特開 2022-16896 水処理方法および水処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022016896

(43)【公開日】2022-01-25

(54)【発明の名称】水処理方法および水処理装置

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/44 20060101AFI20220118BHJP

【ＦＩ】

C02F1/44 D

C02F1/44 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020119876

(22)【出願日】2020-07-13

(71)【出願人】

【識別番号】000004400

【氏名又は名称】オルガノ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】特許業務法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】梶原 優子

(72)【発明者】

【氏名】中野 徹

(72)【発明者】

【氏名】中村 勇規

【テーマコード（参考）】

4D006

【Ｆターム（参考）】

4D006GA03

4D006GA14

4D006HA01

4D006HA41

4D006HA61

4D006JA53Z

4D006JA57Z

4D006JA67Z

4D006KA52

4D006KA53

4D006KA54

4D006KA55

4D006KA56

4D006KA57

4D006KA67

4D006KE02P

4D006KE04P

4D006KE04Q

4D006KE04R

4D006KE06R

4D006KE12P

4D006KE22Q

4D006KE23Q

4D006MA01

4D006MA03

4D006MC18

4D006MC54

4D006MC63

4D006PA02

4D006PB03

4D006PB08

(57)【要約】

【課題】半透膜モジュールを用いる水の濃縮処理において、濃度分極の影響を軽減することができる水処理方法および水処理装置を提供する。
【解決手段】半透膜１４で仕切られた第一空間１６と第二空間１８とを有する半透膜モジュール１２を用いて、溶解固形成分を含む被処理水を第一空間１６に通水し、第一空間１６を加圧して被処理水に含まれる水を半透膜１４を透過させることによって濃縮水を得るとともに、第二空間１８に濃縮水の一部を通水して希釈水を得る半透膜処理工程と、濃縮水のさらに一部を半透膜モジュール１２の被処理水側に返送する循環工程と、を含む、水処理方法である。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

半透膜で仕切られた第一空間と第二空間とを有する半透膜モジュールを用いて、溶解固形成分を含む被処理水を前記第一空間に通水し、前記第一空間を加圧して前記被処理水に含まれる水を前記半透膜を透過させることによって濃縮水を得るとともに、前記第二空間に前記濃縮水の一部を通水して希釈水を得る半透膜処理工程と、
前記濃縮水のさらに一部を前記半透膜モジュールの被処理水側に返送し循環する循環工程と、
を含むことを特徴とする水処理方法。

【請求項2】

半透膜で仕切られた第一空間と第二空間とを有する半透膜モジュールを用いて、溶解固形成分を含む被処理水を前記第一空間に通水し、前記第一空間を加圧して前記被処理水に含まれる水を前記半透膜を透過させることによって濃縮水を得るとともに、前記第二空間に前記被処理水の一部を通水して希釈水を得る半透膜処理工程と、
前記濃縮水の少なくとも一部を前記半透膜モジュールの被処理水側に返送し循環する循環工程と、
を含むことを特徴とする水処理方法。

【請求項3】

請求項１または２に記載の水処理方法であって、
前記被処理水中の前記溶解固形成分の濃度が所定の濃度値を超えた場合に、前記半透膜を透過する透過水量が所定の範囲になるように、前記循環する濃縮水の流量を制御することを特徴とする水処理方法。

【請求項4】

請求項３に記載の水処理方法であって、
前記被処理水中の前記溶解固形成分の濃度が所定の濃度値を超えた場合に、前記第一空間に供給される被処理水の流量に対して、前記循環する濃縮水の流量が２００％以上となるように、前記循環する濃縮水の流量を制御することを特徴とする水処理方法。

【請求項5】

請求項４に記載の水処理方法であって、
前記所定の濃度値が、前記被処理水の浸透圧が５ＭＰａ以上となる濃度値であることを特徴とする水処理方法。

【請求項6】

半透膜で仕切られた第一空間と第二空間とを有する半透膜モジュールを用いて、溶解固形成分を含む被処理水を前記第一空間に通水し、前記第一空間を加圧して前記被処理水に含まれる水を前記半透膜を透過させることによって濃縮水を得るとともに、前記第二空間に前記濃縮水の一部を通水して希釈水を得る半透膜処理手段と、
前記濃縮水のさらに一部を前記半透膜モジュールの被処理水側に返送し循環する循環手段と、
を備えることを特徴とする水処理装置。

【請求項7】

半透膜で仕切られた第一空間と第二空間とを有する半透膜モジュールを用いて、溶解固形成分を含む被処理水を前記第一空間に通水し、前記第一空間を加圧して前記被処理水に含まれる水を前記半透膜を透過させることによって濃縮水を得るとともに、前記第二空間に前記被処理水の一部を通水して希釈水を得る半透膜処理手段と、
前記濃縮水の少なくとも一部を前記半透膜モジュールの被処理水側に返送し循環する循環手段と、
を備えることを特徴とする水処理装置。

【請求項8】

請求項６または７に記載の水処理装置であって、
前記被処理水中の前記溶解固形成分の濃度が所定の濃度値を超えた場合に、前記半透膜を透過する透過水量が所定の範囲になるように、前記循環する濃縮水の流量を制御する制御手段をさらに備えることを特徴とする水処理装置。

【請求項9】

請求項８に記載の水処理装置であって、
前記制御手段は、前記被処理水中の前記溶解固形成分の濃度が所定の濃度値を超えた場合に、前記第一空間に供給される被処理水の流量に対して、前記循環する濃縮水の流量が２００％以上となるように、前記循環する濃縮水の流量を制御することを特徴とする水処理装置。

【請求項10】

請求項９に記載の水処理装置であって、
前記所定の濃度値が、前記被処理水の浸透圧が５ＭＰａ以上となる濃度値であることを特徴とする水処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、溶解固形成分（ＴＤＳ）等を含む水の濃縮処理を行う水処理方法および水処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、工場等からの排水量を減容化する方法として、エバポレーターを用いた蒸発法や、逆浸透膜を用いて透過水を回収し、排水量を減容化する逆浸透法が知られている。

【0003】

また、特許文献１のように、半透膜モジュールの半透膜で仕切られた第一空間と第二空間に被処理水またはその濃縮水を流し、第一空間を加圧することによって、水を濃縮する方法が知られている。このような半透膜を用いる濃縮方法は、一般的な逆浸透法と比較し、第一空間と第二空間との浸透圧差を小さくすることによって、より少ない消費エネルギーで排水を高濃縮し、減容化することができる。

【0004】

しかし、このような半透膜を用いる濃縮方法では、特に高濃度の被処理水を濃縮する際に、半透膜の膜面で液が濃縮され、より大きな浸透圧がかかってしまう現象（すなわち濃度分極）の影響を受け、膜の第一空間から第二空間へ透過する水量が少なくなる場合がある。また、特許文献１のように多段式の半透膜モジュールを用いる場合には、膜ユニットの後段にいくほど、膜の第一空間に通水する水が高濃度となり、濃度分極の影響が大きくなるため、膜の第一空間から第二空間へ透過する水量が少なくなる。その結果として、濃縮水を得るために高い圧力が必要になったり、濃縮に必要な膜ユニット数が増えたりして、イニシャルコストおよびランニングコストの増大につながる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１８－０６９１９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明の目的は、半透膜モジュールを用いる水の濃縮処理において、濃度分極の影響を軽減することができる水処理方法および水処理装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、半透膜で仕切られた第一空間と第二空間とを有する半透膜モジュールを用いて、溶解固形成分を含む被処理水を前記第一空間に通水し、前記第一空間を加圧して前記被処理水に含まれる水を前記半透膜を透過させることによって濃縮水を得るとともに、前記第二空間に前記濃縮水の一部を通水して希釈水を得る半透膜処理工程と、前記濃縮水のさらに一部を前記半透膜モジュールの被処理水側に返送し循環する循環工程と、を含む、水処理方法である。

【0008】

本発明は、半透膜で仕切られた第一空間と第二空間とを有する半透膜モジュールを用いて、溶解固形成分を含む被処理水を前記第一空間に通水し、前記第一空間を加圧して前記被処理水に含まれる水を前記半透膜を透過させることによって濃縮水を得るとともに、前記第二空間に前記被処理水の一部を通水して希釈水を得る半透膜処理工程と、前記濃縮水の少なくとも一部を前記半透膜モジュールの被処理水側に返送し循環する循環工程と、を含む、水処理方法である。

【0009】

前記水処理方法において、前記被処理水中の前記溶解固形成分の濃度が所定の濃度値を超えた場合に、前記半透膜を透過する透過水量が所定の範囲になるように、前記循環する濃縮水の流量を制御することが好ましい。

【0010】

前記水処理方法において、前記被処理水中の前記溶解固形成分の濃度が所定の濃度値を超えた場合に、前記第一空間に供給される被処理水の流量に対して、前記循環する濃縮水の流量が２００％以上となるように、前記循環する濃縮水の流量を制御することが好ましい。

【0011】

前記水処理方法において、前記所定の濃度値が、前記被処理水の浸透圧が５ＭＰａ以上となる濃度値であることが好ましい。

【0012】

本発明は、半透膜で仕切られた第一空間と第二空間とを有する半透膜モジュールを用いて、溶解固形成分を含む被処理水を前記第一空間に通水し、前記第一空間を加圧して前記被処理水に含まれる水を前記半透膜を透過させることによって濃縮水を得るとともに、前記第二空間に前記濃縮水の一部を通水して希釈水を得る半透膜処理手段と、前記濃縮水のさらに一部を前記半透膜モジュールの被処理水側に返送し循環する循環手段と、を備える、水処理装置である。

【0013】

本発明は、半透膜で仕切られた第一空間と第二空間とを有する半透膜モジュールを用いて、溶解固形成分を含む被処理水を前記第一空間に通水し、前記第一空間を加圧して前記被処理水に含まれる水を前記半透膜を透過させることによって濃縮水を得るとともに、前記第二空間に前記被処理水の一部を通水して希釈水を得る半透膜処理手段と、前記濃縮水の少なくとも一部を前記半透膜モジュールの被処理水側に返送し循環する循環手段と、を備える、水処理装置である。

【0014】

前記水処理装置において、前記被処理水中の前記溶解固形成分の濃度が所定の濃度値を超えた場合に、前記半透膜を透過する透過水量が所定の範囲になるように、前記循環する濃縮水の流量を制御する制御手段をさらに備えることが好ましい。

【0015】

前記水処理装置において、前記制御手段は、前記被処理水中の前記溶解固形成分の濃度が所定の濃度値を超えた場合に、前記第一空間に供給される被処理水の流量に対して、前記循環する濃縮水の流量が２００％以上となるように、前記循環する濃縮水の流量を制御することが好ましい。

【0016】

前記水処理装置において、前記所定の濃度値が、前記被処理水の浸透圧が５ＭＰａ以上となる濃度値であることが好ましい。

【発明の効果】

【0017】

本発明により、半透膜モジュールを用いる水の濃縮処理において、濃度分極の影響を軽減することができる水処理方法および水処理装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の実施形態に係る水処理装置の一例を示す概略構成図である。

【図2】本発明の実施形態に係る水処理装置の他の例を示す概略構成図である。

【図3】本発明の実施形態に係る水処理装置の他の例を示す概略構成図である。

【図4】本発明の実施形態に係る水処理装置の他の例を示す概略構成図である。

【図5】比較例１で用いた水処理装置を示す概略構成図である。

【図6】実施例２～５における、第一空間側（一次側）流量（Ｌ／ｍｉｎ）と透過水量の増加割合（％）を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0019】

本発明の実施の形態について以下説明する。本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。

【0020】

本発明の実施形態に係る水処理装置の一例の概略を図１に示し、その構成について説明する。

【0021】

図１に示す水処理装置１は、半透膜で仕切られた第一空間（濃縮側）と第二空間（透過側）とを有する半透膜モジュールを用いて溶解固形成分（ＴＤＳ）等を含む被処理水を濃縮する半透膜処理手段として、例えば、膜モジュール１２を備える。膜モジュール１２は、半透膜１４で仕切られた第一空間１６および第二空間１８を有する。水処理装置１は、被処理水を貯留する被処理水槽１０を備えてもよい。

【0022】

図１の水処理装置１において、被処理水槽１０の被処理水入口には、配管２２が接続されている。被処理水槽１０の出口と膜モジュール１２の第一空間入口とは、ポンプ２０を介して配管２４により接続されている。膜モジュール１２の第一空間出口には配管２６が接続されている。配管２６から分岐した配管２８が膜モジュール１２の第二空間入口に接続されている。膜モジュール１２の第二空間出口には配管３０が接続されている。配管２６から分岐した配管３２が被処理水槽１０の循環水入口に接続されている。

【0023】

図１の水処理装置１は、半透膜１４で仕切られた第一空間１６および第二空間１８を有する膜モジュール１２を用い、被処理水を膜モジュール１２の第一空間入口から第一空間１６に通水するとともに、膜モジュール１２の第一空間１６の第一空間出口から排出された濃縮水の一部を膜モジュール１２の第二空間入口から第二空間１８に通水し、第一空間１６を加圧することによって、その第一空間１６の被処理水に含まれる水を半透膜１４を介して第二空間１８に透過させて水を濃縮する装置である。すなわち、水処理装置１において、半透膜１４を用いて被処理水が濃縮される。水処理装置１は、膜モジュール１２の第一空間１６に被処理水を供給し、第一空間１６の出口から得られた濃縮水の一部を膜モジュール１２の第二空間１８に供給して濃縮処理を行う装置である。

【0024】

本実施形態に係る水処理方法および水処理装置１の動作について説明する。

【0025】

水処理装置１において、溶解固形成分（ＴＤＳ）を含む被処理水は、配管２２を通して、必要に応じて被処理水槽１０に貯留された後、被処理水槽１０からポンプ２０により配管２４を通して、膜モジュール１２の第一空間入口から第一空間１６へ加圧送液され、通水される。加圧された被処理水に含まれる水の一部は半透膜１４を介して第一空間１６から第二空間１８に向かって透過する。このとき、溶解固形成分の大部分は半透膜１４を透過することができないので、半透膜１４を透過しなかった第一空間１６内の水が濃縮される。一方、第二空間１８では、配管２８を通して通水された濃縮水の一部と、半透膜１４を透過したＴＤＳ濃度の低い透過水とが合流するため、希釈効果が働く。第一空間１６で得られた濃縮水は、第一空間出口から配管２６を通して排出され、濃縮水の一部は、配管２６から分岐した配管２８を通して、膜モジュール１２の第二空間入口から第二空間１８へ送液され、通水される。第二空間１８で得られた希釈水は、第二空間出口から配管３０を通して排出される。ここで、膜モジュール１２において、第一空間１６が加圧されてその第一空間１６の被処理水に含まれる水が半透膜１４を介して第二空間１８に透過され、第一空間１６で濃縮水が得られる（濃縮工程）とともに、第二空間１８で希釈水が得られる（希釈工程）。第一空間１６で得られた濃縮水の一部は、配管２６を通して系外へ排出されてもよい。濃縮水の一部は、上記の通り膜モジュール１２の第二空間１８へ配管２６，２８を通して送液、通水され、濃縮水のさらに一部は、循環水として配管３２を通して膜モジュール１２の被処理水側、例えば被処理水槽１０に返送し循環される（循環工程）。循環水は、配管２４に返送されてもよい。

【0026】

ここで、ポンプ２０、配管２４，２６，２８等が、半透膜モジュール１２の第一空間１６に被処理水を供給し、第一空間１６の出口から得られた濃縮水の少なくとも一部を半透膜モジュール１２の第二空間１８に供給する供給手段として機能する。

【0027】

第二空間１８で得られた希釈水は、配管３０を通して系外へ排出されてもよいし、必要に応じて希釈水槽へ送液されて貯留された後、系外へ排出されてもよい。希釈水の少なくとも一部は、被処理水槽１０に送液され、被処理水槽１０において被処理水と混合されてもよい。希釈水の少なくとも一部は、さらに逆浸透膜処理装置へ送液され、逆浸透膜処理装置において、逆浸透膜処理が行われてもよい（逆浸透膜処理工程）。逆浸透膜処理により得られたＲＯ透過水は、系外へ排出される。逆浸透膜処理により得られたＲＯ濃縮水は、被処理水槽１０に送液され、被処理水槽１０において被処理水と混合されてもよい。

【0028】

以上のようにして、処理対象である、溶解固形成分等を含む被処理水から、溶解固形成分等の物質が濃縮された処理水（濃縮水）と、希釈水とが得られ、被処理水の減容化が行われる。

【0029】

本実施形態に係る水処理方法および水処理装置１では、濃縮水の一部を膜モジュール１２の被処理水側に返送し、循環する循環手段として配管３２を設けている。濃縮水の一部を膜モジュール１２の被処理水側に返送、循環して、半透膜モジュール１２の第一空間１６に供給する水量を増やすことによって、濃度分極の影響の軽減を可能とする。その結果として、濃縮水を得るための圧力を与える運転動力を低減できるため、イニシャルコストおよびランニングコストの低減につながり、低コストな水処理方法および水処理装置を提供することができる。

【0030】

本発明の実施形態に係る水処理装置の他の例の概略を図２に示し、その構成について説明する。

【0031】

図２に示す水処理装置２は、半透膜で仕切られた第一空間（濃縮側）と第二空間（透過側）とを有する半透膜モジュールを用いて溶解固形成分（ＴＤＳ）等を含む被処理水を濃縮する半透膜処理手段として、例えば、膜モジュール１２を備える。膜モジュール１２は、半透膜１４で仕切られた第一空間１６および第二空間１８を有する。水処理装置２は、被処理水を貯留する被処理水槽１０を備えてもよい。

【0032】

図２の水処理装置２において、被処理水槽１０の被処理水入口には、配管２２が接続されている。被処理水槽１０の出口と膜モジュール１２の第一空間入口とは、ポンプ２０を介して配管２４により接続され、配管２４におけるポンプ２０の下流側で配管２４から分岐した配管３４が膜モジュール１２の第二空間入口に接続されている。膜モジュール１２の第一空間出口には配管２６が接続され、膜モジュール１２の第二空間出口には配管３６が接続されている。配管２６から分岐した配管３２が被処理水槽１０の循環水入口に接続されている。

【0033】

図２の水処理装置２は、半透膜１４で仕切られた第一空間１６および第二空間１８を有する膜モジュール１２を用い、被処理水を膜モジュール１２の第一空間入口から第一空間１６と第二空間入口から第二空間１８とに通水し、第一空間１６を加圧することによって、その第一空間１６の被処理水に含まれる水を半透膜１４を介して第二空間１８に透過させて水を濃縮する装置である。すなわち、水処理装置２において、半透膜１４を用いて被処理水が濃縮される。水処理装置２は、膜モジュール１２の第一空間１６と第二空間１８の両方に被処理水を供給して濃縮処理を行う装置である。

【0034】

水処理装置２において、溶解固形成分（ＴＤＳ）を含む被処理水は、配管２２を通して、必要に応じて被処理水槽１０に貯留された後、被処理水槽１０からポンプ２０により配管２４を通して、膜モジュール１２の第一空間入口から第一空間１６へ加圧送液され、通水される。また、被処理水は、配管２４から分岐した配管３４を通して、膜モジュール１２の第二空間入口から第二空間１８へ送液され、通水される。第一空間１６で得られた濃縮水は、第一空間出口から配管２６を通して排出され、第二空間１８で得られた希釈水は、第二空間出口から配管３６を通して排出される。ここで、膜モジュール１２において、第一空間１６が加圧されてその第一空間１６の被処理水に含まれる水が半透膜１４を介して第二空間１８に透過され、第一空間１６で濃縮水が得られる（濃縮工程）とともに、第二空間１８で希釈水が得られる（希釈工程）。第一空間１６で得られた濃縮水の一部は、配管２６を通して系外へ排出されてもよい。濃縮水の少なくとも一部は、循環水として配管３２を通して膜モジュール１２の被処理水側、例えば被処理水槽１０に返送される（循環工程）。循環水は、配管２４における配管３４との分岐点の上流側において返送されてもよい。

【0035】

ここで、ポンプ２０、配管２４，３４等が、半透膜モジュール１２の第一空間１６と第二空間１８の両方に被処理水を供給する供給手段として機能する。

【0036】

第二空間１８で得られた希釈水は、配管３６を通して系外へ排出されてもよいし、必要に応じて希釈水槽へ送液されて貯留された後、系外へ排出されてもよい。希釈水の少なくとも一部は、被処理水槽１０に送液され、被処理水槽１０において被処理水と混合されてもよい。希釈水の少なくとも一部は、さらに逆浸透膜処理装置へ送液され、逆浸透膜処理装置において、逆浸透膜処理が行われてもよい（逆浸透膜処理工程）。逆浸透膜処理により得られたＲＯ透過水は、系外へ排出される。逆浸透膜処理により得られたＲＯ濃縮水は、被処理水槽１０に送液され、被処理水槽１０において被処理水と混合されてもよい。

【0037】

以上のようにして、処理対象である、溶解固形成分等を含む被処理水から、溶解固形成分等の物質が濃縮された処理水（濃縮水）と、希釈水とが得られ、被処理水の減容化が行われる。

【0038】

本実施形態に係る水処理方法および水処理装置２では、濃縮水の少なくとも一部を膜モジュール１２の被処理水側に返送し、循環する循環手段として配管３２を設けている。濃縮水の少なくとも一部を膜モジュール１２の被処理水側に返送、循環して、半透膜モジュール１２の第一空間１６に供給する水量を増やすことによって、濃度分極の影響の軽減を可能とする。その結果として、濃縮水を得るための圧力を与える運転動力を低減できるため、イニシャルコストおよびランニングコストの低減につながり、低コストな水処理方法および水処理装置を提供することができる。

【0039】

本実施形態に係る水処理方法および水処理装置において、膜モジュール１２の第一空間１６の入口の被処理水のＴＤＳ濃度を測定し、測定したＴＤＳ濃度が所定の濃度値を超えた場合に、第一空間１６から第二空間１８へ半透膜１４を透過する透過水量が所定の範囲になるように、循環する濃縮水（循環水）の流量を制御することが好ましい。このような構成の水処理装置の一例を図３に示す。

【0040】

図３に示す水処理装置３は、図２に示す水処理装置２と同様の構成に加えて、配管２４におけるポンプ２０の上流側に、膜モジュール１２の第一空間１６の入口における被処理水の溶解固形成分の濃度を測定する濃度測定手段として、濃度測定装置４４と、膜モジュール１２の第一空間１６の入口における被処理水の流量（ＦＩ１）を測定する第一空間被処理水流量測定手段として、被処理水流量測定装置４６と、を備える。配管３２に、循環する濃縮水（循環水）の流量（ＦＩ２）を測定する循環流量測定手段として、循環流量測定装置５６を備える。配管２６における配管３２との分岐点の下流側に、膜モジュール１２の第一空間１６の出口におけるブローする濃縮水の流量（ＦＩ３）を測定するブロー流量測定手段として、ブロー流量測定装置５４を備える。図１に示す水処理装置１に、水処理装置３と同様の追加の構成を加えてもよい。

【0041】

ポンプ２０は、例えば、入力された駆動周波数に応じた回転速度で駆動され、被処理水を吸入して膜モジュール１２に吐出する加圧ポンプである。ポンプ２０には、例えば、入力された指令信号に対応する駆動周波数をポンプ２０に出力するインバーター４２が設置されている。バルブ６０が、配管２６における配管３２との分岐点の下流側であって、ブロー流量測定装置５４の上流側に設けられている。バルブ６０は、例えば、被処理水流量測定装置４６およびブロー流量測定装置５４の測定値に基づいて開度を調節する比例制御バルブである。配管２４におけるポンプ２０の下流側には、第一空間１６の入口における圧力を測定する入口圧力測定手段として、入口圧力測定装置４８が設置され、配管２６における配管３２との分岐点の上流側には、第一空間１６の出口における圧力を測定する出口圧力測定手段として、出口圧力測定装置５８が設置されていてもよい。配管２４から分岐した配管３４は、ポンプ５２を介して膜モジュール１２の第二空間１８の入口と接続され、ポンプ５２の上流側には、膜モジュール１２の第二空間１８の入口における被処理水の流量（ＦＩ４）を測定する第二空間被処理水流量測定手段として、被処理水流量測定装置５０が設置されていてもよい。

【0042】

水処理装置３は、溶解固形成分の濃度が所定の濃度値を超えた場合に、透過水量が所定の範囲になるように循環する濃縮水の流量を制御する制御手段として、制御装置４０を備えてもよく、制御装置４０は、インバーター４２、濃度測定装置４４、被処理水流量測定装置４６、ブロー流量測定装置５４、循環流量測定装置５６と、バルブ６２と、電気的接続等によって接続されていてもよい。制御装置４０は、バルブ６０と電気的接続等によって接続されていてもよい。制御装置４０は、例えば、プログラムを演算するＣＰＵ等の演算手段、プログラムや演算結果を記憶するＲＯＭおよびＲＡＭ等の記憶手段等から構成されるマイクロコンピュータと電子回路等で構成され、ポンプ２０の流量、バルブ６２の開閉度等を制御する機能を有するものである。

【0043】

水処理装置３において、水処理装置２と同様にして、処理対象である、溶解固形成分等を含む被処理水から、溶解固形成分等の物質が濃縮された処理水（濃縮水）と、希釈水とが得られ、被処理水の減容化が行われる。

【0044】

ここで、例えば、濃度測定装置４４によって、膜モジュール１２の第一空間１６の入口における被処理水の溶解固形成分の濃度が測定され（濃度測定工程）、被処理水流量測定装置４６によって、膜モジュール１２の第一空間１６の入口における被処理水の流量（ＦＩ１）が測定され（第一空間被処理水流量測定工程）、循環流量測定装置５６によって、循環する濃縮水の流量（ＦＩ２）が測定され（循環流量測定工程）、ブロー流量測定装置５４によって、膜モジュール１２の第一空間１６の出口におけるブローする濃縮水の流量（ＦＩ３）が測定される（ブロー流量測定工程）。そして、濃度測定工程で測定された溶解固形成分の濃度が所定の濃度値を超えた場合に、例えば、第一空間被処理水流量測定工程、循環流量測定工程、ブロー流量測定工程で測定された各流量（ＦＩ１，ＦＩ２，ＦＩ３）から求められる、第一空間１６から第二空間１８へ透過する透過水量＝ＦＩ１－（ＦＩ２＋ＦＩ３）が所定の範囲になるように、循環する濃縮水の流量を制御する（制御工程）。

【0045】

例えば、制御装置４０は、濃度測定装置４４によって測定された溶解固形成分の濃度が所定の濃度値を超えた場合に、被処理水流量測定装置４６、循環流量測定装置５６、ブロー流量測定装置５４により測定された各流量（ＦＩ１，ＦＩ２，ＦＩ３）から求められる透過水量＝ＦＩ１－（ＦＩ２＋ＦＩ３）が所定の範囲になるように、任意の演算式を用いて駆動周波数を演算し、この演算値に対応する指令信号をインバーター４２に出力してポンプ２０を制御し、バルブ６２の開閉度を制御して、循環する濃縮水の流量を制御すればよい。なお、透過水量の求め方は「ＦＩ１，ＦＩ２，ＦＩ３から透過水量＝ＦＩ１－（ＦＩ２＋ＦＩ３）として求める方法」に限らない。例えば、第二空間１８の出口である配管３６に透過水流量測定手段として透過水流量測定装置５１を設置して、第二空間１８の入口における被処理水の流量（ＦＩ４）が測定され（第二空間被処理水流量測定工程）、第二空間１８の出口における透過水の流量（ＦＩ５）が測定され（透過水流量測定工程）、各流量（ＦＩ４，ＦＩ５）から求められる透過水量＝ＦＩ５－ＦＩ４が所定の範囲になるように、循環する濃縮水の流量を制御してもよい。

【0046】

本実施形態に係る水処理方法および水処理装置３では、膜モジュール１２の第一空間１６の入口における被処理水のＴＤＳ濃度を測定し、所定の濃度値を超えた場合に、バルブ６２の開度を調節し、濃縮水の少なくとも一部を、ＴＤＳ濃度が所定の濃度値を超えた膜モジュール１２の被処理水側に返送、循環して、半透膜モジュール１２の第一空間１６に供給する水量を増やす。その結果として、半透膜モジュールを用いる水の濃縮処理において、被処理水の溶解固形成分の濃度が所定の濃度値を超えた場合であっても濃度分極の影響を軽減することができる。

【0047】

例えば、被処理水のＴＤＳ濃度が所定の濃度値を超えた場合に、膜モジュール１２の第一空間１６に供給される被処理水の流量に対して、循環する濃縮水の流量が２００％以上となるように循環する濃縮水の流量を制御することが好ましく、循環する濃縮水の流量が２５０％以上となるように循環する濃縮水の流量を制御することがより好ましい。循環する濃縮水の流量が２００％未満であると、濃度分極の影響を軽減することができない場合がある。

【0048】

例えば、ポンプ２０を起動し、被処理水槽１０から膜モジュール１２の第一空間１６に被処理水を通水する。このとき、バルブ６２を全閉状態とし、バルブ６０を開状態として、装置の運転を行う。被処理水のＴＤＳ濃度が所定の濃度値（例えば、６％）を超えた場合、インバーター４２の出力値を所定の割合（例えば、１０％）上げる。ブロー流量測定装置５４による測定値（ＦＩ３）と透過水量（ＦＩ１－（ＦＩ２＋ＦＩ３））が増加するので、透過水量が所定の範囲になるように、バルブ６０を開状態、バルブ６２を開状態とし、バルブ６０とバルブ６２の開度を調整する。循環流量測定装置５６による測定値（ＦＩ２）が第一空間１６の供給流量に対し、循環量が所定の値（例えば、２００％以上）となるまで、動作を繰り返せばよい。被処理水のＴＤＳ濃度が所定の濃度値以下の場合は、バルブ６２を閉じていき、循環する濃縮水の流量を調節して徐々に減らしていってもよいし、バルブ６２を全閉状態とし、濃縮水の循環を行わなくてもよい。

【0049】

被処理水のＴＤＳ濃度の「所定の濃度値」は、例えば、被処理水の浸透圧が５ＭＰａ以上となる濃度値であることが好ましく、被処理水の浸透圧が８ＭＰａ以上となる濃度値であることがより好ましい。被処理水の浸透圧が５ＭＰａ未満となる濃度値である場合、濃度分極の影響が小さく、透過水量の減少はわずかである。例えば、溶解固形成分が塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）である場合、被処理水のＴＤＳ濃度の「所定の濃度値」は、「６質量％」となる。なお、浸透圧は、下記式によって計算される。
浸透圧（ＭＰａ）＝モル濃度（ｍｏｌ／Ｌ）×気体定数（Ｐａ・Ｌ／（ｍｏｌ・Ｋ））×絶対温度（Ｋ）×１０^－６

【0050】

本実施形態に係る水処理方法および水処理装置において、多段式の半透膜モジュールを用いてもよい。このような構成の水処理装置の一例を図４に示す。

【0051】

図４に示す水処理装置４は、半透膜で仕切られた第一空間（濃縮側）と第二空間（透過側）とを有する半透膜モジュールを用いて溶解固形成分（ＴＤＳ）等を含む被処理水を濃縮し、その濃縮水をさらに半透膜モジュールを用いて濃縮する半透膜処理手段として、例えば、１段目膜モジュール１２ａ、２段目膜モジュール１２ｂ、３段目膜モジュール１２ｃを備える。それぞれの膜モジュールは、半透膜１４で仕切られた第一空間１６および第二空間１８を有する。水処理装置４は、２段目膜モジュール１２ｂからの濃縮水、すなわち３段目膜モジュール１２ｃの被処理水を貯留する被処理水槽１０を備えてもよい。水処理装置４は、第１段の膜モジュールの第一空間に被処理水を供給し、その濃縮水が最終段の半透膜モジュールの第一空間を通過した後に最終段の濃縮水の一部を最終段の半透膜モジュールの第二空間に供給して濃縮処理を行う装置である。

【0052】

図４の水処理装置４において、１段目膜モジュール１２ａの第一空間入口にはポンプ６６を介して配管６８が接続されている。１段目膜モジュール１２ａの第一空間出口と２段目膜モジュール１２ｂの第一空間入口とは、配管７０により接続されている。２段目膜モジュール１２ｂの第一空間出口と被処理水槽１０の濃縮水入口とは、配管７２により接続されている。被処理水槽１０の出口と３段目膜モジュール１２ｃの第一空間入口とは、ポンプ２０を介して配管２４により接続されている。３段目膜モジュール１２ｃの第一空間出口には、バルブ６０を介して配管２６が接続されている。配管２６におけるバルブ６０の上流側から分岐した配管２８が、バルブ６４を介して３段目膜モジュール１２ｃの第二空間入口に接続されている。配管２６におけるバルブ６０の上流側であって配管２８の分岐点の下流側から分岐した配管３２がバルブ６２を介して被処理水槽１０の循環水入口に接続されている。３段目膜モジュール１２ｃの第二空間出口と２段目膜モジュール１２ｂの第二空間入口とは、配管７４により接続されている。２段目膜モジュール１２ｂの第二空間出口と１段目膜モジュール１２ａの第二空間入口とは、配管７６により接続されている。１段目膜モジュール１２ａの出口には、配管７８が接続されている。

【0053】

図４に示す水処理装置４は、配管２４におけるポンプ２０の下流側に、３段目膜モジュール１２ｃの第一空間１６の入口における被処理水の溶解固形成分の濃度を測定する濃度測定手段として、濃度測定装置４４と、３段目膜モジュール１２ｃの第一空間１６の入口における被処理水の流量（ＦＩ１）を測定する第一空間被処理水流量測定手段として、被処理水流量測定装置４６と、を備える。配管３２に、循環する濃縮水（循環水）の流量（ＦＩ２）を測定する循環流量測定手段として、循環流量測定装置５６を備える。配管２６におけるバルブ６０の下流側に、３段目膜モジュール１２ｃの第一空間１６の出口におけるブローする濃縮水の流量（ＦＩ３）を測定するブロー流量測定手段として、ブロー流量測定装置５４を備える。配管２８におけるバルブ６４の下流側に、分岐した濃縮水の流量を測定する分岐濃縮水流量測定手段として、分岐濃縮水流量測定装置５３を備える。これらの構成を、第１段の半透膜モジュールの第一空間と第二空間の両方に被処理水を供給する装置や、最終段の半透膜モジュールの第一空間と第二空間の両方にその前段の濃縮水を供給する装置に適用してもよい。

【0054】

ポンプ２０は、例えば、入力された駆動周波数に応じた回転速度で駆動され、２段目膜モジュール１２ｂからの濃縮水、すなわち３段目膜モジュール１２ｃの被処理水を吸入して３段目膜モジュール１２ｃに吐出する加圧ポンプである。ポンプ２０には、例えば、入力された指令信号に対応する駆動周波数をポンプ２０に出力するインバーター４２が設置されている。バルブ６０は、例えば、被処理水流量測定装置４６およびブロー流量測定装置５４の測定値に基づいて開度を調節する比例制御バルブである。

【0055】

水処理装置４は、溶解固形成分の濃度が所定の濃度値を超えた場合に、透過水量が所定の範囲になるように循環する濃縮水の流量を制御する制御手段として、制御装置４０を備えてもよく、制御装置４０は、インバーター４２、濃度測定装置４４、被処理水流量測定装置４６、分岐濃縮水流量測定装置５３、ブロー流量測定装置５４、循環流量測定装置５６と、バルブ６２と、電気的接続等によって接続されていてもよい。制御装置４０は、バルブ６０と電気的接続等によって接続されていてもよい。制御装置４０は、例えば、プログラムを演算するＣＰＵ等の演算手段、プログラムや演算結果を記憶するＲＯＭおよびＲＡＭ等の記憶手段等から構成されるマイクロコンピュータと電子回路等で構成され、ポンプ２０の流量、バルブ６２の開閉度等を制御する機能を有するものである。

【0056】

水処理装置４は、半透膜１４で仕切られた第一空間１６および第二空間１８を有する多段式の膜モジュールを用い、被処理水を多段式の膜モジュールの第一空間１６に直列的に通水し、最終段の膜モジュールユニット（図４の例では、３段目膜モジュール１２ｃ）の第二空間１８にその最終段の膜モジュールユニットの濃縮水を送液し、最終段の膜モジュールの希釈水をその前段の膜モジュールの第二空間１８に直列的に通水し、第一空間１６を加圧することによってその第一空間１６に含まれる水を半透膜１４を介して第二空間１８に透過させて水を濃縮する装置である。すなわち、水処理装置４において、半透膜１４を用いて被処理水が濃縮され、その濃縮水がさらに次の段の半透膜１４を用いて濃縮される。第１段の膜モジュールユニット（図４の例では、１段目膜モジュール１２ａ）の第一空間１６に被処理水が供給され、最終段の膜モジュールの第一空間１６にその前段（図４の例では、２段目膜モジュール１２ｂ）の濃縮水が供給される。そして、最終段の膜モジュールの第二空間１８を通過した希釈水を、各段の膜モジュールの第二空間１８に供給していき、各段の膜モジュールの第一空間１６を加圧してその第一空間１６に含まれる水を第二空間１８に透過させる。

【0057】

具体的には、水処理装置４において、溶解固形成分（ＴＤＳ）を含む被処理水は、ポンプ６６により配管６８を通して、１段目膜モジュール１２ａの第一空間１６へ送液される。一方、後述する３段目膜モジュール１２ｃの第二空間１８、２段目膜モジュール１２ｂの第二空間１８を経由して送液された希釈水が配管７６を通して、１段目膜モジュール１２ａの第二空間１８へ送液される。１段目膜モジュール１２ａにおいて、第一空間１６が加圧されてその第一空間１６に含まれる水が第二空間１８に透過される（濃縮工程（１段目））。

【0058】

１段目膜モジュール１２ａの第一空間１６で得られた濃縮水は、配管７０を通して、２段目膜モジュール１２ｂの第一空間１６へ送液される。一方、後述する３段目膜モジュール１２ｃの第二空間１８を経由して送液された希釈水が配管７４を通して、２段目膜モジュール１２ｂの第二空間１８へ送液される。１段目と同様にして、２段目膜モジュール１２ｂにおいて、第一空間１６が加圧されてその第一空間１６に含まれる水が第二空間１８に透過される（濃縮工程（２段目））。

【0059】

２段目膜モジュール１２ｂの第一空間１６で得られた濃縮水は、配管７２を通して、必要に応じて被処理水槽１０に貯留された後、被処理水槽１０からポンプ２０により配管２４を通して、３段目膜モジュール１２ｃの第一空間入口から第一空間１６へ送液され、通水される。第一空間１６で得られた濃縮水は、第一空間出口から配管２６を通して排出され、濃縮水の一部は、配管２６から分岐した配管２８を通して、３段目膜モジュール１２ｃの第二空間入口から第二空間１８へ送液され、通水される。第二空間１８で得られた希釈水は、第二空間出口から配管７４を通して２段目膜モジュール１２ｂの第二空間１８へ送液される。ここで、３段目膜モジュール１２ｃにおいて、第一空間１６が加圧されてその第一空間１６に含まれる水が第二空間１８に透過され、第一空間１６で濃縮水が得られる（濃縮工程（３段目））とともに、第二空間１８で希釈水が得られる（希釈工程（３段目））。バルブ６０，６４が開状態、バルブ６２が全閉状態で、第一空間１６で得られた濃縮水の一部は、配管２６を通して系外へ排出され、濃縮水の一部は、上記の通り３段目膜モジュール１２ｃの第二空間１８へ配管２６，２８を通して送液、通水される。バルブ６０，６４が開状態、バルブ６２が開状態で、濃縮水の一部は、循環水として配管３２を通して膜モジュール１２の被処理水側、例えば被処理水槽１０に返送し循環される（循環工程）。循環水は、配管２４に返送されてもよい。

【0060】

ここで、ポンプ２０、配管２４，２６，２８等が、３段目膜モジュール１２ｃの第一空間１６に被処理水を供給し、第一空間１６の出口から得られた濃縮水の少なくとも一部を３段目膜モジュール１２ｃの第二空間１８に供給する供給手段として機能する。

【0061】

３段目膜モジュール１２ｃの第二空間１８で得られた希釈水は、配管７４を通して、２段目膜モジュール１２ｂの第二空間１８へ送液される。上記の通り、２段目膜モジュール１２ｂにおいて、第一空間１６が加圧されてその第一空間１６に含まれる水が第二空間１８に透過される（濃縮工程（２段目））。

【0062】

２段目膜モジュール１２ｂの第二空間１８で得られた希釈水は、配管７６を通して、１段目膜モジュール１２ａの第二空間１８へ送液される。上記の通り、１段目膜モジュール１２ａにおいて、第一空間１６が加圧されてその第一空間１６に含まれる水が第二空間１８に透過される（濃縮工程（１段目））。

【0063】

１段目膜モジュール１２ａの第二空間１８で得られた希釈水は、配管７８を通して系外へ排出されてもよいし、必要に応じて希釈水槽へ送液されて貯留された後、系外へ排出されてもよい。希釈水の少なくとも一部は、１段目膜モジュール１２ａの被処理水と混合されてもよい。希釈水の少なくとも一部は、さらに逆浸透膜処理装置へ送液され、逆浸透膜処理装置において、逆浸透膜処理が行われてもよい（逆浸透膜処理工程）。逆浸透膜処理により得られたＲＯ透過水は、系外へ排出される。逆浸透膜処理により得られたＲＯ濃縮水は、１段目膜モジュール１２ａの被処理水と混合されてもよい。

【0064】

以上のようにして、処理対象である、溶解固形成分等を含む被処理水から、溶解固形成分等の物質が濃縮された処理水（最終段の濃縮水）と、希釈水（第１段の希釈水）とが得られ、被処理水の減容化が行われる。

【0065】

ここで、例えば、濃度測定装置４４によって、３段目膜モジュール１２ｃの第一空間１６の入口における被処理水の溶解固形成分の濃度が測定され（濃度測定工程）、被処理水流量測定装置４６によって、３段目膜モジュール１２ｃの第一空間１６の入口における被処理水の流量（ＦＩ１）が測定され（被処理水流量測定工程）、循環流量測定装置５６によって、循環する濃縮水の流量（ＦＩ２）が測定され（循環流量測定工程）、ブロー流量測定装置５４によって、３段目膜モジュール１２ｃの第一空間１６の出口におけるブローする濃縮水の流量（ＦＩ３）が測定され（ブロー流量測定工程）、分岐濃縮水流量測定装置５３によって、３段目膜モジュール１２ｃの第二空間１８の入口における分岐濃縮水の流量（ＦＩ６）が測定される（分岐濃縮水流量測定工程）。そして、例えば、濃度測定工程で測定された溶解固形成分の濃度が所定の濃度値を超えた場合に、被処理水流量測定工程、循環流量測定工程、ブロー流量測定工程、分岐濃縮水流量測定工程で測定された各流量（ＦＩ１，ＦＩ２，ＦＩ３，ＦＩ６）から求められる、第一空間１６から第二空間１８へ透過する透過水量＝ＦＩ１－（ＦＩ２＋ＦＩ３＋ＦＩ６）が所定の範囲になるように、循環する濃縮水の流量を制御する（制御工程）。

【0066】

例えば、制御装置４０は、濃度測定装置４４によって測定された溶解固形成分の濃度が所定の濃度値を超えた場合に、被処理水流量測定装置４６、循環流量測定装置５６、ブロー流量測定装置５４、分岐濃縮水流量測定装置５３により測定された各流量（ＦＩ１，ＦＩ２，ＦＩ３，ＦＩ６）から求められる透過水量＝ＦＩ１－（ＦＩ２＋ＦＩ３＋ＦＩ６）が所定の範囲になるように、任意の演算式を用いて駆動周波数を演算し、この演算値に対応する指令信号をインバーター４２に出力してポンプ２０を制御し、バルブ６２の開閉度を制御して、循環する濃縮水の流量を制御すればよい。

【0067】

本実施形態に係る水処理方法および水処理装置４では、３段目膜モジュール１２ｃの第一空間１６の入口における被処理水のＴＤＳ濃度を測定し、所定の濃度値を超えた場合に、バルブ６２の開度を調節し、濃縮水の少なくとも一部を、ＴＤＳ濃度が所定の濃度値を超えた３段目膜モジュール１２ｃの被処理水側に返送、循環して、３段目膜モジュール１２ｃの第一空間１６に供給する水量を増やす。その結果として、多段式の半透膜モジュールを用いる水の濃縮処理において、膜の第一空間に通水する水が高濃度となり、濃度分極の影響が大きくなりやすい最終段の膜モジュールで被処理水の溶解固形成分の濃度が所定の濃度値を超えた場合であっても濃度分極の影響を軽減することができる。

【0068】

多段式の膜モジュールを用いる場合、膜モジュールの段数は、目的の処理水の濃度等によって決めればよい。例えば、より薄い濃度の被処理水からより濃い濃度の処理水を得たい場合には、膜モジュールユニットの段数を増やせばよい。本実施形態に係る水処理方法および水処理装置は、多段式の膜モジュールを用いる場合に好適に適用することができる。

【0069】

各段の膜モジュールとして、並列的に接続された複数本の膜モジュールを備える膜モジュールユニットを用いてもよい。各膜モジュールユニットにおける膜モジュールの本数は、被処理水の流量等によって決めればよい。

【0070】

各段の膜モジュールに、第一空間１６からの濃縮水を第二空間１８へ送液する配管を設けてもよい。

【0071】

各段の膜モジュールに、処理水槽や希釈水槽を設けてもよい。

【0072】

膜モジュールが備える半透膜１４としては、例えば、逆浸透膜（ＲＯ膜）、正浸透膜（ＦＯ膜）、ナノろ過膜（ＮＦ膜）等の半透膜が挙げられる。半透膜は、逆浸透膜、正浸透膜、ナノろ過膜が好ましい。なお、半透膜として逆浸透膜または正浸透膜、ナノろ過膜を用いる場合、第一空間１６の被処理水の圧力は、好ましくは０．５～１０．０ＭＰａである。

【0073】

半透膜１４を構成する材料としては、特に限定されないが、例えば、酢酸セルロース系樹脂等のセルロース系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂等のポリスルホン系樹脂、ポリアミド系樹脂等が挙げられる。半透膜１４を構成する材料は、酢酸セルロース系樹脂であることが好ましい。

【0074】

半透膜１４の形状としては、平膜、中空糸膜、スパイラル膜等が挙げられる。

【0075】

濃度測定手段としては、例えば、導電率計、密度計、イオン濃度計等を用いることができる。

【0076】

被処理水は、溶解固形成分（ＴＤＳ）等の物質を含む水であればよく、特に制限はないが、例えば、工場排水、塩水、海水、薬品廃液、逆浸透膜処理後の濃縮排水等が挙げられる。

【0077】

ＴＤＳ（溶解固形成分）は、例えば、塩化ナトリウム等の塩化物、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等の炭酸塩、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム等の硫酸塩等を成分とする。

【実施例0078】

以下、実施例および比較例を挙げ、本発明をより具体的に詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。

【0079】

＜実施例１＞
図３に示す水処理装置３を用いて、処理を実施した。膜モジュールは、東洋紡株式会社製 ５インチ膜（ＨＰ５２５５ＳＩ）を１本用いた。ＴＤＳ成分として、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）を使用した。純水に塩化ナトリウムを添加してＴＤＳ濃度６質量％の試験水を調製した。ポンプ２０，５２を起動し、膜モジュール１２の第一空間入口における流量（ＦＩ１）が５Ｌ／ｍｉｎ、第二空間入口における流量（ＦＩ４）が１Ｌ／ｍｉｎとなるように運転を開始した。第一空間入口における圧力（ＰＩ１）と第一空間出口における圧力（ＰＩ２）の測定値ができるだけ一定となるように、ポンプ２０のインバーター４２の値とバルブ６２の開度を調節し（インバーター４２の値を上げると圧力が上昇するので、バルブ６２の開度を大きくして圧力を下げる）、第一空間入口における流量（ＦＩ１）が１０Ｌ／ｍｉｎとなるまで濃縮水を循環した。このときの第一空間入口における流量（ＦＩ１）、循環水の流量（ＦＩ２）、ブローする濃縮水の流量（ＦＩ３）の値から、濃縮倍率（ＦＩ１／ＦＩ３）と透過水量（ＦＩ１－（ＦＩ２＋ＦＩ３））を算出した。結果を表１に示す。

【0080】

＜比較例１＞
図５に示す水処理装置５を用いて、処理を実施した。水処理装置５は、循環手段である配管３２、循環流量測定装置５６、バルブ６２を有さない点で水処理装置３と異なる。ＴＤＳ成分として、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）を使用した。純水に塩化ナトリウムを添加してＴＤＳ濃度６質量％の試験水を調製した。ポンプ２０，５２を起動し、膜モジュール１２の第一空間入口における流量（ＦＩ１）が１０Ｌ／ｍｉｎ、第二空間入口における流量（ＦＩ４）が１Ｌ／ｍｉｎとなるように運転した。このときの第一空間入口における流量（ＦＩ１）、ブローする濃縮水の流量（ＦＩ３）の値から、濃縮倍率（ＦＩ１／ＦＩ３）と透過水量（ＦＩ１－ＦＩ３）を算出した。結果を表１に示す。

【0081】

【表1】

【0082】

このように、実施例１のように濃縮水を循環させて第一空間側の流量を増やすことによって、比較例１のように濃縮水を循環しなかったときに比べて、濃度分極の影響を軽減することができ、高い濃縮倍率を保ちながら運転することができた。

【0083】

＜実施例２＞
図３に示す水処理装置３を用いて、処理を実施した。ＴＤＳ成分として、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）を使用した。純水および塩化ナトリウムを被処理水槽１０に添加して導電率計で測定、換算されるＮａＣｌ濃度が６質量％となるように試験水を逐次調製した。ポンプ２０，５２を起動し、膜モジュール１２の第一空間入口における流量（ＦＩ１）が５Ｌ／ｍｉｎ、第二空間入口における流量（ＦＩ４）が１Ｌ／ｍｉｎとなるように運転を開始した。第一空間入口における圧力（ＰＩ１）と第一空間出口における圧力（ＰＩ２）の測定値ができるだけ一定となるように、ポンプ２０のインバーター４２の値とバルブ６２の開度を調節し、第一空間入口における流量（ＦＩ１）が１０Ｌ／ｍｉｎとなるまで濃縮水を循環した。このときの第一空間入口における流量（ＦＩ１）、循環水の流量（ＦＩ２）、ブローする濃縮水の流量（ＦＩ３）の値から、透過水量（ＦＩ１－（ＦＩ２＋ＦＩ３））を算出した。さらに同様の操作を第一空間入口における流量（ＦＩ１）が２０Ｌ／ｍｉｎとなるまで行い、このときの第一空間入口における流量（ＦＩ１）、循環水の流量（ＦＩ２）、ブローする濃縮水の流量（ＦＩ３）の値から、透過水量を算出した。結果を図６に示す。

【0084】

＜実施例３＞
ＮａＣｌ濃度が３質量％であることを除いて、実施例２と同様の要領で運転を実施した。結果を図６に示す。

【0085】

＜実施例４＞
ＮａＣｌ濃度が１０質量％であることを除いて、実施例２と同様の要領で運転を実施した。結果を図６に示す。

【0086】

＜実施例５＞
ＮａＣｌ濃度が１５質量％であることを除いて、実施例２と同様の要領で運転を実施した。結果を図６に示す。

【0087】

図６は、第一空間入口における流量（ＦＩ１）を５Ｌ／ｍｉｎとしたときの透過水量（１００％）に対する、透過水量の増加割合を示したものである。特に被処理水のＴＤＳ濃度が６質量％以上の場合、濃縮水を循環することによって、濃度分極の影響を軽減し、より多くの透過水量を得ることができた。ＮａＣｌ濃度が３質量％のときは、濃縮水を循環することによる濃度分極の影響の軽減効果は得られたもののわずかであった。

【0088】

このように、実施例の水処理装置および水処理方法によって、半透膜モジュールを用いる水の濃縮処理において、濃度分極の影響を軽減することができた。

【符号の説明】

【0089】

１，２，３，４，５ 水処理装置、１０ 被処理水槽、１２ 膜モジュール、１２ａ １段目膜モジュール、１２ｂ ２段目膜モジュール、１２ｃ ３段目膜モジュール、１４ 半透膜、１６ 第一空間、１８ 第二空間、２０，５２，６６ ポンプ、２２，２４，２６，２８，３０，３２，３４，３６，６８，７０，７２，７４，７６，７８ 配管、４０ 制御装置、４２ インバーター、４４ 濃度測定装置、４６，５０ 被処理水流量測定装置、４８ 入口圧力測定装置、５１ 透過水流量測定装置、５３ 分岐濃縮水流量測定装置、５４ ブロー流量測定装置、５６ 循環流量測定装置、５８ 出口圧力測定装置、６０，６２，６４ バルブ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】