JP6164121B2 - 水処理装置 - Google Patents
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Description
(第1実施形態)
まず、第1実施形態に係る純水製造装置1について、図面を参照しながら説明する。図1は、第1実施形態に係る純水製造装置1の全体概略図である。図2Aは、第1実施形態に係る純水製造装置1の全体構成図の前段部分である。図2Bは、第1実施形態に係る純水製造装置1の全体構成図の中段部分である。図2Cは、第1実施形態に係る純水製造装置1の全体構成図の後段部分である。図3は、第1実施形態のRO膜モジュール7の内部構造を示す図である。図4は、シリカ濃度センサSS1〜SS3Bの全体構成を示す図である。図5は、検査水W101のシリカ濃度が0mgSiO2/L(蒸留水)と0.1mgSiO2/Lと0.2mgSiO2/Lの場合において、試薬添加開始からの経過時間と、検査水W101の吸光度と、の関係を示すグラフである。図6は、希釈装置18の全体概略図である。本実施形態に係る純水製造装置1は、例えば、原水(例えば、水道水)から透過水や脱イオン水を製造する純水製造装置に適用される。純水製造装置1で製造された透過水や脱イオン水は、純水として、需要箇所等に送出される。なお、本実施形態に係る純水製造装置1において、需要箇所等へ純水を供給することを「採水」ともいう。
図2Bに示すように、接続部J6には、真空破壊弁V41が接続されている。真空破壊弁V41は、常閉式の圧力作動弁であり、供給水ラインL1の管内圧力が大気圧力よりも低くなった場合に弁が開いて大気を吸入する。真空破壊弁V41を設けることにより、原水W11(供給水W1)が断水となって供給水ラインL1が負圧になったとしても、RO膜モジュール7の膜の破損等の不具合を防止することができる。
第3サブモジュール73により分離された第3モジュール濃縮水W153は、モジュール濃縮水導出ラインL85を通して、RO膜モジュール7の一次側出口ポート(濃縮水W3の出口)から濃縮水W3としてRO膜モジュール7の外部へ排出される。
図2Bに示すように、RO濃縮水リターンラインL51は、RO膜モジュール7で分離された濃縮水W3の一部W31を供給水ラインL1へ返送するラインである。RO濃縮水リターンラインL51の上流側の端部は、RO膜モジュール7の一次側出口ポート(濃縮水W3の出口)に接続されている。RO濃縮水リターンラインL51の下流側の端部は、接続部J51において供給水ラインL1に接続されている。RO濃縮水リターンラインL51には、第1逆止弁V61及び第1定流量弁V51が設けられている。
図2Cにおいて、脱炭酸装置15は、透過水W2に含まれる遊離炭酸(溶存炭酸ガス)を、気体分離膜モジュールにより脱気処理して、精製水としての脱炭酸水を製造する設備である。RO膜モジュール7の下流側に脱炭酸装置15を設けることにより、RO膜を透過しやすい遊離炭酸を透過水W2から除去することができる。従って、より純度の高い透過水W2を得ることができる。なお、本実施形態では、脱炭酸装置15で製造された脱炭酸水を、便宜上、透過水W2ともいう。
第2シリカ濃度センサSS2は、後述する希釈装置18に取り付けられている。第2シリカ濃度センサSS2は、希釈装置18により希釈(製造)された希釈濃縮水(第1希釈濃縮水)W30のシリカ濃度を、第2検出シリカ濃度値Cmとして検出する機器である。希釈装置18の構成については後述する。
第3Bシリカ濃度センサSS3Bは、第2モジュール濃縮水ラインL842を流通する第2モジュール濃縮水W152のシリカ濃度を第3B検出シリカ濃度値Crとして検出する機器である。第3Bシリカ濃度センサSS3Bは、RO膜モジュール7の内部における接続部J84において、第2モジュール濃縮水ラインL842に接続されている。接続部J84は、第2モジュール濃縮水ラインL842の途中に配置されている。
第1発光素子141及び第2発光素子142の点灯/消灯は、センサ制御部110から出力される駆動信号により制御される。
希釈装置18は、図2B及び図6に示すように、第2シリカ濃度センサSS2に取り付けられている。希釈装置18は、第2シリカ濃度センサSS2において精度よくシリカ濃度を検出するために、第2シリカ濃度センサSS2による検出対象の濃縮水W3を希釈する機器である。希釈装置18は、RO膜モジュール7により分離された濃縮水W3と純水製造装置1内を流通する透過水W2(希釈水)とを混合して、希釈濃縮水W30(第1希釈濃縮水)を製造する。このようにして、希釈装置18は、RO膜モジュール7により分離された透過水W2を希釈水として用いて、RO膜モジュール7により分離された濃縮水W3を希釈する。本実施形態の希釈装置18は、機械式の構成であり、電気的制御を使用せずに、濃縮水W3と透過水W2とを一定の比率で混合するように構成される。
容積式タービン部182は、第1導入ラインL201に導入されるRO膜モジュール7により分離された濃縮水W3の水圧により混合槽181に導入される際に、駆動される。容積式タービン部182の回転軸は、容積式タービン部182に導入された濃縮水W3の水圧により回転子(不図示)が回転することで、回転する。容積式タービン部182の回転軸は、連結部材184により、後述する容積式ポンプ部183の回転軸に連結されている。
容積式ポンプ部183は、容積式タービン部182の駆動に従動して駆動される。容積式ポンプ部183は、混合槽181へ向けて水圧を発生させて濃縮水W3の水圧よりも低い水圧の希釈水である透過水W2を、混合槽181に導入する。具体的には、容積式ポンプ部183の回転軸は、容積式タービン部182の回転軸が回転することで、連結部材184を介して回転される。容積式ポンプ部183の回転部材(不図示)は、容積式ポンプ部183の回転軸が回転されることで、透過水W2を混合槽181へ向けて送出する水圧を発生させる。これにより、容積式ポンプ部183は、濃縮水W3の水圧よりも低い透過水W2を混合槽181へ導入する。
Cc=[Cm・(Vc+Vp)−Cp・Vp]/Vc (1)
なお、Vc[mL]を濃縮水W3のサンプル水量値とし、Vp[mL]を透過水W2(希釈水)のサンプル水量値とし、Cc[mgSiO2/L]を濃縮水W3の演算シリカ濃度値とし、Cp[mgSiO2/L]を透過水W2(希釈水)の第1検出シリカ濃度値とし、Cm[mgSiO2/L]を第1希釈濃縮水W30の第2検出シリカ濃度値とした。
ΔUn=Kp{(en−en−1)+(Δt/Ti)×en+(Td/Δt)×(en−2en−1+en−2)} (2a)
Un=Un−1+ΔUn (2b)
en=Qp´−Qp (3)
図8に示すステップST201において、制御部30は、第1温度センサTE1から供給水W1の検出温度値Tを取得する。
これにより本フローチャートの処理は終了する(ステップST201へリターンする)。第1実施形態に係る純水製造装置1において、精度よく検出された濃縮水のシリカ濃度値に基づいて回収率を調整して、シリカ系スケールの析出を抑制することができる。
次に、本発明の第2実施形態に係る純水製造装置1Aについて、図10及び図11A〜図11Cを参照しながら説明する。図10は、第2実施形態に係る純水製造装置1Aの全体概略図である。図11Aは、第2実施形態に係る純水製造装置1Aの全体構成図の前段部分である。図11Bは、第2実施形態に係る純水製造装置1Aの全体構成図の中段部分である。図11Cは、第2実施形態に係る純水製造装置1Aの全体構成図の後段部分である。
7 RO膜モジュール(第1逆浸透膜モジュール)
16 EDIスタック(電気脱イオンスタック:脱イオン部)
18 希釈装置(希釈手段)
30 制御部
60 主表示部(報知手段)
71 第1サブモジュール(サブモジュール)
72 第2サブモジュール(サブモジュール)
73 第3サブモジュール(サブモジュール)
181 混合槽
182 容積式タービン部(駆動部)
183 容積式ポンプ部(従動部)
SS1 第1シリカ濃度センサ(第1シリカ濃度検出手段)
SS2 第2シリカ濃度センサ(第2シリカ濃度検出手段、第4シリカ濃度検出手段)
SS3A 第3Aシリカ濃度センサ(第3シリカ濃度検出手段)
SS3B 第3Bシリカ濃度センサ(第3シリカ濃度検出手段)
SS4 第4シリカ濃度センサ(第1シリカ濃度検出手段)
SS5 第5シリカ濃度センサ(単一のシリカ濃度測定手段)
TE1 第1温度センサ(温度検出手段)
W1供給水
W2 透過水(第1透過水)
W3 濃縮水(第1濃縮水)
W6 脱塩水(脱イオン水)
W7 濃縮水
W30 希釈濃縮水(第1希釈濃縮水、第2希釈濃縮水)
Claims (12)
- 水処理装置であって、
供給水を第1透過水と第1濃縮水とに分離する第1逆浸透膜モジュールと、
前記第1逆浸透膜モジュールにより分離された第1濃縮水に、前記水処理装置内を流通する希釈水を混合して第1希釈濃縮水を製造する希釈手段と、
前記水処理装置内を流通する希釈水のシリカ濃度を第1検出シリカ濃度値として検出する第1シリカ濃度検出手段と、
前記希釈手段により製造された第1希釈濃縮水のシリカ濃度を第2検出シリカ濃度値として検出する第2シリカ濃度検出手段と、
前記第1検出シリカ濃度値と前記第2検出シリカ濃度値とから、前記第1逆浸透膜モジュールにより分離された第1濃縮水のシリカ濃度を演算シリカ濃度値として演算し、前記演算シリカ濃度値が許容シリカ濃度値となるように、前記第1逆浸透膜モジュールへ供給される供給水の流量に対する第1透過水の流量の比率である回収率を調整する制御部と、
を備える水処理装置。 - 前記水処理装置内を流通する希釈水は、前記第1逆浸透膜モジュールにより分離された第1透過水である
請求項1に記載の水処理装置。 - 前記第1逆浸透膜モジュールで分離された第1透過水を、第2透過水と第2濃縮水とに分離する第2逆浸透膜モジュールを更に備え、
前記水処理装置内を流通する希釈水は、前記第2逆浸透膜モジュールにより分離された第2透過水である
請求項1に記載の水処理装置。 - 前記第1逆浸透膜モジュールで分離された第1透過水を脱イオン処理して、脱イオン水と濃縮水とを得る脱イオン部を更に備え、
前記水処理装置内を流通する希釈水は、前記脱イオン部により得られた脱イオン水である
請求項1に記載の水処理装置。 - 供給水の温度又は前記第1逆浸透膜モジュールにより分離された第1濃縮水の温度を検出温度値として検出する温度検出手段を備え、
前記制御部は、前記許容シリカ濃度値を、前記検出温度値から決定した第1濃縮水のシリカ溶解度に安全率を乗じて算出する
請求項1から4のいずれかに記載の水処理装置。 - Vcを第1濃縮水のサンプル水量値とし、Vpを希釈水のサンプル水量値とし、Ccを第1濃縮水の演算シリカ濃度値とし、Cpを希釈水の第1検出シリカ濃度値とし、Cmを第1希釈濃縮水の第2検出シリカ濃度値とした場合に、前記制御部は、Cc=[Cm・(Vc+Vp)−Cp・Vp]/Vcの計算式より、第1濃縮水の前記演算シリカ濃度値Ccを演算する
請求項1から5のいずれかに記載の水処理装置。 - 前記制御部は、前記第1逆浸透膜モジュールにより分離された第1透過水の流量を一定に維持すると共に、前記第1逆浸透膜モジュールにより分離された第1濃縮水の流量を増減させて、前記演算シリカ濃度値が前記許容シリカ濃度値となるように、前記回収率を調整する
請求項1から6のいずれかに記載の水処理装置。 - 前記制御部は、前記第1逆浸透膜モジュールにより分離された第1濃縮水の流量を一定に維持すると共に、前記第1逆浸透膜モジュールにより分離された第1透過水の流量を増減させて、前記演算シリカ濃度値が前記許容シリカ濃度値となるように、前記回収率を調整する
請求項1から6のいずれかに記載の水処理装置。 - 前記希釈手段は、前記第1逆浸透膜モジュールにより分離された第1濃縮水と希釈水とが混合される混合槽と、前記第1逆浸透膜モジュールにより分離された第1濃縮水の水圧により前記混合槽に導入される際に駆動される駆動部と、前記駆動部の駆動に従動して駆動される従動部であって前記混合槽へ向けて水圧を発生させて前記第1濃縮水の水圧よりも低い水圧の希釈水を前記混合槽に導入する従動部と、を有する
請求項1から8のいずれかに記載の水処理装置。 - 前記第1シリカ濃度検出手段及び前記第2シリカ濃度検出手段は、2以上の異なる濃度測定レンジを切替可能な単一のシリカ濃度測定手段により構成される
請求項1から9のいずれかに記載の水処理装置。 - 前記第1逆浸透膜モジュールは、複数のサブモジュールを備え、
前記複数のサブモジュールは、前記複数のサブモジュールそれぞれから分離された濃縮水が次のサブモジュールに供給されるように直列に接続され、
前記水処理装置は、前記複数のサブモジュールのうちの最下流側以外のサブモジュールから排出される濃縮水のシリカ濃度を第3検出シリカ濃度値として検出する第3シリカ濃度検出手段と、警報を報知する報知手段と、を備え、
前記制御部は、前記第3検出シリカ濃度値が所定閾値を上回る場合に、前記報知手段による報知を実行する
請求項1から10のいずれかに記載の水処理装置。 - 水処理装置であって、
供給水を第1透過水と第1濃縮水とに分離する第1逆浸透膜モジュールと、
前記第1逆浸透膜モジュールにより分離された第1透過水を脱イオン処理して、脱イオン水と濃縮水とを得る脱イオン部と、
前記第1逆浸透膜モジュールにより分離された第1濃縮水に、前記水処理装置内を流通する希釈水としての脱イオン水を混合して第2希釈濃縮水を製造する希釈手段と、
前記希釈手段により製造された第2希釈濃縮水のシリカ濃度を第4検出シリカ濃度値として検出する第4シリカ濃度検出手段と、
前記脱イオン部により得られた希釈水としての脱イオン水のシリカ濃度をゼロと看做して、前記第4検出シリカ濃度値から、前記第1逆浸透膜モジュールにより分離された第1濃縮水のシリカ濃度を演算シリカ濃度値として演算し、前記演算シリカ濃度値が許容シリカ濃度値となるように、前記第1逆浸透膜モジュールへ供給される供給水の流量に対する第1透過水の流量の比率である回収率を調整する制御部と、
を備える水処理装置。
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