KR20070121541A

KR20070121541A - 막여과시스템

Info

Publication number: KR20070121541A
Application number: KR1020070060406A
Authority: KR
Inventors: 쓰요시 요네다; 아쓰유키 마나베
Original assignee: 미우라고교 가부시키카이샤
Priority date: 2006-06-21
Filing date: 2007-06-20
Publication date: 2007-12-27
Also published as: US20070295650A1; JP4831480B2; CN101092259A; KR101291991B1; CA2592707A1; US7767077B2; CN101092259B; JP2008000658A; TW200803966A

Abstract

이 발명은, 막여과시스템(1)으로서, 공급수중의 불순물을 제거하는 여과막부 (3)와, 이 여과막부(3)로부터의 농축수의 일부를 계 외부로 배수하는 배수 라인 (16)과, 상기 여과막부(3)로부터의 농축수의 잔부를 상기 여과막부(3)의 상류측으로 환류시키는 농축수 환류 라인(17)과, 이 농축수 환류 라인(17)에 설치된 농축수의 환류 유량 조절부(28)와, 상기 여과막부(3)로부터의 농축수의 배수 유량 또는 상기 여과막부(3)로부터의 생산수 유량에 따라서, 상기 환류 유량 조절부(28)를 제어하는 제어부(30)를 구비한 것에 의해, 상기 여과막부(3)로 공급수를 공급하는 급수 펌프(7)에 있어서의 불필요한 전력의 소비를 억제하는 동시에, 상기 여과막부(3)에 있어서의 여과막의 막힘을 방지할 수 있도록 하였다.

Description

막여과시스템{Membrane filtration system}

도 1은 이 발명에 관한 막여과시스템의 제1 실시형태의 구성을 나타내는 개략적인 설명도.

도 2는 급수 펌프의 제어와 관련된 설명도.

도 3은 도 1에 나타내는 생산수 탱크의 확대도.

도 4는 제어부의 하나의 처리를 나타내는 플로우차트.

도 5는 백 업 제어에 있어서의 급수 펌프의 제어와 관련된 설명도.

도 6은 백 업 제어에 있어서의 제어부의 하나의 처리를 나타내는 플로우차트.

도 7은 본 발명과 관련된 막여과시스템의 제2 실시형태의 구성을 나타내는 개략적인 설명도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 막여과시스템

3 : 여과막부

16 : 배수 라인

17 : 농축수 환류 라인

28 : 비례 제어 밸브(환류 유량 조절부)

30 : 제어부

이 발명은, 급수중의 불순물을 제거하는 여과막부를 구비하고, 이 여과막부로부터의 농축수의 일부를 상기 여과막부의 상류측에 환류시키는 동시에, 잔부를 배수하는 막여과시스템에 관한 것이다.

기기에의 공급수를 위한 수처리시스템으로서, JP05-220480A에 개시되어 있는 바와 같이, 공급수중에 포함되는 불순물, 예를 들어 용존염류(溶存鹽類)를 여과하는 여과막부를 가진 막여과시스템이 이용되고 있다. 이 막여과시스템에서는, 급수 펌프로부터의 공급수가 상기 여과막부로 유입하여, 공급수중에 포함되는 불순물이 여과된다. 그리고, 상기 여과막부로부터 유출한 투과수가 상기 기기에 공급된다.

상기 여과막부로부터는, 투과수 외에 농축수가 유출한다. 상기 막여과시스템에 있어서는, 농축수의 일부만을 배수하고, 잔부를 농축수 환류 라인을 통하여 상기 급수 펌프의 상류측에 환류시키는 구성의 크로스 플로우 여과방식의 막여과시스템이 있다. 이 막여과시스템에 있어서는, 수중의 현탁물질, 콜로이드 및 유기물 등이 막면에 퇴적 또는 부착하는 파울링(fouling)을 방지할 목적으로, 상기 여과막의 표면에서 소정의 유속이 확보되도록 운전되고 있다. 이러한 목적을 위해서, 투과수 유량, 즉 생산수 유량에 대해서 상기 여과막부로부터의 농축수 유량이 일정 이상이 되도록, 상기 급수 펌프의 공급 유량이 설정되어 있다. 그러나, 생산수 유 량에 대해서 농축수 유량이 필요 이상으로 많아지면, 상기 급수 펌프의 공급 유량도 많아져, 소비 전력이 커진다. 이것을 고려하여, 파울링이 발생하지 않고, 또한 상기 급수 펌프에서 불필요한 전력이 소비되지 않도록, 생산수 유량에 대해, 소정의 비율이 되도록 농축수 유량이 설정되어 있다.

이 점에 대해서, 본원 출원인은, JP2006-305499A에 있어서, 상기 여과막부에 있어서의 여과막의 막힘을 방지하는 동시에, 필요량 이상의 농축수의 배수를 방지하기 위해서, 상기 여과막부로의 공급수, 상기 여과막부로부터의 투과수 및 상기 여과막부로부터의 농축수 중 어느 하나의 수온, 혹은 상기 여과막부로의 공급수의 수질에 기초하여, 농축수의 배수 유량을 조절하는 막여과시스템의 운전 방법을 제안했다. 그러나, 농축수의 배수 유량이 증가했을 때, 농축수의 환류 유량이 그대로 되어 있으면, 배수 유량과 환류 유량을 합한 유량, 즉 농축수 유량이 설정치보다 증가하게 된다. 이 때문에, 생산수 유량에 대해, 농축수 유량이 필요이상으로 많아져, 상기 급수 펌프의 공급 유량이 필요이상으로 많아지므로, 불필요한 전력이 소비된다. 한편, 농축수의 배수 유량이 감소했을 때, 농축수의 환류 유량이 그대로 되어 있으면, 농축수 유량이 설정치보다 감소하게 된다. 이 때문에, 생산수 유량에 대해, 농축수 유량이 적어져 상기 여과막의 표면에서의 유속이 저하하여, 파울링에 의한 상기 여과막의 막힘이 발생할 우려가 있다.

또한, 본원 출원인은, JP2005-279459A에 있어서, 공급수의 온도 변화에 따라 불순물의 여과 및 용존기체의 탈기를 효율적으로 달성하기 위해서, 공급수의 온도에 기초하여, 상기 여과막부로부터의 생산수 유량을 조절하는 막여과시스템의 운전 방법을 제안하였다. 그러나, 생산수 유량이 감소했을 때, 농축수의 환류 유량이 그대로 되어 있으면, 생산수 유량에 대해서 농축수 유량이 필요이상으로 많아져, 상기 급수 펌프의 공급 유량이 필요이상으로 많아져 불필요한 전력이 소비된다. 한편, 생산수 유량이 증가했을 때, 농축수의 환류 유량이 그대로 되어 있으면, 생산수 유량에 대해서 농축수 유량이 적어져 상기 여과막의 표면에서의 유속이 저하하고, 파울링에 의한 상기 여과막의 막힘이 발생할 우려가 있다.

이 발명이 해결하고자 하는 과제는, 여과막부에 물을 공급하는 급수 펌프에 있어서의 불필요한 전력의 소비를 억제하는 동시에, 상기 여과막부에 있어서의 여과막의 막힘을 방지하는 것이다.

[과제를 해결하기 위한 수단]

상기의 과제를 해결하기 위한 제1 관점에 따른 발명은, 공급수중의 불순물을 제거하는 여과막부와, 이 여과막부로부터의 농축수의 일부를 계(系) 외부로 배수하는 배수 라인과, 상기 여과막부로부터의 농축수의 잔부를 상기 여과막부의 상류측으로 환류시키는 농축수 환류 라인과, 이 농축수 환류 라인에 설치된 농축수의 환류 유량 조절부와, 상기 여과막부로부터의 농축수의 배수 유량에 따라서, 상기 환류 유량 조절부를 제어하는 제어부를 구비한 것을 특징으로 하는 막여과시스템이다.

제2 관점에 따른 발명은, 공급수중의 불순물을 제거하는 여과막부와, 이 여 과막부로부터의 농축수의 일부를 계 외부로 배수하는 배수 라인과, 상기 여과막부로부터의 농축수의 잔부를 상기 여과막부의 상류측으로 환류시키는 농축수 환류 라인과, 이 농축수 환류 라인에 설치된 농축수의 환류 유량 조절부와, 상기 여과막부로부터의 생산수 유량에 따라서, 상기 환류 유량 조절부를 제어하는 제어부를 구비한 것을 특징으로 하는 막여과시스템이다.

[발명을 실시하기 위한 최선의 형태]

이어서, 이 발명의 실시형태에 대하여 도면에 기초하여 상세하게 설명한다.

(제1 실시형태)

먼저, 이 발명의 제1 실시형태에 대하여 설명한다. 도 1에 있어서, 막여과시스템(1)은, 수돗물, 공업용수, 지하수 등의 수원으로부터의 원수가 저장되어 있는 원수 탱크(도시 생략)로부터 공급되는 원수의 수처리를 실시하여, 이 물을 보일러 등의 기기(도시 생략)에 공급수로서 공급하는 것이다. 이 막여과시스템(1)은, 상기 기기에 물을 공급하는 수공급(水供給) 라인(2)과, 이 수공급 라인(2)과 접속된 여과막부(3) 및 탈기막부(4)를 상류측으로부터 그 순서대로 구비하고 있다. 그리고, 이들 여과막부(3) 및 탈기막부(4)를 통과한 생산수는, 상기 수공급 라인(2)과 접속된 생산수 탱크(5)에 저장되도록 되어 있다.

상기 수공급 라인(2)에는, 상기 여과막부(3)의 상류측에 제1 밸브(6) 및 급수 펌프(7)가 설치되어 있다. 상기 제1 밸브(6) 및 상기 급수 펌프(7)는, 상류측으로부터 상기 제1 밸브(6), 상기 급수 펌프(7)의 차례로 설치되어 있다. 그리고, 상기 제1 밸브(6) 및 상기 급수 펌프(7)의 사이의 상기 수공급 라인(2)에, 수질 센 서(8)가 설치되어 있다. 또한, 상기 급수 펌프(7) 및 상기 여과막부(3)의 사이의 상기 수공급 라인(2)에는, 압력 센서(9)가 설치되어 있다.

상기 제1 밸브(6)는, 감압 밸브이고, 후술하는 투과수 환류 라인(13)이 접속된 부분에 있어서의 상기 수공급 라인(2)의 수압이, 일정 압력 이하로 조절되도록 되어 있다.

상기 수질 센서(8)는, 상기 여과막부(3)의 상류측의 공급수의 수질을 검출하고, 수질 검출 신호를 후술하는 제어부(30)에 출력하도록 구성되어 있다. 상기 수질 센서(8)로서는, 예를 들어 공급수의 전기 전도도를 측정하는 전기 전도도 센서, 공급수에 포함되는 경도분(硬度分)의 농도를 측정하는 경도 센서, 공급수에 포함되는 실리카의 농도를 측정하는 실리카 센서, 공급수에 포함되는 현탁물질의 농도를 측정하는 탁도 센서 등이 사용된다.

상기 압력 센서(9)는, 상기 여과막부(3)의 상류측의 공급수의 압력을 검지하여, 압력 검출 신호를 상기 제어부(30)에 출력하도록 구성되어 있다. 여기서, 상기 압력 센서(9)와 함께, 상기 여과막부(3)으로부터의 농축수의 압력을 더 검출하기 위해서, 후술하는 농축수 라인(15)에 압력 센서(도시 생략)가 설치되어 있어도 좋다. 그리고, 이들 각 압력 센서의 검출치에 기초하여, 상기 제어부(30)가 평균 압력[(상기 여과막부(3)의 상류측의 공급수의 압력+농축수의 압력)/(2)]를 구하여, 이 값이 후술하는 백업 제어에서 이용되어도 좋다. 또한, 상기 압력 센서(9) 및 상기 농축수 라인(15)에 설치된 상기 압력 센서 외에, 상기 여과막부(3)로부터의 투과수의 압력을 검출하기 위해서, 상기 여과막부(3)의 하류측의 상기 수공급 라 인(2)에 압력 센서(도시 생략)가 설치되어 있어도 좋다. 그리고, 상기 제어부(30)가, 상기 평균 압력으로부터 투과수의 압력을 빼서, 상기 여과막부(3)에 있어서의 여과막의 유효 압력[{(상기 여과막부(3)의 상류측의 공급수의 압력+농축수의 압력)/(2)}-투과수의 압력]을 구하여, 이 값이 백 업 제어에서 이용되어도 좋다. 또한, 상기 압력 센서(9)와 함께, 상기 여과막부(3)로부터의 투과수의 압력을 검출하기 위해서, 상기 여과막부(3)의 하류측의 상기 수공급 라인(2)에 압력 센서(도시 생략)가 설치되어 있어도 좋다. 그리고, 상기 제어부(30)가, 상기 여과막부(3)의 상류측의 공급수의 압력으로부터 투과수의 압력을 빼어 상기 여과막의 유효 압력[상기 여과막부(3)의 상류측의 공급수의 압력-투과수의 압력]을 구하고, 이 값이 백 업 제어에 있어서 이용되어도 좋다.

상기 여과막부(3) 및 상기 탈기막부(4)의 사이의 수공급 라인(2)에는, 제2 밸브(10)가 설치되어 있다. 그리고, 이 제2 밸브(10) 및 상기 여과막부(3)의 사이의 상기 수공급 라인(2)에는, 제1 유량 센서(11) 및 온도 센서(12)가 상류측으로부터 그 순서대로 설치되어 있다.

상기 제2 밸브(10)는, 전자 밸브 또는 전동 밸브이다. 이 제2 밸브(10)는, 상기 제어부(30)에 의해서 제어되도록 되어 있다.

상기 제1 유량 센서(11)는, 상기 여과막부(3)로부터의 투과수의 유량, 즉 생산수 유량을 검출하여, 유량 검출 신호를 상기 제어부(30)에 출력하도록 구성되어 있다. 그리고, 상기 제1 유량 센서(11)로부터의 유량 검출 신호는, 후술하는 인버터(31)로의 지령 신호의 생성에 이용되도록 되어 있다.

상기 온도 센서(12)는, 상기 여과막부(3)의 하류측의 공급수의 온도를 검출하고, 온도 검출 신호를 상기 제어부(30)에 출력하도록 구성되어 있다. 여기서, 상기 온도 센서(12)는, 도시하지 않지만, 상기 여과막부(3)의 상류측 및 상기 농축수 라인(15)의 어느 하나에 설치되어 있어도 좋다. 이 실시형태에 있어서, 상기 온도 센서(12)는, 상기 제1 유량 센서(11)에 이상이 있었을 때에, 이 제1 유량 센서(11)에 대신하여 백업 대응을 하는 중요한 역할을 가지고 있다(상세한 내용은 후술한다.).

상기 여과막부(3) 및 상기 제2 밸브(10) 사이의 상기 급수 라인(2)과, 상기 제1 밸브(6) 및 상기 여과막부(3) 사이의 상기 급수 라인(2)은, 투과수 환류 라인 (13)에 의해서 접속되고 있다. 이 실시형태에서는, 상기 투과수 환류 라인(13)은, 상기 온도 센서(12) 및 상기 제2 밸브(10) 사이의 상기 수공급 라인(2)과, 상기 수질 센서(8) 및 상기 급수 펌프(7) 사이의 상기 수공급 라인(2)에 접속되어 있다. 상기 투과수 환류 라인(13)에는, 제3 밸브(14)가 설치되어 있다. 이 실시형태에서는, 상기 제3 밸브(14)로서 릴리프 밸브가 사용되고 있다.

상기 여과막부(3)는, 역침투막을 구비하고 있다. 이 역침투막은, 2nm 이하의 세공 지름을 가진 폴리아미드계, 폴리에테르계 등의 합성 고분자막이며, 수용액으로부터 용존염류를 제거할 수 있는 분리막이다. 상기 역침투막은, 통상, 막엘리먼트로서 구성되어 있다. 이 막엘리먼트의 형태에는, 스파이럴형 엘리먼트, 중공사형 엘리먼트, 평판형 엘리먼트 등이 있다. 덧붙여 말하면, 상기 기기가 보일러인 경우, 상기 역침투막은, 전열관에 대한 부식 촉진 성분(예를 들어, 황산이온 및 염화물이온 등)을 제거하는 분리막으로서 기능한다. 또한, 상기 역침투막은, 보일러수의 pH를 상승시켜, 상기 전열관의 부식을 억제하기 위해서 수산화물을 생성하는 알칼리 성분(예를 들어, 탄산수소염이나 탄산염 등)을 제거한다.

염제거율이 대체로 70퍼센트 이하의 역침투막은, 나노여과막이라고도 불린다. 이 나노여과막은, 상기 전열관에 대한 부식 촉진 성분(예를 들어, 황산이온 및 염화물이온 등)을 제거하는 분리막으로서 기능한다. 한편, 상기 전열관에 대한 부식 억제 성분(예를 들어, 실리카 등)의 대부분은, 상기 나노 여과막투과를 통과한다.

상기 여과막부(3)에는, 상기 급수 펌프(7)로부터의 공급수가 유입하도록 되어 있다.

상기 여과막부(3)내에 유입한 공급수는, 상기 역침투막에 의해서 여과되고, 투과수로서 상기 여과막부(3)로부터 상기 공급수 라인(2)으로 유출하도록 되어 있다.

또한, 상기 여과막부(3)로부터는, 투과수 외에 농축수도 유출하도록 되어 있다. 이 농축수는, 상기 여과막부(3)와 접속된 농축수 라인(15)으로 유출하도록 되어 있다.

상기 농축수 라인(15)은, 배수 라인(16)과 농축수 환류 라인(17)으로 분기하고 있다. 그리고, 상기 농축수 환류 라인(17)은, 상기 급수 펌프(7)의 상류측[이 실시형태에서는, 상기 수질 센서(8) 및 상기 급수 펌프(7)의 사이]의 상기 공급수 라인(2)과 접속되고 있다. 상기 여과막부(3)로부터 유출한 농축수는, 일부가 상기 배수 라인(16)으로부터 계 외부로 배출되고, 잔부가 상기 농축수 환류 라인(17)을 통하여 상기 급수 펌프(7)의 상류측으로 환류하도록 되어 있다.

상기 배수 라인(16)은, 제1 배수 라인(18), 제2 배수 라인(19) 및 제3 배수 라인(20)으로 분기하고 있다. 그리고, 이들 각 배수 라인(18,19,20)에는, 각각 제1 배수 밸브(21), 제2 배수 밸브(22) 및 제3 배수 밸브(23)가 설치되어 있다. 또한, 상기 각 배수 라인(18,19,20)에는, 상기 각 배수 밸브(21,22,23)의 하류측에, 각각 제1 정유량(定流量) 밸브(24), 제2 정유량 밸브(25) 및 제3 정유량 밸브(26)가 설치되어 있다.

상기 각 정유량 밸브(24,25,26)는, 각각 다른 유량치로 설정되어 있다.

즉, 상기 각 배수 라인(18,19,20)으로부터의 배수 유량은, 각각 다른 양으로 설정되어 있다. 따라서, 장치 조작부(도시 생략)가 조작되어 상기 각 배수 밸브 (21,22,23)의 개폐 상태가 설정됨으로써, 계 외부로의 농축수의 배수 유량이 단계적으로 용이하게 조절되도록 되어 있다.

상기 농축수 환류 라인(17)에는, 제2 유량 센서(27)가 설치되어 있다. 또한, 이 제2 유량 센서(27)의 하류측의 상기 농축수 환류 라인(17)에는, 환류 유량 조절부로서 비례 제어 밸브(28)가 설치되어 있다.

상기 탈기막부(4)는, 기체 분리막을 다수 구비한 기체 분리막 모듈(도시 생략)과, 공급수중의 용존기체, 구체적으로는 용존 산소를 상기 기체 분리막 모듈을 통하여 진공 흡인하는 수봉식(水封式) 진공 펌프(도시 생략)를 구비하고 있다.

상기 탈기막부(4)로부터의 생산수는, 상기 생산수 탱크(5)내에 저장되고, 이 생산수 탱크(5)로부터 보일러 등의 상기 기기로 공급되도록 되어 있다. 상기 생산수 탱크(5)에는, 수위 센서(29)가 설치되어 있다. 그리고, 이 수위 센서(29)로 검출되는 수위에 기초하여, 상기 생산수 탱크(5)내의 수위를 제어하도록 되어 있다(상세한 내용은 후술한다).

상기 급수 펌프(7), 상기 제2 밸브(10), 상기 제3 밸브(14), 상기 각 배수 밸브(21,22,23) 및 상기 비례 제어 밸브(28)는, 제어부(30)에 의해서 제어되도록 되어 있다. 이에 따라, 상기 막여과시스템(1)의 각종 제어를 하도록 되어 있다.

또한, 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 제어부(30)는, 상기 제1 유량 센서 (11)로부터의 유량 검출 신호를 받으면, 이것을 유량 신호로서 인버터(31)로 출력하도록 되어 있다. 그리고, 유량 신호를 받은 상기 인버터(31)로부터 출력되는 운전 주파수에 의해, 생산수 유량이 일정해지도록 상기 급수 펌프(7)의 회전 속도가 제어되도록 되어 있다(정유량(定流量) 제어. 상세한 내용은 후술한다).

다음에, 상기 막여과시스템(1)의 운전 방법에 대하여 설명한다. 상기 막여과시스템(1)에서는, 상기 생산수 탱크(5)의 수위에 기초하여, 상기 제어부(30)가 상기 급수 펌프(7)의 운전을 개시시키고, 또한 그 운전을 정지시킨다. 구체적으로는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 생산수 탱크(5)의 수위가 L수위가 되면, 상기 제어부(30)는, 상기 급수 펌프(7)의 운전을 개시시킨다. 이에 따라, 상기 여과막부(3)에 공급수가 공급되고, 먼저 상기 역침투막(도시 생략)으로 공급수가 여과되어 부식 촉진 성분이 제거된다. 그리고, 상기 여과막부(3)로부터는, 부식 촉진 성분이 제거된 투과수와, 부식 촉진 성분이 포함되는 농축물이 유출한다.

상기 여과막부(3)로부터의 투과수는, 상기 탈기막부(4)로 탈기되어, 상기 기기(도시 생략)에의 공급수로서 상기 생산수 탱크(5)내에 저장된다. 한편, 상기 여과막부(3)로부터의 농축수는, 일부가 상기 배수 라인(16)으로부터 배수되고, 잔부가 상기 농축수 환류 라인(17)을 통하여 상기 여과막부(3)의 상류측으로 환류한다.

상기 급수 펌프(7)의 운전시에는, 상기 제어부(30)는, 상기 제1 유량 센서 (11)의 검출치에 기초하여, 정유량 제어를 실시한다. 이 정유량 제어에 대하여 설명한다. 이 제어는, 상기 인버터(31)의 PID 제어 기능(P제어:비례 제어, I제어:적분 제어, D제어:미분 제어)을 사용하여, 투과수 유량, 즉 생산수 유량이 목표치가 되도록, 인버터 주파수를 제어하는 기능이다. 상기 역침투막은, 수온 변동에 의해 물의 점성이나 막특성이 변화하기 때문에, 생산수 유량이 크게 변화한다. 구체적으로는, 수온이 낮아질수록 생산수 유량은 저하(약 2.5%/1℃) 한다. 이 때문에, 겨울철 등 수온이 10℃까지 저하해 버리면, 생산수 유량은, 기준 온도(예를 들어, 25℃)로 설정한 정격 생산수 유량, 즉 목표 생산수 유량에 비해 60% 정도가 된다. 생산수 유량과 조작 압력은, 거의 비례 관계에 있고, 수온에 의한 생산수 유량의 저하분에 따라 압력을 높이는 것에 의해 목표 생산수 유량을 얻는 것이 가능하게 된다.

그런데, 저온시에 목표 생산수 유량을 얻도록 미리 운전 압력을 높게 설정해 두고, 투과수가 흐르는 쪽에는 정유량 밸브를 설치함으로써 일정 유량을 확보하는 방법을 생각할 수 있다. 그러나, 이 방법은 겨울철 이외에는, 과잉의 운전이 되기 때문에 에너지적으로 매우 손실이 커진다. 따라서, 상기 막여과시스템(1)은, 설정 한 목표 생산수 유량이 되도록 PID 제어에 의해서 주파수를 가변함으로써, 항상 이상적인 운전을 실시하여 에너지 절약을 도모하고 있다.

PID 제어에 대하여 설명한다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 제어부(30)는, 상기 제1 유량 센서(11)로부터의 유량 검출 신호를 받아 유량 신호(예를 들어, 4∼20mA의 전류치, 혹은 1∼5V의 전압치)를 상기 인버터(31)에 출력한다. 상기 인버터(31)는, 이 유량 신호를 피드백 값으로서 목표치와 비교하여, 그 사이에 편차가 있으면, 편차를 제로로 하도록 동작한다(통상 제어).

통상 제어시에는, 상기 제어부(30)는, 소정 시간마다에 상기 여과막부(3)를 통과하는 투과수의 투과유속을 산출하여, 이것을 기억한다. 이 투과유속은, 기준 온도(예를 들어 25℃)에 있어서, 단위시간 및 단위 압력당에 상기 여과막부(3)를 통과하는 생산수 유량이다. 이 투과유속은, 생산수 유량/(원수 압력×온도 보정 계수)으로 산출된다. 여기서, 생산수 유량은, 상기 제1 유량 센서(11)의 검출치이다. 또한, 원수 압력은, 상기 급수 펌프(7)의 상류측에 있어서의 공급수의 압력이다. 이 원수 압력을 검출하기 위해서, 상기 급수 펌프(7)의 상류측의 상기 수공급 라인(2)에, 압력 센서(도시 생략)가 설치된다. 또한, 온도 보정 계수는, 상기 온도 센서(12)의 검출치와 소정의 계수로부터 산출되는 값이다.

항상 이상적인 운전을 실시하기 위해서는, 상기 제어부(30)는, 다음과 같은 제어를 실시할 필요가 있다. 도 4에 있어서, 상기 제어부(30)는, 상기 통상 제어를 실시하면서(스텝 S1), 상기 제1 유량 센서(11)의 이상 유무를 감시한다(스텝 S2). 이 감시에서는, 상기 제어부(30)는, 상기 제1 유량 센서(11)로부터의 신호 유무에 의해, 상기 제1 유량 센서(11)의 이상의 유무를 판단한다. 상기 제1 유량 센서(11)로부터의 신호가 있을 때는, 상기 제어부(30)는, 단선 등의 이상이 없는 것으로 판단(스텝 S2에서 N)하여, 통상 제어를 계속한다. 한편, 상기 제1 유량 센서(11)로부터의 신호가 도중에 끊어지고 있을 때는, 상기 제어부(30)는, 단선 등의 이상이 있는 것으로 판단(스텝 S2에서 Y)하여, 스텝 S3의 처리로 이행한다. 상기 스텝 S3의 처리에서는, 상기 제1 유량 센서(11)의 고장 등의 이상시에 있어서의 백 업 제어를 한다.

여기서, 상기 스텝 S2에 있어서, 상기 제어부(30)가 단선 등의 이상이 있는 것으로 판단했을 때, 상기 제어부(30)는, 이상이 있다는 취지를 통보 수단(도시 생략)을 통하여 통보해도 좋다. 이와 같이 이상이 있다는 취지를 통보함으로써 복구 작업을 빠르게 할 수 있다.

상기 스텝 S3에 있어서의 백 업 제어의 일례에 대해서, 도 5 및 도 6을 참조하여 구체적으로 설명한다.

상기 스텝 S3의 백 업 제어에 있어서, 상기 온도 센서(12)로부터의 온도검출신호가 상기 제어부(30)에 입력되면, 이 제어부(30)는, 상기 온도 검출 신호를 처리하여, 상기 인버터(31)에 지령 신호의 출력을 실시한다. 상기 인버터(31)는, 이 지령 신호에 기초하여 상기 급수 펌프(7)를 제어한다.

상기 제어부(30)에 있어서의 상기 온도 검출 신호의 처리에 대해서, 도 6을 참조하여 구체적으로 설명한다. 상기 제어부(30)는, 우선 통상 운전시에 산출되어 기억된 투과유속의 평균치, 즉 평균 투과유속과 이 백업 제어시에 있어서의 상기 온도 센서(12)의 검출치에 기초하여, 상기 급수 펌프(7)의 운전 압력(이하, '펌프 운전 압력'이라고 한다)를 산출한다(스텝 S10). 이어서, 상기 제어부(30)는, 이 펌프 운전 압력에 기초하여 상기 급수 펌프(7)의 운전 주파수(이하, '펌프 운전 주파수'라 한다)를 산출하고(스텝 S11), 이 펌프 운전 주파수에 기초하여 전류치를 더 산출한다(스텝 S12). 그리고, 상기 제어부(30)는, 이 펌프 운전 주파수에 대응한 전류치를 지령 신호로서 상기 인버터(31)에 출력한다(스텝 S13). 이에 따라, 목표 생산수 유량이 되도록, 상기 급수 펌프(7)가 운전된다.

상기 스텝 S10에 있어서의 상기 펌프 운전 압력은, 구체적으로는{목표 생산수 유량/(평균 투과유속×온도 보정 계수)}-원수 압력으로 산출된다. 여기서, 온도 보정 계수는, 이 백 업 제어시에 있어서의 상기 온도 센서(12)의 검출치와 소정의 계수로부터 산출되는 값이다. 원수 압력은, 이 백업 제어시에 있어서의 상기 급수 펌프(7)의 상류측의 상기 수공급 라인(2)에 설치된 상기 압력 센서(도시 생략)의 검출치이다.

상기의 목표 생산수 유량/(평균 투과유속×온도 보정 계수)으로부터는, 상기 여과막부(3)에 있어서의 상기 역침투막의 유효 압력이 산출된다. 상기와 같이, 상기 여과막부(3)의 유효 압력은, 상기 압력 센서(9), 상기 여과막부(3)로부터의 농축수의 압력을 검출하는 상기 압력 센서(도시 생략) 및 상기 여과막부(3)로부터의 투과수의 압력을 검출하는 상기 압력 센서(도시 생략)의 각 검출치로부터 산출할 수 있다. 또한, 상기 역침투막의 유효 압력은, 상기 압력 센서(9) 및 상기 여과막부(3)로부터의 투과수의 압력을 검출하는 상기 압력 센서에 기초하여 산출할 수도 있다. 따라서, 상기 펌프 운전 압력을 산출하는 식에 있어서, 목표 생산수 유량/(평균 투과유속×온도 보정 계수) 대신에, 상기 각 압력 센서의 검출치로부터 산출되는 상기 역침투막의 유효 압력이 이용되어도 좋다.

상기 스텝 S11에 있어서의 상기 펌프 운전 주파수의 산출에 대하여 구체적으로 설명한다. 이 펌프 운전 주파수는, 상기 스텝 S10에 있어서 산출된 상기 펌프 운전 압력을 P로 하면, A×P²+B×P+C로 산출된다. 여기서, A, B, C는 소정의 계수이다.

상기 스텝 S12에 있어서의 상기 전류치의 산출에 대하여 구체적으로 설명한다. 이 전류치는, 상기 스텝 S11에서 산출된 상기 펌프 운전 주파수를 F로 하면, (F/X)×Y+Z로 산출된다. 여기서, X, Y, Z는 소정의 계수이다.

이상, 백 업 제어의 일례에 대하여 설명했지만, 이 실시형태의 막여과시스템 (1)에서는, 상기의 같은 백 업 제어에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 제어부(30)는, 상기 온도 센서(12)의 검출치에 기초하여{또는, 상기 온도 센서(12)로부터의 검출치와 상기 압력 센서(9)의 검출치에 기초하여}, 미리 정한, 예를 들어 온도에 대응하는 전류치(또는, 온도 및 압력에 대응하는 전류치)를 지령 신호로서 상기 인버터(31)에 출력하게 되어 있어도 좋다.

여기서, 온도 및 압력에 대응하는 전류치가 정해지는 데에 있어서, 상기 압력 센서(9) 검출치 대신에, 상기 압력 센서(9)의 검출치 및 상기 여과막부(3)로부터의 농축수의 압력을 검출하는 상기 압력 센서의 검출치의 평균치가 이용되어도 좋다.

수온에 대한 처리수 유량의 보정 계수는, 본원 출원인에 있어서의 연구 결과로부터, 특정의 상기 역침투막을 사용했을 경우에 있어서, 약 2.5%/1℃인 것을 알 수 있다. 이 때문에, 예를 들어 25℃에 있어서의 펌프 운전 압력이 기준의 운전 압력으로 설정되면, 수온이 15℃까지 저하하면 생산수 유량이 약 25%저하한다. 이 경우, 일정 유량을 확보하기 위해서는, 상기 펌프 운전 압력을 보다 높게 하면 좋다. 즉, 단순하게 1/0.75=1.33배의 압력을 가하면 좋고, 이러한 펌프 운전 압력이 되도록 하는 상기 전류치가 미리 정해진다.

이렇게, 상기 막여과시스템(1)은, 상기 인버터(31)의 PID 제어 기능을 사용하여, 생산수 유량이 목표치가 되도록 인버터 주파수를 제어하는 것으로부터, 에너지 절약 운전에 기여할 수 있다.

여기서, 이 실시형태의 상기 막여과시스템(1)은, 통상시에는 상기 인버터 (31)의 PID 제어 기능을 사용한 정유량 제어를 실시하고, 백 업 제어로서 상기 온도 센서(12) 및/또는 상기 압력 센서(9)를 사용한 정유량 제어를 실시하도록 하고 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 통상시에 있어서는, 상기 막여과시스템 (1)은, 상기 온도 센서(12) 및/또는 상기 압력 센서(9)를 사용한 정유량 제어를 실시하고, 백 업 제어로서 상기 인버터(31)의 PID 제어 기능을 사용한 정유량 제어를 실시해도 좋다. 이 경우, 상기 제어부(30)는, 상기 온도 센서(12) 및/또는 상기 압력 센서(9)의 이상 유무를 감시한다. 상기 온도 센서(12) 또는 상기 압력 센서 (9)에 이상이 있었을 때에는, 백 업 제어로서 상기 제1 유량 센서(11)로부터의 유 량 검출 신호에 기초하여, 상기 인버터(31)의 PID 제어 기능을 사용한 정유량 제어를 실시한다.

그런데, 상기 여과막부(3)로부터의 농축수 유량은, 상기 역침투막의 표면 부근에서 파울링이 발생하지 않고, 동시에 상기 급수 펌프(7)에 있어서 불필요한 전력이 소비되지 않도록, 생산수 유량에 대하여 소정의 비율이 되는 양으로 설정되어 있다.

상기 제어부(30)는, 상기 각 배수 밸브(21,22,23)를 개폐 제어하여, 농축수의 배수 유량을 조절한다. 상기 제어부(30)는, 예를 들어 상기 역침투막의 막힘을 방지하는 동시에, 필요량 이상의 농축수의 배수를 방지하기 위해서, 상기 온도 센서(12)의 검출치, 즉 상기 여과막부(3)로부터의 공급수의 수온에 기초하여, 농축수의 배수 유량의 조절을 실시한다. 구체적으로는, 상기 제어부(30)는, 상기 온도 센서(12)의 검출치가 변화했을 때에는, 그 수온에 있어서의 공급 수중의 각종 불순물(예를 들어, 탄산칼슘이나 실리카 등)의 용해도 이상의 농축이 일어나지 않는 범위에서, 농축수의 배수 유량을 증감한다.

여기서, 상기 제어부(30)는, 상기 여과막부(3)로의 공급수 및 상기 여과막부 (3)로부터의 농축수의 어느 하나의 수온에 기초하여, 농축수의 배수 유량을 조절해도 좋다.

또한, 상기 제어부(30)는, 상기 수질 센서(8)의 검출치에 기초하여, 농축수의 배수 유량의 조절을 실시해도 좋다. 구체적으로는, 상기 수질 센서(8)가, 예를 들어 경도분, 실리카, 현탁물질 등의 농도의 증가를 검출했을 때에는, 상기 제어부 (30)는, 상기 역침투막의 막힘을 발생시키지 않도록 농축수의 배수 유량을 증가시킨다. 반대로, 상기 수질 센서(8)가, 예를 들어 경도분, 실리카, 현탁물질 등의 농도의 감소를 검출했을 때에는, 상기 역침투막의 막힘은 발생하기 어렵기 때문에, 상기 제어부(30)는 농축수의 배수 유량을 감소시킨다.

상기 제어부(30)는, 농축수의 배수 유량에 따라 설정되는 환류 유량이 되도록, 상기 비례 제어 밸브(28)를 제어한다. 구체적으로는, 상기 제어부(30)는, 농축수의 배수 유량을 증가시켰을 때, 상기 비례 제어 밸브(28)의 개방도를 작게 하여, 농축수 유량을 설정치로 유지하도록, 환류 유량을 감소시킨다. 한편, 상기 제어부(30)는, 농축수의 배수 유량을 감소시켰을 때, 상기 비례 제어 밸브(28)의 개방도를 크게 하여, 농축수 유량을 설정치로 유지하도록, 환류 유량을 증가시킨다.

여기서, 공급수의 수온이 변화했을 경우, 생산수 유량이 일정해지도록, 상기 제어부(30)는 상기 급수 펌프(7)의 공급 유량을 변화시키므로, 농축수의 배수 유량에 따라 설정된 환류 유량이 변화해 버린다. 따라서, 상기 제어부(30)는, 상기 제2 유량 센서(27)의 검출치에 기초하여, 농축수의 배수 유량에 따라 설정된 환류 유량이 일정해지도록, 상기 비례 제어 밸브(28)의 개방도를 조절한다.

이와 같이, 상기 막여과시스템(1)에 의하면, 농축수의 배수 유량이 증가했을 때, 상기 비례 제어 밸브(28)의 개방도가 작아져 환류 유량이 감소한다. 이에 따라, 농축수 유량을 설정치로 유지할 수 있고, 생산수 유량에 대한 농축수 유량의 비율을 유지할 수 있으므로, 상기 급수 펌프(7)에 있어서 불필요한 전력을 소비하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 농축수의 배수 유량이 감소했을 때, 상기 비례 제 어 밸브(28)의 개방도가 커지고, 환류 유량이 증가한다. 이에 따라, 농축수 유량을 설정치로 유지할 수 있고, 생산수 유량에 대한 농축수 유량의 비율을 유지할 수 있으므로, 상기 역침투막의 표면에서의 유속이 유지되어 파울링에 의한 상기 역침투막의 막힘을 방지할 수 있다.

상기 막여과시스템(1)에서는, 생산수 탱크(5)의 수위가 H수위가 되면, 상기 제어부(30)는, 상기 급수 펌프(7)의 운전을 정지시킨다. 상기 급수 펌프(7)가 운전을 정지했을 때, 파울링이나 스케일링이라고 하는 현상에 의한 상기 역침투막의 막힘을 방지하기 위해서, 상기 여과막부(3)에서 발생한 농축수를, 상기 배수 라인 (16)을 통해서 배수하는 블로우 운전이 소정간격마다 이루어진다. 이 때, 블로우 시간의 단축화 및 그에 따른 농축수의 배수 유량의 감량화를 도모하기 위해서, 상기 제어부(30)는, 상기 제2 밸브(10)를 닫힌 상태로 한다.

상기 제2 밸브(10)가 닫힌 상태가 되면, 상기 투과수 환류 라인(13)의 일단측이 접속되어 있는 상기 여과막부(3) 및 상기 제2 밸브(10) 사이의 상기 수공급 라인(2)의 수압보다, 상기 투과수 환류 라인(13)의 타단측이 접속되어 있는 상기 제1 밸브(6) 및 상기 급수 펌프(7) 사이의 상기 수공급 라인(2)의 수압이 낮은 상태가 된다. 그렇게 되면, 차압에 의해서 릴리프 밸브인 상기 제3 밸브(14)가 열린 상태가 되어, 상기 여과막부(3)로부터의 투과수가, 상기 투과수 환류 라인(13)을 흘러 상기 제1 밸브(6) 및 상기 급수 펌프(7)의 사이의 상기 수공급 라인(2)으로 환류한다. 이에 따라, 투과측으로부터 상기 역침투막에 걸리는 배압이 저감되므로, 상기 역침투막의 파손을 방지할 수 있다.

릴리프 밸브인 상기 제3 밸브(14)의 밸브개방압 및 개방도(유량)는, 상기 투과수 환류 라인(13)에 의해서 상기 여과막부(3)로부터의 투과수를 상기 여과막부 (3)의 상류측으로 환류시키고, 투과측으로부터 상기 역침투막에 걸리는 배압을 저감시킬 수 있는 밸브개방압 및 개방도로 설정된다. 여기서, 상기 역침투막에 걸리는 배압을 저감시킬 수 있도록, 수온에 따라 상기 제3 밸브(14)의 밸브개방압 및 개방도를 설정해도 좋다. 예를 들어, 수온이 높아질수록, 상기 역침투막을 물이 투과하기 쉬워져, 상기 역침투막에 걸리는 배압이 높아진다. 이 때문에, 수온이 높아질수록, 투과수를 환류시키기 쉽도록 하기 위해서 상기 제3 밸브(14)의 밸브개방압은 낮게 설정되고, 또한 유량이 증가하도록 상기 제3 밸브(14)의 개방도가 크게 설정된다.

필요에 따라, 상기 투과수 환류 라인(13)에는, 상기 제3 밸브(14)의 하류측에 오리피스(도시 생략)가 설치되고 있어도 좋다.

상기 제1 밸브(6) 및 상기 급수 펌프(7)의 사이의 수압은, 상기 제1 밸브(6)에 의해 항상 일정한 수압으로 감압되어 있으므로, 공급 수압이 변동했다고 해도, 상기 투과수 환류 라인(13)으로부터의 투과수의 환류 유량은, 항상 일정한 유량이 된다. 이에 따라, 투과측으로부터 상기 역침투막에 걸리는 배압의 저감화를 안정적으로 도모할 수 있다.

그런데, 상기와 같이 농축수의 블로우 운전이 이루어지는 것 외에, 상기 제2 밸브(10)가, 고장 등에 의해서 닫힌 상태로 되었을 때에도, 상기 역침투막에 투과측으로부터 배압이 걸려, 상기 역침투막이 파손할 우려가 있다. 또한, 상기 탈기 막부(4) 및 상기 생산수 탱크(5)의 사이의 상기 수공급 라인(2)에는, 상기 생산수 탱크(5)로의 급수시에 열린 상태가 되고, 급수 정지시에 닫힌 상태가 되는 수동 개폐 밸브가 설치되어 있지만(도시 생략), 급수시에 상기 수동 개폐밸브를 여는 것을 잊어버리는 등으로, 닫힌 상태로 되었을 때에도, 투과측에서 걸리는 배압에 의해서 상기 역침투막이 파손할 우려가 있다. 이러한 경우에도, 상기 막여과시스템(1)에 의하면, 상기 여과막부(3)로부터의 투과수를, 상기 투과수 환류 라인(13)을 통해서 환류시키는 것에 의해서 투과측으로부터 상기 역침투막에 걸리는 배압을 저감시킬 수 있다. 이 때문에, 상기 역침투막의 파손을 방지할 수 있다.

이 실시형태에서는, 상기 제3 밸브(14)는 릴리프 밸브이지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 역지 밸브, 전자(電磁) 밸브, 전동(電動) 밸브 등이라도 좋다. 상기 제3 밸브(14)가 전자 밸브, 전동 밸브일 때의 개폐 제어에 대하여 설명한다. 상기 제어부(30)는, 상기 제2 밸브(10)가 열린 상태에 있고, 농축수의 블로우를 실시하지 않을 때에는, 상기 제3 밸브(14)를 닫힌 상태로 한다. 한편, 상기 제어부(30)는, 상기 제2 밸브(10)를 닫힌 상태로 하여 농축수의 블로우를 실시하고 있을 때는, 상기 제3 밸브(14)를 열린 상태로 하고, 상기 여과막부(3)로부터의 투과수를 상기 투과수 환류 라인(13)을 통해서 상기 급수 펌프(7)의 상류측에 환류시킨다. 여기서, 상기 역침투막에 걸리는 배압을 검출하기 위해서, 예를 들어 상기 여과막부(3) 및 상기 제2 밸브(10) 사이의 상기 수공급 라인(2)에 압력 센서(도시 생략)가 설치되어 있어도 좋다. 이 경우, 일정 이상의 압력이 되었던 것이 검출되었을 때에, 상기 제어부(30)는, 상기 제3 밸브(14)를 열린 상태로 한다. 이 에 따라, 상기 역침투막의 파손을 보다 확실하게 방지할 수 있다.

상기 막여과시스템(1)에서는, 운전 정지시, 즉 상기 급수 펌프(7)의 운전을 정지하면, 상기 역침투막으로 공급측에서의 공급수 압력이 걸리지 않게 된다. 이 때문에, 상기 역침투막 부근에서 침투현상이 일어나 투과측의 불순물 농도가 높아진다. 동시에, 공급측의 불순물 농도가 낮아진다. 이 상태로, 상기 급수 펌프(7)의 운전을 개시하면, 투과측의 불순물 농도가 높아지고 있기 때문에, 운전 개시 직후는 불순물 농도가 통상보다 높은 물이, 생산수로서 상기 생산수 탱크(5)내에 저장된다. 그리고, 그 다음은, 공급측의 불순물 농도가 낮아지고 있기 때문에, 불순물 농도가 통상보다 낮은 물이, 생산수로서 상기 생산수 탱크(5)내에 저장된다. 이 결과, 상기 생산수 탱크(5)내에는, 먼저 부식 촉진 성분 농도가 통상보다 높은 생산수가 저장된 후, 부식 억제 성분 농도와 알칼리 성분 농도가 통상보다 낮은 생산수가 저장되게 된다. 이러한 생산수가, 상기 기기로서의 보일러에 공급되면, 상기 전열관의 부식이 일어나기 쉬워진다. 따라서, 상기 막여과시스템(1)에서는, 불순물 농도가 통상보다 높은 물이, 생산수로서 상기 생산수 탱크(5)내에 저장되는 것을 방지하기 위해서, 상기 급수 펌프(7)의 운전을 개시하기 전에 투과수의 환류 운전을 실시한다. 또한, 상기 막여과시스템(1)에서는, 상기 급수 펌프(7)의 운전 개시시에, 불순물 농도가 통상보다 낮은 물이, 생산수로서 상기 생산수 탱크(5)내에 저장되는 것을 방지하기 위해서, 상기 급수 펌프(7)의 운전을 개시한 후에 수질 회복 운전을 실시한다. 상기 환류 운전 및 상기 수질 회복 운전에 대해서, 아래에 설명한다.

상기 막여과시스템(1)에서는, 상기 생산수 탱크(5)로의 수공급(水供給)을 정지하고 있을 때, 상기 생산수 탱크(5)내의 수위가 상기 수위 L₀(도 3 참조)까지 하강했던 것이 상기 수위 센서(29)에 의해서 검출되면, 상기 환류 운전을 개시한다. 이 환류 운전은, 상기 제2 밸브(10) 및 상기 각 배수 밸브(21,22,23)를 닫힌 상태로 하고, 상기 여과막부(3)로부터의 투과수를, 상기 투과수 환류 라인(13)을 통하여 상기 여과막부(3)의 상류측에 환류시키는 운전이다. 이 실시예에서는, 상기 제어부(30)가 상기 제2 밸브(10)를 닫힌 상태로 하고, 상기 급수 펌프(7)를 가동시키는 운전을 실시한다. 이에 따라, 상기 제3 밸브(14)의 상류측의 수압이, 그 밸브개방압 이상이 되어 이 제3 밸브(14)가 열린 상태가 된다. 상기 여과막부(3)로부터의 투과수는, 상기 투과수 환류 라인(13)을 흘러 상기 급수 펌프(7) 및 상기 제1 밸브(6)의 사이의 상기 수공급 라인(2)에 환류한다.

상기 여과막부(3)로부터의 투과수가 상기 여과막부(3)의 상류측으로 환류하면, 상기 여과막부(3)에 있어서 투과측보다 공급측의 수압이 높아져 공급측으로부터 투과측으로 공급수가 흐른다. 그리고, 역침투현상에 의해 상기 역침투막에 의해서 부식 촉진 성분이 제거되므로, 상기 생산수 탱크(5)로의 수공급을 개시했을 때에 있어서의 투과수의 수질 악화를 방지할 수 있다.

여기서, 상기 제1 밸브(6) 및 상기 급수 펌프(7) 사이의 수압은, 상기 제1 밸브(6)에 의해서 항상 일정한 수압으로 감압되고 있으므로, 원수의 공급 수압이 변동했다고 해도, 상기 투과수 환류 라인(13)으로부터의 투과수의 환류 유량은, 항 상 일정한 유량이 된다.

상기 환류 운전을 실시할 때에는, 상기 제어부(30)는, 상기 각 배수 밸브 (21,22,23)를 닫힌 상태로 해도 좋고, 또 상기 제어부(30)는, 상기 각 배수 밸브 (21,22,23)의 어느 하나를 열린 상태로 해도 좋다. 상기 제어부(30)가 상기 각 배수 밸브(21,22,23)를 닫힌 상태로 하면, 절수를 도모할 수 있다. 한편, 상기 제어부(30)가 상기 각 배수 밸브(21,22,23)의 어느 하나를 열린 상태로 하면, 상기 여과막부(3)로부터의 농축수의 불순물 농도가 내려가, 투과수의 수질이 양호하게 된다.

상기 환류 운전을 실시하고 있을 때에, 상기 생산수 탱크(5)내의 수위가 상기 수위 L가 되면, 상기 제어부(30)는, 상기 제2 밸브(10)를 열린 상태로 하는 동시에 상기 급수 펌프(7)의 운전을 개시하고, 상기 생산수 탱크(5)로의 수공급을 개시한다. 이때, 상기 제3 밸브(14)보다도 상류측의 수압이, 그 밸브개방압보다 낮아져 상기 제3 밸브(14)가 닫힌 상태가 되어, 상기 환류 운전이 종료하게 된다.

상기 환류 운전의 운전 시간의 길이는, 공급수중의 부식 촉진 성분을 충분히 제거하여, 투과수의 수질 악화를 저감시킬 수 있는 길이로 설정된다. 그리고, 이러한 운전 시간을 확보할 수 있도록, 상기 환류 운전을 개시하는 수위 L₀이 설정된다.

구체적으로는, 상기 환류 운전의 운전 시간의 길이는, 공급수중의 부식 촉진 성분을 충분히 제거하여 투과수의 수질 악화를 저감시킬 수 있도록, 상기 수질 센 서(8)의 검출치에 기초하여 설정한다{상기 수질 센서(8)를, 상기 여과막부(3)의 하류측의 상기 수공급 라인(2) 또는 상기 농축수 라인(15)에 설치하여, 그 검출치를 이용하여도 좋다}. 즉, 원수의 수질(여기서는 불순물 농도)은, 지역이나 계절 등에 따라서 다르므로, 상기 수질 센서(8)의 검출치가 높아지면, 상기 수위 L₀을 보다 높게 설정하고 상기 환류 운전의 운전 시간을 길게 하여, 공급수중의 부식 촉진 성분을 충분히 제거한다. 한편, 상기 수질 센서(8)의 검출치가 낮아지면, 상기 역침투막 부근에 있어서의 투과측의 불순물 농도가 낮기 때문에, 이에 따라 상기 수위 L₀를 보다 낮게 설정하여 상기 환류 운전의 운전 시간을 짧게 한다.

또한, 상기 환류 운전의 운전 시간의 길이는, 공급수중의 부식 촉진 성분을 충분히 제거하여 투과수의 수질 악화를 방지할 수 있도록, 상기 여과막부(3)로의 공급수의 공급을 정지하고 있던 시간에 기초하여 설정해도 좋다. 즉, 상기 여과막부(3)로의 공급수의 공급을 정지하고 있던 시간이 길어질수록, 상기 역침투막 부근에 있어서의 투과측의 불순물 농도가 높아진다. 따라서, 상기 여과막부(3)로의 공급수의 공급을 정지하고 있던 시간이 길면, 상기 수위 L₀를 보다 높게 설정하고 상기 환류 운전의 운전 시간을 길게 하여, 공급수중의 부식 촉진 성분을 충분히 제거한다. 한편, 상기 여과막부(3)로의 공급수의 공급을 정지하고 있던 시간이 짧으면, 상기 역침투막 부근에 있어서의 투과측의 불순물 농도가 낮기 때문에, 이에 따라 상기 수위 L₀를 보다 낮게 설정하여 상기 환류 운전의 운전시간을 짧게 한다.

즉, 상기 환류 운전의 운전 시간은, 상기 생산수 탱크(5)내의 수위가 상기 수위 L₀로부터 상기 수위 L에 이를 때까지의 시간으로서 설정된다.

또한, 상기 환류 운전의 운전 시간의 길이는, 공급수중의 부식 촉진 성분을 충분히 제거하여 투과수의 수질 악화를 방지할 수 있도록, 상기 수질 센서(8)의 검출치와 상기 여과막부(3)로의 공급수의 공급을 정지하고 있던 시간의 길이에 기초하여 설정되어도 좋다.

여기서, 상기 환류 운전을 개시한 후에 상기 기기가 정지하는 등, 상기 기기의 가동상황에 따라서는, 상기 생산수 탱크(5)내의 수위가 상기 수위 L₀로부터 상기 수위 L에 도달할 때까지의 시간이 상정되어 있는 시간보다 길어지는 경우가 있다. 이 경우, 상기의 같이 하여 공급수중의 부식 촉진 성분을 충분히 제거하여 투과수의 수질 악화를 방지할 수 있도록 설정된 운전시간이 경과하여도, 상기 생산수 탱크(5)내의 수위가 상기 수위 L까지 도달하지 않는다. 따라서, 상기 생산수 탱크(5)내의 수위가 상기 수위 L에 도달하기 전이라 하더라도, 상기 환류 운전을 개시하고 나서 설정된 운전 시간이 경과했을 때에, 상기 제어부(30)가 상기 제2 밸브 (10)를 열린 상태로 하여 상기 생산수 탱크(5)로의 수공급을 개시하여 상기 환류 운전을 종료해도 좋다.

상기 환류 운전을 종료하여, 상기 생산수 탱크(5)로의 수공급을 개시하면, 상기 수질 회복 운전을 개시한다. 이 수질 회복 운전은, 개시부터 소정 시간, 상기 여과막부(3)로부터의 농축수의 배수 유량을 통상시보다 작게 하고, 물회수율을 통상보다 높게 하는 운전이다. 이에 따라, 상기 여과막부(3)로 공급되는 공급수의 농축이 진행되어, 불순물 농도가 높아진다. 이 결과, 투과수의 부식 억제 성분 농도가 높아지는 동시에, 상기 역침투막을 투과하는 알칼리 성분의 양도 증가하여 그 농도가 높아져, 투과수의 수질이 회복한다.

상기 수질 회복 운전에 있어서의 농축수의 배수 유량 및 운전 시간의 길이는, 상기 여과막부(3)에 공급되는 공급수를 과도하게 농축하지 않는 범위에서 농축시키고, 투과수의 수질이 소정의 수질까지 회복할 수 있는 유량 및 길이로 설정된다.

구체적으로는, 상기 수질 회복 운전에 있어서의 농축수의 배수 유량 및 운전 시간의 길이는, 상기 여과막부(3)에 공급되는 공급수를 과도하게 농축하지 않는 범위에서 농축시키고, 투과수의 수질이 소정의 수질까지 회복할 수 있도록, 상기 온도 센서(12)의 검출치에 기초하여 설정된다{상기 여과막부(3)의 상류측의 상기 수공급 라인(2) 또는 상기 농축수 라인(15)의 어느 하나에 설치된 상기 온도 센서(12)의 검출치를 이용해도 좋다}. 즉, 부식 억제 성분인 실리카의 용해도는, 수온이 높아질수록 높아지고, 수온이 낮아질수록 낮아지므로, 상기 온도 센서(12)의 검출치가 높으면, 상기 수질 회복 운전에 있어서의 농축수의 배수 유량의 감소량을 많게 하여 물회수율을 보다 높게 한다.

한편, 상기 온도 센서(12)의 검출치가 낮으면, 상기 수질 회복 운전에 있어서의 농축수의 배수 유량의 감소량을 작게 하여 고온시보다 물회수율을 낮게 한다. 또한, 상기 온도 센서(12)의 검출치가 높아지면, 상기 수질 회복 운전의 운전 시간을 짧게 하고, 한편으로 상기 온도 센서(12)의 검출치가 낮아지면, 상기 수질 회복 운전의 운전 시간을 길게 한다.

또한, 상기 수질 회복 운전에 있어서의 농축수의 배수 유량 및 운전 시간의 길이는, 상기 여과막부(3)에 공급되는 급수를 과도하게 농축하지 않는 범위에서 농축시키고, 투과수의 수질이 소정의 수질까지 회복할 수 있도록, 상기 수질 센서(8)의 검출치에 기초하여 설정되어도 좋다{상기 수질 센서(8)를, 상기 여과막부(3)의 하류측의 상기 수공급 라인(2) 또는 상기 농축수 라인(15)에 설치하여 그 검출치를 이용하여도 좋다}. 즉, 원수의 수질은, 지역이나 계절에 따라서 다르므로, 상기 수질 센서(8)의 검출치가 낮아지면, 상기 수질 회복 운전에 있어서의 농축수의 배수 유량의 감소량을 많이 하여 물회수율을 보다 높게 한다. 한편, 상기 수질 센서 (8)의 검출치가 높아지면, 상기 수질 회복 운전에 있어서의 농축수의 배수 유량의 감소량을 줄여 검출치가 낮을 때보다 물회수율을 낮게 한다. 또한, 수질 센서(8)의 검출치가 높아지면, 상기 수질 회복 운전의 운전 시간을 짧게 하고, 한편으로, 상기 수질 센서(8)의 검출치가 낮아지면, 상기 수질 회복 운전의 운전시간을 길게 한다.

또한, 상기 수질 회복 운전에 있어서의 농축수의 배수 유량 및 운전 시간의 길이는, 상기 여과막부(3)에 공급되는 공급수를 과도하게 농축하지 않는 범위에서 농축시키고, 투과수의 수질이 소정의 수질까지 회복할 수 있도록, 상기 여과막부 (3)로의 공급수를 정지하고 있던 시간에 기초하여 설정되어도 좋다. 즉, 상기 여과막부(3)로의 공급수의 공급을 정지하고 있던 시간이 길어질수록, 상기 역침투막 부근에 있어서, 공급측의 불순물 농도가 낮아진다. 따라서, 상기 여과막부(3)로의 공급수의 공급을 정지하고 있던 시간이 길면, 상기 수질 회복 운전에 있어서의 농축수의 배수 유량의 감소량을 많게 하여 물회수율을 보다 높게 한다. 한편, 상기 여과막부(3)로의 공급수의 공급을 정지하고 있던 시간이 짧으면, 상기 수질 회복 운전에 있어서의 농축수의 배수 유량의 감소량을 적게 하여 정지시간이 길 때보다 물회수율을 낮게 한다. 또한, 상기 여과막부(3)로의 급수를 정지하고 있는 시간이 길면, 상기 수질 회복 운전의 운전 시간을 길게 하고, 한편으로 상기 여과막부(3)로의 급수를 정지하고 있던 시간이 짧으면, 상기 수질 회복 운전의 운전 시간을 짧게 한다.

또한, 상기 수질 회복 운전에 있어서의 농축수의 배수 유량 및 운전 시간의 길이는, 상기 여과막부(3)에 공급되는 공급수를 과도하게 농축하지 않는 범위에서 농축시키고, 투과수의 수질이 소정의 수질까지 회복할 수 있도록, 상기 온도 센서 (12)의 검출치와, 상기 수질 센서(8)의 검출치와, 상기 여과막부(3)로의 공급수의 공급을 정지하고 있던 시간중의 어느 2개 이상에 기초하여 설정되어도 좋다.

이상과 같이 하여 농축수의 배수량을 설정하면, 상기 제어부(30)는 설정된 배수량이 되도록, 상기 각 배수 밸브(21,22,23)를 개폐시킨다.

(제2 실시형태)

다음에, 이 발명의 제2 실시형태를, 도 7에 기초하여 설명한다. 도 7에 있어서, 도 1에 나타내는 상기 제1 실시형태의 막여과시스템(1)과 동일한 구성에 대해서는, 동일한 부호를 부여하고, 그 상세한 설명을 생략한다.

도 7에 나타내는 막여과시스템(40)에서는, 상기 농축수 환류 라인(17)이, 제 1 농축수 환류 라인(41), 제2 농축수 환류 라인(42) 및 제3 농축수 환류 라인(43)으로 분기되어 있으며, 이들 각 농축수 환류 라인(41,42,43)에, 환류 유량 조절부로서 각각 제4 밸브(44), 제5 밸브(45) 및 제6 밸브(46)가 설치되어 있다. 또한, 상기 각 농축수 환류 라인(41,42,43)에는, 상기 각 밸브(44,45,46)의 하류측에, 각각 제4 정유량 밸브(47), 제5 정유량 밸브(48) 및 제6 정유량 밸브(49)가 설치되어 있다.

상기 각 밸브(44,45,46)는, 상기 제어부(30)에 의해서 제어되도록 되어 있다. 그리고, 상기 제어부(30)는, 상기 여과막부(3)로부터의 생산수 유량에 따라, 상기 각 밸브(44,45,46)를 제어하도록 되어 있다. 이에 따라, 농축수의 환류 유량이 조절되도록 되어 있다.

그런데, 상기 막여과시스템(40)의 운전 방법에 대하여 설명한다. 다만, 상기 제1 실시형태의 상기 막여과시스템(1)의 운전 방법과 다른 것만을 설명한다.

이 실시형태에서도, 상기 제어부(30)는, 상기 제1 실시형태에서 설명한 정유량 제어를 실시하지만, 이 통상 운전 외에, 소정의 타이밍으로, 생산수 유량을 감소시키는 감량 운전을 실시한다. 이 감량 운전을 실시하는 소정의 타이밍은, 예를 들어 상기 온도 센서(12)의 검출치가 소정치까지 저하했을 때이다. 이 감량 운전은, 공급수 온도의 변화에 따라, 상기 여과막부(3)에 의한 여과 및 상기 탈기막부 (4)에 의한 탈기를 효율적으로 실시하기 위해서 이루어진다(상세한 내용에 대해서는, JP2005-279459A 참조).

운전 상태가 상기 감량 운전으로 이행했을 때, 상기 제어부(30)는, 생산수 유량에 대한 농축수 유량의 비율이 일정해지도록, 상기 각 배수 밸브(21,22,23) 및 상기 각 밸브(44,45,46)의 열린 상태를 적절히 설정하고, 생산수 유량의 감소에 따라 농축수의 배수 유량과 환류 유량을 감소시킨다.

상기 감량 운전을 실시하고 있을 때, 상기 온도 센서(12)의 검출치가, 상기 소정치보다 높아지면, 상기 제어부(30)는 운전 상태를 상기 정유량 운전으로 되돌린다. 이 때, 상기 제어부(30)는, 생산수 유량에 대한 농축수 유량의 비율이 일정해지도록, 상기 각 배수 밸브(21,22,23) 및 상기 각 밸브(44,45,46)의 열린 상태를 적절히 설정하고, 생산수 유량의 증가에 따라 농축수의 배수 유량과 환류 유량을 증가시켜, 상기 통상 운전시의 배수 유량 및 환류 유량으로 되돌린다. 상기 막여과시스템(40)에 의하면, 생산수 유량을 감소시켰을 때, 농축수의 배수 유량 및 환류 유량을 감소시킴으로써, 생산수 유량에 대한 농축수 유량의 비율을 유지할 수 있다. 따라서, 생산수 유량에 대해서 농축수 유량이 필요이상으로 많아지는 경우는 없고, 상기 급수 펌프(7)에 있어서 불필요한 전력을 소비하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 생산수 유량을 증가시켰을 때, 농축수의 배수 유량 및 환류 유량을 증가시킴으로써, 생산수 유량에 대한 농축수 유량의 비율을 유지할 수 있다. 따라서, 생산수 유량에 대해서 농축수 유량이 적어져 상기 역침투막의 표면에서의 유속이 저하하는 경우는 없고, 파울링에 의한 상기 역침투막의 막힘을 방지할 수 있다.

이상, 이 발명을 상기 각 실시형태에 의해 설명했지만, 이 발명은 그 요지를 변경하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 실시 가능한 것은 물론이다.

제1 관점에 관한 발명에 의하면, 상기 여과막부로부터의 농축수의 배수 유량이 증감하여도, 이에 대응하여 상기 환류 유량 조절부가 상기 여과막부의 상류측으로의 농축수의 환류 유량을 조절한다. 이렇게 해서, 상기 여과막부로부터의 농축수 유량을 설정치로 유지하고, 생산수 유량에 대한 농축수 유량의 비율을 유지할 수 있다. 이 결과, 상기 여과막부로 물을 공급하는 급수 펌프에 있어서 불필요한 전력을 소비하는 것을 방지할 수 있는 동시에, 상기 여과막의 표면에서의 유속이 유지되어 파울링에 의한 상기 여과막의 막힘을 방지할 수 있다.

제2 관점에 관한 발명에 의하면, 상기 여과막부로부터의 처리수 유량이 증감하여도, 이에 따라 상기 환류 유량 조절부가 상기 여과막부의 상류측으로의 농축수의 환류 유량을 조절한다. 이렇게 해서, 생산수 유량에 대한 농축수 유량의 비율을 유지 할 수 있다. 이 결과, 상기 여과막부로 물을 공급하는 급수 펌프에 있어서의 불필요한 전력을 소비하는 것을 방지할 수 있는 동시에, 상기 여과막의 표면에서의 유속이 유지되어 파울링에 의한 상기 여과막의 막힘을 방지할 수 있다.

Claims

공급수중의 불순물을 제거하는 여과막부와,

이 여과막부로부터의 농축수의 일부를 계(系) 외부로 배수하는 배수 라인과,

상기 여과막부로부터의 농축수의 잔부를 상기 여과막부의 상류측으로 환류시키는 농축수 환류 라인과,

이 농축수 환류 라인에 설치된 농축수의 환류 유량 조절부와,

상기 여과막부로부터의 농축수의 배수 유량에 따라서, 상기 환류 유량 조절부를 제어하는 제어부를 구비한 것을 특징으로 하는 막여과시스템.
공급수중의 불순물을 제거하는 여과막부와,

이 여과막부로부터의 농축수의 일부를 계 외부로 배수하는 배수 라인과,

상기 여과막부로부터의 농축수의 잔부를 상기 여과막부의 상류측으로 환류시키는 농축수 환류 라인과,

이 농축수 환류 라인에 설치된 농축수의 환류 유량 조절부와,

상기 여과막부로부터의 생산수 유량에 따라서, 상기 환류 유량 조절부를 제어하는 제어부를 구비한 것을 특징으로 하는 막여과시스템.