JPH08229554A - 逆浸透膜造水プラントの運転制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 逆浸透膜造水プラントの運転制御を行いに際
し、プラントの状態パラメータの目標値を実情に合わせ
て求める。 【構成】 水温計１０で求めた水温と、予め入力された
運転条件とから、供給水流量、透過水流量等のプラント
の状態パラメータに関して少なくとも３つの関係式が、
状態算出手段２５において算出される。目標値算出手段
２７において、状態算出手段２５により算出された少な
くとも３つの関係式を用いて、関係式と同数の未知の状
態パラメータ以外の状態パラメータについて所定値が代
入され、他の状態パラメータの目標値が算出される。こ
れらの状態パラメータに基づいて、制御手段２８によ
り、プラントの運転制御が行なわれる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、逆浸透膜モジュールを
用いた逆浸透膜造水プラントの運転制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、逆浸透膜モジュールを用いた逆浸
透膜造水プラントが知られている。この造水プラントの
運転制御にあたっては、原水の条件や、膜の状態に応じ
た適切な運転を行い効率的な運転が望まれている。

【０００３】しかしながら従来、逆浸透膜モジュールを
用いた逆浸透膜造水プラントの運転諸因子である水温、
供給水濃度、供給水流量、透過水流量、回収率、供給水
圧力、透過水濃度、モジュール数、運転コスト等の関係
は複雑で、目標とする最適の運転点での運転は難しく、
このため高価な膜の有効利用や効率的な運転を行うこと
はできない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】逆浸透膜モジュールを
有する逆浸透膜造水プラントにおいて、透過水量は水温
の上昇により増加する性質があり、また供給水圧力にも
比例する。また、透過塩分量も水温の上昇により増加す
る性質がある。従来、造水プラントから一定の水量を得
るために、水温上昇時に供給水圧力を減少させたり、年
に１度程度、運転する膜モジュールの数を変更したりし
ている。水温の上昇に伴う造水プラントの能力の増加は
顕著であるので、このことを利用して多くの透過水量を
得たりより少ない運転圧力（供給水圧力等）や運転モジ
ュール数で運転を行うことができれば経済的である。

【０００５】また、水温の上昇に伴う透過塩分量を考慮
して、回収率、運転モジュール数を設定することができ
れば、適正な水質の透過水を得ることができる。また、
汚れの進み具合や機器の保守点検の時期に合わせて、洗
浄やモジュール数の変更を行うことができればオペレー
タの無駄な負荷を軽減できる。また、これら複数の条件
を矛盾のない範囲で満たすような目標設定を行うことが
できれば、適正な水量水質を得るための効率的運転が実
現できる。

【０００６】しかしながら適切な供給水圧力、モジュー
ル数等を算出することは複雑であり、従来は運転圧力や
モジュール数を大まかに変化させるだけであった。また
膜の汚れについても、定性的な評価が中心で合ったため
に定期的な洗浄や交換は行なわれるが、効率的な運転は
できなかった。

【０００７】本発明はこのような点を考慮してなされた
ものであり、水温や供給水の水質に対応するとともに、
オペレータの運転方針に応じて、適宜、運転条件を制御
し、適切なモジュール数で自動運転を行うことができる
逆浸透膜造水プラントの運転制御装置を提供することを
目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
供給水を透過して透過水を得る逆浸透膜モジュールと、
プラントの状態を測定する測定手段とを備えた逆浸透膜
造水プラントの運転制御装置において、前記測定手段で
測定した水温と、予め入力された運転条件とから、供給
水流量、透過水流量、回収率、供給水圧力、供給水濃
度、濃縮水圧力、透過水濃度およびモジュール数の各状
態パラメータに関する少なくとも３つの関係式を算出す
る状態算出手段と、前記状態パラメータのうち、前記各
関係式に含まれるとともに前記関係式と同数の未知の状
態パラメータを除いた他の状態パラメータについて所定
値を前記各関係式に代入して未知の状態パラメータの目
標値を求める目標値算出手段と、この目標値算出手段に
より求められた状態パラメータの目標値と、予め定めら
れた状態パラメータの所定値に基づいて、前記逆浸透膜
造水プラントの運転制御を行う制御手段と、を備えたこ
とを特徴とする逆浸透膜造水プラントの運転制御装置で
ある。

【０００９】請求項２記載の発明は、状態算出手段にお
ける３つの関係式は、

【００１０】

【数３】 であることを特徴とするものである。

【００１１】請求項３記載の発明は、測定手段において
供給水濃度を測定するとともに、目標値算出手段におい
て、測定手段で測定した供給水濃度の所定値を代入する
ことを特徴とするものである。

【００１２】請求項４記載の発明は、測定手段で測定し
た水温と、供給水濃度と、供給水流量と、透過水流量
と、供給水圧力と、濃縮水圧力と、透過水濃度と、モジ
ュール数とから、以下の逆浸透プロセスの輸送方程式の
変形式２式、

【００１３】

【数４】 により現在の水透過係数および塩透過係数を算出する膜
性能補正手段を更に備えたことを特徴とするものである
請求項５記載の発明は、測定手段で測定した水温と、供
給水流量と、透過水流量と、供給水圧力と、濃縮水圧力
と、透過水濃度と、モジュール数と、膜の洗浄年月日
と、膜の停止年月日と、膜の交換年月日と、高圧ポンプ
の保守年月日とを保存するデータ保存手段と、膜性能補
正手段により算出された水透過係数および塩透過係数の
時系列変化と、データ保存手段における情報とから標準
条件の水透過係数、塩透過係数の変化モデルおよび洗浄
の変化モデルを作成する変化モデル作成手段と、を更に
備えたことを特徴とするものである。

【００１４】請求項６記載の発明は、供給水流量と、モ
ジュール数と、運転コストの関係を算出するコスト算出
手段を更に備えたことを特徴とするものである。

【００１５】請求項７記載の発明は、経済性を重視する
運転と、生産水量が最大となる運転と、生産水水質が最
高となる運転と、オペレータの作業量を軽減する運転
と、その他オペレータの最も重要視する因子を最適にす
る運転と、上記の複数の条件を組み合わせた運転と、か
ら、オペレータが現状に合わせた運転モードを選択でき
る運転モード入力手段と、水温変化と供給水濃度と洗浄
時期と膜の停止時期と膜の交換時期と高圧ポンプの保守
時期からなる運転条件を一定周期毎に予測する運転条件
予測手段と、この運転条件予測手段の結果と、運転モー
ド入力手段によりオペレータによって入力された運転モ
ードと、以下の２項目の値（次の３項目のうちの２項
目、供給水流量目標値、透過水流量目標値、回収率目標
値）または（回収率目標値と、次のうちの１項目、供給
水圧力目標値、透過水流量目標値）と、以下の１項目の
値（透過水濃度目標値、モジュール数目標値）とから、
運転モードと目標値が矛盾する場合は運転モードを優先
して、供給水流量目標値と、透過水流量目標値と、回収
率目標値と、供給水圧力目標値と、透過水濃度目標値
と、モジュール数目標値と、運転コストおよびオペレー
タ作業量を運転条件予測の更新毎に算出し直しながら、
予測する運転予測手段と、を更に備えたことを特徴とす
るものである。

【００１６】

【作用】請求項１記載の発明によれば、状態算出手段で
は、前記測定手段で測定した水温と、予め入力されてい
た運転条件から、供給水流量と、透過水流量と、回収率
と、供給水圧力と、供給水濃度と、濃縮水圧力と、透過
水濃度と、モジュール数の各状態パラメータに関する少
なくとも３つの関係式を算出する。目標値算出手段で
は、オペレータによって入力された関係式と同数の未知
の状態パラメータ以外の状態パラメータの所定値から、
入力された以外の状態パラメータを算出する。制御手段
では、算出された目標値によって、プラントの運転を目
標通り制御する。

【００１７】請求項２記載の発明によれば、目標値算出
手段において状態算出手段により求めた３つの関係式に
より精度良く目標値を求めることができる。

【００１８】請求項３記載の発明によれば、目標値算出
手段において、測定手段で測定した供給水濃度を入力に
加えることにより、目標値の算出が精度良く行われる。

【００１９】請求項４記載の発明によれば、膜性能補正
手段では、測定手段で測定した水温と、供給水濃度と、
供給水流量と、透過水流量と、供給水圧力と、濃縮水圧
力と、透過水濃度と、モジュール数とから、現在の標準
条件に換算した水透過係数および塩透過係数を計算する
ので、目標値算出手段において目標値の算出を現状に合
わせて精度良く行うことができる。

【００２０】請求項５記載の発明によれば、データ保存
手段では、測定手段で測定した水温と、供給水流量と、
透過水流量と、供給水圧力と、濃縮水圧力と、透過水濃
度と、モジュール数と、膜の洗浄年月日と、膜の停止年
月日と、膜の交換年月日と、高圧ポンプの保守年月日と
を保存する。変化モデル作成手段では、膜状態補正手段
により算出された水透過係数および塩透過係数の時系列
変化と、データ保存手段における情報とから標準条件の
水透過係数、塩透過係数の変化モデルおよび洗浄の変化
モデルを作成する。この変化モデルから求めた水透過係
数および塩透過係数の最適値により、目標値算出手段に
おいて目標値の算出を精度良く行うことができる。

【００２１】請求項６記載の発明によれば、コスト算出
手段において、供給水流量と、モジュール数と、運転コ
ストの関係を算出する。

【００２２】請求項７記載の発明によれば、運転モード
入力手段では、オペレータが現状に合わせた運転モード
を選択できる。運転条件予測手段では、将来の水温変化
と供給水濃度と洗浄時期、膜の停止時期、膜の交換時
期、高圧ポンプの保守時期を一定周期毎にデータの入力
によって予測を更新しながらする運転条件の推移を予測
する。次に運転予測手段では、運転条件予測手段の結果
と、オペレータによって入力された運転モードと、目標
値とから、モードと目標値が矛盾する場合はモードを優
先して、供給水流量目標値と、透過水流量目標値と、回
収率目標値と、供給水圧力目標値と、透過水濃度目標値
と、モジュール数目標値と運転コスト、オペレータ作業
量を運転条件予測の更新毎に算出し直しながら予測す
る。

【００２３】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て説明する。図１は本発明による逆浸透膜モジュールを
用いた逆浸透膜造水プラントの運転制御装置の一実施例
を示す図である。

【００２４】図１において、造水プラントは、原水（海
水）を取水する取水ポンプ１と、前処理装置２と、高圧
ポンプ３と、逆浸透膜４ａを有する複数の逆浸透膜モジ
ュール４とを備え、逆浸透膜モジュール４には洗浄装置
５が接続されている。このうち、逆浸透膜モジュール４
の配置数をモジュール数という。

【００２５】また高圧ポンプ３から逆浸透膜モジュール
４の供給水流入路６には、供給水流量調節弁７およびサ
ンプリングポンプ８が設置されており、海水等の原水は
サンプリング配管９を通って、プラントの状態値を測定
する手段、例えば水温計１０および供給水導電率計１１
に送られる。さらに供給水流入路６には、供給水圧力計
１２および供給水流量計１３が設置されている。

【００２６】また逆浸透膜モジュール４には、逆浸透膜
４ａを透過する透過水用の透過水流出路１４と、逆浸透
膜４ａを透過せず塩分が濃縮された濃縮水用の濃縮水流
出路１５が接続されている。

【００２７】透過水流出路１４には、サンプリングポン
プ１６が設置されており、透過水はサンプリング配管１
７を通って、透過水導電率計１８に送られる。また、透
過水流出路１４には透過水流量計１９が設置されてお
り、濃縮水流出路１５には、濃縮水流量調節弁２０と濃
縮水圧力計２１が各々設置されている。

【００２８】次に本発明による逆浸透膜造水プラントの
運転制御装置について説明する。運転制御装置２２は、
オペレータとの信号のやりとりを行うマンマシンインタ
フェース手段２３を備え、高圧ポンプ３および逆浸透膜
モジュール４に指示を送り目標通りの運転を実現するよ
うになっている。

【００２９】すなわち図１に示すように、逆浸透膜造水
プラントの運転制御装置２２は、水温計１０で測定した
供給水水温Ｔpvおよび供給水導電率計１１で測定した供
給水濃度Ｃｆpvと、予め入力されていた運転条件とか
ら、供給水流量Ｑｆcal と、透過水流量Ｑｐcal と、回
収率ＲＲcal と、供給水圧力Ｐｆcal と、透過水濃度Ｃ
ｐcal と、モジュール数Ｎcal と、の関係を算出する状
態算出手段２５と、状態算出手段２５により算出された
結果をグラフにして表示するグラフ表示手段２６と、オ
ペレータによって入力された以下の２項目の値（次の３
項目のうちの２項目、供給水流量目標値Ｑｆsv、透過水
流量目標値Ｑｐsv、回収率目標値ＲＲsv）または（回収
率目標値と、次のうちの１項目、透過水流量目標値Ｑｐ
sv、供給水圧力目標値Ｐｆsv）と、以下の１項目の値
（透過水濃度目標値Ｃｆsv、モジュール数目標値Ｎsv）
とから入力された以外の供給水流量目標値Ｑｆsvと、透
過水流量目標値Ｑｐsvと、回収率目標値ＲＲsvと、供給
水圧力目標値Ｐｆsvと、透過水濃度目標値Ｃｆsvと、モ
ジュール数目標値Ｎsvを算出する目標値算出手段２７
と、算出された目標値によって、取水流量Ｑｆpv、供給
水圧力Ｐｆpv、濃縮水圧力Ｐｂpvを制御する制御手段２
８と、を備えている。

【００３０】また、状態算出手段２５、目標値算出手段
２７、制御手段２８には、精度を向上させるために、水
温計１０で測定した供給水水温Ｔpvと、供給水導電率計
１１で測定した供給水濃度Ｃｆpvと、供給水流量計１３
で測定した供給水流量Ｑｆpvと、透過水流量計１９で測
定した透過水流量Ｑｐpvと、供給水圧力計１２で測定し
た供給水圧力Ｐｆpvと、濃縮水圧力計２１で測定した濃
縮水圧力Ｐｂpvと、透過水導電率計１８で測定した透過
水濃度Ｃｐpvと、運転モジュール数Ｎpvとから現在の標
準条件に換算した水透過係数Ａpv、塩透過係数Ｂpvを計
算する膜性能補正手段２９が設けられている。

【００３１】さらにまた過去の標準条件に換算した水透
過係数Ａpv、塩透過係数Ｂpvと、膜の洗浄年月日とを保
存するデータ保存手段３０と、膜性能補正手段２９で算
出した水透過係数および塩透過係数の時系列変化と、デ
ータ保存手段３０における情報とから水透過係数および
塩透過係数の変化モデルおよび洗浄の変化モデルを作成
する変化モデル作成手段３１が設けられている。

【００３２】また供給水流量Ｑｆと、モジュール数Ｎと
関係に運転コストＣcal の関係を加えグラフにして表示
するコスト算出手段３２が設けられている。

【００３３】次にこのような構成からなる本実施例の作
用について説明する。まず図１に示すように、状態算出
手段２５では、水温計１０で測定した供給水水温Ｔpv
と、予め運転条件として入力されていた造水能力を示す
標準状態の水透過係数デフォルト値Ａｓｔｄdfとに基づ
いて、水透過係数への水温の影響を示す水透過係数水温
補正式である（１）式と、逆浸透プロセスの輸送方程式
である（２）式を用いて、任意の回収率、膜モジュール
数での運転時において、供給水圧力を変化させた場合の
供給水流量、透過水流量、透過塩分量、透過塩濃度を計
算する。

【００３４】（２）式の膜間の膜面浸透圧πｍは、
（３）式、（４）式、（５）式を用いて求める。（１）
式の温度補正係数Ａｔは、（１）式が、サイト毎に特性
が異なると考えられるため、サイト毎に実験を行って求
め、予め入力されているものとする。

【００３５】また、回収率、膜モジュール数を変えた場
合の供給水流量、透過水流量、透過塩分量、透過塩濃度
も計算する。 Ａｔ＝ｆ（Ｔpv） ………（１） Ａｔ：Ａ値温度補正係数 Ｔpv：供給水水温

【００３６】

【数５】 Ａｓｔｄdf：標準条件での水透過係数デフォルト値 Ｑｐ：透過水流量 Ｐｆ：供給水圧力 Ｐｂ：濃縮水圧力 πｍ：膜面浸透圧 Ｆ ：単位モジュール数 πｍ＝Ｋπ×Ｔpv×Ｃｍ ………（３） Ｋπ：パラメータ Ｔpv：水温 Ｃｍ：膜面濃度

【００３７】

【数６】 Ｓｐ：塩排除率 ＲＲ：回収率 Ｃｆdf：供給水濃度（予め入力されていたデフォルト
値）

【００３８】

【数７】 Ｑｆ：供給水流量

【数８】 Ｑｓ：透過塩分量 Ｂｓｔｄ：標準条件での塩透過係数デフォルト値 Ｂｔ：Ｂ値温度補正係数 Ｂｔ＝ｆ（Ｔpv） ………（７） Ｃｐ：透過塩濃度 次に、グラフ表示手段２６では、ｘ軸を供給水圧力と
し、状態算出手段２５で計算した任意の回収率、膜モジ
ュール数での運転時に、供給水圧力を変化させた場合の
供給水流量、透過水流量、透過塩濃度を、ｙ軸とした、
図３のようなグラフを表示する。

【００３９】また、ｚ軸に回収率、または膜モジュール
数を加えた場合の３次元グラフも表示する。また、ｚ軸
に選択しない回収率、または膜モジュール数を変化させ
た場合の供給水流量、透過水流量、透過塩分量をｘ−ｙ
座標中に表示可能とする。

【００４０】目標値算出手段２７では、オペレータによ
って入力された以下の２項目の値（次の３項目のうちの
２項目、供給水流量目標値Ｑｆsv、透過水流量目標値Ｑ
ｐsv、回収率目標値ＲＲsv）または（回収率目標値と、
次のうちの１項目、透過水流量目標値Ｑｐsv、供給水圧
力目標値Ｐｆsv）と、以下の１項目の値（透過水濃度目
標値Ｃｆsv、モジュール数目標値Ｎsv）とから、入力さ
れた以外の供給水流量目標値Ｑｆsvと、透過水流量目標
値Ｑｐsvと、回収率目標値ＲＲsvと、供給水圧力目標値
Ｐｆsvと、透過水濃度目標値Ｃｆsvと、モジュール数目
標値Ｎsvを逆浸透プロセスの輸送方程式である（２）
式、（６）式を用いて算出する。

【００４１】（６）式のＢ値温度補正係数Ｂｔは、塩透
過係数水温補正式（７）が、サイト毎に特性が異なると
考えられるため、サイト毎に実験を行って求め、予め入
力されているものとする。なお、（６）、（７）式は、
予め状態算出手段２５において予め求められている。

【００４２】このようにして供給水流量、透過水流量、
回収率等の状態パラメータについて目標値が定まるが、
以下の作用を行うことにより、より精度良く状態パラメ
ータについての目標値を求めることができる。

【００４３】すなわち、まず（４）式中の供給水濃度Ｃ
ｆを、供給水導電率計１１で測定した供給水濃度Ｃｆpv
とする。

【００４４】

【数９】 Ｃｆpv：供給水導電率計１１で測定した供給水濃度 次に膜性能補正手段２９では、状態算出手段２５の逆浸
透プロセスの輸送方程式（２）式、（６）式中で用いら
れていた標準状態の水透過係数デフォルト値Ａｓｔｄdf
と、塩透過係数デフォルト値Ｂｓｔｄdfに替えて、
（２）式、（６）式を変形した（８）式、（９）式を用
いて、現在のプロセス値から標準状態の水透過係数Ａｓ
ｔｄと、塩透過係数Ｂｓｔｄを算出し、（２）式、
（６）式に代入して、状態算出手段２５の精度を向上さ
せる。

【００４５】

【数１０】 またデータ保存手段３０では、水温計１０で測定した供
給水水温Ｔpvと、供給水導電率計１１で測定した供給水
濃度Ｃｆpvと、供給水流量計１３で測定した供給水流量
Ｑｆpvと、透過水流量計１９で測定した透過水流量Ｑｐ
pvと、供給水圧力計１２で測定した供給水圧力Ｐｆpv
と、濃縮水圧力計２１で測定した濃縮水圧力Ｐｂpvと、
透過水導電率計１８で測定した透過水濃度Ｃｐpvと、運
転モジュール数Ｎpvと、膜の洗浄年年月日ＷＤａｔｅ
と、膜の停止年月日ＤＤａｔｅと、膜の交換年月日ＣＤ
ａｔｅと、高圧ポンプの保守年月日ＰＤａｔｅとを一定
期間おきにシステム内に保存する。

【００４６】変化モデル作成手段３１では、（８）式、
（９）式から、一定期間毎の標準状態の水透過係数Ａｓ
ｔｄと、塩透過係数Ｂｓｔｄを算出し、かつデータ保存
手段３０のデータに基づいて任意の期間以上のデータが
蓄積した後に、標準状態の水透過係数Ａｓｔｄと、塩透
過係数Ｂｓｔｄの時間変化式を作成する。時間変化式
は、時間に対する水透過係数、塩透過係数の１次式、ま
たは２次式、または指数関数で誤差が最小になるような
近似直線または、近似曲線を求めて作成する。求めた近
似直線または、近似曲線のうち誤差が最小なものを時間
変化式として採用する。この時間変化式も一定期間毎に
更新する。１つの時間変化式が連続する期間はＲＯ膜モ
ジュールの立ち上げから停止または、薬品洗浄が行われ
るまでの期間とする。

【００４７】また、洗浄の前後の水透過係数、塩透過係
数の変化から、洗浄による水透過係数、塩透過係数の変
化式を求める。この変化式は水透過係数、塩透過係数の
１次式で求める。

【００４８】また、コスト算出手段３２では、供給水流
量Ｑｆと、運転モジュール数Ｎとから、図１には図示さ
れていない前処理の運転にかかるコストと、ＲＯ膜モジ
ュール運転にかかるコストを（１０）式、（１１）式で
計算する。前処理運転には、処理流量に比例した薬品
費、動力費と、保守、点検、運転に関わるオペレート費
が必要となる。また、ＲＯ膜モジュール運転には、モジ
ュール数に比例した薬品費、動力費、オペレート費が必
要となる。コストと処理流量、モジュール数の関係はサ
イト毎に異なると考えられるため、サイト毎に関係式を
予め求め、入力しておくものとする。 Ｃｐｒｅ＝ｆ（Ｑｆ） ………（１０） Ｃｐｒｅ：前処理運転のコスト Ｃｍｏ＝ｆ（Ｎ） ……………（１１） Ｃｍｏ：ＲＯ膜モジュール運転のコスト 上記のようにして、目標値算出手段２７で各状態パラメ
ータについての目標値を求めた後、これらの目標値に基
づいて制御手段２８により供給水流量調節弁７および濃
縮水流量調節弁２０を調整する。

【００４９】本実施例によれば、本発明の状態算出手段
２５とグラフ表示手段２６により、任意の回収率、膜モ
ジュール数での運転時に、供給水圧力を変化させた場合
の供給水流量、透過水流量、透過塩分量を計算する。ま
た、回収率、膜モジュール数を変えた場合の供給水流
量、透過水流量、透過塩分量も計算し、ｘ軸を供給水圧
力とし、任意の回収率、膜モジュール数での運転時に、
供給水圧力を変化させた場合の供給水流量、透過水流
量、透過塩分量をグラフや、ｚ軸に回収率、または膜モ
ジュール数を加えた場合の３次元グラフ、また、ｚ軸に
選択しない回収率、または膜モジュール数を変化させた
場合の供給水流量、透過水流量、透過塩分量をｘ−ｙ座
標中に表示可能とするので、ＲＯ膜運転で現在操作可能
な範囲が把握でき、適切な目標値を設定することが可能
になる。

【００５０】また目標値算出手段２７により、オペレー
タによって入力された目標値から、入力された以外の目
標値が計算される。このため、制御手段２８により、目
標値算出手段２７で算出された目標値になるように、供
給水流量調節弁と、濃縮水流量調節弁を制御することに
より、目標通りの運転が自動的に実行でき、適切な状態
を維持でき、かつオペレータの負担が軽減される。ま
た、状態算出手段２５で使用されている供給水濃度Ｃｆ
を、供給水導電率計１１で測定した供給水濃度Ｃｆｐｖ
とすることにより、状態算出の精度が向上する。

【００５１】また、各性能補正手段２９により、逆透過
プロセスの輸送方程式中で用いられていた標準状態の水
透過係数デフォルト値Ａｓｔｄdfと塩透過係数デフォル
ト値Ｂｓｔｄdfに替えて、現在のプロセス値から標準状
態の水透過係数Ａｓｔｄと、塩透過係数Ｂｓｔｄを算出
するので、状態算出手段２５の精度を向上させることが
できる。

【００５２】また、データ保存手段３０により、一定期
間おきにシステム内に運転情報を保存することができ、
変化モデル作成手段３１および運転条件予測手段３３に
よって、複数因子の時間変化式を作成することができ、
将来の予測が可能になる。

【００５３】さらに、変化モデル作成手段３１により、
標準状態の水透過係数Ａｓｔｄと、塩透過係数Ｂｓｔｄ
の時間変化式を作成することにより、膜の性能の経時変
化が把握できる。また、洗浄による標準状態の水透過係
数Ａｓｔｄと、塩透過係数Ｂｓｔｄの時間変化式も作成
するので、洗浄によっての変化も予測可能である。これ
らの変化式群によって、将来の性能変化の予測も可能に
なる。この結果、膜の洗浄時期、停止時期、交換時期を
適切に設定することが可能となり、無駄なオペレータへ
の負荷が軽減され、効率的な運転が実現できる。

【００５４】また、コスト算出手段３２により、供給水
流量Ｑｆと、運転モジュール数Ｎとから、前処理の運転
にかかるコストと、ＲＯ膜モジュール運転にかかるコス
トを計算するので、流量やモジュール数によって変化す
るコストを把握でき、運転方針決定を行うことができ
る。

【００５５】次に図２により、本発明の他の実施例につ
いて説明する。

【００５６】図２において、洗浄時期、膜の停止時期、
膜の交換時期、高圧ポンプの保守時期を予測する運転条
件予測手段３３が設けられている。

【００５７】また、将来の運転条件予測とオペレータに
よって入力された以下の２項目の値（次の２項目のうち
の２項目、供給水流量目標値Ｑｆsv、透過水流量目標値
Ｑｐsv、回収率目標値ＲＲsv）または（回収率目標値
と、次のうちの１項目、透過水流量目標値Ｑｐsv、供給
水圧力目標値Ｐｆsv）と、以下の１項目の値（透過水濃
度目標値Ｃｆsv、モジュール数目標値Ｎsv）とから、入
力された以外の供給水流量目標値Ｑｆsvと、透過水流量
目標値Ｑｐsv、回収率目標値ＲＲsvと、供給水圧力目標
値Ｐｆsvと、透過水濃度目標値Ｃｆsvと、モジュール数
目標値Ｎsvと、予測運転コストＣest 、予測オペレータ
作業量Ｏestを算出する運転予測手段３４が設けられて
いる。

【００５８】さらに、オペレータによって入力された運
転モードＭｏｄに従って、取水流量、供給水圧力、濃縮
水圧力をオンライン制御する最適制御手段３５とが設け
られている。

【００５９】さらにまた、実際の運転に用いる運転モー
ド以外を選択し、以下の２項目の値（次の３項目のうち
の２項目、供給水流量目標値、透過水流量目標値、回収
率目標値）または（回収率目標値と、次のうちの１項
目、供給水圧力目標値、透過水流量目標値）と、以下の
１項目の値（透過水濃度目標値、モジュール数目標値）
とからモードと目標値が矛盾する場合はモードを優先し
て、供給水流量目標値と、透過水流量目標値と、回収率
目標値と、供給水圧力目標値と、透過水濃度目標値と、
モジュール数目標値を算出するシュミレーション手段３
６とが設けられている。図２において、運転モード入力
手段２４では、オペレータが現状に応じて、経済性を重
視する運転、または生産水量が最大となる運転、または
生産水水質が最高となる運転、またはオペレータの作業
量を軽減する運転または、その他オペレータの最も重要
視する因子を最適にする運転または、上記の複数の条件
を組み合わせた運転の、運転モードを入力する。

【００６０】運転条件予測手段３３では、まず、データ
保存手段３０に保存されている水温計１０で測定した供
給水水温Ｔpvと、供給水導電率計１１で測定した供給水
濃度Ｃｆpvの時間変化式を日単位と時間単位のｓｉｎ関
数で近似して求め、次に、近似曲線から将来の水温、供
給水濃度を予測する。また運転条件予測手段３３では、
データ保存手段３０に保存されているＲＯ膜洗浄年月
日、膜の停止年月日、膜の交換年月日、高圧ポンプの保
存年月日から、将来のＲＯ膜洗浄年月日、膜の停止年月
日、膜の交換年月日、高圧ポンプの保存年月日を予測す
る。

【００６１】次に運転予測手段３４において、運転条件
予測手段３３で予測された、水温と供給水濃度や他の運
転条件から、状態算出手段２５とコスト算出手段３２を
用いて、将来のＲＯ膜モジュール運転とそれにかかる費
用を予測する。ここでは、操作目標値がまだ決まってい
ないので、操作可能な供給水圧力範囲と回収率範囲と、
運転モジュール数範囲、でそれぞれ任意の値、数点で計
算するものとする。

【００６２】その後、最適制御手段３５において、オペ
レータによって入力された運転モードＭｏｄと、以下の
２項目の値（次の３項目のうちの２項目、供給水流量目
標値Ｑｆsv、透過水流量目標値Ｑｐsv、回収率目標値Ｒ
Ｒsv）または（回収率目標値と、次のうちの１項目、透
過水流量目標値Ｑｐsv、供給水圧力目標値Ｐｆsv）と、
以下の１項目の値（透過水濃度目標値Ｃｆsv、モジュー
ル数目標値Ｎsv）とから、モードと目標値が矛盾する場
合はモードを優先して、目標値算出手段２７により、入
力された以外の供給水流量目標値Ｑｆsvと、透過水流量
目標値Ｑｐsvと、回収率目標値ＲＲsvと、供給水圧力目
標値Ｐｆsvと、透過水濃度目標値Ｃｆsvと、モジュール
数目標値Ｎsvとを決定する。

【００６３】次に、状態算出手段２５とコスト算出手段
３２において、予測運転コストＣest が算出され、次
に、制御手段２８により、目標値算出手段２７で算出さ
れた目標値になるように、供給水流量調節弁７と、濃縮
水流量調節弁２０が制御される。

【００６４】なお、シュミレーション手段３６では、運
転条件予測手段３３、運転予測手段３４、最適制御手段
３５により、実際の運転に用いる運転モード以外を選択
することによって、以下の２項目の値（次の３項目のう
ちの２項目、供給水流量目標値、透過水流量目標値、回
収率目標値）または（回収率目標値と、次のうちの１項
目、供給水圧力目標値、透過水流量目標値）と、以下の
１項目の値（透過水濃度目標値、モジュール数目標値）
とから、モードと目標値が矛盾する場合はモードを優先
して、仮想状態の供給水流量目標値と、透過水流量目標
値と、回収率目標値と、供給水圧力目標値と、透過水濃
度目標値と、モジュール数目標値を算出する。

【００６５】本実施例によれば、運転モード入力手段２
４において、オペレータが現状に応じて、経済性を重視
する運転または、生産水量が最大となる運転または、生
産水水質が最高となる運転または、オペレータの作業量
を軽減する運転または、その他オペレータも最も重要視
する因子を最適にする運転または、上記の複数の条件を
組み合わせた運転の、運転モードを入力できるため、単
に目標値だけでなく、オペレータの運転方針がシステム
に入力できるようになるため、オペレータの意思通りの
きめ細かい運転が可能になる。

【００６６】また、運転条件予測手段３３により、供給
水水温Ｔpvと、供給水濃度Ｃｆpvの時間変化式を日単位
と時間単位のｓｉｎ関数で近似して求め、将来のＲＯ膜
洗浄年月日、膜の停止年月日、膜の交換年月日、高圧ポ
ンプの保存年月日も予測する。その結果を利用して運転
予測手段３４において、将来のＲＯ膜モジュール運転と
それにかかる費用を、操作可能な供給水圧力範囲、回収
率範囲、および運転モジュール数範囲において、それぞ
れ任意の値、数点を用いて計算するため、将来の運転の
変化が予測可能となり、運転方針の決定を補助すること
ができる。

【００６７】また最適制御手段３５により、オペレータ
によって入力された運転モードＭｏｄと目標値から目標
値算出手段２７を使用して、入力された以外の目標値を
決定し、コスト算出手段３２を用いて、予測運転コスト
Ｃest が計算され、さらに、制御手段２８を使用して、
目標値算出手段２７で算出された目標値になるように、
供給水流量調節弁と、濃縮水流量調節弁を制御するた
め、オペレータの運転方針に見合った運転が連続して自
動的に実現可能である。

【００６８】さらに、シュミレーション手段３６では、
運転条件予測手段３３、運転予測手段３４、最適制御手
段３５を使用し、実際の運転に用いる運転モード以外の
運転がシステム上で表示されるため、現在の運転方針以
外の方針での運転を評価でき、最適な運転方針の検討の
一助となる。また、オペレータの運転制御も行うことが
できる。また、最適な操作によって膜は延命するが、逆
浸透膜は高価であるため、膜の延命により運転コストの
削減を図ることができる。

【００６９】また、ＲＯモジュールを有する造水プラン
トにおいては、透過水量は水温の上昇により増加する性
質があり、また供給水圧力にも比較する。従来、造水プ
ラントから一定の水量を得るために、水温上昇時に供給
水圧力を減少させたり、年に１度程度、運転する膜モジ
ュールの数を変更したりしている。水温の上昇に伴う造
水プラントの能力の増加は顕著であるため、これを利用
して、運転モジュール数の変更を行えば、運転コストが
低減できた。また、運転すべきモジュール数の変更時
に、汚れや劣化の進行している膜を選択的に休止して洗
浄を行えば、より効率的であったが、従来の運転ではモ
ジュール数を大幅に変化させないため、効率的な運転は
できなかった。これに対し本実施例によれば、オペレー
タの運転方針が反映可能な運転を実現できるため、効率
的な運転が可能となる。

【００７０】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、目標値算
出手段により、状態算出手段で求めた関係式を用いてオ
ペレータによって入力された状態パラメータの所定値か
ら、未知の状態パラメータの目標値を求め、制御手段に
より造水プラントの運転を制御するので、目標通りの運
転が実行でき、適切な状態を維持でき、かつオペレータ
の負担が軽減される。

【００７１】請求項２記載の発明によれば、状態算出手
段により３つの関係式を求めることにより、状態パラメ
ータの目標値を精度良く求めることができる。

【００７２】請求項４記載の発明によれば、膜性能補正
手段により、逆浸透プロセスの輸送方程式中で用いられ
る標準状態の水透過係数および塩透過係数を、現在のプ
ロセス値から計算するので、より正確に目標値を算出す
ることができる。また、脂の汚れの進み具合や機器の保
守点検の時期に合わせて、洗浄やモジュール数の変更を
行えば、オペレータの無駄な負荷を軽減できる。これら
の複数の条件を矛盾のない範囲で満たすような目標設定
を行うことができれば、適正な水量水質を得るための効
率的運転が実現できる。従って、高価な膜の有効利用を
行うことができる。

【００７３】請求項５記載の発明によれば、さらに、変
化モデル作成手段により、標準状態の水透過係数および
塩透過係数の変化モデルと洗浄の変化モデルを作成する
ので、膜の性能の経時変化が把握できる。これによっ
て、将来の性能変化の予測も可能になり、膜の洗浄時
期、停止時期、交換時期を適切に設定することが可能と
なる。無駄なオペレータへの負荷が軽減され、効率的な
運転が実現できる。

【００７４】請求項６記載の発明によれば、また、コス
ト算出手段３２により、前処理の運転にかかるコスト
と、ＲＯモジュール運転にかかるコストを計算するの
で、流量やモジュール数によって変化するコストを把握
でき、運転方針決定の情報となり、経済的な運転が可能
となる。適切な圧力、モジュール数を探索することは複
雑である。そのうえに実際の運転には経済性をはじめと
する様々な制約もあるが、これらを総合して目標を決定
していくことが要求されるので、単に目標値を一定に設
定している運転に比べて効率的な運転を行うことができ
る。

【００７５】請求項７記載の発明によれば、運転モード
入力手段において、オペレータが現状に応じて、オペレ
ータの運転方針が反映できるようなモードを入力するこ
とができ、オペレータの意思通りのきめ細かい運転が可
能になる。また、運転条件予測手段、運転予測手段、最
適制御手段を用い、オペレータによって入力された運転
モードと目標値から、他に入力した目標値と矛盾する場
合には、モードを優先させるように、目標値と予測運転
コストを算出してプラントの運転制御を行うので、オペ
レータの運転方針に見合った運転が連続して自動的に実
現可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による逆浸透膜造水プラントの一実施例
を示す構成図。

【図２】本発明による逆浸透膜造水プラントの他の実施
例を示す構成図。

【図３】状態算出手段で求めた関係式をグラフ表示手段
で示す図。

【符号の説明】

１ 取水ポンプ ２ 前処理装置 ３ 高圧ポンプ ４ 逆浸透膜モジュール ５ 逆浸透膜洗浄装置 ６ 供給水原水流入路 ７ 供給水流量調節弁 ８ サンプリングポンプ ９ サンプリング配管 １０ 水温計 １１ 供給水電導率計 １２ 供給水圧力計 １３ 供給水流量計 １４ 透過水流出路 １５ 濃縮水流出路 １６ サンプリングポンプ １７ サンプリング配管 １８ 透過水導電率計 １９ 透過水流量計 ２０ 濃縮水流量調節弁 ２１ 濃縮水圧力計 ２２ 逆浸透膜造水プラントの運転制御装置 ２３ マンマシンインタフェース手段 ２４ 運転モード入力手段 ２５ 状態算出手段 ２６ グラフ表示手段 ２７ 目標値算出手段 ２８ 制御手段 ２９ 膜性能補正手段 ３０ データ保存手段 ３１ 変化モデル作成手段 ３２ コスト算出手段 ３３ 運転条件予測手段 ３４ 運転予測手段 ３５ 最適制御手段 ２６ シュミレーション手段

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】供給水を透過して透過水を得る逆浸透膜モ
   ジュールと、プラントの状態を測定する測定手段とを備
   えた逆浸透膜造水プラントの運転制御装置において、 前記測定手段で測定した水温と、予め入力された運転条
   件とから、供給水流量、透過水流量、回収率、供給水圧
   力、供給水濃度、濃縮水圧力、透過水濃度およびモジュ
   ール数の各状態パラメータに関する少なくとも３つの関
   係式を算出する状態算出手段と、 前記状態パラメータのうち、前記各関係式に含まれると
   ともに前記関係式と同数の未知の状態パラメータを除い
   た他の状態パラメータについて所定値を前記各関係式に
   代入して未知の状態パラメータの目標値を求める目標値
   算出手段と、 この目標値算出手段により求められた状態パラメータの
   目標値と、予め定められた状態パラメータの所定値に基
   づいて、前記逆浸透膜造水プラントの運転制御を行う制
   御手段と、 を備えたことを特徴とする逆浸透膜造水プラントの運転
   制御装置。
2. 【請求項２】状態算出手段における３つの関係式は、 【数１】 であることを特徴とする請求項１記載の逆浸透膜造水プ
   ラントの運転制御装置。
3. 【請求項３】測定手段において供給水濃度を測定すると
   ともに、 目標値算出手段において、測定手段で測定した供給水濃
   度の所定値を代入することを特徴とする請求項２記載の
   逆浸透膜造水プラントの運転制御装置。
4. 【請求項４】測定手段で測定した水温と、供給水濃度
   と、供給水流量と、透過水流量と、供給水圧力と、濃縮
   水圧力と、透過水濃度と、モジュール数とから、以下の
   逆浸透プロセスの輸送方程式の変形式２式、 【数２】 により現在の水透過係数および塩透過係数を算出する膜
   性能補正手段を更に備えたことを特徴とする請求項２記
   載の造水プラントの運転制御装置。
5. 【請求項５】測定手段で測定した水温と、供給水流量
   と、透過水流量と、供給水圧力と、濃縮水圧力と、透過
   水濃度と、モジュール数と、膜の洗浄年月日と、膜の停
   止年月日と、膜の交換年月日と、高圧ポンプの保守年月
   日とを保存するデータ保存手段と、 膜性能補正手段により算出された水透過係数および塩透
   過係数の時系列変化と、データ保存手段における情報と
   から標準条件の水透過係数、塩透過係数の変化モデルお
   よび洗浄の変化モデルを作成する変化モデル作成手段
   と、を更に備えたことを特徴とする請求項４記載の造水
   プラントの運転制御装置。
6. 【請求項６】供給水流量と、モジュール数と、運転コス
   トの関係を算出するコスト算出手段を更に備えたことを
   特徴とする請求項２記載の造水プラントの運転制御装
   置。
7. 【請求項７】経済性を重視する運転と、生産水量が最大
   となる運転と、生産水水質が最高となる運転と、オペレ
   ータの作業量を軽減する運転と、その他オペレータの最
   も重要視する因子を最適にする運転と、上記の複数の条
   件を組み合わせた運転と、から、オペレータが現状に合
   わせた運転モードを選択できる運転モード入力手段と、 水温変化と供給水濃度と洗浄時期と膜の停止時期と膜の
   交換時期と高圧ポンプの保守時期からなる運転条件を一
   定周期毎に予測する運転条件予測手段と、 この運転条件予測手段の結果と、運転モード入力手段に
   よりオペレータによって入力された運転モードと、 以下の２項目の値（次の３項目のうちの２項目、供給水
   流量目標値、透過水流量目標値、回収率目標値）または
   （回収率目標値と、次のうちの１項目、供給水圧力目標
   値、透過水流量目標値）と、 以下の１項目の値（透過水濃度目標値、モジュール数目
   標値）とから、 運転モードと目標値が矛盾する場合は運転モードを優先
   して、供給水流量目標値と、透過水流量目標値と、回収
   率目標値と、供給水圧力目標値と、透過水濃度目標値
   と、モジュール数目標値と、運転コストおよびオペレー
   タ作業量を運転条件予測の更新毎に算出し直しながら、
   予測する運転予測手段と、を更に備えたことを特徴とす
   る請求項６記載の造水プラントの運転制御装置。