JP5359898B2 - 水処理方法及び水処理システム - Google Patents

Description

本発明は、原水に各種水処理を行う水処理方法及び水処理システムに関する。

従来より、水処理において、逆浸透膜による膜分離処理により透過水及び濃縮水を製造する逆浸透膜装置を用いることが一般的である。逆浸透膜装置は、回収率（回収率［％］＝透過水流量／（透過水流量＋排水流量）×１００）を設定して運転される。
濃縮水のシリカ濃度がシリカの溶解度を超えると逆浸透膜の膜面にシリカが析出しやすいため、回収率は、シリカが析出しない範囲で設定される。

回収率は、膜分離処理により製造する透過水の割合が大きい程高くなる。一方、回収率を高く設定すると排水の割合が低くなるため、シリカの濃度は、濃縮水において高くなる。シリカの濃度が高くなることにより、逆浸透膜による膜分離処理により製造される濃縮水中のシリカ濃度が溶解度を超えると、シリカが膜面に析出して逆浸透膜装置の運転の障害となることがある。

ここで、逆浸透膜による膜分離処理により製造される濃縮水のｐＨ値を６以下に維持することにより、濃縮水中のシリカ濃度が溶解度を超えて運転されても、シリカの析出を抑制することができる逆浸透膜装置を含む水処理システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許第３１８７６２９号公報

しかし、特許文献１に記載の逆浸透膜装置は、濃縮水のｐＨ値を６よりも高い状態で維持して水処理を行う場合には、シリカの析出を抑制することができないこととなる。
また、特許文献１に記載の逆浸透膜装置においては、濃縮水の水質条件としてのｐＨ値については言及されているが、濃縮水のｐＨ値以外の水質条件については、それ以上格別な工夫がなされていない。そのため、濃縮水のｐＨ値以外の他の水質条件も考慮することにより、シリカの析出の抑制を一層確実に行うことが望まれている。

本発明は、逆浸透膜へのシリカの析出の抑制を一層確実に行うことができる水処理方法及び水処理システムを提供することを目的とする。

本発明は、少なくともシリカと硬度成分とを含む原水を逆浸透膜モジュールにより膜分離処理し、透過水及び濃縮水を製造する水処理方法において、濃縮水のランゲリア指数に基づいて回収率及び／又は原水のｐＨを調整することにより濃縮水のランゲリア指数をゼロ以下の範囲に維持し、かつ、濃縮水のシリカ濃度が１２８ｍｇ／Ｌ以上４００ｍｇ／Ｌ以下の範囲にあるか否かを監視しながら膜分離処理する水処理方法に関する。

また、本発明は、少なくともシリカと硬度成分とを含む原水を供給する原水ラインと、前記原水ラインより供給された原水を膜分離処理し、透過水及び濃縮水を製造する逆浸透膜モジュールと、前記逆浸透膜モジュールにより製造された透過水を導出する透過水ラインと、前記逆浸透膜モジュールにより製造された濃縮水を系外に排出する濃縮水ラインと、前記濃縮水ラインに設けられ、濃縮水の排出量を調整することにより回収率を調整する回収率調整手段と、前記原水ラインに設けられ、前記逆浸透膜モジュールに供給される原水にｐＨ調整剤を添加するｐＨ調整剤添加手段と、前記濃縮水ライン及び／又は前記原水ラインに設けられ、これらのラインを流通する濃縮水及び／又は原水の水質を検出する水質検出手段と、前記水質検出手段により検出された水質の検出値に基づいて、濃縮水のランゲリア指数を算出する算出手段と、前記算出手段により算出された濃縮水のランゲリア指数に基づいて回収率及び／又は原水のｐＨを調整することにより、濃縮水のランゲリア指数がゼロ以下の範囲に維持されるように、前記回収率調整手段及び／又は前記ｐＨ調整剤添加手段を制御する制御手段と、前記濃縮水ラインに設けられ、濃縮水のシリカ濃度が１２８ｍｇ／Ｌ以上４００ｍｇ／Ｌ以下の範囲にあるか否かを監視するシリカ濃度監視装置とを備える水処理システムに関する。

また、前記水質検出手段は、濃縮水及び／又は原水のｐＨ値を検出するｐＨ値センサ；濃縮水及び／又は原水の温度を検出する温度センサ；濃縮水及び／又は原水の電気伝導率を検出する電気伝導率センサ；濃縮水及び／又は原水のカルシウム硬度を検出するカルシウム硬度センサ；並びに濃縮水及び／又は原水の総アルカリ度を検出する総アルカリ度センサのうち、いずれか一つ以上から構成されることが好ましい。

また、前記ｐＨ調整剤添加手段の上流側に、原水中の硬度成分を除去して軟水を製造する軟水化装置を備え、前記ｐＨ調整剤添加手段は、アルカリ性薬剤を含む前記ｐＨ調整剤を使用し、前記制御手段は、軟水のｐＨ値が９以上の範囲に維持されるように、前記ｐＨ調整剤添加手段を制御すると共に、濃縮水のランゲリア指数がゼロ以下の範囲に維持されるように、前記回収率調整手段を制御することが好ましい。

また、前記ｐＨ調整剤添加手段は、前記ｐＨ調整剤添加手段は、酸性薬剤を含む前記ｐＨ調整剤を使用し、前記制御手段は、原水のｐＨ値が６以下の範囲に維持されるように、前記ｐＨ調整剤添加手段を制御すると共に、濃縮水のランゲリア指数がゼロ以下の範囲に維持されるように、前記回収率調整手段を制御することが好ましい。

本発明によれば、逆浸透膜へのシリカの析出の抑制を一層確実に行うことができる水処理方法及び水処理システムを提供することができる。

本発明の第１実施形態の水処理システム１を示す概略構成図である。 第１実施形態の水処理システム１におけるランゲリア指数監視装置３０の構成に関連する図である。 第１実施形態の水処理システム１の動作を示すフローチャートである。 第２実施形態の水処理システム１Ａを示す概略構成図である。 第２実施形態の水処理システム１Ａにおけるランゲリア指数監視装置３０の構成に関連する図である。 第２実施形態の水処理システム１Ａの動作を示すフローチャートである。

＜第１実施形態＞
図１及び図２を参照して、本発明の第１実施形態の水処理システム１について説明する。図１は、本発明の第１実施形態の水処理システム１を示す概略構成図である。図２は、第１実施形態の水処理システム１のランゲリア指数監視装置３０の構成に関連する図である。
図１に示す第１実施形態の水処理システム１は、少なくともシリカを含む原水Ｗ１を第１逆浸透膜モジュール１０ｂにより膜分離処理して、第１透過水Ｗ２及び第１濃縮水Ｗ３を製造するものである。

図１に示すように、第１実施形態の水処理システム１は、原水Ｗ１中の硬度成分を除去して軟水を製造する軟水化装置２と、軟水化装置２を経た原水Ｗ１（被処理水Ｗ１ａ）の膜分離処理を行う第１逆浸透膜装置１０と、ｐＨ調整剤添加手段としての第１ｐＨ調整剤添加装置３と、ランゲリア指数監視装置３０と、シリカ濃度監視装置４０と、系外から原水Ｗ１を供給する原水ラインＬ１と、透過水ラインとしての第１透過水ラインＬ２と、濃縮水ラインとしての第１濃縮水ラインＬ３と、第１検出用ラインＬ４と、第２検出用ラインＬ５と、回収率調整手段としての第１濃縮水排水バルブ１５と、原水ラインＬ１を流通する原水Ｗ１のｐＨ値を検出する第２ｐＨ値センサ１７と、濃縮水としての第１濃縮水Ｗ３のシリカの濃度を検出するシリカ濃度センサ１８とを主体に構成されている。

原水ラインＬ１は、軟水化装置２までの第１通水ラインＬ１ａと、軟水化装置２から第１逆浸透膜装置１０までの第２通水ラインＬ１ｂとにより構成される。
第１逆浸透膜装置１０は、上流側に設けられる第１加圧ポンプ１０ａと、下流側に設けられる逆浸透膜モジュールとしての第１逆浸透膜モジュール１０ｂとにより構成される。
なお、本明細書でいう「ライン」とは、流路、経路、管路等の流体の流通が可能なラインの総称である。

この水処理システム１によれば、系外から供給された原水Ｗ１は、第１通水ラインＬ１ａを介して軟水化装置２へ送出され、軟水化装置２により軟水化されて被処理水Ｗ１ａとなる。被処理水Ｗ１ａは、第２通水ラインＬ１ｂを介して第１逆浸透膜装置１０に送出される。第１逆浸透膜装置１０に流入した被処理水Ｗ１ａは、第１逆浸透膜装置１０により最終的に浄化された水（以下、「第１透過水」という）Ｗ２となる。第１透過水Ｗ２は、第１透過水ラインＬ２を介して需要箇所へ供給される。

この第１逆浸透膜装置１０による水処理は、本実施形態の水処理システム１による最終処理であるため、この第１透過水Ｗ２のことを「処理水」ともいう。
第１逆浸透膜装置１０によって濃縮された水（以下、「第１濃縮水」という）Ｗ３は、第１濃縮水ラインＬ３を介して系外に排出される。
以下、水処理システム１の各部について詳しく説明する。

第１通水ラインＬ１ａ（原水ラインＬ１）は、系外から供給された原水Ｗ１を水処理システム１の系内に導入するものである。第１通水ラインＬ１ａの下流側の端部には、軟水化装置２が接続されている。軟水化装置２の下流側には、第１逆浸透膜装置１０が設けられている。軟水化装置２と第１逆浸透膜装置１０とは、流通可能な第２通水ラインＬ１ｂ（原水ラインＬ１）によって接続されている。

系外から導入された原水Ｗ１は、第１通水ラインＬ１ａを介して軟水化装置２に流通する。
軟水化装置２は、原水Ｗ１に含まれる硬度成分（カルシウムイオン及びマグネシウムイオン）を陽イオン交換樹脂（図示せず）により吸着して除去するものである。軟水化装置２は、樹脂筒（図示せず）と、コントロールバルブ（図示せず）と、塩水を製造し樹脂筒に供給する塩水供給装置（図示せず）とを主体に構成されている。

樹脂筒は、陽イオン交換樹脂（図示せず）を収容する。樹脂筒は、陽イオン交換樹脂によって、原水Ｗ１に含まれる硬度成分を一価の陽イオン（例えば、ナトリウムイオン）で置換し、軟水を製造する軟水化処理を行う。コントロールバルブは、軟水化装置２の軟水化処理と再生処理とを切り換える。コントロールバルブは、図示しない制御装置によって制御可能に構成されている。塩水供給装置は、陽イオン交換樹脂を再生するための塩水を製造し、樹脂筒に供給する。
これにより、軟水化装置２では、原水Ｗ１に含まれる硬度成分（カルシウムイオン及びマグネシウムイオン）が陽イオン交換樹脂（図示せず）により吸着して除去され、軟水（被処理水Ｗ１ａ）が製造される。

ここで、軟水化装置２は、再生処理の方式を向流再生方式又は分流（スプリットフロー）再生方式とすることにより、カルシウム硬度が０．１ｍｇ／Ｌ以下の軟水（被処理水Ｗ１ａ）を得ることができる。向流再生方式又は分流（スプリットフロー）再生方式における再生処理は、イオン交換樹脂床の軟水流出側を十分に再生することができる。このような再生方式にすることで、軟水化装置２は、カルシウムイオンが低減された軟水（例えば、カルシウム硬度が０．１ｍｇ／Ｌ以下の軟水）を製造することができる。

ここで、向流再生方式とは、軟水化処理時の原水の通水方向に対し、再生処理時に再生剤（塩化ナトリウム水溶液等の塩水）を逆方向に流すようにした方式である。また、分流（スプリットフロー）再生方式とは、再生処理時に再生剤をイオン交換樹脂床の両端部から中央部に向けて流すようにした方式である。向流再生方式及び分流（スプリットフロー）再生方式における再生処理は、原水の水質が悪い場合でも、純度の高い軟水を安定して確保することができる。

軟水化装置２の下流側には、軟水（被処理水Ｗ１ａ）を流通可能な第２通水ラインＬ１ｂが接続されている。この第２通水ラインＬ１ｂの下流側の端部は、第１逆浸透膜装置１０に接続されている。軟水（被処理水Ｗ１ａ）は、第２通水ラインＬ１ｂを介して第１逆浸透膜装置１０に供給される。

第１ｐＨ調整剤添加装置３は、第１逆浸透膜装置１０に供給される被処理水Ｗ１ａにｐＨ調整剤を添加する装置である。第１ｐＨ調整剤添加装置３は、第２通水ラインＬ１ｂの途中の第１添加部Ｊ５に接続されている。例えば、第１ｐＨ調整剤添加装置３は、ｐＨ調整剤として、所定のアルカリ性薬剤（例えば、水酸化ナトリウム）、又は、所定の酸性薬剤（例えば、塩酸）を、第２通水ラインＬ１ｂを流通する軟水（被処理水Ｗ１ａ）に添加するように構成されている。

第１ｐＨ調整剤添加装置３におけるｐＨ調整剤を添加する制御方法としては、例えば、第１逆浸透膜装置１０に供給される被処理水Ｗ１ａの流量に比例して、ｐＨ調整剤を定率で添加する制御方法がある。
また、ｐＨ調整剤を添加する制御方法として、例えば、所定間隔毎にｐＨ調整剤を添加する制御方法を用いることができる。この制御方法において、添加間隔を変えずに添加量を添加毎に変える制御方法や、添加量を添加毎には変えずに添加間隔を変える制御方法を利用することができる。
更に、ｐＨ調整剤を添加する制御方法として、例えば、ｐＨ調整剤添加後の被処理水Ｗ１ａのｐＨ値を後述する第２ｐＨ値センサ１７により検出し、このｐＨ値が目標値になるように、添加量を変更する制御方法がある。この制御方法では、制御量としてのｐＨ値を検出しながら、第１ｐＨ調整剤添加装置３を制御対象として制御するので、フィードバック制御（閉ループ制御）である。

第２ｐＨ値センサ１７は、第２通水ラインＬ１ｂを流通する被処理水Ｗ１ａのｐＨ値を検出するセンサである。第２ｐＨ値センサ１７は、第２通水ラインＬ１ｂの途中で且つ第１ｐＨ調整剤添加装置３が接続される第１添加部Ｊ５よりも下流側の第２検出接続部Ｊ２に接続されている。第２ｐＨ値センサは、第１ｐＨ調整剤添加装置３によりｐＨ調整剤が添加された被処理水Ｗ１ａのｐＨ値を検出する。

具体的には、第２通水ラインＬ１ｂにおける途中には、第２検出接続部Ｊ２が設けられている。第２ｐＨ値センサ１７は、第２検出用ラインＬ５を介して、第２検出接続部Ｊ２において第２通水ラインＬ１ｂに接続されている。第２ｐＨ値センサ１７により検出されたｐＨ値は、後述するランゲリア指数監視装置３０のｐＨ調整剤制御部３５（図２参照）に出力される。

以上のように、軟水化装置２及び第１ｐＨ調整剤添加装置３による前処理によって、原水Ｗ１に含まれる硬度成分（カルシウムイオン及びマグネシウムイオン）が除去されると共にｐＨ値が調整され、被処理水Ｗ１ａが製造される。

第１逆浸透膜装置１０は、軟水化装置２等による前処理によって製造された被処理水Ｗ１ａを、逆浸透膜（以下、「ＲＯ膜」ともいう）により、更に純度の高い透過水（処理水）Ｗ２と、不純物を多く含む第１濃縮水Ｗ３とに膜分離処理を行うものである。これにより、第１逆浸透膜装置１０は、第１透過水Ｗ２及び第１濃縮水Ｗ３を製造する。

第１逆浸透膜装置１０は、上流側に設けられる第１加圧ポンプ１０ａと、下流側に設けられる逆浸透膜モジュールとしての第１逆浸透膜モジュール１０ｂとを備える。第１加圧ポンプ１０ａは、軟水化装置２から供給される被処理水Ｗ１ａを加圧し、第１逆浸透膜モジュール１０ｂに送出する。

ここで、水処理システム１は、第１逆浸透膜モジュール１０ｂからの第１透過水Ｗ２の流量を検出する流量センサ（図示せず）と、第１加圧ポンプ１０ａの回転数を出力周波数に応じて可変させるインバータ（図示せず）と、流量センサからの流量検知信号に基づいて、インバータへ指令信号を出力する流量制御部（図示せず）とを備えることが好ましい。この構成によれば、流量センサにより検出される第１透過水Ｗ２の流量に基づくフィードバック制御により、第１透過水Ｗ２の流量を一定に維持するように制御を行うことができる。

これにより、水温の変動などで処理流量が変化するような場合であっても、第１加圧ポンプ１０ａの回転数が流量制御部により自動的に調整されて、第１透過水Ｗ２の流量を一定に制御することができる。

第１逆浸透膜モジュール１０ｂは、単一又は複数のＲＯ膜エレメント（図示せず）を備えており、これらのＲＯ膜エレメントにより被処理水Ｗ１ａを膜分離処理し、第１透過水Ｗ２及び第１濃縮水Ｗ３を製造する。ＲＯ膜は、分子量が数十程度のものを濾過可能な膜である。このＲＯ膜には、ナノ濾過膜（ＮＦ膜）も含まれる。ナノ濾過膜は、２ｎｍ程度よりも小さい粒子や高分子（分子量が最大数百程度の物質）の透過を阻止可能な液体分離膜である。なお、ナノ濾過膜は、ルーズＲＯ膜と呼ばれることもある。

このようなＲＯ膜を有する第１逆浸透膜モジュール１０ｂは、被処理水Ｗ１ａをＲＯ膜に供給しながら、第１透過水Ｗ２を製造すると共に、被処理水Ｗ１ａの不純物濃度が高まった第１濃縮水Ｗ３を製造する。第１逆浸透膜装置１０には、第１透過水Ｗ２が流通可能な第１透過水ラインＬ２と、第１濃縮水Ｗ３が流通可能な第１濃縮水ラインＬ３とが接続されている。

第１透過水ラインＬ２は、ＲＯ膜を透過した第１透過水Ｗ２を系外へ導出するラインである。第１透過水ラインＬ２は、第１逆浸透膜モジュール１０ｂに接続され、第１逆浸透膜モジュール１０ｂにより製造された第１透過水Ｗ２を需要箇所へ供給（導出）する。

第１濃縮水ラインＬ３は、ＲＯ膜を透過しない第１濃縮水Ｗ３が流通するラインである。第１濃縮水ラインＬ３は、第１逆浸透膜モジュール１０ｂに接続され、第１逆浸透膜モジュール１０ｂにより製造された第１濃縮水Ｗ３を系外に排出する。

第１濃縮水ラインＬ３の途中には、第１逆浸透膜装置１０の回収率を変更可能な回収率調整手段としての第１濃縮水排水バルブ１５が設けられている。
第１逆浸透膜装置１０の回収率は、一般的に、下記式により求められる。
回収率［％］＝透過水流量／（透過水流量＋排水流量）×１００＝透過水流量／（給水流量）×１００
本実施形態においては、回収率の式における排水流量は、第１濃縮水Ｗ３の流量に相当する。給水流量は、被処理水Ｗ１ａの流量に相当する。給水流量は、透過水流量が一定の場合、回収率から求めることもできる。なお、給水流量は、第２通水ラインＬ１ｂに流量センサ（不図示）を設けて計測してもよい。

第１逆浸透膜装置１０は、一般的に、このような回収率を設定して運転される。第１濃縮水Ｗ３のシリカ濃度がシリカの溶解度を超えると膜面にシリカが析出しやすいため、回収率は、シリカが析出しない範囲で設定される。

第１濃縮水排水バルブ１５は、第１濃縮水ラインＬ３を開閉することにより第１逆浸透膜装置１０の回収率を調整する。詳細には、透過水流量が一定の条件の下、第１濃縮水排水バルブ１５は、第１濃縮水Ｗ３が排出される流量を調整することにより、第１逆浸透膜装置１０の回収率を調整する。第１濃縮水排水バルブ１５の開度が大きい場合には、第１濃縮水Ｗ３が排出される流量が多いため、回収率は低くなる。第１濃縮水排水バルブ１５の開度が小さい場合には、第１濃縮水Ｗ３が排出される流量が少ないため、回収率は高くなる。

第１濃縮水排水バルブ１５は、例えば、比例制御弁からなり、後述するランゲリア指数監視装置３０の制御により、排水流量を無段階に調整するように構成されている。なお、第１濃縮水排水バルブ１５は、第１濃縮水ラインＬ３に並列配置した複数個の電磁弁等の開閉弁により排水流量を段階的に調整するように構成することもできる。

シリカ濃度センサ１８は、第１濃縮水ラインＬ３を流通する第１濃縮水Ｗ３のシリカ濃度を検出するセンサである。シリカ濃度センサ１８は、第１濃縮水ラインＬ３の途中に接続されている。詳細には、第１濃縮水ラインＬ３における途中には、第１検出接続部Ｊ１が設けられている。シリカ濃度センサ１８は、第１検出用ラインＬ４を介して、第１検出接続部Ｊ１において第１濃縮水ラインＬ３に接続されている。

シリカ濃度センサ１８としては、例えば、七モリブデン酸六アンモニウムを含む試薬を添加したときの発色により、濃度を検出する比色式センサが用いられる。比色式センサは、所定量の試料水を収容した透明容器へ試薬を添加し、シリカと七モリブデン酸六アンモニウムとの反応による試料水の発色度合を、特定波長の光を照射したときの吸光度から測定する。そして、比色式センサは、測定された吸光度に基づいて、試料水中のシリカ濃度を測定（検出）する。

なお、図示を省略するが、上述した第１通水ラインＬ１ａ，第２通水ラインＬ１ｂ，第１濃縮水ラインＬ３，第１検出用ラインＬ４，第２検出用ラインＬ５等には、原水Ｗ１、被処理水Ｗ１ａ、第１透過水Ｗ２及び第１濃縮水Ｗ３等を送出するポンプや、流路を開閉するバルブ等が適宜設けられている。これらのポンプやバルブ等も、図示しない制御装置によって制御される。例えば、水処理システム１が運転され、ポンプ（図示せず）が起動されることにより、原水ラインＬ１には、原水Ｗ１が流通する。

次に、ランゲリア指数監視装置３０について説明する。
ランゲリア指数監視装置３０は、第１濃縮水Ｗ３を監視する装置であり、例えば、第１濃縮水Ｗ３のランゲリア指数を算出すると共に、算出されたランゲリア指数に基づいて、各部を制御する。
図２に示すように、ランゲリア指数監視装置３０は、水質検出手段としての水質検出装置２０と、ランゲリア指数制御部３１と、ランゲリア指数記憶部３６とを備える。ランゲリア指数監視装置３０は、例えば、第１濃縮水排水バルブ１５、第１ｐＨ調整剤添加装置３、第２ｐＨ値センサ１７それぞれに電気的に接続される。

水質検出装置２０は、第１濃縮水Ｗ３の水質を検出する。水質検出装置２０は、ランゲリア指数を算出する際に用いられる水質に関する情報を検出する。水質検出装置２０により検出された水質の検出値の情報は、後述するランゲリア指数監視装置３０に出力される。
図１に示すように、水質検出装置２０は、第１検出用ラインＬ４を介して、第１検出接続部Ｊ１において第１濃縮水ラインＬ３に接続されている。水質検出装置２０は、第１ｐＨ値センサ２１と、温度センサ２２と、電気伝導率センサ２３と、カルシウム硬度センサ２４と、総アルカリ度センサ２５とを有する。

第１ｐＨ値センサ２１、温度センサ２２、電気伝導率センサ２３、カルシウム硬度センサ２４、総アルカリ度センサ２５それぞれにより検出される検出値は、ランゲリア指数監視装置３０のランゲリア指数算出部３２（後述）がランゲリア指数を算出する際に用いられる。

第１ｐＨ値センサ２１は、第１濃縮水ラインＬ３を流通する第１濃縮水Ｗ３のｐＨ値を検出するセンサである。温度センサ２２は、第１濃縮水ラインＬ３を流通する第１濃縮水Ｗ３の水温を検出するセンサである。電気伝導率センサ２３は、第１濃縮水ラインＬ３を流通する第１濃縮水Ｗ３の電気伝導率を検出するセンサである。

カルシウム硬度センサ２４は、第１濃縮水ラインＬ３を流通する第１濃縮水Ｗ３のカルシウム硬度を検出するセンサである。カルシウム硬度センサ２４としては、例えば、２−ヒドロキシ−１−（２’−ヒドロキシ−４’−スルホ−１’−ナフチルアゾ）−３−ナフトエ酸（略称：ＨＳＮＮ）を含む試薬を添加したときの発色により、カルシウム硬度を検出する比色式センサが用いられる。比色式センサは、所定量の試料水を収容した透明容器へ試薬を添加し、カルシウムイオンとＨＳＮＮとの反応による試料水の色相変化を、特定波長の光を照射したときの吸光度から測定する。そして、比色式センサは、測定された吸光度に基づいて、試料水中のカルシウム硬度を測定（検出）する。

総アルカリ度センサ２５は、第１濃縮水ラインＬ３を流通する第１濃縮水Ｗ３の総アルカリ度を検出するセンサである。総アルカリ度とは、水中に含まれる炭酸水素塩、炭酸塩、水酸化物等のアルカリ成分の量を炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）の量に換算して表わしたものであり、ＪＩＳ規格では、酸消費量（ｐＨ４．８）と称される。総アルカリ度センサ２５としては、例えば、メチルオレンジを含む試薬を添加したときの発色により、総アルカリ度を検出する比色式センサが用いられる。比色式センサは、所定量の試料水を収容した透明容器へ試薬を添加し、アルカリ成分とメチルオレンジの反応による試料水の発色度合を、特定波長の光を照射したときの吸光度から測定する。そして、比色式センサは、測定された吸光度に基づいて、試料水中の総アルカリ度を測定（検出）する。

ランゲリア指数監視装置３０は、第１濃縮水Ｗ３のランゲリア指数（Ｌａｎｇｅｌｉａｒ Ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ Ｉｎｄｅｘ；以下「ＬＳＩ」ともいう）を算出すると共に、ランゲリア指数の値を所定範囲に維持するように制御する。ランゲリア指数は、主に、給水系における水の腐食傾向およびスケール傾向を評価する指標として用いられる。ランゲリア指数（ＬＳＩ）は、下記（１）式により求められる。
ＬＳＩ＝ｐＨ−ｐＨｓ・・・（１）
ここで、ｐＨは、水の実際のｐＨ値である。また、ｐＨｓは、水中に炭酸カルシウムが溶解も析出もしない平衡状態にあるときの理論上のｐＨ値である。

ｐＨｓは、下記（２）式により求められる。
ｐＨｓ＝９．３＋Ａ値＋Ｂ値−Ｃ値−Ｄ値・・・（２）
ここで、Ａ値は、蒸発残留物濃度により定まる補正値である。蒸発残留物濃度は、電気伝導率と相関があるため、所定の換算式を用いて電気伝導率から蒸発残留物濃度を求めることができる。Ｂ値は、水温により定まる補正値である。Ｃ値は、カルシウム硬度により定まる補正値である。Ｄ値は、総アルカリ度により定まる補正値である。Ａ〜Ｄ値は、前述の水質検出装置２０の検出値から関係式を用いて、或いは数値テーブルを参照して求めることができる。

ランゲリア指数は、正（プラス）の値で絶対値が大きいほど炭酸カルシウムが析出されやすい。そのため、ランゲリア指数が正（プラス）の値で数値が大きいほど、配管系における腐食性が抑制される。また、ランゲリア指数は、負（マイナス）の値で絶対値が小さいほど炭酸カルシウムの析出が抑制される。そのため、ランゲリア指数が負（マイナス）の値で数値が小さいほど、配管系における腐食性が増大される。また、ランゲリア指数が０（ゼロ）の場合には、炭酸カルシウムが析出も溶解もしない平衡状態にある。

つまり、ランゲリア指数を０（ゼロ）以下とすることにより、炭酸カルシウムの析出を抑制することができる。なお、ランゲリア指数を０（ゼロ）以上とすることにより、配管系における腐食を抑制することができる。
このように、ランゲリア指数は、炭酸カルシウムの析出についての指標として用いることができる。

ところで、本願出願人は、ランゲリア指数が、炭酸カルシウムの析出についての指標としてだけではなく、シリカの析出についての指標となることを知見した。具体的には、ランゲリア指数が０（ゼロ）以下の場合に、炭酸カルシウムの析出を抑制することができることと同様に、シリカの析出も抑制することができることを実験等により知見した。
これにより、水処理方法においては、第１濃縮水Ｗ３のランゲリア指数を０（ゼロ）以下の範囲に維持しながら第１逆浸透膜装置１０により膜分離処理をすることで、第１濃縮水Ｗ３におけるシリカの析出を抑制することができる。

ここで、ランゲリア指数を０（ゼロ）以下に調整する手段について、ランゲリア指数の値の増減と上記（２）式におけるＡ〜Ｄ値の関係において考察する。ランゲリア指数は、上記Ａ〜Ｄ値に基づいて、総合的に算出される。そのため、上記Ａ〜Ｄ値のうちの１つの値を調整するのみではランゲリア指数を０（ゼロ）以下にすることができない場合もある。

また、Ａ〜Ｄ値は、調整が容易な場合もあるが、ランゲリア指数以外の別の指標により水質調整を行う際に、Ａ〜Ｄ値のうちのいずれかの値が優先して調整される場合もあり、調整が困難な場合もある。しかし、ランゲリア指数を０（ゼロ）以下にする場合において、ランゲリア指数とＡ〜Ｄ値の関係について考察することにより、ランゲリア指数を０（ゼロ）以下に調整する制御を容易に実現可能とすることができる。

１つのパラメータを調整することにより、必ずしもランゲリア指数を０（ゼロ）以下に調整できない場合もあることから、ここでは、ランゲリア指数が０（ゼロ）よりも大きい場合からランゲリア指数を小さくするために調整することができるいくつかの制御要素について考察する。

まず、ランゲリア指数（ＬＳＩ）とｐＨ値との関係について考察する。
第１濃縮水Ｗ３のｐＨ値が高くなると、（１）式によりＬＳＩは大きくなる。従って、ＬＳＩを小さくするためには、第１濃縮水Ｗ３のｐＨ値を低くする。具体的には、例えば、第１ｐＨ調整剤添加装置３を用いて、第１逆浸透膜装置１０に供給される被処理水Ｗ１ａに所定の酸性薬剤（ｐＨ調整剤）を添加することにより、ｐＨ値を低くすることができる。

次に、ランゲリア指数（ＬＳＩ）とカルシウム硬度との関係について考察する。カルシウム硬度センサ２４により検出されたカルシウム硬度の検出値を補正することで、Ｃ値が定まる。第１濃縮水Ｗ３のカルシウム硬度が高くなると、Ｃ値が大きくなるため、（２）式により、ｐＨｓが小さくなる。第１濃縮水Ｗ３のカルシウム硬度が高くなり、ｐＨｓが小さくなると、（１）式によりＬＳＩは大きくなる。従って、ＬＳＩを小さくするためには、第１濃縮水Ｗ３のカルシウム硬度を低くする。具体的には、例えば、軟水化装置２を用いて原水Ｗ１に含まれる硬度成分（カルシウムイオン及びマグネシウムイオン）を除去することにより、カルシウム硬度を低くすることができる。

次に、ランゲリア指数（ＬＳＩ）と第１逆浸透膜装置１０の回収率との関係について考察する。ＬＳＩを小さくするためには、第１逆浸透膜装置１０の回収率を低くする。すなわち、回収率を低く設定すると、第１濃縮水Ｗ３のｐＨ値、電気伝導率に係るＡ値、カルシウム硬度に係るＣ値、および総アルカリ度に係るＤ値がそれぞれ小さくなるため、ＬＳＩを小さくすることができる。具体的には、第１濃縮水排水バルブ１５の開度を大きくして第１濃縮水Ｗ３の排出流量を多くする。これにより、第１逆浸透膜装置１０の回収率が低くなるため、ＬＳＩを小さくすることができる。

以上のような考察に基づいて、ランゲリア指数を０（ゼロ）以下にするように各要素を調整することができる。具体的には、例えば、被処理水Ｗ１ａのｐＨ値、電気伝導率、カルシウム硬度および総アルカリ度のうち、いずれかが増加した場合には、ランゲリア指数が増加する方向にあるため、第１逆浸透膜装置１０の回収率を低く設定することにより、ランゲリア指数を減少させる方向に調整することができる。また、例えば、被処理水Ｗ１ａのｐＨ値、電気伝導率、カルシウム硬度および総アルカリ度のうち、いずれかが増加した場合には、ランゲリア指数が増加する方向にあるため、第１ｐＨ調整剤添加装置３による酸性薬剤の添加量を増加させることにより、ランゲリア指数を減少させる方向に調整することができる。

ランゲリア指数制御部３１は、ランゲリア指数を算出する算出手段としてのランゲリア指数算出部３２と、ランゲリア指数判定部３３と、第１濃縮水排水バルブ１５を制御する制御手段としての回収率調整制御部３４と、第１ｐＨ調整剤添加装置３を制御する制御手段としてのｐＨ調整剤制御部３５とを有する。
ランゲリア指数記憶部３６は、ランゲリア指数に関する所定のパラメータや各種テーブル等を記憶する。ランゲリア指数記憶部３６に記憶される情報は、ランゲリア指数制御部３１により参照される。

ランゲリア指数算出部３２は、ランゲリア指数記憶部３６に記憶された補正テーブル３６ａ（後述）を参照して、水質検出装置２０（第１ｐＨ値センサ２１、温度センサ２２、電気伝導率センサ２３、カルシウム硬度センサ２４、総アルカリ度センサ２５）により検出された検出値を、ランゲリア指数を算出するための情報に補正又は換算する。ランゲリア指数算出部３２は、ランゲリア指数算出部３２により補正された情報及びランゲリア指数の算出式（１）に基づいて、ランゲリア指数を算出する。

ランゲリア指数判定部３３は、ランゲリア指数算出部３２により算出されたランゲリア指数の情報に基づいて、第１濃縮水Ｗ３のランゲリア指数が０（ゼロ）以下であるか否かについて判定する。

回収率調整制御部３４は、ランゲリア指数判定部３３の判定結果に基づいて、ランゲリア指数算出部３２により算出された第１濃縮水Ｗ３のランゲリア指数が０（ゼロ）以下の範囲に維持されるように、第１濃縮水排水バルブ１５の開閉の度合いを制御する。

ｐＨ調整剤制御部３５は、ランゲリア指数判定部３３の判定結果に基づいて、ランゲリア指数算出部３２により算出された第１濃縮水Ｗ３のランゲリア指数が０（ゼロ）以下の範囲に維持されるように、第１ｐＨ調整剤添加装置３を制御する。
また、ｐＨ調整剤制御部３５は、第１ｐＨ値センサ２１又は第２ｐＨ値センサ１７により検出されるｐＨ値の情報に基づいて、被処理水Ｗ１ａのｐＨ値が所定の範囲に維持されるように、第１ｐＨ調整剤添加装置３を制御する。

ランゲリア指数記憶部３６は、ランゲリア指数に関する所定のパラメータや各種テーブル等を記憶する。具体的には、ランゲリア指数記憶部３６には、回収率調整制御部３４により開閉される第１濃縮水排水バルブ１５の開閉の度合いと回収率との関係に関する情報や、ｐＨ調整剤制御部３５により制御される第１ｐＨ調整剤添加装置３のｐＨ調整剤の添加量の情報などが記憶されている。

また、ランゲリア指数記憶部３６は、補正テーブル３６ａを有する。補正テーブル３６ａには、水質検出装置２０（第１ｐＨ値センサ２１、温度センサ２２、電気伝導率センサ２３、カルシウム硬度センサ２４、総アルカリ度センサ２５）より検出された検出値をランゲリア指数算出部３２がランゲリア指数を算出する際に用いるＡ〜Ｄ値に補正するためのテーブルが記憶されている。

次に、シリカ濃度監視装置４０について説明する。
シリカ濃度監視装置４０は、第１濃縮水Ｗ３のシリカの濃度を監視する。シリカ濃度監視装置４０を設ける理由としては、ＲＯ膜を用いた水処理システム１において、許容できない第１濃縮水Ｗ３の上限のシリカ濃度での運転を回避するためである。具体的には、逆浸透膜を用いた水処理システムにおいては、濃縮水のシリカ濃度が高い場合、原水中の懸濁物質や有機物も高濃度に濃縮されている場合があり、逆浸透膜のファウリングによって透過流束の維持や処理水の水質の安定化の阻害要因となるおそれがある。「ファウリング」とは、原水中の懸濁物質や有機物等がＲＯ膜の膜面等に沈着又は吸着する現象をいい、透過流束や塩除去率の低下を招く一因となり得る。そこで、水処理システム１では、濃縮水のシリカ濃度を間接的な指標にして、濃縮水中の懸濁物質や有機物の過剰な濃縮を監視するように構成している。

第１逆浸透膜装置１０において許容できる濃縮倍率は、例えば、ファウリングを考慮すると１０倍程度であり、回収率として９０％程度である。そのため、例えば、被処理水Ｗ１ａのシリカ濃度を最大４０ｍｇ／Ｌとすると、第１濃縮水Ｗ３のシリカ濃度を４００ｍｇ／Ｌ以下に維持した状態で水処理システム１を運転する必要がある。従って、本実施形態においては、シリカ濃度監視装置４０は、水処理システム１のシステム保全の観点から、第１濃縮水Ｗ３のシリカ濃度が４００ｍｇ／Ｌ以下であるか否かを監視するように構成される。

シリカ濃度監視装置４０は、シリカ濃度判定部４１と、シリカ濃度報知部４２とを備える。シリカ濃度報知部４２には、警告表示出力部５０が接続される。
シリカ濃度判定部４１は、シリカ濃度センサ１８の検出する検出値に基づいて、第１濃縮水Ｗ３のシリカ濃度が所定の閾値以上であるか否かを判定する。所定の閾値は、前述したように、水処理システム１を正常に運転できる上限の濃縮倍率に基づいて設定される。具体的には、例えば、所定の閾値は、４００ｍｇ／Ｌに設定される。

ところで、第１濃縮水Ｗ３のシリカ濃度がシリカの溶解度を超えると、シリカがＲＯ膜の膜面に析出して第１逆浸透膜装置１０の運転の障害となる可能性がある。シリカの溶解度は、第１濃縮水Ｗ３のｐＨ値や水温の条件により異なるが、一般的には、所定の関数式により算出される。例えば、シリカの溶解度の代表値は、ｐＨ値が７で水温２５℃の場合、１２８ｍｇＳｉＯ_２／Ｌである。また、本実施形態においては、ファウリングを予防して水処理システム１を正常に運転できる上限のシリカ濃度として、シリカ濃度を４００ｍｇ／Ｌに設定している。

以上のような観点から、本発明は、シリカ濃度がシリカの溶解度を超えた場合（例えば、シリカ濃度が１２８ｍｇ／Ｌ以上４００ｍｇ／Ｌ未満の範囲）であっても、ランゲリア指数を０（ゼロ）以下に維持し、且つ水処理システム１を正常に運転できるシリカ濃度を監視することにより、ＲＯ膜の膜面にシリカが析出されることを抑制し、更にはファウリングをも予防することができる水処理システム１を実現する。

シリカ濃度報知部４２は、シリカ濃度判定部４１の判定結果に基づいて、第１濃縮水Ｗ３のシリカ濃度が所定の閾値を超える場合には、警告表示出力部５０に警告を文字表示等により出力するように制御する。

次に、第１実施形態の水処理システム１の動作について図１を参照しながら説明する。水処理システム１が運転され、ポンプ（図示せず）が起動される。すると、原水Ｗ１が、第１通水ラインＬ１ａを介して軟水化装置２を流通する。
軟水化装置２を流通する原水Ｗ１は、陽イオン交換樹脂（図示せず）により吸着されることにより、原水Ｗ１に含まれる硬度成分（カルシウムイオン及びマグネシウムイオン）が除去される。本実施形態においては、原水Ｗ１は、軟水化装置２によりカルシウム硬度が０．１ｍｇ／Ｌ以下の軟水（被処理水Ｗ１ａ）に軟水化される。

軟水化された被処理水Ｗ１ａは、軟水化装置２から送出され、第２通水ラインＬ１ｂを流通する。第２通水ラインＬ１ｂを流通する被処理水Ｗ１ａには、第１ｐＨ調整剤添加装置３によりアルカリ性薬剤（例えば、水酸化ナトリウム）が添加される。ここで、第１ｐＨ調整剤添加装置３により添加されるアルカリ性薬剤の添加量は、後述するように、第２ｐＨ値センサ１７により検出されるｐＨ値に基づいて調整される。

以上のように、原水Ｗ１は、軟水化装置２を流通すると共に第１ｐＨ調整剤添加装置３によりアルカリ性薬剤が添加されることにより前処理される。これにより、被処理水Ｗ１ａが製造される。

被処理水Ｗ１ａは、第２通水ラインＬ１ｂを介して第１逆浸透膜装置１０に流通され、浄化される。被処理水Ｗ１ａは、第１逆浸透膜装置１０の第１逆浸透膜モジュール１０ｂにより、第１透過水Ｗ２と第１濃縮水Ｗ３とに膜分離処理される。これにより、溶存塩類等の不純物が除去された透過水（処理水）Ｗ２を得ることができる。

第１逆浸透膜装置１０により製造された透過水（処理水）Ｗ２は、第１透過水ラインＬ２を介して需要箇所へ供給される。一方、第１逆浸透膜装置１０で製造された第１濃縮水Ｗ３は、第１濃縮水排水バルブ１５を適宜開閉することにより、第１濃縮水ラインＬ３を介して水処理システム１の系外へ排水される。

本水処理システム１は、ランゲリア指数監視装置３０により、第１濃縮水Ｗ３のランゲリア指数が０（ゼロ）以下になるように制御される。これにより、第１逆浸透膜モジュール１０ｂの膜面にシリカが析出されることが抑制される。

次に、第１実施形態の水処理システム１の動作について、図３を参照しながら詳細に説明する。図３は、第１実施形態の水処理システム１の動作を示すフローチャートである。

第１実施形態の水処理システム１においては、第１透過水Ｗ２の流量は、前記した流量制御部により一定に維持されている。すなわち、流量制御部は、流量センサからの流量検知信号をフィードバックしながら、インバータにより第１加圧ポンプ１０ａの回転数を制御し、第１透過水Ｗ２の流量が予め設定された目標値になるように制御している（定流量制御）。
また、水処理システム１においては、第１ｐＨ調整剤添加装置３により、被処理水Ｗ１ａに所定量のアルカリ性薬剤が添加されていると共に、第１濃縮水排水バルブ１５から第１濃縮水Ｗ３を排水することにより、所定の回収率で運転されている。

そして、水処理システム１は、定流量制御を実行しながら、第１ｐＨ調整剤添加装置３を制御して、被処理水Ｗ１ａのｐＨ値を９以上の範囲に維持すると共に、第１濃縮水排水バルブ１５の開閉を制御して、第１濃縮水Ｗ３のランゲリア指数を０（ゼロ）以下の範囲に維持するように運転される。

ステップＳＴ１０１において、第２ｐＨ値センサ１７は、第２通水ラインＬ１ｂを流通する被処理水Ｗ１ａのｐＨ値を検出する。第２ｐＨ値センサ１７に検出されたｐＨ値の情報は、ｐＨ調整剤制御部３５に出力される。

ステップＳＴ１０２において、ｐＨ調整剤制御部３５は、被処理水Ｗ１ａのｐＨ値を９以上の範囲に維持させるため、第２ｐＨ値センサ１７から入力されたｐＨ値の情報に基づいて、ｐＨ値が９以上の範囲にあるか否かを判定する。

ここで、被処理水Ｗ１ａのｐＨ値を９以上の範囲に維持する理由について説明する。
被処理水Ｗ１ａ中の溶存炭酸ガスは、ｐＨ値を９以上とすることにより、炭酸水素イオン及び炭酸イオンにイオン化する。そのため、第１逆浸透膜モジュール１０ｂにより、被処理水Ｗ１ａ中の溶存炭酸ガスを除去することが可能となる。これにより、第１逆浸透膜装置１０は、被処理水Ｗ１ａ中の溶存炭酸ガスを除去することにより、第１透過水Ｗ２の純度をｐＨ値が低い場合よりも向上させることができる。

ステップＳＴ１０２において、被処理水Ｗ１ａのｐＨ値が９未満の場合（ＮＯ）には、ｐＨ値を９以上の範囲に調整する必要があるため、ステップＳＴ１０３へ進む。一方、被処理水Ｗ１ａのｐＨ値が９以上の場合（ＹＥＳ）には、ステップＳＴ１０４へ進む。

ステップＳＴ１０３において、ｐＨ調整剤制御部３５は、第１ｐＨ調整剤添加装置３を制御して、アルカリ性薬剤の添加量を再調整する。具体的には、被処理水Ｗ１ａのｐＨ値が９以上の範囲に維持されるように、アルカリ性薬剤の添加量を増加させる。
ステップＳＴ１０３の後、ステップＳＴ１０４へ進む。

ステップＳＴ１０４において、水質検出装置２０は、第１濃縮水ラインＬ３を流通する第１濃縮水Ｗ３の水質を検出する。水質検出装置２０は、第１ｐＨ値センサ２１と、温度センサ２２と、電気伝導率センサ２３と、カルシウム硬度センサ２４と、総アルカリ度センサ２５とを備えており、検出された水質情報（ｐＨ値、温度、電気伝導率、カルシウム硬度および総アルカリ度）は、ランゲリア指数監視装置３０のランゲリア指数算出部３２に出力される。

ステップＳＴ１０５において、ランゲリア指数算出部３２は、まずランゲリア指数記憶部３６の補正テーブル３６ａを参照して、温度、電気伝導率、カルシウム硬度および総アルカリ度に係る補正値（Ａ〜Ｄ値）を求める。そして、ランゲリア指数算出部３２は、前述の（１）式および（２）式に基づいて、ランゲリア指数を算出する。

ステップＳＴ１０６において、ランゲリア指数判定部３３は、第１濃縮水Ｗ３のランゲリア指数が０（ゼロ）以下の範囲にあるか否かを判定する。
ここで、被処理水Ｗ１ａは、第１逆浸透膜装置１０の前処理において、軟水化装置２によりカルシウム硬度成分０．１ｍｇ／Ｌ以下に軟水化されている。被処理水Ｗ１ａのカルシウム硬度が低減されている場合、第１濃縮水Ｗ３のランゲリア指数は、マイナス側にシフトする。しかしながら、ｐＨ調整剤制御部３５は、第１透過水Ｗ２の純度を向上させる観点から、被処理水Ｗ１ａのｐＨ値を９以上の範囲に維持させているので、第１濃縮水Ｗ３のランゲリア指数は、プラス側にシフトする。そのため、ステップＳＴ１０６では、第１濃縮水Ｗ３のランゲリア指数が０（ゼロ）以下の範囲にあるか否かを判定するようにしている。

ステップＳＴ１０６において、ランゲリア指数が０（ゼロ）を超える場合（ＮＯ）には、ステップＳＴ１０７へ進む。一方、ランゲリア指数が０（ゼロ）以下の場合（ＹＥＳ）には、ステップＳＴ１０８へ進む。

ステップＳＴ１０７において、回収率調整制御部３４は、第１濃縮水排水バルブ１５の開閉を制御して、第１逆浸透膜装置１０の回収率を再調整する。具体的には、第１濃縮水Ｗ３のランゲリア指数が０（ゼロ）以下の範囲に維持されるように、回収率を低減させる。これにより、被処理水Ｗ１ａのｐＨ値を９以上の範囲に維持しつつ、第１濃縮水Ｗ３のランゲリア指数を０（ゼロ）以下の範囲に維持させることができる。
ここで、ランゲリア指数が０（ゼロ）以下の場合には、第１濃縮水Ｗ３のシリカ濃度がシリカ溶解度を超えていても、ＲＯ膜の膜面におけるシリカの析出が抑制された状態である。また、同時に、ＲＯ膜の膜面における炭酸カルシウムの析出が抑制された状態でもある。
ステップＳＴ１０７の後、ステップＳＴ１０８へ進む。

ステップＳＴ１０８において、シリカ濃度センサ１８は、第１濃縮水Ｗ３のシリカ濃度を検出する。シリカ濃度センサ１８に検出されたシリカ濃度の情報は、シリカ濃度監視装置４０のシリカ濃度判定部４１に出力される。

ステップＳＴ１０９において、シリカ濃度判定部４１は、シリカ濃度センサ１８から入力されたシリカ濃度の情報に基づいて、シリカ濃度が４００ｍｇ／Ｌ以下であるか否かを判定する。
第１濃縮水Ｗ３のシリカ濃度が４００ｍｇ／Ｌを超える場合（ＮＯ）には、懸濁物質や有機物の過濃縮によるファウリングのおそれがあるとして、ステップＳＴ１１０へ進む。一方、第１濃縮水Ｗ３のシリカ濃度が４００ｍｇ／Ｌ以下である場合（ＹＥＳ）には、ファウリングのおそれがないとして、ステップＳＴ１０１へ戻る。

ステップＳＴ１１０において、シリカ濃度報知部４２は、警告表示出力部５０に警告の表示を出力する。これにより、シリカ濃度報知部４２は、水処理システム１の管理者に対して、ＲＯ膜のファウリングのおそれがある旨を報知する。ここで、水処理システム１の管理者は、水処理システム１の運転状態が正常でないと判断して、水処理システム１の運転を停止させることもできる。
ステップＳＴ１１０の後、ステップＳＴ１０１へ戻る。

以上のように、第１実施形態の水処理システム１によれば、以下に示す各効果を奏することができる。第１実施形態の水処理システム１を利用した水処理方法によれば、少なくともシリカを含む原水Ｗ１を第１逆浸透膜モジュール１０ｂにより膜分離処理し、第１透過水Ｗ２及び第１濃縮水Ｗ３を製造する水処理方法において、第１濃縮水Ｗ３のランゲリア指数をゼロ以下の範囲に維持しながら膜分離処理する。
そのため、第１逆浸透膜装置１０のＲＯ膜の膜面にシリカが析出されることを抑制することができる。特に、第１濃縮水Ｗ３のシリカ濃度がシリカ溶解度を超えていた場合においても、ランゲリア指数をゼロ以下の範囲に維持することにより、第１逆浸透膜装置１０の第１逆浸透膜モジュール１０ｂの膜面におけるシリカの析出を抑制することができる。

また、第１実施形態の水処理システム１は、少なくともシリカを含む原水を供給する原水ラインＬ１と、原水ラインＬ１より供給された原水を膜分離処理し、第１透過水Ｗ２及び第１濃縮水Ｗ３を製造する第１逆浸透膜モジュール１０ｂと、第１逆浸透膜モジュール１０ｂにより製造された第１透過水Ｗ２を導出する第１透過水ラインＬ２と、第１逆浸透膜モジュール１０ｂにより製造された第１濃縮水Ｗ３を系外に排出する第１濃縮水ラインＬ３と、第１濃縮水ラインＬ３に設けられ、第１濃縮水Ｗ３の排出量を調整することにより回収率を調整する第１濃縮水排水バルブ１５と、原水ラインＬ１に設けられ、第１逆浸透膜モジュール１０ｂに供給される原水Ｗ１にｐＨ調整剤を添加する第１ｐＨ調整剤添加装置３と、第１濃縮水ラインＬ３に設けられ、これらのラインを流通する第１濃縮水Ｗ３の水質を検出する水質検出装置２０と、水質検出装置２０により検出された水質の検出値に基づいて、第１濃縮水Ｗ３のランゲリア指数を算出するランゲリア指数算出部３２と、ランゲリア指数算出部３２により算出された第１濃縮水Ｗ３のランゲリア指数がゼロ以下の範囲に維持されるように、第１濃縮水排水バルブ１５及び／又は第１ｐＨ調整剤添加装置３を制御するランゲリア指数制御部３１とを備える。

そのため、ランゲリア指数制御部３１は、ランゲリア指数をゼロ以下の範囲に維持するように制御することができる。これにより、第１逆浸透膜装置１０の第１逆浸透膜モジュール１０ｂの膜面にシリカが析出されることを抑制することができる。
例えば、原水Ｗ１の水質の変動が大きい場合に、ランゲリア指数をフィードバック値として、第１濃縮水排水バルブ１５及び／又は第１ｐＨ調整剤添加装置３を制御することができる。これにより、第１逆浸透膜モジュール１０ｂの膜面にシリカが析出されることを抑制することができる。

また、第１実施形態の水処理システム１においては、水質検出装置２０は、第１濃縮水Ｗ３のｐＨ値を検出する第１ｐＨ値センサ２１；第１濃縮水Ｗ３の温度を検出する温度センサ２２；濃縮水の電気伝導率を検出する電気伝導率センサ２３；濃縮水のカルシウム硬度を検出するカルシウム硬度センサ２４；並びに第１濃縮水Ｗ３の総アルカリ度を検出する総アルカリ度センサ２５のうち、いずれか一つ以上から構成される。
そのため、ランゲリア指数算出部３２は、水質検出装置２０における各センサにより検出された検出値に基づいて、第１濃縮水Ｗ３のランゲリア指数を精度よく算出することができる。これにより、ランゲリア指数をゼロ以下の範囲に維持することにより、第１逆浸透膜モジュール１０ｂの膜面へのシリカの析出を一層抑制することができる。

また、第１実施形態の水処理システム１は、第１ｐＨ調整剤添加装置３の上流側に、原水Ｗ１中の硬度成分を除去して軟水を製造する軟水化装置２を備え、第１ｐＨ調整剤添加装置３は、ｐＨ調整剤としてアルカリ性薬剤を含み、ランゲリア指数制御部３１は、軟水のｐＨ値が９以上の範囲に維持されるように、第１ｐＨ調整剤添加装置３を制御すると共に、第１濃縮水Ｗ３のランゲリア指数がゼロ以下の範囲に維持されるように、第１濃縮水排水バルブ１５を制御する。そのため、被処理水Ｗ１ａのｐＨ値を９以上の範囲に維持しつつ、ランゲリア指数をゼロ以下の範囲に維持することができる。これにより、第１透過水Ｗ２の純度を向上させることができると共に、第１逆浸透膜モジュール１０ｂの膜面へのシリカの析出を抑制することができる。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態については、主として、第１実施形態とは異なる点を中心に説明し、第１実施形態と同様の構成については、同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。第２実施形態において特に説明しない点は、第１実施形態についての説明が適宜適用又は援用される。

＜第２実施形態＞
図４及び図５を参照して、本発明の第２実施形態の水処理システム１Ａについて説明する。図４は、第２実施形態の水処理システム１Ａを示す概略構成図である。図５は、第２実施形態の水処理システム１Ａにおけるランゲリア指数監視装置３０の構成に関連する図である。
図４に示す第１実施形態の水処理システム１Ａは、少なくともシリカを含む原水Ｗ１を第１逆浸透膜モジュール１０ｂにより膜分離処理して第１透過水Ｗ２及び第１濃縮水Ｗ３を製造し、更に、第１透過水Ｗ２を第２逆浸透膜モジュール１１ｂにより膜分離処理して、第２透過水Ｗ４及び第２濃縮水Ｗ５を製造するものである。

図４に示すように、第２実施形態の水処理システム１Ａは、原水（被処理水）Ｗ１の膜分離処理を行う第１逆浸透膜装置１０と、第１逆浸透膜装置１０から送出される第１透過水Ｗ２の膜分離処理を行う第２逆浸透膜装置１１と、ｐＨ調整剤添加手段としての第１ｐＨ調整剤添加装置３及び第２ｐＨ調整剤添加装置５と、分散剤添加装置４と、ランゲリア指数監視装置３０と、シリカ濃度監視装置４０と、系外から原水Ｗ１を供給する原水ラインＬ１と、第１透過水ラインＬ２と、第２透過水ラインＬ６と、第１濃縮水ラインＬ３と、第２濃縮水ラインＬ７と、第１検出用ラインＬ４と、第２検出用ラインＬ５と、第３検出用ラインＬ８と、第１濃縮水排水バルブ１５と、第２濃縮水排水バルブ１６と、原水ラインＬ１を流通する原水Ｗ１のｐＨ値を検出する第２ｐＨ値センサ１７と、第１透過水ラインＬ２を流通する第１透過水Ｗ２のｐＨ値を検出する第３ｐＨ値センサ１９と、第１濃縮水Ｗ３のシリカの濃度を検出するシリカ濃度センサ１８とを主体に構成されている。

つまり、第２実施形態の水処理システム１Ａは、第１実施形態の水処理システム１に比して、軟水化装置２を備えない点、第２逆浸透膜装置１１、第２ｐＨ調整剤添加装置５、分散剤添加装置４及び第３ｐＨ値センサ１９を備える点、第２透過水ラインＬ６、第２濃縮水ラインＬ７及び第３検出用ラインＬ８を備える点、第２濃縮水排水バルブ１６を備える点が主として異なる。

この水処理システム１Ａによれば、系外から供給された原水Ｗ１は、原水ラインＬ１を介して第１逆浸透膜装置１０へ送出される。第１逆浸透膜装置１０に流入した原水Ｗ１は、第１逆浸透膜装置１０により第１透過水Ｗ２となる。

第１逆浸透膜装置１０から送出された第１透過水Ｗ２は、第１透過水ラインＬ２を介して第２逆浸透膜装置１１へ送出される。第２逆浸透膜装置１１に流入した第１透過水Ｗ２は、第２逆浸透膜装置１１により更に浄化された水（以下、「第２透過水」という）Ｗ４となる。第２透過水Ｗ４は、第２透過水ラインＬ６を介して需要箇所へ供給される。

以下、第２実施形態における水処理システム１Ａの各部について詳しく説明する。
原水ラインＬ１は、系外から供給された原水Ｗ１を水処理システム１の系内に導入するものである。原水ラインＬ１の下流側の端部には、第１逆浸透膜装置１０が接続されている。第１逆浸透膜装置１０の下流側には、第２逆浸透膜装置１１が設けられている。第１逆浸透膜装置１０と第２逆浸透膜装置１１とは、流通可能な第１透過水ラインＬ２によって接続されている。

原水ラインＬ１の途中には、第１ｐＨ調整剤添加装置３及び分散剤添加装置４が接続されている。第１ｐＨ調整剤添加装置３及び分散剤添加装置４は、原水ラインＬ１の途中の第１添加部Ｊ５に接続されている。分散剤添加装置４は、第１逆浸透膜装置１０に供給される原水（被処理水）Ｗ１にスケール分散剤を添加する装置である。分散剤添加装置４は、スケール分散剤を添加することにより、濃縮水中での炭酸カルシウム系スケールの析出を抑制する。例えば、分散剤添加装置４は、ポリカルボン酸塩やリン酸塩等のスケール分散剤を、原水ラインＬ１を流通する原水（被処理水）Ｗ１に添加するように構成されている。
第１ｐＨ調整剤添加装置３の構成は、前記第１実施形態の場合と同様であるため、説明を省略する。

本実施形態においては、第１ｐＨ調整剤添加装置３及び分散剤添加装置４を併用することにより、第１逆浸透膜装置１０に供給される原水（被処理水）Ｗ１に、ｐＨ調整剤及びスケール分散剤を併用して添加することができる。

分散剤と酸性薬剤（ｐＨ調整剤）を併用する場合、酸型の分散剤を使用すると、酸性薬剤の使用量を抑制することができる。また、分散剤とアルカリ性薬剤（ｐＨ調整剤）を併用する場合、塩型の分散剤を使用すると、アルカリ性薬剤の使用量を抑制することができる。なお、酸型の分散剤としては、ポリアクリル酸などの分散剤がある。また、塩型の分散剤としては、ポリアクリル酸ナトリウムなどの分散剤がある。

第２ｐＨ調整剤添加装置５は、第２逆浸透膜装置１１に供給される第１透過水Ｗ２にｐＨ調整剤を添加する。第２ｐＨ調整剤添加装置５は、第１透過水ラインＬ２の途中の第２添加部Ｊ６に接続されている。例えば、第２ｐＨ調整剤添加装置５は、ｐＨ調整剤として、所定のアルカリ性薬剤（例えば、水酸化ナトリウム）、又は、所定の酸性薬剤（例えば、塩酸）を、第１透過水ラインＬ２を流通する第１透過水Ｗ２に添加するように構成されている。第２ｐＨ調整剤添加装置５の構成は、前記第１実施形態における第１ｐＨ調整剤添加装置３の構成と同様であるため、説明を省略する。

第３ｐＨ値センサ１９は、第１透過水ラインＬ２を流通する第１透過水Ｗ２のｐＨ値を検出するセンサである。第３ｐＨ値センサ１９は、第１透過水ラインＬ２の途中で且つ第２ｐＨ調整剤添加装置５が接続される第２添加部Ｊ６よりも下流側の第３検出接続部Ｊ３に接続されている。第３ｐＨ値センサ１９は、第２ｐＨ調整剤添加装置５によりｐＨ調整剤が添加された第１透過水Ｗ２のｐＨ値を検出する。

具体的には、第１透過水ラインＬ２における途中には、第３検出接続部Ｊ３が設けられている。第３ｐＨ値センサ１９は、第３検出用ラインＬ８を介して、第３検出接続部Ｊ３において第１透過水ラインＬ２に接続されている。第３ｐＨ値センサ１９により検出されたｐＨ値は、後述するランゲリア指数監視装置３０のｐＨ調整剤制御部３５に出力される。

第２逆浸透膜装置１１は、第１逆浸透膜装置１０の膜分離処理により製造された第１透過水Ｗ２を、逆浸透膜（以下、「ＲＯ膜」ともいう）により、更に純度の高い第２透過水（処理水）Ｗ４と、不純物を含む第２濃縮水Ｗ５とに更に膜分離処理を行うものである。これにより、第２逆浸透膜装置１１は、第２透過水Ｗ４及び第２濃縮水Ｗ５を製造する。
本実施形態は、第１逆浸透膜装置１０と第２逆浸透膜装置１１とを直列的に２段に設ける構成にすることにより、製造される第２透過水Ｗ４の純度を高めるものである。

第２逆浸透膜装置１１は、上流側に設けられる第２加圧ポンプ１１ａと、下流側に設けられる第２逆浸透膜モジュール１１ｂとを備える。第２加圧ポンプ１１ａは、第１逆浸透膜装置１０から供給される第１透過水Ｗ２を加圧し、第２逆浸透膜モジュール１１ｂに送出する。

ＲＯ膜を有する第２逆浸透膜装置１１は、第１透過水Ｗ２をＲＯ膜に供給しながら、第２透過水（処理水）Ｗ４を製造すると共に、第１透過水Ｗ２の不純物濃度が高まった第２濃縮水Ｗ５を製造する。第２逆浸透膜装置１１には、第２透過水Ｗ４を流通可能な第２透過水ラインＬ６と、第２濃縮水Ｗ５を流通可能な第２濃縮水ラインＬ７とが接続されている。

第２透過水ラインＬ６は、ＲＯ膜を透過した第２透過水（処理水）Ｗ４を系外へ導出するラインである。第２透過水ラインＬ６は、第２逆浸透膜モジュール１１ｂに接続され、第２逆浸透膜モジュール１１ｂにより製造された第２透過水Ｗ４を需要箇所へ供給する。

第２濃縮水ラインＬ７は、ＲＯ膜を透過しない第２濃縮水Ｗ５が流通するラインである。第２濃縮水ラインＬ７は、第２逆浸透膜モジュール１１ｂに接続され、第２逆浸透膜モジュール１１ｂにより製造された第２濃縮水Ｗ５を系外に排出する。
なお、第２濃縮水Ｗ５は、通常、原水Ｗ１よりも純度がよいことから、系外に排出することなく、原水Ｗ１に混合して再利用することもできる。この場合、廃棄される水量を低減できるので、システム全体の回収率を向上させることができる。

第２濃縮水ラインＬ７の途中には、第２逆浸透膜装置１１の回収率を変更可能な第２濃縮水排水バルブ１６が設けられている。

次に、第２実施形態における水処理システム１Ａのランゲリア指数監視装置３０について、第１実施形態とは異なる点を中心に説明する。第１実施形態と同様の構成については、同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。第２実施形態において特に説明しない点は、第１実施形態についての説明が適宜適用又は援用される。

図５に示すように、ランゲリア指数監視装置３０は、例えば、第１濃縮水排水バルブ１５、第１ｐＨ調整剤添加装置３、第２ｐＨ調整剤添加装置５、第２ｐＨ値センサ１７、第３ｐＨ値センサ１９それぞれに電気的に接続される。
つまり、第２実施形態のランゲリア指数監視装置３０は、第１実施形態のランゲリア指数監視装置３０に接続される装置などに加えて、更に、第２ｐＨ調整剤添加装置５及び第３ｐＨ値センサ１９に電気的に接続される点において異なる。

第２実施形態のランゲリア指数監視装置３０のｐＨ調整剤制御部３５は、第１実施形態と同様に、第１ｐＨ値センサ２１又は第２ｐＨ値センサ１７により検出されるｐＨ値の情報に基づいて、被処理水Ｗ１のｐＨ値が所定の範囲に維持されるように、第１ｐＨ調整剤添加装置３を制御する。更に、第２実施形態のランゲリア指数監視装置３０のｐＨ調整剤制御部３５は、第３ｐＨ値センサ１９により検出されるｐＨ値の情報に基づいて、第１透過水Ｗ２のｐＨ値が所定の範囲に維持されるように、第２ｐＨ調整剤添加装置５を制御する。

次に、第２実施形態の水処理システム１Ａの動作について図４を参照しながら説明する。水処理システム１Ａが運転され、ポンプ（図示せず）が起動される。すると、原水Ｗ１が、原水ラインＬ１を流通する。
原水ラインＬ１を流通する原水（被処理水Ｗ１）には、第１ｐＨ調整剤添加装置３により酸性薬剤（例えば、塩酸）が添加される。ここで、第１ｐＨ調整剤添加装置３により添加される酸性薬剤の添加量は、後述するように、第２ｐＨ値センサ１７により検出されるｐＨ値に基づいて調整される。

更に、原水ラインＬ１を流通する原水（被処理水Ｗ１）には、分散剤添加装置４によりスケール分散剤が添加される。スケール分散剤が添加されることにより、第１濃縮水Ｗ３中での炭酸カルシウム系スケールの析出が抑制される。

以上のように、原水Ｗ１は、第１ｐＨ調整剤添加装置３により酸性薬剤が添加されると共に、分散剤添加装置４によりスケール分散剤が添加されることにより前処理される。これにより、被処理水Ｗ１が製造される。

被処理水Ｗ１は、原水ラインＬ１を介して第１逆浸透膜装置１０に流通され、浄化される。被処理水Ｗ１は、第１逆浸透膜装置１０の第１逆浸透膜モジュール１０ｂにより、第１透過水Ｗ２と第１濃縮水Ｗ３とに膜分離処理される。これにより、溶存塩類等の不純物が除去された第１透過水Ｗ２を得ることができる。

第１透過水Ｗ２は、第１透過水ラインＬ２を流通する。第１透過水ラインＬ２を流通する第１透過水Ｗ２には、第２ｐＨ調整剤添加装置５によりアルカリ性薬剤（例えば、水酸化ナトリウム）が添加される。ここで、第２ｐＨ調整剤添加装置５により添加されるアルカリ性薬剤の添加量は、後述するように、第３ｐＨ値センサ１９により検出されるｐＨ値に基づいて調整される。

アルカリ性薬剤が添加された第１透過水Ｗ２は、第１透過水ラインＬ２を介して第２逆浸透膜装置１１に流通され、更に浄化される。第１透過水Ｗ２は、第２逆浸透膜装置１１の第２逆浸透膜モジュール１１ｂにより、第２透過水Ｗ４と第２濃縮水Ｗ５とに膜分離処理される。これにより、溶存塩類等の不純物が更に除去された第２透過水Ｗ４を得ることができる。

第２逆浸透膜装置１１により製造された透過水（処理水）Ｗ４は、第２透過水ラインＬ６を介して需要箇所へ供給される。一方、第２逆浸透膜装置１１で製造された第２濃縮水Ｗ５は、第２濃縮水排水バルブ１６を適宜開閉することにより、第２濃縮水ラインＬ７を介して水処理システム１の系外へ排水されるか、原水Ｗ１と混合して再利用される。

第２実施形態の本水処理システム１Ａは、ランゲリア指数監視装置３０により、第１濃縮水Ｗ３のランゲリア指数が０（ゼロ）以下になるように制御される。これにより、第１逆浸透膜モジュール１０ｂの膜面にシリカが析出されることが抑制される。なお、第１透過水Ｗ２は、第１逆浸透膜モジュール１０ｂにより被処理水Ｗ１のシリカ濃度が１０％以下まで低減された水であるので、第２逆浸透膜モジュール１１ｂにおいては、膜面にシリカが析出するおそれはない。

次に、第２実施形態の水処理システム１Ａの動作について、図６を参照しながら詳細に説明する。図６は、第２実施形態の水処理システム１Ａの動作を示すフローチャートである。

第２実施形態の水処理システム１Ａにおいては、第１実施形態と同様に、第１透過水Ｗ２の流量は、前記した流量制御部により一定に維持されている。すなわち、流量制御部は、流量センサからの流量検知信号をフィードバックしながら、インバータにより第１加圧ポンプ１０ａの回転数を制御し、第１透過水Ｗ２の流量が予め設定された目標値になるように制御している（定流量制御）。
また、水処理システム１Ａにおいては、第１ｐＨ調整剤添加装置３により、被処理水Ｗ１に所定量の酸性薬剤が添加されていると共に、分散剤添加装置４により、被処理水Ｗ１に所定量の分散剤が添加されている。更に、第１逆浸透膜装置１０は、第１濃縮水排水バルブ１５から第１濃縮水Ｗ３を排水することにより、所定の回収率で運転されている。

そして、水処理システム１Ａは、定流量制御を実行しながら、第１ｐＨ調整剤添加装置３を制御して、被処理水Ｗ１のｐＨ値を６以下の範囲に維持すると共に、第１濃縮水排水バルブ１５の開閉を制御して、第１濃縮水Ｗ３のランゲリア指数を０（ゼロ）以下の範囲に維持するように運転される。

ステップＳＴ２０１において、第２ｐＨ値センサ１７は、原水ラインＬ１を流通する被処理水Ｗ１のｐＨ値を検出する。第２ｐＨ値センサ１７に検出されたｐＨ値の情報は、ｐＨ調整剤制御部３５に出力される。

ステップＳＴ２０２において、ｐＨ調整剤制御部３５は、被処理水Ｗ１のｐＨ値を６以下の範囲に維持させるため、第２ｐＨ値センサ１７から入力されたｐＨ値の情報に基づいて、ｐＨ値が６以上の範囲にあるか否かを判定する。

ここで、被処理水Ｗ１のｐＨ値を６以下の範囲に維持する理由について説明する。
第２実施形態の水処理システム１Ａは、第１実施形態の水処理システム１と異なり、被処理水Ｗ１の前処理に軟水化装置２を使用していない。被処理水Ｗ１のカルシウム硬度が低減されていない場合、第１濃縮水Ｗ３のランゲリア指数は、プラス側にシフトしやすい。第１濃縮水Ｗ３のランゲリア指数をマイナス側にシフトさせるためには、後述のステップＳＴ２０７において、第１逆浸透膜装置１０の回収率を減少させることのみでも実現できるが、そうすると廃棄する濃縮水の増加に伴って造水コストも上昇することになる。そこで、被処理水Ｗ１に酸性薬剤を添加し、第１濃縮水Ｗ３のランゲリア指数を強制的にマイナス側にシフトさせることにより、回収率の調整幅を最小限にし、造水コストを抑制することができる。

ステップＳＴ２０２において、被処理水Ｗ１のｐＨ値が６を超える場合（ＮＯ）には、ｐＨ値を６以下の範囲に調整する必要があるため、ステップＳＴ２０３へ進む。一方、被処理水Ｗ１のｐＨ値が６以下の場合（ＹＥＳ）には、ステップＳＴ２０４へ進む。

ステップＳＴ２０３において、ｐＨ調整剤制御部３５は、第１ｐＨ調整剤添加装置３を制御して、酸性薬剤の添加量を再調整する。具体的には、被処理水Ｗ１のｐＨ値が６以下の範囲に維持されるように、酸性薬剤の添加量を増加させる。
ステップＳＴ２０３の後、ステップＳＴ２０４へ進む。

ここで、第２実施形態におけるステップＳＴ２０４からＳＴ２１０までの動作は、第１実施形態におけるステップＳＴ１０４からステップＳＴ１１０までの動作とそれぞれ同様である。そのため、第１実施形態の動作の説明を援用して、第２実施形態の動作の説明を省略する。

ステップＳＴ２１１において、第３ｐＨ値センサ１９は、第１透過水ラインＬ２を流通する第１透過水Ｗ２のｐＨ値を検出する。第３ｐＨ値センサ１９に検出されたｐＨ値の情報は、ｐＨ調整剤制御部３５に出力される。

ステップＳＴ２１１において、ｐＨ調整剤制御部３５は、第１透過水Ｗ２のｐＨ値を９以上の範囲に維持させるため、第３ｐＨ値センサ１９から入力されたｐＨ値の情報に基づいて、ｐＨ値が９以上の範囲にあるか否かを判定する。

ここで、第１透過水Ｗ２のｐＨ値を９以上の範囲に維持する理由について説明する。
被処理水Ｗ１中の溶存炭酸ガスは、ｐＨ値が６以下に維持されていることから、大半が遊離の炭酸ガスの状態で存在している。そのため、第１逆浸透膜モジュール１０ｂで除去されにくく、第１透過水Ｗ２の純度が低下しやすい。そこで、第１透過水Ｗ２のｐＨ値を９以上とすることにより、残留している溶存炭酸ガスを炭酸水素イオン及び炭酸イオンにイオン化する。そのため、第２逆浸透膜モジュール１１ｂにより、被処理水Ｗ１に由来する溶存炭酸ガスをほぼ完全に除去することが可能になり、第２透過水Ｗ４の純度を向上させることができる。

ステップＳＴ２１１において、第１透過水Ｗ２のｐＨ値が９未満の場合（ＮＯ）には、ｐＨ値を９以上の範囲に調整する必要があるため、ステップＳＴ２１３へ進む。一方、第１透過水Ｗ２のｐＨ値が９以上の場合（ＹＥＳ）には、ステップＳＴ２０１へ戻る。

ステップＳＴ２１３において、ｐＨ調整剤制御部３５は、第２ｐＨ調整剤添加装置５を制御して、アルカリ性薬剤の添加量を再調整する。具体的には、第１透過水Ｗ２のｐＨ値が９以上の範囲に維持されるように、アルカリ性薬剤の添加量を増加させる。
ステップＳＴ２１３の後、ステップＳＴ２０１へ戻る。

以上のように、第２実施形態の水処理システム１Ａによれば、第１実施形態の水処理システム１と同様の効果が奏される他、以下に示す各効果を奏することができる。
第２実施形態の水処理システム１Ａにおいては、第１ｐＨ調整剤添加装置３は、ｐＨ調整剤として酸性薬剤を含み、ランゲリア指数制御部３１は、原水Ｗ１のｐＨ値が６以下の範囲に維持されるように、第１ｐＨ調整剤添加装置３を制御すると共に、第１濃縮水Ｗ３のランゲリア指数がゼロ以下の範囲に維持されるように、第１濃縮水排水バルブ１５を制御する。そのため、原水Ｗ１のｐＨ値を６以下の範囲に維持しつつ、ランゲリア指数をゼロ以下の範囲に維持することができる。これにより、第１逆浸透膜モジュール１０ｂの膜面へのシリカの析出を抑制することができると共に、軟水化装置２の設置を省略してシステム構成を簡略化することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、前述した実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。
例えば、前記第１実施形態及び第２実施形態においては、第１濃縮水ラインＬ３は、第１濃縮水Ｗ３を系外に排出する構成としているが、これに制限されない。例えば、第１濃縮水Ｗ３の一部を系外に排出すると共に、残部を第１逆浸透膜装置１０の上流側の第２通水ラインＬ１ｂへ還流する構成としてもよい。すなわち、第１逆浸透膜装置１０は、クロスフローによる膜分離処理が可能に構成されていてもよい。
第２実施形態における第２逆浸透膜装置１１の構成についても同様に、クロスフローによる膜分離処理が可能に構成されていてもよい。

また、前記第１実施形態においては、逆浸透膜装置を１つ設ける構成としているが、これに制限されない。例えば、逆浸透膜装置を直列的に２段以上に配置する構成としてもよい。

また、前述の実施形態における水処理システム１，１Ａの最終工程に、電気脱イオン装置、混床式イオン交換塔などを設けることにより、更に純度の高い処理水を製造する構成としてもよい。

電気脱イオン装置は、逆浸透膜装置１０，１１で製造された透過水Ｗ２，Ｗ４をイオン交換膜（図示せず）により、脱イオン水と濃縮水とに分離する膜分離処理を行うものである。具体的には、電気脱イオン装置は、脱塩室（図示せず）及び濃縮室（図示せず）を備えている。脱塩室（図示せず）及び濃縮室は、陽イオン交換膜（図示せず）及び陰イオン交換膜（図示せず）を交互に配置して形成されている。脱塩室には、混床のイオン交換樹脂或いはイオン交換繊維が収容されている。電気脱イオン装置は、脱塩室及び濃縮室に直流電流を通電することにより、逆浸透膜装置で除去しきれなかった透過水中のイオンを脱塩室において除去し、脱イオン水（高純度の純水）を製造できるように構成されている。

混床式イオン交換塔は、陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂を同一の塔内に充填することにより、混合した樹脂床に透過水Ｗ２，Ｗ４を下降させて流通させることで純水を製造するものである。混床式イオン交換塔は、陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂とを混合しているため、残留する陽・陰イオンを同時に脱塩することで、高純度の純水を得ることができる。

また、前述の実施形態においては、水質検出装置２０は、第１濃縮水ラインＬ３を流通する第１濃縮水Ｗ３の水質を検出しているが、これに制限されない。水質検出装置２０は、原水ラインＬ１を流通する原水１の水質を検出してもよい。水質検出装置２０を原水ラインＬ１に設ける構成とした場合には、原水ラインＬ１において検出した値を、第１濃縮水ラインＬ３において検出した場合における第１濃縮水Ｗ３の検出値に換算して用いることが好ましい。

例えば、電気伝導率（蒸発残留物）、カルシウム硬度及び総アルカリ度は、原水ラインＬ１を流通する原水Ｗ１の検出値に第１濃縮水Ｗ３の濃縮倍率を乗じて推定計算することにより、検出値とすることができる。また、温度は、原水Ｗ１の温度を第１濃縮水Ｗ３の温度とみなすことにより、検出値とすることができる。また、ｐＨ値は、原水のｐＨ値と所定の濃縮倍率における第１濃縮水Ｗ３のｐＨ値との関係式を予め実験等により求めておき、この関係式に基づいて換算することができる。ランゲリア指数記憶部３６には、これらの換算式や関係式等を記憶させることができる。

また、前述の実施形態において、水質検出装置２０は、第１濃縮水ラインＬ３を流通する第１濃縮水Ｗ３の水質、及び、原水ラインＬ１を流通する原水１の水質の両方を検出するように構成されていてもよい。

また、前述の実施形態において、第１ｐＨ値センサ２１、温度センサ２２、電気伝導率センサ２３、カルシウム硬度センサ２４及び総アルカリ度センサ２５のうちのいずれか一つ以上により構成された水質検出装置２０が第１濃縮水ラインＬ３を流通する第１濃縮水Ｗ３の水質を検出するように構成され、第１ｐＨ値センサ２１、温度センサ２２、電気伝導率センサ２３、カルシウム硬度センサ２４及び総アルカリ度センサ２５のうちのいずれか一つ以上により構成された水質検出装置２０が原水ラインＬ１を流通する原水Ｗ１の水質を検出するように構成されていてもよい。

また、前述の実施形態において、水質検出装置２０は、一部のセンサが省略されて構成されていてもよい。例えば、電気伝導率（蒸発残留物）は、ｐＨｓに対して影響が小さい項目である。そのため、電気伝導率センサ２３を省略すると共に、ランゲリア指数記憶部３６に電気伝導率の設定値を記憶させておき、その値を使用することができる。また、カルシウム硬度は、第１実施形態のように前処理工程として軟水化装置２を備えることにより、カルシウム硬度を十分に低減できる場合には、カルシウム硬度センサ２４を省略すると共に、ランゲリア指数記憶部３６にカルシウム硬度の設定値を記憶させておき、その値を使用することができる。また、総アルカリ度は、原水Ｗ１の水質が安定している場合には、総アルカリ度センサ２５を省略すると共に、ランゲリア指数記憶部３６に総アルカリ度の設定値を記憶させておき、その値を使用することができる。

また、前述の実施形態においては、ランゲリア指数制御部３１は、回収率調整制御部３４により第１濃縮水排水バルブ１５を制御して、ランゲリア指数を０（ゼロ）以下の範囲に調整するように構成しているが、これに制限されない。例えば、ランゲリア指数制御部３１は、ｐＨ調整剤制御部３５により第１ｐＨ調整剤添加装置３のみを制御してランゲリア指数を０（ゼロ）以下の範囲に調整するように構成してもよい。

１，１Ａ 水処理システム
３ 第１ｐＨ調整剤添加部（ｐＨ調整剤添加手段）
１０ 第１逆浸透膜装置
１０ｂ 第１逆浸透膜モジュール（逆浸透膜モジュール）
１５ 濃縮水排水バルブ（回収率調整手段）
２０ 水質検出装置（水質検出手段）
３２ ランゲリア指数算出部（算出手段）
Ｌ１ 原水ライン
Ｌ２ 第１透過水ライン（透過水ライン）
Ｌ３ 第１濃縮水ライン（濃縮水ライン）
Ｗ１ 原水
Ｗ１ａ 被処理水（原水）
Ｗ２ 第１透過水（透過水）
Ｗ３ 第１濃縮水（濃縮水）

Claims (5)

1. 少なくともシリカと硬度成分とを含む原水を逆浸透膜モジュールにより膜分離処理し、透過水及び濃縮水を製造する水処理方法において、
   濃縮水のランゲリア指数に基づいて回収率及び／又は原水のｐＨを調整することにより濃縮水のランゲリア指数をゼロ以下の範囲に維持し、かつ、濃縮水のシリカ濃度が１２８ｍｇ／Ｌ以上４００ｍｇ／Ｌ以下の範囲にあるか否かを監視しながら膜分離処理する水処理方法。
2. 少なくともシリカと硬度成分とを含む原水を供給する原水ラインと、
   前記原水ラインより供給された原水を膜分離処理し、透過水及び濃縮水を製造する逆浸透膜モジュールと、
   前記逆浸透膜モジュールにより製造された透過水を導出する透過水ラインと、
   前記逆浸透膜モジュールにより製造された濃縮水を系外に排出する濃縮水ラインと、
   前記濃縮水ラインに設けられ、濃縮水の排出量を調整することにより回収率を調整する回収率調整手段と、
   前記原水ラインに設けられ、前記逆浸透膜モジュールに供給される原水にｐＨ調整剤を添加するｐＨ調整剤添加手段と、
   前記濃縮水ライン及び／又は前記原水ラインに設けられ、これらのラインを流通する濃縮水及び／又は原水の水質を検出する水質検出手段と、
   前記水質検出手段により検出された水質の検出値に基づいて、濃縮水のランゲリア指数を算出する算出手段と、
   前記算出手段により算出された濃縮水のランゲリア指数に基づいて回収率及び／又は原水のｐＨを調整することにより、濃縮水のランゲリア指数がゼロ以下の範囲に維持されるように、前記回収率調整手段及び／又は前記ｐＨ調整剤添加手段を制御する制御手段と、
   前記濃縮水ラインに設けられ、濃縮水のシリカ濃度が１２８ｍｇ／Ｌ以上４００ｍｇ／Ｌ以下の範囲にあるか否かを監視するシリカ濃度監視装置とを備える水処理システム。
3. 前記水質検出手段は、
   濃縮水及び／又は原水のｐＨ値を検出するｐＨ値センサ；
   濃縮水及び／又は原水の温度を検出する温度センサ；
   濃縮水及び／又は原水の電気伝導率を検出する電気伝導率センサ；
   濃縮水及び／又は原水のカルシウム硬度を検出するカルシウム硬度センサ；並びに
   濃縮水及び／又は原水の総アルカリ度を検出する総アルカリ度センサのうち、いずれか一つ以上から構成される請求項２に記載の水処理システム。
4. 前記ｐＨ調整剤添加手段の上流側に、原水中の硬度成分を除去して軟水を製造する軟水化装置を備え、
   前記ｐＨ調整剤添加手段は、アルカリ性薬剤を含む前記ｐＨ調整剤を使用し、
   前記制御手段は、軟水のｐＨ値が９以上の範囲に維持されるように、前記ｐＨ調整剤添加手段を制御すると共に、濃縮水のランゲリア指数がゼロ以下の範囲に維持されるように、前記回収率調整手段を制御する、請求項３に記載の水処理システム。
5. 前記ｐＨ調整剤添加手段は、酸性薬剤を含む前記ｐＨ調整剤を使用し、
   前記制御手段は、原水のｐＨ値が６以下の範囲に維持されるように、前記ｐＨ調整剤添加手段を制御すると共に、濃縮水のランゲリア指数がゼロ以下の範囲に維持されるように、前記回収率調整手段を制御する、請求項３に記載の水処理システム。

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