特開 2023-43988 水処理システムおよび水処理方法

(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】P2023043988

(43)【公開日】2023-03-30

(54)【発明の名称】水処理システムおよび水処理方法

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/44 20230101AFI20230323BHJP

   B01D 61/58 20060101ALI20230323BHJP

【ＦＩ】

C02F1/44 A

B01D61/58

【審査請求】未請求

【請求項の数】16

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021151777

(22)【出願日】2021-09-17

(71)【出願人】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(71)【出願人】

【識別番号】598076591

【氏名又は名称】東芝インフラシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003708

【氏名又は名称】弁理士法人鈴榮特許綜合事務所

(72)【発明者】

【氏名】今田 敏弘

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 昭子

(72)【発明者】

【氏名】佐野 健二

(72)【発明者】

【氏名】山崎 厚

(72)【発明者】

【氏名】古藤 慶彦

【テーマコード（参考）】

4D006

【Ｆターム（参考）】

4D006GA03

4D006GA06

4D006GA07

4D006HA01

4D006HA61

4D006JA57Z

4D006KA01

4D006KA03

4D006KA16

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4D006KA53

4D006KA54

4D006KA55

4D006KA56

4D006KA57

4D006KB11

4D006KB13

4D006KB17

4D006KD17

4D006KE02P

4D006KE04P

4D006KE04Q

4D006KE15P

4D006KE19P

4D006MA01

4D006MA03

4D006PA01

4D006PB02

(57)【要約】      （修正有）

【課題】想定した量、品質の濃縮水および脱イオン水を安定的に得ることができる水処理システムおよび水処理方法を提供する。
【解決手段】導入ユニットから送出された被処理水ａを、濃縮水と脱イオン水とに分離する脱塩用分離ユニットと、濃縮水を、膜によって濃縮し、さらに高濃縮度の濃縮水と、膜を透過した透過水とに分離する、直列配置された複数連の濃縮用膜分離ユニットと、脱塩用分離ユニットから最初連の濃縮用膜分離ユニットへ導入される濃縮水の第１流量を測定する第１測定装置と、最初連に配置された濃縮用膜分離ユニットから、導入ユニットへ導入される循環水の第２流量を測定する第２測定装置と、第１流量と第２流量とに基づいて、導入ユニットから分離ユニットへ送出される被処理水の送出流量、最終連に配置された濃縮用膜分離ユニットから排出される濃縮水の排出流量等を調整する制御装置とを備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被処理水を送出する導入ユニットと、
前記導入ユニットから送出された前記被処理水を、濃縮水と、脱イオン水とに分離する脱塩用分離ユニットと、
前記濃縮水を、膜によって濃縮することによって、前記濃縮水よりもさらに濃縮度の高い濃縮水と、前記膜を透過した透過水とに分離する、直列配置された複数連の濃縮用膜分離ユニットであって、
前記複数連の濃縮用膜分離ユニットのうち、最初連に配置された濃縮用膜分離ユニットは、前記脱塩用分離ユニットによって分離された濃縮水を濃縮し、
前記複数連の濃縮用膜分離ユニットのうち、前記最初連に配置された濃縮用膜分離ユニット以外の濃縮用膜分離ユニットは、直前連に配置された濃縮用膜分離ユニットによって濃縮された濃縮水を濃縮し、この濃縮水から分離された透過水を、前記直前連、または前記直前連よりも前記最初連側に配置された濃縮用膜分離ユニットで分離された透過水と合流させるように、前記直前連、または前記直前連よりも前記最初連側に配置された濃縮用膜分離ユニットへ供給し、
前記最初連に配置された濃縮用膜分離ユニットは、直後連、または前記直後連よりも最終連側に配置された濃縮用膜分離ユニットから導入された透過水と合流された、前記最初連に配置された濃縮用膜分離ユニットの膜を透過した透過水を、循環水として前記導入ユニットへ供給する、
前記複数連の濃縮用膜分離ユニットと、
前記脱塩用分離ユニットから前記最初連に配置された濃縮用膜分離ユニットへ導入される濃縮水の流量を測定する第１測定装置と、
前記最初連に配置された濃縮用膜分離ユニットから、前記導入ユニットへ導入される前記循環水の流量を測定する第２測定装置と、
前記第１測定装置によって測定された流量と、前記第２測定装置によって測定された流量とに基づいて、前記導入ユニットから前記脱塩用分離ユニットへ送出される被処理水の送出流量と、前記複数連の濃縮用膜分離ユニットのうち、前記最終連に配置された濃縮用膜分離ユニットによって濃縮された濃縮水が、前記最終連に配置された濃縮用膜分離ユニットから排出される排出流量と、前記最終連に配置された濃縮用膜分離ユニットによって濃縮された濃縮水のうち、前記最終連に配置された濃縮用膜分離ユニットで分離された透過水と合流される濃縮水の流量である第１の合流流量とのうちの少なくとも何れかを調整する制御装置とを備える、水処理システム。

【請求項2】

前記導入ユニットは、前記被処理水を昇圧して送出するポンプを備え、
前記制御装置は、前記送出流量を調整する場合、前記ポンプを制御する、請求項１に記載の水処理システム。

【請求項3】

前記排出流量を調整する流量調整装置をさらに備え、
前記制御装置は、前記排出流量を調整する場合、前記流量調整装置を制御する、請求項１または２に記載の水処理システム。

【請求項4】

前記最終連に配置された濃縮用膜分離ユニットによって濃縮された濃縮水の一部を、前記最終連に配置された濃縮用膜分離ユニットで分離された透過水と合流させるために分岐された流路に配置された減圧装置をさらに備え、
前記制御装置は、前記第１の合流流量を調整する場合、前記減圧装置を制御する、請求項１乃至３のうち何れか１項に記載の水処理システム。

【請求項5】

前記制御装置が、前記第１測定装置によって測定された流量と、前記第２測定装置によって測定された流量とに基づいて前記調整することは、前記第１測定装置によって測定された流量に対する、前記第２測定装置によって測定された流量の比が、所定値になるように調整することである、請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の水処理システム。

【請求項6】

前記所定値は、０．４以上０．９以下である、請求項５に記載の水処理システム。

【請求項7】

前記複数連の濃縮用膜分離ユニットのおのおのは、互いに並列に配置された１つまたは複数の膜モジュールを備え、
前記膜モジュールはおのおの、前記膜を備え、
前記濃縮用膜分離ユニットが備える前記膜モジュールの数は、直前連に配置された濃縮用膜分離ユニットが備える前記膜モジュールの数より多くなることはない、請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の水処理システム。

【請求項8】

前記最終連に配置された濃縮用膜分離ユニットによって濃縮された濃縮水を加熱する熱処理ユニットをさらに備える、請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載の水処理システム。

【請求項9】

前記導入ユニットへ導入される前の前記被処理水に対して、固形分除去、有機成分除去、軟水化、脱気のうちの少なくとも何れかを含む前処理を行う前処理ユニットをさらに備える、請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載の水処理システム。

【請求項10】

前記前処理ユニットによって前処理された前記被処理水を、前記導入ユニットへ導入される前に濃縮する濃縮部をさらに備える、請求項９に記載の水処理システム。

【請求項11】

前記濃縮部によって濃縮された前記被処理水を貯留するタンクと、
貯水タンクに貯留された前記被処理水を、前記導入ユニットへ送出する送出部とをさらに備える、請求項１０に記載の水処理システム。

【請求項12】

前記制御装置は、前記第１の合流流量の代わりに、前記最終連の直前連に配置された濃縮用膜分離ユニットによって濃縮された濃縮水のうち、前記最終連に配置された濃縮用膜分離ユニットで分離された透過水と合流される濃縮水の流量である第２の合流流量を調整する、請求項１に記載の水処理システム。

【請求項13】

前記最終連の直前連に配置された濃縮用膜分離ユニットによって濃縮された濃縮水の一部を、前記最終連に配置された濃縮用膜分離ユニットで分離された透過水と合流させるために分岐された流路に配置された減圧装置をさらに備え、
前記制御手段は、前記第２の合流流量を調整する場合、前記減圧装置を制御する、請求項１２に記載の水処理システム。

【請求項14】

前記循環水中に、平均径が１０００（ｎｍ）以下のファインバブルが、１×１０^６（個／ｍＬ）以上の濃度で含まれる、請求項１乃至１３のうちいずれか１項に記載の水処理システム。

【請求項15】

前記最終連に配置された濃縮用膜分離ユニットによって濃縮された濃縮水のｐＨと、前記循環水のｐＨとは、６以下である、請求項１乃至１４のうちいずれか１項に記載の水処理システム。

【請求項16】

被処理水を導入ユニットへ送出する第１ステップと、
前記導入ユニットから送出された前記被処理水を、脱塩用分離ユニットによって、濃縮水と、脱イオン水とに分離する第２ステップと、
前記濃縮水を、直列配置された複数連の濃縮用膜分離ユニットのおのおのにおいて、膜によって濃縮することによって、前記濃縮水よりもさらに濃縮度の高い濃縮水と、前記膜を透過した透過水とに分離する第３ステップであって、
前記複数連の濃縮用膜分離ユニットのうち、最初連に配置された濃縮用膜分離ユニットが、前記脱塩用分離ユニットによって分離された濃縮水を濃縮する第１サブステップと、
前記複数連の濃縮用膜分離ユニットのうち、前記最初連に配置された濃縮用膜分離ユニット以外の濃縮用膜分離ユニットが、直前連に配置された濃縮用膜分離ユニットによって濃縮された濃縮水を濃縮し、この濃縮水から分離された透過水を、前記直前連、または前記直前連よりも前記最初連側に配置された濃縮用膜分離ユニットで分離された透過水と合流させるように、前記直前連、または前記直前連よりも前記最初連側に配置された濃縮用膜分離ユニットへ供給する第２サブステップと、
前記最初連に配置された濃縮用膜分離ユニットが、直後連、または前記直後連よりも最終連側に配置された濃縮用膜分離ユニットから送液された透過水と合流された、前記最初連に配置された濃縮用膜分離ユニットの膜による分離によって得られた透過水を、循環水として前記導入ユニットへ供給する第３サブステップとを備える、前記第３ステップと、
前記脱塩用分離ユニットから前記最初連に配置された濃縮用膜分離ユニットへ導入される濃縮水の流量を測定する第４ステップと、
前記最初連に配置された濃縮用膜分離ユニットから、前記導入ユニットへ導入される前記循環水の流量を測定する第５ステップと、
前記第４ステップで測定された流量と、前記第５ステップで測定された流量とに基づいて、前記導入ユニットから前記脱塩用分離ユニットへ送出される被処理水の送出流量と、前記複数連の濃縮用膜分離ユニットのうち、前記最終連に配置された濃縮用膜分離ユニットによって濃縮された濃縮水が、前記最終連に配置された濃縮用膜分離ユニットから排出される排出流量と、前記最終連に配置された濃縮用膜分離ユニットによって濃縮された濃縮水のうち、前記最終連に配置された濃縮用膜分離ユニットで分離された透過水と合流される濃縮水の流量である合流水量とのうちの少なくとも何れかを調整する第６ステップとを備える、水処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、水処理システムおよび水処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

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）とは、水質汚染リスクの低下、廃水の再生、およ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ゼロにまで低下することで水環境保全を図ることである。排水をゼロまで低下するためには、最終的に蒸発法で固形分と脱イオン水とに分離する必要がある。

【0003】

蒸発法は、廃水を加熱して水蒸気を発生させて、この水蒸気を冷却して脱イオン水を得て、固形分と脱イオン水とに分離する方法である。この方法は、２段フラッシュ蒸発法、多段フラッシュ蒸発法等が実用化され、非常に純度の高い脱イオン水が得られるという利点を有する。しかしながら、熱源を必要とするためにエネルギー効率が低いという欠点がある。そのため、エネルギー消費量低下の観点から、廃水の濃縮度を可能な限り高めることによって、蒸発法で処理する廃水量を極力低下することが求められている。

【0004】

このような要望から、蒸発法の前段階で、固形分を含有（または溶解）した濃縮廃水から真水を分離する逆浸透（ＲＯ：Ｒｅｖｅｒｓｅ Ｏｓｍｏｓｉｓ）膜（以下、「ＲＯ膜」と称する場合がある）が用いられている。ＲＯ膜を利用した脱塩・濃縮システムは、被処理水をＲＯ膜に加圧導入し、ＲＯ膜を透過した水である脱イオン水と、ＲＯ膜を透過せずに濃縮された濃縮水とを得る基本プロセスから構成されている。脱イオン水は再利用できるので、脱イオン水量は多く、濃縮水量は少ない方がよい。

【0005】

ＲＯ膜は、イオン性物質、微粒子、有機物、一部の溶存気体等、ほぼ全てに対する除去効果があり、さらに目詰まりやトラブルが発生しない限り、再生等の不連続の工程の実施が不要であるため、広く用いられている。また、濃縮水量を低下するために、ＲＯ膜を連結して多段式のＲＯ膜を用いている。

【0006】

しかしながら多段式ＲＯ膜法は、被処理水の水質の変動および、硬度スケールなどによる膜ファウリングおよび、配管や流量調整弁などの目詰まりによって、廃水を安定して減容化し、かつ、水をリサイクルすることが困難となる。これによって、想定された濃縮度まで濃縮されていない濃縮水を蒸発処理することになり、結果として、蒸発のために要する熱エネルギーが増加し、全体的な処理コストの増加を招く。また、脱イオン水量が少なくなり、再利用する水の量が低下する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１８－０６９１９８号公報

【特許文献2】特開２０１９－１８８３３０号公報

【特許文献3】特開２０２１－０１６８２３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明が解決しようとする課題は、想定した量および品質の濃縮水および脱イオン水を、安定的に得ることができる水処理システムおよび水処理方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

実施形態の水処理システムは、導入ユニットと、脱塩用分離ユニットと、直列配置された複数連の濃縮用膜分離ユニットと、第１測定装置と、第２測定装置と、制御装置とを備える。導入ユニットは、被処理水を送出する。脱塩用分離ユニットは、導入ユニットから送出された被処理水を、濃縮水と、脱イオン水とに分離する。直列配置された複数連の濃縮用膜分離ユニットは、濃縮水を、膜によって濃縮することによって、濃縮水よりもさらに濃縮度の高い濃縮水と、膜を透過した透過水とに分離し、複数連の濃縮用膜分離ユニットのうち、最初連に配置された濃縮用膜分離ユニットは、脱塩用分離ユニットによって分離された濃縮水を濃縮し、複数連の濃縮用膜分離ユニットのうち、最初連に配置された濃縮用膜分離ユニット以外の濃縮用膜分離ユニットは、直前連に配置された濃縮用膜分離ユニットによって濃縮された濃縮水を濃縮し、この濃縮水から分離された透過水を、直前連、または直前連よりも最初連側に配置された濃縮用膜分離ユニットで分離された透過水と合流させるように、直前連、または直前連よりも最初連側に配置された濃縮用膜分離ユニットへ供給し、最初連に配置された濃縮用膜分離ユニットは、直後連、または直後連よりも最終連側に配置された濃縮用膜分離ユニットから導入された透過水と合流された、最初連に配置された濃縮用膜分離ユニットの膜を透過した透過水を、循環水として導入ユニットへ供給する。第１測定装置は、脱塩用分離ユニットから最初連に配置された濃縮用膜分離ユニットへ導入される濃縮水の流量を測定する。第２測定装置は、最初連に配置された濃縮用膜分離ユニットから、導入ユニットへ導入される循環水の流量を測定する。制御装置は、第１測定装置によって測定された流量と、第２測定装置によって測定された流量とに基づいて、導入ユニットから脱塩用分離ユニットへ送出される被処理水の送出流量と、複数連の濃縮用膜分離ユニットのうち、最終連に配置された濃縮用膜分離ユニットによって濃縮された濃縮水が、最終連に配置された濃縮用膜分離ユニットから排出される排出流量と、最終連に配置された濃縮用膜分離ユニットによって濃縮された濃縮水のうち、最終連に配置された濃縮用膜分離ユニットで分離された透過水と合流される濃縮水の流量である第１の合流流量とのうちの少なくとも何れかを調整する。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、第１の実施形態の水処理方法が適用された水処理システムの機能構成例を示す概略図である。

【図2】図２は、導入ユニットの詳細構成例を示す概念図である。

【図3】図３は、第１の実施形態の変形例１の水処理方法が適用された水処理システムの機能構成例を示す概略図である。

【図4】図４は、第１の実施形態の変形例２の水処理方法が適用された水処理システムの機能構成例を示す概略図である。

【図5】図５は、第２の実施形態の水処理方法が適用された水処理システムの機能構成例を示す概略図である。

【図5A】図５Ａは、第２の実施形態の変形例の水処理方法が適用された水処理システムの機能構成例を示す概略図である。

【図6】図６は、第３の実施形態の水処理方法が適用された水処理システムの機能構成例を示す概略図である。

【図7】図７は、第４の実施形態の水処理方法が適用された水処理システムの機能構成例を示す概略図である。

【図8】図８は、第５の実施形態の水処理方法が適用された水処理システムの機能構成例を示す概略図である。

【図9】図９は、第６の実施形態の水処理方法が適用された水処理システムの機能構成例を示す概略図である。

【図10】図１０は、第６の実施形態の変形例１の水処理方法が適用された水処理システムの機能構成例を示す概略図である。

【図11】図１１は、第７の実施形態の水処理方法が適用された水処理システムの機能構成例を示す概略図である。

【図12】図１２は、第８の実施形態の水処理方法が適用された水処理システムの機能構成例を示す概略図である。

【図13】図１３は、第９の実施形態の水処理方法が適用された水処理システムの機能構成例を示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下に、本発明の各実施形態の水処理方法が適用された水処理システムを、図面を参照して説明する。

【0012】

なお、以下のすべての実施形態の説明において、すでに説明されている部位と同一部位については、同一符号を用いて示し、重複説明を避ける。

【0013】

（第１の実施形態）
第１の実施形態について説明する。

【0014】

図１は、第１の実施形態の水処理方法が適用された水処理システムの機能構成例を示す概略図である。

【0015】

水処理システム１は、導入ユニット１０と、脱塩用膜分離ユニット２０と、減圧ユニット３０と、濃縮用膜分離ユニット１００３と、濃縮用膜分離ユニット導入流量測定装置１００４と、濃縮水流量測定装置１００６と、循環水流量測定装置１００８と、濃縮水流量調整装置１０１０と、制御装置１０１２とを備えている。

【0016】

先ず、導入ユニット１０について説明する。

【0017】

図２は、導入ユニット１０の詳細構成例を示す概念図である。

【0018】

導入ユニット１０は、液混和槽１１と、流路２１１から導入される被処理水ａを液混和槽１１へ導入するポンプ１４と、液混和槽１１に貯液された液体（前述した被処理水ａと、後述する循環水ｄとの混合水）を昇圧して、流路２０１を介して脱塩用膜分離ユニット２０へ送出する昇圧ポンプ１５とを備えている。

【0019】

液混和槽１１は、貯液している液体の水質を計測する水質計１６と、貯液している液体を撹拌する撹拌機１７と、貯液している液体を循環させるための撹拌ライン１００１とを備えている。また、撹拌ライン１００１には、液混和槽１１に貯液されている液体を撹拌ライン１００１に取り込むための液混和槽撹拌ポンプ１００２が配置されている。

【0020】

液混和槽１１には、濃縮用膜分離ユニット１００３からの循環水ｄの戻りラインである流路２０４も接続されている。これによって、液混和槽１１には、流路２１１から導入された被処理水ａと、流路２０４から導入された循環水ｄとの混合水が貯液される。液混和槽１１にはさらに、薬液が導入される薬液供給ライン１２と、ガスが導入されるガス供給ライン１３とが接続されている。

【0021】

水質計１６は、液混和槽１１に貯液された混合水のｐＨを測定するｐＨ計を含む。また、水質計１６は液混和槽１１に貯液された混合水の水位を測定する水位計、導電率を測定する導電率計、酸化還元電位を測定するＯＲＰ計、ゼータ電位を測定するゼータ電位計、溶存酸素量を測定する溶存酸素計等を含んでいてもよい。

【0022】

薬液供給ライン１２を介して液混和槽１１に導入される薬液は、例えば、ｐＨ調整剤、殺菌剤、スケール防止剤、バイオファウリング防止剤および膜洗浄剤等を含む。薬液は、例えば水質計１６により計測される水質、および脱塩用膜分離ユニット２０や濃縮用膜分離ユニット１００３で用いられるＲＯ膜の材質、性能等により使い分けられる。薬液はさらに、水処理システム１の定常運転時、およびメンテナンス時等に応じて使い分けることもできる。

【0023】

ｐＨ調整剤は、例えば、苛性ソーダ、水酸化カリウム等のアルカリ剤を含む。これによって、導入ユニット１０は、濃縮用膜分離ユニット１００３から流路２０４を介して液混和槽１１に循環される循環水ｄのｐＨと、濃縮用膜分離ユニット１００３から流路１０１３を介して濃縮用膜分離ユニット１００３外に排出される濃縮水ｃ_ｎのｐＨとが、ともに２以上６以下となるように、液混和槽１１における混合水のｐＨを調整する。

【0024】

ガス供給ライン１３から液混和槽１１に導入されるガスは、例えば空気または二酸化炭素である。

【0025】

被処理水ａの溶存酸素量は、例えば、２ｍｇ／Ｌ以上のように、大きくすることが好ましい。このため、撹拌機１７によって、液混和槽１１内の混合水を撹拌したり、および／または、液混和槽撹拌ポンプ１００２によって、液混和槽１１内の混合水の一部を、撹拌ライン１００１内に取り込んで、液混和槽１１に戻すことを繰り返すことによって、液混和槽１１内の混合水を撹拌する。

【0026】

被処理水ａ、循環水ｄ、および流路１０１３を通して濃縮用膜分離ユニット１００３から排出される濃縮水ｃ_ｎ中には、平均径が１０００（ｎｍ）以下のファインバブルが、１．０×１０^６（個／ｍＬ）以上の濃度で含まれていることが望ましい。そのため、液混和槽撹拌ポンプ１００２には、例えばファインバブル発生ポンプなどを用いることができる。

【0027】

昇圧ポンプ１５は、液混和槽１１内の混合水のｐＨ等の水質が、脱塩用膜分離ユニット２０に送出されるのに適切な値になったことが水質計１６によって検出された場合に起動され、制御装置１０１２によって制御された濃縮用膜分離ユニット導入圧力および流量になるように、液混和槽１１内の混合水を昇圧して、脱塩用膜分離ユニット２０に送出する。

【0028】

なお、昇圧ポンプ１５は、インバータ１５ａが付設されている。制御装置１０１２は、インバータ１５ａに入力信号を送り、インバータ１５ａは、入力信号に対応する駆動周波数を昇圧ポンプ１５に出力する。昇圧ポンプ１５は、この駆動周波数に応じた回転速度で回転し、混合水を脱塩用膜分離ユニット２０に吐出する。

【0029】

昇圧する圧力は、例えば、少なくとも混合水の浸透圧よりも高い圧力、かつ濃縮用膜分離ユニット１００３からの循環水ｄの返流が可能な圧力よりも高い圧力であり、下限値を約４ＭＰａとする。上限値は、後述する脱塩用膜分離ユニット２０のＲＯ膜モジュール２１の最大耐圧である１２ＭＰａとする。

【0030】

次に、脱塩用膜分離ユニット２０について説明する。

【0031】

図１に戻って示すように、脱塩用膜分離ユニット２０は、導入ユニット１０よりも下流側、すなわち、混合水の流れる方向側に配置されており、ＲＯ膜モジュール２１を備えている。

【0032】

図１には、例として、１つのＲＯ膜モジュール２１しか示されていないが、脱塩用膜分離ユニット２０は、１つ以上のＲＯ膜モジュール２１を備えることもできる。

【0033】

ＲＯ膜モジュール２１は、例えば５ＭＰａ以上の耐圧密閉型の圧力容器（以下、単に「圧力容器」と称する）２２を備え、圧力容器２２内には、圧力容器２２の内部を、第１チャンバ２４と第２チャンバ２５とに区切るＲＯ膜エレメント２３が配置されている。

【0034】

ＲＯ膜エレメント２３には、例えば、スパイラル状、および中空糸状等のＲＯ膜を用いることができる。

【0035】

第１チャンバ２４には、導入ユニット１０から延出された流路２０１が接続されている。第１チャンバ２４には、この流路２０１を介して、導入ユニット１０から混合水が導入される。この混合水は、前述したように、昇圧ポンプ１５によって、約４ＭＰａ～１２ＭＰａに昇圧されている。

【0036】

この圧力は、導入ユニット１０から導入された混合水の浸透圧よりも高いために、ＲＯ膜モジュール２１では、導入ユニット１０から導入された混合水のうち、脱イオン水ｂが、ＲＯ膜エレメント２３を効率的に透過して、第２チャンバ２５側に達し、第１チャンバ２４側には、濃縮された溶解固形分（塩分）が残る。このようにして、ＲＯ膜モジュール２１は、混合水を、第２チャンバ２５側の脱イオン水ｂと、第１チャンバ２４側の濃縮水ｃ_０とに分離する。

【0037】

第２チャンバ２５には、脱塩用膜分離ユニット２０の外部に至る流路２１０が接続されており、脱イオン水ｂは、第２チャンバ２５から、流路２１０内を流れて、脱塩用膜分離ユニット２０の外部へ排出される。

【0038】

第１チャンバ２４には、流路２０２が接続されており、第１チャンバ２４で生成された濃縮水ｃ_０は、流路２０２内を流れて、脱塩用膜分離ユニット２０から排出される。流路２０２には、濃縮用膜分離ユニット導入流量測定装置１００４が設けられている。

【0039】

濃縮用膜分離ユニット導入流量測定装置１００４は、流路２０２内を流れる濃縮水ｃ_０の流量を測定する流量計１００５を備えている。流量計１００５は、溶液の流量を測定できればその種類を問わず、例えば、超音波式流量計や電磁式流量計とすることができる。濃縮用膜分離ユニット導入流量測定装置１００４はまた、流量計１００５によって測定された測定結果を、制御装置１０１２に送信する無線ＬＡＮ等の通信機能を備えている。

【0040】

濃縮用膜分離ユニット導入流量測定装置１００４は、濃縮用膜分離ユニット１００３に至る流路２０３に接続されており、流量計１００５によって流量を測定された濃縮水ｃ_０は、流路２０３内を濃縮用膜分離ユニット１００３に向かって流れる。

【0041】

次に、減圧ユニット３０について説明する。

【0042】

流路２０３には、減圧ユニット３０が設けられている。減圧ユニット３０は、濃縮用膜分離ユニット導入流量測定装置１００４よりも濃縮用膜分離ユニット１００３側に配置されることが好ましいが、濃縮用膜分離ユニット導入流量測定装置１００４よりも脱塩用膜分離ユニット２０側に、すなわち、流路２０２に設けてもよい。

【0043】

減圧ユニット３０は、例えば減圧弁のような減圧装置３１を備えており、流路２０３内を流れる第１チャンバ２４からの高圧の濃縮水ｃ_０が通過する際に、濃縮水ｃ_０の圧力を急激に減圧する。この減圧量は、０．５ＭＰa以上であることが好ましい。流路２０３内を流れる第１チャンバ２４からの濃縮水ｃ_０を０．５ＭＰa以上減圧することによって、濃縮水ｃ_０中におけるファインバブルの発生量を増やし、下流側の濃縮用膜分離ユニット１００３におけるスケールおよびバイオファウリングの防止効果を高めることができる。

【0044】

次に、濃縮用膜分離ユニット１００３について説明する。

【0045】

濃縮用膜分離ユニット１００３は、同一構成をした複数連の濃縮用ＲＯ膜分離ユニット４０、・・・・、５０を直列に配置して構成される。なお、本明細書では、直列に配置された複数の濃縮用ＲＯ膜分離ユニットの配置順を区別するために、「連」という用語を用いる。したがって、濃縮用膜分離ユニット１００３では、濃縮水ｃが流れる方向に沿って最上流側に配置された濃縮用ＲＯ膜分離ユニットを「最初連」濃縮用ＲＯ膜分離ユニット４０、最下流側に配置された濃縮用ＲＯ膜分離ユニットを「最終連」濃縮用ＲＯ膜分離ユニット５０と称する。なお、図１では、一例として、最初連濃縮用ＲＯ膜分離ユニット４０と、最終連濃縮用ＲＯ膜分離ユニット５０との２つの濃縮用ＲＯ膜分離ユニットしか例示していないが、最初連濃縮用ＲＯ膜分離ユニット４０と、最終連濃縮用ＲＯ膜分離ユニット５０との間に、図示しない任意の数の中間連濃縮用ＲＯ膜分離ユニットを直列に配置してもよい。

【0046】

最初連濃縮用ＲＯ膜分離ユニット４０は、ＲＯ膜モジュール２１と類似の構成をしたＲＯ膜モジュール４１を備えている。

【0047】

ＲＯ膜モジュール４１は、圧力容器４２を備え、圧力容器４２内には、圧力容器４２の内部を、第１チャンバ４４と第２チャンバ４５とに区切るＲＯ膜エレメント４３が配置されている。ＲＯ膜エレメント４３には、例えば、スパイラル状、および中空糸状等のＲＯ膜を用いることができる。

【0048】

第１チャンバ４４には、流路２０３が接続されている。したがって、流路２０３内を流れる濃縮水ｃ_０が第１チャンバ４４へ導入される。第１チャンバ４４へ導入される濃縮水ｃ_０の圧力と浸透圧との合計は、第２チャンバ４５に導入される合流水ｇ_ｉの圧力と浸透圧との合計よりも高い。なお、合流水の定義については、後述する。したがって、第１チャンバ４４では、濃縮水ｃ_０に含まれる水成分が、ＲＯ膜エレメント４３を透過して、第２チャンバ４５へ到達する。この水を透過水ｔ_１と称する。これに応じて、第１チャンバ４４では、濃縮水ｃ_０がさらに濃縮された濃縮水ｃ_１が得られる。

【0049】

第１チャンバ４４にはさらに、流路２０５が接続されており、第１チャンバ４４で得られた濃縮水ｃ_１は、流路２０５内を流れて、最初連濃縮用ＲＯ膜分離ユニット４０から排出される。

【0050】

流路２０５はさらに、直後連に配置された濃縮用ＲＯ膜分離ユニットの第１チャンバに接続されている。したがって、第１チャンバ４４で得られた濃縮水ｃ_１は、流路２０５内を流れて、直後連に配置された濃縮用ＲＯ膜分離ユニットの第１チャンバに導入される。図１は、特に、直後連に配置された濃縮用ＲＯ膜分離ユニットが、最終連濃縮用ＲＯ膜分離ユニット５０である例を示している。

【0051】

最終連濃縮用ＲＯ膜分離ユニット５０も、最初連濃縮用ＲＯ膜分離ユニット４０のＲＯ膜モジュール４１と同様のＲＯ膜モジュール５１を備えている。ＲＯ膜モジュール５１は、内部がＲＯ膜エレメント５３によって区切られた第１チャンバ５４および第２チャンバ５５を有する圧力容器５２からなる。

【0052】

したがって、図１の例に示すように、最初連濃縮用ＲＯ膜分離ユニット４０の直後連に配置された濃縮用ＲＯ膜分離ユニットが、最終連濃縮用ＲＯ膜分離ユニット５０である場合、第１のチャンバ４４で得られた濃縮水ｃ_１は、流路２０５内を流れて第１チャンバ５４へ導入される。このとき、濃縮水ｃ_１は、圧力と浸透圧との合計が、第２チャンバ５５の圧力と浸透圧との合計よりも高い状態で導入される。

【0053】

なお、図１は、濃縮用膜分離ユニット１００３が、最初連濃縮用ＲＯ膜分離ユニット４０と最終連濃縮用ＲＯ膜分離ユニット５０との２つの濃縮用ＲＯ膜分離ユニットしか備えていない例であるが、前述したように、濃縮用膜分離ユニット１００３は、最初連濃縮用ＲＯ膜分離ユニット４０と最終連濃縮用ＲＯ膜分離ユニット５０との間に、直列に配置された任意の数の中間連濃縮用ＲＯ膜分離ユニットを備えている場合もあり得る。このような場合、第１チャンバ５４へ導入される濃縮水は、第１のチャンバ４４で得られた濃縮水ｃ_１ではないので、図１では、一般的に、第１チャンバ５４へ導入される濃縮水を、第ｉ連濃縮用ＲＯ膜分離ユニットの第１チャンバによって得られた濃縮水ｃ_ｉと表現している。

【0054】

第１チャンバ５４では、濃縮水ｃ_ｉに含まれる水が、ＲＯ膜エレメント５３を透過することで、第２チャンバ５５において透過水ｔ_ｎが得られ、これに応じて、第１チャンバ５４では、濃縮水ｃ_ｉがさらに濃縮された濃縮水ｃ_ｎが得られる。

【0055】

第１チャンバ５４にはさらに、流路２０６が接続されており、第１チャンバ５４で得られた濃縮水ｃ_ｎは、流路２０６内を流れて、最終連濃縮用ＲＯ膜分離ユニット５０から排出される。

【0056】

流路２０６には、濃縮水流量測定装置１００６が設けられている。濃縮水流量測定装置１００６は、第１チャンバ５４から排出され、流路２０６内を流れる濃縮水ｃ_ｎの流量を測定する流量計１００７を備えている。

【0057】

流量計１００７は、溶液の流量を測定できれば種類を問わず、超音波式流量計や電磁式流量計等を適用できる。また、濃縮水流量測定装置１００６は、流量計１００７によって測定された測定結果を、無線ＬＡＮ等の通信機能を使って制御装置１０１２に送信する。

【0058】

流路２０６にはまた、濃縮水流量調整装置１０１０が設けられている。濃縮水流量調整装置１０１０は、流路２０６において、好ましくは濃縮水流量測定装置１００６の下流側に設けられ、流路２０６を流れる濃縮水ｃ_ｎの流量を調整する流量調整装置１０１１を備えている。流量調整装置１０１１は、制御装置１０１２によって開度が調整される比例制御弁が好ましい。

【0059】

濃縮水流量調整装置１０１０には、流路１０１３も接続されており、流量調整装置１０１１によって流量を測定された濃縮水ｃ_ｎは、流路１０１３内を流れて、水処理システム１の外部へ排出される。

【0060】

流路２０６にはさらに、濃縮水流量測定装置１００６よりも上流側に、濃縮水ｃ_ｎの一部を、第２チャンバ５５へ導入するための流路２０８も分岐され接続されている。流路２０８には、循環水用減圧ユニット６０が設けられている。

【0061】

循環水用減圧ユニット６０は、減圧装置６１を備えている。減圧装置６１は、制御装置１０１２によって開度が制御される比例制御弁が好ましい。減圧装置６１の吸入口は、流路２０８に接続され、減圧装置６１の吐出口は、第２チャンバ５５に接続された流路２０９に接続されている。

【0062】

制御装置１０１２が、減圧装置６１の弁（図示せず）の開度を大きくする信号を出力すると、流路２０６から流路２０８へ取り込まれる濃縮水ｃ_ｎの量が増加するので、第２チャンバ５５へ導入される濃縮水ｃ_ｎの量が増加する。

【0063】

逆に、制御装置１０１２が、減圧装置６１の弁（図示せず）の開度を小さくする信号を出力すると、流路２０６から流路２０８へ取り込まれる濃縮水ｃ_ｎの量が減少するので、第２チャンバ５５へ導入される濃縮水ｃ_ｎの量が減少する。

【0064】

このように、減圧装置６１の弁の開度に応じて、第２チャンバ５５へ導入される濃縮水ｃ_ｎの量を調整することができる。

【0065】

このように、第１チャンバ５４から排出された濃縮水ｃ_ｎの大部分は、流路２０６内および流路１０１３内を流れて最終連濃縮用ＲＯ膜分離ユニット５０から排出されるものの、一部は、減圧装置６１によって流路２０８に取り込まれ、さらに流路２０９内を流れて、第２チャンバ５５へ戻される。

【0066】

なお、循環水用減圧ユニット６０は、減圧装置６１によって、第２チャンバ５５へ濃縮水ｃ_ｎを導入するときに、第２チャンバ５５に導入される濃縮水ｃ_ｎの圧力を、第１チャンバ５４内の濃縮水ｃ_ｉの圧力よりも低下させる。具体的に、減圧装置６１は、第２チャンバ５５へ導入される濃縮水ｃ_ｎの圧力を、１ＭＰa以上低下させることが好ましく、特に、３ＭＰa以上低下させることが、より好ましい。

【0067】

圧力を３ＭＰa以上低下させることによって、第２チャンバ５５へ導入される濃縮水ｃ_ｎの圧力を、第１チャンバ５４に導入される濃縮水ｃ_ｉの圧力に比べて十分に低くすることが可能となり、第１チャンバ５４内の濃縮水ｃ_ｉに含まれる水成分が、ＲＯ膜エレメント５３を透過して、透過水ｔ_ｎとして第２チャンバ５５に円滑に移動するようになる。

【0068】

このように、第２チャンバ５５には、流路２０９から濃縮水ｃ_ｎが導入されるので、第２チャンバ５５では、ＲＯ膜エレメント５３を透過した透過水ｔ_ｎと、流路２０９から導入された濃縮水ｃ_ｎとが合流して合流水ｇ_１となる。

【0069】

第２チャンバ５５にはさらに、流路２０７が接続されており、合流水ｇ_１は、流路２０７内を流れて、直前連に配置された濃縮用ＲＯ膜分離ユニットの第２チャンバに導入される。図１は、特に、直前連に配置された濃縮用ＲＯ膜分離ユニットが、最初連濃縮用ＲＯ膜分離ユニット４０である例を示している。

【0070】

したがって、直前連に配置された濃縮用ＲＯ膜分離ユニットが、最初連濃縮用ＲＯ膜分離ユニット４０である場合、第２のチャンバ５５からの合流水ｇ_１は、流路２０７内を流れて、最初連濃縮用ＲＯ膜分離ユニット４０の第１チャンバ４５へ導入される。

【0071】

なお、前述したように、最終連濃縮用ＲＯ膜分離ユニット５０と、最初連濃縮用ＲＯ膜分離ユニット４０との間には、１つまたは複数の図示しない中間連濃縮用ＲＯ膜分離ユニットが直列に配置され得る。したがって、一般的に表現すると、最初連濃縮用ＲＯ膜分離ユニット４０の第２チャンバ４５には、第２連濃縮用ＲＯ膜分離ユニットの第２チャンバから排出された合流水ｇ_ｉが導入されることになる。

【0072】

これによって、第２チャンバ４５では、ＲＯ膜エレメント４３を透過した透過水ｔ_１と、流路２０７から導入された合流水ｇ_ｉとが合流して、合流水ｇ_ｎとなる。

【0073】

なお、図１において、流路２０５は、最初連濃縮用ＲＯ膜分離ユニット４０の圧力容器４２の右側面から第１チャンバ４４に、最終連濃縮用ＲＯ膜分離ユニット５０の圧力容器５２の左側面から第１チャンバ５４に接続されている。また、流路２０７は、最初連濃縮用ＲＯ膜分離ユニット４０の圧力容器４２の右側面から第２チャンバ４５に、最終連濃縮用ＲＯ膜分離ユニット５０の圧力容器５２の左側面から第２チャンバ５５に接続されている。

【0074】

すなわち、流路２０５、２０７ともに、上流側の濃縮用ＲＯ膜分離ユニットの圧力容器の右側面から第１および第２チャンバへ、下流側の濃縮用ＲＯ膜分離ユニットの圧力容器の左側面から第１および第２のチャンバへ、それぞれ接続される。ただし、これは一例であって、圧力容器において、流路２０５、２０７が接続される場所は、適宜調整することができ、後述する別の実施形態では、そのような例も示されている。

【0075】

第２チャンバ４５にはさらに、合流水ｇ_ｎを、循環水ｄとして液混和槽１１に循環するための流路２０４が接続されている。

【0076】

流路２０４には、循環水流量測定装置１００８が設けられている。循環水流量測定装置１００８は、流路２０４内を流れる循環水ｄの流量を測定する流量計１００９を備えている。流量計１００９は、溶液の流量を測定できれば種類を問わず、超音波式流量計や電磁式流量計等を適用できる。また、循環水流量測定装置１００８も、流量計１００９によって測定された測定結果を、無線ＬＡＮ等の通信機能を使って制御装置１０１２に送信する。

【0077】

次に、制御装置１０１２について説明する。

【0078】

制御装置１０１２は、昇圧ポンプ１５、循環水用減圧ユニット６０、濃縮用膜分離ユニット導入流量測定装置１００４、濃縮水流量調整装置１００６、循環水流量測定装置１００８、および濃縮水流量調整装置１０１０と、無線ＬＡＮ等の通信機能や、電気的接続等によって通信可能に接続されている。

【0079】

制御装置１０１２は、濃縮用膜分離ユニット導入流量測定装置１００４から送信された測定結果と、循環水流量測定装置１００８から送信された測定結果とに基づいて、導入ユニット１０から脱塩用膜分離ユニット２０へ送出される混合水の流量（送出流量）と、最終連濃縮用ＲＯ膜分離ユニット５０によって濃縮された濃縮水ｃ_ｎが、第１チャンバ５４から排出される流量（排出流量）と、第１チャンバ５４で濃縮された濃縮水ｃ_ｎのうち、ＲＯ膜エレメント５３を透過した透過水ｔ_ｎと第２チャンバ５５において合流される濃縮水ｃ_ｎの流量（合流流量）とのうちの少なくとも何れかを調整する。

【0080】

具体的には、制御装置１０１２は、濃縮用膜分離ユニット導入流量測定装置１００４から送信された流量（すなわち、流量計１００５によって測定された流量）に対する、循環水流量測定装置１００８から送信された流量（すなわち、流量計１００９によって測定された流量）の比（以下、「流量比」と称する）が、想定された所定値になるように、昇圧ポンプ１５、減圧装置６１、流量調整装置１０１１のうちの少なくとも何れかを制御する。

【0081】

制御装置１０１２は、昇圧ポンプ１５を制御する場合には、昇圧ポンプ１５の吐出量に対応する入力信号をインバータ１５ａに送信する。インバータ１５ａは、入力信号を受信すると、入力信号に対応する駆動周波数を、昇圧ポンプ１５に出力する。昇圧ポンプ１５は、この駆動周波数に応じた回転速度で回転する。このようにして、制御装置１０１２は、昇圧ポンプ１５の吐出量を制御し、導入ユニット１０から脱塩用膜分離ユニット２０へ吐出される被処理水ａの流量（吐出流量）を調整する。

【0082】

制御装置１０１２は、例えば比例制御弁のような流量調整装置１０１１を制御する場合も同様に、弁開度に対応する信号を流量調整装置１０１１に送り、弁開度を変化させることによって、第１チャンバ５４から排出される濃縮水ｃ_ｎの流量（排出流量）を調整する。

【0083】

制御装置１０１２は、例えば比例制御弁のような減圧装置６１を制御する場合は、弁開度に対応する信号を減圧装置６１に送り、弁開度を変化させることによって、第１チャンバ５４から、流路２０６、２０８、２０９を流れて第２チャンバ５５へ合流される濃縮水ｃ_ｎの流量（合流流量）を調整する。

【0084】

次に、図１および図２に示す第１の実施形態の水処理システム１による被処理水ａのように、例えば０、１％から数％程度の総溶解固形物ＴＤＳ（Ｔｏｔａｌ Ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ Ｓｏｌｉｄｓ）濃度の廃水の処理方法について説明する。

【0085】

まず、図２に示すように、ポンプ１４を駆動することによって、流路２１１から液混和槽１１に、例えば廃水のような被処理水ａが導入される。

【0086】

液混和槽１１にはさらに、流路２０４から循環水ｄも導入される。

【0087】

被処理水ａと循環水ｄとの混合水のｐＨが６を超えると、カルシウムやマグネシウムなどの無機成分によって、下流側のＲＯ膜モジュール２１、４１、５１のＲＯ膜エレメント２３、４３、５３において膜ファウリングが発生したり、配管や弁等において目詰まりが生じやすくなる。

【0088】

このため、液混和槽１１では、被処理水ａと循環水ｄとの混合水に対して、薬液供給ライン１２からｐＨ調整剤も導入され、これによって、混合水のｐＨが２以上６以下に維持される。

【0089】

また、平均径が１０００（ｎｍ）以下のファインバブルが、１×１０^６（個／ｍＬ）以上の濃度で含まれている場合、膜ファウリングの発生や、配管や弁等における目詰まりを防止する効果が向上することが知られている。

【0090】

このため、液混和槽１１内の混合水には、ガス供給ライン１３から、空気等のガスも導入され、さらに、撹拌機１７および液混和槽撹拌ポンプ１００２による撹拌によって、混合水に、平均径が１０００（ｎｍ）以下のファインバブルが、１×１０^６（個／ｍＬ）以上の濃度で含まれるようになる。

【0091】

液混和槽１１内の混合水は、昇圧ポンプ１５によって、４ＭＰａから１２ＭＰａの間に昇圧され、流路２０１内を流れて、脱塩用膜分離ユニット２０のＲＯ膜モジュール２１の第１チャンバ２４へ送出される。なお、昇圧量の上限である１２ＭＰａは、脱塩用膜分離ユニット２０の圧力容器２２の最大耐圧から決定される。

【0092】

昇圧ポンプ１５による吐出量は、前述した流量比が、想定された所定値（例えば、４０％以上、９０％以下）になるように、制御装置１０１２によって制御される。

【0093】

ＲＯ膜モジュール２１では、送出された混合水により昇圧された第１チャンバ２４と、第２チャンバ２５との間の大きな圧力差により、第１チャンバ２４内の混合水の水成分が、ＲＯ膜エレメント２３を透過して、脱イオン水ｂとなって第２チャンバ２５に到達する。脱イオン水ｂは、第２チャンバ２５から、流路２１０内を流れて、ＲＯ膜モジュール２１から排出され、最終的には、水処理システム１の外部へ排出される。一方、第１チャンバ２４に残った混合水は濃縮されて濃縮水ｃ_０となる。

【0094】

第１チャンバ２４において得られた濃縮水ｃ_０は、流路２０２内を流れて、ＲＯ膜モジュール２１から排出される。流路２０２には、流量計１００５を備えた濃縮用膜分離ユニット導入流量測定装置１００４が設けられており、流路２０２内を流れる濃縮水ｃ_０の流量は、流量計１００５によって測定され、測定結果が、濃縮用膜分離ユニット導入流量測定装置１００４によって制御装置１０１２へ送信される。

【0095】

流量計１００５によって流量を測定された濃縮水ｃ_０は、流路２０３内を、最初連濃縮用ＲＯ膜分離ユニット４０に向かって流れる。

【0096】

流路２０３には、減圧弁のような減圧装置３１を備えた減圧ユニット３０が設けられており、流路２０３内を流れる濃縮水ｃ_０は、減圧装置３１によって、０．５ＭＰa以上減圧される。

【0097】

この減圧によって、濃縮水ｃ_０に溶存している気体が膨張して気泡が生じる。気泡は、急激な圧力回復によって微細に粉砕されて、平均径が１０００（ｎｍ）以下であるファインバブルとなる。減圧装置３１による減圧量は、濃縮水ｃ_０に、このようなファインバブルが、１×１０^６（個／ｍＬ）以上の濃度で生成される値に設定される。

【0098】

ファインバブルは、水処理システム１内を流れるうちに消失していく可能性がある。したがって、減圧ユニット３０よりも下流側である濃縮用膜分離ユニット１００３では、濃縮水に含まれるファインバブルの量は一般に、減圧ユニット３０において発生された量よりも少ない。

【0099】

このような場合においても、水処理システム１の最下流にあたる流路１０１３から排出される濃縮水ｃ_ｎに、ファインバブルが少なくとも１×１０^６（個／ｍＬ）以上の濃度で含まれていれば、それよりも上流側に配置されたＲＯ膜モジュール４１、５１の膜エレメント４３、５３におけるスケール発生、バイオファウリングを防止することが可能である。

【0100】

このように十分な濃度のファインバブルを含む濃縮水ｃ_０が、流路２０３内を流れて、ＲＯ膜モジュール４１の第１チャンバ４４へ導入される。

【0101】

第１チャンバ４４では、濃縮水ｃ_０の水成分が、ＲＯ膜エレメント４３を透過して、透過水ｔ_１となって、第２チャンバ４５へ到達する。これによって、第１チャンバ４４では、濃縮水ｃ_０がさらに濃縮された濃縮水ｃ_１が得られる。

【0102】

第１チャンバ４４には、直後連に配置された濃縮用ＲＯ膜分離ユニットの第１チャンバに至る流路２０５が接続されている。したがって、濃縮水ｃ_１は、第１チャンバ４４から、流路２０５内を流れて、直後連に配置された濃縮用ＲＯ膜分離ユニットの第１チャンバに導入される。そして、そこでも同様に、濃縮水ｃ_１の水成分が、ＲＯ膜エレメントを透過して、透過水ｔ_２となって、第２チャンバ４５へ到達することで、第１チャンバでは、濃縮水ｃ_１がさらに濃縮された濃縮水ｃ_２が得られ、この濃縮水ｃ_２も同様に、この第１チャンバに接続されている流路２０５内を流れて、その直後連に配置された濃縮用ＲＯ膜分離ユニットの第１チャンバに導入され、そこでもまた同様にＲＯ膜エレメントによって濃縮される。

【0103】

このような濃縮処理を繰り返すことによって、最終的には、最終から２つ目の連に配置された濃縮用ＲＯ膜分離ユニットの第１チャンバから、流路２０５内を流れて、最終連濃縮用ＲＯ膜分離ユニット５０の膜モジュール５１の第１チャンバ５４に、ＲＯ膜エレメント５３の浸透圧よりも高い圧力で、濃縮水ｃ_ｉが導入される。

【0104】

これに応じて、第１チャンバ５４では、濃縮水ｃ_ｉの水成分が、ＲＯ膜エレメント５３を透過することで、第２チャンバ５５において透過水ｔ_ｎが得られる。これによって、第１チャンバ５４では、濃縮水ｃ_ｉがさらに濃縮された濃縮水ｃ_ｎが得られる。

【0105】

第１チャンバ５４内の濃縮水ｃ_ｎは、流路２０６内を流れて第１チャンバ５４の外部に排出される。しかしながら、流路２０６内を流れる濃縮水ｃ_ｎの一部は、流路２０６から分岐された流路２０８を流れて循環水用減圧ユニット６０の減圧装置６１に達し、減圧装置６１において減圧される。減圧された濃縮水ｃ_ｎは、最終連濃縮用ＲＯ膜分離ユニット５０の第１チャンバ５４に送出された濃縮水ｃ_Ｉよりも低い圧力となって、流路２０９内を流れて、第２チャンバ５５に導入される。

【0106】

減圧装置６１には、比例制御弁を用いることができ、その弁開度は、制御装置１０１２からの入力信号にしたがって制御される。

【0107】

第２チャンバ５５に導入される濃縮水ｃ_ｎの圧力低下量は、１ＭＰa以上であることが好ましく、より好ましくは３ＭＰa以上である。

【0108】

第２チャンバ５５に導入された濃縮水ｃ_ｎは、第２チャンバ５５において、ＲＯ膜エレメント５３を透過した透過水ｔ_ｎと合流して合流水ｇ_１となる。

【0109】

第２チャンバ５５には、直前連に配置された濃縮用膜分離ユニットの第２チャンバに接続された流路２０７が接続されており、合流水ｇ_１は、流路２０７内を流れて、直前連に配置された濃縮用膜分離ユニットの第２チャンバに導入され、そこでも同様に、ＲＯ膜エレメントを透過した透過水ｔ_ｎ－１と合流して合流水ｇ_２となり、この合流水ｇ_２は、流路２０７内を流れて、直前連に配置された濃縮用膜分離ユニットの第２チャンバに導入される。

【0110】

このような動作を繰り返すことによって、最終的には、最初から２つ目の連に配置された濃縮用ＲＯ膜分離ユニットの第２チャンバから、第１チャンバ４４の圧力と浸透圧との合計よりも、圧力と浸透圧との合計が低い合流水ｇ_ｉが、流路２０７内を流れて、最初連濃縮用ＲＯ膜分離ユニット４０の第２チャンバ４５に導入される。そして、第２チャンバ４５では、合流水ｇ_ｉは、透過水ｔ_１と合流されて、合流水ｇ_ｎとなる。

【0111】

第２チャンバ４５にはさらに、液混和槽１１に至る流路２０４も接続されており、合流水ｇ_ｎは、流路２０４内を流れて、循環水ｄとして、液混和槽１１へ戻される。

【0112】

以上説明したように、第１の実施形態の水処理システム１によれば、脱塩用膜分離ユニット２０から排出された濃縮水ｃ_０を、濃縮用膜分離ユニット１００３における各連の濃縮用ＲＯ膜分離ユニットの第１チャンバにおいて、段階的に濃縮して行き、最終的に濃縮水ｃ_ｎを得ることができる一方、最終連濃縮用ＲＯ膜分離ユニット５０の第１チャンバ５４で得られた濃縮水ｃ_ｎの一部を、循環水用減圧ユニット６０の減圧装置６１により減圧してから、第２チャンバ５５へ導入することができる。

【0113】

この減圧操作により、第２チャンバ５５内の濃縮水ｃ_ｎの圧力は、第１チャンバ５４内の濃縮水ｃ_ｉの圧力よりも低くなるので、第１チャンバ５４内の濃縮水ｃ_ｉと、第２チャンバ５５に導入される濃縮水ｃ_ｎとの間の圧力差（第１チャンバ５４内の濃縮水ｃ_ｉの圧力＞第２チャンバ５５に導入される濃縮水ｃ_ｎの圧力）を利用して、第１チャンバ５４内の濃縮水ｃ_ｉの水成分を、透過水ｔ_ｎとして、ＲＯ膜エレメント５３から第２チャンバ５５に透過させることができる。

【0114】

これによって、第１チャンバ５４に導入された濃縮水ｃ_ｉから、より一層濃縮された濃縮水ｃ_ｎを得ることができる。

【0115】

また、第２チャンバ５５に導入された濃縮水ｃ_ｎを、第１チャンバ５４からの透過水ｔ_ｎによって希釈することができる。

【0116】

さらに、最初連濃縮用ＲＯ膜分離ユニット４０のＲＯ膜モジュール４１の第２チャンバ４５から、液混和槽１１へ、循環水ｄを戻すことができる。

【0117】

この循環水ｄは、最終連濃縮用ＲＯ膜分離ユニット５０のＲＯ膜モジュール５１の第１チャンバ５４で得られた濃縮水ｃ_ｎの一部が、各連の濃縮用ＲＯ膜分離ユニットの第２チャンバにおいて透過水によって多段階にわたって希釈され生成されたものである。

【0118】

これによって、液混和槽１１に戻される循環水ｄのＴＤＳ濃度を、例えば濃縮用膜分離ユニット１００３から流路１０１３内を流れて排出される濃縮水ｃ_ｎのＴＤＳ濃度の３０％程度まで希釈し、循環水ｄのＴＤＳ濃度を、被処理水ａのＴＤＳ濃度以下とすることができる。

【0119】

また、液混和槽１１に向かって流路２０４内を流れる循環水ｄの流量を、流量計１００９によって測定し、測定結果を、循環水流量測定装置１００８から制御装置１０１２へ送信することができる。

【0120】

さらに、第１チャンバ５４から排出され、流路２０６内を流れる濃縮水ｃ_ｎの流量を、流量計１００７によって測定し、測定結果を、濃縮水流量測定装置１００６から制御装置１０１２へ送信することができる。

【0121】

制御装置１０１２は、前述した流量比が、想定した所定値になるように、昇圧ポンプ１５、循環水用減圧ユニット６０、および濃縮水流量調整装置１０１０を制御することができる。

【0122】

なお、前述した流量比は、４０％以上、９０％以下であることが望ましい。４０％未満だと濃縮水量が多くなり、流路１０１３から排出される濃縮水ｃ_ｎである廃水が減容化されず、処理コストが高くなる。一方、９０％以上だと逆に、濃縮水ｃ_ｎの水量が少なくなり、スケールが生じる可能性が高くなるからである。

【0123】

例えば、被処理水ａの水質が変動し、濃縮水ｃ_０の濃度が高くなると、濃縮用膜分離ユニット１００３において、最初連濃縮用ＲＯ膜分離ユニット４０のＲＯ膜モジュール４１の第１チャンバ４４から第２チャンバ４５への透過水ｔ_１の量および、最終連濃縮用ＲＯ膜分離ユニット５０のＲＯ膜モジュール５１の第１チャンバ５４から第２チャンバ５５への透過水ｔ_ｎの量が少なくなるので、前述した流量比は小さくなり、濃縮水量が多くなり、処理コストが高くなる。

【0124】

このような場合には、制御装置１０１２は、循環水ｄの量を増やすことによって、前述した流量比を、想定した所定値にするために、循環水用減圧ユニット６０に、減圧装置６１の弁開度を大きくする信号を出力する。

【0125】

一方、被処理水ａの水質が変動し、濃縮水ｃ_０の濃度が低くなると、濃縮用膜分離ユニット１００３において、最初連濃縮用ＲＯ膜分離ユニット４０のＲＯ膜モジュール４１の第１チャンバ４４から第２チャンバ４５への透過水ｔ_１の量および、最終連濃縮用ＲＯ膜分離ユニット５０のＲＯ膜モジュール５１の第１チャンバ５４から第２チャンバ５５への透過水ｔ_ｎの量が多くなるので、前述した流量比は大きくなり、濃縮水量が少なくなり、スケールが生じる可能性が高まる。

【0126】

このような場合には、制御装置１０１２は、循環水ｄの量を減らすことによって、前述した流量比を、想定した所定値にするために、循環水用減圧ユニット６０に、減圧装置６１の弁開度を小さくする信号を出力する。

【0127】

したがって、第１の実施形態の水処理システム１では、被処理水ａは、０．１％から数％程度のＴＤＳ濃度の廃水に限定されず、例えば有機物を含有している食品工場排水等の廃水とすることもできる。

【0128】

また、想定通りの安定した処理を実現することによって、濃縮用膜分離ユニット１００３から排出される濃縮水ｃ_ｎの量および、脱塩用膜分離ユニット２０から排出される脱イオン水ｂの量を安定化させることもできる。

【0129】

さらには、濃縮用膜分離ユニット１００３から、想定通りの高い濃縮度を有する濃縮水ｃ_ｎを回収できるようにもなるので、被処理水ａから、減量された濃縮水ｃ_ｎを効率的に得ることができる。その結果、排出された濃縮水ｃ_ｎを回収して蒸発処理する際、蒸発に要する熱エネルギーを低下できるため、全体的な処理コストを低下させることができる。なお、濃縮水ｃ_ｎの蒸発処理の詳細に関しては、後述する第４の実施形態を参照されたい。

【0130】

また、液混和槽１１では、薬液供給ライン１２からｐＨ調整剤を供給することによって、貯液している被処理水ａと循環水ｄとの混合水のｐＨを、２以上、６以下に調整することができる。これによって、流路１０１３から排出される濃縮水ｃ_ｎを含め、水処理システム１によって取り扱われるすべての水のｐＨを、２以上、６以下に調整することができる。

【0131】

このように、水処理システム１によって取り扱われるすべての水のｐＨを、２以上、６以下にすることで、濃縮水ｃ中の重炭酸イオン濃度を低下し、カルシウムやマグネシウムの炭酸塩の生成を抑制し、膜ファウリングおよび、配管や流量調整弁等の目詰まりを抑制することができる。

【0132】

液混和槽１１では、撹拌機１７、撹拌ライン１００１、および液混和槽撹拌ポンプ１００２によって被処理水ａと循環水ｄの混合液を撹拌することによって、混合液内に、平均径が１０００（ｎｍ）以下のファインバブルを、１．０×１０^６（個／ｍＬ）以上の濃度で生成することができる。

【0133】

また、減圧ユニット３０は、濃縮水ｃ_０の圧力を、例えば０．５ＭＰa以上低下させ、この減圧作用によって、濃縮水ｃ_０に溶存している気体を膨張させる。さらにこの気泡が、その後の急激な圧力回復によって微細に粉砕され、平均径が１０００（ｎｍ）以下のファインバブルをさらに生成することができる。

【0134】

このように、液混和槽１１における撹拌作用および減圧ユニット３０による減圧作用によって、水処理システム１によって取り扱われるすべての水中に、平均径が１０００（ｎｍ）以下のファインバブルを、１．０×１０^６（個／ｍＬ）以上の濃度で生成することができる。

【0135】

このようなファインバブルは、混合水中で高い安定性を有し、ＲＯ膜エレメント２３、４３、５３に対して高い浸透性を有する。その結果、ＲＯ膜エレメント２３、４３、５３におけるスケール発生、バイオファウリングを防止することができる。

【0136】

さらに、ファインバブルは表面が疎水性で、帯電しているため、導入ユニット１０で薬液供給ライン１２からスケール防止剤、バイオファウリング防止剤、殺菌剤、および膜洗浄剤を液混和槽１１に供給した場合、それらの薬剤をＲＯ膜エレメント２３、４３、５３に容易に付着することができる。その結果、ＲＯ膜エレメント２３、４３、５３におけるスケール発生、バイオファウリングをより効果的に防止することもできる。

【0137】

この結果、ＲＯ膜エレメント２３、４３、５３のスケール発生、バイオファウリングに伴う目詰まりを抑制または防止し、もって、ＲＯ膜エレメント２３、４３、５３の洗浄等の手間や頻度を軽減できるため、水処理システム１の稼働率の向上を図ることができる。

【0138】

なお、上記では、一例として、合流水ｇは、直前連のＲＯ膜モジュールの第２チャンバに導入されるとして説明した。しかしながら、合流水ｇは、必ずしも直前連のＲＯ膜モジュールの第２チャンバに導入されることに限定されない。例えば、合流水ｇを、直前連のＲＯ膜モジュールの第２チャンバに導入せずに、代わりに、直前連よりも上流側、つまり最初連側のＲＯ膜モジュールの第２チャンバに導入するようにしてもよい。

【0139】

（第１の実施形態の変形例１）
次に、第１の実施形態の変形例１について説明する。

【0140】

図３は、第１の実施形態の変形例１の水処理方法が適用された水処理システムの機能構成例を示す概略図である。

【0141】

図３に例示する水処理システム１Ａは、流路２０４、２０７、２０９の接続箇所が、図１に例示する水処理システム１とは異なる。

【0142】

まず、流路２０４は、水処理システム１では、図１に示すように、ＲＯ膜モジュール４１の第２チャンバ４５が位置する圧力容器４２の左側面に接続されているのに対して、水処理システム１Ａでは、図３に示すように、第２チャンバ４５が位置する圧力容器４２の右側面に接続されている。

【0143】

また、流路２０７は、水処理システム１では、図１に示すように、ＲＯ膜モジュール５１の第２チャンバ５５が位置する圧力容器５２の左側面に接続されているのに対し、水処理システム１Ａでは、図３に示すように、ＲＯ膜モジュール５１の第２チャンバ５５が位置する圧力容器５２の右側面に接続されている。

【0144】

流路２０９は、水処理システム１では、図１に示すように、ＲＯ膜モジュール５１の第２チャンバ５５が位置する圧力容器５２の右側面に接続しているのに対して、水処理システム１Ａでは、図３に示すように、ＲＯ膜モジュール５１の第２チャンバ５５が位置する圧力容器５２の左側面に接続されている。

【0145】

このような構成の第１の実施形態の変形例１の水処理システム１Ａによれば、ＲＯ膜モジュール４１の第１チャンバ４４内を流れる濃縮水ｃ_０の流れ方向と、第２チャンバ４５内を流れる合流水ｇ_ｎの流れ方向とが同一となり、ＲＯ膜モジュール５１の第１チャンバ５４内を流れる濃縮水ｃ_ｉの流れ方向と、第２チャンバ５５内を流れる合流水ｇ_１の流れ方向とが同一となる。

【0146】

このような構成でも、第１の実施形態の水処理システム１と同様の作用効果を奏することができる。

【0147】

（第１の実施形態の変形例２）
次に、第１の実施形態の変形例２について説明する。

【0148】

図４は、第１の実施形態の変形例２の水処理方法が適用された水処理システムの機能構成例を示す概略図である。

【0149】

図４に例示する水処理システム１Ｂは、図１に例示する水処理システム１に、新たな流路２１１を追加した構成をしている。

【0150】

流路２１１は、流路２０９から分岐されて設けられており、流路２０７に合流する。

【0151】

このような構成の水処理システム１Ｂによれば、ＲＯ膜モジュール５１の第２チャンバ５５内の合流水ｇ_１が、流路２０７内を流れて、上流連の濃縮用ＲＯ膜分離ユニット（図４の場合、最初連濃縮用ＲＯ膜分離ユニット４０）のＲＯ膜モジュールの第２チャンバに導入される前に、減圧装置６１によって減圧された濃縮水ｃ_ｎの一部と合流される。

【0152】

これによって、流路２０７内を流れる合流水ｇ_１は減圧されてから、上流連の濃縮用膜分離ユニットのＲＯ膜モジュールの第２チャンバへ導入される。一般的には、合流水ｇ_ｉが、最初連濃縮用ＲＯ膜分離ユニット４０のＲＯ膜モジュール４１の第２チャンバ４５に導入される。

【0153】

その結果、最初連濃縮用膜ＲＯ分離ユニット４０のＲＯ膜モジュール４１では、第１チャンバ４４に導入される濃縮水ｃ_０と、第２チャンバ４５に導入される合流水ｇ_ｉとの間の圧力と浸透圧との合計の差（濃縮水ｃ_０の圧力と浸透圧との合計＞合流水ｇ_ｉの圧力と浸透圧との合計）が十分大きくなるので、第１チャンバ４４内の濃縮水ｃ_０中の水成分が、ＲＯ膜エレメント４３から第２チャンバ４５に効率的に透過し、透過水ｔ_１となり、ＲＯ膜モジュール４１における濃縮水ｃ_０に対する濃縮効果を高めることができる。

【0154】

以上説明したように、第１の実施形態の水処理方法が適用された水処理システム１、１Ａ、１Ｂによれば、多段式ＲＯ膜を用いる水の濃縮処理において、安定して想定した量および品質の濃縮水および脱イオン水を得ることが可能となる。

【0155】

（第２の実施形態）
第２の実施形態について説明する。

【0156】

図５は、第２の実施形態の水処理方法が適用された水処理システムの機能構成例を示す概略図である。

【0157】

図５に例示する水処理システム１Ｃは、図１に例示する水処理システム１の変形例であり、特に、濃縮用膜分離ユニット１００３において、最初連濃縮用ＲＯ膜分離ユニット４０と、最終連濃縮用ＲＯ膜分離ユニット５０との間に、中間連濃縮用ＲＯ膜分離ユニット１０２０を付加している点が、水処理システム１と異なる。

【0158】

中間連濃縮用ＲＯ膜分離ユニット１０２０は、最初連濃縮用ＲＯ膜分離ユニット４０および最終連濃縮用ＲＯ膜分離ユニット５０と同一の構成をしており、ＲＯ膜モジュール４１、５１と同一構成のＲＯ膜モジュール１０２１を備えている。

【0159】

すなわち、ＲＯ膜モジュール１０２１は、耐圧密閉式の圧力容器１０２２を備え、圧力容器１０２２内には、圧力容器１０２２の内部を、第１チャンバ１０２４と第２チャンバ１０２５とに区切るＲＯ膜エレメント１０２３が配置されている。ＲＯ膜エレメント１０２３には、例えば、スパイラル状、および中空糸状等のＲＯ膜を用いることができる。

【0160】

第１チャンバ１０２４には、ＲＯ膜モジュール４１の第１チャンバ４４から接続された流路２１２が接続されている。したがって、第１チャンバ１０２４には、第１チャンバ４４から、濃縮水ｃ_１が、流路２１２を流れて導入される。

【0161】

第１チャンバ１０２４に導入される濃縮水ｃ_１の圧力と浸透圧との合計は、第２チャンバ１０２５に導入される合流水ｇ_ｉ－１の圧力と浸透圧との合計よりも高い。したがって、濃縮水ｃ_１に含まれる水成分が、第１チャンバ１０２４から、ＲＯ膜エレメント１０２３を透過し、透過水ｔ_ｉとして、第２チャンバ１０２５へ到達する。これによって、第１チャンバ１０２４では、濃縮水ｃ_１がさらに濃縮された濃縮水ｃ_ｉが得られる。

【0162】

第１チャンバ１０２４にはさらに、ＲＯ膜モジュール５１の第１チャンバ５４へ接続された流路２０５が接続されている。したがって、第１チャンバ１０２４で得られた濃縮水ｃ_ｉは、流路２０５内を流れて、ＲＯ膜モジュール５１の第１チャンバ５４へ導入される。

【0163】

一方、第２チャンバ１０２５には、ＲＯ膜モジュール５１の第２チャンバ５５から接続された流路２０７が接続されている。したがって、第２チャンバ１０２５には、第２チャンバ５５から、合流水ｇ_１が、流路２０７内を流れて導入される。合流水ｇ_１は、チャンバ１０２５において、透過水ｔ_ｉと合流され、合流水ｇ_ｉとなる。

【0164】

第２チャンバ１０２５にはさらに、ＲＯ膜モジュール４１の第２チャンバ４５へ接続された流路２１３が接続されている。したがって、第２チャンバ１０２５からの合流水ｇ_ｉが、流路２１３内を流れて、ＲＯ膜モジュール４１の第２チャンバ４５へ導入される。

【0165】

このような構成の第２の実施形態の水処理システム１Ｃによれば、最初連濃縮用ＲＯ膜分離ユニット４０と最終連濃縮用膜分離ユニット５０との間に、中間連濃縮用ＲＯ膜分離ユニット１０２０を追加した構成となっているために、３連のＲＯ膜モジュール４１、１０２１、５１が直列に配置されるようになるので、図１に示す第１の実施形態の水処理システム１に比べて、濃縮水の高濃縮化を実現できる。

【0166】

（第２の実施形態の変形例）
次に、第２の実施形態の変形例について説明する。

【0167】

図５Ａは、第２の実施形態の変形例の水処理方法が適用された水処理システムの機能構成例を示す概略図である。

【0168】

図５Ａに例示する水処理システム１Ｄは、図５に例示する水処理システム１Ｃの変形例であり、中間連濃縮用ＲＯ膜分離ユニット１０２０の中に、ＲＯ膜モジュール１０２１と直列的に、もう１つのＲＯ膜モジュール１０３１を配置していることが、水処理システム１Ｃと異なる。

【0169】

ＲＯ膜モジュール１０３１もまた、ＲＯ膜モジュール１０２１と同様に、耐圧密閉式の圧力容器１０３２を備え、圧力容器１０３２内には、圧力容器１０３２の内部を、第１チャンバ１０３４と第２チャンバ１０３５とに区切るＲＯ膜エレメント１０３３が配置されている。ＲＯ膜エレメント１０３３には、例えば、スパイラル状、および中空糸状等のＲＯ膜を用いることができる。

【0170】

第１チャンバ１０３４には、ＲＯ膜モジュール１０２１の第１チャンバ１０２４から接続された流路１０３６が接続されている。したがって、第１チャンバ１０３４には、第１チャンバ１０２４から、濃縮水ｃ_ｉが、流路１０３６内を流れて導入される。

【0171】

第１チャンバ１０３４に導入される濃縮水ｃ_ｉの圧力と浸透圧との合計は、第２チャンバ１０３５に導入される合流水ｇ_ｉ―２の圧力と浸透圧との合計よりも高い。したがって、濃縮水ｃ_ｉに含まれる水成分が、第１チャンバ１０３４から、ＲＯ膜エレメント１０３３を透過し、透過水ｔ_ｉ＋１として、第２チャンバ１０３５へ到達する。これによって、第１チャンバ１０３４では、濃縮水ｃ_ｉがさらに濃縮された濃縮水ｃ_ｉ＋１が得られる。

【0172】

第１チャンバ１０３４にはさらに、ＲＯ膜モジュール５１の第１チャンバ５４へ接続された流路２０５が接続されている。したがって、第１チャンバ１０３４で得られた濃縮水ｃ_ｉ＋１は、流路２０５内を流れて、ＲＯ膜モジュール５１の第１チャンバ５４へ導入される。

【0173】

一方、第２チャンバ１０３５には、ＲＯ膜モジュール５１の第２チャンバ５５から接続された流路２０７が接続されている。したがって、第２チャンバ１０３５には、第２チャンバ５５から、合流水ｇ_１が、流路２０７を流れて導入される。合流水ｇ_１は、チャンバ１０２５において、透過水ｔ_ｉ＋１と合流され、合流水ｇ_ｉー１となる。

【0174】

第２チャンバ１０３５にはさらに、ＲＯ膜モジュール１０２１の第２チャンバ１０２５へ接続された流路１０３７が接続されている。したがって、第２チャンバ１０３５からの合流水ｇ_ｉ－１が、流路１０３７内を流れて、ＲＯ膜モジュール１０２１の第２チャンバ１０２５へ導入される。

【0175】

このような構成の第２の実施形態の変形例の水処理システム１Ｄによれば、中間連濃縮用ＲＯ膜分離ユニット１０２０の中に、ＲＯ膜モジュール１０２１と直列的に、もう１つのＲＯ膜モジュール１０３１を配置することによって、合計４つのＲＯ膜モジュール４１、１０２１、１０３１、５１が直列に配置されるようになるので、図５に示す第２の実施形態の水処理システム１Ｃよりも、さらに濃縮水の高濃縮化を実現できる。

【0176】

なお、図示は省略するが、中間連濃縮用ＲＯ膜分離ユニット１０２０の中に、ＲＯ膜モジュール１０２１、１０３１の下流側に、さらに任意の数のＲＯ膜モジュールを直列に配置してもよい。このように、中間連濃縮用ＲＯ膜分離ユニット１０２０のＲＯ膜モジュールの数を増やして行くことによって、濃縮水のさらなる高濃縮化を実現できる。

【0177】

（第３の実施形態）
第３の実施形態について説明する。

【0178】

図６は、第３の実施形態の水処理方法が適用された水処理システムの機能構成例を示す概略図である。

【0179】

図６に例示する水処理システム１Ｅは、図５に例示する水処理システム１Ｃの変形例であり、特に、以下の点において、水処理システム１Ｃとは異なる。

【0180】

すなわち、水処理システム１Ｅは、最初連濃縮用ＲＯ膜分離ユニット４０に、互いに並列に配置された３つのＲＯ膜モジュール４１ａ、４１ｂ、４１ｃを備え、中間連濃縮用ＲＯ膜分離ユニット１０２０に、互いに並列に配置された２つのＲＯ膜モジュール１０２１ａ、１０２１ｂを備えている。ＲＯ膜モジュール４１ａ、４１ｂ、４１ｃの構成は、ＲＯ膜モジュール４１と同様である。ＲＯ膜モジュール１０２１ａ、１０２１の構成は、ＲＯ膜モジュール１０２１と同様である。

【0181】

ＲＯ膜モジュール４１ａ、４１ｂ、４１ｃの第１チャンバ４４ａ、４４ｂ、４４ｃには、流路２０３から分岐して設けられた流路２１４、２１５、２１６がそれぞれ接続されている。これによって、流路２０３からの濃縮水ｃ_０が、流路２１４、２１５、２１６をそれぞれ流れて、第１チャンバ４４ａ、４４ｂ、４４ｃへ導入される。

【0182】

流路２１４、２１５、２１６には、例えば流量計および弁を備えた流量制御装置４１０ａ、４１０ｂ、４１０ｃがそれぞれ設けられている。流量制御装置４１０ａ、４１０ｂ、４１０ｃは、流量計によって、流路２１４、２１５、２１６内を流れるそれぞれの濃縮水ｃ_０の流量を測定し、測定結果を制御装置１０１２へ出力する。

【0183】

そして、それに応じて制御装置１０１２から出力された制御信号に応じて、流量制御装置４１０ａ、４１０ｂ、４１０ｃは、弁の開度を変えることによって、流路２１４、２１５、２１６内を流れるそれぞれの濃縮水ｃ_０の流量を調節することができる。

【0184】

例えば、制御装置１０１２は、各流量制御装置４１０ａ、４１０ｂ、４１０ｃから出力された流量の測定結果に応じて、流路２１４、２１５、２１６内を流れるそれぞれの濃縮水ｃ_０の流量が同じになるように、各流量制御装置４１０ａ、４１０ｂ、４１０ｃの弁の弁開度を制御することができる。

【0185】

これによって、第１チャンバ４４ａ、４４ｂ、４４ｃには、同じ流量で、濃縮水ｃ_０が導入される。そして、第１チャンバ４４ａ、４４ｂ、４４ｃでは、前述したように、濃縮水ｃ_０が濃縮され、濃縮水ｃ_１が得られる。

【0186】

第１チャンバ４４ａ、４４ｂ、４４ｃには、各第１チャンバ４４ａ、４４ｂ、４４ｃで得られた濃縮水ｃ_１を、ＲＯ膜モジュール１０２１ａ、１０２１ｂ側へ導入するための流路２１８がそれぞれ接続されている。第１チャンバ４４ａ、４４ｂ、４４ｃそれぞれに接続された合計３つの流路２１８は、１つの流路２１８に合流した後に、流路２１９に接続される。これによって、各第１チャンバ４４ａ、４４ｂ、４４ｃで得られた濃縮水ｃ_１は、各第１チャンバ４４ａ、４４ｂ、４４ｃに接続された流路２１８内を流れて、流路２１９において合流する。

【0187】

流路２１９はその後、２つに分岐し、それぞれ、ＲＯ膜モジュール１０２１ａの第１チャンバ１０２４ａと、ＲＯ膜モジュール１０２１ｂの第１チャンバ１０２４ｂとに接続されている。

【0188】

分岐された流路２１９それぞれにも、例えば流量計および弁を備えた流量制御装置１０２１０ａ、１０２１０ｂがそれぞれ設けられている。流量制御装置１０２１０ａ、１０２１０ｂは、流量計によって、それぞれの流路２１９内を流れる濃縮水ｃ_１の流量を測定し、測定結果を制御装置１０１２へ出力する。

【0189】

そして、それに応じて制御装置１０１２から出力された制御信号に応じて、流量制御装置１０２１０ａ、１０２１０ｂは、弁の開度を変えることによって、それぞれの流路２１９内を流れる濃縮水ｃ_１の流量を調節することができる。

【0190】

例えば、制御装置１０１２は、各流量制御装置１０２１０ａ、１０２１０ｂから出力された流量の測定結果に応じて、それぞれの流路２１９内を流れる濃縮水ｃ_１の流量が同じになるように、各流量制御装置１０２１０ａ、１０２１０ｂの弁の弁開度を制御することができる。

【0191】

これによって、第１チャンバ１０２４ａ、１０２４ｂには、同じ流量で、濃縮水ｃ_１が導入される。そして、第１チャンバ１０２４ａ、１０２４ｂでもまた、前述したように、濃縮水ｃ_１が濃縮され、濃縮水ｃ_ｉが得られる。

【0192】

第１チャンバ１０２４ａには、ＲＯ膜モジュール５１の第１チャンバ５４に接続された流路２０５が接続されている。また、第１チャンバ１０２４ｂには、流路２０７に合流される流路２０７が接続されている。

【0193】

これによって、第１チャンバ１０２４ａで得られた濃縮水ｃ_ｉは、流路２０５を流れて、第１チャンバ５４に導入される。また、第１チャンバ１０２４ｂで得られた濃縮水ｃ_ｉは、流路２０７内を流れ、さらに流路２０５と合流した後は、流路２０５内を流れて、第１チャンバ５４に導入される。

【0194】

第１チャンバ５４では、図５を用いて説明したように、濃縮水ｃ_ｉがさらに濃縮された濃縮水ｃ_ｎが得られ、第２のチャンバ５５では、合流水ｇ_１が得られる。

【0195】

第２チャンバ５５には、第２チャンバ１０２５ａへ接続された流路２２０が接続されている。また、流路２２０からは、第２チャンバ１０２５ｂへ接続された流路２２２が分岐されている。

【0196】

これによって、第２のチャンバ５５で得られた合流水ｇ_１の一部が、流路２２０内を流れて、第２チャンバ１０２５ａへ導入され、残りは、流路２２０から流路２２２へ分岐して進み、流路２２２内を流れて、第２チャンバ１０２５ｂへ導入される。

【0197】

第２チャンバ１０２５ａ、１０２５ｂでは、図５を用いて説明したように、合流水ｇ_ｉが得られる。

【0198】

ＲＯ膜モジュール１０２１ａ、１０２１ｂそれぞれには、合流水ｇ_ｉをＲＯ膜モジュール４１ａ、４１ｂ、４１ｃ側へ導入するための流路２２４が接続されている。流路２２４は一旦合流した後に、流路２２５に接続されている。流路２２５は、３つに分岐されており、ＲＯ膜モジュール４１ａ、４１ｂ、４１ｃの第２チャンバ４５ａ、４５ｂ、４５ｃそれぞれに接続されている。

【0199】

これによって、第２チャンバ１０２５ａ、１０２５ｂからの合流水ｇ_ｉが、流路２２４内を流れて、一旦合流した後に、流路２２５内を流れる。流路２２５は、３つに分岐されており、それぞれ第２チャンバ４５ａ、４５ｂ、４５ｃに接続されているので、合流水ｇ_ｉは、それぞれの流路２２５から、第２チャンバ４５ａ、４５ｂ、４５ｃへ導入される。

【0200】

３つに分岐された流路２２５のおのおのには、例えば流量計および弁を備えた流量制御装置４１２ａ、４１２ｂ、４１２ｃがそれぞれ設けられている。流量制御装置４１２ａ、４１２ｂ、４１２ｃは、流量計によって、それぞれの流路２２５内を流れる合流水ｇ_ｉの流量を測定し、測定結果を制御装置１０１２へ出力する。

【0201】

そして、それに応じて制御装置１０１２から出力された制御信号に応じて、流量制御装置４１２ａ、４１２ｂ、４１２ｃは、弁の開度を変えることによって、それぞれの流路２２５内を流れる合流水ｇ_ｉの流量を調節することができる。

【0202】

例えば、制御装置１０１２は、各流量制御装置４１２ａ、４１２ｂ、４１２ｃから出力された流量の測定結果に応じて、それぞれの流路２２５内を流れる合流水ｇ_ｉの流量が同じになるように、各流量制御装置４１２ａ、４１２ｂ、４１２ｃの弁の弁開度を制御することができる。

【0203】

これによって、第２チャンバ４５ａ、４５ｂ、４５ｃには、同じ流量で、合流水ｇ_ｉが導入される。そして、第２チャンバ４５ａ、４５ｂ、４５ｃでは、前述したように、合流水ｇ_ｎが得られる。

【0204】

第２チャンバ４５ａ、４５ｂ、４５ｃには、流路２０４に合流される流路２２６、２２７、２２８がそれぞれ接続されている。これによって、第２チャンバ４５ａ、４５ｂ、４５ｃそれぞれからの合流水ｇ_ｎが、それぞれ流路２２６、２２７、２２８内を流れて、流路２０４で合流し、循環水ｄとして、液混和槽１１へ戻される。

【0205】

流路２２６、２２７、２２８にも、例えば流量計および弁を備えた流量制御装置４１１ａ、４１１ｂ、４１１ｃがそれぞれ設けられている。流量制御装置４１１ａ、４１１ｂ、４１１ｃは、流量計によって、流路２２６、２２７、２２８内を流れるそれぞれの合流水ｇ_ｎの流量を測定し、測定結果を制御装置１０１２へ出力する。

【0206】

そして、それに応じて制御装置１０１２から出力された制御信号に応じて、流量制御装置４１１ａ、４１１ｂ、４１１ｃは、弁の開度を変えることによって、流路２１４、２１５、２１６内を流れるそれぞれの合流水ｇ_ｎの流量を調節することができる。

【0207】

流量制御装置４１０ａ、４１０ｂ、４１０ｃ、４１１ａ、４１１ｂ、４１１ｃ、４１２ａ、４１２ｂ、４１２ｃ、１０２１０ａ、１０２１０ｂはそれぞれ、流量計と弁とを備え、流量計は、流量を測定すると測定結果を制御装置１０１２へ出力し、制御装置１０１２は各流量計からの測定結果に応じて、弁の開度に対応する制御信号を出力する。

【0208】

したがって、制御装置１０１２は、流量制御装置４１０ａ、４１０ｂ、４１０ｃからの測定結果に応じて、ＲＯ膜モジュール４１ａ、４１ｂ、４１ｃの第１チャンバ４４ａ、４４ｂ、４４ｃに導入される濃縮水ｃ_０の流量を一致させたり、故障やメンテナンスにより運転できないＲＯ膜モジュール４１ａ、４１ｂ、４１ｃの第１チャンバ４４へ濃縮水ｃ_０が導入されないように、特定の弁を閉めるように制御することができる。また、流量制御装置４１１ａ、４１１ｂ、４１１ｃからの測定結果に応じて、ＲＯ膜モジュール４１ａ、４１ｂ、４１ｃの第２チャンバ４５ａ、４５ｂ、４５ｃからの合流水ｇ_ｎの流量を一致させたり、故障やメンテナンスにより運転できないＲＯ膜モジュール４１ａ、４１ｂ、４１ｃの第２チャンバ４５から合流水ｇ_ｎが排出されないように、特定の弁を閉めるように制御することができる。

【0209】

このようにして、第１チャンバ４４ａ、４４ｂ、４４ｃへ導入される濃縮水ｃ_０の流量、第１チャンバ４４ａ、４４ｂ、４４ｃから排出される濃縮水ｃ_１の流量、第２チャンバ４５ａ、４５ｂ、４５ｃへ導入される合流水ｇ_ｉの流量、および第２チャンバ４５ａ、４５ｂ、４５ｃからの合流水ｇ_ｎの流量を制御することができる。

【0210】

同様にして、第１チャンバ１０２４ａ、１０２４ｂへ導入される濃縮水ｃ_１の流量、第１チャンバ１０２４ａ、１０２４ｂから排出される濃縮水ｃ_ｉの流量、第２チャンバ１０２５ａ、１０２５ｂへ導入される混合水ｇ_１の流量、および第２チャンバ１０２５ａ、１０２５ｂから排出される合流水ｇ_ｉの流量を制御することができる。

【0211】

なお、水処理システム１Ｅのように、濃縮用膜分離ユニット１００３において、最初連濃縮用ＲＯ膜分離ユニット４０の並列配置された３つのＲＯ膜モジュール４１ａ、４１ｂ、４１ｃが、中間連濃縮用ＲＯ膜分離ユニット１０２０の並列配置された２つのＲＯ膜モジュール１０２１a、１０２１ｂに直列的に配置され、中間連濃縮用ＲＯ膜分離ユニット１０２０の並列配置された２つのＲＯ膜モジュール１０２１ａ、１０２１ｂが、最終連濃縮用ＲＯ膜分離ユニット５０のＲＯ膜モジュール５１に直列的に配置される構成は、本実施形態のあくまで典型例であって、水処理システム１Ｅの構成に限定されず、濃縮用ＲＯ膜分離ユニット１００３が備えるＲＯ膜モジュールの数が、直前連に配置された濃縮用ＲＯ膜分離ユニットが備えるＲＯ膜モジュールの数より多くない構成であれば、本実施形態に含まれる。

【0212】

すなわち、図６の例では、「（最初連濃縮用ＲＯ膜分離ユニット４０のＲＯ膜モジュール４１の数）：（中間連濃縮用ＲＯ膜分離ユニット１０２０のＲＯ膜モジュール１０２１の数）：（最終連濃縮用ＲＯ膜分離ユニット５０の数）」が、「３：２：１」であるが、このような構成の他にも、例えば、「３：３：１」、「５：４：３」、「１０：５：１」といった構成とすることもできる。また、直列に配置される濃縮用ＲＯ膜分離ユニットが、３連であることにも限定されず、例えば、直列に配置される濃縮用ＲＯ膜分離ユニットを、４連として、各濃縮用ＲＯ膜分離ユニットが備えるＲＯ膜モジュール数の比を、「４：３：２：１」とするようなこともできる。

【0213】

以上説明したように、第３の実施形態の水処理システムによれば、最初連濃縮用ＲＯ膜分離ユニット４０における３つのＲＯ膜モジュール４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、中間連濃縮用ＲＯ膜分離ユニット１０２０における２つのＲＯ膜モジュール１０２１ａ、１０２１ｂのように、濃縮用ＲＯ膜分離ユニットが、上流側の濃縮用ＲＯ膜分離ユニットのＲＯ膜モジュールの数よりも多くならないという条件で、並列配置された複数のＲＯ膜モジュールを備えているので、処理能力の増大を図ることが可能となる。

【0214】

また、これによって、例えばＲＯ膜モジュール４１ａのように１台のＲＯ膜モジュール４１が、故障やメンテナンスにより運転できない場合であっても、ＲＯ膜モジュール４１ｂ、４１ｃのように他のＲＯ膜モジュール４１によって運転を継続することができるので、運転冗長性を高めることも可能となる。

【0215】

（第４の実施形態）
第４の実施形態について説明する。

【0216】

図７は、第４の実施形態の水処理方法が適用された水処理システムの機能構成例を示す概略図である。

【0217】

図７に例示する水処理システム１Ｆは、図１に例示する第１の実施形態の水処理システム１の変形例であり、特に、熱処理ユニット７０を備えている点において、水処理システム１とは異なる。

【0218】

熱処理ユニット７０は、水処理システム１Ｆにおいて、流路１０１３に接続された流路２３６に接続されている。

【0219】

熱処理ユニット７０は、例えば、蒸発濃縮装置や蒸発乾燥機等を備えることができる。

【0220】

熱処理ユニット７０は、流路１０１３内を流れる濃縮水ｃ_ｎを流路２３６から受け取り、濃縮水ｃ_ｎを加熱して、水分を蒸発させることによって、濃縮水ｃ_ｎをさらに濃縮し、濃縮された濃縮水ｃ_ｎをさらに加熱し、乾燥させることによって、固形塩分にする。

【0221】

熱処理ユニット７０には、流路２３７と流路２３８とが接続されており、固形塩分を、流路２３７から排出し、蒸発された水分を、流路２３８から排出する。

【0222】

このような構成の第４の実施形態の水処理システム１Ｆによれば、最終連濃縮用ＲＯ膜分離ユニット５０のＲＯ膜モジュール５１の第１チャンバ５４から排出された高濃縮度の濃縮水ｃ_ｎに対して、熱処理ユニット７０においてさらに、濃縮、蒸発、乾燥処理等を施すことができる。

【0223】

この処理により、濃縮水ｃ_ｎから固形塩分を回収することができる。例えば、濃縮水ｃ_ｎ中のイオン分の主成分が塩イオン分である場合、固形塩分として、塩イオン分を回収することができる。このような固形塩分は、流路２３７から系外へ排出される。また、水分は、流路２３８から系外へ排出される。

【0224】

熱処理ユニット７０に、晶析装置、および遠心分離装置等をさらに備えていてもよい。晶析装置、および遠心分離装置等をさらに備えることにより、固形塩分の回収をより円滑に遂行できるようになる。

【0225】

熱処理ユニット７０は、第１の実施形態の水処理システム１に付加されることに限定されず、他の実施形態の水処理システムにも同様に付加することができる。

【0226】

例えば、前述した水処理システム１Ｃ、１Ｄ、１Ｅのように、濃縮水ｃ_ｎのさらなる高濃縮化を実現できる構成に、熱処理ユニット７０を付加することができる。

【0227】

熱処理ユニット７０は、前述したような濃縮、蒸発、乾燥処理のために、熱エネルギーを必要とする。しかしながら、濃縮水ｃ_ｎの濃縮度が高いほど、濃縮水ｃ_ｎに含まれる水分の量はより少なくなるので、例えば水処理システム１Ｃ、１Ｄ、１Ｅのように、濃縮水ｃ_ｎのさらなる高濃縮化を実現できる構成に、熱処理ユニット７０を付加した場合、熱処理ユニット７０における濃縮、蒸発、乾燥処理の際に消費される熱エネルギーを低下できる。

【0228】

（第５の実施形態）
第５の実施形態について説明する。

【0229】

図８は、第５の実施形態の水処理方法が適用された水処理システムの機能構成例を示す概略図である。

【0230】

図８に例示する水処理システム１Ｇは、図７に例示する第４の実施形態の水処理システム１Ｆの変形例であり、特に、水処理システム１Ｆの導入ユニット１０の上流側に、前処理ユニット８０を備えている点において、水処理システム１Ｆとは異なる。

【0231】

前処理ユニット８０は、固形分・有機成分除去装置８１、軟水化処理装置８２、および脱気装置８３を備えている。

【0232】

図８では、一例として、固形分・有機成分除去装置８１、軟水化処理装置８２、および脱気装置８３が、被処理水ａの流れ方向に沿って直列に配置された構成を示しているが、配置順はこれに限定される訳ではなく、適宜変更することができる。

【0233】

水処理システム１Ｇでは、前処理ユニット８０の付加に伴い、被処理水ａを受け入れるための流路２１１は、液混和槽１１に接続されるのではなく、固形分・有機成分除去装置８１に接続される。

【0234】

固形分・有機成分除去装置８１と軟水化処理装置８２との間の流路２３９、および軟水化処理装置８２と脱気装置８３との間の流路２４０には、図示しないポンプが配置されており、このポンプによって、被処理水ａが下流側の装置へ送出される。

【0235】

なお、前処理ユニット８０は、必ずしも固形分・有機成分除去装置８１、軟水化処理装置８２、および脱気装置８３のすべてを備えている必要はなく、これらのうちいずれか１つを備えていてもよい。

【0236】

固形分・有機成分除去装置８１は、例えば、精密ろ過（ＭＦ：Ｍｉｃｒｏｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ）膜、限外ろ過（ＵＦ：Ｕｌｔｒａｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ）膜、およびＭＢＲ（Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｂｉｏｒｅａｃｔｏｒ）法等を備える膜分離装置を適用できる。このような固形分・有機成分除去装置８１は、流路２１１から導入された被処理水ａをろ過し、被処理水ａから固形分・有機成分を除去する。固形分・有機成分を除去された被処理水ａは、流路２３９に配置された図示しないポンプの駆動により、流路２３９内を流れて軟水化処理装置８２に送出される。

【0237】

軟水化処理装置８２は、例えばイオン交換樹脂や凝集沈殿装置を適用できる。軟水化処理装置８２は、送出された被処理水ａ中のカルシウム、マグネシウム等の硬度成分を除去し、被処理水ａを軟水化する。軟水化された被処理水ａは、流路２４０に配置された図示しないポンプの駆動により、流路２４０内を流れて脱気装置８３に送出される。

【0238】

脱気装置８３は、例えば、充填式脱炭酸塔、曝気装置、脱気装置、真空脱気装置のように、純水製造等で用いられる既存の脱気装置を適用することが可能である。脱気装置８３は、脱気効率の向上を目的として被処理水ａに塩酸、硫酸等の酸を添加し、被処理水ａのｐＨを７．０以下、好ましくは５．５以下に下げて処理を行うことが望ましい。脱気された被処理水ａは、流路２４１内を流れる。流路２４１には、導入ユニット１０のポンプ１４が配置されており、脱気装置８３からの被処理水ａは、ポンプ１４によって、液混和槽１１へ送出される。

【0239】

このような構成の第５の実施形態の水処理システム１Ｇによれば、導入ユニット１０の上流側に付加された前処理ユニット８０によって、塩分を含む廃水の他に、例えば工場廃水のような被処理水ａから、固形分や有機成分を除去し、さらに、軟水化および脱気を行うことができる。

【0240】

下流側の各ＲＯ膜モジュール２１、４１、５１では、このように前処理された被処理水ａを濃縮することになるので、水処理システム１Ｇは、ＲＯ膜エレメント２３、４３、５３におけるスケールやバイオファウリングの防止効果を高めることができる。

【0241】

なお、前処理ユニット８０は、第４の実施形態の水処理システム１Ｆに付加されることに限定されず、他の実施形態の水処理システムにも同様に付加することができる。

【0242】

（第６の実施形態）
第６の実施形態について説明する。

【0243】

図９は、第６の実施形態の水処理方法が適用された水処理システムの機能構成例を示す概略図である。

【0244】

図９に例示する水処理システム１Ｈは、図８に例示する第５の実施形態の水処理システム１Ｇの変形例であり、特に、水処理システム１Ｇの前処理ユニット８０と導入ユニット１０との間に、膜分離ユニット９０を付加した点が、水処理システム１Ｇとは異なる。

【0245】

膜分離ユニット９０は、ＲＯ膜モジュール９１を備えている。ＲＯ膜モジュール９１は、他のＲＯ膜モジュール２１、４１、５１と同様に、耐圧密閉式の圧力容器９２を備え、圧力容器９２内には、圧力容器９２の内部を、第１チャンバ９４と第２チャンバ９５とに区切るＲＯ膜エレメント９３が配置されている。

【0246】

第１チャンバ９４には、前処理ユニット８０から、前処理された被処理水ａが導入される。このために、第１チャンバ９４が位置する圧力容器９２には、前処理ユニット８０の最下流側に配置された脱気装置８３に接続された流路２４１が接続されている。流路２４１には、前処理された被処理水ａを、脱気装置８３から、第１チャンバ９４へ送出する昇圧ポンプ１０１が配置されている。

【0247】

第１チャンバ９４が位置する圧力容器９２にはまた、導入ユニット１０の液混和槽１１に至る流路２４２も接続されている。

【0248】

さらに、第２チャンバ９５が位置する圧力容器９２には、流路２４３が接続されている。流路２４３は、流路２１０に合流している。

【0249】

このような構成の第６の実施形態の水処理システム１Ｈによれば、脱気装置８３からの被処理水ａが、昇圧ポンプ１０１によって昇圧され、流路２４１からＲＯ膜モジュール９１の第１チャンバ９４へ送出される。

【0250】

ＲＯ膜モジュール９１では、この被処理水ａ中の水成分が、第１チャンバ９４から、ＲＯ膜エレメント９３を透過して透過水ｔ_０となって、第２チャンバ９５に移動する。これによって、第１チャンバ９４側では、固形分（塩分）が濃縮された被処理水ａが得られる。

【0251】

第１チャンバ９４において得られた、濃縮された被処理水ａは、流路２４２内を流れて、液混和槽１１へ導入される。

【0252】

一方、第２チャンバ９５へ透過した透過水ｔ_０は、流路２４３内を流れてＲＯ膜モジュール９１外へ排出される。流路２４３は、流路２１０に合流しているので、流路２４３内を流れる透過水ｔ_０は、流路２１０に達すると、第２チャンバ２５から排出された脱イオン水ｂと合流して、流路２１０内を流れて系外へ排出される。

【0253】

このように、第６の実施形態の水処理システム１Ｈは、膜分離ユニット９０において固形分（塩分）が濃縮された被処理水ａを液混和槽１１に導入することができる。

【0254】

これによって、例えばＲＯ膜エレメント２３、４３、５３のような下流側のＲＯ膜エレメントに対する負荷が低減されるので、脱塩用膜分離ユニット２０における脱イオン操作や、最初連濃縮用膜分離ユニット４０および最終連濃縮用膜分離ユニット５０における濃縮操作のための良好な条件を提供することができる。

【0255】

なお、膜分離ユニット９０は、第５の実施形態の水処理システム１Ｇに付加されることに限定されず、他の実施形態の水処理システムにも同様に付加することができる。

【0256】

（第６の実施形態の変形例１）
次に、第６の実施形態の変形例１について説明する。

【0257】

図１０は、第６の実施形態の変形例１の水処理方法が適用された水処理システムの機能構成例を示す概略図である。

【0258】

図１０に例示する水処理システム１Ｉは、図９に例示する水処理システム１Ｈの変形例１であり、特に、膜分離ユニット９０と、導入ユニット１０との間に、貯水タンク１０２を付加している。また、第１チャンバ９４からは、流路２４２ではなく、流路２４４が接続され、第１チャンバ９４において得られた、濃縮された被処理水ａは、流路２４４内を流れて、貯水タンク１０２へ送られる。

【0259】

貯水タンク１０２の下部側面には、流路２４５が接続され、流路２４５の他端にはポンプ１０３が設けられている。ポンプ１０３の吐出口は、液混和槽１１に至る流路２４２に接続されている。

【0260】

このような構成の第６の実施形態の変形例１の水処理システム１Ｉによれば、膜分離ユニット９０の第１チャンバ９４内の濃縮された被処理水ａは、流路２４４を流れて貯水タンク１０２へ送られ、貯水タンク１０２において貯留される。

【0261】

貯水タンク１０２に貯留された被処理水ａは、任意のタイミングで駆動されるポンプ１０３によって、流路２４５、２４２内を流れて、導入ユニット１０の液混和槽１１に送出される。任意のタイミングとは、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、および熱処理ユニット７０を駆動させるタイミング等である。

【0262】

これによって、液混和槽１１に貯液される混合水を、常に適量に保つことができるので、液混和槽１１における安定した液混和性能を発揮することが可能となる。

【0263】

（第６の実施形態の変形例２）
次に、第６の実施形態の変形例２について説明する。

【0264】

本変形例の水処理システムは、図９および図１０に示す水処理システム１Ｈ、１Ｉにおいて、ＲＯ膜モジュール９１の代わりに、ナノフィルトレーション膜モジュールを用いる。ナノフィルトレーション膜モジュールは、膜分離ユニット９０の第１チャンバ９４および第２チャンバ９５を区画するために、ＲＯ膜エレメント９３の代わりに、ナノフィルトレーション膜エレメント（図示せず）を適用する。

【0265】

ナノフィルトレーション膜エレメントは、例えばスパイラル状、および中空糸状等の膜を用いることができる。なお、ナノフィルトレーション膜エレメントは、圧力容器９２内に複数設けてもよい。

【0266】

膜分離ユニット９０は、前処理ユニット８０から送出される被処理水ａの性状に合わせて用いるか、ナノフィルトレーション膜エレメントを用いるかを選定することができる。

【0267】

このように、前処理ユニット８０から送出される被処理水ａの性状に合わせて、ＲＯ膜モジュール９１の代わりに、適切な膜を用いることもできる。

【0268】

（第７の実施形態）
第７の実施形態について説明する。

【0269】

図１１は、第７の実施形態の水処理方法が適用された水処理システムの機能構成例を示す概略図である。

【0270】

図７に示す第７の実施形態の水処理システム１Ｊは、図１に例示する第１の実施形態の水処理システム１の変形例であり、特に、動力回収ユニット１１０を備えている点において、水処理システム１とは異なる。

【0271】

動力回収ユニット１１０は、最終連濃縮用ＲＯ膜分離ユニット５０のＲＯ膜モジュール５１の第１チャンバ５４から送出される高い圧力を持つ濃縮水ｃ_ｎの圧力エネルギーを回収する装置である。

【0272】

動力回収ユニット１１０は、動力回収機構１１１とポンプ１１２を備える。動力回収機構１１１とポンプ１１２とは互いに接続されている。

【0273】

動力回収機構１１１は、流路１０１３に接続されており、第１チャンバ５４から排出され、流路１０１３内を流れる濃縮水ｃ_ｎを受け取る。

【0274】

図示しないが、動力回収機構１１１は、高塩分に適応可能に加工された例えばタービンまたはピストンを備えており、流路１０１３から濃縮水ｃ_ｎを受け取ると、濃縮水ｃ_ｎの圧力エネルギーを、タービンまたはピストンにより、運動エネルギーに変換する。

【0275】

動力回収機構１１１には、外部に至る流路２４６が接続されている。したがって、動力回収機構１１１は、圧力エネルギーを回収した濃縮水ｃ_ｎを流路２４６から外部へ排出する。

【0276】

動力回収機構１１１は、運動エネルギーをポンプ１１２に伝達できるようにポンプ１１２に接続されている。このような接続は、限定される訳ではないが、例えば、動力回収機構１１１のタービンの回転軸と、ポンプ１１２の回転軸とを、直接的または間接的に接続することによって実現できる。

【0277】

したがって、動力回収機構１１１は、濃縮水ｃ_ｎの圧力エネルギーを変換して得られた運動エネルギーを、ポンプ１１２へ伝達することができる。

【0278】

ポンプ１１２は、液混和槽１１へ至る流路２１１に配置される。これによって、ポンプ１１２は、流路２１１を流れる被処理水ａを昇圧して、液混和槽１１へ送出するための導入ポンプとして機能することができる。

【0279】

このような構成の第７の実施形態の水処理システム１Ｊによれば、濃縮水ｃ_ｎが持つ圧力エネルギーを、動力回収機構１１１で運動エネルギーに変換し、その運動エネルギーでポンプ１１２を駆動させ、被処理水ａを液混和槽１１へ送出できる。このようなエネルギーの有効利用によって、導入ユニット１０のエネルギー消費量を低減することが可能となる。したがって、導入ユニット１０におけるポンプ１４を排除することも可能である。

【0280】

このような動力回収ユニット１１０は、第１の実施形態の水処理システム１に付加されることに限定されず、他の実施形態の水処理システムにも同様に付加することができる。

【0281】

また、動力回収ユニット１１０からポンプ１１２を排除し、動力回収機構１１１が、ポンプ１１２の代わりに、第１の実施形態の水処理システム１のみならず、他の実施形態の水処理システムにおいても使用されているあらゆるポンプ（例えば、ポンプ１４、１５、１０１、１０３、１００２）と、運動エネルギーを伝達できるように接続することで、水処理システム１Ｊにおいて使用されているすべてのポンプの駆動エネルギーをさらに低減することもできる。

【0282】

（第８の実施形態）
第８の実施形態について説明する。

【0283】

図１２は、第８の実施形態の水処理方法が適用された水処理システムの機能構成例を示す概略図である。

【0284】

図１２に示す第８の実施形態の水処理システム１Ｋは、図１に例示する第１の実施形態の水処理システム１の変形例であり、特に、減圧装置６１を備える循環水用減圧ユニット６０の配置場所および第２チャンバ５５における水の流れ方向が、図１に示す第１の実施形態の水処理システム１とは異なる。

【0285】

水処理システム１、１Ｋのいずれの場合も、減圧装置６１は、吸入口が流路２０８に接続され、吐出口が流路２０９に接続されている。

【0286】

しかしながら、水処理システム１では、流路２０８は流路２０６から分岐しているのに対して、水処理システム１Ｋでは、流路２０８は流路２０５から分岐している。

【0287】

また、水処理システム１、１Ｋのいずれの場合も、流路２０９は、第２チャンバ５５に接続されているが、水処理システム１の場合、流路２０９は、図中右側面から第２チャンバ５５に接続されるのに対して、水処理システム１Ｋの場合、流路２０９は、図中左側面から第２チャンバ５５に接続される。

【0288】

また、流路２０７は、水処理システム１では、第２チャンバ５５の図中左側に接続されているが、水処理システム１Ｋでは、その逆に、第２チャンバ５５の図中右側に接続されている。

【0289】

これによって、第２チャンバ５５における水の流れは、水処理システム１では、図中右側から左側であるのに対して、水処理システム１Ｋでは、その逆に、図中左側から右側となる。

【0290】

このような構成の第８の実施形態の水処理システム１Ｋによれば、循環水用減圧ユニット６０は、最終連の直前連の濃縮用ＲＯ膜分離ユニット（図１２の例では、最初連濃縮用ＲＯ膜分離ユニット４０）のＲＯ膜モジュール（図１２の例では、ＲＯ膜モジュール４１）の第１チャンバ（図１２の例では、第１チャンバ４４）からの濃縮水ｃ_ｉの一部を減圧して、第２チャンバ５５に送出する。

【0291】

これによって、第２チャンバ５５には第１チャンバ５４内の濃縮水ｃ_ｉよりも低い圧力の濃縮水ｃ_ｉが導入される。

【0292】

例えば、第２チャンバ５５に導入される濃縮水ｃ_ｉの圧力低下量を、１ＭＰa以上とすることが好ましく、３ＭＰa以上とすれば、より好ましい。

【0293】

圧力低下量を３ＭＰa以上にすることによって、第１チャンバ５４に導入される濃縮水ｃ_ｉの圧力は、第２チャンバ５５へ導入される濃縮水ｃ_ｉの圧力よりも十分高くなるので、第１チャンバ５４内の濃縮水ｃ_ｉに含まれる水成分が、ＲＯ膜エレメント５３を容易に透過して、第２チャンバ５５に到達するので、第１チャンバ５４内の濃縮水ｃ_ｉをより高濃度の濃縮水ｃ_ｎへ濃縮することが容易となる。

【0294】

なお、図１２に例示するように、循環水用減圧ユニット６０を、最終連濃縮用ＲＯ膜分離ユニット５０の直前に配置するという第８の実施形態の特徴は、図１に例示する水処理システム１のみならず、既に説明した他の水処理システムに対しても同様に適用可能である。そのうち、特に、図５に示す水処理システム１Ｃに第８の実施形態を適用した変形例を、以下に示す第９の実施形態として説明する。

【0295】

（第９の実施形態）
第９の実施形態について説明する。

【0296】

図１３は、第９の実施形態の水処理方法が適用された水処理システムの機能構成例を示す概略図である。

【0297】

図１３に示す第９の実施形態の水処理システム１Ｌは、図１２に例示する第８の実施形態の水処理システム１Ｋの概念を、図５に例示する水処理システム１Ｃに適用した変形例である。

【0298】

したがって、水処理システム１Ｌは、濃縮用膜分離ユニット１００３内に、最初連濃縮用ＲＯ膜分離ユニット４０と最終連濃縮用ＲＯ膜分離ユニット５０との間に、中間連濃縮用ＲＯ膜分離ユニット１０２０を備えているという構成が、水処理システム１Ｋとは異なる。

【0299】

中間連濃縮用ＲＯ膜分離ユニット１０２０については、第２の実施形態において、図５を用いて説明した通りであるので、ここでは重複説明を避ける。

【0300】

このような構成の第９の実施形態の水処理システム１Ｌによれば、図１２に示す水処理システム１Ｋよりも、濃縮用ＲＯ膜分離ユニットを１連増加したことにより、最終連濃縮用ＲＯ膜分離ユニット５０から排出される濃縮水ｃ_ｎの濃度を、より高めることが可能となる。

【0301】

なお、図１３に示す第９の実施形態の水処理システム１Ｌにもまた、既に説明した他の実施形態の概念を同様に適用することができる。

【0302】

例えば、流路１０１３の下流側に、第４の実施形態で説明したように熱処理ユニット７０を追加することができる。

【0303】

また、導入ユニット１０の上流側に、第５の実施形態で説明したように前処理ユニット８０を追加することができる。

【0304】

さらには、導入ユニット１０の上流側に、第６の実施形態で説明したように前処理ユニット８０および膜分離ユニット９０を追加したり、第６の実施形態の変形例１で説明したようにさらに貯水タンク１０２を追加することができる。

【0305】

さらにまた、流路１０１３の下流側に、第７の実施形態で説明したように動力回収ユニット１１０を追加することができる。

【0306】

このように、本実施形態の水処理システム１Ｌに、様々な構成要素を追加した場合、これら構成要素の追加によって得られる作用効果が、本実施形態で得られる濃縮水ｃ_ｎの高濃縮化という作用効果に加えて、得られるようになる。

【0307】

以上、第１～第９の実施形態の水処理方法が適用された水処理システムによれば、多段式ＲＯ膜を用いることによって、想定した量および品質の濃縮水および脱イオン水を、安定的に得ることが可能となる。

【0308】

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。

【0309】

例えば、上記実施形態では、脱塩用膜分離ユニット２０および濃縮用膜分離ユニット１００３において、濃縮のためにＲＯ膜が適用されているが、ＲＯ膜の代わりに、ナノフィルトレーション膜を適用してもよい。そして、上記実施形態において、ＲＯ膜の代わりに、ナノフィルトレーション膜を適用した水処理システムもまた、本願発明の範囲に含まれると理解される。

【符号の説明】

【0310】

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ、１Ｇ、１Ｈ、１Ｉ、１Ｊ、１Ｋ、１Ｌ・・水処理システム、１０・・導入ユニット、１１・・液混和槽、１２・・薬液供給ライン、１３・・ガス供給ライン、１４・・ポンプ、１５・・昇圧ポンプ、１５ａ・・インバータ、１６・・水質計、１７・・撹拌機、２０・・脱塩用膜分離ユニット、２１・・ＲＯ膜モジュール、２２・・圧力容器、２３・・ＲＯ膜エレメント、２４・・第１チャンバ、２５・・第２チャンバ、３０・・減圧ユニット、３１・・減圧装置、４０・・最初連濃縮用ＲＯ膜分離ユニット、４１・・ＲＯ膜モジュール、４２・・圧力容器、４３・・ＲＯ膜エレメント、４４・・第１チャンバ、４５・・第２チャンバ、５０・・最終連濃縮用ＲＯ膜分離ユニット、５１・・ＲＯ膜モジュール、５２・・圧力容器、５３・・ＲＯ膜エレメント、５４・・第１チャンバ、５５・・第２チャンバ、６０・・循環水用減圧ユニット、６１・・減圧装置、７０・・熱処理ユニット、８０・・前処理ユニット、８１・・固形分・有機成分除去装置、８２・・軟水化処理装置、８３・・脱気装置、９０・・膜分離ユニット、９１・・膜モジュール、９２・・圧力容器、９３・・ＲＯ膜エレメント、９４・・第１チャンバ、９５・・第２チャンバ、１０１・・昇圧ポンプ、１０２・・貯水タンク、１０３・・ポンプ、１１０・・動力回収ユニット、１１１・・動力回収機構、１１２・・ポンプ、２０１～２２０、２２２、２２４～２２８、２３６～２４６・・流路、４１０～４１２・・流量制御装置、１００１・・撹拌ライン、１００２・・液混和槽攪拌ポンプ、１００３・・濃縮用膜分離ユニット、１００４・・濃縮用膜分離ユニット導入流量測定装置、１００５・・流量計、１００６・・濃縮水流量測定装置、１００７・・流量計、１００８・・循環水流量測定装置、１００９・・流量計、１０１０・・濃縮水流量調整装置、１０１１・・流量調整装置、１０１２・・制御装置、１０１３・・流路、１０２０・・中間連濃縮用ＲＯ膜分離ユニット、１０２１・・ＲＯ膜モジュール、１０２２・・圧力容器、１０２３・・ＲＯ膜エレメント、１０２４・・第１チャンバ、１０２５・・第２チャンバ、１０３１・・ＲＯ膜モジュール、１０３２・・圧力容器、１０３３・・ＲＯ膜エレメント、１０３４・・第１チャンバ、１０３５・・第２チャンバ、１０３６・・流路、１０２１０・・流量制御装置、ａ・・被処理水、ｂ・・脱イオン水、ｃ・・濃縮水、ｄ・・循環水、ｇ・・合流水、ｔ・・透過水

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図5A】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】