JP4094584B2 - Operation support device for membrane filtration equipment - Google Patents
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Description
本発明は、原水に含まれる濁質や病原性原虫などの分離除去のために設置される浄水場向け膜ろ過処理装置の運転支援装置に関する。 The present invention relates to an operation support apparatus for a membrane filtration treatment apparatus for a water purification plant that is installed for separating and removing turbid substances and pathogenic protozoa contained in raw water.
膜ろ過処理装置は、水をろ過して浄化するろ過工程で濁質や有機物から成る湿潤ケークによる目詰まりが発生し、ろ過水の総量が増えるに伴い膜間差圧が上昇する。この膜間差圧を低くしてろ過流量を回復するために、逆洗工程でろ過水を逆流させ、膜に付着したケークを除去する。原水が浄化される過程で、このろ過工程と逆洗工程が繰り返される。逆洗を実施しても膜間差圧が所定の値まで戻らない場合には薬品洗浄を実施し、薬品洗浄を実施しても膜間差圧が所定の値まで戻らない場合には膜モジュールを交換する。ろ過時間と逆洗時間はタイマーで一定値として設定されることが多い。ろ過時間:30〜90分程度、逆洗時間:15〜30秒程度が多く見られる値である。 In the membrane filtration apparatus, clogging occurs due to a wet cake made of turbidity or organic matter in a filtration process for filtering and purifying water, and the transmembrane pressure difference increases as the total amount of filtrate water increases. In order to reduce the transmembrane pressure difference and restore the filtration flow rate, the filtrate is backflowed in the backwashing step to remove the cake adhering to the membrane. In the process of purifying the raw water, this filtration step and backwashing step are repeated. If the transmembrane pressure does not return to the specified value even after backwashing, perform chemical cleaning. If the transmembrane pressure does not return to the specified value even after performing chemical cleaning, the membrane module. Replace. The filtration time and backwash time are often set as constant values by a timer. Filtration time: about 30 to 90 minutes, backwash time: about 15 to 30 seconds are often seen.
表流水を原水とした浄水場では、膜ろ過処理装置の前段に濁質除去の能力を有する前処理装置が備えられることが多い。前処理として代表的な凝集沈殿処理では、凝集剤を原水に注入して濁質や有機物を沈殿除去する。この処理によって後段の膜ろ過処理装置にかかる水質負荷を低減できるため、膜ろ過処理装置の目詰まり抑制や動力費低減の効果が期待できる。 In water purification plants using surface water as raw water, a pretreatment device having the ability to remove turbidity is often provided upstream of the membrane filtration treatment device. In a typical coagulation-precipitation treatment as a pretreatment, a flocculant is injected into raw water to precipitate and remove turbidity and organic matter. Since this process can reduce the water quality load applied to the subsequent membrane filtration treatment apparatus, it can be expected to suppress clogging of the membrane filtration treatment apparatus and reduce the power cost.
従来の凝集沈殿ろ過処理に比べ、膜ろ過処理は多量の電力を消費する。膜ろ過処理装置で最も電力を消費する機器は、ろ過圧力を膜に加えるポンプである。ポンプが消費する電力は、膜間差圧に比例する。一般的に膜ろ過処理装置は定流量運転をしているが、その場合逆洗工程を実施するまで膜間差圧が徐々に増大する。電力消費量の面からは、ろ過工程での膜間差圧が高くならないよう、頻繁に逆洗を実施することが有効である。 Compared with the conventional coagulation sedimentation filtration process, the membrane filtration process consumes a large amount of power. The device that consumes the most power in the membrane filtration apparatus is a pump that applies filtration pressure to the membrane. The power consumed by the pump is proportional to the transmembrane pressure difference. In general, the membrane filtration apparatus is operated at a constant flow rate. In that case, the transmembrane pressure difference gradually increases until the backwashing step is performed. From the viewpoint of power consumption, it is effective to frequently perform backwashing so that the transmembrane pressure difference in the filtration process does not increase.
膜ろ過処理装置の運転制御装置として、例えば特許文献1の記載がある。この発明は運転制御の状態パラメータの目標値の決定に関するものである。
As an operation control device of the membrane filtration processing device, for example, there is a description of
また、膜ろ過処理装置と前処理装置の凝集剤注入量制御に関する発明として、特許文献2の記載がある。この発明には、凝集剤注入量を原水の色度/濁度の値に基づいて制御することで、膜の目詰まりを抑制可能とされている。
従来の膜ろ過処理の逆洗工程では、一度ろ過した処理水を逆流させて消費する。従って、実際に使うことができる有効な水量は、ろ過水量から逆洗水量を差し引いた値となる。ここでは、これを実ろ過水量と呼ぶ。この実ろ過水量を多く得るためには逆洗頻度を減らしたほうが良く、逆洗頻度の面において、消費電力と実ろ過水量はトレードオフの関係にある。いま、評価指標として「実ろ過水量単位量あたりの動力費」を計算すると、この評価指標の値を最小とするような逆洗頻度の最適値が存在する。通常の浄水処理において膜間差圧は原水水質や水温により変動するため、「実ろ過水量単位量あたりの動力費」も変わり、結果として少なくとも逆洗頻度の最適値も季節や日時によって異なると考えられる。しかしながら、一般的に使用されているタイマー制御では、ろ過時間と逆洗時間を一定として与えているため、最適値を常には実現できない欠点があった。 In the back washing process of the conventional membrane filtration treatment, the treated water once filtered is made to flow backward and consumed. Therefore, the effective amount of water that can be actually used is a value obtained by subtracting the amount of backwash water from the amount of filtered water. Here, this is called the actual filtered water amount. In order to obtain a large amount of actual filtered water, it is better to reduce the frequency of backwashing. In terms of backwashing frequency, power consumption and actual filtered water amount are in a trade-off relationship. Now, when “power cost per unit amount of actual filtered water” is calculated as an evaluation index, there is an optimum value of backwash frequency that minimizes the value of this evaluation index. In normal water treatment, the transmembrane pressure difference varies depending on the raw water quality and temperature, so the `` power cost per unit amount of actual filtered water '' also changes, and as a result, at least the optimal value of backwash frequency varies depending on the season and date. It is done. However, generally used timer control has a disadvantage that the optimum value cannot always be realized because the filtration time and the backwash time are given as constant.
さらに、膜ろ過処理装置はその運転方法によって、膜モジュールの薬品洗浄時期や交換時期が異なると考えられる。膜モジュールの洗浄コストや交換作業コストが動力費に比べて無視できない額であれば、それらのコストも含めた「実ろ過水量単位量あたりのコスト」を最小化することが望ましい。現状の膜ろ過処理装置の運転は、この「実ろ過水量単位量あたりのコスト」を最小化できる保証も無かった。 Furthermore, it is considered that the membrane filtration processing apparatus differs in the chemical cleaning time and replacement time of the membrane module depending on the operation method. If the membrane module cleaning cost and replacement work cost are not negligible compared to the power cost, it is desirable to minimize the “cost per unit amount of actual filtered water” including those costs. The operation of the current membrane filtration apparatus has no guarantee that this "cost per unit amount of actual filtrate" can be minimized.
上記の特許文献1の発明の対象は逆浸透膜造水プラントであり、浄水場で用いるような、ろ過工程と逆洗工程が頻繁に繰り返されるような膜ろ過装置を対象としていない。さらに、逆洗工程に関する記述も無く、逆洗時間やろ過時間を最適に決定する目的を満足するものではなかった。
The subject of the above-mentioned
また、前処理がある場合には、浄水処理システム全体としてコスト的に最適な運転も保証されない欠点もあった。例えば、膜ろ過処理装置の前段に備えた凝集沈殿処理で凝集剤注入量が過少であると、膜ろ過処理装置へ流出する濁質や有機物が増える。この場合、凝集沈殿処理費は安くなるが、膜ろ過処理装置への負荷が過大となって動力費や逆洗頻度が増加し、浄水処理システム全体としては処理費が高くなる。逆に、凝集沈殿処理で凝集剤注入量が多いと膜ろ過処理装置の動力費を低減できるが、凝集沈殿処理費が高くなり、浄水処理システム全体としては処理費が高くなる。場合によっては残留したアルミニウムイオンが目詰まりの原因の一つとなる可能性もある。このように前処理と膜ろ過処理は密接な関係にあるが、どのような運転をすれば常にコスト的に最適となるか、に関しては公知の技術は見当たらない。 Moreover, when there exist pre-processing, there also existed a fault by which the optimal operation | movement in terms of cost is not guaranteed as the whole water purification system. For example, if the amount of flocculant injected is too small in the coagulation sedimentation process provided in the previous stage of the membrane filtration apparatus, the amount of turbidity and organic matter flowing out to the membrane filtration apparatus increases. In this case, although the coagulation sedimentation processing cost is reduced, the load on the membrane filtration processing apparatus becomes excessive, and the power cost and the frequency of backwashing increase, and the processing cost of the entire water purification system increases. Conversely, if the amount of the flocculant injected is large in the coagulation sedimentation treatment, the power cost of the membrane filtration apparatus can be reduced, but the coagulation sedimentation treatment cost becomes high and the treatment cost of the whole water purification treatment system becomes high. In some cases, residual aluminum ions may cause clogging. As described above, the pretreatment and the membrane filtration treatment are closely related, but there is no known technique as to what operation is always optimal in terms of cost.
また、特許文献2では、目詰まりを低減するような凝集剤の注入量が示されるのみで、浄水処理全体の処理費の面から見た最適な凝集剤注入量や膜ろ過処理装置の適正な運転条件は示されていない。
Moreover, in
以上述べたように、処理費用の面からの「膜ろ過処理装置」および「膜ろ過処理装置を含んだ浄水処理システム」の最適な運転条件を求める技術はこれまで見あたら無かった。 As described above, there has been no technology for obtaining the optimum operating conditions of the “membrane filtration apparatus” and the “water purification system including the membrane filtration apparatus” from the viewpoint of treatment cost.
本発明の目的は上記の従来技術の問題点に鑑み、膜ろ過処理装置自体をはじめ、前処理まで含めた浄水処理システムの運転制御を費用の面から適正化する、膜ろ過処理装置の運転支援装置を提供することにある。 In view of the above-mentioned problems of the prior art, the object of the present invention is to support the operation of a membrane filtration treatment device that optimizes the operation control of the water purification treatment system including the membrane filtration treatment device itself and the pretreatment in terms of cost. To provide an apparatus.
上記目的を達成するための本発明は、原水をろ過する膜ろ過処理装置の運転制御を支援する運転支援装置において、前記膜ろ過処理装置の膜間差圧とろ過流量とを含む膜ろ過処理装置現状運転情報を取り込む膜ろ過処理装置現状運転情報インタフェイスと、予め与えられる計画水量情報を取り込む計画水量情報インタフェイスと、ろ過時の膜間差圧の過去からの上昇比率またはろ過流量の過去からの減少比率、および前記計画水量情報に基づき、少なくとも逆洗時間とろ過時間とを含んだ膜ろ過処理装置推奨運転操作量を計算し、さらに前記膜ろ過処理装置推奨運転操作量のときの膜ろ過処理装置の運転費用である膜ろ過処理費情報を計算する膜ろ過処理費低減運転操作量算出手段と、前記膜ろ過処理費情報及び前記膜ろ過処理装置推奨運転操作量を画面に表示する表示装置と、を備えたことを特徴とする。 To achieve the above object, the present invention provides an operation support apparatus for supporting operation control of a membrane filtration processing apparatus for filtering raw water, wherein the membrane filtration processing apparatus includes a transmembrane differential pressure and a filtration flow rate of the membrane filtration processing apparatus. Membrane filtration processing device that captures current operation information Current operation information interface, planned water amount information interface that captures pre-designed water amount information, and the rate of increase in transmembrane differential pressure from the past or the past of filtration flow rate during filtration Based on the reduction ratio and the planned water volume information, the recommended operation amount of the membrane filtration treatment device including at least the backwash time and the filtration time is calculated, and further, the membrane filtration at the recommended operation amount of the membrane filtration treatment device is calculated. Membrane filtration processing cost reduction operation amount calculation means for calculating membrane filtration processing cost information which is the operating cost of the processing device, the membrane filtration processing cost information and the membrane filtration processing device recommended operation Characterized by comprising a display device for displaying a work amount on the screen.
あるいは、原水をろ過する膜ろ過処理装置の運転制御を支援する運転支援装置において、原水の濁度あるいは紫外線吸光度を含む膜ろ過処理装置流入原水水質情報を取り込む膜ろ過処理原水水質情報インタフェイスと、予め与えられる計画水量情報を取り込む計画水量情報インタフェイスと、予め与えられる膜の抵抗係数とろ過係数を取り込む膜パラメータインターフェイスと、前記濁度あるいは前記紫外線吸光度と、前記計画水量情報とに基づいて、前記濁度あるいは前記紫外線吸光度の関数で求まるケーク比率に基づき計算される逆洗時間とろ過時間とを少なくとも含む膜ろ過処理装置推奨運転操作量を計算し、さらに前記膜ろ過処理装置推奨運転操作量のときの膜ろ過処理装置の運転費用である膜ろ過処理費情報を計算する膜ろ過処理費低減運転操作量算出手段と、前記膜ろ過処理費情報及び前記膜ろ過処理装置推奨運転操作量を表示する表示装置と、を備えたことを特徴とする。 Alternatively, in an operation support device that supports operation control of a membrane filtration treatment device that filters raw water, a membrane filtration treatment raw water quality information interface that captures raw water quality information flowing into a membrane filtration treatment device including turbidity or ultraviolet absorbance of raw water, and Based on the planned water volume information interface that captures the planned water volume information given in advance, the membrane parameter interface that fetches the resistance coefficient and filtration coefficient of the membrane given in advance, the turbidity or the ultraviolet absorbance, and the planned water volume information, A membrane filtration treatment device recommended operation amount including at least a backwash time and a filtration time calculated based on the cake ratio obtained as a function of the turbidity or the ultraviolet absorbance is calculated, and the membrane filtration treatment device recommended operation amount is further calculated. Membrane filtration processing to calculate membrane filtration processing cost information, which is the operating cost of membrane filtration processing equipment at the time of And reducing the driving operation amount calculating means, characterized by comprising a display device for displaying the membrane filtration treatment costs information and the membrane filtration treatment apparatus recommended driving operation amount.
あるいは、上記二つの発明を組合せ、前記膜ろ過処理費低減運転操作量算出手段は、前記膜ろ過処理装置現状運転情報を含んで膜ろ過処理装置推奨運転操作量及び膜ろ過処理費情報を計算することを特徴とする。 Alternatively, the above two inventions are combined, and the membrane filtration processing cost reduction operation amount calculation means calculates the membrane filtration processing device recommended operation amount and membrane filtration processing cost information including the membrane filtration processing device current operation information. It is characterized by that.
あるいは、本発明の膜ろ過処理装置の運転支援装置は、少なくとも薬品洗浄コストあるいは膜モジュール交換コストのいずれかを含んだ膜ろ過処理装置メンテナンス情報を取り込む膜ろ過処理装置メンテナンス情報インタフェイスと、少なくとも計画水量情報と膜ろ過処理装置メンテナンス情報に基づき、少なくともろ過時間と逆洗時間を含む膜ろ過処理装置推奨運転操作量を計算する膜ろ過処理費低減運転操作量算出手段と、を備えたことを特徴とする。 Alternatively, the operation support device of the membrane filtration processing device of the present invention includes a membrane filtration treatment device maintenance information interface for capturing membrane filtration treatment device maintenance information including at least either a chemical cleaning cost or a membrane module replacement cost, and at least a plan. Membrane filtration processing cost reduction operation amount calculation means for calculating a membrane filtration treatment device recommended operation amount including at least filtration time and backwash time based on water amount information and membrane filtration treatment device maintenance information. And
あるいは、前記膜ろ過処理装置の前段に濁度を除去する性能を有する前処理装置を備えるものであって、流入原水水質の情報を取り込む前処理装置原水水質情報インタフェイスと、前処理装置の運転条件を設定する前処理装置運転条件設定手段と、前記計画水量情報と前記前処理装置流入原水水質情報と前記前処理装置運転条件情報に基づき、前処理装置出口の水質と前処理装置による前処理費とを計算し、そのうち前記水質情報を膜ろ過処理原水水質情報インタフェイスに与える前処理装置水質・費用算出手段と、算出した前処理費と前記膜ろ過処理費の合計が最適値であるか判断し、最適値で無い場合には少なくとも前処理装置運転条件設定手段へ運転条件の設定を変更する前処理運転条件設定変更信号を出力する総合処理費判断手段と、前記前処理費と前記膜ろ過処理費の合計が最適値であった場合に前記前処理装置の運転操作量情報を表示することを特徴とする。 Alternatively, a pretreatment device having the ability to remove turbidity is provided in the previous stage of the membrane filtration treatment device, and the pretreatment device raw water quality information interface that captures inflow raw water quality information and the operation of the pretreatment device Based on the pretreatment device operating condition setting means for setting conditions, the planned water volume information, the pretreatment device inflow raw water quality information, and the pretreatment device operation condition information, the water quality at the pretreatment device outlet and the pretreatment by the pretreatment device The pretreatment device water quality / cost calculation means for providing the water quality information to the membrane filtration raw water quality information interface, and whether the calculated pretreatment cost and the membrane filtration treatment cost are optimal values. And if it is not the optimum value, at least a total processing cost judgment means for outputting a preprocessing operation condition setting change signal for changing the operation condition setting to the pretreatment device operation condition setting means; And displaying a driving operation amount information of the pretreatment apparatus when the total of the membrane filtration treatment costs and the pre-treatment costs were optimal value.
あるいは、前記膜ろ過処理装置の前段に凝集沈殿処理装置を備えたものであって、凝集沈殿処理装置への流入原水水質の情報を取り込む凝集沈殿処理装置原水水質情報インタフェイスと、前記凝集沈殿処理装置の運転条件を設定する凝集沈殿処理装置運転条件設定手段と、前記計画水量情報と前記凝集沈殿処理装置流入原水水質情報と前記凝集沈殿処理装置運転条件情報に基づき、凝集沈殿処理装置出口の水質と凝集沈殿処理装置による処理費とを計算し、凝集沈殿処理装置出口の水質を膜ろ過処理原水水質情報インタフェイスに与える凝集沈殿処理装置水質・費用算出手段と、前記凝集沈殿処理装置による処理費と前記膜ろ過処理費の合計が最適値であるか判断し、最適値で無い場合には前記凝集沈殿処理装置運転条件設定手段へ運転条件の設定を変更する凝集沈殿処理運転条件設定変更信号を出力する総合処理費判断手段とを備え、前記総合処理費判断手段で凝集沈殿処装置の処理費と膜ろ過処理費の合計が最適値であった場合に凝集沈殿処理装置の運転操作量情報を画面に表示することを特徴とする。 Alternatively, a coagulation sedimentation treatment device is provided in the preceding stage of the membrane filtration treatment device, and the coagulation sedimentation treatment device raw water water quality information interface for taking in the information of the raw water water quality flowing into the coagulation sedimentation treatment device, and the coagulation sedimentation treatment Coagulation / precipitation treatment device operation condition setting means for setting the operation conditions of the device, the water quality of the coagulation / precipitation treatment device outlet based on the planned water amount information, the coagulation / precipitation treatment device inflow raw water quality information, and the coagulation / precipitation treatment device operation condition information And the processing cost by the coagulation sedimentation processing device, the water quality / cost calculation means for giving the water quality at the outlet of the coagulation sedimentation processing device to the membrane filtration raw water quality information interface, and the processing cost by the coagulation sedimentation processing device And the total membrane filtration treatment cost is determined to be an optimum value. A total processing cost judgment means for outputting a coagulation sedimentation processing operation condition setting change signal for changing the setting, and the total processing cost of the coagulation sedimentation processing device and the membrane filtration processing cost is an optimum value by the total processing cost judgment means. In this case, the operation operation amount information of the coagulation sedimentation processing device is displayed on the screen.
本発明によると、膜ろ過処理装置の運転制御のための処理費用を低減できるような運転支援装置を実現できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the driving | operation assistance apparatus which can reduce the process cost for operation control of a membrane filtration processing apparatus is realizable.
以下、本発明の複数の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図を通して同一の符号は同等のものを示している。
(第1の実施の形態)
図1は本発明の第1の実施の形態による膜ろ過処理装置の運転支援装置の構成で、膜ろ過処理装置の現状運転情報に基づいた計算により、膜ろ過処理装置の運転を支援する装置の機能ブロック図を示す。
Hereinafter, a plurality of embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol has shown the equivalent thing through each figure.
(First embodiment)
FIG. 1 shows the configuration of an operation support apparatus for a membrane filtration apparatus according to a first embodiment of the present invention. The apparatus supports the operation of the membrane filtration apparatus by calculation based on the current operation information of the membrane filtration apparatus. A functional block diagram is shown.
膜ろ過処理装置現状運転情報インタフェイス12には、少なくとも膜間差圧とろ液流量を含んだ膜ろ過処理装置現状運転情報11が膜ろ過処理装置10から与えられる。情報の与え方としては、電気的な回線経由でも良いし、操作員が膜ろ過処理装置10の計装盤の値を読み取って入力しても良い。この膜ろ過処理装置現状運転情報インタフェイス12は、計算機あるいは監視制御盤に備えられたキーボードや電子回路で実現される。膜ろ過処理装置現状運転情報インタフェイス12を経由した膜ろ過処理装置現状運転情報11は電子化された情報として、膜ろ過処理費低減運転操作量算出手段15に与えられる。
The membrane filtration processing device current
ここで、電子化された膜ろ過処理装置現状運転情報11のほかに、過去の運転実績情報を同時に使用することも有り得る。膜ろ過処理費低減運転操作量算出手段15には、計画水量情報インタフェイス13から計画水量情報14が与えられる。計画水量情報インタフェイス13への情報の与え方は、自動的に計算機から情報が与えられる形態と、操作員など人が値を入力する形態のいずれも有り得る。計画水量情報インタフェイス13を経由した計画水量情報14は電子化された情報となり、膜ろ過処理費低減運転操作量算出手段15に与えられる。
Here, in addition to the electronic membrane filtration processing apparatus
このように与えられた膜ろ過処理装置現状運転情報11と計画水量情報14を用いて、膜ろ過処理費低減運転操作量算出手段15が膜ろ過処理費情報16と膜ろ過処理装置推奨運転操作量情報18を計算し、表示装置17に表示する。以下、その計算手法の一例を述べる。
Using the membrane filtration processing device
全流量ろ過を対象とする一般的なルースのろ過モデルは式(1)、(2)で与えられる。
dVf/dt=A2・k・Pf/(c・μ・(Vf+V0)) …(1)
Vf=∫(dVf/dt) …(2)
ここで、Vf:ろ過開始後のろ液総量、A:膜面積、k:抵抗係数、Pf:ろ過時の膜間差圧、c:単位ろ液量に対するケーク比率、μ:水の粘性係数、V0:ろ過定数である。
A general loose filtration model for full flow filtration is given by equations (1) and (2).
dVf / dt = A 2 · k · Pf / (c · μ · (Vf + V 0 )) (1)
Vf = ∫ (dVf / dt) (2)
Here, Vf: total amount of filtrate after the start of filtration, A: membrane area, k: resistance coefficient, Pf: transmembrane pressure difference during filtration, c: cake ratio to unit filtrate amount, μ: viscosity coefficient of water, V 0 : Filtration constant.
式(1)中で、膜面積Aは膜モジュールの仕様として既知であり、ろ過時の膜間差圧Pfは膜ろ過処理装置現状運転情報11として与えられる。ろ過開始後のろ液総量Vfは、膜ろ過処理装置現状運転情報11として与えられるろ過流量の積算値で与えられる。水の粘性係数μは物理定数として与えられ、残った抵抗係数kと単位ろ液量に対するケーク比率cおよびろ過定数V0を膜ろ過処理装置現状運転情報11の値から同定する。同定には少なくとも異なった2時刻の膜間差圧あるいはろ過流量の変化が分かれば良い。浄水場では一般的に定流量ろ過の適用される例が多いが、その場合にはろ過流量が一定であるように制御されるため、膜間差圧の過去からの上昇比率をこの同定に使うことになる。一般産業向けの浄水プラントでは定圧ろ過も適用されることがあるが、その場合にはろ過圧力が一定であるように制御されるため、ろ過流量の過去からの減少比率をこの同定で使うことになる。
In the formula (1), the membrane area A is known as the specification of the membrane module, and the transmembrane pressure difference Pf at the time of filtration is given as the membrane filtration processing apparatus
このモデルを用いることで、ろ過時の膜間差圧Pfに対する単位時間当たりのろ過流量dVf/dtを計算できる。ろ過に必要な加圧ポンプの動力は、吐出圧力Pfpとろ過流量dVf/dtの積に比例する。配管や揚程差など膜間差圧以外のろ過時圧力損失をPf'とすると、ろ過用の加圧ポンプで消費される電力Wfは式(3)で与えられる。
Wf=k2・Pfp・(dVf/dt)=k2・(Pf+Pf')・(dVf/dt) …(3)
ただし、K2:比例定数である。
By using this model, the filtration flow rate dVf / dt per unit time with respect to the transmembrane pressure difference Pf during filtration can be calculated. The power of the pressure pump required for filtration is proportional to the product of the discharge pressure Pfp and the filtration flow rate dVf / dt. Assuming that the pressure loss during filtration other than the transmembrane pressure difference such as the piping and lifting difference is Pf ′, the electric power Wf consumed by the pressure pump for filtration is given by Equation (3).
Wf = k 2 · Pfp · (dVf / dt) = k 2 · (Pf + Pf ') · (dVf / dt) (3)
Where K 2 is a proportionality constant.
次に、式(1)を参考にして、逆洗モデルを式(4)、(5)のように仮定する。
dVb/dt=A2・k3・Pb/(c・μ・(Vfsum−Vb−V0)) …(4)
Vb=∫(dVb/dt) …(5)
ここで、Vb:逆洗開始後の逆洗水総量、k3:逆洗時抵抗係数、Pb:逆洗時の膜間差圧、Vfsum:逆洗開始直前のろ液総量である。
Next, with reference to equation (1), a backwash model is assumed as equations (4) and (5).
dVb / dt = A 2 · k 3 · Pb / (c · µ · (Vfsum−Vb−V 0 )) (4)
Vb = ∫ (dVb / dt) (5)
Here, Vb: backwash water amount after the start of backwashing, k 3: backwash during resistance coefficient, Pb: transmembrane pressure during backwashing, Vfsum: a filtrate amount immediately before starting the backwash.
逆洗時に逆洗ポンプで消費される電力Wbは式(6)で与えられる。
Wb=k4・Pbp・(dVb/dt)=k4・(Pb+Pb')・(dVb/dt) …(6)
ここで、k4:比例定数、Pbp:逆洗ポンプの吐出圧力、Pb': 配管や揚程差など膜間差圧以外の逆洗時圧力損失である。
The electric power Wb consumed by the backwash pump at the time of backwashing is given by equation (6).
Wb = k 4 · Pbp · (dVb / dt) = k 4 · (Pb + Pb ') · (dVb / dt) (6)
Here, k 4 : proportional constant, Pbp: discharge pressure of backwash pump, Pb ′: pressure loss during backwash other than transmembrane pressure difference such as piping and lift difference.
ろ過時間をtf、逆洗時間をtbとすると、ろ過工程と逆洗工程から構成される1サイクルでの実ろ過流量は式(7)となる。 When the filtration time is tf and the backwash time is tb, the actual filtration flow rate in one cycle composed of the filtration step and the backwash step is expressed by Equation (7).
式(7)の流量を得るために消費される電力量は式(8)となる。 The amount of power consumed to obtain the flow rate of Equation (7) is Equation (8).
従って、膜ろ過水の単位量を作るために必要な電力量Uは式(9)で示される。 Therefore, the amount of electric power U necessary for making a unit amount of membrane filtrate is expressed by the equation (9).
この電力量Uを費用に換算するため、電力量料金単価を乗ずる。昼間と夜間で電力量料金単価が異なる季節別時間帯別電気契約を電力会社と結んでいる場合には、時刻や季節による違いも加味し、膜ろ過水の単位量を得るために必要な電力量料金Coを式(10)で求める。
Co=U・g(t) …(10)
ここで、g(t):電力量料金単価である。
In order to convert this electric energy U into cost, the electric energy unit price is multiplied. If you have an electricity contract with a power company by season that has different unit prices for electricity during the day and at night, the power required to obtain the unit amount of membrane filtration water, taking into account differences in time and season The quantity charge Co is obtained by the equation (10).
Co = U · g (t) (10)
Here, g (t) is a unit price of electric energy charge.
経済性の面から、電力量料金Coの値は小さいことが望ましい。式(9)からも分かるように、電力量料金Coはろ過時間tf、逆洗時間tb、ろ過用ポンプの吐出圧力Pfp、逆洗用ポンプの吐出圧力Pbpにより値が変動する。これらの項目の中で、ろ過時間tfと逆洗時間tbは装置スペックなどによる制約が少ないため、運転操作量として変更しやすい項目である。そこで、電力量料金Coを評価指標として、少なくともろ過時間tfと逆洗時間tbを最適化する最適解探索アルゴリズムを膜ろ過処理費低減運転操作量算出手段15に備える。 From the economical aspect, it is desirable that the value of the electricity charge Co is small. As can be seen from equation (9), the value of the electric energy charge Co varies depending on the filtration time tf, the backwash time tb, the discharge pressure Pfp of the filtration pump, and the discharge pressure Pbp of the backwash pump. Among these items, the filtration time tf and the backwash time tb are items that are easy to change as the operation amount because there are few restrictions due to device specifications and the like. In view of this, the membrane filtration processing cost reduction operation amount calculation means 15 is provided with an optimum solution search algorithm that optimizes at least the filtration time tf and the backwash time tb using the electric energy charge Co as an evaluation index.
探索アルゴリズムには総当り法、遺伝アルゴリズム、非線形計画法、最急勾配法などの数学的手段を使っても良いし、あらかじめ設定した複数の運転パターンから最適な1つを選択する手段でも良い。ただし、式(7)で示した実ろ過水量が計画水量情報14を満足することが前提条件となる。電力量料金Coの値を最小化できるように求められた操作量が本発明で述べる膜ろ過処理装置推奨運転操作量であり、そのときの電力量料金Coが膜ろ過処理費情報に相当する。
As the search algorithm, mathematical means such as brute force method, genetic algorithm, non-linear programming method, steepest gradient method, or the like may be used, or a means for selecting an optimal one from a plurality of preset operation patterns. However, it is a precondition that the actual filtered water amount represented by the equation (7) satisfies the planned
上記実施例ではルースのろ過モデルに基づき、少なくともろ過時間tfと逆洗時間tbを適正化する一例を示したが、本発明の範囲はこのアルゴリズムに限定されない。過去の実績運転データを用いて同様の指標、すなわち膜ろ過水の単位量を得るための費用を算出し、そのデータを基にろ過時間tfと逆洗時間tbを適正化するアルゴリズムを用いても良い。 In the above embodiment, an example of optimizing at least the filtration time tf and the backwash time tb based on the loose filtration model is shown, but the scope of the present invention is not limited to this algorithm. Even using an algorithm that optimizes the filtration time tf and backwash time tb based on the same index, that is, the cost for obtaining the unit amount of membrane filtration water, using past operation data. good.
以上の手順によって求めた膜ろ過処理装置推奨運転操作量情報18は表示装置17に表示される。操作員はそれを見て膜ろ過処理装置10の運転条件のうち、ろ過時間および/あるいは逆洗時間の設定値を調整する。
Membrane filtration processing device recommended
膜ろ過処理装置推奨運転操作量情報18には、膜ろ過水の単位量を得るための費用を最小化する情報は少なくとも含まれるが、それ以外の候補や現状の操作量も比較できる画面であればなお良い。また、膜ろ過処理費情報16も画面に表示する。この情報には、少なくとも膜ろ過水の単位量を作るために必要な電力量料金、あるいは計画水量を膜ろ過した際に必要な費用が含まれる。
Membrane filtration processing device recommended
上記実施例では計算結果の表示による運転支援までしか述べていないが、上記の計算で求めたろ過時間tfと逆洗時間tbの適正値に基づいて、膜ろ過処理装置10を自動運転するようにしても良い。
In the above embodiment, only the operation support by displaying the calculation result is described. However, the
図2に表示装置の画面例を示す。表示装置17には運転操作量の一例として、ろ過流量、ろ過時間、逆洗時間、処理コスト費の現状と推奨値が示されている。表示装置の具体的な実現手段としては、PC、計装盤、グラフィックパネル、情報携帯端末、携帯電話のいずれでも良い。
FIG. 2 shows a screen example of the display device. The
以上の構成により、第1の実施の形態では膜ろ過処理装置10の現状運転情報に基づき、ろ過水単位量を製造するために必要な動力費を最小化できるような膜ろ過処理装置10の推奨運転条件を計算し、操作員に提示することが可能となる。
(第2の実施の形態)
図3は本発明の第2の実施形態による膜ろ過処理装置の運転支援装置の構成で、原水水質情報に基づいた計算を実施し、適正に運転支援する装置の機能ブロック図である。
With the above configuration, in the first embodiment, based on the current operation information of the membrane
(Second Embodiment)
FIG. 3 is a functional block diagram of an apparatus that appropriately performs operation support by performing calculation based on raw water quality information in the configuration of the operation support apparatus of the membrane filtration apparatus according to the second embodiment of the present invention.
第1の実施の形態と異なり、膜ろ過処理費低減運転操作量算出手段15の入力情報の一つは膜ろ過処理装置現状運転情報11ではなく、膜ろ過処理原水水質情報インタフェイス21を介した膜ろ過処理原水水質情報20である。それ以外の点、計画水量情報インタフェイス13、膜ろ過処理費低減運転操作量算出手段15、表示装置17および入出力情報については第1の実施の形態と同一であり、同一の機能を有する。
Unlike the first embodiment, one of the input information of the membrane filtration processing cost reduction operation amount calculation means 15 is not the membrane filtration processing apparatus
第1の実施の形態では、膜ろ過処理装置現状運転情報11を用いてルースのろ過モデルのパラメータを同定したが、第2の実施の形態では式(1)に示したルースのろ過モデルのパラメータのうち、「単位ろ液量に対して得られるケークの体積c」を原水水質の情報に基づいて求める。この値は原水の濁度、有機物、溶解性Mn濃度と関係がある。最も単純なcの導出式は、例えば原水の濁度をTu0として式(11)で示される。
c=k5・Tu0 …(11)
あるいは、膜ろ過水の濁度をTufとすると式(12)で示され,この方がより正確である。
c=k5・(Tu0−Tuf) (12)
紫外線吸光度E260で計測した有機物濃度指標や溶解性Mn濃度との相関関係を使い、同様にcの値を推算することも良い。これ以外の水質項目や水温、pHなどによってもcの値が異なることもあるが、その場合には係数k5の同定で対応可能である。式(1)におけるこれ以外のパラメータである抵抗係数kとろ過定数V0は、理論的には原水水質に依存しないため、膜ろ過処理装置10の運転開始時あるいは膜モジュール交換時に決定することができる。これらの値は膜パラメータインターフェイス23から膜ろ過処理費低減運転操作量算出手段15に与えられる。
In the first embodiment, the parameters of the loose filtration model are identified using the membrane filtration processing apparatus
c = k 5 · Tu 0 (11)
Or, when the turbidity of membrane filtrate is Tuf, it is expressed by equation (12), which is more accurate.
c = k 5・ (Tu 0 −Tuf) (12)
It is also possible to estimate the value of c in the same manner using the correlation with the organic matter concentration index and the soluble Mn concentration measured by the ultraviolet absorbance E260. Other water quality and temperature, there is a value of c differs depending like pH, in which case it is possible to cope with the identification of the coefficients k 5. Since the resistance coefficient k and the filtration constant V 0 which are other parameters in the equation (1) do not theoretically depend on the raw water quality, they can be determined at the start of the operation of the
従って、式(1)右辺の定数と係数が全て与えられることになり、dVf/dtの値はろ過時の膜間差圧Pfとろ過開始後のろ液総量Vfの関数として計算可能となる。同様にして、式(2)から式(10)までを計算することができる。 Therefore, all the constants and coefficients on the right side of Equation (1) are given, and the value of dVf / dt can be calculated as a function of the transmembrane pressure difference Pf at the time of filtration and the filtrate total amount Vf after the start of filtration. Similarly, equations (2) to (10) can be calculated.
経済性の面から、電力量料金Coの値は小さいことが望ましい。式(9)からも分かるように、電力量料金Coはろ過時間tf、逆洗時間tb、ろ過用ポンプの吐出圧力Pfp、逆洗用ポンプの吐出圧力Pbpにより値が変動する。これらの項目の中で、ろ過時間tfと逆洗時間tbは装置スペックなどによる制約が少ないため、運転操作量として変更しやすい項目である。そこで、電力量料金Coを評価指標として、少なくともろ過時間tfと逆洗時間tbを最適化する最適解探索アルゴリズムを膜ろ過処理費低減運転操作量算出手段15に備える。 From the economical aspect, it is desirable that the value of the electricity charge Co is small. As can be seen from equation (9), the value of the electric energy charge Co varies depending on the filtration time tf, the backwash time tb, the discharge pressure Pfp of the filtration pump, and the discharge pressure Pbp of the backwash pump. Among these items, the filtration time tf and the backwash time tb are items that are easy to change as the operation amount because there are few restrictions due to device specifications and the like. In view of this, the membrane filtration processing cost reduction operation amount calculation means 15 is provided with an optimum solution search algorithm that optimizes at least the filtration time tf and the backwash time tb using the electric energy charge Co as an evaluation index.
探索アルゴリズムには総当り法、遺伝アルゴリズム、非線形計画法、最急勾配法などの数学的手段を使っても良いし、あらかじめ設定した複数の運転パターンから最適な1つを選択する手段でも良い。ただし、式(7)で示した実ろ過水量が計画水量情報14を満足することが前提条件となる。電力量料金Coの値を最小化できるように求められた操作量が本発明で述べる膜ろ過処理装置推奨運転操作量であり、そのときの電力量料金Coが膜ろ過処理費情報に相当する。
As the search algorithm, mathematical means such as brute force method, genetic algorithm, non-linear programming method, steepest gradient method, or the like may be used, or a means for selecting an optimal one from a plurality of preset operation patterns. However, it is a precondition that the actual filtered water amount represented by the equation (7) satisfies the planned
上記実施例ではルースのろ過モデルに基づき、ろ過時間tfと逆洗時間tbを適正化する一例を示したが、本発明の範囲はこのアルゴリズムに限定されない。過去の実績運転データを用いて同様の指標、すなわち膜ろ過水の単位量を得るための費用を算出し、そのデータを基にろ過時間tfと逆洗時間tbを適正化するアルゴリズムを用いても良い。 In the above embodiment, an example of optimizing the filtration time tf and the backwash time tb based on the loose filtration model is shown, but the scope of the present invention is not limited to this algorithm. Even using an algorithm that optimizes the filtration time tf and backwash time tb based on the same index, that is, the cost for obtaining the unit amount of membrane filtration water, using past operation data. good.
以上の手順によって求めた膜ろ過処理装置推奨運転操作量情報18は表示装置17に表示される。操作員はそれを見て膜ろ過処理装置10の運転条件のうち、ろ過時間および/あるいは逆洗時間の設定値を調整する。
Membrane filtration processing device recommended
膜ろ過処理装置推奨運転操作量情報18には、膜ろ過水の単位量を得るための費用を最小化する情報は少なくとも含まれるが、それ以外の候補や現状の操作量も比較できる画面であればなお良い。また、膜ろ過処理費情報16も画面に表示する。この情報には、少なくとも膜ろ過水の単位量を作るために必要な電力量料金、あるいは計画水量を膜ろ過した際に必要な費用が含まれる。
Membrane filtration processing device recommended
なお、第1の実施形態と同様に、上記計算で求めたろ過時間tfと逆洗時間tbの適正値に基づいて膜ろ過処理装置10を自動運転しても良い。
As in the first embodiment, the
以上の構成により、第2の実施形態では原水の水質情報に基づき、ろ過水単位量を製造するために必要な動力費を最小化できるような膜ろ過処理装置10の推奨運転条件を操作員に提示することが可能となる。
(第3の実施の形態)
図4は本発明の第3の実施による膜ろ過処理装置の運転支援装置の構成で、膜ろ過処理装置の現状運転情報及び原水水質情報に基づいた運転支援装置の機能ブロック図である。
With the above configuration, in the second embodiment, based on the water quality information of the raw water, the recommended operating conditions of the
(Third embodiment)
FIG. 4 is a functional block diagram of the operation support apparatus based on the current operation information and the raw water quality information of the membrane filtration apparatus in the configuration of the operation support apparatus of the membrane filtration apparatus according to the third embodiment of the present invention.
この実施の形態では第1の実施の形態で述べた膜ろ過処理装置現状運転情報11と第2の実施の形態で述べた膜ろ過処理原水水質情報20を併用して、「抵抗係数k」「ろ過定数V0」「単位ろ液量に対して得られるケークの体積c」を同定する。同定に用いる情報が増加することで、パラメータの推定精度を向上することができる。
In this embodiment, the membrane filtration processing apparatus
例えば、異なる2時刻の膜間差圧とろ過流量の値から求めた「単位ろ液量に対して得られるケークの体積c」と、濁度あるいは紫外線吸光度の関数に基づき求めた「単位ろ液量に対して得られるケークの体積c」の値の平均値、あるいは案分した値を使用する方法がある。 For example, “unit filtrate obtained from a function of turbidity or ultraviolet absorbance” obtained from “the volume c of cake obtained per unit filtrate amount” obtained from the transmembrane pressure difference and filtration flow rate at two different times. There is a method of using an average value or a prorated value of the value of the cake volume c obtained with respect to the quantity.
あるいは、濁度あるいは紫外線吸光度から求めた「単位ろ液量に対して得られるケークの体積c」の値を固定値とし、異なる2時刻の膜間差圧とろ過流量の値から「抵抗係数k」と「ろ過定数V0」を決定する。これにより、高精度の「抵抗係数k」と「ろ過定数V0」の同定値を得ることが可能となる。 Alternatively, the value of “cake volume c obtained per unit filtrate volume” obtained from turbidity or ultraviolet absorbance is fixed, and the resistance coefficient k is calculated from the transmembrane pressure difference and filtration flow rate at two different times. ”And“ filtration constant V 0 ”are determined. This makes it possible to obtain highly accurate identification values of “resistance coefficient k” and “filtration constant V 0 ”.
これらの値を用いて式(1)から式(10)までを計算する。膜ろ過処理費低減運転操作量算出手段15に備えた最適解探索アルゴリズムを用いることで、電力量料金Coの値を最小化するようなろ過時間tfと逆洗時間tbを計算することができる。ただし、式(7)で示した実ろ過水量が計画水量情報14を満足することが前提条件となる。電力量料金Coの値を最小化できるように求められた操作量は、本発明で述べる膜ろ過処理装置推奨運転操作量に相当する。
Using these values, equations (1) to (10) are calculated. By using the optimum solution search algorithm provided in the membrane filtration processing cost reduction operation amount calculation means 15, the filtration time tf and the backwash time tb that minimize the value of the electric energy charge Co can be calculated. However, it is a precondition that the actual filtered water amount represented by the equation (7) satisfies the planned
以上の構成により、第3の実施形態では現実をより正確に模擬した膜ろ過処理装置推奨運転操作量情報18および膜ろ過処理費情報16を出力することができる。
(第4の実施の形態)
図5は本発明の第4の実施形態による膜ろ過処理装置の運転支援装置の構成で、現状運転情報、原水水質情報及びメンテナンス情報に基づいた運転支援装置の機能ブロック図を示す。
With the above configuration, the third embodiment can output the membrane filtration processing device recommended
(Fourth embodiment)
FIG. 5 shows the functional block diagram of the operation support apparatus based on the current operation information, raw water quality information, and maintenance information in the configuration of the operation support apparatus of the membrane filtration apparatus according to the fourth embodiment of the present invention.
膜ろ過処理にかかる経費は動力費の他に、膜の薬品洗浄で発生する薬品洗浄コストがある。さらに、長期的には膜モジュールの交換作業が発生するが、交換にもコストが発生する。第4の実施形態は、これら薬品洗浄コストと膜モジュール交換コストを含んだ膜ろ過処理装置メンテナンス情報41を考慮して、最も低コストとなる運転操作量を操作員に提示するものである。
In addition to the power cost, the cost for the membrane filtration treatment includes chemical cleaning cost generated by chemical cleaning of the membrane. Furthermore, the membrane module needs to be replaced in the long term, but the replacement also costs money. In the fourth embodiment, in consideration of the membrane filtration processing
膜ろ過処理装置メンテナンス情報41は自動的に回線経由でデータベースなどから与えられても良く、あるいは操作員が膜ろ過処理装置メンテナンス情報インタフェイス40を介して入力することでも良い。ここで想定する膜ろ過処理装置メンテナンス情報41の例を以下に示す。
・薬品洗浄頻度:xヶ月に1回
・薬品洗浄コスト:xxx万円/回
・膜モジュール交換時期:x年経過後
・膜モジュール交換コスト:xxx万円/回
膜ろ過水の単位量を得るために必要な電力量料金Coに加えて、薬品洗浄コストと膜モジュール交換コストを考慮した運転維持管理コストCo_totalは式(13)で示される。
Co_total=Co+Co_chem・(tf+tb)/Tchem+Co_chg・(tf+tb)/Tchg …(13)
ここで、Co_chem:薬品洗浄コスト、Tchem:薬品洗浄間隔、Co_chg:膜モジュール交換コスト、Tchg:膜モジュール交換間隔である。
The membrane filtration processing
・ Chemical cleaning frequency: Once every x months ・ Chemical cleaning cost: xxx 10,000 yen / time ・ Membrane module replacement time: After x years ・ Membrane module replacement cost: xxx 10,000 yen / time To obtain unit amount of membrane filtration water In addition to the electric power charge Co required for the operation, the operation and maintenance cost Co_total considering the chemical cleaning cost and the membrane module replacement cost is expressed by Expression (13).
Co_total = Co + Co_chem · (tf + tb) / Tchem + Co_chg · (tf + tb) / Tchg (13)
Here, Co_chem: chemical cleaning cost, Tchem: chemical cleaning interval, Co_chg: membrane module replacement cost, Tchg: membrane module replacement interval.
薬品洗浄間隔と膜モジュール交換間隔が一定である場合には、膜ろ過処理費情報16として式(13)で示す運転維持管理コストCo_totalを表示装置17に出力すれば良い。
When the chemical cleaning interval and the membrane module replacement interval are constant, the operation maintenance cost Co_total represented by the equation (13) may be output to the
この運転維持管理コストCo_totalは、ろ過時間tfおよび逆洗時間tbにより値が変動する。経済性の面から、運転維持管理コストCo_totalの値は小さいことが望ましい。 The value of the operation and maintenance cost Co_total varies depending on the filtration time tf and the backwash time tb. From the economical aspect, it is desirable that the value of the operation and maintenance cost Co_total is small.
そこで、運転維持管理コストCo_totalを評価指標としたろ過時間tfおよび逆洗時間tbの最適解探索アルゴリズムを膜ろ過処理費低減運転操作量算出手段15に備える。探索アルゴリズムには総当り法、遺伝アルゴリズム、非線形計画法、最急勾配法などの数学的手段を使っても良いし、あらかじめ設定した複数の運転パターンから最適な1つを選択する手段でも良い。ただし、式(7)で示した実ろ過水量が計画水量情報14を満足することが前提条件となる。本発明で述べる膜ろ過処理装置推奨運転操作量は運転維持管理コストCo_totalの値を最小化できるように求められた操作量に相当する。
Therefore, the membrane filtration processing cost reduction operation amount calculation means 15 is provided with an optimal solution search algorithm for the filtration time tf and the backwash time tb using the operation and maintenance cost Co_total as an evaluation index. As the search algorithm, mathematical means such as brute force method, genetic algorithm, non-linear programming method, steepest gradient method, or the like may be used, or a means for selecting an optimal one from a plurality of preset operation patterns. However, it is a precondition that the actual filtered water amount represented by the equation (7) satisfies the planned
以上の構成により、第4の実施形態では動力費に加えて膜モジュール交換コストと薬品洗浄コストを考慮した膜ろ過処理費の情報を操作員に提示することが可能となる。
(第5の実施の形態)
図6は本発明の第5の実施形態による膜ろ過処理装置の運転支援装置の構成で、現状運転情報、原水水質情報及びメンテナンス情報に基づいた計算により、膜ろ過処理装置の運転を支援するとともに、薬品洗浄時期を表示する装置の機能ブロック図を示す。
With the above configuration, in the fourth embodiment, it is possible to present to the operator information on membrane filtration processing costs considering membrane module replacement costs and chemical cleaning costs in addition to power costs.
(Fifth embodiment)
FIG. 6 shows the configuration of the operation support device of the membrane filtration apparatus according to the fifth embodiment of the present invention, and supports the operation of the membrane filtration apparatus by calculation based on the current operation information, raw water quality information and maintenance information. The functional block diagram of the apparatus which displays chemical cleaning time is shown.
第5の実施形態は、薬品洗浄間隔が一定に定められていない場合に、薬品洗浄時期予測手段50により、逆洗工程終了直後の膜間差圧の時間的変化をモデル化した連続関数を用いて、膜ろ過処理装置における膜の薬品洗浄予測時期を予測して出力する。さらに、薬品洗浄コストを含めて膜ろ過装置の運転操作量を適正化する点が特徴である。
In the fifth embodiment, when the chemical cleaning interval is not fixed, a continuous function modeling the temporal change of the transmembrane pressure difference immediately after the backwashing process is completed by the chemical cleaning
想定する膜ろ過処理装置メンテナンス情報41の例を以下に示す。
・薬品洗浄時期:逆洗工程直後の膜間差圧が所定の値以上となった場合
・薬品購入+廃液処理コスト:xxx万円/回
逆洗直後の膜間差圧に基づいて薬品洗浄を実施する場合には、逆洗直後の膜間差圧ができるだけ上昇しないようにろ過および逆洗運転を実施することで薬品洗浄頻度を低減でき、薬品洗浄コストを抑制することが可能となる。
An example of the assumed membrane filtration processing
・ Chemical cleaning time: When the transmembrane pressure difference immediately after the backwash process exceeds the specified value ・ Chemical purchase + waste liquid treatment cost: xxx 10,000 yen / time Chemical cleaning based on the transmembrane differential pressure immediately after backwashing In the case of carrying out, it is possible to reduce the frequency of chemical cleaning by carrying out filtration and back-washing operation so that the transmembrane pressure difference immediately after back-washing is not increased as much as possible, and it is possible to suppress the cost of chemical cleaning.
逆洗直後の膜間差圧ができるだけ上昇しないような運転は、「逆洗直後の膜間差圧予測モデル」を構築し、そのモデルを用いた予測計算に従うことで実現できる。この「逆洗直後の膜間差圧予測モデル」の例を以下に述べる。 An operation in which the transmembrane pressure difference immediately after backwashing does not increase as much as possible can be realized by constructing a “transmembrane pressure differential prediction model immediately after backwashing” and following the prediction calculation using that model. An example of this “transmembrane differential pressure prediction model immediately after backwashing” will be described below.
図7に逆洗直後のろ過流量モデルの説明図を示す。図7(i)は、定量ろ過を実施している膜ろ過処理装置の膜間差圧の変化を模式的に示したものである。ろ過工程ではろ過時間経過に従って膜間差圧が上昇するが、逆洗工程を経ると膜面に付着したケークが除去されるため膜間差圧は一旦減少する。この逆洗直後の膜間差圧が次のろ過工程の初期値となり、再度ろ過時間経過に伴って膜間差圧は上昇する。 FIG. 7 is an explanatory diagram of a filtration flow rate model immediately after backwashing. FIG. 7 (i) schematically shows the change in the transmembrane pressure difference of the membrane filtration processing apparatus performing quantitative filtration. In the filtration process, the transmembrane pressure difference increases as the filtration time elapses. However, when the backwash process is performed, the cake adhering to the membrane surface is removed, and therefore, the transmembrane pressure pressure temporarily decreases. The transmembrane pressure difference immediately after this backwashing becomes the initial value of the next filtration step, and the transmembrane pressure difference increases again as the filtration time elapses.
しかし、逆洗を実施しても、膜表面あるいは細孔には少しずつ付着物が蓄積する。この影響で、現実的にはばらつきはあるが、逆洗直後の膜間差圧は徐々に上昇する。一般的には、この逆洗直後の膜間差圧がある設定値以上になると薬品洗浄を実施する。しかし、その設定値が全体のコストから考えて常に最適値である保証は無い。 However, even if backwashing is performed, deposits gradually accumulate on the membrane surface or pores. Due to this influence, the transmembrane pressure difference immediately after backwashing gradually increases, although there are actually variations. In general, chemical cleaning is performed when the transmembrane pressure difference immediately after backwashing exceeds a set value. However, there is no guarantee that the set value is always the optimum value in view of the overall cost.
逆洗直後の膜間差圧は時間的には図7(ii)に示すように離散値となる。この離散値を数式として模擬できるような連続関数があれば、将来の「逆洗直後の膜間差圧」を予測できるため、将来をあらかじめ見越して、全体のコストを最小にできるようなろ過時間、逆洗時間を計算により求めることができる。同時に、薬品洗浄の予測時期も出力することが可能となる。 The transmembrane pressure difference immediately after backwashing takes a discrete value as shown in FIG. 7 (ii). If there is a continuous function that can simulate this discrete value as a mathematical expression, the future "transmembrane pressure difference immediately after backwashing" can be predicted, so the filtration time that can anticipate the future in advance and minimize the overall cost The backwash time can be calculated. At the same time, it is possible to output the predicted time for chemical cleaning.
この「逆洗直後の膜間差圧」を予測するための連続関数の模式図を図7(iii)に示す。逆洗工程で除去できない蓄積物が徐々に膜面に蓄積する現象は、ろ過工程時にケークが膜面に蓄積するメカニズムと相似している。そこで、例えば式(1)で示したルースのろ過モデルと同型の方程式を仮定したモデルを以下のように構築する。
dVfb/dt=A2・k7・Pfb/(c'・μ・(Vfsum+V0)) …(14)
Vfsum=∫(dVf/dt) (15)
ここで、Vfb:逆洗直後のろ過流量、A:膜面積、k7:抵抗係数、Pfb:逆洗直後の膜間差圧、c':単位ろ液量に対する強付着性ケーク比率、μ:水の粘性係数、Vfsum:前回薬品洗浄後のろ液総量、V0:ろ過定数である。
FIG. 7 (iii) shows a schematic diagram of a continuous function for predicting this “transmembrane pressure difference immediately after backwashing”. The phenomenon in which accumulated substances that cannot be removed by the backwashing process gradually accumulate on the membrane surface is similar to the mechanism by which cake accumulates on the membrane surface during the filtration process. Therefore, for example, a model that assumes an equation of the same type as the loose filtration model shown in Equation (1) is constructed as follows.
dVfb / dt = A 2 · k 7 · Pfb / (c '· µ · (Vfsum + V 0 )) (14)
Vfsum = ∫ (dVf / dt) (15)
Here, Vfb: filtration flow rate immediately after backwashing, A: membrane area, k 7 : resistance coefficient, Pfb: transmembrane pressure difference immediately after backwashing, c ′: ratio of strong adhesive cake to unit filtrate volume, μ: Viscosity coefficient of water, Vfsum: total amount of filtrate after chemical washing last time, V 0 : filtration constant.
この式の「抵抗係数k7」「ろ過定数V0」「単位ろ液量に対する強付着性ケーク比率c'」は膜ろ過処理装置現状運転情報11および/または膜ろ過処理原水水質情報20を用いて同定できる。結果として、式(14)は逆洗直後のろ過流量、膜間差圧、ろ液総量の関係を示す関数となる。従って「逆洗直後の膜間差圧」を予測計算でき、逆洗直後の膜間差圧が所定の値に達するまでの時間Tchemも求めることができる。
“Resistivity coefficient k 7 ”, “filtration constant V 0 ”, and “strongly adherent cake ratio c ′ to unit filtrate amount” in this equation are obtained by using membrane filtration apparatus
以上の計算アルゴリズムは薬品洗浄時期予測手段50および膜ろ過処理費低減運転操作量算出手段15に備えられる。求められた薬品洗浄予測時期情報51は、表示装置17を介して操作員に提示される。
The above calculation algorithm is provided in the chemical cleaning time prediction means 50 and the membrane filtration processing cost reduction operation amount calculation means 15. The obtained chemical cleaning predicted
逆洗工程で除去できない強付着性ケークの存在によって、逆洗直後の膜間差圧の値が変わるため、その後のろ過時の現象を模擬した式(1)の「ろ過抵抗係数k」あるいは「ろ過定数V0」の値もその都度変わることになる。式(14)で算出した「逆洗直後の膜間差圧」の予測値に基づけば、「ろ過抵抗係数k」あるいは「ろ過定数V0」を推算できる。 Since the value of the transmembrane pressure difference immediately after backwashing changes due to the presence of a strong adhesive cake that cannot be removed by the backwashing process, the “filtration resistance coefficient k” or “ The value of the “filtration constant V 0 ” also changes each time. Based on the predicted value of “transmembrane differential pressure immediately after backwashing” calculated by equation (14), “filtration resistance coefficient k” or “filtration constant V 0 ” can be estimated.
例えば、「逆洗直後の膜間差圧」の予測値が前回の1.01倍であったとする。簡単のため、これを全て式(1)の「ろ過抵抗係数k」に転嫁すると、kの値が前回の1.01倍になったとみなせる。この割合は逆洗工程でも同等で、逆洗工程を記述する式(4)の「逆洗時抵抗係数k3」の値も1.01倍になるとみなせる。この係数の値を用いて計算することで、膜ろ過水の単位量を得るために必要な電力量料金Coが算出できる。これに加えて薬品洗浄コストを考慮した運転維持管理コストCo_pow_chemは式(16)で示される。
Co_pow_chem=Co+Co_chem・(tf+tb)/Tchem …(16)
運転維持管理コストCo_pow_chemの値は、ろ過時間tfおよび逆洗時間tbによって値が変動する。経済性の面から、この値は小さいことが望ましい。
For example, assume that the predicted value of “transmembrane pressure difference immediately after backwashing” is 1.01 times the previous value. For the sake of simplicity, if this is all passed on to the “filtration resistance coefficient k” in equation (1), it can be considered that the value of k has increased 1.01 times the previous time. This ratio is the same in the backwashing process, and it can be considered that the value of “resistance coefficient k 3 during backwashing” in the equation (4) describing the backwashing process is 1.01 times. By calculating using the value of this coefficient, it is possible to calculate the electricity charge Co required to obtain the unit amount of membrane filtrate. In addition to this, the operation and maintenance cost Co_pow_chem considering the chemical cleaning cost is expressed by Expression (16).
Co_pow_chem = Co + Co_chem · (tf + tb) / Tchem (16)
The value of the operation and maintenance cost Co_pow_chem varies depending on the filtration time tf and the backwash time tb. It is desirable that this value is small from the economical aspect.
そこで、ろ過時間tfおよび逆洗時間tbの最適解探索アルゴリズムを膜ろ過処理費低減運転操作量算出手段15に備える。探索アルゴリズムには総当り法、遺伝子アルゴリズム、非線形計画法、最急勾配法などの数学的手段を使っても良いし、あらかじめ設定した複数の運転パターンから最適な1つを選択する手段でも良い。ただし、式(7)で示される実ろ過水量が計画水量情報14を満足することが前提条件となる。
Therefore, an optimum solution search algorithm for the filtration time tf and the backwash time tb is provided in the membrane filtration processing cost reduction operation amount calculation means 15. As the search algorithm, mathematical means such as brute force method, genetic algorithm, nonlinear programming method, steepest gradient method, or the like may be used, or a method for selecting an optimum one from a plurality of preset operation patterns. However, it is a precondition that the actual filtered water amount represented by Expression (7) satisfies the planned
以上の構成により、第5の実施形態では薬品洗浄コストと動力費を総合的に考慮した最適な運転条件、および薬品洗浄の予測時期を操作員に提示することが可能となる。
(第6の実施の形態)
図8は本発明の第6の実施形態による膜ろ過処理装置の運転支援装置の構成で、現状運転情報、原水水質情報及びメンテナンス情報に基づいた計算により、膜ろ過処理装置の運転を支援するとともに、薬品洗浄時期と膜交換時期を表示する装置の機能ブロック図を示す。
With the above configuration, in the fifth embodiment, it is possible to present to the operator the optimal operating conditions that comprehensively consider the chemical cleaning cost and the power cost, and the predicted timing of chemical cleaning.
(Sixth embodiment)
FIG. 8 shows the configuration of the operation support device for the membrane filtration apparatus according to the sixth embodiment of the present invention. The operation of the membrane filtration apparatus is supported by calculation based on the current operation information, raw water quality information and maintenance information. The functional block diagram of the apparatus which displays chemical cleaning time and membrane replacement time is shown.
第6の実施形態では、膜ろ過処理装置において膜モジュール交換間隔が一定に定められていない場合に、膜交換時期予測手段60により次の交換時期を予測して表示出力する点と、膜モジュール交換コストを含めて膜ろ過処理装置の運転操作量を適正化する点が特徴である。想定する膜ろ過処理装置メンテナンス情報41の例を以下に示す。
・膜モジュール交換時期:薬品洗浄直後の膜間差圧が所定の値以上となった場合
・膜モジュール交換コスト:xxx万円/回
薬品洗浄直後の膜間差圧に基づいて膜モジュールを交換する場合には、薬品洗浄直後の膜間差圧ができるだけ上昇しないようにろ過・逆洗運転を実施することで膜モジュール交換頻度を低減でき、膜モジュール交換コストを抑制することが可能となる。
In the sixth embodiment, when the membrane module replacement interval is not fixed in the membrane filtration apparatus, the membrane replacement time predicting means 60 predicts and displays the next replacement time, and the membrane module replacement. It is characterized by optimizing the amount of operation of the membrane filtration device including the cost. An example of the assumed membrane filtration processing
・ Membrane module replacement period: When the transmembrane pressure difference immediately after chemical cleaning exceeds the specified value ・ Membrane module replacement cost: xxx million yen / time Replace the membrane module based on the transmembrane differential pressure immediately after chemical cleaning In such a case, the membrane module replacement frequency can be reduced and the membrane module replacement cost can be suppressed by performing the filtration / backwash operation so that the transmembrane pressure difference immediately after the chemical cleaning does not increase as much as possible.
薬品洗浄直後の膜間差圧ができるだけ上昇しないような運転は、「薬品洗浄直後の膜間差圧予測モデル」を構築し、そのモデルを用いた予測計算に従うことで実現できる。この「薬品洗浄直後の膜間差圧予測モデル」の例を以下に述べる。 An operation in which the transmembrane pressure difference immediately after chemical cleaning does not increase as much as possible can be realized by constructing a “transmembrane differential pressure prediction model immediately after chemical cleaning” and following prediction calculation using the model. An example of this “transmembrane pressure difference prediction model immediately after chemical cleaning” will be described below.
図9は薬品洗浄直後のろ過流量モデルの説明図である。図9(i)は、薬品洗浄後の膜間差圧の時間的変化を模式的に示したものである。ろ過工程と逆洗工程を繰り返して膜ろ過処理装置を運転していると、運転時間に伴い膜間差圧が上昇するが、薬品洗浄工程を経ると膜面に付着したケークが除去されるため膜間差圧は一旦減少する。この薬品洗浄直後の膜間差圧が次のろ過工程の初期値となり、再度ろ過時間経過に伴って膜間差圧は上昇する。 FIG. 9 is an explanatory diagram of a filtration flow rate model immediately after chemical cleaning. FIG. 9 (i) schematically shows a temporal change in the transmembrane pressure difference after chemical cleaning. When the membrane filtration treatment device is operated by repeating the filtration step and backwashing step, the transmembrane pressure difference increases with the operating time, but the cake adhering to the membrane surface is removed after the chemical washing step. The transmembrane pressure decreases once. The transmembrane pressure difference immediately after this chemical cleaning becomes the initial value of the next filtration step, and the transmembrane pressure pressure increases as the filtration time elapses again.
しかし、薬品洗浄を実施しても、膜表面あるいは細孔には少しずつ付着物が蓄積する。この影響で、現実的にはばらつきはあるが、薬品洗浄直後の膜間差圧は徐々に上昇する。一般的には、この薬品洗浄直後の膜間差圧がある設定値以上になると膜の交換を実施する。しかし、その設定値が全体のコストから考えて常に最適な値となっている保証は無い。 However, even if chemical cleaning is performed, deposits gradually accumulate on the membrane surface or pores. Due to this influence, there is a variation in reality, but the transmembrane pressure difference immediately after chemical cleaning gradually increases. Generally, when the transmembrane pressure difference immediately after the chemical cleaning exceeds a set value, the membrane is replaced. However, there is no guarantee that the set value is always an optimum value in view of the overall cost.
薬品洗浄直後の膜間差圧は時間的には図9(i)に示すように離散値となる。この離散値を数式として模擬できるような連続関数があれば、将来の「薬品洗浄直後の膜間差圧」を予測できるため、将来を見越して、全体のコストを最小にできるようなろ過時間、逆洗時間を計算により求めることができる。同時に、膜モジュール交換の予測時期も出力することが可能となる。 The transmembrane pressure difference immediately after the chemical cleaning becomes a discrete value as shown in FIG. 9 (i). If there is a continuous function that can simulate this discrete value as a mathematical expression, it is possible to predict the future "transmembrane differential pressure immediately after chemical cleaning", so that the filtration time that can minimize the overall cost in anticipation of the future, The backwash time can be determined by calculation. At the same time, it is possible to output the predicted time for membrane module replacement.
この「薬品洗浄直後の膜間差圧」を予測するための連続関数の模式図を図9(ii)に示す。薬品洗浄工程で除去できない蓄積物が徐々に膜面に蓄積する現象は、ろ過工程時にケークが膜面に蓄積するメカニズムと相似している。そこで、例えば式(1)で示したルースのろ過モデルと同型の方程式を仮定したモデルを構築する。
dVf_chem/dt=A2・k8・Pf_chem/(c''・μ・(Vf_total + V0)) …(17)
Vf_total=∫(dVf/dt) …(18)
ここで、Vf_chem:薬品洗浄直後のろ過流量、A:膜面積、k8:抵抗係数、Pf_chem:薬品洗浄直後の膜間差圧、c'':単位ろ液量に対する耐薬品性ケーク比率、μ:水の粘性係数、Vf_total:膜モジュール使用開始後のろ液総量、V0:ろ過定数である。
FIG. 9 (ii) shows a schematic diagram of a continuous function for predicting the “transmembrane differential pressure immediately after chemical cleaning”. The phenomenon that accumulations that cannot be removed by the chemical cleaning process gradually accumulate on the membrane surface is similar to the mechanism by which cake accumulates on the membrane surface during the filtration process. Therefore, for example, a model is constructed assuming an equation of the same type as the loose filtration model expressed by the equation (1).
dVf_chem / dt = A 2 · k 8 · Pf_chem / (c '' · μ · (Vf_total + V 0 )) (17)
Vf_total = ∫ (dVf / dt) (18)
Where Vf_chem: filtration flow rate immediately after chemical cleaning, A: membrane area, k 8 : resistance coefficient, Pf_chem: transmembrane differential pressure immediately after chemical cleaning, c '': chemical resistance cake ratio to unit filtrate volume, μ : Viscosity coefficient of water, Vf_total: Total amount of filtrate after start of use of membrane module, V 0 : Filtration constant.
この式の「抵抗係数k8」「ろ過定数V0」「単位ろ液量に対する耐薬品性ケーク比率c''」は、膜ろ過処理装置現状運転情報11および、あるいは膜ろ過処理原水水質情報20を用いて同定できる。「薬品洗浄直後の膜間差圧」予測計算が実現でき、薬品洗浄直後の膜間差圧が所定の値に達するまでの時間Tchgも求めることができる。
The “resistance coefficient k 8 ”, “filtration constant V 0 ”, and “chemical resistance cake ratio c ″ to the unit filtrate amount” in this equation are the membrane filtration apparatus
以上の計算アルゴリズムは膜交換時期予測手段60および膜ろ過処理費低減運転操作量算出手段15に備えられる。求められた膜交換予測時期情報61は、表示装置17を介して操作員に提示される。
The above calculation algorithm is provided in the membrane exchange time prediction means 60 and the membrane filtration processing cost reduction operation amount calculation means 15. The obtained membrane exchange
薬品洗浄で除去できない耐薬品性ケークの存在によって、薬品洗浄直後の膜間差圧の値が変わるため、その後の逆洗直後の膜間差圧を記述する式(14)の「抵抗係数k7」あるいは「ろ過定数V0」の値もその都度変わることになる。 Since the value of the transmembrane differential pressure immediately after chemical cleaning changes due to the presence of a chemical-resistant cake that cannot be removed by chemical cleaning, the “resistance coefficient k 7 of equation (14) describing the transmembrane differential pressure immediately after backwashing. "Or" the filtration constant V 0 "also changes each time.
式(17)で算出した「薬品洗浄直後の膜間差圧」の予測値に基づけば、式(14)の「抵抗係数k7」の値を推算できる。 Based on the predicted value of “transmembrane pressure difference immediately after chemical cleaning” calculated by Expression (17), the value of “resistance coefficient k 7 ” of Expression (14) can be estimated.
例えば、「薬品洗浄直後の膜間差圧」の予測値が前回の1.01倍であったとする。簡単のためこれを全て式(14)の「抵抗係数k7」に転嫁すると、k7の値が前回の1.01倍になったとみなせる。この係数の値を用いて計算することで、膜ろ過水の単位量を得るために必要な電力量料金Coが算出できる。これに加えて薬品洗浄コストと膜モジュール交換コストを考慮した運転維持管理コストCo_totalは式(19)で示される。
Co_total=Co+Co_chem・(tf+tb)/Tchem+Co_chg・(tf+tb)/Tchg …(19)
ここで、Co_chem:薬品洗浄コスト、Tchem:薬品洗浄頻度、Co_chg:膜モジュール交換コスト、Tchg:膜モジュール交換頻度である。
For example, assume that the predicted value of “transmembrane differential pressure immediately after chemical cleaning” is 1.01 times the previous value. If this is all passed to “resistance coefficient k 7 ” in equation (14) for simplicity, the value of k 7 can be regarded as 1.01 times the previous value. By calculating using the value of this coefficient, it is possible to calculate the electricity charge Co required to obtain the unit amount of membrane filtrate. In addition to this, the operation and maintenance cost Co_total in consideration of the chemical cleaning cost and the membrane module replacement cost is expressed by Expression (19).
Co_total = Co + Co_chem · (tf + tb) / Tchem + Co_chg · (tf + tb) / Tchg (19)
Here, Co_chem: chemical cleaning cost, Tchem: chemical cleaning frequency, Co_chg: membrane module replacement cost, Tchg: membrane module replacement frequency.
運転維持管理コストCo_totalの値は、ろ過時間tfおよび逆洗時間tbの設定値によって変動し、経済性の面から小さいことが望ましい。そこで、ろ過時間tfおよび逆洗時間tbの最適解探索アルゴリズムを膜ろ過処理費低減運転操作量算出手段15に備える。探索アルゴリズムには総当り法、遺伝子アルゴリズム、非線形計画法、最急勾配法などの数学的手段を使っても良いし、あらかじめ設定した複数の運転パターンから最適な1つを選択する手段でも良い。ただし、式(7)で示される実ろ過水量が計画水量情報14を満足することが前提条件となる。
The value of the operation and maintenance cost Co_total varies depending on the set values of the filtration time tf and the backwash time tb, and is desirably small in terms of economy. Therefore, an optimum solution search algorithm for the filtration time tf and the backwash time tb is provided in the membrane filtration processing cost reduction operation amount calculation means 15. As the search algorithm, mathematical means such as brute force method, genetic algorithm, nonlinear programming method, steepest gradient method, or the like may be used, or a method for selecting an optimum one from a plurality of preset operation patterns. However, it is a precondition that the actual filtered water amount represented by Expression (7) satisfies the planned
以上の構成により、第6の実施の形態では膜モジュールの交換コスト、薬品洗浄コスト、動力費を総合的に考慮した最適な運転条件および膜モジュールの交換予測時期を操作員に提示することが可能となる。
(第7の実施の形態)
図10は本発明の第7の実施形態を示す膜ろ過処理装置の運転支援装置の構成で、現状運転情報と前処理装置原水水質情報に基づいた計算により、膜ろ過処理装置とその前段の前処理装置の運転を支援する装置の機能ブロック図を示す。
With the above configuration, in the sixth embodiment, it is possible to present to the operator the optimum operating conditions and the expected replacement time of the membrane module that comprehensively considers the membrane module replacement cost, chemical cleaning cost, and power cost. It becomes.
(Seventh embodiment)
FIG. 10 shows the configuration of the operation support apparatus of the membrane filtration processing apparatus according to the seventh embodiment of the present invention. By the calculation based on the current operation information and the pretreatment apparatus raw water quality information, the membrane filtration treatment apparatus and the previous stage The functional block diagram of the apparatus which supports the driving | operation of a processing apparatus is shown.
膜ろ過処理装置10は単独で用いられることもあるが、原水を河川など表流水から取水している浄水場の場合には、凝集処理、凝集沈殿処理、凝集沈殿ろ過処理、高速繊維ろ過処理など濁度を除去する性能を有する前処理装置81と組み合わせて用いられることが多い。
The
濁質は前処理装置81でも膜ろ過処理装置10でも除去できるため、前処理装置81で十分除去して膜ろ過処理装置10への水質負荷を低減する方法や、前処理装置81で処理を軽減し、膜処理装置10に負荷をかける方法など運転方法の選択肢がありえる。第7の実施形態は、前処理装置81と膜ろ過処理装置10の負荷配分を適正化して、プラント全体の処理費用の合計が最小となるようにするものである。
The turbidity can be removed by either the
前処理装置81に流入する原水の水質情報は、前処理装置原水水質情報インタフェイス70を介し、電子化された前処理装置原水水質情報71として前処理装置水質・費用算出手段76に与えられる。原水の水質情報の具体例としては、濁度、水温、溶解性有機物濃度などがある。前処理装置原水水質情報インタフェイス70への水質情報の与え方は操作員など人が入力して与える場合と自動計測機器の情報を電子的に与える場合とがある。
The quality information of the raw water flowing into the
前処理装置水質・費用算出手段76には、計画水量情報インタフェイス13から計画水量情報14が与えられる。さらに、前処理装置水質・費用算出手段76には、前処理装置運転条件設定手段72から前処理装置運転条件情報73が与えられる。前処理装置水質・費用算出手段76では、前処理装置原水水質情報71および計画水量情報14および前処理装置運転条件情報73に基づき、前処理装置出口水質情報74と前処理費情報75が出力される。
The pretreatment apparatus water quality / cost calculation means 76 is provided with the planned
前処理装置水質・費用算出手段76の中身はあらかじめ蓄積していたテーブルに基づいて計算するアルゴリズムでも良いし、物理化学現象をモデル化したシミュレータによる計算アルゴリズムでも良い。前処理装置出口水質情報74は、膜ろ過処理装置10の原水水質情報と同一であり、膜ろ過処理水原水水質情報インタフェイス21に与えられる。
The contents of the pretreatment device water quality / cost calculation means 76 may be an algorithm for calculation based on a previously stored table, or may be a calculation algorithm by a simulator modeling a physicochemical phenomenon. The pretreatment device outlet
一方、前処理費情報75は総合処理費判断手段77に与えられる。これに加えて膜ろ過処理費情報16も与えられた総合処理費判断手段77は、前処理費情報75と膜ろ過処理費情報16の和が最小の費用であるかを判断する。そして、和がより小さくなるように、少なくとも前処理装置81の運転条件を変更する内容の前処理装置推奨運転操作量情報79を算出し、出力する。好ましくは、膜ろ過処理装置10の運転条件を変更する内容の膜ろ過処理装置推奨運転操作量情報82を算出し、出力する。表示装置17には前処理装置推奨運転操作量情報79と膜ろ過処理装置推奨運転操作量情報82を表示する。
On the other hand, the
以上の構成により、第7の実施形態では前処理と膜ろ過処理を総合的に把握し、浄水処理システム全体としての処理費用を最小化できるような前処理装置81および膜ろ過処理装置10の運転条件を求めることが可能となる。
(第8の実施の形態)
図11は本発明の第8の実施形態による膜ろ過処理装置の運転支援装置の構成で、現状運転情報と凝集沈殿処理装置の原水水質情報に基づいた計算により、膜ろ過処理装置および前段の凝集沈殿処理装置の運転を支援する装置の機能ブロック図を示す。
With the above configuration, in the seventh embodiment, the
(Eighth embodiment)
FIG. 11 shows the configuration of the operation support apparatus of the membrane filtration apparatus according to the eighth embodiment of the present invention. The calculation based on the current operation information and the raw water quality information of the coagulation sedimentation apparatus, and the aggregation of the membrane filtration apparatus and the preceding stage. The functional block diagram of the apparatus which supports the driving | operation of a precipitation processing apparatus is shown.
膜ろ過処理装置10は単独で用いられることもあるが、原水を河川など表流水から取水している浄水場の場合には、既存の凝集沈殿処理装置と組み合わせて用いられることがある。第8の実施形態は、凝集沈殿処理と膜ろ過処理の負荷配分を適正化して、処理費用の合計が最小となるようにするものである。
Although the membrane
凝集沈殿処理装置101に流入する原水の水質情報は、凝集沈殿処理装置原水水質情報インタフェイス90を介し、電子化された凝集沈殿処理装置原水水質情報91として凝集沈殿処理装置水質・費用算出手段96に与えられる。原水の水質情報の具体例としては、濁度、水温、溶解性有機物濃度などがある。凝集沈殿処理装置原水水質情報インタフェイス90への水質情報の与え方は操作員など人が入力して与える場合と自動計測機器の情報を電子的に与える場合とがある。
The water quality information of the raw water flowing into the coagulation
凝集沈殿処理装置水質・費用算出手段96には、計画水量情報インタフェイス13から計画水量情報14が与えられる。さらに、凝集沈殿処理装置水質・費用算出手段96には、凝集沈殿処理装置運転条件設定手段92から凝集沈殿処理装置運転条件情報93が与えられる。凝集沈殿処理装置水質・費用算出手段96では、凝集沈殿処理装置原水水質情報91および計画水量情報14および凝集沈殿処理装置運転条件情報93に基づき、凝集沈殿処理装置出口水質情報94と凝集沈殿処理費情報95が出力される。凝集沈殿処理装置水質・費用算出手段96の中身はあらかじめ蓄積していたテーブルに基づいて計算するアルゴリズムでも良いし、物理化学現象をモデル化したシミュレータによる計算アルゴリズムでも良い。凝集沈殿処理装置出口水質情報94は、膜ろ過処理装置10の原水水質情報と同一であり、膜ろ過処理水原水水質情報インタフェイス21に与えられる。
The planned
一方、凝集沈殿処理費情報95は総合処理費判断手段77に与えられる。これに加えて膜ろ過処理費情報16も与えられた総合処理費判断手段77は、凝集沈殿処理費情報95と膜ろ過処理費情報16の和が最小の費用であるかを判断する。そして、和がより小さくなるように、少なくとも凝集沈殿処理装置101の運転条件を変更する内容の凝集沈殿処理装置推奨運転操作量情報99を算出し、出力する。好ましくは、膜ろ過処理装置10の運転条件を変更する内容の膜ろ過処理装置推奨運転操作量情報81を算出し、出力する。表示装置17には凝集沈殿処理装置推奨運転操作量情報99と膜ろ過処理装置推奨運転操作量情報81を表示する。
On the other hand, the coagulation sedimentation
以上の構成により、第8の実施形態では凝集沈殿処理と膜ろ過処理を総合的に把握し、浄水処理システム全体としての処理費用を最小化できるような凝集沈殿処理装置101および膜ろ過処理装置10の運転条件を求めることが可能となる。
With the above configuration, in the eighth embodiment, the coagulation
10…膜ろ過処理装置、11…膜ろ過処理装置現状運転情報、12…膜ろ過処理装置現状運転情報インタフェイス、13…計画水量情報インタフェイス、14…計画水量情報、15…膜ろ過処理費低減運転操作量算出手段、16…膜ろ過処理費情報、17…表示装置、18…膜ろ過処理装置推奨運転操作量情報、20…膜ろ過処理原水水質情報、21…膜ろ過処理原水水質情報インタフェイス、22…膜パラメータインタフェイス、23…抵抗係数とろ過定数、40…膜ろ過処理装置メンテナンス情報インタフェイス、41…膜ろ過処理装置メンテナンス情報、50…薬品洗浄時期予測手段、51…薬品洗浄予測時期情報、60…膜交換時期予測手段、61…膜交換予測時期情報、70…前処理装置原水水質情報インタフェイス、71…前処理装置原水水質情報、72…前処理装置運転条件設定手段、73…前処理装置運転条件情報、74…前処理装置出口水質情報、75…前処理費情報、76…前処理装置水質・費用算出手段、77…総合処理費判断手段、79…前処理装置推奨運転操作量情報、81…前処理装置、82…膜ろ過処理装置推奨運転操作量情報、90…凝集沈殿処理装置原水水質情報インタフェイス、91…凝集沈殿処理装置原水水質情報、92…凝集沈殿処理装置運転条件設定手段、93…凝集沈殿処理装置運転条件情報、94…凝集沈殿処理装置出口水質情報、95…凝集沈殿処理費情報、96…凝集沈殿処理装置水質・費用算出手段、99…凝集沈殿処理装置推奨運転操作量情報、101…凝集沈殿処理装置。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記膜ろ過処理装置の膜間差圧とろ過流量とを含む膜ろ過処理装置現状運転情報を取り込む膜ろ過処理装置現状運転情報インタフェイスと、
予め与えられる計画水量情報を取り込む計画水量情報インタフェイスと、
ろ過時の膜間差圧の過去からの上昇比率またはろ過流量の過去からの減少比率、および前記計画水量情報に基づき、運転操作量を最適化するために少なくとも逆洗時間とろ過時間の変更を含んだ膜ろ過処理装置推奨運転操作量を計算し、前記膜ろ過処理装置推奨運転操作量のときの膜ろ過処理装置の運転費用である膜ろ過処理費情報を計算する膜ろ過処理費低減運転操作量算出手段と、
前記膜ろ過処理費情報及び前記膜ろ過処理装置推奨運転操作量を画面に表示する表示装置と、を備えたことを特徴とする膜ろ過処理装置の運転支援装置。 In the operation support device that supports the operation control of the membrane filtration processing device that filters raw water,
Membrane filtration processing device current operation information interface for capturing membrane filtration processing device current operation information including the transmembrane differential pressure and filtration flow rate of the membrane filtration processing device,
Planned water volume information interface for fetching the planned water volume information given in advance;
Based on the rate of increase in the transmembrane pressure difference during filtration or the rate of decrease in the filtration flow rate from the past and the planned water volume information , at least the backwash time and the filtration time should be changed in order to optimize the operation volume. the membrane filtration treatment apparatus recommended driving operation amount including calculated, pre Kimaku filtering processor recommended driving operation amount membrane filtration treatment costs reduction operation to calculate the membrane filtration treatment costs information is an operating cost of the membrane filtration treatment apparatus when the An operation amount calculating means;
An operation support apparatus for a membrane filtration processing apparatus, comprising: a display device that displays the membrane filtration treatment cost information and the recommended operation amount of the membrane filtration treatment apparatus on a screen.
原水の濁度あるいは紫外線吸光度を含む膜ろ過処理装置流入原水水質情報を取り込む膜ろ過処理原水水質情報インタフェイスと、
予め与えられる計画水量情報を取り込む計画水量情報インタフェイスと、
予め与えられる膜の抵抗係数とろ過係数を取り込む膜パラメータインターフェイスと、
前記濁度あるいは前記紫外線吸光度と、前記計画水量情報と、前記濁度あるいは前記紫外線吸光度の関数で求まるケーク比率に基づき、逆洗時間とろ過時間とを少なくとも含む膜ろ過処理装置推奨運転操作量を計算し、前記膜ろ過処理装置推奨運転操作量のときの膜ろ過処理装置の運転費用である膜ろ過処理費情報を計算する膜ろ過処理費低減運転操作量算出手段と、
前記膜ろ過処理費情報及び前記膜ろ過処理装置推奨運転操作量を表示する表示装置と、を備えたことを特徴とする膜ろ過処理装置の運転支援装置。 In the operation support device that supports the operation control of the membrane filtration processing device that filters raw water,
Membrane filtration raw water quality information interface that captures raw water quality information inflow of membrane filtration treatment equipment including turbidity or UV absorbance of raw water,
Planned water volume information interface for fetching the planned water volume information given in advance;
A membrane parameter interface that captures pre-given membrane resistance and filtration factors;
Said turbidity or the ultraviolet absorbance, the a plan water information, based on the cake ratio determined by a function of the turbidity or the ultraviolet absorbance, the membrane filtration treatment apparatus recommended driving operation quantity including at least a filtration time and the backwash time calculated, before Kimaku filtration apparatus recommended driving operation amount membrane filtration treatment membrane filtration treatment costs reduced driving operation amount calculating means for calculating a membrane filtration treatment costs information is an operating cost of the apparatus when the,
An operation support apparatus for a membrane filtration processing apparatus, comprising: a display device that displays the membrane filtration treatment cost information and the recommended operation amount of the membrane filtration treatment apparatus.
原水の濁度あるいは紫外線吸光度を含む膜ろ過処理装置流入原水水質情報を取り込む膜ろ過処理原水水質情報インタフェイスと、
予め与えられる計画水量情報を取り込む計画水量情報インタフェイスと、
予め与えられる膜の抵抗係数とろ過係数を取り込む膜パラメータインターフェイスと、
前記膜ろ過処理装置の膜間差圧情報とろ過流量情報とを含む膜ろ過処理装置現状運転情報を取り込む膜ろ過処理装置現状運転情報インタフェイスを備え、
ろ過時の膜間差圧の過去からの上昇比率またはろ過流量の過去からの減少比率と、前記濁度あるいは前記紫外線吸光度と、前記計画水量情報と、前記濁度あるいは前記紫外線吸光度の関数で求まるケーク比率に基づき、逆洗時間とろ過時間とを少なくとも含む膜ろ過処理装置推奨運転操作量を計算し、前記膜ろ過処理装置推奨運転操作量のときの膜ろ過処理装置の運転費用である膜ろ過処理費情報を計算する膜ろ過処理費低減運転操作量算出手段と、
前記膜ろ過処理費情報及び前記膜ろ過処理装置推奨運転操作量を表示する表示装置と、を備えたことを特徴とする膜ろ過処理装置の運転支援装置。 In the operation support device that supports the operation control of the membrane filtration processing device that filters raw water,
Membrane filtration raw water quality information interface that captures raw water quality information inflow of membrane filtration treatment equipment including turbidity or UV absorbance of raw water,
Planned water volume information interface for fetching the planned water volume information given in advance;
A membrane parameter interface that captures pre-given membrane resistance and filtration factors;
Membrane filtration processing device current operation information interface for capturing membrane filtration processing device current operation information including transmembrane differential pressure information and filtration flow rate information of the membrane filtration processing device,
The rate of increase in transmembrane pressure difference during filtration or the rate of decrease in filtration flow rate from the past, the turbidity or UV absorbance, the planned water volume information, and the turbidity or UV absorbance function. based on cake ratio, to calculate the membrane filtration treatment apparatus recommended driving operation quantity including at least a filtration time and the backwash time is operating cost of the membrane filtration treatment apparatus when the pre Kimaku filtering processor recommended driving operation amount films Membrane filtration treatment cost reduction operation amount calculation means for calculating filtration treatment cost information,
An operation support apparatus for a membrane filtration processing apparatus, comprising: a display device that displays the membrane filtration treatment cost information and the recommended operation amount of the membrane filtration treatment apparatus.
薬品洗浄コストまたは膜モジュール交換コストを含んだ膜ろ過処理装置メンテナンス情報を取り込む膜ろ過処理装置メンテナンス情報インタフェイスを備え、
前記膜ろ過処理費低減運転操作量算出手段は、計算した膜ろ過処理装置推奨運転操作量と前記膜ろ過処理装置メンテナンス情報に基づいて、膜ろ過処理費情報を計算することを特徴とする膜ろ過処理装置の運転支援装置。 In any one of Claims 1 thru | or 3,
Membrane filtration processing device maintenance information interface that captures membrane filtration processing device maintenance information including chemical cleaning costs or membrane module replacement costs,
The membrane filtration processing cost reduction operation amount calculation means calculates membrane filtration processing cost information based on the calculated membrane filtration processing device recommended operation amount and the membrane filtration processing device maintenance information. Driving support device for the processing device.
逆洗工程終了直後の膜間差圧の時間的変化をモデル化した連続関数を用いて、膜の薬品洗浄予測時期を計算する薬品洗浄時期予測手段を備え、
予測された薬品洗浄時期を画面に表示することを特徴とする膜ろ過処理装置の運転支援装置。 In any one of Claims 1 thru | or 4,
Using a continuous function that models the temporal change in the transmembrane pressure difference immediately after the backwash process is completed, equipped with a chemical cleaning time prediction means that calculates the chemical cleaning prediction time of the membrane,
An operation support apparatus for a membrane filtration processing apparatus, characterized in that the predicted chemical cleaning time is displayed on a screen.
前記膜ろ過処理装置現状運転情報と前記計画水量情報に基づき、膜の交換予測時期を計算する膜交換時期予測手段を備え、
予測された交換予測時期を表示することを特徴とする膜ろ過処理装置の運転支援装置。 In claim 3 ,
Based on the current operation information of the membrane filtration apparatus and the planned water volume information, comprising a membrane exchange time prediction means for calculating a membrane replacement prediction time,
An operation support apparatus for a membrane filtration processing apparatus, characterized by displaying a predicted replacement time.
前記膜ろ過処理装置の前段に濁度を除去する性能を有する前処理装置を備えるものであって、
前記前処理装置への流入原水水質の情報を取り込む前処理装置原水水質情報インタフェイスと、
前記前処理装置の運転条件を設定する前処理装置運転条件設定手段と、
前記計画水量情報と前記前処理装置流入原水水質情報と前記前処理装置の運転条件情報に基づき、前処理装置出口の水質と前処理装置による前処理費とを計算し、前記前処理装置出口の水質情報を前記膜ろ過処理原水水質情報インタフェイスに与える前処理装置水質・費用算出手段と、
前処理装置水質・費用算出手段で算出した前処理費と前記膜ろ過処理費の合計が最適値であるか判断し、最適値で無い場合には少なくとも前処理装置運転条件設定手段へ運転条件の設定を変更する前処理運転条件設定変更信号を出力する総合処理費判断手段を備え、
前記総合処理費判断手段で前記前処理費と前記膜ろ過処理費の合計が最適値であった場合に、前記前処理装置の運転操作量情報を前記表示装置に表示することを特徴とする膜ろ過処理装置の運転支援装置。 In any one of Claims 1 thru | or 6,
A pretreatment device having the ability to remove turbidity is provided in the previous stage of the membrane filtration treatment device,
A pretreatment device raw water quality information interface that captures information of the raw water quality of the inflow into the pretreatment device;
Pretreatment device operation condition setting means for setting operation conditions of the pretreatment device;
Based on the planned water volume information, the pretreatment apparatus inflow raw water quality information, and the operating condition information of the pretreatment apparatus, the water quality of the pretreatment apparatus outlet and the pretreatment cost by the pretreatment apparatus are calculated, and the pretreatment apparatus outlet A pretreatment device water quality / cost calculation means for giving water quality information to the membrane filtration raw water quality information interface;
It is determined whether the total of the pretreatment cost calculated by the pretreatment device water quality / cost calculation means and the membrane filtration treatment cost is an optimum value, and if it is not the optimum value, at least the pretreatment device operation condition setting means Comprehensive processing cost judgment means for outputting a preprocessing operation condition setting change signal for changing the setting,
Membrane characterized in that when the total of the pretreatment cost and the membrane filtration treatment cost is an optimum value by the total treatment cost judgment means, the operation amount information of the pretreatment device is displayed on the display device. Operation support device for filtration equipment.
前記膜ろ過処理装置の前段に凝集沈殿処理装置を備えるものであって、
前記凝集沈殿処理装置への流入原水水質の情報を取り込む凝集沈殿処理装置原水水質情報インタフェイスと、
前記凝集沈殿処理装置の運転条件を設定する凝集沈殿処理装置運転条件設定手段と、
前記計画水量情報と前記凝集沈殿処理装置流入原水水質情報と前記凝集沈殿処理装置の運転条件情報に基づき、凝集沈殿処理装置出口の水質と凝集沈殿処理装置による処理費とを計算し、凝集沈殿処理装置出口の水質を膜ろ過処理原水水質情報インタフェイスに与える凝集沈殿処理装置水質・費用算出手段と、
前記凝集沈殿処理装置による処理費と前記膜ろ過処理費の合計が最適値であるか判断し、最適値で無い場合には、前記凝集沈殿処理装置運転条件設定手段へ運転条件の設定を変更する凝集沈殿処理運転条件設定変更信号を出力する総合処理費判断手段を備え、
前記総合処理費判断手段で凝集沈殿処装置の処理費と前記膜ろ過処理費の合計が最適値であった場合に、前記凝集沈殿処理装置の運転操作量情報を画面に表示することを特徴とする膜ろ過処理装置の運転支援装置。 In any one of Claims 1 thru | or 6.
A flocculation / precipitation treatment device is provided upstream of the membrane filtration treatment device,
A coagulation sedimentation treatment apparatus raw water quality information interface that captures information on the quality of the raw water flowing into the coagulation sedimentation treatment apparatus,
A coagulation sedimentation treatment device operating condition setting means for setting the operation conditions of the coagulation sedimentation treatment device;
Based on the planned water amount information, the raw water quality information of the coagulation sedimentation treatment apparatus inflow, and the operating condition information of the coagulation sedimentation treatment equipment, the water quality at the coagulation sedimentation equipment outlet and the processing cost by the coagulation sedimentation treatment equipment are calculated, and the coagulation sedimentation treatment Coagulation / precipitation treatment equipment water quality / cost calculation means to give the water quality at the outlet of the equipment to the membrane filtration raw water quality information interface,
It is determined whether the sum of the processing cost by the coagulation sedimentation processing device and the membrane filtration processing cost is an optimal value. If the total value is not the optimal value, the operation condition setting is changed to the coagulation sedimentation device operating condition setting means. Comprehensive processing cost judgment means for outputting a coagulation sedimentation processing operation condition setting change signal,
When the total processing cost of the coagulation sedimentation processing device and the membrane filtration processing cost is an optimum value by the comprehensive processing cost judgment means, the operation operation amount information of the coagulation sedimentation processing device is displayed on the screen. Operation support device for membrane filtration processing equipment.
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