JP7168102B2 - Water treatment equipment design support device and water treatment equipment design support method - Google Patents
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Description
本開示は、水処理装置設計支援装置及び水処理装置設計支援方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present disclosure relates to a water treatment device design support device and a water treatment device design support method.
逆浸透膜設備の運転性能計算に必要となる入力条件、例えば目標処理水量又は分離膜の経年劣化等を受け付け、入力された入力条件に基づき少なくとも1つ以上のスクリプトファイルを作成すると共に、スクリプトファイルに基づき逆浸透膜の少なくとも性状毎に異なるシミュレータから得られる入力条件による運転性能、例えば膜面積又は膜本数等の計算結果を収集し表示する逆浸透膜設備設計支援装置が開示されている(特許文献1参照)。 Input conditions required to calculate the operating performance of the reverse osmosis membrane facility, such as the target amount of water to be treated or aging deterioration of the separation membrane, are received, and at least one or more script files are created based on the input conditions, and the script file A reverse osmosis membrane equipment design support device that collects and displays operation performance based on input conditions obtained from simulators that differ at least for each property of reverse osmosis membranes based on, for example, calculation results such as membrane area or number of membranes (Patent Reference 1).
しかしながら、特許文献1の技術では、入力条件に応じて分離膜の膜面積又は膜本数等を決定することはできるが、洗浄による分離膜の処理効率の回復については考慮されていない。逆浸透膜設備、例えば水処理装置が、分離膜を洗浄しながら稼働する場合、分離膜を洗浄しない場合と比較して、分離膜の劣化傾向はより複雑なものになる。分離膜の劣化傾向が変化すると、分離膜の処理可能な水量が変化する。これにより、水処理装置に必要な分離膜の総面積が変化するため、特許文献1の技術では、分離膜を洗浄しながら稼働する場合に必要となる分離膜の総面積を算出することができないという課題があった。
However, in the technique of
本開示は、上述した課題を解決するためになされたものであり、分離膜の洗浄を考慮した分離膜の総面積を算出することができる水処理装置設計支援装置及び水処理装置設計支援方法を提供することを目的とする。 The present disclosure has been made to solve the above-described problems, and provides a water treatment device design support device and a water treatment device design support method that can calculate the total area of a separation membrane in consideration of washing of the separation membrane. intended to provide
本開示の水処理装置設計支援装置は、設計対象となる水処理装置が処理する被処理水の被処理水情報を用いて、水処理装置に設置される分離膜に付着するファウラントの発生量を算出するファウラント発生量算出部と、ファウラントの発生量を用いて、分離膜を洗浄せずに水処理装置を稼働する場合における、分離膜の膜間差圧の時系列変化を算出する膜間差圧算出部と、膜間差圧の時系列変化、並びに分離膜の洗浄による膜間差圧の減少幅及び膜間差圧の上昇率を用いて、分離膜を洗浄して水処理装置の稼働する場合における、分離膜の洗浄時膜間差圧の時系列変化を算出する洗浄時膜間差圧算出部と、洗浄時膜間差圧の時系列変化を用いて、被処理水の処理に必要な分離膜の総面積を算出する総面積算出部とを備えるものである。 The water treatment device design support device of the present disclosure uses the information on the water to be treated treated by the water treatment device to be designed to estimate the amount of foulant generated that adheres to the separation membrane installed in the water treatment device. A transmembrane difference that calculates the chronological change in the transmembrane pressure difference of the separation membrane when the water treatment apparatus is operated without cleaning the separation membrane using the foulant generation amount calculation unit to calculate and the foulant generation amount. Using the pressure calculator, the time-series change in the transmembrane pressure difference, the decrease in the transmembrane pressure difference due to the cleaning of the separation membrane, and the rate of increase in the transmembrane pressure difference, the separation membrane is washed and the water treatment equipment is operated. Using the washing time transmembrane pressure difference calculation unit that calculates the time series change of the washing time transmembrane pressure difference of the separation membrane and the time series change of the washing time transmembrane pressure difference, and a total area calculator for calculating the total area of the required separation membrane.
本開示の水処理装置設計支援方法は、設計対象となる水処理装置が処理する被処理水の被処理水情報を用いて、水処理装置に設置される分離膜に付着するファウラントの発生量を算出する工程と、ファウラントの発生量を用いて、分離膜を洗浄せずに水処理装置を稼働する場合における、分離膜の膜間差圧の時系列変化を算出する工程と、膜間差圧の時系列変化、並びに分離膜の洗浄による膜間差圧の減少幅及び膜間差圧の上昇率を用いて、分離膜を洗浄して水処理装置の稼働する場合における、分離膜の洗浄時膜間差圧の時系列変化を算出する工程と、洗浄時膜間差圧の時系列変化を用いて、被処理水の処理に必要な分離膜の総面積を算出する工程とを有するものである。 The water treatment device design support method of the present disclosure uses the information on the water to be treated treated by the water treatment device to be designed to estimate the amount of foulant generated that adheres to the separation membrane installed in the water treatment device. calculating, using the amount of generated foulant, calculating the time-series change in the transmembrane pressure difference of the separation membrane when the water treatment apparatus is operated without washing the separation membrane, and the transmembrane pressure difference When cleaning the separation membrane when the water treatment device is operated by cleaning the separation membrane using the time-series change of , and the reduction width of the transmembrane pressure difference and the rate of increase of the transmembrane pressure difference due to the cleaning of the separation membrane. It has a step of calculating the time-series change in the transmembrane pressure difference and a step of calculating the total area of the separation membranes required for treatment of the water to be treated using the time-series change in the wash time transmembrane pressure difference. be.
本開示によれば、分離膜の洗浄を考慮した分離膜の総面積を算出することができる。 According to the present disclosure, it is possible to calculate the total area of the separation membrane in consideration of washing of the separation membrane.
実施の形態1.
図1は、実施の形態1にかかる水処理装置設計支援装置(以下、「設計支援装置」という)を示すブロック図である。設計支援装置100は、ファウラント発生量算出部1、膜間差圧算出部2、洗浄時膜間差圧算出部3、及び総面積算出部4を備える。入力装置10は、例えばキーボード又はマウス等であり、入力部(図1に図示せず)を介して被処理水情報(後述する)等を設計支援装置100に入力する。出力装置5は後述する。
FIG. 1 is a block diagram showing a water treatment device design support device (hereinafter referred to as “design support device”) according to
設計支援装置100とは、設計対象の水処理装置(以下、「水処理装置」という)が処理する被処理水の水質、被処理水の水量、及び処理後の被処理水(以下、「処理後水」という)の水質等から、水処理装置での被処理水の処理に必要な分離膜の総面積を算出するものである。
The
水処理装置とは、例えば下水処理場に設置され、分離膜によって被処理水である下水を活性汚泥と処理後水とに分離(ろ過)するものである。水処理装置では、例えば、分離膜が予め定めた膜間差圧(後述)に達すると、分離膜を洗浄する。洗浄された分離膜は、再び被処理水の処理に使用された後、新しい分離膜に交換される。ここで、分離膜とは、分離膜単体でもよいし、分離膜をモジュール化した膜モジュールでもよい。以下、設計支援装置100の構成について、詳細を説明する。
A water treatment apparatus is installed, for example, in a sewage treatment plant, and separates (filters) sewage, which is the water to be treated, into activated sludge and treated water using a separation membrane. In a water treatment apparatus, for example, when the separation membrane reaches a predetermined transmembrane pressure difference (described later), the separation membrane is washed. The washed separation membrane is replaced with a new separation membrane after being used again for treating water to be treated. Here, the separation membrane may be a single separation membrane, or may be a membrane module obtained by modularizing the separation membrane. The configuration of the
ファウラント発生量算出部1は、被処理水の水量、被処理水の水質、及び処理後水の水質の少なくともいずれか(以下、「被処理水情報」という)を、ファウラント発生量算出モデルに当てはめてファウラント発生量を算出する。ファウラント発生量の算出方法については後述する。
The foulant generation
ここで、ファウラントについて説明する。分離膜は、被処理水に含まれる除去対象物質、例えば活性汚泥を分離膜の膜面に物理的又は化学的に付着させることにより、除去対象物質を被処理水から取り除く。分離膜の膜面に付着した除去対象物質がファウラントである。分離膜の膜面に付着するファウラントの増加率は、被処理水の水質及び処理後水の水質、すなわち被処理水の処理前後の水質によって決定される。 Here, the foulant will be explained. The separation membrane removes the substances to be removed from the water to be treated by physically or chemically adhering the substances to be removed contained in the water to be treated, such as activated sludge, to the membrane surface of the separation membrane. A substance to be removed attached to the membrane surface of the separation membrane is a foulant. The rate of increase in foulant adhering to the membrane surface of the separation membrane is determined by the quality of the water to be treated and the quality of the water after treatment, that is, the water quality before and after treatment of the water to be treated.
ファウラントは、水処理装置の稼働時間、すなわち分離膜による被処理水の処理時間の経過とともに分離膜の膜面に蓄積し、分離膜を目詰まりさせる。分離膜の目詰まりによって分離膜の処理効率は低下する。分離膜の洗浄は、分離膜からファウラントを除去し、分離膜の処理効率を回復させるために行うものである。 The foulant accumulates on the membrane surface of the separation membrane and clogs the separation membrane as the operation time of the water treatment apparatus, that is, the treatment time of the water to be treated by the separation membrane elapses. Clogging of the separation membrane reduces the treatment efficiency of the separation membrane. Cleaning of the separation membrane is performed to remove foulants from the separation membrane and restore the treatment efficiency of the separation membrane.
次に、ファウラント発生量の算出方法について、ファウラント発生量算出モデルを用いて説明する。図2は、実施の形態1にかかるファウラント発生量算出モデルの一例である。図2の縦軸はファウラント発生量(mgN)を示し、横軸は被処理水の水量(m3)を示す。図2は、処理後水の水質がx(mgN/L)となるファウラント発生量算出モデルX及び処理後水の水質がy(mgN/L)となるファウラント発生量算出モデルYである。図2のファウラント発生量算出モデルは、それぞれ被処理水の水量が増えるとファウラント発生量が増えることを示している。これらのファウラント発生量算出モデルでは、被処理水の水量とファウラント発生量とが比例の関係である。Next, a method for calculating the amount of foulant generated will be described using a model for calculating the amount of foulant generated. FIG. 2 is an example of a foulant generation amount calculation model according to the first embodiment. The vertical axis in FIG. 2 indicates the amount of foulants generated (mgN), and the horizontal axis indicates the amount of water to be treated (m 3 ). FIG. 2 shows a foulant generation amount calculation model X in which the treated water quality is x (mgN/L) and a foulant generation amount calculation model Y in which the treated water quality is y (mgN/L). The foulant generation amount calculation model in FIG. 2 indicates that the foulant generation amount increases as the amount of water to be treated increases. In these foulant generation amount calculation models, the amount of the water to be treated and the foulant generation amount are in a proportional relationship.
例えば、水処理装置での処理後水の水質をx(mgN/L)と設定した場合、ファウラント発生量算出モデルXに被処理水の水量を当てはめてファウラント発生量を算出すればよい。ここでの被処理水情報とは、被処理水の水量である。また、ファウラント発生量は、例えば以下のモデル式(1)により算出することができる。なお、モデル式(1)のαは比例定数である。 For example, when the quality of treated water in the water treatment apparatus is set to x (mgN/L), the foulant generation amount can be calculated by applying the amount of the water to be treated to the foulant generation amount calculation model X. The to-be-treated water information here is the amount of to-be-treated water. Also, the foulant generation amount can be calculated by, for example, the following model formula (1). Note that α in the model formula (1) is a constant of proportionality.
膜間差圧算出部2は、ファウラントの発生量を、膜間差圧算出モデルに当てはめて膜間差圧の時系列変化を算出する。
The
膜間差圧とは、被処理水側の圧力と処理後水側の圧力との差である。膜間差圧の時系列変化とは、分離膜を洗浄せずに被処理水の処理が実施された場合の分離膜の膜間差圧の変化を示す。分離膜の膜面にファウラントが付着すると、目詰まりにより膜間差圧の上昇が起こる。上述したように、分離膜の目詰まりは、分離膜の処理効率を低下させるため、膜間差圧の上昇は、分離膜の処理効率の低下、すなわち分離膜の劣化といえる。 The transmembrane pressure is the difference between the pressure on the side of the water to be treated and the pressure on the side of the treated water. The time-series change in the transmembrane pressure difference indicates the change in the transmembrane pressure difference of the separation membrane when the water to be treated is treated without washing the separation membrane. When foulant adheres to the membrane surface of the separation membrane, clogging causes an increase in the transmembrane pressure difference. As described above, the clogging of the separation membrane lowers the treatment efficiency of the separation membrane, so an increase in the transmembrane pressure difference can be said to be a reduction in the treatment efficiency of the separation membrane, that is, deterioration of the separation membrane.
ここで、膜間差圧の時系列変化の算出方法について、膜間差圧算出膜間差圧算出モデルを用いて説明する。図3は、実施の形態1にかかる膜間差圧算出モデルの一例である。図3(a)は、処理時間(t)とファウラント発生量(mgN)との関係図であり、縦軸はファウラント発生量(mgN)を示し、横軸は処理時間(t)を示す。図3(b)は、ファウラント蓄積量(mgN)と膜間差圧(kPa)との関係図であり、縦軸は膜間差圧(kPa)を示し、横軸はファウラント発生量(mgN)を示す。 Here, a method for calculating a time-series change in the transmembrane pressure will be described using a transmembrane pressure calculation model. FIG. 3 is an example of a transmembrane pressure calculation model according to the first embodiment. FIG. 3(a) is a diagram showing the relationship between the processing time (t) and the foulant generation amount (mgN), where the vertical axis indicates the foulant generation amount (mgN) and the horizontal axis indicates the processing time (t). FIG. 3(b) is a diagram showing the relationship between foulant accumulation amount (mgN) and transmembrane pressure difference (kPa), the vertical axis indicates transmembrane pressure difference (kPa), and the horizontal axis indicates foulant generation amount (mgN). indicates
上述した図3(a)の関係図に膜間差圧算出モデルファウラント発生量を当てはめて、ある処理時間(t)におけるファウラント蓄積量Cを算出する。ファウラント蓄積量Cを上述した図3(b)の関係図に当てはめて、膜間差圧を算出する。ファウラント蓄積量Cは、例えば以下のモデル式(2)により算出することができる。膜間差圧は、例えば以下のモデル式(3)により算出することができる。なお、モデル式(3)のβ及びMは任意の定数である。 By applying the transmembrane pressure calculation model foulant generation amount to the relationship diagram of FIG. The transmembrane pressure difference is calculated by applying the accumulated foulant amount C to the relationship diagram of FIG. 3(b). The accumulated foulant amount C can be calculated, for example, by the following model formula (2). The transmembrane pressure difference can be calculated, for example, by the following model formula (3). Note that β and M in the model formula (3) are arbitrary constants.
例えば、処理時間(t2-t1)の間に、ファウラントの発生量はF1からF2に上昇する。これを積分した値、すなわちモデル式(2)によって算出された値が、ファウラント蓄積量Cであり、図3(a)の斜線部分である。For example, during the processing time (t 2 -t 1 ), the foulant generation rate rises from F 1 to F 2 . The value obtained by integrating this, that is, the value calculated by the model formula (2) is the accumulated foulant amount C, which is the hatched portion in FIG. 3(a).
次に、ファウラント蓄積量Cを用いた膜間差圧の時系列変化について説明する。例えば、分離膜による処理開始を処理時間t1とし、等間隔で処理時間t2、t3、t4、及びt5を設定する。そして、処理時間(t2-t1)の間に蓄積されたファウラントをC1、処理時間(t3-t2)の間に蓄積されたファウラントをC2、処理時間(t4-t3)の間に蓄積されたファウラントをC3、及び処理時間(t5-t4)の間に蓄積されたファウラントをC4とし、図3(a)を用いてファウラント蓄積量C1~C4をそれぞれ算出する。Next, time-series changes in the transmembrane pressure using the foulant accumulation amount C will be described. For example, the start of treatment by the separation membrane is treated as treatment time t1, and treatment times t2, t3 , t4 , and t5 are set at equal intervals. Then, C 1 is the foulant accumulated during the processing time (t 2 -t 1 ),
算出されたファウラント蓄積量C1~C4を図3(b)に当てはめて、すなわちモデル式(3)を用いてそれぞれのファウラント蓄積量Cに対応する膜間差圧を算出することにより、膜間差圧の時系列変化を求めることができる。By applying the calculated foulant accumulation amounts C 1 to C 4 to FIG. It is possible to obtain the time-series change of the pressure difference between the
上述の算出方法によって算出された膜間差圧の時系列変化を以下説明する。図4は、実施の形態1にかかる膜間差圧の時系列変化の一例を示す関係図である。図4の縦軸は膜間差圧(kPa)を示し、横軸は処理時間(t)を示す。図4は、処理時間が長くなるにつれて、指数的に膜間差圧が上昇していることを示している。これが、分離膜の洗浄を考慮していない場合の膜間差圧の時系列変化である。 Time-series changes in the transmembrane pressure calculated by the above calculation method will be described below. FIG. 4 is a relationship diagram showing an example of time-series changes in the transmembrane pressure according to the first embodiment. The vertical axis in FIG. 4 indicates the transmembrane pressure (kPa), and the horizontal axis indicates the treatment time (t). FIG. 4 shows that the transmembrane pressure increases exponentially as the treatment time increases. This is the time-series change in the transmembrane pressure difference when cleaning of the separation membrane is not considered.
洗浄時膜間差圧算出部3は、洗浄による膜間差圧の減少幅及び膜間差圧の上昇率(以下、合わせて「洗浄時膜間差圧算出条件」という)、並びに膜間差圧の時系列変化を用いて、分離膜の洗浄時(以下、「膜洗浄時」という)の膜間差圧の時系列変化を算出する。洗浄時膜間差圧算出条件は、分離膜固有の値であり、分離膜の膜劣化モデル(後述)に洗浄強度、洗浄頻度、及び洗浄回数の少なくともいずれか(以下、「洗浄条件」という)を当てはめて算出できる。洗浄による膜間差圧の減少幅は、洗浄による分離膜の処理効率の回復の度合いを示し、膜間差圧の上昇率は、分離膜の劣化の度合いを示す。膜洗浄時は、ファウラントによる分離膜の劣化と、洗浄による分離膜の処理効率の回復とが起こっている。
The cleaning transmembrane
洗浄強度とは、分離膜の膜面からファウラントを除去する際の物理的な強度又は洗浄薬液の濃度を指す。洗浄頻度とは、分離膜を洗浄するタイミング、例えば予め定めた膜間差圧に達した場合又は予め定めた処理時間が経過した場合を指す。 The washing strength refers to the physical strength or the concentration of the washing chemical when removing foulants from the membrane surface of the separation membrane. The cleaning frequency refers to the timing of cleaning the separation membrane, for example, when a predetermined transmembrane pressure difference is reached or when a predetermined processing time has elapsed.
ここで、膜劣化モデルについて説明する。図5は、実施の形態1にかかる膜劣化モデルの一例である。洗浄による膜間差圧の減少幅の減少と、膜間差圧の上昇率の増加とを表現するものが、膜劣化モデルである。図5(a)は、洗浄による膜間差圧の減少幅と洗浄回数とが比例の関係であることを示す算出モデルである。図5(a)では、膜間差圧の減少幅を回復率と記載する。図5(b)は、膜間差圧の上昇率と洗浄回数とが、指数の関係であることを示す算出モデルである。なお、上述の通り、洗浄時膜間差圧算出条件は分離膜固有の値であるため、膜劣化モデルを用いて洗浄時膜間差圧算出部3が算出してもよいし、数値としてユーザ、例えば水処理装置の設計に関わる技術スタッフが入力してもよい。また、図5では、洗浄条件として洗浄回数を用いているが、これに限られない。 Here, the film deterioration model will be explained. FIG. 5 is an example of a film deterioration model according to the first embodiment. The membrane deterioration model expresses the reduction in the rate of decrease in the transmembrane pressure difference and the increase in the rate of increase in the transmembrane pressure difference due to washing. FIG. 5(a) is a calculation model showing that the amount of reduction in the transmembrane pressure difference due to washing and the number of times of washing are in a proportional relationship. In FIG. 5(a), the amount of reduction in the transmembrane pressure difference is referred to as the recovery rate. FIG. 5(b) is a calculation model showing that the rate of increase in the transmembrane pressure difference and the number of times of washing are in an exponential relationship. As described above, the cleaning transmembrane pressure calculation condition is a value unique to the separation membrane. may be entered, for example, by technical staff involved in the design of the water treatment system. In addition, in FIG. 5, the number of times of washing is used as the washing condition, but it is not limited to this.
以下に、洗浄による膜間差圧の減少幅をモデル式(4)に、膜間差圧の上昇率をモデル式(5)に示す。モデル式(4)及びモデル式(5)はそれぞれ一例であり、これらに限られない。なお、γ(γ<0)は比例定数であり、ε、N、及びQは任意の定数である。 Model formula (4) shows the degree of decrease in the transmembrane pressure difference due to washing, and model formula (5) shows the rate of increase in the transmembrane pressure difference. Model formula (4) and model formula (5) are examples, respectively, and are not limited to these. γ (γ<0) is a constant of proportionality, and ε, N, and Q are arbitrary constants.
次に、膜洗浄時の膜間差圧の時系列変化について説明する。図6は、実施の形態1にかかる膜洗浄時の膜間差圧の時系列変化の一例を示す関係図である。図6の縦軸は膜間差圧(kPa)を示し、横軸は処理時間(t)を示す。図6では、膜間差圧がP3となった時点で分離膜の洗浄を行う。すなわち、図6のS1、S2、及びS3で分離膜の洗浄を行う。Next, a time-series change in the transmembrane pressure difference during membrane cleaning will be described. FIG. 6 is a relationship diagram showing an example of time-series changes in transmembrane pressure during membrane cleaning according to the first embodiment. The vertical axis in FIG. 6 indicates the transmembrane pressure (kPa), and the horizontal axis indicates the treatment time (t). In FIG. 6 , the separation membrane is washed when the transmembrane pressure difference reaches P3. That is, the separation membrane is washed in S1 , S2, and S3 of FIG .
膜洗浄時の膜間差圧の時系列変化とは、分離膜の洗浄が行われる場合における分離膜の膜間差圧の時系列変化、すなわち膜洗浄時の分離膜の経年劣化を示す。分離膜の処理効率は、洗浄によって回復するが、洗浄による膜間差圧の減少幅、すなわち分離膜の処理効率の回復の度合いは、洗浄回数の増加に伴い減少する。図6に示すように、洗浄回数の増加に伴い、S2の洗浄後の膜間差圧の減少幅W2は、S1の洗浄後の減少幅W1よりも小さく、S3の洗浄後の膜間差圧の減少幅W3は、S2の洗浄後の減少幅W2よりも小さい。換言すると、洗浄直後の膜間差圧P4は、洗浄回数の増加に伴い上昇する。減少幅W1~W3は、モデル式(4)によって算出できる。The time-series change in the transmembrane pressure difference during membrane cleaning refers to the time-series change in the transmembrane pressure difference of the separation membrane when the separation membrane is cleaned, that is, the secular deterioration of the separation membrane during membrane cleaning. The treatment efficiency of the separation membrane is recovered by washing, but the degree of reduction in the transmembrane pressure difference due to washing, that is, the degree of recovery of the treatment efficiency of the separation membrane decreases as the number of washings increases. As shown in FIG. 6 , with an increase in the number of washings , the reduction width W2 of the transmembrane differential pressure after washing in S2 is smaller than the reduction width W1 after washing in S1 and The reduction width W3 of the transmembrane pressure of S2 is smaller than the reduction width W2 of S2 after washing. In other words, the transmembrane pressure P4 immediately after washing increases as the number of washings increases. The reduction widths W 1 to W 3 can be calculated by model formula (4).
さらに、膜間差圧の上昇率、すなわち膜間差圧P3に達するまでの時間は、洗浄回数の増加に伴い減少する。そのため、膜洗浄時の膜間差圧は、図6に示すように、上昇と下降を繰り返しながら上昇周期(T1、T2、及びT3)を短期化しつつ上昇していく。上昇周期T1~T3は、モデル式(4)によって算出された膜間差圧の減少幅及びモデル式(5)によって算出された膜間差圧の上昇率に基づき算出できる。そして、膜間差圧P4が所定の値に達した場合に、洗浄による減少幅が小さくなったとみなし、分離膜を交換すればよい。Furthermore, the rate of increase of the transmembrane pressure difference, ie, the time required to reach the transmembrane pressure difference P3 , decreases as the number of washings increases. Therefore, as shown in FIG. 6, the transmembrane pressure difference at the time of membrane cleaning increases and decreases while shortening the period of increase (T 1 , T 2 , and T 3 ) while repeating an increase and a decrease. The rising periods T 1 to T 3 can be calculated based on the reduction width of the transmembrane pressure calculated by the model formula (4) and the increase rate of the transmembrane pressure calculated by the model formula (5). Then, when the transmembrane pressure difference P4 reaches a predetermined value, it is considered that the width of decrease due to washing has become small, and the separation membrane can be replaced.
総面積算出部4は、膜洗浄時の膜間差圧の時系列変化を用いて、水処理装置に必要な分離膜の総面積を算出する。図7は、実施の形態1にかかる膜間差圧と処理可能水量との関係を示す図であり、縦軸は分離膜の1cm3あたりに処理可能な被処理水の水量(m3)、横軸は膜間差圧(kPa)である。The
上述したように、膜間差圧P4が所定の値になった場合に、分離膜を交換する。ここでは、図6のT2終了時の膜間差圧P4で分離膜を交換するとする。上昇周期T1及び上昇周期T2を、一定間隔、例えば1日ごとに区切る。1日ごとの膜間差圧を求め、図7に当てはめると、それぞれの日の処理可能水量を算出できる。これらを足し合わせることにより、上昇周期T1及び上昇周期T2の分離膜1cm3あたりの処理可能水量を算出することができる。As described above, the separation membrane is replaced when the transmembrane pressure difference P4 reaches a predetermined value. Here, it is assumed that the separation membrane is replaced at the transmembrane differential pressure P4 at the end of T2 in FIG. The rising period T1 and the rising period T2 are separated by regular intervals, for example, every day. By obtaining the transmembrane pressure difference for each day and applying it to FIG. 7, the amount of treatable water for each day can be calculated. By adding these , it is possible to calculate the amount of water that can be treated per 1 cm 3 of the separation membrane in the rising cycle T1 and the rising cycle T2.
水処理装置に流入する被処理水の水量を、上述の処理可能水量で割ることにより、上昇周期T1から上昇周期T2の間に必要な分離膜の総面積を算出することができる。By dividing the amount of water to be treated that flows into the water treatment apparatus by the amount of water that can be treated, the total area of the separation membrane required during the rising period T1 to T2 can be calculated.
さらに、算出された分離膜の総面積を、分離膜1本あたりの表面積で割ることにより、水処理装置に設置される分離膜の本数を算出することができる。 Furthermore, by dividing the calculated total area of the separation membrane by the surface area per separation membrane, the number of separation membranes installed in the water treatment apparatus can be calculated.
分離膜を洗浄しない場合、分離膜の処理効率が回復しないため、膜間差圧が単調増加する。そのため、上昇周期T1及び上昇周期T2における処理可能水量が少なくなる。その結果、上昇周期T1から上昇周期T2の間に必要な分離膜の総面積が大きくなり、水処理装置に設置される分離膜の本数も分離膜の洗浄時と比較して、多く算出される。If the separation membrane is not washed, the treatment efficiency of the separation membrane will not recover, and the transmembrane pressure difference will monotonically increase. Therefore, the amount of water that can be treated in the rising cycle T1 and the rising cycle T2 decreases. As a result, the total area of the separation membranes required between the rising cycle T1 and the rising cycle T2 increases, and the number of separation membranes installed in the water treatment apparatus is also calculated to be larger than when cleaning the separation membranes. be done.
なお、図7では、縦軸を処理可能水量としたが、これに限られず、被処理水の濃度としてもよい。 In FIG. 7, the vertical axis represents the amount of water that can be treated, but the present invention is not limited to this, and the concentration of the water to be treated may be used.
図8は、実施の形態1にかかる分離膜の総面積の表示例を示す。算出された総面積は、出力装置5、例えばディスプレイに表示される。なお、総面積を分離膜の本数に変換した出力データを、図8に示すように出力装置5に表示してもよい。出力装置5に表示された出力データに基づいて、ユーザは水処理装置に設置する分離膜の本数を決定すればよい。ここで、分離膜の本数とは、膜モジュールの本数でもよいし、膜モジュール内に格納された分離膜の本数でもよい。
FIG. 8 shows a display example of the total area of the separation membrane according to the first embodiment. The calculated total area is displayed on the
図9は、実施の形態1にかかる設計支援装置の処理を示す工程図である。ファウラント発生量算出部1は、入力部(図1に図示せず)を介して入力装置10により入力された被処理水情報をファウラント発生量算出モデルに当てはめて、ファウラント発生量を算出する(ステップS1)。ファウラント発生量は、膜間差圧算出部2に入力される。
FIG. 9 is a process chart showing processing of the design support device according to the first embodiment. The foulant generation
膜間差圧算出部2は、ファウラント発生量を膜間差圧算出モデルに当てはめて、膜間差圧の時系列変化を算出する(ステップS2)。膜間差圧の時系列変化は、洗浄時膜間差圧算出部3に入力される。
The
洗浄時膜間差圧算出部3は、入力部(図1に図示せず)を介して入力装置10により入力された洗浄時膜間差圧算出条件及び膜間差圧の時系列変化を用いて、膜洗浄時の膜間差圧の時系列変化を算出する(ステップS3)。膜洗浄時の膜間差圧の時系列変化は、総面積算出部4に入力される。
The cleaning transmembrane
総面積算出部4は、膜洗浄時の膜間差圧の時系列変化を用いて、分離膜の総面積を算出する(ステップS4)。算出された分離膜は、出力部(図1に図示せず)を介して出力装置5に表示される。
The
図10は、実施の形態1にかかる膜洗浄時の膜間差圧の時系列変化を示す数値データの一例であり、図11は、実施の形態1にかかる膜洗浄時の膜間差圧の時系列変化を示す関係図である。図11は、上述したモデル式(1)~(3)に図10の数値データを当てはめて得られたものである。 FIG. 10 is an example of numerical data showing time-series changes in the transmembrane pressure during membrane cleaning according to the first embodiment, and FIG. FIG. 10 is a relational diagram showing time-series changes; FIG. 11 is obtained by applying the numerical data of FIG. 10 to the model formulas (1) to (3) described above.
図10の処理時間は、分離膜による処理開始時から経過した時間(月)を示し、膜間差圧は、それぞれの処理時間に対応する膜間差圧(kPa)を示している。図10の分離膜洗浄とは、分離膜の洗浄の有無を示している。例えば、処理時間「8」における分離膜洗浄欄の「〇」は、処理開始時から7か月目から8か月目の間に分離膜の洗浄を行ったことを示している。そのため、処理開始時から7か月目の膜間差圧と比較して、8か月目の膜間差圧は減少している。図11の縦軸は洗浄後の膜間差圧(kPa)であり、横軸は処理開始からの処理時間(月)を示す。 The treatment time in FIG. 10 indicates the time (months) elapsed from the start of treatment by the separation membrane, and the transmembrane pressure difference indicates the transmembrane pressure difference (kPa) corresponding to each treatment time. Separation membrane cleaning in FIG. 10 indicates whether or not the separation membrane is cleaned. For example, "o" in the separation membrane cleaning column at treatment time "8" indicates that the separation membrane was cleaned between the 7th month and the 8th month from the start of treatment. Therefore, the transmembrane pressure difference at the 8th month is lower than the transmembrane pressure difference at the 7th month from the start of the treatment. The vertical axis in FIG. 11 indicates the transmembrane pressure (kPa) after washing, and the horizontal axis indicates the treatment time (months) from the start of treatment.
図10に示すように、分離膜の洗浄を7~8か月目の間、10~11か月目の間、12~13か月目の間、14~15か月目の間で実施したため、図11では、8か月目、11か月目、13か月目、及び15か月目の膜間差圧が、7か月目、10か月目、12か月目、及び14か月目の膜間差圧から減少している。また、洗浄直後の膜間差圧は、処理時間の経過に伴い、次第に上昇している。 As shown in FIG. 10, the washing of the separation membrane was performed between the 7th and 8th months, the 10th and 11th months, the 12th and 13th months, and the 14th and 15th months. , in FIG. 11, the transmembrane pressure at the 8th month, the 11th month, the 13th month, and the 15th month is The transmembrane pressure is decreasing from the second month. In addition, the transmembrane pressure difference immediately after washing gradually increases as the treatment time elapses.
以上のように、設計支援装置100は、設計対象となる水処理装置が処理する被処理水の被処理水情報を用いて、水処理装置に設置される分離膜に付着するファウラントの発生量を算出するファウラント発生量算出部1と、ファウラントの発生量を用いて、分離膜を洗浄せずに水処理装置を稼働する場合における、分離膜の膜間差圧の時系列変化を算出する膜間差圧算出部2と、膜間差圧の時系列変化、並びに分離膜の洗浄による膜間差圧の減少幅及び膜間差圧の上昇率を用いて、分離膜を洗浄して水処理装置の稼働する場合における、分離膜の洗浄時膜間差圧の時系列変化を算出する洗浄時膜間差圧算出部3と、洗浄時膜間差圧の時系列変化を用いて、被処理水の処理に必要な分離膜の総面積を算出する総面積算出部4とを備えるものである。
As described above, the
上述の構成により、設計支援装置100は、分離膜の洗浄を考慮した分離膜の総面積を算出することができる。
With the configuration described above, the
これにより、水処理装置の設計時に分離膜の総面積をシミュレーションによって算出することができるため、分離膜の運用コストを抑制することができる。 As a result, the total area of the separation membrane can be calculated by simulation when designing the water treatment apparatus, so the operating cost of the separation membrane can be suppressed.
なお、分離膜がシート状の場合、総面積を分離膜の枚数に変換した出力データを出力装置5に表示すればよい。
When the separation membrane is sheet-like, output data obtained by converting the total area into the number of separation membranes may be displayed on the
実施の形態2.
図12は、実施の形態2にかかる設計支援装置を示すブロック図である。設計支援装置200は、ファウラント発生量算出部1、膜間差圧算出部2、洗浄時膜間差圧算出部3、総面積算出部4、及び膜決定部6を備える。設計支援装置200は、複数の分離膜について総面積を算出し、算出されたそれぞれの総面積を比較した結果に基づき水処理装置に採用する分離膜を決定する点で、設計支援装置100と異なる。図12において、図1と同じ符号を付けたものは、同一又は対応する構成を示しているため、詳細な説明は省略する。
FIG. 12 is a block diagram of a design support apparatus according to a second embodiment; The
分離膜には、複数の種類がある。また、同じ種類の分離膜でも、製造するメーカによって分離膜の仕様が異なる。これらの分離膜は、それぞれ分離能力に差があるため、水処理装置で処理される被処理水の種類、又は処理後の水質等に応じて、分離膜を選択する必要がある。 There are multiple types of separation membranes. Moreover, even for the same type of separation membrane, the specifications of the separation membrane differ depending on the manufacturer. Since these separation membranes have different separation capacities, it is necessary to select a separation membrane according to the type of water to be treated in the water treatment apparatus, the quality of the treated water, and the like.
実施の形態2では、同じ洗浄条件下で、複数の分離膜(分離膜A及び分離膜B)の総面積を算出し、比較する。以下、詳細を説明する。なお、分離膜Aを第一の分離膜、分離膜Bを第二の分離膜と表現してもよい。
In
ファウラント発生量算出部1は、被処理水情報をファウラント発生量算出モデルに当てはめて分離膜A及び分離膜Bのファウラント発生量を算出する。分離膜A及び分離膜Bの処理能力が既知であり、例えば被処理水の処理後の水質がそれぞれx(mgN/L)及びy(mgN/L)であれば、分離膜Aは図2に示したファウラント発生量算出モデルXを用いて、分離膜Bは図2に示したファウラント発生量算出モデルYを用いてそれぞれファウラント発生量を算出すればよい。
The foulant generation
膜間差圧算出部2は、ファウラント発生量を膜間差圧算出モデルに当てはめて、分離膜Aの膜間差圧の時系列変化及び分離膜Bの膜間差圧の時系列変化をそれぞれ算出する。
The transmembrane
洗浄時膜間差圧算出部3は、洗浄時膜間差圧算出条件及び分離膜A及び分離膜Bの膜間差圧の時系列変化を用いて、分離膜A及び分離膜Bの膜洗浄時の膜間差圧の時系列変化をそれぞれ算出する。
The cleaning transmembrane pressure
総面積算出部4は、分離膜A及び分離膜Bの膜洗浄時の膜間差圧の時系列変化を用いて、水処理装置に必要な分離膜A及び分離膜Bの総面積をそれぞれ算出する。
The total
膜決定部6は、分離膜A及び分離膜Bの総面積を比較し、分離膜A及び分離膜Bから、対象の水処理装置に採用する分離膜を決定する。
The
出力装置5は、例えば決定された分離膜の分離膜名及び決定された分離膜の総面積を表示する。
The
図13は、実施の形態2にかかる設計支援装置の処理を示す工程図である。ファウラント発生量算出部1は、入力部(図12に図示せず)を介して入力装置10により入力された被処理水情報を分離膜A及び分離膜Bのファウラント発生量算出モデルに当てはめて、ファウラント発生量をそれぞれ算出する(ステップS5)。算出された分離膜A及び分離膜Bのファウラント発生量は、それぞれ膜間差圧算出部2に入力される。
13A and 13B are process charts showing processing of the design support apparatus according to the second embodiment. The foulant generation
膜間差圧算出部2は、分離膜A及び分離膜Bのファウラント発生量を膜間差圧算出モデルに当てはめて、分離膜A及び分離膜Bの膜間差圧の時系列変化をそれぞれ算出する(ステップS6)。算出された分離膜A及び分離膜Bの膜間差圧の時系列変化は、洗浄時膜間差圧算出部3に入力される。
The transmembrane
洗浄時膜間差圧算出部3は、入力部(図12に図示せず)を介して入力装置10により入力された洗浄時膜間差圧算出条件と、分離膜A及び分離膜Bの膜間差圧の時系列変化とを用いて、分離膜A及び分離膜Bの膜洗浄時の膜間差圧の時系列変化を算出する(ステップS7)。算出された分離膜A及び分離膜Bの膜洗浄時の膜間差圧の時系列変化は、総面積算出部4にそれぞれ入力される。
The cleaning transmembrane
総面積算出部4は、分離膜A及び分離膜Bの膜洗浄時の膜間差圧の時系列変化を用いて、水処理装置に必要な分離膜A及び分離膜Bの総面積を算出する(ステップS8)。算出された分離膜A及び分離膜Bの総面積は、膜決定部6に入力される。
The total
膜決定部6は、分離膜A及び分離膜Bの総面積を比較し、比較された分離膜A、Bの総面積から、水処理装置に採用する分離膜を決定する(ステップS9及びS10)。例えば、分離膜Aの総面積よりも、分離膜Bの総面積が小さく算出された場合、分離膜Bが水処理装置に採用する分離膜として決定される。決定された分離膜は、出力部(図12に図示せず)を介して出力装置5に表示される。
The
以上のように、設計支援装置200の膜間差圧算出部2は、分離膜A及び分離膜Bの膜間差圧の時系列変化をそれぞれ算出し、洗浄時膜間差圧算出部3は、分離膜A及び分離膜Bの膜間差圧の時系列変化、並びに分離膜の洗浄による膜間差圧の減少幅及び膜間差圧の上昇率を用いて、分離膜A及び分離膜Bの洗浄時膜間差圧の時系列変化をそれぞれ算出し、総面積算出部4は、分離膜A及び分離膜Bの洗浄時膜間差圧の時系列変化を用いて、水処理装置に必要な分離膜A及び分離膜Bの総面積をそれぞれ算出するものである。
As described above, the
さらに、設計支援装置200は、分離膜A及び分離膜Bの総面積を比較し、比較された分離膜A及び分離膜Bの中から水処理装置に採用する分離膜を決定する膜決定部6を備えるものである。
Furthermore, the
上述の構成により、設計支援装置200は、分離膜の洗浄を考慮した分離膜の総面積を算出し、分離膜A及び分離膜Bの中から水処理装置に採用する分離膜を決定することができる。
With the above-described configuration, the
なお、決定された分離膜の本数又は枚数等の出力データを出力装置5に表示してもよい。
Output data such as the determined number of separation membranes or the number of sheets may be displayed on the
また、決定された分離膜の分離膜名等を出力装置5に表示する例を示したが、設計支援装置200に膜決定部6を設けずに、分離膜A及び分離膜Bのそれぞれの総面積等を出力装置5に表示して、表示された総面積等だけでなく、さまざまな条件、例えばそれぞれの分離膜の洗浄にかかるコスト等を考慮して、ユーザが分離膜を選択してもよい。
In addition, an example of displaying the separation membrane names of the determined separation membranes on the
また、分離膜A及び分離膜Bを比較する例を示したが、3種類以上、すなわち複数の種類の分離膜を比較してもよい。 In addition, although an example of comparing separation membrane A and separation membrane B has been shown, three or more types of separation membranes, that is, a plurality of types of separation membranes may be compared.
また、分離膜A及び分離膜Bのそれぞれの総面積を個別に算出した後、それぞれの総面積を比較して、水処理装置に採用する分離膜を決定してもよい。すなわち、分離膜Aの総面積を算出した(ステップS5~ステップS8)後、分離膜Bの総面積を算出し(ステップS5~ステップS8)、算出されたそれぞれの総面積を比較して水処理装置に採用する分離膜を決定してもよい(ステップS9及びS10)。 Alternatively, after calculating the total area of each of the separation membrane A and the separation membrane B, the respective total areas may be compared to determine the separation membrane to be employed in the water treatment apparatus. That is, after calculating the total area of the separation membrane A (steps S5 to S8), the total area of the separation membrane B is calculated (steps S5 to S8), and the calculated total areas are compared to perform water treatment. A separation membrane to be used in the device may be determined (steps S9 and S10).
実施の形態3.
図14は、実施の形態3にかかる設計支援装置を示すブロック図である。設計支援装置300は、ファウラント発生量算出部1、膜間差圧算出部2、洗浄時膜間差圧算出部3、総面積算出部4、及び条件決定部7を備える。設計支援装置300は、複数の洗浄条件下における分離膜の総面積を算出し、算出されたそれぞれの総面積を比較して水処理装置で採用する洗浄条件を決定する点で、設計支援装置100と異なる。図14において、図1と同じ符号を付けたものは、同一又は対応する構成を示しているため、詳細な説明は省略する。
FIG. 14 is a block diagram of a design support device according to a third embodiment; The
分離膜の洗浄条件が異なる場合、例えば洗浄強度が異なる場合等、たとえ同じ分離膜を用いたとしても、必要な分離膜の総面積が変わる可能性がある。設計支援装置300では、複数の洗浄条件下(洗浄条件α及び洗浄条件β)での分離膜の総面積を算出し、算出されたそれぞれの総面積を比較して水処理装置で採用する洗浄条件を決定する。ファウラント発生量算出部1及び膜間差圧算出部2は、設計支援装置100と同様の機能であるため、説明を省略する。なお、洗浄条件αを第一の洗浄条件、洗浄条件βを第二の洗浄条件と表現してもよい。
When the washing conditions of the separation membrane are different, for example, when the washing intensity is different, even if the same separation membrane is used, the required total area of the separation membrane may change. The
洗浄時膜間差圧算出部3は、洗浄条件α及び洗浄条件βのそれぞれの洗浄時膜間差圧算出条件と分離膜の膜間差圧の時系列変化とを用いて、洗浄条件α及び洗浄条件βの膜洗浄時の膜間差圧の時系列変化を算出する。
The cleaning transmembrane
総面積算出部4は、洗浄条件α及び洗浄条件βの膜洗浄時の膜間差圧の時系列変化を用いて、水処理装置に必要な洗浄条件α及び洗浄条件βの総面積をそれぞれ算出する。
The total
条件決定部7は、洗浄条件α及び洗浄条件βの総面積を比較し、対象の水処理装置に採用する洗浄条件を決定する。
The
出力装置5は、決定された洗浄条件及び分離膜の総面積を表示する。
The
図15は、実施の形態3にかかる設計支援装置の処理を示す工程図である。ステップS1及びS2は、設計支援装置100と同様の処理であるため、詳細な説明は省略する。
FIG. 15 is a process chart showing processing of the design support device according to the third embodiment. Steps S1 and S2 are the same processes as in the
洗浄時膜間差圧算出部3は、入力部(図14に図示せず)を介して入力装置10により入力された洗浄条件α及び洗浄条件βのそれぞれの洗浄時膜間差圧算出条件と分離膜の膜間差圧の時系列変化とを用いて、洗浄条件α及び洗浄条件βの膜洗浄時の膜間差圧の時系列変化を算出する(ステップS11)。算出された洗浄条件α及び洗浄条件βの膜洗浄時の膜間差圧の時系列変化は、総面積算出部4に入力される。
The cleaning transmembrane
総面積算出部4は、洗浄条件α及び洗浄条件βの膜洗浄時の膜間差圧の時系列変化を用いて、それぞれの洗浄条件下の水処理装置に必要な分離膜の総面積を算出する(ステップS12)。
The total
条件決定部7は、洗浄条件α及び洗浄条件βでの分離膜の総面積を比較し、水処理装置に採用する洗浄条件を決定する(ステップS13及びS14)。対象の水処理装置に採用される洗浄条件とは、例えば、分離膜の総面積がより小さくなる洗浄条件である。決定された洗浄条件及び算出された分離膜の総面積は、出力部(図14に図示せず)を介して出力装置5に表示される。
The
以上のように、設計支援装置300の洗浄時膜間差圧算出部3は、膜間差圧の時系列変化、並びに洗浄条件α及び洗浄条件βに対する分離膜の洗浄による膜間差圧の減少幅及び膜間差圧の上昇率を用いて、洗浄条件α及び洗浄条件βの洗浄時膜間差圧の時系列変化を算出し、総面積算出部4は、洗浄条件α及び洗浄条件βの洗浄時膜間差圧の時系列変化を用いて、洗浄条件α及び洗浄条件βにおける分離膜の総面積をそれぞれ算出するものである。
As described above, the cleaning transmembrane
さらに、設計支援装置300は、洗浄条件α及び洗浄条件βにおける分離膜の総面積を比較し、比較された洗浄条件α及び洗浄条件βの中から水処理装置に採用する洗浄条件を決定する条件決定部7を備えるものである。
Furthermore, the
上述の構成により、設計支援装置300は、分離膜の洗浄を考慮した分離膜の総面積を算出するとともに、洗浄条件α及び洗浄条件βの中から水処理装置に採用する洗浄条件を決定することができる。
With the above-described configuration, the
なお、決定された洗浄条件とともに、分離膜の総面積を本数等に変換した出力データを出力装置5に表示してもよい。
Output data obtained by converting the total area of separation membranes into the number of separation membranes may be displayed on the
また、決定された洗浄条件を出力装置5に表示する例を示したが、条件決定部7を設けずに、洗浄条件α及び洗浄条件βのそれぞれの総面積等を出力装置5に表示して、分離膜の総面積だけでなく、それぞれの洗浄条件にかかるコスト等も考慮して、ユーザが洗浄条件を選択してもよい。
Further, although an example of displaying the determined cleaning conditions on the
また、洗浄条件α及び洗浄条件βを比較する例を示したが、3種類以上、すなわち複数の洗浄条件を比較してもよい。 Also, an example of comparing the cleaning conditions α and the cleaning conditions β has been shown, but three or more types, that is, a plurality of cleaning conditions may be compared.
また、複数の種類の分離膜に対して、複数の洗浄条件における総面積をそれぞれ算出し、最適な分離膜及び洗浄条件を求めることもできる。 In addition, it is also possible to calculate the total area under a plurality of washing conditions for a plurality of types of separation membranes, and obtain the optimum separation membrane and washing conditions.
また、洗浄条件α及び洗浄条件βにおけるそれぞれの分離膜の総面積を個別に算出した後、それぞれの総面積を比較して、水処理装置に採用する洗浄条件を決定してもよい。すなわち、洗浄条件αの総面積を算出した(ステップS1、S2、S11、及びS12)後、洗浄条件βの総面積を算出し(ステップS1、S2、S11、及びS12)、算出されたそれぞれの総面積を比較して水処理装置に採用する洗浄条件を決定してもよい(ステップS13及びS14)。 Further, after calculating the total areas of the separation membranes under the cleaning conditions α and β separately, the respective total areas may be compared to determine the cleaning conditions to be employed in the water treatment apparatus. That is, after calculating the total area under the cleaning condition α (steps S1, S2, S11, and S12), the total area under the cleaning condition β is calculated (steps S1, S2, S11, and S12), and each calculated The total area may be compared to determine the cleaning conditions to be employed for the water treatment device (steps S13 and S14).
ここで、図16は、本開示にかかる設計支援装置の機能を実現するハードウェア構成例である。メモリ8には、設計支援装置100、200、及び300の機能を実行するプログラムが格納され、メモリ8に格納されているプログラムをプロセッサ9が読み出して実行する。設計支援装置100、200、及び300の入力部(図1、12、及び図14に図示せず)は、入力装置10により実現される。出力部(図1、12、及び図14に図示せず)は、出力装置5により実現される。プロセッサ9は、入力部を介して必要な情報を受け付けるとともに、メモリ8に記憶されているプログラムを読み出して実行し、その結果を、出力部を介して出力する。
Here, FIG. 16 is a hardware configuration example that implements the functions of the design support apparatus according to the present disclosure. The
なお、本開示において、ファウラント発生量算出モデルは、被処理水の種類、例えば、海水、生活排水、又は工業排水等に応じた複数の算出モデルが提案されているが、対象の水処理装置が処理する被処理水に応じて選択すればよい。 In addition, in the present disclosure, a plurality of calculation models are proposed for the foulant generation amount calculation model according to the type of water to be treated, such as seawater, domestic wastewater, or industrial wastewater. It may be selected according to the water to be treated.
また、膜間差圧算出モデルとして、処理時間に対する膜間差圧の上昇傾向を表現する算出モデルが複数提案されているが、対象の水処理装置が処理する被処理水に応じて選択すればよい。 In addition, as a transmembrane pressure difference calculation model, a plurality of calculation models expressing the rising tendency of the transmembrane pressure difference with respect to the treatment time have been proposed. good.
また、膜劣化モデルとして、分離膜の種類又は被処理水の種類に応じた複数の算出モデルが提案されているが、対象の水処理装置の稼働状況又は分離膜の種類等によって選択すればよい。 In addition, as a membrane deterioration model, a plurality of calculation models have been proposed according to the type of separation membrane or the type of water to be treated. .
また、図17は、本開示にかかる入力情報及び出力情報の一例を示す図である。入力情報は、被処理水情報、洗浄条件、及び洗浄時膜間差圧算出条件である。入力情報は図17に示した被処理水情報、洗浄条件、及び洗浄時膜間差圧算出条件に限られず、選択した算出モデルに応じて選択すればよい。出力情報も同様に、分離膜の形状等に応じて、出力情報を選択すればよい。 FIG. 17 is a diagram showing an example of input information and output information according to the present disclosure. The input information includes information on the water to be treated, washing conditions, and conditions for calculating the transmembrane pressure during washing. The input information is not limited to the information on the water to be treated, the cleaning conditions, and the transmembrane pressure calculation conditions during cleaning shown in FIG. 17, and may be selected according to the selected calculation model. Likewise, the output information may be selected according to the shape of the separation membrane and the like.
また、本開示において、入力装置10によって被処理水情報をファウラント発生量算出部1に、洗浄時膜間差圧算出条件を洗浄時膜間差圧算出部3に入力する例を示したが、設計支援装置100、200、及び300に被処理水情報が記憶される被処理水情報記憶部を備えてもよい。さらに、設計支援装置100、200、及び300に洗浄時膜間差圧算出条件が記憶される洗浄時膜間差圧算出条件記憶部を備えてもよい。被処理水情報記憶部及び洗浄時膜間差圧算出条件からファウラント発生量算出部1及び洗浄時膜間差圧算出部3に被処理水情報及び洗浄時膜間差圧算出条件がそれぞれ入力されることにより、ユーザが直接入力することがないため、ユーザによる入力ミスを抑制できるとともに、効率よく分離膜の総面積を算出することができる。被処理水情報を膜間差圧算出部2及び総面積算出部4に用いる場合は、被処理水情報記憶部から入力されてもよい。
In addition, in the present disclosure, an example is shown in which the
また、洗浄時膜間差圧算出部3において膜劣化モデルに洗浄条件を入力し、分離膜の洗浄による膜間差圧の減少幅及び膜間差圧の上昇率を算出する場合、洗浄条件記憶部を設け、洗浄条件記憶部から洗浄時膜間差圧算出部3へ洗浄条件が入力されてもよい。
Further, when the cleaning conditions are input to the membrane deterioration model in the cleaning transmembrane pressure
また、外部のサーバから被処理水情報、分離膜の洗浄による膜間差圧の減少幅、及び膜間差圧の上昇率を設計支援装置100、200、及び300に入力してもよい。
In addition, the information on the water to be treated, the amount of reduction in the transmembrane pressure difference due to washing of the separation membrane, and the rate of increase in the transmembrane pressure difference may be input to the
また、本開示において、出力装置5に算出された分離膜の総面積を表示する例を示したが、設計支援装置100、200、及び300に表示部を設け、表示部に分離膜の総面積を表示してもよい。
Further, in the present disclosure, an example in which the calculated total area of the separation membrane is displayed on the
また、本開示において、水処理装置を下水処理場に設置する例を示したが、工場等に設置してもよい。 Also, in the present disclosure, an example of installing the water treatment device in the sewage treatment plant was shown, but it may be installed in a factory or the like.
また、分離膜として、精密ろ過膜(Microfiltration Membrane、MF膜)、限外ろ過膜(Ultrafiltration membrane、UF膜)、逆浸透膜(Reverse Osmosis Membrane、RO膜)、又はナノフィルター(Nanofiltration Membrane、NF膜)等を用いることができる。 In addition, as a separation membrane, a microfiltration membrane (MF membrane), an ultrafiltration membrane (UF membrane), a reverse osmosis membrane (RO membrane), or a nanofilter (Nanofiltration Membrane, NF membrane) ) etc. can be used.
なお、以上の実施の形態に示した構成は、本開示の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本開示の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を適宜、省略、変形することも、本開示の範囲に含まれる。 Note that the configurations shown in the above embodiments are examples of the content of the present disclosure, and can be combined with other known techniques. Appropriately omitting or modifying a part of is also included in the scope of the present disclosure.
1 ファウラント発生量算出部、2 膜間差圧算出部、3 洗浄時膜間差圧算出部、
4 総面積算出部、5 出力装置、6 膜決定部、7 条件決定部、8 メモリ、
9 プロセッサ、10 入力装置、100、200、300 設計支援装置。1 foulant generation amount calculation unit, 2 transmembrane pressure calculation unit, 3 washing time transmembrane pressure calculation unit,
4 total area calculation unit, 5 output device, 6 film determination unit, 7 condition determination unit, 8 memory,
9 processor, 10 input device, 100, 200, 300 design support device.
Claims (9)
前記ファウラントの発生量を用いて、前記分離膜を洗浄せずに前記水処理装置を稼働する場合における、前記分離膜の膜間差圧の時系列変化を算出する膜間差圧算出部と、
前記膜間差圧の時系列変化、並びに前記分離膜の洗浄による膜間差圧の減少幅及び膜間差圧の上昇率を用いて、前記分離膜を洗浄して前記水処理装置の稼働する場合における、前記分離膜の洗浄時膜間差圧の時系列変化を算出する洗浄時膜間差圧算出部と、
前記洗浄時膜間差圧の時系列変化を用いて、前記被処理水の処理に必要な前記分離膜の総面積を算出する総面積算出部と
を備えた、水処理装置設計支援装置。A foulant generation amount calculation unit that calculates the generation amount of foulant that adheres to a separation membrane installed in the water treatment apparatus using the water information of the water to be treated that is to be treated by the water treatment apparatus to be designed;
a transmembrane pressure difference calculation unit that uses the amount of generated foulant to calculate a time-series change in the transmembrane pressure difference of the separation membrane when the water treatment apparatus is operated without washing the separation membrane;
Using the time-series change in the transmembrane pressure difference, the amount of decrease in the transmembrane pressure difference due to the cleaning of the separation membrane, and the rate of increase in the transmembrane pressure difference, the separation membrane is washed and the water treatment apparatus is operated. a washing time transmembrane pressure difference calculation unit that calculates a time-series change in the washing time transmembrane pressure difference of the separation membrane in the case;
and a total area calculation unit that calculates the total area of the separation membrane required for treatment of the water to be treated, using the time-series change in the transmembrane pressure difference during washing.
前記洗浄時膜間差圧算出部は、前記第一の分離膜及び前記第二の分離膜の前記膜間差圧の時系列変化、並びに前記分離膜の洗浄による膜間差圧の減少幅及び前記膜間差圧の上昇率を用いて、前記第一の分離膜及び前記第二の分離膜の洗浄時膜間差圧の時系列変化をそれぞれ算出し、
前記総面積算出部は、前記第一の分離膜及び前記第二の分離膜の前記洗浄時膜間差圧の時系列変化を用いて、前記水処理装置に必要な前記第一の分離膜及び前記第二の分離膜の総面積をそれぞれ算出する、
請求項1に記載の水処理装置設計支援装置。The transmembrane pressure difference calculation unit calculates time-series changes in the transmembrane pressure difference of the first separation membrane and the second separation membrane,
The cleaning transmembrane pressure difference calculation unit calculates the time-series change in the transmembrane pressure difference of the first separation membrane and the second separation membrane, using the rate of increase in the transmembrane pressure difference, calculating time-series changes in the transmembrane pressure difference during washing of the first separation membrane and the second separation membrane, respectively;
The total area calculation unit calculates the first separation membrane and the calculating the total area of each of the second separation membranes;
The water treatment device design support device according to claim 1.
をさらに備えた、請求項2に記載の水処理装置設計支援装置。comparing the total areas of the first separation membrane and the second separation membrane, and determining the separation membrane to be employed in the water treatment device from among the compared first separation membrane and the second separation membrane; 3. The water treatment device design support device according to claim 2, further comprising a membrane determination unit that
前記総面積算出部は、前記第一の洗浄条件及び前記第二の洗浄条件の前記洗浄時膜間差圧の時系列変化を用いて、前記第一の洗浄条件及び前記第二の洗浄条件における前記分離膜の総面積をそれぞれ算出する、
請求項1に記載の水処理装置設計支援装置。The washing-time transmembrane pressure difference calculation unit calculates a time-series change in the transmembrane pressure difference, a decrease in the transmembrane pressure difference due to washing of the separation membrane with respect to the first washing condition and the second washing condition, and calculating a time-series change in the cleaning transmembrane pressure difference under the first cleaning condition and the second cleaning condition using the differential pressure increase rate;
The total area calculation unit calculates the calculating the total area of each of the separation membranes;
The water treatment device design support device according to claim 1.
をさらに備えた、請求項4に記載の水処理装置設計支援装置。The total area of the separation membrane under the first cleaning condition and the second cleaning condition is compared, and one of the compared first cleaning conditions and the second cleaning condition is adopted for the water treatment device. 5. The water treatment device design support device according to claim 4, further comprising a condition determination unit that determines cleaning conditions.
をさらに備えた、請求項1~5のいずれか一項に記載の水処理装置設計支援装置。The water treatment device design support device according to any one of claims 1 to 5, further comprising a treated water information storage unit for storing said treated water information of said treated water.
請求項1~6のいずれか一項に記載の水処理装置設計支援装置。The information on the water to be treated is at least one of the amount of the water to be treated, the quality of the water to be treated, and the quality of the water to be treated after treatment.
The water treatment device design support device according to any one of claims 1 to 6.
をさらに備えた、請求項1~7のいずれか一項に記載の水処理装置設計支援装置。8. The washing-time transmembrane pressure difference calculation condition storage unit that stores a reduction amount of the transmembrane pressure difference and an increase rate of the transmembrane pressure difference due to washing of the separation membrane. The water treatment device design support device according to item 1.
前記ファウラントの発生量を用いて、分離膜を洗浄せずに前記水処理装置を稼働する場合における、前記分離膜の膜間差圧の時系列変化を算出する工程と、
前記膜間差圧の時系列変化、並びに前記分離膜の洗浄による膜間差圧の減少幅及び膜間差圧の上昇率を用いて、前記分離膜を洗浄して前記水処理装置の稼働する場合における、前記分離膜の洗浄時膜間差圧の時系列変化を算出する工程と、
前記洗浄時膜間差圧の時系列変化を用いて、前記被処理水の処理に必要な前記分離膜の総面積を算出する工程と
を有する、水処理装置設計支援方法。a step of calculating the generated amount of foulant adhering to the separation membrane installed in the water treatment apparatus using the information on the water to be treated which is to be treated by the water treatment apparatus to be designed;
a step of calculating a time-series change in the transmembrane pressure difference of the separation membrane when the water treatment apparatus is operated without washing the separation membrane, using the amount of generated foulant;
Using the time-series change in the transmembrane pressure difference, the amount of decrease in the transmembrane pressure difference due to the cleaning of the separation membrane, and the rate of increase in the transmembrane pressure difference, the separation membrane is washed and the water treatment apparatus is operated. a step of calculating a time-series change in the transmembrane pressure difference during cleaning of the separation membrane in the case;
and calculating the total area of the separation membranes required for treatment of the water to be treated, using the chronological change in the transmembrane pressure difference during washing.
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