JP4962366B2 - 水処理供給システム - Google Patents

Description

本発明は、原水に対して水処理を施して水使用機器の給水タンクへ給水を行う水処理供給システムに関する。

例えば、蒸気ボイラ、温水ボイラ及びクーリングタワー等の熱機器や、半導体製造で用いられる部品洗浄装置及び医療現場で用いられる医療器具洗浄装置等の洗浄装置など、大量の水を使用する水使用機器が従来から提供されている。

これらの水使用機器においては、工業用水や水道水、井戸水等の原水をそのまま使用すると、不純物の付着、スケールの発生、腐食の発生などによって、所定の性能が得られないだけでなく、機器自体が故障したりするおそれもある。このため、従来は、活性炭ろ過装置、軟水装置、膜ろ過装置及び脱気装置等の水処理装置によって原水を処理し、処理後の水を水使用機器の給水タンクに供給するように構成されている。

例えば、下記特許文献１には、ボイラの給水タンクに給水を行う給水システムであって、水処理装置として、軟水器及び脱気装置を備えるシステムが開示されている。
特開平６−７３７６３号公報

特許文献１の給水システムでは、停電等の不測の事態が発生して給水弁が開かなくなった場合であっても、給水タンクへの水の補給を確保し、給水タンク内の水が空にならないように、給水弁の上流側と給水タンクとの間にパイパスラインを設ける構成が開示されている。

しかし、上記特許文献１において、軟水器が詰まって下流に水が供給されなくなった場合には、給水タンクに水を供給するこができない。給水タンク内が空になってしまうと、ボイラが低水位を検知して停止してしまい、ボイラが供給する蒸気を使用する設備、機器等も停止せざるを得ず、特に24時間操業を行っている工場などでは、多大な損害を被ってしまう。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、水処理装置により処理した水を給水タンクに供給する水処理供給システムにおいて、水処理装置が詰まったりして下流に水を供給できなくなっても、水使用機器の給水タンクを空にすることなく給水することが可能な水処理供給システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る水処理供給システムは、原水に対して水処理を施してから水使用機器の給水タンクへ供給する水処理供給システムにおいて、給水ラインと、前記給水ライン上に設置された第１水処理装置と、前記第１水処理装置よりも上流側において前記給水ライン上に設置された第２水処理装置と、前記第１水処理装置と前記第２水処理装置との間において、前記給水ラインと前記給水タンクとを接続する第１バイパスラインと、前記第２水処理装置の上流側において、前記給水ラインと前記給水タンクとを接続する第２バイパスラインと、前記給水タンク内の水位を測定する水位センサと、前記水位センサの出力により、前記給水タンク内の水位が通常給水開始水位よりも低い位置に設定されたバイパス給水開始水位まで下がると、前記第１バイパスライン又は前記第２バイパスラインを開いて、前記給水タンクへバイパス給水を開始する制御手段と、
を備えることを特徴とする。

また、本発明に係る水処理供給方法は、給水ライン上に設置された複数の水処理装置により原水を水処理してから水使用機器の給水タンクへ供給する水処理供給方法において、前記給水タンク内の水位が所定の第１バイパス給水開始水位まで下がると、前記給水ライン上で最も前記給水タンクに近い位置の第１水処理装置を迂回する第１バイパスラインを介して前記給水タンクに給水すべく、前記第１バイパスラインを開く第１バイパス給水工程と、前記給水タンク内の水位が前記第１バイパス給水開始水位よりも低い位置に設定された第２バイパス給水開始水位まで下がると、前記給水ライン上で２番目に前記給水タンクに近い第２水処理装置及び前記第１水処理装置の双方を迂回する第２バイパスラインを介して前記給水タンクに給水すべく、前記第２バイパスラインを開く第２バイパス給水工程と、前記第１バイパス給水工程又は前記第２バイパス給水工程により、前記給水タンク内の水位が前記通常給水開始水位よりも低い位置に設定され、かつ前記第１バイパス給水開始水位よりも高い位置に設定されたバイパス給水停止水位まで戻ると、前記第１バイパスライン及び前記第２バイパスラインを閉じてバイパス給水を停止するバイパス給水停止工程と、を備えることを特徴とする。

本発明に係る水処理供給システムによれば、水処理装置が詰まったりして下流に水を供給できなくなっても、水使用機器の給水タンクを空にすることなく給水することが可能である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る水処理供給システムを概略的に示すシステムフロー図である。同図に示すように、本実施形態に係る水処理供給システム１０は、給水ライン４と、給水ライン４上に設置された脱気装置１１及び軟水装置１２と、給水タンク５内の水位を測定する水位センサ１５と、第１バイパスライン１６と、第２バイパスライン１７と、開閉弁２０，２１と、制御回路２５と、を備えている。

水処理供給システム１０は、工業用水や水道水、井戸水等の原水３に水処理を施した処理水を、給水ライン４を介してボイラ等の水使用機器の給水タンク５へと供給するシステムである。

本実施形態では、原水に水処理を施す水処理装置として、脱気装置（第１水処理装置）１１と、軟水装置（第２水処理装置）１２が設置されている。軟水装置１２は、イオン交換樹脂に原水を通すことで硬度成分を取り除いて軟水化する装置であり、脱気装置１１は、気体分離膜を用いて原水中の溶存酸素を低減させて脱気する装置である。なお、脱気装置１１内に設置されている開閉弁２２は、給水ライン４を介した通常の給水タンク５への給水の開始・停止を制御するための弁である。

水位センサ１５は、半導体圧力センサであり、給水タンク５の下部壁面に取り付けられる。もちろん、水位センサ１５として他のセンサを使用しても良く、例えば、長さの異なる複数の電極棒により、所定の水位を検出するようにしても良い。

第１バイパスライン１６は、第１水処理装置である脱気装置１１と第２水処理装置である軟水装置１２との間において、給水ライン４と給水タンク５とを直接接続するラインであり、その途中に設置された開閉弁２０により、第１バイパスライン１６を介したバイパス給水を行うか否かが制御される。第２バイパスライン１７は、第２水処理装置である軟水装置１２の上流側において、給水ライン４と給水タンク５とを直接接続するラインであり、その途中に設置されている開閉弁２１により、第２バイパスライン１７を介したバイパス給水を行うか否かが制御される。

制御回路２５は、水処理供給システム１０全体を制御するための制御手段であり、図１に点線で示すように、脱気装置１１、軟水装置１２、水位センサ１５、開閉弁２０，２１と通信可能に接続されている。

以上、本実施形態に係る水処理供給システム１０の構成について説明したが、続いて、水処理供給システム１０において、バイパス給水が行われる場合の処理の流れについて、図２を参照しながら説明する。図２は、本実施形態に係る水処理供給システムにおいて、各種処理が行われる設定水位を示す図である。

まず、各設定水位の意義及び各設定水位に達した場合の制御回路２５による制御処理の内容について説明する。図２において、設定水位ＨＨは、高水位警報水位であり、何らかの不具合により給水タンク５への給水が止まらず、給水タンク５内の水位がこの位置まで上がってきた場合には、制御回路２５の制御により警報が発せられる。具体的には、例えば、図示しないスピーカーから警告音を鳴らしたり、警報ランプを点灯させたりする。

設定水位Ｈは、通常給水停止水位であり、給水ライン４を介した通常の給水が行われている場合に、水位がこの位置になると、脱気装置１１からの給水が停止される。設定水位Ｌは、通常給水開始水位であり、給水タンク５内の水位がこの位置まで下がると、通常の給水ライン４を介した給水が開始され、上記設定水位Ｈに達するまで給水タンク５への給水が行われる。

設定水位ＬＬは、バイパス給水停止水位である。給水ライン４上の機器の不具合により給水タンク５への給水が行われず、給水タンク５内の水位がこの設定水位ＬＬよりもさらに低下すると、後述するバイパス給水が行われる。そして、バイパス給水が行われた結果、給水タンク５内の水位がこの設定水位ＬＬまで戻ってきた場合には、制御回路２５の制御により、開閉弁２０や開閉弁２１が閉じられ、バイパス給水が停止される。

また、本実施形態では、設定水位ＬＬは、低水位警報水位を兼ねている。給水ライン４上の機器の不具合により給水タンク５への給水が行われず、給水タンク５内の水位がこの位置まで下がってくると、制御回路２５の制御により、図示しないスピーカー等から警報が発せられる。なお、この低水位警報水位は、通常給水開始水位である設定水位Ｌよりも低い位置であれば、任意の位置に設定することができるが、後述するバイパス給水開始水位よりも高い位置であることが望ましい。その利点については後述する。

設定水位Ｂ１は、第１バイパス給水開始水位である。給水ライン４上の機器の不具合により給水タンク５への給水が行われず、給水タンク５内の水位がこの位置まで下がってくると、制御回路２５の制御により、開閉弁２０が開けられ、第１バイパスライン１６を経由した第１バイパス給水が開始される。

この第１バイパス給水によれば、第１水処理装置である脱気装置１１を迂回した給水が行われるので、脱気装置１１内の詰まり等の故障によって給水ライン４上の給水がストップしていた場合には、この第１バイパス給水によって、給水タンク５内への給水を行うことができる。

設定水位Ｂ２は、第２バイパス給水開始水位である。上記第１バイパス給水によっても給水タンク５内の水位が回復しない場合、すなわち、第１バイパスライン１６と給水ライン４との接続箇所よりも上流側における機器の不具合によって給水タンク５内への給水が行われず、給水タンク５内の水位がこの位置まで下がってくると、制御回路２５の制御により、開閉弁２１が開けられ、第２バイパスライン１７を経由した第２バイパス給水が開始される。

続いて、脱気装置１１の詰まりが原因で、給水タンク５の水位が設定水位Ｌ（通常給水開始水位）を下回って低下した場合の水処理供給システム１０におけるバイパス給水処理の流れを説明する。給水タンク５内の水位が設定水位Ｂ１（第１バイパス給水開始水位）まで低下すると、制御回路２５の制御により開閉弁２０が開けられる。

ここでは、脱気装置１１の詰まりにより、給水がストップしているので、脱気装置１１の入口までは、正常に給水が来ている。したがって、開閉弁２０が開けられると、軟水装置１２を通過した軟水が、第１バイパスライン１６を通って、給水タンク５内へと供給される。その後、給水タンク５内の水位が、設定水位ＬＬ（バイパス給水停止水位）まで復活すると、脱気されていない水をなるべく給水タンク５内に溜めないように、開閉弁２０が閉じられ、第１バイパス給水が停止される。

そして、水処理供給システム１０全体を停止するか、脱気装置１１の詰まりが解消されるまで、この第１バイパス給水によって、給水タンク５内への給水が行われることになる。但し、第１バイパス給水によって供給される水は、脱気されていない溶存酸素の多く含まれる水であるから、後工程の水使用機器を故障させないためにも、早急に修理して通常の給水状態に戻すことが望ましい。

次に、軟水装置１２の詰まりが原因で、給水タンク５の水位が設定水位Ｌ（通常給水開始水位）を下回って低下した場合の水処理供給システム１０におけるバイパス給水処理の流れを説明する。給水タンク５内の水位が設定水位Ｂ１（第１バイパス給水開始水位）まで低下すると、上述したように、第１バイパスライン１６が開けられる。しかし、軟水装置１２が詰まっているため、開閉弁２０を開けても第１バイパス給水は行われない。

その後、給水タンク５内の水位が設定水位Ｂ２（第２バイパス給水開始水位）まで低下すると、制御回路２５の制御により、第２バイパスライン１７の開閉弁２１が開けられる。ここでは、軟水装置１２の詰まりにより、給水がストップしているので、軟水装置１２の入口までは正常に給水が来ている。よって、開閉弁２１が開けられると、軟水装置１２を通過する前の硬水が、第２バイパスライン１７を介して、給水タンク５内へ第２バイパス給水される。

その後、給水タンク５内の水位が、設定水位ＬＬ（バイパス給水停止水位）まで復活すると、なるべく硬水を給水タンク５内に溜めないように、開閉弁２１が閉じられ、第２バイパス給水が停止される。そして、水処理供給システム１０全体を停止するか、軟水措置１１の詰まりが解消されるまで、この第２バイパス給水によって、給水タンク５内への給水が行われることになる。但し、第２バイパス給水によって供給される水は硬水であるから、後工程の水使用機器を故障させないためにも、早急に修理して給水ライン４を介した通常の給水状態に戻すことが望ましい。

以上、詳細に説明した本実施形態によれば、各水処理装置の上流側に各水処理装置を迂回して給水タンクに給水するためのバイパスラインを設けているので、水処理装置が故障した場合であっても、当該故障した水処理装置を迂回して給水タンクに給水することが可能である。このように、水使用機器にとっては望ましい水ではないが、給水タンクが空になるのを防止できれば、水使用機器を停止させないで済み、24時間操業を行っている工場全体が操業停止になってしまうといった最悪のケースを防ぐことができる。

また、本実施形態によれば、下流側に位置する第１水処理装置（脱気装置）を迂回する第１バイパスラインと、第１水処理装置及び第２水処理装置（軟水装置）の双方を迂回する第２バイパスラインとを設置しているので、下流側に位置する第１水処理装置のみが故障した場合には、第１バイパスラインを開けることで、上流側の第２水処理装置を通過した処理水を給水タンクに給水することができる。

本実施形態では、下流側からの第１バイパス給水が開始される第１バイパス給水開始水位Ｂ１を、上流側からの第２バイパス給水が開始される第２バイパス給水開始水位Ｂ２よりも高い位置に設定することで、給水タンク内の水位が下がってきたときに、先に第１バイパスラインが開けられ、第１バイパス給水が試みられる。これにより、少しでも質の良い水を水使用機器の給水タンクに供給することができる。よって、その装置を通過していない水を給水タンクへ供給したくない水処理装置については、なるべく上流側に設置するほうが望ましい。

また、本実施形態によれば、給水タンク内の水位が下がってくると、自動的にバイパス給水が行われるので、水処理装置の故障を判定する機能を別途設ける必要がない。

また、本実施形態においては、バイパス給水開始水位Ｂ１，Ｂ２よりも高い位置に低水位警報水位ＬＬを設定してあるので、使用者は、バイパス給水により質の劣る水を送ってまで水使用機器の運転を継続するのか、それとも水使用機器を停止して、バイパス給水を行わないようにするのかを判断する時間を確保することができる。

次に、本実施形態の変形例について、図３を参照しながら説明する。図３は、本実施形態の変形例に係る水処理供給システムを概略的に示すシステムフロー図である。同図に示すように、本変形例に係る水処理供給システム３０は、水処理装置として、上記脱気装置１１及び軟水装置１２に加えて、膜ろ過装置３５を追加し、これにあわせて、第３バイパスライン３６及び開閉弁３７を追加したことを特徴とし、その他の構成は上記水処理供給システム１０と同様である。よって、同様の構成には同じ番号を付して説明を省略する。

膜ろ過装置３５は、逆浸透膜やナノろ過膜を用いて原水中のイオン類を除去する装置である。本変形例では、上記実施形態における第１バイパス給水開始水位Ｂ１及び第２バイパス給水開始水位Ｂ２に加えて、第２バイパス給水開始水位Ｂ２よりも低い位置の第３バイパス給水開始水位Ｂ３が設定される（図示省略）。

そして、給水タンク５内の水位が第１バイパス給水開始水位Ｂ１まで下がると、制御回路２５は、第１水処理装置である脱気装置１１を迂回する第１バイパスライン１６の開閉弁２０を開いて、第１バイパス給水を開始させる。第１バイパス給水によっても実際の給水が行われず、給水タンク５内の水位が第２バイパス給水開始水位Ｂ２まで低下すると、脱気装置１１及び第２水処理装置である膜ろ過装置３５を迂回する第２バイパスライン１７の開閉弁２１が開かれ、第２バイパス給水が開始される。

第２バイパス給水によっても実際の給水が行われず、給水タンク５内の水位が第３バイパス給水開始水位Ｂ３まで低下すると、脱気装置１１、膜ろ過装置３５及び第３水処理装置である軟水装置１２を迂回する第３バイパスライン３６の開閉弁３７が開かれ、第３バイパス給水が開始される。

よって、水処理装置が３つに増えた本変形例においても、上記実施形態と同様の作用効果を奏することができると共に、３つの水処理装置の何れが詰まっても自動的にバイパス給水が行われ、給水タンクの水が空になるのとを防止することができる。

以上、変形例も含めて本実施形態について詳細に説明したが、本発明の実施の形態は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。

例えば、水処理供給システムに設置する水処理装置は、上述した軟水装置、脱気装置及び膜ろ過装置に限定されるものでなく、給水を行う水使用機器に応じて、適宜、変更・追加できる。例えば、活性炭ろ過装置を水処理装置として設置しても良い。但し、水使用機器が蒸気ボイラである場合、複数の水処理装置を給水ライン上に設置する水処理供給システムでは、硬水を蒸気ボイラに供給するのはできるだけ避けたほうが良いので、最も上流側に軟水装置を持ってくるのが望ましい。

なお、本明細書においては、給水ライン上において、下流側に位置する給水タンクに近い側から、第１水処理装置、第２水処理装置、…、と称し、バイパスラインについても、給水ライン上において、給水タンクに近い下流側の地点からバイパスするラインから、第１バイパスライン、第２バイパスライン、…、と称することとする。

また、本実施形態においては、水処理されていない水を水使用機器に供給するよりも、給水タンクへの給水が停止して、後工程の水使用機器等が全面的に停止するほうが望ましい現場にも対応するために、制御回路にバイパス給水を行わせない禁止モードに設定するための切替スイッチを設けても良い。

また、この切替スイッチにより、給水タンク内の水位に関わらず強制的にバイパスラインの開閉弁を開けてバイパス給水を行わせる強制モードも設定できるように構成しても良い。このように、水処理供給システムにおいて、バイパス給水禁止モードやバイパス給水強制モードを選択できるように構成すれば、システムの設置場所や、状況に応じて柔軟な給水制御が可能になる。

図１は、本実施形態に係る水処理供給システムを概略的に示すシステムフロー図である。 図２は、本実施形態に係る水処理供給システムにおいて、各種処理が行われる設定水位を示す図である。 図３は、本実施形態の変形例に係る水処理供給システムを概略的に示すシステムフロー図である。

符号の説明

４ 給水ライン
５ 給水タンク
１０ 水処理供給システム
１１ 脱気装置
１２ 軟水装置
１５ 水位センサ
１６，１７ バイパスライン
２０，２１ 開閉弁
２５ 制御回路

Claims (5)

1. 原水に対して水処理を施してから水使用機器の給水タンクへ供給する水処理供給システムにおいて、
   給水ラインと、
   前記給水ライン上に設置された第１水処理装置と、
   前記第１水処理装置よりも上流側において前記給水ライン上に設置された第２水処理装置と、
   前記第１水処理装置と前記第２水処理装置との間において、前記給水ラインと前記給水タンクとを接続する第１バイパスラインと、
   前記第２水処理装置の上流側において、前記給水ラインと前記給水タンクとを接続する第２バイパスラインと、
   前記給水タンク内の水位を測定する水位センサと、
   前記水位センサの出力により、前記給水タンク内の水位が通常給水開始水位よりも低い位置に設定されたバイパス給水開始水位まで下がると、前記第１バイパスライン又は前記第２バイパスラインを開いて、前記給水タンクへバイパス給水を開始する制御手段と、
   を備えることを特徴とする水処理供給システム。
2. 前記制御手段は、前記給水タンク内の水位が前記通常給水開始水位よりも低い位置に設定された第１バイパス給水開始水位まで下がると、前記第１バイパスラインを開き、前記給水タンク内の水位が前記第１バイパス給水開始水位よりも低い位置に設定された所定の第２バイパス給水開始水位まで下がると、前記第２バイパスラインを開くように制御することを特徴とする請求項１記載の水処理供給システム。
3. 前記制御手段は、前記バイパス給水を開始した後、前記給水タンク内の水位が前記通常給水開始水位よりも低い位置に設定され、かつ前記バイパス給水開始水位よりも高い位置に設定されたバイパス給水停止位置まで戻ると、前記バイパス給水を停止するように制御することを特徴とする請求項１又は２記載の水処理供給システム。
4. 前記制御手段は、前記給水タンク内の水位が前記通常給水開始水位よりも低い位置に設定され、かつ前記バイパス開始水位よりも高い位置に設定された低水位警報水位まで下がると、低水位警報を発するように制御することを特徴とする請求項１乃至３何れか１項に記載の水処理供給システム。
5. 給水ライン上に設置された複数の水処理装置により原水を水処理してから水使用機器の給水タンクへ供給する水処理供給方法において、
   前記給水タンク内の水位が通常給水開始水位よりも低い位置に設定された第１バイパス給水開始水位まで下がると、前記給水ライン上で最も前記給水タンクに近い位置の第１水処理装置を迂回する第１バイパスラインを介して前記給水タンクに給水すべく、前記第１バイパスラインを開く第１バイパス給水工程と、
   前記給水タンク内の水位が前記第１バイパス給水開始水位よりも低い位置に設定された第２バイパス給水開始水位まで下がると、前記給水ライン上で２番目に前記給水タンクに近い第２水処理装置及び前記第１水処理装置の双方を迂回する第２バイパスラインを介して前記給水タンクに給水すべく、前記第２バイパスラインを開く第２バイパス給水工程と、
   前記第１バイパス給水工程又は前記第２バイパス給水工程により、前記給水タンク内の水位が前記通常給水開始水位よりも低い位置に設定され、かつ前記第１バイパス給水開始水位よりも高い位置に設定されたバイパス給水停止水位まで戻ると、前記第１バイパスライン及び前記第２バイパスラインを閉じてバイパス給水を停止するバイパス給水停止工程と、
   を備えることを特徴とする水処理供給方法。

Images