JP6642082B2 - Membrane separation device - Google Patents
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- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
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Description
本発明は、膜分離装置に関する。 The present invention relates to a membrane separation device.
半導体製造工程や電子部品の洗浄、医療器具の洗浄等においては、不純物を含まない高純度の純水が使用される。この種の純水は、一般に、地下水や水道水等の原水を逆浸透膜(以下、「RO膜」ともいう)で処理することにより製造される。 In the semiconductor manufacturing process, cleaning of electronic parts, cleaning of medical instruments, and the like, high-purity pure water containing no impurities is used. This type of pure water is generally produced by treating raw water such as groundwater or tap water with a reverse osmosis membrane (hereinafter also referred to as “RO membrane”).
RO膜を用いた水処理システムの一例として、供給水の温度に関わらず、RO膜における透過水の流量を一定に保つ流量フィードバック制御を行うシステムが提案されている(特許文献1参照)。流量フィードバック制御では、RO膜で製造される透過水の流量が目標値となるように、RO膜に供給水を送出する加圧ポンプの運転周波数がインバータにより制御される。 As an example of a water treatment system using an RO membrane, there has been proposed a system for performing flow rate feedback control for maintaining a constant flow rate of permeated water in an RO membrane irrespective of the temperature of supply water (see Patent Document 1). In the flow rate feedback control, the operating frequency of the pressurizing pump that supplies water to the RO membrane is controlled by the inverter so that the flow rate of the permeated water produced by the RO membrane becomes a target value.
特許文献1のシステムは、流量フィードバック制御に加えて、さらなる追加制御を行うものである(例えば「温度フィードフォワード制御」)。温度フィードフォワード制御は、透過水の回収率を最大としつつ、RO膜モジュールにおけるシリカ系スケールの析出を抑制することを目的とする。具体的には、供給水のシリカ濃度と、供給水の温度から決定したシリカ溶解度と、透過水の目標流量値とを関連付けることで、許容濃縮倍率を超えない範囲で回収率が最大となる濃縮水の目標排水流量を決定している。 The system of Patent Literature 1 performs further additional control in addition to the flow rate feedback control (for example, “temperature feed forward control”). The temperature feedforward control aims at suppressing the precipitation of silica-based scale in the RO membrane module while maximizing the recovery rate of permeated water. Specifically, by associating the silica concentration of the feedwater, the silica solubility determined from the temperature of the feedwater, and the target flow rate of the permeate, the concentration at which the recovery rate is maximized within the allowable concentration ratio is not exceeded. The target discharge rate of water is determined.
RO膜の回収率は、RO膜を使用する水処理システムのランニングコストに大きく関わるため、回収率をできるだけ高く維持することが求められる。特許文献1の温度フィードフォワード制御のような制御以外にも、スケールの析出を抑えながらもできるだけ高い回収率を維持できる技術の開発が望まれている。 Since the recovery rate of the RO membrane greatly affects the running cost of the water treatment system using the RO membrane, it is required to maintain the recovery rate as high as possible. In addition to the control such as the temperature feedforward control disclosed in Patent Document 1, there is a demand for the development of a technique capable of maintaining the highest possible recovery rate while suppressing the deposition of scale.
従って、本発明の目的は、上記問題を解決することにあって、スケールの析出を抑えながら、より高い回収率を実現することができる膜分離装置を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and to provide a membrane separation device capable of realizing a higher recovery rate while suppressing precipitation of scale.
上記目的を達成するために、本発明の一態様である膜分離装置は、供給水を透過水と濃縮水とに分離する逆浸透膜モジュールと、入力された駆動周波数に応じた回転速度で駆動され、供給水を吸入して前記逆浸透膜モジュールに向けて吐出する加圧ポンプと、入力された演算値信号に対応する駆動周波数を前記加圧ポンプに出力するインバータと、透過水の流量が予め設定された目標流量値となるように、系内の物理量を用いて前記加圧ポンプの駆動周波数を演算し、当該駆動周波数の演算値に対応する演算値信号を前記インバータに出力する第1制御部と、供給水、透過水又は濃縮水の温度を検出する温度検出手段と、装置外へ排出する濃縮水の排水流量を調節可能な排水弁と、を備え、前記第1制御部は、(i)予め取得された供給水のシリカ濃度と、前記温度検出手段の検出温度値及び予め取得された供給水のpH値から決定したシリカ溶解度とに基づいて、濃縮水におけるシリカの許容濃縮倍率を演算し、(ii)当該許容濃縮倍率の演算値、及び透過水の前記目標流量値から排水流量を演算し、(iii)濃縮水の実際排水流量が当該排水流量の演算値となるように、前記排水弁を制御する。 In order to achieve the above object, a membrane separation device according to one embodiment of the present invention includes a reverse osmosis membrane module that separates feed water into permeated water and concentrated water, and is driven at a rotation speed according to an input drive frequency. A pressure pump that sucks in the supply water and discharges the water toward the reverse osmosis membrane module, an inverter that outputs a drive frequency corresponding to the input operation value signal to the pressure pump, and a flow rate of the permeated water. A first calculating unit that calculates a driving frequency of the pressurizing pump using a physical quantity in the system so as to have a preset target flow rate value, and outputs a calculated value signal corresponding to the calculated value of the driving frequency to the inverter; A control unit, a temperature detection unit for detecting a temperature of the supply water, the permeated water or the concentrated water, and a drain valve capable of adjusting a drain flow rate of the concentrated water discharged to the outside of the apparatus, and the first control unit includes: (I) Supply water obtained in advance Calculating the allowable concentration ratio of silica in the concentrated water based on the concentration of silica and the solubility of silica determined from the temperature detected by the temperature detecting means and the pH value of the supply water obtained in advance; The drainage flow rate is calculated from the calculated value of the magnification and the target flow rate value of the permeated water, and (iii) the drain valve is controlled such that the actual drainage flow rate of the concentrated water becomes the calculated value of the drainage flow rate.
前記膜分離装置において、前記第1制御部は、(i)予め取得された供給水の硬度と、前記温度検出手段の検出温度値及び予め取得された供給水のpH値から決定した炭酸カルシウム溶解度とに基づいて、濃縮水における炭酸カルシウムの許容濃縮倍率を演算し、(ii)炭酸カルシウムの許容濃縮倍率がシリカの許容濃縮倍率よりも小さい場合には、シリカの許容濃縮倍率に代えて、炭酸カルシウムの許容濃縮倍率の演算値、及び透過水の前記目標流量値から排水流量を演算し、(iii)濃縮水の実際排水流量が当該排水流量の演算値となるように、前記排水弁を制御してもよい。 In the membrane separation device, the first control unit may include: (i) calcium carbonate solubility determined from a previously obtained hardness of the supply water, a temperature value detected by the temperature detection unit, and a pH value of the supply water previously obtained. (Ii) when the allowable concentration ratio of calcium carbonate is smaller than the allowable concentration ratio of silica, instead of the allowable concentration ratio of silica, The drainage flow rate is calculated from the calculated value of the allowable concentration rate of calcium and the target flow rate value of the permeated water, and (iii) the drain valve is controlled such that the actual drainage flow rate of the concentrated water becomes the calculated value of the drainage flow rate. May be.
前記膜分離装置において、pHを調整するためのpH調整剤を供給水に添加するpH調整剤添加装置と、前記pH調整剤添加装置から供給されるpH調整剤の添加量を制御するための第2制御部とをさらに備え、前記第2制御部は、(i)供給水の温度とpH値と回収率との関係を表す目標pH算出テーブルと、前記検出温度とに基づいて目標pH値を算出し、(ii)供給水のpH値を前記目標pH値に維持するようにpH調整剤の添加量を制御し、前記第1制御部は、前記予め取得された供給水のpH値として、前記目標pH値を使用してもよい。 In the membrane separation device, a pH adjusting agent adding device for adding a pH adjusting agent for adjusting the pH to the supply water, and a pH adjusting agent for controlling an addition amount of the pH adjusting agent supplied from the pH adjusting agent adding device. A second control unit, wherein the second control unit (i) calculates a target pH value based on the detected temperature and a target pH calculation table indicating a relationship between the temperature of the supply water, the pH value, and the recovery rate. (Ii) controlling the addition amount of the pH adjuster so as to maintain the pH value of the supply water at the target pH value, wherein the first control unit sets the pH value of the supply water obtained in advance as: The target pH value may be used.
前記膜分離装置において、前記第2制御部は、前記目標pH算出テーブルに基づき、前記検出温度において回収率が最大となるpH値を目標pH値として算出し、供給水のpH値を前記目標pH値に維持するようにpH調整剤の添加量を制御してもよい。 In the membrane separation device, the second control unit calculates a pH value at which the recovery rate is maximum at the detected temperature as a target pH value based on the target pH calculation table, and sets the pH value of the supply water to the target pH value. The addition amount of the pH adjuster may be controlled so as to maintain the value.
前記膜分離装置において、供給水の硬度成分を減少させて軟化させる硬水軟化装置をさらに備え、前記pH調整剤添加装置は、pHを増加させるアルカリ性薬剤を薬剤として添加してもよい。 The membrane separation device may further include a water softening device for reducing and softening a hardness component of the supply water, and the pH adjusting agent adding device may add an alkaline agent for increasing the pH as a agent.
本発明の膜分離装置によれば、スケールの析出を抑えながら、より高い回収率を実現することができる。 According to the membrane separation device of the present invention, it is possible to realize a higher recovery rate while suppressing precipitation of scale.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、これらの実施形態によって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited by these embodiments.
(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。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。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。
(1st Embodiment)
A water treatment system 1 according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an overall configuration diagram of a water treatment system 1 according to the first embodiment. The water treatment system 1 is applied to, for example, a pure water production system that produces pure water from fresh water.
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、加圧ポンプ2と、温度検出手段としての温度センサ3と、pH検出手段としてのpHセンサ4と、インバータ5とを備える。また、水処理システム1は、逆浸透膜モジュールとしてのRO膜モジュール6と、流量検出手段としての流量センサ7と、制御部8と、第1排水バルブ9〜第3排水バルブ11と、を備える。このうち、加圧ポンプ2、RO膜モジュール6、流量センサ7及び制御部8は、本実施形態における膜分離装置を構成する。図1では、電気的な接続の経路を破線で示す。
As shown in FIG. 1, the water treatment system 1 according to the first embodiment includes a pressurizing pump 2, a temperature sensor 3 as temperature detecting means, a pH sensor 4 as pH detecting means, and an
水処理システム1は、原水ラインL1と、透過水ラインL2と、濃縮水ラインL3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 permeated water line L2, and a concentrated water line L3. The “line” in this specification is a general term for lines such as a flow path, a path, and a pipe through which a fluid can flow.
原水ラインL1の上流側の端部は、原水W1の供給源(不図示)に接続されている。一方、原水ラインL1の下流側の端部は、RO膜モジュール6に接続されている。
The upstream end of the raw water line L1 is connected to a supply source (not shown) of the raw water W1. On the other hand, the downstream end of the raw water line L1 is connected to the
加圧ポンプ2は、原水ラインL1に設けられている。加圧ポンプ2は、供給源から供給された水道水や地下水等の原水W1を、RO膜モジュール6に向けて圧送する。加圧ポンプ2は、インバータ5(後述)と電気的に接続されている。加圧ポンプ2には、周波数が変換された駆動電力がインバータ5から供給される。加圧ポンプ2は、入力された駆動周波数に応じた回転速度で駆動される。
The pressurizing pump 2 is provided in the raw water line L1. The pressurizing pump 2 pumps raw water W1 such as tap water or groundwater supplied from a supply source toward the
温度センサ3は、原水ラインL1を流通する原水W1の温度を検出する機器である。温度センサ3は、接続部J1において原水ラインL1に接続されている。また、温度センサ3は、制御部8と電気的に接続されている。温度センサ3で検出された原水W1の温度(以下、「検出温度値」ともいう)は、制御部8へ検出信号として送信される。
The temperature sensor 3 is a device that detects the temperature of the raw water W1 flowing through the raw water line L1. The temperature sensor 3 is connected to the raw water line L1 at the connection J1. Further, the temperature sensor 3 is electrically connected to the
pHセンサ4は、原水ラインL1を流通する原水W1のpHを検出する機器である。pHセンサ4は、接続部J2において原水ラインL1に接続されている。また、pHセンサ4は、制御部8と電気的に接続されている。pHセンサ4で検出された原水W1のpH(以下、「検出pH値」ともいう)は、制御部8へ検出信号として送信される。
The pH sensor 4 is a device that detects the pH of the raw water W1 flowing through the raw water line L1. The pH sensor 4 is connected to the raw water line L1 at a connection J2. Further, the pH sensor 4 is electrically connected to the
インバータ5は、加圧ポンプ2に対して、周波数が変換された駆動電力を供給する電気回路である。インバータ5は、制御部8と電気的に接続されている。インバータ5には、制御部8から電流値信号が入力される。インバータ5は、入力された電流値信号に対応する駆動周波数を加圧ポンプ2に出力する。
The
RO膜モジュール6は、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濃縮水W3とに膜分離処理する設備である。RO膜モジュール6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6は、これらRO膜エレメントにより原水W1を膜分離処理し、透過水W2及び濃縮水W3を製造する。RO膜モジュール6の一次側入口ポートには、原水ラインL1の下流側の端部が接続されている。
The
RO膜モジュール6の二次側ポートには、透過水ラインL2の上流側の端部が接続されている。RO膜モジュール6で得られた透過水W2は、透過水ラインL2を介して需要箇所等に送出される。また、RO膜モジュール6の一次側出口ポートには、濃縮水ラインL3の上流側の端部が接続されている。RO膜モジュール6で得られた濃縮水W3は、濃縮水ラインL3を介して、RO膜モジュール6の外に排出される。濃縮水ラインL3の下流側には、第1排水バルブ9、第2排水バルブ10及び第3排水バルブ11(後述)が接続されている。
The upstream end of the permeated water line L2 is connected to the secondary port of the
なお、濃縮水ラインL3から排出された濃縮水W3の一部を、加圧ポンプ2の上流側における原水ラインL1に還流させてもよい。濃縮水W3の一部を原水ラインL1に還流させることにより、RO膜モジュール6の表面での水流速を所定範囲に保つことができる。
A part of the concentrated water W3 discharged from the concentrated water line L3 may be returned to the raw water line L1 on the upstream side of the pressurizing pump 2. By refluxing a part of the concentrated water W3 to the raw water line L1, the water flow velocity on the surface of the
本実施形態におけるRO膜モジュール6は、膜表面に架橋全芳香族ポリアミドからなる負荷電性のスキン層が形成された逆浸透膜(不図示)を有する。この逆浸透膜は、濃度500mg/L、pH7.0、温度25℃の塩化ナトリウム水溶液を、操作圧力0.7MPa、回収率15%で供給したときの水透過係数が、1.5×10−11m3・m−2・s−1・Pa−1以上、且つ塩除去率が99%以上となる性能を有する。
The
操作圧力とは、JIS K3802−1995「膜用語」で定義される平均操作圧力である。操作圧力は、RO膜モジュール6の一次側の入口圧力と一次側の出口圧力との平均値を指す。回収率とは、RO膜モジュール6への供給水(ここでは塩化ナトリウム水溶液)の流量Qfに対する透過水の流量Qpの割合(すなわち、Qp/Qf×100)をいう。
The operating pressure is an average operating pressure defined in JIS K3802-1995 “Membrane term”. The operation pressure indicates an average value of the inlet pressure on the primary side and the outlet pressure on the primary side of the
水透過係数は、透過水の流量[m3/s]を膜面積[m2]及び有効圧力[Pa]で除した値である。水透過係数は、逆浸透膜の水の透過性能を示す指標である。すなわち、水透過係数は、単位有効圧力を作用させたときに単位時間に膜の単位面積を透過する水の量を意味する。有効圧力は、JIS K3802−1995「膜用語」で定義される。有効圧力は、操作圧力(平均操作圧力)から浸透圧差及び二次側圧力(背圧)を差し引いた圧力である。 The water permeability coefficient is a value obtained by dividing the flow rate of permeated water [m3 / s] by the membrane area [m2] and the effective pressure [Pa]. The water permeability coefficient is an index indicating the water permeability of the reverse osmosis membrane. That is, the water permeability coefficient means the amount of water that permeates a unit area of the membrane in a unit time when a unit effective pressure is applied. The effective pressure is defined in JIS K3802-1995 “Membrane term”. The effective pressure is a pressure obtained by subtracting the osmotic pressure difference and the secondary pressure (back pressure) from the operating pressure (average operating pressure).
本実施形態の水透過係数の条件を満たす逆浸透膜は、逆浸透膜エレメントとして市販されている。逆浸透膜エレメントとしては、例えば、東レ社製:型式名「TMG20−400」、ウンジン・ケミカル社製:型式名「RE8040−BLF」、日東電工社製:型式名「ESPA1」等を用いることができる。 A reverse osmosis membrane satisfying the condition of the water permeability coefficient of the present embodiment is commercially available as a reverse osmosis membrane element. As the reverse osmosis membrane element, for example, Toray Co., Ltd .: Model name "TMG20-400", Unjin Chemical Co., Ltd .: Model name "RE8040-BLF", Nitto Denko Corporation: Model name "ESPA1", etc. it can.
流量センサ7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。流量センサ7は、接続部J3において透過水ラインL2に接続されている。流量センサ7は、制御部8と電気的に接続されている。流量センサ7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、制御部8へ検出信号として送信される。
The flow sensor 7 is a device that detects the flow rate of the permeated water W2 flowing through the permeated water line L2. The flow sensor 7 is connected to the permeated water line L2 at the connection part J3. The flow sensor 7 is electrically connected to the
第1排水バルブ9〜第3排水バルブ11は、濃縮水ラインL3から排出された濃縮水W3の排水流量を調節する弁である。上述した濃縮水ラインL3の下流側は、分岐部J4及びJ5において、第1排水ラインL4、第2排水ラインL5及び第3排水ラインL6に分岐している。
The first drain valve 9 to the
第1排水ラインL4には、第1排水バルブ9が設けられている。第2排水ラインL5には、第2排水バルブ10が設けられている。第3排水ラインL6には、第3排水バルブ11が設けられている。
A first drain valve 9 is provided in the first drain line L4. A
第1排水バルブ9は、第1排水ラインL4を開閉することができる。第2排水バルブ10は、第2排水ラインL5を開閉することができる。第3排水バルブ11は、第3排水ラインL6を開閉することができる。
The first drain valve 9 can open and close the first drain line L4. The
第1排水バルブ9〜第3排水バルブ11は、それぞれ定流量弁機構(不図示)を備える。定流量弁機構は、第1排水バルブ9〜第3排水バルブ11において、それぞれ異なる流量値に設定されている。例えば、第1排水バルブ9は、開状態において、RO膜モジュール6の回収率が95%となるように排水流量が設定されている。第2排水バルブ10は、開状態において、RO膜モジュール6の回収率が90%となるように排水流量が設定されている。第3排水バルブ11は、開状態において、RO膜モジュール6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 first drain valve 9 to the
濃縮水ラインL3から排出される濃縮水W3の排水流量は、第1排水バルブ9〜第3排水バルブ11を選択的に開閉することにより、段階的に調節できる。例えば、第2排水バルブ10のみを開状態とし、第1排水バルブ9及び第3排水バルブ11を閉状態とする。この場合には、RO膜モジュール6の回収率を90%とすることができる。また、第1排水バルブ9及び第2排水バルブ10を開状態とし、第3排水バルブ11のみを閉状態とする。この場合には、RO膜モジュール6の回収率を85%とすることができる。従って、本実施形態において、濃縮水W3の排水流量は、第1排水バルブ9〜第3排水バルブ11を選択的に開閉することにより、回収率を65%〜95%までの間で、5%毎に段階的に調節できる。
The drainage flow rate of the concentrated water W3 discharged from the concentrated water line L3 can be adjusted stepwise by selectively opening and closing the first drain valve 9 to the
第1排水バルブ9〜第3排水バルブ11は、それぞれ制御部8と電気的に接続されている。第1排水バルブ9〜第3排水バルブ11における弁体の開閉は、制御部8からの駆動信号により制御される。
The first drain valve 9 to the
制御部8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。また、制御部8は、透過水W2の流量が予め設定された目標流量値となるように、透過水W2の検出流量値をフィードバック値として、加圧ポンプ2の駆動周波数を演算する。そして、制御部8は、演算した駆動周波数の演算値に対応する電流値信号をインバータ5に出力する(以下、「流量フィードバック水量制御」ともいう)。この流量フィードバック制御は、流量センサ7により透過水W2の流量が正常に検出されているときに実行される制御モードである。
The
ここで、制御部8による流量フィードバック水量制御について説明する。図2は、制御部8が流量フィードバック水量制御を実行する場合の処理手順を示すフローチャートである。図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。
Here, the flow rate feedback water amount control by the
図2に示すステップST101において、制御部8は、透過水W2の目標流量値Qp´を取得する。この目標流量値Qp´は、例えば、システム管理者がユーザーインターフェース(不図示)を介してメモリに入力した設定値である。
In step ST101 shown in FIG. 2, the
ステップST102において、制御部8は、内部のタイマ(不図示)による計時tが制御周期である100msに達したか否かを判定する。このステップST102において、制御部8により、タイマによる計時が100msに達したと(YES)判定された場合に、処理はステップST103へ移行する。また、ステップST102において、制御部8により、タイマによる計時が100msに達していない(NO)と判定された場合に、処理はステップST102へ戻る。
In step ST102, the
ステップST103(ステップST102:YES判定)において、制御部8は、流量センサ7で検出された透過水W2の検出流量値Qpを取得する。
In step ST103 (step ST102: YES determination), the
ステップST104において、制御部8は、ステップST103で取得した検出流量値(フィードバック値)QpとステップST101で取得した目標流量値Qp´との偏差がゼロとなるように、速度形デジタルPIDアルゴリズムにより操作量Uを演算する。なお、速度形デジタルPIDアルゴリズムでは、制御周期(100ms)毎に操作量の変化分を演算し、これを前回の操作量に加算することで今回の操作量を決定する。
In step ST104, the
ステップST105において、制御部8は、操作量U、目標流量値Qp´及び加圧ポンプ2の最大駆動周波数(50Hz又は60Hzの設定値)に基づいて、加圧ポンプ2の駆動周波数Fを演算する。
In step ST105, the
ステップST106において、制御部8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 ST106, the
ステップST107において、制御部8は、変換した電流値信号をインバータ5に出力する。これにより本フローチャートの処理は終了する(ステップST101へリターンする)。
In step ST107, the
制御部8はさらに、原水W1の温度とpH値に基づいて、透過水W2の回収率制御を行う(以下、「温度・pHフィードフォワード回収率制御」ともいう)。第1実施形態は、流量フィードバック水量制御を行うRO装置において、シリカのスケールを析出させない範囲で高い回収率を実現するために、供給水である原水W1の温度とpH値に基づいて回収率を制御するものである。この温度・pH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。
The
次に、制御部8による温度・pHフィードフォワード回収率制御について説明する。図3は、制御部8が温度・pH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, control of the temperature / pH feedforward recovery rate by the
図3に示すステップST201において、制御部8は、透過水W2の目標流量値Qp´を取得する。この目標流量値Qp´は、例えば、システム管理者がユーザーインターフェース(不図示)を介してメモリに入力した設定値である。
In step ST201 shown in FIG. 3, the
ステップST202において、制御部8は、原水W1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。原水W1のシリカ濃度は、事前に原水W1を水質分析することにより得ることができる。なお、原水ラインL1において、不図示のセンサにより原水W1のシリカ濃度を計測してもよい。
In step ST202, the
ステップST203において、制御部8は、温度センサ3から原水W1の検出温度値Tを取得する。
In step ST203, the
ステップST204において、制御部8は、pHセンサ4から原水W1の検出pH値「Ph」を取得する。原水W1のpH値は、事前に原水W1を水質分析することにより取得することもできる。
In step ST204, the
ステップST205において、制御部8は、取得した検出温度値Tおよび検出pH値「Ph」に基づいて、水に対するシリカ溶解度Ssを決定する。ここで、供給水のpHが同じでも、供給水の温度が上昇するほど、シリカの溶解度も増加する。また、供給水の温度が同じでも、供給水のpHが基準値(中性)から下降又は上昇するほど、シリカの溶解度は増加する。このような傾向を踏まえ、供給水に関してpHおよび温度とそれに対応するシリカ溶解度の関係を実験などにより予め測定しておき、データとして制御部8に記憶しておく。当該データに基づき、測定された供給水の温度とpH値の両方から、シリカ溶解度Ssを決定する。
In step ST205, the
ステップST206において、制御部8は、前のステップで取得又は決定したシリカ濃度Cs、及びシリカ溶解度Ssに基づいて、濃縮水W3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 ST206, the
Ns = Ss / Cs (1)
例えば、シリカ濃度Csが20mgSiO2/L、温度25℃およびpH(具体値を追記)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 Cs is 20 mg SiO2 / L, the silica solubility Ss is 100 mgSiO2 / L at a temperature of 25 ° C. and a pH (specific values are added), the allowable concentration ratio Ns is “5”.
ステップST207において、制御部8は、前のステップで取得又は演算した目標流量値Qp´、及び許容濃縮倍率Nsに基づいて、回収率が最大となる排水流量(目標排水流量Qd´)を演算する。目標排水流量Qd´は、下記の式(2)により求めることができる。
Qd´=Qp´/(Ns−1) (2)
In step ST207, the
Qd '= Qp' / (Ns-1) (2)
ステップST208において、制御部8は、濃縮水W3の実際排水流量QdがステップST207で演算した目標排水流量Qd´となるように、第1排水バルブ9〜第3排水バルブ11の開閉を制御する。これにより本フローチャートの処理は終了する(ステップST201へリターンする)。
In step ST208, 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 according to the first embodiment described above, for example, the following effects can be obtained.
第1実施形態に係る水処理システム1によれば、制御部8は、流量フィードバック水量制御と並行して、温度・pHフィードフォワード回収率制御を実行する。このような温度・pHフィードフォワード回収率制御を実行することにより、RO膜モジュール6におけるシリカ系スケールの析出を抑制しながら、透過水W2に関してより高い回収率を実現することができる。特にST205、ST206で説明したように、供給水の温度とpH値の両方の値から、シリカの許容濃縮倍率Nsを算出して回収率制御を行っている。このように供給水の温度だけでなくpH値も考慮することで、温度だけを考慮する場合よりも、供給水の実際の状態をより正確に把握することができ、シリカの許容濃縮倍率Nsを精度良く算出することができる。よって、シリカ系スケールの析出を精度良く抑えながら、透過水W2に関してより高い回収率を実現することができる。
According to the water treatment system 1 according to the first embodiment, the
上述した第1実施形態の回収率制御によれば、(i)予め取得された供給水のシリカ濃度Csと、検出温度値T及び予め取得された供給水のpH値から決定したシリカ溶解度Ssとに基づいて、濃縮水W3におけるシリカの許容濃縮倍率Nsを演算する。さらに、(ii)当該許容濃縮倍率Nsの演算値、及び透過水W2の目標流量値Qp´から排水流量Qd´を演算する。最後に、(iii)濃縮水W3の実際排水流量が当該排水流量Qd´の演算値となるように、第1排水弁9〜第3排水弁11を制御する。このような制御により、シリカ系スケールが析出しない範囲で透過水W2の回収率をできるだけ向上させることができ、透過水W2に関してより高い回収率を実現することができる。
According to the recovery rate control of the first embodiment described above, (i) the silica concentration Cs of the supply water obtained in advance, the silica solubility Ss determined from the detected temperature value T and the pH value of the supply water obtained in advance, , The allowable concentration ratio Ns of silica in the concentrated water W3 is calculated. Further, (ii) the drainage flow rate Qd 'is calculated from the calculated value of the permissible concentration ratio Ns and the target flow rate Qp' of the permeated water W2. Lastly, (iii) the first drain valve 9 to the
(第2実施形態)
第1実施形態では、シリカ系スケールに着目したが、その他のスケール成分に着目してもよい。特に、淡水ではシリカだけでなく、炭酸カルシウムもスケールとして出やすいため、第2実施形態では、シリカだけでなく炭酸カルシウムについても、ST201−ST206と同様の処理を行い、許容濃縮倍率を算出する。具体的なフローは図4の通りである。水処理システム1の構成は第1実施形態と同じ(図1)であるため、説明と図示を省略する。
(2nd Embodiment)
Although the first embodiment focuses on the silica-based scale, other scale components may be focused on. In particular, in fresh water, not only silica but also calcium carbonate is likely to appear as a scale. Therefore, in the second embodiment, not only silica but also calcium carbonate is subjected to the same processing as in ST201 to ST206, and the allowable concentration ratio is calculated. The specific flow is as shown in FIG. Since the configuration of the water treatment system 1 is the same as that of the first embodiment (FIG. 1), description and illustration are omitted.
図4に示すように、図3と同様のST201〜ST206(シリカ)を実施しながら、新たなST209〜ST211(炭酸カルシウム)を並行して実施する。ST209は、ST202と並行して実施し、ST210およびST211は、ST205およびST206と並行して実施する。ST201〜ST206の内容は、図3を用いて説明した内容と同様であるため説明を省略する。 As shown in FIG. 4, while performing ST201 to ST206 (silica) similar to FIG. 3, new ST209 to ST211 (calcium carbonate) are performed in parallel. ST209 is performed in parallel with ST202, and ST210 and ST211 are performed in parallel with ST205 and ST206. The contents of ST201 to ST206 are the same as the contents described with reference to FIG.
ステップST209において、制御部8は、原水W1の硬度Hdを取得する。硬度は、カルシウム硬度ないし単なる硬度(カルシウム硬度+マグネシウム硬度)であり、第2実施形態では、炭酸カルシウムの濃度を表す指標として用いる。硬度Hd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。原水W1の硬度Hdは、事前に原水W1を水質分析することにより得ることもできる。なお、原水ラインL1において、不図示のセンサにより原水W1の硬度を計測してもよい。
In step ST209, the
ステップST210において、制御部8は、ST203で取得した検出温度値TおよびST204で取得した検出pH値「Ph」に基づいて、水に対する炭酸カルシウム溶解度Scを決定する。本発明者らは、シリカと同様に、炭酸カルシウムについても、供給水の温度およびpH値と、スケール析出(炭酸カルシウムの溶解度)の相関性があることを見出した。具体的には、供給水の温度が上昇するほど、炭酸カルシウムの溶解度は低下し、供給水のpHが上昇するほど、炭酸カルシウムの溶解度は低下することから、それに応じてシリカ濃度によるスケール管理に加えて炭酸カルシウム濃度によるスケール管理が重要であるという知見を見出した。このような傾向を踏まえ、供給水に関してpHおよび温度とそれに対応する炭酸カルシウムの溶解度の関係を予め把握しておき、データとして制御部8に記憶しておく。当該データに基づき、供給水の温度とpH値の両方から、炭酸カルシウム溶解度Scを決定する。
In step ST210, the
ステップST211において、制御部8は、ST209で取得した硬度Hd、及びST210で決定した炭酸カルシウム溶解度Scに基づいて、濃縮水W3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/Hd (3)
In step ST211, the
Nc = Sc / Hd (3)
ステップST212において、制御部8は、前のステップで取得又は演算した目標流量値Qp´、許容濃縮倍率Ns、及び許容濃縮倍率Ncに基づいて、回収率が最大となる排水流量(目標排水流量Qd´)を演算する。具体的には、シリカの許容濃縮倍率Nsと炭酸カルシウムの許容濃縮倍率Ncのうち、小さい方の許容濃縮倍率を選択する。次に、選択された許容濃縮倍率を用いて、目標排水流量Qd´を以下の通り演算する。
In step ST212, the
小さい方の許容濃縮倍率として、シリカの許容濃縮倍率Nsが選択された場合には、目標排水流量Qd´は、下記の式(4)により求めることができる。
Qd´=Qp´/(Ns−1) (4)
一方、小さい方の許容濃縮倍率として、炭酸カルシウムの許容濃縮倍率Ncが選択された場合には、目標排水流量Qd´は、下記の式(5)により求めることができる。
Qd´=Qp´/(Nc−1) (5)
When the allowable concentration ratio Ns of silica is selected as the smaller allowable concentration ratio, the target drainage flow rate Qd 'can be obtained by the following equation (4).
Qd '= Qp' / (Ns-1) (4)
On the other hand, when the allowable concentration ratio Nc of calcium carbonate is selected as the smaller allowable concentration ratio, the target drainage flow rate Qd 'can be obtained by the following equation (5).
Qd '= Qp' / (Nc-1) (5)
ステップST213において、制御部8は、濃縮水W3の実際排水流量QdがステップST212で演算した目標排水流量Qd´となるように、第1排水バルブ9〜第3排水バルブ11の開閉を制御する。これにより本フローチャートの処理は終了する(ステップST201へリターンする)。
In step ST213, the
上述した第2実施形態の回収率制御によれば、制御部8は、第1実施形態と同様の回収率制御に加えて、ST209〜ST211を実行する。すなわち、(i)予め取得された供給水の硬度Hdと、検出温度値T及び予め取得された供給水のpH値から決定した炭酸カルシウム溶解度Scとに基づいて、濃縮水W3における炭酸カルシウムの許容濃縮倍率Ncを演算する。さらに、(ii)炭酸カルシウムの許容濃縮倍率Ncがシリカの許容濃縮倍率Nsよりも小さい場合には、シリカの許容濃縮倍率Nsに代えて、炭酸カルシウムの許容濃縮倍率Ncの演算値、及び透過水W2の目標流量値Qp´から排水流量Qd´を演算する。最後に、(iii)濃縮水W3の実際排水流量が当該排水流量Qd´の演算値となるように、第1排水弁9〜第3排水弁11を制御する。
According to the recovery rate control of the second embodiment described above, the
このように、第2実施形態の回収率制御は、シリカの許容濃縮倍率Nsと炭酸カルシウムの許容濃縮倍率Ncのうち、小さい方の許容濃縮倍率を選択して、排出流量と回収率を決定するものである。これにより、シリカと炭酸カルシウムの両方を析出させないようにしながら、より高い回収率を実現することができるという新たな効果を奏する。 As described above, the recovery rate control in the second embodiment determines the discharge flow rate and the recovery rate by selecting the smaller allowable concentration rate of the allowable concentration rate Ns of silica and the allowable concentration rate Nc of calcium carbonate. Things. Thereby, a new effect of achieving a higher recovery rate while preventing both silica and calcium carbonate from being precipitated is exhibited.
第2実施形態では特に、ST210、ST211で説明したように、供給水の温度とpH値の両方の値から、炭酸カルシウムの許容濃縮倍率Ncを算出し、当該許容濃縮倍率Ncをシリカの許容濃縮倍率Nsと比較して回収率制御を行っている。このように供給水の温度だけでなくpH値も考慮することで、温度だけを考慮する場合よりも、供給水の実際の状態をより正確に把握することができ、炭酸カルシウムの許容濃縮倍率Ncを精度良く算出することができる。このように、炭酸カルシウムスケールが析出しない範囲で可能な限り高い回収率で運転することにより、シリカスケールに加えて炭酸カルシウムスケールの析出も抑制しながら、透過水W2に関してより高い回収率を実現することができる。 In the second embodiment, in particular, as described in ST210 and ST211, the allowable concentration ratio Nc of calcium carbonate is calculated from both the temperature and the pH value of the supply water, and the allowable concentration ratio Nc is set to the allowable concentration ratio of silica. The recovery rate control is performed in comparison with the magnification Ns. Thus, by considering not only the temperature of the feed water but also the pH value, the actual state of the feed water can be grasped more accurately than in the case where only the temperature is considered, and the allowable concentration ratio Nc of calcium carbonate can be understood. Can be calculated with high accuracy. As described above, by operating at a recovery rate as high as possible within a range in which calcium carbonate scale does not precipitate, a higher recovery rate of the permeated water W2 is realized while suppressing precipitation of calcium carbonate scale in addition to silica scale. be able to.
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態に係る水処理システム1Aについて、図5、図6を参照しながら説明する。図5は、第3実施形態に係る水処理システム1Aの全体構成図である。図6は、第1、第2実施形態で行う制御フローに加えて新たに行う制御フローである。
(Third embodiment)
Next, a
第3実施形態では、主に第1、第2実施形態との相違点について説明する。第3実施形態では、第1、第2実施形態と同一又は同等の構成については同じ符号を付して説明する。また、第3実施形態では、第1、第2実施形態と重複する説明を適宜省略する。 In the third embodiment, differences from the first and second embodiments will be mainly described. In the third embodiment, the same or equivalent components as those in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals and described. Further, in the third embodiment, description overlapping with the first and second embodiments will be appropriately omitted.
図5に示すように、第3実施形態に係る水処理システム1Aは、新たな構成として、原水ポンプ12と、硬水軟化装置13と、再生液供給手段としての塩水タンク14と、pH調整剤添加装置15とを備える。第3実施形態は、硬水軟化装置13を用いてRO膜モジュール6に供給する供給水の軟化処理を行うとともに、pH調整剤添加装置15を用いてpH調整を行うことで、より高い回収率を実現するものである。
As shown in FIG. 5, the
原水ラインL7の上流側の端部は、原水W1の供給源(不図示)に接続されている。一方、原水ラインL7の下流側の端部は、硬水軟化装置13に接続されている。
The upstream end of the raw water line L7 is connected to a supply source (not shown) of the raw water W1. On the other hand, the downstream end of the raw water line L7 is connected to the
原水ポンプ12は、原水ラインL7に設けられている。原水ポンプ12は、供給源から供給された水道水や地下水等の原水W1を、硬水軟化装置13に向けて圧送する。原水ポンプ12は、制御部8と電気的に接続されている。原水ポンプ12の運転(駆動及び停止)は、制御部8により制御される。
The
原水ラインL7及び原水ポンプ12は、軟化プロセスにおいて、電気伝導率が150mS/m以下、且つ全硬度が500mgCaCO3/L以下の原水W1を、硬水軟化装置13に供給する。
The raw water line L7 and the
硬水軟化装置13は、原水W1に含まれる硬度成分(カルシウムイオン及びマグネシウムイオン)を、陽イオン交換樹脂床(不図示)においてナトリウムイオン(又はカリウムイオン)に置換して軟水W5を製造する設備である。
The
塩水タンク14は、陽イオン交換樹脂床を再生する塩水W4を貯留する。塩水タンク14には、塩水ラインL9の上流側の端部が接続されている。塩水ラインL9の下流側の端部は、プロセス制御バルブ(不図示)と連通し、プロセス制御バルブを構成する各種ラインとそれぞれ接続されている。
The
塩水ラインL9には、塩水弁(不図示)が設けられている。塩水弁は、塩水ラインL9を開閉する。塩水弁は、プロセス制御バルブに組み込まれている。塩水弁において、弁体の駆動部は、不図示の信号線を介して制御部8と電気的に接続されている。塩水弁における弁の開閉は、制御部8により制御される。塩水タンク14は、再生プロセスにおいて、陽イオン交換樹脂床を再生する塩水W4を圧力タンク(不図示)へ送出する。
The salt water line L9 is provided with a salt water valve (not shown). The salt water valve opens and closes the salt water line L9. The salt water valve is built into the process control valve. In the salt water valve, the drive unit of the valve body is electrically connected to the
pH調整剤添加装置15は、硬水軟化装置13により製造された軟水W5のpHを調整するためにpH調整剤を添加する装置である。pH調整剤添加装置15は、接続部J7にて軟水ラインL8に接続している。軟水W5にpH調整剤を添加することで、pH調整された軟水W6を製造する。第2実施形態では、pH調整剤として、pH値を増加させるアルカリ性薬剤(水酸化ナトリウムなど)を用いる。
The pH adjusting
RO膜モジュール6は、pH調整された軟水W6を、溶存塩類が除去された透過水W7と、溶存塩類が濃縮された濃縮水W8とに膜分離処理する設備である。RO膜モジュール6の一次側入口ポートは、軟水ラインL8を介して硬水軟化装置13の下流側に接続されている。
The
第3実施形態におけるRO膜モジュール6としては、第1実施形態と同じRO膜モジュール6が使用される。当該RO膜モジュール6が有する逆浸透膜は、淡水の脱塩処理において、供給水の硬度が低いほど、電気伝導率(EC)で評価したときの塩除去率(すなわち、(供給水EC−透過水EC)/供給水EC×100)が高くなる。そのため、例としてスプリット・フロー再生を行う硬水軟化装置13で製造された高純度の軟水W5(実力値として、0.8mgCaCO3以下)を恒常的に供給することで、高い塩除去率(通常、98.5%以上)を維持できる。
As the
塩除去率は、膜を透過する前後の特定の塩類の濃度(ここでは塩化ナトリウム濃度)から計算される値である。塩除去率は、逆浸透膜の溶質の阻止性能を示す指標である。塩除去率は、供給水の濃度Cf及び透過水の濃度Cpから、(1−Cp/Cf)×100により求められる。 The salt removal ratio is a value calculated from the concentration of a specific salt before and after permeating the membrane (here, the concentration of sodium chloride). The salt removal rate is an index indicating the solute blocking performance of the reverse osmosis membrane. The salt removal rate is obtained from the concentration Cf of the supply water and the concentration Cp of the permeated water by (1−Cp / Cf) × 100.
本実施形態の水透過係数及び塩除去率の条件を満たす逆浸透膜は、前述した逆浸透膜エレメントとして市販されている。 The reverse osmosis membrane satisfying the conditions of the water permeability coefficient and the salt removal rate of the present embodiment is commercially available as the above-described reverse osmosis membrane element.
制御部8は、不図示の軟水流量センサ、塩水流量センサから入力された検出信号等に基づいて、硬水軟化装置13のプロセス制御バルブの動作を制御する。制御部8のメモリには、硬水軟化装置13の運転を実施する制御プログラムが予め記憶されている。
The
制御部8は、第1、第2実施形態と同様に、流量フィードバック水量制御(図2)と、温度・pHフィードバック回収率制御(図3)を行うとともに、追加の制御として、図6に示すpH調整制御を行う。図6に示すフローチャートの処理は、水処理システム1Aの運転中において、繰り返し実行される。
The
図6に示すステップST301において、制御部8は、RO膜モジュール6への供給水(軟水W6)の温度とpH値と回収率との関係を表す「目標pH算出テーブル」を準備する。当該テーブルは、供給水の温度およびpH値に応じて、シリカがスケール析出する限界値の回収率を定めたものである。目標pH算出テーブルは、原水ごとに予め用意することができる。
In step ST301 shown in FIG. 6, the
ステップST302において、制御部8は、温度センサ3により検出される供給水の検出温度に基づいて、目標pH算出テーブルから、当該検出温度において回収率が最大となるpH値を目標pH値として算出する。具体的な方法の一例について、図7を用いて説明する。
In step ST302, based on the detected temperature of the supply water detected by the temperature sensor 3, the
図7は、模式的な目標pH算出テーブルを示している。図7に示すように、3種類の温度(15℃、20℃、25℃)と、3種類のpH(7.5、8.0、8.5)に関して、シリカスケールが析出する限界値となる回収率が予め測定されている。これらのデータが、目標pH算出テーブルとして制御部8に記憶されている。
FIG. 7 shows a schematic target pH calculation table. As shown in FIG. 7, with respect to three kinds of temperatures (15 ° C., 20 ° C., and 25 ° C.) and three kinds of pHs (7.5, 8.0, and 8.5), the limit values at which silica scale is precipitated are shown. The recovery is determined in advance. These data are stored in the
図7に示す例では、測定された供給水の温度が15℃の場合、回収率が最も高くなるpHは8.5である。よって、pH値8.5を目標pH値として算出すればよい。一方、測定された供給水の温度が20℃の場合、回収率が最も高くなるpHは8.0である。よって、pH値8.0を目標pH値として算出すればよい。さらに、測定された供給水の温度が25℃の場合、回収率が最も高くなるpHは7.5である。よって、pH値7.5を目標pH値として算出すればよい。 In the example shown in FIG. 7, when the measured temperature of the supply water is 15 ° C., the pH at which the recovery rate is highest is 8.5. Therefore, the pH value 8.5 may be calculated as the target pH value. On the other hand, when the measured temperature of the feed water is 20 ° C., the pH at which the recovery rate is highest is 8.0. Therefore, the pH value of 8.0 may be calculated as the target pH value. Further, when the measured temperature of the feed water is 25 ° C., the pH at which the recovery rate is highest is 7.5. Therefore, the pH value 7.5 may be calculated as the target pH value.
ステップST303において、制御部8は、目標pH値となるようにpH調整剤の添加量を定めるとともに、当該添加量を添加するようにpH調整剤添加装置15を制御する。
In step ST303, the
ステップST304において、制御部8は、算出した目標pH値を、供給水のpH値として取得する。制御部8は、取得した供給水のpH値を、前述した図3、4におけるST204の検出pH値「Ph」として使用する。
In step ST304, the
上述した第3実施形態による制御によれば、(i)供給水(軟水W6)の温度とpH値と回収率との関係を表す目標pH算出テーブルと、検出温度とに基づいて目標pH値を算出する(ST301−ST302)。さらに、(ii)供給水のph値を目標pH値に維持するようにpH調整剤の添加量を制御する(ST303)。さらに、予め取得された供給水のpH値として、当該目標pH値を使用する(ST304)。 According to the control according to the third embodiment described above, (i) the target pH value is calculated based on the detected temperature and the target pH calculation table indicating the relationship between the temperature of the supply water (soft water W6), the pH value, and the recovery rate. It is calculated (ST301-ST302). Further, (ii) the addition amount of the pH adjuster is controlled so as to maintain the ph value of the supply water at the target pH value (ST303). Further, the target pH value is used as the pH value of the previously obtained supply water (ST304).
上記制御は、以下の原理に基づくものである。すなわち、硬水軟化装置13を設けて原水W1に軟化処理を実施することにより、原水W1における炭酸カルシウムを含む硬度成分を減少させることができる。これにより、前述したST207(図4)で取得する硬度Hdが減少するため、炭酸カルシウムの許容濃縮倍率Ncは増加する(ST209)。よって、もう一方のシリカの許容濃縮倍率Nsを増加させるように調整することができれば、シリカと炭酸カルシウムの両方を析出させない範囲で、より高い回収率が実現可能となる。その手段として、pH調整剤添加装置15を設けて、軟水W5にpH調整剤を投入し、理想のpH値となるように調整する。具体的には、アルカリ性薬剤を軟水W5に添加することにより、軟水W5のpH値を増加させる(軟水W6となる)。本発明者らは、溶液のpH値が中性付近の値よりも増加すると、シリカの溶解度も大幅に上がることに着目した。そこで、アルカリ性薬剤を軟水W5に添加することにより、シリカの溶解度が大幅に増加して、シリカの許容濃縮倍率Nsを大きく増加させることができる。pH値を増加させると、炭酸カルシウムの溶解度は下がるが、硬水軟化装置13による軟水処理で既に減少しているので、影響は少ない。このように、第3実施形態では、軟水処理によって炭酸カルシウムの許容濃縮倍率Ncを増加させつつ、軟水W5のpH調整によってシリカの許容濃縮倍率Nsも増加させている。このように、炭酸カルシウムとシリカのそれぞれの許容濃縮倍率を増加させた上で、回収率制御することにより、シリカと炭酸カルシウムの両方のスケール析出を抑えながら、より高い回収率を実現することができる。
The above control is based on the following principle. That is, by providing the
以上、上述の第1実施形態−第3実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上述の第1実施形態−第3実施形態に限定されない。例えば、第3実施形態では、温度・pHフィードフォワード制御と、pH調整制御の両方を制御部8が実施する場合について説明したが、別々の制御部により実施してもよい(すなわち、第1制御部と第2制御部)。
As described above, the present invention has been described with reference to the above-described first to third embodiments, but the present invention is not limited to the above-described first to third embodiments. For example, in the third embodiment, the case has been described in which the
また第3実施形態では、硬水軟化装置13による軟水処理とpH調整剤添加装置15によるpH調整処理とを行う場合について説明したが、どちらか片方だけの処理を行ってもよい。
In the third embodiment, the case where the water softening treatment by the
また第3実施形態では、pH調整剤としてアルカリ性薬剤を用いてアルカリ側にpH調整を行う(pHを増加させる)場合について説明したが、特に軟水処理を行わない場合には、酸側にpH調整する(pHを減少させる)場合であってもよい。 Further, in the third embodiment, the case where the pH is adjusted (increases the pH) on the alkali side using an alkaline agent as the pH adjuster has been described. However, when the soft water treatment is not particularly performed, the pH adjustment is performed on the acid side. (Reducing the pH).
なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。 Note that by appropriately combining any of the various embodiments described above, the effects of the respective embodiments can be achieved.
1 水処理システム
2 加圧ポンプ
3 温度センサ(温度検出手段)
4 pHセンサ(pH検出手段)
5 インバータ
6 RO膜モジュール
7 流量センサ(流量検出手段)
8 制御部
9 第1排水バルブ(排水弁)
10 第2排水バルブ(排水弁)
11 第3排水バルブ(排水弁)
12 原水ポンプ
13 硬水軟化装置
14 塩水タンク
15 pH調整剤添加装置
L1 原水ライン
L2 透過水ライン
L3 供給水ライン
L4 第1排水ライン
L5 第2排水ライン
L6 第3排水ライン
L7 原水ライン
L8 軟水ライン
L9 塩水ライン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Water treatment system 2 Pressure pump 3 Temperature sensor (temperature detection means)
4 pH sensor (pH detection means)
5
8 control part 9 1st drain valve (drain valve)
10 Second drain valve (drain valve)
11 3rd drain valve (drain valve)
12
Claims (3)
入力された駆動周波数に応じた回転速度で駆動され、供給水を吸入して前記逆浸透膜モジュールに向けて吐出する加圧ポンプと、
入力された演算値信号に対応する駆動周波数を前記加圧ポンプに出力するインバータと、
透過水の流量が予め設定された目標流量値となるように、系内の物理量を用いて前記加圧ポンプの駆動周波数を演算し、当該駆動周波数の演算値に対応する演算値信号を前記インバータに出力する第1制御部と、
供給水、透過水又は濃縮水の温度を検出する温度検出手段と、
装置外へ排出する濃縮水の排水流量を調節可能な排水弁と、を備え、
前記第1制御部は、(i)予め取得された供給水のシリカ濃度と、前記温度検出手段の検出温度値及び予め取得された供給水のpH値から決定したシリカ溶解度とに基づいて、濃縮水におけるシリカの許容濃縮倍率を演算し、(ii)当該許容濃縮倍率の演算値、及び透過水の前記目標流量値から排水流量を演算し、(iii)濃縮水の実際排水流量が当該排水流量の演算値となるように、前記排水弁を制御し、
pHを調整するためのpH調整剤を供給水に添加するpH調整剤添加装置と、
前記pH調整剤添加装置から供給されるpH調整剤の添加量を制御するための第2制御部とをさらに備え、
前記第2制御部は、(i)供給水の温度とpH値と回収率との関係を表す目標pH算出テーブルと、前記検出温度とに基づいて目標pH値を算出し、(ii)供給水のpH値を前記目標pH値に維持するようにpH調整剤の添加量を制御し、
前記第1制御部は、前記予め取得された供給水のpH値として、前記目標pH値を使用する、膜分離装置。 A reverse osmosis membrane module for separating feed water into permeate and concentrate water,
A pressurized pump driven at a rotation speed according to the input drive frequency, sucking supply water and discharging toward the reverse osmosis membrane module,
An inverter that outputs a drive frequency corresponding to the input operation value signal to the pressure pump,
The driving frequency of the pressurizing pump is calculated using a physical quantity in the system so that the flow rate of the permeated water becomes a preset target flow value, and the calculated value signal corresponding to the calculated value of the driving frequency is calculated by the inverter. A first control unit that outputs the
Temperature detection means for detecting the temperature of feed water, permeate water or concentrated water,
A drain valve capable of adjusting the drain flow rate of the concentrated water discharged outside the apparatus,
The first controller is configured to: (i) concentrate the silica concentration based on the silica concentration obtained in advance and the silica solubility determined from the temperature value detected by the temperature detecting unit and the pH value of the supply water obtained in advance. Calculating a permissible concentration ratio of silica in the water; (ii) calculating a drainage flow rate from the calculated value of the permissible concentration ratio and the target flow rate value of the permeated water; Controlling the drain valve so that the calculated value of
a pH adjuster addition device for adding a pH adjuster for adjusting the pH to the feed water,
A second control unit for controlling the amount of the pH adjuster supplied from the pH adjuster addition device,
The second controller calculates (i) a target pH value based on the detected temperature and a target pH calculation table indicating a relationship between the temperature, the pH value, and the recovery rate of the supply water; Controlling the addition amount of the pH adjusting agent so as to maintain the pH value of the target pH value,
The said 1st control part uses the said target pH value as the pH value of the said previously acquired supply water , The membrane separation apparatus.
前記pH調整剤添加装置は、pHを増加させるアルカリ性薬剤を薬剤として添加する、請求項1又は2に記載の膜分離装置。 Further provided is a water softening device for reducing and softening the hardness component of the feed water,
The pH adjusting agent addition device is adding an alkaline agent to increase the pH as a drug, membrane separation device according to claim 1 or 2.
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