JP7045814B2 - Membrane filtration device - Google Patents
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Description
本発明は、逆浸透膜またはナノろ過膜を有する膜ろ過装置に関する。 The present invention relates to a membrane filtration apparatus having a reverse osmosis membrane or a nanofiltration membrane.
被処理水に含まれる不純物を除去する水処理装置として、逆浸透膜(RO膜)またはナノろ過膜(NF膜)を有する膜ろ過装置が知られている。この装置では、所定の供給圧力でRO膜またはNF膜に供給された被処理水(原水)が、RO膜またはNF膜により、透過水と濃縮水とに分離される。これにより、不純物が除去された処理水(透過水)が得られている。 As a water treatment device for removing impurities contained in water to be treated, a membrane filtration device having a reverse osmosis membrane (RO membrane) or a nanofiltration membrane (NF membrane) is known. In this device, the water to be treated (raw water) supplied to the RO membrane or the NF membrane at a predetermined supply pressure is separated into permeated water and concentrated water by the RO membrane or the NF membrane. As a result, treated water (permeated water) from which impurities have been removed is obtained.
RO膜またはNF膜を有する膜ろ過装置では、多くの場合、水の有効利用(節水)の観点から、不純物を含む濃縮水の一部を濃縮排水として外部に排出し、残りを濃縮還流水としてRO膜またはNF膜の上流側に還流させる構成が採用されている。これにより、すべての濃縮水を濃縮排水として排出する場合に比べて、回収率(透過水の流量と濃縮排水の流量との和に対する透過水の流量の割合)を向上させることができ、節水を実現することができる。 In membrane filtration devices with RO membranes or NF membranes, in many cases, from the viewpoint of effective use of water (water saving), part of the concentrated water containing impurities is discharged to the outside as concentrated wastewater, and the rest is used as concentrated reflux water. A configuration is adopted in which the water is refluxed to the upstream side of the RO membrane or the NF membrane. As a result, the recovery rate (the ratio of the permeated water flow rate to the sum of the permeated water flow rate and the concentrated drainage flow rate) can be improved as compared with the case where all the concentrated water is discharged as concentrated wastewater, and water saving can be achieved. It can be realized.
これと同時に、膜ろ過装置では、水温の変化(すなわち、水の粘性の変化)による透過水の流量変化に対応するために、加圧ポンプの回転数を制御することでRO膜またはNF膜への原水の供給圧力を調整して、透過水の流量を一定に維持する流量制御も行われている(例えば、特許文献1参照)。 At the same time, in the membrane filtration device, in order to respond to the change in the flow rate of the permeated water due to the change in the water temperature (that is, the change in the viscosity of the water), the rotation speed of the pressurizing pump is controlled to change to the RO membrane or the NF membrane. The flow rate is also controlled to maintain a constant flow rate of the permeated water by adjusting the supply pressure of the raw water (see, for example, Patent Document 1).
ところで、加圧ポンプの回転数制御により原水の供給圧力を調整する方法は、三相200Vの交流電源で動作する加圧ポンプを使用する場合には、汎用のインバータを利用することで比較的容易に実現可能である。しかしながら、例えば、単相100Vの交流電源で動作する加圧ポンプを使用する場合には、対応する汎用のインバータの入手が困難なため、加圧ポンプの回転数制御すら実現することが困難である。そのため、上述の方法は、実質的に三相200Vの交流電源が利用可能な環境に限定され、透過水の流量制御の方法として汎用性が高いとは言えない。 By the way, the method of adjusting the supply pressure of raw water by controlling the rotation speed of the pressurizing pump is relatively easy by using a general-purpose inverter when using a pressurizing pump that operates with a three-phase 200V AC power supply. Is feasible. However, for example, when using a pressurizing pump that operates with a single-phase 100V AC power supply, it is difficult to obtain a corresponding general-purpose inverter, and therefore it is difficult to even control the rotation speed of the pressurizing pump. .. Therefore, the above method is substantially limited to an environment where a three-phase 200V AC power supply can be used, and cannot be said to be highly versatile as a method for controlling the flow rate of permeated water.
そこで、本発明の目的は、安定した流量制御を実現する汎用性の高い用性の高い膜ろ過装置を提供することである。 Therefore, an object of the present invention is to provide a highly versatile and highly versatile membrane filtration device that realizes stable flow rate control.
上述した目的を達成するために、本発明の一態様による膜ろ過装置は、直列に接続された複数のろ過手段であって、それぞれが被処理水を透過水と濃縮水とに分離する逆浸透膜またはナノろ過膜を有する複数のろ過手段と、複数のろ過手段のうち最も上流側のろ過手段に接続され、最も上流側のろ過手段に被処理水を供給する供給ラインと、最も上流側のろ過手段に接続され、最も上流側のろ過手段からの透過水を流通させる第1の透過水ラインと、複数のろ過手段のうち最も下流側のろ過手段に接続され、最も下流側のろ過手段からの透過水を流通させる第2の透過水ラインと、最も上流側のろ過手段に接続され、最も上流側のろ過手段からの濃縮水を流通させる濃縮水ラインと、濃縮水ラインから分岐し、濃縮水ラインを流れる濃縮水の一部を外部へ排出する排水ラインと、濃縮水ラインから分岐して供給ラインに接続され、濃縮水ラインを流れる濃縮水の残りを供給ラインに還流させる還流水ラインと、供給ラインに設けられ、最も上流側のろ過手段に一定流量の被処理水を供給するベーンポンプと、第2の透過水ラインを流れる透過水の流量を設定流量に調整する第1の流量制御手段であって、濃縮水ラインに設けられた流量調整弁と、第2の透過水ラインを流れる透過水の流量を検出する流量検出手段と、流量検出手段により検出された透過水の流量に基づいて、流量調整弁の開度を調整する制御部と、を有する第1の流量制御手段と、排水ラインを流れる濃縮水の流量を設定流量に調整する第2の流量制御手段であって、排水ラインに設けられた流量調整弁と、排水ラインを流れる濃縮水の流量を検出する流量検出手段と、流量検出手段により検出された濃縮水の流量に基づいて、流量調整弁の開度を調整する制御部と、を有する第2の流量制御手段と、を有し、第2の流量制御手段の制御部は、第1の透過水ラインを流れる透過水の流量と排水ラインを流れる濃縮水の流量との和に対する第1の透過水ラインを流れる透過水の流量の割合である回収率が所定の値になるように、排水ラインを流れる濃縮水の設定流量を決定する。 In order to achieve the above-mentioned object, the membrane filtration device according to one aspect of the present invention is a plurality of filtering means connected in series, each of which is back-permeated to separate the water to be treated into permeated water and concentrated water. A supply line connected to a plurality of filtering means having a membrane or a nano-filtering membrane, the most upstream filtering means among the plurality of filtering means, and supplying water to be treated to the most upstream filtering means, and the most upstream side. From the first permeated water line connected to the filtering means and flowing the permeated water from the most upstream filtering means, and from the most downstream filtering means connected to the most downstream filtering means among the plurality of filtering means . A second permeated water line that circulates the permeated water, a concentrated water line that is connected to the most upstream filtering means and that circulates concentrated water from the most upstream filtering means, and a concentrated water line that branches off from the concentrated water line and concentrates. A drainage line that discharges a part of the concentrated water flowing through the water line to the outside, and a recirculation water line that branches off from the concentrated water line and is connected to the supply line and returns the rest of the concentrated water flowing through the concentrated water line to the supply line. , A vane pump provided in the supply line that supplies a constant flow of water to be treated to the most upstream filtering means, and a first flow control means that adjusts the flow rate of the permeated water flowing through the second permeated water line to a set flow rate. Based on the flow rate adjusting valve provided in the concentrated water line, the flow rate detecting means for detecting the flow rate of the permeated water flowing through the second permeated water line, and the flow rate of the permeated water detected by the flow rate detecting means. A first flow control means having a control unit for adjusting the opening degree of the flow control valve, and a second flow control means for adjusting the flow rate of concentrated water flowing through the drain line to a set flow rate. Control to adjust the opening degree of the flow control valve based on the flow rate adjusting valve provided in, the flow rate detecting means for detecting the flow rate of the concentrated water flowing through the drainage line, and the flow rate of the concentrated water detected by the flow rate detecting means. A second flow control means having a unit, and a control unit of the second flow control means includes a flow rate of permeated water flowing through the first permeated water line and a flow rate of concentrated water flowing through the drainage line. The set flow rate of the concentrated water flowing through the drainage line is determined so that the recovery rate, which is the ratio of the flow rate of the permeated water flowing through the first permeated water line to the sum of the above, becomes a predetermined value .
また、本発明の他の態様による膜ろ過装置は、直列に接続された複数のろ過手段であって、それぞれが被処理水を透過水と濃縮水とに分離する逆浸透膜またはナノろ過膜を有する複数のろ過手段と、複数のろ過手段のうち最も上流側のろ過手段に接続され、最も上流側のろ過手段に被処理水を供給する供給ラインと、最も上流側のろ過手段に接続され、最も上流側のろ過手段からの透過水を流通させる第1の透過水ラインと、複数のろ過手段のうち最も下流側のろ過手段に接続され、最も下流側のろ過手段からの透過水を流通させる第2の透過水ラインと、最も上流側のろ過手段に接続され、最も上流側のろ過手段からの濃縮水を流通させる濃縮水ラインと、濃縮水ラインから分岐し、濃縮水ラインを流れる濃縮水の一部を外部へ排出する排水ラインと、濃縮水ラインから分岐して供給ラインに接続され、濃縮水ラインを流れる濃縮水の残りを供給ラインに還流させる還流水ラインと、供給ラインに設けられ、単相100Vの交流電源で動作する加圧ポンプと、濃縮水ラインに設けられ、濃縮水ラインを流れる濃縮水の流量を一定に保持する定流量弁と、第2の透過水ラインを流れる透過水の流量を設定流量に調整する第1の流量制御手段であって、供給ラインに設けられた流量調整弁と、第2の透過水ラインを流れる透過水の流量を検出する流量検出手段と、流量検出手段により検出された透過水の流量に基づいて、流量調整弁の開度を調整する制御部と、を有する第1の流量制御手段と、排水ラインを流れる濃縮水の流量を設定流量に調整する第2の流量制御手段であって、排水ラインに設けられた流量調整弁と、排水ラインを流れる濃縮水の流量を検出する流量検出手段と、流量検出手段により検出された濃縮水の流量に基づいて、流量調整弁の開度を調整する制御部と、を有する第2の流量制御手段と、を有し、第2の流量制御手段の前記制御部は、第1の透過水ラインを流れる透過水の流量と排水ラインを流れる濃縮水の流量との和に対する第1の透過水ラインを流れる透過水の流量の割合である回収率が所定の値になるように、排水ラインを流れる濃縮水の設定流量を決定する。 Further, the membrane filtering device according to another aspect of the present invention is a plurality of filtering means connected in series, each of which has a back-penetrating membrane or a nano-filtering membrane that separates the water to be treated into permeated water and concentrated water. It is connected to a plurality of filtering means having, a supply line connected to the most upstream filtering means among the plurality of filtering means, and supplying water to be treated to the most upstream filtering means, and connected to the most upstream filtering means. The first permeated water line that circulates the permeated water from the most upstream filtering means is connected to the most downstream filtering means among the plurality of filtering means, and the permeated water from the most downstream filtering means is circulated. The second permeated water line, the concentrated water line connected to the most upstream filtering means and circulating the concentrated water from the most upstream filtering means, and the concentrated water branching from the concentrated water line and flowing through the concentrated water line. A drainage line that discharges a part of the water to the outside, a recirculation water line that branches from the concentrated water line and is connected to the supply line, and returns the rest of the concentrated water flowing through the concentrated water line to the supply line, and a recirculation water line provided in the supply line. A pressurizing pump that operates with a single-phase 100V AC power supply, a constant flow valve that is installed in the concentrated water line and keeps the flow of concentrated water flowing through the concentrated water line constant, and a permeation flowing through the second permeated water line. A first flow control means for adjusting the flow rate of water to a set flow rate, a flow rate adjusting valve provided on the supply line, a flow rate detecting means for detecting the flow rate of the permeated water flowing through the second permeated water line, and a flow rate detecting means. A first flow control means having a control unit for adjusting the opening degree of the flow control valve based on the flow rate of the permeated water detected by the flow rate detecting means, and the flow rate of the concentrated water flowing through the drainage line as the set flow rate. The second flow control means for adjusting, the flow control valve provided in the drain line, the flow detection means for detecting the flow rate of the concentrated water flowing through the drain line, and the flow rate of the concentrated water detected by the flow detection means. The control unit of the second flow control means has a second flow control means having a control unit for adjusting the opening degree of the flow control valve based on the above, and the control unit of the second flow control means has a first permeated water line. Concentration flowing through the drainage line so that the recovery rate, which is the ratio of the flow rate of the permeated water flowing through the first permeated water line to the sum of the flow rate of the permeated water flowing through the drainage line and the flow rate of the concentrated water flowing through the drainage line, becomes a predetermined value. Determine the set flow of water .
このような膜ろ過装置によれば、透過水の流量制御の方法として、ポンプの回転数制御を行う必要がないため、さまざまな環境で使用することができ、高い汎用性を実現することができる。 According to such a membrane filtration device, as a method of controlling the flow rate of permeated water, it is not necessary to control the rotation speed of the pump, so that it can be used in various environments and high versatility can be realized. ..
以上、本発明によれば、安定した流量制御を実現する汎用性の高い膜ろ過装置を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a highly versatile membrane filtration device that realizes stable flow rate control.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る膜ろ過装置の構成を示す概略図である。
(First Embodiment)
FIG. 1 is a schematic view showing the configuration of the membrane filtration device according to the first embodiment of the present invention.
本実施形態の膜ろ過装置10は、原水(被処理水)に含まれる不純物を除去して処理水を生成する装置であって、原水を、不純物を含む濃縮水と、不純物が除去された透過水とに分離するろ過手段11を有している。ろ過手段11は、逆浸透膜(RO膜)またはナノろ過膜(NF膜)を有している。
The
また、膜ろ過装置10は、ろ過手段11にそれぞれ接続された複数のライン、すなわち、ろ過手段11に原水を供給する供給ライン1と、ろ過手段11からの透過水を流通させる透過水ライン2と、ろ過手段11からの濃縮水を流通させる濃縮水ライン3とを有している。加えて、膜ろ過装置10は、濃縮水ライン3から分岐した2つのライン、すなわち、濃縮水ライン3を流れる濃縮水の一部を外部へ排出する排水ライン4と、濃縮水の残りを供給ライン1に還流させる還流水ライン5とを有している。還流水ライン5は、濃縮水ライン3から分岐した後、後述する定量ポンプ12の上流側で供給ライン1に接続されている。なお、還流水ライン5は、供給ライン1に直接接続される代わりに、供給ライン1に設けられた原水タンク(図示せず)に接続されていてもよい。
Further, the
さらに、膜ろ過装置10は、供給ライン1に設けられ、ろ過手段11に一定流量の原水を供給する定量ポンプ12と、透過水ライン2を流れる透過水の流量を設定流量に調整する透過水流量制御機構(第1の流量制御手段)20とを有している。透過水流量制御機構20は、濃縮水ライン3に設けられた流量調整弁21と、透過水ライン2を流れる透過水の流量を検出する透過水流量計(流量検出手段)22と、透過水流量計22により検出された透過水の流量に基づいて、流量調整弁21の開度を調整する透過水流量制御部23とを有している。
Further, the
透過水流量制御部23は、透過水流量計22で検出された透過水の流量が一定(予め設定された目標流量)になるように、流量調整弁21の開度を制御するものである。例えば、水温が変化すると、水の粘性が変化することで、RO膜またはNF膜で分離される透過水の流量も変化する。この変化に応じて、透過水流量制御部23は、流量調整弁21の開度を制御するようになっている。すなわち、水温が低くなると、水の粘性は高くなり、その結果、RO膜またはNF膜で分離される透過水の流量は減少する。そのため、透過水流量制御部23は、この減少分を補うために、流量調整弁21を閉じるように制御して、RO膜またはNF膜にかかる原水の圧力(ろ過手段11への原水の供給圧力)を増加させる。また、水温が高くなると、水の粘性は低くなり、その結果、RO膜またはNF膜で分離される透過水の流量は増加する。そのため、透過水流量制御部23は、この増加分を打ち消すために、流量調整弁21を開くように制御して、原水の供給圧力を減少させる。このように、透過水流量制御部23は、流量調整弁21の開度を調整してRO膜またはNF膜にかかる原水の圧力を調整することで、透過水の流量を一定に維持することができる。
The permeated water flow
また、本実施形態では、このような原水の圧力変化に対しても、上述したように、供給ライン1に定量ポンプ12が設けられていることで、濃縮水ライン3を流れる濃縮水の流量を一定に保持することができる。すなわち、定量ポンプ12は、供給ライン1を流れる原水の圧力が一定以上のときに吐出流量を一定に保持する機能を有している。そのため、透過水流量制御部23により流量調整弁21の開度が変化して、RO膜またはNF膜にかかる原水の圧力が変化した場合にも、ろ過手段11に供給される原水の流量を一定に保持することができ、それにより、濃縮水の流量も一定に保持することができる。
Further, in the present embodiment, even with respect to such a pressure change of raw water, as described above, since the
こうして、ろ過手段11で分離される濃縮水の流量が常に一定に保持されることで、透過水の流量制御が排水ライン4や還流水ライン5を流れる濃縮水の流量に影響を及ぼすことがなくなる。その結果、排水ライン4や還流水ライン5でどのような流量制御を行っても、それが透過水の流量制御と干渉することはなくなるため、ハンチングを回避することができる。また、上述した透過水の流量制御の方法は、ポンプの回転数制御を行う必要がないため、例えば、単相100Vの交流電源で動作する加圧ポンプを使用する場合にも実施可能である。そのため、透過水の流量制御の方法として、高い汎用性を実現することができる。
In this way, the flow rate of the concentrated water separated by the filtering means 11 is always kept constant, so that the flow rate control of the permeated water does not affect the flow rate of the concentrated water flowing through the
本実施形態で用いる定量ポンプ12は、原水の圧力が一定以上のときに吐出流量を一定に保持することができるものであれば、その種類に特に制限はない。ここで、一定とは、吐出流量が厳密に一定であるだけでなく、所定の誤差範囲内で変動(脈動)していてもよいことを意味する。したがって、定量ポンプ12としては、例えば、ベーンポンプ、ダイアフラムポンプ、プランジャーポンプ、ピストンポンプ、ねじポンプなどが挙げられる。その中でも、低騒音でコンパクトな点で、ベーンポンプ、ダイアフラムポンプを用いることが好ましく、さらに、他のポンプに比べて脈動が少ない点で、ベーンポンプを用いることがより好ましい。
The type of the
なお、定量ポンプ12の吐出規定流量は、一方では、ファウリングやスケーリングによる膜の詰まりが発生しない程度であればよく、他方では、圧力損失の増大によって膜を破損させない程度であればよい。ただし、定量ポンプ12の規定吐出流量を必要以上に大きくすることは、定量ポンプ12のサイズが大きくなることにつながり、エネルギー消費の点で好ましくない。そのため、定量ポンプ12の規定吐出流量は、ろ過手段11の透過流束とろ過手段11に要求される濃縮水の最低流量も考慮して設定され、例えば、ろ過手段11として直径が約10.16cm(4インチ)のRO膜を用いる場合、原水の性状に合わせて300~1800L/hの範囲である。
The specified discharge flow rate of the
上述したように、定量ポンプ12と流量調整弁21の開度調整とにより濃縮水の流量が常に一定に保持されることで、透過水の流量制御が濃縮水の流量に影響を及ぼすことがなくなり、その結果、排水ライン4または還流水ライン5を流れる濃縮水の流量制御が容易に実施可能になる。本実施形態では、排水ライン4を流れる濃縮水(以下、「濃縮排水」という)の流量を設定流量に調整するための排水流量制御機構(第2の流量制御手段)30が設けられている。この排水流量制御機構30による濃縮排水の流量制御は、透過水流量制御機構20による透過水の流量制御とは独立して行われる。
As described above, the flow rate of the concentrated water is always kept constant by adjusting the opening degree of the
排水流量制御機構30は、排水ライン4に設けられた流量調整弁(流量調整手段)31と、濃縮排水の流量を検出する排水流量計(流量検出手段)32と、排水流量計32により検出された濃縮排水の流量に基づいて、流量調整弁31の開度を調整する排水流量制御部33とを有している。
The drainage flow
排水流量制御部33は、透過水の流量と濃縮排水の流量との和に対する透過水の流量の割合である回収率を考慮して濃縮排水の設定流量を決定し、排水流量計32による検出値がその設定流量となるように、流量調整弁31の開度を調整するようになっている。このときの回収率は、水の有効利用(節水)の観点から、できるだけ高いことが好ましい。すなわち、濃縮排水の流量はできるだけ少ないことが好ましい。しかしながら、定量ポンプ12により濃縮水の流量が一定に保持されているため、濃縮排水の流量が少なくなると、当然のことながら、還流水ライン5から供給ライン1に還流する濃縮水の流量が増加する。それにより、原水の不純物濃度が高まると、ろ過手段11のRO膜またはNF膜の膜面に不純物(特に、シリカまたはカルシウム)が析出するスケーリングが起こりやすくなってしまう。したがって、濃縮排水の流量は、濃縮水の不純物濃度が溶解度以上の濃度にならない範囲で回収率が最大になるように、すなわち、不純物であるシリカまたはカルシウムが析出しない範囲で回収率が最大になるように設定される。
The drainage flow
ただし、不純物の溶解度は、水温に応じて変化する。例えば、シリカの場合、その溶解度は温度に比例して増加し、カルシウム(炭酸カルシウム)の場合、温度が上昇するにつれてその溶解度は減少する。そのため、水温が低い場合には、シリカの溶解度が相対的に低く、シリカが析出しやすい(シリカスケールが発生しやすい)が、水温が高くなると、カルシウムの溶解度が相対的に低くなるため、カルシウムが析出しやすく(カルシウムスケールが発生しやすく)なる。そこで、本実施形態では、図示していないが、原水と透過水と濃縮水とのいずれかの水温を検出する温度センサ(水温検出手段)が設けられており、この温度センサで検出された水温に基づいて、濃縮排水の最適な設定流量が算出される。 However, the solubility of impurities changes depending on the water temperature. For example, in the case of silica, its solubility increases in proportion to temperature, and in the case of calcium (calcium carbonate), its solubility decreases as the temperature rises. Therefore, when the water temperature is low, the solubility of silica is relatively low and silica is likely to precipitate (silica scale is likely to occur), but when the water temperature is high, the solubility of calcium is relatively low and therefore calcium. Is likely to precipitate (calcium scale is likely to occur). Therefore, although not shown in the present embodiment, a temperature sensor (water temperature detecting means) for detecting the water temperature of any of raw water, permeated water, and concentrated water is provided, and the water temperature detected by this temperature sensor is provided. Based on, the optimum set flow rate of concentrated wastewater is calculated.
具体的には、まず、検出された水温でシリカが析出する理論上の回収率(以下、「シリカの析出回収率」という)と、検出された水温でカルシウム(炭酸カルシウム)が析出する理論上の回収率(以下「カルシウムの析出回収率」という)が算出される。なお、シリカの析出回収率とカルシウムの析出回収率のそれぞれの算出方法については後述する。次に、シリカの析出回収率とカルシウムの析出回収率とが比較され、目標回収率として、より小さい方の析出回収率が設定される。そして、この目標回収率と、透過水流量計22で検出された透過水の流量とに基づいて、以下の式(1)により、濃縮排水の目標流量が算出されて設定される。
(濃縮排水の流量)=(透過水の流量/目標回収率)-(透過水の流量) (1)
Specifically, first, the theoretical recovery rate at which silica precipitates at the detected water temperature (hereinafter referred to as "silica precipitation recovery rate") and the theoretical recovery rate at which calcium (calcium carbonate) precipitates at the detected water temperature. Recovery rate (hereinafter referred to as "calcium precipitation recovery rate") is calculated. The methods for calculating the silica precipitation recovery rate and the calcium precipitation recovery rate will be described later. Next, the precipitation recovery rate of silica and the precipitation recovery rate of calcium are compared, and the smaller precipitation recovery rate is set as the target recovery rate. Then, based on this target recovery rate and the flow rate of the permeated water detected by the permeated
(Flow rate of concentrated wastewater) = (Flow rate of permeated water / Target recovery rate)-(Flow rate of permeated water) (1)
上述した濃縮排水の設定流量の算出方法は、例えば定量ポンプの容量や原水の流量に上限があるなどの装置設計上の制約を受ける可能性があることに留意されたい。また、濃縮排水の設定流量の算出には、予め設定された透過水の目標流量を用いることもできるが、この方法は、透過水の目標流量と実際の流量が一致していない場合にスケーリングが発生する可能性があるため好ましくない。したがって、濃縮排水の設定流量の算出には、上述したように、透過水流量計22で検出された透過水の流量(所定時間における平均流量)を用いることが好ましい。
It should be noted that the above-mentioned method for calculating the set flow rate of concentrated wastewater may be subject to equipment design restrictions such as an upper limit on the capacity of the metering pump and the flow rate of raw water. In addition, a preset target flow rate of permeated water can be used to calculate the set flow rate of concentrated wastewater, but this method scales when the target flow rate of permeated water and the actual flow rate do not match. It is not preferable because it may occur. Therefore, as described above, it is preferable to use the flow rate of the permeated water (average flow rate in a predetermined time) detected by the permeated
なお、スケーリングの発生を確実に抑制するという観点からは、上記式(1)で算出された目標流量を上回る流量を濃縮排水の設定流量として設定することもできるが、節水の観点からは、算出された目標流量を濃縮排水の設定流量として設定することが好ましい。 From the viewpoint of surely suppressing the occurrence of scaling, a flow rate exceeding the target flow rate calculated by the above equation (1) can be set as the set flow rate of the concentrated wastewater, but from the viewpoint of water saving, it is calculated. It is preferable to set the set target flow rate as the set flow rate of the concentrated wastewater.
ここで、シリカの析出回収率とカルシウムの析出回収率の算出方法についてそれぞれ説明する。 Here, methods for calculating the precipitation recovery rate of silica and the precipitation recovery rate of calcium will be described.
(シリカの析出回収率の算出方法)
シリカの析出回収率YSは、検出された水温でのシリカの溶解度(mg/L)をCSとし、予め測定された原水のシリカ濃度(mg/L)をFSとしたとき、以下の式(2)から算出される。
YS=(CS-FS)/CS (2)
(Calculation method of silica precipitation recovery rate)
The silica precipitation recovery rate YS is as follows, where the solubility (mg / L ) of silica at the detected water temperature is CS and the silica concentration (mg / L ) of the raw water measured in advance is FS . Calculated from equation (2).
Y S = ( CS - FS ) / CS (2)
なお、シリカの溶解度の算出方法としては、ASTM(American Society for Testing and Materials)D4993-89などに規定された方法を用いることができる。 As a method for calculating the solubility of silica, a method specified in ASTM (American Society for Testing and Materials) D4993-89 or the like can be used.
(カルシウムの析出回収率の算出方法)
カルシウムの析出回収率は、濃縮水のランゲリア指数を算出する方法を利用して算出される。ここで、ランゲリア指数(飽和指数)とは、カルシウム(炭酸カルシウム)の析出の可能性を示す指標であり、水の実際のpHと、理論pH(pHs:水中の炭酸カルシウムが溶解も析出もしない平衡状態にあるときのpH)との差(pH-pHs)を意味する。すなわち、ランゲリア指数が正の値で絶対値が大きいほど炭酸カルシウムが析出しやすくなり、負の値では炭酸カルシウムは析出されない。そのため、カルシウムの析出回収率は、濃縮水のランゲリア指数がゼロになるときの回収率として算出される。なお、より安全側の値として設定するために、カルシウムの析出回収率は、濃縮水のランゲリア指数が負の値になるときの回収率であってもよい。
(Calcium precipitation recovery rate calculation method)
The calcium precipitation recovery rate is calculated using a method for calculating the Langeria index of concentrated water. Here, the Langeria index (saturation index) is an index showing the possibility of calcium (calcium carbonate) precipitation, and the actual pH of water and the theoretical pH (pHs: calcium carbonate in water do not dissolve or precipitate). It means the difference (pH-pHs) from pH) in an equilibrium state. That is, when the Langeria index is a positive value and the absolute value is large, calcium carbonate is more likely to be deposited, and when the value is negative, calcium carbonate is not deposited. Therefore, the calcium precipitation recovery rate is calculated as the recovery rate when the Langeria index of the concentrated water becomes zero. In order to set the value on the safer side, the calcium precipitation recovery rate may be the recovery rate when the Langeria index of the concentrated water becomes a negative value.
濃縮水のランゲリア指数は、濃縮水のpHと、濃縮水の不純物濃度(カルシウム濃度、総アルカリ度、および蒸発残留物濃度)と、検出された水温とから算出される。ランゲリア指数の算出方法としては、例えば、特開平11-267687号公報(段落[0025]~[0027])などに記載された方法を用いることができる。また、濃縮水の不純物濃度(カルシウム濃度、総アルカリ度、および蒸発残留物濃度)は、予め測定された原水の不純物濃度(カルシウム濃度、総アルカリ度、および蒸発残留物濃度)と、回収率とから算出される。したがって、カルシウムの析出回収率YCは、濃縮水のランゲリア指数がゼロになるときの濃縮水の不純物濃度(mg/L)をCCとし、予め測定された原水の不純物濃度(mg/L)をFCとしたとき、以下の式(3)の関係で表されることになる。
YC=(CC-FC)/CC (3)
The Langeria index of concentrated water is calculated from the pH of the concentrated water, the impurity concentration (calcium concentration, total alkalinity, and evaporation residue concentration) of the concentrated water, and the detected water temperature. As a method for calculating the Langeria index, for example, the method described in JP-A No. 11-267687 (paragraphs [0025] to [0027]) can be used. In addition, the impurity concentration (calcium concentration, total alkalinity, and evaporation residue concentration) of the concentrated water is the impurity concentration (calcium concentration, total alkalinity, and evaporation residue concentration) of the raw water measured in advance, and the recovery rate. It is calculated from. Therefore, for the calcium precipitation recovery rate YC, the impurity concentration (mg / L) of the concentrated water when the Langeria index of the concentrated water becomes zero is defined as CC, and the impurity concentration (mg / L ) of the raw water measured in advance is used. When is FC , it is expressed by the relation of the following equation (3).
Y C = ( CC - FC ) / CC (3)
流量調整弁31としては、例えば、電磁弁や定流量弁を複数組み合わせたもの(並列に複数接続したもの)を用いることもできるが、上述のように回収率制御を行う場合には、電動比例制御弁を用いることが好ましい。これにより、電動比例制御弁の分解能に応じて開度調整を細かく行うことができ、電磁弁の組み合わせなどによる段階式での開度調整に比べて、回収率を滑らかに調整することができる。例えば、50~70%の範囲の回収率を5段階(50%、55%、60%、65%、70%)にしか制御できない段階式では、目標回収率が64%に設定された場合、回収率を60%にしか調整することができず、無駄な濃縮排水が発生してしまう。したがって、流量調整弁31として電動比例制御弁を用いることは、このような濃縮排水の無駄も削減することができるため、節水の観点からも有利である。
As the flow
さらなる節水を実現するためには、回収率の目標値をより高く設定する必要があるが、本実施形態では、上述の析出回収率をより高くすることを目的として、スケール防止剤を原水に添加するようになっていてもよい。この場合、濃縮水の最低流量を下回らない範囲で定量ポンプ12の規定吐出流量を小さくすることができ、省エネルギー化を実現することもできる。スケール防止剤の添加は、薬注ポンプによって行うことができる。
In order to further save water, it is necessary to set a higher target value for the recovery rate, but in the present embodiment, an antiscale agent is added to the raw water for the purpose of increasing the above-mentioned precipitation recovery rate. You may be able to do it. In this case, the specified discharge flow rate of the
スケール防止剤は、シリカやカルシウムなどのスケール成分の析出を抑制可能な物質であれば、特定のものに限定されるものではない。その種類としては、例えば、1-ヒドロキシエチリデン-1,1-ジホスホン酸、2-ホスホノブタン-1,2,4-トリカルボン酸、エチレンジアミンテトラメチレンホスホン酸、ニトリロトリメチルホスホン酸などのホスホン酸とその塩類などのホスホン酸系化合物;正リン酸塩、重合リン酸塩などのリン酸系化合物;ポリマレイン酸、マレイン酸共重合物などのマレイン酸系化合物;アクリル酸系ポリマーなどが挙げられ、アクリル酸系ポリマーとしては、ポリ(メタ)アクリル酸、マレイン酸/(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸/スルホン酸、(メタ)アクリル酸/ノニオン基含有モノマーなどのコポリマーや、(メタ)アクリル酸/スルホン酸/ノニオン基含有モノマー、(メタ)アクリル酸/アクリルアミド-アルキルスルホン酸/置換(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリル酸/アクリルアミド-アリールスルホン酸/置換(メタ)アクリルアミドのターポリマーなどが挙げられる。ターポリマーを構成する(メタ)アクリル酸としては、例えば、メタアクリル酸およびアクリル酸と、それらのナトリウム塩などの(メタ)アクリル酸塩などが挙げられる。ターポリマーを構成するアクリルアミド-アルキルスルホン酸としては、例えば、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸とその塩などが挙げられる。また、ターポリマーを構成する置換(メタ)アクリルアミドとしては、例えば、t-ブチルアクリルアミド、t-オクチルアクリルアミド、ジメチルアクリルアミドなどが挙げられる。 The anti-scale agent is not limited to a specific substance as long as it is a substance capable of suppressing the precipitation of scale components such as silica and calcium. Examples thereof include phosphonic acids such as 1-hydroxyethylidene-1,1-diphosphonic acid, 2-phosphonobutane-1,2,4-tricarboxylic acid, ethylenediaminetetramethylenephosphonic acid and nitrilotrimethylphosphonic acid and salts thereof. Phosphoric acid-based compounds; Phosphoric acid-based compounds such as orthophosphates and polymerized phosphates; Maleic acid-based compounds such as polymaleic acid and maleic acid copolymers; Is a copolymer of poly (meth) acrylic acid, maleic acid / (meth) acrylic acid, (meth) acrylic acid / sulfonic acid, (meth) acrylic acid / nonionic group-containing monomer, and (meth) acrylic acid / sulfonic acid. / Nonion group-containing monomer, (meth) acrylic acid / acrylamide-alkylsulfonic acid / substituted (meth) acrylamide, (meth) acrylic acid / acrylamide-arylsulfonic acid / substituted (meth) acrylamide tarpolymer and the like can be mentioned. Examples of the (meth) acrylic acid constituting the terpolymer include methacrylic acid and acrylic acid, and (meth) acrylic acid salts such as sodium salts thereof. Examples of the acrylamide-alkylsulfonic acid constituting the terpolymer include 2-acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid and a salt thereof. Examples of the substituted (meth) acrylamide constituting the terpolymer include t-butyl acrylamide, t-octyl acrylamide, and dimethyl acrylamide.
これらの中でも、ホスホン酸系化合物とアクリル酸系ポリマーのうち少なくとも1種類を含むものを用いることが好ましい。また、カルシウムとシリカに由来するスケールを同時に抑制するためには、2-ホスホノブタン-1,2,4-トリカルボン酸と、アクリル酸と(メタ)アクリル酸/2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸/置換(メタ)アクリルアミドのターポリマーとの混合物とからなるスケール防止剤を用いることが特に好ましい。 Among these, it is preferable to use one containing at least one of a phosphonic acid-based compound and an acrylic acid-based polymer. In addition, in order to suppress the scale derived from calcium and silica at the same time, 2-phosphonobutane-1,2,4-tricarboxylic acid, acrylic acid and (meth) acrylic acid / 2-acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid It is particularly preferred to use anti-scale agents consisting of a mixture of / substituted (meth) acrylamide with a terpolymer.
なお、RO膜用の市販のスケール防止剤としては、オルガノ株式会社製の「オルパージョン」シリーズ、BWA Water Additives社製の「Flocon(登録商標)」シリーズ、Nalco社製の「PermaTreat(登録商標)」シリーズ、ゼネラル・エレクトリック社製の「Hypersperse(登録商標)」シリーズ、栗田工業株式会社製の「クリバーター(登録商標)」シリーズなどが挙げられる。 Commercially available scale inhibitors for RO membranes include the "Olpage" series manufactured by Organo Corporation, the "Flocon (registered trademark)" series manufactured by BWA Water Adaptives, and the "PermaTreat (registered trademark)" manufactured by Nalco. Series, "Hypersperse (registered trademark)" series manufactured by General Electric Co., Ltd., "Cliberter (registered trademark)" series manufactured by Kurita Water Industries, Ltd., and the like.
上述したように、本実施形態では、定量ポンプ12により濃縮水の流量が一定に維持されるため、排水ライン4および還流水ライン5の一方を流れる濃縮水の流量を規定するだけで、他方を流れる濃縮水の流量も規定することができる。そのため、図示した実施形態では、排水ライン4に流量制御手段(流量調整弁31と排水流量計32)が設けられ、還流水ライン5には、排水ライン4および還流水ライン5を流れる濃縮水の圧力バランスを調整するための手動弁(圧力調整弁)13が設けられているが、その逆であってもよい。すなわち、還流水ライン5に、流量制御手段としての流量調整弁(比例制御弁)と流量計が設けられ、排水ライン4に、圧力バランス調整のための手動弁が設けられていてもよい。あるいは、排水ライン4および還流水ライン5の両方に、流量制御手段としての流量調整弁(比例制御弁)と流量計を設けることもできる。また、上述した実施形態では、透過水流量制御部と排水流量制御部とが別個に設けられているが、1つの流量制御部により、透過水の流量調整と濃縮排水の流量調整とが行われるようになっていてもよい。
As described above, in the present embodiment, since the flow rate of the concentrated water is kept constant by the
(第2の実施形態)
図2は、本発明の第2の実施形態に係る膜ろ過装置の構成を示す概略図である。以下、第1の実施形態と同様の構成については、図面に同じ符号を付してその説明を省略し、第1の実施形態と異なる構成のみ説明する。
(Second embodiment)
FIG. 2 is a schematic view showing the configuration of the membrane filtration device according to the second embodiment of the present invention. Hereinafter, the same configurations as those of the first embodiment are designated by the same reference numerals to the drawings, and the description thereof will be omitted, and only the configurations different from those of the first embodiment will be described.
本実施形態は、第1の実施形態の変形例であり、透過水流量制御機構20の構成が第1の実施形態と異なっている。具体的には、流量調整弁21が濃縮水ライン3にではなく供給ライン1に設けられている点で、第1の実施形態と異なっている。これに伴い、濃縮水ライン3には、濃縮水ライン3を流れる濃縮水の流量を一定に保持する定流量弁14が設けられ、供給ライン1には、第1の実施形態の定量ポンプ12の代わりに、原水の圧力変動に応じて吐出流量が変化する加圧ポンプ15が設けられている。流量調整弁21は、加圧ポンプ15とろ過手段11との間に配置されている。
This embodiment is a modification of the first embodiment, and the configuration of the permeated water flow
本実施形態では、透過水流量制御機構20による透過水の流量制御は、以下のように行われる。例えば、水温が低くなると水の粘性は高くなり、その結果、RO膜またはNF膜で分離される透過水の流量は減少するが、この減少分を補うように、流量調整弁21が開くように制御され、ろ過手段11への原水の供給圧力を増加させる。また、水温が高くなると水の粘性は低くなり、その結果、RO膜またはNF膜で分離される透過水の流量は増加するが、この増加分を打ち消すように、流量調整弁21が閉じるように制御され、原水の供給圧力を減少させる。このように、流量調整弁21の開度、すなわち、原水の供給圧力が調整され、本実施形態においても、透過水の流量を一定に維持することができる。
In the present embodiment, the flow rate control of the permeated water by the permeated water flow
なお、ろ過手段11への原水の供給圧力の変化に応じて、ろ過手段11のRO膜またはNF膜で分離される濃縮水の流量も変化するが、本実施形態では、濃縮水ラインL3に、上述したように定流量弁14が設けられている。そのため、流量調整弁21の開度が変化して原水の供給圧力が変化した場合にも、濃縮水ライン3を流れる濃縮水の流量を一定に保持することができる。その結果、第1の実施形態と同様に、透過水の流量制御が排水ライン4や還流水ライン5を流れる濃縮水の流量に影響を及ぼすことがなくなり、排水流量制御機構30による濃縮排水の流量制御を、透過水流量制御機構20による透過水の流量制御と独立して行うことが可能になる。
The flow rate of the concentrated water separated by the RO membrane or the NF membrane of the filtering means 11 also changes according to the change in the supply pressure of the raw water to the filtering means 11, but in the present embodiment, the concentrated water line L3 is used. As described above, the
ここで、定流量弁14の規定流量は、一方では、ファウリングやスケーリングによる膜の詰まりが発生しない程度であればよく、他方では、圧力損失の増大によって膜を破損させない程度であればよい。ただし、定流量弁14の規定流量を必要以上に大きくすることは、加圧ポンプ15に要求される流量が必要以上に大きくなり、結果的に加圧ポンプ15のサイズが大きくなるため、エネルギー消費の点で好ましくない。そのため、定流量弁14の規定流量は、ろ過手段11の透過流束とろ過手段11に要求される濃縮水の最低流量も考慮して設定され、例えば、ろ過手段11として直径が約10.16cm(4インチ)のRO膜を用いる場合、200~1500L/hの範囲である。
Here, the specified flow rate of the constant
ところで、定流量弁14には、定流量弁14を正常に作動させるための作動差圧範囲(定流量弁の一次側と二次側の圧力差の許容範囲)が規定されている。そのため、例えば、ろ過手段11として中高圧用のRO膜を使用する場合や、水温が極端に低下した場合など、条件によっては、原水の供給圧力が著しく上昇して濃縮水の圧力が上昇し、定流量弁14の一次側と二次側の圧力差が作動差圧範囲を超えてしまうことがある。その場合、濃縮水ライン3を流れる濃縮水の流量が一定に保持されないおそれがある。
By the way, the constant
そこで、定流量弁14の上流側の濃縮水ライン3に、濃縮水ライン3を流れる濃縮水の圧力を減圧する(すなわち、二次側の圧力を一次側の圧力よりも低くすることができる)減圧弁が設けられていてもよい。これにより、ろ過手段11への原水の供給圧力が著しく上昇する場合であっても、定流量弁14の一次側と二次側の圧力差を作動差圧範囲内に収めて定流量弁14を正常に作動させることができ、濃縮水ライン3を流れる濃縮水の流量を一定に保持することができる。また、減圧弁を設けることで、それよりも下流側の周辺部材(配管など)にそれほどの耐圧性能が要求されなくなる。そのため、減圧弁の設置は、安全面で有利であるだけでなく、耐圧性能がそれほど高くない安価な汎用品が利用可能になることで、コスト面でも有利である。なお、減圧弁の種類は、濃縮水の圧力を定流量弁14の作動差圧範囲内に減圧することができるものであれば特に限定されるものではないが、定流量弁14の規定流量以上の流量が流れるものや、二次側の圧力が排水ライン4や還流水ライン5の通水差圧よりも大きくなるものを選定する必要がある。
Therefore, the pressure of the concentrated water flowing through the
(第3の実施形態)
図3は、本発明の第3の実施形態に係る膜ろ過装置の構成を示す概略図である。以下、上述した実施形態と同様の構成については、図面に同じ符号を付してその説明を省略し、上述した実施形態と異なる構成のみ説明する。
(Third embodiment)
FIG. 3 is a schematic view showing the configuration of the membrane filtration device according to the third embodiment of the present invention. Hereinafter, the same configurations as those of the above-described embodiment will be described with reference to the same reference numerals, and the description thereof will be omitted, and only the configurations different from the above-described embodiments will be described.
本実施形態は、第1の実施形態の変形例であり、ろ過手段(第1のろ過手段)11の下流側にさらに別のろ過手段(第2のろ過手段)16が設けられている点で、第1の実施形態と異なっている。第2のろ過手段16は、第1のろ過手段11に直列に接続され、第1のろ過手段11で分離された透過水を被処理水として処理するようになっている。すなわち、第2のろ過手段16の上流側には、第1のろ過手段11からの透過水を流通させる第1の透過水ライン2aが接続され、下流側には、第2のろ過手段16からの透過水を流通させる第2の透過水ライン2bが接続されている。これにより、本実施形態の膜ろ過装置10は、第1の実施形態と比べて、より良好な水質の処理水を生成することができる。
This embodiment is a modification of the first embodiment, in that a further filtering means (second filtering means) 16 is provided on the downstream side of the filtering means (first filtering means) 11. , Different from the first embodiment. The second filtration means 16 is connected in series with the first filtration means 11 and treats the permeated water separated by the first filtration means 11 as the water to be treated. That is, the first permeated
第2のろ過手段16には、第2のろ過手段16からの濃縮水を流通させる第2の濃縮水ライン6が接続されている。第2のろ過手段16では、第1のろ過手段11からの透過水がさらに透過水と濃縮水に分離されるため、水質の観点からは、第2のろ過手段16からの濃縮水を必ずしも外部に排出する必要はない。そのため、第2の濃縮水ライン6は、節水の観点から、第2のろ過手段16で分離された濃縮水の全てを供給ライン1に還流させるために、定量ポンプ12の上流側で供給ライン1に接続されている。あるいは、第2の濃縮水ライン6は、供給ライン1に直接接続される代わりに、供給ライン1に設けられた原水タンク(図示せず)に接続されていてもよい。なお、第2の濃縮水ライン6には、第2のろ過手段16のRO膜またはNF膜を洗浄する場合などに第2のろ過手段16からの濃縮水の一部または全部を外部に排出する排水ラインが接続されていてもよい。
A second
第2の濃縮水ライン6には、第2の濃縮水ライン6を流れる濃縮水の流量を調整するための手動弁17と濃縮水流量計18が設けられている。これにより、第2のろ過手段16の回収率(第2のろ過手段16からの透過水の流量と第2のろ過手段16からの濃縮水の流量との和に対する、第2のろ過手段16からの透過水の流量の割合)を任意に調整することができる。なお、回収率の手動調整の煩雑さを解消するために、手動弁17の代わりに、濃縮水流量計18で検出された濃縮水の流量に基づいて開度を調整可能な比例制御弁が設けられていてもよい。あるいは、回収率を一定範囲に保持するために、手動弁17と濃縮水流量計18の代わりに、定流量弁が設けられていてもよい。この場合、条件によっては、定流量弁の一次側と二次側の圧力差が作動差圧範囲を超えてしまうことがあるが、それを回避するために、第2の実施形態の定流量弁14の場合と同様に、定流量弁の上流側に減圧弁が設けられていてもよい。
The second
本実施形態では、膜ろ過装置10の下流側に接続された、例えば電気式脱イオン水製造装置に、一定流量の処理水を供給するために、透過水流量制御機構20の透過水流量計22は、第2の透過水ライン2bに設けられている。このため、排水流量制御部33は、回収率の目標値に基づいて濃縮排水の設定流量を算出するにあたり、第1の透過水ライン2aを流れる透過水の流量を別途知る必要があるが、本実施形態では、その流量を間接的に検出することができる。すなわち、排水流量制御部33は、透過水流量計22による測定値(第2のろ過手段16からの透過水の流量)と、濃縮水流量計18による測定値(第2のろ過手段16からの濃縮水の流量)との和から、第1の透過水ライン2aを流れる透過水の流量を算出することができる。また、上述したように、手動弁17と濃縮水流量計18の代わりに定流量弁が設けられている場合、濃縮水流量計18による測定値の代わりに、定流量弁の規定流量を用いて、第1の透過水ライン2aを流れる透過水の流量を算出することができる。あるいは、第1の透過水ライン2aに図示しない流量計が設けられ、第1のろ過手段11からの透過水の流量を直接検出するようになっていてもよい。
In the present embodiment, in order to supply a constant flow rate of treated water to, for example, an electric deionized water production device connected to the downstream side of the
本実施形態では、2つのろ過手段11,16が直列に接続されているが、ろ過手段の数はこれに限定されるものではなく、3つ以上のろ過手段が直列に接続されて設けられていてもよい。その場合にも、透過水の流量制御のための流量調整弁は、3つ以上のろ過手段のうち最も上流側のろ過手段に接続された濃縮水ラインに設けられ、最も下流側のろ過手段で分離された透過水が設定流量(予め設定された目標流量)に調整されることになる。なお、ここでいう「直列に接続される」とは、被処理水が複数のろ過手段で順次処理されることを意味し、隣接する2つのろ過手段において、上流側のろ過手段で分離された透過水が下流側のろ過手段に被処理水として供給されることを意味する。また、各ろ過手段は、複数のRO膜またはNF膜から構成されていてもよい。この場合、複数のRO膜またはNF膜は、一次側(原水および濃縮水の流通側)が直列に接続されて最終的に濃縮水ラインに接続され、二次側(透過水の流通側)が並列に接続されて最終的に透過水ラインに接続されることになる。 In the present embodiment, two filtering means 11 and 16 are connected in series, but the number of filtering means is not limited to this, and three or more filtering means are connected in series and provided. You may. Even in that case, the flow rate adjusting valve for controlling the flow rate of the permeated water is provided in the concentrated water line connected to the most upstream filtration means among the three or more filtration means, and is provided in the most downstream filtration means. The separated permeated water will be adjusted to the set flow rate (preset target flow rate). In addition, "connected in series" here means that the water to be treated is sequentially treated by a plurality of filtering means, and is separated by the filtering means on the upstream side in the two adjacent filtering means. It means that the permeated water is supplied to the filtration means on the downstream side as water to be treated. Further, each filtration means may be composed of a plurality of RO membranes or NF membranes. In this case, in the plurality of RO membranes or NF membranes, the primary side (raw water and concentrated water distribution side) is connected in series and finally connected to the concentrated water line, and the secondary side (permeated water distribution side) is connected. It will be connected in parallel and eventually connected to the permeated water line.
(第4の実施形態)
図4は、本発明の第4の実施形態に係る膜ろ過装置の構成を示す概略図である。以下、上述した実施形態と同様の構成については、図面に同じ符号を付してその説明を省略し、上述した実施形態と異なる構成のみ説明する。
(Fourth Embodiment)
FIG. 4 is a schematic view showing the configuration of the membrane filtration device according to the fourth embodiment of the present invention. Hereinafter, the same configurations as those of the above-described embodiment will be described with reference to the same reference numerals, and the description thereof will be omitted, and only the configurations different from the above-described embodiments will be described.
本実施形態は、第2の実施形態の変形例であるとともに、第3の実施形態の変形例でもあり、第1の実施形態に対する第2の実施形態と同様に、透過水流量制御機構20の構成が第3の実施形態と異なっている。すなわち、流量調整弁21が第1の濃縮水ライン3にではなく供給ライン1に設けられ、これに伴い、第1の濃縮水ライン3には定流量弁14が設けられ、供給ライン1には加圧ポンプ15が設けられている。これ以外の構成については、第2の実施形態または第3の実施形態と同様である。
This embodiment is a modification of the second embodiment as well as a modification of the third embodiment. Similar to the second embodiment for the first embodiment, the permeated water flow
なお、本実施形態では、1つの加圧ポンプ15で2つのろ過手段11,16に原水を供給する必要があるため、加圧ポンプ15による第1のろ過手段11への原水の供給圧力は、第2の実施形態に比べて大きくなる。そのため、本実施形態では、定流量弁14の一次側と二次側の圧力差が作動差圧範囲を超えてしまうおそれが大きく、したがって、定流量弁14の上流側に減圧弁が設けられていることが好ましい。
In the present embodiment, since it is necessary to supply the raw water to the two filtration means 11 and 16 by one pressurizing
本実施形態においても、ろ過手段の数は2つに限定されるものではなく、3つ以上であってもよいことは言うまでもない。 Needless to say, also in this embodiment, the number of filtration means is not limited to two, and may be three or more.
1 供給ライン
2 透過水ライン
2a 第1の透過水ライン(中間透過水ライン)
2b 第2の透過水ライン
3 濃縮水ライン(第1の濃縮水ライン)
4 排水ライン
5 還流水ライン
6 第2の濃縮水ライン
10 膜ろ過装置
11 ろ過手段(第1のろ過手段)
12 定量ポンプ
13,17 手動弁
14 定流量弁
15 加圧ポンプ
16 第2のろ過手段
18 濃縮水流量計
20 透過水流量制御機構
21 流量調整弁
22 透過水流量計
23 透過水流量制御部
30 排水流量制御機構
31 流量調整弁
32 排水流量計
33 排水流量制御部
1
2b 2nd permeated
4
12
Claims (4)
前記複数のろ過手段のうち最も上流側のろ過手段に接続され、前記最も上流側のろ過手段に被処理水を供給する供給ラインと、
前記最も上流側のろ過手段に接続され、前記最も上流側のろ過手段からの透過水を流通させる第1の透過水ラインと、
前記複数のろ過手段のうち最も下流側のろ過手段に接続され、前記最も下流側のろ過手段からの透過水を流通させる第2の透過水ラインと、
前記最も上流側のろ過手段に接続され、前記最も上流側のろ過手段からの濃縮水を流通させる濃縮水ラインと、
前記濃縮水ラインから分岐し、前記濃縮水ラインを流れる濃縮水の一部を外部へ排出する排水ラインと、
前記濃縮水ラインから分岐して前記供給ラインに接続され、前記濃縮水ラインを流れる濃縮水の残りを前記供給ラインに還流させる還流水ラインと、
前記供給ラインに設けられ、前記最も上流側のろ過手段に一定流量の被処理水を供給するベーンポンプと、
前記第2の透過水ラインを流れる透過水の流量を設定流量に調整する第1の流量制御手段であって、前記濃縮水ラインに設けられた流量調整弁と、前記第2の透過水ラインを流れる透過水の流量を検出する流量検出手段と、該流量検出手段により検出された前記透過水の流量に基づいて、前記流量調整弁の開度を調整する制御部と、を有する第1の流量制御手段と、
前記排水ラインを流れる濃縮水の流量を設定流量に調整する第2の流量制御手段であって、前記排水ラインに設けられた流量調整弁と、前記排水ラインを流れる濃縮水の流量を検出する流量検出手段と、該流量検出手段により検出された前記濃縮水の流量に基づいて、前記流量調整弁の開度を調整する制御部と、を有する第2の流量制御手段と、を有し、
前記第2の流量制御手段の前記制御部は、前記第1の透過水ラインを流れる透過水の流量と前記排水ラインを流れる濃縮水の流量との和に対する前記第1の透過水ラインを流れる透過水の流量の割合である回収率が所定の値になるように、前記排水ラインを流れる濃縮水の前記設定流量を決定する、膜ろ過装置。 A plurality of filtration means connected in series, each having a reverse osmosis membrane or a nanofiltration membrane that separates the water to be treated into permeated water and concentrated water.
A supply line connected to the most upstream filtration means among the plurality of filtration means and supplying water to be treated to the most upstream filtration means.
A first permeated water line that is connected to the most upstream filtration means and circulates permeated water from the most upstream filtration means.
A second permeated water line that is connected to the most downstream filtering means among the plurality of filtering means and circulates permeated water from the most downstream filtering means.
A concentrated water line that is connected to the most upstream filtration means and circulates concentrated water from the most upstream filtration means.
A drainage line that branches off from the concentrated water line and discharges a part of the concentrated water flowing through the concentrated water line to the outside.
A reflux water line that branches from the concentrated water line, is connected to the supply line, and returns the rest of the concentrated water flowing through the concentrated water line to the supply line.
A vane pump provided in the supply line and supplying a constant flow rate of water to be treated to the most upstream filtration means,
A first flow rate control means for adjusting the flow rate of the permeated water flowing through the second permeated water line to a set flow rate, the flow rate adjusting valve provided in the concentrated water line and the second permeated water line. A first flow rate having a flow rate detecting means for detecting the flow rate of the flowing permeated water and a control unit for adjusting the opening degree of the flow rate adjusting valve based on the flow rate of the permeated water detected by the flow rate detecting means. Control means and
It is a second flow rate control means for adjusting the flow rate of the concentrated water flowing through the drainage line to a set flow rate, and is a flow rate for detecting the flow rate of the flow rate adjusting valve provided in the drainage line and the concentrated water flowing through the drainage line. It has a second flow rate control means having a detection means and a control unit for adjusting the opening degree of the flow rate adjusting valve based on the flow rate of the concentrated water detected by the flow rate detection means .
The control unit of the second flow rate control means permeates the permeated water line flowing through the first permeated water line with respect to the sum of the flow rate of the permeated water flowing through the first permeated water line and the flow rate of the concentrated water flowing through the drainage line. A membrane filtration device that determines the set flow rate of concentrated water flowing through the drainage line so that the recovery rate, which is the ratio of the flow rate of water, becomes a predetermined value .
前記複数のろ過手段のうち最も上流側のろ過手段に接続され、前記最も上流側のろ過手段に被処理水を供給する供給ラインと、
前記最も上流側のろ過手段に接続され、前記最も上流側のろ過手段からの透過水を流通させる第1の透過水ラインと、
前記複数のろ過手段のうち最も下流側のろ過手段に接続され、前記最も下流側のろ過手段からの透過水を流通させる第2の透過水ラインと、
前記最も上流側のろ過手段に接続され、前記最も上流側のろ過手段からの濃縮水を流通させる濃縮水ラインと、
前記濃縮水ラインから分岐し、前記濃縮水ラインを流れる濃縮水の一部を外部へ排出する排水ラインと、
前記濃縮水ラインから分岐して前記供給ラインに接続され、前記濃縮水ラインを流れる濃縮水の残りを前記供給ラインに還流させる還流水ラインと、
前記供給ラインに設けられ、単相100Vの交流電源で動作する加圧ポンプと、
前記濃縮水ラインに設けられ、前記濃縮水ラインを流れる濃縮水の流量を一定に保持する定流量弁と、
前記第2の透過水ラインを流れる透過水の流量を設定流量に調整する第1の流量制御手段であって、前記供給ラインに設けられた流量調整弁と、前記第2の透過水ラインを流れる透過水の流量を検出する流量検出手段と、該流量検出手段により検出された前記透過水の流量に基づいて、前記流量調整弁の開度を調整する制御部と、を有する第1の流量制御手段と、
前記排水ラインを流れる濃縮水の流量を設定流量に調整する第2の流量制御手段であって、前記排水ラインに設けられた流量調整弁と、前記排水ラインを流れる濃縮水の流量を検出する流量検出手段と、該流量検出手段により検出された前記濃縮水の流量に基づいて、前記流量調整弁の開度を調整する制御部と、を有する第2の流量制御手段と、を有し、
前記第2の流量制御手段の前記制御部は、前記第1の透過水ラインを流れる透過水の流量と前記排水ラインを流れる濃縮水の流量との和に対する前記第1の透過水ラインを流れる透過水の流量の割合である回収率が所定の値になるように、前記排水ラインを流れる濃縮水の前記設定流量を決定する、膜ろ過装置。 A plurality of filtration means connected in series, each having a reverse osmosis membrane or a nanofiltration membrane that separates the water to be treated into permeated water and concentrated water.
A supply line connected to the most upstream filtration means among the plurality of filtration means and supplying water to be treated to the most upstream filtration means.
A first permeated water line that is connected to the most upstream filtration means and circulates permeated water from the most upstream filtration means.
A second permeated water line that is connected to the most downstream filtering means among the plurality of filtering means and circulates permeated water from the most downstream filtering means.
A concentrated water line that is connected to the most upstream filtration means and circulates concentrated water from the most upstream filtration means.
A drainage line that branches off from the concentrated water line and discharges a part of the concentrated water flowing through the concentrated water line to the outside.
A reflux water line that branches from the concentrated water line, is connected to the supply line, and returns the rest of the concentrated water flowing through the concentrated water line to the supply line.
A pressurizing pump provided in the supply line and operating with a single-phase 100V AC power supply,
A constant flow valve provided in the concentrated water line to keep the flow rate of concentrated water flowing through the concentrated water line constant.
It is a first flow rate control means for adjusting the flow rate of the permeated water flowing through the second permeated water line to a set flow rate, and flows through the flow rate adjusting valve provided in the supply line and the second permeated water line. A first flow rate control having a flow rate detecting means for detecting the flow rate of the permeated water and a control unit for adjusting the opening degree of the flow rate adjusting valve based on the flow rate of the permeated water detected by the flow rate detecting means. Means and
It is a second flow rate control means for adjusting the flow rate of the concentrated water flowing through the drainage line to a set flow rate, and is a flow rate for detecting the flow rate of the flow rate adjusting valve provided in the drainage line and the concentrated water flowing through the drainage line. It has a second flow rate control means having a detection means and a control unit for adjusting the opening degree of the flow rate adjusting valve based on the flow rate of the concentrated water detected by the flow rate detection means .
The control unit of the second flow rate control means permeates the permeated water line flowing through the first permeated water line with respect to the sum of the flow rate of the permeated water flowing through the first permeated water line and the flow rate of the concentrated water flowing through the drainage line. A membrane filtration device that determines the set flow rate of concentrated water flowing through the drainage line so that the recovery rate, which is the ratio of the flow rate of water, becomes a predetermined value .
前記第2の流量制御手段の前記制御部は、前記水温検出手段で検出された前記水温に基づいて、前記回収率が、前記最も上流側のろ過手段の前記逆浸透膜またはナノろ過膜の膜面にシリカまたはカルシウムが析出しない最大の回収率となるように、前記排水ラインを流れる濃縮水の前記設定流量を決定する、請求項1または2に記載の膜ろ過装置。 A water temperature detecting means for detecting the water temperature of either the water to be treated supplied to the most upstream filtration means, the permeated water from the most upstream filtration means, or the concentrated water from the most upstream filtration means. Have,
The control unit of the second flow control means has a recovery rate based on the water temperature detected by the water temperature detecting means, and the recovery rate is the membrane of the reverse osmosis membrane or the nanofiltration membrane of the filtration means on the most upstream side. The membrane filtration apparatus according to claim 1 or 2 , wherein the set flow rate of the concentrated water flowing through the drainage line is determined so that the maximum recovery rate at which silica or calcium does not precipitate on the surface is obtained.
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