WO2019208645A1 - 水処理装置 - Google Patents

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WO2019208645A1
WO2019208645A1 PCT/JP2019/017462 JP2019017462W WO2019208645A1 WO 2019208645 A1 WO2019208645 A1 WO 2019208645A1 JP 2019017462 W JP2019017462 W JP 2019017462W WO 2019208645 A1 WO2019208645 A1 WO 2019208645A1
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reverse osmosis
osmosis membrane
water
unit
membrane unit
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PCT/JP2019/017462
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忍 茂庭
敏弘 今田
健介 中村
高橋　秀昭
Original Assignee
株式会社 東芝
東芝インフラシステムズ株式会社
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Filing date
Publication date
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    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/02—Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
    • B01D61/04—Feed pretreatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/02—Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
    • B01D61/06—Energy recovery
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01D61/02—Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/02—Treatment of water, waste water, or sewage by heating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/02—Treatment of water, waste water, or sewage by heating
    • C02F1/04—Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis

Definitions

  • Embodiment of this invention is related with a water treatment apparatus.
  • ZLD Zero Liquid Discharge
  • the desalination / concentration technology using a reverse osmosis (RO) membrane introduces water to be treated into the RO membrane process under pressure, and passes through the membrane (deionized water) and concentrated water. It consists of a basic process to get While this basic process is excellent for the purpose of obtaining deionized water, the amount of concentrated water is large.
  • the concentrated solution containing inorganic ions needs to be concentrated, evaporated, and dried, including thermal operation, and the concentrated solution containing organic ions is valuable. Recovery, catalytic combustion, and incineration are necessary. Therefore, when there is much concentrated water, there exists a problem that the liquid quantity which should be disposed increases and the thermal operation scale becomes large.
  • an object is to provide a water treatment apparatus capable of efficiently reducing the amount of concentrated water.
  • the water treatment device includes an introduction device and first to third reverse osmosis membrane units.
  • the introducing device pressurizes and feeds the water to be treated stored in the mixing tank.
  • the first reverse osmosis membrane unit includes an introduction portion, first and second lead-out portions, and a first reverse osmosis membrane element having a reverse osmosis membrane.
  • the first reverse osmosis membrane unit introduces the water to be treated sent from the introduction device from the first introduction part, separates the concentrated water and the permeated water by the reverse osmosis membrane, and the concentrated water is the first It sends out from a derivation
  • the second reverse osmosis membrane unit includes a second reverse osmosis membrane element having a first introduction portion, a first derivation portion, and a reverse osmosis membrane.
  • the second reverse osmosis membrane unit introduces the concentrated water delivered from the first reverse osmosis membrane unit from the first introduction part, concentrates the concentrated water by the reverse osmosis membrane, and supplies the concentrated water to the Send from the first derivation unit.
  • the third reverse osmosis membrane unit includes a third reverse osmosis membrane element having a first introduction portion, a first derivation portion, and a reverse osmosis membrane.
  • the third reverse osmosis membrane unit introduces the concentrated water sent from the second reverse osmosis membrane unit from the first introduction part, concentrates the concentrated water by the reverse osmosis membrane, and supplies the concentrated water to the Send from the first derivation unit.
  • the third reverse osmosis membrane element further includes a second introduction part and a second lead-out part.
  • the third reverse osmosis membrane unit introduces the concentrated water sent from its own unit or the concentrated water sent from the second reverse osmosis membrane unit as circulating water from the second introduction part, and the reverse osmosis membrane The circulating water is diluted, and the diluted circulating water is sent from the second lead-out unit to the second reverse osmosis membrane unit.
  • the second reverse osmosis membrane element further includes a second introduction part and a second lead-out part.
  • the second reverse osmosis membrane unit introduces the circulating water delivered from the third reverse osmosis membrane unit from the second introduction part, dilutes the circulating water with the reverse osmosis membrane, and dilutes the diluted circulating water. It sends out from the said 2nd derivation
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a functional configuration of a water treatment apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating another example of the functional configuration of the water treatment device illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating another example of the functional configuration of the water treatment device illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a functional configuration of the water treatment apparatus when the concentration reverse osmosis membrane unit includes a plurality of pressure vessels and reverse osmosis membrane elements.
  • FIG. 5 is a block diagram illustrating another example of the functional configuration of the water treatment device illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating a functional configuration of a water treatment device according to the second embodiment.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a functional configuration of a water treatment apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating another example of the functional configuration of the water treatment device illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a block diagram
  • FIG. 7 is a block diagram illustrating another example of the functional configuration of the water treatment device illustrated in FIG. 6.
  • FIG. 8 is a block diagram illustrating another example of the functional configuration of the water treatment device illustrated in FIG. 6.
  • FIG. 9 is a block diagram illustrating another example of the functional configuration of the water treatment device illustrated in FIG. 6.
  • FIG. 10 is a block diagram illustrating a functional configuration of a water treatment device according to the third embodiment.
  • FIG. 11 is a block diagram illustrating a functional configuration of a water treatment device according to the fourth embodiment.
  • FIG. 12 is a block diagram illustrating a functional configuration of a water treatment device according to the fifth embodiment.
  • FIG. 13 is a block diagram illustrating a functional configuration of a water treatment device according to the sixth embodiment.
  • FIG. 14 is a block diagram illustrating another example of the functional configuration of the water treatment device illustrated in FIG. 13.
  • FIG. 15 is a block diagram illustrating another example of the functional configuration of the water treatment device illustrated in FIG. 13.
  • FIG. 16 is a block diagram illustrating another example of the functional configuration of the water treatment device illustrated in FIG. 13.
  • FIG. 17 is a block diagram illustrating a functional configuration of the water treatment apparatus 1 according to the seventh embodiment.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of a functional configuration of a water treatment device 1 according to the first embodiment.
  • a water treatment device 1 shown in FIG. 1 includes a reverse osmosis membrane unit 100, concentration reverse osmosis membrane units 200a and 200b, and an introduction device 300.
  • the introduction device 300 is a device for introducing the water to be treated into the reverse osmosis membrane unit 100.
  • the introduction device 300 includes, for example, a liquid mixing tank, a liquid feed pump, a water level meter, a water quality meter, and the like.
  • As the water quality meter for example, a conductivity meter, a pH meter or the like is used.
  • the liquid mixing tank of the introduction device 300 is supplied with the water to be treated 310 for supplying the water to be treated, the circulation line 320 for supplying the circulating water discharged from the concentration reverse osmosis membrane unit 200a, and the chemical solution.
  • a chemical liquid line 330 is connected for this purpose.
  • the chemical solution for example, a pH adjuster, a bactericidal agent, a scale inhibitor, a film cleaner, and the like are used.
  • the chemical solution is selectively used depending on, for example, the water quality measured by a water quality meter and the material of the membrane used in the reverse osmosis membrane unit 100 and the concentration reverse osmosis membrane units 200a and 200b. Further, the chemical solution may be properly used according to steady operation, maintenance, or the like.
  • the liquid mixing tank is provided with a liquid feed pump for increasing the water to be treated mixed in the liquid mixing tank to a preset pressure.
  • the preset pressure is, for example, a pressure that is at least higher than the osmotic pressure and is a pressure at which the circulating water can be returned from the concentration reverse osmosis membrane units 200a and 200b, and is about 2 MPa to 7 MPa. is there.
  • the liquid feed pump is connected to a treated water line 340 for discharging the pressurized treated water.
  • the reverse osmosis membrane unit 100 is a unit that separates water to be treated that has been introduced after being pressurized to a high pressure into permeated water from which dissolved salts have been removed and concentrated water from which dissolved salts have been concentrated. It is an example of a membrane unit.
  • the reverse osmosis membrane unit 100 includes, for example, a pressure vessel 101 and a reverse osmosis membrane element 102 installed in the pressure vessel 101.
  • the reverse osmosis membrane element 102 includes a reverse osmosis membrane 1021.
  • As the reverse osmosis membrane 1021 for example, a spiral or hollow fiber membrane is used.
  • FIG. 1 shows that one reverse osmosis membrane element 102 is installed in the pressure vessel 101, the number of reverse osmosis membrane elements 102 installed in the pressure vessel 101 is plural. It doesn't matter.
  • the reverse osmosis membrane element 102 includes an introduction part 1022 and lead-out parts 1023 and 1024.
  • the introduction unit 1022 introduces the treated water supplied from the treated water line 340 into the reverse osmosis membrane element 102.
  • the deriving unit 1023 derives the high-pressure concentrated water separated by the reverse osmosis membrane 1021 to the concentrated water line 110.
  • the derivation unit 1024 guides the permeated water separated by the reverse osmosis membrane 1021 to the fresh water generation line 120.
  • the concentration reverse osmosis membrane unit 200a is a unit for concentrating the concentrated water discharged from the reverse osmosis membrane unit 100 and diluting the circulating water discharged from the concentration reverse osmosis membrane unit 200b.
  • the second reverse osmosis membrane unit It is an example.
  • the concentration reverse osmosis membrane unit 200a includes, for example, a pressure vessel 201a and a reverse osmosis membrane element 202a installed in the pressure vessel 201a.
  • the reverse osmosis membrane element 202a includes a reverse osmosis membrane 2021a.
  • FIG. 1 although one reverse osmosis membrane element 202a is shown installed in the pressure vessel 201a, the number of reverse osmosis membrane elements 202a installed in the pressure vessel 201a is plural. It doesn't
  • the reverse osmosis membrane element 202a includes introduction parts 2022a and 2024a and lead-out parts 2023a and 2025a.
  • the introduction part 2022a and the lead-out part 2023a are provided in the path on the concentration side of the reverse osmosis membrane element 202a.
  • the introduction unit 2022a introduces the concentrated water supplied from the concentrated water line 110 into the reverse osmosis membrane element 202a.
  • the deriving unit 2023a derives the concentrated water concentrated by the permeation of moisture through the reverse osmosis membrane 2021a to the concentrated water line 210a.
  • the introduction part 2024a and the lead-out part 2025a are provided in the path on the permeate side of the reverse osmosis membrane element 202a.
  • the path on the concentration side and the path on the permeation side are separated by the reverse osmosis membrane 2021a.
  • the introduction unit 2024a introduces the circulating water supplied from the circulation line 220a into the reverse osmosis membrane element 202a.
  • the deriving unit 2025a derives the circulating water diluted with the moisture permeated through the reverse osmosis membrane 2021a to the circulation line 320.
  • the reverse osmosis membrane unit 200b for concentration is a unit that concentrates the concentrated water discharged from the reverse osmosis membrane unit 200a for concentration and dilutes the concentrated water discharged by the unit itself, and is an example of a third reverse osmosis membrane unit. .
  • the reverse osmosis membrane unit 200b for concentration includes, for example, a pressure vessel 201b and a reverse osmosis membrane element 202b installed in the pressure vessel 201b.
  • the reverse osmosis membrane element 202b includes a reverse osmosis membrane 2021b.
  • reverse osmosis membrane 2021b there is no restriction
  • membranes such as a hollow fiber shape, are used.
  • FIG. 1 although one reverse osmosis membrane element 202b is shown installed in the pressure vessel 201b, the number of reverse osmosis membrane elements 202b installed in the pressure vessel 201b is plural. It doesn't matter.
  • the reverse osmosis membrane element 202b includes introduction parts 2022b and 2024b and lead-out parts 2023b and 2025b.
  • the introduction part 2022b and the lead-out part 2023b are provided in the path on the concentration side of the reverse osmosis membrane element 202b.
  • the introduction unit 2022b introduces the concentrated water supplied from the concentrated water line 210a into the reverse osmosis membrane element 202b.
  • the deriving unit 2023b guides the concentrated water concentrated by the permeation of moisture through the reverse osmosis membrane 2021b to the concentrated water line 210b.
  • a part of the concentrated water line 210b branches off as a circulation line 220b on the way.
  • the introduction part 2024b and the lead-out part 2025b are provided in the path on the permeate side of the reverse osmosis membrane element 202b.
  • the path on the concentration side and the path on the permeation side are separated by the reverse osmosis membrane 2021b.
  • the introduction unit 2024b introduces the concentrated water supplied from the circulation line 220b into the reverse osmosis membrane element 202b as the circulation water.
  • the deriving unit 2025b derives the circulating water diluted with the moisture permeated through the reverse osmosis membrane 2021b to the circulation line 220a.
  • water to be treated having a salt concentration of about 0.1% to several percent is supplied to the liquid mixing tank of the introduction apparatus 300 through the water to be treated line 310.
  • the liquid mixing tank is supplied with circulating water having the same salt concentration as the water to be treated, discharged from the concentrating reverse osmosis membrane unit 200a through the circulation line 320.
  • a chemical solution is injected into the liquid mixing tank through a chemical solution line 330.
  • the water to be treated, the circulating water, and the chemical solution are mixed as water to be treated in a liquid mixing tank.
  • the water to be treated mixed in the liquid mixing tank is pressurized to a predetermined pressure by the liquid feed pump and is fed to the reverse osmosis membrane unit 100 by the water to be treated line 340.
  • the treated water sent by the treated water line 340 is introduced from the introduction unit 1022 to the reverse osmosis membrane element 102, and is separated into permeated water and concentrated water by the reverse osmosis membrane 1021.
  • the concentrated water separated by the reverse osmosis membrane 1021 is discharged from the outlet 1023 and sent to the concentration reverse osmosis membrane unit 200a through the concentrated water line 110.
  • the permeated water separated by the reverse osmosis membrane 1021 is discharged from the outlet 1024 through the fresh water line 120.
  • Concentrated water fed by the concentrated water line 110 is introduced from the introduction part 2022a into the reverse osmosis membrane element 202a.
  • the introduced concentrated water allows moisture to permeate through the reverse osmosis membrane 2021a.
  • the concentrated water supplied from the concentrated water line 110 is further concentrated. Further concentrated water is discharged from the outlet 2023a, and is sent to the reverse osmosis membrane unit 200b for concentration through the concentrated water line 210a.
  • Concentrated water fed by the concentrated water line 210a is introduced from the introduction part 2022b to the reverse osmosis membrane element 202b.
  • the introduced concentrated water is permeated by the reverse osmosis membrane 2021b.
  • the concentrated water supplied from the concentrated water line 210a is further concentrated.
  • the concentrated water further concentrated is discharged from the outlet 2023b and sent to the subsequent stage through the concentrated water line 210b.
  • the concentrated water sent through the concentrated water line 210b is branched at a predetermined flow rate, and is sent as circulating water to the concentrating reverse osmosis membrane unit 200b through the circulating line 220b.
  • the amount of water to be branched is, for example, the amount of water that can return the circulating water to the introduction device 300 without providing an additional pump. This amount of water is determined by, for example, the membrane area or inner diameter of the reverse osmosis membrane elements 102, 202a, 202b.
  • the amount of water supplied by the water supply pump of the introduction device 300 may be determined in consideration of the amount of concentrated water branched by the concentrated water line 210b, for example.
  • Circulating water fed by the circulation line 220b is introduced from the introduction unit 2024b to the reverse osmosis membrane element 202b.
  • the introduced circulating water merges with the moisture permeated through the reverse osmosis membrane 2021b. Thereby, the circulating water supplied from the circulation line 220b is diluted.
  • the diluted circulating water is discharged from the outlet 2025b and sent to the reverse osmosis membrane unit 200a for concentration through the circulation line 220a.
  • Circulating water fed by the circulation line 220a is introduced from the introduction unit 2024a to the reverse osmosis membrane element 202a.
  • the introduced circulating water merges with the water permeated through the reverse osmosis membrane 2021a.
  • the circulating water supplied from the circulating line 220a is diluted to about the same level as the water to be treated supplied by the water line 310 to be treated, for example.
  • the diluted circulating water is discharged from the outlet 2025a and sent to the introducing device 300 through the circulation line 320.
  • the concentration side introduction unit 1022 and the concentration side lead-out unit are used for the production of the deionized membrane permeated water from the treated water and the first concentration operation of the treated water.
  • 1023 and the reverse osmosis membrane unit 100 provided with the reverse osmosis membrane element 102 having the permeation side lead-out portion 1024 is used.
  • the reverse osmosis membrane unit 200 for concentration provided with 202 is used in series in multiple stages.
  • the reverse osmosis membrane unit 200 for concentration uses the energy of the water to be treated that has been pressurized by the introduction device 300 to concentrate the concentrated water, dilute a part of the concentrated water, and return it as circulating water.
  • the introducing device 300 mixes the returned circulating water with the water to be treated, raises the pressure, and sends the water to the reverse osmosis membrane unit 100.
  • the water treatment apparatus 1 uses the energy given to the to-be-processed water for the process in the reverse osmosis membrane unit 100, and further concentrates the concentrated water discharged from the reverse osmosis membrane unit 100.
  • the water treatment apparatus 1 can efficiently reduce waste water, for example, in waste liquid treatment.
  • it is not necessary to provide a pump or the like specific to the concentrated water concentration process it is possible to operate the deionized membrane permeated water production and the multistage concentration process collectively by operating the water supply pump of the introduction device 300. It becomes possible.
  • a purification device for purifying the concentrated water is not installed between the concentration reverse osmosis membrane unit 200a and the concentration reverse osmosis membrane unit 200b. This eliminates the need for loss and re-pressure increase equipment and energy for the purifier differential pressure, and equipment configuration that requires high-pressure measures.
  • the chemical solution is injected into the liquid mixing tank of the introducing device 300 so that the water to be treated in which the chemical solution is mixed is supplied from the introducing device 300.
  • the structure of the water treatment apparatus 1 which concerns on 1st Embodiment is not limited to the structure shown by FIG.
  • a flow pressure regulator may be provided in the circulation line 220b. Thereby, it becomes possible to adjust the flow volume of the circulating water sent with the circulation line 220b.
  • the introduction part 2024 of the reverse osmosis membrane unit 200 for concentration is not limited to being an introduction part, and the derivation part 2025 is not limited to being a derivation part.
  • the introduction unit 2024 may be a derivation unit, and the derivation unit 2025 may be an introduction unit.
  • the number of concentration reverse osmosis membrane units 200 connected in series in multiple stages may be two or more.
  • the concentration reverse osmosis membrane unit 200c may be connected to the subsequent stage of the concentration reverse osmosis membrane unit 200b.
  • the reverse osmosis membrane unit 200b for concentration is a unit that concentrates the concentrated water discharged from the reverse osmosis membrane unit 200a for concentration and dilutes the circulating water discharged from the reverse osmosis membrane unit 200c for concentration. It is an example of 2 reverse osmosis membrane units.
  • the concentration reverse osmosis membrane unit 200c is a unit for concentrating the concentrated water discharged from the concentration reverse osmosis membrane unit 200b and diluting the concentrated water discharged by the own unit, and is an example of a third reverse osmosis membrane unit. It is.
  • the configuration of the concentration reverse osmosis membrane unit 200c is the same as that of the concentration reverse osmosis membrane units 200a and 200b.
  • the reverse osmosis membrane element 202c used in the concentration reverse osmosis membrane unit 200c may have a smaller diameter than the reverse osmosis membrane elements 202a and 202b used in the concentration reverse osmosis membrane units 200a and 200b.
  • Concentrated water fed by the concentrated water line 210b is introduced from the introduction unit 2022c to the reverse osmosis membrane element 202c.
  • the introduced concentrated water is permeated by the reverse osmosis membrane 2021b.
  • the concentrated concentrated water is discharged from the outlet 2023c and is sent to the subsequent stage through the concentrated water line 210c.
  • the concentrated water fed through the concentrated water line 210c is branched at a predetermined flow rate, and is sent as circulating water to the concentrating reverse osmosis membrane unit 200c through the circulation line 220c.
  • Circulating water fed by the circulation line 220c is introduced from the introduction unit 2024c to the reverse osmosis membrane element 202c.
  • the introduced circulating water merges with the water permeated through the reverse osmosis membrane 2021c.
  • the diluted circulating water is discharged from the outlet 2025c and sent to the reverse osmosis membrane unit 200b for concentration through the circulation line 220b.
  • the number of pressure vessels 201a and 201b and reverse osmosis membrane elements 202a and 202b provided in the concentration reverse osmosis membrane units 200a and 200b is not limited to one.
  • the concentration reverse osmosis membrane unit 200a may include a plurality of pressure vessels 201a and reverse osmosis membrane elements 202a.
  • the reverse osmosis membrane unit 200b for concentration may include a plurality of pressure vessels 201b and reverse osmosis membrane elements 202b that are fewer than the reverse osmosis membrane unit 200a for concentration.
  • the reverse osmosis membrane unit 200a for concentrating includes pressure vessels 201a-1 to 201a-4 and reverse osmosis membrane elements 202a-1 to 202a- installed in the pressure vessels 201a-1 to 201a-4, respectively. 4 is provided.
  • the concentration reverse osmosis membrane unit 200b includes pressure vessels 201b-1 and 201b-2, and reverse osmosis membrane elements 202b-1 and 202b-2 installed in the pressure vessels 201b-1 and 201b-2, respectively. In this way, it is possible to reduce pressure loss by reducing the number of pressure vessels 201 and reverse osmosis membrane elements 202 connected in parallel as the subsequent stages connected in series.
  • the supply destination of a part of the concentrated water branched from the concentrated water line 210b is not limited to the concentration reverse osmosis membrane unit 200c located at the last stage.
  • the concentrated water branched from the concentrated water line 210b bypasses the last-stage concentration reverse osmosis membrane unit 200, and joins with the circulation line 220 that feeds the circulating water discharged from the last-stage concentration reverse osmosis membrane unit 200. It doesn't matter.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a functional configuration of the water treatment apparatus 1 when the concentrated water branched from the concentrated water line 210b is merged with the circulation line 220a. According to FIG.
  • the concentrated water fed through the concentrated water line 210b is branched at a predetermined flow rate and fed to the reverse osmosis membrane unit 200b for concentration through the circulation line 220b.
  • the branched concentrated water is sent through the bypass line 230b and joins the circulation line 220a.
  • the concentration of the circulating water sent by the circulation line 220a is stabilized by joining the circulating water having a high concentration that is sent by the circulation line 220b to the circulating water that is sent by the circulation line 220a.
  • the membrane permeation operation of the reverse osmosis membrane unit 200a for concentration can be operated at a low pressure, and the load on the water pump of the introduction device 300 can be reduced.
  • the number of pressure vessels 101 and reverse osmosis membrane elements 102 provided in the reverse osmosis membrane unit 100 is not limited to one.
  • the reverse osmosis membrane unit 100 may include a plurality of pressure vessels 101 and reverse osmosis membrane elements 102.
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating an example of a functional configuration of the water treatment device 1 according to the second embodiment.
  • a concentrated water line 210a for feeding concentrated water from the concentration reverse osmosis membrane unit 200a to the concentration reverse osmosis membrane unit 200b is branched in the middle of the path.
  • the branched path bypasses the concentration side path of the concentration reverse osmosis membrane unit 200b and is connected as a circulation line 220b to the permeation side path of the concentration reverse osmosis membrane unit 200b.
  • Concentrated water sent as circulating water through the circulation line 220b is introduced from the introduction unit 2024b to the reverse osmosis membrane element 202b.
  • the introduced circulating water is diluted with the water permeated through the reverse osmosis membrane 2021b.
  • the diluted circulating water is discharged from the outlet 2025b and sent to the reverse osmosis membrane unit 200a for concentration through the circulation line 220a.
  • the structure of the water treatment apparatus 1 is not limited to the structure represented in FIG.
  • the concentration is concentrated from the concentration reverse osmosis membrane unit 200b to the concentration reverse osmosis membrane unit 200c as shown in FIG.
  • the concentrated water line 210b for feeding water may be branched in the middle of the route.
  • the branched path bypasses the concentration side path of the concentration reverse osmosis membrane unit 200c, and is connected to the permeation side path of the concentration reverse osmosis membrane unit 200c as a circulation line 220c.
  • the concentrated water line 210a is branched in the middle of the path, and the branched path bypasses the concentration side path of the concentration reverse osmosis membrane units 200b and 200c, and is concentrated as a circulation line 220c. You may connect with the permeation
  • the concentration side path of the concentration reverse osmosis membrane unit 200 in the last stage branches off from the concentrated water line.
  • the concentrated water discharged from the bypassed reverse osmosis membrane unit 200 is at a lower pressure than the concentrated water discharged from the previous concentration reverse osmosis membrane unit 200.
  • the supply of the bypassed concentrated water to the permeate-side path of the last-stage concentration reverse osmosis membrane unit 200 increases the total hydraulic pressure utilization margin. That is, stable operation can be continued even if the concentration of the water to be treated fluctuates. In addition, this can also be said to alleviate restrictions when setting the flow rate of the liquid feed pump of the introduction device 300.
  • the concentrated water discharged from the bypassed reverse osmosis membrane unit 200 has a higher concentration than the concentrated water discharged from the previous concentration reverse osmosis membrane unit 200. For this reason, the supply of the bypassed concentrated water to the permeate side path of the last-stage concentration reverse osmosis membrane unit 200 is expected to reduce risks such as membrane blockage and clogging due to ion concentration. .
  • the structure of the water treatment apparatus 1 which concerns on 2nd Embodiment is not limited to the structure represented to FIG. 6 thru
  • the supply destination of a part of the concentrated water branched from the concentrated water line 210a is not limited to the concentration reverse osmosis membrane unit 200c located at the last stage.
  • the concentrated water branched from the concentrated water line 210a bypasses the last-stage concentration reverse osmosis membrane unit 200 and joins with the circulation line 220 that feeds the circulating water discharged from the last-stage concentration reverse osmosis membrane unit 200. It doesn't matter.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a functional configuration of the water treatment apparatus 1 when the concentrated water branched from the concentrated water line 210a is merged with the circulation line 220a.
  • the concentrated water fed through the concentrated water line 210a is branched at a predetermined flow rate and fed to the reverse osmosis membrane unit 200b for concentration through the circulation line 220b.
  • the branched concentrated water is sent through the bypass line 230b and joins the circulation line 220a.
  • the concentration of the circulating water sent by the circulation line 220a is stabilized by joining the circulating water having a high concentration that is sent by the circulation line 220b to the circulating water that is sent by the circulation line 220a.
  • the membrane permeation operation of the reverse osmosis membrane unit 200a for concentration can be operated at a low pressure, and the load on the water pump of the introduction device 300 can be reduced.
  • the chemical solution injected by the introduction device 300 is used. It becomes possible to deliver efficiently to the subsequent stage.
  • a sensor for measuring a component contained in the circulating water for example, a sensor for measuring a residual chlorine concentration or the like may be provided in the circulation line 320.
  • the water treatment apparatus 1 may be provided with a flow rate pressure regulator in the circulation line 220b, for example.
  • the introduction part 2024 of the reverse osmosis membrane unit 200 for concentration may be a derivation part, and the derivation part 2025 may be an introduction part.
  • FIG. 10 is a block diagram illustrating an example of a functional configuration of the water treatment device 1 according to the third embodiment.
  • the water treatment apparatus 1 shown in FIG. 10 includes a heat treatment apparatus 400 in the subsequent stage of the concentration reverse osmosis membrane unit 200b. That is, the heat treatment apparatus 400 is provided in the subsequent stage of the water treatment apparatus 1 shown in FIG.
  • the heat treatment apparatus 400 includes, for example, an evaporation concentration apparatus, an evaporation dryer, and the like.
  • the heat treatment apparatus 400 performs a concentration / evaporation / drying process using heat on the concentrated water concentrated at a high concentration discharged from the concentration reverse osmosis membrane unit 200b.
  • the main component of the ion content in the concentrated water discharged from the concentration reverse osmosis membrane unit 200b is, for example, an inorganic ion content
  • the ion content can be taken out and recovered as a solid salt content by the treatment of the heat treatment apparatus 400. It becomes possible. Further, the water evaporated by the concentration / evaporation / drying process is recovered.
  • the heat treatment apparatus 400 may be provided with a crystallizer, a centrifuge, and the like. Thereby, collection
  • the water treatment apparatus 1 further includes the heat treatment apparatus 400, and the concentrated water discharged from the last-stage concentration reverse osmosis membrane unit 200 is supplied to the heat treatment apparatus 400. .
  • concentration, evaporation, and drying treatment can be performed on the water to be treated in a state where moisture is reduced.
  • volatile components and soluble solids in the water to be treated can be efficiently separated. Is possible.
  • the water treatment apparatus 1 has a configuration in which the heat treatment apparatus 400 is provided in the subsequent stage of the water treatment apparatus 1 illustrated in FIG. 6 has been described as an example. However, it is not limited to this.
  • the water treatment apparatus 1 may have a configuration in which the heat treatment apparatus 400 is provided at the subsequent stage of the water treatment apparatus 1 shown in any of FIGS. 1 to 5 and FIGS. 7 to 9.
  • FIG. 11 is a block diagram illustrating an example of a functional configuration of the water treatment device 1 according to the fourth embodiment.
  • the water treatment apparatus 1 shown in FIG. 11 includes an organic heat treatment apparatus 500 at the subsequent stage of the concentration reverse osmosis membrane unit 200b. That is, the organic heat treatment apparatus 500 is provided in the subsequent stage of the water treatment apparatus 1 shown in FIG.
  • the organic matter heat treatment apparatus 500 is a high-temperature treatment that discharges at least one heat treatment process from the concentration reverse osmosis membrane unit 200b among heat treatment processes such as distillation recovery using heat, evaporation concentration, incineration, and catalytic oxidation. It carries out with respect to the concentrated water concentrated to the density
  • the main component of the ion content in the concentrated water discharged from the concentration reverse osmosis membrane unit 200b is an organic amine such as alkanolamine
  • the organic matter is separated, concentrated, and disposed of by the heat treatment process of the organic matter heat treatment apparatus 500. .
  • heat treated carbon is generated and moisture is discharged.
  • the water treatment apparatus 1 further includes the organic heat treatment apparatus 500, and the concentrated water discharged from the last-stage concentration reverse osmosis membrane unit 200 is supplied to the organic heat treatment apparatus 500. ing.
  • the organic heat treatment apparatus 500 As described above, in the fourth embodiment, the water treatment apparatus 1 further includes the organic heat treatment apparatus 500, and the concentrated water discharged from the last-stage concentration reverse osmosis membrane unit 200 is supplied to the organic heat treatment apparatus 500. ing.
  • the water treatment apparatus 1 took the structure by which the organic heat processing apparatus 500 was provided in the back
  • latter stage of the water treatment apparatus 1 shown by FIG. 6 was demonstrated to the example.
  • the water treatment apparatus 1 may have a configuration in which the organic heat treatment apparatus 500 is provided in the subsequent stage of the water treatment apparatus 1 shown in any of FIGS. 1 to 5 and FIGS. 7 to 9.
  • FIG. 12 is a block diagram illustrating an example of a functional configuration of the water treatment device 1 according to the fifth embodiment.
  • the water treatment device 1 shown in FIG. 12 includes a pretreatment device 600 in the preceding stage of the introduction device 300. That is, the pretreatment device 600 is provided in the previous stage of the water treatment device 1 shown in FIG.
  • the pretreatment device 600 is a device that performs pretreatment on the water to be treated supplied to the introduction device 300.
  • the pretreatment device 600 includes, for example, a membrane treatment device 601, a water softener 602, and a deaeration device 603.
  • a pump is provided in front of the membrane treatment apparatus 601, the water softener 602, and the deaeration apparatus 603 as needed, and the water to be treated is supplied to the membrane treatment apparatus 601, the water softener 602, and the deaeration apparatus 603 by the pump. May be supplied.
  • the membrane treatment apparatus 601 filters the supplied water to be treated.
  • the membrane treatment apparatus 601 is realized using, for example, a membrane separation technique such as a microfiltration (MF) membrane, an ultrafiltration (UF) membrane, and an MBR (Membrane Bioreactor) method.
  • MF microfiltration
  • UF ultrafiltration
  • MBR Membrane Bioreactor
  • the water softener 602 produces soft water by replacing the hardness component contained in the supplied water to be treated with sodium ions.
  • the water softener 602 is realized using, for example, an ion exchange resin.
  • the deaerator 603 removes dissolved carbonic acid components in the supplied water to be treated.
  • the deaeration device 603 is realized using, for example, a gas separation membrane made of a hollow fiber. Note that the deaeration device 603 can be realized using a known technique, and there is no limitation on application.
  • the water treatment device 1 further includes the pretreatment device 600, and the pretreated water to be treated is supplied to the introduction device 300.
  • the pretreatment device 600 makes it possible to introduce the water to be treated from which the solid content, the hardness component, the carbonic acid component, and the like are removed, into the introduction device 300. Therefore, in the deionization operation in the reverse osmosis membrane unit 100 and the ion concentration operation in the concentration reverse osmosis membrane unit 200, an operation operation in which scale deposition in the reverse osmosis membranes 1021 and 2021 is suppressed is possible.
  • the water treatment apparatus 1 took the structure by which the pretreatment apparatus 600 was provided in the front
  • former stage of the water treatment apparatus 1 shown by FIG. 10 was demonstrated to the example.
  • the water treatment device 1 may have a configuration in which the pretreatment device 600 is provided in the previous stage of the water treatment device 1 shown in FIG.
  • FIG. 13 is a block diagram illustrating an example of a functional configuration of the water treatment device 1 according to the sixth embodiment.
  • the water treatment device 1 shown in FIG. 13 includes a booster pump 701 and a reverse osmosis membrane unit 700 between the pretreatment device 600 and the introduction device 300. That is, the booster pump 701 and the reverse osmosis membrane unit 700 are provided in the subsequent stage of the pretreatment apparatus 600 shown in FIG.
  • the reverse osmosis membrane unit 700 separates the water to be treated that has been pressurized to a high pressure by the pressure pump 701 into permeated water from which dissolved salts have been removed and concentrated water from which dissolved salts have been concentrated.
  • the reverse osmosis membrane unit 700 includes, for example, a pressure vessel 701 and a reverse osmosis membrane element 702 installed in the pressure vessel 701.
  • the reverse osmosis membrane element 702 includes a reverse osmosis membrane 7021.
  • As the reverse osmosis membrane 7021 for example, a spiral or hollow fiber membrane is used.
  • the number of reverse osmosis membrane elements 702 installed in the pressure vessel 701 may be plural.
  • the reverse osmosis membrane unit 700 can perform individual pH operation and additive operation according to the material and type of the reverse osmosis membrane 7021 used. That is, it is possible to select a reverse osmosis membrane in accordance with the quality of the water to be treated fed from the introduction device 300.
  • the concentrated water discharged from the reverse osmosis membrane unit 700 is supplied to the introduction device 300 as the treated water.
  • the introducing device 300 treated water having a concentration suitable for the deionization operation in the reverse osmosis membrane unit 100 and the ion concentration operation in the reverse osmosis membrane unit 200 for concentration.
  • the water treatment apparatus 1 is provided with a booster pump 701 and a reverse osmosis membrane unit 700 in the subsequent stage of the pretreatment apparatus 600 shown in FIG.
  • the case where the configuration is adopted has been described as an example. However, it is not limited to this.
  • the water treatment apparatus 1 may have a configuration in which a pretreatment apparatus 600, a booster pump 701, and a reverse osmosis membrane unit 700 are provided in the previous stage of the water treatment apparatus 1 shown in FIG.
  • the water treatment apparatus 1 can also take the structure shown by FIG.14 and FIG.15.
  • the case where the concentrated water discharged from the reverse osmosis membrane unit 700 is supplied to the introduction device 300 has been described as an example. However, it is not limited to this.
  • the concentrated water discharged from the reverse osmosis membrane unit 700 may be stored in a water storage tank 702 as shown in FIG.
  • the concentrated water stored in the water storage tank 702 is sent to the introduction device 300 by the pump 301 at an arbitrary timing.
  • the arbitrary timing is, for example, a timing according to an instruction from the operator, a timing for each specified period, a timing for driving the heat treatment apparatus 400, or the like.
  • the introduction device 300 feeds the water to be treated to the reverse osmosis membrane unit 100 by the liquid feed pump. Thereby, the introduction device 300 can be driven efficiently.
  • FIG. 17 is a block diagram illustrating an example of a functional configuration of the water treatment device 1 according to the seventh embodiment.
  • the water treatment device 1 shown in FIG. 17 includes a power recovery device 800 at the subsequent stage of the concentration reverse osmosis membrane unit 200b.
  • the power recovery device 800 is a device that recovers pressure energy from high-pressure concentrated water discharged from the reverse osmosis membrane unit 200b for concentration.
  • the power recovery apparatus 800 includes, for example, a power recovery mechanism 801 and a pump 802.
  • the power recovery mechanism 801 has a turbine or a piston that is processed to be adaptable to high salinity.
  • the power recovery mechanism 801 is connected to the concentrated water line 210 b and the concentrated water line 810.
  • the power recovery mechanism 801 converts the pressure energy of the concentrated water supplied from the concentrated water line 210b into kinetic energy using a turbine, a piston, or the like.
  • the power recovery mechanism 801 discharges the concentrated water whose pressure energy has been recovered to the concentrated water line 810.
  • the power recovery mechanism 801 is connected to the pump 802 so that kinetic energy can be transmitted to the pump 802.
  • the rotating shaft of the pump 802 and the rotating shaft of the turbine of the power recovery mechanism 801 are connected directly or indirectly.
  • the power recovery mechanism 801 transmits the acquired kinetic energy to the pump 802.
  • the pump 802 is connected to the treated water line 820 and the power recovery line 830.
  • the pump 802 boosts the water to be treated supplied from the water to be treated line 820 using the kinetic energy collected by the power recovery mechanism 801.
  • the water to be treated whose pressure has been increased by the pump 802 is fed through the power recovery line 830 and merged with the water to be treated fed from the introduction device 300 through the treated water line 340.
  • the to-be-treated water supplied from the to-be-treated water line 820 may be the to-be-treated water stored in the liquid mixing tank of the introducing device 300 or the to-be-treated water treated by the pretreatment device 600 shown in FIG. It may be treated water, treated water processed by the reverse osmosis membrane unit 700 shown in FIG. 13, or treated water stored in the water storage tank 702 shown in FIG.
  • the pressure energy of the concentrated water discharged from the last-stage concentration reverse osmosis membrane unit 200 is recovered, and the treated water whose pressure is increased using the recovered pressure energy is introduced into the introduction device. It is made to merge with the to-be-processed water sent from 300.
  • FIG. As a result, the pressure of the concentrated water can be effectively utilized by increasing the pressure of the water to be treated. That is, the load on the introduction device 300 can be reduced.
  • the structure of the water treatment apparatus 1 in 7th Embodiment is not limited to what is described in FIG.
  • the water treatment device 1 has a configuration in which a power recovery device 800 is provided after the concentration reverse osmosis membrane unit 200 at the last stage of the water treatment device 1 shown in any of FIGS. It doesn't matter.
  • the power recovery line 830 may further include a booster pump that increases the pressure of the water to be treated. Thereby, it becomes possible to raise the pressure of the to-be-processed water sent out from the motive power collection
  • the amount of concentrated water can be efficiently reduced.

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Abstract

水処理装置は、導入装置、第１乃至第３逆浸透膜ユニットを備える。導入装置は、混和槽に貯められている被処理水を昇圧して送出する。第１逆浸透膜ユニットは、導入部、第１及び第２導出部、並びに、逆浸透膜を有する第１逆浸透膜エレメントを備える。第２逆浸透膜ユニットは、第１及び第２導入部、第１及び第２導出部、並びに、逆浸透膜を有する第２逆浸透膜エレメントを備える。第３逆浸透膜ユニットは、第１及び第２導入部、第１及び第２導出部、並びに、逆浸透膜を有する第３逆浸透膜エレメントを備える。第３逆浸透膜ユニットから送出された濃縮水の一部は循環水として、第２及び第３逆浸透膜ユニットで希釈され、導入装置の混和槽へ供給される。

Description

水処理装置
　本発明の実施形態は、水処理装置に関する。
　近年、健全な水循環を実現するための法規制が強化されている。ＺＬＤ（Zero Liquid Discharge）は、水質汚染リスクの低減と、排水の再生及び再利用の視点から、工場内で水を再生して利用すると共に、さらに工場から外部に出される排水を０にまで低減することで水環境保全を図るコンセプトである。
　ところで、逆浸透（ＲＯ：Reverse Osmosis）膜を用いた脱塩・濃縮技術は、ＲＯ膜プロセスに対し、被処理水を加圧導入し、膜透過した水（脱イオン水）と、濃縮水とを得る基本プロセスから構成されている。本基本プロセスは脱イオン水を得る目的には優れる一方、濃縮水の量が多い。ＺＬＤを達成しようとすると、無機イオンが濃縮された濃縮液に対しては、熱操作を含む濃縮・蒸発・乾燥処理が必要であり、有機イオンが濃縮された濃縮液に対しては、有価物回収・触媒燃焼・焼却処理が必要である。そのため、濃縮水が多い場合、処分すべき液量が多くなり、熱操作規模が大きくなるという問題がある。
米国特許第９２０６０６０号明細書
　そこで目的は、濃縮水の量を効率的に減少させることが可能な水処理装置を提供することにある。
　実施形態によれば、水処理装置は、導入装置、第１乃至第３逆浸透膜ユニットを備える。導入装置は、混和槽に貯められている被処理水を昇圧して送出する。第１逆浸透膜ユニットは、導入部、第１及び第２導出部、並びに、逆浸透膜を有する第１逆浸透膜エレメントを備える。第１逆浸透膜ユニットは、前記導入装置から送出される被処理水を前記第１導入部から導入し、前記逆浸透膜により濃縮水と透過水とに分離し、前記濃縮水を前記第１導出部から送出し、前記透過水を前記第２導出部から送出する。第２逆浸透膜ユニットは、第１導入部、第１導出部、及び逆浸透膜を有する第２逆浸透膜エレメントを備える。第２逆浸透膜ユニットは、前記第１逆浸透膜ユニットから送出される濃縮水を前記第１導入部から導入し、前記逆浸透膜により前記濃縮水を濃縮し、前記濃縮した濃縮水を前記第１導出部から送出する。第３逆浸透膜ユニットは、第１導入部、第１導出部、及び逆浸透膜を有する第３逆浸透膜エレメントを備える。第３逆浸透膜ユニットは、前記第２逆浸透膜ユニットから送出される濃縮水を前記第１導入部から導入し、前記逆浸透膜により前記濃縮水を濃縮し、前記濃縮した濃縮水を前記第１導出部から送出する。前記第３逆浸透膜エレメントは、第２導入部、及び第２導出部をさらに備える。前記第３逆浸透膜ユニットは、自ユニットから送出された濃縮水、又は前記第２逆浸透膜ユニットから送出された濃縮水を循環水として前記第２導入部から導入し、前記逆浸透膜により前記循環水を希釈し、前記希釈した循環水を前記第２導出部から前記第２逆浸透膜ユニットへ送出する。前記第２逆浸透膜エレメントは、第２導入部、及び第２導出部をさらに備える。前記第２逆浸透膜ユニットは、前記第３逆浸透膜ユニットから送出される循環水を前記第２導入部から導入し、前記逆浸透膜により前記循環水を希釈し、前記希釈した循環水を前記第２導出部から前記混和槽へ送出する。
図１は、第１の実施形態に係る水処理装置の機能構成を表すブロック図である。 図２は、図１に示される水処理装置の機能構成のその他の例を表すブロック図である。 図３は、図１に示される水処理装置の機能構成のその他の例を表すブロック図である。 図４は、濃縮用逆浸透膜ユニットが圧力容器及び逆浸透膜エレメントを複数備える場合の水処理装置の機能構成を表す図である。 図５は、図１に示される水処理装置の機能構成のその他の例を表すブロック図である。 図６は、第２の実施形態に係る水処理装置の機能構成を表すブロック図である。 図７は、図６に示される水処理装置の機能構成のその他の例を表すブロック図である。 図８は、図６に示される水処理装置の機能構成のその他の例を表すブロック図である。 図９は、図６に示される水処理装置の機能構成のその他の例を表すブロック図である。 図１０は、第３の実施形態に係る水処理装置の機能構成を表すブロック図である。 図１１は、第４の実施形態に係る水処理装置の機能構成を表すブロック図である。 図１２は、第５の実施形態に係る水処理装置の機能構成を表すブロック図である。 図１３は、第６の実施形態に係る水処理装置の機能構成を表すブロック図である。 図１４は、図１３に示される水処理装置の機能構成のその他の例を表すブロック図である。 図１５は、図１３に示される水処理装置の機能構成のその他の例を表すブロック図である。 図１６は、図１３に示される水処理装置の機能構成のその他の例を表すブロック図である。 図１７は、第７の実施形態に係る水処理装置１の機能構成を表すブロック図である。
　以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。
　（第１の実施形態）　
　図１は、第１の実施形態に係る水処理装置１の機能構成の例を表すブロック図である。図１に示される水処理装置１は、逆浸透膜ユニット１００、濃縮用逆浸透膜ユニット２００ａ，２００ｂ、及び導入装置３００を具備する。
　導入装置３００は、逆浸透膜ユニット１００へ被処理水を導入するための装置である。導入装置３００は、例えば、液混和槽、送液ポンプ、水位計、及び水質計等を備える。水質計としては、例えば、導電率計、ｐＨ計等が用いられる。
　導入装置３００の液混和槽には、被処理水を供給するための被処理水ライン３１０、濃縮用逆浸透膜ユニット２００ａから排出される循環水を供給するための循環ライン３２０、及び薬液を供給するための薬液ライン３３０が接続されている。本実施形態では、薬液として、例えば、ｐＨ調整剤、殺菌剤、スケール防止剤、及び膜洗浄剤等が用いられる。薬液は、例えば、水質計により計測される水質、並びに、逆浸透膜ユニット１００及び濃縮用逆浸透膜ユニット２００ａ，２００ｂで用いられる膜の材質等により、使い分けられる。また、薬液は、定常運転時、及びメンテナンス時等に応じて使い分けられても構わない。
　また、液混和槽には、液混和槽で混和された被処理水を予め設定した圧力へ昇圧するための送液ポンプが設けられている。なお、予め設定した圧力とは、例えば、少なくとも浸透圧よりも高い圧力であり、かつ、濃縮用逆浸透膜ユニット２００ａ，２００ｂから循環水を返流可能な圧力であり、約２ＭＰａ～７ＭＰａ程度である。送液ポンプは、昇圧した被処理水を排出するための被処理水ライン３４０と接続されている。
　逆浸透膜ユニット１００は、高圧に昇圧されて導入された被処理水を、溶存塩類が除去された透過水と、溶存塩類が濃縮された濃縮水とに分離するユニットであり、第１逆浸透膜ユニットの一例である。逆浸透膜ユニット１００は、例えば、圧力容器１０１、及び圧力容器１０１内に設置される逆浸透膜エレメント１０２を備える。逆浸透膜エレメント１０２は、逆浸透膜１０２１を備えている。逆浸透膜１０２１としては、例えば、スパイラル状、及び中空糸状等の膜が用いられる。なお、図１では、圧力容器１０１内に１つの逆浸透膜エレメント１０２が設置されているように表されているが、圧力容器１０１内に設置される逆浸透膜エレメント１０２の数は複数であっても構わない。
　逆浸透膜エレメント１０２は、導入部１０２２、及び導出部１０２３，１０２４を備えている。導入部１０２２は、被処理水ライン３４０から供給される被処理水を逆浸透膜エレメント１０２内に導入する。導出部１０２３は、逆浸透膜１０２１により分離された高圧の濃縮水を、濃縮水ライン１１０へ導出する。導出部１０２４は、逆浸透膜１０２１により分離された透過水を、造水ライン１２０へ導出する。
　濃縮用逆浸透膜ユニット２００ａは、逆浸透膜ユニット１００から排出される濃縮水を濃縮し、濃縮用逆浸透膜ユニット２００ｂから排出される循環水を希釈するユニットであり、第２逆浸透膜ユニットの一例である。濃縮用逆浸透膜ユニット２００ａは、例えば、圧力容器２０１ａ、及び圧力容器２０１ａ内に設置される逆浸透膜エレメント２０２ａを備える。逆浸透膜エレメント２０２ａは、逆浸透膜２０２１ａを備えている。逆浸透膜２０２１ａの形態については特に制限はなく、例えば、中空糸状等の膜が用いられる。なお、図１では、圧力容器２０１ａ内に１つの逆浸透膜エレメント２０２ａが設置されているように表されているが、圧力容器２０１ａ内に設置される逆浸透膜エレメント２０２ａの数は複数であっても構わない。
　逆浸透膜エレメント２０２ａは、導入部２０２２ａ，２０２４ａ、及び導出部２０２３ａ，２０２５ａを備えている。導入部２０２２ａ、及び導出部２０２３ａは、逆浸透膜エレメント２０２ａの濃縮側の経路に設けられている。導入部２０２２ａは、濃縮水ライン１１０から供給される濃縮水を逆浸透膜エレメント２０２ａ内に導入する。導出部２０２３ａは、逆浸透膜２０２１ａでの水分の透過により濃縮された濃縮水を、濃縮水ライン２１０ａへ導出する。
　導入部２０２４ａ、及び導出部２０２５ａは、逆浸透膜エレメント２０２ａの透過側の経路に設けられている。濃縮側の経路と、透過側の経路とは、逆浸透膜２０２１ａにより隔てられている。導入部２０２４ａは、循環ライン２２０ａから供給される循環水を逆浸透膜エレメント２０２ａ内に導入する。導出部２０２５ａは、逆浸透膜２０２１ａで透過された水分により希釈された循環水を、循環ライン３２０へ導出する。
　濃縮用逆浸透膜ユニット２００ｂは、濃縮用逆浸透膜ユニット２００ａから排出される濃縮水を濃縮し、自ユニットが排出する濃縮水を希釈するユニットであり、第３逆浸透膜ユニットの一例である。なお、図１では、第２逆浸透膜ユニットと第３逆浸透膜ユニットとが同様の構成を採る場合を例に示している。濃縮用逆浸透膜ユニット２００ｂは、例えば、圧力容器２０１ｂ、及び圧力容器２０１ｂ内に設置される逆浸透膜エレメント２０２ｂを備える。逆浸透膜エレメント２０２ｂは、逆浸透膜２０２１ｂを備えている。逆浸透膜２０２１ｂの形態については特に制限はなく、例えば、中空糸状等の膜が用いられる。なお、図１では、圧力容器２０１ｂ内に１つの逆浸透膜エレメント２０２ｂが設置されているように表されているが、圧力容器２０１ｂ内に設置される逆浸透膜エレメント２０２ｂの数は複数であっても構わない。
　逆浸透膜エレメント２０２ｂは、導入部２０２２ｂ，２０２４ｂ、及び導出部２０２３ｂ，２０２５ｂを備えている。導入部２０２２ｂ、及び導出部２０２３ｂは、逆浸透膜エレメント２０２ｂの濃縮側の経路に設けられている。導入部２０２２ｂは、濃縮水ライン２１０ａから供給される濃縮水を逆浸透膜エレメント２０２ｂ内に導入する。導出部２０２３ｂは、逆浸透膜２０２１ｂでの水分の透過により濃縮された濃縮水を、濃縮水ライン２１０ｂへ導出する。濃縮水ライン２１０ｂは、途中で一部が循環ライン２２０ｂとして分岐している。
　導入部２０２４ｂ、及び導出部２０２５ｂは、逆浸透膜エレメント２０２ｂの透過側の経路に設けられている。濃縮側の経路と、透過側の経路とは、逆浸透膜２０２１ｂにより隔てられている。導入部２０２４ｂは、循環ライン２２０ｂから供給される濃縮水を循環水として逆浸透膜エレメント２０２ｂ内に導入する。導出部２０２５ｂは、逆浸透膜２０２１ｂで透過された水分により希釈された循環水を、循環ライン２２０ａへ導出する。
　次に、以上のように構成された水処理装置１の動作を説明する。
　導入装置３００の液混和槽には、被処理水ライン３１０により、例えば、０．１％から数％程度の塩濃度の被処理水が供給される。また、液混和槽には、循環ライン３２０により濃縮用逆浸透膜ユニット２００ａから排出された、被処理水と同程度の塩濃度の循環水が供給される。また、液混和槽には、薬液ライン３３０により薬液が注入される。なお、薬液は、必要に応じて注入されるようにしてもよい。被処理水、循環水、及び薬液は液混和槽で、被処理水として混和される。液混和槽で混和された被処理水は、送液ポンプにより所定の圧力へ昇圧され、被処理水ライン３４０により逆浸透膜ユニット１００へ送水される。
　被処理水ライン３４０により送水された被処理水は、導入部１０２２から逆浸透膜エレメント１０２へ導入され、逆浸透膜１０２１で、透過水と、濃縮水とに分離される。逆浸透膜１０２１で分離された濃縮水は、導出部１０２３から排出され、濃縮水ライン１１０により濃縮用逆浸透膜ユニット２００ａへ送水される。逆浸透膜１０２１で分離された透過水は、導出部１０２４から造水ライン１２０を介して排出される。
　濃縮水ライン１１０により送水される濃縮水は、導入部２０２２ａから逆浸透膜エレメント２０２ａへ導入される。導入された濃縮水は、逆浸透膜２０２１ａで、水分が透過される。これにより、濃縮水ライン１１０から供給される濃縮水はさらに濃縮される。さらに濃縮された濃縮水は、導出部２０２３ａから排出され、濃縮水ライン２１０ａにより濃縮用逆浸透膜ユニット２００ｂへ送水される。
　濃縮水ライン２１０ａにより送水される濃縮水は、導入部２０２２ｂから逆浸透膜エレメント２０２ｂへ導入される。導入された濃縮水は、逆浸透膜２０２１ｂで、水分が透過される。これにより、濃縮水ライン２１０ａから供給される濃縮水はさらに濃縮される。さらに濃縮された濃縮水は、導出部２０２３ｂから排出され、濃縮水ライン２１０ｂにより後段へ送水される。
　濃縮水ライン２１０ｂにより送水される濃縮水は、所定の流量が分岐され、循環水として循環ライン２２０ｂにより濃縮用逆浸透膜ユニット２００ｂへ送水される。ここで、分岐される水量は、例えば、追加のポンプを設けなくても導入装置３００へ循環水の返流が可能な程度の水量である。この水量は、例えば、逆浸透膜エレメント１０２，２０２ａ，２０２ｂの膜面積又は内径等により定められる。導入装置３００の送水ポンプにより送水される水量は、例えば、濃縮水ライン２１０ｂで分岐される濃縮水の水量も考慮して決定されてもよい。
　循環ライン２２０ｂにより送水される循環水は、導入部２０２４ｂから逆浸透膜エレメント２０２ｂへ導入される。導入された循環水は、逆浸透膜２０２１ｂにより透過された水分と合流する。これにより、循環ライン２２０ｂから供給される循環水は希釈される。希釈された循環水は、導出部２０２５ｂから排出され、循環ライン２２０ａにより濃縮用逆浸透膜ユニット２００ａへ送水される。
　循環ライン２２０ａにより送水される循環水は、導入部２０２４ａから逆浸透膜エレメント２０２ａへ導入される。導入された循環水は、逆浸透膜２０２１ａにより透過された水分と合流する。これにより、循環ライン２２０ａから供給される循環水は、例えば、被処理水ライン３１０により供給される被処理水と略同程度に希釈される。希釈された循環水は、導出部２０２５ａから排出され、循環ライン３２０により導入装置３００へ送水される。
　以上のように、第１の実施形態では、被処理水からの脱イオン膜透過水の製造と、被処理水の第１の濃縮操作とに、濃縮側の導入部１０２２、濃縮側の導出部１０２３、及び透過側の導出部１０２４を有する逆浸透膜エレメント１０２が設けられた逆浸透膜ユニット１００を用いる。そして、導出部１０２３から導出される濃縮水の濃縮操作に、濃縮側の導入部２０２２、濃縮側の導出部２０２３、透過側の導入部２０２４、及び透過側の導出部２０２５を有する逆浸透膜エレメント２０２が設けられた濃縮用逆浸透膜ユニット２００を直列多段に用いる。濃縮用逆浸透膜ユニット２００では、導入装置３００で昇圧された被処理水のエネルギーを利用し、濃縮水を濃縮すると共に、濃縮水の一部を希釈して循環水として返流する。導入装置３００は、返流された循環水を被処理水と混和して昇圧し、逆浸透膜ユニット１００へ送水する。これにより、水処理装置１は、逆浸透膜ユニット１００での処理のために被処理水に与えられたエネルギーを有効に活用し、逆浸透膜ユニット１００から排出される濃縮水をさらに濃縮することが可能となる。すなわち、水処理装置１は、例えば、廃液処理において、効率的に排水を減らすことが可能となる。また、濃縮水の濃縮処理固有のポンプ等を設ける必要がないため、導入装置３００の送水ポンプを操作することで、脱イオン膜透過水製造と、多段濃縮処理とを一括して操作することが可能となる。
　また、第１の実施形態に係る水処理装置１では、濃縮用逆浸透膜ユニット２００ａと、濃縮用逆浸透膜ユニット２００ｂとの間に濃縮水を浄化するための浄化装置を設置していない。そのため、浄化装置差圧分の損失・再昇圧分の機器、エネルギーが不要であり、かつ、高圧対策が必要な機器構成が不要である。
　また、第１の実施形態では、導入装置３００の液混和槽に薬液を注入し、薬液が混和された被処理水が導入装置３００から供給されるようにしている。これにより、逆浸透膜ユニット１００及び濃縮用逆浸透膜ユニット２００ａ，２００ｂ全体の定常及び非定常の薬液添加操作を一括して操作することが可能となる。
　なお、第１の実施形態に係る水処理装置１の構成は、図１に示される構成に限定されない。例えば、循環ライン２２０ｂに流量圧力調整器が設けられていてもよい。これにより、循環ライン２２０ｂで送水される循環水の流量を調整することが可能となる。
　また、濃縮用逆浸透膜ユニット２００の導入部２０２４は導入部であることに限定されず、導出部２０２５は導出部であることに限定されない。例えば、図２に示されるように、導入部２０２４は導出部であっても構わないし、導出部２０２５は導入部であっても構わない。
　また、直列多段に連結される濃縮用逆浸透膜ユニット２００の数は２つ以上の複数であってもよい。例えば、図３で示されるように、濃縮用逆浸透膜ユニット２００ｂの後段に、濃縮用逆浸透膜ユニット２００ｃが連結されていても構わない。
　このとき、濃縮用逆浸透膜ユニット２００ｂは、濃縮用逆浸透膜ユニット２００ａから排出される濃縮水を濃縮し、濃縮用逆浸透膜ユニット２００ｃから排出される循環水を希釈するユニットであり、第２逆浸透膜ユニットの一例である。そして、濃縮用逆浸透膜ユニット２００ｃは、濃縮用逆浸透膜ユニット２００ｂから排出される濃縮水を濃縮し、自ユニットが排出する濃縮水を希釈するユニットであり、第３逆浸透膜ユニットの一例である。濃縮用逆浸透膜ユニット２００ｃの構成は、濃縮用逆浸透膜ユニット２００ａ，２００ｂと同様である。なお、濃縮用逆浸透膜ユニット２００ｃで用いられる逆浸透膜エレメント２０２ｃは、濃縮用逆浸透膜ユニット２００ａ，２００ｂで用いられる逆浸透膜エレメント２０２ａ，２０２ｂよりも小径であっても構わない。
　濃縮水ライン２１０ｂにより送水される濃縮水は、導入部２０２２ｃから逆浸透膜エレメント２０２ｃへ導入される。導入された濃縮水は、逆浸透膜２０２１ｂで、水分が透過される。濃縮された濃縮水は、導出部２０２３ｃから排出され、濃縮水ライン２１０ｃにより後段へ送水される。濃縮水ライン２１０ｃにより送水される濃縮水は、所定の流量が分岐され、循環水として循環ライン２２０ｃにより濃縮用逆浸透膜ユニット２００ｃへ送水される。
　循環ライン２２０ｃにより送水される循環水は、導入部２０２４ｃから逆浸透膜エレメント２０２ｃへ導入される。導入された循環水は、逆浸透膜２０２１ｃにより透過された水分と合流する。希釈された循環水は、導出部２０２５ｃから排出され、循環ライン２２０ｂにより濃縮用逆浸透膜ユニット２００ｂへ送水される。
　また、濃縮用逆浸透膜ユニット２００ａ，２００ｂが備える圧力容器２０１ａ，２０１ｂ、及び逆浸透膜エレメント２０２ａ，２０２ｂの数は、１つずつに限定されない。濃縮用逆浸透膜ユニット２００ａは、複数の圧力容器２０１ａ及び逆浸透膜エレメント２０２ａを備えていても構わない。また、濃縮用逆浸透膜ユニット２００ｂは、濃縮用逆浸透膜ユニット２００ａよりも少ない、複数の圧力容器２０１ｂ及び逆浸透膜エレメント２０２ｂを備えていても構わない。図４は、濃縮用逆浸透膜ユニット２００ａ，２００ｂが圧力容器２０１ａ，２０１ｂ、及び逆浸透膜エレメント２０２ａ，２０２ｂを複数備える場合の水処理装置１の機能構成の例を表す図である。図４によれば、濃縮用逆浸透膜ユニット２００ａは、圧力容器２０１ａ－１～２０１ａ－４、及び圧力容器２０１ａ－１～２０１ａ－４にそれぞれ設置される逆浸透膜エレメント２０２ａ－１～２０２ａ－４を備える。また、濃縮用逆浸透膜ユニット２００ｂは、圧力容器２０１ｂ－１，２０１ｂ－２、及び圧力容器２０１ｂ－１，２０１ｂ－２にそれぞれ設置される逆浸透膜エレメント２０２ｂ－１，２０２ｂ－２を備える。このように、並列して接続される圧力容器２０１及び逆浸透膜エレメント２０２の数を、直列接続される後段ほど少なくすることで、圧力の損失を減じることが可能となる。
　また、濃縮水ライン２１０ｂから分岐された一部の濃縮水の供給先は、最後段に位置する濃縮用逆浸透膜ユニット２００ｃに限定されない。濃縮水ライン２１０ｂから分岐された濃縮水は、最後段の濃縮用逆浸透膜ユニット２００をバイパスし、最後段の濃縮用逆浸透膜ユニット２００から排出される循環水を送水する循環ライン２２０と合流しても構わない。図５は、濃縮水ライン２１０ｂから分岐された濃縮水を、循環ライン２２０ａと合流させる場合の水処理装置１の機能構成の例を表す図である。図５によれば、濃縮水ライン２１０ｂにより送水される濃縮水は、所定の流量が分岐され、循環ライン２２０ｂにより濃縮用逆浸透膜ユニット２００ｂへ送水される。また、分岐された濃縮水は、バイパスライン２３０ｂにより送水され、循環ライン２２０ａと合流する。このように、循環ライン２２０ａにより送水される循環水へ、循環ライン２２０ｂにより送水される、濃度の高い循環水を合流させることにより、循環ライン２２０ａにより送水される循環水の濃度が安定化する。また、濃縮用逆浸透膜ユニット２００ａの膜透過操作を低圧運用でき、導入装置３００の送水ポンプの負荷を軽減させることが可能となる。
　また、逆浸透膜ユニット１００が備える圧力容器１０１、及び逆浸透膜エレメント１０２の数は、１つずつに限定されない。逆浸透膜ユニット１００は、複数の圧力容器１０１、及び逆浸透膜エレメント１０２を備えていても構わない。
　（第２の実施形態）　
　第２の実施形態では、最後段の濃縮用逆浸透膜ユニット２００の濃縮側経路が、濃縮水ラインから分岐された経路によりバイパスされる場合を例に説明する。図６は、第２の実施形態に係る水処理装置１の機能構成の例を表すブロック図である。図６では、濃縮用逆浸透膜ユニット２００ａから濃縮用逆浸透膜ユニット２００ｂへ濃縮水を送水する濃縮水ライン２１０ａが、経路の途中で分岐されている。分岐された経路は濃縮用逆浸透膜ユニット２００ｂの濃縮側経路をバイパスし、循環ライン２２０ｂとして、濃縮用逆浸透膜ユニット２００ｂの透過側経路と接続している。
　循環ライン２２０ｂにより、循環水として送水される濃縮水は、導入部２０２４ｂから逆浸透膜エレメント２０２ｂへ導入される。導入された循環水は、逆浸透膜２０２１ｂにより透過された水分により希釈される。希釈された循環水は、導出部２０２５ｂから排出され、循環ライン２２０ａにより濃縮用逆浸透膜ユニット２００ａへ送水される。
　なお、水処理装置１の構成は、図６に表される構成に限定されない。例えば、水処理装置１が直列に接続される濃縮用逆浸透膜ユニット２００ａ～２００ｃを有する場合、図７に示されるように、濃縮用逆浸透膜ユニット２００ｂから濃縮用逆浸透膜ユニット２００ｃへ濃縮水を送水する濃縮水ライン２１０ｂが、経路の途中で分岐されてもよい。分岐された経路は濃縮用逆浸透膜ユニット２００ｃの濃縮側経路をバイパスし、循環ライン２２０ｃとして、濃縮用逆浸透膜ユニット２００ｃの透過側経路と接続する。
　また、図８に示されるように、濃縮水ライン２１０ａが経路の途中で分岐され、分岐された経路が濃縮用逆浸透膜ユニット２００ｂ，２００ｃの濃縮側経路をバイパスし、循環ライン２２０ｃとして、濃縮用逆浸透膜ユニット２００ｃの透過側経路と接続してもよい。
　このように、第２の実施形態では、直列多段に接続されている濃縮用逆浸透膜ユニット２００のうち、少なくとも最後段の濃縮用逆浸透膜ユニット２００の濃縮側経路が、濃縮水ラインから分岐された経路によりバイパスされる。バイパスされた濃縮用逆浸透膜ユニット２００から排出される濃縮水は、これより前の濃縮用逆浸透膜ユニット２００から排出される濃縮水よりも低圧である。このため、最後段の濃縮用逆浸透膜ユニット２００の透過側経路への、バイパスされた濃縮水の供給は、総液圧利用裕度を高めることになる。すなわち、被処理水の濃度が変動しても、安定した動作を継続させることが可能となる。また、このことは、導入装置３００の送液ポンプの流量を設定する際の制限を緩和すると換言することも可能である。
　また、バイパスされた濃縮用逆浸透膜ユニット２００から排出される濃縮水は、これより前の濃縮用逆浸透膜ユニット２００から排出される濃縮水よりも高濃度である。このため、最後段の濃縮用逆浸透膜ユニット２００の透過側経路への、バイパスされた濃縮水の供給は、イオン分濃縮による膜閉塞、及び目詰まり等のリスクを軽減させることが期待される。
　なお、第２の実施形態に係る水処理装置１の構成は、図６乃至図８に表される構成に限定されない。例えば、濃縮水ライン２１０ａから分岐された一部の濃縮水の供給先は、最後段に位置する濃縮用逆浸透膜ユニット２００ｃに限定されない。濃縮水ライン２１０ａから分岐された濃縮水は、最後段の濃縮用逆浸透膜ユニット２００をバイパスし、最後段の濃縮用逆浸透膜ユニット２００から排出される循環水を送水する循環ライン２２０と合流しても構わない。図９は、濃縮水ライン２１０ａから分岐された濃縮水を、循環ライン２２０ａと合流させる場合の水処理装置１の機能構成の例を表す図である。図９によれば、濃縮水ライン２１０ａにより送水される濃縮水は、所定の流量が分岐され、循環ライン２２０ｂにより濃縮用逆浸透膜ユニット２００ｂへ送水される。また、分岐された濃縮水は、バイパスライン２３０ｂにより送水され、循環ライン２２０ａと合流する。このように、循環ライン２２０ａにより送水される循環水へ、循環ライン２２０ｂにより送水される、濃度の高い循環水を合流させることにより、循環ライン２２０ａにより送水される循環水の濃度が安定化する。また、濃縮用逆浸透膜ユニット２００ａの膜透過操作を低圧運用でき、導入装置３００の送水ポンプの負荷を軽減させることが可能となる。
　また、濃縮水ライン２１０ａから分岐された濃縮水を、最後段の濃縮用逆浸透膜ユニット２００から排出される循環水を送水する循環ライン２２０と合流させるため、導入装置３００で注入される薬液を後段へ効率的に届けることが可能となる。なお、循環水に含まれる成分を測定するセンサ、例えば、残留塩素濃度等を測定するセンサを循環ライン３２０に設けてもよい。
　また、水処理装置１は、例えば、循環ライン２２０ｂに流量圧力調整器が設けられていてもよい。また、図６に示される水処理装置１において、濃縮用逆浸透膜ユニット２００の導入部２０２４は導出部であってもよく、導出部２０２５は導入部であっても構わない。
　（第３の実施形態）　
　第３の実施形態では、水処理装置１が熱処理装置４００を備える場合を例に説明する。図１０は、第３の実施形態に係る水処理装置１の機能構成の例を表すブロック図である。図１０に示される水処理装置１は、濃縮用逆浸透膜ユニット２００ｂの後段に熱処理装置４００を備えている。すなわち、図６に示される水処理装置１の後段に熱処理装置４００が設けられた構成となっている。
　熱処理装置４００は、例えば、蒸発濃縮装置、及び蒸発乾燥機等を備える。熱処理装置４００は、濃縮用逆浸透膜ユニット２００ｂから排出される、高濃度に濃縮された濃縮水に対して熱を用いた濃縮・蒸発・乾燥処理を実施する。濃縮用逆浸透膜ユニット２００ｂから排出される濃縮水中のイオン分の主成分が、例えば、無機イオン分である場合、熱処理装置４００の処理により、イオン分を固形分塩分として取り出し、回収することが可能となる。また、濃縮・蒸発・乾燥処理で蒸発された水分が回収される。
　また、熱処理装置４００に、晶析装置、及び遠心分離装置等を設けても構わない。これにより、固形分塩分の回収がより円滑に遂行されることになる。
　このように、第３の実施形態では、水処理装置１が熱処理装置４００をさらに備え、最後段の濃縮用逆浸透膜ユニット２００から排出される濃縮水を熱処理装置４００へ供給するようにしている。これにより、水分を減らした状態の被処理水に対して濃縮・蒸発・乾燥処理を実施することができるため、例えば、被処理水中の揮発成分と溶解性固形分とを効率的に分離することが可能となる。
　なお、第３の実施形態では、水処理装置１が、図６に示される水処理装置１の後段に熱処理装置４００が設けられた構成をとる場合を例に説明した。しかしながら、これに限定されない。例えば、水処理装置１は、図１乃至図５、及び図７乃至図９のいずれに示される水処理装置１の後段に熱処理装置４００が設けられた構成をしていても構わない。
　（第４の実施形態）　
　第４の実施形態では、水処理装置１が有機物熱処理装置５００を備える場合を例に説明する。図１１は、第４の実施形態に係る水処理装置１の機能構成の例を表すブロック図である。図１１に示される水処理装置１は、濃縮用逆浸透膜ユニット２００ｂの後段に有機物熱処理装置５００を備えている。すなわち、図６に示される水処理装置１の後段に有機物熱処理装置５００が設けられた構成となっている。
　有機物熱処理装置５００は、熱を用いた蒸留回収、蒸発濃縮、焼却、及び触媒酸化等の熱処理プロセスのうち、少なくとも１つ以上の熱処理プロセスを、濃縮用逆浸透膜ユニット２００ｂから排出される、高濃度に濃縮された濃縮水に対して実施する。濃縮用逆浸透膜ユニット２００ｂから排出される濃縮水中のイオン分の主成分が、アルカノールアミン等の有機アミン類である場合、有機物熱処理装置５００の熱処理プロセスにより、有機物が分離・濃縮・処分される。有機物熱処理装置５００の熱処理プロセスにより、熱処理炭素が生成され、水分が排出される。
　このように、第４の実施形態では、水処理装置１が有機物熱処理装置５００をさらに備え、最後段の濃縮用逆浸透膜ユニット２００から排出される濃縮水を有機物熱処理装置５００へ供給するようにしている。これにより、水分を減らした状態の被処理水に対して熱処理プロセスを実施することが可能となるため、加熱水分量を抑制し、低エネルギーで有機物の分離・濃縮・処分をすることが可能となる。
　なお、第４の実施形態では、水処理装置１が、図６に示される水処理装置１の後段に有機物熱処理装置５００が設けられた構成をとる場合を例に説明した。しかしながら、これに限定されない。例えば、水処理装置１は、図１乃至図５、及び図７乃至図９のいずれに示される水処理装置１の後段に有機物熱処理装置５００が設けられた構成をしていても構わない。
　（第５の実施形態）　
　第５の実施形態では、水処理装置１が前処理装置６００を備える場合を例に説明する。図１２は、第５の実施形態に係る水処理装置１の機能構成の例を表すブロック図である。図１２に示される水処理装置１は、導入装置３００の前段に前処理装置６００を備えている。すなわち、図１０に示される水処理装置１の前段に前処理装置６００が設けられた構成となっている。
　前処理装置６００は、導入装置３００へ供給される被処理水に対して前処理を実施する装置である。前処理装置６００は、例えば、膜処理装置６０１、軟水器６０２、及び脱気装置６０３を備えている。なお、膜処理装置６０１、軟水器６０２、及び脱気装置６０３の前段には、必要に応じてポンプが設けられ、ポンプにより膜処理装置６０１、軟水器６０２、及び脱気装置６０３へ被処理水が供給されるようにしても構わない。
　膜処理装置６０１は、供給される被処理水をろ過する。膜処理装置６０１は、例えば、精密ろ過（ＭＦ：Microfiltration）膜、限外ろ過（ＵＦ：Ultrafiltration）膜、及びＭＢＲ（Membrane Bioreactor）法等の膜分離技術を用いて実現される。
　軟水器６０２は、供給される被処理水に含まれる硬度成分をナトリウムイオンに置換して軟水を製造する。軟水器６０２は、例えば、イオン交換樹脂等を用いて実現される。
　脱気装置６０３は、供給される被処理水中の溶解炭酸成分を除去する。脱気装置６０３は、例えば、中空糸から成る気体分離膜等を用いて実現される。なお、脱気装置６０３は、公知の技術を用いて実現可能であり、適用に制限は無い。
　このように、第５の実施形態では、水処理装置１が前処理装置６００をさらに備え、前処理を施した被処理水を導入装置３００へ供給するようにしている。これにより、固形分、硬度成分、及び炭酸成分等を除去した被処理水を、導入装置３００へ導入することが可能となる。そのため、逆浸透膜ユニット１００での脱イオン操作、濃縮用逆浸透膜ユニット２００でのイオン濃縮操作において、逆浸透膜１０２１，２０２１でのスケール析出を抑制した運転操作が可能となる。
　なお、第５の実施形態では、水処理装置１が、図１０に示される水処理装置１の前段に前処理装置６００が設けられた構成をとる場合を例に説明した。しかしながら、これに限定されない。例えば、水処理装置１は、図１１に示される水処理装置１の前段に前処理装置６００が設けられた構成をしていても構わない。
　（第６の実施形態）　
　第６の実施形態では、水処理装置１が逆浸透膜ユニット７００を備える場合を例に説明する。図１３は、第６の実施形態に係る水処理装置１の機能構成の例を表すブロック図である。図１３に示される水処理装置１は、前処理装置６００と、導入装置３００との間に昇圧ポンプ７０１、及び逆浸透膜ユニット７００を備えている。すなわち、図１２に示される前処理装置６００の後段、かつ、導入装置３００の前段に、昇圧ポンプ７０１、及び逆浸透膜ユニット７００が設けられた構成となっている。
　逆浸透膜ユニット７００は、昇圧ポンプ７０１により高圧に昇圧されて導入された被処理水を、溶存塩類が除去された透過水と、溶存塩類が濃縮された濃縮水とに分離する。逆浸透膜ユニット７００は、例えば、圧力容器７０１、及び圧力容器７０１内に設置される逆浸透膜エレメント７０２を備える。逆浸透膜エレメント７０２は、逆浸透膜７０２１を備えている。逆浸透膜７０２１としては、例えば、スパイラル状、及び中空糸状等の膜が用いられる。なお、圧力容器７０１内に設置される逆浸透膜エレメント７０２の数は複数であっても構わない。逆浸透膜ユニット７００は、用いられる逆浸透膜７０２１の材質及び種類に応じ、個別のｐＨ運用、及び添加剤運用を実施することが可能である。すなわち、導入装置３００から送水される被処理水の質の合わせ、逆浸透膜を選定することが可能である。
　このように、第６の実施形態では、逆浸透膜ユニット７００から排出される濃縮水を被処理水として導入装置３００へ供給するようにしている。これにより、逆浸透膜ユニット１００での脱イオン操作、及び濃縮用逆浸透膜ユニット２００でのイオン濃縮操作に適した濃度の被処理水を、導入装置３００へ供給することが可能となる。
　なお、第６の実施形態では、水処理装置１が、図１２に示される前処理装置６００の後段、かつ、導入装置３００の前段に、昇圧ポンプ７０１、及び逆浸透膜ユニット７００が設けられた構成をとる場合を例に説明した。しかしながら、これに限定されない。例えば、水処理装置１は、図１１に示される水処理装置１の前段に前処理装置６００、昇圧ポンプ７０１、及び逆浸透膜ユニット７００が設けられた構成をしていても構わない。また、例えば、水処理装置１は、図１４及び図１５に示される構成をとることも可能である。
　また、第６の実施形態では、逆浸透膜ユニット７００から排出される濃縮水が導入装置３００へ供給される場合を例に説明した。しかしながら、これに限定されない。逆浸透膜ユニット７００から排出される濃縮水は、図１６に示されるように、貯水槽７０２に貯留されるようにしてもよい。貯水槽７０２に貯留された濃縮水は、任意のタイミングでポンプ３０１により導入装置３００へ送水される。任意のタイミングは、例えば、操作者の指示に応じたタイミング、指定された周期毎のタイミング、及び熱処理装置４００を駆動させるタイミング等である。導入装置３００は、ポンプ３０１から被処理水が供給されると、送液ポンプにより被処理水を逆浸透膜ユニット１００へ送水する。これにより、導入装置３００を効率的に駆動させることが可能となる。
　（第７の実施形態）　
　第７の実施形態では、水処理装置１が動力回収装置８００を備える場合を例に説明する。図１７は、第７の実施形態に係る水処理装置１の機能構成の例を表すブロック図である。図１７に示される水処理装置１は、濃縮用逆浸透膜ユニット２００ｂの後段に動力回収装置８００を備えている。
　動力回収装置８００は、濃縮用逆浸透膜ユニット２００ｂから排出される、高圧の濃縮水から圧力エネルギーを回収する装置である。動力回収装置８００は、例えば、動力回収機構８０１、及びポンプ８０２を有する。
　動力回収機構８０１は、高塩分に適応可能に加工されたタービン、又はピストン等を有している。動力回収機構８０１は、濃縮水ライン２１０ｂと、濃縮水ライン８１０と接続している。動力回収機構８０１は、濃縮水ライン２１０ｂから供給される濃縮水の圧力エネルギーを、タービン、又はピストン等を用いて運動エネルギーに変換する。動力回収機構８０１は圧力エネルギーを回収した濃縮水を濃縮水ライン８１０へ排出する。
　また、動力回収機構８０１は、運動エネルギーをポンプ８０２へ伝達可能に、ポンプ８０２と接続されている。例えば、ポンプ８０２の回転軸と、動力回収機構８０１のタービンの回転軸とは直接的、又は間接的に接続されている。動力回収機構８０１は、取得した運動エネルギーをポンプ８０２へ伝達させる。
　ポンプ８０２は、被処理水ライン８２０と、動力回収ライン８３０と接続している。ポンプ８０２は、被処理水ライン８２０から供給される被処理水を、動力回収機構８０１で回収された運動エネルギーを用いて昇圧する。ポンプ８０２で昇圧された被処理水は、動力回収ライン８３０により送水され、導入装置３００から被処理水ライン３４０により送水される被処理水と合流される。このとき、被処理水ライン８２０から供給される被処理水は、導入装置３００の液混和槽に貯留されている被処理水でもよいし、図１２で示される前処理装置６００で処理された被処理水でもよいし、図１３で示される逆浸透膜ユニット７００で処理された被処理水でもよいし、図１６で示される貯水槽７０２に貯留されている被処理水でもよい。
　このように、第７の実施形態では、最後段の濃縮用逆浸透膜ユニット２００から排出される濃縮水の圧力エネルギーを回収し、回収した圧力エネルギーを用いて昇圧した被処理水を、導入装置３００から送水される被処理水に合流させるようにしている。これにより、濃縮水が有する圧力を被処理水の昇圧にて有効に活用することが可能となる。すなわち、導入装置３００の負荷を軽減することが可能となる。
　なお、第７の実施形態における水処理装置１の構成は、図１７で記載されるものに限定されない。例えば、水処理装置１は、図２乃至図１６のいずれかに示される水処理装置１の最後段の濃縮用逆浸透膜ユニット２００の後段に、動力回収装置８００が設けられた構成をしていても構わない。また、動力回収ライン８３０に、被処理水の圧力を昇圧させる昇圧ポンプがさらに設けられていてもよい。これにより、導入装置３００での昇圧に合わせ、動力回収装置８００から送出される被処理水の圧力を昇圧させることが可能となる。
　したがって、上記実施形態に係る水処理装置によれば、濃縮水の量を効率的に減少させることができる。
　本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

Claims (12)

  1. 　混和槽に貯められている被処理水を昇圧して送出する導入装置と、
    　導入部、第１及び第２導出部、並びに、逆浸透膜を有する第１逆浸透膜エレメントを備え、前記導入装置から送出される被処理水を前記第１導入部から導入し、前記逆浸透膜により濃縮水と透過水とに分離し、前記濃縮水を前記第１導出部から送出し、前記透過水を前記第２導出部から送出する第１逆浸透膜ユニットと、
    　第１導入部、第１導出部、及び逆浸透膜を有する第２逆浸透膜エレメントを備え、前記第１逆浸透膜ユニットから送出される濃縮水を前記第１導入部から導入し、前記逆浸透膜により前記濃縮水を濃縮し、前記濃縮した濃縮水を前記第１導出部から送出する第２逆浸透膜ユニットと、
    　第１導入部、第１導出部、及び逆浸透膜を有する第３逆浸透膜エレメントを備え、前記第２逆浸透膜ユニットから送出される濃縮水を前記第１導入部から導入し、前記逆浸透膜により前記濃縮水を濃縮し、前記濃縮した濃縮水を前記第１導出部から送出する第３逆浸透膜ユニットと
    を具備し、
    　前記第３逆浸透膜エレメントは、第２導入部、及び第２導出部をさらに備え、
    　前記第３逆浸透膜ユニットは、自ユニットから送出された濃縮水、又は前記第２逆浸透膜ユニットから送出された濃縮水を循環水として前記第２導入部から導入し、前記逆浸透膜により前記循環水を希釈し、前記希釈した循環水を前記第２導出部から前記第２逆浸透膜ユニットへ送出し、
    　前記第２逆浸透膜エレメントは、第２導入部、及び第２導出部をさらに備え、
    　前記第２逆浸透膜ユニットは、前記第３逆浸透膜ユニットから送出される循環水を前記第２導入部から導入し、前記逆浸透膜により前記循環水を希釈し、前記希釈した循環水を前記第２導出部から前記混和槽へ送出する水処理装置。
  2. 　前記第２逆浸透膜ユニットを直列多段に複数具備する請求項１記載の水処理装置。
  3. 　前記第２逆浸透膜ユニットは、前記第２逆浸透膜エレメントを並列に複数備え、
    　前記第３逆浸透膜ユニットは、前記第３逆浸透膜エレメントを、前記第２逆浸透膜エレメントの並列数よりも少ない数だけ並列して備える請求項１又は２記載の水処理装置。
  4. 　前記第２逆浸透膜ユニットは、前記第３逆浸透膜ユニットから送出された濃縮水を前記循環水に合流させて前記第２導入部から導入する請求項１乃至３のいずれかに記載の水処理装置。
  5. 　前記第２逆浸透膜ユニットは、自ユニットから送出された濃縮水を前記循環水に合流させて前記第２導入部から導入する請求項１乃至３のいずれかに記載の水処理装置。
  6. 　前記第３逆浸透膜ユニットの後段に、前記第３逆浸透膜ユニットから送出される濃縮水に熱処理を施すことで、前記濃縮水に含まれる無機イオン成分を取り出す熱処理装置をさらに具備する請求項１乃至５のいずれかに記載の水処理装置。
  7. 　前記第３逆浸透膜ユニットの後段に、前記第３逆浸透膜ユニットから送出される濃縮水に熱処理を施すことで、前記濃縮水に含まれる有機イオン成分を処分する有機物熱処理装置をさらに具備する請求項１乃至５のいずれかに記載の水処理装置。
  8. 　前記混和槽に供給される前の被処理水に対し、固形分除去、硬度成分除去、及び炭酸成分除去の少なくともいずれか１つを含む前処理を施す前処理装置をさらに具備する請求項１乃至７のいずれかに記載の水処理装置。
  9. 　導入部、第１及び第２導出部、並びに、逆浸透膜を有する第４逆浸透膜エレメントを備え、前記前処理装置から送出される被処理水を前記第１導入部から導入し、前記逆浸透膜により濃縮水と透過水とに分離し、前記濃縮水を前記第１導出部から前記導入装置へ送出し、前記透過水を前記第２導出部から送出する第４逆浸透膜ユニットをさらに具備する請求項８記載の水処理装置。
  10. 　前記第４逆浸透膜ユニットから送出される濃縮水を貯留する貯留槽と、
    　前記貯留される濃縮水を任意のタイミングで前記導入装置へ供給するポンプと
    をさらに具備する請求項９記載の水処理装置。
  11. 　前記第３逆浸透膜ユニットの後段に、前記第３逆浸透膜ユニットから送出される濃縮水の圧力エネルギーを回収する動力回収装置をさらに具備する請求項１乃至１０のいずれかに記載の水処理装置。
  12. 　前記導入装置の混和槽では、前記被処理水に薬液が混和される請求項１乃至１１のいずれかに記載の水処理装置。
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