JP2022154246A - 水処理方法および水処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シリカスケールによる逆浸透膜の閉塞を抑制して、安定した水処理性能を発揮する。
【解決手段】水処理方法は、タンク１１に貯留された被処理水を少なくとも１つの逆浸透膜モジュール１２で処理して処理水と濃縮排水と濃縮還流水とに分離し、処理水および濃縮排水をそれぞれ外部に排出する水処理方法であって、被処理水がタンク１１に供給されてから少なくとも１つの逆浸透膜モジュール１２で処理されて被処理水に含まれる不純物が濃縮排水と共に外部に排出されるまでの滞留時間が１時間以下になるように、外部に排出する濃縮排水の流量を調整する工程を含んでいる。
【選択図】図１

Description

本発明は、水処理方法および水処理装置に関する。

被処理水に含まれる不純物を除去する水処理装置として、逆浸透膜（ＲＯ膜）を有するものが知られている。この装置では、所定の供給圧力でＲＯ膜に供給された被処理水（原水）が、ＲＯ膜により透過水と濃縮水とに分離される。これにより、不純物が除去された処理水（透過水）を得ることができる。

ＲＯ膜を有する水処理装置では、安定して運転を継続することが求められており、そのためには、ＲＯ膜の膜面に原水中のシリカが析出してスケールが発生することを抑制することが重要となる。これに対し、従来から、シリカスケールの発生を抑制する方法として、濃縮水のｐＨを６以下に調整することで、濃縮水のシリカ濃度がシリカ溶解度以上であってもシリカの析出を遅らせる方法（例えば、特許文献１参照）や、原水のｐＨを９．５以上に調整することで、シリカ溶解度を上昇させる方法（例えば、特許文献２参照）が知られている。また、濃縮水にコロイダルシリカを添加し、そのコロイダルシリカを核として濃縮水中のイオン状シリカを重合させることで、濃縮水のシリカ濃度を低下させる方法（例えば、特許文献３参照）も知られている。

特許第３１８７６２９号公報 特許第４４９６７９５号公報 特開２０１７－１４８７４６号公報

しかしながら、ｐＨを調整する方法では、原水に酸やアルカリを添加することでｐＨが調整されるため、ＲＯ膜の阻止率低下が懸念されるだけでなく、ｐＨをアルカリ性に傾けると、カルシウムスケールの発生リスクが高まってしまう。また、コロイダルシリカを添加する方法では、透過水の流量に比べてかなり大きな流量で濃縮水を循環させる必要があり、そのための莫大なエネルギーコストや、コロイダルシリカ自体のコストが発生してしまう。

そこで、本発明の目的は、シリカスケールによる逆浸透膜の閉塞を抑制して、安定した水処理性能を発揮する水処理方法および水処理装置を提供することである。

上述した目的を達成するために、本発明の水処理方法は、タンクに貯留された被処理水を少なくとも１つの逆浸透膜モジュールで処理して処理水と濃縮排水と濃縮還流水とに分離し、処理水および濃縮排水をそれぞれ外部に排出する水処理方法であって、被処理水がタンクに供給されてから少なくとも１つの逆浸透膜モジュールで処理されて被処理水に含まれる不純物が濃縮排水と共に外部に排出されるまでの滞留時間が１時間以下になるように、外部に排出する濃縮排水の流量を調整する工程を含んでいる。

また、本発明の水処理装置は、被処理水を貯留するタンクと、少なくとも１つの逆浸透膜モジュールとを有し、被処理水を少なくとも１つの逆浸透膜モジュールで処理して処理水と濃縮排水と濃縮還流水とに分離し、処理水ラインを通じて処理水を外部に排出するとともに、排水ラインを通じて濃縮排水を外部に排出する水処理装置であって、被処理水がタンクに供給されてから１つの逆浸透膜モジュールで処理されて被処理水に含まれる不純物が濃縮排水と共に外部に排出されるまでの滞留時間が１時間以下になるように、排水ラインを流れる濃縮排水の流量を調整する流量調整手段を有している。

このような水処理方法および水処理装置によれば、被処理水（原水）のｐＨを調整したり、濃縮水にコロイダルシリカを添加したりすることなく、シリカスケールの発生を抑制することができる。

以上、本発明によれば、シリカスケールによる逆浸透膜の閉塞を抑制して、安定した水処理性能を発揮することができる。

本発明の第１の実施形態に係る水処理装置の構成を示す概略図である。 本発明の第２の実施形態に係る水処理装置の構成を示す概略図である。 実施例１，２および比較例１～３におけるフラックス保持率の時間変化を示すグラフである。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る水処理装置の構成を示す概略図である。

水処理装置１０は、原水タンク１１と、逆浸透膜（ＲＯ膜）装置１２とを有し、原水タンク１１に貯留された原水（被処理水）をＲＯ膜装置１２で処理することで、原水中の不純物を除去して処理水を生成する装置である。ＲＯ膜装置１２は、原水タンク１１から供給される原水を、不純物を含む濃縮水と不純物が除去された透過水とに分離するものであり、ＲＯ膜を有している。具体的には、ＲＯ膜装置１２は、ＲＯ膜モジュールからなり、円筒状のベッセル（圧力容器）内に収容された少なくとも１つのＲＯ膜エレメントを有している。なお、ＲＯ膜装置１２のＲＯ膜モジュールとしては、単一のベッセルを有するものであってもよく、複数のベッセルを直列に接続してユニット化したものであってもよい。ＲＯ膜装置１２には、ＲＯ膜装置１２に原水を供給する給水ラインＬ１と、ＲＯ膜装置１２からの透過水（処理水）を流通させる処理水ラインＬ２と、ＲＯ膜装置１２からの濃縮水を流通させる濃縮水ラインＬ３とが接続されている。濃縮水ラインＬ３は、濃縮水の一部を外部に排出する排水ラインＬ４と、その残りを原水タンク１１に還流させる還流水ラインＬ５の２つに分岐している。原水タンク１１には、原水補給ラインＬ６が接続され、後述するように、必要に応じて原水が供給される。

また、水処理装置１０は、給水ラインＬ１に設けられた加圧ポンプ１３と、原水タンク１１に設けられた水位センサ１４とを有している。加圧ポンプ１３は、ＲＯ膜装置１２に供給される原水を加圧する機能、すなわち、ＲＯ膜装置１２への給水圧力（操作圧力）を調整して処理水ラインＬ２を流れる透過水の流量を調整する機能を有している。水位センサ１４は、原水タンク１１内の水位を検出する機能を有している。また、排水ラインＬ４および還流水ラインＬ５には、それぞれを流れる濃縮水の流量を調整するための手動弁（流量調整手段）Ｖ１，Ｖ２が設けられ、原水補給ラインＬ６には、開閉弁Ｖ３が設けられている。開閉弁Ｖ３は、水位センサ１４により検出された原水タンク１１内の水位に応じて開閉するように構成されている。具体的には、原水タンク１１内の水位が所定の上限水位を下回っている間、開閉弁Ｖ３は開放され、原水補給ラインＬ６を通じて原水タンク１１に原水が供給される。そして、原水タンク１１内の水位が所定の上限水位が達すると、開閉弁Ｖ３が閉鎖されて原水の供給が停止される。これにより、原水タンク１１内の水位を所定の上限水位以下に維持することができる。なお、水位センサ１４の構成としては、上述した２つの水位を検出することができれば特に限定されず、例えば、フロート式のレベルスイッチを用いることができる。また、水位センサ１４と開閉弁Ｖ３の代わりに、ボールタップを用いて、原水タンク１１の水位を所定の上限水位以下に維持してもよい。

水処理装置１０の運転時、原水タンク１１に貯留された原水は、ＲＯ膜装置１２に供給され、そこで処理されて透過水と濃縮水とに分離される。透過水は、処理水ラインＬ２を通じて処理水として外部（例えば、処理水タンクやユースポイントなど）に供給（排出）され、濃縮水の一部は、排水ラインＬ４を通じて濃縮排水として外部に排出され、その残りは、還流水ラインＬ５を通じて濃縮還流水として原水タンク１１に還流する。なお、ＲＯ膜装置１２による原水の処理は、原水タンク１１内の水位が所定の下限水位以下になると、加圧ポンプ１３の停止により停止され、原水タンク１１への原水の供給により原水タンク１１内の水位が所定の上限水位に達すると、加圧ポンプ１３の作動により再開される。以下、排水ラインＬ４および還流水ラインＬ５を流れる濃縮水をそれぞれ「濃縮排水」および「濃縮還流水」ともいい、濃縮水ラインＬ３を流れる濃縮水を単に「濃縮水」ともいう。

上述したＲＯ膜装置１２による原水の処理は、ＲＯ膜の膜面にシリカが析出してスケールが付着することを抑制するために、濃縮水のシリカ濃度が予め測定された水温でのシリカ溶解度以上にならない条件で行われることが好ましい。具体的には、予め測定された原水のシリカ濃度から、濃縮水のシリカ濃度が予め測定された水温でのシリカ溶解度以上にならないような回収率（透過水の流量と濃縮排水の流量との和に対する透過水の流量の割合）が設定され、設定された回収率になるように濃縮排水の流量が調整されることが好ましい。このときの濃縮排水の流量調整は、排水ラインＬ４に設けられた手動弁Ｖ１によって行われ、その設定流量は、回収率の設定値と、ＲＯ膜装置１２の操作圧力の設定値から推定される透過水の流量とに基づいて決定される。なお、中性条件におけるシリカ溶解度Ｓ（ｍｇ／Ｌ）は、水温をＴ（Ｋ）とすると、以下の式（１）で表されることが知られている。
ｌｏｇＳ＝ａ＋ｂＴ^－１＋ｃＴ^２＋ｄｌｏｇＴ （１）
ここで、ａ＝－３．６９７、ｂ＝－４８５．２４、ｃ＝－２．２６８×１０^－６、ｄ＝３．６０８である。

しかしながら、本来であれば、シリカ溶解度の算出は、シリカの析出を促進する様々な成分（例えば、カルシウム、マグネシウム、アルミニウム、鉄など）との相互作用を考慮して行われるべきところ、それは非常に複雑であり、一般には解明されていない。そのため、実際のシリカ溶解度が上記式（１）により算出されたシリカ溶解度よりも低くなり、その結果、濃縮水のシリカ濃度が予め測定された水温でのシリカ溶解度以上になることがあり、その場合、ＲＯ膜の膜面にシリカが析出し、それによりＲＯ膜の膜面が閉塞することが懸念される。また、原水の水質（ｐＨ）や水温が変動しても、それをリアルタイムに監視して運転条件を調整するようなことは行われないことが多く、そのため、原水の水質（ｐＨ）や水温の変動によって濃縮水のシリカ濃度が変化すると、上記式（１）により算出されたシリカ溶解度を超えてしまうこともある。

これに対し、本発明者らは、原水が水処理装置１０内で滞留する時間に着目し、この時間を所定時間以下にすることで、上述のように濃縮水のシリカ濃度がシリカ溶解度以上になる場合であっても、シリカスケールの発生によるＲＯ膜の膜面の閉塞が抑制できることを見出している。すなわち、本実施形態では、ＲＯ膜装置１２で処理される原水は、原水タンク１１に供給されて一旦そこに貯留されてからＲＯ膜装置１２に供給され、透過水と濃縮水とに分離される。加えて、分離された濃縮水の一部は、そのまま外部に排出されずに濃縮還流水として原水タンク１１に還流される。そのため、原水が原水タンク１１に供給されてからＲＯ膜装置１２で処理されて濃縮排水として外部に排出されるまで、すなわち、原水に含まれる不純物が濃縮排水と共に外部に排出されるまでには、必然的に、一定以上の滞留時間が発生することになる。本発明者らは、この滞留時間に着目し、後述する実施例で示すように、この滞留時間を１時間以下、好ましくは１５分以下にすることで、濃縮水のシリカ濃度がシリカ溶解度以上になる場合であっても、シリカスケールの発生を抑制できることを見出している。

ここでいう「滞留時間」とは、水処理装置１０に供給された原水が濃縮排水として排出されるまでに滞留し得る容積の総和を、排水ラインＬ４を流れる濃縮排水の流量で割った値として定義されるものである。具体的には、原水タンク１１の最大保有水量（原水タンク１１内の水位が所定の上限水位にあるときの保有水量）に相当する容積と、ＲＯ膜装置１２のＲＯ膜モジュールの一次側の容積と、処理水ラインＬ２と原水補給ラインＬ６を除く各ラインＬ１，Ｌ３～Ｌ５を構成する配管の全容積との和を、排水ラインＬ４を流れる濃縮排水の流量で割った値として定義されるものである。ただし、配管の全容積については、通常は原水タンク１１の容積に比べてかなり小さく、配管内に水が滞留することもほとんどないため、滞留時間の算出から除外してもよい。また、ＲＯ膜モジュールの一次側の容積についても、それを構成するベッセルの容積が原水タンク１１の容積に比べて小さい場合などは、滞留時間の算出から除外してもよい。すなわち、ベッセル内にはＲＯ膜エレメントが収容されているため、実際の容積よりも水が通過する空間はさらに小さく、その際にせん断力も発生することから、このような場合には、ベッセル内を原水が通過する際の滞留の影響は無視してもよい。

上述の定義によれば、滞留時間は、排水ラインＬ４を流れる濃縮排水の流量を調整したり、原水タンク１１の最大保有水量が調整可能であれば、その最大保有水量を調整したりすることで調整可能である。濃縮排水の設定流量（目標流量）は、滞留時間の目標値（１時間以下、好ましくは１５分以下）に基づいて決定され、濃縮排水の流量がその目標流量になるように、手動弁Ｖ１の開度が調整される。ただし、濃縮排水の設定流量が、ＲＯ膜装置１２に要求される最低濃縮水量（濃縮水ラインＬ３に流すべき濃縮水の最低流量）よりも小さくなる場合には、手動弁Ｖ２の開度を調整して濃縮排水の流量を調整することで、最低濃縮水量を確保することができる。なお、こうして濃縮排水の設定流量が決定されると、その設定流量と、上述したように原水の水質から算出されるＲＯ膜装置１２の回収率の目標値とに基づいて、処理水ラインＬ２を流れる処理水の設定流量（目標流量）が決定され、処理水の流量がその目標流量になるように、加圧ポンプ１３の回転数制御によりＲＯ膜装置１２の操作圧力が調整される。

本実施形態では、ＲＯ膜の膜面にシリカやカルシウムなどのスケール成分が析出することをより確実に抑制するために、原水に対して、スケール防止剤を薬注ポンプによって添加するようになっていてもよい。スケール防止剤の種類としては、特定ものに限定されず、例えば、１－ヒドロキシエチリデン－１，１－ジホスホン酸、２－ホスホノブタン－１，２，４－トリカルボン酸、エチレンジアミンテトラメチレンホスホン酸、ニトリロトリメチルホスホン酸などのホスホン酸とその塩類などのホスホン酸系化合物；正リン酸塩、重合リン酸塩などのリン酸系化合物；ポリマレイン酸、マレイン酸共重合物などのマレイン酸系化合物；アクリル酸系ポリマーなどが挙げられ、アクリル酸系ポリマーとしては、ポリ（メタ）アクリル酸、マレイン酸／（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリル酸／スルホン酸、（メタ）アクリル酸／ノニオン基含有モノマーなどのコポリマーや、（メタ）アクリル酸／スルホン酸／ノニオン基含有モノマー、（メタ）アクリル酸／アクリルアミド－アルキルスルホン酸／置換（メタ）アクリルアミド、（メタ）アクリル酸／アクリルアミド－アリールスルホン酸／置換（メタ）アクリルアミドのターポリマーなどが挙げられる。ターポリマーを構成する（メタ）アクリル酸としては、例えば、メタアクリル酸およびアクリル酸と、それらのナトリウム塩などの（メタ）アクリル酸塩などが挙げられる。ターポリマーを構成するアクリルアミド－アルキルスルホン酸としては、例えば、２－アクリルアミド－２－メチルプロパンスルホン酸とその塩などが挙げられる。また、ターポリマーを構成する置換（メタ）アクリルアミドとしては、例えば、ｔ－ブチルアクリルアミド、ｔ－オクチルアクリルアミド、ジメチルアクリルアミドなどが挙げられる。

これらの中でも、ホスホン酸系化合物とアクリル酸系ポリマーのうち少なくとも１種類を含むものを用いることが好ましい。また、カルシウムとシリカに由来するスケールを同時に抑制するためには、２－ホスホノブタン－１，２，４－トリカルボン酸と、アクリル酸と（メタ）アクリル酸／２－アクリルアミド－２－メチルプロパンスルホン酸／置換（メタ）アクリルアミドのターポリマーとの混合物とからなるスケール防止剤を用いることが特に好ましい。

なお、ＲＯ膜用の市販のスケール防止剤としては、オルガノ株式会社製の「オルパージョン」シリーズ、ＢＷＡ Ｗａｔｅｒ Ａｄｄｉｔｉｖｅｓ社製の「Ｆｌｏｃｏｎ（登録商標）」シリーズ、Ｎａｌｃｏ社製の「ＰｅｒｍａＴｒｅａｔ（登録商標）」シリーズ、ゼネラル・エレクトリック社製の「Ｈｙｐｅｒｓｐｅｒｓｅ（登録商標）」シリーズ、栗田工業株式会社製の「クリバーター（登録商標）」シリーズなどが挙げられる。

（第２の実施形態）
図２は、本発明の第２の実施形態に係る水処理装置の構成を示す概略図である。以下、第１の実施形態と同様の構成については、図面に同じ符号を付してその説明を省略し、第１の実施形態と異なる構成のみ説明する。

本実施形態は、ＲＯ膜装置１２が３つのＲＯ膜モジュール１２ａ～１２ｃから構成されている点で第１の実施形態と異なっている。すなわち、本実施形態のＲＯ膜装置１２は、第１の実施形態のＲＯ膜装置１２に相当する第１のＲＯ膜モジュール１２ａと、第１のＲＯ膜モジュール１２ａからの透過水を処理する第２のＲＯ膜モジュール１２ｂと、第１のＲＯ膜モジュール１２ａからの濃縮水を処理する第３のＲＯ膜モジュール１２ｃとから構成されている。

これに伴い、本実施形態では、第１の実施形態におけるいくつかの構成が変更され、新たな構成もいくつか追加されている。すなわち、本実施形態の水処理装置１０は、第１のＲＯ膜モジュール１２ａからの透過水（以下、「一次透過水」ともいう）を流通させる透過水ラインＬ７と、一次透過水を貯留する透過水タンク２１と、透過水タンク２１に貯留された一次透過水を第２のＲＯ膜モジュール１２ｂに供給する第２の給水ラインＬ８とを有している。第２の給水ラインＬ８には、透過水タンク２１内の一次透過水を加圧して第２のＲＯ膜モジュール１２ｂに供給する加圧ポンプ２２が設けられ、透過水タンク２１には、透過水タンク２１内の水位を検出する水位センサ２３が設けられている。また、本実施形態では、処理水ラインＬ２および還流水ラインＬ５は、第２のＲＯ膜モジュール１２ｂに接続され、第２のＲＯ膜モジュール１２ｂで分離された透過水および濃縮水をそれぞれ流通させるようになっている。

さらに、本実施形態の水処理装置１０は、第１のＲＯ膜モジュール１２ａからの濃縮水（以下、「一次濃縮水」ともいう）を貯留する濃縮水タンク２４と、濃縮水タンク２４に貯留された一次濃縮水を第３のＲＯ膜モジュール１２ｃに供給する第３の給水ラインＬ９と、第３のＲＯ膜モジュール１２ｃからの透過水を流通させる透過水合流ラインＬ１０とを有している。透過水合流ラインＬ１０は、透過水タンク２１に接続され、第３のＲＯ膜モジュール１２ｃからの透過水を一次透過水に合流させる機能を有している。以下、第３のＲＯ膜モジュール１２ｃからの透過水も含め、透過水タンク２１に貯留された透過水を「一次透過水」という。第３の給水ラインＬ９には、濃縮水タンク２４内の一次濃縮水を加圧して第３のＲＯ膜モジュール１２ｃに供給する加圧ポンプ２５が設けられ、濃縮水タンク２４には、濃縮水タンク２４内の水位を検出する水位センサ２６が設けられている。さらに、濃縮水ラインＬ３には、濃縮水ラインＬ３を流れる濃縮水の流量を調整するための手動弁Ｖ４が設けられている。また、本実施形態では、排水ラインＬ４は、第３のＲＯ膜モジュール１２ｃに接続され、第３のＲＯ膜モジュール１２ｃからの濃縮水を流通させるようになっている。

本実施形態では、水処理装置１０の運転時、原水タンク１１に貯留された原水は、加圧ポンプ１３の作動と手動弁Ｖ４の開度調整により、第１のＲＯ膜モジュール１２ａで処理されて透過水と濃縮水とに分離される。そして、第１のＲＯ膜モジュール１２ａで分離された透過水（一次透過水）は、透過水ラインＬ７を通じて透過水タンク２１に貯留され、第１のＲＯ膜モジュール１２ａで分離された濃縮水（一次濃縮水）は、濃縮水ラインＬ３を通じて濃縮水タンク２４に貯留される。濃縮水タンク２４に貯留された一次濃縮水は、加圧ポンプ２５の作動と手動弁Ｖ１の開度調整により、第３のＲＯ膜モジュール１２ｃで処理されて透過水と濃縮水とに分離される。そして、第３のＲＯ膜モジュール１２ｃで分離された濃縮水は、排水ラインＬ４を通じて外部に排出され、第３のＲＯ膜モジュール１２ｃで分離された透過水は、透過水合流ラインＬ１０を通じて透過水タンク２１に貯留される。透過水タンク２１に貯留された一次透過水は、加圧ポンプ２２の作動と手動弁Ｖ２の開度調整により、第２のＲＯ膜モジュール１２ｂで処理されて透過水と濃縮水とに分離される。そして、第２のＲＯ膜モジュール１２ｂで分離された透過水は、処理水ラインＬ２を通じて外部に供給（排出）され、第２のＲＯ膜モジュール１２ｂで分離された濃縮水は、還流水ラインＬ５を通じて原水タンク１１に還流する。

以上を換言すると、原水タンク１１に貯留された原水は、ＲＯ膜装置１２に供給されて処理され、処理水ラインＬ２を通じて外部に供給（排出）される処理水（第２のＲＯ膜モジュール１２ｂからの透過水）と、排水ラインＬ４を通じて外部に排出される濃縮排水（第３のＲＯ膜モジュール１２ｃからの濃縮水）と、還流水ラインＬ５を通じて原水タンク１１に還流する濃縮還流水（第２のＲＯ膜モジュール１２ｂからの濃縮水）とに分離される。こうして、本実施形態では、第１の実施形態と比べて、ＲＯ膜装置１２の回収率を高く維持しながら処理水質を向上させることが可能になる。

なお、本実施形態では、第１のＲＯ膜モジュール１２ａによる原水の処理は、原水タンク１１内の水位が所定の下限水位以下になったり、透過水タンク２１内の水位が所定の上限水位に達したり、濃縮タンク２４内の水位が所定の上限水位に達したりすると、加圧ポンプ１３の停止により停止され、原水タンク１１内の水位が所定の上限水位に達すると、加圧ポンプ１３の作動により再開される。また、第２のＲＯ膜モジュール１２ｂによる一次透過水の処理は、透過水タンク２１内の水位が所定の下限水位になったり、原水タンク１１内の水位が所定の上限水位に達したりすると、加圧ポンプ２２の停止により停止され、透過水タンク２１内の水位が所定の上限水位に達すると、加圧ポンプ２２の作動により再開される。また、第３のＲＯ膜モジュール１２ｃによる一次濃縮水の処理は、濃縮タンク２４内の水位が所定の下限水位になったり、透過水タンク２１内の水位が所定の上限水位に達したりすると、加圧ポンプ２５の停止により停止され、濃縮タンク２４内の水位が所定の上限水位に達すると、加圧ポンプ２５の作動により再開される。

ところで、第１のＲＯ膜モジュール１２ａによる原水の処理は、一次濃縮水のシリカ濃度が予め測定された水温でのシリカ溶解度以上にならない条件で行われることが好ましいところ、本実施形態においても、その条件が満たされないことがある。そのため、上述した水処理装置１０の運転時の滞留時間は、１時間以下であることが好ましく、より好ましくは１５分以下である。なお、本実施形態における「滞留時間」とは、第１の実施形態と同様に、水処理装置１０に供給された原水が濃縮排水として排出されるまでに滞留し得る容積の総和を、排水ラインＬ４を流れる濃縮排水の流量で割った値として定義されるものである。具体的には、原水タンク１１の最大保有水量に相当する容積と、濃縮タンク２４の最大保有水量に相当する容量と、第１のＲＯ膜モジュール１２ａの一次側の容積と、第３のＲＯ膜モジュール１２ｃの一次側の容積と、供給ラインＬ１、濃縮水ラインＬ３、排水ラインＬ４、および第３の給水ラインＬ９を構成する配管の全容積との和を、排水ラインＬ４を流れる濃縮排水の流量で割った値として定義されるものである。ただし、ＲＯ膜モジュール１２ａ，１２ｃの一次側の容積や各ラインＬ１，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ１０を構成する配管の全容積を、場合によっては滞留時間の算出から除外してもよいことは、第１の実施形態と同様である。

第１の実施形態と同様に、滞留時間は、排水ラインＬ４を流れる濃縮排水の流量を調整したり、各タンク１１，２１，２４の最大保有水量が調整可能であれば、その最大保有水量を調整したりすることで調整可能である。濃縮排水の設定流量（目標流量）は、滞留時間の目標値（１時間以下、好ましくは１５分以下）に基づいて決定され、濃縮排水の流量がその目標流量になるように、手動弁Ｖ１の開度が調整される。

なお、第１のＲＯ膜モジュール１２ａからの濃縮水を処理する第３のＲＯ膜モジュール１２ｃ（およびそれに付随する構成）は省略されてもよい。その場合、第１のＲＯ膜モジュール１２ａからの濃縮水は、第１の実施形態と同様に、一部が排水ラインＬ４を通じて濃縮排水として外部に排出され、残りが原水タンク１１に還流するようになっていてもよい。

次に、具体的な実施例を挙げて、本発明の効果について説明する。

（実施例１）
本実施例では、図１に示す水処理装置を模擬した試験装置を用いて連続運転を行い、ＲＯ膜のフラックス（透過流束）の経時変化を測定した。原水タンクとして、配管と合計で最大保有水量が６０Ｌのものを用い、原水として、純水に塩水を添加してｐＨを７．０に調整し、熱交換器により水温を２５℃に調整したものを用いた。また、原水には、濃縮水のシリカ濃度が水温２５℃のときのシリカ溶解度（上記式（１）から１１６ｍｇ／Ｌ）以上である２００ｍｇ／Ｌになるように、メタケイ酸ナトリウムを添加し、濃縮水のカルシウム濃度およびマグネシウム濃度がそれぞれ６０ｍｇ／Ｌになるように、塩化カルシウムおよび塩化マグネシウムを添加した。また、スケール防止剤として、オルガノ株式会社製の「オルパージョン」（品番：Ｇ５１０）を用い、そのようなスケール防止剤を、濃縮水中の濃度が２５ｍｇ／Ｌになるように原水に添加した。

ＲＯ膜装置のＲＯ膜モジュールとして、単一のベッセルに１本のＲＯ膜エレメントを収容したものを用い、ＲＯ膜エレメントとして、日東電工株式会社製のＲＯ膜エレメント（品番：ＥＳ２０）を用いた。透過水の目標流量を１４０Ｌ／ｈに設定し、ＲＯ膜装置の操作圧力を０．７５ＭＰａとした。そして、滞留時間が１時間になるように濃縮排水の目標流量を６０Ｌ／ｈに設定した。なお、このとき、ＲＯ膜モジュールの一次側の容積については、それを構成するベッセルの容積が原水タンクの容積に比べて小さく、その容積から推定される滞留時間も全体の滞留時間に比べて無視できる程度に小さいため考慮していない。また、最低濃縮水量として７００Ｌ／ｈを確保するために、濃縮還流水の流量を６４０Ｌ／ｈに調整した。

（実施例２）
滞留時間が１５分になるように濃縮排水の目標流量を２４０Ｌ／ｈに設定し、それに伴い、濃縮還流水の流量を４６０Ｌ／ｈに調整したことを除いて、実施例１と同様の条件で測定を行った。

（比較例１）
滞留時間が２時間になるように濃縮排水の目標流量を３０Ｌ／ｈに設定し、それに伴い、濃縮還流水の流量を６７０Ｌ／ｈに調整したことを除いて、実施例１と同様の条件で測定を行った。

（比較例２）
滞留時間が３時間になるように濃縮排水の目標流量を２０Ｌ／ｈに設定し、それに伴い、濃縮還流水の流量を６８０Ｌ／ｈに調整したことを除いて、実施例１と同様の条件で測定を行った。

（比較例３）
滞留時間が２４時間になるように濃縮排水の目標流量を２．５Ｌ／ｈに設定し、それに伴い、濃縮還流水の流量を６９７．５Ｌ／ｈに調整したことを除いて、実施例１と同様の条件で測定を行った。

図３は、実施例１，２および比較例１～３における測定結果を示すグラフである。なお、グラフの縦軸に示すフラックス保持率は、運転開始時のフラックスを１００％としたときの相対値である。

図３から明らかなように、比較例１～３ではいずれも、運転開始から２４時間後にはフラックス保持率に５０％以上の急激な低下が見られることが確認された。これは、濃縮水のシリカ濃度が予め測定された水温でのシリカ溶解度以上になる条件で運転を行った影響で、ＲＯ膜の膜面にシリカが析出し、それによりＲＯ膜の膜面が閉塞したためであると考えられる。一方で、実施例１，２では、比較例１～３と同様に濃縮水のシリカ濃度がシリカ溶解度以上であるにもかかわらず、そのような低下は見られず、特に実施例２では、フラックス保持率にほとんど変化がないことが確認された。これは、滞留時間を短くしたことにより、ＲＯ膜の膜面上では、原水中のシリカを含む不純物がシリカ析出時間よりも短い時間で入れ替わり、十分に排出されることで、シリカスケールの発生による膜面の閉塞が抑制されたためであると考えられる。

１０ 水処理装置
１１ 原水タンク
１２ 逆浸透膜（ＲＯ膜）装置
１２ａ 第１の逆浸透膜（ＲＯ膜）モジュール
１２ｂ 第２の逆浸透膜（ＲＯ膜）モジュール
１２ｃ 第３の逆浸透膜（ＲＯ膜）モジュール
１３，２２，２５ 加圧ポンプ
１４，２３，２６ 水位センサ
Ｌ１ 給水ライン（第１の給水ライン）
Ｌ２ 処理水ライン
Ｌ３ 濃縮水ライン
Ｌ４ 排水ライン
Ｌ５ 還流水ライン
Ｌ６ 原水補給ライン
Ｌ７ 透過水ライン
Ｌ８ 第２の給水ライン
Ｌ９ 第３の給水ライン
Ｌ１０ 透過水合流ライン
Ｖ１～Ｖ２，Ｖ４ 手動弁
Ｖ３ 開閉弁

Claims (7)

1. タンクに貯留された被処理水を少なくとも１つの逆浸透膜モジュールで処理して処理水と濃縮排水と濃縮還流水とに分離し、前記処理水および濃縮排水をそれぞれ外部に排出する水処理方法であって、
   前記被処理水が前記タンクに供給されてから前記少なくとも１つの逆浸透膜モジュールで処理されて前記被処理水に含まれる不純物が前記濃縮排水と共に外部に排出されるまでの滞留時間が１時間以下になるように、外部に排出する前記濃縮排水の流量を調整する工程を含む、水処理方法。
2. 前記濃縮排水の流量は、前記滞留時間が１５分以下になるように調整される、請求項１に記載の水処理方法。
3. 前記被処理水を逆浸透膜モジュールで透過水と濃縮水とに分離し、前記逆浸透膜モジュールからの透過水を前記処理水として外部に排出する工程と、
   前記逆浸透膜モジュールからの濃縮水の一部を前記濃縮排水として外部に排出するとともに、前記濃縮水の残りを前記濃縮還流水として前記タンクに還流させる工程と、を含む、請求項１または２に記載の水処理方法。
4. 前記被処理水を逆浸透膜モジュールで透過水と濃縮水とに分離し、前記逆浸透膜モジュールからの濃縮水の一部を前記濃縮排水として外部に排出するとともに、前記濃縮水の残りを前記濃縮還流水として前記タンクに還流させる工程と、
   前記逆浸透膜モジュールからの透過水を別の逆浸透膜モジュールで透過水と濃縮水とに分離し、前記別の逆浸透膜モジュールからの透過水を前記処理水として外部に排出する工程と、を含む、請求項１または２に記載の水処理方法。
5. 前記被処理水を逆浸透膜モジュールで透過水と濃縮水とに分離した後、前記逆浸透膜モジュールからの濃縮水を別の逆浸透膜モジュールで透過水と濃縮水とに分離し、前記別の逆浸透膜モジュールからの濃縮水を前記濃縮排水として外部に排出する工程と、
   前記別の逆浸透膜モジュールからの透過水を前記逆浸透膜モジュールからの透過水に合流させ、該合流させた透過水をさらに別の逆浸透膜モジュールで透過水と濃縮水とに分離し、前記さらに別の逆浸透膜モジュールからの透過水を前記処理水として外部に排出する工程と、を含む、請求項１または２に記載の水処理方法。
6. 前記逆浸透膜モジュールによる前記分離は、前記逆浸透膜モジュールからの濃縮水のシリカ濃度が予め測定された水温でのシリカ溶解度以上になるように行われる、請求項３から５のいずれか１項に記載の水処理方法。
7. 被処理水を貯留するタンクと、少なくとも１つの逆浸透膜モジュールとを有し、前記被処理水を前記少なくとも１つの逆浸透膜モジュールで処理して処理水と濃縮排水と濃縮還流水とに分離し、処理水ラインを通じて前記処理水を外部に排出するとともに、排水ラインを通じて前記濃縮排水を外部に排出する水処理装置であって、
   前記被処理水が前記タンクに供給されてから前記少なくとも１つの逆浸透膜モジュールで処理されて前記被処理水に含まれる不純物が前記濃縮排水と共に外部に排出されるまでの滞留時間が１時間以下になるように、前記排水ラインを流れる前記濃縮排水の流量を調整する流量調整手段を有する水処理装置。

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