(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】
(24)【登録日】2024-03-28
(45)【発行日】2024-04-05
(54)【発明の名称】水処理システムおよび水処理方法
(51)【国際特許分類】
C02F 9/00 20230101AFI20240329BHJP
C02F 1/00 20230101ALI20240329BHJP
C02F 1/28 20230101ALI20240329BHJP
C02F 1/42 20230101ALI20240329BHJP
C02F 1/32 20230101ALI20240329BHJP
【FI】
C02F9/00
C02F1/00 D
C02F1/28 F
C02F1/42 A
C02F1/32
(21)【出願番号】P 2020170673
(22)【出願日】2020-10-08
【審査請求日】2023-06-22
(73)【特許権者】
【識別番号】000004400
【氏名又は名称】オルガノ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100123788
【氏名又は名称】宮崎 昭夫
(74)【代理人】
【識別番号】100127454
【氏名又は名称】緒方 雅昭
(72)【発明者】
【氏名】橋本 浩一郎
(72)【発明者】
【氏名】高橋 一重
(72)【発明者】
【氏名】須藤 史生
【審査官】山崎 直也
(56)【参考文献】
【文献】特開2013-215679(JP,A)
【文献】特開平06-206069(JP,A)
【文献】特開2009-240891(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C02F 9/00- 9/20
C02F 1/00
C02F 1/28
C02F 1/32
C02F 1/42
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1の水処理装置と、
第2の水処理装置と、
第3の水処理装置と、
前記第1の水処理装置の交換が行われてからの第1の期間では、前記第1の水処理装置が処理した水を、前記第3の水処理装置を経由して前記第2の水処理装置へ供給する第1の流路と、
前記第1の期間以外では、前記第1の水処理装置が処理した水を、前記第3の水処理装置を経由することなく前記第2の水処理装置へ供給する第2の流路とを有
し、
前記第1の水処理装置は、ホウ素選択性樹脂装置であり、
前記第3の水処理装置は、前記第1の水処理装置よりも上流に接続された水処理装置と同じ処理を行う水処理システム。
【請求項2】
請求項1に記載の水処理システムにおいて、
前記第1の水処理装置が処理した水を前記第1の流路と前記第2の流路とのいずれか一方へ流すための開閉弁と、
前記開閉弁を制御する制御装置とを有する水処理システム。
【請求項3】
請求項2に記載の水処理システムにおいて、
前記第1の流路に流れる水に含まれる不純物の濃度を測定する第1の測定部を有し、
前記制御装置は、前記第1の測定部が測定した値が所定の閾値以下となるまでの期間を前記第1の期間として、前記開閉弁を制御する水処理システム。
【請求項4】
請求項
1に記載の水処理システムにおいて、
前記第3の水処理装置は、前記第1の水処理装置よりも上流に接続された水処理装置である水処理システム。
【請求項5】
請求項
4に記載の水処理システムにおいて、
前記第1の水処理装置および前記第3の水処理装置それぞれは、所定の単位をブロックとする複数の系列が互いに並列した構成を有し、
前記第1の流路は、前記第1の水処理装置の前記交換が行われた1つの系列が処理した水を、前記第3の水処理装置の1つの系列を経由して、前記第2の水処理装置へ供給する水処理システム。
【請求項6】
請求項1から
5のいずれか1項に記載の水処理システムにおいて、
前記第1の水処理装置が処理した水を、前記第1の水処理装置よりも上流に配置された前記水が貯留された水槽へ戻し、該水槽から該水を流出させるポンプの揚程に応じて、前記水を前記第1の水処理装置と前記水槽とで循環させる第3の流路を有する水処理システム。
【請求項7】
請求項1から
6のいずれか1項に記載の水処理システムにおいて、
前記第1の水処理装置はホウ素選択性樹脂装置であり、前記ホウ素選択性樹脂装置よりも上流に接続された水処置装置は紫外線酸化装置およびイオン交換樹脂装置である水処理システム。
【請求項8】
ホウ素選択性樹脂装置である第1の水処理装置と、第2の水処理装置と、
前記第1の水処理装置よりも上流に接続された水処理装置と同じ処理を行う第3の水処理装置とを有する水処理システムにおいて、前記第1の水処理装置の交換が行われてからの第1の期間では、前記第1の水処理装置が処理した水を、前記第3の水処理装置を経由して前記第2の水処理装置へ供給し、
前記第1の期間以外では、前記第1の水処理装置が処理した水を、前記第3の水処理装置を経由することなく前記第2の水処理装置へ供給する水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、水処理システムおよび水処理方法に関する。
【背景技術】
【0002】
純水を製造する水処理システムにおいては、純水の供給が途絶えないように、互いに同じ構成を持つ複数の処理系列から構成され、任意の処理系列を停止させた状態で、他の処理系列を運転可能とさせて、処理系列の切り替えが行われている(例えば、特許文献1参照。)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上述したような技術においては、停止させた処理系列を交換した後にシステムに組み込んでも、処理系列を交換してから一定の期間は、交換した処理系列から所定の条件を満たす水を後段に供給することができず、システム全体の復旧に時間がかかってしまうという問題点がある。
【0005】
本発明の目的は、システム全体の復旧の時間を短縮することができる水処理システムおよび水処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の水処理システムは、第1の水処理装置と、
第2の水処理装置と、
第3の水処理装置と、
前記第1の水処理装置の交換が行われてからの第1の期間では、前記第1の水処理装置が処理した水を、前記第3の水処理装置を経由して前記第2の水処理装置へ供給する第1の流路と、
前記第1の期間以外では、前記第1の水処理装置が処理した水を、前記第3の水処理装置を経由することなく前記第2の水処理装置へ供給する第2の流路とを有する。
【0007】
また、本発明の水処理方法は、第1の水処理装置と、第2の水処理装置と、第3の水処理装置とを有する水処理システムにおいて、前記第1の水処理装置の交換が行われてからの第1の期間では、前記第1の水処理装置が処理した水を、前記第3の水処理装置を経由して前記第2の水処理装置へ供給し、
前記第1の期間以外では、前記第1の水処理装置が処理した水を、前記第3の水処理装置を経由することなく前記第2の水処理装置へ供給する。
【発明の効果】
【0008】
本発明においては、システム全体の復旧の時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【
図1】本発明の水処理方法を適用する水処理システムの一構成例を示す図である。
【
図5】本発明の数値的効果の一例を示す測定結果である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図1は、本発明の水処理方法を適用する水処理システムの一構成例を示す図である。
図1に示した水処理システムは、前処理装置100と、一次純水槽200と、ポンプ300と、紫外線酸化装置であるUV400と、イオン交換樹脂が充填される装置、例えばカートリッジポリッシャなどの混床式脱塩装置や複床式脱塩装置、単床式脱塩装置、電気式脱塩装置(EDI)などであるIER500と、ホウ素選択性樹脂が充填される装置であるB600(第1の水処理装置)と、膜脱気装置であるMD700(第2の水処理装置)と、後処理装置800とが互いに直列に接続されている。UV400、IER500、B600およびMD700それぞれは、所定の単位をブロックとする複数の系列が互いに並列した構成を有する。
図1に示した例では、3つの系列が互いに並列した形態を示している。これらは、従来の水処理システムにおいて、ろ過器や活性炭、イオン交換装置や逆浸透(RO)膜、電気式脱塩装置などを用いて処理を行う前処理装置100から供給された一次純水が一次純水槽200に貯留され、一次純水槽200からポンプ300を用いて、UV400に供給される。それぞれが水処理装置であるUV400、IER500、B600およびMD700における処理は、一般的な水処理システムにおけるものと同じである。MD700が処理した処理水は、ユースポイントで使用するために処理を行う、熱交換器やUV酸化器、脱気膜、イオン交換装置、UF膜などを含む後処理装置800に供給される。
図1に示した水処理システムの立ち上げ時は、MD700が処理した処理水の多くを一次純水槽200へ戻して循環させる。ここで、ろ過器や活性炭、逆浸透(RO)膜を用いて処理を行う前処理装置100で処理された水に含まれる不純物であるTOC(Total Organic Carbon:全有機炭素)の濃度は、後処理装置800に近づくほど低くなる。そのため、前処理装置100よりも下流において逆浸透(RO)膜を用いて処理を行ってもTOC除去について高い効果を得られるとは言い難い。
【0011】
一般的に、イオン交換樹脂が具備された水処理システムにおいて、イオン交換樹脂を新規に充填した後や、イオン交換樹脂の内部の樹脂を交換した後にこのイオン交換樹脂に通水を行うと、イオン交換樹脂、特にホウ素選択性樹脂から溶出するTOCの濃度が高くなる。そのため、交換後の一定期間は、交換した樹脂に対して洗浄のための通水が必要となる。その洗浄のための通水期間は、システム全体としての利用ができなくなってしまう。一方、ホウ素選択性樹脂に供給される被処理水に炭酸イオンが含まれると、ホウ素選択性樹脂におけるホウ素の除去効率が低下する。そのため、ホウ素選択性樹脂に供給される被処理水に含まれる炭酸イオンの濃度を極力低減しておくことが必要である。
(第1の実施の形態)
【0012】
図2は、本発明の第1の実施の形態を示す図である。本形態においては、
図1に示したB600の1つの系列を交換した後、所定の期間(第1の期間)は、交換したB600の系列(以下、選択されたB600の系列と称する)からの処理水は、通常経路(第2の流路620)でMD700へ直接供給しない。選択されたB600の系列が交換された後、選択されたB600の系列からの処理水を、UVとIERとから構成される装置900(第3の水処理装置)を経由する経路(第1の流路610)を経由してMD700へ供給する。この装置900を構成するUVとIERとのそれぞれは、B600よりも上流に接続されたUV400とIER500とのそれぞれと同じものである。なお、装置900は、使用前に必要な洗浄を行っておく。また、装置900の入力側および出力側に、処理水に含まれるTOCの濃度を測定する濃度計を設けても良い。この場合、装置900の入力側に設けられた濃度計にて測定されたTOCの濃度が、所定の閾値以下となった場合、装置900が不要になったと判断する基準としても良い。また、装置900の入力側に設けられた濃度計が測定したTOCの濃度と、出力側に設けられた濃度計が測定したTOCの濃度との差分を、装置900の交換時期を判断する基準としても良い。なお、第1の期間以外では、選択されたB600の系列からの処理水は、通常経路(第2の流路620)でMD700へ直接供給される。
【0013】
このような経路の制御は、
図2に示した制御装置10が、IER500と選択されたB600との間に設けられた開閉弁640と、選択されたB600とMD700および装置900との間に設けられた開閉弁641とを制御することで実現される。開閉弁640は、IER500から流れてきた水の選択されたB600への流入を制御するバルブ(第2の開閉弁)である。開閉弁641は、選択されたB600からの水の、流路610への流入と流路620への流入とを選択する三方バルブ(第1の開閉弁)である。TOC計650は、流路610上に設けられ、選択されたB600から流路610へ流れる水のTOCの濃度を測定する第1の測定部である。TOC計750は、後処理装置800へ流れてくる水のTOCの濃度を測定する第2の測定部である。制御装置10は、開閉弁640,641およびTOC計650,750と接続されている。この接続は、有線を用いるものであっても良いし、無線を用いるものであっても良い。制御装置10は、外部から取得した情報に基づいて、開閉弁640を制御する。制御装置10は、TOC計650,750が測定した値に基づいて、開閉弁641を制御する。
【0014】
制御装置10は、例えば、キーボードやタッチパネル等の入力手段を用いて取得した情報、または他の装置から送信されてきた情報に基づいて、選択されたB600を交換のために取り外す旨を認識する。すると、制御装置10は、開閉弁640を閉状態とする。その後、例えば、キーボードやタッチパネル等の入力手段を用いて取得した情報、または他の装置から送信されてきた情報に基づいて、選択されたB600の交換が完了した旨を認識する。このとき、制御装置10は、タイマ(不図示)を起動する。そして、制御装置10は、開閉弁640を開状態とし、開閉弁641を選択されたB600からの水が流路610に流れるように制御する。その後、制御装置10は、以下のいずれかの1つの条件、またはいくつかの条件、またはすべての条件を満たす場合、開閉弁641を選択されたB600からの水が流路620に流れるように制御する。
(1)タイマの値が所定の値となる。
(2)TOC計650が測定したTOC濃度の値が所定の閾値以下となる。
(3)TOC計750が測定したTOC濃度の値が所定の閾値以下となる。
(4)TOC計650が測定したTOC濃度の値とTOC計750が測定したTOC濃度の値との差分が所定の値以下となる。
【0015】
このように、交換後の水処理装置の系列からの処理水を、交換後の所定の期間においては、従来交換した水処理装置の後段に設けられた水処理装置に直接供給せず、交換した水処理装置の前段に設けられた水処理装置と同じ機能を具備する水処理装置を経由して、後段に設けられた水処理装置に供給する。これにより、交換後の水処理装置の系列からの処理水を交換後から利用することができ、システム全体の復旧の時間を短縮することができる。
(第2の実施の形態)
【0016】
図3は、本発明の第2の実施の形態を示す図である。本形態においては、
図1に示したB600の1つの系列を交換した後、選択されたB600の系列からの処理水は、通常経路でMD700へ直接供給しない。第1の実施の形態では、B600よりも上流に接続されたUV400とIER500とのそれぞれと同じ機能を有するUVとIERとのセットの水処理装置を別途準備して、選択されたB600の系列からの処理水を、セットされた水処理装置を経由して後段の水処理装置へ供給した。本形態においては、
図3に示すように、B600よりも上流に接続されたUV400およびIER500それぞれの1つずつの系列を使用する。B600の1つの系列を交換した後、所定の期間(第1の期間)は、選択されたB600の系列からの処理水は、B600よりも上流に接続されたUV400およびIER500それぞれの1つずつの系列を経由する経路(第1の流路610)を経由してMD700へ供給する。ここで、経由に用いるUV400およびIER500それぞれの1つずつの系列は、通常ルートには用いられない。例えば、
図1に示した形態において、各水処理装置には600m
3/hで水が流れる場合、各系列(ブロック)には200m
3/hで水が流れる。その後、B600の1つの系列を交換した後、UV400およびIER500の各系列には300m
3/hで水が流れる。また、B600の各系列、MD700の各系列、および選択されたB600の系列からの処理水が経由するUV400およびIER500の各系列には200m
3/hで水が流れる。選択されたB600の系列からの処理水が経由するUV400およびIER500の各系列は、予備系列として配置されているものであっても良い。この場合、予備系列として配置され、B600の1つの系列の交換後に、選択されたB600の系列からの処理水が経由するUV400およびIER500の各系列には、
図1に示した経路で使用される場合と、
図3に示した経路で使用される場合とを切り替えるための開閉弁および配管が設けられている。なお、第1の期間以外では、選択されたB600の系列からの処理水は、通常経路(第2の流路620)でMD700へ直接供給される。
【0017】
開閉弁640,641およびTOC計650,750それぞれは、
図2に示したものと同じものである。また、
図3に示した制御装置10が行う開閉弁640,641の制御についても
図2を用いて説明したものと同じである。
【0018】
このように、交換後の水処理装置の系列からの処理水を、交換後の所定の期間においては、従来交換した水処理装置の後段に設けられた水処理装置に直接供給せず、交換した水処理装置の前段に設けられた水処理装置の一部の系列を経由して、後段に設けられた水処理装置に供給する。これにより、交換後の水処理装置の系列からの処理水を交換後から利用することができ、システム全体の復旧の時間を短縮することができる。さらに、すでに配置されている水処理装置の一部を利用するため、追加の設備が必要とならない。
(第3の実施の形態)
【0019】
図4は、本発明の第3の実施の形態を示す図である。本形態においては、
図1に示したB600の1つの系列を交換した後、選択されたB600の系列からの処理水は、通常経路(流路620)を介してMD700へ直接供給しない。本形態においては、
図4に示すように、B600の1つの系列を交換した後、所定の期間(第1の期間)は、選択されたB600の系列からの処理水は、第3の流路630を用いて一次純水槽200へ戻され、一次純水槽200からポンプ300の揚程に応じて、後段のUV400へ供給される。例えば、通常、UV400およびIER500へ300m
3/hで通水されている場合、選択されたB600の系列から100m
3/hで処理水を一次純水槽200へ戻す。そのため、B600の1つの系列の交換後は、一次純水槽200へ水が合計400m
3/hで流入し、MD700から後処理装置800へ300m
3/hで供給される。このとき、ポンプ300は、通常よりも100m
3/h速い速度で一次純水槽200に貯留されている一次純水をUV400へ供給する。
【0020】
このような経路の制御は、
図4に示した制御装置11が、選択されたB600とMD700および一次純水槽200との間に設けられた開閉弁641とを制御することで実現される。開閉弁641は、選択されたB600からの水の、流路620への流入と流路630への流入とを選択する三方バルブである。TOC計660は、流路630上に設けられ、選択されたB600から流路630へ流れる水のTOCの濃度を測定する。TOC計750は、
図2に示したものと同じものである。制御装置11は、開閉弁641およびTOC計660,750と接続されている。この接続は、有線を用いるものであっても良いし、無線を用いるものであっても良い。制御装置11は、外部から取得した情報およびTOC計650,750が測定した値に基づいて、開閉弁641を制御する。
【0021】
制御装置11は、例えば、キーボードやタッチパネル等の入力手段を用いて取得した情報、または他の装置から送信されてきた情報に基づいて、選択されたB600の交換が完了した旨を認識する。このとき、制御装置11は、タイマ(不図示)を起動する。そして、制御装置11は、開閉弁641を選択されたB600からの水が流路630に流れるように制御する。その後、制御装置11は、以下のいずれかの1つの条件、またはいくつかの条件、またはすべての条件を満たす場合、開閉弁641を選択されたB600からの水が流路620に流れるように制御する。
(1)タイマの値が所定の値となる。
(2)TOC計660が測定したTOC濃度の値が所定の閾値以下となる。
(3)TOC計750が測定したTOC濃度の値が所定の閾値以下となる。
(4)TOC計660が測定したTOC濃度の値とTOC計750が測定したTOC濃度の値との差分が所定の値以下となる。
【0022】
このように、交換後の水処理装置の系列からの処理水を、交換後の所定の期間においては、従来交換した水処理装置の後段に設けられた水処理装置に直接供給せず、交換した水処理装置よりも上流に設けられた一次純水槽に戻して循環させる。これにより、交換後の水処理装置の系列からの処理水を交換後から利用することができ、システム全体の復旧の時間を短縮することができる。さらに、交換後の水処理装置の系列からの処理水を循環させるため、追加の設備が必要とならない。また、ホウ素選択性樹脂装置を構成する系列の一部を交換した後に通水された水を、通常の経路ではなく、上流に配置された紫外線酸化装置およびイオン交換樹脂装置を再度経由させて循環させるため、ホウ素選択性樹脂に供給される被処理水に含まれる炭酸イオンの濃度を極力低減させることができる。
【0023】
図5は、本発明の数値的効果の一例を示す測定結果である。
図5には、従来の方法、
図2に示した第1の実施の形態、
図3に示した第2の実施の形態および
図4に示した第3の実施の形態における、
B600の出力側と後処理装置800の入力側のTOCの濃度を、B600の交換後、6時間後、24時間後および1週間後に測定した値を示す。カッコ内の数値は、それぞれの装置において3つの並列した系列の平均値を示す。
図5に示すように、従来の方法に対して、本発明の方法を用いることで、
B600の出力側のTOCの濃度に対して、後処理装置800の入力側のTOCの濃度が、B600の交換後の早い時期から低くなる。
【0024】
上述した形態においては、開閉弁の制御を制御装置10,11が行うものを例に挙げたが、これに限らず、本発明を適用したシステムを管理する管理者、運用(利用)する運用者(利用者)が開閉弁の開閉を制御するものであっても良い。
【0025】
以上、各構成要素に各機能(処理)それぞれを分担させて説明したが、この割り当ては上述したものに限定しない。また、構成要素の構成についても、上述した形態はあくまでも例であって、これに限定しない。また、各実施の形態を組み合わせたものであっても良い。
【0026】
上述した制御装置10,11それぞれが行う処理は、目的に応じてそれぞれ作製された論理回路で行うようにしても良い。また、処理内容を手順として記述したコンピュータプログラム(以下、プログラムと称する)を制御装置10,11それぞれにて読取可能な記録媒体に記録し、この記録媒体に記録されたプログラムを制御装置10,11それぞれに読み込ませ、実行するものであっても良い。制御装置10,11それぞれにて読取可能な記録媒体とは、フロッピー(登録商標)ディスク、光磁気ディスク、DVD(Digital Versatile Disc)、CD(Compact Disc)、Blu-ray(登録商標) Disc、USB(Universal Serial Bus)メモリなどの移設可能な記録媒体の他、制御装置10,11それぞれに内蔵されたROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等のメモリやHDD(Hard Disc Drive)、SSD(Solid State Drive)等を指す。この記録媒体に記録されたプログラムは、制御装置10,11それぞれに設けられたCPUにて読み込まれ、CPUの制御によって、上述したものと同様の処理が行われる。ここで、CPUは、プログラムが記録された記録媒体から読み込まれたプログラムを実行するコンピュータとして動作するものである。
【符号の説明】
【0027】
10,11 制御装置
100 前処理装置
200 一次純水槽
300 ポンプ
400 UV
500 IER
600 B
610,620,630 流路
640,641 開閉弁
650,660,750 TOC計
700 MD
800 後処理装置
900 装置