水処理システム
【課題】原水ポンプの消費電力を抑制できる水処理システムを提供する。
【解決手段】水処理システム１において、前処理部１０は、前処理ユニット１３〜１５と、第１駆動周波数に応じて駆動される原水ポンプ１１と、電流値信号に対応する第１駆動周波数を出力する第１インバータ１２と、圧力検出手段１６と、圧力検出手段１６の検出圧力値が目標圧力値となるように第１駆動周波数を演算し、その演算値に対応する電流値信号を第１インバータ１２に出力する第１制御部１７と、を備える。また、膜分離部２０は、逆浸透膜モジュール２３と、第２駆動周波数に応じて駆動される加圧ポンプ２１と、電流値信号に対応する第２駆動周波数を出力する第２インバータ２２と、流量検出手段２４と、流量検出手段２４の検出流量値が目標流量値となるように第２駆動周波数を演算し、その演算値に対応する電流値信号を第２インバータ２２に出力する第２制御部２９と、を備える。
【解決手段】水処理システム１において、前処理部１０は、前処理ユニット１３〜１５と、第１駆動周波数に応じて駆動される原水ポンプ１１と、電流値信号に対応する第１駆動周波数を出力する第１インバータ１２と、圧力検出手段１６と、圧力検出手段１６の検出圧力値が目標圧力値となるように第１駆動周波数を演算し、その演算値に対応する電流値信号を第１インバータ１２に出力する第１制御部１７と、を備える。また、膜分離部２０は、逆浸透膜モジュール２３と、第２駆動周波数に応じて駆動される加圧ポンプ２１と、電流値信号に対応する第２駆動周波数を出力する第２インバータ２２と、流量検出手段２４と、流量検出手段２４の検出流量値が目標流量値となるように第２駆動周波数を演算し、その演算値に対応する電流値信号を第２インバータ２２に出力する第２制御部２９と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、前処理部と膜分離部と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。この種の純水は、一般に、地下水や水道水等の原水を、濾過装置や硬水軟化装置等の前処理ユニットで前処理した後、逆浸透膜モジュール（以下、「ＲＯ膜モジュール」ともいう）で逆浸透膜分離処理することにより製造される。
【０００３】
高分子材料からなる逆浸透膜は、温度により水透過係数が変化する特性を持つ。具体的には、ＲＯ膜モジュールの水透過係数は、前処理された水（以下、「前処理水」ともいう）の温度が低ければ小さくなり、前処理水の温度が高ければ大きくなる。
【０００４】
ＲＯ膜モジュールに前処理水を送り出す加圧ポンプを一定の運転圧力で運転した場合、前処理水の温度が基準温度よりも低くなると、要求される生産水量に対して製造される透過水（純水）の水量が少なくなる。この場合、需要箇所への供給量が不足する。また、前処理水の温度が基準温度よりも高くなると、要求される生産水量に対して透過水の水量が多くなる。この場合は、前処理ユニットの早期能力低下やＲＯ膜モジュールの一次側膜表面での過濃縮に繋がる。
【０００５】
そこで、前処理水の温度に関わらず、ＲＯ膜モジュールにおける透過水の流量を一定に保つため、流量フィードバック制御を行う水質改質システムが提案されている。この流量フィードバック制御では、ＲＯ膜モジュールで製造される透過水の流量が目標値となるように、ＲＯ膜モジュールに前処理水を送出する加圧ポンプの駆動周波数がインバータにより制御される（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】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】
【０００７】
上述した前処理ユニットにおいて、例えば、濾材床に懸濁物質等が蓄積すると、通水抵抗が増加する。前処理ユニットにおいて、通水抵抗が増加すると、加圧ポンプの一次側に供給される前処理水の圧力が低下する。そのため、従来は、前処理ユニットに原水を供給する原水ポンプの運転圧力を、前処理ユニットから送出される前処理水の圧力が低下する分を見込んで高めに設定していた。
【０００８】
一方、特許文献１に記載された水質改質システムにおいて、ＲＯ膜モジュールで製造された濃縮水は、ＲＯ膜モジュールの一次側出口ポートに接続された濃縮水ラインから流出する。その濃縮水ラインには、濃縮水の一部を加圧ポンプの上流側における前処理水ラインに還流させる濃縮水循環ラインと、濃縮水の残部を系外へ排出する濃縮水排水ラインが接続されている。
【０００９】
濃縮水循環ラインに濃縮水を流通させるには、濃縮水循環ラインの一次側（濃縮水ライン側）と二次側（前処理水ライン側）との間に圧力差が必要となる。特に、濃縮水循環ラインに定流量弁を設けた場合には、定流量弁を動作させるために、所定の圧力差が必要となる。そのため、従来は、濃縮水循環ラインが合流する位置よりも上流側の前処理水ラインに減圧弁を設け、濃縮水循環ラインの二次側において、前処理水の圧力を下げていた。
【００１０】
このように、従来の水処理システムにおいては、前処理ユニットの下流側で前処理水を減圧するにもかかわらず、前処理ユニットの上流側に設けられた原水ポンプの運転圧力を本来必要な圧力よりも高く設定していた。このため、原水ポンプにおける消費電力の抑制が課題となっていた。
【００１１】
従って、本発明は、原水ポンプの消費電力を抑制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】
【００１２】
本発明は、原水から前処理水を製造する前処理部と、前処理水から透過水を製造する膜分離部と、を含み、前記前処理部は、原水が供給される少なくとも一つの前処理ユニットと、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、原水を前記前処理ユニットに向けて供給する原水ポンプと、入力された電流値信号に対応する第１駆動周波数を前記原水ポンプに出力する第１インバータと、前処理水の圧力を検出する圧力検出手段と、前記圧力検出手段の検出圧力値が予め設定された目標圧力値となるように、前記原水ポンプの第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電流値信号を前記第１インバータに出力する第１制御部と、を備え、前記膜分離部は、供給された前処理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、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、前処理水を前記逆浸透膜モジュールに向けて供給する加圧ポンプと、入力された電流値信号に対応する第２駆動周波数を前記加圧ポンプに出力する第２インバータと、透過水の流量を検出する流量検出手段と、前記流量検出手段の検出流量値が予め設定された目標流量値となるように、前記加圧ポンプの第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電流値信号を前記第２インバータに出力する第２制御部と、を備える水処理システムに関する。
【００１３】
また、前記前処理部は、外部に情報を伝達する情報伝達部を備え、前記第１制御部は、前記第１インバータから前記原水ポンプに第１駆動周波数を出力したときに、前記圧力検出手段の検出圧力値が、予め設定された第１駆動周波数に対応する圧力範囲を外れる場合には、前記情報伝達部を制御して外部に異常を示す情報を伝達させることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、原水ポンプの消費電力を抑制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】
【００１５】
【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１７が圧力フィードバック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３】第２制御部２９が流量フィードバック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】
【００１６】
以下、本発明に係る水処理システムについて、図面を参照しながら説明する。本実施形態の水処理システム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。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１７が圧力フィードバック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３は、第２制御部２９が流量フィードバック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。
【００１７】
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、前処理部１０と、膜分離部２０と、を備える。前処理部１０は、原水Ｗ１から前処理水Ｗ２を製造する設備である。膜分離部２０は、前処理水Ｗ２から透過水Ｗ３と濃縮水Ｗ４とを製造する設備である。
【００１８】
また、水処理システム１は、原水ラインＬ１と、前処理水ラインＬ２と、透過水ラインＬ３と、濃縮水ラインＬ４と、濃縮水循環ラインＬ５と、濃縮水排水ライン（第１濃縮水排水ラインＬ６、第２濃縮水排水ラインＬ７及び第３濃縮水排水ラインＬ８）と、を備える。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、図１では、電気的な接続の経路を破線で示す。
【００１９】
まず、前処理部１０の構成について説明する。
前処理部１０は、原水ポンプ１１と、第１インバータ１２と、活性炭濾過装置１３と、硬水軟化装置１４と、プレフィルタ装置１５と、を備える。また、前処理部１０は、圧力検出手段としての圧力センサ１６と、第１制御部１７と、情報伝達部としての警報部１８と、を備える。このうち、活性炭濾過装置１３、硬水軟化装置１４及びプレフィルタ装置１５は、それぞれ前処理ユニットとして機能する。
【００２０】
原水ラインＬ１の上流側の端部は、原水Ｗ１の供給源（不図示）に接続されている。一方、原水ラインＬ１の下流側の端部は、活性炭濾過装置１３に接続されている。
【００２１】
原水ポンプ１１は、供給源から供給された水道水や地下水等の原水Ｗ１を吸入し、活性炭濾過装置１３に向けて吐出する装置である。原水ポンプ１１は、原水ラインＬ１に設けられている。原水ポンプ１１は、第１インバータ１２（後述）と電気的に接続されている。原水ポンプ１１には、第１インバータ１２から周波数が変換された駆動電力が供給される。原水ポンプ１１は、入力された駆動周波数に応じた回転速度で駆動される。
【００２２】
第１インバータ１２は、原水ポンプ１１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１２は、第１制御部１７と電気的に接続されている。第１インバータ１２には、第１制御部１７から電流値信号が入力される。第１インバータ１２は、入力された電流値信号に対応する駆動周波数を原水ポンプ１１に出力する。
【００２３】
活性炭濾過装置１３、硬水軟化装置１４及びプレフィルタ装置１５からなる前処理ユニット群は、原水Ｗ１から前処理水Ｗ２を製造する設備である。
活性炭濾過装置１３は、原水Ｗ１に含まれる残留塩素を、粒状の活性炭からなる濾材床において除去する。
硬水軟化装置１４は、原水Ｗ１に含まれる硬度成分（カルシウムイオン及びマグネシウムイオン）を、陽イオン交換樹脂床（不図示）においてナトリウムイオン（又はカリウムイオン）に置換する。
プレフィルタ装置１５は、活性炭濾過装置１３及び硬水軟化装置１４で除去できない微細な懸濁物質を、ワインドフィルタ等で捕集する。
【００２４】
圧力センサ１６は、プレフィルタ装置１５の下流側において、前処理水Ｗ２の圧力を検出する機器である。圧力センサ１６は、接続部Ｊ１において、前処理水ラインＬ２に接続されている。圧力センサ１６は、第１制御部１７と電気的に接続されている。圧力センサ１６で検出された前処理水Ｗ２の圧力（以下、「検出圧力値」ともいう）は、第１制御部１７へ検出信号として送信される。
【００２５】
第１制御部１７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１制御部１７は、圧力センサ１６の検出圧力値が予め設定された目標圧力値となるように、原水ポンプ１１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を第１インバータ１２に出力する（以下、「圧力フィードバック制御」ともいう）。第１制御部１７による圧力フィードバック制御については後述する。
【００２６】
また、第１制御部１７は、第１インバータ１２から原水ポンプ１１に第１駆動周波数を出力したときに、圧力センサ１６の検出圧力値が、予め設定された第１駆動周波数に対応する圧力範囲を外れる場合には、警報部１８（後述）を制御して警報音を発生させる。
【００２７】
警報部１８は、システムの管理者に対し異常を警報音により通知する設備である。警報部１８は、第１制御部１７と電気的に接続されている。警報部１８は、第１制御部１７から送信された警報制御信号により警報音を発生する。
【００２８】
ここで、前処理部１０の第１制御部１７による圧力フィードバック制御を、図２を参照して説明する。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、繰り返し実行される。
【００２９】
図２に示すステップＳＴ１０１において、第１制御部１７は、前処理水Ｗ２の目標圧力値Ｐ´を取得する。この目標圧力値Ｐ´は、例えば、システムの管理者がユーザーインターフェース（不図示）を介して第１制御部１７のメモリに入力した設定値である。
【００３０】
ステップＳＴ１０２において、第１制御部１７は、内部のタイマ（不図示）による計時ｔが制御周期である１００ｍｓに達したか否かを判定する。このステップＳＴ１０２において、第１制御部１７により、タイマによる計時が１００ｍｓに達した（ＹＥＳ）と判定された場合に、処理はステップＳＴ１０３へ移行する。また、ステップＳＴ１０２において、第１制御部１７により、タイマによる計時が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ＳＴ１０２へ戻る。
【００３１】
ステップＳＴ１０３（ステップＳＴ１０２：ＹＥＳ判定）において、第１制御部１７は、圧力センサ１６で検出された前処理水Ｗ２の検出圧力値Ｐを取得する。
【００３２】
ステップＳＴ１０４において、第１制御部１７は、ステップＳＴ１０３で取得した検出圧力値（フィードバック値）ＰとステップＳＴ１０１で取得した目標圧力値Ｐ´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Ｕ１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（１００ｍｓ）毎に操作量の変化分を演算し、これを前回の操作量に加算することで今回の操作量を決定する。
【００３３】
ステップＳＴ１０５において、第１制御部１７は、操作量Ｕ１、目標圧力値Ｐ´及び原水ポンプ１１の最大駆動周波数（５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの設定値）に基づいて、原水ポンプ１１の駆動周波数Ｆ１を演算する。
ステップＳＴ１０６において、第１制御部１７は、駆動周波数Ｆ１の演算値を、対応する電流値信号（４〜２０ｍＡ）に変換する。
【００３４】
ステップＳＴ１０７において、第１制御部１７は、変換した電流値信号を第１インバータ１２に出力する。なお、ステップＳＴ１０７において、第１制御部１７が電流値信号を第１インバータ１２へ出力すると、第１インバータ１２は、入力された電流値信号に対応する周波数に変換された駆動電力を原水ポンプ１１に供給する。その結果、原水ポンプ１１は、第１インバータ１２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。
【００３５】
ステップＳＴ１０８において、第１制御部１７は、ステップＳＴ１０３で取得した検出圧力値Ｐが、予め設定された第１駆動周波数に対応する圧力範囲（以下、「基準圧力範囲」ともいう）を外れるか否かを判定する。このステップＳＴ１０８において、第１制御部１７により、検出圧力値が基準圧力範囲を外れる（ＹＥＳ）と判定された場合に、処理はステップＳＴ１０９へ移行する。また、ステップＳＴ１０８において、第１制御部１７により、検出圧力値が基準圧力範囲内である（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）。
【００３６】
ステップＳＴ１０９において、第１制御部１７は、警報部１８に警報制御信号を送信して、警報音を発生させる。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ＳＴ１０１へリターンする）。
【００３７】
次に、膜分離部２０の構成について説明する。
図１に示すように、膜分離部２０は、加圧ポンプ２１と、第２インバータ２２と、逆浸透膜モジュールとしてのＲＯ膜モジュール２３と、を備える。また、膜分離部２０は、流量検出手段としての流量センサ２４と、複数個の排水弁（第１排水弁２５、第２排水弁２６及び第３排水弁２７）と、定流量弁２８と、第２制御部２９と、を備える。
【００３８】
加圧ポンプ２１は、前処理部１０から送出された前処理水Ｗ２を吸入し、ＲＯ膜モジュール２３に向けて吐出する装置である。加圧ポンプ２１は、第２インバータ２２（後述）と電気的に接続されている。加圧ポンプ２１には、第２インバータ２２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２１は、入力された駆動周波数に応じた回転速度で駆動される。
【００３９】
第２インバータ２２は、加圧ポンプ２１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２２は、第２制御部２９と電気的に接続されている。第２インバータ２２には、第２制御部２９から電流値信号が入力される。第２インバータ２２は、入力された電流値信号に対応する駆動周波数を加圧ポンプ２１に出力する。
【００４０】
ＲＯ膜モジュール２３は、前処理水Ｗ２を、溶存塩類が除去された透過水Ｗ３と、溶存塩類が濃縮された濃縮水Ｗ４とに膜分離処理する設備である。ＲＯ膜モジュール２３は、単一又は複数のＲＯ膜エレメント（不図示）を備える。ＲＯ膜モジュール２３は、これらＲＯ膜エレメントにより前処理水Ｗ２を膜分離処理し、透過水Ｗ３及び濃縮水Ｗ４を製造する。ＲＯ膜モジュール２３の一次側入口ポートは、前処理水ラインＬ２を介して加圧ポンプ２１の下流側に接続されている。
【００４１】
ＲＯ膜モジュール２３の二次側ポートには、透過水ラインＬ３の上流側の端部が接続されている。ＲＯ膜モジュール２３で製造された透過水Ｗ３は、透過水ラインＬ３を介して需要箇所等に純水として送出される。また、ＲＯ膜モジュール２３の一次側出口ポートには、濃縮水ラインＬ４の上流側の端部が接続されている。ＲＯ膜モジュール２３で製造された濃縮水Ｗ４は、濃縮水ラインＬ４を介して、ＲＯ膜モジュール２３の外に排出される。
【００４２】
濃縮水循環ラインＬ５は、ＲＯ膜モジュール２３から排出された濃縮水Ｗ４の一部を、前処理水ラインＬ２における加圧ポンプ２１よりも上流側に還流させるラインである。濃縮水循環ラインＬ５の上流側の端部は、接続部Ｊ３において、濃縮水ラインＬ４に接続されている。また、濃縮水循環ラインＬ５の下流側の端部は、接続部Ｊ４において、前処理水ラインＬ２に接続されている。
【００４３】
濃縮水排水ライン（第１濃縮水排水ラインＬ６、第２濃縮水排水ラインＬ７及び第３濃縮水排水ラインＬ８）は、ＲＯ膜モジュール２３から排出された濃縮水Ｗ４の残部を系外に排出するラインである。第１濃縮水排水ラインＬ６〜第３濃縮水排水ラインＬ８の上流側の端部は、接続部Ｊ５及びＪ６において、濃縮水ラインＬ４に接続されている。
【００４４】
流量センサ２４は、透過水ラインＬ３を流通する透過水Ｗ３の流量を検出する機器である。流量センサ２４は、接続部Ｊ２において、透過水ラインＬ３に接続されている。流量センサ２４は、第２制御部２９と電気的に接続されている。流量センサ２４で検出された透過水Ｗ３の流量（以下、「検出流量値」ともいう）は、第２制御部２９へ検出信号として送信される。
【００４５】
第１濃縮水排水ラインＬ６、第２濃縮水排水ラインＬ７及び第３濃縮水排水ラインＬ８には、それぞれ第１排水弁２５、第２排水弁２６及び第３排水弁２７が設けられている。第１排水弁２５〜第３排水弁２７は、第１濃縮水排水ラインＬ６〜第３濃縮水排水ラインＬ８を個別に開閉することにより、濃縮水Ｗ４の排水流量を調節し、膜分離部２０における透過水Ｗ３の回収率を所望の値に設定することができる。
【００４６】
第１排水弁２５〜第３排水弁２７は、それぞれ第２制御部２９と電気的に接続されている。第１排水弁２５〜第３排水弁２７における弁体の開閉は、第２制御部２９から送信される駆動信号により制御される。
【００４７】
定流量弁２８は、濃縮水ラインＬ４から濃縮水循環ラインＬ５に流通する濃縮水Ｗ４の流量を一定に保つための機器である。定流量弁２８は、濃縮水循環ラインＬ５に設けられている。
【００４８】
第２制御部２９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２９は、流量センサ２４の検出流量値が予め設定された目標流量値となるように、加圧ポンプ２１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を第２インバータ２２に出力する（以下、「流量フィードバック制御」ともいう）。第２制御部２９による流量フィードバック制御については後述する。
【００４９】
次に、膜分離部２０の第２制御部２９による流量フィードバック制御を、図３を参照して説明する。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。
【００５０】
図３に示すステップＳＴ２０１において、第２制御部２９は、透過水Ｗ３の目標流量値Ｑ´を取得する。この目標流量値Ｑ´は、例えば、システムの管理者がユーザーインターフェース（不図示）を介して第２制御部２９のメモリに入力した設定値である。
【００５１】
ステップＳＴ２０２において、第２制御部２９は、内部のタイマ（不図示）による計時ｔが制御周期である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２制御部２９により、タイマによる計時が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２制御部２９により、タイマによる計時が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。
【００５２】
ステップＳＴ２０３（ステップＳＴ２０２：ＹＥＳ判定）において、第２制御部２９は、流量センサ２４で検出された透過水Ｗ３の検出流量値Ｑを取得する。
【００５３】
ステップＳＴ２０４において、第２制御部２９は、ステップＳＴ２０３で取得した検出流量値（フィードバック値）Ｑ´とステップＳＴ２０１で取得した目標流量値Ｑ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Ｕ２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（１００ｍｓ）毎に操作量の変化分を演算し、これを前回の操作量に加算することで今回の操作量を決定する。
【００５４】
ステップＳＴ２０５において、第２制御部２９は、操作量Ｕ２、目標流量値Ｑ´及び加圧ポンプ２１の最大駆動周波数（５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの設定値）に基づいて、加圧ポンプ２１の駆動周波数Ｆ２を演算する。
ステップＳＴ２０６において、第２制御部２９は、駆動周波数Ｆ２の演算値を、対応する電流値信号（４〜２０ｍＡ）に変換する。
【００５５】
ステップＳＴ２０７において、第２制御部２９は、変換した電流値信号を第２インバータ２２に出力する。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）。
【００５６】
なお、ステップＳＴ２０７において、第２制御部２９が電流値信号を第２インバータ２２へ出力すると、第２インバータ２２は、入力された電流値信号に対応する周波数に変換された駆動電力を加圧ポンプ２１に供給する。その結果、加圧ポンプ２１は、第２インバータ２２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。
【００５７】
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得られる。
【００５８】
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１７は、前処理水Ｗ２の検出圧力値に基づいて圧力フィードバック制御を実行する。これによれば、前処理部１０において、濾材床に懸濁物質等が蓄積して通水抵抗が増加しても、前処理水Ｗ２の圧力をほぼ目標圧力値に保つことができる。従って、前処理部１０の原水ポンプ１１において、前処理水Ｗ２の圧力が低下する分を見込んだ高い運転圧力を設定する必要がない。そのため、原水ポンプ１１の消費電力を抑制することができる。
【００５９】
また、前処理水Ｗ２の目標圧力値を必要な圧力値に設定できるので、加圧ポンプ２１の上流側における前処理水ラインＬ２に減圧弁を設けることなしに、濃縮水循環ラインＬ５の二次側の圧力を低く調節できる。そのため、濃縮水循環ラインＬ５に定流量弁２８を設けた場合でも、定流量弁２８の動作に必要な圧力差を確保することができる。
【００６０】
従って、本実施形態に係る水処理システム１においては、原水ポンプ１１の運転圧力を、本来必要な圧力よりも高く設定する必要がないので、原水ポンプの消費電力を抑制することができる。
【００６１】
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１７は、圧力センサ１６の検出圧力値が、予め設定された第１駆動周波数に対応する圧力範囲を外れる場合には、警報部１８を制御して警報音を発生させる。そのため、システムの管理者は、原水ポンプ１１の故障や前処理ユニットの異常に対して、速やかに対応することができる。
【００６２】
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。
【００６３】
例えば、本実施形態では、前処理部１０として、活性炭濾過装置１３、硬水軟化装置１４及びプレフィルタ装置１５を備えた構成について説明した。これに限らず、更に他の装置を備えた構成としてもよい。また、前処理部１０は、活性炭濾過装置１３及びプレフィルタ装置１５を備えた構成、又は硬水軟化装置１４及びプレフィルタ装置１５を備えた構成であってもよい。すなわち、前処理部１０は、少なくともプレフィルタ装置１５を備えた構成であればよい。
【００６４】
また、本実施形態では、第１濃縮水排水ラインＬ６〜第３濃縮水排水ラインＬ８に、第１排水弁２５〜第３排水弁２７を設けた構成について説明した。これに限らず、濃縮水排水ラインを分岐せずに１本とし、このラインに比例制御バルブを設けた構成としてもよい。その場合には、第２制御部２９から電流値信号（例えば、４〜２０ｍＡ）を比例制御バルブに送信して弁開度を制御することにより、濃縮水Ｗ４の排水流量を調節できる。
【００６５】
また、比例制御バルブを設けた構成において、濃縮水排水ラインに流量センサを設けた構成としてもよい。流量センサで検出された流量値を、第２制御部２９にフィードバック値として入力する。これにより、濃縮水Ｗ４の排水流量をより正確に制御できる。
【００６６】
また、本実施形態では、情報伝達部としての警報部１８において、システムの管理者に対し異常を警報音により通知する例について説明した。これに限らず、システムの管理者に対し異常をランプ等の点滅や点灯により通知してもよいし、音声により通知してもよい。或いは、システムの管理者が操作する端末又は制御盤上のモニタに、異常を知らせるメッセージを表示してもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１ 水処理システム
１０ 前処理部
１１ 原水ポンプ
１２ 第１インバータ
１３ 活性炭濾過装置（前処理ユニット）
１４ 硬水軟化装置（前処理ユニット）
１５ プレフィルタ装置（前処理ユニット）
１６ 圧力センサ（圧力検出手段）
１７ 第１制御部
１８ 警報部（情報伝達部）
２０ 膜分離部
２１ 加圧ポンプ
２２ 第２インバータ
２３ ＲＯ膜モジュール（逆浸透膜モジュール）
２４ 流量センサ（流量検出手段）
２５ 第１排水弁
２６ 第２排水弁
２７ 第３排水弁
２８ 定流量弁
２９ 第２制御部
Ｌ１ 原水ライン
Ｌ２ 前処理水ライン
Ｌ３ 透過水ライン
Ｌ４ 濃縮水ライン
Ｌ５ 濃縮水循環ライン
Ｌ６ 第１濃縮水排水ライン
Ｌ７ 第２濃縮水排水ライン
Ｌ８ 第３濃縮水排水ライン
Ｗ１ 原水
Ｗ２ 前処理水
Ｗ３ 透過水
Ｗ４ 濃縮水
【技術分野】
【０００１】
本発明は、前処理部と膜分離部と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。この種の純水は、一般に、地下水や水道水等の原水を、濾過装置や硬水軟化装置等の前処理ユニットで前処理した後、逆浸透膜モジュール（以下、「ＲＯ膜モジュール」ともいう）で逆浸透膜分離処理することにより製造される。
【０００３】
高分子材料からなる逆浸透膜は、温度により水透過係数が変化する特性を持つ。具体的には、ＲＯ膜モジュールの水透過係数は、前処理された水（以下、「前処理水」ともいう）の温度が低ければ小さくなり、前処理水の温度が高ければ大きくなる。
【０００４】
ＲＯ膜モジュールに前処理水を送り出す加圧ポンプを一定の運転圧力で運転した場合、前処理水の温度が基準温度よりも低くなると、要求される生産水量に対して製造される透過水（純水）の水量が少なくなる。この場合、需要箇所への供給量が不足する。また、前処理水の温度が基準温度よりも高くなると、要求される生産水量に対して透過水の水量が多くなる。この場合は、前処理ユニットの早期能力低下やＲＯ膜モジュールの一次側膜表面での過濃縮に繋がる。
【０００５】
そこで、前処理水の温度に関わらず、ＲＯ膜モジュールにおける透過水の流量を一定に保つため、流量フィードバック制御を行う水質改質システムが提案されている。この流量フィードバック制御では、ＲＯ膜モジュールで製造される透過水の流量が目標値となるように、ＲＯ膜モジュールに前処理水を送出する加圧ポンプの駆動周波数がインバータにより制御される（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】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】
【０００７】
上述した前処理ユニットにおいて、例えば、濾材床に懸濁物質等が蓄積すると、通水抵抗が増加する。前処理ユニットにおいて、通水抵抗が増加すると、加圧ポンプの一次側に供給される前処理水の圧力が低下する。そのため、従来は、前処理ユニットに原水を供給する原水ポンプの運転圧力を、前処理ユニットから送出される前処理水の圧力が低下する分を見込んで高めに設定していた。
【０００８】
一方、特許文献１に記載された水質改質システムにおいて、ＲＯ膜モジュールで製造された濃縮水は、ＲＯ膜モジュールの一次側出口ポートに接続された濃縮水ラインから流出する。その濃縮水ラインには、濃縮水の一部を加圧ポンプの上流側における前処理水ラインに還流させる濃縮水循環ラインと、濃縮水の残部を系外へ排出する濃縮水排水ラインが接続されている。
【０００９】
濃縮水循環ラインに濃縮水を流通させるには、濃縮水循環ラインの一次側（濃縮水ライン側）と二次側（前処理水ライン側）との間に圧力差が必要となる。特に、濃縮水循環ラインに定流量弁を設けた場合には、定流量弁を動作させるために、所定の圧力差が必要となる。そのため、従来は、濃縮水循環ラインが合流する位置よりも上流側の前処理水ラインに減圧弁を設け、濃縮水循環ラインの二次側において、前処理水の圧力を下げていた。
【００１０】
このように、従来の水処理システムにおいては、前処理ユニットの下流側で前処理水を減圧するにもかかわらず、前処理ユニットの上流側に設けられた原水ポンプの運転圧力を本来必要な圧力よりも高く設定していた。このため、原水ポンプにおける消費電力の抑制が課題となっていた。
【００１１】
従って、本発明は、原水ポンプの消費電力を抑制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】
【００１２】
本発明は、原水から前処理水を製造する前処理部と、前処理水から透過水を製造する膜分離部と、を含み、前記前処理部は、原水が供給される少なくとも一つの前処理ユニットと、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、原水を前記前処理ユニットに向けて供給する原水ポンプと、入力された電流値信号に対応する第１駆動周波数を前記原水ポンプに出力する第１インバータと、前処理水の圧力を検出する圧力検出手段と、前記圧力検出手段の検出圧力値が予め設定された目標圧力値となるように、前記原水ポンプの第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電流値信号を前記第１インバータに出力する第１制御部と、を備え、前記膜分離部は、供給された前処理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、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、前処理水を前記逆浸透膜モジュールに向けて供給する加圧ポンプと、入力された電流値信号に対応する第２駆動周波数を前記加圧ポンプに出力する第２インバータと、透過水の流量を検出する流量検出手段と、前記流量検出手段の検出流量値が予め設定された目標流量値となるように、前記加圧ポンプの第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電流値信号を前記第２インバータに出力する第２制御部と、を備える水処理システムに関する。
【００１３】
また、前記前処理部は、外部に情報を伝達する情報伝達部を備え、前記第１制御部は、前記第１インバータから前記原水ポンプに第１駆動周波数を出力したときに、前記圧力検出手段の検出圧力値が、予め設定された第１駆動周波数に対応する圧力範囲を外れる場合には、前記情報伝達部を制御して外部に異常を示す情報を伝達させることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、原水ポンプの消費電力を抑制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】
【００１５】
【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１７が圧力フィードバック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３】第２制御部２９が流量フィードバック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】
【００１６】
以下、本発明に係る水処理システムについて、図面を参照しながら説明する。本実施形態の水処理システム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。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１７が圧力フィードバック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３は、第２制御部２９が流量フィードバック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。
【００１７】
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、前処理部１０と、膜分離部２０と、を備える。前処理部１０は、原水Ｗ１から前処理水Ｗ２を製造する設備である。膜分離部２０は、前処理水Ｗ２から透過水Ｗ３と濃縮水Ｗ４とを製造する設備である。
【００１８】
また、水処理システム１は、原水ラインＬ１と、前処理水ラインＬ２と、透過水ラインＬ３と、濃縮水ラインＬ４と、濃縮水循環ラインＬ５と、濃縮水排水ライン（第１濃縮水排水ラインＬ６、第２濃縮水排水ラインＬ７及び第３濃縮水排水ラインＬ８）と、を備える。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、図１では、電気的な接続の経路を破線で示す。
【００１９】
まず、前処理部１０の構成について説明する。
前処理部１０は、原水ポンプ１１と、第１インバータ１２と、活性炭濾過装置１３と、硬水軟化装置１４と、プレフィルタ装置１５と、を備える。また、前処理部１０は、圧力検出手段としての圧力センサ１６と、第１制御部１７と、情報伝達部としての警報部１８と、を備える。このうち、活性炭濾過装置１３、硬水軟化装置１４及びプレフィルタ装置１５は、それぞれ前処理ユニットとして機能する。
【００２０】
原水ラインＬ１の上流側の端部は、原水Ｗ１の供給源（不図示）に接続されている。一方、原水ラインＬ１の下流側の端部は、活性炭濾過装置１３に接続されている。
【００２１】
原水ポンプ１１は、供給源から供給された水道水や地下水等の原水Ｗ１を吸入し、活性炭濾過装置１３に向けて吐出する装置である。原水ポンプ１１は、原水ラインＬ１に設けられている。原水ポンプ１１は、第１インバータ１２（後述）と電気的に接続されている。原水ポンプ１１には、第１インバータ１２から周波数が変換された駆動電力が供給される。原水ポンプ１１は、入力された駆動周波数に応じた回転速度で駆動される。
【００２２】
第１インバータ１２は、原水ポンプ１１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１２は、第１制御部１７と電気的に接続されている。第１インバータ１２には、第１制御部１７から電流値信号が入力される。第１インバータ１２は、入力された電流値信号に対応する駆動周波数を原水ポンプ１１に出力する。
【００２３】
活性炭濾過装置１３、硬水軟化装置１４及びプレフィルタ装置１５からなる前処理ユニット群は、原水Ｗ１から前処理水Ｗ２を製造する設備である。
活性炭濾過装置１３は、原水Ｗ１に含まれる残留塩素を、粒状の活性炭からなる濾材床において除去する。
硬水軟化装置１４は、原水Ｗ１に含まれる硬度成分（カルシウムイオン及びマグネシウムイオン）を、陽イオン交換樹脂床（不図示）においてナトリウムイオン（又はカリウムイオン）に置換する。
プレフィルタ装置１５は、活性炭濾過装置１３及び硬水軟化装置１４で除去できない微細な懸濁物質を、ワインドフィルタ等で捕集する。
【００２４】
圧力センサ１６は、プレフィルタ装置１５の下流側において、前処理水Ｗ２の圧力を検出する機器である。圧力センサ１６は、接続部Ｊ１において、前処理水ラインＬ２に接続されている。圧力センサ１６は、第１制御部１７と電気的に接続されている。圧力センサ１６で検出された前処理水Ｗ２の圧力（以下、「検出圧力値」ともいう）は、第１制御部１７へ検出信号として送信される。
【００２５】
第１制御部１７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１制御部１７は、圧力センサ１６の検出圧力値が予め設定された目標圧力値となるように、原水ポンプ１１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を第１インバータ１２に出力する（以下、「圧力フィードバック制御」ともいう）。第１制御部１７による圧力フィードバック制御については後述する。
【００２６】
また、第１制御部１７は、第１インバータ１２から原水ポンプ１１に第１駆動周波数を出力したときに、圧力センサ１６の検出圧力値が、予め設定された第１駆動周波数に対応する圧力範囲を外れる場合には、警報部１８（後述）を制御して警報音を発生させる。
【００２７】
警報部１８は、システムの管理者に対し異常を警報音により通知する設備である。警報部１８は、第１制御部１７と電気的に接続されている。警報部１８は、第１制御部１７から送信された警報制御信号により警報音を発生する。
【００２８】
ここで、前処理部１０の第１制御部１７による圧力フィードバック制御を、図２を参照して説明する。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、繰り返し実行される。
【００２９】
図２に示すステップＳＴ１０１において、第１制御部１７は、前処理水Ｗ２の目標圧力値Ｐ´を取得する。この目標圧力値Ｐ´は、例えば、システムの管理者がユーザーインターフェース（不図示）を介して第１制御部１７のメモリに入力した設定値である。
【００３０】
ステップＳＴ１０２において、第１制御部１７は、内部のタイマ（不図示）による計時ｔが制御周期である１００ｍｓに達したか否かを判定する。このステップＳＴ１０２において、第１制御部１７により、タイマによる計時が１００ｍｓに達した（ＹＥＳ）と判定された場合に、処理はステップＳＴ１０３へ移行する。また、ステップＳＴ１０２において、第１制御部１７により、タイマによる計時が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ＳＴ１０２へ戻る。
【００３１】
ステップＳＴ１０３（ステップＳＴ１０２：ＹＥＳ判定）において、第１制御部１７は、圧力センサ１６で検出された前処理水Ｗ２の検出圧力値Ｐを取得する。
【００３２】
ステップＳＴ１０４において、第１制御部１７は、ステップＳＴ１０３で取得した検出圧力値（フィードバック値）ＰとステップＳＴ１０１で取得した目標圧力値Ｐ´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Ｕ１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（１００ｍｓ）毎に操作量の変化分を演算し、これを前回の操作量に加算することで今回の操作量を決定する。
【００３３】
ステップＳＴ１０５において、第１制御部１７は、操作量Ｕ１、目標圧力値Ｐ´及び原水ポンプ１１の最大駆動周波数（５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの設定値）に基づいて、原水ポンプ１１の駆動周波数Ｆ１を演算する。
ステップＳＴ１０６において、第１制御部１７は、駆動周波数Ｆ１の演算値を、対応する電流値信号（４〜２０ｍＡ）に変換する。
【００３４】
ステップＳＴ１０７において、第１制御部１７は、変換した電流値信号を第１インバータ１２に出力する。なお、ステップＳＴ１０７において、第１制御部１７が電流値信号を第１インバータ１２へ出力すると、第１インバータ１２は、入力された電流値信号に対応する周波数に変換された駆動電力を原水ポンプ１１に供給する。その結果、原水ポンプ１１は、第１インバータ１２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。
【００３５】
ステップＳＴ１０８において、第１制御部１７は、ステップＳＴ１０３で取得した検出圧力値Ｐが、予め設定された第１駆動周波数に対応する圧力範囲（以下、「基準圧力範囲」ともいう）を外れるか否かを判定する。このステップＳＴ１０８において、第１制御部１７により、検出圧力値が基準圧力範囲を外れる（ＹＥＳ）と判定された場合に、処理はステップＳＴ１０９へ移行する。また、ステップＳＴ１０８において、第１制御部１７により、検出圧力値が基準圧力範囲内である（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）。
【００３６】
ステップＳＴ１０９において、第１制御部１７は、警報部１８に警報制御信号を送信して、警報音を発生させる。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ＳＴ１０１へリターンする）。
【００３７】
次に、膜分離部２０の構成について説明する。
図１に示すように、膜分離部２０は、加圧ポンプ２１と、第２インバータ２２と、逆浸透膜モジュールとしてのＲＯ膜モジュール２３と、を備える。また、膜分離部２０は、流量検出手段としての流量センサ２４と、複数個の排水弁（第１排水弁２５、第２排水弁２６及び第３排水弁２７）と、定流量弁２８と、第２制御部２９と、を備える。
【００３８】
加圧ポンプ２１は、前処理部１０から送出された前処理水Ｗ２を吸入し、ＲＯ膜モジュール２３に向けて吐出する装置である。加圧ポンプ２１は、第２インバータ２２（後述）と電気的に接続されている。加圧ポンプ２１には、第２インバータ２２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２１は、入力された駆動周波数に応じた回転速度で駆動される。
【００３９】
第２インバータ２２は、加圧ポンプ２１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２２は、第２制御部２９と電気的に接続されている。第２インバータ２２には、第２制御部２９から電流値信号が入力される。第２インバータ２２は、入力された電流値信号に対応する駆動周波数を加圧ポンプ２１に出力する。
【００４０】
ＲＯ膜モジュール２３は、前処理水Ｗ２を、溶存塩類が除去された透過水Ｗ３と、溶存塩類が濃縮された濃縮水Ｗ４とに膜分離処理する設備である。ＲＯ膜モジュール２３は、単一又は複数のＲＯ膜エレメント（不図示）を備える。ＲＯ膜モジュール２３は、これらＲＯ膜エレメントにより前処理水Ｗ２を膜分離処理し、透過水Ｗ３及び濃縮水Ｗ４を製造する。ＲＯ膜モジュール２３の一次側入口ポートは、前処理水ラインＬ２を介して加圧ポンプ２１の下流側に接続されている。
【００４１】
ＲＯ膜モジュール２３の二次側ポートには、透過水ラインＬ３の上流側の端部が接続されている。ＲＯ膜モジュール２３で製造された透過水Ｗ３は、透過水ラインＬ３を介して需要箇所等に純水として送出される。また、ＲＯ膜モジュール２３の一次側出口ポートには、濃縮水ラインＬ４の上流側の端部が接続されている。ＲＯ膜モジュール２３で製造された濃縮水Ｗ４は、濃縮水ラインＬ４を介して、ＲＯ膜モジュール２３の外に排出される。
【００４２】
濃縮水循環ラインＬ５は、ＲＯ膜モジュール２３から排出された濃縮水Ｗ４の一部を、前処理水ラインＬ２における加圧ポンプ２１よりも上流側に還流させるラインである。濃縮水循環ラインＬ５の上流側の端部は、接続部Ｊ３において、濃縮水ラインＬ４に接続されている。また、濃縮水循環ラインＬ５の下流側の端部は、接続部Ｊ４において、前処理水ラインＬ２に接続されている。
【００４３】
濃縮水排水ライン（第１濃縮水排水ラインＬ６、第２濃縮水排水ラインＬ７及び第３濃縮水排水ラインＬ８）は、ＲＯ膜モジュール２３から排出された濃縮水Ｗ４の残部を系外に排出するラインである。第１濃縮水排水ラインＬ６〜第３濃縮水排水ラインＬ８の上流側の端部は、接続部Ｊ５及びＪ６において、濃縮水ラインＬ４に接続されている。
【００４４】
流量センサ２４は、透過水ラインＬ３を流通する透過水Ｗ３の流量を検出する機器である。流量センサ２４は、接続部Ｊ２において、透過水ラインＬ３に接続されている。流量センサ２４は、第２制御部２９と電気的に接続されている。流量センサ２４で検出された透過水Ｗ３の流量（以下、「検出流量値」ともいう）は、第２制御部２９へ検出信号として送信される。
【００４５】
第１濃縮水排水ラインＬ６、第２濃縮水排水ラインＬ７及び第３濃縮水排水ラインＬ８には、それぞれ第１排水弁２５、第２排水弁２６及び第３排水弁２７が設けられている。第１排水弁２５〜第３排水弁２７は、第１濃縮水排水ラインＬ６〜第３濃縮水排水ラインＬ８を個別に開閉することにより、濃縮水Ｗ４の排水流量を調節し、膜分離部２０における透過水Ｗ３の回収率を所望の値に設定することができる。
【００４６】
第１排水弁２５〜第３排水弁２７は、それぞれ第２制御部２９と電気的に接続されている。第１排水弁２５〜第３排水弁２７における弁体の開閉は、第２制御部２９から送信される駆動信号により制御される。
【００４７】
定流量弁２８は、濃縮水ラインＬ４から濃縮水循環ラインＬ５に流通する濃縮水Ｗ４の流量を一定に保つための機器である。定流量弁２８は、濃縮水循環ラインＬ５に設けられている。
【００４８】
第２制御部２９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２９は、流量センサ２４の検出流量値が予め設定された目標流量値となるように、加圧ポンプ２１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を第２インバータ２２に出力する（以下、「流量フィードバック制御」ともいう）。第２制御部２９による流量フィードバック制御については後述する。
【００４９】
次に、膜分離部２０の第２制御部２９による流量フィードバック制御を、図３を参照して説明する。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。
【００５０】
図３に示すステップＳＴ２０１において、第２制御部２９は、透過水Ｗ３の目標流量値Ｑ´を取得する。この目標流量値Ｑ´は、例えば、システムの管理者がユーザーインターフェース（不図示）を介して第２制御部２９のメモリに入力した設定値である。
【００５１】
ステップＳＴ２０２において、第２制御部２９は、内部のタイマ（不図示）による計時ｔが制御周期である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２制御部２９により、タイマによる計時が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２制御部２９により、タイマによる計時が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。
【００５２】
ステップＳＴ２０３（ステップＳＴ２０２：ＹＥＳ判定）において、第２制御部２９は、流量センサ２４で検出された透過水Ｗ３の検出流量値Ｑを取得する。
【００５３】
ステップＳＴ２０４において、第２制御部２９は、ステップＳＴ２０３で取得した検出流量値（フィードバック値）Ｑ´とステップＳＴ２０１で取得した目標流量値Ｑ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Ｕ２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（１００ｍｓ）毎に操作量の変化分を演算し、これを前回の操作量に加算することで今回の操作量を決定する。
【００５４】
ステップＳＴ２０５において、第２制御部２９は、操作量Ｕ２、目標流量値Ｑ´及び加圧ポンプ２１の最大駆動周波数（５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの設定値）に基づいて、加圧ポンプ２１の駆動周波数Ｆ２を演算する。
ステップＳＴ２０６において、第２制御部２９は、駆動周波数Ｆ２の演算値を、対応する電流値信号（４〜２０ｍＡ）に変換する。
【００５５】
ステップＳＴ２０７において、第２制御部２９は、変換した電流値信号を第２インバータ２２に出力する。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）。
【００５６】
なお、ステップＳＴ２０７において、第２制御部２９が電流値信号を第２インバータ２２へ出力すると、第２インバータ２２は、入力された電流値信号に対応する周波数に変換された駆動電力を加圧ポンプ２１に供給する。その結果、加圧ポンプ２１は、第２インバータ２２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。
【００５７】
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得られる。
【００５８】
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１７は、前処理水Ｗ２の検出圧力値に基づいて圧力フィードバック制御を実行する。これによれば、前処理部１０において、濾材床に懸濁物質等が蓄積して通水抵抗が増加しても、前処理水Ｗ２の圧力をほぼ目標圧力値に保つことができる。従って、前処理部１０の原水ポンプ１１において、前処理水Ｗ２の圧力が低下する分を見込んだ高い運転圧力を設定する必要がない。そのため、原水ポンプ１１の消費電力を抑制することができる。
【００５９】
また、前処理水Ｗ２の目標圧力値を必要な圧力値に設定できるので、加圧ポンプ２１の上流側における前処理水ラインＬ２に減圧弁を設けることなしに、濃縮水循環ラインＬ５の二次側の圧力を低く調節できる。そのため、濃縮水循環ラインＬ５に定流量弁２８を設けた場合でも、定流量弁２８の動作に必要な圧力差を確保することができる。
【００６０】
従って、本実施形態に係る水処理システム１においては、原水ポンプ１１の運転圧力を、本来必要な圧力よりも高く設定する必要がないので、原水ポンプの消費電力を抑制することができる。
【００６１】
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１７は、圧力センサ１６の検出圧力値が、予め設定された第１駆動周波数に対応する圧力範囲を外れる場合には、警報部１８を制御して警報音を発生させる。そのため、システムの管理者は、原水ポンプ１１の故障や前処理ユニットの異常に対して、速やかに対応することができる。
【００６２】
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。
【００６３】
例えば、本実施形態では、前処理部１０として、活性炭濾過装置１３、硬水軟化装置１４及びプレフィルタ装置１５を備えた構成について説明した。これに限らず、更に他の装置を備えた構成としてもよい。また、前処理部１０は、活性炭濾過装置１３及びプレフィルタ装置１５を備えた構成、又は硬水軟化装置１４及びプレフィルタ装置１５を備えた構成であってもよい。すなわち、前処理部１０は、少なくともプレフィルタ装置１５を備えた構成であればよい。
【００６４】
また、本実施形態では、第１濃縮水排水ラインＬ６〜第３濃縮水排水ラインＬ８に、第１排水弁２５〜第３排水弁２７を設けた構成について説明した。これに限らず、濃縮水排水ラインを分岐せずに１本とし、このラインに比例制御バルブを設けた構成としてもよい。その場合には、第２制御部２９から電流値信号（例えば、４〜２０ｍＡ）を比例制御バルブに送信して弁開度を制御することにより、濃縮水Ｗ４の排水流量を調節できる。
【００６５】
また、比例制御バルブを設けた構成において、濃縮水排水ラインに流量センサを設けた構成としてもよい。流量センサで検出された流量値を、第２制御部２９にフィードバック値として入力する。これにより、濃縮水Ｗ４の排水流量をより正確に制御できる。
【００６６】
また、本実施形態では、情報伝達部としての警報部１８において、システムの管理者に対し異常を警報音により通知する例について説明した。これに限らず、システムの管理者に対し異常をランプ等の点滅や点灯により通知してもよいし、音声により通知してもよい。或いは、システムの管理者が操作する端末又は制御盤上のモニタに、異常を知らせるメッセージを表示してもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１ 水処理システム
１０ 前処理部
１１ 原水ポンプ
１２ 第１インバータ
１３ 活性炭濾過装置（前処理ユニット）
１４ 硬水軟化装置（前処理ユニット）
１５ プレフィルタ装置（前処理ユニット）
１６ 圧力センサ（圧力検出手段）
１７ 第１制御部
１８ 警報部（情報伝達部）
２０ 膜分離部
２１ 加圧ポンプ
２２ 第２インバータ
２３ ＲＯ膜モジュール（逆浸透膜モジュール）
２４ 流量センサ（流量検出手段）
２５ 第１排水弁
２６ 第２排水弁
２７ 第３排水弁
２８ 定流量弁
２９ 第２制御部
Ｌ１ 原水ライン
Ｌ２ 前処理水ライン
Ｌ３ 透過水ライン
Ｌ４ 濃縮水ライン
Ｌ５ 濃縮水循環ライン
Ｌ６ 第１濃縮水排水ライン
Ｌ７ 第２濃縮水排水ライン
Ｌ８ 第３濃縮水排水ライン
Ｗ１ 原水
Ｗ２ 前処理水
Ｗ３ 透過水
Ｗ４ 濃縮水
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水から前処理水を製造する前処理部と、前処理水から透過水を製造する膜分離部と、を含み、
前記前処理部は、原水が供給される少なくとも一つの前処理ユニットと、
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、原水を前記前処理ユニットに向けて供給する原水ポンプと、
入力された電流値信号に対応する第１駆動周波数を前記原水ポンプに出力する第１インバータと、
前処理水の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記圧力検出手段の検出圧力値が予め設定された目標圧力値となるように、前記原水ポンプの第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電流値信号を前記第１インバータに出力する第１制御部と、を備え、
前記膜分離部は、供給された前処理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、
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、前処理水を前記逆浸透膜モジュールに向けて供給する加圧ポンプと、
入力された電流値信号に対応する第２駆動周波数を前記加圧ポンプに出力する第２インバータと、
透過水の流量を検出する流量検出手段と、
前記流量検出手段の検出流量値が予め設定された目標流量値となるように、前記加圧ポンプの第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電流値信号を前記第２インバータに出力する第２制御部と、
を備える水処理システム。
【請求項２】
前記前処理部は、外部に情報を伝達する情報伝達部を備え、
前記第１制御部は、前記第１インバータから前記原水ポンプに第１駆動周波数を出力したときに、前記圧力検出手段の検出圧力値が、予め設定された第１駆動周波数に対応する圧力範囲を外れる場合には、前記情報伝達部を制御して外部に異常を示す情報を伝達させる、
請求項１に記載の水処理システム。
【請求項１】
原水から前処理水を製造する前処理部と、前処理水から透過水を製造する膜分離部と、を含み、
前記前処理部は、原水が供給される少なくとも一つの前処理ユニットと、
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、原水を前記前処理ユニットに向けて供給する原水ポンプと、
入力された電流値信号に対応する第１駆動周波数を前記原水ポンプに出力する第１インバータと、
前処理水の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記圧力検出手段の検出圧力値が予め設定された目標圧力値となるように、前記原水ポンプの第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電流値信号を前記第１インバータに出力する第１制御部と、を備え、
前記膜分離部は、供給された前処理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、
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、前処理水を前記逆浸透膜モジュールに向けて供給する加圧ポンプと、
入力された電流値信号に対応する第２駆動周波数を前記加圧ポンプに出力する第２インバータと、
透過水の流量を検出する流量検出手段と、
前記流量検出手段の検出流量値が予め設定された目標流量値となるように、前記加圧ポンプの第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電流値信号を前記第２インバータに出力する第２制御部と、
を備える水処理システム。
【請求項２】
前記前処理部は、外部に情報を伝達する情報伝達部を備え、
前記第１制御部は、前記第１インバータから前記原水ポンプに第１駆動周波数を出力したときに、前記圧力検出手段の検出圧力値が、予め設定された第１駆動周波数に対応する圧力範囲を外れる場合には、前記情報伝達部を制御して外部に異常を示す情報を伝達させる、
請求項１に記載の水処理システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−３４９２５（Ｐ２０１３−３４９２５Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７１６２４（Ｐ２０１１−１７１６２４）
【出願日】平成２３年８月５日（２０１１．８．５）
【出願人】（０００１７５２７２）三浦工業株式会社 (1,055)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月５日（２０１１．８．５）
【出願人】（０００１７５２７２）三浦工業株式会社 (1,055)
【Ｆターム（参考）】
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