TW202211978A - 膜過濾系統及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種可將處理水流量穩定地維持為目標流量的膜過濾系統及其控制方法。使原水槽1內的原水依序通水至安全過濾器4、第一逆滲透裝置7、第二逆滲透裝置11而製成處理水。以上游側的泵的控制頻率始終成為下游側泵的控制頻率以上的方式對原水泵2、第一高壓泵5、第二高壓泵9進行變頻控制。

Description

膜過濾系統及其控制方法

本發明是有關於一種具有多級設置的逆滲透（Reverse Osmosis，RO）裝置的膜過濾系統及其控制方法，特別是有關於一種利用加壓泵將水供給至膜過濾裝置的膜過濾系統及其控制方法。

於純水製造裝置等水處理裝置中，如專利文獻1中所記載般，利用供水泵將原水通水至安全過濾器來去除懸浮物質（Suspended Solids，SS）等，然後利用加壓泵進行升壓，並供給至逆滲透（RO）裝置等膜過濾裝置。於專利文獻1中，將RO處理水通水至電脫離子裝置來製造純水。

於專利文獻2的圖5中記載有一種水處理系統，其中，利用第一加壓泵對供給水進行加壓而供給至第一RO裝置，利用第二加壓泵對所得透過水進行加壓而供給至第二RO裝置來獲得透過水。於專利文獻2中，第一加壓泵以第一RO裝置的透過水流量成為目標流量的方式被變頻控制。另外，第二加壓泵以第二RO裝置的透過水流量成為目標流量的方式被變頻控制。 [現有技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2020-127910號公報 [專利文獻2]日本專利特開2013-66840號公報

[發明所欲解決之課題]

於設計依序配置有第一高壓泵、第一RO裝置、第二高壓泵及第二RO裝置的水處理系統的情況下，預計RO膜會以某種程度堵塞，而較高地決定高壓泵的揚程。因此，於水處理系統的交付初期時或於水溫變高時，泵的揚程產生剩餘而處理水量會過多。為了糾正所述情況並將處理水量控制為一定，通常是每天手動調整高壓泵出口（RO入口）的閥，但亦存在以電力減低為目的，以處理水量成為設定值的方式利用變頻器對RO高壓泵進行控制的方法（專利文獻2）。但是，於在第二高壓泵的揚程調整中亦應用變頻控制的情況下，將變頻控制的目的設為起動時的電力減低而非運轉時的電力減低。因此，出於在大型二級RO裝置中的電力減低目的的變頻控制應用有限制。

本發明的目的在於提供一種可將處理水流量穩定地維持為目標流量的膜過濾系統及其控制方法。 [解決課題之手段]

本發明的主旨如下所述。

[1] 一種膜過濾系統，其中利用原水泵將原水通水至安全過濾器，利用第一高壓泵將通過該安全過濾器的原水供給至第一RO裝置而分離為第一濃縮水與第一透過水，利用第二高壓泵將第一透過水供給至第二RO裝置而分離為第二濃縮水與第二透過水；且所述膜過濾系統包括：第二透過水的流量檢測單元；以及控制器，以經該流量檢測單元檢測出的流量成為目標流量的方式對所述原水泵、第一高壓泵及第二高壓泵進行變頻控制；該控制器以上游側的泵的轉速成為下游側的泵的轉速以上的方式控制各泵。

[2] 一種膜過濾系統的控制方法，所述膜過濾系統中，利用原水泵將原水通水至安全過濾器，利用第一高壓泵將通過該安全過濾器的原水供給至第一RO裝置而分離為第一濃縮水與第一透過水，利用第二高壓泵將第一透過水供給至第二RO裝置而分離為第二濃縮水與第二透過水；且所述膜過濾系統的控制方法的特徵在於，以第二透過水的流量成為目標流量的方式且以上游側的泵的轉速成為下游側的泵的轉速以上的方式變頻控制各泵。

[3] 如[2]所述的膜過濾系統的控制方法，其包括如下步驟：將所述原水泵及第一高壓泵的控制頻率分別設為控制範圍內的最大值（以下，稱為max），並以所述第二透過水的流量成為目標流量的方式控制第二高壓泵的控制頻率。

[4] 如[2]或[3]所述的膜過濾系統的控制系統，其中即便所述第二高壓泵的控制頻率降低至控制範圍內的最小值（以下，稱為min），第二透過水的流量亦超過目標流量時，移行至如下步驟：將第二高壓泵的控制頻率設為min，將原水泵的控制頻率設為max，以所述第二透過水的流量成為目標流量的方式控制第一高壓泵的控制頻率。

[5] 如[2]至[4]中任一項所述的膜過濾系統的控制方法，其中即便所述第一高壓泵的控制頻率降低至min，第二透過水的流量亦超過目標流量時，移行至如下步驟：將第一高壓泵及第二高壓泵的控制頻率設為min，以所述第二透過水的流量成為目標流量的方式控制原水泵的控制頻率。

[6] 如[2]至[5]中任一項所述的膜過濾系統的控制方法，其中於將所述原水泵的控制頻率設為max，將所述第二高壓泵的控制頻率設為min，並控制了第一高壓泵的頻率的狀態下，即便第一高壓泵的控制頻率增加至max，第二透過水的流量亦低於目標流量時，移行至如下步驟：將原水泵及第一高壓泵的控制頻率設為max，以所述第二透過水的流量成為目標流量的方式控制第二高壓泵的控制頻率。

[7] 如[2]至[6]中任一項所述的膜過濾系統的控制方法，其中於將所述第一高壓泵及第二高壓泵的控制頻率設為min，並控制了原水泵的控制頻率的狀態下，即便原水泵的控制頻率增加至max，第二透過水的流量亦低於目標流量時，移行至如下步驟：將原水泵的控制頻率設為max，將第二高壓泵的控制頻率設為min，以所述第二透過水的流量成為目標流量的方式控制第一高壓泵的控制頻率。 [發明的效果]

根據本發明的膜過濾系統及其控制方法，以上游側泵的轉速始終成為下游側泵的轉速以上的方式對各高壓泵進行變頻控制，因此可將處理水流量穩定地維持為目標流量。

以下，參照附圖對實施形態進行說明。

圖1示出本發明的實施形態。原水槽1內的原水經由原水泵2、配管3、安全過濾器4、第一高壓泵5、配管6而供給至第一RO裝置7。作為原水，可例示工業用水、井水、自來水或工廠的步驟排水等，但並不限定於此。再者，該些原水可適宜實施於凝聚處理、除濁處理或生物處理等逆滲透膜處理中通常實施的前處理。

作為安全過濾器4，除砂過濾器、活性炭過濾器等各種過濾器以外，亦可例示網式過濾器、微濾（Microfiltration，MF）裝置、超濾（Ultrafiltration，UF）裝置等。於該實施形態中，可使用MF膜。

第一RO裝置7的濃縮水經由排出管線8而排出至系統外。第一RO裝置7的透過水經由第二高壓泵9及配管10而送水至第二RO裝置11。第二RO裝置11的濃縮水經由配管12而返送至原水槽1。第二RO裝置11的透過水經由配管13而作為處理水被取出，並送水至純水槽（省略圖示）。

於配管13中設置有用以測定處理水的流量的流量計14。流量計14的檢測信號被輸入至控制器15。控制器15基於流量計14的檢測流量來對各泵2、5、9的轉速進行變頻控制。各泵2、5、9有所容許的最小轉速及最大轉速。存在如下情況：以下，將與該最小轉速對應的最小頻率稱為min頻率，以下，將與最大轉速對應的最大頻率稱為max頻率。

其次，參照圖2對利用控制器15的控制方法的一例進行說明。

於剛剛設置膜過濾系統後，MF膜及RO膜的通量多，因此首先，將原水泵2及第一高壓泵5的變頻控制頻率固定為max頻率，利用第二高壓泵來進行第二RO裝置10的透過水量控制（步驟S1、步驟S2）。即，以流量計14的檢測流量成為目標流量的方式對第二高壓泵9的控制頻率進行控制。

於因MF膜或RO膜的通量非常多而第二高壓泵9的控制頻率達到min頻率時，自步驟S2移至步驟S3，原水泵的控制頻率保持為max，將第二高壓泵9的控制頻率設定為min，並對第一高壓泵5的頻率進行控制。即，以流量計14的檢測流量成為目標流量的方式對第一高壓泵5的頻率進行控制（步驟S4）。

於即便使第一高壓泵5的頻率降低至min頻率，處理水量（流量計14的檢測流量）亦剩餘的情況下，自步驟S4推進至步驟S5，將第一高壓泵5及第二高壓泵9的控制頻率分別設為min頻率，以流量計14的檢測流量（以下，有時稱為處理水量或檢測流量）成為目標流量的方式控制原水泵2的頻率。

如上所述，於處理水量（檢測流量）超過目標流量時，首先，使最靠下游側的第二高壓泵9的轉速降低至min，即便如此，處理水量亦剩餘時，於將第二高壓泵9的轉速設為min的狀態下，以檢測流量成為目標流量的方式控制第一高壓泵5的控制頻率，即便如此，處理水量亦剩餘時，於將第一高壓泵5及第二高壓泵9的控制頻率設為min的狀態下，以檢測流量成為目標流量的方式控制原水泵2的控制頻率。

相反，即便使原水泵2或第一高壓泵5的控制頻率增大至max，檢測流量亦低於目標流量時，於將該泵的控制頻率設為max的狀態下，以檢測流量成為目標流量的方式控制下一級下游側（後級側）的泵的頻率。

例如，於步驟S5中，原水泵2的控制頻率增加至max時，如圖3般，將原水泵2的控制頻率設為max，將第二高壓泵9的控制頻率設為min，以檢測流量成為目標流量的方式控制第一高壓泵5的控制頻率（步驟S6→步驟S3）。

另外，於步驟S3中，第一高壓泵5的控制頻率增加至max時，如圖4般，將原水泵2及第一高壓泵5的控制頻率設為max，以檢測流量成為目標流量的方式控制第二高壓泵9的控制頻率（步驟S7→步驟S1）。

如上所述，於該實施形態中，以上游側泵的控制頻率始終成為下游側的泵的控制頻率以上的方式進行各泵的變頻控制。其原因在於：通常而言，上游側的第一RO裝置較下游側的第二RO裝置而言更容易堵塞，需要施加更大的膜透過差壓。假設使所述頻率控制的順序相反，於第二高壓泵9的揚程剩餘時，若先以降低第一高壓泵5的頻率的方式進行控制，則第二高壓泵9的入口壓較規定壓而言會降低，第二高壓泵9停止，因此會產生如下事態：處理水流量極端降低，因純水槽的水位水準降低而純水供給管線緊急停止。

為了消除該風險並穩定且有效率地實現電力消耗減低，藉由所述實施形態的程序來控制各泵的頻率。

再者，於本發明中，於以根據檢測流量不足的情況而提高下游側泵的頻率的方式切換控制對象泵的情況下，為了確保處理水量，較佳為立即進行該切換。相反，於因處理水量剩餘而以對上游側泵進行頻率控制的方式切換控制對象泵的情況下，較佳為於處理水剩餘持續數日至一週左右後進行。

藉此，即便於晝夜或季節的交替時的水溫變化劇烈的情況下，亦不會於泵間短時間重覆進行變頻控制的切換，而可維持順暢的控制來穩定地獲得目標處理水量。

所述實施形態為本發明的一例，本發明亦可設為所述以外的形態。例如，於圖1中，利用原水泵2將原水槽1內的原水通水至安全過濾器，但亦可構成為：首先利用原水泵將原水通水至安全過濾器，然後導入至原水槽，並利用第一高壓泵5將原水槽內的水供給至第一RO裝置7。

雖使用特定態樣對本發明進行了詳細說明，但本領域技術人員明確能夠於不脫離本發明的意圖與範圍的情況下進行各種變更。 本申請案基於2020年9月16日提出申請的日本專利申請2020-155440，藉由引用而援用其全部內容。

1:原水槽 2:原水泵 3:配管 4:安全過濾器 5:第一高壓泵 6:配管 7:第一RO裝置 8:排出管線 9:第二高壓泵 10:配管 11:第二RO裝置 12:配管 13:配管 14:流量計 15:控制器

圖1是表示實施形態的結構圖。 圖2是表示實施形態的流程圖。 圖3是表示實施形態的流程圖。 圖4是表示實施形態的流程圖。

1:原水槽

2:原水泵

3:配管

4:安全過濾器

5:第一高壓泵

6:配管

7:第一RO裝置

8:排出管線

9:第二高壓泵

10:配管

11:第二RO裝置

12:配管

13:配管

14:流量計

15:控制器

Claims (7)

1. 一種膜過濾系統，其中利用原水泵將原水通水至安全過濾器， 利用第一高壓泵將通過所述安全過濾器的原水供給至第一逆滲透裝置而分離為第一濃縮水與第一透過水， 利用第二高壓泵將第一透過水供給至第二逆滲透裝置而分離為第二濃縮水與第二透過水；且所述膜過濾系統包括： 第二透過水的流量檢測單元；以及 控制器，以經所述流量檢測單元檢測出的流量成為目標流量的方式對所述原水泵、第一高壓泵及第二高壓泵進行變頻控制； 所述控制器以上游側的泵的轉速成為下游側的泵的轉速以上的方式控制各泵。
2. 一種膜過濾系統的控制方法，所述膜過濾系統中，利用原水泵將原水通水至安全過濾器， 利用第一高壓泵將通過所述安全過濾器的原水供給至第一逆滲透裝置而分離為第一濃縮水與第一透過水， 利用第二高壓泵將第一透過水供給至第二逆滲透裝置而分離為第二濃縮水與第二透過水；且所述膜過濾系統的控制方法的特徵在於， 以第二透過水的流量成為目標流量的方式且以上游側的泵的轉速成為下游側的泵的轉速以上的方式變頻控制各泵。
3. 如請求項2所述的膜過濾系統的控制方法，其包括如下步驟：將所述原水泵及第一高壓泵的控制頻率分別設為控制範圍內的最大值（以下，稱為max），並以所述第二透過水的流量成為目標流量的方式控制第二高壓泵的控制頻率。
4. 如請求項2或請求項3所述的膜過濾系統的控制方法，其中即便所述第二高壓泵的控制頻率降低至控制範圍內的最小值（以下，稱為min），第二透過水的流量亦超過目標流量時，移行至如下步驟：將第二高壓泵的控制頻率設為min，將原水泵的控制頻率設為max，以所述第二透過水的流量成為目標流量的方式控制第一高壓泵的控制頻率。
5. 如請求項2至請求項4中任一項所述的膜過濾系統的控制方法，其中即便所述第一高壓泵的控制頻率降低至min，第二透過水的流量亦超過目標流量時，移行至如下步驟：將第一高壓泵及第二高壓泵的控制頻率設為min，以所述第二透過水的流量成為目標流量的方式控制原水泵的控制頻率。
6. 如請求項2至請求項5中任一項所述的膜過濾系統的控制方法，其中於將所述原水泵的控制頻率設為max，將所述第二高壓泵的控制頻率設為min，並控制了第一高壓泵的頻率的狀態下，即便第一高壓泵的控制頻率增加至max，第二透過水的流量亦低於目標流量時，移行至如下步驟：將原水泵及第一高壓泵的控制頻率設為max，以所述第二透過水的流量成為目標流量的方式控制第二高壓泵的控制頻率。
7. 如請求項2至請求項6中任一項所述的膜過濾系統的控制方法，其中於將所述第一高壓泵及第二高壓泵的控制頻率設為min，並控制了原水泵的控制頻率的狀態下，即便原水泵的控制頻率增加至max，第二透過水的流量亦低於目標流量時，移行至如下步驟：將原水泵的控制頻率設為max，將第二高壓泵的控制頻率設為min，以所述第二透過水的流量成為目標流量的方式控制第一高壓泵的控制頻率。

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