JP2000093751A

JP2000093751A - 逆浸透分離装置及び逆浸透分離方法

Info

Publication number: JP2000093751A
Application number: JP10267850A
Authority: JP
Inventors: Masahide Taniguchi; 雅英谷口; Shunichiro Jinno; 俊一郎神野; Masahiro Kihara; 正浩木原
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1998-09-22
Filing date: 1998-09-22
Publication date: 2000-04-04

Abstract

(57)【要約】【課題】高濃度溶液から高い収率、少ないエネルギー、
より安価に高効率に低濃度溶液をより安定に得ることが
可能な装置および分離方法を提供する。【解決手段】逆浸透膜モジュールユニットが多段に配置
され、前段の逆浸透膜モジュールユニットからの濃縮液
流路が次段の逆浸透膜モジュールユニットの供給液流路
へ連通している逆浸透膜分離装置であって、該逆浸透膜
モジュールユニットの供給液流路の少なくとも１ヶ所に
おいて昇圧ポンプが備えられているとともに、該逆浸透
膜モジュールユニットの少なくとも１段において透過水
圧力もしくは透過水流量を調節するための手段が設けら
れていることを特徴とする逆浸透分離装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高濃度溶液を逆浸
透分離するための新規な逆浸透膜分離装置及び高濃度溶
液の逆浸透分離方法に関するものである。本発明によっ
て、高濃度溶液から高い収率、少ないエネルギー、費用
で低濃度溶液を得ることができ、一方では濃縮液を従来
の逆浸透法より一層高い濃度、少ないエネルギー、費用
で得ることができる装置および分離方法を提供すること
ができる。本発明の装置および方法は特にかん水の脱
塩、海水の淡水化、また排水の処理、有用物の回収に用
いることができる。特に高濃度の溶液から低濃度溶液を
得る場合や、高濃度溶液をさらに高い濃度に濃縮する場
合に効果が大きい。

【０００２】

【従来の技術】混合物の分離に関して、溶媒（例えば
水）に溶解した物質（例えば塩類）を除くための技術に
は様々なものがあるが、近年、省エネルギーおよび省資
源のためのプロセスとして膜分離法が利用されてきてい
る。膜分離法のなかには、精密濾過（ＭＦ；Ｍｉｃｒｏ
ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ）法、限外濾過（ＵＦ；Ｕｌｔｒ
ａｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ）法、逆浸透（ＲＯ；Ｒｅｖｅ
ｒｓｅＯｓｍｏｓｉｓ）法がある。さらに近年になっ
て逆浸透と限外濾過の中間に位置する膜分離（ルースＲ
ＯあるいはＮＦ；Ｎａｎｏｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ）とい
う概念の膜分離法も現われ使用されるようになってき
た。例えば逆浸透法は海水または低濃度の塩水（かん
水）を脱塩して工業用、農業用または家庭用の水を提供
することに利用されている。逆浸透法によれば、塩分を
含んだ水を浸透圧以上の圧力をもって逆浸透膜を透過さ
せることで、脱塩された水を製造することができる。こ
の技術は例えば海水、かん水、有害物を含んだ水から飲
料水を得ることも可能であるし、また、工業用超純水の
製造、排水処理、有価物の回収などにも用いられてき
た。

【０００３】特に逆浸透膜による海水淡水化は、蒸発の
ような相変化がないという特徴を有しており、エネルギ
ー的に有利である上に運転管理が容易であり、広く普及
を始めている。

【０００４】逆浸透膜で溶液を分離する場合は、溶液の
溶質濃度によって定まる溶液自身の持つ化学ポテンシャ
ル（これを浸透圧で表わすことができる）以上の圧力で
溶液を逆浸透膜面に供給する必要があり、たとえば海水
を逆浸透膜モジュールで分離する場合は、最低３．０Ｍ
Ｐａ程度以上、実用性を考慮すると少なくとも５．０Ｍ
Ｐａ程度以上の圧力が必要となり、これ以上の圧力に加
圧されないと充分な逆浸透分離性能は発現されない。

【０００５】逆浸透膜による海水淡水化の場合を例にと
ると、通常の海水淡水化技術では海水から真水を回収す
る割合（収率）は高々４０％であり、海水供給量に対し
て４０％相当量の真水が膜を透過して得られる結果、逆
浸透膜モジュールの中で海水濃度が３．５％から６％程
度にまで濃縮されることになる。このように海水から収
率４０％の真水を得るという逆浸透分離操作を行うため
には、濃縮水の濃度に対応する浸透圧（海水濃縮水濃度
６％に対しては約４．５ＭＰａ）以上の圧力が必要であ
る。実際には、逆浸透膜を真水が透過する際に生じる膜
面塩濃度上昇（いわゆる濃度分極現象）するため、さら
に高い圧力が必要とされる。この点も考え併せると、真
水の水質がいわゆる飲料水レベルに対応でき、かつ充分
な水量を得るためには、実際には、濃縮水濃度に対応す
る浸透圧よりも約２．０ＭＰａ（この圧力を有効圧力と
呼ぶ）程度高めの圧力を逆浸透膜に加えることが必要で
あり、海水淡水化用逆浸透膜モジュールは６．０から
６．５ＭＰａ程度の圧力をかけて収率４０％という条件
で運転されるのがふつうであった。

【０００６】海水供給量に対する真水の収率は、直接コ
ストに寄与するものであり、収率は高いほど好ましい
が、実際に収率を上げることについては限度があった。
すなわち、収率を上げると、非常に高い圧力が必要であ
るという理由は言うまでもないが、濃縮水中の海水成分
の濃度が高くなり、ある収率以上では炭酸カルシウムや
硫酸カルシウム、硫酸ストロンチウムなどの塩、いわゆ
るスケール成分濃度が溶解度以上になって逆浸透膜の膜
面に析出して膜の目つまりを生じさせる問題がある。

【０００７】現在の（最高収率として広く認識されてい
る）収率４０％程度においては、これらのスケール成分
の析出の心配は小さく特に対応は不要であるが、それ以
上の収率で逆浸透膜の運転操作を行おうとすると、これ
らのスケール成分の析出防止のために、塩の溶解性を高
めるスケール防止剤を添加することが必要となる。しか
しながら、スケール防止剤を添加したとしても上記のス
ケール成分の析出を抑制できるのは濃縮水濃度で１０か
ら１１％程度である。このため、塩水濃度３．５％の海
水を淡水化する場合では、物質収支的に収率は６５から
６８％程度が限度であり、また原海水の変動異種成分の
影響などを考慮すると、逆浸透膜海水淡水化プラントを
安定に運転できうる可能性のある実際の収率限度は６０
％程度であると認識される。

【０００８】実用的に海水淡水化を行う場合は、前述の
ように、濃縮水濃度によって決まる濃縮水浸透圧よりも
２．０ＭＰａ程度高い圧力を逆浸透膜モジュールに付与
する必要がある。海水濃度３．５％の場合の、収率６０
％に相当する濃縮水濃度は８．８％であり、この浸透圧
は約７．０ＭＰａとなる。その結果、逆浸透膜には９．
０ＭＰａ程度の圧力を付与する必要がある。

【０００９】逆浸透膜エレメントは、通常複数本の逆浸
透膜のエレメントを１本の圧力容器（エレメントを装填
するための耐圧容器）に直列に装填した状態（これをモ
ジュールと称す）で使用され、実際のプラントではこの
モジュールを多数本並列に設置して使用される。海水淡
水化の収率というのは、プラント全体に供給される全供
給海水に対する全透過水量の割合であり、通常の条件で
は、モジュールが並列に設置されているので、モジュー
ル１本あたりの供給量とモジュール１本から得られる透
過水量の割合（モジュール内の各エレメントからの透過
水量の合計）と一致する。

【００１０】ここで、モジュール内部の各エレメントか
ら得られる透過水は、例えば１モジュールが逆浸透膜エ
レメント６本から構成され、１モジュールに１９８ｍ³
／日の海水を供給し、合計７８ｍ³／日の真水が得られ
る場合（収率４０％）は、実際に起こっている現象をシ
ミュレーションしてみると、１本目のエレメントで１８
から１９ｍ³／日、２本目のエレメントで１５から１７
ｍ³／日、３本目からも徐々に減っていき、合計して７
８ｍ³／日の透過水となる。このように、各エレメント
からの透過水収率は小さいがモジュール全体の透過水の
総量としては、供給水に対して４０％と大きな収率が達
成されることになる。

【００１１】一方、逆浸透膜分離装置の運転条件設定に
ついて考慮する必要のある事項としては、ファウリング
（膜面汚れ）の防止と濃度分極の防止がある。ファウリ
ングの防止は、具体的には１本の逆浸透膜エレメントか
ら得られる透過水量をある値（耐ファウリング許容Ｆｌ
ｕｘ）以上にしないということで、この値を越えて透過
水を採取すると、そのエレメントの膜面汚れが加速され
ることになり好ましくない。この耐ファウリング許容Ｆ
ｌｕｘは膜素材やエレメント構造によっても異なるが、
通常、高性能の逆浸透膜の場合では、０．７５ｍ³／ｍ
²・日程度であり、有効膜面積２６．５ｍ²の逆浸透膜
エレメント（以下、全て逆浸透膜エレメントの有効膜面
積は２６．５ｍ²を適用して話を進める）では２０ｍ³
／日に相当する。すなわち、ファウリング防止のため
に、１エレメントの透過水量は２０ｍ³／日以下に保つ
ことが必要である。

【００１２】ここでいう濃度分極の防止というのは、主
にモジュール内部で上流側エレメントから下流側エレメ
ントに向かうに従って供給水の量が低下しており、最終
のエレメントに流れる供給水の膜面流速が低下すること
による濃度分極の防止である。濃度分極が生じると膜性
能を十分に発揮できないばかりでなく、ファウリングの
発生を加速し、逆浸透膜エレメントの寿命低下を引き起
こす。このため、最終エレメント（有効膜面積２６．５
ｍ²の場合）の濃縮水流量は５０ｍ³／日程度以上に保
つ必要がある。

【００１３】逆浸透膜海水淡水化装置を従来の最高収率
レベルの約４０％で運転する場合は、単にモジュールを
複数本並列に配列させて圧力６．５ＭＰａ（温度２０℃
の場合）で運転し、透過水の全量に対して供給海水量を
２．５倍に設定することで、上記のファウリングおよび
濃度分極の防止条件は十分に満足されており、安定な運
転が行われてきた。また、特にモジュール内部の各エレ
メントの透過水のバランスや濃縮水のスケール成分析出
などを考慮することなどは必要なかった。

【００１４】また、逆浸透膜海水淡水化装置の淡水化コ
ストの更なるコスト低減をめざしていく場合は、収率を
高めることが非常に重要であり、前述のように、海水濃
度３．５％の海水淡水化収率としては６０％程度まで高
めることが望ましく、適量のスケール防止剤の添加を前
提として、運転圧力としては、濃縮水の浸透圧よりも約
２．０ＭＰａ高い９．０ＭＰａの圧力で運転することが
必要となる。

【００１５】一方、スケール防止剤は水処理施設や蒸発
法の淡水化装置などを始め逆浸透膜装置においても使用
されているがその目的は主にシリカ、金属塩類などのス
ケール物質の装置内での析出を抑制することであり、特
にシリカスケール成分の多い水を処理する際に用いられ
てきた。

【００１６】例えば、特開昭５３−３０４８２号公報に
はあらかじめ供給液をキレート樹脂に接触させてカルシ
ウムやマグネシウムなどを低減した後逆浸透処理を行な
うことで逆浸透膜の寿命が延びることが、特開昭５２−
１５１６７０号公報、特開平４−４０２２号公報には燐
酸塩を添加して逆浸透装置内のスケール発生を防止する
方法が開示されている。また、特開昭６３−２１８７７
３号公報、特開平４−９９１９９号公報、特公平５−１
４０３９号公報には電着塗料や銅メッキの廃水にキレー
ト剤を添加して逆浸透濃縮することで塗料や銅の回収を
行なう方法が開示されている。さらに、特開昭６３−６
９５８６号公報および特開平２−２９３０２７号公報で
は塩素、あるいは酸化剤と燐酸塩を添加した溶液を供給
して逆浸透膜装置の殺菌と安定運転を行なう方法が開示
されている。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ように、同一の圧力容器内部に複数本の逆浸透膜エレメ
ントを直列に配列させたモジュールを、複数本並列に配
置した状態で９．０ＭＰａの圧力をかけて、淡水化収率
６０％の運転を行おうとすると、モジュール内部の上流
側のエレメント（１本目または２本目のエレメント）か
ら得られる透過水量が許容値以上に大きくなりすぎて、
これらのエレメントに濃度分極およびファウリングとい
う現象が生じてエレメントの目つまりや寿命低下が生
じ、その結果、長期にわたる逆浸透膜装置の安定運転を
行うことが非常にむずかしくなる。

【００１８】淡水収率６０％の海水淡水化では、モジュ
ールの入り口から出口にかけては、物質収支的に海水濃
度は３．５％から８．８％にまで、浸透圧は２．６ＭＰ
ａから７．０ＭＰａにまで変化している。一方、操作圧
力は入り口から出口にかけて、９．０ＭＰａでほぼ一定
であるために、真水を透過させるのに必要な有効圧力
（操作圧力と浸透圧の差）は６．４ＭＰａから２．０Ｍ
Ｐａまでと大きく変化している。

【００１９】すなわち、モジュール内部の１番目と最後
段エレメントとの透過水量の比率はこの有効圧比率の６
４：２０と同程度となる。すなわち、一本目のエレメン
トの透過水量が激増し、耐ファウリング許容値である
０．７５ｍ³／ｍ²・日を軽く越える透過水量が得ら
れ、ファウリングが非常に生じ易くなるという問題があ
った。しかし、収率６０％という条件では操作圧力９．
０ＭＰａというのは必須であるために操作圧力を低下さ
せることができず、結局、収率６０％の運転を行うこと
は適当ではなく、もし、無理矢理運転したとしても、フ
ァウリングが加速されるという問題が生じるために長期
の安定運転は不可能であった。また、どうしても収率６
０％運転を行おうとすれば、エレメント１本の透過水量
を低下させた低性能エレメントをあえて使用して、エレ
メント数を増加させて運転するなどという、非経済的な
方向を指向した運転条件を選定せざるを得なかった。

【００２０】また、上記内容は、簡単のためにスパイラ
ル型逆浸透膜エレメントを例にとり説明しているが、中
空糸膜型モジュールの場合でも内部では同様の現象と同
様の問題が生ずる。

【００２１】そこで、本発明者らは鋭意検討を行い、特
開平６−２４６１８４号公報に示されるような、「逆浸
透膜モジュールユニットを多段に配置し、該逆浸透膜モ
ジュールユニット間の濃縮液流路に昇圧ポンプを配した
ことを特徴とする逆浸透分離装置」を提案した。これに
より、前述の課題を解決し、高濃度溶液から高い収率で
低濃度溶液を少ないエネルギーで安価に得ることができ
る装置および分離方法を提供することができるようにな
り、特に、海水から６０％という高い収率でかつ少ない
エネルギーで真水を得ることができるようになった。

【００２２】本発明は、さらに低コストで安定的に実施
可能な多段式逆浸透膜分離装置および分離方法を提供す
ることを目的とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明は下記の構成を有
する。すなわち、「逆浸透膜モジュールユニットが多段
に配置され、前段の逆浸透膜モジュールユニットからの
濃縮液流路が次段の逆浸透膜モジュールユニットの供給
液流路へ連通している逆浸透膜分離装置であって、該逆
浸透膜モジュールユニットの供給液流路の少なくとも１
ヶ所において昇圧ポンプが備えられているとともに、該
逆浸透膜モジュールユニットの少なくとも１段において
透過水圧力もしくは透過水流量を調節するための手段が
設けられていることを特徴とする逆浸透分離装置。」で
ある。

【００２４】

【発明の実施の形態】本発明において、逆浸透膜分離装
置とは少なくとも供給液の取水部分、逆浸透膜部分から
なるものである。逆浸透膜部分は造水、濃縮、分離など
の目的で被処理液を加圧下で逆浸透膜モジュールに供給
し、透過液と濃縮液に分離するための部分をいい、通常
は逆浸透膜エレメントと耐圧容器からなる逆浸透膜モジ
ュール、加圧ポンプなどで構成される。

【００２５】この逆浸透膜部分に供給される被分離液は
前処理部分で通常、殺菌剤、凝集剤、さらに還元剤、ｐ
Ｈ調整剤などの薬液添加と砂濾過、活性炭濾過、保安フ
ィルターなどによる前処理（濁質成分の除去）が行なわ
れる。例えば、海水の脱塩の場合には、取水部分で海水
を取込んだ後、沈殿池で粒子などを分離し、またここで
殺菌剤を添加して殺菌を行なう。さらに、塩化鉄などの
凝集剤を添加して砂濾過を行なう。ろ液は貯槽に貯めら
れ、硫酸などでｐＨを調整した後高圧ポンプに送られ
る。この送液中に亜硫酸水素ナトリウムなどの還元剤を
添加して逆浸透膜素材を劣化させる原因となる殺菌剤を
消去し、保安フィルターを透過した後、高圧ポンプで昇
圧されて逆浸透モジュールに供給されることもしばしば
行われる。ただし、これらの前処理は、用いる供給液の
種類、用途に応じて適宜採用される。

【００２６】ここで逆浸透膜とは、被分離混合液中の一
部の成分、例えば溶媒を透過させ他の成分を透過させな
い半透性の膜である。その素材には酢酸セルロース系ポ
リマー、ポリアミド、ポリエステル、ポリイミド、ビニ
ルポリマーなどの高分子素材がよく使用されている。ま
たその膜構造は膜の少なくとも片面に緻密層を持ち、緻
密層から膜内部あるいはもう片方の面に向けて徐々に大
きな孔径の微細孔を有する非対称膜、非対称膜の緻密層
の上に別の素材で形成された非常に薄い活性層を有する
複合膜がある。膜形態には中空糸、平膜がある。しか
し、本発明の方法は、逆浸透膜の素材、膜構造や膜形態
によらず利用することができ、いづれも効果がある。代
表的な逆浸透膜としては、例えば酢酸セルロース系やポ
リアミド系の非対称膜およびポリアミド系、ポリ尿素系
の活性層を有する複合膜などがあげられる。これらのな
かでも、酢酸セルロース系の非対称膜、ポリアミド系の
複合膜に本発明の方法が有効であり、さらに芳香族系の
ポリアミド複合膜では効果が大きい。

【００２７】逆浸透膜エレメントとは上記逆浸透膜を実
際に使用するために形態化したものであり平膜は、スパ
イラル、チューブラー、プレート・アンド・フレームの
エレメントに組み込んで、また中空糸は束ねた上でエレ
メントに組み込んで使用することができるが、本発明は
これらの逆浸透膜エレメントの形態に左右されるもので
はない。

【００２８】逆浸透膜モジュールユニットとは上述の逆
浸透膜エレメントを１〜数本圧力容器の中に収めたモジ
ュールを並列に配置したものでその組合せ、本数、配列
は目的に応じて任意に行なうことができる。

【００２９】本発明においては該逆浸透膜モジュールユ
ニットを複数用いることと、その配列に特徴がある。該
逆浸透膜モジュールユニットの配列は供給液あるいは濃
縮液の流れが直列であることが重要であり、すなわちひ
とつの逆浸透膜モジュールユニットの濃縮液が次の逆浸
透膜モジュールユニットの供給液となる。ここで、本発
明の逆浸透分離装置の基本的な構成の例を図１に基づい
て説明する。

【００３０】図１は、本発明の技術を採用した海水淡水
化プラントの例であり、濃度３．５％の通常海水から６
０％という非常に高い収率で真水を得る為の設備であ
り、２基の逆浸透膜モジュールユニットと１台の加圧ポ
ンプ、１台の昇圧ポンプ、１台の透過水圧力調節手段、
および１台の圧力エネルギー回収装置からなる逆浸透分
離装置を模式的に示したものである。

【００３１】海水は、前処理（図示されていない）で濁
質成分を除去された後、加圧ポンプ１によって加圧さ
れ、１段目の逆浸透膜モジュールユニット２に供給され
る。１段目の逆浸透膜ユニット２で、供給液６は膜を透
過した低濃度の透過水３と膜を透過しない高濃度の濃縮
液４とに分離されるが、１段目において、供給液６の圧
力と透過水３の圧力の差すなわち操作圧力差が大きすぎ
ると透過水量が大きくなりすぎてしまう、すなわち、前
述したようなファウリングという問題が生じるため、図
１に示す装置では加圧ポンプ１の圧力もしくは、透過水
６の圧力を透過水圧力調節手段により調節して、適正な
透過水流量を得ることができる。この図で透過水圧力調
節手段は、透過水圧力調節弁７と透過水圧力センサー８
からなり、透過水の圧力をセンサーで見知し、調節弁７
の開度を制御するようになっている。

【００３２】また、加圧ポンプ１の圧力を調節する方法
としては、ポンプの出力を制御することによって行う
が、濃縮液流量調節弁９によっても制御することができ
る。

【００３３】続いて２段目では、１段目の濃縮水４をさ
らに逆浸透処理するが、１段目よりも高濃度になってい
るので、１段目より高圧にする必要があり、昇圧ポンプ
１３を用いて昇圧した１段目濃縮水４を２段目の逆浸透
膜モジュールユニット１０に供給する。ここで、簡単の
ために圧力損失を無視すると、１段目の原水加圧ポンプ
１による加圧分と２段目の昇圧ポンプ１３による昇圧分
の合計が２段目の膜モジュールユニット１０の供給液に
かかる圧力となる。

【００３４】ここで、長期にわたる実プラント運転で
は、ファウリング防止のための１段目の膜モジュールユ
ニット２の透過水流量を制御するにあたり、とくに供給
液の温度変化によって、適正操作圧力差が大きく変動す
るため、加圧ポンプ１のみの制御では、ポンプ動力の変
動が大きく、ポンプのエネルギー効率を高いレベルで維
持することが容易でない。さらに、温度変化や膜の経時
変化などで、２段目の膜の透過性能に比べて１段目の膜
の透過性能が大きくなった場合、１段目の適正操作圧力
差が小さくなり、その結果、２段目膜モジュールユニッ
ト１０に供給する昇圧ポンプ１３への負担が大きくな
る。従って、特開平６−２４６１８４号公報で提案した
方式では、これらの変動に対応するため、使用範囲の広
い加圧ポンプおよび昇圧ポンプを備えなければならなか
ったが、本発明では、１段目の透過水圧力を制御するこ
とにより、加圧ポンプ１や昇圧ポンプ１３への負荷変動
を分散させることが可能となる。これは、すなわち、季
節変動、経時的な性能低下、何らかのトラブルによる透
過性能の低下などの事態が生じた場合に、透過水量を維
持するために必要とされる加圧ポンプや昇圧ポンプへの
要求性能を低く抑えることができることを意味してお
り、装置の製造コストを引き下げることが可能となる。

【００３５】ここで、逆浸透膜プラントの供給水の総量
と１段目透過液と２段目の透過液の合計との比率（ここ
で示した場合では６０％）が淡水収率である。

【００３６】ここで、エネルギー回収装置５は、本装置
の運転にとって必須のものではないが、エネルギー効率
的な面から考えた場合、透過水や最終段目の濃縮水１２
は圧力を持っているため、圧力エネルギー回収装置５に
よって、エネルギー回収を行うことが望ましい。また、
ここで回収したエネルギーの利用については特に制約を
受けるものではないが、加圧ポンプや昇圧ポンプのエネ
ルギーとして利用する方法が好ましい方法である。

【００３７】ところで、図１は、２段の逆浸透膜モジュ
ールユニット２、１０と１台の加圧ポンプ１、１台の昇
圧ポンプ１３、１台の透過水圧力調節手段（透過水圧力
調節弁７＋透過水圧力センサー８）、および１台の圧力
エネルギー回収装置５が組み合わされた逆浸透分離装置
であるが、透過水圧力調節手段の代わりに透過水流量調
節手段を用いることも可能であるし、段数、ポンプの数
や透過水圧力調節手段もしくは透過水流量調節手段の数
についてはこの限りではなく、任意に設定することがで
きる。

【００３８】収率については、特に６０％程度という理
論限界の値に近い領域であれば本発明の効果が著しく発
揮されるが、特にこの限りではなく、現状の４０％回収
の条件においても適用することができるが、装置全体の
エネルギーコスト低減を考慮すると、５０％以上が好ま
しく、より好ましくは５５％以上である。

【００３９】２段または複数段の逆浸透膜モジュールユ
ニットへの供給原水を加圧する場合、１台の加圧ポンプ
と１台または複数台の昇圧ポンプ、１台または複数台の
透過水圧力調節手段、および１台もしくは複数台の圧力
エネルギー回収装置が使用される。加圧ポンプは供給原
水を供給原水の浸透圧以上に加圧するためのもので汎用
の高圧ポンプと呼ばれるものである。

【００４０】圧力は供給原水の浸透圧（厳密には供給原
水の浸透圧と透過水の浸透圧との「浸透圧差」である
が、簡単のために「浸透圧」で表現する。）より大きい
ことが条件であり、より好ましくは、逆浸透膜モジュー
ルユニットの濃縮水浸透圧よりも２．０ＭＰａ程度高い
圧力に設定することが良いが、該浸透圧よりも５．０Ｍ
Ｐａ以下であることが好ましい。すなわち、海水淡水化
の場合では総合的な電力コストを考慮すると１段目のモ
ジュールユニットの操作圧力差は７．０ＭＰａ以下であ
ることが最も好ましい。

【００４１】最終段のモジュールユニットの操作圧力差
は、最終段のモジュールユニットの濃縮水浸透圧よりも
約２．０ＭＰａ高い圧力が好ましい。収率６０％の海水
淡水化の場合はコストを考慮すると操作圧力差９．０Ｍ
Ｐａが好ましいが、濃度が高いために超高脱塩率膜（結
果的に透過水量が小さくなる傾向にある）を使用する場
合なども考慮すると更に圧力を高めることも可能であ
る。また、逆浸透膜エレメントの透過側の流路に障害を
与えることなく運転するためには、操作圧力差は約１
２．０ＭＰａ（浸透圧＋５．０ＭＰａ））以下であるこ
とが好ましい。また、モジュールユニット段数を多段に
して、昇圧ポンプや透過水圧力調節手段で、操作圧力差
を少しづつ昇圧することもエネルギーコスト低減に効果
が大きく、任意に設定することができる。

【００４２】ここにおいて、本発明者らは淡水化コスト
を低減しうる多段昇圧式の海水淡水化システムの検討を
行った結果、モジュールユニット各段における供給液圧
力から透過水圧力を差し引いた操作圧力差については、
ｎ段目の操作圧力差Ｐ（ｎ）とｎ＋１段目の操作圧力差
Ｐ（ｎ＋１）との間に、「１．１５≦Ｐ（ｎ＋１）／Ｐ
（ｎ）≦１．８、」という関係があることが好ましく、
また、より好ましくは、「１．３≦Ｐ（ｎ＋１）／Ｐ
（ｎ）≦１．６」が良いということを見出した。

【００４３】もちろん、本願発明において、ｎ段目とｎ
＋１段目との関係が限定されている場合、すべての段か
ら選ばれる少なくとも１つの任意のｎ段目について当て
はまれば充分である。

【００４４】これまでの図１の説明として操作圧力差を
調節する方法について述べてきたが、この中で透過水圧
力調節の代わりに、透過水流量を調節する手段を用いる
ことによっても本発明の目的を達成することができる。
透過水圧力と透過水流量のどちらを制御因子として選択
するかは、いずれにしても同様の効果を得ることができ
るため特にどちらを選択しても問題はなく、両方を制御
因子として用いても差し支えない。とくに、プラント装
置設計の面からは透過水流路の耐圧性や流量に対するキ
ャパシティを考慮した場合、片方を基本的な制御因子と
してもう片方を制限因子として制御する方法がより適当
である。また、本発明に係るスケール生成によるファウ
リングを防止する目的からして透過水流量を調節するこ
とは、直接的で好ましい。具体的には、例えば、透過水
流量が一定となるような調節を行いながら、透過水圧力
の上下限値を設定し、上下限値に達したらアラームを発
生するなどの異常処理を行うといった方法である。

【００４５】ここで、本発明に用いられる透過水圧力を
調節する手段としては、透過水が設定した圧力に維持さ
れる能力を有していれば特に制限されるものではない
が、最も、簡便な方法としては、ある一定圧力以上で放
圧し、それ以下で閉じるような圧力調節弁が挙げられ
る。また、流量を調節する場合も同様で、一般に存在す
る流量調節弁を透過水流路に設置する方法が挙げられ
る。さらに、圧力および流量を調節する機構として、エ
ネルギー回収装置を用いることも可能である。圧力セン
サーや流量センサーに連動した可変負荷式のエネルギー
回収装置を使用すれば、前記の圧力調節手段や流量調節
手段として用いることが可能である。もちろん、エネル
ギー回収装置を備えた上で、圧力調節弁や流量調節弁に
よって調節を行うことも可能である。

【００４６】本発明におけるエネルギー回収装置として
は、タービン、水車などによって、機械的、電気的に代
表されるエネルギー回収を行い、システムにおけるエネ
ルギー負荷低減を行う方法が挙げられる。しかしなが
ら、回収エネルギーを余らせることなく活用するために
は、供給液の加圧ポンプや昇圧ポンプに直結するエネル
ギー回収タービンに直接戻してエネルギーを回収する方
式が最良である。また、本発明において最終段の逆浸透
膜モジュールユニットからの濃縮水も同様に圧力エネル
ギーを持っているため、このエネルギーも回収して再使
用することが好ましい。これらのエネルギー回収手段を
供給液の昇圧ポンプのエネルギー回収に活用した装置の
例を図２に示す。

【００４７】図２は本発明に係る無動力昇圧ポンプを具
備した逆浸透膜装置の一例を示すフロー図である。フロ
ー自体は、図１と同じであるが、エネルギー回収装置５
が昇圧ポンプに直結した形になっており、これによって
無動力での昇圧を可能とするものである。

【００４８】この方法は、本発明を最も効果的に発現さ
せる方法のひとつで、昇圧ポンプの動力をすべて機械的
なエネルギー回収でまかなうことができるものである。

【００４９】ところで、本発明の逆浸透膜分離装置に供
給される供給液としては、特に限定しないが、比較的高
濃度で高い浸透圧を有する液体である程本発明の効果が
発揮される。

【００５０】溶質の濃度についても特に限定しないが、
溶質濃度として０．５重量％以上であることが好まし
い。また、特に好ましくは、高い浸透圧を有している海
水または塩分濃度１％程度以上の高濃度かん水を供給し
た場合に特に本発明の効果が発揮される。

【００５１】本発明においては複数の逆浸透膜モジュー
ルユニットを設けることができるが、段数については前
述のとおり任意に設定することができる。また、特にコ
スト面を考慮するとモジュールユニットの数は、２段ま
たは３段であることが最も好ましい。多段の逆浸透膜モ
ジュールユニットを設けた場合、各段の供給液に対して
濃縮液の流量は減少しているので、同じ有効膜面積のモ
ジュールユニットを設置する場合は、後段になるほど有
効膜面積あたりの供給水量が少なくなって濃度分極が生
じ易くなるので、各段のユニットを構成するモジュール
の有効膜面積は、段数に従って減らしていき、有効膜面
積あたりの供給水流量が極端に小さくなることを防止す
ることが好ましい。多段に配置した逆浸透膜モジュール
において、特に好ましくは、次段の有効膜面積は、前段
の４０％から６０％の範囲になるように低減させること
が良い。また、この点に関しては、一般にモジュールサ
イズは変えないので、この場合、次段のモジュール本数
を前段より少なくすることが好ましい。

【００５２】また、各段の透過水量についても同様の理
由により減少させていくことがプラント全体のバランス
を保つ上で好ましい。各段のモジュール本数が決定され
ていても各段における透過水圧力や透過水流量をそれぞ
れ選ぶことで透過水量を広く設定することが可能である
が、装置全体のエネルギーコストの低減を考慮すると、
多段に配置した逆浸透膜モジュール装置において次段の
透過水量は前段の３０％から７０％の範囲で低減させる
ことが最も好ましい。

【００５３】本発明ではモジュールユニットを多段にし
て、後段のモジュール数を最適に低減させていくことに
よって、逆浸透膜モジュールの供給側膜面流速の急激な
低下を防止することができる。膜面流速にも最適値が存
在しており、各段によって膜面流速に大きな差異がある
ことは好ましくない。各段のモジュールユニットを流れ
る海水の膜面流速の差異を小さくして、濃度分極を起こ
さない安定運転を行うためには、各段の逆浸透膜モジュ
ールユニットの濃縮水の膜面流速について、最も大きい
膜面流速を有するモジュールユニットの濃縮水膜面流速
（最大濃縮水膜面流速）と、最も小さい膜面流速を有す
るモジュールユニットの濃縮水膜面流速（最小濃縮水膜
面流速）とが、「最大濃縮水膜面流速／最小濃縮水膜面
流速≦１．５」、好ましくは、「最大濃縮水膜面流速／
最小濃縮水膜面流速≦１．３」、という関係になるよう
に運転することが最も好ましい。

【００５４】本発明は、特に高収率の海水淡水化をめざ
しており、安定運転のためには、スケール防止剤の添加
が有用である。

【００５５】また、本発明におけるスケール防止手段
は、逆浸透装置の前処理部分で行うのが一般的であり、
これによって逆浸透装置全体におけるスケール生成を防
止することができる。ただし、スケールが生成しやすい
のは、供給液が高濃度になる後段部分であるので、後段
の逆浸透膜における直前で添加することも可能である。
ただし、この場合は、スケール防止手段にも耐圧性が必
要になる場合があり注意を要する。

【００５６】本発明のスケール防止剤とは溶液中の金
属、金属イオンなどと錯体を形成し、金属あるいは金属
塩を可溶化させるもので、有機や無機のイオン性のポリ
マーあるいはモノマーが使用できる。

【００５７】イオン性のポリマーとしてはポリアクリル
酸、スルホン化ポリスチレン、ポリアクリルアミド、ポ
リアリルアミンなどの合成ポリマーやカルボキシメチル
セルロース、キトサン、アルギン酸などの天然高分子が
使用できる。有機系のモノマーとしてはエチレンジアミ
ン四酢酸などが使用できる。

【００５８】無機系スケール防止剤としてはポリ燐酸塩
などが使用できる。これらのスケール防止剤の中では入
手のしやすさ、溶解性など操作のしやすさ、価格の点か
ら特にポリ燐酸塩、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴ
Ａ）が本発明において好適に用いられる。ポリ燐酸塩と
はヘキサメタ燐酸ナトリウムを代表とする分子内に２個
以上の燐原子を有し、アルカリ金属、アルカリ土類金属
と燐酸原子などにより結合した重合無機燐酸系物質をい
う。代表的なポリ燐酸塩としては、ピロ燐酸４ナトリウ
ム、ピロ燐酸２ナトリウム、トリポリ燐酸ナトリウム、
テトラポリ燐酸ナトリウム、ヘプタポリ燐酸ナトリウ
ム、デカポリ燐酸ナトリウム、メタ燐酸ナトリウム、ヘ
キサメタ燐酸ナトリウム、およびこれらのカリウム塩な
どがあげられる。

【００５９】また、これらスケール防止剤の添加濃度は
供給液中の少なくともスケール成分を取込める量であれ
ば充分であるが、費用や溶解にかかる時間などの操作性
を考慮すると一般的には０．０１〜１００ｐｐｍであ
り、正確には供給水の水質に依存するが通常、海水の場
合では０．１〜５０ｐｐｍが好ましく、さらに好ましく
は１〜２０ｐｐｍである。添加量が０．０１ｐｐｍより
も少ない場合にはスケールの発生を充分に抑制できない
ため、膜性能の劣化が起こる。また、１００ｐｐｍ以上
ではスケール防止剤自体が膜表面に吸着して造水量を低
下させたり、水質を悪化させるため好ましくない。ただ
し、多量にスケール物質や金属類を含む供給液では数十
〜数百ｐｐｍの添加が必要な場合もある。

【００６０】本発明においては、従来の単純一段法では
困難であった海水淡水化の高収率運転が可能となり、淡
水化コストの大幅削減と運転の安定化の向上が期待され
るが、多段に配列させたモジュールユニットの供給水を
あらかじめ超清澄化させておくことによって、一層の運
転安定化が図られる。すなわち、本発明者らは、鋭意検
討の結果、洗浄可能な中空糸膜濾過装置による海水の処
理が、海水淡水化前処理水の超清澄化手段として非常に
大きな効果を持つことを見出した。これは、海水を多数
の中空糸膜を束ねてなる中空糸膜モジュールで濾過して
清澄海水を得るものであるが、中空糸膜表面の汚れを物
理洗浄手段によって除去しつつ、長期にわたって使用で
きるような中空糸膜を使用することが前提である。

【００６１】中空糸膜の物理洗浄手段としては、濾過水
の逆方向流水洗浄や空気によるエアーフラッシング、ま
たはスクラビング洗浄などを採用することができる。

【００６２】本発明で使用する中空糸膜モジュールとし
ては中空糸膜束の端部を接着剤で固めた後で切断により
中空糸膜内部を開孔させてなる中空糸膜モジュールであ
り、特に構造は問わないが、物理洗浄の手段と組み合わ
せて最適形状を採用することができる。特に好ましく
は、タンク形状の容器の中に、複数本の中空糸膜エレメ
ントを装填した形状のモジュールが大容量化に適してお
り、最も好ましい。

【００６３】中空糸膜モジュールを構成する中空糸膜と
しては、多孔質の中空糸膜であれば特に限定しないが、
ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスルホン、ポリビ
ニルアルコール、セルロースアセテート、ポリアクリロ
ニトリル、その他の材質を選定することができる。この
中で特に好ましい中空糸膜素材としては、アクリロニト
リルを少なくとも一成分とする重合体からなる中空糸膜
が適当である。アクリロニトリル系重合体の中でも最も
好ましいものとしては、アクリロニトリルを少なくとも
５０モル％以上、好ましくは６０モル％以上と該アクリ
ロニトリルに対して共重合性を有するビニル化合物一種
または二種以上を５０％以下、好ましくは０から４０モ
ル％とからなるアクリロニトリル系共重合体である。ま
た、これらアクリロニトリル系重合体二種以上、さらに
他の重合体との混合物でも良い。上記ビニル化合物とし
ては、アクリロニトリルに対して共重合性を有する公知
の化合物であれば良く、特に限定されないが、好ましい
共重合成分としては、アクリル酸、イタコン酸、アクリ
ル酸メチル、メタクリル酸メチル、酢酸ビニル、アリル
スルホン酸ソーダ、ｐ−スチレンスルホン酸ソーダ等を
例示することができる。

【００６４】ところで、本発明における逆浸透膜エレメ
ントを装填する圧力容器に関しては、特に制限されるも
のではないが、海水淡水化の場合かなりの高圧に耐える
必要がある。とくに本発明における６０％回収を行う場
合、前述したように浸透圧７．０ＭＰａよりも大きな圧
力をかける必要があることから、実質的には、８．０Ｍ
Ｐａ以上の耐圧性を有するものである。

【００６５】なお、本発明は海水淡水化以外の多くの逆
浸透膜分離操作、例えば化学プロセス用途、食品分離用
途などに広く適用できる。

【００６６】

【実施例】実施例１標準条件（圧力５．５ＭＰａ、３．５％海水、温度２５
℃、収率１２％）で脱塩率９９．５％、造水量３．７５
ｍ³／日の性能を有した膜面積６．６ｍ²のポリアミド
系逆浸透膜を使用し、これを１つの圧力容器内に６本入
れたモジュールを並列に４本組込んだ第１段目のモジュ
ールユニットと、同モジュールを２本組込んだ第２段目
のモジュールユニットと、供給水である海水を昇圧して
１段目のモジュールユニットに供給する加圧ポンプと、
第１段目の透過水圧力の調節弁を有した図１に示す逆浸
透膜分離装置を製作し、海水淡水化実験を行った。１段
目透過水および２段目濃縮水は１段目の高圧ポンプに直
結したエネルギー回収タービンに戻してエネルギー回収
を行った。

【００６７】また、逆浸透膜分離装置に供給する海水
は、外径６８０μｍ、内径４００μｍのポリアクリロニ
トリル中空糸膜３７００本をＵ字状に束ねた中空糸膜束
からなる膜面積１２ｍ²の中空糸膜モジュール１９本を
１台のステンレス容器に収納してなる中空糸膜モジュー
ルユニットに１パスで海水を通水し、濾過処理を行った
ものを用いた。この前処理を施した海水を１段目高圧ポ
ンプで７．５ＭＰａに加圧して１段目の逆浸透膜モジュ
ールに供給し、１段目透過水流量が、８０ｍ³／日にな
るように流量調節バルブを制御した。このとき、１段目
透過水出口の圧力は、０．０〜０．７ＭＰａの範囲で経
時的に変動した。つづいて、１段目の濃縮水を最大３．
０ＭＰａの昇圧が可能な昇圧ポンプを用いて２段目の逆
浸透膜モジュールに供給した。ここで、２段目透過水量
が４０ｍ³／日になるように、昇圧ポンプの出力を調節
したところ、圧力が０．９〜１．８ＭＰａの範囲で経時
的に変動した。この結果、海水供給量２００ｍ³／日に
対して、合計１２０ｍ³／日の飲料水基準を満足する真
水を得た。収率は６０％であった。このとき１段目モジ
ュールユニットの最上流側のエレメントの透過水量は
０．７１ｍ³／ｍ²・日であった。透過水１ｍ³あたり
の平均電力消費量は４．７ｋＷｈであった。

【００６８】実施例２２段目供給水の昇圧ポンプとして、２段目濃縮水の圧力
エネルギーのみで動作する無動力昇圧ポンプを用いる他
は、実施例１と同じ図２に示す様な装置を用いて同じ海
水淡水化試験を行ったが、実施例１と同じ量、同じ水質
の透過水を得ることができた。このとき１段目モジュー
ルユニットの最上流側のエレメントの透過水量は実施例
１と同じ０．７１ｍ³／ｍ²・日であった。透過水１ｍ
³あたりの平均電力消費量は４．３ｋＷｈであった。

【００６９】比較例１実施例１と同じ逆浸透膜エレメントを１本の圧力容器内
に６エレメント装填したモジュール６本からなる逆浸透
膜モジュールユニットと、海水を昇圧してモジュールユ
ニットに供給する加圧ポンプ、濃縮水の圧力を回収する
ためのエネルギー回収装置からなる図３に示す逆浸透膜
分離装置を製作し、海水淡水化実験を行った。加圧ポン
プ圧力９．０ＭＰａにおいて、透過水量１４３ｍ³／日
の真水を収率６０％で得ることができた。最上流側のエ
レメントの透過水量は、０．８５ｍ３／ｍ²・日と耐フ
ァウリング許容値を越えており、長期にわたる使用は不
適当な状態であることがわかった。透過水１ｍ³あたり
の平均電力消費量は、５．０ｋＷｈであった。

【００７０】比較例２１段目透過水側に流量調節バルブを設けない他は、実施
例１と同じ装置を用いて１段目高圧ポンプで汲み上げた
水を加圧して、１段目モジュールに供給した。このと
き、１段目で８０ｍ³／日の透過水流量が得られるよう
に高圧ポンプの動力を調節した。その結果、１段目供給
水の圧力は６．５〜７．５ＭＰａの範囲で経時的に変動
した。つづいて、２段目の逆浸透膜モジュールから４０
ｍ³／日の透過水流量が得られるように、１段目の濃縮
水を昇圧ポンプで昇圧して２段目に送ったところ、１段
目供給水の圧力が６．７ＭＰａ未満の時に、昇圧ポンプ
の最大能力を発揮しても４０ｍ³／日の透過水流量を得
ることができなかった。

【００７１】比較例３１段目透過水側に流量調節バルブを設けない他は、実施
例２と同じ装置を用いて１段目高圧ポンプで汲み上げた
水を加圧して、１段目モジュールに供給した。このと
き、１段目で８０ｍ³／日の透過水流量が得られるよう
に高圧ポンプの動力を調節した。その結果、１段目供給
水の圧力は６．５〜７．５ＭＰａの範囲で経時的に変動
した。つづいて、２段目の逆浸透膜モジュールから４０
ｍ³／日の透過水流量が得られるように、１段目の濃縮
水を無動力昇圧ポンプで昇圧して２段目に送ったとこ
ろ、１段目供給水の圧力が７．０ＭＰａ未満の時に、４
０ｍ³／日の透過水流量を得ることができなかった。

【００７２】

【発明の効果】本発明により、高濃度溶液から高い収
率、少ないエネルギー、より安価に高効率に低濃度溶液
をより安定に得ることが可能な装置および分離方法が提
供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る逆浸透膜装置の一例を示すフロー
図である。

【図２】本発明に係る無動力昇圧ポンプを具備した逆浸
透膜装置の一例を示すフロー図である。

【図３】従来技術の一例を示すフロー図である。

【符号の説明】

１：加圧ポンプ２：１段目逆浸透膜モジュールユニット３：１段目透過水４：１段目濃縮液５：エネルギー回収装置６：供給液７：透過水圧力調節弁８：透過水圧力センサー９：濃縮液流量調節弁１０：２段目逆浸透膜モジュールユニット１１：２段目透過水１２：２段目濃縮液１３：昇圧ポンプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4D006 GA03 HA01 HA61 JA53Z KA02 KA03 KA14 KA33 KA52 KA53 KA54 KA56 KA64 KA68 KB14 KD27 KE03Q KE03R KE04R KE05R KE06R KE07R KE08Q KE08R KE12P KE12R KE13P KE14P MA01 MA03 MA06 MA25 MC18 MC48 MC52 MC54X MC58 PA02 PB03 PB08 PC11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】逆浸透膜モジュールユニットが多段に配置
され、前段の逆浸透膜モジュールユニットからの濃縮液
流路が次段の逆浸透膜モジュールユニットの供給液流路
へ連通している逆浸透膜分離装置であって、該逆浸透膜
モジュールユニットの供給液流路の少なくとも１ヶ所に
おいて昇圧ポンプが備えられているとともに、該逆浸透
膜モジュールユニットの少なくとも１段において透過水
圧力もしくは透過水流量を調節するための手段が設けら
れていることを特徴とする逆浸透分離装置。
【請求項２】少なくとも１段の逆浸透膜モジュールユニ
ットにおいて透過水圧力もしくは透過水流量を調節する
ための手段が設けられ、さらに供給液流路に昇圧ポンプ
が備えられていることを特徴とする請求項１に記載の逆
浸透膜装置。
【請求項３】逆浸透膜モジュールユニットの段数が２ま
たは３段であることを特徴とする請求項１または２に記
載の逆浸透膜装置。
【請求項４】多段に配置した逆浸透膜モジュールユニッ
トにおいて、次段のモジュールユニットの逆浸透膜有効
膜面積の合計が、前段の４０％から６０％の範囲にある
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の逆浸
透膜分離装置。
【請求項５】透過水圧力もしくは透過水流量を調節する
ための手段が、透過水流路に設けられた圧力調節弁、流
量調節弁、圧力エネルギー回収装置のうち少なくとも１
つからなることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに
記載の逆浸透膜分離装置。
【請求項６】最終段のモジュールユニットの濃縮水と各
段の透過水のうち、少なくとも濃縮水の圧力エネルギー
を回収する装置を備えたことを特徴とする請求項１〜５
のいずれかに記載の逆浸透膜分離装置。
【請求項７】圧力エネルギーの回収装置が１段目モジュ
ールユニットの供給水昇圧用高圧ポンプに連結している
ことを特徴とする請求項６に記載の逆浸透膜分離装置。
【請求項８】多段の逆浸透膜モジュールユニットにおい
てすべてのモジュールユニットの圧力容器の耐圧性が
８．０ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１〜７
のいずれかに記載の逆浸透膜分離装置。
【請求項９】スケール防止剤の添加手段を設けたことを
特徴とする請求項１〜８いずれかに記載の逆浸透膜装
置。
【請求項１０】前処理として膜濾過装置を第１段目モジ
ュールユニットの上流側に設けたことを特徴とする請求
項１〜９のいずれかに記載の逆浸透膜分離装置。
【請求項１１】少なくとも１段目モジュールユニットの
透過水流路の耐圧性が２．０ＭＰａ以上であることを特
徴とする請求項８〜１０のいずれかに記載の逆浸透膜装
置。
【請求項１２】第１段目モジュールユニットの上流側に
膜濾過装置とスケール防止剤の添加手段を設けたことを
特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の逆浸透膜
装置。
【請求項１３】多段に配置した逆浸透膜モジュールユニ
ットを用いて前段の逆浸透膜モジュールユニットからの
濃縮液流路が次段の逆浸透膜モジュールユニットの供給
液流路へ連通している逆浸透分離装置の逆浸透分離方法
であって、少なくとも１段において前段の逆浸透膜モジ
ュールユニッの濃縮液を昇圧して次段の逆浸透膜モジュ
ールユニットに供給するとともに、該逆浸透膜モジュー
ルユニットの少なくとも１段において透過水圧力もしく
は透過水流量を調節することを特徴とする逆浸透分離方
法。
【請求項１４】少なくとも１段の逆浸透膜モジュールユ
ニットにおいて透過水圧力もしくは透過水流量を調節す
るとともに、前段の濃縮水を昇圧して供給液として供給
することを特徴とする請求項１３に記載の逆浸透分離方
法。
【請求項１５】逆浸透膜モジュールユニットの段数が２
または３段であることを特徴とする請求項１３または１
４に記載の逆浸透膜分離方法。
【請求項１６】「ｎ」段目の操作圧力「Ｐ（ｎ）」と
「ｎ＋１」段目の操作圧力「Ｐ（ｎ＋１）」が、下記の
範囲にあることを特徴とする請求項１３〜１５のいずれ
かに記載の逆浸透分離方法。１．１５≦Ｐ（ｎ＋１）／Ｐ（ｎ）≦１．８
【請求項１７】各段の逆浸透膜モジュールユニットの濃
縮水の膜面流速について、最も大きい膜面流速を有する
モジュールユニットの濃縮水膜面流速（最大濃縮水膜面
流速）と、最も小さい膜面流速を有するモジュールユニ
ットの濃縮水膜面流速（最小濃縮水膜面流速）とが、下
記の関係になるように運転することを特徴とする請求項
１３〜１６のいずれかに記載の逆浸透膜分離方法。最大濃縮水膜面流速／最小濃縮水膜面流速≦１．５
【請求項１８】供給液が溶質濃度０．５重量％以上の水
溶液であることを特徴とする請求項１３〜１７のいずれ
かに記載の逆浸透分離方法。
【請求項１９】供給液が海水又は高濃度かん水であるこ
とを特徴とする請求項１３〜１８のいずれかに記載の逆
浸透分離方法。
【請求項２０】多段に配置した逆浸透膜モジュールユニ
ットにおいて、次段のモジュールユニットの透過水量を
前段よりも低減させたことを特徴とする請求項１３〜１
９のいずれかに記載の逆浸透分離方法。
【請求項２１】多段に配置した逆浸透膜モジュールユニ
ットにおいて、次段のモジュールユニットの透過水量を
前段の３０％から８０％の範囲で低減させたことを特徴
とする請求項１３〜２０いずれかに記載の逆浸透分離方
法。
【請求項２２】モジュールユニット各段から得られる透
過水の合計量が、１段目供給水の５０％以上であること
を特徴とする請求項１３〜２１のいずれかに記載の逆浸
透分離方法。
【請求項２３】各段の操作圧力と各段の濃縮液の浸透圧
の差を５．０ＭＰａ以下とすることを特徴とする請求項
１３〜２２のいずれかに記載の逆浸透分離方法。
【請求項２４】各段の操作圧力と各段の濃縮液の浸透圧
の差を２．０ＭＰａ以上、５．０ＭＰａ以下とすること
を特徴とする請求項１３〜２３のいずれかに記載の逆浸
透分離方法。
【請求項２５】逆浸透膜の膜面積あたりの透過流束を
０．７５ｍ³／ｍ²・日以下とすることを特徴とする請
求項１３〜２４のいずれかに記載の逆浸透分離方法。
【請求項２６】１段目の逆浸透膜モジュールユニットの
操作圧力と透過水側圧力の差を７．０ＭＰａ以下とする
ことを特徴とする請求項１３〜２５のいずれかに記載の
逆浸透膜分離方法。
【請求項２７】１段目における逆浸透膜モジュールユニ
ットの供給液側圧力および最終段における逆浸透膜モジ
ュールユニットの濃縮水圧力が８．０ＭＰａ以上１２．
０ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項１３〜２６
のいずれかに記載の逆浸透分離方法。
【請求項２８】最終段の逆浸透膜モジュールユニットの
濃縮水と各段の透過水のうち少なくとも一つ以上の圧力
エネルギーを回収することを特徴とする請求項１３〜２
７のいずれかに記載の逆浸透膜分離方法。
【請求項２９】圧力エネルギーの回収を１段目膜モジュ
ールユニットの供給水加圧用高圧ポンプに連結したエネ
ルギー回収装置で行うことを特徴とする請求項２８に記
載の逆浸透膜分離方法。
【請求項３０】少なくとも最終段の供給水にスケール防
止剤またはスケール防止剤の錯体を含むことを特徴とす
る請求項１３〜２９のいずれかに記載の逆浸透膜分離方
法。
【請求項３１】膜濾過装置の透過液を第１段目の逆浸透
膜モジュールユニットの供給液とすることを特徴とする
請求項１３〜３０のいずれかに記載の逆浸透膜分離方
法。