JP7133429B2 - 水処理システム及び水処理方法 - Google Patents

Description

本開示は、水処理システム及び水処理方法に関する。

分離膜は、逆浸透膜（ＲＯ膜）又はナノフィルトレーション膜（ＮＦ膜）として、超純水の製造、海水の淡水化、廃水処理、油田注入水の製造、飲食品の製造などに広く使用されている。

特許文献１には、ＮＦ膜モジュールの透過水をＲＯ膜モジュールに供給して透過水と濃縮水とにさらに膜分離する造水方法が記載されている。

特許文献２には、ＮＦ膜及びＲＯ膜を用いた淡水化システムが記載されている。

特開２０１３－９５６２９号公報 米国特許出願公開第２０１０／０１６３４７１号明細書

膜分離の分野において、様々な溶質が含まれた原水の処理を行いつつ１価イオンと２価イオンとを選択的に分離することができるシステムが要求されることがある。１価イオンと２価イオンとが十分に分離されていると、有価なイオンを回収しやすい。ただし、原水に含まれた溶質には、有価なイオン以外にも正又は負の電荷を持った溶質が含まれていることがある。そのため、原水を処理して各溶質を効率的に分離することは容易では無い。

本開示は、様々な溶質が含まれた原水の処理を行いつつ１価イオンと２価イオンとを選択的に分離するための技術を提供する。

本開示は、
第１の極性の表面荷電を持つ第１ＮＦ膜を有し、前段に配置された第１ＮＦ膜モジュールと、
前記第１の極性とは反対の第２の極性の表面荷電を持つＮＦ膜であって、１価イオンと２価イオンとを選択的に分離しうる第２ＮＦ膜を有し、後段に配置された第２ＮＦ膜モジュールと、
を備えた、水処理システムを提供する。

他の側面において、本開示は、
第１の極性の表面荷電を持つ第１ＮＦ膜によって原水をろ過して透過水を生成することと、
前記第１の極性とは反対の第２の極性の表面荷電を持つＮＦ膜であって、１価イオンと２価イオンとを選択的に分離しうる第２ＮＦ膜によって前記透過水をろ過することと、
を含む、水処理方法を提供する。

本開示の技術によれば、様々な溶質が含まれた原水の処理を行いつつ１価イオンと２価イオンとを選択的に分離することができる。

図１は、本開示の一実施形態に係る水処理システムの構成図である。 図２は、第１ＮＦ膜及び第２ＮＦ膜の断面図である。 図３は、変形例に係る水処理システムの構成図である。

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。本開示は、以下の実施形態に限定されない。

図１は、本実施形態の水処理システム１０の構成を示している。水処理システム１０は、第１ＮＦ膜モジュール１１及び第２ＮＦ膜モジュール１２を備えている。第１ＮＦ膜モジュール１１が前段に配置され、第２ＮＦ膜モジュール１２が後段に配置されている。第１ＮＦ膜モジュール１１の透過水が第２ＮＦ膜モジュール１２でさらにろ過されるように、第１ＮＦ膜モジュール１１及び第２ＮＦ膜モジュール１２は、互いに直列に接続されている。言い換えれば、第１ＮＦ膜モジュール１１の透過水出口は、流路２１によって、第２ＮＦ膜モジュール１２の原水入口に接続されている。

本実施形態では、第１ＮＦ膜モジュール１１と第２ＮＦ膜モジュール１２との間には、他の分離膜モジュールは存在していない。ただし、流路２１にポンプ、センサなどの他の機器が配置されていてもよい。場合によっては、カートリッジフィルター、イオン交換樹脂などの除去剤を用いた除去装置が流路２１に配置されていてもよい。

第１ＮＦ膜モジュール１１は、第１の極性の表面荷電を持つ第１ＮＦ膜を有する。第２ＮＦ膜モジュール１２は、第２の極性の表面荷電を持つ第２ＮＦ膜を有する。第２ＮＦ膜は、１価イオンと２価イオンとを選択的に分離しうるＮＦ膜である。第２の極性は、第１の極性の反対の極性である。第１の極性が負であるとき、第２の極性は正である。第１の極性が正であるとき、第２の極性は負である。

水処理システム１０は、ＺＬＤシステム（zero liquid discharge system）であってもよい。水処理システム１０は、必要に応じて、ＵＦ（ultrafiltration）膜モジュール、ＭＦ（microfiltration）膜モジュール、ＲＯ膜モジュールなどの他の処理装置を備えていてもよい。

水処理システム１０によって処理されるべき原水は、１価イオン及び２価イオンを含む。原水は、例えば、染色工場からの廃水などの産業廃水である。

染色工場からの廃水には、しばしば、染料分子及び各種イオンが含まれている。染料分子には、正の電荷を持つ染料分子と負の電荷を持つ染料分子とが含まれる。第１ＮＦ膜が負に帯電した表面を持ち、第２ＮＦ膜が正に帯電した表面を持っているとき、水処理システム１０で廃水を処理すると、負の電荷を持つ染料分子は、第１ＮＦ膜モジュール１１の第１ＮＦ膜によって阻止される。その結果、負の電荷を持つ染料分子を高濃度で含む濃縮水Ａが第１ＮＦ膜モジュール１１から排出される。第１ＮＦ膜モジュール１１の透過水は、正の電荷を持つ染料分子を含み、第２ＮＦ膜モジュール１２で更に処理される。正の電荷を持つ染料分子は、第２ＮＦ膜モジュール１２の第２ＮＦ膜によって阻止される。その結果、正の電荷を持つ染料分子を高濃度で含む濃縮水Ｂが第２ＮＦ膜モジュール１２から排出される。これにより、正の電荷を持つ染料分子を高濃度で含む濃縮水Ｂと、染料分子を殆ど含まない透過水が得られる。

第１ＮＦ膜が正に帯電した表面を持ち、第２ＮＦ膜が負に帯電した表面を持っているとき、濃縮水Ａが正の電荷を持つ染料分子を高濃度で含み、濃縮水Ｂが負の電荷を持つ染料分子を高濃度で含む。

本実施形態において、第２ＮＦ膜モジュール１２の第２ＮＦ膜は、１価イオンと２価イオンとを選択的に分離しうるＮＦ膜であり、２価イオン選択分離性能に優れている。具体的には、第２ＮＦ膜モジュール１２の第２ＮＦ膜は、２価イオンを阻止し、１価イオンを透過させる。１価イオンと２価イオンとが互いに十分に分離されていると、有価なイオン、例えば、硫酸イオンを回収しやすい。

第１ＮＦ膜モジュール１１に導入される原水は、電荷を帯びた有機分子、１価イオン及び２価イオンを含む廃水でありうる。水処理システム１０によれば、１価イオンと２価イオンとを効率的に分離できるので、これらを高純度の塩の形で回収しやすい。１価イオンの例は塩化物イオンである。２価イオンの例は硫酸イオンである。１価イオン及び２価イオンは、陰イオンであってもよく、陽イオンであってもよい。電荷を帯びた有機分子の例は、正の電荷を持つ染料分子と負の電荷を持つ染料分子である。本実施形態によれば、正の電荷を持つ染料分子と負の電荷を持つ染料分子とを分離できる。

濃縮水Ｂの量は、原水の量に比較して大幅に減じられている。そのため、電荷を帯びた有機分子を濃縮水Ｂから取り除くために必要な除去剤を節約できる。除去剤の例としては、活性炭、塩素ガス、イオン交換樹脂などが挙げられる。濃縮水Ｂに含まれた有機分子の極性が２価イオンの極性と異なる場合、イオン交換樹脂で濃縮水Ｂを処理することによって、有機分子と２価イオンとを分離することができる。極性が同じである場合、活性炭、塩素ガスなどの薬品で濃縮水Ｂを処理することによって、有機分子と２価イオンとを分離することができる。これにより、２価イオンを高純度の塩の形で回収することができる。

本明細書において、２価イオン選択分離性能は、２価イオンの阻止率に加えて、１価イオンの阻止率と２価イオンの阻止率との差によって評価される性能である。２価イオンの阻止率が高く、１価イオンの阻止率が低い場合、２価イオン選択分離性能が優れていると言える。１価イオンの阻止率と２価イオンの阻止率との差が小さい場合、２価イオンの阻止率が高かったとしても、２価イオン選択分離性能が優れているとは言えない。

１価イオンの阻止率及び２価イオンの阻止率は、例えば、ＪＩＳ Ｋ ３８０５（１９９０）に従い、以下の方法によって測定されうる。２価イオンの阻止率の測定には、２５℃、ｐＨ６．５～７、２０００ｍｇ／リットルの濃度のＭｇＳＯ₄水溶液を使用する。１価イオンの阻止率の測定には、２５℃、ｐＨ６．５～７、２０００ｍｇ／リットルの濃度のＮａＣｌ水溶液を使用する。

所定のサイズの分離膜にＭｇＳＯ₄水溶液又はＮａＣｌ水溶液を操作圧力１．５ＭＰａで透過させる。３０分間の準備段階の終了後、電導度測定装置を用いて透過液及び供給液の電導度測定を行い、その結果及び検量線（濃度－電導度）から、下記式に基づいて、２価イオンの阻止率としてのＭｇＳＯ₄阻止率及び１価イオンの阻止率としてのＮａＣｌ阻止率を算出できる。電導度測定に代えて、イオンクロマトグラフィー法によって濃度測定を行ってもよい。
・ＭｇＳＯ₄阻止率（％）＝（１－（透過液のＭｇＳＯ₄濃度／供給液のＭｇＳＯ₄濃度）
）×１００
・ＮａＣｌ阻止率（％）＝（１－（透過液のＮａＣｌ濃度／供給液のＮａＣｌ濃度））×１００

第１ＮＦ膜３１の２価イオン（硫酸イオン）の阻止率は、例えば、６０％以下である。第１ＮＦ膜３１の１価イオン（塩化物イオン）の阻止率は、例えば、５５％以下である。

第２ＮＦ膜３２の２価イオン（硫酸イオン）の阻止率は、例えば、９９％以上である。第２ＮＦ膜３２の１価イオン（塩化物イオン）の阻止率は、例えば、８０％以下である。

例えば、１価イオンの阻止率と２価イオンの阻止率との差が１５％以上であるとき、１価イオンと２価イオンとを選択的に分離しうる分離膜であると言える。１価イオンの阻止率と２価イオンの阻止率との差が５０％以上であってもよい。１価イオンの阻止率と２価イオンの阻止率との差の上限値は特に限定されず、理論的には１００％である。１価イオンの阻止率と２価イオンの阻止率との差は、２価イオン選択分離性能の指標として使用可能である。

本実施形態において、第２ＮＦ膜モジュール１２の２価イオン選択分離性能は、第１ＮＦ膜モジュール１１の２価イオン選択分離性能よりも高い。

硫酸イオンは、例えば、硫酸ナトリウムなどの硫酸塩の形で回収される。例えば、濃縮水Ｂを活性炭、塩素ガス、イオン交換樹脂などの除去剤で処理し、濃縮水Ｂから染料分子などの有機分子を取り除くことができる。濃縮水Ｂを蒸発器で処理して水分を除去すれば、残渣として高純度の硫酸ナトリウムが得られる。蒸発器で費やされるエネルギーを更に減らすために、濃縮水Ｂを超高圧ＲＯ膜モジュールで処理してもよく、電気透析装置で処理してもよい。

塩化物イオンは、例えば、塩化ナトリウムなどの金属塩の形で回収される。透過水を蒸発器で処理して水分を除去すれば、残渣として塩化ナトリウムが得られる。蒸発器で費やされるエネルギーを更に減らすために、透過水を超高圧ＲＯ膜モジュールで処理してもよく、電気透析装置で処理してもよい。

本明細書において、「ＮＦ膜」とは、２０００ｍｇ／リットルの濃度のＮａＣｌ水溶液を操作圧力１．５ＭＰａ、２５℃の条件でろ過したときのＮａＣｌ阻止率が５％以上９３％未満である分離膜を意味する。ＲＯ膜は、２０００ｍｇ／リットルの濃度のＮａＣｌ水溶液を操作圧力１．５ＭＰａ、２５℃の条件でろ過したときのＮａＣｌ阻止率が９３％以上である分離膜を意味する。

水処理システム１０は、さらに、流路２０、流路２２及び流路２３を備えている。流路２０は、第１ＮＦ膜モジュール１１の原水入口に接続されている。流路２０は、原水を第１ＮＦ膜モジュール１１に導くための流路である。流路２２は、第２ＮＦ膜モジュール１２の濃縮水出口に接続されている。流路２２は、濃縮水を第２ＮＦ膜モジュール１２の外部に導くための流路である。流路２３は、第２ＮＦ膜モジュール１２の透過水出口に接続されている。流路２３は、透過水を第２ＮＦ膜モジュール１２の外部に導くための流路である。各流路は、例えば、１又は複数の配管によって構成されている。本実施形態において、流路２０にポンプ２５が設けられている。ポンプ２５の位置は特に限定されない。流路２０以外の流路にポンプ２５が配置されていてもよい。各流路には、必要に応じて、弁、センサなどの機器が配置されていてもよい。流路上に液体を一時的に貯留可能なタンクが設けられていてもよい。

水処理システム１０は、さらに、循環路２４を備えている。循環路２４は、第１ＮＦ膜モジュール１１から排出された濃縮水（濃縮水Ａ）を第１ＮＦ膜モジュール１１の原水入口に導く。詳細には、循環路２４の始端が第１ＮＦ膜モジュール１１の濃縮水出口に接続され、循環路２４の終端が流路２０に接続されている。このような構成によれば、第１ＮＦ膜モジュール１１の濃縮水を処理するためのシステムが不要である。また、第１ＮＦ膜モジュール１１の濃縮水にも有価なイオンが僅かに含まれているため、第１ＮＦ膜モジュール１１の濃縮水を原水に混合して再度処理することによって、有価なイオンを廃棄せずに済む。

第１ＮＦ膜モジュール１１は、１又は複数の第１ＮＦ膜エレメントによって構成されうる。第１ＮＦ膜エレメントは、典型的には、第１ＮＦ膜を用いたスパイラル型膜エレメントである。スパイラル型の第１ＮＦ膜エレメントは、集水管と、集水管に巻き付けられた第１ＮＦ膜とによって構成されうる。第１ＮＦ膜モジュール１１は、圧力容器と、圧力容器の内部に配置された１又は複数のスパイラル型の第１ＮＦ膜エレメントとによって構成されていてもよい。ただし、第１ＮＦ膜モジュール１１の構造は特に限定されない。

図２は、第１ＮＦ膜３１及び第２ＮＦ膜３２の断面を示している。

第１ＮＦ膜３１は、多孔性支持膜３５及び分離機能層３６を備えている。分離機能層３６が多孔性支持膜３５によって支持されている。第１ＮＦ膜３１は、複合半透膜でありうる。

多孔性支持膜３５の材料及び構造は特に限定されない。多孔性支持膜３５として、例えば、０．０１～０．４μｍの平均孔径を有する微多孔層を不織布上に形成した限外ろ過膜が用いられる。微多孔層の形成材料として、ポリスルホン、ポリエーテルスルホンのようなポリアリールエーテルスルホン、ポリイミド、ポリフッ化ビニリデンなどが挙げられる。

第１ＮＦ膜３１が正又は負の表面荷電を有する限り、分離機能層３６の材料は特に限定されない。分離機能層３６の材料としては、ポリスルホン、ポリアミド、酢酸セルロースなどが挙げられる。

第１ＮＦ膜３１がスルホン化ポリスルホンによって構成されている場合、言い換えれば、分離機能層３６がスルホン化ポリスルホンによって構成されている場合、第１ＮＦ膜３１は負の表面荷電を有しうる。スルホン化ポリスルホン製の第１ＮＦ膜３１は、ポリアミド製の分離膜よりも大きい平均孔径を有する。第１ＮＦ膜３１の分離機能層３６の材料として、スルホン化ポリスルホンを用いると、第１ＮＦ膜モジュール１１における処理が第２ＮＦ膜モジュール１２の前処理として機能し、第２ＮＦ膜モジュール１２を高回収率にて運転することが可能となる。

第１ＮＦ膜３１が正の表面荷電を必要とする場合、第１ＮＦ膜３１は、ポリスルホン、ポリアミド、酢酸セルロース又はスルホン化ポリスルホンによって構成されうる。言い換えれば、分離機能層３６は、ポリスルホン、ポリアミド、酢酸セルロース又はスルホン化ポリスルホンによって構成されうる。

第１ＮＦ膜３１は、分離機能層３６を被覆するコーティングを有していてもよい。コーティングによって第１ＮＦ膜３１に表面荷電が付与されていてもよい。コーティングは、例えば、４級アンモニウムカチオンを持つポリマーによって構成されうる。この場合、第１ＮＦ膜３１に正の表面荷電が付与される。

第２ＮＦ膜モジュール１２は、１又は複数の第２ＮＦ膜エレメントによって構成されうる。第２ＮＦ膜エレメントは、典型的には、第２ＮＦ膜を用いたスパイラル型膜エレメントである。スパイラル型の第２ＮＦ膜エレメントは、集水管と、集水管に巻き付けられた第２ＮＦ膜とによって構成されうる。第２ＮＦ膜モジュール１２は、圧力容器と、圧力容器の内部に配置された１又は複数のスパイラル型の第２ＮＦ膜エレメントとによって構成されていてもよい。ただし、第２ＮＦ膜モジュール１２の構造は特に限定されない。

図２に示すように、第２ＮＦ膜３２は、多孔性支持膜３５及び分離機能層３７を備えている。分離機能層３７が多孔性支持膜３５によって支持されている。第２ＮＦ膜３２は、複合半透膜でありうる。

第２ＮＦ膜３２は、第１ＮＦ膜３１の表面荷電の極性とは反対の極性の表面荷電を持つ。第２ＮＦ膜３２は、１価イオンと２価イオンとを選択的に分離しうる膜である。これらの特性を有する限り、第２ＮＦ膜３２の分離機能層３７の材料は特に限定されない。

２価イオン選択分離性能を重視する場合、第２ＮＦ膜３２は、ピペラジン及びピペラジン誘導体からなる群より選ばれる少なくとも１つをモノマー単位として含むポリアミドによって構成されうる。言い換えれば、分離機能層３７は、ピペラジン及びピペラジン誘導体からなる群より選ばれる少なくとも１つをモノマー単位として含むポリアミドによって構成されうる。ピペラジン及びピペラジン誘導体を使用すると、優れた２価イオン選択分離性能を有する分離膜が得られる。

ピペラジン誘導体は、ピペラジンの炭素原子又は窒素原子に結合した水素原子の少なくとも１つが置換基によって置換されることによって得られた化合物である。置換基としては、アルキル基、アミノ基、水酸基などが挙げられる。ピペラジン誘導体としては、２，５－ジメチルピペラジン、２－メチルピペラジン、２，６－ジメチルピペラジン、２，３，５－トリメチルピペラジン、２，５－ジエチルピペラジン、２，３，５－トリエチルピペラジン、２－ｎ－プロピルピペラジン、２，５－ジ－ｎ－ブチルピペラジン、４－アミノメチルピペラジンなどが挙げられる。

第２ＮＦ膜３２は、分離機能層３７を被覆するコーティングを有していてもよい。コーティングによって第２ＮＦ膜３２に表面荷電が付与されていてもよい。コーティングは、例えば、４級アンモニウムカチオンを持つポリマーによって構成されうる。この場合、第２ＮＦ膜３２に正の表面荷電が付与される。

第１ＮＦ膜３１及び第２ＮＦ膜３２の表面荷電の極性は、例えば、表面のゼータ電位を測定することによって特定できる。例えば、ｐＨ６．０のＮａＣｌ溶液を用い、市販の電気泳動光散乱装置によって電気泳動測定を行う。求められた電気移動度とSmoluchowskiの式とを用いてゼータ電位を算出する。算出されたゼータ電位から表面の極性を特定できる。市販のゼータ電位測定システム（大塚電子社製ELSZ-2000Zなど）の平板用セルユニットを用いることにより、平板状のサンプルのゼータ電位を容易に測定できる。

ＮＦ膜エレメントの構造はスパイラル型に限定されず、中空糸型、チューブラー型、フレームアンドプレート型などの他のタイプであってもよい。

次に、本実施形態に係る水処理方法について説明する。

本実施形態の方法では、第１の極性の表面荷電を持つ第１ＮＦ膜３１によって原水をろ過して透過水を生成する。その後、第１の極性とは反対の第２の極性の表面荷電を持つ第２ＮＦ膜３２によって透過水をろ過する。図１を参照して説明した水処理システム１０によれば、これらの工程が連続的に実施される。ただし、各工程が連続して実施されることは必須ではない。後述するように、原水は、廃水をＲＯ膜によって処理することによって生成された濃縮水であってもよい。

（変形例）
図３は、変形例の水処理システム１０Ａの構成を示している。水処理システム１０Ａは、図１を参照して説明した水処理システム１０の構成に加え、ＲＯ膜モジュール１３をさらに備えている。ＲＯ膜モジュール１３の濃縮水が第１ＮＦ膜モジュール１１でさらにろ過されるように、ＲＯ膜モジュール１３及び第１ＮＦ膜モジュール１１は、互いに直列に接続されている。ＲＯ膜モジュール１３の濃縮水出口は、流路２０によって、第１ＮＦ膜モジュール１１の原水入口に接続されている。

本変形例において、第１ＮＦ膜モジュール１１に供給されるべき原水は、廃水をＲＯ膜モジュール１３によって処理することによって生成された濃縮水である。本変形例によれば、第１ＮＦ膜モジュール１１及び第２ＮＦ膜モジュール１２で処理するべき原水の量を大幅に減らすことができる。

ＲＯ膜モジュール１３は、１又は複数のＲＯ膜エレメントによって構成されうる。ＲＯ膜エレメントは、典型的には、ＲＯ膜を用いたスパイラル型膜エレメントである。スパイラル型のＲＯ膜エレメントは、集水管と、集水管に巻き付けられたＲＯ膜とによって構成されうる。ＲＯ膜モジュール１３は、圧力容器と、圧力容器の内部に配置された１又は複数のスパイラル型のＲＯ膜エレメントとによって構成されていてもよい。ただし、ＲＯ膜モジュール１３の構造は特に限定されない。

第１ＮＦ膜モジュール１１の上流側に複数のＲＯ膜モジュール１３が配置されていてもよい。

ＲＯ膜モジュール１３に使用されたＲＯ膜は、第１ＮＦ膜３１及び第２ＮＦ膜３２と同じ構造を有する複合半透膜であってもよい。ＲＯ膜の分離機能層の材料は、典型的には、ポリアミドである。

水処理システム１０Ａは、流路２６及び流路２７をさらに備えている。流路２６は、ＲＯ膜モジュール１３の原水入口に接続されている。流路２６は、処理されるべき原水をＲＯ膜モジュール１３に導くための流路である。流路２７は、ＲＯ膜モジュール１３の透過水出口に接続されている。流路２７は、透過水をＲＯ膜モジュール１３の外部に導くための流路である。

ＲＯ膜モジュール１３は、染料分子及び各種イオンの大部分を阻止する。ＲＯ膜モジュール１３の透過水は、工業用水として再利用できる。

本開示の技術は、超純水の製造、海水の淡水化、廃水処理、油田注入水の製造、飲食品の製造などの様々な用途に使用されうる。

１０，１０Ａ 水処理システム
１１ 第１ＮＦ膜モジュール
１２ 第２ＮＦ膜モジュール
１３ ＲＯ膜モジュール
２０，２１，２２，２３，２６，２７ 流路
２４ 循環路
２５ ポンプ
３１ 第１ＮＦ膜
３２ 第２ＮＦ膜
３５ 多孔性支持膜
３６，３７ 分離機能層

Claims (8)

1. 第１の極性の表面荷電を持つ第１ＮＦ膜を有し、前段に配置された第１ＮＦ膜モジュールと、
   前記第１の極性とは反対の第２の極性の表面荷電を持つＮＦ膜であって、１価イオンと２価イオンとを選択的に分離しうる第２ＮＦ膜を有し、後段に配置された第２ＮＦ膜モジュールと、
   を備え、
   前記第１ＮＦ膜モジュールの透過水が前記第２ＮＦ膜モジュールでさらにろ過されるように、前記第１ＮＦ膜モジュール及び前記第２ＮＦ膜モジュールが接続されている、水処理システム。
2. 前記第２ＮＦ膜は、分離機能層と前記分離機能層を被覆するコーティングとを有し、
   前記分離機能層は、ピペラジン及びピペラジン誘導体からなる群より選ばれる少なくとも１つをモノマー単位として含むポリアミドによって構成されており、
   前記コーティングは、４級アンモニウムカチオンを持つポリマーによって構成されている、請求項１に記載の水処理システム。
3. 前記第１ＮＦ膜は、スルホン化ポリスルホンによって構成されている、請求項１又は２に記載の水処理システム。
4. 前記第１ＮＦ膜モジュールから排出された濃縮水を前記第１ＮＦ膜モジュールの原水入口に導く循環路をさらに備えた、請求項１から３のいずれか１項に記載の水処理システム。
5. 前記第１ＮＦ膜モジュールに導入される原水が染料、１価イオン及び２価イオンを含む廃水である、請求項１から４のいずれか１項に記載の水処理システム。
6. 第１の極性の表面荷電を持つ第１ＮＦ膜によって原水をろ過して透過水を生成することと、
   前記第１の極性とは反対の第２の極性の表面荷電を持つＮＦ膜であって、１価イオンと２価イオンとを選択的に分離しうる第２ＮＦ膜によって前記透過水をろ過することと、
   を含む、水処理方法。
7. 第１の極性の表面荷電を持つ第１ＮＦ膜を有し、前段に配置された第１ＮＦ膜モジュールと、
   前記第１の極性とは反対の第２の極性の表面荷電を持つＮＦ膜であって、１価イオンと２価イオンとを選択的に分離しうる第２ＮＦ膜を有し、後段に配置された第２ＮＦ膜モジュールと、
   前記第１ＮＦ膜モジュールから排出された濃縮水を前記第１ＮＦ膜モジュールの原水入口に導く循環路と、
   を備えた、水処理システム。
8. 第１の極性の表面荷電を持つ第１ＮＦ膜を有し、前段に配置された第１ＮＦ膜モジュールと、
   前記第１の極性とは反対の第２の極性の表面荷電を持つＮＦ膜であって、１価イオンと２価イオンとを選択的に分離しうる第２ＮＦ膜を有し、後段に配置された第２ＮＦ膜モジュールと、
   を備え、
   前記第１ＮＦ膜モジュールに導入される原水が染料、１価イオン及び２価イオンを含む廃水である、水処理システム。

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