專利名稱：膜過濾系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及具備將給水中的雜質除去的過濾膜部、使來自該過濾膜部的濃縮水的一部分向上述過濾膜部的上游側回流、并將剩余部排水的膜過濾系統。
背景技術：
作為用來進行向設備的供水的水處理系統，如JP05-220480A中公開那樣，使用具有將包含在供給水中的雜質、例如溶存鹽類過濾的過濾膜部的膜過濾系統。在該膜過濾系統中，來自給水泵的供給水向上述過濾膜部流入，將包含在供給水中的雜質過濾。并且，將從上述過濾膜部流出的透過水向上述設備供給。
從上述過濾膜部，除了透過水以外還流出濃縮水。在上述膜過濾系統中，有僅將濃縮水的一部分排水、使剩余部經由濃縮水回流管線向上述給水泵的上游側回流的結構的交叉流動過濾方式的膜過濾系統。在該膜過濾系統中，在防止水中的懸濁物質、膠質及有機物等堆積或附著在膜面上的臟污的目的下，進行運轉以在上述過濾膜的表面上確保既定的流速。因為該目的，設定上述給水泵的供給流量，以使來自上述過濾膜的濃縮水流量相對于透過水流量即生產水流量為一定以上。但是，如果濃縮水流量相對于生產水流量多到所需流量以上，則上述給水泵的供給流量也變多，消耗電力變大。考慮到這一點，設定濃縮水流量使其相對于生產水流量為既定的比例，以使得不會發生臟污、并且在上述給水泵中不會消耗無用的電力。
關于這一點，本申請人在JP2006-305499A中，提出為了防止上述過濾膜部的過濾膜的網眼堵塞并防止需要量以上的濃縮水的排水、基于向上述過濾膜部的供給水、來自上述過濾膜部的透過水及來自上述過濾膜部的濃縮水中的任一個的水溫或向上述過濾膜部的供給水的水質、來調節濃縮水的排水流量的膜過濾系統的運轉方法。但是，如果在濃縮水的排水流量增加時濃縮水的回流流量為原樣，則將排水流量與回流流量合并后的流量、即濃縮水流量比設定值增加。因此，相對于生產水流量，濃縮水流量變多為所需流量以上，上述給水泵的供給流量變多為所需流量以上，所以消耗了無用的電力。另一方面，如果在濃縮水的排水流量減少時濃縮水的回流流量為原樣，則濃縮水流量比設定值減少。因此，濃縮水流量相對于生產水流量變少，上述過濾膜的表面上的流速降低，有可能發生臟污造成的上述過濾膜的網眼堵塞。
此外，本申請人在JP2005-279459A中，提出了為了對應于供給水的溫度變化而高效率地實現雜質的過濾及溶存氣體的脫氣、基于供給水的溫度來調節來自上述過濾膜部的生產水流量的膜過濾系統的運轉方法。但是，如果在生產水流量減少時濃縮水的回流流量為原樣，則濃縮水流量相對于生產水流量變多為所需流量以上，上述給水泵的供給流量變多為所需流量以上而消耗無用的電力。另一方面，如果在生產水流量增加時濃縮水的回流流量為原樣，則濃縮水流量相對于生產水流量變少，上述過濾膜的表面上的流速降低，有可能發生臟污造成的上述過濾膜的網眼堵塞。
發明內容
本發明要解決的課題是抑制將水向過濾膜部供給的給水泵的無用電力的消耗、并且防止上述過濾膜部的過濾膜的網眼堵塞。
用來解決上述的課題的第一技術方案的發明是一種膜過濾系統，其特征在于，具有過濾膜部，將供給水中的雜質除去；排水管線，將來自該過濾膜部的濃縮水的一部分向系統外排水；濃縮水回流管線，使來自上述過濾膜部的濃縮水的剩余部分向上述過濾膜部的上游側回流；濃縮水的回流流量調節部，設在該濃縮水回流管線中；控制部，對應于來自上述過濾膜部的濃縮水的排水流量來控制上述回流流量調節部。
第二技術方案的發明是一種膜過濾系統，其特征在于，具有過濾膜部，將供給水中的雜質除去；排水管線，將來自該過濾膜部的濃縮水的一部分向系統外排水；濃縮水回流管線，使來自上述過濾膜部的濃縮水的剩余部分向上述過濾膜部的上游側回流；濃縮水的回流流量調節部，設在該濃縮水回流管線中；控制部，對應于來自上述過濾膜部的生產水流量來控制上述回流流量調節部。
根據有關第一技術方案的發明，即使來自上述過濾膜部的濃縮水的排水流量增減，上述回流流量調節部也與其對應地調節濃縮水向上述過濾膜部的上游側的回流流量。這樣，能夠將來自上述過濾膜部的濃縮水流量維持為設定值，能夠維持濃縮水流量相對于生產水流量的比例。結果，能夠防止在向上述過濾膜部供給水的給水泵中消耗無用的電力，并且能夠維持上述過濾膜的表面上的流速而防止臟污造成的上述過濾膜的網眼堵塞。
根據有關第二技術方案的發明，即使來自上述過濾膜部的處理水的流量增減，上述回流流量調節部也與其對應地調節濃縮水向上述過濾膜部的上游側的回流流量。這樣，能夠維持濃縮水流量相對于生產水流量的比例。結果，能夠防止在向上述過濾膜部供給水的給水泵中消耗無用的電力，并且能夠維持上述過濾膜的表面上的流速而防止臟污造成的上述過濾膜的網眼堵塞。
圖1是表示有關本發明的膜過濾系統的第一實施方式的結構的概略說明圖。
圖2是有關給水泵的控制的說明圖。
圖3是圖1所示的生產水箱的放大圖。
圖4是表示控制部的一處理的流程圖。
圖5是有關后備控制中的給水泵的控制的說明圖。
圖6是表示后備控制中的控制部的一處理的流程圖。
圖7是表示有關本發明的膜過濾系統的第二實施方式的結構的概略說明圖。
具體實施例方式
接著，基于附圖對本發明的實施方式詳細地說明。
(第一實施方式)首先，對本發明的第一實施方式進行說明。在圖1中，膜過濾系統1進行從儲存有來自自來水、工業用水、地下水等的水源的原水的原水箱(圖示省略)供給的原水的水處理，將該水作為供給水向鍋爐等的設備(圖示省略)供給。該膜過濾系統1從上游側開始依次具備向上述設備供給水的水供給管線2、與該水供給管線2連接的過濾膜部3及脫氣膜部4。并且，通過這些過濾膜部3及脫氣膜部4的生產水被儲存在與上述水供給管線2連接的生產水箱5中。
在上述水供給管線2中，在上述過濾膜部3的上游側設有第一閥6及給水泵7。上述第一閥6及上述給水泵7從上游側開始按照上述第一閥6、上述給水泵7的順序設置。并且，在上述第一閥6及上述給水泵7之間的上述水供給管線2中，設有水質傳感器8。此外，在上述給水泵7及上述過濾膜部3之間的上述水供給管線2中設有壓力傳感器9。
上述第一閥6是減壓閥，將連接后述的透過水回流管線13的部分中的上述水供給管線2的水壓調節為一定壓力以下。
上述水質傳感器8構成為，檢測上述過濾膜部3的上游側的供給水的水質，將水質檢測信號向后述的控制部30輸出。作為上述水質傳感器8，使用例如測量供給水的電傳導度的電傳導度傳感器、測量包含在供給水中的硬度成分的濃度的硬度傳感器、測量包含在供給水中的硅石的濃度的硅石傳感器、測量包含在供給水中的懸濁物質的濃度的濁度傳感器等。
上述壓力傳感器9構成為，檢測上述過濾膜部3的上游側的供給水的壓力，將壓力檢測信號向上述控制部30輸出。這里，與上述壓力傳感器9一起、也可以為了還檢測來自上述過濾膜部3的濃縮水的壓力而在后述的濃縮水管線15中設置壓力傳感器(圖示省略)。并且，基于這些各壓力傳感器的檢測值，上述控制部30求出平均壓力[(上述過濾膜部3的上游側的供給水的壓力+濃縮水的壓力)/2]，在后述的后備控制中使用該值。此外，除了上述壓力傳感器9及設在上述濃縮水管線15中的上述壓力傳感器以外，也可以為了檢測來自上述過濾膜部3的透過水的壓力而在上述過濾膜部3的下游側的上述水供給管線2中設置壓力傳感器(圖示省略)。并且，上述控制部30從上述平均壓力減去透過水的壓力，求出上述過濾膜部3的過濾膜的有效壓力[{(上述過濾膜部3的上游側的供給水的壓力+濃縮水的壓力)/2}-透過水的壓力]，在后述的后備控制中使用該值。進而，與上述壓力傳感器9一起、也可以為了還檢測來自上述過濾膜部3的透過水的壓力而在上述過濾膜部3的下游側的上述水供給管線2中設置壓力傳感器(圖示省略)。并且，上述控制部30從上述過濾膜部3的上游側的供給水的壓力減去透過水的壓力，求出上述過濾膜的有效壓力[上述過濾膜部3的上游側的供給水的壓力-透過水的壓力]，在后述的后備控制中使用該值。
在上述過濾膜部3及脫氣膜部4之間的水供給管線2中，設有第二閥10。并且，在第二閥10及上述過濾膜部3之間的上述水供給管線2中，從上游側開始依次設有第一流量傳感器11及溫度傳感器12。
上述第二閥10是電磁閥或電動閥。該第二閥10受上述控制部30控制。
上述第一流量傳感器11構成為，檢測來自上述過濾膜部3的透過水的流量、即生產水流量，將流量檢測信號向上述控制部30輸出。并且，來自上述第一流量傳感器11的流量檢測信號在后述的向變換器31的指令信號的生成中使用。
上述溫度傳感器12構成為，檢測上述過濾膜部3的下游側的供給水的溫度，將溫度檢測信號向上述控制部30輸出。這里，上述溫度傳感器12雖然沒有圖示，但設置在上述過濾膜部3的上游側及上述濃縮水管線15的哪一個中都可以。在該實施方式中，上述溫度傳感器12具有在上述第一流量傳感器11中有異常時、代替該第一流量傳感器11而進行后備應對的重要的作用(詳細在后面敘述)。
上述過濾膜部3及上述第二閥10之間的上述水供給管線2、和上述第一閥6及上述過濾膜部3之間的上述水供給管線2通過透過水回流管線13連接。在該實施方式中，上述透過水回流管線13連接到在上述溫度傳感器12及上述第二閥10之間的上述水供給管線2、和在上述水質傳感器8及上述給水泵7之間的上述水供給管線2。在上述透過水回流管線13中設有第三閥14。在該實施方式中，作為上述第三閥14而使用溢流閥。
上述過濾膜部3具備反浸透膜。該反浸透膜是具有2nm以下的細孔徑的聚酰胺類、聚酯類等的合成高分子膜，是能夠從水溶液除去溶存鹽類的分離膜。上述反浸透膜通常作為膜元件構成。在該膜元件的形態中，有螺旋型元件、中空線型元件、平板型元件等。在上述設備是鍋爐的情況下，上述反浸透膜作為將對傳熱管的腐蝕促進成分(例如硫酸離子及氯化物離子等)除去的分離膜發揮功能。此外，上述反浸透膜為了使鍋爐水的pH上升、抑制上述傳熱管的腐蝕而將生成氫氧化物的堿性成分(例如碳酸氫鹽及碳酸鹽等)除去。
鹽除去率為約70％以下的反浸透膜也稱作納米過濾膜。該納米過濾膜作為將對上述傳熱管的腐蝕促進成分(例如硫酸離子及氯化物離子等)除去的分離膜發揮功能。另一方面，對上述傳熱管的腐蝕抑制成分(例如硅石等)的大部分通過上述納米過濾膜透過。
來自上述給水泵7的供給水向上述過濾膜部3流入。向上述過濾膜部3內流入的供給水被上述反浸透膜過濾，作為透過水而從上述過濾膜部3向上述水供給管線2流出。
此外，從上述過濾膜部3除了透過水以外還流出濃縮水。該濃縮水向與上述過濾膜部3連接的濃縮水管線15流出。
上述濃縮水管線15分支為排水管線16和濃縮水回流管線17。并且，上述濃縮水回流管線17與上述給水泵7的上游側(在該實施方式中是上述水質傳感器8及上述給水泵7之間)的上述水供給管線2連接。從上述過濾膜部3流出的濃縮水的一部分被從上述排水管線16向系統外排出，剩余部分經由上述濃縮水回流管線17向上述給水泵7的上游側回流。
上述排水管線16分支為第一排水管線18、第二排水管線19及第三排水管線20。并且，在這些各排水管線18、19、20中，分別設有第一排水閥21、第二排水閥22、及第三排水閥23。此外，在上述各排水管線18、19、20中，在上述各排水閥21、22、23的下游側，分別設有第一定流量閥24、第二定流量閥25及第三定流量閥26。
上述各定流量閥24、25、26設定為分別不同的流量值。即，將來自上述各排水管線18、19、20的排水流量分別設定為不同的量。因而，通過操作裝置操作部(圖示省略)而設定上述各排水閥21、22、23的開閉狀態，能夠分階段地、容易地調節濃縮水向系統外的排水流量。
在上述濃縮水回流管線17中設有第二流量傳感器27。進而，在該第二流量傳感器27的下游側的上述濃縮水回流管線17中，作為回流流量調節部而設有比例控制閥28。
上述脫氣膜部4包括具有多個氣體分離膜的氣體分離膜模塊(圖示省略)、和將供給水中的溶存氣體具體而言將溶存氧通過上述氣體分離膜模塊真空吸引的水封式真空泵(圖示省略)。
來自上述脫氣膜部4的生產水被儲存在上述生產水箱5內，從該生產水箱5向鍋爐等的上述設備供給。在上述生產水箱5中設有水位傳感器29。并且，根據由該水位傳感器29檢測到的水位，進行上述生產水箱5內的水位控制(詳細在后面敘述)。
上述給水泵7、上述第二閥10、上述第三閥14、上述各排水閥21、22、23以及上述比例控制閥28受控制部30控制。由此，進行上述膜過濾系統1的各種控制。
此外，如圖2所示，上述控制部30如果接受到來自上述第一流量傳感器11的流量檢測信號，則將其作為流量信號向變換器31輸出。并且，根據從接受到流量信號的上述變換器31輸出的運轉頻率控制上述給水泵7的旋轉速度，以使生產水流量一定(定流量控制，詳細在后面敘述)。
接著，對上述膜過濾系統1的運轉方法進行說明。在上述膜過濾系統1中，基于上述生產水箱5的水位，上述控制部30開始給水泵7的運轉或停止其運轉。具體而言，如圖3所示，如果上述生產水箱5的水位處于L水位，則上述控制部30開始上述給水泵7的運轉。由此，將供給水向上述過濾膜部3供給，首先通過上述反浸透膜(圖示省略)將供給水過濾而將腐蝕促進成分除去。接著，從上述過濾膜部3流出除去了腐蝕促進成分的透過水、和包含有腐蝕促進成分的濃縮水。
來自上述過濾膜部3的透過水由上述脫氣膜部4脫氣，作為向上述設備(圖示省略)的供給水儲存到上述生產水箱5內。另一方面，來自上述過濾膜部3的濃縮水的一部分被從上述排水管線16排水，剩余部分經由上述濃縮水回流管線17向上述過濾膜部3的上游側回流。
在上述給水泵7的運轉時，上述控制部30基于上述第一流量傳感器11的檢測值進行定流量控制。對該定流量控制進行說明。該控制是利用上述變換器31的PID控制功能(P控制比例控制，I控制積分控制，D控制微分控制)、控制變換器頻率以使透過水流量即生產水流量成為目標值的功能。上述反浸透膜因水溫變動而水的粘性及膜特性變化，所以生產水流量較大地變化。具體而言，水溫越低，生產水流量越是降低(約2.5％/1℃)。因此，如果在冬季等水溫降低到10℃，則生產水流量與在基準溫度(例如25℃)下設定的額定生產水流量、即目標生產水流量相比為60％左右。生產水流量與操作壓力大致是比例關系，通過對應于由水溫導致的生產水流量的降低量而相應地提高壓力，能夠得到目標生產水流量。
可以考慮預先將運轉壓力設定得較高以便在低溫時能夠得到目標生產水流量、在透過水流過一側設置定流量閥來確保一定流量的方法。但是，該方法除了冬季以外會成為過量的運轉，所以在能量上損失變得非常大。所以，上述膜過濾系統1通過由PID控制改變頻率以實現設定的目標生產水流量，始終進行理想的運轉，來實現節能。
對PID控制進行說明。如圖2所示，控制部30接受到來自上述第一流量傳感器11的流量檢測信號，將流量信號(例如4～20mA的電流值或1～5V的電壓值)向上述變換器31輸出。上述變換器31以該流量信號為反饋值，與目標值進行比較，如果在其之間有偏差，則進行動作以使偏差為零(通常控制)。
在通常控制時，上述控制部30每既定時間計算通過上述過濾膜部3的透過水的透過流束并存儲該值。該透過流束是在基準溫度(例如25℃)下、每單位時間及單位壓力下通過上述過濾膜部3的生產水流量。該透過流束通過生產水流量/(原水壓力×溫度修正系數)計算。這里，生產水流量是上述第一流量傳感器11的檢測值。原水壓力是上述給水泵7的上游側中的供給水的壓力。為了檢測該原水壓力，在上述給水泵7的上游側的上述水供給管線2中設有壓力傳感器(圖示省略)。進而，溫度修正系數是根據上述溫度傳感器12的檢測值與既定的系數計算出的值。
為了始終進行理想的運轉，上述控制部30需要進行如下的控制。在圖4中，上述控制部30一邊進行上述通常控制(步驟S1)，一邊監視上述第一流量傳感器11的異常有無(步驟S2)。在該監視中，上述控制部30根據來自上述第一流量傳感器11的信號有無，判斷上述第一流量傳感器11的異常的有無。在有來自上述第一流量傳感器11的信號時，上述控制部30判斷為沒有斷線等的異常(在步驟S2中為否)，繼續通常控制。另一方面，在來自上述第一流量傳感器11的信號中斷時，上述控制部30判斷為有斷線等的異常(步驟S2中為是)，向步驟S3的處理轉移。在上述步驟S3的處理中，進行上述第一流量傳感器11的故障等的異常時的后備控制。
這里，在上述步驟S2中，在上述控制部30判斷為有斷線等的異常時，上述控制部30也可以經由通報機構(圖示省略)通報產生異常這一消息。通過這樣通報產生異常的消息，能夠加快復原的作業。
對上述步驟S3的后備控制的一例，參照圖5及圖6具體地說明。
在上述步驟S3的后備控制中，如果來自上述溫度傳感器12的溫度檢測信號被輸入到上述控制部30中，則該控制部30處理上述溫度檢測信號，向上述變換器31進行指令信號的輸出。上述變換器31基于該指令信號控制上述給水泵7。
參照圖6具體地說明上述控制部30對上述溫度檢測信號的處理。上述控制部30首先基于在通常運轉時計算并存儲的透過流束的平均值即平均透過流束、和該后備控制時的上述溫度傳感器12的檢測值，計算上述給水泵7的運轉壓力(以下稱作“泵運轉壓力”)(步驟S10)。接著，上述控制部30基于該泵運轉壓力計算上述給水泵7的運轉頻率(以下稱作“泵運轉頻率”)(步驟S11)，再基于該泵運轉頻率計算電流值(步驟S12)。接著，上述控制部30將對應于該泵運轉頻率的電流值作為指令信號向上述變換器31輸出(步驟S13)。由此，運轉上述給水泵7以實現目標生產水流量。
上述步驟S10中的上述泵運轉壓力具體而言通過{目標生產水流量/(平均透過流束×溫度修正系數)}-原水壓力來計算。這里，溫度修正系數是由該后備控制時的上述溫度傳感器12的檢測值與既定的系數計算出的值。原水壓力是該后備控制時的設在上述給水泵7的上游側的上述水供給管線2中的上述壓力傳感器(圖示省略)的檢測值。
由上述的目標生產水流量/(平均透過流束×溫度修正系數)計算出上述過濾膜部3的上述反浸透膜的有效壓力。如上所述，上述過濾膜部3的有效壓力可以由上述壓力傳感器9、檢測來自上述過濾膜部3的濃縮水的壓力的上述壓力傳感器(圖示省略)以及檢測來自上述過濾膜部3的透過水的壓力的上述壓力傳感器(圖示省略)的各檢測值來計算。此外，上述反浸透膜的有效壓力也可以基于上述壓力傳感器9及檢測來自上述過濾膜部3的透過水的壓力的上述壓力傳感器來計算。因而，在計算上述泵運轉壓力的式子中，也可以使用由上述各壓力傳感器的檢測值計算出的上述反浸透膜的有效壓力，來代替目標生產水流量/(平均透過流束×溫度修正系數)。
對上述步驟S11中的上述泵運轉頻率的計算具體地說明。該泵運轉頻率如果設在上述步驟S10中計算出的上述泵運轉壓力為P，則通過A×P2+B×P+C計算。這里，A、B、C是既定的系數。
對上述步驟S12中的上述電流值的計算具體地說明。該電流值如果設在上述步驟S11中計算出的上述泵運轉頻率為F，則通過(F/X)×Y+Z計算。這里，X、Y、Z是既定的系數。
以上，對后備控制的一例進行了說明，但在該實施方式的膜過濾系統1中，并不限于上述那樣的后備控制。例如，上述控制部30也可以基于上述溫度傳感器12的檢測值(或者基于來自上述溫度傳感器12的檢測值和上述壓力傳感器9的檢測值)、將預先設定的例如對應于溫度的電流值(或者對應于溫度及壓力的電流值)作為指令信號向上述變換器31輸出。
這里，在設定對應于溫度及壓力的電流值時，也可以使用上述壓力傳感器9的檢測值及檢測來自上述過濾膜部3的濃縮水的壓力的上述壓力傳感器的檢測值的平均值，來代替上述壓力傳感器9的檢測值。
根據本申請人的研究結果可知，在使用特定的上述反浸透膜的情況下，處理水流量相對于水溫的的修正系數為約2.5％/1℃。因此，如果將例如25℃的泵運轉壓力設定為基準的運轉壓力，則如果水溫降低到15℃則生產水流量降低約25％。在此情況下，為了確保一定流量，只要進一步提高上述泵運轉壓力就可以。即，只要單純地施加1/0.75＝1.33倍的壓力就可以，預先設定上述電流值以實現這樣的泵運轉壓力。
這樣，上述膜過濾系統1使用上述變換器31的PID控制功能控制變換器頻率，以使生產水流量成為目標值，所以能夠有利于節能運轉。
這里，該實施方式的上述膜過濾系統1在通常時進行使用上述變換器31的PID控制功能的定流量控制，作為后備控制而進行使用上述溫度傳感器12及/或上述壓力傳感器9的定流量控制，但并不限于此。也可以是，在通常時，上述膜過濾系統1進行使用上述溫度傳感器12及/或上述壓力傳感器9的定流量控制，作為后備控制而進行使用上述變換器31的PID控制功能的定流量控制。在此情況下，上述控制部30監視上述溫度傳感器12及/或上述壓力傳感器9有無異常。在上述溫度傳感器12或上述壓力傳感器9中有異常時，作為后備控制，基于來自上述第一流量傳感器11的流量檢測信號，進行使用上述變換器31的PID控制功能的定流量控制。
來自上述過濾膜部3的濃縮水流量設定為相對于生產水流量為既定比例的量，以使得在上述反浸透膜的表面附近不發生臟污、另外并且在上述給水泵7中不消耗無用的電力。
上述控制部30開閉控制上述各排水閥21、22、23，調節濃縮水的排水流量。上述控制部30為了防止例如上述反浸透膜的網眼堵塞、并且防止需要量以上的濃縮水的排水，基于上述溫度傳感器12的檢測值、即來自上述過濾膜部3的供給水的水溫，進行濃縮水的排水流量的調節。具體而言，上述控制部30在上述溫度傳感器12的檢測值變化時，在不發生該水溫的供給水中各種雜質(例如碳酸鈣及硅石等)的溶解度以上的濃縮的范圍內增減濃縮水的排水流量。
這里，上述控制部30也可以基于向上述過濾膜部3的供給水及來自上述過濾膜部3的濃縮水的任一個的水溫來調節濃縮水的排水流量。
此外，上述控制部30也可以基于上述水質傳感器8的檢測值，進行濃縮水的排水流量的調節。具體而言，在上述水質傳感器8檢測到例如硬度成分、硅石、懸濁物質等的濃度的增加時，上述控制部30增加濃縮水的排水流量，以便不會發生上述反浸透膜的網眼堵塞。反之，在上述水質傳感器8檢測到例如硬度成分、硅石、懸濁物質等的濃度的減少時，由于不易發生上述反浸透膜的網眼堵塞，所以上述控制部30減少濃縮水的排水流量。
上述控制部30控制上述比例控制閥28以成為對應于濃縮水的排水流量而設定的回流流量。具體而言，上述控制部30在增加濃縮水的排水流量時減小上述比例控制閥28的開度，減少回流流量以將濃縮水流量維持為設定值。另一方面，上述控制部30在減少濃縮水的排水流量時，增大上述比例控制閥28的開度，增加回流流量以將濃縮水流量維持為設定值。
這里，在供給水的水溫變化時，上述控制部改變上述給水泵7的供給流量以使生產水流量成為一定，所以對應于濃縮水的排水流量而設定的回流流量變化。所以，上述控制部30基于上述第二流量傳感器27的檢測值調節上述比例控制閥28的開度，以使對應于濃縮水的排水流量而設定的回流流量一定。
這樣，根據上述膜過濾系統1，在濃縮水的排水流量增加時，上述比例控制閥28的開度變小，回流流量減少。由此，能夠將濃縮水流量維持為設定值，能夠維持濃縮水流量相對于生產水流量的比例，所以能夠防止在上述給水泵7中消耗無用的電力。此外，在濃縮水的排水流量減少時，上述比例控制閥28的開度變大，回流流量增加。由此，能夠將濃縮水流量維持為設定值，能夠維持濃縮水流量相對于生產水流量的比例，所以能夠維持上述反浸透膜的表面上的流速，能夠防止因臟污造成的上述反浸透膜的網眼堵塞。
在上述膜過濾系統1中，如果生產水箱5的水位成為H水位，則上述控制部30停止上述給水泵7的運轉。在上述給水泵7停止了運轉時，為了防止臟污或結垢的現象造成的上述反浸透膜的網眼堵塞，每既定間隔進行通過上述排水管線16將由上述膜過濾部3產生的濃縮水排水的噴水運轉。此時，為了實現噴水時間的縮短化及其帶來的濃縮水的排水流量的減量化，上述控制部30使上述第二閥10成為閉狀態。
如果上述第二閥10成為閉狀態，則與連接著上述透過水回流管線13的一端側的上述過濾膜部3及上述第二閥10之間的上述水供給管線2的水壓相比，連接著上述透過水回流管線13的另一端側的上述第一閥6及上述給水泵7之間的上述水供給管線2的水壓為較低的狀態。于是，利用壓力差，作為溢流閥的上述第三閥14成為開狀態，來自上述過濾膜部3的透過水在上述透過水回流管線13中流動，向上述第一閥6及上述給水泵7之間的上述水供給管線2回流。由此，從透過側施加在上述反浸透膜上的背壓被降低，所以能夠防止上述反浸透膜的損壞。
作為溢流閥的上述第三閥14的開閥壓力及開度(流量)設定為能通過上述透過水回流管線13使來自上述過濾膜部3的透過水向上述過濾膜部3的上游側回流、能夠降低從透過側施加在上述反浸透膜上的背壓那樣的開閥壓力及開度。這里，也可以對應于水溫進行上述第三閥14的開閥壓力及開度的設定，以便能夠降低施加在上述反浸透膜上的背壓。例如，水溫越高，水越容易透過上述反浸透膜，對上述反浸透膜施加的背壓越高。因此，水溫越高，為了使透過水容易回流而將上述第三閥14的開閥壓力設定得越低，并且將上述第三閥1 4的開度設定得越大以使流量增加。
根據需要，在上述透過水回流管線13中，也可以在上述第三閥14的下游側設置節流孔(圖示省略)。
上述第一閥6及上述給水泵7之間的水壓由上述第一閥6始終減壓為恒定的水壓，所以即使供給水壓變動，來自上述透過水回流管線13的透過水的回流流量也始終為恒定的流量。由此，能夠穩定地實現從透過側施加在上述反浸透膜上的背壓的降低。
除了如上述那樣進行濃縮水的噴水運轉以外，在上述第二閥10因故障等而成為閉狀態時，在上述反浸透膜上也從透過側作用有背壓，上述反浸透膜有可能損壞。此外，在上述脫氣膜部4及上述生產水箱5之間的上述水供給管線2中，設有在向上述生產水箱5的給水時為開狀態、在給水停止時為閉狀態的手動開閉閥(圖示省略)，在給水時忘記打開上述手動開閉閥等而為閉狀態時，也有可能從透過側施加背壓使上述反浸透膜損壞。在這樣的情況下，根據上述膜過濾系統1，通過使來自上述過濾膜部3的透過水通過上述透過水回流管線13回流，也能夠降低從透過側對上述反浸透膜施加的背壓。因此，能夠防止上述反浸透膜的損壞。
在該實施方式中，上述第三閥14是溢流閥，但并不限于此，也可以是例如止回閥、電磁閥、電動閥等。對上述第三閥14是電磁閥、電動閥時的開閉控制進行說明。上述控制部30在上述第二閥10處于開狀態、沒有進行濃縮水的噴水時，使上述第三閥14為閉狀態。另一方面，上述控制部30在使上述第二閥10為閉狀態而進行濃縮水的噴水時，使上述第三閥14為開狀態，使來自上述過濾膜部3的透過水通過上述透過水回流管線13向上述給水泵7的上游側回流。這里，為了檢測對上述反浸透膜施加的背壓，也可以在例如上述過濾膜部3及上述第二閥10之間的上述水供給管線2中設置壓力傳感器(圖示省略)。在此情況下，在檢測到一定以上的壓力時，上述控制部30使上述第三閥14成為開狀態。由此，能夠更可靠地防止上述反浸透膜的損壞。
在上述膜過濾系統1中，在運轉停止時，即如果使上述給水泵7的運轉停止，則來自供給側的供給水壓力不再向上述反浸透膜施加。因此，在上述反浸透膜附近發生浸透現象，透過側的雜質濃度變高。同時，供給側的雜質濃度變低。在此狀態下，如果開始上述給水泵7的運轉，則透過側的雜質濃度變高，所以在運轉開始后雜質濃度比通常高的水馬上作為生產水被儲存到上述生產水箱5內。接著，然后供給側的雜質濃度變低，所以雜質濃度比通常低的水作為生產水被儲存到上述生產水箱5內。結果，在上述生產水箱5內，首先儲存腐蝕促進成分濃度比通常濃度高的生產水，然后儲存腐蝕抑制成分濃度與堿性成分濃度比通常濃度低的生產水。如果這樣的生產水被供給到作為上述設備的鍋爐中，則容易發生上述傳熱管的腐蝕。所以，在上述膜過濾系統1中，為了防止雜質濃度比通常高的水作為生產水被儲存到上述生產水箱5內，在開始上述給水泵7的運轉之前進行透過水的回流運轉。此外，在上述膜過濾系統1中，在上述給水泵7的運轉開始時，為了防止雜質濃度比通常低的水作為生產水被儲存到上述生產水箱5內，在開始上述給水泵7的運轉之后進行水質恢復運轉。以下對上述回流運轉及上述水質恢復運轉進行說明。
在上述膜過濾系統1中，在停止向上述生產水箱5的水供給時，如果通過上述水位傳感器29檢測到上述生產水箱5內的水位下降到上述水位L0(參照圖3)的情況，則開始上述回流運轉。該回流運轉是使上述第二閥10及上述各排水閥21、22、23為閉狀態、使來自上述過濾膜部3的透過水經由上述透過水回流管線13向上述過濾膜部3的上游側回流的運轉。在該實施例中，上述控制部30使上述第二閥10成為閉狀態，進行使上述給水泵7動作的運轉。由此，上述第三閥14的上游側的水壓成為其開閥壓力以上，第三閥14成為開狀態。來自上述過濾膜部3的透過水在上述透過水回流管線13中流動，向上述給水泵7及上述第一閥6之間的上述水供給管線2回流。
如果來自上述過濾膜部3的透過水向上述過濾膜部3的上游側回流，則在上述過濾膜部3中，供給側的水壓變得比透過側高，供給水從供給側向透過側流動。并且，利用反浸透現象，通過上述反浸透膜將腐蝕促進成分除去，所以能夠防止開始向上述生產水箱5的水供給時的透過水的水質惡化。
這里，上述第一閥6及上述給水泵7之間的水壓由于被上述第一閥6始終減壓為恒定的水壓，所以即使原水的供給水壓變動，來自上述透過水回流管線13的透過水的回流流量也始終為恒定的流量。
在進行上述回流運轉時，上述控制部30也可以使上述各排水閥21、22、23成為閉狀態，此外，上述控制部30也可以使上述各排水閥21、22、23的任一個成為開狀態。如果上述控制部30使上述各排水閥21、22、23成為閉狀態，則能夠實現節水。另一方面，如果上述控制部30使上述各排水閥21、22、23的任一個成為開狀態，則來自上述過濾膜部3的濃縮水的雜質濃度下降，透過水的水質變得良好。
在進行上述回流運轉時，如果上述生產水箱5內的水位成為上述水位L，則上述控制部30使上述第二閥10成為開狀態并且開始上述給水泵7的運轉，開始向上述生產水箱5的水供給。此時，比上述第三閥14靠上游側的水壓變得比其開閥壓力低，上述第三閥14成為閉狀態，上述回流運轉結束。
上述回流運轉的運轉時間的長度設定為能夠將供給水中的腐蝕促進成分充分地除去、能夠減輕透過水的水質惡化的長度。并且，設定開始上述回流運轉的水位L0，以便能夠確保這樣的運轉時間。
具體而言，上述回流運轉的運轉時間的長度基于上述水質傳感器8的檢測值而設定(也可以將上述水質傳感器8設置在上述過濾膜部3的下游側的上述水供給管線2或上述濃縮水管線15中而使用其檢測值)，以便能夠充分地除去供給水中的腐蝕促進成分而減輕透過水的水質惡化。即，由于原來的水質(這里是雜質濃度)因地域及季節等而不同，所以如果上述水質傳感器8的檢測值較高，則將上述水位L0設定得更高，加長上述回流運轉的運轉時間，充分地除去供給水中的腐蝕促進成分。另一方面，如果上述水質傳感器8的檢測值較低，則上述反浸透膜附近的透過側的雜質濃度較低，所以與其對應而將上述水位L0設定得更低，縮短上述回流運轉的運轉時間。
此外，上述回流運轉的運轉時間的長度也可以根據停止供給水向上述過濾膜部3供給的時間而設定，以便充分地除去供給水中的腐蝕促進成分而防止透過水的水質惡化。即，停止向上述過濾膜部3的供給水的供給的時間越長，上述浸透膜附近的透過側的雜質濃度越高。因而，如果停止供給水向上述過濾膜部3供給的時間較長，則將上述水位L0設定得更高，加長上述回流運轉的運轉時間，充分除去供給水中的腐蝕促進成分。另一方面，如果停止供給水向上述過濾膜部3供給的時間較短，則上述浸透膜附近的透過側的雜質濃度較低，所以與其對應而將上述水位L0設定得更低，縮短上述回流運轉的運轉時間。
即，上述回流運轉的運轉時間設定為上述生產水箱5內的水位從水位L0達到上述水位L的時間。
進而，上述回流運轉的運轉時間的長度也可以根據上述水質傳感器8的檢測值與停止供給水向上述過濾膜部3供給的時間的長度來設定，以便能夠充分除去供給水中的腐蝕促進成分，防止透過水的水質惡化。
這里，在開始上述回流運轉后上述設備停止等、根據上述設備的工作狀況，有時上述生產水箱5內的水位從上述水位L0達到上述水位L的時間比預想的時間長。在此情況下，即使如上述那樣經過了設定為能夠充分除去供給水中的腐蝕促進成分而防止透過水的水質惡化的運轉時間，上述生產水箱5內的水位也不會達到水位L。因而，在上述生產水箱5內的水位達到上述水位L之前，也可以在開始上述回流運轉到經過設定的運轉時間時，上述控制部30使上述第二閥10成為開狀態，開始向上述生產水箱5的水供給，而結束上述回流運轉。
如果結束上述回流運轉，開始向上述生產水箱5的水供給，則開始上述水質恢復運轉。該水質恢復運轉是從開始到既定時間、使來自上述過濾膜部3的濃縮水的排水流量比通常時少、使水回收率比通常時高的運轉。由此，促進了向上述過濾膜部3供給的供給水的濃縮，雜質濃度變高。結果，透過水的腐蝕抑制成分濃度變高，并且透過上述反浸透膜的堿性成分的量也增加，其濃度變高，透過水的水質恢復。
上述水質恢復運轉的濃縮水的排水流量及運轉時間的長度設定為使向上述過濾膜部3供給的供給水在不過度濃縮的范圍內濃縮、能夠使透過水的水質恢復到既定的水質的流量及長度。
具體而言，上述水質恢復運轉中的濃縮水的排水流量及運轉時間的長度基于上述溫度傳感器12的檢測值來設定(也可以使用設在上述過濾膜部3的上游側的上述水供給管線2或上述濃縮水管線15的任一個中的溫度傳感器12的檢測值)，以使向上述過濾膜部3供給的供給水在不過度濃縮的范圍內濃縮、能夠使透過水的水質恢復到既定的水質。即，作為腐蝕抑制成分的硅石的溶解度在水溫越高時越高、在水溫越低時越低，所以如果上述溫度傳感器12的檢測值較高，則使上述水質恢復運轉中的濃縮水的排水流量的減少量變多，使水回收率變得更高。另一方面，如果上述溫度傳感器12的檢測值較低，則使上述水質恢復運轉中的濃縮水的排水流量的減少量變少，使水回收率變得比高溫時低。此外，如果上述溫度傳感器12的檢測值較高，則縮短上述水質恢復運轉的運轉時間，另一方面，如果上述溫度傳感器12的檢測值較低，則加長上述水質恢復運轉的運轉時間。
此外，上述水質恢復運轉中的濃縮水的排水流量及運轉時間的長度也可以基于上述水質傳感器8的檢測值來設定(也可以將上述水質傳感器8設在上述過濾膜部3的下游側的上述水供給管線2或上述濃縮水管線15中而使用其檢測值)，以使向上述過濾膜部3供給的供給水在不過度濃縮的范圍內濃縮、能夠使透過水的水質恢復到既定的水質。即，原水的水質因地域及季節而不同，所以如果上述水質傳感器8的檢測值變低，則增多上述水質恢復運轉的濃縮水的排水流量的減少量，進一步提高水回收率。另一方面，如果上述水質傳感器8的檢測值變高，則減少上述水質恢復運轉的濃縮水的排水流量的減少量，使水回收率變得比檢測值較低時低。此外，如果水質傳感器8的檢測值變高，則縮短上述水質恢復運轉的運轉時間，另一方面，如果上述水質傳感器8的檢測值變低，則加長上述水質恢復運轉的運轉時間。
此外，上述水質恢復運轉的濃縮水的排水流量及運轉時間的長度也可以基于停止供給水向上述過濾膜部3供給的時間來設定，以使向上述過濾膜部3供給的供給水在不過度濃縮的范圍內濃縮、能夠使透過水的水質恢復到既定的水質。即，停止供給水向上述過濾膜部3供給的時間越長，在上述反浸透膜附近供給側的雜質濃度越低。因而，如果停止供給水向上述過濾膜部3供給的時間較長，則增多上述水質恢復運轉的濃縮水的排水流量的減少量，進一步提高水回收率。另一方面，如果停止向上述過濾膜部3的供給水的供給的時間較短，則減少上述水質恢復運轉的濃縮水的排水流量的減少量，使水回收率變得比停止時間較長時低。此外，如果停止向上述過濾膜部3的給水的時間較長，則增長上述水質恢復運轉的運轉時間，另一方面，如果停止向上述過濾膜部3的給水的時間較短，則縮短上述水質恢復運轉的運轉時間。
進而，上述水質恢復運轉的濃縮水的排水流量及運轉時間的長度也可以基于上述溫度傳感器12的檢測值、上述水質傳感器8的檢測值、和停止向上述過濾膜部3的供給水的供給的時間中的任意兩個以上值來設定，以使向上述過濾膜部3供給的供給水在不過度濃縮的范圍內濃縮、能夠使透過水的水質恢復到既定的水質。
如果如以上那樣設定濃縮水的排水量，則上述控制部30使上述各排水閥21、22、23開閉以實現設定的排水量。
(第二實施方式)接著，基于圖7說明本發明的第二實施方式。在圖7中，對于與圖1所示的上述第一實施方式的膜過濾系統1相同的結構賦予相同的標號而省略其詳細的說明。
在圖7所示的膜過濾系統40中，上述濃縮水回流管線17分支為第一濃縮水回流管線41、第二濃縮水回流管線42及第三濃縮水回流管線43，在這些各濃縮水回流管線41、42、43中，作為回流流量調節部而分別設有第四閥44、第五閥45及第六閥46。進而，在上述各濃縮水回流管線41、42、43中，在上述各閥44、45、46的下游側，分別設有第四定流量閥47、第五定流量閥48及第六定流量閥49。
上述各閥44、45、46受上述控制部30控制。并且，上述控制部30根據來自上述過濾膜部3的生產水流量來控制上述各閥44、45、46。由此來調節濃縮水的回流流量。
對上述膜過濾系統40的運轉方法進行說明。其中，僅說明與上述第一實施方式的膜過濾系統1的運轉方法不同的部分。
在該實施方式中，上述控制部30也進行在上述第一實施方式中說明的定流量控制，但除了該通常運轉以外，在既定的時刻進行減少生產水流量的減量運轉。進行該減量運轉的時刻例如是上述溫度傳感器12的檢測值降低到既定值的時候。該減量運轉是為了對應于供給水溫度的變化而高效率地進行上述過濾膜部3的過濾及上述脫氣膜部4的脫氣而進行的(詳細情況參照JP2005-279459A)。
在運轉狀態向上述減量運轉轉移時，上述控制部30適當設定上述各排水閥21、22、23及上述各閥44、45、46的開狀態，以使濃縮水流量相對于生產水流量的比例一定，對應于生產水流量的減少而減少濃縮水的排水流量與回流流量。
在進行上述減量運轉時，如果上述溫度傳感器12的檢測值變得比上述既定值高，則上述控制部30使運轉狀態回到上述定流量運轉。此時，上述控制部適當設定上述各排水閥21、22、23及上述各閥44、45、46的開狀態，以使濃縮水流量相對于生產水流量的比例成為一定，對應于生產水流量的增加而增加濃縮水的排水流量與回流流量，回到上述通常運轉時的排水流量及回流流量。
根據上述膜過濾系統40，在減少生產水流量時，通過減少濃縮水的排水流量及回流流量，能夠維持濃縮水流量相對于生產水流量的比例。因而，相對于生產水流量、濃縮水流量不會變多到所需流量以上，能夠防止在上述給水泵7中消耗無用的電力。此外，在增加生產水流量時，通過增加濃縮水的排水流量及回流流量，能夠維持濃縮水流量相對于生產水流量的比例。因而，相對于生產水流量、濃縮水流量不會變小，上述反浸透膜的表面上的流速不會降低，能夠防止臟污造成的上述反浸透膜的網眼堵塞。
以上，通過上述各實施方式說明了本發明，但本發明當然可以在不變更其主旨的范圍內能夠進行各種變更。
權利要求
1.一種膜過濾系統，其特征在于，具有過濾膜部，將供給水中的雜質除去；排水管線，將來自該過濾膜部的濃縮水的一部分向系統外排水；濃縮水回流管線，使來自上述過濾膜部的濃縮水的剩余部分向上述過濾膜部的上游側回流；濃縮水的回流流量調節部，設在該濃縮水回流管線中；控制部，對應于來自上述過濾膜部的濃縮水的排水流量來控制上述回流流量調節部。
2.一種膜過濾系統，其特征在于，具有過濾膜部，將供給水中的雜質除去；排水管線，將來自該過濾膜部的濃縮水的一部分向系統外排水；濃縮水回流管線，使來自上述過濾膜部的濃縮水的剩余部分向上述過濾膜部的上游側回流；濃縮水的回流流量調節部，設在該濃縮水回流管線中；控制部，對應于來自上述過濾膜部的生產水流量來控制上述回流流量調節部。
全文摘要
本發明是膜過濾系統(1)，通過具備將供給水中的雜質除去的過濾膜部(3)、將來自該過濾膜部(3)的濃縮水的一部分向系統外排水的排水管線(16)、使來自上述過濾膜部(3)的濃縮水的剩余部分向上述過濾膜部(3)的上游側回流的濃縮水回流管線(17)、設在該濃縮水回流管線(17)中的濃縮水的回流流量調節部(28)、和對應于來自上述濃縮水回流管線(17)的濃縮水的排水流量或生產水流量來控制上述回流流量調節部(28)的控制部(30)，能夠抑制向上述過濾膜部(3)供給供給水的給水泵(7)的無用的電力消耗，并且能夠防止上述過濾膜部(3)的過濾膜的網眼堵塞。
文檔編號B01D65/00GK101092259SQ20071011219
公開日2007年12月26日 申請日期2007年6月21日 優先權日2006年6月21日
發明者米田剛, 真鍋敦行 申請人:三浦工業株式會社