WO2017115423A1 - 水処理システム及び水処理方法 - Google Patents

Abstract

この水処理システム（１０）は、海水（Ｗ）が流れる取水管（Ｐ１）と、取水管（Ｐ１）の下流側に設けられて、取水管（Ｐ１）から供給される海水（Ｗ）にろ過処理を施す砂ろ過装置（２１）と、砂ろ過装置（２１）に接続され、ろ過処理された海水（Ｗ）が流れる接続管（Ｐ３）と、接続管（Ｐ３）の下流側に接続されて海水（Ｗ）を濃縮水と淡水とに分離する海水用逆浸透膜処理装置（５１），汽水用逆浸透膜処理装置（５２）と、取水管（Ｐ１）と接続管（Ｐ３）とを接続する再通水管（Ｐ２０）と、再通水管（Ｐ２０）に設けられて、ろ過処理された海水Ｗの一部を接続管（Ｐ３）から再通水管（Ｐ２０）を通して取水管（Ｐ１）に圧送するポンプ（２２）と、再通水管（Ｐ２０）を開閉する開閉弁（２３）と、を備える。

Description

水処理システム及び水処理方法

　この発明は、例えば海水を淡水化処理する水処理システム及び水処理方法に関する。

　海水を淡水化処理する水処理システムは、逆浸透膜等を用いた淡水化処理装置を備えている。水処理システムは、淡水化処理装置の逆浸透膜の汚染による処理性能低下を抑えるため、淡水化処理装置の前段に、海水中の粒子状物質、細菌等をろ過するろ過装置を前処理部として備えている。

　水処理システムを利用しているうちに、ろ過後の被処理水の水質変動が起きてしまうことがある。すると、淡水化処理装置の逆浸透膜を汚染してしまうため、前処理部におけるろ過性能を安定させる必要がある。

　特許文献１には、前処理部として複数のろ過装置を備えておき、ろ過装置のろ過性能が低下したときには、複数のろ過装置間の流路を切り換える構成が開示されている。このような構成によれば、ろ過性能が低下したときに、流路を切り換え、ろ過性能が低下したろ過装置のフィルタを洗浄又は交換することで、ろ過後の水質を安定させることができる。

特開２０１４－２２１４５９号公報

　ところで、水処理システムにおいては、被処理水である海水の変動によって、ろ過後の被処理水の水質変動が起きることがある。このような海水の変動としては、例えば、海水の温度の変動等がある。
　しかし、海水の変動がおさまれば、被処理水の水質も元に戻る。このため、特許文献１に開示された構成では、このような海水の変動に起因してろ過後の水質変動が起きた場合には対応することができない。
　この発明は、被処理水の水質変動が起きた場合であってもろ過水質の変動を抑制することができる水処理システム及び水処理方法を提供する。

　この発明に係る第一態様によれば、水処理システムは、被処理水が流れる第一流通路と、前記第一流通路の下流側に設けられて、前記第一流通路から供給される被処理水にろ過処理を施すろ過装置と、前記ろ過装置に接続され、前記ろ過処理された前記被処理水が流れる第二流通路と、前記第二流通路の下流側に接続されて前記被処理水を濃縮水と淡水とに分離する逆浸透膜装置と、前記第一流通路と前記第二流通路とを接続する第三流通路と、前記第三流通路に設けられて、前記ろ過処理された前記被処理水の一部を前記第二流通路から前記第三流通路を通して前記第一流通路に圧送するポンプと、前記第三流通路を開閉する開閉弁と、を備える。
　このような構成によれば、被処理水は、第一流通路を経てろ過装置で濾過処理がなされた後、第二流通路を経て逆浸透膜装置で濃縮水と淡水とに分離されることで、被処理水の淡水化処理を施すことができる。ここで、ろ過装置を経た被処理水の一部は、第二流通路から第三流通路を通して第一流通路に圧送され、再びろ過装置に通水される。このようにして、被処理水の一部は、ろ過装置を２回通ってろ過処理されるため、ろ過後の水質が改善される。これにより、ろ過後の水質の変動を抑制することができる。

　この発明に係る第二態様によれば、水処理システムは、第一態様において、前記被処理水の水質評価値を検出する検出部と、前記水質評価値の値が予め定めた閾値以上となった際に、前記ポンプを作動させるとともに前記開閉弁を閉塞状態から開放状態に切り替える制御装置と、を備えるようにしてもよい。
　このような水処理システムによれば、ろ過処理後の被処理水の水質評価値を検出部で検出することができる。検出された水質評価値が予め定めた閾値以上となっていれば、流量調整部は、ポンプを作動させるとともに開閉弁を閉塞状態から開放状態に切り替えることができる。その結果、ろ過装置を経た被処理水の一部が、第二流通路から第三流通路を通して第一流通路に圧送され、再びろ過装置に通水させることができる。
　このようにして、被処理水の水質が低下した場合に、被処理水をろ過装置に再通水させることで、ろ過装置におけるろ過後の水質を向上することができる。したがって、被処理水の水質変動が起きた場合、ろ過後の水質が低下してしまうのを抑制することができる。

　この発明に係る第三態様によれば、水処理システムは、第一態様において、前記被処理水の水質評価値を検出する検出部と、前記水質評価値に基づいた情報を表示する表示部と、操作者が操作可能な操作部と、前記表示部に表示された前記情報に応じてなされる前記操作部の操作によって送出される操作信号に基づいて、前記ポンプを作動させるとともに前記開閉弁を閉塞状態から開放状態に切り替える制御装置と、を備えるようにしてもよい。
　このような水処理システムによれば、被処理水の水質評価値を検出部で検出することができる。検出された水質評価値に基づいた情報は、例えば、水質評価値そのもの、あるいは水質評価値の良否の判定結果等として、表示部に表示させることができる。操作者は、表示部に表示された情報を見て、再通水流量の調整が必要であるか否かを判断することができる。その判断の結果、再通水流量の調整が必要であれば、操作者は、操作部に所定の操作を入力する。すると、操作部は、操作者による操作に応じた操作信号を送出する。流量調整部は、操作部から送出された操作信号に基づいて、ポンプを作動させるとともに開閉弁を閉塞状態から開放状態に切り替える。その結果、ろ過装置を経た被処理水の一部が、第二流通路から第三流通路を通して第一流通路に圧送され、再びろ過装置に通水される。
　このようにして、被処理水の水質が低下した場合に、ろ過後の被処理水の一部をろ過装置に再通水させることで、ろ過装置におけるろ過後の水質が向上する。したがって、被処理水の水質変動が起きた場合、ろ過後の水質が低下してしまうことを抑制できる。

　この発明に係る第四態様によれば、水処理システムは、第一から第三態様の何れか一つにおいて、前記第一流通路の上流側に、上流側から供給される前記被処理水にろ過処理を施して前記第一流通路に排出する前段ろ過装置を備えるようにしてもよい。
　これにより、被処理水は、ろ過装置の上流側に設けられた前段ろ過装置と、その下流側に設けられたろ過装置とで、順次２段階にろ過される。ここで、下流側のろ過装置において、被処理水の水質が低下した場合に、被処理水をろ過装置に再通水させることで、ろ過装置におけるろ過後の水質が向上する。

　この発明に係る第五態様によれば、水処理方法は、脱塩処理の前にろ過装置で被処理水にろ過処理を施す水処理方法であって、前記被処理水の水質評価値を取得する工程と、取得した前記水質評価値が予め定めた閾値以上となる場合に、前記ろ過処理を施した前記被処理水の一部を、前記ろ過装置の入口側に戻し、前記ろ過装置に再度通水する工程と、を含む。
　これにより、ろ過処理後の被処理水の水質評価値が予め定めた閾値以上となっていれば、ろ過装置を経た被処理水の一部を入口側に戻し、ろ過装置に再度通水する。
　このようにして、被処理水の水質が低下した場合に、被処理水をろ過装置に再通水させることで、ろ過装置におけるろ過後の水質が向上する。したがって、被処理水の水質変動が起きた場合、ろ過後の水質が低下してしまうのを抑制することができる。

　上述した水処理システム及び水処理方法によれば、被処理水の水質変動が起きた場合であってもろ過水質の変動を抑制することが可能となる。

この発明の実施形態に係る水処理システムの全体構成を示す図である。 上記水処理システムの前処理部の構成を示す図である。 前処理部における水処理方法の流れを示す図である。 再通水管を通して被処理水の一部をろ過装置に再通水させている状態における前処理部の通水状況を示す図である。 ろ過装置のフィルタ部の直径Ｄに対するフィルタ部の高さＬの比Ｌ／Ｄと、フィルタ部におけるろ過処理による被処理水中の懸濁物質等の除去率との相関を示す図である。 ろ過装置の入口水質と、ろ過装置のフィルタ部における濁質除去率との相関を示す図である。 ろ過装置の入口水質と、ろ過装置のフィルタ部でろ過した後の被処理水の水質評価値との相関を示す図である。 第一実施形態の変形例における前処理部の構成を示す図である。 上記水処理システム及び水処理方法の第二実施形態における前処理部の構成を示す図である。 一段目の砂ろ過装置においてろ過速度を変動させたときの、ろ過後の水質評価値の変化を示す図である。 一段目の砂ろ過装置でろ過速度を一定とし、二段目の砂ろ過装置のろ過速度を変化させたときの、二段目の砂ろ過装置におけるろ過後の水質評価値の変化を示す図である。

　以下、この発明の実施形態に係る水処理システム及び水処理方法を図面に基づき説明する。
（第一実施形態）
　図１は、この実施形態の水処理システムの全体構成を示す図である。
　図１に示すように、この実施形態の水処理システム１０は、前処理部２０と、カートリッジフィルタ３０と、高圧ポンプ４０と、淡水化処理部５０と、エネルギー回収装置６０と、を備えている。

　前処理部２０は、取水ポンプ（図示無し）で取水した海水（被処理水）Ｗが取水管（第一流通路）Ｐ１を通して送り込まれる。前処理部２０は、送り込まれた海水Ｗを、淡水化処理部５０への通水前、言い換えれば淡水化処理部５０により脱塩処理が行われる前に、ろ過処理し、海水Ｗ中の懸濁物質等を除去する。この実施形態では、前処理部２０として、砂ろ過装置（ろ過装置）２１を用い、凝集剤やｐＨ調整剤等の投入等を行わず、いわゆる無薬注前処理を行う。
　砂ろ過装置２１は、一段以上のフィルタ部２１ｆを備えている。この実施形態では、砂ろ過装置２１は、二段のフィルタ部２１ｆを備えている。フィルタ部２１ｆは、ろ材として、所定量の砂（図示無し）と、砂の表面で成長・維持される生物膜（図示無し）と、を備えている。フィルタ部２１ｆは、生物膜により、淡水化処理部５０を汚損するＳＤＩ（Ｓｉｌｔ　Ｄｅｎｃｉｔｙ　Ｉｎｄｅｘ：汚れ指数）成分、バイオファウリングの原因となるＢＯＤ（Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｏｘｙｇｅｎ　Ｄｅｍａｎｄ）成分等を除去する。フィルタ部２１ｆは、砂により、海水Ｗに含まれる微粒子成分を除去する。

　カートリッジフィルタ３０は、前処理部２０の下流側に、接続管（第二流通路）Ｐ３を介して接続されている。カートリッジフィルタ３０は、前処理部２０で除去しきれなかった、例えば１～５μｍ程度の微細な異物が高圧ポンプ４０内に入り込まないよう、所定径以上の異物を除去する。

　高圧ポンプ４０は、カートリッジフィルタ３０の下流側に、接続管Ｐ４を介して接続されている。高圧ポンプ４０は、カートリッジフィルタ３０を経た海水Ｗを、所定圧力に昇圧し、接続管Ｐ５を通して淡水化処理部５０に送り込む。

　淡水化処理部５０は、脱塩処理を行う。ここで、脱塩処理とは、例えば、海水中の塩分を除去、又は、濃縮させる処理である。この実施形態における淡水化処理部５０は、例えば、逆浸透膜Ｆを用い、海水Ｗからイオン成分を除去する。この実施形態では、淡水化処理部５０として、海水用逆浸透膜（Ｓｅａ　Ｗａｔｅｒ　Ｒｅｖｅｒｓｅ　Ｏｓｍｏｓｉｓ　Ｍｅｍｂｒａｎｅ）処理装置（逆浸透膜装置）５１と、汽水用逆浸透膜（Ｂｒａｃｋｉｓｈ　Ｗａｔｅｒ　Ｒｅｖｅｒｓｅ　Ｏｓｍｏｓｉｓ　Ｍｅｍｂｒａｎｅ）処理装置（逆浸透膜装置）５２と、を備える。

　海水用逆浸透膜処理装置５１は、高圧ポンプ４０の下流側に、接続管Ｐ５を介して接続されている。海水用逆浸透膜処理装置５１は、高圧ポンプ４０で昇圧された海水Ｗを、接続管Ｐ５を介して逆浸透膜Ｆに通すことで、塩分（イオン成分）が除去された透過水Ｗ２を得る。得られた透過水Ｗ２は、接続管Ｐ６を介して汽水用逆浸透膜処理装置５２に送り込まれる。海水用逆浸透膜処理装置５１で除去されたイオン成分を含む濃縮水Ｗ３は、接続管Ｐ７を介してエネルギー回収装置６０に送られる。エネルギー回収装置６０を経た濃縮水Ｗ３は、排水管Ｐ８を経て外部（海）に排水される。

　汽水用逆浸透膜処理装置５２は、海水用逆浸透膜処理装置５１の下流側に、接続管Ｐ６を介して接続されている。汽水用逆浸透膜処理装置５２は、海水用逆浸透膜処理装置５１を経た透過水Ｗ２を逆浸透膜Ｆに通すことで、さらにイオン成分を除去し、純水Ｗ２’を得る。得られた純水Ｗ２’は、供給管Ｐ９を介し、水タンク（図示無し）等に供給される。ここで、得られた純水Ｗ２’を飲料用等とする場合には、供給管Ｐ９に設けられた投入部Ｐ１０でミネラルを添加する。汽水用逆浸透膜処理装置５２で除去されたイオン成分を含む濃縮水Ｗ３’は、排水管Ｐ１１を介して排水管Ｐ８に排出され、外部（海）に排水される。

　エネルギー回収装置６０は、海水用逆浸透膜処理装置５１から排出される濃縮水Ｗ３からエネルギーを回収する。海水用逆浸透膜処理装置５１から排出される濃縮水Ｗ３は、高圧ポンプ４０によって加圧されている。エネルギー回収装置６０は、接続管Ｐ７から送り込まれる濃縮水Ｗ３の水流によって回転するロータ（水車）６１を備えている。ロータ６１は、加圧された濃縮水Ｗ３によって回転エネルギーを得て、ロータ６１と一体に連結されたロータ６２を回転させる。カートリッジフィルタ３０の下流側には、接続管Ｐ４から分岐する分岐管Ｐ１２が設けられている。カートリッジフィルタ３０を経た海水Ｗの一部は、分岐管Ｐ１２を経てエネルギー回収装置６０を通ってロータ６２により海水用逆浸透膜処理装置５１に送り込まれる。このようにして、海水用逆浸透膜処理装置５１に海水Ｗを送り込むエネルギーの一部として、エネルギー回収装置６０で回収した濃縮水Ｗ３のエネルギーを用いることができる。

　図２は、上記水処理システムの前処理部の構成を示す図である。
　図２に示すように、前処理部２０は、砂ろ過装置２１と、再通水管（第三流通路）Ｐ２０と、ポンプ２２と、開閉弁２３と、検出部２５と、表示部２６と、操作部２７と、流量調整部（制御装置）２８と、を備える。

　この実施形態において、砂ろ過装置２１は、取水管Ｐ１から海水Ｗが通水され、この海水Ｗをろ過処理する。砂ろ過装置２１は、ろ過処理後の海水Ｗを、接続管Ｐ３から送出する。

　再通水管Ｐ２０は、取水管Ｐ１と接続管Ｐ３とを接続するよう設けられる。この再通水管Ｐ２０を通して、砂ろ過装置２１でろ過されて接続管Ｐ３に送出された海水Ｗの一部を、取水管Ｐ１、つまり砂ろ過装置２１の上流側に戻すことができる。

　ポンプ２２は、再通水管Ｐ２０に設けられ、ろ過処理された海水Ｗの一部を、再通水管Ｐ２０を通して接続管Ｐ３から取水管Ｐ１に圧送する。
　開閉弁２３は、再通水管Ｐ２０を開閉する。

　検出部２５は、前処理部２０と海水用逆浸透膜処理装置５１との間における海水の水質評価値を検出する。検出する水質評価値としては、例えば、ＳＤＩ（Ｓｉｌｔ　Ｄｅｎｃｉｔｙ　Ｉｎｄｅｘ：水処理膜の閉塞に関与する水質指標）、ＢＦＲ（Ｂｉｏｆｉｌｍ　Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｒａｔｅ：水処理膜面でのバイオフィルム（生物膜）の発生リスクを評価する水質指標）、細菌数（試料水中に存在する細菌の数）、ＡＴＰ（Ａｄｅｎｏｓｉｎｅ　Ｔｒｉ－Ｐｈｏｓｈａｔｅ：全ての生物に存在するエネルギー物質）、ＴＯＣ（Ｔｏｔａｌ　Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｃａｒｂｏｎ（全有機炭素）：有機物の全炭素量）、ＡＯＣ（Ａｓｓｉｍｉｌａｂｌｅ　ｏｒｇａｎｉｃ　ｃａｒｂｏｎ：生物が同化（Ａｓｓｉｍｉｌａｔｉｏｎ）可能な有機物の炭素量）、ＣＯＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｏｘｙｇｅｎ　Ｄｅｍａｎｄ：酸化剤（過酸化マンガンカリウム、二クロム酸カリウム）により、有機物等が分解されるときに消費される酸素量）、ＢＯＤ（Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｏｘｙｇｅｎ　Ｄｅｍａｎｄ：生物が有機物等を分解するときに消費される酸素量）、ＦＴ－ＩＲ（Ｆｏｕｒｉｅｒ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ　－　Ｉｎｆｒａｒｅｄ　ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ（フーリエ変換赤外分光光度計））による有機物特有の構造の検出、ＵＶ吸収量（有機物によるＵｌｔｒａ　Ｖｉｏｌｅｔ（紫外光）の吸収量）等がある。

　検出部２５は、上記したような水質評価値の少なくとも一つを検出する。水質評価値の検出は、例えば、前処理部２０と海水用逆浸透膜処理装置５１との間の接続管Ｐ３内にセンサ等を設け、このセンサによって行ってもよい。また、水質評価値の検出は、例えば、前処理部２０の上流側の取水管Ｐ１内にセンサ等を設け、このセンサによって行ってもよい。水質評価値の検出は、更に、接続管Ｐ３や取水管Ｐ１内からサンプリングした試料により、別途検出作業を行ってもよい。

　表示部２６は、水質評価値に基づいた情報を表示する。表示部２６は、水質評価値に基づいた情報を、例えば、水質評価値そのもの、あるいは水質評価値が予め定めた閾値以上であるか否か等の良否の判定結果として表示することができる。

　操作部２７は、操作者が操作可能な各種のスイッチ等からなる。操作者は、表示部２６に表示された水質評価値に基づいた情報に応じ、操作部２７を操作する。操作部２７は、操作者の操作に応じて所定の操作信号を送出する。

　流量調整部２８は、操作部２７から送出される操作信号に基づいて、砂ろ過装置２１における再通水管Ｐ２０への流量、すなわち海水Ｗの再通水流量を調整する。

　次に、上述した前処理部２０における水処理方法について説明する。
　図３は、前処理部における水処理方法の流れを示す図である。図４は、再通水管を通して海水の一部を砂ろ過装置に再通水させている状態における前処理部の通水状況を示す図である。
（水質取得工程）
　図３に示すように、前処理部２０においては、まず、砂ろ過装置２１でろ過処理が施された海水Ｗの水質評価値を検出部２５により取得する（ステップＳ１）。

　操作者は、表示部２６に表示される水質評価値に基づいた情報を確認し、ろ過処理が施された海水Ｗの水質の良否を判定する（ステップＳ２）。

（再通水工程）
　その結果、水質評価値が、予め定めた閾値以上でなければ、ステップＳ１に戻る。
　一方で、水質評価値が、予め定めた閾値以上の場合、操作者は、操作部２７で所定の操作を行う。すると、操作部２７は、操作部２７の操作によって所定の操作信号を送出する。
　流量調整部２８は、操作部２７から送出された操作信号に基づいて、ポンプ２２を作動させるとともに開閉弁２３を閉塞状態から開放状態に切り替える。これにより、砂ろ過装置２１でろ過されて接続管Ｐ３に送出された海水Ｗの一部が、再通水管Ｐ２０を通して、取水管Ｐ１、つまり砂ろ過装置２１の上流側に戻される。砂ろ過装置２１の上流側に戻された海水Ｗは、取水管Ｐ１内の海水Ｗに合流し、砂ろ過装置２１に再通水される（ステップＳ３）。

　ろ過後の海水Ｗを砂ろ過装置２１に再通水させた後も、所定のタイミングで、砂ろ過装置２１でろ過処理が施された海水Ｗの水質評価値を検出部２５により取得する（ステップＳ４）。

　操作者は、表示部２６に表示される水質評価値に基づいた情報を確認し、ろ過処理が施された海水Ｗの水質の良否を判定する（ステップＳ５）。

（再通水停止工程）
　その結果、水質評価値が、予め定めた閾値以上のままであれば、ステップＳ４に戻る。
　一方、水質評価値が、予め定めた閾値よりも低い値となっていた場合、流量調整部２８は、ポンプ２２を停止させるとともに開閉弁２３を閉じ、ろ過後の海水Ｗの砂ろ過装置２１への再通水を停止する（ステップＳ６）。

　ここで、上記再通水工程においては、以下のようにして、ろ過後の海水Ｗの水質が向上する。
　図５は、砂ろ過装置２１のフィルタ部２１ｆの直径Ｄに対するフィルタ部２１ｆの高さ（通水長さ）Ｌの比Ｌ／Ｄと、フィルタ部２１ｆにおけるろ過処理による、海水Ｗの水質評価値（例えばＳＤＩ値）との相関を示す図である。この図５に示すように、比Ｌ／Ｄが大きくなるほど、ろ過能力が向上する。したがって、海水Ｗの一部が、砂ろ過装置２１を２回通ることで、海水Ｗが通過するフィルタ部２１ｆの長さが実質的に増大する。これによって、見かけのフィルタ部２１ｆの高さＬが増大するので、砂ろ過装置２１における海水Ｗのろ過能力が向上する。

　図６は、砂ろ過装置２１の入口側における水質（入口水質）と、砂ろ過装置２１のフィルタ部２１ｆにおける濁質除去率との相関を示す図である。図７は、砂ろ過装置２１の入口水質と、砂ろ過装置２１のフィルタ部２１ｆでろ過した後の海水の水質評価値（ＳＤＩ値）との相関を示す図である。
　図６に示すように、砂ろ過装置２１においては、入口水質が低下（図６の横軸において右方）すると、フィルタ部２１ｆで除去される海水Ｗ中の濁質除去率が向上する。　しかし、図７に示すように、砂ろ過装置２１においては、入口水質が低下（図６の横軸において右方）すると、砂ろ過装置２１のフィルタ部２１ｆでろ過した後の海水の水質も低下する。

　ここで、砂ろ過装置２１においては、砂ろ過装置２１を経て水質が向上した海水Ｗの一部を再通水管Ｐ２０で再び砂ろ過装置２１に通水すると、取水管Ｐ１を流通してきた海水Ｗは希釈される。したがって、再通水管Ｐ２０を通して海水Ｗの一部を砂ろ過装置２１の入口側に戻すことで、砂ろ過装置２１の入口側における水質が向上する。その結果、図６，図７に示すように、砂ろ過装置２１のフィルタ部２１ｆにおける濁質除去率は低下するものの、砂ろ過装置２１でろ過した後の海水Ｗの水質は向上する。その結果、海水Ｗの一部を再通水させることで、砂ろ過装置２１におけるろ過性能が向上する。

　上述した第一実施形態の水処理システム及び水処理方法によれば、海水Ｗの水質が低下した場合に、砂ろ過装置２１を経た海水Ｗの一部は、接続管Ｐ３から再通水管Ｐ２０を通して取水管Ｐ１に圧送され、再び砂ろ過装置２１に通水される。
　このようにして、ろ過後の水質が改善されることで、海水Ｗの水質変動が起きた場合、ろ過後の水質が低下してしまうことを抑制できる。

（第一実施形態の変形例）
　図８は、第一実施形態の変形例における前処理部の構成を示す図である。
　この図８に示すように、前処理部２０は、前処理部２０と海水用逆浸透膜処理装置５１（図１参照）との間における海水Ｗの水質評価値を検出する検出部２５と、流量調整部２８Ｂ（制御装置）と、を備える。

　この変形例において、流量調整部２８Ｂは、検出部２５で検出した水質評価値の情報を、電気的な信号により検出部２５から受け取る。流量調整部２８Ｂは、海水の水質が悪化して、水質評価値の値が予め定めた閾値以上となった際に、第一実施形態と同様に、ポンプ２２を作動させるとともに開閉弁２３を閉塞状態から開放状態に自動的に切り替える。これにより、砂ろ過装置２１を経た海水Ｗの一部が、接続管Ｐ３から再通水管Ｐ２０を通して取水管Ｐ１に圧送され、砂ろ過装置２１に再通水される。すなわち、第一実施形態のように、操作者が介在する必要が無い。

　このようにして、ろ過処理が施された海水Ｗの水質が低下した場合に、海水Ｗを砂ろ過装置２１に自動的に再通水させることで、砂ろ過装置２１におけるろ過後の水質が向上する。したがって、海水Ｗの水質変動が起きた場合、ろ過後の水質が低下してしまうことを抑制できる。

（第二実施形態）
　次に、この発明にかかる水処理システム及び水処理方法の第二実施形態について説明する。以下に説明する第二実施形態においては、第一実施形態と前処理部の構成のみが異なるので、第一実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに、水処理システム１０の全体構成等、重複説明を省略する。
　図９は、上記水処理システム及び水処理方法の第二実施形態における前処理部の構成を示す図である。
　図９に示すように、この実施形態における前処理部２０は、砂ろ過装置（ろ過装置、前段ろ過装置）２１Ａと、砂ろ過装置（ろ過装置）２１Ｂと、を直列に備えている。

　一段目（上流側）の砂ろ過装置２１Ａは、取水管Ｐ１から海水Ｗが通水され、この海水Ｗをろ過処理する。砂ろ過装置２１Ａは、ろ過処理後の海水Ｗを、接続管Ｐ１５から送出する。

　二段目（下流側）砂ろ過装置２１Ｂは、接続管（第一流通路）Ｐ１５を介し、一段目の砂ろ過装置２１Ａに接続されている。砂ろ過装置２１Ｂは、接続管Ｐ１５から通水された海水Ｗをろ過処理する。砂ろ過装置２１Ｂは、ろ過処理後の海水Ｗを、接続管（第二流通路）Ｐ３からカートリッジフィルタ３０（図１参照）に送出する。

　砂ろ過装置２１Ｂには、第一実施形態の砂ろ過装置２１と同様、再通水管Ｐ２０、ポンプ２２，開閉弁２３が並列に設けられている。
　再通水管Ｐ２０は、砂ろ過装置２１Ｂの入口側の接続管Ｐ１５と接続管Ｐ３とを接続するよう設けられる。この再通水管Ｐ２０を通して、砂ろ過装置２１Ｂでろ過されて接続管Ｐ３に送出された海水Ｗの一部を、砂ろ過装置２１Ｂの入口側に戻す。

　再通水管Ｐ２０に設けられたポンプ２２及び開閉弁２３は、第一実施形態と同様、流量調整部２８によってその動作が制御される。

　このような構成によれば、海水Ｗは、上流側に設けられた砂ろ過装置２１Ａと、その下流側に設けられた砂ろ過装置２１Ｂとで、順次２段階にろ過される。ここで、検出部２５で検出される海水Ｗの水質が低下した場合、ポンプ２２を作動させるとともに開閉弁２３を開動作させる。これにより、下流側の砂ろ過装置２１Ｂにおいてろ過した海水Ｗの一部を、再通水管Ｐ２０を通して砂ろ過装置２１Ｂの入口側に戻し、接続管Ｐ１５内の海水Ｗに合流させ、砂ろ過装置２１Ｂに再通水させる。これにより、砂ろ過装置２１Ｂにおけるろ過後の水質が向上する。

　ここで、再通水管Ｐ２０、ポンプ２２，開閉弁２３による、ろ過後の海水Ｗは、以下のような理由から、二段目の砂ろ過装置２１Ｂの上流側の接続管Ｐ１５とするのが好ましい。
　図１０は、一段目の砂ろ過装置においてろ過速度を変動させたときの、ろ過後の水質評価値の変化を示す図である。この図１０において、横軸はろ過速度である。縦軸は、ろ過速度を５～１５ｍ／Ｈの範囲で変化させたときのＳＤＩ値の、ろ過速度１０ｍ／ＨにおけるＳＤＩ値（基準値）に対する差である。
　図１０に示すように、一段目の砂ろ過装置２１Ａにおいてろ過速度が高まると、基準値（１０ｍ／Ｈ）よりもＳＤＩ値が大きくなり、縦軸の値は負の値となる。すなわち、ろ過速度が高まると、ろ過後の水質が低下する。 
　ここで、砂ろ過装置２１Ａ、２１Ｂでろ過された海水Ｗを、一段目の砂ろ過装置２１Ａの上流側の取水管Ｐ１に再通水させると、一段目の砂ろ過装置２１Ａには、取水管Ｐ１から流通してきた海水Ｗに加えて、再通水管Ｐ２０を介して送り込まれたろ過後の海水Ｗが合流して通水される。したがって、一段目の砂ろ過装置２１Ａにおいては、海水Ｗの流量が増加し、これによって一段目の砂ろ過装置２１Ａにおける海水Ｗの流速、つまりろ過速度が高まる。
　つまりこの第二実施形態においては、一段目の砂ろ過装置２１Ａにおけるろ過速度を抑えるため、ろ過後の海水Ｗは、二段目の砂ろ過装置２１Ｂの上流側の接続管Ｐ１５に供給し、二段目の砂ろ過装置２１Ｂのみに再通水させている。
　第二実施形態において、二段目の砂ろ過装置２１Ｂのみに再通水させているのは次の理由からである。

　図１１は、一段目の砂ろ過装置でろ過速度を一定とし、二段目の砂ろ過装置のろ過速度を変化させたときの、二段目の砂ろ過装置におけるろ過後の水質評価値の変化を示す図である。
　ここでは、一段目には砂ろ過装置２１Ａを設けて、二段目には並列に配置された２つの砂ろ過装置２１を設けた。一段目の砂ろ過装置２１Ａは、ろ過速度を１２ｍ／Ｈに固定し、二段目の砂ろ過装置２１では、一方の砂ろ過装置２１のろ過速度を１２ｍ／Ｈに固定し、他方の砂ろ過装置２１のろ過速度を５～１８ｍ／Ｈに変化させた。このときの、他方の砂ろ過装置２１でろ過した水の水質（ＳＤＩ）の、一方の砂ろ過装置２１でろ過した水の水質（ＳＤＩ）に対する差を評価した。
　その結果、二段目の砂ろ過装置２１では、上述した一段目の砂ろ過装置２１Ａとは異なり、ろ過速度を変化させてもろ過した水の水質への影響は小さい。これらの一段目及び二段目の流速をそれぞれ変えた結果は、一段目のろ過装置２１Ａと二段目のろ過装置２１Ｂとで機能が異なるために生じたものと考えられる。すなわち、一段目のろ過装置２１Ａは生物膜によるろ過としての機能が主であり、二段目のろ過装置２１Ｂは物理的なろ過の機能が主であるために、一段目のろ過装置でろか流速を変えた結果と二段目のろ過装置でろか流速を変えた結果が異なったものと考えられる。
　このように、一段目のろ過装置でのろ過流速及び二段目のろ過装置でのろ過流速を変化させた場合の特性が効果的に発揮されるようにした発明が、第二実施形態である。すなわち、一段目の砂ろ過装置２１Ａにおけるろ過速度を抑えるため、ろ過後の海水Ｗは、二段目の砂ろ過装置２１Ｂの上流側の接続管Ｐ１５に供給し、二段目の砂ろ過装置２１Ｂのみに再通水させている。

　上述した第二実施形態の前処理部２０は、海水Ｗは、上流側に設けられた砂ろ過装置２１Ａと、その下流側に設けられた砂ろ過装置２１Ｂとで、順次２段階にろ過される。ここで、海水Ｗの水質が低下した場合に、海水Ｗを下流側の砂ろ過装置２１Ｂにおいて再通水させることで、砂ろ過装置２１Ａ，２１Ｂにおけるろ過後の水質が向上する。

　第二実施形態では、前処理部２０は、一段目の砂ろ過装置２１Ａの下流側に、二段目の砂ろ過装置２１Ｂを直列に設けるようにしたが、さらに、三段目以降の砂ろ過装置を直列に設けてもよい。

（その他の変形例）
　この発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な形状や構成等は一例にすぎず、適宜変更が可能である。

　さらに、上述した各実施形態においては、前処理部２０が生物膜を有する場合を一例に説明した。しかし、前処理部２０は、生物膜を有する場合に限られない。さらに、無薬注前処理を行う場合を一例に説明したが、脱塩処理の前処理でろ過を行う構成であればよく、無薬注前処理以外の前処理を行っても良い。

　例えば、ろ過装置として砂ろ過装置２１，２１Ａ，２１Ｂを例に挙げたが、その具体的な構成は何ら限定するものではない。さらに、砂ろ過装置２１，２１Ａ，２１Ｂ以外のろ過装置を、前処理部のろ過装置に用いることもできる。

　さらに、砂ろ過装置２１，２１Ａ，２１Ｂは、並列に複数台を接続して設けてもよい。

　淡水化処理部５０を、海水用逆浸透膜処理装置５１と、汽水用逆浸透膜処理装置５２とを備える構成としたが、これに限らない。海水用逆浸透膜処理装置５１のみを淡水化処理部５０に備えるようにしてもよい。

　これ以外にも、例えば、上記各実施形態及びその変形例では、海水Ｗを淡水化する水処理システムを例に挙げたが、それ以外の用途の水処理システムに対しても、本発明を有効に適用することができる。

　この発明は、海水を淡水化処理する水処理システム及び水処理方法に適用できる。水処理システム及び水処理方法によれば、海水の水質が低下した場合に、ろ過装置でろ過された被処理水の一部をろ過装置に再通水させることで、被処理水の水質変動が起きた場合であってもろ過水質の変動を抑制することができることができる。

　１０　水処理システム
　２０　前処理部
　２１，２１Ｂ　砂ろ過過装置（ろ過装置）
　２１Ａ　砂ろ過過装置（ろ過装置、前段ろ過装置）
　２１ｆ　フィルタ部
　２２　ポンプ
　２３　開閉弁
　２５　検出部
　２６　表示部
　２７　操作部
　２８，２８Ｂ　流量調整部（制御装置）
　３０　カートリッジフィルタ
　４０　高圧ポンプ
　５０　淡水化処理部
　５１　海水用逆浸透膜処理装置
　５２　汽水用逆浸透膜処理装置
　６０　エネルギー回収装置
　６１，６２　ロータ
　Ｆ　逆浸透膜
　Ｐ１　取水管（第一流通路）
　Ｐ２　投入口
　Ｐ３　接続管（第二流通路）
　Ｐ４～　Ｐ７　接続管
　Ｐ８　排水管
　Ｐ９　供給管
　Ｐ１０　投入部
　Ｐ１１　排水管
　Ｐ１２　分岐管
　Ｐ１５　接続管（第一流通路）
　Ｐ２０　再通水管（第三流通路）
　Ｓ１～Ｓ６　ステップ
　Ｗ　海水（被処理水）
　Ｗ２’　純水
　Ｗ２　透過水
　Ｗ３，Ｗ３’　濃縮水

Claims (5)

1. 　被処理水が流れる第一流通路と、
   　前記第一流通路の下流側に設けられて、前記第一流通路から供給される被処理水にろ過処理を施すろ過装置と、
   　前記ろ過装置に接続され、前記ろ過処理された前記被処理水が流れる第二流通路と、
   　前記第二流通路の下流側に接続されて前記被処理水を濃縮水と淡水とに分離する逆浸透膜装置と、
   　前記第一流通路と前記第二流通路とを接続する第三流通路と、
   　前記第三流通路に設けられて、前記ろ過処理された前記被処理水の一部を前記第二流通路から前記第三流通路を通して前記第一流通路に圧送するポンプと、
   　前記第三流通路を開閉する開閉弁と、
   を備える水処理システム。
2. 　前記被処理水の水質評価値を検出する検出部と、
   　前記水質評価値に基づいた情報を表示する表示部と、
   　操作者が操作可能な操作部と、
   　前記表示部に表示された前記情報に応じてなされる前記操作部の操作によって送出される操作信号に基づいて、前記ポンプを作動させるとともに前記開閉弁を閉塞状態から開放状態に切り替える制御装置と、
   を備える請求項１に記載の水処理システム。
3. 　前記被処理水の水質評価値を検出する検出部と、
   　前記水質評価値が予め定めた閾値以上となった際に、前記ポンプを作動させるとともに前記開閉弁を閉塞状態から開放状態に切り替える制御装置と、
   を備える請求項１に記載の水処理システム。
4. 　前記第一流通路の上流側に、上流側から供給される前記被処理水にろ過処理を施して前記第一流通路に排出する前段ろ過装置を備える請求項１から３のいずれか一項に記載の水処理システム。
5. 　脱塩処理の前にろ過装置で被処理水にろ過処理を施す水処理方法であって、
   　前記被処理水の水質評価値を取得する工程と、
   　取得した前記水質評価値が予め定めた閾値以上となる場合に、前記ろ過処理を施した前記被処理水の一部を、前記ろ過装置の入口側に戻し、前記ろ過装置に再度通水する工程と、
   を含む水処理方法。

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