(57)【要約】【課題】バイオフィルム抑制のために薬注される次亜塩素酸ナトリウムの薬注量、延いては給水中の遊離塩素濃度の調整量と、逆浸透膜の劣化を防止するため薬注される安定化剤の薬注量とのバランスを、簡便に取る。【解決手段】水処理システム１は、給水に安定化剤を薬注する薬注手段６と、逆浸透膜モジュールにおける濃縮水が流れる経路の入出差圧である膜間差圧を測定する差圧測定手段３０Ａ、又は逆浸透膜モジュールにおける透過流束値を算出する透過流束値算出手段３０Ｂと、差圧測定手段３０Ａにより測定された膜間差圧の値、又は透過流束値算出手段３０Ｂにより算出された透過流束値に基づいて、給水への安定化剤の薬注量を調整する薬剤濃度調整部３０Ｃと、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
給水を透過水と濃縮水とに分離する逆浸透膜モジュールと、
給水を前記逆浸透膜モジュールに供給する給水ラインと、
前記逆浸透膜モジュールで分離された透過水を送出する透過水ラインと、
前記逆浸透膜モジュールで分離された濃縮水を送出する濃縮水ラインと、
前記濃縮水の一部又は全部を濃縮排水として、系外に排出する濃縮排水ラインと、
給水に安定化剤を薬注する薬注手段と、
前記逆浸透膜モジュールにおける濃縮水が流れる経路の入出差圧である膜間差圧を測定する差圧測定手段、又は前記逆浸透膜モジュールにおける透過流束値を算出する透過流束値算出手段と、
前記差圧測定手段により測定された前記膜間差圧の値、又は前記透過流束値算出手段により算出された前記透過流束値に基づいて、給水への安定化剤の薬注量を調整する薬剤濃度調整部と、を備える、水処理システム。
【請求項２】
給水中の遊離塩素濃度を調整する遊離塩素濃度調整手段を更に備え、
前記薬剤濃度調整部は、更に、給水中の遊離塩素濃度の調整量を制御する、請求項１に記載の水処理システム。
【請求項３】
前記膜間差圧の値が第１の閾値を超えた場合又は前記透過流束値が第２の閾値以下となった場合に、前記薬剤濃度調整部は、前記膜間差圧又は前記透過流束値の値に応じて段階的に前記安定化剤の薬注量を減少させる、請求項１又は２に記載の水処理システム。
【請求項４】
前記膜間差圧の値が前記第１の閾値よりも高い第３の閾値を超えた場合又は前記透過流束値が前記第２の閾値よりも低い第４の閾値以下となった場合に、前記薬剤濃度調整部は、前記膜間差圧又は前記透過流束値の値に応じて段階的に給水中の遊離塩素濃度を増加させる、請求項３に記載の水処理システム。
【請求項５】
前記薬注手段は、更に臭素化合物を薬注し、
前記膜間差圧の値が前記第１の閾値よりも高く前記第３の閾値よりも低い第５の閾値以下である場合又は前記透過流束値が、前記第２の閾値よりも低く前記第４の閾値よりも高い第６の閾値を超えた場合に、前記薬剤濃度調整部は給水に臭素化合物を薬注する、請求項４に記載の水処理システム。
【請求項６】
前記遊離塩素濃度調整手段は、給水に還元剤を薬注する第２薬注装置である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の水処理システム。
【請求項７】
給水の水質を測定する水質測定手段を更に備え、
前記薬剤濃度調整部は、前記水質測定手段により測定された水質に基づいて、運転開始時における給水中の遊離塩素濃度の調整量及び給水への安定化剤の薬注量を設定する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の水処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
逆浸透膜を用いた膜ろ過プロセスを実行する水処理システムにおいて、微生物の繁茂に由来するバイオフィルムの抑制のため、微生物を除去するための塩素系殺菌剤として次亜塩素酸ナトリウムが用いられることがある。
例えば、特許文献１は、逆浸透膜を用いた造水方法であって、バイオフィルムの発生によるバイオファウリングの抑制のため、次亜塩素酸ナトリウムを水処理システム中の逆浸透膜に流入させる造水方法を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１９０２１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、水処理システムへの次亜塩素酸ナトリウムの薬注により逆浸透膜は劣化する。逆浸透膜の劣化を防ぐため、水処理システムに安定化剤を添加することがあるが、安定化剤の添加量が過大な場合、次亜塩素酸ナトリウムによるバイオフィルム抑制の度合いが下がりすぎてしまう。従って、バイオフィルムを抑制しつつ、逆浸透膜の劣化を防ぐためには、水処理システムに薬注される次亜塩素酸ナトリウムの薬注量と安定化剤の薬注量とのバランスを取る必要がある。
【０００５】
本発明は、バイオフィルム抑制のために薬注される次亜塩素酸ナトリウムの薬注量、延いては給水中の遊離塩素濃度の調整量と、逆浸透膜の劣化を防止するため薬注される安定化剤の薬注量とのバランスを、簡便に取ることが可能な水処理システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、給水を透過水と濃縮水とに分離する逆浸透膜モジュールと、給水を前記逆浸透膜モジュールに供給する給水ラインと、前記逆浸透膜モジュールで分離された透過水を送出する透過水ラインと、前記逆浸透膜モジュールで分離された濃縮水を送出する濃縮水ラインと、前記濃縮水の一部又は全部を濃縮排水として、系外に排出する濃縮排水ラインと、給水に安定化剤を薬注する薬注手段と、給水中の遊離塩素濃度を調整する遊離塩素濃度調整手段と、前記逆浸透膜モジュールおいて濃縮水が流れる経路の入出差圧である膜間差圧を測定する差圧測定手段、又は前記逆浸透膜モジュールにおける透過流束値を算出する透過流束値算出手段と、前記差圧測定手段により測定された前記膜間差圧の値、又は前記透過流束値算出手段により算出された前記透過流束値に基づいて、給水中の遊離塩素濃度の調整量及び給水への安定化剤の薬注量を制御する薬剤濃度調整部と、を備える、水処理システムに関する。
【０００７】
また、前記膜間差圧の値が第１の閾値を超えた場合又は前記透過流束値が第２の閾値以下となった場合に、前記薬剤濃度調整部は、前記膜間差圧又は前記透過流束値の値に応じて段階的に前記安定化剤の薬注量を減少させることが好ましい。
【０００８】
また、前記膜間差圧の値が前記第１の閾値よりも高い第３の閾値を超えた場合又は前記透過流束値が前記第２の閾値よりも低い第４の閾値以下となった場合に、前記薬剤濃度調整部は、前記膜間差圧又は前記透過流束値の値に応じて段階的に給水中の遊離塩素濃度を増加させることが好ましい。
【０００９】
また、前記薬注手段は、更に臭素化合物を薬注し、前記膜間差圧の値が前記第１の閾値よりも高く前記第３の閾値よりも低い第５の閾値以下である場合又は前記透過流束値が、前記第２の閾値よりも低く前記第４の閾値よりも高い第６の閾値を超えた場合に、前記薬剤濃度調整部は給水に臭素化合物を薬注することが好ましい。
【００１０】
また、前記遊離塩素濃度調整手段は、給水に還元剤を薬注する第２薬注装置であることが好ましい。
【００１１】
また、給水の水質を測定する水質測定手段を更に備え、前記薬剤濃度調整部は、前記水質測定手段により測定された水質に基づいて、運転開始時における給水中の遊離塩素濃度の調整量及び給水への安定化剤の薬注量を設定することが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、バイオフィルム抑制のために薬注される次亜塩素酸ナトリウムの薬注量、延いては給水中の遊離塩素濃度の調整量と、逆浸透膜の劣化を防止するため薬注される安定化剤の薬注量とのバランスを、簡便に取ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る水処理システムの全体構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る水処理システムに備わる制御部の機能ブロック図である。
【図３】本発明の実施形態に係る水処理システムの動作を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
〔全体構成〕
以下、本発明の実施形態である水処理システム１について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の水処理システム１の全体構成図である。
【００１５】
図１に示すように、水処理システム１は、第１薬剤添加装置５と、第２薬剤添加装置６と、第３薬剤添加装置７と、水質センサ８と、加圧ポンプ１０と、インバータ１１と、第
１圧力センサ１３と、逆浸透膜モジュール（以下、「ＲＯ膜モジュール」ともいう）１４と、第２圧力センサ１５と、流量センサＦＭと、第３圧力センサ１７と、定流量弁１８と、比例制御排水弁１９と、制御部３０と、を備える。なお、制御部３０と被制御対象機器との電気的接続線の図示については、省略している。
【００１６】
水処理システム１は、ラインとして、給水ラインＬ１と、透過水ラインＬ２と、濃縮水ラインＬ３と、循環水ラインＬ４と、濃縮排水ラインＬ５と、を備える。「ライン」とは、流路、経路、管路等の流体の流通が可能なラインの総称である。また、その由来（出所）やその水質によらず、給水ラインＬ１、濃縮水ラインＬ３又は循環水ラインＬ４を流通する水を、「給水」ともいい、濃縮水ラインＬ３、循環水ラインＬ４又は濃縮排水ラインＬ５を流通する水を、「濃縮水」ともいう。
【００１７】
給水ラインＬ１は、給水Ｗ１１〜Ｗ１２を逆浸透膜モジュール１４に向けて供給するラインである。給水ラインＬ１は、上流側から下流側に向けて、第１給水ラインＬ１１と、第２給水ラインＬ１２とを有する。
【００１８】
第１給水ラインＬ１１の上流側の端部は、給水Ｗ１１の水源２に接続されている。第１給水ラインＬ１１の下流側の端部は、接続部Ｊ１において、第２給水ラインＬ１２及び循環水ラインＬ４に接続されている。第１給水ラインＬ１１には、第１薬剤添加装置５、第２薬剤添加装置６、第３薬剤添加装置７、及び水質センサ８が、上流側から下流側に向けてこの順で設けられる。
【００１９】
第１薬剤添加装置５は、給水ラインＬ１に第１薬剤を添加する装置である。第１薬剤添加装置５は、制御部３０と電気的に接続されている。
本実施形態において、第１薬剤添加装置５は、逆浸透膜モジュール１４におけるバイオフィルムの析出を抑制するために、第１薬剤として酸化剤を添加することにより、給水Ｗ１１中の遊離塩素濃度を調整する。逆浸透膜モジュール１４において、逆浸透膜の表面にバイオフィルムが付着することを効果的に抑制可能なことから、第１薬剤の例として、次亜塩素酸ソーダ等の塩素系酸化剤が挙げられる。なお、第１薬剤が次亜塩素酸ソーダの場合、次亜塩素酸ソーダの添加量は、給水Ｗ１１中の有効塩素濃度が、０．０１〜５ｍｇＣｌ２／Ｌ程度となることが好ましい。
以下では説明の簡略化のため、第１薬剤が次亜塩素酸ソーダである例について説明するが、本発明はこれには限られない。他の塩素系酸化剤として、例えば、液化塩素、さらし粉、塩素化イソシアヌル酸等を用いてもよい。
【００２０】
第２薬剤添加装置６は、給水ラインＬ１に第２薬剤を添加する装置である。第２薬剤添加装置６は、制御部３０と電気的に接続されている。
本実施形態において、第２薬剤添加装置６は、逆浸透膜モジュール１４に備わる逆浸透膜の劣化を防ぐために、第２薬剤として安定化剤を添加する。安定化剤の添加により、例えば給水Ｗ１１に含まれる次亜塩素酸は、安定化次亜塩素酸になる。逆浸透膜モジュール１４において、逆浸透膜の劣化を効果的に抑制可能なことから、第２薬剤の例としては、スルファミン酸等の安定化剤が挙げられる。なお、第２薬剤がスルファミン酸の場合、スルファミン酸の添加量は、給水Ｗ１１中の次亜塩素酸に由来する有効塩素：スルファミン酸のモル比が、１：１〜２０程度となることが好ましく、１：１．５〜１０程度とするとなおよい。有効塩素１に対して、スルファミン酸が１を切ると、両者の反応効率が１００％だと仮定しても、遊離塩素が生じるためである。
以下では説明の簡略化のため、第２薬剤がスルファミン酸である例について説明するが、本発明はこれには限られない。
【００２１】
第３薬剤添加装置７は、給水ラインＬ１に第３薬剤を添加する装置である。第３薬剤添加装置７は、制御部３０と電気的に接続されている。
本実施形態において、第３薬剤添加装置７は、逆浸透膜モジュール１４に備わる逆浸透膜に与えるダメージをより小さくするために、臭素化合物を添加する。臭素化合物の添加により、間接的に次亜臭素酸が生成され、次亜臭素酸とスルファミン酸が反応することにより、最終的に臭化スルファミン酸化合物が生成される。第３薬剤の例としては、臭化ナトリウム等の臭素化合物が挙げられる。なお、臭素化合物の添加量は、給水Ｗ１１中の次亜塩素酸に由来する有効塩素：臭素化合物のモル比が１：１〜１０程度となることが好ましく、１：１〜２程度とするとなおよい。
以下では説明の簡略化のため、第３薬剤が臭化ナトリウムである例について説明するが、本発明はこれには限られない。
【００２２】
水質センサ８は、給水Ｗ１１の水質を測定する。水質センサ８は、制御部３０と電気的に接続されている。
本実施形態において、水質センサ８は、給水Ｗ１１の水質として、ＴＯＣ（Total Organic Carbon：全有機炭素量）、ＣＯＤ（Chemical Oxygen Demand：化学的酸素要求量）、ＢＯＤ（Biochemical Oxygen Demand：生物化学的酸素要求量）、ＡＯＣ（Assimilable Organic Carbon：同化可能有機炭素量）等の有機物量や、細菌数、ＡＴＰ数等の微生物量のいずれか一つ以上を測定する。制御部３０は、水質センサ８からこれらの測定値を受信し、受信した測定値を用いてバイオフィルムリスクを予測し、予測したバイオフィルムリスクに基づいて、水処理システム１の運転開始時における給水Ｗ１１への第１薬剤及び第２薬剤の薬注量を設定する。
【００２３】
あるいは、水質センサ８は、給水Ｗ１１の水質として給水Ｗ１１に含まれる還元性物質の濃度を測定してもよい。具体的には、水質センサ８は、還元性物質である鉄イオン、マンガンイオン等の金属イオンや、亜硝酸イオン等のイオン濃度、アンモニア性窒素（アンモニアイオン中の窒素）の量、或いはＳＢＳ（重亜硫酸ソーダ：ＮａＨＳＯ３）等の濃度を測定する。制御部３０は、水質センサ８からこれらの還元性物質濃度の測定値を受信し、受信した測定値を用いて給水Ｗ１１中の遊離塩素濃度を調整するため、水処理システム１の運転開始時における給水Ｗ１１への第１薬剤及び第２薬剤の薬注量を設定する。
【００２４】
第２給水ラインＬ１２の上流側の端部は、接続部Ｊ１に接続されている。第２給水ラインＬ１２の下流側の端部は、逆浸透膜モジュール１４の一次側入口ポートに接続されている。第２給水ラインＬ１２には、加圧ポンプ１０及び第１圧力センサ１３が、上流側から下流側に向けてこの順で設けられる。
【００２５】
加圧ポンプ１０は、給水Ｗ１１を吸入し、逆浸透膜モジュール１４に向けて圧送（吐出）する装置である。加圧ポンプ１０には、インバータ１１から周波数が変換された駆動電力が供給される。加圧ポンプ１０は、供給（入力）された駆動電力の周波数（以下、「駆動周波数」ともいう）に応じた回転速度で駆動される。
【００２６】
インバータ１１は、加圧ポンプ１０に、周波数が変換された駆動電力を供給する電気回路（又はその回路を持つ装置）である。インバータ１１は、制御部３０と電気的に接続されている。インバータ１１には、制御部３０から指令信号が入力される。インバータ１１は、制御部３０により入力された指令信号（電流値信号又は電圧値信号）に対応する駆動周波数の駆動電力を加圧ポンプ１０に出力する。
【００２７】
給水Ｗ１２は、加圧ポンプ１０を介して逆浸透膜モジュール１４に供給される。また、給水Ｗ１２は、給水Ｗ１１及び循環水Ｗ４０（後述）からなる。
【００２８】
第１圧力センサ１３は、逆浸透膜モジュール１４の一次側入口での給水Ｗ１２の圧力を検出する機器である。第１圧力センサ１３は、加圧ポンプ１０の吐出側に配置されている。第１圧力センサ１３で検出された給水Ｗ１２の圧力（以下、「第１検出圧力値」ともいう）は、制御部３０へ検出信号として送信される。
【００２９】
逆浸透膜モジュール１４は、給水Ｗ１２を透過水Ｗ２０と濃縮水Ｗ３０とに分離する設備である。詳細には、逆浸透膜モジュール１４は、加圧ポンプ１０から吐出された給水Ｗ１２を、溶存塩類が除去された透過水Ｗ２０と、溶存塩類が濃縮された濃縮水Ｗ３０とに膜分離処理する設備である。逆浸透膜モジュール１４は、単一又は複数の逆浸透膜エレメント（図示せず）を備える。逆浸透膜モジュール１４は、これら逆浸透膜エレメントにより給水Ｗ１２を膜分離処理し、透過水Ｗ２０と濃縮水Ｗ３０とを製造する。
【００３０】
透過水ラインＬ２は、逆浸透膜モジュール１４で分離された透過水Ｗ２０を送出するラインである。透過水ラインＬ２の上流側の端部は、逆浸透膜モジュール１４の二次側ポートに接続されている。透過水ラインＬ２の下流側の端部は、貯留タンク（図示せず）に接続されている。透過水ラインＬ２には、第２圧力センサ１５、及び流量センサＦＭが上流側から下流側に向けてこの順で設けられる。
【００３１】
第２圧力センサ１５は、逆浸透膜モジュール１４の二次側から排出される透過水Ｗ２０の圧力を検出する機器である。第２圧力センサ１５で検出された透過水Ｗ２０の圧力（以下、「第２検出圧力値」ともいう）は、制御部３０へ検出信号として送信される。
【００３２】
流量センサＦＭは、透過水ラインＬ２を流通する透過水Ｗ２０の流量を検出する機器である。流量センサＦＭは、制御部３０と電気的に接続されている。流量センサＦＭで検出された透過水Ｗ２０の流量（以下、「検出流量値」ともいう）は、制御部３０に検出信号として送信される。
【００３３】
濃縮水ラインＬ３は、逆浸透膜モジュール１４で分離された濃縮水Ｗ３０が流通するラインである。濃縮水ラインＬ３の上流側の端部は、逆浸透膜モジュール１４の二次側ポートに接続されている。また、濃縮水ラインＬ３の下流側は、接続部Ｊ２において、循環水ラインＬ４及び濃縮排水ラインＬ５に分岐している。濃縮水ラインＬ３には、第３圧力センサ１７が設けられる。
【００３４】
第３圧力センサ１７は、逆浸透膜モジュール１４の二次側から排出される濃縮水Ｗ３０の圧力を検出する機器である。第３圧力センサ１７で検出された濃縮水Ｗ３０の圧力（以下、「第３検出圧力値」ともいう）は、制御部３０へ検出信号として送信される。
【００３５】
循環水ラインＬ４は、濃縮水ラインＬ３に接続され、給水としての濃縮水（循環水Ｗ４０）を給水ラインＬ１に返送するラインである。本実施形態においては、循環水ラインＬ４は、濃縮水ラインＬ３を流通する濃縮水Ｗ３０を循環水Ｗ４０として、給水ラインＬ１における加圧ポンプ１０よりも上流側に返送（循環）させるラインである。循環水ラインＬ４の上流側の端部は、接続部Ｊ２において濃縮水ラインＬ３に接続されている。また、循環水ラインＬ４の下流側の端部は、接続部Ｊ１において、給水ラインＬ１に接続されている。循環水ラインＬ４には、定流量弁１８が設けられる。
【００３６】
定流量弁１８は、循環水ラインＬ４を流通する循環水Ｗ４０の流量を所定の一定流量値に保持するように調節する機器である。定流量弁１８において保持される「一定流量値」とは、一定流量値に幅がある概念であり、定流量弁における目標流量値のみに限られない。例えば、定流量機構の特性（例えば、材質や構造に起因する温度特性等）を考慮して、定流量弁における目標流量値に対して、±１０％程度の調節誤差を有するものを含む。定流量弁１８は、補助動力や外部操作を必要とせずに一定流量値を保持するものであり、例えば、水ガバナの名称で呼ばれるものが挙げられる。なお、定流量弁１８は、補助動力や外部操作により動作して、一定流量値を保持するものでもよい。
【００３７】
濃縮排水ラインＬ５は、濃縮水ラインＬ３に接続され、濃縮排水Ｗ５０としての濃縮水を系外へ排出するラインである。本実施形態においては、濃縮排水ラインＬ５は、接続部Ｊ２において濃縮水ラインＬ３に接続され、逆浸透膜モジュール１４で分離された濃縮水Ｗ３０を、濃縮排水Ｗ５０として装置外（系外）に排出するラインである。濃縮排水ラインＬ５には、比例制御排水弁１９が設けられる。
【００３８】
比例制御排水弁１９は、濃縮排水ラインＬ５から装置外に排出される濃縮排水Ｗ５０の流量を調節する弁である。比例制御排水弁１９は、制御部３０と電気的に接続されている。比例制御排水弁１９の弁開度は、制御部３０から送信される駆動信号により制御される。制御部３０から電流値信号（例えば、４〜２０ｍＡ）を比例制御排水弁１９に送信して、弁開度を制御することにより、濃縮排水Ｗ５０の排水流量を調節することができる。
【００３９】
制御部３０は、ＣＰＵ及びメモリを含むマイクロプロセッサ（図示せず）により構成される。制御部３０において、マイクロプロセッサのＣＰＵは、メモリから読み出した所定のプログラムに従って、水処理システム１に係る各種の制御を実行する。以下、制御部３０の機能の一部について説明する。
【００４０】
図２は、制御部３０の機能ブロック図である。制御部３０は、差圧測定部３０Ａと、透過流束値算出部３０Ｂと、薬剤濃度調整部３０Ｃとを備える。
【００４１】
差圧測定部３０Ａは、第１圧力センサ１３によって測定された逆浸透膜モジュール１４の一次側入口での給水Ｗ１２の圧力、及び、第３圧力センサ１７によって測定された逆浸透膜モジュール１４の二次側での濃縮水Ｗ３０の圧力に基づいて、逆浸透膜モジュール１４における濃縮水が流れる経路の入出差圧である膜間差圧を測定する。
【００４２】
逆浸透膜モジュール１４の膜間差圧は、下記の式（１）にて表現できる。
膜間差圧［ＭＰａ］＝逆浸透膜モジュール１４の一次側入口ポートの圧力−逆浸透膜モジュール１４の二次側ポートの圧力        （１）
本実施形態においては、「逆浸透膜モジュール１４の一次側入口ポートの圧力」は、第１圧力センサ１３で測定された第１検出圧力値［ＭＰａ］により取得し、「逆浸透膜モジュール１４の二次側ポートの圧力」は、第３圧力センサ１７で測定された第３検出圧力値［ＭＰａ］により取得する。
【００４３】
透過流束値算出部３０Ｂは、第３圧力センサ１７によって測定された逆浸透膜モジュール１４の一次側入口での給水Ｗ１２の圧力、第２圧力センサ１５によって測定された逆浸透膜モジュール１４の二次側での透過水Ｗ２０の圧力、流量センサＦＭによって測定された、透過水ラインＬ２を流通する透過水Ｗ２０の流量に基づいて、逆浸透膜モジュール１４における透過流束値を算出する。
ここで透過流束とは、逆浸透膜モジュール１４の膜の詰まり状態を示す指標であり、単位時間当たり、単位膜面積を通過する水の量を単位膜差圧当たりとして標準温度条件下に換算したものである。これを数式にて表現すると、例えば特開２００８−５５３３６号公報に記載のように、下記の式（２）にて表現できる。
透過流束［Ｌ／ｍ２・ｈ・ＭＰａ］＝処理水瞬間流量／［｛入口運転圧力−（装置差圧÷２）−出口背圧−浸透圧｝×温度補正係数×膜面積］          （２）
【００４４】
本実施形態では、透過流束の演算に用いられる各値について、「処理水瞬間流量」は、流量センサＦＭで測定された検出流量値［Ｌ／ｈ］により取得し、「入口運転圧力」は、第１圧力センサ１３で測定された第１検出圧力値［ＭＰａ］により取得する。また、「装置差圧」は、設定値［ＭＰａ］であり、「出口背圧」は、第２圧力センサ１５で測定された第２検出圧力値［ＭＰａ］により取得する。「浸透圧」は、設定値［ＭＰａ］とし、温度補正係数は、水温センサ（不図示）で検出される温度の関数とし、「膜面積」は、設定値［ｍ２］である。
【００４５】
薬剤濃度調整部３０Ｃは、差圧測定部３０Ａによって測定された膜間差圧の値、又は透過流束値算出部３０Ｂによって算出された透過流束値に基づいて、給水Ｗ１１中の薬剤濃度を調整する。
【００４６】
とりわけ本実施形態においては、例えば、膜間差圧の値の領域を、低圧の領域から高圧の領域へと順に、第１領域、第２領域、第３領域、第４領域に分割し、透過流束値の領域を、低い値の領域から高い値の領域へと順に、第５領域、第６領域、第７領域、第８領域に分割した場合、膜間差圧の値が第１領域にあるか、又は透過流束値の値が第８領域にある場合には、薬剤濃度調整部３０Ｃは、第２薬剤添加装置６による給水Ｗ１１への安定化剤の薬注量を変化させず、第３薬剤添加装置７により給水Ｗ１１へ臭素化合物を薬注させてもよい。
【００４７】
膜間差圧の値が第２領域にあるか、又は透過流束値が第７領域にある場合には、薬剤濃度調整部３０Ｃは、第２薬剤添加装置６による給水Ｗ１１への安定化剤の薬注量を、膜間差圧又は透過流束値の値に応じて段階的に減少させ、第３薬剤添加装置７により給水Ｗ１１へ臭素化合物を薬注させてもよい。
膜間差圧の値が第３領域にあるか、又は透過流束値が第６領域にある場合には、薬剤濃度調整部３０Ｃは、第２薬剤添加装置６による給水Ｗ１１への安定化剤の薬注量を、膜間差圧又は透過流束値の値に応じて段階的に減少させ、第３薬剤添加装置７による給水Ｗ１１への臭素化合物の薬注を停止させてもよい。
膜間差圧の値が第４領域にあるか、又は透過流束値が第５領域にある場合には、薬剤濃度調整部３０Ｃは、第１薬剤添加装置５による給水Ｗ１１への酸化剤の薬注量を、膜間差圧又は透過流束値の値に応じて段階的に増加させ、第３薬剤添加装置７による給水Ｗ１１への臭素化合物の薬注を停止させてもよい。
これによりバイオフィルムの生成を抑えつつ膜劣化の度合いを極力抑えることが可能となる。
【００４８】
なお、この膜間差圧及び透過流束値の領域分割方法、及び各領域における薬剤濃度調整部３０Ｃによる、第１薬剤添加装置５、第２薬剤添加装置６、及び第３薬剤添加装置７の制御方法はあくまで一例であって、これには限定されない。
【００４９】
なお、薬剤濃度調整部３０Ｃは更に、水質センサ８によって測定される有機物量、微生物量、又は還元剤濃度に基づいて、水処理システム１の運転開始時における給水Ｗ１１への第１薬剤及び第２薬剤の薬注量を設定する。
これにより、バイオフィルムリスクに応じた薬注の初期条件を設定することが可能となる。
【００５０】
なお、上記の説明では、本発明の構成として、制御部３０が差圧測定部３０Ａ、透過流束値算出部３０Ｂ、及び薬剤濃度調整部３０Ｃの３つの構成要素を備えるとしたが、これには限定されず、差圧測定部３０Ａ又は透過流束値算出部３０Ｂのいずれかを備えればよい。すなわち、制御部３０は、差圧測定部３０Ａ及び薬剤濃度調整部３０Ｃのみを備える構成であってもよく、あるいは、透過流束値算出部３０Ｂ及び薬剤濃度調整部３０Ｃのみを備える構成であってもよい。
【００５１】
〔発明の動作〕
以下、本発明の実施形態である水処理システム１の動作について、図面を参照しながら説明する。図３は、本発明の水処理システム１の動作を示すフローチャートである。
なお、以下では、上記の第１領域を膜間差圧がＰ１未満の領域とし、上記の第２領域を膜間差圧がＰ１以上Ｐ２未満の領域とし、上記の第３領域を膜間差圧がＰ２以上Ｐ３未満の領域とし、上記の第４領域を膜間差圧がＰ３以上の領域とする。これらＰ１、Ｐ２、Ｐ３は、０．０３〜０．１ＭＰａの間で任意に設定される数値とすると好適である。
同様に、上記の第５領域を透過流束値がＦ３以下の領域とし、上記の第６領域を透過流束値がＦ３を超えＦ２以下の領域とし、上記の第７領域を透過流束値がＦ２を超えＦ１以下の領域とし、上記の第８領域を透過流束値がＦ１を超える領域とする。これらＦ１、Ｆ２、Ｆ３は、透過流束の初期比として７０〜１００％の間で任意に設定される数値とすると好適である。
【００５２】
ステップＳ１において、差圧測定部３０Ａによって測定される膜間差圧がＰ１未満であるか、又は透過流束値算出部３０Ｂによって算出される透過流束値がＦ１を超える場合（Ｓ１：ＹＥＳ）には、処理はステップＳ２に移行する。差圧測定部３０Ａによって測定される膜間差圧がＰ１以上であるか、又は透過流束値算出部３０Ｂによって算出される透過流束値がＦ１以下である場合（Ｓ１：ＮＯ）には、処理はステップＳ３に移行する。
【００５３】
ステップＳ２において、薬剤濃度調整部３０Ｃは、第２薬剤添加装置６による給水Ｗ１１への安定化剤の薬注量を変化させず、第３薬剤添加装置７により給水Ｗ１１へ臭素化合物を薬注させる。その後、処理はステップＳ１に移行する（リターン）。
【００５４】
ステップＳ３において、差圧測定部３０Ａによって測定される膜間差圧がＰ１以上Ｐ２未満であるか、又は透過流束値算出部３０Ｂによって算出される透過流束値がＦ２を超えＦ１以下である場合（Ｓ３：ＹＥＳ）には、処理はステップＳ４に移行する。差圧測定部３０Ａによって測定される膜間差圧がＰ２以上であるか、又は透過流束値算出部３０Ｂによって算出される透過流束値がＦ２以下である場合（Ｓ３：ＮＯ）には、処理はステップＳ５に移行する。
【００５５】
ステップＳ４において、薬剤濃度調整部３０Ｃは、第２薬剤添加装置６による給水Ｗ１１への安定化剤の薬注量を、膜間差圧又は透過流束値の値に応じて段階的に減少させ、第３薬剤添加装置７により給水Ｗ１１へ臭素化合物を薬注させる。その後、処理はステップＳ１に移行する（リターン）。
【００５６】
ステップＳ５において、差圧測定部３０Ａによって測定される膜間差圧がＰ２以上Ｐ３未満であるか、又は透過流束値算出部３０Ｂによって算出される透過流束値がＦ３を超えＦ２以下である場合（Ｓ５：ＹＥＳ）には、処理はステップＳ６に移行する。差圧測定部３０Ａによって測定される膜間差圧がＰ３以上であるか、又は透過流束値算出部３０Ｂによって算出される透過流束値がＦ３以下である場合（Ｓ５：ＮＯ）には、処理はステップＳ７に移行する。
【００５７】
ステップＳ６において、薬剤濃度調整部３０Ｃは、第２薬剤添加装置６による給水Ｗ１１への安定化剤の薬注量を、膜間差圧又は透過流束値の値に応じて段階的に減少させ、第３薬剤添加装置７による給水Ｗ１１への臭素化合物の薬注を停止させる。その後、処理はステップＳ１に移行する（リターン）。
【００５８】
ステップＳ７において、薬剤濃度調整部３０Ｃは、第１薬剤添加装置５による給水Ｗ１１への酸化剤の薬注量を増加させ、第３薬剤添加装置７による給水Ｗ１１への臭素化合物の薬注を停止させる。その後、処理はステップＳ１に移行する（リターン）。
【００５９】
〔本実施形態の効果〕
上述した本実施形態に係る水処理システム１によれば、例えば、以下のような効果が奏される。
本発明の水処理システム１は、給水Ｗ１２を透過水Ｗ２０と濃縮水Ｗ３０とに分離する逆浸透膜モジュール１４と、給水Ｗ１２を逆浸透膜モジュール１４に供給する給水ラインＬ１と、逆浸透膜モジュール１４で分離された透過水Ｗ２０を送出する透過水ラインＬ２と、逆浸透膜モジュール１４で分離された濃縮水Ｗ３０を送出する濃縮水ラインＬ３と、濃縮水Ｗ３０の一部又は全部を濃縮排水Ｗ５０として、系外に排出する濃縮排水ラインＬ５と、給水Ｗ１１に安定化剤を薬注する薬注手段６と、給水Ｗ１１中の遊離塩素濃度を調整する遊離塩素濃度調整手段５と、逆浸透膜モジュール１４における濃縮水Ｗ３０が流れる経路の入出差圧である膜間差圧を測定する差圧測定手段３０Ａ、又は逆浸透膜モジュール１４における透過流束値を算出する透過流束値算出手段３０Ｂと、差圧測定手段３０Ａにより測定された膜間差圧の値、又は透過流束値算出手段３０Ｂにより算出された透過流束値に基づいて、給水Ｗ１１中の遊離塩素濃度の調整量及び給水Ｗ１１への安定化剤の薬注量を制御する薬剤濃度調整部３０Ｃと、を備える。
【００６０】
これにより、逆浸透膜モジュールでの差圧の値及び透過流束値がバイオフィルムの生成量を反映するため、これらから推定されるバイオフィルムの生成量に基づいて、塩素系酸化剤及び安定化剤の添加量のバランスを調整することで、バイオフィルムの生成を抑えつつ膜劣化の度合いを極力抑えるように、薬注を制御することが可能となる。
【００６１】
また、膜間差圧の値が第１の閾値を超えた場合又は透過流束値が第２の閾値以下となった場合に、薬剤濃度調整部３０Ｃは、膜間差圧又は透過流束値の値に応じて段階的に安定化剤の薬注量を減少させる。
【００６２】
これにより、膜間差圧の値が第１の閾値を超えた場合又は透過流束値が第２の閾値以下となった場合に、安定化剤の薬注量を減少させ、塩素系酸化剤と安定化剤のモル比を変更することで、生成されたバイオフィルム量を減少させることが可能となる。
【００６３】
また、膜間差圧の値が第１の閾値よりも高い第３の閾値を超えた場合又は透過流束値が第２の閾値よりも低い第４の閾値以下となった場合に、薬剤濃度調整部３０Ｃは、膜間差圧又は透過流束値の値に応じて段階的に給水中の遊離塩素濃度を増加させる。
【００６４】
これにより、膜間差圧の値が第３の閾値を超えた場合又は透過流束値が第４の閾値以下となった場合に、塩素系酸化剤の薬注量を増加させ、塩素系酸化剤と安定化剤のモル比を変更することで、生成されたバイオフィルム量を減少させることが可能となる。とりわけ、塩素系酸化剤の薬注量を増加させると逆浸透膜の膜劣化のリスクは高くなるが、膜間差圧の値又は透過流束値が第２の閾値を超えた場合にのみ、塩素系酸化剤の薬注量を増加させることにより、膜劣化のリスクを限定した上で、バイオフィルムを除去することが可能となる。
【００６５】
更に、耐塩素膜を使用すると、膜劣化の影響をより受け難くなるのでより好適である。上述の安定化次亜処理のバランス調整手法と併用することで、より劣化影響を低減することができる。耐塩素膜としては、例えばポリアミド系の材料を用いて製造されるものがある。
【００６６】
また、薬注手段は、更に臭素化合物を薬注し、膜間差圧の値が第１の閾値よりも高く第３の閾値よりも低い第５の閾値以下である場合又は透過流束値が、第２の閾値よりも低く第４の閾値よりも高い第６の閾値を超えた場合に、薬剤濃度調整部３０Ｃは給水に臭素化合物を薬注する。
【００６７】
これにより、通常時には、安定化次亜の形態を臭素型とすることで、逆浸透膜に与えるダメージを小さくすることが可能となるとともに、膜間差圧の値が第１の閾値〜第５の閾値の範囲において臭素化合物を薬注する、すなわち第５の閾値を超えた時点で、いきなり塩素系酸化剤の薬注量を増やすのではなく、まずは臭素化合物の薬注を停止することにより、塩素系酸化剤の薬注量を増やす場合に比較して、逆浸透膜に与えるダメージを小さくすることが可能となる。
【００６８】
また、水処理システム１は、給水Ｗ１１の水質を測定する水質測定手段８を更に備え、薬剤濃度調整部３０Ｃは、水質測定手段８により測定された水質に基づいて、運転開始時における給水Ｗ１１中の遊離塩素濃度の調整量及び給水への安定化剤の薬注量を設定する。
【００６９】
これにより、事前に給水の水分析をすることで、バイオフィルムリスクを確認した上で、バイオフィルムリスクに応じた薬注の初期条件を設定することが可能となる。
【００７０】
また、膜洗浄工程にも前記薬剤を添加した給水を用いて行うのが好ましい。膜洗浄工程としては、フラッシング等が有るが、濃縮水ラインに給水ラインを接続して通水しても良い。
【００７１】
〔変形例〕
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、種々の形態で実施することができる。
【００７２】
〔変形例１〕
例えば、第１薬剤添加装置５は、第１薬剤として酸化剤を添加することにより、給水Ｗ１１中の遊離塩素濃度を調整するとしたが、これには限定されない。第１薬剤添加装置５は、第１薬剤として還元剤を添加してもよく、この場合、給水Ｗ１１に前段のろ過処理工程等により元々含まれている遊離塩素濃度を低下させる。この還元剤としては、例えばＳＢＳ（ＮａＨＳＯ３：重亜硫酸ソーダ）を用いてもよい。
【００７３】
〔変形例２〕
また、水質センサ８が、給水Ｗ１１に含まれる還元剤の濃度を測定する場合、制御部が水質センサ８から受信した還元性物質濃度の測定値を用いて、給水Ｗ１１中の遊離塩素濃度を調整するため、水処理システム１の運転開始時における給水Ｗ１１への第１薬剤及び第２薬剤の薬注量を設定するとしたが、これには限定されない。例えば、除鉄・除マンガン装置としてのろ過装置を用いることにより、前処理として給水Ｗ１１から還元性物質を除去してもよい。
【００７４】
〔変形例３〕
また、水処理システム１は、上記の実施形態とは異なる構成を有してもよい。例えば、上記では循環水ラインＬ４を備えるとしたが、これには限定されず、循環水ラインＬ４を有さない構成としてもよい。
【符号の説明】
【００７５】
１  水処理システム、
５  第１薬剤添加装置（遊離塩素濃度調整手段）
６  第２薬剤添加装置（薬注手段）
７  第３薬剤添加装置（薬注手段）
８  水質センサ（水質測定手段）
１０  加圧ポンプ
１３  第１圧力センサ、１５  第２圧力センサ、１７  第３圧力センサ、
１４  逆浸透膜モジュール
３０  制御部
３０Ａ  差圧測定部、３０Ｂ  透過流束値算出部、３０Ｃ  薬剤濃度調整部
Ｌ１  給水ライン、Ｌ２  透過水ライン、Ｌ３  濃縮水ライン、
Ｌ４  循環水ライン、Ｌ５  濃縮排水ライン、
Ｌ１１  第１給水ライン、Ｌ１２  第２給水ライン
【図１】
2020040008.tif 000003
【図２】
2020040008.tif 000004
【図３】
2020040008.tif 000005