(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水に含まれる除去対象物質を除去媒体により除去して処理水を製造する処理水製造手段と、
前記除去媒体の除去能力を回復させる除去能力回復動作を実施する除去能力回復手段と、
原水の水質及び／又は処理水の水質を計測する水質計測手段と、
原水の流量又は処理水の流量を検出する流量検出手段と、
時間情報を計測する時間情報計測手段と、
除去能力回復動作を実施する回復時刻を設定する回復時刻設定手段と、
除去能力回復動作後の前記除去媒体で除去することができる除去対象物質の最大量を、全除去可能量として設定する全除去可能量設定手段と、
除去能力回復動作後において、前記水質計測手段により計測された水質及び前記流量検出手段により検出された流量に基づいて、前記除去媒体で除去した除去対象物質の量を、除去実績量として算出する除去実績量算出手段と、
前記時間情報計測手段により計測された時間情報が、前記回復時刻設定手段により設定された回復時刻になったか否かを判定する回復時刻判定手段と、
前記回復時刻判定手段により回復時刻になったと判定された場合に、前記全除去可能量設定手段により設定された全除去可能量及び前記除去実績量算出手段により算出された除去実績量に基づいて、回復時刻以降に前記除去媒体で除去することができる除去対象物質の量を、残存除去可能量として算出する残存除去可能量算出手段と、
前記残存除去可能量算出手段により算出された残存除去可能量、前記水質計測手段により計測された水質及び前記流量検出手段により検出された流量に基づいて、回復時刻以降に除去対象物質が処理水中に漏出することなく処理水を製造することができる時間を、残存除去可能時間として算出する残存除去可能時間算出手段と、
前記残存除去可能時間算出手段により算出された残存除去可能時間が、次回の回復時刻までの時間未満の場合には、除去能力回復動作を実施するように前記除去能力回復手段を制御し、前記残存除去可能時間算出手段により算出された残存除去可能時間が、次回の回復時刻までの時間以上の場合には、除去能力回復動作を実施しないように前記除去能力回復手段を制御する回復動作制御手段と、
を備える処理水製造システム。
【請求項２】
前記処理水製造手段は、原水に含まれる懸濁物質を前記除去媒体としての濾材により捕捉して処理水を製造する濾過処理装置である請求項１に記載の処理水製造システム。
【請求項３】
前記処理水製造手段は、原水に含まれる硬度成分を前記除去媒体としての陽イオン交換体により捕捉して処理水を製造する軟水化処理装置である請求項１に記載の処理水製造システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原水に含まれる懸濁物質や硬度成分等の除去対象物質を除去して処理水を製造する処理水製造システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、地下水等の原水に含まれる除去対象物質（例えば、微粒子、有機物、溶存鉄の酸化析出物等）を除去媒体（例えば、濾材）により捕捉して処理水を製造する処理水製造システムが提供されている（例えば、特許文献１，２，３参照）。
【０００３】
前記除去媒体は、捕捉した除去対象物質の増加に伴って、除去対象物質の捕捉能力が次第に低下する。そのため、従来の処理水製造システムにおいては、予め設定した時刻又は捕捉した除去対象物質が所定量に達したときに、除去媒体の捕捉能力を回復させる制御（例えば、濾材の洗浄動作）が実施されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６２−１９１０１４号公報
【特許文献２】特開２００３−１９０９７３号公報
【特許文献３】特開平１０−１９２６０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、除去媒体の捕捉能力が低下する時期は、原水の水質や処理水製造システムの運転時間の長さ等、様々な原因により変化する。そのため、予め設定した時刻において、除去媒体の捕捉能力がさほど低下していないにもかかわらず、除去媒体の捕捉能力を回復させる制御が実施される場合があった。つまり、除去媒体の捕捉能力を十分に使用していない場合があった。また、処理水の配給要求量が多い時間帯（重負荷時間帯）において、除去媒体の捕捉能力を回復させる制御が実施されると、その間、処理水の製造を停止しなければならず、必要な処理水量（給水量）を確保できない場合があった。
【０００６】
本発明は、除去媒体の捕捉能力を十分に使用することができると共に、安定した水質で給水量を確保することができる処理水製造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】
【０００７】
本発明は、原水に含まれる除去対象物質を除去媒体により除去して処理水を製造する処理水製造手段と、前記除去媒体の除去能力を回復させる除去能力回復動作を実施する除去能力回復手段と、原水の水質及び／又は処理水の水質を計測する水質計測手段と、原水の流量又は処理水の流量を検出する流量検出手段と、時間情報を計測する時間情報計測手段と、除去能力回復動作を実施する回復時刻を設定する回復時刻設定手段と、除去能力回復動作後の前記除去媒体で除去することができる除去対象物質の最大量を、全除去可能量として設定する全除去可能量設定手段と、除去能力回復動作後において、前記水質計測手段により計測された水質及び前記流量検出手段により検出された流量に基づいて、前記除去媒体で除去した除去対象物質の量を、除去実績量として算出する除去実績量算出手段と、前記時間情報計測手段により計測された時間情報が、前記回復時刻設定手段により設定された回復時刻になったか否かを判定する回復時刻判定手段と、前記回復時刻判定手段により回復時刻になったと判定された場合に、前記全除去可能量設定手段により設定された全除去可能量及び前記除去実績量算出手段により算出された除去実績量に基づいて、回復時刻以降に前記除去媒体で除去することができる除去対象物質の量を、残存除去可能量として算出する残存除去可能量算出手段と、前記残存除去可能量算出手段により算出された残存除去可能量、前記水質計測手段により計測された水質及び前記流量検出手段により検出された流量に基づいて、回復時刻以降に除去対象物質が処理水中に漏出することなく処理水を製造することができる時間を、残存除去可能時間として算出する残存除去可能時間算出手段と、前記残存除去可能時間算出手段により算出された残存除去可能時間が、次回の回復時刻までの時間未満の場合には、除去能力回復動作を実施するように前記除去能力回復手段を制御し、前記残存除去可能時間算出手段により算出された残存除去可能時間が、次回の回復時刻までの時間以上の場合には、除去能力回復動作を実施しないように前記除去能力回復手段を制御する回復動作制御手段と、を備える処理水製造システムに関する。
【０００８】
また、前記処理水製造手段は、原水に含まれる懸濁物質を前記除去媒体としての濾材により捕捉して処理水を製造する濾過処理装置であることが好ましい。
【０００９】
また、前記処理水製造手段は、原水に含まれる硬度成分を前記除去媒体としての陽イオン交換体により捕捉して処理水を製造する軟水化処理装置であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、除去媒体の捕捉能力を十分に使用することができると共に、安定した水質で給水量を確保することができる処理水製造システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態の処理水製造システム１を示す構成図である。
【図２】第１実施形態の処理水製造システム１の制御に係る機能ブロック図である。
【図３】残存除去可能時間判定部が、残存除去可能時間の長さによって再生動作の実施の可否を判定する図である。
【図４】第１実施形態の処理水製造システム１の制御を示すフローチャートである。
【図５】第２実施形態の処理水製造システム１Ａを示す構成図である。
【図６】第２実施形態の処理水製造システム１Ａの制御に係る機能ブロック図である。
【図７】第２実施形態の処理水製造システム１Ａの制御を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
〔第１実施形態〕
以下に、本発明の第１実施形態について図１を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１実施形態の処理水製造システム１を示す構成図である。本発明の第１実施形態の処理水製造システム１は、原水に含まれる除去対象物質としての硬度成分を捕捉して処理水を製造する軟水化処理システムである。
【００１３】
図１に示すように、処理水製造システム１は、地下水等の原水Ｗ１が流通する原水ラインＬ１と、原水ポンプ２と、原水バルブ３と、原水Ｗ１に含まれる硬度成分を捕捉して軟水化処理水としての処理水Ｗ２を製造する軟水化処理装置４と、処理水Ｗ２が流通する処理水ラインＬ２と、給水バルブ７と、処理水Ｗ２を貯留する処理水タンク８と、処理水配給ラインＬ３と、処理水配給ポンプ９と、排水ラインＬ４と、原水用硬度計１０と、処理水用硬度計１２と、流量計１３と、制御装置３０と、回復時刻設定部１８と、全除去可能量設定部１９と、を主体に構成されている。
なお、本明細書でいう「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。
【００１４】
原水ラインＬ１の上流側の端部は、原水Ｗ１の供給源（図示せず）に接続される。原水ラインＬ１の下流側の端部は、軟水化処理装置４（後述のコントロールバルブ６）に接続される。原水ポンプ２は、原水ラインＬ１に設けられている。原水ポンプ２は、地下水等の原水Ｗ１を軟水化処理装置４に向けて送出する。原水ポンプ２は、制御装置３０（後述）と電気的に接続される。原水ポンプ２は、制御装置３０（後述）によって運転（駆動及び停止）を制御される。
原水バルブ３は、原水ラインＬ１に設けられている。原水バルブ３は、制御装置３０（後述）と電気的に接続される。原水バルブ３は、原水ラインＬ１を開閉する。原水バルブ３は、制御装置３０（後述）によって開閉を制御される。
【００１５】
これら原水ラインＬ１、原水ポンプ２及び原水バルブ３は、軟水化処理装置４の再生動作（後述する逆洗浄工程、押出工程及び水洗工程等）において、陽イオン交換体（後述）に原水Ｗ１を導入すると共に、この原水Ｗ１を系外へ排出する除去能力回復手段としても機能する。
【００１６】
原水用硬度計１０は、原水ラインＬ１に計測点Ｊ１において接続される。原水用硬度計１０は、原水Ｗ１の硬度を計測点Ｊ１において計測する。つまり、原水用硬度計１０は、軟水化処理装置４の入口側における原水Ｗ１の硬度（水質）を計測する水質計測手段として機能する。原水用硬度計１０は、制御装置３０（後述）と電気的に接続される。原水用硬度計１０によって計測された信号は、制御装置３０に入力される。
【００１７】
次に、軟水化処理装置４について説明する。軟水化処理装置４は、原水ラインＬ１の下流側の端部に設けられる。軟水化処理装置４は、原水Ｗ１から硬度成分を除去して軟水化処理水としての処理水Ｗ２を製造する。軟水化処理装置４は、処理水製造手段として機能する。軟水化処理装置４は、交換塔５と、コントロールバルブ６と、排水ラインＬ４と、を備える。また、軟水化処理装置４には、除去能力回復手段としての塩水タンク１４及び塩水ラインＬ６が接続されている。
【００１８】
交換塔５は、その内部に除去媒体としてのナトリウム型の陽イオン交換体（図示せず）を有する。コントロールバルブ６は、交換塔５に対して流入又は流出する水（軟水製造時の原水Ｗ１及び処理水Ｗ２、並びに再生動作時の逆洗水、塩水、押出水及び濯ぎ水）の流路を切り換える。コントロールバルブ６は、制御装置３０（後述）と電気的に接続されている。コントロールバルブ６は、制御装置３０によって流路切り換えが制御される。コントロールバルブ６は、除去能力回復手段として機能し、陽イオン交換体の再生時に、塩水タンク１４（後述）の塩水を交換塔５に導入する。
【００１９】
排水ラインＬ４は、コントロールバルブ６に接続され、再生動作時の逆洗水（原水Ｗ１）、塩水、押出水（原水Ｗ１）及び濯ぎ水（原水Ｗ１）を系外に排出する。排水ラインＬ４は、除去能力回復手段として機能する。
塩水タンク１４は、再生剤としての塩水（塩化ナトリウム水溶液）を貯留する。塩水の調製には、原水Ｗ１（又は処理水Ｗ２）が用いられる。塩水ラインＬ６は、コントロールバルブ６に接続される。塩水ラインＬ６には、塩水タンク１４からの塩水が流通する。
【００２０】
処理水ラインＬ２の上流側の端部は、軟水化処理装置４のコントロールバルブ６に接続される。処理水ラインＬ２の下流側の端部は、処理水タンク８に接続される。処理水ラインＬ２には、処理水Ｗ２が流通する。
処理水ラインＬ２には、給水バルブ７が設けられている。給水バルブ７は、処理水ラインＬ２の下流側に設けられている。給水バルブ７は、処理水ラインＬ２を開閉する。給水バルブ７は、制御装置３０（後述）と電気的に接続されている。給水バルブ７は、制御装置３０（後述）によって開閉を制御される。
【００２１】
処理水用硬度計１２は、処理水ラインＬ２に計測点Ｊ３において接続されている。処理水用硬度計１２は、処理水ラインＬ２を流通する処理水Ｗ２の硬度（水質）を計測点Ｊ３において計測する。つまり、処理水用硬度計１２は、水質計測手段として機能する。処理水用硬度計１２は、制御装置３０（後述）と電気的に接続されている。処理水用硬度計１２によって計測された信号は、制御装置３０に入力される。
【００２２】
流量計１３は、処理水ラインＬ２に計測点Ｊ４において接続される。流量計１３は、処理水ラインＬ２を流通する処理水Ｗ２の瞬間流量を計測点Ｊ４において計測する。流量計１３は、流量検出手段として機能する。流量計１３は、制御装置３０（後述）と電気的に接続されている。流量計１３によって計測された信号は、制御装置３０にパルス信号として入力される。制御装置３０においては、流量計１３によって計測された信号に基づいて、処理水Ｗ２の単位時間毎の積算流量が算出される。この積算流量の履歴は、後述するメモリ部４０に記憶される。
【００２３】
処理水タンク８は、処理水ラインＬ２の下流側の端部に接続され、処理水Ｗ２を貯留する。処理水タンク８は、水位計８ａを備えている。水位計８ａは、処理水タンク８に貯留された処理水Ｗ２の水位を計測する。水位計８ａは、制御装置３０（後述）と電気的に接続されている。水位計８ａによって計測された信号は、制御装置３０に入力される。処理水タンク８の水位は、制御装置３０によって算出される。
【００２４】
本実施形態の処理水製造システム１においては、処理水Ｗ２の配給要求時には、後述する処理水配給ポンプ９が稼働され、処理水タンク８内の処理水Ｗ２が需要箇所に配給される。そのため、水位計８ａによって処理水タンク８の減水及び満水を検出することによって、軟水化処理工程時に、処理水Ｗ２の給水開始タイミング及び給水停止タイミング（すなわち、原水ポンプ２の駆動及び停止タイミング）を判断することができる。
【００２５】
処理水配給ラインＬ３は、処理水Ｗ２を下流側に流通する。処理水配給ラインＬ３の上流側の端部は、処理水タンク８に接続される。処理水配給ラインＬ３の下流側の端部は、処理水Ｗ２の需要箇所（図示せず）に接続される。
処理水配給ラインＬ３には、処理水配給ポンプ９が設けられる。処理水配給ポンプ９は、処理水タンク８からの処理水Ｗ２を、下流側の需要箇所（図示せず）に送出する。処理水配給ポンプ９は、制御装置３０（後述）と電気的に接続される。処理水配給ポンプ９は、制御装置３０によって運転（駆動及び停止）を制御される。
【００２６】
回復時刻設定部１８は、軟水化処理装置４において再生動作（除去能力回復動作）を実施する回復時刻を設定する。回復時刻設定部１８は、例えば、制御装置３０に接続されるキーボード（図示せず）である。回復時刻設定部１８は、回復時刻設定手段として機能する。回復時刻は、システムの保守管理者による回復時刻設定部１８からの入力操作によって設定される。
【００２７】
回復時刻は、１日に１回だけではなく、複数回（通常は、１日に２〜３回）を設定してもよい。その際、回復時刻の間隔を一定に設定すると、後述する「次回の回復時刻までの時間」が固定される。例えば、回復時刻の間隔を１２時間に設定し、回復時刻を１２時及び２４時の２回に設定することができる。また、回復時刻の間隔を８時間に設定し、回復時刻を８時、１６時及び２４時の３回に設定することができる。本実施形態においては、処理水Ｗ２の製造停止が頻繁に行われることを抑制するため、再生動作の実施頻度を１日に１〜３回程度としている。
【００２８】
全除去可能量設定部１９は、全除去可能量を設定する。全除去可能量は、軟水化処理装置４において１回の通水サイクルで除去することができる硬度成分（除去対象物質）の最大量である。つまり、陽イオン交換体の再生（回復）が十分に行われた場合における軟水化処理装置４の最大除去能力を意味する。全除去可能量設定部１９は、例えば、制御装置３０に接続されるキーボード（図示せず）である。全除去可能量設定部１９は、全除去可能量設定手段として機能する。全除去可能量は、システムの保守管理者によって、全除去可能量設定部１９からの入力操作により設定される。
【００２９】
次に、図２を参照して、第１実施形態の処理水製造システム１の制御に係る機能について説明する。図２は、第１実施形態の処理水製造システム１の制御に係る機能ブロック図である。制御装置３０は、第１実施形態の処理水製造システム１における各部を制御する。図２に示すように、制御装置３０は、例えば、原水ポンプ２、処理水配給ポンプ９、原水バルブ３、コントロールバルブ６及び給水バルブ７に電気的に接続される。
【００３０】
また、制御装置３０は、回復時刻設定部１８及び全除去可能量設定部１９に電気的に接続され、回復時刻設定部１８から設定入力された回復時刻の情報、全除去可能量設定部１９から設定入力された全除去可能量の情報を受信する。また、制御装置３０は、各計測装置に電気的に接続され、各計測装置により計測された計測情報を受信する。計測装置は、例えば、原水用硬度計１０、処理水用硬度計１２、流量計１３及び水位計８ａである。
【００３１】
制御装置３０は、制御部３１と、メモリ部４０と、を備える。制御部３１は、時間情報計測手段としての時間情報計測部３２と、除去実績量算出手段としての除去実績量算出部３３と、回復時刻判定手段としての回復時刻判定部３４と、残存除去可能量算出手段としての残存除去可能量算出部３５と、残存除去可能時間算出手段としての残存除去可能時間算出部３６と、残存除去可能時間判定部３７と、回復動作制御手段としての再生動作制御部３８と、を備える。
【００３２】
時間情報計測部３２は、各種時間情報（例えば、現在時刻、再生動作を開始する回復時刻、軟水化処理が継続されている時間（通水時間）、再生動作の実施が継続されている時間）等を計測する。
【００３３】
除去実績量算出部３３は、再生動作（除去能力回復動作）後において、原水用硬度計１０及び処理水用硬度計１２により計測された硬度、並びに流量計１３により検出された流量に基づいて、陽イオン交換体で除去した硬度成分の量を、除去実績量として次の式（１）により算出する。つまり、この除去実績量は、前回の回復時刻（回復動作実施）から今回の回復時刻までの処理において、実際に除去した硬度成分の量の積算値である。
【００３４】
除去実績量（ｇ）＝Σ〔（原水濃度（ｇ／ｍ３）−処理水濃度（ｇ／ｍ３））×パルス入力数（ｐ）×流量計パルス定数（ｍ３／ｐ）〕・・・（１）
ここで、式（１）における「原水濃度」は、原水Ｗ１の単位量あたりに含まれる硬度成分の量であり、原水用硬度計１０によって計測される。「処理水濃度」は、処理水Ｗ２の単位量あたりに含まれる硬度成分の量であり、処理水用硬度計１２によって計測される。パルス入力数は、流量計１３により計測され、制御装置３０に入力されたパルス数である。このパルス数に「流量計パルス定数」を乗ずることにより、処理水Ｗ２の瞬間流量が算出される。
【００３５】
回復時刻判定部３４は、時間情報計測部３２により計測された時間情報（現在時刻）が、回復時刻設定部１８により設定された回復時刻になったか否かを判定する。つまり、回復時刻判定部３４は、軟水化処理装置４において再生動作の実施要求がなされているか否かを判定する。また、回復時刻判定部３４は、時間情報計測部３２により計測された時間情報（現在時刻）が、予め設定された運転停止時刻になったか否かを判定する。つまり、回復時刻判定部３４は、処理水製造システム１において運転停止要求がなされているか否かを判定する運転停止時刻判定部としても機能する。
【００３６】
残存除去可能量算出部３５は、回復時刻判定部３４により回復時刻になったと判定された場合に、全除去可能量設定部１９により設定された全除去可能量及び除去実績量算出部３３により算出された除去実績量に基づいて、回復時刻以降に陽イオン交換体で除去することができる硬度成分の量を、残存除去可能量として次の式（２）により算出する。つまり、この残存除去可能量は、イオン交換処理を継続した場合に除去することができる硬度成分の量である。
残存除去可能量（ｇ）＝全除去可能量（ｇ）−除去実績量（ｇ）・・・（２）
【００３７】
残存除去可能時間算出部３６は、残存除去可能量算出部３５により算出された残存除去可能量、原水用硬度計１０により計測された原水Ｗ１の硬度（原水濃度）、処理水用硬度計１２により計測された処理水Ｗ２の硬度（処理水濃度）及び流量計１３により検出された処理水Ｗ２の瞬間流量に基づいて、回復時刻以降に硬度成分が処理水Ｗ２中に漏出することなく処理水Ｗ２を製造することができる時間を、残存除去可能時間として次の式（３）により算出する。つまり、この残存除去可能時間は、硬度成分を処理水Ｗ２に漏出させずに、イオン交換処理を継続することができる時間である。
残存除去可能時間（ｈ）＝残存除去可能量（ｇ）／〔（原水濃度（ｇ／ｍ３）−処理水濃度（ｇ／ｍ３））×瞬間流量（ｍ３／ｈ）〕・・・（３）
【００３８】
残存除去可能時間判定部３７は、残存除去可能時間算出部３６により算出された残存除去可能時間が、次回の回復時刻までの時間未満であるか否かを判定する。この残存除去可能時間判定部３７の判定動作について、図３を参照しながら詳しく説明する。
【００３９】
図３は、残存除去可能時間判定部３７が、残存除去可能時間の長さによって再生動作の実施の可否を判定する図である。（ａ）は、残存除去可能時間が、次回の回復時刻までの時間よりも長く、再生動作の実施をキャンセルする場合を示す。（ｂ）は、残存除去可能時間が、次回の回復時刻までの時間よりも短く、再生動作を実施する場合を示す。図３において、時刻Ｔ１は、今回の回復時刻を示す。時刻Ｔ２は、残存除去可能時間ｔｂ（＜ｔｓ）が経過する時刻を示す。時刻Ｔ３は、次回の回復時刻を示す。時刻Ｔ４は、残存除去可能時間ｔａ（＞ｔｓ）が経過する時刻を示す。時刻Ｔ２は、次回の回復時刻Ｔ３よりも早い時刻を示し、時刻Ｔ４は、次回の回復時刻Ｔ３よりも遅い時刻を示す。
【００４０】
従って、（ａ）に示すように、残存除去可能時間ｔａが、次回の回復時刻までの時間ｔｓよりも長い場合には、イオン交換処理を次回の回復時刻Ｔ３まで継続しても硬度成分が処理水Ｗ２に漏出する可能性が少ない。そのため、後述する再生動作制御部３８は、今回の回復時刻Ｔ１における再生動作の実施をキャンセルする。
【００４１】
一方、（ｂ）に示すように、残存除去可能時間ｔｂが、次回の回復時刻までの時間ｔｓよりも短い場合には、今回の回復時刻Ｔ１においてイオン交換処理を継続すると、硬度成分が処理水Ｗ２に漏出する可能性が高い。そのため、後述する再生動作制御部３８は、今回の回復時刻Ｔ１において、再生動作を実施する。
【００４２】
再生動作制御部３８は、除去能力回復手段としてのコントロールバルブ６等を制御する。具体的には、残存除去可能時間が、次回の回復時刻までの時間未満の場合には、再生動作制御部３８は、再生動作を実施するように前記除去能力回復手段を制御する。再生動作では、後述するように、逆洗浄工程、再生工程、押出工程、水洗工程及び補水工程を順に行う。
【００４３】
一方、残存除去可能時間が、次回の回復時刻までの時間以上の場合には、再生動作制御部３８は、再生動作を実施しないように前記除去能力回復手段を制御する。つまり、再生動作制御部３８は、通常の運転モードを維持するように、原水バルブ３及び給水バルブ７を開弁し、原水ポンプ２を運転する。
【００４４】
再生動作制御部３８は、再生動作を実施した後に、再生動作の実施要求をリセットすると共に、算出された除去実績量をリセットする。
【００４５】
メモリ部４０は、処理水製造システム１の制御に必要な制御プログラムや各種データ等を記憶する。具体的には、メモリ部４０は、例えば、処理水製造システム１の制御に必要な各種機能を動作させる制御プログラム、回復時刻設定部１８から入力された回復時刻、全除去可能量設定部１９から入力された全除去可能量、前記各計測装置によって計測された各種計測データ（例えば、原水用硬度計１０及び処理水用濁度計４２によって計測された硬度データ、流量計１３によって計測された流量データ、時間情報計測部３２により計測された各種時間情報）、各種算出値（例えば、除去実績量、残存除去可能量及び残存除去可能時間）、各種閾値（例えば、再生動作を実施する処理水Ｗ２への漏れ硬度の閾値）を記憶する。
【００４６】
次に、第１実施形態の処理水製造システム１の基本動作について、図１を参照しながら説明する。通常運転時の軟水化処理（イオン交換処理）工程の場合、軟水化処理装置４のコントロールバルブ６は、軟水化処理工程用の流路に設定されている。処理水Ｗ２の配給要求があると、制御装置３０によって処理水配給ポンプ９が稼働されることにより、処理水タンク８に貯留された処理水Ｗ２が下流側の需要箇所に送出される（配給開始）。
【００４７】
そして、水位計８ａにより処理水タンク８の減水が検出されると、制御装置３０によって、原水ラインＬ１における原水ポンプ２が稼働されると共に、原水バルブ３が開弁される。また、制御装置３０によって、処理水ラインＬ２の給水バルブ７が開弁される。
【００４８】
原水Ｗ１は、原水ポンプ２によって原水ラインＬ１に送出される。原水ラインＬ１においては、原水用硬度計１０によって原水Ｗ１の硬度が計測される。この硬度情報は、制御装置３０によって受信される。
硬度が計測された原水Ｗ１は、軟水化処理装置４の交換塔５の内部に導入される。交換塔５の内部において、原水Ｗ１は、陽イオン交換体（図示せず）によってイオン交換処理されることにより、硬度成分（カルシウムイオン及びマグネシウムイオン）が除去される。これにより、処理水Ｗ２が製造される。製造された処理水Ｗ２は、処理水ラインＬ２に流通され、処理水タンク８に貯留される。
【００４９】
処理水ラインＬ２においては、処理水用硬度計１２によって処理水Ｗ２の硬度が計測される。また、流量計１３によって処理水Ｗ２の瞬間流量が計測される。これらの計測情報は、制御装置３０によって受信される。
【００５０】
処理水Ｗ２の配給要求がなくなると、制御装置３０によって処理水配給ポンプ９が停止される（配給停止）。続いて、処理水タンク８の満水が検出されると、制御装置３０によって、原水ラインＬ１における原水ポンプ２が停止されると共に、原水バルブ３及び給水バルブ７が閉弁される。
【００５１】
次に、軟水化処理装置４の再生動作（逆洗浄工程、再生工程、押出工程、水洗工程及び補水工程）について説明する。再生動作は、塩水タンク１４で製造された塩水を、塩水ラインＬ６、コントロールバルブ６を介して交換塔５の内部に供給することにより、陽イオン交換体（図示せず）の硬度成分の捕捉能力（除去能力）を回復させることを主体としている。
【００５２】
逆洗工程時には、再生動作制御部３８によって、給水バルブ７が閉弁され、かつ軟水化処理装置４のコントロールバルブ６が、逆洗浄工程用の流路に切り換えられる。また、再生動作制御部３８によって、原水バルブ３が開弁されると共に、原水ポンプ２が稼働される。これにより、交換塔５において、逆洗水としての原水Ｗ１が陽イオン交換体（図示せず）に対して上昇するように流され、陽イオン交換体が展開される。洗浄後の逆洗水は、排水ラインＬ４を介して、系外に排出される。
【００５３】
再生工程時には、再生動作制御部３８によって、軟水化処理装置４のコントロールバルブ６が、再生工程用の流路に切り換えられる。また、再生動作制御部３８によって、給水バルブ７の閉弁状態が維持されると共に、原水バルブ３が開弁され、原水ポンプ２が稼働される。そして、塩水タンク１４の塩水が、塩水ラインＬ６を介してコントロールバルブ６に供給され、原水Ｗ１によって所定の濃度まで希釈されながら、交換塔５の内部に導入される。これにより、陽イオン交換体（図示せず）の硬度成分の捕捉能力（除去能力）が再生（回復）される。再生後の塩水は、排水ラインＬ４を介して系外に排出される。
【００５４】
押出工程時には、再生動作制御部３８によって、軟水化処理装置４のコントロールバルブ６が、押出工程用の流路に切り換えられ、塩水タンク１４からの塩水の供給を停止する。原水ポンプ２、原水バルブ３及び給水バルブ７は、再生工程の状態が引き継がれる。これにより、交換塔５の内部に存在する塩水は、押出水としての原水Ｗ１により押し出されながら、上記陽イオン交換体を通過する。このようにして、陽イオン交換体の再生が完了する。押出後の塩水は、排水ラインＬ４を介して系外に排出される。
【００５５】
水洗工程時には、再生動作制御部３８によって、軟水化処理装置４のコントロールバルブ６が、水洗工程用の流路に切り換えられる。原水ポンプ２、原水バルブ３及び給水バルブ７は、押出工程の状態が引き継がれる。これにより、交換塔５において、濯ぎ水としての原水Ｗ１が上記陽イオン交換体に対して下降するように流され、陽イオン交換体に残留する塩水が濯がれる。水洗後の濯ぎ水は、排水ラインＬ４を介して、系外に排出される。
【００５６】
補水工程では、消費された塩水を再び調製するために、再生動作制御部３８によって、コントロールバルブ６が補水工程用の流路に切り換えられる。そして、塩水タンク１４に貯蔵された固形塩を溶解するための原水Ｗ１が、塩水ラインＬ６を介して塩水タンク１４に補水される。
【００５７】
再生動作制御部３８による再生動作が終了した後は、通常の運転モードに復帰する。つまり、処理水Ｗ２を製造するために軟水化処理工程に復帰し、原水バルブ３及び給水バルブ７が開弁され、原水ポンプ２が稼働される。
【００５８】
次に、第１実施形態の処理水製造システム１の特徴的な制御について図４を参照しながら説明する。図４は、第１実施形態の処理水製造システム１の制御を示すフローチャートである。
【００５９】
処理水製造システム１の運転を開始する前に、システムの保守管理者は、回復時刻を回復時刻設定部１８から制御装置３０に設定入力する。例えば、回復時刻を１２時及び２４時の２回（回復時刻の間隔が１２時間）に設定する。また、システムの保守管理者は、全除去可能量を全除去可能量設定部１９から制御装置３０に設定入力する。制御装置３０は、これらの設定入力データを受信し、メモリ部４０に記憶する。
【００６０】
図４に示すように、ステップＳＴ１において、原水Ｗ１の硬度を原水用硬度計１０によって計測する。また、処理水Ｗ２の硬度を処理水用硬度計１２によって計測する。更に、処理水Ｗ２の瞬間流量を流量計１３によって計測する。
【００６１】
ステップＳＴ２において、除去実績量算出部３３は、ステップＳＴ１で計測された硬度及び瞬間流量に基づいて、前述の式（１）により除去実績量（積算値）を算出する。つまり、除去実績量算出部３３は、前回の回復時刻（再生動作の実施時刻）から今回の回復時刻（例えば、図３における時刻Ｔ１を参照）までの軟水化処理において、実際に除去した硬度成分の量の積算値を算出する。
【００６２】
ステップＳＴ３において、回復時刻判定部３４は、時間情報計測部３２により計測された現在時刻が、予め設定された回復時刻になったか否かを判定する。つまり、回復時刻判定部３４は、軟水化処理装置４において再生動作の実施要求がなされているか否かを判定する。軟水化処理装置４において再生動作の実施要求がなされている（ＹＥＳ）場合には、ステップＳＴ４に進む。一方、軟水化処理装置４において再生動作の実施要求がなされていない（ＮＯ）場合には、ステップＳＴ１に戻る。
【００６３】
ステップＳＴ４において、原水Ｗ１の硬度を原水用硬度計１０によって計測する。また、処理水Ｗ２の硬度を処理水用硬度計１２によって計測する。更に、処理水Ｗ２の瞬間流量を流量計１３によって計測する。ステップＳＴ４においては、原水Ｗ１の硬度、処理水Ｗ２の硬度及び処理水Ｗ２の瞬間流量が、回復時刻に到達した時点における最新値として計測される。
【００６４】
ステップＳＴ５において、残存除去可能量算出部３５は、処理水製造システム１の運転開始前に設定された全除去可能量及びステップＳＴ２において算出された除去実績量に基づいて、前述の式（２）により残存除去可能量を算出する。
【００６５】
ステップＳＴ６において、残存除去可能時間算出部３６は、ステップＳＴ５において算出された残存除去可能量、ステップＳＴ４において計測された原水Ｗ１の硬度、処理水Ｗ２の硬度及び処理水Ｗ２の瞬間流量に基づいて、前述の式（３）により残存除去可能時間を算出する。
【００６６】
ステップＳＴ７において、残存除去可能時間判定部３７は、ステップＳＴ６において算出された残存除去可能時間が、次回の回復時刻（例えば、図３における時刻Ｔ３を参照）までの時間未満であるか否かを判定する。残存除去可能時間が、次回の回復時刻までの時間未満である（ＹＥＳ）場合（例えば、図３に示す（ｂ）の場合に相当）には、ステップＳＴ８に進む。つまり、今回の回復時刻において軟水化処理を継続すると、硬度成分が処理水Ｗ２に漏出する可能性が高い場合には、ステップＳＴ８に進む。
【００６７】
一方、残存除去可能時間が、次回の回復時刻までの時間以上である（ＮＯ）場合（例えば、図３に示す（ａ）の場合に相当）には、ステップＳＴ１０に進む。つまり、軟水化処理を今回の回復時刻（例えば、図３における時刻Ｔ１を参照）から次回の回復時刻（例えば、図３における時刻Ｔ３を参照）まで継続しても、硬度成分が処理水Ｗ２に漏出する可能性は少ない。そのため、今回の回復時刻においては、再生動作を実施せずに、ステップＳＴ１０に進む。
【００６８】
ステップＳＴ８において、再生動作制御部３８は、今回の回復時刻（例えば、図３における時刻Ｔ１を参照）において再生動作を実施する。これにより、軟水化処理装置４の陽イオン交換体が再生される。
【００６９】
ステップＳＴ９において、再生動作制御部３８は、再生動作の実施要求をリセットすると共に、ステップＳＴ２において算出された除去実績量をリセットし、ステップＳＴ１０に進む。
【００７０】
ステップＳＴ１０において、回復時刻判定部３４（運転停止時刻判定部）は、運転停止要求がなされているか否かを判定する。運転停止要求がなされている（ＹＥＳ）場合には、本制御を終了する。一方、運転停止要求がなされていない（ＮＯ）場合には、ステップＳＴ１に戻り、本制御を継続する。
【００７１】
以上に説明した第１実施形態の処理水製造システム１によれば、以下に示す各効果が奏される。
第１実施形態の処理水製造システム１は、再生動作を実施する回復時刻を設定する回復時刻設定部１８と、再生動作後の陽イオン交換体で除去することができる硬度成分の最大量を、全除去可能量として設定する全除去可能量設定部１９と、再生動作後において、陽イオン交換体で除去した硬度成分の量を、除去実績量として算出する除去実績量算出部３３と、回復時刻になったか否かを判定する回復時刻判定部３４と、回復時刻になったと判定された場合に、全除去可能量及び除去実績量に基づいて、回復時刻以降に陽イオン交換体で除去することができる硬度成分の量を、残存除去可能量として算出する残存除去可能量算出部３５と、回復時刻以降に硬度成分が処理水Ｗ２中に漏出することなく処理水Ｗ２を製造することができる時間を、残存除去可能時間として算出する残存除去可能時間算出部３６と、残存除去可能時間が、次回の回復時刻までの時間未満の場合には、再生動作を実施するようにコントロールバルブ６等を制御し、残存除去可能時間が、次回の回復時刻までの時間以上の場合には、除去能力回復動作を実施しないようにコントロールバルブ６等を制御する再生動作制御部３８と、を備える。
【００７２】
そのため、第１実施形態の処理水製造システム１によれば、処理水製造システム１の運転時間が短い場合等、軟水化処理装置４の陽イオン交換体の再生の必要性が少ない場合には、再生動作の実施をキャンセルすることができる。そのため、再生動作に必要な原水Ｗ１の使用量を低減することができると共に、排水量を低減することができる。従って、水資源を節約することができる。
【００７３】
また、第１実施形態の処理水製造システム１によれば、残存除去可能時間と次回の回復時刻とを考慮して再生動作の実施の必要性を判定することができる。そのため、処理水Ｗ２の配給要求量が多い時間帯（重負荷時間帯）における再生動作の実施を回避しつつ、軟水化処理装置４における陽イオン交換体の捕捉能力（除去能力）を十分に使用することができる。
【００７４】
次に、本発明の他の実施形態について説明する。他の実施形態については、主として、第１実施形態とは異なる点を中心に説明し、第１実施形態と同様の構成については、同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。他の実施形態において特に説明しない点は、第１実施形態についての説明が適宜適用又は援用される。
【００７５】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態の処理水製造システム１Ａの構成について図５を参照しながら説明する。図５は、第２実施形態の処理水製造システム１Ａを示す構成図である。本発明の第２実施形態の処理水製造システム１Ａは、原水Ｗ１に含まれる除去対象物質としての懸濁物質を捕捉して処理水Ｗ２を製造する濾過システムである。
【００７６】
図５に示すように、処理水製造システム１Ａは、地下水等の原水Ｗ１が流通する原水ラインＬ１と、原水ポンプ２と、原水バルブ３と、原水Ｗ１に含まれる懸濁物質を濾材（図示せず）により捕捉して処理水Ｗ２を製造する濾過処理装置４４と、処理水Ｗ２が流通する処理水ラインＬ２と、給水バルブ７と、処理水Ｗ２を貯留する処理水タンク８と、処理水配給ラインＬ３と、処理水配給ポンプ９と、逆洗水供給ラインＬ５と、逆洗水供給ポンプ１５と、逆洗バルブ１６と、排水ラインＬ７と、バックアップ給水ラインＬｂと、原水用濁度計４０ａと、薬剤添加装置４１と、処理水用濁度計４２と、流量計１３と、制御装置３０Ａと、回復時刻設定部１８ａと、全除去可能量設定部１９ａと、を主体に構成されている。
【００７７】
第２実施形態の処理水製造システム１Ａにおける原水ラインＬ１、原水ポンプ２及び原水バルブ３の構成は、前記第１実施形態の処理水製造システム１における原水ラインＬ１、原水ポンプ２及び原水バルブ３の構成と同様であるので、同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００７８】
原水ラインＬ１の下流側の端部は、濾過処理装置４４（後述のコントロールバルブ４６）に接続される。原水ポンプ２は、地下水等の原水Ｗ１を濾過処理装置４４に向けて送出する。原水ポンプ２は、制御装置３０Ａ（後述）と電気的に接続される。原水ポンプ２は、制御装置３０Ａ（後述）によって運転（駆動及び停止）を制御される。原水バルブ３は、制御装置３０Ａ（後述）と電気的に接続される。原水バルブ３は、原水ラインＬ１を開閉する。原水バルブ３は、制御装置３０Ａ（後述）によって開閉を制御される。
【００７９】
これら原水ラインＬ１、原水ポンプ２及び原水バルブ３は、逆洗浄された濾過処理装置４４の濾材（後述）を原水Ｗ１で濯ぎ、濾材を濯いだ原水Ｗ１を系外へ排出する除去能力回復手段としても機能する。
【００８０】
原水用濁度計４０ａは、原水ラインＬ１に計測点Ｊ１ｂにおいて接続される。原水用濁度計４０ａは、後述する薬剤添加装置４１により薬剤が添加された原水Ｗ１の濁度を計測する。つまり、原水用濁度計４０ａは、濾過処理装置４４の入口側における原水Ｗ１の濁度を計測する水質計測手段として機能する。原水用濁度計４０ａは、制御装置３０Ａ（後述）と電気的に接続される。原水用濁度計４０ａによって計測された信号は、制御装置３０Ａに入力される。
【００８１】
薬剤添加装置４１は、原水ラインＬ１に添加点Ｊ１ａにおいて接続される。薬剤添加装置４１は、原水ラインＬ１の添加点Ｊ１ａにおいて、所定の薬剤を添加する。薬剤は、濾過処理装置４４の濾過方法に応じて、適宜選択される。
【００８２】
薬剤添加装置４１は、薬剤貯留部（図示せず）と、薬剤添加ポンプ（図示せず）と、を備える。薬剤貯留部は、凝集剤や酸化剤等の薬剤を貯留する。薬剤添加ポンプは、原水ラインＬ１の添加点Ｊ１ａにおいて、薬剤貯留部に貯留された所定の薬剤を原水Ｗ１に送出し、添加する。薬剤添加ポンプは、制御装置３０Ａ（後述）と電気的に接続される。薬剤添加ポンプは、制御装置３０Ａ（後述）によって運転（駆動及び停止）を制御される。
【００８３】
濾過処理装置４４は、原水ラインＬ１の下流側の端部に設けられる。濾過処理装置４４は、原水Ｗ１に含まれる懸濁物質を除去媒体としての濾材（図示せず）により捕捉（除去）し、処理水Ｗ２を製造する。濾過処理装置４４は、処理水製造手段として機能する。
濾過処理装置４４は、濾材を有する濾過塔４５と、コントロールバルブ４６と、排水ラインＬ７と、を備える。
【００８４】
つまり、逆洗浄工程時には、逆洗水供給ラインＬ５（後述）を介して濾材に洗浄水（本実施形態においては、処理水Ｗ２である。以下、適宜、「逆洗水」ということもある）が供給され、濾材によって捕捉された懸濁物質が洗浄水と共に系外へ排出されるように構成される。水洗工程時には、逆洗浄された濾材を濯ぐために、濾材に濯ぎ水（本実施形態においては、原水Ｗ１）が供給され、濾材を濯いだ濯ぎ水が系外へ排出されるように構成される。
【００８５】
濾過塔４５は、懸濁物質を濾過するための濾材（図示せず）を有する。コントロールバルブ４６は、濾過塔４５に対して流入又は流出する水（濾過水製造時の原水Ｗ１及び処理水Ｗ２、並びに洗浄動作時の逆洗水及び濯ぎ水）の流路を切り換える。コントロールバルブ４６は、制御装置３０Ａ（後述）と電気的に接続される。コントロールバルブ４６は、制御装置３０Ａ（後述）によって流路切り換えを制御される。コントロールバルブ４６は、除去能力回復手段として機能する。
【００８６】
排水ラインＬ７は、コントロールバルブ４６に接続され、後述する濾材洗浄時の逆洗水（処理水Ｗ２）や濾材水洗時の濯ぎ水（原水Ｗ１）等を系外に排出する。排水ラインＬ７は、除去能力回復手段として機能する。
【００８７】
濾過処理装置４４は、処理水タンク８から逆洗水供給ラインＬ５を介して供給される処理水Ｗ２（逆洗水）によって、逆洗浄可能に構成される。
濾過処理装置４４は、原水Ｗ１中の除去対象物質に応じて種々選択される。濾過処理装置４４の例として、例えば、次のような砂濾過装置、除鉄除マンガン装置及び活性炭濾過装置を挙げることができる。これらの装置は、いずれも原水Ｗ１に含まれる懸濁物質を濾材の篩効果により捕捉して除去可能なものである。
【００８８】
砂濾過装置は、原水Ｗ１に含まれる微粒子等の懸濁物質を濾材（図示せず）により捕捉して除去するものである。砂濾過装置としては、例えば、硅石等の粗粒濾材と、アンスラサイト、濾過砂等の細粒濾材と、から形成された濾材層（図示せず）を有する塔式のものが挙げられる。濾過処理装置４４として、砂濾過装置が使用される場合には、原水Ｗ１に含まれる懸濁物質を凝集（フロック化）させて除去し易くする必要がある。そのため、濾過塔の上流側に配置された薬剤添加装置４１によって、凝集剤を添加する。凝集剤としては、例えば、無機系凝集剤を用いることができ、具体的には、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）や硫酸アルミニウム等が挙げられる。
【００８９】
除鉄除マンガン装置は、原水Ｗ１に含まれる微粒子等の懸濁物質と共に、溶存鉄及び溶存マンガンを濾材（図示せず）により捕捉して除去するものであり、この濾材が充填された濾過塔を備えている。濾材には、通常、粒子状のマンガンシャモットやマンガンゼオライトが使用される。また、濾過処理装置４４として、除鉄除マンガン装置が使用される場合には、原水Ｗ１に含まれる溶存鉄及び溶存マンガンを酸化してから除去する。そのため、濾過塔４５の上流側に配置された薬剤添加装置４１によって、酸化剤（例えば、次亜塩素酸ナトリウム）を添加する。
【００９０】
具体的には、原水Ｗ１に含まれる溶存鉄は、上記酸化剤の作用により酸化され、不溶性の水酸化第一鉄を経て水酸化第二鉄へと変化（すなわち、懸濁物質化）し、上記濾材によって濾過される。原水Ｗ１に含まれる溶存マンガンは、上記酸化剤の作用により上記濾材と接触したときに、酸化が進行し、濾材によって吸着され除去される。
【００９１】
活性炭濾過装置は、原水Ｗ１に含まれる懸濁物質と共に、有機物、色度成分及び臭気成分等の不純物を吸着材からなる濾材で除去するものであり、この吸着材が充填された濾過塔を備えている。吸着材には、通常、粒子状又は繊維状の活性炭が使用される。
なお、活性炭濾過装置は、上記砂濾過装置及び／又は除鉄除マンガン装置と併用してもよい。その場合、活性炭濾過装置を、上記砂濾過装置及び／又は除鉄除マンガン装置の下流側に配置することが好ましい。このように配置することにより、例えば、除鉄除マンガン装置を通過した酸化剤由来の残留塩素を、活性炭濾過装置によって分解できるからである。
【００９２】
以上のように構成された濾過処理装置４４には、処理水ラインＬ２が接続される。処理水ラインＬ２の上流側の端部は、濾過処理装置４４（コントロールバルブ４６）に接続される。処理水ラインＬ２の下流側の端部は、処理水タンク８に接続される。処理水ラインＬ２は、濾過処理装置４４によって製造された処理水Ｗ２が流通する。
【００９３】
処理水用濁度計４２は、処理水ラインＬ２に計測点Ｊ３ａにおいて接続される。処理水用濁度計４２は、処理水ラインＬ２を流通する処理水Ｗ２の濁度（水質）を計測点Ｊ３ａにおいて計測する。つまり、処理水用濁度計４２は、濾過処理装置４４の出口側における処理水Ｗ２の濁度を計測する水質計測手段として機能する。処理水用濁度計４２は、制御装置３０Ａ（後述）と電気的に接続される。処理水用濁度計４２によって計測された信号は、制御装置３０Ａに入力される。
【００９４】
また、処理水タンク８には、バックアップ給水ラインＬｂが接続される。バックアップ給水ラインＬｂは、別系統の処理水製造システム等で製造された処理水や上水等からなるバックアップ水Ｗｂを、処理水タンク８に供給する。バックアップ給水ラインＬｂは、処理水タンク８における処理水Ｗ２の貯留量が、処理水Ｗ２の需要量に対して不足する場合等において使用される。
【００９５】
バックアップ給水ラインＬｂには、バックアップ給水バルブ１７が設けられる。バックアップ給水バルブ１７は、バックアップ給水ラインＬｂを開閉する。バックアップ給水バルブ１７は、制御装置３０（後述）と電気的に接続される。バックアップ給水バルブ１７は、制御装置３０によって開閉を制御される。
【００９６】
次に、逆洗水供給ラインＬ５について説明する。逆洗水供給ラインＬ５の上流側には、逆洗水を送出する逆洗水供給ポンプ１５が設けられている。逆洗水供給ポンプ１５は、制御装置３０（後述）と電気的に接続されている。逆洗水供給ポンプ１５は、制御装置３０によって運転（駆動及び停止）を制御される。逆洗水供給ポンプ１５は、除去能力回復手段として機能する。
【００９７】
逆洗水供給ラインＬ５の下流側の端部は、原水ラインＬ１に合流点Ｊ２において合流している。逆洗水供給ラインＬ５には、逆洗バルブ１６が設けられている。逆洗バルブ１６は、逆洗水供給ラインＬ５を開閉する。逆洗バルブ１６は、制御装置３０（後述）と電気的に接続されている。逆洗バルブ１６は、制御装置３０によって開閉を制御される。逆洗水供給ラインＬ５及び逆洗バルブ１６は、除去能力回復手段として機能する。
【００９８】
第２実施形態の処理水製造システム１Ａにおける流量計１３、給水バルブ７、処理水タンク８、水位計８ａ、処理水配給ポンプ９及び処理水配給ラインＬ３の構成は、前記第１実施形態の処理水製造システム１における構成と同様であるので、同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００９９】
また、流量計１３、給水バルブ７、水位計８ａ、処理水配給ポンプ９、バックアップ給水バルブ１７、逆洗水供給ポンプ１５及び逆洗バルブ１６は、制御装置３０Ａ（後述）と電気的に接続される。流量計１３及び水位計８ａによって計測された信号は、制御装置３０Ａに入力される。処理水タンク８の水位は、制御装置３０Ａによって算出される。処理水Ｗ２の積算流量は、制御装置３０Ａによって算出される。
処理水配給ポンプ９及び逆洗水供給ポンプ１５は、制御装置３０Ａによって運転（駆動及び停止）を制御される。給水バルブ７、逆洗バルブ１６及びバックアップ給水バルブ１７は、制御装置３０Ａによって開閉を制御される。
【０１００】
回復時刻設定部１８ａは、濾過処理装置４４において洗浄動作（除去能力回復動作）を実施する回復時刻を設定する。回復時刻設定部１８ａは、例えば、制御装置３０Ａに接続されるキーボード（図示せず）である。回復時刻設定部１８ａは、回復時刻設定手段として機能する。回復時刻は、システムの保守管理者による回復時刻設定部１８ａからの入力操作によって設定される。回復時刻の具体的な設定方法は、前記第１実施形態の処理水製造システム１の場合と同様であるので、詳細な説明を省略する。
【０１０１】
全除去可能量設定部１９ａは、全除去可能量を設定する。全除去可能量は、濾過処理装置４４において１回の通水サイクルで除去することができる懸濁物質（除去対象物質）の最大量である。つまり、全除去可能量は、濾材の洗浄（回復）が十分に行われた場合の濾過処理装置４４の最大除去能力を意味する。
【０１０２】
全除去可能量設定部１９ａは、例えば、制御装置３０Ａに接続されるキーボード（図示せず）である。全除去可能量設定部１９ａは、全除去可能量設定手段として機能する。全除去可能量は、システムの保守管理者によって、全除去可能量設定部１９ａからの入力操作により設定される。
【０１０３】
次に、図６を参照して、第２実施形態の処理水製造システム１Ａの制御に係る機能について説明する。図６は、第２実施形態の処理水製造システム１Ａの制御に係る機能ブロック図である。
【０１０４】
制御装置３０Ａは、第２実施形態の処理水製造システム１Ａにおける各部を制御する。図６に示すように、制御装置３０Ａは、例えば、原水ポンプ２、処理水配給ポンプ９、薬剤添加装置４１、逆洗水供給ポンプ１５、原水バルブ３、コントロールバルブ４６、給水バルブ７、逆洗バルブ１６、バックアップ給水バルブ１７に電気的に接続される。
【０１０５】
また、制御装置３０Ａは、回復時刻設定部１８ａ及び全除去可能量設定部１９ａに電気的に接続され、回復時刻設定部１８ａから設定入力された回復時刻の情報、全除去可能量設定部１９ａから設定入力された全除去可能量の情報を受信する。また、制御装置３０Ａは、各計測装置に電気的に接続され、各計測装置により計測された計測情報を受信する。計測装置は、例えば、原水用濁度計４０ａ、処理水用濁度計４２、流量計１３及び水位計８ａである。
【０１０６】
制御装置３０Ａは、制御部３１Ａと、メモリ部４０Ａと、を備える。制御部３１Ａは、時間情報計測手段としての時間情報計測部３２ａと、除去実績量算出手段としての除去実績量算出部３３ａと、回復時刻判定手段としての回復時刻判定部３４ａと、残存除去可能量算出手段としての残存除去可能量算出部３５ａと、残存除去可能時間算出手段としての残存除去可能時間算出部３６ａと、残存除去可能時間判定部３７ａと、回復動作制御手段としての洗浄動作制御部３８ａと、を備える。
【０１０７】
時間情報計測部３２ａは、各種時間情報（例えば、現在時刻、洗浄動作を開始する回復時刻、濾過処理が継続されている時間（通水時間）、洗浄動作の実施が継続されている時間）を計測する。
【０１０８】
除去実績量算出部３３ａは、洗浄動作（除去能力回復動作）後において、原水用濁度計４０ａ及び処理水用濁度計４２により計測された濁度、及び流量計１３により検出された流量に基づいて、濾材で除去した懸濁物質の量を、除去実績量として、前述の式（１）により算出する。つまり、この除去実績量は、前回の回復時刻（洗浄動作の実施時刻）から今回の回復時刻までの処理において、実際に除去した懸濁物質の量の積算値である。
【０１０９】
ここで、前述の式（１）における「原水濃度」は、原水Ｗ１の単位量あたりに含まれる懸濁物質の量であり、原水用濁度計４０ａによって計測される。「処理水濃度」は、処理水Ｗ２の単位量あたりに含まれる懸濁物質の量であり、処理水用濁度計４２によって計測される。パルス入力数は、流量計１３により計測され、制御装置３０Ａに入力されたパルス数である。このパルス数に「流量計パルス定数」を乗ずることにより、処理水Ｗ２の瞬間流量が算出される。
【０１１０】
回復時刻判定部３４ａは、時間情報計測部３２ａにより計測された時間情報（現在時刻）が、回復時刻設定部１８ａにより設定された回復時刻になったか否かを判定する。つまり、回復時刻判定部３４ａは、濾過処理装置４４において洗浄動作の実施要求がなされているか否かを判定する。また、回復時刻判定部３４ａは、現在時刻が、予め設定された運転停止時刻になったか否かを判定する。つまり、回復時刻判定部３４ａは、処理水製造システム１Ａにおいて運転停止要求がなされているか否かを判定する運転停止時刻判定部としても機能する。
【０１１１】
残存除去可能量算出部３５ａは、回復時刻判定部３４ａにより回復時刻になったと判定された場合に、全除去可能量設定部１９ａにより設定された全除去可能量及び除去実績量算出部３３ａにより算出された除去実績量に基づいて、回復時刻以降に濾材で除去することができる懸濁物質の量を、残存除去可能量として、前述の式（２）により算出する。つまり、この残存除去可能量は、濾過処理を継続した場合に除去することができる懸濁物質の量である。
【０１１２】
残存除去可能時間算出部３６ａは、残存除去可能量算出部３５ａにより算出された残存除去可能量、原水用濁度計４０ａにより計測された原水Ｗ１の濁度（原水濃度）、処理水用濁度計４２により計測された処理水Ｗ２の濁度（処理水濃度）及び流量計１３により検出された処理水Ｗ２の瞬間流量に基づいて、回復時刻以降に懸濁物質が処理水Ｗ２中に漏出することなく処理水Ｗ２を製造できる時間を、残存除去可能時間として、前述の式（３）により算出する。つまり、この残存除去可能時間は、懸濁物質を処理水Ｗ２に漏出させずに、濾過処理を継続することができる時間である。
【０１１３】
残存除去可能時間判定部３７ａは、残存除去可能時間算出部３６ａにより算出された残存除去可能時間が、次回の回復時刻までの時間未満であるか否かを判定する。この残存除去可能時間判定部３７ａの判定動作については、前記第１実施形態の図３において説明した残存除去可能時間判定部３７の判定動作と同様であるので、重複説明を省略する。
【０１１４】
洗浄動作制御部３８ａは、除去能力回復手段としてのコントロールバルブ４６、逆洗水供給ポンプ１５、逆洗バルブ１６等を制御する。具体的には、残存除去可能時間が、次回の回復時刻までの時間未満の場合には、洗浄動作制御部３８ａは、濾材の洗浄動作（逆洗浄工程及び水洗工程）を実施するように前記除去能力回復手段を制御する。一方、残存除去可能時間が、次回の回復時刻までの時間以上の場合には、洗浄動作制御部３８ａは、洗浄動作を実施しないように前記除去能力回復手段を制御する。
【０１１５】
また、洗浄動作制御部３８ａは、洗浄動作を実施した後に、洗浄動作の実施要求をリセットすると共に、算出された除去実績量をリセットする。
【０１１６】
メモリ部４０Ａは、処理水製造システム１Ａの制御に必要な制御プログラムや各種データ等を記憶する。具体的には、メモリ部４０Ａは、処理水製造システム１Ａの制御に必要な各種機能を動作させる制御プログラム、回復時刻設定部１８ａから入力された回復時刻、全除去可能量設定部１９ａから入力された全除去可能量、前記各計測装置によって計測された各種計測データ（例えば、原水用濁度計４０ａ及び処理水用濁度計４２によって計測された濁度データ、流量計１３によって計測された流量データ、時間情報計測部３２ａにより計測された各種時間情報）、各種算出値（例えば、除去実績量、残存除去可能量及び残存除去可能時間）、各種閾値（例えば、洗浄動作を実施する処理水Ｗ２への漏れ濁度の閾値）を記憶する。
【０１１７】
次に、第２実施形態の処理水製造システム１Ａの基本動作について、図５を参照しながら説明する。通常運転時の濾過工程の場合、濾過処理装置４４のコントロールバルブ４６は、濾過工程用の流路に設定されている。処理水Ｗ２の配給要求があると、制御装置３０Ａによって処理水配給ポンプ９が稼働されることにより、処理水タンク８に貯留された処理水Ｗ２が下流側の需要箇所に送出される（配給開始）。そして、水位計８ａにより処理水タンク８の減水が検出されると、制御装置３０Ａによって、原水バルブ３及び給水バルブ７が開弁されると共に、原水ポンプ２及び薬剤添加装置４１の薬剤添加ポンプ（図示せず）が稼働される。この場合、逆洗水供給ラインＬ５における逆洗水供給ポンプ１５は、稼働されず、逆洗バルブ１６は閉弁されたままとなっている。
【０１１８】
原水Ｗ１は、原水ポンプ２によって原水ラインＬ１に送出される。そして、原水ラインＬ１の添加点Ｊ１ａにおいて、薬剤添加装置４１によって所定の薬剤が添加される。また、原水ラインＬ１の計測点Ｊ１ｂにおいては、原水用濁度計４０ａによって原水の濁度が計測される。この濁度情報は、制御装置３０Ａによって受信される。
薬剤が添加された原水Ｗ１は、濾過処理装置４４のコントロールバルブ４６を介して濾過塔４５内に導入される。濾過塔４５においては、原水Ｗ１が上記濾材層に対して下降するように流される。これにより、原水Ｗ１に含まれる懸濁物質が濾材により捕捉され、処理水Ｗ２が製造される。製造された処理水Ｗ２は、コントロールバルブ４６を介して処理水ラインＬ２に流通され、処理水タンク８に貯留される。
【０１１９】
処理水ラインＬ２においては、処理水用濁度計４２によって処理水Ｗ２の濁度が計測されると共に、流量計１３によって処理水Ｗ２の瞬間流量が計測される。これらの計測情報は、制御装置３０Ａによって受信される。
処理水Ｗ２の配給要求がなくなると、制御装置３０Ａによって処理水配給ポンプ９が停止される（配給停止）。続いて、水位計８ａにより処理水タンク８の満水が検出されると、制御装置３０Ａによって、原水ラインＬ１における原水ポンプ２及び薬剤添加装置４１の薬剤添加ポンプ（図示せず）が停止されると共に、原水バルブ３が閉弁される。また、制御装置３０Ａによって、処理水ラインＬ２の給水バルブ７が閉弁される。
【０１２０】
なお、制御装置３０Ａによって、処理水タンク８における処理水Ｗ２の水位が、所定の下限値になったと判定された場合には、制御装置３０Ａによって、バックアップ給水ラインＬｂのバックアップ給水バルブ１７が開弁される。これにより、バックアップ水Ｗｂが、処理水タンク８に補給される。
【０１２１】
次に、濾過処理装置４４の洗浄動作（逆洗浄工程及び水洗工程）について説明する。逆洗浄工程時には、洗浄動作制御部３８ａによって、原水ラインＬ１における原水ポンプ２が停止されると共に、原水バルブ３が閉弁され、かつ、濾過処理装置４４のコントロールバルブ４６が、逆洗浄工程用の流路に設定される。また、洗浄動作制御部３８ａによって、処理水ラインＬ２の給水バルブ７が閉弁されると共に、逆洗水供給ラインＬ５における逆洗水供給ポンプ１５が稼働され、逆洗バルブ１６が開弁される。これにより、濾過塔４５において、逆洗水としての処理水Ｗ２が上記濾材層に対して上昇するように流され、濾材が展開される。洗浄後の逆洗水は、排水ラインＬ７を介して、系外に排出される。
【０１２２】
また、水洗工程時には、洗浄動作制御部３８ａによって、原水ラインＬ１における原水ポンプ２が稼働されると共に、原水バルブ３が開弁され、かつ、濾過処理装置４４のコントロールバルブ４６が、水洗工程用の流路に設定される。また、洗浄動作制御部３８ａによって、処理水ラインＬ２の給水バルブ７が閉弁状態を維持されると共に、逆洗水供給ラインＬ５における逆洗水供給ポンプ１５が停止され、逆洗バルブ１６が閉弁される。これにより、濾過塔４５において、濯ぎ水としての原水Ｗ１が上記濾材層に対して下降するように流され、濾材が濯がれる。水洗後の濯ぎ水は、排水ラインＬ７を介して、系外に排出される。
【０１２３】
洗浄動作制御部３８ａによる洗浄動作が終了した後は、通常の運転モードに復帰する。つまり、処理水Ｗ２を製造するために濾過工程に復帰し、原水バルブ３及び給水バルブ７が開弁され、原水ポンプ２等が運転される。
【０１２４】
次に、第２実施形態の処理水製造システム１Ａの特徴的な制御について図８を参照しながら説明する。図７は、第２実施形態の処理水製造システム１Ａの制御を示すフローチャートである。
【０１２５】
処理水製造システム１Ａの運転を開始する前に、システムの保守管理者は、回復時刻を回復時刻設定部１８ａから制御装置３０Ａに設定入力する。例えば、回復時刻を１２時及び２４時の２回（回復時刻の間隔が１２時間）に設定する。また、システムの保守管理者は、全除去可能量を全除去可能量設定部１９ａから制御装置３０Ａに設定入力する。制御装置３０Ａは、これらの設定入力データを受信し、メモリ部４０Ａに記憶する。
【０１２６】
図７に示すように、ステップＳＴ１１において、原水Ｗ１の濁度を原水用濁度計４０ａによって計測する。また、処理水Ｗ２の濁度を処理水用濁度計４２によって計測する。更に、処理水Ｗ２の瞬間流量を流量計１３によって計測する。
【０１２７】
ステップＳＴ１２において、除去実績量算出部３３ａは、ステップＳＴ１１で計測された濁度及び瞬間流量に基づいて、前述の式（１）により除去実績量（積算値）を算出する。ここで、式（１）における「原水濃度」は、原水Ｗ１の単位量あたりに含まれる懸濁物質の量であり、原水用濁度計４０ａによって計測される。「処理水濃度」は、処理水Ｗ２の単位量あたりに含まれる懸濁物質の量であり、処理水用濁度計４２によって計測される。つまり、除去実績量算出部３３ａは、前回の回復時刻（洗浄動作の実施時刻）から今回の回復時刻までの処理において、実際に除去した懸濁物質の量の積算値を算出する。
【０１２８】
ステップＳＴ１３において、回復時刻判定部３４ａは、時間情報計測部３２ａにより計測された現在時刻が、予め設定された回復時刻になったか否かを判定する。つまり、回復時刻判定部３４ａは、濾過処理装置４４において洗浄動作の実施要求がなされているか否かを判定する。濾過処理装置４４において洗浄動作の実施要求がなされている（ＹＥＳ）場合には、ステップＳＴ１４に進む。
一方、濾過処理装置４４において洗浄動作の実施要求がなされていない（ＮＯ）場合には、ステップＳＴ１１に戻る。
【０１２９】
ステップＳＴ１４において、原水Ｗ１の濁度を原水用濁度計４０ａによって計測する。また、処理水Ｗ２の濁度を処理水用濁度計４２によって計測する。更に、処理水Ｗ２の瞬間流量を流量計１３によって計測する。ステップＳＴ１４においては、原水Ｗ１の濁度、処理水Ｗ２の濁度及び処理水Ｗ２の瞬間流量が、回復時刻に到達した時点における最新値として計測される。
【０１３０】
ステップＳＴ１５において、残存除去可能量算出部３５ａは、処理水製造システム１Ａの運転開始前に設定された全除去可能量及びステップＳＴ１２において算出された除去実績量に基づいて、前述の式（２）により残存除去可能量を算出する。
【０１３１】
ステップＳＴ１６において、残存除去可能時間算出部３６ａは、ステップＳＴ１５において算出された残存除去可能量、ステップＳＴ１４において計測された原水Ｗ１の濁度、処理水Ｗ２の濁度及び処理水Ｗ２の流量に基づいて、前述の式（３）により残存除去可能時間を算出する。
【０１３２】
ステップＳＴ１７において、残存除去可能時間判定部３７ａは、ステップＳＴ１６において算出された残存除去可能時間が、次回の回復時刻までの時間未満であるか否かを判定する。残存除去可能時間が、次回の回復時刻までの時間未満である（ＹＥＳ）場合には、ステップＳＴ１８に進む。つまり、今回の回復時刻において濾過処理を継続すると、懸濁物質が処理水Ｗ２に漏出する可能性が高い場合には、ステップＳＴ１８に進む。
【０１３３】
一方、残存除去可能時間が、次回の回復時刻までの時間以上である（ＮＯ）場合には、ステップＳＴ２０に進む。つまり、濾過処理を今回の回復時刻から次回の回復時刻まで継続しても、懸濁物質が処理水Ｗ２に漏出する可能性が少ない。そのため、今回の回復時刻においては、洗浄動作を実施せずに、ステップＳＴ２０に進む。
【０１３４】
ステップＳＴ１８において、洗浄動作制御部３８ａは、今回の回復時刻において洗浄動作を実施する。これにより、濾過処理装置４４の濾材が洗浄され、懸濁物質の捕捉能力が回復する。
【０１３５】
ステップＳＴ１９において、洗浄動作制御部３８ａは、洗浄動作の実施要求をリセットすると共に、ステップＳＴ１２において算出された除去実績量をリセットし、ステップＳＴ２０に進む。
【０１３６】
ステップＳＴ２０において、回復時刻判定部３４ａ（運転停止時刻判定部）は、運転停止要求がなされているか否かを判定する。運転停止要求がなされている（ＹＥＳ）場合には、本制御を終了する。一方、運転停止要求がなされていない（ＮＯ）場合には、ステップＳＴ１１に戻り、本制御を継続する。
【０１３７】
以上に説明した第２実施形態の処理水製造システム１Ａによれば、以下に示す各効果が奏される。
第２実施形態の処理水製造システム１Ａは、洗浄動作を実施する回復時刻を設定する回復時刻設定部１８ａと、洗浄動作後の濾材で除去することができる懸濁物質の最大量を、全除去可能量として設定する全除去可能量設定部１９ａと、洗浄動作後において、濾材で除去した硬度成分の量を、除去実績量として算出する除去実績量算出部３３ａと、回復時刻になったか否かを判定する回復時刻判定部３４ａと、回復時刻になったと判定された場合に、全除去可能量及び除去実績量に基づいて、回復時刻以降に濾材で除去することができる懸濁物質の量を、残存除去可能量として算出する残存除去可能量算出部３５ａと、回復時刻以降に懸濁物質が処理水Ｗ２中に漏出することなく処理水Ｗ２を製造できる時間を、残存除去可能時間として算出する残存除去可能時間算出部３６ａと、残存除去可能時間が、次回の回復時刻までの時間未満の場合には、洗浄動作を実施するようにコントロールバルブ４６、逆洗水供給ポンプ１５、逆洗バルブ１６等を制御し、残存除去可能時間が、次回の回復時刻までの時間以上の場合には、除去能力回復動作を実施しないようにコントロールバルブ４６、逆洗水供給ポンプ１５、逆洗バルブ１６等を制御する洗浄動作制御部３８ａと、を備える。
【０１３８】
そのため、第２実施形態の処理水製造システム１Ａによれば、処理水製造システム１Ａの運転時間が短い場合等、濾過処理装置４４の濾材の洗浄の必要性が少ない場合には、洗浄動作の実施をキャンセルすることができる。そのため、洗浄動作に必要な原水Ｗ１及び処理水Ｗ２の使用量を低減することができると共に、排水量を低減することができる。従って、水資源を節約することができる。
【０１３９】
また、第２実施形態の処理水製造システム１Ａによれば、残存除去可能時間と次回の回復時刻とを考慮して洗浄動作の実施の必要性を判定することができる。そのため、処理水Ｗ２の配給要求量が多い時間帯（重負荷時間帯）における洗浄動作の実施を回避しつつ、濾過処理装置４４における濾材の捕捉能力（除去能力）を十分に使用することができる。
【０１４０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前述した実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。
例えば、前記第１実施形態及び前記第２実施形態においては、図４におけるステップＳＴ４、ステップＳＴ５、図５におけるステップＳＴ１４及びステップＳＴ１５に示すように、残存除去可能時間を算出する際に、原水濃度、処理水濃度及び処理水の流量は、回復時刻到達時点の最新値が用いられるものとして説明したが、これに制限されない。
【０１４１】
例えば、原水濃度及び処理水の流量に対しては、除去実績量の算出（図４におけるステップＳＴ２、図５におけるステップＳＴ１２を参照）中における最大値を用い、処理水濃度に対しては、除去実績量の算出中における最小値を用いてもよい。これにより、残存除去可能時間が短くなるように算出することができる。そのため、残存除去可能時間を安全側の値として算出することができる。
また、処理水の流量は、直近の平均流量を用いてもよい。
【０１４２】
また、前記第１実施形態及び前記第２実施形態においては、原水濃度（原水Ｗ１の硬度又は原水Ｗ１の濁度）及び処理水濃度（処理水Ｗ２の硬度又は処理水Ｗ２の濁度）を計測するものとして説明したが、これに制限されない。例えば、原水濃度（原水Ｗ１の硬度又は原水Ｗ１の濁度）のみを計測し、この計測値に基づいて残存除去可能時間を算出してもよい。
【符号の説明】
【０１４３】
１，１Ａ  処理水製造システム
２  原水ポンプ（除去能力回復手段）
３  原水バルブ（除去能力回復手段）
４  軟水化処理装置（処理水製造手段）
６，４６  コントロールバルブ（除去能力回復手段）
１０  原水用硬度計（水質計測手段）
１２  処理水用硬度計（水質計測手段）
１３  流量計（流量検出手段）
１４  塩水タンク（除去能力回復手段）
１５  逆洗水供給ポンプ（除去能力回復手段）
１６  逆洗バルブ（除去能力回復手段）
１８，１８ａ  回復時刻設定部（回復時刻設定手段）
１９，１９ａ  全除去可能量設定部（全除去可能量設定手段）
３２，３２ａ  時間情報計測部（時間情報計測手段）
３３，３３ａ  除去実績量算出部（除去実績量算出手段）
３４，３４ａ  回復時刻判定部（回復時刻判定手段）
３５，３５ａ  残存除去可能量算出部（残存除去可能量算出手段）
３６，３６ａ  残存除去可能時間算出部（残存除去可能時間算出手段）
３８  再生動作制御部（回復動作制御手段）
３８ａ  洗浄動作制御部（回復動作制御手段）
４０ａ  原水用濁度計（水質計測手段）
４２  処理水用濁度計（水質計測手段）
４４  濾過処理装置（処理水製造手段）
Ｌ１  原水ライン（除去能力回復手段）
Ｌ４，Ｌ７  排水ライン（除去能力回復手段）
Ｌ５  逆洗水供給ライン（除去能力回復手段）
Ｌ６  塩水ライン（除去能力回復手段）
ｔａ，ｔｂ  残存除去可能時間
ｔｓ  次回の回復時刻までの時間
Ｔ１，Ｔ３  回復時刻
Ｗ１  原水
Ｗ２  処理水
【図１】
0005445282.tif 000002
【図２】
0005445282.tif 000003
【図３】
0005445282.tif 000004
【図４】
0005445282.tif 000005
【図５】
0005445282.tif 000006
【図６】
0005445282.tif 000007
【図７】
0005445282.tif 000008