JP5903948B2 - Water treatment system - Google Patents
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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。 The present invention relates to a water treatment system in which a membrane separation device that separates raw water into permeated water and first concentrated water and an electrodeionization device that produces demineralized water and second concentrated water from the permeated water.
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。 In semiconductor manufacturing processes, electronic component cleaning, medical instrument cleaning, and the like, high-purity pure water that does not contain impurities is used. In the case of producing this kind of pure water, it is generally dissolved by treating raw water such as ground water and tap water with a membrane separation device using a reverse osmosis membrane (hereinafter also referred to as “RO membrane module”). Produces permeate from which most of the salt has been removed. Then, the purity is further increased by purifying the permeated water with an electrodeionization apparatus (hereinafter also referred to as “EDI apparatus”).
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。 The EDI apparatus includes a desalination chamber and a concentration chamber partitioned by a cation exchange membrane and an anion exchange membrane. The desalting chamber is filled with an ion exchanger (resin or fiber). When permeated water is supplied to the desalting chamber and the concentrating chamber, residual salts (ions) contained in the permeated water are captured by the ion exchanger in the desalting chamber, and the permeated water becomes purified treated water (desalted water). . Further, residual salts captured by the ion exchanger in the desalination chamber are moved to the concentration chamber by electric energy and discharged from the concentration chamber as concentrated water. In this way, in the EDI apparatus, by applying electric energy, ions captured by the ion exchanger move to the concentration chamber, so that the ion exchanger can always be kept in a regenerated state.
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)。 In the RO membrane module, the water permeation coefficient varies depending on the temperature of raw water and the state of the membrane (clogging of pores and oxidative deterioration of material). Therefore, a water treatment system employing flow rate feedback water amount control has been proposed in order to keep the flow rate of permeated water in the RO membrane module constant regardless of the temperature of raw water and the state of the membrane (see Patent Document 1). Also in the EDI device, flow rate feedback is used to constantly produce demineralized water at a constant flow rate and suppress the power consumption of the feed pump provided in the front stage of the EDI device regardless of fluctuations in the temperature and back pressure of the permeate. A pure water production apparatus that employs water volume control has been proposed (see Patent Document 2).
上述したRO膜モジュールでは、スケールの生成やファウリングによる膜の閉塞を防止するため、或いはEDI装置で許容される水質の透過水を製造するために、原水や濃縮水の水質に応じて、濃縮水の排水流量を一定としたままで透過水の流量を減少させて、回収率を下げる運転を行う場合がある。 In the above-mentioned RO membrane module, in order to prevent membrane clogging due to scale generation and fouling, or to manufacture permeated water of water quality acceptable by the EDI device, concentration is performed according to the quality of raw water or concentrated water. There is a case where the permeated water flow rate is decreased while the water drainage flow rate is kept constant, and the recovery rate is lowered.
RO膜モジュールとEDI装置とを接続した水処理システムにおいて、RO膜モジュールにおける透過水の流量を減少させて回収率を下げると、EDI装置へ供給される透過水の流量が、EDI装置における水量制御に必要な流量を下回る場合がある。その場合、RO膜モジュールでの負圧の発生や、EDI装置の給水ポンプでのキャビテーションの発生により、これら機器の破損を招くおそれがある。 In the water treatment system in which the RO membrane module and the EDI device are connected, the flow rate of the permeated water supplied to the EDI device is controlled by reducing the flow rate of the permeated water in the RO membrane module to lower the recovery rate. May be less than required. In that case, there is a possibility that these devices may be damaged due to the generation of negative pressure in the RO membrane module and the occurrence of cavitation in the water supply pump of the EDI apparatus.
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、膜分離装置で透過水の流量を減少させて回収率を下げた場合でも、電気脱イオン装置での水量制御に必要な水量を維持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。 Accordingly, the present invention provides a water treatment system in which a membrane separation device and an electrodeionization device are connected, even if the flow rate of permeate is reduced by the membrane separation device to reduce the recovery rate, the amount of water in the electrodeionization device. It aims at providing the water treatment system which can maintain the amount of water required for control.
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、原水、透過水及び第1濃縮水のうちの少なくとも一つの水質値に応じて、透過水の第1目標流量値を設定する目標流量値制御部と、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検出流量値が前記膜分離装置における透過水の流量値と前記電気脱イオン装置における第2濃縮水の流量値との差分値以下の第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。 The present invention provides a membrane separation device for separating raw water into permeated water and first concentrated water, an electrodeionization device for producing desalted water and second concentrated water by subjecting permeated water to desalination, and raw water as described above. Raw water line for supplying to the membrane separation device, permeated water line for supplying permeated water to the electrodeionization device, first flow rate detecting means for outputting the flow rate of permeated water as a first detected flow rate value, and input drive A first pressure pump that is driven at a rotational speed corresponding to the frequency and pumps the raw water flowing through the raw water line toward the membrane separation device; and a frequency corresponding to a calculated value of a driving frequency of the first pressure pump designation signal is input, a first inverter for outputting a driving frequency corresponding to the input the frequency designation signal to the first pressure pump, the raw water, permeated water and at least one quality value of the first concentrated water Depending on the first permeate A target flow rate control unit for setting a flow rate value, and a drive frequency of the first pressurizing pump so that the first detected flow rate value output from the first flow rate detection means becomes the first target flow rate value. calculated, and the second flow rate detecting means for outputting a first control unit for outputting a frequency designation signal that corresponds to the calculated value of the drive frequency to the first inverter, the flow rate of the deionized water as the second detected flow value, A second pressurizing pump that is driven at a rotational speed corresponding to the input driving frequency and pumps the permeate flowing through the permeate line toward the electrodeionization device; and the drive frequency of the second pressurization pump is the input frequency designation signal corresponding to the calculated value, a second inverter for outputting a driving frequency corresponding to the input the frequency designation signal to the second pressure pump, which is outputted from the second flow rate detecting means Second test The second pressurizing pump has a second flow rate value equal to or less than a difference value between the flow rate value of the permeated water in the membrane separation device and the flow rate value of the second concentrated water in the electrodeionization device. It calculates a drive frequency, a second control unit for outputting a frequency designation signal that corresponds to the calculated value of the drive frequency to the second inverter, to a water treatment system comprising a.
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2制御部は、前記膜分離装置における透過水の前記流量値と前記電気脱イオン装置における第2濃縮水の前記流量値との差分値の0.95〜1倍の流量値を前記第2目標流量値とすることが好ましい。 In the water treatment system, the flow rate value of the permeate flowing through the permeate line exceeds the total value of the flow rate value of the demineralized water and the second concentrated water produced by the electrodeionization device. And a permeate discharge means for discharging surplus permeate from the permeate line when a predetermined pressure value is exceeded, and the second controller is configured to obtain the flow rate value of the permeate in the membrane separator. It is preferable that a flow rate value of 0.95 to 1 times a difference value from the flow rate value of the second concentrated water in the electrodeionization apparatus is the second target flow rate value.
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。 In the water treatment system, the temperature detecting means for detecting the temperature of the permeated water, the first concentrated water, the demineralized water or the second concentrated water, and the drainage flow rate of the second concentrated water discharged from the electrodeionization device An adjustable drainage valve, wherein the second control unit is configured to: (i) based on the silica concentration determined from the preliminarily obtained silica concentration of the permeated water and the detected temperature value of the temperature detecting means; Calculate the allowable concentration rate of silica in the concentrated water, (ii) calculate the drainage flow rate from the calculated value of the allowable concentration rate and the second target flow rate value of the desalted water, and (iii) the actual drainage flow rate of the second concentrated water It is preferable to control the drainage valve so that the calculated value of the drainage flow rate becomes.
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)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。 The water treatment system further includes hardness measuring means for measuring calcium hardness of the permeated water, and a drain valve capable of adjusting a drain flow rate of the second concentrated water discharged from the electrodeionization device, 2 The control unit calculates (i) an allowable concentration rate of calcium carbonate in the second 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 Calculate the drainage flow rate of the second concentrated water from the calculated value of the magnification and the second target flow rate value of the desalted water, and (iii) the actual drainage flow rate of the second concentrated water becomes the calculated value of the drainage flow rate, It is preferable to control the drain valve.
また、前記水処理システムにおいて、前記第1制御部は、前記膜分離装置における透過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1制御部から前記膜分離装置における透過水の流量に関するデータを取得し、当該データを前記第2制御部に送信する第3制御部を備えることが好ましい。 In the water treatment system, the first control unit holds data relating to a flow rate of the permeated water in the membrane separation device, and the water treatment system transmits the permeated water in the membrane separation device from the first control unit. It is preferable to include a third control unit that acquires data relating to the flow rate and transmits the data to the second control unit.
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、膜分離装置で回収率を下げた場合でも、電気脱イオン装置での水量制御に必要な水量を維持できる水処理システムを提供することができる。 According to the present invention, in a water treatment system in which a membrane separator and an electrodeionization device are connected, even when the recovery rate is lowered by the membrane separator, the amount of water necessary for controlling the amount of water in the electrodeionization device can be maintained. A water treatment 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。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。
(First embodiment)
A water treatment system 1 according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The water treatment system 1 according to the present embodiment is applied to, for example, a pure water production system that produces pure water from fresh water.
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、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3は、第1制御部10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、EDI装置7の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は、第2制御部20において、EDI装置7の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。
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a water treatment system 1 according to the first embodiment. FIG. 2 is a flowchart illustrating a processing procedure when the target flow rate value is set in the
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。
As shown in FIG. 1, the water treatment system 1 according to the first embodiment includes a first pressure pump 2, a first inverter 3, an RO membrane module 4 as a membrane separation device, and a second pressure pump 5. And a second inverter 6, an
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、電気伝導率センサ14と、第1流量検出手段としての第1流量センサ15と、温度検出手段としての温度センサ16と、第2流量検出手段としての第2流量センサ17と、を備える。図1(及び後述の図6)では、電気的な接続の経路を破線で示す。
Further, the water treatment system 1 includes a
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。 The water treatment system 1 includes a raw water line L1, a permeate water line L2, a desalted water line L3, a first concentrated water line L4, a permeated water discharge line L5 as a permeated water discharge means, and a second concentrated water. A line L6. The “line” in the present specification is a general term for lines capable of flowing a fluid such as a flow path, a radial path, and a pipeline.
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。 The raw water line L1 is a line for supplying the raw water W1 to the RO membrane module 4. The upstream end of the raw water line L1 is connected to a supply source (not shown) of the raw water W1. Further, the downstream end of the raw water line L <b> 1 is connected to the primary side input port of the RO membrane module 4.
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。 The first pressurizing pump 2 is a device that sucks the raw water W1 flowing through the raw water line L1 and pumps the raw water W1 toward the RO membrane module 4. The first pressurizing pump 2 is provided on the upstream side of the RO membrane module 4 in the raw water line L1. The first pressurizing pump 2 is supplied with driving power having a frequency converted from the first inverter 3. The first pressurizing pump 2 is driven at a rotational speed corresponding to the frequency of the supplied driving power (hereinafter also referred to as “driving frequency”).
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。
The first inverter 3 is an electric circuit that supplies driving power whose frequency is converted to the first pressurizing pump 2. The first inverter 3 is electrically connected to the
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。 The RO membrane module 4 is a facility that separates the raw water W1 pumped from the first pressurizing pump 2 into permeated water W2 from which dissolved salts have been removed and first concentrated water W3 from which dissolved salts have been concentrated. The RO membrane module 4 includes a single or a plurality of RO membrane elements (not shown). The RO membrane module 4 processes the raw water W1 with these RO membrane elements to produce the permeated water W2 and the first concentrated water W3.
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。 The first concentrated water line L4 is a line for sending the first concentrated water W3 separated by the RO membrane module 4 to the outside. The upstream end of the first concentrated water line L4 is connected to the primary outlet port of the RO membrane module 4. Moreover, the downstream side of the 1st concentrated water line L4 is opened to the drain pit (not shown), for example.
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。
The first concentrated water line L4 is provided with a first concentrated
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。
The permeate water line L <b> 2 is a line for sending the permeate water W <b> 2 separated by the RO membrane module 4 to the
電気伝導率センサ14は、透過水ラインL2を流通する透過水W2の電気伝導率を測定する機器である。電気伝導率センサ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(RO膜モジュール4と接続部J2との間)に配置されている。電気伝導率センサ14は、第1制御部10と電気的に接続されている。電気伝導率センサ14で測定された透過水W2の電気伝導率(以下、「測定電気伝導率値」ともいう)は、第1制御部10へ検出信号として送信される。
The
第1流量センサ15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15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と接続部J3との間)に配置されている。第1流量センサ15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15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。
The
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、RO膜モジュール4と第2加圧ポンプ5との間(接続部J2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。 The permeated water discharge line L5 is a line for discharging a part of the permeated water W2 flowing through the permeated water line L2 to the outside of the system. The upstream side of the permeated water discharge line L5 is connected to the permeated water line L2 at the connection portion J3. The connection portion J3 is disposed between the RO membrane module 4 and the second pressurization pump 5 (between the connection portion J2 and the second pressurization pump 5). The downstream side of the permeated water discharge line L5 is connected or opened to, for example, a raw water tank or a drain pit (both not shown). The raw water tank is a tank provided on the upstream side of the first pressure pump 2.
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。
The permeate discharge line L5 is provided with a relief valve (normally closed pressure operating valve) 9. The
後述するように、第2制御部20は、RO膜モジュール4で製造される透過水W2の流量値(第1目標流量値Qp1´)とEDI装置7から排出される第2濃縮水W5の流量値(第2目標排水流量値Qd2´)との差分値の0.95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2目標流量値Qp2´(脱塩水W4の目標流量値)とする。
As will be described later, the
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の流量値が、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。
Therefore, the flow rate value of the permeated water W2 flowing through the permeate line L2 is slightly larger than the total value of the flow rate value of the desalted water W4 and the second concentrated water W5 manufactured by the
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。
The second pressurizing pump 5 is a device that sucks the permeated water W2 flowing through the permeated water line L2 and pumps it to the
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。
The second inverter 6 is an electric circuit that supplies the second pressurizing pump 5 with driving power whose frequency has been converted. The second inverter 6 is electrically connected to the
温度センサ16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16は、接続部J4において透過水ラインL2に接続されている。接続部J4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J5との間)に配置されている。温度センサ16は、第2制御部20と電気的に接続されている。温度センサ16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。
The
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J5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。
The
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。
The second concentrated water line L6 is a line for sending the second concentrated water W5 from the
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。
A
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。
The
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。
Each of the
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。
The drainage flow rate of the second concentrated water W5 discharged from the second concentrated water line L6 can be adjusted stepwise by selectively opening and closing the
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。
The
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。
The desalted water line L3 is a line for sending the desalted water W4 manufactured by the
第2流量センサ17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17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17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17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。
The
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Qp1´(後述)に関するデータ等が記憶される。
Next, the
The
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、上述した透過水W2の第1目標流量値Qp1´に関するデータを、第3制御部30を介して第2制御部20へ送信する。
The
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。
In the
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15の第1検出流量値Qp1が予め設定された第1目標流量値Qp1´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。
As the flow rate feedback water amount control of the RO membrane module 4, the
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Qp1´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。
In the water treatment system 1, the flow rate feedback water amount control of the RO membrane module 4 is executed, so that the flow rate of the permeated water W <b> 2 sent from the RO membrane module 4 is adjusted to the first target flow rate value Q p1 ′. Is done. The flow rate feedback water amount control by the
上記流量フィードバック水量制御において、第1制御部10は、目標流量値制御部の機能として、電気伝導率センサ14で測定された透過水W2の測定電気伝導率値に応じて、透過水W2の第1目標流量値Qp1´を設定する。
In the flow rate feedback water amount control, the
具体的には、目標流量値制御部としての第1制御部10は、透過水W2の測定電気伝導率値Emが基準電気伝導率値Ep超過の場合には、第1目標流量値Qp1´を第1目標流量値Qp1L´(<第1目標流量値Qp1´)に設定する。また、第1制御部10は、透過水W2の測定電気伝導率値Emが基準電気伝導率値Ep未満の場合には、第1目標流量値Qp1´を第1目標流量値Qp1H´(>第1目標流量値Qp1´)に設定する。
More specifically, the
ここで、基準電気伝導率値Epとは、EDI装置7における透過水W2の水質要求値に対応して設定された標準的な電気伝導率値である。なお、本実施形態では、基準電気伝導率値Epを一つの値として説明するが、基準電気伝導率値Epは所定の範囲(幅)を持つ値であってもよい。
Here, the reference electric conductivity value E p, a standard electrical conductivity value set corresponding to the water quality required value of permeate W2 in
なお、透過水W2の測定電気伝導率値Emが基準電気伝導率値Epと同じ場合には、予め設定された第1目標流量値Qp1´を用いる。予め設定された第1目標流量値Qp1´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(規定値)である。 Incidentally, in the case same as the measured electric conductivity value E m is the reference electric conductivity value E p permeate W2 is used first target flow rate value Q p1 'which is set in advance. The first target flow rate value Q p1 ′ set in advance is, for example, a value (specified value) set based on the average amount of water consumed at the demand point of the water treatment system 1.
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、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、透過水W2の第1目標流量値Qp1´に関するデータ、脱塩水W4の第2目標流量値Qp2´に関するデータ、第2濃縮水W5の第2目標排水流量値Qd2´に関するデータ等が記憶される。
The
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、RO膜モジュール4における透過水W2の第1目標流量値Qp1´に関するデータを、第3制御部30を介して受信する。
The
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、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。
In the
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17の第2検出流量値Qp2が第2目標流量値Qp2´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。
As the flow rate feedback water amount control of the
第2目標流量値Qp2´は、RO膜モジュール4における透過水W2の第1目標流量値Qp1´とEDI装置7における第2濃縮水W5の第2目標排水流量値Qd2´との差分値以下となる流量値である。具体的には、第2制御部20は、透過水W2の第1目標流量値Qp1´と第2濃縮水W5の第2目標排水流量値Qd2´との差分値の0.95倍の流量値を、EDI装置7の流量フィードバック水量制御における第2目標流量値Qp2´として設定する。
The second target flow rate value Q p2 ′ is the difference between the first target flow rate value Q p1 ′ of the permeate W2 in the RO membrane module 4 and the second target drainage flow rate value Q d2 ′ of the second concentrated water W5 in the
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Qp2´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。
In the water treatment system 1, by performing flow rate feedback water amount control of the
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16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Qp2´から第2目標排水流量値Qd2´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Qd2´)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。
Further, the
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1制御部10から送信されたデータを第2制御部20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1制御部10から透過水W2の第1目標流量値Qp1´に関するデータを取得し、当該データを第2制御部20に送信する。
The
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(目標流量値制御部)10において目標流量値を設定する場合の処理手順を、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。
Next, the operation of the water treatment system 1 according to the first embodiment will be described.
First, a processing procedure for setting a target flow value in the first control unit (target flow value control unit) 10 will be described with reference to FIG. The process of the flowchart shown in FIG. 2 is repeatedly executed during operation of the water treatment system 1.
図2に示すステップST101において、第1制御部10は、電気伝導率センサ14で検出された透過水W2の測定電気伝導率値Emを取得する。
In step ST101 shown in FIG. 2, the
ステップST102において、第1制御部10は、測定電気伝導率値Emが予め設定された基準電気伝導率値Epと同じか否かを判定する。このステップST102において、第1制御部10により、測定電気伝導率値Em=基準電気伝導率値Ep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ST101へリターンする)。測定電気伝導率値Emが基準電気伝導率値Ep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1目標流量値Qp1´を用いる。また、ステップST102において、第1制御部10により、測定電気伝導率値Em≠基準電気伝導率値Epである(NO)と判定された場合に、処理はステップST103へ移行する。
In step ST 102, the
ステップST103(ステップST102:NO)において、第1制御部10は、測定電気伝導率値Emが予め設定された基準電気伝導率値Epを超過するか否かを判定する。このステップST103において、第1制御部10により、測定電気伝導率値Em>基準電気伝導率値Epである(YES)と判定された場合に、処理はステップST104へ移行する。また、ステップST103において、第1制御部10により、測定電気伝導率値Em<基準電気伝導率値Epである(NO)と判定された場合に、処理はステップST105へ移行する。
Step ST 103: (Step ST 102 NO), the
ステップST104(ステップST103:YES)において、第1制御部10は、第1目標流量値Qp1´を第1目標流量値Qp1L´(<第1目標流量値Qp1´)に設定する。透過水W2の水質が悪い場合には、目標流量値を低くして透過水W2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ST101へリターンする)。
In step ST104 (step ST103: YES), the
一方、ステップST104(ステップST103:NO)において、第1制御部10は、第1目標流量値Qp1´を第1目標流量値Qp1H´(>第1目標流量値Qp1´)に設定する。透過水W2の水質が良い場合には、目標流量値を高くして透過水W2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ST101へリターンする)。
On the other hand, in step ST104 (step ST103: NO), the
次に、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。
Next, the flow rate feedback water amount control of the RO membrane module 4 by the
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1目標流量値Qp1´、第1目標流量値Qp1H´及び第1目標流量値Qp1L´を、すべて「第1目標流量値Qp1´」として説明する。 In the process of the flowchart described below, the first target flow value Q p1 ′, the first target flow value Q p1H ′, and the first target flow value Q p1L ′ are all “first target flow value Q p1 ′. ".
図3に示すステップST201において、第1制御部10は、透過水W2の第1目標流量値Qp1´を取得する。この第1目標流量値Qp1´は、図2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ST201において、第1制御部10は、第1目標流量値Qp1´、第1目標流量値Qp1H´又は第1目標流量値Qp1L´のいずれかを取得する。
In step ST201 shown in FIG. 3, the
ステップST202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ST202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ST203へ移行する。また、ステップST202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ST202へ戻る。
In step ST202, the
ステップST203(ステップST202:YES判定)において、第1制御部10は、第1流量センサ15で検出された透過水W2の第1検出流量値Qp1を、フィードバック値として取得する。
Step ST 203: In (step ST 202 YES determination), the
ステップST204において、第1制御部10は、ステップST203で取得した第1検出流量値Qp1と、ステップST201で取得した第1目標流量値Qp1´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Un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ΔUnを演算し、これを前回の制御周期時点の操作量Un−1に加算することで現時点の操作量Unを決定する。
In step ST 204, the
ステップST205において、第1制御部10は、現時点の操作量Un、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。
In Step ST205, the
ステップST206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。
In step ST206, the
ステップST207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ST201へリターンする)。
In step ST <b> 207, the
なお、ステップST207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。その結果、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。
In step ST207, when the
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、繰り返し実行される。
Next, the flow rate feedback water amount control of the
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Qp2´を設定する。具体的には、第2制御部20は、RO膜モジュール4における透過水W2の第1目標流量値Qp1´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2制御部20は、取得した透過水W2の第1目標流量値Qp1´とEDI装置7における第2濃縮水W5の第2目標排水流量値Qd2´との差分値の0.95倍の流量値を、脱塩水W4の第2目標流量値Qp2´として設定する。
In step ST301 shown in FIG. 4, the
ステップST302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ST302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ST303へ移行する。また、ステップST302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ST302へ戻る。
In Step ST302, the
ステップST303(ステップST302:YES判定)において、第2制御部20は、第2流量センサ17で検出された脱塩水W4の第2検出流量値Qp2を、フィードバック値として取得する。
Step ST 303: In (step ST 302 YES determination), the
ステップST304において、第2制御部20は、ステップST303で取得した第2検出流量値Qp2と、ステップST301で設定した第2目標流量値Qp2´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Un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ΔUnを演算し、これを前回の制御周期時点の操作量Un−1に加算することで現時点の操作量Unを決定する。
In step ST 304, the
ステップST305において、第2制御部20は、現時点の操作量Un、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。
In step ST 305, the
ステップST306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。
In step ST306, the
ステップST307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ST301へリターンする)。
In step ST307, the
なお、ステップST307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。
In step ST307, when the
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5を参照して説明する。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、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。
Next, temperature feedforward recovery rate control of the
図5に示すステップST401において、第2制御部20は、脱塩水W4の第2目標流量値Qp2´を取得する。この第2目標流量値Qp2´は、図4に示すフローチャートのステップST301において設定された値である。
In step ST401 shown in FIG. 5, the
ステップST402において、第2制御部20は、透過水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。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。
In Step ST402, the
ステップST403において、第2制御部20は、温度センサ16から透過水W2の検出温度値Tを取得する。
In step ST403, the
ステップST404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Ssを決定する。
In Step ST404, the
ステップST405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Cs及びシリカ溶解度Ss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)
In Step ST405, the
N s = S s / C s (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。 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ST406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Qp2´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値(第2目標排水流量値Qd2´)を演算する。第2目標排水流量値Qd2´は、下記の式(2)により求めることができる。
Qd2´=Qp2´/(Ns−1) (2)
In step ST 406, the
Q d2 ′ = Q p2 ′ / (N s −1) (2)
ステップST407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Qd2がステップST406で演算した第2目標排水流量値Qd2´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ST401へリターンする)。
In step ST 407, 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 water treatment system 1 which concerns on 1st Embodiment mentioned above, the following effects are acquired, for example.
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17から出力された第2検出流量値Qp2が、RO膜モジュール4における透過水W2の第1目標流量値Qp1´とEDI装置7における第2濃縮水W5の第2目標排水流量値Qd2´との差分値以下の第2目標流量値Qp2´となるように第2加圧ポンプ5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2インバータ6に出力する。
In the water treatment system 1 according to the first embodiment, the
そのため、RO膜モジュール4において、原水W1や第1濃縮水W3の水質に応じて、透過水W2の流量を減少させて回収率を下げた場合でも、EDI装置7で製造される脱塩水W4の第2検出流量値Qp2を、RO膜モジュール4における回収率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、RO膜モジュール4で透過水W2の流量を減少させて回収率を下げた場合でも、EDI装置7での水量制御に必要な水量を維持することができる。
Therefore, in the RO membrane module 4, even if the recovery rate is lowered by reducing the flow rate of the permeated water W2 according to the quality of the raw water W1 and the first concentrated water W3, the desalted water W4 produced by the
また、第2制御部20は、RO膜モジュール4における透過水W2の第1目標流量値Qp1´とEDI装置7における第2濃縮水W5の第2目標排水流量値Qd2´との差分値の0.95倍の流量値を、EDI装置7における流量フィードバック水量制御の第2目標流量値Qp2´とする。
Further, the second control unit 20 calculates a difference value between the first target flow rate value Q p1 ′ of the permeated water W2 in the RO membrane module 4 and the second target drainage flow rate value Q d2 ′ of the second concentrated water W5 in the
そのため、RO膜モジュール4において透過水W2の流量を減少させて回収率を下げた場合でも、EDI装置7へ供給される透過水W2の流量が、EDI装置7における水量制御に必要な流量を下回ることがない。従って、水処理システム1は、RO膜モジュール4での負圧の発生や第2加圧ポンプ5でのキャビテーションの発生による、これら機器の破損を抑制することができる。
Therefore, even when the RO membrane module 4 reduces the flow rate of the permeate water W2 and lowers the recovery rate, the flow rate of the permeate water W2 supplied to the
なお、流量フィードバック水量制御の第2目標流量値Qp2´として、透過水W2の第1目標流量値Qp1´と第2濃縮水W5の第2目標排水流量値Qd2´との差分値の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2目標流量値Qp2´は、好ましくは、透過水W2の第1目標流量値Qp1´と第2濃縮水W5の第2目標排水流量値Qd2´との差分値の0.95〜1倍の流量値に設定される。 In addition, as the second target flow rate value Q p2 ′ of the flow rate feedback water amount control, the difference value between the first target flow rate value Q p1 ′ of the permeated water W2 and the second target drainage flow rate value Q d2 ′ of the second concentrated water W5 Similar effects can be obtained even when a flow rate value of 1 is set. That is, in the water treatment system 1, the second target flow rate value Q p2 ′ of the flow rate feedback water amount control is preferably the first target flow rate value Q p1 ′ of the permeated water W2 and the second target drainage flow rate of the second concentrated water W5. The flow rate is set to 0.95 to 1 times the difference value from the value Q d2 ′.
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(排出流量)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、水処理システム1は、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。
Moreover, the water treatment system 1 which concerns on 1st Embodiment is provided with the permeated water discharge line L5 and 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制御部20は、第2流量センサ17の第2検出流量値Qp2が第2目標流量値Qp2´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。
Moreover, in the water treatment system 1 according to the first embodiment, the
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5参照)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。
Moreover, 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1制御部10は、RO膜モジュール4における透過水W2の第1目標流量値Qp1´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1制御部10から透過水W2の第1目標流量値Qp1´に関するデータを取得し、当該データを第2制御部20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。
In the water treatment system 1 according to the first embodiment, 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の構成について、図6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。
(Second Embodiment)
Next, the structure of 1 A of water treatment systems which concern on 2nd Embodiment of this invention is demonstrated with reference to FIG. In the second embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described. In the second embodiment, the same or equivalent components as those in the first embodiment will be described with the same reference numerals. In the second embodiment, the description overlapping with the first embodiment is omitted as appropriate.
図6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16(図1参照)の代わりに、硬度測定手段としての硬度センサ18を備える。また、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。
FIG. 6 is an overall configuration diagram of a
硬度センサ18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18は、接続部J4において透過水ラインL2に接続されている。接続部J4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J5との間)に配置されている。硬度センサ18は、第2制御部20Aと電気的に接続されている。硬度センサ18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。
The
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4参照)を実行する。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、第1実施形態同じであるため説明を省略する。
The
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18の測定硬度値Cc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Qp2´から第2目標排水流量値Qd2´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Qd2´)となるように、第1排水弁11〜第3排水弁13を制御する。
20A of 2nd control parts perform the recovery rate control (henceforth "water quality feedforward recovery rate control") of the desalinated water W4 based on the hardness of the permeate water W2. More specifically, the
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。
The water quality feedforward recovery rate control is executed in parallel with the flow rate feedback water amount control (same as the flow rate feedback water amount control by the
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。
The other configuration of the
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、流量フィードバック水量制御(図4参照)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。
Next, water quality feedforward recovery rate control by the
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Qp2´を取得する。この第2目標流量値Qp2´は、図4に示すフローチャートのステップST301の処理により設定された値である。
In step ST501 shown in FIG. 7, the
ステップST502において、第2制御部20Aは、硬度センサ18で測定された透過水W2の測定硬度値Ccを取得する。
In step ST 502, the
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。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。
In step ST 503, the
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Cc及び炭酸カルシウム溶解度Sc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(3)により求めることができる。
Nc=Sc/Cc (3)
In step ST 504, the
N c = S c / C c (3)
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。 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Qp2´と演算した許容濃縮倍率Nc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Qd2´)を演算する。第2目標排水流量値Qd2´は、下記の式(4)により求めることができる。
Qd2´=Qp2´/(Nc−1) (4)
In step ST505, the
Q d2 ′ = Q p2 ′ / (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Qd2がステップST505で演算した第2目標排水流量値Qd2´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)。
In step ST 506, 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、例えば、以下のような効果が得られる。 According to 1 A of water treatment systems which concern on 2nd Embodiment mentioned above, the following effects are acquired, for example.
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。
20A of 2nd control parts perform water quality feedforward collection | recovery rate control (refer FIG. 7) in the
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。
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。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。 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. In the following description, embodiments that can be implemented in the first embodiment can also be implemented in the second embodiment with some exceptions.
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。 For example, in the first embodiment, a decarboxylation device may be provided downstream of the RO membrane module 4 (between the RO membrane module 4 and the second pressurization pump 5). The decarbonation device is a facility that obtains degassed water as purified water by degassing the free carbonic acid (dissolved carbon dioxide gas) contained in the permeated water W2 with a gas separation membrane module. By providing a decarboxylation device in the subsequent stage of the RO membrane module 4, free carbonic acid that cannot be removed by the RO membrane module 4 can be removed from the permeated water W2. Accordingly, it is possible to obtain the permeated water W2 having a higher purity.
第1実施形態では、RO膜モジュール4の流量フィードバック水量制御において、透過水W2の電気伝導率値を水質値として検出し、この水質値に応じて透過水W2の第1目標流量値Qp1´を設定する例について説明した。これに限らず、原水W1、透過水W2及び第1濃縮水W3のうちの少なくとも一つの水質値を検出し、この水質値に応じて透過水W2の第1目標流量値Qp1´を設定してもよい。なお、水質値としては、電気伝導率値に他に、シリカ濃度等が挙げられる。 In the first embodiment, in the flow rate feedback water amount control of the RO membrane module 4, the electrical conductivity value of the permeated water W2 is detected as a water quality value, and the first target flow rate value Q p1 ′ of the permeated water W2 is detected according to this water quality value. An example of setting is described. Not limited to this, at least one water quality value of the raw water W1, the permeate water W2 and the first concentrated water W3 is detected, and the first target flow rate value Q p1 ′ of the permeate water W2 is set according to this water quality value. May be. In addition to the electrical conductivity value, the water quality value includes silica concentration and the like.
例えば、原水W1及び透過水W2の電気伝導率を検出して、予め設定された塩除去率が得られるように、RO膜モジュール4の流量フィードバック水量制御における第1目標流量値Qp1´を設定する。この場合には、第1濃縮水W3の排水流量は一定としたままで、透過水W2の第1目標流量値Qp1´を減少させて回収率を下げることにより、RO膜の塩除去率を上げることができる。 For example, the first target flow rate value Q p1 ′ in the flow rate feedback water amount control of the RO membrane module 4 is set so that the electric conductivity of the raw water W1 and the permeated water W2 is detected and a preset salt removal rate is obtained. To do. In this case, the salt removal rate of the RO membrane is reduced by reducing the recovery rate by decreasing the first target flow rate value Q p1 ′ of the permeated water W2 while the drainage flow rate of the first concentrated water W3 is kept constant. Can be raised.
また、第1濃縮水W3の電気伝導率値やシリカ濃度を検出して、これらの水質値が予め設定された基準値以下となるように、RO膜モジュール4の流量フィードバック水量制御における第1目標流量値Qp1´を設定する。この場合には、第1濃縮水W3の排水流量は一定としたままで、透過水W2の第1目標流量値Qp1´を減少させて回収率を下げることにより、RO膜におけるシリカ系スケールの析出やファウリングによる膜閉塞を抑制することができる。 Further, the first target in the flow rate feedback water amount control of the RO membrane module 4 is detected so that the electrical conductivity value and the silica concentration of the first concentrated water W3 are detected and these water quality values are equal to or less than a preset reference value. A flow value Q p1 ′ is set. In this case, the drainage flow rate of the first concentrated water W3 is kept constant, and the recovery rate is lowered by decreasing the first target flow rate value Qp1 'of the permeate water W2, thereby reducing the silica-based scale of the RO membrane. Membrane blockage due to precipitation and fouling can be suppressed.
また、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Ss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Ssを決定する(図5:ステップST404参照)。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。
In the first embodiment, at a temperature feedforward recovery rate control of
第1実施形態では、RO膜モジュール4における透過水W2の第1目標流量値Qp1´とEDI装置7における第2濃縮水W5の第2目標排水流量値Qd2´との差分値の0.95倍の流量値を、EDI装置7における流量フィードバック水量制御の第2目標流量値Qp2´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2目標流量値Qp2´は、好ましくは、透過水W2の第1目標流量値Qp1´と第2濃縮水W5の第2目標排水流量値Qd2´との差分値の0.95〜1倍の流量値に設定される。
In the first embodiment, the difference value between the first target flow rate value Q p1 ′ of the permeated water W2 in the RO membrane module 4 and the second target drainage flow rate value Q d2 ′ of the second concentrated water W5 in the
第1実施形態では、RO膜モジュール4における透過水W2の第1目標流量値Qp1´(設定値)をEDI装置7の第2目標流量値Qp2´の設定に用いる例について説明した(図4:ステップST301参照)。このような設定値に限らず、例えば、第1検出流量値Qp1(フィードバック値)をEDI装置7の第2目標流量値Qp2´の設定に用いてもよい。なお、透過水W2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、脱塩水W4の流量を安定させることができる。
In the first embodiment, an example in which the first target flow rate value Q p1 ′ (set value) of the permeate water W2 in the RO membrane module 4 is used for setting the second target flow rate value Q p2 ′ of the
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Qd2´(演算値)をEDI装置7の第2目標流量値Qp2´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EDI装置7の第2目標流量値Qp2´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、脱塩水W4の流量を安定させることができる。
In the first embodiment, the second target drainage flow rate value Q d2 ′ (calculated value) of the second concentrated water W5 in the
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16)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。
In the first embodiment, the second concentrated water line L6 connected to the
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16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Qp2´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Qd2´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Qd2´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の温度を検出してもよい。
In this case, the second control unit 20 (i) based on the silica solubility determined from the silica concentration of the permeated water W2 acquired in advance and the detected temperature value of the
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。 Further, in the first embodiment, a part of the first concentrated water W3 flowing through the first concentrated water line L4 connected to the RO membrane module 4 is upstream of the first pressurizing pump 2 in the raw water line L1. It is good also as a structure which provided the concentrated water recirculation | reflux line to recirculate | reflux. By providing the concentrated water reflux line, it is possible to increase the flow velocity on the membrane surface of the RO membrane, so that the occurrence of fouling can be suppressed.
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。
In the first embodiment, the drainage flow rate of the second concentrated water W5 is adjusted stepwise by selectively opening and closing the
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。
Moreover, in the structure provided with the proportional control valve, it is good also as a structure which provided the flow sensor in the 2nd concentrated water line L6. The flow rate value detected by the flow rate sensor is input to the
また、第1実施形態では、第1制御部10から第1目標流量値Qp1´に関するデータを取得し、当該データを第2制御部20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1制御部10から第1目標流量値Qp1´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。
Moreover, in 1st Embodiment, the data regarding the 1st target flow value Qp1 'are acquired from the
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。
Furthermore, in 1st Embodiment, you may comprise so that the function of the
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Qp2´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。
In the second embodiment, in the water quality feedforward recovery rate control of the
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18)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。
In the second embodiment, the second concentrated water line L6 connected to the
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18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Qp2´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Qd2´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Qd2´となるように、第1排水弁11〜第3排水弁13を制御する。
In this case, the
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 電気伝導率センサ(電気的特性検出手段)
15 第1流量センサ(第1流量検出手段)
16 温度センサ(温度検出手段)
17 第2流量センサ(第2流量検出手段)
18 硬度センサ(硬度測定手段)
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
1, 1A Water treatment system 2 First pressure pump 3 First inverter 4 RO membrane module (membrane separation device)
5 Second pressurizing pump 6
9 Relief valve (permeate drainage means)
10
12 Second drain valve (drain valve)
13 Third drain valve (drain valve)
14 Electrical conductivity sensor (electrical characteristic detection means)
15 1st flow sensor (1st flow detection means)
16 Temperature sensor (temperature detection means)
17 Second flow rate sensor (second flow rate detection means)
18 Hardness sensor (hardness measuring means)
20, 20A
L6 2nd concentrated water line L11 1st drainage line L12 2nd drainage line L13 3rd drainage line W1 Raw water W2 Permeated water W3 Desalted water W4 1st concentrated water W5 2nd concentrated water
Claims (5)
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、
原水、透過水及び第1濃縮水のうちの少なくとも一つの水質値に応じて、透過水の第1目標流量値を設定する目標流量値制御部と、
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検出流量値が前記膜分離装置における透過水の流量値と前記電気脱イオン装置における第2濃縮水の流量値との差分値以下の第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。 A membrane separator for separating raw water into permeate and first concentrated water;
An electrodeionization apparatus that produces desalted water and second concentrated water by desalting the permeated water;
A raw water line for supplying raw water to the membrane separator;
A permeate line for supplying permeate to the electrodeionization device;
First flow rate detecting means for outputting the flow rate of the permeated water as a first detected flow rate value;
A first pressurizing pump that is driven at a rotational speed according to the input driving frequency and pumps the raw water flowing through the raw water line toward the membrane separation device;
A first inverter for outputting said frequency designation signal corresponding to the calculation value of the drive frequency of the first pressurizing pump is input, a driving frequency corresponding to the input the frequency designation signal to the first pressure pump,
A target flow rate control unit that sets a first target flow rate value of the permeate according to at least one water quality value of the raw water, the permeate, and the first concentrated water;
As the first detected flow value output from said first flow rate detecting unit becomes the first target flow rate value, and calculates a drive frequency of said first pressurizing pump, corresponds to the calculated value of the driving frequency A first control unit that outputs a frequency designation signal to the first inverter;
Second flow rate detection means for outputting the flow rate of demineralized water as a second detected flow rate value;
A second pressurizing pump that is driven at a rotational speed corresponding to the input driving frequency and pumps the permeate flowing through the permeate line toward the electrodeionization device;
A second inverter for outputting said frequency designation signal corresponding to the calculation value of the drive frequency of the second pressure pump is input, a driving frequency corresponding to the input the frequency designation signal to the second pressure pump,
A second target in which the second detected flow rate value output from the second flow rate detecting means is equal to or less than the difference value between the flow rate value of the permeated water in the membrane separation device and the flow rate value of the second concentrated water in the electrodeionization device. as the flow rate value, and a second control unit for outputting calculates the driving frequency of the second pressurizing pump, a frequency designation signal that corresponds to the calculated value of the drive frequency to the second inverter,
A water treatment system comprising.
前記第2制御部は、前記膜分離装置における透過水の前記流量値と前記電気脱イオン装置における第2濃縮水の前記流量値との差分値の0.95〜1倍の流量値を前記第2目標流量値とする、
請求項1に記載の水処理システム。 The flow rate value of the permeated water flowing through the permeate line exceeds the total value of the flow rate value of the demineralized water and the second concentrated water produced by the electrodeionization device, and exceeds the predetermined pressure value. When it does, it comprises permeated water discharging means for discharging excess permeated water from the permeated water line,
The second control unit sets a flow rate value of 0.95 to 1 times a difference value between the flow rate value of the permeated water in the membrane separation device and the flow rate value of the second concentrated water in the electrodeionization device. 2 Target flow rate value
The water treatment system according to claim 1.
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又は2に記載の水処理システム。 Temperature detecting means for detecting the temperature of the permeated water, the first concentrated water, the desalted water, or the second concentrated water;
A drain valve capable of adjusting a drain flow rate of the second concentrated water discharged from the electrodeionization device,
The second control unit calculates (i) an allowable concentration rate of silica in the second concentrated water based on the silica concentration determined in advance from the silica concentration of permeated 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 factor and the second target flow rate value of the desalted water, and (iii) so that the actual drainage flow rate of the second concentrated water becomes the calculated value of the drainage flow rate. To control the drain valve,
The water treatment system according to claim 1 or 2.
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)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又は2に記載の水処理システム。 A hardness measuring means for measuring the calcium hardness of the permeated water;
A drain valve capable of adjusting a drain flow rate of the second concentrated water discharged from the electrodeionization device,
The second control unit calculates (i) an allowable concentration rate of calcium carbonate in the second 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 The drainage flow rate of the second concentrated water is calculated from the calculated value of the allowable concentration ratio and the second target flow rate value of the desalted water, and (iii) the actual drainage flow rate of the second concentrated water becomes the calculated value of the drainage flow rate. To control the drain valve,
The water treatment system according to claim 1 or 2.
前記水処理システムは、前記第1制御部から前記膜分離装置における透過水の流量に関するデータを取得し、当該データを前記第2制御部に送信する第3制御部を備える、
請求項1〜4のいずれか一項に記載の水処理システム。 The first control unit holds data relating to the flow rate of permeated water in the membrane separation device,
The water treatment system includes a third control unit that acquires data on the flow rate of the permeated water in the membrane separation device from the first control unit and transmits the data to the second control unit.
The water treatment system as described in any one of Claims 1-4.
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