药液注入控制方法

技术领域

本发明涉及一种控制对水系的黏泥控制剂(slime control agent)的注入量的药液注入控制方法，优选的涉及一种抑制逆浸透(reverse osmosis，RO)膜系统的黏泥而防止逆浸透膜的积垢(fouling)的药液注入控制方法。

背景技术

在海水淡水化工厂或排水回收工厂中，可有效率地去除电解质或中低分子的有机成分的RO膜装置得到广泛使用。在包含RO膜装置的水处理装置中，通常，在RO膜装置的前段设置有压力过滤装置、重力过滤装置、凝聚沉淀处理装置、加压悬浮过滤装置、浸渍膜装置、膜式前处理装置等前处理装置，被处理水通过这些前处理装置加以前处理之后，供给至RO膜装置而受到RO膜分离处理。

在如上所述的水处理装置中，存在如下的情况：被处理水中所含的微生物在装置配管内或膜面上繁殖而形成黏泥，从而引起由系统内的微生物繁殖导致的臭气产生、RO膜的透过水量下降等故障。为了防止由微生物引起的污染，通常采用在被处理水中时常或间歇地添加杀菌剂，一面对被处理水或装置内进行杀菌，一面进行处理的方法。

特别是为了解决RO膜中的问题，采用如下的方法：除了氯胺(chloramine)或氯代氨基磺酸钠等结合氯系氧化剂以外，也添加黏泥控制剂来抑制微生物繁殖，所述黏泥控制剂含有结合溴系氧化剂、异噻唑酮系化合物等抑制微生物繁殖的化合物。

作为黏泥控制剂的添加量控制方法，在专利文献1中，记载有测定RO膜单元的非透过侧的差压，在所述差压低于基准值时及高于基准值时使药液注入量不同。

在专利文献2中，记载有测定经药液注入的水系的黏泥及微生物的呼吸活性，根据所述测定值来控制药液注入量。

在专利文献3中，记载有如下的方法：通过进行设置添加黏泥控制剂的时间(添加期间)及不添加黏泥控制剂的时间(无添加期间)的所谓间歇添加，来减少药剂使用量(药液注入量)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2011-224543号公报

专利文献2：日本专利特开2012-210612号公报

专利文献3：国际公开WO2013/005787号公报

发明内容

发明所要解决的问题

本发明的目的在于提供一种药液注入控制方法，可迅速确定对水系的黏泥控制剂的最优选添加量，并且实现对应于黏泥负载的变动或被处理水的流量的变动而稳定的黏泥抑制。

解决问题的技术手段

本发明的主旨如下。

[1]一种药液注入控制方法，控制添加至对逆浸透膜装置供给的被处理水中的黏泥控制剂的药液注入量，所述药液注入控制方法的特征在于，

基于所述逆浸透膜装置的与积垢相关的指标值的变化速度，控制所述药液注入量。

[2]根据[1]所述的药液注入控制方法，其特征在于进行所述药液注入量的控制，以变更对所述逆浸透膜装置供给的被处理水中所存在的黏泥控制剂的浓度。

[3]根据[1]所述的药液注入控制方法，其特征在于

所述黏泥控制剂的对被处理水的添加是包括添加步骤及停歇步骤的间歇添加，

通过变更所述间歇步骤与停歇步骤中的至少一者的时间，来进行所述药液注入量的控制。

[4]根据[1]至[3]中任一项所述的药液注入控制方法，其特征在于

所述指标值的变化速度与积垢的行进速度具有正相关，且

当所设定的取样期间内的所述指标值的平均变化速度为阈值A以下时，使药液注入量下降规定量。

[5]根据[4]所述的药液注入控制方法，其特征在于具有如下的最优选药液注入等级探索模式：

设定有药液注入量不同的多个药液注入等级，在控制开始之初，在预先设定的规定的药液注入等级开始药液注入，每当所述取样期间经过时，对所述取样期间内的指标值的平均变化速度与所述阈值A进行比较，

当所述平均变化速度为所述阈值A以下时，重复实施使药液注入量下降为少一级以上的等级的步骤，

当所述平均变化速度超过所述阈值A时，仍然维持所述药液注入等级，或将药液注入量设为多一级以上的等级，

将所述药液注入等级设为最优选药液注入等级。

[6]根据[5]的药液注入控制方法，其特征在于在所述最优选药液注入等级探索模式下确定最优选药液注入等级之后，具有继续在所述最优选药液注入等级运转的稳定运转模式。

[7]根据[6]的药液注入控制方法，其特征在于

在所述稳定运转模式下，

每当所设定的所述取样期间经过时，对所述取样期间内的所述平均变化速度与所述阈值A进行比较，当所述平均变化速度为所述阈值A以下时，重复实施继续在相同的药液注入等级的运转的步骤，在相同的药液注入等级的运转中，当已连续实施n次所述平均变化速度与所述阈值A的比较时，使药液注入量下降为少一级以上的等级。

[8]根据[1]至[4]所述的药液注入控制方法，其中具有以如下情况为特征的稳定运转模式：设定有药液注入量不同的多个药液注入等级，在规定的药液注入等级实施药液注入，每当所述取样期间经过时，对所述取样期间内的所述平均变化速度与所述阈值A进行比较，当所述平均变化速度为所述阈值A以下时，重复实施继续在相同的药液注入等级的运转的步骤，在相同的药液注入等级的运转中，当已连续实施n次所述平均变化速度与所述阈值A的比较时，使药液注入量下降为少一级以上的等级。

[9]根据[6]至[8]所述的药液注入控制方法，其特征在于在所述稳定运转模式下，每当所述取样期间经过时，对所述平均变化速度与阈值A进行比较，当所述平均变化速度大于阈值A时，使药液注入量增加为多j级的等级(j为1以上的整数)。

[10]根据[9]所述的药液注入控制方法，其特征在于

在所述稳定运转模式下，将阈值设定大于所述阈值A的阈值B，

每当所述取样期间经过时，对所述平均变化速度与阈值B进行对比，

当所述平均变化速度大于所述阈值B时，使药液注入量增加为多m级的等级(m为2以上的整数)。

[11]根据[1]至[10]中任一项所述的药液注入控制方法，其特征在于所述指标值是所述逆浸透膜装置的非透过侧的差压或供水压。

[12]根据[1]至[3]中任一项所述的药液注入控制方法，其特征在于所述指标值的平均变化速度与积垢的行进速度具有负相关，且当所述指标值的所设定的取样期间的平均变化速度为阈值A以上时，使药液注入量下降规定量。

发明的效果

根据本发明，在开始添加黏泥控制剂时将药液注入量自动调整至最优选量。

根据本发明的一实施例，在药液注入量稳定之后观察到差压上升时，自动将药液注入量切换至适当值。

又，根据本发明的一实施例，在药液注入量稳定之后，通过使药液注入量降低一级以上，可削减药品使用量。

附图说明

图1是RO系统的构成图。

图2是控制单元的显示画面的说明图。

图3是说明本发明的一例的流程图。

图4是说明本发明的一例的流程图。

图5是说明本发明的一例的流程图。

具体实施方式

在本发明方法中，针对添加至对逆浸透膜装置供给的被处理水中的黏泥控制剂的药液注入量，基于所述逆浸透膜装置的与积垢相关的指标值的变化速度，控制所述药液注入量。

所述指标值的变化速度既可与积垢的行进速度具有正相关(例如差压)，也可与积垢的行进速度具有负相关。

以下，说明指标值与积垢的行进速度具有正相关的情况。在所述情况的一实施例中，当所设定的取样期间内的所述指标值的平均变化速度为阈值A以下时，使药液注入量下降规定量。

在所述实施例的一例中，进行如下的最优选药液注入等级探索模式，设定有药液注入量不同的多个药液注入等级，在控制开始之初，以预先设定的规定的药液注入等级开始药液注入，每当所述取样期间经过时，对所述取样期间内的指标值的平均变化速度与所述阈值A进行比较，当所述平均变化速度为所述阈值A以下时，重复实施使药液注入量下降为少一级以上的等级的步骤，当所述平均变化速度超过所述阈值A时，仍然维持所述药液注入等级，或将药液注入量设为多一级以上的等级，将所述药液注入等级设为最优选药液注入等级。

在本发明的一例中，在所述最优选药液注入等级探索模式下确定最优选药液注入等级之后，进行继续在所述最优选药液注入等级运转的稳定运转模式。

在所述稳定运转模式的一例中，每当所设定的所述取样期间经过时，对所述取样期间内的所述平均变化速度与所述阈值A进行比较，当所述平均变化速度为所述阈值A以下时，重复实施继续在相同的药液注入等级的运转的步骤，在相同的药液注入等级的运转中，当已连续实施n次所述平均变化速度与所述阈值A的比较时，使药液注入量下降为少一级以上的等级。

在所述稳定运转模式的另一例中，每当所述取样期间经过时，对所述平均变化速度与阈值A进行比较，当所述平均变化速度大于阈值A时，使药液注入量增加为多j级的等级(j为1以上的整数)。又，设定大于所述阈值A的阈值B，每当所述取样期间经过时，对所述平均变化速度与阈值B进行对比，当所述平均变化速度大于所述阈值B时，使药液注入量增加为多m级的等级(m为2以上的整数)。

以下，参照附图对实施方式进行详细说明。

图1是RO系统的构成图，将被处理水经由配管4供给至RO装置5，自配管6取出透过水，自配管7取出浓缩水。

在配管4设置有流量计1，将其测定值输入至控制单元10。将储存槽2内的黏泥控制剂溶液经由药液注入泵3添加至配管4。药液注入泵3通过控制单元10来控制。在配管4、配管7分别设置有压力计8、压力计9。将所述压力计8、压力计9的检测值输入至控制单元10，自两者的差运算出RO装置5的非透过侧的差压ΔP。

在本发明中，基于差压的平均上升速度(每单位时间的差压的上升值)，对步骤的药液注入量(添加量)进行控制。

在本发明的一实施方式中，自药液注入量少的一侧起向药液注入量多的一侧设定有多级(等级)，虽无特别限定，但设定有2级～100级，优选为设定有3级～80级，特别优选为设定有4级～50级，特别优选为设定有5级～10级，当差压的上升速度为规定的范围以下时，使药液注入等级依次降低。而且，在差压的上升速度为规定的范围以下时在最少的等级继续进行药液注入。再者，有时将所述所设定的级(等级)数表示为x。

再者，差压的平均上升速度可通过最小平方法而求出在取样期间S的差压-时间曲线图中的倾斜度。

所述取样期间S优选为0.5h～720h，特别优选为24h～336h，特别优选为72h～168h。差压的测定间隔为72min～1008min，特别优选为216min～504min左右。

图3表示本发明的药液注入控制的一例。

首先，在添加量最多的等级开始药液注入(步骤30)。在所设定的取样期间S经过后算出所述期间内的差压的平均上升速度(dΔP/dt)。当差压的平均上升速度超过阈值A时，以最多的药液注入量继续进行药液注入(步骤31)。若平均上升速度为A以下，则变更至下一级的药液注入等级(步骤31→步骤32)。其次，同样地，每当经过所设定的取样期间S时，判定差压平均上升速度是否超过阈值A(步骤33)，若未超过A，则进一步变更至下一级的药液注入等级(步骤33→步骤32)。重复所述操作，当差压的平均上升速度超过阈值A时，将药液注入等级设为上一级的等级(步骤33→步骤34)。再者，当差压的平均上升速度超过阈值A时，也可仍然维持所述药液注入等级。

其后，如以图3的虚线所示，返回至步骤31进行同样的控制，或在以步骤34中所设定的药液注入量为基准的图4或图5所示的稳定运转模式下，进行药液注入。

步骤34中所设定的药液注入量是设定有多个等级的药液注入等级之中，差压的平均上升速度为阈值A以下的最少的药液注入等级(最优选药液注入等级)。因此，自开始至步骤34为止的步骤成为用以探索最优选药液注入等级的最优选药液注入等级探索模式的一例。

在所述最优选药液注入等级探索模式下，是在步骤31、步骤34中，使等级变化一级，但并非特别限定于此，可在小于所设定的级数x的范围内适当设定。例如，当将预先设定的级数设为x，将变化的级数设为y时，y/x优选为0.05以上，特别优选为0.3以上且0.5以下，特别优选为0.4以下。若用公式表示y/x，则y/x可设定为如下所述的范围。再者，x如上所述，优选为2～100，更优选为3～80，进而更优选为4～50，再进而更优选为5～10。

(0.05～0.3)≦y/x≦(0.4～0.5)

其次说明图4的稳定运转模式(1)。

在所述步骤34中所设定的药液注入等级，在所设定的取样期间S经过后，对差压平均上升速度与阈值A进行比较(步骤41)，若平均上升速度为阈值A以下，则再次继续在相同的药液注入等级运转，再次经过取样期间S后，对差压平均上升速度与阈值A进行比较(步骤41→步骤42→步骤41)。重复执行所述操作，在相同的药液注入等级，连续进行n次，当差压平均上升速度为阈值A以下时，使药液注入等级下降为少一级的等级(步骤41→步骤42→步骤43)，继续在所述药液注入等级运转(步骤43→步骤41)。再者，所述n是预先设定的2以上(例如2～20，特别是2～10)的数。

当中途，在取样期间S内的差压的平均上升速度超过阈值A时，将药液注入等级升高为j级(j为1以上的整数)，例如升高为多一级的等级(步骤41→步骤44)，继续在所述药液注入等级运转(步骤44→步骤41)。

图5表示稳定运转模式的另一例。所设定的取样期间S经过后，对差压平均上升速度与阈值A进行比较(步骤51)，若平均上升速度为A以下，则与图4的稳定运转模式(1)同样地，再次继续在相同的药液注入等级运转，再次经过取样期间S后，对差压平均上升速度与阈值A进行比较(步骤51→步骤52→步骤51)。重复执行所述操作，在相同的药液注入等级，连续进行n次，当差压平均上升速度为阈值A以下时，使药液注入等级下降为少一级的等级(步骤51→步骤52→步骤53)，继续在所述药液注入等级运转(步骤53→步骤51)。

在所述安全运转模式(2)下，设定大于A的阈值B。当中途，在取样期间S内的差压平均上升速度超过阈值A时，其次，对差压平均上升速度与阈值B进行比较，若为阈值B以下，则使药液注入等级升高为多一级的等级(步骤54→步骤55)，继续在所述药液注入等级运转(步骤55→步骤51)。继而，在差压平均上升速度与阈值B的比较中，当差压平均上升速度超过阈值B时，将药液注入等级升高为m级(m为2以上的整数)，例如升高为多两级的等级(步骤54→步骤56)，继续在所述药液注入等级运转(步骤56→步骤51)。m例如是自2～20，特别是自2～10之间选择。

所述阈值B与阈值A的比B/A优选为10以下，特别优选为2～5左右。又，所述、n优选为20以下，特别优选为2～10左右。n也可不为整数。

当在药液注入量最少的等级进行运转时，在图3的步骤32、图4的步骤43或图5的步骤53等之中，无法降低药液注入等级。在情况下，不降低药液注入等级，而仍然在药液注入量最少的等级，转移至下一个步骤，图3中为转移至步骤33或稳定运转模式，图4中为转移至步骤41，图5中为转移至步骤51。

当在药液注入量最多的等级进行运转时，在图4的步骤44、图5的步骤55、步骤56等之中，无法提升药液注入等级。在此种情况下，不提升药液注入等级，而仍然在药液注入量最多的等级，转移至下一个步骤，图4中为转移至步骤41，图5中为转移至步骤51。

在所述稳定运转模式下，是在步骤43、步骤44、步骤53及步骤55中使等级变化一级，但并非特别限定于此，可在小于所设定的级数x的范围内适当设定。例如当将预先设定的级数设为x，将变化的级数设为z时，z/x优选为0.05以上，特别优选为0.3以上且0.5以下，特别优选为0.4以下。

又，在所述实施例中，是继最优选药液注入等级探索模式之后，转移至稳定运转模式，但既可在最优选药液注入等级探索模式与稳定运转模式之间存在其他步骤(模式)，也可省略最优选药液注入等级探索模式而自稳定运转模式实施运转。

所述控制是通过控制单元10而进行。图2表示间歇地添加黏泥控制剂的情况下的控制单元10的显示画面的一例。再者，虽省略图示，但为了输入各种值，在控制单元10设置有触摸屏、键盘等输入元件。

在所述画面60中，设置有显示在当前时点的差压上升速度的显示部61、阈值A的显示部62、阈值B的显示部63、取样期间S的显示部64等。在所述例中，药液注入等级设定有编号(number，No.)1～No.6的六级，且设置有在各等级的药液注入比的显示部65、药液注入泵的导通(ON)时间的显示部66及断开(OFF)时间的显示部67。此外，设置有通过点灯来显示正在执行的药液注入等级的点灯部68。

再者，药液注入比表示将药液注入泵的吐出量最多的等级的药液注入量设为100％时的各等级的药液注入量。

又，在所述实施方式(间歇添加)中，药液注入泵3经脉宽调制(Pulse WidthModulation，PWM)控制，导通时间表示泵导通的时间(占空)，在断开时间表示泵断开的时间，药液注入比全部设为同一值(例如100％)，通过将泵导通的时间和/或泵断开的时间设为各不相同的时间，来设定不同的药液注入等级。但是，药液注入泵控制并不限定于PWM控制，既可为脉冲控制，也可为模拟控制。

在画面60，也可设置显示部，所述显示部显示使测量一次的取样时间S的计时器(timer)开始之后的经过时间。

在所述实施方式中，是将RO装置5的非透过侧的差压ΔP的上升速度设为指标值，但也可将RO膜供水压(压力计8的检测值)的上升速度设为指标值。RO膜供水压也与积垢的行进速度具有正相关关系。

如上所述，指标值也可与积垢的行进速度具有负相关关系。例如，也可将RO装置5的透过通量(flux)或透过流量等的变化速度(下降速度)设为指标值。

透过通量或透过流量不仅因膜的积垢，而且因温度或膜间差压而不同。因此，当使用透过通量或透过流量时，优选为使用在标准膜间差压及标准温度条件下经换算的修正透过通量、修正透过流量。

当指标值与积垢的行进速度具有负相关关系时，只要将与所述积垢的行进速度具有正相关关系时的“A以下”等反过来设为“A以上”等即可。例如，当所设定的取样期间内的所述指标值的平均变化速度(例如，RO装置5的修正透过通量的变化速度)为阈值A以上时，使药液注入量下降规定量。

在所述实施方式中，是通过变更泵导通(添加步骤)的时间与泵断开(停歇步骤)的时间中的至少一者来进行药液注入量的控制，但也可通过变更设置于将药液注入泵3的吐出侧与配管4连接的配管的开关阀(未图示)的开度，或变更药液注入泵3自身的吐出量，来控制注入至被处理水中的黏泥控制剂的药液注入量。

又，在所述实施方式中，黏泥控制剂的添加是通过包括添加步骤及停歇步骤的间歇添加而进行，但也可为不设置停歇步骤的连续添加。在连续添加的情况下，可通过变更所述开关阀的开度或药液注入泵3自身的吐出量自身来控制药液注入量。

作为黏泥控制剂，也可为结合氯系、结合溴系黏泥控制剂、异噻唑酮化合物等之中任一者。作为结合氯系黏泥控制剂，可例示含有氨基磺酸化合物的药剂。

在本发明中，也可在控制单元6搭载进行以上所述以外的控制模式下的控制的程序。作为此种程序，例如可例示如下的程序：设定在系统内的黏泥控制剂浓度作为黏泥控制剂添加条件，基于与黏泥控制剂浓度具有相关的指标的测定值，进行黏泥控制剂注入量控制，以维持如添加条件的黏泥控制剂浓度。当使用结合氯系或结合溴系黏泥控制剂作为黏泥控制剂时，可通过N,N-二乙基对苯二胺(N,N-diethyl-p-phenylenediamine，DPD)法的测定而获得所述指标。

当设定系统内的黏泥控制剂浓度时，可改变为图2的药液注入比，使用系统内的黏泥控制剂浓度或与黏泥控制剂浓度相关的指标。

已使用特定的实施例详细说明本发明，但对所属技术领域中技术人员而言显而易见的是，能够在不背离本发明的精神与范围的情况下作出各种变更。

本申请基于2019年1月28日提出申请的日本专利申请2019-012435，通过引用而援用其全部内容。

符号的说明

3：药液注入泵

5：RO装置

8、9：压力计

10：控制单元