特開2019-202305(P2019-202305A)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2019-202305(P2019-202305A)
(43)【公開日】2019年11月28日
(54)【発明の名称】逆浸透システムの診断装置
(51)【国際特許分類】
   B01D 65/00 20060101AFI20191101BHJP
   B01D 61/04 20060101ALI20191101BHJP
   C02F 1/44 20060101ALI20191101BHJP
   B01D 61/58 20060101ALI20191101BHJP
【FI】
   B01D65/00
   B01D61/04
   C02F1/44 H
   B01D61/58
【審査請求】有
【請求項の数】9
【出願形態】OL
【全頁数】9
(21)【出願番号】特願2018-102582(P2018-102582)
(22)【出願日】2018年5月29日
(31)【優先権主張番号】特願2018-97216(P2018-97216)
(32)【優先日】2018年5月21日
(33)【優先権主張国】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000001063
【氏名又は名称】栗田工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100086911
【弁理士】
【氏名又は名称】重野 剛
(74)【代理人】
【識別番号】100144967
【弁理士】
【氏名又は名称】重野 隆之
(72)【発明者】
【氏名】亀田 英邦
【テーマコード(参考)】
4D006
【Fターム(参考)】
4D006GA02
4D006GA06
4D006GA07
4D006HA01
4D006HA95
4D006KA01
4D006KA03
4D006KA52
4D006KA55
4D006KA57
4D006KB13
4D006KB14
4D006KC01
4D006KC03
4D006KC14
4D006KC16
4D006KD08
4D006KD24
4D006KE03P
4D006KE04P
4D006KE07P
4D006KE08P
4D006KE09P
4D006KE12P
4D006KE14P
4D006KE15P
4D006KE16P
4D006KE19P
4D006KE24Q
4D006KE30P
4D006KE30Q
4D006LA10
4D006MA01
4D006MB11
4D006MC29
4D006PA01
4D006PB02
4D006PB05
4D006PB06
(57)【要約】
【課題】動作不調に対する対策を的確に決定することができる逆浸透システムの診断装置を提供する。
【解決手段】前処理装置1と、該前処理装置1からの凝集処理水を膜濾過するRO装置5とを有するROシステムの動作状態を診断する診断装置であって、RO装置5のフラックスデータの受信部と、ROシステムの動作状態情報の入力部と、ROシステムの動作不調状態と対策との関係を表わすデータを記憶する記憶部と、前記入力部で入力された動作状態情報と該記憶部に記憶されたデータとに基づきRO装置の動作不調に対する対策を判定する判定部35とを有する逆浸透システムの診断装置。
【選択図】図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
前処理装置と、該前処理装置からの前処理水を逆浸透処理する逆浸透装置とを有する逆浸透システムの動作状態を診断する診断装置であって、
逆浸透装置の透過性に関する指標データの受信部と、
該逆浸透システムの動作状態情報の入力部と、
該逆浸透システムの動作不調状態と対策との関係を表わすデータを記憶する記憶部と、
前記入力部で入力された動作状態情報と該記憶部に記憶されたデータとに基づき逆浸透装置の動作不調に対する対策を判定する判定部と
を有する逆浸透システムの診断装置。
【請求項2】
前記入力部は、複数の質問を表示する表示手段及び質問に対する回答の入力手段を備えている請求項1の逆浸透システムの診断装置。
【請求項3】
前記透過性に関する指標データは補正フラックスである請求項1又は2の逆浸透システムの診断装置。
【請求項4】
前記動作状態情報は、逆浸透装置の濃縮水と給水のSDI値との比を含む請求項1〜3のいずれかの逆浸透システムの診断装置。
【請求項5】
前記動作状態情報は、逆浸透装置への給水のSDI値を含む請求項4のROシステムの診断装置。
【請求項6】
前記前処理装置は、凝集処理装置及び凝集処理水の濾過膜装置を有しており、
前記動作状態情報は、さらに、該濾過膜装置の濾過水のSDI値を含む請求項5の逆浸透システムの診断装置。
【請求項7】
前記動作状態情報は、前記逆浸透装置での非析出性の標準物質の濃縮倍率と、スケール形成性物質の濃縮倍率とを含む請求項5又は6の逆浸透システムの診断装置。
【請求項8】
前記動作状態情報は、逆浸透装置への給水及び透過水の電気伝導率、逆浸透給水の遊離塩素濃度、並びに逆浸透給水のORPを含む請求項1〜7のいずれかの逆浸透システムの診断装置。
【請求項9】
前記判定部は、前記逆浸透装置の補正フラックスが所定範囲外となった場合、又は補正フラックスの低下速度が所定値以上となった場合に前記診断を行う請求項1〜8のいずれかの逆浸透システムの診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、凝集処理水を除濁膜処理した後、逆浸透(RO)処理する逆浸透システムの動作不調に対する対策を決定するための診断装置に関する。
【背景技術】
【0002】
井戸水、工業用水、水道水などを原水とする用水処理や、各種排水処理、排水回収等においては、原水に凝集剤を添加し、原水中の懸濁物質、コロイダル成分や有機物質等を凝結かつ粗大化させた後、沈殿、浮上、濾過、膜濾過等により固液分離する方法や、膜濾過単独で除濁・除菌して処理水を回収することが行われている。
【0003】
一般に、RO膜の膜閉塞原因としては、(i)給水の濁質過多や(ii)スケール、スライムの付着、(iii)前処理がある場合は前処理不良等があげられる。その対策として、次のようなことが行われている。
【0004】
(i)については、例えばRO給水のSDIを測定する。所定SDI以上の場合、前処理条件の変更等で対応する。(ii)については、例えばRO給水、RO処理水、及びRO濃縮水の水質を測定し、回収率の適正化を行う。(iii)については、前処理の凝集剤の添加濃度を確認し、許容添加濃度以上の場合、それ以下となるように調整する。
【0005】
RO膜の濾過抵抗が上昇した場合、逆洗や酸、アルカリ等による薬品洗浄が行われる(特許文献1等)。
【0006】
また、一般に、RO膜は経時劣化した場合、フラックスが規定範囲を超えて増大することがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開2016−185520号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
RO膜の閉塞原因としては、給水の濁質過多、スケールやスライムの付着、前処理不良等の多くの原因があり、原因によって対応策が異なるため、原因を正確に判断して、迅速かつ適切に対応策を立案することが求められている。
【0009】
本発明は、逆浸透(RO)システムの動作不調に対する対策を的確に決定することができる逆浸透システムの診断装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の逆浸透システムの診断装置は、前処理装置と、該前処理装置からの前処理水を逆浸透処理する逆浸透装置とを有する逆浸透システムの動作状態を診断する診断装置であって、逆浸透装置の透過性に関する指標データの受信部と、該逆浸透システムの動作状態情報の入力部と、該逆浸透システムの動作不調状態と対策との関係を表わすデータを記憶する記憶部と、前記入力部で入力された動作状態情報と該記憶部に記憶されたデータとに基づき逆浸透装置の動作不調に対する対策を判定する判定部とを有する。
【0011】
本発明の一態様では、前記入力部は、複数の質問を表示する表示手段及び質問に対する回答の入力手段を備えている。
【0012】
本発明の一態様では、前記透過性に関する指標データは補正フラックスである。
【0013】
本発明の一態様では、前記動作状態情報は、逆浸透装置の濃縮水と給水のSDI値との比を含む。
【0014】
本発明の一態様では、前記動作状態情報は、逆浸透装置への給水のSDI値を含む。
【0015】
本発明の一態様では、前記前処理装置は、凝集処理装置及び凝集処理水の濾過膜装置を有しており、前記動作状態情報は、さらに、該濾過膜装置の濾過水のSDI値を含む。
【0016】
本発明の一態様では、前記動作状態情報は、前記逆浸透装置での非析出性の標準物質の濃縮倍率と、スケール形成性物質の濃縮倍率とを含む。
【0017】
本発明の一態様では、前記動作状態情報は、逆浸透装置への給水及び透過水の電気伝導率、逆浸透給水の遊離塩素濃度、並びに逆浸透給水のORPを含む。
【0018】
本発明の一態様では、前記判定部は、前記逆浸透装置の補正フラックスが所定範囲外となった場合、又は補正フラックスの低下速度が所定値以上となった場合に前記診断を行う。
【発明の効果】
【0019】
本発明によると、ROシステムの動作状態を的確に診断することができる。
【0020】
本発明の一態様によると、ROシステムの不調の原因を適切に特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
図1】ROシステムの構成図である。
図2】ROシステムの診断装置の構成図である。
図3】ROシステムの診断方法を示すフローチャートである。
図4】前処理装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
本発明において、透過性に関する指標データとは、逆浸透膜の被処理水の透過性と相関性のある指標データであり、通常は透過流束(フラックス)や透過流量を採用することができる。また、逆浸透処理においては、処理水量(透過水量)を一定とする定流量濾過が多く採用されており、このような場合には、操作圧、平均操作圧、膜間差圧、有効圧を透過性に関する指標データとして採用することができる。
【0023】
なお、フラックスや透過流量は温度や膜間差圧によって異なるため、標準膜間差圧、標準温度条件下に換算した補正フラックスや補正透過流量を透過性に関する指標データとすることが好ましい。
【0024】
ここで、透過流束、透過流量、操作圧、平均操作圧、膜間差圧、有効圧、補正フラックスは、JIS K 3802:2015(膜用語)で定義される用語であり、以下の通りである。
【0025】
透過流束(flux):単位時間当たり単位膜面積を透過する水の量。
透過流量(permeate flow rate):単位時間に膜を透過する水の量。
操作圧(operating pressure):加圧型モジュールで、供給水が装置に入る前の圧。
平均操作圧(average operating pressure):加圧型モジュールにおいて、次式(1)に示される、供給水圧(Pin)と濃縮水圧(Pout)とを平均した圧力(P)。なお、膜間差圧とは異なり、二次側圧(Pprod)は、差し引かない。
=(Pin+Pout)/2 膜間差圧 (1)
膜間差圧(trans membrane pressure):膜、エレメント又はモジュールの一次側圧と二次側圧との差。なお、クロスフロー濾過では、一次側圧として上記平均操作圧が一般的に用いられる。
有効圧(effective pressure):加圧型モジュールにおいて、平均操作圧(P)から浸透圧差(Δπ)及び二次側圧(Pprod)を差し引いた、膜に働く有効な圧。
補正フラックス(corrected flux):フラックスを、標準膜間差圧、標準温度条件下に換算したもの。
【0026】
以下、透過性に関する指標データとして補正フラックスを用いた例について説明する。
【0027】
図1は実施の形態に係るROシステムの構成図である。原水は前処理装置1にて凝集処理及び濾過処理された後、ポンプ2、弁3、及び配管4を介してRO装置5に供給される。この実施の形態では、前処理装置1としては、図4の通り、凝集処理装置1aと、凝集処理水を濾過処理する濾過装置1bと、濾過処理水を貯留する中継槽1dとを有するものが用いられているが、これに限定されない。符号1cは、濾過水の中継槽1dへの流入配管、1eは中継槽1dから前記ポンプ2に向う配管を示す。この配管1eにpH計19、電気伝導率計23、ORP計24及び遊離塩素計25が設置されており、これらの検出データは後述の診断装置30に入力される。
【0028】
濾過装置1bとしては、重力濾過器、圧力濾過器、MF膜モジュール、UF膜モジュールなどが好適であるが、この実施の形態では、中空糸UF膜モジュールが用いられている。
【0029】
RO装置5のRO膜5aの透過水は、配管6及び弁7を介して処理水として取り出され、RO膜5aを透過しなかった原水は、配管17及び弁18を介して濃縮水として取り出される。配管4,6,17には、それぞれ圧力センサ8,9,27が設けられている。配管6には、さらに、流量計9A、温度計9B及び電気伝導率計26が設けられている。配管17には、流量計27A及び電気伝導率計28が設けられている。流量計9A、圧力センサ8,9,27、及び温度計9Bの検出値は、演算回路20に入力され、補正フラックス(補正透過流束)が演算される。また、前記圧力センサ8,27の検出圧力が演算回路20に入力され、両者の差が一次側流路差圧として演算される。
【0030】
診断装置30は、図2の通り、本体部31と、タッチスイッチ機能を有する入力部としての液晶表示パネル36を備えている。本体部31は、データ収集部32、データ保存部33、データベース(記憶部)34及び判定部35を備えている。
【0031】
本体部31は、CPU(中央演算処理装置)や、フラッシュメモリ、ROM、RAM、ハードディスク等からなるコンピュータで構成されている。
【0032】
本体部31のCPUが管理プログラムを実行することで、データ収集部32、データ保存部33、データベース34及び判定部35の機能が実現される。
【0033】
データ収集部32は、演算回路20からの補正フラックス及び一次側流路差圧データのほか、各電気伝導率計23,26,28、ORP計24、遊離塩素計25、pH計19及び温度計9Bの各データのほか、表示パネル36からの診断項目別データの回答データを受信する。データ保存部33は回答データ及び後述の判定結果を補正フラックス、一次側流路差圧、電気伝導率、ORP、遊離塩素、pH等の運転データと共に保存する。データベース34には、ROシステムの動作不調状態とそれに対する対策とを表わすデータが格納されている。
【0034】
判定部35は、データ収集部32が収集した各データと、データベース34の対策データとに基づいて対策を決定し、表示パネル36に表示する。
【0035】
図3の通り、RO装置5の補正フラックスが所定範囲外となっている場合、又は補正フラックスの低下速度が所定値以上である場合、アラームを作動させると共に、表示パネル36に、例えば次のような複数の質問文Q1〜Q6を表示させる。また、各質問文の右側に隣接してYes回答スイッチYとNo回答スイッチNとを表示させる。回答スイッチY,Nは、それぞれ1回タッチすると明色となり、もう1回タッチする暗色となる照明機能も備えている。Y,Nのうち、明色に発光しているものが選択された回答を表わす。この回答操作は、ROシステムの運転担当者等が行う。
【0036】
なお、下記Q3のUV260とは、波長260nmの紫外線吸光光度法によって測定される有機物質を表わす。また、Q7の電気伝導率の除去率は、次式の通りである。
【0037】
【数1】
【0038】
Q1:RO濃縮水のSDIは3未満?
Q2:Na濃縮倍率<(TOC濃縮倍率+α)?
Q3:Na濃縮倍率<(UV260濃縮倍率+β)?
Q4:Na濃縮倍率<(Si濃縮倍率+γ)?
Q5:Na濃縮倍率<(Ca濃縮倍率+δ)?
Q6:Na濃縮倍率<(Mg濃縮倍率+ε)?
Q7:電気伝導率の除去率はζ%以上?
Q8:RO給水の遊離塩素濃度<ηmg/L as Cl
Q9:RO給水のORP<θmV?
なお、α、β、γ、δ、ε、ζ、η、θは具体的な数字を表わす。これらの質問文は一例であり、さらに他の質問文が表示されてもよい。
【0039】
すべての質問文に対する回答をスイッチY又はNにタッチすることにより行った後、回答終了を意味するEntスイッチにタッチする。これにより、回答データが表示パネル36からデータ収集部32に送信される。
【0040】
判定部35は、Q1の回答がNの場合、データベース34より次の対策a1〜a3を読み出して表示パネル36に表示する。
a1:スライムコントロール剤添加量を多くする。
a2:薬品洗浄する。
a3:(性能回復しない場合は)膜交換する。
【0041】
Q2,3の少なくとも一方の回答がNである場合は、次の対策b1〜b3をデータベース34から読み出して表示パネル36に表示する。
b1:凝集条件見直し。
b2:薬品洗浄する。
b3:(性能回復しない場合は)膜交換する。
【0042】
Q4〜6の少なくとも1つの回答がNである場合、スケール付着と判断し、次のc1,c2の表示を行う。
c1:RO給水のpHを見直しを行うと共に、スケール分散剤の添加量を倍増させる(スケール種により対応策が異なるので、管理部門に連絡する。)。
c2:RO装置を薬品洗浄する。
【0043】
Q2〜6において、Naの替わりに他の非析出性物質、例えば、KやClなどを用いることができる。また、Q4〜6において、Si,Ca,Mgの替わりに他のスケール形成性物質、例えば、Ba,Srなどを用いることができる。
【0044】
Q7〜Q9のいずれか1以上の回答がNの場合は、次のd1,d2の表示を行う。
d1:ベッセルチェックを行い、電気伝導率除去率98%未満の膜は交換する。
d2:RO給水で遊離塩素が0.1mg/L as Cl以上検出されたり、ORP(酸化還元電位)が450mV以上である場合には、RO給水への還元剤の添加濃度を増加させる。
【0045】
Q1〜9のいずれに対しても回答がYである場合は、データベース34から読み出して次の表示を行う。「詳細な水質分析が必要なので、管理部門へ連絡してください。」
【0046】
なお、前記質問として「薬品洗浄を行っても補正フラックスは回復しないか?」を加えてもよい。この質問に対する回答がY(回復しない)である場合には、「RO膜が経年劣化したのでRO膜を交換して下さい。」あるいは「管理部門に連絡して下さい。」などの表示を行う。
【0047】
このようにして、ROシステムに不調が生じた場合、早急に効果的な対策を行うことができる。
【0048】
本発明を特に限定するものではないが、原水としては、水道水、工業用水、井戸水、排水全般が例示される。
【0049】
凝集処理に用いられる凝集剤、凝集助剤は、特に限定されないが、鉄系凝集剤を使用することが望ましい。
【0050】
鉄系凝集剤を使用する場合はpH4.5〜7.0、特に5.0〜6.0が良好である。pHが過度に低いと、鉄リークにより膜閉塞のリスクがある。pHが過度に高いと凝集不良の可能性がある。
【0051】
原水には酸化剤(通常は次亜塩素酸Na)を添加することが好ましい。添加量は0.3〜1.0mg/LasCl程度が好ましい。
【0052】
濾過装置1bに膜濾過モジュールを用いる場合、クロスフロー方式のものであっても全量濾過方式のものであってもよい。
【0053】
膜濾過モジュールによる処理工程は、通水、エアバブリング、逆洗、水張りの各工程を有する。濾過通水時間は20〜40分。初期の膜間差圧(エレメント又はモジュールの一次側圧と二次側圧との差)は0.02〜0.05MPa程度で運転。膜間差圧が0.07〜0.10MPaになった場合、薬品洗浄することが好ましい。膜の材質はPVDFが耐薬品性が良く、好ましい。孔径は0.01〜0.5μmが好ましい。
【0054】
RO装置5のブライン量は3.6m/h以上が好ましい。RO膜としては、特に限定されるものではないが、標準圧力0.735MPaの超低圧膜が好ましく、膜面積は35〜41mが好ましい。初期純水フラックス:1.0m/d(25℃)以上、0.735MPa、初期脱塩率:98%以上が好ましい。カルシウム硬度ランゲリア指数が0以下となるように回収率を設定することが好ましい。ブライン水中のシリカ濃度が溶解度以内となるように回収率を設定することが好ましい。なお、回収率は通常50〜80%である。
【符号の説明】
【0055】
1 前処理装置
5 RO装置
30 診断装置
36 表示パネル
図1
図2
図3
図4