JP7181809B2 - Membrane filtration device - Google Patents

Membrane filtration device Download PDF

Info

Publication number
JP7181809B2
JP7181809B2 JP2019031568A JP2019031568A JP7181809B2 JP 7181809 B2 JP7181809 B2 JP 7181809B2 JP 2019031568 A JP2019031568 A JP 2019031568A JP 2019031568 A JP2019031568 A JP 2019031568A JP 7181809 B2 JP7181809 B2 JP 7181809B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
flow rate
water
line
pressure
value
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2019031568A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2020131161A (en
Inventor
圭悟 佐藤
直幸 田島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Organo Corp
Original Assignee
Organo Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Organo Corp filed Critical Organo Corp
Priority to JP2019031568A priority Critical patent/JP7181809B2/en
Publication of JP2020131161A publication Critical patent/JP2020131161A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7181809B2 publication Critical patent/JP7181809B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

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 membrane filtration devices having reverse osmosis membranes or nanofiltration membranes.

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。 Membrane filtration devices having reverse osmosis membranes (RO membranes) or nanofiltration membranes (NF membranes) are known as water treatment devices for removing impurities contained in water to be treated. In this apparatus, the water to be treated (raw water) supplied to the RO membrane or NF membrane at a predetermined supply pressure is separated into permeated water and concentrated water by the RO membrane or 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。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が行われている。 In many cases, in a membrane filtration device having an RO membrane or an NF membrane, from the viewpoint of effective use of water (water saving), part of the concentrated water containing impurities is discharged to the outside as concentrated waste water, and the rest is discharged as concentrated reflux water. A configuration is adopted in which the gas is returned to the upstream side of the RO membrane or the NF membrane. As a result, the recovery rate (the ratio of the permeate flow rate to the sum of the permeate flow rate and the concentrated wastewater flow rate) can be improved compared to the case where all the concentrated water is discharged as concentrated waste water, resulting in water savings. can be realized. At the same time, in the membrane filtration device, in order to respond to changes in the flow rate of permeate due to changes in water temperature (i.e., changes in water viscosity), the rotation speed of the pressure pump is controlled to allow the RO or NF membrane to Flow rate control is performed to maintain a constant flow rate of permeate by adjusting the supply pressure of raw water.

ところで、透過水の流量変化は、RO膜またはNF膜の性能低下によっても発生する。例えば、残留遊離塩素を含む原水がRO膜またはNF膜に供給されると、膜は酸化して劣化することがあるが、その場合、膜厚が薄くなり膜の透過孔が大きくなることで、透過水の流量は増加する。また、水の有効利用(節水)の観点から回収率を高くすると、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発生しやすくなり、それにより、RO膜またはNF膜の詰まりが発生することがある。この場合、膜の透過孔が閉塞されることで、透過水の流量は減少する。このような透過水の流量変化は、上述した透過水の流量制御によって相殺されるが、その一方で、膜の劣化や詰まりは、膜の塩除去性能を低下させ、透過水の水質低下を引き起こしてしまう。また、膜の詰まりが進行すると、必要な原水の供給圧力が上昇して膜ろ過装置の運転ができなくなってしまう。そのため、RO膜またはNF膜を有する膜ろ過装置では、膜に劣化や詰まりが発生しているか否かを正確に判定し、迅速な対応を行うことが求められている。 By the way, a change in the flow rate of permeated water also occurs due to deterioration in the performance of the RO membrane or the NF membrane. For example, when raw water containing residual free chlorine is supplied to an RO membrane or NF membrane, the membrane may be oxidized and deteriorated. The permeate flow rate increases. In addition, if the recovery rate is increased from the viewpoint of effective use of water (water saving), scaling where impurities (especially silica or calcium) precipitate on the membrane surface is likely to occur, thereby clogging the RO membrane or NF membrane. may occur. In this case, the flow rate of the permeated water is reduced by blocking the permeation pores of the membrane. Such a change in permeate flow rate is offset by the above-described permeate flow rate control, but on the other hand, membrane deterioration and clogging reduce the salt removal performance of the membrane and cause deterioration in permeate water quality. end up In addition, as the clogging of the membrane progresses, the required raw water supply pressure rises, making it impossible to operate the membrane filtration apparatus. Therefore, in a membrane filtration device having an RO membrane or an NF membrane, it is required to accurately determine whether or not the membrane is degraded or clogged, and to take prompt action.

特許文献1には、RO膜の一次側および二次側に接続された、流量センサ、温度センサ、および圧力センサの検出結果に基づいて、RO膜の透過流束を算出し、算出した透過流束と初期透過流束を比較することで、RO膜に劣化または詰まりが発生しているか否かを判定する方法が記載されている。 In Patent Document 1, the permeation flux of the RO membrane is calculated based on the detection results of the flow sensor, temperature sensor, and pressure sensor connected to the primary side and the secondary side of the RO membrane, and the calculated permeation flux A method is described to determine if an RO membrane is deteriorating or clogging by comparing the flux to the initial permeate flux.

特開2005-288220号公報JP 2005-288220 A

しかしながら、特許文献1に記載の判定方法では、膜の劣化または詰まりが発生しても、それがある程度進行した時点でしか判定することができない。そのため、膜ろ過装置が運転不能に陥るなどの重大な問題が発生する前に何らかの対策を講じることが困難な場合がある。 However, with the determination method described in Patent Document 1, even if membrane deterioration or clogging occurs, it can only be determined when it has progressed to some extent. Therefore, it may be difficult to take some countermeasures before a serious problem such as the membrane filtration apparatus becoming inoperable occurs.

そこで、本発明の目的は、ろ過手段における劣化または詰まりの予兆を判定することができる膜ろ過装置を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a membrane filtration device capable of judging signs of deterioration or clogging in filtering means.

上述した目的を達成するために、本発明の膜ろ過装置は、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ろ過手段と、前記ろ過手段に被処理水を供給する供給ラインと、前記ろ過手段からの透過水を流通させる透過水ラインと、前記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、を有し、さらに、ろ過手段に供給される被処理水とろ過手段からの透過水とろ過手段からの濃縮水とのいずれかの水温を検出する水温検出手段と、透過水ラインを流れる透過水の流量を検出する第1の流量検出手段と、供給ラインを流れる被処理水の導電率を検出する第1の導電率検出手段と、透過水ラインを流れる透過水の導電率を検出する第2の導電率検出手段と、供給ラインを流れる被処理水の圧力を検出する第1の圧力検出手段と、透過水ラインを流れる透過水の圧力を検出する第2の圧力検出手段と、濃縮水ラインを流れる濃縮水の圧力を検出する第3の圧力検出手段と、ろ過手段に劣化または詰まりの予兆があるか否かを判定する判定手段と、を有している。判定手段は、水温検出手段による検出値と、第1の流量検出手段による検出値とに基づいて、第1の圧力検出手段による検出値を補正することで、水温の変動による影響を排除した圧力補正値を算出するとともに、水温検出手段による検出値と、第1の導電率検出手段による検出値と、第1から第3の圧力検出手段による検出値とに基づいて、第2の導電率検出手段による検出値を補正することで、水温の変動、供給ラインを流れる被処理水の導電率の変動、および、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の変動による影響を排除した導電率補正値を算出し、圧力補正値の経時変化から得られる第1の回帰直線の傾きと、導電率補正値の経時変化から得られる第2の回帰直線の傾きとに基づいて、ろ過手段に劣化または詰まりの予兆があるか否かを判定する。 In order to achieve the above object, the membrane filtration device of the present invention comprises filtration means having a reverse osmosis membrane or nanofiltration membrane for separating water to be treated into permeated water and concentrated water; a supply line for supplying the permeate, a permeate line for circulating the permeated water from the filtering means, a concentrated water line for circulating the concentrated water from the filtering means, and a concentrated water line branched from the concentrated water line and the concentrated water line and a drain line for discharging part of the flowing concentrated water to the outside, and the water temperature of any one of the water to be treated supplied to the filtering means, the permeated water from the filtering means, and the concentrated water from the filtering means. a first flow rate detection means for detecting the flow rate of the permeated water flowing through the permeate line; a first conductivity detection means for detecting the conductivity of the water to be treated flowing through the supply line; second conductivity detection means for detecting the conductivity of the permeate flowing through the permeate line; first pressure detection means for detecting the pressure of the water to be treated flowing through the supply line; and permeate flowing through the permeate line. Second pressure detection means for detecting pressure, third pressure detection means for detecting pressure of concentrated water flowing through the concentrated water line, and determination means for determining whether there is a sign of deterioration or clogging of the filtering means. and have The determination means corrects the value detected by the first pressure detection means based on the value detected by the water temperature detection means and the value detected by the first flow rate detection means , thereby determining the pressure that eliminates the influence of water temperature fluctuations. A correction value is calculated, and a second conductivity detection is performed based on a detection value by the water temperature detection means, a detection value by the first conductivity detection means, and a detection value by the first to third pressure detection means. By correcting the values detected by the means, fluctuations in water temperature, fluctuations in the conductivity of the water to be treated flowing through the supply line, and the sum of the flow rate of the permeate flowing through the permeate line and the flow rate of the concentrated water flowing through the drain line Calculate the conductivity correction value that eliminates the influence of fluctuations in the recovery rate, which is the ratio of the flow rate of the permeate flowing through the permeate line to the Based on the slope of the second regression line obtained from the temporal change of the rate correction value , it is determined whether or not there is a sign of deterioration or clogging of the filtering means.

このような膜ろ過装置によれば、ろ過手段の劣化または詰まりを反映した算出結果の経時変化から得られる回帰直線の傾きを監視することで、可能な限り初期の段階でろ過手段における劣化または詰まりを検知することができる。その結果、膜ろ過装置が運転不能に陥るなどの重大な問題が発生する前に、例えば、ろ過手段の劣化または詰まりの進行を遅らせる延命運転に自動で移行することも可能になる。 According to such a membrane filtration device, by monitoring the slope of the regression line obtained from the change over time of the calculation result reflecting the deterioration or clogging of the filtration means, deterioration or clogging in the filtration means can be detected at the earliest possible stage. can be detected. As a result, before a serious problem such as the membrane filtration device becoming inoperable occurs, for example, it becomes possible to automatically shift to a life-prolonging operation that delays the progress of deterioration or clogging of the filtration means.

以上、本発明によれば、ろ過手段における劣化または詰まりの予兆を判定することができる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 membrane filtration device capable of determining signs of deterioration or clogging in the filtering means.

本発明の一実施形態に係る膜ろ過装置の構成を示す概略図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is the schematic which shows the structure of the membrane filtration apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. ろ過手段に詰まりが発生する条件下での圧力補正値の経時変化を示すグラフである。4 is a graph showing changes over time in pressure correction values under conditions in which clogging occurs in filtering means. 第1の期間における圧力回帰直線の傾きの経時変化を示すグラフである。4 is a graph showing changes over time in the slope of the pressure regression line in the first period; 第2の期間における圧力回帰直線の傾きの経時変化を示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing changes over time in the slope of the pressure regression line during the second period; FIG.

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。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の一実施形態に係る膜ろ過装置の構成を示す概略図である。 FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a membrane filtration device according to one 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 membrane filtration device 10 of the present embodiment is a device that removes impurities contained in raw water (water to be treated) to generate treated water. It has filtering means 11 for separating from water. The filtering means 11 has a reverse osmosis membrane (RO membrane) or a nanofiltration membrane (NF membrane).

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、後述する加圧ポンプ21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。 In addition, the membrane filtration device 10 includes a plurality of lines respectively connected to the filtration means 11, that is, a supply line 1 that supplies raw water to the filtration means 11, and a permeated water line 2 that distributes the permeated water from the filtration means 11. , and a concentrated water line 3 for circulating the concentrated water from the filtering means 11 . In addition, the membrane filtration device 10 has two lines branched from the concentrated water line 3, that is, a drain line 4 for discharging a part of the concentrated water flowing through the concentrated water line 3 to the outside, and a supply line for the rest of the concentrated water. It has a reflux water line 5 for refluxing to 1. After being branched from the concentrated water line 3, the reflux water line 5 is connected to the supply line 1 on the upstream side of the pressure pump 21, which will be described later. Note that the return water line 5 may be connected to a raw water tank (not shown) provided on the supply line 1 instead of being directly connected to the supply line 1 .

さらに、膜ろ過装置10は、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(第1の流量検出手段)12と、そ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を有している。 Furthermore, the membrane filtration device 10 includes a permeate flow meter (first flow rate detection means) 12 that detects the flow rate of the permeate flowing through the permeate line 2, and a permeate flow rate control mechanism ( It has a first flow control means) 20 .

透過水流量制御機構20は、供給ライン1に設けられ、供給ライン1を流れる原水の圧力(ろ過手段11への原水の供給圧力)を調整する加圧ポンプ(圧力調整手段)21と、透過水流量計12による透過水の検出流量(検出値)に基づいて、加圧ポンプ21を制御する透過水流量制御部22とを有している。 The permeate flow rate control mechanism 20 is provided in the supply line 1 and includes a pressure pump (pressure adjustment means) 21 for adjusting the pressure of the raw water flowing through the supply line 1 (supply pressure of the raw water to the filtration means 11), and the permeate It also has a permeate water flow rate control unit 22 that controls the pressure pump 21 based on the permeate water flow rate (detection value) detected by the flow meter 12 .

透過水流量制御部22は、加圧ポンプ21の回転数を制御するインバータ(図示せず)を含み、透過水流量計12による透過水の検出流量が一定になるように、加圧ポンプ21の回転数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22は、加圧ポンプ21の回転数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22は、この減少分を補うように、加圧ポンプ21の回転数を上げることで、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22は、この増加分を打ち消すように、加圧ポンプ21の回転数を下げることで、原水の供給圧力を低下させる。なお、加圧ポンプ21の回転数は、予め設定された上限値を上回ったり、同じく予め設定された下限値を下回ったりしないように、透過水流量制御部22により制御される。そのため、加圧ポンプ21の回転数が下限値になるように制御された場合でも、透過水の流量が設定流量を上回ってしまう可能性があるが、このような場合を考慮して、加圧ポンプ21とろ過手段11との間に、原水の供給圧力を調整するための手動弁や比例制御弁が設けられていてもよい。 The permeate flow rate control unit 22 includes an inverter (not shown) that controls the rotation speed of the pressure pump 21, and the permeate flow rate of the pressure pump 21 is controlled so that the permeate flow rate detected by the permeate flow meter 12 is constant. It controls the number of revolutions. For example, when the water temperature changes, the flow rate of the permeate separated by the RO or NF membrane also changes due to the change in the viscosity of the water. The permeate water flow control unit 22 controls the rotation speed of the pressure pump 21 according to this change. That is, the lower the water temperature, the higher the viscosity of the water, resulting in a decrease in the flow rate of the permeate separated by the RO or NF membrane. Therefore, the permeate water flow rate control unit 22 increases the supply pressure of the raw water by increasing the rotational speed of the pressure pump 21 so as to compensate for this decrease. Also, as the water temperature increases, the viscosity of the water decreases, resulting in an increase in the flow rate of the permeate separated by the RO or NF membrane. Therefore, the permeate water flow rate control unit 22 reduces the supply pressure of the raw water by reducing the rotational speed of the pressure pump 21 so as to cancel out this increase. The rotation speed of the pressurizing pump 21 is controlled by the permeate flow control unit 22 so as not to exceed a preset upper limit value or fall below a preset lower limit value. Therefore, even if the rotation speed of the pressurizing pump 21 is controlled to the lower limit, the flow rate of the permeated water may exceed the set flow rate. A manual valve or a proportional control valve may be provided between the pump 21 and the filtering means 11 to adjust the supply pressure of the raw water.

このように、本実施形態では、加圧ポンプ21の回転数、すなわち原水の供給圧力を調整することで、透過水の流量は一定(予め設定された目標流量)に維持されるが、その原水の供給圧力の変化に応じて、RO膜またはNF膜で分離される濃縮水の流量も変化することになる。このような濃縮水の流量変化そのものを抑制するために、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13が設けられている。これにより、透過水流量制御部22により加圧ポンプ21の回転数が変化して、ろ過手段11への原水の供給圧力が変化した場合にも、濃縮水の流量を一定に保持することができる。 Thus, in the present embodiment, the flow rate of the permeated water is maintained constant (preset target flow rate) by adjusting the rotation speed of the pressurizing pump 21, that is, the supply pressure of the raw water. The flow rate of the concentrated water separated by the RO membrane or NF membrane also changes according to the change in the supply pressure. In order to suppress such a change in the flow rate of the concentrated water itself, the concentrated water line 3 is provided with a constant flow valve 13 that keeps the flow rate of the concentrated water flowing through the concentrated water line 3 constant. As a result, even when the rotation speed of the pressure pump 21 is changed by the permeated water flow rate control unit 22 and the supply pressure of the raw water to the filtering means 11 is changed, the flow rate of the concentrated water can be kept constant. .

ここで、定流量弁13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13の規定流量を必要以上に大きくすることは、加圧ポンプ21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21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13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20.32cm(8インチ)のRO膜を用いる場合、1~15m/hの範囲である。なお、ろ過手段11に要求される濃縮水の最低流量とは、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ための濃縮水ライン3に流すべき濃縮水の最低流量を意味する。 Here, the specified flow rate of the constant flow valve 13 should be such that clogging of the membrane due to fouling or scaling does not occur on the one hand, and that the membrane is not damaged due to an increase in pressure loss. However, if the specified flow rate of the constant flow valve 13 is increased more than necessary, the flow rate required of the pressure pump 21 will be increased more than necessary, and as a result the size of the pressure pump 21 will increase, resulting in energy consumption. It is not preferable in terms of Therefore, the specified flow rate of the constant flow valve 13 is set in consideration of the permeation flux of the filtration means 11 and the minimum flow rate of concentrated water required for the filtration means 11. For example, the diameter of the filtration means 11 is about 20.32 cm. (8 inch) RO membrane, it ranges from 1 to 15 m 3 /h. The minimum flow rate of the concentrated water required for the filtering means 11 means the minimum flow rate of the concentrated water to be flowed through the concentrated water line 3 so as not to cause clogging of the membrane due to fouling or scaling.

ところで、定流量弁13には、定流量弁13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13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 flow valve 13 is defined with an operating differential pressure range (permissible range of pressure difference between the primary side and the secondary side of the constant flow valve) for normal operation of the constant flow valve 13 . Therefore, depending on the conditions, for example, when a medium- and high-pressure RO membrane is used as the filtration means 11, or when the water temperature drops extremely, the supply pressure of the raw water rises significantly and the pressure of the concentrated water rises. The pressure difference between the primary side and the secondary side of the constant flow valve 13 may exceed the operating differential pressure range. In that case, the flow rate of the concentrated water flowing through the concentrated water line 3 may not be kept constant.

そこで、定流量弁13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13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13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13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13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 concentrated water line 3 on the upstream side of the constant flow valve 13 is reduced (that is, the pressure on the secondary side can be made lower than the pressure on the primary side). A pressure reducing valve may be provided. As a result, even when the supply pressure of raw water to the filtering means 11 rises significantly, the pressure difference between the primary side and the secondary side of the constant flow valve 13 is kept within the operating differential pressure range. It can be operated normally, and the flow rate of the concentrated water flowing through the concentrated water line 3 can be kept constant. In addition, by providing the pressure reducing valve, peripheral members (such as pipes) downstream of the pressure reducing valve are not required to have such a high pressure resistance performance. Therefore, installation of a pressure reducing valve is not only advantageous in terms of safety, but is also advantageous in terms of cost, since inexpensive general-purpose products with not so high pressure resistance can be used. The type of pressure reducing valve is not particularly limited as long as it can reduce the pressure of the concentrated water to within the operating differential pressure range of the constant flow valve 13. or the pressure on the secondary side is greater than the water flow differential pressure of the drainage line 4 and the recirculated water line 5 .

上述したように、定流量弁13の設置により、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行可能になる。そこで、本実施形態の膜ろ過装置10は、排水ライン4を流れる濃縮水(以下、「濃縮排水」という)の流量を検出する排水流量計(第2の流量検出手段)14と、その流量を設定流量に調整する排水流量制御機構(第2の流量制御手段)30とを有している。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 installation of the constant flow valve 13 prevents the flow rate control of the permeated water from affecting the flow rate of the concentrated water. easily feasible. Therefore, the membrane filtration device 10 of the present embodiment includes a waste water flow meter (second flow rate detection means) 14 that detects the flow rate of concentrated water (hereinafter referred to as "concentrated waste water") flowing through the waste water line 4, and the flow rate and a drainage flow rate control mechanism (second flow rate control means) 30 for adjusting the set flow rate. The flow rate control of the concentrated waste water by the waste water flow rate control mechanism 30 is performed independently of the flow rate control of the permeated water by the permeated water flow rate control mechanism 20 .

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31と、排水流量計14による濃縮排水の検出流量(検出値)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32とを有している。 The drainage flow rate control mechanism 30 adjusts the opening degree of the flow rate adjustment valve 31 based on the flow rate adjustment valve 31 provided in the drainage line 4 and the detected flow rate (detection value) of the concentrated drainage by the drainage flow meter 14. and a control unit 32 .

排水流量制御部32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14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、定流量弁13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 wastewater flow rate control unit 32 determines the set flow rate of the concentrated wastewater in consideration of the recovery rate, which is the ratio of the flow rate of the permeated water to the sum of the flow rate of the permeated water and the flow rate of the concentrated wastewater, and the value detected by the wastewater flow meter 14 is the set flow rate, the opening degree of the flow control valve 31 is adjusted. The recovery rate at this time is preferably as high as possible from the viewpoint of effective use of water (water saving). That is, it is preferable that the flow rate of the concentrated waste water is as small as possible. However, since the flow rate of the concentrated water is kept constant by the constant flow valve 13, when the flow rate of the concentrated waste water decreases, naturally, the flow rate of the concentrated water flowing back from the reflux water line 5 to the supply line 1 increases. do. As a result, when the concentration of impurities in the raw water increases, scaling, in which impurities (especially silica or calcium) are deposited on the membrane surface of the RO membrane or NF membrane of the filtering means 11, tends to occur. Therefore, the flow rate of the concentrated wastewater is set so that the recovery rate is maximized in a range in which the concentration of impurities in the concentrated water does not exceed the solubility, that is, the recovery rate is maximized in a range in which the impurities silica or calcium do not precipitate. is set to

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、ろ過手段11に供給される原水の水温を検出する温度センサ(水温検出手段)16が供給ライン1に設けられており、この温度センサ16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。なお、温度センサ16は、ろ過手段11からの透過水と濃縮水のいずれかの水温を検出するようになっていてもよく、すなわち、透過水ライン2または濃縮水ライン3に設けられていてもよい。 However, the solubility of impurities varies depending on the water temperature. For example, for silica, its solubility increases proportionally with temperature, and for calcium (calcium carbonate), its solubility decreases with increasing temperature. Therefore, when the water temperature is low, the solubility of silica is relatively low, and silica tends to precipitate (silica scale is likely to occur). is likely to precipitate (calcium scale is likely to occur). Therefore, in this embodiment, a temperature sensor (water temperature detection means) 16 for detecting the water temperature of the raw water supplied to the filtration means 11 is provided in the supply line 1, and based on the water temperature detected by this temperature sensor 16, , the optimum set flow rate of the concentrated wastewater is calculated. The temperature sensor 16 may be adapted to detect the water temperature of either the permeated water or the concentrated water from the filtering means 11. That is, the temperature sensor 16 may be provided in the permeated water line 2 or the concentrated water line 3 good.

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12による透過水の検出流量とに基づいて、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。
(濃縮排水の目標流量)=
(透過水の検出流量/目標回収率)-(透過水の検出流量) (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 The recovery rate of (hereinafter referred to as "calcium deposition recovery rate") is calculated. Methods for calculating the silica precipitation recovery rate and the calcium precipitation recovery rate will be described later. Next, the silica deposition recovery rate and the calcium deposition recovery rate are compared, and the smaller deposition recovery rate is set as the target recovery rate. Then, based on this target recovery rate and the flow rate of permeated water detected by the permeated water flow meter 12, the target flow rate of the concentrated waste water is calculated and set by the following equation (1).
(Target flow rate of concentrated wastewater) =
(Detected flow rate of permeated water/Target recovery rate) - (Detected flow rate of permeated water) (1)

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、安全率を加味し、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。なお、回収率(目標回収率)として、通常は、パーセントで表した値が用いられるが、上記式(1)では、小数で表した値が用いられることは言うまでもない。 From the viewpoint of reliably suppressing the occurrence of scaling, it is possible to set a flow rate that exceeds the target flow rate calculated by the above formula (1) as the set flow rate of the concentrated wastewater, considering the safety factor. , it is preferable to set the calculated target flow rate as the set flow rate of the concentrated waste water. As the recovery rate (target recovery rate), a value expressed in percent is usually used, but in the above formula (1), it goes without saying that a value expressed in decimals is used.

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, the methods for calculating the silica deposition recovery rate and the calcium deposition recovery rate will be described respectively.

(シリカの析出回収率の算出方法)
シリカの析出回収率Yは、検出された水温でのシリカの溶解度(mg/L)をCとし、予め測定された原水のシリカ濃度(mg/L)をFとしたとき、以下の式(2)から算出される。
=(C-F)/C (2)
(Method for calculating precipitation recovery rate of silica)
The silica precipitation recovery rate Y S is expressed as follows, where CS is the solubility of silica (mg/L) at the detected water temperature and FS is the silica concentration (mg/L) of the raw water measured in advance. It is calculated from the formula (2).
Y S =(C S −F S )/C S (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。
(Method for calculating precipitation recovery rate of calcium)
The precipitation recovery rate of calcium is calculated using a method for calculating the Langerier index of concentrated water. Here, the Langerier index (saturation index) is an index indicating the possibility of precipitation of calcium (calcium carbonate), and the actual pH of water and the theoretical pH (pHs: calcium carbonate in water neither dissolves nor precipitates It means the difference (pH - pHs) from the pH at equilibrium. That is, the larger the absolute value of the positive value of the Langerier index, the easier it is for calcium carbonate to precipitate, while the negative value does not precipitate calcium carbonate. Therefore, the precipitation recovery rate of calcium is calculated as the recovery rate when the Langelier index of the concentrated water becomes zero. In order to set a safer value, the recovery rate of calcium precipitation may be the recovery rate when the Langelier 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Y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Cとし、予め測定された原水の不純物濃度(mg/L)をFとしたとき、以下の式(3)の関係で表されることになる。
=(C-F)/C (3)
The Langerier index of the concentrate is calculated from the pH of the concentrate, the concentration of impurities in the concentrate (calcium concentration, total alkalinity, and evaporation residue concentration), and the detected water temperature. As a method for calculating the Langelier index, for example, the method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-267687 (paragraphs [0025] to [0027]) can be used. In addition, the concentration of impurities in the concentrated water (calcium concentration, total alkalinity, and concentration of evaporation residue) is calculated from the previously measured impurity concentration of raw water (calcium concentration, total alkalinity, and concentration of evaporation residue) and the recovery rate. calculated from Therefore, the calcium deposition recovery rate Y C is the impurity concentration (mg / L) of the concentrated water when the Langerier index of the concentrated water becomes zero, and the impurity concentration (mg / L) of the raw water measured in advance. is represented by the relationship of the following formula (3).
Y C =(C C −F C )/C C (3)

なお、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は、透過水の流量と濃縮排水の流量との和に対する濃縮水の流量の割合である許容濃縮倍率で表すことができる。すなわち、回収率Yは、許容濃縮倍率をNとしたとき、以下の式(4)で表すことができる。
Y=(N-1)/N (4)
The recovery rate, which is the ratio of the permeate flow rate to the sum of the permeate flow rate and the concentrated wastewater flow rate, is the ratio of the concentrated water flow rate to the sum of the permeate flow rate and the concentrated wastewater flow rate. It can be expressed as a magnification. That is, the recovery rate Y can be expressed by the following formula (4), where N is the allowable concentration factor.
Y=(N−1)/N (4)

したがって、上記式(1)~(3)は、上記式(4)を用いて、それぞれ以下のように表すことができる。
(濃縮排水の目標流量)=(透過水の検出流量)/(許容濃縮倍率-1) (1’)
=C/F (2’)
=C/F (3’)
ここで、Nは、カルシウムの析出回収率に対応する許容濃縮倍率であり、Nは、シリカの析出回収率に対応する許容濃縮倍率である。
Therefore, the above formulas (1) to (3) can be expressed as follows using the above formula (4).
(Target flow rate of concentrated wastewater) = (Detected flow rate of permeated water) / (Allowable concentration ratio - 1) (1')
N S =C S /F S (2′)
N C =C C /F C (3′)
Here, N S is the permissible concentration ratio corresponding to the precipitation recovery rate of calcium, and N C is the permissible concentration ratio corresponding to the precipitation recovery rate of silica.

シリカおよびカルシウムの析出回収率の算出方法や濃縮排水の設定流量の算出方法は、例えば加圧ポンプの容量や原水の流量などの装置設計上の制約によって、予め回収率や流量に制約がある場合には、上述した限りではない。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、実際の回収率が目標回収率からずれる可能性があるため好ましくない。すなわち、透過水の実際の流量が目標流量よりも大きい場合には、実際の回収率が目標回収率を上回ることでスケーリングが発生したり、透過水の実際の流量が目標流量よりも小さい場合には、実際の回収率が目標回収率を下回ることで節水を図ることができなくなったりする。 The method for calculating the precipitation recovery rate of silica and calcium and the method for calculating the set flow rate of concentrated wastewater may be used when there are restrictions on the recovery rate and flow rate in advance due to restrictions on device design such as the capacity of the pressurizing pump and the flow rate of raw water. is not limited to the above. In addition, a preset target flow rate of permeate can be used to calculate the set flow rate of concentrated wastewater. This is not preferable because the recovery rate of the product may deviate from the target recovery rate. That is, if the actual permeate flow rate is greater than the target flow rate, scaling occurs due to the actual recovery exceeding the target recovery rate, or if the actual permeate flow rate is less than the target flow rate. If the actual recovery rate falls below the target recovery rate, it becomes impossible to save water.

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12による透過水の検出流量を用いることが好ましい。これにより、透過水の流量制御が適切に実施されない事態が発生しても、実際の回収率が目標の回収率からずれることを抑制することができる。なお、実際の算出には、透過水の検出流量のばらつきなどによる影響を最小限に抑えるために、所定検出時間や所定検出回数における平均流量を用いることが好ましい。 Therefore, as described above, it is preferable to use the detected flow rate of the permeated water by the permeated water flow meter 12 for calculating the set flow rate of the concentrated waste water. As a result, even if the flow rate control of the permeated water is not appropriately performed, it is possible to prevent the actual recovery rate from deviating from the target recovery rate. In actual calculation, it is preferable to use an average flow rate for a predetermined detection time or a predetermined number of times of detection in order to minimize the influence of variations in the detected flow rate of permeated water.

ただし、装置起動時や運転再開時など、透過水の流量が安定せず、検出流量のばらつきが非常に大きい場合には、透過水の流量が安定するまでの一定期間、予め設定された透過水の目標流量を用いて、濃縮排水の設定流量を算出するようになっていてもよい。また、透過水の目標流量と実際の流量との差に応じて、濃縮排水の設定流量の算出に用いる透過水の流量を切り替えるようになっていてもよい。すなわち、その差が所定範囲内にある場合には、目標流量を用いて算出し、その差が所定範囲を外れた場合には、実際の流量を用いて算出するようになっていてもよい。 However, if the flow rate of the permeate is not stable and the variation in the detected flow rate is very large, such as when starting up the device or restarting operation, the permeate Using the target flow rate of, the set flow rate of the concentrated waste water may be calculated. Further, the flow rate of the permeated water used for calculating the set flow rate of the concentrated waste water may be switched according to the difference between the target flow rate and the actual flow rate of the permeated water. That is, if the difference is within a predetermined range, the target flow rate may be used for calculation, and if the difference is outside the predetermined range, the actual flow rate may be used for calculation.

上述のように回収率制御を行う場合、流量調整弁31としては、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。 When performing recovery rate control as described above, it is preferable to use an electric proportional control valve as the flow control valve 31 . As a result, the degree of opening can be finely adjusted according to the resolution of the electric proportional control valve, and the recovery rate can be adjusted more smoothly than when adjusting the degree of opening in a stepwise manner using a combination of solenoid valves. For example, in a staged formula that can only control the recovery rate in the range of 50 to 70% in 5 stages (50%, 55%, 60%, 65%, 70%), when the target recovery rate is set to 64%, The recovery rate can only be adjusted to 60%, resulting in useless concentrated waste water. Therefore, the use of the electric proportional control valve as the flow control valve 31 is advantageous from the viewpoint of saving water because it is possible to reduce waste of such concentrated waste water.

ただし、流量調整弁31として電動比例制御弁を用いる場合には、その開閉速度と、排水流量制御部32による濃縮排水の設定流量の算出速度(演算速度)との関係に注意が必要である。例えば、2つの速度が大きく異なっている場合、電動比例制御弁の開閉が完了して濃縮排水の流量が安定する前に濃縮排水の設定流量が変更されると、ハンチングが発生する可能性がある。また、透過水流量計12による透過水の検出流量に基づいて濃縮排水の設定流量が決定されるため、濃縮排水の流量制御は、加圧ポンプ21の回転数を制御するインバータの応答速度にも影響を受ける可能性がある。したがって、排水流量制御部32による濃縮排水の設定流量の演算速度を決定する際には、電動比例制御弁の開閉速度とインバータの応答速度とを考慮することが好ましい。すなわち、電動比例制御弁の開閉速度が遅い場合は、インバータの応答速度を遅くし、電動比例制御弁の開閉速度が速い場合は、インバータの応答速度を速くすることが好ましい。なお、本実施形態では、上述したように、定流量弁13の設置により透過水の流量制御と濃縮水の流量制御とが独立して行われるため、互いの流量制御が干渉することを抑制することができる。その結果、上述のようなハンチングの発生を極力抑制することができ、実際の回収率が目標の回収率からずれることを抑制することができる。この点からも、濃縮水ライン3に定流量弁13が設けられていることが好ましい。 However, when an electric proportional control valve is used as the flow control valve 31, it is necessary to pay attention to the relationship between the opening/closing speed and the calculation speed (computation speed) of the set flow rate of the concentrated waste water by the waste water flow control unit 32. For example, if the two speeds are significantly different, hunting may occur if the set flow rate of the concentrated waste water is changed before the electric proportional control valve is completely opened and closed and the flow rate of the concentrated waste water is stabilized. . In addition, since the set flow rate of the concentrated waste water is determined based on the flow rate of the permeated water detected by the permeated water flow meter 12, the flow rate control of the concentrated waste water also depends on the response speed of the inverter that controls the rotation speed of the pressure pump 21. may be affected. Therefore, when determining the calculation speed of the set flow rate of the concentrated waste water by the waste water flow control unit 32, it is preferable to consider the opening/closing speed of the electric proportional control valve and the response speed of the inverter. That is, it is preferable to slow the response speed of the inverter when the opening/closing speed of the electric proportional control valve is slow, and to increase the response speed of the inverter when the opening/closing speed of the electric proportional control valve is fast. In this embodiment, as described above, the flow control of the permeated water and the flow control of the concentrated water are performed independently by installing the constant flow valve 13, so that the mutual flow control is prevented from interfering. be able to. As a result, the occurrence of hunting as described above can be suppressed as much as possible, and deviation of the actual recovery rate from the target recovery rate can be suppressed. Also from this point, it is preferable that the concentrated water line 3 is provided with the constant flow valve 13 .

なお、本実施形態では、回収率の目標値をより高く設定して、さらなる節水を実現するために、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、定流量弁13の規定流量を小さくすることができ、結果として、より小さい容量の加圧ポンプ21を用いることで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 this embodiment, the target value of the recovery rate is set higher, and in order to further save water, a scale inhibitor is added to the raw water for the purpose of increasing the precipitation recovery rate described above. can be In this case, the specified flow rate of the constant flow valve 13 can be reduced, and as a result, energy can be saved by using a pressure pump 21 with a smaller capacity. The addition of scale inhibitor can be done by a dosing pump.

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 scale inhibitor is not particularly limited as long as it is a substance capable of suppressing 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, nitrilotrimethylphosphonic acid, and salts thereof. Phosphonic 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; are copolymers such as poly(meth)acrylic acid, maleic acid/(meth)acrylic acid, (meth)acrylic acid/sulfonic acid, (meth)acrylic acid/nonionic group-containing monomers, and (meth)acrylic acid/sulfonic acid /nonionic group-containing monomer, (meth)acrylic acid/acrylamide-alkylsulfonic acid/substituted (meth)acrylamide, and (meth)acrylic acid/acrylamide-arylsulfonic acid/substituted (meth)acrylamide terpolymer. Examples of the (meth)acrylic acid constituting the terpolymer include methacrylic acid, acrylic acid, and (meth)acrylic acid salts such as sodium salts thereof. Examples of acrylamide-alkylsulfonic acids constituting the terpolymer include 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid and salts thereof. Examples of substituted (meth)acrylamides constituting the terpolymer include t-butylacrylamide, t-octylacrylamide and dimethylacrylamide.

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 order to simultaneously suppress scale derived from calcium and silica, 2-phosphonobutane-1,2,4-tricarboxylic acid, acrylic acid and (meth)acrylic acid/2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid It is particularly preferred to use a scale inhibitor 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 "Orpersion" series manufactured by Organo Corporation, the "Flocon (registered trademark)" series manufactured by BWA Water Additives, and the "PermaTreat (registered trademark)" manufactured by Nalco. series, General Electric Company's "Hypersperse (registered trademark)" series, and Kurita Water Industries Ltd.'s "Kuriverter (registered trademark)" series.

ところで、還流水ライン5との合流部よりも上流側の供給ライン1には、多くの場合、原水に含まれる残留遊離塩素を除去するために活性炭ろ過器が設けられている。しかしながら、活性炭ろ過器の塩素除去能力は、原水の水温や流量、残留遊離塩素の濃度に依存するため、場合によっては、活性炭ろ過器の下流側に残留遊離塩素が漏れることがあり、そのような残留遊離塩素がろ過手段11のRO膜またはNF膜を酸化させて劣化させる可能性がある。このような膜の劣化が発生すると、膜厚が薄くなり膜の孔径が大きくなることで、透過水の流量が増加するだけでなく、膜の塩除去性能が低下して透過水の水質低下につながる。 By the way, in many cases, the supply line 1 on the upstream side of the confluence with the reflux water line 5 is provided with an activated carbon filter for removing residual free chlorine contained in the raw water. However, since the chlorine removal capacity of the activated carbon filter depends on the temperature and flow rate of raw water and the concentration of residual free chlorine, in some cases, residual free chlorine may leak downstream of the activated carbon filter. Residual free chlorine may oxidize and deteriorate the RO membrane or NF membrane of the filtering means 11 . When such membrane deterioration occurs, the film thickness becomes thinner and the pore size of the membrane increases, which not only increases the flow rate of the permeate, but also reduces the salt removal performance of the membrane, resulting in a decrease in the quality of the permeate. Connect.

一方、水の有効利用(節水)の観点から回収率はできるだけ高いことが好ましいが、このときの目標回収率は、上述したように、温度センサ16による検出値と予め測定された原水の不純物濃度に基づいて算出される。そのため、原水の不純物濃度が変動して予め測定された設定値を上回ると、目標回収率を達成するように濃縮排水の流量制御が行われていても、スケール発生のリスクが高まり、ろ過手段11のRO膜またはNF膜に詰まりが発生する可能性がある。このような膜の詰まりが発生すると、膜の透過孔が閉塞されることで、透過水の流量が減少するだけでなく、膜の塩除去性能が低下して透過水の水質低下につながる。 On the other hand, it is preferable that the recovery rate is as high as possible from the viewpoint of effective use of water (water saving). calculated based on Therefore, when the concentration of impurities in the raw water fluctuates and exceeds the preset value measured in advance, even if the flow rate control of the concentrated wastewater is performed so as to achieve the target recovery rate, the risk of scale generation increases, and the filtration means 11 clogging can occur in the RO or NF membranes. When such membrane clogging occurs, the permeation pores of the membrane are clogged, which not only reduces the flow rate of the permeate, but also lowers the salt removal performance of the membrane, leading to deterioration in the water quality of the permeate.

このような理由から、ろ過手段11のRO膜またはNF膜の性能、特に劣化または詰まりの有無を正確に判定し、劣化や詰まりが発生する場合にはそれを可能な限り初期の段階で検知することが望ましい。そこで、本実施形態では、ろ過手段11に劣化または詰まりの予兆があるか否かを判定する予兆判定部(判定手段)40が設けられている。さらに、本実施形態では、予兆判定部40が予兆判定を行うために用いるデータを取得するために、複数の検出手段が設けられている。すなわち、供給ライン1を流れる原水の導電率を検出する原水導電率計(第1の導電率検出手段)17aと、透過水ライン2を流れる透過水の導電率を検出する透過水導電率計(第2の導電率検出手段)17bと、供給ライン1を流れる原水の圧力を検出する原水圧力計(第1の圧力検出手段)18aと、透過水ライン2を流れる透過水の圧力を検出する透過水圧力計(第2の圧力検出手段)18bと、濃縮水ライン3を流れる濃縮水の圧力を検出する濃縮水圧力計(第3の圧力検出手段)18cと、が設けられている。なお、これら検出手段の設置位置は図示した位置に限定されるものではない。 For this reason, the performance of the RO membrane or NF membrane of the filtering means 11, especially the presence or absence of deterioration or clogging, is accurately determined, and when deterioration or clogging occurs, it is detected at the earliest possible stage. is desirable. Therefore, in the present embodiment, a sign determination unit (determining means) 40 is provided to determine whether or not there is a sign of deterioration or clogging in the filtering means 11 . Furthermore, in this embodiment, a plurality of detection means are provided in order to acquire data used by the portent determination unit 40 to perform portent determination. That is, a raw water conductivity meter (first conductivity detecting means) 17a for detecting the conductivity of the raw water flowing through the supply line 1, and a permeated water conductivity meter (a first conductivity detecting means) for detecting the conductivity of the permeated water flowing through the permeated water line 2 A second conductivity detection means) 17b, a raw water pressure gauge (first pressure detection means) 18a that detects the pressure of raw water flowing through the supply line 1, and a permeate that detects the pressure of the permeated water flowing through the permeate line 2 A water pressure gauge (second pressure detection means) 18b and a concentrated water pressure gauge (third pressure detection means) 18c for detecting the pressure of the concentrated water flowing through the concentrated water line 3 are provided. It should be noted that the installation positions of these detection means are not limited to the positions shown in the figure.

以下、予兆判定部40による、ろ過手段11の劣化または詰まりの予兆判定方法について説明する。 A method for determining a sign of deterioration or clogging of the filtering means 11 by the sign determination unit 40 will be described below.

ろ過手段11の劣化または詰まりは、上述したように、透過水の水質低下(すなわち、透過水の導電率上昇)として現れるとともに、透過水の流量変化として現れる。ただし、透過水流量制御機構20によって透過水ライン2を流れる透過水の流量が一定に維持されている場合には、透過水の流量変化として現れる代わりに、原水の供給圧力の変化として現れる。したがって、ろ過手段11の劣化または詰まりは、透過水の導電率の経時変化と原水の供給圧力の経時変化を詳細に解析することで、その有無を判定することが可能になる。しかしながら、透過水の導電率は、ろ過手段11の劣化または詰まりの有無だけでなく、水温や原水の水質(導電率)によっても変化し、回収率によっても変化する。また、原水の供給圧力は、水温によっても変化する。そのため、ろ過手段11の劣化または詰まりの有無を正確に判定するには、透過水の導電率の検出結果や原水の供給圧力の検出結果を直接解析するのではなく、劣化または詰まり以外の影響を排除した補正値を用いて解析を行うことが必要になる。 As described above, the deterioration or clogging of the filtering means 11 appears as a decrease in the quality of the permeated water (that is, an increase in the conductivity of the permeated water) and a change in the flow rate of the permeated water. However, when the flow rate of permeated water flowing through the permeated water line 2 is maintained constant by the permeated water flow rate control mechanism 20, it appears as a change in the raw water supply pressure instead of as a change in the flow rate of the permeated water. Therefore, deterioration or clogging of the filtering means 11 can be determined by detailed analysis of changes over time in the conductivity of the permeate water and changes over time in the supply pressure of the raw water. However, the conductivity of the permeated water varies depending not only on whether or not the filtration means 11 is deteriorated or clogged, but also on the water temperature and the water quality (conductivity) of the raw water, and also on the recovery rate. Moreover, the supply pressure of the raw water also changes depending on the water temperature. Therefore, in order to accurately determine the presence or absence of deterioration or clogging of the filtering means 11, the detection result of the conductivity of the permeated water or the detection result of the supply pressure of the raw water is not directly analyzed. Analysis must be performed using the excluded correction values.

そこで、原水圧力計18aにより原水の供給圧力が検出されると、その供給圧力の検出値が補正され、水温の変動による影響が排除された補正値(以下、「圧力補正値」という)が算出される。具体的には、温度センサ16による検出値と、透過水流量計12による検出値とに基づいて、原水圧力計18aによる検出値が補正されて圧力補正値が算出される。原水圧力計18aにより検出された原水の供給圧力をPfo[bar]とすると、圧力補正値Pfs[bar]は、以下の式(5)によって与えられる。

Figure 0007181809000001
ここで、Qpoは透過水流量計12により検出された透過水の流量[L/h]、Qpsはその参照値である。また、Kは水温補正係数であり、以下の式(6)によって与えられる。
Figure 0007181809000002
ここで、Aは水温によって決まる定数、Tは温度センサ16により検出された原水の水温[℃]、Tはその参照値である。 Therefore, when the supply pressure of raw water is detected by the raw water pressure gauge 18a, the detected value of the supply pressure is corrected, and a correction value (hereinafter referred to as "pressure correction value") that eliminates the influence of water temperature fluctuation is calculated. be done. Specifically, based on the value detected by the temperature sensor 16 and the value detected by the permeated water flowmeter 12, the value detected by the raw water pressure gauge 18a is corrected to calculate the pressure correction value. Assuming that the raw water supply pressure detected by the raw water pressure gauge 18a is P fo [bar], the pressure correction value P fs [bar] is given by the following equation (5).
Figure 0007181809000001
Here, Q po is the permeate flow rate [L/h] detected by the permeate flow meter 12, and Q ps is its reference value. Also, KT is a water temperature correction coefficient and is given by the following equation (6).
Figure 0007181809000002
Here, A is a constant determined by the water temperature, To is the water temperature [°C] of the raw water detected by the temperature sensor 16, and Ts is its reference value.

また、透過水導電率17bにより透過水の導電率が検出されると、その導電率の検出値が補正され、水温の変動、原水の水質(導電率)の変動、および回収率の変動による影響が排除された補正値(以下、「導電率補正値」という)が算出される。具体的には、温度センサ16による検出値と、原水導電率計17aによる検出値と、原水圧力計18a、透過水圧力計18b、および濃縮水圧力計18cによる検出値とに基づいて、透過水導電率計17bによる検出値が補正されて導電率補正値が算出される。透過水導電率計17bにより検出された透過水の導電率をCpo[μS/cm]とすると、導電率補正値Cps[μS/cm]は、以下の式(7)によって与えられる。

Figure 0007181809000003
fo:原水圧力計18aにより検出された原水の供給圧力[bar]
fs:式(5)により算出された圧力補正値[bar]
ΔP:原水がろ過手段11の一次側を通過する際の圧力損失[bar]
ΔP:同参照値[bar]
po:透過水圧力計18bにより検出された透過水の圧力[bar]
ps:同参照値[bar]
fo:原水導電率計17aにより検出された原水の導電率[μS/cm]
fs:同参照値[μS/cm]
po:透過水導電率計17bにより検出された透過水の導電率[μS/cm]
ps:同参照値[μS/cm]
:温度センサ16により検出された原水の水温[℃]
:同参照値[℃] In addition, when the conductivity of the permeated water is detected by the permeated water conductivity 17b, the detected value of the conductivity is corrected, and the influence of water temperature fluctuation, raw water quality (conductivity) fluctuation, and recovery rate fluctuation is calculated (hereinafter referred to as "conductivity correction value"). Specifically, the permeate water A conductivity correction value is calculated by correcting the value detected by the conductivity meter 17b. Assuming that the conductivity of the permeated water detected by the permeated water conductivity meter 17b is C po [μS/cm], the conductivity correction value C ps [μS/cm] is given by the following equation (7).
Figure 0007181809000003
P fo : Raw water supply pressure [bar] detected by the raw water pressure gauge 18a
P fs : Pressure correction value [bar] calculated by Equation (5)
ΔP o : Pressure loss [bar] when raw water passes through the primary side of the filtration means 11
ΔP s : same reference value [bar]
P po : Permeate pressure [bar] detected by the permeate pressure gauge 18b
P ps : same reference value [bar]
C fo : Conductivity of raw water detected by raw water conductivity meter 17a [μS/cm]
C fs : same reference value [μS/cm]
C po : Conductivity of permeated water detected by permeated water conductivity meter 17b [μS/cm]
C ps : same reference value [μS/cm]
To : Water temperature of raw water detected by temperature sensor 16 [°C]
T s : same reference value [°C]

ここで、圧力損失ΔP,ΔPは、原水圧力計18aと濃縮水圧力計18cにより間接的に検出(算出)され、供給ライン1を流れる原水と濃縮水ライン3を流れる濃縮水との圧力差として表される。なお、式(5)~(7)における各参照値としては、ろ過手段11の使用開始直後(膜ろ過装置10の運転開始直後)の検出値(算出値)や、使用開始直後から一定時間経過してから性能が安定した後の検出値(算出値)を用いることができる。ただし、ろ過手段11の使用開始直後には、特に、運転開始前に拡散したイオンによって透過水の導電率が時間と共に変化する。そのため、参照値としては、ろ過手段11の使用開始直後から一定時間経過して性能が安定した後で取得した値を用いることが好ましい。ろ過手段11(RO膜またはNF膜)の性能が安定するまでの期間は、それまで膜がどのように保管されていたかによって変化するが、その保管状態が適切であれば、ドライタイプ(乾燥状態で保管)とウェットタイプ(湿潤状態で保管)のどちらの膜でも、一般に数時間から数日である。すなわち、膜の塩除去性能は、使用開始後、数時間から数日の間に向上し、それ以降は安定するのが一般的である。したがって、参照値としては、ろ過手段11の使用開始直後から、予め設定された時間または日数を経過した後に取得した値を用いることができる。 Here, the pressure losses ΔP o and ΔP s are indirectly detected (calculated) by the raw water pressure gauge 18a and the concentrated water pressure gauge 18c, and the pressure of the raw water flowing through the supply line 1 and the concentrated water flowing through the concentrated water line 3 Expressed as a difference. The reference values in the formulas (5) to (7) include the detected value (calculated value) immediately after the start of use of the filtration means 11 (immediately after the start of operation of the membrane filtration device 10), and After that, the detected value (calculated value) after the performance stabilizes can be used. However, immediately after the filtration means 11 is started to be used, the conductivity of the permeated water changes with time due to the ions diffused especially before the start of operation. Therefore, as the reference value, it is preferable to use a value obtained after a certain period of time has elapsed from immediately after the start of use of the filtering means 11 and the performance has stabilized. The period until the performance of the filtration means 11 (RO membrane or NF membrane) stabilizes varies depending on how the membrane was stored until then. for both wet-type (stored in wet conditions) and wet-type (stored in damp conditions) membranes, typically hours to days. That is, the salt removal performance of the membrane is generally improved for several hours to several days after the start of use, and then stabilizes thereafter. Therefore, as the reference value, it is possible to use a value acquired after a preset time or days have elapsed from immediately after the start of use of the filtering means 11 .

圧力補正値および導電率補正値は連続的または周期的に算出され、こうして算出された値がそれぞれの経時変化を示すデータ(時系列データ)として収集される。なお、ろ過手段11の劣化または詰まりは急激に起こるわけではなく、圧力補正値および導電率補正値にもその影響が急激に現れるわけではないため、時系列データとして、それぞれの一定期間における移動平均値を収集してもよく、移動平均を算出する期間は数時間から数日であってよい。 The pressure correction value and the conductivity correction value are calculated continuously or periodically, and the values thus calculated are collected as data (time-series data) indicating changes over time. In addition, deterioration or clogging of the filtering means 11 does not occur suddenly, and the effect does not appear suddenly on the pressure correction value and the conductivity correction value. The values may be collected and the period over which the moving average is calculated may be hours to days.

そして、時系列データの収集と並行して、時系列データに対して回帰分析(線形回帰)が行われ、算出される回帰直線の傾きに基づいて、ろ過手段11に劣化または詰まりの予兆があるか否かが判定される。ろ過手段11に劣化または詰まりがない場合、圧力補正値および導電率補正値にそれぞれ変化はなく、回帰直線の傾きもそれぞれゼロとなる。したがって、この予兆判定では、圧力補正値の時系列データに対する回帰直線(以下、単に「圧力回帰直線」ともいう)の傾きがゼロを含む所定範囲内であるか否かが判定され、かつ導電率補正値の時系列データに対する回帰直線(以下、単に「導電率回帰直線」ともいう)の傾きがゼロを含む所定範囲内であるか否かが判定される。その結果、圧力回帰直線の傾きが所定範囲から外れるか、導電率回帰直線の傾きが所定範囲から外れた場合に、ろ過手段11に劣化または詰まりの予兆があると判定される。 Then, in parallel with the collection of time-series data, regression analysis (linear regression) is performed on the time-series data, and based on the slope of the calculated regression line, there is a sign of deterioration or clogging of the filtering means 11. It is determined whether or not When the filtering means 11 is not deteriorated or clogged, the pressure correction value and the conductivity correction value do not change, and the slope of the regression line becomes zero. Therefore, in this sign determination, it is determined whether or not the slope of the regression line with respect to the time-series data of the pressure correction value (hereinafter simply referred to as "pressure regression line") is within a predetermined range including zero. It is determined whether or not the slope of the regression line with respect to the time-series data of the correction values (hereinafter also simply referred to as the "conductivity regression line") is within a predetermined range including zero. As a result, when the slope of the pressure regression line is out of the predetermined range or the slope of the conductivity regression line is out of the predetermined range, it is determined that there is a sign of deterioration or clogging of the filtering means 11 .

圧力補正値は、ろ過手段11の劣化が発生すると、原水がろ過手段11を透過しやすくなることで減少し、ろ過手段11の詰まりが発生すると、原水がろ過手段11を透過しにくくなることで増加する。したがって、圧力回帰直線の傾きが所定の下限値以下になった場合に、ろ過手段11に劣化の予兆があると判定され、圧力回帰直線の傾きが所定の上限値以上になった場合に、ろ過手段11に詰まりの予兆があると判定される。一方、導電率補正値は、ろ過手段11の劣化が発生しても詰まりが発生しても、ろ過手段11の塩除去性能が低下することで増加するが、実際には、ろ過手段11に詰まりが発生した場合、それがかなり進行してからでないと導電率補正値に変化が現れない。そのため、ろ過手段11の詰まりに対応する上限値は設定されず、導電率回帰直線の傾きが所定の上限値以上になった場合に、ろ過手段11に劣化の予兆があると判定される。 When the filtering means 11 deteriorates, the pressure correction value decreases because the raw water easily passes through the filtering means 11. When the filtering means 11 is clogged, the raw water becomes difficult to pass through the filtering means 11. To increase. Therefore, when the slope of the pressure regression line is equal to or less than the predetermined lower limit, it is determined that there is a sign of deterioration of the filtering means 11, and when the slope of the pressure regression line is equal to or greater than the predetermined upper limit, filtration is performed. It is determined that the means 11 has a sign of clogging. On the other hand, the conductivity correction value increases due to deterioration of the salt removal performance of the filtering means 11 even if the filtering means 11 is deteriorated or clogged. When this occurs, the conductivity correction value does not change until it has progressed considerably. Therefore, no upper limit value corresponding to the clogging of the filtering means 11 is set, and it is determined that the filtering means 11 has a sign of deterioration when the slope of the conductivity regression line exceeds a predetermined upper limit value.

なお、ろ過手段11の劣化または詰まりには、比較的短期間で発生するものと長期間かけて緩やかに発生するものとがある。すなわち、圧力補正値および導電率補正値にはそれぞれ、比較的短期間で現れる変化と長期間かけて緩やかに現れる変化とがある。このような2種類の変化を検知するために、短期間である第1の期間とそれよりも長期間である第2の期間の2種類の時系列データに対して回帰分析が実施されることが好ましい。ここで、第1の期間の時系列データとは、例えば、現時点を含む直近の5~90日分の時系列データである。また、第2の期間の時系列データとは、現時点を含む直近の、第1の期間よりも長い期間の時系列データ、あるいは、上述した参照値を取得した時点から現時点までの期間が第1の期間を超えていた場合、その全期間の時系列データである。このような2種類の時系列データに対して回帰分析を実施した場合にも、それぞれの回帰直線の傾きに基づいて、上述したのと同様の基準でろ過手段11の劣化または詰まりの有無を判定することができる。 Deterioration or clogging of the filtering means 11 may occur in a relatively short period of time or slowly over a long period of time. That is, each of the pressure correction value and the conductivity correction value has a change that appears in a relatively short period of time and a change that appears gradually over a long period of time. In order to detect these two types of changes, regression analysis is performed on two types of time-series data: a first period that is short and a second period that is longer. is preferred. Here, the time-series data of the first period is, for example, time-series data for the most recent 5 to 90 days including the current time. In addition, the time-series data of the second period is the time-series data of the most recent period including the current time, which is longer than the first period, or the period from the time when the above-mentioned reference value is obtained to the current time. If it exceeds the period of , it is the time-series data for the entire period. Even when regression analysis is performed on such two types of time-series data, the presence or absence of deterioration or clogging of the filtering means 11 is determined based on the same criteria as described above based on the slope of each regression line. can do.

すなわち、第1の期間における圧力回帰直線の傾きが所定範囲から外れるか、第2の期間における圧力回帰直線の傾きが所定範囲から外れた場合に、ろ過手段11に劣化または詰まりの予兆があると判定される。具体的には、第1の期間または第2の期間における圧力回帰直線の傾きが所定範囲の下限値以下になった場合に、ろ過手段11に劣化の予兆があると判定される。また、第1の期間または第2の期間における圧力回帰直線の傾きが所定範囲の上限値以上になった場合に、ろ過手段11に詰まりの予兆があると判定される。これら上限値および下限値は、劣化または詰まりが発生しないぎりぎりの範囲を実験的に検証することで設定することができる。なお、装置構成やろ過手段11に使用する膜の違いによって、第1の期間と第2の期間でそれぞれ所定範囲(上限値および下限値)を変更して設定してもよい。一例として、上限値は+0.0001~+0.01に設定され、下限値は-0.0001~-0.01に設定される。一方で、第1の期間における導電率回帰直線の傾きが所定値以上になるか、第2の期間における導電率回帰直線の傾きが所定値以上になった場合に、ろ過手段11に劣化の予兆があると判定される。一例として、所定値は+0.01~+1.0に設定される。 That is, when the slope of the pressure regression line in the first period is out of the predetermined range or the slope of the pressure regression line in the second period is out of the predetermined range, it is determined that there is a sign of deterioration or clogging of the filtering means 11. be judged. Specifically, when the slope of the pressure regression line in the first period or the second period falls below the lower limit of the predetermined range, it is determined that there is a sign of deterioration of the filtering means 11 . Further, when the slope of the pressure regression line in the first period or the second period is equal to or greater than the upper limit value of the predetermined range, it is determined that there is a sign of clogging in the filtering means 11 . These upper and lower limits can be set by experimentally verifying the limits within which deterioration or clogging does not occur. Note that the predetermined ranges (upper limit and lower limit) may be changed and set for the first period and the second period depending on the difference in the device configuration and the membrane used in the filtering means 11 . As an example, the upper limit is set between +0.0001 and +0.01, and the lower limit is set between -0.0001 and -0.01. On the other hand, when the slope of the conductivity regression line in the first period becomes a predetermined value or more, or the slope of the conductivity regression line in the second period becomes a predetermined value or more, it is a sign of deterioration of the filtering means 11. It is determined that there is As an example, the predetermined value is set between +0.01 and +1.0.

ここで、本実施形態の予兆判定部40による効果を確認するための実験結果について説明する。 Here, experimental results for confirming the effect of the sign determination unit 40 of the present embodiment will be described.

本発明者らは、図1に示す膜ろ過装置を用いて24時間連続運転を行い、第1および第2の期間における圧力回帰直線の傾きに基づいて、それぞれろ過手段に詰まりの予兆があると判定されるまでの期間を測定した。なお、原水として水道水を用い、ろ過手段として、ダウケミカル社製のRO膜(品番:XLE-4040)を用いた。また、時系列データの要素として、式(5)から算出された圧力補正値の日平均値(1日あたりの平均値)を用い、第1の期間の時系列データとしては、現時点を含む直近の30日分の時系列データを用い、第2の期間の時系列データとしては、現時点を含む全期間の時系列データを用いた。したがって、実際には、第1の期間における圧力回帰直線の傾きの算出は、ろ過手段の使用開始日から数えて30日後から行い、第2の期間における圧力回帰直線の傾きの算出は、ろ過手段の使用開始日から数えて31日後から行った。例えば、ろ過手段の使用開始日(1日目)から35日目の場合、第1の期間における圧力回帰直線の傾きの算出は、6~35日分の30点の時系列データに対して行い、第2の期間における圧力回帰直線の傾きの算出は、1~35日分の35点の時系列データに対して行った。なお、式(5)~(7)における各参照値としては、ろ過手段の使用開始日の検出値(算出値)を用いた。 The present inventors performed continuous operation for 24 hours using the membrane filtration device shown in FIG. The time to judgment was measured. Tap water was used as raw water, and an RO membrane (manufactured by Dow Chemical Co., Ltd., product number: XLE-4040) was used as a filtration means. In addition, as an element of the time-series data, the daily average value (average value per day) of the pressure correction value calculated from the formula (5) is used, and as the time-series data of the first period, the most recent The time-series data for 30 days of the second period was used, and the time-series data for the entire period including the current time was used as the time-series data for the second period. Therefore, in practice, the calculation of the slope of the pressure regression line in the first period is performed 30 days after the start date of use of the filtration means, and the calculation of the slope of the pressure regression line in the second period is performed by the filtration means. 31 days after the start of use. For example, in the case of the 35th day from the first day of use of the filtration means, the slope of the pressure regression line in the first period is calculated for 30 points of time series data for 6 to 35 days. , Calculation of the slope of the pressure regression line in the second period was performed on 35-point time-series data for days 1 to 35. As each reference value in the formulas (5) to (7), the detected value (calculated value) on the first day of use of the filtering means was used.

膜ろ過装置の運転は、ろ過手段に詰まりが発生する条件下、具体的には、式(5)から算出された圧力補正値(日平均値)の経時変化が図2に示すような条件下で行った。この条件では、圧力補正値が1.0MPaを超えた時点(109日目)でろ過手段に詰まりが発生したものとした。 The operation of the membrane filtration device is performed under conditions where clogging occurs in the filtration means, specifically, under conditions such that the time-dependent change in the pressure correction value (daily average value) calculated from Equation (5) is shown in FIG. I went with Under these conditions, clogging of the filtration means occurred when the pressure correction value exceeded 1.0 MPa (on the 109th day).

図3および図4は、それぞれ第1の期間および第2の期間における圧力回帰直線の傾きの経時変化を示すグラフである。第1の期間および第2の期間のいずれの場合においても、詰まりの予兆判定のための閾値(上限値)を+0.001とすると、第1の期間における圧力回帰直線の傾きでは、図3に示すように78日目に、第2の期間における圧力回帰直線の傾きでは、図4に示すように94日目に、それぞれろ過手段に詰まりの予兆があることを判定できた。すなわち、圧力回帰直線の傾きに着目することで、実際にろ過手段に詰まりが発生するときの圧力(1.0MPa)よりも低い圧力(0.7~0.8MPa)の段階で、ろ過手段に詰まりの予兆があることを判定できた。また、第1の期間における圧力回帰直線の傾きにおいてより早い時点で詰まりの予兆判定が行われたことは、より短期間での圧力上昇を観測することができたと考えられる。したがって、ろ過手段の詰まりという同じ症状であっても進行速度が異なる場合にも、それらを区別して判定可能になることも確認された。 3 and 4 are graphs showing temporal changes in the slope of the pressure regression line in the first period and the second period, respectively. In both cases of the first period and the second period, if the threshold value (upper limit value) for determining the sign of clogging is set to +0.001, the slope of the pressure regression line in the first period is shown in FIG. As shown in FIG. 4, it was possible to determine that there was a sign of clogging of the filtering means on the 78th day, and on the 94th day, as shown in FIG. That is, by focusing on the slope of the pressure regression line, the pressure (0.7 to 0.8 MPa) lower than the pressure (1.0 MPa) when the clogging actually occurs in the filtration means. It was determined that there was a sign of clogging. In addition, it is considered that the fact that the sign of clogging was determined at an earlier time in the slope of the pressure regression line in the first period made it possible to observe the pressure increase in a shorter period of time. Therefore, it was also confirmed that even if the symptom of clogging of the filtering means is the same but progresses at different speeds, it is possible to distinguish between them and make a determination.

このように、本実施形態によれば、圧力補正値と導電率補正値の経時変化から得られる回帰直線の傾きを監視することより、初期値との単純な比較により劣化または詰まりの有無を判定する従来の方法に比べて、可能な限り初期の段階でろ過手段11の劣化または詰まりを検知することが可能になる。 As described above, according to the present embodiment, by monitoring the slope of the regression line obtained from the time-dependent changes in the pressure correction value and the conductivity correction value, the presence or absence of deterioration or clogging is determined by a simple comparison with the initial value. It is possible to detect deterioration or clogging of the filtering means 11 at the earliest possible stage, compared to the conventional method.

予兆判定部40によりろ過手段11に劣化または詰まりの予兆があると判定された場合、ろ過手段11の交換または洗浄を行うことが好ましい。しかしながら、ろ過手段11の交換または洗浄を行うには膜ろ過装置1の運転を停止する必要があり、それができない場合、ろ過手段11の劣化または詰まりが進行し、膜ろ過装置10が運転不能に陥るなどの重大な問題に発展する可能性がある。そこで、ろ過手段11に劣化または詰まりの予兆があると判定されたにもかかわらず、膜ろ過装置1の運転を停止することができない場合には、ろ過手段11の劣化または詰まりの進行を遅らせる延命運転を行うことが好ましい。さらに、ろ過手段11の交換を行うか洗浄を行うかなどの具体的な対策の検討に十分な時間が必要な場合にも、ろ過手段11の延命運転を行うことができる。具体的な延命運転の方法は、以下に示すように、ろ過手段11の劣化または詰まりの原因に応じて適切なものが選択される。なお、このような延命運転は、予兆判定部40による予兆判定後に自動的に実施されてもよい。 When the sign determination unit 40 determines that the filtering means 11 has a sign of deterioration or clogging, it is preferable to replace or clean the filtering means 11 . However, it is necessary to stop the operation of the membrane filtration device 1 in order to replace or clean the filtration means 11. If this is not possible, the deterioration or clogging of the filtration means 11 progresses, and the membrane filtration device 10 becomes inoperable. It may develop into a serious problem such as falling. Therefore, if it is determined that there is a sign of deterioration or clogging in the filtration means 11, but the operation of the membrane filtration device 1 cannot be stopped, a life extension method that delays the progress of deterioration or clogging of the filtration means 11 is used. Driving is preferred. Furthermore, even when sufficient time is required to examine specific countermeasures such as replacement or cleaning of the filtering means 11, the life-prolonging operation of the filtering means 11 can be performed. A specific life-prolonging operation method is selected appropriately according to the cause of deterioration or clogging of the filtering means 11, as described below. Note that such life-prolonging operation may be automatically performed after the sign determination by the sign determination unit 40 .

ろ過手段11の劣化の主な原因としては、例えば、上述したように、ろ過手段11の上流側に設置された活性炭ろ過器の塩素除去能力が低下したことにより、残留遊離塩素を含む原水がろ過手段11に供給されたことが考えられる。この場合には、回収率を当初の目標値よりも高い値に設定することで、濃縮排水の流量を減少させ、それに応じて還流水ライン5を流れる濃縮水(以下、「濃縮還流水」という)の流量を増加させることができる。あるいは、予め設定された透過水の目標流量よりもユースポイントでの透過水の使用量が少ない場合には、その目標流量をより低い必要最小限の値に変更し、透過水の流量を減少させることもできる。その結果、還流水ライン5との合流部よりも上流側の供給ライン1を流れて活性炭ろ過器に流入する原水の流量を減少させ、活性炭ろ過器への塩素負荷を下げることができる。こうして、活性炭ろ過器からの残留遊離塩素の漏れを最小限に抑え、ろ過手段11の劣化の進行を遅らせて延命を図ることができる。なお、回収率の初期目標値として、シリカまたはカルシウムが析出しない最大のシリカ濃度またはカルシウム濃度となる回収率が設定されている場合、そこからさらに回収率を高くすることは、スケール発生のリスクを高めることにつながる。そのため、活性炭ろ過器からの残留遊離塩素の漏れが懸念される場合、回収率の初期目標値としては、シリカまたはカルシウムが析出しない最大のシリカ濃度またはカルシウム濃度となる回収率に安全率を加味した値を設定しておくことが好ましい。 As a main cause of deterioration of the filtering means 11, for example, as described above, the chlorine removing ability of the activated carbon filter installed upstream of the filtering means 11 is lowered, and raw water containing residual free chlorine is filtered. It is conceivable that the means 11 were fed. In this case, by setting the recovery rate to a value higher than the initial target value, the flow rate of the concentrated waste water is reduced, and accordingly the concentrated water flowing through the reflux water line 5 (hereinafter referred to as "concentrated reflux water") ) can be increased. Alternatively, if the permeate usage at the point of use is less than the preset target permeate flow rate, change the target flow rate to a lower minimum value to reduce the permeate flow rate. can also As a result, the flow rate of the raw water flowing through the supply line 1 on the upstream side of the confluence with the reflux water line 5 and flowing into the activated carbon filter can be reduced, and the chlorine load on the activated carbon filter can be reduced. In this way, leakage of residual free chlorine from the activated carbon filter can be minimized, and progress of deterioration of the filtering means 11 can be delayed to prolong its life. As the initial target value of the recovery rate, if the recovery rate at which the maximum silica concentration or calcium concentration at which silica or calcium does not precipitate is set, further increasing the recovery rate will reduce the risk of scale generation. lead to an increase. Therefore, when there is a concern about leakage of residual free chlorine from the activated carbon filter, the initial target value for the recovery rate is the maximum silica concentration or calcium concentration at which silica or calcium does not precipitate, and the safety factor is added to the recovery rate. It is preferable to set a value.

ろ過手段11の劣化の原因は他にも考えられ、例えば、原水への酸化剤の混入なども考えられる。さらには、ろ過手段11の破損や配管接続部におけるOリングの取り付けミスなどにより、劣化によるものと類似した変化が圧力補正値および導電率補正値に現れることもある。したがって、ろ過手段11に劣化の予兆があると判定された場合、まず、その原因が残留遊離塩素であるか否か、すなわち、ろ過手段11に供給される原水に残留遊離塩素が含まれているか否かが特定(検出)され、その上で、ろ過手段11の適切な延命運転が選択される。残留遊離塩素の検出方法としては、例えば、ジエチル-P-フェニレンジアミン(DPD)試薬を用いた比色法が挙げられ、あるいは、残留塩素計を用いて原水中の残留遊離塩素を直接検出することもできる。なお、残留遊離塩素が検出されなかった場合には、回収率を当初の目標値よりも低い値に設定することで、透過水の水質悪化を抑制することを優先してもよい。 Other causes of the deterioration of the filtering means 11 are conceivable, for example, contamination of the raw water with an oxidizing agent. Furthermore, due to breakage of the filtering means 11 or erroneous installation of O-rings at pipe connection portions, changes similar to those due to deterioration may appear in the pressure correction value and the conductivity correction value. Therefore, when it is determined that there is a sign of deterioration in the filtering means 11, first, whether the cause is residual free chlorine, that is, whether the raw water supplied to the filtering means 11 contains residual free chlorine. Whether or not is specified (detected), and then an appropriate life-prolonging operation of the filtering means 11 is selected. Methods for detecting residual free chlorine include, for example, a colorimetric method using a diethyl-P-phenylenediamine (DPD) reagent, or direct detection of residual free chlorine in raw water using a residual chlorine meter. can also If residual free chlorine is not detected, priority may be given to suppressing deterioration of permeate water quality by setting the recovery rate to a value lower than the initial target value.

一方、ろ過手段11の詰まりの主な原因としては、上述したように、原水の不純物濃度の変動によるスケーリングが挙げられ、その他にも、原水中の有機物や微粒子などの付着によるファウリングが挙げられる。スケーリングによってろ過手段11に詰まりが発生する場合、そもそもの原因は回収率が高いことであるため、回収率を当初の目標値よりも低い値に設定することで、許容濃縮倍率(式(4)参照)を下げることができ、ろ過手段11の詰まりの進行を遅らせて延命を図ることができる。なお、ここで設定する回収率は、例えば加圧ポンプの容量や原水の流量などの装置設計上の制約によって決まる許容最低回収率よりも高い値であることが好ましい。一方、ファウリングによってろ過手段11に詰まりが発生する場合、フラッシングを実施することで、ろ過手段11の詰まりの進行を遅らせたり、場合によっては詰まりを回復したりすることができる。フラッシングは、フラッシング用の排水ライン(図示せず)から濃縮水を排出することで実施され、これにより、フラッシングに必要な膜面流速が得られることになる。ろ過手段11の詰まりの原因は、原水をサンプリングし、その水質分析を行うことで特定することができるが、その原因が特定されるまでに時間を要する場合がある。この場合には、まず、フラッシングを複数回実施するか、あるいは数日間フラッシングを実施し、それでも詰まりが回復しない場合、詰まりの原因としてはスケーリングの可能性が高いため、回収率変更に基づいた延命運転に移行することが好ましい。 On the other hand, as described above, the main cause of clogging of the filtering means 11 is scaling due to fluctuations in the concentration of impurities in the raw water, and fouling due to adhesion of organic substances and fine particles in the raw water. . When clogging occurs in the filtering means 11 due to scaling, the primary cause is a high recovery rate. ) can be lowered, the progress of clogging of the filtering means 11 can be delayed, and the life can be extended. It should be noted that the recovery rate set here is preferably a value higher than the minimum allowable recovery rate that is determined by restrictions on device design such as the capacity of the pressurizing pump and the flow rate of the raw water. On the other hand, when clogging occurs in the filtering means 11 due to fouling, flushing can slow down the progress of the clogging of the filtering means 11 and, in some cases, recover the clogging. Flushing is performed by discharging concentrated water through a drainage line (not shown) for flushing, thereby obtaining the required membrane flow velocity for flushing. The cause of clogging of the filtering means 11 can be identified by sampling the raw water and analyzing its water quality, but it may take time to identify the cause. In this case, first, perform flushing multiple times or flushing for several days. If the clogging does not recover even after that, scaling is likely to be the cause of the clogging. It is preferable to move to driving.

なお、ろ過手段11に劣化または詰まりの予兆があると判定された場合、そのことを通知する警報が出力されることが好ましい。これにより、膜ろ過装置1の操作員に対し、ろ過手段11の交換または洗浄を行うかどうかの判断を促したり、ろ過手段11の延命運転を行う場合には、劣化または詰まりの原因を特定する作業のタイミングを知らせたりすることができる。 In addition, when it is determined that there is a sign of deterioration or clogging in the filtering means 11, it is preferable that an alarm notifying of this is output. This prompts the operator of the membrane filtration device 1 to determine whether to replace or clean the filtration means 11, or specifies the cause of deterioration or clogging when performing the life extension operation of the filtration means 11. You can also let them know when it's time to work.

また、ろ過手段11に劣化または詰まりの予兆があると判定され、例えば、ろ過手段11の交換を行った場合、式(5)~(7)における各参照値は、新たなろ過手段11に対して取得され、そうして新たに取得した参照値を用いて、圧力補正値および導電率補正値が算出される。したがって、予兆判定部40は、式(5)~(7)における各参照値を記憶する記憶手段を備えていることが好ましく、記憶手段に記憶された各参照値は、ろ過手段11が交換されるたびにリセットされて更新される。 In addition, when it is determined that there is a sign of deterioration or clogging in the filtering means 11, for example, when the filtering means 11 is replaced, each reference value in formulas (5) to (7) is The pressure correction value and the conductivity correction value are calculated using the newly obtained reference value. Therefore, the sign determination unit 40 preferably includes storage means for storing each reference value in the equations (5) to (7). is reset and updated each time

上述したように、本実施形態では、定流量弁13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に排水流量計14と流量制御手段(流量調整弁31)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)15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、流量計と流量制御手段としての流量調整弁(比例制御弁)とが設けられ、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、流量計と流量制御手段としての流量調整弁(比例制御弁)と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 maintained constant by the constant flow valve 13, the flow rate of the concentrated water flowing through one of the drain line 4 and the recirculated water line 5 can be determined only by specifying the flow rate of the concentrated water flowing through the other. A flow rate of the concentrate flowing through the can also be defined. Therefore, in the illustrated embodiment, the drainage line 4 is provided with a drainage flow meter 14 and a flow rate control means (flow control valve 31), and the reflux line 5 is provided with concentrated water flowing through the drainage line 4 and the reflux water line 5. A manual valve (pressure regulating valve) 15 is provided for regulating the pressure balance, but the reverse is also possible. That is, the recirculated water line 5 may be provided with a flow meter and a flow control valve (proportional control valve) as flow control means, and the drain line 4 may be provided with a manual valve for pressure balance adjustment. Alternatively, both the drain line 4 and the return water line 5 may be provided with flow meters and flow control valves (proportional control valves) as flow control means. Further, in the above-described embodiment, the permeate flow rate control unit and the waste water flow rate control unit are provided separately, but one flow control unit adjusts the flow rate of the permeated water and the concentrated waste water. It can be like this.

また、ろ過手段の数は1つに限定されるものではなく、2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、定流量弁は、2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。ただし、最も上流側のろ過手段を除いたすべてのろ過手段において、任意の流量調整手段により透過水と濃縮水の流量分配が適切に設定・調整される必要があることは言うまでもない。さらに、最も上流側のろ過手段からの濃縮排水の設定流量の算出には、最も下流側のろ過手段で分離された透過水ではなく、最も上流側のろ過手段で分離された透過水の流量(検出流量)が用いられることに留意されたい。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。 Also, the number of filtering means is not limited to one, and two or more filtering means may be connected in series. Even in that case, the constant flow valve is provided in the concentrated water line connected to the most upstream filtering means among the two or more filtering means, and the permeated water separated by the most downstream filtering means is the set flow rate. (Preset target flow rate). However, it is needless to say that the flow rate distribution between the permeated water and the concentrated water needs to be appropriately set and adjusted by any flow rate adjusting means in all the filtering means except for the most upstream filtering means. Furthermore, in calculating the set flow rate of concentrated wastewater from the most upstream filtration means, the flow rate of the permeated water separated by the most upstream filtration means, not the permeated water separated by the most downstream filtration means ( Note that the detected flow rate) is used. Here, "connected in series" means that the water to be treated is sequentially treated by a plurality of filtration means, and in two adjacent filtration means, separated by the upstream filtration means It means that the permeated water is supplied to the filtering means on the downstream side as the water to be treated. Moreover, each filtering means may be composed of a plurality of RO membranes or NF membranes. In this case, a plurality of RO membranes or NF membranes are connected in series on the primary side (distribution side of raw water and concentrated water) and finally connected to the concentrated water line, and the secondary side (distribution side of permeated water) is It will be connected in parallel and finally connected to the permeate line.

1 供給ライン
2 透過水ライン
3 濃縮水ライン
4 排水ライン
5 還流水ライン
10 膜ろ過装置
11 ろ過手段
12 透過水流量計
13 定流量弁
14 排水流量計
15 手動弁
16 温度センサ
17a 原水導電率計
17b 透過水導電率計
18a 原水圧力計
18b 透過水圧力計
18c 濃縮水圧力計
20 透過水流量制御機構
21 加圧ポンプ
22 透過水流量制御部
30 排水流量制御機構
31 流量調整弁
32 排水流量制御部
40 予兆判定部
1 supply line 2 permeated water line 3 concentrated water line 4 drain line 5 reflux water line 10 membrane filtration device 11 filtering means 12 permeated water flow meter 13 constant flow valve 14 drain flow meter 15 manual valve 16 temperature sensor 17a raw water conductivity meter 17b Permeated water conductivity meter 18a Raw water pressure gauge 18b Permeated water pressure gauge 18c Concentrated water pressure gauge 20 Permeated water flow rate control mechanism 21 Pressure pump 22 Permeated water flow rate control section 30 Drainage flow rate control mechanism 31 Flow rate adjustment valve 32 Drainage flow rate control section 40 Prediction determination part

Claims (13)

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ろ過手段と、前記ろ過手段に被処理水を供給する供給ラインと、前記ろ過手段からの透過水を流通させる透過水ラインと、前記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、を有する膜ろ過装置であって、
前記ろ過手段に供給される被処理水と前記ろ過手段からの透過水と前記ろ過手段からの濃縮水とのいずれかの水温を検出する水温検出手段と、
前記透過水ラインを流れる透過水の流量を検出する第1の流量検出手段と、
前記供給ラインを流れる被処理水の導電率を検出する第1の導電率検出手段と、
前記透過水ラインを流れる透過水の導電率を検出する第2の導電率検出手段と、
前記供給ラインを流れる被処理水の圧力を検出する第1の圧力検出手段と、
前記透過水ラインを流れる透過水の圧力を検出する第2の圧力検出手段と、
前記濃縮水ラインを流れる濃縮水の圧力を検出する第3の圧力検出手段と、
前記ろ過手段に劣化または詰まりの予兆があるか否かを判定する判定手段と、を有し、
前記判定手段は、前記水温検出手段による検出値と、前記第1の流量検出手段による検出値とに基づいて、前記第1の圧力検出手段による検出値を補正することで、前記水温の変動による影響を排除した圧力補正値を算出するとともに、前記水温検出手段による検出値と、前記第1の導電率検出手段による検出値と、前記第1から第3の圧力検出手段による検出値とに基づいて、前記第2の導電率検出手段による検出値を補正することで、前記水温の変動、前記供給ラインを流れる被処理水の導電率の変動、および、前記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の変動による影響を排除した導電率補正値を算出し、前記圧力補正値の経時変化から得られる第1の回帰直線の傾きと、前記導電率補正値の経時変化から得られる第2の回帰直線の傾きとに基づいて、前記ろ過手段に劣化または詰まりの予兆があるか否かを判定する、膜ろ過装置。
Filtration means having a reverse osmosis membrane or nanofiltration membrane for separating the water to be treated into permeated water and concentrated water, a supply line for supplying the water to be treated to the filtration means, and circulating the permeated water from the filtration means a permeated water line, a concentrated water line for circulating the concentrated water from the filtering means, and a drain line branching from the concentrated water line and discharging a part of the concentrated water flowing through the concentrated water line to the outside. A membrane filtration device,
water temperature detection means for detecting the water temperature of any one of the water to be treated supplied to the filtering means, the permeated water from the filtering means, and the concentrated water from the filtering means;
a first flow rate detection means for detecting the flow rate of the permeate flowing through the permeate line;
a first conductivity detection means for detecting the conductivity of the water to be treated flowing through the supply line;
a second conductivity detection means for detecting the conductivity of the permeate flowing through the permeate line;
a first pressure detection means for detecting the pressure of the water to be treated flowing through the supply line;
a second pressure detection means for detecting the pressure of the permeate flowing through the permeate line;
a third pressure detection means for detecting the pressure of the concentrated water flowing through the concentrated water line;
and determination means for determining whether or not there is a sign of deterioration or clogging in the filtering means,
The determination means corrects the value detected by the first pressure detection means based on the value detected by the water temperature detection means and the value detected by the first flow rate detection means, so that Calculating a pressure correction value that eliminates the influence, based on the value detected by the water temperature detection means, the value detected by the first conductivity detection means, and the values detected by the first to third pressure detection means By correcting the value detected by the second conductivity detection means, the fluctuation of the water temperature, the fluctuation of the conductivity of the water to be treated flowing through the supply line, and the flow rate of the permeate flowing through the permeate water line and the flow rate of the concentrated water flowing through the drainage line, which is the ratio of the flow rate of the permeate flowing through the permeate line to the sum of Based on the slope of the first regression line obtained from the change over time and the slope of the second regression line obtained from the change over time of the conductivity correction value , whether there is a sign of deterioration or clogging of the filtering means. A membrane filtration device that determines whether
前記判定手段は、前記第1の回帰直線の傾きがゼロを含む所定範囲内にあるか否か、および前記第2の回帰直線の傾きがゼロを含む所定範囲内にあるか否かに基づいて、前記ろ過手段に劣化または詰まりの予兆があるか否かを判定する、請求項に記載の膜ろ過装置。 The determining means determines whether the slope of the first regression line is within a predetermined range including zero and whether the slope of the second regression line is within a predetermined range including zero. 2. The membrane filtration device according to claim 1 , wherein it is determined whether or not there is a sign of deterioration or clogging of said filtering means. 前記判定手段は、前記第1の回帰直線の傾きがゼロを含む所定範囲から外れた場合に、前記ろ過手段に劣化または詰まりの予兆があると判定する、請求項に記載の膜ろ過装置。 3. The membrane filtration device according to claim 2 , wherein said determining means determines that there is a sign of deterioration or clogging of said filtering means when the slope of said first regression line deviates from a predetermined range including zero. 前記判定手段は、第1の期間および該第1の期間よりも長い第2の期間における前記第1の回帰直線の傾きを算出し、前記第1の期間における前記傾きと前記第2の期間における前記傾きの一方がゼロを含む所定範囲から外れた場合に、前記ろ過手段に劣化または詰まりの予兆があると判定する、請求項に記載の膜ろ過装置。 The determination means calculates the slope of the first regression line in a first period and a second period longer than the first period, and calculates the slope in the first period and the slope in the second period 4. The membrane filtration device according to claim 3 , wherein when one of the slopes is out of a predetermined range including zero, it is determined that there is a sign of deterioration or clogging of the filtering means. 前記判定手段は、前記第2の回帰直線の傾きが所定値以上になった場合に、前記ろ過手段に劣化の予兆があると判定する、請求項に記載の膜ろ過装置。 3. The membrane filtration device according to claim 2 , wherein said determination means determines that there is a sign of deterioration of said filtering means when the slope of said second regression line is equal to or greater than a predetermined value. 前記判定手段は、第1の期間および該第1の期間よりも長い第2の期間における前記第2の回帰直線の傾きを算出し、前記第1の期間における前記傾きと前記第2の期間における前記傾きの一方が所定値以上になった場合に、前記ろ過手段に劣化の予兆があると判定する、請求項に記載の膜ろ過装置。 The determination means calculates the slope of the second regression line in a first period and a second period longer than the first period, and calculates the slope in the first period and the slope in the second period 6. The membrane filtration device according to claim 5 , wherein when one of said slopes is equal to or greater than a predetermined value, it is determined that there is a sign of deterioration of said filtration means. 前記判定手段が、前記ろ過手段の使用開始直後、または、使用開始直後から一定時間経過した後の、前記水温検出手段による検出値と、前記第1の流量検出手段による検出値と、前記第1の導電率検出手段による検出値と、前記第1から第3の圧力検出手段による検出値とを、それぞれの参照値として記憶する手段を有する、請求項からのいずれか1項に記載の膜ろ過装置。 The determination means detects a value detected by the water temperature detection means, a value detected by the first flow rate detection means, and the first 7. The device according to any one of claims 1 to 6 , further comprising means for storing a value detected by said conductivity detecting means and a value detected by said first to third pressure detecting means as respective reference values. Membrane filtration device. 前記排水ラインを流れる濃縮水の流量を検出する第2の流量検出手段と、
前記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、該供給ラインを流れる被処理水の圧力を調整する圧力調整手段と、前記第1の流量検出手段による検出値に基づいて、前記圧力調整手段を制御する制御部と、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、前記第2の流量検出手段による検出値に基づいて、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、を有する、請求項からのいずれか1項に記載の膜ろ過装置。
a second flow rate detection means for detecting a flow rate of concentrated water flowing through the drainage line;
a first flow rate control means for adjusting the flow rate of the permeated water flowing through the permeate line to a set flow rate, the pressure adjusting means being provided in the supply line and adjusting the pressure of the water to be treated flowing through the supply line; , a control unit that controls the pressure adjusting means based on the value detected by the first flow rate detecting means;
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, based on a flow rate adjustment valve provided in the drainage line and a value detected by the second flow rate detection means 8. The membrane filtration device according to any one of claims 1 to 7 , further comprising: a second flow rate control means comprising: a controller for adjusting the degree of opening of the flow rate adjustment valve.
前記第2の流量制御手段の前記制御部は、前記判定手段が前記ろ過手段に劣化または詰まりの予兆があると判定した場合に、前記回収率の目標値を変更し、該変更した目標値と、前記第1の流量検出手段による検出値とに基づいて、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、請求項に記載の膜ろ過装置。 The control unit of the second flow rate control means changes the target value of the recovery rate when the determination means determines that there is a sign of deterioration or clogging of the filtering means, and changes the target value to the changed target value. 9. The membrane filtration device according to claim 8 , wherein the set flow rate of the concentrated water flowing through the drainage line is determined based on the values detected by the first flow rate detection means. 前記第2の流量制御手段の前記制御部は、前記判定手段が前記ろ過手段に劣化の予兆があると判定した場合に、前記回収率の目標値をより高い値に変更し、前記判定手段が前記ろ過手段に詰まりの予兆があると判定した場合に、前記回収率の目標値をより低い値に変更して、前記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濃縮水ラインを流れる濃縮水の流量の割合である許容濃縮倍率を低下させる、請求項に記載の膜ろ過装置。 The control unit of the second flow rate control means changes the target value of the recovery rate to a higher value when the determination means determines that there is a sign of deterioration in the filtering means, and the determination means When it is determined that there is a sign of clogging in the filtering means, the target value of the recovery rate is changed to a lower value, and the flow rate of permeated water flowing through the permeated water line and the flow rate of concentrated water flowing through the drainage line 10. The membrane filtration device according to claim 9 , wherein the permissible concentration ratio, which is a ratio of the flow rate of the concentrated water flowing through the concentrated water line to the sum of , is reduced. 前記第2の流量制御手段の前記制御部は、前記第1の流量検出手段による検出値を前記回収率の目標値で除した値から、前記第1の流量検出手段による検出値を減じた値を、前記排水ラインを流れる濃縮水の前記設定流量として決定する、請求項または1に記載の膜ろ過装置。 The control unit of the second flow rate control means subtracts the value detected by the first flow rate detection means from the value obtained by dividing the value detected by the first flow rate detection means by the target value of the recovery rate. is determined as the set flow rate of the concentrated water flowing through the drainage line. 前記第2の流量制御手段の前記制御部は、前記水温検出手段による検出値と予め測定された被処理水の不純物濃度とに基づいて、前記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シリカ濃度またはカルシウム濃度となる回収率を算出し、該算出した値に安全率を加味した値を前記回収率の初期目標値として設定する、請求項から1のいずれか1項に記載の膜ろ過装置。 The control unit of the second flow rate control means controls the reverse osmosis membrane or nanofiltration membrane of the filtration means based on the value detected by the water temperature detection means and the impurity concentration of the water to be treated that has been measured in advance. 10. From claim 9 , wherein a recovery rate that provides the maximum silica concentration or calcium concentration at which silica or calcium does not precipitate on the surface is calculated, and a value obtained by adding a safety factor to the calculated value is set as the initial target value of the recovery rate. 1. The membrane filtration device according to any one of 1.1 . 前記第1の流量制御手段の前記制御部は、前記判定手段が前記ろ過手段に劣化の予兆があると判定した場合に、前記透過水ラインを流れる透過水の前記設定流量をより低い値に変更する、請求項に記載の膜ろ過装置。 The control unit of the first flow rate control means changes the set flow rate of the permeate flowing through the permeate line to a lower value when the determination means determines that there is a sign of deterioration in the filtration means. The membrane filtration device according to claim 8 , wherein
JP2019031568A 2019-02-25 2019-02-25 Membrane filtration device Active JP7181809B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019031568A JP7181809B2 (en) 2019-02-25 2019-02-25 Membrane filtration device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019031568A JP7181809B2 (en) 2019-02-25 2019-02-25 Membrane filtration device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020131161A JP2020131161A (en) 2020-08-31
JP7181809B2 true JP7181809B2 (en) 2022-12-01

Family

ID=72277221

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019031568A Active JP7181809B2 (en) 2019-02-25 2019-02-25 Membrane filtration device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7181809B2 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006305499A (en) 2005-04-28 2006-11-09 Miura Co Ltd Operating method of membrane filtration system
JP2011212608A (en) 2010-03-31 2011-10-27 Kurita Water Ind Ltd Apparatus, program, and method for management of reuse separation membrane
JP2013173102A (en) 2012-02-24 2013-09-05 Miura Co Ltd Water treatment system
JP2014211327A (en) 2013-04-17 2014-11-13 栗田工業株式会社 Monitoring method and monitoring device of slime adhesion state in water system
JP2018202360A (en) 2017-06-08 2018-12-27 三浦工業株式会社 Reverse osmosis membrane separation device

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2575975B2 (en) * 1991-09-17 1997-01-29 株式会社東芝 Filtration device
JPH11156161A (en) * 1997-11-28 1999-06-15 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd Operation method of hollow fiber membrane module

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006305499A (en) 2005-04-28 2006-11-09 Miura Co Ltd Operating method of membrane filtration system
JP2011212608A (en) 2010-03-31 2011-10-27 Kurita Water Ind Ltd Apparatus, program, and method for management of reuse separation membrane
JP2013173102A (en) 2012-02-24 2013-09-05 Miura Co Ltd Water treatment system
JP2014211327A (en) 2013-04-17 2014-11-13 栗田工業株式会社 Monitoring method and monitoring device of slime adhesion state in water system
JP2018202360A (en) 2017-06-08 2018-12-27 三浦工業株式会社 Reverse osmosis membrane separation device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2020131161A (en) 2020-08-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20240109038A1 (en) Water Purification System And Method
CN101092259B (en) Membrane filtration system
JP5067299B2 (en) Membrane filtration system and method of operating membrane filtration system
US20070138096A1 (en) Systems and methods for controlling contaminate levels of processed water and maintaining membranes
JP2019018186A (en) Membrane filtration device
JP6737661B2 (en) Reverse osmosis membrane treatment system and method of operating reverse osmosis membrane treatment system
WO2020152100A1 (en) Fouling type detection
JP2018167146A (en) Membrane filtration device
JP5811866B2 (en) Reverse osmosis membrane separator
JP7181809B2 (en) Membrane filtration device
JP2009285522A (en) Reverse osmosis membrane device
JP7285748B2 (en) water treatment equipment
JP7017365B2 (en) Membrane filtration device
JP7106283B2 (en) Membrane filtration device
JP2022054984A (en) Membrane filtration apparatus
JP7045870B2 (en) Membrane filtration device
JP7364451B2 (en) Water treatment equipment and water treatment equipment operation management method
JP7106395B2 (en) Membrane filtration device
JP7307665B2 (en) MEMBRANE FILTRATION DEVICE AND METHOD OF OPERATION THEREOF
JP7289257B2 (en) MEMBRANE FILTRATION DEVICE AND METHOD OF OPERATION THEREOF
JP2023032684A (en) Membrane filtration apparatus
JP2022061173A (en) Membrane filtration device and operational method thereof
JP6939121B2 (en) Membrane separation device
JP7269136B2 (en) Pure water production equipment
WO2023032566A1 (en) Water treatment method and water treatment apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20211018

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20220629

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220719

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220823

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20221108

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20221118

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7181809

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150