膜濾過システムの運転方法および膜濾過システム
【課題】給水を開始したときにおける透過水の水質の悪化を低減させることができる膜濾過システムの運転方法を実現する。
【解決手段】機器２への給水ライン３に、給水中の不純物を除去する濾過膜部４と、給水を前記濾過膜部４へ供給するポンプ７とを設けた膜濾過システム１の運転方法であって、前記ポンプ７の上流側の前記給水ライン３において水圧を減圧するとともに、前記濾過膜部４と前記機器２の間の前記給水ライン３に設けた開閉弁９を閉鎖して、前記ポンプ７を作動させることにより、前記濾過膜部４からの透過水を前記開閉弁９の上流側の給水ライン３から、レリーフ弁１１を設けた透過水還流ライン１０を介して前記ポンプ７の上流側の前記給水ライン３へ還流させる還流運転を、前記開閉弁９の下流側への給水を停止しているときに、前記開閉弁９の下流側への給水を開始するまでの所定時間行うことを特徴とする。
【解決手段】機器２への給水ライン３に、給水中の不純物を除去する濾過膜部４と、給水を前記濾過膜部４へ供給するポンプ７とを設けた膜濾過システム１の運転方法であって、前記ポンプ７の上流側の前記給水ライン３において水圧を減圧するとともに、前記濾過膜部４と前記機器２の間の前記給水ライン３に設けた開閉弁９を閉鎖して、前記ポンプ７を作動させることにより、前記濾過膜部４からの透過水を前記開閉弁９の上流側の給水ライン３から、レリーフ弁１１を設けた透過水還流ライン１０を介して前記ポンプ７の上流側の前記給水ライン３へ還流させる還流運転を、前記開閉弁９の下流側への給水を停止しているときに、前記開閉弁９の下流側への給水を開始するまでの所定時間行うことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、機器への給水ラインに、給水中の不純物を除去する濾過膜部と、給水を前記濾過膜部へ供給するポンプとを設けた膜濾過システムの運転方法および膜濾過システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
熱機器や水使用機器などの機器への給水の水処理システムとして、給水に含まれる不純物，たとえば溶存塩類を濾過する濾過膜部が前記機器への給水ラインと接続された膜濾過システムがある（たとえば、特許文献１）。この膜濾過システムでは、前記濾過膜部の一側から給水が流入してこの給水が濾過膜で濾過される。そして、前記濾過膜部の他側から、透過水と濃縮水とが流出し、透過水が前記機器へ供給される。
【特許文献１】特開平５−２２０４８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記膜濾過システムでは、前記濾過膜部からの透過水が、前記機器へ供給するための給水として、前記濾過膜部の下流側の前記給水ラインと接続された給水タンク内に貯留されるようになっている。この給水タンクへ給水を供給するときには、前記濾過膜部の上流側に設けられたポンプによって所定の給水圧力を加えて前記濾過膜部へ給水を供給し、前記濾過膜部における濾過膜によって逆浸透現象を利用して給水を濾過している。しかし、前記給水タンクへの給水を停止するために、前記ポンプを停止して前記濾過膜部への給水を停止すると、前記濾過膜へ給水供給側からの給水圧力がかからないために、前記濾過膜付近で浸透現象が起き、前記濾過膜付近では、透過側の不純物の濃度が高くなるので、前記給水タンクへの給水を開始したときに、透過水の水質が悪化し、前記機器へ供給される給水について、所定の水質が得られなくなるおそれがある。とくに、前記給水タンクへの給水の停止が頻繁に起きたり、給水を停止している時間が長くなったりする場合や、前記給水タンクの容量が小さい場合に、前記機器へ供給される給水の水質悪化の問題が顕著になる。
【０００４】
この発明が解決しようとする課題は、給水を開始したときにおける透過水の水質の悪化を低減させることができる膜濾過システムの運転方法を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、機器への給水ラインに、給水中の不純物を除去する濾過膜部と、給水を前記濾過膜部へ供給するポンプとを設けた膜濾過システムの運転方法であって、前記ポンプの上流側の前記給水ラインにおいて水圧を減圧するとともに、前記濾過膜部と前記機器の間の前記給水ラインに設けた開閉弁を閉鎖して、前記ポンプを作動させることにより、前記濾過膜部からの透過水を前記開閉弁の上流側の給水ラインから、レリーフ弁を設けた透過水還流ラインを介して前記ポンプの上流側の減圧された前記給水ラインへ還流させる還流運転を、前記開閉弁の下流側への給水を停止しているときに、前記開閉弁の下流側への給水を開始するまでの所定時間行うことを特徴とする。
【０００６】
請求項１に記載の発明では、前記開閉弁の下流側への給水を停止しているときに、前記開閉弁の下流側への給水を開始するまでの所定時間、前記還流運転を行って、前記濾過膜部からの透過水を、レリーフ弁を設けた透過水還流ラインを介して前記ポンプの上流側の前記給水ラインへ還流させることにより、前記濾過膜部において透過側よりも給水供給側の水圧が高くなって給水供給側から透過側へ給水が流れ、逆浸透現象により濾過膜によって給水中の不純物が除去される。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の膜濾過システムの運転方法において、前記開閉弁と前記機器の間の前記給水ラインに設けられた給水タンクに給水を貯留し、前記給水タンクへの給水を停止しているときに、この給水タンク内の水位が所定の水位まで下降すると、前記還流運転を開始し、この還流運転を開始してから所定時間経過後に、前記給水タンクへの給水を開始することを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明では、前記給水タンク内の水位が所定の水位まで下降したときに、前記還流運転を開始して前記濾過膜部からの透過水を前記濾過膜部の上流側の前記給水ラインへ還流させることにより、前記濾過膜部において給水供給側から透過側へ給水が流れて前記濾過膜によって給水中の不純物が除去される。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の膜濾過システムの運転方法において、前記濾過膜部への給水，前記濾過膜部からの透過水および前記濾過膜部からの濃縮水のいずれかの水質に基づいて、前記還流運転の運転時間の長さを設定することを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明では、前記濾過膜部への給水，前記濾過膜部からの透過水および前記濾過膜部からの濃縮水のいずれかの水質に基づいて、給水中の不純物を十分に除去して透過水の水質悪化を低減させることができるように、前記還流運転の運転時間の長さを設定する。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１又は２に記載の膜濾過システムの運転方法において、前記濾過膜部への給水の供給を停止していた時間の長さに基づいて、前記還流運転の運転時間の長さを設定することを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明では、前記濾過膜部への給水の供給を停止していた時間の長さに基づいて、給水中の不純物を十分に除去して透過水の水質悪化を低減させることができるように、前記還流運転の運転時間の長さを設定する。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項１又は２に記載の膜濾過システムの運転方法において、前記濾過膜部への給水，前記濾過膜部からの透過水および前記濾過膜部からの濃縮水のいずれかの水質と、前記濾過膜部への給水の供給を停止していた時間の長さとに基づいて、前記還流運転の運転時間の長さを設定することを特徴とする。
【００１４】
請求項５に記載の発明では、前記濾過膜部への給水，前記濾過膜部からの透過水および前記濾過膜部からの濃縮水のいずれかの水質と、前記濾過膜部への給水の供給を停止していた時間の長さとに基づいて、給水中の不純物を十分に除去して透過水の水質悪化を低減させることができるように、前記還流運転の運転時間の長さを設定する。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、機器への給水ラインに、給水中の不純物を除去する濾過膜部と、給水を前記濾過膜部へ供給するポンプとを設けた膜濾過システムであって、前記ポンプの上流側の前記給水ラインに設けられた減圧弁と、前記濾過膜部と前記機器の間の前記給水ラインに設けられた開閉弁と、前記濾過膜部と前記開閉弁の間の前記給水ラインと、前記ポンプと前記減圧弁の間の前記給水ラインとを接続する透過水還流ラインと、前記透過水還流ラインに設けられたレリーフ弁と、前記開閉弁を閉鎖して、前記ポンプを作動させることにより、前記濾過膜部からの透過水を前記透過水還流ラインを介して前記ポンプと前記減圧弁の間の前記給水ラインへ還流させる還流運転を実行する制御部とを備え、前記制御部は、前記還流運転を、前記開閉弁の下流側への給水を停止しているときに、前記開閉弁の下流側への給水を開始するまでの所定時間行うことを特徴とする。
【００１６】
請求項６に記載の発明では、前記開閉弁の下流側への給水を停止しているときに、前記開閉弁の下流側への給水を開始するまでの所定時間、前記還流運転を行って、前記濾過膜部からの透過水を、レリーフ弁を設けた透過水還流ラインを介して前記ポンプの上流側の前記給水ラインへ還流させることにより、前記濾過膜部において透過側よりも給水供給側の水圧が高くなって給水供給側から透過側へ給水が流れ、逆浸透現象により濾過膜によって給水中の不純物が除去される。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の膜濾過システムにおいて、前記開閉弁と前記機器の間の前記給水ラインに設けられた給水タンクを備え、前記制御部は、前記給水タンクへの給水を停止しているときに、この給水タンク内の水位が所定の水位まで下がると、前記還流運転を開始し、この還流運転を開始してから所定時間経過後に、前記給水タンクへの給水を開始することを特徴とする。
【００１８】
請求項７に記載の発明では、前記給水タンク内の水位が所定の水位まで下降したときに、前記還流運転を開始して前記濾過膜部からの透過水を前記濾過膜部の上流側の前記給水ラインへ還流させることにより、前記濾過膜部において給水供給側から透過側へ給水が流れて前記濾過膜によって給水中の不純物が除去される。
【００１９】
請求項８に記載の発明は、請求項６又は７に記載の膜濾過システムにおいて、前記制御部は、前記濾過膜部への給水，前記濾過膜部からの透過水および前記濾過膜部からの濃縮水のいずれかの水質に基づいて、前記還流運転の運転時間の長さを設定することを特徴とする。
【００２０】
請求項８に記載の発明では、前記濾過膜部への給水，前記濾過膜部からの透過水および前記濾過膜部からの濃縮水のいずれかの水質に基づいて、給水中の不純物を十分に除去して透過水の水質悪化を低減させることができるように、前記還流運転の運転時間の長さを設定する。
【００２１】
請求項９に記載の発明は、請求項６又は７に記載の膜濾過システムにおいて、前記制御部は、前記濾過膜部への給水の供給を停止していた時間の長さに基づいて、前記還流運転の運転時間の長さを設定することを特徴とする。
【００２２】
請求項９に記載の発明では、前記濾過膜部への給水の供給を停止していた時間の長さに基づいて、給水中の不純物を十分に除去して透過水の水質悪化を低減させることができるように、前記還流運転の運転時間の長さを設定する。
【００２３】
請求項１０に記載の発明は、請求項６又は７に記載の膜濾過システムにおいて、前記制御部は、前記濾過膜部への給水，前記濾過膜部からの透過水および前記濾過膜部からの濃縮水のいずれかの水質と、前記濾過膜部への給水の供給を停止していた時間の長さとに基づいて、前記還流運転の運転時間の長さを設定することを特徴とする。
【００２４】
請求項１０に記載の発明では、前記濾過膜部への給水，前記濾過膜部からの透過水および前記濾過膜部からの濃縮水のいずれかの水質と、前記濾過膜部への給水の供給を停止していた時間の長さとに基づいて、給水中の不純物を十分に除去して透過水の水質悪化を低減させることができるように、前記還流運転の運転時間の長さを設定する。
【発明の効果】
【００２５】
請求項１および請求項５に記載の発明によれば、前記開閉弁の下流側への給水を停止しているときに、前記開閉弁の下流側への給水を開始するまでの所定時間、前記還流運転を行うことにより、前記濾過膜部において給水中の不純物が除去されるので、前記開閉弁への下流側への給水を開始したときにおける透過水の水質の悪化を低減させることができる。したがって、給水の停止が頻繁に起きたり、給水を停止している時間が長くなったりしても、また前記給水タンクの容量が小さくても、前記機器へ供給される給水について、所定の水質を維持することができる。
【００２６】
請求項２および請求項６に記載の発明によれば、前記給水タンク内の水位が所定の水位まで下降したときに、前記還流運転を開始することによって給水中の不純物が除去され、このように給水中の不純物が除去される還流運転を開始してから所定時間経過後に、前記給水タンクへの給水を開始するので、前記給水タンクへ給水を開始したときにおける透過水の水質悪化を低減させることができる。
【００２７】
請求項３，４および請求項７，８に記載の発明によれば、給水中の不純物を十分に除去することができるように、前記還流運転の運転時間の長さを最適なものに設定することができる。
【００２８】
請求項５および請求項１０に記載の発明によれば、前記還流運転の運転時間の長さが、前記濾過膜部への給水，前記濾過膜部からの透過水および前記濾過膜部からの濃縮水のいずれかの水質と、前記濾過膜部への給水の供給を停止していた時間の長さとに基づいて設定されるので、給水中の不純物を十分に除去することができるように、前記還流運転の運転時間の長さを、より最適なものに設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】この発明を実施するための膜濾過システムの構成の一例を示す概略的な説明図である。
【図２】図１に示す膜濾過システムの給水タンクの拡大説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
つぎに、この発明の実施の形態について説明する。この発明の実施の形態に係る膜濾過システムの運転方法は、機器への給水ラインと接続された濾過膜部と、この濾過膜部の下流側の前記給水ラインに設けられた開閉弁と、この開閉弁の下流側の前記給水ラインと接続された給水タンクと、前記濾過膜部と前記開閉弁との間の前記給水ラインと前記濾過膜部の上流側の給水ラインとを接続する透過水還流ラインとを備えた膜濾過システムにおいて実施される。
【００３１】
前記機器としては、蒸気ボイラ，温水ボイラ，クーリングタワー，給湯器などの熱機器を挙げることができる。また、前記機器としては、半導体製造における電子部品，医療器具等の各種洗浄装置などの水使用機器も挙げることができる。
【００３２】
前記濾過膜部は、濾過膜により、給水中に含まれる不純物を濾過するものである。前記濾過膜としては、逆浸透膜（ＲＯ膜）やナノ濾過膜（ＮＦ膜）を挙げることができる。前記逆浸透膜は、分子量が数十程度の物質を濾別可能な液体分離膜である。また、前記ナノ濾過膜は、２ｎｍ程度より小さい粒子や高分子（分子量が最大数百程度の物質）の透過を阻止することができる液体分離膜であり、濾過機能の点において、限外濾過膜（分子量が１，０００〜３００，０００程度の物質を濾別可能な膜）と前記逆浸透膜との中間に位置する機能を有する液体分離膜である。
【００３３】
前記給水タンク内には、前記機器へ供給するための給水として、前記濾過膜部からの透過水が貯留されるようになっている。
【００３４】
さて、前記膜濾過システムでは、前記給水タンクへの給水を行うときには、前記濾過膜部へ給水を供給して、この給水中の不純物を前記濾過膜によって濾過する。そして、前記濾過膜部からの透過水を、前記給水タンク内に貯留する。
【００３５】
前記給水タンクへの給水を行うことにより、この給水タンク内の水位が上昇し、給水を停止する所定の水位になると、前記濾過膜部への給水の供給を停止して、前記給水タンクへの給水を停止する。
【００３６】
そして、前記給水タンクへの給水を開始するときには、給水の開始前に、前記開閉弁を閉状態にして前記給水ラインを閉鎖するとともに、前記濾過膜部からの透過水を前記透過水還流ラインを介して前記濾過膜部の上流側の給水ラインへ還流させる還流運転を、前記給水タンクへの給水を開始するまでの所定時間行う。この還流運転を行って、前記濾過膜部からの透過水を前記濾過膜部の上流側の前記給水ラインへ還流させると、前記濾過膜部において透過側よりも給水供給側の水圧が高くなって給水供給側から透過側へ給水が流れ、逆浸透現象により前記濾過膜によって給水中の不純物が除去される。
【００３７】
前記還流運転は、たとえば前記給水タンクの水位が所定の水位まで下がったときに開始する。
【００３８】
また、前記還流運転の運転時間は、給水中の不純物を十分に除去して透過水の水質悪化を低減させることができるような長さに設定する。具体的には、原水の水質（ここでは不純物濃度）は、地域や季節などによって異なるので、前記濾過膜部への給水，前記濾過膜部からの透過水および前記濾過膜部からの濃縮水のいずれかの水質に基づいて、給水中の不純物を十分に除去して透過水の水質悪化を低減させることができるように、前記還流運転の運転時間の長さを設定する。
【００３９】
また、前記濾過膜部への給水の供給を停止していた時間が長くなるほど、前記濾過膜付近において、透過側の不純物濃度が高くなる。したがって、前記濾過膜部への給水の供給を停止していた時間によって、前記濾過膜付近における透過側の不純物濃度が異なってくるので、前記還流運転の運転時間の長さは、前記濾過膜部への給水の供給を停止していた時間の長さに基づいて、給水中の不純物を十分に除去して透過水の水質悪化を低減させることができるように設定してもよい。
【００４０】
さらに、前記還流運転の運転時間の長さは、前記濾過膜部への給水，前記濾過膜部からの透過水および前記濾過膜部からの濃縮水のいずれかの水質と、前記濾過膜部への給水の供給を停止していた時間の長さとに基づいて、給水中の不純物を十分に除去して透過水の水質悪化を低減させることができるように設定してもよい。
【００４１】
この実施の形態の膜濾過システムによれば、前記給水タンクへの給水を停止しているときに、前記給水タンクへの給水を開始するまでの所定時間、前記還流運転を行うことにより、前記濾過膜部において給水中の不純物が除去されるので、前記給水タンクへの給水を開始したときにおける透過水の水質の悪化を低減させることができる。したがって、前記給水タンクへの給水の停止が頻繁に起きたり、給水を停止している時間が長くなったりしても、また前記給水タンクの容量が小さくても、前記機器へ供給される給水について、所定の水質を維持することができる。
【００４２】
また、給水中の不純物を十分に除去することができるように、前記還流運転の運転時間を最適なものに設定することができる。
【００４３】
さらに、前記還流運転の運転時間の長さを、前記濾過膜部への給水，前記濾過膜部からの透過水および前記濾過膜部からの濃縮水のいずれかの水質と、前記濾過膜部への給水の供給を停止していた時間の長さとに基づいて設定すれば、給水中の不純物を十分に除去することができるように、前記還流運転の運転時間の長さを、より最適に設定することができる。
【実施例】
【００４４】
以下、この発明の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、この発明を実施するための膜濾過システムの構成の一例を示す概略的な説明図、図２は、図１に示す膜濾過システムの給水タンクの拡大説明図である。
【００４５】
図１に示す膜濾過システム１は、水道水，工業用水，地下水などの水源から供給される原水を水処理して得られた給水をボイラ２へ供給するものである。この膜濾過システム１は、前記ボイラ２への給水ライン３を備え、さらにこの給水ライン３と接続された濾過膜部４および脱気膜部５を上流側からこの順で備えている。また、前記膜濾過システム１は、給水を貯留する給水タンク６と前記濾過膜部４の上流側に設けられ、給水を前記濾過膜部４へ供給するポンプ７と、このポンプ７の上流側の前記給水ライン３に設けられた弁８と、前記濾過膜部４と前記脱気膜部５の間の前記給水ライン３に設けられた開閉弁９とを備えている。さらに、前記膜濾過システム１は、前記濾過膜部４と前記開閉弁９の間の前記給水ライン３と、前記ポンプ７と前記弁８の間の前記給水ライン３とを接続する透過水還流ライン１０を備えている。そして、この透過水還流ライン１０には、還流制御弁１１が設けられている。
【００４６】
また、前記膜濾過システム１は、バルーンＡ，Ａ′，Ａ″のうち、いずれかの位置に接続されている水質センサ１２，１２′，１２″を有している。これら水質センサ１２，１２′，１２″は、それぞれ前記濾過膜部４への給水の水質情報，前記濾過膜部４からの透過水の水質情報および前記濾過膜部４からの濃縮水の水質情報を得るための測定機器であり、たとえば水の電気伝導度を測定する電気伝導度センサである。
【００４７】
前記濾過膜部４は、ナノ濾過膜（図示省略）を備えて構成されている。このナノ濾過膜は、ポリアミド系，ポリエーテル系などの合成高分子膜であり、２ｎｍよりも小さい粒子や高分子（分子量が最大数百程度の物質）の透過を阻止することができる液体分離膜である。前記ナノ濾過膜は、通常、濾過膜モジュールとして構成されている。この濾過膜モジュールの形態には、スパイラルモジュール，中空糸モジュール，平膜モジュールなどがある。
【００４８】
前記濾過膜部４の一側へは、前記ポンプ７から送り出された給水が流入するようになっている。前記濾過膜部４へ流入した給水は、前記ナノ濾過膜により、腐食促進成分が捕捉されるとともに、腐食抑制成分が透過するようになっている。
【００４９】
ここで、腐食促進成分および腐食抑制成分について説明する。まず、腐食促進成分とは、前記ボイラ２が貫流ボイラである場合、非不動態化金属よりなり、ボイラ水が接触する複数の伝熱管（図示省略）や下部管寄せ（図示省略）の内面に作用してその腐食を促進するものを云い、通常、硫酸イオン，塩化物イオンおよびその他の成分を含んでいる。ちなみに、腐食促進成分として重要なものは、硫酸イオンおよび塩化物イオンの両者である。ところで、ＪＩＳ Ｂ ８２２３：１９９９は、貫流ボイラを含む特殊循環ボイラの腐食を抑制する観点から、これらのボイラにおけるボイラ水の水質に関する各種の管理項目および推奨基準を規定し、その中で、塩化物イオン濃度の基準値を設けている。一方、ボイラ水の硫酸イオン濃度には言及されていないが、本願出願人においては、ボイラ水に含まれる硫酸イオンが、腐食促進成分として前記各伝熱管や前記下部管寄せに作用していることを確認している。
【００５０】
つぎに、腐食抑制成分とは、前記ボイラ２において、ボイラ水が接触する前記各伝熱管や前記下部管寄せの内面に作用してその腐食を抑制可能なものを云い、通常、シリカ（すなわち、二酸化ケイ素）を含んでいる。ところで、給水に含まれるシリカは、給水として用いる水道水，工業用水，地下水などにおいて、通常含有されている成分で、一般に、前記各伝熱管や前記下部管寄せにおけるスケール生成成分と認識されており、可能な限りその濃度を抑制することが好ましいと考えられている。しかし、本願出願人においては、ボイラ水に含まれるシリカが、腐食抑制成分として前記各伝熱管や前記下部管寄せに作用していることを確認している。
【００５１】
前記濾過膜部４の他側からは、腐食抑制成分を含む透過水と腐食促進成分を含む濃縮水とがそれぞれ分離されて流出するようになっている。そして、透過水は、前記給水ライン３を流れて前記給水タンク６内に貯留されるようになっている。一方、濃縮水は、一部が排水弁１３を開状態にした排水ライン１４から排水されるとともに、残部が、前記排水ライン１４と、前記ポンプ７と前記弁８との間の前記給水ライン３とを接続する循環水ライン１５を流れて前記ポンプ７と前記弁８の間の前記給水ライン３へ還流されるようになっている。
【００５２】
前記脱気膜部５は、気体透過膜を多数備えた気体透過膜モジュール（図示省略）と、給水中の溶存気体，具体的には溶存酸素を前記気体透過膜モジュールを通して真空吸引する水封式真空ポンプ（図示省略）とを備えている。
【００５３】
前記脱気膜部５を通過した給水は、前記給水タンク６内に貯留され、この給水タンク６から前記ボイラ２へ供給されるようになっている。前記給水タンク６には、水位センサ１６が設けられている。
【００５４】
ここで、前記水位センサ１６により、前記給水タンク６内の水位が水位Ｈ（図２参照。図１においては図示省略）になったことが検知されたときには、前記給水タンク６への給水が停止されるようになっている。また、前記水位センサ１６により、前記給水タンク６内の水位が水位Ｌ０（図２参照。図１においては図示省略）になったことが検知されたときには、後述するように、この発明に係る運転方法の要部となる還流運転が開始されるようになっている。さらに、前記水位センサ１６により、前記給水タンク６内の水位が水位Ｌ（図２参照。図１においては図示省略）になったことが検知されたときには、前記給水タンク６への給水が開始されるようになっている。
【００５５】
前記弁８は、この実施例では減圧弁であり、この弁８により、前記透過水還流ライン１０が接続された部分における前記給水ライン３の水圧が一定圧力以下に調節されるようになっている。
【００５６】
また、この実施例では、前記開閉弁９は電磁弁または電動弁である。また、前記還流制御弁１１はレリーフ弁である。このレリーフ弁は、前記ポンプ７を作動するとともに前記開閉弁９を開状態にして前記給水タンク６への給水を行うときには、閉状態になり、前記ポンプ７を作動させるとともに前記開閉弁９を閉状態にして前記還流運転を行うときには、開状態になるように、開弁圧が設定されている。
【００５７】
つぎに、前記膜濾過システム１の運転方法について説明する。前記膜濾過システム１によって、前記給水タンク６への給水を行うときには、前記ポンプ７により前記濾過膜部４へ給水を供給し、この給水中の腐食促進成分を前記ナノ濾過膜（図示省略）によって濾過する。このとき、給水中の腐食抑制成分は、前記ナノ濾過膜を透過する。つぎに、前記濾過膜部４から流出した透過水に含まれる溶存酸素を前記脱気膜部５で脱気し、この水を前記ボイラ２へ供給する給水として前記給水タンク６内に貯留する。
【００５８】
一方、前記濾過膜部４からは濃縮水も流出し、この濃縮水は、一部を前記排水ライン１４から所定の量で排水するとともに、残部を前記循環水ライン１５を介して前記ポンプ７の上流側へ還流させる。
【００５９】
前記給水タンク６への給水を行うことにより、前記給水タンク６内の水位が上昇し、前記水位Ｈになったことが前記水位センサ１６によって検知されると、前記ポンプ７の稼動を停止して前記濾過膜部４への給水の供給を停止し、前記給水タンク６への給水を停止する。そして、前記給水タンク６への給水を停止しているときに、前記ボイラ２へ給水が供給されて、前記給水タンク６内の水位が前記水位Ｌ０まで下降したことが前記水位センサ１６によって検知されると、前記還流運転を開始する。
【００６０】
さて、前記還流運転は、前記濾過膜部４からの透過水を、前記透過水還流ライン１０を介して前記濾過膜部４の上流側へ還流させる運転である。この実施例では、前記開閉弁９を閉状態にして、前記ポンプ７を作動させる運転を行う。これにより、前記還流制御弁１１の上流側の水圧が、所定値以上になって前記還流制御弁１１が開状態になり、前記濾過膜部４からの透過水が前記透過水還流ライン１０を流れて前記ポンプ７と前記弁８との間の前記給水ライン３へ還流する。
【００６１】
このように、前記濾過膜部４からの透過水が前記透過水還流ライン１０を流れて前記濾過膜部４の上流側へ還流すると、前記濾過膜部４において透過側よりも給水供給側の水圧が高くなって給水供給側から透過側へ給水が流れ、逆浸透現象により前記ナノ濾過膜によって腐食促進成分が除去されるので、前記給水タンク６への給水を開始したときにおける透過水の水質悪化を低減させることができる。
【００６２】
ここで、前記ポンプ７と前記弁８との間の水圧は、前記弁８によって常に一定の水圧に減圧されているので、原水の供給水圧が変動したとしても、前記透過水還流ライン１０からの透過水の還流量は、常に一定の流量になる。
【００６３】
前記還流運転を行うときには、前記排水弁１３は、閉状態にしてもよいし、開状態にしてもよい。前記排水弁１３を閉状態にすると、節水を実現することができる。一方、前記排水弁１３を開状態にすると、前記濾過膜部４からの濃縮水の不純物濃度が下がり、透過水の水質が良好になる。
【００６４】
前記還流運転を行っているときに、前記給水タンク６内の水位が前記水位Ｌになると、前記開閉弁９を開状態にして前記給水タンク６への給水を開始する。このとき、前記還流制御弁１１よりも上流側の水圧が、前記還流制御弁１１の開弁圧よりも低くなって前記還流制御弁１１が閉状態になり、前記還流運転が終了になる。
【００６５】
前記還流運転の運転時間は、給水中の腐食促進成分を十分に除去して透過水の水質悪化を低減させることができる長さに設定する。そして、このような運転時間を確保することができるように、前記還流運転を開始する水位Ｌ０を設定する。
【００６６】
具体的には、前記還流運転の運転時間の長さは、給水中の腐食促進成分を十分に除去して透過水の水質悪化を低減させることができるように、前記各水質センサ１２，１２′，１２″の検出値に基づいて設定する。すなわち、原水の水質（ここでは不純物濃度）は、地域や季節などによって異なるので、前記各水質センサ１２，１２′，１２″である電気伝導度センサの検出値が高くなれば、前記水位Ｌ０をより高く設定して前記還流運転の運転時間を長くし、給水中の腐食促進成分を十分に除去する。一方で、前記各水質センサ１２，１２′，１２″の検出値が低くなれば、前記ナノ濾過膜付近における透過側の不純物濃度が低いので、これに応じて前記水位Ｌ０をより低くして前記還流運転の運転時間を短くする。
【００６７】
また、前記還流運転の運転時間の長さは、給水中の腐食促進成分を十分に除去して透過水の水質悪化を低減させることができるように、前記濾過膜部４への給水の供給を停止していた時間に基づいて設定してもよい。すなわち、前記濾過膜部４への給水の供給を停止していた時間が長くなるほど、前記ナノ濾過膜付近における透過側の不純物濃度が高くなる。したがって、前記濾過膜部４への給水の供給を停止していた時間が長ければ、前記水位Ｌ０をより高くして前記還流運転の運転時間を長くし、給水中の腐食促進成分を十分に除去する。一方で、前記濾過膜部４への給水の供給を停止していた時間が短ければ、前記ナノ濾過膜付近における透過側の不純物濃度が低いので、これに応じて前記水位Ｌ０をより低くして前記還流運転の運転時間を短くする。
【００６８】
すなわち、前記還流運転の所定時間は、前記給水タンク６内の水位が前記水位Ｌ０から前記水位Ｌに達するまでの時間として設定される。
【００６９】
さらに、前記還流運転の運転時間の長さは、給水中の腐食促進成分を十分に除去して透過水の水質悪化を低減させることができるように、前記各水質センサ１２，１２′，１２″の検出値と前記濾過膜部４への給水の供給を停止していた時間の長さとに基づいて設定してもよい。
【００７０】
ここで、前記還流運転を開始した後に前記ボイラ２が停止するなど、前記ボイラ２の稼動状況によっては、前記給水タンク６内の水位が前記水位Ｌ０から前記水位Ｌに達するまでの時間が想定されている時間よりも長くなり、前記還流運転の開始後、前記所定時間を経過しても前記給水タンク６内の水位が前記水位Ｌまで達しないこともある。したがって、前記給水タンク６内の水位が前記水位Ｌに達する前であっても、前記還流運転を開始してから所定時間経過後に、前記開閉弁９を開状態にして前記給水タンク６への給水を開始するとともに前記還流運転を終了してもよい。
【００７１】
その他、この発明は、その趣旨を変えない範囲で種々変更実施可能なことはもちろんである。
【符号の説明】
【００７２】
１ 膜濾過システム
２ 機器
３ 給水ライン
４ 濾過膜部
７ ポンプ
８ 減圧弁
９ 開閉弁
１０ 透過水還流ライン
１１ レリーフ弁
【技術分野】
【０００１】
この発明は、機器への給水ラインに、給水中の不純物を除去する濾過膜部と、給水を前記濾過膜部へ供給するポンプとを設けた膜濾過システムの運転方法および膜濾過システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
熱機器や水使用機器などの機器への給水の水処理システムとして、給水に含まれる不純物，たとえば溶存塩類を濾過する濾過膜部が前記機器への給水ラインと接続された膜濾過システムがある（たとえば、特許文献１）。この膜濾過システムでは、前記濾過膜部の一側から給水が流入してこの給水が濾過膜で濾過される。そして、前記濾過膜部の他側から、透過水と濃縮水とが流出し、透過水が前記機器へ供給される。
【特許文献１】特開平５−２２０４８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記膜濾過システムでは、前記濾過膜部からの透過水が、前記機器へ供給するための給水として、前記濾過膜部の下流側の前記給水ラインと接続された給水タンク内に貯留されるようになっている。この給水タンクへ給水を供給するときには、前記濾過膜部の上流側に設けられたポンプによって所定の給水圧力を加えて前記濾過膜部へ給水を供給し、前記濾過膜部における濾過膜によって逆浸透現象を利用して給水を濾過している。しかし、前記給水タンクへの給水を停止するために、前記ポンプを停止して前記濾過膜部への給水を停止すると、前記濾過膜へ給水供給側からの給水圧力がかからないために、前記濾過膜付近で浸透現象が起き、前記濾過膜付近では、透過側の不純物の濃度が高くなるので、前記給水タンクへの給水を開始したときに、透過水の水質が悪化し、前記機器へ供給される給水について、所定の水質が得られなくなるおそれがある。とくに、前記給水タンクへの給水の停止が頻繁に起きたり、給水を停止している時間が長くなったりする場合や、前記給水タンクの容量が小さい場合に、前記機器へ供給される給水の水質悪化の問題が顕著になる。
【０００４】
この発明が解決しようとする課題は、給水を開始したときにおける透過水の水質の悪化を低減させることができる膜濾過システムの運転方法を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、機器への給水ラインに、給水中の不純物を除去する濾過膜部と、給水を前記濾過膜部へ供給するポンプとを設けた膜濾過システムの運転方法であって、前記ポンプの上流側の前記給水ラインにおいて水圧を減圧するとともに、前記濾過膜部と前記機器の間の前記給水ラインに設けた開閉弁を閉鎖して、前記ポンプを作動させることにより、前記濾過膜部からの透過水を前記開閉弁の上流側の給水ラインから、レリーフ弁を設けた透過水還流ラインを介して前記ポンプの上流側の減圧された前記給水ラインへ還流させる還流運転を、前記開閉弁の下流側への給水を停止しているときに、前記開閉弁の下流側への給水を開始するまでの所定時間行うことを特徴とする。
【０００６】
請求項１に記載の発明では、前記開閉弁の下流側への給水を停止しているときに、前記開閉弁の下流側への給水を開始するまでの所定時間、前記還流運転を行って、前記濾過膜部からの透過水を、レリーフ弁を設けた透過水還流ラインを介して前記ポンプの上流側の前記給水ラインへ還流させることにより、前記濾過膜部において透過側よりも給水供給側の水圧が高くなって給水供給側から透過側へ給水が流れ、逆浸透現象により濾過膜によって給水中の不純物が除去される。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の膜濾過システムの運転方法において、前記開閉弁と前記機器の間の前記給水ラインに設けられた給水タンクに給水を貯留し、前記給水タンクへの給水を停止しているときに、この給水タンク内の水位が所定の水位まで下降すると、前記還流運転を開始し、この還流運転を開始してから所定時間経過後に、前記給水タンクへの給水を開始することを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明では、前記給水タンク内の水位が所定の水位まで下降したときに、前記還流運転を開始して前記濾過膜部からの透過水を前記濾過膜部の上流側の前記給水ラインへ還流させることにより、前記濾過膜部において給水供給側から透過側へ給水が流れて前記濾過膜によって給水中の不純物が除去される。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の膜濾過システムの運転方法において、前記濾過膜部への給水，前記濾過膜部からの透過水および前記濾過膜部からの濃縮水のいずれかの水質に基づいて、前記還流運転の運転時間の長さを設定することを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明では、前記濾過膜部への給水，前記濾過膜部からの透過水および前記濾過膜部からの濃縮水のいずれかの水質に基づいて、給水中の不純物を十分に除去して透過水の水質悪化を低減させることができるように、前記還流運転の運転時間の長さを設定する。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１又は２に記載の膜濾過システムの運転方法において、前記濾過膜部への給水の供給を停止していた時間の長さに基づいて、前記還流運転の運転時間の長さを設定することを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明では、前記濾過膜部への給水の供給を停止していた時間の長さに基づいて、給水中の不純物を十分に除去して透過水の水質悪化を低減させることができるように、前記還流運転の運転時間の長さを設定する。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項１又は２に記載の膜濾過システムの運転方法において、前記濾過膜部への給水，前記濾過膜部からの透過水および前記濾過膜部からの濃縮水のいずれかの水質と、前記濾過膜部への給水の供給を停止していた時間の長さとに基づいて、前記還流運転の運転時間の長さを設定することを特徴とする。
【００１４】
請求項５に記載の発明では、前記濾過膜部への給水，前記濾過膜部からの透過水および前記濾過膜部からの濃縮水のいずれかの水質と、前記濾過膜部への給水の供給を停止していた時間の長さとに基づいて、給水中の不純物を十分に除去して透過水の水質悪化を低減させることができるように、前記還流運転の運転時間の長さを設定する。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、機器への給水ラインに、給水中の不純物を除去する濾過膜部と、給水を前記濾過膜部へ供給するポンプとを設けた膜濾過システムであって、前記ポンプの上流側の前記給水ラインに設けられた減圧弁と、前記濾過膜部と前記機器の間の前記給水ラインに設けられた開閉弁と、前記濾過膜部と前記開閉弁の間の前記給水ラインと、前記ポンプと前記減圧弁の間の前記給水ラインとを接続する透過水還流ラインと、前記透過水還流ラインに設けられたレリーフ弁と、前記開閉弁を閉鎖して、前記ポンプを作動させることにより、前記濾過膜部からの透過水を前記透過水還流ラインを介して前記ポンプと前記減圧弁の間の前記給水ラインへ還流させる還流運転を実行する制御部とを備え、前記制御部は、前記還流運転を、前記開閉弁の下流側への給水を停止しているときに、前記開閉弁の下流側への給水を開始するまでの所定時間行うことを特徴とする。
【００１６】
請求項６に記載の発明では、前記開閉弁の下流側への給水を停止しているときに、前記開閉弁の下流側への給水を開始するまでの所定時間、前記還流運転を行って、前記濾過膜部からの透過水を、レリーフ弁を設けた透過水還流ラインを介して前記ポンプの上流側の前記給水ラインへ還流させることにより、前記濾過膜部において透過側よりも給水供給側の水圧が高くなって給水供給側から透過側へ給水が流れ、逆浸透現象により濾過膜によって給水中の不純物が除去される。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の膜濾過システムにおいて、前記開閉弁と前記機器の間の前記給水ラインに設けられた給水タンクを備え、前記制御部は、前記給水タンクへの給水を停止しているときに、この給水タンク内の水位が所定の水位まで下がると、前記還流運転を開始し、この還流運転を開始してから所定時間経過後に、前記給水タンクへの給水を開始することを特徴とする。
【００１８】
請求項７に記載の発明では、前記給水タンク内の水位が所定の水位まで下降したときに、前記還流運転を開始して前記濾過膜部からの透過水を前記濾過膜部の上流側の前記給水ラインへ還流させることにより、前記濾過膜部において給水供給側から透過側へ給水が流れて前記濾過膜によって給水中の不純物が除去される。
【００１９】
請求項８に記載の発明は、請求項６又は７に記載の膜濾過システムにおいて、前記制御部は、前記濾過膜部への給水，前記濾過膜部からの透過水および前記濾過膜部からの濃縮水のいずれかの水質に基づいて、前記還流運転の運転時間の長さを設定することを特徴とする。
【００２０】
請求項８に記載の発明では、前記濾過膜部への給水，前記濾過膜部からの透過水および前記濾過膜部からの濃縮水のいずれかの水質に基づいて、給水中の不純物を十分に除去して透過水の水質悪化を低減させることができるように、前記還流運転の運転時間の長さを設定する。
【００２１】
請求項９に記載の発明は、請求項６又は７に記載の膜濾過システムにおいて、前記制御部は、前記濾過膜部への給水の供給を停止していた時間の長さに基づいて、前記還流運転の運転時間の長さを設定することを特徴とする。
【００２２】
請求項９に記載の発明では、前記濾過膜部への給水の供給を停止していた時間の長さに基づいて、給水中の不純物を十分に除去して透過水の水質悪化を低減させることができるように、前記還流運転の運転時間の長さを設定する。
【００２３】
請求項１０に記載の発明は、請求項６又は７に記載の膜濾過システムにおいて、前記制御部は、前記濾過膜部への給水，前記濾過膜部からの透過水および前記濾過膜部からの濃縮水のいずれかの水質と、前記濾過膜部への給水の供給を停止していた時間の長さとに基づいて、前記還流運転の運転時間の長さを設定することを特徴とする。
【００２４】
請求項１０に記載の発明では、前記濾過膜部への給水，前記濾過膜部からの透過水および前記濾過膜部からの濃縮水のいずれかの水質と、前記濾過膜部への給水の供給を停止していた時間の長さとに基づいて、給水中の不純物を十分に除去して透過水の水質悪化を低減させることができるように、前記還流運転の運転時間の長さを設定する。
【発明の効果】
【００２５】
請求項１および請求項５に記載の発明によれば、前記開閉弁の下流側への給水を停止しているときに、前記開閉弁の下流側への給水を開始するまでの所定時間、前記還流運転を行うことにより、前記濾過膜部において給水中の不純物が除去されるので、前記開閉弁への下流側への給水を開始したときにおける透過水の水質の悪化を低減させることができる。したがって、給水の停止が頻繁に起きたり、給水を停止している時間が長くなったりしても、また前記給水タンクの容量が小さくても、前記機器へ供給される給水について、所定の水質を維持することができる。
【００２６】
請求項２および請求項６に記載の発明によれば、前記給水タンク内の水位が所定の水位まで下降したときに、前記還流運転を開始することによって給水中の不純物が除去され、このように給水中の不純物が除去される還流運転を開始してから所定時間経過後に、前記給水タンクへの給水を開始するので、前記給水タンクへ給水を開始したときにおける透過水の水質悪化を低減させることができる。
【００２７】
請求項３，４および請求項７，８に記載の発明によれば、給水中の不純物を十分に除去することができるように、前記還流運転の運転時間の長さを最適なものに設定することができる。
【００２８】
請求項５および請求項１０に記載の発明によれば、前記還流運転の運転時間の長さが、前記濾過膜部への給水，前記濾過膜部からの透過水および前記濾過膜部からの濃縮水のいずれかの水質と、前記濾過膜部への給水の供給を停止していた時間の長さとに基づいて設定されるので、給水中の不純物を十分に除去することができるように、前記還流運転の運転時間の長さを、より最適なものに設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】この発明を実施するための膜濾過システムの構成の一例を示す概略的な説明図である。
【図２】図１に示す膜濾過システムの給水タンクの拡大説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
つぎに、この発明の実施の形態について説明する。この発明の実施の形態に係る膜濾過システムの運転方法は、機器への給水ラインと接続された濾過膜部と、この濾過膜部の下流側の前記給水ラインに設けられた開閉弁と、この開閉弁の下流側の前記給水ラインと接続された給水タンクと、前記濾過膜部と前記開閉弁との間の前記給水ラインと前記濾過膜部の上流側の給水ラインとを接続する透過水還流ラインとを備えた膜濾過システムにおいて実施される。
【００３１】
前記機器としては、蒸気ボイラ，温水ボイラ，クーリングタワー，給湯器などの熱機器を挙げることができる。また、前記機器としては、半導体製造における電子部品，医療器具等の各種洗浄装置などの水使用機器も挙げることができる。
【００３２】
前記濾過膜部は、濾過膜により、給水中に含まれる不純物を濾過するものである。前記濾過膜としては、逆浸透膜（ＲＯ膜）やナノ濾過膜（ＮＦ膜）を挙げることができる。前記逆浸透膜は、分子量が数十程度の物質を濾別可能な液体分離膜である。また、前記ナノ濾過膜は、２ｎｍ程度より小さい粒子や高分子（分子量が最大数百程度の物質）の透過を阻止することができる液体分離膜であり、濾過機能の点において、限外濾過膜（分子量が１，０００〜３００，０００程度の物質を濾別可能な膜）と前記逆浸透膜との中間に位置する機能を有する液体分離膜である。
【００３３】
前記給水タンク内には、前記機器へ供給するための給水として、前記濾過膜部からの透過水が貯留されるようになっている。
【００３４】
さて、前記膜濾過システムでは、前記給水タンクへの給水を行うときには、前記濾過膜部へ給水を供給して、この給水中の不純物を前記濾過膜によって濾過する。そして、前記濾過膜部からの透過水を、前記給水タンク内に貯留する。
【００３５】
前記給水タンクへの給水を行うことにより、この給水タンク内の水位が上昇し、給水を停止する所定の水位になると、前記濾過膜部への給水の供給を停止して、前記給水タンクへの給水を停止する。
【００３６】
そして、前記給水タンクへの給水を開始するときには、給水の開始前に、前記開閉弁を閉状態にして前記給水ラインを閉鎖するとともに、前記濾過膜部からの透過水を前記透過水還流ラインを介して前記濾過膜部の上流側の給水ラインへ還流させる還流運転を、前記給水タンクへの給水を開始するまでの所定時間行う。この還流運転を行って、前記濾過膜部からの透過水を前記濾過膜部の上流側の前記給水ラインへ還流させると、前記濾過膜部において透過側よりも給水供給側の水圧が高くなって給水供給側から透過側へ給水が流れ、逆浸透現象により前記濾過膜によって給水中の不純物が除去される。
【００３７】
前記還流運転は、たとえば前記給水タンクの水位が所定の水位まで下がったときに開始する。
【００３８】
また、前記還流運転の運転時間は、給水中の不純物を十分に除去して透過水の水質悪化を低減させることができるような長さに設定する。具体的には、原水の水質（ここでは不純物濃度）は、地域や季節などによって異なるので、前記濾過膜部への給水，前記濾過膜部からの透過水および前記濾過膜部からの濃縮水のいずれかの水質に基づいて、給水中の不純物を十分に除去して透過水の水質悪化を低減させることができるように、前記還流運転の運転時間の長さを設定する。
【００３９】
また、前記濾過膜部への給水の供給を停止していた時間が長くなるほど、前記濾過膜付近において、透過側の不純物濃度が高くなる。したがって、前記濾過膜部への給水の供給を停止していた時間によって、前記濾過膜付近における透過側の不純物濃度が異なってくるので、前記還流運転の運転時間の長さは、前記濾過膜部への給水の供給を停止していた時間の長さに基づいて、給水中の不純物を十分に除去して透過水の水質悪化を低減させることができるように設定してもよい。
【００４０】
さらに、前記還流運転の運転時間の長さは、前記濾過膜部への給水，前記濾過膜部からの透過水および前記濾過膜部からの濃縮水のいずれかの水質と、前記濾過膜部への給水の供給を停止していた時間の長さとに基づいて、給水中の不純物を十分に除去して透過水の水質悪化を低減させることができるように設定してもよい。
【００４１】
この実施の形態の膜濾過システムによれば、前記給水タンクへの給水を停止しているときに、前記給水タンクへの給水を開始するまでの所定時間、前記還流運転を行うことにより、前記濾過膜部において給水中の不純物が除去されるので、前記給水タンクへの給水を開始したときにおける透過水の水質の悪化を低減させることができる。したがって、前記給水タンクへの給水の停止が頻繁に起きたり、給水を停止している時間が長くなったりしても、また前記給水タンクの容量が小さくても、前記機器へ供給される給水について、所定の水質を維持することができる。
【００４２】
また、給水中の不純物を十分に除去することができるように、前記還流運転の運転時間を最適なものに設定することができる。
【００４３】
さらに、前記還流運転の運転時間の長さを、前記濾過膜部への給水，前記濾過膜部からの透過水および前記濾過膜部からの濃縮水のいずれかの水質と、前記濾過膜部への給水の供給を停止していた時間の長さとに基づいて設定すれば、給水中の不純物を十分に除去することができるように、前記還流運転の運転時間の長さを、より最適に設定することができる。
【実施例】
【００４４】
以下、この発明の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、この発明を実施するための膜濾過システムの構成の一例を示す概略的な説明図、図２は、図１に示す膜濾過システムの給水タンクの拡大説明図である。
【００４５】
図１に示す膜濾過システム１は、水道水，工業用水，地下水などの水源から供給される原水を水処理して得られた給水をボイラ２へ供給するものである。この膜濾過システム１は、前記ボイラ２への給水ライン３を備え、さらにこの給水ライン３と接続された濾過膜部４および脱気膜部５を上流側からこの順で備えている。また、前記膜濾過システム１は、給水を貯留する給水タンク６と前記濾過膜部４の上流側に設けられ、給水を前記濾過膜部４へ供給するポンプ７と、このポンプ７の上流側の前記給水ライン３に設けられた弁８と、前記濾過膜部４と前記脱気膜部５の間の前記給水ライン３に設けられた開閉弁９とを備えている。さらに、前記膜濾過システム１は、前記濾過膜部４と前記開閉弁９の間の前記給水ライン３と、前記ポンプ７と前記弁８の間の前記給水ライン３とを接続する透過水還流ライン１０を備えている。そして、この透過水還流ライン１０には、還流制御弁１１が設けられている。
【００４６】
また、前記膜濾過システム１は、バルーンＡ，Ａ′，Ａ″のうち、いずれかの位置に接続されている水質センサ１２，１２′，１２″を有している。これら水質センサ１２，１２′，１２″は、それぞれ前記濾過膜部４への給水の水質情報，前記濾過膜部４からの透過水の水質情報および前記濾過膜部４からの濃縮水の水質情報を得るための測定機器であり、たとえば水の電気伝導度を測定する電気伝導度センサである。
【００４７】
前記濾過膜部４は、ナノ濾過膜（図示省略）を備えて構成されている。このナノ濾過膜は、ポリアミド系，ポリエーテル系などの合成高分子膜であり、２ｎｍよりも小さい粒子や高分子（分子量が最大数百程度の物質）の透過を阻止することができる液体分離膜である。前記ナノ濾過膜は、通常、濾過膜モジュールとして構成されている。この濾過膜モジュールの形態には、スパイラルモジュール，中空糸モジュール，平膜モジュールなどがある。
【００４８】
前記濾過膜部４の一側へは、前記ポンプ７から送り出された給水が流入するようになっている。前記濾過膜部４へ流入した給水は、前記ナノ濾過膜により、腐食促進成分が捕捉されるとともに、腐食抑制成分が透過するようになっている。
【００４９】
ここで、腐食促進成分および腐食抑制成分について説明する。まず、腐食促進成分とは、前記ボイラ２が貫流ボイラである場合、非不動態化金属よりなり、ボイラ水が接触する複数の伝熱管（図示省略）や下部管寄せ（図示省略）の内面に作用してその腐食を促進するものを云い、通常、硫酸イオン，塩化物イオンおよびその他の成分を含んでいる。ちなみに、腐食促進成分として重要なものは、硫酸イオンおよび塩化物イオンの両者である。ところで、ＪＩＳ Ｂ ８２２３：１９９９は、貫流ボイラを含む特殊循環ボイラの腐食を抑制する観点から、これらのボイラにおけるボイラ水の水質に関する各種の管理項目および推奨基準を規定し、その中で、塩化物イオン濃度の基準値を設けている。一方、ボイラ水の硫酸イオン濃度には言及されていないが、本願出願人においては、ボイラ水に含まれる硫酸イオンが、腐食促進成分として前記各伝熱管や前記下部管寄せに作用していることを確認している。
【００５０】
つぎに、腐食抑制成分とは、前記ボイラ２において、ボイラ水が接触する前記各伝熱管や前記下部管寄せの内面に作用してその腐食を抑制可能なものを云い、通常、シリカ（すなわち、二酸化ケイ素）を含んでいる。ところで、給水に含まれるシリカは、給水として用いる水道水，工業用水，地下水などにおいて、通常含有されている成分で、一般に、前記各伝熱管や前記下部管寄せにおけるスケール生成成分と認識されており、可能な限りその濃度を抑制することが好ましいと考えられている。しかし、本願出願人においては、ボイラ水に含まれるシリカが、腐食抑制成分として前記各伝熱管や前記下部管寄せに作用していることを確認している。
【００５１】
前記濾過膜部４の他側からは、腐食抑制成分を含む透過水と腐食促進成分を含む濃縮水とがそれぞれ分離されて流出するようになっている。そして、透過水は、前記給水ライン３を流れて前記給水タンク６内に貯留されるようになっている。一方、濃縮水は、一部が排水弁１３を開状態にした排水ライン１４から排水されるとともに、残部が、前記排水ライン１４と、前記ポンプ７と前記弁８との間の前記給水ライン３とを接続する循環水ライン１５を流れて前記ポンプ７と前記弁８の間の前記給水ライン３へ還流されるようになっている。
【００５２】
前記脱気膜部５は、気体透過膜を多数備えた気体透過膜モジュール（図示省略）と、給水中の溶存気体，具体的には溶存酸素を前記気体透過膜モジュールを通して真空吸引する水封式真空ポンプ（図示省略）とを備えている。
【００５３】
前記脱気膜部５を通過した給水は、前記給水タンク６内に貯留され、この給水タンク６から前記ボイラ２へ供給されるようになっている。前記給水タンク６には、水位センサ１６が設けられている。
【００５４】
ここで、前記水位センサ１６により、前記給水タンク６内の水位が水位Ｈ（図２参照。図１においては図示省略）になったことが検知されたときには、前記給水タンク６への給水が停止されるようになっている。また、前記水位センサ１６により、前記給水タンク６内の水位が水位Ｌ０（図２参照。図１においては図示省略）になったことが検知されたときには、後述するように、この発明に係る運転方法の要部となる還流運転が開始されるようになっている。さらに、前記水位センサ１６により、前記給水タンク６内の水位が水位Ｌ（図２参照。図１においては図示省略）になったことが検知されたときには、前記給水タンク６への給水が開始されるようになっている。
【００５５】
前記弁８は、この実施例では減圧弁であり、この弁８により、前記透過水還流ライン１０が接続された部分における前記給水ライン３の水圧が一定圧力以下に調節されるようになっている。
【００５６】
また、この実施例では、前記開閉弁９は電磁弁または電動弁である。また、前記還流制御弁１１はレリーフ弁である。このレリーフ弁は、前記ポンプ７を作動するとともに前記開閉弁９を開状態にして前記給水タンク６への給水を行うときには、閉状態になり、前記ポンプ７を作動させるとともに前記開閉弁９を閉状態にして前記還流運転を行うときには、開状態になるように、開弁圧が設定されている。
【００５７】
つぎに、前記膜濾過システム１の運転方法について説明する。前記膜濾過システム１によって、前記給水タンク６への給水を行うときには、前記ポンプ７により前記濾過膜部４へ給水を供給し、この給水中の腐食促進成分を前記ナノ濾過膜（図示省略）によって濾過する。このとき、給水中の腐食抑制成分は、前記ナノ濾過膜を透過する。つぎに、前記濾過膜部４から流出した透過水に含まれる溶存酸素を前記脱気膜部５で脱気し、この水を前記ボイラ２へ供給する給水として前記給水タンク６内に貯留する。
【００５８】
一方、前記濾過膜部４からは濃縮水も流出し、この濃縮水は、一部を前記排水ライン１４から所定の量で排水するとともに、残部を前記循環水ライン１５を介して前記ポンプ７の上流側へ還流させる。
【００５９】
前記給水タンク６への給水を行うことにより、前記給水タンク６内の水位が上昇し、前記水位Ｈになったことが前記水位センサ１６によって検知されると、前記ポンプ７の稼動を停止して前記濾過膜部４への給水の供給を停止し、前記給水タンク６への給水を停止する。そして、前記給水タンク６への給水を停止しているときに、前記ボイラ２へ給水が供給されて、前記給水タンク６内の水位が前記水位Ｌ０まで下降したことが前記水位センサ１６によって検知されると、前記還流運転を開始する。
【００６０】
さて、前記還流運転は、前記濾過膜部４からの透過水を、前記透過水還流ライン１０を介して前記濾過膜部４の上流側へ還流させる運転である。この実施例では、前記開閉弁９を閉状態にして、前記ポンプ７を作動させる運転を行う。これにより、前記還流制御弁１１の上流側の水圧が、所定値以上になって前記還流制御弁１１が開状態になり、前記濾過膜部４からの透過水が前記透過水還流ライン１０を流れて前記ポンプ７と前記弁８との間の前記給水ライン３へ還流する。
【００６１】
このように、前記濾過膜部４からの透過水が前記透過水還流ライン１０を流れて前記濾過膜部４の上流側へ還流すると、前記濾過膜部４において透過側よりも給水供給側の水圧が高くなって給水供給側から透過側へ給水が流れ、逆浸透現象により前記ナノ濾過膜によって腐食促進成分が除去されるので、前記給水タンク６への給水を開始したときにおける透過水の水質悪化を低減させることができる。
【００６２】
ここで、前記ポンプ７と前記弁８との間の水圧は、前記弁８によって常に一定の水圧に減圧されているので、原水の供給水圧が変動したとしても、前記透過水還流ライン１０からの透過水の還流量は、常に一定の流量になる。
【００６３】
前記還流運転を行うときには、前記排水弁１３は、閉状態にしてもよいし、開状態にしてもよい。前記排水弁１３を閉状態にすると、節水を実現することができる。一方、前記排水弁１３を開状態にすると、前記濾過膜部４からの濃縮水の不純物濃度が下がり、透過水の水質が良好になる。
【００６４】
前記還流運転を行っているときに、前記給水タンク６内の水位が前記水位Ｌになると、前記開閉弁９を開状態にして前記給水タンク６への給水を開始する。このとき、前記還流制御弁１１よりも上流側の水圧が、前記還流制御弁１１の開弁圧よりも低くなって前記還流制御弁１１が閉状態になり、前記還流運転が終了になる。
【００６５】
前記還流運転の運転時間は、給水中の腐食促進成分を十分に除去して透過水の水質悪化を低減させることができる長さに設定する。そして、このような運転時間を確保することができるように、前記還流運転を開始する水位Ｌ０を設定する。
【００６６】
具体的には、前記還流運転の運転時間の長さは、給水中の腐食促進成分を十分に除去して透過水の水質悪化を低減させることができるように、前記各水質センサ１２，１２′，１２″の検出値に基づいて設定する。すなわち、原水の水質（ここでは不純物濃度）は、地域や季節などによって異なるので、前記各水質センサ１２，１２′，１２″である電気伝導度センサの検出値が高くなれば、前記水位Ｌ０をより高く設定して前記還流運転の運転時間を長くし、給水中の腐食促進成分を十分に除去する。一方で、前記各水質センサ１２，１２′，１２″の検出値が低くなれば、前記ナノ濾過膜付近における透過側の不純物濃度が低いので、これに応じて前記水位Ｌ０をより低くして前記還流運転の運転時間を短くする。
【００６７】
また、前記還流運転の運転時間の長さは、給水中の腐食促進成分を十分に除去して透過水の水質悪化を低減させることができるように、前記濾過膜部４への給水の供給を停止していた時間に基づいて設定してもよい。すなわち、前記濾過膜部４への給水の供給を停止していた時間が長くなるほど、前記ナノ濾過膜付近における透過側の不純物濃度が高くなる。したがって、前記濾過膜部４への給水の供給を停止していた時間が長ければ、前記水位Ｌ０をより高くして前記還流運転の運転時間を長くし、給水中の腐食促進成分を十分に除去する。一方で、前記濾過膜部４への給水の供給を停止していた時間が短ければ、前記ナノ濾過膜付近における透過側の不純物濃度が低いので、これに応じて前記水位Ｌ０をより低くして前記還流運転の運転時間を短くする。
【００６８】
すなわち、前記還流運転の所定時間は、前記給水タンク６内の水位が前記水位Ｌ０から前記水位Ｌに達するまでの時間として設定される。
【００６９】
さらに、前記還流運転の運転時間の長さは、給水中の腐食促進成分を十分に除去して透過水の水質悪化を低減させることができるように、前記各水質センサ１２，１２′，１２″の検出値と前記濾過膜部４への給水の供給を停止していた時間の長さとに基づいて設定してもよい。
【００７０】
ここで、前記還流運転を開始した後に前記ボイラ２が停止するなど、前記ボイラ２の稼動状況によっては、前記給水タンク６内の水位が前記水位Ｌ０から前記水位Ｌに達するまでの時間が想定されている時間よりも長くなり、前記還流運転の開始後、前記所定時間を経過しても前記給水タンク６内の水位が前記水位Ｌまで達しないこともある。したがって、前記給水タンク６内の水位が前記水位Ｌに達する前であっても、前記還流運転を開始してから所定時間経過後に、前記開閉弁９を開状態にして前記給水タンク６への給水を開始するとともに前記還流運転を終了してもよい。
【００７１】
その他、この発明は、その趣旨を変えない範囲で種々変更実施可能なことはもちろんである。
【符号の説明】
【００７２】
１ 膜濾過システム
２ 機器
３ 給水ライン
４ 濾過膜部
７ ポンプ
８ 減圧弁
９ 開閉弁
１０ 透過水還流ライン
１１ レリーフ弁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機器への給水ラインに、給水中の不純物を除去する濾過膜部と、給水を前記濾過膜部へ供給するポンプとを設けた膜濾過システムの運転方法であって、
前記ポンプの上流側の前記給水ラインにおいて水圧を減圧するとともに、
前記濾過膜部と前記機器の間の前記給水ラインに設けた開閉弁を閉鎖して、前記ポンプを作動させることにより、前記濾過膜部からの透過水を前記開閉弁の上流側の給水ラインから、レリーフ弁を設けた透過水還流ラインを介して前記ポンプの上流側の減圧された前記給水ラインへ還流させる還流運転を、前記開閉弁の下流側への給水を停止しているときに、前記開閉弁の下流側への給水を開始するまでの所定時間行う
ことを特徴とする膜濾過システムの運転方法。
【請求項２】
前記開閉弁と前記機器の間の前記給水ラインに設けられた給水タンクに給水を貯留し、
前記給水タンクへの給水を停止しているときに、この給水タンク内の水位が所定の水位まで下がると前記還流運転を開始し、この還流運転を開始してから所定時間経過後に、前記給水タンクへの給水を開始する
ことを特徴とする請求項１に記載の膜濾過システムの運転方法。
【請求項３】
前記濾過膜部への給水，前記濾過膜部からの透過水および前記濾過膜部からの濃縮水のいずれかの水質に基づいて、前記還流運転の運転時間の長さを設定する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の膜濾過システム。
【請求項４】
前記濾過膜部への給水の供給を停止していた時間の長さに基づいて、前記還流運転の運転時間の長さを設定する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の膜濾過システム。
【請求項５】
前記濾過膜部への給水，前記濾過膜部からの透過水および前記濾過膜部からの濃縮水のいずれかの水質と、前記濾過膜部への給水の供給を停止していた時間の長さとに基づいて、前記還流運転の運転時間の長さを設定する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の膜濾過システム。
【請求項６】
機器への給水ラインに、給水中の不純物を除去する濾過膜部と、給水を前記濾過膜部へ供給するポンプとを設けた膜濾過システムであって、
前記ポンプの上流側の前記給水ラインに設けられた減圧弁と、
前記濾過膜部と前記機器の間の前記給水ラインに設けられた開閉弁と、
前記濾過膜部と前記開閉弁の間の前記給水ラインと、前記ポンプと前記減圧弁の間の前記給水ラインとを接続する透過水還流ラインと、
前記透過水還流ラインに設けられたレリーフ弁と、
前記開閉弁を閉鎖して、前記ポンプを作動させることにより、前記濾過膜部からの透過水を前記透過水還流ラインを介して前記ポンプと前記減圧弁の間の前記給水ラインへ還流させる還流運転を実行する制御部とを備え、
前記制御部は、前記還流運転を、前記開閉弁の下流側への給水を停止しているときに、前記開閉弁の下流側への給水を開始するまでの所定時間行うことを特徴とする膜濾過システム。
【請求項７】
前記開閉弁と前記機器の間の前記給水ラインに設けられた給水タンクを備え、
前記制御部は、前記給水タンクへの給水を停止しているときに、この給水タンク内の水位が所定の水位まで下がると、前記還流運転を開始し、この還流運転を開始してから所定時間経過後に、前記給水タンクへの給水を開始することを特徴とする請求項６に記載の膜濾過システム。
【請求項８】
前記制御部は、前記濾過膜部への給水，前記濾過膜部からの透過水および前記濾過膜部からの濃縮水のいずれかの水質に基づいて、前記還流運転の運転時間の長さを設定することを特徴とする請求項６または７に記載の膜濾過システム。
【請求項９】
前記制御部は、前記濾過膜部への給水の供給を停止していた時間の長さに基づいて、前記還流運転の運転時間の長さを設定することを特徴とする請求項６または７に記載の膜濾過システム。
【請求項１０】
前記制御部は、前記濾過膜部への給水，前記濾過膜部からの透過水および前記濾過膜部からの濃縮水のいずれかの水質と、前記濾過膜部への給水の供給を停止していた時間の長さとに基づいて、前記還流運転の運転時間の長さを設定することを特徴とする請求項６または７に記載の膜濾過システム。
【請求項１】
機器への給水ラインに、給水中の不純物を除去する濾過膜部と、給水を前記濾過膜部へ供給するポンプとを設けた膜濾過システムの運転方法であって、
前記ポンプの上流側の前記給水ラインにおいて水圧を減圧するとともに、
前記濾過膜部と前記機器の間の前記給水ラインに設けた開閉弁を閉鎖して、前記ポンプを作動させることにより、前記濾過膜部からの透過水を前記開閉弁の上流側の給水ラインから、レリーフ弁を設けた透過水還流ラインを介して前記ポンプの上流側の減圧された前記給水ラインへ還流させる還流運転を、前記開閉弁の下流側への給水を停止しているときに、前記開閉弁の下流側への給水を開始するまでの所定時間行う
ことを特徴とする膜濾過システムの運転方法。
【請求項２】
前記開閉弁と前記機器の間の前記給水ラインに設けられた給水タンクに給水を貯留し、
前記給水タンクへの給水を停止しているときに、この給水タンク内の水位が所定の水位まで下がると前記還流運転を開始し、この還流運転を開始してから所定時間経過後に、前記給水タンクへの給水を開始する
ことを特徴とする請求項１に記載の膜濾過システムの運転方法。
【請求項３】
前記濾過膜部への給水，前記濾過膜部からの透過水および前記濾過膜部からの濃縮水のいずれかの水質に基づいて、前記還流運転の運転時間の長さを設定する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の膜濾過システム。
【請求項４】
前記濾過膜部への給水の供給を停止していた時間の長さに基づいて、前記還流運転の運転時間の長さを設定する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の膜濾過システム。
【請求項５】
前記濾過膜部への給水，前記濾過膜部からの透過水および前記濾過膜部からの濃縮水のいずれかの水質と、前記濾過膜部への給水の供給を停止していた時間の長さとに基づいて、前記還流運転の運転時間の長さを設定する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の膜濾過システム。
【請求項６】
機器への給水ラインに、給水中の不純物を除去する濾過膜部と、給水を前記濾過膜部へ供給するポンプとを設けた膜濾過システムであって、
前記ポンプの上流側の前記給水ラインに設けられた減圧弁と、
前記濾過膜部と前記機器の間の前記給水ラインに設けられた開閉弁と、
前記濾過膜部と前記開閉弁の間の前記給水ラインと、前記ポンプと前記減圧弁の間の前記給水ラインとを接続する透過水還流ラインと、
前記透過水還流ラインに設けられたレリーフ弁と、
前記開閉弁を閉鎖して、前記ポンプを作動させることにより、前記濾過膜部からの透過水を前記透過水還流ラインを介して前記ポンプと前記減圧弁の間の前記給水ラインへ還流させる還流運転を実行する制御部とを備え、
前記制御部は、前記還流運転を、前記開閉弁の下流側への給水を停止しているときに、前記開閉弁の下流側への給水を開始するまでの所定時間行うことを特徴とする膜濾過システム。
【請求項７】
前記開閉弁と前記機器の間の前記給水ラインに設けられた給水タンクを備え、
前記制御部は、前記給水タンクへの給水を停止しているときに、この給水タンク内の水位が所定の水位まで下がると、前記還流運転を開始し、この還流運転を開始してから所定時間経過後に、前記給水タンクへの給水を開始することを特徴とする請求項６に記載の膜濾過システム。
【請求項８】
前記制御部は、前記濾過膜部への給水，前記濾過膜部からの透過水および前記濾過膜部からの濃縮水のいずれかの水質に基づいて、前記還流運転の運転時間の長さを設定することを特徴とする請求項６または７に記載の膜濾過システム。
【請求項９】
前記制御部は、前記濾過膜部への給水の供給を停止していた時間の長さに基づいて、前記還流運転の運転時間の長さを設定することを特徴とする請求項６または７に記載の膜濾過システム。
【請求項１０】
前記制御部は、前記濾過膜部への給水，前記濾過膜部からの透過水および前記濾過膜部からの濃縮水のいずれかの水質と、前記濾過膜部への給水の供給を停止していた時間の長さとに基づいて、前記還流運転の運転時間の長さを設定することを特徴とする請求項６または７に記載の膜濾過システム。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−１９６６７８（Ｐ２０１２−１９６６７８Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１６４３５８（Ｐ２０１２−１６４３５８）
【出願日】平成２４年７月２５日（２０１２．７．２５）
【分割の表示】特願２００５−３７６０８４（Ｐ２００５−３７６０８４）の分割
【原出願日】平成１７年１２月２７日（２００５．１２．２７）
【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２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年７月２５日（２０１２．７．２５）
【分割の表示】特願２００５−３７６０８４（Ｐ２００５−３７６０８４）の分割
【原出願日】平成１７年１２月２７日（２００５．１２．２７）
【出願人】（０００１７５２７２）三浦工業株式会社 (1,055)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]