CN115461133B - 液体处理装置、纯水制造系统以及液体处理方法 - Google Patents

Abstract

脱盐装置12(液体处理装置)具有：第一水处理单元26(液体处理单元)，该第一水处理单元26包括反渗透膜、以将被处理液分离成透过反渗透膜的透过液和透过液以外的浓缩液；水回收单元28(液体回收单元)，该水回收单元28包括反渗透膜、以将浓缩液分离成透过反渗透膜的回收液和回收液以外的排液；以及升压机构，该升压机构使浓缩液的液压升高，使得液体回收单元中的能够分离成回收液和排液的状态持续，从而将浓缩液从液体处理单元直接输送到液体回收单元。

Description

液体处理装置、纯水制造系统以及液体处理方法

技术领域

本公开涉及一种液体处理装置、纯水制造系统以及液体处理方法。

背景技术

近年来，在用于制造纯水的纯水制造装置(包括用于制造超纯水的超纯水制造装置)中，大多使用自来水、井水、工业用水等淡水作为原水。这些淡水被供给到包括反渗透膜(RO膜，reverse osmosis membrane)的液体处理装置中，进行通过反渗透膜去除供给水中的微粒、微生物、无机盐、离子、有机物等杂质的处理。并且，在包括反渗透膜的液体处理装置中，生成去除了杂质的透过水和透过水以外的浓缩水。

在实际的液体处理装置中，多数情况下，多个包括反渗透膜的组件在供给水的流动方向上串联配置。由此，通过使被处理水依次通过多个组件，与以单体方式使用组件的情况相比，能够提高被处理水的回收率。另外，该“回收率”是所生成的透过水的量除以所供给的被处理水的量的比例。作为具体例，即使在单体组件的回收率为10％～20％左右的情况下，通过使用多个组件，也能够将回收率提高到75％～90％左右。但是，如果回收率高于此值，则浓缩水中的水垢成分的浓度有可能高到实际上产生水垢的程度。

其中，例如在特开2010-201313号公报中，记载了一种通过第二RO膜分离装置对第一RO膜分离装置的浓缩水进行膜分离处理的反渗透膜分离方法。具体地，记载了一种向第二RO膜分离装置的供水中添加还原剂，以使导入到第二反渗透膜分离装置的水的氧化还原电位达到200～600mV的结构。在特开2010-201313号公报中还记载有如下内容：由此，以适当的添加量向第二RO膜分离装置的供水中添加还原剂，对其一部分进行还原处理使得在第一RO膜分离装置的浓缩水中残留有必要量的被浓缩的氧化剂，由此能够防止由氧化剂导致的膜劣化，并且能够防止膜污染。

发明内容

发明要解决的课题

在特开2010-201313号公报所记载的结构中，通过将由第二RO膜分离装置生成的透过水作为被处理水供给到第一RO膜分离装置，从而能够实现由第一RO膜分离装置生成的浓缩水的再利用。即，第一RO膜分离装置能够作为将被处理水分离成透过反渗透膜的透过液和该透过液以外的浓缩液的液体处理单元而发挥功能。并且，第二RO膜分离装置能够作为将浓缩液分离成透过反渗透膜的再利用液体和该再利用液体以外的排液的液体回收单元而发挥功能。

在第一RO膜分离装置所生成的浓缩水中，水垢成分和/或其他杂质的浓度较高。即，具有高浓度水垢成分的水被输送到第二RO膜分离装置。因此，为了防止水垢的产生，需要采取注入阻垢剂等水垢对策。

此外，由于向第二RO膜分离装置的供给水是来自第一RO膜分离装置的浓缩水，因此向第二RO膜分离装置的供给水的水量少于向第一RO膜分离装置的供给水的水量。

另外，由于通过第一RO膜分离装置所得到的浓缩水被浓缩至接近水垢产生的极限，因此，第二RO膜分离装置与第一RO膜分离装置相比，明显容易产生水垢。因此，为了进行清洗或RO膜(反渗透膜)更换等维护，优选第一RO膜分离装置与第二RO膜分离装置独立运转。因此，通常在第一RO膜分离装置与第二RO膜分离装置之间设置罐(tank)和/或凹槽(pit)而使其能够独立运转。

因此，将从第一RO膜分离装置排出的浓缩水暂时地存积在浓缩水槽，并将所存积的浓缩水在使用泵升压后向第二RO膜分离装置输送。

但是，如果将从第一RO膜分离装置排出的浓缩水存积在浓缩水槽中，则浓缩水滞留在浓缩水槽中，因此可能造成浓缩水中的杂质积存在浓缩水槽中而杂质的浓度变高。例如，如果将浓缩水中的不溶解物质处于凝聚状态的浓缩水供给到第二RO膜分离装置，则在第二RO膜分离装置中会发生积垢(fouling)(即，凝聚成分等附着在反渗透膜上)，反渗透膜的细孔被堵塞的现象。并且，如果在第二RO膜分离装置中持续积垢，则第二RO膜分离装置的压力损失变高，因此浓缩水的供给压力相对不足，无法充分地进行第二RO膜分离装置中的水处理。此外，第二RO膜分离装置的反渗透膜的更换时期也会提前。

如此，期望在以下结构中抑制不良情况的产生，从而进行高效的液体处理：将在包括反渗透膜的液体处理单元中产生的浓缩液在液体回收单元中分离成回收液和排液，并将回收液再次供给到液体处理单元。

本发明的目的在于，在将在包括反渗透膜的液体处理单元中产生的浓缩液在液体回收单元中分离成回收液和排液的结构中，抑制不良情况的产生，从而长期维持高效的液体处理。

解决课题的手段

第一方式的液体处理装置具有：液体处理单元，该液体处理单元包括反渗透膜、以将被处理液分离成透过所述反渗透膜的透过液和所述透过液以外的浓缩液；液体回收单元，该液体回收单元包括反渗透膜、以将所述浓缩液分离成透过所述反渗透膜的回收液和所述回收液以外的排液；升压机构，该升压机构使所述浓缩液的液压升高，使得所述液体回收单元中的能够分离成所述回收液和所述排液的状态持续，从而将所述浓缩液从所述液体处理单元直接输送到所述液体回收单元。

通过升压机构将在液体处理单元中生成的浓缩液的液压升高。然后，升压后的浓缩液被供给到液体回收单元。在浓缩液中，例如与被处理液相比杂质的浓度较高，但由于浓缩液被升压，因此，在液体回收单元中，能够维持高效地将浓缩液分离成回收液和排液的状态。

升压机构是将浓缩液从液体处理单元直接输送到液体回收单元，并且在液体处理单元与液体回收单元之间没有浓缩液槽(罐)等的结构。即，从液体处理单元向液体回收单元供给的浓缩液不会在供给中途滞留，抑制了杂质浓度的上升。因此，能够抑制在液体回收单元中因杂质浓度高而引起的不良情况(例如，积垢或结垢的产生)，能够长期维持高效的液体处理。

关于第二方式的液体处理装置，在第一方式的液体处理装置中，所述升压机构具有：被处理液泵，该被处理液泵对所述被处理液进行加压；以及透过液阀，该透过液阀调节所述透过液的流量。

即，能够以包括被处理液泵和透过液阀的简单的结构实现升压机构。由于在液体处理单元与液体回收单元之间不设置泵、阀，因此能够利用配管直接连结液体处理单元和液体回收单元来将浓缩液从液体处理单元供给到液体回收单元。

关于第三方式的液体处理装置，在第一方式的液体处理装置中，所述升压机构具有：被处理液泵，该被处理液泵对所述被处理液进行加压；液体处理第二单元，该液体处理第二单元包括反渗透膜，所述透过液被分离为透过所述反渗透膜的二级透过液和所述透过液以外的二级浓缩液；以及浓缩液阀，该浓缩液阀调节所述浓缩液的流量。

即，能够以包括被处理液泵、液体处理第二单元以及浓缩液阀的简单的结构实现升压机构。由于将在液体处理单元中生成的透过液在液体处理第二单元中再次进行液体处理，因此，能够生成与透过液相比进一步去除了杂质的第二透过液。此外，即使在由于液体处理第二单元的升压效果高而导致液体回收单元的供给压力过高的情况下，由于设置有浓缩液阀，因此也能够使用浓缩液阀将浓缩液向液体回收单元的供给压力调节为适当的压力。

关于第四方式的液体处理装置，在第一方式的液体处理装置中，所述升压机构具有：浓缩液泵，该浓缩液泵对所述浓缩液进行加压；以及浓缩液阀，该浓缩液阀对通过所述浓缩液泵加压后的所述浓缩液的流量进行调节。

即，能够以包括浓缩液泵和浓缩液阀的简单的结构实现升压机构。由于浓缩液泵直接对浓缩液加压，因此能够高效地将浓缩液升压到期望的压力。

关于第五方式的液体处理装置，在第一方式～第四方式中任一方式的液体处理装置中，在所述液体处理单元中，将所述透过液的流量除以所述被处理液的流量而得到的液体回收率为75％以上且90％以下。

通过将液体回收率设为75％以上且90％以下，能够从被处理液尽可能多地生成透过液，并且抑制透过液的水质劣化，进而抑制浓缩液中杂质的过度浓缩。

关于第六方式的液体处理装置，在第一方式～第五方式中任一方式的液体处理装置中，所述升压机构根据所述液体回收单元的压力损失的增加来提高所述浓缩液的液压。

如果液体回收单元的压力损失增加，则浓缩液的液压增高，因此，在液体回收单元中，能够抑制将浓缩液分离成回收液和排液的效率的降低。此外，能够实现本液体回收单元的稳定运转。

第七方式的纯水制造系统具有：第一方式～第六方式中任一方式的液体处理装置、以及纯水制造单元，该纯水制造单元由通过所述液体处理装置生成的所述透过液生成纯水。

在该纯水制造系统中，由于具有第一方式～第七方式中任一方式的液体处理装置，因此能够进行高效的液体处理，生成透过液。

在纯水制造单元中，使用该透过液，能够高效地制造纯水。

第八方式的液体处理方法使用第一方式～第五方式中任一方式所述的液体处理装置对被处理液进行处理，在该液体处理方法中，在所述升压机构中，根据所述液体回收单元的压力损失的增加来提高所述浓缩液的液压。

即，在该液体处理方法中，由于使用第一方式～第五方式中任一方式所述的液体处理装置，因此能够抑制在液体回收单元中因杂质浓度高而引起的不良情况(例如，积垢或结垢的产生)，能够长期维持高效的液体处理。

此外，如果液体回收单元的压力损失增加，则浓缩液的液压增高，因此，在液体回收单元中，能够抑制将浓缩液分离成回收液和排液的效率的降低。此外，能够实现液体回收单元的稳定运转。

发明效果

在本发明中，在将在包括反渗透膜的液体处理单元中产生的浓缩液在液体回收单元中分离成回收液和排液的结构中，能够抑制不良情况的产生，从而维持高效的液体处理。

附图说明

图1是示出了包括作为第一实施方式的液体处理装置的一个示例的脱盐装置的超纯水制造系统的结构图。

图2是示出了作为第一实施方式的液体处理装置的一个示例的脱盐装置的结构图。

图3是示出了作为第一实施方式的液体处理装置的一个示例的脱盐装置的水处理单元的结构图。

图4是示出了作为第一实施方式的液体处理装置的一个示例的脱盐装置的水回收单元的结构图。

图5是将脱盐装置中的水处理单元以及水回收单元的压力与运转时间的经过一起示出的图表。

图6是示出了第一比较例的脱盐装置的结构图。

图7是将第一比较例的脱盐装置中的水处理单元以及水回收单元的压力与运转时间的经过一起示出的图表。

图8是示出了第二比较例的脱盐装置的结构图。

图9是将第一实施方式的脱盐装置中的水处理单元以及水回收单元的压力与运转时间的经过一起示出的图表。

图10是示出了作为第一实施方式的变形例的液体处理装置的一个示例的脱盐装置的结构图。

图11是示出了作为第二实施方式的液体处理装置的一个示例的脱盐装置的结构图。

图12是将第二实施方式的脱盐装置中的水处理单元以及水回收单元的压力与运转时间的经过一起示出的图表。

具体实施方式

以下，参照附图对第一实施方式的脱盐装置24、以及包括该脱盐装置24的超纯水制造系统12进行说明。脱盐装置24是本公开的技术所涉及的水处理装置的一个示例。

以下，在仅称为“流动方向”时，是指被处理水的流动方向。此外，在仅称为“上游”和“下游”时，分别是指被处理水的流动方向的“上游”和“下游”。

如图1所示，超纯水制造系统12包括预处理装置14、一级纯水装置16、纯水罐18和二级纯水装置20。

预处理装置14对用于超纯水的制造的原水进行预处理。作为预处理装置14，例如设置凝聚沉淀处理装置、微滤器或超滤装置等除浊装置、活性炭吸附装置。作为原水，例如可以使用自来水、井水、工业用水等淡水。然而，根据原水中杂质的浓度，如图1中的单点划线所示，原水可以被输送到一级纯水系统16，而不需要预处理系统14的预处理。另外，在本公开的技术中，预处理后的原水也记作“原水”。

在一级纯水装置16中，对在预处理装置14中进行了预处理的处理水实施吸附、过滤、离子交换等各种处理，由此去除在预处理装置14中未能完全去除的杂质，并且生成一级纯水。在本实施方式中，脱盐装置24包含在一级纯水装置16中。脱盐装置24是通过使被处理水通过反渗透膜56(详细情况将在稍后说明)来从被处理水中去除杂质，得到透过了反渗透膜56的透过水和透过水以外的浓缩水的装置。在脱盐装置24的前一级，有时设置有常压式脱气装置。另外，通常在脱盐装置24的后一级设置有紫外线照射装置、混合床式离子交换装置、电去离子装置、脱气膜装置等。在一级纯水装置16中生成的一级纯水暂时储存在纯水罐18中，然后被输送到二级纯水装置20。

在二级纯水装置20中对一级纯水实施吸附、过滤、离子交换等各种处理，进一步去除在一级纯水装置16中未能完全去除的杂质，生成二级纯水。二级纯水被输送到使用点(use point)22使用。另外，也可以是在暂时纯水的阶段被输送到使用点22的结构。

如图2所示，脱盐装置24具有第一水处理单元26以及水回收单元28。被处理水从上游侧通过原水配管30被供给到第一水处理单元26。被处理水既可以是供给到预处理装置14的原水，也可以是对该原水实施了预定处理的水。以下，以使用原水作为被处理水的情况为例进行说明。

在原水配管30上从上游侧起设置有原水泵32和原水阀34。

原水泵32是提高向第一水处理单元26供给的原水的压力来向第一水处理单元26进行供给的泵。与后述的第一比较例以及第二比较例的原水泵120相比，输出范围被设定为使更高的压力作用于原水，能够进行水回收单元28的连续运转。

如图3所示，第一水处理单元26具有一个或多个储蓄罐(bank)50。在图3所示的示例中，具有第一储蓄罐50A、第二储蓄罐50B和第三储蓄罐50C这三个储蓄罐。在具有多个储蓄罐的结构的情况下，沿着流动方向串联地配置有多个储蓄罐50。

每个储蓄罐50具有一个或多个管体(vessel)52。在图3所示的示例中，第一储蓄罐50A具有四个管体52，第二储蓄罐50B具有两个管体52，第三储蓄罐50C具有一个管体52。在储蓄罐50具有多个管体52的结构的情况下，多个管体52相对于流动方向并联地配置。

管体52具有多个组件54。在图3所示的示例中，四个组件54A～54D沿流动方向串联地配置在一个管体52中。

每个组件54在内部包括反渗透膜56。流入组件54的被处理水被分离为透过反渗透膜56的透过水和该透过水以外的浓缩水。例如，如图2所示，在一个管体52内由最上游侧的组件54A生成的透过水经由处理水配管38、从第一水处理单元26被输送到一级纯水装置16。与此相对，在组件54中生成的浓缩水流入从上游侧起第二个组件54B，再次被分离为透过反渗透膜56的透过水和该透过水以外的浓缩水。这样，在一个管体52内，反复进行将被处理水分离为透过水和浓缩水的操作。

在第一储蓄罐50A的多个管体52中生成的浓缩水暂时合流后，作为被处理水流入第二储蓄罐50B的多个管体52中的任一个。并且，在第二储蓄罐50B的管体52中也同样，通过组件54被分离成透过水和浓缩水，该透过水经由处理水配管38被输送到一级纯水装置16，浓缩水合流后，在第三储蓄罐50C的管体52中，也通过多个组件54分离成透过水和浓缩水，该透过水经由处理水配管38从第一水处理单元26被输送到一级纯水装置16。与此相对，如图2所示，在组件54生成的浓缩水通过浓缩水配管36输送到水回收单元28。

如此，在一个管体52中，在沿着被处理水的流动方向串联配置的全部四个组件54中，未通过反渗透膜56的被处理水成为浓缩水。与此相对，在任一组件54中透过反渗透膜56的被处理水成为透过水。

在第一水处理单元26中，多个组件54沿着被处理水的流动方向串联地配置，因此与串联地配置一个组件54的结构相比，能够提高第一水处理单元26的回收率。例如，在单体组件54的回收率为10％～20％的情况下，整个第一水处理单元26的回收率为75％～90％。即，水回收率提高至接近引起水垢产生的条件。具体地，例如，朗格利尔指数优选为0以下，更优选为-1～0，进一步优选为-0.5～0，并且优选将二氧化硅浓缩至80～120ppm左右。

此外，在第一水处理单元26的第一储蓄罐50A中，由于在被处理水的流动方向上多个管体52(即，组件54并联地配置)，因此与并联地配置一个组件54的结构相比，能够进行更多的被处理水的处理。此外，越朝向下游侧，在并联方向上配置的组件54的数量越少。即，在并联方向上配置的组件54的数量在第一储蓄罐50A中为四个(四排)，在第二储蓄罐50B中为两个(两排)，在第三存储体50C中为一个(一排)。由于越朝向下游侧，通过组件54处理的被处理水的量越少，因此，即使这样朝向下游侧减少在并联方向配置的组件54的数量，也不会影响被处理水的处理。即，能够实现结构的简化，同时能够可靠地处理被处理水。另外，也可以将多个第一水处理单元26相对于流动方向并联地配置。

如图4所示，水回收单元28具有一个或多个储蓄罐50。在图4所示的示例中，具有第一储蓄罐50D以及第二储蓄罐50E这两个储蓄罐50。在具有多个储蓄罐50的结构的情况下，沿着被处理水的流动方向串联地配置多个储蓄罐50。

水回收单元28中的每个储蓄罐50包括一个或多个管体52。在具有多个管体52的储蓄罐(在图4所示的示例中为第一储蓄罐50D)中，管体52沿被处理水的流动方向并联配置。管体52具有多个组件54，在一个管体52中，沿着被处理水的流动方向串联地配置有四个组件54A～54D。

在水回收单元28中，也与第一水处理单元26相同，在一个管体52中，在沿着被处理水的流动方向串联配置的全部四个组件54中，未通过反渗透膜56的被处理水被浓缩，成为排水。与此相对，在任一组件54中透过反渗透膜56后的透过水成为回收水。由于供给到水回收单元28的被处理水是在第一水处理单元26中生成的浓缩水，因此流量比作为第一水处理单元26的被处理水的原水少。因此，水回收单元28能够比第一水处理单元26更小型化。另外，也可以多个水回收单元28相对于流动方向并联地配置。

第一水处理单元26与水回收单元28通过浓缩水配管36直接连结。在第一水处理单元26中生成的浓缩水作为被处理水直接供给到水回收单元28。并且，在水回收单元28中，浓缩水被分离为透过了反渗透膜56的回收水和回收水以外的排水。回收水可以从脱盐装置24回收并输送到其他装置，但在本实施方式中，回收水成为再利用水。即，回收水通过回收水配管46返回到原水泵32的上游侧的原水配管30，在脱盐装置24中被再利用。

如图2所示，脱盐装置24具有处理水阀40。处理水阀40设置于透过水作为处理水从第一水处理单元26流出的处理水配管38。通过调节该处理水阀40，能够调节处理水配管38的压力损失，增加或减少处理水的流量。

在本实施方式中，如上所述，原水泵32的输出高于第一比较例和第二比较例的原水泵120的输出。并且，通过原水泵32、浓缩水配管36和处理水阀40构成升压机构的一个示例。

此外，脱盐装置24具有排水阀44。排水阀44设置于浓缩水作为排水从水回收单元28流出的排水配管42。通过调节排水阀44，能够调节排水配管42的压力损失。

在原水配管30中，在原水阀34与第一水处理单元26之间设置有原水压力传感器60。原水压力传感器60能够检测在原水配管30中流动的水的压力。

在处理水配管38上，在第一水处理单元26与处理水阀40之间设置有处理水压力传感器62以及处理水流量传感器64。处理水压力传感器62能够检测在处理水配管38中流动的处理水的水压。处理水流量传感器64能够检测在处理水配管38中流动的处理水的流量。

在浓缩水配管36上设置有浓缩水压力传感器66及浓缩水流量传感器68。浓缩水压力传感器66能够检测在浓缩水配管36中流动的浓缩水的水压。浓缩水流量传感器68能够检测在浓缩水配管36中流动的浓缩水的流量。

在回收水配管46上设置有回收水压力传感器70。回收水压力传感器70能够检测在回收水配管46中流动的回收水的水压。

在排水配管42上设置有排水压力传感器72及排水流量传感器74。排水压力传感器72设置在水回收单元28与排水阀44之间，能够检测在排水配管42中流动的排水的水压。排水流量传感器74设置在排水阀44的下游侧，能够检测在排水配管42中流动的排水的流量。

在本实施方式中，第一水处理单元26、水回收单元28、处理水阀40、排水阀44、原水压力传感器60、处理水压力传感器62、处理水流量传感器64、浓缩水压力传感器66、浓缩水流量传感器68、排水压力传感器72、排水流量传感器74被集中设置在单个滑橇(スキッド)76内。

接着，将第一实施方式的脱盐装置24的作用及液体处理方法与比较例的脱盐装置及液体处理方法进行比较并说明。另外，在以下所示的第一比较例和第二比较例中，对与第一实施方式相同的要素等标注相同的附图标记，并省略详细的说明。

在第一实施方式的脱盐装置24中，作为被处理水的原水被供给到第一水处理单元26。在第一水处理单元26中，原水被分离为透过了反渗透膜56(参见图3)的透过水和该透过水以外的浓缩水。浓缩水是被处理水中的杂质被浓缩后的水，通过浓缩水配管36而被供给至水回收单元28。

在水回收单元28中，被供给的浓缩水被分离为透过了反渗透膜56(参见图4)的回收水和该回收水以外的排水。回收水是从浓缩水中去除了杂质的水。能够将该回收水再次供给至第一水处理单元26而作为被处理水(再利用水)再利用，并且能够高效地生成处理水。另外，也可以将回收水用于脱盐装置24中的被处理水以外的用途。

另外，在本公开的技术的水处理装置所使用的原水中，含有水垢成分，在脱盐后的浓缩水中，水垢成分的浓度上升。并且，原水中除了水垢成分之外，还含有在水回收单元28中成为积垢和结垢的原因的各种杂质(即，积垢成分和水垢成分)。由于原水被第一水处理单元26分离为透过水和浓缩水，因此浓缩水中的积垢成分和水垢成分的浓度高于原水中的浓度。

如本实施方式所述，在液体处理装置为脱盐装置24的情况下，例如在原水的通量为0.6m/d的情况下，第一水处理单元26的入口部分的运转压力(以下，称为“入口运转压力”)被设定为1.0MPa以上且1.5MPa以下。与此相对，在水回收单元28中，由于浓缩水的积垢成分的浓度高，因此在与第一水处理单元26不同的回收率(例如，30％以上且65％以下)进行运转。在这种情况下，由于在浓缩水中积垢成分的浓度高，因此与第一水处理单元26相比，在水回收单元28中，作为入口运转压力而设定为更高的压力。例如，在浓缩水的通量为0.6m/d的情况下，水回收单元28的入口部分处的运转压力被设定为1.0MPa以上且1.8MPa以下。换而言之，要求原水泵32的能力达到能够实现上述入口运转压力的程度。

图5中示出了为了使第一水处理单元26以及水回收单元28各自运转而作用的必要供给压力的时间变化。第一水处理单元26的必要供给压力的数值范围如上所述为1.0MPa以上且1.5MPa以下。在第一水处理单元26中，随着运转时间的经过，积垢逐渐进行，因此与此相应地，必要供给压力也逐渐升高。类似地，水回收单元28的必要供给压力的数值范围为1.0MPa以上且1.8MPa以下，与第一水处理单元26的必要供给压力相同，随着运转时间的经过而带来的持续积垢，水回收单元28的必要供给压力逐渐升高。

在运转开始时，在第一水处理单元26和水回收单元28中必要供给压力的值相同(在图5的示例中为1MPa)。由于原水以及浓缩水这两者都含有积垢成分，因此随着运转时间的经过，必要供给压力上升，特别是由于浓缩水的积垢成分的浓度比原水高，因此水回收单元28的必要供给压力的上升比例大。

通过以预定的时间间隔(在图5的示例中为1～3M)进行第一水处理单元26以及水回收单元28各自的清洗，能够去除污垢成分。由此，在第一水处理单元26和水回收单元28这两者中，必要供给压力变小，但即使是在刚刚清洗之后，与运转开始时或者其前一阶段的刚刚清洗之后相比、必要供给压力也稍高。因此，即使反复进行这样的定期的清洗来实现第一水处理单元26以及水回收单元28的恢复，实质上必要供给压力也随着运转而逐渐上升。并且，如图5中1～3Y所示，当必要供给压力达到预定的值(在第一水处理单元26中为1.5MPa，在水回收单元28中为1.8MPa)时，更换组件54。另外，反渗透膜56的更换时期例如能够设定为使得第一水处理单元26以及水回收单元28的运转成本更少。

从以上的说明可知，第一水处理单元26与水回收单元28的入口运转压力在运转开始时相同，但之后水回收单元28比第一水处理单元26大。

在此，对图6所示的第一比较例的脱盐装置104进行说明。

在第一比较例的脱盐装置104中，浓缩水配管106在中间被分割成两个(即，上游部分106A和下游部分106B)。在上游部分106A与下游部分106B之间设置有浓缩水罐108，在第一水处理单元26中生成的浓缩水暂时存积在浓缩水罐108中。存积在浓缩水箱108中的浓缩水的量能够根据由水位传感器116检测到的水位计算。

在浓缩水配管106的上游部分106A设置有浓缩水阀110，其能够对从第一水处理单元26流向浓缩水罐108的浓缩水的量进行调节。

在浓缩水配管106的下游部分106B(即，浓缩水罐108与水回收单元28之间)设置有浓缩水泵112、浓缩水阀114以及浓缩水压力传感器78。通过使浓缩水泵112工作，能够对存积于浓缩水罐108的浓缩水进行加压，并供给到水回收单元28。此外，通过调节浓缩水阀114的开度，能够以期望的压力以及流量将浓缩水供给到水回收单元28。如上所述，水回收单元28的必要供给压力比第一水处理单元26的必要供给压力大，但通过用浓缩水泵112对浓缩水进行升压，能够确保必要供给压力作为浓缩水向水回收单元28的供给压力。因此，第一比较例的脱盐装置104的原水泵120的输出可以低于第一实施方式的脱盐装置24的原水泵32的输出。

在第一比较例的脱盐装置104中，这样在浓缩水配管106的中途设置有浓缩水罐108，该浓缩水罐108和水位传感器116设置于一个滑橇118B上。而且，第一水处理单元26、浓缩水阀110、原水压力传感器60、处理水压力传感器62、浓缩水压力传感器66、处理水流量传感器64、浓缩水流量传感器68设置于一个滑橇118A上，水回收单元28、排水阀44、排水压力传感器72设置于一个滑橇118C上。

在浓缩水具有高浓度的水垢成分的情况下，优选在水回收单元28中抑制水垢成分的析出。例如，通过向浓缩水中注入水垢抑制剂来提高水垢成分的浓缩率，能够增加回收水的量，其结果是能够提高回收率。此外，有时也向浓缩水中注入pH调节剂来调节pH。由于在第一比较例的脱盐装置104中具有浓缩水罐108，因此容易注入这些药剂。

另外，在第一比较例的脱盐装置104中，将浓缩水暂时存积在浓缩水罐108中。因此，分别进行用于抑制水回收单元28中的积垢的基于浓缩水泵112的浓缩水的加压管理、基于浓缩水阀114的控制的浓缩水的流量管理。此外，由于第一水处理单元26与水回收单元28的运转的必要供给压力的上升程度(单位时间的上升量)也不同，因此以与第一水处理单元26不同的运转条件(被处理水的供给压力、供给量等)对水回收单元28进行运转管理。

但是，在第一比较例的脱盐装置104中，浓缩水从第一水处理单元26向水回收单元28的流动被浓缩水罐108截断。因此，需要将第一水处理单元26与水回收单元28置于不同的运转管理下。

而且，如第一比较例所述，当将浓缩液存积在浓缩水槽108中时，由于浓缩水中所含有的杂质被浓缩到接近产生水垢的极限，因此杂质有时会滞留在浓缩水槽108内。例如，由于水分的蒸发、碳酸的溶解等的影响，有时浓缩液的杂质浓度暂时且局部地超过饱和浓度。而且，被浓缩的浊质成分成为核而有可能促进水垢的析出。因此，在罐内的浓缩水中，成为水垢的微粒随着运转的继续而逐渐增加。此外，例如，有时添加在原水中的凝聚剂在浓缩水罐108内被浓缩。此外，在浓缩水罐108中，原水中所含的矿物质成分在浓缩水罐108内被浓缩，成为对活菌等微生物而言是营养丰富的状态，在这种情况下，容易导致微生物的繁殖。并且，如果将该状态的浓缩水供给到水回收单元28，则由于水垢、浓缩的凝聚剂、微生物等不溶解成分，有可能助长水回收单元28的组件54内的结垢、积垢。

图7中示出了在第一比较例的脱盐装置104中，为了使第一水处理单元26以及水回收单元28各自运转而需要的必要供给压力的时间变化。在第一比较例的脱盐装置104中，通过浓缩水泵112对浓缩水进行升压，以得到水回收单元28能够运转的压力。

在第一比较例的脱盐装置104中，运转开始时的必要供给压力也与图5所示的示例相同(1MPa)。但是，水回收单元28中的必要供给压力的上升程度(单位时间的上升率)比图5所示的示例大。因此，达到作为膜更换(实际上为组件54(参见图3和图4)的更换)的基准而设定的压力(1.8MPa)的上限的时间较短。并且，例如，如果以1～3Y的时间间隔观察，则在该状态下继续水回收单元28的运转，需要频繁地进行清洗。

为了消除因这样设置浓缩水罐108而产生的不良情况，例如，考虑使用图8所示的第二比较例的脱盐装置124。在该脱盐装置124中，与第一比较例的脱盐装置104同样地具有原水泵120，但该原水泵120的输出比第一实施方式的原水泵32的输出低。但是，具有以下程度的输出：为了在第一水处理单元26中将原水(被处理水)分离为处理水和浓缩水而使必要的水压作用于原水。

在第二比较例的脱盐装置124中，第一水处理单元26与水回收单元28通过浓缩水配管36直接连结，浓缩水不会在第一水处理单元26与水回收单元28之间滞留。因此，也能够抑制由于滞留在浓缩水罐108(参见图6)中的不溶解成分而容易在水回收单元28中产生积垢的情况。

但是，在第二比较例的脱盐装置124中，没有设置第一比较例的脱盐装置104中设置的浓缩水泵112(参见图6)。因此，其结果是，原水泵32承担向水回收单元28的浓缩水的供给压力。但是，在第二比较例的脱盐装置124中，原水泵32的供给能力被设定为能够使第一水处理单元26运转(能够将原水分离为透过水和浓缩水)的程度，具体而言被设定为1.0MPa以上且1.5MPa以下。由于在第一水处理单元26中有压力损失，因此从水回收单元28流出的浓缩水的实际压力进一步降低。由于水回收单元28的必要供给压力为1.0MPa以上且1.8MPa以下，因此在水回收单元28中，发生压力不足以将浓缩水分离成回收水和排水的情况。

与此相对，在第一实施方式的脱盐装置24中，第一水处理单元26与水回收单元28通过浓缩水配管36直接连结，在浓缩水从第一水处理单元26流动到水回收单元28的路径中不存在浓缩水滞留的部位。由于浓缩水不会滞留，因此能够抑制浓缩水中的凝聚成分的凝聚。由此，能够抑制水回收单元28中的积垢。其结果是，还能够抑制水回收单元28的运转所需的压力的上升，能够较多地确保在水回收单元28中流动的被处理水(浓缩水)的流量。并且，能够使回收水可靠地返回到第一水处理单元26，并且减少水回收单元28的清洗、膜更换的频率，从而能够长期进行高效的液体处理。

图9中示出了在第一实施方式的脱盐装置24中，第一水处理单元26及水回收单元28中的必要供给压力的时间变化。

此外，表1示出了在第一比较例、第二比较例、第一实施方式和后述的第二实施方式中，操作开始和从操作开始经过三年时的各种状态。

[表1]

在第一实施方式的脱盐装置24中，与第一比较例的脱盐装置104相比，原水泵32的输出被设定得较高。并且，通过调节处理水阀40的开度，能够将第一水处理单元26中的入口运转压力设定为期望的压力。具体地，第一水处理单元26的供给压力被设定为1.2MPa以上且2.0MPa以下。在第一水处理单元26中，在被处理水流入并作为浓缩水流出的情况下，存在预定的压力损失(例如，0.2MPa左右)，因此，浓缩水向水回收单元28供给的供给压力也相应地降低。但是，在水回收单元28中，维持浓缩水的分离所需要的压力范围(即，1.0MPa以上且1.8MPa以下)的压力范围。

这样，在第一实施方式的脱盐装置24中，通过将原水泵32的输出设定得比第一比较例以及第二比较例的原水泵120高，从而确保了被处理水(浓缩水)向水回收单元28的供给压力。在不新添加泵的情况下、以简单的结构构成升压机构，能够确保水回收单元28的运转所需的被处理水的压力，并且能够实现水回收单元28中的可靠的运转。

而且，水回收单元28随着时间的经过而持续积垢，压力损失变高，但通过使原水泵32的输出也逐渐提高，从而提高浓缩水的压力(即，提高向水回收单元28的供给压力)。因此，即使经过运转时间，也能够抑制水回收单元28中的积垢，并能够抑制将浓缩液分离为回收液和排液的效率的降低。在液体回收单元28中，能够减少压力损失随着时间的经过而变高的影响，并能够实现液体回收单元28的稳定运转。

此外，在第一实施方式的脱盐装置24中具有处理水阀40，该处理水阀能够调节在处理水配管38中流动的透过水(处理水)的压力。由此，能够调节在浓缩水配管36中流动的浓缩水的水压，并能够以适当的水压将浓缩水供给到水回收单元28。例如，在随着水回收单元28的积垢的进行而使原水向第一水处理单元26的供给压力升高的情况下，通过减小处理水阀40的开度，能够确保浓缩水的水压，并且抑制处理水的过度的压力上升。

此外，通过适当地设定原水泵32的输出和处理水阀40的开度，能够容易地将第一水处理单元26以及水回收单元28中的回收率调节为期望的值。

此外，由于浓缩水配管36中没有设置浓缩水罐108，因此能够简化结构，并且能够以低成本运转脱盐装置24。由于不设置浓缩水罐108，由此浓缩水从第一水处理单元26向水回收单元28连续地流动，因此也不需要将水回收单元28置于与第一水处理单元26不同的运转管理下。

此外，如图6所示，在第一比较例的脱盐装置104中，具有三个滑橇118A、118B和118C，因此容易受到设置位置的限制，可能导致设置成本的增加。与此相对，在第一实施方式的脱盐装置24中，由于没有浓缩水罐108，能够构成为一个滑橇76，因此设置场所的自由度提高，并且能够降低设置成本。此外，作为泵的数量，由于在第一实施方式的脱盐装置24中仅用一台原水泵32即可，因此与如第一比较例的脱盐装置104所述的使用两台泵(即，原水泵120和浓缩水泵112)的结构相比，设置空间可以更小。

另外，原水中如上所述含有水垢成分。通过调节该水垢成分的浓度和第一水处理单元26内的被处理液的最佳流量，作为第一水处理单元26中的回收率，能够实现75％以上且90％以下的范围。另外，如果仅考虑水回收的效率，则优选该回收率更高。但是，如果将回收率设定得过高，则产生水垢的可能性增高，因此从抑制水垢的观点出发，作为回收率的上限，设定为90％左右，优选设定为80％左右。

接着，对第一实施方式的变形例进行说明。在第一实施方式的变形例中，对与第一实施方式相同的要素标注相同的附图标记，并省略详细的说明。

图10示出了第一实施方式的变形例的脱盐装置84。在第一实施方式的变形例的脱盐装置84中，配置有第二水处理单元86来代替第一实施方式的脱盐装置24中的处理水阀40(参见图2)。

该第二水处理单元86与第一水处理单元26相同，在内部包括一个或多个储蓄罐50(参见图3)，并且储蓄罐50包括一个或多个管体52。向第二水处理单元86供给第一水处理单元26的透过水作为被处理水。然后，该透过水被分离为透过管体52的多个组件54所具备的反渗透膜56的第二透过水、和第二透过水以外的浓缩水。

此外，在浓缩水配管36上设置有浓缩水阀88。通过调节浓缩水阀88的开度，能够调节在浓缩水配管36中流动的浓缩水的水压及流量。在第一实施方式的变形例中，升压机构是包括原水泵32、第二水处理单元86以及浓缩水阀88的结构。

另外，在图10中，省略了设置于各配管的压力表及流量计的图示，但例如与第一实施方式的脱盐装置24相同，在各配管的适当位置设置有压力表及流量计。

在呈这种结构的第一实施方式的变形例的脱盐装置84中，第一水处理单元26与水回收单元28也通过浓缩水配管36直接连结，不存在浓缩水滞留的部位。由于浓缩水不会滞留，因此能够抑制浓缩水中的凝聚成分的凝聚。并且，能够抑制水回收单元28中的积垢，还能够抑制水回收单元28的压力损失的上升。因此，还能够抑制水回收单元28的运转所需的压力上升，能够较多地确保在水回收单元28中流动的被处理水(浓缩水)流量。

而且，在第一实施方式的变形例的脱盐装置84中，具有第二水处理单元86。第二水处理单元86位于第一水处理单元26的下游侧，第一水处理单元26的处理水通过第二水处理单元86进一步分离为第二处理水和浓缩水。因此，作为通过第一实施方式的变形例的脱盐装置84得到的第二处理水，能够获得杂质比通过第一实施方式的脱盐装置24得到的处理水更少的水。

在第一实施方式的变形例的脱盐装置84中，在浓缩水配管36上设置有浓缩水阀88。脱盐装置84的原水泵32使比第一比较例以及第二比较例的原水泵120高的压力作用于被处理水，但通过调节浓缩水阀88的开度，能够将从第一水处理单元26供给到水回收单元28的浓缩水的压力以及流量调节到适当的范围。

并且，在第一实施方式的变形例的脱盐装置84中，通过设置原水泵32、第二水处理单元86以及浓缩水阀88的简单的结构，能够确保水回收单元28的运转所需的被处理水的压力，并且能够实现水回收单元28中的可靠的运转。

接着，对第二实施方式进行说明。在第二实施方式中，对与第一实施方式相同的要素标注相同的附图标记，并省略详细的说明。

如图11所示，在第二实施方式的脱盐装置204中，在处理水配管38中没有设置处理水阀40(参见图2)、第二水处理单元86(参见图10)。

另外，在浓缩水配管36上，从第一水处理单元26侧起依次设置有浓缩水泵206以及浓缩水阀208。浓缩水泵206能够将在浓缩水配管36中流动的浓缩水升压，并供给到水处理单元。浓缩水阀208能够调节由浓缩水泵206升压后的浓缩水的压力及流量。在第二实施方式中，升压机构是包括浓缩水泵206及浓缩水阀208的结构。

另外，在图11中，省略了设置于各配管的压力表及流量计的图示，但例如与第一实施方式的脱盐装置24相同，在各配管的适当位置设置有压力表及流量计。

在呈这种结构的第二实施方式的脱盐装置204中，第一水处理单元26与水回收单元28也通过浓缩水配管36直接连结，不存在浓缩水滞留的部位。由于浓缩水不会滞留，因此能够抑制浓缩水中的凝聚成分的凝聚。并且，由于能够抑制水回收单元28中的积垢，并能够抑制水回收单元28的压力损失的上升，因此还能够抑制水回收单元28的运转所需的压力上升，能够较多地确保在水回收单元28中流动的被处理水(浓缩水)流量。

在第二实施方式的脱盐装置204中，在浓缩水配管36设置有浓缩水泵206。原水泵32的压力的一部分作用于浓缩水，能够使用该压力，同时通过浓缩水泵206对浓缩水进行升压，并供给到水回收单元28。即，使用浓缩水泵206适当地补充原水泵32的压力不足的部分，能够实现压缩水具有预定的压力的状态。而且，由此，在原水泵32中，不需要考虑水回收单元28中的水处理来对浓缩水进行升压。即，只要加压到能够在第一水处理单元26中进行水处理的程度就足够了，因此能够实现原水泵32的小型化。由于直接对浓缩水加压，因此能够高效地升高到期望的压力。

图12中示出了第二实施方式的脱盐装置84中的第一水处理单元26以及水回收单元28中的必要供给压力、以及从第一水处理单元26排出的浓缩水压力。

在第二实施方式的脱盐装置204中，原水泵32的输出设定成使第一水处理单元26的入口供给压力为1.0MPa以上且1.8MPa以下。因此，第一水处理单元26的出口处的浓缩水的压力降低与第一水处理单元26的压力损失相应的量。在图12所示的示例中，第一水处理单元26的出口的浓缩水压力由向第一水处理单元26的必要供给压力降低。但是，由于通过设置于浓缩水配管36中的浓缩水泵206对浓缩水进行加压，因此能够将浓缩水升压到水回收单元28的必要供给压力。

并且，在第二实施方式的脱盐装置204中，通过设置浓缩水泵206以及浓缩水阀208的简单的结构，能够确保水回收单元28的运转所需的被处理水的压力，并且能够实现水回收单元28中的可靠的运转。

在上述说明中，列举了本发明的技术的液体处理装置为脱盐装置的示例，但能够广泛应用于使用反渗透膜从原水中去除杂质的装置。

此外，作为液体处理装置中的处理对象的被处理液不限于上述的自来水、井水、工业用水等淡水。此外，被处理液的溶剂也不限于水。

上述超纯水制造系统12是本发明的技术中的纯水制造系统的一个示例。也可以根据生成的水的杂质浓度(例如，通过省略二级纯水装置20)来构成纯水制造系统

2020年10月14日提交的日本专利申请2020-173516号的公开内容全部通过引用并入本申请。

本申请中记载的所有文献、专利申请和技术标准通过引用而并入本申请，其程度与具体地和单独地描述通过引用而并入的单独的文献、专利申请和技术标准相同。

Claims (8)

1.一种液体处理装置，所述液体处理装置安装于纯水制造系统，所述液体处理装置具有：

液体处理单元，所述液体处理单元包括反渗透膜、以将作为被处理液的淡水分离成透过所述反渗透膜的透过液和所述透过液以外的浓缩液；

液体回收单元，所述液体回收单元包括反渗透膜、以将所述浓缩液分离成透过所述反渗透膜的回收液和所述回收液以外的排液；

升压机构，对于所述浓缩液的液压升高，所述升压机构使所述液体回收单元的入口部分处的液压升高至1.0MPa以上且1.8MPa以下，使得所述液体回收单元中的、能够分离成所述回收液和所述排液的状态持续，从而将所述浓缩液从所述液体处理单元直接输送到所述液体回收单元；以及

回收水配管，所述回收水配管使所述回收液从所述液体回收单元返回到原水配管，所述原水配管将所述被处理液送到所述液体处理单元。

2.根据权利要求1所述的液体处理装置，其中，

所述升压机构具有：

被处理液泵，所述被处理液泵对所述被处理液进行加压；以及

透过液阀，所述透过液阀调节所述透过液的流量。

3.根据权利要求1所述的液体处理装置，其中，

所述升压机构具有：

被处理液泵，所述被处理液泵对所述被处理液进行加压；

液体处理第二单元，所述液体处理第二单元包括反渗透膜、以将所述透过液分离为透过所述反渗透膜的二级透过液和所述透过液以外的二级浓缩液；以及

浓缩液阀，所述浓缩液阀调节所述浓缩液的流量。

4.根据权利要求1所述的液体处理装置，其中，

所述升压机构具有：

浓缩液泵，所述浓缩液泵对所述浓缩液进行加压；以及

浓缩液阀，所述浓缩液阀对通过所述浓缩液泵加压后的所述浓缩液的流量进行调节。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的液体处理装置，其中，在所述液体处理单元中，将所述透过液的流量除以所述被处理液的流量而得到的液体回收率为75％以上且90％以下。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的液体处理装置，其中，所述升压机构根据所述液体回收单元的压力损失的增加来提高所述浓缩液的液压。

7.一种纯水制造系统，所述纯水制造系统具有：

权利要求1至6中任一项所述的液体处理装置；以及

纯水制造单元，所述纯水制造单元由通过所述液体处理装置生成的所述透过液生成纯水。

8.一种液体处理方法，所述液体处理方法使用权利要求1至5中任一项所述的液体处理装置对被处理液进行处理，在所述液体处理方法中，

在所述升压机构中，根据所述液体回收单元的压力损失的增加来提高所述浓缩液的液压。