JP6822164B2 - Water treatment system - Google Patents
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Description
本発明は、逆浸透膜モジュールでのバイオフィルムの発生を抑制する水処理システムに関する。 The present invention relates to a water treatment system that suppresses the generation of biofilm in a reverse osmosis membrane module.
食品工場、機械工場、化学工場等の洗浄工程等においては、不純物を含まない高純度の純水が使用される。この種の純水を製造するため、水処理システムにおいて、逆浸透膜(以下、「RO膜」ともいう)を用いることにより、供給水から、塩分、重金属イオン、溶解シリカ、硝酸性窒素、細菌類、変異原性物質、有機塩素化合物等を取り除くことができる。しかし、逆浸透膜の使用においては、生物汚染による目詰まり、すなわち逆浸透膜の表面におけるバイオフィルムの形成によって逆浸透膜が閉塞してしまうバイオファウリングの問題が存在する。 High-purity pure water containing no impurities is used in cleaning processes of food factories, machine factories, chemical factories, etc. In order to produce this type of pure water, a reverse osmosis membrane (hereinafter, also referred to as "RO membrane") is used in the water treatment system to obtain salt, heavy metal ions, dissolved silica, nitrate nitrogen, and bacteria from the supplied water. Kinds, mutable substances, organochlorine compounds, etc. can be removed. However, in the use of reverse osmosis membranes, there is a problem of biofouling in which the reverse osmosis membrane is blocked due to clogging due to biofouling, that is, formation of a biofilm on the surface of the reverse osmosis membrane.
この点、特許文献1は、バイオフィルムの抑制のため、逆浸透膜の洗浄あるいは殺菌時に、原水(海水)にpH調整剤、洗浄剤、殺菌剤を注入するろ過システムを開示している。
In this regard,
しかしながら、特許文献1に係るろ過システムにおいては、通常運転時には、バイオフィルムの抑制のための処置を何らしていなかった。これにより、バイオフィルムの発生頻度が高くなるため、逆浸透膜の寿命をあまり延ばすことはできなかった。
However, in the filtration system according to
また、バイオフィルムの抑制のため、殺菌剤を注入する場合、注入する殺菌剤によっては、逆浸透膜の透過性に与える影響が大きい。例えば、殺菌剤が逆浸透膜を破損することにより透過流束が増大し、処理水の純度が低下することがある。一方で、殺菌剤が逆浸透膜に詰まることにより透過流速が減少し、生成される処理水の量が減少することがある。 Further, when a disinfectant is injected to suppress the biofilm, the permeability of the reverse osmosis membrane is greatly affected depending on the disinfectant to be injected. For example, the disinfectant may damage the reverse osmosis membrane, increasing the permeation flux and reducing the purity of the treated water. On the other hand, the bactericidal agent may clog the reverse osmosis membrane, which may reduce the permeation flow rate and reduce the amount of treated water produced.
そこで、本発明は、逆浸透膜の破損のリスクを下げつつ、バイオフィルムの抑制のための処置を実行することにより、逆浸透膜の寿命を延ばすことが可能な、水処理システムを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a water treatment system capable of extending the life of a reverse osmosis membrane by performing measures for suppressing the biofilm while reducing the risk of damage to the reverse osmosis membrane. With the goal.
本発明は、供給水から処理水を製造する水処理システムであって、供給水を透過水と濃縮水とに分離する逆浸透膜モジュールと、供給水を前記逆浸透膜モジュールに向けて供給する供給水ラインと、前記供給水ラインに、殺菌力を有し、前記逆浸透膜モジュールの逆浸透膜への影響が所定値以下であるため、処理水の製造時に使用可能な第1薬剤を添加する第1薬剤添加装置と、前記供給水ラインに、前記逆浸透膜モジュールの洗浄時に用いる第2薬剤を添加する第2薬剤添加装置と、前記第1薬剤添加装置による第1薬剤の添加、及び、前記第2薬剤添加装置による第2薬剤の添加を制御する薬剤添加制御部と、前記逆浸透膜モジュールに発生するバイオフィルムの量を推定するバイオフィルム量推定部と、前記逆浸透膜の劣化度を判定する膜劣化度判定部と、を備え、前記薬剤添加制御部は、前記バイオフィルム量推定部により推定されるバイオフィルム量と前記膜劣化度判定部により判定される前記劣化度とに基づいて、前記第1薬剤及び前記第2薬剤の添加を制御する水処理システムに関する。 The present invention is a water treatment system for producing treated water from supply water, wherein the reverse osmosis membrane module that separates the supply water into permeated water and concentrated water and the supply water are supplied to the reverse osmosis membrane module. Since the supply water line and the supply water line have bactericidal activity and the influence of the reverse osmosis membrane module on the reverse osmosis membrane is less than a predetermined value, a first chemical that can be used in the production of treated water is added. A first drug adding device, a second drug adding device for adding a second drug used for cleaning the reverse osmosis membrane module to the water supply line, and a first drug added by the first drug adding device, and , A drug addition control unit that controls the addition of a second drug by the second drug addition device, a biofilm amount estimation unit that estimates the amount of biofilm generated in the reverse osmosis membrane module, and deterioration of the reverse osmosis membrane. A film deterioration degree determination unit for determining the degree is provided , and the drug addition control unit has a biofilm amount estimated by the biofilm amount estimation unit and the deterioration degree determined by the membrane deterioration degree determination unit. Based on the above, the present invention relates to a water treatment system that controls the addition of the first agent and the second agent .
また、前記第1薬剤は、前記水処理システムのフラッシング前の運転時に用いられることが好ましい。 In addition, the first chemical is preferably used during operation of the water treatment system before flushing .
また、 前記第1薬剤は、イソチアゾリン、DBNPA(2,2−ジブロモ−3−ニトリロプロピオンアミド)、ナリンギン、酢酸、ヒノキチオール、ナイシン、ポリリジン、プロタミンおよびその塩、クロラミン又はブロマミンのスルファミン酸による安定化剤からなる群から選ばれた少なくとも1つであることが好ましい。 In addition, the first drug is a stabilizer of isothiazoline, DBNPA (2,2-dibromo-3-nitrilopropionamide), naringin, acetic acid, hinokitiol, nisin, polylysine, protamine and salts thereof, chloramine or bromamine with sulfamic acid. It is preferably at least one selected from the group consisting of.
また、前記第2薬剤は、次亜塩素酸、クロラミン、ホルムアルデヒド、オルトフタルアルデヒド、グルタルアルデヒド、ブロノポール、過酸化水素、過酢酸からなる群から選ばれた少なくとも1つであることが好ましい。 Further, the second agent is preferably at least one selected from the group consisting of hypochlorous acid, chloramine, formaldehyde, orthophthalaldehyde, glutaraldehyde, bronopol, hydrogen peroxide and peracetic acid.
また、前記第2薬剤を添加した後、処理水の製造の前に、所定期間、前記第2薬剤の添加を行わずに、供給水を前記逆浸透膜モジュールに向けて供給するリンス工程を実行可能であることが好ましい。 Further, after the addition of the second agent, before the production of the treated water, a rinsing step of supplying the supplied water toward the reverse osmosis membrane module is executed for a predetermined period without adding the second agent. It is preferable that it is possible.
本発明によれば、逆浸透膜の破損のリスクを下げつつ、バイオフィルムの抑制のための処置を実行することにより、逆浸透膜の寿命を延ばすことが可能な、水処理システムを提供することが可能である。 According to the present invention, there is provided a water treatment system capable of extending the life of a reverse osmosis membrane by performing measures for suppressing the biofilm while reducing the risk of damage to the reverse osmosis membrane. Is possible.
〔第1実施形態〕
以下、本発明の第1実施形態である水処理システム1について、図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の水処理システム1の全体構成図である。
[First Embodiment]
Hereinafter, the
図1に示すように、水処理システム1は、第1薬剤添加装置5と、第2薬剤添加装置7と、加圧ポンプ8と、インバータ9と、逆浸透膜モジュール(以下、「RO膜モジュール」ともいう)10と、定流量弁14と、比例制御排水弁15と、流量センサFMと、制御部30と、を備える。なお、制御部30と被制御対象機器との電気的接続線の図示については、省略している。
As shown in FIG. 1, the
水処理システム1は、ラインとして、供給水ラインL1と、透過水ラインL2と、濃縮水ラインL3と、循環水ラインL4と、濃縮排水ラインL5と、を備える。「ライン」とは、流路、経路、管路等の流体の流通が可能なラインの総称である。また、その由来(出所)やその水質によらず、供給水ラインL1、濃縮水ラインL3又は循環水ラインL4を流通する水を、「供給水」ともいい、濃縮水ラインL3、循環水ラインL4又は濃縮排水ラインL5を流通する水を、「濃縮水」ともいう。
The
供給水ラインL1は、供給水W11〜W14を逆浸透膜モジュール10に向けて供給するラインである。供給水ラインL1は、上流側から下流側に向けて、第1供給水ラインL11と、第2供給水ラインL12とを有する。
The supply water line L1 is a line for supplying supply waters W11 to W14 toward the reverse
第1供給水ラインL11の上流側の端部は、原水W11の水源2に接続されている。第1供給水ラインL11の下流側の端部は、接続部J1において、第2供給水ラインL12及び循環水ラインL4に接続されている。 The upstream end of the first supply water line L11 is connected to the water source 2 of the raw water W11. The downstream end of the first supply water line L11 is connected to the second supply water line L12 and the circulating water line L4 at the connection portion J1.
第2供給水ラインL12の上流側の端部は、接続部J1に接続されている。第2供給水ラインL12の下流側の端部は、逆浸透膜モジュール10の一次側入口ポートに接続されている。第2供給水ラインL12には、第1薬剤添加装置5、第2薬剤添加装置7、及び、加圧ポンプ8が、上流側から下流側に向けてこの順で設けられる。
The upstream end of the second supply water line L12 is connected to the connecting portion J1. The downstream end of the second supply water line L12 is connected to the primary inlet port of the reverse
第1薬剤添加装置5は、供給水ラインL1、濃縮水ラインL3及び循環水ラインL4のうちの1つ以上の供給水が流通するラインに第1薬剤を添加する装置である。本実施形態においては、第1薬剤添加装置5は、供給水ラインL1(第2供給水ラインL12)を流通する供給水W12に第1薬剤を添加することにより、供給水W13を得る装置である。第1薬剤添加装置5は、制御部30と電気的に接続されている。なお、供給水W12に対する第1薬剤の添加量や供給水W12の水質によらず、第1薬剤添加装置5の薬剤添加位置よりも下流側で、第2薬剤添加装置7の薬剤添加位置よりも上流側の供給水ラインL1(第2供給水ラインL12)を流通する水を「供給水W13」ともいう。
The first
本実施形態においては、第1薬剤添加装置5は、逆浸透膜モジュール10におけるバイオフィルムの析出を抑制するために、第1薬剤を添加する。また、逆浸透膜モジュール10において、逆浸透膜の表面にバイオフィルムが付着することを効果的に抑制可能なことから、第1薬剤の例として、下記〔表1〕に示すように、イソチアゾリン、DBNPA(2,2−ジブロモ−3−ニトリロプロピオンアミド)、ナリンギン(グレープフルーツ抽出物)、酢酸、ヒノキチオール、ナイシン、ポリリジン、プロタミン及びその塩(しらこたんぱく抽出物)、クロラミン又はブロマミンのスルファミン酸による安定化剤等を挙げることができる。これらの薬剤は、逆浸透膜モジュール10の逆浸透膜への影響が所定値以下であるため、水処理システム1における通常の処理水の製造時に使用可能な薬剤である。ここで、「逆浸透膜への影響が所定値以下」とは、例えば、これらの薬剤を用いても、逆浸透膜モジュール10での透過流速が、初期値の±15%以上変化することがない、ということであってもよい。あるいは、例えば、これらの薬剤を用いても、逆浸透膜モジュール10での塩除去率や電気伝導率の除去率が2%以上低下しない、ということであってもよい。
In the present embodiment, the first
また、第2薬剤添加装置7は、供給水ラインL1、濃縮水ラインL3及び循環水ラインL4のうちの1つ以上の供給水が流通するラインに第2薬剤を添加する装置である。本実施形態においては、第2薬剤添加装置7は、供給水ラインL1(第2供給水ラインL12)を流通する供給水(供給水W13)に第2薬剤を添加することにより、供給水W14を得る装置である。第2薬剤添加装置7は、制御部30と電気的に接続されている。なお、供給水W13に対する第2薬剤の添加量や供給水W13の水質によらず、第2薬剤添加装置7の薬剤添加位置よりも下流側の供給水ラインL1(第2供給水ラインL12)を流通する水を「供給水W14」ともいう。
Further, the second
本実施形態においては、第2薬剤添加装置7は、逆浸透膜モジュール10のフラッシング時に、第2薬剤を添加する。また、逆浸透膜モジュール10において、逆浸透膜の表面のバイオフィルムを効果的に殺菌可能なことから、第2薬剤の例として、下記〔表2〕に示すように、次亜塩素酸、クロラミン、ホルムアルデヒド、オルトフタルアルデヒド、グルタルアルデヒド、ブロノポール、過酸化水素、過酢酸を挙げることができる。これらの薬剤は、第1薬剤に比較すると殺菌力が高いため、逆浸透膜モジュール10のフラッシング時に好適な薬剤である。
In the present embodiment, the second
加圧ポンプ8は、供給水W14を吸入し、逆浸透膜モジュール10に向けて圧送(吐出)する装置である。加圧ポンプ8には、インバータ9から周波数が変換された駆動電力が供給される。加圧ポンプ8は、供給(入力)された駆動電力の周波数(以下、「駆動周波数」ともいう)に応じた回転速度で駆動される。
The pressurizing
インバータ9は、加圧ポンプ8に、周波数が変換された駆動電力を供給する電気回路(又はその回路を持つ装置)である。インバータ9は、制御部30と電気的に接続されている。インバータ9には、制御部30から指令信号が入力される。インバータ9は、制御部30により入力された指令信号(電流値信号又は電圧値信号)に対応する駆動周波数の駆動電力を加圧ポンプ8に出力する。
The
供給水W14は、加圧ポンプ8を介して逆浸透膜モジュール10に供給される。また、供給水W14(及びW12、W13)は、供給水W11及び循環水W40(後述)からなる。
The supply water W14 is supplied to the reverse
逆浸透膜モジュール10は、供給水W14を透過水W20と濃縮水W30とに分離する設備である。詳細には、逆浸透膜モジュール10は、加圧ポンプ8から吐出された供給水W14を、溶存塩類が除去された透過水W20と、溶存塩類が濃縮された濃縮水W30とに膜分離処理する設備である。逆浸透膜モジュール10は、単一又は複数の逆浸透膜エレメント(図示せず)を備える。逆浸透膜モジュール10は、これら逆浸透膜エレメントにより供給水W14を膜分離処理し、透過水W20と濃縮水W30とを製造する。
The reverse
透過水ラインL2は、逆浸透膜モジュール10で分離された透過水W20を送出するラインである。透過水ラインL2の上流側の端部は、逆浸透膜モジュール10の二次側ポートに接続されている。透過水ラインL2の下流側の端部は、貯留タンク(図示せず)に接続されている。透過水ラインL2には、流量センサFMが設けられる。
The permeated water line L2 is a line for delivering the permeated water W20 separated by the reverse
流量センサFMは、透過水ラインL2を流通する透過水W20の流量を検出する機器である。流量センサFMは、制御部30と電気的に接続されている。流量センサFMで検出された透過水W20の流量(以下、「検出流量値」ともいう)は、制御部30にパルス信号として送信される。
The flow rate sensor FM is a device that detects the flow rate of the permeated water W20 flowing through the permeated water line L2. The flow rate sensor FM is electrically connected to the
濃縮水ラインL3は、逆浸透膜モジュール10で分離された濃縮水W30が流通するラインである。濃縮水ラインL3の上流側の端部は、逆浸透膜モジュール10の一次側出口ポートに接続されている。また、濃縮水ラインL3の下流側は、接続部J2において、循環水ラインL4及び濃縮排水ラインL5に分岐している。
The concentrated water line L3 is a line through which the concentrated water W30 separated by the reverse
循環水ラインL4は、濃縮水ラインL3に接続され、供給水としての濃縮水(循環水W40)を供給水ラインL1に返送するラインである。本実施形態においては、循環水ラインL4は、濃縮水ラインL3を流通する濃縮水W30を循環水W40として、供給水ラインL1における加圧ポンプ8よりも上流側(詳細には、第1薬剤添加装置5よりも上流側)に返送(循環)させるラインである。循環水ラインL4の上流側の端部は、接続部J2において濃縮水ラインL3に接続されている。また、循環水ラインL4の下流側の端部は、接続部J1において、供給水ラインL1に接続されている。循環水ラインL4には、定流量弁14が設けられる。
The circulating water line L4 is a line connected to the concentrated water line L3 and returns the concentrated water (circulating water W40) as the supply water to the supply water line L1. In the present embodiment, the circulating water line L4 uses the concentrated water W30 flowing through the concentrated water line L3 as the circulating water W40, and is upstream from the pressurizing
定流量弁14は、循環水ラインL4を流通する循環水W40の流量を所定の一定流量値に保持するように調節する機器である。定流量弁14において保持される「一定流量値」とは、一定流量値に幅がある概念であり、定流量弁における目標流量値のみに限られない。例えば、定流量機構の特性(例えば、材質や構造に起因する温度特性等)を考慮して、定流量弁における目標流量値に対して、±10%程度の調節誤差を有するものを含む。定流量弁14は、補助動力や外部操作を必要とせずに一定流量値を保持するものであり、例えば、水ガバナの名称で呼ばれるものが挙げられる。なお、定流量弁14は、補助動力や外部操作により動作して、一定流量値を保持するものでもよい。
The
濃縮排水ラインL5は、濃縮水ラインL3に接続され、濃縮排水W50としての濃縮水を系外へ排出するラインである。本実施形態においては、濃縮排水ラインL5は、接続部J2において濃縮水ラインL3に接続され、逆浸透膜モジュール10で分離された濃縮水W30を、濃縮排水W50として装置外(系外)に排出するラインである。濃縮排水ラインL5には、比例制御排水弁15が設けられる。
The concentrated drainage line L5 is a line connected to the concentrated water line L3 and discharges the concentrated water as the concentrated drainage W50 to the outside of the system. In the present embodiment, the concentrated drainage line L5 is connected to the concentrated water line L3 at the connection portion J2, and the concentrated water W30 separated by the reverse
比例制御排水弁15は、濃縮排水ラインL5から装置外に排出される濃縮排水W50の流量を調節する弁である。比例制御排水弁15は、制御部30と電気的に接続されている。比例制御排水弁15の弁開度は、制御部30から送信される駆動信号により制御される。制御部30から電流値信号(例えば、4〜20mA)を比例制御排水弁15に送信して、弁開度を制御することにより、濃縮排水W50の排水流量を調節することができる。
The proportional
制御部30は、CPU及びメモリを含むマイクロプロセッサ(図示せず)により構成される。制御部30において、マイクロプロセッサのCPUは、メモリから読み出した所定のプログラムに従って、水処理システム1に係る各種の制御を実行する。以下、制御部30の機能の一部について説明する。
The
制御部30は、透過水W20の流量が予め設定された目標流量値となるように、透過水W20の検出流量値(系内の物理量)をフィードバック値として、加圧ポンプ8を駆動するための駆動周波数を演算し、駆動周波数の演算値に対応する指令信号(電流値信号又は電圧値信号)をインバータ9に出力する(以下、「流量フィードバック水量制御」ともいう)流量制御部として機能する。なお、流量フィードバック水量制御における駆動周波数の演算には、例えば、速度形デジタルPIDアルゴリズムを用いることができる。
The
また、制御部30は、通常運転時に、第1薬剤添加装置5に対し、供給水ラインL1(第2供給水ラインL12)を流通する供給水(供給水W12)に、所定量の第1薬剤の添加を指示する薬剤添加制御部として機能する。
更に、制御部30は、所定のタイミングで、第2薬剤添加装置7に対し、供給水ラインL1(第2供給水ラインL12)を流通する供給水(供給水W13)に、所定量の第2薬剤の添加を指示する薬剤添加制御部としても機能する。水処理システム1においては、第2薬剤の添加時にフラッシングを実行するため、間欠的にフラッシングを実行することができる。
第2薬剤を添加する間も、第1薬剤添加装置5による第1薬剤の添加は継続される。
なお、制御部30が、供給水ラインに添加される薬剤の添加量を調整するように第1薬剤添加装置5及び第2薬剤添加装置7を制御することを「薬剤添加制御」ともいう。
Further, the
Further, the
While the second drug is added, the addition of the first drug by the first
It should be noted that controlling the first
上記のように、第1実施形態に係る水処理システム1は、供給水ラインL1(第2供給水ラインL12)に対し、通常運転時には、逆浸透膜に対する影響が比較的小さい第1薬剤を添加し、フラッシング時には、第1薬剤に加え、第1薬剤に比較すると殺菌力が高い第2薬剤を添加する。
As described above, the
第1薬剤と第2薬剤とでは、殺菌機構が異なる。例えば、第1薬剤では殺菌されなかった菌が第2薬剤により殺菌されることがある一方で、第1薬剤では殺菌される菌が、第2薬剤では殺菌されないことがある。また、第2薬剤ではバイオフィルムを剥がすことが可能である一方で、第1薬剤ではバイオフィルムを剥がすことはできないものの、殺菌ができる、といった違いがある。このため、基本的には、第2薬剤の添加を開始しても、第1薬剤の添加を継続する。
第1薬剤と第2薬剤は、各薬剤の耐性菌を考慮して、各々の種類を変更する。また、各薬剤の相乗作用を考慮して、第1薬剤と第2薬剤の組み合わせを決定する。
The bactericidal mechanism differs between the first drug and the second drug. For example, bacteria that were not sterilized by the first drug may be sterilized by the second drug, while bacteria that are sterilized by the first drug may not be sterilized by the second drug. Further, while the biofilm can be peeled off with the second drug, the biofilm cannot be peeled off with the first drug, but it can be sterilized. Therefore, basically, even if the addition of the second drug is started, the addition of the first drug is continued.
The types of the first drug and the second drug are changed in consideration of the resistant bacteria of each drug. In addition, the combination of the first drug and the second drug is determined in consideration of the synergistic action of each drug.
上記のように、本発明の水処理システム1においては、第1ステージとして、第1薬剤添加装置5は、供給水ラインL1に第1薬剤を添加する。第2ステージにおいて、第1薬剤の添加に加え、第2薬剤添加装置7は、供給水ラインL1に第2薬剤を添加した状態で、フラッシングを実行する。このフラッシングは、例えば、1時間に1回、1分間程度実行する。第2薬剤が危険性の高い薬剤であったとしても、比例制御排水弁15を開放することにより、ブロー水として濃縮排水ラインL5から装置外(系外)に排出することが可能である。これにより、逆浸透膜モジュール10の2次側に危険性の高い薬剤が持ち込まれることはない。
As described above, in the
フラッシングの実行によってもバイオフィルム推定量が減少しない場合には、第3ステージにおいて、ユーザは、逆浸透膜モジュール10の薬品洗浄を実行する。この薬品洗浄には、塩酸、硫酸、水酸化ナトリウム、EDTA(エチレンジアミン四酢酸)等のキレート剤等、膜に対する負荷の強い薬剤を使用する。薬剤の膜への接触時間は、例えば40分〜1時間程度である。これにより、スケールもスライムもバイオフィルムも除去される。第3ステージの薬品洗浄によっても、逆浸透膜モジュール10に発生したスケール、スライム、バイオフィルムを洗い切れない場合には、第4ステージにおいて、ユーザは、逆浸透膜モジュール10自体を交換する。
If flushing does not reduce the biofilm estimator, in the third stage, the user performs chemical cleaning of the reverse
〔第1実施形態の効果〕
上述した本実施形態に係る水処理システム1によれば、例えば、以下のような効果が奏される。
本発明の水処理システム1は、供給水W11から処理水を製造する水処理システム1であって、供給水W11を透過水W20と濃縮水W30とに分離する逆浸透膜モジュール10と、供給水W11を逆浸透膜モジュール10に向けて供給する供給水ラインL1と、供給水ラインL1に、殺菌力を有し、逆浸透膜モジュール10の逆浸透膜への影響が所定値以下であるため、処理水の製造時に使用可能な第1薬剤を添加する第1薬剤添加装置5と、供給水ラインL1に、逆浸透膜モジュール10の洗浄時に用いる第2薬剤を添加する第2薬剤添加装置7と、第1薬剤添加装置5による第1薬剤の添加、及び、第2薬剤添加装置7による第2薬剤の添加を制御する薬剤添加制御部30と、を備える。
[Effect of the first embodiment]
According to the
The
そのため、2つの薬剤を使い分けることにより、逆浸透膜の破損を抑制しながら、同時に、逆浸透膜自体の交換のコストを抑えるのみならず、薬剤洗浄の頻度を減らすことにより、薬剤のコストをも抑えられる。 Therefore, by properly using the two chemicals, damage to the reverse osmosis membrane can be suppressed, and at the same time, the cost of replacing the reverse osmosis membrane itself can be suppressed, and the frequency of chemical cleaning can be reduced to reduce the cost of the chemicals. It can be suppressed.
また、第1薬剤は、水処理システム1の通常運転時に用いられる。
また、第1薬剤は、イソチアゾリン、DBNPA(2,2−ジブロモ−3−ニトリロプロピオンアミド)、ナリンギン、酢酸、ヒノキチオール、ナイシン、ポリリジン、プロタミンおよびその塩、クロラミン又はブロマミンをスルファミン酸による安定化剤からなる群から選ばれた少なくとも1つである。
Further, the first chemical is used during the normal operation of the
The first drug is isothiazoline, DBNPA (2,2-dibromo-3-nitrilopropionamide), naringin, acetic acid, hinokitiol, nisin, polylysine, protamine and its salts, chloramine or bromamine from a stabilizer with sulfamic acid. At least one selected from the group of
そのため、膜に対する影響力は少ないが、殺菌力がそれほど強くない薬剤を定常注入することで、膜破損のリスクを低く維持しながら、バイオフィルムの成長を抑制することが可能となると共に、万が一の膜破損の場合の漏れによる安全上のリスクが軽減する。 Therefore, by constantly injecting a drug that has little influence on the membrane but not so strong in bactericidal activity, it is possible to suppress the growth of the biofilm while keeping the risk of membrane breakage low, and in the unlikely event Reduces safety risks due to leaks in the event of membrane breakage.
また、これにより、本発明の水処理システムが生成する処理水は、食品工場、機械工場、化学工場での使用に適するが、特に使用の対象は限定されない。 Further, the treated water produced by the water treatment system of the present invention is suitable for use in a food factory, a machine shop, and a chemical factory, but the target of use is not particularly limited.
また、第2薬剤は、次亜塩素酸、クロラミン、ホルムアルデヒド、オルトフタルアルデヒド、グルタルアルデヒド、ブロノポール、過酸化水素、過酢酸からなる群から選ばれた少なくとも1つである。 The second agent is at least one selected from the group consisting of hypochlorous acid, chloramine, formaldehyde, orthophthalaldehyde, glutaraldehyde, bronopol, hydrogen peroxide and peracetic acid.
そのため、フラッシング時の第2薬剤として、たとえ膜に対する影響力が大きくても、殺菌力が高い薬剤を用いることで、バイオフィルムの成長を、より抑制することが可能となる。 Therefore, even if the second agent at the time of flushing has a large influence on the membrane, the growth of the biofilm can be further suppressed by using the agent having a high bactericidal activity.
また、第2薬剤を添加した後、処理水の製造の前に、所定期間、第2薬剤の添加を行わずに、供給水を逆浸透膜モジュール10に向けて供給するリンス工程を実行可能である。
Further, after the addition of the second agent and before the production of the treated water, it is possible to carry out a rinsing step of supplying the supplied water toward the reverse
そのため、フラッシング時の最後には第2薬剤の注入を止めるリンス工程を数秒入れることで、安全性に問題のある第2薬剤を洗い流すことが可能となる。 Therefore, by inserting a rinsing step for several seconds to stop the injection of the second drug at the end of flushing, it is possible to wash away the second drug having a safety problem.
〔第2実施形態〕
以下、本発明の第2実施形態である水処理システム1Aについて、図面を参照しながら説明する。図2は、本発明の水処理システム1Aの全体構成図である。なお、水処理システム1Aにおいて、水処理システム1と同一の構成要素に対しては同一の符号を用い、その機能の説明は省略する。
[Second Embodiment]
Hereinafter, the water treatment system 1A according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is an overall configuration diagram of the water treatment system 1A of the present invention. In the water treatment system 1A, the same reference numerals are used for the same components as the
第1実施形態である水処理システム1に比較すると、第2実施形態である水処理システム1Aは、透過水ラインL2及び濃縮水ラインL3の各々に、膜劣化度判定部11A及び11Bが設置され、また、濃縮水ラインL3にバイオフィルム量推定部12が設置される点が主として異なる。なお、膜劣化度判定部11A及び11Bに共通する説明を行う場合には、「膜劣化度判定部11」と呼ぶことがある。
Compared with the
膜劣化度判定部11A及び11Bは、以下の方法により、逆浸透膜モジュール10の逆浸透膜の劣化度を判定する。
例えば、透過水ラインL2に設置された膜劣化度判定部11Aは、透過水W20の電気伝導度を計測し、また、濃縮水ラインL3に設置された膜劣化度判定部11Bは、濃縮水W30の電気伝導度を計測する。更に、膜劣化度判定部11A及び11Bは、それぞれにおいて計測された電気伝導度に基づき、逆浸透膜モジュール10におけるEC除去率(電気伝導度除去率)を算出する。そして、膜劣化度判定部11A及び11Bは、このEC除去率を所定の閾値と比較し、閾値を下回った場合には、逆浸透膜が劣化したと判定することが可能である。
The membrane deterioration
For example, the membrane deterioration
あるいは、膜劣化度判定部11は、EC除去率に代えて、塩除去率を算出し、これを閾値と比較することにより、逆浸透膜の劣化度を判断することが可能である。
あるいは、これらの膜劣化度判定部11として圧力計を設けてよい。圧力計からなる膜劣化度判定部11は、これらの圧力計が示す値と、流量センサFMが検知する流量値とに基づき、逆浸透膜モジュール10の膜透過流速の増減を求め、この増減の幅に基づき、逆浸透膜の膜劣化度を判断することが可能である。
Alternatively, the membrane deterioration degree determination unit 11 can determine the deterioration degree of the reverse osmosis membrane by calculating the salt removal rate instead of the EC removal rate and comparing this with the threshold value.
Alternatively, a pressure gauge may be provided as these film deterioration degree determination units 11. The membrane deterioration degree determination unit 11 composed of a pressure gauge obtains an increase or decrease in the membrane permeation flow velocity of the reverse
バイオフィルム量推定部12は、濃縮水ラインL3を流通する濃縮水W30に基づいて、後述の方法により、逆浸透膜モジュール10に発生したバイオフィルムの量を推定する。なお、図2においては、バイオフィルム量推定部12は、濃縮水ラインL3にのみ設けられているが、バイオフィルム推定方法によっては、濃縮水ラインL3のみならず、例えば、供給水ラインL1(とりわけ第2供給水ラインL12)にも、バイオフィルム量推定部12を設けることが可能である。
The biofilm
また、第1実施形態である水処理システム1においては、制御部30は、所定のタイミングで、第2薬剤添加装置7に対し、供給水ラインL1(第2供給水ラインL12)を流通する供給水W13に対し、フラッシング時に、第2薬剤の添加を指示していた。一方、第2実施形態である水処理システム1Aにおいては、後述の方法により検出/推定されるバイオフィルム量推定値に基づいて、供給水が流通するライン(供給水ラインL1)に添加される薬剤の添加を調整するように、制御部30は、第1薬剤添加装置5及び第2薬剤添加装置7を制御する薬剤添加制御部として機能する。
Further, in the
逆浸透膜モジュール10の逆浸透膜に発生したバイオフィルム量は、バイオフィルム量推定部12により、下記〔表3〕に記載の方法を用いて推定される。
The amount of biofilm generated in the reverse osmosis membrane of the reverse
例えば、バイオフィルム量推定部12として、逆浸透膜モジュール10の一次側入口、一次側出口、二次側に圧力計を設け、これらの圧力計が示す数値に基づき、バイオフィルム量を推定することが可能である。より具体的には、逆浸透膜モジュール10での膜圧力損失に基づいて、バイオフィルム量を推定することが可能である。膜圧力損失は、逆浸透膜モジュール10の一次側入口と一次側出口との間の第1差圧、及び、逆浸透膜モジュール10の一次側入口と二次側との間の第2差圧に基づいて算出される。
For example, as the biofilm
あるいは、これらの圧力計が示す値と、流量センサFMが検知する流量値とに基づき、逆浸透膜モジュール10の膜透過流束を求め、その変動幅に基づいて、バイオフィルム量を推定することが可能である。
Alternatively, the membrane permeation flux of the reverse
あるいは、定期的に水処理システム1の運転を停止し、逆浸透膜モジュール10を脱着して、逆浸透膜モジュール10の質量の変化を測定することにより、バイオフィルム量を推定することが可能である。また、逆浸透膜モジュール10のハウジング、又は、ハウジングの集合体を質量計の上に置いて、水処理システム1を運転しながら、逆浸透膜モジュール10の質量の変化を測定することにより、バイオフィルム量を推定することも可能である。とりわけ、後者の場合、ハウジングの両端につながる配管として、ゴムホースやナイロンホース等、弾力のある管を用いるとともに、ハウジングの底部に質量計を設置すれば、逆浸透膜モジュール10の質量の絶対値は正しく測定できないものの、質量の変化を測定することが可能である。
Alternatively, the amount of biofilm can be estimated by periodically stopping the operation of the
図3は、水処理システム1Aによる薬剤添加制御方法を示す。
まず、ステップS1において、膜劣化度判定部11は、上記の方法を用いて逆浸透膜モジュール10の逆浸透膜の劣化度を算出する。
FIG. 3 shows a chemical addition control method by the water treatment system 1A.
First, in step S1, the membrane deterioration degree determination unit 11 calculates the deterioration degree of the reverse osmosis membrane of the reverse
ステップS2において、膜劣化度が第1閾値t1以上の場合(S2:YES)は、処理はステップS5に移行する。膜劣化度が第1閾値t1未満の場合(S2:NO)は、処理はステップS3に移行する。 In step S2, when the degree of film deterioration is equal to or higher than the first threshold value t1 (S2: YES), the process proceeds to step S5. When the degree of film deterioration is less than the first threshold value t1 (S2: NO), the process proceeds to step S3.
ステップS3において、バイオフィルム量推定部12は、上記の方法を用いて、逆浸透膜モジュール10に発生したバイオフィルムの量を推定する。
In step S3, the biofilm
ステップS4において、推定されたバイオフィルム量が第2閾値t2以上の場合(S4:YES)には、処理はステップS6に移行する。推定されたバイオフィルムの量が第2閾値t2未満の場合(S4:NO)には、処理はステップS5に移行する。 In step S4, when the estimated biofilm amount is equal to or greater than the second threshold value t2 (S4: YES), the process proceeds to step S6. If the estimated amount of biofilm is less than the second threshold t2 (S4: NO), the process proceeds to step S5.
ステップS5において、薬剤添加制御部としての制御部30は、第1薬剤添加装置5を制御することにより、第2供給水ラインL12に対し、所定量の第1薬剤を添加する。一方で、第2薬剤添加装置7は、第2供給水ラインL12に対し、第2薬剤を添加しない。その後、処理はステップS1に戻る(リターン)。
In step S5, the
ステップS6において、薬剤添加制御部としての制御部30は、第1薬剤添加装置5を制御することにより、第2供給水ラインL12に対し、所定量の第1薬剤を添加する。同時に、制御部30は、第2薬剤添加装置7を制御することにより、第2供給水ラインL12に対し、所定量の第2薬剤を添加する。その後、処理はステップS1に戻る(リターン)。
In step S6, the
なお、上記のステップS6において、第2供給水ラインL12に対し第2薬剤を添加した後、水処理システム1は、処理水の製造の前に、所定期間、第2薬剤の添加を行わずに、供給水を逆浸透膜モジュール10に向けて供給するリンス工程を実行することが好ましい。
In the above step S6, after the second chemical is added to the second supply water line L12, the
〔第2実施形態の効果〕
上述した第2実施形態に係る水処理システム1Aによれば、第1実施形態に係る水処理システム1と同様の効果が奏される。
[Effect of the second embodiment]
According to the water treatment system 1A according to the second embodiment described above, the same effect as that of the
また、本発明の水処理システム1Aは、逆浸透膜モジュール10に発生するバイオフィルムの量を推定するバイオフィルム量推定部12を更に備え、薬剤添加制御部30は、バイオフィルム量推定部12により推定されるバイオフィルム量に基づいて、第1薬剤及び第2薬剤の添加を制御する。
Further, the water treatment system 1A of the present invention further includes a biofilm
そのため、バイオフィルム量の推定値に応じて、2つの薬剤を組み合せて用いることで、バイオフィルムの抑制の薬剤のコストを最適化できる。 Therefore, the cost of the biofilm-suppressing drug can be optimized by using the two drugs in combination according to the estimated value of the biofilm amount.
また、本発明の水処理システム1Aは、逆浸透膜の劣化度を判定する膜劣化度判定部11を更に備え、薬剤添加制御部30は、膜劣化度判定部11により判定される劣化度に基づいて、第2薬剤の添加を制御する。
Further, the water treatment system 1A of the present invention further includes a membrane deterioration degree determination unit 11 for determining the deterioration degree of the reverse osmosis membrane, and the chemical
そのため、逆浸透膜の劣化度に応じて、逆浸透膜に対する影響が強い第2薬剤の添加を制御する(抑える)ことにより、逆浸透膜の寿命を延ばすことができる。 Therefore, the life of the reverse osmosis membrane can be extended by controlling (suppressing) the addition of the second agent having a strong influence on the reverse osmosis membrane according to the degree of deterioration of the reverse osmosis membrane.
〔変形例〕
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、種々の形態で実施することができる。
[Modification example]
Although the preferred embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented in various forms.
例えば、通常運転時には、薬剤添加制御部としての制御部30が、第1薬剤添加装置5を制御することにより、供給水ラインL1に第1薬剤を添加し、フラッシング時には、第1薬剤の添加に加えて、薬剤添加制御部としての制御部30が、第2薬剤添加装置7を制御することにより、供給水ラインL1に第2薬剤を添加するとしたが、これには限定されない。具体的には、通常運転時には、供給水ラインL1に第1薬剤のみが添加され、フラッシング時には、供給水ラインL1に第2薬剤のみが添加されるようにしてもよい。
For example, during normal operation, the
また、水処理システム1及び1Aにおいて、第1薬剤を添加する第1薬剤添加装置5と、第2薬剤を添加する第2薬剤添加装置7とが存在するが、これには限定されない。具体的には、1台の薬剤添加装置が、動作を切り替えることにより、2種の薬剤の各々を添加する構成としてもよい。あるいは、第1薬剤が複数であったり、第2薬剤が複数であったりしてもよい。3台以上の薬剤添加装置が水処理システム1に備わってもよい。
Further, in the
また、第2実施形態である水処理システム1Aにおいて、膜劣化度判定部11A及び11Bを用いて、EC除去率を算出し、このEC除去率を閾値と比較することにより、逆浸透膜の劣化度を判断するとしたが、これには限定されない。
例えば、膜劣化度判定部11Bの設置箇所を濃縮水ラインL3ではなく、供給水ラインL1としてもよい。
Further, in the water treatment system 1A of the second embodiment, the EC removal rate is calculated by using the membrane deterioration
For example, the location where the film deterioration
また、第2実施形態である水処理システム1Aにおいて、第1薬剤添加装置5は、所定量の第1薬剤を供給水ラインL1に添加し、第2薬剤添加装置7は、所定量の第2薬剤を供給水ラインL1に添加するとしたが、これに制限されない。推定されるバイオフィルム量に応じて、第1薬剤及び第2薬剤の添加量を変更してもよい。
Further, in the water treatment system 1A of the second embodiment, the first
1,1A 水処理システム、5 第1薬剤添加装置、7 第2薬剤添加装置、
10 逆浸透膜モジュール、11 膜劣化度判定部、
12 バイオフィルム量推定部、30 制御部、
L1 供給水ライン、L2 透過水ライン、L3 濃縮水ライン、
L4 循環水ライン、L5 濃縮排水ライン、
L11 第1供給水ライン、L12 第2供給水ライン
1,1A water treatment system, 5 first chemical addition device, 7 second chemical addition device,
10 Reverse osmosis membrane module, 11 Membrane deterioration degree determination unit,
12 Biofilm amount estimation unit, 30 Control unit,
L1 supply water line, L2 permeated water line, L3 concentrated water line,
L4 circulating water line, L5 concentrated drainage line,
L11 1st supply water line, L12 2nd supply water line
Claims (5)
供給水を透過水と濃縮水とに分離する逆浸透膜モジュールと、
供給水を前記逆浸透膜モジュールに向けて供給する供給水ラインと、
前記供給水ラインに、殺菌力を有し、前記逆浸透膜モジュールの逆浸透膜への影響が所定値以下であるため、処理水の製造時に使用可能な第1薬剤を添加する第1薬剤添加装置と、
前記供給水ラインに、前記逆浸透膜モジュールの洗浄時に用いる第2薬剤を添加する第2薬剤添加装置と、
前記第1薬剤添加装置による第1薬剤の添加、及び、前記第2薬剤添加装置による第2薬剤の添加を制御する薬剤添加制御部と、
前記逆浸透膜モジュールに発生するバイオフィルムの量を推定するバイオフィルム量推定部と、
前記逆浸透膜の劣化度を判定する膜劣化度判定部と、
を備え、
前記薬剤添加制御部は、前記バイオフィルム量推定部により推定されるバイオフィルム量と前記膜劣化度判定部により判定される前記劣化度とに基づいて、前記第1薬剤及び前記第2薬剤の添加を制御する水処理システム。 A water treatment system that produces treated water from supplied water.
A reverse osmosis membrane module that separates the supply water into permeated water and concentrated water,
A water supply line that supplies the supply water toward the reverse osmosis membrane module,
Since the water supply line has bactericidal activity and the influence of the reverse osmosis membrane module on the reverse osmosis membrane is equal to or less than a predetermined value, the first chemical is added to the first chemical that can be used in the production of treated water. Equipment and
A second drug addition device that adds a second drug used for cleaning the reverse osmosis membrane module to the water supply line, and
A drug addition control unit that controls the addition of the first drug by the first drug addition device and the addition of the second drug by the second drug addition device.
A biofilm amount estimation unit that estimates the amount of biofilm generated in the reverse osmosis membrane module,
A membrane deterioration degree determination unit for determining the deterioration degree of the reverse osmosis membrane,
Equipped with a,
The drug addition control unit adds the first drug and the second drug based on the biofilm amount estimated by the biofilm amount estimation unit and the deterioration degree determined by the film deterioration degree determination unit. Water treatment system to control .
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