CN114206785B - 水处理系统以及水处理方法 - Google Patents

水处理系统以及水处理方法 Download PDF

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Abstract

一种水处理系统，具有：反渗透膜系统，该反渗透膜系统具有第一反渗透膜装置以及配置于第一反渗透膜装置的透过水侧的第二反渗透膜装置；水质测定单元，其配置于第二反渗透膜装置的透过水侧；以及管线变更单元，其根据所述水质测定单元的测定值，在将通水至第一反渗透膜装置且将第一反渗透膜装置的透过水通水至第二反渗透膜装置而得到透过水的管线、与将向第一反渗透膜装置及第二反渗透膜装置中的至少一者的通水旁通至旁通管线从而将向该至少一者的反渗透膜装置的通水进行截断的管线或者将第一反渗透膜装置及第二反渗透膜装置中的至少一者的浓缩水与透过水进行合流的管线之间进行变更。

Description

水处理系统以及水处理方法
技术领域
本发明涉及水处理系统以及水处理方法。
背景技术
对于纯水制造系统的处理水，高纯度化的要求提高。例如，随着半导体装置的线宽微细化，要求在半导体装置的清洗中使用高度精制且高纯度化的水。尤其要求提高TOC(Total Organic Carbon：总有机碳)、二氧化硅、硼等的去除水平。另外，从削减取水量的观点出发，将系统排水进行回收并用于纯水制造的情况也在增加，还要求提高回收水的水质。
在组装有反渗透膜装置(以下也称为RO膜装置)的纯水制造系统中，为了提高RO膜装置的透过水的水质，将RO膜装置配置成多级。例如，利用第二级RO膜装置对第一级RO膜装置的透过水进行处理，从而RO膜装置整体上实现了透过水的水质提高。在此情况下，第二级RO膜装置的浓缩水与第一级RO膜装置的供给水相比纯度高很多的情况多。因此，能够通过将第二级RO膜装置的浓缩水返回到被处理水(原水)来稀释原水，并且能够提高回收率(例如参照专利文献1)。
作为纯水制造用途的RO膜装置，大多使用超低压型～低压型反渗透膜，但响应于近来的水质要求的提高，也尝试了将在海水淡化用途中使用的高压型反渗透膜装置向纯水制造系统进行导入(例如参照专利文献2、3)。
另一方面，公开了根据原水的水质变动而在具有两级RO膜装置的水处理系统中绕过第二级RO膜装置的方法(例如参照专利文献4、5)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2004－167423号公报
专利文献2：JP特开2015－20131号公报
专利文献3：JP特开2016－117001号公报
专利文献4：JP特开2006－263542号公报
专利文献5：JP特开2013－52349号公报
发明内容
(发明要解决的课题)
如上所述，在纯水制造系统等水处理系统中，考虑被处理水的水质以及所要求的处理水的水质来决定装置结构。例如，根据所提示的被处理水的硼浓度，来决定RO膜装置的结构、回收率、添加药品、离子交换装置的树脂量、树脂结构、再生频度等，以能够允许作为处理水而要求的硼浓度。但是，原水等被处理水的水质有变动，在现有的装置结构中，存在杂质的去除性能不足、或成为超规格的情况。另外，由于以使在水处理系统中配置为多级的RO膜装置始终运行为前提，因此运行成本的削减有限。
另外，即使如上述专利文献4、5所记载的那样，采用根据被处理水的水质变动而绕过两级RO膜装置中的第二级RO膜装置的方法，只要以被处理水的水质为指标，RO膜的结垢、膜劣化导致的透过水的水质变动就不被考虑，结果容易导致水质的降低。
为此，本发明的课题在于，提供一种水处理系统以及水处理方法，能在实现运行成本的削减的同时得到目标水质的处理水。
(用于解决课题的技术方案)
本发明的上述课题通过以下的手段得以解决。
[1]一种水处理系统，具有：
反渗透膜系统，其具有第一反渗透膜装置以及配置于第一反渗透膜装置的透过水侧的第二反渗透膜装置；
水质测定单元，其配置于第二反渗透膜装置的透过水侧；以及
管线变更单元，其根据所述水质测定单元的测定值，在通水至第一反渗透膜装置且将第一反渗透膜装置的透过水通水至第二反渗透膜装置而得到透过水的管线、与将向第一反渗透膜装置及第二反渗透膜装置中的至少一者的通水旁通至旁通管线从而将向该至少一者的反渗透膜装置的通水进行截断的管线或者将第一反渗透膜装置及第二反渗透膜装置中的至少一者的浓缩水与透过水进行合流的管线之间进行变更。
[2]在[1]记载的水处理系统的基础上，
所述管线变更单元具有第一合流管线及第二合流管线中的至少一者，所述第一合流管线将第一反渗透膜装置的浓缩水侧与透过水侧相连，所述第二合流管线将第二反渗透膜装置的浓缩水侧与透过水侧相连，
所述水处理系统根据所述水质测定单元的测定值，针对第一反渗透膜装置及第二反渗透膜装置中的至少一者，将供给水压设为通常运行压的50％以下，且将回收率设为20％以下，来使与该至少一者的反渗透膜装置对应的第一合流管线及第二合流管线中的至少一者通水。
[3]在[1]或[2]记载的水处理系统的基础上，
第一反渗透膜装置是低压型反渗透膜装置，第二反渗透膜装置是高压型反渗透膜装置。
[4]在[1]～[3]中任一项记载的水处理系统的基础上，
所述水处理系统具有对第一反渗透膜装置的浓缩水以及第二反渗透膜装置的浓缩水中的至少一者进行处理的第三反渗透膜装置，并将第三反渗透膜装置的透过水供给至所述反渗透膜系统。
[5]在[1]～[4]中任一项记载的水处理系统的基础上，
由所述水质测定单元测定的成分包含硼。
[6]在[1]～[5]中任一项记载的水处理系统的基础上，
所述水处理系统具有对第二反渗透膜装置的透过水进行处理的第一离子交换装置。
[7]在[6]记载的水处理系统的基础上，
所述水处理系统具有对第一离子交换装置的处理水进行处理的第二离子交换装置，所述水质测定单元设置于第一离子交换装置的下游侧。
[8]在[1]～[7]中任一项记载的水处理系统的基础上，
在所述水质测定单元的前级具备阳离子交换装置以及脱气装置中的任一者以上。
[9]一种水处理方法，包括如下步骤：向具有第一反渗透膜装置和配置于第一反渗透膜装置的透过水侧的第二反渗透膜装置的反渗透膜系统供给被处理水时，根据该反渗透膜系统的透过水的水质而在通水管线(a)与通水管线(b)之间进行切换，
(a)是将被处理水供给至第一反渗透膜装置、且将第一反渗透膜装置的透过水供给至第二反渗透膜装置而得到透过水的通水管线，
(b)是将向第一反渗透膜装置及第二反渗透膜装置中的至少一者的通水旁通至旁通管线从而将向该至少一者的反渗透膜装置的通水进行截断的通水管线(b-1)、或者将第一反渗透膜装置及第二反渗透膜装置中的至少一者的浓缩水与透过水进行合流的通水管线(b-2)。
[10]在[9]记载的水处理方法的基础上，
第一反渗透膜装置是低压型反渗透膜装置，第二反渗透膜装置是高压型反渗透膜装置，
由所述水质测定单元测定的成分包含硼。
(发明效果)
根据本发明的水处理系统以及水处理方法，能够在实现运行成本的削减的同时，得到目标水质的处理水。
附图说明
图1是表示本发明所涉及的水处理系统的优选的一实施方式(第一实施方式)的概略构成图。
图2是表示本发明所涉及的水处理系统的优选的一实施方式(第二实施方式)的概略构成图。
图3是表示本发明所涉及的水处理系统的优选的一实施方式(第三实施方式)的概略构成图。
图4是表示本发明所涉及的水处理系统的优选的一实施方式(第四实施方式)的概略构成图。
图5是表示本发明所涉及的水处理系统的优选的一实施方式(第五实施方式以及第六实施方式)的概略构成图。
图6是表示本发明所涉及的水处理系统的优选的一实施方式(第七实施方式)的概略构成图。
具体实施方式
本发明的水处理系统具有反渗透膜系统、水质测定单元和管线变更单元。反渗透膜系统具有第一反渗透膜装置10和配置于第一反渗透膜装置10的透过水侧的、阻止率与第一反渗透膜装置10不同的第二反渗透膜装置20。水质测定单元30配置于第二反渗透膜装置20的透过水侧Bt。管线变更单元根据水质测定单元30的测定值，将向第一反渗透膜装置10及第二反渗透膜装置20中的至少一者的通水旁通至旁通管线，由此切断向该至少一者的反渗透膜装置的通水。或者，使第一反渗透膜装置10和第二反渗透膜装置20中的至少一者的浓缩水与透过水合流。
以下，参照图1对本发明的水处理系统的优选的一个实施方式(第一实施方式)进行具体说明。
如图1所示，水处理系统1(1A)具备反渗透膜系统，该反渗透膜系统具有对被处理水进行处理的第一反渗透膜装置10和配置于第一反渗透膜装置10的透过水侧At且阻止率与第一反渗透膜装置10不同的第二反渗透膜装置20。以下，也将反渗透膜称为RO膜进行说明。例如，将第一RO膜装置10设为阻止率高的RO膜装置，将第二RO膜装置20设为阻止率低的RO膜装置。在此所说的阻止率高、低，是指相对的阻止率的高低。
在第二RO膜装置20的透过水侧Bt具有水质测定单元30。水质测定单元30的测定项目可以举出二氧化硅、TOC、硼、尿素等，优选为它们中的1种以上。以下，作为一个例子，将水质测定项目作为硼进行说明。因此，关于阻止率，也以硼阻止率为例进行说明。
水处理系统1A具有根据水质测定单元30的测定值来变更第一RO膜装置10及第二RO膜装置20中的至少一者的管线的管线变更单元。本发明中的“管线”是指水通过的流路。
上述管线变更单元优选具有将第一RO膜装置10的供给侧As与透过水侧At相连的第一旁通管线15。另外，优选具有将第二RO膜装置20的供给侧Bs与透过水侧Bt相连的第二旁通管线25。优选配置有第一、第二旁通管线15、25中的至少一者。
因此，能够使向第一RO膜装置10和第二RO膜装置20中的至少一者的通水旁通。在此所说的旁通管线是指，使向RO膜装置的供给侧供给的供给水不经过RO膜装置的内部而向透过水侧流动的管线。
如此，根据水质测定单元30的测定值，使向第一RO膜装置10及第二RO膜装置20中的任一者的通水旁通至第一旁通管线15或第二旁通管线25。或者将向第一RO膜装置10以及第二RO膜装置20的通水都分别旁通至第一旁路管线15以及第二旁路管线25。通过如此旁通，能够一边继续进行水处理一边至少切断向任意一者的RO膜装置的通水。因此，水处理由未阻断通水的RO膜装置进行，或者在被处理水足够高纯度的情况下不经过RO膜装置所执行的处理而被回收。
在本发明中，在称为“管线变更单元”的情况下，是指将与通水线的变更有关的流路、阀、泵全部包含的含义。该管线变更单元通常优选具有自动或手动地控制阀或泵的控制部(未图示)。具体而言，在水处理系统1A的情况下，是包括供给管线41、连接管线42、处理水管线43、第一旁通管线15、第二旁通管线25、闸阀V1～V5等的含义，具有控制闸阀V1～V5的控制部。
在上述第一RO膜装置10的供给侧As连接有供给被处理水的供给管线41。第一RO膜装置10的透过水侧At与第二RO膜装置20的供给侧Bs通过连接线42连接，第二RO膜装置20的透过水侧Bt与处理水管线43连接。优选在第一RO膜装置10的浓缩水侧Ac连接有浓缩水管线44，在第二RO膜装置20的浓缩水侧Bc连接有浓缩水管线45。
第一旁通管线15从供给管线41分支出来而与连接管线42连接，第二旁通管线25从连接管线42分支出来而与处理水管线43连接。如图示那样，第一旁通管线15和第二旁通管线25可以共用与连接线42连接的部分，或者也可以独立地分别与连接线42连接。在独立地连接的情况下，优选第一旁路管线15与第一RO膜装置10侧连接，第二旁路管线25与第二RO膜装置20侧连接。
优选在设置于供给管线41与第一旁通管线15的分支点B1和第一RO膜装置10之间的供给管线41配置有闸阀V1，在分支点B1侧的第一旁通管线15配置有闸阀V2。另外，优选在连接管线42配置有闸阀V3，在第一旁通管线15的连接管线42侧配置有闸阀V4。在图1所示的方式中，该闸阀V4与配置于第二旁通管线25的连接管线42侧的闸阀共用。另外，在第二旁通管线25独立地与连接管线42连接的情况下，优选在第二旁通管线25的连接管线42侧配置未图示的闸阀。优选在第二旁通管线25的处理水管线43侧配置有闸阀V5。
优选在处理水管线43配置有从比第二旁通管线25的合流部C1靠下游侧的位置分支出来的测定用管线31，在该测定用管线31连接有水质测定单元30。水质测定单元30例如能使用硼监视器。本发明中的“下游侧”是指水所流向的一侧，“上游侧”是指水所流来的一侧。
上述水处理系统1优选具备储存被处理水的被处理水罐(未图示)。在被处理水罐连接有供给被处理水的供给管线41。因此，被处理水罐经由供给管线41与第一RO膜装置10的供给侧As连接。优选在供给管线41配置有加压泵(未图示)。因此，优选的是，储存在被处理水罐中的被处理水由加压泵对第一RO膜装置10的供给侧As施加压力而被供给。另外，优选在第二RO膜装置20的供给侧Bs与闸阀V3之间的连接管线42也配置加压泵(未图示)。
在通过上述水处理系统1A进行水处理的情况下，首先打开闸阀V1、V3，关闭闸阀V2、V4、V5，将被处理水从供给线41供给到第一RO膜装置10。进而，将第一RO膜装置10的透过水经由连接线42供给至第二RO膜装置20。此时，供给到第二RO膜装置20的水仅仅是第一RO膜装置10的透过水。然后，通过水质测定单元30测定例如硼浓度。在测定出的硼浓度成为比基准下限值(例如0.02ppb)低的值的情况下，关闭闸阀V1，打开闸阀V2、V4。即，闸阀V1和V5被关闭，成为闸阀V2、V3和V4被打开的状态。然后，使被处理水流入第一旁通管线15，利用第二RO膜装置20对该被处理水进行处理。此时，通过关闭闸阀V1，从而切断被处理水向第一RO膜装置10的供给，第一RO膜装置10的运行停止。然后，在硼浓度上升而成为比基准上限值(例如0.05ppb)高的值的情况下，再次打开闸阀V1，关闭闸阀V2、V4。即，闸阀V2、V4和V5被关闭，成为闸阀V1和V3被打开的状态。然后，利用第一、第二RO膜装置10、20两者对被处理水进行处理。此时，供给到第二RO膜装置20的水仅是第一RO膜装置10的透过水。
上述硼浓度的基准上限值、下限值并不限定于上述值，能根据所要求的水质适当设定。
或者，在上述运行方法中，也可以使用第二旁通管线25。在此情况下，与上述同样地利用第一RO膜装置10和第二RO膜装置20对被处理水进行处理，利用水质测定单元30测定硼浓度。在测定出的硼浓度成为比基准下限值低的值的情况下，关闭闸阀V3，打开闸阀V4、V5。即，闸阀V2和V3被关闭，成为闸阀V1和V4和V5被打开的状态。然后，利用第一RO膜装置10对被处理水进行处理，使第一RO膜装置的透过水流过第二旁通管线25。此时，第二RO膜装置20的运行停止。在硼浓度上升而高于基准上限值的情况下，再次打开闸阀V3，关闭闸阀V4、V5。即，V2和V4和V5被关闭，成为V1和V3被打开的状态。然后，利用第一、第二RO膜装置10、20两者对被处理水进行处理。即，通水至第一RO膜装置10，将第一RO膜装置10的透过水通水至第二RO膜装置20而获得透过水。由此，能够降低处理水的硼浓度，提高水质而落在基准内。
旁通运行能够进行使用第一旁通管线15绕过第一RO膜装置10的方法、和使用第二旁通管线25绕过第二RO膜装置20的方法。根据硼浓度，能够选择绕过第一级的第一RO膜装置10和第二级的第二RO膜装置20中的哪一个。
例如，在硼浓度低于基准下限值的0.02ppb时，首先使硼阻止率比第一RO膜装置10低的第二RO膜装置20旁通运行。即，停止第二RO膜装置20的运行。尽管如此，若硼浓度还低于0.02ppb，则在再次启动第二RO膜装置20后，使第一RO膜装置10旁通运行。即，将为了具有较高的硼阻止率而需要较大的运行动力的第一RO膜装置10的运行切换为硼阻止率低的第二RO膜装置20的运行。此时，第一RO膜装置10的运行停止。
如此，能够一边继续目标水处理，一边削减水处理系统1的运行成本。
如此，无论使用哪种方法，在使至少一者的RO膜装置停止的期间，能够通过停止的RO膜装置的旁通管线使被处理水或处理水流动。而且，在此期间，能够利用另一者的RO膜装置对被处理水进行处理。因此，通过不停止被处理水的处理而使至少一者的RO膜装置停止，能够削减运行成本。另外，在上述水处理系统1A中，能够始终利用水质测定单元30监测硼浓度，并反馈其结果来控制RO膜装置的运行。因此，通过处理水管线43的处理水不会含有高浓度的硼，能够始终维持基准值内的硼浓度。如此，处理水的水质得以维持。
另外，在第一级的第一RO膜装置10及第二级的第二RO膜装置20均运行时，优选第二RO膜装置20的浓缩水与被处理水混合。由此，回收率提高。另外，在第一RO膜装置10使用第一旁路管线15进行旁路运行时，第二RO膜装置20的浓缩水通常排出到系统外。
另外，第一RO膜装置10和第二RO膜装置20不一定必须是阻止率不同的装置，也可以是阻止率相同的装置。在此情况下，在第一级的第一RO膜装置10及第二级的第二RO膜装置20均运行时，能够适当地选择第一级的第一RO膜装置10及第二级的第二RO膜装置20中的任一者而进行旁通运行。
另外，不限于绕过第一RO膜装置10及第二RO膜装置20中的任一者的情况，根据被处理水的水质，也可以绕过第一RO膜装置10及第二RO膜装置20两者。例如，在被处理水的水质为不需要RO膜处理的硼浓度为基准值以下的水质的情况下，能够绕过第一、第二RO膜装置10、20两者。
接着，作为本发明的水处理系统的另一优选实施方式(第二实施方式)，以下参照图2对具备其他管线变更单元的水处理系统1(1B)进行说明。在水处理系统1B的情况下，管线变更单元具体而言，是包括供给管线41、连接管线42、处理水管线43、浓缩水管线44、45、第一合流管线46、第二合流管线47、闸阀V6～V7、背压阀Vb1～Vb2等的含义，优选具有对闸阀V6～V7、背压阀Vb1～Vb2进行控制的控制部(未图示)。
如图2所示，水处理系统1(1B)具有与第一实施方式中说明的水处理系统1A同样的、具有第一RO膜装置10及第二RO膜装置20的RO膜系统以及水质测定单元30。
水处理系统1B具有根据水质测定单元30的测定值，使第一RO膜装置10及第二RO膜装置20中的至少一者的浓缩水与透过水合流的管线变更单元。
另外，与第一实施方式的水处理系统1A同样地，配置有供给管线41、连接管线42、处理水管线43。
优选在第一RO膜装置10的浓缩侧Ac连接有浓缩水管线44，在该浓缩水管线44配置有背压阀Vb1。另外，优选在第二RO膜装置20的浓缩侧Bc连接有浓缩水管线45，在该浓缩水管线45配置有背压阀Vb2。通过上述背压阀Vb1、Vb2，能够将各浓缩水侧Ac、Bc的浓缩水管线44、45内的压力保持在一定的压力范围。
上述管线变更单元具有第一管线变更单元和第二管线变更单元。
第一管线变更单元优选具有供给管线41、配置于该供给管线41的第一泵P1、控制第一泵P1的转速的第一泵逆变器INV1。另外，优选具有浓缩水管线44，并配置有从该浓缩水管线44分支出来而与第一RO膜装置10的透过水侧At连接的第一合流管线46。如图所示，该第一合流管线46可以从浓缩水管线44分支出来，也可以直接连接(未图示)于浓缩水侧Ac。而且，优选在第一合流管线46配置有闸阀V6。
另外，上述第一管线变更单元通常优选具有自动或手动地控制阀、泵的控制部(未图示)。具体而言，第一管线变更单元是包括供给管线41、连接管线42、浓缩水管线44、第一合流管线46、第一泵P1、第一泵逆变器INV1、闸阀V6等的含义，具有对第一泵逆变器INV1、第一泵P1、闸阀V6等进行控制的控制部。该控制部基于水质测定单元30的测定值来进行上述控制。
第二管线变更单元优选具有连接管线42、配置于该连接管线42的第二泵P2、控制第二泵P2的转速的第二泵逆变器INV2。另外，优选具有浓缩水管线45，并配置有从该浓缩水管线45分支出来而与第二RO膜装置20的透过水侧Bt连接的第二合流管线47。如图所示，该第二合流管线47可以从浓缩水管线45分支出来，也可以直接连接(未图示)于浓缩水侧Bc。而且，优选在第二合流管线47配置有闸阀V7。
另外，上述第二管线变更单元通常优选具有自动或手动控制阀、泵的控制部(未图示)。具体而言，第二管线变更单元是包括连接管线42、浓缩水管线45、第二合流管线47、处理水管线43、第二泵P2、第二泵逆变器INV2、闸阀V7等的含义，具有对第二泵逆变器INV2、第二泵P2、闸阀V7等进行控制的控制部。该控制部基于水质测定单元30的测定值来进行上述控制。
如此，成为能够形成使第一RO膜装置10以及第二RO膜装置20的浓缩水与透过水侧合流的管线的状态。
通过上述结构的管线变更单元，能够通过第一管线变更单元以及第二管线变更单元中的至少一者，使第一RO膜装置10以及第二RO膜装置20中的至少一者进行冲洗运行(低压冲洗运行)。在该低压冲洗运行中，例如优选使第一RO膜装置10、第二RO膜装置20中的至少一者的供给水压为通常运行压的50％以下，且使回收率为20％以下。然后，使与该至少一者的RO膜装置对应的第一合流管线46或第二合流管线47通水。通常运行压定义为在使第一RO膜装置10及第二RO膜装置20运行时，从第二RO膜装置20得到所希望的透过水量所需的压力。例如在作为第二RO膜装置20的透过水量而需要20m3/h的情况下，为了得到20m3/h的透过水量，对第一RO膜装置10和第二RO膜装置20分别施加压力。此时的第一RO膜装置10的压力为第一RO膜装置10的通常运行压，此时的第二RO膜装置20的压力为第二RO膜装置20的通常运行压。若使用的是低压RO膜，则通常运行压为0.75～1.5MPa左右，若是高压RO膜，则为1～4MPa左右。
回收率为进行冲洗运行的RO膜装置的供给水的向透过水侧的回收率，回收率(流量％)＝[透过水量(流量)/RO膜装置的供给水量(流量)]×100(％)。以下，回收率的“％”表示“流量％”。通过提高被处理水的回收率，能够进行更高效的运行。
回收率能够通过实施泵逆变器的输出调整来调整。例如，通过利用泵逆变器控制泵的输出，能够控制RO透过水、RO浓缩水的流量来调整回收率。
泵的运行压的控制能够通过调节第一、第二泵逆变器INV1、INV2的逆变器值来调节泵的旋转速度(每单位时间的转速)来进行。若将逆变器值降低到低频侧，则泵的旋转速度降低，运行压降低。相反，若将逆变器值提高到高频侧，则泵的旋转速度上升，运行压提高。
从削减能量成本的观点出发，上述运行压的上限值为通常运行压的50％以下，优选为20％以下，进一步优选为10％以下。而且，从可靠地实施向后级装置的送液的观点出发，运行压的下限值为通常运行压的2％以上，优选为5％以上，进一步优选为7％以上。
另外，从削减能量成本的观点出发，低压冲洗运行的RO膜装置的供给水的向透过水侧的回收率的上限值为20％以下，优选为10％以下，进一步优选为5％以下。而且，从防止细菌等的繁殖的观点出发，回收率的下限值为0.05％以上，优选为0.1％以上。
而且，低压冲洗运行的第一RO膜装置10或第二RO膜装置20通过第一合流管线46或第二合流管线47使透过水及浓缩水合流之后，向后级的装置送液。
优选在处理水管线43配置有从比第二合流管线47的合流部C1靠下游侧的位置分支出来的测定用管线31，在该测定用管线31连接有与第一实施方式同样的水质测定单元30。
上述水处理系统1B与第一实施方式同样地，优选具备将被处理水进行储液并与供给管线41连接的被处理水罐(未图示)。由此，被处理水从被处理水罐经由供给管线41向第一RO膜装置10的供给侧As供给。另外，优选在供给管线41配置第一泵P1。被处理水由第一泵P1向第一RO膜装置10的供给侧As施加给定的运行压而被供给。
在使用上述水处理系统1B的第一管线变更单元进行水处理的情况下，关闭闸阀V6、V7，从供给管线41向第一RO膜装置10供给被处理水。此时，第一、第二泵逆变器INV1、INV2设为使得得到通常的运行压的频率。进而，将由第一RO膜装置10处理后的透过水经由连接管线42供给至第二RO膜装置20。然后，利用水质测定单元30测定由第二RO膜装置20处理后的透过水的硼浓度。
在由水质测定单元30测定出的硼浓度成为比基准下限值低的值的情况下，关闭背压阀Vb1，打开闸阀V6，使被处理水流入第一合流管线46。然后，使第一RO膜装置10的浓缩水与透过水合流，将其供给至第二RO膜装置20进行处理。此时，使第一泵逆变器INV1的逆变器值为低频率，使第一泵P1的运行降低，使第一RO膜装置10的运行压为通常运行压的50％以下，且使回收率为20％以下。由此，第一RO膜装置10的运行动力降低，运行成本被抑制。
在由水质测定单元30测定出的硼浓度上升而高于基准上限值的情况下，再次打开背压阀Vb1，关闭闸阀V6，利用第一、第二RO膜装置10、20两者处理被处理水。此时，向第二RO膜装置20的供给侧Bs仅供给第一RO膜装置10的透过水。另外，第一、第二泵逆变器INV1、INV2设为使得成为通常运行压的频率。如此，使处理水的硼浓度成为基准下限值与基准上限值之间(基准值内)。
或者，在上述运行方法中，也可以使用对第二合流管线47进行了利用的第二管线变更单元。在此情况下，首先，与上述同样地关闭闸阀V6、V7，利用第一RO膜装置10和第二RO膜装置20对被处理水进行处理。然后，利用水质测定单元30测定硼浓度。在测定出的硼浓度的值低于基准下限值的情况下，关闭背压阀Vb2，打开闸阀V7。然后，利用第一RO膜装置10对被处理水进行处理，使第一RO膜装置的透过水流到第二RO膜装置20。此时，第二RO膜装置20通过将第二泵逆变器INV2调节到低频侧，从而使运行压为通常运行压的50％以下，且使回收率为20％以下。因此，供给水几乎从浓缩水侧Bc通过浓缩水管线45、第二合流管线47流入处理水管线43，与第二RO膜装置20的透过水合流。
然后，在硼浓度上升而高于基准上限值的情况下，再次打开背压阀Vb2，关闭闸阀V7，利用第一、第二RO膜装置10、20两者对被处理水进行处理。如此，第二RO膜装置20也运行，由此能够降低处理水的硼浓度，提高水质而收敛于基准值内。
在上述水处理系统1B的运行方法中，能够使用第一管线变更单元以及第二管线变更单元中的至少一者。无论使用哪一管线变更单元，在降低对应的RO膜装置的运行压、降低回收率的期间，都能够通过合流管线使浓缩水流向后级。在此期间，利用另一个RO膜装置将被处理水净化为目标水质。因此，在处理水的水质测定值充分满足基准的情况下，能够抑制任一个RO膜装置的运行，能够削减所抑制的RO膜装置部分的运行成本。具体而言，通过降低逆变器值，能够抑制泵输出而实现运行成本的降低。
例如，在水质充分干净的情况下(硼浓度例如为0.02ppb以下的情况下)，使第一泵逆变器INV1的逆变器值降低，使第一泵P1的运行能力降低，使背压阀Vb1成为关闭的状态。由此，供给到第一RO膜装置10的被处理水少量通过第一RO膜装置10(回收率为20％以下)，大多从第一RO膜装置10的浓缩水侧排出。不完全切断向第一RO膜装置10的通水，被处理水少量透过第一RO膜装置10。由此，能够防止第一RO膜装置10中的细菌等的繁殖。
然后，利用合流管线46使第一RO膜装置10的浓缩水与透过水合流，供给至后级的第二RO膜装置20，进行RO膜处理。由此，第一泵P1的运行被抑制，成本得以削减。
在以第二RO膜装置20为主进行运行的状态下，在水质稍微恶化的情况下(硼浓度成为例如0.05ppb以上的情况)，利用第二RO膜装置20的第二泵逆变器INV2抑制第二泵P2的可动，关闭背压阀Vb2，使闸阀V7成为打开的状态。而且，打开背压阀Vb1，关闭闸阀V6，通过提高第一RO膜装置10的第一泵逆变器INV1的逆变器值来提高第一泵P1的运行压，使第一RO膜装置10返回至通常运行。如此，将第一RO膜装置10切换为主要的运行。在该时刻，第一RO膜装置10的硼的阻止率较高，因此第一RO膜装置10在主要的运行中硼浓度低于0.05ppb。如此能够将水质调整为目标纯度。此时，第二泵P2的运行被抑制，能够降低成本。在即使如此水质仍恶化的情况下(硼浓度超过例如0.05ppb的情况下)，打开背压阀Vb2，关闭闸阀V7，提高第二泵逆变器INV2的逆变器值，使第二泵P2返回到通常运行。如此，以硼浓度成为0.05ppb以下的方式使第一、第二RO膜装置10、20两者通常运行，能够实现进一步的水质的提高。
另外，并不限定于通水至第一管线变更单元以及第二管线变更单元中的任意一者的情况，也可以根据被处理水的水质，而通水至第一管线变更单元以及第二管线变更单元两者。例如，在被处理水的水质为不需要RO膜处理的硼浓度为基准值以下的水质的情况下，能够通水至第一、第二管线变更单元这两者。
另外，在上述水处理系统1B中，能够始终利用水质测定单元30监测例如硼浓度作为水质，并反馈其结果来控制RO膜装置的运行。因此，处理水中不含有高浓度的硼，能够始终维持基准值内的硼浓度。
进而，在上述水处理系统1B中，由于第一、第二RO膜装置10、20始终运行，因此提高泵输出时的上升沿变好。另外，即使在浓缩水在第一、第二合流管线46、47中的任一者流动的期间，水也通过第一、第二RO膜装置10、20的各RO膜而向透过水侧少量流动。因此，水不会滞留在各RO膜装置内，因此能够在各RO膜装置内抑制细菌等的繁殖。
接着，作为本发明的水处理系统的另一优选实施方式(第三实施方式)，以下参照图3对水处理系统1(1C)进行说明。
水处理系统1C是在前述的水处理系统1A的后级的处理水管线43配置有第一离子交换装置(IER)51的系统，除此以外具有与水处理系统1A同样的结构。该第一离子交换装置51优选配置于比连接水质测定单元30的测定用管线31的分支点B2靠下游侧的位置。换言之，能够在第一离子交换装置51的上游侧(前级)进行水质测定。由此，例如即使第二RO膜装置20的透过水的硼浓度稍微增减，也能够利用第一离子交换装置51去除硼。因此，最终能够更可靠地将处理水的硼浓度抑制为基准值以下。在以硼的去除为目的的情况下，第一离子交换装置51优选至少具有阴离子交换树脂或具有硼选择性的螯合树脂。作为离子交换装置，能优选使用(1)将填充有强酸性阳离子交换树脂的阳离子交换塔与填充有强碱性阴离子交换树脂的阴离子交换塔串联连接而成的2床2塔式再生型离子交换装置、(2)以强酸性阳离子交换树脂和强碱性阴离子交换树脂成为各自不同的层的方式填充于一个塔内的2床1塔式再生型离子交换装置、(3)将强酸性阳离子交换树脂与强碱性阴离子交换树脂均匀混合并填充于一个塔内而成的混床型再生式离子交换装置、(4)电再生式去离子装置(EDI)。
另外，为了便于说明，在图3中使用了“第一离子交换装置”的表现方式，但在图3的实施方式中，所具备的离子交换装置也可以仅是1台“第一离子交换装置”。即，在本发明中称为“第一离子交换装置”的情况下，可以具有其他的离子交换装置(例如第二离子交换装置)，也可以不具有其他的离子交换装置。
另外，无需使第二RO膜装置20的透过水一定流向第一离子交换装置51。例如，也可以设置绕过第一离子交换装置51的旁通管线，根据水质测定单元30的测定值而绕过第一离子交换装置51。
接着，作为本发明的水处理系统的另一优选实施方式(第四实施方式)，以下参照图4对水处理系统1(1D)进行说明。
水处理系统1D是在前述的水处理系统1C的测定用管线31配置了包含含有阳离子交换树脂的阳离子交换装置52和/或脱碳膜的脱碳装置53的系统，除此以外具有与水处理系统1C同样的结构。阳离子交换装置52从供给至水质测定单元30的水中去除钠离子等。脱碳装置53将溶解于向水质测定单元30供给的水中的氧、二氧化碳等进行去除。更优选配置有阳离子交换装置52和脱碳装置53这两者。在如此的结构中，能够提高向水质测定单元30供给的水的电阻率，因此例如能够高精度地测定硼浓度。从能够始终进行离子交换的观点出发，阳离子交换树脂优选电再生式。
阳离子交换装置52和脱碳装置53也能够与上述同样地应用于上述水处理系统1B。
接着，作为本发明的水处理系统的另一优选实施方式(第五实施方式)，以下参照图5对水处理系统1(1E)进行说明。
水处理系统1E在前述的水处理系统1C的第一离子交换装置51的前级(水质测定单元30的分支点的前级)的处理水管线43配置第二离子交换装置54，使测定用管线31从第一、第二离子交换装置51、54间的处理水管线43分支出来。因此，除了第一、第二离子交换装置51、54、测定用线31以外，具有与水处理系统1C同样的结构。
上述水处理系统1E能够利用水质测定单元30测定在第一、第二离子交换装置51、54之间的处理水管线43中流动的水的硼浓度。利用第二离子交换装置54能够从向水质测定单元30供给的水中去除离子等，因此能够提高向水质测定单元30供给的水的电阻率，能够高精度地测定硼浓度。另外，即使该硼浓度的测定值高，也能够利用后级的第一离子交换装置51进行去除第二离子交换装置54的处理水中含有的硼的处理。由此，能够充分降低从第一离子交换装置51出来的处理水的硼浓度。因此，即使第二离子交换装置54的处理水的硼浓度稍微增减，也能够将从第一离子交换装置51流出的处理水的硼浓度抑制在基准值以下。
第一、第二离子交换装置51、54也能够与上述同样地应用于上述水处理系统1B。
接着，作为本发明的水处理系统的另一优选实施方式(第六实施方式)，以下参照前述的图5对水处理系统1(1F)进行说明。
水处理系统1F除了将上述水处理系统1E的第一RO膜装置10的RO膜设为BWRO、将第二RO膜装置20的RO膜设为SWRO以外，具有与水处理系统1E同样的结构。BWRO是BrackishWater Reverse Osmosis Membrane的缩写，是半咸水用反渗透膜。SWRO是Sea WaterReverse Osmosis Membrane的缩写，是海水用反渗透膜。BWRO通常为低压RO膜，SWRO通常为高压RO膜。
上述水处理系统1F通过在第一级的第一RO膜装置10使用低压RO膜、且在第二级的第二RO膜装置20使用高压RO膜，能够在不引起膜堵塞的情况下提高通量(每单位膜面积且每单位时间的膜过滤水量)。因此，能够提高硼阻止率。
如上所述，将第一RO膜装置10的RO膜设为BWRO、且将第二RO膜装置20的RO膜设为SWRO也能够与上述同样地应用于上述水处理系统1B。
本发明中使用的低压型RO膜装置中所使用的RO膜优选使用能够以比较低的压力进行运行的低压膜、超低压膜。作为低压膜、超低压膜，能够使用在有效压力1MPa、水温25℃的纯水的渗透通量为0.027～0.075m/h(小时)的膜、优选0.027～0.042m/h的膜。
在此，渗透通量是将透过水量除以RO膜面积而得到的。“有效压力”是指在JISK3802：2015“膜术语”中记载的、从平均操作压减去渗透压差和二次侧压所得到的作用于膜的有效的压力。另外，平均操作压是反渗透膜的一次侧的膜供给水的压力(运行压力)和浓缩水的压力(浓缩水出口压力)的平均值，由下式表示。
平均操作压＝(运行压力+浓缩水出口压力)/2
每1MPa有效压力的渗透通量能根据膜制造商的目录中记载的信息、例如透过水量、膜面积、评价时的回收率、NaCl浓度等来计算。另外，在1个或多个压力容器中装填有多支处于相同的渗透通量的RO膜的情况下，根据压力容器的平均操作压/二次侧压力、被处理水水质、透过水量、膜支数等信息，能够计算所装填的膜的渗透通量。
在本发明中，第二RO膜装置20使用高压型的装置。高压型RO膜装置以往作为海水淡化用而开发，但对于盐浓度低的被处理水，通过更低的运行压，能够有效地去除离子、TOC等。例如，只要是高压型RO膜装置，也能够以1级实现超低压～低压型RO膜装置2级的量的处理能力。通过使用这样的RO膜装置，能够使通过超低压～低压膜不能充分去除的二氧化硅、硼、尿素、乙醇、异丙醇这样的非解离物质的去除率飞跃性地得以上升。
在本发明中，作为第二RO膜装置20中使用的“高压型”的定义，能列举大致表示如下性质的定义。即，在有效压力1MPa、水温25℃的纯水的渗透通量为0.0083～0.027m/h。高压型RO膜的有效压力优选为1.5～2.0MPa。通过使有效压力为1.5MPa以上，能够充分提高高压型RO膜的硼阻止率。另外，通过使有效压力为2.0MPa以上，可期待进一步提高硼阻止率的效果，但由于需要提高装置的耐久压力，因此有时设备费用会增加。本发明中的RO膜的相对阻止率是在pH为中性、且其他(温度、压力等)为相同条件下评价的阻止率。
在本发明的水处理系统中，可以在RO膜装置的前级进行供给水的前处理。另外，可以在后级进行处理水的后处理。进而，还能在RO膜装置的前级或中途向供给水中适当添加药品。
作为前处理，可举出凝集处理、砂滤、膜过滤、脱碳酸、软化。
凝集处理是如下处理：利用具有正电荷的凝集剂对带负电的水中的微粒的带电进行中和而使其凝集，生成基础絮凝物，利用聚合物等凝集助剂吸附基础絮凝物，生成粗大絮凝物，使其容易沉淀。作为凝集剂，可举出硫酸铝、聚氯化铝、氯化铁、硫酸亚铁等。
砂滤是将堆积的砂用于过滤材料并通过使水通过该堆积的砂内而过滤的处理。
膜过滤是通过使过滤膜通过而过滤水的处理。根据过滤对象物质的大小和过滤的驱动力，过滤膜可举出精密过滤(MF)膜、超滤(UF)膜、离子交换膜、RO膜等。
脱碳酸是通过使用脱碳酸塔进行爆气来减少水中的碳酸而调整pH的处理。
软化是将水中所含的钙离子、镁离子等通过阳离子交换树脂交换为钠离子而进行软水化的处理。
作为后处理，可举出紫外线(UV)照射、脱气等。
紫外线照射是向水照射紫外线并利用紫外线对水中的微生物进行杀菌、非活性化的处理。另外，也是分解水中的有机物的处理。
脱气是去除水中的溶解气体(例如氧、氮、二氧化碳等)的处理。
作为药品添加所使用的药品，可举出调整pH的酸、碱、抑制、防止水垢的产生的水垢分散剂、具有杀菌作用、抗菌作用的粘泥控制剂、氧化剂、还原剂等。
作为调整水的pH的酸，可举出盐酸、硫酸等，作为碱，可举出氢氧化钠等。
作为水垢分散剂，可举出氢氧化钠(苛性钠)、氢氧化钙(消石灰)等。
作为粘泥控制剂，可举出次氯酸钠、过氧化氢等。
作为氧化剂，可举出臭氧、过氧化氢等，作为还原剂，可举出过硫酸盐、次氯酸盐等。
接着，作为本发明的水处理系统的另一优选实施方式(第七实施方式)，以下参照图6对水处理系统1(1G)进行说明。
水处理系统1G是在上述水处理系统1F中配置第三反渗透膜装置(也称为第三RO膜装置)60的系统。具体而言，优选经由浓缩水管线44将第一RO膜装置10的浓缩水侧Ac与第三RO膜装置60的供给侧Cs连接。另外，优选经由浓缩水管线45将第二RO膜装置20的浓缩水侧Bc与第三RO膜装置60的供给侧Cs连接。与第三RO膜装置60的供给侧Cs连接的浓缩水管线44、45可以共用供给侧Cs而与供给侧Cs连接，也可以独立地与供给侧Cs连接。优选在第三RO膜装置60的浓缩水侧Cc连接有浓缩水管线48，在透过水侧Ct连接有透过水管线49。该透过水管线49优选连接于供给管线41的分支点B1的上游侧。
上述第三RO膜装置60也能够与上述同样地应用于上述水处理系统1B。
水处理系统1G将第一、第二RO膜装置10、20的浓缩水供给至第三RO膜装置60，使第三RO膜装置60的处理水(透过水)与RO膜系统的被处理水合流，因此能够提高回收率。另外，若为了提高回收率而使第一、第二RO膜装置10、20的浓缩水直接返回被处理水，则系统内的硼浓度变高。为此，利用第三RO膜装置60对第一、第二RO膜装置10、20的浓缩水进行处理，使该透过水返回被处理水，从而能够在不提高系统内的硼浓度的情况下提高回收率。
第三RO膜装置60可以是低压型或高压型中的任一种，但优选为高压型的装置。通过将第三RO膜装置60设为高压型RO膜装置，从而来自第三RO膜装置60的透过水23的水质提高，能够提高被处理水的稀释效果。其结果，实现EDI处理水的提高。
上述各水处理系统1(1A～1G)优选具备控制部(未图示)，该控制部基于由水质测定单元30测定出的水质的测定值来指示上述闸阀V1～V7及背压阀Vb1、Vb2的开闭动作。为了通过控制部进行闸阀V1～V7及背压阀Vb1、Vb2的开闭动作，各闸阀V1～V7优选使用能够进行电开闭动作的例如电磁阀。由此，能够进行阀操作的自动化。另外，该控制部能够基于水质的测定值，适当变更第一、第二泵逆变器INV1、INV2的逆变器值。该控制部包含于本发明中的管线变更单元。
<施加于RO膜的供给水的供给压力>
在使向第一、第二RO膜装置10、20供给被处理水时的供给压力上升的情况下，为了避免急剧的压力上升，优选经由作为流量控制装置发挥功能的第一泵逆变器INV1使第一泵P1动作。此时，为了不产生急剧的压力变化，利用第一泵逆变器INV1对驱动第一泵P1的电动机(未图示)的输出(例如转速)进行控制来调节被处理水的流量。通过该流量调节，能够抑制水压变动。关于第二泵P2，也与第一泵P1同样，为了避免急剧的压力变动，优选由第二泵逆变器INV2进行控制。
<RO膜装置>
上述第一、第二、第三RO膜装置10、20、60的库(bank)结构可以是1级结构，也可以是多级结构。在多级结构的情况下，优选将RO膜串联多级地进行配置。另外，优选在库中具备多个容器(vessel)。进而，优选在容器中具备多个元件。
<RO膜>
第一、第二、第三RO膜装置10、20、60中使用的RO膜根据使用用途、被处理水水质、所要求的透过水水质、回收率，不限于同一品种，能分别选定最佳的膜。例如，也优选在第一RO膜装置10中使用低压型反渗透膜，且在第二RO膜装置20中使用与第一RO膜装置10的RO膜相比在高压下使用的高压型反渗透膜。
上述RO膜装置的RO膜没有特别限制，可以是极超低压型、超低压型、低压型、中压型、高压型中的任一种RO膜。
作为低压～超低压型RO膜，例如可举出日东电工公司制ES系列(ES15-D8、ES20-U8)(商品名)、HYDRANAUTICS公司制ESPA系列(ESPAB、ESPA2、ESPA2-LD-MAX)(商品名)、CPA系列(CPA5-MAX、CPA7-LD)(商品名)、东丽公司制TMG系列(TMG20-400、TMG20D-440)(商品名)、TM700系列(TM720-440、TM720D-440)(商品名)、陶氏化学公司制BW系列(BW30HR、BW30XFR-400/34i)、SG系列(SG30LE-440、SG30-400)、FORTILIFE(注册商标)CR100等。
作为高压型RO膜，例如能列举出HYDRANAUTICS公司制SWC系列(SWC4、SWC5、SWC6)(商品名)、东丽公司制TM800系列(TM820V、TM820M)(商品名)、陶氏化学公司制SW系列(SW30HRLE、SW30ULE)(商品名)等。
上述第一～第七实施方式的水处理系统1A～1G能够适合用作制造纯水的纯水制造系统。特别适合用于半导体装置的制造工序等中使用的超纯水的制造。
接着，对本发明的水处理方法进行说明。
在本发明的水处理方法中，向具有第一RO膜装置10以及配置于第一RO膜装置10的透过水侧At且阻止率与第一RO膜装置10不同的第二RO膜装置20的反渗透膜系统供给被处理水。本发明的水处理方法包括如下步骤：在供给该被处理水时，根据该反渗透膜系统的透过水的水质而在下述(a)及(b)的通水管线之间进行切换。
(a)是将被处理水供给至第一RO膜装置10、且将第一RO膜装置10的透过水供给至第二RO膜装置20而得到透过水的通水管线。
(b)是将向第一RO膜装置10及第二RO膜装置20中的任一者的通水由第一旁通管线15或第二旁通管线25旁通而将向该任一者的RO膜装置的通水进行截断的通水管线(b-1)、或者使第一RO膜装置10及第二RO膜装置20中的任一者的浓缩水与透过水合流的第一合流管线46或通水至第二合流管线47的通水管线(b-2)。
本发明的水处理方法除了在本发明中规定的以外没有特别限制，例如能使用上述的本发明的水处理系统来实施。本发明的水处理方法优选能使用上述的第一～第七实施方式的水处理系统来实施。
[实施例]
[实施例1]
实施例1使用了通过前述的图6说明的水处理系统1G。被处理水使用了钠浓度为8ppm、钙浓度为10ppm、碳酸氢根离子浓度为1ppm、离子状二氧化硅为10ppm、且硼浓度为10～100ppb的被处理水。碳酸氢根离子浓度换算为碳酸钙(CaCO3)。在第一RO膜装置10的反渗透膜中，使用BWRO(日东电工公司制造，产品名：CPA5-LD)，将第一RO膜装置10的回收率设为80％。在第二RO膜装置20的反渗透膜中，使用SWRO(日东电工公司制造，产品名：SWC5-MAX)，将第二RO膜装置20的反渗透膜的回收率设为90％。在第三(盐水)RO膜装置60的反渗透膜中，使用SWRO(日东电工公司制造，产品名：SWC5-MAX)，将第三RO膜装置60的回收率设为50％。
第三RO膜装置60的透过水(处理水)管线49与供给比合流点B1靠上游侧的被处理水的供给管线41合流(第一级RO膜装置的单独运行)。第一、第二离子交换装置(EDI：电气式再生式纯水装置)51、54使用奥加诺株式会社制、产品名：EDI-XP，其回收率为90％。
将第一离子交换装置51的处理水从处理水管线43通过测定用管线31进行分支，利用水质测定单元30测定并监视硼浓度。水质测定单元30使用在线硼监视器(SUEZ公司制，产品名：Sievers在线硼计)。
另外，作为第一级的第一RO膜装置10的供给侧以及第二级的第二RO膜装置20的供给侧的加压用泵(未图示)，使用多级离心泵(东荣株式会社制，产品名：CR10)。加压用泵的运行压在第一级的第一RO膜装置10的供给侧设定为0.8MPa，在第二级的第二RO膜装置20的供给侧设定为1.4MPa。
打开闸阀V1、V4、V5，关闭闸阀V2、V3，利用第一RO膜装置10及第一、第二离子交换装置51、54对被处理水进行处理。
将第一离子交换装置51的处理水的基准上限值设为硼浓度0.05ppb，在硼浓度测定值超过0.05ppb时，打开闸阀V3，关闭闸阀V4、V5。然后，将第一RO膜装置10的透过水作为供给水起动第二RO膜装置20。将第二RO膜装置20的透过水作为第一离子交换装置51的被处理水。第二RO膜装置20的浓缩水与第一RO膜装置10的浓缩水合流，作为第三RO膜装置60的供给水(RO膜装置的两级运行)。实施上述运行约2400h(小时)。求出2400h后的EDI处理水的硼浓度和运行所需的能量成本比。关于能量成本比，将在实施例1中在2400h的运行中消耗的电力消耗量设为1。
需要说明的是，经过2400h时的被处理水的硼浓度为85ppb。
[实施例2]
实施例2使用了通过前述的图6说明的水处理系统1G。将硼浓度的基准上限值设为0.05ppb，将基准下限值设为0.02ppb。加压用泵的运行压与实施例1同样地设定。
打开闸阀V1、V4、V5，关闭闸阀V2、V3，进行第一RO膜装置10的单独运行。
在该单独运行中，在第一离子交换装置51的处理水(以下，称为EDI处理水)的硼浓度超过0.05ppb时，关闭闸阀V1、V5，打开闸阀V2、V3。由此，闸阀V2、V3、V4成为打开的状态，闸阀V1、V5成为关闭的状态。如此，停止第一RO膜装置10的运行，而且，将由第一旁通管线15旁通的被处理水供给到第二RO膜装置20，切换为第二RO膜装置的单独运行。通过该切换，EDI处理水的硼浓度低于0.05ppb。
在RO膜装置的切换后，EDI处理水的硼浓度再次超过0.05ppb时，打开闸阀V1，关闭闸阀V2、V4。由此，闸阀V1、V3成为打开的状态，闸阀V2、V4、V5成为关闭的状态。如此，切换为使第一RO膜装置10和第二RO膜装置20运行的两级RO膜装置的运行。
通过该切换，EDI处理水的硼浓度降低，EDI处理水的硼浓度低于基准下限值的0.02ppb时，关闭闸阀V1，打开闸阀V2、V4。由此，闸阀V2、V3、V4成为打开的状态，闸阀V1、V5成为关闭的状态。如此，停止第一RO膜装置10的运行，使用第一旁路管线15将被处理水直接供给到第二RO膜装置20的供给侧Bs。如此，切换为第二RO膜装置20的单独运行。
之后，EDI处理水的硼浓度低于0.02ppb，因此，打开闸阀V1、V5，闸阀V2、V3关闭。由此，成为闸阀V1、V4、V5打开的状态，闸阀V2、V3成为关闭的状态。如此，将被处理水供给至第一RO膜装置10，切换为第一RO膜装置10的单独运行。通过该切换，第二RO膜装置20的运行停止，第一RO膜装置10的透过水通过第二旁通管线25供给到处理水管线43。如此，以EDI处理水的硼浓度在基准上限值与基准下限值的范围内的方式进行控制，进行水处理。
将上述运行实施约2400h。求出2400h后的EDI处理水的硼浓度和运行所需的能量成本比。以下，能量成本比是将实施例1中的2400h的运行中消耗的电力消耗量设为1.0时的比率。
[比较例1]
比较例1除了用被处理水实施硼浓度的测定以外，使用了通过前述的图6说明的水处理系统1。加压用泵的运行压与实施例1同样地设定。
首先，打开闸阀V1、V3，关闭闸阀V2、V4、V5，使用第一RO膜装置10及第二RO膜装置20两者实施被处理水的处理(RO膜装置的两级运行)。然后，将被处理水的硼浓度的基准值设为50ppb，在被处理水的硼浓度低于50ppb的情况下，关闭闸阀V3，打开闸阀V4、V5。如此，使第二RO膜装置20停止，使用第二旁路管线25将第一RO膜装置10的透过水旁通至处理水管线43。即，实施了第一RO膜装置10的单独运行。之后，在被处理水的硼浓度超过50ppb的情况下，再次打开闸阀V3，关闭闸阀V4、V5。然后，将第二RO膜装置20切换为运行，使第一RO膜装置10及第二RO膜装置20两者运行。如此，以基准值为基准，在第一RO膜装置10的单独运行与第一RO膜装置10及第二RO膜装置20的两级运行之间切换，从而与被处理水的硼浓度的变化相对应。
将上述运行实施约2400h。求出2400h后的EDI处理水的硼浓度和运行所需的能量成本比。
[比较例2]
比较例2使用了通过前述的图6说明的水处理系统1G。加压用泵的运行压与实施例1同样地设定。
无论处理水的硼浓度如何，都打开闸阀V1、V3，闸阀V2、V4、V5关闭，使第一RO膜装置10及第二RO膜装置20始终运行(RO膜装置的两级运行)。
将上述运行实施约2400h。求出2400h后的EDI处理水的硼浓度和运行所需的能量成本比。
将上述实施例1、2及比较例1、2的运行时间2400h后的EDI处理水的硼浓度及能量成本比的测定结果示于表1。能量成本比如下算出。
能量成本比作为将在实施例1中的2400h的运行所消耗的电力消耗量设为1的情况下的电力消耗量的比而求出。即，根据能量成本比＝[2400h运行的电力消耗量]/[2400h运行的实施例1的电力消耗量]求出。上述电力消耗量是泵的电力消耗量。
[表1]
其结果，在本发明中，EDI处理水的硼浓度成为足够低的值，能量成本比也低。因此，实现了水质的维持，并且实现了成本削减。
虽然将本发明与该实施例一起进行了说明，但我们认为只要没有特别指定，就不应将我们的发明限定于说明的任一个细节部分，而应该在不违反所附权利要求书所示的发明的精神和范围的前提下作广义解释。
本申请基于在2019年12月25日向日本提出的专利申请日本特愿2019-234250主张优先权，其内容作为本说明书的记载的一部分取入本申请以供参照。
(标号说明)
1、1A～1G 水处理系统
10 第一反渗透膜装置(第一RO膜装置)
15 第一旁通管线
20 第二反渗透膜装置(第二RO膜装置)
25 第二旁通管线
30 水质测定单元
31 测定用管线
41 供给管线
42 连接管线
43 处理水管线
44、45 浓缩水管线
46 第一合流管线
47 第二合流管线
48 浓缩管线
49 透过水管线
51 第一离子交换装置(IER)
52 阳离子交换装置
53 脱碳装置
54 第二离子交换装置
60 第三反渗透膜装置(第三RO膜装置)
As、Bs、Cs 供给侧
Ac、Bc、Cc 浓缩水侧
At、Bt、Ct 透过水侧
B1～B2 分支点
C1 合流点
INV1 第一泵逆变器
INV2 第二泵逆变器
P1 第一泵
P2 第二泵
V1～V7 闸阀
Vb1、Vb2 背压阀。

Claims (11)

1.一种水处理系统，具有：
反渗透膜系统，其具有第一反渗透膜装置以及配置于第一反渗透膜装置的透过水侧的第二反渗透膜装置；
水质测定单元，其配置于第二反渗透膜装置的透过水侧；以及
管线变更单元，其根据所述水质测定单元的测定值，在通水至第一反渗透膜装置且将第一反渗透膜装置的透过水通水至第二反渗透膜装置而得到透过水的管线、与将向第一反渗透膜装置及第二反渗透膜装置中的至少一者的通水旁通至旁通管线从而将向该至少一者的反渗透膜装置的通水进行截断的管线之间进行变更。
2.一种水处理系统，具有：
反渗透膜系统，其具有第一反渗透膜装置以及配置于第一反渗透膜装置的透过水侧的第二反渗透膜装置；
水质测定单元，其配置于第二反渗透膜装置的透过水侧；以及
管线变更单元，其根据所述水质测定单元的测定值，在通水至第一反渗透膜装置且将第一反渗透膜装置的透过水通水至第二反渗透膜装置而得到透过水的管线、与将第一反渗透膜装置及第二反渗透膜装置中的至少一者的浓缩水与透过水进行合流的管线之间进行变更，
所述管线变更单元具有第一合流管线及第二合流管线中的至少一者，所述第一合流管线将第一反渗透膜装置的浓缩水侧与透过水侧相连，所述第二合流管线将第二反渗透膜装置的浓缩水侧与透过水侧相连，
所述水处理系统根据所述水质测定单元的测定值，针对第一反渗透膜装置及第二反渗透膜装置中的至少一者，将供给水压设为通常运行压的50％以下，且将回收率设为20％以下，来使与该至少一者的反渗透膜装置对应的第一合流管线及第二合流管线中的至少一者通水。
3.根据权利要求1或2所述的水处理系统，其特征在于，
第一反渗透膜装置是低压型反渗透膜装置，第二反渗透膜装置是高压型反渗透膜装置。
4.根据权利要求1或2所述的水处理系统，其特征在于，
所述水处理系统具有对第一反渗透膜装置的浓缩水以及第二反渗透膜装置的浓缩水中的至少一者进行处理的第三反渗透膜装置，并将第三反渗透膜装置的透过水供给至所述反渗透膜系统。
5.根据权利要求1或2所述的水处理系统，其特征在于，
由所述水质测定单元测定的成分包含硼。
6.根据权利要求1或2所述的水处理系统，其特征在于，
所述水处理系统具有对第二反渗透膜装置的透过水进行处理的第一离子交换装置。
7.根据权利要求6所述的水处理系统，其特征在于，
所述水处理系统具有对第一离子交换装置的处理水进行处理的第二离子交换装置，所述水质测定单元设置于第一离子交换装置的下游侧。
8.根据权利要求1或2所述的水处理系统，其特征在于，
在所述水质测定单元的前级具备阳离子交换装置以及脱气装置中的任一者以上。
9.一种水处理方法，包括如下步骤：向具有第一反渗透膜装置和配置于第一反渗透膜装置的透过水侧的第二反渗透膜装置的反渗透膜系统供给被处理水时，根据该反渗透膜系统的透过水的水质而在通水管线a与通水管线b之间进行切换，
所述通水管线a是将被处理水供给至第一反渗透膜装置、且将第一反渗透膜装置的透过水供给至第二反渗透膜装置而得到透过水的通水管线，
所述通水管线b是将向第一反渗透膜装置及第二反渗透膜装置中的至少一者的通水旁通至旁通管线从而将向该至少一者的反渗透膜装置的通水进行截断的通水管线。
10.一种水处理方法，包括如下步骤：向具有第一反渗透膜装置和配置于第一反渗透膜装置的透过水侧的第二反渗透膜装置的反渗透膜系统供给被处理水时，根据由水质测定单元测定的该反渗透膜系统的透过水的水质而由管线变更单元在通水管线a与通水管线b之间进行切换，
所述通水管线a是将被处理水供给至第一反渗透膜装置、且将第一反渗透膜装置的透过水供给至第二反渗透膜装置而得到透过水的通水管线，
所述通水管线b是将第一反渗透膜装置及第二反渗透膜装置中的至少一者的浓缩水与透过水进行合流的通水管线，
所述管线变更单元具有第一合流管线及第二合流管线中的至少一者，所述第一合流管线将第一反渗透膜装置的浓缩水侧与透过水侧相连，所述第二合流管线将第二反渗透膜装置的浓缩水侧与透过水侧相连，
在所述水处理方法中，根据所述水质测定单元的测定值，针对第一反渗透膜装置及第二反渗透膜装置中的至少一者，将供给水压设为通常运行压的50％以下，且将回收率设为20％以下，来使与该至少一者的反渗透膜装置对应的第一合流管线及第二合流管线中的至少一者通水。
11.根据权利要求10所述的水处理方法，其特征在于，
第一反渗透膜装置是低压型反渗透膜装置，第二反渗透膜装置是高压型反渗透膜装置，
由所述水质测定单元测定的成分包含硼。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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GR01 Patent grant
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