JP6836172B2 - 水処理システム - Google Patents

Description

本発明は、逆浸透膜モジュールを備える水処理システムに関する。

食品工場、機械工場、化学工場等の洗浄工程等においては、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ため、水処理システムにおいて、逆浸透膜（以下、「ＲＯ膜」ともいう）を用いることにより、供給水から、塩分、重金属イオン、溶解シリカ、硝酸性窒素、細菌類、変異原性物質、有機塩素化合物等を取り除くことができる。

特開２０１４−１８８４７３号公報

しかし、逆浸透膜には、主として、バイオファウリング、Ｃａスケール、シリカスケール、及び、有機ファウリングを原因とする膜詰まりと、塩素系殺菌剤による膜劣化による不具合とが発生する。これまで、両者を簡単に判定することは困難であった。

この点、特許文献１に係る技術においては、逆浸透膜の詰まりや劣化を抑制するために、逆浸透膜ユニットでの圧力損失をモニタリングしながら、酸化剤を用いる水処理方法を開示している。しかし、逆浸透膜の詰まりや劣化の原因を特定し、特定した原因に応じて対処方法を変更するものではなかった。

本発明は、逆浸透膜における不具合の原因を簡単に判定することができる水処理システムを提供することを目的とする。

本発明は、供給水から処理水を製造する水処理システムであって、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、前記逆浸透膜モジュールにおける圧力損失を検出する圧力損失検出部と、供給水に含まれる溶質の溶質濃度を検出する溶質濃度検出部と、前記圧力損失及び前記溶質濃度に基づいて、前記逆浸透膜モジュールに発生した不具合の原因を判定する制御部と、供給水に対する透過水の電気伝導度除去率を算出する電気伝導度除去率算出部と、を備え、前記溶質濃度検出部は、前記溶質濃度としてシリカの溶質濃度を検出し、この溶質濃度に基づいてシリカ除去率を算出し、前記制御部は、前記シリカ除去率に基づいて前記原因を判定し、前記圧力損失検出部は、前記逆浸透膜モジュールの一次側入口と一次側出口との間の第１差圧と、前記逆浸透膜モジュールの一次側入口と二次側との間の第２差圧とを検出し、前記制御部は、前記第１差圧及び前記第２差圧に基づいて、前記原因を判定し、前記制御部は、前記第２差圧を用いて透過流束を算出し、前記透過流束が第１閾値未満であり、前記電気伝導度除去率が第２閾値未満である場合には、前記逆浸透膜モジュールにおいて、カルシウムスケールが発生していると判断する水処理システムに関する。
また、本発明は、供給水から処理水を製造する水処理システムであって、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、前記逆浸透膜モジュールにおける圧力損失を検出する圧力損失検出部と、供給水に含まれる溶質の溶質濃度を検出する溶質濃度検出部と、前記圧力損失及び前記溶質濃度に基づいて、前記逆浸透膜モジュールに発生した不具合の原因を判定する制御部と、供給水に対する透過水の電気伝導度除去率を算出する電気伝導度除去率算出部と、を備え、前記溶質濃度検出部は、前記溶質濃度としてシリカの溶質濃度を検出し、この溶質濃度に基づいてシリカ除去率を算出し、前記制御部は、前記シリカ除去率に基づいて前記原因を判定し、前記圧力損失検出部は、前記逆浸透膜モジュールの一次側入口と一次側出口との間の第１差圧と、前記逆浸透膜モジュールの一次側入口と二次側との間の第２差圧とを検出し、前記制御部は、前記第１差圧及び前記第２差圧に基づいて、前記原因を判定し、前記制御部は、前記第２差圧を用いて透過流束を算出し、前記透過流束が第１閾値未満であり、前記電気伝導度除去率が第２閾値以上である場合には、前記逆浸透膜モジュールにおいて、非カルシウム系の膜面への付着詰まりが発生していると判断する水処理システムに関する。

また、前記溶質濃度検出部は比色法を用いて前記シリカの溶質濃度を検出することが好ましい。

また、前記制御部は、前記シリカ除去率が第１閾値以下である場合には、前記逆浸透膜モジュールの逆浸透膜が劣化していると判断することが好ましい。

また、供給水に酸化系殺菌剤を添加する殺菌剤添加装置を更に備え、前記制御部は、前記逆浸透膜モジュールの逆浸透膜が劣化していると判断した場合には、前記酸化系殺菌剤の添加量を変更するように、前記殺菌剤添加装置を制御することが好ましい。

また、前記圧力損失検出部は、前記逆浸透膜モジュールの一次側入口と一次側出口 との間の第１差圧と、前記逆浸透膜モジュールの一次側入口と二次側 との間の第２差圧とを検出し、前記制御部は、前記第１差圧及び前記第２差圧に基づいて、前記原因を判定することが好ましい。

また、前記制御部は、前記第１差圧が第２閾値を超えた場合には、前記逆浸透膜モジュールにバイオフィルムが発生していると判断することが好ましい。

また、濃縮水の吸光度を検出する吸光度検出装置を更に備え、前記制御部は、前記吸光度が第３閾値を超えた場合には、前記逆浸透膜モジュールにバイオフィルムが発生していると判断することが好ましい。

また、蛍光物質の濃度を検出する蛍光光度計を更に備え、前記制御部は、前記濃度が第４閾値を超えた場合には、前記濃度に基づいて、前記逆浸透膜モジュールにバイオフィルムが発生していると判断することが好ましい。

また、供給水にバイオフィルム除去剤を添加する除去剤添加装置を更に備え、前記制御部は、前記バイオフィルムが発生していると判断した場合には、前記バイオフィルム除去剤を供給水に添加するように、前記除去剤添加装置を制御することが好ましい。

また、供給水に分散剤を添加する分散剤添加装置を更に備え、前記制御部は、前記カルシウムスケールが発生していると判断した場合には、前記分散剤を添加するように、前記分散剤添加装置を制御することが好ましい。

本発明によれば、逆浸透膜における不具合の原因を容易に判定することができる。

本発明の実施形態に係る水処理システムを示す図である。 本発明の水処理システムの動作例を示す図である。

以下、本発明の実施形態の水処理システム１について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係る水処理システム１の全体構成図である。

〔水処理システムの構成〕
図１に示すように、水処理システム１は、殺菌剤添加装置３と、除去剤添加装置４と、分散剤添加装置５と、圧力損失検出部６Ａ、６Ｂ、及び６Ｃと、溶質濃度検出部７Ａ、７Ｂ、及び７Ｃと、加圧ポンプ８と、インバータ９と、逆浸透膜モジュール（以下、「ＲＯ膜モジュール」ともいう）１０と、電気伝導度除去率算出部１１と、吸光度検出装置１２と、蛍光光度計１３と、定流量弁１４と、比例制御排水弁１５と、流量センサＦＭと、制御部３０と、を備える。なお、圧力損失検出部６Ａ、６Ｂ、及び６Ｃに共通する説明を行う場合には、「圧力損失検出部６」と呼ぶことがある。同様に、溶質濃度検出部７Ａ、７Ｂ、及び７Ｃに共通する説明を行う場合には、「溶質濃度検出部７」と呼ぶことがある。また、制御部３０と被制御対象機器との電気的接続線の図示については、省略している。

水処理システム１は、ラインとして、供給水ラインＬ１と、透過水ラインＬ２と、濃縮水ラインＬ３と、循環水ラインＬ４と、濃縮排水ラインＬ５と、を備える。「ライン」とは、流路、経路、管路等の流体の流通が可能なラインの総称である。また、その由来（出所）やその水質によらず、供給水ラインＬ１、濃縮水ラインＬ３又は循環水ラインＬ４を流通する水を、「供給水」ともいい、濃縮水ラインＬ３、循環水ラインＬ４又は濃縮排水ラインＬ５を流通する水を、「濃縮水」ともいう。

供給水ラインＬ１は、供給水Ｗ１１〜Ｗ１５を逆浸透膜モジュール１０に向けて供給するラインである。供給水ラインＬ１は、上流側から下流側に向けて、第１供給水ラインＬ１１と、第２供給水ラインＬ１２とを有する。

第１供給水ラインＬ１１の上流側の端部は、原水Ｗ１１の水源２に接続されている。第１供給水ラインＬ１１の下流側の端部は、接続部Ｊ１において、第２供給水ラインＬ１２及び循環水ラインＬ４に接続されている。

第２供給水ラインＬ１２の上流側の端部は、接続部Ｊ１に接続されている。第２供給水ラインＬ１２の下流側の端部は、逆浸透膜モジュール１０の一次側入口ポートに接続されている。第２供給水ラインＬ１２には、殺菌剤添加装置３、除去剤添加装置４、分散剤添加装置５、圧力損失検出部６Ａ、溶質濃度検出部７Ａ、及び、加圧ポンプ８が、上流側から下流側に向けてこの順で設けられる。

殺菌剤添加装置３は、供給水ラインＬ１、濃縮水ラインＬ３及び循環水ラインＬ４のうちの１つ以上の供給水が流通するラインに、殺菌剤、とりわけ酸化系殺菌剤を添加する装置である。本実施形態においては、殺菌剤添加装置３は、供給水ラインＬ１（第２供給水ラインＬ１２）を流通する供給水Ｗ１２に殺菌剤を添加することにより、供給水Ｗ１３を得る装置である。殺菌剤添加装置３は、制御部３０と電気的に接続されている。なお、供給水Ｗ１２に対する殺菌剤の添加量や供給水Ｗ１２の水質によらず、殺菌剤添加装置３の殺菌剤添加位置よりも下流側で、除去剤添加装置４の除去剤添加位置よりも上流側の供給水ラインＬ１（第２供給水ラインＬ１２）を流通する水を「供給水Ｗ１３」ともいう。本実施形態においては、殺菌剤添加装置３は、逆浸透膜モジュール１０におけるバイオフィルムの析出を抑制するために、供給水Ｗ１２に殺菌剤を添加する。

除去剤添加装置４は、供給水ラインＬ１、濃縮水ラインＬ３及び循環水ラインＬ４のうちの１つ以上の供給水が流通するラインに、バイオフィルム除去剤を添加する装置である。本実施形態においては、除去剤添加装置４は、供給水ラインＬ１（第２供給水ラインＬ１２）を流通する供給水Ｗ１３に除去剤を添加することにより、供給水Ｗ１４を得る装置である。除去剤添加装置４は、制御部３０と電気的に接続されている。なお、供給水Ｗ１３に対するバイオフィルム除去剤の添加量や供給水Ｗ１３の水質によらず、除去剤添加装置４の除去剤添加位置よりも下流側で、分散剤添加装置５の分散剤添加位置よりも上流側の供給水ラインＬ１（第２供給水ラインＬ１２）を流通する水を「供給水Ｗ１４」ともいう。本実施形態においては、除去剤添加装置４は、逆浸透膜モジュール１０におけるバイオフィルムを除去するために、供給水Ｗ１３に除去剤を添加する。

分散剤添加装置５は、供給水ラインＬ１、濃縮水ラインＬ３及び循環水ラインＬ４のうちの１つ以上の供給水が流通するラインに、分散剤を添加する装置である。本実施形態においては、分散剤添加装置５は、供給水ラインＬ１（第２供給水ラインＬ１２）を流通する供給水Ｗ１４に分散剤を添加することにより、供給水Ｗ１５を得る装置である。分散剤添加装置５は、制御部３０と電気的に接続されている。なお、供給水Ｗ１４に対する分散剤の添加量や供給水Ｗ１４の水質によらず、分散剤添加装置５の分散剤添加位置よりも下流側の供給水ラインＬ１（第２供給水ラインＬ１２）を流通する水を「供給水Ｗ１５」ともいう。本実施形態においては、分散剤添加装置５は、逆浸透膜モジュール１０における硬度系スケール、シリカ系スケール、シルトを分散するために、分散剤を添加する。

圧力損失検出部６Ａは、後述の圧力損失検出部６Ｂ及び６Ｃと共に用いられることにより、逆浸透膜モジュール１０の一次側入口と一次側出口の間、及び、一次側入口と二次側の間の圧力損失を検出する。具体的には、圧力損失検出部６Ａで検出される逆浸透膜モジュール１０の一次側入口における水圧と、圧力損失検出部６Ｂで検出される逆浸透膜モジュール１０の二次側での水圧との差分を算出することにより、逆浸透膜モジュール１０の一次側入口と二次側の間での圧力損失（これを、以下では「第２差圧」とも呼称する）を検出する。同様に、圧力損失検出部６Ａで検出される逆浸透膜モジュール１０の一次側入口における水圧と、圧力損失検出部６Ｃで検出される逆浸透膜モジュール１０の一次側出口における水圧との差分を算出することにより、逆浸透膜モジュール１０の一次側入口と一次側出口との間での圧力損失（これを、以下では「第１差圧」とも呼称する）を検出する。圧力損失検出部６Ａは、制御部３０と電気的に接続されている。

溶質濃度検出部７Ａは、供給水ラインＬ１（第２供給水ラインＬ１２）を流通する供給水Ｗ１５中に含まれる溶質の濃度を検出する。この溶質としては、例えば、シリカが挙げられる。また、溶質濃度検出部７Ａは、比色式の検出方法を用いることが可能である。溶質濃度検出部７Ａは、制御部３０と電気的に接続されている。

加圧ポンプ８は、供給水Ｗ１５を吸入し、逆浸透膜モジュール１０に向けて圧送（吐出）する装置である。加圧ポンプ８には、インバータ９から周波数が変換された駆動電力が供給される。加圧ポンプ８は、供給（入力）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。

インバータ９は、加圧ポンプ８に、周波数が変換された駆動電力を供給する電気回路（又はその回路を持つ装置）である。インバータ９は、制御部３０と電気的に接続されている。インバータ９には、制御部３０から指令信号が入力される。インバータ９は、制御部３０により入力された指令信号（電流値信号又は電圧値信号）に対応する駆動周波数の駆動電力を加圧ポンプ８に出力する。

供給水Ｗ１５は、加圧ポンプ８を介して逆浸透膜モジュール１０に供給される。また、供給水Ｗ１５（及びＷ１２、Ｗ１３、Ｗ１４）は、供給水Ｗ１１及び循環水Ｗ４０（後述）からなる。

逆浸透膜モジュール１０は、供給水Ｗ１５を透過水Ｗ２０と濃縮水Ｗ３０とに分離する設備である。詳細には、逆浸透膜モジュール１０は、加圧ポンプ８から吐出された供給水Ｗ１５を、溶存塩類が除去された透過水Ｗ２０と、溶存塩類が濃縮された濃縮水Ｗ３０とに膜分離処理する設備である。逆浸透膜モジュール１０は、単一又は複数の逆浸透膜エレメント（図示せず）を備える。逆浸透膜モジュール１０は、これら逆浸透膜エレメントにより供給水Ｗ１５を膜分離処理し、透過水Ｗ２０と濃縮水Ｗ３０とを製造する。

透過水ラインＬ２は、逆浸透膜モジュール１０で分離された透過水Ｗ２０を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、逆浸透膜モジュール１０の二次側ポートに接続されている。透過水ラインＬ２の下流側の端部は、貯留タンク（図示せず）に接続されている。透過水ラインＬ２には、圧力損失検出部６Ｂ、溶質濃度検出部７Ｂ、電気伝導度除去率算出部１１と、流量センサＦＭとが設けられる。

圧力損失検出部６Ｂは、上記のように、逆浸透膜モジュール１０の二次側における水圧を検出し、この水圧の値は、圧力損失検出部６Ａを用いて第２差圧を検出する際に用いられる。圧力損失検出部６Ｂは、制御部３０と電気的に接続されている。

溶質濃度検出部７Ｂは、透過水ラインＬ２を流通する透過水Ｗ２０中に含まれる溶質の濃度を検出する。この溶質としては、例えば、シリカが挙げられる。また、溶質濃度検出部７Ｂは、比色式の検出方法を用いることが可能である。溶質濃度検出部７Ｂは、制御部３０と電気的に接続されている。

電気伝導度除去率算出部１１は、透過水ラインＬ２を流通する透過水Ｗ２０の電気伝導度を検出し、この検出値と供給水の電気伝導度とを用いて、供給水に対する透過水の電気伝導度除去率を算出する。なお、供給水の電気伝導度としては、事前に求めた値を使用してもよく、供給水ラインＬ１、濃縮水ラインＬ３、循環水ラインＬ４のいずれかに設置された電気伝導度検出部（図示せず）で検出した供給水の電気伝導度を使用してもよい。

流量センサＦＭは、透過水ラインＬ２を流通する透過水Ｗ２０の流量を検出する機器である。流量センサＦＭは、制御部３０と電気的に接続されている。流量センサＦＭで検出された透過水Ｗ２０の流量（以下、「検出流量値」ともいう）は、制御部３０にパルス信号として送信される。

濃縮水ラインＬ３は、逆浸透膜モジュール１０で分離された濃縮水Ｗ３０が流通するラインである。濃縮水ラインＬ３の上流側の端部は、逆浸透膜モジュール１０の一次側出口ポートに接続されている。また、濃縮水ラインＬ３の下流側は、接続部Ｊ２において、循環水ラインＬ４及び濃縮排水ラインＬ５に分岐している。また、濃縮水ラインＬ３には、圧力損失検出部６Ｃと、溶質濃度検出部７Ｃと、吸光度検出装置１２と、蛍光光度計１３とが設けられる。

圧力損失検出部６Ｃは、上記のように、逆浸透膜モジュール１０の一次側出口における水圧を検出し、この水圧の値は、圧力損失検出部６Ａが第１差圧を検出する際に用いられる。圧力損失検出部６Ｃは、制御部３０と電気的に接続されている。

溶質濃度検出部７Ｃは、濃縮水ラインＬ３を流通する濃縮水Ｗ３０中に含まれる溶質の濃度を検出する。この溶質としては、例えば、シリカが挙げられる。溶質濃度検出部７Ｃは、制御部３０と電気的に接続されている。また、溶質濃度検出部７Ｃは、比色式の検出方法を用いることが可能である。

吸光度検出装置１２は、供給水ラインＬ１、濃縮水ラインＬ３及び循環水ラインＬ４のうちの１つ以上のラインの供給水の吸光度を検出する装置である。本実施形態においては、吸光度検出装置１２は、濃縮水ラインＬ３を流通する濃縮水Ｗ３０の吸光度を検出する。吸光度検出装置１２が検出する吸光度としては、例えば、Ｅ２６０、すなわち２６０ｎｍの波長の光の吸光度が挙げられ、濃縮水Ｗ３０に含まれる有機物の含有量が多いほど、２６０ｎｍの波長の光の吸光度が高くなる。

蛍光光度計１３は、供給水ラインＬ１、濃縮水ラインＬ３及び循環水ラインＬ４のうちの１つ以上のラインの供給水に含まれる蛍光物質に励起光を照射して生成される蛍光のスペクトル及び強度を計測する装置である。本実施形態においては、蛍光光度計１３は、濃縮水ラインＬ３を流通する供給水Ｗ３０に含まれる蛍光物質に励起光を照射して生成される蛍光のスペクトル及び強度を計測する。なお、蛍光光度計１３は、計測した蛍光のスペクトル及び強度に基づいて、蛍光物質の濃度を算出してもよい。

循環水ラインＬ４は、濃縮水ラインＬ３に接続され、供給水としての濃縮水（循環水Ｗ４０）を供給水ラインＬ１に返送するラインである。本実施形態においては、循環水ラインＬ４は、濃縮水ラインＬ３を流通する濃縮水Ｗ３０を循環水Ｗ４０として、供給水ラインＬ１における加圧ポンプ８よりも上流側（詳細には、殺菌剤添加装置３よりも上流側）に返送（循環）させるラインである。循環水ラインＬ４の上流側の端部は、接続部Ｊ２において濃縮水ラインＬ３に接続されている。また、循環水ラインＬ４の下流側の端部は、接続部Ｊ１において、供給水ラインＬ１に接続されている。循環水ラインＬ４には、定流量弁１４が設けられる。

定流量弁１４は、循環水ラインＬ４を流通する循環水Ｗ４０の流量を所定の一定流量値に保持するように調節する機器である。定流量弁１４において保持される「一定流量値」とは、一定流量値に幅がある概念であり、定流量弁における目標流量値のみに限られない。例えば、定流量機構の特性（例えば、材質や構造に起因する温度特性等）を考慮して、定流量弁における目標流量値に対して、±１０％程度の調節誤差を有するものを含む。定流量弁１４は、補助動力や外部操作を必要とせずに一定流量値を保持するものであり、例えば、水ガバナの名称で呼ばれるものが挙げられる。

濃縮排水ラインＬ５は、濃縮水ラインＬ３に接続され、濃縮排水Ｗ５０としての濃縮水を系外へ排出するラインである。本実施形態においては、濃縮排水ラインＬ５は、接続部Ｊ２において濃縮水ラインＬ３に接続され、逆浸透膜モジュール１０で分離された濃縮水Ｗ３０を、濃縮排水Ｗ５０として装置外（系外）に排出するラインである。濃縮排水ラインＬ５には、比例制御排水弁１５が設けられる。

比例制御排水弁１５は、濃縮排水ラインＬ５から装置外に排出される濃縮排水Ｗ５０の流量を調節する弁である。比例制御排水弁１５は、制御部３０と電気的に接続されている。比例制御排水弁１５の弁開度は、制御部３０から送信される駆動信号により制御される。制御部３０から電流値信号（例えば、４〜２０ｍＡ）を比例制御排水弁１５に送信して、弁開度を制御することにより、濃縮排水Ｗ５０の排水流量を調節することができる。

制御部３０は、ＣＰＵ及びメモリを含むマイクロプロセッサ（図示せず）により構成される。制御部３０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、水処理システム１に係る各種の制御を実行する。以下、制御部３０の機能の一部について説明する。

制御部３０は、透過水Ｗ２０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Ｗ２０の検出流量値（系内の物理量）をフィードバック値として、加圧ポンプ８を駆動するための駆動周波数を演算し、駆動周波数の演算値に対応する指令信号（電流値信号又は電圧値信号）をインバータ９に出力する（以下、「流量フィードバック水量制御」ともいう）流量制御部として機能する。なお、流量フィードバック水量制御における駆動周波数の演算には、例えば、速度形デジタルＰＩＤアルゴリズムを用いることができる。

また、制御部３０は、後述の方法により判定される、逆浸透膜モジュール１０における不具合に基づいて、供給水が流通するライン（供給水ラインＬ１）に添加される殺菌剤、除去剤、分散剤の添加量を調整するように殺菌剤添加装置３、除去剤添加装置４、分散剤添加装置５を制御する制御部として機能する。なお、制御部３０が、後述の方法により判定される逆浸透膜モジュール１０における不具合に基づいて、供給水が流通するラインに添加される殺菌剤の添加量を調整するように殺菌剤添加装置３を制御することを「殺菌剤添加制御」ともいう。同様に、制御部３０が、上記の不具合に基づいて、供給水が流通するラインに添加される除去剤の添加量を調整するように除去剤添加装置４を制御することを「除去剤添加制御」ともいう。同様に、制御部３０が、上記の不具合に基づいて、供給水が流通するラインに添加される分散剤の添加量を調整するように分散剤添加装置５を制御することを「分散剤添加制御」ともいう。

なお、上記の水処理システム１の構成はあくまで一例であって、水処理システム１は、上記の構成要素のほかに、例えば、供給水及び濃縮水のｐＨを検出するｐＨ検出器（図示せず）、供給水及び濃縮水の温度を測定する水温計（図示せず）、供給水及び濃縮水の濁度を検出する濁度検出器（図示せず）、供給水及び濃縮水の硬度を検出する硬度検出器（図示せず）、逆浸透膜モジュール１０や各ラインの腐食を検出する腐食センサ（図示せず）を備えることが可能である。一方で、水処理システム１は、上記の構成要素の一部、例えば、溶質濃度検出部７Ａを省略することが可能である。

以下、逆浸透膜モジュール１０におけるトラブルの原因の判定方法について詳述する。
逆浸透膜モジュール１０において、逆浸透膜モジュール１０が備える逆浸透膜が酸化により劣化した場合には、シリカ除去率が下降する。逆に言えば、シリカ除去率が第１閾値以下である場合には、逆浸透膜が劣化したと判定することができる。
ここで、「シリカ除去率」とは、例えば、溶質濃度検出部７Ａで検出される供給水Ｗ１５におけるシリカ濃度と、溶質濃度検出部７Ｂで検出される透過水Ｗ２０におけるシリカ濃度とを用いて算出されるシリカ除去率であってもよく、あるいは、溶質濃度検出部７Ｃで検出される供給水Ｗ３０におけるシリカ濃度と、溶質濃度検出部７Ｂで検出される透過水Ｗ２０におけるシリカ濃度とを用いて算出されるシリカ除去率であってもよい。なお、シリカ除去率は、これらには限定されず、予め別途、水分析結果により得られたシリカ濃度を用いて算出してもよい。

逆浸透膜モジュール１０において、バイオフィルムが発生した場合には、シリカ除去率の低下はなく、圧力損失検出部６によって検出されるモジュール差圧が上昇する。逆に言えば、シリカ除去率が第１閾値を上回り、モジュール差圧が第２閾値を上回る場合には、逆浸透膜モジュール１０において、バイオフィルムが発生したと判定することができる。
ここで、「モジュール差圧」とは、逆浸透膜モジュール１０の一次側入口と一次側出口との間の第１差圧のことである。

更に、濃縮水中のバイオファウリングポテンシャルやバイオフィルムを吸光度や蛍光光度で検出することにより、バイオフィルムの発生をより確実に判定することができる。具体的には、吸光度検出装置１２が検出する吸光度が第３閾値を超えた場合や、蛍光光度計１３が検出した蛍光物質の濃度が第４閾値を超えた場合には、逆浸透膜モジュール１０においてバイオフィルムが発生したことを、より確実に判定することができる。

逆浸透膜モジュール１０において、硬度系スケール、とりわけカルシウムスケールが発生した場合には、シリカ除去率の低下はなく、モジュール差圧の低下もなく、透過流束は低下し、電気伝導度除去率は低くなる。逆に言えば、シリカ除去率が第１閾値を超え、モジュール差圧が第２閾値以下となり、透過流束が第５閾値を下回り、電気伝導度除去率が第６閾値を下回る場合には、逆浸透膜モジュール１０において、硬度系スケール、とりわけカルシウムスケールが発生したと判定できる。
ここで、「透過流束」とは、逆浸透膜モジュール１０の逆浸透膜を透過する液体の透過速度を、逆浸透膜の面積で除した値であり、逆浸透膜モジュール１０の一次側入口と二次側との間での第２差圧と、流量センサＦＭで検出される流量とを用いて算出することが可能である。

逆浸透膜モジュール１０において、その他の膜詰まり、すなわち、非カルシウム系の膜面への付着詰まりが発生した場合には、シリカ除去率の低下はなく、モジュール差圧の低下もなく、透過流束は低下し、電気伝導度除去率に異常はない。逆に言えば、シリカ除去率が第１閾値を超え、モジュール差圧が第２閾値以下となり、透過流束が第５閾値を下回り、電気伝導度除去率が第６閾値以上となる場合には、逆浸透膜モジュール１０において、非カルシウム系の膜面への付着詰まりが発生したと判定できる。ここで、非カルシウム系の膜面への付着詰まりとは、具体的には、シリカ系スケール、シルト、鉄やアルミニウム等の金属、界面活性剤や有機物等が膜面に付着したことにより、逆浸透膜に目詰まりが発生することである。

〔逆浸透膜モジュールにおけるトラブルへの対処方法〕
上記の手段により判定された逆浸透膜モジュール１０のトラブルに対しては、以下の表１に記載の方法により対処することが可能である。

表１に記載のように、逆浸透膜モジュール１０に、硬度系スケール、シリカ系スケール、又はシルトが発生したり、透過水Ｗ２０中の鉄・アルミニウムの含有量が許容値を超えたりした場合には、制御部３０からの指令信号により、分散剤添加装置５は、供給水ラインＬ１（第２供給水ラインＬ１２）を流通する供給水Ｗ１４に分散剤を添加する。又は、水処理システム１の管理者は、第２供給水ラインＬ１２に、ろ過装置や活性炭装置等の前処理装置を設置したり、導入済みの前処理装置を変更したり、再生したりする。これらの対処方法は、単独で実行してもよく、複数の対処方法を組み合わせて実行してもよい。

逆浸透膜モジュール１０にバイオフィルムが発生した場合には、制御部３０からの指令信号により、殺菌剤添加装置３は、供給水ラインＬ１（第２供給水ラインＬ１２）を流通する供給水Ｗ１２に、殺菌剤を添加する。又は、制御部３０からの指令信号により、除去剤添加装置４は、供給水ラインＬ１（第２供給水ラインＬ１２）を流通する供給水Ｗ１３に、バイオフィルム除去剤を添加する。これらの対処方法は、単独で実行してもよく、複数の対処方法を組み合わせて実行してもよい。

逆浸透膜モジュール１０からの透過水Ｗ２０及び濃縮水Ｗ３０において、界面活性剤及び有機物の含有量が許容値を超えた場合には、水処理システム１の管理者は、供給水ラインＬ１（第２供給水ラインＬ１２）に、ろ過装置、除鉄・除マンガン装置や活性炭ろ過装置等の前処理装置を導入したり、導入済みの前処理装置を変更したり、再生したりする。これらの対処方法は、単独で実行してもよく、複数の対処方法を組み合わせて実行してもよい。

逆浸透膜モジュール１０が備える逆浸透膜が酸化により劣化した場合には、制御部３０からの制御により、殺菌剤添加装置３は、添加する酸化系殺菌剤の添加量を変更する。又は、水処理システム１の管理者は、供給水ラインＬ１（第２供給水ラインＬ１２）に、殺菌剤の除去装置として活性炭ろ過装置を導入したり、導入済みの除去装置のろ材交換によりこの除去装置を再生したりする。

〔水処理システムの動作フローの例〕
上記の逆浸透膜モジュール１０における不具合の原因の判定方法及び対処方法を組み合わせることにより、水処理システム１が実行する処理を、複数の枝に分かれる一連の流れとして構築することが可能である。図２は、水処理システム１が実行する処理の一連の流れの一例を示す。

図２に示すように、水処理システム１が実行する処理のフローは、検出部Ａ１における検出値と閾値との比較、検出装置Ａ２における検出値と閾値との比較、電気伝導度除去率算出部Ａ３における電気伝導度除去率と閾値との比較、制御部Ａ４における不具合の原因の判定、及び添加装置Ａ５における薬剤の制御を含む。なお、「検出部Ａ１」とは、圧力損失検出部６と溶質濃度検出部７の総称である。また、「検出装置Ａ２」とは、吸光度検出装置１２と蛍光光度計１３の総称である。「電気伝導度除去率算出部Ａ３」とは、電気伝導度除去率算出部１１の別称である。また、「制御部Ａ４」とは、制御部３０の別称である。また、「添加装置Ａ５」とは、殺菌剤添加装置３、除去剤添加装置４、及び分散剤添加装置５の総称である。

また、検出部Ａ１における検出値と閾値との比較は、溶質濃度検出部７におけるシリカ除去率と閾値との比較（ステップＳ１）と、圧力損失検出部６における、逆浸透膜モジュール１０の一次側入口と一次側出口との間の差圧である第１差圧と閾値との比較（ステップＳ２Ａ）、及び、逆浸透膜モジュール１０の一次側入口と二次側との差圧である第２差圧を用いて算出した透過流束と閾値との比較（ステップＳ２Ｂ）とを含む。なお、ステップＳ２Ａ及びステップＳ２Ｂをまとめて、本明細書では「ステップＳ２」と呼称する。
また、検出装置Ａ２における検出値と閾値との比較は、吸光度検出装置１２における吸光度と閾値との比較（ステップＳ３）と、蛍光光度計１３における、蛍光光度に基づいて算出される蛍光物質の濃度と閾値との比較（ステップＳ４）とを含む。
また、電気伝導度除去率算出部Ａ３における電気伝導度除去率と閾値との比較を、ステップＳ５において実行する。
また、制御部Ａ４におけるトラブルの原因の判定を、ステップＳ６において実行する。
また、添加装置Ａ５における薬剤の制御を、ステップＳ７において実行する。

ステップＳ１において、制御部３０は、溶質濃度検出部７が検出したシリカ除去率を第１閾値と比較する。シリカ除去率が第１閾値以下である場合には、処理は、ステップＳ６に移行する。ステップＳ６において、制御部３０は、逆浸透膜モジュール１０の逆浸透膜が劣化していると判定し、処理はステップＳ７に移行する。ステップＳ７において、制御部３０は、殺菌剤添加装置３から添加する酸化系殺菌剤の添加量を変更する。
ステップＳ１においてシリカ除去率が第１閾値を超えた場合には、処理はステップＳ２Ａに移行する。

ステップＳ２Ａにおいて、第１差圧が第２閾値を超えた場合には、処理は、ステップＳ６に移行する。ステップＳ６において、制御部３０は、逆浸透膜モジュール１０において、バイオフィルムが発生していると判定し、処理はステップＳ７に移行する。ステップＳ７において、制御部３０からの指令信号により、殺菌剤添加装置３は、供給水ラインＬ１（第２供給水ラインＬ１２）を流通する供給水Ｗ１４に殺菌剤を添加する。又は、制御部３０からの指令信号により、除去剤添加装置４は、供給水ラインＬ１（第２供給水ラインＬ１２）を流通する供給水Ｗ１４に、バイオフィルム除去剤を添加する。

あるいは、ステップＳ２Ａにおいて、第１差圧が第２閾値を超えた場合には、処理は、ステップＳ３に移行してもよい。ステップＳ３において、吸光度検出装置１２が検出する吸光度が第３閾値を超えた場合には、処理は、ステップＳ６に移行する。ステップＳ６において、制御部３０は、逆浸透膜モジュール１０において、バイオフィルムが発生していると判定し、処理はステップＳ７に移行する。ステップＳ７において、制御部３０からの指令信号により、殺菌剤添加装置３は、供給水ラインＬ１（第２供給水ラインＬ１２）を流通する供給水Ｗ１２に、殺菌剤を添加する。又は、制御部３０からの指令信号により、除去剤添加装置４は、供給水ラインＬ１（第２供給水ラインＬ１２）を流通する供給水Ｗ１３に、バイオフィルム除去剤を添加する。

あるいは、ステップＳ２Ａにおいて、第１差圧が第２閾値を超えた場合には、処理は、ステップＳ４に移行してもよい。ステップＳ４において、蛍光光度計１３が検出する蛍光光度に基づいて算出される蛍光物質の濃度が、第４閾値を超えた場合には、処理は、ステップＳ６に移行する。ステップＳ６において、制御部３０は、逆浸透膜モジュール１０において、バイオフィルムが発生していると判断し、処理はステップＳ７に移行する。ステップＳ７において、制御部３０からの指令信号により、殺菌剤添加装置３は、供給水ラインＬ１（第２供給水ラインＬ１２）を流通する供給水Ｗ１２に殺菌剤を添加する。又は、制御部３０からの指令信号により、除去剤添加装置４は、供給水ラインＬ１（第２供給水ラインＬ１２）を流通する供給水Ｗ１３に、バイオフィルム除去剤を添加する。

ステップＳ２Ａにおいて、第１差圧が第２閾値未満である場合には、処理はステップＳ２Ｂに移行する。ステップＳ２Ｂにおいて、第２差圧に基づいて算出される透過流束が第５閾値未満である場合には、ステップＳ５に移行する。ステップＳ５において、電気伝導度除去率算出部１１が算出する電気伝導度除去率が第６閾値未満である場合には、処理は、ステップＳ６に移行する。ステップＳ６において、制御部３０は、逆浸透膜モジュール１０において、カルシウムスケールが発生していると判定し、処理はステップＳ７に移行する。ステップＳ７において、制御部３０からの指令信号により、分散剤添加装置５は、供給水ラインＬ１（第２供給水ラインＬ１２）を流通する供給水Ｗ１４に分散剤を添加する。

一方、上記のステップＳ５において、電気伝導度除去率算出部１１が算出する電気伝導度除去率が第６閾値以上である場合には、処理は、ステップＳ６に移行する。ステップＳ６において、制御部３０は、逆浸透膜モジュール１０において非カルシウム系の膜面への付着詰まりが発生していると判定する。

また、上記のステップＳ２Ｂにおいて、第２差圧に基づいて算出される透過流束が第５閾値以上である場合には、制御部３０は、逆浸透膜モジュール１０に不具合が発生していないと判定する。

なお、上記のフローはあくまで一例であって、処理の順序の変更及び／又は一部の処理の省略を実行することが可能である。例えば、ステップＳ１とステップＳ２Ａとの順序を入れ替えてもよい。

〔本実施形態の効果〕
上述した実施形態に係る水処理システム１によれば、例えば、以下の効果が奏される。
本発明の水処理システム１は、供給水から処理水を製造する水処理システム１であって、供給水Ｗ１１を透過水Ｗ２０と濃縮水Ｗ３０とに分離する逆浸透膜モジュール１０と、逆浸透膜モジュール１０における圧力損失を検出する圧力損失検出部６と、供給水Ｗ１５に含まれる溶質の溶質濃度を検出する溶質濃度検出部７と、圧力損失及び溶質濃度に基づいて、逆浸透膜モジュール１０に発生した不具合の原因を判定する制御部３０と、を備え、溶質濃度検出部７は、溶質濃度としてシリカの溶質濃度を検出し、これらの溶質濃度に基づいてシリカ除去率を算出し、制御部３０は、シリカ除去率に基づいて原因を判定する。

また、溶質濃度検出部７は比色法を用いてシリカの溶質濃度を検出する。

そのため、逆浸透膜モジュール１０における不具合の原因を容易に判定することができる。

また、制御部３０は、シリカ除去率が、上記の第１閾値以下である場合には、逆浸透膜モジュール１０の逆浸透膜が劣化していると判断する。

そのため、逆浸透膜モジュール１０における不具合の原因が膜劣化である場合には、この原因を容易に判定することができる。

また、水処理システム１は、供給水Ｗ１２に酸化系殺菌剤を添加する殺菌剤添加装置３を更に備え、制御部３０は、逆浸透膜モジュール１０の逆浸透膜が劣化していると判断した場合には、酸化系殺菌剤の添加量を変更するように、殺菌剤添加装置３を制御する。

そのため、逆浸透膜モジュール１０における不具合の原因が膜劣化である場合には、この不具合に対し、容易に対処することができる。

また、圧力損失検出部６は、逆浸透膜モジュール１０の一次側入口と一次側出口との間の第１差圧と、逆浸透膜モジュール１０の一次側入口と二次側との間の第２差圧とを検出し、制御部３０は、第１差圧及び第２差圧に基づいて、原因を判定する。

そのため、逆浸透膜モジュール１０における不具合の原因を容易に判定することができる。

また、制御部３０は、第１差圧が、上記の第２閾値を超えた場合には、逆浸透膜モジュール１０にバイオフィルムが発生していると判断する。

そのため、逆浸透膜モジュール１０における不具合の原因がバイオフィルムである場合には、この原因を容易に判定することができる。

また、水処理システム１は、濃縮水Ｗ３０の吸光度を検出する吸光度検出装置１２を更に備え、制御部３０は、吸光度が、上記の第３閾値を超えた場合には、逆浸透膜モジュール１０にバイオフィルムが発生していると判断する。

また、水処理システム１は、蛍光物質の濃度を検出する蛍光光度計１３を更に備え、制御部３０は、この濃度が、上記の第４閾値を超えた場合には、この濃度に基づいて、逆浸透膜モジュール１０にバイオフィルムが発生していると判断する。

そのため、逆浸透膜モジュール１０における不具合の原因がバイオフィルムである場合には、この原因をより確実に判定することができる。

また、水処理システム１は、供給水Ｗ１３にバイオフィルム除去剤を添加する除去剤添加装置４を更に備え、制御部３０は、バイオフィルムが発生していると判断した場合には、バイオフィルム除去剤を供給水Ｗ１３に添加するように、除去剤添加装置４を制御する。

そのため、逆浸透膜モジュール１０における不具合の原因がバイオフィルムである場合には、この不具合に対し、容易に対処することができる。

また、供給水Ｗ１２〜Ｗ１５又は濃縮水Ｗ３０又は循環水Ｗ４０に対する透過水Ｗ２０の電気伝導度除去率を算出する電気伝導度除去率算出部１１を更に備え、制御部３０は、上記の第２差圧を用いて透過流束を算出し、透過流束が上記の第５閾値未満であり、電気伝導度除去率が上記の第６閾値未満である場合には、逆浸透膜モジュール１０において、カルシウムスケールが発生していると判断する。

そのため、逆浸透膜モジュール１０における不具合の原因がカルシウムスケールである場合には、この原因を容易に判定することができる。

また、供給水Ｗ１４に分散剤を添加する分散剤添加装置５を更に備え、制御部３０は、カルシウムスケールが発生していると判断した場合には、分散剤を添加するように、前記分散剤添加装置５を制御する。

そのため、逆浸透膜モジュール１０における不具合の原因がカルシウムスケールである場合には、この不具合に対し、容易に対処することができる。

また、供給水Ｗ１２〜Ｗ１５又は濃縮水Ｗ３０又は循環水Ｗ４０に対する透過水Ｗ２０の電気伝導度除去率を算出する電気伝導度除去率算出部１１を更に備え、制御部３０は、上記の第２差圧を用いて透過流束を算出し、透過流束が上記の第５閾値未満であり、電気伝導度除去率が上記の第６閾値以上である場合には、逆浸透膜モジュール１０において、非カルシウム系の膜面への付着詰まりが発生していると判断する。

そのため、逆浸透膜モジュール１０における不具合の原因が非カルシウム系の膜面への付着詰まりである場合には、この原因を容易に判定することができる。

［変形例］
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、種々の形態で実施することができる。

例えば、上記の実施形態においては、供給水に対する透過水Ｗ２０の電気伝導度除去率と閾値との比較により、逆浸透膜モジュール１０におけるカルシウムスケールの発生を判定するとしたが、これには限られない。例えば、ランゲリア指数の測定履歴データを用いて、カルシウムスケールの発生を判定してもよい。あるいは、腐食センサを用い、この腐食センサによって検知される腐食性が低い値を推移している場合には、スケール傾向が強く、硬度系又はシリカ系のスケールが原因で膜詰まりが発生していると判定してもよい。

また、圧力損失検出部６Ａのみが、自身と他の圧力損失検出部が検出する水圧を用いて、圧力損失を検出するとしたが、これには限られない。例えば、圧力損失検出部６Ｂ又は６Ｃが、自身と他の圧力損失検出部が検出する水圧を用いて、圧力損失を検出するとしてもよい。あるいは、これらの圧力損失検出部のうち複数が、自身と他の圧力損失検出部が検出する水圧を用いて、圧力損失を検出するとしてもよい。

１ 水処理システム
３ 殺菌剤添加装置
４ 除去剤添加装置
５ 分散剤添加装置
６ ６Ａ ６Ｂ ６Ｃ 圧力損失検出部
７ ７Ａ ７Ｂ ７Ｃ 溶質濃度検出部
１０ 逆浸透膜モジュール
１１ 電気伝導度除去率算出部
１２ 吸光度検出装置
１３ 蛍光光度計
１４ 定流量弁
１５ 比例制御排水弁
３０ 制御部
ＦＭ 流量センサ
Ｌ１ Ｌ１１ Ｌ１２ 供給水ライン
Ｌ２ 透過水ライン
Ｌ３ 濃縮水ライン
Ｌ４ 循環水ライン
Ｌ５ 濃縮排水ライン
Ｗ１１ Ｗ１２ Ｗ１３ Ｗ１４ Ｗ１５ 供給水
Ｗ２０ 透過水
Ｗ３０ 濃縮水
Ｗ４０ 循環水

Claims (10)

1. 供給水から処理水を製造する水処理システムであって、
   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、
   前記逆浸透膜モジュールにおける圧力損失を検出する圧力損失検出部と、
   供給水に含まれる溶質の溶質濃度を検出する溶質濃度検出部と、
   前記圧力損失及び前記溶質濃度に基づいて、前記逆浸透膜モジュールに発生した不具合の原因を判定する制御部と、
   供給水に対する透過水の電気伝導度除去率を算出する電気伝導度除去率算出部と、
   を備え、
   前記溶質濃度検出部は、前記溶質濃度としてシリカの溶質濃度を検出し、この溶質濃度に基づいてシリカ除去率を算出し、前記制御部は、前記シリカ除去率に基づいて前記原因を判定し、
   前記圧力損失検出部は、前記逆浸透膜モジュールの一次側入口と一次側出口との間の第１差圧と、前記逆浸透膜モジュールの一次側入口と二次側との間の第２差圧とを検出し、前記制御部は、前記第１差圧及び前記第２差圧に基づいて、前記原因を判定し、
   前記制御部は、前記第２差圧を用いて透過流束を算出し、前記透過流束が第１閾値未満であり、前記電気伝導度除去率が第２閾値未満である場合には、前記逆浸透膜モジュールにおいて、カルシウムスケールが発生していると判断する水処理システム。
2. 供給水から処理水を製造する水処理システムであって、
   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、
   前記逆浸透膜モジュールにおける圧力損失を検出する圧力損失検出部と、
   供給水に含まれる溶質の溶質濃度を検出する溶質濃度検出部と、
   前記圧力損失及び前記溶質濃度に基づいて、前記逆浸透膜モジュールに発生した不具合の原因を判定する制御部と、
   供給水に対する透過水の電気伝導度除去率を算出する電気伝導度除去率算出部と、
   を備え、
   前記溶質濃度検出部は、前記溶質濃度としてシリカの溶質濃度を検出し、この溶質濃度に基づいてシリカ除去率を算出し、前記制御部は、前記シリカ除去率に基づいて前記原因を判定し、
   前記圧力損失検出部は、前記逆浸透膜モジュールの一次側入口と一次側出口との間の第１差圧と、前記逆浸透膜モジュールの一次側入口と二次側との間の第２差圧とを検出し、前記制御部は、前記第１差圧及び前記第２差圧に基づいて、前記原因を判定し、
   前記制御部は、前記第２差圧を用いて透過流束を算出し、前記透過流束が第１閾値未満であり、前記電気伝導度除去率が第２閾値以上である場合には、前記逆浸透膜モジュールにおいて、非カルシウム系の膜面への付着詰まりが発生していると判断する水処理システム。
3. 前記溶質濃度検出部は比色法を用いて前記シリカの溶質濃度を検出する、請求項１又は２に記載の水処理システム。
4. 前記制御部は、前記シリカ除去率が第３閾値以下である場合には、前記逆浸透膜モジュールの逆浸透膜が劣化していると判断する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の水処理システム。
5. 供給水に酸化系殺菌剤を添加する殺菌剤添加装置を更に備え、前記制御部は、前記逆浸透膜モジュールの逆浸透膜が劣化していると判断した場合には、前記酸化系殺菌剤の添加量を変更するように、前記殺菌剤添加装置を制御する、請求項４に記載の水処理システム。
6. 前記制御部は、前記第１差圧が第４閾値を超えた場合には、前記逆浸透膜モジュールにバイオフィルムが発生していると判断する、請求項１又は２に記載の水処理システム。
7. 濃縮水の吸光度を検出する吸光度検出装置を更に備え、前記制御部は、前記吸光度が第５閾値を超えた場合には、前記逆浸透膜モジュールにバイオフィルムが発生していると判断する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の水処理システム。
8. 蛍光物質の濃度を検出する蛍光光度計を更に備え、前記制御部は、前記濃度が第６閾値を超えた場合には、前記濃度に基づいて、前記逆浸透膜モジュールにバイオフィルムが発生していると判断する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の水処理システム。
9. 供給水にバイオフィルム除去剤を添加する除去剤添加装置を更に備え、前記制御部は、前記バイオフィルムが発生していると判断した場合には、前記バイオフィルム除去剤を供給水に添加するように、前記除去剤添加装置を制御する、請求項６〜８のいずれか１項に記載の水処理システム。
10. 供給水に分散剤を添加する分散剤添加装置を更に備え、前記制御部は、前記カルシウムスケールが発生していると判断した場合には、前記分散剤を添加するように、前記分散剤添加装置を制御する、請求項１に記載の水処理システム。

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