JP7180310B2

JP7180310B2 - 水処理システム

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Publication number: JP7180310B2
Application number: JP2018217723A
Authority: JP
Inventors: 健輔岩本; 伸司松友
Original assignee: Miura Co Ltd
Current assignee: Miura Co Ltd
Priority date: 2018-11-20
Filing date: 2018-11-20
Publication date: 2022-11-30
Anticipated expiration: 2038-11-20
Also published as: JP2020081939A

Description

本発明は、水処理システムに関する。

逆浸透膜を用いた膜ろ過プロセスを実行する水処理システムにおいて、微生物の繁茂に由来するバイオフィルムの抑制のため、微生物を除去するための塩素系殺菌剤として次亜塩素酸ナトリウムが用いられることがある。
例えば、特許文献１は、逆浸透膜を用いた造水方法であって、バイオフィルムの発生によるバイオファウリングの抑制のため、次亜塩素酸ナトリウムを水処理システム中の逆浸透膜に流入させる造水方法を開示している。

特開２０１６－１９０２１４号公報

しかし、水処理システムに流通する給水中の次亜塩素酸ナトリウムの含有量が高すぎると逆浸透膜は劣化する。逆浸透膜の劣化を防ぐため、水処理システムに安定化剤を添加することがあるが、安定化剤の添加量が過大な場合、次亜塩素酸ナトリウムによるバイオフィルム抑制の度合いが下がりすぎてしまう。従って、バイオフィルムを抑制しつつ、逆浸透膜の劣化を防ぐためには、給水中の次亜塩素酸ナトリウムの含有量と安定化剤の含有量とのバランスを取る必要がある。

本発明は、水処理システム内で、バイオフィルム抑制のため給水中に含まれる次亜塩素酸ナトリウムの含有量と、逆浸透膜の劣化を防止するため給水中に含まれる安定化剤の含有量とのバランスを、簡便に取ることが可能な水処理システムを提供することを目的とする。

本発明は、原水をろ過して給水を生成するろ過装置と、原水を前記ろ過装置に供給する原水ラインと、前記ろ過装置で生成された給水を透過水と濃縮水とに分離する逆浸透膜モジュールと、給水を前記逆浸透膜モジュールに供給する給水ラインと、前記逆浸透膜モジュールで分離された透過水を送出する透過水ラインと、前記逆浸透膜モジュールで分離された濃縮水を送出する濃縮水ラインと、前記濃縮水の全部又は一部を濃縮排水として、系外に排出する濃縮排水ラインと、給水に安定化剤を薬注する第１薬注装置と、安定化剤の薬注量を調整することにより、前記給水内の塩素系酸化剤と安定化剤のモル比のバランスを調整する薬注制御部と、を備える、水処理システムに関する。

また、前記ろ過装置の出口における塩素濃度を測定する第１塩素濃度測定装置を更に備え、前記第１薬注装置は、前記第１塩素濃度測定装置の下流において、給水に安定化剤を薬注し、前記薬注制御部は、前記第１塩素濃度測定装置により測定された塩素濃度に基づいて、安定化剤の薬注量を調整することが好ましい。

また、前記塩素濃度測定装置の下流において、給水に還元剤を薬注する第２薬注装置を更に備え、前記薬注制御部は、前記第１塩素濃度測定装置により測定された塩素濃度に基づいて、還元剤の薬注量を制御することが好ましい。

また、前記還元剤は、ＳＢＳ（重亜硫酸ソーダ）、亜硫酸ソーダ、チオ硫酸ソーダ、亜硫酸ガスのうちいずれか１以上であることが好ましい。

また、前記第１塩素濃度測定装置の下流において、給水に臭素化合物を薬注する第３薬注装置を更に備え、前記薬注制御部は、前記第１塩素濃度測定装置により測定された塩素濃度に基づいて、臭素化合物の薬注量を制御することが好ましい。

また、原水及び／又は給水に塩素系酸化剤を薬注する第４薬注装置を更に備え、前記薬注制御部は、前記第１塩素濃度測定装置により測定された塩素濃度に基づいて、原水及び／又は給水への塩素系酸化剤の薬注を制御することが好ましい。

また、原水に安定化剤を薬注する第５薬注装置を更に備え、前記薬注制御部は、前記第１塩素濃度測定装置により測定された塩素濃度に基づいて、原水に薬注される安定化剤と、給水に薬注される安定化剤との双方の薬注を制御することが好ましい。

前記濃縮水ライン又は前記濃縮排水ラインにおける塩素濃度を測定する第２塩素濃度測定装置を更に備え、前記薬注制御部は、前記第１塩素濃度測定装置により測定された塩素濃度に加えて、第２塩素濃度測定装置により測定された塩素濃度に基づいて薬注を制御することが好ましい。

また本発明は、原水をろ過して給水を生成するろ過装置と、原水を前記ろ過装置に供給する原水ラインと、前記ろ過装置で生成された給水を透過水と濃縮水とに分離する逆浸透膜モジュールと、給水を前記逆浸透膜モジュールに供給する給水ラインと、前記逆浸透膜モジュールで分離された透過水を送出する透過水ラインと、前記逆浸透膜モジュールで分離された濃縮水を送出する濃縮水ラインと、前記濃縮水の全部又は一部を濃縮排水として、系外に排出する濃縮排水ラインと、前記給水ラインにおける前記ろ過装置の出口、及び／又は前記濃縮排水ラインにおける酸化還元電位を測定する電位測定装置と、前記電位測定装置の下流において、給水に安定化剤を薬注する第１薬注装置と、前記電位測定装置により測定された酸化還元電位に基づいて、安定化剤の薬注量を制御することにより、前記給水内の塩素系酸化剤と安定化剤のモル比のバランスを調整する薬注制御部と、を備える、水処理システムに関する。

また、前記電位測定装置の下流において、給水に還元剤を薬注する第２薬注装置を更に備え、前記薬注制御部は、前記電位測定装置により測定された酸化還元電位に基づいて、還元剤の薬注量を制御することが好ましい。

また、前記電位測定装置の下流において、給水に臭素化合物を薬注する第３薬注装置を更に備え、前記薬注制御部は、前記電位測定装置により測定された酸化還元電位に基づいて、臭素化合物の薬注量を制御することが好ましい。

また、原水及び／又は給水に塩素系酸化剤を薬注する第４薬注装置を更に備え、前記薬注制御部は、前記電位測定装置により測定された酸化還元電位に基づいて、原水及び／又は給水への塩素系酸化剤の薬注を制御することが好ましい。

また、原水に安定化剤を薬注する第５薬注装置を更に備え、前記薬注制御部は、前記電位測定装置により測定された酸化還元電位に基づいて、原水に薬注される安定化剤と、給水に薬注される安定化剤との双方の薬注を制御することが好ましい。

また、給水の水質を測定する水質測定手段を更に備え、前記薬注制御部は、前記水質測定手段により測定された水質に基づいて、前記給水内の塩素系酸化剤と安定化剤のモル比のバランスと薬注量を調整することが好ましい。

また、前記安定化剤中に、金属イオンに対する封鎖、分散作用を有するキレート成分、及び／又はポリマーが含まれることが好ましい。

本発明によれば、水処理システム内で、バイオフィルム抑制のため給水中に含まれる次亜塩素酸ナトリウムの含有量と、逆浸透膜の劣化を防止するため給水中に含まれる安定化剤の含有量とのバランスを、簡便に取ることが可能となる。

本発明の実施形態に係る水処理システムの全体構成図である。本発明の実施形態に係る水処理システムの動作を説明するフローチャートである。

〔全体構成〕
以下、本発明の実施形態である水処理システム１について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の水処理システム１の全体構成図である。

図１に示すように、水処理システム１は、ろ過装置３と、第１薬剤添加装置４と、第２薬剤添加装置５と、第３薬剤添加装置６と、第４薬剤添加装置７と、第５薬剤添加装置８と、第１塩素濃度センサ９と、第２塩素濃度センサ１０と、水質センサ１１と、加圧ポンプ１２と、インバータ１３と、逆浸透膜モジュール（以下、「ＲＯ膜モジュール」ともいう）１４と、定流量弁１５と、比例制御排水弁１６と、制御部３０と、を備える。なお、制御部３０と被制御対象機器との電気的接続線の図示については、省略している。

水処理システム１は、ラインとして、原水ラインＬ１と、給水ラインＬ２と、透過水ラインＬ３と、濃縮水ラインＬ４と、循環水ラインＬ５と、濃縮排水ラインＬ６と、を備える。「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、その由来（出所）やその水質によらず、原水ラインＬ１を流通する水を、「原水」ともいい、給水ラインＬ２、濃縮水ラインＬ４又は循環水ラインＬ５を流通する水を、「給水」ともいい、濃縮水ラインＬ４、循環水ラインＬ５又は濃縮排水ラインＬ６を流通する水を、「濃縮水」ともいう。

原水ラインＬ１は、原水Ｗ１０をろ過装置３に向けて供給するラインである。原水ラインＬ１の上流側の端部は、原水Ｗ１０の水源２に接続されている。原水ラインＬ１の下流側の端部は、ろ過装置３に接続されている。原水ラインＬ１には、第４薬剤添加装置７と、第５薬剤添加装置８が設けられている。

第４薬剤添加装置７は、原水ラインＬ１に、第４薬剤を添加する装置である。第４薬剤添加装置７は、制御部３０と電気的に接続されている。
本実施形態において、第４薬剤添加装置７は、逆浸透膜モジュール１４におけるバイオフィルムの析出を抑制するために、第４薬剤として酸化剤を添加することにより、原水Ｗ１０中の塩素濃度を調整する。逆浸透膜モジュール１４において、逆浸透膜の表面にバイオフィルムが付着することを効果的に抑制可能なことから、第４薬剤の例として、次亜塩素酸ソーダ等の塩素系酸化剤が挙げられる。なお、第４薬剤が次亜塩素酸ソーダの場合、次亜塩素酸ソーダの添加量は、後述の給水Ｗ２１中の有効塩素濃度が、０．０１～５ｍｇＣｌ_２／Ｌ程度となることが好ましい。
以下では説明の簡略化のため、第４薬剤が次亜塩素酸ソーダである例について説明するが、本発明はこれには限られない。他の塩素系酸化剤として、例えば、液化塩素、さらし粉、塩素化イソシアヌル酸等を用いてもよい。

第５薬剤添加装置８は、原水ラインＬ１に、第５薬剤を添加する装置である。第５薬剤添加装置８は、制御部３０と電気的に接続されている。
本実施形態において、第５薬剤添加装置８は、逆浸透膜モジュール１４に備わる逆浸透膜の劣化を防ぐために、第５薬剤として安定化剤を添加する。安定化剤の添加により、例えば原水Ｗ１０や後述の給水Ｗ２１に含まれる次亜塩素酸は、安定化次亜塩素酸になる。逆浸透膜モジュール１４において、逆浸透膜の劣化を効果的に抑制可能なことから、第５薬剤の例としては、アミン系化合物、例えばスルファミン酸等の安定化剤が挙げられる。なお、第５薬剤がスルファミン酸の場合、スルファミン酸の添加量は、給水Ｗ２１中の次亜塩素酸に由来する有効塩素：スルファミン酸のモル比が、１：１～２０程度となることが好ましく、１：１．５～１０程度とするとなおよい。有効塩素１に対して、スルファミン酸が１を切ると、両者の反応効率が１００％だと仮定しても、遊離塩素が生じるためである。
以下では説明の簡略化のため、第５薬剤がスルファミン酸である例について説明するが、本発明はこれには限られない。

また、安定化剤中には、金属イオンに対する封鎖、分散作用を有するキレート成分、及び／又はポリマーが含まれていてもよい。
透過水Ｗ３０あるいは、逆浸透膜の表面に遷移金属が存在している場合、後述の安定化次亜臭素酸の様に酸化力が低い物質であっても、酸化剤と共存することで、触媒作用によって膜劣化を促進する懸念がある。このため、膜劣化抑制のため、遷移金属を封鎖出来るキレート効果、分散効果を有する成分を安定化剤へ配合し、添加する。

ろ過装置３は、原水Ｗ１０を予備的にろ過する装置であり、除鉄・除マンガン装置や、砂ろ過装置等であってよい。

給水ラインＬ２は、給水Ｗ２１～Ｗ２２を逆浸透膜モジュール１４に向けて供給するラインである。給水ラインＬ２は、上流側から下流側に向けて、第１給水ラインＬ２１と、第２給水ラインＬ２２とを有する。

第１給水ラインＬ２１の上流側の端部は、ろ過装置３に接続されている。第１給水ラインＬ２１の下流側の端部は、接続部Ｊ１において、第２給水ラインＬ２２及び循環水ラインＬ５に接続されている。第１給水ラインＬ２１には、第１塩素濃度センサ９、第１薬剤添加装置４、第２薬剤添加装置５、第３薬剤添加装置６が設けられる。とりわけ、第１塩素濃度センサ９は、第１薬剤添加装置４、第２薬剤添加装置５、及び第３薬剤添加装置６よりも上流に設けられる。

第１塩素濃度センサ９は、ろ過装置３の出口における給水Ｗ２１中の遊離塩素濃度を測定する機器である。第１塩素濃度センサ９は、制御部３０と電気的に接続されている。第１塩素濃度センサ９で測定された給水Ｗ２１の遊離塩素濃度は、制御部３０へ検出信号として送信される。

第１薬剤添加装置４は、給水ラインＬ２に、第１薬剤を添加する装置である。第１薬剤添加装置４は、制御部３０と電気的に接続されている。
本実施形態において、第１薬剤添加装置４は、逆浸透膜モジュール１４に備わる逆浸透膜の劣化を防ぐために、第１薬剤として安定化剤を添加する。安定化剤の添加により、例えば給水Ｗ２１に含まれる次亜塩素酸は、安定化次亜塩素酸になる。逆浸透膜モジュール１４において、逆浸透膜の劣化を効果的に抑制可能なことから、第１薬剤の例としては、アミン系化合物、例えばスルファミン酸等の安定化剤が挙げられる。なお、第１薬剤がスルファミン酸の場合、スルファミン酸の添加量は、給水Ｗ２１中の次亜塩素酸に由来する有効塩素：スルファミン酸のモル比が、１：１～２０程度となることが好ましく、１：１．５～１０程度とするとなおよい。有効塩素１に対して、スルファミン酸が１を切ると、両者の反応効率が１００％だと仮定しても、遊離塩素が生じるためである。
以下では説明の簡略化のため、第１薬剤がスルファミン酸である例について説明するが、本発明はこれには限られない。

また、安定化剤中には、金属イオンに対する封鎖、分散作用を有するキレート成分、及び／又はポリマーが含まれていてもよい。

第２薬剤添加装置５は、給水ラインＬ２に、第２薬剤を添加する装置である。第２薬剤添加装置５は、制御部３０と電気的に接続されている。
本実施形態において、第２薬剤添加装置５は、逆浸透膜モジュール１４に備わる逆浸透膜の劣化を防ぐために、第２薬剤として還元剤を添加する。還元剤の添加により、給水Ｗ２１に含まれている塩素濃度は、適正濃度まで低下する。第２薬剤の例としては、ＳＢＳ（ＮａＨＳＯ_３：重亜硫酸ソーダ）、亜硫酸ソーダ、チオ硫酸ソーダ、亜硫酸ガス等の還元剤が挙げられる。以下では説明の簡略化のため、第２薬剤がＳＢＳである例について説明するが、本発明はこれには限られない。

第３薬剤添加装置６は、給水ラインＬ２に第３薬剤を添加する装置である。第３薬剤添加装置６は、制御部３０と電気的に接続されている。
本実施形態において、第３薬剤添加装置６は、逆浸透膜モジュール１４に備わる逆浸透膜に与えるダメージをより小さくするために、臭素化合物を添加する。臭素化合物の添加により、間接的に安定化次亜臭素酸が生成され、次亜臭素酸とスルファミン酸が反応することにより、最終的に臭化スルファミン酸化合物が生成される。第３薬剤の例としては、臭化ナトリウム等の臭素化合物が挙げられる。なお、臭素化合物の添加量は、給水Ｗ２１中の次亜塩素酸に由来する有効塩素：臭素化合物のモル比が１：１～１０程度となることが好ましく、１：１～２程度とするとなおよい。
以下では説明の簡略化のため、第３薬剤が臭化ナトリウムである例について説明するが、本発明はこれには限られない。

水質センサ１１は、給水Ｗ２１の水質を測定する。水質センサ１１は、制御部３０と電気的に接続されている。
本実施形態において、水質センサ１１は、給水Ｗ２１の水質として、ＴＯＣ（Total Organic Carbon：全有機炭素量）、ＣＯＤ（Chemical Oxygen Demand：化学的酸素要求量）、ＢＯＤ（Biochemical Oxygen Demand：生物化学的酸素要求量）、ＡＯＣ（Assimilable Organic Carbon：同化可能有機炭素量）等の有機物量や、細菌数、ＡＴＰ数等の微生物量のいずれか一つ以上を測定する。制御部３０は、水質センサ１１からこれらの測定値を受信し、受信した測定値を用いてバイオフィルムリスクを予測し、予測したバイオフィルムリスクに基づいて、給水Ｗ２１内の塩素系酸化剤と安定化剤のモル比のバランスと薬注量を調整するため、給水Ｗ２１への第１薬剤～第５薬剤の薬注量を設定する。

あるいは、水質センサ１１は、給水Ｗ２１の水質として給水Ｗ２１に含まれる還元性物質の濃度を測定してもよい。具体的には、水質センサ１１は、還元性物質である鉄イオン、マンガンイオン等の金属イオンや、亜硝酸イオン等のイオン濃度、アンモニア性窒素（アンモニアイオン中の窒素）の量、あるいはＳＢＳ（重亜硫酸ソーダ：ＮａＨＳＯ_３）等の濃度を測定する。制御部３０は、水質センサ１１からこれらの還元性物質濃度の測定値を受信し、受信した測定値を用いて給水Ｗ２１内の塩素系酸化剤と安定化剤のモル比のバランスを調整するため、給水Ｗ２１への第１薬剤～第５薬剤の添加量を設定する。

第２給水ラインＬ２２の上流側の端部は、接続部Ｊ１に接続されている。第２給水ラインＬ２２の下流側の端部は、逆浸透膜モジュール１４の一次側入口ポートに接続されている。第２給水ラインＬ２２には、加圧ポンプ１２が設けられる。

加圧ポンプ１２は、給水Ｗ２２を吸入し、逆浸透膜モジュール１４に向けて圧送（吐出）する装置である。加圧ポンプ１２には、インバータ１３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１２は、供給（入力）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。

インバータ１３は、加圧ポンプ１２に、周波数が変換された駆動電力を供給する電気回路（又はその回路を持つ装置）である。インバータ１３は、制御部３０と電気的に接続されている。インバータ１３には、制御部３０から指令信号が入力される。インバータ１３は、制御部３０により入力された指令信号（電流値信号又は電圧値信号）に対応する駆動周波数の駆動電力を加圧ポンプ１２に出力する。

給水Ｗ２２は、加圧ポンプ１２を介して逆浸透膜モジュール１４に供給される。また、給水Ｗ２２は、給水Ｗ２１及び循環水Ｗ５０（後述）からなる。

逆浸透膜モジュール１４は、給水Ｗ２２を透過水Ｗ３０と濃縮水Ｗ４０とに分離する設備である。詳細には、逆浸透膜モジュール１４は、加圧ポンプ１２から吐出された給水Ｗ２２を、溶存塩類が除去された透過水Ｗ３０と、溶存塩類が濃縮された濃縮水Ｗ４０とに膜分離処理する設備である。逆浸透膜モジュール１４は、単一又は複数の逆浸透膜エレメント（図示せず）を備える。逆浸透膜モジュール１４は、これら逆浸透膜エレメントにより給水Ｗ２２を膜分離処理し、透過水Ｗ３０と濃縮水Ｗ４０とを製造する。

透過水ラインＬ３は、逆浸透膜モジュール１４で分離された透過水Ｗ３０を送出するラインである。透過水ラインＬ３の上流側の端部は、逆浸透膜モジュール１４の二次側ポートに接続されている。透過水ラインＬ３の下流側の端部は、貯留タンク（図示せず）に接続されている。

濃縮水ラインＬ４は、逆浸透膜モジュール１４で分離された濃縮水Ｗ４０が流通するラインである。濃縮水ラインＬ４の上流側の端部は、逆浸透膜モジュール１４の二次側ポートに接続されている。また、濃縮水ラインＬ４の下流側は、接続部Ｊ２において、循環水ラインＬ５及び濃縮排水ラインＬ６に分岐している。

循環水ラインＬ５は、濃縮水ラインＬ４に接続され、給水としての濃縮水（循環水Ｗ５０）を給水ラインＬ２に返送するラインである。本実施形態においては、循環水ラインＬ５は、濃縮水ラインＬ４を流通する濃縮水Ｗ４０を循環水Ｗ５０として、給水ラインＬ２における加圧ポンプ１２よりも上流側に返送（循環）させるラインである。循環水ラインＬ５の上流側の端部は、接続部Ｊ２において濃縮水ラインＬ４に接続されている。また、循環水ラインＬ５の下流側の端部は、接続部Ｊ１において、給水ラインＬ２に接続されている。循環水ラインＬ５には、定流量弁１５が設けられる。

定流量弁１５は、循環水ラインＬ５を流通する循環水Ｗ５０の流量を所定の一定流量値に保持するように調節する機器である。定流量弁１５において保持される「一定流量値」とは、一定流量値に幅がある概念であり、定流量弁における目標流量値のみに限られない。例えば、定流量機構の特性（例えば、材質や構造に起因する温度特性等）を考慮して、定流量弁における目標流量値に対して、±１０％程度の調節誤差を有するものを含む。定流量弁１５は、補助動力や外部操作を必要とせずに一定流量値を保持するものであり、例えば、水ガバナの名称で呼ばれるものが挙げられる。なお、定流量弁１５は、補助動力や外部操作により動作して、一定流量値を保持するものでもよい。

濃縮排水ラインＬ６は、濃縮水ラインＬ４に接続され、濃縮排水Ｗ６０としての濃縮水を系外へ排出するラインである。本実施形態においては、濃縮排水ラインＬ６は、接続部Ｊ２において濃縮水ラインＬ４に接続され、逆浸透膜モジュール１４で分離された濃縮水Ｗ４０を、濃縮排水Ｗ６０として装置外（系外）に排出するラインである。濃縮排水ラインＬ６には、第２塩素濃度センサ１０と、比例制御排水弁１６が設けられる。

第２塩素濃度センサ１０は、濃縮排水ラインＬ６における濃縮排水Ｗ６０中の結合塩素濃度を測定する機器である。第２塩素濃度センサ１０は、制御部３０と電気的に接続されている。第２塩素濃度センサ１０で測定された濃縮排水Ｗ６０の結合塩素濃度は、制御部３０へ検出信号として送信される。

比例制御排水弁１６は、濃縮排水ラインＬ６から装置外に排出される濃縮排水Ｗ６０の流量を調節する弁である。比例制御排水弁１６は、制御部３０と電気的に接続されている。比例制御排水弁１６の弁開度は、制御部３０から送信される駆動信号により制御される。制御部３０から電流値信号（例えば、４～２０ｍＡ）を比例制御排水弁１６に送信して、弁開度を制御することにより、濃縮排水Ｗ６０の排水流量を調節することができる。

制御部３０は、ＣＰＵ及びメモリを含むマイクロプロセッサ（図示せず）により構成される。制御部３０において、マイクロプロセッサのＣＰＵは、メモリから読み出した所定のプログラムに従って、水処理システム１に係る各種の制御を実行する。以下、制御部３０の機能の一部について説明する。

制御部３０は、第１塩素濃度センサ９、及び／又は第２塩素濃度センサ１０により測定された塩素濃度に基づいて、第１薬剤添加装置４によって添加される安定化剤の薬注量、第２薬剤添加装置５によって添加される還元剤の薬注量、第３薬剤添加装置６によって添加される臭素化合物の薬注量、第４薬剤添加装置７によって添加される塩素系酸化剤の薬注量、第５薬剤添加装置８によって添加される安定化剤の薬注量を調整することにより、給水Ｗ２１内の塩素系酸化剤と安定化剤のモル比のバランスを調整する薬注制御部としての機能を実行する。なお、本明細書では、第１塩素濃度センサ９が測定する「遊離塩素濃度」と、第２塩素濃度センサが測定する「結合塩素濃度」とを、まとめて「塩素濃度」とも呼称する。

なお、制御部３０が、第１塩素濃度センサ９により測定された遊離塩素濃度と、第２塩素濃度センサ１０により測定された結合塩素濃度との双方の塩素濃度を用いる場合には、例えば、双方の塩素濃度のうち高い方又は低い方の塩素濃度のみを用いてもよい。

本実施形態においては、例えば、第１塩素濃度センサ９、及び／又は第２塩素濃度センサ１０により測定された塩素濃度の領域を、低濃度の領域から高濃度の領域へと順に第１領域、第２領域、第３領域、第４領域に分割した場合に、塩素濃度が第１領域にある場合には、制御部３０は、第４薬剤添加装置７を制御することにより、給水Ｗ２１中の安定化次亜塩素酸の濃度を適正値まで高めるため、塩素系酸化剤の薬注量を増加させると共に、第１薬剤添加装置４及び第５薬剤添加装置８を制御することにより、給水Ｗ２１中に遊離塩素を残さないよう、安定化剤の薬注量を調整してもよい。

また、塩素濃度が第２領域にある場合には、制御部３０は、第１薬剤添加装置４及び第５薬剤添加装置８を制御することにより、給水Ｗ２１中に遊離塩素を残さないよう、安定化剤の薬注量を調整してもよい。

また、塩素濃度が第３領域にある場合には、制御部３０は、第３薬剤添加装置６を制御することにより、逆浸透膜モジュール１４の逆浸透膜へのダメージを低減させるため、給水Ｗ２１への臭素化合物の薬注量を増加させると共に、第１薬剤添加装置４及び第５薬剤添加装置８を制御することにより、給水Ｗ２１中に遊離塩素を残さないよう、安定化剤の薬注量を調整してもよい。

また、塩素濃度が第４領域にある場合には、制御部３０は、第２薬剤添加装置５を制御することにより、給水Ｗ２１中の塩素濃度を適正値まで下げるため、給水Ｗ２１への還元剤の薬注を開始すると共に、第１薬剤添加装置４及び第５薬剤添加装置８を制御することにより、給水Ｗ２１中に遊離塩素を残さないよう、安定化剤の薬注量を調整してもよい。

なお、上記の制御内容はあくまで一例であって、これには限定されない。例えば、塩素濃度が第２～第４領域のいずれかにある場合に、制御部３０は、第４薬剤添加装置７を制御することにより、塩素系酸化剤の薬注量を減少させてもよい。

〔発明の動作〕
以下、本発明の実施形態である水処理システム１の動作例について、図面を参照しながら説明する。図２は、本発明の水処理システム１の動作を示すフローチャートである。
なお、以下では、上記の第１領域を塩素濃度がＣ_１未満の領域とし、上記の第２領域を塩素濃度がＣ_１以上Ｃ_２未満の領域とし、上記の第３領域を塩素濃度がＣ_２以上Ｃ_３未満の領域とし、上記の第４領域を塩素濃度がＣ_３以上の領域とする。

以下の表１は、Ｃ_１～Ｃ_３の設定例を示す。濃縮水中での管理濃度は、有効塩素濃度として０．５～２．０ｍｇ／Ｌが好適と考えられる。給水中での濃度は、この値を濃縮倍率で割った値となるが、回収率が５０～８０％となることを想定した場合、濃縮倍率は２～５倍となる。これは、濃縮倍率＝１／（１－回収率）なる数式に基づく。

ステップＳ１において、第１塩素濃度センサ９及び／又は第２塩素濃度センサ１０によって測定される塩素濃度がＣ_１未満である場合（Ｓ１：ＹＥＳ）には、処理はステップＳ２に移行する。第１塩素濃度センサ９又は第２塩素濃度センサ１０によって測定される塩素濃度がＣ_１以上である場合（Ｓ１：ＮＯ）には、処理はステップＳ３に移行する。

ステップＳ２において、制御部３０は、第４薬剤添加装置７を制御することにより、塩素系酸化剤の薬注量を増加させると共に、第１薬剤添加装置４及び第５薬剤添加装置８を制御することにより、給水Ｗ２１中に遊離塩素を残さないよう、安定化剤の薬注量を調整する。その後、処理はステップＳ１に移行する（リターン）。

ステップＳ３において、第１塩素濃度センサ９又は第２塩素濃度センサ１０によって測定される塩素濃度がＣ_１以上Ｃ_２未満である場合（Ｓ３：ＹＥＳ）には、処理はステップＳ４に移行する。第１塩素濃度センサ９又は第２塩素濃度センサ１０によって測定される塩素濃度がＣ_２以上である場合（Ｓ３：ＮＯ）には、処理はステップＳ５に移行する。

ステップＳ４において、制御部３０は、第１薬剤添加装置４及び第５薬剤添加装置８を制御することにより、給水Ｗ２１中に遊離塩素を残さないよう、安定化剤の薬注量を調整する。その後、処理はステップＳ１に移行する（リターン）。

ステップＳ５において、第１塩素濃度センサ９及び／又は第２塩素濃度センサ１０によって測定される塩素濃度がＣ_２以上Ｃ_３未満である場合（Ｓ５：ＹＥＳ）には、処理はステップＳ６に移行する。第１塩素濃度センサ９又は第２塩素濃度センサ１０によって測定される塩素濃度がＣ_３以上である場合（Ｓ５：ＮＯ）には、処理はステップＳ７に移行する。

ステップＳ６において、制御部３０は、第３薬剤添加装置６を制御することにより、給水Ｗ２１への臭素化合物の薬注量を増加させると共に、第１薬剤添加装置４及び第５薬剤添加装置８を制御することにより、給水Ｗ２１中に遊離塩素を残さないよう、安定化剤の薬注量を調整する。その後、処理はステップＳ１に移行する（リターン）。

ステップＳ７において、制御部３０は、第２薬剤添加装置５を制御することにより、給水Ｗ２１への還元剤の薬注を開始すると共に、第１薬剤添加装置４及び第５薬剤添加装置８を制御することにより、給水Ｗ２１中に遊離塩素を残さないよう、安定化剤の薬注量を調整する。その後、処理はステップＳ１に移行する（リターン）。

〔本実施形態の効果〕
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奏される。
本発明の水処理システム１は、原水Ｗ１０をろ過して給水Ｗ２１を生成するろ過装置３と、原水Ｗ１０をろ過装置３に供給する原水ラインＬ１と、ろ過装置３で生成された給水Ｗ２１を透過水Ｗ３０と濃縮水Ｗ４０とに分離する逆浸透膜モジュール１４と、給水Ｗ２２を逆浸透膜モジュールに供給する給水ラインＬ２と、逆浸透膜モジュール１４で分離された透過水Ｗ３０を送出する透過水ラインＬ３と、逆浸透膜モジュール１４で分離された濃縮水Ｗ４０を送出する濃縮水ラインＬ４と、濃縮水Ｗ４０の全部又は一部を濃縮排水Ｗ６０として、系外に排出する濃縮排水ラインＬ６と、給水Ｗ２１に安定化剤を薬注する第１薬剤添加装置４と、安定化剤の薬注量を調整することにより、給水Ｗ２１内の塩素系酸化剤と安定化剤のモル比のバランスを調整する制御部３０と、を備える。

逆浸透膜モジュールへの給水として、ろ過装置３によりろ過された給水を用いる場合、ろ過後の給水中の残留塩素濃度の変動は大きなものとなる。安定化剤の薬注を調整することにより、逆浸透膜モジュールの前段における塩素濃度を適正値とすることが可能となる。更に、とりわけろ過装置よりも後段における遊離塩素を除去する方法に比較して、システム全体での薬注の簡素化と薬品使用量の削減が可能となる。

また、水処理システム１は、ろ過装置３の出口における塩素濃度を測定する第１塩素濃度センサ９を更に備え、第１薬剤添加装置４は、第１塩素濃度センサ９の下流において、給水Ｗ２１に安定化剤を薬注し、制御部３０は、第１塩素濃度センサ９により測定された塩素濃度に基づいて、安定化剤の薬注量を調整する。

ろ過装置出口での塩素濃度に基づいて、安定化剤の薬注を調整することにより、逆浸透膜モジュールの前段における塩素濃度を適正値とすることが可能となる。

また、水処理システム１は、第１塩素濃度センサ９の下流において、給水Ｗ２１に還元剤を薬注する第２薬剤添加装置５を更に備え、制御部３０は、第１塩素濃度センサ９により測定された塩素濃度に基づいて、還元剤の薬注量を制御する。

ろ過装置出口での塩素濃度が高すぎる場合に、給水に還元剤を添加することにより、所定濃度の残留塩素を含む給水を、逆浸透膜モジュールに供給することが可能となる。

また、還元剤は、ＳＢＳ（重亜硫酸ソーダ）、亜硫酸ソーダ、チオ硫酸ソーダ、亜硫酸ガスのうちいずれか１以上である。

還元剤として、ＳＢＳ（重亜硫酸ソーダ）、亜硫酸ソーダ、チオ硫酸ソーダ、亜硫酸ガスのうちいずれか１以上を用いることにより、所定濃度の残留塩素を含む給水を、逆浸透膜モジュールに供給することが可能となる。

また、水処理システム１は、第１塩素濃度センサ９の下流において、給水Ｗ２１に臭素化合物を薬注する第３薬剤添加装置６を更に備え、制御部３０は、第１塩素濃度センサ９により測定された塩素濃度に基づいて、臭素化合物の薬注量を制御する。

臭素化合物を薬注して安定化剤を塩素系から臭素系に切り替えることで、給水の酸化力が弱まり、逆浸透膜の膜劣化の度合いを下げることが可能となる。

また、水処理システム１は、原水Ｗ１０に塩素系酸化剤を薬注する第４薬剤添加装置７を更に備え、制御部３０は、第１塩素濃度センサ９により測定された塩素濃度に基づいて、原水Ｗ１０への塩素系酸化剤の薬注を制御する。

ろ過装置出口での塩素濃度が高すぎる又は低すぎる場合に、ろ過装置出口での塩素濃度に基づいて、塩素系酸化剤の薬注を制御することにより、逆浸透膜モジュールの前段における遊離塩素の濃度を適正値とすることが可能となる。

また、水処理システム１は、原水Ｗ１０に安定化剤を薬注する第５薬剤添加装置８を更に備え、制御部３０は、第１塩素濃度センサ９により測定された塩素濃度に基づいて、原水Ｗ１０に薬注される安定化剤と、給水Ｗ２１に薬注される安定化剤との双方の薬注を制御する。

系内に配管やタンクが多く存在するため、原水の滞留時間が長い場合、遊離塩素が揮発してしまう。遊離塩素を安定化次亜塩素酸等の結合体とすることにより、系内をよりクリーンに保つことが可能となる。

また、水処理システム１は、濃縮水ラインＬ４又は濃縮排水ラインＬ６における塩素濃度を測定する第２塩素濃度センサ１０を更に備え、制御部３０は、第１塩素濃度センサ９により測定された塩素濃度に加えて、第２塩素濃度センサ１０により測定された塩素濃度に基づいて薬注を制御する。

第１塩素濃度センサ９により測定された塩素濃度のみならず、還元剤・安定化剤・臭素化合物の薬剤添加装置、更には逆浸透膜モジュール１４よりも後段の、濃縮水ラインＬ４又は濃縮排水ラインＬ６における塩素濃度にも基づいて薬注を制御することにより、各薬剤の薬注量のバランスをより適切に調整することが可能となる。

また、安定化剤中には、金属イオンに対する封鎖、分散作用を有するキレート成分、及び／又はポリマーが含まれてもよい。

膜劣化は安定化剤の添加量を増加する事で低減できると考えられるが、遷移金属が触媒となって劣化を促進する場合、これだけでは不十分であり、前記の金属に対するキレート効果、分散効果を有する成分を添加することで、遷移金属を封鎖でき、膜劣化のより一層の抑制が可能となる。特に、安定化剤と同じ比率で添加される場合、添加量が増えると、遷移金属に対する封鎖効果を高める事ができ、相補的な効果で膜劣化を軽減する事が出来る。
また、金属イオンに対する封鎖、分散作用を有するキレート成分は、遷移金属の封鎖作用をする以外に、金属が溶解度を超えて析出するのを防止する役割も果たす。これにより、バイオフィルムの抑制と同時に、金属スケールの生成による膜閉塞を防止することが可能となる。
バイオフィルムとスケールが複合的に生成する場合、スケール分がバインダーとなる事でバイオフィルム構造が強化される傾向があるが、上記のスケール抑制効果によって、強固なバイオフィルムとなるのを防止すると共に、安定化次亜臭素酸の有するバイオフィルム抑制効果と併せる事によって、より一層のバイオフィルム抑制効果が期待される。
更に、キレート成分は、細菌の生息に必要な必須金属を奪う作用や、細胞内の金属と反応することで細胞を崩壊させる作用により、それ自体が殺菌効果も有し、防腐効果が得られる事での保存安定性向上が期待される共に、処理対象水への添加時には、安定化次亜臭素酸と相補的に作用する事で、より一層のバイオフィルム抑制効果が期待される。

〔変形例〕
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、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。

〔変形例１〕
水処理システム１においては、第１塩素濃度センサ９及び第２塩素濃度センサ１０が備わり、薬注制御部としての制御部３０は、これらのセンサによって測定される塩素濃度に基づいて、薬注を制御するが、これには限定されない。例えば、水処理システム１は、第１塩素濃度センサ９の代わりに、原水ラインＬ１に設置される電位測定装置を備え、第２塩素濃度センサ１０の代わりに、濃縮排水ラインＬ６に設置される電位測定装置を備えてもよい。更に、薬注制御部としての制御部３０は、これらの電位測定装置によって測定される酸化還元電位に基づいて、薬注を制御してもよい。

〔変形例２〕
水処理システム１は、上記の実施形態とは異なる構成を有してもよい。例えば、上記では循環水ラインＬ５を備えるとしたが、これには限定されず、循環水ラインＬ５を有さない構成としてもよい。また、水処理システム１は、臭素化合物を薬注する第３薬剤添加装置６を有さない構成としてもよい。また、水処理システム１は、安定化剤を薬注する第５薬剤添加装置８を有さない構成としてもよい。また、水処理システム１において、塩素系酸化剤を薬注する第４薬剤添加装置７は、原水ラインＬ１ではなく、給水ラインＬ２に備わっていてもよい。また、水処理システム１は、第１塩素濃度センサ９と第２塩素濃度センサ１０は、いずれか一方のみを有する構成としてもよい。

〔変形例３〕
また、水処理システム１及び１Ａは、更に、耐塩素膜を使用すると、膜劣化の影響をより受け難くなるのでより好適である。上述の薬注調整手法と併用することで、より劣化影響を低減することができる。耐塩素膜としては、例えばポリアミド系の材料を用いて製造されるものがある。

〔変形例４〕
また、水処理システム１及び１Ａにおいて、膜洗浄工程にも薬剤を添加した給水を用いて行うのが好ましい。膜洗浄工程としては、フラッシング等が有るが、濃縮水ラインに給水ラインを接続して通水してもよい。

〔変形例５〕
また、水処理システム１及び１Ａにおいて、劣化防止の点から、塩素と膜との接触量を低減するため、バイオフィルムの発生時のみ、間欠的に上記の薬剤を添加してもよい。

〔変形例６〕
また、水処理システム１及び１Ａにおいて、当該システム休止中の微生物繁殖を抑制するためには、当該システムの休止前に、上記の薬剤を添加しておくことが好ましい。

１水処理システム、
３ろ過装置
４第１薬剤添加装置（第１薬注装置）
５第２薬剤添加装置（第２薬注装置）
６第３薬剤添加装置（第３薬注装置）
７第４薬剤添加装置（第４薬注装置）
８第５薬剤添加装置（第５薬注装置）
９第１塩素濃度センサ（第１塩素濃度測定装置）
１０第２塩素濃度センサ（第２塩素濃度測定装置）
１１水質センサ（水質測定手段）
１２加圧ポンプ
１４逆浸透膜モジュール
３０制御部（薬注制御部）
Ｌ１原水ライン
Ｌ２給水ライン、
Ｌ３透過水ライン
Ｌ４濃縮水ライン、
Ｌ５循環水ライン
Ｌ６濃縮排水ライン、
Ｌ２１第１給水ライン
Ｌ２２第２給水ライン

Claims

原水をろ過して給水を生成するろ過装置と、
原水を前記ろ過装置に供給する原水ラインと、
前記ろ過装置で生成された給水を透過水と濃縮水とに分離する逆浸透膜モジュールと、
給水を前記逆浸透膜モジュールに供給する給水ラインと、
前記逆浸透膜モジュールで分離された透過水を送出する透過水ラインと、
前記逆浸透膜モジュールで分離された濃縮水を送出する濃縮水ラインと、
前記濃縮水の全部又は一部を濃縮排水として、系外に排出する濃縮排水ラインと、
原水及び／又は給水に塩素系酸化剤を薬注する第４薬注装置と、
前記ろ過装置の出口における給水内の遊離塩素濃度を測定する第１塩素濃度測定装置と、
前記第１塩素濃度測定装置の下流において、給水に添加することで給水内の遊離塩素との化学反応により安定化次亜塩素酸を生成させる安定化剤を薬注する第１薬注装置と、
前記第１塩素濃度測定装置により測定された前記ろ過装置の出口での遊離塩素濃度に基づいて、前記安定化剤の薬注量を調整することで、給水内の塩素系酸化剤と前記安定化剤のモル比バランスを調整し、前記逆浸透膜モジュールの前段における遊離塩素濃度を適性値にする、薬注制御部と、を備える、水処理システム。
前記安定化剤は、スルファミン酸を含む、請求項１に記載の水処理システム。
前記第１塩素濃度測定装置の下流において、給水に還元剤を薬注する第２薬注装置を更に備え、
前記薬注制御部は、前記第１塩素濃度測定装置により測定された遊離塩素濃度に基づいて、還元剤の薬注量を制御する、請求項２に記載の水処理システム。
前記還元剤は、ＳＢＳ（重亜硫酸ソーダ）、亜硫酸ソーダ、チオ硫酸ソーダ、亜硫酸ガスのうちいずれか１以上である、請求項３に記載の水処理システム。
前記第１塩素濃度測定装置の下流において、給水に臭素化合物を薬注する第３薬注装置を更に備え、
前記薬注制御部は、前記第１塩素濃度測定装置により測定された遊離塩素濃度に基づいて、臭素化合物の薬注量を制御する、請求項２～４のいずれか１項に記載の水処理システム。
前記薬注制御部は、前記第１塩素濃度測定装置により測定された前記ろ過装置の出口での遊離塩素濃度に基づいて、原水及び／又は給水への塩素系酸化剤の薬注を制御する、請求項２～５のいずれか１項に記載の水処理システム。
原水に前記安定化剤を薬注する第５薬注装置を更に備え、
前記薬注制御部は、前記第１塩素濃度測定装置により測定された遊離塩素濃度に基づいて、原水に薬注される前記安定化剤と、給水に薬注される前記安定化剤との双方の薬注を制御する、請求項２～６のいずれか１項に記載の水処理システム。
前記濃縮水ライン又は前記濃縮排水ラインにおける塩素濃度を測定する第２塩素濃度測定装置を更に備え、
前記薬注制御部は、前記第１塩素濃度測定装置により測定された遊離塩素濃度に加えて、第２塩素濃度測定装置により測定された塩素濃度に基づいて薬注を制御する、請求項２～７のいずれか１項に記載の水処理システム。
原水をろ過して給水を生成するろ過装置と、
原水を前記ろ過装置に供給する原水ラインと、
前記ろ過装置で生成された給水を透過水と濃縮水とに分離する逆浸透膜モジュールと、
給水を前記逆浸透膜モジュールに供給する給水ラインと、
前記逆浸透膜モジュールで分離された透過水を送出する透過水ラインと、
前記逆浸透膜モジュールで分離された濃縮水を送出する濃縮水ラインと、
前記濃縮水の全部又は一部を濃縮排水として、系外に排出する濃縮排水ラインと、
原水及び／又は給水に塩素系酸化剤を薬注する第４薬注装置と、
前記給水ラインにおける前記ろ過装置の出口における酸化還元電位を測定する電位測定装置と、
前記電位測定装置の下流において、給水に添加することで給水内の遊離塩素との化学反応により安定化次亜塩素酸を生成させる安定化剤を薬注する第１薬注装置と、
前記電位測定装置により測定された前記ろ過装置の出口での酸化還元電位に基づいて、安定化剤の薬注量を制御することにより、前記給水内の塩素系酸化剤と安定化剤のモル比のバランスを調整し、前記逆浸透膜モジュールの前段における遊離塩素濃度を適性値にする薬注制御部と、を備える、水処理システム。
前記電位測定装置の下流において、給水に還元剤を薬注する第２薬注装置を更に備え、
前記薬注制御部は、前記電位測定装置により測定された酸化還元電位に基づいて、還元剤の薬注量を制御する、請求項９に記載の水処理システム。
前記還元剤は、ＳＢＳ（重亜硫酸ソーダ）、亜硫酸ソーダ、チオ硫酸ソーダ、亜硫酸ガスのうちいずれか１以上である、請求項１０に記載の水処理システム。
前記電位測定装置の下流において、給水に臭素化合物を薬注する第３薬注装置を更に備え、
前記薬注制御部は、前記電位測定装置により測定された酸化還元電位に基づいて、臭素化合物の薬注量を制御する、請求項９～１１のいずれか１項に記載の水処理システム。
前記薬注制御部は、前記電位測定装置により測定された酸化還元電位に基づいて、原水及び／又は給水への塩素系酸化剤の薬注を制御する、請求項９～１２のいずれか１項に記載の水処理システム。
原水に前記安定化剤を薬注する第５薬注装置を更に備え、
前記薬注制御部は、前記電位測定装置により測定された酸化還元電位に基づいて、原水に薬注される前記安定化剤と、給水に薬注される前記安定化剤との双方の薬注を制御する、請求項９～１３のいずれか１項に記載の水処理システム。
給水の水質を測定する水質測定手段を更に備え、
前記薬注制御部は、前記水質測定手段により測定された水質に基づいて、前記給水内の塩素系酸化剤と安定化剤のモル比のバランスと薬注量を調整する、請求項１～１４のいずれか１項に記載の水処理システム。
前記安定化剤中に、金属イオンに対する封鎖、分散作用を有するキレート成分、及び／又はポリマーが含まれる、請求項１～１５のいずれか１項に記載の水処理システム。