(57)【要約】      （修正有）【課題】前段の処理水が後段の許容水質を超える異常が発生したとき、前後の装置、操作に影響を与えることなく、また貯留槽など装置を大型化することなく、簡単な操作で短時間に許容水質に達する被処理水を調整して処理を継続することができる水処理方法および装置の提供。【解決手段】異なる処理方式の複数の処理ユニット１、２、３により順次処理を行う際、前段の処理ユニットの処理水が後段の処理ユニットの許容値を超える異常が発生した際、後段の処理ユニットの予備系列に待機する待機処理ユニットを追加稼働させ、追加稼働した処理ユニットの処理水量に相当する量の処理水を入口側に循環し、前段の処理水と混合して調製された異常対応被処理水を既稼働および追加稼働中の後段の処理ユニットに供給して処理を行い、異常対応被処理水の水質が後段の処理ユニットの許容値を超えないように、追加稼働する後段の処理ユニットの数を決める水処理方法。【選択図】図１
2019177326.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる処理方式の複数の処理ユニットにより順次処理を行う水処理方法であって、
前段の処理ユニットの処理水が後段の処理ユニットの許容値を超える異常が発生した際、
既稼働の後段の処理ユニットによる処理を継続した状態で、
後段の処理ユニットの予備系列に待機する待機処理ユニットを追加稼働させ、
追加稼働した処理ユニットの処理水量に相当する量の処理水を入口側に循環し、前段の処理水と混合して調製された異常対応被処理水を既稼働および追加稼働中の後段の処理ユニットに供給して処理を行うことを特徴とする水処理方法。
【請求項２】
異常対応被処理水の水質が後段の処理ユニットの許容値を超えないように、追加稼働する後段の処理ユニットの数を決めて処理を行う請求項１記載の方法。
【請求項３】
後段の処理ユニットは、前段処理ユニットの処理水質の異常発生項目に対する除去能力を有する請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
異常対応被処理水の水質は下記〔１〕式により算出される請求項１ないし３のいずれかに記載の方法。
Ｃ＊＝（ＮαＣｎＱｏ＋ＣｉＱｉ）／（ＮＱｏ＋Ｑｉ）＜Ｃｍ・・・〔１〕
〔１〕式中の記号は次の意味を有する。
Ｑｉ：水質異常を起こしたユニットからの総流入量
Ｃｉ：水質異常を起こしたユニットの異常水質項目の濃度
Ｃｎ：異常前の後段水槽に存在している異常水質項目の濃度
Ｑｏ：後段ユニットの１系列あたりの流量
α：後段ユニットの異常水質項目の残留率
Ｃｍ：後段水槽で許容される当該水質項目の最大濃度
Ｃ＊：異常対応被処理水の異常水質項目の濃度
Ｎ：追加稼働する後段ユニットの数
【請求項５】
追加稼働する後段ユニット数は下記〔２〕式により算出される請求項１ないし４のいずれかに記載の方法。
Ｎ＞｛（Ｃｉ−Ｃｍ）Ｑｉ｝／｛（Ｃｍ−αＣｎ）Ｑｏ｝・・・〔２〕
〔２〕式中の記号は次の意味を有する。
Ｑｉ：水質異常を起こしたユニットからの総流入量
Ｃｉ：水質異常を起こしたユニットの異常水質項目の濃度
Ｃｎ：異常前の後段水槽に存在している異常水質項目の濃度
Ｑｏ：後段ユニットの１系列あたりの流量
α：後段ユニットの異常水質項目の残留率
Ｃｍ：後段水槽で許容される当該水質項目の最大濃度
Ｎ：追加稼働する後段ユニットの数
【請求項６】
追加稼働する後段ユニット数は下記〔３〕式により算出される請求項１ないし４のいずれかに記載の方法。
Ｎ＞｛（Ｃｉ−Ｃｍ）Ｑｉ｝／｛Ｃｍ（１−α）Ｑｏ｝・・・〔３〕
〔３〕式中の記号は次の意味を有する。
Ｑｉ：水質異常を起こしたユニットからの総流入量
Ｃｉ：水質異常を起こしたユニットの異常水質項目の濃度
Ｑｏ：後段ユニットの１系列あたりの流量
α：後段ユニットの異常水質項目の残留率
Ｃｍ：後段水槽で許容される当該水質項目の最大濃度
Ｎ：追加稼働する後段ユニットの数
【請求項７】
異なる処理方式の複数の処理ユニットが順次処理を行うように配置された水処理装置であって、
前段の処理ユニットの処理水が後段の処理ユニットの許容値を超える異常が発生した際、追加稼働できるように後段の処理ユニットの予備系列に待機する待機処理ユニット、
追加稼働した処理ユニットの処理水量に相当する量の処理水を入口側に循環し、前段の処理水と混合して調製された異常対応被処理水を既稼働および追加稼働中の後段の処理ユニットに供給する循環経路、および
既稼働の後段の処理ユニットによる処理を継続した状態で、後段の予備処理ユニットを追加稼働するように信号を出す制御手段
を有することを特徴とする水処理装置。
【請求項８】
制御手段は、調製された異常対応被処理水の水質が後段の処理ユニットの許容値を超えないように、追加稼働する後段の予備処理ユニットの数を決めるように構成された請求項７記載の装置。
【請求項９】
循環経路には、前段の処理水および後段の循環水を受け入れる貯留槽が設けられている請求項７または８記載の装置。
【請求項１０】
各処理ユニットには、処理水の水質を測定する水質計が設けられている請求項７ないし９のいずれかに記載の装置。
【請求項１１】
制御手段は、水質計の測定値から追加稼働する予備処理ユニットの数を決め、追加稼働するように構成されている請求項７ないし１０のいずれかに記載の装置。
【請求項１２】
異常対応被処理水の水質は下記〔１〕式により算出される請求項７ないし１１のいずれかに記載の装置。
Ｃ＊＝（ＮαＣｎＱｏ＋ＣｉＱｉ）／（ＮＱｏ＋Ｑｉ）＜Ｃｍ・・・〔１〕
〔１〕式中の記号は次の意味を有する。
Ｑｉ：水質異常を起こしたユニットからの総流入量
Ｃｉ：水質異常を起こしたユニットの異常水質項目の濃度
Ｃｎ：異常前の後段水槽に存在している異常水質項目の濃度
Ｑｏ：後段ユニットの１系列あたりの流量
α：後段ユニットの異常水質項目の残留率
Ｃｍ：後段水槽で許容される当該水質項目の最大濃度
Ｃ＊：異常対応被処理水の異常水質項目の濃度
Ｎ：追加稼働する後段ユニットの数
【請求項１３】
追加稼働する後段ユニット数は下記〔２〕式により算出される請求項７ないし１２のいずれかに記載の装置。
Ｎ＞｛（Ｃｉ−Ｃｍ）Ｑｉ｝／｛（Ｃｍ−αＣｎ）Ｑｏ｝・・・〔２〕
〔２〕式中の記号は次の意味を有する。
Ｑｉ：水質異常を起こしたユニットからの総流入量
Ｃｉ：水質異常を起こしたユニットの異常水質項目の濃度
Ｃｎ：異常前の後段水槽に存在している異常水質項目の濃度
Ｑｏ：後段ユニットの１系列あたりの流量
α：後段ユニットの異常水質項目の残留率
Ｃｍ：後段水槽で許容される当該水質項目の最大濃度
Ｎ：追加稼働する後段ユニットの数
【請求項１４】
追加稼働する後段ユニット数は下記〔３〕式により算出される請求項７ないし１２のいずれかに記載の装置。
Ｎ＞｛（Ｃｉ−Ｃｍ）Ｑｉ｝／｛Ｃｍ（１−α）Ｑｏ｝・・・〔３〕
〔３〕式中の記号は次の意味を有する。
Ｑｉ：水質異常を起こしたユニットからの総流入量
Ｃｉ：水質異常を起こしたユニットの異常水質項目の濃度
Ｑｏ：後段ユニットの１系列あたりの流量
α：後段ユニットの異常水質項目の残留率
Ｃｍ：後段水槽で許容される当該水質項目の最大濃度
Ｎ：追加稼働する後段ユニットの数
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異なる処理方式の複数の処理ユニットにより順次処理を行う水処理方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在の電子産業プラントでは３６５日無休で工場が稼動しているので、プラントに供給する超純水は、定期的な工事などの例外を除いて、常に安定した量、質で供給することが要求されている。一般に超純水製造設備をはじめとした用水処理プラントでは、凝集分離処理、膜分離処理、イオン交換処理など、異なる処理方式の複数の処理ユニットが直列に配列しており、これらの処理ユニットにより順次処理が行われている。それらの処理ユニットは劣化防止や処理能力の関係から、各ユニットに対して供給する水質に許容値が設けられている。そのため基本的に後段ユニットに悪影響がないようにするために、前段の各ユニット出口に水質計を取り付けて、前段ユニットの処理水水質が後段ユニットの許容値内に収まるよう厳しく運転管理している。しかし原水の水質や水量の変化、あるいは処理の不安定などにより、前段ユニットの処理水水質が後段ユニットの許容値を超えることがあり、それに対する対応が必要となる。
【０００３】
超純水製造装置は、例えば特許文献１（特開２００８−８６８７９）ほかに示されているように、ほぼ一般化した処理方式が採用されている。このような超純水製造装置は、凝集分離、活性炭処理等を含む前処理システム、ＲＯ膜による膜分離処理およびイオン交換樹脂によるイオン交換処理を含む一次純水システム、ならびにＵＶ酸化、イオン交換、ＵＦ膜処理等を含む二次純水システム（サブシステム）からから構成される。このうち前処理システムと一次純水システムの組合せは、一般的な用水処理プラントでも採用されている一般的な水処理システムの構成になっている。このような水処理システムにおいて、後段の処理ユニットに悪影響がないようにするために、前段の処理ユニットの処理水水質が後段の処理ユニットの許容値を超える異常が発生した場合には、前段の処理ユニットの処理水水質が後段の処理ユニットの許容値内に収まるよう対応する必要がある。
【０００４】
この種の異常対応策として、ＲＯ膜による単独処理の場合について特許文献２（特開２００７−１７５６０３）には、許容値を超えたＲＯ膜分離ユニットの処理水を同じＲＯ膜分離ユニットの入り口に循環して処理を繰り返し、処理水水質が許容値内に収まった段階で後段に供給する方法が示されている。この方法は従来の一般的な対応策であり、一次純水システムのように、異なる処理方式の複数の処理ユニットが直列に配列した処理装置の場合でも、同様に後段の処理ユニットの許容値を超えた前段の処理ユニットの処理水を前段の処理ユニットの入り口に循環して処理を繰り返し、前段ユニットの処理水水質が後段ユニットの許容値内に収まった段階で、後段ユニットに供給することが行われている。
【０００５】
図３は超純水製造システムにおける前処理システムおよび一次純水システムに適用される従来の水処理方法および装置のフロー図を示す。図３において、１は前処理システムで、複数の凝集分離ユニット１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄが流路Ｌ１、Ｌ２間に並列に配置されている。２はＲＯ膜分離システムで、複数のＲＯ膜分離ユニット２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆが流路Ｌ３、Ｌ４間に並列に配置されている。３はイオン交換システムで、複数のイオン交換ユニット３ａ、３ｂ、３ｃが流路Ｌ５、Ｌ６間に並列に配置されている。凝集分離ユニット１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄは単純化して攪拌槽の形で図示されているが、それぞれ凝集反応装置および固液分離装置（沈殿分離、ろ過分離を含む）などを含むように構成されている。ＲＯ膜分離ユニット２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆも単純化して膜分離槽の形で図示されているが、それぞれ付属設備を含むように構成されている。またイオン交換ユニット３ａ、３ｂ、３ｃも１層の充填塔の形で図示されているが、それぞれカチオン交換塔、脱炭酸塔、アニオン交換塔、およびそれぞれの再生設備を含む２床３塔式純水製造装置のように構成されている。
【０００６】
ＲＯ膜分離システム２とイオン交換システム３が１次純水システム４を構成している。前処理システム１、ＲＯ膜分離システム２およびイオン交換システム３は、原水供給部５およびサブシステム６間に、それぞれ貯留槽７、８、９、１０を挟んで直列に配置されている。貯留槽７、８、９にはそれぞれ流路Ｌ２、Ｌ４、Ｌ６から循環路Ｌ７、Ｌ８、Ｌ９が連絡している。前処理システム１、ＲＯ膜分離システム２およびイオン交換システム３は、それぞれ凝集分離ユニット１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、ＲＯ膜分離ユニット２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆ、およびイオン交換ユニット３ａ、３ｂ、３ｃのうち、稼働するユニットは決められており（図３の場合はそれぞれ１ａ、２ａ、３ａの１基）、他は予備系列（バックアップ）として待機状態とされている。１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは貯留槽７、８、９、１０に流入する流路Ｌ１０、Ｌ２、Ｌ４、Ｌ６に設けられた測定器で、それぞれの流路の水質を測定し、制御装置１２に入力するように構成されている。制御装置１２は測定器１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの測定値が後段の許容水質を超える異常が発生したときに、流路の水を前段の処理ユニットに循環して処理をするように指令を出すように構成されている。
【０００７】
上記の水処理装置による従来の水処理方法における稼働中の部分が図３に太線で示されている。すなわち原水供給部５、凝集分離ユニット１ａ、ＲＯ膜分離ユニット２ａ、イオン交換ユニット３ａ、貯留槽７、８、９、１０、サブシステム６が稼働し、凝集分離ユニット１ｂ、１ｃ、１ｄ、ＲＯ膜分離ユニット２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆ、イオン交換ユニット３ｂ、３ｃは待機状態とされている。原水は原水供給部５から流路Ｌ１０を通り貯留槽７を経て凝集分離ユニット１ａに入り、凝集分離処理を受ける。その処理水は貯留槽８を経てＲＯ膜分離ユニット２ａに入り、ＲＯ膜分離処理を受ける。その処理水は貯留槽９を経てイオン交換ユニット３ａに入り、イオン交換処理を受ける。その処理水（１次純水）は貯留槽１０を経て流路Ｌ１１からサブシステム６に供給される。凝集分離ユニット１ａ、ＲＯ膜分離ユニット２ａ、イオン交換ユニット３ａに休止、洗浄、修理、交換、再生等が必要になったときは、これらを稼動ラインから外し、予備系列に待機中の凝集分離ユニット１ｂ、ＲＯ膜分離ユニット２ｂ、イオン交換ユニット３ｂ等を稼働させ処理を継続する。
【０００８】
上記の処理において、測定器１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄが後段の許容水質を超える測定値を測定したときは、制御装置１２は測定した流路の水を前段の装置に循環して処理をするように指令を出す。図３の場合、測定器１１ｃがＲＯ膜分離ユニット２ａの処理水水質を測定中に後段の許容水質を超える測定値を測定したとき、制御装置１２は貯留槽９の直前でＲＯ膜分離ユニット２ａの処理水を循環路Ｌ８から貯留槽８に循環し、ＲＯ膜分離ユニット２ａで後段の許容水質に達するまで循環処理を行う。このとき凝集分離ユニット１ａからの処理水の流入を停止するが、貯留槽９に被処理水がある限りイオン交換装置３ａの処理は行われる。
【０００９】
このような従来の処理では、前段の処理水が後段の許容水質を超える異常が発生したとき、その異常対応策を実施するにあたり前後の装置からその装置を切り離すなど、関連する複雑な操作が必要となり、また許容水質を超える測定値を測定してから対応策を実行するまでの立ち上げに時間がかかり、しかも対応策に入ってから許容水質に達するまでに長時間を要する。その間後段のイオン交換ユニット３ａの処理は行われるが、それは貯留槽９に被処理水がある限度に限られるのでこのような対応策を長く続けるには、貯留槽７、８、９、１０の容量を大きくする必要があるなどの問題点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００８−８６８７９
【特許文献２】特開２００７−１７５６０３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の課題は、上記のような従来の問題点を解決するため、前段の処理水が後段の許容水質を超える異常が発生したとき、その異常対応策を実施するにあたり前後の装置、操作に影響を与えることなく、また貯留槽など装置を大型化することなく、簡単な操作で短時間に許容水質に達する被処理水を調整して処理を継続することができる水処理方法および装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は次の純水製造方法および装置である。
（１）  異なる処理方式の複数の処理ユニットにより順次処理を行う水処理方法であって、
前段の処理ユニットの処理水が後段の処理ユニットの許容値を超える異常が発生した際、
既稼働の後段の処理ユニットによる処理を継続した状態で、
後段の処理ユニットの予備系列に待機する待機処理ユニットを追加稼働させ、
追加稼働した処理ユニットの処理水量に相当する量の処理水を入口側に循環し、前段の処理水と混合して調製された異常対応被処理水を既稼働および追加稼働中の後段の処理ユニットに供給して処理を行うことを特徴とする水処理方法。
（２）  異常対応被処理水の水質が後段の処理ユニットの許容値を超えないように、追加稼働する後段の処理ユニットの数を決めて処理を行う上記（１）記載の方法。
（３）  後段の処理ユニットは、前段処理ユニットの処理水質の異常発生項目に対する除去能力を有する上記（１）または（２）記載の方法。
（４）  異常対応被処理水の水質は下記〔１〕式により算出される上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の方法。
Ｃ＊＝（ＮαＣｎＱｏ＋ＣｉＱｉ）／（ＮＱｏ＋Ｑｉ）＜Ｃｍ・・・〔１〕
〔１〕式中の記号は次の意味を有する。
Ｑｉ：水質異常を起こしたユニットからの総流入量
Ｃｉ：水質異常を起こしたユニットの異常水質項目の濃度
Ｃｎ：異常前の後段水槽に存在している異常水質項目の濃度
Ｑｏ：後段ユニットの１系列あたりの流量
α：後段ユニットの異常水質項目の残留率
Ｃｍ：後段水槽で許容される当該水質項目の最大濃度
Ｃ＊：異常対応被処理水の異常水質項目の濃度
Ｎ：追加稼働する後段ユニットの数
（５）  追加稼働する後段ユニット数は下記〔２〕式により算出される上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の方法。
Ｎ＞｛（Ｃｉ−Ｃｍ）Ｑｉ｝／｛（Ｃｍ−αＣｎ）Ｑｏ｝・・・〔２〕
〔２〕式中の記号は次の意味を有する。
Ｑｉ：水質異常を起こしたユニットからの総流入量
Ｃｉ：水質異常を起こしたユニットの異常水質項目の濃度
Ｃｎ：異常前の後段水槽に存在している異常水質項目の濃度
Ｑｏ：後段ユニットの１系列あたりの流量
α：後段ユニットの異常水質項目の残留率
Ｃｍ：後段水槽で許容される当該水質項目の最大濃度
Ｎ：追加稼働する後段ユニットの数
（６）  追加稼働する後段ユニット数は下記〔３〕式により算出される上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の方法。
Ｎ＞｛（Ｃｉ−Ｃｍ）Ｑｉ｝／｛Ｃｍ（１−α）Ｑｏ｝・・・〔３〕
〔３〕式中の記号は次の意味を有する。
Ｑｉ：水質異常を起こしたユニットからの総流入量
Ｃｉ：水質異常を起こしたユニットの異常水質項目の濃度
Ｑｏ：後段ユニットの１系列あたりの流量
α：後段ユニットの異常水質項目の残留率
Ｃｍ：後段水槽で許容される当該水質項目の最大濃度
Ｎ：追加稼働する後段ユニットの数
（７）  異なる処理方式の複数の処理ユニットが順次処理を行うように配置された水処理装置であって、
前段の処理ユニットの処理水が後段の処理ユニットの許容値を超える異常が発生した際、追加稼働できるように後段の処理ユニットの予備系列に待機する待機処理ユニット、
追加稼働した処理ユニットの処理水量に相当する量の処理水を入口側に循環し、前段の処理水と混合して調製された異常対応被処理水を既稼働および追加稼働中の後段の処理ユニットに供給する循環経路、および
既稼働の後段の処理ユニットによる処理を継続した状態で、後段の予備処理ユニットを追加稼働するように信号を出す制御手段
を有することを特徴とする水処理装置。
（８）  制御手段は、調製された異常対応被処理水の水質が後段の処理ユニットの許容値を超えないように、追加稼働する後段の予備処理ユニットの数を決めるように構成された上記（７）記載の装置。
（９）  循環経路には、前段の処理水および後段の循環水を受け入れる貯留槽が設けられている上記（７）または（８）記載の装置。
（１０）  各処理ユニットには、処理水の水質を測定する水質計が設けられている上記（７）ないし（９）のいずれかに記載の装置。
（１１）  制御手段は、水質計の測定値から追加稼働する予備処理ユニットの数を決め、追加稼働するように構成されている上（７）ないし（１０）のいずれかに記載の装置。
（１２）  異常対応被処理水の水質は前記〔１〕式により算出される上記（７）ないし（１１）のいずれかに記載の装置。
（１３）  追加稼働する後段ユニット数は前記〔２〕式により算出される上記（７）ないし（１２）のいずれかに記載の装置。
（１４）  追加稼働する後段ユニット数は前記〔３〕式により算出される上記（７）ないし（１２）のいずれかに記載の装置。
【００１３】
本発明は異なる処理方式の複数の処理ユニットにより順次処理を行う水処理方法および装置であり、凝集分離処理、膜分離処理、イオン交換処理など、異なる処理方式の複数の水処理ユニットが直列に配列し、これらにより順次処理を行うようにされた水処理方法および装置が対象としてあげられる。後段の処理ユニットは、前段処理ユニットの処理水質の異常発生項目に対する除去能力を有するものに適用される。このような例として、従来技術について説明した超純水製造装置における前処理システムと一次純水システムの組合せのほか、一般的な用水処理プラントにおける異なる処理方式のものなどがあげられる。
【００１４】
本発明の水処理装置は、異なる処理方式の複数の処理ユニットが順次処理を行うように配置された水処理装置であって、前段の処理ユニットの処理水が後段の処理ユニットの許容値を超える異常が発生した際、追加稼働できるように後段の処理ユニットの予備系列に待機する待機処理ユニット、追加稼働した処理ユニットの処理水量に相当する量の処理水を入口側に循環し、前段の処理水と混合して調製された異常対応被処理水を既稼働および追加稼働中の後段の処理ユニットに供給する循環経路、および既稼働の後段の処理ユニットによる処理を継続した状態で、後段の予備処理ユニットを追加稼働するように信号を出す制御手段を有する構成となっている。制御手段が出す信号は、後段の予備処理ユニットを追加稼働するための自動制御信号が好ましいが、手動制御を行うための警報であってもよい。また制御手段は、調製された異常対応被処理水の水質が後段の処理ユニットの許容値を超えないように、追加稼働する後段の予備処理ユニットの数を決める構成となっているのが好ましい。
【００１５】
このような水処理装置による水処理方法は、前段の処理ユニットの処理水が後段の処理ユニットの許容値を超える異常が発生した際、既稼働の後段の処理ユニットによる処理を継続した状態で、後段の処理ユニットの予備系列に待機する待機処理ユニットを追加稼働させ、追加稼働した処理ユニットの処理水量に相当する量の処理水を入口側に循環し、前段の処理水と混合して調製された異常対応被処理水を既稼働および追加稼働中の後段の処理ユニットに供給して処理を行う。このとき制御手段が出す信号により、後段の予備処理ユニットを追加稼働する自動制御が好ましいが、制御手段が出す警報信号により、手動制御を行ってもよい。また制御手段により、調製された異常対応被処理水の水質が後段の処理ユニットの許容値を超えないように、追加稼働する後段の処理ユニットの数を決めるような操作が行われるのが好ましい。このとき異常対応被処理水の水質は前記〔１〕式により算出される。追加稼働する後段ユニット数は、異常事態が短期的に発生する場合は前記〔２〕式により算出され、異常事態が長期的に発生することが予想される場合は前記〔３〕式により算出される。
【００１６】
本発明の水処理方法および装置では、前段の処理ユニットの処理水が後段の処理ユニットの許容値を超える異常が発生した際、既稼働の後段の処理ユニットによる処理を継続した状態で、異常対応策として後段の処理ユニットの予備系列に待機する待機処理ユニットを追加稼働させ、追加稼働した処理ユニットの処理水量に相当する量の処理水を入口側に循環することにより、前後の装置、操作に影響を与えることなく、また貯留槽など装置を大型化することなく、簡単な操作で許容水質に達する異常対応被処理水を調製して、処理を継続しながら異常事態を短時間に収束させることができる。この場合、異常対応被処理水は後段の許容水質内であるから、追加稼働した後段の処理ユニットでは既稼働の処理ユニットと同様に残留率αで処理が行われ、既稼働の処理ユニットと同等水質の処理水が循環し、異常水質の前段の処理水を希釈して処理を繰り返し、異常事態を収束させることができる。
【００１７】
異常事態は通常短期的に発生するが、このような場合には、追加稼働する後段ユニット数を前記〔２〕式により算出して制御され、この異常対応策で容易に収束する。異常事態が長期的に発生することが予想される場合は、追加稼働する後段ユニット数を前記〔３〕式により算出して制御され、長期にわたって異常対応策が継続するが、異常事態の終了とともに収束する。異常事態が長期的に発生することが予想される場合であって、前記〔３〕式が成立しない場合には、前段の処理ユニットの稼働を上げるなど、前記〔３〕式が成立するような対応策をとることにより、前記〔３〕式による制御ができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明では、前段の処理水が後段の許容水質を超える異常が発生したとき、その異常対応策を実施するにあたり前後の装置、操作に影響を与えることなく、また貯留槽など装置を大型化することなく、簡単な操作で短時間に許容水質に達する異常対応被処理水を調製して、処理を継続しながら異常事態を収束させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１の実施形態の水処理方法および装置を示すフロー図である。
【図２】第２の実施形態の水処理方法および装置を示すフロー図である。
【図３】従来の水処理方法および装置を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
〔第１の実施形態〕
以下、本発明の水処理方法および装置の実施形態を図面により説明する。図１は超純水製造システムにおける前処理システムおよび一次純水システムに適用される第１の実施形態の水処理方法および装置のフロー図であり、図３と同一符号は同一または相当部分を示す。図１における装置の基本的な構成は図３とほぼ同じである。すなわち前処理システム１は、複数の凝集分離ユニット１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄが流路Ｌ１、Ｌ２間に並列に配置されている。ＲＯ膜分離システム２は、複数のＲＯ膜分離ユニット２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆが流路Ｌ３、Ｌ４間に並列に配置されている。イオン交換システム３は、複数のイオン交換ユニット３ａ、３ｂ、３ｃが流路Ｌ５、Ｌ６間に並列に配置されている。凝集分離ユニット１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄはそれぞれ凝集反応装置および固液分離装置（沈殿分離、ろ過分離を含む）などを含むように構成されているが、単純化して攪拌槽の形で図示されている。ＲＯ膜分離ユニット２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆもそれぞれ付属設備を含むように構成されているが、単純化して膜分離槽の形で図示されている。またイオン交換ユニット３ａ、３ｂ、３ｃもそれぞれカチオン交換塔、脱炭酸塔、アニオン交換塔、およびそれぞれの再生設備を含む２床３塔式純水製造装置のように構成されているが、１層の充填塔の形で図示されている。
【００２１】
ＲＯ膜分離システム２とイオン交換システム３が１次純水システム４を構成している。前処理システム１、ＲＯ膜分離システム２およびイオン交換システム３は、原水供給部５およびサブシステム６間に、それぞれ貯留槽７、８、９、１０を挟んで直列に配置されている。貯留槽７、８、９にはそれぞれ流路L２、Ｌ４、Ｌ６から循環路Ｌ７、Ｌ８、Ｌ９が連絡している。前処理システム１、ＲＯ膜分離システム２およびイオン交換システム３は、それぞれ凝集分離ユニット１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、ＲＯ膜分離ユニット２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆ、およびイオン交換ユニット３ａ、３ｂ、３ｃのうち、稼働するユニットは決められており（図１の場合はそれぞれ１ａ、２ａ、３ａの１基）、他は予備系列（バックアップ）として待機状態とされているが、原水の水質、量等によって変更可能である。１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは貯留槽７、８、９、１０に流入する流路Ｌ１０、Ｌ２、Ｌ４、Ｌ６に設けられた測定器で、それぞれの流路の水質を測定し、制御装置１２に入力するように構成されている。制御装置１２は測定器１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの測定値が後段の許容水質を超える異常が発生したときに、既稼働の後段の処理ユニットによる処理を継続した状態で、異常対応策として後段のシステムにおける待機処理ユニットを追加稼働させ、追加稼働分の処理水を後段の貯留槽に循環して処理をするように信号（指令）を出す構成とされ、さらに循環する後段の処理水と前段の処理水を混合して調製される異常対応被処理水の水質が後段の処理ユニットの許容値を超えないように追加稼働する処理ユニットの数を決めるように構成されている。
【００２２】
上記の水処理装置による実施形態の水処理方法における稼働中の部分が図１に太線で示されている。すなわち原水供給部５、凝集分離ユニット１ａ、ＲＯ膜分離ユニット２ａ、イオン交換ユニット３ａ、貯留槽７、８、９、１０、サブシステム６が稼働し、凝集分離ユニット１ｂ、１ｃ、１ｄ、ＲＯ膜分離ユニット２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆ、イオン交換ユニット３ｂ、３ｃは待機状態とされている。原水は原水供給部５から流路Ｌ１０を通り貯留槽７を経て凝集分離ユニット１ａに入り、凝集分離処理を受ける。その処理水は貯留槽８を経てＲＯ膜分離ユニット２ａに入り、ＲＯ膜分離処理を受ける。その処理水は貯留槽９を経てイオン交換ユニット３ａに入り、イオン交換処理を受ける。その処理水（１次純水）は貯留槽１０を経て流路Ｌ１１からサブシステム６に供給される。凝集分離ユニット１ａ、ＲＯ膜分離ユニット２ａ、イオン交換ユニット３ａに休止、洗浄、修理、交換、再生等が必要になったときは、これらを稼動ラインから外し、予備系列に待機中の凝集分離ユニット１ｂ、ＲＯ膜分離ユニット２ｂ、イオン交換ユニット３ｂ等を稼働させ処理を継続する。
【００２３】
上記の処理において、測定器１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの測定値が後段の許容水質を超えたときは、制御装置１２は異常が発生したと判定し、異常対応策として後段の処理ユニットの予備系列に待機する待機処理ユニットを追加稼働させ、追加稼働した処理ユニットの処理水量に相当する量の処理水を入口側に循環し、前段の処理水と混合して調製された異常対応被処理水を既稼働および追加稼働中の後段の処理ユニットに供給して処理を行うように信号（指令）を出す。このとき制御装置１２は循環する後段の処理水と前段の処理水を混合して調製される異常対応被処理水の水質が後段の処理ユニットの許容値を超えないように追加稼働する処理ユニットの数を決める。
【００２４】
図１の場合は、測定器１１ｃがＲＯ膜分離ユニット２ａの処理水水質を測定中に後段の許容水質を超える測定値を測定したとき、制御装置１２は異常が発生したと判定し、異常対応策として後段のイオン交換システム３に待機中のイオン交換ユニット３ｂ、３ｃを追加稼働させ、追加稼働したイオン交換ユニット３ｂ、３ｃの処理水量に相当する量の処理水を循環路Ｌ９から入口側の貯留槽９に循環し、前段の処理水と混合して調製された異常対応被処理水を貯留槽９から後段の既稼働中のイオン交換ユニット３ａおよび追加稼働中のイオン交換ユニット３ｂ、３ｃに供給して処理を行うように指令を出す。このとき制御装置１２は循環する後段の処理水と前段の処理水を混合して調製される異常対応被処理水の水質が後段の処理ユニットの許容値を超えないように追加稼働する処理ユニットの数を決めて指令を出す。これにより後段の許容水質を超えるＲＯ膜分離ユニット２ａの処理水は、循環路Ｌ９から循環する循環水により許容水質内に希釈されるので、貯留槽９から後段の追加稼働するイオン交換ユニット３ｂ、３ｃにも供給して処理を行うことができ、これにより既稼働中のイオン交換ユニット３ａの場合と同様に、許容水質内の通常の処理が行われる。
【００２５】
図３の場合は、異常対応策として異常を発生した前段のＲＯ膜分離ユニット２ａに循環し、後段の許容水質に達するまで循環処理を行うため、その異常対応策を実施するにあたり前後の装置からその装置を切り離すなど、関連する複雑な操作が必要であり、また許容水質を超える測定値を測定してから対応策を実行するまでの立ち上げに時間がかかり、しかも対応策に入ってから許容水質に達するまでに長時間を要するという問題点があった。これに対し図１の場合は、後段の既稼働中のＲＯ膜分離ユニット２ａを稼働させた状態で、異常対応策として後段のイオン交換システム３に待機中のイオン交換ユニット３ｂ、３ｃを追加稼働させ、追加稼働したイオン交換ユニット３ｂ、３ｃの処理水量に相当する量の処理水を循環路L９から入口側の貯留槽９に循環し、前段の処理水と混合して調製された異常対応被処理水を貯留槽９から後段の既稼働中のＲＯ膜分離ユニット２ａおよび追加稼働中のイオン交換ユニット３ｂ、３ｃに供給して処理を行うように対応する。このため前後の装置、操作に影響を与えることなく、処理を継続したまま異常状態に対応することができ、許容水質を超える前段の処理水を循環水により希釈して処理し、許容水質を超える分の汚濁物を除去して、許容水質内の処理水を得ることができる。従って貯留槽など装置を大型化する必要はない。図１の場合も前記〔１〕式ないし〔３〕式による制御が行われるが、この点については次の実施形態において説明される。
【００２６】
〔第２の実施形態〕
図２は図１の第１の実施形態において別の処理ユニットに異常が発生した場合である第２の実施形態を模式的に示す模式図である。前記第１の実施形態では、図１においてＲＯ膜分離ユニット２ａに異常が発生し、異常対応策としてイオン交換システム３を追加稼動したが、この第２の実施形態では、図１において凝集分離ユニット１ａに異常が発生し、異常対応策としてＲＯ膜分離システム２を追加稼動する場合を示している。すなわち、第２の実施形態では、図１において凝集分離ユニット１ａの処理水水質を測定中に後段の許容水質を超える測定値を測定したとき、制御装置１２は異常が発生したと判定し、異常対応策として後段のＲＯ膜分離システム２に待機中のＲＯ膜分離ユニット２ｂ、２ｃを追加稼働させ、追加稼働したＲＯ膜分離ユニット２ｂ、２ｃの処理水量に相当する量の処理水を循環路L８から入口側の貯留槽８に循環し、前段の処理水と混合して調製された異常対応被処理水を貯留槽８から後段の既稼働中のＲＯ膜分離ユニット２ａおよび追加稼働中のＲＯ膜分離ユニット２ｂ、２ｃに供給して処理を行うように指令を出す。
【００２７】
図２はこのとき制御装置１２が循環する後段の処理水と前段の処理水を混合して調製される異常対応被処理水の水質が後段の処理ユニットの許容値を超えないように追加稼働する処理ユニットの数を判定するが、このときの制御装置１２における追加稼働する処理ユニット数の決め方を示している。すなわち図２は貯留槽８とＲＯ膜分離システム２の一部のＲＯ膜分離ユニット２ａ、２ｂ、２ｃならびに一部の流路Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ８だけが示されている。ここでは通常の処理として、流路Ｌ２から凝集分離ユニット１ａの処理水を貯留槽８に受け入れ、貯留槽８からＲＯ膜分離ユニット２ａに送ってＲＯ膜分離処理し、処理水を流路Ｌ４から次の貯留槽９へ送るように処理が行われている。図２におけるこのような処理中に、凝集分離ユニット１ａの処理水水質を測定中に後段の許容水質を超える測定値を測定したとき、制御装置１２は異常が発生したと判定し、異常対応策として後段のＲＯ膜分離システム２に待機中のＲＯ膜分離ユニット２ｂ、２ｃを追加稼働させるように指令を出す。
【００２８】
図２において、異常対応被処理水の水質が後段の処理ユニットの許容値を超えないように追加稼働する処理ユニットの数を判定するが、異常対応被処理水の水質Ｃ＊は次の〔１〕式により計算される。
Ｃ＊＝（ＮαＣｎＱｏ＋ＣｉＱｉ）／（ＮＱｏ＋Ｑｉ）＜Ｃｍ・・・〔１〕
〔１〕式中の記号は次の意味を有する。
Ｑｉ：水質異常を起こしたユニットからの総流入量
Ｃｉ：水質異常を起こしたユニットの異常水質項目の濃度
Ｃｎ：異常前の後段水槽に存在している異常水質項目の濃度
Ｑｏ：後段ユニットの１系列あたりの流量
α：後段ユニットの異常水質項目の残留率
Ｃｍ：後段水槽で許容される当該水質項目の最大濃度
Ｃ＊：異常対応被処理水の異常水質項目の濃度
Ｎ：追加稼働する後段ユニットの数
【００２９】
〔１〕式において、残留率αは、後段ユニットの処理後の異常水質項目の残留率であり、（１−除去率）に相当する。またＣ＊の異常対応被処理水は、異常対応策時に後段のＲＯ膜分離システム２に待機中のＲＯ膜分離ユニット２ｂ、２ｃを追加稼働させ、追加稼働したＲＯ膜分離ユニット２ｂ、２ｃの処理水量に相当する量の処理水を循環路Ｌ８から入口側の貯留槽８に循環し、前段の処理水と混合して調製された異常対応被処理水である。図２ではＲＯ膜分離ユニット２ｂ、２ｃの処理水を流路Ｌ８から貯留槽８へ循環するように図示されているが、図１の場合と同様にＲＯ膜分離ユニット２ａの処理水と合流後、ＲＯ膜分離ユニット２ｂ、２ｃの処理水相当分を循環するようにしてもよい。この異常対応被処理水の当該水質が後段の許容水質Ｃｍより低くなれば、後段の既稼働中のＲＯ膜分離ユニット２ａおよび追加稼働中のＲＯ膜分離ユニット２ｂ、２ｃにより通常の通り処理できることを示す。〔１〕式におけるＮが追加稼働するユニット数であり、制御装置１２はこの数を算出して追加稼働するよう指令を出す。異常事態が短期的に発生する場合は、Ｎの計算式は次の〔２〕式で示され、この異常対応策で容易に収束する。〔２〕式は〔１〕式から導かれる式である。
Ｎ＞｛（Ｃｉ−Ｃｍ）Ｑｉ｝／｛（Ｃｍ−αＣｎ）Ｑｏ｝・・・〔２〕
【００３０】
異常事態が長期的に発生することが予想される場合は、追加稼働する後段ユニット数を次の〔３〕式により算出して制御される。
Ｎ＞｛（Ｃｉ−Ｃｍ）Ｑｉ｝／｛Ｃｍ（１−α）Ｑｏ｝・・・〔３〕
異常事態が長期的に発生することが予想される場合、例えば貯留槽８の容量の数倍の異常処理水の発生が予想される場合は、前記〔１〕式の左辺がＣｎとなるような定常濃度が許容値Ｃｍよりも低いか確認することで長期的な運転に耐えられるか判定できる。具体的には判別式左辺にＣｎ＝Ｃｍを代入しても式が成立するか見ればよい。上記〔３〕式は〔２〕式にＣｎ＝Ｃｍを代入して導かれる式である。異常事態が長期的に発生することが予想される場合であって、〔３〕式が成立しない場合には、前段の処理ユニットの稼働を上げるなど、〔３〕式が成立するような対応策をとることにより、〔３〕式による制御ができる。
【実施例】
【００３１】
〔比較例１〕
図３において、給水ＴＯＣの上昇によりＲＯ膜分離ユニット２ａのＲＯ処理水の低分子ＴＯＣが本来１７μｇ／Ｌのところ３５μｇ／Ｌになった場合について説明する。図３の比較例１（従来法）では、貯留槽９の直前でＲＯ膜分離ユニット２ａの処理水を循環路Ｌ８から貯留槽８に循環する運転を行っており、処理水が清浄になってから純水を後段に送るため、後段システムの貯留槽９に残留している以上の水を精製することができない。
【００３２】
〔実施例１〕
図１の実施例１において、給水ＴＯＣの上昇によりＲＯ処理水の低分子ＴＯＣが本来１７μｇ／Ｌのところ３５μｇ／Ｌになった場合では、前段ＲＯ膜分離ユニット２ａと後段イオン交換ユニット３ａの１系列あたりの流量が等しく、後段イオン交換ユニット３ａの低分子ＴＯＣ残留率を５０％、許容される低分子ＴＯＣ値を２０μｇ／Ｌとすると、式〔２〕においてＮ＝２であれば式〔１〕を満足する。このときＣｉ＝３５μｇ／Ｌ、Ｑｉ＝６０ｍ３／ｈ、α＝５０％、Ｑｏ＝６０ｍ３／ｈ、αＣｏ＝８．５、ＮＱｏ＝１２０ｍ３／ｈで、式〔１〕左辺のＣ＊＝１７．３μｇ／Ｌである。従って図１のように２台の予備系列を追加稼働すれば、後段の貯留槽１０に処理水を供給しながら、ＲＯ膜分離ユニット２ａの処理水の水質悪化の影響を抑制することができる。
【００３３】
〔実施例２〕
図１のフローにおいて、異常事態が長期的に発生することが予想される場合について、〔２〕式にＣｎ＝Ｃｍを代入して導かれる〔３〕式において、Ｎ＝２、Ｃｎ＝２０μｇ／Ｌであれば、式〔１〕左辺のＣ＊＝１８．３μｇ／Ｌとなり、式〔１〕を満足する。
【００３４】
〔実施例３〕
図２において、ＲＯ膜分離システム２の貯留槽８に受入れるＣｒの許容濃度が５０μｇ／Ｌであり、通常貯留槽８に入る凝集分離ユニット１ａの処理水水質がＣｒ＝１０μｇ／Ｌであったところ、原水水質の悪化により、Ｃｒ＝１２０μｇ／Ｌになった場合について説明する。ＲＯ膜分離ユニット２ａ，２ｂ、２ｃのＣｒ残留率が１％、供給水の回収率が８０％、１系列当たりの処理水流量Ｑｏ=６０ｍ３／ｈ、凝集分離ユニット１ａからの流出水量Ｑｉ＝７５ｍ３／Ｌの場合、式〔２〕においてＮ＝２であれば、式〔１〕左辺のＣ＊＝４６μｇ／Ｌとなり、２台の予備系列を追加稼働すれば、後段の貯留槽９に処理水を供給しながら、ＲＯ膜分離ユニット２ａ、２ｂ、２ｃにより処理することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、凝集分離処理、膜分離処理、イオン交換処理など、異なる処理方式の複数の水処理ユニットが直列に配列し、これらにより順次処理を行う水処理方法および装置に利用可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１：１：前処理システム、１ａ〜ｄ：凝集分離ユニット、２：ＲＯ膜分離システム、２ａ〜ｅ：ＲＯ膜分離ユニット、３：イオン交換システム、３ａ〜ｃ：イオン交換ユニット、４：１次純水システム、５：原水供給部、６：サブシステム、７〜１０：貯留槽、１１ａ〜ｄ：測定器、１２：制御装置、Ｌ１〜１１：流路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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