WO2019004281A1

WO2019004281A1 - 水処理装置および水処理方法

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Publication number: WO2019004281A1
Application number: PCT/JP2018/024358
Authority: WO
Inventors: 佐藤　祐也; 辻　猛志; 渕上　浩司; 戸村　啓二; 亮功刀; 彩大里; 拓生三浦
Original assignee: Ｊｆｅエンジニアリング株式会社
Priority date: 2017-06-27
Filing date: 2018-06-27
Publication date: 2019-01-03

Abstract

配管構造を簡素にしつつ、冷却や加熱に要する消費エネルギーを抑制して、エネルギーの収支を安定化することを目的とする。曇点を有するドロー溶液に、溶媒として水を含む含水溶液から半透膜を介して水を移動させて希釈ドロー溶液とする正浸透手段と、希釈ドロー溶液を曇点以上の温度に加熱する加熱手段と、加熱手段によって加熱された希釈ドロー溶液を、水リッチ溶液と水リッチ溶液より含水率が低い再生ドロー溶液とに分離する水分離手段と、含水溶液と水分離手段から流出した再生ドロー溶液との間で熱交換を行う流入側熱交換手段と、正浸透手段から流出した希釈ドロー溶液と水分離手段から流出した水リッチ溶液との間で熱交換を行う流出側熱交換手段と、を備える。

Description

水処理装置および水処理方法

　本発明は、溶媒として水を含む含水溶液から水を抽出する水処理装置および水処理方法に関する。

　従来、海水、河川水、または工業排水などを被処理水（フィード溶液）とし、被処理水よりも浸透圧の高い液体を誘引溶液（ドロー溶液）として、半透膜を介してドロー溶液と被処理水とを接触させることにより、被処理水から淡水をドロー溶液に透過させる水処理システムが知られている。この水処理システムにおいて、ドロー溶液として温度感応性物質を用いる場合、淡水が移動されて希釈された希釈ドロー溶液を加熱して、加熱による分相によって希釈ドロー溶液から淡水を分離する必要がある。淡水が分離されて引き抜かれたドロー溶液は、冷却された後に改めて被処理水と接触される再生ドロー溶液として再利用される。

　特許文献１には、低温の希釈ドロー溶液と、高温の再生ドロー溶液および淡水との間で熱交換を行う水処理装置が開示されている。特許文献１に記載の技術においては、希釈ドロー溶液を２つの流路に分岐させて、高温の再生ドロー溶液と熱交換する熱交換器、および高温の淡水と熱交換する熱交換器を有する熱交換器ネットワークに供給している。

　特許文献２には、曇点を有する溶質としてドロー溶液を用いた正浸透システムに海水を供給し、正浸透システムにおいて半透膜を介してドロー溶液と接触させることにより、海水中の水を浸透圧によって半透膜を透過させてドロー溶液に移動させる技術が記載されている。特許文献２に記載の水処理装置においては、海水中の水が移動されたドロー溶液を加熱した後、分離槽において水リッチ溶液と水分離ドロー溶液とに分離し、水分離ドロー溶液を正浸透システムにおけるドロー溶液として循環させて用いている。

特開２０１７－１８９５２号公報米国特許第８０２１５５３号明細書国際公開第２０１５／１５６４０４号

　上述した従来技術による水処理装置においては、希釈ドロー溶液を２つの流路に分岐させているため、水処理装置における流路の流量のバランスを調整することが困難になるとともに、配管が複雑になるという問題がある。また、水分離ドロー溶液を正浸透システムにおけるドロー溶液として循環させて用いると、高温の再生ドロー溶液の冷却が不十分になるという問題がある。そこで、高温のドロー溶液を冷却するための冷却機構を設ける方法が考えられるが、冷却機構を新たに設けると水処理装置に要するエネルギーが増加してランニングコストが増加するという問題が生じる。そのため、水処理装置において、配管構造を可能な限り簡素化しつつ、冷却や加熱に要する消費エネルギーを抑制して、エネルギーの収支を安定化できる技術が求められていた。

　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、配管構造を簡素にしつつ、冷却や加熱に要する消費エネルギーを抑制して、エネルギーの収支を安定化できる水処理装置および水処理方法を提供することにある。

　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る水処理装置は、曇点を有するドロー溶液に、溶媒として水を含む含水溶液から半透膜を介して水を移動させて希釈ドロー溶液とする正浸透手段と、前記希釈ドロー溶液を前記曇点以上の温度に加熱する加熱手段と、前記加熱手段によって加熱された前記希釈ドロー溶液を、水リッチ溶液と前記水リッチ溶液より含水率が低い再生ドロー溶液とに分離する水分離手段と、前記含水溶液と前記水分離手段から流出した前記再生ドロー溶液との間で熱交換を行う流入側熱交換手段と、前記正浸透手段から流出した前記希釈ドロー溶液と前記水分離手段から流出した前記水リッチ溶液との間で熱交換を行う流出側熱交換手段と、を備えることを特徴とする。

　本発明の一態様に係る水処理装置は、上記の発明において、前記水分離手段から流出した前記再生ドロー溶液と前記流出側熱交換手段を通過した前記希釈ドロー溶液との間で熱交換を行う中間熱交換手段をさらに備えることを特徴とする。

　本発明の一態様に係る水処理装置は、この構成において、前記含水溶液の流れ方向に沿った前記正浸透手段の上流側かつ前記流入側熱交換手段の下流側に設けられ、前記流入側熱交換手段の下流側における前記含水溶液の温度を計測する含水溶液温度計測手段と、前記希釈ドロー溶液の流れ方向に沿った前記中間熱交換手段の上流側と下流側とを連通させて前記希釈ドロー溶液を通過可能なバイパス手段と、前記バイパス手段を通過する前記希釈ドロー溶液の流量を調節可能な熱交換流量調節手段と、前記含水溶液温度計測手段により計測された温度の計測値に基づいて、前記熱交換流量調節手段を制御して、前記バイパス手段を通過する前記希釈ドロー溶液の流量を制御する制御手段と、をさらに備えることを特徴とする。

　本発明の一態様に係る水処理装置は、この構成において、前記ドロー溶液の流れ方向に沿った、前記流入側熱交換手段の下流側、かつ前記正浸透手段の上流側に設けられ、前記正浸透手段の上流側における前記ドロー溶液の温度を計測するドロー溶液温度計測手段をさらに備え、前記制御手段が、前記ドロー溶液温度計測手段により計測された温度の計測値を略一定に維持するように、前記バイパス手段を通過する前記希釈ドロー溶液の流量を制御することを特徴とする。

　本発明の一態様に係る水処理装置は、この構成において、前記含水溶液の流れ方向に沿った前記正浸透手段の上流側に設けられ、前記正浸透手段に流入する前記含水溶液の流量を計測する流量計測手段と、前記流量計測手段の上流側に設けられ、前記正浸透手段に流入する前記含水溶液の流量を調節する正浸透流量調節手段と、をさらに備え、前記制御手段は、前記流量計測手段により計測された前記含水溶液の流量の計測値に基づいて、前記正浸透流量調節手段を制御することを特徴とする。

　本発明の一態様に係る水処理装置は、上記の発明において、前記水リッチ溶液から生成水を得る分離処理手段をさらに備えることを特徴とする。

　本発明の一態様に係る水処理装置は、この構成において、前記分離処理手段が、コアレッサー、活性炭、限外ろ過膜、ナノろ過膜、または逆浸透膜からなることを特徴とする。

　本発明の一態様に係る水処理装置は、上記の発明において、前記希釈ドロー溶液の流れ方向に沿った前記流出側熱交換手段の上流側において、前記水分離手段から流出した前記再生ドロー溶液と前記正浸透手段から流出した前記希釈ドロー溶液との間で熱交換を行う前段熱交換手段をさらに備えることを特徴とする。

　本発明の一態様に係る水処理装置は、上記の発明において、前記ドロー溶液は、少なくとも１つの曇点を有する温度感応性吸水剤を主体とする溶液であることを特徴とする。

　本発明の一態様に係る水処理装置は、上記の発明において、前記含水溶液は、海水、かん水、汽水、工業排水、随伴水、または下水であることを特徴とする。

　本発明の一態様に係る水処理方法は、曇点を有するドロー溶液に、溶媒として水を含む含水溶液から半透膜を介して水を移動させて希釈ドロー溶液とする正浸透工程と、前記希釈ドロー溶液を前記曇点以上の温度に加熱する加熱工程と、前記加熱工程において加熱された前記希釈ドロー溶液を、水リッチ溶液と前記水リッチ溶液より含水率が低い再生ドロー溶液とに分離する水分離工程と、前記含水溶液と前記水分離工程によって得られた前記再生ドロー溶液との間で熱交換を行う流入側熱交換工程と、前記正浸透工程によって得られた前記希釈ドロー溶液と前記水分離工程によって得られた前記水リッチ溶液との間で熱交換を行う流出側熱交換工程と、を含むことを特徴とする。

　本発明の一態様に係る水処理方法は、上記の発明において、前記水分離工程によって得られた前記再生ドロー溶液と前記流出側熱交換工程において熱交換された前記希釈ドロー溶液との間で熱交換を行う中間熱交換工程をさらに含むことを特徴とする。

　本発明の一態様に係る水処理方法は、この構成において、前記流入側熱交換工程の後、かつ前記正浸透工程の前における前記含水溶液の温度に基づいて、前記中間熱交換工程を行う前記希釈ドロー溶液の流量を制御する熱交換流量調節工程をさらに含むことを特徴とする。

　本発明の一態様に係る水処理方法は、この構成において、前記熱交換流量調節工程において、前記流入側熱交換工程の後、かつ前記正浸透工程の前における前記ドロー溶液の温度を略一定に維持するように、前記中間熱交換工程を行う前記希釈ドロー溶液の流量を制御する工程を含むことを特徴とする。

　本発明の一態様に係る水処理方法は、この構成において、前記正浸透工程における前記含水溶液の流量に基づいて、前記含水溶液の流量を調節する正浸透流量調節工程をさらに含むことを特徴とする。

　本発明の一態様に係る水処理方法は、上記の発明において、前記水リッチ溶液から生成水を得る分離処理工程をさらに含むことを特徴とする。

　本発明の一態様に係る水処理方法は、この構成において、前記分離処理工程を、コアレッサー、活性炭、限外ろ過膜、ナノろ過膜、または逆浸透膜を用いて行うことを特徴とする。

　本発明の一態様に係る水処理方法は、上記の発明において、前記流出側熱交換工程の前に、前記正浸透工程によって得られた前記希釈ドロー溶液と前記水分離工程によって得られた前記再生ドロー溶液との間で熱交換を行う前段熱交換工程をさらに含むことを特徴とする。

　本発明の一態様に係る水処理方法は、上記の発明において、前記ドロー溶液は、少なくとも１つの曇点を有する温度感応性吸水剤を主体とする溶液であることを特徴とする。

　本発明の一態様に係る水処理方法は、上記の発明において、前記含水溶液は、海水、かん水、汽水、工業排水、随伴水、または下水であることを特徴とする。

　本発明に係る水処理装置および水処理方法によれば、配管構造を簡素にしつつ、冷却や加熱に要する消費エネルギーを抑制して、エネルギーの収支を安定化することが可能になる。

図１は、本発明の第１の実施形態による水処理装置を模式的に示すブロック図である。図２は、比較例による水処理装置を模式的に示すブロック図である。図３は、本発明の第２の実施形態による水処理装置を模式的に示すブロック図である。図４は、本発明の第３の実施形態による水処理装置を模式的に示すブロック図である。図５は、本発明の第４の実施形態による水処理装置を模式的に示すブロック図である。図６は、本発明の第５の実施形態による水処理装置を模式的に示すブロック図である。図７は、本発明の第６の実施形態による水処理装置を模式的に示すブロック図である。図８は、本発明の第７の実施形態による水処理装置を模式的に示すブロック図である。図９は、参考実施形態による水処理装置を模式的に示すブロック図である。

　以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施形態の全図においては、同一または対応する部分には同一の符号を付す。また、本発明は以下に説明する実施形態によって限定されるものではない。

　（第１の実施形態）
　（水処理装置）
　まず、本発明の第１の実施形態による水処理装置について説明する。図１は、この第１の実施形態による水処理装置１を模式的に示すブロック図である。図１に示すように、この第１の実施形態による水処理装置１は、膜モジュール１１、熱交換器１２，１３、加熱器１４、分離槽１５、および最終処理ユニット１６を備えて構成される。

　膜モジュール１１は、例えば円筒形または箱形の容器であって、内部に半透膜１１ａが設置されることによって、内部が半透膜１１ａによって２つの室に仕切られる。膜モジュール１１の形態は、例えばスパイラルモジュール型、積層モジュール型、中空糸モジュール型などの種々の形態を挙げることができる。膜モジュール１１としては、公知の半透膜装置を用いることができ、市販品を用いることもできる。

　膜モジュール１１に設けられた半透膜１１ａは、水を選択的に透過できるものが好ましく、正浸透（ＦＯ：Forward　Osmosis）膜が用いられるが、逆浸透（ＲＯ：Reverse　Osmosis）膜を用いてもよい。半透膜１１ａの分離層の材質は、特に限定されるものではなく、例えば、酢酸セルロース系、ポリアミド系、ポリエチレンイミン系、ポリスルホン系、またはポリベンゾイミダゾール系などの材質を挙げることができる。半透膜１１ａの構成は、分離層に用いられる材質を１種類（１層）のみから構成してもよく、分離層を物理的に支持して実質的に分離に寄与しない支持層を有する２層以上から構成してもよい。支持層としてはポリスルホン系、ポリケトン系、ポリエチレン系、ポリエチレンテレフタラート系、一般的な不織布などの材質を挙げることができる。なお、半透膜１１ａの形態についても限定されるものではなく、平膜、管状膜、または中空糸など種々の形態の膜を用いることができる。

　膜モジュール１１の内部において半透膜１１ａによって仕切られた一方の室に、含水溶液を流すことができ、他方の室に吸水溶液であるドロー溶液を流すことができる。ドロー溶液の膜モジュール１１への導入圧力は、０．１ＭＰａ以上０．５ＭＰａ以下、この第１の実施形態においては例えば０．２ＭＰａである。含水溶液は、例えば海水、かん水、汽水、工業排水、随伴水、または下水、もしくは必要に応じてこれらの水に対してろ過処理を施した、溶媒として水を含む含水溶液である。

　ドロー溶液としては、少なくとも１つの曇点を有する温度感応性吸水剤（ポリマー）を主体とする溶液が用いられる。温度感応性吸水剤とは、低温においては親水性で水によく溶けて吸水量が多くなる一方、温度の上昇にしたがって吸水量が低下して、所定温度以上になると疎水性化し溶解度が低下する物質である。

　この第１の実施形態においてポリマーは、少なくとも疎水部および親水部が含まれ、基本骨格にエチレンオキシド群とプロピレンオキシドおよびブチレンオキシドからなる少なくとも一方の群とを含む、ブロックまたはランダム共重合体が好ましい。基本骨格は例えば、グリセリン骨格や炭化水素骨格などが挙げられる。この一実施形態においてポリマーは、例えばエチレンオキサイドおよびプロピレンオキサイドの重合体を有する薬剤（ＧＥ１０００－ＢＢＰＰ（Ａ３）、特許文献３参照）が用いられる。このようなポリマーにおいて、水溶性と水不溶性とが変化する温度は、曇点と呼ばれる。ドロー溶液の温度が曇点に達すると疎水性化した温度感応性吸水剤が凝集して白濁が生じる。温度感応性吸水剤は、各種界面活性剤、分散剤、または乳化剤などとして利用される。この第１の実施形態において、ドロー溶液は、含水溶液から水を誘引する誘引物質として用いられる。膜モジュール１１においては、含水溶液からドロー溶液に水が誘引されて、希釈されたドロー溶液（希釈ドロー溶液）が流出される。

　熱交換器１２は、膜モジュール１１に対して含水溶液の流れ方向に沿った上流側に設けられる。熱交換器１２は、後述する分離槽１５から流出される再利用されるドロー溶液（以下、再生ドロー溶液）の流れ方向に沿った下流側に設けられ、分離槽１５から流出される再生ドロー溶液と外部から供給される含水溶液との間で熱交換を行う。熱交換器１２に流入される含水溶液の流量は、膜モジュール１１に供給される再生ドロー溶液の温度が所定温度になるように温度制御される。膜モジュール１１に供給される再生ドロー溶液は、２５℃以上５０℃以下の、例えば４０℃程度の所定温度に温度制御される。なお、再生ドロー溶液の温度を所望温度に維持しつつ、膜モジュール１１に供給する含水溶液の流量を一定にする必要がある場合には、膜モジュール１１と熱交換器１２との間に、調整弁としてのブロー弁（図示せず）を設けることが望ましい。

　熱交換器１３は、膜モジュール１１に対して、希釈ドロー溶液の流れ方向に沿った下流側に設けられている。また、熱交換器１３は、後述する分離槽１５から流出される水リッチ溶液の流れ方向に沿った下流側に設けられ、膜モジュール１１から流出された希釈ドロー溶液と、分離槽１５によって得られた水リッチ溶液との間で、熱交換を行う。

　ドロー溶液の加熱手段としての加熱器１４は、ドロー溶液の流れ方向に沿って分離槽１５の上流側に設けられる。加熱器１４は、膜モジュール１１から流出して熱交換器１３によって熱交換された希釈ドロー溶液を、曇点の温度以上に加熱する。加熱器１４によって曇点の温度以上に加熱された希釈ドロー溶液は、ポリマーと水とに分相される。

　水分離手段としての分離槽１５においては、加熱器１４によって分相された希釈ドロー溶液が、水を主体とする水リッチ溶液とポリマーを主体として水リッチ溶液より含水率が低いドロー溶液とに分離される。水リッチ溶液より含水率が低いドロー溶液は、再生ドロー溶液として、熱交換器１２を介して膜モジュール１１に供給される。

　分離処理手段としての最終処理ユニット１６は、例えばコアレッサー、活性炭吸着ユニット、限外ろ過膜（ＵＦ膜）ユニット、ナノろ過膜（ＮＦ膜）ユニット、または逆浸透膜（ＲＯ膜）ユニットから構成される。最終処理ユニット１６は、分離槽１５から流出した水リッチ溶液において、残存するポリマーを水リッチ溶液から分離させて、生成水としての淡水を生成する。最終処理ユニット１６によって分離されたポリマーを含むポリマー溶液は、廃棄したり、加熱器１４の少なくとも上流側において希釈ドロー溶液に導入したりしてもよい。さらに、分離されたポリマー溶液の一部を廃棄し、残りのポリマー溶液をドロー溶液として、少なくとも加熱器１４の上流側または熱交換器１３の上流側における希釈ドロー溶液に導入することも可能である。ここで、ポリマー溶液を希釈ドロー溶液に導入する方法としては、希釈ドロー溶液が流れる配管に導入する方法のみならず、希釈ドロー溶液を一時的に貯留するタンク（図示せず）に導入する方法など、種々の方法を採用することが可能である。

　（水処理方法）
　次に、第１の実施形態による水処理装置１を用いた水処理方法について説明する。

　（流入側熱交換工程）
　流入側熱交換手段としての熱交換器１２においては、流入側熱交換工程が行われる。すなわち、外部から水処理装置１に供給される含水溶液は、まず、熱交換器１２に供給される。一方、熱交換器１２には、分離槽１５から流出された再生ドロー溶液が供給される。この第１の実施形態においては、熱交換器１２によって、再生ドロー溶液を所定温度、具体的に例えば４０℃程度の温度に調整する。後述するように、分離槽１５には、加熱された希釈ドロー溶液が流入されるため、分離槽１５から流出する再生ドロー溶液の温度は含水溶液よりも高温である。そこで、熱交換器１２によって、再生ドロー溶液を降温させる。再生ドロー溶液を所定温度に降温させるために、熱交換器１２に流入される含水溶液の流量が調整される。すなわち、熱交換器１２において、再生ドロー溶液は含水溶液によって冷却される一方、含水溶液は再生ドロー溶液によって加熱される。なお、膜モジュール１１と熱交換器１２との間に調整弁としてのブロー弁（図示せず）を設けて、再生ドロー溶液の温度を所望温度に維持しつつ、膜モジュール１１に供給する含水溶液の流量を一定に調整することも可能である。熱交換が行われて降温された再生ドロー溶液は膜モジュール１１の他方の室に供給されるとともに、熱交換が行われて昇温された含水溶液は、膜モジュール１１における一方の室に供給される。

　（正浸透工程）
　正浸透手段としての膜モジュール１１においては、正浸透工程が行われる。すなわち、膜モジュール１１において、含水溶液と再生ドロー溶液とを半透膜１１ａを介して接触させることによって、浸透圧差により含水溶液中の水が半透膜１１ａを通過して再生ドロー溶液に移動する。含水溶液が供給される一方の室からは、水が移動して濃縮された濃縮含水溶液が流出する。再生ドロー溶液が供給される他方の室からは水が移動して希釈された希釈ドロー溶液が流出する。ここで、熱交換器１２において、含水溶液と再生ドロー溶液との間で熱交換されていることにより、膜モジュール１１の内部においては、互いに略同温度の含水溶液と再生ドロー溶液との間で、水が移動される。そのため、膜モジュール１１から流出される希釈ドロー溶液の温度は、再生ドロー溶液の温度と略同程度の温度である。

　（加熱工程）
　加熱手段としての加熱器１４においては、加熱工程が行われる。すなわち、正浸透工程によって含水溶液から水が移動して希釈された希釈ドロー溶液を、後述する流出側熱交換工程において昇温した後に、加熱器１４によってさらに曇点以上の温度まで加熱することにより、ポリマーの少なくとも一部を凝集させて、相分離させる。加熱工程における加熱温度は、加熱器１４を制御することによって調整可能である。なお、加熱温度は、１００℃以下が好ましく、この第１の実施形態において加熱温度は、曇点以上１００℃以下の例えば８８℃である。

　（水分離工程）
　分離槽１５においては、水分離工程が行われる。すなわち、分離槽１５において、希釈ドロー溶液は、水分を多く含有する水リッチ溶液と、ポリマーを高濃度に含む濃縮された再生ドロー溶液とに分離される。なお、分離槽１５における圧力は大気圧である。水リッチ溶液と再生ドロー溶液との相分離は、曇点以上の液温で静置することによって行うことができる。この第１の実施形態において液温は、曇点以上１００℃以下の例えば８８℃である。希釈ドロー溶液から分離されて濃縮されたドロー溶液は、再生ドロー溶液として膜モジュール１１に供給される。再生ドロー溶液のドロー濃度は、例えば６０～９５％である。一方、希釈ドロー溶液から分離された水リッチ溶液は、熱交換器１３を介して最終処理ユニット１６に供給される。水リッチ溶液は例えば、水が９９％、ドロー濃度が１％である。

　（流出側熱交換工程）
　流出側熱交換手段としての熱交換器１３においては、流出側熱交換工程が行われる。すなわち、膜モジュール１１から流出した希釈ドロー溶液は、まず、熱交換器１３に供給される。一方、熱交換器１３には、分離槽１５において得られた水リッチ溶液が供給される。第１の実施形態においては、熱交換器１３によって、水リッチ溶液を所定温度、具体的に例えば４５℃程度の温度に調整する。上述したように、分離槽１５においては液温が曇点以上１００℃以下で水分離工程が行われる。そのため、分離槽１５から流出する水リッチ溶液は、熱交換器１２において降温された後に膜モジュール１１から流出する希釈ドロー溶液よりも高温である。一方、後段の最終処理ユニット１６における処理温度は、例えば２０℃以上５０℃以下、好適には３５℃以上４５℃以下、この第１の実施形態においては、例えば４５℃である。そこで、熱交換器１３において、水リッチ溶液を所定温度まで降温させる温度調整が行われる。すなわち、熱交換器１３において、水リッチ溶液は希釈ドロー溶液によって冷却される一方、希釈ドロー溶液は水リッチ溶液によって加熱される。

　（最終処理工程）
　最終処理ユニット１６においては、分離処理工程としての最終処理工程が行われる。すなわち、分離槽１５において分離された水リッチ溶液においては、ポリマーが残存している可能性がある。そこで、最終処理ユニット１６において、水リッチ溶液から分離処理ドロー溶液となるポリマー溶液を分離することによって、淡水などの生成水が得られる。水リッチ溶液から分離された生成水は、含水溶液から得られた最終生成物として、外部の必要な用途に供給される。なお、最終処理ユニット１６において、生成水と分離されたドロー溶液は、ドロー濃度が０．５～２５％程度のポリマー溶液であり、外部に廃棄されるか、少なくとも加熱器１４または熱交換器１３の上流側における希釈ドロー溶液に導入される。また、生成水と分離されたポリマー溶液の一部を廃棄し、残りのポリマー溶液を少なくとも加熱器１４の上流側または熱交換器１３の上流側における希釈ドロー溶液に導入することも可能である。

　（実施例および比較例）
　次に、以上のように構成された水処理装置１の第１実施例および従来技術による比較例について説明する。なお、第１実施例および比較例においては、水処理装置を用いて、１時間当たり、１０００Ｌ（１０００Ｌ／ｈ）の海水から３００Ｌ（３００Ｌ／ｈ）の淡水を生成する場合を例に説明する。

　（第１実施例）
　第１実施例においては、水処理装置１に外部から導入された海水に対して熱交換器１２によって熱交換を行い、４０℃の温度の海水を膜モジュール１１に供給する。膜モジュール１１によって濃縮された海水は、７００Ｌ／ｈの流量で膜モジュール１１から排出される。すなわち、膜モジュール１１において、３００Ｌ／ｈの流量で水の移動が行われる。

　一方、熱交換器１２において海水によって熱交換された４０℃の温度の再生ドロー溶液は、膜モジュール１１に供給されて希釈され、希釈ドロー溶液として流出する。ここで、再生ドロー溶液の流量は１０００Ｌ／ｈである。膜モジュール１１から流出される希釈ドロー溶液の温度は、４０℃であり、流量は１３００Ｌ／ｈである。その後、希釈ドロー溶液は、熱交換器１３において８８℃の水リッチ溶液と熱交換されて加熱され、４０℃から５２℃の温度まで昇温された後、加熱器１４に供給されてさらに加熱され、５２℃から８８℃の温度まで昇温される。希釈ドロー溶液は、分離槽１５に供給されて、再生ドロー溶液と水リッチ溶液とに相分離される。再生ドロー溶液は、温度が８８℃、流量が１０００Ｌ／ｈである。水リッチ溶液は、温度が８８℃、流量が３００Ｌ／ｈである。再生ドロー溶液は、熱交換器１２に供給されて低温の含水溶液と熱交換されて、８８℃から４０℃まで降温される。水リッチ溶液は、熱交換器１３に供給されて４０℃の希釈ドロー溶液と熱交換されて、８８℃から４５℃まで降温された後に、最終処理ユニット１６に供給される。最終処理ユニット１６においては、３００Ｌ／ｈの流量で生成水が得られる。なお、最終処理ユニット１６において、生成水から分離されるドロー溶液については、少量であることから考慮していない。以上により、１０００Ｌ／ｈの流量の海水から、３００Ｌ／ｈの流量の生成水が得られる。

　（比較例）
　第１の実施形態に基づく第１実施例と比較するために、従来の水処理装置として、特許文献２に記載の水処理装置において、再生ドロー溶液を冷却する冷却機構を設けた例を比較例とする。図２は、比較例による水処理装置１００を模式的に示すブロック図である。図２に示すように、比較例による水処理装置１００は、半透膜１０１ａが内部に設けられた膜モジュール１０１、加熱器１０２、分離槽１０３、冷却器１０４、および最終処理ユニット１０５を備えて構成される。膜モジュール１０１、加熱器１０２、分離槽１０３、および最終処理ユニット１０５はそれぞれ、第１の実施形態における、膜モジュール１１、加熱器１４、分離槽１５、および最終処理ユニット１６と同様である。一方、水処理装置１と異なり、水処理装置１００においては、再生ドロー溶液の流れ方向に沿った分離槽１０３の下流側に、冷却器１０４が設けられている。冷却器１０４は、分離槽１０３から流出された再生ドロー溶液を、例えば３０℃程度の温度の海水等によって冷却するための熱交換器である。

　比較例による水処理装置１００においては、原海水温度、または例えば４０℃の温度に調整された海水を膜モジュール１０１に供給する。膜モジュール１０１によって濃縮された海水は、７００Ｌ／ｈの流量で膜モジュール１０１から排出される。すなわち、膜モジュール１０１において、３００Ｌ／ｈの流量で水の移動が行われる。

　一方、再生ドロー溶液は、冷却器１０４によって４０℃の温度に調整された後に膜モジュール１０１に供給されて希釈され、希釈ドロー溶液として流出する。膜モジュール１０１から流出される希釈ドロー溶液の温度は、４０℃である。その後、希釈ドロー溶液は、加熱器１０２に供給されて加熱され、８８℃の温度まで昇温される。８８℃の温度の希釈ドロー溶液は、分離槽１０３に供給されて相分離され、８８℃の温度の再生ドロー溶液と、８８℃の温度の水リッチ溶液とに分離される。８８℃の温度の再生ドロー溶液は、冷却器１０４により４０℃まで降温される。８８℃の温度の水リッチ溶液も同様に、必要に応じて冷却器（図示せず）によって４５℃程度にまで冷却された後に、最終処理ユニット１０５に供給される。最終処理ユニット１０５においては、３００Ｌ／ｈの流量で生成水が得られる。以上により、１０００Ｌ／ｈの流量の海水から、３００Ｌ／ｈの流量の生成水が得られる。なお、最終処理ユニット１０５において分離されたドロー溶液が排出される場合、または分離されたドロー溶液を再生ドロー溶液として再利用する場合があるが、少量であることから比較例においても考慮していない。

　比較例においては、分離槽１０３によって分離された再生ドロー溶液を冷却器１０４によって冷却した後に、膜モジュール１０１に供給している。冷却器１０４には、再生ドロー溶液を冷却するために海水を供給しているため、冷却器１０４に海水を供給するためのポンプの設備、およびポンプを稼働させるための電力が必要になる。これに対し、第１実施例においては、熱交換器１２によって、膜モジュール１１に導入する海水を用いて再生ドロー溶液を冷却している。そのため、再生ドロー溶液を冷却するための冷却器１０４が不要になるため、冷却器１０４に海水を供給するためのポンプの設備も不要になり、ポンプを稼働させる電力も不要になる。これにより、設備コストを低減できるとともに、電力コストの低減を実現できる。

　また、第１実施例、および比較例において用いられるポリマー水溶液の比熱および密度はそれぞれ、３．２ｋＪ／ｋｇ・Ｋおよび１．０５ｋｇ／Ｌであることから、ドロー溶液を８８℃まで加熱する場合に必要なエネルギーは、以下の通りである。なお、比熱については、ポリマー水溶液として４０～８８℃における平均比熱を使用しているため、ドロー溶液の濃度に依存しない。また、密度については、ドロー溶液の濃度および温度の寄与が極めて小さいことから、濃度および温度の影響は無視できるほど小さい。

　比較例においては、４０℃の温度の希釈ドロー溶液を加熱器１０２によって８８℃の温度まで加熱している。この場合、１３００Ｌ／ｈの流量の希釈ドロー溶液を４０℃から８８℃まで加熱するために必要なエネルギーは、以下の通りである。
　比較例：（３．２ｋＪ／ｋｇ・Ｋ×１．０５ｋｇ／Ｌ×１３００Ｌ／ｈ×（８８℃－４０℃）＝）２．１０×１０⁵ｋＪ／ｈ
　この場合、加熱器１０２に必要な投入エネルギーは、５８．３ｋＷであった。

　これに対し、第１実施例においては、５２℃の温度の希釈ドロー溶液を加熱器１４によって８８℃の温度まで加熱している。この場合、１３００Ｌ／ｈの流量の希釈ドロー溶液を５２℃から８８℃まで加熱するために必要なエネルギーは、以下の通りである。
　第１実施例：（３．２ｋＪ／ｋｇ・Ｋ×１．０５ｋｇ／Ｌ×１３００Ｌ／ｈ×（８８℃－５２℃）＝）１．５７×１０⁵ｋＪ／ｈ
　この場合、加熱器１４に必要な投入エネルギーは、４３．６ｋＷであり、比較例に比して、３／４倍程度になることが分かった。

　以上説明したように第１の実施形態によれば、外部から流入する海水などの含水溶液を用いて、膜モジュール１１に供給する再生ドロー溶液を所望の温度に調整している。これにより、膜モジュール１１において含水溶液およびドロー溶液の温度を近い温度にできるので、膜モジュール１１における処理を安定させることができる。また、分離槽１５から流出した高温の水リッチ溶液を用いて、膜モジュール１１から流出した希釈ドロー溶液を昇温させた後に、加熱器１４によって分離槽１５に供給する希釈ドロー溶液を曇点以上１００℃以下の温度に加熱している。これにより、加熱器１４によって希釈ドロー溶液を加熱する際に昇温させる温度幅を小さくできるので、加熱器１４による加熱に必要なエネルギーを低減でき、水処理装置１において、加熱に消費するエネルギーを低減できる。さらに、希釈ドロー溶液を２つの流路に分岐させることなく、熱交換によって希釈ドロー溶液および再生ドロー溶液の温度調整を行っている。これにより、流路における流量のバランスを容易に調整できるので、配管構造を簡素にしつつ、冷却や加熱に要する消費エネルギーを抑制して、エネルギーの収支を安定化できる。

　（第２の実施形態）
　（水処理装置および水処理方法）
　次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図３は、第２の実施形態による水処理装置２を示す。図３に示すように、第２の実施形態による水処理装置２は、内部に半透膜２１ａが設けられた膜モジュール２１、熱交換器２２，２３，２４、加熱器２５、分離槽２６、および最終処理ユニット２７を備えて構成される。水処理装置２における、膜モジュール２１、半透膜２１ａ、熱交換器２２，２３、加熱器２５、分離槽２６、および最終処理ユニット２７はそれぞれ、第１の実施形態による水処理装置１における、膜モジュール１１、半透膜１１ａ、熱交換器１２，１３、加熱器１４、分離槽１５、および最終処理ユニット１６と同様である。

　第２の実施形態による水処理装置２においては、第１の実施形態と異なり、希釈ドロー溶液の流れ方向に沿った熱交換器２３の下流側で加熱器２５の上流側、かつ再生ドロー溶液の流れ方向に沿った分離槽２６の下流側で熱交換器２２の上流側に、熱交換器２４が設けられている。中間熱交換手段としての熱交換器２４によって、中間熱交換工程が行われる。すなわち、第２の実施形態による水処理方法においては、膜モジュール２１から流出した希釈ドロー溶液は、熱交換器２３において高温の水リッチ溶液との間で熱交換が行われて昇温された後に、さらに熱交換器２４において水リッチ溶液と同程度の温度の再生ドロー溶液との間で熱交換が行われて昇温される。その後、加熱器２５によって、希釈ドロー溶液は、曇点以上１００℃以下の温度にまで加熱される。その他の構成は、第１の実施形態と同様である。

　（第２実施例）
　第２実施例においては、水処理装置２に外部から導入された海水に対して熱交換器２２によって熱交換を行い、４０℃の温度の海水を膜モジュール２１に供給する。膜モジュール２１によって濃縮された海水は、７００Ｌ／ｈの流量で膜モジュール２１から排出される。すなわち、膜モジュール２１において、３００Ｌ／ｈの流量で水の移動が行われる。

　一方、熱交換器２２において海水によって熱交換された４０℃の温度の再生ドロー溶液は、膜モジュール２１に供給されて希釈され、希釈ドロー溶液として流出する。ここで、再生ドロー溶液の流量は１０００Ｌ／ｈである。膜モジュール２１から流出される希釈ドロー溶液は、温度が４０℃、流量が１３００Ｌ／ｈである。その後、希釈ドロー溶液は、熱交換器２３によって加熱されて５２℃の温度まで昇温された後、熱交換器２４に供給される。希釈ドロー溶液は、熱交換器２４によって８８℃の再生ドロー溶液と熱交換されて加熱され、５２℃から７１℃の温度まで昇温された後、加熱器２５に供給されてさらに加熱され、７１℃から８８℃の温度まで昇温される。希釈ドロー溶液は、分離槽２６に供給されて、再生ドロー溶液と水リッチ溶液とに相分離される。再生ドロー溶液は、温度が８８℃、流量が１０００Ｌ／ｈである。水リッチ溶液は、温度が８８℃、流量が３００Ｌ／ｈである。再生ドロー溶液は、熱交換器２４により８８℃から６３．５℃まで降温された後、熱交換器２２により６３．５℃から４０℃まで降温される。水リッチ溶液は、熱交換器２３によって８８℃から４５℃まで降温された後に、最終処理ユニット２７に供給される。最終処理ユニット２７においては、３００Ｌ／ｈの流量で生成水が得られる。なお、最終処理ユニット２７において、生成水から分離されるドロー溶液については、少量であることから考慮していない。以上により、１０００Ｌ／ｈの流量の海水から、３００Ｌ／ｈの流量の生成水が得られる。

　第２実施例においては、７１℃の温度の希釈ドロー溶液を加熱器２５によって８８℃の温度まで加熱している。この場合、１３００Ｌ／ｈの流量の希釈ドロー溶液を７１℃から８８℃まで加熱するために必要なエネルギーは、以下の通りである。
　第２実施例：（３．２ｋＪ／ｋｇ・Ｋ×１．０５ｋｇ／Ｌ×１３００Ｌ／ｈ×（８８℃－７１℃）＝）７．４２×１０⁴ｋＪ／ｈ
　この場合、加熱器２５に必要な投入エネルギーは、２０．６ｋＷであり、上述した比較例に比して（２０．６／５８．３＝）約１／３倍程度、第１実施例に比して（２０．６／４３．６＝）約１／２倍程度になることが分かった。

　第２の実施形態によれば、熱交換器２２，２３によって熱交換を行っていることにより、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、熱交換器２４によって、膜モジュール２１に供給するための再生ドロー溶液の温度を降温させつつ、分離槽２６に供給するための希釈ドロー溶液の温度を昇温させていることにより、加熱器２５によって希釈ドロー溶液を加熱する際に昇温させる温度幅をさらに小さくできる。したがって、加熱器２５による加熱に必要なエネルギーをさらに低減でき、水処理装置２において、加熱に消費するエネルギーをより一層低減できる。

　（第３の実施形態）
　（水処理装置および水処理方法）
　次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図４は、第３の実施形態による水処理装置３を示す。図４に示すように、第３の実施形態による水処理装置３は、内部に半透膜３１ａが設けられた膜モジュール３１、熱交換器３２，３３，３４、加熱器３５、分離槽３６、および最終処理ユニット３７を備えて構成される。水処理装置３における、膜モジュール３１、半透膜３１ａ、熱交換器３２，３３、加熱器３５、分離槽３６、および最終処理ユニット３７はそれぞれ、第１の実施形態による水処理装置１における、膜モジュール１１、半透膜１１ａ、熱交換器１２，１３、加熱器１４、分離槽１５、および最終処理ユニット１６と同様である。

　第３の実施形態による水処理装置３においては、第１の実施形態と異なり、希釈ドロー溶液の流れ方向に沿った膜モジュール３１の下流側で熱交換器３３の上流側、かつ再生ドロー溶液の流れ方向に沿った分離槽３６の下流側で熱交換器３２の上流側に、熱交換器３４が設けられている。前段熱交換手段としての熱交換器３４によって、前段熱交換工程が行われる。すなわち、第３の実施形態による水処理方法においては、膜モジュール３１から流出した希釈ドロー溶液は、まず、熱交換器３４において分離槽３６から供給された高温の再生ドロー溶液との間で熱交換が行われて昇温される。続けて、さらに熱交換器３３において分離槽３６から供給された高温の水リッチ溶液との間で熱交換が行われて昇温される。その後、加熱器３５によって、希釈ドロー溶液は、曇点以上１００℃以下の温度にまで加熱される。その他の構成は、第１の実施形態と同様である。

　（第３実施例）
　第３実施例においては、水処理装置３に外部から導入された海水に対して熱交換器３２によって熱交換を行い、４０℃の温度の海水を膜モジュール３１に供給する。膜モジュール３１によって濃縮された海水は、７００Ｌ／ｈの流量で膜モジュール３１から排出される。すなわち、膜モジュール３１において、３００Ｌ／ｈの流量で水の移動が行われる。

　一方、熱交換器３２において海水によって熱交換された４０℃の温度の再生ドロー溶液は、膜モジュール３１に供給されて希釈され、希釈ドロー溶液として流出する。ここで、再生ドロー溶液の流量は１０００Ｌ／ｈである。膜モジュール３１から流出される希釈ドロー溶液は、温度が４０℃、流量が１３００Ｌ／ｈである。その後、希釈ドロー溶液は、熱交換器３４において分離槽３６から供給された８８℃の再生ドロー溶液と熱交換を行って加熱されて５２℃の温度まで昇温された後、熱交換器３３に供給される。希釈ドロー溶液は、熱交換器３３において分離槽３６から供給された８８℃の水リッチ溶液と熱交換されて６１℃の温度まで昇温された後、加熱器３５に供給されてさらに加熱され、６１℃から８８℃の温度まで昇温される。希釈ドロー溶液は、分離槽３６に供給されて、再生ドロー溶液と水リッチ溶液とに相分離される。再生ドロー溶液は、温度が８８℃、流量が１０００Ｌ／ｈである。水リッチ溶液は、温度が８８℃、流量が３００Ｌ／ｈである。再生ドロー溶液は、熱交換器３４により８８℃から７２．４℃まで降温された後、熱交換器３２により７２．４℃から４０℃まで降温される。水リッチ溶液は、熱交換器３３によって８８℃から５７℃まで降温された後に、最終処理ユニット３７に供給される。なお、最終処理ユニット３７として膜処理装置を用いる場合などのように、最終処理ユニット３７における耐熱性が低い場合には、熱交換器３３と最終処理ユニット３７との間に、さらに冷却手段（図示せず）を設置することによって、水リッチ溶液を所定の温度まで冷却してもよい。最終処理ユニット３７においては、３００Ｌ／ｈの流量で生成水が得られる。なお、最終処理ユニット３７において、生成水から分離されるドロー溶液については、少量であることから考慮していない。以上により、１０００Ｌ／ｈの流量の海水から、３００Ｌ／ｈの流量の生成水が得られる。

　第３実施例においては、６１℃の温度の希釈ドロー溶液を加熱器３５によって８８℃の温度まで加熱している。この場合、１３００Ｌ／ｈの流量の希釈ドロー溶液を６１℃から８８℃まで加熱するために必要なエネルギーは、以下の通りである。
　第３実施例：（３．２ｋＪ／ｋｇ・Ｋ×１．０５ｋｇ／Ｌ×１３００Ｌ／ｈ×（８８℃－６１℃）＝）１．１８×１０⁵ｋＪ／ｈ
　この場合、加熱器３５に必要な投入エネルギーは、３２．８ｋＷであり、上述した比較例に比して（３２．８／５８．３＝）約１／２倍程度、第１実施例に比して（３２．８／４３．６＝）約３／４倍程度になることが分かった。

　第３の実施形態によれば、熱交換器３２，３３によって熱交換を行っていることにより、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、熱交換器３４によって、膜モジュール３１に供給するための再生ドロー溶液の温度を降温させつつ、希釈ドロー溶液の温度を昇温させていることにより、第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。

　（参考実施形態）
　ところで、上述した特許文献１，２に記載された従来技術による水処理装置においては、加熱や冷却を要する部分において、外部から供給されるエネルギーを用いて加熱や冷却を行っている。そこで、本発明者は、水処理装置に使用するエネルギーを可能な限り低減する技術について検討を行い、水処理装置内において配管を分岐させることなく、高温の溶液と低温の溶液との間で熱交換を行う方法を案出した。ここで、参考実施形態として、本発明者が案出し検討した水処理装置について説明する。図９は、参考実施形態による水処理装置を模式的に示すブロック図である。

　（水処理装置）
　図９に示すように、参考実施形態による水処理装置２００は、膜モジュール２０１、前処理ユニット２０２、熱交換器２０３ａ，２０３ｂ、冷却器２０４、加熱器２０５、分離槽２０６、および最終処理ユニット２０７を備えて構成される。

　膜モジュール２０１は、例えば円筒形または箱形の容器であって、内部に半透膜２０１ａが設置され、半透膜２０１ａによって内部が２つの室に仕切られる。膜モジュール２０１の形態は、例えばスパイラルモジュール型、積層モジュール型、中空糸モジュール型などの種々の形態を挙げることができる。膜モジュール２０１としては、公知の半透膜装置を用いることができ、市販品を用いることもできる。

　膜モジュール２０１に設けられた半透膜２０１ａは、水を選択的に透過できるものが好ましく、正浸透（ＦＯ）膜が用いられるが、逆浸透（ＲＯ）膜を用いてもよい。半透膜２０１ａの分離層の材質は、特に限定されるものではなく、例えば、酢酸セルロース系、ポリアミド系、ポリエチレンイミン系、ポリスルホン系、またはポリベンゾイミダゾール系などの材質を挙げることができる。半透膜２０１ａの構成は、分離層に用いられる材質を１種類のみ、すなわち１層のみから構成してもよく、分離層を物理的に支持して実質的に分離に寄与しない支持層を有する２層以上から構成してもよい。支持層としてはポリスルホン系、ポリケトン系、ポリエチレン系、ポリエチレンテレフタラート系、一般的な不織布などの材質を挙げることができる。なお、半透膜２０１ａの形態についても限定されるものではなく、平膜、管状膜、または中空糸など種々の形態の膜を用いることができる。

　膜モジュール２０１の内部において半透膜２０１ａによって仕切られた一方の室に、含水溶液を流すことができ、他方の室に吸水溶液であるドロー溶液を流すことができる。ドロー溶液の膜モジュール２０１への導入圧力は、０．１ＭＰａ以上０．５ＭＰａ以下、この参考実施形態においては例えば０．２ＭＰａである。含水溶液は、例えば海水、かん水、汽水、工業排水、随伴水、または下水、もしくは必要に応じてこれらの水に対してろ過処理を施した、溶媒として水を含む含水溶液である。

　ドロー溶液としては、少なくとも１つの曇点を有する温度感応性吸水剤（ポリマー）を主体とする溶液が用いられる。温度感応性吸水剤とは、低温においては親水性で水によく溶けて吸水量が多くなる一方、温度の上昇にしたがって吸水量が低下して、所定温度以上になると疎水性化して溶解度が低下する物質である。

　この参考実施形態においてポリマーは、少なくとも疎水部および親水部が含まれ、基本骨格にエチレンオキシド群とプロピレンオキシドおよびブチレンオキシドからなる少なくとも一方の群とを含む、ブロックまたはランダム共重合体が好ましい。基本骨格は例えば、グリセリン骨格や炭化水素骨格などが挙げられる。この参考実施形態においてポリマーは、例えばエチレンオキサイドおよびプロピレンオキサイドの重合体を有する薬剤（ＧＥ１０００－ＢＢＰＰ（Ａ３）、特許文献３参照）が用いられる。このようなポリマーにおいて、水溶性と水不溶性とが変化する温度は、曇点と呼ばれる。ドロー溶液の温度が曇点に達すると疎水性化した温度感応性吸水剤が凝集して白濁が生じる。温度感応性吸水剤は、各種界面活性剤、分散剤、または乳化剤などとして利用される。この参考実施形態において、ドロー溶液は、含水溶液から水を誘引する誘引物質（吸水物質）として用いられる。膜モジュール２０１においては、含水溶液からドロー溶液に水が誘引されて、希釈されたドロー溶液（希釈ドロー溶液）が流出される。

　前処理手段としての前処理ユニット２０２は、含水溶液の流れ方向に沿って、膜モジュール２０１の上流側に設けられる。前処理ユニット２０２は、外部から供給される含水溶液を膜モジュール２０１に導入する前に、この含水溶液に含まれる濁質などの不純物を除去する処理を行う。前処理ユニット２０２としては、砂ろ過や、ＭＦ膜またはＵＦ膜などの前処理膜など、従来公知の前処理装置を採用することができる。

　熱交換器２０３ａは、膜モジュール２０１に対して、希釈ドロー溶液の流れ方向に沿った下流側に設けられている。また、熱交換器２０３ａは、後述する分離槽２０６から流出される水リッチ溶液の流れ方向に沿った下流側に設けられ、膜モジュール２０１から流出された希釈ドロー溶液と、分離槽２０６によって得られた水リッチ溶液との間で、熱交換を行う。

　熱交換器２０３ｂは、希釈ドロー溶液の流れ方向に沿った熱交換器２０３ａの下流側で加熱器２０５の上流側、かつ再生ドロー溶液の流れ方向に沿った分離槽２０６の下流側で冷却器２０４の上流側に設けられている。中間熱交換手段としての熱交換器２０３ｂによって、中間熱交換工程が行われる。

　冷却器２０４は、後述する分離槽２０６から流出して再利用されるドロー溶液（以下、再生ドロー溶液）の流れ方向に沿った熱交換器２０３ｂの下流側に設けられている。冷却器２０４は、外部からポンプ（図示せず）によって導入する例えば低温の海水によって、分離槽２０６から流出されて熱交換器２０３ｂによって降温された再生ドロー溶液を、膜モジュール２０１への供給に適切な温度にまで冷却する。具体的に、膜モジュール２０１に供給される再生ドロー溶液は、２５℃以上５０℃以下の、例えば４０℃程度の所定温度に温度制御される。

　希釈ドロー溶液の加熱手段としての加熱器２０５は、希釈ドロー溶液の流れ方向に沿って分離槽２０６の上流側に設けられる。加熱器２０５は、膜モジュール２０１から流出して熱交換器２０３ａによって熱交換された希釈ドロー溶液を、曇点の温度以上に加熱する。加熱器２０５によって曇点の温度以上に加熱された希釈ドロー溶液は、ポリマーと水とに分相される。

　水分離手段としての分離槽２０６においては、加熱器２０５によって分相された希釈ドロー溶液が、水を主体とする水リッチ溶液とポリマーを主体として水リッチ溶液より含水率が低いドロー溶液とに分離される。水リッチ溶液より含水率が低いドロー溶液は、再生ドロー溶液として、熱交換器２０３ａ介して膜モジュール２０１に供給される。

　分離処理手段としての最終処理ユニット２０７は、例えばコアレッサー、活性炭吸着ユニット、限外ろ過膜（ＵＦ膜）ユニット、ナノろ過膜（ＮＦ膜）ユニット、または逆浸透膜（ＲＯ膜）ユニットから構成される。最終処理ユニット２０７は、分離槽２０６から流出した水リッチ溶液において、残存するポリマーを水リッチ溶液から分離させて、生成水としての淡水を生成する。最終処理ユニット２０７によって分離されたポリマーを含むポリマー溶液は、廃棄される。なお、最終処理ユニット２０７によって得られたポリマー溶液は、必要に応じて再生ドロー溶液や希釈ドロー溶液に導入してもよい。

　（水処理方法）
　次に、参考実施形態による水処理装置２００を用いた水処理方法について説明する。

　（前処理工程）
　前処理手段としての前処理ユニット２０２においては、前処理工程が行われる。すなわち、前処理ユニット２０２においては、外部から供給される含水溶液に対して、含水溶液に含まれる濁質などの不純物を除去する処理が行われる。前処理工程が行われた含水溶液は、膜モジュール２０１に供給される。

　（正浸透工程）
　正浸透手段としての膜モジュール２０１においては、正浸透工程が行われる。すなわち、膜モジュール２０１において、含水溶液と再生ドロー溶液とを半透膜２０１ａを介して接触させることによって、浸透圧差により含水溶液中の水が半透膜２０１ａを通過して再生ドロー溶液に移動する。含水溶液が供給される一方の室からは、水が移動して濃縮された濃縮含水溶液が流出する。再生ドロー溶液が供給される他方の室からは水が移動して希釈された希釈ドロー溶液が流出する。

　（水分離工程）
　分離槽２０６においては、水分離工程が行われる。すなわち、分離槽２０６において、希釈ドロー溶液は、水分を多く含有する水リッチ溶液と、ポリマーを高濃度に含む濃縮された再生ドロー溶液とに分離される。なお、分離槽２０６における圧力は大気圧である。水リッチ溶液と再生ドロー溶液との相分離は、曇点以上の液温で静置することによって行うことができる。参考実施形態において液温は、曇点以上１００℃以下の例えば８８℃である。希釈ドロー溶液から分離されて濃縮されたドロー溶液は、再生ドロー溶液として熱交換器２０３ｂを介して膜モジュール２０１に供給される。再生ドロー溶液のドロー濃度は、例えば６０～９５％である。一方、希釈ドロー溶液から分離された水リッチ溶液は、熱交換器２０３ａを介して最終処理ユニット２０７に供給される。水リッチ溶液は例えば、水が９９％、ドロー濃度が１％である。

　（最終処理工程）
　最終処理ユニット２０７においては、分離処理工程としての最終処理工程が行われる。すなわち、分離槽２０６において分離された水リッチ溶液においては、ポリマーが残存している可能性がある。そこで、最終処理ユニット２０７において、水リッチ溶液から分離処理ドロー溶液となるポリマー溶液を分離することによって、淡水などの生成水が得られる。水リッチ溶液から分離された生成水は、含水溶液から得られた最終生成物として、外部の必要な用途に供給される。なお、最終処理ユニット２０７において、生成水から分離されたドロー溶液は、ドロー濃度が０．５～２５％程度のポリマー溶液であり、通常は外部に廃棄されるが、改めて再生ドロー溶液または希釈ドロー溶液に導入することも可能である。

　（流出側熱交換工程）
　流出側熱交換手段としての熱交換器２０３ａにおいては、流出側熱交換工程が行われる。すなわち、膜モジュール２０１から流出した希釈ドロー溶液は、まず、熱交換器２０３ａに供給される。一方、熱交換器２０３ａには、分離槽２０６において得られた水リッチ溶液が供給される。上述したように、分離槽２０６においては液温が曇点以上１００℃以下で水分離工程が行われる。そのため、分離槽２０６から流出する水リッチ溶液は、膜モジュール２０１から流出する希釈ドロー溶液よりも高温である。一方、後段の最終処理ユニット２０７における処理温度は、例えば２０℃以上５０℃以下、好適には３５℃以上４５℃以下の例えば４５℃である。そこで、熱交換器２０３ａにおいて、水リッチ溶液を所定温度まで降温させる温度調整が行われる。すなわち、熱交換器２０３ａにおいて、水リッチ溶液は希釈ドロー溶液によって冷却される一方、希釈ドロー溶液は水リッチ溶液によって加熱される。

　（中間熱交換工程）
　中間熱交換手段としての熱交換器２０３ｂにおいては、中間熱交換工程が行われる。すなわち、膜モジュール２０１から流出した希釈ドロー溶液は、まず熱交換器２０３ａを通過して昇温された後、熱交換器２０３ｂに供給される。一方、熱交換器２０３ｂには、分離槽２０６から流出した再生ドロー溶液が供給される。上述したように、分離槽２０６においては液温が曇点以上１００℃以下で水分離工程が行われる。そのため、分離槽２０６から流出する再生ドロー溶液は、熱交換器２０３ａにおいて水リッチ溶液によって昇温された希釈ドロー溶液よりも高温である。これにより、熱交換器２０３ｂにおいて、再生ドロー溶液は希釈ドロー溶液によって冷却される一方、希釈ドロー溶液は再生ドロー溶液によって加熱される。結果的に、希釈ドロー溶液は、流出側熱交換工程および中間熱交換工程によって加熱される。

　（加熱工程）
　加熱手段としての加熱器２０５においては、加熱工程が行われる。すなわち、正浸透工程によって含水溶液から水が移動して希釈された希釈ドロー溶液は、上述した流出側熱交換工程および中間熱交換工程によって昇温された後、加熱器２０５によって曇点以上の温度まで加熱される。これにより、希釈ドロー溶液のポリマーの少なくとも一部を凝集させて、相分離させる。加熱工程における加熱温度は、加熱器２０５を制御することによって調整可能である。なお、加熱温度は、１００℃以下が好ましく、参考実施形態において加熱温度は、曇点以上１００℃以下の例えば８８℃である。

　（冷却工程）
　冷却手段としての冷却器２０４においては、冷却工程が行われる。すなわち、冷却器２０４には、分離槽２０６から流出されて熱交換器２０３ｂによって降温された再生ドロー溶液が供給される。参考実施形態においては、冷却器２０４によって、再生ドロー溶液を所定温度、具体的に例えば４０℃程度の温度に調整する。上述したように、分離槽２０６には加熱された希釈ドロー溶液が流入されるため、分離槽２０６から流出する再生ドロー溶液の温度は含水溶液よりも高温である。そこで、冷却器２０４によって、再生ドロー溶液を降温させる。再生ドロー溶液を所定温度に降温させるために、冷却器２０４には、例えば低温の海水が供給され、再生ドロー溶液は海水によって冷却される。冷却された再生ドロー溶液は膜モジュール２０１の他方の室に供給される。

　本発明者は、水処理装置２００に外部から加熱器２０５に供給するエネルギーを低減するために、希釈ドロー溶液が相分離された水リッチ溶液および再生ドロー溶液のエネルギーを用いて、希釈ドロー溶液を再度加熱する方法を案出した。ところが、このような水処理装置２００において、流入する含水溶液の温度が変動すると、正浸透システムにおいて含水溶液から半透膜を介してドロー溶液に移動する水の量が変動する可能性があった。含水溶液からドロー溶液に移動する水の量が変動すると、最終的に得られる生成水の量である造水量が変動する。造水量が変動すると、水処理装置２００におけるマスバランスや熱バランスが崩れ、分離槽２０６に供給するドロー溶液に関して、温度を曇点以上に加熱できたとしても流量が変動する可能性がある。分離槽２０６に供給されるドロー溶液の流量が変動すると、ドロー溶液において分離不良が生じやすくなり、ドロー溶液に水が多く残されることになって性状が不安定になる。これにより、ドロー溶液を再利用する際に含水溶液から移動する水の量が低下して、正浸透システムにおける処理効率が低下する可能性がある。この場合、水処理装置の運転における安定性が低下することが考えられる。上述した特許文献１，２に記載された従来技術においても、水処理装置の運転における安定化については考慮されておらず、水処理装置を安定して運転できる技術が求められていた。すなわち、本発明者は、水処理装置２００に海水などの含水溶液を外部から導入する際に、含水溶液の温度や流量が変動する可能性があることを発見した。この問題に関する具体的な場合について、参考実施形態による第１および第２参考例において説明する。

　（第１参考例）
　まず、第１参考例として、外部から導入される海水などの含水溶液の流量が１０００Ｌ／ｈであって温度が２５℃である場合を例にして考察する。すなわち、水処理装置２００に外部から導入された含水溶液に対して膜モジュール２０１によって濃縮された含水溶液は、６００Ｌ／ｈ以下の流量で膜モジュール２０１から排出される。すなわち、膜モジュール２０１において、４００Ｌ／ｈ以上の流量で水の移動が行われる。

　一方、膜モジュール２０１に導入される再生ドロー溶液の流量が１０００Ｌ／ｈ以上であって温度が４０℃であるとする。なお、再生ドロー溶液の温度は、冷却器２０４によって制御される。この場合、膜モジュール２０１において再生ドロー溶液から含水溶液に熱が移動するとともに、含水溶液から再生ドロー溶液に水が移動して、膜モジュール２０１から希釈ドロー溶液が流出する。膜モジュール２０１から流出される希釈ドロー溶液は、温度が３７℃程度であり、流量が１４００Ｌ／ｈ以上になる。その後、希釈ドロー溶液は、熱交換器２０３ａによって昇温されて例えば５２℃以上の温度になった後、熱交換器２０３ｂによってさらに昇温されて７０℃程度の温度になる。７０℃程度の温度にまで昇温された希釈ドロー溶液は、加熱器２０５によってドロー溶液の曇点以上の温度である８８℃にまで加熱されて分相される。分相された希釈ドロー溶液は、分離槽２０６に供給されて、再生ドロー溶液と水リッチ溶液とに相分離される。再生ドロー溶液は、温度が８８℃、流量が１０００Ｌ／ｈ以上である。水リッチ溶液は、温度が８８℃、流量が４００Ｌ／ｈ以下である。再生ドロー溶液は、熱交換器２０３ｂに供給されて低温の希釈ドロー溶液と熱交換されて、８８℃から６５℃以上８８℃未満の温度まで降温される。水リッチ溶液は、熱交換器２０３ａに供給されて３７℃の希釈ドロー溶液と熱交換されて８８℃から４５℃以上８８℃未満の温度まで降温された後、最終処理ユニット２０７に供給される。最終処理ユニット２０７においては、４００Ｌ／ｈ以下の流量で生成水が得られる。なお、最終処理ユニット２０７において、生成水から分離されるドロー溶液については、少量であることから考慮していない。以上により、１０００Ｌ／ｈの流量の含水溶液から、４００Ｌ／ｈ以下の流量の生成水が得られる。

　（第２参考例）
　次に、第２参考例として、外部から導入される海水などの含水溶液の流量が１０００Ｌ／ｈであって温度が２５℃から上昇して３５℃程度になった場合を例に考察する。すなわち、水処理装置２００に外部から導入された含水溶液に対して膜モジュール２０１によって濃縮された含水溶液は、８００Ｌ／ｈの流量で膜モジュール２０１から排出される。すなわち、膜モジュール２０１において、２００Ｌ／ｈの流量で水の移動が行われる。

　一方、膜モジュール２０１に導入される再生ドロー溶液の流量は、１０００Ｌ／ｈであって温度が４０℃であるとする。なお、再生ドロー溶液の温度は、冷却器２０４によって制御される。この場合、膜モジュール２０１において再生ドロー溶液から含水溶液に熱が移動するとともに、含水溶液から再生ドロー溶液に水が移動して、膜モジュール２０１から希釈ドロー溶液が流出する。膜モジュール２０１から流出される希釈ドロー溶液は、温度が３８℃程度であり、流量が１２００Ｌ／ｈになる。その後、希釈ドロー溶液は、熱交換器２０３ａによって昇温されて例えば６５℃以下の温度になった後、熱交換器２０３ｂによってさらに昇温されて７５℃以下の温度になる。７５℃以下の温度にまで昇温された希釈ドロー溶液は、加熱器２０５によってドロー溶液の曇点以上の温度である８８℃にまで加熱されて分相される。分相された希釈ドロー溶液は、分離槽２０６に供給されて、再生ドロー溶液と水リッチ溶液とに相分離される。再生ドロー溶液は、温度が８８℃、流量が１０００Ｌ／ｈである。水リッチ溶液は、温度が８８℃、流量が２００Ｌ／ｈである。再生ドロー溶液は、熱交換器２０３ｂに供給されて低温の希釈ドロー溶液と熱交換されて、８８℃から６５℃以上８８℃未満の温度まで降温される。水リッチ溶液は、熱交換器２０３ａに供給されて３８℃の希釈ドロー溶液と熱交換されて８８℃から４５℃以下の温度まで降温された後、最終処理ユニット２０７に供給される。最終処理ユニット２０７においては、２００Ｌ／ｈの流量で生成水が得られる。なお、最終処理ユニット２０７において、生成水から分離されるドロー溶液については、少量であることから考慮していない。以上により、１０００Ｌ／ｈの流量の含水溶液から、２００Ｌ／ｈの流量の生成水が得られる。

　第１参考例と第２参考例とを比較すると、導入される含水溶液の温度が変動することによって、膜モジュール２０１において含水溶液からドロー溶液に移動する水の量が変動している。これにより、最終的に得られる生成水の造水量は、第１参考例において４００Ｌ／ｈであるのに対し、第２参考例において２００Ｌ／ｈと低下する。造水量が変動すると、膜モジュール２０１から排出される希釈ドロー溶液の流量は、第１参考例において１４００Ｌ／ｈ以上であるのに対して第２参考例において１２００Ｌ／ｈとなって、分離槽２０６に供給する希釈ドロー溶液の流量が変動する。これにより、水処理装置２００におけるマスバランスが崩れて、熱交換器２０３ａ，２０３ｂおよび加熱器２０５などにおける熱バランスが崩れる。分離槽２０６に供給される希釈ドロー溶液の流量が変動すると、希釈ドロー溶液において分離不良が生じやすくなって、再生ドロー溶液に水が多く残される。これにより、再生ドロー溶液の性状が不安定になって、再生ドロー溶液を再利用する際に含水溶液から移動する水の量が低下して、膜モジュール２０１における処理効率が低下する。本発明者は、以上の問題点を知見するに至り、本発明を案出するに至った。以下に、本発明者が案出した発明による実施形態について説明する。

　（第４の実施形態）
　（水処理装置）
　次に、本発明の第４の実施形態による水処理装置について説明する。図５は、この第４の実施形態による水処理装置４を模式的に示すブロック図である。図５に示すように、第４の実施形態による水処理装置４は、半透膜４１ａを有する膜モジュール４１、熱交換器４２ａ，４２ｂ，４２ｃ、前処理ユニット４３、加熱器４４、分離槽４５、最終処理ユニット４６、温度計４７ａ，４７ｂ、流量計４８、調節弁４９ａ，４９ｂ、および制御部５０を備えて構成される。水処理装置４における、膜モジュール４１、半透膜４１ａ、熱交換器４２ｂ，４２ｃ、前処理ユニット４３、加熱器４４、分離槽４５、および最終処理ユニット４６はそれぞれ、水処理装置２００における、膜モジュール２０１、半透膜２０１ａ、熱交換器２０３ａ，２０３ｂ、前処理ユニット２０２、加熱器２０５、分離槽２０６、および最終処理ユニット２０７と同様である。

　熱交換器４２ａは、膜モジュール４１に対して含水溶液の流れ方向に沿った上流側、かつ分離槽４５から流出されて再利用される再生ドロー溶液の流れ方向に沿った分離槽４５の下流側に設けられる。熱交換器４２ａは、分離槽４５から流出される再生ドロー溶液と外部から供給される含水溶液との間で熱交換を行う。

　含水溶液温度計測手段としての温度計４７ａは、膜モジュール４１に対して含水溶液の流れ方向に沿った少なくとも上流側、この第４の実施形態においては、前処理ユニット４３の上流側かつ熱交換器４２ａの下流側に設けられる。温度計４７ａは、熱交換器４２ａによって熱交換された含水溶液の温度を計測し、温度の計測値を制御部５０に供給する。

　ドロー溶液温度計測手段としての温度計４７ｂは、膜モジュール４１に対して、再生ドロー溶液の流れ方向に沿った少なくとも上流側、かつ再生ドロー溶液の流れ方向に沿った熱交換器４２ａの下流側に設けられる。温度計４７ｂは、熱交換器４２ａによって熱交換された再生ドロー溶液の温度を計測し、温度の計測値を制御部５０に供給する。

　流量計測手段としての流量計４８は、膜モジュール４１に対して含水溶液の流れ方向に沿った少なくとも上流側に設けられる。流量計４８は、膜モジュール４１に流入する含水溶液の流量を計測し、流量の計測値を制御部５０に供給する。

　調節弁４９ａは、膜モジュール４１に対して含水溶液の流れ方向に沿った少なくとも上流側、この第４の実施形態においては、前処理ユニット４３の上流側かつ熱交換器４２ａの下流側に設けられる。調節弁４９ａは、前処理ユニット４３に流入する含水溶液の流量、ひいては膜モジュール４１に流入する含水溶液の流量を調整するための正浸透流量調節手段である。調節弁４９ａは、流量計４８による含水溶液の流量の計測値や、温度計４７ａ，４７ｂによる温度の計測値に基づいて、制御部５０によって開度が制御される。具体的に、前処理ユニット４３に流入する含水溶液の流量が一定になって、膜モジュール４１に流入する含水溶液の流量が一定になるように、制御部５０によって調節弁４９ａの開度が調整される。

　熱交換流量調節手段としての調節弁４９ｂは、バイパス手段としてのバイパス配管に設けられている。バイパス配管は、希釈ドロー溶液の流れ方向に沿って熱交換器４２ｃの上流側から下流側に連通させて、希釈ドロー溶液を通過可能に構成されている。これにより、調節弁４９ｂの開度を調整することによって、中間熱交換手段としての熱交換器４２ｃを通過する希釈ドロー溶液の流量を調節可能に構成される。すなわち、調節弁４９ｂの開度が０であって、全閉の場合、膜モジュール４１から流出した希釈ドロー溶液は全量、熱交換器４２ｃを通過する。一方、調節弁４９ｂの開度が最大であって全開の場合、膜モジュール４１から流出した希釈ドロー溶液は、バイパス配管に流れ得る量だけ調節弁４９ｂを通過する。この場合、熱交換器４２ｃを通過する希釈ドロー溶液の流量は最小になる。このように、調節弁４９ｂの開度に応じて、熱交換器４２ｃにおいて熱交換される希釈ドロー溶液の流量を調整可能に構成される。これにより、調節弁４９ｂの開度に応じて、分離槽４５から流出した再生ドロー溶液の温度を調整することができる。

　再生ドロー溶液の温度の調整は、温度計４７ｂにより計測される温度が略一定、具体的に例えば４０℃になるように行うことが望ましい。このように、膜モジュール４１に供給される再生ドロー溶液の温度を所定温度で略一定に維持するように、調節弁４９ｂの開度を制御することによって，水処理装置４の全体において、熱交換効率を向上でき、調節弁４９ａを通じて行われる含水溶液の廃棄量を削減できるので、海水の送水に要するエネルギーを低減できる。

　制御手段としての制御部５０は、シーケンサーと呼ばれる機器を用いることができる。物理的には、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）、ＲＡＭ（Random　Access　Memory）やＲＯＭ（Read　Only　Memory）およびインターフェースなどを含む周知のマイクロコンピュータを主体とする電子回路である。制御部５０は、ＲＡＭに入力されたデータおよびあらかじめＲＯＭなどに記憶されているデータを使用して演算を行い、その演算結果を指令信号として出力する。制御部５０は、ＲＯＭに保持されるプログラムをＲＡＭにロードしてＣＰＵで実行することで、ＣＰＵの制御に基づいて水処理装置４の各種装置を動作させるとともに、記録部としてのＲＡＭやＲＯＭにおけるデータの読み出しおよびＲＡＭへの書き込みを行う。制御部５０は、温度計４７ａ，４７ｂおよび流量計４８から計測値のデータが入力されるとともに、調節弁４９ａ，４９ｂの開度を制御する。

　（水処理方法）
　次に、第４の実施形態による水処理装置４を用いた水処理方法について説明する。第４の実施形態による水処理方法において、前処理工程、正浸透工程、加熱工程、水分離工程、流出側熱交換工程、および最終処理工程は、参考実施形態と同様である。

　（流入側熱交換工程）
　第４の実施形態においては、参考実施形態における冷却工程に代えて、流入側熱交換手段としての熱交換器４２ａ、調節弁４９ｂ、および制御部５０によって、流入側熱交換工程が行われる。すなわち、外部から水処理装置４に供給される含水溶液は、まず、熱交換器４２ａに供給される。一方、熱交換器４２ａには、分離槽４５から流出されて熱交換器４２ｃを通過した再生ドロー溶液が供給される。第４の実施形態においては、熱交換器４２ａによって、再生ドロー溶液および含水溶液の温度が所定温度、例えば４０℃程度に調整される。ここで、第４の実施形態における、含水溶液および再生ドロー溶液の温度を所定温度に調整する流入側熱交換工程について説明する。

　まず、温度計４７ｂによって、再生ドロー溶液の流れ方向に沿った熱交換器４２ａの下流側での温度を計測する。計測された温度の計測値は、制御部５０に供給される。一方、温度計４７ａによって、含水溶液の流れ方向に沿った熱交換器４２ａの下流側での温度を計測する。計測された温度の計測値は、制御部５０に供給される。制御部５０は、温度計４７ａ，４７ｂから供給された計測値と、あらかじめ設定された膜モジュール４１に供給する際の所定温度とを比較した結果に基づいて、中間熱交換工程を行う希釈ドロー溶液の流量を調節する熱交換流量調節工程を行う。

　（熱交換流量調節工程および中間熱交換工程）
　熱交換器４２ｃにおいては、希釈ドロー溶液と再生ドロー溶液との間で熱交換が行われる中間熱交換工程が行われる。制御部５０は、温度計４７ａ，４７ｂから制御部５０に供給される温度の計測値に基づいて、調節弁４９ｂを調整する熱交換流量調整工程を行う。制御部５０は、必要に応じて、温度計４７ａ，４７ｂから制御部５０に供給される温度の計測値に基づいて調節弁４９ａを調節する。

　すなわち、制御部５０は、温度計４７ａ，４７ｂにより計測される温度が、それぞれ略一定に維持されるように、調節弁４９ａ，４９ｂの開度をそれぞれ制御する。また、調節弁４９ａ，４９ｂの開度は、制御部５０によって独立に制御される。以下に、温度計４７ａ，４７ｂが計測する温度を、それぞれ略一定に維持するように、調節弁４９ａ，４９ｂの開度をそれぞれ制御する制御方法の一例について説明する。なお、調節弁４９ａ，４９ｂの制御方法は以下の方法に限定されるものではない。

　まず、温度計４７ａによる計測値が所定温度より高い場合、制御部５０は、熱交換器４２ａを通過する再生ドロー溶液の温度を低下させる制御を行う。この場合、制御部５０は、調節弁４９ｂの開度を小さくすることによって、バイパス配管を流れる希釈ドロー溶液の流量を低減させる。これに伴って、熱交換器４２ｃを流れる希釈ドロー溶液の流量が増加して、熱交換器４２ｃにおいて再生ドロー溶液から希釈ドロー溶液に移動する熱量が増加する。これにより、熱交換器４２ａを通過する再生ドロー溶液の温度は、調節弁４９ｂの開度を小さくする前に比して低下して、含水溶液の温度の上昇も抑制される。

　反対に、温度計４７ａによる計測値が所定温度より低い場合、制御部５０は、熱交換器４２ａを通過する再生ドロー溶液の温度を上昇させる制御を行う。すなわち、制御部５０は、調節弁４９ｂの開度を大きくすることによって、バイパス配管を流れる希釈ドロー溶液の流量を増加させる。これに伴って、熱交換器４２ｃを流れる希釈ドロー溶液の流量が低減して、熱交換器４２ｃにおいて再生ドロー溶液から希釈ドロー溶液に移動する熱量が低減する。これにより、熱交換器４２ａを通過する再生ドロー溶液の温度は、調節弁４９ｂの開度を小さくする前に比して上昇して、含水溶液の温度も上昇される。

　また、具体的に、調節弁４９ｂが全閉の場合や比較的絞られている場合、熱交換器４２ａには、調節弁４９ｂが全開の場合に比して低い温度の再生ドロー溶液が供給される。この際、再生ドロー溶液の温度を低下させるために熱交換器４２ａに供給される含水溶液は比較的少なくてよいため、前処理ユニット４３や膜モジュール４１に供給される含水溶液を一定にするための調節弁４９ａからの廃棄量は低減される。一方、調節弁４９ｂが全開の場合や比較的開けられている場合、熱交換器４２ａに供給される再生ドロー溶液の温度は、調節弁４９ｂが全閉の場合に比して高くなる。この際、再生ドロー溶液を冷却するとともに、温度計４７ａにより計測される含水溶液の温度を所定温度に維持するために、熱交換器４２ａに供給される含水溶液を多くする必要があるため、調節弁４９ａからの廃棄量は増加する。

　以上の制御原理に基づいて、温度計４７ｂにより計測される温度を所定温度の例えば４０℃に維持するように、調節弁４９ｂの開度を調節するとともに、温度計４７ａの温度を所定温度の例えば４０℃に維持するように、調節弁４９ｂの開度を調節する。ここで、調節弁４９ｂの開度の調整のみで温度計４７ａ，４７ｂの計測値をいずれも一定に維持することが困難な場合には、さらに調節弁４９ａの開度を調整することによって、温度計４７ａ，４７ｂの計測値をともに一定になるように調整する。

　以上のようにして、制御部５０は、温度計４７ａ，４７ｂの計測値に基づいて調節弁４９ａ，４９ｂの開度を制御することによって、含水溶液の温度と再生ドロー溶液の温度とが互いに略同じ温度で所定温度になるように制御する。熱交換器４２ａにおいて熱交換が行われて降温された再生ドロー溶液は膜モジュール４１の他方の室に供給されるとともに、熱交換が行われて昇温された含水溶液は、前処理ユニット４３に供給されて、濁質が除去される。前処理ユニット４３から流出した含水溶液は、流量計４８を通過して膜モジュール４１における一方の室に供給される。膜モジュール４１に供給される前の含水溶液が昇温されていることにより、膜モジュール４１の透過水量（ｍ／日）を向上させることができる。また、膜モジュール４１に供給される含水溶液の温度を一定に維持することによって、膜モジュール４１における透過水量を安定化させることができる。

　（正浸透流量調節工程）
　第４の実施形態においては、さらに、流量計４８、調節弁４９ａ、および制御部５０によって、膜モジュール４１に流入する含水溶液の流量を調節する正浸透流量調節工程が行われる。すなわち、外部から水処理装置４に供給される含水溶液は、熱交換器４２ａを介し、前処理ユニット４３によって濁質が除去された後、膜モジュール４１に供給される。流量計４８は、含水溶液の流れ方向に沿って膜モジュール４１の上流側の流量を計測して、計測値を制御部５０に供給する。制御部５０は、流量計４８から供給された計測値と、あらかじめ設定された膜モジュール４１に供給する際の所定流量とを比較する。計測値が所定流量より大きい場合、制御部５０は、膜モジュール４１に流入する含水溶液の流量を低減する制御を行う。すなわち、制御部５０は、調節弁４９ａの開度を大きくすることによって、前処理ユニット４３の上流側において、外部に廃棄する含水溶液の流量を増加させる。これにより、前処理ユニット４３に供給される含水溶液の流量が減少して、膜モジュール４１に供給される含水溶液の流量が低減される。反対に、計測値が所定流量より小さい場合、制御部５０は、膜モジュール４１に流入する含水溶液の流量を増加させる制御を行う。すなわち、制御部５０は、調節弁４９ａの開度を小さくすることによって、前処理ユニット４３の上流側において、外部に廃棄する含水溶液の流量を減少させる。これにより、前処理ユニット４３に供給される含水溶液の流量が増加して、膜モジュール４１に供給される含水溶液の流量が増加される。これにより、膜モジュール４１に流入する含水溶液の流量を略一定の所定流量に維持することができる。

　（第４実施例）
　次に、以上のように構成された水処理装置４の第４実施例について説明する。なお、第４実施例においては、水処理装置４を用いて、１０００Ｌ／ｈの流量の海水から３００Ｌ／ｈの淡水を生成する場合を例に説明する。

　第４実施例においては、水処理装置４に外部から導入された海水に対して熱交換器４２ａによって熱交換が行われる。海水は、熱交換器４２ａによって、４０℃の温度に昇温されて前処理ユニット４３および膜モジュール４１に供給される。ここで、含水溶液の流れ方向に沿った前処理ユニット４３の上流側、かつ熱交換器４２ａの下流側の温度に応じて、調節弁４９ｂの開度が制御され、熱交換器４２ｃに通過する希釈ドロー溶液の流量が制御される。これにより、熱交換器４２ｃにおいて再生ドロー溶液から希釈ドロー溶液に移動する熱量が制御されて、熱交換器４２ａを通過する再生ドロー溶液の温度が制御され、再生ドロー溶液から海水に移動する熱量が制御される。膜モジュール４１によって濃縮された海水は、７００Ｌ／ｈの流量で膜モジュール４１から排出される。すなわち、膜モジュール４１において、３００Ｌ／ｈの流量で水の移動が行われる。

　一方、再生ドロー溶液は、熱交換器４２ａにおける海水との熱交換によって温度調整が行われ、４０℃の温度に降温される。再生ドロー溶液は、膜モジュール４１に供給されて希釈され、希釈ドロー溶液として流出する。ここで、再生ドロー溶液の流量は１０００Ｌ／ｈである。膜モジュール４１から流出される希釈ドロー溶液は、温度が４０℃であり、流量が１３００Ｌ／ｈである。その後、希釈ドロー溶液は、熱交換器４２ｂにおいて温度が８８℃の水リッチ溶液と熱交換されて加熱され、４０℃から５２℃の温度まで昇温される。続いて、希釈ドロー溶液は、熱交換器４２ｃに供給されて熱交換が行われる。熱交換器４２ｃにおいて希釈ドロー溶液は、含水溶液の流れ方向に沿った膜モジュール４１の上流側の温度に応じて制御される調節弁４９ｂの開度に対応して温度が制御され、５２℃から５２℃以上７１℃以下の温度に昇温される。その後、加熱器４４に供給されてさらに加熱され、８８℃の温度まで昇温される。ここで、加熱器４４においては、希釈ドロー溶液を５２～７１℃から８８℃まで加熱する際に、例えば２１～４４ｋＷのエネルギーが必要になる。

　希釈ドロー溶液は、分離槽４５に供給されて、再生ドロー溶液と水リッチ溶液とに相分離される。分離槽４５から流出される再生ドロー溶液は、温度が８８℃、流量が１０００Ｌ／ｈである。再生ドロー溶液は、熱交換器４２ｃに供給されて低温の希釈ドロー溶液と熱交換される。熱交換器４２ｃにおける熱交換は、調節弁４９ｂの開度に応じて温度が制御され、８８℃から６５℃以上８８℃未満の温度に降温される。

　分離槽４５から流出される水リッチ溶液は、温度が８８℃、流量が３００Ｌ／ｈである。水リッチ溶液は、熱交換器４２ｂに供給されて４０℃の希釈ドロー溶液と熱交換されて、８８℃から４５℃まで降温された後に、最終処理ユニット４６に供給される。最終処理ユニット４６においては、３００Ｌ／ｈの流量で生成水が得られる。なお、最終処理ユニット４６において、生成水から分離されるドロー溶液については、少量であることから考慮していない。以上により、１０００Ｌ／ｈの流量の海水から、３００Ｌ／ｈの流量の生成水が得られる。

　上述した第１参考例および第２参考例においては、膜モジュール２０１に流入する含水溶液の温度が変動することによって、最終的に得られる生成水の造水量は、第１参考例における４００Ｌ／ｈから第２参考例における２００Ｌ／ｈに低下している。また、膜モジュール２０１から排出される希釈ドロー溶液の流量も、第１参考例における１４００Ｌ／ｈ以上から、第２参考例における１２００Ｌ／ｈに低下している。これに対し、第４実施例においては、膜モジュール４１に流入する含水溶液の温度が一定であることにより、最終的に得られる生成水の造水量も一定にでき、膜モジュール４１から排出される希釈ドロー溶液の流量も一定にできる。これにより、分離槽４５に供給される希釈ドロー溶液の流量を一定にできるので、再生ドロー溶液の分離不良も抑制できる。したがって、水処理装置４におけるマスバランスを安定化することができ、熱交換器４２ａ，４２ｂおよび加熱器４４における熱バランスも安定化できる。さらに、膜モジュール４１に導入する含水溶液の温度を一定に制御できるので、膜モジュール４１における処理効率を安定化できる。

　さらに、上述した第１参考例および第２参考例においては、分離槽２０６によって分離された再生ドロー溶液を冷却器２０４によって冷却した後に、膜モジュール２０１に供給している。冷却器２０４には、再生ドロー溶液を冷却するために海水を供給しているため、冷却器２０４に海水を供給するためのポンプの設備、およびポンプを稼働させるための電力が必要になる。これに対し、第４実施例においては、熱交換器４２ａによって、前処理ユニット４３および膜モジュール４１に導入する海水を用いて再生ドロー溶液を冷却している。そのため、再生ドロー溶液を冷却するための冷却器２０４が不要になるため、冷却器２０４に例えば海水を供給するためのポンプの設備も不要になり、ポンプを稼働させる電力も不要になる。これにより、設備コストを低減できるとともに、電力コストの低減を実現できる。

　以上説明したように第４の実施形態によれば、熱交換器４２ｃにおける希釈ドロー溶液の流れ方向に沿った上流側と下流側とをバイパスするバイパス配管の流量を調整する調節弁４９ｂを設け、膜モジュール４１に流入する含水溶液の温度に応じて、調節弁４９ｂの開度を制御することによって、含水溶液と再生ドロー溶液との熱交換を制御していることにより、膜モジュール４１に供給する含水溶液および再生ドロー溶液を所望の温度に調整している。これにより、膜モジュール４１において含水溶液およびドロー溶液の温度を極めて近い温度にできるので、膜モジュール４１における処理効率を安定化できる。

　また、第４の実施形態によれば、含水溶液の流れ方向に沿った少なくとも膜モジュール４１の上流側に調節弁４９ａを設け、膜モジュール４１の上流側の流量に応じて調節弁４９ａの開度を調節していることにより、膜モジュール４１に供給される含水溶液を所定流量に維持することができる。これにより、膜モジュール４１における処理効率をより一層安定化することができる。

　（第５の実施形態）
　（水処理装置および水処理方法）
　次に、本発明の第５の実施形態について説明する。図６は、第５の実施形態による水処理装置５を示す。図６に示すように、第５の実施形態による水処理装置５においては、第４の実施形態による水処理装置４に対して、前処理ユニット４３が設けられていない。すなわち、水処理装置５に導入される前段階において、含水溶液に対して濁質などを除去する前処理が実行される。その他の構成は、第４の実施形態と同様である。

　（第５実施例）
　次に、水処理装置５の第５実施例について説明する。なお、第５実施例においては、水処理装置５を用いて、１０００Ｌ／ｈの流量の海水から３００Ｌ／ｈの淡水を生成する場合を例に説明する。第５実施例においては、水処理装置５に外部から導入された海水に対して熱交換器４２ａによって熱交換が行われる。海水は、熱交換器４２ａによって、４０℃の温度に調整されて膜モジュール４１に供給される。ここで、含水溶液の流れ方向に沿った膜モジュール４１の上流側、かつ熱交換器４２ａの下流側の温度に応じて、調節弁４９ｂの開度が制御され、熱交換器４２ｃを通過する希釈ドロー溶液の流量が制御される。これにより、熱交換器４２ｃにおいて再生ドロー溶液から希釈ドロー溶液に移動する熱量が制御されて、熱交換器４２ａを通過する再生ドロー溶液の温度が制御されて、再生ドロー溶液から海水に移動する熱量が制御される。膜モジュール４１によって濃縮された海水は、７００Ｌ／ｈの流量で膜モジュール４１から排出される。すなわち、膜モジュール４１において、３００Ｌ／ｈの流量で水の移動が行われる。

　一方、再生ドロー溶液は、熱交換器４２ａにおいて海水によって４０℃の温度に降温される。再生ドロー溶液は、膜モジュール４１に供給されて希釈され、希釈ドロー溶液として流出する。ここで、再生ドロー溶液の流量は１０００Ｌ／ｈである。膜モジュール４１から流出される希釈ドロー溶液は、温度が４０℃であり、流量が１３００Ｌ／ｈである。その後、希釈ドロー溶液は、熱交換器４２ｂにおいて温度が８８℃の水リッチ溶液と熱交換されて加熱され、４０℃から５２℃の温度まで昇温される。続いて、希釈ドロー溶液は、熱交換器４２ｃに供給されて熱交換が行われる。熱交換器４２ｃにおいて希釈ドロー溶液は、含水溶液の流れ方向に沿った膜モジュール４１の上流側の温度に応じて制御される調節弁４９ｂの開度に対応して温度が制御され、５２℃から５２℃以上７１℃以下の温度に昇温される。その後、希釈ドロー溶液は、加熱器４４に供給されてさらに加熱され、８８℃の温度まで昇温される。ここで、加熱器４４においては、希釈ドロー溶液を５２～７１℃から８８℃まで加熱する際に、２１～４４ｋＷのエネルギーが必要になる。

　希釈ドロー溶液は、分離槽４５に供給されて、再生ドロー溶液と水リッチ溶液とに相分離される。分離槽４５から流出される再生ドロー溶液は、温度が８８℃、流量が１０００Ｌ／ｈである。再生ドロー溶液は、熱交換器４２ｃに供給されて低温の希釈ドロー溶液と熱交換される。熱交換器４２ｃにおける熱交換は、含水溶液の流れ方向に沿った膜モジュール４１の上流側の温度に応じて制御される調節弁４９ｂの開度に応じて温度が制御され、再生ドロー溶液は、８８℃から６５℃以上８８℃未満の温度に降温される。

　分離槽４５から流出される水リッチ溶液は、温度が８８℃、流量が３００Ｌ／ｈである。水リッチ溶液は、熱交換器４２ｂに供給されて４０℃の希釈ドロー溶液と熱交換されて、８８℃から４５℃まで降温された後に、最終処理ユニット４６に供給される。最終処理ユニット４６においては、３００Ｌ／ｈの流量で生成水が得られる。なお、最終処理ユニット４６において、生成水から分離されるドロー溶液については、少量であることから考慮していない。以上により、１０００Ｌ／ｈの流量の海水から、３００Ｌ／ｈの流量の生成水が得られる。また、第５の実施形態においても第４の実施形態と同様に、含水溶液の流れ方向に沿った膜モジュール４１の上流側に調節弁４９ａを設け、膜モジュール４１の上流側の流量に応じて調節弁４９ａの開度を調節する。これにより、膜モジュール４１に供給される含水溶液を所定流量に維持することができるので、膜モジュール４１における処理効率を安定化することができる。

　第５の実施形態によれば、含水溶液の流れ方向に沿った膜モジュール４１の上流側の温度に応じて調節弁４９ｂの開度を制御することによって、熱交換器４２ａにおいて熱交換される熱量を制御しているため、膜モジュール４１に流入する含水溶液の温度を一定に維持できるので、第４の実施形態と同様の効果を得ることができる。

　（第６の実施形態）
　（水処理装置および水処理方法）
　次に、本発明の第６の実施形態について説明する。図７は、第６の実施形態による水処理装置６を示す。図７に示すように、第６の実施形態による水処理装置６においては、第４の実施形態による水処理装置４に対して、熱交換器４２ｂが設けられていない。すなわち、水処理装置６においては、希釈ドロー溶液と水リッチ溶液との間で熱交換が行われない。また、最終処理ユニット４６としては、曇点以上１００℃以下の高温の水リッチ溶液を処理可能な水分離装置を採用する必要がある。その他の構成は、第４の実施形態と同様である。

　（第６実施例）
　次に、水処理装置６の第６実施例について説明する。なお、第６実施例においては、水処理装置６を用いて、１０００Ｌ／ｈの流量の海水から３００Ｌ／ｈの淡水を生成する場合を例に説明する。第６実施例においては、水処理装置６に外部から導入された海水に対して熱交換器４２ａによって熱交換が行われる。海水は、熱交換器４２ａによって、４０℃の温度に調整されて前処理ユニット４３に供給されて濁質が除去された後、膜モジュール４１に供給される。ここで、含水溶液の流れ方向に沿った膜モジュール４１の上流側、かつ熱交換器４２ａの下流側の温度に応じて、調節弁４９ｂの開度が制御され、熱交換器４２ｃを通過する希釈ドロー溶液の流量が制御される。これにより、熱交換器４２ｃにおいて再生ドロー溶液から希釈ドロー溶液に移動する熱量が制御されて、熱交換器４２ａを通過する再生ドロー溶液の温度が制御され、熱交換器４２ａにおいて再生ドロー溶液から海水に移動する熱量が制御される。膜モジュール４１によって濃縮された海水は、７００Ｌ／ｈの流量で膜モジュール４１から排出される。すなわち、膜モジュール４１において、３００Ｌ／ｈの流量で水の移動が行われる。

　一方、再生ドロー溶液は、熱交換器４２ａにおいて海水によって４０℃の温度に降温される。再生ドロー溶液は、膜モジュール４１に供給されて希釈され、希釈ドロー溶液として流出する。ここで、再生ドロー溶液の流量は１０００Ｌ／ｈである。膜モジュール４１から流出される希釈ドロー溶液は、温度が４０℃であり、流量が１３００Ｌ／ｈである。その後、希釈ドロー溶液は、熱交換器４２ｃに供給されて熱交換が行われる。熱交換器４２ｃにおいて希釈ドロー溶液は、含水溶液の流れ方向に沿った膜モジュール４１の上流側の温度に応じて制御される調節弁４９ｂの開度に対応して温度が制御され、４０℃から４０℃以上５２℃以下の温度に昇温される。その後、希釈ドロー溶液は、加熱器４４に供給されてさらに加熱され、８８℃の温度まで昇温される。ここで、加熱器４４においては、希釈ドロー溶液を４０～５２℃から８８℃まで加熱する際に、第４および第５実施例に比して高いエネルギーである、例えば４４～５８ｋＷのエネルギーが必要になる。これは、水処理装置４，５に比して、熱交換器４２ｂが設けられていないことにより、希釈ドロー溶液を昇温する手段が少なくなり、加熱器４４によってより多くのエネルギーを希釈ドロー溶液に供給する必要があるためである。

　分離槽４５から流出される水リッチ溶液は、温度が８８℃、流量が３００Ｌ／ｈで、最終処理ユニット４６に供給される。最終処理ユニット４６においては、３００Ｌ／ｈの流量で生成水が得られる。なお、最終処理ユニット４６において、生成水から分離されるドロー溶液については、少量であることから考慮していない。以上により、１０００Ｌ／ｈの流量の海水から、３００Ｌ／ｈの流量の生成水が得られる。また、第６の実施形態においても第４の実施形態と同様に、含水溶液の流れ方向に沿った膜モジュール４１の上流側に調節弁４９ａを設け、膜モジュール４１の上流側の流量に応じて調節弁４９ａの開度を調節する。これにより、膜モジュール４１に供給される含水溶液を所定流量に維持することができるので、膜モジュール４１における処理効率を安定化することができる。

　第６の実施形態によれば、含水溶液の流れ方向に沿った膜モジュール４１の上流側の温度に応じて調節弁４９ｂの開度を制御することによって、熱交換器４２ａにおいて熱交換される熱量を制御しているため、膜モジュール４１に流入する含水溶液の温度を一定に維持できるので、第４および第５の実施形態と同様の効果を得ることができる。

　（第７の実施形態）
　（水処理装置および水処理方法）
　次に、本発明の第７の実施形態について説明する。図８は、第７の実施形態による水処理装置７を示す。図８に示すように、第７の実施形態による水処理装置７においては、第６の実施形態による水処理装置６に対して、前処理ユニット４３が設けられていない。すなわち、水処理装置７に導入される前段階において、含水溶液に対して濁質などを除去する前処理が実行される。その他の構成は、第６の実施形態と同様である。

　（第７実施例）
　次に、水処理装置７の第７実施例について説明する。なお、第７実施例においては、水処理装置７を用いて、１０００Ｌ／ｈの流量の海水から３００Ｌ／ｈの淡水を生成する場合を例に説明する。第７実施例においては、水処理装置７に外部から導入された海水に対して熱交換器４２ａによって熱交換が行われる。海水は、熱交換器４２ａによって、４０℃の温度に調整されて膜モジュール４１に供給される。ここで、含水溶液の流れ方向に沿った膜モジュール４１の上流側、かつ熱交換器４２ａの下流側の温度に応じて、調節弁４９ｂの開度が制御され、熱交換器４２ｃを通過する希釈ドロー溶液の流量が制御される。これにより、熱交換器４２ｃにおいて再生ドロー溶液から希釈ドロー溶液に移動する熱量が制御されて、熱交換器４２ａを通過する再生ドロー溶液の温度が制御され、再生ドロー溶液から海水に移動する熱量が制御される。膜モジュール４１によって濃縮された海水は、７００Ｌ／ｈの流量で膜モジュール４１から排出される。すなわち、膜モジュール４１において、３００Ｌ／ｈの流量で水の移動が行われる。

　分離槽４５から流出される水リッチ溶液は、温度が８８℃、流量が３００Ｌ／ｈで、最終処理ユニット４６に供給される。最終処理ユニット４６においては、３００Ｌ／ｈの流量で生成水が得られる。なお、最終処理ユニット４６において、生成水から分離されるドロー溶液については、少量であることから考慮していない。以上により、１０００Ｌ／ｈの流量の海水から、３００Ｌ／ｈの流量の生成水が得られる。また、第７の実施形態においても第４の実施形態と同様に、含水溶液の流れ方向に沿った膜モジュール４１の上流側に調節弁４９ａを設け、膜モジュール４１の上流側の流量に応じて調節弁４９ａの開度を調節する。これにより、膜モジュール４１に供給される含水溶液を所定流量に維持することができるので、膜モジュール４１における処理効率を安定化することができる。

　第７の実施形態によれば、含水溶液の流れ方向に沿った膜モジュール４１の上流側の温度に応じて調節弁４９ｂの開度を制御することによって、熱交換器４２ａにおいて熱交換される熱量を制御しているため、膜モジュール４１に流入する含水溶液の温度を一定に維持できるので、第４～第６の実施形態と同様の効果を得ることができる。

　以上、本発明の実施形態について具体的に説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、上述の実施形態において挙げた数値はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる数値を用いてもよく、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述および図面により本発明は限定されることはない。

　例えば、上述した第２の実施形態と第３の実施形態とをともに実施することも可能である。すなわち、熱交換器２３の上流側において、熱交換器２４を通過した再生ドロー溶液と膜モジュール２１から流出した希釈ドロー溶液との間で熱交換を行う熱交換器を別途設けて、前段熱交換工程と中間熱交換工程とをともに実行してもよい。

　本発明に係る水処理装置および水処理方法は、海水の淡水化や、下水、ガス、または油田の排水や随伴水、工鉱業排水の再利用などを目的とした水処理に広く利用できる。

　１，２，３，４，５，６，７，１００，２００　水処理装置
　１１，２１，３１，４１，１０１，２０１　膜モジュール
　１１ａ，２１ａ，３１ａ、４１ａ，１０１ａ，２０１ａ　半透膜
　１２，１３，２２，２３，２４，３２，３３，３４，４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，２０３ａ，２０３ｂ　熱交換器
　１４，２５，３５，４４，１０２，２０５　加熱器
　１０４，２０４　冷却器
　１５，２６，３６，４５，１０３，２０６　分離槽
　１６，２７，３７，４６，１０５，２０７　最終処理ユニット
　４３，２０２　前処理ユニット
　４７ａ，４７ｂ　温度計
　４８　流量計
　４９ａ，４９ｂ　調節弁
　５０　制御部

Claims

　曇点を有するドロー溶液に、溶媒として水を含む含水溶液から半透膜を介して水を移動させて希釈ドロー溶液とする正浸透手段と、
　前記希釈ドロー溶液を前記曇点以上の温度に加熱する加熱手段と、
　前記加熱手段によって加熱された前記希釈ドロー溶液を、水リッチ溶液と前記水リッチ溶液より含水率が低い再生ドロー溶液とに分離する水分離手段と、
　前記含水溶液と前記水分離手段から流出した前記再生ドロー溶液との間で熱交換を行う流入側熱交換手段と、
　前記正浸透手段から流出した前記希釈ドロー溶液と前記水分離手段から流出した前記水リッチ溶液との間で熱交換を行う流出側熱交換手段と、を備える
　ことを特徴とする水処理装置。
　前記水分離手段から流出した前記再生ドロー溶液と前記流出側熱交換手段を通過した前記希釈ドロー溶液との間で熱交換を行う中間熱交換手段をさらに備える
　ことを特徴とする請求項１に記載の水処理装置。
　前記含水溶液の流れ方向に沿った前記正浸透手段の上流側かつ前記流入側熱交換手段の下流側に設けられ、前記流入側熱交換手段の下流側における前記含水溶液の温度を計測する含水溶液温度計測手段と、
　前記希釈ドロー溶液の流れ方向に沿った前記中間熱交換手段の上流側と下流側とを連通させて前記希釈ドロー溶液を通過可能なバイパス手段と、
　前記バイパス手段を通過する前記希釈ドロー溶液の流量を調節可能な熱交換流量調節手段と、
　前記含水溶液温度計測手段により計測された温度の計測値に基づいて、前記熱交換流量調節手段を制御して、前記バイパス手段を通過する前記希釈ドロー溶液の流量を制御する制御手段と、をさらに備える
　ことを特徴とする請求項２に記載の水処理装置。
　前記ドロー溶液の流れ方向に沿った、前記流入側熱交換手段の下流側、かつ前記正浸透手段の上流側に設けられ、前記正浸透手段の上流側における前記ドロー溶液の温度を計測するドロー溶液温度計測手段をさらに備え、前記制御手段が、前記ドロー溶液温度計測手段により計測された温度の計測値を略一定に維持するように、前記バイパス手段を通過する前記希釈ドロー溶液の流量を制御する
　ことを特徴とする請求項３に記載の水処理装置。
　前記含水溶液の流れ方向に沿った前記正浸透手段の上流側に設けられ、前記正浸透手段に流入する前記含水溶液の流量を計測する流量計測手段と、前記流量計測手段の上流側に設けられ、前記正浸透手段に流入する前記含水溶液の流量を調節する正浸透流量調節手段と、をさらに備え、前記制御手段は、前記流量計測手段により計測された前記含水溶液の流量の計測値に基づいて、前記正浸透流量調節手段を制御する
　ことを特徴とする請求項３または４に記載の水処理装置。
　前記水リッチ溶液から生成水を得る分離処理手段をさらに備える
　ことを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の水処理装置。
　前記分離処理手段が、コアレッサー、活性炭、限外ろ過膜、ナノろ過膜、または逆浸透膜からなる
　ことを特徴とする請求項６に記載の水処理装置。
　前記希釈ドロー溶液の流れ方向に沿った前記流出側熱交換手段の上流側において、前記水分離手段から流出した前記再生ドロー溶液と前記正浸透手段から流出した前記希釈ドロー溶液との間で熱交換を行う前段熱交換手段をさらに備える
　ことを特徴とする請求項１～７のいずれか１項に記載の水処理装置。
　前記ドロー溶液は、少なくとも１つの曇点を有する温度感応性吸水剤を主体とする溶液である
　ことを特徴とする請求項１～８のいずれか１項に記載の水処理装置。
　前記含水溶液は、海水、かん水、汽水、工業排水、随伴水、または下水である
　ことを特徴とする請求項１～９のいずれか１項に記載の水処理装置。
　曇点を有するドロー溶液に、溶媒として水を含む含水溶液から半透膜を介して水を移動させて希釈ドロー溶液とする正浸透工程と、
　前記希釈ドロー溶液を前記曇点以上の温度に加熱する加熱工程と、
　前記加熱工程において加熱された前記希釈ドロー溶液を、水リッチ溶液と前記水リッチ溶液より含水率が低い再生ドロー溶液とに分離する水分離工程と、
　前記含水溶液と前記水分離工程によって得られた前記再生ドロー溶液との間で熱交換を行う流入側熱交換工程と、
　前記正浸透工程によって得られた前記希釈ドロー溶液と前記水分離工程によって得られた前記水リッチ溶液との間で熱交換を行う流出側熱交換工程と、を含む
　ことを特徴とする水処理方法。
　前記水分離工程によって得られた前記再生ドロー溶液と前記流出側熱交換工程において熱交換された前記希釈ドロー溶液との間で熱交換を行う中間熱交換工程をさらに含む
　ことを特徴とする請求項１１に記載の水処理方法。
　前記流入側熱交換工程の後、かつ前記正浸透工程の前における前記含水溶液の温度に基づいて、前記中間熱交換工程を行う前記希釈ドロー溶液の流量を制御する熱交換流量調節工程をさらに含む
　ことを特徴とする請求項１２に記載の水処理方法。
　前記熱交換流量調節工程において、前記流入側熱交換工程の後、かつ前記正浸透工程の前における前記ドロー溶液の温度を略一定に維持するように、前記中間熱交換工程を行う前記希釈ドロー溶液の流量を制御する工程を含む
　ことを特徴とする請求項１３に記載の水処理方法。
　前記正浸透工程における前記含水溶液の流量に基づいて、前記含水溶液の流量を調節する正浸透流量調節工程をさらに含む
　ことを特徴とする請求項１３または１４に記載の水処理方法。
　前記水リッチ溶液から生成水を得る分離処理工程をさらに含む
　ことを特徴とする請求項１１～１５のいずれか１項に記載の水処理方法。
　前記分離処理工程を、コアレッサー、活性炭、限外ろ過膜、ナノろ過膜、または逆浸透膜を用いて行う
　ことを特徴とする請求項１６に記載の水処理方法。
　前記流出側熱交換工程の前に、前記正浸透工程によって得られた前記希釈ドロー溶液と前記水分離工程によって得られた前記再生ドロー溶液との間で熱交換を行う前段熱交換工程をさらに含む
　ことを特徴とする請求項１１～１７のいずれか１項に記載の水処理方法。
　前記ドロー溶液は、少なくとも１つの曇点を有する温度感応性吸水剤を主体とする溶液である
　ことを特徴とする請求項１１～１８のいずれか１項に記載の水処理方法。
　前記含水溶液は、海水、かん水、汽水、工業排水、随伴水、または下水である
　ことを特徴とする請求項１１～１９のいずれか１項に記載の水処理方法。