JP6200046B2 - 水処理システムの構築支援装置および水処理システムの構築支援プログラム - Google Patents

Description

本発明は、複数の装置カテゴリを組み合わせて構成される水処理システムの構築支援装置に関する。

水処理システムとしては、各種の排水処理システム、水道水や工業用水を造る用水処理システム、純水製造システムなど各種のものがある。このような水処理システムは、単一の水処理装置で構成されることは少ない。例えば、純水、超純水製造システムでは、ろ過装置、逆浸透膜（ＲＯ膜）装置、イオン交換装置など、各種の単位装置を組み合わせて、要求水質を得る。

水処理システムが必要な顧客では、通常原水水質、処理水水質、その水量などが条件として決まっており、水処理システムのメーカーはその条件に適合する水処理システムの設計、提案を行う。

特開２００２−２３９５１７号公報 特開２００１−３３４２８７号公報

ここで、水処理システムは、各種の単位装置（装置カテゴリ）の組み合わせから構成されるため、これらの詳細を把握することは難しい。従って、適切な構成の水処理システムの提案のためには、すでに製作済みの水処理システム等を参考の上、時間と労力を掛けて水処理システムの構成を決定することが必要であった。

本発明は、コンピュータを利用して、水処理システムの構成を出力する水処理システムの構築支援装置であって、設計対象とする水処理システムにおける原水水質および処理水水質の入力を受け入れるデータ入力手段と、水処理の１単位として予め用意されている複数の装置カテゴリのそれぞれについて、保証可能な出口水質と、その時に必要な入口水質条件とを関連付けて記憶している装置カテゴリ記憶部と、要求される出口水質に基づき、当該出口水質を得ることができる装置カテゴリを検索すると共に、検索された装置カテゴリについての入口水質条件を得る演算手段と、を含み、前記演算手段は、入力された前記処理水水質に基づき、前記処理水水質を前記出口水質として得ることができる装置カテゴリを検索し、得られた装置カテゴリを最後段の装置カテゴリとして選定し、前記原水水質が選定された最後段の装置カテゴリの入口水質条件を満たすか否かを判定し、満たさないと判定された場合に、前回選定された装置カテゴリの入口水質条件を満たす出口水質を有する装置カテゴリを検索し、得られた装置カテゴリを前回選定された装置カテゴリの前段の装置カテゴリとして選定し、この今回選定された装置カテゴリの入口水質条件を前記原水水質が満たすか否かを判定し、満たさない場合にはさらに前段の装置カテゴリについて同様の検索および選定を行うことで、順次前段の装置カテゴリを選定する処理を、装置カテゴリの入口水質条件を前記原水水質が満たすまで繰り返し、得られた装置カテゴリの入口水質条件を前記原水水質が満たしたことで検索を終了し、選定された装置カテゴリを最終段の装置カテゴリから前段側に並べて対象とする水処理システムの構成として出力するとともに、前記装置カテゴリ記憶部において前記予め用意されている複数の装置カテゴリは、少なくとも、ろ過装置、逆浸透膜装置、イオン交換装置のそれぞれを１つの装置カテゴリとして含む、ことを特徴とする。

また、前記演算手段は、前記最終段の装置カテゴリを選定する工程または選定された装置カテゴリの前段の装置カテゴリを選定する工程において、複数の装置カテゴリが該当する場合、該当する複数の装置カテゴリを選定し、選定されたそれぞれの装置カテゴリについて同様の処理を行い複数の水処理システムの構成を得る、ことが好適である。

また、本発明は、少なくとも、ろ過装置、逆浸透膜装置、イオン交換装置のそれぞれを水処理の１単位としての１つの装置カテゴリとして含む、予め用意されている複数の装置カテゴリのそれぞれについて、保証可能な出口水質と、その時に必要な入口水質条件とを関連付けて装置カテゴリ記憶部を有するコンピュータを利用して、水処理システムを構築させる水処理システム構築支援プログラムであって、コンピュータに、データ入力手段から入力された、設計対象とする水処理システムにおける原水水質および処理水水質を取得させ、入力された前記処理水水質に基づき、前記処理水水質を前記出口水質として得ることができる装置カテゴリを装置カテゴリ記憶部において検索させ、得られた装置カテゴリを最後段の装置カテゴリとして選定させ、前記原水水質が選定された最後段の装置カテゴリの入口水質条件を満たすか否かを判定させ、満たさないと判定された場合に、前回選定された装置カテゴリの入口水質条件を満たす出口水質を有する装置カテゴリを装置カテゴリ記憶部において検索させ、得られた装置カテゴリを前回選定された装置カテゴリの前段の装置カテゴリとして選定させ、この今回選定された装置カテゴリの入口水質条件を前記原水水質が満たすか否かを判定させ、満たさない場合にはさらに前段の装置カテゴリについて同様の検索および選定を行うことで、順次前段の装置カテゴリを選定する処理を、装置カテゴリの入口水質条件を前記原水水質が満たすまで繰り返させ、得られた装置カテゴリの入口水質条件を前記原水水質が満たしたことで検索を終了させ、選定された装置カテゴリを最終段の装置カテゴリから前段側に並べて対象とする水処理システムの構成として出力させる、ことを特徴とする。

本発明によれば、コンピュータを利用して、顧客の要求に応じた水処理システムを容易に構築することができる。

支援装置の構成を示すブロック図である。 装置カテゴリ選定の動作を示すフローチャートである。 型式決定の動作を示すフローチャートである。 システム構築の手順を説明する図である。

以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。

本実施形態に係る水処理システムの構築支援装置では、汎用のコンピュータ（ＰＣ）を利用して、顧客の要求に適合した水処理システムの構成を提案する。なお、タブレット型ＰＣを利用することが好適であるが、これに限定されない。

図１は、水処理システムの構築支援装置の構成を示すブロック図である。ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどで構成され、各種演算処理を行う演算部１０には、入力部１２が接続されている。入力部１２はユーザの操作により各種データの入力を受け付けるが、ディスプレイ１４上に設けられたタッチパネルとすることが好適である。また、この入力部１２には、画像入力装置としてのカメラ１２ａが含まれている。ディスプレイ１４は、各種表示を行うもので、ＬＣＤなど薄型のパネルが好適である。通信部１６はインターネットやイントラネットなどに接続され、各種データをやり取りする。記憶部１８は、オペレーションシステム、各種アプリケーションプログラム、データなどを記憶するもので、装置カテゴリについてのデータを記憶する装置カテゴリ記憶部１８ａを有している。

この装置カテゴリ記憶部１８ａには、各種の１単位の水処理装置（単位装置）をその装置の入口水質と、出口水質で分類した装置カテゴリとして記憶してある。例えば、軟水装置、ろ過装置（除濁）、ろ過装置（除鉄）、ろ過装置（除マンガン）、ろ過装置（除鉄除マンガン）、活性炭ろ過装置、電気式脱イオン水製造装置（ＥＤＩ）、精密ろ過膜（ＭＦ膜）装置、限外ろ過膜（ＵＦ膜）装置、逆浸透膜（ＲＯ膜）装置、膜除濁装置、膜脱炭酸装置、カートリッジポリッシャー（ＣＰ：非再生型の混床式イオン交換樹脂装置）、単床式イオン交換樹脂装置、複床式イオン交換樹脂装置、混床式イオン交換樹脂装置、ファイナルポリッシングユニット（ＦＰＵ：紫外線殺菌装置→ＣＰ→ＵＦ膜（またはＭＦ膜）をセットにしたもの）などが、入口水質、出口水質が同一のものをまとめて１装置カテゴリとして記憶されている。すなわち、保証可能な出口水質とその時に必要な入口水質についてのデータを持っている。そして、出口水質を指定することで、これを満足する装置カテゴリを読み出すことができるようになっている。そして、出口水質を満足するための入口水質についてのデータも一緒に記憶されている。入口水質としては、出口水質としては規定されていない水質項目についても、特定される場合がある。例えば、逆浸透膜（ＲＯ膜）装置については、入口水質として残留塩素がないことが必要であり、入口水質として残留塩素なしが条件となる。各種の装置カテゴリにおいて必要となる水質項目については、各装置カテゴリにおいて入口水質または出口水質の条件があれば記憶している。すべての装置カテゴリにおいて、入口水質および出口水質について設定してすべての水質項目について、条件の有無、条件ありの場合に数値を記憶するテーブルを持っておくとよい。

本システムにおいて、水処理システムを構築する場合について、図２に基づいて説明する。所定のアプリケーションプログラムを記憶しておきこれを実行することで、処理が行われる。また、装置カテゴリ記憶部１８ａにおいて、各種の装置カテゴリについて、必要なデータが予め記憶されている。

まず、本システム用のアプリケーションプログラムを開始し、顧客の情報の入力画面が表示される。ここで、名刺読み込みを選択することで、顧客の名刺をカメラ１２ａを利用して撮影し、これを文字認識して名刺情報を取り込む（Ｓ１１）。名刺情報としては、顧客名、担当者名、顧客住所（装置設置場所住所）などがある。これによって、入力作業が簡略化できる。また、水処理システムの受注に関する案件名を入力する（Ｓ１２）。

次に、原水水質を入力する（Ｓ１３）。ここで、この原水水質については、実際のサンプルの分析結果でもよいが、市水、井水、工業用水、河川・湖沼水などの種別の入力によって記憶部１８に予め記憶されている一般的な水質を取り込んでもよい。なお、住所に応じた各種原水のデータを記憶しておき、入力された顧客住所（装置設置場所住所）に基づき、該当する原水水質（たとえば、顧客住所（装置設置場所住所）に最も近い住所の原水水質データ）を読み出すことも好適である。

そして、必要水量（処理水量）を入力し（Ｓ１４）、処理水質を入力する（Ｓ１５）。これらは、顧客の要求に従って、入力するものであるが、水処理システムを決定するために必須のものである。なお、必要水量（処理水量）は、決定していない場合もあり、入力しなくても処理が可能なようにしてもよいし、適当な値を入力してもよい。

このようにして、原水水質、処理水水質、必要水量が決定された場合には、水処理システムのモデルを作成する。

まず、処理水水質条件を満たす装置カテゴリが存在するかについて、装置カテゴリ記憶部１８ａから検索する。そして、Ｓ１６の判定であり（ＹＥＳ）の場合には、該当する装置カテゴリを選択する（Ｓ１７）。なお、複数の装置カテゴリが該当する場合には、複数選択して、それぞれについて同様の処理を行い、複数の水処理システムのモデルを作成すればよい。金額、設置面積、管理の容易さ、等についての評価値を各装置カテゴリについて予め付与しておき、これに基づいて、何を優先するかで複数のモデルについてのランク付けをしてもよい。

装置カテゴリを選択したら、次に選択した装置カテゴリについての入口水質を読み出し、これが原水水質条件を満たすかを判定する（Ｓ１８）。このＳ１８の判定で、ＮＯの場合には、Ｓ１７で選択した装置カテゴリの入口水質を出口水質として満たす装置カテゴリを検索する（Ｓ１９）。そして、この装置カテゴリをＳ１７で選択した装置カテゴリの前段に追加し（Ｓ２０）、Ｓ１８に戻る。

このようにして、装置カテゴリを順次選択して、Ｓ１８においてＹＥＳになるまでこの処理を繰り返す。

Ｓ１８でＹＥＳとなった場合は、与えられた原水水質、処理水水質条件を満足する装置カテゴリの選択が終了したのであり、選定結果のリストを出力して（Ｓ２１）、終了する。このようにして、要求された条件に基づく装置カテゴリの組み合わせによる水処理システムのモデルが完成する。

Ｓ１６、Ｓ１９において、ＮＯの場合、要求に見合った装置カテゴリの選択ができないのであり、そこまでの選定結果のリストを出力して終了する。

図３には、型式選定についての処理を示してある。上述のようにして、装置カテゴリは決定されるが、必要水量（処理水量）も含めた装置の型式はまだ決定できていない。そこで、図３の処理によって、装置の型式を決定する。

まず、型式の決定していない装置カテゴリがあるかを判定する（Ｓ３１）。この判定も、後段の装置カテゴリから行う。Ｓ３１の判定でＹＥＳの場合には、未決定の装置カテゴリについて必要水量を満たす型式があるかを判定し（Ｓ３２）、あった場合に型式を決定する（Ｓ３３）。

次に、型式を決定した装置が逆浸透膜（ＲＯ膜）装置であるかを判定し（Ｓ３４）、ＲＯ膜装置であった場合には、回収率を計算して必要水量を決定する（Ｓ３５）。すなわち、逆浸透膜（ＲＯ膜）装置は、処理水の他に濃縮水を排出するものであり、処理によって回収率が決定される。そこで、型式が決定された装置について、回収率の計算をして、その計算結果からＲＯ膜装置への給水水量を決定し、これを前段の装置の必要水量とする。

そして、Ｓ３１に戻り、選定した全ての装置カテゴリについて型式の決定が終了した場合には、結果を出力して（Ｓ３６）、処理を終了する。なお、Ｓ３２の判定においてＮＯの場合は、適合する型式がないので、型式選定を終了してそこまでの結果を出力する。

このようにして、選定した装置カテゴリについてそれぞれ装置の型式を決定することができる。

ここで、装置によっては、特別の処理が必要な場合がある。例えば、軟水装置であれば、軟水装置の入口水質から収量・再生頻度を算出し、再生型のイオン交換樹脂装置であればその入口水質から収量・再生頻度を算出し、膜脱気装置であれば入口水質から処理水水質を算出し、得られた情報から、コスト、消耗品などを計算することがする。そして、その結果を出力することが好ましい。

モデルの構築の様子が示されている。この例では、原水水質条件として、表１の水質を前提としている。

そして、処理水水質条件は、表２に示すとおりである。

そこで、図２，３のフローチャートに従って、次のような手順で、各装置カテゴリを選定する。これについて、図４に基づいて説明する。
（ｉ）まず、最初に、出口水質が、比抵抗値：＞１７．５ＭΩ・ｃｍ、微粒子数（粒子径０．２μｍ以上）：＜５０個／ｍｌ、生菌数：＜１０個／Ｌ、を満たす装置カテゴリを選ぶ。例えば、装置カテゴリ記憶部１８ａに記憶されている装置カテゴリの処理水水質データからファイナルポリッシングユニットＦＰＵが選定される。

そして、このＦＰＵでは、入口水質として、比抵抗値：＞１０ＭΩ・ｃｍ、微粒子数（粒子径０．２μｍ以上）：＜２００個／ｍｌ、生菌数：−が要求される。
（ｉｉ）そこで、このＦＰＵの入口水質条件を出口水質として適合する装置カテゴリとして、電気式脱イオン水製造装置（ＥＤＩ）が選定される。このＥＤＩは、イオン交換を行う装置であり、特に出口水質として比抵抗値：＞１０ＭΩ・ｃｍを充足する装置カテゴリである。ＥＤＩの入口水質としては、比抵抗値：−、微粒子数（粒子径０．１μｍ以上）：＜２０００個／ｍｌ、微粒子数（粒子径０．２μｍ以上）：＜２００個／ｍｌ、硬度：＜０．０５ｍｇ−ＣａＣＯ_３／Ｌ、全炭酸：＜２０ｍｇ−ＣａＣＯ_３／Ｌが要求される。

このように、ＥＤＩの入口水質として、処理水水質条件に含まれない水質項目についても追加される。

ＥＤＩの入口水質を出口水質として適合する装置カテゴリとして、逆浸透膜（ＲＯ膜）装置カテゴリ（ＲＯ）が選定される。このＲＯにおいては、その入口水質として、残留塩素：０ｍｇ／Ｌ、ＳＤＩ（Ｓｉｌｔ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｉｎｄｅｘ；目詰まり指数（供給水中の懸濁物質を定量化する指標））：＜４、濁度（度）：＜２、色度（度）：＜５、鉄（Ｆｅ）：＜０．３ｍｇ／Ｌ、マグネシウム（Ｍｇ）：０．０５ｍｇ／Ｌが要求される。

このように、ＲＯの場合、残留塩素の流入を避けなければならない。このため、入口水質として、残留塩素０ｍｇ／Ｌが追加されている。

ＲＯの入口水質を出口水質として適合する装置として、特に残留塩素を除去する装置として活性炭ろ過装置（活性炭）を選定する。そして、この活性炭ろ過装置の入口水質が原水水質条件を満たすことで、装置カテゴリの選択を終了する。

このように、本実施形態においては、処理水水質条件に含まれない水質項目についても、考慮して、装置カテゴリの選定を行う。従って、実際には使えないような組み合わせを選定することを防止して、適切な装置カテゴリの選定を行うことができる。
（ｉｉｉ）次に、各装置カテゴリを組み合わせてシステムを構築するに必要な付帯設備を追加する。これは、各装置カテゴリの性質や、システムを構築するのに必要な条件から導き出されるものである。例えば、貯槽や、ポンプは、適宜必要とされる。また、活性炭ろ過装置に対しては、その処理水中の微粉を除去するためにＭＦ膜などのろ過装置が付加される。
（ｉｖ）このようにして、装置カテゴリ、および付帯設備の選択が終了した場合には、最終段の装置カテゴリから、必要水量を決定する。
（ｖ）そして、必要水量から、型式を決定する。この際に、付帯設備についても容量や、型式を決定する。

このようにして、原水水質条件、処理水水質条件から、装置カテゴリの選定、型式の選定が行え、適合する水処理システムのモデルを構築することができ、これを顧客に提示することが可能となる。

このようにして、水処理システムのメーカーの営業マンが、顧客を訪問した際に、持参したコンピュータを利用して、その場で顧客の提示した条件に応じた（複数の）水処理システムについての提案が可能になる。

なお、採用された型式の装置などについてのカタログ、使用などをその場で提示できるようにすることも好ましい。

１０ 演算部、１２ 入力部、１２ａ カメラ、１４ ディスプレイ、１６ 通信部、１８ 記憶部、１８ａ 装置カテゴリ記憶部。

Claims (3)

1. コンピュータを利用して、水処理システムの構成を出力する水処理システムの構築支援装置であって、
   設計対象とする水処理システムにおける原水水質および処理水水質の入力を受け入れるデータ入力手段と、
   水処理の１単位として予め用意されている複数の装置カテゴリのそれぞれについて、保証可能な出口水質と、その時に必要な入口水質条件とを関連付けて記憶している装置カテゴリ記憶部と、
   要求される出口水質に基づき、当該出口水質を得ることができる装置カテゴリを検索すると共に、検索された装置カテゴリについての入口水質条件を得る演算手段と、
   を含み、
   前記演算手段は、
   入力された前記処理水水質に基づき、前記処理水水質を前記出口水質として得ることができる装置カテゴリを検索し、得られた装置カテゴリを最後段の装置カテゴリとして選定し、
   前記原水水質が選定された最後段の装置カテゴリの入口水質条件を満たすか否かを判定し、満たさないと判定された場合に、
   前回選定された装置カテゴリの入口水質条件を満たす出口水質を有する装置カテゴリを検索し、得られた装置カテゴリを前回選定された装置カテゴリの前段の装置カテゴリとして選定し、この今回選定された装置カテゴリの入口水質条件を前記原水水質が満たすか否かを判定し、満たさない場合にはさらに前段の装置カテゴリについて同様の検索および選定を行うことで、順次前段の装置カテゴリを選定する処理を、装置カテゴリの入口水質条件を前記原水水質が満たすまで繰り返し、
   得られた装置カテゴリの入口水質条件を前記原水水質が満たしたことで検索を終了し、選定された装置カテゴリを最終段の装置カテゴリから前段側に並べて対象とする水処理システムの構成として出力するとともに、
   前記装置カテゴリ記憶部において前記予め用意されている複数の装置カテゴリは、少なくとも、ろ過装置、逆浸透膜装置、イオン交換装置のそれぞれを１つの装置カテゴリとして含む、
   水処理システムの構築支援装置。
2. 請求項１に記載の水処理システムの構築支援装置において、
   前記演算手段は、前記最終段の装置カテゴリを選定する工程または選定された装置カテゴリの前段の装置カテゴリを選定する工程において、複数の装置カテゴリが該当する場合、該当する複数の装置カテゴリを選定し、選定されたそれぞれの装置カテゴリについて同様の処理を行い複数の水処理システムの構成を得る、
   水処理システムの構築支援装置。
3. 少なくとも、ろ過装置、逆浸透膜装置、イオン交換装置のそれぞれを水処理の１単位としての１つの装置カテゴリとして含む、予め用意されている複数の装置カテゴリのそれぞれについて、保証可能な出口水質と、その時に必要な入口水質条件とを関連付けて装置カテゴリ記憶部を有するコンピュータを利用して、水処理システムを構築させる水処理システム構築支援プログラムであって、
   コンピュータに、
   データ入力手段から入力された、設計対象とする水処理システムにおける原水水質および処理水水質を取得させ、
   入力された前記処理水水質に基づき、前記処理水水質を前記出口水質として得ることができる装置カテゴリを装置カテゴリ記憶部において検索させ、
   得られた装置カテゴリを最後段の装置カテゴリとして選定させ、
   前記原水水質が選定された最後段の装置カテゴリの入口水質条件を満たすか否かを判定させ、
   満たさないと判定された場合に、
   前回選定された装置カテゴリの入口水質条件を満たす出口水質を有する装置カテゴリを装置カテゴリ記憶部において検索させ、
   得られた装置カテゴリを前回選定された装置カテゴリの前段の装置カテゴリとして選定させ、
   この今回選定された装置カテゴリの入口水質条件を前記原水水質が満たすか否かを判定させ、
   満たさない場合にはさらに前段の装置カテゴリについて同様の検索および選定を行うことで、順次前段の装置カテゴリを選定する処理を、装置カテゴリの入口水質条件を前記原水水質が満たすまで繰り返させ、
   得られた装置カテゴリの入口水質条件を前記原水水質が満たしたことで検索を終了させ、
   選定された装置カテゴリを最終段の装置カテゴリから前段側に並べて対象とする水処理システムの構成として出力させる、
   水処理システムの構築支援プログラム。

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