JP2022135710A - 水処理方法および水処理装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】半透膜モジュールを用いる水の濃縮処理において被処理水の水質変動がある場合でも安定した処理を可能とする。【解決手段】全溶解固形成分を含む被処理水を０．１ＭＰａ以上に加圧する加圧工程と、加圧された被処理水を第１逆浸透膜に通水して第１ＲＯ透過水および第１ＲＯ濃縮水を得る第１逆浸透膜処理工程と、半透膜１５で仕切られた第一空間１１と第二空間１３とを有する半透膜モジュールを用いて、第１ＲＯ濃縮水を第一空間１１に通水し、加圧工程での加圧により第一空間１１を加圧して第１ＲＯ濃縮水に含まれる水を半透膜１５を透過させることによって濃縮水を得るとともに、第二空間１３に、第１ＲＯ濃縮水の一部または濃縮水の少なくとも一部を通水して希釈水を得る半透膜処理工程と、濃縮水の流量および希釈水の流量を測定し、濃縮水の流量の測定値および希釈水の流量の測定値が予め設定された目標流量値となるように調整する流量調整工程と、を含む、水処理方法である。【選択図】図１

Description

本発明は、全溶解固形成分（ＴＤＳ）等を含む水の濃縮処理を行う水処理方法および水処理装置に関する。
近年では、工場等から排出される排水量をできる限り減らすことが行われており、逆浸透膜等を用いて排水を濃縮し、透過水を回収して排水を減容化する方法が取られている。水回収率はできる限り高める傾向にあり、中には、蒸発濃縮等の方法によって、ほぼ全量を水回収し、全溶解固形成分等を固形化して排出するＺＬＤ（Ｚｅｒｏ Ｌｉｑｕｉｄ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）まで行われている工場等も増えている。
蒸発濃縮等の水を加熱する方法は大きな消費エネルギーを要し、コストアップとなるため、加熱を極力行わない方法で排水を高濃度に濃縮する方法が求められている。逆浸透膜法は蒸発濃縮法に比べて消費エネルギーは少ないが、浸透圧の影響で濃縮が不十分となり、目的の水量まで減容できない場合がある。
特許文献１には、多段式の半透膜モジュールの半透膜で仕切られた第一空間と第二空間に原水またはその濃縮水を流し、第一空間を加圧することによって、水を濃縮する方法が記載されている。特許文献１の方法は、半透膜モジュールの第一空間と第二空間の濃度差（浸透圧差）を小さくすることによって、一般的な逆浸透膜による濃縮方法に比べて少ない加圧動力、すなわち少ないエネルギーで、高濃度まで濃縮する方法である。
特許文献１に記載の濃縮法は、半透膜モジュールの第一空間だけでなく、第二空間の流量および濃度のコントロールが必要なため、逆浸透膜法に比べて原水（被処理水）の水質の変動によって水バランスが崩れやすく、安定して排水量の減容化を行うことが困難となる可能性がある。また、このような高濃度まで濃縮する方法を用いる場合、回収水の水質が悪化し、回収に適さない水質になる可能性がある。
特開２０１８－０６９１９８号公報
本発明の目的は、半透膜モジュールを用いる水の濃縮処理において、被処理水（原水）の水質変動がある場合でも、安定した処理を可能とする、水処理方法および水処理装置を提供することにある。
本発明は、全溶解固形成分を含む被処理水を０．１ＭＰａ以上に加圧する加圧工程と、前記加圧された被処理水を第１逆浸透膜に通水して第１ＲＯ透過水および第１ＲＯ濃縮水を得る第１逆浸透膜処理工程と、半透膜で仕切られた第一空間と第二空間とを有する半透膜モジュールを用いて、前記第１ＲＯ濃縮水を前記第一空間に通水し、前記加圧工程での加圧により前記第一空間を加圧して前記第１ＲＯ濃縮水に含まれる水を前記半透膜を透過させることによって濃縮水を得るとともに、前記第二空間に、前記第１ＲＯ濃縮水の一部または前記濃縮水の少なくとも一部を通水して希釈水を得る半透膜処理工程と、前記濃縮水の流量および前記希釈水の流量を測定し、前記濃縮水の流量の測定値および前記希釈水の流量の測定値が予め設定された目標流量値となるように調整する流量調整工程と、を含む、水処理方法である。
本発明は、全溶解固形成分を含む被処理水を０．１ＭＰａ以上に加圧する加圧工程と、前記加圧された被処理水を第１逆浸透膜に通水して第１ＲＯ透過水および第１ＲＯ濃縮水を得る第１逆浸透膜処理工程と、半透膜で仕切られた第一空間と第二空間とを有する、複数段に接続された半透膜モジュールを用いて、前記第１ＲＯ濃縮水を第１段の半透膜モジュールの第一空間に通水し、前記加圧工程での加圧により前記第一空間を加圧して前記第１ＲＯ濃縮水に含まれる水を前記半透膜を透過させることによって濃縮水を得て、その濃縮水をさらに次段以降の半透膜モジュールを用いて濃縮水を得るとともに、各段の半透膜モジュールの第二空間に、前記第１ＲＯ透過水の一部または前記濃縮水の少なくとも一部または他の半透膜モジュールから得られる希釈水の少なくとも一部を通水して希釈水を得る半透膜処理工程と、前記濃縮水の流量および前記希釈水の流量を測定し、前記濃縮水の流量の測定値および前記希釈水の流量の測定値が予め設定された目標流量値となるように調整する流量調整工程と、を含む、水処理方法である。
前記水処理方法において、前記第１逆浸透膜は、膜面有効圧力１ＭＰａ、２５℃条件下において、０．２～０．７ｍ３／ｍ２／ｄａｙの範囲の純水透過流束を有し、かつ標準運転圧力におけるＮａＣｌ除去率（ＮａＣｌ ３２，０００ｍｇ／Ｌの条件における）９９．５％以上の特性を有することが好ましい。
前記水処理方法において、前記半透膜処理工程における前記半透膜モジュールの透過流束を、膜面有効圧力１ＭＰａ、２５℃条件下において、０．００５ｍ／ｄ～０．０５ｍ／ｄの範囲とすることが好ましい。
前記水処理方法において、前記第１逆浸透膜工程直後の前記第１ＲＯ濃縮水の圧力が７ＭＰａ以上であり、前記半透膜処理工程の前段で前記第１ＲＯ濃縮水を７ＭＰａ未満に減圧する減圧工程をさらに含むことが好ましい。
前記水処理方法において、前記希釈水を第２逆浸透膜に通水して第２ＲＯ透過水および第２ＲＯ濃縮水を得る第２逆浸透膜処理工程をさらに含むことが好ましい。
前記水処理方法において、前記第１ＲＯ透過水および前記第２ＲＯ透過水の少なくとも１つを第３逆浸透膜に通水して第３ＲＯ透過水および第３ＲＯ濃縮水を得る第３逆浸透膜処理工程をさらに含むことが好ましい。
前記水処理方法において、前記第１ＲＯ濃縮水は、硫酸イオン濃度が２００００ｍｇ／Ｌ以上であり、ナトリウムイオンおよびアンモニウムイオンのうち少なくとも１つの濃度が１００００ｍｇ／Ｌ以上であることが好ましい。
本発明は、全溶解固形成分を含む被処理水を０．１ＭＰａ以上に加圧する加圧手段と、前記加圧された被処理水を第１逆浸透膜に通水して第１ＲＯ透過水および第１ＲＯ濃縮水を得る第１逆浸透膜処理手段と、半透膜で仕切られた第一空間と第二空間とを有する半透膜モジュールを用いて、前記第１ＲＯ濃縮水を前記第一空間に通水し、前記加圧手段による加圧により前記第一空間を加圧して前記第１ＲＯ濃縮水に含まれる水を前記半透膜を透過させることによって濃縮水を得るとともに、前記第二空間に、前記第１ＲＯ濃縮水の一部または前記濃縮水の少なくとも一部を通水して希釈水を得る半透膜処理手段と、前記濃縮水の流量および前記希釈水の流量を測定し、前記濃縮水の流量の測定値および前記希釈水の流量の測定値が予め設定された目標流量値となるように調整する流量調整手段と、を備える、水処理装置である。
本発明は、全溶解固形成分を含む被処理水を０．１ＭＰａ以上に加圧する加圧手段と、前記加圧された被処理水を第１逆浸透膜に通水して第１ＲＯ透過水および第１ＲＯ濃縮水を得る第１逆浸透膜処理手段と、半透膜で仕切られた第一空間と第二空間とを有する、複数段に接続された半透膜モジュールを用いて、前記第１ＲＯ濃縮水を第１段の半透膜モジュールの第一空間に通水し、前記加圧手段による加圧により前記第一空間を加圧して前記第１ＲＯ濃縮水に含まれる水を前記半透膜を透過させることによって濃縮水を得て、その濃縮水をさらに次段以降の半透膜モジュールを用いて濃縮水を得るとともに、各段の半透膜モジュールの第二空間に、前記第１ＲＯ透過水の一部または前記濃縮水の少なくとも一部または他の半透膜モジュールから得られる希釈水の少なくとも一部を通水して希釈水を得る半透膜処理手段と、前記濃縮水の流量および前記希釈水の流量を測定し、前記濃縮水の流量の測定値および前記希釈水の流量の測定値が予め設定された目標流量値となるように調整する流量調整手段と、を備える、水処理装置である。
前記水処理装置において、前記第１逆浸透膜は、膜面有効圧力１ＭＰａ、２５℃条件下において、０．２～０．７ｍ３／ｍ２／ｄａｙの範囲の純水透過流束を有し、かつ標準運転圧力におけるＮａＣｌ除去率（ＮａＣｌ ３２，０００ｍｇ／Ｌの条件における）９９．５％以上の特性を有することが好ましい。
前記水処理装置において、前記半透膜処理手段における前記半透膜モジュールの透過流束が、膜面有効圧力１ＭＰａ、２５℃条件下において、０．００５ｍ／ｄ～０．０５ｍ／ｄの範囲となるように調整する透過流束調整手段をさらに備えることが好ましい。
前記水処理装置において、前記第１逆浸透膜手段直後の前記第１ＲＯ濃縮水の圧力が７ＭＰａ以上であり、前記半透膜処理手段の前段で前記第１ＲＯ濃縮水を７ＭＰａ未満に減圧する減圧手段をさらに備えることが好ましい。
前記水処理装置において、前記希釈水を第２逆浸透膜に通水して第２ＲＯ透過水および第２ＲＯ濃縮水を得る第２逆浸透膜処理手段をさらに備えることが好ましい。
前記水処理装置において、前記第１ＲＯ透過水および前記第２ＲＯ透過水の少なくとも１つを第３逆浸透膜に通水して第３ＲＯ透過水および第３ＲＯ濃縮水を得る第３逆浸透膜処理手段をさらに備えることが好ましい。
前記水処理装置において、前記第１ＲＯ濃縮水は、硫酸イオン濃度が２００００ｍｇ／Ｌ以上であり、ナトリウムイオンおよびアンモニウムイオンのうち少なくとも１つの濃度が１００００ｍｇ／Ｌ以上であることが好ましい。
本発明により、半透膜モジュールを用いる水の濃縮処理において、被処理水（原水）の水質変動がある場合でも、安定した処理を可能とする、水処理方法および水処理装置を提供することができる。
本発明の実施形態に係る水処理装置の一例を示す概略構成図である。 本発明の実施形態に係る水処理装置の他の例を示す概略構成図である。 本発明の実施形態に係る水処理装置の他の例を示す概略構成図である。 本発明の実施形態に係る水処理装置の他の例を示す概略構成図である。 本発明の実施形態に係る水処理装置の他の例を示す概略構成図である。 本発明の実施形態に係る水処理装置の他の例を示す概略構成図である。 本発明の実施形態に係る水処理装置の他の例を示す概略構成図である。 本発明の実施形態に係る水処理装置の他の例を示す概略構成図である。 本発明の実施形態に係る水処理装置の他の例を示す概略構成図である。 本発明の実施形態に係る水処理装置の他の例を示す概略構成図である。
本発明の実施の形態について以下説明する。本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。
本発明の実施形態に係る水処理装置の一例の概略を図１に示し、その構成について説明する。
図１に示す水処理装置１は、全溶解固形成分を含む被処理水を０．１ＭＰａ以上に加圧する加圧手段として、加圧ポンプ２６と、加圧された被処理水を第１逆浸透膜に通水して第１ＲＯ透過水および第１ＲＯ濃縮水を得る第１逆浸透膜処理手段として、第１逆浸透膜処理装置１００と、半透膜で仕切られた第一空間（濃縮側）と第二空間（透過側）とを有する単段式または多段式の半透膜モジュールを用いて、第１ＲＯ濃縮水を第一空間に通水し、加圧ポンプ２６による加圧により第一空間を加圧して第１ＲＯ濃縮水に含まれる水を半透膜を透過させることによって濃縮水を得るとともに、第二空間に、第１ＲＯ濃縮水の一部または濃縮水の少なくとも一部を通水して希釈水を得る半透膜処理手段として、例えば、１段目膜モジュールユニット１２、２段目膜モジュールユニット１４、３段目膜モジュールユニット１６、４段目膜モジュールユニット１８、５段目膜モジュールユニット２０と、を備える。水処理装置１は、全溶解固形成分を含む被処理水を０．１ＭＰａ以上に加圧する加圧手段としての加圧ポンプを第１逆浸透膜処理装置１００の前段にのみに備える。
１段目膜モジュールユニット１２は、例えば、並列的に接続された６本の膜モジュールを備え、２段目膜モジュールユニット１４は、例えば、並列的に接続された５本の膜モジュールを備え、３段目膜モジュールユニット１６は、例えば、並列的に接続された４本の膜モジュールを備え、４段目膜モジュールユニット１８は、例えば、並列的に接続された３本の膜モジュールを備え、５段目膜モジュールユニット２０は、例えば、並列的に接続された３本の膜モジュールを備える。それぞれの膜モジュールは、半透膜１５で仕切られた第一空間１１および第二空間１３を有する。水処理装置１は、被処理水を貯留する被処理水槽１０と、最終段の膜モジュールユニットからの濃縮水（図１の例では、５段目膜モジュールユニット２０からの濃縮水）を貯留する濃縮水槽２２と、第１段の膜モジュールユニットからの希釈水（図１の例では、１段目膜モジュールユニット１２からの希釈水）を貯留する第１希釈水槽２４と、を備えてもよい。
図１の水処理装置１において、被処理水槽１０の被処理水入口には、配管３８が接続されている。被処理水槽１０の出口と第１逆浸透膜処理装置１００の入口とは、加圧ポンプ２６を介して配管４０により接続されている。第１逆浸透膜処理装置１００の濃縮水出口と１段目膜モジュールユニット１２の各膜モジュールの第一空間入口とは、第１ＲＯ濃縮水配管１０６により並列的に接続されている。第１逆浸透膜処理装置１００の透過水出口には、第１ＲＯ透過水配管１０８が接続されている。１段目膜モジュールユニット１２の各膜モジュールの第一空間出口と２段目膜モジュールユニット１４の各膜モジュールの第一空間入口とは、配管４２により並列的に接続されている。２段目膜モジュールユニット１４の各膜モジュールの第一空間出口と３段目膜モジュールユニット１６の各膜モジュールの第一空間入口とは、配管４４により並列的に接続されている。３段目膜モジュールユニット１６の各膜モジュールの第一空間出口と４段目膜モジュールユニット１８の各膜モジュールの第一空間入口とは、配管４６により並列的に接続されている。４段目膜モジュールユニット１８の各膜モジュールの第一空間出口と５段目膜モジュールユニット２０の各膜モジュールの第一空間入口および第二空間入口とは、配管４８により並列的に接続されている。５段目膜モジュールユニット２０の各膜モジュールの第一空間出口と濃縮水槽２２の入口とは、バルブ３２を介して配管５０により接続されている。濃縮水槽２２の出口には、配管５２がポンプ２８を介して接続されている。５段目膜モジュールユニット２０の各膜モジュールの第二空間出口と４段目膜モジュールユニット１８の各膜モジュールの第二空間入口とは、配管５４により並列的に接続されている。４段目膜モジュールユニット１８の各膜モジュールの第二空間出口と３段目膜モジュールユニット１６の各膜モジュールの第二空間入口とは、配管５６により並列的に接続されている。３段目膜モジュールユニット１６の各膜モジュールの第二空間出口と２段目膜モジュールユニット１４の各膜モジュールの第二空間入口とは、配管５８により並列的に接続されている。２段目膜モジュールユニット１４の各膜モジュールの第二空間出口と１段目膜モジュールユニット１２の各膜モジュールの第二空間入口とは、配管６０により並列的に接続されている。１段目膜モジュールユニット１２の各膜モジュールの第二空間出口と第１希釈水槽２４の入口とは、配管６２により接続されている。第１希釈水槽２４の出口には配管６４が接続されている。なお、水処理装置１は、濃縮水槽２２、ポンプ２８、配管５２を備えてもよいし、備えていなくてもよい。水処理装置１は、第１希釈水槽２４、配管６４を備えてもよいし、備えていなくてもよい。
加圧ポンプ２６は、第１逆浸透膜処理装置１００の前段に設けられ、例えば、入力された駆動周波数に応じた回転速度で駆動され、被処理水を吸入して第１逆浸透膜処理装置１００に吐出する加圧ポンプである。加圧ポンプ２６には、例えば、入力された指令信号に対応する駆動周波数を加圧ポンプ２６に出力する第１インバーター３０が設置されている。配管５０におけるバルブ３２と濃縮水槽２２の入口との間には、最終段の膜モジュールユニット（図１の例では、５段目膜モジュールユニット２０）の第一空間を通過した濃縮水の流量を測定する第１流量測定手段として、第１流量測定装置３４が設置されている。配管６２には、第１段の膜モジュールユニット（図１の例では、１段目膜モジュールユニット１２）の第二空間を通過した希釈水の流量を測定する第２流量測定手段として、第２流量測定装置３６が設置されている。バルブ３２は、最終段の膜モジュールユニット（図１の例では、５段目膜モジュールユニット２０）の後段に設けられ、例えば、第１流量測定装置３４および第２流量測定装置３６の測定値に基づいて開度を調節する比例制御バルブである。水処理装置１は、制御装置６６を備え、制御装置６６は、第１インバーター３０、第１流量測定装置３４、および第２流量測定装置３６と、有線または無線の電気的接続等によって接続されている。制御装置６６は、バルブ３２と、有線または無線の電気的接続等によって接続されていてもよい。
本実施形態に係る水処理方法および水処理装置１の動作について説明する。
水処理装置１は、半透膜１５で仕切られた第一空間１１および第二空間１３を有する例えば多段式の膜モジュールを用い、全溶解固形成分を含む被処理水を逆浸透膜処理する第１逆浸透膜処理装置１００で得られる第１ＲＯ濃縮水を多段式の膜モジュールの第一空間１１に直列的に通水し、最終段の膜モジュールユニット（図１の例では、５段目膜モジュールユニット２０）の第一空間１１および第二空間１３にその前段の膜モジュールユニット（図１の例では、４段目膜モジュールユニット１８）の濃縮水を分配し、最終段の膜モジュールの希釈水をその前段の膜モジュールの第二空間１３に直列的に返送、通水し、第一空間１１を加圧することによってその第一空間１１に含まれる水を第二空間１３に透過させて水を濃縮する装置である。すなわち、水処理装置１において、半透膜１５を用いて第１ＲＯ濃縮水が濃縮され、その濃縮水がさらに次の段の半透膜１５を用いて濃縮される。第１段の膜モジュールユニット（図１の例では、１段目膜モジュールユニット１２）の第一空間１１に第１ＲＯ濃縮水が供給され、最終段の膜モジュールの第一空間１１と第二空間１３の両方にその前段（図１の例では、４段目膜モジュールユニット１８）の濃縮水が供給される。そして、最終段の膜モジュールの第二空間１３を通過した希釈水を、その上流の膜モジュールの第二空間１３に供給していき、各段の膜モジュールの第一空間１１を加圧してその第一空間１１に含まれる水を第二空間１３に透過させる。
具体的には、水処理装置１において、全溶解固形成分を含む被処理水は、配管３８を通して、必要に応じて被処理水槽１０に貯留され、被処理水槽１０から、加圧ポンプ２６により０．１ＭＰａ以上に加圧されて（加圧工程）、配管４０を通して、第１逆浸透膜処理装置１００へ送液される。第１逆浸透膜処理装置１００において、加圧された被処理水は第１逆浸透膜に通水されて第１ＲＯ透過水および第１ＲＯ濃縮水が得られる（第１逆浸透膜処理工程）。第１ＲＯ透過水は、第１ＲＯ透過水配管１０８を通して排出される。第１ＲＯ透過水の少なくとも一部は、後述するようにさらに第３逆浸透膜処理装置１０４へ送液され、第３逆浸透膜処理装置１０４において、逆浸透膜処理が行われてもよい（第３逆浸透膜処理工程）。
第１ＲＯ濃縮水は、第１ＲＯ濃縮水配管１０６を通して１段目膜モジュールユニット１２の各膜モジュールの第一空間１１へ送液される。一方、後述する最終段の５段目膜モジュールユニット２０から４段目膜モジュールユニット１８の第二空間１３、３段目膜モジュールユニット１６の第二空間１３、２段目膜モジュールユニット１４の第二空間１３を経由して返送された希釈水が配管６０を通して、１段目膜モジュールユニット１２の各膜モジュールの第二空間１３へ送液される。１段目膜モジュールユニット１２の各膜モジュールにおいて、第一空間１１が加圧ポンプ２６による加圧により加圧されてその第一空間１１に含まれる水が第二空間１３に透過される（濃縮工程（１段目））。
１段目膜モジュールユニット１２の濃縮水は、配管４２を通して、２段目膜モジュールユニット１４の各膜モジュールの第一空間１１へ送液される。一方、後述する最終段の５段目膜モジュールユニット２０から４段目膜モジュールユニット１８の第二空間１３、３段目膜モジュールユニット１６の第二空間１３を経由して返送された希釈水が配管５８を通して、２段目膜モジュールユニット１４の各膜モジュールの第二空間１３へ送液される。１段目と同様にして、２段目膜モジュールユニット１４の各膜モジュールにおいて、第一空間１１が加圧されてその第一空間１１に含まれる水が第二空間１３に透過される（濃縮工程（２段目））。
２段目膜モジュールユニット１４の濃縮水は、配管４４を通して、３段目膜モジュールユニット１６の各膜モジュールの第一空間１１へ送液される。一方、後述する最終段の５段目膜モジュールユニット２０から４段目膜モジュールユニット１８の第二空間１３を経由して返送された希釈水が配管５６を通して、３段目膜モジュールユニット１６の各膜モジュールの第二空間１３へ送液される。１，２段目と同様にして、３段目膜モジュールユニット１６の各膜モジュールにおいて、第一空間１１が加圧されてその第一空間１１に含まれる水が第二空間１３に透過される（濃縮工程（３段目））。
３段目膜モジュールユニット１６の濃縮水は、配管４６を通して、４段目膜モジュールユニット１８の各膜モジュールの第一空間１１へ送液される。一方、後述する最終段の５段目膜モジュールユニット２０から返送された希釈水が配管５４を通して、４段目膜モジュールユニット１８の各膜モジュールの第二空間１３へ送液される。１，２，３段目と同様にして、４段目膜モジュールユニット１８の各膜モジュールにおいて、第一空間１１が加圧されてその第一空間１１に含まれる水が第二空間１３に透過される（濃縮工程（４段目））。
４段目膜モジュールユニット１８の濃縮水は、配管４８を通して、最終段の５段目膜モジュールユニット２０の各膜モジュールの第一空間１１および第二空間１３へ分配、送液される。１～４段目と同様にして、５段目膜モジュールユニット２０において、第一空間１１が加圧されてその第一空間１１に含まれる水が第二空間１３に透過される（濃縮工程（５段目））。ここで、加圧ポンプ２６、配管４８等が、最終段の半透膜モジュールの第一空間と第二空間の両方にその前段の濃縮水を供給する供給手段として機能する。
５段目膜モジュールユニット２０の濃縮水は、バルブ３２が開状態で、配管５０を通して、必要に応じて濃縮水槽２２へ送液、貯留される。濃縮水の少なくとも一部は、処理水として、濃縮水槽２２からポンプ２８により配管５２を通して、系外へ排出される。濃縮水の少なくとも一部は、被処理水槽１０に送液され、被処理水槽１０において被処理水と混合されてもよい。
５段目膜モジュールユニット２０の希釈水は、配管５４を通して、４段目膜モジュールユニット１８の各膜モジュールの第二空間１３へ送液される。上記の通り、４段目膜モジュールユニット１８の各膜モジュールにおいて、第一空間１１が加圧されてその第一空間１１に含まれる水が第二空間１３に透過される（濃縮工程（４段目））。
４段目膜モジュールユニット１８の希釈水は、配管５６を通して、３段目膜モジュールユニット１６の各膜モジュールの第二空間１３へ送液される。上記の通り、３段目膜モジュールユニット１６の各膜モジュールにおいて、第一空間１１が加圧されてその第一空間１１に含まれる水が第二空間１３に透過される（濃縮工程（３段目））。
３段目膜モジュールユニット１６の希釈水は、配管５８を通して、２段目膜モジュールユニット１４の各膜モジュールの第二空間１３へ送液される。上記の通り、２段目膜モジュールユニット１４の各膜モジュールにおいて、第一空間１１が加圧されてその第一空間１１に含まれる水が第二空間１３に透過される（濃縮工程（２段目））。
２段目膜モジュールユニット１４の希釈水は、配管６０を通して、１段目膜モジュールユニット１２の各膜モジュールの第二空間１３へ送液される。上記の通り、１段目膜モジュールユニット１２の各膜モジュールにおいて、第一空間１１が加圧されてその第一空間１１に含まれる水が第二空間１３に透過される（濃縮工程（１段目））。
１段目膜モジュールユニット１２の希釈水は、配管６２を通して、必要に応じて第１希釈水槽２４へ送液され、貯留された後、配管６４を通して、系外へ排出される。希釈水の少なくとも一部は、被処理水槽１０に送液され、被処理水槽１０において被処理水と混合されてもよい。希釈水の少なくとも一部は、後述するようにさらに第２逆浸透膜処理装置１０２へ送液され、第２逆浸透膜処理装置１０２において、逆浸透膜処理が行われてもよい（第２逆浸透膜処理工程）。
以上のようにして、処理対象である、全溶解固形成分等を含む被処理水から、全溶解固形成分等の物質が濃縮された処理水（最終段の濃縮水）と、希釈水とが得られ、被処理水の減容化が行われる。
本実施形態に係る水処理方法および水処理装置１では、最終段の半透膜モジュールの第一空間を通過した濃縮水の流量を測定し（第１流量測定工程）、および第１段の半透膜モジュールの第二空間を通過した希釈水の流量を測定し（第２流量測定工程）、最終段の濃縮水の流量の測定値および第１段の希釈水の流量の測定値が予め設定された目標流量値となるように、第１段の半透膜モジュールの第一空間に供給する第１ＲＯ濃縮水の流量を調整する（流量調整工程）。
例えば、制御装置６６は、第１流量測定装置３４により測定された最終段の膜モジュールユニット（図１の例では、５段目膜モジュールユニット２０）の濃縮水の流量の測定値、および第２流量測定装置３６により測定された第１段の膜モジュールユニット（図１の例では、１段目膜モジュールユニット１２）の希釈水の流量の測定値が予め設定された目標流量値となるように、第１段の半透膜モジュールの第一空間に供給する第１ＲＯ濃縮水の流量を調整する流量調整手段として機能する。制御装置６６は、例えば、第１流量測定装置３４および第２流量測定装置３６の測定値が予め設定された目標流量値となるように、任意の演算式を用いて駆動周波数を演算し、この演算値に対応する指令信号を第１インバーター３０に出力して加圧ポンプ２６を制御し、第１段の膜モジュールユニット（図１の例では、１段目膜モジュールユニット１２）の第一空間１１に供給する第１ＲＯ濃縮水の流量を調整する。
その結果として、半透膜モジュールを用いる水の濃縮処理において、逆浸透膜法より排水量を減容化しつつ、被処理水（原水）の水質変動がある場合でも、安定した処理が可能となる。
具体的には、例えば、加圧ポンプ２６を起動し、バルブ３２を例えば全開（開度１００％）にし、加圧ポンプ２６に付随する第１インバーター３０の出力値を徐々に上げていく。第１流量測定装置３４の測定値が目的の流量に到達したら、バルブ３２を例えば予め定めた任意の割合（例えば、開度を全開に対して１０％）閉める。第１流量測定装置３４の測定値が減るので、第１流量測定装置３４の測定値が目的の流量に達するまで加圧ポンプ２６の第１インバーター３０の出力を上げる。バルブ３２を閉めると、第２流量測定装置３６の測定値が増える。その後、第１インバーター３０の出力を上げる→第１流量測定装置３４の測定値が増える→バルブ３２を閉める→第１流量測定装置３４の測定値が減り、第２流量測定装置３６の測定値が増えるという操作を繰り返し、第１流量測定装置３４と第２流量測定装置３６の測定値を目的の流量に調節すればよい。
被処理水の回収率が変化したとき、第１流量測定装置３４の測定値および第２流量測定装置３６の測定値に基づく被処理水の回収率（回収率＝第２流量測定値／（第１流量測定値＋第２流量測定値）×１００）ができるだけ一定となるように第１インバーター３０の出力値とバルブ３２の開度が例えば自動で制御され、第１ＲＯ濃縮水の流量を変化させる。第１流量測定装置３４により測定される第一空間の流量が設定流量より少なくなった場合、第１インバーター３０の出力値を固定し、バルブ３２の開度を大きくすればよい（すなわち、バルブを開ける）。バルブ３２の開度の調節は、例えば、予め定めた任意の割合（例えば、開度を全開に対して１０％）開けて、予め定めた時間（例えば、１分間）、第１流量測定装置３４により測定される第一空間の流量の様子を見る工程を繰り返せばよい。または、バルブ３２の開度を固定し、第１インバーター３０の出力値を上げて、第一空間の流量を大きくしてもよい。
第１流量測定装置３４により測定される第一空間の流量が設定流量より大きくなった場合、バルブ３２の開度を固定し、第１インバーター３０の出力を下げればよい。ただし、加圧ポンプ２６が動作保証されている出力下限値に到達した場合には、バルブ３２の開度を小さくする（バルブを閉める）。バルブ３２の開度の調節は、例えば、予め定めた任意の割合（例えば、開度を全開に対して１０％）閉じて、予め定めた時間（例えば、１分間）、第１流量測定装置３４により測定される第一空間の流量の様子を見る工程を繰り返せばよい。または、第１インバーター３０の出力値を固定し、バルブ３２の開度を小さくして、第一空間の流量を小さくしてもよい。
第２流量測定装置３６により測定される第二空間の流量が設定流量より少なくなった場合、第一空間の流量が大きくなるので、第１インバーター３０の出力値を固定し、バルブ３２の開度を小さくすればよい。または、バルブ３２の開度を固定し、第１インバーター３０の出力値を上げてもよい。第２流量測定装置３６により測定される第二空間の流量が設定流量より大きくなった場合、第一空間の流量が小さくなるので、第１インバーター３０の出力値を固定し、バルブ３２の開度を大きくすればよい。または、バルブ３２の開度を固定し、第１インバーター３０の出力値を下げてもよい。
第１流量測定装置３４および第２流量測定装置３６の測定値に基づいて開度を調節する比例制御バルブは、バルブ３２の他に、第一空間１１の配管、例えば、配管１０６，４２，４４，４６，４８のうちに１つ以上設けてもよく、手動でバルブの開度を調節してもよいし、制御装置６６により自動でバルブの開度を調節してもよい。
最終段の膜モジュールユニットの第一空間を通過した濃縮水の流量を測定する第１流量測定装置３４の他に、第一空間１１の流量を測定する流量測定装置を第一空間１１の配管、例えば、配管１０６，４２，４４，４６，４８のうちに１つ以上設けてもよい。
第１段の膜モジュールユニットの第二空間を通過した希釈水の流量を測定する第２流量測定装置３６の他に、第二空間１３の流量を測定する流量測定装置を第二空間１３の配管、例えば、配管５４，５６，５８，６０のうちに１つ以上設けてもよい。
水処理装置１において、最終段の膜モジュールユニットの第二空間を通過した希釈水の流量をさらに測定し、最終段の濃縮水の流量の測定値、第１段の希釈水の流量の測定値、および最終段の希釈水の流量の測定値が予め設定された目標流量値となるように、第１段の膜モジュールユニットの第一空間に供給する第１ＲＯ濃縮水の流量および最終段の前段の第二空間に供給する希釈水の流量を調整してもよい。このような構成の水処理装置を図２に示す。
図２に示す水処理装置２は、最終段の膜モジュールユニットからの希釈水（図２の例では、５段目膜モジュールユニット２０からの希釈水）を貯留する第２希釈水槽６８をさらに備える。水処理装置２において、５段目膜モジュールユニット２０の各膜モジュールの第二空間出口と第２希釈水槽６８の希釈水入口とは、配管７６により接続されている。第２希釈水槽６８の出口と４段目膜モジュールユニット１８の各膜モジュールの第二空間入口とは、第２加圧ポンプ７０を介して配管７８により並列的に接続されている。なお、水処理装置２は、濃縮水槽２２、ポンプ２８、配管５２を備えてもよいし、備えていなくてもよい。水処理装置２は、第１希釈水槽２４、配管６４を備えてもよいし、備えていなくてもよい。
５段目膜モジュールユニット２０の希釈水は、配管７６を通して、第２希釈水槽６８へ送液され、貯留された後、第２加圧ポンプ７０により、第２希釈水槽６８から配管７８を通して、４段目膜モジュールユニット１８の各膜モジュールの第二空間１３へ送液される。上記の通り、４段目膜モジュールユニット１８の各膜モジュールにおいて、第一空間１１が加圧されてその第一空間１１に含まれる水が第二空間１３に透過される（濃縮工程（４段目））。
配管７６には、最終段の膜モジュールユニット（図２の例では、５段目膜モジュールユニット２０）の第二空間を通過した希釈水の流量を測定する第３流量測定手段として、第３流量測定装置７４が設置されている。第２加圧ポンプ７０は、最終段の膜モジュールユニット（図２の例では、５段目膜モジュールユニット２０）の後段に設けられ、例えば、入力された駆動周波数に応じた回転速度で駆動され、最終段の膜モジュールユニットの希釈水（図２の例では、５段目膜モジュールユニット２０の希釈水）を吸入して前段の膜モジュールユニット（図２の例では、４段目膜モジュールユニット１８）に吐出する第２加圧ポンプである。第２加圧ポンプ７０には、例えば、入力された指令信号に対応する駆動周波数を第２加圧ポンプ７０に出力する第２インバーター７２が設置されている。第２希釈水槽６８、第２加圧ポンプ７０、流量測定装置７４の設置場所は、図２の位置に限定されず、途中の希釈水の配管のいずれか、例えば配管５６，５８，６０のいずれかに設置されていてもよい。水処理装置２は、制御装置６６を備え、制御装置６６は、第１インバーター３０、第２インバーター７２、第１流量測定装置３４、第２流量測定装置３６、および第３流量測定装置７４と、有線または無線の電気的接続等によって接続されている。制御装置６６は、バルブ３２と、有線または無線の電気的接続等によって接続されていてもよい。
本実施形態に係る水処理方法および水処理装置２では、最終段の膜モジュールユニットの第一空間を通過した濃縮水の流量を測定し（第１流量測定工程）、第１段の膜モジュールユニットの第二空間を通過した希釈水の流量を測定し（第２流量測定工程）、および最終段の膜モジュールユニットの第二空間を通過した希釈水の流量を測定し（第３流量測定工程）、最終段の濃縮水の流量の測定値、第１段の希釈水の流量の測定値、および最終段の希釈水の流量の測定値が予め設定された目標流量値となるように、第１段の膜モジュールユニットの第一空間に供給する第１ＲＯ濃縮水の流量および最終段の前段の膜モジュールユニットの第二空間に供給する希釈水の流量を調整する（流量調整工程）。
例えば、制御装置６６は、第１流量測定装置３４により測定された最終段の膜モジュールユニット（図２の例では、５段目膜モジュールユニット２０）の濃縮水の流量の測定値、第２流量測定装置３６により測定された第１段の膜モジュールユニット（図２の例では、１段目膜モジュールユニット１２）の希釈水の流量の測定値、および第３流量測定装置７４により測定された最終段の膜モジュールユニットの希釈水の流量の測定値が予め設定された目標流量値となるように、第１段の膜モジュールユニットの第一空間に供給する第１ＲＯ濃縮水の流量および最終段の前段の膜モジュールユニットの第二空間に供給する希釈水の流量を調整する流量調整手段として機能する。制御装置６６は、例えば、第１流量測定装置３４、第２流量測定装置３６および第３流量測定装置７４の測定値が予め設定された目標流量値となるように、任意の演算式を用いて駆動周波数を演算し、この演算値に対応する指令信号を第１インバーター３０に出力して加圧ポンプ２６を制御し、第２インバーター７２に出力して第２加圧ポンプ７０を制御し、第１段の膜モジュールユニット（図２の例では、１段目膜モジュールユニット１２）の第一空間１１に供給する第１ＲＯ濃縮水、および最終段の前段の膜モジュールユニット（図２の例では、４段目膜モジュールユニット１８）の第二空間１３に供給する希釈水の流量を調整する。
その結果として、半透膜モジュールを用いる水の濃縮処理において、逆浸透膜法より排水量を減容化しつつ、被処理水（原水）の水質変動がある場合でも、より安定した処理が可能となる。第２希釈水槽６８に最終段の第二空間を通過した希釈水を貯留することによって、被処理水の水質変動によって第一空間と第二空間の水バランスが崩れた場合があっても流量の調整がしやすくなる。また、最終段の膜モジュールユニットの希釈水を吸入して前段の膜モジュールユニットに吐出する第２加圧ポンプとして第２加圧ポンプ７０を用いることによって、加圧ポンプ２６だけでは膜モジュールユニットの段数が増えて通水に要する圧力が不足する場合があっても、加圧ポンプ２６の負荷を軽減し、通水に要する圧力不足を抑制することができる。
具体的には、例えば、加圧ポンプ２６を起動し、バルブ３２を例えば全開（開度１００％）にし、加圧ポンプ２６に付随する第１インバーター３０の出力値を徐々に上げていく。第１流量測定装置３４の測定値が目的の流量に到達したら、バルブ３２を例えば予め定めた任意の割合（例えば、開度を全開に対して１０％）閉める。第１流量測定装置３４の測定値が減るので、第１流量測定装置３４の測定値が目的の流量に達するまで加圧ポンプ２６の第１インバーター３０の出力を上げる。バルブ３２を閉めると、第３流量測定装置７４の測定値が増える。その後、第１インバーター３０の出力を上げる→第１流量測定装置３４の測定値が増える→バルブ３２を閉める→第１流量測定装置３４の測定値が減り、第３流量測定装置７４の測定値が増えるという操作を繰り返し、第１流量測定装置３４と第３流量測定装置７４の測定値を目的の流量に調節すればよい。また、第２加圧ポンプ７０に付随する第２インバーター７２で出力値を設定し、第２流量測定装置３６の測定値を目的の流量に調節してもよい。
被処理水の回収率が変化したとき、第１流量測定装置３４の測定値および第２流量測定装置３６の測定値に基づく被処理水の回収率ができるだけ一定となるように第１インバーター３０の出力値、第２インバーター７２の出力値とバルブ３２の開度が例えば自動で制御され、第１ＲＯ濃縮水の流量および希釈水の流量を変化させる。第１流量測定装置３４により測定される第一空間の流量が設定流量より少なくなった場合、第１インバーター３０の出力値を固定し、バルブ３２の開度を大きくすればよい（すなわち、バルブを開ける）。バルブ３２の開度の調節は、例えば、予め定めた任意の割合（例えば、開度を全開に対して１０％）閉じて、予め定めた時間（例えば、１分間）、第１流量測定装置３４により測定される第一空間の流量の様子を見る工程を繰り返せばよい。または、バルブ３２の開度を固定し、第１インバーター３０の出力値を上げて、第一空間の流量を大きくしてもよい。
第１流量測定装置３４により測定される第一空間の流量が設定流量より大きくなった場合、バルブ３２の開度を固定し、第１インバーター３０の出力を下げればよい。ただし、加圧ポンプ２６が動作保証されている出力下限値に到達した場合には、バルブ３２の開度を小さくする（バルブを閉める）。バルブ３２の開度の調節は、例えば、予め定めた任意の割合（例えば、開度を全開に対して１０％）で閉じて、予め定めた時間（例えば、１分間）、第１流量測定装置３４により測定される第一空間の流量の様子を見る工程を繰り返せばよい。または、第１インバーター３０の出力値を固定し、バルブ３２の開度を小さくして、第一空間の流量を小さくしてもよい。
第２流量測定装置３６により測定される第二空間の流量が設定流量より少なくなった場合、バルブ３２の開度を固定し、第２インバーター７２０の出力値を上げればよい。第２流量測定装置３６により測定される第二空間の流量が設定流量より大きくなった場合、バルブ３２の開度を固定し、第２インバーター７２の出力値を下げればよい。
第３流量測定装置７４により測定される第二空間の流量が設定流量より少なくなった場合、第一空間の流量が大きくなるので、第１インバーター３０の出力値を固定し、バルブ３２の開度を小さくすればよい。または、バルブ３２の開度を固定し、第１インバーター３０の出力値を上げてもよい。第３流量測定装置７４により測定される第二空間の流量が設定流量より大きくなった場合、第一空間の流量が小さくなるので、第１インバーター３０の出力値を固定し、バルブ３２の開度を大きくすればよい。または、バルブ３２の開度を固定し、第１インバーター３０の出力値を下げてもよい。
第１流量測定装置３４、第２流量測定装置３６および第３流量測定装置７４の測定値に基づいて開度を調節する比例制御バルブは、バルブ３２の他に、第一空間１１の配管、例えば、配管１０６，４２，４４，４６，４８のうちに１つ以上設けてもよく、手動でバルブの開度を調節してもよいし、制御装置６６により自動でバルブの開度を調節してもよい。
最終段の膜モジュールユニットの第一空間を通過した濃縮水の流量を測定する第１流量測定装置３４、最終段の膜モジュールユニットの第二空間を通過した希釈水の流量を測定する第３流量測定装置７４の他に、第一空間１１の流量を測定する流量測定装置を第一空間１１の配管、例えば、配管１０６，４２，４４，４６，４８のうちに１つ以上設けてもよい。
第１段の膜モジュールユニットの第二空間を通過した希釈水の流量を測定する第２流量測定装置３６の他に、第二空間１３の流量を測定する流量測定装置を第二空間１３の配管、例えば、配管７８，５６，５８，６０のうちに１つ以上設けてもよい。
第一空間１１の配管、例えば、配管１０６，４２，４４，４６，４８のうちに、第１流量測定装置３４、第２流量測定装置３６および第３流量測定装置７４の測定値に基づいて開度を調節する比例制御バルブを１つ以上設けてもよい。
水処理装置２において、第２希釈水槽６８を設けなくてもよい。このような構成の水処理装置を図３に示す。
図３に示す水処理装置３において、配管５４に、最終段の膜モジュールユニット（図３の例では、５段目膜モジュールユニット２０）の第二空間を通過した希釈水の流量を測定する第３流量測定手段として、第３流量測定装置８４が設置されている。５段目膜モジュールユニット２０の各膜モジュールの第二空間出口と４段目膜モジュールユニット１８の各膜モジュールの第二空間入口とは、第２加圧ポンプ８０を介して配管５４により並列的に接続されている。なお、水処理装置３は、濃縮水槽２２、ポンプ２８、配管５２を備えてもよいし、備えていなくてもよい。水処理装置３は、第１希釈水槽２４、配管６４を備えてもよいし、備えていなくてもよい。
第２加圧ポンプ８０には、例えば、入力された指令信号に対応する駆動周波数を第２加圧ポンプ８０に出力する第２インバーター８２が設置されている。水処理装置３は、制御装置６６を備え、制御装置６６は、第１インバーター３０、第２インバーター８２、第１流量測定装置３４、第２流量測定装置３６、および第３流量測定装置８４と、有線または無線の電気的接続等によって接続されている。制御装置６６は、バルブ３２と、有線または無線の電気的接続等によって接続されていてもよい。
本実施形態に係る水処理方法および水処理装置３では、最終段の膜モジュールユニットの第一空間を通過した濃縮水の流量を測定し（第１流量測定工程）、第１段の膜モジュールユニットの第二空間を通過した希釈水の流量を測定し（第２流量測定工程）、および最終段の膜モジュールユニットの第二空間を通過した希釈水の流量を測定し（第３流量測定工程）、最終段の濃縮水の流量の測定値、第１段の希釈水の流量の測定値、および最終段の希釈水の流量の測定値が予め設定された目標流量値となるように、第１段の膜モジュールユニットの第一空間に供給する第１ＲＯ濃縮水の流量および最終段の前段の膜モジュールユニットの第二空間に供給する希釈水の流量を調整する（流量調整工程）。
例えば、制御装置６６は、第１流量測定装置３４により測定された最終段の膜モジュールユニット（図２の例では、５段目膜モジュールユニット２０）の濃縮水の流量の測定値、第２流量測定装置３６により測定された第１段の膜モジュールユニット（図２の例では、１段目膜モジュールユニット１２）の希釈水の流量の測定値、および第３流量測定装置８４により測定された最終段の膜モジュールユニットの希釈水の流量の測定値が予め設定された目標流量値となるように、第１段の膜モジュールユニットの第一空間に供給する第１ＲＯ濃縮水の流量および最終段の前段の膜モジュールユニットの第二空間に供給する希釈水の流量を調整する流量調整手段として機能する。制御装置６６は、例えば、第１流量測定装置３４、第２流量測定装置３６および第３流量測定装置８４の測定値が予め設定された目標流量値となるように、任意の演算式を用いて駆動周波数を演算し、この演算値に対応する指令信号を第１インバーター３０に出力して加圧ポンプ２６を制御し、第２インバーター８２に出力して第２加圧ポンプ８０を制御し、第１段の膜モジュールユニット（図２の例では、１段目膜モジュールユニット１２）の第一空間１１に供給する第１ＲＯ濃縮水、および最終段の前段の膜モジュールユニット（図２の例では、４段目膜モジュールユニット１８）の第二空間１３に供給する希釈水の流量を調整する。
その結果として、多段式の半透膜モジュールを用いる水の濃縮処理において、逆浸透膜法より排水量を減容化しつつ、被処理水（原水）の水質変動がある場合でも、より安定した処理が可能となる。また、最終段の膜モジュールユニットの希釈水を吸入して前段の膜モジュールユニットに吐出する第２加圧ポンプとして第２加圧ポンプ８０を用いることによって、加圧ポンプ２６だけでは膜モジュールユニットの段数が増えて通水に要する圧力が不足する場合があっても、加圧ポンプ２６の負荷を軽減し、通水に要する圧力不足を抑制することができる。
本発明の実施形態に係る水処理装置の他の例の概略を図４に示す。
図４に示す水処理装置４において、４段目膜モジュールユニット１８の各膜モジュールの第一空間出口と５段目膜モジュールユニット２０の各膜モジュールの第一空間入口とが、配管８８により並列的に接続され、配管５２におけるポンプ２８の下流側と５段目膜モジュールユニット２０の各膜モジュールの第二空間入口とが配管９０によりバルブ８６を介して並列的に接続されている点で、図１に示す水処理装置１と異なる。
水処理装置４は、半透膜１５で仕切られた第一空間１１および第二空間１３を有する多段式の膜モジュールを用い、第１ＲＯ濃縮水を多段式の膜モジュールの第一空間１１に直列的に通水し、最終段の膜モジュールユニット（図４の例では、５段目膜モジュールユニット２０）の第二空間１３に最終段の膜モジュールユニットの濃縮水を分配し、最終段の膜モジュールの希釈水をその前段の膜モジュールの第二空間１３に直列的に返送、通水し、第一空間１１を加圧することによってその第一空間１１に含まれる水を第二空間１３に透過させて水を濃縮する装置である。すなわち、水処理装置４において、半透膜１５を用いて第１ＲＯ濃縮水が濃縮され、その濃縮水がさらに次の段の半透膜１５を用いて濃縮される。第１段の膜モジュールユニット（図４の例では、１段目膜モジュールユニット１２）の第一空間１１に第１ＲＯ濃縮水が供給され、その濃縮水が最終段の膜モジュールユニット（図１の例では、５段目膜モジュールユニット２０）の第一空間１１を通過した後に、最終段の濃縮水の少なくとも一部が最終段の膜モジュールの第二空間１３に供給される。そして、最終段の膜モジュールの第二空間１３を通過した希釈水を、その上流の膜モジュールの第二空間１３に供給していき、各段の膜モジュールの第一空間１１を加圧してその第一空間１１に含まれる水を第二空間１３に透過させる。
具体的には、水処理装置４において、全溶解固形成分を含む被処理水は、配管３８を通して、必要に応じて被処理水槽１０に貯留され、被処理水槽１０から、加圧ポンプ２６により０．１ＭＰａ以上に加圧されて（加圧工程）、配管４０を通して、第１逆浸透膜処理装置１００へ送液される。第１逆浸透膜処理装置１００において、加圧された被処理水は第１逆浸透膜に通水されて第１ＲＯ透過水および第１ＲＯ濃縮水が得られる（第１逆浸透膜処理工程）。第１ＲＯ透過水は、第１ＲＯ透過水配管１０８を通して排出される。第１ＲＯ透過水の少なくとも一部は、後述するようにさらに第３逆浸透膜処理装置１０４へ送液され、第３逆浸透膜処理装置１０４において、逆浸透膜処理が行われてもよい（第３逆浸透膜処理工程）。
第１ＲＯ濃縮水は、第１ＲＯ濃縮水配管１０６を通して１段目膜モジュールユニット１２の各膜モジュールの第一空間１１へ送液される。一方、後述する最終段の５段目膜モジュールユニット２０から４段目膜モジュールユニット１８の第二空間１３、３段目膜モジュールユニット１６の第二空間１３、２段目膜モジュールユニット１４の第二空間１３を経由して返送された希釈水が配管６０を通して、１段目膜モジュールユニット１２の各膜モジュールの第二空間１３へ送液される。１段目膜モジュールユニット１２の各膜モジュールにおいて、第一空間１１が加圧されてその第一空間１１に含まれる水が第二空間１３に透過される（濃縮工程（１段目））。
１段目膜モジュールユニット１２の濃縮水は、配管４２を通して、２段目膜モジュールユニット１４の各膜モジュールの第一空間１１へ送液される。一方、後述する最終段の５段目膜モジュールユニット２０から４段目膜モジュールユニット１８の第二空間１３、３段目膜モジュールユニット１６の第二空間１３を経由して返送された希釈水が配管５８を通して、２段目膜モジュールユニット１４の各膜モジュールの第二空間１３へ送液される。１段目と同様にして、２段目膜モジュールユニット１４の各膜モジュールにおいて、第一空間１１が加圧されてその第一空間１１に含まれる水が第二空間１３に透過される（濃縮工程（２段目））。
２段目膜モジュールユニット１４の濃縮水は、配管４４を通して、３段目膜モジュールユニット１６の各膜モジュールの第一空間１１へ送液される。一方、後述する最終段の５段目膜モジュールユニット２０から４段目膜モジュールユニット１８の第二空間１３を経由して返送された希釈水が配管５６を通して、３段目膜モジュールユニット１６の各膜モジュールの第二空間１３へ送液される。１，２段目と同様にして、３段目膜モジュールユニット１６の各膜モジュールにおいて、第一空間１１が加圧されてその第一空間１１に含まれる水が第二空間１３に透過される（濃縮工程（３段目））。
３段目膜モジュールユニット１６の濃縮水は、配管４６を通して、４段目膜モジュールユニット１８の各膜モジュールの第一空間１１へ送液される。一方、後述する最終段の５段目膜モジュールユニット２０から返送された希釈水が配管９２を通して、４段目膜モジュールユニット１８の各膜モジュールの第二空間１３へ送液される。１，２，３段目と同様にして、４段目膜モジュールユニット１８の各膜モジュールにおいて、第一空間１１が加圧されてその第一空間１１に含まれる水が第二空間１３に透過される（濃縮工程（４段目））。
４段目膜モジュールユニット１８の濃縮水は、配管８８を通して、最終段の５段目膜モジュールユニット２０の各膜モジュールの第一空間１１へ送液される。一方、後述する最終段の５段目膜モジュールユニット２０から返送された濃縮水は、配管９０を通して、５段目膜モジュールユニット２０の各膜モジュールの第二空間１３へ送液される。１～４段目と同様にして、５段目膜モジュールユニット２０において、第一空間１１が加圧されてその第一空間１１に含まれる水が第二空間１３に透過される（濃縮工程（５段目））。
５段目膜モジュールユニット２０の濃縮水は、バルブ３２が開状態で、配管５０を通して、必要に応じて濃縮水槽２２へ送液、貯留される。バルブ８６が閉状態で、濃縮水の少なくとも一部は、処理水として、濃縮水槽２２からポンプ２８により配管５２を通して、系外へ排出される。濃縮水の少なくとも一部は、被処理水槽１０に送液され、被処理水槽１０において被処理水と混合されてもよい。
５段目膜モジュールユニット２０の濃縮水の少なくとも一部は、バルブ８６が開状態で、濃縮水槽２２からポンプ２８により配管５２、配管９０を通して、５段目膜モジュールユニット２０の各膜モジュールの第二空間１３へ送液される。上記の通り、５段目膜モジュールユニット２０の各膜モジュールにおいて、第一空間１１が加圧されてその第一空間１１に含まれる水が第二空間１３に透過される（濃縮工程（５段目））。ここで、ポンプ２８、配管５２，９０等が、最終段の濃縮水の少なくとも一部を最終段の半透膜モジュールの第二空間に供給する供給手段として機能する。なお、図１０の水処理装置１７に示すように、濃縮水槽２２、ポンプ２８を設けずに、５段目膜モジュールユニット２０の各膜モジュールの第一空間出口からの配管５０からバルブ３２の前段側で分岐し、バルブ８７を介した配管９１を５段目膜モジュールユニット２０の各膜モジュールの第二空間入口へ接続して、５段目膜モジュールユニット２０の濃縮水が、バルブ８７が開状態で配管５０、配管９１を通して５段目膜モジュールユニット２０の各膜モジュールの第二空間１３へ送液されてもよい。また、水処理装置４は、第１希釈水槽２４、配管６４を備えてもよいし、備えていなくてもよい。
５段目膜モジュールユニット２０の希釈水は、配管９２を通して、４段目膜モジュールユニット１８の各膜モジュールの第二空間１３へ送液される。上記の通り、４段目膜モジュールユニット１８の各膜モジュールにおいて、第一空間１１が加圧されてその第一空間１１に含まれる水が第二空間１３に透過される（濃縮工程（４段目））。
４段目膜モジュールユニット１８の希釈水は、配管５６を通して、３段目膜モジュールユニット１６の各膜モジュールの第二空間１３へ送液される。上記の通り、３段目膜モジュールユニット１６の各膜モジュールにおいて、第一空間１１が加圧されてその第一空間１１に含まれる水が第二空間１３に透過される（濃縮工程（３段目））。
３段目膜モジュールユニット１６の希釈水は、配管５８を通して、２段目膜モジュールユニット１４の各膜モジュールの第二空間１３へ送液される。上記の通り、２段目膜モジュールユニット１４の各膜モジュールにおいて、第一空間１１が加圧されてその第一空間１１に含まれる水が第二空間１３に透過される（濃縮工程（２段目））。
２段目膜モジュールユニット１４の希釈水は、配管６０を通して、１段目膜モジュールユニット１２の各膜モジュールの第二空間１３へ送液される。上記の通り、１段目膜モジュールユニット１２の各膜モジュールにおいて、第一空間１１が加圧されてその第一空間１１に含まれる水が第二空間１３に透過される（濃縮工程（１段目））。
１段目膜モジュールユニット１２の希釈水は、配管６２を通して、必要に応じて第１希釈水槽２４へ送液され、貯留された後、配管６４を通して、系外へ排出される。希釈水の少なくとも一部は、被処理水槽１０に送液され、被処理水槽１０において被処理水と混合されてもよい。希釈水の少なくとも一部は、後述するようにさらに第２逆浸透膜処理装置１０２へ送液され、第２逆浸透膜処理装置１０２において、逆浸透膜処理が行われてもよい（第２逆浸透膜処理工程）。
以上のようにして、処理対象である、全溶解固形成分等を含む被処理水から、全溶解固形成分等の物質が濃縮された処理水（最終段の濃縮水）と、希釈水とが得られ、被処理水の減容化が行われる。
例えば、制御装置６６は、第１流量測定装置３４により測定された最終段の膜モジュールユニット（図１の例では、５段目膜モジュールユニット２０）の濃縮水の流量の測定値、および第２流量測定装置３６により測定された第１段の膜モジュールユニット（図１の例では、１段目膜モジュールユニット１２）の希釈水の流量の測定値が予め設定された目標流量値となるように、第１段の膜モジュールユニットの第一空間に供給する第１ＲＯ濃縮水の流量を調整する流量調整手段として機能する。制御装置６６は、例えば、第１流量測定装置３４および第２流量測定装置３６の測定値が予め設定された目標流量値となるように、任意の演算式を用いて駆動周波数を演算し、この演算値に対応する指令信号を第１インバーター３０に出力して加圧ポンプ２６を制御し、第１段の膜モジュールユニット（図１の例では、１段目膜モジュールユニット１２）の第一空間１１に供給する第１ＲＯ濃縮水の流量を調整する。
その結果として、半透膜モジュールを用いる水の濃縮処理において、逆浸透膜法より排水量を減容化しつつ、被処理水（原水）の水質変動がある場合でも、安定した処理が可能となる。
水処理装置４において、図２に示す水処理装置２と同様に、最終段の膜モジュールユニットの第二空間を通過した希釈水の流量をさらに測定し、最終段の濃縮水の流量の測定値、第１段の希釈水の流量の測定値、および最終段の希釈水の流量の測定値が予め設定された目標流量値となるように、第１段の膜モジュールユニットの第一空間に供給する第１ＲＯ濃縮水の流量および最終段の前段の第二空間に供給する希釈水の流量を調整してもよい。このような構成の水処理装置を図５に示す。
図５に示す水処理装置５は、最終段の膜モジュールユニットからの希釈水（図５の例では、５段目膜モジュールユニット２０からの希釈水）を貯留する第２希釈水槽６８をさらに備える。水処理装置５において、５段目膜モジュールユニット２０の各膜モジュールの第二空間出口と第２希釈水槽６８の希釈水入口とは、配管９４により接続されている。第２希釈水槽６８の出口と４段目膜モジュールユニット１８の各膜モジュールの第二空間入口とは、第２加圧ポンプ７０を介して配管７８により並列的に接続されている。なお、図１０の水処理装置１７と同様に、濃縮水槽２２、ポンプ２８を設けずに、５段目膜モジュールユニット２０の各膜モジュールの第一空間出口からの配管５０からバルブ３２の前段側で分岐し、バルブ８７を介した配管９１を５段目膜モジュールユニット２０の各膜モジュールの第二空間入口へ接続して、５段目膜モジュールユニット２０の濃縮水が、バルブ８７が開状態で配管５０、配管９１を通して５段目膜モジュールユニット２０の各膜モジュールの第二空間１３へ送液されてもよい。また、水処理装置５は、第１希釈水槽２４、配管６４を備えてもよいし、備えていなくてもよい。
５段目膜モジュールユニット２０の希釈水は、配管９４を通して、第２希釈水槽６８へ送液され、貯留された後、第２加圧ポンプ７０により、第２希釈水槽６８から配管７８を通して、４段目膜モジュールユニット１８の各膜モジュールの第二空間１３へ送液される。上記の通り、４段目膜モジュールユニット１８の各膜モジュールにおいて、第一空間１１が加圧されてその第一空間１１に含まれる水が第二空間１３に透過される（濃縮工程（４段目））。
配管９４には、最終段の膜モジュールユニット（図５の例では、５段目膜モジュールユニット２０）の第二空間を通過した希釈水の流量を測定する第３流量測定手段として、第３流量測定装置７４が設置されている。第２加圧ポンプ７０は、最終段の膜モジュールユニット（図２の例では、５段目膜モジュールユニット２０）の後段に設けられ、例えば、入力された駆動周波数に応じた回転速度で駆動され、最終段の膜モジュールユニットの希釈水（図２の例では、５段目膜モジュールユニット２０の希釈水）を吸入して前段の膜モジュールユニット（図２の例では、４段目膜モジュールユニット１８）に吐出する第２加圧ポンプである。第２加圧ポンプ７０には、例えば、入力された指令信号に対応する駆動周波数を第２加圧ポンプ７０に出力する第２インバーター７２が設置されている。なお、第２希釈水槽６８、第２加圧ポンプ７０、流量測定装置７４の設置場所は、図５の位置に限定されず、途中の希釈水の配管のいずれか、例えば配管５６，５８，６０のいずれかに設置されていてもよい。水処理装置５は、制御装置６６を備え、制御装置６６は、第１インバーター３０、第２インバーター７２、第１流量測定装置３４、第２流量測定装置３６、および第３流量測定装置７４と、有線または無線の電気的接続等によって接続されている。制御装置６６は、バルブ３２と、有線または無線の電気的接続等によって接続されていてもよい。
本実施形態に係る水処理方法および水処理装置５では、最終段の膜モジュールユニットの第一空間を通過した濃縮水の流量を測定し（第１流量測定工程）、第１段の膜モジュールユニットの第二空間を通過した希釈水の流量を測定し（第２流量測定工程）、および最終段の膜モジュールユニットの第二空間を通過した希釈水の流量を測定し（第３流量測定工程）、最終段の濃縮水の流量の測定値、第１段の希釈水の流量の測定値、および最終段の希釈水の流量の測定値が予め設定された目標流量値となるように、第１段の膜モジュールユニットの第一空間に供給する第１ＲＯ濃縮水の流量および最終段の前段の膜モジュールユニットの第二空間に供給する希釈水の流量を調整する（流量調整工程）。
例えば、制御装置６６は、第１流量測定装置３４により測定された最終段の膜モジュールユニット（図５の例では、５段目膜モジュールユニット２０）の濃縮水の流量の測定値、第２流量測定装置３６により測定された第１段の膜モジュールユニット（図５の例では、１段目膜モジュールユニット１２）の希釈水の流量の測定値、および第３流量測定装置７４により測定された最終段の膜モジュールユニットの希釈水の流量の測定値が予め設定された目標流量値となるように、第１段の膜モジュールユニットの第一空間に供給する第１ＲＯ濃縮水の流量および最終段の前段の膜モジュールユニットの第二空間に供給する希釈水の流量を調整する流量調整手段として機能する。制御装置６６は、例えば、第１流量測定装置３４、第２流量測定装置３６および第３流量測定装置７４の測定値が予め設定された目標流量値となるように、任意の演算式を用いて駆動周波数を演算し、この演算値に対応する指令信号を第１インバーター３０に出力して加圧ポンプ２６を制御し、第２インバーター７２に出力して第２加圧ポンプ７０を制御し、第１段の膜モジュールユニット（図５の例では、１段目膜モジュールユニット１２）の第一空間１１に供給する第１ＲＯ濃縮水、および最終段の前段の膜モジュールユニット（図５の例では、４段目膜モジュールユニット１８）の第二空間１３に供給する希釈水の流量を調整する。
その結果として、半透膜モジュールを用いる水の濃縮処理において、逆浸透膜法より排水量を減容化しつつ、被処理水（原水）の水質変動がある場合でも、より安定した処理が可能となる。第２希釈水槽６８に最終段の第二空間を通過した希釈水を貯留することによって、被処理水の水質変動によって第一空間と第二空間の水バランスが崩れた場合があっても流量の調整がしやすくなる。また、最終段の膜モジュールユニットの希釈水を吸入して前段の膜モジュールユニットに吐出する第２加圧ポンプとして第２加圧ポンプ７０を用いることによって、加圧ポンプ２６だけでは膜モジュールユニットの段数が増えて通水に要する圧力が不足する場合があっても、加圧ポンプ２６の負荷を軽減し、通水に要する圧力不足を抑制することができる。
水処理装置５において、図３に示す水処理装置３と同様に、第２希釈水槽６８を設けなくてもよい。このような構成の水処理装置を図６に示す。
図６に示す水処理装置６において、配管９２に、最終段の膜モジュールユニット（図６の例では、５段目膜モジュールユニット２０）の第二空間を通過した希釈水の流量を測定する第３流量測定手段として、第３流量測定装置８４が設置されている。５段目膜モジュールユニット２０の各膜モジュールの第二空間出口と４段目膜モジュールユニット１８の各膜モジュールの第二空間入口とは、第２加圧ポンプ８０を介して配管９２により並列的に接続されている。なお、図１０の水処理装置１７と同様に、濃縮水槽２２、ポンプ２８を設けずに、５段目膜モジュールユニット２０の各膜モジュールの第一空間出口からの配管５０からバルブ３２の前段側で分岐し、バルブ８７を介した配管９１を５段目膜モジュールユニット２０の各膜モジュールの第二空間入口へ接続して、５段目膜モジュールユニット２０の濃縮水が、バルブ３２が開状態で配管５０、配管９１を通して５段目膜モジュールユニット２０の各膜モジュールの第二空間１３へ送液されてもよい。また、水処理装置６は、第１希釈水槽２４、配管６４を備えてもよいし、備えていなくてもよい。
第２加圧ポンプ８０には、例えば、入力された指令信号に対応する駆動周波数を第２加圧ポンプ８０に出力する第２インバーター８２が設置されている。水処理装置６は、制御装置６６を備え、制御装置６６は、第１インバーター３０、第２インバーター８２、第１流量測定装置３４、第２流量測定装置３６、および第３流量測定装置８４と、有線または無線の電気的接続等によって接続されている。制御装置６６は、バルブ３２と、有線または無線の電気的接続等によって接続されていてもよい。
本実施形態に係る水処理方法および水処理装置６では、最終段の膜モジュールユニットの第一空間を通過した濃縮水の流量を測定し（第１流量測定工程）、第１段の膜モジュールユニットの第二空間を通過した希釈水の流量を測定し（第２流量測定工程）、および最終段の膜モジュールユニットの第二空間を通過した希釈水の流量を測定し（第３流量測定工程）、最終段の濃縮水の流量の測定値、第１段の希釈水の流量の測定値、および最終段の希釈水の流量の測定値が予め設定された目標流量値となるように、第１段の膜モジュールユニットの第一空間に供給する第１ＲＯ濃縮水の流量および最終段の前段の膜モジュールユニットの第二空間に供給する希釈水の流量を調整する（流量調整工程）。
例えば、制御装置６６は、第１流量測定装置３４により測定された最終段の膜モジュールユニット（図６の例では、５段目膜モジュールユニット２０）の濃縮水の流量の測定値、第２流量測定装置３６により測定された第１段の膜モジュールユニット（図６の例では、１段目膜モジュールユニット１２）の希釈水の流量の測定値、および第３流量測定装置８４により測定された最終段の膜モジュールユニットの希釈水の流量の測定値が予め設定された目標流量値となるように、第１段の膜モジュールユニットの第一空間に供給する第１ＲＯ濃縮水の流量および最終段の前段の膜モジュールユニットの第二空間に供給する希釈水の流量を調整する流量調整手段として機能する。制御装置６６は、例えば、第１流量測定装置３４、第２流量測定装置３６および第３流量測定装置８４の測定値が予め設定された目標流量値となるように、任意の演算式を用いて駆動周波数を演算し、この演算値に対応する指令信号を第１インバーター３０に出力して加圧ポンプ２６を制御し、第２インバーター８２に出力して第２加圧ポンプ８０を制御し、第１段の膜モジュールユニット（図６の例では、１段目膜モジュールユニット１２）の第一空間１１に供給する第１ＲＯ濃縮水、および最終段の前段の膜モジュールユニット（図６の例では、４段目膜モジュールユニット１８）の第二空間１３に供給する希釈水の流量を調整する。
その結果として、半透膜モジュールを用いる水の濃縮処理において、逆浸透膜法より排水量を減容化しつつ、被処理水（原水）の水質変動がある場合でも、より安定した処理が可能となる。また、最終段の膜モジュールユニットの希釈水を吸入して前段の膜モジュールユニットに吐出する第２加圧ポンプとして第２加圧ポンプ８０を用いることによって、加圧ポンプ２６だけでは膜モジュールユニットの段数が増えて通水に要する圧力が不足する場合があっても、加圧ポンプ２６の負荷を軽減し、通水に要する圧力不足を抑制することができる。
本実施形態に係る水処理方法および水処理装置において、膜モジュールユニットの段数は、目的の処理水の濃度等によって決めればよい。例えば、より薄い濃度の被処理水からより濃い濃度の処理水を得たい場合には、膜モジュールユニットの段数を増やせばよい。
各膜モジュールユニットにおける膜モジュールの本数は、第１ＲＯ透過水の流量等によって決めればよい。
本実施形態に係る水処理方法および水処理装置において、全溶解固形成分を含む被処理水を０．１ＭＰａ以上に加圧する加圧手段としての加圧ポンプを第１逆浸透膜処理装置１００の前段にのみに備えることが好ましい。すなわち、第１逆浸透膜処理装置１００と１段目膜モジュールユニット１２との間に加圧手段（ポンプ等）を備えず、第１逆浸透膜処理装置１００の第１ＲＯ濃縮水は、加圧ポンプ２６による加圧によって１段目膜モジュールユニット１２に直接通水されることが好ましい。加圧ポンプ１台で逆浸透膜装置と半透膜モジュールとを運転することによって、機器コスト、動力コスト、機器スペース等を低減することができる。
第１逆浸透膜処理装置１００で用いられる第１逆浸透膜は、膜面有効圧力１ＭＰａ、２５℃条件下において、０．２～０．７ｍ３／ｍ２／ｄａｙの範囲の純水透過流束を有し、かつ標準運転圧力におけるＮａＣｌ除去率（ＮａＣｌ ３２，０００ｍｇ／Ｌの条件における）９９．５％以上の特性を有することが好ましい。第１逆浸透膜は、膜面有効圧力１ＭＰａ、２５℃条件下において、０．３～０．６ｍ３／ｍ２／ｄａｙの範囲の純水透過流束を有し、かつ標準運転圧力におけるＮａＣｌ除去率９７％以上の特性を有することがより好ましい。膜面有効圧力１ＭＰａ、２５℃条件下において、純水透過流束が０．２ｍ３／ｍ２／ｄａｙ未満であると、十分なＲＯ透過水量を得られない可能性があり、０．７ｍ３／ｍ２／ｄａｙを超えると、ＲＯ透過水量が過剰となり、膜の詰まりが発生する可能性場合がある。
第１逆浸透膜処理装置１００は、多段式の逆浸透膜処理装置であってもよい。この場合、各段のＲＯ濃縮水を次段の逆浸透膜処理装置へ通水して逆浸透膜処理を行っていき、最終段のＲＯ濃縮水を第１ＲＯ濃縮水として１段目膜モジュールユニット１２の各膜モジュールの第一空間１１へ送液すればよい。各段のＲＯ透過水は、排出されてもよいし、ＲＯ透過水の少なくとも一部は、後述するようにさらに第３逆浸透膜処理装置１０４へ送液され、第３逆浸透膜処理装置１０４において、逆浸透膜処理が行われてもよい（第３逆浸透膜処理工程）。
半透膜処理工程における半透膜モジュールの透過流束を、膜面有効圧力１ＭＰａ、２５℃条件下において、０．００５ｍ／ｄ～０．０５ｍ／ｄの範囲とすることが好ましく、０．０１５ｍ／ｄ～０．０４ｍ／ｄの範囲とすることがより好ましい。半透膜モジュールの透過流束が膜面有効圧力１ＭＰａ、２５℃条件下において、０．００５ｍ／ｄ未満であると、必要な半透膜モジュールの本数が増える場合があり、０．０５ｍ／ｄを超えると、膜の詰まりが発生する場合がある。
本実施形態に係る水処理方法および水処理装置において、第１逆浸透膜工程直後の第１ＲＯ濃縮水の圧力が７ＭＰａ以上であり、半透膜処理工程（１段目膜モジュールユニット１２）の前段で第１ＲＯ濃縮水を７ＭＰａ未満に減圧する減圧工程をさらに含むことが好ましい。このような構成の例を図７に示す。
図７の水処理装置７において、第１逆浸透膜処理装置１００の濃縮水出口と１段目膜モジュールユニット１２の各膜モジュールの第一空間入口とは、減圧手段である減圧バルブ１１８を介して第１ＲＯ濃縮水配管１０６により並列的に接続されている。それ以外の構成は、図１の水処理装置１と同様である。図２～図６、図１０の水処理装置２～６，１７において、減圧バルブ１１８が第１ＲＯ濃縮水配管１０６に設けられていてもよい。本構成によって、半透膜処理工程の前段で第１ＲＯ濃縮水を半透膜モジュールの耐圧上限である７ＭＰａ未満に減圧することができる。水処理装置７では、第１逆浸透膜処理装置１００と１段目膜モジュールユニット１２との間に加圧手段（ポンプ等）を備えず、第１逆浸透膜処理装置１００の第１ＲＯ濃縮水は、加圧ポンプ２６により加圧された圧力が減圧バルブ１１８によって減圧された後、１段目膜モジュールユニット１２に直接通水されることが好ましい。なお、水処理装置７は、濃縮水槽２２、ポンプ２８、配管５２を備えてもよいし、備えていなくてもよい。水処理装置７は、第１希釈水槽２４、配管６４を備えてもよいし、備えていなくてもよい。
第１逆浸透膜工程直後の第１ＲＯ濃縮水の圧力は７ＭＰａ以上であることが好ましく、り、７ＭＰａ～１２ＭＰａの範囲であることがより好ましく、７ＭＰａ～１０ＭＰａの範囲であることがさらに好ましい。第１逆浸透膜工程直後の第１ＲＯ濃縮水の圧力が７ＭＰａであると、効率よく高濃度に濃縮することができない場合があり、逆浸透膜の耐圧性等の点から上限は１２ＭＰａであることが好ましい。
半透膜モジュールの耐圧性等の点から、半透膜処理工程（１段目膜モジュールユニット１２）の前段で第１ＲＯ濃縮水を７ＭＰａ未満に減圧するが好ましく、３．０ＭＰａ～６．９ＭＰａの範囲に減圧することがより好ましい。
減圧手段としては、第１ＲＯ濃縮水を減圧することができればよく、特に制限はないが、減圧バルブ、オリフィス等が挙げられる。
本実施形態に係る水処理方法および水処理装置において、希釈水を第２逆浸透膜に通水して第２ＲＯ透過水および第２ＲＯ濃縮水を得る第２逆浸透膜処理工程をさらに含んでもよい。このような構成の例を図８に示す。
図８の水処理装置８において、第１希釈水槽２４の出口と第２逆浸透膜処理装置１０２の入口とは、ポンプ１２０を介して配管６４により接続されている。第２逆浸透膜処理装置１０２の濃縮水出口には、第２ＲＯ濃縮水配管１１０が接続され、透過水出口には、第２ＲＯ透過水配管１１２が接続されている。それ以外の構成は、図１の水処理装置１と同様である。図２～図７、図１０の水処理装置２～７，１７において、第２逆浸透膜処理装置１０２が設けられていてもよい。水処理装置８は、濃縮水槽２２、ポンプ２８、配管５２を備えてもよいし、備えていなくてもよい。水処理装置８は、第１希釈水槽２４を備えてもよいし、備えていなくてもよい。この場合、配管６２と配管６４とを接続し、配管６２または配管６４にポンプ１２０が設置されていてもよいし、設置されていなくてもよい。
希釈水の少なくとも一部は、ポンプ１２０によって配管６４を通して第２逆浸透膜処理装置１０２へ送液され、第２逆浸透膜処理装置１０２において、逆浸透膜処理が行われて第２ＲＯ濃縮水および第２ＲＯ透過水が得られる（第２逆浸透膜処理工程）。第２逆浸透膜処理装置１０２により得られた第２ＲＯ透過水は、第２ＲＯ透過水配管１１２を通して系外へ排出される。逆浸透膜処理により得られた第３ＲＯ濃縮水は、第２ＲＯ濃縮水配管１１０を通して系外へ排出されてもよいし、被処理水槽１０に送液され、被処理水槽１０において被処理水と混合されてもよい。本構成によって、希釈水を第２ＲＯ透過水として再利用することができる。
本実施形態に係る水処理方法および水処理装置において、第１ＲＯ透過水および第２ＲＯ透過水の少なくとも１つを第３逆浸透膜に通水して第３ＲＯ透過水および第３ＲＯ濃縮水を得る第３逆浸透膜処理工程をさらに含んでもよい。このような構成の例を図９に示す。
図９の水処理装置９において、第１逆浸透膜処理装置１００の透過水出口と第３逆浸透膜処理装置１０４の入口とは、第１ＲＯ透過水配管１０８により接続されている。第３逆浸透膜処理装置１０４の濃縮水出口には、第３ＲＯ濃縮水配管１１４が接続され、透過水出口には、第３ＲＯ透過水配管１１６が接続されている。それ以外の構成は、図１の水処理装置１と同様である。図２～図８、図１０の水処理装置２～８，１７において、第３逆浸透膜処理装置１０４が設けられていてもよい。なお、水処理装置９は、濃縮水槽２２、ポンプ２８、配管５２を備えてもよいし、備えていなくてもよい。水処理装置９は、第１希釈水槽２４、配管６４を備えてもよいし、備えていなくてもよい。
第１ＲＯ透過水の少なくとも一部は、第１ＲＯ透過水配管１０８を通して第３逆浸透膜処理装置１０４へ送液され、第３逆浸透膜処理装置１０４において、逆浸透膜処理が行われて第３ＲＯ濃縮水および第３ＲＯ透過水が得られる（第３逆浸透膜処理工程）。第３逆浸透膜処理装置１０４により得られた第３ＲＯ透過水は、第３ＲＯ透過水配管１１６を通して系外へ排出される。逆浸透膜処理により得られた第３ＲＯ濃縮水は、第３ＲＯ濃縮水配管１１４を通して系外へ排出されてもよいし、被処理水槽１０に送液され、被処理水槽１０において被処理水と混合されてもよい。本構成によって、第３ＲＯ透過水を再利用することができる。
図８の水処理装置８において、第２ＲＯ透過水を逆浸透膜に通水してＲＯ透過水およびＲＯ濃縮水を得る逆浸透膜処理工程をさらに含んでもよい。
膜モジュールが備える半透膜１５としては、例えば、逆浸透膜（ＲＯ膜）、正浸透膜（ＦＯ膜）、ナノろ過膜（ＮＦ膜）等の半透膜が挙げられる。半透膜は、逆浸透膜、正浸透膜、ナノろ過膜が好ましい。なお、半透膜として逆浸透膜または正浸透膜、ナノろ過膜を用いる場合、第一空間１１の対象溶液の圧力は、好ましくは０．５～１０．０ＭＰａである。
半透膜１５を構成する材料としては、特に限定されないが、例えば、酢酸セルロース系樹脂等のセルロース系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂等のポリスルホン系樹脂、ポリアミド系樹脂等が挙げられる。半透膜１５を構成する材料は、酢酸セルロース系樹脂であることが好ましい。
半透膜１５の形状としては、平膜、中空糸膜、スパイラル膜等が挙げられる。
被処理水は、全溶解固形成分（ＴＤＳ）等の物質を含む水であればよく、特に制限はないが、例えば、工場排水、塩水、海水、薬品廃液、逆浸透膜処理後の濃縮排水等が挙げられる。本実施形態に係る水処理方法および水処理装置は、被処理水のＴＤＳ（全溶解固形成分）濃度が、例えば、５００００ｍｇ／Ｌ以上である場合に、好ましくは６００００ｍｇ／Ｌ以上である場合に、より好ましくは１０００００ｍｇ／Ｌ以上である場合に、好適に適用可能である。ＴＤＳ（全溶解固形成分）は、例えば、塩化ナトリウム等の塩化物、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等の炭酸塩、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム等の硫酸塩等を成分とする。
本実施形態に係る水処理方法および水処理装置は、第１ＲＯ濃縮水の硫酸イオン濃度が２００００ｍｇ／Ｌ以上であり、ナトリウムイオンおよびアンモニウムイオンのうち少なくとも１つの濃度が１００００ｍｇ／Ｌ以上である場合に、好適に適用可能である。第１ＲＯ濃縮水の硫酸イオン濃度は、４００００ｍｇ／Ｌ以上であることが好ましく、４００００～２５００００ｍｇ／Ｌの範囲であることがより好ましい。第１ＲＯ濃縮水のナトリウムイオンおよびアンモニウムイオンのうち少なくとも１つの濃度は、２００００ｍｇ／Ｌ以上であることが好ましく、２００００～１０００００ｍｇ／Ｌの範囲であることがより好ましい。
１，２，３，４，５，６，７，８，９，１７ 水処理装置、１０ 被処理水槽、１１ 第一空間、１２ １段目膜モジュールユニット、１３ 第二空間、１４ ２段目膜モジュールユニット、１５ 半透膜、１６ ３段目膜モジュールユニット、１８ ４段目膜モジュールユニット、２０ ５段目膜モジュールユニット、２２ 濃縮水槽、２４ 第１希釈水槽、２６ 加圧ポンプ、２８，１２０ ポンプ、３０ 第１インバーター、３２，８６，８７ バルブ、３４ 第１流量測定装置、３６ 第２流量測定装置、３８，４０，４２，４４，４６，４８，５０，５２，５４，５６，５８，６０，６２，６４、７６，７８，８８，９０，９１，９２，９４ 配管、６６ 制御装置、６８ 第２希釈水槽、７０，８０ 第２加圧ポンプ、７２，８２ 第２インバーター、７４，８４ 第３流量測定装置、１００ 第１逆浸透膜装置、１０２ 第２逆浸透膜装置、１０４ 第３逆浸透膜装置、１０６ 第１ＲＯ濃縮水配管、１０８ 第１ＲＯ透過水配管、１１０ 第２ＲＯ濃縮水配管、１１２ 第２ＲＯ透過水配管、１１４ 第３ＲＯ濃縮水配管、１１６ 第３ＲＯ透過水配管、１１８ 減圧バルブ。

Claims (10)

  1. 全溶解固形成分を含む被処理水を０．１ＭＰａ以上に加圧する加圧工程と、
    前記加圧された被処理水を第１逆浸透膜に通水して第１ＲＯ透過水および第１ＲＯ濃縮水を得る第１逆浸透膜処理工程と、
    半透膜で仕切られた第一空間と第二空間とを有する半透膜モジュールを用いて、前記第１ＲＯ濃縮水を前記第一空間に通水し、前記加圧工程での加圧により前記第一空間を加圧して前記第１ＲＯ濃縮水に含まれる水を前記半透膜を透過させることによって濃縮水を得るとともに、前記第二空間に、前記第１ＲＯ濃縮水の一部または前記濃縮水の少なくとも一部を通水して希釈水を得る半透膜処理工程と、
    前記濃縮水の流量および前記希釈水の流量を測定し、前記濃縮水の流量の測定値および前記希釈水の流量の測定値が予め設定された目標流量値となるように調整する流量調整工程と、
    を含むことを特徴とする水処理方法。
  2. 全溶解固形成分を含む被処理水を０．１ＭＰａ以上に加圧する加圧工程と、
    前記加圧された被処理水を第１逆浸透膜に通水して第１ＲＯ透過水および第１ＲＯ濃縮水を得る第１逆浸透膜処理工程と、
    半透膜で仕切られた第一空間と第二空間とを有する、複数段に接続された半透膜モジュールを用いて、前記第１ＲＯ濃縮水を第１段の半透膜モジュールの第一空間に通水し、前記加圧工程での加圧により前記第一空間を加圧して前記第１ＲＯ濃縮水に含まれる水を前記半透膜を透過させることによって濃縮水を得て、その濃縮水をさらに次段以降の半透膜モジュールを用いて濃縮水を得るとともに、各段の半透膜モジュールの第二空間に、前記第１ＲＯ透過水の一部または前記濃縮水の少なくとも一部または他の半透膜モジュールから得られる希釈水の少なくとも一部を通水して希釈水を得る半透膜処理工程と、
    前記濃縮水の流量および前記希釈水の流量を測定し、前記濃縮水の流量の測定値および前記希釈水の流量の測定値が予め設定された目標流量値となるように調整する流量調整工程と、
    を含むことを特徴とする水処理方法。
  3. 請求項１または２に記載の水処理方法であって、
    前記第１逆浸透膜は、膜面有効圧力１ＭＰａ、２５℃条件下において、０．２～０．７ｍ３／ｍ２／ｄａｙの範囲の純水透過流束を有し、かつ標準運転圧力におけるＮａＣｌ除去率（ＮａＣｌ ３２，０００ｍｇ／Ｌの条件における）９９．５％以上の特性を有することを特徴とする水処理方法。
  4. 請求項１～３のいずれか１項に記載の水処理方法であって、
    前記第１逆浸透膜工程直後の前記第１ＲＯ濃縮水の圧力が７ＭＰａ以上であり、前記半透膜処理工程の前段で前記第１ＲＯ濃縮水を７ＭＰａ未満に減圧する減圧工程をさらに含むことを特徴とする水処理方法。
  5. 請求項１～４のいずれか１項に記載の水処理方法であって、
    前記希釈水を第２逆浸透膜に通水して第２ＲＯ透過水および第２ＲＯ濃縮水を得る第２逆浸透膜処理工程をさらに含むことを特徴とする水処理方法。
  6. 全溶解固形成分を含む被処理水を０．１ＭＰａ以上に加圧する加圧手段と、
    前記加圧された被処理水を第１逆浸透膜に通水して第１ＲＯ透過水および第１ＲＯ濃縮水を得る第１逆浸透膜処理手段と、
    半透膜で仕切られた第一空間と第二空間とを有する半透膜モジュールを用いて、前記第１ＲＯ濃縮水を前記第一空間に通水し、前記加圧手段による加圧により前記第一空間を加圧して前記第１ＲＯ濃縮水に含まれる水を前記半透膜を透過させることによって濃縮水を得るとともに、前記第二空間に、前記第１ＲＯ濃縮水の一部または前記濃縮水の少なくとも一部を通水して希釈水を得る半透膜処理手段と、
    前記濃縮水の流量および前記希釈水の流量を測定し、前記濃縮水の流量の測定値および前記希釈水の流量の測定値が予め設定された目標流量値となるように調整する流量調整手段と、
    を備えることを特徴とする水処理装置。
  7. 全溶解固形成分を含む被処理水を０．１ＭＰａ以上に加圧する加圧手段と、
    前記加圧された被処理水を第１逆浸透膜に通水して第１ＲＯ透過水および第１ＲＯ濃縮水を得る第１逆浸透膜処理手段と、
    半透膜で仕切られた第一空間と第二空間とを有する、複数段に接続された半透膜モジュールを用いて、前記第１ＲＯ濃縮水を第１段の半透膜モジュールの第一空間に通水し、前記加圧手段による加圧により前記第一空間を加圧して前記第１ＲＯ濃縮水に含まれる水を前記半透膜を透過させることによって濃縮水を得て、その濃縮水をさらに次段以降の半透膜モジュールを用いて濃縮水を得るとともに、各段の半透膜モジュールの第二空間に、前記第１ＲＯ透過水の一部または前記濃縮水の少なくとも一部または他の半透膜モジュールから得られる希釈水の少なくとも一部を通水して希釈水を得る半透膜処理手段と、
    前記濃縮水の流量および前記希釈水の流量を測定し、前記濃縮水の流量の測定値および前記希釈水の流量の測定値が予め設定された目標流量値となるように調整する流量調整手段と、
    を備えることを特徴とする水処理装置。
  8. 請求項６または７に記載の水処理装置であって、
    前記第１逆浸透膜は、膜面有効圧力１ＭＰａ、２５℃条件下において、０．２～０．７ｍ３／ｍ２／ｄａｙの範囲の純水透過流束を有し、かつ標準運転圧力におけるＮａＣｌ除去率（ＮａＣｌ ３２，０００ｍｇ／Ｌの条件における）９９．５％以上の特性を有することを特徴とする水処理装置。
  9. 請求項６～８のいずれか１項に記載の水処理装置であって、
    前記第１逆浸透膜手段直後の前記第１ＲＯ濃縮水の圧力が７ＭＰａ以上であり、前記半透膜処理手段の前段で前記第１ＲＯ濃縮水を７ＭＰａ未満に減圧する減圧手段をさらに備えることを特徴とする水処理装置。
  10. 請求項６～９のいずれか１項に記載の水処理装置であって、
    前記希釈水を第２逆浸透膜に通水して第２ＲＯ透過水および第２ＲＯ濃縮水を得る第２逆浸透膜処理手段をさらに備えることを特徴とする水処理装置。
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