特許 6040856 水処理システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6040856

(24)【登録日】2016年11月18日

(45)【発行日】2016年12月7日

(54)【発明の名称】水処理システム

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/44 20060101AFI20161128BHJP

   B01D 61/12 20060101ALI20161128BHJP

   B01D 61/58 20060101ALI20161128BHJP

   C02F 1/469 20060101ALI20161128BHJP

   C02F 1/42 20060101ALI20161128BHJP

【ＦＩ】

   C02F1/44 A

   B01D61/12

   B01D61/58

   C02F1/46 103

   C02F1/42 A

【請求項の数】6

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2013-101140(P2013-101140)

(22)【出願日】2013年5月13日

(65)【公開番号】特開2014-221444(P2014-221444A)

(43)【公開日】2014年11月27日

【審査請求日】2016年2月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】000175272

【氏名又は名称】三浦工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100126000

【弁理士】

【氏名又は名称】岩池 満

(74)【代理人】

【識別番号】100145713

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 竜太

(72)【発明者】

【氏名】泉 修平

(72)【発明者】

【氏名】真鍋 敦行

(72)【発明者】

【氏名】渡邉 隼人

(72)【発明者】

【氏名】高島 悠司

【審査官】 富永 正史

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−０８５９４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２００１６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−２７７６６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１１９３４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５９−１４７６９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／０１０５６１７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１３−０２７８０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１７３５３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１２０９８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２３７９７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０７１０３２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０２Ｆ １／４４

Ｂ０１Ｄ ６１／００−７１／８２

Ｃ０２Ｆ １／４２

Ｃ０２Ｆ １／４６９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

供給水を貯留する供給水タンクと、
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、
前記供給水タンクに貯留された供給水を前記第１逆浸透膜モジュールへ送出可能な供給水ラインと、
入力された第１駆動周波数に応じた回転速度で駆動され、供給水を前記第１逆浸透膜モジュールに向けて吐出する第１ポンプと、
入力された指令信号に対応する第１駆動周波数を前記第１ポンプに出力する第１インバータと、
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と、
前記第１逆浸透膜モジュールで分離された第１透過水を前記第２逆浸透膜モジュールへ送出可能な第１透過水ラインと、
前記供給水タンクに貯留された供給水の一部を前記第１透過水ラインへ送出可能な供給水補助ラインと、
入力された第２駆動周波数に応じた回転速度で駆動され、第１透過水を前記第２逆浸透膜モジュールに向けて吐出する第２ポンプと、
入力された指令信号に対応する第２駆動周波数を前記第２ポンプに出力する第２インバータと、
第１透過水又は第２透過水の水質を検出する水質検出手段と、
第１透過水の流量を検出する第１流量検出手段と、
第２透過水の流量を検出する第２流量検出手段と、
前記第１流量検出手段の第１検出流量値が予め設定された第１目標流量値となるように、フィードバック制御アルゴリズムにより前記第１ポンプの第１駆動周波数を演算し、当該第１駆動周波数の演算値に対応する指令信号を前記第１インバータに出力すると共に、予め設定された基準水質値と前記水質検出手段の検出水質値との差分が予め設定された規定値を超過する場合には、前記第１目標流量値を減少させる第１制御部と、
前記第２流量検出手段の第２検出流量値が予め設定された第２目標流量値となるように、フィードバック制御アルゴリズムにより前記第２ポンプの第２駆動周波数を演算し、当該第２駆動周波数の演算値に対応する指令信号を前記第２インバータに出力する第２制御部と、
を備え、
前記第１制御部が前記第１目標流量値を減少させた場合に、前記第１透過水ラインを介して前記第２ポンプに供給される第１透過水の不足分として、前記供給水タンクから前記供給水補助ラインを通じて前記第１透過水ラインへ供給水が供給される、
水処理システム。

【請求項2】

前記第１制御部において、前記第１目標流量値を減少させない場合には、主に前記第１ポンプの吐出力により前記第１透過水ラインに第１透過水が送出され、前記第１目標流量値を減少させた場合には、主に前記第１ポンプの吐出力により前記第１透過水ラインに第１透過水が送出されると共に、前記第２ポンプの吸引力により前記供給水補助ラインを介して前記第１透過水ラインに供給水が送出される、
請求項１に記載の水処理システム。

【請求項3】

前記第１制御部は、前記水質検出手段の検出水質値と予め設定された基準水質値との差分が予め設定された規定値を超過する場合には、前記第１目標流量値を予め設定された割合で減少させる、
請求項１又は２に記載の水処理システム。

【請求項4】

第２透過水を精製して精製水を製造する精製ユニットと、
前記第２逆浸透膜モジュールで製造された第２透過水を前記精製ユニットへ送出可能な第２透過水ラインと、
を備える、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の水処理システム。

【請求項5】

前記精製ユニットは、電気脱イオンスタック又はイオン交換樹脂床を含んで構成される、
請求項４に記載の水処理システム。

【請求項6】

第１濃縮水を前記第１逆浸透膜モジュールから送出する第１濃縮水ラインと、
前記第１濃縮水ラインを流通する第１濃縮水の一部をシステム外へ排出する第１濃縮水排出ラインと、
前記第１濃縮水ラインを流通する第１濃縮水の残部を前記供給水ラインにおける前記第１ポンプよりも上流側に還流させる第１濃縮水還流ラインと、
前記第１濃縮水還流ラインを流通する第１濃縮水の流量を調節可能な第１濃縮水還流弁と、
第２濃縮水を前記第２逆浸透膜モジュールから送出する第２濃縮水ラインと、
前記第２濃縮水ラインを流通する第２濃縮水の一部をシステム外へ排出する第２濃縮水排出ラインと、
前記第２濃縮水ラインを流通する第２濃縮水の残部を前記供給水ラインにおける前記第１ポンプよりも上流側に還流させる第２濃縮水還流ラインと、
前記第２濃縮水還流ラインを流通する第２濃縮水の流量を調節可能な第２濃縮水還流弁と、を備える、
請求項１〜５のいずれか一項に記載の水処理システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、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を備えた水処理システムに関する。

【背景技術】

【0002】

半導体の製造工程、電子部品や医療器具の洗浄等においては、不純物を含まない高純度の純水が使用される。この種の用途においては、一般に、地下水や水道水等の供給水（原水）を、膜分離装置としての逆浸透膜モジュール（以下、「ＲＯ膜モジュール」ともいう）で膜分離処理することにより製造された透過水が純水として使用される。

【0003】

従来の純水製造においては、溶存塩類の除去率を高めるため、前段のＲＯ膜モジュールで製造した透過水を、後段のＲＯ膜モジュールに供給して脱塩処理する、いわゆる多段ＲＯ膜システムが提案されている（特許文献１参照）。また、ＲＯ膜モジュールで製造される透過水の流量を一定に保つため、流量フィードバック水量制御を行う水処理システムが提案されている。この流量フィードバック水量制御では、ＲＯ膜モジュールで製造される透過水の流量が予め設定された目標値となるように、ＲＯ膜モジュールに供給水を送出するポンプの運転圧力が制御される（特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平１１−１２８９２３号公報

【特許文献2】特開２００５−２９６９４５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

一般に、ＲＯ膜モジュールは、操作圧力が高い（透過水の流量が多い）ほど、透過水の水質が良くなることが知られている。その一方、ＲＯ膜モジュールの操作圧力を高くするほど、ＲＯ膜モジュールに供給水を送出するポンプの運転圧力も高くなるため、ポンプの消費電力が増大する。

【0006】

上述した多段ＲＯ膜システムにおいて、後段のＲＯ膜モジュールで製造される透過水の水質が過剰に良い場合には、後段のＲＯ膜モジュールの操作圧力を下げても、高品質な透過水を製造することができる。そのため、後段のＲＯ膜モジュールで製造される透過水の水質が過剰に良い場合には、前段のＲＯ膜モジュールに供給水を送出するポンプ（以下、「第１ポンプ」ともいう）の運転圧力を下げて、第１ポンプの消費電力を抑制することができる。

【0007】

しかし、第１ポンプの運転圧力を下げると、後段のＲＯ膜モジュールに送出される透過水の流量や水質を維持できなくなる。そのため、従来の多段ＲＯ膜システムでは、後段のＲＯ膜モジュールで製造される透過水の水質が過剰に良い場合でも、第１ポンプの運転圧力が予め設定された目標値となるように制御され、消費電力を抑制することは困難であった。

【0008】

従って、本発明は、後段のＲＯ膜モジュールで製造される透過水の水質が過剰に良い場合において、透過水の水量や水質を維持しつつ、第１ポンプの消費電力を抑制することができる水処理システム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】

【0009】

本発明は、供給水を貯留する供給水タンクと、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、前記供給水タンクに貯留された供給水を前記第１逆浸透膜モジュールへ送出可能な供給水ラインと、入力された第１駆動周波数に応じた回転速度で駆動され、供給水を前記第１逆浸透膜モジュールに向けて吐出する第１ポンプと、入力された指令信号に対応する第１駆動周波数を前記第１ポンプに出力する第１インバータと、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と、前記第１逆浸透膜モジュールで分離された第１透過水を前記第２逆浸透膜モジュールへ送出可能な第１透過水ラインと、前記供給水タンクに貯留された供給水の一部を前記第１透過水ラインへ送出可能な供給水補助ラインと、入力された第２駆動周波数に応じた回転速度で駆動され、第１透過水を前記第２逆浸透膜モジュールに向けて吐出する第２ポンプと、入力された指令信号に対応する第２駆動周波数を前記第２ポンプに出力する第２インバータと、第１透過水又は第２透過水の水質を検出する水質検出手段と、第１透過水の流量を検出する第１流量検出手段と、第２透過水の流量を検出する第２流量検出手段と、前記第１流量検出手段の第１検出流量値が予め設定された第１目標流量値となるように、フィードバック制御アルゴリズムにより前記第１ポンプの第１駆動周波数を演算し、当該第１駆動周波数の演算値に対応する指令信号を前記第１インバータに出力すると共に、予め設定された基準水質値と前記水質検出手段の検出水質値との差分が予め設定された規定値を超過する場合には、前記第１目標流量値を減少させる第１制御部と、前記第２流量検出手段の第２検出流量値が予め設定された第２目標流量値となるように、フィードバック制御アルゴリズムにより前記第２ポンプの第２駆動周波数を演算し、当該第２駆動周波数の演算値に対応する指令信号を前記第２インバータに出力する第２制御部と、を備え、前記第１制御部が前記第１目標流量値を減少させた場合に、前記第１透過水ラインを介して前記第２ポンプに供給される第１透過水の不足分として、前記供給水タンクから前記供給水補助ラインを通じて前記第１透過水ラインへ供給水が供給される水処理システムに関する。

【0010】

また、前記第１制御部において、前記第１目標流量値を減少させない場合には、主に前記第１ポンプの吐出力により前記第１透過水ラインに第１透過水が送出され、前記第１目標流量値を減少させた場合には、主に前記第１ポンプの吐出力により前記第１透過水ラインに第１透過水が送出されると共に、前記第２ポンプの吸引力により前記供給水補助ラインを介して前記第１透過水ラインに供給水が送出されるように構成することが好ましい。

【0011】

また、前記第１制御部は、前記水質検出手段の検出水質値と予め設定された基準水質値との差分が予め設定された規定値を超過する場合には、前記第１目標流量値を予め設定された割合で減少させることが好ましい。

【0012】

また、第２透過水を精製して精製水を製造する精製ユニットと、前記第２逆浸透膜モジュールで製造された第２透過水を前記精製ユニットへ送出可能な第２透過水ラインと、を備える構成とすることが好ましい。

【0013】

また、前記精製ユニットは、電気脱イオンスタック又はイオン交換樹脂床を含んで構成されることが好ましい。

【0014】

また、第１濃縮水を前記第１逆浸透膜モジュールから送出する第１濃縮水ラインと、前記第１濃縮水ラインを流通する第１濃縮水の一部をシステム外へ排出する第１濃縮水排出ラインと、前記第１濃縮水ラインを流通する第１濃縮水の残部を前記供給水ラインにおける前記第１ポンプよりも上流側に還流させる第１濃縮水還流ラインと、前記第１濃縮水還流ラインを流通する第１濃縮水の流量を調節可能な第１濃縮水還流弁と、第２濃縮水を前記第２逆浸透膜モジュールから送出する第２濃縮水ラインと、前記第２濃縮水ラインを流通する第２濃縮水の一部をシステム外へ排出する第２濃縮水排出ラインと、前記第２濃縮水ラインを流通する第２濃縮水の残部を前記供給水ラインにおける前記第１ポンプよりも上流側に還流させる第２濃縮水還流ラインと、前記第２濃縮水還流ラインを流通する第２濃縮水の流量を調節可能な第２濃縮水還流弁と、を備える構成とすることが好ましい。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、後段のＲＯ膜モジュールで製造される透過水の水質が過剰に良い場合において、透過水の水量や水質を維持しつつ、第１ポンプの消費電力を抑制することができる水処理システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】実施形態に係る水処理システム１の全体構成図である。

【図2】第１制御部１１において第１目標流量値を設定する場合の処理手順を示すフローチャートである。

【図3】第１制御部１１において第１ＲＯ膜モジュール５の流量フィードバック水量制御を実行する場合の処理手順を示すフローチャートである。

【図4】第２制御部１２において第２ＲＯ膜モジュール８の流量フィードバック水量制御を実行する場合の処理手順を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の実施形態に係る水処理システム１について、図面を参照しながら説明する。本実施形態に係る水処理システム１は、例えば、淡水から純水を製造する純水製造システムに適用される。

【0018】

図１は、本実施形態に係る水処理システム１の全体構成図である。図２は、第１制御部１１において第１目標流量値を設定する場合の処理手順を示すフローチャートである。図３は、第１制御部１１において第１ＲＯ膜モジュール５の流量フィードバック水量制御を実行する場合の処理手順を示すフローチャートである。図４は、第２制御部１２において第２ＲＯ膜モジュール８の流量フィードバック水量制御を実行する場合の処理手順を示すフローチャートである。

【0019】

図１に示すように、本実施形態に係る水処理システム１は、供給水タンク２と、第１ポンプ３と、第１インバータ４と、第１逆浸透膜モジュールとしての第１ＲＯ膜モジュール５と、第２ポンプ６と、第２インバータ７と、第２逆浸透膜モジュールとしての第２ＲＯ膜モジュール８と、脱炭酸装置９と、精製ユニットとしての電気脱イオンスタック１０と、第１制御部１１と、第２制御部１２と、を備える。

【0020】

また、水処理システム１は、第１流量検出手段としての第１流量センサ１３と、第２流量検出手段としての第２流量センサ１４と、水質検出手段としての電気伝導率センサ１５と、第１排水弁２１〜第３排水弁２３と、第１濃縮水還流弁２４と、逆止弁２５と、第４排水弁２６〜第６排水弁２８と、第２濃縮水還流弁２９と、を備える。

【0021】

更に、水処理システム１は、供給水補給ラインＬ１と、供給水ラインＬ２と、第１透過水ラインＬ３と、供給水補助ラインＬ４と、第２透過水ラインＬ５と、脱塩水ラインＬ６と、を備える。また、水処理システム１は、第１濃縮水ラインＬ７と、第１濃縮水排出ラインＬ８と、第１濃縮水還流ラインＬ９と、第１排水ラインＬ１０〜第３排水ラインＬ１２と、第２濃縮水ラインＬ１３と、第２濃縮水排出ラインＬ１４と、第２濃縮水還流ラインＬ１５と、第４排水ラインＬ１６〜第６排水ラインＬ１８と、第３濃縮水ラインＬ１９と、を備える。

【0022】

なお、本明細書における「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、以下の説明においては、第１ＲＯ膜モジュール５及び第２ＲＯ膜モジュール８を、適宜に「ＲＯ膜モジュール」と略称する。

【0023】

供給水タンク２は、供給水Ｗ１を貯留するタンクである。また、供給水補給ラインＬ１は、供給水タンク２に供給水Ｗ１を補給するラインである。供給水補給ラインＬ１の上流側の端部は、供給水Ｗ１の供給源（不図示）に接続されている。また、供給水補給ラインＬ１の下流側の端部は、供給水タンク２に貯留された供給水Ｗ１に向けて開放されている。供給水Ｗ１としては、地下水や水道水等が用いられる。

【0024】

供給水ラインＬ２は、供給水タンク２に貯留された供給水Ｗ１を第１ＲＯ膜モジュール５に送出可能なラインである。供給水ラインＬ２の上流側の端部は、供給水タンク２における供給水送出口（不図示）に接続されている。供給水ラインＬ２の下流側の端部は、第１ＲＯ膜モジュール５の一次側入口ポートに接続されている。

【0025】

第１ポンプ３は、供給水Ｗ１（還流された第１濃縮水Ｗ３を含む）を吸入し、第１ＲＯ膜モジュール５に向けて吐出する装置である。第１ポンプ３は、供給水ラインＬ２において、供給水タンク２（接続部Ｊ１）と第１ＲＯ膜モジュール５との間に設けられている。第１ポンプ３は、第１インバータ４（後述）と電気的に接続されている。第１ポンプ３には、第１インバータ４から周波数が変換された駆動電力が供給される。第１ポンプ３は、第１インバータ４から供給された駆動電力の周波数（以下、「第１駆動周波数」ともいう）に応じた回転速度で駆動される。

【0026】

第１インバータ４は、第１ポンプ３に、周波数が変換された駆動電力を供給する電気回路である。第１インバータ４は、第１制御部１１（後述）と電気的に接続されている。第１インバータ４には、第１制御部１１から電流値信号が入力される。第１インバータ４は、入力された電流値信号に対応する第１駆動周波数の駆動電力を第１ポンプ３に出力する。

【0027】

第１ＲＯ膜モジュール５は、第１ポンプ３から送出された供給水Ｗ１を、溶存塩類が除去された第１透過水Ｗ２と、溶存塩類が濃縮された第１濃縮水Ｗ３とに膜分離処理する設備である。第１ＲＯ膜モジュール５は、単一又は複数のＲＯ膜エレメント（不図示）を備える。第１ＲＯ膜モジュール５は、これらＲＯ膜エレメントにより供給水Ｗ１を膜分離処理し、第１透過水Ｗ２及び第１濃縮水Ｗ３を製造する。

【0028】

第１ＲＯ膜モジュール５の一次側出口ポートには、第１濃縮水ラインＬ７の上流側の端部が接続されている。第１濃縮水ラインＬ７は、第１濃縮水Ｗ３を第１ＲＯ膜モジュール５の外に送出するラインである。第１濃縮水ラインＬ７の下流側は、分岐部Ｊ７において、第１濃縮水排出ラインＬ８及び第１濃縮水還流ラインＬ９に分岐している。

【0029】

第１濃縮水排出ラインＬ８は、第１濃縮水ラインＬ７を流通する第１濃縮水Ｗ３の一部をシステム外へ排出するラインである。第１濃縮水排出ラインＬ８の下流側は、接続部Ｊ８及びＪ９において、第１排水ラインＬ１０、第２排水ラインＬ１１及び第３排水ラインＬ１２に分岐している。

【0030】

第１排水ラインＬ１０には、第１排水弁２１が設けられている。第２排水ラインＬ１１には、第２排水弁２２が設けられている。第３排水ラインＬ１２には、第３排水弁２３が設けられている。

【0031】

第１排水弁２１〜第３排水弁２３は、第１濃縮水ラインＬ７から送出された第１濃縮水Ｗ３の排水流量を調節する弁である。第１排水弁２１は、第１排水ラインＬ１０を開閉することができる。第２排水弁２２は、第２排水ラインＬ１１を開閉することができる。第３排水弁２３は、第３排水ラインＬ１２を開閉することができる。

【0032】

第１排水弁２１〜第３排水弁２３は、それぞれ定流量弁機構（不図示）を備える。定流量弁機構は、第１排水弁２１〜第３排水弁２３において、それぞれ異なる流量値に設定されている。例えば、第１排水弁２１は、開状態において、第１ＲＯ膜モジュール５の回収率が８０％となるように排水流量が設定されている。第２排水弁２２は、開状態において、第１ＲＯ膜モジュール５の回収率が７５％となるように排水流量が設定されている。第３排水弁２３は、開状態において、第１ＲＯ膜モジュール５の回収率が７０％となるように排水流量が設定されている。

【0033】

第１濃縮水排出ラインＬ８から排出される第１濃縮水Ｗ３の排水流量は、第１排水弁２１〜第３排水弁２３を選択的に開閉することにより、段階的に調節できる。例えば、第２排水弁２２のみを開状態とし、第１排水弁２１及び第３排水弁２３を閉状態とする。この場合には、第１ＲＯ膜モジュール５の回収率を７５％とすることができる。また、第３排水弁２３のみを開状態とし、第１排水弁２１及び第２排水弁２２を閉状態とする。この場合には、第１ＲＯ膜モジュール５の回収率を７０％とすることができる。従って、本実施形態において、第１濃縮水Ｗ３の排水流量は、第１排水弁２１〜第３排水弁２３を選択的に開閉することにより、第１ＲＯ膜モジュール５の回収率を５０％〜８０％までの間で、５％毎に段階的に調節することができる。

【0034】

第１排水弁２１〜第３排水弁２３は、それぞれ第１制御部１１と電気的に接続されている。第１排水弁２１〜第３排水弁２３における弁の開閉は、第１制御部１１からの駆動信号により制御される。

【0035】

第１濃縮水還流ラインＬ９は、第１濃縮水ラインＬ７を流通する第１濃縮水Ｗ３の一部を、供給水ラインＬ２において、第１ポンプ３よりも上流側に還流させるラインである。第１濃縮水還流ラインＬ９の上流側の端部は、分岐部Ｊ７において第１濃縮水ラインＬ７に接続されている。分岐部Ｊ７は、第１ＲＯ膜モジュール５の一次側出口ポートと接続部Ｊ８との間に配置されている。また、第１濃縮水還流ラインＬ９の下流側の端部は、接続部Ｊ１において供給水ラインＬ２に接続されている。接続部Ｊ１は、供給水タンク２と第１ポンプ３との間に配置されている。

【0036】

第１濃縮水還流ラインＬ９には、第１濃縮水還流弁２４が設けられている。第１濃縮水還流弁２４は、第１濃縮水還流ラインＬ９の流通量を調節する装置である。第１濃縮水還流弁２４は、第１制御部１１と電気的に接続されている。第１濃縮水還流弁２４における弁の開度は、第１制御部１１からの駆動信号により制御される。

【0037】

供給水補助ラインＬ４は、供給水タンク２に貯留された供給水Ｗ１の一部を第１透過水ラインＬ３へ送出可能なラインである。後述する第１制御部１１において、第１透過水Ｗ２の第１目標流量値（後述）を減少させた場合に、第１透過水Ｗ２の不足分を補うために、供給水タンク２に貯留された供給水Ｗ１の一部が第１透過水ラインＬ３へ送出される。供給水補助ラインＬ４の上流側の端部は、供給水タンク２に接続されている。供給水補助ラインＬ４の下流側の端部は、接続部Ｊ３において第１透過水ラインＬ３に接続されている。接続部Ｊ３は、接続部Ｊ２と接続部Ｊ４との間に配置されている。供給水補助ラインＬ４には逆止弁２５が設けられている。逆止弁２５は、供給水補助ラインＬ４において、接続部Ｊ３側から供給水タンク２へ供給水Ｗ１が逆流するのを防止するための弁である。

【0038】

第１透過水ラインＬ３は、第１ＲＯ膜モジュール５で製造された第１透過水Ｗ２を、第２ＲＯ膜モジュール８へ送出可能なラインである。第１透過水ラインＬ３の上流側の端部は、第１ＲＯ膜モジュール５の二次側ポートに接続されている。第１透過水ラインＬ３の下流側の端部は、第２ＲＯ膜モジュール８の一次側入口ポートに接続されている。

【0039】

第１流量センサ１３は、第１透過水ラインＬ３を流通する第１透過水Ｗ２の流量を検出する機器である。第１流量センサ１３は、接続部Ｊ２において第１透過水ラインＬ３に接続されている。接続部Ｊ２は、第１ＲＯ膜モジュール５と第２ポンプ６（接続部Ｊ３）との間に配置されている。第１流量センサ１３は、第１制御部１１と電気的に接続されている。第１流量センサ１３で検出された第１透過水Ｗ２の流量（以下、「第１検出流量値」ともいう）は、第１制御部１１へ検出信号として送信される。

【0040】

第２ポンプ６は、第１透過水Ｗ２を吸入し、第２ＲＯ膜モジュール８に向けて吐出する装置である。第２ポンプ６は、第１透過水ラインＬ３において、第１ＲＯ膜モジュール５（接続部Ｊ４）と第２ＲＯ膜モジュール８との間に設けられている。第２ポンプ６は、第２インバータ７（後述）と電気的に接続されている。第２ポンプ６には、第２インバータ７から周波数が変換された駆動電力が供給される。第２ポンプ６は、第２インバータ７から供給された駆動電力の周波数（以下、「第２駆動周波数」ともいう）に応じた回転速度で駆動される。

【0041】

第２インバータ７は、第２ポンプ６に、周波数が変換された駆動電力を供給する電気回路である。第２インバータ７は、第２制御部１２（後述）と電気的に接続されている。第２インバータ７には、第２制御部１２から電流値信号が入力される。第２インバータ７は、入力された電流値信号に対応する第２駆動周波数の駆動電力を第２ポンプ６に出力する。

【0042】

第２ＲＯ膜モジュール８は、第２ポンプ６から送出された第１透過水Ｗ２を、溶存塩類が除去された第２透過水Ｗ４と、溶存塩類が濃縮された第２濃縮水Ｗ５とに膜分離処理する設備である。第２ＲＯ膜モジュール８は、単一又は複数のＲＯ膜エレメント（不図示）を備える。第２ＲＯ膜モジュール８は、これらＲＯ膜エレメントにより第１透過水Ｗ２を膜分離処理し、第２透過水Ｗ４及び第２濃縮水Ｗ５を製造する。

【0043】

第２ＲＯ膜モジュール８の一次側出口ポートには、第２濃縮水ラインＬ１３の上流側の端部が接続されている。第２濃縮水ラインＬ１３は、第２濃縮水Ｗ５を第２ＲＯ膜モジュール８の外に送出するラインである。第２濃縮水ラインＬ１３の下流側は、分岐部Ｊ１０において、第２濃縮水排出ラインＬ１４及び第２濃縮水還流ラインＬ１５に分岐している。

【0044】

第２濃縮水排出ラインＬ１４は、第２濃縮水ラインＬ１３を流通する第２濃縮水Ｗ５の一部をシステム外へ排出するラインである。第２濃縮水排出ラインＬ１４の下流側は、接続部Ｊ１１及びＪ１２において、第４排水ラインＬ１６、第５排水ラインＬ１７及び第６排水ラインＬ１８に分岐している。

【0045】

第４排水ラインＬ１６には、第４排水弁２６が設けられている。第５排水ラインＬ１７には、第５排水弁２７が設けられている。第６排水ラインＬ１８には、第６排水弁２８が設けられている。

【0046】

第４排水弁２６〜第６排水弁２８は、第２濃縮水排出ラインＬ１４から排出された第２濃縮水Ｗ５の排水流量を調節する弁である。第４排水弁２６は、第４排水ラインＬ１６を開閉することができる。第５排水弁２７は、第５排水ラインＬ１７を開閉することができる。第６排水弁２８は、第６排水ラインＬ１８を開閉することができる。

【0047】

第４排水弁２６〜第６排水弁２８は、それぞれ第２制御部１２と電気的に接続されている。第４排水弁２６〜第６排水弁２８における弁の開閉は、第２制御部１２からの駆動信号により制御される。なお、第４排水弁２６〜第６排水弁２８の構成及び機能は、先に説明した第１排水弁２１〜第３排水弁２３と実質的に同じであるため、排水流量の調節に関する説明を省略する。

【0048】

第２濃縮水還流ラインＬ１５は、第２濃縮水ラインＬ１３を流通する第２濃縮水Ｗ５の一部を、第１透過水ラインＬ３において、第２ポンプ６よりも上流側に還流させるラインである。第２濃縮水還流ラインＬ１５の上流側の端部は、分岐部Ｊ１０において第２濃縮水ラインＬ１３に接続されている。分岐部Ｊ１０は、第２ＲＯ膜モジュール８の一次側出口ポートと接続部Ｊ１１との間に配置されている。また、第２濃縮水還流ラインＬ１５の下流側の端部は、接続部Ｊ４において第１透過水ラインＬ３に接続されている。接続部Ｊ４は、接続部Ｊ３と第２ポンプ６との間に配置されている。

【0049】

第２濃縮水還流ラインＬ１５には、第２濃縮水還流弁２９が設けられている。第２濃縮水還流弁２９は、第２濃縮水還流ラインＬ１５の流通量を調節する装置である。第２濃縮水還流弁２９は、第２制御部１２と電気的に接続されている。第２濃縮水還流弁２９における弁の開度は、第２制御部１２からの駆動信号により制御される。

【0050】

第２透過水ラインＬ５は、第２ＲＯ膜モジュール８で製造された第２透過水Ｗ４を電気脱イオンスタック１０へ送出可能なラインである。第２透過水ラインＬ５の上流側の端部は、第２ＲＯ膜モジュール８の二次側ポートに接続されている。第２透過水ラインＬ５の下流側の端部は、電気脱イオンスタック１０の一次側ポートに接続されている。

【0051】

第２流量センサ１４は、第２透過水ラインＬ５を流通する第２透過水Ｗ４の流量を検出する機器である。第２流量センサ１４は、接続部Ｊ５において第２透過水ラインＬ５に接続されている。接続部Ｊ５は、第２ＲＯ膜モジュール８と脱炭酸装置９（接続部Ｊ６）との間に配置されている。第２流量センサ１４は、第２制御部１２と電気的に接続されている。第２流量センサ１４で検出された第２透過水Ｗ４の流量（以下、「第２検出流量値」ともいう）は、第２制御部１２へ検出信号として送信される。

【0052】

電気伝導率センサ１５は、第２透過水ラインＬ５を流通する第２透過水Ｗ４の電気伝導率を測定する機器である。電気伝導率センサ１５は、接続部Ｊ６において第２透過水ラインＬ５に接続されている。接続部Ｊ６は、第２透過水ラインＬ５において、第２ＲＯ膜モジュール８（接続部Ｊ５）と脱炭酸装置９との間に配置されている。電気伝導率センサ１５は、第１制御部１１と電気的に接続されている。電気伝導率センサ１５で測定された第２透過水Ｗ４の電気伝導率（以下、「検出ＥＣ値」ともいう）は、第１制御部１１へ検出信号として送信される。

【0053】

脱炭酸装置９は、第２透過水Ｗ４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、脱気水（脱気透過水）としての第２透過水Ｗ４を得る設備である。脱炭酸装置９は、第２透過水ラインＬ５において、第２ＲＯ膜モジュール８（接続部Ｊ６）と電気脱イオンスタック１０（後述）との間に設けられている。なお、本実施形態において、脱炭酸装置９は、オプション機器として設けられている。

【0054】

電気脱イオンスタック１０は、脱炭酸装置９で分離された第２透過水Ｗ４（脱気水）を脱塩処理（脱イオン処理）して、脱塩水Ｗ６（脱イオン水）と第３濃縮水Ｗ７とを製造する水処理機器である。電気脱イオンスタック１０は、直流電源装置（不図示）と電気的に接続されている。電気脱イオンスタック１０には、脱塩処理のための電力として、直流電源装置から直流電圧が印加される。電気脱イオンスタック１０は、直流電源装置から印加された直流電圧により通電され、動作する。

【0055】

電気脱イオンスタック１０の脱塩水出口側ポートには、脱塩水ラインＬ６が接続されている。脱塩水ラインＬ６は、電気脱イオンスタック１０で得られた脱塩水Ｗ６を純水として需要箇所に向けて送出するラインである。また、電気脱イオンスタック１０の濃縮水出口側ポートには、第３濃縮水ラインＬ１９が接続されている。第３濃縮水ラインＬ１９は、電気脱イオンスタック１０で得られた第３濃縮水Ｗ７を電気脱イオンスタック１０の外に送出するラインである。第３濃縮水Ｗ７は、システム外に排出してもよいし、供給水タンク２に還流させてもよい。

【0056】

第１制御部１１は、第１ＲＯ膜モジュール５において製造される第１透過水Ｗ２の流量、回収率等を制御する。第１制御部１１は、ＣＰＵ及びメモリを含むマイクロプロセッサ（不図示）により構成される。

【0057】

第１制御部１１を構成するマイクロプロセッサには、時間の計時等を管理するインテグレーテッドタイマユニット（以下、「ＩＴＵ」ともいう）が組み込まれている。また、マイクロプロセッサのメモリには、第１ＲＯ膜モジュール５の制御に必要な各種プログラムのほか、第１目標流量値、基準ＥＣ値、規定値（後述）等が記憶される。

【0058】

第１制御部１１は、第１ＲＯ膜モジュール５に対する流量フィードバック水量制御として、第１流量センサ１３で検出された第１検出流量値（Ｑ_ｐ１）が予め設定された第１目標流量値（Ｑ_ｐ１´）となるように、速度形デジタルＰＩＤアルゴリズムにより、第１ポンプ３を駆動するための第１駆動周波数を演算し、当該第１駆動周波数の演算値に対応する電流値信号（指令信号）を第１インバータ４に出力する。第１制御部１１による流量フィードバック水量制御については後述する。

【0059】

また、第１制御部１１は、電気伝導率センサ１５の検出ＥＣ値（検出水質値）と予め設定された基準ＥＣ値とに基づいて、以下のように第１目標流量値を設定する。

【0060】

第１制御部１１は、検出ＥＣ値≧基準ＥＣ値となる場合には、第１目標流量値を１００％（１００％流量）に設定する。検出ＥＣ値≧基準ＥＣ値となる場合には、第２透過水Ｗ４の水質が良くない状態にある。そのため、第１制御部１１は、水質を向上させるために、第１目標流量値を１００％流量に設定する。

【0061】

なお、第１目標流量値（１００％流量）は、例えば、第２ＲＯ膜モジュール８で製造される第２透過水Ｗ４と第２濃縮水Ｗ５との合計流量値とする。また、基準ＥＣ値は、第２ＲＯ膜モジュール８の下流側に設けられた脱炭酸装置９、電気脱イオンスタック１０又は需要箇所において要求される許容ＥＣ値よりも低めに設定することが望ましい。これにより、第２透過水Ｗ４の水質を、常に許容ＥＣ値以上に維持することができる。

【0062】

また、第１制御部１１は、検出ＥＣ値＜基準ＥＣ値となる場合には、基準ＥＣ値と検出ＥＣ値との差分を算出する。そして、第１制御部１１は、算出した差分値が予め設定された規定値（例えば、１μＳ／ｃｍ）を超過する場合には、第１目標流量値を減少させる。すなわち、検出ＥＣ値＜基準ＥＣ値となる場合において、基準ＥＣ値と検出ＥＣ値との差分値が規定値を超過する場合には、第２透過水Ｗ４の水質が過剰に良い状態であるため、第１制御部１１は、第１目標流量値を１００％流量よりも低く設定する。本実施形態において、第１制御部１１は、第１目標流量値を予め設定された割合（例えば、１００％流量に対して５％分ずつ）で減少させる。

【0063】

なお、第１目標流量値（１００％流量）を減少させると、第１透過水ラインＬ３を介して第２ポンプ６に供給される第１透過水Ｗ２の水量に不足分を生じる。第１透過水Ｗ２の不足分は、供給水タンク２に貯留された供給水Ｗ１の一部が供給水補助ラインＬ４を通じて第１透過水ラインＬ３に供給されることにより補充される。

【0064】

具体的には、第１制御部１１において、第１目標流量値を減少させない場合（１００％流量）には、主に第１ポンプ３の吐出力により第１透過水ラインＬ３に第１透過水Ｗ２が送出される。一方、第１制御部１１において、第１目標流量値を減少させた場合には、主に第１ポンプ３の吐出力により第１透過水ラインＬ３に第１透過水Ｗ２が送出されると共に、第２ポンプ６の吸引力により供給水補助ラインＬ４を介して、第１透過水Ｗ２の不足分としての供給水Ｗ１が第１透過水ラインＬ３に送出される。

【0065】

第２透過水Ｗ４の水質が過剰に良い場合には、第１目標流量値を減少させることにより、第１ポンプ３の運転圧力を下げる（第１ＲＯ膜モジュール５の操作圧力を下げる）ことができる。このように、第１ポンプ３の運手圧力を下げることにより、第１ポンプ３の消費電力を抑制することができる。また、第１目標流量値を減少させた場合には、第２透過水Ｗ４の水質を維持できる範囲において、第１透過水Ｗ２に供給水Ｗ１を混ぜることにより、第１透過水Ｗ２の不足分を補充することができる。なお、第１目標流量値を減少させる割合は、第２透過水Ｗ４の水質が過剰に良い場合において、第１透過水Ｗ２に供給水Ｗ１を混ぜても第２透過水Ｗ４の水質が維持できるように設定される。

【0066】

また、第１制御部１１は、検出ＥＣ値＜基準ＥＣ値となる場合に、その差分値が規定値を下回る場合には、第１目標流量値を現在値で維持する。検出ＥＣ値＜基準ＥＣ値となる場合に、その差分値が規定値を下回る場合には、第２透過水Ｗ４が許容水質を維持している状態にある。そのため、第１制御部１１は、第１目標流量値を変更することなく、現在値を維持する。なお、第１制御部１１において、第１目標流量値を減少させる制御については後述する。

【0067】

第２制御部１２は、第２ＲＯ膜モジュール８において製造される第２透過水Ｗ４の流量、回収率等を制御する。第２制御部１２は、ＣＰＵ及びメモリを含むマイクロプロセッサ（不図示）により構成される。第２制御部１２を構成するマイクロプロセッサには、時間の計時等を管理するＩＴＵが組み込まれている。また、第２制御部１２において、マイクロプロセッサのメモリには、第２ＲＯ膜モジュール８の制御に必要な各種プログラムのほか、第２目標流量値等（後述）に関するデータが記憶される。

【0068】

第２制御部１２は、第２ＲＯ膜モジュール８に対する流量フィードバック水量制御として、第２流量センサ１４で検出された第２検出流量値（Ｑ_ｐ２）が予め設定された第２目標流量値（Ｑ_ｐ２´）となるように、速度形デジタルＰＩＤアルゴリズムにより、第２ポンプ６を駆動するための第２駆動周波数を演算し、当該第２駆動周波数の演算値に対応する電流値信号（指令信号）を第２インバータ７に出力する。第２制御部１２による流量フィードバック水量制御については後述する。

【0069】

次に、本実施形態に係る水処理システム１の動作について説明する。
まず、第１制御部１１において、第１目標流量値を設定する場合の処理手順を、図２を参照しながら説明する。図２に示すフローチャートの処理は、水処理システム１の運転中において、所定時間（１０分間）毎に繰り返し実行される。

【0070】

図２に示すステップＳＴ１０１において、第１制御部１１は、ＩＴＵによる計時ｔが１０ｍｉｎ（分）に達したか否かを判定する。このステップＳＴ１０１において、第１制御部１１により、ＩＴＵによる計時ｔが１０ｍｉｎに達した（ＹＥＳ）と判定された場合に、処理はステップＳＴ１０２へ移行する。また、ステップＳＴ１０１において、第１制御部１１により、ＩＴＵによる計時ｔが１０ｍｉｎに達していない（ＮＯ）と判定された場合に、処理はステップＳＴ１０１へ戻る。

【0071】

なお、ステップＳＴ１０１における計時ｔ（１０ｍｉｎ）は、第１目標流量値を変更した後、第２透過水Ｗ４の水質が安定するのに必要な時間（待機時間）としてカウントされる。

【0072】

ステップＳＴ１０２（ステップＳＴ１０１：ＹＥＳ）において、第１制御部１１は、電気伝導率センサ１５で検出された第２透過水Ｗ４の検出ＥＣ値、及びマイクロプロセッサのメモリに記憶された基準ＥＣ値を取得する。

【0073】

ステップＳＴ１０３において、第１制御部１１は、検出ＥＣ値≧基準ＥＣ値となるか否かを判定する。このステップＳＴ１０３において、第１制御部１１により、検出ＥＣ値≧基準ＥＣ値である（ＹＥＳ）と判定された場合に、処理はステップＳＴ１０４へ移行する。また、ステップＳＴ１０３において、第１制御部１１により、検出ＥＣ値＜基準ＥＣ値である（ＮＯ）と判定された場合に、処理はステップＳＴ１０５へ移行する。

【0074】

ステップＳＴ１０４（ステップＳＴ１０３：ＹＥＳ）において、第１制御部１１は、第１目標流量値を１００％流量に設定する。第１制御部１１により設定された第１目標流量値は、マイクロプロセッサのメモリに記憶される。検出ＥＣ値≧基準ＥＣ値となる場合には、第２透過水Ｗ４の水質が良くない状態にあるため、水質を向上させるために、第１目標流量値が１００％流量に設定される。ステップＳＴ１０４において第１目標流量値が１００％流量に設定されると、本フローチャートの処理は終了する（ステップＳＴ１０１へリターンする）。

【0075】

一方、ステップＳＴ１０５（ステップＳＴ１０３：ＮＯ）において、第１制御部１１は、基準ＥＣ値−検出ＥＣ値（差分値）＞１μＳ／ｃｍ（規定値）となるか否かを判定する。このステップＳＴ１０５において、第１制御部１１により、基準ＥＣ値−検出ＥＣ値＞１μＳ／ｃｍである（ＹＥＳ）と判定された場合に、処理はステップＳＴ１０６へ移行する。

【0076】

また、ステップＳＴ１０５において、第１制御部１１により、基準ＥＣ値−検出ＥＣ値≦１μＳ／ｃｍである（ＮＯ）と判定された場合に、本フローチャートの処理は終了する（ステップＳＴ１０１へリターンする）。第１制御部１１において、基準ＥＣ値−検出ＥＣ値≦１μＳ／ｃｍである（ＮＯ）と判定された場合には、第１目標流量値は変更されることなく、現在値が維持される。

【0077】

ステップＳＴ１０６（ステップＳＴ１０５：ＹＥＳ）において、第１制御部１１は、第１目標流量値を、現在値から５％（５ポイント）減少させ、その値を第１目標流量値として設定する。例えば、第１目標流量値の現在値が１００％流量であれば、９５％流量を第１目標流量値として設定する。また、第１目標流量値の現在値が９５％流量であれば、９０％流量を第１目標流量値として設定する。ステップＳＴ１０６において第１目標流量値が設定されると、本フローチャートの処理は終了する（ステップＳＴ１０１へリターンする）。

【0078】

次に、第１制御部１１において実行される第１ＲＯ膜モジュール５の流量フィードバック水量制御について、図３を参照しながら説明する。図３に示すフローチャートの処理は、水処理システム１の運転中において、繰り返し実行される。

【0079】

図３に示すステップＳＴ２０１において、第１制御部１１は、第１透過水Ｗ２の第１目標流量値Ｑ_ｐ１´を取得する。この第１目標流量値Ｑ_ｐ１´は、図２に示すフローチャートのステップＳＴ１０４又はステップＳＴ１０６において設定された（又は変更なく維持された）現在値である。

【0080】

ステップＳＴ２０２において、第１制御部１１は、ＩＴＵによる計時ｔ_１が制御周期（Δｔ）である１００ｍｓに達したか否かを判定する。このステップＳＴ２０２において、第１制御部１１により、ＩＴＵによる計時ｔ_１が１００ｍｓに達した（ＹＥＳ）と判定された場合に、処理はステップＳＴ２０３へ移行する。また、ステップＳＴ２０２において、第１制御部１１により、ＩＴＵによる計時ｔ_１が１００ｍｓに達していない（ＮＯ）と判定された場合に、処理はステップＳＴ２０２へ戻る。

【0081】

ステップＳＴ２０３（ステップＳＴ２０２：ＹＥＳ判定）において、第１制御部１１は、第１流量センサ１３で検出された第１透過水Ｗ２の第１検出流量値Ｑ_ｐ１を、フィードバック値として取得する。

【0082】

ステップＳＴ２０４において、第１制御部１１は、ステップＳＴ２０３で取得した第１検出流量値Ｑ_ｐ１と、ステップＳＴ２０１で取得した第１目標流量値Ｑ_ｐ１´との偏差がゼロとなるように、速度形デジタルＰＩＤアルゴリズムにより操作量Ｕ_ｎを演算する。なお、速度形デジタルＰＩＤアルゴリズムでは、制御周期Δｔ（１００ｍｓ）毎に操作量の変化分ΔＵ_ｎを演算し、これを前回の制御周期時点の操作量Ｕ_ｎ−１に加算することで現時点の操作量Ｕ_ｎを決定する。

【0083】

速度形デジタルＰＩＤアルゴリズムに用いられる演算式は、下記の式（１ａ）及び式（１ｂ）により表される。
ΔＵ_ｎ＝Ｋ_ｐ｛（ｅ_ｎ−ｅ_ｎ−１）＋（Δｔ／Ｔ_ｉ）×ｅ_ｎ＋（Ｔ_ｄ／Δｔ）×（ｅ_ｎ−２ｅ_ｎ−１＋ｅ_ｎ−２）｝ （１ａ）
Ｕ_ｎ＝Ｕ_ｎ−１＋ΔＵ_ｎ （１ｂ）

【0084】

式（１ａ）及び式（１ｂ）において、Δｔ：制御周期、Ｕ_ｎ：現時点の操作量、Ｕ_ｎ−１：前回の制御周期時点の操作量、ΔＵ_ｎ：前回から今回までの操作量の変化分、ｅ_ｎ：現時点の偏差の大きさ、ｅ_ｎ−１：前回の制御周期時点の偏差の大きさ、ｅ_ｎ−２：前々回の制御周期時点の偏差の大きさ、Ｋ_ｐ：比例ゲイン、Ｔ_ｉ：積分時間、Ｔ_ｄ：微分時間である。なお、現時点の偏差の大きさｅ_ｎは、下記の式（２）により求められる。
ｅ_ｎ＝Ｑ_ｐ１´−Ｑ_ｐ１ （２）

【0085】

ステップＳＴ２０５において、第１制御部１１は、現時点の操作量Ｕ_ｎ、第１目標流量値Ｑ_ｐ１´及び第１ポンプ３の最大駆動周波数Ｆ´（５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの設定値）を使用して、所定の演算式により、第１ポンプ３を駆動するための第１駆動周波数Ｆ_１を演算する。

【0086】

ステップＳＴ２０６において、第１制御部１１は、第１駆動周波数Ｆ_１の演算値を、対応する電流値信号（４〜２０ｍＡ）に変換し、この電流値信号を第１インバータ４へ出力する。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）。

【0087】

なお、ステップＳＴ２０６において、第１制御部１１が電流値信号を第１インバータ４へ出力すると、第１インバータ４は、入力された電流値信号で指定された周波数に変換された駆動電力を第１ポンプ３に供給する。その結果、第１ポンプ３は、第１インバータ４から入力された駆動周波数に応じた回転速度で駆動される。

【0088】

次に、第２制御部１２において実行される第２ＲＯ膜モジュール８の流量フィードバック水量制御について、図４を参照しながら説明する。図４に示すフローチャートの処理は、水処理システム１の運転中において、繰り返し実行される。

【0089】

図４に示すステップＳＴ３０１において、第２制御部１２は、第２透過水Ｗ４の第２目標流量値Ｑ_ｐ２´を取得する。この第２目標流量値Ｑ_ｐ２´は、例えば、システム管理者がユーザーインターフェース（不図示）を介してマイクロプロセッサのメモリに記憶させた設定値である。

【0090】

ステップＳＴ３０２において、第２制御部１２は、ＩＴＵによる計時ｔ_２が制御周期（Δｔ）である１００ｍｓに達したか否かを判定する。このステップＳＴ３０２において、第２制御部１２により、ＩＴＵによる計時ｔ_２が１００ｍｓに達した（ＹＥＳ）と判定された場合に、処理はステップＳＴ３０３へ移行する。また、ステップＳＴ３０２において、第２制御部１２により、ＩＴＵによる計時ｔ_２が１００ｍｓに達していない（ＮＯ）と判定された場合に、処理はステップＳＴ３０２へ戻る。

【0091】

ステップＳＴ３０３（ステップＳＴ３０２：ＹＥＳ判定）において、第２制御部１２は、第２流量センサ１４で検出された第２透過水Ｗ４の第２検出流量値Ｑ_ｐ２を、フィードバック値として取得する。

【0092】

ステップＳＴ３０４において、第２制御部１２は、ステップＳＴ３０３で取得した第２検出流量値Ｑ_ｐ２と、ステップＳＴ３０１で取得した第２目標流量値Ｑ_ｐ２´との偏差がゼロとなるように、速度形デジタルＰＩＤアルゴリズムにより操作量Ｕ_ｎを演算する。なお、速度形デジタルＰＩＤアルゴリズムでは、制御周期Δｔ（１００ｍｓ）毎に操作量の変化分ΔＵ_ｎを演算し、これを前回の制御周期時点の操作量Ｕ_ｎ−１に加算することで現時点の操作量Ｕ_ｎを決定する。速度形デジタルＰＩＤアルゴリズムに用いられる演算式は、上述したとおりである。

【0093】

ステップＳＴ３０５において、第２制御部１２は、現時点の操作量Ｕ_ｎ、第２目標流量値Ｑ_ｐ２´及び第２ポンプ６の最大駆動周波数Ｆ´（５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの設定値）を使用して、所定の演算式により、第２ポンプ６を駆動するための第２駆動周波数Ｆ_２を演算する。

【0094】

ステップＳＴ３０６において、第２制御部１２は、第２駆動周波数Ｆ_２の演算値を、対応する電流値信号（４〜２０ｍＡ）に変換し、この電流値信号を第２インバータ７へ出力する。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ＳＴ３０１へリターンする）。

【0095】

なお、ステップＳＴ３０６において、第２制御部１２が電流値信号を第２インバータ７へ出力すると、第２インバータ７は、入力された電流値信号で指定された周波数に変換された駆動電力を第２ポンプ６に供給する。その結果、第２ポンプ６は、第２インバータ７から入力された駆動周波数に応じた回転速度で駆動される。

【0096】

上述した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。

【0097】

本実施形態に係る水処理システム１において、第１制御部１１は、予め設定された基準ＥＣ値と電気伝導率センサ１５で検出された第２透過水Ｗ４の検出ＥＣ値との差分が予め設定された規定値を超過する場合には、第１ＲＯ膜モジュール５の第１目標流量値を減少させる。また、第１目標流量値の減少による第１透過水Ｗ２の不足分は、供給水タンク２に貯留された供給水Ｗ１の一部が供給水補助ラインＬ４を通じて第１透過水ラインＬ３に供給されることにより補充される。

【0098】

そのため、基準ＥＣ値と検出ＥＣ値との差分が規定値を超過する場合には、第１目標流量値の減少により第１ポンプ３の吐出流量を少なくできるため、第１ポンプ３の消費電力を抑制することができる。また、基準ＥＣ値と検出ＥＣ値との差分が規定値を超過する場合には、第２透過水Ｗ４の水質が過剰に良い状態にあるため、第１透過水Ｗ２の不足分として供給水Ｗ１を補充しても、第２透過水Ｗ４の水質を維持することができる。更に、第１透過水Ｗ２の不足分として供給水Ｗ１を補充することにより、後段の第２ＲＯ膜モジュール８に送出すべき第１透過水Ｗ２の水量を維持することができる。

【0099】

従って、本実施形態に係る水処理システム１によれば、第２ＲＯ膜モジュール８で製造される第２透過水Ｗ４の水質が過剰に良い場合において、第１透過水Ｗ２の流量や水質を維持しつつ、第１ポンプの消費電力を抑制することができる。

【0100】

また、本実施形態に係る水処理システム１において、第１目標流量値を減少させない場合には、主に第１ポンプ３の吐出力により第１透過水ラインＬ３に第１透過水Ｗ２が送出され、第１目標流量値を減少させた場合には、主に第１ポンプ３の吐出力により第１透過水ラインＬ３に第１透過水Ｗ２が送出されると共に、第２ポンプ６の吸引力により供給水補助ラインＬ４を介して、第１透過水Ｗ２の不足分としての供給水Ｗ１が第１透過水ラインに送出される。これによれば、供給水補助ラインＬ４から供給水Ｗ１を第１透過水ラインＬ３に供給するための専用のポンプ等が不要となるため、水処理システム１の構成を簡素化することができる。

【0101】

また、本実施形態に係る水処理システム１において、第１制御部１１は、第１ＲＯ膜モジュール５の第１目標流量値を減少させる場合に、第１目標流量値を予め設定された割合で減少させる。これによれば、１回の制御タイミングにおいて、第１目標流量値は極端に減少しないため、第２透過水Ｗ４の水質が過剰に良い状態が一時的であっても、第２透過水Ｗ４の水質の変動を抑制することができる。

【0102】

また、本実施形態に係る水処理システム１は、第２ＲＯ膜モジュール８の後段に、第２透過水Ｗ４を脱塩処理して、脱塩水Ｗ６と第３濃縮水Ｗ７とを製造する精製ユニットとしての電気脱イオンスタック１０を備える。そのため、需要箇所へ向けて純度の高い純水としての脱塩水Ｗ６を送出することができる。

【0103】

また、本実施形態に係る水処理システム１は、第２ＲＯ膜モジュール８と電気脱イオンスタック１０との間に、第２透過水Ｗ４に含まれる遊離炭酸を気体分離膜モジュールにより脱気処理して、脱気水としての第２透過水Ｗ４を得る脱炭酸装置９を備える。これによれば、脱炭酸装置９において、ＲＯ膜を透過しやすい遊離炭酸を第２透過水Ｗ４から除去することができるので、より純度の高い第２透過水Ｗ４を得ることができる。

【0104】

以上、本発明の好ましい実施形態について説明した。しかし、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。

【0105】

例えば、本実施形態においては、第２ＲＯ膜モジュール８の後段に、精製ユニットとしての電気脱イオンスタック１０を設けた水処理システム１について説明した。これに限らず、電気脱イオンスタック１０の代わりに、精製ユニットとして、非再生型の混床式イオン交換塔を設けた構成としてもよい。この場合には、第２ＲＯ膜モジュール８で製造された第２透過水Ｗ４を、イオン交換樹脂床により脱イオン処理して脱イオン水を得ることができる。また、水処理システム１の運転開始直後において、水質が回復された脱イオン水を需要箇所へ供給することができる。また、混床式イオン交換塔を用いることにより、第２透過水Ｗ４から脱イオン水を得るための処理に掛かる電力をほぼゼロにすることができる。

【0106】

また、本実施形態においては、検出ＥＣ値＜基準ＥＣ値となる場合において、基準ＥＣ値と検出ＥＣ値との差分値が予め設定された規定値を超過する場合に、第１目標流量値を５％の割合（一定値）で減少させる例について説明した。これに限らず、基準ＥＣ値と検出ＥＣ値との差分値が予め設定された規定値を超過した分の大きさに応じて、第１目標流量値を減少させる割合を変更してもよい。

【0107】

また、本実施形態においては、第１ＲＯ膜モジュール５及び第２ＲＯ膜モジュール８の後段に、脱炭酸装置９及び電気脱イオンスタック１０を設けた水処理システム１について説明した。これに限らず、水処理システム１を、第１ＲＯ膜モジュール５及び第２ＲＯ膜モジュール８のみで構成してもよい。また、第１ＲＯ膜モジュール５及び第２ＲＯ膜モジュール８の後段に、オプション機器としての脱炭酸装置９を設けることなしに、電気脱イオンスタック１０又は上記混床式イオン交換塔を設けた水処理システム１としてもよい。

【0108】

また、本実施形態においては、第２透過水Ｗ４の水質検出手段として電気伝導率センサ１５を設けた構成について説明した。これに限らず、第２透過水Ｗ４の水質検出手段として、シリカ濃度計、硬度計、全有機炭素計等を設けた構成としてもよい。また、水質を検出する対象は、第２透過水Ｗ４に限らず、第１透過水ラインＬ３を流通する第１透過水Ｗ２であってもよい。

【0109】

本実施形態においては、制御部（第１制御部１１、第２制御部１２）において、速度形デジタルＰＩＤアルゴリズムによりポンプ（第１ポンプ３、第２ポンプ６）の駆動周波数を演算する例について説明した。制御部におけるフィードバック制御アルゴリズムは、これに限らず、例えば、位置形デジタルＰＩＤアルゴリズムであってもよい。

【0110】

また、本実施形態においては、例えば、第１排水弁２１〜第３排水弁２３の開放数を選択することにより、第１濃縮水Ｗ３の排水流量を段階的に調節する例について説明した。これに限らず、例えば、第１濃縮水排出ラインＬ８を分岐させずに、第１濃縮水排出ラインＬ８に比例制御弁を設けた構成としてもよい。この場合、第１制御部１１から電流値信号を比例制御弁に送信して弁開度を制御することにより、第１濃縮水Ｗ３の排水流量を調節することができる。第４排水弁２６〜第６排水弁２８に接続する第２濃縮水排出ラインＬ１４についても同じである。

【0111】

また、第１濃縮水排出ラインＬ８に比例制御弁を設けた構成において、第１濃縮水排出ラインＬ８に流量センサを設けた構成としてもよい。この場合は、流量センサで測定された流量値を、第１制御部１１にフィードバック値として入力することにより、第１濃縮水Ｗ３の実際の排水流量をより正確に制御することができる。

【0112】

上記構成の変更は、第４排水弁２６〜第６排水弁２８に接続する第２濃縮水排出ラインＬ１４についても適用することができる。

【0113】

また、本実施形態において、ＩＴＵにより計時（ｔ、ｔ_１、ｔ_２）される時間は、図２〜図４の例に限定されることなく、適宜に設定可能である。また、図２のステップＳＴ１０５における規定値（１μＳ／ｃｍ）、及びステップＳＴ１０６における第１目標流量値の減少量（５％）についても、本実施形態の例に限定されることなく、適宜に設定可能である。

【0114】

また、本実施形態において、供給水Ｗ１は、地下水や水道水に限らず、例えば、除鉄除マンガン装置、砂濾過装置、精密濾過膜装置、限外濾過膜装置等により前処理された水であってもよい。

【符号の説明】

【0115】

１ 水処理システム
２ 供給水タンク
３ 第１ポンプ
４ 第１インバータ
５ 第１ＲＯ膜モジュール（第１逆浸透膜モジュール）
６ 第２ポンプ
７ 第２インバータ
８ 第２ＲＯ膜モジュール（第２逆浸透膜モジュール）
９ 脱炭酸装置
１０ 電気脱イオンスタック
１１ 第１制御部
１２ 第２制御部
１３ 第１流量センサ（第１流量検出手段）
１４ 第２流量センサ（第２流量検出手段）
１５ 電気伝導率センサ（水質検出手段）
２４ 第１濃縮水還流弁
２９ 第２濃縮水還流弁
Ｌ３ 第１透過水ライン
Ｌ４ 供給水補助ライン
Ｌ５ 第２透過水ライン
Ｌ７ 第１濃縮水ライン
Ｌ８ 第１濃縮水排出ライン
Ｌ９ 第１濃縮水還流ライン
Ｌ１３ 第２濃縮水ライン
Ｌ１４ 第２濃縮水排出ライン
Ｌ１５ 第２濃縮水還流ライン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】