JPH08294688A - Seawater desalting plant - Google Patents

Seawater desalting plant

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JPH08294688A
JPH08294688A JP7105382A JP10538295A JPH08294688A JP H08294688 A JPH08294688 A JP H08294688A JP 7105382 A JP7105382 A JP 7105382A JP 10538295 A JP10538295 A JP 10538295A JP H08294688 A JPH08294688 A JP H08294688A
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JP
Japan
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raw water
equation
buffer capacity
target value
seawater
Prior art date
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Application number
JP7105382A
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Japanese (ja)
Inventor
Mayumi Chiba
葉 まゆみ 千
Koji Yamashita
下 幸 治 山
Yoshikazu Tonozuka
塚 芳 和 殿
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP7105382A priority Critical patent/JPH08294688A/en
Publication of JPH08294688A publication Critical patent/JPH08294688A/en
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    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/124Water desalination
    • Y02A20/131Reverse-osmosis

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  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

PURPOSE: To perform proper injection of a pH controller corresponding to the properties of raw water and to suppress the precipitation of a soluble substance on the membrane surface of a reverse osmosis membrane module by adjusting the pH of raw water. CONSTITUTION: The buffer action of raw water is operated on the basis of the measured value by a measuring means in a buffer action operation means 27. In a pH constant control means 28, the injection rate of a pH controller is determined from the pH of raw water after pH adjustment and the buffer action of raw water so that the pH of raw water after pH adjustment becomes an objective value. A sulfuric acid injection machine 1 injects sulfuric acid on the basis of the injection rate calculated by the pH constant control means 28 to adjust the pH of raw water. The raw water after pH adjustment is supplied to a reverse osmosis membrane module.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、逆浸透膜モジュールを
用いた海水淡水化プラントに係り、とりわけ原水のpH
調整機能を有する海水淡水化プラントに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a seawater desalination plant using a reverse osmosis membrane module.
The present invention relates to a seawater desalination plant having a regulating function.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、逆浸透膜モジュールを用いて海水
である原水を淡水化する海水淡水化プラントが知られて
いる。この海水淡水化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。
2. Description of the Related Art Conventionally, a seawater desalination plant for desalinating raw water which is seawater using a reverse osmosis membrane module is known. In controlling the operation of this seawater desalination plant, efficient operation is desired by performing appropriate operation according to the conditions of raw water and the state of the membrane.

【0003】しかしながら従来、逆浸透膜モジュールを
用いた海水淡水化プラントの運転諸因子である原水の水
温、原水濃度、原水pH、原水流量、透過水流量、回収
率、原水圧力、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
難しい。特に原水pHは、海水の酸・塩基平衡が複雑で
あるため、その制御を適切に行うことは難しく、pHを
目標値一定にすることはできないのが実情である。従っ
て、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。
However, conventionally, raw water temperature, raw water concentration, raw water pH, raw water flow rate, permeated water flow rate, recovery rate, raw water pressure, permeated water concentration, which are various operating factors of a seawater desalination plant using a reverse osmosis membrane module, The relationship between the number of modules and the operating cost is complicated, and it is difficult to operate at the target optimum operating point. Particularly in the case of the pH of raw water, since the acid-base equilibrium of seawater is complicated, it is difficult to control it properly, and the pH cannot be kept constant at the target value. Therefore, it is not possible to effectively use the expensive membrane or perform efficient operation.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】逆浸透膜モジュールを
有する海水淡水化装置は、膜表面で原水が濃縮されるた
め、原水中の溶解物質が膜表面に析出しやすく、それが
原因で生産水量の低下を招き、高価な膜の有効利用や効
率的な運転を行うことができなかった。
In a seawater desalination apparatus having a reverse osmosis membrane module, since raw water is concentrated on the membrane surface, dissolved substances in the raw water are likely to be deposited on the membrane surface, which causes the amount of water produced. It was not possible to effectively use the expensive membrane and to operate efficiently.

【0005】海水中には炭酸が多く含まれ、大気中の二
酸化炭素と平衡を保ちながら、アルカリ度、温度、pH
等によって、炭酸は重炭酸イオン、炭酸イオンと溶存状
態を変化させている。高いpH時には炭酸イオンが多い
状態であるため、膜表面で濃縮が進むと濃縮されたカル
シウムイオン等との溶解限界を超えてしまい、膜表面に
炭酸カルシウム等が析出する結果になる。最も析出しや
すい物質が炭酸カルシウムであるので、その析出を防止
できるようなpHに、原水のpHを低下させるよう調整
する必要がある。
[0005] Seawater contains a large amount of carbonic acid, and while maintaining equilibrium with carbon dioxide in the atmosphere, alkalinity, temperature, and pH.
As a result, carbonic acid changes its dissolved state between bicarbonate ion and carbonate ion. Since there are many carbonate ions at a high pH, if the concentration on the membrane surface progresses, the solubility limit with concentrated calcium ions and the like will be exceeded, resulting in precipitation of calcium carbonate and the like on the membrane surface. Since calcium carbonate is the substance that is most likely to precipitate, it is necessary to adjust the pH of the raw water to a pH that can prevent the precipitation.

【0006】pH調整剤の注入量とpHの関係は非線形
であるため、原水のpHとpH緩衝能力(緩衝能)に応
じたpH調整剤の注入制御が必要である。ここでpH緩
衝能とは、溶液中に酸や塩基を加えた場合にpHの激変
を防ぐ作用をいう。
Since the relationship between the injection amount of the pH adjusting agent and the pH is non-linear, it is necessary to control the injection of the pH adjusting agent according to the pH of the raw water and the pH buffering capacity (buffering capacity). Here, the pH buffering ability means an action of preventing a drastic change in pH when an acid or a base is added to the solution.

【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、原水水温や原水水質から原水の緩衝能を求
め、原水の水質に応じた適切なpH調整剤の注入制御を
行って膜への原水中の溶解性物質の析出を防止すること
ができる逆浸透膜モジュールを用いた海水淡水化プラン
トを提供することを目的とする。
The present invention has been made in consideration of the above points. The raw water buffer capacity is determined from the raw water temperature and the raw water quality, and the injection of an appropriate pH adjusting agent according to the raw water quality is controlled. An object of the present invention is to provide a seawater desalination plant using a reverse osmosis membrane module capable of preventing the deposition of soluble substances in raw water on the membrane.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
海水である原水を通して淡水とする逆浸透膜モジュール
と、原水のpHを調整するためpH調整剤を注入するp
H調整装置と、前記測定手段で測定した測定値により原
水の緩衝能を演算する緩衝能演算手段と、前記測定手段
で測定したpH調整後のpHと、緩衝能演算手段で求め
た原水の緩衝能とから、pH調整後のpHが目標値に一
定になるようにpH調整装置によるpH調整剤の注入率
を決定するpH一定制御手段と、を備えたことを特徴と
する海水淡水化プラントである。
According to the first aspect of the present invention,
Reverse osmosis membrane module that makes fresh water through raw water that is seawater, and injects a pH adjuster to adjust the pH of raw water p
H adjusting device, buffer capacity calculating means for calculating the buffer capacity of raw water by the measurement value measured by the measuring means, pH after pH adjustment measured by the measuring means, and buffer of raw water obtained by the buffer capacity calculating means And a constant pH control means for determining the injection rate of the pH adjusting agent by the pH adjusting device so that the pH after the pH adjustment becomes constant at the target value. is there.

【0009】請求項2記載の発明は、緩衝能演算手段は
下式を用いて原水の緩衝能を演算することを特徴とする
ものである。
The invention according to claim 2 is characterized in that the buffer capacity calculating means calculates the buffer capacity of the raw water using the following formula.

【0010】[0010]

【数15】 請求項3記載の発明は、緩衝能演算手段は下式により原
水の緩衝能を演算することを特徴とするものである。
(Equation 15) The invention according to claim 3 is characterized in that the buffer capacity calculating means calculates the buffer capacity of the raw water by the following formula.

【0011】[0011]

【数16】 [Equation 16]

【0012】[0012]

【数17】 請求項4記載の発明は、緩衝能演算手段は下式により原
水の緩衝能を演算することを特徴とするものである。
[Equation 17] The invention according to claim 4 is characterized in that the buffer capacity calculating means calculates the buffer capacity of the raw water by the following formula.

【0013】[0013]

【数18】 (Equation 18)

【0014】[0014]

【数19】 [Formula 19]

【0015】[0015]

【数20】 請求項5記載の発明は、緩衝能演算手段は下式により原
水の緩衝能を演算することを特徴とするものである。
(Equation 20) The invention according to claim 5 is characterized in that the buffer capacity calculating means calculates the buffer capacity of the raw water by the following formula.

【0016】[0016]

【数21】 [Equation 21]

【0017】[0017]

【数22】 [Equation 22]

【0018】[0018]

【数23】 請求項6記載の発明は、緩衝能演算手段は下式により原
水の緩衝能を演算することを特徴とするものである。
(Equation 23) The invention according to claim 6 is characterized in that the buffer capacity calculating means calculates the buffer capacity of the raw water by the following formula.

【0019】[0019]

【数24】 [Equation 24]

【0020】[0020]

【数25】 請求項7記載の発明は、緩衝能演算手段は、以下の式に
より原水の緩衝能を演算することを特徴とするものであ
る。
(Equation 25) The invention according to claim 7 is characterized in that the buffer capacity calculating means calculates the buffer capacity of the raw water by the following formula.

【0021】[0021]

【数26】 (Equation 26)

【0022】[0022]

【数27】 請求項8記載の発明は、pH一定制御手段は、測定手段
で測定された原水カルシウム濃度と原水アルカリ度と原
水pHとから、海水中の第2炭酸解離平衡定数と、炭酸
カルシウム溶解度積を用いて、下式によりランゲリア係
数を求め、炭酸カルシウムが膜内で析出しないようなp
H目標値を決定するランゲリア指数による目標値決定手
段を有することを特徴とするものである。
[Equation 27] In the invention according to claim 8, the constant pH control means uses the second carbonate dissociation equilibrium constant in seawater and the calcium carbonate solubility product from the raw water calcium concentration, raw water alkalinity and raw water pH measured by the measuring means. Then, the Langeria coefficient is calculated by the following formula, and p is calculated so that calcium carbonate does not precipitate in the film.
It is characterized in that it has a target value determining means based on a Langerian index for determining the H target value.

【0023】pHsv=pHs−KpHs pHsv:pH目標値 pHs:ランゲリア指数 KpH:pH目標値安全幅 pHs=(pK2 −pKs )−log[Ca+ ]−lo
gTA+TS K2 :炭酸第2解離定数 Ks :炭酸カルシウムの溶解度積 [Ca+ ]:カルシウムイオン濃度 TA:アルカリ度 TS:溶解性物質による補正値
PHsv = pHs-KpHs pHsv: target pH value pHs: Langerian index KpH: target pH value safety range pHs = (pK 2 -pK s ) -log [Ca + ] -lo
gTA + TS K 2 : Carbonic acid second dissociation constant K s : Solubility product of calcium carbonate [Ca + ]: Calcium ion concentration TA: Alkalinity TS: Correction value by soluble substance

【0024】[0024]

【数28】 [Equation 28]

【0025】[0025]

【作用】請求項1記載の発明によれば、緩衝能演算手段
では、測定手段で測定した測定値により、原水の緩衝能
を演算する。pH一定制御手段では、測定手段で測定し
たpH調整後の原水のpHと、原水の緩衝能とから、p
H調整後の原水pHが目標値となるようにpH調整剤の
注入率を決定する。pH調整装置は、pH一定制御手段
で求めた注入率によりpH調整剤を注入して原水のpH
を調整する。pH調整後の原水は逆浸透膜モジュールに
供給される。
According to the first aspect of the invention, the buffering capacity calculating means calculates the buffering capacity of the raw water based on the measurement value measured by the measuring means. In the constant pH control means, from the pH of the raw water after pH adjustment measured by the measuring means and the buffer capacity of the raw water, p
The injection rate of the pH adjuster is determined so that the pH of the raw water after H adjustment becomes the target value. The pH adjuster injects the pH adjuster at the injection rate determined by the pH constant control means to adjust the pH of the raw water.
To adjust. The raw water after pH adjustment is supplied to the reverse osmosis membrane module.

【0026】請求項2記載の発明によれば、海水の酸・
塩基平衡式を用いて原水の緩衝能を演算することができ
る。
According to the second aspect of the invention, the acid of seawater
The buffer capacity of raw water can be calculated using the base equilibrium formula.

【0027】請求項3記載の発明によれば、炭酸による
緩衝効果を考慮して原水の緩衝能を演算することができ
る。
According to the third aspect of the present invention, the buffer capacity of the raw water can be calculated in consideration of the buffer effect of carbonic acid.

【0028】請求項4記載の発明によれば、炭酸による
緩衝効果を考慮して原水の緩衝能を演算することができ
る。
According to the fourth aspect of the invention, the buffer capacity of the raw water can be calculated in consideration of the buffer effect of carbonic acid.

【0029】請求項5記載の発明によれば、炭酸による
緩衝効果の他に、ホウ酸、水素イオンによる緩衝効果も
平衡式を用いて演算し、より精度よく原水の緩衝能を演
算することができる。
According to the fifth aspect of the present invention, in addition to the buffering effect of carbonic acid, the buffering effect of boric acid and hydrogen ions can be calculated using the equilibrium equation, and the buffering capacity of raw water can be calculated more accurately. it can.

【0030】請求項6記載の発明によれば、炭酸による
緩衝効果を考慮して原水の緩衝能を演算することができ
る。
According to the sixth aspect of the invention, the buffer capacity of the raw water can be calculated in consideration of the buffer effect of carbonic acid.

【0031】請求項7記載の発明によれば、炭酸による
緩衝効果の他に、ホウ酸、水素イオンによる緩衝効果も
平衡式を用いて演算し、より精度よく原水の緩衝能を演
算することができる。
According to the seventh aspect of the invention, in addition to the buffering effect of carbonic acid, the buffering effect of boric acid and hydrogen ions can be calculated using the equilibrium equation, and the buffering capacity of raw water can be calculated more accurately. it can.

【0032】請求項8記載の発明によれば、目標値決定
手段により、測定手段で測定された原水カルシウム濃度
と原水アルカリ度と原水pHから、海水中の第2炭酸解
離平衡定数と、炭酸カルシウム溶解度積を用いてランゲ
リア係数を求め、炭酸カルシウムが膜内で析出しないよ
うなpH目標値を決定することができる。
According to the present invention, the target value determining means determines the second carbonic acid dissociation equilibrium constant in seawater and the calcium carbonate from the raw water calcium concentration, the raw water alkalinity and the raw water pH measured by the measuring means. The solubility product can be used to determine the Langerian coefficient to determine a pH target value at which calcium carbonate does not precipitate in the film.

【0033】[0033]

【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。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0034】図1は本発明による逆浸透膜モジュールを
用いた海水淡水化プラントの一実施例を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a seawater desalination plant using a reverse osmosis membrane module according to the present invention.

【0035】図1において、海水淡水化プラントは、逆
浸透膜3aを有する複数の逆浸透膜モジュール3と、逆
浸透膜モジュール3に供給水流入路4から供給される原
水(海水)を圧送する高圧ポンプ2と、供給水流入路4
内の原水に対して硫酸を注入する硫酸注入機1とを備え
ている。
In FIG. 1, the seawater desalination plant pressure-feeds a plurality of reverse osmosis membrane modules 3 having a reverse osmosis membrane 3a and raw water (seawater) supplied from a supply water inflow path 4 to the reverse osmosis membrane module 3. High-pressure pump 2 and feed water inflow path 4
And a sulfuric acid injector 1 for injecting sulfuric acid into the raw water therein.

【0036】また供給水流入路4には、流量計5と、サ
ンプリング配管7に連結されたサンプリングポンプ6が
設置されている。原水はサンプリングポンプ6により圧
送されサンプリング配管7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8、導電率計9、pH計
10、アルカリ度計11、SDI計12、カルシウム濃
度測定装置13に送られるようになっている。
A flow meter 5 and a sampling pump 6 connected to a sampling pipe 7 are installed in the supply water inflow path 4. Raw water is pressure-fed by a sampling pump 6 and passes through a sampling pipe 7 to measure a plant state value, for example, a water temperature meter 8, a conductivity meter 9, a pH meter 10, an alkalinity meter 11, an SDI meter 12, and a calcium concentration measurement. It is designed to be sent to the device 13.

【0037】また、硫酸注入後のpHを測定するため
に、供給水流入路4には、サンプリング配管15に連結
されたサンプリングポンプ14が設置されている。硫酸
注入後の原水は、サンプリングポンプ14によって圧送
され、供給水はサンプリング配管15を通って、pH計
16に送られる。また、供給水流入路4には、供給水圧
力計17が設置されている。
A sampling pump 14 connected to a sampling pipe 15 is installed in the feed water inflow passage 4 to measure the pH after the sulfuric acid injection. The raw water after the sulfuric acid injection is pumped by the sampling pump 14, and the feed water is sent to the pH meter 16 through the sampling pipe 15. A supply water pressure gauge 17 is installed in the supply water inflow path 4.

【0038】逆浸透膜モジュール3には、逆浸透膜3a
を透過する透過水用の透過水流出路18と、逆浸透膜3
aを透過せず塩分が濃縮された濃縮水用の濃縮水流出路
19が各々接続されている。
The reverse osmosis membrane module 3 includes a reverse osmosis membrane 3a.
Permeate outflow passage 18 for permeate that permeates water and reverse osmosis membrane 3
Condensed water outflow paths 19 for concentrated water in which salt is concentrated without passing through a are connected to each other.

【0039】透過水流出路18には、サンプリングポン
プ20が設置されており、透過水はサンプリング配管2
1を通って、透過水導電率計22に送られる。また、透
過水流出路18には透過水流量計23が設置されてお
り、濃縮水流出路19には、濃縮水圧力計24が設置さ
れている。
A sampling pump 20 is installed in the permeated water outflow passage 18, and the permeated water is sampled by the sampling pipe 2.
1 to the permeated water conductivity meter 22. Further, a permeated water flowmeter 23 is installed in the permeated water outflow path 18, and a concentrated water pressure gauge 24 is installed in the concentrated water outflow path 19.

【0040】図1に示すように、海水淡水化プラントは
更にpH制御システム25を備え、このpH制御システ
ム25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26と、水温計8で測定した原
水水温Tと、導電率計9で測定した原水導電率TDS
と、pH計10で測定した原水pHffと、アルカリ度計
11で測定した原水アルカリ度TAとから海水の酸・塩
基平衡式、平衡定数を利用して原水のpHの緩衝能βを
演算する緩衝能演算手段27と、pH計16で測定した
pH調整後のpHpvと、緩衝能βとからpH調整後のp
Hpvが目標値pHsvに一定になるように硫酸注入機1に
よるpH調整剤(硫酸)の注入率を決定するpH一定制
御手段28と、注入率と流量から注入量を計算する注入
量演算手段29を有している。
As shown in FIG. 1, the seawater desalination plant is further provided with a pH control system 25. The pH control system 25 measures with a man-machine interface means 26 for exchanging signals with an operator and a water temperature gauge 8. Raw water temperature T and the raw water conductivity TDS measured by the conductivity meter 9
And a buffer for calculating pH buffering capacity β of raw water using the acid-base equilibrium equation of seawater and the equilibrium constant from the raw water pHff measured by the pH meter 10 and the raw water alkalinity TA measured by the alkalimeter 11. Based on the capacity calculation means 27, the pHpv after pH adjustment measured by the pH meter 16, and the buffering capacity β, p after pH adjustment
PH constant control means 28 that determines the injection rate of the pH adjusting agent (sulfuric acid) by the sulfuric acid injector 1 so that Hpv becomes constant at the target value pHsv, and injection amount calculation means 29 that calculates the injection rate from the injection rate and the flow rate. have.

【0041】緩衝能演算手段27には、海水の酸・塩基
平衡式からpH調整剤注入量とpHの関係を求めてグラ
フにして表示することによりpH目標値決定を支援する
pH変化グラフ表示手段30が接続されている。
The buffer capacity calculating means 27 is a pH change graph displaying means for assisting in determining a target pH value by obtaining the relationship between the pH adjusting agent injection amount and pH from the acid-base equilibrium equation of seawater and displaying the result in a graph. 30 is connected.

【0042】またpH一定制御手段28には、原水カル
シウム濃度と原水アルカリ度と原水pHから、海水中の
第2炭酸解離平衡定数と、炭酸カルシウム溶解度積を用
いて、よってランゲリア係数pHsを求め、炭酸カルシ
ウムが膜内で析出しないようなpH目標値pHsvを決定
するランゲリア指数による目標値決定手段31が接続さ
れている。
The constant pH control means 28 uses the second water carbonate dissociation equilibrium constant in seawater and the calcium carbonate solubility product to calculate the Langerian coefficient pHs from the raw water calcium concentration, raw water alkalinity and raw water pH. The target value determining means 31 based on the Langerian index for determining the pH target value pHsv so that calcium carbonate does not precipitate in the film is connected.

【0043】また目標値決定手段31には、ランゲリア
指数pHsとSDI計12で測定されたSDIと、pH
調整後のpHpvと、水温計8で測定した原水水温Tと、
透過水流量計23で測定した透過水流量Qppvと、供給
水圧力計17で測定した原水圧力Pfpvと、濃縮水圧力
計24で測定した濃縮水圧力Pbpvと、透過水導電率計
22で測定した透過水濃度Cppvとから計算した標準状
態に換算したRO膜の水透過係数Aと、塩透過係数B
と、ランゲリア指数pHsとの時系列変化と、水透過係
数Aの変化幅と、ランゲリア指数pHs、SDIの平均
を表示し、異なるSDI、ランゲリア指数pHs、pH
目標値pHsvの時の膜の汚れ具合を比較し、ランゲリア
指数から、pH目標値を決定する時に用いるpH目標値
安全幅を適正にする支援を行う膜汚れ診断手段32が接
続されている。
Further, the target value determining means 31 has the Langerian index pHs, the SDI measured by the SDI meter 12, and the pH.
Adjusted pHpv and raw water temperature T measured with a water temperature gauge 8,
The permeated water flow rate Qppv measured by the permeated water flow meter 23, the raw water pressure Pfpv measured by the feed water pressure gauge 17, the concentrated water pressure Pbpv measured by the concentrated water pressure gauge 24, and the permeated water conductivity meter 22 were measured. Water permeation coefficient A and salt permeation coefficient B of the RO membrane converted to the standard state calculated from permeated water concentration Cppv
, And the time series change of Langeria index pHs, the range of change of water permeation coefficient A, and the average of Langeria index pHs and SDI are displayed, and different SDI, Langereria index pHs, and pH are displayed.
Membrane fouling diagnostic means 32 is connected to compare the degree of fouling of the membrane when the target value is pHsv and to support the proper pH target value safety range used when the pH target value is determined from the Langerian index.

【0044】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。
Next, the operation of this embodiment having such a configuration will be described.

【0045】水に酸や塩基(アルカリ)を注入するとp
Hは変化するが、その変化の大きさは、水の性質によっ
て異なる。例えば、強塩基である水酸化ナトリウム(N
aOH)を加えれば、完全に解離して水酸イオン(OH
- )が水中に残るので、pHは急上昇する。ここで、p
Hの定義を(1)式に示す。pHは、水素イオン濃度の
対数にマイナスを乗じた値である。(1)式において、
[]は濃度を表す。
When an acid or base (alkali) is injected into water, p
H changes, but the magnitude of the change depends on the nature of water. For example, a strong base such as sodium hydroxide (N
Addition of aOH) causes complete dissociation of hydroxide ions (OH
- ) Remains in the water, so the pH rises sharply. Where p
The definition of H is shown in Formula (1). The pH is a value obtained by multiplying the logarithm of the hydrogen ion concentration by minus. In equation (1),
[] Represents the concentration.

【0046】水中では、水酸イオンと水素イオンは
(2)式の平衡が成り立つので、(3)式は一定値とな
っている。今、水酸化ナトリウムを注入してOH- が増
加すると、H+ は減少しpHは増加する。
In water, since the hydroxide ion and the hydrogen ion are in equilibrium according to the equation (2), the equation (3) has a constant value. Now, when sodium hydroxide is injected and OH increases, H + decreases and pH increases.

【0047】[0047]

【数29】 強塩基や強酸を加えた場合には、上記のようにpHが急
上昇したり、急下降するが、炭酸のような弱酸溶液に強
塩基を加えても、pHは容易に変化しない。
[Equation 29] When a strong base or a strong acid is added, the pH sharply rises or falls as described above, but the pH does not easily change even if a strong base is added to a weak acid solution such as carbonic acid.

【0048】弱酸をHA、強塩基をBOHとすると、
(4)式のようにBOHがHAの解離によって生じるH
+ によって中和されて消滅するために、溶液全体のH+
濃度には、大きな変化が起こらないからである。
If the weak acid is HA and the strong base is BOH,
As shown in formula (4), BOH is H generated by dissociation of HA.
To disappear neutralized by +, of the total solution H +
This is because the concentration does not change significantly.

【0049】 HA+B+ +OH- →B+ +A- +H2 O ……(4) このように、溶液に酸や塩基を加えた場合にpHの激変
を防ぐ作用を緩衝作用といい、数量化されたものを緩衝
能(Buffer value)βという。βは、1単位のpH変化
を生ずるために溶液に加えるべき、強酸または強塩基の
量で(5)式のように表される。
HA + B + + OH → B + + A + H 2 O (4) As described above, the action of preventing a drastic change in pH when an acid or a base is added to a solution is called a buffer action and is quantified. The thing is called Buffer value β. β is the amount of a strong acid or a strong base to be added to a solution to generate a pH change of 1 unit and is represented by the formula (5).

【0050】[0050]

【数30】 (5)式をそのままでは、計算できないので、以下の
(6)式のように展開し、対象溶液のβを求める。
[Equation 30] Since the equation (5) cannot be calculated as it is, it is developed as the following equation (6) and β of the target solution is obtained.

【0051】[0051]

【数31】 [B+ ]である塩基成分を海水に応じて求め、[H+
で微分し計算する。海水の塩基成分は炭酸とホウ素
(B)である。
[Equation 31] The base component, which is [B + ], is determined according to seawater, and [H + ]
Differentiate with and calculate. The basic components of seawater are carbonic acid and boron (B).

【0052】具体的には緩衝能演算手段27において、
水温計8で測定した原水水温Tと、導電率計9で測定し
た原水導電率TDSと、pH計10で測定した原水pH
ffと、アルカリ度計11で測定した原水アルカリ度TA
とから、海水の(6)式に示す酸・塩基平衡式を利用し
て原水の緩衝能βを演算する。
Specifically, in the buffer capacity calculating means 27,
Raw water temperature T measured with a water temperature meter 8, raw water conductivity TDS measured with a conductivity meter 9, and raw water pH measured with a pH meter 10.
ff and raw water alkalinity TA measured by alkalinity meter 11
From the above, the buffer capacity β of the raw water is calculated using the acid-base equilibrium equation shown in equation (6) of seawater.

【0053】pH一定制御手段28では、pH計16で
測定したpH調整後のpHpvと、緩衝能演算手段27で
計算された緩衝能βとから、pH調整後のpHpvが目標
値pHsvに一定になるように以下のように硫酸の注入率
を決定する。
In the pH constant control means 28, the pH pv after pH adjustment is made constant at the target value pHsv from the pH pv after pH adjustment measured by the pH meter 16 and the buffer capacity β calculated by the buffer capacity calculation means 27. Therefore, the injection rate of sulfuric acid is determined as follows.

【0054】緩衝能βによる比例ゲインKpのチューニ
ングは、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。
It is considered that the tuning of the proportional gain Kp based on the buffering capacity β is different for each site, so that it is obtained by conducting an experiment for each site and input in advance.

【0055】 S(n)=ΔSb+S(n-1) ……(7) S(n):硫酸注入率設定値[mg/L] S(n-1) :前回制御周期の制御出力[mg/L] ΔSb:今回制御周期の制御出力偏差([mg/L])S (n) = ΔSb + S (n-1) (7) S (n): Sulfuric acid injection rate set value [mg / L] S (n-1): Control output of the previous control cycle [mg / L] ΔSb: Control output deviation of current control cycle ([mg / L])

【0056】[0056]

【数32】 他方、緩衝能演算手段27において、海水の緩衝能を演
算する方法として、海水の塩基成分、すなわちアルカリ
度(TA)を[H+ ]の関数として求めることができ
る。一般に海水のTAは、(10)式で表すことができ
る。
[Equation 32] On the other hand, as a method of calculating the buffer capacity of seawater in the buffer capacity calculator 27, the basic component of seawater, that is, alkalinity (TA) can be obtained as a function of [H + ]. In general, TA of seawater can be expressed by equation (10).

【0057】 [B+ ]=TA=[HCO3 - ]+2[CO3 2-]+[B(OH)4 - ] +[OH- ]+[R- ]−[H+ ] ……(10) ここで、[R- ]は、海水中の弱塩基のイオン量であ
る。
[B + ] = TA = [HCO 3 ] +2 [CO 3 2 − ] + [B (OH) 4 ] + [OH ] + [R ] − [H + ] (10 ) Here, [R ] is the ion amount of the weak base in seawater.

【0058】また(10)式右辺の各イオン濃度を炭酸
系、ホウ素系、次亜塩系の平衡式を利用して、[H+
と計測可能な項と既知の平衡定数の項のみの式を導出す
ることによりTAを求め、緩衝能βを得ることができ
る。
Further, the respective ion concentrations on the right side of the equation (10) can be calculated by using the equilibrium equations of carbonic acid type, boron type and hyposulfite type [H + ]
By deriving an equation having only a measurable term and a term of a known equilibrium constant, TA can be obtained and the buffering capacity β can be obtained.

【0059】この場合、緩衝能βは(11)式に従って
演算する。式中で計測できない全炭酸濃度TCO2
(12)式で求める。
In this case, the buffer capacity β is calculated according to the equation (11). The total carbon dioxide concentration TCO 2 that cannot be measured in the equation is calculated by the equation (12).

【0060】[0060]

【数33】 [Expression 33]

【0061】[0061]

【数34】 演算式中の平衡定数は、水温、塩分量によって変化する
ため、以下の式で求める。
(Equation 34) Since the equilibrium constant in the calculation formula changes depending on the water temperature and the salt content, it is calculated by the following formula.

【0062】 pK1 (t,S) =6320.81/T-126.3405+19.568(1n T) +(19.894-840.39/T-3.0189(1n T))S1/2 +0.0068S ……(13) pK2 (t,S) =5143.69/T-90.1833+14.613(1n T) +(17.176-690.59/T-2.6719(1n T))S1/2 +0.0217S ……(14) 1n KB (t,S) =148.0248-8966.90/T-24.4344(1n T) +(0.5998-75.25/T)S1/2 +0.01767S ……(15) 1n KW (t,S) =148.9802-13847.26/T-23.6521(1n T) +(-79.2447+3298.720/T+12.0408(1n T))S1/2 +0.019813S ……(16) T:温度[K] S:塩分[g/l] T(k)=T[℃]+273 Sは導電率より求められ、S=f(TDS)である。PK 1 (t, S) = 6320.81 / T-126.3405 + 19.568 (1n T) + (19.894-840.39 / T-3.0189 (1n T)) S 1/2 + 0.0068S ...... (13) pK 2 (t, S) = 5143.69 / T-90.1833 + 14.613 (1n T) + (17.176-690.59 / T-2.6719 (1n T)) S 1/2 + 0.0217S ...... (14) 1n K B (t, S ) = 148.0248-8966.90 / T-24.4344 (1n T) + (0.5998-75.25 / T) S 1/2 + 0.01767S …… (15) 1n K W (t, S) = 148.9802-13847.26 / T-23.6521 ( 1n T) + (-79.2447 + 3298.720 / T + 12.0408 (1n T)) S 1/2 + 0.019813S …… (16) T: Temperature [K] S: Salinity [g / l] T (k) = T [° C.] + 273 S is obtained from the conductivity, and S = f (TDS).

【0063】また、上記式を圧力で補正する場合、以下
の式を用いる。式の係数を表1に記述する。
When the above equation is corrected by pressure, the following equation is used. The coefficients of the equation are listed in Table 1.

【0064】 K1 (t,S,P) =K1 (t,S)exp((−ΔV1 P+ΔK1 2 /2) /RT) ……(17) −ΔV1 =a0 +a1 (S-34.8)+a2 t+a3 2 ……(18) −ΔK1 =(b0 +b1 (S-34.8)+b2 t)×10-3 ……(19) R=82.06cm3 atm/(mol K)[0064] K 1 (t, S, P ) = K 1 (t, S) exp ((- ΔV 1 P + ΔK 1 P 2/2) / RT) ...... (17) -ΔV 1 = a 0 + a 1 ( S-34.8) + a 2 t + a 3 t 2 (18) -ΔK 1 = (b 0 + b 1 (S-34.8) + b 2 t) × 10 -3 (19) R = 82.06 cm 3 atm / (Mol K)

【0065】[0065]

【表1】 また、緩衝能演算手段27において、次のようにして緩
衝能を演算することもできる。ただし、海水のpHを支
配しているのは炭酸であるため、炭酸の平衡のみを考慮
する。
[Table 1] Further, the buffer capacity calculating means 27 can also calculate the buffer capacity as follows. However, since carbonic acid controls the pH of seawater, only the equilibrium of carbonic acid is considered.

【0066】まず、First,

【0067】[0067]

【数35】 である。[Equation 35] Is.

【0068】次に海水の炭酸系について説明する。Next, the carbonate system of seawater will be described.

【0069】気体の二酸化炭素CO2 (g)と溶解した
二酸化炭素CO2 (aq)との間には、以下の平衡があ
る。
The following equilibrium exists between gaseous carbon dioxide CO 2 (g) and dissolved carbon dioxide CO 2 (aq).

【0070】[0070]

【数36】 ここで、CO2 (aq)は、分子状のCO2 と水との反応
で生じるH2 CO3 との和であるが、別には測定できな
いので、両者の和を[CO2 ]で表す。
[Equation 36] Here, CO 2 (aq) is the sum of molecular CO 2 and H 2 CO 3 produced by the reaction of water, but since it cannot be measured separately, the sum of both is represented by [CO 2 ].

【0071】海水の二酸化炭素分圧PCO2 は、以下の
式で定義される。
The carbon dioxide partial pressure PCO 2 of seawater is defined by the following equation.

【0072】[0072]

【数37】 ここでK0 は、ワイスの式で与えられる1atm下の二
酸化炭素の飽和溶解度である。
(37) Here, K 0 is the saturated solubility of carbon dioxide under 1 atm given by the Weiss equation.

【0073】海水中では、二酸化炭素は水と反応して以
下のような平衡を生じている。K1,K2 は、炭酸の第
1および第2解離定数である。
In seawater, carbon dioxide reacts with water to produce the following equilibrium. K 1 and K 2 are the first and second dissociation constants of carbonic acid.

【0074】[0074]

【数38】 (38)

【0075】[0075]

【数39】 [Formula 39]

【0076】[0076]

【数40】 また緩衝能演算手段27において、次のように緩衝能を
演算することができる。緩衝能の計算精度を上げるた
め、ホウ酸、水素イオン、水酸イオンの解離も考慮す
る。
(Equation 40) Further, the buffer capacity calculating means 27 can calculate the buffer capacity as follows. In order to improve the calculation accuracy of the buffer capacity, dissociation of boric acid, hydrogen ion, and hydroxide ion is also considered.

【0077】海水のホウ酸系について説明する。The boric acid system of seawater will be described.

【0078】海水中のホウ酸イオン濃度[B(OH)4
- ]は、ホウ酸[B(OH)3 ]のイオン解離定数KB
とホウ酸の全濃度TBから以下の(37)式で示すこと
ができる。また、TBも塩濃度Sで表すことができる。
Borate ion concentration in seawater [B (OH) 4
- ] Is the ion dissociation constant K B of boric acid [B (OH) 3 ].
From the total concentration TB of boric acid and TB, the following equation (37) can be used. TB can also be represented by the salt concentration S.

【0079】[0079]

【数41】 [Formula 41]

【0080】[0080]

【数42】 さらに緩衝能演算手段27において、次のように炭酸の
平衡のみを考慮して緩衝能を演算することができる。た
だし、(26)式とは、異なる計算方法で緩衝能を計算
する。
(Equation 42) Further, in the buffer capacity calculating means 27, the buffer capacity can be calculated in consideration of only the carbonic acid equilibrium as follows. However, the buffering capacity is calculated by a different calculation method from the formula (26).

【0081】[0081]

【数43】 また緩衝能演算手段27において、炭酸の平衡だけでな
く、ホウ酸、水素イオンの平衡も加味して考慮して緩衝
能を演算することもできる。ただし、(31)式とは、
異なる計算方法で緩衝能を計算する。
[Equation 43] In addition, the buffer capacity calculating means 27 can calculate the buffer capacity in consideration of not only the equilibrium of carbonic acid but also the equilibrium of boric acid and hydrogen ion. However, the formula (31) is
The buffer capacity is calculated by different calculation methods.

【0082】[0082]

【数44】 またpH変化グラフ表示手段30では、海水の酸・塩基
平衡式から、pH調整剤注入量とpHの関係を求め、図
2のようなグラフにして表示し、pH目標値決定を支援
する。
[Equation 44] Further, the pH change graph display means 30 obtains the relationship between the pH adjusting agent injection amount and pH from the acid-base equilibrium equation of seawater and displays it in a graph as shown in FIG. 2 to assist in determining the target pH value.

【0083】さらにまたランゲリア指数による目標値決
定手段31では、測定された原水カルシウム濃度と原水
アルカリ度と原水pHから、海水中の第2炭酸解離平衡
定数と、炭酸カルシウム溶解度積を用いて、ランゲリア
係数を求め、炭酸カルシウムが膜内で析出しないような
pH目標値を決定する。
Furthermore, in the target value determining means 31 based on the Langerian index, the second carbonate dissociation equilibrium constant in seawater and the calcium carbonate solubility product are used from the measured raw water calcium concentration, raw water alkalinity and raw water pH to obtain Langerlia. The coefficient is calculated to determine a pH target value such that calcium carbonate does not precipitate in the film.

【0084】 pHsv=pHs−KpHs ……(39) pHsv:pH目標値 pHs:ランゲリア指数 KpH:pH目標値安全幅 pHs=(pK2 −pKs )−log[Ca+ ]−logTA+TS ……(40) K2 :炭酸第2解離定数 Ks :炭酸カルシウムの溶解度積 [Ca+ ]:カルシウムイオン濃度 TA:アルカリ度 TS:溶解性物質による補正値PHsv = pHs-KpHs (39) pHsv: pH target value pHs: Langeria index KpH: pH target value safety range pHs = (pK 2 -pK s ) -log [Ca + ] -log TA + TS ...... (40) ) K 2: carbonic second dissociation constant K s: the solubility product of calcium carbonate [Ca +]: calcium ion concentration TA: alkalinity TS: correction value by soluble substances

【0085】[0085]

【数45】 この間、膜汚れ診断手段32では、水温計8で測定した
原水水温Tpvと、標準状態の水透過係数に基づいて、水
温の影響を示す水透過系逆浸透プロセスの輸送方程式で
ある(42)式と係数水温補正式である(43)式とを
用いて計算する。(42)式の膜間の膜面浸透圧πm
は、(44)式、(45)式、(46)式を用いて求め
る。温度補正係数Atは、水透過係数水温補正式である
(43)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。
[Equation 45] During this period, the membrane fouling diagnostic means 32 is a transport equation of the water permeation system reverse osmosis process showing the influence of the water temperature, based on the raw water temperature Tpv measured by the water temperature gauge 8 and the water permeation coefficient in the standard state, which is the equation (42). And the coefficient water temperature correction equation (43) are used for the calculation. Membrane surface osmotic pressure πm between the membranes of formula (42)
Is calculated using the equations (44), (45), and (46). It is assumed that the temperature correction coefficient At is obtained by conducting an experiment for each site and is input in advance because the characteristics of the water permeation coefficient water temperature correction formula (43) are considered to be different for each site.

【0086】膜汚れ診断手段32では、図3(a)
(b)(c)(d)(e)(f)(g)に示すように、
(40)式で求めたランゲリア指数(a)と、計測した
SDI(b)と、pH調整後のpH(c)と、上記のよ
うにして求め標準状態に換算したRO膜の水透過係数
(d)と、塩透過係数(e)との時系列変化と、水透過
係数の変化幅と、ランゲリア指数、SDIの平均を表示
する。
The film fouling diagnostic means 32 is shown in FIG.
As shown in (b), (c), (d), (e), (f), and (g),
Langerian index (a) obtained by the equation (40), measured SDI (b), pH (c) after pH adjustment, and water permeability coefficient (RO) of the RO membrane obtained as described above and converted to the standard state. d) and the time series change of the salt permeation coefficient (e), the change width of the water permeation coefficient, the Langerian index, and the average of SDI are displayed.

【0087】オペレータは異なるSDI、ランゲリア指
数、pH目標値の時の水透過係数、塩透過係数を比較し
膜の汚れ具合を比較できる。この機能はオペレータがラ
ンゲリア指数から、pH目標値を決定する時に用いるp
H目標値安全幅を適正にする支援となる。
The operator can compare the fouling conditions of the membrane by comparing different SDI, Langerian index, water permeability coefficient at different pH target values, and salt permeability coefficient. This function is used by the operator to determine the pH target value from the Langerian index.
It will help to make the H target value safe range appropriate.

【0088】[0088]

【数46】 [Equation 46]

【0089】[0089]

【数47】 [Equation 47]

【0090】[0090]

【数48】 (透過水濃度目標値Cfsv、モジュール数目標値Nsv)
次に入力された以外の原水流量目標値Qfsvと、透過水
流量目標値Qpsvと、回収率目標値RRsvと、原水圧力
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を算出するが、この場合、塩透過係数
は、逆浸透プロセスの輸送方程式(43)式、(47)
式を用いて算出する。
[Equation 48] (Permeated water concentration target value Cfsv, module number target value Nsv)
The raw water flow rate target value Qfsv other than the next input, the permeate flow rate target value Qpsv, the recovery rate target value RRsv, the raw water pressure target value Pfsv, the permeate concentration target value Cfsv, and the module number target value Nsv In this case, the salt permeation coefficient is calculated as the transport equation (43), (47) of the reverse osmosis process.
Calculate using a formula.

【0091】B値温度補正係数Btは、塩透過係数水温
補正式である(48)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。
The B value temperature correction coefficient Bt is obtained by conducting an experiment for each site and preliminarily input because the characteristic of the salt permeation coefficient water temperature correction expression (48) is considered to be different for each site. I shall.

【0092】[0092]

【数49】 以上のように本実施例によれば、緩衝能演算手段27に
より、原水の緩衝能を演算することができるので、原水
にどの程度の硫酸を加えれば目標のpHに達するのかが
わかり、適正量の硫酸を注入できる。また、連続的に緩
衝能を求めることによって、原水の水質変化に応じた適
切な注入が可能である。pH一定制御手段28では、p
H調整後のpHと、緩衝能演算手段27で求めた緩衝能
とから、pH調整後のpHが目標値に一定になるように
硫酸注入機1の注入率を決定するので、常に目標のpH
である原水を逆浸透膜モジュールへ供給できる。このた
め炭酸カルシウム等の溶解性物質の膜面での析出防止で
き、膜を延命することができる。
[Equation 49] As described above, according to the present embodiment, the buffer capacity calculating means 27 can calculate the buffer capacity of the raw water, so that it is possible to know how much sulfuric acid is added to the raw water to reach the target pH, Can be injected with sulfuric acid. Further, by continuously obtaining the buffering capacity, it is possible to inject appropriately according to the change in the water quality of the raw water. In the constant pH control means 28, p
Since the injection rate of the sulfuric acid injector 1 is determined so that the pH after pH adjustment becomes constant at the target value from the pH after H adjustment and the buffer capacity obtained by the buffer capacity calculation means 27, the target pH is always maintained.
It is possible to supply raw water to the reverse osmosis membrane module. Therefore, it is possible to prevent the deposition of a soluble substance such as calcium carbonate on the surface of the film and prolong the life of the film.

【0093】またpH変化グラフ表示手段30により、
硫酸注入機1の注入量とpHの関係を求め、グラフにし
て表示することができるので、オペレータが現在の注入
が適正かどうか判断でき、pH目標値の決定を支援する
ことができる。これによって、より適正な注入を行うこ
とができ、炭酸カルシウム等の溶解性物質の膜面での析
出防止でき、膜を延命することができる。
Further, by means of the pH change graph display means 30,
Since the relationship between the injection amount of the sulfuric acid injector 1 and the pH can be obtained and displayed as a graph, the operator can determine whether or not the current injection is appropriate and can assist the determination of the pH target value. This makes it possible to perform more appropriate injection, prevent the deposition of soluble substances such as calcium carbonate on the film surface, and prolong the life of the film.

【0094】さらにランゲリア指数による目標値決定手
段31により、測定された原水カルシウム濃度と原水ア
ルカリ度と原水pHから、海水中の第2炭酸解離平衡定
数と、炭酸カルシウム溶解度積を用いて、ランゲリア係
数を求め、炭酸カルシウムが膜内で析出しないようなp
H目標値を決定することができる。このため原水の酸・
塩基平衡の性質だけでなく、カルシウム濃度も考慮した
pH目標値が決定できるため、より確実に膜面への炭酸
カルシウム等の溶解性物質の膜面での析出防止できる。
Further, by means of the target value determination means 31 using the Langerian index, the Langerian coefficient is calculated from the measured raw water calcium concentration, raw water alkalinity and raw water pH using the second carbonic acid dissociation equilibrium constant in seawater and the calcium carbonate solubility product. P, such that calcium carbonate does not precipitate in the film.
The H target value can be determined. Therefore, the acid of the raw water
Since the pH target value can be determined in consideration of not only the property of base equilibrium but also the calcium concentration, it is possible to more reliably prevent the deposition of soluble substances such as calcium carbonate on the film surface on the film surface.

【0095】また膜汚れ診断手段32によれば、ランゲ
リア指数と計測したSDIと、pH調整後のpHと、上
記のようにして求めた標準状態に換算したRO膜の水透
過係数と、塩透過係数と、水透過係数との時系列変化
と、水透過係数の変化幅と、ランゲリア指数、SDIの
平均を表示できるため、オペレータは異なるSDI、ラ
ンゲリア指数、pH目標値の時の水透過係数、塩透過係
数を比較し膜の汚れ具合を比較できる。この機能はオペ
レータがランゲリア指数から、pH目標値を決定する時
に用いるpH目標値安全幅を適正にする支援となる。水
透過係数、塩透過係数、SDIも加味し、プラント全体
を考慮したpH注入制御が実現でき、最適なpH調整を
行うことができる。
According to the membrane fouling diagnostic means 32, the SDI measured as the Langerian index, the pH after pH adjustment, the water permeation coefficient of the RO membrane converted into the standard state obtained as described above, and the salt permeation Coefficient, time series change of water permeation coefficient, change range of water permeation coefficient, Langeria index, the average of SDI can be displayed, so that the operator has different SDI, Langeria index, water permeation coefficient at the pH target value, The salt permeation coefficient can be compared to compare the degree of fouling of the membrane. This function assists the operator in adjusting the pH target value safety range used when determining the pH target value from the Langerian index. In consideration of the water permeation coefficient, salt permeation coefficient and SDI, pH injection control considering the entire plant can be realized and optimum pH adjustment can be performed.

【0096】[0096]

【発明の効果】一般に逆浸透膜モジュールを有する海水
淡水化プラントは、高いpHの供給水が膜モジュールへ
供給されると、海水中に溶存していた炭酸カルシウム等
の溶解性物質が膜面へ析出する現象をひきおこす。本発
明によれば、単位pH調整剤注入あたりのpHの変化量
である原水の緩衝能を求め、その値に応じたpH一定制
御が実現できるため、原水の性質に応じた適正なpH注
入を行うことができる。また、析出物の多くはカルシウ
ムであるため、原水のカルシウム濃度を測定し、カルシ
ウム塩が析出しないpH目標値を設定できるので、膜面
での物質の析出は押さえられ、膜を延命できる。
EFFECTS OF THE INVENTION Generally, in a seawater desalination plant having a reverse osmosis membrane module, when high-pH feed water is supplied to the membrane module, soluble substances such as calcium carbonate dissolved in seawater reach the membrane surface. It causes the phenomenon of precipitation. According to the present invention, the buffer capacity of raw water, which is the amount of change in pH per unit pH adjuster injection, is determined, and constant pH control can be realized according to that value, so that an appropriate pH injection according to the nature of raw water can be achieved. It can be carried out. Also, since most of the precipitates are calcium, the calcium concentration of the raw water can be measured and the pH target value at which calcium salts do not precipitate can be set, so that the precipitation of substances on the film surface can be suppressed and the life of the film can be prolonged.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による海水淡水化プラントの一実施例を
示す概略図。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an embodiment of a seawater desalination plant according to the present invention.

【図2】硫酸注入による原水のpH変化を示す図。FIG. 2 is a diagram showing changes in pH of raw water due to injection of sulfuric acid.

【図3】海水淡水化プラントの運転状況を示す図。FIG. 3 is a diagram showing an operating condition of a seawater desalination plant.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 硫酸注入機 2 高圧ポンプ 3 逆浸透膜モジュール 4 供給水原水流入路 8 水温計 9 導電率計 10,16 pH計 11 アルカリ度計 12 SDI計 13 カルシウム濃度測定装置 14 サンプリングポンプ 15 サンプリング配管 18 透過水流出路 19 濃縮水流出路 27 緩衝能演算手段 28 pH一定制御手段 29 注入量演算手段 30 pH変化グラフ表示手段 31 目標値決定手段 32 膜汚れ診断手段 1 Sulfuric Acid Injector 2 High Pressure Pump 3 Reverse Osmosis Membrane Module 4 Feed Water Raw Water Inflow Channel 8 Water Temperature Meter 9 Conductivity Meter 10, 16 pH Meter 11 Alkalinity Meter 12 SDI Meter 13 Calcium Concentration Measuring Device 14 Sampling Pump 15 Sampling Pipe 18 Permeation Water outflow path 19 Concentrated water outflow path 27 Buffer capacity calculation means 28 pH constant control means 29 Injection amount calculation means 30 pH change graph display means 31 Target value determination means 32 Membrane fouling diagnosis means

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】海水である原水を通して淡水とする逆浸透
膜モジュールと、 原水のpHを調整するためpH調整剤を注入するpH調
整装置と、 前記測定手段で測定した測定値により原水の緩衝能を演
算する緩衝能演算手段と、 前記測定手段で測定したpH調整後のpHと、緩衝能演
算手段で求めた原水の緩衝能とから、pH調整後のpH
が目標値に一定になるようにpH調整装置によるpH調
整剤の注入率を決定するpH一定制御手段と、 を備えたことを特徴とする海水淡水化プラント。
1. A reverse osmosis membrane module for converting raw water, which is seawater, into fresh water, a pH adjusting device for injecting a pH adjusting agent for adjusting the pH of the raw water, and a buffering ability of the raw water based on the measurement value measured by the measuring means. The pH after pH adjustment is calculated from the buffering capacity calculating means for calculating, the pH after pH adjustment measured by the measuring means, and the buffering capacity of the raw water obtained by the buffering capacity calculating means.
A seawater desalination plant, comprising: a constant pH control means for determining an injection rate of a pH adjusting agent by a pH adjusting device so that the value becomes constant at a target value.
【請求項2】緩衝能演算手段は下式を用いて原水の緩衝
能を演算することを特徴とする請求項1記載の海水淡水
化プラント。 【数1】
2. The seawater desalination plant according to claim 1, wherein the buffer capacity calculating means calculates the buffer capacity of the raw water using the following formula. [Equation 1]
【請求項3】緩衝能演算手段は下式により原水の緩衝能
を演算することを特徴とする請求項1記載の海水淡水化
プラント。 【数2】 【数3】
3. The seawater desalination plant according to claim 1, wherein the buffer capacity calculating means calculates the buffer capacity of the raw water according to the following formula. [Equation 2] (Equation 3)
【請求項4】緩衝能演算手段は下式により原水の緩衝能
を演算することを特徴とする請求項1記載の海水淡水化
プラント。 【数4】 【数5】 【数6】
4. The seawater desalination plant according to claim 1, wherein the buffer capacity calculating means calculates the buffer capacity of the raw water according to the following formula. [Equation 4] (Equation 5) (Equation 6)
【請求項5】緩衝能演算手段は下式により原水の緩衝能
を演算することを特徴とする請求項1記載の海水淡水化
プラント。 【数7】 【数8】 【数9】
5. The seawater desalination plant according to claim 1, wherein the buffer capacity calculating means calculates the buffer capacity of the raw water according to the following formula. (Equation 7) (Equation 8) [Equation 9]
【請求項6】緩衝能演算手段は下式により原水の緩衝能
を演算することを特徴とする請求項1記載の海水淡水化
プラント。 【数10】 【数11】
6. The seawater desalination plant according to claim 1, wherein the buffer capacity calculating means calculates the buffer capacity of the raw water according to the following formula. [Equation 10] [Equation 11]
【請求項7】緩衝能演算手段は、以下の式により原水の
緩衝能を演算することを特徴とする請求項1記載の海水
淡水化プラント。 【数12】 【数13】
7. The seawater desalination plant according to claim 1, wherein the buffer capacity calculating means calculates the buffer capacity of the raw water by the following formula. (Equation 12) (Equation 13)
【請求項8】pH一定制御手段は、測定手段で測定され
た原水カルシウム濃度と原水アルカリ度と原水pHとか
ら、海水中の第2炭酸解離平衡定数と、炭酸カルシウム
溶解度積を用いて、下式によりランゲリア係数を求め、
炭酸カルシウムが膜内で析出しないようなpH目標値を
決定するランゲリア指数による目標値決定手段を有する
ことを特徴とする請求項1記載の海水淡水化プラント。 pHsv=pHs−KpHs pHsv:pH目標値 pHs:ランゲリア指数 KpH:pH目標値安全幅 pHs=(pK2 −pKs )−log[Ca+ ]−lo
gTA+TS K2 :炭酸第2解離定数 Ks :炭酸カルシウムの溶解度積 [Ca+ ]:カルシウムイオン濃度 TA:アルカリ度 TS:溶解性物質による補正値 【数14】
8. The pH constant control means uses the second carbonic acid dissociation equilibrium constant in seawater and the calcium carbonate solubility product from the raw water calcium concentration, raw water alkalinity and raw water pH measured by the measuring means to determine the Find the Langerian coefficient by the formula,
2. The seawater desalination plant according to claim 1, further comprising a target value determination means based on a Langerian index for determining a pH target value such that calcium carbonate does not precipitate in the film. pHsv = pHs-KpHs pHsv: pH target value pHs: Langelier index KPH: pH target value safety margin pHs = (pK 2 -pK s) -log [Ca +] -lo
gTA + TS K 2 : Carbonic acid second dissociation constant K s : Solubility product of calcium carbonate [Ca + ]: Calcium ion concentration TA: Alkalinity TS: Corrected value by soluble substance [Equation 14]
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