述する各種の制御を実行する。また、第１制御部１０において、マイクロプロセッサには、時間の計時等を管理するインテグレーテッドタイマユニット（以下、「ＩＴＵ」ともいう）が組み込まれている。

第１制御部１０は、ＲＯ膜モジュール４の流量フィードバック水量制御として、第１流量センサ１４の第１検出流量値Ｑ_ｐ１が第１目標流量値Ｑ_ｐ１´となるように、速度形デジタルＰＩＤアルゴリズムにより第１加圧ポンプ２を駆動するため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第１インバータ３に出力する。

第１目標流量値Ｑ_ｐ１´は、ＥＤＩ装置７で製造された脱塩水Ｗ４の第２目標流量値Ｑ_ｐ２´と第２濃縮水Ｗ５の第２目標排水流量値Ｑ_ｄ２´との合計値に基づいて設定される流量値である。具体的には、第１制御部１０は、脱塩水Ｗ４の第２目標流量値Ｑ_ｐ２´と第２濃縮水Ｗ５の第２目標排水流量値Ｑ_ｄ２´との合計値の１．０５倍の流量値を、流量フィードバック水量制御における第１目標流量値Ｑ_ｐ１´として設定する。

水処理システム１において、ＲＯ膜モジュール４の流量フィードバック水量制御が実行されることにより、ＲＯ膜モジュール４から送出される透過水Ｗ２の流量は、第１目標流量値Ｑ_ｐ１´となるように調整される。第１制御部１０による流量フィードバック水量制御については後述する。

第２制御部２０は、ＣＰＵ及びメモリを含むマイクロプロセッサ（不図示）により構成される。第２制御部２０において、マイクロプロセッサのメモリには、ＥＤＩ装置７を制御（運転）するための各種プログラムが記憶される。また、第２制御部２０において、マイクロプロセッサのメモリには、例えば、透過水Ｗ２の検出温度値Ｔに関するデータ、脱塩水Ｗ４の第２目標流量値Ｑ_ｐ２´に関するデータ、第２濃縮水Ｗ５の第２目標排水流量値Ｑ_ｄ２´に関するデータ等が記憶される。

第２制御部２０は、第３制御部３０と電気的に接続されている。第２制御部２０は、上述した第２目標流量値Ｑ_ｐ２´及び第２目標排水流量値Ｑ_ｄ２´に関するデータを、第３制御部３０を介して第１制御部１０へ送信する。

第２制御部２０において、マイクロプロセッサのＣＰＵは、メモリから読み出した所定のプログラムに従って後述する各種の制御を実行する。また、第２制御部２０において、マイクロプロセッサには、時間の計時等を管理するＩＴＵが組み込まれている。

第２制御部２０は、ＥＤＩ装置７の流量フィードバック水量制御として、第２流量センサ１６の第２検出流量値Ｑ_ｐ２が予め設定された第２目標流量値Ｑ_ｐ２´となるように、速度形デジタルＰＩＤアルゴリズムにより第２加圧ポンプ５を駆動するため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第２インバータ６に出力する。水処理システム１において、ＥＤＩ装置７の流量フィードバック水量制御が実行されることにより、ＥＤＩ装置７から送出される脱塩水Ｗ４の流量は、第２目標流量値Ｑ_ｐ２´となるように調整される。第２制御部２０による流量フィードバック水量制御については後述する。

また、第２制御部２０は、透過水Ｗ２の温度に基づいて、ＥＤＩ装置７の回収率制御（以下、「温度フィードフォワード回収率制御」ともいう）を実行する。具体的には、第２制御部２０は、（ｉ）予め取得された透過水Ｗ２のシリカ濃度、及び温度センサ１５の検出温度値Ｔから決定したシリカ溶解度に基づいて、第２濃縮水Ｗ５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脱塩水Ｗ４の第２目標流量値Ｑ_ｐ２´から第２目標排水流量値Ｑ_ｄ２´を演算し、（ｉｉｉ）第２濃縮水Ｗ５の実際排水流量が当該排水流量の演算値（第２目標排水流量値Ｑ_ｄ２´）となるように、第１排水弁１１〜第３排水弁１３を制御する。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。第２制御部２０による温度フィードフォワード回収率制御については後述する。

第３制御部３０は、ＣＰＵ及びメモリを含むマイクロプロセッサ（不図示）により構成される。第３制御部３０は、第１制御部１０及び第２制御部２０と電気的に接続されている。第３制御部３０は、第２制御部２０から送信されたデータを第１制御部１０へ受け渡す中継盤としての機能を備える。具体的には、第３制御部３０は、第２制御部２０から脱塩水Ｗ４の第２目標流量値Ｑ_ｐ２´及び第２濃縮水Ｗ５の第２目標排水流量値Ｑ_ｄ２´に関するデータを取得し、当該データを第１制御部１０に送信する。

次に、第１実施形態に係る水処理システム１の動作について説明する。
まず、第１制御部１０によるＲＯ膜モジュール４の流量フィードバック水量制御を、図２を参照して説明する。図２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。

図２に示すステップＳＴ１０１において、第１制御部１０は、透過水Ｗ２の第１目標流量値Ｑ_ｐ１´を設定する。具体的には、第１制御部１０は、ＥＤＩ装置７における脱塩水Ｗ４の第２目標流量値Ｑ_ｐ２´及び第２濃縮水Ｗ５の第２目標排水流量値Ｑ_ｄ２´に関するデータを、第３制御部３０を介して取得する。そして、第１制御部１０は、取得した脱塩水Ｗ４の第２目標流量値Ｑ_ｐ２´と第２濃縮水Ｗ５の第２目標排水流量値Ｑ_ｄ２´との合計値の１．０５倍となる流量値を、透過水Ｗ２の第１目標流量値Ｑ_ｐ１´として設定する。

ステップＳＴ１０２において、第１制御部１０は、ＩＴＵによる計時ｔが制御周期（Δｔ）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、第１制御部１０により、ＩＴＵによる計時が１００ｍｓに達した（ＹＥＳ）と判定された場合に、処理はステップＳＴ１０３へ移行する。また、ステップＳＴ１０２において、第１制御部１０により、ＩＴＵ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。

ステップＳＴ１０３（ステップＳＴ１０２：ＹＥＳ判定）において、第１制御部１０は、第１流量センサ１４で検出された透過水Ｗ２の第１検出流量値Ｑ_ｐ１を、フィードバック値として取得する。

ステップＳＴ１０４において、第１制御部１０は、ステップＳＴ１０３で取得した第１検出流量値Ｑ_ｐ１と、ステップＳＴ１０１で設定した第１目標流量値Ｑ_ｐ１´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_ｎ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Δｔ（１００ｍｓ）毎に操作量の変化分ΔＵ_ｎを演算し、これを前回の制御周期時点の操作量Ｕ_ｎ−１に加算することで現時点の操作量Ｕ_ｎを決定する。

ステップＳＴ１０５において、第１制御部１０は、現時点の操作量Ｕ_ｎ、及び第１加圧ポンプ２の最大駆動周波数Ｆ´（５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの設定値）に基づいて、第１加圧ポンプ２の駆動周波数Ｆ［Ｈｚ］を演算する。

ステップＳＴ１０６において、第１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。

ステップＳＴ１０７において、第１制御部１０は、変換した電流値信号を第１インバータ３へ出力する。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）。

なお、ステップＳＴ１０７において、第１制御部１０が電流値信号を第１インバータ３へ出力すると、第１インバータ３は、入力された電流値信号で指定された周波数に変換された駆動電力を第１加圧ポンプ２に供給する。第１加圧ポンプ２は、第１インバータ３から入力された駆動周波数に応じた回転速度で駆動される。その結果、透過水ラインＬ２を流通する透過水Ｗ２の流量は、ＥＤＩ装置７で製造された脱塩水Ｗ４の流量値と第２濃縮水Ｗ５の流量値との合計値の１．０５倍の流量値となる。

次に、第２制御部２０によるＥＤＩ装置７の流量フィードバック水量制御を、図３を参照して説明する。図３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。

図３に示すステップＳＴ２０１において、第２制御部２０は、脱塩水Ｗ４の第２目標流量値Ｑ_ｐ２´を取得する。この第２目標流量値Ｑ_ｐ２´は、例えば、システム管理者がユーザインターフェース（不図示）を介してメモリに入力した設定値である。

なお、第２目標流量値Ｑ_ｐ２´は、通常運転時においては、例えば、水処理システム１の需要箇所における平均的な消費水量に基づいて設定される。また、先に説明したように、ＥＤＩ装置７では、透過水Ｗ２の水質に応じて脱塩水Ｗ４の流量や回収率を調節する必要が生じる。このため、第２目標流量値Ｑ_ｐ２´は、透過水Ｗ２の水質に応じて、システム管理者により適宜に設定される。

ステップＳＴ２０２において、第２制御部２０は、ＩＴＵによる計時ｔが制御周期（Δｔ）である１００ｍｓに達したか否かを判定する。このステップＳＴ２０２において、第２制御部２０により、ＩＴＵによる計時が１００ｍｓに達した（ＹＥＳ）と判定された場合に、処理はステップＳＴ２０３へ移行する。また、ステップＳＴ２０２において、第２制御部２０により、ＩＴＵ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ＳＴ２０２へ戻る。

ステップＳＴ２０３（ステップＳＴ２０２：ＹＥＳ判定）において、第２制御部２０は、第２流量センサ１６で検出された脱塩水Ｗ４の第２検出流量値Ｑ_ｐ２を、フィードバック値として取得する。

ステップＳＴ２０４において、第２制御部２０は、ステップＳＴ２０３で取得した第２検出流量値Ｑ_ｐ２と、ステップＳＴ２０１で設定した第２目標流量値Ｑ_ｐ２´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_ｎ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Δｔ（１００ｍｓ）毎に操作量の変化分ΔＵ_ｎを演算し、これを前回の制御周期時点の操作量Ｕ_ｎ−１に加算することで現時点の操作量Ｕ_ｎを決定する。

ステップＳＴ２０５において、第２制御部２０は、現時点の操作量Ｕ_ｎ、及び第２加圧ポンプ５の最大駆動周波数Ｆ´（５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの設定値）に基づいて、第２加圧ポンプ５の駆動周波数Ｆ［Ｈｚ］を演算する。

ステップＳＴ２０６において、第２制御部２０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ＳＴ２０７において、第２制御部２０は、変換した電流値信号を第２インバータ６へ出力する。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ＳＴ２０１へリターンする）。

なお、ステップＳＴ２０７において、第２制御部２０が電流値信号を第２インバータ６へ出力すると、第２インバータ６は、入力された電流値信号で指定された周波数に変換された駆動電力を第２加圧ポンプ５に供給する。第２加圧ポンプ５は、第２インバータ６から入力された駆動周波数に応じた回転速度で駆動される。その結果、脱塩水ラインＬ３を流通する脱塩水Ｗ４の流量は、後述する回収率の変動に係わらず、第２目標流量値Ｑ_ｐ２´となるように制御される。

次に、第２制御部２０によるＥＤＩ装置７の温度フィードフォワード回収率制御を、図４を参照して説明する。図４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、上述した流量フィードバック水流制御と共に繰り返し実行される。

図４に示すステップＳＴ３０１において、第２制御部２０は、脱塩水Ｗ４の第２目標流量値Ｑ_ｐ２´を取得する。この第２目標流量値Ｑ_ｐ２´は、図３に示すフローチャートのステップＳＴ２０１において取得された値である。

ステップＳＴ３０２において、第２制御部２０は、透過水Ｗ２のシリカ（ＳｉＯ_２）濃度Ｃ_ｓを取得する。このシリカ濃度Ｃ_ｓ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。透過水Ｗ２のシリカ濃度は、事前に透過水Ｗ２を水質分析することにより得ることができる。なお、透過水ラインＬ２において、不図示の水質センサにより透過水Ｗ２のシリカ濃度を計測してもよい。

ステップＳＴ３０３において、第２制御部２０は、温度センサ１５から透過水Ｗ２の検出温度値Ｔを取得する。

ステップＳＴ３０４において、第２制御部２０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Ｓ_ｓを決定する。

ステップＳＴ３０５において、第２制御部２０は、前のステップで取得又は決定したシリカ濃度Ｃ_ｓ及びシリカ溶解度Ｓ_ｓに基づいて、第２濃縮水Ｗ５におけるシリカの許容濃縮倍率Ｎ_ｓを演算する。シリカの許容濃縮倍率Ｎ_ｓは、下記の式（１）により求めることができる。
Ｎ_ｓ＝Ｓ_ｓ／Ｃ_ｓ （１）

例えば、シリカ濃度Ｃ_ｓが２０ｍｇＳｉＯ_２／Ｌ、２５℃におけるシリカ溶解度Ｓ_ｓが１００ｍｇＳｉＯ_２／Ｌであれば、許容濃縮倍率Ｎ_ｓは“５”となる。

ステップＳＴ３０６において、第２制御部２０は、前のステップで取得した第２目標流量値Ｑ_ｐ２´及び許容濃縮倍率Ｎ_ｓに基づいて、回収率が最大となる排水流量値（第２目標排水流量値Ｑ_ｄ２´）を演算する。第２目標排水流量値Ｑ_ｄ２´は、下記の式（２）により求めることができる。
Ｑ_ｄ２´＝Ｑ_ｐ２´／（Ｎ_ｓ−１） （２）

ステップＳＴ３０７において、第２制御部２０は、第２濃縮水Ｗ５の実際排水流量値Ｑ_ｄ２がステップＳＴ３０６で演算した第２目標排水流量値Ｑ_ｄ２´となるように、第１排水弁１１〜第３排水弁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ＳＴ３０１へリターンする）。

なお、ステップＳＴ３０７において演算された第２目標排水流量値Ｑ_ｄ２´は、第２制御部２０のメモリ（不図示）に記憶されると共に、第２濃縮水Ｗ５の流量値として、第３制御部３０を介して第１制御部１０に送信される。

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。

第１実施形態に係る水処理システム１において、第１制御部１０は、第１流量センサ１４から出力された第１検出流量値Ｑ_ｐ１が、ＥＤＩ装置７で製造された脱塩水Ｗ４の第２目標流量値Ｑ_ｐ２´と第２濃縮水Ｗ５の第２目標排水流量値Ｑ_ｄ２´との合計値に基づく第１目標流量値Ｑ_ｐ１´となるように第１加圧ポンプ２の駆動周波数Ｆを演算し、当該駆動周波数Ｆの演算値に対応する電流値信号を第１インバータ３に出力する。

これによれば、ＥＤＩ装置７において、透過水Ｗ２の水質に応じて脱塩水Ｗ４の流量や回収率を調節した場合でも、透過水Ｗ２の供給流量、すなわち第１検出流量値Ｑ_ｐ１をＥＤＩ装置７における脱塩水Ｗ４の流量や回収率の増減に追随させることができる。従って、ＲＯ膜モジュール４とＥＤＩ装置７とを接続した水処理システム１において、ＥＤＩ装置７で脱塩水Ｗ４の流量や回収率を調節した場合でも、安定した水質及び流量の脱塩水Ｗ４（純水）を製造することができる。

また、第１制御部１０は、ＥＤＩ装置７における脱塩水Ｗ４の第２目標流量値Ｑ_ｐ２´と第２濃縮水Ｗ５の第２目標排水流量値Ｑ_ｄ２´との合計値の１．０５倍の流量値を、ＲＯ膜モジュール４における流量フィードバック水量制御の第１目標流量値Ｑ_ｐ１´とする。そのため、水処理システム１において、ＲＯ膜モジュール４での負圧の発生等による破損を抑制することができる。

なお、流量フィードバック水量制御の第１目標流量値Ｑ_ｐ１´として、脱塩水Ｗ４の第２目標流量値Ｑ_ｐ２´と第２濃縮水Ｗ５の第２目標排水流量値Ｑ_ｄ２´との合計値の１倍の流量値を設定した場合においても、同様の効果を得ることができる。すなわち、水処理システム１において、流量フィードバック水量制御の第１目標流量値Ｑ_ｐ１´は、好ましくは、脱塩水Ｗ４の第２目標流量値Ｑ_ｐ２´と第２濃縮水Ｗ５の第２目標排水流量値Ｑ_ｄ２´との合計値の１〜１．０５倍の流量値に設定される。

また、第１実施形態に係る水処理システム１は、透過水排出手段としての透過水排出ラインＬ５及びリリーフ弁９を備える。このため、透過水ラインＬ２を流通する透過水Ｗ２の流量値が、脱塩水Ｗ４の流量値と第２濃縮水Ｗ５の流量値（排水流量）との合計値を超過する場合でも、ＲＯ膜モジュール４の耐圧以上の背圧が発生することがないように、余剰の透過水Ｗ２を、リリーフ弁９を介して透過水排出ラインＬ５から系外に排出できる。従って、ＲＯ膜モジュール４とＥＤＩ装置とを接続した水処理システム１において、より安定した流量の透過水Ｗ２をＥＤＩ装置７へ供給することができる。

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制御部２０は、第２流量センサ１６の第２検出流量値Ｑ_ｐ２が予め設定された第２目標流量値Ｑ_ｐ２´となるように、第２加圧ポンプ５を駆動するため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第２インバータ６に出力する流量フィードバック水量制御を実行する。このため、水処理システム１は、ＥＤＩ装置７の運転中に回収率を増減させた場合においても、安定した流量の脱塩水Ｗ４を需要箇所へ供給することができる。

また、第２制御部２０は、ＥＤＩ装置７において、温度フィードフォワード回収率制御（図４参照）を実行する。このため、水処理システム１は、ＥＤＩ装置７における脱塩水Ｗ４の回収率を最大としつつ、ＥＤＩ装置７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。

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制御部２０は、ＥＤＩ装置７における脱塩水Ｗ４の第２目標流量値Ｑ_ｐ２´及び第２濃縮水Ｗ５の第２目標排水流量値Ｑ_ｄ２´に関するデータをメモリに保持（記憶）する。また、水処理システム１は、第２制御部２０から脱塩水Ｗ４の第２目標流量値Ｑ_ｐ２´及び第２濃縮水Ｗ５の第２目標排水流量値Ｑ_ｄ２´に関するデータを取得し、当該データを第１制御部１０に送信する第３制御部３０を備える。そのため、ＲＯ膜モジュール４とＥＤＩ装置７とを直結した水処理システム１において、より確実なデータの転送を行うことができる。

（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の構成について、図５を参照して説明する。なお、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。

図５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実施形態に係る水処理システム１Ａは、第１実施形態における温度センサ１５（図１参照）の代わりに、硬度測定手段としての硬度センサ１７を備える。また、第２実施形態に係る水処理システム１Ａは、電気的特性検出手段としての比抵抗センサ１８を備える。更に、第２実施形態に係る水処理システム１Ａは、第１実施形態における第２制御部２０（図１参照）の代わりに、第２制御部２０Ａを備える。

硬度センサ１７は、透過水ラインＬ２を流通する透過水Ｗ２のカルシウム硬度（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１７は、接続部Ｊ３において透過水ラインＬ２に接続されている。接続部Ｊ３は、第２加圧ポンプ５とＥＤＩ装置７の間（第２加圧ポンプ５と分岐部Ｊ４との間）に配置されている。硬度センサ１７は、第２制御部２０Ａと電気的に接続されている。硬度センサ１７で測定された透過水Ｗ２のカルシウム硬度（以下、「測定硬度値」ともいう）は、第２制御部２０Ａへ検出信号として送信される。

比抵抗センサ１８は、脱塩水ラインＬ３を流通する脱塩水Ｗ４の比抵抗を測定する機器である。比抵抗センサ１８は、接続部Ｊ６において脱塩水ラインＬ３に接続されている。接続部Ｊ６は、ＥＤＩ装置７の下流側に配置されている。比抵抗センサ１８は、第２制御部２０Ａと電気的に接続されている。比抵抗センサ１８で測定された脱塩水Ｗ４の比抵抗（以下、「測定比抵抗値」ともいう）は、第２制御部２０Ａへ検出信号として送信される。

第２制御部２０Ａ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。第２制御部２０Ａは、第１実施形態の第２制御部２０と同じく速度形デジタルＰＩＤアルゴリズムにより脱塩水Ｗ４の流量フィードバック水量制御（図３参照）を実行する。

上記流量フィードバック水量制御において、第２制御部２０Ａは、比抵抗センサ１８で検出された脱塩水Ｗ４の測定比抵抗値Ｒ_ｍに基づいて、流量フィードバック水量制御における第２目標流量値Ｑ_ｐ２´を設定する。

具体的には、第２制御部２０Ａは、脱塩水Ｗ４の測定比抵抗値Ｒ_ｍが基準比抵抗値Ｒ_ｐ超過の場合には、第２目標流量値Ｑ_ｐ２´を第２目標流量値Ｑ_ｐ２Ｌ´（＜第２目標流量値Ｑ_ｐ２´）に設定する。また、第２制御部２０Ａは、脱塩水Ｗ４の測定比抵抗値Ｒ_ｍが基準比抵抗値Ｒ_ｐ未満の場合には、第２目標流量値Ｑ_ｐ２´を第２目標流量値Ｑ_ｐ２Ｈ´（＞第２目標流量値Ｑ_ｐ２´）に設定する。

なお、脱塩水Ｗ４の測定比抵抗値Ｒ_ｍが基準比抵抗値Ｒ_ｐと同じ場合には、予め設定された第２目標流量値Ｑ_ｐ２´を用いる。予め設定された第２目標流量値Ｑ_ｐ２´とは、例えば、水処理システム１の需要箇所における平均的な消費水量に基づいて設定された値である。

また、基準比抵抗値Ｒ_ｐとは、需要箇所における脱塩水Ｗ４の水質要求値に対応して設定された標準的な比抵抗値である。なお、本実施形態では、基準比抵抗値Ｒ_ｐを一つの値として説明するが、基準比抵抗値Ｒ_ｐは所定の範囲（幅）を持つ値であってもよい。

なお、第２目標流量値Ｑ_ｐ２Ｈ´は、省電力の観点から、通常運転においては、ＥＤＩ装置７の定格流量を超えない範囲で設定される。第２制御部２０Ａによる目標流量値の設定については後述する。

第２実施形態におけるＥＤＩ装置７の流量フィードバック水量制御は、上述のように、脱塩水Ｗ４の測定比抵抗値Ｒ_ｍに基づいて第２目標流量値Ｑ_ｐ２´を設定することが第１実施形態と異なる。その他は、図３に示すフローチャートの処理手順と同じであるため、第２実施形態におけるＥＤＩ装置７の流量フィードバック水量制御についての説明を省略する。なお、第２制御部２０Ａにおいて、脱塩水Ｗ４の測定比抵抗値Ｒ_ｍに基づいて第２目標流量値Ｑ_ｐ２´を設定する処理については後述する。

また、第２制御部２０Ａは、透過水Ｗ２の硬度に基づいて、脱塩水Ｗ４の回収率制御（以下、「水質フィードフォワード回収率制御」ともいう）を実行する。具体的には、第２制御部２０Ａは、（ｉ）予め取得された炭酸カルシウム溶解度、及び硬度センサ１７の測定硬度値Ｃ_ｃに基づいて、第２濃縮水Ｗ５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、及び脱塩水Ｗ４の第２目標流量値Ｑ_ｐ２´から第２目標排水流量値Ｑ_ｄ２´を演算し、（ｉｉｉ）第２濃縮水Ｗ５の実際排水流量が当該排水流量の演算値（第２目標排水流量値Ｑ_ｄ２´）となるように、第１排水弁１１〜第３排水弁１３を制御する。

水質フィードフォワード回収率制御は、第２制御部２０Ａにおける流量フィードバック水量制御（第１実施形態の第２制御部２０による流量フィードバック水量制御と実質的に同じ）と並行して実行される。第２制御部２０Ａによる水質フィードフォワード回収率制御については後述する。

また、第２実施形態に係る水処理システム１Ａのその他の構成は、第１実施形態に係る水処理システム１と同じである。

次に、第２制御部２０Ａによる目標流量値の設定について説明する。図６は、第２制御部２０Ａにおいて、目標流量値を設定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。

図６に示すステップＳＴ４０１において、第２制御部２０Ａは、比抵抗センサ１８で検出された脱塩水Ｗ４の測定比抵抗値Ｒ_ｍを取得する。

ステップＳＴ４０２において、第２制御部２０Ａは、測定比抵抗値Ｒ_ｍが予め設定された基準比抵抗値Ｒ_ｐと同じか否かを判定する。このステップＳＴ４０２において、第２制御部２０Ａにより、測定比抵抗値Ｒ_ｍ＝基準比抵抗値Ｒ_ｐである（ＹＥＳ）と判定された場合に、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）。測定比抵抗値Ｒ_ｍが基準比抵抗値Ｒ_ｐと同じであれば、目標流量値を変更することなく、すでに設定されている第２目標流量値Ｑ_ｐ２´を用いる。また、ステップＳＴ４０２において、第２制御部２０Ａにより、測定比抵抗値Ｒ_ｍ≠基準比抵抗値Ｒ_ｐである（ＮＯ）と判定された場合に、処理はステップＳＴ４０３へ移行する。

ステップＳＴ４０３（ステップＳＴ４０２：ＮＯ）において、第２制御部２０Ａは、測定比抵抗値Ｒ_ｍが予め設定された基準比抵抗値Ｒ_ｐを超過するか否かを判定する。このステップＳＴ４０３において、第２制御部２０Ａにより、測定比抵抗値Ｒ_ｍ＞基準比抵抗値Ｒ_ｐである（ＹＥＳ）と判定された場合に、処理はステップＳＴ４０４へ移行する。また、ステップＳＴ４０３において、第２制御部２０Ａにより、測定比抵抗値Ｒ_ｍ＜基準比抵抗値Ｒ_ｐである（ＮＯ）と判定された場合に、処理はステップＳＴ４０５へ移行する。

ステップＳＴ４０４（ステップＳＴ４０３：ＹＥＳ）において、第２制御部２０Ａは、第２目標流量値Ｑ_ｐ２´を第２目標流量値Ｑ_ｐ２Ｌ´（＜第２目標流量値Ｑ_ｐ２´）に設定する。脱塩水Ｗ４の水質が悪い場合には、目標流量値を低くして脱塩水Ｗ４の水質が更に低下するのを抑制するためである。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）。

一方、ステップＳＴ４０５（ステップＳＴ４０４：ＮＯ）において、第２制御部２０Ａは、第２目標流量値Ｑ_ｐ２´を第２目標流量値Ｑ_ｐ２Ｈ´（＞第２目標流量値Ｑ_ｐ２´）に設定する。脱塩水Ｗ４の水質が良い場合には、目標流量値を高くして脱塩水Ｗ４の造水効率を上げるためである。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）。

次に、第２制御部２０Ａ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７は、第２制御部２０Ａにおいて、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７に示すフローチャートの処理は、上述した目標流量値を設定する処理（図６参照）と共に、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。

なお、以下に説明するフローチャートの処理においては、第２目標流量値Ｑ_ｐ２´、第２目標流量値Ｑ_ｐ２Ｈ´又は第２目標流量値Ｑ_ｐ２Ｌ´を、すべて「第２目標流量値Ｑ_ｐ２´」という。

図７に示すステップＳＴ５０１において、第２制御部２０Ａは、透過水Ｗ２の第２目標流量値Ｑ_ｐ２´を取得する。この第２目標流量値Ｑ_ｐ２´は、図６に示すフローチャートの処理により設定された値である。すなわち、ステップＳＴ５０１において、第２制御部２０Ａは、第２目標流量値Ｑ_ｐ２´、第２目標流量値Ｑ_ｐ２Ｈ´又は第２目標流量値Ｑ_ｐ２Ｌ´のいずれかを取得する。

ステップＳＴ５０２において、第２制御部２０Ａは、硬度センサ１７で測定された透過水Ｗ２の測定硬度値Ｃ_ｃを取得する。

ステップＳＴ５０３において、第２制御部２０Ａは、水に対する炭酸カルシウム溶解度Ｓ_ｃを取得する。この炭酸カルシウム溶解度Ｓ_ｃ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。なお、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、ほぼ一定値と看做すことができる。

ステップＳＴ５０４において、第２制御部２０Ａは、前のステップで取得した測定硬度値Ｃ_ｃ及び炭酸カルシウム溶解度Ｓ_ｃに基づいて、第２濃縮水Ｗ５における炭酸カルシウムの許容濃縮倍率Ｎ_ｃを演算する。炭酸カルシウムの許容濃縮倍率Ｎ_ｃは、下記の式（３）により求めることができる。
Ｎ_ｃ＝Ｓ_ｃ／Ｃ_ｃ （３）

例えば、測定硬度値Ｃ_ｃが３ｍｇＣａＣＯ_３／Ｌ、２５℃における炭酸カルシウム溶解度Ｓ_ｃが１５ｍｇＣａＣＯ_３／Ｌであれば、許容濃縮倍率Ｎ_ｃは“５”となる。

ステップＳＴ５０５において、第２制御部２０Ａは、ステップＳＴ５０１において取得した第２目標流量値Ｑ_ｐ２´と演算した許容濃縮倍率Ｎ_ｃとに基づいて、回収率が最大となる排水流量（第２目標排水流量値Ｑ_ｄ２´）を演算する。第２目標排水流量値Ｑ_ｄ２´は、下記の式（４）により求めることができる。
Ｑ_ｄ２´＝Ｑ_ｐ´／（Ｎ_ｃ−１） （４）

ステップＳＴ５０６において、第２制御部２０Ａは、第２濃縮水Ｗ５の実際排水流量値Ｑ_ｄ２がステップＳＴ５０５で演算した第２目標排水流量値Ｑ_ｄ２´となるように第１排水弁１１〜第３排水弁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ＳＴ５０１へリターンする）。

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、例えば、以下のような効果が得られる。

第２制御部２０Ａは、ＥＤＩ装置７において、流量フィードバック水量制御（図３参照）を実行する。このため、水処理システム１Ａは、ＥＤＩ装置７において回収率を増減させた場合においても、安定した流量の透過水Ｗ２をＥＤＩ装置７へ供給することができる。

また、第２制御部２０Ａは、上述した流量フィードバック水流制御において、脱塩水Ｗ４の測定比抵抗値Ｒ_ｍに基づいて第２目標流量値Ｑ_ｐ２´を設定する。このように、水処理システム１Ａにおいては、脱塩水Ｗ４の測定比抵抗値Ｒ_ｍに応じて、脱塩水Ｗ４の流量が適切に調整されるので、需要箇所で要求される水質を維持することができる。

更に、第２制御部２０Ａは、ＥＤＩ装置７において、水質フィードフォワード回収率制御（図７参照）を実行する。このため、水処理システム１Ａは、脱塩水Ｗ４の回収率を最大としつつ、ＥＤＩ装置７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。

なお、第２実施形態に係る水処理システム１Ａは、第１実施形態に係る水処理システム１により得られる効果（温度フィードフォワード回収率制御による効果を除く）に加えて、上述した測定比抵抗値Ｒ_ｍに基づいて第２目標流量値Ｑ_ｐ２´を設定する流量フィードバック水量制御による効果及び水質フィードフォワード回収率制御による効果が得られる。

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。なお、以下の説明において、第１実施形態で実施可能な形態は、一部の例外を除いて第２実施形態においても実施可能である。

例えば、第１実施形態において、ＲＯ膜モジュール４の後段（ＲＯ膜モジュール４と第２加圧ポンプ５との間）に、脱炭酸装置を設けてもよい。脱炭酸装置は、透過水Ｗ２に含まれる遊離炭酸（溶存炭酸ガス）を、気体分離膜モジュールにより脱気処理して、精製水としての脱気水を得る設備である。ＲＯ膜モジュール４の後段に脱炭酸装置を設けることにより、透過水Ｗ２において、ＲＯ膜モジュール４で除去することのできない遊離炭酸を除去することができる。従って、より純度の高い透過水Ｗ２を得ることができる。

第１実施形態では、ＥＤＩ装置７で製造された脱塩水Ｗ４の第２目標流量値Ｑ_ｐ２´と第２濃縮水Ｗ５の第２目標排水流量値Ｑ_ｄ２´との合計値の１．０５倍の流量値を、ＲＯ膜モジュール４における流量フィードバック水量制御の第１目標流量値Ｑ_ｐ１´として設定する例について説明した。この例に限らず、流量フィードバック水量制御の第１目標流量値Ｑ_ｐ１´は、第２目標流量値Ｑ_ｐ２´と第２目標排水流量値Ｑ_ｄ２´との合計値よりも過剰に多くならない範囲の流量値に設定されればよい。第１目標流量値Ｑ_ｐ１´は、好ましくは、第２目標流量値Ｑ_ｐ２´と第２目標排水流量値Ｑ_ｄ２´との合計値の１〜１．０５倍の流量値に設定される。

第１実施形態では、ＥＤＩ装置７における脱塩水Ｗ４の第２目標流量値Ｑ_ｐ２´（設定値）をＲＯ膜モジュール４の第１目標流量値Ｑ_ｐ１´の設定に用いる例について説明した（図２：ステップＳＴ１０１参照）。このような設定値に限らず、例えば、第２検出流量値Ｑ_ｐ２（フィードバック値）をＲＯ膜モジュール４の第１目標流量値Ｑ_ｐ１´の設定に用いてもよい。なお、脱塩水Ｗ４の流量値として、第１実施形態のように設定値を用いた場合には、変動を伴うフィードバック値を用いた場合に比べて、透過水Ｗ２の流量を安定させることができる。

また、第１実施形態では、ＥＤＩ装置７における第２濃縮水Ｗ５の第２目標排水流量値Ｑ_ｄ２´（演算値）をＲＯ膜モジュール４の第１目標流量値Ｑ_ｐ１´の設定に用いる例について説明した（図２：ステップＳＴ１０１参照）。このような演算値に限らず、例えば、第２濃縮水ラインＬ６を流通する第２濃縮水Ｗ５の検出流量値（流量センサによるフィードバック値）をＲＯ膜モジュール４の第１目標流量値Ｑ_ｐ１´の設定に用いてもよい。なお、第２濃縮水Ｗ５の流量値として、第１実施形態のように演算値を用いた場合には、変動を伴うフィードバック値を用いた場合に比べて、透過水Ｗ２の流量を安定させることができる。

第１実施形態では、ＥＤＩ装置７の温度フィードフォワード回収率制御において、透過水Ｗ２から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Ｓ_ｓを決定する例について説明した。これに限らず、例えば、脱塩水Ｗ４又は第２濃縮水Ｗ５の温度を検出してもよいし、第１濃縮水Ｗ３（ＲＯ膜モジュール４）の温度を検出してもよい。この場合に、第２制御部２０は、脱塩水Ｗ４、第２濃縮水Ｗ５又は第１濃縮水Ｗ３から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Ｓ_ｓを決定する（図４：ステップＳＴ３０４参照）。なお、第１濃縮水Ｗ３の温度を検出する場合には、第１制御部１０で取得した第１濃縮水Ｗ３の検出温度値Ｔを、第３制御部３０を介して第２制御部２０へ送信する。

また、第１実施形態において、ＥＤＩ装置７に接続する第２濃縮水ラインＬ６に第２濃縮水Ｗ５の流量を検出する第３流量検出手段としての流量センサを設け、透過水Ｗ２の検出温度値（温度センサ１５）及び第２濃縮水Ｗ５の検出流量値に基づいて、流量フィードバック回収率制御を実行する構成としてもよい。

この場合に、第２制御部２０は、（ｉ）予め取得された透過水Ｗ２のシリカ濃度、及び温度センサ１５の検出温度値から決定したシリカ溶解度に基づいて、第２濃縮水Ｗ５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脱塩水Ｗ４の第２目標流量値Ｑ_ｐ２´から演算した第２濃縮水Ｗ５の排水流量を第２目標排水流量値Ｑ_ｄ２´に設定し、（ｉｉｉ）前記流量センサから出力された検出流量値が第２濃縮水Ｗ５の第２目標排水流量値Ｑ_ｄ２´となるように、第１排水弁１１〜第３排水弁１３を制御する。また、この実施形態において、透過水Ｗ２の温度を検出する代わりに、第１濃縮水Ｗ３、脱塩水Ｗ４又は第２濃縮水Ｗ５の温度を検出する構成としてもよい。

また、第１実施形態において、ＲＯ膜モジュール４に接続された第１濃縮水ラインＬ４を流通する第１濃縮水Ｗ３の一部を、原水ラインＬ１において、第１加圧ポンプ２よりも上流側に還流させる濃縮水還流ラインを設けた構成としてもよい。濃縮水還流ラインを設けることにより、ＲＯ膜の膜表面における流速を高めることができるため、ファウリングの発生を抑制することができる。

第１実施形態では、第２濃縮水ラインＬ６に接続された第１排水弁１１〜第３排水弁１３を選択的に開閉することにより、第２濃縮水Ｗ５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、第２濃縮水ラインＬ６を分岐せずに１本とし、このラインに比例制御弁を設けた構成としてもよい。その場合には、第２制御部２０から電流値信号（例えば、４〜２０ｍＡ）を比例制御弁に送信して弁開度を制御することにより、第２濃縮水Ｗ５の排水流量を調節することができる。

また、比例制御弁を設けた構成において、第２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、第２制御部２０にフィードバック値として入力する。これにより、第２濃縮水Ｗ５の実際排水流量をより正確に制御することができる。

また、第１実施形態では、第２制御部２０から第２目標流量値Ｑ_ｐ２´及び第２目標排水流量値Ｑ_ｄ２´に関するデータを取得し、当該データを第１制御部１０に送信する第３制御部３０を備えた構成について説明した。これに限らず、第３制御部３０を介さずに、第２制御部２０から第２目標流量値Ｑ_ｐ２´及び第２目標排水流量値Ｑ_ｄ２´に関するデータを第１制御部１０に送信する構成としてもよい。

更に、第１実施形態において、第１制御部１０の機能を、第２制御部２０で実行するように構成してもよいし、第２制御部２０の機能を、第１制御部１０で実行するように構成してもよい。

第２実施形態では、ＥＤＩ装置７の水質フィードフォワード回収率制御において、透過水Ｗ２に含まれる炭酸カルシウムの許容濃縮倍率及び脱塩水Ｗ４の第２目標流量値Ｑ_ｐ２´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、透過水Ｗ２に含まれる炭酸カルシウムの許容濃縮倍率とシリカの許容濃縮倍率とを比較し、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脱塩水Ｗ４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。

また、第２実施形態において、ＥＤＩ装置７に接続する第２濃縮水ラインＬ６に第２濃縮水Ｗ５の流量を検出する第３流量検出手段としての流量センサを設け、透過水Ｗ２の測定硬度値（炭酸カルシウム溶解度：硬度センサ１７）及び第２濃縮水Ｗ５の検出流量値に基づいて、流量フィードバック回収率制御を行う構成としてもよい。

この場合に、第２制御部２０Ａは、（ｉ）予め取得された炭酸カルシウム溶解度、及び硬度センサ１７の測定硬度値に基づいて、第２濃縮水Ｗ５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、及び脱塩水Ｗ４の第２目標流量値Ｑ_ｐ２´から演算した第２濃縮水Ｗ５の排水流量を目標排水流量に設定し、（ｉｉｉ）前記流量センサから出力された検出流量値が第２濃縮水Ｗ５の第２目標排水流量値Ｑ_ｄ２´となるように、第１排水弁１１〜第３排水弁１３を制御する。

１，１Ａ 水処理システム
２ 第１加圧ポンプ
３ 第１インバータ
４ ＲＯ膜モジュール（膜分離装置）
５ 第２加圧ポンプ
６ 第２インバータ
７ ＥＤＩ装置（電気脱イオン装置）
９ リリーフ弁（透過水排出手段）
１０ 第１制御部
１１ 第１排水弁（排水弁）
１２ 第２排水弁（排水弁）
１３ 第３排水弁（排水弁）
１４ 第１流量センサ（第１流量検出手段）
１５ 温度センサ（温度検出手段）
１６ 第２流量センサ（第２流量検出手段）
１７ 硬度センサ（硬度測定手段）
１８ 比抵抗センサ（電気的特性検出手段）
２０，２０Ａ 第２制御部
３０ 第３制御部
Ｌ１ 原水ライン
Ｌ２ 透過水ライン
Ｌ３ 脱塩水ライン
Ｌ４ 第１濃縮水ライン
Ｌ５ 透過水排出ライン（透過水排出手段）
Ｌ６ 第２濃縮水ライン
Ｌ１１ 第１排水ライン
Ｌ１２ 第２排水ライン
Ｌ１３ 第３排水ライン
Ｗ１ 原水
Ｗ２ 透過水
Ｗ３ 脱塩水
Ｗ４ 第１濃縮水
Ｗ５ 第２濃縮水

Claims (6)

1. 原水を透過水と第１濃縮水とに分離する膜分離装置と、
   透過水を脱塩処理して脱塩水と第２濃縮水とを製造する電気脱イオン装置と、
   原水を前記膜分離装置に供給する原水ラインと、
   透過水を前記電気脱イオン装置に供給する透過水ラインと、
   透過水の流量を第１検出流量値として出力する第１流量検出手段と、
   入力された駆動周波数に応じた回転速度で駆動され、前記原水ラインを流通する原水を前記膜分離装置に向けて圧送する第１加圧ポンプと、
   前記第１加圧ポンプの駆動周波数の演算値に対応する周波数指定信号が入力され、入力された当該周波数指定信号に対応する駆動周波数を前記第１加圧ポンプに出力する第１インバータと、
   前記第１流量検出手段から出力された前記第１検出流量値が前記電気脱イオン装置における脱塩水の流量値と第２濃縮水の流量値との合計値に基づく第１目標流量値となるように、前記第１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周波数指定信号を前記第１インバータに出力する第１制御部と、
   脱塩水の流量を第２検出流量値として出力する第２流量検出手段と、
   入力された駆動周波数に応じた回転速度で駆動され、前記透過水ラインを流通する透過水を前記電気脱イオン装置に向けて圧送する第２加圧ポンプと、
   前記第２加圧ポンプの駆動周波数の演算値に対応する周波数指定信号が入力され、入力された当該周波数指定信号に対応する駆動周波数を前記第２加圧ポンプに出力する第２インバータと、
   前記第２流量検出手段から出力された前記第２検出流量値が予め設定された第２目標流量値となるように、前記第２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周波数指定信号を前記第２インバータに出力する第２制御部と、
   を備える水処理システム。
2. 前記透過水ラインを流通する透過水の流量値が前記電気脱イオン装置で製造される脱塩水の流量値と第２濃縮水の流量値との合計値を超過し、且つ所定の圧力値を超過する場合に、余剰の透過水を前記透過水ラインから排出させる透過水排出手段を備え、
   前記第１制御部は、前記電気脱イオン装置で製造される脱塩水の前記流量値と第２濃縮水の前記流量値との合計値の１〜１．０５倍の流量値を前記第１目標流量値とする、
   請求項１に記載の水処理システム。
3. 前記電気脱イオン装置で製造される脱塩水の電気的特性を検出する電気的特性検出手段を備え、
   前記第２制御部は、前記電気的特性検出手段で検出された脱塩水の電気的特性に基づいて、前記第２目標流量値を設定する、
   請求項１又は２に記載の水処理システム。
4. 透過水、第１濃縮水、脱塩水又は第２濃縮水の温度を検出する温度検出手段と、
   前記電気脱イオン装置から排出される第２濃縮水の排水流量を調節可能な排水弁と、を備え、
   前記第２制御部は、（ｉ）予め取得された透過水のシリカ濃度、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、第２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脱塩水の前記第２目標流量値から排水流量を演算し、（ｉｉｉ）第２濃縮水の実際排水流量が前記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１〜３のいずれか一項に記載の水処理システム。
5. 透過水のカルシウム硬度を測定する硬度測定手段と、
   前記電気脱イオン装置から排出される第２濃縮水の排水流量を調節可能な排水弁と、を備え、
   前記第２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、第２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、及び脱塩水の前記第２目標流量値から第２濃縮水の排水流量を演算し、（ｉｉｉ）脱塩濃縮水の実際排水流量が前記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１〜３のいずれか一項に記載の水処理システム。
6. 前記第２制御部は、前記電気脱イオン装置における脱塩水の流量及び第２濃縮水の流量に関するデータを保持し、
   前記水処理システムは、前記第２制御部から前記電気脱イオン装置における脱塩水の流量及び第２濃縮水の流量に関するデータを取得し、当該データを前記第１制御部に送信する第３制御部を備える、
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の水処理システム。

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