WO2014109073A1 - 制御装置、制御システム及び制御方法 - Google Patents

制御装置、制御システム及び制御方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2014109073A1
WO2014109073A1 PCT/JP2013/057302 JP2013057302W WO2014109073A1 WO 2014109073 A1 WO2014109073 A1 WO 2014109073A1 JP 2013057302 W JP2013057302 W JP 2013057302W WO 2014109073 A1 WO2014109073 A1 WO 2014109073A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
reverse osmosis
osmosis membrane
fresh water
control device
calculating
Prior art date
Application number
PCT/JP2013/057302
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
勝也 横川
諒 難波
太 黒川
後藤　久明
Original Assignee
株式会社 東芝
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社 東芝 filed Critical 株式会社 東芝
Publication of WO2014109073A1 publication Critical patent/WO2014109073A1/ja

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/02—Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
    • B01D61/12—Controlling or regulating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/008—Control or steering systems not provided for elsewhere in subclass C02F
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • C02F1/441—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by reverse osmosis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2311/00—Details relating to membrane separation process operations and control
    • B01D2311/14—Pressure control
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/08—Seawater, e.g. for desalination
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/005—Processes using a programmable logic controller [PLC]
    • C02F2209/006—Processes using a programmable logic controller [PLC] comprising a software program or a logic diagram
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/03—Pressure
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/05—Conductivity or salinity
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00—Specific treatment goals
    • C02F2303/20—Prevention of biofouling
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/124—Water desalination
    • Y02A20/131—Reverse-osmosis

Definitions

  • Embodiments described herein relate generally to a control device, a control system, and a control method.
  • RO membrane reverse osmosis membrane
  • production water amount the number of reverse osmosis membrane series required to obtain a predetermined amount of fresh water (hereinafter also referred to as production water amount) is an important design factor in designing the plant. one of.
  • the number of RO membrane series is usually designed on the assumption that the characteristics of the RO membrane for each series (for example, RO membrane resistance, salt removal rate, etc.) are the same.
  • seawater which is raw water
  • these substances gradually accumulate on the surface of the membrane. Clogging (hereinafter referred to as fouling) may occur. Since the degree of fouling varies depending on the total permeation amount of raw water filtered by the RO membrane, the installation environment, and the like, a difference occurs in the RO membrane characteristics.
  • the abnormality detection technology as described above can monitor the RO membrane for each series and detect an abnormality in the seawater desalination plant, but it cannot control the operation conditions of the plant. There is.
  • a problem to be solved by the present invention is to control a RO membrane for each series, detect an abnormality in a seawater desalination plant, and control the operating conditions of the plant based on the detection result
  • a control system and a control method are provided.
  • the control device of the embodiment controls the operation of a seawater desalination plant that has a plurality of reverse osmosis membranes and can be switched to a plurality of operation modes.
  • the control device includes storage means, acquisition means, first calculation means, second calculation means, third calculation means, first monitoring detection means, selection means, and first control means.
  • the storage means stores a plurality of conditional expressions and arithmetic expressions associated with the operation modes.
  • the acquisition means is measured by the seawater desalination plant and includes first measurement data including salt concentration and water temperature of seawater, and an inlet pressure value indicating the pressure of seawater supplied to the inlet portion of the reverse osmosis membrane, For each reverse osmosis membrane, the amount of fresh water that permeates the reverse osmosis membrane, the recovery rate that indicates the ratio of the amount of fresh water to the amount of seawater supplied to the reverse osmosis membrane in percentage, and the salinity of fresh water that permeates the reverse osmosis membrane Second measurement data is acquired.
  • the first calculation means is supplied to the inlet portion of each reverse osmosis membrane based on the salinity concentration in the acquired first measurement data and the recovery rate in each acquired second measurement data.
  • the inlet salinity indicating the salinity of the seawater is calculated.
  • the second calculation means calculates the value of the osmotic pressure generated in each reverse osmosis membrane based on the water temperature in the acquired first measurement data and the calculated inlet salt concentration.
  • the third calculation means calculates the resistance value in each reverse osmosis membrane based on the inlet pressure value and fresh water amount in each acquired second measurement data and the calculated osmotic pressure values. Calculate each.
  • the first monitoring detection means monitors changes in the characteristics of the reverse osmosis membranes and detects abnormalities based on the calculated resistance values.
  • the selection means selects one operation mode among the operation modes.
  • the first control unit When an abnormality is detected by the first monitoring detection unit, the first control unit reads a conditional expression or an arithmetic expression associated with the selected operation mode from the storage unit, and then reads the read condition. An arithmetic process using an equation or an arithmetic expression is executed, and the operation of the seawater desalination plant is controlled based on the result of the arithmetic process.
  • Drawing 1 is a mimetic diagram showing the example of composition of the seawater desalination system containing the control device concerning a 1st embodiment.
  • FIG. 2 is a flowchart showing an example of the operation of the control unit in the control device according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic diagram for explaining optimization calculation processing by the control unit in the control device according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a flowchart showing an example of the operation of the control device according to the embodiment.
  • FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a seawater desalination system including a control device according to the second embodiment.
  • FIG. 6 is a flowchart showing an example of the operation of the control device according to the embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a seawater desalination system including a control device according to the first embodiment
  • FIG. 2 illustrates an example of an operation of a control unit in the control device according to the first embodiment
  • FIG. 3 is a flowchart for explaining the optimization calculation processing by the control unit in the control device according to the embodiment.
  • the seawater desalination system (in other words, the control system) 1 includes a seawater desalination plant 10 and a control device 20 as shown in FIG.
  • the seawater desalination plant 10 includes a pretreatment system 11 and an RO system 12, as shown in FIG.
  • the pretreatment system 11 is a system that executes pretreatment such as chemical injection and filtration, and includes a water intake pump, a water intake tank, a pretreatment device, and a pretreatment water tank (not shown).
  • the RO system 12 includes a water pump 121, a high-pressure pump 122, an RO membrane 123, a brine adjustment valve 124, a power recovery device 125, and a booster pump 126.
  • the preprocessing system 11 and the RO system 12 are provided with first to third sensors (not shown) that can measure various data.
  • the RO system 12 is provided with a first controller (not shown) for controlling the high-pressure pump 122 and a second controller (not shown) for controlling the booster pump 126.
  • seawater desalination plant 10 when seawater is taken in by the pretreatment system 11, an appropriate pretreatment is performed. Thereafter, the pretreated seawater is supplied to the RO system 12 and further supplied to the high-pressure pump 122 and the power recovery device 125 by the water supply pump 121 in the RO system 12.
  • the high pressure pump 122 raises the pretreated seawater to a high pressure state, and then sends the water to the RO membrane 123.
  • the RO membrane 123 removes salt contained in seawater and generates fresh water as permeate.
  • the salinity removed by the RO membrane 123 is sent to the power recovery device 125 as concentrated seawater (about 6 MPa) together with water that has not been desalinated.
  • the power recovery device 125 recovers the pressure (power) of the concentrated seawater and transmits this power to the seawater supplied from the water supply pump 121.
  • the seawater pressurized by the power recovered by the power recovery device 125 is boosted by about 0.2 MPa by the booster pump 126 and then fed to the RO membrane 123 together with the seawater fed by the high-pressure pump 122.
  • one RO system 12 that executes the above processing is described as one series.
  • the seawater desalination plant 10 is provided with a plurality of RO systems 12 (that is, the seawater desalination plant 10 includes a plurality of series).
  • the control device 20 includes a memory 21, a data acquisition unit 22, an osmotic pressure calculation unit 23, an RO membrane resistance monitoring unit 24, an operation mode selection unit 25, a control unit 26, and a display unit 27. I have.
  • the memory 21 stores measurement data acquired by a data acquisition unit 22 (to be described later) and various conditional expressions and arithmetic expressions used in the control unit 26 (to be described later) and associated with each operation mode.
  • the memory 21 stores progress data indicating the progress of processing in each unit 23, 24, and 26 described later. Note that the progress data stored in the memory 21 may be appropriately deleted.
  • the data acquisition unit 22 acquires data measured by the first to third sensors in the seawater desalination plant 10. In addition, the data acquisition unit 22 sends the data acquired from the first to third sensors to the osmotic pressure calculation unit 23 and the RO membrane resistance monitoring unit 24. Further, the data acquisition unit 22 appropriately writes data acquired by the first to third sensors in the memory 21.
  • the data acquired by the data acquisition unit 22 is measured by the first measurement data measured by the first sensor provided in the preprocessing system 11 and the second and third sensors provided in the RO system 12.
  • the first measurement data is data including the salinity concentration and temperature of the seawater before the pretreatment is performed.
  • the second measurement data includes an inlet pressure (in other words, primary pressure) indicating the pressure of seawater supplied to the inlet portion of the RO membrane 123 (hereinafter simply referred to as inlet pressure) and the RO membrane 123.
  • inlet pressure in other words, primary pressure
  • the second measurement data is data acquired for each series by the data acquisition unit 22.
  • the osmotic pressure calculation unit 23 receives the first measurement data and the second measurement data sent from the data acquisition unit 22.
  • the osmotic pressure calculation unit 23 expresses the salinity of seawater supplied to the RO membrane inlet portion (each series) related to the series x (hereinafter referred to as inlet salinity concentration) based on the following equation (1). ) Calculate C f (x). However, C s represents the salinity of the seawater in the first measurement data obtained by the data acquisition unit 22, r (x) is recovered in the second measurement data relating to sequence x obtained by the data obtaining unit 22 Shows the rate.
  • the osmotic pressure calculator 23 calculates a value (hereinafter simply referred to as osmotic pressure) ⁇ (x) of the osmotic pressure generated in the RO membrane according to the series x based on the following equation (2).
  • (rho) shows the preset density of the seawater
  • T shows the temperature of the seawater in the 1st measurement data acquired by the data acquisition part 22.
  • the osmotic pressure calculation unit 23 sends the first calculation result data relating to the osmotic pressure of the series x calculated based on the above formula (2) to the RO membrane resistance monitoring unit 24.
  • the osmotic pressure calculation unit 23 appropriately writes calculation result data (elapsed data) related to the inlet salinity concentration and the osmotic pressure calculated based on the equations (1) and (2).
  • the RO membrane resistance monitoring unit 24 receives the first and second measurement data sent from the data acquisition unit 22 and the first calculation result data sent from the osmotic pressure calculation unit 23.
  • the RO membrane resistance monitoring unit 24 determines the value of the flux of fresh water that passes through the RO membrane according to the series x (hereinafter referred to as permeation flux) J v (x) based on the following equation (3). Is calculated. However, Q (x) represents the amount of fresh water in the second measurement data related to the series x acquired by the data acquisition unit 22, and A (x) represents the membrane area of the RO membrane related to the series x.
  • the RO membrane resistance monitoring unit 24 calculates a value (hereinafter simply referred to as RO membrane resistance) R (x) of the RO membrane resistance related to the series x based on the following equation (4).
  • ⁇ (T) indicates the viscosity coefficient of seawater corresponding to the water temperature of the seawater in the first measurement data acquired by the data acquisition unit 22, and p m (x) is the series x acquired by the data acquisition unit 22.
  • ⁇ (x) represents the osmotic pressure of the series x related to the received first calculation result data.
  • the RO membrane resistance monitoring unit 24 executes a first determination process for determining whether or not a predetermined difference has occurred in the RO membrane resistance of the series x calculated based on the above equation (4).
  • the predetermined difference is a value set in advance according to the user's operation, and this value can be changed as appropriate.
  • the RO membrane resistance monitoring unit 24 sends a determination result signal related to the determination result to the operation mode selection unit 25 and (4 ) Is sent to the control unit 26 the second calculation result data relating to the RO membrane resistance of the series x calculated based on the equation (1).
  • the RO membrane resistance monitoring unit 24 sends the second calculation result data to the display unit 27.
  • the RO membrane resistance monitoring unit 24 appropriately writes the calculation result data relating to the permeation flux and the RO membrane resistance calculated based on the equations (3) and (4) to the memory 21.
  • the operation mode selection unit 25 When the operation mode selection unit 25 receives the determination result signal transmitted from the RO membrane resistance monitoring unit 24, the operation mode selection unit 25 prompts the user to select one of a plurality of operation modes.
  • the operation mode selection unit 25 sends a selection signal related to the operation mode selected via an input interface such as a keyboard, a mouse, and a touch panel to the control unit 26, for example.
  • a running cost minimization mode that minimizes the running cost of the seawater desalination plant 10
  • a fouling suppression mode that suppresses fouling
  • a RO membrane maintenance load smoothing that smoothes the replacement time of the RO membrane.
  • control unit 26 When the control unit 26 receives the second calculation result data sent from the RO membrane resistance monitoring unit 24 and the selection signal sent from the operation mode selection unit 25, the control unit 26 responds to the operation mode related to the received selection signal. Execute control processing.
  • a function when the control unit 26 receives a selection signal related to the running cost minimization mode will be described.
  • the control unit 26 When the control unit 26 receives the second calculation result data sent from the RO membrane resistance monitoring unit 24 and the selection signal related to the running cost minimization mode sent from the operation mode selection unit 25, the control unit 26 reduces the running cost minimization mode. Is read out from the memory 21 and the optimization calculation process is executed based on the following expression (5). For example, as shown in FIG. As described above, the processing load (processing amount) of each series is changed. However, ⁇ (x) indicates the pump efficiency of the high pressure pump of the series x, and Q sv is the target value of the fresh water amount produced by the seawater desalination plant 10 (hereinafter referred to as the target value of the production water amount (in other words, the target value of the fresh water amount). C sv represents the target value of the salinity concentration of fresh water produced by the seawater desalination plant 10. Note that the control unit 26 can appropriately read the measurement data and the progress data stored in the memory 21.
  • control unit 26 sends change result data indicating the result of changing the processing load of each series to the display unit 27.
  • the genetic algorithm is an algorithm that mimics the process of biological evolution. For example, pupae, breeding, crossovers, and mutations are performed multiple times on individuals with various gene sequences and evaluated. Is the algorithm for finding the highest gene sequence.
  • control unit 26 generates m individuals having a random gene sequence for each series, and stores these individuals in the memory 21 as an initial individual group (step S1).
  • the permeation flux J v0 (i) for each series is a gene (decision variable).
  • control unit 26 determines whether or not the generated m individuals satisfy the constraint condition shown in the above equation (5) and calculates an evaluation value of each individual (step S2). Note that the evaluation value of an individual determined not to satisfy the constraint condition is 0.
  • control unit 26 selects (deletes) individuals having a small calculated evaluation value by the number of individuals defined in advance (step S3). Note that the number of individuals deceived in the process of step S3 can be changed to an arbitrary number in accordance with a user operation.
  • control unit 26 performs pairing after randomly pairing the individuals remaining without being cheated in the cocoon process in step S3 by a predetermined crossover rate (a certain ratio with respect to the total number of individuals).
  • a gene locus (in other words, gene location) is selected at random for each group, and the same gene locus of each individual is crossed by one point (step S4).
  • one-point crossing is used as the crossover method, but the present invention is not limited to this.
  • crossover methods such as two-point crossover, multipoint crossover, and uniform crossover are applicable.
  • control unit 26 randomly selects individuals by a predetermined mutation rate (a certain ratio with respect to the total number of individuals), and mutates a gene at an arbitrary gene locus of each individual (that is, to another value). (Step S5).
  • step S6 determines whether or not the processes in steps S2 to S5 have been repeated a preset number of times. If the determination result in step S6 indicates NO (step S6: “No”), the process returns to step S2.
  • step S6 when it shows that the determination result of step S6 was repeated (step S6: “Yes”), the transmission of each series of the seawater desalination plant 10 based on the individual with the highest evaluation value in the current generation. The flux is determined so that the running cost is minimized.
  • the display unit 27 receives the second calculation result data sent from the RO membrane resistance monitoring unit 24 and the change result data sent from the control unit 26, and displays the received various data on a display device (not shown). To display.
  • the data acquisition unit 22 acquires the first and second measurement data from the first to third sensors in the seawater desalination plant 10, and uses the acquired first and second measurement data as the osmotic pressure calculation unit 23. And sent to the RO membrane resistance monitoring unit 24 (step S10).
  • the osmotic pressure calculation unit 23 calculates the osmotic pressure of each series based on the above formulas (1) and (2). Thereafter, the osmotic pressure calculation unit 23 sends the first calculation result data relating to the calculated osmotic pressure of the series x to the RO membrane resistance monitoring unit 24 (step S11).
  • step S13 the RO membrane resistance monitoring unit 24 determines whether or not there is a predetermined difference in the calculated RO membrane resistance of the series x (step S13). Note that if the result of the determination in step S13 indicates no (step S13: “No”), the process returns to step S10.
  • step S13 When the determination result in step S13 indicates that a predetermined difference has occurred (step S13: “Yes”), the RO membrane resistance monitoring unit 24 sends a determination result signal to the operation mode selection unit 25. Then, the second calculation result data relating to the RO membrane resistance of the series x calculated in the process of step S12 is sent to the control unit 26 (step S14).
  • the operation mode selection unit 25 when the operation mode selection unit 25 receives the determination result signal sent from the RO membrane resistance monitoring unit 24, the operation mode selection unit 25 prompts the user to select one of a plurality of operation modes. Then, the operation mode selection part 25 sends out the selection signal which concerns on the operation mode selected according to a user's operation to the control part 26 (step S15). Here, it is assumed that the operation mode selection unit 25 sends a selection signal related to the running cost minimization mode to the control unit 26.
  • control unit 26 receives the second calculation result data sent from the RO membrane resistance monitoring unit 24 and the selection signal sent from the operation mode selection unit 25, the operation indicated by the received selection signal.
  • control processing using the read conditional expression is executed (step S16).
  • the control part 26 performs the said optimization calculation process based on said (5) Formula.
  • control unit 26 sends a change signal for changing the processing load of each series (that is, correcting the production water amount target value) in the seawater desalination plant 10 based on the result of the control processing in step S16.
  • the data is sent to a first controller (not shown) (step S17), and the process returns to step S10.
  • the memory 21 that stores the arithmetic expression and the conditional expression associated with each operation mode
  • the RO film resistance monitoring unit 24 that monitors the RO film resistance of each series
  • the arithmetic processing using this arithmetic expression or conditional expression is executed,
  • the control unit 26 that executes the control process based on the result of the calculation process, the RO membrane is monitored for each series, the abnormality in the seawater desalination plant 10 is detected, and the result of the detection Based on the above, it is possible to control the processing load of each series so that the running cost of the seawater desalination plant 10 is minimized.
  • the control unit 26 When the control unit 26 receives the second calculation result data sent from the RO membrane resistance monitoring unit 24 and the selection signal related to the fouling suppression mode sent from the operation mode selection unit 25, the control unit 26 corresponds to the fouling suppression mode.
  • the permeation flux J v (x) of the series x is calculated based on the following expression (6).
  • J is a value obtained by dividing the amount of water produced by the seawater desalination plant 10 by the sum of the membrane areas of each series.
  • control unit 26 sends a change signal for changing the permeation flux of the series x to a value calculated based on the above equation (6) to a first controller (not shown) in the seawater desalination plant 10.
  • the configuration including the control unit 26 that executes the control process for reducing the permeation flux of the series having a large RO membrane resistance substances (for example, organic substances, microorganisms, etc.) that cause fouling cause the RO membrane.
  • substances for example, organic substances, microorganisms, etc.
  • the ratio of permeation can be reduced and increase in RO membrane resistance can be suppressed.
  • the control unit 26 Upon receiving the second calculation result data sent from the RO membrane resistance monitoring unit 24 and the selection signal related to the RO membrane maintenance load smoothing mode sent from the operation mode selection unit 25, the control unit 26 receives the RO membrane maintenance. After an arithmetic expression (that is, an expression (7) described later) associated with the load smoothing mode is read from the memory 21, the permeation flux J v (x of the series x) is calculated based on the following expression (7). ) Is calculated.
  • an arithmetic expression that is, an expression (7) described later
  • control unit 26 sends a change signal for changing the permeation flux of the series x to a value calculated based on the above equation (7) to a first controller (not shown) in the seawater desalination plant 10.
  • control process is executed to apply a larger processing load than the other series to a series in which the increase rate of the RO membrane resistance is large (that is, a series in which the RO membrane has a short lifetime and the time for replacing the RO membrane is close).
  • the configuration provided with the control unit 26 does not overlap the timing of membrane replacement, and can smooth the maintenance load (labor) that, for example, 10 systems of RO membranes must be replaced in one day. .
  • FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a seawater desalination system including a control device according to the second embodiment. Unlike the configuration illustrated in FIG. 1, the RO membrane salt removal rate is included in the control device 20.
  • a configuration is shown in which a monitoring unit 24 ′ is further provided and a water quality priority mode, a production water volume maximization mode, and a seawater intake water volume minimization mode are further provided as operation modes.
  • the data acquisition unit 22 sends the second measurement data acquired from the second and third sensors in the seawater desalination plant 10 to the RO membrane salt removal rate monitoring unit 24 ′.
  • the osmotic pressure calculation unit 23 calculates the inlet salinity concentration of the series x based on the above equation (1)
  • the RO membrane salt removal rate monitoring is performed on the third calculation result data relating to the calculated inlet salinity concentration of the series x. To the unit 24 '.
  • the RO membrane salt removal rate monitoring unit 24 ′ receives the second measurement data sent from the data acquisition unit 22 and the third calculation result data sent from the osmotic pressure calculation unit 23.
  • the RO membrane salt removal rate monitoring unit 24 ′ calculates a salt removal rate (hereinafter simply referred to as a salt removal rate) C r (x) of a series x RO membrane based on the following equation (8). To do.
  • the RO membrane salt removal rate monitoring unit 24 ′ executes a second determination process for determining whether or not a predetermined difference has occurred in the salt removal rate of the series x calculated based on the above equation (8).
  • the determination result signal related to the determination result is sent to the operation mode selection unit 25, and
  • the fourth calculation result data related to the salt removal rate of the series x calculated based on the above equation (8) is sent to the control unit 26.
  • the RO membrane salt removal rate monitoring unit 24 ′ sends the fourth calculation result data to the display unit 27.
  • the operation mode selection unit 25 When the operation mode selection unit 25 receives the determination result signal sent from the RO membrane salt removal rate monitoring unit 24 ', the operation mode selection unit 25 prompts the user to select one of a plurality of operation modes.
  • the operation mode includes a water quality priority mode, a production water volume maximization mode, and a seawater intake amount.
  • a minimization mode There is a minimization mode, and various arithmetic expressions and conditional expressions associated with each operation mode are stored in the memory 21.
  • control unit 26 When the control unit 26 receives the fourth calculation result data sent from the RO membrane salt removal rate monitoring unit 24 ′ and the selection signal sent from the operation mode selection unit 25, the operation mode related to the received selection signal.
  • the control process according to is executed.
  • a function when the control unit 26 receives a selection signal related to the water quality priority mode will be described.
  • control unit 26 When the control unit 26 receives the fourth calculation result data sent from the RO membrane salt removal rate monitoring unit 24 ′ and the selection signal related to the water quality priority mode sent from the operation mode selection unit 25, the control unit 26 enters the water quality priority mode.
  • the associated conditional expression that is, expression (9) described later
  • the optimization calculation process is executed based on the following expression (9), and the processing load of each series is changed. To do. Note that the details of the optimization calculation processing have been described in the first embodiment described above, and thus detailed description thereof is omitted here. However, in the optimization calculation process based on the following equation (9), the permeation flux J v (x) is a decision variable.
  • the display unit 27 receives the fourth calculation result data sent from the RO membrane salt removal rate monitoring unit 24 ', and displays the received fourth calculation result data on a display device (not shown).
  • control device 20 configured as described above will be described with reference to the flowchart of FIG. However, here, the operation of the control device 20 using the RO membrane salt removal rate monitoring unit 24 'will be described.
  • the data acquisition unit 22 acquires the first and second measurement data from the first to third sensors in the seawater desalination plant 10, and uses the acquired first and second measurement data as the osmotic pressure calculation unit 23. And the acquired second measurement data is sent to the RO membrane salt removal rate monitoring unit 24 '(step S20).
  • the osmotic pressure calculation unit 23 calculates the inlet salt concentration of the series x based on the above equation (1). Thereafter, the osmotic pressure calculation unit 23 sends the third calculation result data relating to the calculated salinity concentration of the series x to the RO membrane salt removal rate monitoring unit 24 '(step S21).
  • step S23 the RO membrane salt removal rate monitoring unit 24 'determines whether or not there is a predetermined difference in the calculated salt removal rate of the series x (step S23). If the result of the determination in step S23 indicates no (step S23: “No”), the process returns to step S20.
  • step S23 When the determination result in step S23 indicates that a predetermined difference has occurred (step S23: “Yes”), the RO membrane salt removal rate monitoring unit 24 ′ sends the determination result signal to the operation mode selection unit 25. At the same time, the fourth calculation result data related to the salt removal rate of the series x calculated in the process of step S22 is sent to the control unit 26 (step S24).
  • the operation mode selection unit 25 when the operation mode selection unit 25 receives the determination result signal transmitted from the RO membrane salt removal rate monitoring unit 24 ′, the operation mode selection unit 25 prompts the user to select one of a plurality of operation modes. Then, the operation mode selection part 25 sends out the selection signal which concerns on the operation mode selected according to a user's operation to the control part 26 (step S25). Here, it is assumed that the operation mode selection unit 25 sends a selection signal related to the water quality priority mode to the control unit 26.
  • control unit 26 uses the received selection signal.
  • control processing using the read conditional expression is executed (step S26).
  • the control part 26 performs the said optimization calculation process based on said (9) Formula.
  • control unit 26 sends a change signal for changing the processing load of each series (that is, correcting the production water volume target value) in the seawater desalination plant 10 based on the result of the control processing in step S26.
  • the data is sent to a first controller (not shown) (step S27), and the process returns to step S20.
  • the RO membrane salt removal rate monitoring unit 24 that monitors the salt removal rate by the RO membrane and the operation mode when a predetermined difference occurs in the salt removal rate of each series.
  • the RO membrane is monitored for each series, the abnormality in the seawater desalination plant 10 is detected, and the salt removal is performed based on the result of the detection. It is possible to control to preferentially increase the processing amount of a series having a large rate.
  • the control unit 26 When the control unit 26 receives the fourth calculation result data sent to the RO membrane salt removal rate monitoring unit 24 ′ and the selection signal related to the production water amount maximization mode sent from the operation mode selection unit 25, the production water amount After reading a conditional expression (that is, an expression (10) described later) associated with the maximization mode from the memory 21, the optimization calculation process is executed based on the following expression (10), and each series Change the processing load. However, in the optimization calculation process based on the following equation (10), the permeation flux J v (x) is a determining variable.
  • control unit 26 sends a change signal for changing the permeation flux of the series x to a value calculated based on the above equation (10) to a first controller (not shown) in the seawater desalination plant 10.
  • the control unit 26 receives the fourth result calculation data sent to the RO membrane salt removal rate monitoring unit 24 ′ and the selection signal related to the seawater intake amount minimization mode sent from the operation mode selection unit 25, After the conditional expression associated with the water intake amount minimization mode (that is, the expression (11) described later) is read from the memory 21, the optimization calculation process is executed based on the expression (11) shown below. Change the processing load. However, in the optimization calculation process based on the following equation (11), the permeation flux J v (x) and the recovery rate r (x) are the decision variables.
  • control unit 26 generates a change signal for changing the permeation flux and recovery rate of the series x to values calculated based on the above equation (11), in the seawater desalination plant 10 (not shown). 2 Send to controller.
  • the memory 21 that stores the arithmetic expression and the conditional expression associated with each operation mode, the RO film resistance monitoring unit 24 that monitors the RO film resistance of each series, The RO membrane salt removal rate monitoring unit 24 'that monitors the salt removal rate due to the RO membrane resistance of the series, and when there is a predetermined difference in the RO membrane resistance or the salt removal rate of each series, is associated with each operation mode
  • the membrane can be monitored for each series, an abnormality in the seawater desalination plant 10 can be detected, and the operating conditions of the plant can be controlled based on the detection result.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

　実施形態の制御装置は、第３算出手段、第１監視検知手段及び第１制御手段を備えている。前記第３算出手段は、各第２計測データ内の入口圧力の値及び淡水量と、各浸透圧の値とに基づいて、前記各逆浸透膜における抵抗値をそれぞれ算出する。前記第１監視検知手段は、前記算出された各抵抗値に基づいて、前記各逆浸透膜の特性の変化を監視し、かつ異常を検知する。前記第１制御手段は、前記第１監視検知手段により異常が検知されると、前記選択された運転モードに対応付けられた条件式又は演算式を前記記憶手段から読出した後に、当該読出した条件式又は演算式を用いた演算処理を実行し、当該演算処理の結果に基づいて前記海水淡水化プラントの動作を制御する。

Description

制御装置、制御システム及び制御方法
　本発明の実施形態は、制御装置、制御システム及び制御方法に関する。
　海水淡水化プラントにおいて、所定の淡水量（以下、生産水量とも表記）を得るのに必要な逆浸透膜（以下、ＲＯ膜と表記）系列数は、当該プラントを設計する上で重要な設計要素の一つである。このＲＯ膜系列数は、通常、１系列毎のＲＯ膜特性（例えば、ＲＯ膜抵抗や塩分除去率等）が同一であると想定して設計される。
　しかしながら、１系列毎のＲＯ膜特性が同一であると想定して設計されたにも関わらず、海水淡水化プラントを稼働させた際に、ＲＯ膜特性や当該プラント内の機器の特性が系列毎に異なることがある。
　例えば、原水である海水には塩分以外に、濁質、有機物及び微生物等が含まれており、これらを含む原水をＲＯ膜に透過させると、これらの物質が次第に膜の表面に堆積して目詰まり（以下、ファウリングと表記）が発生することがある。このファウリングの度合いは、ＲＯ膜によりろ過される原水の総透過量や設置環境等によって異なるため、ＲＯ膜特性に差が生じてしまう。
　ＲＯ膜特性に差が生じると、設計当初に想定していた生産水量を十分に得られない、又は、当該生産水量を得るために必要な電力量が系列毎に異なるという不都合がある。
　このため、ＲＯ膜の前後に圧力計を設け、当該圧力計による計測値を用いてＲＯ膜を系列毎に監視し、海水淡水化プラント内の異常を検知する異常検知技術がある。
Suhan Kim, An intelligent diagnosis algorithm for reverse osmosis membrane performance in real field application, AWA, Membranes and Desalination Specialty Conference IV.
　しかしながら、以上のような異常検知技術では、ＲＯ膜を系列毎に監視し、海水淡水化プラント内の異常を検知することは可能であるが、当該プラントの運転条件を制御することができないという不都合がある。
　本発明が解決しようとする課題は、ＲＯ膜を系列毎に監視し、海水淡水化プラント内の異常を検知し、かつ、当該検知の結果に基づいて当該プラントの運転条件を制御可能な制御装置、制御システム及び制御方法を提供することである。
　実施形態の制御装置は、複数の逆浸透膜を有し、かつ複数の運転モードに切替可能な海水淡水化プラントの動作を制御する。
　前記制御装置は、記憶手段、取得手段、第１算出手段、第２算出手段、第３算出手段、第１監視検知手段、選択手段及び第１制御手段を備えている。
　前記記憶手段は、前記各運転モードに対応付けられた複数の条件式及び演算式を記憶する。
　前記取得手段は、前記海水淡水化プラントによって計測され、海水の塩分濃度及び水温を含む第１計測データと、前記逆浸透膜の入口部分に供給される海水の圧力を示す入口圧力の値、前記逆浸透膜を透過する淡水量、前記逆浸透膜に供給される海水量に対する淡水量の比を百分率で示す回収率、及び前記逆浸透膜を透過する淡水の塩分濃度を含む逆浸透膜毎の第２計測データとを取得する。
　前記第１算出手段は、前記取得された第１計測データ内の塩分濃度と、前記取得された各第２計測データ内の回収率とに基づいて、前記各逆浸透膜の入口部分に供給される海水の塩分濃度を示す入口塩分濃度をそれぞれ算出する。
　前記第２算出手段は、前記取得された第１計測データ内の水温と、前記算出された各入口塩分濃度とに基づいて、前記各逆浸透膜に生じる浸透圧の値をそれぞれ算出する。
　前記第３算出手段は、前記取得された各第２計測データ内の入口圧力の値及び淡水量と、前記算出された各浸透圧の値とに基づいて、前記各逆浸透膜における抵抗値をそれぞれ算出する。
　前記第１監視検知手段は、前記算出された各抵抗値に基づいて、前記各逆浸透膜の特性の変化を監視し、かつ異常を検知する。
　前記選択手段は、前記各運転モードのうち、１つの運転モードを選択する。
　前記第１制御手段は、前記第１監視検知手段により異常が検知されると、前記選択された運転モードに対応付けられた条件式又は演算式を前記記憶手段から読出した後に、当該読出した条件式又は演算式を用いた演算処理を実行し、当該演算処理の結果に基づいて前記海水淡水化プラントの動作を制御する。
図１は第１の実施形態に係る制御装置を含む海水淡水化システムの構成例を示す模式図である。 図２は同実施形態に係る制御装置内の制御部の動作の一例を示すフローチャートである。 図３は同実施形態に係る制御装置内の制御部による最適化演算処理を説明するための模式図である。 図４は同実施形態に係る制御装置の動作の一例を示すフローチャートである。 図５は第２の実施形態に係る制御装置を含む海水淡水化システムの構成例を示す模式図である。 図６は同実施形態に係る制御装置の動作の一例を示すフローチャートである。
　［第１の実施形態］
　図１は、第１の実施形態に係る制御装置を含む海水淡水化システムの構成例を示す模式図であり、図２は、同実施形態に係る制御装置内の制御部の動作の一例を示すフローチャートであって、図３は、同実施形態に係る制御装置内の制御部による最適化演算処理を説明するための模式図である。
　海水淡水化システム（換言すると、制御システム）１は、図１に示すように、海水淡水化プラント１０及び制御装置２０を備えている。
　海水淡水化プラント１０は、図１に示すように、前処理システム１１及びＲＯシステム１２を備えている。前処理システム１１は、例えば、薬品注入やろ過等といった前処理を実行するシステムであり、図示しない取水ポンプ、取水槽、前処理器及び前処理水槽を備えている。また、ＲＯシステム１２は、送水ポンプ１２１、高圧ポンプ１２２、ＲＯ膜１２３、ブライン調節弁１２４、動力回収装置１２５及びブースターポンプ１２６を備えている。なお、前処理システム１１及びＲＯシステム１２には、各種データを計測可能な第１乃至第３センサ（図示せず）が設けられている。また、ＲＯシステム１２には、高圧ポンプ１２２を制御する第１コントローラ（図示せず）とブースターポンプ１２６を制御する第２コントローラ（図示せず）とが設けられている。
　海水淡水化プラント１０では、前処理システム１１において海水が取水されると、適当な前処理が実行される。その後、前処理が施された海水はＲＯシステム１２に送水され、ＲＯシステム１２内の送水ポンプ１２１により高圧ポンプ１２２及び動力回収装置１２５に更に送水される。高圧ポンプ１２２は、前処理の施された海水を高圧な状態まで昇圧した後に、ＲＯ膜１２３に送水する。ＲＯ膜１２３は、海水に含まれる塩分を除去し、透過水として淡水を生成する。なお、ＲＯ膜１２３により除去した塩分は、淡水化されなかった水と共に（６ＭＰａ程度の）濃縮海水として動力回収装置１２５に送水される。動力回収装置１２５は、濃縮海水のもつ圧力（動力）を回収し、送水ポンプ１２１より送水された海水にこの動力を伝達する。動力回収装置１２５が回収した動力により昇圧された海水は、ブースターポンプ１２６により０．２ＭＰａ程度昇圧された後に、高圧ポンプ１２２により送水された海水と共にＲＯ膜１２３に送水される。
　以下の説明中では、上記処理を実行する１つのＲＯシステム１２を１系列と表記する。また、海水淡水化プラント１０は複数のＲＯシステム１２を備えているものとする（すなわち、海水淡水化プラント１０は複数系列を備えている）。
　なお、ＲＯシステム１２内の高圧ポンプ１２２、ＲＯ膜１２３、動力回収装置１２５及びブースターポンプ１２６の配置構成としては、例えば、系列独立方式、フィードセンタ方式及び３センタ方式等、各種方式が適用可能である。
　ここで、制御装置２０は、図１に示すように、メモリ２１、データ取得部２２、浸透圧演算部２３、ＲＯ膜抵抗監視部２４、運転モード選択部２５、制御部２６及び表示部２７を備えている。
　メモリ２１は、後述するデータ取得部２２により取得される計測データと、後述する制御部２６において用いられ、各運転モードに対応付けられた各種条件式及び演算式とを記憶している。また、メモリ２１は、後述する各部２３，２４，２６における処理の途中経過を示す経過データを記憶している。なお、メモリ２１に記憶された経過データは適宜消去されてもよい。
　データ取得部２２は、海水淡水化プラント１０内の第１乃至第３センサにより計測されたデータを取得する。また、データ取得部２２は、第１乃至第３センサより取得したデータを浸透圧演算部２３及びＲＯ膜抵抗監視部２４に送出する。更に、データ取得部２２は、第１乃至第３センサにより取得したデータをメモリ２１に適宜書込む。
　データ取得部２２により取得されるデータとしては、前処理システム１１に設けられた第１センサにより計測される第１計測データと、ＲＯシステム１２に設けられた第２及び第３センサにより計測される第２計測データとがある。第１計測データは、前処理が施される前の海水の塩分濃度及び温度を含むデータである。第２計測データは、ＲＯ膜１２３の入口部分に供給される海水の圧力を示す入口圧力（換言すると、１次側圧力）の値（以下、単に入口圧力と表記）と、ＲＯ膜１２３を透過する淡水量と、ＲＯ膜１２３に供給される海水量に対する淡水量の比を百分率で示す回収率と、ＲＯ膜１２３を透過する淡水の塩分濃度とを含むデータである。なお、第２計測データは、データ取得部２２により系列毎に取得されるデータである。
　浸透圧演算部２３は、データ取得部２２から送出された第１計測データ及び第２計測データを受信する。
　また、浸透圧演算部２３は、以下に示す（１）式に基づいて、系列ｘに係る（各系列の）ＲＯ膜の入口部分に供給される海水の塩分濃度（以下、入口塩分濃度と表記）Ｃｆ（ｘ）を算出する。但し、Ｃｓはデータ取得部２２により取得された第１計測データ内の海水の塩分濃度を示し、ｒ（ｘ）はデータ取得部２２により取得された系列ｘに係る第２計測データ内の回収率を示している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　また、浸透圧演算部２３は、以下に示す（２）式に基づいて、系列ｘに係るＲＯ膜に生じる浸透圧の値（以下、単に浸透圧と表記）π（ｘ）を算出する。但し、ρは予め設定された海水の密度を示し、Ｔはデータ取得部２２により取得された第１計測データ内の海水の温度を示している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　更に、浸透圧演算部２３は、上記（２）式に基づいて算出された系列ｘの浸透圧に係る第１演算結果データをＲＯ膜抵抗監視部２４に送出する。なお、浸透圧演算部２３は、上記（１）及び（２）式に基づいて算出した入口塩分濃度と浸透圧とに係る演算結果データ（経過データ）をメモリ２１に適宜書込む。
　ＲＯ膜抵抗監視部２４は、データ取得部２２から送出された第１及び第２計測データと、浸透圧演算部２３から送出された第１演算結果データとを受信する。
　また、ＲＯ膜抵抗監視部２４は、以下に示す（３）式に基づいて、系列ｘに係るＲＯ膜を透過する淡水の流束の値（以下、透過流束と表記）Ｊｖ（ｘ）を算出する。但し、Ｑ（ｘ）はデータ取得部２２により取得された系列ｘに係る第２計測データ内の淡水量を示し、Ａ（ｘ）は系列ｘに係るＲＯ膜の膜面積を示している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
　また、ＲＯ膜抵抗監視部２４は、以下に示す（４）式に基づいて、系列ｘに係るＲＯ膜抵抗の値（以下、単にＲＯ膜抵抗と表記）Ｒ（ｘ）を算出する。但し、μ（Ｔ）はデータ取得部２２により取得された第１計測データ内の海水の水温に対応した海水の粘性係数を示し、ｐｍ（ｘ）はデータ取得部２２により取得された系列ｘに係る第２計測データ内の入口圧力を示し、π（ｘ）は当該受信した第１演算結果データに係る系列ｘの浸透圧を示している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
　また、ＲＯ膜抵抗監視部２４は、上記（４）式に基づいて算出した系列ｘのＲＯ膜抵抗に所定の差が生じているか否かを判定する第１判定処理を実行する。なお、所定の差とは、ユーザの操作に応じて予め設定された値であり、この値は適宜変更可能である。
　ＲＯ膜抵抗監視部２４は、第１判定処理による判定結果が所定の差が生じている旨を示すとき、当該判定結果に係る判定結果信号を運転モード選択部２５に送出すると共に、上記（４）式に基づいて算出した系列ｘのＲＯ膜抵抗に係る第２演算結果データを制御部２６に送出する。また、ＲＯ膜抵抗監視部２４は、この第２演算結果データを表示部２７に送出する。なお、ＲＯ膜抵抗監視部２４は、上記（３）及び（４）式に基づいて算出した透過流束とＲＯ膜抵抗とに係る演算結果データをメモリ２１に適宜書込む。
　運転モード選択部２５は、ＲＯ膜抵抗監視部２４から送出された判定結果信号を受信すると、複数の運転モードのうちのいずれかを選択するようユーザに促す。
　また、運転モード選択部２５は、例えば、キーボード、マウス及びタッチパネル等の入力インターフェースを介して選択された運転モードに係る選択信号を制御部２６に送出する。なお、運転モードとしては、海水淡水化プラント１０のランニングコストを最小化するランニングコスト最小化モード、ファウリングを抑制するファウリング抑制モード及びＲＯ膜の交換時期を平滑化するＲＯ膜メンテナンス負荷平滑化モードがある。
　制御部２６は、ＲＯ膜抵抗監視部２４から送出された第２演算結果データと、運転モード選択部２５から送出された選択信号とを受信すると、当該受信した選択信号に係る運転モードに応じた制御処理を実行する。ここでは、制御部２６がランニングコスト最小化モードに係る選択信号を受信した場合の機能について説明する。
　制御部２６は、ＲＯ膜抵抗監視部２４から送出された第２演算結果データと、運転モード選択部２５から送出されたランニングコスト最小化モードに係る選択信号とを受信すると、ランニングコスト最小化モードに対応付けられた条件式（すなわち、後述する（５）式）をメモリ２１から読出した後に、以下に示す（５）式に基づいて、最適化演算処理を実行し、例えば、図３に示すように、各系列の処理負荷（処理量）を変更する。但し、η（ｘ）は系列ｘの高圧ポンプのポンプ効率を示し、Ｑｓｖは海水淡水化プラント１０により生産される淡水量の目標値（以下、生産水量目標値（換言すると、淡水量目標値）と表記）を示し、Ｃｓｖは海水淡水化プラント１０により生産される淡水の塩分濃度の目標値を示している。なお、制御部２６は、メモリ２１に記憶された計測データ及び経過データを適宜読出可能である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
　また、制御部２６は、各系列の処理負荷を変更した結果を示す変更結果データを表示部２７に送出する。
　ここで、制御部２６により実行される遺伝的アルゴリズムを用いた最適化演算処理について、図２のフローチャートを参照しながら説明する。なお、遺伝的アルゴリズムとは、生物進化の過程を模したアルゴリズムであり、各種の遺伝子列をもつ個体に対して、例えば淘汰、増殖、交叉及び突然変異等の処理を複数回にわたって実行し、評価が最も高い遺伝子列を求めるアルゴリズムである。
　始めに、制御部２６は、系列毎にランダムな遺伝子列をもつｍ個の個体を発生させ、これらの各個体を初期個体群としてメモリ２１に記憶させる（ステップＳ１）。ここでは、系列毎の透過流束Ｊｖ０（ｉ）が遺伝子（決定変数）であると仮定する。
　続いて、制御部２６は、当該発生させたｍ個の個体が上記（５）式に示す制約条件を満たしているか否かを判定すると共に、各個体の評価値を算出する（ステップＳ２）。なお、制約条件を満たしていないと判定された個体の評価値は０とする。
　次に、制御部２６は、当該算出した評価値が小さい個体を、予め定義された個体数分だけ淘汰（削除）する（ステップＳ３）。なお、ステップＳ３の処理において淘汰される個体数は、ユーザの操作に応じて、任意の数に変更可能である。
　続いて、制御部２６は、ステップＳ３の淘汰処理において淘汰されずに残っている個体同士を所定の交叉率分（全個体数に対するある割合）だけ、ランダムにペアリングした後に、ペアリングされた組毎にランダムに遺伝子座（換言すると、遺伝子の場所）を選び、各個体の同一の遺伝子座同士を互いに一点交叉させる（ステップＳ４）。なお、本実施形態では、交叉方法として、一点交叉を用いたが、これに限定されず、例えば、二点交叉、多点交叉及び一様交叉等の交叉方法が適用可能である。
　次に、制御部２６は、所定の突然変異率分（全個体数に対するある割合）だけ、ランダムに個体を選び、各個体の任意の遺伝子座にある遺伝子を変異させる（すなわち、別の値に変更させる）(ステップＳ５)。
　しかる後に、制御部２６は、ステップＳ２～Ｓ５の処理が予め設定された回数だけ繰り返されたか否かを判定する（ステップＳ６）。なお、ステップＳ６の判定の結果が否を示す場合（ステップＳ６：「Ｎｏ」）には、ステップＳ２の処理に戻る。
　また、ステップＳ６の判定の結果が繰り返された旨を示す場合（ステップＳ６：「Ｙｅｓ」）には、現世代の中でも最も評価値の高い個体に基づき、海水淡水化プラント１０の各系列の透過流束を、ランニングコストが最小となるよう決定する。
　表示部２７は、ＲＯ膜抵抗監視部２４から送出された第２演算結果データと、制御部２６から送出された変更結果データとを受信し、当該受信した各種データを表示装置（図示せず）に表示させる。
　次に、以上のように構成された制御装置２０の動作の一例について、図４のフローチャートを参照しながら説明する。
　始めに、データ取得部２２は、海水淡水化プラント１０内の第１乃至第３センサから第１及び第２計測データを取得し、当該取得した第１及び第２計測データを浸透圧演算部２３及びＲＯ膜抵抗監視部２４に送出する（ステップＳ１０）。
　続いて、浸透圧演算部２３は、データ取得部２２から送出された第１及び第２計測データを受信すると、上記（１）及び（２）式に基づいて各系列の浸透圧を算出する。その後、浸透圧演算部２３は、当該算出した系列ｘの浸透圧に係る第１演算結果データをＲＯ膜抵抗監視部２４に送出する（ステップＳ１１）。
　次に、ＲＯ膜抵抗監視部２４は、データ取得部２２から送出された第１及び第２計測データと、浸透圧演算部２３から送出された第１演算結果データとを受信すると、上記（３）及び（４）式に基づいて系列ｘのＲＯ膜抵抗を算出する（ステップＳ１２）。
　続いて、ＲＯ膜抵抗監視部２４は、当該算出した系列ｘのＲＯ膜抵抗に所定の差が生じているか否かを判定する（ステップＳ１３）。なお、ステップＳ１３の判定の結果が否を示す場合（ステップＳ１３：「Ｎｏ」）には、ステップＳ１０の処理に戻る。
　ステップＳ１３の判定の結果が所定の差が生じている旨を示す場合（ステップＳ１３：「Ｙｅｓ」）には、ＲＯ膜抵抗監視部２４は、判定結果信号を運転モード選択部２５に送出すると共に、ステップＳ１２の処理において算出した系列ｘのＲＯ膜抵抗に係る第２演算結果データを制御部２６に送出する（ステップＳ１４）。
　次に、運転モード選択部２５は、ＲＯ膜抵抗監視部２４から送出された判定結果信号を受信すると、複数の運転モードのうちのいずれか１つを選択するようユーザに促す。その後、運転モード選択部２５は、ユーザの操作に応じて選択された運転モードに係る選択信号を制御部２６に送出する（ステップＳ１５）。ここでは、運転モード選択部２５が、ランニングコスト最小化モードに係る選択信号を制御部２６に送出したと仮定する。
　続いて、制御部２６は、ＲＯ膜抵抗監視部２４から送出された第２演算結果データと、運転モード選択部２５から送出された選択信号とを受信すると、当該受信した選択信号により示される運転モードに対応付けられた条件式をメモリ２１から読出した後に、当該読出した条件式を用いた制御処理を実行する（ステップＳ１６）。ここでは、制御部２６は、上記（５）式に基づいて、上記最適化演算処理を実行する。
　しかる後に、制御部２６は、ステップＳ１６における制御処理の結果に基づいて、各系列の処理負荷を変更する（すなわち、生産水量目標値を修正する）ための変更信号を海水淡水化プラント１０内の図示しない第１コントローラに送出し（ステップＳ１７）、ステップＳ１０の処理に戻る。
　以上説明した第１の実施形態によれば、各運転モードに対応付けられた演算式及び条件式を記憶するメモリ２１と、各系列のＲＯ膜抵抗を監視するＲＯ膜抵抗監視部２４と、各系列のＲＯ膜抵抗に所定の差が生じた場合に各運転モードに対応付けられた演算式又は条件式をメモリ２１から読出した後に、この演算式又は条件式を用いた演算処理を実行し、当該演算処理の結果に基づいて制御処理を実行する制御部２６とを備えた構成により、ＲＯ膜を系列毎に監視し、海水淡水化プラント１０内の異常を検知し、かつ、当該検知の結果に基づいて、海水淡水化プラント１０のランニングコストが最小となるように各系列の処理負荷を制御することができる。
　以下に、第１の実施形態の変形例について説明する。
　（第１の変形例）
　ここでは、制御部２６が、ファウリング抑制モードに係る選択信号を受信した場合の機能について説明する。
　制御部２６は、ＲＯ膜抵抗監視部２４から送出された第２演算結果データと、運転モード選択部２５から送出されたファウリング抑制モードに係る選択信号とを受信すると、ファウリング抑制モードに対応付けられた演算式（すなわち、後述する（６）式）をメモリ２１から読出した後に、以下に示す（６）式に基づいて、系列ｘの透過流束Ｊｖ（ｘ）を算出する。但し、Ｊは海水淡水化プラント１０により生産される生産水量を各系列の膜面積の和で除した値である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
　また、制御部２６は、系列ｘの透過流束を、上記（６）式に基づいて算出した値に変更するための変更信号を海水淡水化プラント１０内の図示しない第１コントローラに送出する。
　このように、ＲＯ膜抵抗が大きい系列の透過流束を小さくさせる制御処理を実行する制御部２６を備えた構成により、ファウリングの要因となる物質（例えば、有機物や微生物等）がＲＯ膜を透過する割合を小さくし、ＲＯ膜抵抗の増加を抑制することができる。
　（第２の変形例）
　ここでは、制御部２６が、ＲＯ膜メンテナンス負荷平滑化モードに係る選択信号を受信した場合の機能について説明する。
　制御部２６は、ＲＯ膜抵抗監視部２４から送出された第２演算結果データと、運転モード選択部２５から送出されたＲＯ膜メンテナンス負荷平滑化モードに係る選択信号とを受信すると、ＲＯ膜メンテナンス負荷平滑化モードに対応付けられた演算式（すなわち、後述する（７）式）をメモリ２１から読出した後に、以下に示す（７）式に基づいて、系列ｘの透過流束Ｊｖ（ｘ）を算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
　また、制御部２６は、系列ｘの透過流束を、上記（７）式に基づいて算出した値に変更するための変更信号を海水淡水化プラント１０内の図示しない第１コントローラに送出する。
　このように、ＲＯ膜抵抗の増加速度が大きい系列（すなわち、ＲＯ膜の寿命が短く、ＲＯ膜を交換する時期が近い系列）に対して他系列よりも大きい処理負荷を適用させる制御処理を実行する制御部２６を備えた構成により、膜交換の時期が重ならず、例えば、１０系統分のＲＯ膜を１日で交換しなければならないといったメンテナンスの負荷（手間）を平滑化することができる。
　［第２の実施形態］
　図５は、第２の実施形態に係る制御装置を含む海水淡水化システムの構成例を示す模式図であって、図１に示した構成とは異なり、制御装置２０内にＲＯ膜塩分除去率監視部２４´を更に設け、運転モードとして、水質優先モード、生産水量最大化モード及び海水取水量最小化モードを更に設けた構成を示している。
　以下、前述した第１の実施形態と異なる各部２２，２３，２５，２６，２７の機能と、ＲＯ膜塩分除去率監視部２４´の機能とについて説明する。
　データ取得部２２は、海水淡水化プラント１０内の第２及び第３センサから取得した第２計測データをＲＯ膜塩分除去率監視部２４´に送出する。また、浸透圧演算部２３は、上記（１）式に基づいて系列ｘの入口塩分濃度を算出すると、当該算出した系列ｘの入口塩分濃度に係る第３演算結果データをＲＯ膜塩分除去率監視部２４´に送出する。
　ここで、ＲＯ膜塩分除去率監視部２４´は、データ取得部２２から送出された第２計測データと、浸透圧演算部２３から送出された第３演算結果データとを受信する。
　また、ＲＯ膜塩分除去率監視部２４´は、以下に示す（８）式に基づいて、系列ｘのＲＯ膜の塩分除去率（以下、単に塩分除去率と表記）Ｃｒ（ｘ）を算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
　更に、ＲＯ膜塩分除去率監視部２４´は、上記（８）式に基づいて算出した系列ｘの塩分除去率に所定の差が生じているか否かを判定する第２判定処理を実行する。
　ＲＯ膜塩分除去率監視部２４´は、第２判定処理による判定結果が所定の差が生じている旨を示すとき、当該判定結果に係る判定結果信号を運転モード選択部２５に送出すると共に、上記（８）式に基づいて算出した系列ｘの塩分除去率に係る第４演算結果データを制御部２６に送出する。また、ＲＯ膜塩分除去率監視部２４´は、この第４演算結果データを表示部２７に送出する。
　運転モード選択部２５は、ＲＯ膜塩分除去率監視部２４´から送出された判定結果信号を受信すると、複数の運転モードのうちのいずれかを選択するようユーザに促す。
　なお、運転モードとしては、前述した第１の実施形態のランニングコスト最小化モード、ファウリング抑制モード及びＲＯ膜メンテナンス負荷平滑化モードの他に、水質優先モード、生産水量最大化モード及び海水取水量最小化モードがあり、各運転モードに対応付けられた各種演算式及び条件式はメモリ２１に記憶されている。
　制御部２６は、ＲＯ膜塩分除去率監視部２４´から送出された第４演算結果データと、運転モード選択部２５から送出された選択信号とを受信すると、当該受信した選択信号に係る運転モードに応じた制御処理を実行する。ここでは、制御部２６が水質優先モードに係る選択信号を受信した場合の機能について説明する。
　制御部２６は、ＲＯ膜塩分除去率監視部２４´から送出された第４演算結果データと、運転モード選択部２５から送出された水質優先モードに係る選択信号とを受信すると、水質優先モードに対応付けられた条件式（すなわち、後述する（９）式）をメモリ２１から読出した後に、以下に示す（９）式に基づいて、最適化演算処理を実行し、各系列の処理負荷を変更する。なお、最適化演算処理の詳細は、前述した第１の実施形態において説明したため、ここでは詳細な説明は省略する。但し、以下の（９）式に基づいた最適化演算処理では、透過流束Ｊｖ（ｘ）が決定変数である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000015
　表示部２７は、ＲＯ膜塩分除去率監視部２４´から送出された第４演算結果データを受信し、当該受信した第４演算結果データを図示しない表示装置に表示させる。
　次に、以上のように構成された制御装置２０の動作の一例について、図６のフローチャートを参照しながら説明する。但し、ここではＲＯ膜塩分除去率監視部２４´を用いた制御装置２０の動作について説明する。
　始めに、データ取得部２２は、海水淡水化プラント１０内の第１乃至第３センサから第１及び第２計測データを取得し、当該取得した第１及び第２計測データを浸透圧演算部２３に送出し、かつ当該取得した第２計測データをＲＯ膜塩分除去率監視部２４´に送出する（ステップＳ２０）。
　続いて、浸透圧演算部２３は、データ取得部２２から送出された第１及び第２計測データを受信すると、上記（１）式に基づいて系列ｘの入口塩分濃度を算出する。その後、浸透圧演算部２３は、当該算出した系列ｘの入口塩分濃度に係る第３演算結果データをＲＯ膜塩分除去率監視部２４´に送出する（ステップＳ２１）。
　次に、ＲＯ膜塩分除去率監視部２４´は、データ取得部２２から送出された第２計測データと、浸透圧演算部２３から送出された第３演算結果データとを受信すると、上記（８）式に基づいて系列ｘの塩分除去率を算出する（ステップＳ２２）。
　続いて、ＲＯ膜塩分除去率監視部２４´は、当該算出した系列ｘの塩分除去率に所定の差が生じているか否かを判定する（ステップＳ２３）。なお、ステップＳ２３の判定の結果が否を示す場合（ステップＳ２３：「Ｎｏ」）には、ステップＳ２０の処理に戻る。
　ステップＳ２３の判定の結果が所定の差が生じている旨を示す場合（ステップＳ２３：「Ｙｅｓ」）には、ＲＯ膜塩分除去率監視部２４´は、判定結果信号を運転モード選択部２５に送出すると共に、ステップＳ２２の処理において算出した系列ｘの塩分除去率に係る第４演算結果データを制御部２６に送出する（ステップＳ２４）。
　次に、運転モード選択部２５は、ＲＯ膜塩分除去率監視部２４´から送出された判定結果信号を受信すると、複数の運転モードのうちのいずれか１つを選択するようユーザに促す。その後、運転モード選択部２５は、ユーザの操作に応じて選択された運転モードに係る選択信号を制御部２６に送出する（ステップＳ２５）。ここでは、運転モード選択部２５が、水質優先モードに係る選択信号を制御部２６に送出したと仮定する。
　続いて、制御部２６は、ＲＯ膜塩分除去率監視部２４´から送出された第４演算結果データと、運転モード選択部２５から送出された選択信号とを受信すると、当該受信した選択信号により示される運転モードに対応付けられた演算式をメモリ２１から読出した後に、当該読出した条件式を用いた制御処理を実行する（ステップＳ２６）。ここでは、制御部２６は、上記（９）式に基づいて、上記最適化演算処理を実行する。
　しかる後に、制御部２６は、ステップＳ２６における制御処理の結果に基づいて、各系列の処理負荷を変更する（すなわち、生産水量目標値を修正する）ための変更信号を海水淡水化プラント１０内の図示しない第１コントローラに送出し（ステップＳ２７）、ステップＳ２０の処理に戻る。
　以上説明した第２の実施形態によれば、ＲＯ膜による塩分除去率を監視するＲＯ膜塩分除去率監視部２４´と、各系列の塩分除去率に所定の差が生じた場合に運転モードに応じた制御処理を実行する制御部２６とを備えた構成により、ＲＯ膜を系列毎に監視し、海水淡水化プラント１０内の異常を検知し、かつ、当該検知の結果に基づいて、塩分除去率が大きい系列の処理量を優先的に増やすよう制御することができる。
　以下に、第２の実施形態の変形例について説明する。
　（第１の変形例）
　ここでは、制御部２６が、生産水量最大化モードに係る選択信号を受信した場合の機能について説明する。
　制御部２６は、ＲＯ膜塩分除去率監視部２４´に送出された第４演算結果データと、運転モード選択部２５から送出された生産水量最大化モードに係る選択信号とを受信すると、生産水量最大化モードに対応付けられた条件式（すなわち、後述する（１０）式）をメモリ２１から読出した後に、以下に示す（１０）式に基づいて、上記最適化演算処理を実行し、各系列の処理負荷を変更する。但し、以下の（１０）式に基づいた最適化演算処理では、透過流束Ｊｖ（ｘ）が決定変数である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000016
　また、制御部２６は、系列ｘの透過流束を、上記（１０）式に基づいて算出した値に変更するための変更信号を海水淡水化プラント１０内の図示しない第１コントローラに送出する。
　このように、淡水（生産水）の塩分濃度が所定の値以下となる条件においても、最大の淡水量を生産するよう海水淡水化プラント１０を制御する制御部２６を備えた構成により、渇水期や非常時においても、各系列での生産水量を最大化させることができる。
　（第２の変形例）
　ここでは、制御部２６が、海水取水量最小化モードに係る選択信号を受信した場合の機能について説明する。
　制御部２６は、ＲＯ膜塩分除去率監視部２４´に送出された第４結果演算データと、運転モード選択部２５から送出された海水取水量最小化モードに係る選択信号とを受信すると、海水取水量最小化モードに対応付けられた条件式（すなわち、後述する（１１）式）をメモリ２１から読出した後に、以下に示す（１１）式に基づいて、上記最適化演算処理を実行し、処理負荷を変更する。但し、以下の（１１）式に基づいた最適化演算処理では、透過流束Ｊｖ（ｘ）及び回収率ｒ（ｘ）が決定変数である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000017
　また、制御部２６は、系列ｘの透過流束及び回収率を、上記（１１）式に基づいて算出した値に変更するための変更信号を海水淡水化プラント１０内の図示しない第１及び第２コントローラに送出する。
　このように、最小の海水取水量で所定の生産水量となるよう各系列の処理量及び回収率を制御する制御部２６を備えた構成により、例えば、自然災害等の影響による海水水質の極端な悪化や設備更新の影響による取水量制限等がなされた場合においても、所定の生産水量を得ることができる。
　以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、各運転モードに対応付けられた演算式及び条件式を記憶するメモリ２１と、各系列のＲＯ膜抵抗を監視するＲＯ膜抵抗監視部２４と、各系列のＲＯ膜抵抗による塩分除去率を監視するＲＯ膜塩分除去率監視部２４´と、各系列のＲＯ膜抵抗又は塩分除去率に所定の差が生じた場合に各運転モードに対応付けられた演算式又は条件式をメモリ２１から読出し、この演算式又は条件式を用いた演算処理を実行し、当該演算処理の結果に基づいて制御処理を実行する制御部２６とを備えた構成により、ＲＯ膜を系列毎に監視し、海水淡水化プラント１０内の異常を検知し、かつ、当該検知の結果に基づいて当該プラントの運転条件を制御することができる。
　なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

Claims (12)

  1. 　複数の逆浸透膜を有し、かつ複数の運転モードに切替可能な海水淡水化プラントの動作を制御する制御装置であって、
    　前記各運転モードに対応付けられた複数の条件式及び演算式を記憶する記憶手段と、
    　前記海水淡水化プラントによって計測され、海水の塩分濃度及び水温を含む第１計測データと、前記逆浸透膜の入口部分に供給される海水の圧力を示す入口圧力の値、前記逆浸透膜を透過する淡水量、前記逆浸透膜に供給される海水量に対する淡水量の比を百分率で示す回収率、及び前記逆浸透膜を透過する淡水の塩分濃度を含む逆浸透膜毎の第２計測データとを取得する取得手段と、
    　前記取得された第１計測データ内の塩分濃度と、前記取得された各第２計測データ内の回収率とに基づいて、前記各逆浸透膜の入口部分に供給される海水の塩分濃度を示す入口塩分濃度をそれぞれ算出する第１算出手段と、
    　前記取得された第１計測データ内の水温と、前記算出された各入口塩分濃度とに基づいて、前記各逆浸透膜に生じる浸透圧の値をそれぞれ算出する第２算出手段と、
    　前記取得された各第２計測データ内の入口圧力の値及び淡水量と、前記算出された各浸透圧の値とに基づいて、前記各逆浸透膜における抵抗値をそれぞれ算出する第３算出手段と、
    　前記算出された各抵抗値に基づいて、前記各逆浸透膜の特性の変化を監視し、かつ異常を検知する第１監視検知手段と、
    　前記各運転モードのうち、１つの運転モードを選択する選択手段と、
    　前記第１監視検知手段により異常が検知されると、前記選択された運転モードに対応付けられた条件式又は演算式を前記記憶手段から読出した後に、当該読出した条件式又は演算式を用いた演算処理を実行し、当該演算処理の結果に基づいて前記海水淡水化プラントの動作を制御する第１制御手段と
    　を備えたことを特徴とする制御装置。
  2. 　請求項１に記載の制御装置において、
    　前記第１監視検知手段は、
    　前記算出された各抵抗値に所定の差が生じたか否かを判定する第１判定手段と、
    　前記第１判定手段による判定の結果が生じた旨を示すとき、当該判定の結果に係る第１判定結果信号を前記選択手段に送出する第１送出手段と
    　を備え、
    　前記選択手段は、
    　前記送出された第１判定結果信号を受信すると、前記選択された運転モードに係る選択信号を前記第１制御手段に送出する第２送出手段を備えたことを特徴とする制御装置。
  3. 　請求項２に記載の制御装置において、
    　前記第１監視検知手段は、
    　前記第１送出手段により前記第１判定結果信号を送出すると共に、前記算出された各抵抗値に係る演算結果データを前記第１制御手段に送出する第３送出手段を備え、
    　前記第１制御手段は、
    　前記海水淡水化プラントのランニングコストを最小にする第１運転モードに係る選択信号と、前記送出された演算結果データとを受信すると、当該第１運転モードに対応付けられた条件式を前記記憶手段から読出した後に、当該条件式
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
     に基づいて、前記各逆浸透膜を透過する淡水量の目標値を示す淡水量目標値の修正値を算出する第４算出手段と、
    　前記算出された修正値に変更するための変更信号を前記海水淡水化プラントに送出する第４送出手段と
    　を備えたことを特徴とする制御装置。
  4. 　請求項３に記載の制御装置において、
    　前記第１制御手段は、
    　前記各逆浸透膜の目詰まりを示すファウリングの進行具合を抑制する第２運転モードに係る選択信号を受信すると、当該第２運転モードに対応付けられた演算式を前記記憶手段から読出した後に、当該演算式
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
     に基づいて、前記淡水量目標値の修正値を算出する第５算出手段を備えたことを特徴とする制御装置。
  5. 　請求項４に記載の制御装置において、
    　前記第１制御手段は、
    　前記各逆浸透膜の交換時期を平滑化する第３運転モードに係る選択信号を受信すると、当該第３運転モードに対応付けられた演算式を前記記憶手段から読出した後に、当該演算式
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
     に基づいて、前記淡水量目標値の修正値を算出する第６算出手段を備えたことを特徴とする制御装置。
  6. 　請求項１に記載の制御装置において、
    　前記取得された各第２計測データ内の淡水の塩分濃度と、前記算出された各入口塩分濃度とに基づいて、前記各逆浸透膜による塩分除去率を算出する第７算出手段と、
    　前記算出された各塩分除去率に基づいて、前記各逆浸透膜の特性の変化を監視し、かつ異常を検知する第２監視検知手段と、
    　前記第２監視検知手段により異常が検知されると、前記選択された運転モードに対応付けられた条件式又は演算式を前記記憶手段から読出した後に、当該読出した条件式又は演算式を用いた演算処理を実行し、当該演算処理の結果に基づいて前記海水淡水化プラントの動作を制御する第２制御手段と
    　を更に備えたことを特徴とする制御装置。
  7. 　請求項６に記載の制御装置において、
    　前記第２監視検知手段は、
    　前記算出された各塩分除去率に所定の差が生じたか否かを判定する第２判定手段と、
    　前記第２判定手段による判定の結果が生じた旨を示すとき、当該判定の結果に係る第２判定結果信号を前記選択手段に送出する第５送出手段と
    　を備え、
    　前記選択手段は、
    　前記送出された第２判定結果信号を受信すると、前記選択された運転モードに係る選択信号を前記第２制御手段に送出する第６送出手段を備えたことを特徴とする制御装置。
  8. 　請求項７に記載の制御装置において、
    　前記第２監視検知手段は、
    　前記第５送出手段により前記第２判定結果信号を送出すると共に、前記算出された各塩分除去率に係る第２演算結果データを前記第２制御手段に送出する第７送出手段を備え、
    　前記第２制御手段は、
    　前記各逆浸透膜を透過する淡水の水質を優先する第４運転モードに係る選択信号と、前記送出された第２演算結果データとを受信すると、当該第４運転モードに対応付けられた演算式を前記記憶手段から読出した後に、当該条件式
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
     に基づいて、前記淡水量目標値の修正値を算出する第８算出手段と、
    　前記算出された修正値に変更するための変更信号を前記海水淡水化プラントに送出する第８送出手段と
    　を備えたことを特徴とする制御装置。
  9. 　請求項８に記載の制御装置において、
    　前記第２制御手段は、
    　前記各逆浸透膜を透過する淡水の塩分濃度が所定の値以下となる条件においても、最大の淡水量を生産する第５運転モードに係る選択信号を受信すると、当該第５運転モードに対応付けられた演算式を前記記憶手段から読出した後に、当該条件式
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
     に基づいて、前記淡水量目標値の修正値を算出する第９算出手段を備えたことを特徴とする制御装置。
  10. 　請求項９に記載の制御装置において、
    　前記第２制御手段は、
    　前記海水淡水化プラントによる海水取水量が最小となる条件においても、所定の淡水量を生産する第６運転モードに係る選択信号を受信すると、当該第６運転モードに対応付けられた演算式を前記記憶手段から読出した後に、当該条件式
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
     に基づいて、前記淡水量目標値及び前記各回収率の修正値を算出する第１０算出手段を備えたことを特徴とする制御装置。
  11. 　複数の逆浸透膜を有し、かつ複数の運転モードに切替可能な海水淡水化プラントと、前記海水淡水化プラントの動作を制御する制御装置とを含む制御システムであって、
    　前記海水淡水化プラントは、
    　各種データを計測する計測手段と、
    　前記制御装置からの指示に応じて動作を制御する制御手段と
    　を備え、
    　前記制御装置は、
    　前記各運転モードに対応付けられた複数の条件式及び演算式を記憶する記憶手段と、
    　前記海水淡水化プラント内の計測手段によって計測され、海水の塩分濃度及び水温を含む第１計測データと、前記逆浸透膜の入口部分に供給される海水の圧力を示す入口圧力の値、前記逆浸透膜を透過する淡水量、前記逆浸透膜に供給される海水量に対する淡水量の比を百分率で示す回収率、及び前記逆浸透膜を透過する淡水の塩分濃度を含む逆浸透膜毎の第２計測データとを取得する取得手段と、
    　前記取得された第１計測データ内の塩分濃度と、前記取得された各第２計測データ内の回収率とに基づいて、前記各逆浸透膜の入口部分に供給される海水の塩分濃度を示す入口塩分濃度をそれぞれ算出する第１算出手段と、
    　前記取得された第１計測データ内の水温と、前記算出された各入口塩分濃度とに基づいて、前記各逆浸透膜に生じる浸透圧の値をそれぞれ算出する第２算出手段と、
    　前記取得された各第２計測データ内の入口圧力の値及び淡水量と、前記算出された各浸透圧の値とに基づいて、前記各逆浸透膜における抵抗値をそれぞれ算出する第３算出手段と、
    　前記算出された各抵抗値に基づいて、前記各逆浸透膜の特性の変化を監視し、かつ異常を検知する監視検知手段と、
    　前記各運転モードのうち、１つの運転モードを選択する選択手段と、
    　前記監視検知手段により異常が検知されると、前記選択された運転モードに対応付けられた条件式又は演算式を前記記憶手段から読出した後に、当該読出した条件式又は演算式を用いた演算処理を実行し、当該演算処理の結果に基づいて前記海水淡水化プラントの動作を制御するための制御信号を送出する送出手段と
    　を備えたことを特徴とする制御システム。
  12. 　複数の逆浸透膜を有し、かつ複数の運転モードに切替可能な海水淡水化プラントの動作を制御し、前記各運転モードに対応付けられた複数の条件式及び演算式を記憶する記憶手段を有する制御装置が実行する制御方法であって、
    　前記海水淡水化プラントによって計測され、海水の塩分濃度及び水温を含む第１計測データと、前記逆浸透膜の入口部分に供給される海水の圧力を示す入口圧力の値、前記逆浸透膜を透過する淡水量、前記逆浸透膜に供給される海水量に対する淡水量の比を百分率で示す回収率、及び前記逆浸透膜を透過する淡水の塩分濃度を含む逆浸透膜毎の第２計測データとを取得する取得ステップと、
    　前記取得された第１計測データ内の塩分濃度と、前記取得された各第２計測データ内の回収率とに基づいて、前記各逆浸透膜の入口部分に供給される海水の塩分濃度を示す入口塩分濃度をそれぞれ算出する第１算出ステップと、
    　前記取得された第１計測データ内の水温と、前記算出された各入口塩分濃度とに基づいて、前記各逆浸透膜に生じる浸透圧の値をそれぞれ算出する第２算出ステップと、
    　前記取得された各第２計測データ内の入口圧力の値及び淡水量と、前記算出された各浸透圧の値とに基づいて、前記各逆浸透膜における抵抗値をそれぞれ算出する第３算出ステップと、
    　前記算出された各抵抗値に基づいて、前記各逆浸透膜の特性の変化を監視し、かつ異常を検知する監視検知ステップと、
    　前記各運転モードのうち、１つの運転モードを選択する選択ステップと、
    　前記監視検知ステップにより異常が検知されると、前記選択された運転モードに対応付けられた条件式又は演算式を前記記憶手段から読出した後に、当該読出した条件式又は演算式を用いた演算処理を実行し、当該演算処理の結果に基づいて前記海水淡水化プラントの動作を制御する制御ステップと
    　を備えたことを特徴とする制御方法。
PCT/JP2013/057302 2013-01-10 2013-03-14 制御装置、制御システム及び制御方法 WO2014109073A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013-002878 2013-01-10
JP2013002878A JP5638636B2 (ja) 2013-01-10 2013-01-10 制御装置、制御システム及び制御方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014109073A1 true WO2014109073A1 (ja) 2014-07-17

Family

ID=51166740

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2013/057302 WO2014109073A1 (ja) 2013-01-10 2013-03-14 制御装置、制御システム及び制御方法

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP5638636B2 (ja)
WO (1) WO2014109073A1 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101706452B1 (ko) * 2015-04-30 2017-02-16 부경대학교 산학협력단 분리막 이상상태 실시간 감지방법
KR101867063B1 (ko) * 2016-07-15 2018-06-14 두산중공업 주식회사 담수화 플랜트 설비 관리 장치 및 시스템
KR102443359B1 (ko) 2020-09-02 2022-09-16 국민대학교 산학협력단 해수 담수화 장치의 가변 부하 운전 방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10314734A (ja) * 1997-05-14 1998-12-02 Toshiba Corp 造水プラント制御装置
JPH1133360A (ja) * 1997-07-17 1999-02-09 Toshiba Corp 造水プラントの運転制御装置
JP2001239134A (ja) * 2000-03-01 2001-09-04 Toray Ind Inc 逆浸透処理装置の運転方法とその制御装置および造水方法
JP2007105644A (ja) * 2005-10-14 2007-04-26 Hitachi Ltd 膜ろ過処理装置の運転制御装置および運転支援装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10314734A (ja) * 1997-05-14 1998-12-02 Toshiba Corp 造水プラント制御装置
JPH1133360A (ja) * 1997-07-17 1999-02-09 Toshiba Corp 造水プラントの運転制御装置
JP2001239134A (ja) * 2000-03-01 2001-09-04 Toray Ind Inc 逆浸透処理装置の運転方法とその制御装置および造水方法
JP2007105644A (ja) * 2005-10-14 2007-04-26 Hitachi Ltd 膜ろ過処理装置の運転制御装置および運転支援装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP5638636B2 (ja) 2014-12-10
JP2014133213A (ja) 2014-07-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6053175B2 (ja) 異常検出機能を有する淡水化システム
Radu et al. Modeling the effect of biofilm formation on reverse osmosis performance: Flux, feed channel pressure drop and solute passage
AU2010351847B2 (en) A method and system for optimizing membrane cleaning process
US9737858B2 (en) Method and a system for monitoring and control of fouling and optimization thereof of two side membrane fouling process
WO2011153625A2 (en) Method for fluorescence-based fouling forecasting and optimization in membrane filtration operations
Alhadidi et al. Using SDI, SDI+ and MFI to evaluate fouling in a UF/RO desalination pilot plant
Gao et al. Energy-optimal control of RO desalination
WO2012037274A2 (en) Apparatus, system and method for integrated filtration and reverse osmosis desalination
US11505473B2 (en) Predictive tool for monitoring RO and NF membranes
KR101963124B1 (ko) 도서지에 분산 설치된 소규모 담수화장치의 원격 진단관리 시스템 및 그 방법
WO2018053304A1 (en) Containerized desalination system
JP5638636B2 (ja) 制御装置、制御システム及び制御方法
EP3921066B1 (en) Water treatment methods and apparatus
Park et al. Long-term stability of low-pressure reverse osmosis (RO) membrane operation—A pilot scale study
KR20160130006A (ko) 분리막 이상상태 실시간 감지방법
Lee et al. A fouling model for simulating long-term performance of SWRO desalination process
Bristow et al. Flow field in fouling spiral wound reverse osmosis membrane modules using MRI velocimetry
Pascual et al. Data-driven models of steady state and transient operations of spiral-wound RO plant
Pratofiorito et al. Differentiating fouling on the membrane and on the spacer in low-pressure reverse-osmosis under high organic load using optical coherence tomography
Boyd et al. Evaluation of ultrafiltration process fouling using a novel transmembrane pressure (TMP) balance approach
Zhou et al. Modeling UF fouling and backwash in seawater RO feedwater treatment using neural networks with evolutionary algorithm and Bayesian binary classification
Palacin et al. New dynamic library of reverse osmosis plants with fault simulation
JP2016012158A (ja) プラント異常予知装置、異常予知装置、表示装置及び表示方法
JP2013022543A (ja) 膜処理装置および膜モジュールの運転方法
JP2021159870A (ja) 水処理システム、水処理システムの運転管理支援システム及び水処理システムの運転方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13870691

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 13870691

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1