水処理システム
【課題】前処理ユニットの負荷を増大させることなく、膜面へのスケールの析出やファウリングを抑制できる水処理システムを提供する。
【解決手段】前処理ユニット３と、前処理水Ｗ２を透過水Ｗ５と濃縮水Ｗ６とに分離する膜分離装置７と、貯留タンク９と、水質検知手段１４と、水位検出手段１８と、加圧ポンプ５と、インバータ６と、排水弁１１〜１３と、透過水Ｗ５の流量が第１目標流量値又はこれよりも少ない第２目標流量値となるようにインバータ６を制御する駆動制御部１０と、水質検知手段１４の検知水質が許容水質値超過の場合に、（ｉ）貯留タンク９が基準水位未満であれば、第１目標流量値に設定すると共に、濃縮水Ｗ６が第１排水流量となるように排水弁１１〜１３を制御し、（ｉｉ）貯留タンク９が基準水位以上であれば、第２目標流量値に設定すると共に、濃縮水Ｗ６が第２排水流量となるよう排水弁１１〜１３を制御する流量制御部１０と、を備える。
【解決手段】前処理ユニット３と、前処理水Ｗ２を透過水Ｗ５と濃縮水Ｗ６とに分離する膜分離装置７と、貯留タンク９と、水質検知手段１４と、水位検出手段１８と、加圧ポンプ５と、インバータ６と、排水弁１１〜１３と、透過水Ｗ５の流量が第１目標流量値又はこれよりも少ない第２目標流量値となるようにインバータ６を制御する駆動制御部１０と、水質検知手段１４の検知水質が許容水質値超過の場合に、（ｉ）貯留タンク９が基準水位未満であれば、第１目標流量値に設定すると共に、濃縮水Ｗ６が第１排水流量となるように排水弁１１〜１３を制御し、（ｉｉ）貯留タンク９が基準水位以上であれば、第２目標流量値に設定すると共に、濃縮水Ｗ６が第２排水流量となるよう排水弁１１〜１３を制御する流量制御部１０と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、前処理ユニットにより製造された前処理水を透過水と濃縮水とに分離する膜分離装置を備えた水処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程や電子部品の洗浄、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膜分離装置（以下、「ＲＯ膜モジュール」ともいう）で処理することにより製造される。
【０００３】
ＲＯ膜（逆浸透膜）に代表される半透膜は、原水の温度や膜の状態（細孔の閉塞や材質の酸化劣化）により水透過係数が変化する。そこで、原水の温度や膜の状態にかかわらず、透過水の流量を常に一定に保つために、流量フィードバック水量制御を行う水質改質システムが提案されている（特許文献１参照）。また、ＲＯ膜モジュールの透水能力を維持するために、透過水の回収率を調整して、膜面へのスケールの析出やファウリング（膜面汚れ）を防止しながら運転する純水製造装置が提案されている（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２００５−２９６９４５号公報
【特許文献２】特開２００１−１２９５５０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、原水は、ＲＯ膜モジュールで処理される前に、濾過装置や硬水軟化装置等の前処理ユニットにおいて不要な物質が除去され、前処理水としてＲＯ膜モジュールに供給される。これらの前処理ユニットは、長期間の使用により次第に処理能力が低下する。この処理能力の低下が限界を超えると、除去対象となる物質が前処理水にリークし、水質が悪化する。
【０００６】
この場合、ＲＯ膜モジュールの膜面へのスケールの析出やファウリングを抑制するため、回収率を下げる必要がある。しかし、ＲＯ膜モジュールへ供給する前処理水の流量を一定に保ったまま回収率を下げると、透過水の流量が減少するため、需要箇所への供給量が不足する。一方、透過水の流量を一定に保ったままで回収率を下げるには、ＲＯ膜モジュールへ供給する前処理水の流量を増やす必要がある。しかし、前処理水の流量を増やすと、前処理ユニットの負荷が増大し、更なる水質の悪化を招くことになる。
【０００７】
従って、本発明は、前処理ユニットの負荷を増大させることなしに、膜分離装置の膜面へのスケールの析出やファウリング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】
【０００８】
本発明は、原水から前処理水を製造する前処理ユニットと、前処理水を透過水と濃縮水とに分離する膜分離装置と、透過水を貯留する貯留タンクと、前処理水の水質を検知する水質検知手段と、前記貯留タンクの水位を検出する水位検出手段と、入力された駆動周波数に応じた回転速度で駆動され、前処理水を吸入して前記膜分離装置に向けて吐出する加圧ポンプと、入力された電流値信号に対応する駆動周波数を前記加圧ポンプに出力するインバータと、前記膜分離装置から排出する濃縮水の排水流量が第１排水流量又は当該第１排水流量よりも少ない第２排水流量となるように調節可能な排水弁と、透過水の流量が予め設定された第１目標流量値又は当該第１目標流量値よりも少ない第２目標流量値となるように、系内の物理量を用いて前記加圧ポンプの駆動周波数を演算し、当該駆動周波数の演算値に対応する電流値信号を前記インバータに出力する駆動制御部と、前記水質検知手段の検知水質が予め設定された許容水質値超過の場合に、（ｉ）前記水位検出手段の検出水位が予め設定された基準水位未満であれば、透過水の流量を前記第１目標流量値に設定すると共に、濃縮水の実際排水流量が前記第１排水流量となるように前記排水弁を制御し、（ｉｉ）前記水位検出手段の検出水位が予め設定された基準水位以上であれば、透過水の流量を前記第２目標流量値に設定すると共に、濃縮水の実際排水流量が前記第２排水流量となるよう前記排水弁を制御する流量制御部と、を備える水処理システムに関する。
【０００９】
また、前記流量制御部は、前記水位検出手段の検出水位が予め設定された基準貯留水位以上であれば、前記膜分離装置への前処理水の供給を停止するように前記駆動制御部を制御し、前記水質検知手段の検知水質が予め設定された許容水質値超過となる状態が予め設定された時間以上継続する場合に、前記水位検出手段の検出水位が予め設定された基準貯留水位以上であれば、膜分離装置への前処理水の供給を停止するように前記駆動制御部を制御した後、前記膜分離装置の一次側を洗浄するためのフラッシング運転を実行することが好ましい。
【００１０】
また、前記流量制御部は、前記水質検知手段として機能する場合において、前記前処理ユニットで処理能力の回復動作が実行できないこと又は処理能力の回復動作に必要な条件が満たされないことが検知されたときに、前処理水の水質が予め設定された許容水質値超過であると判定することが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、前処理ユニットの負荷を増大させることなしに、膜分離装置の膜面へのスケールの析出やファウリング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】
【００１２】
【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】給水タンク９における検出水位値と目標流量値との関係を示す説明図である。
【図３】制御部１０において目標流量値及び回収率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４】制御部１０において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５】制御部１０においてＲＯ膜モジュール７の回収率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６】制御部１０においてフラッシング運転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】
【００１３】
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。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。
【００１４】
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、給水タンク９における検出水位値と目標流量値との関係を示す説明図である。
【００１５】
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、原水ポンプ２と、前処理ユニットとしての硬水軟化装置３と、塩水タンク４と、加圧ポンプ５と、インバータ６と、膜分離装置としてのＲＯ膜モジュール７と、透過水弁８と、貯留タンクとしての給水タンク９と、を備える。また、水処理システム１は、駆動制御部及び流量制御部としての制御部１０と、第１排水弁１１〜第３排水弁１３と、水質検知手段としての硬度センサ１４と、流量センサ１５と、濃縮水還流弁１６と、安全弁１７と、水位検出手段としての水位センサ１８と、を備える。図１では、電気的な接続の経路を破線で示す。
【００１６】
また、水処理システム１は、原水ラインＬ１と、軟水ラインＬ２と、塩水ラインＬ３と、排水ラインＬ４と、透過水ラインＬ５と、濃縮水ラインＬ６と、濃縮水排出ラインＬ７と、濃縮水還流ラインＬ８と、透過水返送ラインＬ９と、給水ラインＬ１０と、を備える。本明細書における「ライン」とは、流路、径路、管路等の流体の流通が可能なラインの総称である。
【００１７】
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、硬水軟化装置３のプロセス制御バルブ３２（後述）に接続されている。
【００１８】
原水ポンプ２は、原水ラインＬ１に設けられている。原水ポンプ２は、供給源から供給された水道水や地下水等の原水Ｗ１を吸引し、硬水軟化装置３に向けて吐出する装置である。原水ポンプ２は、制御部１０と電気的に接続されている。原水ポンプ２の運転（駆動及び停止）は、制御部１０により制御される。
【００１９】
硬水軟化装置３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）に置換して、前処理水としての軟水Ｗ２を製造する設備である。硬水軟化装置３は、圧力タンク３１と、プロセス制御バルブ３２と、を主体に構成されている。
【００２０】
圧力タンク３１は、上部に開口部を有する有底の筒状体である。圧力タンク３１は、開口部が蓋部材で密閉されている。圧力タンク３１の内部には、陽イオン交換樹脂ビーズからなる陽イオン交換樹脂床及び濾過砂利からなる支持床（いずれも不図示）が収容されている。
【００２１】
プロセス制御バルブ３２は、その内部に、各種のライン、弁等を備える。制御部１０（後述）は、プロセス制御バルブ３２の流路を切り換えることにより、一例として、以下に示すような軟化プロセスＳＴ１〜補水プロセスＳＴ６の運転を実施する。
（ＳＴ１）原水Ｗ１を陽イオン交換樹脂床の全体に対して上から下へ通過させる軟化プロセス
（ＳＴ２）洗浄水としての原水Ｗ１を陽イオン交換樹脂床の全体に対して下から上へ通過させる逆洗浄プロセス
（ＳＴ３）再生液としての塩水Ｗ３を陽イオン交換樹脂床に対して上から下へ通過させると共に、原水Ｗ１を陽イオン交換樹脂床の主に下側領域に対して下から上へ通過させる再生プロセス
（ＳＴ４）押出水としての原水Ｗ１を陽イオン交換樹脂床に対して上から下へ通過させると共に、原水Ｗ１を陽イオン交換樹脂床の主に下側領域に対して下から上へ通過させる押出プロセス
（ＳＴ５）濯ぎ水としての原水Ｗ１を陽イオン交換樹脂床の全体に対して上から下へ通過させるリンス・プロセス
（ＳＴ６）補給水としての原水Ｗ１を塩水タンク４へ供給する補水プロセス
【００２２】
プロセス制御バルブ３２には、排水ラインＬ４の上流側の端部が接続されている。排水ラインＬ４からは、再生プロセスＳＴ３や押出プロセスＳＴ４等において使用された塩水Ｗ３や原水Ｗ１が排水Ｗ４として排出される。
【００２３】
また、プロセス制御バルブ３２において、内部に備えられた弁体の駆動部（不図示）は、制御部１０と電気的に接続されている。プロセス制御バルブ３２における弁体の切り換えは、制御部１０により制御される。
【００２４】
塩水タンク４は、圧力タンク３１に収容された陽イオン交換樹脂床を再生する塩水Ｗ３を貯留する。塩水タンク４には、塩水ラインＬ３の上流側の端部が接続されている。塩水ラインＬ３の下流側の端部は、プロセス制御バルブ３２と連通し、プロセス制御バルブ３２を構成する各種ラインとそれぞれ接続されている。
【００２５】
また、塩水タンク４は、制御部１０と電気的に接続されている。塩水タンク４に貯留された塩水Ｗ３の量や塩分濃度は、塩水タンク４に設けられた水位センサや塩分濃度センサ（いずれも不図示）により検知され、制御部１０へ検知信号として送信される。
【００２６】
塩水ラインＬ３には、塩水弁（不図示）が設けられている。塩水弁は、塩水ラインＬ３を開閉する。塩水弁は、プロセス制御バルブ３２に組み込まれている。塩水弁において、弁体の駆動部は、制御部１０と不図示の電気的に接続されている。塩水弁における弁体の開閉は、制御部１０により制御される。塩水タンク４は、上述した再生プロセスＳＴ３において、陽イオン交換樹脂床を再生する塩水Ｗ３を圧力タンク３１へ送出する。
【００２７】
硬度センサ１４は、軟水ラインＬ２を流通する軟水Ｗ２のカルシウム硬度（硬度リーク量：炭酸カルシウム換算値）を測定する機器である。硬度センサ１４は、接続部Ｊ３において軟水ラインＬ２に接続されている。接続部Ｊ３は、硬水軟化装置３と加圧ポンプ５との間（接続部Ｊ２と加圧ポンプ５との間）に配置されている。硬度センサ１４は、制御部１０と電気的に接続されている。硬度センサ１４で測定された軟水Ｗ２のカルシウム硬度（以下、「測定硬度値」ともいう）は、制御部１０へ検出信号として送信される。
【００２８】
加圧ポンプ５は、硬水軟化装置３から送出された軟水Ｗ２を吸入し、ＲＯ膜モジュール７に向けて吐出する装置である。加圧ポンプ５は、インバータ６（後述）と電気的に接続されている。加圧ポンプ５には、インバータ６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５は、供給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。
【００２９】
インバータ６は、加圧ポンプ５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。インバータ６は、制御部１０と電気的に接続されている。インバータ６には、制御部１０から電流値信号が入力される。インバータ６は、入力された電流値信号に対応する駆動周波数の駆動電力を加圧ポンプ５に出力する。
【００３０】
ＲＯ膜モジュール７は、硬水軟化装置３により製造された軟水Ｗ２を、溶存塩類が除去された透過水Ｗ５と、溶存塩類が濃縮された濃縮水Ｗ６とに膜分離処理する設備である。ＲＯ膜モジュール７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７は、これらＲＯ膜エレメントにより軟水Ｗ２を膜分離処理し、透過水Ｗ５及び濃縮水Ｗ６を製造する。ＲＯ膜モジュール７の一次側入口ポートは、軟水ラインＬ２を介して硬水軟化装置３（プロセス制御バルブ３２）の下流側に接続されている。ＲＯ膜モジュール７の二次側ポートには、透過水ラインＬ５の上流側の端部が接続されている。
【００３１】
透過水ラインＬ５は、ＲＯ膜モジュール７で製造された透過水Ｗ５を、給水タンク９へ送出するラインである。透過水ラインＬ５の下流側の端部は、給水タンク９（後述）に接続されている。
【００３２】
流量センサ１５は、透過水ラインＬ５を流通する透過水Ｗ５の流量を検出する機器である。流量センサ１５は、接続部Ｊ４において透過水ラインＬ５に接続されている。接続部Ｊ４は、ＲＯ膜モジュール７と透過水弁８との間に配置されている。流量センサ１５は、制御部１０と電気的に接続されている。流量センサ１５で検出された透過水Ｗ５の流量（以下、「検出流量値」ともいう）は、制御部１０へ検出信号として送信される。
【００３３】
透過水弁８は、透過水ラインＬ５を開閉する装置である。透過水弁８は、制御部１０と電気的に接続されている。透過水弁８における弁体の開閉は、制御部１０からの駆動信号により制御される。透過水弁８は、例えば、ＲＯ膜モジュール７を高回収率（８０％）及び低回収率（６０％）で運転する場合には、開状態に制御される。また、透過水弁８は、ＲＯ膜モジュール７をフラッシング運転（後述）する場合には、閉状態に制御される。
【００３４】
なお、本実施形態では、後述するように、軟水Ｗ２の検知水質が許容水質値未満の場合には高回収率（８０％）に設定され、軟水Ｗ２の検知水質が許容水質値超過の場合には低回収率（６０％）に設定される。
【００３５】
一方、ＲＯ膜モジュール７の一次側出口ポートには、濃縮水ラインＬ６の上流側の端部が接続されている。濃縮水ラインＬ６は、濃縮水Ｗ６をＲＯ膜モジュール７の外に送出するラインである。濃縮水ラインＬ６の下流側は、分岐部Ｊ６において、濃縮水排出ラインＬ７及び濃縮水還流ラインＬ８に分岐している。
【００３６】
濃縮水排出ラインＬ７は、濃縮水ラインＬ６を流通する濃縮水Ｗ６の一部を装置外へ排出するラインである。濃縮水排出ラインＬ７の下流側は、分岐部Ｊ７及びＪ８において、第１排水ラインＬ１１、第２排水ラインＬ１２及び第３排水ラインＬ１３に分岐している。
【００３７】
第１排水ラインＬ１１には、第１排水弁１１が設けられている。第２排水ラインＬ１２には、第２排水弁１２が設けられている。第３排水ラインＬ１３には、第３排水弁１３が設けられている。
【００３８】
第１排水弁１１〜第３排水弁１３は、濃縮水ラインＬ６から送出された濃縮水Ｗ６の排水流量を調節する弁である。第１排水弁１１は、第１排水ラインＬ１１を開閉することができる。第２排水弁１２は、第２排水ラインＬ１２を開閉することができる。第３排水弁１３は、第３排水ラインＬ１３を開閉することができる。
【００３９】
第１排水弁１１〜第３排水弁１３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１１〜第３排水弁１３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１１は、開状態において、ＲＯ膜モジュール７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１２は、開状態において、ＲＯ膜モジュール７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１３は、開状態において、ＲＯ膜モジュール７の回収率が７０％となるように排水流量が設定されている。
【００４０】
濃縮水ラインＬ６から排出される濃縮水Ｗ６の排水流量は、第１排水弁１１〜第３排水弁１３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１２のみを開状態とし、第１排水弁１１及び第３排水弁１３を閉状態とする。この場合には、ＲＯ膜モジュール７の回収率を７５％とすることができる。また、第１排水弁１１及び第２排水弁１２を開状態とし、第３排水弁１３のみを閉状態とする。この場合には、ＲＯ膜モジュール７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、濃縮水Ｗ６の排水流量は、第１排水弁１１〜第３排水弁１３を選択的に開閉することにより、ＲＯ膜モジュール７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。
【００４１】
なお、本実施形態において、ＲＯ膜モジュール７の回収率は、高回収率（８０％）又は低回収率（６０％）のいずれかに設定される。上述したように、濃縮水Ｗ６の排水流量は、段階的に調節できる。このため、高回収率及び低回収率における回収率は、５０％〜８０％までの間で適宜に選択することができる。例えば、高回収率を７５％、低回収率を５５％に設定してもよい。
【００４２】
第１排水弁１１〜第３排水弁１３は、それぞれ制御部１０と電気的に接続されている。第１排水弁１１〜第３排水弁１３における弁体の開閉は、制御部１０からの駆動信号により制御される。
【００４３】
濃縮水還流ラインＬ８は、濃縮水ラインＬ６を流通する濃縮水Ｗ６の残部を、軟水ラインＬ２における加圧ポンプ５よりも上流側に還流させるラインである。濃縮水還流ラインＬ８の上流側の端部は、分岐部Ｊ６において濃縮水ラインＬ６に接続されている。分岐部Ｊ６は、ＲＯ膜モジュール７の一次側出口ポートと分岐部Ｊ７との間に配置されている。また、濃縮水還流ラインＬ８の下流側の端部は、接続部Ｊ１において、軟水ラインＬ２に接続されている。接続部Ｊ１は、硬水軟化装置３と加圧ポンプ５との間（硬水軟化装置３と接続部Ｊ２との間）に配置されている。
【００４４】
濃縮水還流弁１６は、濃縮水還流ラインＬ８の流通量を調節する装置である。濃縮水還流弁１６は、制御部１０と電気的に接続されている。濃縮水還流弁１６における弁体の開度は、制御部１０からの駆動信号により制御される。濃縮水還流弁１６は、ＲＯ膜モジュール７を高回収率（８０％）で運転する場合には、所定の開度に制御される。また、濃縮水還流弁１６の弁体は、ＲＯ膜モジュール７を低回収率（６０％）で運転する場合及びフラッシング運転（後述）する場合は、閉状態（開度０％）に制御される。
【００４５】
透過水返送ラインＬ９は、ＲＯ膜モジュール７をフラッシング運転する場合において、透過水ラインＬ５に送出された透過水Ｗ５を、原水ラインＬ１における加圧ポンプ５よりも上流側に返送させるラインである。透過水返送ラインＬ９の上流側の端部は、接続部Ｊ５において透過水ラインＬ５に接続されている。接続部Ｊ５は、ＲＯ膜モジュール７の二次側ポートと透過水弁８との間に配置されている。また、透過水返送ラインＬ９の下流側の端部は、接続部Ｊ２において軟水ラインＬ２に接続されている。接続部Ｊ２は、硬水軟化装置３と加圧ポンプ５との間（接続部Ｊ１と接続部Ｊ３との間）に配置されている。また、透過水返送ラインＬ９には、安全弁１７が設けられている。
【００４６】
安全弁１７は、フラッシング運転において、透過水ラインＬ５の管内圧力が予め設定された圧力以上となった場合に開弁して、透過水Ｗ５を透過水返送ラインＬ９に流通させる弁である。すなわち、安全弁１７は、予め設定された圧力以上の透過水Ｗ５を、透過水返送ラインＬ９を介して軟水ラインＬ２に戻すことにより、ＲＯ膜モジュール７の二次側に過剰な背圧が発生するのを防止する。
【００４７】
なお、ＲＯ膜モジュール７を高回収率及び低回収率で運転する場合には、透過水弁８が開状態に制御されるため、透過水ラインＬ５の管内圧力は、予め設定された圧力未満となる。そのため、高回収率及び低回収率で運転する場合は、安全弁１７が閉弁した状態で、透過水Ｗ５が給水タンク９へ送出される。
【００４８】
給水タンク９は、透過水Ｗ５を貯留するタンクである。給水タンク９には、透過水ラインＬ５の下流側の端部が接続されている。ＲＯ膜モジュール７の二次側ポートから送出された透過水Ｗ５は、透過水ラインＬ５を介して給水タンク９に補給される。また、給水タンク９は、給水ラインＬ１０を介して需要箇所等に接続されている。給水タンク９に貯留された透過水Ｗ５は、給水ラインＬ１０を介して、純水Ｗ７として需要箇所等に供給される。
【００４９】
水位センサ１８は、給水タンク９に貯留された透過水Ｗ５の水位を検出する機器である。水位センサ１８は、検出ライン（符号略）を介して給水タンク９に接続されている。また、水位センサ１８は、制御部１０と電気的に接続されている。水位センサ１８で検出された給水タンク９の水位（以下、「検出水位値」ともいう）は、制御部１０へ検出信号として送信される。
【００５０】
制御部１０は、ＣＰＵ及びメモリ含むマイクロプロセッサ（不図示）により構成される。制御部１０は、軟水流量センサ及び塩水流量センサ（いずれも不図示）から入力された検出信号等に基づいて、プロセス制御バルブ３２の動作を制御する。制御部１０のメモリには、硬水軟化装置３の運転を実施する制御プログラムが予め記憶されている。制御部１０のＣＰＵは、メモリに記憶された制御プログラムに従って、上述した軟化プロセスＳＴ１〜補水プロセスＳＴ６を順に切り換えるように、プロセス制御バルブ３２を制御する。
【００５１】
また、駆動制御部としての制御部１０は、流量フィードバック水量制御として、流量センサ１５の検出流量値が、予め設定された第１目標流量値、第２目標流量値又は第３目標流量値（いずれも後述）となるように、系内の物理量を用いて速度形デジタルＰＩＤアルゴリズムにより、加圧ポンプ５を駆動するための駆動周波数を演算し、当該駆動周波数の演算値に対応する電流値信号をインバータ６に出力する。制御部１０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。
【００５２】
また、流量制御部としての制御部１０は、硬度センサ１４の測定硬度値が予め設定された許容硬度値超過の場合に、（ｉ）水位センサ１８の検出水位値が予め設定された水位Ｍ（後述する基準水位）未満であれば、透過水Ｗ５の流量を第１目標流量値に設定すると共に、濃縮水Ｗ６の実際排水流量が第１排水流量値（後述）となるように第１排水弁１１〜第３排水弁１３を制御し、（ｉｉ）水位センサ１８の検出水位値が予め設定された水位Ｍ以上〜水位Ｈ（後述する基準貯留水位）未満の範囲であれば、透過水Ｗ５の流量を第２目標流量値に設定すると共に、濃縮水Ｗ６の実際排水流量が第２排水流量（後述）となるように第１排水弁１１〜第３排水弁１３を制御する。
【００５３】
ここで、給水タンク９における基準水位と目標流量値及び排水流量との関係を、図２を用いて説明する。図２に示すように、本実施形態において、給水タンク９の水位は、低い方から高い方に向けて順に、Ｌ、Ｍ、Ｈの３段階に区分される。水位Ｌは、透過水Ｗ５の供給開始水位である。水位Ｍは、透過水Ｗ５の基準水位である。水位Ｈは、透過水Ｗ５の基準貯留水位である。
【００５４】
流量制御部としての制御部１０は、水位センサ１８の検出水位値が水位Ｍ（基準水位）未満の範囲であれば、透過水Ｗ５の流量を第１目標流量値に設定する。この第１目標流量値を、予め設定された目標流量値の１００％流量とする。
【００５５】
また、流量制御部としての制御部１０は、水位センサ１８の検出水位値が水位Ｍ（基準水位）未満であると判定した場合には、透過水Ｗ５の回収率を８０％に設定すると共に、設定した回収率に基づいて濃縮水Ｗ６の排水流量（第１排水流量）を演算する。そして、制御部１０は、ＲＯ膜モジュール７における濃縮水Ｗ６の実際排水流量が第１排水流量となるように、第１排水弁１１〜第３排水弁１３を制御する。
【００５６】
流量制御部としての制御部１０は、水位センサ１８の検出水位値が水位Ｍ以上〜水位Ｈ未満の範囲であれば、透過水Ｗ５の流量を第２目標流量値に設定する。第２目標流量値は、第１目標流量値よりも少ない流量である。この第２目標流量値は、第１目標流量値の５０％流量である。
【００５７】
また、流量制御部としての制御部１０は、水位センサ１８の検出水位値が水位Ｍ以上〜水位Ｈ未満の範囲であると判定した場合には、透過水Ｗ５の回収率を６０％に設定すると共に、設定した回収率に基づいて濃縮水Ｗ６の排水流量（第２排水流量）を演算する。そして、制御部１０は、ＲＯ膜モジュール７における濃縮水Ｗ６の実際排水流量が第２排水流量となるように、第１排水弁１１〜第３排水弁１３を制御する。
【００５８】
なお、流量制御部としての制御部１０は、設定された回収率Ｒ及び目標流量値Ｑｐ´（第１目標流量値又は第２目標流量値）に基づいて、濃縮水Ｗ６の排水流量Ｑｃを、下記の式（１）により演算する。
Ｑｃ＝Ｑｐ´／Ｒ−Ｑｐ´ （１）
【００５９】
流量制御部としての制御部１０は、水位センサ１８の検出水位値が水位Ｈ（基準貯留水位）以上であると判定した場合には、透過水Ｗ５の流量を第３目標流量値に設定する。この第３目標流量値は、第１目標流量値の０％流量である。この場合、制御部１０は、加圧ポンプ５の運転を停止して、給水タンク９への透過水Ｗ５の補給を停止させる。また、制御部１０が透過水Ｗ５の流量を第３目標流量値に設定した場合、第１排水弁１１〜第３排水弁１３の制御は行われない。
【００６０】
また、流量制御部としての制御部１０は、硬度センサ１４の測定硬度値について、許容硬度値超過となる状態が予め設定された時間Ｔｄ以上継続する場合に、水位センサ１８の検出水位値が基準貯留水位（水位Ｈ）以上であれば、ＲＯ膜モジュール７への軟水Ｗ２の供給を停止するように加圧ポンプ５を制御した後、ＲＯ膜モジュール７の一次側を洗浄するためのフラッシング運転を実行する。
【００６１】
なお、図２において、水位Ｌ未満は、警戒水位である。制御部１０は、給水タンク９の水位が水位Ｌ未満の水位ＬＬ（不図示）に到達した場合には、透過水Ｗ５の流量を第１目標流量値に設定すると共に、警報器（不図示）を介して警報を発したり、ユーザインターフェース（不図示）を介してシステム管理者に警戒メッセージ等を通知したりする。
【００６２】
次に、制御部１０による目標流量値及び回収率の設定について説明する。図３は、制御部１０において目標流量値及び回収率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。
【００６３】
図３に示すステップＳＴ１０１において、制御部１０は、硬度センサ１４で測定された軟水Ｗ２の測定硬度値Ｃｃを取得する。
【００６４】
ステップＳＴ１０２において、制御部１０は、測定硬度値Ｃｃが予め設定された許容硬度値Ｃｓを超過しているか否かを判定する。このステップＳＴ１０２において、制御部１０により、測定硬度値Ｃｃ＞許容硬度値Ｃｓである（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、制御部１０により、測定硬度値Ｃｃ≦許容硬度値Ｃｓである（ＮＯ）と判定された場合に、処理はステップＳＴ１０９へ移行する。
【００６５】
ステップＳＴ１０３（ステップＳＴ１０２：ＹＥＳ判定）において、制御部１０は、内部タイマ（不図示）による計時Ｔｃのカウントがスタートしていなければ、計時Ｔｃをスタートさせる。
【００６６】
ステップＳＴ１０４において、制御部１０は、水位センサ１８で検出された検出水位値Ｗを取得する。
【００６７】
ステップＳＴ１０５において、制御部１０は、検出水位値Ｗが水位Ｍ（基準水位）未満か否かを判定する。このステップＳＴ１０５において、制御部１０により、検出水位値Ｗ＜水位Ｍ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。また、ステップＳＴ１０５において、制御部１０により、検出水位値Ｗ≧水位Ｍである（ＮＯ）と判定された場合に、処理はステップＳＴ１０９へ移行する。
【００６８】
ステップＳＴ１０６（ステップＳＴ１０５：ＹＥＳ判定）において、制御部１０は、透過水Ｗ５の流量を第１目標流量値に設定する。検出水位値Ｗが水位Ｍ（基準水位）未満の場合には、給水タンク９の貯水量を上げるためである。
【００６９】
ステップＳＴ１０７において、制御部１０は、ＲＯ膜モジュール７の回収率を８０％に設定する。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ＳＴ１０１へリターンする）。
【００７０】
ステップＳＴ１０８（ステップＳＴ１０２：ＮＯ判定）において、制御部１０は、内部タイマによる計時Ｔｃのカウントがスタートとしている場合には、計時Ｔｃをリセットする。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ＳＴ１０１へリターンする）。軟水Ｗ２の測定硬度値Ｃｃが許容硬度値Ｃｓ以下であれば、計時Ｔｃのカウントは不要であり、また回収率を下げる必要がないためである。
【００７１】
一方、ステップＳＴ１０９（ステップＳＴ１０５：ＮＯ判定）において、制御部１０は、検出水位値Ｗが水位Ｍ（基準水位）以上且つ水位Ｈ（基準貯留水位）未満か否かを判定する。このステップＳＴ１０９において、制御部１０により、水位Ｈ＞検出水位値Ｗ≧水位Ｍである（ＹＥＳ）と判定された場合に、処理はステップＳＴ１１０へ移行する。また、ステップＳＴ１０９において、制御部１０により、水位Ｈ＞検出水位値Ｗ≧水位Ｍでない（ＮＯ）と判定された場合に、処理はステップＳＴ１１２へ移行する。
【００７２】
ステップＳＴ１１０（ステップＳＴ１０９：ＹＥＳ判定）において、制御部１０は、透過水Ｗ５の流量を第２目標流量値に設定する。検出水位値Ｗが水位Ｍ（基準水位）以上且つ水位Ｈ（基準貯留水位）未満であれば、純水Ｗ７の貯水量がある程度確保されているため、回収率を下げて、ＲＯ膜モジュール７の膜面へのスケールの析出やファウリングを抑制するためである。
【００７３】
ステップＳＴ１１１において、制御部１０は、ＲＯ膜モジュール７の回収率を６０％に設定する。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ＳＴ１０１へリターンする）。
【００７４】
一方、ステップＳＴ１１２（ステップＳＴ１０９：ＮＯ判定）へ移行した場合において、制御部１０は、検出水位値Ｗが水位Ｈ（基準貯留水位）以上であると判定し、透過水Ｗ５の流量を第３目標流量値に設定する。純水Ｗ７が基準貯留水位以上あれば、十分な貯水量が確保されているため、透過水Ｗ５の供給を停止するためである。
【００７５】
ステップＳＴ１１３において、制御部１０は、内部タイマがカウントする計時Ｔｃが予め設定された時間Ｔｄに達したか否かを判定する。軟水Ｗ２の測定硬度値Ｃｃが許容硬度値Ｃｓを超過する状態が継続する場合、回収率を下げて運転しても、ＲＯ膜モジュール７の膜面へのスケールの析出やファウリングが懸念される。このため、内部タイマがカウントする計時Ｔｃが時間Ｔｄに達した場合には、フラッシング運転を実行するためである。
【００７６】
このステップＳＴ１１３において、制御部１０により、計時Ｔｃが時間Ｔｄに達した（ＹＥＳ）と判定された場合に、処理はステップＳＴ１１４へ移行する。また、ステップＳＴ１１３において、制御部１０により、計時Ｔｃが時間Ｔｄに達していない（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）。
【００７７】
ステップＳＴ１１４（ステップＳＴ１１３：ＹＥＳ判定）において、制御部１０は、内部タイマによる計時Ｔｃをリセットする。
【００７８】
ステップＳＴ１１５において、制御部１０は、フラッシング運転を実行する。フラッシング運転については後述する。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ＳＴ１０１へリターンする）。
【００７９】
次に、制御部１０による流量フィードバック水量制御について説明する。図４は、制御部１０において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。
【００８０】
図４に示すステップＳＴ２０１において、制御部１０は、透過水Ｗ５の目標流量値Ｑｐ´を取得する。この目標流量値Ｑｐ´は、図３に示すフローチャートのステップＳＴ１０６、ステップＳＴ１１０又はステップＳＴ１１２において設定された目標流量値である。
【００８１】
ステップＳＴ２０２において、制御部１０は、内部タイマ（不図示）による計時Ｔｓ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、制御部１０により、タイマによる計時Ｔｓが１００ｍｓに達したと（ＹＥＳ）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、制御部１０により、内部タイマによる計時Ｔｓ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。
【００８２】
ステップＳＴ２０３（ステップＳＴ２０２：ＹＥＳ判定）において、制御部１０は、流量センサ１５で検出された透過水Ｗ５の検出流量値Ｑｐを取得する。
【００８３】
ステップＳＴ２０４において、制御部１０は、ステップＳＴ２０３で取得した検出流量値（フィードバック値）ＱｐとステップＳＴ２０１で取得した目標流量値Ｑｐ´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。
【００８４】
ステップＳＴ２０５において、制御部１０は、操作量Ｕ、目標流量値Ｑｐ´及び加圧ポンプ５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５の駆動周波数Ｆを演算する。
【００８５】
ステップＳＴ２０６において、制御部１０は、駆動周波数Ｆの演算値を、対応する電流値信号（４〜２０ｍＡ）に変換する。
【００８６】
ステップＳＴ２０７において、制御部１０は、変換した電流値信号をインバータ６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）。
【００８７】
次に、制御部１０によるＲＯ膜モジュール７の回収率制御について説明する。図５は、制御部１０においてＲＯ膜モジュール７の回収率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５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。
【００８８】
図５に示すステップＳＴ３０１において、制御部１０は、透過水Ｗ５の目標流量値Ｑｐ´を設定する。この目標流量値Ｑｐ´は、図３に示すフローチャートのステップＳＴ１０６、ステップＳＴ１１０又はステップＳＴ１１２において設定された目標流量値である。
【００８９】
ステップＳＴ３０２において、制御部１０は、ＲＯ膜モジュール７の回収率Ｒを設定する。この回収率Ｒは、図３に示すフローチャートのステップＳＴ１０７又はステップＳＴ１１１において設定された回収率である。
【００９０】
ステップＳＴ３０３において、制御部１０は、ステップＳＴ３０１で設定した目標流量値Ｑｐ´及びステップＳＴ３０２で設定した回収率Ｒに基づいて、濃縮水Ｗ６の排水流量Ｑｃを、式（１）により演算する。
【００９１】
ステップＳＴ３０４において、制御部１０は、濃縮水Ｗ６の実際排水流量ＱｄがステップＳＴ３０３で演算した排水流量Ｑｃとなるように第１排水弁１１〜第３排水弁１３を制御する。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）。
【００９２】
次に、制御部１０によるフラッシング運転について説明する。図６は、制御部１０においてフラッシング運転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６に示すフローチャートの処理は、図３に示すフローチャート（ステップＳＴ１１５）のサブルーチンとして実行される。
【００９３】
図６に示すステップＳＴ４０１において、制御部１０は、透過水弁８を閉状態に制御する。
ステップＳＴ４０２において、制御部１０は、濃縮水還流弁１６を閉状態に制御する。
【００９４】
ステップＳＴ４０３において、制御部１０は、第１排水弁１１〜第３排水弁１３のうち、所定の弁を開状態に制御する。開状態に制御する排水弁の数は、効果的なフラッシングを行うのに必要な軟水Ｗ２の流量に基づいて、予め決定される。
【００９５】
ステップＳＴ４０４において、制御部１０は、フラッシング運転における駆動周波数Ｆｆを取得する。この駆動周波数Ｆｆは、例えば、予めメモリに記憶された設定値である。
【００９６】
ステップＳＴ４０５において、制御部１０は、駆動周波数Ｆｆの値を、対応する電流値信号（４〜２０ｍＡ）に変換する。
【００９７】
ステップＳＴ４０６において、制御部１０は、変換した電流値信号をインバータ６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。なお、インバータ６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５に供給する。その結果、加圧ポンプ５は、インバータ６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。
【００９８】
上述した透過水弁８、濃縮水還流弁１６、第１排水弁１１〜第３排水弁１３及び加圧ポンプ５の制御により、ＲＯ膜モジュール７の一次側に供給された軟水Ｗ２は、ＲＯ膜の表面を流れ、フラッシング洗浄排水として濃縮水排出ラインＬ７から排出される。また、ＲＯ膜モジュール７の二次側ポートから送出された透過水Ｗ５は、安全弁１７の開弁動作により透過水返送ラインＬ９を流通して軟水ラインＬ２に返送される。
【００９９】
なお、フラッシング運転は、濃縮水排出ラインＬ７から排出される洗浄排水の電気伝導率又はシリカ濃度が、軟水Ｗ２の１．１倍以下となるまで継続する。
【０１００】
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得られる。
本実施形態に係る水処理システム１において、制御部１０は、軟水Ｗ２の測定硬度値Ｃｃ（検知水質）が許容硬度値Ｃｓ（許容水質値）超過の場合に、給水タンク９が基準水位Ｍ以上〜基準貯留水位Ｈ未満の範囲であれば、透過水Ｗ５の流量を第２目標流量値（＜第１目標流量値）に設定すると共に、濃縮水Ｗ６が第２排水流量（＞第１排水流量）となるように第１排水弁１１〜第３排水弁１３を制御する。
【０１０１】
これによれば、軟水Ｗ２の水質が悪化した場合に、透過水Ｗ５の流量を減らしても、給水タンク９から需要箇所への純水Ｗ７の供給を維持することができる。このため、透過水Ｗ５の流量を減らすと共に、ＲＯ膜モジュール７の回収率を下げた状態で運転することができる。従って、前処理ユニットとしての硬水軟化装置３の負荷を増大させることなしに、ＲＯ膜モジュール７の膜面へのスケールの析出やファウリングを抑制することができる。
【０１０２】
また、制御部１０は、軟水Ｗ２の測定硬度値Ｃｃが許容硬度値Ｃｓ超過の場合であっても、給水タンク９が基準水位Ｍ未満でなければ、透過水Ｗ５の流量を減らすことがない。このため、需要箇所において純水Ｗ７の消費量が多い場合に、給水タンク９から需要箇所へ純水Ｗ７をより確実に供給することができる。
【０１０３】
また、制御部１０は、軟水Ｗ２の測定硬度値Ｃｃが許容硬度値Ｃｓ超過の状態が、予め設定された時間Ｔｄ以上継続する場合に、給水タンク９が基準貯留水位Ｈ以上あれば、ＲＯ膜モジュール７への軟水Ｗ２の供給を停止した後、フラッシング運転を実行する。フラッシング運転では、ＲＯ膜モジュール７内における濃縮水Ｗ６が軟水Ｗ２で置換されながら、膜表面が洗浄される。従って、需要箇所への純水Ｗ７の供給を維持しつつ、膜表面を清浄な状態に復帰させることができる。
【０１０４】
また、制御部１０は、ＲＯ膜モジュール７の運転中において、流量フィードバック水量制御を実行する。このため、回収率を下げた状態でも、安定した流量の透過水Ｗ５を給水タンク９へ補給することができる。
【０１０５】
また、本実施形態に係る水処理システム１において、透過水返送ラインＬ９には、安全弁１７が設けられている。このため、フラッシング運転において、透過水返送ラインＬ９の管内圧力が設定された圧力以上となった場合に、安全弁１７を介して高圧の透過水Ｗ５を低圧側（加圧ポンプ５の一次側）に逃がすことができる。従って、過剰な背圧によるＲＯ膜の破損を防止することができる。
【０１０６】
また、本実施形態に係る水処理システム１において、制御部１０は、フラッシング運転を実行する際に、濃縮水還流ラインＬ８を濃縮水Ｗ６が流通しないように濃縮水還流弁１６を閉状態に制御し、且つ透過水ラインＬ５を透過水Ｗ５が流通しないように透過水弁８を閉状態に制御する。このため、軟水Ｗ２の濃縮を抑制しながら、軟水Ｗ２を洗浄水として有効利用することができる。
【０１０７】
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。
【０１０８】
例えば、本実施形態では、前処理ユニットとして硬水軟化装置３を用い、製造された前処理水の水質を硬度により判定する例について説明した。これに限らず、前処理ユニットは、砂濾過装置、除鉄除マンガン装置、活性炭濾過装置、硬水軟化装置等を単独で、或いはこれらの装置を組み合せて用いることができる。砂濾過装置、除鉄除マンガン装置、活性炭濾過装置で製造される前処理水の水質項目としては、それぞれ濁度、鉄分濃度、残留塩素濃度を例示することができ、これらの水質項目に基づいて前処理水の水質を判定することができる。また、前処理水の水質は、上述した複数の項目のうちの１つの項目だけでなく、複数の項目を組み合わせて判定してもよい。
【０１０９】
本実施形態では、給水タンク９の水位を、Ｌ、Ｍ、Ｈの３段階に区分した例について説明した。しかし、給水タンク９の水位は、少なくとも２段階に区分されていればよい。また、給水タンク９の水位は、４段階以上に区分されていてもよい。いずれの場合でも、上位区分に対する透過水Ｗ５の目標流量が、下位区分に対する透過水Ｗ５の目標流量よりも小さくなるように設定することで、前処理水の水質が悪化した場合に、前処理水の負荷を増加させることなく、回収率を下げて運転することができる。
【０１１０】
本実施形態では、前処理水における水質の悪化を、硬度センサ１４により直接的に検知する例について説明した。これに限らず、制御部１０を水質検知手段として機能させることにより、前処理水における水質の悪化を間接的に検知することもできる。
【０１１１】
例えば、硬水軟化装置３のプロセス制御バルブ３２が故障して、再生プロセスの実行ができなくなった場合には、軟水Ｗ２の水質が悪化することが予想される。また、塩水タンク４に貯留された塩水Ｗ３の量が規定量未満の場合や、塩水Ｗ３の塩分濃度が規定値未満となった場合には、再生プロセスＳＴ３において再生不良となり、早期に硬度成分のリークが発生することが予想される。このため、制御部１０において、プロセス制御バルブ３２の故障や塩水Ｗ３の異常を検知した場合には、前処理水の水質が悪化したと判定することができる。また、前処理水における水質の悪化は、上述した間接的な検知と、センサによる直接的な検知とを組み合わせて判定してもよい。
【０１１２】
本実施形態に係る水処理システム１において、軟水Ｗ２にアルカリ剤（ＮａＯＨ，ＫＯＨ等）を添加して、軟水Ｗ２がｐＨ８以上となるように構成してもよい。これにより、軟水Ｗ２に含まれる遊離炭酸がイオン化し、炭酸水素イオンや炭酸イオンに変化する。このため、後段に設けられたＲＯ膜モジュール７において、イオン化した遊離炭酸（炭酸水素イオンや炭酸イオン）を除去することができる。従って、更に純度の高い純水Ｗ７を製造することができる。
【０１１３】
また、軟水Ｗ２にアルカリ剤を添加する構成において、更に、給水タンク９の下流側に電気再生式イオン交換装置（ＥＤＩ）を設けた構成としてもよい。軟水Ｗ２へのアルカリ剤の添加不良が発生した場合に、ＲＯ膜モジュール７で除去できない遊離炭酸がリークするおそれがある。しかし、電気再生式イオン交換装置において、（ｉ）ＥＤＩモジュールに通電する電流値を上げる、及び／又は、（ｉｉ）脱塩室への通水流量を減少させることにより、リークした遊離炭酸を除去することができる。
【０１１４】
また、軟水Ｗ２にアルカリ剤を添加する構成において、アルカリ剤を添加した軟水Ｗ２のｐＨ値を測定するｐＨ測定センサを設けた構成としてもよい。この場合、制御部１０は、軟水Ｗ２のｐＨ値を監視して、ｐＨ８未満となった場合には、アルカリ剤の添加不良が発生したと判断して、上記（ｉ）及び／又は（ｉｉ）を実行する。また、制御部１０は、ｐＨ８以上となった場合には、ＥＤＩモジュールに通電する電流値や脱塩室への通水流量を通常値に戻すように制御する。
【０１１５】
また、軟水Ｗ２にアルカリ剤を添加する構成において、軟水ラインＬ２（図１参照）にアルカリ剤を送出する薬剤供給ライン（不図示）に、フローチェッカを設けた構成としてもよい。フローチェッカは、薬剤供給ラインにおける薬剤（アルカリ剤）の流通を検知する装置である。この場合、制御部１０は、フローチェッカにおいて薬剤の流通が検知されない場合には、アルカリ剤の添加不良が発生したと判断して、上記（ｉ）及び／又は（ｉｉ）を実行する。また、制御部１０は、フローチェッカにおいて薬剤の流通が検知された場合には、ＥＤＩモジュールに通電する電流値や脱塩室への通水流量を通常値に戻すように制御する。
【０１１６】
また、本実施形態に係る水処理システム１では、回収率制御において、第１排水弁１１〜第３排水弁１３を選択的に開閉することにより、濃縮水Ｗ６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、濃縮水排出ラインＬ７を分岐させずに、当該濃縮水排出ラインＬ７に比例制御弁を設けた構成としてもよい。この場合、制御部１０から電流値信号（例えば、４〜２０ｍＡ）を比例制御弁に送信して弁開度を制御することにより、濃縮水Ｗ６の排水流量を調節することができる。
【０１１７】
また、比例制御弁を設けた構成において、濃縮水排出ラインＬ７に流量センサを設けた構成としてもよい。この場合は、流量センサで検出された流量値を、制御部１０にフィードバック値として入力する。これにより、濃縮水Ｗ６の実際排水流量をより正確に制御することができる。
【符号の説明】
【０１１８】
１ 水処理システム
３ 硬水軟化装置（前処理ユニット）
４ 塩水タンク
５ 加圧ポンプ
６ インバータ
７ ＲＯ膜モジュール（膜分離装置）
９ 給水タンク（貯留タンク）
１０ 制御部
１１ 第１排水弁（排水弁）
１２ 第２排水弁（排水弁）
１３ 第３排水弁（排水弁）
１４ 硬度センサ（水質検知手段）
１５ 流量センサ
１８ 水位センサ（水位検出手段）
Ｌ１ 原水ライン
Ｌ２ 軟水ライン
Ｌ３ 塩水ライン
Ｌ４ 排水ライン
Ｌ５ 透過水ライン
Ｌ６ 濃縮水ライン
Ｌ７ 濃縮水排出ライン
Ｌ８ 濃縮水還流ライン
Ｌ９ 透過水返送ライン
Ｌ１０ 給水ライン
Ｗ１ 原水
Ｗ２ 軟水（前処理水）
Ｗ３ 塩水
Ｗ４ 排水
Ｗ５ 透過水
Ｗ６ 濃縮水
Ｗ７ 純水
【技術分野】
【０００１】
本発明は、前処理ユニットにより製造された前処理水を透過水と濃縮水とに分離する膜分離装置を備えた水処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程や電子部品の洗浄、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膜分離装置（以下、「ＲＯ膜モジュール」ともいう）で処理することにより製造される。
【０００３】
ＲＯ膜（逆浸透膜）に代表される半透膜は、原水の温度や膜の状態（細孔の閉塞や材質の酸化劣化）により水透過係数が変化する。そこで、原水の温度や膜の状態にかかわらず、透過水の流量を常に一定に保つために、流量フィードバック水量制御を行う水質改質システムが提案されている（特許文献１参照）。また、ＲＯ膜モジュールの透水能力を維持するために、透過水の回収率を調整して、膜面へのスケールの析出やファウリング（膜面汚れ）を防止しながら運転する純水製造装置が提案されている（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２００５−２９６９４５号公報
【特許文献２】特開２００１−１２９５５０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、原水は、ＲＯ膜モジュールで処理される前に、濾過装置や硬水軟化装置等の前処理ユニットにおいて不要な物質が除去され、前処理水としてＲＯ膜モジュールに供給される。これらの前処理ユニットは、長期間の使用により次第に処理能力が低下する。この処理能力の低下が限界を超えると、除去対象となる物質が前処理水にリークし、水質が悪化する。
【０００６】
この場合、ＲＯ膜モジュールの膜面へのスケールの析出やファウリングを抑制するため、回収率を下げる必要がある。しかし、ＲＯ膜モジュールへ供給する前処理水の流量を一定に保ったまま回収率を下げると、透過水の流量が減少するため、需要箇所への供給量が不足する。一方、透過水の流量を一定に保ったままで回収率を下げるには、ＲＯ膜モジュールへ供給する前処理水の流量を増やす必要がある。しかし、前処理水の流量を増やすと、前処理ユニットの負荷が増大し、更なる水質の悪化を招くことになる。
【０００７】
従って、本発明は、前処理ユニットの負荷を増大させることなしに、膜分離装置の膜面へのスケールの析出やファウリング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】
【０００８】
本発明は、原水から前処理水を製造する前処理ユニットと、前処理水を透過水と濃縮水とに分離する膜分離装置と、透過水を貯留する貯留タンクと、前処理水の水質を検知する水質検知手段と、前記貯留タンクの水位を検出する水位検出手段と、入力された駆動周波数に応じた回転速度で駆動され、前処理水を吸入して前記膜分離装置に向けて吐出する加圧ポンプと、入力された電流値信号に対応する駆動周波数を前記加圧ポンプに出力するインバータと、前記膜分離装置から排出する濃縮水の排水流量が第１排水流量又は当該第１排水流量よりも少ない第２排水流量となるように調節可能な排水弁と、透過水の流量が予め設定された第１目標流量値又は当該第１目標流量値よりも少ない第２目標流量値となるように、系内の物理量を用いて前記加圧ポンプの駆動周波数を演算し、当該駆動周波数の演算値に対応する電流値信号を前記インバータに出力する駆動制御部と、前記水質検知手段の検知水質が予め設定された許容水質値超過の場合に、（ｉ）前記水位検出手段の検出水位が予め設定された基準水位未満であれば、透過水の流量を前記第１目標流量値に設定すると共に、濃縮水の実際排水流量が前記第１排水流量となるように前記排水弁を制御し、（ｉｉ）前記水位検出手段の検出水位が予め設定された基準水位以上であれば、透過水の流量を前記第２目標流量値に設定すると共に、濃縮水の実際排水流量が前記第２排水流量となるよう前記排水弁を制御する流量制御部と、を備える水処理システムに関する。
【０００９】
また、前記流量制御部は、前記水位検出手段の検出水位が予め設定された基準貯留水位以上であれば、前記膜分離装置への前処理水の供給を停止するように前記駆動制御部を制御し、前記水質検知手段の検知水質が予め設定された許容水質値超過となる状態が予め設定された時間以上継続する場合に、前記水位検出手段の検出水位が予め設定された基準貯留水位以上であれば、膜分離装置への前処理水の供給を停止するように前記駆動制御部を制御した後、前記膜分離装置の一次側を洗浄するためのフラッシング運転を実行することが好ましい。
【００１０】
また、前記流量制御部は、前記水質検知手段として機能する場合において、前記前処理ユニットで処理能力の回復動作が実行できないこと又は処理能力の回復動作に必要な条件が満たされないことが検知されたときに、前処理水の水質が予め設定された許容水質値超過であると判定することが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、前処理ユニットの負荷を増大させることなしに、膜分離装置の膜面へのスケールの析出やファウリング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】
【００１２】
【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】給水タンク９における検出水位値と目標流量値との関係を示す説明図である。
【図３】制御部１０において目標流量値及び回収率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４】制御部１０において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５】制御部１０においてＲＯ膜モジュール７の回収率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６】制御部１０においてフラッシング運転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】
【００１３】
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。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。
【００１４】
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、給水タンク９における検出水位値と目標流量値との関係を示す説明図である。
【００１５】
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、原水ポンプ２と、前処理ユニットとしての硬水軟化装置３と、塩水タンク４と、加圧ポンプ５と、インバータ６と、膜分離装置としてのＲＯ膜モジュール７と、透過水弁８と、貯留タンクとしての給水タンク９と、を備える。また、水処理システム１は、駆動制御部及び流量制御部としての制御部１０と、第１排水弁１１〜第３排水弁１３と、水質検知手段としての硬度センサ１４と、流量センサ１５と、濃縮水還流弁１６と、安全弁１７と、水位検出手段としての水位センサ１８と、を備える。図１では、電気的な接続の経路を破線で示す。
【００１６】
また、水処理システム１は、原水ラインＬ１と、軟水ラインＬ２と、塩水ラインＬ３と、排水ラインＬ４と、透過水ラインＬ５と、濃縮水ラインＬ６と、濃縮水排出ラインＬ７と、濃縮水還流ラインＬ８と、透過水返送ラインＬ９と、給水ラインＬ１０と、を備える。本明細書における「ライン」とは、流路、径路、管路等の流体の流通が可能なラインの総称である。
【００１７】
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、硬水軟化装置３のプロセス制御バルブ３２（後述）に接続されている。
【００１８】
原水ポンプ２は、原水ラインＬ１に設けられている。原水ポンプ２は、供給源から供給された水道水や地下水等の原水Ｗ１を吸引し、硬水軟化装置３に向けて吐出する装置である。原水ポンプ２は、制御部１０と電気的に接続されている。原水ポンプ２の運転（駆動及び停止）は、制御部１０により制御される。
【００１９】
硬水軟化装置３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）に置換して、前処理水としての軟水Ｗ２を製造する設備である。硬水軟化装置３は、圧力タンク３１と、プロセス制御バルブ３２と、を主体に構成されている。
【００２０】
圧力タンク３１は、上部に開口部を有する有底の筒状体である。圧力タンク３１は、開口部が蓋部材で密閉されている。圧力タンク３１の内部には、陽イオン交換樹脂ビーズからなる陽イオン交換樹脂床及び濾過砂利からなる支持床（いずれも不図示）が収容されている。
【００２１】
プロセス制御バルブ３２は、その内部に、各種のライン、弁等を備える。制御部１０（後述）は、プロセス制御バルブ３２の流路を切り換えることにより、一例として、以下に示すような軟化プロセスＳＴ１〜補水プロセスＳＴ６の運転を実施する。
（ＳＴ１）原水Ｗ１を陽イオン交換樹脂床の全体に対して上から下へ通過させる軟化プロセス
（ＳＴ２）洗浄水としての原水Ｗ１を陽イオン交換樹脂床の全体に対して下から上へ通過させる逆洗浄プロセス
（ＳＴ３）再生液としての塩水Ｗ３を陽イオン交換樹脂床に対して上から下へ通過させると共に、原水Ｗ１を陽イオン交換樹脂床の主に下側領域に対して下から上へ通過させる再生プロセス
（ＳＴ４）押出水としての原水Ｗ１を陽イオン交換樹脂床に対して上から下へ通過させると共に、原水Ｗ１を陽イオン交換樹脂床の主に下側領域に対して下から上へ通過させる押出プロセス
（ＳＴ５）濯ぎ水としての原水Ｗ１を陽イオン交換樹脂床の全体に対して上から下へ通過させるリンス・プロセス
（ＳＴ６）補給水としての原水Ｗ１を塩水タンク４へ供給する補水プロセス
【００２２】
プロセス制御バルブ３２には、排水ラインＬ４の上流側の端部が接続されている。排水ラインＬ４からは、再生プロセスＳＴ３や押出プロセスＳＴ４等において使用された塩水Ｗ３や原水Ｗ１が排水Ｗ４として排出される。
【００２３】
また、プロセス制御バルブ３２において、内部に備えられた弁体の駆動部（不図示）は、制御部１０と電気的に接続されている。プロセス制御バルブ３２における弁体の切り換えは、制御部１０により制御される。
【００２４】
塩水タンク４は、圧力タンク３１に収容された陽イオン交換樹脂床を再生する塩水Ｗ３を貯留する。塩水タンク４には、塩水ラインＬ３の上流側の端部が接続されている。塩水ラインＬ３の下流側の端部は、プロセス制御バルブ３２と連通し、プロセス制御バルブ３２を構成する各種ラインとそれぞれ接続されている。
【００２５】
また、塩水タンク４は、制御部１０と電気的に接続されている。塩水タンク４に貯留された塩水Ｗ３の量や塩分濃度は、塩水タンク４に設けられた水位センサや塩分濃度センサ（いずれも不図示）により検知され、制御部１０へ検知信号として送信される。
【００２６】
塩水ラインＬ３には、塩水弁（不図示）が設けられている。塩水弁は、塩水ラインＬ３を開閉する。塩水弁は、プロセス制御バルブ３２に組み込まれている。塩水弁において、弁体の駆動部は、制御部１０と不図示の電気的に接続されている。塩水弁における弁体の開閉は、制御部１０により制御される。塩水タンク４は、上述した再生プロセスＳＴ３において、陽イオン交換樹脂床を再生する塩水Ｗ３を圧力タンク３１へ送出する。
【００２７】
硬度センサ１４は、軟水ラインＬ２を流通する軟水Ｗ２のカルシウム硬度（硬度リーク量：炭酸カルシウム換算値）を測定する機器である。硬度センサ１４は、接続部Ｊ３において軟水ラインＬ２に接続されている。接続部Ｊ３は、硬水軟化装置３と加圧ポンプ５との間（接続部Ｊ２と加圧ポンプ５との間）に配置されている。硬度センサ１４は、制御部１０と電気的に接続されている。硬度センサ１４で測定された軟水Ｗ２のカルシウム硬度（以下、「測定硬度値」ともいう）は、制御部１０へ検出信号として送信される。
【００２８】
加圧ポンプ５は、硬水軟化装置３から送出された軟水Ｗ２を吸入し、ＲＯ膜モジュール７に向けて吐出する装置である。加圧ポンプ５は、インバータ６（後述）と電気的に接続されている。加圧ポンプ５には、インバータ６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５は、供給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。
【００２９】
インバータ６は、加圧ポンプ５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。インバータ６は、制御部１０と電気的に接続されている。インバータ６には、制御部１０から電流値信号が入力される。インバータ６は、入力された電流値信号に対応する駆動周波数の駆動電力を加圧ポンプ５に出力する。
【００３０】
ＲＯ膜モジュール７は、硬水軟化装置３により製造された軟水Ｗ２を、溶存塩類が除去された透過水Ｗ５と、溶存塩類が濃縮された濃縮水Ｗ６とに膜分離処理する設備である。ＲＯ膜モジュール７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７は、これらＲＯ膜エレメントにより軟水Ｗ２を膜分離処理し、透過水Ｗ５及び濃縮水Ｗ６を製造する。ＲＯ膜モジュール７の一次側入口ポートは、軟水ラインＬ２を介して硬水軟化装置３（プロセス制御バルブ３２）の下流側に接続されている。ＲＯ膜モジュール７の二次側ポートには、透過水ラインＬ５の上流側の端部が接続されている。
【００３１】
透過水ラインＬ５は、ＲＯ膜モジュール７で製造された透過水Ｗ５を、給水タンク９へ送出するラインである。透過水ラインＬ５の下流側の端部は、給水タンク９（後述）に接続されている。
【００３２】
流量センサ１５は、透過水ラインＬ５を流通する透過水Ｗ５の流量を検出する機器である。流量センサ１５は、接続部Ｊ４において透過水ラインＬ５に接続されている。接続部Ｊ４は、ＲＯ膜モジュール７と透過水弁８との間に配置されている。流量センサ１５は、制御部１０と電気的に接続されている。流量センサ１５で検出された透過水Ｗ５の流量（以下、「検出流量値」ともいう）は、制御部１０へ検出信号として送信される。
【００３３】
透過水弁８は、透過水ラインＬ５を開閉する装置である。透過水弁８は、制御部１０と電気的に接続されている。透過水弁８における弁体の開閉は、制御部１０からの駆動信号により制御される。透過水弁８は、例えば、ＲＯ膜モジュール７を高回収率（８０％）及び低回収率（６０％）で運転する場合には、開状態に制御される。また、透過水弁８は、ＲＯ膜モジュール７をフラッシング運転（後述）する場合には、閉状態に制御される。
【００３４】
なお、本実施形態では、後述するように、軟水Ｗ２の検知水質が許容水質値未満の場合には高回収率（８０％）に設定され、軟水Ｗ２の検知水質が許容水質値超過の場合には低回収率（６０％）に設定される。
【００３５】
一方、ＲＯ膜モジュール７の一次側出口ポートには、濃縮水ラインＬ６の上流側の端部が接続されている。濃縮水ラインＬ６は、濃縮水Ｗ６をＲＯ膜モジュール７の外に送出するラインである。濃縮水ラインＬ６の下流側は、分岐部Ｊ６において、濃縮水排出ラインＬ７及び濃縮水還流ラインＬ８に分岐している。
【００３６】
濃縮水排出ラインＬ７は、濃縮水ラインＬ６を流通する濃縮水Ｗ６の一部を装置外へ排出するラインである。濃縮水排出ラインＬ７の下流側は、分岐部Ｊ７及びＪ８において、第１排水ラインＬ１１、第２排水ラインＬ１２及び第３排水ラインＬ１３に分岐している。
【００３７】
第１排水ラインＬ１１には、第１排水弁１１が設けられている。第２排水ラインＬ１２には、第２排水弁１２が設けられている。第３排水ラインＬ１３には、第３排水弁１３が設けられている。
【００３８】
第１排水弁１１〜第３排水弁１３は、濃縮水ラインＬ６から送出された濃縮水Ｗ６の排水流量を調節する弁である。第１排水弁１１は、第１排水ラインＬ１１を開閉することができる。第２排水弁１２は、第２排水ラインＬ１２を開閉することができる。第３排水弁１３は、第３排水ラインＬ１３を開閉することができる。
【００３９】
第１排水弁１１〜第３排水弁１３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１１〜第３排水弁１３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１１は、開状態において、ＲＯ膜モジュール７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１２は、開状態において、ＲＯ膜モジュール７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１３は、開状態において、ＲＯ膜モジュール７の回収率が７０％となるように排水流量が設定されている。
【００４０】
濃縮水ラインＬ６から排出される濃縮水Ｗ６の排水流量は、第１排水弁１１〜第３排水弁１３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１２のみを開状態とし、第１排水弁１１及び第３排水弁１３を閉状態とする。この場合には、ＲＯ膜モジュール７の回収率を７５％とすることができる。また、第１排水弁１１及び第２排水弁１２を開状態とし、第３排水弁１３のみを閉状態とする。この場合には、ＲＯ膜モジュール７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、濃縮水Ｗ６の排水流量は、第１排水弁１１〜第３排水弁１３を選択的に開閉することにより、ＲＯ膜モジュール７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。
【００４１】
なお、本実施形態において、ＲＯ膜モジュール７の回収率は、高回収率（８０％）又は低回収率（６０％）のいずれかに設定される。上述したように、濃縮水Ｗ６の排水流量は、段階的に調節できる。このため、高回収率及び低回収率における回収率は、５０％〜８０％までの間で適宜に選択することができる。例えば、高回収率を７５％、低回収率を５５％に設定してもよい。
【００４２】
第１排水弁１１〜第３排水弁１３は、それぞれ制御部１０と電気的に接続されている。第１排水弁１１〜第３排水弁１３における弁体の開閉は、制御部１０からの駆動信号により制御される。
【００４３】
濃縮水還流ラインＬ８は、濃縮水ラインＬ６を流通する濃縮水Ｗ６の残部を、軟水ラインＬ２における加圧ポンプ５よりも上流側に還流させるラインである。濃縮水還流ラインＬ８の上流側の端部は、分岐部Ｊ６において濃縮水ラインＬ６に接続されている。分岐部Ｊ６は、ＲＯ膜モジュール７の一次側出口ポートと分岐部Ｊ７との間に配置されている。また、濃縮水還流ラインＬ８の下流側の端部は、接続部Ｊ１において、軟水ラインＬ２に接続されている。接続部Ｊ１は、硬水軟化装置３と加圧ポンプ５との間（硬水軟化装置３と接続部Ｊ２との間）に配置されている。
【００４４】
濃縮水還流弁１６は、濃縮水還流ラインＬ８の流通量を調節する装置である。濃縮水還流弁１６は、制御部１０と電気的に接続されている。濃縮水還流弁１６における弁体の開度は、制御部１０からの駆動信号により制御される。濃縮水還流弁１６は、ＲＯ膜モジュール７を高回収率（８０％）で運転する場合には、所定の開度に制御される。また、濃縮水還流弁１６の弁体は、ＲＯ膜モジュール７を低回収率（６０％）で運転する場合及びフラッシング運転（後述）する場合は、閉状態（開度０％）に制御される。
【００４５】
透過水返送ラインＬ９は、ＲＯ膜モジュール７をフラッシング運転する場合において、透過水ラインＬ５に送出された透過水Ｗ５を、原水ラインＬ１における加圧ポンプ５よりも上流側に返送させるラインである。透過水返送ラインＬ９の上流側の端部は、接続部Ｊ５において透過水ラインＬ５に接続されている。接続部Ｊ５は、ＲＯ膜モジュール７の二次側ポートと透過水弁８との間に配置されている。また、透過水返送ラインＬ９の下流側の端部は、接続部Ｊ２において軟水ラインＬ２に接続されている。接続部Ｊ２は、硬水軟化装置３と加圧ポンプ５との間（接続部Ｊ１と接続部Ｊ３との間）に配置されている。また、透過水返送ラインＬ９には、安全弁１７が設けられている。
【００４６】
安全弁１７は、フラッシング運転において、透過水ラインＬ５の管内圧力が予め設定された圧力以上となった場合に開弁して、透過水Ｗ５を透過水返送ラインＬ９に流通させる弁である。すなわち、安全弁１７は、予め設定された圧力以上の透過水Ｗ５を、透過水返送ラインＬ９を介して軟水ラインＬ２に戻すことにより、ＲＯ膜モジュール７の二次側に過剰な背圧が発生するのを防止する。
【００４７】
なお、ＲＯ膜モジュール７を高回収率及び低回収率で運転する場合には、透過水弁８が開状態に制御されるため、透過水ラインＬ５の管内圧力は、予め設定された圧力未満となる。そのため、高回収率及び低回収率で運転する場合は、安全弁１７が閉弁した状態で、透過水Ｗ５が給水タンク９へ送出される。
【００４８】
給水タンク９は、透過水Ｗ５を貯留するタンクである。給水タンク９には、透過水ラインＬ５の下流側の端部が接続されている。ＲＯ膜モジュール７の二次側ポートから送出された透過水Ｗ５は、透過水ラインＬ５を介して給水タンク９に補給される。また、給水タンク９は、給水ラインＬ１０を介して需要箇所等に接続されている。給水タンク９に貯留された透過水Ｗ５は、給水ラインＬ１０を介して、純水Ｗ７として需要箇所等に供給される。
【００４９】
水位センサ１８は、給水タンク９に貯留された透過水Ｗ５の水位を検出する機器である。水位センサ１８は、検出ライン（符号略）を介して給水タンク９に接続されている。また、水位センサ１８は、制御部１０と電気的に接続されている。水位センサ１８で検出された給水タンク９の水位（以下、「検出水位値」ともいう）は、制御部１０へ検出信号として送信される。
【００５０】
制御部１０は、ＣＰＵ及びメモリ含むマイクロプロセッサ（不図示）により構成される。制御部１０は、軟水流量センサ及び塩水流量センサ（いずれも不図示）から入力された検出信号等に基づいて、プロセス制御バルブ３２の動作を制御する。制御部１０のメモリには、硬水軟化装置３の運転を実施する制御プログラムが予め記憶されている。制御部１０のＣＰＵは、メモリに記憶された制御プログラムに従って、上述した軟化プロセスＳＴ１〜補水プロセスＳＴ６を順に切り換えるように、プロセス制御バルブ３２を制御する。
【００５１】
また、駆動制御部としての制御部１０は、流量フィードバック水量制御として、流量センサ１５の検出流量値が、予め設定された第１目標流量値、第２目標流量値又は第３目標流量値（いずれも後述）となるように、系内の物理量を用いて速度形デジタルＰＩＤアルゴリズムにより、加圧ポンプ５を駆動するための駆動周波数を演算し、当該駆動周波数の演算値に対応する電流値信号をインバータ６に出力する。制御部１０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。
【００５２】
また、流量制御部としての制御部１０は、硬度センサ１４の測定硬度値が予め設定された許容硬度値超過の場合に、（ｉ）水位センサ１８の検出水位値が予め設定された水位Ｍ（後述する基準水位）未満であれば、透過水Ｗ５の流量を第１目標流量値に設定すると共に、濃縮水Ｗ６の実際排水流量が第１排水流量値（後述）となるように第１排水弁１１〜第３排水弁１３を制御し、（ｉｉ）水位センサ１８の検出水位値が予め設定された水位Ｍ以上〜水位Ｈ（後述する基準貯留水位）未満の範囲であれば、透過水Ｗ５の流量を第２目標流量値に設定すると共に、濃縮水Ｗ６の実際排水流量が第２排水流量（後述）となるように第１排水弁１１〜第３排水弁１３を制御する。
【００５３】
ここで、給水タンク９における基準水位と目標流量値及び排水流量との関係を、図２を用いて説明する。図２に示すように、本実施形態において、給水タンク９の水位は、低い方から高い方に向けて順に、Ｌ、Ｍ、Ｈの３段階に区分される。水位Ｌは、透過水Ｗ５の供給開始水位である。水位Ｍは、透過水Ｗ５の基準水位である。水位Ｈは、透過水Ｗ５の基準貯留水位である。
【００５４】
流量制御部としての制御部１０は、水位センサ１８の検出水位値が水位Ｍ（基準水位）未満の範囲であれば、透過水Ｗ５の流量を第１目標流量値に設定する。この第１目標流量値を、予め設定された目標流量値の１００％流量とする。
【００５５】
また、流量制御部としての制御部１０は、水位センサ１８の検出水位値が水位Ｍ（基準水位）未満であると判定した場合には、透過水Ｗ５の回収率を８０％に設定すると共に、設定した回収率に基づいて濃縮水Ｗ６の排水流量（第１排水流量）を演算する。そして、制御部１０は、ＲＯ膜モジュール７における濃縮水Ｗ６の実際排水流量が第１排水流量となるように、第１排水弁１１〜第３排水弁１３を制御する。
【００５６】
流量制御部としての制御部１０は、水位センサ１８の検出水位値が水位Ｍ以上〜水位Ｈ未満の範囲であれば、透過水Ｗ５の流量を第２目標流量値に設定する。第２目標流量値は、第１目標流量値よりも少ない流量である。この第２目標流量値は、第１目標流量値の５０％流量である。
【００５７】
また、流量制御部としての制御部１０は、水位センサ１８の検出水位値が水位Ｍ以上〜水位Ｈ未満の範囲であると判定した場合には、透過水Ｗ５の回収率を６０％に設定すると共に、設定した回収率に基づいて濃縮水Ｗ６の排水流量（第２排水流量）を演算する。そして、制御部１０は、ＲＯ膜モジュール７における濃縮水Ｗ６の実際排水流量が第２排水流量となるように、第１排水弁１１〜第３排水弁１３を制御する。
【００５８】
なお、流量制御部としての制御部１０は、設定された回収率Ｒ及び目標流量値Ｑｐ´（第１目標流量値又は第２目標流量値）に基づいて、濃縮水Ｗ６の排水流量Ｑｃを、下記の式（１）により演算する。
Ｑｃ＝Ｑｐ´／Ｒ−Ｑｐ´ （１）
【００５９】
流量制御部としての制御部１０は、水位センサ１８の検出水位値が水位Ｈ（基準貯留水位）以上であると判定した場合には、透過水Ｗ５の流量を第３目標流量値に設定する。この第３目標流量値は、第１目標流量値の０％流量である。この場合、制御部１０は、加圧ポンプ５の運転を停止して、給水タンク９への透過水Ｗ５の補給を停止させる。また、制御部１０が透過水Ｗ５の流量を第３目標流量値に設定した場合、第１排水弁１１〜第３排水弁１３の制御は行われない。
【００６０】
また、流量制御部としての制御部１０は、硬度センサ１４の測定硬度値について、許容硬度値超過となる状態が予め設定された時間Ｔｄ以上継続する場合に、水位センサ１８の検出水位値が基準貯留水位（水位Ｈ）以上であれば、ＲＯ膜モジュール７への軟水Ｗ２の供給を停止するように加圧ポンプ５を制御した後、ＲＯ膜モジュール７の一次側を洗浄するためのフラッシング運転を実行する。
【００６１】
なお、図２において、水位Ｌ未満は、警戒水位である。制御部１０は、給水タンク９の水位が水位Ｌ未満の水位ＬＬ（不図示）に到達した場合には、透過水Ｗ５の流量を第１目標流量値に設定すると共に、警報器（不図示）を介して警報を発したり、ユーザインターフェース（不図示）を介してシステム管理者に警戒メッセージ等を通知したりする。
【００６２】
次に、制御部１０による目標流量値及び回収率の設定について説明する。図３は、制御部１０において目標流量値及び回収率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。
【００６３】
図３に示すステップＳＴ１０１において、制御部１０は、硬度センサ１４で測定された軟水Ｗ２の測定硬度値Ｃｃを取得する。
【００６４】
ステップＳＴ１０２において、制御部１０は、測定硬度値Ｃｃが予め設定された許容硬度値Ｃｓを超過しているか否かを判定する。このステップＳＴ１０２において、制御部１０により、測定硬度値Ｃｃ＞許容硬度値Ｃｓである（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、制御部１０により、測定硬度値Ｃｃ≦許容硬度値Ｃｓである（ＮＯ）と判定された場合に、処理はステップＳＴ１０９へ移行する。
【００６５】
ステップＳＴ１０３（ステップＳＴ１０２：ＹＥＳ判定）において、制御部１０は、内部タイマ（不図示）による計時Ｔｃのカウントがスタートしていなければ、計時Ｔｃをスタートさせる。
【００６６】
ステップＳＴ１０４において、制御部１０は、水位センサ１８で検出された検出水位値Ｗを取得する。
【００６７】
ステップＳＴ１０５において、制御部１０は、検出水位値Ｗが水位Ｍ（基準水位）未満か否かを判定する。このステップＳＴ１０５において、制御部１０により、検出水位値Ｗ＜水位Ｍ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。また、ステップＳＴ１０５において、制御部１０により、検出水位値Ｗ≧水位Ｍである（ＮＯ）と判定された場合に、処理はステップＳＴ１０９へ移行する。
【００６８】
ステップＳＴ１０６（ステップＳＴ１０５：ＹＥＳ判定）において、制御部１０は、透過水Ｗ５の流量を第１目標流量値に設定する。検出水位値Ｗが水位Ｍ（基準水位）未満の場合には、給水タンク９の貯水量を上げるためである。
【００６９】
ステップＳＴ１０７において、制御部１０は、ＲＯ膜モジュール７の回収率を８０％に設定する。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ＳＴ１０１へリターンする）。
【００７０】
ステップＳＴ１０８（ステップＳＴ１０２：ＮＯ判定）において、制御部１０は、内部タイマによる計時Ｔｃのカウントがスタートとしている場合には、計時Ｔｃをリセットする。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ＳＴ１０１へリターンする）。軟水Ｗ２の測定硬度値Ｃｃが許容硬度値Ｃｓ以下であれば、計時Ｔｃのカウントは不要であり、また回収率を下げる必要がないためである。
【００７１】
一方、ステップＳＴ１０９（ステップＳＴ１０５：ＮＯ判定）において、制御部１０は、検出水位値Ｗが水位Ｍ（基準水位）以上且つ水位Ｈ（基準貯留水位）未満か否かを判定する。このステップＳＴ１０９において、制御部１０により、水位Ｈ＞検出水位値Ｗ≧水位Ｍである（ＹＥＳ）と判定された場合に、処理はステップＳＴ１１０へ移行する。また、ステップＳＴ１０９において、制御部１０により、水位Ｈ＞検出水位値Ｗ≧水位Ｍでない（ＮＯ）と判定された場合に、処理はステップＳＴ１１２へ移行する。
【００７２】
ステップＳＴ１１０（ステップＳＴ１０９：ＹＥＳ判定）において、制御部１０は、透過水Ｗ５の流量を第２目標流量値に設定する。検出水位値Ｗが水位Ｍ（基準水位）以上且つ水位Ｈ（基準貯留水位）未満であれば、純水Ｗ７の貯水量がある程度確保されているため、回収率を下げて、ＲＯ膜モジュール７の膜面へのスケールの析出やファウリングを抑制するためである。
【００７３】
ステップＳＴ１１１において、制御部１０は、ＲＯ膜モジュール７の回収率を６０％に設定する。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ＳＴ１０１へリターンする）。
【００７４】
一方、ステップＳＴ１１２（ステップＳＴ１０９：ＮＯ判定）へ移行した場合において、制御部１０は、検出水位値Ｗが水位Ｈ（基準貯留水位）以上であると判定し、透過水Ｗ５の流量を第３目標流量値に設定する。純水Ｗ７が基準貯留水位以上あれば、十分な貯水量が確保されているため、透過水Ｗ５の供給を停止するためである。
【００７５】
ステップＳＴ１１３において、制御部１０は、内部タイマがカウントする計時Ｔｃが予め設定された時間Ｔｄに達したか否かを判定する。軟水Ｗ２の測定硬度値Ｃｃが許容硬度値Ｃｓを超過する状態が継続する場合、回収率を下げて運転しても、ＲＯ膜モジュール７の膜面へのスケールの析出やファウリングが懸念される。このため、内部タイマがカウントする計時Ｔｃが時間Ｔｄに達した場合には、フラッシング運転を実行するためである。
【００７６】
このステップＳＴ１１３において、制御部１０により、計時Ｔｃが時間Ｔｄに達した（ＹＥＳ）と判定された場合に、処理はステップＳＴ１１４へ移行する。また、ステップＳＴ１１３において、制御部１０により、計時Ｔｃが時間Ｔｄに達していない（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）。
【００７７】
ステップＳＴ１１４（ステップＳＴ１１３：ＹＥＳ判定）において、制御部１０は、内部タイマによる計時Ｔｃをリセットする。
【００７８】
ステップＳＴ１１５において、制御部１０は、フラッシング運転を実行する。フラッシング運転については後述する。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ＳＴ１０１へリターンする）。
【００７９】
次に、制御部１０による流量フィードバック水量制御について説明する。図４は、制御部１０において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。
【００８０】
図４に示すステップＳＴ２０１において、制御部１０は、透過水Ｗ５の目標流量値Ｑｐ´を取得する。この目標流量値Ｑｐ´は、図３に示すフローチャートのステップＳＴ１０６、ステップＳＴ１１０又はステップＳＴ１１２において設定された目標流量値である。
【００８１】
ステップＳＴ２０２において、制御部１０は、内部タイマ（不図示）による計時Ｔｓ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、制御部１０により、タイマによる計時Ｔｓが１００ｍｓに達したと（ＹＥＳ）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、制御部１０により、内部タイマによる計時Ｔｓ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。
【００８２】
ステップＳＴ２０３（ステップＳＴ２０２：ＹＥＳ判定）において、制御部１０は、流量センサ１５で検出された透過水Ｗ５の検出流量値Ｑｐを取得する。
【００８３】
ステップＳＴ２０４において、制御部１０は、ステップＳＴ２０３で取得した検出流量値（フィードバック値）ＱｐとステップＳＴ２０１で取得した目標流量値Ｑｐ´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。
【００８４】
ステップＳＴ２０５において、制御部１０は、操作量Ｕ、目標流量値Ｑｐ´及び加圧ポンプ５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５の駆動周波数Ｆを演算する。
【００８５】
ステップＳＴ２０６において、制御部１０は、駆動周波数Ｆの演算値を、対応する電流値信号（４〜２０ｍＡ）に変換する。
【００８６】
ステップＳＴ２０７において、制御部１０は、変換した電流値信号をインバータ６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）。
【００８７】
次に、制御部１０によるＲＯ膜モジュール７の回収率制御について説明する。図５は、制御部１０においてＲＯ膜モジュール７の回収率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５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。
【００８８】
図５に示すステップＳＴ３０１において、制御部１０は、透過水Ｗ５の目標流量値Ｑｐ´を設定する。この目標流量値Ｑｐ´は、図３に示すフローチャートのステップＳＴ１０６、ステップＳＴ１１０又はステップＳＴ１１２において設定された目標流量値である。
【００８９】
ステップＳＴ３０２において、制御部１０は、ＲＯ膜モジュール７の回収率Ｒを設定する。この回収率Ｒは、図３に示すフローチャートのステップＳＴ１０７又はステップＳＴ１１１において設定された回収率である。
【００９０】
ステップＳＴ３０３において、制御部１０は、ステップＳＴ３０１で設定した目標流量値Ｑｐ´及びステップＳＴ３０２で設定した回収率Ｒに基づいて、濃縮水Ｗ６の排水流量Ｑｃを、式（１）により演算する。
【００９１】
ステップＳＴ３０４において、制御部１０は、濃縮水Ｗ６の実際排水流量ＱｄがステップＳＴ３０３で演算した排水流量Ｑｃとなるように第１排水弁１１〜第３排水弁１３を制御する。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）。
【００９２】
次に、制御部１０によるフラッシング運転について説明する。図６は、制御部１０においてフラッシング運転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６に示すフローチャートの処理は、図３に示すフローチャート（ステップＳＴ１１５）のサブルーチンとして実行される。
【００９３】
図６に示すステップＳＴ４０１において、制御部１０は、透過水弁８を閉状態に制御する。
ステップＳＴ４０２において、制御部１０は、濃縮水還流弁１６を閉状態に制御する。
【００９４】
ステップＳＴ４０３において、制御部１０は、第１排水弁１１〜第３排水弁１３のうち、所定の弁を開状態に制御する。開状態に制御する排水弁の数は、効果的なフラッシングを行うのに必要な軟水Ｗ２の流量に基づいて、予め決定される。
【００９５】
ステップＳＴ４０４において、制御部１０は、フラッシング運転における駆動周波数Ｆｆを取得する。この駆動周波数Ｆｆは、例えば、予めメモリに記憶された設定値である。
【００９６】
ステップＳＴ４０５において、制御部１０は、駆動周波数Ｆｆの値を、対応する電流値信号（４〜２０ｍＡ）に変換する。
【００９７】
ステップＳＴ４０６において、制御部１０は、変換した電流値信号をインバータ６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。なお、インバータ６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５に供給する。その結果、加圧ポンプ５は、インバータ６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。
【００９８】
上述した透過水弁８、濃縮水還流弁１６、第１排水弁１１〜第３排水弁１３及び加圧ポンプ５の制御により、ＲＯ膜モジュール７の一次側に供給された軟水Ｗ２は、ＲＯ膜の表面を流れ、フラッシング洗浄排水として濃縮水排出ラインＬ７から排出される。また、ＲＯ膜モジュール７の二次側ポートから送出された透過水Ｗ５は、安全弁１７の開弁動作により透過水返送ラインＬ９を流通して軟水ラインＬ２に返送される。
【００９９】
なお、フラッシング運転は、濃縮水排出ラインＬ７から排出される洗浄排水の電気伝導率又はシリカ濃度が、軟水Ｗ２の１．１倍以下となるまで継続する。
【０１００】
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得られる。
本実施形態に係る水処理システム１において、制御部１０は、軟水Ｗ２の測定硬度値Ｃｃ（検知水質）が許容硬度値Ｃｓ（許容水質値）超過の場合に、給水タンク９が基準水位Ｍ以上〜基準貯留水位Ｈ未満の範囲であれば、透過水Ｗ５の流量を第２目標流量値（＜第１目標流量値）に設定すると共に、濃縮水Ｗ６が第２排水流量（＞第１排水流量）となるように第１排水弁１１〜第３排水弁１３を制御する。
【０１０１】
これによれば、軟水Ｗ２の水質が悪化した場合に、透過水Ｗ５の流量を減らしても、給水タンク９から需要箇所への純水Ｗ７の供給を維持することができる。このため、透過水Ｗ５の流量を減らすと共に、ＲＯ膜モジュール７の回収率を下げた状態で運転することができる。従って、前処理ユニットとしての硬水軟化装置３の負荷を増大させることなしに、ＲＯ膜モジュール７の膜面へのスケールの析出やファウリングを抑制することができる。
【０１０２】
また、制御部１０は、軟水Ｗ２の測定硬度値Ｃｃが許容硬度値Ｃｓ超過の場合であっても、給水タンク９が基準水位Ｍ未満でなければ、透過水Ｗ５の流量を減らすことがない。このため、需要箇所において純水Ｗ７の消費量が多い場合に、給水タンク９から需要箇所へ純水Ｗ７をより確実に供給することができる。
【０１０３】
また、制御部１０は、軟水Ｗ２の測定硬度値Ｃｃが許容硬度値Ｃｓ超過の状態が、予め設定された時間Ｔｄ以上継続する場合に、給水タンク９が基準貯留水位Ｈ以上あれば、ＲＯ膜モジュール７への軟水Ｗ２の供給を停止した後、フラッシング運転を実行する。フラッシング運転では、ＲＯ膜モジュール７内における濃縮水Ｗ６が軟水Ｗ２で置換されながら、膜表面が洗浄される。従って、需要箇所への純水Ｗ７の供給を維持しつつ、膜表面を清浄な状態に復帰させることができる。
【０１０４】
また、制御部１０は、ＲＯ膜モジュール７の運転中において、流量フィードバック水量制御を実行する。このため、回収率を下げた状態でも、安定した流量の透過水Ｗ５を給水タンク９へ補給することができる。
【０１０５】
また、本実施形態に係る水処理システム１において、透過水返送ラインＬ９には、安全弁１７が設けられている。このため、フラッシング運転において、透過水返送ラインＬ９の管内圧力が設定された圧力以上となった場合に、安全弁１７を介して高圧の透過水Ｗ５を低圧側（加圧ポンプ５の一次側）に逃がすことができる。従って、過剰な背圧によるＲＯ膜の破損を防止することができる。
【０１０６】
また、本実施形態に係る水処理システム１において、制御部１０は、フラッシング運転を実行する際に、濃縮水還流ラインＬ８を濃縮水Ｗ６が流通しないように濃縮水還流弁１６を閉状態に制御し、且つ透過水ラインＬ５を透過水Ｗ５が流通しないように透過水弁８を閉状態に制御する。このため、軟水Ｗ２の濃縮を抑制しながら、軟水Ｗ２を洗浄水として有効利用することができる。
【０１０７】
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。
【０１０８】
例えば、本実施形態では、前処理ユニットとして硬水軟化装置３を用い、製造された前処理水の水質を硬度により判定する例について説明した。これに限らず、前処理ユニットは、砂濾過装置、除鉄除マンガン装置、活性炭濾過装置、硬水軟化装置等を単独で、或いはこれらの装置を組み合せて用いることができる。砂濾過装置、除鉄除マンガン装置、活性炭濾過装置で製造される前処理水の水質項目としては、それぞれ濁度、鉄分濃度、残留塩素濃度を例示することができ、これらの水質項目に基づいて前処理水の水質を判定することができる。また、前処理水の水質は、上述した複数の項目のうちの１つの項目だけでなく、複数の項目を組み合わせて判定してもよい。
【０１０９】
本実施形態では、給水タンク９の水位を、Ｌ、Ｍ、Ｈの３段階に区分した例について説明した。しかし、給水タンク９の水位は、少なくとも２段階に区分されていればよい。また、給水タンク９の水位は、４段階以上に区分されていてもよい。いずれの場合でも、上位区分に対する透過水Ｗ５の目標流量が、下位区分に対する透過水Ｗ５の目標流量よりも小さくなるように設定することで、前処理水の水質が悪化した場合に、前処理水の負荷を増加させることなく、回収率を下げて運転することができる。
【０１１０】
本実施形態では、前処理水における水質の悪化を、硬度センサ１４により直接的に検知する例について説明した。これに限らず、制御部１０を水質検知手段として機能させることにより、前処理水における水質の悪化を間接的に検知することもできる。
【０１１１】
例えば、硬水軟化装置３のプロセス制御バルブ３２が故障して、再生プロセスの実行ができなくなった場合には、軟水Ｗ２の水質が悪化することが予想される。また、塩水タンク４に貯留された塩水Ｗ３の量が規定量未満の場合や、塩水Ｗ３の塩分濃度が規定値未満となった場合には、再生プロセスＳＴ３において再生不良となり、早期に硬度成分のリークが発生することが予想される。このため、制御部１０において、プロセス制御バルブ３２の故障や塩水Ｗ３の異常を検知した場合には、前処理水の水質が悪化したと判定することができる。また、前処理水における水質の悪化は、上述した間接的な検知と、センサによる直接的な検知とを組み合わせて判定してもよい。
【０１１２】
本実施形態に係る水処理システム１において、軟水Ｗ２にアルカリ剤（ＮａＯＨ，ＫＯＨ等）を添加して、軟水Ｗ２がｐＨ８以上となるように構成してもよい。これにより、軟水Ｗ２に含まれる遊離炭酸がイオン化し、炭酸水素イオンや炭酸イオンに変化する。このため、後段に設けられたＲＯ膜モジュール７において、イオン化した遊離炭酸（炭酸水素イオンや炭酸イオン）を除去することができる。従って、更に純度の高い純水Ｗ７を製造することができる。
【０１１３】
また、軟水Ｗ２にアルカリ剤を添加する構成において、更に、給水タンク９の下流側に電気再生式イオン交換装置（ＥＤＩ）を設けた構成としてもよい。軟水Ｗ２へのアルカリ剤の添加不良が発生した場合に、ＲＯ膜モジュール７で除去できない遊離炭酸がリークするおそれがある。しかし、電気再生式イオン交換装置において、（ｉ）ＥＤＩモジュールに通電する電流値を上げる、及び／又は、（ｉｉ）脱塩室への通水流量を減少させることにより、リークした遊離炭酸を除去することができる。
【０１１４】
また、軟水Ｗ２にアルカリ剤を添加する構成において、アルカリ剤を添加した軟水Ｗ２のｐＨ値を測定するｐＨ測定センサを設けた構成としてもよい。この場合、制御部１０は、軟水Ｗ２のｐＨ値を監視して、ｐＨ８未満となった場合には、アルカリ剤の添加不良が発生したと判断して、上記（ｉ）及び／又は（ｉｉ）を実行する。また、制御部１０は、ｐＨ８以上となった場合には、ＥＤＩモジュールに通電する電流値や脱塩室への通水流量を通常値に戻すように制御する。
【０１１５】
また、軟水Ｗ２にアルカリ剤を添加する構成において、軟水ラインＬ２（図１参照）にアルカリ剤を送出する薬剤供給ライン（不図示）に、フローチェッカを設けた構成としてもよい。フローチェッカは、薬剤供給ラインにおける薬剤（アルカリ剤）の流通を検知する装置である。この場合、制御部１０は、フローチェッカにおいて薬剤の流通が検知されない場合には、アルカリ剤の添加不良が発生したと判断して、上記（ｉ）及び／又は（ｉｉ）を実行する。また、制御部１０は、フローチェッカにおいて薬剤の流通が検知された場合には、ＥＤＩモジュールに通電する電流値や脱塩室への通水流量を通常値に戻すように制御する。
【０１１６】
また、本実施形態に係る水処理システム１では、回収率制御において、第１排水弁１１〜第３排水弁１３を選択的に開閉することにより、濃縮水Ｗ６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、濃縮水排出ラインＬ７を分岐させずに、当該濃縮水排出ラインＬ７に比例制御弁を設けた構成としてもよい。この場合、制御部１０から電流値信号（例えば、４〜２０ｍＡ）を比例制御弁に送信して弁開度を制御することにより、濃縮水Ｗ６の排水流量を調節することができる。
【０１１７】
また、比例制御弁を設けた構成において、濃縮水排出ラインＬ７に流量センサを設けた構成としてもよい。この場合は、流量センサで検出された流量値を、制御部１０にフィードバック値として入力する。これにより、濃縮水Ｗ６の実際排水流量をより正確に制御することができる。
【符号の説明】
【０１１８】
１ 水処理システム
３ 硬水軟化装置（前処理ユニット）
４ 塩水タンク
５ 加圧ポンプ
６ インバータ
７ ＲＯ膜モジュール（膜分離装置）
９ 給水タンク（貯留タンク）
１０ 制御部
１１ 第１排水弁（排水弁）
１２ 第２排水弁（排水弁）
１３ 第３排水弁（排水弁）
１４ 硬度センサ（水質検知手段）
１５ 流量センサ
１８ 水位センサ（水位検出手段）
Ｌ１ 原水ライン
Ｌ２ 軟水ライン
Ｌ３ 塩水ライン
Ｌ４ 排水ライン
Ｌ５ 透過水ライン
Ｌ６ 濃縮水ライン
Ｌ７ 濃縮水排出ライン
Ｌ８ 濃縮水還流ライン
Ｌ９ 透過水返送ライン
Ｌ１０ 給水ライン
Ｗ１ 原水
Ｗ２ 軟水（前処理水）
Ｗ３ 塩水
Ｗ４ 排水
Ｗ５ 透過水
Ｗ６ 濃縮水
Ｗ７ 純水
【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ユニットと、
前処理水を透過水と濃縮水とに分離する膜分離装置と、
透過水を貯留する貯留タンクと、
前処理水の水質を検知する水質検知手段と、
前記貯留タンクの水位を検出する水位検出手段と、
入力された駆動周波数に応じた回転速度で駆動され、前処理水を吸入して前記膜分離装置に向けて吐出する加圧ポンプと、
入力された電流値信号に対応する駆動周波数を前記加圧ポンプに出力するインバータと、
前記膜分離装置から排出する濃縮水の排水流量が第１排水流量又は当該第１排水流量よりも少ない第２排水流量となるように調節可能な排水弁と、
透過水の流量が予め設定された第１目標流量値又は当該第１目標流量値よりも少ない第２目標流量値となるように、系内の物理量を用いて前記加圧ポンプの駆動周波数を演算し、当該駆動周波数の演算値に対応する電流値信号を前記インバータに出力する駆動制御部と、
前記水質検知手段の検知水質が予め設定された許容水質値超過の場合に、（ｉ）前記水位検出手段の検出水位が予め設定された基準水位未満であれば、透過水の流量を前記第１目標流量値に設定すると共に、濃縮水の実際排水流量が前記第１排水流量となるように前記排水弁を制御し、（ｉｉ）前記水位検出手段の検出水位が予め設定された基準水位以上であれば、透過水の流量を前記第２目標流量値に設定すると共に、濃縮水の実際排水流量が前記第２排水流量となるよう前記排水弁を制御する流量制御部と、
を備える水処理システム。
【請求項２】
前記流量制御部は、前記水位検出手段の検出水位が予め設定された基準貯留水位以上であれば、前記膜分離装置への前処理水の供給を停止するように前記駆動制御部を制御し、前記水質検知手段の検知水質が予め設定された許容水質値超過となる状態が予め設定された時間以上継続する場合に、前記水位検出手段の検出水位が予め設定された基準貯留水位以上であれば、前記膜分離装置への前処理水の供給を停止するように前記駆動制御部を制御した後、前記膜分離装置の一次側を洗浄するためのフラッシング運転を実行する、
請求項１に記載の水処理システム。
【請求項３】
前記流量制御部は、前記水質検知手段として機能する場合において、前記前処理ユニットで処理能力の回復動作が実行できないこと又は処理能力の回復動作に必要な条件が満たされないことが検知されたときに、前処理水の水質が予め設定された許容水質値超過であると判定する、
請求項１又は２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ユニットと、
前処理水を透過水と濃縮水とに分離する膜分離装置と、
透過水を貯留する貯留タンクと、
前処理水の水質を検知する水質検知手段と、
前記貯留タンクの水位を検出する水位検出手段と、
入力された駆動周波数に応じた回転速度で駆動され、前処理水を吸入して前記膜分離装置に向けて吐出する加圧ポンプと、
入力された電流値信号に対応する駆動周波数を前記加圧ポンプに出力するインバータと、
前記膜分離装置から排出する濃縮水の排水流量が第１排水流量又は当該第１排水流量よりも少ない第２排水流量となるように調節可能な排水弁と、
透過水の流量が予め設定された第１目標流量値又は当該第１目標流量値よりも少ない第２目標流量値となるように、系内の物理量を用いて前記加圧ポンプの駆動周波数を演算し、当該駆動周波数の演算値に対応する電流値信号を前記インバータに出力する駆動制御部と、
前記水質検知手段の検知水質が予め設定された許容水質値超過の場合に、（ｉ）前記水位検出手段の検出水位が予め設定された基準水位未満であれば、透過水の流量を前記第１目標流量値に設定すると共に、濃縮水の実際排水流量が前記第１排水流量となるように前記排水弁を制御し、（ｉｉ）前記水位検出手段の検出水位が予め設定された基準水位以上であれば、透過水の流量を前記第２目標流量値に設定すると共に、濃縮水の実際排水流量が前記第２排水流量となるよう前記排水弁を制御する流量制御部と、
を備える水処理システム。
【請求項２】
前記流量制御部は、前記水位検出手段の検出水位が予め設定された基準貯留水位以上であれば、前記膜分離装置への前処理水の供給を停止するように前記駆動制御部を制御し、前記水質検知手段の検知水質が予め設定された許容水質値超過となる状態が予め設定された時間以上継続する場合に、前記水位検出手段の検出水位が予め設定された基準貯留水位以上であれば、前記膜分離装置への前処理水の供給を停止するように前記駆動制御部を制御した後、前記膜分離装置の一次側を洗浄するためのフラッシング運転を実行する、
請求項１に記載の水処理システム。
【請求項３】
前記流量制御部は、前記水質検知手段として機能する場合において、前記前処理ユニットで処理能力の回復動作が実行できないこと又は処理能力の回復動作に必要な条件が満たされないことが検知されたときに、前処理水の水質が予め設定された許容水質値超過であると判定する、
請求項１又は２に記載の水処理システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−７１０３２（Ｐ２０１３−７１０３２Ａ）
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１０３１９（Ｐ２０１１−２１０３１９）
【出願日】平成２３年９月２７日（２０１１．９．２７）
【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４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２７日（２０１１．９．２７）
【出願人】（０００１７５２７２）三浦工業株式会社 (1,055)
【Ｆターム（参考）】
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