JP5616863B2 - Seawater desalination system - Google Patents
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Description
本発明は、逆浸透膜を用いて海水から淡水を得る海水淡水化システムに関する。 The present invention relates to a seawater desalination system that obtains fresh water from seawater using a reverse osmosis membrane.
近年、逆浸透(RO:Reverse Osmosis)膜によるろ過処理を用いた逆浸透膜処理装置を含んで構成された海水淡水化処理システムが増加する傾向にある。逆浸透膜は、セルロースやポリアミド等の素材で造られている。逆浸透膜処理装置は、海水にその浸透圧の2倍以上の圧力を加えて逆浸透膜を通過させることによって、塩分の透過を抑制して、淡水を得ることができる。逆浸透膜処理装置の透過性能を低下させる現象の1つに、バイオファウリングがある。 In recent years, seawater desalination treatment systems configured to include a reverse osmosis membrane treatment apparatus using a filtration treatment with a reverse osmosis (RO) membrane have been increasing. The reverse osmosis membrane is made of a material such as cellulose or polyamide. The reverse osmosis membrane treatment apparatus can obtain fresh water by suppressing the permeation of salt by applying a pressure of at least twice the osmotic pressure to seawater and passing it through the reverse osmosis membrane. One phenomenon that reduces the permeation performance of a reverse osmosis membrane treatment apparatus is biofouling.
バイオファウリングとは、海水中に含まれる微生物が生成する細胞外代謝産物によって生じるファウリング(目づまり)である。バイオファウリングの生成には、植物プランクトン由来の生体高分子物質、例えば、有機物のうち特に粘着性を持つTEP(Transparent Exopolymer Particles)が大きく寄与していることが知られている(例えば、後記非特許文献1参照)。TEPは、多糖類の1つである。 Biofouling is fouling (clogging) caused by extracellular metabolites generated by microorganisms contained in seawater. It is known that biofouling is greatly contributed by phytoplankton-derived biopolymers such as TEP (Transparent Exopolymer Particles), which is particularly sticky among organic substances (for example, non-explained below) Patent Document 1). TEP is one of the polysaccharides.
また、特許文献1には、海水淡水化システムにおいて、前処理装置の逆洗浄ラインに濁度計を備え、濁度に応じて洗浄水の供給量を調整する淡水化装置(本願の「海水淡水化システム」に対応)及び前処理装置の洗浄方法が記載されている。特許文献2には、淡水化装置の濁質分を除去する前処理装置において、逆洗ライン(洗浄水系統)に加熱部を配置して、前処理装置の洗浄効率を向上させる技術が記載されている。特許文献3には、逆浸透膜による水処理方法において、逆浸透膜の交換寿命を延ばすため、活性炭を用いて有機物を吸着する技術が記載されている。
Further,
海水淡水化システムの効率的な運転のためには、バイオファウリング対策が必須である。海水淡水化システムの逆浸透膜処理装置のバイオファウリング対策として、例えば、限外ろ過膜{UF(Ultrafiltration)膜}を用いた前処理工程によって逆浸透膜の前段側でTEPを低減させて、逆浸透膜の性能低下を防止する方法が知られている。しかしながら、UF膜を用いた前処理工程によっても、多糖類、特にTEPは完全に除去することができず、従って逆浸透膜の性能低下を防止できないという問題があった。 In order to operate the seawater desalination system efficiently, biofouling measures are essential. As a measure against biofouling of the reverse osmosis membrane treatment device of the seawater desalination system, for example, by reducing the TEP on the upstream side of the reverse osmosis membrane by a pretreatment step using an ultrafiltration membrane {UF (Ultrafiltration) membrane} A method for preventing the performance deterioration of the reverse osmosis membrane is known. However, even in the pretreatment step using a UF membrane, polysaccharides, particularly TEP, cannot be completely removed, and therefore there is a problem that performance degradation of the reverse osmosis membrane cannot be prevented.
本発明の目的は、前記した従来技術の課題を解決し、逆浸透膜処理装置の前段側で多糖類を安定的に除去することによって、バイオファウリングによる逆浸透膜の性能低下を防止して、逆浸透膜の交換寿命を延ばし、システム全体としての運転コスト低減できる海水淡水化システムを提供することにある。 The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art and prevent the degradation of the performance of the reverse osmosis membrane due to biofouling by stably removing the polysaccharide on the front side of the reverse osmosis membrane treatment apparatus. An object of the present invention is to provide a seawater desalination system that extends the replacement life of a reverse osmosis membrane and can reduce the operating cost of the entire system.
前記した課題を解決するため、本発明に係わる海水淡水化システムは、逆浸透膜を用いた海水淡水化システムであって、取水された海水を前処理する前処理装置と、前処理装置により処理された第1の処理水に含まれる多糖類成分を多糖類吸着材を用いて吸着除去する多糖類吸着処理装置と、多糖類吸着処理装置によって多糖類成分が除去された第2の処理水を、逆浸透透膜を用いて淡水化する逆浸透膜処理と、を備え、更に、前処理装置からの第1の処理水中の第1の多糖類濃度、及び多糖類吸着処理装置によって多糖類成分が除去された後の第2の処理水の第2の多糖類濃度を計測する多糖類濃度計測手段と、多糖類濃度計測手段によって測定された第1及び第2の多糖類濃度に基づいて、多糖類吸着材の洗浄条件を決定する洗浄条件決定手段と、洗浄条件決定手段によって決定された洗浄条件に基づいて、多糖類吸着材を洗浄する洗浄手段を備え、前記洗浄条件決定手段は、異なる洗浄条件のパラメータが組み合わされて、洗浄力の異なる複数の洗浄パターンが登録されており、吸着と洗浄から成る処理のサイクル毎に前記第1及び第2の多糖類濃度の比であり前記第1の多糖類濃度を分母とした多糖類濃度比と、予め設定された閾値とを比較し、前記多糖類濃度比が前記閾値に等しいか、または、小さい場合には、前回の洗浄パターンと同じ洗浄パターンの洗浄条件で洗浄することを決定し、前記多糖類濃度比が前記閾値より大きい場合には、前記多糖類濃度比の履歴を参照して、前記多糖類濃度比が前記閾値より大きい状態が所定回数継続したら、洗浄力の大きな洗浄パターンの洗浄条件で洗浄することを決定し、所定回数継続しないときには、前回の洗浄パターンと同一の洗浄パターンで洗浄することに決定することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, a seawater desalination system according to the present invention is a seawater desalination system using a reverse osmosis membrane, which is processed by a pretreatment device that pretreats the taken seawater and a pretreatment device. A polysaccharide adsorption treatment device that adsorbs and removes the polysaccharide component contained in the first treated water using a polysaccharide adsorbent, and a second treatment water from which the polysaccharide component has been removed by the polysaccharide adsorption treatment device. A reverse osmosis membrane treatment using a reverse osmosis membrane, and a polysaccharide component by the first polysaccharide concentration in the first treated water from the pretreatment device and the polysaccharide adsorption treatment device. Based on the polysaccharide concentration measuring means for measuring the second polysaccharide concentration of the second treated water after the water is removed, and the first and second polysaccharide concentrations measured by the polysaccharide concentration measuring means, Determination of cleaning conditions to determine the cleaning conditions for polysaccharide adsorbents And means, based on the determined washing conditions by the cleaning condition determination means includes a cleaning means for cleaning the polysaccharide adsorbent, the cleaning condition determination means is combined parameters of different cleaning conditions, different detergency A plurality of washing patterns are registered, and the ratio of the first and second polysaccharide concentrations for each treatment cycle consisting of adsorption and washing, and the polysaccharide concentration ratio using the first polysaccharide concentration as a denominator; , Comparing with a preset threshold value, if the polysaccharide concentration ratio is equal to or smaller than the threshold value, determine to wash under the same cleaning pattern cleaning conditions as the previous cleaning pattern, When the polysaccharide concentration ratio is larger than the threshold, referring to the history of the polysaccharide concentration ratio, if a state where the polysaccharide concentration ratio is larger than the threshold continues for a predetermined number of times, It decided to wash with washing conditions over emissions, when not continued for the predetermined number of times, and determines the washing with the same washing pattern and the previous cleaning pattern.
本発明によれば、多糖類吸着処理装置による多糖類除去処理前後の第1の処理水の第1の多糖類濃度及び第2の処理水の第2の多糖類濃度に基づいて多糖類吸着材に対する洗浄条件を決定するので、多糖類吸着処理装置の多糖類吸着性能の経時変化に応じて、適切な洗浄条件で洗浄を行うことができる。また、多糖類吸着処理装置を適切な洗浄条件で洗浄を行うことにより、多糖類吸着処理装置の多糖類吸着性能を維持することができるので、逆浸透膜の透過性能の低下を防止することができる。 According to the present invention, the polysaccharide adsorbent is based on the first polysaccharide concentration of the first treated water and the second polysaccharide concentration of the second treated water before and after the polysaccharide removal treatment by the polysaccharide adsorption treatment apparatus. Therefore, the washing can be performed under appropriate washing conditions according to the change with time of the polysaccharide adsorption performance of the polysaccharide adsorption treatment apparatus. Moreover, since the polysaccharide adsorption performance of the polysaccharide adsorption treatment device can be maintained by washing the polysaccharide adsorption treatment device under appropriate washing conditions, it is possible to prevent a decrease in the permeation performance of the reverse osmosis membrane. it can.
また、多糖類吸着処理装置は、1つの逆浸透膜処理装置に対して複数備えられ、1つの多糖類吸着処理装置が洗浄手段によって洗浄されている間は、少なくとも他の1つの多糖類吸着処理装置によって多糖類成分の吸着除去を行い、逆浸透膜処理装置に対して第2の処理水の供給を継続可能とする構成であることが好ましい。
更に、洗浄条件決定手段は、洗浄条件として、多糖類吸着材を洗浄する洗浄水の流速、洗浄水の温度、及び洗浄時間のうちの少なくとも1つを決定することが好ましい。
In addition, a plurality of polysaccharide adsorption treatment devices are provided for one reverse osmosis membrane treatment device, and at least one other polysaccharide adsorption treatment is performed while one polysaccharide adsorption treatment device is being cleaned by the cleaning means. It is preferable that the polysaccharide component is adsorbed and removed by the apparatus so that the second treated water can be continuously supplied to the reverse osmosis membrane treatment apparatus.
Furthermore, it is preferable that the cleaning condition determining means determines at least one of a flow rate of cleaning water for cleaning the polysaccharide adsorbent, a temperature of cleaning water, and a cleaning time as the cleaning condition.
本発明によれば、逆浸透膜処理装置の前段側で多糖類を安定的に除去することによって、バイオファウリングによる逆浸透膜の性能低下を防止して、逆浸透膜の交換寿命を延ばし、システム全体としての運転コスト低減できる海水淡水化システムを提供することができる。 According to the present invention, by stably removing the polysaccharide on the front stage side of the reverse osmosis membrane treatment apparatus, the performance degradation of the reverse osmosis membrane due to biofouling is prevented, and the exchange life of the reverse osmosis membrane is extended. It is possible to provide a seawater desalination system that can reduce the operating cost of the entire system.
以下に図面を参照して、本発明に係わる海水淡水化システムの実施の形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of a seawater desalination system according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
《第1の実施の形態》
(海水淡水化システム100Aの全体概要)
図1は、第1の実施の形態に係わる海水淡水化システム100Aの概要構成図である。
海水淡水化システム100Aは、取水ポンプP1、取水槽12、ろ過ポンプP2、前処理装置14、多糖類吸着処理装置16(図1では16A,16Bで表示)、砂ろ過装置30(図1では30A,30Bで表示)、処理水槽15、供給ポンプP3、高圧ポンプP4、逆浸透膜式海水淡水化装置18、水質分析装置(多糖類濃度計測手段)17、洗浄条件演算装置(洗浄条件決定手段)171A、洗浄水供給装置19、洗浄水加温装置190A、切換制御装置31、切換弁VA1〜VA5,VB1〜VB5、その他に洗浄水供給配管191A,191B,192A,192B、サンプリング配管122,160A,160B,162A,162B等を含んで構成されている。
水質分析装置17と切換制御装置31との間、切換制御装置31と洗浄条件演算装置171Aとの間、水質分析装置17と洗浄条件演算装置171Aとの間、洗浄条件演算装置171Aと洗浄水供給装置19との間、洗浄条件演算装置171Aと洗浄水加温装置190Aとの間、切換制御装置31と洗浄水加温装置190Aとの間はそれぞれ通信回線で接続されている。
<< First Embodiment >>
(Overview of
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a
The
Between the water
取水槽12は、取水ポンプP1によって海から取水された海水SWを一時貯水する。前処理装置14は、砂ろ過処理相当のろ過装置であって、例えば、1μm〜100μmの大きさの夾雑物及び濁質分を海水から除去するろ過装置である。前処理装置14には、例えば、MF(Microfiltration)膜を用いる。取水槽12から前処理装置14へは、ろ過ポンプP2によって海水が供給され、ろ過ポンプP2の吐出圧力によって強制的にMF膜でろ過される。前処理装置14のMF膜は、例えば、適宜逆洗されるが、ここでは本発明の特徴的部分ではないので逆洗のための配管等は図1中省略し、その説明も省略する。
The
ここで、海水淡水化システム100Aは、前処理装置14において処理された海水(第1の処理水)を逆浸透膜式海水淡水化装置(逆浸透膜処理装置)18へ供給する前に、多糖類吸着処理装置16で処理して、その処理された海水(第2の処理水)を逆浸透膜式海水淡水化装置18へ供給するために多糖類吸着処理装置16とその後段に配された砂ろ過装置30の組を複数(図1に示した本実施の形態では2組)備える。
多糖類吸着処理装置16は、例えば、ステンレス鋼製の上部が蓋で密閉された容器で構成され、その内部は、第1の処理水が流入する空間である下部プレナム16a、図示しない吸着材支持格子材で支えられて、その上に積層された鉱物性の多糖類吸着材16bとして用いられる、例えば、天然ゼオライトの粒子層、その上の処理水が収水される空間である上部プレナム16cから構成されている。
吸着材支持格子は、多糖類吸着処理装置16が落下しないような多糖類吸着処理装置16の粒子よりも目の細かい、例えば、ステンレス鋼製の網又はセラミック製の多孔板等で構成されている。
Here, the seawater desalination system 100 </ b> A provides a lot of water before supplying the seawater (first treated water) treated in the
The polysaccharide adsorption treatment device 16 is constituted by, for example, a container made of stainless steel with an upper part sealed with a lid, and the inside includes a
The adsorbent support lattice is made of a finer particle than the particles of the polysaccharide adsorption processing device 16 such that the polysaccharide adsorption processing device 16 does not fall, for example, a stainless steel net or a ceramic porous plate. .
砂ろ過装置30は、多糖類吸着処理装置16から流れ出る多糖類吸着材16bを除去するためのものであり、例えば、ステンレス鋼製の上部が蓋で密閉された容器で構成され、その内部は、多糖類吸着処理装置16で処理されて排出される第2の処理水が流入する空間である上部プレナム30a、図示しないろ過材支持格子材で支えられて、その上に積層された砂ろ過材30b、その下の処理水が収水される空間である下部プレナム30cから構成されている。
The sand filtration device 30 is for removing the
前処理装置14の出口と多糖類吸着処理装置16Aの下部プレナム16aとを接続する配管には分岐部よりも後流側(多糖類吸着処理装置16A側)に切換弁VA1が設けられ、前記配管の分岐部で分岐し多糖類吸着処理装置16Bの下部プレナム16aとを接続する配管には切換弁VB1が設けられている。
また、多糖類吸着処理装置16Aの上部プレナム16cと砂ろ過装置30Aの上部プレナム30aとを接続する配管には切換弁VA2が設けられ、多糖類吸着処理装置16Bの上部プレナム16cと砂ろ過装置30Bの上部プレナム30aとを接続する配管には切換弁VB2が設けられている。
砂ろ過装置30Aの下部プレナム30cから第2の処理水を排出する配管と、砂ろ過装置30Bの下部プレナム30cから第2の処理水を排出する配管と、は合流して処理水槽15の入口部に接続する。そして、砂ろ過装置30A,30Bそれぞれの第2の処理水を排出する配管には、切換弁VA3,切換弁VB3が介設されている。
Switching valve VA 1 provided in the preprocessing
Further, the switching valve VA 2 in pipe connecting the
The pipe for discharging the second treated water from the
切換弁VA2の上流側の配管には分岐点が設けられて排水管が接続され、切換弁VA4を介して海へ洗浄排水26を排出可能に構成されている。同様に切換弁VB2の上流側の配管には分岐点が設けられて排水管が接続され、切換弁VB4を介して海へ洗浄排水26を排出可能に構成されている。
また、切換弁VA3の上流側の配管には分岐点が設けられて排水管が接続され、切換弁VA5を介して海へ洗浄排水27を排出可能に構成されている。同様に切換弁VB3の上流側の配管には分岐点が設けられて排水管が接続され、切換弁VB5を介して海へ洗浄排水27を排出可能に構成されている。
なお、供給ポンプP3へは、処理水槽15の出口部から処理水槽15に一時貯留されている第2の処理水が供給される。
A branch point is provided in the piping upstream of the switching valve VA 2 and a drain pipe is connected to the piping, so that the
In addition, a branch point is provided in the pipe upstream of the switching valve VA 3 and a drain pipe is connected to the piping so that the
Note that the second treated water temporarily stored in the treated
切換弁VA1〜VA5,VB1〜VB5は、基本的に全閉、全開の状態のいずれかの状態で用いられるオンオフ弁であり、前記した切換制御装置31によって開閉制御される、例えば、電磁弁、電動弁又は空気圧弁等である。
The switching valves VA 1 to VA 5 and VB 1 to VB 5 are basically on / off valves that are used in either the fully closed state or the fully opened state, and are opened and closed by the switching
(多糖類吸着処理装置16)
次に、図1を参照しながら多糖類吸着処理装置16の構成、特に、多糖類吸着材16bについてより詳細に説明する。
本実施の形態においては、海水中に含まれる有機物の内の多糖類の成分(多糖類成分)の中でも、特にTEP(Transparent Exopolymer Particles)の除去に着目する。TEPは、その分子量に対応する分子サイズがおよそ0.1μm〜5μmの透明粒子状有機物である。多糖類成分には、この他に、その分子量に対応する分子サイズがより小さい約0.1μm程度の低分子多糖等が含まれている。従って、多糖類吸着材16bは、数ナノメートルから数百ナノメートルの広範囲の幅の吸着用細孔を有していることが有効である。
本実施の形態の多糖類吸着処理装置16において用いられる多糖類吸着材16bとしては、前記したように例えば、天然ゼオライトを使用する。
(Polysaccharide adsorption treatment device 16)
Next, the configuration of the polysaccharide adsorption processing device 16, particularly the
In the present embodiment, attention is focused on the removal of TEP (Transparent Exopolymer Particles) among the polysaccharide components (polysaccharide components) in the organic substances contained in the seawater. TEP is a transparent particulate organic substance having a molecular size corresponding to the molecular weight of approximately 0.1 μm to 5 μm. In addition to this, the polysaccharide component includes a low-molecular polysaccharide having a molecular size corresponding to the molecular weight of about 0.1 μm, which is smaller. Therefore, it is effective that the
As described above, for example, natural zeolite is used as the
多糖類吸着処理装置16は、下部プレナム16aから流入した第1の処理水中の前処理装置14で除去しきれなかった成分(多糖類成分)を、多糖類吸着材16bの層を昇流させて吸着によって除去した後、処理された第2の処理水として上部プレナム16cに収水し、砂ろ過装置30の上部プレナム30aに送水する。多糖類吸着処理装置16において除去したい成分の大きさは、例えば、1μm以下程度であり、多糖類吸着材16bとして用いられる天然ゼオライトは、特に、海水中に溶解している糖成分、具体的には、多糖類の一種である透明細胞外粒子(TEP)等を吸着することに有効である。
本実施の形態で用いた天然ゼオライトはSiO2 70%、Al2O3 12%、Fe2O3 1.5%、CaO 3%等の組成比からなり、モルデナイト系結晶構造を有する。その粒径は10〜20mmである。
The polysaccharide adsorption processing device 16 causes the component (polysaccharide component) that could not be removed by the
The natural zeolite used in the present embodiment has a composition ratio of SiO 2 70%, Al 2 O 3 12%, Fe 2 O 3 1.5%, CaO 3%, etc., and has a mordenite crystal structure. Its particle size is 10-20 mm.
前処理装置14で処理された第1の処理水中には、まだ海水中の多糖類成分が多く含まれている。多糖類吸着材16bによる多糖類吸着量には限界があり、第1の処理水をろ過ポンプP2からの吐出圧の前処理装置14通過後の残圧で多糖類吸着処理装置16に通過させても連続運転によって多糖類飽和吸着量に近づくにつれて吸着性能が低下する。多糖類飽和吸着量まで吸着させた後では、吸着性能を回復することは容易ではなく、吸着時間(運転時間)、及び多糖類吸着材16bの再生(洗浄)時間を含む洗浄条件の最適な条件を設定することが重要である。
そこで、海水淡水化システム100Aは、多糖類吸着材16bへの多糖類吸着量を示す多糖類吸着材16b通過前の第1の処理水の多糖類濃度(第1の多糖類濃度)と、多糖類吸着材16b通過後の第2の処理水の多糖類濃度(第2の多糖類濃度)に基づいて、適切な洗浄条件を設定することによって、多糖類吸着処理装置16において多糖類を効率的に除去する。
The first treated water treated by the
Therefore, the
また、海水淡水化システム100Aは、多糖類吸着処理装置16と砂ろ過装置30と直列に接続した組を複数組(本実施の形態では2つ)備え、それぞれの組の多糖類吸着処理装置16と砂ろ過装置30との組を切り換えて用いることにより、海水淡水化処理を停止させることなく、特定の運転していない多糖類吸着処理装置16と砂ろ過装置30の組の洗浄を行うことができる。
以下、多糖類吸着処理装置16A及び砂ろ過装置30Aを用いた経路を系統A、多糖類吸着処理装置16B及び砂ろ過装置30Bを用いた経路を系統Bという。
Further, the
Hereinafter, the path using the polysaccharide
(砂ろ過装置30)
多糖類吸着処理装置16に含まれる多糖類吸着材16bは、第1の処理水の流れによって鉱物結合力が低下して、極めて微細な粒子として糖分やTEP成分を含みながら第2の処理水の流れに同伴する場合がある。砂ろ過装置30(図1では30A,30Bと表示)は、前記のような多糖類吸着処理装置16から流れ出る多糖類吸着材16bの影響が、逆浸透膜式海水淡水化装置18に及ばないように設置されている。
(Sand filtration device 30)
The
(切換制御装置31)
次に、切換制御装置31の機能について説明する。切換制御装置31は、図示しない制御部を有しており、水質分析装置17、洗浄条件演算装置171A、洗浄水加温装置190Aと通信可能に接続している。そして、予め設定された時間、例えば、12時間にわたって前処理装置14から供給される第1の処理水を一方の系統の多糖類吸着処理装置16、砂ろ過装置30で処理した後、その系統の洗浄を行い、その間他方の系統の多糖類吸着処理装置16、砂ろ過装置30で第1の処理水を処理するように切換弁VA1〜VA5,VB1〜VB5の開閉切換を行う。
切換制御装置31の制御部は、切換弁VA1〜VA5,VB1〜VB5の開閉状態信号を取得している。また、切換制御装置31の制御部は、切換弁VA1〜VA5,VB1〜VB5の開閉制御を行って、系統A及び系統Bに対する前処理装置14からの第1の処理水の供給切り換えを行う。また、切換制御装置31は、A系統とB系統の2系統のうちの現在多糖類吸着処理を行っている多糖類吸着処理装置16、砂ろ過装置30の系統を切換弁VA1〜VA3,VB1〜VB3の開閉状態から判定して、水質分析装置17におけるサンプル水を取得するサンプリング配管160A/160Bの切換、サンプリング配管162A/162Bの切換を水質分析装置17にさせる。このために切換制御装置31の制御装置は、水質分析装置17に切換信号を送信する。
(Switching control device 31)
Next, functions of the switching
The control unit of the switching
更に、切換制御装置31の制御部は、洗浄水供給装置19及び洗浄水加温装置190Aにおける洗浄水供給配管191A/191Bの切り換え、192A/192Bの切り換え(洗浄水の供給先の多糖類吸着処理装置16A/16B、砂ろ過装置30A/30Bの切り換え)を行う。このために切換制御装置31の制御装置は、洗浄条件演算装置171Aから洗浄開始、洗浄終了の指令信号を受けて洗浄水加温装置190Aに切換信号を送信する。
Further, the control unit of the switching
例えば、切換制御装置31は、切換弁VA1〜VA5,VB1〜VB5の開閉制御によって、系統A及び系統Bに対する海水淡水化処理用水の供給切り換えを行う。このとき、切換制御装置31は、系統Aにおいて海水淡水化処理を行う場合は、切換弁VA1〜VA3を開放するとともに切換弁VB1,VA4,VA5を閉じる。系統Bにおいて海水淡水化処理を行う場合は、切換弁VB1〜VB3を開放するとともに、切換弁VA1,VB4,VB5を閉じる。
For example, the switching
また、切換制御装置31は、多糖類吸着処理装置16A及び砂ろ過装置30Aの洗浄を行う場合、切換弁VA1〜VA3を閉じるとともに、切換弁VA4,VA5を開放する。これにより、洗浄水供給配管191Aを通じて洗浄水が多糖類吸着処理装置16Aに、洗浄水供給配管192Aを通じて洗浄水が砂ろ過装置30Aにそれぞれ供給されて洗浄を行うとともに、洗浄後の洗浄排水26,27が排出される。多糖類吸着処理装置16B及び砂ろ過装置30Bの洗浄を行う場合、切換弁VB1〜VB3を閉じるとともに、切換弁VB4,VB5を開放する。これにより、洗浄水供給配管191Bを通じて洗浄水が多糖類吸着処理装置16Bに、洗浄水供給配管192Bを通じて洗浄水が砂ろ過装置30Bに、それぞれ供給されて洗浄を行うとともに、洗浄後の洗浄排水26,27が排出される。
Further, switching
(水質分析装置17)
次に水分析装置の機能について説明する。水質分析装置17は、第1及び第2の処理水中の多糖類濃度及びTEP濃度を分析する。そのため、制御部と、サンプリング水をサンプリング配管122,160A,160B,162A,162Bから抽出するための、例えば、前記制御部により動作制御される図示しない多糖類濃度分析装置、TEP濃度分析装置、複数の三方弁を含んで構成されている。
より詳細には、水質分析装置17は、前処理装置14で処理された第1の処理水の一部を、水質分析用サンプル水122a(図1では( )内に表示)として、切換弁VA1,VB1よりも上流側の配管から分岐させたサンプリング配管122を介して水質分析装置17の制御部に動作制御される図示しない三方弁を経由して取得する。
(Water quality analyzer 17)
Next, the function of the water analyzer will be described. The
More specifically, the
同様に水質分析装置17は、多糖類吸着処理装置16A,16Bで処理された第2の処理水の一部を、水質分析用サンプル水162Aa,162Ba(図1では( )内に表示)として、切換弁VA2,VB2よりも下流側の配管から分岐させたサンプリング配管162A,162Bを介して水質分析装置17の制御部に動作制御される図示しない三方弁を経由して取得する。
また、水質分析装置17は、砂ろ過装置30A,30Bで処理された第2の処理水の一部を、水質分析用サンプル水160Aa,160Ba(図1では( )内に表示)として、切換弁VA3,VB3よりも上流側の配管から分岐させたサンプリング配管160A,160Bを介して水質分析装置17の制御部に動作制御される図示しない三方弁を経由して取得する。
Similarly, the
In addition, the water
そして、水質分析装置17は、所定頻度で、例えば、1時間に1回の頻度で水質分析用サンプル水122aと、系統A及び系統Bの内の運転中の系統の水質分析用サンプル水160Aa,162Aa(又は160Ba,162Ba)を前記した三方弁を経由して収集し、これらに含まれる多糖類濃度及びTEP濃度を分析する。
The
なお、図1では、水質分析装置17内からのサンプリング配管122、160A,160B,162A,162Bの出口側の配管が省略してあるがそれらは、海に放出するようにしても良い。また、サンプリング配管122,160A,160B,162A,162Bの出口配管は、サンプリング配管として分岐された配管のすぐ下流側に戻されるようにしても良い。
In FIG. 1, the pipes on the outlet side of the
いずれにしても、サンプリング配管122,160A,160B,162A,162Bは、通常、系統A,Bのうち洗浄のために停止されている系統の第2の処理水の一部抽出に関係するもの以外は常時通水状態にしてある。そして、水質分析装置17内において、予め設定された所定のプログラム制御によって、例えば、三方弁(図示せず)を介して所定の時間頻度で、ほぼ同時に(厳密に同時である必要は無く、所定量のサンプル水を後記する2つの分析するため各サンプリング配管122,160(サンプリング配管160A,160Bのうちの第1の処理水を処理している系統側),162(サンプリング配管162A,162Bのうちの第1の処理水を処理している系統側)から取得するのに要する時間をずらして)サンプル容器に取得する。前記したサンプリング配管160A/160Bそれぞれのいずれの三方弁をサンプル水取得のために動作させるか、前記したサンプリング配管162A/162Bそれぞれのいずれの三方弁をサンプル水取得のために動作させるか、つまりA系とB系のうちどちらの系統が第1の処理水を処理しているかの判定は、切換制御装置31から水質分析装置17に送信される切換信号に基づいてなされる。
In any case, the sampling
ちなみに、水質分析装置17における分析は、バッチ処理である。水質分析装置17によるサンプル水の多糖類濃度の定量分析は、フェノール硫酸法又は高速液体クロマトグラフィー法で行う。フェノール硫酸法による多糖類濃度の定量分析では、グリコーゲンを標準物質とする。また、水質分析装置17によるTEP濃度の定量分析は、アルシアンブルー染色吸光度測定法で行う。水質分析装置17による分析結果172は、洗浄条件演算装置171Aに出力される。
Incidentally, the analysis in the
(洗浄条件演算装置171A)
次に、洗浄条件演算装置171Aの機能について説明する。洗浄条件演算装置171Aには、水質分析装置17による分析結果172が所定時間毎に入力され、A,B各系統において多糖類吸着材16bが新しいものと交換されてからの後記するTEP濃度比(多糖類濃度比)C/C0の値の履歴データと、洗浄に用いられた後記する洗浄パターンの履歴を記録する機能を有している。
また、洗浄条件演算装置171Aは、多糖類吸着処理装置16及び砂ろ過装置30に対する予め複数の洗浄パターンの洗浄条件が予め登録できるようになっている。
(Washing
Next, the function of the cleaning
In addition, the cleaning
そして、洗浄条件演算装置171Aは、切換制御装置31からその系統の洗浄指令を受信した場合、切り換わり直前のTEP濃度比C/C0に基づいて、予め登録された複数の洗浄パターンから適切な洗浄パターンを選択して、洗浄水供給装置19と洗浄水加温装置190Aに洗浄信号170Aを出力する。洗浄条件とは、例えば、多糖類吸着処理装置16の多糖類吸着材16b及び砂ろ過装置30の砂ろ過材に対して洗浄に必要な所要の流速から算出される洗浄水の単位時間当たりの流量、洗浄時間、洗浄水の温度等のパラメータを組み合わせたものである。洗浄条件演算装置171Aには、これらの洗浄条件のパラメータを適宜変更して組み合わせた洗浄パターンを複数予め登録してあり、その中の一つを選択し、選択された洗浄パターンに対応する洗浄信号170Aを洗浄水供給装置19及び洗浄水加温装置190Aに送信する。
When the cleaning
詳細は後記するが、洗浄条件演算装置171Aには、洗浄力の大きさによって順位付けされた複数の洗浄パターンが前記したように登録されており、洗浄力が小さい洗浄パターンから順に選択するように設定されている。洗浄条件演算装置171Aは、切換制御装置31からの洗浄指令信号を受信した場合に、洗浄対象の多糖類吸着処理装置16による第1の処理水の処理前後における最新のTEP濃度比C/C0が、予め設定されている閾値以下、例えば、0.2以下のときは、前回と同じ洗浄パターンを選択する。そして、洗浄条件演算装置171Aは、洗浄対象の多糖類吸着処理装置16による第1の処理水の処理前後における最新のTEP濃度比C/C0が予め設定されている閾値を超えているときは、前回の洗浄パターンより洗浄力が大きい洗浄パターンを選択する。洗浄力が大きい洗浄パターンの洗浄条件とは、例えば、洗浄水の単位時間当たりの流量がより多いもの、洗浄時間がより長いもの、洗浄水温度がより高いもの、等である。
Although details will be described later, in the cleaning
(洗浄水供給装置19)
次に洗浄水供給装置19の機能について説明する。洗浄水供給装置19は、洗浄条件演算装置171Aからの洗浄信号170Aに基づいて、洗浄水を洗浄信号170Aによって設定された洗浄条件のうちの洗浄水の単位時間当たりの流量、洗浄時間で洗浄水加温装置190Aに供給する。そのため、洗浄水供給装置19は図示省略してあるが、制御部と処理水槽15から取水する配管と、取水した洗浄水を圧送する洗浄水供給ポンプと流量調整弁と、流量センサと、を含んでいる。
洗浄水供給装置19の制御部は、流量センサ検出された流量が洗浄信号170Aの指示する所要の流量となるように洗浄水供給ポンプの回転速度と流量調整弁の開度を制御する。
(Washing water supply device 19)
Next, the function of the washing
The controller of the cleaning
(洗浄水加温装置190A)
次に洗浄水加温装置190Aの機能について説明する。洗浄水加温装置190Aは、図示省略してあるが、制御部と、ヒータ出口水温を検出する温度センサと、洗浄水供給装置19から供給された洗浄水を加熱する、例えば、電気ヒータと、洗浄対象の多糖類吸着処理装置16A及び砂ろ過装置30のA系統と、多糖類吸着処理装置16B及び砂ろ過装置30BのB系統の一方に対して洗浄水供給配管191A又は191Bと洗浄水供給配管192A又は192Bの対応する配管を介して洗浄水を供給する図示しない切換弁と、を含んでいる。
洗浄水加温装置190Aの制御部は、洗浄水の温度が洗浄信号170Aの指示する所要の温度なるようにヒータによる加熱量を制御する。
(Washing
Next, the function of the washing
The controller of the cleaning
洗浄水供給装置19が、洗浄条件演算装置171Aからの洗浄信号170Aに基づいて、多糖類吸着処理装置16、砂ろ過装置30に対して加温洗浄水を供給するときは、洗浄水加温装置190Aは、洗浄信号170Aによって設定された洗浄条件、例えば、洗浄水の単位時間当たりの流量、洗浄時間、洗浄水温度、に適合するように洗浄水を所要温度に加温して供給する。そして、洗浄水加温装置190Aは、洗浄水供給装置19から供給された洗浄水を加温した上で、多糖類吸着処理装置16及び砂ろ過装置30に供給する。一方、多糖類吸着処理装置16及び砂ろ過装置30に対して加熱していない常温の洗浄水を供給する場合は、洗浄水加温装置190Aでの加熱を行わず、そのまま洗浄水を多糖類吸着処理装置16及び砂ろ過装置30に供給する。
ここで、洗浄水供給装置19、切換制御装置31、洗浄水加温装置190A、洗浄水供給配管191A,191B,192A,192B、切換弁VA1〜VA5,VB1〜VB5が特許請求の範囲に記載の「洗浄手段」を構成する。
When the washing
Here, the cleaning
なお、洗浄水供給装置19から供給する洗浄水としては、TEPを含まない流体であれば良く、前記したように例えば、TEPを除去した第2の処理水が一時貯留されている処理水槽15から第2の処理水を用いて行うことができるし、又、逆浸透膜式海水淡水化装置18から排出される濃縮排水24を用いても良い。以下では、処理水として処理水槽15の第2の処理水を用いる場合を例に説明する。
もちろん、逆浸透膜式海水淡水化装置18から得られる淡水20や、別系統の上水道の水を用いても良いが、逆浸透膜式海水淡水化装置18から得られる淡水20を用いることは、海水淡水化システムの100Aの淡水20の生成効率が低下することになる。
The cleaning water supplied from the cleaning
Of course,
TEPの天然ゼオライトによる吸着特性は、主に物理吸着であるため、多糖類吸着材16bからTEPを脱着するための洗浄水を特に高温にする必要はないが、多糖類吸着材16bにはTEPとともにTEPよりも分子サイズの小さなそのような低分子多糖類等が吸着されている可能性が高い。このため、TEPの脱着以外にそのような低分子多糖成分の脱着を行う必要があり、そのためにも洗浄水を洗浄水加温装置190Aにより加温することが必要である。低分子多糖類は、高温水で容易に溶解又は粘性が低下して多糖類吸着材16bである天然ゼオライトから脱着できる。
Since the adsorption characteristic of TEP by natural zeolite is mainly physical adsorption, it is not necessary to use a particularly high temperature for the washing water for desorbing TEP from the
また、本実施の形態においては、洗浄水供給装置19、洗浄水加温装置190Aは、洗浄水を供給して多糖類吸着処理装置16の洗浄を行うと同時に、砂ろ過装置30にも洗浄水を供給して砂ろ過装置30の洗浄も行うものとする。
これは、砂ろ過装置30に流れ出た多糖類吸着材16bにもTEPや低分子多糖類等が吸着されているので、これを脱着させるためである。
In the present embodiment, the washing
This is because TEP, low-molecular-weight polysaccharides, and the like are also adsorbed on the
(逆浸透膜式海水淡水化装置18)
逆浸透膜式海水淡水化装置18は、逆浸透膜を用いて海水を淡水化する。逆浸透膜式海水淡水化装置18には、処理水槽15に一時貯留された第2の処理水が供給ポンプP3、高圧ポンプP4を経由して供給される。逆浸透膜式海水淡水化装置18に供給された第2の処理水は、逆浸透膜によってろ過され、濃縮排水24及び淡水20に分離される。淡水20は、図示しない貯水槽等に移され、各種の用途に用いられる。濃縮排水24は海に戻される。
なお、図1には、逆浸透膜式海水淡水化装置18が代表的に1基しか表示されていないが、逆浸透膜式海水淡水化装置18が並行に複数台設置されていても良いし、又、直列的に複数台設置されていても良いし、その両方の組み合わせであっても良い。
(Reverse osmosis membrane type seawater desalination equipment 18)
The reverse osmosis membrane type
In FIG. 1, only one reverse osmosis membrane type
(多糖類吸着材の洗浄方法)
次に、海水淡水化システム100Aにおける多糖類吸着材の洗浄方法の詳細について図2から図4を参照しながら説明する。前記したように、海水淡水化システム100Aでは、前処理装置14から供給される第1の処理水に対して、切換制御装置31が一方の多糖類吸着処理装置16を所定時間連続して稼働させた後、他方の多糖類吸着処理装置16に第1の処理水の水流を切り換えて、一方の多糖類吸着処理装置16の稼働後の洗浄を行う。このとき、洗浄条件演算装置171Aは、例えば、一方の多糖類吸着処理装置16による第1の処理水の処理前後における水質分析装置17から送信されたTEP濃度に基づくTEP濃度比に基づいて、洗浄が必要か否かの判定と、洗浄が必要と判定された場合には、当該の複数の洗浄パターンの中から今回の洗浄パターンを選択する。
(Cleaning method of polysaccharide adsorbent)
Next, details of the method for cleaning the polysaccharide adsorbent in the
ここで、TEP濃度比とは、水質分析装置17において次式(1)によって算出される値であり、多糖類吸着処理装置16によるTEP吸着率の変動の指標である。TEP濃度比を用いてTEP吸着率の評価を行うのは、被処理水である海水中のTEP濃度が時々刻々と変化するためである。
なお、図4に示した本実施の形態のTEP濃度はキサンタンガムを標準物質として定量化したものである。
TEP濃度比C/C0=(水質分析用サンプル水162aのTEP濃度計測値)/(水質分析用サンプル水122aのTEP濃度計測値)・・・(1)
ここで、水質分析用サンプル水162aは、図1中の水質分析用サンプル水162Aa,162Baのいずれかを示す。ここで「水質分析用サンプル水122aのTEP濃度計測値」が、特許請求の範囲に記載の「第1の多糖類濃度」に対応し、「水質分析用サンプル水162aのTEP濃度計測値」が、特許請求の範囲に記載の「第2の多糖類濃度」に対応する。
Here, the TEP concentration ratio is a value calculated by the following equation (1) in the water
The TEP concentration of the present embodiment shown in FIG. 4 is quantified using xanthan gum as a standard substance.
TEP concentration ratio C / C 0 = (Measured TEP concentration of sample water 162a for water quality analysis) / (Measured TEP concentration of
Here, the water quality analysis sample water 162a indicates one of the water quality analysis sample waters 162Aa and 162Ba in FIG. Here, the “TEP concentration measurement value of the
なお、多糖類吸着処理装置16によるTEP除去率は次式(2)によって算出することができる。
TEP除去率={(水質分析用サンプル水122aのTEP濃度)−(水質分析用サンプル水162aのTEP濃度)}×100/(水質分析用サンプル水122aのTEP濃度)・・・(2)
In addition, the TEP removal rate by the polysaccharide adsorption processing apparatus 16 can be calculated by the following equation (2).
TEP removal rate = {(TEP concentration in water quality
本実施の形態においては、TEP濃度比C/C0=0.2を閾値とした。この閾値は、逆浸透膜式海水淡水化装置18の逆浸透膜の汚染を進行、あるいは逆浸透膜の性能を低下させる程度ではなく、同一系の多糖類吸着処理を継続することが許される範囲であることを意味する。
In the present embodiment, the TEP concentration ratio C / C 0 = 0.2 is set as the threshold value. This threshold is not an extent that the reverse osmosis membrane contamination of the reverse osmosis membrane type
図2は、多糖類吸着処理装置16における処理水量と処理後の第2の処理水中のTEP濃度との関係を示すグラフである。図3は、実験結果の洗浄パターンとサイクル末のTEP濃度比C/C0の変化を示すグラフである。図2において、横軸は多糖類吸着処理装置16における処理水量(L:リットル)を示す。ここで、1つの多糖類吸着処理装置16における新たな多糖類吸着材16bの交換充填後の使用開始から最初の洗浄までの第1の処理水の処理の期間を第1サイクルと称し、その後は、先行する洗浄の完了から次の洗浄までの第1の処理水の処理の期間を第2,3,4・・・,(N−1),N,(N+1)サイクルと称する。図2は、1サイクルあたり12時間にわたり第1の処理水を処理した場合の例である。図2の縦軸は、前記式(1)によって算出された多糖類吸着処理装置16による処理前後、つまり第2の処理水と第1の処理水とにおけるTEP濃度比C/C0である。
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the amount of treated water in the polysaccharide adsorption treatment device 16 and the TEP concentration in the second treated water after treatment. FIG. 3 is a graph showing the cleaning pattern as a result of the experiment and the change in the TEP concentration ratio C / C 0 at the end of the cycle. In FIG. 2, the horizontal axis indicates the amount of treated water (L: liter) in the polysaccharide adsorption processing device 16. Here, the treatment period of the first treated water from the start of use after replacement filling of a
図2においては、1つの多糖類吸着処理装置16における吸着処理を1サイクルあたり12時間連続した後、洗浄水によって天然ゼオライトを洗浄して再生を行っている。図2は、第1サイクル、第(N−1)サイクル、第Nサイクル、第(N+1)サイクルの結果を抽出して示した。各結果のうち、それぞれのサイクルの開始点の処理水量が0の点における値は、前記式(1)の分子分母をともに前処理装置14からの水質分析用サンプル水122aのTEP濃度とし、多糖類吸着処理装置16による吸着処理が行われていない状態とした。従って、各サイクルの初期における値は1.0である。
In FIG. 2, after the adsorption treatment in one polysaccharide adsorption treatment device 16 is continued for 12 hours per cycle, the natural zeolite is washed with washing water and regenerated. FIG. 2 shows extracted results of the first cycle, the (N−1) th cycle, the Nth cycle, and the (N + 1) th cycle. Among the results, the value at the point where the amount of treated water at the start point of each cycle is 0 is the TEP concentration of the
発明者らの実験結果によると第1サイクル(図2中「◇」記号で示す)から第(N−1)サイクル(図2中「□」記号で示す)までは、20℃の常温水による10分間の洗浄処理(図3の洗浄パターン1とする)を継続して行った。図2に示すように、第1サイクルから第(N−1)サイクルまでは、各サイクル終了時におけるTEP濃度比C/C0は0.2を超えない範囲である。このため、各サイクル終了時の洗浄は、同一条件(洗浄パターン1)を継続して行った。しかし、第Nサイクル(図2中「△」記号で示す)では、サイクルの途中でTEP濃度比C/C0が0.2を超えている。このため、第Nサイクルが終了した後の洗浄では、それまでの洗浄条件(洗浄パターン1)から、より洗浄力の高い洗浄条件を有する洗浄パターン2への切り換えを行った。
According to the results of experiments by the inventors, the first cycle (indicated by the symbol “◇” in FIG. 2) to the (N-1) cycle (indicated by the symbol “□” in FIG. 2) is performed at room temperature water at 20 ° C. The cleaning process for 10 minutes (referred to as cleaning
図2に示す場合には、第Nサイクル後の洗浄では、洗浄パターン2として50℃の加温水による10分間の洗浄処理を行った。その結果、第(N+1)サイクル(図2中「○」記号で示す)終了時のTEP濃度比C/C0は、再び0.2を下回った。図示しないが、第(N+2)サイクルの洗浄では、洗浄パターンを変更することなく、洗浄パターン2での洗浄を継続したが、天然ゼオライトの吸着性能は維持された、つまりC/C0<0.2であった。
なお、図2には図示しないが、第(N+1)サイクル終了時の洗浄パターンを洗浄パターン1に戻した場合、第(N+2)サイクル中のTEP濃度比C/C0は0.2を超えることが確かめられた。
In the case shown in FIG. 2, in the cleaning after the Nth cycle, the cleaning pattern 2 was subjected to a cleaning process for 10 minutes with 50 ° C. warm water. As a result, the TEP concentration ratio C / C 0 at the end of the (N + 1) th cycle (indicated by the symbol “◯” in FIG. 2) again fell below 0.2. Although not shown, in the (N + 2) cycle cleaning, the cleaning in the cleaning pattern 2 was continued without changing the cleaning pattern, but the adsorption performance of the natural zeolite was maintained, that is, C / C 0 <0. 2.
Although not shown in FIG. 2, when the cleaning pattern at the end of the (N + 1) cycle is returned to the
図3は、実験結果の洗浄パターンとサイクル末のTEP濃度比C/C0の変化を示すグラフである。図3の実験結果は、図2に示した実験とは別の事件結果である。図3において、横軸は多糖類吸着処理装置16の吸着/洗浄処理のサイクル数を示しており、縦軸は各サイクル終了時における第2の処理水のTEP濃度比C/C0である。図3において、吸着処理の開始(第1サイクル)から第N−1サイクルまで(期間1)では、洗浄パターン1(20℃の常温水による10分間の洗浄処理)、第Nサイクルから第(P−1)サイクルまで(期間2)では、洗浄パターン2(50℃の加温水によるによる5分間の洗浄処理)、第Pサイクルから第Q−1サイクルまで(期間3)では、洗浄パターン3(80℃の加温水によるによる5分間の洗浄処理)、第Qサイクルから第R−1サイクルまで(期間4)では、洗浄パターン4(99℃の加温水によるによる5分間の洗浄処理)で洗浄処理を行っている。
なお、洗浄パターン4では99℃の熱水を用いているが、90℃の熱水でもほぼ同程度の洗浄効果が得られた。図2における第1サイクル〜第N−1サイクルは、図3の期間1に対応する。また、図2における第Nサイクル及び第N+1サイクルは、図3の期間2に含まれる。
Figure 3 is a graph showing changes in TEP concentration ratio C / C 0 of the cleaning pattern and cycle end of the experimental results. The experimental result of FIG. 3 is an incident result different from the experiment shown in FIG. In FIG. 3, the horizontal axis indicates the number of cycles of the adsorption / cleaning process of the polysaccharide adsorption processing device 16, and the vertical axis indicates the TEP concentration ratio C / C 0 of the second treated water at the end of each cycle. In FIG. 3, from the start of the adsorption process (first cycle) to the (N-1) th cycle (period 1), the cleaning pattern 1 (10 minute cleaning process with room temperature water at 20 ° C.), the Nth cycle to the (P -1) Up to the cycle (period 2), the cleaning pattern 2 (5 minutes cleaning process with 50 ° C. warm water), and from the Pth cycle to the Q-1 cycle (period 3), the cleaning pattern 3 (80 In the period from the Q cycle to the R-1 cycle (period 4), the cleaning process is performed with the cleaning pattern 4 (5 minutes cleaning process using 99 ° C. warm water). Is going.
In the cleaning pattern 4, hot water of 99 ° C. was used, but almost the same cleaning effect was obtained with hot water of 90 ° C. The first to N-1th cycles in FIG. 2 correspond to
ここで、図3に示した実験結果における洗浄水の流速について説明する。吸着材による吸着操作を示すパラメータ値として、通常、空搭速度(SV:Space Velosity)が用いられている。空搭速度SVは、処理水流速(単位:m3/h)を吸着材容積(m3)で割った値であり、SVの単位は(h−1)となる。また、空搭速度SVは、処理水線速度(LV:Linear Velocity,単位:m/h)を、吸着層中の処理水の流れ方向の長さ(m)で割った値でもある。 Here, the flow rate of the cleaning water in the experimental result shown in FIG. 3 will be described. As a parameter value indicating an adsorption operation by an adsorbent, an empty speed (SV) is usually used. The unoccupied speed SV is a value obtained by dividing the treated water flow rate (unit: m 3 / h) by the adsorbent volume (m 3 ), and the unit of SV is (h −1 ). The flying speed SV is also a value obtained by dividing the treated water linear velocity (LV: Linear Velocity, unit: m / h) by the length (m) in the flow direction of the treated water in the adsorption layer.
通常の水処理システムにおいて、逆浸透膜に対する前処理のSV値は10(h−1)以下、SV=4〜5とすることが多い。本実施の形態においては、多糖類吸着処理装置16における処理水のSV値を10(h−1)とした。また、洗浄処理では、洗浄水の流速が洗浄効果に大きく影響するため、通常、空搭速度SVを大きくして洗浄を実施する。本実施の形態においては、多糖類吸着処理装置16における洗浄水のSV値を300(h−1)とした。洗浄水の流速は、前記した値に限定されるものではないが、洗浄水の流速の違いによって再生サイクル数に多少の長短が発生する。 In a normal water treatment system, the SV value of the pretreatment for the reverse osmosis membrane is often 10 (h −1 ) or less, and SV = 4 to 5 in many cases. In the present embodiment, the SV value of the treated water in the polysaccharide adsorption treatment device 16 is 10 (h −1 ). In the cleaning process, since the flow rate of the cleaning water greatly affects the cleaning effect, the emptying speed SV is usually increased to perform cleaning. In the present embodiment, the SV value of the washing water in the polysaccharide adsorption processing device 16 is set to 300 (h −1 ). The flow rate of the wash water is not limited to the above-described value, but the length of the regeneration cycle is somewhat different depending on the flow rate of the wash water.
図3に示すように、洗浄パターン1による洗浄を行っている期間1に含まれる第N−1サイクルで、水質分析装置17の分析結果が、C/C0>0.2となっている。このため、洗浄条件演算装置171Aは、洗浄パターン1を更に高度化する(洗浄パターン2に切り換える)必要があると判断し、洗浄水供給装置19及び洗浄水加温装置190Aに対して、洗浄パターン2に切り換える洗浄信号170Aを出力する。
As shown in FIG. 3, the analysis result of the
以降も同様に、洗浄パターン2による洗浄を行っている期間2に含まれる第P−1サイクルで、水質分析装置17の分析結果が、C/C0>0.2となっている。このため、洗浄条件演算装置171Aは、洗浄パターン2を更に高度化する(洗浄パターン3に切り換える)必要があると判断し、洗浄水供給装置19及び洗浄水加温装置190Aに対して、洗浄パターン3に切り換える洗浄信号170Aを出力する。また、洗浄パターン3による洗浄を行っている期間3に含まれる第Q−1サイクルで、水質分析装置17の分析結果が、C/C0>0.2となっている。このため、洗浄条件演算装置171Aは、洗浄パターン1を更に高度化する(洗浄パターン4に切り換える)必要があると判断し、洗浄水供給装置19及び洗浄水加温装置190Aに対して、洗浄パターン4に切り換える洗浄信号170Aを出力する。
Similarly, the analysis result of the
なお、期間2及び期間3において、前記第P−1サイクル及び第Q−1サイクル以外にもC/C0>0.2となっている箇所(X1〜X5)があるが、この時点で洗浄パターンを切り換えていないのは、同じ洗浄パターンをできる限り継続させることによって、多糖類吸着処理装置16の使用期間を長くするためである。例えば、X1ではC/C0>0.2となっているが、次のサイクルではC/C0<0.2となっており、洗浄パターン2を継続しても規定範囲内の洗浄を行えることがわかる。
ちなみに、前記したように洗浄条件演算装置171Aは、多糖類吸着処理装置16A,16B、砂ろ過装置30A,30Bに対して、各回の洗浄のTEP濃度比(多糖類濃度比)C/C 0 の値の履歴データを記録しておく機能を有している。
従って、水質分析装置17の分析結果がC/C0>0.2となったらすぐに洗浄パターンを切り換えるのではなく、洗浄後もC/C0>0.2となる状態が所定回数継続したら洗浄パターンを切り換えるようにしても良い。
In period 2 and period 3, there are places (X1 to X5) where C / C 0 > 0.2 in addition to the P-1 cycle and the Q-1 cycle. The reason for not switching the pattern is to extend the period of use of the polysaccharide adsorption treatment device 16 by continuing the same cleaning pattern as much as possible. For example, C / C 0 > 0.2 in X1, but C / C 0 <0.2 in the next cycle, and cleaning within a specified range can be performed even if cleaning pattern 2 is continued. I understand that.
Incidentally, as described above, the cleaning
Accordingly, when the analysis result of the
なお、多糖類吸着処理装置16の洗浄条件と、砂ろ過装置30の洗浄条件とは、必ずしも同じである必要はない。その場合は、洗浄水加温装置190A内に、多糖類吸着処理装置16用と砂ろ過装置30用の2つの電気ヒータを備え、また、それぞれの洗浄水の単位時間当たりの流量を個別に設定できるように流量調整弁を備えるか、又はそれぞれの洗浄水を流す時間を制御するように個別の切換弁を備える。そして、洗浄条件演算装置171Aは、多糖類吸着処理装置16の洗浄条件と、砂ろ過装置30の洗浄条件をそれぞれ含んだ洗浄信号170Aを洗浄水供給装置19、洗浄水加温装置190Aに入力する。
Note that the washing conditions of the polysaccharide adsorption treatment device 16 and the washing conditions of the sand filtration device 30 are not necessarily the same. In that case, the washing
図4は、多糖類吸着処理装置16による吸着処理前後の有機物の濃度変化を物質別に示すグラフである。図4において、横軸は多糖類吸着処理装置16における処理水量(L:リットル)であり、左端が処理水量0Lを示し、右側に行くほど処理水量が増加する。図4において、縦軸は処理水中の有機物質濃度を示すが、図4のグラフの左縦軸は、TEP濃度を示し、図4のグラフの右縦軸には、全糖濃度を示す。図中「◇」記号を付して示した線は、TEP濃度はキサンタンガムを標準物質に用いて定量化して示したものであり、その単位はmg−Xeq/Lである。ここで、「Xeq」のうち[X]は、キサンタンガムを意味し、「eq」は、相当(equivalent)を意味し、つまり、「Xeq」でキサンタンガム相当示す略号である。
全糖濃度は、ウロン酸濃度(図中「□」記号を付して示した線)及び中性糖濃度(図中「△」記号を付して示した線)を標準物質に用いて定量化して示したものであり、その単位はmg−Geq/Lである。ここで、「Geq」のうち「G」は、はグリコーゲンを意味し、「eq」は、相当(equivalent」)を意味し、つまり、「Geq」でグリコーゲン相当示す略号である。
FIG. 4 is a graph showing the change in the concentration of organic matter before and after the adsorption treatment by the polysaccharide adsorption treatment apparatus 16 for each substance. In FIG. 4, the horizontal axis represents the amount of treated water (L: liters) in the polysaccharide adsorption processing device 16, the left end indicates the treated water amount 0 L, and the treated water amount increases toward the right side. In FIG. 4, the vertical axis indicates the organic substance concentration in the treated water, the left vertical axis of the graph of FIG. 4 indicates the TEP concentration, and the right vertical axis of the graph of FIG. 4 indicates the total sugar concentration. The line indicated by the symbol “「 ”in the figure indicates the TEP concentration quantified using xanthan gum as a standard substance, and its unit is mg-Xeq / L. Here, [X] in “Xeq” means xanthan gum, and “eq” means equivalent ( eq uivalent), that is, “Xeq” is an abbreviation indicating xanthan gum equivalent.
The total sugar concentration is quantified using the uronic acid concentration (line marked with “□” symbol in the figure) and neutral sugar concentration (line marked with “△” symbol in the figure) as standard substances. The unit is mg-Geq / L. Here, “G” in “Geq” means glycogen, and “eq” means an equivalent ( eq uivalent), that is, an abbreviation indicating “Geq” corresponding to glycogen.
図4に示すようにTEP及び全糖のいずれにも、天然ゼオライトによる吸着効果が認められた。TEP濃度及び全糖濃度の分析結果を数値的に比較、大小の議論をすることはできないが、全糖濃度の低下のほうがTEP濃度変化よりも速度的に大きい、すなわち全糖成分のほうが天然ゼオライトに吸着されやすい傾向にある。 As shown in FIG. 4, the adsorption effect of natural zeolite was observed for both TEP and total sugar. Although the analysis results of TEP concentration and total sugar concentration cannot be compared numerically and cannot be discussed, the decrease in total sugar concentration is faster than the change in TEP concentration, that is, the total sugar component is natural zeolite It tends to be easily adsorbed on the surface.
TEP及び全糖の低減の状態を詳細に比較すると、以下のように説明付けられる。TEPの成分は、主に酸性ムコ多糖類によって構成され、物質の大きさはおおよそ数ミクロンからサブミクロンの大きさの粒子状物質と考えられている。一方、全糖の成分は、分子サイズで数ミクロンから1kDa(分子量1000)以下のごく小さな単糖分子まで、大きさに関係しない、蛋白やアミノ酸類を含まない海水中有機物全量を意味する。全糖濃度は、フェノール硫酸吸光度法で測定したもので、波長480nm及び490nmの両方の吸光度で測定した。480nmの吸光度値は全糖濃度の中でもウロン酸の濃度を示すと考えられている。また490nmの吸光度値は全糖濃度の中でも中性糖の濃度を示し、分子量の小さな糖分を含む。よって、天然ゼオライトによる吸着では、まず分子量の小さな糖分が吸着されやすく、ついで分子量の大きな粒子状に近いTEPが吸着されると考えられる。 A detailed comparison of the TEP and total sugar reduction states can be explained as follows. The component of TEP is mainly composed of acidic mucopolysaccharides, and the size of the substance is considered to be a particulate substance with a size of approximately several microns to submicron. On the other hand, the component of total sugar means the total amount of organic matter in seawater that does not contain protein or amino acids, regardless of size, from a small monosaccharide molecule having a molecular size of several microns to 1 kDa (molecular weight 1000) or less. The total sugar concentration was measured by the phenol sulfuric acid absorbance method, and was measured by absorbance at both wavelengths of 480 nm and 490 nm. The absorbance value at 480 nm is considered to indicate the concentration of uronic acid among the total sugar concentrations. Further, the absorbance value at 490 nm indicates the concentration of neutral sugars in the total sugar concentration, and includes sugar components having a small molecular weight. Therefore, in the adsorption by natural zeolite, it is considered that a sugar having a small molecular weight is easily adsorbed first, and then TEP close to a particle having a large molecular weight is adsorbed.
なお、本実施の形態では、洗浄パターン4以上の洗浄条の説明を行わなかったが、更に洗浄条件を高度化することも十分に可能である。一例として、例えば、「99℃の熱水による10分間の洗浄処理」、「100℃の蒸気洗浄」としても良い。 In the present embodiment, the description of the cleaning strips of the cleaning pattern 4 or more has not been described, but it is possible to further enhance the cleaning conditions. As an example, for example, “10 minutes cleaning with hot water at 99 ° C.” or “100 ° C. steam cleaning” may be used.
(効果)
本実施の形態によれば、水質分析装置17で多糖類吸着処理装置16の処理前後のTEP濃度比C/C0を算出することにより、多糖類吸着処理装置16の多糖類吸着材16bの吸着濃度が低下している度合いが容易に判定できる。また、洗浄条件演算装置171Aにおいて多糖類吸着処理装置16A,16B、砂ろ過装置30A,30Bに対して
前回の洗浄によるTEP濃度比(多糖類濃度比)C/C 0 の値が履歴として記録されており、所定の時間の第1の処理水の処理を終えた時点の最寄りのTEP濃度比C/C0の結果に応じて、前回と同じ洗浄パターンを用いるか、更に、洗浄力が高い洗浄パターンを用いるのかを自動的に決定する。その結果、運転員に負担をかけず、又、洗浄水をより高温水にする必要がないのに、より高温水の洗浄パターンを選択して海水淡水化システム100Aの運転コストを増大させることを抑制できる。
また、多糖類吸着処理装置16の多糖類吸着材16bの吸着能力をより長期間にわたって再生維持できるので、鉱物性の多糖類吸着材16bである天然ゼオライトの交換頻度を低減でき、その意味からも海水淡水化システム100Aの運転コストを低減させることができる。
(effect)
According to the present embodiment, the
In addition, since the adsorption capacity of the
従来技術の特許文献1,2では、前処理装置に限外ろ過膜(UF膜)を用いる例が記載されており、濁質分とともに分子量の大きい多糖類や有機物をろ過することができる。しかし、それらによるUF膜の目詰まりを逆洗で除去する場合に、逆浸透膜式海水淡水化装置から排出される塩分濃度の高い濃縮水を用いると、スケール成分が存在し、ジ亜鉛素ナトリウムやアルカリ等の薬品を用いた洗浄において、有機物を除去することができるものの、その副次作用として、炭酸カルシウムや次亜塩素酸カルシウムのスケール成分がUF膜に付着する。その解決策として発生したスケール成を除去するために酸性水を加えている。つまり、特許文献1,2に記載の技術では、洗浄水にアルカリ剤と酸の2種類の薬剤を併用することになり、その廃液を直接海に排水することはできず、排水前に更に浄化処理を必要とし、海水淡水化システムの運転コストが増大する。
In
また、特許文献2に記載の技術では、UF膜の洗浄サイクルの期間を延ばす対策として洗浄水を加熱して、洗浄効果を挙げることが記載されている。
しかし、本実施形態では、前処理装置14において濁質分を主にろ過し、多糖類吸着処理装置16では、有機物や分子量の大きい多糖類を吸着する。そして、多糖類吸着処理装置16の洗浄も第2の処理水又は逆浸透膜式海水淡水化装置18から排出される濃縮排水24を用いる。従って多糖類は含まれておらず、容易に多糖類吸着材16bから多糖類を脱着できる。脱着された多糖類を含む洗浄排水26,27は、そのまま海に排出しても、多糖類吸着材16bから脱着された多糖類は元々海水中に含まれていたものであり、そのまま海に排水することに問題はない。
Further, the technique described in Patent Document 2 describes that the cleaning effect is obtained by heating the cleaning water as a measure for extending the period of the cleaning cycle of the UF membrane.
However, in the present embodiment, the turbid component is mainly filtered in the
なお、本実施の形態では、多糖類吸着処理装置16を通過前後の処理水の全糖類濃度比としてTEP濃度比C/C0を前記した(1)式で定義したが、これに限定されるものではなく、水質分析装置17において取得されたフェノール硫酸法による多糖類濃度の定量分析結果を用いても良い。
また、多糖類吸着処理装置16を通過後の第2の処理水のサンプリング水として、サンプリング配管160A/160Bのものを用いる代わりにサンプリング配管162A/162Bのものを用いるようにしても良い。
In the present embodiment, the TEP concentration ratio C / C 0 is defined by the above-described equation (1) as the total saccharide concentration ratio of the treated water before and after passing through the polysaccharide adsorption processing device 16, but is limited to this. Instead, the quantitative analysis result of the polysaccharide concentration obtained by the phenol-sulfuric acid method obtained in the
Moreover, instead of using the
更に、本実施の形態においては、多糖類吸着処理装置16に鉱物性の多糖類吸着材16bとして、天然ゼオライトを用いた実験結果を用いて説明したが、鉱物性の多糖類吸着材16bは、天然ゼオライトに限定されるものではなく、合成ゼオライト、活性アルミナ、シリカゲル、多孔質粘土鉱物、粘土層間化合物等を使用することができる。多糖類吸着材は、数ナノメートルから数百ナノメートルの広範囲の幅の吸着用細孔を有しているので、多糖類の吸着に有効である。
Furthermore, in this Embodiment, although demonstrated using the experimental result using natural zeolite as the mineral
例えば、前記した粘土層間化合物は、土壌中に多く含まれる物質であり、最も多く存在するのはアルミノケイ酸塩鉱物である。粘土層間化合物は、微細構造として層状の格子構造を示す。格子を構成する元素は、O,H,Si,Al,Fe.Mg,Liに限られる。これらのうち、Al,Fe.Mg,Liは相互に結晶形態を変えることなく置換し合う。 For example, the above-mentioned clay intercalation compound is a substance contained in a large amount in soil, and the most abundant is an aluminosilicate mineral. The clay intercalation compound exhibits a layered lattice structure as a fine structure. Elements constituting the lattice are O, H, Si, Al, Fe. Limited to Mg and Li. Of these, Al, Fe. Mg and Li replace each other without changing the crystal form.
層状格子は2種類の層で構成されている。1つがSi2+イオンがO−で取り囲まれたケイ酸四面体層であり、もう1つがAl3+イオンが6つのOH−又はO2−で取り囲まれた八面体層である。この2種類の層が層状格子型粘土鉱物(粘土層間化合物)の基本をなす。層状格子を構成する陽イオンのうち、Al3+やFe3+のような3価の陽イオンを含む場合と、Mg+やFe2+のような2価の陽イオンを含む場合とでは、層間距離が異なるため、特性に変化が現れる。また、四面体層と八面体層の積層状態の組み合わせの違いでも異なる型となり、1:1型鉱物、2:1型鉱物、2:2型鉱物等の呼称で分類されるとともに、イオン吸着性能、陽イオン交換容量等の特性に差が生じる。 The layered lattice is composed of two types of layers. One is a silicate tetrahedral layer in which Si 2+ ions are surrounded by O − , and the other is an octahedral layer in which Al 3+ ions are surrounded by six OH − or O 2− . These two types of layers form the basis of the layered lattice type clay mineral (clay intercalation compound). Among the cations constituting the layered lattice, the interlayer distance between the case of containing a trivalent cation such as Al 3+ or Fe 3+ and the case of containing a divalent cation such as Mg + or Fe 2+ is Because they are different, changes appear in the characteristics. In addition, different types of combinations of the tetrahedral layer and octahedral layer are also used, and the types are classified as 1: 1 type mineral, 2: 1 type mineral, 2: 2 type mineral, etc., and ion adsorption performance Differences occur in characteristics such as cation exchange capacity.
なお、本実施の形態では、洗浄水供給配管191A,191Bは、多糖類吸着処理装置16A,16Bの下部プレナム16aに接続され、切換弁VA4,VB4を含む排水管は、上部プレナム16c側に接続されているが、それに限定されるものではない。洗浄水供給配管191A,191Bは、多糖類吸着処理装置16A,16Bの上部プレナム16cに接続され、切換弁VA4,VB4を含む排水管は、下部プレナム16a側に接続されている構成としても良い。
同様に、本実施の形態では、洗浄水供給配管192A,192Bは、砂ろ過装置30A,30Bの上部プレナム30aに接続され、切換弁VA5,VB5を含む排水管は、下部プレナム30c側に接続されているが、それに限定されるものではない。洗浄水供給配管192A,192Bは、砂ろ過装置30A,30Bの下部プレナム30cに接続され、切換弁VA4,VB4を含む排水管は、上部プレナム30a側に接続されている構成としても良い。
In the present embodiment, the washing
Similarly, in the present embodiment, the washing
このように、洗浄水供給配管191A,191B、192A,192B、及び前記した排水管の接続を変えることにより、多糖類吸着処理装置16A,16B及び砂ろ過装置30A,30Bが洗浄水により逆洗されることになり、前記した実施の形態の第1の処理水を処理するときに流れる方向である順流による洗浄よりも洗浄効率が高まる可能性がある。
例えば、天然ゼオライトの多糖類吸着材16bの層は、第1の処理水を下部プレナム16aから昇流させる過程で多糖類成分を吸着するので、下層の天然ゼオライトの方がより多量の多糖類成分を吸着しており、洗浄水を順流で流すよりも逆流にした方が脱着した多糖類成分が短い距離で下部プレナムに至り、洗浄効率が高まる可能性が高い。砂ろ過装置30A,30Bについても同様のことが言える。
Thus, by changing the connection of the washing
For example, the natural
また、本実施の形態では、A,B系統の2系統ある多糖類吸着処理装置16A,砂ろ過装置30Aと、多糖類吸着処理装置16B,砂ろ過装置30Bのうち、例えば、A系統を12時間運転して第1の処理水を処理した後、その系統の洗浄を行うときは、B系統に切り換えてB系統を12時間運転するものとしたがそれに限定するものではない。
切換弁VA1,VB1は、オン・オフ弁ではなく開度調整により流量調整が可能な弁とし、例えば、前記した例において洗浄が終了した系統Aに対し切換制御装置31は、洗浄終了後は、切換弁VA1を所定の最小流量を流す開度に調整するとともに、切換弁VA2,VA3は全開状態とし、A系統にも第1の処理水を流すようにしても良い。このように洗浄が終了した系統に対して第1の処理水を所定の流量を通すことにより、その系統の多糖類吸着処理装置16、砂ろ過装置30の中で細菌が増殖することを抑制できる。
Further, in the present embodiment, among the A and B system polysaccharide
The switching valves VA 1 and VB 1 are valves that can adjust the flow rate by adjusting the opening degree, not the on / off valves. For example, the switching
《第1の実施の形態の変形例》
次に、図5を参照しながら第1の実施の形態の変形例に係わる海水淡水化システム100Bについて説明する。図5は、第1の実施の形態の変形例に係わる海水淡水化システム100Bの概要構成図である。
本変形例の海水淡水化システム100Bが第1の実施の形態の海水淡水化システム100Aと異なる点は、主に次の5点であり、(1)洗浄水供給装置19が削除され、(2)洗浄条件演算装置171Aが洗浄条件演算装置(洗浄条件決定手段)171Bに代わり、(3)洗浄水加温装置190Aが熱風制御装置190Bに代わり、(4)洗浄水供給配管191A,191B,192A,192Bが削除され、(5)多糖類吸着処理装置16A,16B及び砂ろ過装置30A,30Bが炉のような構成で内部に熱風又は加熱蒸気を吹き込む装置(洗浄用加熱大気供給ユニット41A,41B,44A,44B)を備えている点である。
<< Modification of First Embodiment >>
Next, a
The
本変形例における洗浄条件演算装置171Bは、基本的に洗浄条件演算装置171Aと同じ機能であるが、予め登録されている洗浄条件の洗浄パターンは、空気又は加熱蒸気の吹き込み量(風速)、空気又は加熱蒸気の温度、加熱空気又は加熱蒸気の吹き込み時間等のパラメータの組み合わせである。洗浄力を高めるには、主に、空気の又は加熱蒸気の温度を高める、加熱空気又は加熱蒸気の吹き込み時間を長くするようにする。
洗浄条件演算装置171Bは、前記した洗浄パターンを示す洗浄信号170Bを熱風制御装置190Bに送信する。熱風制御装置190Bは、図5において制御信号線が省略されているが後記する洗浄用加熱大気供給ユニット41A,41B,44A,44Bを制御する。
The cleaning
The cleaning
多糖類吸着処理装置16(図5では16A,16Bと表示)、砂ろ過装置30(図5では30A,30Bと表示)を加熱空気又は加熱蒸気により洗浄を行う場合、例えば、ステンレス鋼製の容器を耐火煉瓦等で熱絶縁するように全周を囲って炉の形態とする。そして、加熱空気又は加熱蒸気を鉱物性の多糖類吸着材16bや砂ろ過材30bに供給することによって、鉱物性の多糖類吸着材16bや砂ろ過材30bに吸着した多糖類成分を蒸発させたり熱分解させたりする等して除去する。
図5において、多糖類吸着処理装置16(図5では16A,16Bと表示)には、洗浄用加熱大気供給ユニット41(図5では41A,41Bと表示)が下部プレナム16aに加熱空気又は加熱蒸気を供給するように設置されている。
When the polysaccharide adsorption processing device 16 (shown as 16A and 16B in FIG. 5) and the sand filtration device 30 (shown as 30A and 30B in FIG. 5) are cleaned with heated air or heated steam, for example, a container made of stainless steel Surrounding the entire circumference so that it is thermally insulated with refractory bricks or the like, it is in the form of a furnace. Then, by supplying heated air or heated steam to the
In FIG. 5, in the polysaccharide adsorption processing device 16 (indicated as 16A and 16B in FIG. 5), a cleaning heating air supply unit 41 (indicated as 41A and 41B in FIG. 5) has heated air or steam in the
洗浄用加熱大気供給ユニット41は、例えば、電気又は石油やガスの燃焼ガスで加熱するヒータ及びブロアを備え、供給口42(図5では42A,42Bと表示)から多糖類吸着処理装置16に対して、ヒータによって加熱した空気又は加熱蒸気をブロアによって吹き込む。これにより、多糖類吸着処理装置16内の天然ゼオライトが加熱され、吸着物質(多糖類成分)が蒸発したり熱分解されたりする等して脱着される。洗浄用加熱大気供給ユニット41から供給された加熱空気又は加熱蒸気は、多糖類吸着処理装置16の上部プレナム16c側に設けられている排気口43(図5では43A,43Bと表示)から排気される。ちなみに、洗浄用加熱大気供給ユニット41には、例えば、蒸気を生成するための上水を供給する配管及びその流量を調整する流量調整弁が設けられ、その流量調整弁は熱風制御装置190Bにより制御されるが、図5では省略してある。
The cleaning heating air supply unit 41 includes, for example, a heater and a blower that are heated by electricity or combustion gas of oil or gas, and is supplied to the polysaccharide adsorption processing device 16 from a supply port 42 (shown as 42A and 42B in FIG. 5). Then, air or heated steam heated by a heater is blown by a blower. Thereby, the natural zeolite in the polysaccharide adsorption processing device 16 is heated, and the adsorbed substance (polysaccharide component) is desorbed by evaporating or thermally decomposing. The heated air or heated steam supplied from the cleaning heated air supply unit 41 is exhausted from an exhaust port 43 (shown as 43A and 43B in FIG. 5) provided on the
また、図5では、砂ろ過装置30(図5では30A,30Bと表示)についても同様に、洗浄用加熱大気供給ユニット44(図5では44A,44Bと表示)、供給口(図5で45A,45Bと表示)が上部プレナム30a側に加熱空気又は加熱蒸気を供給するように設けられ、排気口46(図5では46A,46Bと表示)が下部プレナム30c側に設置されている。排気口46には、水密の締切弁47(図5では47A,47Bと表示)が設けられている
多糖類吸着処理装置16Aの下部プレナム16a側には切換弁VA4を含む排水管が接続され、多糖類吸着処理装置16Bの下部プレナム16a側には切換弁VB4を含む排水管が接続され、第1の実施の形態と同様に切換制御装置31により開閉が制御される。
ちなみに、締切弁47も本変形例では、切換制御装置31により開閉が制御される。
In addition, in FIG. 5, similarly for the sand filter 30 (indicated as 30A and 30B in FIG. 5), the cleaning heating air supply unit 44 (indicated as 44A and 44B in FIG. 5) and the supply port (45A in FIG. 5). , 45B) is provided to supply heated air or steam to the
Incidentally, the opening / closing of the cutoff valve 47 is also controlled by the switching
切換制御装置31により、例えば、A系統が洗浄の動作になると、切換制御装置31は、先ず、B系統の切換弁VB1〜VB3を開制御し、A系統の切換弁VA1〜VA3を閉制御するとともに、切換弁VA4,VA5を開制御し、又、締切弁47Aを開制御する。こうしてA系統への第1の処理水の流れがB系統側に切り換わるとともに、多糖類吸着処理装置16A、砂ろ過装置30Aの処理水が海へ排水される。排水が完了した段階で、熱風制御装置190Bは、洗浄用加熱大気供給ユニット41A,44Aを起動して、洗浄条件演算装置171Bから指令された洗浄信号170Bに応じた所定の洗浄パターンで洗浄する。所定の洗浄パターンでの洗浄が完了すると、熱風制御装置190Bは、洗浄用加熱大気供給ユニット41A,44Aを停止する。そして、切換制御装置31は、切換弁VA4,VA5を閉制御し、締切弁47Aを閉制御して、A系統を待機状態とする。
なお、多糖類吸着処理装置16の洗浄条件と、砂ろ過装置30の洗浄条件とは、必ずし
も同じである必要はない。
For example, when the switching
Note that the washing conditions of the polysaccharide adsorption treatment device 16 and the washing conditions of the sand filtration device 30 are not necessarily the same.
ここで、切換制御装置31、熱風制御装置190B、切換弁VA1〜VA5,VB1〜VB5、洗浄用加熱大気供給ユニット41A,41B,44A,44B等が、特許請求の範囲に記載の「洗浄手段」を構成する。
ちなみに、本実施の形態の変形例での、洗浄パターンの一例として、例えば、「100℃の蒸気洗浄」、「100〜250℃以下の加熱空気洗浄」、「250〜500℃の加熱空気洗浄」等が挙げられる。発明者らの実験結果によれば、特に、「100℃の蒸気洗浄」及び「100〜250℃以下の加熱空気洗浄」は、TEP等の低沸点有機物の脱離に有効であり、「250〜500℃の加熱空気洗浄」は熱分解生成物の脱離に有効であった。
なお、加熱空気洗浄や蒸気洗浄において洗浄用加熱大気供給ユニット41,44からの加熱空気や加熱蒸気は、多糖類吸着処理装置16、砂ろ過装置30をワンスルーさせて排気口から排出する必要は無く、大部分を洗浄用加熱大気供給ユニット41,44に戻し、一部だけを排出するような循環加熱方式とすることが、熱効率上好ましい。
Here, the switching
Incidentally, as an example of the cleaning pattern in the modified example of the present embodiment, for example, “100 ° C. steam cleaning”, “100 to 250 ° C. or less heated air cleaning”, “250 to 500 ° C. heated air cleaning” Etc. According to the results of experiments by the inventors, in particular, “100 ° C. steam cleaning” and “100 to 250 ° C. or less heated air cleaning” are effective for desorption of low boiling point organic substances such as TEP, and “250 to The “500 ° C. heated air cleaning” was effective in desorbing the thermal decomposition products.
In the heated air cleaning and steam cleaning, the heated air and heated steam from the cleaning heating air supply units 41 and 44 need not be exhausted through the polysaccharide adsorption processing device 16 and the sand filtration device 30 and exhausted from the exhaust port. It is preferable from the viewpoint of thermal efficiency to adopt a circulation heating method in which most of the water is returned to the cleaning heating air supply units 41 and 44 and only a part is discharged.
なお、第1の実施の形態に、更に第1の実施の形態の変形例を組み合わせても良い。 In addition, you may combine the modification of 1st Embodiment with 1st Embodiment.
《第2の実施の形態》
次に図6を参照しながら第2の実施の形態について説明する。
図6は、第2の実施の形態に係わる海水淡水化システム600の概要構成図である。
図1に示した海水淡水化システム100Aでは、多糖類吸着材として天然ゼオライトを用いた。海水淡水化システム600は、多糖類吸着材57bとして活性炭を用いている。
図6において、第1の実施の形態に係わる海水淡水化システム100A(図1参照)と同様の構成部分には、図1と同じ符号を付して重複する説明を省略する。
<< Second Embodiment >>
Next, a second embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a
In the
In FIG. 6, the same components as those in the
海水淡水化システム600では、多糖類吸着処理装置16(図1では16A,16Bと表示)に代わり、活性炭を多糖類吸着材47bとして用いた多糖類吸着処理装置57(図6では57A,57Bと表示)が設けられている。多糖類吸着処理装置57は、多糖類吸着処理装置16と同様に、前処理装置14で除去しきれない成分(物質)、つまり、多糖類成分を吸着処理吸着によって除去する。活性炭は第1の処理水とともに流出する可能性が低いので、海水淡水化システム600では、図1に示したような砂ろ過装置30は設けられていない。海水淡水化システム600においても、図1に示した海水淡水化システム100Aと同様に、海水中の糖類、特にTEPを吸着して、逆浸透膜の洗浄頻度や交換頻度を低減させることができる。
In the
ちなみに、多糖類吸着処理装置57では、下部プレナム57aに第1の処理水が導入され、多糖類吸着材57bである活性炭の層を昇流して上部プレナム57cに収水され後段に流れ処理水槽15に一時貯留される。
ここで、洗浄水供給装置19、切換制御装置31、洗浄水加温装置190A、洗浄水供給配管191A,191B、切換弁VA1,VA2,VA4,VB1,VB2,VB4が特許請求の範囲に記載の「洗浄手段」を構成する。
Incidentally, in the polysaccharide adsorption processing device 57, the first treated water is introduced into the
Here, the cleaning
以上説明したように、本実施の形態に係わる海水淡水化システム600によれば、第1の実施形態と同様に洗浄のタイミングの最新のTEP濃度比C/C0(多糖類濃度比)に基づいて洗浄パターンを選択する。そして、選択され洗浄パターンにより洗浄対象のA系統又はB系統の一方の多糖類吸着処理装置57が洗浄される。これにより、活性炭の多糖類吸着材57bの性能を維持して、海水中の多糖類を安定的に除去することができる。また、本実施の形態に係わる海水淡水化システム600によれば、海水中の多糖類を安定的に除去することによって、逆浸透膜の汚染、つまり、バイオハウリングを低減して、逆浸透膜の洗浄頻度や交換頻度を低減させることができる。更に、本実施の形態に係わる海水淡水化システム600によれば、逆浸透膜の洗浄頻度や交換頻度を低減することによって、海水淡水化システムにおける運転コストを低減し、更には環境負荷を低減させることができる。
また、第1の実施の形態の効果の中で説明したように前処理にUF膜を用いる場合に生じる排水の処理の問題が無く、海水淡水化システム600の運転コストが低減できる。
As described above, the
Further, as described in the effect of the first embodiment, there is no problem of wastewater treatment that occurs when a UF membrane is used for pretreatment, and the operating cost of the
100A,100B,600 海水淡水化システム
12 取水槽
14 前処理装置
15 処理水槽
16A,16B 多糖類吸着処理装置
16b 多糖類吸着材
17 水質分析装置(多糖類濃度計測手段)
18 逆浸透膜式海水淡水化装置(逆浸透膜処理装置)
19 洗浄水供給装置(洗浄手段)
30A,30B 砂ろ過装置
31 切換制御装置(洗浄手段)
41A,41B,44A,44B 洗浄用加熱大気供給ユニット(洗浄手段)
57A,57B 多糖類吸着処理装置
57b 多糖類吸着材
122,160A,160B,162A,162B サンプリング配管
171A,171B 洗浄条件演算装置(洗浄条件決定手段)
190A 洗浄水加温装置(洗浄手段)
190B 熱風制御装置(洗浄手段)
191A,191B,192A,192B 洗浄水供給配管(洗浄手段)
SW 海水
VA1〜VA5,VB1〜VB5 切換弁(洗浄手段)
100A, 100B, 600
18 Reverse osmosis membrane type seawater desalination equipment (reverse osmosis membrane treatment equipment)
19 Washing water supply device (cleaning means)
30A, 30B
41A, 41B, 44A, 44B Cleaning heating air supply unit (cleaning means)
57A, 57B Polysaccharide
190A Washing water heating device (cleaning means)
190B Hot air control device (cleaning means)
191A, 191B, 192A, 192B Washing water supply piping (cleaning means)
Claims (4)
取水された海水を前処理する前処理装置と、
前記前処理装置により処理された第1の処理水に含まれる多糖類成分を多糖類吸着材を用いて吸着除去する多糖類吸着処理装置と、
前記多糖類吸着処理装置によって前記多糖類成分が除去された第2の処理水を、前記逆浸透透膜を用いて淡水化する逆浸透膜処理装置と、を備え、
更に、前記前処理装置からの前記第1の処理水中の第1の多糖類濃度、及び前記多糖類吸着処理装置によって前記多糖類成分が除去された後の前記第2の処理水の第2の多糖類濃度を計測する多糖類濃度計測手段と、
前記多糖類濃度計測手段によって測定された前記第1及び第2の多糖類濃度に基づいて、前記多糖類吸着材の洗浄条件を決定する洗浄条件決定手段と、
前記洗浄条件決定手段によって決定された洗浄条件に基づいて、前記多糖類吸着材を洗浄する洗浄手段を備え、
前記洗浄条件決定手段は、
異なる洗浄条件のパラメータが組み合わされて、洗浄力の異なる複数の洗浄パターンが登録されており、
吸着と洗浄から成る処理のサイクル毎に
前記第1及び第2の多糖類濃度の比であり前記第1の多糖類濃度を分母とした多糖類濃度比と、予め設定された閾値とを比較し、
前記多糖類濃度比が前記閾値に等しいか、または、小さい場合には、前回の洗浄パターンと同じ洗浄パターンの洗浄条件で洗浄することを決定し、
前記多糖類濃度比が前記閾値より大きい場合には、前記多糖類濃度比の履歴を参照して、
前記多糖類濃度比が前記閾値より大きい状態が所定回数継続したら、洗浄力の大きな洗浄パターンの洗浄条件で洗浄することを決定し、
所定回数継続しないときには、前回の洗浄パターンと同一の洗浄パターンで洗浄することに決定する
ことを特徴とする海水淡水化システム。 A seawater desalination system using a reverse osmosis membrane,
A pretreatment device for pretreating the taken seawater;
A polysaccharide adsorption treatment device for adsorbing and removing the polysaccharide component contained in the first treated water treated by the pretreatment device, using a polysaccharide adsorbent;
A reverse osmosis membrane treatment device that desalinates the second treated water from which the polysaccharide component has been removed by the polysaccharide adsorption treatment device using the reverse osmosis membrane,
Further, a second polysaccharide concentration in the first treated water from the pretreatment device, and a second second treated water after the polysaccharide component is removed by the polysaccharide adsorption treatment device. Polysaccharide concentration measuring means for measuring polysaccharide concentration;
A cleaning condition determining means for determining a cleaning condition for the polysaccharide adsorbent based on the first and second polysaccharide concentrations measured by the polysaccharide concentration measuring means;
Based on the cleaning conditions determined by the cleaning condition determining means, comprising a cleaning means for cleaning the polysaccharide adsorbent,
The cleaning condition determining means includes
Multiple cleaning patterns with different cleaning power are registered by combining parameters of different cleaning conditions.
For each processing cycle consisting of adsorption and washing
A ratio of the first and second polysaccharide concentrations, the polysaccharide concentration ratio using the first polysaccharide concentration as a denominator, and a preset threshold value,
When the polysaccharide concentration ratio is equal to or smaller than the threshold value, it is determined to perform cleaning under the same cleaning pattern cleaning conditions as the previous cleaning pattern,
If the polysaccharide concentration ratio is greater than the threshold, refer to the history of the polysaccharide concentration ratio,
When the polysaccharide concentration ratio is greater than the threshold value for a predetermined number of times, it is determined that the cleaning is performed under the cleaning condition of the cleaning pattern having a large cleaning power,
A seawater desalination system, characterized in that when it does not continue for a predetermined number of times, it is decided to wash with the same washing pattern as the previous washing pattern .
1つの前記多糖類吸着処理装置が前記洗浄手段によって洗浄されている間は、少なくとも他の1つの前記多糖類吸着処理装置によって前記多糖類成分の吸着除去を行い、前記逆浸透膜処理装置に対して前記第2の処理水の供給を継続可能とする構成であることを特徴とする請求項1に記載の海水淡水化システム。 A plurality of the polysaccharide adsorption treatment devices are provided for one reverse osmosis membrane treatment device,
While one said polysaccharide adsorption processing apparatus is wash | cleaned by the said washing | cleaning means, the said polysaccharide component is adsorbed and removed by at least one other said polysaccharide adsorption processing apparatus, and with respect to the said reverse osmosis membrane processing apparatus The seawater desalination system according to claim 1, wherein the second treated water can be continuously supplied.
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